KR20200099078A - 고체연료 분쇄 장치 및 이를 구비한 발전 플랜트 및 고체연료 분쇄 방법 - Google Patents

고체연료 분쇄 장치 및 이를 구비한 발전 플랜트 및 고체연료 분쇄 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200099078A
KR20200099078A KR1020200010623A KR20200010623A KR20200099078A KR 20200099078 A KR20200099078 A KR 20200099078A KR 1020200010623 A KR1020200010623 A KR 1020200010623A KR 20200010623 A KR20200010623 A KR 20200010623A KR 20200099078 A KR20200099078 A KR 20200099078A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel
biomass fuel
rotary classifier
boiler
pulverized
Prior art date
Application number
KR1020200010623A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102419775B1 (ko
Inventor
소타로 야마구치
쇼고 사와
신지 마츠모토
세이야 구리하라
히데치카 우치다
Original Assignee
미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 filed Critical 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
Publication of KR20200099078A publication Critical patent/KR20200099078A/ko
Priority to KR1020220081830A priority Critical patent/KR102588781B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102419775B1 publication Critical patent/KR102419775B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/08—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B7/00—Selective separation of solid materials carried by, or dispersed in, gas currents
    • B07B7/08—Selective separation of solid materials carried by, or dispersed in, gas currents using centrifugal force
    • B07B7/083—Selective separation of solid materials carried by, or dispersed in, gas currents using centrifugal force generated by rotating vanes, discs, drums, or brushes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • B02C15/007—Mills with rollers pressed against a rotary horizontal disc
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C25/00—Control arrangements specially adapted for crushing or disintegrating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B11/00—Arrangement of accessories in apparatus for separating solids from solids using gas currents
    • B07B11/04—Control arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/22—Methods of steam generation characterised by form of heating method using combustion under pressure substantially exceeding atmospheric pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B33/00—Steam-generation plants, e.g. comprising steam boilers of different types in mutual association
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K3/00—Feeding or distributing of lump or pulverulent fuel to combustion apparatus
    • F23K3/02—Pneumatic feeding arrangements, i.e. by air blast
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L1/00—Passages or apertures for delivering primary air for combustion 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00—Heating of air supplied for combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L5/00—Blast-producing apparatus before the fire
    • F23L5/02—Arrangements of fans or blowers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N3/00—Regulating air supply or draught
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • B02C2015/002—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs combined with a classifier
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2201/00—Pretreatment of solid fuel
    • F23K2201/10—Pulverizing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2203/00—Feeding arrangements
    • F23K2203/20—Feeding/conveying devices
    • F23K2203/201—Feeding/conveying devices using pneumatic means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)
  • Combined Means For Separation Of Solids (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)

Abstract

바이오매스 연료를 이용하는 경우여도 안정하여 분쇄한 미분 연료를 보일러로 공급할 수 있는 고체연료 분쇄 장치를 제공한다. 회전 테이블과, 회전 테이블과의 사이에 고체연료인 바이오매스 연료를 분쇄하는 분쇄 롤러와, 회전축선을 중심으로 하는 원주 방향을 따라 입설된 복수의 블레이드를 구비하고, 분쇄 롤러에 의해서 분쇄된 후의 바이오매스 연료를 분급하는 회전식 분급기와, 회전식 분급기의 회전 속도를 제어하는 제어부를 구비하고, 제어부는 회전식 분급기로부터 분급된 후의 바이오매스 연료가 공급되는 보일러의 운전 범위에 걸쳐서 회전식 분급기의 회전 속도를 대략 일정하게 제어한다.

