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【発明の名称】 サイクロン詰まり対応方法
【発明者】 【氏名】片岡 敏明

【要約】 【課題】ボイラの火炉から排出される灰を捕集するサイクロンにおいて、種々の要因により灰出口が閉塞し、あるいは閉塞するおそれが発生した場合に、容易かつ確実に灰出口の閉塞を防止あるいは解消する。

【解決手段】所定の管理値に基づいて灰出口の閉塞を判断するステップ(S1)と、灰出口が閉塞したと判断された場合に、少なくともサイクロンのスートブローを含む詰まり解消対応操作を行う詰まり解消ステップと(S2〜S19)を含む。詰まり解消ステップは、灰出口の閉塞が解消するまで、スートブロワを起動するステップ(S2,S6,S11)と、灰処理非常払出を行うステップ(S8,S11)と、サイクロン槌打装置を起動するステップ(S11)と、スクリューフィーダの回転数を増加させるステップ(S12)と、ボイラの負荷降下を行うステップ(S13,S18)と、を順次実行することが好ましい。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ボイラの火炉から排出される灰を捕集するサイクロンにおいて、灰出口の閉塞を解消するためのサイクロン詰まり対応方法であって、
所定の管理値に基づいて灰出口の閉塞を判断するステップと、
灰出口が閉塞したと判断された場合に、少なくともサイクロンのスートブローを含む詰まり解消対応操作を行う詰まり解消ステップと、を含むことを特徴とするサイクロン詰まり対応方法。
【請求項2】
前記灰出口の閉塞を判断するステップは、
サイクロンの下部温度またはスクリューフィーダ入口温度が所定時間内に所定値だけ低下した場合に灰出口が閉塞したと判断することを特徴とする請求項1に記載のサイクロン詰まり対応方法。
【請求項3】
前記灰出口の閉塞を判断するステップは、
サイクロンの入口温度が所定値にまで低下した場合に灰出口が閉塞したと判断することを特徴とする請求項1に記載のサイクロン詰まり対応方法。
【請求項4】
前記詰まり解消ステップは、
灰出口の閉塞が解消するまで、
スートブロワを起動するステップと、
灰処理非常払出を行うステップと、
サイクロン槌打装置を起動するステップと、
スクリューフィーダの回転数を増加させるステップと、
ボイラの負荷降下を行うステップと、を順次実行することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のサイクロン詰まり対応方法。
【請求項5】
前記ボイラの負荷降下を行うステップは、
サイクロンの下流側に連通接続されたガスタービンの出口ダスト濃度が所定の管理値以下であることを監視しながら実行することを特徴とする請求項4に記載のサイクロン詰まり対応方法。
【請求項6】
前記詰まり解消ステップは、
ボイラの火炉に直列に連通接続された複数のサイクロンに対して適用されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のサイクロン詰まり対応方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、ボイラの火炉から排出される灰を捕集するサイクロンにおいて、灰出口の閉塞を解消するためのサイクロン詰まり対応方法に関する。
【背景技術】
【0002】
石炭等を燃料とするボイラには、火炉から排出される灰を捕集するためのサイクロンが設けられている。加圧流動床ボイラを例にとって説明すると、コンプレッサからの燃焼空気でボイラ内を加圧状態に保ちながら、石灰石を流動媒体(BM:ベッドマテリアル)とする流動層内にCWP(Coal Water Paste:石炭と石灰石と水とを混ぜた燃料)を投入することにより、CWPを燃焼させる。この際、排ガス中に灰(煤塵)が含まれており、この排ガスを火炉の後段に連通接続されたガスタービンへそのまま送出したのでは、ガスタービンが故障するおそれがある。また、排ガス中に所定濃度以上の灰(煤塵)が含まれていると、環境への負荷が増加するおそれがある。そこで、火炉の下流側に1次サイクロンおよび2次サイクロンを配設し、排ガス中から灰(煤塵)を除去している。
【0003】
