JPH0372882B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流動層ボイラの負荷減少時の運転方法
に関し、もつと詳しくは流動層内で個別的に空
気・燃料系統が複数設けられ、この空気・燃料系
統に対応して実質的に分割されている層領域（以
下セルと呼ぶ）のうち、ボイラの負荷減少に応じ
て前記複数のセルのうち停止させたいセルを停止
させる場合の運転方法に関する。

流動層が複数のセルに分割され、かつその各セ
ルに対応して複数の供給空気および供給燃料系統
を有する流動層ボイラでは、ボイラの負荷を減少
するに際して負荷減少に伴つて流動層温度も低下
していく。このようなボイラでは、安定燃焼を維
持するため、流動層温度には適正な温度範囲が存
在する。そのため各セルを運転状態にしたまま負
荷を下げると層温度が適正温度範囲の下限値より
低下してボイラの使用ができなくなる。そこで複
数の供給空気・燃料系統の一つを停止することに
より、流動層内の１つのセルが流動層状態から固
定層状態と移行してセルを停止させることが考え
られる。この場合空気・燃料が供給されている他
のセルでは、流動状態を維持していくために停止
したセルへの供給空気・燃料分を増分してボイラ
負荷に見合う空気・燃料が供給されると、このセ
ルの層温度は上昇し適正温度内へ入る。その後停
止したセル以外の残余のセルの供給空気・燃料流
量を適宜制御し続けることによつてボイラ負荷を
さらに下げることが可能となる。しかしながら現
実にはこのようなセルを停止する場合には以下の
問題が生じるため従来からセルの停止を行なうこ
とができなかつた。すなわち、空気流量を停止す
るとセル内の未燃分が酸素不足の状態で燃えて、
放熱されないので高温度となり、灰分が溶融凝結
し流動を阻害し、伝熱管に付着してしまいボイラ
の損破の原因となる。さらにはまた急減にセルを
停止すると伝熱量が減り、そのため蒸気管からの
蒸気圧力と蒸気温度とが急減する。換言すれば蒸
気の質が劣化する。

本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、
ボイラ負荷減少時にセルの停止操作に当つて、セ
ル内の灰分が溶融凝結することが防止され、かつ
蒸気管からの流出される蒸気の質すなわち蒸気圧
力・温度を一定に維持することが可能である流動
層ボイラの負荷減少時の運転方法を提供すること
である。

本発明は、複数に分割された流動層領域である
セルのうち、停止させたいセルの燃料と空気を負
荷の減少に応じて減少させてゆき、この停止させ
たいセルに複数の温度計を設けて温度を検出し、
この停止させたいセルへの燃料の供給を止めて未
燃分の燃料の燃焼を完了しかつ流動している他の
セルからの層物質の移動が少ない状態になるよう
な空気流量の値を、各温度計の検出温度のばらつ
きの状態に基づいて、決定し、この停止させたい
セルへの空気を、前記値の流量で供給し続け、未
燃分の燃焼完了後、蒸気の圧力および蒸気の温度
が一定となるように、減少時間変化率を決定し、
その決定した減少時間変化率で空気を徐々に減少
させることを特徴とする流動層ボイラの負荷減少
時の運転方法である。

また本発明は、複数に分割された流動層領域で
あるセルのうち、停止させたいセルの燃料と空気
を負荷の減少に応じて減少させてゆき、この停止
させたいセルに複数の温度計を設けて温度を検出
し、この停止させたいセルへの燃料の供給を止め
て未燃分の燃料の燃焼を完了しかつ流動している
他のセルからの層物質の移動が少ない状態になる
ような空気流量の値を、各温度計の検出温度のば
らつきの状態に基づいて、決定し、この停止させ
たいセルへの空気を、前記値の流量で供給し続
け、未燃分の燃焼完了後、蒸気の圧力および蒸気
の温度が一定となるように、減少時間変化率を決
定し、その決定した減少時間変化率で空気を徐々
に減少させ、空気を徐々に減少させる途中で、層
温度がセル内の灰分の溶解温度近くまで上昇した
ときには、空気の減少時間変化率を大きくするこ
とを特徴とする流動層ボイラの負荷減少時の運転
方法である。

