(57)【要約】【課題】簡易な方法で給炭管の内部の石炭の湿分の状況を把握し、注水量を調整できる微粉炭の供給設備を提供すること。【解決手段】微粉炭供給設備（１）は、粉砕前の石炭を貯留するバンカ（１０）と、石炭を粉砕する微粉炭機（２０）と、バンカ（１０）と微粉炭機（２０）とを連結する給炭管（３０）と、給炭管（３０）の周囲に設置され、給炭管（３０）内を通過する石炭から、直接的又は間接的に発する振動情報を取得する振動情報取得手段（６０）と、を備える。振動情報は、給炭管（３０）からの直接振動情報でもよく、給炭管（３０）を介して発生する振動情報でもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕前の石炭を貯留するバンカと、
前記石炭を粉砕する微粉炭機と、
前記バンカと前記微粉炭機とを連結する給炭管と、
前記給炭管の周囲に設置され、該給炭管内を通過する前記石炭から、直接的又は間接的に発する振動情報を取得する振動情報取得手段と、を備える微粉炭供給設備。
【請求項２】
前記振動情報取得手段が前記石炭の通過音を測定する通過音測定装置である請求項１記載の微粉炭供給設備。
【請求項３】
前記振動情報取得手段が前記石炭の通過音量を測定する通過音測定装置である請求項２記載の微粉炭供給設備。
【請求項４】
前記振動情報取得手段が前記石炭の通過による前記給炭管の振動を測定する振動測定装置である請求項１記載の微粉炭供給設備。
【請求項５】
前記振動情報が所定の閾値を越えた場合に前記給炭管内への注水を行う注水手段を更に備える請求項１から４いずれか記載の微粉炭供給設備。
【請求項６】
粉砕前の石炭を貯留するバンカから前記石炭を粉砕する微粉炭機に至る給炭管の周囲に、前記給炭管内を通過する前記石炭から、直接的又は間接的に発する振動情報を取得するセンサを取り付け、この振動情報の変化から、前記給炭管内への石炭付着状況を把握する管内石炭付着の検査方法。
【請求項７】
請求項６の検査方法によって前記振動情報の変化と、前記給炭管内への前記石炭付着状況との関係をあらかじめ把握し、前記振動情報が所定の閾値を越えた場合に前記給炭管内への注水を行う微粉炭供給設備の運転方法。
【請求項８】
請求項６の検査方法によって前記振動情報の変化と、前記給炭管内への前記石炭付着状況との関係をあらかじめ把握し、前記振動情報が所定の閾値を越えた場合に前記給炭管内への前記石炭の供給を停止する微粉炭供給設備の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粉炭方式の石炭火力発電設備において、微粉炭を得る微粉炭供給設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、石炭火力発電設備の大部分では石炭の塊を粉砕した微粉炭が燃料とされている。このため、ボイラの上流には、石炭を粉砕する微粉炭供給設備が設けられている。微粉炭供給設備は、粉砕前の塊状の石炭を貯留するバンカと、塊状の石炭を粉砕する微粉炭機と、バンカと微粉炭機との間を連結する給炭管と、を備えている。
【０００３】
石炭は、石炭に含まれる粘土等の水分が乾燥すると固化する性質を有する。石炭が乾燥すると、酸素と結合して発火したり、石炭が流通する給炭管の内壁に付着して給炭管が閉塞され、石炭をバンカから微粉炭機に供給できなくなる恐れがある。そこで、給炭管の内壁に注水して石炭の乾燥による固化を防止する必要がある。しかしながら、注水の量が多すぎた場合にも、石炭が流通する給炭管の内壁に付着して給炭管が閉塞され、石炭をバンカから微粉炭機に供給できなくなる恐れがある。また、石炭に含まれる水分が増加して微粉炭機から微粉炭を得る効率の低下を招く場合があり、石炭の湿分に応じて適切な量を注水する必要がある。
【０００４】
そこで、給炭管の内壁に管壁温度検出器を設け、給炭管の内壁の温度を検出し、検出した温度に応じて注水の量を制御する手法が知られている（特許文献１参照）。特許文献１の管壁温度検出器は、温度センサとして熱電対を有し、この熱電対は給炭管の内壁の複数箇所に孔を開けて挿入されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２６９３９４号公報
