JPS6391406A - ボイラ装置 - 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〕 本発明は石炭を燃料とするボイラ装置に係り、ことに短
時間で起動するに好適なボイラ装置の系統構成に関する
。

〔従来の技術〕

第４は従来技術による石炭焚ボイラの系統図の一例であ
る。

押込通風機２は空気取込ダクト１より空気を吸込み、そ
の一部はさらに一次通風器３によりさらに加圧され一次
空気２９となり、残りは二次空気３０とする。これらは
空気予熱器４でボイラ排ガス２８と熱交換を行なって加
熱され、−次空気２９は微粉炭ミルのスロート１１へ、
二次空気３０は風箱１５へ送られる。

燃料である石炭９は給炭器１０により微粉炭製造設備に
供給され、モータにより回転されているターンテーブル
７上に落下する。ターンテーブル７上にはミルボール８
があり、ターンテーブル７の内側から円心力で噛みこん
だ石炭を粉砕する。

ミルボール８′ＶＣより粉砕された石炭は、スロート部
１１より吹き上げる一次空気により分級器１２へ搬送さ
れ、このとき微粉炭の乾燥も同時に行われる。分級器１
２の入口では、微粉炭と空気の混合物が流入する際、分
級器ベーン１３により旋回がかげられ、遠心力により粒
径が犬である微粉炭は分級器外周按沿って再びターンテ
ーブル７上に落下して再び粉砕され、一方、粒径が小で
ある微粉炭は分級器１２の中心付近から微粉炭管１４へ
送られる。微粉炭は風箱１５より吹き出す二次空気３０
と共に微粉炭バーナ１６で燃焼させる。軽油バーナ３１
は、ボイラ起動初期等で微粉炭バーナ１６へ微粉炭が供
給されない場合のボイラ暖機や、微粉炭バーナ１６の点
火用の火種として用いられる。

ボイラ給水は給水ポンプ１７より節炭器１８で加熱され
た後、ドラム１９に供給される。ドラム内の保有水は火
炉を形成する水壁２ｏの下部へ下降管４８を通って下降
して、水Ｊ３１２０を上昇する過程で火炉より熱器し℃
気水混合物に変化し再びドラム１９へ循環する。ドラム
から発生した蒸気は過熱器２１で過熱された後、タービ
ン加減弁２４を経て蒸気タービン２５へ送られる。ここ
で過熱器バイパス弁２２は起動時等で、ドラム１９力を
低温の蒸気を多量に発生した場合、これを排出して過熱
器２１の昇温を支援する。またタービンバイパス弁２３
は過熱器２１の出口蒸気がタービン２５に通気可能な程
度まで昇温、昇圧していない場合や、何らかの理由でタ
ービン加減弁２４を急閉する必要がある場合において余
剰の蒸気を排出する作用を受は持つ。

なお１図中の５は一次空気ダクト、６は節炭器バイパス
ダンパ、２７は煙突である。

一方、第６図もまた、従来技術による石炭焚ボイラ系統
図の一例であって、浜松、中井、太地らの研究（「ＤＳ
Ｓ運転ユニットのタービンバイパス蒸気回収システムと
省エネルギー効果」；火力原子力発電第３３巻１２号Ｐ
１２９３〜１３０３；昭５７−１２）の成果を第４図の
系統へ応用したものである。第４図の系統と同一部分に
は同一の番号を付し、共通部分の説明は省略する。

第６図の系統は蒸気タービン２５の排気を再過熱する再
熱器３７を設け、起動時のようにタービン加減弁２４が
全閉もしくは低開度の状態において、再熱器３７が空焚
きにならぬよう、高圧タービンバイパス弁３５を通過す
る蒸気に、タービンバイパススプレ弁４５を通して注水
を行ない、蒸気温度を低下させた後、再熱器３７へ通気
している。再熱器３７出口の蒸気温度が再熱タービン３
９に通気可能な程度まで昇温、昇圧していない場合等で
中間阻止弁３８が全閉もしくは低開度となる場合は、再
熱器３７通過蒸気は中圧タービンバイパス弁４０へ導か
れる。このような方式はＲ／Ｈクーリングと呼ばれ、ヨ
ーロッパでは一般的である。

