(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力容器に収容され容器内の高圧空気が導入される火炉に燃料スラリを供給する燃料配管をパージする方法において、前記燃料配管に、前記燃料スラリのスラリタンクに連通する循環管が接続された三方弁を介設し、燃料スラリの供給が停止したとき、三方弁を三方弁の上流側の燃料配管と循環管とが連通するように作動させた後、三方弁の上流側の燃料配管をパージガスでパージし、その後、三方弁を燃料配管が連通するように作動させて、火炉内圧で燃料配管内の燃料を三方弁の上流側に移動させ、移動後、三方弁を三方弁の上流側の燃料配管と循環管とが連通するように作動させてから三方弁の上流側の燃料配管をパージすることを特徴とする加圧流動層ボイラの燃料パージ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、燃料スラリを供給する燃料配管をパージする加圧流動層ボイラの燃料パージ方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料を高い燃焼効率で燃焼でき、かつコンパクト化、高脱硫率及びプラント熱効率の向上等を図れる加圧流動層ボイラが研究開発されつつある。
【０００３】
加圧流動層ボイラは、図３に示すように、火炉１が収容されている圧力容器２に高圧の空気を供給し、その圧力容器２内の燃焼空気を火炉１内に導いて、燃料（石炭）をベッド材と共に流動化させながら燃焼させるものであり、火炉１からの燃焼排ガスをガスタービンに供給すると共に、流動層内の燃焼熱の一部を伝熱管により収熱して蒸気を発生させ、この蒸気を蒸気タービンに供給する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の加圧流動層ボイラでは、燃料をスラリ状にして供給することが提案されている。例えば粉砕した石炭（石灰石を含む場合もある）と水とを混合してスラリにし、この石炭水スラリ（ＣＷＭ）を火炉に供給する。このように燃料をスラリ状にするため、燃料供給停止時に燃料が燃料配管内に残留し、このままの状態であると燃料が配管等に固着して詰まりの原因となる。特に加圧流動層ボイラでは火炉内が高圧であり、この高圧ガスがノズルや配管内に逆流するため、残留スラリが乾燥して固化し易い。
【０００５】
そこで、本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、燃料の残留による詰まりを抑制できる加圧流動層ボイラの燃料パージ方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の加圧流動層ボイラの燃料パージ方法は、圧力容器に収容され容器内の高圧空気が導入される火炉に燃料スラリを供給する燃料配管をパージする方法において、前記燃料配管に、前記燃料スラリのスラリタンクに連通する循環管が接続された三方弁を介設し、燃料スラリの供給が停止したとき、三方弁を三方弁の上流側の燃料配管と循環管とが連通するように作動させた後、三方弁の上流側の燃料配管をパージガスでパージし、その後、三方弁を燃料配管が連通するように作動させて、火炉内圧で燃料配管内の燃料を三方弁の上流側に移動させ、移動後、三方弁を三方弁の上流側の燃料配管と循環管とが連通するように作動させてから三方弁の上流側の燃料配管をパージするものである。
【０００７】
【作用】
燃料スラリの供給が停止すると、燃料が燃料配管内に残留するが、燃料配管に介設した三方弁が三方弁の上流側の燃料配管と循環管とが連通するように作動され、三方弁の上流側の燃料配管がパージされる。そして、その三方弁は燃料配管が連通するように作動する。これにより、火炉内圧により燃料配管内の燃料が逆流して三方弁より上流側に移動する。移動後、三方弁の上流側の燃料配管がパージされる。これにより、燃料配管内に残留した燃料がパージされるので、燃料の残留による詰まりを抑制することが可能となる。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳述する。
