(57)【要約】      （修正有）【課題】低品位炭を燃料とする石炭焚ボイラにおいて、低負荷で運転しているときでも火炉出口での燃焼ガス温度が過度に低下することなく、再熱蒸気温度を定格温度に保つ。【解決手段】設置高さの異なる複数段のバーナ群からなり、高負荷域でのボイラ運転時に主として使用される通常運転用バーナ１５ａ〜１５ｃと、最上段のバーナ１５ｃよりも上位の位置に配置され、低負荷域でのボイラ運転時に使用される複数の低負荷運転用バーナ３２と、通常運転用バーナごとに設置された微粉炭機１７ａ〜１７ｃと、各微粉炭機と通常運転用バーナとを接続する複数の微粉炭管１６ａ〜１６ｃを備える。さらに、最下段の通常運転用バーナ１５ａに微粉炭を供給する微粉炭機１７ａには、最下段の通常運転用バーナ１５に接続された微粉炭管１６ａと低負荷運転用バーナに接続された微粉炭管３３とを、そのうち一方の微粉炭管に切り替える微粉炭管切替装置３０を介して接続される。【選択図】図１
2015218920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粉炭を燃焼させる複数のバーナを火炉の下部に備えた石炭焚ボイラにおいて、
設置高さの異なる複数段のバーナ群からなり、高負荷域でのボイラ運転時に主として使用される通常運転用バーナと、
前記通常運転用バーナを構成する最上段のバーナよりも上位の位置に配置され、低負荷域でのボイラ運転時に使用される複数の低負荷運転用バーナと、
前記各段の通常運転用バーナごとに設置され、石炭を微粉炭に粉砕してバーナに供給する複数台の微粉炭機と、
前記各微粉炭機と前記各段の通常運転用バーナとを接続する複数の微粉炭管を備え、
最下段の通常運転用バーナに微粉炭を供給する微粉炭機には、前記最下段の通常運転用バーナに接続された微粉炭管と前記低負荷運転用バーナに接続された微粉炭管とを、そのうち一方の微粉炭管に切り替える微粉炭管切替装置を介して接続したことを特徴とする石炭焚きボイラ。
【請求項２】
前記低負荷運転用バーナの上位に複数の低負荷運転用バーナをさらに設置し、前記最下段の通常運転用バーナの次に高い段の通常運転用バーナに微粉炭を供給する微粉炭機には、前記次に高い段の通常運転用バーナに接続された微粉炭管と、前記上位の低負荷運転用バーナに接続された微粉炭管とを、そのうち一方の微粉炭管に切り替える第２の微粉炭管切替装置を介して接続したことを特徴とする請求項１に記載の石炭焚きボイラ。
【請求項３】
前記火炉は、亜瀝青炭以下の低品位炭が燃料に使用され、前記低品位炭に含有される灰分の融点以下に、火炉出口の燃焼ガス温度を抑制した火炉であることを特徴とする請求項１または２に記載の石炭焚ボイラ。
【請求項４】
微粉炭を燃焼させる複数のバーナを火炉の下部に備えた石炭焚ボイラの運転方法おいて、
設置高さの異なる複数段のバーナ群からなり、高負荷域でのボイラ運転時に主として使用される通常運転用バーナに加えて、低負荷域でのボイラ運転時に使用される複数の低負荷運転用バーナを前記通常運転用バーナを構成する最上段のバーナよりも上位の位置に配置し、
高負荷域での運転時には、全段の前記通常運転用バーナに微粉炭機から亜瀝青炭以下の低品位炭からなる微粉炭を供給して燃焼させ、
低負荷での運転時には、最下段の通常運転用バーナへの微粉炭の供給を停止するとともに、前記低負荷運転用バーナに微粉炭機から微粉炭を供給して燃焼させることを特徴とする石炭焚ボイラの運転制御方法。
【請求項５】
前記最下段の通常運転用バーナと、前記低負荷運転用バーナとは共通の微粉炭機から微粉炭管切替装置を介してそれぞれ微粉炭管を通じて供給し、低負荷での運転時には、前記微粉炭管切替装置による微粉炭管の切り替えにより、前記低負荷運転用バーナに微粉炭を供給することを特徴とする請求項４に記載の石炭焚ボイラの運転制御方法。
【請求項６】
前記微粉炭管切替装置の切り替えは、前記火炉出口の下流に配置された再熱器の出口側蒸気温度またはボイラ負荷に基づいて行うことを特徴とする請求項５に記載の石炭焚ボイラの運転制御方法。
【請求項７】
