JP2018123993A - ボイラシステム、および、ボイラシステムの運転方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ボイラに燃料を搬送するための搬送用空気を供給するための搬送用空気供給ラインと、
前記ボイラの内部における前記燃料の燃焼によって生じた排ガスを外部へ排出するための排ガス排出ラインと、
前記搬送用空気供給ラインおよび前記排ガス排出ラインの各々に接続され、前記排ガス排出ラインを流れる前記排ガスによって、前記搬送用空気供給ラインを流れる前記搬送用空気を予熱するための空気予熱器と、
前記搬送用空気供給ラインにおける前記空気予熱器の上流側と下流側とを接続する、前記搬送用空気が前記空気予熱器を迂回して流れるための迂回ラインと、
前記迂回ラインに設けられた、前記迂回ラインを流れる前記搬送用空気の流量を調整可能な冷空気量調整手段と、
前記搬送用空気供給ラインに設けられた、前記ボイラに供給する前記燃料を粉砕するためのミル装置と、
前記ミル装置の出口温度あるいは入口温度の少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段と、を備え、
前記冷空気量調整手段の開度は、前記温度検出手段により検出される前記温度が所定の温度範囲にある正常運転時の場合には、所定の中間開度に固定される。
また、上記の正常運転時に固定される所定の中間開度を、例えば全開時の30%以下などといった閉側にするほど、搬送用空気(一次空気)のうち空気予熱器を通過する熱空気の割合を高くすることができ、空気予熱器における熱交換量を増加させることができる。
したがって、ボイラ効率の向上、およびこれに伴う燃料コストの低減を図りつつ、ボイラシステムの構成および運転の簡素化によるコストの低減を図ることができる。
前記所定の中間開度は、全開時の開度の30%以下で、かつ、0%よりも大きい。
上記(2)の構成によれば、ボイラシステムの正常運転時には、冷空気量調整手段は30%以下、かつ、0%よりも大きい範囲となる閉側の所定の中間開度(α)に固定される(0%<α≦30%)。所定の中間開度が小さいほど迂回ラインを流れる冷空気の流量は少なくなる。よって、ボイラシステムの正常運転時において、上記の所定の中間開度を30%以下(α≠0)に固定することによって冷空気の流量を低量に維持することで、上述したように、ボイラ効率の向上および燃料コストの低減を図ることができる。
前記温度検出手段により検出された前記温度が前記温度範囲を外れた場合に、前記冷空気量調整手段の開度を前記所定の中間開度から変更する制御装置を、さらに備える。
上記(3)の構成によれば、制御装置は、ミル装置の出口温度または入口温度の少なくとも一方の温度が正常運転時を判定可能な上記の所定の温度範囲を外れた場合を、ボイラシステムの安全性に関わる異常運転時にあると判定する。また、制御装置は、異常運転時にあると判定した場合には、ボイラシステムの運転状態が正常となるように、所定の中間開度に固定されていた冷空気量調整手段の開度を、状況に応じて開側あるいは閉側へ自動で変更する。これによって、冷空気の流量が増大あるいは減少されるので、ミル装置へ供給される搬送用空気の温度を低温化あるいは高温化することができる。したがって、このように搬送用空気の温度調整が行われ、その結果、ミル装置の出口温度及び/又は入口温度が正常運転時の温度範囲に入るように調整されるので、ボイラシステムを異常運転状態から正常運転状態へ復帰させることができ、ボイラシステムの安全性を確保できる。
前記制御装置は、前記温度が前記温度範囲の上限を超えた場合には、前記冷空気量調整手段の開度を前記所定の中間開度よりも大きくする。
上記(4)の構成によれば、制御装置は、正常運転時を判定するための温度範囲の上限との比較に基づいて、燃料の発火防止等の観点から高温側の異常運転時を判断すると共に、その上限を超えた場合には、正常運転時において固定されている冷空気量調整手段の開度を開側へ変更する。これによって、冷空気の流量を増大させることができるので、ミル装置へ供給する搬送用空気の温度を低温化させることができ、ミル装置の出口温度および/または入口温度を正常運転時の温度範囲まで低下させることができる。
前記制御装置は、前記温度が前記温度範囲の下限を下回った場合には、前記冷空気量調整手段の開度を前記所定の中間開度よりも小さくする。
上記(5)の構成によれば、制御装置は、正常運転時を判定するための温度範囲の下限との比較に基づいて、ミル装置の下流での搬送用空気中に含まれる水蒸気の凝縮防止等の観点から低温側の異常運転時を判断すると共に、その下限を下回った場合には、正常運転時において固定されている冷空気量調整手段の開度を閉側へ変更する。これによって、冷空気の流量を減少させることができるので、これに伴って増大する熱空気によりミル装置へ供給する搬送用空気の温度を高温化させることができ、ミル装置の出口温度および/または入口温度を正常運転時の温度範囲まで上昇させることができる。