Description

고체연료 분쇄 장치 및 이를 구비한 발전 플랜트 및 고체연료 분쇄 방법{SOLID FUEL PULVERIZER AND POWER PLANT PROVIDED WITH THE SAME, AND METHOD FOR PULVERIZING SOLID FUEL}
본 발명은 바이오매스 연료를 분쇄하는데 바람직한 고체연료 분쇄 장치 및 이를 구비한 발전 플랜트 및 고체연료 분쇄 방법에 관한 것이다.
종래, 석탄이나 바이오매스 연료 등의 탄소 함유 고체연료는, 분쇄기(밀)로 소정 입경보다 작은 미분 형상으로 분쇄하여, 연소 장치로 공급된다. 밀은 회전 테이블로 투입된 석탄이나 바이오매스 연료 등의 고체연료를, 회전 테이블과 롤러 사이에서 잘게 부숨으로써 분쇄하고, 회전 테이블의 외주로부터 덕트를 거쳐서 공급되는 반송 가스(반송용 가스)인 일차 공기에 의해서, 분쇄되어서 미분 형상이 된 연료를 분급기에서 입경 사이즈가 작은 것을 선별하고, 보일러로 반송하여 연소 장치에서 연소시키고 있다. 화력 발전 플랜트에서는, 보일러에서 연소하여 생성된 연소 가스와의 열교환에 의해 증기를 발생시키고, 해당 증기에 의해 터빈을 구동함으로써 발전이 실행된다.
탄소 함유의 고체연료로서 석탄이 이용되는 경우, 특허문헌 1 내지 3에 나타내는 바와 같이, 급탄량이나 석탄의 입도에 따라 회전식 분급기의 회전 속도를 제어하는 것이 실행된다.
일본 특허 공개 제 2001-254930 호 공보 일본 특허 공개 제 2008-232466 호 공보 일본 특허 공개 제 2001-347176 호 공보
그러나, 탄소 함유의 고체연료로서, 목질계 펠릿 등의 바이오매스 연료는 석탄에 비해, 잘게 분쇄하기 어렵고, 한편, 연소성이 높고 비교적 큰 입경이어도 바람직하게 연소시킬 수 있는 성질을 갖고 있다. 따라서, 바이오매스 연료를 고체연료로서 사용하는 경우, 석탄의 미분 연료와 비교해서 약 5배 내지 10배 정도 큰 입경 형상으로 밀로부터 보일러에 마련된 연소 장치에 공급된다.
이와 같이, 석탄과 바이오매스 연료는 연소 장치에 공급하는 입자 직경이 상이하기 때문에, 고체연료의 분쇄 및 분급을 실행하는 밀은, 바이오매스 연료 분쇄 용도와 석탄 분쇄 용도로 상이한 설계(예를 들면, 하우징 형상이나, 회전 테이블의 회전 속도나 회전식 분급기의 회전 속도 등)로 하여, 개별 설계하는 것이 본래 바람직하다. 그렇지만, 설비 코스트나 설치 스페이스 등의 관점에서, 동일한 밀로 바이오매스 연료와 석탄 양쪽 모두의 고체연료에 대해서 대응할 수 있고, 그 석탄과 바이오매스 연료를 공유할 수 있는 밀을 사용하여, 바이오매스 연료를 사용할 수 있는 것이 요망되고 있다.
회전식 분급기는 회전 중심축선 주위에 원주 방향으로 나열된 회전하는 복수의 블레이드 사이를 소정 입자 직경 이하의 미분 연료를 통과시켜서 분급하는 방식을 채용하고 있다. 이 때문에, 분쇄된 바이오매스 연료는, 상술된 바와 같이 석탄을 분쇄한 경우에 비해 입자 직경이 크기 때문에 블레이드 사이를 통과하기 어렵고, 하류측에 마련된 보일러의 연소 장치인 버너로 반송하기 어렵다. 또한, 바이오매스 연료의 분쇄 연료는, 밀 내부의 간극이나 기류의 정체 구역에서 퇴적하기 쉽고, 게다가 비중이 작고 석탄보다 경량이기 때문에, 예를 들면 회전식 분급기의 내부에 기류의 정체가 생겨서 바이오매스 연료의 분쇄 연료가 회전식 분급기 내에 퇴적해도, 원심력에 의해서 퇴적을 제거, 배출하는 것이 곤란하여, 회전식 분급기 내에 머물러서 축적되기 쉬운 특성이 있다.
그래서, 본 발명자 등은 바이오매스 연료를 분쇄하는 경우에는, 석탄과는 상이한 사고방식으로 회전식 분급기의 회전 속도를 제어하는 것이 유효하다는 것을 발견하였다.
본 발명은 이러한 사정에 비추어 이루어진 것이며, 바이오매스 연료를 이용하는 경우여도 안정하여 분쇄한 미분 연료를 보일러로 공급할 수 있는 고체연료 분쇄 장치 및 이를 구비한 발전 플랜트 및 고체연료 분쇄 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 태양에 따른 고체연료 분쇄 장치는, 회전 테이블과, 상기 회전 테이블과의 사이에 바이오매스 연료를 분쇄하는 분쇄 롤러와, 상기 분쇄 롤러에 의해서 상기 바이오매스 연료를 분쇄한 분쇄된 바이오매스 연료를 분급하여 미분 바이오매스 연료를 선별하는 회전식 분급기와, 상기 회전식 분급기의 회전 속도를 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는 상기 미분 바이오매스 연료가 공급되는 보일러의 운전 범위에 걸쳐서 상기 회전식 분급기의 회전 속도를 대략 일정하게 제어한다.
분쇄된 바이오매스 연료는 석탄 유래(由來)의 미분 연료인 미분탄 연료에 비해 입경이 크고 회전식 분급기의 블레이드 사이를 통과하기 어렵다. 또한, 분쇄된 바이오매스 연료는 비중이 작고, 경량이기 때문에, 일단 회전식 분급기 내에 들어가서 반송 가스의 기류가 체류한 영역에 퇴적하면, 작용하는 원심력이 작기 때문에, 회전식 분급기 내에 축적되어서 배출되기 어렵다. 따라서, 회전식 분급기를 통과하여 후류(後流)의 보일러로 반송하여 공급되기 어렵다. 이 때문에, 보일러의 부하가 증대함에 따라, 바이오매스 연료의 투입량을 증대시키는 동시에, 회전식 분급기의 회전 속도도 증대시키면, 회전식 분급기로부터 보일러측으로 공급되는 미분 연료의 공급량이 부하에 적합하도록 증대하지 않는다. 그래서, 보일러의 부하가 증대해도 대략 일정한 회전 속도로 회전식 분급기를 제어함으로써, 보일러의 부하의 증대에 적합한 미분 연료를 공급할 수 있다. 또한, 회전식 분급기의 회전 속도를 대략 일정하게 하여 제어할 수 있으므로, 간편한 제어를 실현할 수 있다.
게다가, 본 발명의 일 태양에 따른 고체연료 분쇄 장치에서는, 상기 제어부는 ±1rpm의 범위 내에서, 상기 회전식 분급기의 회전 속도를 대략 일정하게 제어한다.
분쇄된 바이오매스 연료는 석탄을 분쇄한 경우에 비해 입자 직경이 크기 때문에 회전식 분급기의 블레이드 사이를 통과하기 어렵기 때문에 회전식 분급기의 회전 속도를 작게 하고 있다. 또한, 분쇄된 바이오매스 연료는 경량이기 때문에, 일단 회전식 분급기 내에 들어가서 반송 가스의 기류가 체류한 영역에 퇴적하면, 분쇄된 바이오매스 연료에 작용하는 원심력이 작기 때문에, 회전식 분급기 내에 축적되어 배출되기 어렵다. 그 때문에 회전식 분급기의 회전 속도를 작게 하고, 반송 가스의 흐름을 차단하지 않게 하여 반송 가스의 기류가 체류한 영역이 발생하지 않도록 함으로써, 반송 가스에 의해서 분쇄된 미분 바이오매스 연료를 후류의 보일러로 공급되기 쉽게 할 수 있다.
이때 회전식 분급기의 회전 속도는, 중앙값은 예를 들면, 10rpm 이상 30rpm 이하로 되기 때문에, 이 ±10% 이하가 되는 범위 내이면 좋다. 회전 속도의 제어 정밀도로부터, 대략 일정하게 된 회전 속도는 최저 부하 운전 시의 회전식 분급기의 회전 속도로부터 ±1rpm의 범위 내여도 좋다. 따라서, ±1rpm의 범위 내에서 회전식 분급기의 회전 속도를 대략 일정하게 제어하면, 보일러에 있어서 큰 연소 조건의 변경이 되지 않는다.
게다가, 본 발명의 일 태양에 따른 고체연료 분쇄 장치에서는, 상기 제어부에 의해서 제어되는 상기 회전식 분급기의 회전 속도의 목표 값은, 상기 보일러의 연소 장치가 필요로 하는 상기 미분 바이오매스 연료의 입경에 의해서 결정된다.
보일러의 연소 장치(버너)에는, 소망한 연소성을 얻기 위해서 허용할 수 있는 미분 바이오매스 연료의 입경이 존재한다. 예를 들어, 입경이 소정 값보다 크면 미분 바이오매스 연료를 보일러 내에서 완전히 연소시키지 못하고 미연분이 발생하게 된다. 한편으로 입경을 상기 소정 값보다 너무 작게 해도 밀의 차압이나 소비 동력이 증가하여 무익하다. 그래서, 회전식 분급기의 회전 속도의 목표 값을 버너가 필요로 하는 미분 바이오매스 연료의 입경에 의해서 결정하는 것으로 하였다. 구체적으로는, 회전식 분급기의 회전 속도가 크면 입경이 비교적 작은 미분 바이오매스 연료가 버너에 공급되고, 회전식 분급기의 회전 속도가 작으면 입경이 비교적 큰 미분 바이오매스 연료가 연소 장치에 공급된다고 하는 특성을 이용하여, 회전식 분급기의 회전 속도를 결정한다. 이에 의해, 연소 장치의 연소 성능을 바탕으로, 미분 바이오매스 연료를 보일러 내에서 양호하게 연소시킬 수 있는 회전식 분급기의 회전 속도의 목표 값을 용이하게 결정할 수 있다.
게다가, 상기 바이오매스 연료를 분쇄하여 상기 미분 바이오매스 연료를 공급하는 바이오매스 연료 분쇄 모드에 부가하여, 상기 고체연료로서 석탄을 분쇄하여 미분탄을 공급하는 석탄 분쇄 모드를 구비하고, 상기 제어부는 상기 바이오매스 연료 분쇄 모드 시에 이용하는 상기 회전식 분급기의 회전 속도와, 상기 석탄 분쇄 모드 시에 이용하는 상기 회전식 분급기의 회전 속도를 전환한다.
석탄을 분쇄하여 미분탄으로 하는 석탄 분쇄 모드를 구비하여 있는 상기 고체연료 분쇄 장치에서는, 석탄을 분쇄하여 미분탄으로 할 때는 석탄용의 회전식 분급기의 회전 속도를 이용하는 것으로 하고, 바이오매스 연료를 분쇄하여 미분 바이오매스 연료로 할 때는 바이오매스 연료용의 회전식 분급기의 회전 속도를 이용하는 것으로 하였다. 이에 의해, 석탄과 바이오매스 연료를 전환하여 사용할 수 있는 고체연료 분쇄 장치를 제공할 수 있다.
게다가, 본 발명의 일 태양에 따른 고체연료 분쇄 장치에서는, 상기 제어부는 상기 바이오매스 연료 분쇄 모드 시에 이용하는 상기 회전식 분급기의 회전 속도를, 상기 석탄 분쇄 모드 시에 이용하는 상기 회전식 분급기의 회전 속도보다 작게 한다.
분쇄된 바이오매스 연료는 석탄 유래의 미분탄 연료에 비해 입경이 크고 경량이기 때문에, 회전식 분급기를 통과하여 후류의 보일러로 공급되기 어렵고, 반송성이 좋지 않다. 그래서, 바이오매스 연료 분쇄 모드 시에 있어서의 회전식 분급기의 회전 속도를, 석탄 분쇄 모드 시에 있어서의 회전식 분급기의 회전 속도보다 작게 함으로써, 반송 가스의 흐름을 간섭하는 일 없이 반송성을 향상시켜서, 후류의 연소 장치로 보다 확실히 공급되는 것으로 하였다.
게다가, 본 발명의 일 태양에 따른 고체연료 분쇄 장치에서는, 상기 제어부는 상기 석탄 분쇄 모드에서는, 상기 보일러의 최저 부하 운전보다 작은 부하 운전의 경우에, 상기 보일러의 운전 범위에 있어서의 상기 회전식 분급기의 회전 속도보다 작은 회전 속도를 이용하고, 상기 바이오매스 연료 분쇄 모드에서는, 상기 보일러의 최저 부하 운전보다 작은 부하 운전의 경우에, 상기 보일러의 운전 범위에 있어서의 상기 회전식 분급기의 회전 속도와 대략 동일한 회전 속도를 이용한다.
석탄을 분쇄하는 경우, 보일러의 최저 부하보다 작은 부하로 밀을 운전하는 경우에, 보일러의 운전 범위에 있어서의 회전식 분급기의 회전 속도와 동일한 회전 속도를 이용하면, 회전식 분급기를 통과할 수 있도록 분쇄된 밀 내의 석탄이 너무 잘게 되어, 석탄에 포함되는 탄소가 개체 윤활제의 기능을 하여 마찰력이 저하하고, 회전 테이블에 대해서 분쇄 롤러가 슬립(slip)을 하여 진동을 발생하는 등 소망한 분쇄를 할 수 없게 될 가능성이 있다. 그래서, 석탄 분쇄 모드 시에는, 최저 부하 운전보다 작은 경우에는 회전식 분급기의 회전 속도를 낮추는 것으로 하였다.
이에 대해서, 분쇄된 바이오매스 연료의 경우는, 분쇄된 석탄과 같이 과잉하게 잘게 분쇄되지 않고, 석탄과 같이 롤러가 회전 테이블에 대해서 슬립할 우려가 적기 때문에, 보일러의 최저 부하 운전보다 작은 경우여도, 회전식 분급기의 회전 속도를 보일러의 운전 범위 시와 동일하게 하였다. 이에 의해, 바이오매스 연료 분쇄 모드 시의 회전식 분급기의 회전 속도 제어가 간편하게 된다.
