JPS6141811A - 石炭燃焼流動床ボイラ−への燃料供給制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は石炭燃焼流動床ボイラーの出力を降下又は上昇
させるに当たり、低出力域における燃料供給制御を安定
的に行なう方法に関するものである。尚ボイラー出力降
下時と上昇時の燃料供給制御方法は制御方向が逆向きで
ある他は略図等であるので以下、の説明では主にボイラ
ー出力降下時をとりあげて説明を展開する。

［従来の技術］ 石炭燃焼流動床ボイラーは粉粒軟石＊（以下粉ａ炭とい
う）紮比較的低温において燃焼させることができるボイ
ラーであって、ＮＯｘ等の発生が少ない等の長所を有す
ると共にモジュール構成による大容量化が容易であると
ころから例えば発電所用の多段式流動床ボイラーとして
設計されている。

この様な多段式流動床ボイラーにおいて、燃焼ゾーンは
各段毎に′ａ統した流動床から成り、運転状懲において
は互いに独立した複数のゾーンに区分して使用し、個々
の燃焼ゾーンへ必要に応じて粉粒炭を正確かつ迅速に供
給することが要請されている。しかるに該ボイラーにお
いては供給物が粉粒体であるため供給を円滑に行なうこ
とは必ずしも容品ではなく相当の工夫を要するものであ
った。

次に本発明者等が最近開発した未公知の改良技術につい
て説明する。当該改良技術とは特願昭５８−１６３９０
５号（多段式流動床ボイラーへの粉粒体燃料供給法）に
係る提案であって、既提案の供給法は基本的には第８図
に示す如く構成されている。即ち燃焼ゾーンＢ内に夫々
独立した単位燃焼ゾーン（以下セルという）Ｂ１゜Ｂ２
．・・・・・・を配設し、各セルＢｌ、Ｂ２・・・・・
・（以下代表して冨うときはＢｉという）に対応させて
粉粒炭供給設備（以下タンクという）Ａ１゜Ａ２．・・
・・・・（以下代表して言うときはＡｔという）を設け
、各セルＢｉ毎に必要燃焼量を検知して各セルＢｉへの
粉粒炭供給量を制御するものであり、粉粒炭供給量はタ
ンクＡｔ内圧力とセルＢｉ内圧力との圧力差によって制
御されている。

更に該供給法の実用的実施態様においては、セルＢｉと
タンクＡｉを複数本の供給ラインで接続することが多く
、例えば第９図に示す例について説明すると、セルＢ１
に３つのバーナ２５　、２６　。

２７を設置し、タンクＡｔの底部に設けた３つの粉粒炭
取出口１，２．３と上記バーナ２５゜２８．２７を供給
ライン４，５．６及び７，８゜９によってｔａ続してい
る。

ところで既提案の如く１つのセルに対して１つのタンク
を対応させて設備すると、該設備の建設費が大きくなる
ので運転操作上差支えない範囲内で共通の設備とするこ
とが望ましく、これによって建設費低減をはかることが
できる。即ちＢ２゜Ｂ３．Ｂ４の同−股上のセルへ粉粒
炭を供給するタンクＡ２．Ａ３．Ａ４を−まとめにして
単一タンク（以下Ａ２〜４という）としたり、或は類似
の被加熱特性を有する燃焼ゾーンＢ５．ＢＳ。

Ｂ７．Ｂ８．Ｂ９．ＢＩＯの各セルへ粉粒炭を供給する
タンクＡ５　、Ａ６　、Ａ７　、Ａ８　、Ａ９　。

ＡＩＯを−まとめにして単一タンク（以下Ａ５〜１０と
いう）とすることで合理化することができる。これを１
−タンク、複数−セル方式と呼んでいる。

しかるにこの場合にはより複雑な運転制御を行なわない
と既提案の供給法と同−若しくは類似の効果が得られな
い、これを具体的に説明するとし、流動床ボイラーは従
来の微粉炭焚きボイラーと比較して低ＮＯｘ燃焼及び同
時脱硫性を特徴としているが、その特徴を発揮する為に
流動床の温度は上限８５０〜９００℃、下限７５０〜７
８０℃の範囲で燃焼させねばならない、この温度範囲を
維持する時の各床負荷（各セル負荷）は１００％から７
５％程度の範囲である。換言すれば燃焼負荷率が１００
〜７５％位の範囲内に於て適正な床温度が維持される。