このような加圧流動床ボイラでは、層高の異常上昇、空気量増大による空塔速度の上昇、石炭性状(炭種の変更による灰分増加)等の要因により、灰飛散量が灰処理容量を上回るおそれがある。このような状態となると、サイクロンの下部に設けたホッパに灰が堆積して、灰出口の詰まりが生じてしまう。
【0004】
従来、サイクロンの捕集物排出口における閉塞を防止あるいは解消するための技術が種々提案されている。例えば、「サイクロン式集塵装置」(特開2001−321700号公報:特許文献1)に、胴体下部で滞留する密度の小さいダストを下方へ落下させることのできるサイクロン式集塵装置を提供し、捕集物排出口での詰まり防止を図るための技術が開示されている。
【0005】
この特許文献1に記載された「サイクロン式集塵装置」は、下部内径が上部内径より小さい胴体の上部から流入させた含塵ガスを旋回させながら下降させ、ダストを遠心力によりガス旋回流から分離して胴体下部より排出する一方、ダストが除去された清浄ガスを胴体中央で上昇させて戻り流とし、胴体上部から排出するサイクロン式集塵装置において、下部内径より大きい内径を有するチャンバを胴体下部に連結したものである。
【0006】
【特許文献1】特開2001−321700号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上述したように、加圧流動床ボイラにおいて、層高の異常上昇、空気量増大による空塔速度の上昇、石炭性状等の要因により、灰飛散量が灰処理容量を上回ると、サイクロンの灰出口において詰まりが生じる。従来、サイクロンの灰出口における詰まりを防止あるいは解消するために、スートブロワによるサイクロン内部のスートブロー、灰の非常払出、槌打装置を用いてサイクロンに衝撃を与える等の対応操作が行われていた。
【0008】
しかしながら、サイクロンの灰出口における詰まりを防止あるいは解消するための対応操作に関する明確な基準はなく、熟練したオペレータの経験と勘に頼っている面があった。すなわち、サイクロンの灰出口における詰まりを防止して安定した操業を行うための監視項目および対応操作がオペレータにより異なることがあった。このようにオペレータ毎に異なった対応操作を行ったとしても、結果的に安定した操業を行うことができるが、さらに一層安定した操業を行うために、明確な基準を定めることが望まれていた。また、明確な基準に基づかずにオペレータの経験と勘に頼って操業を行った場合には、オペレータの監視負担や対応操作負担が増加するという問題があった。
【0009】
なお、上記特許文献1に記載された「サイクロン式集塵装置」は、サイクロンの形状そのものを変更することにより、捕集物排出口における閉塞を防止あるいは解消するための技術であり、既存のサイクロンを用いて安定操業を行うための技術については何ら言及されていない。
【0010】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、ボイラの火炉から排出される灰を捕集するサイクロンにおいて、種々の要因により灰出口が閉塞し、あるいは閉塞するおそれが発生した場合に、容易かつ確実に灰出口の閉塞を防止あるいは解消するためのサイクロン詰まり対応方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明に係るサイクロン詰まり対応方法は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を備えている。
すなわち、本発明に係るサイクロン詰まり対応方法は、ボイラの火炉から排出される灰を捕集するサイクロンにおいて、灰出口の閉塞を解消するためのサイクロン詰まり対応方法であって、所定の管理値に基づいて灰出口の閉塞を判断するステップと、灰出口が閉塞したと判断された場合に、少なくともサイクロンのスートブローを含む詰まり解消対応操作を行う詰まり解消ステップと、を含むことを特徴とするものである。
【0012】
ここで、前記灰出口の閉塞を判断するステップは、サイクロンの下部温度またはスクリューフィーダ入口温度が所定時間内に所定値だけ低下した場合に灰出口が閉塞したと判断することが可能であり、また、サイクロンの入口温度が所定値にまで低下した場合に灰出口が閉塞したと判断することが可能である。
【0013】
また、前記詰まり解消ステップは、灰出口の閉塞が解消するまで、スートブロワを起動するステップと、灰処理非常払出を行うステップと、サイクロン槌打装置を起動するステップと、スクリューフィーダの回転数を増加させるステップと、ボイラの負荷降下を行うステップと、を順次実行することが好ましい。
