(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーブルとローラとの間に投入された石炭等の原燃料を粉砕して微粉炭とし、該微粉炭を燃焼空気とともにボイラに送出するミルを複数備えたボイラ設備において、運転中のミルの異常を診断するための方法であって、
前記テーブルにおける差圧が、予め定めた第１の閾値を超えた場合に、警報を発生するとともに、予想される原因の除去を指示する第１のテーブル差圧異常診断工程と、
ミル出口と火炉との間における差圧が、予め定めた第１の閾値を超えた場合に、警報を発生するとともに、予想される原因の除去を指示する第１のミル出口・火炉差圧異常診断工程と、
前記テーブルにおける差圧が、前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値を超えた場合に、予備のミルの運転開始を指示する第２のテーブル差圧異常診断工程と、
ミル出口と火炉との間における差圧が、前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値を超えた場合に、予備のミルの運転開始を指示する第２のミル出口・火炉差圧異常診断工程とを、この順で実施することを特徴とするミル運転異常診断方法。
【請求項２】
前記第２のテーブル差圧異常診断工程および前記第２のミル出口・火炉差圧異常診断工程において、異常が発生したミルの運転停止を指示することを特徴とする請求項１に記載のミル運転異常診断方法。
【請求項３】
前記第１のテーブル差圧異常診断工程では、テーブルにおける差圧が、予め定めた第１の閾値を超えた場合に、駆動部への負荷電流、ミルへ供給される空気量、ミル出口温度、前記テーブルと前記ローラとの間隔、および原燃料内の異物を回収するパイライトホッパの確認を指示し、いずれかの確認事項について異常が認められる場合に、前記ローラの押付油圧の増加、あるいは微粉炭の粒径を規制するための回転式分級器の回転速度の減少の少なくとも一方を指示して運転異常原因を除去し、
前記第１のミル出口・火炉差圧異常診断工程では、ミル出口と火炉との間における差圧が、予め定めた第１の閾値を超えた場合に、駆動部への負荷電流増加、ミルへ供給される空気量、ミル出口温度、前記テーブルと前記ローラとの間隔、および原燃料内の異物を回収するパイライトホッパの確認を指示し、いずれかの確認事項について異常が認められる場合に、ミルへ供給する原燃料の減少を指示して運転異常原因を除去することを特徴とする請求項１または２に記載のミル運転異常診断方法。
【請求項４】
前記各工程に先行するミルの運転開始時に、前記テーブルと前記ローラの間隔内への原燃料の噛み込みを確認する噛み込み異常診断工程を実施することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のミル運転異常診断方法。
【請求項５】
前記噛み込み異常診断工程では、駆動部への負荷電流が予め定めた閾値以下である場合に原燃料の初期供給を開始し、前記テーブルと前記ローラの間隔内への原燃料の噛み込みを検知した場合に起動完了であると判断し、
前記テーブルと前記ローラの間隔内への原燃料の噛み込みを検知しない場合には、前記第１のテーブル差圧異常診断工程において、テーブル差圧が予め定めた第１の閾値以下である場合にミル噛み込み異常であると診断することを特徴とする請求項４に記載のミル運転異常診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミル運転異常診断方法に関し、特にボイラに微粉炭を供給するためのミルにおいて発生する運転異常に対して迅速かつ的確に対応することが可能なミル運転異常診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンを用いて発電機を駆動するようにした発電プラントでは、ボイラ内で微粉炭等の燃料を燃焼させることにより蒸気を発生させ、この蒸気によりタービンを回転させ、タービンの回転軸に駆動軸が接続された発電機を駆動して発電を行っている。
このような発電プラントでは、ボイラの前段に、石炭等の原燃料を粉砕して、燃焼空気とともに火炉へ供給するためのミル（微粉炭機）が設置されている。
【０００３】
ミルはボイラへ燃料を供給するための重要な装置であり、このミルにおいて石炭等の原燃料が正常に供給されないことには、ボイラの運転に支障を来してしまう。
そこで、従来より、ボイラに対して安定して微粉炭を供給するための技術が種々提案されている。
【０００４】
例えば、ボイラの起動時および低負荷運転時において安定燃焼を維持するとともに、油、ガス等の補助燃料を必要とせず、負荷急変に対して良好に応答することを目的とした「微粉炭燃焼装置および運転方法」が開示されている（特許文献１参照）。
【０００５】