弁２２．弁４０を通過した蒸気は加熱蒸気タンク３２へ
貯えられた後、必要に応じ加熱蒸気流調弁５２で抜き出
し、給水加熱器４６へ導いて１節炭器１８へ供給される
給水を加熱する。

前述の浜松らの研究はこの給水加熱してよるボイラ負荷
上昇、省エネルギー化を提案し、特にピーク負荷時にお
いてタンク３２に貯えた蒸気の保有熱を利用することが
骨子となっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した第４図、第６図のボイラ装置は起動時において
以下に述べる問題点がある。まず、微粉炭製造設備にお
いては分級器１２Ｖｃ湿った粉炭が入ると特に粗粒炭が
ターンテーブル７へ落下する下部付近に付着して詰りを
起したり、微粉炭が水分で重くなって十分な量が搬送さ
れないトラブルを発生するため、粉炭がスロート１１か
ら一次空気２９により吹き上げられる段階で十分に乾燥
される必要がある。

また微粉炭バーナ１６においては、十分に乾燥された高
温の微粉炭が供給されないと、ことにボイラ自体が十分
に暖機されていないボイラ起動時において未燃分の少な
い良好な燃焼は期待できない。従がって、微粉炭製造設
備に供給される一次空気２９を加熱する空気予熱器４で
熱交換を行うボイラ排ガス２８は、微粉炭製造設備・微
粉炭バ−すを使用開始する時点で十分なガス温度に上昇
していることが絶対条件である。

従来技術では、これに対処するため軽油バーナ３１に大
容量の設備を採用し、大量の軽油を燃焼させ、また必要
な場合はさらに、一部の伝熱面をバイパスさせるダンパ
２６を開いて空気予熱器４人口のボイラ排ガス２８温度
を上昇させる操作が行なわれていた。ところが、このよ
うな方法は通常運転時には使用しないバイパスダンパ２
６や、本来は微粉炭バーナ１６０点火が主目的の軽油バ
ーナ３１を大容量化して高価な設備費を要する上、運転
費としても、一部の伝熱面をバイパスすればボイラの効
率を低下させ、また蒸気の昇温・昇圧を妨げるし、軽油
は石炭に比してずつと高価であるので大量の軽油を消費
することは全く不経済である。

第５図に第４図で示したボイラ装置の停止・停缶・起動
操作を示す。上述したように最上段グラフ斜線部で示す
弁２２．弁２３からのバイパス蒸気が有効に利用されな
い。また起動時に中上段グラフに示す微粉炭製造設備の
供給空気温度が微粉炭使用可能温度に到達するまでの間
、中下段のグラフ斜線部に示すように大量の軽油を消費
する等の問題点が示されている。

第６図の起動系統によるボイラ装置の停止Φ停缶・起動
操作は給水加熱器４６による節炭器１８人口給水温度上
昇の効果があるため、軽油投入量低減が若干期待できる
。しかし微粉炭使用可能微粉炭製造設備供給空気温度に
空気予熱器４出口空気温度が昇温しないことによる微粉
炭バーナ１６を使用できない期間は起動時において、点
火〜２０チタービン負荷負荷重あって、この点について
は第４図の起動系統と同様に１点火〜全負荷到達までの
起動時間中８割は高価な軽油を主力とした燃料投入を行
う必要があることに変わりはない。

ここで、軽油投入量低減が若干であると述べたのは、節
炭器１８人口の給水温度上昇による排熱回収は、万一節
炭器１８内で蒸気が発生して、気泡が曲管部に貯って管
内の水流を阻害したつ、ドラム１９へ気泡を含む給水が
入ってドラム水位の変動や、下降管へ巻き込まれた気泡
の浮力による水壁２０への循環阻害する等のトラブルを
防止するため少くとも起動時においては限界があること
による。

すなわち、起動時の通気付近を例にとれば、蒸気圧力は
５ｏｋ１７／ｃ♂ａ程度で運用されるのが普通であるが
、この場合の蒸気の飽和温度は約２９０℃加熱蒸気タン
ク３２には４００℃、エンタルピッ５０ｈｌ／Ｊ程度の
蒸気が流入する。このとき、節炭器１８給水量と加熱蒸
気タンク３２への蒸気流量は、はぼ等しいので、給水加
熱器４６へ給水ポンプ１７からの水が、仮にＯ℃程度と
しても。