前記搬送用空気供給ラインに設けられた、前記ミル装置に供給される前記搬送用空気の流量を調整する搬送用空気量調整手段を、さらに備え、
前記制御装置は、前記冷空気量調整手段の開度が前記所定の中間開度よりも小さい開度である下限開度になった場合に、前記搬送用空気量調整手段を用いて前記搬送用空気の流量を増大する。
上記(6)の構成によれば、冷空気量調整手段を限界(下限開度)まで閉じても、ミル装置における温度が正常運転時の温度範囲に入らないような場合には、ボイラに供給する燃料の量に応じて決められる搬送用空気の量を増大させる。このように、搬送用空気量調整手段によって、空気予熱器を流れる搬送用空気の総量を増大させることによって、空気予熱器により予熱された搬送用空気(熱空気)をミル装置に、より多く供給することができ、ミル装置下流の搬送用空気の温度をより確実に、正常運転時の温度範囲の下限以上に高温化することができる。
前記ボイラに燃焼用空気を供給するための燃焼用空気供給ラインを、さらに備え、
前記燃焼用空気供給ラインは前記空気予熱器に接続されており、
前記空気予熱器は、前記排ガス排出ラインを流れる高温の前記排ガスによって、前記搬送用空気供給ラインを流れる前記搬送用空気および前記燃焼用空気供給ラインを流れる前記燃焼用空気を同時に予熱する。
上記(7)の構成によれば、搬送用空気(一次空気)および燃焼用空気(二次空気)の両方を一か所で同時に予熱するような空気予熱器において、ボイラシステムのボイラ効率を向上させることができる。
前記冷空気量調整手段の開度は、前記正常運転時の場合には、前記ボイラが部分負荷で運転されている場合にも、前記所定の中間開度に固定される。
上記(8)の構成によれば、ボイラの運転負荷にかかわらず、ボイラシステムのボイラ効率を向上させることができる。
上記(1)〜(8)のいずれか1項に記載のボイラシステムの運転方法であって、
ミル装置の出口温度あるいは入口温度の少なくとも一方の温度を取得するミル温度取得ステップと、
前記ミル温度取得ステップで取得した前記温度が所定の温度範囲にあるか否かによって、前記ボイラシステムが正常運転時であるか否かを判定する正常性判定ステップと、
前記正常性判定ステップによって前記正常運転時が判定された場合に、搬送用空気供給ラインを流れる搬送用空気を予熱する空気予熱器を迂回して前記搬送用空気が流れるための迂回ラインに設けられた冷空気量調整手段であって、ボイラシステムが正常運転時の場合に所定の中間開度に固定される前記冷空気量調整手段の開度を、前記所定の中間開度のまま維持する中間開度維持ステップと、を備える。
上記(9)の構成によれば、上記(1)と同様の効果を奏することができる。
前記所定の中間開度は全開時の開度の30%以下で、かつ、0%よりも大きい。
上記(10)の構成によれば、上記(2)と同様の効果を奏することができる。
前記温度が前記温度範囲の上限を超えた場合には、前記冷空気量調整手段の開度を前記所定の中間開度よりも大きくする開度増大ステップを、さらに備える。
上記(11)の構成によれば、上記(4)と同様の効果を奏することができる。
前記制御装置は、前記温度が前記温度範囲の下限を下回った場合には、前記冷空気量調整手段の開度を前記所定の中間開度よりも小さくする開度絞りステップを、さらに備える。
上記(12)の構成によれば、上記(5)と同様の効果を奏することができる。
前記冷空気量調整手段の開度が前記所定の中間開度よりも小さい開度である下限開度になった場合に、前記搬送用空気供給ラインに設けられた、前記ミル装置に供給される前記搬送用空気の流量を調整する搬送用空気量調整手段を用いて前記搬送用空気の流量を増大する搬送用空気増大ステップを、さらに備える。
上記(13)の構成によれば、上記(6)と同様の効果を奏することができる。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
幾つかの実施形態では、図1に示されるように、ボイラシステム1は、温度検出手段52により検出された検出温度Tが、正常運転時を判定するための上述した所定の温度範囲Rを外れた場合に、冷空気量調整手段4の開度を所定の中間開度αから変更する制御装置6を、さらに備える。制御装置6はコンピュータで構成されており、図示しないCPU(プロセッサ)や、ROMやRAMといったメモリ(記憶装置)を備えている。そして、主記憶装置にロードされたプログラムの命令に従ってCPUが動作(データの演算など)することで、後述する冷空気量調整手段4の開度の変更を実行する。なお、制御装置6は、単独のコンピュータで構成されても良いし、ボイラシステム1を制御する他のブログラムと共にコンピュータ上で稼働するように構成されても良い。