【0014】
また、前記ボイラの負荷降下を行うステップは、サイクロンの下流側に連通接続されたガスタービンの出口ダスト濃度が所定の管理値以下であることを監視しながら実行することが好ましい。
【0015】
また、前記詰まり解消ステップは、ボイラの火炉に直列に連通接続された複数のサイクロンに対して適用することが可能である。
【発明の効果】
【0016】
本発明に係るサイクロン詰まり対応方法は、所定の管理値に基づいて灰出口が閉塞したと判断された場合に、少なくともサイクロンのスートブローを含む詰まり解消対応操作を行うことにより、容易かつ確実に灰出口の閉塞を防止あるいは解消することができる。
【0017】
また、サイクロンの下部温度またはスクリューフィーダ入口温度が所定時間内に所定値だけ低下した場合、あるいは、サイクロンの入口温度が所定値にまで低下した場合に、詰まり解消対応操作を行う構成とすると、灰飛散量が灰処理容量を上回ることによりサイクロン内に規定量以上の灰が堆積していることを速やかに検知することができる。
【0018】
また、灰出口の閉塞が解消するまで、スートブロー、灰処理非常払出、サイクロン槌打装置によるサイクロンへの衝撃付与、スクリューフィーダの回転数増加、およびボイラの負荷降下を順次実行する構成とすると、明確な基準に基づいてサイクロンの詰まり解消操作を行うことができるので、オペレータの監視負担や対応操作負担を減少させることが可能となる。
【0019】
また、サイクロンの下流側に連通接続されたガスタービンの出口ダスト濃度が所定の管理値以下であることを監視しながら、ボイラの負荷降下を行うステップを実行する構成とすると、環境への負荷が上昇することを防止しつつ、ガスタービンの故障を未然に防止することができる。
【0020】
また、ボイラの火炉に直列に連通接続された複数のサイクロンに対して詰まり解消ステップを適用する構成とすると、1次サイクロン、2次サイクロン等の複数のサイクロンにおいてそれぞれ容易かつ確実に灰出口の閉塞を防止あるいは解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
以下、図面を参照して、本発明に係るサイクロン詰まり対応方法の実施形態を説明する。
本発明の実施形態に係るサイクロン詰まり対応方法は、例えば、加圧流動床複合発電方式(PFBC:Pressurized Fluidized Bed Combustion)を採用した発電プラントに適用される。
【0022】
この発電プラントは、コンプレッサからの燃焼空気でボイラ内を加圧状態に保ちながら、石灰石を流動媒体(BM:ベッドマテリアル)とする流動層内にCWP(Coal Water Paste:石炭と石灰石と水とを混ぜた燃料)を投入することにより、CWPを効率よく燃焼させることができる。また、流動媒体に石灰石を採用することにより火炉内で脱硫することができるので、硫黄酸化物(SOx)の発生を低く抑えることができる。さらに、流動層燃焼は、燃焼温度が低く抑えられる(約870℃)ため、窒素酸化物(NOx)の発生を低く抑えることができる。
【0023】
<加圧流動床ボイラを備えた発電プラント>
図6は、本発明の実施形態に係るサイクロン詰まり対応方法を適用する発電プラントの概略構成を示す模式図である。
本実施形態に係るサイクロン詰まり対応方法を適用する発電プラントは、図6に示すように、2つのボイラ10,20を備えており、ボイラ10,20の火炉11,21内にCWPを投入して燃焼させ、熱交換により発生した蒸気を高圧タービン31、中圧タービン32、および低圧タービン33に導いて各タービンを回転させることにより、発電機41を駆動して電力を発生させる。低圧タービン33を回転させた後の蒸気は、復水器50により復水され、再びボイラ10,20内へ導かれる。
【0024】
また、ボイラ10,20内で発生した高圧ガスをガスタービン34に導いてガスタービン34を回転させることにより、発電機42を駆動して電力を発生させる。さらに、高圧ガスは、ガスタービン34に同軸に連結されたコンプレッサ35を駆動して、燃焼空気をボイラ10,20へ供給するようになっている。
【0025】