前記低負荷運転用バーナを少なくとも上下２段に設置し、低負荷での運転時には、前記通常運転用バーナのうち、最下段の通常運転用バーナとその上段の通常運転用バーナの燃焼を停止するとともに、前記上下２段の低負荷運転用バーナの燃焼に切り替えることを特徴とする請求項４に記載の石炭焚ボイラの運転制御方法。
【請求項８】
前記火炉は、亜瀝青炭以下の低品位炭が燃料に使用され、前記低品位炭に含有される灰分の融点以下に、火炉出口の燃焼ガス温度を抑制した火炉であることを特徴とする請求項４乃至７のいずれかの項に記載の石炭焚ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、石炭焚ボイラおよびその運転制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石炭を燃料としている火力発電プラントでは、発電用ボイラで微粉化した石炭を燃焼させ、発生した蒸気で蒸気タービンを回して発電している。
【０００３】
従来の火力発電用の石炭焚ボイラでは、瀝青炭のような高品位炭を燃料炭として利用しているが、近年では、燃料コストの低減化、炭種の多様化によって、これまであまり利用されていなかった、瀝青炭以外の低品位炭（亜瀝青炭、褐炭など）の利用拡大が進んでいる。
【０００４】
従来の石炭焚ボイラでは、炭種の多様化に対応できるように、炭種が切り替わったときに、その石炭性状のデータに基づいてボイラの運転を継続できるようにすることが提案されている（特許文献１）。
【０００５】
他方、亜瀝青炭などの低品位炭は、高品位炭に比べて石炭化度が低く炭素含有量において劣るだけでなく、炭種によっては、石炭に含まれる灰分にアルカリ成分やＣａを多く含み、灰分の融点が低いものが多い。
【０００６】
このような低品位炭を燃焼させると、溶融した灰が火炉の炉壁に付着するスラッギングや、後部伝熱部の再熱器などの伝熱面に溶融した灰が付着するファウリングといった灰障害が発生する場合がある。これらの灰障害に起因してボイラの伝熱効率が低下するなどの弊害が生じる。このため、これらの低品位炭を燃料として使用する場合には、ボイラの火炉出口でのガス温度を石炭に含まれる灰の融点以下に抑制する必要がある。
【０００７】
ここで、図７は、火力発電用の従来の石炭焚ボイラの概要を模式的に示す図である。  
この石炭焚ボイラ１０は、微粉炭の燃焼により高温の燃焼ガスを発生させる火炉１２と、後部伝熱部１４と、から構成されている。火炉１２の下部には、下段バーナ１５ａ、中段バーナ１５ｂ、上段のバーナ１５ｃが三段階に設置高さを変えて設置されている。これら下段バーナ１５ａ、中段バーナ１５ｂ、上段のバーナ１５ｃの各バーナは、それぞれ微粉炭管１６ａ乃至１６ｃを介して竪型ローラ・レース式微粉炭機１７ａ乃至１７ｃと接続されており、これら竪型ローラ・レース式微粉炭機１７ａ乃至１７ｃから微細に粉砕された微粉炭が燃料として供給されるようになっている。
【０００８】
火炉１２の内部において、上方には過熱器１８が設置されている。後部伝熱部１４には、再熱器１９、２０と、過熱器２１、節炭器２２などの伝熱面が設置されている。これらの伝熱面と熱交換を行った燃焼ガスは、後部伝熱部１４の出口から導出されて図示しない空気予熱器へと送られる。
【０００９】
このような石炭焚ボイラで、亜瀝青炭等の低品位炭を燃料として使用する場合には、上述した灰障害を抑制するため、火炉の出口２３におけるガス温度を石炭に含まれる灰の融点以下に抑制する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−３１５６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、低品位炭を燃料としている石炭焚ボイラの場合、火炉１２の出口２３におけるガス温度を石炭の灰の融点以下に抑制する必要があるため、高品位炭を燃料とする同じ出力の石炭焚ボイラと比べると、火炉が大型化し、より背が高い火炉になる。
【００１２】
石炭焚ボイラを高負荷で運転するときには、下段バーナ１５ａ、中段バーナ１５ｂ、上段のバーナ１５ｃへの微粉炭の投入量も大きいため、再熱器１９、２０での再熱蒸気温度を定格温度に保つことに問題は生じない。
【００１３】
