KR101891454B1 - 고체 연료 분쇄 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

고체 연료 분쇄 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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히로유키 고바야시
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미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

롤러(13)에 의해 분쇄된 고체 연료를 분급부(16)에 공급하기 위한 1차 공기를 하우징(11)의 내부에 송풍하는 송풍부(30)와, 기준 압력에 대한 하우징(11)의 내부 압력을 검출하는 압력 검출부(50)와, 송풍부(30)가 하우징(11)의 내부에 송풍하는 1차 공기의 유량을 검출하는 유량 검출부(60)와, 압력 검출부(50)가 검출하는 내부 압력이 소정 압력 이상이 되고, 또한 유량 검출부(60)가 검출하는 1차 공기의 유량이 소정 유량 이하가 되는 경우에, 고체 연료 분쇄 장치(100)가 정지 상태가 되도록 제어하는 제어부(40)를 구비하는 고체 연료 분쇄 장치(100)를 제공한다.

Description

고체 연료 분쇄 장치 및 그 제어 방법{SOLID FUEL PULVERIZING DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING SAME}
본 발명은 고체 연료를 분쇄하는 고체 연료 분쇄 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
종래, 석탄 등의 고체 연료를 분쇄하여 소정 입경보다 작은 미립 가루로 분쇄하는 분쇄기가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1에는 내부에서 분진 폭발의 양상을 나타내는 급속 연소가 발생한 경우에, 급속 연소를 검출하여 분쇄기를 정지시키는 것이 개시되어 있다. 구체적으로는 분쇄기의 내부에 열 공기를 공급하는 열 공기 덕트 내의 압력에서 분쇄기의 케이스 내의 상내부의 압력을 감산하여 압력차를 검출하고, 이 압력차가 부압이 된 경우에 분쇄기를 정지시키는 것이 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 제2002-143714호
특허문헌 1에 개시된 분쇄기는 분쇄기의 케이스 내의 상내부의 압력이 열 공기 덕트 내의 압력을 밑돌 때까지 저하하여 압력차가 부압인 상태를 일정 시간에 걸쳐 타이머로 계시(計時)한 후에 정지한다. 그 때문에, 분쇄기의 내부에서 급속 연소가 발생해도 타이머로 일정 시간을 계시할 때까지는 분쇄기를 정지시킬 수 없다.
또한, 분쇄기의 케이스 내의 상내부의 압력을 검출하는 압력 검출기는 미립 가루가 존재하는 케이스 내에 배치되기 때문에, 미립 가루가 존재하지 않는 기타 공간에 비해 고장이 발생하기 쉽다.
그러나, 특허문헌 1에 개시된 분쇄기는 분쇄기의 케이스 내의 상내부의 압력을 검출하는 압력 검출기에 고장이 발생한 경우에 잘못하여 분쇄기를 정지시키게 될 가능성이 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 내부에서 발생하는 급속 연소를 즉시 검출하면서 급속 연소를 검출하기 위한 검출기의 고장에 의한 오검출을 방지한 고체 연료 분쇄 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위하여 하기의 수단을 채용했다.
본 발명의 일 형태에 관한 고체 연료 분쇄 장치는 고체 연료를 분쇄하는 고체 연료 분쇄 장치로서, 구동부로부터의 구동력에 의해 회전하는 회전 테이블과, 연료 공급부에서 상기 회전 테이블에 공급된 상기 고체 연료를 분쇄하는 롤러와, 상기 롤러에 의해 분쇄된 상기 고체 연료를 소정 입경보다 작은 미분 연료로 분급하는 분급부와, 상기 회전 테이블과 상기 롤러와 상기 분급부를 수용하는 하우징과, 상기 롤러에 의해 분쇄된 상기 고체 연료를 상기 분급부에 공급하기 위한 1차 공기를 상기 하우징의 내부에 송풍하는 송풍부와, 기준 압력에 대한 상기 하우징의 내부 압력을 검출하는 내부 압력 검출부와, 상기 송풍부가 상기 하우징의 내부에 송풍하는 상기 1차 공기의 유량을 검출하는 1차 공기 유량 검출부와, 상기 내부 압력 검출부가 검출하는 상기 내부 압력이 소정 압력 이상이 되고, 또한 상기 유량 검출부가 검출하는 상기 1차 공기의 유량이 소정 유량 이하가 된 경우에, 상기 고체 연료 분쇄 장치가 정지 상태가 되도록 제어하는 제어부를 구비한다.
본 발명의 일 형태에 관한 고체 연료 분쇄 장치에 의하면, 회전 테이블과 롤러와 분급부를 수용하는 하우징 내에서 급속 연소가 발생한 경우, 급속 연소에 의해 하우징의 내부 압력이 상승함과 동시에, 그것에 의해 하우징 내부에 송풍되는 1차 공기의 유량이 감소한다.
본 형태의 고체 연료 분쇄 장치는 하우징 내부에서 발생한 급속 연소에 의해, 하우징의 내부 압력이 상승하여 기준 압력에 대하여 소정 압력 이상이 되고, 또한 1차 공기의 유량이 감소하여 소정 유량 이하가 되는 경우에, 고체 연료 분쇄 장치가 정지 상태가 되도록 제어한다.