또한, 본 발명의 일 태양에 따른 발전 플랜트에서는, 상기 중 어느 하나에 기재된 고체연료 분쇄 장치와, 상기 고체연료 분쇄 장치에서 분쇄된 고체연료를 상기 연소 장치에서 연소하여 증기를 생성하는 상기 보일러와, 상기 보일러에 의해서 생성된 상기 증기를 이용하여 발전하는 발전부를 구비하고 있다.
또한, 본 발명의 일 태양에 따른 고체연료 분쇄 방법에서는, 회전 테이블과, 상기 회전 테이블과의 사이에 고체연료인 바이오매스 연료를 분쇄하는 분쇄 롤러와, 상기 분쇄 롤러에 의해서 상기 바이오매스 연료를 분쇄한 분쇄된 바이오매스 연료를 분급하여 미분 바이오매스 연료를 선별하는 회전식 분급기를 이용한 고체연료 분쇄 방법에서 있어서, 상기 회전식 분급기로부터 상기 미분 바이오매스 연료가 공급되는 보일러의 운전 범위에 걸쳐서 상기 회전식 분급기의 회전 속도를 대략 일정하게 제어한다.
보일러의 운전 범위에 걸쳐서 회전식 분급기의 회전 속도를 대략 일정하게 제어하는 것으로 했으므로, 바이오매스 연료를 이용하는 경우여도 안정하여 분쇄한 미분 연료를 보일러로 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 발전 플랜트를 도시한 개략 구성도이다.
도 2는 연료 공급량에 대한 일차 공기 공급량을 나타낸 그래프이다.
도 3은 일차 공기 공급량에 대한 미분 바이오매스 연료의 입경을 나타낸 그래프이다.
도 4는 연료 공급량에 대한 A/F를 나타낸 그래프이다.
도 5는 석탄 분쇄 모드에 있어서의 연료 공급량에 대한 회전식 분급기의 회전 속도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 바이오매스 연료 분쇄 모드에 있어서의 연료 공급량에 대한 회전식 분급기의 회전 속도를 나타낸 그래프이다.
도 7은 회전식 분급기의 회전 속도에 대한 미분 바이오매스 연료의 입경을 나타낸 그래프이다.
이하에, 본 발명에 따른 일 실시형태에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.
본 실시형태에 따른 발전 플랜트(1)는 고체연료 분쇄 장치(100)와 보일러(200)를 구비하고 있다.
고체연료 분쇄 장치(100)는 일례로서, 석탄이나 바이오매스 연료 등의 고체연료를 분쇄하고, 미분 연료를 생성하여 보일러(200)의 버너(연소 장치)(220)로 공급하는 장치이다. 발전 플랜트(1)는 1대의 고체연료 분쇄 장치(100)를 구비하는 것이지만, 1대의 보일러(200)의 복수의 버너(220)의 각각에 대응하는 복수대의 고체연료 분쇄 장치(100)를 구비하는 시스템으로 해도 좋다.
고체연료 분쇄 장치(100)는 밀(분쇄부)(10)과, 급탄기(20)와, 송풍부(반송 가스 공급부)(30)와, 상태 검출부(40)와, 제어부(50)를 구비하고 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 상방이란, 연직 상측의 방향을, 상부나 상면 등의 “상”이란, 연직 상측의 부분을 나타내고 있다. 또한 마찬가지로 “하”란, 연직 하측의 부분을 나타내고 있다.
보일러(200)에 공급하는 석탄이나 바이오매스 연료 등의 고체연료를 미분 상태의 고체연료인 미분 연료로 분쇄하는 밀(10)은, 석탄을 분쇄하고, 또한 바이오매스 연료를 분쇄한다.
여기서, 바이오매스 연료란, 재생 가능한 생물 유래의 유기성 자원이며, 예를 들면, 간벌재, 폐재목(廢材木), 유목(流木), 초류(草類), 폐기물, 진흙, 타이어 및 이들을 원료로 한 리사이클 연료(펠릿이나 칩) 등이며, 여기에 제시한 것에 한정되지 않는다. 바이오매스 연료는 바이오매스의 성육(成育) 과정에 있어서 이산화탄소를 취입하므로, 지구 온난화 가스가 되는 이산화탄소를 배출하지 않는 카본 뉴트럴(carbon neutral)로 되기 때문에, 그 이용이 여러 가지 검토되고 있다.
밀(10)은 하우징(11)과, 회전 테이블(12)과, 롤러(13)(분쇄 롤러)와, 구동부(14)와, 회전식 분급기(16)와, 연료 공급부(17)와, 회전식 분급기(16)를 회전 구동시키는 모터(18)를 구비하고 있다.
하우징(11)은 연직 방향으로 연장되는 통 형상으로 형성되는 동시에, 회전 테이블(12)과 롤러(13)와 회전식 분급기(16)와, 연료 공급부(17)를 수용하는 케이스이다.
하우징(11)의 천정부(42)의 중앙부에는, 연료 공급부(17)가 장착되어 있다. 이 연료 공급부(17)는 벙커(21)로부터 인도된 고체연료를 하우징(11) 내에 공급하는 것이며, 하우징(11)의 중심 위치에 상하 방향을 따라서 배치되고, 하단부가 하우징(11)의 내부까지 연장 설치되어 있다.
하우징(11)의 바닥면부(41) 부근에는 구동부(14)가 설치되고, 이 구동부(14)로부터 전달되는 구동력에 의해 회전하는 회전 테이블(12)이 회전 가능하게 배치되어 있다.
회전 테이블(12)은 평면에서 바라볼 때 원형의 부재이며, 연료 공급부(17)의 하단부가 대향하도록 배치되어 있다. 회전 테이블(12)의 상면은 예를 들면, 중심부가 낮고, 외측을 향해서 높아지는 경사 형상을 이루고, 외주부가 상방으로 굴곡한 형상을 이루고 있어도 좋다. 연료 공급부(17)는 고체연료(본 실시형태에서는 예를 들면 석탄이나 바이오매스 연료)를 상방으로부터 하방의 회전 테이블(12)을 향해서 공급하고, 회전 테이블(12)은 공급된 고체연료를 롤러(13)와의 사이에서 분쇄함으로써, 분쇄 테이블이라고도 불린다.
고체연료가 연료 공급부(17)로부터 회전 테이블(12)의 중앙을 향해서 투입되면, 회전 테이블(12)의 회전에 의한 원심력에 의해서 고체연료는 회전 테이블(12)의 외주측으로 인도되고, 롤러(13)와의 사이에 끼워넣어져서 분쇄된다. 분쇄된 고체연료는 반송 가스 유로(이하 「일차 공기 유로」라고 함)(100a)로부터 인도된 반송 가스(이하 「일차 공기」라고 함)에 의해서 상방으로 권상(卷上)되고, 회전식 분급기(16)로 인도된다. 즉, 회전 테이블(12)의 외주측의 복수 개소에는, 일차 공기 유로(100a)로부터 유입하는 일차 공기를 하우징(11) 내의 회전 테이블(12)의 상방의 공간에 유출시키는 취출구(도시 생략)가 마련되어 있다. 취출구의 상방에는 베인(도시 생략)이 설치되어 있고, 취출구로부터 취출된 일차 공기에 선회력을 부여한다. 베인에 의해 선회력이 부여된 일차 공기는 선회하는 속도 성분을 갖는 기류가 되어, 회전 테이블(12) 상에서 분쇄된 고체연료를 하우징(11) 내의 상방의 회전식 분급기(16)로 인도된다. 또한, 일차 공기에 혼합한 고체연료의 분쇄물 중, 소정 입경보다 큰 것은 회전식 분급기(16)에 의해 분급되어서, 또는, 회전식 분급기(16)까지 도달하는 일 없이, 낙하하여 회전 테이블(12)에 되돌려져서, 다시 분쇄된다.
롤러(13)는 연료 공급부(17)로부터 회전 테이블(12)에 공급된 고체연료를 분쇄하는 회전체이다. 롤러(13)는 회전 테이블(12)의 상면에 가압되어서 회전 테이블(12)과 협동하여 고체연료를 분쇄한다.
도 1에서는, 롤러(13)가 대표하여 1개만 도시되어 있지만, 회전 테이블(12)의 상면을 가압하도록, 둘레 방향으로 일정한 간격을 두고, 복수의 롤러(13)가 대향하여 배치된다. 예를 들어, 외주부 상에 120°의 각도 간격을 두고, 3개의 롤러(13)가 둘레 방향으로 균등한 간격으로 배치된다. 이 경우, 3개의 롤러(13)가 회전 테이블(12)의 상면과 접하는 부분(가압하는 부분)은, 회전 테이블(12)의 회전 중심축으로부터의 거리가 등거리가 된다.
롤러(13)는 저널 헤드(45)에 의해서, 상하로 요동 가능하게 되어 있고, 회전 테이블(12)의 상면에 대해서 접근 이격 가능하게 지지되어 있다. 롤러(13)는, 외주면이 회전 테이블(12)의 상면에 접촉한 상태로, 회전 테이블(12)이 회전하면, 회전 테이블(12)로부터 회전력을 받아서 따라돌아가도록 되어 있다. 연료 공급부(17)로부터 고체연료가 공급되면, 롤러(13)와 회전 테이블(12) 사이에 고체연료가 가압되어 분쇄되어서, 미분 연료가 된다.
저널 헤드(45)의 지지 아암(47)은 그 중간부가 수평 방향으로 연장되는 지지축(48)에 의해서 지지되어 있다. 즉, 지지 아암(47)은 하우징(11)의 측면부에 지지축(48)을 중심으로 하여 롤러 상하 방향으로 요동 가능하게 지지되어 있다. 또한, 지지 아암(47)의 연직 상측에 있는 상단부에는, 가압 장치(49)가 마련되어 있다. 가압 장치(49)는 하우징(11)에 고정되고, 롤러(13)를 회전 테이블(12)에 가압하도록, 지지 아암(47) 등을 거쳐서 롤러(13)에 하중을 부여한다.
구동부(14)는 회전 테이블(12)에 구동력을 전달하고, 회전 테이블(12)을 중심축선 주위로 회전시키는 장치이다. 구동부(14)는 회전 테이블(12)을 회전시키는 구동력을 발생한다.
회전식 분급기(16)는 하우징(11)의 상부에 마련되고, 중공 형상의 대략 역원추 형상의 외형을 갖고 있다. 회전식 분급기(16)는, 그 외주 위치에 상하 방향으로 연장되는 복수의 블레이드(16a)를 구비하고 있다. 각 블레이드(16a)는 회전식 분급기(16)의 중심축선 주위에 소정의 간격(균등 간격)을 두고 병렬로 마련되어 있다. 또한, 회전식 분급기(16)는 롤러(13)에 의해 분쇄된 고체연료를 소정 입경(예를 들면, 석탄으로는 70㎛ 내지 100㎛, 바이오매스 연료로는 0.6㎜ 내지 1.0㎜)보다 큰 것(이하, 소정 입경을 넘는 분쇄된 고체연료를 「조분 연료」라고 함)과 소정 입경 이하의 것(이하, 소정 입경 이하로 분쇄된 고체연료를 「미분 연료」라고 함)으로 분급하는 장치이다. 회전식 분급기(16)는 제어부(50)에 의해서 제어되는 모터(18)에 의해서 회전 구동력이 부여된다.
회전식 분급기(16)에 도달한 고체연료의 분쇄후 연료는, 블레이드(16a)의 회전에 의해 생기는 원심력과, 일차 공기의 기류에 의한 구심력의 상대적인 밸런스에 의해, 큰 직경의 조분 연료는 블레이드(16a)에 의해서 때려 떨어지고, 회전 테이블(12)로 되돌려져서 다시 분쇄되고, 미분 연료는 하우징(11)의 천정부(42)에 있는 출구(19)에 인도된다.
회전식 분급기(16)에 의해서 분급된 미분 연료는 출구(19)로부터 공급 유로(100b)로 배출되고, 일차 공기와 함께 후속 공정으로 반송된다. 공급 유로(100b)로 유출된 미분 연료는 보일러(200)의 버너(220)로 공급된다.
연료 공급부(17)는 하우징(11)의 상단을 관통하도록 상하 방향을 따라 하단부가 하우징(11) 내부까지 연장 설치되어서 장착되어 있다. 연료 공급부(17)의 상부로부터 투입된 고체연료는 회전 테이블(12)의 대략 중앙 영역에 공급된다. 연료 공급부(17)에는, 급탄기(20)로부터 고체연료가 공급된다.
급탄기(20)는 벙커(21)와, 반송부(22)와, 모터(23)를 구비한다. 반송부(22)는 모터(23)로부터 부여되는 구동력에 의해서 벙커(21)의 직하에 있는 다운스파우트부(24)의 하단부로부터 배출되는 고체연료를 반송한다. 반송부(22)에 의해서 반송된 고체연료는 밀(10)의 연료 공급부(17)로 인도된다.
통상, 밀(10)의 내부에는, 분쇄한 고체연료인 미분 연료를 반송하기 위한 일차 공기가 공급되어서, 압력이 대기압보다 높아지고 있다. 벙커(21)의 직하에 있는 상하 방향으로 연장되는 관(管)인 다운스파우트부(24)에는 내부에 연료가 적층 상태로 보지되어 있고, 다운스파우트부(24) 내에 적층된 고체연료층에 의해, 밀(10)측의 일차 공기와 분쇄후 연료가 역유입하지 않도록 시일성을 확보하고 있다. 밀(10)로 공급하는 고체연료의 공급량은, 제어부(50)에 의해서 제어되는 모터(23)에 의해서 반송부(22)의 벨트 컨베이어의 벨트 속도를 조정함으로써 실행되어도 좋다.