あるいは、他の幾つかの実施形態では、制御装置6は、検出温度Tと所定の温度範囲Rの上限Buとの差異に応じた分だけ、冷空気量調整手段4の開度を所定の中間開度αから開側へ変更するように構成しても良い。つまり、出口温度Tdと出口側温度範囲Rdの上限Buとの差異および/または入口温度Tuと入口側温度範囲Ruの上限Buとの差異に応じて冷空気量調整手段4の開度を変更する。具体的には、制御装置6は、検出温度Tと上記の上限Buとの差異(出口温度Tdと出口側温度範囲Rdの上限Buとの差異および/または入口温度Tuと入口側温度範囲Ruの上限Buとの差異)と、冷空気量調整手段4の開度あるいは開側への開度の変更量との関係を示す開側変更情報をメモリに保持する。そして、温度検出手段52から入力された検出温度Tと上限Buとの差異(同上)を演算して、その演算結果と開側変更情報とから、設定すべき冷空気量調整手段4の開度あるいは変更すべき開側への開度の変更量を取得し、取得した情報に基づいて冷空気量調整手段4の開度を変更しても良い。これによって、冷空気Gbの流量を必要以上に増大させることによる、ボイラ効率の低下を抑制することが可能となる。
する。
あるいは、他の幾つかの実施形態では、制御装置6は、検出温度Tと所定の温度範囲Rの下限Bdとの差異(出口温度Tdと出口側温度範囲Rdの下限Bdとの差異および/または入口温度Tuと入口側温度範囲Ruの下限Bdとの差異)に応じた分だけ、冷空気量調整手段4の開度を所定の中間開度αから閉側へ変更するように構成しても良い。具体的には、制御装置6は、検出温度Tと上記の下限Bdとの差異(同上)と、冷空気量調整手段4の開度あるいは閉側への開度の変更量との関係を示す閉側変更情報をメモリに保持する。そして、温度検出手段52から入力された検出温度Tと下限Bdとの差異(同上)を演算して、その演算結果と閉側変更情報とから、設定すべき冷空気量調整手段4の開度あるいは変更すべき閉側への開度の変更量を取得し、取得した情報に基づいて冷空気量調整手段4の開度を変更しても良い。
このため、幾つかの実施形態では、ボイラシステム1は、搬送用空気供給ラインL1に設けられた、ミル装置5に供給される流量(搬送用空気供給ラインL1を流れて、ミル装置5の入口に到達する搬送用空気G1の流量)を調整する搬送用空気量調整手段7を、さらに備えている。そして、制御装置6は、冷空気量調整手段4の開度が所定の中間開度αよりも小さい開度である、例えば0%といった下限開度B0になった場合に、搬送用空気量調整手段7を用いて搬送用空気G1の流量を増大する。つまり、冷空気量調整手段4を限界(下限開度B0)まで閉じても、ミル装置5における検出温度Tが正常運転時の温度範囲Rに入らないような場合には、ボイラ2に供給する燃料Fの量に応じて通常決められる搬送用空気G1の量を一時的に増大させて、空気予熱器3を流れる搬送用空気G1(熱空気Gh)の総量を増やすように構成する。
図2は、本発明の一実施形態にかかるボイラシステム1の運転方法を示すフロー図である。図2に示されるように、ボイラシステム1の運転方法は、ミル温度取得ステップ(S1)と、運転正常性判定ステップ(S2)と、中間開度維持ステップ(S4)と、を備える。これらのステップを備えるボイラシステム1の運転方法を、図2のフローに従って説明する。なお、図2のフローは、上述した制御装置6が実行しても良いし、人手によって実行しても良い。また、図2のフローは、例えば常に連続で繰り返し実行される。
2 ボイラ
3 空気予熱器
4 冷空気量調整手段
5 ミル装置
52 温度検出手段
52d 出口温度検出手段
52u 入口温度検出手段
6 制御装置
7 搬送用空気量調整手段
81 一次空気送風機
82 押込送風機
83 熱空気量制御手段
91 煙突
L1 搬送用空気供給ライン
L1a 微粉炭管
L2 燃焼用空気供給ライン
Lb 迂回ライン
Le 排ガス排出ライン
G1 搬送用空気
G2 燃焼用空気
Gb 冷空気
Gh 熱空気
Ge 排ガス
F 燃料(微粉燃料)
T 検出温度
Td ミル装置の出口温度
Tu ミル装置の入口温度
R 所定の温度範囲
Rd 出口側温度範囲
Ru 入口側温度範囲
Bd 温度範囲の下限(下限値)
Bu 温度範囲の上限(上限値)
B0 下限開度
Claims (13)
- ボイラに燃料を搬送するための搬送用空気を供給するための搬送用空気供給ラインと、
前記ボイラの内部における前記燃料の燃焼によって生じた排ガスを外部へ排出するための排ガス排出ラインと、
前記搬送用空気供給ラインおよび前記排ガス排出ラインの各々に接続され、前記排ガス排出ラインを流れる前記排ガスによって、前記搬送用空気供給ラインを流れる前記搬送用空気を予熱するための空気予熱器と、
前記搬送用空気供給ラインにおける前記空気予熱器の上流側と下流側とを接続する、前記搬送用空気が前記空気予熱器を迂回して流れるための迂回ラインと、
前記迂回ラインに設けられた、前記迂回ラインを流れる前記搬送用空気の流量を調整可能な冷空気量調整手段と、