ボイラ10,20へ燃料を供給する燃料供給系統は、石炭を供給する石炭ホッパ61と、石炭ホッパ61から供給される石炭を粗粉砕する粗粉砕機62と、粗粉砕機62で粉砕された石炭粉を分級する分級機63と、分級機63で分級された石炭粉を中継する中継ホッパ64と、粗粉砕機62で粉砕された石炭粉に水を混入しながらさらに粉砕する微粉砕機65と、石灰石を供給する石灰石ホッパ66と、水、粗粉砕機62で粉砕された石炭粉、微粉砕機65で水を混入しながら粉砕された石炭ペースト、および石灰石を混練する混練機67と、混練機67で混練されたCWPを一時貯留する燃料タンク68と、燃料タンク68から火炉11,21内へCWPを送出する燃料ポンプ69とを備えている。
【0026】
2機のボイラ10,20は、それぞれ圧力容器12,22と、圧力容器12,22内に収容された火炉11,21とを備えており、火炉11,21内には水・蒸気管71が挿通されている。復水器50からの水・蒸気管71は、まずB火炉21内に導かれ、続いてA火炉11内へ導かれて熱交換が行われ、汽水分離器72へ導かれて蒸気と水とが分離される。汽水分離器72からの水・蒸気管71は、A火炉11、B火炉21、A火炉11の順で引き回された後、高圧タービン31へ導かれる。
【0027】
高圧タービン31は、水・蒸気管71から供給される蒸気により回転する。高圧タービン31を回転させた後の蒸気は、再びB火炉21に導かれて再熱され、中圧タービン32に導かれて中圧タービン32を回転させ、さらに低圧タービン33に導かれて低圧タービン33を回転させる。高圧タービン31、中圧タービン32、および低圧タービン33には、同軸に発電機41が接続されており、各タービン31,32,33が回転することにより発電機41が駆動されて発電が行われる。
【0028】
低圧タービン33を回転させた蒸気は、復水器50に導かれて復水される。復水器50内には、冷却水配管51が配設されている。この冷却水配管51には、深層取水した海水が導かれ、この海水は復水器50内で熱交換を行った後に、再び海中に放流される。
【0029】
復水器50の下流側には、復水ポンプ73、第1給水加熱器74a、第2給水加熱器74b、第3給水加熱器74c、脱気器75、給水ポンプ76、第5給水加熱器74d、第6給水加熱器74eが配設されており、復水の加熱および脱気を行うようになっている。また、復水器50とボイラ10,20との間の復水配管77は、後に詳述する排ガス系統に設けられた2つの排熱回収交換器91,93を通過し、排ガスとの間で熱交換を行うようになっている。
【0030】
A火炉11およびB火炉21の上部には排ガス配管81が連通接続されており、各火炉11,21内で発生した高圧ガスをガスタービン34へ供給するようになっている。また、各火炉11,21とガスタービン34との間には、脱硝を行うための無触媒脱硝装置82a,82b、煤塵を除去するための1次サイクロン83および2次サイクロン84が配設されている。なお、1次サイクロン83および2次サイクロン84で収集した煤塵は、灰クーラ85,86を経て灰処理装置へ送出される。
【0031】
ガスタービン34には、発電機42およびコンプレッサ35が同軸に接続されており、ガスタービン34が回転することにより、発電機42を駆動して発電を行うとともに、コンプレッサ35を駆動して燃焼空気をボイラ10,20内へ送り込むようになっている。
コンプレッサ35には、プラント起動時にコンプレッサ35を駆動してボイラ10,20へ燃焼空気を送るための起動用モータ43が取り付けられている。
ガスタービン34を回転させた後の排ガスは、第1の排熱回収交換器91、脱硝を行うための脱硝装置92、第2の排熱回収交換器93、バグフィルタ94を経て、煙突95より大気中へ放散される。
【0032】
A火炉11およびB火炉21には、循環するBMを一時貯留するためのBMタンク13,23が連通接続されている。なお、図6に示す例では、BMタンク13,23を各ボイラ10,20毎に1機ずつ設けているが、BMタンク13,23を各ボイラ10,20毎に2機ずつ設けてもよい。また、各ボイラ10,20の上部には非常用温水タンク14が配設されている。この非常用温水タンク14は、ボイラ給水系統が停止した際に、ボイラ10,20内の残燃料が燃焼することにより水壁管等が損傷することを防止するための装置で、水頭圧によりボイラ10,20へ給水するようになっている。
【0033】