본 발명의 일 형태에 관한 고체 연료 분쇄 장치에 의하면 기준 압력과 소정 압력과 소정 유량을 각각 적절하게 설정함으로써, 하우징 내부에서 발생하는 급속 연소를 즉시 검출할 수 있다. 또한, 하우징의 내부 압력의 상승과 1차 공기의 유량 감소의 쌍방의 사실과 현상을 검출하여 고체 연료 분쇄 장치를 정지 상태로 하기 때문에, 어느 일방의 검출부의 고장이 있었다고 해도 검출부의 고장에 의한 급속 연소의 오검출을 방지할 수 있다. 특히, 분쇄된 고체 연료가 존재하는 하우징의 내부 압력을 검출하는 내부 압력 검출부의 고장에 의한 급속 연소의 오검출을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 관한 고체 연료 분쇄 장치에서, 상기 분급부에 의해 분급된 상기 미분 연료는 해당 미분 연료를 연소시키는 버너부에 공급되고, 상기 내부 압력 검출부는 상기 버너부를 가지는 보일러의 화로의 내부 압력을 상기 기준 압력으로 하고, 해당 기준 압력에 대한 상기 하우징의 내부 압력을 검출하는 구성이어도 된다.
여기서, 하우징의 내부 압력을 검출하는 장소는 하우징의 내부의 임의의 위치로 하는 것이 가능하다. 예를 들어, 분급부의 내부를 검출 장소로 해도 되고, 분급부의 외부를 검출 장소로 해도 된다.
본 구성의 고체 연료 분쇄 장치에 의하면 내부 압력 검출부는 보일러의 화로의 내부 압력을 기준 압력으로 하여 하우징의 내부 압력을 검출한다. 기준 압력이 되는 보일러의 화로의 내부 압력은 고체 연료 분쇄 장치에서 공급되는 미분 연료를 연소시키는 버너부 근방의 공간의 압력이다. 보일러의 화로의 내부 압력은 하우징의 내부 압력과 동기하는 관계에 있기 때문에, 급속 연소가 발생하면 내부 압력 검출부가 검출하는 하우징의 내부 압력이 크게 변화한다. 따라서, 본 구성에 의하면 급속 연소의 발생을 보다 확실하게 검출하고, 고체 연료 분쇄 장치가 정지 상태가 되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 관한 고체 연료 분쇄 장치에서, 상기 내부 압력 검출부는 대기 압력 또는 진공 압력을 기준 압력으로 하고, 해당 기준 압력에 대한 상기 하우징의 내부 압력을 검출하는 구성이어도 된다.
이와 같이 함으로써, 대기압을 기준으로 하는 게이지 압력 또는 진공을 기준으로 하는 절대 압력을 검출하는 내부 압력 검출부를 이용하여 급속 연소의 발생을 검출하고, 고체 연료 분쇄 장치가 정지 상태가 되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 관한 고체 연료 분쇄 장치에서는 상기 하우징으로부터 상기 미분 연료가 배출되는 출구의 온도를 검출하는 온도 검출부를 구비하고, 상기 제어부는 상기 온도 검출부가 검출하는 상기 출구의 온도가 소정 온도 이상인 경우에 상기 고체 연료 분쇄 장치가 정지 상태가 되도록 제어하는 구성이어도 된다.
본 구성에 의하면 내부 압력 검출부와 유량 검출부 중 어느 일방 혹은 쌍방이 고장나는 경우 등, 내부 압력 검출부와 유량 검출부에 의해 급속 연소의 발생을 적절히 검출할 수 없는 경우에도 온도 검출부에 의해 급속 연소의 발생을 적절히 검출할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 관한 고체 연료 분쇄 장치에서, 상기 제어부는 상기 송풍부에 의한 상기 1차 공기의 송풍을 정지함으로써, 상기 고체 연료 분쇄 장치가 정지 상태가 되도록 제어하는 구성이어도 된다.
본 구성에 의하면 송풍부에 의한 1차 공기의 송풍을 정지하여 고체 연료를 연소시키는 1차 공기를 결핍시킴으로써, 고체 연료 분쇄 장치를 정지 상태로 할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 관한 고체 연료 분쇄 장치에서는, 상기 연료 공급부를 구비하고, 상기 제어부는 상기 연료 공급부에 의한 상기 회전 테이블에의 상기 고체 연료의 공급을 정지함으로써, 상기 고체 연료 분쇄 장치가 정지 상태가 되도록 제어하는 구성이어도 된다.
본 구성에 의하면 연료 공급부에 의한 회전 테이블에의 고체 연료의 공급을 정지하여 고체 연료를 결핍시킴으로써, 고체 연료 분쇄 장치를 정지 상태로 할 수 있다.
상기 구성의 고체 연료 분쇄 장치에서는 상기 미분 연료를 버너부에 공급하는 공급 유로와, 해당 공급 유로에 설치되는 개폐 밸브를 구비하고, 상기 제어부는 상기 개폐 밸브를 닫힘 상태로 함으로써 상기 고체 연료 분쇄 장치가 정지 상태가 되도록 제어하도록 해도 된다.