前記搬送用空気供給ラインに設けられた、前記ボイラに供給する前記燃料を粉砕するためのミル装置と、
前記ミル装置の出口温度あるいは入口温度の少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段と、を備え、
前記冷空気量調整手段の開度は、前記温度検出手段により検出される前記温度が、前記出口温度あるいは入口温度の各々に関し設定された所定の温度範囲にある正常運転時の場合には、所定の中間開度に固定されることを特徴とするボイラシステム。 - 前記所定の中間開度は、全開時の開度の30%以下で、かつ、0%よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載のボイラシステム。
- 前記温度検出手段により検出された前記温度が前記温度範囲を外れた場合に、前記冷空気量調整手段の開度を前記所定の中間開度から変更する制御装置を、さらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載のボイラシステム。
- 前記制御装置は、前記温度が前記温度範囲の上限を超えた場合には、前記冷空気量調整手段の開度を前記所定の中間開度よりも大きくすることを特徴とする請求項3に記載のボイラシステム。
- 前記制御装置は、前記温度が前記温度範囲の下限を下回った場合には、前記冷空気量調整手段の開度を前記所定の中間開度よりも小さくすることを特徴とする請求項3または4に記載のボイラシステム。
- 前記搬送用空気供給ラインに設けられた、前記ミル装置に供給される前記搬送用空気の流量を調整する搬送用空気量調整手段を、さらに備え、
前記制御装置は、前記冷空気量調整手段の開度が前記所定の中間開度よりも小さい開度である下限開度になった場合に、前記搬送用空気量調整手段を用いて前記搬送用空気の流量を増大することを特徴とする請求項5に記載のボイラシステム。 - 前記ボイラに燃焼用空気を供給するための燃焼用空気供給ラインを、さらに備え、
前記燃焼用空気供給ラインは前記空気予熱器に接続されており、
前記空気予熱器は、前記排ガス排出ラインを流れる高温の前記排ガスによって、前記搬送用空気供給ラインを流れる前記搬送用空気および前記燃焼用空気供給ラインを流れる前記燃焼用空気を同時に予熱することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のボイラシステム。 - 前記冷空気量調整手段の開度は、前記正常運転時の場合には、前記ボイラが部分負荷で運転されている場合にも、前記所定の中間開度に固定されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のボイラシステム。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載のボイラシステムの運転方法であって、
ミル装置の出口温度あるいは入口温度の少なくとも一方の温度を取得するミル温度取得ステップと、
前記ミル温度取得ステップで取得した前記温度が所定の温度範囲にあるか否かによって、前記ボイラシステムが正常運転時であるか否かを判定する正常性判定ステップと、
前記正常性判定ステップによって前記正常運転時が判定された場合に、搬送用空気供給ラインを流れる搬送用空気を予熱する空気予熱器を迂回して前記搬送用空気が流れるための迂回ラインに設けられた冷空気量調整手段であって、ボイラシステムが正常運転時の場合に所定の中間開度に固定される前記冷空気量調整手段の開度を、前記所定の中間開度のまま維持する中間開度維持ステップと、を備えることを特徴とするボイラシステムの運転方法。 - 前記所定の中間開度は全開時の開度の30%以下で、かつ、0%よりも大きいことを特徴とする請求項9に記載のボイラシステムの運転方法。
- 前記温度が前記温度範囲の上限を超えた場合には、前記冷空気量調整手段の開度を前記所定の中間開度よりも大きくする開度増大ステップを、さらに備えることを特徴とする請求項9または10に記載のボイラシステムの運転方法。
- 前記制御装置は、前記温度が前記温度範囲の下限を下回った場合には、前記冷空気量調整手段の開度を前記所定の中間開度よりも小さくする開度絞りステップを、さらに備えることを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載のボイラシステムの運転方法。
- 前記冷空気量調整手段の開度が前記所定の中間開度よりも小さい開度である下限開度になった場合に、前記搬送用空気供給ラインに設けられた、前記ミル装置に供給される前記搬送用空気の流量を調整する搬送用空気量調整手段を用いて前記搬送用空気の流量を増大する搬送用空気増大ステップを、さらに備えることを特徴とする請求項12に記載のボイラシステムの運転方法。
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