JPH1038257A - 石炭性状による安定燃焼の推定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ミルの運転状態と原料炭の性状から、ボイラ
における安定した燃焼を維持でき、かつ経験の浅いオペ
レータ等でもボイラの安定運転を可能にする、石炭性状
による安定燃焼の推定方法を提供する。 【解決手段】 粉砕機の発生熱量Ｑ１と、給炭量の保有
熱量Ｑ２と、１次空気量の保有熱量Ｑ３とからなる入熱
量と、ボイラに供給される微粉炭，空気，水蒸気の保有
熱量Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６と、放散熱量Ｑ７とからなる出熱
量との熱バランスから、ミル出口温度が少なくとも６０
℃以上になるための、給炭量，１次空気温度，及び原料
炭の必要処理水分割合との関係を予め求め、この関係か
らボイラの安定燃焼に必要な１次空気温度又は原料炭の
許容水分割合を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ボイラにおける石炭性
状による安定燃焼の推定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、竪型ミルを用いた石炭焚きボイ
ラの全体構成図である。この図において、１０は竪型ミ
ル、２０は石炭焚きボイラ、２５は蒸気タービンであ
る。竪型ミル１０は、給炭機１１、粉砕機１２、粗粒分
離器１３、等からなり、粉砕機１２は、回転テーブル１
４、圧下ローラ１５、等から構成され、給炭機１１によ
り原料炭１を回転テーブル１４に供給し、回転テーブル
１４の回転により原料炭１を圧下ローラ１５で粉砕し、
下方から供給される一次空気２により粉砕され細粒化し
た石炭を粗粉分離器１３に空気輸送し、粗粉分離器１３
により粗粒をミル内に戻し、微細化した微粉炭３を石炭
焚きボイラ２０に供給するようになっている。給炭機１
１による原料炭１の供給量は、搬送モータ１１ａの回転
速度により調節される。また、一次空気２の供給量は、
一次空気ラインに設けられた流量制御ダンパ１６で調節
され、空気流量検出器１７により流量が検出される。な
お、１８は、空気ブロアである。

【０００３】石炭焚きボイラ２０は、複数の微粉炭バー
ナ２１を有し、各微粉炭バーナ２１にそれぞれ竪型ミル
１０がダクト２２を介して連結されている。また、各石
炭焚きボイラ２０は、蒸発ドラム２３を有し、この蒸発
ドラム２３で分離された水蒸気を蒸気ライン２４を介し
て蒸気タービン２５に供給し、発電機２６を駆動して発
電するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、石炭
焚きボイラでは、原料として供給される粒の荒い石炭を
粉砕機によりミクロン単位の粒径の微粉として燃焼して
いる。原料石炭は水分を含み、粉砕時に乾燥を必要とす
るため微粉搬送用の１次空気温度を高くして粉砕機に供
給している。この乾燥熱量が不足すると粉砕性が劣化
し、粉砕機の運転継続に支障を及ぼし、かつボイラにお
ける燃焼状態が悪化する。

【０００５】従来の石炭焚きボイラでは、ボイラにおけ
る良好な燃焼状態を維持するために、石炭表面水分及
び固有水分、石炭性状（発熱量）、石炭銘柄の実績
数値等を基に主として経験や実績を頼りに事前評価をし
ていた。しかし、かかる従来の手段では、予測熱量が
実際の必要熱量と一致しないことが多く、石炭燃焼開
始後に粉砕機出口温度が低下するなどのトラブルが発生
し、粉砕性を維持できないなど粉砕機の円滑な運転を阻
害することがあった。

【０００６】そのため、水分量による粉砕機への影響
を正確に事前評価する必要があった。すなわち、原料石
炭は、運送及び保管のための表面水分と固有水分とを含
有しており、前者は環境などにより刻々変化するが、ボ
イラ運転上の信頼性の確立には、石炭水分から粉砕機の
必要とする熱量が設備容量に一致するかの事前把握が不
可欠であった。しかし、従来の上述した事前把握は、経
験と実績に頼っているため、経験の浅いオペレータ等で
は判断が困難である問題点があった。

