JP7274876B2 - 固体燃料粉砕装置及びこれを備えた発電プラント並びに固体燃料粉砕装置の制御方法 - Google Patents
固体燃料粉砕装置及びこれを備えた発電プラント並びに固体燃料粉砕装置の制御方法 Download PDFInfo
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Description
なお、固体燃料としては、例えば、バイオマス燃料またはバイオマス燃料と石炭との混合燃料が用いられる。
制御部は、粉体層高さ計測手段の検出信号に基づいて、粉体層高さを減少させるように運転条件を変更する。これにより、適正な粉体層高さを実現することで、所望の分級性能を維持することができる。
この運転条件の変更は、固体燃料粉砕装置の試運転時に用いることもできるし、運転中に用いることもできる。
搬送ガスの流量増加は、上述の固体燃料の供給量の低下と同時に行っても良いし、固体燃料の供給量低下の後に行っても良い。固体燃料の供給量低下の後に搬送ガスの流量を増加することとすると、内部に堆積した粉砕後燃料が減少した後に搬送ガスを増加して供給することになるので、搬送ガス供給量の増加を抑制して搬送ガス供給用の送風機に要する補機動力を抑制することができる。
本実施形態に係る発電プラント1は、固体燃料粉砕システム100とボイラ200とを備えている。
固体燃料粉砕システム100は、バイオマス燃料等の固体燃料を粉砕し、微粒燃料を生成してボイラ200のバーナ部220へ供給する装置である。なお、発電プラント1は、1台の固体燃料粉砕システム100を備えるものであるが、1台のボイラ200の複数のバーナ部220のそれぞれに対応する複数台の固体燃料粉砕システム100を備えるシステムとしてもよい。また、本実施形態の発電プラント1では、主としてバイオマス燃料を用いることとするが、石炭とバイオマス燃料の混焼としても良い。
なお、本実施形態では、上方とは鉛直上方側の方向を、上部や上面などの“上”とは鉛直上方側の部分を示している。また同様に“下”とは鉛直下方側の部分を示している。
通常、ミル10の内部には、粉砕した固体燃料である微粒燃料を搬送するための一次空気が供給されて、大気圧よりも圧力が高くなっている。バンカ21の直下にある上下方向に延在する管であるダウンスパウト部24には内部に燃料が積層状態で保持されていて、ダウンスパウト部24内に積層された燃料層により、ミル10側の一次空気と微粒燃料が逆流入しないようなシール性を確保している。なお、ミル10へ供給する固体燃料の供給量は、搬送部22のベルトコンベアのベルト速度で調整されてもよい。
送風部30は、ハウジング11へ送風される一次空気を適切な温度に調整するために、熱ガス送風機30aと、冷ガス送風機30bと、熱ガスダンパ30cと、冷ガスダンパ30dとを備えている。
ボイラ200の各熱交換器への給水は、エコノマイザ(図示省略)において加熱された後に、蒸発器(図示省略)および過熱器(図示省略)によって更に加熱されて高温高圧の蒸気が生成され、蒸気タービン(図示省略)へと送られて発電機(図示省略)を回転駆動して発電が行われる。
図2には、状態検出部40とは別に設けられた圧力検出部による粉体層高さ計測手段52が示されている。圧力検出部(マノメータ53,検出管54)は、状態検出部40で計測するミル10の上流側(ミル10内)と下流側(排出口19)の差圧であるミル差圧とは異なる差圧を検出する。粉体層B1とは、一次空気で吹き上げられた粉砕後燃料が他よりも高い濃度で滞留している領域を示している。粉体層高さ計測手段52は、複数のマノメータ53を備えている。マノメータ53としては、例えばデジタル式が用いられる。マノメータ53の計測値は、制御部50へと送信される。
各検出管54は、耐摩耗性を有する材料で形成されているのが好ましく、また、振動によって破損しないような防護手段が設けられていても良い。