분쇄전의 바이오매스 연료의 칩이나 펠릿은, 석탄 연료(즉, 분쇄전의 석탄의 입경은 예를 들면, 입경이 2㎜ 내지 50㎜ 정도)에 비해, 입경이 일정하고(펠릿의 사이즈는 예를 들면, 직경 6㎜ 내지 8㎜ 정도, 길이는 40㎜ 이하 정도), 또한, 경량이다. 이 때문에, 바이오매스 연료가 다운스파우트부(24) 내에 저장되어 있는 경우는, 석탄 연료의 경우에 비해, 각 바이오매스 연료 사이에 형성되는 간극이 커진다.
따라서, 다운스파우트부(24) 내의 바이오매스 연료의 칩이나 펠릿 사이에는 간극이 있으므로, 밀(10) 내부로부터 뿜어 올리는 일차 공기와 미분 연료가 각 바이오매스 연료 사이에 형성되는 간극을 통과하여, 밀(10) 내부의 압력이 저하할 가능성이 있다. 또한, 일차 공기가 벙커(21)의 저장부로 불어나가면, 바이오매스 연료의 반송성의 악화나 분진 발생, 다운스파우트부(24)의 발화, 또한, 밀(10) 내부의 압력이 저하하면, 미분 연료의 반송량이 저하하는 등, 밀(10)의 운전에 여러 가지의 문제가 생길 가능성이 있다. 이 때문에, 급탄기(20)로부터 연료 공급부(17)의 도중에 로터리 밸브(도시 생략)를 마련하여, 일차 공기와 미분 연료의 뿜어 올림에 의한 역류를 억제하도록 해도 좋다.
송풍부(30)는 롤러(13)에 의해 분쇄된 고체연료를 건조시키는 동시에 회전식 분급기(16)로 공급하기 위한 일차 공기를 하우징(11)의 내부로 송풍하는 장치이다.
송풍부(30)는 하우징(11)으로 송풍되는 일차 공기를 적절한 온도로 조정하기 위해서, 열가스 송풍기(30a)와, 냉가스 송풍기(30b)와, 열가스 댐퍼(30c)와, 냉가스 댐퍼(30d)를 구비하고 있다.
열가스 송풍기(30a)는 공기 예열기 등의 열교환기로부터 공급되는 가열된 일차 공기를 송풍하는 송풍기이다. 열가스 송풍기(30a)의 하류측에는 열가스 댐퍼(30c)가 마련되어 있다. 열가스 댐퍼(30c)의 개방도는 제어부(50)에 의해서 제어된다. 열가스 댐퍼(30c)의 개방도에 의해서 열가스 송풍기(30a)가 송풍하는 일차 공기의 유량이 결정된다.
냉가스 송풍기(30b)는 상온의 외기인 일차 공기를 송풍하는 송풍기이다. 냉가스 송풍기(30b)의 하류측에는 냉가스 댐퍼(30d)가 마련되어 있다. 냉가스 댐퍼(30d)의 개방도는 제어부(50)에 의해서 제어된다. 냉가스 댐퍼(30d)의 개방도에 의해서 냉가스 송풍기(30b)가 송풍하는 일차 공기의 유량이 결정한다.
일차 공기의 유량은, 열가스 송풍기(30a)가 송풍하는 일차 공기의 유량과 냉가스 송풍기(30b)가 송풍하는 일차 공기의 유량의 합계의 유량이 되고, 일차 공기의 온도는, 열가스 송풍기(30a)가 송풍하는 일차 공기와 냉가스 송풍기(30b)가 송풍하는 일차 공기의 혼합 비율로 정해지고, 제어부(50)에 의해서 제어된다.
또한, 열가스 송풍기(30a)가 송풍하는 일차 공기에, 가스 재순환 통풍기를 거쳐서 전기 집진기 등 환경 장치를 통과한 보일러(200)로부터 배출된 연소 가스의 일부를 인도하여, 혼합기(混合氣)로 함으로써, 일차 공기 유로(100a)로부터 유입하는 일차 공기의 산소 농도를 조정해도 좋다.
본 실시형태에서는, 하우징(11)의 상태 검출부(40)에 의해, 계측 또는 검출 한 데이터를 제어부(50)에 송신한다. 본 실시형태의 상태 검출부(40)는 예를 들면, 차압 계측 수단이며, 일차 공기 유로(100a)로부터 밀(10) 내부로 일차 공기가 유입하는 부분 및 밀(10) 내부로부터 공급 유로(100b)로 일차 공기 및 미분 연료가 배출하는 출구(19)의 차압을 밀(10) 내의 차압으로서 계측한다. 예를 들어 회전식 분급기(16)의 분급 성능에 의해, 밀(10) 내부를 회전식 분급기(16) 부근과 회전 테이블(12) 부근 사이에서 순환하는 분쇄된 고체연료의 순환량의 증감과 이에 대한 밀(10) 내의 차압의 상승 저감이 변화한다. 즉, 밀(10)의 내부에 공급하는 고체연료에 대해서, 출구(19)로부터 배출시키는 미분 연료를 조정하여 관리할 수 있으므로, 미분 연료의 입도(粒度)가 버너(220)의 연소성에 영향을 미치지 않는 범위에서, 많은 미분 연료를 보일러(200)에 마련된 버너(220)에 공급할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 상태 검출부(40)는 예를 들면, 온도 계측 수단이며, 롤러(13)에 의해 분쇄된 고체연료를 회전식 분급기(16)에 공급하기 위한 일차 공기를, 하우징(11)의 내부에 송풍하는 송풍부(30)에 의해 온도 조정되는 일차 공기의 하우징(11)에서의 온도를 검출하여, 상한 온도를 넘지 않도록 송풍부(30)를 제어한다. 또한, 일차 공기는 하우징(11) 내에 있어서, 분쇄물을 건조하면서 반송하는 것에 의해서 냉각되므로, 하우징(11)의 상부 공간의 온도는, 예를 들면 약 60℃ 내지 80℃ 정도가 된다.
제어부(50)는 고체연료 분쇄 장치(100)의 각부를 제어하는 장치이다. 제어부(50)는 예를 들면, 구동부(14)에 구동 지시를 전달함으로써 밀(10)의 운전에 대한 회전 테이블(12)의 회전 속도를 제어할 수 있다. 제어부(50)는, 예를 들면 회전식 분급기(16)의 모터(18)로 구동 지시를 전달하여 회전 속도를 제어함으로써, 분급 성능을 조정하는 것에 의해, 밀(10) 내의 차압을 적정화하여 미분 연료의 공급을 안정화시킬 수 있다. 또한, 제어부(50)는, 예를 들면 급탄기(20)의 모터(23)로 구동 지시를 전달하는 것에 의해, 반송부(22)가 고체연료를 반송하여 연료 공급부(17)로 공급하는 고체연료의 공급량을 조정할 수 있다. 또한, 제어부(50)는 개방도 지시를 송풍부(30)에 전달하는 것에 의해, 열가스 댐퍼(30c) 및 냉가스 댐퍼(30d)의 개방도를 제어하여 일차 공기의 유량과 온도를 제어할 수 있다.
제어부(50)는 예를 들면, CPU(Central Processing Unit), RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 및 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체 등으로 구성되어 있다. 그리고, 각종 기능을 실현하기 위한 일련의 처리는 일례로서, 프로그램의 형식으로 기억 매체 등에 기억되어 있고, 이 프로그램을 CPU가 RAM 등에 읽어 내서, 정보의 가공·연산 처리를 실행하는 것에 의해, 각종 기능이 실현된다. 또한, 프로그램은 ROM이나 그 외의 기억 매체에 미리 인스톨해두는 형태나, 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에 기억된 상태로 제공되는 형태, 유선 또는 무선에 의한 통신 수단을 거쳐서 전달되는 형태 등이 적용되어도 좋다. 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체란, 자기 디스크, 광자기 디스크, CD-ROM, DVD-ROM, 반도체 메모리 등이다.
다음에, 고체연료 분쇄 장치(100)로부터 공급되는 미분 연료를 이용하여 연소를 실행하여 증기를 발생시키는 보일러(200)에 대해 설명한다.
보일러(200)는 화로(210)와 버너(220)를 구비하고 있다.
버너(220)는 공급 유로(100b)로부터 공급되는 미분 연료(본 실시형태에서는 미분탄 또는 미분 바이오매스 연료)를 포함한 일차 공기와, 열교환기(도시 생략)로부터 공급되는 이차 공기를 이용하여 미분 연료를 연소시켜서 화염을 형성하는 장치이다. 미분 연료의 연소는 화로(210) 내에서 실행되고, 고온의 연소 가스는 증발기, 과열기, 이코노마이저 등의 열교환기(도시 생략)를 통과한 후에 보일러(200)의 외부에 배출된다.
보일러(200)로부터 배출된 연소 가스는, 환경 장치(탈질 장치, 전기 집진기 등이며 도시 생략)에서 소정의 처리를 실행하는 동시에, 공기 예열기 등의 열교환기(도시 생략)에서 외기와의 열교환이 실행되고, 유인(誘引) 통풍기(도시 생략)를 거쳐서 굴뚝(도시 생략)으로 인도되어 대기로 방출된다. 열교환기에 있어서 연소 가스와의 열교환에 의해 가열된 외기는, 전술한 열가스 송풍기(30a)로 보내진다.
보일러(200)의 각 열교환기로의 급수는, 이코노마이저(도시 생략)에 있어서 가열된 후에, 증발기(도시 생략) 및 과열기(도시 생략)에 의해서 더욱 가열되어서 고온 고압의 증기가 생성되고, 발전부인 증기터빈(도시 생략)으로 보내져서 발전기(도시 생략)를 회전 구동하여 발전이 실행된다.
[일차 공기 공급량의 제어]
다음에, 송풍부(30)로부터 밀(10) 내에 공급되는 일차 공기 공급량(반송 가스 공급량)(A)의 제어에 대해서 설명한다. 일차 공기 공급량(A)의 제어는, 도 2에 근거하여 제어부(50)에 의해서 실행된다. 제어부(50)는 밀(10)의 운용 시에, 밀(10)에 공급하는 고체연료로서 주로 석탄을 분쇄하여 미분탄을 버너(220)로 공급하는 석탄 분쇄 모드와, 주로 바이오매스 연료를 분쇄하여 미분 바이오매스 연료를 버너(220)로 공급하는 바이오매스 연료 분쇄 모드를 전환하여 제어한다.
도 2에는, 석탄 분쇄 모드 및 바이오매스 연료 분쇄 모드의 각각에 있어서의 일차 공기 공급량(A)이 나타나고 있다. 동일 도면에 있어서, 횡축이 연료 공급량(F)(중량 유량)을 나타내고, 종축이 일차 공기 공급량(A)(중량 유량)을 나타내고 있다.
횡축에 있어서, 1.0을 보일러(200)의 정격 운전 시로 하여 연료 공급량(F)을 규격화하여 있다. 그리고, 일례로서, 보일러(200)의 최저 부하 운전 시의 연료 공급량(F)을 0.4로 하고, 보일러(200)의 과부하 운전 시의 연료 공급량(F)을 1.25로 하고 있다. 따라서, 보일러(200)의 운전 범위는 0.4 이상 1.25 이하가 된다. 또한, 보일러(200)의 최저 부하 운전 시와 과부하 운전 시의 수치는, 어디까지나 예시이며, 보일러(200)에 따라 여러 가지로 설정된다.
종축에 있어서, 바이오매스 연료 분쇄 모드 시의 최저 부하 운전 시의 일차 공기 공급량(A1)을 1.0으로 하여 일차 공기 공급량(A)을 규격화하여 있다.
<석탄 분쇄 모드>
석탄 분쇄 모드에 있어서의 일차 공기 공급량(A2)은 도 2에 있어서 파선으로 나타낸 바와 같이, 예를 들면 연료 공급량(F)이 최저 부하 운전 시인 0.4보다 작은 영역에서는, 0.65로 일정하게 되어 있다. 또한, 일차 공기 공급량(A2)의 0.65라는 값은 어디까지나 예시이며, 바이오매스 연료 분쇄 모드 시의 일차 공기 공급량(A1)(즉 1.0)보다 작은 것을 의미한다. 또한, 최저 부하 운전 시부터 정격 운전 시까지의 운전 범위에 걸쳐서, 또는 최저 부하 시부터 과부하 운전 시까지의 전체 운전 범위에 걸쳐서, 바이오매스 연료 분쇄 모드 시에 이용하는 일차 공기 공급량(A1)을, 석탄 분쇄 모드 시에 이용하는 일차 공기 공급량(A2)보다 많게 해도 좋다.
석탄 분쇄 모드 시의 일차 공기 공급량(A2)은 최저 부하 운전 시의 연료 공급량(F)이 0.4 이상이 되면, 과부하 운전 시의 1.25에 도달할 때까지 증가하고, 예를 들면 도 2에 나타낸 바와 같이 단조롭게 증가한다. 이는, 석탄을 건조하는 건조성과, 석탄을 반송하는 반송성을 고려한 것이다. 즉, 석탄은 함수율이 목질계 펠릿 등의 바이오매스 연료에 비해 높기 때문에 연료 공급량(F)이 증가하면 기화열을 증대시켜서 건조성을 얻기 때문에 일차 공기량을 증가시킬 필요가 있다. 또한, 연료 공급량(F)이 증가하면 반송성을 얻기 때문에 일차 공기량을 증대할 필요가 있다.
석탄 분쇄 모드 시에 있어서의 일차 공기의 온도는, 예를 들면 일차 공기 유로(100a) 출구 부근의 제어부(50)에 의해서 열가스 댐퍼(30c) 및 냉가스 댐퍼(30d)(도 1 참조)를 제어함으로써, 250℃ 이상 350℃ 이하로 조정된다.
<바이오매스 연료 분쇄 모드>
바이오매스 연료 분쇄 모드에 있어서의 일차 공기 공급량(A1)은 도 2에 있어서 실선으로 나타내는 바와 같이, 보일러(200)의 운전 범위의 전체에 걸쳐서, 즉 최저 부하 운전인 0.4로부터 과부하 운전인 1.25까지에 걸쳐서, 1.0으로 대략 일정하게 되어 있다. 그 이유는 이하대로이다.
