JPS63263316A - 微粉炭機制御装置 - 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〕 本発明は火力発電所の大型ボイラ等の微粉炭を燃料とす
る燃焼装置に接続する微粉炭機の制御を行う装置に関す
る。

〔従来の技術〕

最近の燃料事情の変化により火力発電所等を始めとする
事業所用の大型ボイラの燃料も、石油から石炭に着実に
転換しているが、今後も石炭需要は増加すると考えられ
るため、使用する石炭は必ずしも所望の性質を有するも
のだけではなく、性状前の異なる石炭を併用せざる得な
い状況となっている。

ここで、多種類の微粉状の石炭を同一の燃焼装置！（ボ
イラ）で浮遊燃焼させる場合に於ける石炭投入時期は次
のような条件を満足させるた時点で開始されている。

（１）炉内雰囲気温度が微粉炭の自燃する温度に、充分
達していること。

（２）微粉炭機出口の温度が露点（約６０℃）以上に確
保されるような温度に微粉炭機入口空気温度が達してい
ること。

以上の条件を満足させるために燃料比（固定炭素／揮発
分）２．０％以下の一般炭を使用する場合では、燃焼装
置の負荷が２５〜３０％に達した状態から微粉炭機１台
目および２台目を起動させ、燃料を油から石炭に切り換
える方法が実施されてきている。

一方最近の発電コストの低下、電力需給のバランス化等
によって発電ユニットは週末に停止したり、毎日所定時
間停止（ディリー・スタート・ストップ、ＤＳＳ）Ｌ、
たりする運転方法が実施され、究めて頻繁に起動・停止
を行う運転方法が実施されている。このような運転モー
ドに加えて今後益々性状の異なる石炭を使用せざるを得
す、かつ可能な限り起動時のコスト低減を達成するため
には現在実施されている方法を踏襲するだけでは不十分
である。

第２図（Ａ）は石炭の炭化度と含有する水分との関係を
示す、この図に示されるように石炭中の炭素分含有Ｎ（
炭化度）の少ない若い石炭はど水分が多く燃焼に適さな
いことが分かる。

またの炭化度に対応する含有水分の他に、石炭。

はその貯蔵される場所や季節や天候により水分の量が大
きく変化する。即ち、石炭の貯蔵量は膨大であるため通
常は屋外に貯蔵されるが、この為雨期や積雪期には石炭
の水分含有量は表面水分が上乗せされて上昇する。また
夏期と冬期では石炭の温度が大幅に変化し、微粉炭機出
口の温度を露点以上に確保するために必要な入口空気の
温度は第２図（Ｂ）に示すように大きく相違する。因み
に、同図は微粉炭機出口温度を６５℃とし、かつ原炭温
度を５℃とした場合を想定している。また各線図の数字
は原炭中の水分含有量（％）を示す。これにより、水分
の多い石炭はど微粉炭機入口空気温度を高温にし、かつ
供給する空気量も大量とする必要があることが分かる。

また第３図は微粉炭機出口温度を６５℃に設定し、かつ
原炭水分を１０％とした場合の原炭温度と微粉炭機入口
空気温度との関係を示す。この線図から、冬期の原炭温
度の低い場合には微粉炭機の入口空気（−次空気）温度
を高く設定する必要がある。また当然のことながら石炭
／−次空気比を高く設定すると、上記微粉炭機出口温度
を確保するために微粉炭機入り口空気温度をより高温に
する必要が生じる。なお図中、各線図に対応する数字は
石炭／空気比を示す。

〔発明が解決しようとする問題点〕

火力発電ユニットは本来ベースロードとして運用されて
きたが、最近の電力需要の変化及び原子力発電のベース
ロード化により前述のごとく頻繁に起動停止を行う中間
負荷運用に転換してきており、その運転も複雑になって
いる。第４図はその運転方法を具体的に示す、第４図に
おいて、先ず着火性の良好な軽油によりボイラを点火し
所定の時間経過したならば、次に重油バーナを作動させ
て重油燃焼に切り換えると同時に発電用のタービンを起
動させる。この状態でボイラ負荷が２５〜３０％になっ
たならば微粉炭の投入を開始し順次微粉炭機（ミル）を
起動させてボイラ負荷を上昇させ、負荷３５〜４０％に
達したならば重油バーナを停止して石炭専焼に切り換え
、定格運転に入る。

