JPS6273011A - 微粉炭燃焼ボイラの運転方法 - 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） 本発明は石炭を微粉炭機（以下略してミルという）で粉
砕して燃料として使用する微粉炭燃焼ボイラの運転方法
に係り、特に給水ポンプや通風機などのボイラ補機類の
一部に故障が生じた際、ボイラ負荷（出力）を一時下げ
て運転を継続し、故障回復後定常運転に復帰させる、い
わゆる負荷ランバック運転方法に関するものである。

（従来の技術） 最近におけるボイラ用燃料のコスト低減の要求や、海外
からの輸入燃料に頼るわが国の事情よりくる、燃料供給
ストップの危険分散の立場から、今後の火力発電用ボイ
ラとしては微粉炭燃焼ボイラが採用される状況にある。

しかも原子力発電所が普及してきた現在においては、負
荷追従性が悪く、低負荷運転が困難な原子力発電所の事
情を考えると、今後採用される微粉炭燃焼ボイラは負荷
追従性のよい中間負荷火力発電用ボイラとしての機能を
果たせるものでなくてはならない。

さらに、ボイラ装置においては、給水ポンプ、押込通風
機、誘引通風機、ミル、ミル用一次通風機など数多くの
補機類を含めてシステムが構成されており、できるだけ
予備機を設けないということから、万一これらの補機類
が、例えば、２台中１台あるいは３台中１台が故障して
運転不能となったときには、次のような問題が発生し、
付記するような対策が必要となる。

（１）給水ポンプ故障：ボイラ伝熱管内を流れる給水量
あるいは蒸気量不足による伝熱管の温度上昇の防止 （２）押込あるいは誘引通風機の故障：燃焼用空気不足
による燃焼不良やボイラ炉内爆発の防止 （３）一次通風機故Ｒ：微粉炭のミルからバーナへの搬
送不能による微粉炭の微粉炭管およびミル内への堆積と
閉塞、これによって生じるボイラ火炉からの逆火の防止 以上の観点から、ボイラに対する蒸気の蒸発量要求信号
を急激に５０〜４０％程度まで下げさせて、ボイラの運
転をストップさせることなく、安全域で運転継続させる
とともに、故障部分の修復を行なった後、定常蒸発量に
復帰させるのである。

このようにすることにより、ボイラ全停したのち再起動
する場合に比し、起動に伴なう熱量的ロスおよび発電不
能時間である時間ロスを軽減するこ　−とを目的とした
負荷ランバック機能を微粉炭燃焼ボイラが持つことが要
求されている。

一方、従来技術からなる微粉炭燃焼ボイラは、ミルにお
いて予め石炭を微粉砕し、微粉砕された石炭を一次空気
によって搬送し、石炭バーナで燃焼させる方式が一般的
であり、その代表的な例を第３図に示す。

第３図において石炭は石炭バンカ１がら給炭機２を経て
、ミル３に供給され、ここで微粉砕されるが、押込通風
機２ｏ、一次通風機２１を経て一次空気予熱器２２に送
られ所定温度に加熱された一次空気が一次空気ダンパ２
５を経てミル３に供給される。ここで一次空気によりミ
ル内の石炭は乾燥されつつ粉砕される。粉砕された石炭
はミル内の分離器で分級され、所定粒度のものが一次空
気により微粉炭管４を搬送されバーナ６に送られ、ボイ
ラ火炉７内に噴射され燃焼する。一次空気は微粉炭の燃
焼に必要な空気量の約１／３に過ぎないので、押込通風
機２０、二次空気予熱器２３、風道２７、二次空気ダン
パ２９を経て風箱３０に、所定温度で必要な風量の二次
空気が供給され、ここから火炉７に吹込まれてバーナ６
から噴射された微粉炭の完全燃焼を行なう。

以上のようなボイラ燃焼系統において、微粉炭管４の途
中に、ボイラに対する急激な負荷上昇要求（Ａ−Ｆ−Ｃ
）に対応できるよう、送炭量の５〜１５％を補給調整で
きるよう、微粉炭ビン１５から給炭機１６、ミキシング
ティー１７を経て微粉炭を送炭できるように配慮されて
いる。

このように構成された微粉炭燃焼システムにおいて、前
述したようなボイラ補機の故障によって急速負荷ランバ
ック信号がでた場合、複数のミルからなるボイラ装置で
は、ミルの半数〜６０％を瞬時に順次停止させて、負荷
を減らせという要求に対応することになるが、この時の
ミルの停止法を通常の停止方法と並べて第４図に示す。

第４図のような負荷ランバックやＰＣＢ　（負荷の急速
カットバンク（Ｆａｓｔ　　Ｃｕｔ　　Ｂａｃｋ）のよ
うに緊急停止動作信号がきた場合は、停止信号がだされ
る直前まで、ミル内には保有炭が存在しており、かつ粗
粉砕されたり微粉砕中の石炭が浮遊しているため、停止
信号を受けると直ちに給炭機およびミルとも停止するが
、ミルに供給される一次空気はミル内の石炭に含まれて
いる揮発分ガスのパージと、ミル内の浮遊微粉炭とをボ
イラ火炉内ヘバージした一定時附後に、第３図の８に示
すミル出口カットオフダンパを閉止するとともに、ミル
入口の一次空気ダンパ２５を閉止していたのである。

