JP4986525B2 - 炭種管理方法および炭種管理システム - Google Patents

Description

本発明は、複数種類の原料炭を燃料として使用する設備において、バンカ内に貯蔵された原料炭を管理するための炭種管理方法および炭種管理システムに関する。

従来、石炭を燃料として使用する火力発電所等では、環境に対する負荷を極力軽減するとともにエネルギー効率を高めて安定した操業を行うため、複数種類の原料炭を切り替えながら使用している。この際、原料炭の炭種毎に、含水量、発熱量、含有成分等が異なるため、ボイラへ供給される原料炭量を適切に管理する必要がある。

このような炭種管理方法として、特開平８−２５８９６０号公報（特許文献１）「バンカへの石炭供給方法および装置」に異なる種類の石炭を混合させて燃料として使用する場合に、予め混炭ホッパで異なる種類の石炭を混合する工程をなくすことにより、省力化を図るようにした技術が開示されている。

この特許文献１に記載されている「バンカへの石炭供給方法および装置」は、バンカユニットに石炭を供給するにあたって、複数系統設けたコンベアからそれぞれ異種類の石炭を予め定めた比率でバンカ別に供給し、各バンカからボイラへ投入する時点で総合的に燃料石炭を所定比率に混合することにより、混炭ホッパで石炭を混合する工程を省略するものである。

特開平８−２５８９６０号公報

ところで、原料ヤードに搬入される原料炭は、原料炭価格や生産量等に応じて臨機応変に変更されている。このため、原料ヤードに搬入された原料炭の炭種に応じて、使用する原料炭を炭種毎に管理することが、環境に対する負荷を極力軽減するとともにエネルギー効率を高めて安定した操業を行うために重要である。

しかしながら、上記特許文献１に記載されている「バンカへの石炭供給方法および装置」は、異なる炭種の原料炭を予め定めた比率で混合して各バンカへ供給するための技術であり、各バンカには同一の比率で混合された原料炭が貯蔵されていることになる。すなわち、上記特許文献１に記載されている技術では、原料ヤードに搬入される原料炭の炭種に応じて、ボイラへ供給される原料炭の混合比率を臨機応変に変更することはできなかった。

この点、原料ヤードに搬入される原料炭の炭種に応じて、その都度、複数のバンカへ原料炭を投入し、各バンカから微粉炭機を経てボイラへ供給される原料炭を炭種毎に管理すれば、効率良く炭種管理を行うことができる。
また、一般的には、バンカ毎に炭種を管理する際に、予め定めた層数を上限として各バンカ内に原料炭を積層している。このため、バンカ容量に余裕がある場合であっても、積層数が上限値（例えば３層）に達した場合には、新たに原料炭を積層することはできず、効率良く炭種管理を行うことができない場合もあった。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、複数種類の原料炭を燃料として使用する設備において、原料炭の炭種をバンカ毎に管理する際に、効率良く炭種管理を行うことにより、環境に対する負荷を極力軽減するとともにエネルギー効率を高めて安定した操業を行うことが可能な炭種管理方法および炭種管理システムを提供することを目的とする。

本発明に係る炭種管理方法および炭種管理システムは、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、本発明に係る炭種管理方法は、
それぞれ性状が異なる複数種類の原料炭を燃料として使用する設備において、炭種判別手段と、積層手段と、分炭量記憶手段と、分炭量記憶更新手段とを備え、バンカ内に貯蔵された原料炭を管理するための炭種管理方法であって、
前記炭種判別手段により、前記バンカ内に投入される原料炭の種類を判別するステップと、
前記積層手段により、予め定めた層数を上限として前記バンカ内に原料炭を積層するステップと、
前記分炭量記憶手段により、各分炭層の分炭量を記憶するステップと、
前記分炭量記憶更新手段により、互いに隣接する分炭層が同一種類の原料炭からなる場合に、両者を同一の層とみなし、両分炭層の分炭量を合計することにより記憶値を更新するステップと、
前記分炭量記憶更新手段が、互いに隣接する分炭層を同一の層とみなした場合に、前記積層手段により、同一の分炭層とみなされた分炭層の上部に、予め定めた層数を上限として新たな原料炭を積層するステップと、をこの順で実施することを特徴とする炭種管理方法。

この場合、炭種切り替わり時期把握手段をさらに備え、前記各分炭層の分炭量を記憶するステップにおける前記分炭量の記憶値に基づいて、前記炭種切り替わり時期把握手段により、前記バンカから供給される炭種の切り替わり時期を把握するステップを含むことが好ましい。