第５図はボイラ負荷に対応する空気予熱器出口温度の特
性を示す０図中線図Ｔ１は空気予熱器入口排ガス温度を
、またＴ２はこの排ガスと熱交換行うことにより昇温し
た空気予熱器出口空気温度を示すが、第２図及び第３図
からも明らかなとおり、空気予熱器入口温度Ｔ１は２５
〜３０％のボイラ負荷域において要求する空気温度以上
となっており、第６図も含めて石炭の殆ど全ての水分変
化、原炭温度の変化に対応できることか分かる。

然しなから、これらの石炭投入時期は取り扱い説明書等
のマニュアルに基づき運転員の判断により実施されてお
り、自動的な制御は実施されていない、前述したように
今後中間負荷運用は益々多くなり、従って頻繁な起動停
止を行う等の運転は複雑となる一方であり、運転員の判
断による制御は限界に達していると言っても過言でない
。

第９図は従来の制御方式のフローを示す図である。起動
用軽油バーナから重油バーナへの切り換えタイミングは
タービン起動時として、重油バーナ作動状態から微粉炭
機の起動に至るタイミングはボイラ負荷２５〜３０％付
近で行う方法としている。この場合、石炭専焼可能最低
負荷運転時に燃焼安定用に助燃バーナを点火操作するか
否かは運転員の判断により行っている。

以上の運転方法は起動停止を頻繁に行うユニットにおい
ては運転経費が嵩み大きな問題がある。

例えば、ボイラ起動後比較的早い時期（例えば負荷１０
％程度）から安価な石炭を、例え石油系燃料を用いて助
燃しながら運転したとしても、その運転経費は１回起動
当たり数十万円程度低減でき、年間５０〜１００回起動
・停止を行えば数千万円にもなる。

結局、従来技術による制御では、貯炭場の条件、季節、
気象条件、炭種等の相違による原炭中水分や原炭温度の
相違よる問題を解決するため、最も条件の悪い場合を設
定して、この条件に基づき制御を安全に行うようにして
いる。このためこれよりも条件の良い場合には不必要に
過剰な安全制御が行われることとなり、著しく経済性を
損ねる結果となっている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述した問題点に鑑み構成したものであり、次
の機能のうち少なくともその一部を有する制御装置であ
ることを特徴とするものである。

（イ）分析した原炭中の水分の量と、その水分に対応し
た微粉炭機入口空気必要温度との関係を記憶しておく記
憶手段と、 （ロ）使用する原炭の水分の量を測定する水分測定手段
と、 （ハ）実測された原炭中の水分の量から、その原炭を微
粉化する微粉炭機に供給する空気の微粉炭機入口温度を
算出する演算手段と、 （ニ）ダンパ等微粉炭機入口空気温度を調節する手段 とからなり、原炭の性状により適正な微粉炭機入口空気
温度に調節する微粉炭機制御装置であることを特徴とす
る。

〔作用〕

微粉炭機に投入する原炭の水分や原炭温度を水分測定手
段により測定し、実測した水分や原炭温度の値と、記憶
手段に入力しである原炭中の水分等の量とその水分等に
対応した微粉炭機入口空気必要温度との関係に基づき、
演算手段により空気温度を設定し、その微粉炭機入口空
気温度をその原炭の性状に最も適当な値になるように制
御する。

〔実施例〕

先ず微粉炭燃焼用ボイラを説明すると共に、本発明にか
かる制御装置の作動の概略について説明する。

第７図において、給炭機１３を介して石炭バンカ１２内
の石炭は微粉炭機１４に供給される。この微粉炭機１４
に供給する一次空気量は第８図に示す比率により石炭投
入量に対応して供給される。

なお図中線図Ａは起動モードの一次空気量を、またＢは
運用モードの一次空気量を、Ｃは石炭供給量を各々示す
。この石炭供給量に対応して一次空気温度ダンパ１１を
調節して一次空気量を調節する。ここで−次空気は送風
機３からボイラの火炉１に供給される燃焼用空気の一部
を分岐してダクト４ａ、−次空気送風機５に至り、更に
一次空気送風機５から出た一次空気の一部は分岐してダ
クト６を経て空気予熱器２において加熱された後、ダク
ト７を経て微粉炭機１４へと向かう。一方途空気はダク
ト８を経てやはり微粉炭機１４へ向がい、微粉炭機入口
において熱空気ダンパ９と冷空気ダンパｌＯの開度を調
節することにより一次空気温度が設定値（微粉炭機１４
の出口空気温度が約６５℃以上）となるように調節する
。一方微粉炭機１４により粉砕微粒化された石炭（微粉
炭）は微粉炭管１５を経てウィンドボックス１７内に設
置された微粉炭バーナ１６に供給され燃焼する。

