(57)【要約】【課題】  ボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常を確実かつ迅速に判定することにより、ボイラ起動の遅延を防止して、効率良くボイラ起動を行う。【解決手段】  ボイラ起動用熱風炉の燃料ポンプ出口圧力の基準値を３段階に設定するとともに、燃料流量調節弁の開度の基準値を２段階に設定し、ボイラ起動用熱風炉の燃料ポンプ出口圧力が一番高い第３段階において、燃料流量調節弁の開度が一番大きい第２段階を超えている場合に（Ｓ７）、バーナ詰まり等の燃料供給異常が発生したと判断し（Ｓ９）、バーナチップやストレーナの清掃を行う（Ｓ１０）。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法であって、
ボイラ起動用熱風炉の燃料ポンプ出口圧力を第１の圧力基準値とした場合に、燃料流量調節弁の開度が第１の開度基準値以下であるか否かを判定する第１の調節弁開度判定ステップと、
前記第１の調節弁開度判定ステップにおいて燃料流量調節弁の開度が第１の開度基準値を超えていると判定された場合に、ボイラ起動用熱風炉の燃料ポンプ出口圧力を前記第１の圧力基準値よりも高い第２の圧力基準値に設定するステップと、
ボイラ起動用熱風炉の燃料ポンプ出口圧力を第２の圧力基準値とした場合に、燃料流量調節弁の開度が前記第１の開度基準値よりも大きい第２の開度基準値以下であるか否かを判定する第２の調節弁開度判定ステップと、
前記第２の調節弁開度判定ステップにおいて燃料流量調節弁の開度が第２の開度基準値を超えていると判定された場合に、ボイラ起動用熱風炉の燃料ポンプ出口圧力を前記第２の圧力基準値よりも高い第３の圧力基準値に設定するステップと、
ボイラ起動用熱風炉の燃料ポンプ出口圧力を第３の圧力基準値とした場合に、燃料流量調節弁の開度が前記第２の開度基準値以下であるか否かを判定する第３の調節弁開度判定ステップと、を含み、
前記第３の調節弁開度判定ステップにおいて燃料流量調節弁の開度が第２の開度基準値を超えていると判定された場合に、バーナ詰まり等の燃料供給異常が発生したと判定することを特徴とするボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法。
【請求項２】
前記第１の調節弁開度判定ステップにおいて燃料流量調節弁の開度が第１の開度基準値以下であると判定された場合に、バーナ詰まり等の燃料供給異常が発生していないと判定することを特徴とする請求項１に記載のボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法。
【請求項３】
前記第２の調節弁開度判定ステップにおいて燃料流量調節弁の開度が第２の開度基準値以下であると判定された場合に、バーナ詰まり等の燃料供給異常が発生している懸念があるが、昇温可能であると判定することを特徴とする請求項１または２に記載のボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法。
【請求項４】
前記第３の調節弁開度判定ステップにおいて燃料流量調節弁の開度が第２の開度基準値以下であると判定された場合に、バーナ詰まり等の燃料供給異常が発生している懸念があるが、昇温可能であり、さらに動向監視が必要であると判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法。
【請求項５】
前記第１の開度基準値は、ボイラの運転開始当初における基準値に対して燃料供給経路の経年劣化による影響を考慮して設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法。
【請求項６】
前記第２の開度基準値は、ボイラの運転開始当初における基準値に対して燃料供給経路の清掃後の実測値を考慮して設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法に関し、例えば加圧式流動床ボイラの起動用熱風炉において、バーナチップやストレーナに狭窄や詰まりが生じて燃料供給異常が発生したことを速やかに判定することが可能なボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流動層ボイラの定常運転において、流動層は熱風炉から空気配管を通じて供給される空気により流動化され、同時に燃料ノズルから供給される燃料の発熱により所定の流動層温度に保持される。また、流動層ボイラの起動時には、まず起動用熱風炉で加熱された空気が流動層に供給されて流動層温度を上昇させる。
【０００３】
従来、このようにボイラ起動時に起動用熱風炉からボイラ内に加熱空気を供給するようにしたボイラでは、効率良くボイラ起動を行うための技術が種々提案されている。