第１図は、本発明の一実施例の全体の系統図で
ある。流動層ボイラ１は流動層２を有する。流動
層２は層物質たとえば石灰石、けい砂などから成
る。この流動層２は２個の空気・燃料系統を有す
るセル４，５が形成される。なお、第２図示のよ
うに少なくとも上方には流動層を有する仕切壁３
によつて複数のセルに分割されるようにしてもよ
い。

セル４には空気供給手段（図示せず）からの燃
焼用１次空気が空気流量調節手段５０によつて調
節されてセル４の下方から流路６を介して供給さ
れる。またセル４には燃料供給手段（図示せず）
からの燃料たとえば石灰が燃料流量調節手段７に
よつて調節されてセル４の上方または下方から流
路８を介して供給される。もう１つのセル５に関
してもセル４と同様に空気流量調節手段９、燃料
流量調節手段１１が設けられ、各調節手段９，１
１によつて調節された空気および燃料が流路１０
および流路１２を介してそれぞれセル５に供給さ
れる。

このようにして流動層２に空気および燃料が供
給されると、流動層２内では燃料が燃焼され、そ
の燃焼排ガスは流路１３から外部に排出される。
流動層２の燃焼エネルギは伝熱管１４を通過する
流体たとえば蒸気によつて吸収され、高温になつ
た蒸気は、流路１５を流過してタービンなどの駆
動源に供給される。流路１５を通過する蒸気温度
は、温度検出器３０によつて検出され検出信号
は、制御回路３２に送出される。制御回路３２に
は蒸気温度設定信号３１が入力されており、蒸気
温度が設定値よりも大であるときには弁３３を開
放して水をスプレーなどの噴射手段３４に与え
る。この噴射手段３４によつて流路１５に水が噴
射されて蒸気温度が冷却される。噴射手段３４か
ら噴射される水の流量は制御回路３２によつて弁
３３を介して制御されておりそのため、蒸気温度
は常に一定値を維持することが可能である。

また、流路１５を流過する蒸気の圧力および流
量は、圧力検出器１６および流量検出器１７によ
つて検出される。検出器１６，１７からの信号は
演算器１８に入力される。この演算器１８は通常
モードでの空気および燃料流量を演算して最適な
運転を可能ならしめている。すなわちこの演算器
１８ではボイラ負荷として蒸気流量検出器１７か
らの信号に対応する供給空気流量と燃料流量を演
算しつつ、蒸気圧力検出器１６からの信号の変動
に対応して空気流量と燃料流量とを修正演算す
る。演算器１８で演算した結果は通常モードでは
ライン１９、セル４の停止用演算器２０を介し
て、ライン２１を経由して空気流量指令信号が流
量調節手段５０に送出され、またライン22を介し
て燃料流量指令信号が流量調節手段７に送出され
る。流量調節手段５０では、空気流量指令信号に
基づいて空気流量が調節されてセル４に供給され
る。流量調節手段７では燃料流量指令信号に基づ
いて燃料流量が調節されてセル４に供給される。
また演算器１８からの信号はライン２３を介して
セル５の停止用演算器２４に送出され、さらにラ
イン２５を介して空気流量指令信号が流量調節手
段９に送出される。またライン２６を介して燃料
流量指令信号が流量調節手段１１に送出される。
流量調節手段９および流量調節手段１１では前記
信号に基づいて所定の流量の空気・燃料を調節し
てセル５に供給する。尚、セル停止用演算器２
０，２４は上述の通常モードでは演算器１８から
の信号と同一レベルの信号をライン２１，２２，
２５，２６に送出する。