A火炉11およびB火炉21の下部には、各火炉11,21内に析出した塵芥を回収するための塵芥回収管101が接続されており、回収された塵芥は灰クーラ102,103を経て灰処理装置へ送出される。また、A火炉11およびB火炉21には、ボイラ10,20の起動時等に各火炉11,21内を加熱するための軽油が供給されるようになっている。
【0034】
<サイクロンの構造>
次に、本発明の実施形態に係るサイクロン詰まり対応方法を適用するサイクロンの構造について説明する。
図3はサイクロンの概略構成を示す模式図、図4はサイクロンにおける温度計およびスートブロー弁の配置を示す縦断面図、図5はサイクロンにおける温度計およびスートブロー弁の配置を示す横断面図である。なお、図3〜図5は、火炉に連通接続された1次サイクロンを示すものであるが、2次サイクロンもほぼ同様の構成となっている。
【0035】
図3に示すように、1次サイクロン201の内部にはサイクロンエレメント202が配設されており、サイクロンエレメント202の下部にはサイクロンエレメント202で捕集した灰を一時的に貯留するためのホッパ203が設けられている。このホッパ203には、上下位置および周方向位置を異ならせて複数の温度計204およびスートブロー弁205が配設されている。
【0036】
また、ホッパ203の上部には火炉206から排出される排ガスを導入するための排ガス配管207が連通接続されるとともに、1次サイクロン201で灰を捕集した後の排ガスを2次サイクロン209へ導くための排ガス配管208が連通接続されている。
また、ホッパ203の下方には、1次サイクロン201から抜き出した灰を灰クーラ(図示せず)へ移送するためのスクリューフィーダ210が配設されている。
さらに、ホッパ203の外部には、ホッパ203の外周面に当接して1次サイクロン201に衝撃を与えるためのサイクロン槌打装置211が配設されている。
【0037】
上述した温度計およびスートブロー弁はホッパ内に配設されており、図4および図5に示すように、上下位置および周方向位置が異なるようにして複数箇所に設置されている。なお、図4および図5において、(1),(2),(3),(4),(5),(6)は温度計を示し、(A),(B),(C),(D),(E),(F),(G)はスートブロー弁を示している。このように、本実施形態では、サイクロンのホッパ部分に6個の温度計と7個のスートブロー弁が配設されている。
なお、温度計およびスートブロー弁の数および配設位置は、サイクロンの形状、大きさ等に応じて適宜変更して実施することができる。
【0038】
<1次サイクロン詰まり対応方法>
次に、1次サイクロンにおいて灰出口の詰まりが発生した場合の対応手順について説明する。図1は、1次サイクロンにおいて灰出口の詰まりが発生した場合の対応手順を示すフローチャートである。
【0039】
1次サイクロンでは、層高の異常上昇、空気量増大による空塔速度の上昇、石炭性状等の要因により、灰飛散量が灰処理容量を上回ることにより、サイクロン下部に設けたホッパに灰が堆積して詰まりを生じる。
【0040】
まず、1次サイクロンにおける詰まり対応手順の概略を説明する。
1次サイクロンの灰出口で詰まりが発生すると、サイクロンの下部温度およびスクリューフィーダ入口の灰温度が低下する。この段階では、自動でスートブロワを起動して詰まりの解消を図る。そして、スートブローを行っても詰まりが解消されない場合には、灰飛散量の増加を抑えるため、負荷降下を徐々に行いながらスートブローを継続実施して詰まりの解消に努める。この負荷降下処理は、サイクロンレグが灰に浸かる迄の時間(例えば約12時間(100%負荷時))において実施する。
【0041】
ここで、詰まりが解消したならば、その時点における負荷を維持する。一方、所定値(例えば108MW)まで負荷降下を行っても詰まりが解消されない場合には、運転継続が不可能となるため所定値(例えば86MW)まで負荷降下を行った後にプラント停止処理(残炭燃焼停止処理)へ移行する。
【0042】
具体的な対応手順は、図1に示すように、1次サイクロンの下部温度またはスクリューフィーダの入口灰温度の変化を監視し、1次サイクロンの灰出口が閉塞して警報が発生されると(S1)、1次サイクロンスートブロワを自動起動する(S2)。この段階における灰出口の閉塞は軽故障として認識されるものであり、1次サイクロンの下部温度またはスクリューフィーダの入口灰温度を検知して、10分前の温度と現在の温度との差が所定値(例えば15℃)以上である場合に警報が発生される。
【0043】