이와 같이 함으로써, 급속 연소의 발생에 의한 고온 또한 고압력의 기류가 버너부에 전반하는 것을 방지하고, 미분 연료와 1차 공기가 하우징의 내부에 확실히 봉지되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 관한 고체 연료 분쇄 장치의 제어 방법은 구동부로부터의 구동력에 의해 회전하는 회전 테이블과, 연료 공급부에서 상기 회전 테이블에 공급된 상기 고체 연료를 분쇄하는 롤러와, 상기 롤러에 의해 분쇄된 상기 고체 연료를 소정 입경보다 작은 미분 연료로 분급하는 분급부와, 상기 회전 테이블과 상기 롤러와 상기 분급부를 수용하는 하우징과, 상기 롤러에 의해 분쇄된 상기 고체 연료를 상기 분급부에 공급하기 위한 1차 공기를 상기 하우징의 내부에 송풍하는 송풍부를 구비하는 고체 연료 분쇄 장치의 제어 방법으로서, 기준 압력에 대한 상기 하우징의 내부 압력을 검출하는 내부 압력 검출 공정과, 상기 송풍부가 상기 하우징의 내부에 송풍하는 상기 1차 공기의 유량을 검출하는 유량 검출 공정과, 상기 내부 압력 검출 공정에서 검출되는 상기 내부 압력이 소정 압력 이상이 되고, 또한 상기 유량 검출 공정에서 검출되는 상기 1차 공기의 유량이 소정 유량 이하가 되는 경우에, 상기 고체 연료 분쇄 장치가 정지 상태가 되도록 제어하는 제어 공정을 구비한다.
본 발명의 일 형태에 관한 고체 연료 분쇄 장치의 제어 방법에 의하면 회전 테이블과 로터와 분급부를 수용하는 하우징 내에서 급속 연소가 발생하고, 하우징 내부 압력이 상승하여 기준 압력에 대하여 소정 압력 이상이 되고, 또한 1차 공기의 유량이 감소하여 소정 유량 이하가 되는 경우에, 고체 연료 분쇄 장치가 정지 상태가 되도록 제어한다.
본 발명의 일 형태에 관한 고체 연료 분쇄 장치의 제어 방법에 의하면 기준 압력과 소정 압력과 소정 유량을 각각 적절하게 설정함으로써, 하우징 내부에서 발생하는 급속 연소를 즉시 검출할 수 있다. 또한, 하우징의 내부 압력의 상승과 1차 공기의 유량 감소의 쌍방의 사실과 현상을 검출하여 고체 연료 분쇄 장치를 정지 상태로 하기 때문에, 어느 일방의 검출부의 고장이 있었다고 해도 검출부의 고장에 의한 급속 연소의 오검출을 방지할 수 있다. 특히, 분쇄된 고체 연료가 존재하는 하우징의 내부 압력을 검출하는 내부 압력 검출부의 고장에 의한 급속 연소의 오검출을 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 내부에서 발생하는 급속 연소를 즉시 검출하면서 급속 연소를 검출하기 위한 검출기의 고장에 의한 오검출을 방지한 고체 연료 분쇄 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태의 고체 연료 분쇄 장치 및 보일러를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 실시형태의 고체 연료 분쇄 장치가 실행하는 처리를 나타내는 플로 차트이다.
도 3은 고체 연료 공급량과 하우징의 내부 압력의 관계를 나타내는 도이다.
도 4는 고체 연료 공급량과 1차 공기 유량의 관계를 나타내는 도이다.
이하, 본 발명의 일 실시형태의 고체 연료 분쇄 장치 및 그 제어 방법에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.
본 실시형태의 고체 연료 분쇄 장치(100)는 석탄 등의 고체 연료를 분쇄하고, 미분 연료를 생성하여 보일러(200)에 공급하는 장치이다.
본 실시형태의 고체 연료 분쇄 장치(100)는 밀(10)과 급탄기(20)(연료 공급부)와 송풍부(30)와, 개폐 밸브(40)와, 압력 검출부(50)와, 유량 검출부(60)와, 온도 검출부(70)와, 질소 가스 공급부(80)와, 제어부(90)를 구비하고 있다.
밀(10)은 하우징(11)과, 회전 테이블(12)과, 롤러(13)와, 구동부(14)와, 구동축(도시 생략)과, 분급부(16)와, 연료 공급부(17)와, 모터(18)를 가진다.
하우징(11)은 연직 방향으로 연장하는 원통상으로 형성되어 있음과 동시에, 회전 테이블(12)과 롤러(13)와 분급부(16)와, 연료 공급부(17)를 수용하는 케이스이다.
회전 테이블(12)은 구동부(14)로부터의 구동력에 의해 회전하는 평면에서 보아 원형의 부재로서, 연료 공급부(17)에서 고체 연료가 공급된다.
회전 테이블(12)의 외측의 여러 장소에는 1차 공기 유로(100a)에서 유입하는 1차 공기를 하우징(11) 내의 회전 테이블(12)의 상방의 공간으로 유출시키는 방출구(도시 생략)가 설치되어 있다. 방출구의 상방에는 벤(도시 생략)이 설치되어 있고, 방출구에서 불어온 1차 공기에 선회력을 부여한다. 벤에 의해 선회력이 부여된 1차 공기는 선회하는 속도 성분을 가지는 기류가 되어 회전 테이블(12) 상에서 분쇄된 고체 연료를 하우징(11)의 상방의 분급부(16)로 인도한다. 또한, 1차 공기에 혼합된 고체 연료의 분쇄물 중 입경이 큰 것은 분급부(16)까지 도달하는 일 없이 낙하하여 회전 테이블(12)로 재차 되돌아간다.
롤러(13)는 연료 공급부(17)에서 회전 테이블(12)에 공급된 고체 연료를 분쇄하는 회전체이다. 롤러(13)는 회전 테이블(12)의 외주부에서 압압되어 회전 테이블(12)과 협동하여 고체 연료를 분쇄한다.
도 1에서는 롤러(13)를 1개만 나타내고 있지만, 회전 테이블(12)의 외주부를 압압하도록 원주 방향으로 일정한 간격을 두고 여러 개의 롤러(13)가 배치된다. 예를 들어, 외주부 상에 120°의 각도 간격을 두고, 3개의 롤러(13)가 배치된다. 이 경우, 3개의 롤러(13)가 회전 테이블(12)의 외주부와 접하는 부분(압압하는 부분)은 회전 테이블(12)의 중심으로부터의 거리가 등거리가 된다.