この特許文献１に記載された「微粉炭燃焼装置および運転方法」によれば、ミルの起動時に、燃焼供給量調節手段を用いて微粉炭燃料供給管路を閉鎖して分離装置を通る循環経路により微粉炭を循環させ、微粉炭燃焼起動に充分な濃度、すなわち、微粉炭燃料Ｃと輸送空気Ａの混合重量比率Ｃ／Ａが０．３以上に達するのを待って、燃料供給量調節手段を開放に転ずることにより、油、ガス等の補助燃料を用いることなくミルを起動することができるとされている。また、常時、微粉炭の安定燃焼を維持するように制御して、ガス、油等の補助燃焼装置を設ける必要がなくなるとされている。
【０００６】
また、負荷スケジュール通りの運用を可能とし、最適タイミングで微粉炭投入を行うことができる微粉炭燃焼用ミルの制御装置を提供することを目的とした「微粉炭燃焼ボイラ用ミルの制御方法および装置」が開示されている（特許文献２参照）。
【０００７】
この特許文献２に記載された「微粉炭燃焼ボイラ用ミルの制御方法および装置」は、各時刻における負荷を入力する負荷入力部と、負荷スケジュールに基づきミルからの出炭を開始する給炭機自動時刻を算出するミル投入時刻演算部と、起動前のミル内残炭量とその粒度分布、ミルへの給炭量の時間変化、給炭の粒径、破砕性等のデータをミルプロセスデータ部から入力して、これらのデータに基づきミルへの給炭開始から出炭可能となるまでの出炭待ち時間予測値を算出するミルシミュレーションモデル部と、給炭機自動時刻とミル出炭待ち時間に基づきミルへの給炭開始時刻を算出する演算部と、給炭開始時刻と給炭機自動時刻に基づきミルを制御する制御部を備えている。
【０００８】
このような構成からなる「微粉炭燃焼ボイラ用ミルの制御方法および装置」によれば、ミル出炭時間を正確に予測し、ボイラ負荷に対して必要なタイミングで微粉炭を投入することができ、プラントの負荷スケジュールに対して遅延なく運用することができるとともに、ボイラの蒸気温度・圧力の要求に対して不足なく石炭を供給して、プラントを良好に運転できるとされている。
【０００９】
【特許文献１】特開平５−３１２３０５号公報
【特許文献２】特開平９−９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ミルの起動・運転時に発生する異常は、炭種銘柄毎の特性の他に、ミルの分解点検後に行う組立工程における機械的特性の差異等、種々の要因が関係している。
【００１１】
この点、前記特許文献１に記載された「微粉炭燃焼装置および運転方法」、あるいは前記特許文献２に記載された「微粉炭燃焼ボイラ用ミルの制御方法および装置」は、ミルの起動・運転時における異常発生要因の全てを考慮したものではなく、発生した異常に迅速かつ適切に対処することができるとは言い難かった。
このため、ミルの起動・運転時に異常が発生した場合には、異常原因が炭種の特性によるものか、あるいはミルの機械的特性によるものか等を、熟練したオペレータの経験により判断しているのが現状である。
【００１２】
本発明は上述した事情に鑑み提案されたもので、ミルの起動・運転時に発生する異常に対して、予測される発生原因を速やかにオペレータに報知するとともに、その対処方法を支援することが可能なミル運転異常診断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】
【００１３】
本発明に係るミル運転異常診断方法は、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、本発明に係る運転異常診断方法は、テーブルとローラとの間に投入された石炭等の原燃料を粉砕して微粉炭とし、該微粉炭を燃焼空気とともにボイラに送出するミルを複数備えたボイラ設備において、運転中のミルの異常を診断するための方法であって、前記テーブルにおける差圧が、予め定めた第１の閾値を超えた場合に、警報を発生するとともに、予想される原因の除去を指示する第１のテーブル差圧異常診断工程と、ミル出口と火炉との間における差圧が、予め定めた第１の閾値を超えた場合に、警報を発生するとともに、予想される原因の除去を指示する第１のミル出口・火炉差圧異常診断工程と、前記テーブルにおける差圧が、前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値を超えた場合に、予備のミルの運転開始を指示する第２のテーブル差圧異常診断工程と、ミル出口と火炉との間における差圧が、前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値を超えた場合に、予備のミルの運転開始を指示する第２のミル出口・火炉差圧異常診断工程とを、この順で実施することを特徴とするものである。
【００１４】
また、前記第２のテーブル差圧異常診断工程および前記第２のミル出口・火炉差圧異常診断工程において、異常が発生したミルの運転停止を指示することが好ましい。
【００１５】