【０００７】本発明は上述した問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ミ
ルの運転状態と原料炭の性状から、ボイラにおける安定
した燃焼を維持できる石炭性状による安定燃焼の推定方
法を提供することにある。更に、本発明の別の目的は、
経験の浅いオペレータ等でもボイラの安定運転を可能に
する石炭性状を容易に判別できる石炭性状による安定燃
焼の推定方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】従来の多くの石炭焚きボ
イラにおける運用実績から、ミル出口温度の低下に伴い
ミルの出炭特性も低下し、ミル出口温度が６０℃以下で
は出炭が顕著に悪化し、従ってボイラの安定燃焼が困難
になることがわかった。本発明はかかる新規の知見に基
づくものである。

【０００９】すなわち、本発明によれば、ミルに供給さ
れる石炭性状（石炭保有水分）から、ミル出口温度８０
℃維持に必要となるミル入口空気温度を求め、供給可能
ミル入口空気温度と比較する、ことを特徴とする石炭性
状による安定燃焼の推定方法が提供される。すなわち、
本発明によれば、ミルの入熱量と出熱量との熱バランス
から、ボイラに供給されるミル出口温度を算出し、該ミ
ル出口温度が少なくとも６０℃以上になるように原料炭
の給炭量及び／又は水分割合を設定する、ことを特徴と
する石炭性状による安定燃焼の推定方法が提供される。

【００１０】また、本発明によれば、粉砕機の発生熱量
と、給炭量の保有熱量と、１次空気量の保有熱量とから
なる入熱量と、ボイラに供給される微粉炭と空気の保有
熱量と、放散熱量とからなる出熱量との熱バランスか
ら、ミル出口温度が少なくとも６０℃以上になるため
の、給炭量と、１次空気温度と、原料炭の必要処理水分
割合との関係を予め求め、該関係からボイラの安定燃焼
に必要な１次空気温度又は原料炭の許容水分割合を決定
する、ことを特徴とする石炭性状による安定燃焼の推定
方法が提供される。

【００１１】ミル出口温度を経験と実績から予測するこ
とは、経験豊富なオペレータにとっても困難である。し
かし、ミルにおける熱バランスを基に放熱量等の実測困
難な熱量を実績データで補うことにより、ミルの運転状
態からミル出口温度を算出することは、原理的に可能で
ある。すなわち、上記本発明の方法によれば、粉砕機
におけるヒートバランスを数式（熱バランス式）により
表現し、実績石炭水分と粉砕機出口温度及び１次空気
温度を把握記録し、実績石炭発熱量と粉砕機出口温度
及び１次空気温度を把握記録し、上記から必要粉砕機
の１次空気温度を数式化し、この関係を実際のボイラ
での数値により修正することにより、粉砕機及び石炭に
対する知識がなくても必要熱量すなわち安定燃焼が把握
可能となり、石炭購入部署での購入石炭性状の範囲が明
確となり、発電所運用部署で石炭性状から粉砕機運転手
法の検討が事前に可能となる。

【００１２】従って、本発明によれば、原料石炭の水分
及び発熱量から数式により粉砕機の必要とする熱量が、
特別な知識を必要とせずに明らかになり、粉砕機運転の
信頼性の確立が石炭燃焼前に可能になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付して使用する。上述したよ
うに、従来の多くの石炭焚きボイラにおける運用実績か
ら、ミル出口温度の低下に伴いミルの出炭特性も低下
し、ミル出口温度が６０℃以下では出炭が顕著に悪化
し、従ってボイラの安定燃焼が困難になることがわかっ
た。また、微粉炭ボイラの運用性能は、ミル出炭特性に
律され、この出炭特性は、ミル出口温度とミル負荷によ
り決まる。このうち、ミル出口温度の制御性は、処理水
分の多少によるミル１次空気のダンパの制御余裕から決
まるため、結果として処理水分から評価することができ
る。更に、ミル負荷は、給炭量，ＨＧＩ，処理水分から
決まり、運用上はミル差圧から評価することができる。

【００１４】なお、処理水分とは、ミル内で乾燥が行わ
れる石炭中の水分を意味し、上述したようにミル出炭特
性に影響の大きいミル粉砕能力及びミル出口温度の制御
性の判断支障となる。この処理水分は石炭分析値から、
表面水分＋０．５×固有水分で求めることができる。

【００１５】図１は、ミルにおける熱バランスを模式的
に示す図である。この図に示すように、ミルの入熱量
は、粉砕機の発生熱量Ｑ１と、給炭量の保有熱量Ｑ２
と、１次空気量の保有熱量Ｑ３とからなる。また、ミル
の出熱量は、ボイラに供給される微粉炭，空気及び水蒸
気の保有熱量Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６と、放散熱量Ｑ７とから
なる。