以上の構成の微粉炭燃焼用のボイラにおいて、微粉炭機
入口必要空気温度は第２図（Ｂ）に示すように原炭中の
水分含有量に対応して変化させる必要があり、以下に具
体的に説明するようにこの水分含有量が微粉炭機入口空
気温度を定める因子の重要な一つとなる。また他の重要
な因子として第３図に示す石炭温度があるが、寒冷地に
おいて微粉炭機に供給する原炭に氷片等が混在している
場合には特に原炭の温度や含有水分を正確に測定する必
要がある。

第１図は本発明に係る装置の制御フローを示す。

先ず微粉炭機（ミル）の起動までに次の動作を行う。

即ち、原炭中の水分、原炭温度を計測２０し、温度、水
分が計画値内であれば運用モード２１とし、計画値外で
あれば起動モード２２として石炭／空気比（Ｃ／Ａ比）
にバイアス率を掛けて供給炭量に対するＣ／Ａ比２３を
求め、更に原炭の水分含有量に対応する微粉炭機入口空
気温度２４を求め、また更に微粉炭機入口温度補正係数
２５を求め、最終的に微粉炭機入口空気温度２６を算出
する。次に空気予熱器の出口温度が、この算出した微粉
炭機人口空気温度２６に対して微粉炭機に至る迄の温度
低下分αを加えた値以上になっているかの判断２７を行
い、微粉炭機起動条件成立２８とした後、助燃バーナの
点火２９を行い、しかる後微粉炭機の起動指令３０を出
す。この指令３０に基づいて微粉炭機起動の確認３４を
行い、微粉炭機が起動している場合には微粉炭機出口空
気温度の調節を自動４０とする。一方この起動指令３０
により微粉炭機の起動と共に別系統で助燃バーすの点火
作業に入る。即ち、ボイラの負荷が当該炭種での石炭燃
焼の最低負荷に達しているか否かの判断３１を行い、さ
らに起動モードとなっていないかの判断３２を行い、運
用モードとなっていれば助燃バーナの消火３３を行う。

第１図（Ｂ）は以上の制御装置により、微粉炭機出口空
気温度を実際に調節する状態を示す。

即ち、微粉炭機給炭量３５は切り換え機３６に至り、加
算器３８において、燃焼指令信号３７と加算され前記倣
粉炭機入ロダンパ１１及び給炭機１３を調節して微粉炭
機出口空気温度が設定値となるように調節する。

〔効果〕

本発明は以上の構成となっているため、微粉炭機入口空
気温度を原炭の性状、温度に対応して過不足なく設定で
きるため、無駄が無く微粉炭燃焼装置の起動を安全にし
かも非常に経済的に実論することができる。

また制御は自動で行うため、作業員の負担は大幅に減少
し、性状の異なる石炭を多種類使用する場合には特に高
い省力化を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明に係る装置の制御状態を示すフロ
ー図、第１図（Ｂ）は各制御機器の作動制御系統図、第
２図（Ａ）は石炭の炭素含有分と水分との関係を示す図
、第２図（Ｂ）は水分含有量が相違する原炭の石炭／−
次空気比と微粉炭機入口必要−次空気温度との関係を示
す線図、第３図は石炭／−次空気比の相違する原炭温度
と微粉炭機入口必要空気温度との関係を示す線図、第４
図はボイラの起動時の作業工程を示す工程図、第５図は
ボイラ負荷と温度との関係を示す線図、第６図はボイラ
負荷とバーナーゾーン雰囲気温度との関係を示す線図、
第７図は微粉炭燃焼ボイラの微粉炭及び−次空気供給系
統図、第８図は微粉炭機負荷率と一次空気量及び石炭量
の関係を示す線図、第９図は従来の微粉炭機制御方法を
示すフロー図である。 ｌ・・・火炉　　２・・・空気予熱器 ９・・・熱空気ダンパ　　１０・・・冷空気ダンパ　　
１３・・・給炭機　　１２・・・石炭バンカ　　１４・
・・微粉炭機 第２悶（Ａ） 第２図（Ｂ） Ｃ石炭／ｌ；釘空凭月七（−） 第５１１！ 第６関 炉 内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原炭中の水分の量及び原炭温度のうち少なくとも一つの
   量と微粉炭機入口必要空気温度との関係を記憶しておく
   記憶手段と、使用する原炭の水分の量及び原炭の温度の
   うち少なくとも一つを測定する測定手段と、その原炭を
   使用する微粉炭機に対して供給する空気の微粉炭機入口
   温度を、実測された原炭中の水分の量及び／または原炭
   の温度から算出する演算手段と、この演算手段により算
   出された作動量に対応して作動する微粉炭機入口空気温
   度調節手段とからなることを特徴とする微粉炭機制御装
   置。