加熱蒸気が潜熱を含めて７５０日／ゆ程度のエンタルピ
を持っていることを考慮すれば、節炭器１８人口給水は
軽く２９０℃、エンタルピ３０８Ｗ／に９程度になり得
る。少くとも弁４０．弁２２からの排熱の大半を利用す
ればこの程度の給水温度上昇となる。ところが実際には
、給水ポンプ１７への給水は脱気過程を通るため、起動
時でも１００℃程度以上であるし、節炭器１８内での蒸
気発生を防ぐには、節炭器１７出口の給水温度を飽和温
度−３０℃すなわち２６０℃程度以下に維持する必要が
あり、給水加熱器４６出ロ給水温度は、節炭器１８の熱
吸収量の程度にもよるが、２００℃程度に抑えなげれば
ならない。この場合エンタルピ上昇中で約１００ｋｃａ
ｌ／）ｔｌ程度であって、加熱蒸気の持つエンタルピが
約７５０７／ｋｇで＆ることがら、熱交換の効率を考慮
しても、加熱蒸気タンク３２への流入蒸気の約８割は、
その時点で給水Ｗ熱器４６へ供給することは不可能で、
タンク３２へ貯え得る量を除いて系外ブロー弁４７へ排
出せざるを得ない。また、タンク３２へ貯えた蒸気も加
熱蒸気タンク３２への蒸気流入が停止する近傍になって
給水加熱器４６へ熱回収可能であって、この時点ではボ
イラは軽油バーナ３１から微粉炭バーナ１６への切替を
完了しており、高価な軽油の消ａｔ低減には寄与しない
。従って節炭器１８人口への熱回収を行なっても軽油消
費１０程度は１割程度であり、以上の実態に鑑みれば、
給水加熱器４６を設置しても石炭焚ボイラ起動時に関す
る限り諸問題は第４図の系統と大差はないと言わざるを
得ない。

〔問題点を屏決するための手段〕

現在、頻繁な起動−停止を行うゲイ２装置には主蒸気系
統に弁２２．弁２３のバイパス系統を設けることが普通
となっている。これは起動時において短時間にタービン
２５に通気可能な蒸気条件に昇温噛昇圧させるには弁２
４全閉時にも過熱器２１にある程度の蒸気を流す必要が
あるためと、急速な負荷降下や停止時において余剰蒸気
を排出するためであるが、従来これらの蒸気の保有熱は
前述したように、起動時においては必ずしも有効に利用
されてはいなかった。

要するに本発明は、バイパス蒸気の保有熱でミルスロー
トへ供給される空気を加熱し、さらに場合によってはタ
ンクを併用して、停止時もしくは負荷降下時の余剰蒸気
をもボイラ起動時のミル供給空気の加熱に利用するもの
である。

〔作　用〕

本発明は、従来、少くとも起動時において有効利用カー
難しかったバイパス蒸気の保有熱により、微粉炭製造設
備供給空気を加熱するため、起動時の早い段階において
、内部で詰りを起こすことなく微粉炭製造設備を利用可
能であって、かつ、微粉炭バーナも良好な燃焼が期待で
きる。

〔発明の実施例〕

第１図に本発明の一実施例を示す。従来技術の例として
説明した第４図の系統と同一部分には同一の部品番号を
付し、共通部分の説明は省略する。

第１図の系統は第４図の系統から伝熱面ノくイノくスダ
ンパ２６を除き、過熱器バイパス弁２２．タービンバイ
パス弁２３から抜き出した蒸気を加熱蒸気タンク３２に
貯え、これを加熱蒸気流調弁３３を経て、微粉炭製造設
備供給空気系に設置した一次空気加熱器３４に与える。

−次空気加熱器３４１ｆＣ１’！、バイパスダクト４９
を設げ、加熱器３４とダクト４９を通過する空気量の割
合を調節するダンパ５０，５１を設ける。

本系統では起動・停止時等に弁２２．弁２３を通して排
出された蒸気をタンク３２に貯えて、ボイラ排ガス２Ｂ
温度の上昇が十分でない起動初期に、その時点で弁２２
．弁２３から流入する蒸気と合わせてミル供給空気の加
熱に利用できる。