【０００９】
図３において、１は圧力容器２に収容されている火炉を示し、この火炉１には、スラリ状の燃料例えば石炭水スラリ（ＣＷＭ）を噴出する燃料ノズル３が設けられている。
【００１０】
圧力容器２には、容器２内を高圧にするための空気供給管４が接続され、この空気供給管４から高圧の空気が圧力容器２内の空気分散板５から容器１内に噴射される。この空気により灰や石灰石等からなるベッド材が流動化して流動層が形成され、高温高圧（例えば約  ８６０℃、  ９〜１０ｋｇ／ｃｍ２  ）下で燃料（石炭）が燃焼する。この燃焼排ガスは、圧力容器２内のサイクロン６を介して排ガス管７に流入しそしてガスタービン８に供給される。また、燃焼熱の一部は、伝熱管９に収熱され、これにより発生した蒸気が蒸気管１０を介して蒸気タービン１１に供給される。
【００１１】
燃料ノズル３には、図１及び図３に示すように、燃料配管１２が接続され、この燃料配管１２は燃料スラリタンク１３に接続されている。燃料スラリタンク１３は、燃料製造装置などで製造された燃料スラリ（例えば平均粒径が８ｍｍまたはそれ以下の石炭（石灰石を含む場合もある）と水とを混合した石炭水スラリ（ＣＷＭ））が供給・貯蔵されるようになっており、このＣＷＭが燃料配管１２を介して燃料ノズル３から火炉１内に噴出される。また、燃料ノズル３には、コンプレッサ１４、燃料分散空気弁１５、流量調整弁１６、流量計１７を有する燃料分散空気管１８が接続され、燃料分散空気管１８からの空気により燃料が分散される。燃料分散空気管１８にはバックアップ用の窒素（Ｎ２  ）を供給するためのバックアップ弁１９を有するＮ２  供給管２０が接続されている。また、燃料分散空気管１８の流量計１７の下流側には、高圧（例えば３５ｋｇ／ｃｍ２  ）の空気でノズル３のパージを行うための高圧パージ弁２１及びノズルパージ弁２２を有するパージ配管２３が接続され、この高圧パージ弁２１とノズルパージ弁２２との間のパージ配管２３には燃料分散空気弁１５を介した空気等が流入するガス管２４が接続されている。
【００１２】
燃料配管１２には、燃料の流れ方向に、燃料スラリポンプ２５、吐出三方弁２６、燃料遮断弁２７、燃料遮断弁２７の前後の配管の圧力及びその圧力差を計測する圧力計２８が順次介設されている。吐出三方弁２６の残りの口には燃料スラリタンク１３に接続されている循環管２９が接続され、この吐出三方弁２６の開は燃料配管１２が連通する状態を示し、閉は三方弁２６の上流側の燃料配管１２と循環管２９とが連通する状態を示す。すなわち、三方弁２６が開の状態を示すときは燃料スラリポンプ２５からの燃料がノズル３に供給され、閉のときは燃料がスラリタンク１３に戻されて循環する。
【００１３】
燃料スラリポンプ２５と吐出三方弁２６との間の燃料配管１２には圧力７ｋｇ／ｃｍ２  の空気又は前記高圧（３５ｋｇ／ｃｍ２  ）の空気でその燃料配管１２をパージするための吐出パージ弁３０を有するパージ空気管３１が接続されている。循環管２９にはその圧力７ｋｇ／ｃｍ２  の空気で循環管２９内をパージするための循環パージ弁３２を有する循環パージ管３３が接続されている。
【００１４】
吐出三方弁２６と燃料遮断弁２７との間の燃料配管１２には、雑用水等の水を供給するための水濡らし弁３４を有する水供給管３５、水を燃料スラリタンク１３に排出するための水濡らし戻し弁３６を有する水排出管３７、前記ガス管２４に流入した例えば分散空気又は前記パージ配管２３に流入した高圧空気で燃料配管１２をパージするための配管パージ弁３８を有するパージ管３９が接続されている。
【００１５】
燃料遮断弁２７と燃料ノズル３との間の燃料配管１２には、前記ガス管２４に流入した例えば分散空気で燃料配管１２をパージするための逆流防止パージ弁４０を有するパージ導管４１が接続されている。
【００１６】
次に燃料配管１２をパージする場合について述べる。
【００１７】