なお、図4には、上述したように、粉体層高さH1に相当する位置における開口端54aの設置間隔L1が、他の位置の開口端54aの設置間隔L2よりも小さくされていることが示されている。
図5Aに示すように、回転テーブル12から鉛直上方に向かって順番に開口端54aが位置されるように、マノメータ53A,53B,53C,53Dを設置する。したがって、マノメータ53Aが最も下方の位置における差圧を計測し、その上方の差圧をマノメータ53Bで計測し、さらにその上方の差圧をマノメータ53Cで計測し、最も上方の差圧をマノメータ53Dで計測する。このとき、マノメータ53Bとマノメータ53Cとの間に粉体層高さH1が存在しているとすると、図5Bのような計測結果となる。すなわち、マノメータ53A及びマノメータ53Bは、上方のマノメータ53C及びマノメータ53Dに比べて大きな差圧を示す。これは、粉体層B1では密度が高いので圧力損失が大きいからである。したがって、図5Bの計測結果の場合、粉体層高さH1は、マノメータ53Bとマノメータ53Cとの間に位置することが分かる。この粉体層高さH1の判断は、制御部50によって行われる。
図6A及び図6Bには、それぞれの運転条件に応じて、粉体層高さH1の増減が示されている。図6A及び図6Bは、縦軸の粉体層高さH1の増減が直線で示されているが、必ずしも比例するものではなく、また粉体層高さH1の増減の勾配の大小を示したものではなく、粉体層高さH1の増減の傾向を示したものである。
図6Aは、バイオマス燃料を分級機16に供給する燃料供給量(固体燃料供給量)Qbを運転条件とした場合である。燃料供給量Qbは、回転テーブル12上に供給されるバイオマス燃料の燃料量であるので、粉体層高さH1に略比例する。燃料供給量Qbを増加により、粗粒と微粒を含む粉砕後燃料と一次空気との混合した流体における粉砕後燃料量を増加になり、燃料供給量Qbが減少により、粉砕後燃料量が減少になる。したがって、燃料供給量Qbを減少させると、粉体層高さH1は減少する。よって、現状の燃料供給量Qb0よりも燃料供給量Qbを減少させることによって、粉体層高さH1を減少させることができる。
次に、上述の粉体層高さ計測手段52を用いた制御方法について説明する。
先ず、運転中の条件変更の制御方法について説明する。
そして、制御部50は、粉体層高さ計測手段52で得られた粉体層高さH1が所定値を超えたか否かを判断する(ステップS1)。ここで用いられる粉体層高さH1の所定値は、ミル10の運用前の試験運転または同機種等の実績、あるいは同機種の石炭運用時の粉体層高さH1に応じて決定された固定値である。
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
回転テーブル12とローラ13によって粉砕された粉砕後のバイオマス燃料(固体燃料)は、粉砕後燃料となり所定高さの粉体層高さH1を回転テーブル12上に形成する。粉体層高さH1が高くなり、鉛直上方の分級機16に近づくと、一部の粗粒が分級機16で分級されずにミル10の下流側へ流出して分級性能が低下する。このため、微粒燃料の仕上がり粒度が低下して、微粒と一部の粗粒が混在してバーナ部へ供給され、バーナ部での燃焼性が低下するおそれがある。そこで、粉体層高さ計測手段52によって粉体層高さH1を計測することとした。これにより、適正な粉体層高さH1を調整して分級性能の低下を抑制することができる。
具体的には、回転テーブル12上に供給されるバイオマス燃料の燃料供給量Qbを低下させることによって、粉体層高さH1を減少させる(図6A参照)。また、回転テーブル12から分級機16に向かって流れる一次空気の搬送ガス流量(一次空気流量)Qaを増加することによって、粉体層高さH1を減少させる(図6B参照)。
10 ミル(固体燃料粉砕装置)
11 ハウジング