なお、1次サイクロンの下部温度およびスクリューフィーダの入口灰温度は、1次サイクロンのホッパおよびスクリューフィーダの入口に設置された温度計により検知することができる。また、1次サイクロンスートブロワを含むボイラ設備は、コンピュータシステムにより管理されており、コンピュータシステムを構成する表示装置の画面に、現在の運転状況や警報が表示されるようになっている。
【0044】
そして、1次サイクロンスートブロワが自動起動すると、灰出口の閉塞(軽故障)に伴う警報表示を終了する(S3)。
ここで、灰出口の詰まりが解消したか否かを判断し(S4)、灰出口の詰まりが解消したならば、ボイラ設備の運転を継続する(S5)。一方、灰出口の詰まりが解消しない場合には、1次サイクロンスートブロワを手動起動する(S6)。
【0045】
続いて、再度、灰出口の詰まりが解消したか否かを判断し(S7)、灰出口の詰まりが解消したならば、ボイラ設備の運転を継続する(S5)。一方、灰出口の詰まりが解消しない場合には、灰処理非常払出を行う(S8)。
【0046】
続いて、再度、灰出口の詰まりが解消したか否かを判断し(S9)、灰出口の詰まりが解消したならば、ボイラ設備の運転を継続する(S5)。一方、灰出口の詰まりが解消しない場合には、重故障であるため、1次サイクロンスートブロワ起動マスタを「除外」に設定する(S10)。このステップ10の処理は、重故障警報が発生した場合に、1次サイクロンスートブロワを起動可能とするための処理である。すなわち、本実施形態では、重故障警報が発生すると、1次サイクロンスートブロワ起動マスタを「除外」に設定しない限り、1次サイクロンスートブロワを起動することができないため、ステップ10の処理が必要となっている。
【0047】
続いて、灰出口の詰まりを解消するための諸操作を実施する(S11)。このステップ11の処理では、1次サイクロンスートブロワの手動起動、1次サイクロン灰処理非常払出、および1次サイクロン槌打装置起動を適宜実行する。なお、1次サイクロン槌打装置は、ホッパ内部のキャスター(断熱材)を保護するため、頻繁に起動しないように注意する必要がある。
【0048】
さらに、スクリューフィーダの回転数を増加させるとともに(S12)、スートブローを継続実施しながら負荷降下を徐々に行う(S13)。なお、ステップ12の処理では、ホッパに対して後流側のスクリューフィーダから、回転数が最大回転数に達するまで回転数を増加させる。実際の運用では、ホッパの温度低下がわずかであれば、スクリューフィーダの回転数を増加させる操作により温度回復することが知られている。また、負荷降下中には、ガスタービンの出口におけるダスト濃度が1000mg/m3N以下となるように監視を行う(S14)。
【0049】
続いて、再度、灰出口の詰まりが解消したか否かを判断し(S15)、灰出口の詰まりが解消したならば、現在の負荷を維持する(S16)。一方、灰出口の詰まりが解消しない場合には、スチームタービンの負荷が所定値(例えば50%(108MW))となるまで負荷降下を行い、灰出口の詰まりが解消したか否かを判断する(S17)。
【0050】
そして、灰出口の詰まりが解消したならば、現在の負荷を維持する(S16)。一方、灰出口の詰まりが解消しない場合には、スチームタービンの負荷が所定値(例えば40%(86MW))となるまで負荷降下を行い(S18)、残端を燃焼させてボイラ設備を停止する(S19)。
【0051】
なお、上述した各処理を行っている際には、1次サイクロンのホッパの温度低下、1次サイクロンのスクリューフィーダ入口の灰温度、1次サイクロンの出入口差圧の低下、ガスタービン出口におけるダスト濃度の上昇、1次サイクロンにおける灰払出時間の延長、2次サイクロンにおける灰払出時間の短縮について監視を行う。
【0052】
<2次サイクロン詰まり対応方法>
次に、2次サイクロンにおいて灰出口の詰まりが発生した場合の対応手順について説明する。図2は、2次サイクロンにおいて灰出口の詰まりが発生した場合の対応手順を示すフローチャートである。
【0053】
2次サイクロンでは、1次サイクロンにおいて灰出口の詰まりが発生したことに伴い、2次サイクロンへの灰飛散量が増加して灰処理容量を上回ることにより、サイクロン下部に設けたホッパに灰が堆積して詰まりを生じる。したがって、2次サイクロンにおいて灰出口の詰まりが発生した場合には、既に1次サイクロンにおいても灰出口の詰まりが発生している可能性が高く、1次サイクロンの詰まり対応処理と並行して2次サイクロンの詰まり対応処理を行う必要がある。