以上のような従来技術による微粉炭燃焼システムでは、
特に性状の異なる多品種の石炭を同一のボイラ火炉で燃
焼させる場合などでは、石炭の粉砕性に幅があり、粉砕
性の悪い石炭ではミル内の分離器の羽根の開度を絞って
、バーナに送る微粉炭の粒度が粗くならないようにしな
ければならず、この場合は一定の細い粒度以下に達しな
い粗粒粉はミルの粉砕部に戻されて再度粉砕される。従
ってこの場合は、粉砕性の良い品種の石炭に比しミル内
に保有される石炭量は多くなる。

また、燃料比（石炭中の固定炭素分／石炭中の揮発分）
の高い難燃性の石炭の場合は、バーナに供給する微粉炭
の微粉粒度を細くする必要があり、この場合もミル内分
離器開度を絞ることになり、ミル内を再循環する石炭が
増加する結果、ミル内の保有石炭量は増加する。

以上二つの場合は、負荷ランバック信号が出されたとき
に、停止ミルのミル内の残炭処理時間が長くかかること
になる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した場合は、ボイラ制御上からは火炉内へ送炭され
る燃料を絞り、早急に停止させたいにもかかわらず、停
止ミルからパージする石炭のために、ミル停止後のある
時間内においては、火炉内への実質的な燃料投入量が減
少できないとか、あるいは、燃料減少幅が少ないという
現象が生じる。

従って、この場合は、（１）給水量減少に比し、火炉内
への燃料投入量減少が遅れるためボイラ内の水位レベル
が異状に低下する、（２）空気量に比し燃料量の減少の
割合が遅れるため燃焼不良となる、（３）火炉内のガス
圧力が異状に低下するか、または異状に上昇する、とい
った問題が生じる。

この現象が高じると、結局はボイラ装置のトリップ（運
転停止）となるほか、場合によっては、ミル内に保有炭
として残された微粉炭が自然発火するなどの問題点があ
った。

特に、今後の中間負荷火力発電所用の微粉炭燃焼ボイラ
の運転では、補機類についても負荷変化幅と負荷変化率
（一定時間内の負荷変化割合）の大きい、かつ、起動停
止の多いボイラ装置となることから、個々の機器の信頼
性向上の要求とともに、ランバックやＰＣＢの要求に対
応可能なボイラシステムが求められている。

本発明の目的は、微粉炭燃焼ボイラにおいて、補機類の
故障などに伴なう負荷ランバックやＦＣＢ運転時におけ
る上記した従来技術の問題点、すなわち、ミル内の残炭
をボイラ火炉に長時間投入することのないようにする微
粉炭燃焼ボイラの運転方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明はミルからバーナへの微粉炭管のミル出口部にカ
ットオフダンパーを設け、また微粉炭貯蔵ビンを設置し
、ミルから微粉炭管にて送炭できるようにしておき、負
荷ランバックあるいはＰＣＢのようなミルの瞬間停止を
行なう場合に、上記カットオフダンパーを閉止するとと
もに、ミル内の残炭をミルを運転継続しながら所定粒度
の微粉炭に粉砕しつつ、粉砕された微粉炭は上記微粉炭
貯蔵ビンに送って貯蔵し、ミル内の残炭がなくなった時
点でミルの運転を停止するようにしたものである。

すなわち、本発明は、稼働時にはミルに石炭を供給する
とともに、所定温度の一次空気を供給してミル内の石炭
を乾燥しながら粉砕して微粉炭となし、この微粉炭を上
記一次空気にてボイラに設けたバーナに搬送して燃焼さ
せるごとくな与した微粉炭の製造燃焼システムを複数個
有し、負荷に応じて上記システムの稼働数を増減するよ
うにした微粉炭燃焼ボイラの運転方法において、負荷急
減時には所望の数の稼働システムにつき、ミルへの石炭
の供給を停止するとともにバーナへの微粉炭の搬送を停
止し、ミル内の残炭はミルで粉砕しながら微粉炭として
一次空気で微粉炭ビンに搬送処理するごとくなし、上記
残炭処理後ミルへの一次空気の供給とミルの運転を停止
して上記システムを停止することを特徴とする。

（実施例） 本発明になる具体的実施例を第１図および第２図により
説明する。第１図において記した記号のうち第３図と同
一符号のものは、第１図と同一構造、同一機能のものを
示す。すなわち、第１図においては第３図に比して、ミ
ル３から微粉炭ビン１５への微粉炭送給管５を設けると
ともに、管５へのミル出口に微粉炭ビンカットオフダン
パ９を追設する。また、ミル３の瞬間停止後ミル内へ保
有された残炭を処理しつつ供給するために、管５の端末
にサイクロンセパレータ１ｏを設けて微粉炭の大部分を
分離してビン１５に供給し、搬送に使われた空気はバグ
フィルタ１１で微細な微粉炭を捕集して、下部のスクリ
ューフィーダ１３、ロータリーシール１４を通じてビン
１５へ送られる。