분쇄된 바이오매스 연료는, 석탄 유래의 미분 연료인 미분탄 연료에 비해 입경이 크고 회전식 분급기(16)의 블레이드(16a) 사이를 통과하기 어렵기 때문에, 후술하는 바와 같이 회전식 분급기의 회전 속도를 작게 하고 있다. 또한, 바이오매스 연료의 분쇄 연료는, 밀(10) 내부의 간극이나 기류의 정체 구역으로 퇴적하기 쉽고, 게다가 비중이 작고, 회전식 분급기(16)의 회전 속도도 늦게 설정되기 때문에, 예를 들면 회전식 분급기(16) 내에 일차 공기의 기류가 체류된 영역이 발생하고, 바이오매스 연료의 분쇄 연료가 회전식 분급기(16) 내에 퇴적해도, 회전식 분급기(16)의 원심력에 의해서 제거, 배출하는 것이 곤란하다. 이 때문에, 일차 공기의 기류가 체류된 영역을 만들지 않는 것, 즉 일차 공기의 유량에 근거하는 반송력을 충분히 확보하는 것이 필요하며, 보일러(200)가 최저 부하 운전 등의 저부하 운전이어도 분쇄된 바이오매스 연료의 반송에 필요한 반송력을 확보하기 위해서 소정 값 이상의 일차 공기 공급량(A1)이 필요하게 된다. 한편, 바이오매스 연료는 미분탄 연료에 비해 함수율이 낮으므로, 일차 공기에 의한 건조라고 하는 필요성이 비교적 적다. 따라서, 보일러(200)가 정격 운전 등의 고부하 운전이 되어도 연료 중의 수분을 건조시키기 위해서 일차 공기 공급량(A1)을 증가시킬 필요가 없다.
또한, 일차 공기 공급량(A1)은 대략 일정하게 되어 있으면 좋고, 엄밀하게 일정하게 되어 있지 않아도 좋다. 여기서, 대략 일정이란, 예를 들면, 보일러(200)의 부하의 증가 감소에 대응하는 연료 공급량(F)의 증가 감소의 변화의 전후에 대해서, 일차 공기 공급량(A1)의 증가 감소의 변화량의 비율이 ±10% 이하가 되는 범위 내이면 좋다.
바이오매스 연료 분쇄 모드 시에 있어서의 일차 공기의 온도는, 제어부(50)에 의해서 열가스 댐퍼(30c) 및 냉가스 댐퍼(30d)(도 1 참조)를 제어함으로써, 석탄 분쇄 모드 시보다 낮게 설정되고, 예를 들면 100℃ 이상 150℃ 이하로 조정된다. 상한 온도는 200℃를 넘지 않도록 설정한다. 200℃를 넘으면 바이오매스 연료의 발화의 우려가 있기 때문이다. 또한, 예를 들면 목질계 펠릿의 바이오매스 연료의 함수율은, 제조할 때에 발효 방지 등을 위해 건조가 실행되고, 약 15w% 이하로 된다.
바이오매스 연료 분쇄 모드 시의 일차 공기 공급량(A1)은 도 3에 도시되는 바와 같이, 시운전 시의 정특성 시험으로 결정된다. 구체적으로는, 보일러(200)의 버너(220)가 요구하는 미분 바이오매스 연료의 입경에 의해서 결정된다. 미분 바이오매스 연료의 목표 입경(d1)은 예를 들면, 이하의 조건을 고려하여 결정된다. 버너(220)의 연소성으로부터 미분 바이오매스 연료의 입경이 커지면, 버너(220)에서 타서 없어지지 않고 미연분이 증가하는 경우가 있다. 한편, 미분 바이오매스 연료의 연소성을 향상시키기 위해서 미분 바이오매스 연료의 입경을 작게 하기 위해서는, 예를 들면 롤러(13)와 회전 테이블(12) 사이에서의 바이오매스 연료로의 가압력을 증가시키는 등이 필요로 되고, 분쇄에 필요한 회전 테이블(12)의 회전 동력이 증가하여 효율이 저하한다. 이 때문에, 미분 바이오매스 연료의 목표 입경(d1)은, 예를 들면 0.6㎜ 내지 1㎜ 정도로 설정된다.
도 3에 있어서, 횡축은 일차 공기 공급량(A1)을 나타내고, 종축은 밀(10)로부터 버너(220)를 향해서 반송되는 미분 바이오매스 연료의 입경을 나타낸다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 목표 입경(d1)은 버너(220)의 연소성과 분쇄에 필요한 회전 테이블(12)의 회전 동력 등으로부터 결정된다. 또한, 반송되는 미분 바이오매스 연료의 입경은, 일차 공기 공급량(A1)을 증대시킬수록 반송력이 증대하므로 반송되는 입경이 증대한다. 한편, 일차 공기 공급량(A1)을 감소시킬수록 반송력이 감소하므로 반송되는 입경이 감소한다. 따라서, 일차 공기 공급량(A1)을 증감시키는 것에 의해서, 목표 입경(d1)에 대응하여 반송하는 일차 공기 공급량(A1)을 얻을 수 있다.
시운전 시의 정특성 시험에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, A/F(일차 공기 공급량/연료 공급량)에 대해서도 검토한다.
도 4에는, 연료 공급량(F)에 대한 A/F가 나타나고 있다. 동일 도면에 있어서, 실선이 바이오매스 연료 분쇄 모드를 나타내고, 일점 쇄선이 석탄 분쇄 모드를 나타낸다.
동일 도면에 나타내는 바와 같이, 석탄 분쇄 모드 시 및 바이오매스 연료 분쇄 모드 시 중 어느 하나에 있어서도, 연료 공급량(F)이 증가함에 따라 A/F가 감소한다. 다만, 도 2에 나타낸 바와 같이, 바이오매스 연료 분쇄 모드 시가 석탄 분쇄 모드 시보다 일차 공기 공급량(A)이 많으므로, 동일한 연료 공급량(F)에서 비교하면 바이오매스 연료 분쇄 모드 시가 석탄 분쇄 모드 시보다 A/F가 크다.
A/F가 커지면, 버너(220)에서는 공기 과잉이 되어 안정적인 연소가 유지될 수 없을 우려가 있다. 그래서, 희박 연소가 되는 보일러(200)의 최저 부하 운전 시에 있어서의 연료 공급량(F)(=0.4)일 때의 A/F가 상한값을 넘지 않도록, 바이오매스 연료 분쇄 모드의 일차 공기 공급량(A1)을 설정한다. 연료 공급량(F)(=0.4)일 때의 A/F의 상한값은, 버너(220)의 연소성으로부터 결정되고, 예를 들면 2 이상 5 이하로 된다. 또한, 일차 공기 공급량(A1)은 과부하 운전 시에 바이오매스 연료의 공급량이 최대 시여도, 밀(10) 내에 분쇄된 바이오매스 연료를 체류시키는 일 없이 밀(10)로부터 미분 바이오매스 연료를 반출하여 버너(220)로 반송 가능한 유량으로 설정된다. 예를 들어, 도 2에 나타낸 바와 같이, 석탄 분쇄 모드 시의 정격 운전 시 이하에서의 바이오매스 연료 분쇄 모드의 일차 공기 공급량(A1)은 석탄 분쇄 모드의 일차 공기 공급량(A2)보다 많게 설정되어 있고, 석탄 분쇄 모드 시의 과부하 운전 시에서는 바이오매스 연료 분쇄 모드의 일차 공기 공급량(A1)은 석탄 분쇄 모드의 일차 공기 공급량(A2)과 동일한 정도로 설정한다.
[회전식 분급기(16)의 회전 속도의 제어]
다음에, 회전식 분급기(16)의 회전 속도의 제어에 대해서 설명한다. 회전식 분급기(16)의 회전 속도의 제어는, 제어부(50)에 의해서 실행된다. 제어부(50)는 밀(10)의 운용 시에, 석탄 분쇄 모드와 바이오매스 연료 분쇄 모드를 전환하여 제어한다.
회전식 분급기(16)의 회전 속도의 제어는, 상술한 일차 공기 공급량(A)의 제어로 제 1 차적으로 조정을 실행한 후에, 제 2 차적으로 조정을 실행하는 것이다. 일차 공기 공급량(A)의 제어를 회전식 분급기(16)의 회전 속도 제어보다 우선으로 하는 것은, 일차 공기 공급량(A) 쪽이 보일러(200)의 버너(220)에 있어서의 연소 성능에 대해서 직접적으로 영향을 미치기 때문이다.
<석탄 분쇄 모드>
도 5에는 석탄 분쇄 모드에 있어서의 회전식 분급기(16)의 회전 속도 제어가 나타나고 있다. 횡축은 연료(석탄) 공급량(F)을 나타내고, 종축은 회전식 분급기(16)의 회전 속도를 나타내고 있다.
횡축에 있어서, 1.0을 보일러(200)의 정격 운전 시의 연료 공급량(F)으로 하여 규격화하고 있다. 그리고, 일례로서, 보일러(200)의 최저 부하 운전 시의 연료 공급량(F)을 0.4로 하고, 보일러(200)의 과부하 운전의 연료 공급량(F)을 1.25로 하고 있다. 따라서, 보일러(200)의 운전 범위는 0.4 이상 1.25 이하가 된다. 또한, 보일러(200)의 최저 부하 운전 시와 과부하 운전 시의 수치는, 어디까지나 예시이며, 보일러(200)에 따라 여러 가지로 설정된다.
종축에 있어서, 후술하는 바이오매스 연료 분쇄 모드에 있어서의 보일러(200)의 최저 부하 운전 시의 회전식 분급기를 1.0으로 하여 규격화되어 있다.
석탄 분쇄 모드에 있어서의 회전식 분급기(16)의 회전 속도는, 미분과 조분의 분급을 촉진하여 버너(220)의 연소성을 확보하도록 입도가 작은 미분탄을 공급할 수 있도록 설정되어 있다. 이 때문에 석탄 분쇄 모드에 있어서의 회전식 분급기(16)의 회전 속도는, 바이오매스 연료 분쇄 모드에 있어서의 회전식 분급기(16)의 회전 속도(1.0)보다 높게 설정되어 있다. 최저 부하 운전 시인 0.4보다 연료 공급량(F)이 작을 때는, 회전식 분급기(16)의 회전 속도를 5.0 정도로 해두고, 최저 부하 운전 시인 0.4로 증대함에 따라 8.0까지 회전 속도를 상승시키도록 하고 있다. 이와 같이 저부하측으로부터 최저 부하 운전 시에 이르기까지 회전식 분급기(16)의 회전 속도를 증가시키는 이유는 이하대로이다.
즉, 최저 부하 운전보다 작은 부하 운전의 경우에는, 최저 부하 운전 시보다 큰 부하 운전 시의 회전식 분급기(16)의 회전 속도(8.0)와 동일한 회전 속도를 이용하여 석탄을 분쇄하면, 회전식 분급기(16)를 통과할 수 있도록 분쇄된 밀(10) 내의 석탄이 너무 잘게 되어, 석탄에 포함되는 탄소가 개체 윤활제의 기능을 하여 마찰력이 저하하고, 회전 테이블(12)에 대해서 롤러(13)가 슬립을 하여 진동을 발생하는 등 소망한 분쇄를 할 수 없게 될 가능성이 있기 때문이다. 이 때문에, 석탄 분쇄 모드 시에는, 최저 부하 운전보다 작은 경우에는 회전식 분급기(16)의 회전 속도를 낮춰서, 본 실시형태에서는 회전 속도를 5.0 정도로 하는 것으로 하고 있다.
연료 공급량(F)이 0.4로부터 정격 운전인 1.0을 넘는 1.1 정도까지는, 회전식 분급기(16)의 회전 속도는 8.0으로 대략 일정하게 된다.
또한, 도 2로 나타낸 바와 같이, 연료 공급량(F)이 증대하면 일차 공기 공급량(A2)이 증가됨으로써 분쇄된 석탄의 반송성이 높아지기 때문에, 버너(220)로 공급하는 미분탄 연료가 소정 입경이 되도록(분급할 수 있도록), 연료 공급량(F)이 0.4로부터 정격 운전인 1.0을 넘는 1.1까지는 일차 공기 공급량(A2)의 증가에 따라, 회전식 분급기(16)의 회전 속도를 조금씩 증가시켜서, 버너(220)로 공급하는 미분탄 연료 중의 조분이 증가를 억제하도록 해도 좋다.
연료 공급량(F)의 상한을 정격 운전을 넘는 1.1로 하고 있지만, 정격 운전인 1.0이어도 좋고, 운용에 따라 적절하게 설정된다.
회전식 분급기(16)의 회전 속도는 시운전 시의 정특성 시험에서, 밀(10) 출구로부터 버너(220)로 공급하는 미분탄의 입경과 미분탄 유량으로부터, 보일러(200)의 버너(220)에서 안정한 연소성이 얻어지는 적정한 회전 속도를 선정하는 것에 의해서 결정된다. 회전식 분급기(16)의 회전 속도는 예를 들면, 90rpm 이상 180rpm 이하로 된다. 또한, 연료 공급량(F)의 증가에 따라 회전식 분급기(16)의 회전 속도를 점차 증가하는 제어로 해도 좋다.
연료 공급량(F)이 정격 운전을 넘는 1.1로부터 1.25까지의 과부하 운전 시에는, 파선으로 나타내는 바와 같은 일정 회전 속도가 아니라, 실선으로 나타내는 바와 같이 회전식 분급기(16)의 회전 속도는 연료 공급량(F)의 증대에 따라 감소시키도록 한다. 이는, 연료 공급량(F)이 증가하면 밀(10)의 회전 테이블(12)의 회전 동력이 증대하여, 밀(10)의 동력 사양 제한을 넘지 않도록 하기 위함이다. 즉, 연료 공급량(F)이 증가하면, 회전식 분급기(16)에서 분급되는 조립 연료의 양이 증가하여, 회전 테이블(12)로의 조립 연료의 낙하량이 증가한다. 그렇게 하면, 회전 테이블(12)의 동력이 증대하여, 밀(10)의 운용 관리가 되어 있는 동력 제한에 가까워지므로, 회전식 분급기(16)의 회전 속도를 저감시키는 것을 실행한다. 이에 의해, 조립 연료도 회전식 분급기(16)를 통과하여 하류측의 버너(220)로 반송되어서, 회전 테이블(12)로의 조립 연료의 낙하량의 증가를 억제한다. 한편으로는, 버너(220)에서의 연소성을 유지할 수 있는 조립 연료의 허용 레벨을 넘기 때문에 연소성을 저하시키게 된다. 버너(220)에서 조립 연료가 증가하여 연소를 실행함으로써, 버너(220)에서의 연소성은 약간 저하하는 경우가 있지만, 연료 공급량(F)이 정격 운전을 넘는 1.1로부터 1.25까지의 과부하 운전 시의 빈도는 적고 단기간이므로, 발전 플랜트(1)로서 거의 영향을 미치는 일 없이, 밀(10)의 동력 제한을 우선하여 관리할 수 있다.