구동부(14)는 구동축을 개재하여 회전 테이블(12)에 회전력을 전달하고, 회전 테이블을 중심축 주변에서 회전시키는 장치이다.
분급부(16)는 롤러(13)에 의해 분쇄된 고체 연료를 소정 입경(예를 들어, 75 μm)보다 작은 미분 연료로 분급하는 장치이다. 분급부(16)는 대략 원통 형상의 하우징(11)의 원통축을 중심으로 회전하는 여러 개의 분급 날개를 구비하고 있다. 분급부(16)의 분급 날개는 모터(18)에 의해 구동력을 부여할 수 있고, 하우징(11)의 원통축을 중심으로 회전한다.
분급부(16)에 도달한 고체 연료의 분쇄물은 분급 날개의 회전에 의해 발생하는 원심력과 1차 공기의 기류에 의한 향심력의 상대적인 밸런스에 의해, 소정 입경보다 작은 미분 연료를 출구(19)로 인도한다.
분급부(16)에 의해 분급된 미분 연료는 출구(19)에서 공급 유로(41)로 배출된다. 공급 유로(41)에 유출된 미분 연료는 개폐 밸브(40)를 통과하여 보일러(200)의 버너부(220)에 공급된다.
연료 공급부(17)는 하우징(11)의 상단을 관통하도록 설치되어 상부에서 투입되는 고체 연료를 회전 테이블(12)의 중앙에 공급한다. 연료 공급부(17)는 급탄기(20)에서 고체 연료가 공급된다.
급탄기(20)는 호퍼(21)와, 반송부(22)와, 모터(23)를 가진다. 반송부(22)는 로터(23)에서 부여되는 구동력에 의해 호퍼(21)의 하단부에서 배출되는 고체 연료를 반송하고, 밀(10)의 연료 공급부(17)로 인도한다.
송풍부(30)는 롤러(13)에 의해 분쇄된 고체 연료를 분급부(16)에 공급하기 위한 1차 공기를 하우징(11)의 내부에 송풍하는 장치이다.
송풍부(30)는 열 가스 송풍기(30a)와, 냉 가스 송풍기(30b)와, 열 가스 댐퍼(30c)와, 냉 가스 댐퍼(30d)를 구비하고 있다.
열 가스 송풍기(30a)는 열 교환기에서 공급되는 뜨거워진 1차 공기를 송풍하는 송풍기이다. 열 가스 송풍기(30a)의 하류측에는 열 가스 댐퍼(30c)가 설치되어 있다. 열 가스 댐퍼(30c)의 개도는 제어부(90)에 의해 제어된다. 열 가스 댐퍼(30c)의 개도에 의해 열 가스 송풍기(30a)가 송풍하는 1차 공기의 유량이 결정된다.
냉 가스 송풍기(30b)는 상온의 외기인 1차 공기를 송풍하는 송풍기이다. 냉 가스 송풍기(30b)의 하류측에는 냉 가스 댐퍼(30d)가 설치되어 있다. 냉 가스 댐퍼(30d)의 개도는 제어부(90)에 의해 제어된다. 냉 가스 댐퍼(30d)의 개도에 의해 냉 가스 송풍기(30b)가 송풍하는 1차 공기의 유량이 결정된다.
개폐 밸브(40)는 출구(10)에서 배출되는 미분 연료를 버너부(220)에 공급하는 공급 유로(41)에 설치된 밸브이다. 개폐 밸브(40)는 제어부(90)에 의해 열림 상태 또는 닫힘 상태 중 어느 하나로 제어된다.
압력 검출부(50)는 기준 압력에 대한 하우징(11)의 내부 압력을 검출하는 센서이다. 압력 검출부(50)는 보일러(200)의 화로(210)의 내부 압력을 기준 압력으로 하여 하우징(11)의 내부 압력을 검출한다. 따라서, 도 1에 나타내는 압력 검출부(50)는 보일러(200)의 화로(210)의 내부 압력과 하우징(11)의 내부 압력의 차압을 검출하는 센서로 되어 있다.
압력 검출부(50)는 검출한 보일러(200)의 화로(210)의 내부 압력과 하우징(11)의 내부 압력의 차압을 제어부(90)로 출력한다.
유량 검출부(60)는 송풍부(30)가 1차 공기 유로(100a)를 개재하여 하우징(11)의 내부에 송풍하는 1차 공기의 유량을 검출하는 센서이다. 유량 검출부(60)는 1차 공기 유로(100a)에 배치된 오리피스(61)의 상류측의 압력과 하류측의 압력의 차압을 검출함으로써, 1차 공기 유로(100a)를 통과하는 1차 공기의 유량을 검출한다.
유량 검출부(60)는 검출한 1차 공기 유로(100a)를 통과하는 1차 공기의 유량을 제어부(90)에 출력한다.
온도 검출부(70)는 출구(19)의 근방의 공급 유로(41)의 온도를 검출하는 센서이다. 온도 검출부(70)는 출구(19)에서 배출되는 미분 연료의 온도를 검출하고, 제어부(90)에 출력한다.