また、前記分炭量の記憶値を更新するステップにおいて、同一の分炭層とみなされた分炭層の上部にさらに同一の炭種の原料炭が積層された場合には、前記分炭量記憶更新手段による分炭量の合計を行わないことことが好ましい。

本発明に係る炭種管理システムは、それぞれ性状が異なる複数種類の原料炭を燃料として使用する設備において、バンカ内に貯蔵された原料炭を管理するための炭種管理システムであって、前記バンカ内に投入される原料炭の種類を判別する炭種判別手段と、予め定めた層数を上限として前記バンカ内に原料炭を積層する積層手段と、各分炭層の分炭量を記憶する分炭量記憶手段と、互いに隣接する分炭層が同一種類の原料炭からなる場合に、両者を同一の層とみなし、前記分炭量記憶手段に記憶された分炭量を合計して更新する分炭量記憶更新手段と、を備え、前記積層手段は、前記分炭量記憶更新手段により分炭量が合計された分炭層の上部に、予め定めた層数を上限として新たな原料炭を積層することを特徴とするものである。

この場合、前記分炭量記憶手段に記憶された記憶値に基づいて、前記バンカから供給される炭種の切り替わり時期を把握する炭種切り替わり時期把握手段を備えることが好ましい。

本発明に係る炭種管理方法および炭種管理システムは、互いに隣接する分炭層が同一種類の原料炭からなる場合に、両者を同一の層とみなし、両分炭層の分炭量を合計することにより、見かけ上の積層数を１層減らして、同一の分炭層とみなされた分炭層の上部に、予め定めた層数を上限として新たな原料炭を積層することができる。したがって、バンカ容量に余裕があれば、バンカ内により多くの原料炭を貯蔵することができ、効率良く炭種管理を行うことが可能となる。

また、分炭量の記憶値に基づいて、バンカから供給される炭種の切り替わり時期を把握することにより、さらに適切かつ確実な管理を行うことができ、環境に対する負荷を極力軽減するとともにエネルギー効率を高めて安定した操業を行うことが可能となる。

また、同一の分炭層とみなされた分炭層の上部にさらに同一の炭種の原料炭が積層された場合には、分炭量の合計を行わないようにすることにより、分炭量の合計処理が連続して行われ、バンカ容量を超えた原料炭が投入されるという事態を未然に防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る炭種管理方法および炭種管理システムの実施形態を説明する。
図１〜図３は、本発明の実施形態に係る炭種管理方法および炭種管理システムの実施形態を示すもので、図１は炭種管理システムの概略構成を示すブロック図、図２は炭種管理方法の手順を示すフローチャート、図３は炭種管理方法の手順を説明する模式図である。

本発明の実施形態に係る炭種管理方法および炭種管理システムは、例えば火力発電所のボイラ設備へ供給する原料炭を管理するためのもので、バンカ内に貯蔵された原料炭において、互いに隣接する分炭層が同一種類の原料炭からなる場合に、両者を同一の層とみなし、両分炭層の分炭量を合計することにより、見かけ上の積層数を１層減らして、同一の分炭層とみなされた分炭層の上部に、予め定めた層数を上限として新たな原料炭を積層するようにした点に特徴がある。

具体的には、本発明の実施形態に係る炭種管理システム１０は、図１に示すように、炭種判別手段１１、積層手段１２、分炭量記憶手段１３、および分炭量記憶更新手段１４を主な構成要素とし、さらに、炭種切り替わり時期把握手段１５を備えている。

各手段は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の機能を備えたコンピュータシステムおよびその周辺機器からなり、コンピュータシステムを構成するＣＰＵ等がアプリケーションプログラムに従って動作することにより、各手段としての機能を発揮するようになっている。

炭種判別手段１１は、バンカ内に投入される原料炭の種類を判別するための手段であり、オペレータの操作に応じてバンカへ投入される原料炭の炭種が判別される。なお、原料ヤードに搬入される原料炭は、ブロック毎に炭種銘柄が登録されており、各バンカへ原料炭を投入する際に、オペレータの指示によりバンカへ投入する炭種が指定される。また、予め、原料ヤードに貯蓄されている原料炭の炭種および貯蓄量を把握しておき、操業状況に応じて自動的に炭種を選択してバンカへ供給するようなシステム構成としてもよい。