従ってタンク内圧力を下げていき、給炭燃焼負荷が７５
％程度まで落ち、床温度が下限に達したらそれ以下に負
荷を落すことができないので給炭管の弁を閉じて一気に
負荷を溶にすることが必要である（これをスランビング
操作という）。

既提案の供給法の場合１−タンク、１−セル方式故、１
系列の給炭が停止してそれに対応するセルがスランビン
グしても、全体に占める１系列の容量割合が小さいので
ボイラー全体の負荷が急減することなく円滑な出力低減
を実現する為には、他の稼動中のセルの負荷を少量ずつ
増加すれば済むことになる。

即ち第９図に示す様なセルを複数備えてなる流動床ボイ
ラー（１−タンク、１−セル方式）において、ボイラー
の出力制御殊にボイラー出力の降下制御を行なうに当た
っては、バーナ２５゜２６．２７による安定燃焼状態を
保持しながら燃焼量を低減させて尚かつ適正な床温度を
維持し得る範囲内であればタンクＡｔ内の圧力ｍ！１１
によってバーナ２５．２６．２７の各々の出力をいっせ
いに且つ徐々に低下させてボイラー出力を降下させるこ
とができる、しかるにセルＢｉの床温度が下限に達した
らそれ以下に給炭負荷を下げることができないので、そ
れより低出力側に゛しようとすれば特定セルの全バーナ
への石炭供給をいっせいに停止させ一気に零燃焼へ落さ
ざるを得ない。

この様な状況であるから前記提案に係る多段式ボイラー
（１−タンク、１−セル方式）においては、第８図に示
す燃焼ゾーンＢ内のセルＢｉを常時稼動する第１グルー
プに属する第１セル群とスランビングを行ない間欠的に
稼動する第２グループに属する第２セル群に分け、ボイ
ラー出力を降下させるに当たっては第１目標の所定値に
到達するまで任意の１個又は複数個のセルの出力を低減
させていき、更にボイラー出力を第２目標の所定値以下
まで降下させる際には前記第２セル群への石炭供給をセ
ル毎に順次個別に停止すると共に第１セル群への石炭供
給量を増加させて第２セル群の燃焼停止分に相当する出
力の回復をはかり、その後再び任意の１個又は複数個の
セルの燃焼量を絞ることによって所定値以下の区域即ち
低出力域におけるボイラー出力の降下を円滑に行なう、
即ち上記によるボイラー出力の降下状況を第１０図に示
す（イ）点より全セルの出力を徐々に降下させることに
よって一定の割合でボイラー出力を降下させていき、ボ
イラー出力が所定値（ロ）まで到達したときは第２セル
群の各セルを順次個別に燃焼停止させると共に第１セル
群の出力を上昇させボイラー全体として円滑な出力低下
を行なわせ（ロ）から（ニ）次いで（ニ）から（ホ）に
向けて第１セル群の出力を降下させることによってボイ
ラー出力の降下を行なう、尚（ホ）より低出力側につい
ては第１セル群のボイラーを個々に又はいっせいに燃焼
停止する。

この場合を更に詳しく述べるとボイラー出力が所定値（
ロ）に到達した後第２セル群を停止すると共に第１セル
群の出力を上昇させるに当たっては、第１セル群の出力
の上昇をできる限り迅速に行なう為に、タンクＡｉ内の
圧力を急上昇させ供給ラインＣｉ内の粉粒体流通量を急
増させる。

それに対して本提案に係る１−タンク、複数−セル方式
の場合、１系列のタンクからの給炭を全部停止してそれ
に対する複数セルを一度、にスランビングすると、ボイ
ラー全体の負荷が急減し、第１０図に１点！Ｉ線で示す
様にボイラー出力の一時的落込み（ハ）が発生する。尚
１−タンク、複数−セル方式の場合ボイラー出力上昇時
においても一時的落込み（ハ）と同様に急激な負荷変動
が発生する。このような急激な負荷変動を回避しようと
検討を重ねた結果本発明を完成するに至った。

［本発明が解決しようとする問題点］ １−タンク、複数セル方式の石炭燃焼流動床ボイラーの
ボイラー出力降下番上昇制御においては、前述の様なボ
イラー出力の落ち込み又は急上昇を可及的に抑制するこ
とが必要になる。即ち本発明は上記落ち込み又は急上昇
を極力防止して円滑にボイラー出力を降下又は上昇させ
ることのできる制御手段の開発を目的とするものである
。

〔問題点を解決するための手段〕

複数のセルを内蔵し、且つ各セル毎に複数のバーナを対
応して設けた石炭燃焼流動床ボイラーの出力制御方法で
あって、前記セルを第１グループに属する第１セル群と
ＷＩＪ２グループに属する第２セル群に分け、かつ各セ
ル群に対応した燃料供給タンクを設け、ボイラー出力を
降下又は上昇させるに際しては稼動中の全セルへの燃料
供給負荷を減少又は増加させることによってボイラー出
力を所定の出力減少又は増加ラインに沿って低下又は上
昇させていき、ボイラー出力が所定値に到達したとき、
第２セル群に属するバーナの内１本以上からの燃料供給
を停止又は再開する一方、残りの全バーナの内任意のバ
ーナからの燃料供給を増加又は減少させることによって
ボイラー出力を前記出力減少又は増加ラインまで到達さ
せることを単位操作とし、以下前述の単位操作を縁返す
ことによって円滑且つ迅速な出力降下又は上昇を行なう
点に要旨が存在する。

［作用］ 上記手段によって次の様な作用が得られる。即ち第１図
は本発明を実施する為の基本構成を備えた１−タンク、
複数セル方式の流動床ボイラーを示す模式図で、該ボイ
ラーの燃焼ゾーンＢは常時稼動する第１セル群（図例で
は２基の場合を示している）Ｂｌとスラツピングを行な
って間欠稼動する第２セル群（同様に２基の場合を示し
ている）Ｂ２に分かれて構成され、各セル群Ｂｌ。

Ｂ２には夫々複数のバーナＤ１〜Ｄｉ及びＥ１〜Ｅｉが
配設されている。一方各セル群に対応してタンクＡｌ、
Ａ２が設置され、該タンクＡｌ。

Ａ２の粉粒体燃料取出口にと上記バーナＤ１〜Ｄｉ及び
Ｅ１〜Ｅｉが供給ラインｆ１〜ｆｉ。

Ｆ１〜Ｆｉ並びに供給ラインｇ１〜ｇｉ　、Ｇｌ〜Ｇｉ
によって接続され、基本的にはタンクＡ１及びＡ２の内
圧を変化させることによって粉粒炭供給量の調整を行な
っている。

上記の様な流動床ボイラーにおいてボイラー出力を予定
の出力降下ティンＬ（第２図参照）に沿って低下させる
に当たっては、タンクＡＩ。

Ａ２内の圧力を低下させることによって各セル群Ｂｌ、
Ｂ２への粉粒体燃料供給量を低減し、各セル群の出力を
並行して低下させることによってボイラー出力を低下さ
せる。このときのボイラー及び各セル群の出力変化は第
２〜７図に夫々示す通りである。ところで前述した様に
粉粒炭を使用するセルにおいては公害対策上床温度に適
正範囲殊に下限界があり、粉粒炭供給量を所定値以下に
低下させることはできない事情がある。そこで上記の如
く各セル群の出力を低下させてボイラー出力が所定値（
図面上のＴ１点）に到達するとｔＪＩＩ２セル群Ｂ２に
設けた複数のバーナの内１本例えばバーナＥ１の燃焼を
停止すると共に残りの全バーナ即ち第２セル群Ｂ２の全
バーナＥ２〜Ｅｉ及び必要により第１セル群Ｂ１の全バ
ーナＤ１〜Ｄｉの出力を増加させる。即ち第２図に示す
如くボイラー出力は第２セル群Ｂ２のバーナＥ１の停止
に伴ないＴ１より若干低下した後残りの全バーナの出力
上昇によって出力降下ラインＬの延長線上の点より若干
高い点Ｔ２まで上昇する。ボイラー出力が所定の値Ｔ２
まで回復すると例えば！８２セル群Ｂ２のバーナＥ２の
燃焼を停止すると共に残りのバーナ（第２セル群Ｂ２の
稼動中のバーナＥ３〜Ｅｉ及び必要により第１セル群Ｂ
１の全バーナＤｌ−Ｄｉ）の出力を増加させる。即ちボ
イラー出力は第２図に示す様にＴ２からいったん低下し
た後Ｔ３まで回復する。以下同様の操作を繰返すことに
よって第２セル群のバーナを順次停止して第１セル群Ｂ
１のみが稼動する運転状態に移行する。移行が完了する
と第３図に示す如く第１セル群Ｂ１の出力は相当に上昇
しており、以下タンクＡ１の圧力を降下させることによ
って第１セルＢ１の出力を減少させ、ボイラー出力を降
下させることができる。

上記の如く本発明方法によると各セルの床温度の大幅な
低下が起こらず、ボイラー出力を円滑に降下させること
ができ、殊に本発明方法においては第２セル群Ｂ２のバ
ーナを全て停止した時点（第２図のＴｉ点）において既
に第１セル群Ｂ１の出力は相当に回復しているので、従
来のタンク制御方式の様に第２セル群のセルを個別にい
っせいに停止した（スラツピングした〕後ｆｓ１セル群
の出力を急上昇させるのに比べると出力上昇量は僅かで
済む、従って出力増大の為に供給ラインが閉塞する等の
恐れもない。

尚上記の如く出力を降下させ、第１セル群のみが稼動す
る状態となったボイラーの出力を上昇させるに当たって
は、降下時と逆の操作を繰返し行なえばよい、即ち稼動
中のセルへの燃料供給負荷を増大させることによってボ
イラー出力を所定の出力増加ラインに沿って上昇させて
いき、ボイラー出力が所定値に到達したとき、停止して
いた第２セル群に属するバーナの内１本以上への燃料供
給を再開する一方、稼動中の全バーナの内任意のバーナ
への燃料供給を減少させることによってボイラー出力を
前記出力増加ラインまで到達させることを単位操作とし
、以下単位操作を繰り返すことによって円滑な出力上昇
を行なうことができる。

（実施例） 第１表に示すセル構成の２０ＭＷ流動床ボイラーにおい
て、 上記の如く出力制御し得る流動床ボイラーにおいて、ボ
イラー出力を７５％から５０％へ一定の降下ラインに従
い降下させるに当たって本発明方法を実施した。即ち第
１セル群及び第２セル群の出力がそれぞれ９０％まで低
下した時点で、第２セル群のＣセルバーナの内２本分を
閉止すると共に第１セル群の出力及び第２セル群の残り
４本のバーナの出力を上昇させてボイラー出力を上記降
下ライン上の点まで回復させた。ちなみにこのときのＷ
ＩＪ１セル群の全バーナ及び第２セル群の稼動バーナの
出力値は９４％であった。以下同様に第２セル群のバー
ナを２木ずつ停止すると共に第１セル群の全バーナ及び
Ｗ４２セル群の稼動中のバーナの出力を上昇させて前記
降下ラインに沿ったボイラー出力の降下を行なった。尚
第２セル群Ｃセルの６木のバーナを全て閉塞した時点に
おける第１セル群の出力値は１０３％である。