ところが、低品位炭を燃料としている石炭焚ボイラを低負荷で運転するときには、負荷に比例して微粉炭の投入量も減少して下段バーナ１５ａ、中段バーナ１５ｂ、上段のバーナ１５ｃの火力が低下する。
【００１４】
しかも、低品位炭を燃料として石炭焚ボイラの場合、火炉が大型化していることから、火炉下部のバーナ配置位置から火炉１２の出口２３までの距離が長い。低負荷の運転になると、火炉１２の出口２３でのガス温度は著しく低下することになる。
【００１５】
このため、温度の低下した燃焼ガスで加熱される再熱器１９、２０の再熱蒸気温度を定格温度に保つことが困難となることがあった。
【００１６】
従来、火炉１２の下部に設置したバーナのバーナ角度を可変に構成し、バーナ角度を大きくして上方に向けて火炎を放射するようにしたり、燃焼ガスの一部を再循環させるなどの方策をとることにより、火炉１２の出口２３での燃焼ガスの温度の低下を補うように制御することが行われているが、低品位炭を燃やす石炭焚ボイラでは、低負荷域での再熱蒸気温度を定格温度に保つことは困難であった。
【００１７】
本発明は、前記従来技術に係る課題に鑑みなされたものであって、本発明の目的は低品位炭を燃料とする石炭焚ボイラにおいて、低負荷で運転しているときでも火炉出口での燃焼ガス温度が過度に低下することなく、再熱蒸気温度を定格温度に保つことができるようにした石炭焚きボイラおよびその運転制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記の目的を達成するために、本発明は、微粉炭を燃焼させる複数のバーナを火炉の下部に備えた石炭焚ボイラにおいて、設置高さの異なる複数段のバーナ群からなり、高負荷域でのボイラ運転時に主として使用される通常運転用バーナと、前記通常運転用バーナを構成する最上段のバーナよりも上位の位置に配置され、低負荷域でのボイラ運転時に使用される複数の低負荷運転用バーナと、前記各段の通常運転用バーナごとに設置され、石炭を微粉炭に粉砕してバーナに供給する複数台の微粉炭機と、前記各微粉炭機と前記各段の通常運転用バーナとを接続する複数の微粉炭管を備え、最下段の通常運転用バーナに微粉炭を供給する微粉炭機には、前記最下段の通常運転用バーナに接続された微粉炭管と前記低負荷運転用バーナに接続された微粉炭管とを、そのうち一方の微粉炭管に切り替える微粉炭管切替装置を介して接続したことを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明は、微粉炭を燃焼させる複数のバーナを火炉の下部に備えた石炭焚ボイラの運転方法おいて、設置高さの異なる複数段のバーナ群からなり、高負荷域でのボイラ運転時に主として使用される通常運転用バーナに加えて、低負荷域でのボイラ運転時に使用される複数の低負荷運転用バーナを前記通常運転用バーナを構成する最上段のバーナよりも上位の位置に配置し、高負荷域での運転時には、全段の前記通常運転用バーナに微粉炭機から亜瀝青炭以下の低品位炭からなる微粉炭を供給して燃焼させ、低負荷での運転時には、最下段の通常運転用バーナへの微粉炭の供給を停止するとともに、前記低負荷運転用バーナに微粉炭機から微粉炭を供給して燃焼させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、低品位炭を燃料にしている石炭焚ボイラにおいて、低負荷で運転しているときでも火炉出口での燃焼ガス温度が過度に低下することなく高く維持することができ、再熱器での再熱蒸気温度を定格温度に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態による石炭焚きボイラの概要を示す模式図である。
【図２】図１における石炭焚ボイラが低負荷域で運転されているときの状況を示す模式図である。
【図３】石炭焚きボイラの負荷が変化した場合の火炉出口における燃焼ガスの変化を示すグラフである。
【図４】ボイラ負荷の変化に伴う再熱器の蒸気温度の変化を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態による石炭焚きボイラの概要を示す模式図である。
