JPH09250740A

JPH09250740A - Ｃｗｍ燃焼装置

Info

Publication number: JPH09250740A
Application number: JP5756996A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Migaki; 仁志三垣; Hayato Yokota; 隼人横田; Toshiyuki Kashima; 敏之加島
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1996-03-14
Filing date: 1996-03-14
Publication date: 1997-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣＷＭ燃焼設備の大容量化、高圧化及び長距
離化にあっても、安定したポンプの起動・停止が行える
設備構成及び運転中を含む、ポンプ起動・停止の運転操
作・制御方式を提供する。【解決手段】ポンプ出口においてポンプ出口からＣＷ
Ｍバーナへの供給配管より、タンクへ戻す起動バイパス
ライン１０を設置し、起動バイパスライン１０にはポン
プ吐出量の全量を逃がす容量を持った圧力調節弁１１を
設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＣＷＭ（石炭・水混
合スラリ）燃焼装置に係り、特にＣＷＭ噴燃ポンプを安
定して起動・停止するのに好適な系統構成及び運転方式
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は本出願人の先願に係るＣＷＭ燃焼
装置の系統構成図である。

【０００３】ＣＷＭタンク１に貯蔵されたＣＷＭは、噴
燃ポンプ３の回転数制御によって圧力を高められた必要
吐出量が供給流量計４及びＣＷＭ遮断弁５を通って、Ｃ
ＷＭバーナ１３に供給される。また、供給されたＣＷＭ
の一部はバーナ前循環弁６、オリフィス７及び戻り流量
計９、タンク戻りライン１４を通って、ＣＷＭタンク１
に常時少量のＣＷＭを戻す系統構造になっている。な
お、２はストレーナ、８は遮断弁前循環弁、１２はバー
ナ入口弁である。

【０００４】また、近年のボイラは大容量化しており、
ＣＷＭ噴燃ポンプ３からＣＷＭバーナ１３までの供給距
離が長く、ＣＷＭバーナ１３が設置される高さもＣＷＭ
噴燃ポンプ３の設置レベルより２０〜３０ｍ以上も高く
なり、配管の抵抗及び静圧差が大きくなる。

【０００５】一方、ＣＷＭは微粉炭と水の高濃度スラリ
であり、流体としての特性は非ニュートン流体であっ
て、粘度が高く、降伏点を有している。また、ＣＷＭは
微粉炭粒子を高濃度で含むため、流路通過において、最
大粒子径以上の流路クリアランクスが必要となるととも
に、機器は耐摩耗性を要求される。

【０００６】さらに、ＣＷＭは上記する特性を持つた
め、流体の移送を行う噴燃ポンプ３にあっては一般的に
スクリューポンプが適し、大容量、高圧使用に対しては
２軸スクリューポンプの適用となる。

【０００７】以上の設備において噴燃ポンプ３の起動を
行う場合、ポンプ回転数は系統循環容量から少流量とな
り、低回転起動となるとともに、配管抵抗及び静圧差か
ら高吐出圧が必要となり、このため、２軸スクリューポ
ンプ起動時、ポンプ内部においては低速回転、高差圧状
態によるＣＷＭの脱水現象が発生し、ポンプ起動トルク
が過大となり、ポンプ起動不能、あるいはポンプロータ
及びスリーブの異常摩耗を発生させることとなる。

【０００８】また、ポンプ起動時は、ボンプ出口側の距
離の長い配管経路内に静止したＣＷＭを流動、移送する
ため、降伏値、剪断力以上のエネルギー及び配管抵抗、
静圧差に加え、配管距離が長いことによる流動化エネル
ギー伝播速度が遅いことから、ポンプ出口圧力が異常上
昇及び圧力変動するおそれがある。

【０００９】前述のポンプ起動時の不具合現象に対し、
停止時には次の問題が発生する。

【００１０】配管距離が長く、静圧差及び抵抗が大きい
場合、ポンプは吐出側に大きな残圧を残して停止するこ
ととなり、ポンプ内部では吐出側と吸込側の圧力差によ
って、ロータとスリーブ間で構成されるクリアランス部
よりＣＷＭがリークする。