질소 가스 공급부(80)는 질소 가스 공급원(81)과 조정 밸브(82)를 가지고 있다. 제어부(90)는 조정 밸브(82)를 제어함으로써, 1차 공기 유로(100a)에 공급하는 질소 가스(불활성 가스)의 양을 조정할 수 있다. 질소 가스는 하우징(11)의 내부에서 급속 연소가 발생하고 제어부(90)가 고체 연료 분쇄 장치(100)를 정지 상태로 이행시킬 시에, 급속 연소를 정지시키기 위해 1차 공기 유로(100a)에 공급된다.
또한, 이상에서는 질소 가스 공급부(80)가 질소 가스를 1차 공기 유로(100a)에 공급하는 것으로 했지만, 1차 공기 유로(100a)를 경유하지 않고 직접적으로 고체 연료 분쇄 장치(100)의 하우징(11)의 내부에 공급하도록 해도 된다.
제어부(90)는 고체 연료 분쇄 장치(100)의 각부를 제어하는 장치이다. 제어부(90)는 구동부(14)에 구동 지시를 전달함으로써, 회전 테이블(12)의 회전수를 제어한다. 또한, 제어부(90)는 급탄기(20)의 모터(23)에 회전수 지시를 전달함으로써, 반송부(22)가 고체 연료를 반송하여 연료 공급부(17)에 공급하는 고체 연료 공급량을 조정할 수 있다.
또한, 제어부(90)는 개도 지시를 송풍부(30)에 전달함으로써, 열 가스 댐퍼(30c) 및 냉 가스 댐퍼(30d)의 개도를 제어할 수 있다.
또한, 제어부(90)는 개폐 지시를 개폐 밸브(40)에 전달함으로써, 개폐 밸브(40)를 열림 상태 또는 닫힘 상태 중 어느 하나가 되도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(90)는 개도 지시를 질소 가스 공급부(80)에 전달함으로써, 조정 밸브(80)의 개도를 제어할 수 있다.
이어서, 고체 연료 분쇄 장치(100)에서 공급되는 미분 연료를 이용하여 연소를 실시하여 증기를 발생시키는 보일러(200)에 대하여 설명한다.
보일러(200)는 화로(210)와 버너부(220)를 구비하고 있다.
버너부(220)는 공급 유로(41)에서 공급되는 미분 연료를 포함하는 1차 공기와 열 교환기(도시 생략)에서 공급되는 2차 공기를 이용하여 미분 연료를 연소시키는 장치이다. 미분 연료의 연소는 화로(210) 내에서 실시되고, 고온의 연소 가스는 절탄기(도시 생략)를 통과한 후에 보일러(200)의 외부에 배출된다.
보일러(200)에서 배출된 연소 가스는 열 교환기(도시 생략)에 송출되어 외기와의 열 교환이 진행된다. 열 교환기에서 연소 가스와의 열 교환에 의해 가열된 외기는 상술한 열 가스 송풍기(30a)에 송출된다.
절탄기(도시 생략)에서 가열된 물은 증발기(도시 생략) 및 과열기(도시 생략)에 의해 더욱 가열되어 증기가 되고, 증기 터빈(도시 생략)에 송출된다.
이어서, 하우징 내에서 급속 연소가 발생한 경우에 급속 연소를 즉시 검출하여 고체 연료 분쇄 장치(100)를 정지 상태로 이행시키는 처리에 대하여 설명한다.
도 2에 나타내는 플로 차트에 따른 각 처리는 제어부(90)가 기억부(도시 생략)에 기억된 제어 프로그램을 읽어내어 실행하는 것에 의해 진행된다. 이하, 도 2에 나타내는 플로 차트에 따른 각 처리에 대하여 설명한다.
스텝(S201)에서, 제어부(90)는 하우징(11)의 내부 압력의 검출 신호를 압력 검출부(50)에서 수신하고, 하우징(11)의 내부 압력을 검출한다.
스텝(S202)에서, 제어부(90)는 하우징(11)에 유입하는 1차 공기의 유량의 검출 신호를 유량 검출부(60)에서 수신하고, 1차 공기의 유량을 검출한다.
스텝(S203)에서, 제어부(90)는 밀(10)의 출구(19)의 온도의 검출 신호를 온도 검출부(70)에서 수신하고, 밀(10)의 출구(19)의 온도를 검출한다.
스텝(S204)에서, 제어부(90)는 스텝(S201)에서 검출한 하우징(11)의 내부 압력이 소정 압력 이상인지 아닌지를 판정한다. 제어부(90)는 소정 압력 이상이라고 판정한 경우에는 스텝(S205)으로 처리를 진행하고, 그렇지 않으면 스텝(S207)으로 처리를 진행한다.
여기서, 제어부(90)는 하우징(11)의 내부 압력이 소정 압력 이상인지 아닌지를 도 3에서 실선으로 나타내는 역치에 의거하여 판정한다. 구체적으로, 제어부(90)는 현재의 고체 연료 공급량[t/h]에서 도 3을 참조하여 하우징(11)의 내부 압력의 역치를 결정하고, 스텝(S201)에서 검출한 하우징(11)의 내부 압력이 이 역치 이상인 경우에, 스텝(S204)에서 YES라고 판정한다.
도 3에 실선으로 나타내는 역치는 고체 연료 분쇄 장치(100)를 정지 상태로 이행시키는 이행 처리를 실행하는지 아닌지를 판단하는 것이다. 도 3에 실선으로 나타내는 역치는 고체 연료 공급량[t/h]과 하우징(11)의 내부 압력(기준 압력은 화로(210)의 내부 압력)을 대응시킨 값으로 되어 있다.