<바이오매스 연료 분쇄 모드>
도 6에는 바이오매스 연료 분쇄 모드에 있어서의 회전식 분급기(16)의 회전 속도 제어가 나타나고 있다. 횡축과 종축은 도 5와 마찬가지이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 바이오매스 연료 분쇄 모드에서는, 회전식 분급기(16)의 회전 속도는 연료 공급량(F)이 최저 부하인 0.4로부터 과부하인 1.25까지에 걸쳐서, 1.0으로 대략 일정하게 되어 있다. 이는, 분쇄된 바이오매스 연료는, 석탄 유래의 미분탄 연료에 비해 입경이 크고 회전식 분급기(16)의 블레이드(16a) 시이를 통과하기 어렵다. 이 때문에, 회전식 분급기(16)의 회전 속도를 작게 설정하고 있다. 또한, 비중이 작기 때문에, 기류의 정체 영역에서 퇴적한 것은, 회전식 분급기(16)에 의해서 원심력을 부여해도 원심력이 작아서 회전식 분급기(16)로부터 배출할 수 없기 때문에, 회전식 분급기 내에 머물러서 축적되기 쉽고, 밀(10)로부터 회전식 분급기(16)를 통과하여 출구(19)로부터 배출되기 어렵다. 이 때문에, 보일러(200)의 부하 운전이 증대함에 따라 바이오매스 연료의 투입량을 증대시킨 경우에, 회전식 분급기(16)의 회전 속도를 증대하여 조립의 분급을 촉진하면, 회전식 분급기(16)로부터 보일러(200)측으로 공급되는 미분 바이오매스 연료의 공급량이 부하에 적합하도록 증대하지 않고, 오히려 밀(10) 내부에서 회전식 분급기(16)로 때려 떨어진 조립 바이오매스 연료의 밀도가 증가하여 밀(10)의 부하만이 상승할 가능성이 있다. 또한, 바이오매스 연료 분쇄 모드에 있어서의 회전식 분급기(16)의 회전 속도는 작기 때문에, 회전식 분급기(16)의 회전 속도의 제어에 필요한 단위는 0.1rpm 내지 1rpm 레벨로 세세해져서 실질적인 제어를 실행할 수 없다. 그래서, 보일러(200)의 부하가 증대해도 대략 일정한 회전 속도로 회전식 분급기(16)를 운용하면서, 보일러(200)의 부하의 증대에 적합한 미분 바이오매스 연료를 공급하는 것으로 하였다.
여기서, 대략 일정이란, 예를 들면, 보일러(200)의 부하의 증가 감소에 대응하는 연료 공급량(F)의 증가 감소의 변화의 전후에 대해서, 회전식 분급기(16)의 회전 속도의 증가 감소의 변화량의 비율이 ±10% 이하가 되는 범위 내이면 좋다. 회전 속도의 제어 정밀도로부터, 대략 일정하게 된 회전 속도는 최저 부하 운전 시의 회전식 분급기(16)의 회전 속도로부터 ±1rpm의 범위 내여도 좋다. 즉, 바이오매스 연료 분쇄 모드에 있어서의 회전식 분급기(16)의 회전 속도는, ±1rpm의 범위 내에서 대략 일정하게 되고, 중앙값은 예를 들면 10rpm 이상 30rpm 이하가 된다. 또한, 바이오매스 연료 분쇄 모드 시에 있어서의 회전식 분급기(16)의 회전 속도는, 석탄 분쇄 모드 시보다 작게 되어 있다. 이는, 분쇄된 바이오매스 연료는 석탄을 분쇄한 경우에 비해 입자 직경이 크고 회전식 분급기(16)의 블레이드(16a) 사이를 통과하기 어렵기 때문이다. 또한, 분쇄된 석탄에 비해 분쇄된 바이오매스 연료 쪽이 경량이기 때문에, 분쇄된 바이오매스 연료는 회전식 분급기(16)의 블레이드(16a)의 회전에 의해 생기는 분쇄된 바이오매스 연료로의 원심력이 작다. 이 때문에, 일차 공기의 기류에 의한 구심력의 작용이 커져서, 분쇄된 바이오매스 연료의 조분을 포함한 미분이 블레이드(16a) 사이를 통과하고, 회전식 분급기(16) 내에 들어가기 쉬워진다. 이때 회전식 분급기(16) 내에 일차 공기의 기류의 정체가 있으면, 분쇄된 바이오매스 연료의 조분을 포함한 미분이 체류하지만, 분쇄된 바이오매스 연료의 조분을 포함한 미분에 작용하는 원심력이 작기 때문에, 회전식 분급기(16) 내에 축적되어 배출되기 어렵고, 밀(10) 내부로부터 회전식 분급기(16)를 통과하여 출구(19)로부터 버너(220)로 공급되기 어려워진다. 이 때문에, 회전식 분급기(16)의 회전 속도를 작게 하여, 일차 공기의 흐름을 장해(障害)하지 않게 하고, 일차 공기에 의한 반송을 촉진시킨다.
바이오매스 연료 분쇄 모드에서는, 석탄 분쇄 모드(도 5 참조)와 달리, 최저 부하보다 작은 부하의 경우에, 회전식 분급기(16)의 회전 속도를 떨어뜨리는 일 없이 대략 동일한 회전 속도를 이용하여 있다. 이는, 바이오매스 연료의 경우는, 석탄과 같이 과잉하게 잘게 분쇄되지 않고, 또한 석탄과 같이 롤러(13)가 회전 테이블(12)에 대해서 슬립할 우려가 없기 때문이다.
도 7에는, 바이오매스 연료 분쇄 모드에 있어서의 회전식 분급기(16)의 일정하게 된 회전 속도를 결정하는 사고방식이 나타나 있다. 동일 도면에 있어서, 횡축은 회전식 분급기(16)의 회전 속도를 나타내고, 종축은 회전식 분급기(16)를 통과하여 반송되는 미분 연료의 입경을 나타낸다.
회전식 분급기(16)의 회전 속도는 보일러(200)의 버너(220)가 필요로 하는 미분 바이오매스 연료의 최대 입경에 의해서 결정된다. 버너(220)의 연소성으로부터, 미분 바이오매스 연료의 입경이 커지면, 버너(220)에서 타서 없어지지 않고 미연분이 증가하고, 작아지면 밀(10)의 차압이나 소비 동력이 증대하므로, 이를 고려하여 결정된다. 미분 연료의 목표 입경(1.0)이 정해지면, 이 목표 입경을 충족하도록 회전식 분급기(16)의 회전 속도가 조정된다. 구체적으로는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 회전식 분급기(16)의 회전 속도를 증가시키면 일차 공기와 함께 후속 공정으로 반송되는 미분 바이오매스 연료의 입경은 작아지고, 회전식 분급기(16)의 회전 속도를 감소시키면 일차 공기와 함께 후속 공정으로 반송되는 미분 바이오매스 연료의 입경은 커진다고 하는 특성을 이용하여, 회전식 분급기(16)의 회전 속도를 적정 값(1.0)으로 결정한다. 본 실시형태에서는, 예를 들면 미분 바이오매스 연료의 목표 입경은, 예를 들면 0.6㎜ 내지 1㎜ 정도로 설정된다.
본 실시형태에 의하면, 이하의 작용 효과를 발휘한다.
분쇄된 바이오매스 연료는, 석탄 유래의 미분 연료인 미분탄 연료에 비해 입경이 크고 회전식 분급기(16)의 블레이드(16a) 사이를 통과하기 어렵다. 또한, 비중이 작고, 경량이기 때문에, 일단 회전식 분급기(16) 내에 들어가서 반송 가스의 기류가 체류한 영역에서는, 분쇄된 바이오매스 연료에의 원심력이 작기 때문에, 축적되어 배출되기 어렵다. 따라서, 회전식 분급기(16)를 통과하여 후류의 버너(220)로 반송하여 공급되기 어렵다. 이 때문에, 보일러(200)의 부하가 증대함에 따라, 바이오매스 연료의 투입량을 증대시키는 동시에, 회전식 분급기(16)의 회전 속도도 증대시키면, 회전식 분급기(16)로부터 보일러측으로 공급되는 미분 연료의 공급량이 부하에 적합하도록 증대하지 않는다. 그래서, 보일러(200)의 부하가 증대해도 대략 일정한 회전 속도로 회전식 분급기(16)를 제어함으로써, 보일러(200)의 부하의 증대에 적합한 미분 연료를 공급할 수 있다. 또한, 회전식 분급기(16)의 회전 속도를 대략 일정하게 하여 제어할 수 있으므로, 간편한 제어를 실현할 수 있다.
보일러(200)의 버너(220)에는, 소망한 연소성을 얻기 위해서 허용할 수 있는 미분 바이오매스 연료의 입경이 존재한다. 예를 들어, 입경이 소정 값보다 크면 미분 바이오매스 연료를 보일러(200) 내에서 완전히 연소시키지 못하고 미연분이 발생하게 된다. 그래서, 회전식 분급기(16)의 회전 속도의 목표 값을 버너(220)가 필요로 하는 미분 바이오매스 연료의 입경에 의해서 결정하는 것으로 하였다. 이에 의해, 버너(220)의 연소 성능을 바탕으로, 미분 바이오매스 연료를 보일러(200) 내에서 양호하게 연소시킬 수 있는 회전식 분급기(16)의 회전 속도의 목표 값을 용이하게 결정할 수 있다.
석탄을 분쇄하여 미분탄으로 할 때는 석탄용의 회전식 분급기(16)의 회전 속도를 이용하는 것으로 하고, 바이오매스 연료를 분쇄하여 미분 바이오매스 연료로 할 때는 바이오매스 연료용의 회전식 분급기(16)의 회전 속도를 이용하는 것으로 하였다. 이에 의해, 석탄과 바이오매스 연료를 전환하여 사용할 수 있는 고체연료 분쇄 장치(100)를 제공할 수 있다.
분쇄된 바이오매스 연료는, 석탄 유래의 미분탄 연료에 비해 입경이 크고 경량이기 때문에, 회전식 분급기(16)를 통과하여 후류의 보일러로 공급되기 어렵고, 반송성이 좋지 않다. 그래서, 바이오매스 연료 분쇄 모드 시에 있어서의 회전식 분급기(16)의 회전 속도를, 석탄 분쇄 모드 시에 있어서의 회전식 분급기(16)의 회전 속도보다 작게 함으로써, 반송 가스의 흐름을 저해하는 일 없이 반송성을 향상시켜서, 후류의 연소 장치에 보다 확실히 공급될 수 있다.
석탄을 분쇄하는 경우, 보일러(200)의 최저 부하보다 작은 부하로 밀(10)을 운전하는 경우에, 보일러(200)의 운전 범위에 있어서의 회전식 분급기(16)의 회전 속도와 동일한 회전 속도를 이용하여 석탄을 분쇄하면, 회전식 분급기(16)를 통과할 수 있도록 분쇄된 밀(10) 내의 석탄이 너무 잘게 되어 석탄에 포함되는 탄소가 개체 윤활제의 기능을 하여 마찰력이 저하하고, 회전 테이블(12)에 대해서 롤러(13)가 슬립을 하여 진동을 발생하는 등 소망한 분쇄를 할 수 없게 될 가능성이 있다. 그래서, 도 5에 나타낸 바와 같이, 석탄 분쇄 모드 시에는, 최저 부하 운전보다 작은 경우에는 회전식 분급기(16)의 회전 속도를 낮추는 것으로 하였다.
이에 대해서, 분쇄된 바이오매스 연료의 경우는, 분쇄된 석탄과 같이 과잉하게 잘게 분쇄되지 않고, 석탄과 같이 롤러(13)가 회전 테이블(12)에 대해서 슬립할 우려가 적기 때문에, 보일러(200)의 최저 부하 운전보다 작은 경우여도, 회전식 분급기(16)의 회전 속도를 보일러(200)의 운전 범위일 때와 동일하게 하였다(도 6 참조). 이에 의해, 바이오매스 연료 분쇄 모드 시의 회전식 분급기(16)의 회전 속도 제어가 간편하게 된다.
1 : 발전 플랜트 10 : 밀
11 : 하우징 12 : 회전 테이블
13 : 롤러(분쇄 롤러) 14 : 구동부
16 : 회전식 분급기 16a : 블레이드
17 : 연료 공급부 18 : 모터
19 : 출구 20 : 급탄기
21 : 벙커 22 : 반송부
23 : 모터 24 : 다운스파우트부
30 : 송풍부(반송 가스 공급부) 30a : 열가스 송풍기
30b : 냉가스 송풍기 30c : 열가스 댐퍼
30d : 냉가스 댐퍼 40 : 상태 검출부
41 : 바닥면부 42 : 천정부
45 : 저널 헤드 47 : 지지 아암
48 : 지지축 49 : 가압 장치
50 : 제어부 100 : 고체연료 분쇄 장치
100a : 일차 공기 유로 100b : 공급 유로
200 : 보일러 210 : 화로
220 : 버너(연소 장치) A : 일차 공기 공급량
A1 : (바이오매스 연료 분쇄 모드 시의) 일차 공기 공급량
A2 : (석탄 분쇄 모드 시의) 일차 공기 공급량
d1 : (바이오매스 연료의) 목표 최대 입경 F : 연료 공급량