積層手段１２は、予め定めた層数を上限としてバンカ内に原料炭を積層するための手段であり、例えば３層を上限としてバンカ内に原料炭が積層される。各設備により態様は異なるが、例えば１０００ｔ程度の原料炭を貯蔵することができるバンカの場合には、各層毎に、例えば２００ｔ程度の原料炭を貯蔵するように設定することができる。なお、後に詳述するように、本発明では隣接する分炭層における分炭量を合計するため、合計された分炭層では４００ｔ程度の原料炭を貯蔵することができる。すなわち、隣接する分炭層において分炭量が合計された場合には、この分炭層の上部に、予め定めた層数（例えば３層）を上限として新たな原料炭が積層される。

分炭量記憶手段１３は、分炭層の分炭量を記憶するための手段であり、例えばハードディスク記憶装置等の大容量記憶装置を含んで構成される。

分炭量記憶更新手段１４は、互いに隣接する分炭層が同一種類の原料炭からなる場合に、両者を同一の層とみなし、分炭量記憶手段１３に記憶された分炭量を合計して更新するための手段である。

炭種切り替わり時期把握手段１５は、分炭量記憶手段１３に記憶された記憶値に基づいて、バンカから供給される炭種の切り替わり時期を把握するための手段である。例えば、バンカの下層よりＡ炭種が約２００ｔ、Ｂ炭種が約４００ｔ、Ｃ炭種が約２００ｔ貯蔵されている場合に、約１５ｔ／ｈで給炭したとすると、炭種切り替わり時期把握手段１５により、Ａ炭種からＢ炭種への切り替わり時期は約１３．３時間後、Ｂ炭種からＣ炭種への切り替わり時期は約４０時間後（Ｂ炭種切り替わり時期から約２６.７時間後）であることが把握される。

なお、図示しないが、本発明の実施形態に係る炭種管理システム１０を構成するコンピュータシステムには、周辺機器として、キーボードやマウス等の入力手段と、液晶表示装置やＣＲＴ表示装置等の表示手段と、プリンタ等の印刷手段が接続されている。したがって、入力手段によりオペレータからの指示が入力され、表示手段によりバンカレベルや炭種切り替わり時期等の各種情報が表示され、印刷手段によりバンカレベルや炭種切り替わり時期等の各種情報が印刷される。

次に、本発明の実施形態に係る炭種管理方法の手順を説明する。本発明の実施形態に係る炭種管理方法では、図２に示すように、まず、バンカ内に投入される原料炭の種類を判別し（Ｓ１）、予め定めた層数（例えば３層）を上限としてバンカ内に原料炭を積層し（Ｓ２）、積層された各分炭層の分炭量を記憶する（Ｓ３）。

続いて、互いに隣接する分炭層が同一種類か否かを判断し（Ｓ４）、両者が同一種類の原料炭からなる場合には、既に分炭量の合計が行われているか否かを判断する（Ｓ５）。ここで、未だ分炭量の合計が行われていない場合には、両者を同一の層とみなし、両分炭層の分炭量を合計することにより記憶値を更新する（Ｓ６）。一方、既に分炭量の合計が行われている場合には、分炭量の合計は行わずに次の工程へ進む。

また、適切かつ確実な管理を行うために、分炭量の記憶値に基づいて、バンカから供給される炭種の切り替わり時期を把握し（Ｓ７）、把握した炭種の切り替わり時期を報知する（Ｓ８）ことが好ましい。

そして、炭種判別処理（Ｓ１）へ戻り、以降の処理（Ｓ２〜Ｓ８）を繰り返して行う。なお、互いに隣接する分炭層を同一の層とみなした場合には、同一の分炭層とみなされた分炭層の上部に、予め定めた層数を上限として新たな原料炭を積層する。

図３を参照して、本発明の実施形態に係る炭種管理方法の手順をさらに具体的に説明する。なお、図３に示す例では、原料炭の積層上限値を３層としている。

図３（ａ）に示す例では、最下層にＡ炭種が存在し、その上部にＢ炭種が２層にわたって積層された場合を示すもので、この場合には、２層にわたって積層されたＢ炭種の分炭層を１層とみなして分炭量を合計する。そして、積層上限値となるまで残り１層だけ原料炭を積層することができるので、Ｂ炭種の分炭層の上部にさらにＣ炭種の原料炭を積層することができる。