도 3에 파선으로 나타내는 값은 고체 연료 분쇄 장치(110)의 운전 실적을 나타내는 값이고, 고체 연료 공급량[t/h]과 하우징(11)의 내부 압력(기준 압력은 화로(210)의 내부 압력)을 대응시킨 것이다.
도 3에 실선으로 나타내는 역치는 도 3에 파선으로 나타내는 값보다도 하우징(11)의 내부 압력이 높아져 있다. 따라서, 한 고체 연료 공급량[t/h]에 대하여, 도 3에 실선으로 나타내는 역치보다도 하우징(11)의 내부 압력이 높아지는 경우는 하우징(11)의 내부에서 급속 연소가 발생하고 있는 것을 나타낸다.
스텝(S205)에서, 제어부(90)는 스텝(S202)에서 검출한 하우징(11)에 유입하는 1차 공기의 유량이 소정 유량 이상인지 아닌지를 판정한다. 제어부(90)는 소정 유량 이하라고 판정한 경우에는 스텝(S206)으로 처리를 진행하고, 그렇지 않으면 스텝(S207)으로 처리를 진행한다.
여기서, 제어부(90)는 하우징(11)에 유입하는 1차 공기의 유량이 소정 유량 이상인지 아닌지를 도 4에서 실선으로 나타내는 역치에 의거하여 판정한다. 구체적으로, 제어부(90)는 현재의 고체 연료 공급량[t/h]에서 도 4를 참조하여 하우징(11)에 유입하는 1차 공기의 유량의 역치를 결정하고, 스텝(S202)에서 검출한 1차 공기의 유량이 이 역치 이하인 경우에, 스텝(S205)에서 YES라고 판정한다.
도 4에 실선으로 나타내는 역치는 고체 연료 분쇄 장치(100)를 정지 상태로 이행시키는 이행 처리를 실행하는지 여부를 판단하는 것이다. 도 4에 실선으로 나타내는 역치는 고체 연료 공급량[t/h]과 하우징(11)에 유입하는 1차 공기의 유량을 대응시킨 값으로 되어 있다.
도 4에 파선으로 나타내는 값은 통상 운전에서의 제어 목표값을 나타내는 값으로서, 고체 연료 공급량[t/h]과 하우징(11)에 유입하는 1차 공기의 유량을 대응시킨 것이다.
도 4에 실선으로 나타내는 역치는 도 4에 파선으로 나타내는 값보다도 1차 공기의 유량이 낮아져 있다. 따라서, 한 고체 연료 공급량[t/h]에 대하여, 도 3에 실선으로 나타내는 역치보다도 1차 공기의 유량이 적어지는 경우에는 하우징(11)의 내부에서 급속 연소가 발생하고, 1차 공기를 하우징(11)에 충분히 공급할 수 없는 상태가 되어 있는 것을 나타낸다.
스텝(S206)에서, 제어부(90)는 스텝(S201)에서 압력 검출부(50)가 검출하는 압력이 소정 압력 이상이 되고, 또한 스텝(S202)에서 유량 검출부(60)가 검출하는 1차 공기 유량이 소정 유량 이하가 되기 때문에, 고체 연료 분쇄 장치(100)를 정지 상태로 이행시키는 이행 처리를 실시한다. 즉, 제어부(90)는 하우징(11)의 내부에서 급속 연소가 발생했다고 판정하고, 고체 연료 분쇄 장치(100)를 정지 상태로 이행시킨다.
스텝(S206)에서, 제어부(90)는 송풍부(30)의 열 가스 댐퍼(30c) 및 냉 가스 댐퍼(30d)를 닫힘 상태로 하고, 송풍부(30)에 의한 1차 공기의 송풍을 정지한다.
또한, 제어부(90)는 하우징(11)의 내부에 질소 가스(불활성 가스)가 공급되도록 조정 밸브(82)를 제어하여 닫힘 상태로 한다.
또한, 제어부(90)는 급탄기(20)의 모터(23)를 정지시켜, 연료 공급부(17)에 의한 회전 테이블(12)에의 고체 연료의 공급을 정지한다.
또한, 제어부(90)는 개폐 밸브(40)가 닫힘 상태가 되도록 제어한다.
또한, 제어부(90)는 회전 테이블(12)의 회전을 정지시키도록 구동부(14)를 제어한다.
이상과 같이, 제어부(90)는 고체 연료 분쇄 장치(100)의 각부를 정지 상태로 이행시킴으로써, 고체 연료 분쇄 장치(100) 전체를 정지 상태로 이행시킨다. 또한, 정지 상태로 이행시키는 이행 처리는 각종 경보를 실시하는 것이어도 된다.
스텝(S207)에서, 제어부(90)는 밀(10)의 출구(19)의 온도가 소정 온도 이상인지 아닌지를 판정한다. 제어부(90)는 소정 온도 이상이라고 판정한 경우에는 스텝(S206)으로 처리를 진행하고, 그렇지 않으면 재차 스텝(S201)의 처리를 실시한다.
스텝(S207)은 압력 검출부(50)의 검출 결과 및 유량 검출부(60)의 검출 결과 모두 하우징(11)의 내부의 급속 연소를 나타내지 않는 경우에도, 밀(10)의 출구(19)가 소정 온도 이상의 고온(예를 들어, 100℃ 이상)이 된 경우에는 하우징(11)의 내부에서 급속 연소가 발생했다고 판단하고, 고체 연료 분쇄 장치(100)를 정지 상태로 이행시키기 위한 처리이다. 예를 들어, 압력 검출부(50)와 유량 검출부(60) 중 어느 일방 또는 쌍방이 고장난 경우에 스텝(S207)의 처리가 유효가 된다.