セル４には複数個の温度検出器２７が設けられ
ており、この温度検出器２７の層温度検出信号は
セル４の停止用演算器２０に送出される。またセ
ル５にもセル４と同様に複数個の温度検出器２８
が設けられており、層温度検出信号はセル５の停
止用演算器２４に送出される。セル４の停止用演
算器２０では蒸気流量検出信号と蒸気圧力検出信
号とセル４の層温度検出信号とによつてセル停止
開始を判断すると、通常モードにおける演算器１
８の演算出力より切換えて停止用演算器２０の演
算出力として、新たな供給空気流量指令信号と供
給燃料流量指令信号を流量調節手段５０および流
量調節手段７にそれぞれ送出し、この送出された
信号に基づいて所定流量の空気・燃料がセル４に
供給される。なお、ここではセル４を停止する場
合について述べたけれどもセル５を停止する場合
についてもセル４と同様である。

第３図は、ボイラ負荷と層温度の関係を示すグ
ラフである。２つのセル４，５が運転状態でボイ
ラの負荷を減少すると、層温度の適正温度範囲の
上限値T1から下限値T2へ参照符l1で示すように
低下していく。層温度が下限値T2より小となる
と、上述したようにボイラの適正な運転ができな
くなるため、層温度が下限値T2に到達した時に
本発明に従うセルの停止方法によりセル４を停止
させて層温度を再び上限値T1まで上昇させる。
このようにしてさらにセル５のみを運転状態にし
て参照符l2で示すようにボイラ負荷をさらに減少
させることが可能となる。セルを複数個有する流
動層ボイラでは、このような順次セルを停止して
いくことによつて所望のボイラ負荷を達成するこ
とが可能となる。

第４図は、本発明に従うボイラ負荷減少時の運
転方法のフローチヤートである。第３図示のよう
にボイラ負荷を100％から50％に減少させる場合
を想定する。なお説明の簡略化のための流動層２
は２等分に分割されている、すなわちセル４とセ
ル５とは等しいものとする。先ずライン１９，２
０を介して燃料流量および空気流量を減少する信
号が空気流量調節手段５０，９および燃料流量調
節手段７，１１に送出され、セル４，５に供給さ
れる燃料および空気が絞られる。このように絞ら
れたセル４に供給される空気流量が予め定めた値
V1未満になるとステツプn1でセル停止動作が開
始される。なおこの一定値V1は層温度が下限値
T2に達したときの空気流量である。停止するセ
ルの順序は予め定められており、本実施例ではセ
ル４を先に停止することにする。ステツプn2で
はセル５の空気および燃料流量は演算器１８から
の演算出力に基づいて供給され、他方のセル４で
は流量調節手段５０によつて空気流量および流量
調節手段７によつて燃料流量がそれぞれ絞り込ま
れて行き、この絞り込まれた空気流量がV2（＜
V1）に達したか否かが判断される。ここで空気
流量V2は、セル４の流動状態が激しくない状態、
すなわち流動している他のセル５からの層物質の
移動が少ない状態になる流量である。指標として
は流動開始速度相当の空気流量の１〜５倍、好ま
しくは1.5〜2.5倍であり、流動状態では複数個の
検出器２７に示される層温度がほぼ同じ値を示
し、層物質が同じ動きをするけれどもこの空気流
量ではそれらが分離した動きを示し、換言する
と、運転を停止したいセル４に設けてある複数の
温度計２７によつて検出される温度にばらつきが
あり、この検出温度のばらつきの状態に基づい
て、停止したいセル４に供給する空気流量の値を
決定し、この値をV2とする。ステツプn2で空気
流量がV2か否かが判断され、V2以上であるとき
にはステツプn3に移り、燃料および空気流量が
さらに絞り込まれ、空気流量がV2になるとステ
ツプn5に移る。ステツプn2で空気流量がV2未満
であるときはステツプn4に移り、燃料供給を停
止して空気流量をV2まで増加させ、再びステツ
プn2に戻りV2になるとステツプn5に移る。