【図６】図１における石炭焚ボイラが低負荷域で運転されているときの状況を示す模式図である。
【図７】従来の石炭焚ボイラの概要を示す模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明による石炭焚ボイラおよびその運転制御方法の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。  
（第１実施形態）
図１は、本実施形態による石炭焚ボイラの概要を模式的に示す図である。この石炭焚ボイラ１０は、火力発電プラントに設置され、瀝青炭以外の石炭化度の低い亜瀝青炭、褐炭などの低品位炭を燃料に使用するボイラである。
【００２３】
この石炭焚ボイラ１０は、大きく分けると、石炭の燃焼により高温の燃焼ガスを発生させる火炉１２と、この火炉１２の出口２３から下流側に配置される後部伝熱部１４と、から構成されている。
【００２４】
まず、火炉１２の下部には、ボイラの通常運転時に、微粉炭を燃焼させるバーナとして、下段バーナ１５ａ、中段バーナ１５ｂ、上段のバーナ１５ｃからなるバーナ群が三段階に設置高さを変えて設置されている。この実施形態は、バーナ群が３段の例であるが、これに限定されるものではなく、３段以上に構成することも可能である。
【００２５】
この実施形態の場合、火炉１２の高さが、例えば、１００メートルあるとすれば、バーナは、火炉１２の高さの例えば約２５％以下の高さの範囲に下段バーナ１５ａ、中段バーナ１５ｂ、上段バーナ１５ｃは設置されている。
【００２６】
火炉１２は、角筒状の構造物であり、格段には複数のバーナが設置されている。これらの下段バーナ１５ａ、中段バーナ１５ｂ、上段バーナ１５ｃのすべてを燃焼させることで、火力発電プラントの発電量１００％の定格負荷運転に必要な蒸気を発生することができる。
【００２７】
図１において、符号１７ａ乃至１７ｃは、図示しない給炭機から投入される石炭を粉砕して微粉炭に加工する微粉炭機を示している。この実施形態では、微粉炭機として、縦型ローラ・レース式微粉炭機が主に用いられている。
【００２８】
この縦型ローラ・レース式微粉炭機は、給炭機から投入された石炭がテーブル上で回転するローラタイヤによって粉砕される構造の微粉炭機である。テーブルの下からは空気予熱器等で予熱された一次空気が導入されるようになっており、粉砕された微粉炭は一次空気と混合され、次に説明する微粉炭管を通って下段バーナ１５ａ、中段バーナ１５ｂ、上段バーナ１５ｃの各段のバーナに供給される。
【００２９】
各段のバーナのうち、上段バーナ１５ｃは、微粉炭を供給する配管である微粉炭管１６ｃを介して微粉炭機１７ｃと接続されている。同様に、中段バーナ１５ｂは微粉炭管１６ｂを介して微粉炭機１７ｂと接続されている。
【００３０】
これに対して、下段バーナ１５ａに微粉炭を供給する微粉炭管１６ａは、微粉炭管切替装置３０を介して微粉炭機１７ａと接続されている。
【００３１】
この実施形態では、上段バーナ１５からさらに上位の位置に、低負荷運転時に限って点火される低負荷運転用バーナ３２が複数設置されている。
【００３２】
この低負荷運転用バーナ３２は、微粉炭管３３と接続されており、微粉炭管切替装置３０内部の切替操作によって、微粉炭機１７ａから燃料にする微粉炭が供給されるようになっている。
【００３３】
次に、石炭焚ボイラ１０における過熱器等の伝熱面の配置について説明する。  
この実施形態の石炭焚ボイラ１０は、再熱サイクルが構成されているタービンに蒸気を供給するボイラである。火炉１２の内部において、上方には高圧タービンに送る高温・高圧の蒸気を発生する最終過熱器１８が設置されている。後部伝熱部１４では、火炉１２の出口２３の下流側に、高圧タービンから戻された蒸気を再加熱して中圧タービンに送る最終再熱器１９が配置されている。
【００３４】
最終再熱器１９の下流では、隔壁３５によって２つのガス流路が並列に仕切られており、一方には一次再熱器２０が配置され、他方には、一次過熱器２１と、ボイラ給水を加熱する節炭器２２が設置されている。一次再熱器２０の下流側、節炭器２２の下流側には、それぞれダンパ３６ａ、３６ｂが設置され、これらのダンパ３６ａ、３６ｂの開度を調整することで、後部伝熱部１４を流れる燃焼ガスのそれぞれガス流路のガス流量を調整できるようになっている。