例えば、特許文献１（特開２０００−５５３１０号公報）「流動層ボイラの起動方法」に、流動層に燃料を投入する時点における層温を、燃料の種別に応じて計算により設定できる燃料流動層ボイラの起動方法が開示されている。
【０００４】
この特許文献１に記載されている「流動層ボイラの起動方法」は、流動層を熱風炉からの空気により加熱してゆき、流動層の温度が該流動層に投入する燃料の着火に必要な温度を超えた時点で燃料投入を開始する技術であり、燃料の着火に必要な温度は、流動層内での燃料の燃焼反応速度定数を流動層温度の関数で表した場合の活性化エネルギーおよび頻度因子の二つのパラメータを変数とする関数により算出するようになっている。これにより、過度に熱風炉の風量を大きくし、あるいは出口温度を高くした過剰設備としなくても、燃料投入時点で失火することなくボイラを起動することができるとしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−５５３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、起動用熱風炉を構成するバーナチップやストレーナ等の部品は、燃料である軽油の成分により狭窄や詰まりが生じることが知られている。バーナチップやストレーナに狭窄や詰まりが生じた場合には、ボイラ起動に必要な加熱空気を供給することができなくなるため、バーナチップやストレーナを清掃しなければならない。
【０００７】
また、ボイラ起動に必要な加熱空気を供給するためには、起動用熱風炉からボイラに供給される加熱空気の温度を測定し、所定の温度となるように燃料流量調節弁の開度を設定している。すなわち、起動用熱風炉からボイラに供給される加熱空気の温度が所定の温度に達しない場合には、燃料流量調節弁の開度を徐々に大きくして起動用熱風炉への燃料供給量を増加させるような制御が行われている。
【０００８】
従来、ボイラ起動時に、起動用熱風炉の燃料流量調節弁が全開となった時点における燃料流量を測定し、燃料流量調節弁が全開となったにもかかわらず十分な燃料流量が得られない場合に、バーナチップやストレーナに狭窄や詰まりが発生したと判断していた。
【０００９】
しかしながら、このようなボイラ起動用熱風炉における燃料供給の異常判定方法では、判断基準が明確ではなく、オペレータの経験と勘に頼ってバーナチップやストレーナに狭窄や詰まりが発生したと判断しているのが現状である。このため、燃料供給の異常判定が遅れてしまい、ボイラ起動が遅延するおそれがあった。
なお、上述した特許文献１に記載されている「流動層ボイラの起動方法」は、効率良くボイラ起動を行うための技術であるが、ボイラ起動用熱風炉において燃料供給に異常が発生した場合については何ら言及されていない。
【００１０】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、ボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常を確実かつ迅速に判定することにより、ボイラ起動の遅延を防止して、効率良くボイラ起動を行うことが可能なボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法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】
【００１１】
本発明は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を備えている。
すなわち、本発明に係るボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法は、ボイラ起動用熱風炉の燃料ポンプ出口圧力を第１の圧力基準値とした場合に、燃料流量調節弁の開度が第１の開度基準値以下であるか否かを判定する第１の調節弁開度判定ステップと、前記第１の調節弁開度判定ステップにおいて燃料流量調節弁の開度が第１の開度基準値を超えていると判定された場合に、ボイラ起動用熱風炉の燃料ポンプ出口圧力を前記第１の圧力基準値よりも高い第２の圧力基準値に設定するステップと、ボイラ起動用熱風炉の燃料ポンプ出口圧力を第２の圧力基準値とした場合に、燃料流量調節弁の開度が前記第１の開度基準値よりも大きい第２の開度基準値以下であるか否かを判定する第２の調節弁開度判定ステップと、前記第２の調節弁開度判定ステップにおいて燃料流量調節弁の開度が第２の開度基準値を超えていると判定された場合に、ボイラ起動用熱風炉の燃料ポンプ出口圧力を前記第２の圧力基準値よりも高い第３の圧力基準値に設定するステップと、ボイラ起動用熱風炉の燃料ポンプ出口圧力を第３の圧力基準値とした場合に、燃料流量調節弁の開度が前記第２の開度基準値以下であるか否かを判定する第３の調節弁開度判定ステップと、を含み、前記第３の調節弁開度判定ステップにおいて燃料流量調節弁の開度が第２の開度基準値を超えていると判定された場合に、バーナ詰まり等の燃料供給異常が発生したと判定することを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明に係るボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法は、前記第１の調節弁開度判定ステップにおいて燃料流量調節弁の開度が第１の開度基準値以下であると判定された場合に、バーナ詰まり等の燃料供給異常が発生していないと判定することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明に係るボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法は、前記第２の調節弁開度判定ステップにおいて燃料流量調節弁の開度が第２の開度基準値以下であると判定された場合に、バーナ詰まり等の燃料供給異常が発生している懸念があるが、昇温可能であると判定することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明に係るボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法は、前記第３の調節弁開度判定ステップにおいて燃料流量調節弁の開度が第２の開度基準値以下であると判定された場合に、バーナ詰まり等の燃料供給異常が発生している懸念があるが、昇温可能であり、さらに動向監視が必要であると判定することを特徴とするものである。
【００１５】
ここで、前記第１の開度基準値は、ボイラの運転開始当初における基準値に対して燃料供給経路の経年劣化による影響を考慮して設定することが好ましい。
また、前記第２の開度基準値は、ボイラの運転開始当初における基準値に対して燃料供給経路の清掃後の実測値を考慮して設定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法では、ボイラ起動用熱風炉の燃料ポンプ出口圧力の基準値を３段階に設定するとともに、燃料流量調節弁の開度の基準値を２段階に設定し、ボイラ起動用熱風炉の燃料ポンプ出口圧力が一番高い第３段階において、燃料流量調節弁の開度が一番大きい第２段階を超えている場合に、バーナ詰まり等の燃料供給異常が発生したと判断している。
【００１７】
すなわち、燃料流量調節弁の開度を大きくしても、起動用熱風炉に対する燃料供給量が増加せずに、ボイラ起動に必要な加熱空気を供給することができない場合に、バーナ詰まり等の燃料供給異常が発生したと判定することにより、ボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常を確実かつ迅速に判定して、効率良くボイラ起動を行うことができる。
【００１８】
また、燃料流量調節弁の開度が大きくなっても、起動用熱風炉に対して十分な燃料供給量を確保して、ボイラ起動に必要な加熱空気を供給することができる場合には、燃料供給異常と判断せずに、そのまま運転を続行し、あるいは動向監視を行うことにより、さらに一層効率良くボイラ起動を行うことができる。
【００１９】
また、燃料流量調節弁の開度の基準値を、ボイラの運転開始当初における基準値に対して、燃料供給経路の経年劣化による影響を考慮して設定し、あるいは燃料供給経路の清掃後の実測値を考慮して設定することにより、実際のボイラ運転状況に即して、ボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常を判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明に係るボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法の実施形態を説明する。
【００２１】
本発明の実施形態に係るボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法は、例えば、加圧流動床複合発電方式(ＰＦＢＣ：Pressurized Fluidized Bed Combustion)を採用した発電プラントに適用される。この発電プラントは、圧力容器内に収納した流動床ボイラから発生する蒸気で蒸気タービンを駆動し、さらにボイラの排ガスでガスタービンを駆動するようになっている。
【００２２】