【００１１】この間隙はスラリ中の最大粒子径より大幅
に小さいため、ポンプ静止状態でリークが発生すると、
ＣＷＭは脱水現象を起こし、ポンプ内部が固体化して、
次回のポンプ起動が不可能となる。

【００１２】また、通常運転時における誤操作、詰まり
閉塞等によるポンプ出口の異常圧力上昇時の安全弁的防
止機能がなく、即、ポンプトリップのロジックとなり、
一時的圧力上昇に対しても、ポンプ運用を継続すること
ができない等の問題を抱えている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記先行技術は、ＣＷ
Ｍの非ニュートン流体の特性及び微粉炭粒子によるポン
プ起動・停止時の吐出圧力突変異上昇、ＣＷＭの脱水現
象、低速・高圧起動時のポンプ起動トルク過大、残圧停
止後のポンプ内圧密固体化によるポンプ再起動不可及び
ポンプ出口圧力異常上昇防止について配慮がされておら
ず、ポンプ再起動不可等の安定運用上、改善の余地が残
されていた。

【００１４】本発明の目的は、ＣＷＭ燃焼設備の大容量
化、高圧化及び長距離化にあっても、安定したポンプの
起動・停止が行える設備構成及び運転中を含む、ポンプ
起動・停止の運転操作・制御方式を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、ポンプ出口
においてポンプ出口からＣＷＭバーナへの供給配管よ
り、タンクへ戻す起動バイパスラインを設置し、起動バ
イパスラインにはポンプ吐出量の全量を逃がす容量を持
った圧力調節弁を設置することにより達成される。

【００１６】上記圧力調節弁１１の制御は、図２に示す
ように、（１）ポンプ停止中：全開運用（２）ポンプ起動時：全開運用（３）ポンプ起動後：徐々に全閉（４）ポンプ運転中：異常圧力逃がし制御（全閉）（５）ポンプ停止前：徐々に全開（６）ポンプ停止時：全開運用とする。

【００１７】以上の起動バイパスライン１０を設置し、
ＣＷＭ噴燃ポンプ３の各運用状態に対して、圧力調節弁
１１を上記のように制御することにより達成される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を基に説明する。なお、従来例と同一個所には同一符号
を付す。

【００１９】図１は本発明の一実施の形態に係るＣＷＭ
燃焼装置の系統図である。

【００２０】この図に示す装置は、図３に示す先行技術
のＣＷＭ燃焼装置の構成に、圧力調節弁１１、圧力検出
器１５、圧力調節弁制御装置１６を付加したものであ
る。

【００２１】ＣＷＭタンク１に貯蔵されたＣＷＭは、ス
トレーナ２を通って、ＣＷＭ噴燃ポンプ３により昇圧さ
れる。昇圧されたＣＷＭは、供給流量計４により計測
し、ＣＷＭ遮断弁５、バーナ入口弁１２を通って、ＣＷ
Ｍバーナ１３に供給される。バーナ側に供給されたＣＷ
Ｍの一部は、バーナ前循環弁６及びオリフィス７を通
り、戻り流量計９により戻りＣＷＭを計測し、タンク戻
りライン１４よりＣＷＭタンク１に戻る。

【００２２】また、設備起動・停止及び異常圧力逃がし
用として、ＣＷＭ噴燃ポンプ３の出口からタンク戻りラ
イン１４へ接続した起動バイパスライン１０及び圧力調
節弁１１を有し、ポンプ起動・停止時には圧力調節弁１
１を全開にして吐出量の全量を起動バイパスライン１
０、タンク戻りライン１４を通してＣＷＭタンク１に戻
す設備を設けている。また、ＣＷＭ遮断弁５の上流側に
は、タンク戻りライン１４に接続し、遮断弁前循環弁
８、オリフィス７を有する循環ラインが構成される。