【００３５】
後部伝熱部１４において、一次再熱器２０、一次過熱器２１、節炭器２２と熱交換を行った燃焼ガスは、後部伝熱部１４の出口から図示しない空気予熱器へと送られる。空気予熱器では、ボイラから導入された排ガスの熱を利用して、常温の一次空気を加熱し、昇温した一次空気が石炭の乾燥および微粉炭の圧送のために、微粉炭機１７ａ乃至１７ｃに供給される。
【００３６】
本実施形態による石炭焚ボイラは、以上のように構成されるものであり、次に、その作用並びに効果について図１乃至図４を参照しながら説明する。  
石炭焚ボイラ１０で発生した蒸気でタービンを最大発電量で回すときのボイラ負荷を１００％の定格負荷として、実際のボイラ負荷は定格負荷に対する割合（％）で表される。
【００３７】
朝から昼間の間は、旺盛な電力需要に対応できるように、石炭焚ボイラ１０は、通常７０〜１００％の高負荷域で運転される。夜になり電力需要が減少していくにつれて、石炭焚ボイラ１０の負荷は減少して低負荷域で運転される。
【００３８】
以下の説明では、７０〜１００％の高負荷域での石炭焚ボイラ１０の運転を通常運転と呼び、この通常運転と区別してそれ以外の低負荷領域での運転を低負荷運転と呼ぶことにする。
【００３９】
図１に示されるように、通常運転では、下段バーナ１５ａ、中段バーナ１５ｂ、上段バーナ１５ｃが通常運転用のバーナを構成している。高負荷領域では、これらすべてのバーナ１５ａ乃至１５ｃに微粉炭機１７ａ乃至１７ｃから低品位炭を使った微粉炭を供給して燃焼させることになる。そして、ボイラ負荷が高いほど、それに比例して、下段バーナ１５ａ、中段バーナ１５ｂ、上段バーナ１５ｃの各バーナに供給される微粉炭の量も増えていく。
【００４０】
バーナでの微粉炭の燃焼により生成された燃焼ガスは、噴流となって火炉１２内を上方に向かって流れる。最終過熱器１８は、主に燃焼ガスの輻射熱によって過熱されて高温・高圧の蒸気を発生する。
【００４１】
最終過熱器１８の下流側では、燃焼ガスの温度は下流に流れるにしたがって低下するが、通常運転では、燃焼する微粉炭量が多量で火力が大きいため、火炉１２の出口２３での燃焼ガスの温度は高く維持される。
【００４２】
もっとも、本実施形態では、低品位炭を燃料としているため、石炭に含まれる灰分が溶融してスラッギングやファウリングなどの灰障害が発生するのを防止するため、火炉１２の出口２３での燃焼ガスの温度は灰の融点より低くなるように抑えられている。
【００４３】
さらに、燃焼ガスは、後部伝熱部１４に流れ込み、火炉１２の出口２３の下流側に配置されている最終再熱器１９と熱交換を行い、高圧タービンから戻された蒸気を再加熱する。その後さらに、燃焼ガスは、一次再熱器２０、一次過熱器２１、節炭器２２と熱交換を行ってから、図示しない空気予熱器へと送られることになる。
【００４４】
ここで、図３は、ボイラ負荷が変化した場合の火炉１２の出口２３における燃焼ガスの温度の変化を示したグラフである。図４は、ボイラ負荷の変化に伴う最終再熱器１９の出口蒸気温度の変化を示したグラフである。
【００４５】
図３において、曲線１００は、通常運転用の下段バーナ１５ａ、中段バーナ１５ｂ、上段バーナ１５ｃを燃焼させる通常運転時において、火炉１２の出口２３での燃焼ガスの温度変化を示している。ボイラ負荷が定格の１００％から７０％の高負荷域では、負荷の減少に従ったガス温度の低下の度合いは比較的少ない。
【００４６】
図４に示されるように、通常運転時の高負荷域では、火炉１２の出口２３での燃焼ガスの温度が高く維持されるために、最終再熱器１９の蒸気温度も定格温度を保つことができる。
【００４７】
次に、夜間など電力需要が減少し、それに応じて石炭焚ボイラ１０の負荷を減少させる場合の低負荷運転について説明する。
【００４８】