また、前記第１のテーブル差圧異常診断工程では、テーブルにおける差圧が、予め定めた第１の閾値を超えた場合に、駆動部への負荷電流、ミルへ供給される空気量、ミル出口温度、前記テーブルと前記ローラとの間隔、および原燃料内の異物を回収するパイライトホッパの確認を指示し、いずれかの確認事項について異常が認められる場合に、前記ローラの押付油圧の増加、あるいは微粉炭の粒径を規制するための回転式分級器の回転速度の減少の少なくとも一方を指示して運転異常原因を除去し、前記第１のミル出口・火炉差圧異常診断工程では、ミル出口と火炉との間における差圧が、予め定めた第１の閾値を超えた場合に、駆動部への負荷電流増加、ミルへ供給される空気量、ミル出口温度、前記テーブルと前記ローラとの間隔、および原燃料内の異物を回収するパイライトホッパの確認を指示し、いずれかの確認事項について異常が認められる場合に、ミルへ供給する原燃料の減少を指示して運転異常原因を除去することが好ましい。
【００１６】
また、前記各工程に先行するミルの運転開始時に、前記テーブルと前記ローラの間隔内への原燃料の噛み込みを確認する噛み込み異常診断工程を実施することが好ましい。
【００１７】
また、前記噛み込み異常診断工程では、駆動部への負荷電流が予め定めた閾値以下である場合に原燃料の初期供給を開始し、前記テーブルと前記ローラの間隔内への原燃料の噛み込みを検知した場合に起動完了であると判断し、前記テーブルと前記ローラの間隔内への原燃料の噛み込みを検知しない場合には、前記第１のテーブル差圧異常診断工程において、テーブル差圧が予め定めた第１の閾値以下である場合にミル噛み込み異常であると診断することが可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るミル運転異常診断方法では、テーブルにおける差圧が所定の閾値を超えたか否かを２段階で判断するとともに、ミル出口と火炉との間における差圧が所定の閾値を超えたか否かを２段階で判断することにより、ミルの起動・運転時に発生する異常に対して、予測される発生原因を速やかにオペレータに報知することが可能となる。
【００１９】
また、テーブルにおける差圧が第２の閾値を超えた場合、およびミル出口と火炉との間における差圧が第２の閾値を超えた場合に、ミルの運転停止を指示することにより、ミルの起動・運転時に発生する異常に対して、迅速かつ適切に対処することが可能となる。
【００２０】
また、異常診断において、オペレータに対して複数の確認項目を指示するとともに、発生した異常に対する対処方法を指示することにより、オペレータに対する支援を行って、ミルの起動・運転時に発生する異常に対して、さらに一層、迅速かつ適切に対処することが可能となる。
【００２１】
また、ミルの運転開始時に、原燃料の噛み込みを確認する噛み込み異常診断を行うことにより、ミルの起動・運転時に発生する異常に対して、さらに一層、迅速かつ適切に対処することが可能となる。
【００２２】
また、噛み込み異常診断を行う場合に、駆動部への負荷電流に基づいて原燃料の初期供給を開始し、その後、テーブル差圧が所定の閾値以下である場合にミル噛み込み異常であると診断することにより、ミル噛み込み異常を迅速かつ適切に診断することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明に係るミル運転異常診断方法の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るミル運転異常診断方法を適用するボイラ設備の一部を示す概略構成図である。なお、図１では、ボイラ設備を構成する機器のうち、特に本実施形態の説明に必要なミルおよびボイラのみについて示している。
【００２４】
本発明の実施形態に係るミル運転異常診断方法を適用するボイラ設備は、図１に示すように、ボイラ１０へ燃料である微粉炭を粉砕して供給するためのミル（微粉炭機）２０を備えている。
【００２５】
ミル２０の上方には、バンカ３０が配設されており、ミル２０内には、石炭を粉砕するためのテーブル２１およびローラ２２と、微粉炭を分級して所望の粒径とするための回転式分級器２３が配設されている。また、ミル２０には、原燃料である石炭内に混入した異物を回収するためのパイライトホッパ４０と、微粉炭をボイラ１０の火炉１１内へ移送するための押込送風機５０が接続されている。
【００２６】
このミル２０は、バンカ３０から原燃料である石炭の供給を受けて、テーブル２１とローラ２２との間に石炭を噛み込ませ、ローラ２２をテーブル２１に押し付けながらテーブル２１を回転させることにより、石炭を粉砕して微粉炭を製造する。また、回転式分級器２３の回転速度を調整することにより微粉炭を所望の粒径とすることができる。
【００２７】