이상, 설명한 본 실시형태의 고체 연료 분쇄 장치(100)가 이루는 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
본 실시형태의 고체 연료 분쇄 장치(100)에 의하면, 회전 테이블(12)과 롤러(13)와 분급부(16)를 수용하는 하우징(11) 내에서 급속 연소가 발생한 경우, 급속 연소에 의해 하우징(11)의 내부 압력이 상승함과 동시에, 그것에 의해 하우징(11) 내부에 송풍되는 1차 공기의 유량이 감소한다.
본 실시형태의 고체 연료 분쇄 장치(100)는 하우징 내부에서 발생한 급속 연소에 의해, 하우징의 내부 압력이 상승하여 기준 압력(화로(210)의 내부 압력)에 대하여 소정 압력 이상이 되고, 또한 1차 공기의 유량이 감소하여 소정 유량 이하가 되는 경우에, 고체 연료 분쇄 장치(100)가 정지 상태가 되도록 제어한다.
본 실시형태의 고체 연료 분쇄 장치(100)에 의하면 기준 압력(화로(210)의 내부 압력)과 소정 압력(도 3에 나타내는 역치)과 소정 유량(도 4에 나타내는 역치)을 각각 적절하게 설정함으로써, 하우징(11) 내부에서 발생하는 급속 연소를 즉시 검출할 수 있다. 또한, 하우징(11)의 내부 압력의 상승과 1차 공기의 유량 감소의 쌍방의 사실과 현상을 검출하여 고체 연료 분쇄 장치(100)를 정지 상태로 하기 때문에, 어느 일방의 검출부의 고장이 있었다고 해도 검출부의 고장에 의한 급속 연소의 오검출을 방지할 수 있다. 특히, 분쇄된 고체 연료가 존재하는 하우징(11)의 내부 압력을 검출하는 압력 검출부(50)의 고장에 의한 급속 연소의 오검출을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 고체 연료 분쇄 장치(100)에 의하면 압력 검출부(50)는 보일러(200)의 화로(210)의 내부 압력을 기준 압력으로 하여 하우징(11)의 내부 압력을 검출한다. 기준 압력이 되는 보일러(200)의 화로(210)의 내부 압력은 고체 연료 분쇄 장치(100)에서 공급되는 미분 연료를 연소시키는 버너부(220) 근방의 공간의 압력이다. 보일러(200)의 화로(210)의 내부 압력은 하우징(11)의 내부 압력과 동기하는 관계에 있기 때문에, 급속 연소가 발생하면 압력 검출부(50)가 검출하는 하우징(11)의 내부 압력이 크게 변화한다. 따라서, 본 실시형태에 의하면 급속 연소의 발생을 확실하게 검출하고, 고체 연료 분쇄 장치(100)가 정지 상태가 되도록 제어할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 고체 연료 분쇄 장치(100)에서, 제어부(90)는 온도 검출부(70)가 검출하는 출구(19)의 온도가 소정 온도 이상인 경우에, 고체 연료 분쇄 장치(100)가 정지 상태가 되도록 제어한다.
본 실시형태에 의하면 압력 검출부(50)와 유량 검출부(60) 중 어느 일방 혹은 쌍방이 고장나는 경우 등, 압력 검출부(50)와 유량 검출부(60)에 의해 급속 연소의 발생을 적절히 검출할 수 없는 경우에도 온도 검출부(70)에 의해 급속 연소의 발생을 적절히 검출할 수 있다.
본 실시형태의 고체 연료 분쇄 장치(100)에서, 제어부(90)는 송풍부(30)에 의한 1차 공기의 송풍을 정지함으로써 고체 연료 분쇄 장치(100)가 정지 상태가 되도록 제어한다.
본 실시형태에 의하면 송풍부(30)에 의한 1차 공기의 송풍을 정지하여 고체 연료를 연소시키는 1차 공기를 결핍시킴으로써, 고체 연료 분쇄 장치(100)를 정지 상태로 할 수 있다.
본 실시형태의 고체 연료 분쇄 장치(100)에서, 제어부(90)는 연료 공급부(17)에 의한 회전 테이블(12)에의 고체 연료의 공급을 정지함으로써 고체 연료 분쇄 장치(100)가 정지 상태가 되도록 제어한다.
본 실시형태에 의하면 연료 공급부(17)에 의한 회전 테이블(12)에의 고체 연료의 공급을 정지하여 고체 연료를 결핍시킴으로써, 고체 연료 분쇄 장치(100)를 정지 상태로 할 수 있다.
본 실시형태의 고체 연료 분쇄 장치(100)는 출구(10)에서 배출되는 미분 연료를 버너부(220)에 공급하는 공급 유로(41)와 공급 유로(41)에 설치된 계폐 밸브(40)를 구비한다. 그리고, 제어부(90)는 개폐 밸브(40)를 닫힘 상태로 함으로써, 고체 연료 분쇄 장치(100)가 정지 상태가 되도록 제어한다.
이와 같이 함으로써, 급속 연소의 발생에 의한 고온 또한 고압력의 기류가 버너부(220)에 전반하는 것을 방지하고, 미분 연료와 1차 공기가 하우징(11)의 내부에 확실히 봉지되도록 할 수 있다.
[다른 실시형태]
이상의 설명에서, 압력 검출부(50)는 보일러(200)의 화로(210)의 내부 압력을 기준 압력으로 하는 것이지만, 다른 형태여도 된다. 예를 들어, 기준 압력으로서 대기 압력 또는 진공 압력을 이용하도록 해도 된다.