Claims (8)

  1. 회전 테이블과,
    상기 회전 테이블과의 사이에서 바이오매스 연료를 분쇄하는 분쇄 롤러와,
    상기 분쇄 롤러에 의해서 상기 바이오매스 연료를 분쇄한 분쇄된 바이오매스 연료를 분급하여 미분 바이오매스 연료를 선별하는 회전식 분급기와,
    상기 회전식 분급기의 회전 속도를 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는 상기 미분 바이오매스 연료가 공급되는 보일러의 운전 범위에 걸쳐서 상기 회전식 분급기의 회전 속도를 대략 일정하게 제어하는
    고체연료 분쇄 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 ±1rpm의 범위 내에서, 상기 회전식 분급기의 회전 속도를 대략 일정하게 제어하는
    고체연료 분쇄 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부에 의해서 제어되는 상기 회전식 분급기의 회전 속도의 목표 값은, 상기 보일러의 연소 장치가 필요로 하는 상기 미분 바이오매스 연료의 입경에 의해서 결정되는
    고체연료 분쇄 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 바이오매스 연료를 분쇄하여 상기 미분 바이오매스 연료를 공급하는 바이오매스 연료 분쇄 모드에 부가하여, 석탄을 분쇄하여 미분탄을 공급하는 석탄 분쇄 모드를 구비하고,
    상기 제어부는 상기 바이오매스 연료 분쇄 모드 시에 이용하는 상기 회전식 분급기의 회전 속도와, 상기 석탄 분쇄 모드 시에 이용하는 상기 회전식 분급기의 회전 속도를 전환하는
    고체연료 분쇄 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 바이오매스 연료 분쇄 모드 시에 이용하는 상기 회전식 분급기의 회전 속도를, 상기 석탄 분쇄 모드 시에 이용하는 상기 회전식 분급기의 회전 속도보다 작게 하는
    고체연료 분쇄 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 석탄 분쇄 모드에서는, 상기 보일러의 최저 부하 운전보다 작은 부하 운전의 경우에, 상기 보일러의 운전 범위에 있어서의 상기 회전식 분급기의 회전 속도보다 작은 회전 속도를 이용하고,
    상기 바이오매스 연료 분쇄 모드에서는, 상기 보일러의 최저 부하 운전보다 작은 부하 운전의 경우에, 상기 보일러의 운전 범위에 있어서의 상기 회전식 분급기의 회전 속도와 대략 동일한 회전 속도를 이용하는
    고체연료 분쇄 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 고체연료 분쇄 장치와,
    상기 고체연료 분쇄 장치에서 분쇄된 고체연료를 상기 연소 장치에서 연소하여 증기를 생성하는 상기 보일러와,
    상기 보일러에 의해서 생성된 상기 증기를 이용하여 발전하는 발전부를 구비하고 있는
    발전 플랜트.
  8. 회전 테이블과,
    상기 회전 테이블과의 사이에 고체연료인 바이오매스 연료를 분쇄하는 분쇄 롤러와,
    상기 분쇄 롤러에 의해서 상기 바이오매스 연료를 분쇄한 분쇄된 바이오매스 연료를 분급하여 미분 바이오매스 연료를 선별하는 회전식 분급기를 이용한 고체연료 분쇄 방법에 있어서,
    상기 회전식 분급기로부터 상기 미분 바이오매스 연료가 공급되는 보일러의 운전 범위에 걸쳐서 상기 회전식 분급기의 회전 속도를 대략 일정하게 제어하는
    고체연료 분쇄 방법.
KR1020200010623A 2019-02-13 2020-01-29 고체연료 분쇄 장치 및 이를 구비한 발전 플랜트 및 고체연료 분쇄 방법 KR102419775B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220081830A KR102588781B1 (ko) 2019-02-13 2022-07-04 고체연료 분쇄 장치 및 이를 구비한 발전 플랜트 및 고체연료 분쇄 방법