【００２３】図２に圧力調節弁制御装置１６によるＣＷ
Ｍ噴燃ポンプ３の起動・停止及び運転中の圧力調節弁制
御動作を示す。

【００２４】ＣＷＭ噴燃ポンプ３の起動時、圧力調節弁
１１（遮断弁５は全閉状態）は全開で、ＣＷＭ噴燃ポン
プ３は一定低速回転起動を行い、起動バイパスライン１
０、タンク戻りライン１４を通してポンプ吐出量のほぼ
全量をＣＷＭタンク１に戻すことによって、ポンプ出口
圧力は０．６〜１．５ｋのＣＷＭタンク１のヘッド相当
と殆ど圧力をたてることなくＣＷＭの流動化、流れを確
率できる。

【００２５】また、ポンプ起動から安定時間１分後に徐
々に圧力調節弁１１を全閉し、遮断弁前循環弁８及びオ
リフィス７を通して、ＣＷＭタンク１へ戻す循環ライン
に切り替える。この切り替え操作は低速度で行われると
ともに、既にＣＷＭは流動化が確保され、安定した状態
にあるため、ポンプ吐出圧の変動を発生することなく安
定した切り替えが可能である。

【００２６】また、ＣＷＭ噴燃ポンプ３の停止時は、ポ
ンプ回転数を一定低速回転数まで下げ、圧力調節弁１１
を徐々に全閉にして、流動状態安定時間後にＣＷＭ噴燃
ポンプ３を停止することによって、ＣＷＭ噴燃ポンプ３
は０．６ｋ程度のポンプ吐出圧（タンクヘッド相当圧
力）でＣＷＭ噴燃ポンプ３を停止できる。

【００２７】以上に示すように、ポンプ起動・停止に合
わせ、ポンプ出口に設置した起動バイパスライン１０の
圧力調節弁１１を全開制御することにより、ポンプ吐出
圧力をたてることなく、圧力変動のない安定したポンプ
起動停止が可能である。

【００２８】また、ポンプ運転中においては運転中の異
常圧力逃がし制御を行う機能を持たせ、機器等の保護及
び一時的な異常圧力上昇時の運用継続を図る。

【００２９】なお、図２のポンプ出口圧力は実績値を示
し、０．６ｋはＣＷＭタンク１の液面レベルに相当する
タンクヘッドである。

【００３０】本発明によれば、ＣＷＭ噴燃ポンプ３の起
動時は起動バイパスライン１０に設置した圧力調節弁１
１をポンプ起動・停止等の運用状態に対して次のように
制御することによって、起動・停止時にポンプ吐出側へ
圧力が掛からないため、ポンプ起動トルク過大、起動不
可、起動時の圧力突変現象がなく安定運用できるととも
に、短時間の異常圧力上昇現象に対してはポンプ設備の
継続運用が可能となる。また、具体的には次の効果があ
る。

【００３１】（１）ＣＷＭ噴燃ポンプ３の起動時は、圧
力調節弁１１を全開にして、ＣＷＭ噴燃ポンプ３を低回
転で起動することによって、吐出されたＣＷＭはＣＷＭ
噴燃ポンプ３の出口より起動バイアスライン１０、タン
ク戻りライン１４を通ってＣＷＭタンク１へ戻るため、
配管、機器の圧力損失及び静水頭差がなく、ＣＷＭ噴燃
ポンプ３の吐出圧力がたたないため、ＣＷＭ噴燃ポンプ
３の起動トルクは小さく、ＣＷＭは安定状態で出口側に
吐出することができる。

【００３２】（２）ＣＷＭ噴燃ポンプ３の起動後、ＣＷ
Ｍ噴燃ポンプ３の内部及びＣＷＭタンク１とポンプ間の
ＣＷＭ流れが安定した状態で圧力調節弁１１を徐々に閉
めるため、ＣＷＭ噴燃ポンプ３の出口の異常圧力上昇及
び圧力変動はなく安定した昇圧ができる。またＣＷＭバ
ーナ１３への供給配管内の一部に沈積による軽い閉塞現
象があっても、配管内ＣＷＭ流体のエネルギー（圧力）
伝播速度以下で昇圧するため、突変的異常圧力上昇はな
く、昇圧に合わせた閉塞破壊のエネルギーを与えること
ができる。

【００３３】（３）ＣＷＭ噴燃ポンプ３の運転中は異常
圧力逃がし制御とすることにより、バーナ側機器、弁等
の誤操作、作動不良及び詰まりによる異常圧力上昇を防
ぐことができ、機器保護ができる。また、一時的な異常
圧力上昇に対してはＣＷＭ燃焼設備の運転継続を行うこ
とができる。