【００１６】ここで、ミルの入熱量Ｑ１〜Ｑ３は、数１
であらわすことができ、ミルの出熱量Ｑ４〜Ｑ７は、数
２であらわすことができる。更に、熱量保存の法則か
ら、入熱量＝出熱量の式が成り立ち、この式を変形する
ことにより、数３の関係を導くことができる。なお、数
３は、特定のミルにおける運転データを用いている。

【００１７】

【数１】

【００１８】

【数２】

【００１９】

【数３】

【００２０】図２は、給炭量，１次空気温度、及び原料
炭の必要処理水分の割合の関係図であり、ある特定のミ
ルにおける運転条件から、数３の関係を図に顕したもの
である。この図において、横軸は給炭量（ｔ／ｈ）、縦
軸はミル出口温度（℃）、図中の各曲線は、処理水分が
一定の場合を示している。なお、この図は、ミル出口温
度を８０℃とした場合であり、ボイラにおける良好な安
定燃焼を可能にしているが、ミル出口温度を６０℃とし
て、同様の曲線を求めることも容易にできる。

【００２１】図２の曲線を予め求めておくことにより、
処理水分を１次空気温度と給炭量から容易に簡易計算す
ることができ、運用の指標とすることができる。例え
ば、この図を用い、給炭量＝４６ｔ／ｈ，１次空気温度
２３４℃であれば、処理水分が１２％以下の石炭であれ
ば良好な安定燃焼が可能であると判断することができ
る。

【００２２】すなわち、入熱量と出熱量との熱バランス
から、ミル出口温度が少なくとも６０℃以上（この図で
は８０℃）になるための、給炭量と、１次空気温度と、
原料炭の必要処理水分割合との関係を予め求め、この関
係からボイラの安定燃焼に必要な１次空気温度又は原料
炭の許容水分割合を決定することにより、ミルの運転状
態と原料炭の性状から、ボイラにおける安定した燃焼を
維持でき、かつ経験の浅いオペレータ等でもボイラの安
定運転を可能にすることができる。

【００２３】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。

【００２４】

【発明の効果】上述したように本発明の石炭性状による
安定燃焼の推定方法は、ミルの運転状態と原料炭の性状
から、ボイラにおける安定した燃焼を維持でき、かつ経
験の浅いオペレータ等でもボイラの安定運転を可能にす
る、等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ミルにおける熱バランスを模式的に示す図であ
る。

【図２】給炭量，１次空気温度、及び原料炭の必要処理
水の割合の関係図である。

【図３】竪型ミルを用いた石炭焚きボイラの全体構成図
である。

【符号の説明】

１ 原料炭 ２ 一次空気 ３ 微粉炭 １０ 竪型ミル １１ 給炭機 １２ 粉砕機 １３ 粗粒分離器 １４ 回転テーブル １５ 圧下ローラ １６ 流量制御ダンパ １７ 空気流量検出器 １８ 空気ブロア ２０ 石炭焚きボイラ ２１ 微粉炭バーナ ２２ ダクト ２３ 蒸気ドラム ２４ 蒸気ライン ２５ 蒸気タービン ２６ 発電機

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ミルに供給される石炭性状（石炭保有水
   分）から、ミル出口温度８０℃維持に必要となるミル入
   口空気温度を求め、供給可能ミル入口空気温度と比較す
   る、ことを特徴とする石炭性状による安定燃焼の推定方
   法。
2. 【請求項２】 ミルの入熱量と出熱量との熱バランスか
   ら、ボイラに供給されるミル出口温度を算出し、該ミル
   出口温度が少なくとも６０℃以上になるように原料炭の
   給炭量及び／又は水分割合を設定する、ことを特徴とす
   る石炭性状による安定燃焼の推定方法。
3. 【請求項３】 粉砕機の発生熱量と、給炭量の保有熱量
   と、１次空気量の保有熱量とからなる入熱量と、ボイラ
   に供給される微粉炭と空気の保有熱量と、放散熱量とか
   らなる出熱量との熱バランスから、ミル出口温度が少な
   くとも６０℃以上になるための、給炭量と、１次空気温
   度と、原料炭の必要処理水分割合との関係を予め求め、
   該関係からボイラの安定燃焼に必要な１次空気温度又は
   原料炭の許容水分割合を決定する、ことを特徴とする石
   炭性状による安定燃焼の推定方法。