【0054】
2次サイクロンにおいて灰出口の詰まりが発生した場合にも、上述した1次サイクロンにおける灰出口の詰まり対応手順とほぼ同様の手順により対応を行うことができる。
まず、2次サイクロンにおける詰まり対応手順の概略を説明する。2次サイクロンの灰出口で詰まりが発生すると、2次サイクロンの入口温度が低下する。この段階では、自動でスートブロワを起動して詰まりの解消を図る。そして、スートブローを行っても詰まりが解消されない場合には、灰飛散量の増加を抑えるため、負荷降下を徐々に行いながらスートブローを継続実施して詰まりの解消に努める。この負荷降下処理は、サイクロンレグが灰に浸かる迄の時間(例えば約4時間(100%負荷時))において実施する。
【0055】
ここで、詰まりが解消したならば、その時点における負荷を維持する。一方、所定値(例えば108MW)まで負荷降下を行っても詰まりが解消されない場合には、運転継続が不可能となるため所定値(例えば86MW)まで負荷降下を行った後にプラント停止処理(残炭燃焼停止処理)へ移行する。
【0056】
具体的な対応手順は、図2に示すように、2次サイクロンの入口温度の変化を監視し、2次サイクロンの灰出口が閉塞して警報が発生されると(S21)、2次サイクロンスートブロワを自動起動する(S22)。この段階における灰出口の閉塞は軽故障として認識されるものであり、2次サイクロンの入口圧力に対して所定の入口温度以下となった場合に警報が発生される。
2次サイクロンの入口圧力と警報を発生すべき入口温度との関係の具体的な数値は、下記表1に示すようになっている。すなわち、本実施形態では、2次サイクロンの入口温度が下記表1に示す値となった場合に警報を発生するようになっている。
【0057】
【表1】


【0058】
なお、2次サイクロンの入口温度は、2次サイクロンに設置された温度計により検知することができる。また、2次サイクロンスートブロワを含むボイラ設備は、コンピュータシステムにより管理されており、コンピュータシステムを構成する表示装置の画面に、現在の運転状況や警報が表示されるようになっている。
そして、2次サイクロンスートブロワが自動起動すると、灰出口の閉塞(軽故障)に伴う警報表示を終了する(S23)。
【0059】
ここで、灰出口の詰まりが解消したか否かを判断し(S24)、灰出口の詰まりが解消したならば、ボイラ設備の運転を継続する(S25)。一方、灰出口の詰まりが解消しない場合には、2次サイクロンスートブロワを手動起動する(S26)。
【0060】
続いて、再度、灰出口の詰まりが解消したか否かを判断し(S27)、灰出口の詰まりが解消したならば、ボイラ設備の運転を継続する(S25)。一方、灰出口の詰まりが解消しない場合には、灰処理非常払出を行う(S28)。
【0061】
続いて、再度、灰出口の詰まりが解消したか否かを判断し(S29)、灰出口の詰まりが解消したならば、ボイラ設備の運転を継続する(S25)。一方、灰出口の詰まりが解消しない場合には、重故障であるため、2次サイクロンスートブロワ起動マスタを「除外」に設定する(S30)。このステップ30の処理は、重故障警報が発生した場合に、2次サイクロンスートブロワを起動可能とするための処理である。すなわち、本実施形態では、重故障警報が発生すると、2次サイクロンスートブロワ起動マスタを「除外」に設定しない限り、2次サイクロンスートブロワを起動することができないため、ステップ30の処理が必要となっている。
【0062】
続いて、灰出口の詰まりを解消するための諸操作を実施する(S31)。このステップ31の処理では、2次サイクロンスートブロワの手動起動、2次サイクロン灰処理非常払出、および2次サイクロン槌打装置起動を適宜実行する。なお、2次サイクロン槌打装置は、ホッパ内部のキャスター(断熱材)を保護するため、頻繁に起動しないように注意する必要がある。
【0063】
さらに、スクリューフィーダの回転数を増加させるとともに(S32)、スートブローを継続実施しながら負荷降下を徐々に行う(S33)。なお、ステップ32の処理では、ホッパに対して後流側のスクリューフィーダから、回転数が最大回転数に達するまで回転数を増加させる。実際の運用では、ホッパの温度低下がわずかであれば、スクリューフィーダの回転数を増加させる操作により温度回復することが知られている。また、負荷降下中には、ガスタービンの出口におけるダスト濃度が1000mg/m3N以下となるように監視を行う(S34)。