起動時は、ガスタービン８を起動させた後、圧力容器２内の圧力が  ０．５ｋｇ／ｃｍ２  以上になると、逆流防止パージ弁４０を開き（尚、燃料分散空気弁１５は通常開状態に維持される）、燃料スラリが配管１２等を逆流するのを防止する。そして、圧力計２８により燃料配管１２内の詰まりを判断する。これは、燃料配管１２がノズル３を介して火炉１に接続されているためであり、燃料配管１２内の圧力が火炉１圧とほぼ同じである場合は詰まり無し、圧力差が大きい場合には詰まり有りとする。詰まり有りの場合は、詰まりを解消するための詰まり解消パージ（後述する）が行われ、これにより詰まりが解消される。詰まりが解消されると、詰まり無しの場合と共に燃料ノズルパージ（後述する）が２回実施され、その後、層内温度が  ６００℃以上になるとＣＷＭの投入が行われ、通常に運転される。
【００１８】
運転中、燃料スラリがトリップされると（ガスタービン運転継続の場合）、図３に示すように、火炉１内が高圧のまま遮断パージマスタが行われる。尚、運転中は、燃料スラリポンプ２５が運転されると共に、吐出三方弁２６、燃料遮断弁２７、燃料分散空気弁１５、流量調整弁１６及び逆流防止パージ弁４０が開であり、それ以外の弁は通常閉である。
【００１９】
遮断パージマスタは次のようにして行われる。
【００２０】
まず、スラリポンプ２５が停止すると、燃料遮断弁２７，三方弁２６が開から閉になるように作動する。燃料遮断弁２７，三方弁２６が閉になると、吐出パージ弁３０，ノズルパージ弁２２が開となる。これにより、例えば高圧（３５ｋｇ／ｃｍ２  ）の空気が三方弁２６の上流側の燃料配管１２に供給されて、その配管１２内の燃料が循環管２９を介して燃料スラリタンク１３に戻され、三方弁２６の上流側の燃料配管１２がパージされると共に、燃料ノズル３がパージされる。そして、所定時間（三方弁２６の上流側の燃料配管１２のパージが終了した）後、吐出パージ弁３０が閉じられ、燃料遮断弁２７，三方弁２６が開となる。これにより、燃料配管１２が火炉１と連通して炉１内圧により三方弁２６より下流側の燃料が三方弁２６の上流側の燃料配管１２に移動する。移動後、三方弁２６が閉へと作動すると共に配管パージ弁３８が開へと作動し、三方弁２６が閉じられると吐出パージ弁３０が開となる。これにより、配管パージ弁３８からのガスで三方弁２６の下流側の燃料配管１２がパージされると共に、三方弁２６の上流側の燃料配管１２がパージされる。そして配管パージ弁３８、燃料遮断弁２７が閉じられると、水濡らし弁３４，水濡らし戻し弁３６が開となる。これにより、雑用水等の水が吐出三方弁２６と燃料遮断弁２７との間の燃料配管１２に供給されて、水によりその燃料配管１２がパージされる。そして、吐出パージ弁３０、ノズルパージ弁２２、水濡らし弁３４が閉となり、その後、水濡らし戻し弁３６が閉となって、遮断パージマスタが終了する。
【００２１】
すなわち、まず、三方弁２６の上流側の燃料配管１２内の燃料が燃料タンク１３に戻され、次に、火炉１内圧を利用して三方弁２６より下流側の燃料が三方弁２６の上流側の燃料配管１２に移動された後、この燃料がタンク１３に戻されてその燃料配管１２が空気でパージされると共に、三方弁２６の下流側の燃料配管１２が空気でパージされてから三方弁２６と燃料遮断弁２７との間の燃料配管１２が水でパージされて、遮断パージマスタが終了する。このように、燃料のパージを三方弁２６及び燃料遮断弁２７を用いて火炉１内圧が作用しないところで行うので、高圧の火炉１内に燃料をパージする場合に比して配管１２等に燃料が残留しにくくより確実に燃料のパージを行える。また、火炉１内の高圧ガスを利用して燃料の移動を行うので、その移動を行うためのガスや配管等を必要としない。さらに、三方弁２６と燃料遮断弁２７との間の燃料配管１２を水でパージしたので、より確実に燃料のパージを行える。よって、燃料配管１２内に残留した燃料を火炉１内圧を利用しつつ燃料スラリタンク１３に戻すことができ、燃料の残留による詰まりを抑制することができる。
【００２２】
遮断パージマスタ終了後、燃料ノズルパージが１回実施されてから層高下げ操作が実施される。層高が  ０．２ｍ以下になると燃料ノズルパージが１回実施され、その後ガスタービン８が停止される。