【００３４】（４）ＣＷＭ噴燃ポンプ３の停止時はポン
プを低回転の運用とするとともに、起動バイパスライン
１０の圧力調節弁１１を徐々に全開にして、ポンプ出口
圧力を下げた状態でＣＷＭ噴燃ポンプ３を停止するた
め、停止後のポンプ内部において、残圧によるＣＷＭの
脱水現象及び微粉炭のハードパックはなく、起動時は低
トルクで安定した起動ができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、ポンプ起動時は吐出圧
力をたてることなく起動できるとともに、停止時はＣＷ
Ｍタンクヘッド相当まで下げて停止できるので、ポンプ
起動時の起動トルク過大、起動不可、吐出圧力異常上
昇、吐出圧力変動のない安定した起動ができる。また、
停止時においても、タンクヘッド相当のポンプ出口圧力
で停止できるため、残圧によるポンプ内部でのＣＷＭの
脱水現象によるかみ込み、圧密固体は発生せず、ポンプ
内部のＣＷＭを安定したスラリ状態で停止でき、再起動
も容易な起動が可能である。

【００３６】また、運転中は圧力調節弁を逃がし制御と
することで安定した設備の運用ができる。

【００３７】以上の機能により、ＣＷＭ設備の起動・停
止の安定して信頼性のある運用が可能であるとともに、
機器の摩耗の少ない運用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示すＣＷＭ燃焼装置の
系統図である。

【図２】圧力調節弁制御装置によるポンプ起動・停止等
の各運用状態に対する圧力調節弁制御動作及びポンプ出
口圧力の実績特性を示す説明図である。

【図３】先行例のＣＷＭ燃焼装置の系統図である。

【符号の説明】

３ＣＷＭ噴燃ポンプ１０起動バイパスライン１１圧力調節弁１４タンク戻りライン１５圧力検出器１６圧力調節弁制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＣＷＭ焚ボイラのバーナヘＣＷＭ燃料を
供給する２軸スクリューポンプを採用したＣＷＭ噴燃ポ
ンプを備えたＣＷＭ燃焼装置において、ポンプ出口側からタンク戻りラインに、ポンプ起動時の
吐出ＣＷＭをＣＷＭタンクへ戻す起動バイパスラインを
設けたことを特徴とするＣＷＭ燃焼装置。
【請求項２】請求項１記載において、起動バイパスラ
インはポンプ出口のバーナ供給母管より分岐し、バーナ
前よりのＣＷＭタンク戻りラインに接続し、ポンプ吐出
量を全量タンクへ戻す容量を持った圧力調節弁を設けた
ことを特徴とするＣＷＭ燃焼装置。
【請求項３】請求項２記載において、ポンプ起動時、
ポンプは低回転起動を行うとともに、圧力調節弁は全開
してポンプ吐出量の全量をバイパス系統を通してＣＷＭ
タンクへ戻し、ポンプ起動一定時間後に徐々に全閉し
て、バーナ側の遮断弁前及びバーナ廻り戻り循環系統へ
ポンプ吐出量の全量を供給するように制御されることを
特徴とするＣＷＭ燃焼装置。
【請求項４】請求項２記載において、ポンプ停止時
は、ポンプ回転数を下げるとともに、ポンプ停止前に圧
力調節弁を徐々に全開し、ポンプ出口側の圧力を下げた
後、ポンプを停止するように制御されることを特徴とす
るＣＷＭ燃焼装置。
【請求項５】請求項２記載において、ポンプ起動後及
び停止前の運転中は、圧力調節弁は全閉状態で圧力制御
機能を持ち、ポンプ出口圧力が異常な圧力に達した場
合、異常圧力上昇防止を図る逃がし制御を行うことを特
徴とするＣＷＭ燃焼装置。
【請求項６】請求項２記載において、ポンプ停止中
は、圧力調節弁を常時全開とし、大気温度変化による異
常圧力上昇を抑制する制御を行うことを特徴とするＣＷ
Ｍ燃焼装置。