バクフィルター１１を出た空気は排風機１８、排風管１
２を経て大気に排出されるなどの点が第３図と異なると
ころである。

以上述べたような微粉炭燃焼システムによれば、負荷ラ
ンバックおよびＰＣＢの作動信号が発信された時には、
第２図にその一例を示すように、ミル停止信号を受けた
とき、給炭機２の停止を行なうことは従来技術通りであ
るが、その後直ちにミル出口のカットオフダンパ８を閉
じる。つまり火炉への微粉炭の供給を遮断し、同時に微
粉炭ビンカットオフダンパ９を開けて、ミルは運転継続
してミル内の残炭を粉砕しながら、粉砕された微粉炭は
微粉炭ビン１５ヘパージすることを特徴としている。こ
の結果、第５図にその例を示すように、ミル内残炭パー
ジの運転を行なっている時間経過とともに、一次空気差
圧（一次空気量の指標となるもの）に対するミル差圧（
ミル内を一次空気が通過するに際して生じる、ミル入口
側と出口側の流体の静圧差をいい、ミル内に浮遊してい
る微粉炭濃度が高いときは、同じ一次空気量であっても
ミル差圧は大きくなる）の関係は、ミル内の残炭がゼロ
の時のクリーンエア差圧の関係に近づき、ミル内保有炭
がほぼない状態になったところでミルを停止するように
し、一次空気ダンパ２５を閉止後に微粉炭ピンカットオ
フダンパ９を閉止する。

従って、ミル内の残炭による自然発火を防止するととも
に、火炉内への燃料の供給を急速に遮断することによっ
て、負荷ランバック、ＰＣＢ時に従来問題のあった、ド
ラムレベルの変動、火炉内ドラフト変動、燃焼不安定な
どを解消できるものである。

なお、上記のように火炉への燃料供給を急激に遮断した
とき、ボイラの缶水温度の低下と、一次空気量の急激な
低下にともなって、ボイラ炉内圧や煙道内圧がマイナス
となって、外部圧力により火炉や煙道がおしつぶされる
現象（インプローション（ｉｎｐ　１　ｏｓ　ｔｏｎ）
が生じないかの懸念については、ミル出口の微粉炭カン
トオフダンパ８の閉止タイミングを、火炉あるいは煙道
の内圧を考慮しつつ操作することによって防止すること
ができる。

（発明の効果） 本発明を実施することにより、負荷ランバック時やＰＣ
Ｂ時に、停止ミル内の残炭を火炉へ供給することなく、
微粉炭ビンに貯蔵することができるので、従来技術にお
けるような、ボイラ内水位の異状減少、火炉における燃
焼不足、火炉内圧力の異状低下や異状上昇などを防止す
ることができる。なお、負荷ランバック時やＰＣＢ時に
微粉炭ビンに貯えられた微粉炭は、負荷急増時のバック
アップ燃料として使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための微粉炭燃焼ボイ
ラシステムを示す図面、第２図は負荷ランバックやＰＣ
Ｂ時のミル関係の操作状況を説明する図面、第３図は従
来技術になる微粉炭燃焼システムを示す図面、第４図は
ミル停止手順についての説明図、第５図は一次空気差圧
とミル差圧の関係を示す図面である。 １・・・石炭バンカ、２・・・給炭機、３・・・ミル、
４・・・微粉炭管、５・・・微粉炭送給管、６・・・バ
ーナ、７・・・火炉、８・・・微粉炭カットオフダンパ
、９・・・微粉炭ピンカットオフダンパ、１５・・・微
粉炭ビン、２０・・・押込通風機、２２・・・一次空気
予熱機、２３・・・二次空気予熱器、２５・・・一次空
気ダンパ、３０・・・風箱。 代理人　弁理士　　川　北　武　長 第１図 ２：給炭機　　　　　　　１５：微粉炭ビン３：ミル　
　　　　　　　２０：押込通風機４：微粉炭管　　　　
　　２２ニ一次空気予熱機５：微粉炭送給管　　　　２
３：二次空気予熱機６：ｌトナ　　　　　　　２５ニ一
次空気タ゛ンノマ７：火炉 ９°微粉炭ビンカツト オフゲンノで 絶３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 稼働時にはミルに石炭を供給するとともに、所定温度の
   一次空気を供給してミル内の石炭を乾燥しながら粉砕し
   て微粉炭となし、この微粉炭を上記一次空気にてボイラ
   に設けたバーナに搬送して燃焼させるごとくなした微粉
   炭の製造燃焼システムを複数個有し、負荷に応じて上記
   システムの稼働数を増減するようにした微粉炭燃焼ボイ
   ラの運転方法において、負荷急減時には所望の数の稼働
   システムにつき、ミルへの石炭の供給を停止するととも
   にバーナへの微粉炭の搬送を停止し、ミル内の残炭はミ
   ルで粉砕しながら微粉炭として一次空気で微粉炭ビンに
   搬送処理するごとくなし、上記残炭処理後ミルへの一次
   空気の供給とミルの運転を停止して上記システムを停止
   することを特徴とする微粉炭燃焼ボイラの運転方法。