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の手法では、管壁温度検出器の熱電対を設けるために給炭管の内壁に複数の孔を開ける必要があり、管壁温度検出器の設置工事は大掛かりなものとならざるを得ない。また、給炭管に開ける孔の数が多くなると、給炭管の耐久性にも影響が生じる。このため、既存の設備には、特許文献１に記載の管壁温度検出器を設けづらく、より簡易な方法で給炭管の内部の石炭の湿分の状況を把握し、注水量を調整できる装置が求められていた。
【０００７】
また、管壁温度はそもそも周囲の環境や通過物体の温度によって大きく変化するため、それらの補正が必要になるなど、その測定精度にも問題がある。火力発電所のような大型システムプラントにおいて、微粉炭供給設備は建屋内に実質露出状態で配置されており、細かい温調などは困難である。このため、より簡単な構造で、適用範囲が広く、かつ、充分な精度が得られる方法が求められていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、簡易な方法で給炭管の内部の石炭の湿分の状況を把握し、注水量を調整できる微粉炭の供給設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）  本発明の微粉炭供給設備は、粉砕前の石炭を貯留するバンカと、前記石炭を粉砕する微粉炭機と、前記バンカと前記微粉炭機とを連結する給炭管と、前記給炭管の周囲に設置され、該給炭管内を通過する前記石炭から、直接的又は間接的に発する振動情報を取得する振動情報取得手段とを備える。
【００１０】
（２）  前記振動情報取得手段が前記石炭の通過音を測定する通過音測定装置であることが好ましい。
【００１１】
（３）  前記振動情報取得手段が前記石炭の通過音量を測定する通過音測定装置であることが好ましい。
【００１２】
（４）  前記振動情報取得手段が前記石炭の通過による前記給炭管の振動を測定する振動測定装置であることが好ましい。
【００１３】
（５）  前記振動情報が所定の閾値を越えた場合に前記給炭管内への注水を行う注水手段を更に備えることが好ましい。
【００１４】
（６）  本発明の管内石炭付着の検査方法は、粉砕前の石炭を貯留するバンカから前記石炭を粉砕する微粉炭機に至る給炭管の周囲に、前記給炭管内を通過する前記石炭から、直接的又は間接的に発する振動情報を取得するセンサを取り付け、この振動情報の変化から、前記給炭管内への石炭付着状況を把握する。
【００１５】
（７）  本発明の微粉炭供給設備の運転方法は、（６）の検査方法によって前記振動情報の変化と、前記給炭管内への前記石炭付着状況との関係をあらかじめ把握し、前記振動情報が所定の閾値を越えた場合に前記給炭管内への注水を行う。
【００１６】
（８）  本発明の微粉炭供給設備の運転方法は、（６）の検査方法によって前記振動情報の変化と、前記給炭管内への前記石炭付着状況との関係をあらかじめ把握し、前記振動情報が所定の閾値を越えた場合に前記給炭管内への前記石炭の供給を停止する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡易な方法で給炭管の内部の石炭の湿分を把握し、注水量を調整できる微粉炭の供給設備を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態による微粉炭供給設備を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態による微粉炭供給設備の動作を説明する図である。
【図３】本発明の他の実施形態による微粉炭供給設備を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の微粉炭供給設備に係る好ましい一実施形態について図面を参照ながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態である微粉炭供給設備１を示す概略図である。微粉炭供給設備１は、石炭を燃焼させることにより発電する石炭火力発電設備（図示せず）の内部に設けられ、塊状の石炭を細かく砕いて微粉炭を得る設備である。図には示されていないが、微粉炭供給設備は石炭火力発電設備に通常複数基が設置されており、図１の微粉炭供給設備１はその一つである。