特に、この発電プラントは、コンプレッサからの燃焼空気でボイラ内を加圧状態に保ちながら、石灰石を流動媒体（ＢＭ：ベッドマテリアル）とする流動層内にＣＷＰ（Coal Water Paste：石炭と石灰石と水とを混ぜた燃料）を投入することにより、ＣＷＰを効率よく燃焼させることができる。また、流動媒体に石灰石を採用することにより火炉内で脱硫することができるので、硫黄酸化物（ＳＯｘ）の発生を低く抑えることができる。さらに、流動層燃焼は、燃焼温度が低く抑えられる（約８６０℃）ため、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を低く抑えることができる。
【００２３】
図１および図２は、本発明の実施形態に係るボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法に関するものであり、図１は本発明の実施形態に係るボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法の手順を示すフローチャート、図２は本発明の実施形態に係るボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法を適用する起動用熱風炉および加圧流動床ボイラを示す模式図である。
【００２４】
＜起動用熱風炉＞
本発明の実施形態に係るボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法を適用するボイラユニットは、図２に示すように、２つの加圧流動床ボイラ１ａ，１ｂを備えており、各加圧流動床ボイラ１ａ，１ｂに対してそれぞれ起動用熱風炉２ａ，２ｂが設けられている。
【００２５】
各起動用熱風炉２ａ，２ｂの主バーナ３ａ，３ｂにはそれぞれ燃焼用空気と軽油が供給される。起動用熱風炉２ａ，２ｂの燃料となる軽油は、軽油ポンプ４から燃料供給経路５を介して供給される。この燃料供給経路５には、軽油ポンプ４の出口圧力を測定するための圧力計６と、起動用熱風炉２ａ，２ｂへの燃料流量を調節するための燃料流量調節弁７ａ，７ｂが設けられている。
【００２６】
＜燃料ポンプ出口圧力および燃料流量調節弁の開度の具体例＞
次に、本発明に係るボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法で用いる具体的な基準値について説明する。
本実施形態では、ボイラの運転開始当初における基準値に対して、燃料供給経路５の経年劣化による影響、および燃料供給経路５の清掃後の実測値を考慮して、燃料流量調節弁７ａ，７ｂの開度および軽油ポンプ４の出口圧力（燃料ポンプ出口圧力）が設定されている。
ボイラの運転開始当初における基準値、燃料供給経路５の経年劣化による影響、および燃料供給経路５の清掃後の実測値は、下記表１に示すようになっている。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
上記表１は、起動用熱風炉２ａ，２ｂで初期燃料投入量を５００ｋｇ／ｈとした場合における燃料流量調節弁７ａ，７ｂの開度および軽油ポンプ４の出口圧力（燃料ポンプ出口圧力）を示すものである。
【００２９】
上記表１に示すように、ボイラの運転開始当初における燃料流量調節弁７ａ，７ｂの開度は１８％であり、軽油ポンプ４の出口圧力（燃料ポンプ出口圧力）は１．６ＭＰａに設定されている。
【００３０】
その後、所定時間（例えば４年間）経過した後に、軽油ポンプ４の出口圧力（燃料ポンプ出口圧力）を１．６ＭＰａとするための燃料流量調節弁７ａ，７ｂの開度は３２％となった。そして、バーナチップおよびストレーナの清掃を行った後には、軽油ポンプ４の出口圧力（燃料ポンプ出口圧力）を１．８ＭＰａとするための燃料流量調節弁７ａ，７ｂの開度は２２％となった。
【００３１】
さらに運転を継続し、昇温不良となったため、バーナチップおよびストレーナの清掃を行った後には、軽油ポンプ４の出口圧力（燃料ポンプ出口圧力）を２．０ＭＰａとするための燃料流量調節弁７ａ，７ｂの開度は１９％となった。
【００３２】
以上の考察より、本実施形態では、第１の圧力基準値、第２の圧力基準値、第３の圧力基準値、第１の開度基準値、および第２の開度基準値を設定した。
第１の圧力基準値は、ボイラの運転開始当初における燃料ポンプ出口圧力を考慮したもので、１．６ＭＰａに設定した。第２の圧力基準値は、運転を継続してバーナチップおよびストレーナの清掃した後における燃料ポンプ出口圧力を考慮したもので、１．８ＭＰａに設定した。第３の圧力基準値は、昇温不良となってバーナチップおよびストレーナの清掃した後における燃料ポンプ出口圧力を考慮したもので、２．０ＭＰａに設定した。
【００３３】
第１の開度基準値は、ボイラの運転開始当初における燃料流量調節弁７ａ，７ｂの開度（１８％）に対して経年劣化分（２％）を加算し、２０％に設定した。第２の開度基準値は、運転を継続してバーナチップおよびストレーナの清掃した後における燃料流量調節弁７ａ，７ｂの開度を基準として、２２％に設定した。
【００３４】