図３（ｂ）に示す例では、下から２層分だけＡ炭種が存在し、その上部にＢ炭種が積層された場合を示すもので、この場合には、２層にわたって積層されたＡ炭種の分炭層を１層とみなして分炭量を合計する。そして、積層上限値となるまで残り１層だけ原料炭を積層することができるので、Ｂ炭種の分炭層の上部にさらにＣ炭種の原料炭を積層することができる。

図３（ｃ）に示す例では、最下層から上方へ向かってＤ炭種、Ａ炭種、Ｂ炭種が積層された場合を示すもので、この場合には、積層上限値の３層となっているため、最下層のＤ炭種が使い切られるまで、分炭層の積層を行うことはできない。そして、Ｄ炭種が使い切られた時点で、新たにＢ炭種の分炭層の上部にさらにＣ炭種の原料炭を積層することができる。

なお、原料炭の積層上限値は３層に限られず、バンカの容量、使用する原料炭の種類、設備の稼働状況等に応じて、２層、４層、５層等、適宜変更して実施することができる。
また、上述した実施形態では、１機のバンカについて説明を行ったが、複数（例えば６機）のバンカを備えた設備においては、バンカ毎に上述した炭種管理方法を実施することができる。

本発明の炭種管理方法および炭種管理システム１０は、主として火力発電所のボイラ設備のように、複数種類の原料炭を燃料として使用する設備において、バンカ内に貯蔵された原料炭を管理するために利用することができる。

本発明の実施形態に係る炭種管理システムの概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る炭種管理方法の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る炭種管理方法の手順を説明する模式図である。

符号の説明

１０ 炭種管理システム
１１ 炭種判別手段
１２ 積層手段
１３ 分炭量記憶手段
１４ 分炭量記憶更新手段
１５ 炭種切り替わり時期把握手段

Claims (5)

1. それぞれ性状が異なる複数種類の原料炭を燃料として使用する設備において、炭種判別手段と、積層手段と、分炭量記憶手段と、分炭量記憶更新手段とを備え、バンカ内に貯蔵された原料炭を管理するための炭種管理方法であって、
   前記炭種判別手段により、前記バンカ内に投入される原料炭の種類を判別するステップと、
   前記積層手段により、予め定めた層数を上限として前記バンカ内に原料炭を積層するステップと、
   前記分炭量記憶手段により、各分炭層の分炭量を記憶するステップと、
   前記分炭量記憶更新手段により、互いに隣接する分炭層が同一種類の原料炭からなる場合に、両者を同一の層とみなし、両分炭層の分炭量を合計することにより記憶値を更新するステップと、
   前記分炭量記憶更新手段が、互いに隣接する分炭層を同一の層とみなした場合に、前記積層手段により、同一の分炭層とみなされた分炭層の上部に、予め定めた層数を上限として新たな原料炭を積層するステップと、をこの順で実施することを特徴とする炭種管理方法。
2. 炭種切り替わり時期把握手段をさらに備え、
   前記各分炭層の分炭量を記憶するステップにおける前記分炭量の記憶値に基づいて、前記炭種切り替わり時期把握手段により、前記バンカから供給される炭種の切り替わり時期を把握するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の炭種管理方法。
3. 前記分炭量の記憶値を更新するステップにおいて、同一の分炭層とみなされた分炭層の上部にさらに同一の炭種の原料炭が積層された場合には、前記分炭量記憶更新手段による分炭量の合計を行わないことを特徴とする請求項１または２に記載の炭種管理方法。
4. それぞれ性状が異なる複数種類の原料炭を燃料として使用する設備において、バンカ内に貯蔵された原料炭を管理するための炭種管理システムであって、
   前記バンカ内に投入される原料炭の種類を判別する炭種判別手段と、
   予め定めた層数を上限として前記バンカ内に原料炭を積層する積層手段と、
   各分炭層の分炭量を記憶する分炭量記憶手段と、
   互いに隣接する分炭層が同一種類の原料炭からなる場合に、両者を同一の層とみなし、前記分炭量記憶手段に記憶された分炭量を合計して更新する分炭量記憶更新手段と、を備え、
   前記積層手段は、前記分炭量記憶更新手段により分炭量が合計された分炭層の上部に、予め定めた層数を上限として新たな原料炭を積層することを特徴とする炭種管理システム。
5. 前記分炭量記憶手段に記憶された記憶値に基づいて、前記バンカから供給される炭種の切り替わり時期を把握する炭種切り替わり時期把握手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載の炭種管理システム。

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