ミル２０で製造された微粉炭は、押込送風機５０から供給される燃焼空気とともにボイラ１０の火炉１１に供給されて燃焼し、火炉１１、過熱器および再熱器により水を加熱して蒸気を発生させる。発生した蒸気はタービンに送出されてタービンを回転させるとともに、タービンと同軸に接続された発電機を駆動して発電が行われる。タービンを回転させた後の蒸気は、復水器により水に戻され、再び過熱器に供給される。
【００２８】
このような構成からなるミル２０では、押込送風機５０から供給される燃焼空気により原料投入口側からミル２０の出口に向かって圧力差が生じるようになっている。
なお、図１にはバンカ３０およびミル２０を１機のみ示しているが、本実施形態に係るボイラ設備は合計６機のバンカ３０およびミル２０を備えている。そして、通常の運転状態では５機のミル２０を稼働させて発電を行い、点検時や異常発生時に、予備のミル２０を稼働させて発電を行うようになっている。
【００２９】
ミル２０およびその付属機器には、ミル２０の運転状況を監視するための機器類が取り付けられている。図示しないが、機器類は、テーブル２１およびローラ２２等を駆動させるための駆動部への負荷電流を測定するための電流計、ミル２０へ供給される空気量を測定するための流量計、ミル２０の出口温度を計測するための温度計、テーブル２１の上下位置を測定するための位置測定器、ローラ２２の押付油圧を測定するための油圧計、回転式分級器２３の回転速度を測定するための回転計等からなる。
【００３０】
図示しないが、これらの機器類は中央制御室に設けられたコンピュータに接続されており、各機器類における測定値が、パネル表示器や液晶表示器等の表示装置により表示されるようになっている。また、コンピュータおよび表示装置は、警報発生手段としても機能し、各種の異常が発生した場合に、警報を発生することができるようになっている。
【００３１】
次に、本発明の実施形態に係るミル運転異常診断方法の手順を説明する。図２〜図４は、本発明の実施形態に係るミル運転異常診断方法の手順を示すフローチャートである。
【００３２】
本発明の実施形態に係るミル運転異常診断方法では、図２および図３に示すように、噛み込み異常診断工程（Ｓ１）、第１のテーブル差圧異常診断工程（Ｓ２−１〜Ｓ２−３）、第１のミル出口・火炉差圧異常診断工程（Ｓ３−１〜Ｓ３−３）、第２のテーブル差圧異常診断工程（Ｓ４−１〜Ｓ４−３）、第２のミル出口・火炉差圧異常診断工程（Ｓ５−１〜Ｓ５−３）を、この順で行うようになっている。
【００３３】
噛み込み異常診断工程（Ｓ１）では、テーブル２１とローラ２２の間隔内へ原燃料が噛み込んだか否かを確認する。
この噛み込み異常診断工程（Ｓ１）では、図４に示すように、ミル２０を起動し（Ｓ１−１）、ミル２０の起動時点において、駆動部への負荷電流が所定の閾値以上であるか否かを判断し（Ｓ１−２）、駆動部への負荷電流が所定の閾値以上である場合には、ミル２０内部に残炭がある等、原燃料の噛み込み検知を行うための条件が整っていないため、これに対処するための処理を行う（Ｓ１−３）。ここで、所定の閾値は、例えば５７Ａとする。
【００３４】
一方、駆動部への負荷電流が５７Ａ未満である場合には、例えば４５ｔ／ｈで初期給炭を開始し（Ｓ１−４）、原燃料の噛み込みを判断する（Ｓ１−５）。この噛み込み判断では、例えば駆動部への負荷電流が５７Ａ以上である状態が３秒以上継続すると、原燃料を噛み込んだと判断して起動を完了する。
【００３５】
一方、原燃料の噛み込みが検知されない場合には、第１のテーブル差圧異常診断工程（Ｓ２−１〜Ｓ２−３）に移行する。
【００３６】
第１のテーブル差圧異常診断工程では、図２に示すように、テーブル差圧が予め定めた第１の閾値を超えたか否かを判断し（Ｓ２−１）、テーブル差圧が予め定めた第１の閾値を超えた場合に、警報を発生するとともに（Ｓ２−２）、予想される原因の除去を指示する（Ｓ２−３）。ここで、第１の閾値は、例えば３．８ＫＰａとする。
【００３７】
この第１のテーブル差圧異常診断工程では、テーブル差圧が第１の閾値を超えると、駆動部への負荷電流、ミル２０へ供給される空気量、ミル出口温度、テーブル２１とローラ２２との間隔、および原燃料内の異物を回収するパイライトホッパ４０の確認を指示する。そして、いずれかの確認事項について異常が認められる場合に、ローラ２２の押付油圧の増加、あるいは微粉炭の粒径を規制するための回転式分級器２３の回転速度の減少の少なくとも一方を指示する。オペレータは、指示に従って機器の運転状態を調整することにより、運転異常原因を除去することができる。
【００３８】
また、噛み込み異常診断工程（Ｓ１）において原燃料の噛み込みを検知しない場合であって、テーブル差圧が予め定めた第１の閾値以下である場合には、ミル噛み込み異常であると診断する。
【００３９】