この実施形態では、ボイラ負荷を監視し、このボイラ負荷が例えば定格の７０％を割り込むと、図２において、微粉炭機１７ａから微粉炭管３３を通って微粉炭が低負荷運転バーナ３２に供給されるように微粉炭管切替装置３０により管路が切り替えられる。この微粉炭管切替装置３０による管路切替によって、低負荷運転用バーナ３２は燃焼を開始し、他方、通常運転用の下段バーナ１５ａには燃料の微粉炭が供給されなくなり、燃焼を停止する。なお、微粉炭管切替装置３０の切り替えは、最終再熱器１９の出口における蒸気温度を監視し、その蒸気温度が所定の温度になったら切り替えるようにしてもよい。
【００４９】
このとき、図２に示されるように、他の通常運転用の中段バーナ１５ｂと上段バーナ１５ｃには、それぞれ微粉炭機１７ｂ、１７ｃから微粉炭管１６ｂ、１６ｃを通じて燃料の微粉炭が供給されて燃焼は継続しており、切替の前後においても、３段のバーナ群による燃焼運転が継続的に行われている。
【００５０】
このようにして、火炉１２において最も下位に位置する下段バーナ１５ａの燃焼を停止するかわりに、最も上位に位置している低負荷運転用バーナ３２に燃焼を切り替えることにより、通常運転時と比べると、バーナ全体としての燃焼位置が、火炉１２においてより上位に移動することになる。
【００５１】
ここで、図３において、曲線１０２は、低負荷運転用バーナ３２に切り替えた後に、ボイラ負荷が低負荷域で変化するときの、火炉１２の出口２３での燃焼ガスの温度変化を示している。
【００５２】
この曲線１０２で示されように、低負荷運転用バーナ３２への燃焼切り替えによって、低負荷域内では、高負荷域での通常運転と比べると、火炉１２の出口２３での燃焼ガス温度は、より高い温度にシフトする。これは次のような理由からである。
【００５３】
燃焼ガスは、火炉１２内を上昇していく過程で、火炉１２の壁面などに熱吸収される結果、燃焼ガスの流れ方向下流になるしたがって温度が低下していく。低負荷運転時には、燃焼ガスの熱量も下がっていくので、この傾向は大きくなる。
【００５４】
しかるに、この実施形態では、最下位にある下段バーナ１５ａを止めて、最上位にある低負荷運転用バーナ３２に切り替えることで、バーナ群全体の燃焼位置がより上位にシフトするので、火炉１２内を流れる燃焼ガスの流路長さが短くなり、その分だけ熱吸収量を低減させることが可能になる。
【００５５】
したがって、通常運転用の下段バーナ１５ａ、中段バーナ１５ｂ、上段バーナ１５ｃをすべて燃焼させている場合と比べると、同じボイラ負荷であれば、火炉１２の熱吸収量が低減されるため、火炉１２の出口２３での燃焼ガス温度を高く保つことができる。
【００５６】
ここで、図４において、実線で示す曲線１０４は、低負荷域での再熱器１９出口での蒸気温度の変化を示す曲線である。
【００５７】
図４に示されるように、通常運転用の下段バーナ１５ａ、中段バーナ１５ｂ、上段パーナ１５ｃをすべて使用している場合と比べると、同じボイラ負荷（３５〜７０％）の場合には、火炉１２の出口の燃焼ガス温度が高いので、最終再熱器１９の再熱蒸気温度が定格温度に保たれるように過熱することが可能になる。
【００５８】
また、本実施形態では、通常運転用の下段バーナ１５ａと、低負荷運転用バーナ３２とで、一台の微粉炭機１７ａを共用し、微粉炭管切替装置３０による微粉炭管１６ａ、３３の管路切替によって燃焼させるバーナの切り替え操作を行うようにしているので、新たに、低負荷運転用バーナ専用の微粉炭機を設置することなく、微粉炭管切替装置３０と微粉炭管３３を追加するだけでシステムを安価に構成することができる利点がある。
【００５９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図５並びに図６を参照して説明する。  
この第２実施形態に係る石炭焚ボイラは、第１実施形態と同様に、通常運転用の上段バーナ１５ｃの上位位置に低負荷運転用バーナ３２（以下、第２実施形態では第１低負荷運転用バーナ３２という）を配置し、通常運転用の下段バーナ１５ａに微粉炭を供給する微粉炭管１６ａと、低負荷運転用バーナ３２に微粉炭を供給する微粉炭管３３とを微粉炭管切替装置３０を介して微粉炭機１７ａに接続したとした点は同様である。
【００６０】