【００２０】
微粉炭供給設備１は、粉砕前の石炭を貯留するバンカ１０と、バンカ１０の下方に設けられる給炭機４０と、石炭を粉砕する微粉炭機２０と、バンカ１０と微粉炭機２０とを給炭機４０を介して連結する給炭管３０と、給炭管３０内への注水を行う注水手段５０と、給炭管３０の周囲に設置される振動情報取得手段としての一例である通過音測定装置６０と、制御装置７０と、を備える。なお、この微粉炭機２０の下流には図示しないボイラが接続されている。
【００２１】
バンカ１０は、石炭を塊の状態で貯留するバンカ本体１１と、バンカ本体１１の下方に設けられる開口１１ａと、開口１１ａに設けられるゲート弁１２と、開口１１ａと連通する供給路１３を備える。バンカ本体１１は、断面の面積が小さくなるように下方に向けて徐々にすぼまっており、バンカ本体１１の下端部に、開口１１ａが設けられている。ゲート弁１２は、開口１１ａと供給路１３との間を水平方向に遮断又は開放する。ゲート弁１２を開放すると、石炭がバンカ本体１１から供給路１３へ流通する。なお、ここでいうバンカ１０はいわゆるサブバンカであり、この上流には、図示しないが更に大きなメインバンカが接続されている。本発明でいうところのバンカとは、サブバンカ、メインバンカを含むものであるので、メインバンカから直接、給炭機４０に接続される場合も当然に本発明の範囲内である。
【００２２】
給炭機４０は、供給路１３の下方に設けられ、ローラにより回転するベルトコンベア４１を有する。給炭機４０は、供給路１３から供給された石炭を、ベルトコンベア４１で微粉炭機２０に搬送する。
給炭管３０は、給炭機４０の下方に設けられる配管であり、一端が給炭機４０に、他端が微粉炭機２０に接続される。
微粉炭機２０は、内部に石炭を粉砕するローラを有し、モータ２１でローラが配置されるテーブルを回転させ、石炭をすりつぶして微粉炭を得るミル方式である。微粉炭機２０の内部には、高温の空気が供給されている。給炭管３０を通過して微粉炭機２０に供給される石炭は、給炭管３０の下方及び微粉炭機２０の内部で乾燥され、粉砕される。
【００２３】
注水手段５０は、給炭管３０を流通する石炭の湿分に応じて、給炭管３０内への注水を行う手段である。注水手段５０は、注水器５１と、注水孔５１ａと、注水管５３と、注水弁５２と、を備える。注水器５１及び注水孔５１ａは、給炭管３０の微粉炭機２０側に配置される。注水管５３は、注水器５１に接続される。図示しない水の供給装置から、水が注水管５３に供給され、注水孔５１ａから給炭管３０の内壁に供給される。注水弁５２は、注水管５３に設けられ、注水する水の量に応じて開閉される。
【００２４】
通過音測定装置６０は、給炭管３０の周囲に、給炭管３０と直接接しない位置に設置され、制御装置７０に接続されている。通過音測定装置６０は、給炭管３０内を通過する石炭から給炭管３０を介して発せられる音情報を間接的に取得し、石炭の通過音を測定する。通過音測定装置６０は、例えば、給炭管３０内を通過する石炭の通過音量を測定する音量測定装置である。通過音測定装置６０は、センサ６１となるマイクロフォンを通じて給炭管３０の内部を流通する石炭から発生する音を取得し、周波数として電気信号に変換して、石炭が通過する際の音量を測定する。音量とは、音圧レベルである。取得された振動情報は、制御装置７０に送信される。なお、石炭付着状況に関係する所定の周波数をあらかじめフィルタリングしてもよい。
【００２５】
制御装置７０は、通過音測定装置６０から送信された電気信号を受信する。制御装置７０は、給炭管３０の内部を通過する石炭が、好ましい湿分を有する状態、すなわち石炭の付着水分が好ましい量であった場合における音量や、石炭の付着水分が少ない状態、多い状態の音量を記憶している。給炭管３０の管内の石炭の付着は、石炭の付着水分の量に応じて変化する。制御装置７０は、振動情報の変化と、給炭管３０の管内の石炭付着状況との関係をあらかじめ把握しており、この振動情報の変化から、給炭管３０の管内の石炭付着を検査し、給炭管３０内への石炭付着状況を把握する。