【0064】
続いて、再度、灰出口の詰まりが解消したか否かを判断し(S35)、灰出口の詰まりが解消したならば、現在の負荷を維持する(S36)。一方、灰出口の詰まりが解消しない場合には、スチームタービンの負荷が所定値(例えば50%(108MW))となるまで負荷降下を行い、灰出口の詰まりが解消したか否かを判断する(S37)。
【0065】
そして、灰出口の詰まりが解消したならば、現在の負荷を維持する(S36)。一方、灰出口の詰まりが解消しない場合には、スチームタービンの負荷が所定値(例えば40%(86MW))となるまで負荷降下を行い(S38)、残端を燃焼させてボイラ設備を停止する(S39)。
【0066】
なお、上述した各処理を行っている際には、2次サイクロンのホッパの温度低下、2次サイクロンのスクリューフィーダ入口の灰温度、2次サイクロンの出入口差圧の低下、ガスタービン出口におけるダスト濃度の上昇、2次サイクロンにおける灰払出時間の延長(レグ詰まり)、2次サイクロンにおける灰払出時間の短縮(ホッパ詰まり)について監視を行う。
【産業上の利用可能性】
【0067】
本発明に係るサイクロン詰まり対応方法は、例えば、発電プラント等に用いる加圧流動床ボイラにおいて、層高の異常上昇、空気量増大による空塔速度の上昇、石炭性状等の要因により、灰飛散量が灰処理容量を上回り、サイクロンの下部ホッパに灰が堆積して、灰出口の詰まりが生じるおそれが発生した場合、あるいは灰出口の詰まりが生じた場合に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0068】
【図1】本発明の実施形態に係る1次サイクロン詰まり対応方法の手順を示すフローチャートである。
【図2】本発明の実施形態に係る2次サイクロン詰まり対応方法の手順を示すフローチャートである。
【図3】サイクロンの概略構成を示す模式図である。
【図4】サイクロンにおける温度計およびスートブロー弁の配置を示す縦断面図である。
【図5】サイクロンにおける温度計およびスートブロー弁の配置を示す横断面図である。
【図6】本発明の実施形態に係るサイクロン詰まり対応方法を適用する発電プラントの概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【0069】
10,20 ボイラ
11,21 火炉
12,22 圧力容器
13,23 BMタンク
14 非常用温水タンク
31 高圧タービン
32 中圧タービン
33 低圧タービン
34 ガスタービン
35 コンプレッサ
41,42 発電機
43 起動用モータ
50 復水器
51 冷却水配管
61 石炭ホッパ
62 粗粉砕機
63 分級機
64 中継ホッパ
65 微粉砕機
66 石灰石ホッパ
67 混練機
68 燃料タンク
69 燃料ポンプ
71 水・蒸気管
72 汽水分離器
73 復水ポンプ
74a〜74e 給水加熱器
75 脱気器
76 給水ポンプ
77 復水配管
81 排ガス配管
82a,82b 無触媒脱硝装置
83 1次サイクロン
84 2次サイクロン
85,86 灰クーラ
91,93 排熱回収交換器
92 脱硝装置
94 バグフィルタ
95 煙突
101 塵芥回収管
102,103 灰クーラ
201 1次サイクロン
202 サイクロンエレメント
203 ホッパ
204 温度計
205 スートブロー弁
206 火炉
207,208 排ガス配管
209 2次サイクロン
210 スクリューフィーダ
211 サイクロン槌打装置
【出願人】 【識別番号】000211307
【氏名又は名称】中国電力株式会社
【出願日】 平成19年2月9日(2007.2.9)
【代理人】 【識別番号】100101731
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 春季

【識別番号】100130362
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 嘉英


【公開番号】 特開2008−194572(P2008−194572A)
【公開日】 平成20年8月28日(2008.8.28)
【出願番号】 特願2007−29987(P2007−29987)