この第２実施形態では、さらに、第１低負荷運転用バーナ３２よりもさらに上位の位置に第２低負荷運転用バーナ３５を配置し、低負荷運転用バーナを２段構成にしている。その上で、通常運転用の中段バーナ１５ｂと接続された微粉炭管１６ｂと、第２低負荷運転用バーナ３５と接続された微粉炭管３６は、微粉炭管切替装置３７を介して微粉炭機１７ｂと接続されている。
【００６１】
次に、第２実施形態による石炭焚ボイラの作用並び効果について説明する。  
図５に示されるように、高負荷域の通常運転では、下段バーナ１５ａ、中段バーナ１５ｂ、上段バーナ１５ｃに微粉炭機１７ａ乃至１７ｃから低品位炭を粉砕した微粉炭を供給して燃焼させるように微粉炭管切替装置３０、３７は切り替えられている。
【００６２】
この高負荷域の通常運転では、第１実施形態と同様に、火炉１２の出口２３での燃焼ガスの温度が高く維持されるために、最終再熱器１９の蒸気温度も定格温度を保つことができる。
【００６３】
この第２実施形態においては、夜間などに電力需要が大きく減少し、それに応じて石炭焚ボイラ１０の負荷を、例えば５０％以下まで減少させて運転するような低負荷運転の場合には、図６において、下段バーナ１５ａから第１低負荷運転用バーナ３２に、中段バーナ１５ｂから第２低負荷運転用バーナ３５に順次切り替える。通常運転用の上段バーナ１５ｃについては燃焼を継続させる。
【００６４】
まず、第１低負荷運転用バーナ３２に微粉炭機１７ａから微粉炭管３３を通じて燃料の微粉炭が供給されるように微粉炭管切替装置３０を切り替え、最下位にある下段バーナ１５ａを停止させると同時に、第１低負荷運転用バーナ３２を燃焼させる。この切り替えが完了したら、第２低負荷用運転バーナ３５に微粉炭機１７ｂから微粉炭管３６を通じて微粉炭が供給されるように微粉炭管切替装置３７を切り替え、中段バーナ１５ｂを停止させると同時に第２低負荷運転用バーナ３５での燃焼を開始する。なお、第１低負荷運転用バーナ３２、第２低負荷運転用バーナ３５へり切り替え順序は必ずしもこの順序に限定されるものではない。
【００６５】
このようにして、最下位にある下段バーナ１５ａとその上の中段バーナ１５ｂでの微粉炭の燃焼が停止する替わりに、上段バーナ１５ｃの上にある第１低負荷運転用バーナ３２とさらのその上の第２低負荷運転用バーナ３５が微粉炭の燃焼を開始するので、バーナ全体の燃焼位置が一層上位にシフトすることになる。これによって、低負荷運転用バーナが一段の場合と比べると、火炉１２内を流れる燃焼ガスの流路長さがさらに短くなり、燃焼ガスからの火炉１２の熱吸収量をより低減させることが可能になる。
【００６６】
このことは、図３において、火炉１２の出口での燃焼ガス温度の温度変化を示す曲線１０２は一段の場合と比べて、さらに上にシフトするようになることを意味しており、火炉１２の出口での燃焼ガスの温度を高く維持し、再熱蒸気温度を定格温度に保つことのできる低負荷運転の運用範囲をさらに広げることが可能になる。
【００６７】
以上、本発明に係る石炭焚ボイラおよびその運転制御方法について、好適な実施形態を挙げて説明したが、これらの実施形態は、例示として挙げたもので、発明の範囲の制限を意図するものではない。もちろん、明細書に記載された新規な装置、方法およびシステムは、様々な形態で実施され得るものであり、さらに、本発明の主旨から逸脱しない範囲において、種々の省略、置換、変更が可能である。請求項およびそれらの均等物の範囲は、発明の主旨の範囲内で実施形態あるいはその改良物をカバーすることを意図している。
【符号の説明】
【００６８】
１０…石炭焚ボイラ、１２…火炉、１４…後部伝熱部、１５ａ…下段バーナ、１５ｂ…中段バーナ、１５ｃ…上段バーナ、１６ａ乃至１６ｃ…微粉炭管、１７ａ乃至１７ｃ…微粉炭機、１８…最終過熱器、１９…一次再熱器、２０…一次再熱器、２１…一次過熱器、２２…節炭器、２３…火炉出口、３０…微粉炭管切替装置、３２…低負荷運転用バーナ、３３…微粉炭管、３５…低負荷運転用バーナ、３６…微粉炭管、３７…微粉炭管切替装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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