【００２６】
制御装置７０は、石炭に付着する水分が少なく、乾燥している状態の閾値として基準となる閾値Ａを記憶している。また、石炭に付着する水分が多く、湿っているために詰まりやすくなる状態を示す閾値として、閾値Ａより小さい閾値Ｂを記憶している。閾値Ａは、乾燥した石炭が、給炭管３０に接触して音をたてるため比較的大きく、閾値Ｂは、石炭が湿ると接触する音が小さくなるため比較的小さい。閾値は、音圧レベルの大小で設定される。例えば、閾値Ａは、１００〜１１０ｄＢであり、閾値Ｂは９０〜１００ｄＢを例示できる。石炭の湿分の好ましい状況としては、石炭に付着する水分が５質量％よりも少ないことが例示できる。石炭に付着する水分が多すぎて、給炭管３０の内部で詰まりやすい状況としては、石炭に付着する水分が５質量％以上であることが例示できる。反対に、石炭に付着する水分が少なすぎて給炭管３０の内部で詰まりやすい状況としては、石炭に付着する水分が２質量％以下であることが例示できる。
【００２７】
制御装置７０は、通過音測定装置６０から取得した振動情報を、制御装置７０で記憶している所定の閾値と比較し、振動情報に応じて微粉炭供給設備１を運転する。例えば、制御装置７０は、振動情報が所定の閾値Ａを越えている場合、石炭の付着水分が少なすぎると判断する。そこで、制御装置７０は、振動情報が所定の閾値Ａを越えている場合に、給炭管３０内へ注水弁５２を開いて注水を行うか、また、注水の量を更に増加させる。
【００２８】
また、制御装置７０は、振動情報が閾値Ａよりも小さい閾値Ｂより更に小さい場合、石炭の付着水分が多すぎると判断し、給炭管３０内への石炭の供給を停止する。
【００２９】
次に、本実施形態の微粉炭供給設備１の動作について、図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の微粉炭供給設備１の動作を説明するフローチャートである。微粉炭供給設備１の運転を開始し、石炭が給炭管３０を流通して給炭機４０から微粉炭機２０へ流通するようになると、制御装置７０は、通過音測定装置６０を介して、給炭管３０の内部を通過する石炭の振動情報を取得する（Ｓ１）。
【００３０】
制御装置７０は、振動情報と閾値Ａとを比較する（Ｓ２）。振動情報が閾値Ａを越えている場合、給炭管３０内へ注水を開始する（Ｓ３）。なお、図示していないが、制御装置７０は、振動情報が閾値Ａを越えている場合、現在注水中か否かを判断し、注水中であれば注水量を増量することとしてよい。
【００３１】
制御装置７０は、振動情報が閾値Ａ以下である場合、振動情報と閾値Ｂとを比較する（Ｓ４）。制御装置７０は、振動情報が閾値Ｂより小さい場合、この微粉炭供給設備１での石炭の供給を停止する（Ｓ５）。微粉炭供給設備は、石炭火力発電の設備内に複数設けられているので、他の微粉炭供給設備により石炭を砕いて微粉炭を得る。また、振動情報が、閾値Ａ以下であり、閾値Ｂ以上である場合には、制御装置７０は、現状を維持する（Ｓ６）。
【００３２】
以上の微粉炭供給設備１によれば、以下のような効果を奏する。
給炭管３０の周囲に、給炭管３０内を通過する石炭の振動情報を取得する通過音測定装置６０を設けた。通過音測定装置６０は給炭管３０の外側に、給炭管３０と直接接しない状態で取り付けることができるため、給炭管３０に孔を開けたりせずに簡易に設置でき、大掛かりな工事を必要としない。よって、微粉炭供給設備１は、既存の設備を用いることができる。
【００３３】
音情報取得手段として、通過音測定装置６０を用いた。このため、給炭管３０内を通過する石炭の状態を給炭管３０の外側で把握することができる。また、設備の運転員等の人間の勘に頼ることなく、客観的に給炭管３０内を通過する石炭の石炭付着状況を検査し、把握することができる。
【００３４】
振動情報が所定の閾値Ａを越えている場合に、給炭管３０内への注水を行う注水手段を設けた。このため、通過音測定装置６０から取得した石炭付着情報の内容に応じて自動で給炭管３０内への注水を行うことができる。よって、注水を行う時期及び注水量を適切に調整することができる。
【００３５】