第１のミル出口・火炉差圧異常診断工程では、図２に示すように、ミル出口・火炉差圧が予め定めた第１の閾値を超えたか否かを判断し（Ｓ３−１）、ミル出口・火炉差圧が予め定めた第１の閾値を超えた場合に、警報を発生するとともに（Ｓ３−２）、予想される原因の除去を指示する（Ｓ３−３）。ここで、第１の閾値は、運転異常を診断するミル２０およびボイラ設備の運転状況に応じて可変に設定されるが、例えば、第２の閾値である１．３５ＫＰａよりも低い値が設定される。
【００４０】
この第１のミル出口・火炉差圧異常診断工程では、ミル出口・火炉差圧が予め定めた第１の閾値を超えた場合に、駆動部への負荷電流増加、ミル２０へ供給される空気量、ミル出口温度、テーブル２１とローラ２２との間隔、および原燃料内の異物を回収するパイライトホッパ４０の確認を指示する。そして、いずれかの確認事項について異常が認められる場合に、ミル２０へ供給する原燃料の減少を指示する。オペレータは、指示に従って機器の運転状態を調整することにより、運転異常原因を除去することができる。
【００４１】
第２のテーブル差圧異常診断工程では、図３に示すように、テーブル差圧が第１の閾値よりも大きい第２の閾値を超えたか否かを判断し（Ｓ４−１）、テーブル差圧が第１の閾値よりも大きい第２の閾値を超えた場合に、ミル２０へ供給する原燃料の減少を行うとともに（Ｓ４−２）、予想される原因の除去を指示する（Ｓ４−３）。ここで、第２の閾値は、例えば４．７８ＫＰａとする。
【００４２】
この第２のテーブル差圧異常診断工程では、テーブル差圧が第１の閾値を超えると、ミル２０へ供給する原燃料を強制的に例えば３０ｔ／ｈまで減少させ、他のミル２０の運転状況、ボイラ１０の運転状況、駆動部への負荷電流、ミル２０へ供給される空気量、ミル出口温度、テーブル２１とローラ２２との間隔、および原燃料内の異物を回収するパイライトホッパ４０の確認を指示する。そして、いずれかの確認事項について異常が認められる場合に、オペレータは、予備ミル２０を起動し、予備ミル２０の起動が完了した後に異常が発生したミル２０の運転を停止することにより、運転異常原因を除去することができる。
【００４３】
第２のミル出口・火炉差圧異常診断工程では、図３に示すように、ミル出口・火炉差圧が第１の閾値よりも大きい第２の閾値を超えたか否かを判断し（Ｓ５−１）、異常が発生したミル２０の運転を停止してランバック動作を行い（Ｓ５−２）、予想される原因の除去を指示する（Ｓ５−３）。ここで、第２の閾値は、例えば１．３５ＫＰａとする。なお、ランバック時には所定の確認動作を行う。
【００４４】
この第２のミル出口・火炉差圧異常診断工程では、ランバック動作を行った後、オペレータは、予備ミル２０を起動し、予備ミル２０の起動が完了した後に負荷を上昇させることにより、運転異常原因を除去することができる。
【００４５】
このように、本発明の実施形態に係るミル運転異常診断方法では、ミル２０の起動・運転時に発生する異常を所定のロジックにより迅速かつ確実に把握して、予測される発生原因をオペレータに対して報知するとともに、その対処方法を支援することができる。
【００４６】
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定されるものではなく、所定の閾値をボイラ１０の規模や運転状況等に合わせて適宜変更する等、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。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明のミル運転異常診断方法は、主として発電プラントの構成要素であるローラミルの運転異常を診断する際に使用することができるが、微粉炭を供給してボイラ１０を稼働させるようにしたローラミルであれば、どのようなミル２０についても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係るミル運転異常診断方法を適用するボイラ設備の一部を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るミル運転異常診断方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係るミル運転異常診断方法の手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態に係るミル運転異常診断方法の手順（ミル噛み込み異常診断工程）を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１０  ボイラ
１１  火炉
２０  ミル
２１  テーブル
２２  ローラ
２３  回転式分級器
３０  バンカ
４０  パイライトホッパ
５０  押込送風機
【図１】
0004781050.tif 000002
【図２】
0004781050.tif 000003
【図３】
0004781050.tif 000004
【図４】
0004781050.tif 000005