ステツプn5では空気流量をV2に維持したまま
で供給燃料流量を徐々に減少して行き、ステツプ
n6で完全に停止する。ステツプn5、n6では燃料
供給を止めて空気は供給し続けてセル４での燃料
を完全に燃焼させてしまう。この燃焼時間をＷと
する。換言すれば、燃焼時間Ｗは、セル５から燃
料が入り込まないように、セル４を流動が激しい
状態から激しくない状態にして、セル４への燃料
供給を止めて、空気を供給してセル４の未燃分を
完全に燃焼させ尽すに要する時間である。この燃
焼時間Ｗは燃料としての石炭の種類にもよるけれ
ども、ほぼ２〜５分程度である。このように燃料
時間Ｗを設けることによつて、セル４内の未燃分
が不完全燃焼をして高温度になることが防がれ、
そのため灰分の溶融・凝結がなくなると共に
NOXの抑制が図られる。

このような燃焼時間Ｗ経過前であつても、排ガ
スのO₂濃度またはNOX濃度が一定値α以上であ
るか否かがステツプn6aで判断され、α以上であ
れば未燃分が燃え尽きたものとしてステツプn8
に移る。ここでαはたとえば公害規制濃度であ
る。α未満であればステツプn7に移り時間Ｗ完
了か否かが判断され、時間Ｗが経過しているとき
にはステツプn8に移る。

ステツプn8では供給空気を徐々に絞り込んで
行く。このようにセル４内の未燃分が燃え尽きた
と同時に空気が徐々に絞り込まれることによつて
NOXの発生が抑制される。第５図を参照して、
このような空気流量を第５図５における実線l3で
示されるように燃焼時間Ｗ経過後徐々に減少して
いくと、セル４は流動層状態から固定層状態に緩
やかに移行していく。そのため、伝熱管１４への
伝熱量の急激な低下を避けることができ、第５図
２の実線l4および第５図３の実線l5で示されるよ
うに蒸気圧力および蒸気温度をほぼ一定値に維持
することが可能となる。かりに空気流量を第５図
５における破線l3aのように急激に停止するとす
れば、第５図２の破線l4aおよび第５図３の破線
l5aで示されるように蒸気圧力および蒸気温度が
急激に低下変動を生じる。すなわち蒸気の質が劣
化する。

ステツプn8で空気流量が徐々に絞り込まれて、
ステツプn9が零か否かが判断される。零である
ならばステツプn12に移り、供給空気が完全に停
止されてステツプn13においてセル４の運転が停
止終了する。

ステツプn9において空気流量が零でないなら
ば、ステツプn10に移りセル４の層温度がT3以上
であるか否かが判断される。ここでT3はクリン
カの溶融温度に近い温度たとえば950゜である。

セル４の層温度がT3以上であるときにはステ
ツプn10からステツプn11に移り空気流量が急速
に絞り込まれる。このようなステツプn11におけ
る操作によつてセル４の燃焼を防いで消火する。
そのためクリンカの発生が防がれる。セル４の層
温度がT3未満であるときにはステツプn8に再び
戻り、通常の遅い速度で空気流量が徐々に絞り込
まれていく。

ステツプn11において空気流量が急速に絞り込
まれ、空気流量が完全に零になるとステツプn12
からステツプn13に移り、セル４が完全に停止す
る。

以上のように本発明によれば、停止しようとす
るセルへの空気流量と未燃分の燃焼時間を適正に
行なうことによつてセル内の未燃分を完全に燃え
尽かせることができ、そのため停止セルでの未燃
分の燃焼によつて層温度が上昇してセル内の灰分
が溶融凝結することが防止される。さらにまた未
燃分の燃焼時間完了後供給空気流量をできるだけ
滑らかに減少して停止する操作を行なうことによ
つて停止しようとするセルが流動層状態から固定
層状態にゆつくりと移行し、層内伝熱管への伝熱
量が急激に低下することが回避され、そのためボ
イラ発生蒸気の圧力および温度の変動を小さくす
ることができる。換言すれば蒸気の質の劣化が防
止される。