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2019-023849 2019-02-13
JP2019023849A JP7282540B2 (ja) 2019-02-13 2019-02-13 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方法

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220081830A Division KR102588781B1 (ko) 2019-02-13 2022-07-04 고체연료 분쇄 장치 및 이를 구비한 발전 플랜트 및 고체연료 분쇄 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200099078A true KR20200099078A (ko) 2020-08-21
KR102419775B1 KR102419775B1 (ko) 2022-07-11

Family

ID=72069887

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200010623A KR102419775B1 (ko) 2019-02-13 2020-01-29 고체연료 분쇄 장치 및 이를 구비한 발전 플랜트 및 고체연료 분쇄 방법
KR1020220081830A KR102588781B1 (ko) 2019-02-13 2022-07-04 고체연료 분쇄 장치 및 이를 구비한 발전 플랜트 및 고체연료 분쇄 방법

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220081830A KR102588781B1 (ko) 2019-02-13 2022-07-04 고체연료 분쇄 장치 및 이를 구비한 발전 플랜트 및 고체연료 분쇄 방법

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7282540B2 (ko)
KR (2) KR102419775B1 (ko)
CN (1) CN111558432B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115957881A (zh) * 2023-03-16 2023-04-14 青岛黑猫新材料研究院有限公司 一种用于白炭黑改性剂的处理方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001254930A (ja) 2000-03-14 2001-09-21 Babcock Hitachi Kk ボイラの自動制御装置
JP2001347176A (ja) 2000-06-07 2001-12-18 Babcock Hitachi Kk 竪型ミル
JP2008232466A (ja) 2007-03-16 2008-10-02 Babcock Hitachi Kk 燃料調整装置および燃料調整方法
JP2013158667A (ja) * 2012-02-02 2013-08-19 Babcock Hitachi Kk 竪型粉砕装置
JP2018105592A (ja) * 2016-12-28 2018-07-05 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ミル分級機の回転数制御装置、及びこれに好適な燃料比算定装置

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62132559A (ja) * 1985-12-06 1987-06-15 日鉄鉱業株式会社 ロ−ラ−ミルによる微粉製品の粒度分布制御装置
JP2813361B2 (ja) * 1989-03-03 1998-10-22 三菱重工業株式会社 微粉炭燃焼方法
JPH11319602A (ja) * 1998-05-08 1999-11-24 Babcock Hitachi Kk ローラミル及びその起動方法
JP4550486B2 (ja) * 2004-05-13 2010-09-22 バブコック日立株式会社 分級機およびそれを備えた竪型粉砕機、ならびにその竪型粉砕機を備えた石炭焚ボイラ装置
JP3816501B2 (ja) * 2004-06-04 2006-08-30 バブコック日立株式会社 石炭焚ボイラの燃焼方法
JP5412801B2 (ja) * 2008-11-17 2014-02-12 株式会社Ｉｈｉ バイオマスミル
JP5581714B2 (ja) 2010-02-04 2014-09-03 株式会社Ｉｈｉ バイオマスミル
JP2011224473A (ja) * 2010-04-20 2011-11-10 Babcock Hitachi Kk バイオマス粉砕装置、その運転方法ならびに石炭焚ボイラ装置
JP5645468B2 (ja) * 2010-05-14 2014-12-24 三菱重工業株式会社 バイオマス粉砕装置及びバイオマス・石炭混焼システム
JP5812668B2 (ja) * 2010-05-14 2015-11-17 三菱日立パワーシステムズ株式会社 回転式分級機
JP2011245357A (ja) * 2010-05-21 2011-12-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd バイオマス粉砕装置及びバイオマス・石炭混焼システム
JP2011245372A (ja) 2010-05-24 2011-12-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 竪型ミル
JP2012083016A (ja) * 2010-10-08 2012-04-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd バイオマス粉砕装置及びバイオマス・石炭混焼システム
EP2764922B1 (en) * 2011-09-30 2017-05-17 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Biomass crushing device, and system for mixed combustion of biomass and coal
JP5886031B2 (ja) * 2011-12-26 2016-03-16 川崎重工業株式会社 バイオマス燃料燃焼方法
JP6218448B2 (ja) 2013-06-17 2017-10-25 三菱日立パワーシステムズ株式会社 竪型粉砕分級装置
JP2015205245A (ja) 2014-04-21 2015-11-19 三菱日立パワーシステムズ株式会社 分級装置及びそれを備えた竪型粉砕分級装置
CN204503270U (zh) * 2015-03-31 2015-07-29 河北纳诺新材料科技有限公司 一种造纸钛白生产用气流粉碎机
JP6599259B2 (ja) 2016-02-02 2019-10-30 三菱日立パワーシステムズ株式会社 固体燃料粉砕装置およびその制御方法
JP6225217B1 (ja) * 2016-05-13 2017-11-01 三菱日立パワーシステムズ株式会社 石炭粉砕装置及びその制御装置及び制御方法、並びに石炭焚き火力発電プラント
MY195266A (en) 2016-07-21 2023-01-11 Ihi Corp Vertical Roller Mill
JP7175601B2 (ja) 2017-11-02 2022-11-21 三菱重工業株式会社 粉砕機及び粉砕機の運転方法
JP2019217454A (ja) 2018-06-19 2019-12-26 三菱日立パワーシステムズ株式会社 竪型粉砕機

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001254930A (ja) 2000-03-14 2001-09-21 Babcock Hitachi Kk ボイラの自動制御装置
JP2001347176A (ja) 2000-06-07 2001-12-18 Babcock Hitachi Kk 竪型ミル
JP2008232466A (ja) 2007-03-16 2008-10-02 Babcock Hitachi Kk 燃料調整装置および燃料調整方法
JP2013158667A (ja) * 2012-02-02 2013-08-19 Babcock Hitachi Kk 竪型粉砕装置
JP2018105592A (ja) * 2016-12-28 2018-07-05 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ミル分級機の回転数制御装置、及びこれに好適な燃料比算定装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115957881A (zh) * 2023-03-16 2023-04-14 青岛黑猫新材料研究院有限公司 一种用于白炭黑改性剂的处理方法
CN115957881B (zh) * 2023-03-16 2023-09-05 青岛黑猫新材料研究院有限公司 一种用于白炭黑改性剂的处理方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102419775B1 (ko) 2022-07-11
CN111558432A (zh) 2020-08-21
KR20220100828A (ko) 2022-07-18
JP7282540B2 (ja) 2023-05-29
JP2020133929A (ja) 2020-08-31
KR102588781B1 (ko) 2023-10-12
CN111558432B (zh) 2022-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4801552B2 (ja) バイオマス粉砕装置及びその制御方法
JP5594941B2 (ja) バイオマス粉砕装置、及び該装置の制御方法
JP2004347241A (ja) 石炭・有機物燃料混合粉砕装置
JP5566867B2 (ja) バイオマス・石炭混焼システムおよびバイオマス・石炭混焼方法
JP2015025582A (ja) 固体燃料燃焼装置
CN111482242B (zh) 固体燃料粉碎装置、具备其的发电设备、以及其控制方法
KR102533816B1 (ko) 고체 연료 분쇄 장치 및 이것을 구비한 발전 플랜트 및 고체 연료 분쇄 방법
KR102588781B1 (ko) 고체연료 분쇄 장치 및 이를 구비한 발전 플랜트 및 고체연료 분쇄 방법
KR20210021917A (ko) 고체 연료 분쇄 장치, 발전 플랜트 및 고체 연료 분쇄 장치의 제어 방법
CN111482243B (zh) 固体燃料粉碎装置、具备其的发电设备、以及其控制方法
JP7395314B2 (ja) 安定運転制御システム及び固体燃料粉砕装置、並びに安定運転制御方法、並びに安定運転制御プログラム
JP6195512B2 (ja) 固体燃料粉砕装置および固体燃料粉砕方法
WO2022080218A1 (ja) 固体燃料粉砕装置及び発電プラント並びに固体燃料粉砕装置の運転方法
JP2021085634A (ja) 固体燃料粉砕システム及びこれを備えた発電プラント並びに固体燃料粉砕システムの制御方法
JP2021007898A (ja) 粉砕装置及びボイラシステム並びに粉砕装置の運転方法
WO2022045345A1 (ja) 装置、発電プラント、装置の制御方法、プログラム、発電プラントシステム、及び発電プラントシステムの制御方法
JP2022041974A (ja) 装置、発電プラント、装置の制御方法、プログラム、発電プラントシステム、及び発電プラントシステムの制御方法
JP2019007631A (ja) 固体燃料粉砕装置および固体燃料粉砕装置の制御方法
JP2023107454A (ja) 固体燃料粉砕装置および固体燃料粉砕装置の制御方法
JP2023096501A (ja) 運転制御システム及び発電プラント、並びに運転制御方法、並びに運転制御プログラム
JP2022041973A (ja) 装置、発電プラント、装置の制御方法、プログラム、発電プラントシステム、及び発電プラントシステムの制御方法
JP2022086305A (ja) 粉砕機及び発電プラント並びに粉砕機の運転方法
JP2022054095A (ja) 粉砕機及び発電プラント並びに粉砕機の運転方法
JP2024066763A (ja) ダンパシステム、固体燃料粉砕装置及び発電プラント並びにダンパシステムの制御方法
JP2022086304A (ja) 粉砕機及び発電プラント並びに粉砕機の運転方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant