(57)【要約】【課題】  容易かつ的確に流動媒体の層密度を最適化することができる層密度最適化方法および層密度最適化システムを提供する。【解決手段】  流動層における圧力損失を検出する工程（Ｓ１）と、検出した圧力損失に基づいて流動媒体の層密度を予測する工程（Ｓ２）と、予測した流動媒体の層密度が予め定めた許容範囲を超えた場合に（Ｓ３）、流動媒体の層密度を最適化する工程（Ｓ４）とを含む。層密度最適化工程（Ｓ４）では、火炉内から流動媒体を抜き取ったり、火炉内へ供給する燃焼空気量を増減させたりすることにより、流動層における流動媒体の流動状態を変化させて、層密度を予め定めた許容範囲内に調節する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度を最適化するための方法であって、
流動層を複数の層に分割して各層毎に圧力損失を検出する工程と、
検出した圧力損失に基づいて各層における流動媒体の層密度を予測する工程と、
予測した流動媒体の層密度が予め定めた許容範囲を超えた場合に、流動媒体の層密度を最適化する工程と、を含むことを特徴とする加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法。
【請求項２】
前記流動媒体の層密度を最適化する工程は、火炉内から流動媒体を抜き取ることにより、流動層における流動媒体の流動状態を変化させて、層密度を予め定めた許容範囲内に調節することを特徴とする請求項１に記載の加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法。
【請求項３】
前記流動媒体の層密度を最適化する工程は、火炉内へ供給する燃焼空気量を増減させることにより、流動層における流動媒体の流動状態を変化させて、層密度を予め定めた許容範囲内に調節することを特徴とする請求項１に記載の加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法。
【請求項４】
前記流動媒体の層密度を予測する工程は、以下の式（１）を用いて流動媒体の層密度を演算することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法。
ρｆ＝ΔＰ／（ｈ×ｇ）  ・・・  （１）
ただし、
ρｆ：層密度（ｋｇ／ｍ3）
ΔＰ：圧力損失
ｈ  ：流動層高
ｇ  ：重力加速度
【請求項５】
加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度を最適化するためのシステムであって、
流動層を複数の層に分割して各層毎に圧力損失を検出する複数の圧力損失検出手段と、
該圧力損失検出手段により検出した圧力損失に基づいて各層における流動媒体の層密度を予測する層密度予測手段と、
予測した流動媒体の層密度が予め定めた許容範囲であるか否かを判断する層密度判断手段と、
該層密度判断手段において流動媒体の層密度が予め定めた許容範囲を超えたと判断された場合に、流動媒体の層密度を最適化する層密度最適化手段と、を備えたことを特徴とする加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化システム。
【請求項６】
前記層密度最適化手段は、火炉内から流動媒体を抜き取ることにより、流動層における流動媒体の流動状態を変化させて、層密度を予め定めた許容範囲内に調節することを特徴とする請求項５に記載の加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化システム。
【請求項７】
前記層密度最適化手段は、火炉内へ供給する燃焼空気量を増減させることにより、流動層における流動媒体の流動状態を変化させて、層密度を予め定めた許容範囲内に調節することを特徴とする請求項５に記載の加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度を最適化するための層密度最適化方法および層密度最適化システムに関し、特に、容易かつ的確に流動媒体の層密度を最適化することができる層密度最適化方法および層密度最適化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、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、石灰石を流動媒体とする流動層内に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、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した加圧流動床ボイラが知られている。
【０００３】
このような構成からなる加圧流動床ボイラでは、流動層の高さを調整して流動層内に埋没する蒸気管の伝熱面積を増減することにより、ボイラで発生する蒸気量を調整している。したがって、加圧流動床ボイラにおいては、流動層を形成する流動媒体の粒径管理が重要な意味を持っている。
【０００４】
従来、加圧流動床ボイラにおいて流動層を管理する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２００２−１７４４０６号公報）に、加圧流動層燃焼装置における流動粒子の摩耗速度や粒度分布を推定するための技術が開示されている。
【０００５】
この特許文献１に記載された「加圧流動層燃焼装置における流動粒子の摩耗速度の推定方法及び加圧流動層燃焼装置における流動粒子の粒度分布予測方法」は、供給する脱硫剤の粒度分布を予め測定して重量分率を求めるとともに、脱硫剤の供給速度、流動層に存在する流動粒子の粒子重量、および脱硫剤の抜出重量を用いて演算を行い、加圧流動層ボイラ内の脱硫剤の粒度分布を予測している。
【０００６】
また、特許文献２（特開２００３−１６１４０３号公報）に、流動層内に構造物を有する流動装置において、層高計算や流動状態の監視を行うための技術が開示されている。
この特許文献２に記載された「流動層の制御方法と制御装置」は、計測した層圧損値を、流動層内に構造物がない場合の換算層圧損に補正して、層高計算や流動状態監視を行っている。また、補正処理において、流動層内構造物の間隙長さの総和と炉幅とをパラメータとする関数を用いて補正因子を計算している。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１７４４０６号公報
【特許文献２】特開２００３−１６１４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、流動層を形成する流動媒体の粒径管理は、加圧流動床ボイラにおける重要な作業であり、特に流動層内において粗大化したズリが生じた場合には、その旨を早急に検知し、適切な対応を採らなければならない。
【０００９】
しかしながら、上記した特許文献１に記載された技術では、脱硫剤の重量分率、脱硫剤の供給速度、流動粒子の粒子重量、および脱硫剤の抜出重量を用いて演算を行っているため、計測項目が多岐に亘って演算が複雑なものとなり、流動媒体の粒径分布を容易に予測することができるとは言い難かった。また、計測項目が多いため、測定誤差が生じる可能性が増加し、流動媒体の層密度を的確に予測することができるとは言い難かった。
【００１０】
また、上気した特許文献２に記載された技術では、流動層内に存在する伝熱管等の構造物の形状等に基づくパラメータを用いて補正演算を行っている。しかしながら、層高計算や流動状態の監視対象となる加圧流動床ボイラは、プラント毎にその大きさ等が異なっており、各プラント毎にパラメータを設定し直さなければならず、汎用性に欠けるという問題があった。
【００１１】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、容易かつ的確に流動媒体の層密度を最適化することができる層密度最適化方法および層密度最適化システム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】
【００１２】
本発明に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法および層密度最適化システムは、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。
すなわち、本発明に係る流動媒体の層密度最適化方法は、加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度を最適化するための方法であって、流動層を複数の層に分割して各層毎に圧力損失を検出する工程と、検出した圧力損失に基づいて流動媒体の層密度を予測する工程と、予測した流動媒体の層密度が予め定めた許容範囲を超えた場合に、流動媒体の層密度を最適化する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００１３】
この場合、前記流動媒体の層密度を最適化する工程は、火炉内から流動媒体を抜き取ったり、火炉内へ供給する燃焼空気量を増減させたりすることにより、流動層における流動媒体の流動状態を変化させて、層密度を予め定めた許容範囲内に調節することが可能である。
【００１４】
また、前記流動媒体の層密度を予測する工程は、以下の式（１）を用いて流動媒体の層密度を演算することが可能である。
ρｆ＝ΔＰ／（ｈ×ｇ）  ・・・  （１）
ただし、
ρｆ：層密度（ｋｇ／ｍ3）
ΔＰ：圧力損失
ｈ  ：流動層高
ｇ  ：重力加速度
【００１５】
本発明に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化システムは、加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度を最適化するためのシステムであって、流動層を複数の層に分割して各層毎に圧力損失を検出する複数の圧力損失検出手段と、該圧力損失検出手段により検出した圧力損失に基づいて各層における流動媒体の層密度を予測する層密度予測手段と、予測した流動媒体の層密度が予め定めた許容範囲であるか否かを判断する層密度判断手段と、該層密度判断手段において流動媒体の層密度が予め定めた許容範囲を超えたと判断された場合に、流動媒体の層密度を最適化する層密度最適化手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
この場合、前記層密度最適化手段は、火炉内から流動媒体を抜き取ったり、火炉内へ供給する燃焼空気量を増減させたりすることにより、流動層における流動媒体の流動状態を変化させて、層密度を予め定めた許容範囲内に調節することが可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法および層密度最適化システムでは、流動層における圧力損失を検出して、所定の演算を行うことにより流動媒体の層密度を予測することができるので、流動層を形成する流動媒体の粒径管理を容易かつ的確に行うことができる。
【００１８】
また、流動媒体の層密度を予測するために用いる演算式は、圧力損失、流動層高、および重力加速度を用いた単純なものであり、演算処理を容易に行うことができるとともに、演算処理に時間を要しないので、流動層内において粗大化したズリが生じた場合であっても、その旨を早急に検知して、適切な対応を採ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法および層密度最適化システムの実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化システムの概略構成を示すブロック図、図２は、加圧流動床ボイラにおけるＢＭ循環経路の説明図、図３は、層密度がプラントへ与える影響を説明するための模式図、図４は、本発明の実施形態に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法の手順を示すフローチャート、図５は、本発明の実施形態に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法および層密度最適化システムを適用する発電プラントの概略構成を示す説明図である。
【００２０】
＜発電プラント＞
本発明の実施形態に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法および層密度最適化システムを適用する発電プラントは、加圧流動床複合発電方式(ＰＦＢＣ：Pressurized Fluidized Bed Combustion Combined Cyde)を採用した発電プラントであり、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。
【００２１】
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８７０℃）ため、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を低く抑えることができる。
【００２２】
以下、本実施形態に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法および層密度最適化システムを適用する発電プラントを具体的に説明する。
本実施形態に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法および層密度最適化システムを適用する発電プラントは、図５に示すように、２つのボイラ１０，２０を備えており、ボイラ１０，２０の火炉１１，２１内にＣＷＰを投入して燃焼させ、熱交換により発生した蒸気を高圧タービン３１、中圧タービン３２、および低圧タービン３３に導いて各タービンを回転させることにより、発電機４１を駆動して電力を発生させる。低圧タービン３３を回転させた後の蒸気は、復水器５０により復水され、再びボイラ１０，２０内へ導かれる。
【００２３】
また、ボイラ１０，２０内で発生した高圧ガスをガスタービン３４に導いてガスタービン３４を回転させることにより、発電機４２を駆動して電力を発生させる。さらに、高圧ガスは、ガスタービン３４に同軸に連結されたコンプレッサ３５を駆動して、燃焼空気をボイラ１０，２０へ供給するようになっている。
【００２４】
ボイラ１０，２０へ燃料を供給する燃料供給系統は、石炭を供給する石炭ホッパ６１と、石炭ホッパ６１から供給される石炭を粗粉砕する粗粉砕機６２と、粗粉砕機６２で粉砕された石炭粉を分級する分級機６３と、分級機６３で分級された石炭粉を中継する中継ホッパ６４と、粗粉砕機６２で粉砕された石炭粉に水を混入しながらさらに粉砕する微粉砕機６５と、石灰石を供給する石灰石ホッパ６６と、水、粗粉砕機６２で粉砕された石炭粉、微粉砕機６５で水を混入しながら粉砕された石炭ペースト、および石灰石を混練する混練機６７と、混練機６７で混練されたＣＷＰを一時貯留する燃料タンク６８と、燃料タンク６８から火炉１１，２１内へＣＷＰを送出する燃料ポンプ６９とを備えている。
【００２５】
２機のボイラ１０，２０は、それぞれ圧力容器１２，２２と、圧力容器１２，２２内に収容された火炉１１，２１とを備えており、火炉１１，２１内には水・蒸気管７１が挿通されている。復水器５０からの水・蒸気管７１は、まずＢ火炉２１内に導かれ、続いてＡ火炉１１内へ導かれて熱交換が行われ、汽水分離器７２へ導かれて蒸気と水とが分離される。汽水分離器７２からの水・蒸気管７１は、Ａ火炉１１、Ｂ火炉２１、火炉１１の順で引き回された後、高圧タービン３１へ導かれる。
【００２６】
高圧タービン３１は、水・蒸気管７１から供給される蒸気により回転する。高圧タービン３１を回転させた後の蒸気は、再びＢ火炉２１に導かれて再熱され、中圧タービン３２に導かれて中圧タービン３２を回転させ、さらに低圧タービン３３に導かれて低圧タービン３３を回転させる。高圧タービン３１、中圧タービン３２、および低圧タービン３３には、同軸に発電機４１が接続されており、各タービン３１，３２，３３が回転することにより発電機４１が駆動されて発電が行われる。
【００２７】
低圧タービン３３を回転させた蒸気は、復水器５０に導かれて復水される。復水器５０内には、冷却水配管５１が配設されている。この冷却水配管５１には、深層取水した海水が導かれ、この海水は復水器５０内で熱交換を行った後に、再び海中に放流される。
【００２８】
復水器５０の下流側には、復水ポンプ７３、第１給水加熱器７４ａ、第２給水加熱器７４ｂ、第３給水加熱器７４ｃ、脱気器７５、給水ポンプ７６、第５給水加熱器７４ｄ、第６給水加熱器７４ｅが配設されており、復水の加熱および脱気を行うようになっている。また、復水器５０とボイラ１０，２０との間の復水配管７７は、後に詳述する排ガス系統に設けられた２つの排熱回収交換器９１，９３を通過し、排ガスとの間で熱交換を行うようになっている。
【００２９】
Ａ火炉１１およびＢ火炉２１の上部には排ガス配管８１が連通接続されており、各火炉１１，２１内で発生した高圧ガスをガスタービン３４へ供給するようになっている。また、各火炉１１，２１とガスタービン３４との間には、脱硝を行うための無触媒脱硝装置８２ａ，８２ｂ、煤塵を除去するための１次サイクロン８３および２次サイクロン８４が配設されている。なお、１次サイクロン８３および２次サイクロン８４で収集した煤塵は、灰クーラ８５，８６を経て灰処理装置へ送出される。
【００３０】
ガスタービン３４には、発電機４２およびコンプレッサ３５が同軸に接続されており、ガスタービン３４が回転することにより、発電機４２を駆動して発電を行うとともに、コンプレッサ３５を駆動して燃焼空気をボイラ１０，２０内へ送り込むようになっている。
コンプレッサ３５には、プラント起動時にコンプレッサ３５を駆動してボイラ１０，２０へ燃焼空気を送るための起動用モータ４３が取り付けられている。
【００３１】
ガスタービン３４を回転させた後の排ガスは、第１の排熱回収交換器９１、脱硝を行うための脱硝装置９２、第２の排熱回収交換器９３、バグフィルタ９４を経て、煙突９５より大気中へ放散される。
【００３２】
Ａ火炉１１およびＢ火炉２１には、循環するＢＭを一時貯留するためのＢＭタンク１３，２３が連通接続されている。なお、図５に示す例では、ＢＭタンク１３，２３を各ボイラ１０，２０毎に１機ずつ設けているが、ＢＭタンク１３，２３を各ボイラ１０，２０毎に２機ずつ設けてもよい。また、各ボイラ１０，２０の上部には非常用温水タンク１４が配設されている。この非常用温水タンク１４は、ボイラ給水系統が停止した際に、ボイラ１０，２０内の残燃料が燃焼することにより水壁管等が損傷することを防止するための装置で、水頭圧によりボイラ１０，２０へ給水するようになっている。
【００３３】
Ａ火炉１１およびＢ火炉２１の下部には、各火炉１１，２１内に析出した塵芥を回収するための塵芥回収管１０１が接続されており、回収された塵芥は灰クーラ１０２，１０３を経て灰処理装置へ送出される。また、Ａ火炉１１およびＢ火炉２１には、ボイラ１０，２０の起動時等に各火炉１１，２１内を加熱するための軽油が供給されるようになっている。
【００３４】
＜ＢＭ循環系統＞
次に、図２を参照して、ＢＭ循環系統を詳細に説明する。
ボイラ１０内に配設したＡ火炉１１内には、分散板から上方に向かって、０．２ｍ、０．４ｍ、０．６ｍ、１．５ｍ、２．６ｍ、３．５５ｍ、７．８ｍの位置に、それぞれ圧力計１１１ａ〜１１１ｇが配設されており、ボイラ２０内に配設したＢ火炉２１内には、分散板から上方に向かって、０．２ｍ、０．４ｍ、０．６ｍ、１．１５ｍ、２．４２５ｍ、３．５５ｍ、７．８ｍの位置にそれぞれ圧力計１１１ａ〜１１１ｇが配設されている。
【００３５】
火炉１１，２１の下部には、熱風炉１５０およびＢＭ炉底抜出系統１４０が連通接続されているとともに、火炉１１，２１の上部には、火炉１１，２１内で発生した高温ガスを排出するための高温ガス管１３０が連通接続されている。また、火炉１１，２１とＢＭタンク１３，２３との間には、ＢＭ戻し配管１６１およびＢＭ供給配管１６２が配設されており、ＢＭタンク１３，２３、ＢＭ供給配管１６２、火炉１１，２１、ＢＭ炉底抜出系統１４０、ＢＭ戻し配管１６１の順でＢＭが循環するようになっている。なお、図２において、符号１２０は流動層を示す。
【００３６】
＜層密度とプラントへの影響の関係＞
次に、図３を参照して、火炉１１，２１内の層密度がプラントへ与える影響を説明する。図３（ａ）は、層密度が高い状態を示す模式図、図３（ｂ）は、層密度が良好な状態を示す模式図、図３（ｃ）は、層密度が低い状態を示す模式図である。
【００３７】
図３（ａ）に示す状態では、ＢＭ粒径が小さく、間隙部が少ないため、火炉１１，２１内における圧力損失が高くなるとともに層密度が高値となる。このような状態では、火炉１１，２１内のＢＭ流動性、ボイラ１０，２０の伝熱性、炉内の脱硫性能等が優れている反面、ＢＭ粒径が小さいため、ボイラ１０，２０の後流側へＢＭが飛散し易くなり、サイクロンで回収する灰量が増加するだけではなく、層高維持性が悪化する。
【００３８】
図３（ｃ）に示す状態では、ＢＭ粒径が大きく、間隙部が多いため、火炉１１，２１内における圧力損失が低くなるとともに層密度が低値となる。このような状態では、ズリ濃度が高くなり、火炉１１，２１内のＢＭ流動性、ボイラ１０，２０の伝熱性、火炉１１，２１内の脱硫性能等が悪化する。さらに、出力を維持するため、燃料が増加傾向となり、層温度が上昇するとともに未燃焼分が増加する。このため、サイクロンの閉塞や、粗粒による伝熱管摩耗が発生し易い。
【００３９】
このような状態に対して、図３（ｂ）に示す状態では、ＢＭ粒径および間隙部が適正であるため、良好な操業を行うことができる。しかし、高負荷帯での運転時には、ＢＭ粒径が次第に大きくなる特徴があり、定期的な炉底抜出を行って、層密度を管理値内に調整する必要がある。
【００４０】
＜層密度最適化システム＞
次に、図１を参照して、本発明の実施形態に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化システムを説明する。
本発明の実施形態に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化システム２００は、図１に示すように、火炉１１，２１内に配設された複数の圧力計１１１ａ〜１１１ｇ、層密度予測手段２０１、層密度判断手段２０２、および層密度最適化手段２０３を主な構成要素とする。なお、本実施形態の各手段は、コンピュータおよびその周辺機器からなり、コンピュータを構成するＣＰＵ等がアプリケーションプログラムに従って動作することにより、各手段としての機能を発揮するようになっている。
【００４１】
圧力計１１１ａ〜１１１ｇは、流動層における圧力損失を検出するためのもので、上述したように、Ａ火炉１１では、分散板から上方に向かって、０．２ｍ、０．４ｍ、０．６ｍ、１．５ｍ、２．６ｍ、３．５５ｍ、７．８ｍの位置にそれぞれ設けられており、Ｂ火炉２１では、分散板から上方に向かって、０．２ｍ、０．４ｍ、０．６ｍ、１．１５ｍ、２．４２５ｍ、３．５５ｍ、７．８ｍの位置にそれぞれ設けられている。
本実施形態では０．２ｍ、０．４ｍ、０．６ｍに配設された圧力計１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃを用いて、ズリが対流しやすい部位である０．２ｍ〜０．４ｍおよび０．４ｍ〜０．６ｍにおける層密度を管理している。なお、加圧流動床ボイラ１０，２０の形状等に応じて、他の圧力計１１１ｄ〜１１１ｇを用いて層密度の管理を行ってもよい。
【００４２】
層密度予測手段２０１は、圧力計１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃにより検出した圧力損失に基づいて流動媒体の層密度を予測するための手段である。この層密度予測手段２０１は、以下の式（１）を用いて流動媒体の層密度を演算して予測する。
ρｆ＝ΔＰ／（ｈ×ｇ）  ・・・  （１）
ただし、
ρｆ：層密度（ｋｇ／ｍ3）
ΔＰ：圧力損失
ｈ  ：流動層高
ｇ  ：重力加速度
【００４３】
層密度判断手段２０２は、予測した流動媒体の層密度が予め定めた許容範囲であるか否かを判断するための手段である。本実施形態では、０．２ｍ〜０．４ｍにおける層密度の許容範囲を１，１００〜１，２００ｋｇ／ｍ3とし、０．４ｍ〜０．６ｍにおける層密度の許容範囲を９００〜１，０００ｋｇ／ｍ3としている。なお、層密度の許容範囲は、加圧流動床ボイラ１０，２０の形状等に応じて、適宜変更して設定することができる。
【００４４】
層密度最適化手段２０３は、層密度判断手段２０２において流動媒体の層密度が予め定めた許容範囲を超えたと判断された場合に、ＢＭの層密度を最適化するための手段である。この層密度最適化手段２０３は、ＢＭ炉底抜出系統１４０を作動させて火炉１１，２１内からＢＭを抜き取ったり、熱風炉１５０の動作状態を変化させて、火炉１１，２１内へ供給する燃焼空気量を増減させたりすることにより、流動層におけるＢＭの流動状態を変化させて、層密度を予め定めた許容範囲内に調節する。なお、加圧流動床ボイラ１０，２０の運転状況等に合わせて、ＢＭの抜き取り操作および燃焼空気量の増減操作の双方を同時に行ってもよいし、いずれか一方の操作のみを行ってもよい。
【００４５】
＜層密度最適化方法＞
次に、図４を参照して、本発明の実施形態に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法の手順を説明する。
本発明の実施形態に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法は、図４に示すように、流動層における圧力損失を検出し（Ｓ１）、検出した圧力損失に基づいてＢＭの層密度を予測し（Ｓ２）、予測したＢＭの層密度が予め定めた許容範囲であるか否かを判断する（Ｓ３）。
【００４６】
そして、予測したＢＭの層密度が予め定めた許容範囲を超えた場合には、火炉１１，２１内からＢＭを抜き取ったり、火炉１１，２１内へ供給する燃焼空気量を増減させたりすることにより、ＢＭの層密度を最適化する（Ｓ４）。
このように、本実施形態の流動媒体の層密度最適化方法および層密度最適化システムによれば、流動層を形成するＢＭの粒径管理を容易かつ的確に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、主として、発電プラントを構成する加圧流動床ボイラ１０，２０において、流動媒体の層密度を最適化するために使用することができるが、加圧流動床ボイラ１０，２０を備えたプラントであれば発電プラント以外のプラントに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加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態におけるＢＭ循環経路の説明図である。
【図３】層密度がプラントへ与える影響を説明するための模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法および層密度最適化システムを適用する発電プラントの概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０，２０  ボイラ
１１，２１  火炉
１２，２２  圧力容器
１３，２３  ＢＭタンク
１４  非常用温水タンク
３１  高圧タービン
３２  中圧タービン
３３  低圧タービン
３４  ガスタービン
３５  コンプレッサ
４１，４２  発電機
４３  起動用モータ
５０  復水器
５１  冷却水配管
６１  石炭ホッパ
６２  粗粉砕機
６３  分級機
６４  中継ホッパ
６５  微粉砕機
６６  石灰石ホッパ
６７  混練機
６８  燃料タンク
６９  燃料ポンプ
７１  水・蒸気管
７２  汽水分離器
７３  復水ポンプ
７４ａ〜７４ｅ  給水加熱器
７５  脱気器
７６  給水ポンプ
７７  復水配管
８１  排ガス配管
８２ａ，８２ｂ  無触媒脱硝装置
８３  １次サイクロン
８４  ２次サイクロン
８５，８６  灰クーラ
９１，９３  排熱回収交換器
９２  脱硝装置
９４  バグフィルタ
９５  煙突
１０１  塵芥回収管
１０２，１０３  灰クーラ
１１１ａ〜１１１ｇ  圧力計
１２０  流動層
１３０  高温ガス管
１４０  ＢＭ炉底抜出系統
１５０  熱風炉
１６１  ＢＭ戻し配管
１６２  ＢＭ供給配管
２００  層密度最適化システム
２０１  層密度予測手段
２０２  層密度判断手段
２０３  層密度最適化手段
【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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