これに対し従来のタンク制御方式でこの操作を行なうと
、Ｃセルの出口が９０％レベルからいっせいに停止して
（スラフピングして）バーナ６本分の出力が一挙に低減
するが、この低減分に相当する負荷を一気に回復させる
為には、他の稼動中のバーナを一気に９０％から１０３
％へ急上昇させねばならない。

次いで稼動中の全へ−すの出力を再び低減させて第１セ
ル群及び第２セル群の出力が夫々８６％まで低下した時
点で第２セル群のＤセルのバーナの内２本分を閉止する
と共に第１セル群の出力及び第２セル群の残り８本のバ
ーナの出力を上昇させてボイラー出力を上記降下ライン
上の点まで回復させる。ちなみにこの時の第１セル群の
全／＜−す及び第２セル群の稼動バーナの出力値は９０
％であった。以下同様に第２セル群のバーナを２本ずつ
停止すると共に第１セル群の全バーナ及び第２セル群の
稼動中のバーナの出力を上昇させて前記降下ラインに沿
ったボイラー出力の降下を行なった。

尚第２セル群のＤセル１０本の全バーナを全て閉頻した
時点における＠１セル群の出力値は１１５％である。こ
の様な低出力域における出力制御を従来のタンク制御方
式で操作するとＤセルの出力が８６％からいっせいに停
止して１０本分のバーナが全て閉鎖すると同時に、第１
セル群の出力を一気に８６％から１１５％へ急上昇させ
ねばならない、この急上昇操作では第１Ｏ図で説明した
（口）→（／す→（ニ）で示されるボイラー全体出力の
落込みは避けられないと共に、急上昇操作そのものが第
１セル群への供給ラインが閉塞したりする等のトラブル
を発生させる要因となる。

本発明方法に従って操作することにより１−タンク、複
数−セルを採用した場合でも、既提案の１−タンク、ｌ
−セル方式を採用した場合と同様にボイラー全体の負荷
が急減することなく円滑な出力低減が実現できる。尚ボ
イラー出力を更に降下させるに当たってはｔｓ１セル群
の出力を徐々に低下すればよい。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、石炭燃焼流動床ボ
イラーの出力制御（燃料供給制御）を低出力域において
も円滑に行なうことができる。タンク建設費用の低減を
はかることができる。

【図面の簡単な説明】

１１１１図は本発明方法を実施する上での基本的条件を
備えた流動床ボイラーを示す模式図、第２〜７図は本発
明方法を実施した際のボイラー出力並びに各セルの出力
の変化を示すグラフ、ｌ’５８．９図は先願発明に係る
流動床ボイラーを示す模式図、第１０図は従来の制御方
法におけるボイラー出力変化を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のセルを内蔵し、かつ各セル毎に複数のバーナを対
   応して設けた石炭燃焼流動床ボイラーへの燃料供給制御
   方法であって、前記セルを第１グループに属する第１セ
   ル群と第２グループに属する第２セル群に分け、かつ各
   セル群に対応した燃料供給タンクを設け、ボイラー出力
   を降下又は上昇させるに際しては稼動中の全セルへの燃
   料供給負荷を減少又は増加させることによってボイラー
   出力を所定の出力減少又は出力増加ラインに沿って低下
   又は上昇させていき、ボイラー出力が所定値に到達した
   とき、第２セル群に属するバーナの内１本以上からの燃
   料供給を停止又は再開する一方、残りの全バーナの内任
   意のバーナからの燃料供給を増加又は減少させることに
   よってボイラー出力を前記出力減少又は出力増加ライン
   まで到達させることを単位操作とし、以下前述の単位操
   作を繰返すことによって円滑な出力降下又は出力上昇を
   行なうことを特徴とする石炭燃焼流動床ボイラーへの燃
   料供給制御方法。