【００２３】
燃料ノズルパージは次のようにして行われる。
【００２４】
水濡らし戻し弁３６が開となると、水濡らし弁３４が１０秒開かれ、水により吐出三方弁２６と燃料遮断弁２７との間の燃料配管１２がパージされる。水濡らし弁３４、水濡らし戻し弁３６が閉じられると、配管パージ弁３８が開けられ、逆流防止パージ弁４０が閉じられた後、燃料遮断弁２７が３０秒開けられる。これにより配管パージ弁３８からの空気により、吐出三方弁２６の下流側の燃料配管１２がパージされる。燃料遮断弁２７、配管パージ弁３８が閉じられると、逆流防止パージ弁４０が開けられる。そして、水濡らし戻し弁３６が開けられてから水濡らし弁３４が１０秒開かれ、水による吐出三方弁２６と燃料遮断弁２７との間の燃料配管１２のパージが行われ、水濡らし弁３４、水濡らし戻し弁３６が閉じられて、燃料ノズルパージが終了する。これにより、吐出三方弁２６の下流側の燃料配管１２がパージされる。このパージは一種のクリーニングであり、これによりその燃料配管１２に燃料が残留又は付着しにくくなる。これは、その燃料配管１２に燃料が付着しやすいからである。
【００２５】
次に、運転中にガスタービン８がトリップされる場合を述べる。
【００２６】
ガスタービン８がトリップされると、火炉１の冷却が行われると共に、次に述べるようなＧＴトリップ遮断パージが行われる。
【００２７】
ＧＴトリップ遮断パージ
スラリポンプ２５が停止すると、燃料遮断弁２７，三方弁２６が開から閉になるように作動する。燃料遮断弁２７，三方弁２６が閉になると、吐出パージ弁３０，ノズルパージ弁２２が開となる。これにより、例えば高圧（３５ｋｇ／ｃｍ２  ）の空気が三方弁２６の上流側の燃料配管１２に供給されて、その配管１２内の燃料が循環管２９を介して燃料スラリタンク１３に戻され、三方弁２６の上流側の燃料配管１２がパージされると共に、燃料ノズル３がパージされる。そして、所定時間（三方弁２６の上流側の燃料配管１２のパージ終了）後、吐出パージ弁３０が閉じられ、燃料遮断弁２７，三方弁２６が開となる。これにより、燃料配管１２が火炉１と連通して炉１内圧により三方弁２６より下流側の燃料が三方弁２６の上流側の燃料配管１２に移動する。移動後、三方弁２６が閉じられると、吐出パージ弁３０が開となる。これにより、配管パージ弁３８からのガスで三方弁２６の下流側の燃料配管１２がパージされると共に、三方弁２６の上流側の燃料配管１２がパージされる。そして燃料遮断弁２７が閉じられてから、吐出パージ弁３０，ノズルパージ弁２２が閉じられて、ＧＴトリップ遮断パージマスタが終了する。このように、燃料のパージを三方弁２６及び燃料遮断弁２７を用いて火炉１内圧が作用しないところで行うので、高圧の火炉１内に燃料をパージする場合に比して配管１２等に燃料が残留しにくくより確実に燃料のパージを行える。また、火炉１内の高圧ガスを利用して燃料の移動を行うので、その移動を行うためのガスや配管等を必要としない。よって、燃料配管１２内に残留した燃料を火炉１内圧を利用しつつ燃料スラリタンク１３に戻すことができ、燃料の残留による詰まりを抑制することができる。
【００２８】
そして、ＧＴトリップ遮断パージマスタが終了すると共に、層内温度が  ３５０℃以下になると、ガスタービン８を再起動する（この際逆流防止パージ弁４０が開とならないようにする）。ガスタービン再起動後、図５に示すような一連の詰まり解消パージが行われる。
【００２９】
詰まり解消パージは、詰まりが発生した場合等に行われるもので、具体的には図２に示すようにして行われる。
【００３０】