また、振動情報が所定の閾値Ｂより小さい場合に、給炭管３０内への石炭の供給を停止することとした。このため、給炭管３０の内部に付着した石炭を除去して微粉炭供給設備１を再度運転できるよう調節することができる。また、石炭火力発電設備内の他の微粉炭供給設備を運転して塊状の石炭を砕くことで、微粉炭を滞りなく供給することができる。
【００３６】
次に本発明の他の実施形態を図３を参照して説明する。一の実施形態と同一構成要件については、同一の符号を付し、説明を省略する。他の実施形態として特に説明しない点は、先の述べた一の実施形態と同様の構成を有し、同様の効果を奏する。
【００３７】
他の実施形態に係る微粉炭供給設備１Ａでは、振動情報取得手段としての通過音測定装置６０Ａは、石炭が給炭管３０を通過することにより生じる給炭管３０の振動を測定する振動測定装置である。通過音測定装置６０Ａは、給炭管３０の外壁に設置され、給炭管３０内を通過する石炭からの振動情報を給炭管３０の外周壁から直接的に取得する。通過音測定装置６０Ａは、センサ６１ａ及び検出器を有する。センサ６１ａは、給炭管３０の外壁に接触させるように固定して取り付けられる。センサ６１ａは、給炭管３０の振動を検知する。通過音測定装置６０Ａは、センサ６１ａで検知した振動を電気信号に変換し検出器で記録する。通過音測定装置６０Ａは、給炭管３０の内部の石炭の状態を、センサ６１ａにより振動音として検知し、検出器で電気信号に変換して記録し、振動レベル（加速度振幅）の大きさを給炭管３０内を通過する石炭の振動情報として取得する。取得された振動情報は、制御装置７０に送信される。
【００３８】
また、一実施形態として、通過音測定装置６０を給炭管３０の周囲に設置した場合について説明したが、図３に示すように、通過音測定装置６０Ａを給炭管３０の周囲に設置するとともに、通過音測定装置６０Ｂをバンカ１０から給炭機４０へ接続される供給路１３の周囲に設置してもよい。バンカ１０から給炭機４０の間に設けられる供給路１３は、給炭管３０と同様、配管で構成されている。このため、バンカ１０から供給される石炭に含まれる湿分の状況によっては詰まりやすくなる。よって、通過音測定装置６０Ｂを供給路１３の周囲に設置することにより、供給路１３の内部を通過する石炭に含まれる湿分の状況も把握することができる。よって、把握した状況に応じてバンカ１０に貯留されている石炭に含まれる湿分を調整することができる。調整は、例えば、バンカ１０に注水手段を設けることにより行ってよい。このように、本発明でいうところの給炭管とは、給炭管３０に限られず供給路１３も含む意味であり、バンカから微粉炭機に至る経路中に配置されていればよい。
【００３９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施例に記載されたものに限定されるものではない。
【００４０】
他の実施形態では、通過音測定装置６０Ｂが、給炭管３０の外壁に直接取り付けられる通過音測定装置６０Ａとともに設置されているが、通過音測定装置６０Ｂは、給炭管３０と直接接しない位置に設置される通過音測定装置６０ともに設置されてもよい。また、通過音測定装置６０Ｂは、音量測定装置及び振動測定装置のいずれであってもよく、音量測定装置の場合には、給炭管３０と直接接しない位置に設置されてよい。
【００４１】
また、通過音測定装置として音量測定装置や振動音測定器を用いることを説明したが、給炭管３０の内部の情報を取得することができれば、更に他の通過音測定装置を用いてもよい。例えば、周波数の高低等を基準とする情報を通過音として測定する装置であってよい。
【００４２】
また、閾値Ｂを設定し、閾値Ｂより小さい場合に石炭の供給を停止することを説明したが、閾値Ｂとは別に、石炭に付着する水分が多すぎる場合の値を閾値Ｃを設定してよい。閾値Ｃを基準に石炭に付着する水分が多すぎる場合を把握し、給炭管３０への注水を停止するように制御を行ってよい。
【符号の説明】
【００４３】
１    微粉炭供給設備
１０  バンカ
２０  微粉炭機
５０  注水手段
６０  音情報取得手段
６１  センサ
【図１】
2011212543.tif 000003
【図２】
2011212543.tif 000004
【図３】
2011212543.tif 000005