本系統による停止・停缶・起動操作を第３図に示す。本
図は本発明と従来技術を比較するため第５図と同一の起
動・停止時間の運用を行なった場合を示している。最上
段斜線で示す弁２２．弁２３によるバイパス蒸気を点火
前よりオル供給空気温度の加熱に使用できるため、中上
段の縦線に示す一次空気加熱器４による昇温か期待でき
るため。

中下段に示すよう纜早期から微粉炭バーナ１６が使用可
能で、第５図の従来技術に比して著しく軽油消費量及び
軽油バーナ３１の節備容量が低減できることが示される
。

ところで、微粉炭製造設備供給空気温度は石炭性状や、
貯炭場における雨水の影響等を考慮して制御する必要が
ある。このため熱空気ダンパ５０゜冷空気ダンパ５１に
より一次空気２９のうち、空気加熱器３４を通過する割
合を調節して対処する。

この方式の利点は、空気加熱器３４を通過する一次空気
の割合なＯｌｓから１００ｔｌＪまで任意に可変できる
ため、加熱蒸気流調弁３３の開度は微粉炭製造設備供給
空気温度制御とは独立に、例えば加熱蒸気タンク３２の
圧力制御のため操作することが可能となり、第６図にお
ける系外プロー弁４７相当の弁をＷｊｔける必要がない
ことである。

第２図は、従来技術とし℃紹介した第６図の系統に本発
明による一次空気過熱器３４を付加した例である。第１
図、第４図、第６図と同一部分には同一の部品番号を付
し、機能も同一である。

本例では第一６図中の給水加熱器４６へ熱回収できなか
った蒸気の系外プロー弁４７０代わりに、空気加熱蒸気
流調弁３３が接続され、−次空気過熱器３４へ蒸気を供
給する。第１図の説明で述べたように、微粉炭製造設備
への供給空気温度制御は、弁３３の通過蒸気量とは独立
にダンパ５０゜ダンパ５１で行なえるため、系外ブロー
弁４７を設けなく℃もタンク３２圧力制御の面で問題は
生じない。

また本例は複数台の微粉炭製造設備を用いており、起動
初期より小規模な微粉炭製造設備を順次暖機して可能な
限り早い時期に微粉炭バーナ１６を使用し、＠油バーナ
３１の設備容量及び高価な軽油の使用量の低減効果をい
っそう発揮させるよう配慮しである。

〔発明の効果〕

木兄Ｆ！ＡＫより、石炭焚ボイラにおいて短時間の起動
を行う際に以下の効果がある。

（１）起動用軽油バーナの設備容量と、軽油消費量の低
減。

（２）伝熱面バイパスダンパ設備の削減と伝熱面バイパ
ス運転時のボイラ水側昇温遅れの回避。

（３）　　ボイラバイパス運転時の排熱の有効利用と、
従来排熱を受は入れていたコンデンサの負担軽減。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の各実施例に係るボイラ装
置の概略構成図、第３図は本発明の実施例に係るボイラ
装置の動作説明図、第４図および第６図は従来のボイラ
装置の概略構成図、第５図は従来のボイラ装置の動作説
明図である。 ８・・・・・・ミルボール、１９・・・・・・ドラム、
２２・・・・・・過熱器バイパス弁、２３・・・・・・
タービンバイパス弁、２４・・・・・・タービン加減弁
、２５・・・・・・蒸気タービン、２９・・・・・・−
次空気、３２・・・・・・加熱蒸気タンク、３４・・・
・・・−次空気加熱器。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）蒸気の入口に第１の弁を有するタービン装置に蒸
   気を供給し、自缶の燃焼に供する微粉炭の製造設備を有
   するボイラ装置において、前記第１の弁が全閉もしくは
   低開度で、ボイラ装置が発生し得る蒸気量が第１の弁を
   通過する蒸気量を上回る際の余剰の蒸気を第１の弁の前
   流側から抜き出す少くとも１つの第２の弁と、その第２
   の弁を通過した蒸気を用いて微粉炭製造装置へ供給する
   空気を加熱する空気加熱手段とを設けたことを特徴とす
   るボイラ装置。
2. （２）特許請求の範囲第（１）項記載において、前記第
   ２の弁と前記空気加熱手段との間に、第２の弁より抜き
   出した蒸気の少なくとも一部を貯蔵する蒸気タンクを設
   けたことを特徴とするボイラ装置。