図２に示すように、まず、スラリノズル詰まりが発生すると、スラリポンプ２５が停止された後、前述の遮断パージマスタが行われる。遮断パージマスタが完了すると、スラリポンプ２５の循環運転が開始されると共に、高圧パージ弁２１が開かれる。ガスタービントリップ時の場合はここから始まる。そしてノズルパージ弁２２が開かれてから逆流防止パージ弁４０が閉じられる。次に、水張り・リバース、リバース、空気パージが順次行われ、詰まりが解消されるまではこの３つの操作が繰り返される。すなわち、詰まりが解消されるまではこれらの操作が繰り返され、また水張り・リバースのみでも詰まりが解消される（圧力計２８により確認される）こともありうる。尚、これら３つの操作のいずれかを繰り返し実施して詰まりを解消するようにしてもよい。詰まりが解消されると、燃料ノズルパージが２回実施されて、詰まりが解消されたことになり、逆流防止パージ弁４０が開、ノズルパージ弁２２が閉、高圧パージ弁２１が閉へと順次作動して、詰まり解消パージが終了する。
【００３１】
水張り・リバース
水濡らし戻し弁３６が開となると、水濡らし弁３４が１０秒開けられ、吐出三方弁２６と燃料遮断弁２７との間の燃料配管１２が水によりパージされる。水濡らし弁３４、水濡らし戻し弁３６が閉じられると、燃料遮断弁２７が５秒開けられ、燃料配管１２の燃料遮断弁２７の前後が連通して、火炉１内のガスが燃料配管１２、水濡らし戻し弁３６及び水排出管３７を介して燃料スラリタンク１３に流入し、燃料配管１２内がパージされる。これらの操作が繰り返された後、水濡らし戻し弁３６が開となると、水濡らし弁３４が１０秒開かれてから、燃料遮断弁２７が５秒開けられる。これにより、吐出三方弁２６と燃料遮断弁２７との間の燃料配管１２が水によりパージされてから、火炉１内のガスにより燃料配管１２内がパージされ、水張り・リバースが終了する。
【００３２】
リバース
水濡らし戻し弁３６が開けられてから燃料遮断弁２７が５秒開けられ、燃料配管１２の燃料遮断弁２７の前後が連通して、火炉１内のガスが燃料配管１２、水濡らし戻し弁３６及び水排出管３７を介して燃料スラリタンク１３に流入し、燃料配管１２内がパージされる。パージ後、燃料遮断弁２７、水濡らし戻し弁３６が閉じられ、リバースが終了する。
【００３３】
空気パージ
配管パージ弁３８が開けられてから燃料遮断弁２７が３０秒開けられる。これにより、高圧（３５ｋｇ／ｃｍ２  ）の空気が燃料配管１２内を火炉１へと流れ、配管１２がパージされる。パージ後、燃料遮断弁２７、配管パージ弁３８が閉じられ、空気パージが終了する。
【００３４】
すなわち、水張り・リバース、リバース、空気パージを行うと、まず吐出三方弁２６と燃料遮断弁２７との間の燃料配管１２が水によりパージされ、そして火炉１内のガスが吐出三方弁２６の下流側の燃料配管１２を逆流してその配管１２内がパージされ、次に高圧（３５ｋｇ／ｃｍ２  ）の空気がその燃料配管１２内に火炉１に向けて流れて配管１２がパージされる。このように、燃料配管１２内が水でパージされると共にガスが管１２内を行ったり来たりするので、燃料配管１２又は燃料ノズル３の詰まりを解消することができる。また、火炉１内の高圧ガスを利用して詰まりの解消を行うので、燃料配管１２内を逆流させるためのガスや配管等が不要で装置の簡素化が図れる。尚、吐出三方弁２６の下流側だけをパージするのは、停止時に吐出三方弁２６の上流側の燃料配管１２は水張りされるため詰まりが発生することがほとんどないからである。
【００３５】
従って、燃料配管１２内に残留した燃料がパージされるので、燃料の残留による詰まりを抑制することができると共に、詰まりが発生しても詰まりを解消することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、燃料の残留による詰まりを抑制できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の詰まり解消パージを説明するための図である。
【図３】加圧流動層ボイラの一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１  火炉
２  圧力容器
１２  燃料配管
１３  スラリタンク
２６  三方弁
２９  循環管
【図１】
0003555235.tif 000002
【図２】
0003555235.tif 000003
【図３】
0003555235.tif 000004