12 回転テーブル
13 ローラ(粉砕ローラ)
14 駆動部
15 吹出口
16 分級機(回転式分級機)
16a 分級羽根(ブレード)
17 燃料供給部
18 モータ
20 給炭機
21 バンカ
22 搬送部
23 モータ
24 ダウンスパウト部
30 送風部
30a 熱ガス送風機
30b 冷ガス送風機
30c 熱ガスダンパ
30d 冷ガスダンパ
40 状態検出部(温度計測手段、差圧計測手段)
41 底面部
42 天井部
45 ジャーナルヘッド
47 支持アーム
48 支持軸
49 押圧装置
50 制御部
52 粉体層高さ計測手段
53 マノメータ(圧力検出部)
54 検出管(圧力検出部)
54a 開口端
54b 開閉弁
54c パージ配管
56 蓋部
100 固体燃料粉砕システム
100a 一次空気流路(一次ガス供給部)
100b 供給流路
200 ボイラ
210 火炉
220 バーナ部
B1 粉体層
H1 粉体層高さ
Qa 搬送ガス流量(一次空気流量)
Qb 燃料供給量(固体燃料供給量)
Claims (7)
- 固体燃料としてバイオマス燃料またはバイオマス燃料と石炭との混合燃料を粉砕及び分級するための固体燃料粉砕装置であって、
回転テーブルと、
前記回転テーブルとの間で固体燃料を粉砕する粉砕ローラと、
前記回転テーブルの鉛直上方に位置し、前記粉砕ローラによって粉砕された粉砕後燃料を分級する回転式分級機と、
前記回転テーブル上に形成される前記粉砕後燃料による粉体層高さを計測する粉体層高さ計測手段と、
前記粉体層高さ計測手段の検出信号を得る制御部と、
を備え、
前記粉体層高さ計測手段は、前記回転テーブルと前記回転式分級機との間の高さ方向における複数の差圧を取得するとともに、取得した複数の前記差圧の比較結果に基づいて前記回転テーブル上に形成される前記粉砕後燃料による粉体層高さを計測するように構成され、
前記制御部は、前記検出信号に基づいて、前記粉体層高さが所定値に達したとき、前記粉体層高さを減少させるように運転条件を変更する固体燃料粉砕装置。 - 前記粉体層高さ計測手段は、前記回転テーブルと前記回転式分級機との間に、異なる高さ位置に設けられた複数の圧力検出部を備えている請求項1の記載の固体燃料粉砕装置。
- 複数の前記圧力検出部は、前記回転テーブルの周方向の異なる位置に設けられている請求項2に記載の固体燃料粉砕装置。
- 前記制御部は、前記回転テーブル上に供給される固体燃料供給量を低下させるように前記運転条件を変更する請求項1から3のいずれかに記載の固体燃料粉砕装置。
- 前記制御部は、前記回転テーブルから前記回転式分級機に向かって流れる搬送ガス流量を増加させるように前記運転条件を変更する請求項1から4のいずれかに記載の固体燃料粉砕装置。
- 請求項1から5のいずれかに記載の固体燃料粉砕装置と、
前記固体燃料粉砕装置にて粉砕された前記粉砕後燃料を燃焼して蒸気を生成するボイラと、
前記ボイラによって生成された蒸気を用いて発電する発電部と、
を備えている発電プラント。 - 回転テーブルと、
前記回転テーブルとの間で固体燃料を粉砕する粉砕ローラと、
前記回転テーブルの鉛直上方に位置し、前記粉砕ローラによって粉砕された粉砕後燃料を分級する回転式分級機と、
を備え、固体燃料としてバイオマス燃料またはバイオマス燃料と石炭との混合燃料を粉砕及び分級するための固体燃料粉砕装置の制御方法であって、
前記回転テーブルと前記回転式分級機との間の高さ方向における複数の差圧を取得するとともに、取得した複数の前記差圧の比較結果に基づいて前記回転テーブル上に形成される前記粉砕後燃料による粉体層高さを計測して、
前記粉体層高さが所定値に達したとき、前記粉体層高さを減少させるように運転条件を変更する固体燃料粉砕装置の制御方法。
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