すなわち、燃料ポンプ出口圧力の設定値が１．６ＭＰａである場合には、燃料流量調節弁７ａ，７ｂの開度が２０％以下であれば、効率良くボイラ起動を行うことができる。また、燃料ポンプ出口圧力の設定値が１．８ＭＰａ〜２．０ＭＰａである場合には、燃料流量調節弁７ａ，７ｂの開度が２２％以下であれば、効率良くボイラ起動を行うことができる。
【００３５】
なお、上述した数値は一例であり、ボイラの種類、規模、および運転制御方法等に応じて適宜変更して設定できることは勿論である。
【００３６】
＜燃料供給異常の判定手順＞
次に、本発明の実施形態に係るボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法の手順を説明する。なお、以下に示す実施形態では、上述した燃料ポンプ出口圧力および燃料流量調節弁の開度の具体例に基づいて説明を行う。
【００３７】
図１に示すように、本発明の実施形態に係るボイラ起動用熱風炉２ａ，２ｂにおける燃料供給異常の判定方法では、起動用熱風炉２ａ，２ｂの点火を行った後に、燃料流量調節弁７ａ，７ｂの開度が第１の開度基準値（２０％）以下であるか否かを判定する（Ｓ１）。この場合、初期燃料投入量は５００ｋｇ／ｈであり、軽油ポンプ４の出口圧力（燃料ポンプ出口圧力）は第１の圧力基準値（１．６ＭＰａ）であるものとする。
【００３８】
ここで、燃料流量調節弁７ａ，７ｂの開度が第１の開度基準値（２０％）以下である場合には、バーナ詰まり等の燃料供給異常が発生していないと判定する（Ｓ２）。一方、燃料流量調節弁７ａ，７ｂの開度が第１の開度基準値（２０％）を超えている場合には、バーナ詰まり等の燃料供給異常が発生している懸念があるため、軽油ポンプ４の出口圧力（燃料ポンプ出口圧力）を第２の圧力基準値（１．８ＭＰａ）に設定して（Ｓ３）、動向を確認する。
【００３９】
続いて、燃料流量調節弁７ａ，７ｂの開度が第２の開度基準値（２２％）以下であるか否かを判定する（Ｓ４）。ここで、燃料流量調節弁７ａ，７ｂの開度が第２の開度基準値（２２％）以下である場合には、バーナ詰まり等の燃料供給異常が発生している懸念があるが、昇温可能であると判定する（Ｓ５）。一方、燃料流量調節弁７ａ，７ｂの開度が第２の開度基準値（２２％）を超えている場合には、軽油ポンプ４の出口圧力（燃料ポンプ出口圧力）を第２の圧力基準値（２．０ＭＰａ）に設定して（Ｓ６）、動向を確認する。
【００４０】
続いて、燃料流量調節弁７ａ，７ｂの開度が第２の開度基準値（２２％）以下であるか否かを判定する（Ｓ７）。ここで、燃料流量調節弁７ａ，７ｂの開度が第２の開度基準値（２２％）以下である場合には、バーナ詰まり等の燃料供給異常が発生している懸念があるが、昇温可能であり、さらに動向監視が必要であると判定する（Ｓ８）。一方、燃料流量調節弁７ａ，７ｂの開度が第２の開度基準値（２２％）を超えている場合には、バーナ詰まり等の燃料供給異常が発生したと判断し（Ｓ９）、バーナチップおよびストレーナの清掃を行う（Ｓ１０）。
【００４１】
このように、本発明に係るボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法によれば、具体的な基準値に基づいてバーナチップやストレーナの狭窄および詰まりを判定しているので、ボイラ起動の遅延を防止して、効率良くボイラ起動を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係るボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法は、主として加圧流動床ボイラの起動時に使用するボイラ起動用熱風炉において、バーナチップやストレーナ等に狭窄や詰まりが生じたか否かを判定する際に利用することができるが、ボイラ起動時に起動用熱風炉を使用するボイラ設備であれば、他のボイラ設備に対しても利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係るボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法の手順を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施形態に係るボイラ起動用熱風炉における燃料供給異常の判定方法を適用する起動用熱風炉および加圧流動床ボイラを示す模式図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ａ，１ｂ  加圧流動床ボイラ
２ａ，２ｂ  起動用熱風炉
３ａ，３ｂ  主バーナ
４  軽油ポンプ
５  燃料供給経路
６  圧力計
７ａ，７ｂ  燃料流量調節弁
【図１】
2008014503.tif 000004
【図２】
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