すなわち本発明は、複数に分割されている層領
域であるセルのうち、ボイラ負荷減少に応じて、
その１つのセルへの燃料供給を止めてから、供給
空気を減少させて、止める方法である。このよう
に、燃料を止めた後、セル内の未燃の燃料の燃焼
を完了するために、供給空気を一定流量で供給
し、この一定流量の値は、停止させたいセルに設
けた複数の温度計によつて検出される温度のばら
つきの状態に基づいて決定し、この値は、流動し
ている他のセルからの層物質の移動が少ない状態
になる値であり、未燃分の燃焼完了後、蒸気の圧
力および蒸気の温度が一定となるように減少時間
変化率を決定し、供給空気量を減少する。

しかも本発明では、供給空気の流量を減少する
際に、流動層特有の問題として、空気流量が減少
して空気流速が小さくなると、流動層状態から固
定層状態に移行し、この移行が急激であると、ボ
イラ発生蒸気圧力および温度の変動が大きくなる
おそれがあり、このことを防ぐために、ゆつくり
移行するように供給空気の流量を減少させる。

また本発明によれば、空気を徐々に減少させる
途中で、層温度がセル内の灰分の溶融温度近くま
で上昇したときには、空気の減少時間変化率を大
きくし、これによつて灰分の溶融・凝結がなくな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体の系統図、第
２図は流動ボイラ１の他の実施例の簡略化した断
面図、第３図はボイラ負荷と層温度の関係を示す
グラフ、第４図は本発明に従うボイラ負荷減少時
の運転方法を示すフローチヤート、第５図はボイ
ラ負荷変化時の応答波形図である。 １……流動層ボイラ、２……流動層、４，５…
…セル、９，５０……空気流量調節手段、７，１
１……燃料流量調節手段、１６……蒸気圧力検出
器、１７……蒸気流量検出器、２０，２４……セ
ル停止用演算器、２７，２８……温度検出器、３
０……蒸気温度検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数に分割された流動層領域であるセルのう
   ち、停止させたいセルの燃料と空気を負荷の減少
   に応じて減少させてゆき、この停止させたいセル
   に複数の温度計を設けて温度を検出し、この停止
   させたいセルへの燃料の供給を止めて未燃分の燃
   料の燃焼を完了しかつ流動している他のセルから
   の層物質の移動が少ない状態になるような空気流
   量の値を、各温度計の検出温度のばらつきの状態
   に基づいて、決定し、この停止させたいセルへの
   空気を、前記値の流量で供給し続け、未燃分の燃
   焼完了後、蒸気の圧力および蒸気の温度が一定と
   なるように、減少時間変化率を決定し、その決定
   した減少時間変化率で空気を徐々に減少させるこ
   とを特徴とする流動層ボイラの負荷減少時の運転
   方法。 ２ 複数に分割された流動層領域であるセルのう
   ち、停止させたいセルの燃料と空気を負荷の減少
   に応じて減少させてゆき、この停止させたいセル
   に複数の温度計を設けて温度を検出し、この停止
   させたいセルへの燃料の供給を止めて未燃分の燃
   料の燃焼を完了しかつ流動している他のセルから
   の層物質の移動が少ない状態になるような空気流
   量の値を、各温度計の検出温度のばらつきの状態
   に基づいて、決定し、この停止させたいセルへの
   空気を、前記値の流量で供給し続け、未燃分の燃
   焼完了後、蒸気の圧力および蒸気の温度が一定と
   なるように、減少時間変化率を決定し、その決定
   した減少時間変化率で空気を徐々に減少させ、空
   気を徐々に減少させる途中で、層温度がセル内の
   灰分の溶解温度近くまで上昇したときには、空気
   の減少時間変化率を大きくすることを特徴とする
   流動層ボイラの負荷減少時の運転方法。