이와 같이 함으로써, 대기압을 기준으로 하는 게이지 압력 또는 진공을 기준으로 하는 절대 압력을 검출하는 압력 검출부(50)를 이용하여 급속 연소의 발생을 검출하고, 고체 연료 분쇄 장치(100)가 정지 상태가 되도록 제어할 수 있다.
10 밀
11 하우징
12 회전 테이블
13 롤러
14 구동부
16 분급부
17 연료 공급부
20 급탄기
30 송풍부
30a 열 가스 송풍기
30b 냉 가스 송풍기
30c 열 가스 댐퍼
30d 냉 가스 댐퍼
40 개폐 밸브
50 압력 검출부(내부 압력 검출부)
60 유량 검출부
61 오리피스
70 온도 검출부
82 조정 밸브
90 제어부
100 고체 연료 분쇄 장치
100a 1차 공기 유로
200 보일러
220 버너부

Claims (8)

  1. 고체 연료를 분쇄하는 고체 연료 분쇄 장치로서,
    구동부로부터의 구동력에 의해 회전하는 회전 테이블과,
    연료 공급부에서 상기 회전 테이블에 공급된 상기 고체 연료를 분쇄하는 롤러와,
    상기 롤러에 의해 분쇄된 상기 고체 연료를 소정 입경보다 작은 미분 연료로 분급하는 분급부와,
    상기 회전 테이블과 상기 롤러와 상기 분급부를 수용하는 하우징과,
    상기 롤러에 의해 분쇄된 상기 고체 연료를 상기 분급부에 공급하기 위한 1차 공기를 상기 하우징의 내부에 송풍하는 송풍부와,
    기준 압력에 대한 상기 하우징의 내부 압력을 검출하는 내부 압력 검출부와,
    상기 송풍부가 상기 하우징의 내부에 송풍하는 상기 1차 공기의 유량을 검출하는 유량 검출부와,
    상기 내부 압력 검출부가 검출하는 상기 내부 압력이 소정 압력 이상이 되고, 또한 상기 유량 검출부가 검출하는 상기 1차 공기의 유량이 소정 유량 이하가 되는 경우에, 상기 고체 연료 분쇄 장치가 정지 상태가 되도록 제어하는 제어부를 구비하는 고체 연료 분쇄 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분급부에 의해 분급된 상기 미분 연료는 해당 미분 연료를 연소시키는 버너부에 공급되고,
    상기 내부 압력 검출부는 상기 버너부를 가지는 보일러의 화로의 내부 압력을 상기 기준 압력으로 하고, 해당 기준 압력에 대한 상기 하우징의 내부 압력을 검출하는 고체 연료 분쇄 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내부 압력 검출부는 대기 압력 또는 진공 압력을 기준 압력으로 하고, 해당 기준 압력에 대한 상기 하우징의 내부 압력을 검출하는 고체 연료 분쇄 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징으로부터 상기 미분 연료가 배출되는 출구의 온도를 검출하는 온도 검출부를 구비하고,
    상기 제어부는 상기 온도 검출부가 검출하는 상기 출구의 온도가 소정 온도 이상인 경우에 상기 고체 연료 분쇄 장치가 정지 상태가 되도록 제어하는 고체 연료 분쇄 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 송풍부에 의한 상기 1차 공기의 송풍을 정지함으로써, 상기 고체 연료 분쇄 장치가 정지 상태가 되도록 제어하는 고체 연료 분쇄 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 공급부를 구비하고,
    상기 제어부는 상기 연료 공급부에 의한 상기 회전 테이블에의 상기 고체 연료의 공급을 정지함으로써, 상기 고체 연료 분쇄 장치가 정지 상태가 되도록 제어하는 고체 연료 분쇄 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 미분 연료를 버너부에 공급하는 공급 유로와,
    해당 공급 유로에 설치되는 개폐 밸브를 구비하고,
    상기 제어부는 상기 개폐 밸브를 닫힘 상태로 함으로써 상기 고체 연료 분쇄 장치가 정지 상태가 되도록 제어하는 고체 연료 분쇄 장치.
  8. 구동부로부터의 구동력에 의해 회전하는 회전 테이블과, 연료 공급부에서 상기 회전 테이블에 공급된 고체 연료를 분쇄하는 롤러와, 상기 롤러에 의해 분쇄된 상기 고체 연료를 소정 입경보다 작은 미분 연료로 분급하는 분급부와, 상기 회전 테이블과 상기 롤러와 상기 분급부를 수용하는 하우징과, 상기 롤러에 의해 분쇄된 상기 고체 연료를 상기 분급부에 공급하기 위한 1차 공기를 상기 하우징의 내부에 송풍하는 송풍부를 구비하는 고체 연료 분쇄 장치의 제어 방법으로서,
    기준 압력에 대한 상기 하우징의 내부 압력을 검출하는 내부 압력 검출 공정과,
    상기 송풍부가 상기 하우징의 내부에 송풍하는 상기 1차 공기의 유량을 검출하는 유량 검출 공정과,
    상기 내부 압력 검출 공정에서 검출되는 상기 내부 압력이 소정 압력 이상이 되고, 또한 상기 유량 검출 공정에서 검출되는 상기 1차 공기의 유량이 소정 유량 이하가 되는 경우에, 상기 고체 연료 분쇄 장치가 정지 상태가 되도록 제어하는 제어 공정을 구비하는 고체 연료 분쇄 장치의 제어 방법.
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