(57)【要約】【課題】他のボイラユニットの発電効率を低下させずにボイラを起動する方法を提供する。【解決手段】火力発電の深夜停止起動（ＤＳＳ）運転や週末停止起動（ＷＳＳ）運転のボイラの起動に際し、ボイラの排ガス温度が酸露点以上であることを確保できた場合に、他の火炉２Ｂの蒸気ドラム３１からの補助蒸気を蒸気式空気予熱器２５に供給せずに、押込通風機１２を運転してボイラを起動し、自己の火炉２Ａの蒸気ドラム２１の圧力が所定値まで上昇した時点で、自己の火炉２Ａの蒸気ドラム２１から補助蒸気ＡＳを上記蒸気式空気予熱器２５に供給開始する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラの起動に際し、ボイラの排ガス温度が硫酸の結露温度である酸露点以上であることを確保できた場合に、他の火炉の蒸気ドラムからの補助蒸気を蒸気式空気予熱器に供給せずに押込通風機を運転してボイラを起動し、自己の火炉の蒸気ドラムの圧力が所定値まで上昇した時点で、自己の火炉の蒸気ドラムから補助蒸気を上記蒸気式空気予熱器に供給開始することを特徴とするボイラの起動方法。
【請求項２】
上記ボイラの起動が、火力発電の深夜停止起動運転でのボイラの起動であることを特徴とする請求項１に記載のボイラの起動方法。
【請求項３】
上記ボイラの起動が、週末停止起動運転でのボイラの起動であることを特徴とする請求項１に記載のボイラの起動方法。
【請求項４】
空気予熱器の入口温度を検出し、上記ボイラの排ガス温度が酸露点以上となる入口温度であることが確認できた場合に、上記押込通風機を運転してボイラを起動することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のボイラの起動方法。
【請求項５】
上記自己の火炉の蒸気ドラムの圧力が所定値の４ＭＰａまで上昇した時点で、自己の火炉の蒸気ドラムから補助蒸気を上記蒸気式空気予熱器に供給開始することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のボイラの起動方法。
【請求項６】
上記ボイラが微粉炭焚ボイラまたは石油焚ボイラであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のボイラの起動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラの起動方法、特に火力発電の深夜停止起動（ＤＳＳ）運転や週末停止起動（ＷＳＳ）運転に適したボイラの起動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の電力需要は負荷の最大と最小の差が増大しており、火力発電所においても、これに対応して負荷調整を行うことが要請されている。つまり、火力発電のボイラは、ボイラ負荷を常に全負荷で運転させるケースは少なく、ボイラ負荷を、７５％負荷、５０％負荷あるいは２５％負荷へと、負荷を上げ下げして運転したり、またボイラの運転を停止（休止）するなど、いわゆる深夜停止起動（Daily Start Stop：以下単にＤＳＳと言う）運転や、週末停止起動（Weekly Start Stop：以下単にＷＳＳという）運転を行って中間負荷を担い、発電効率を向上させる運転が行われている。
【０００３】
ＤＳＳ運転は、昼間と夜間の電力需要格差に対応するため、ボイラユニットを深夜に停止し翌朝起動する場合で、停止時間は約６〜１２時間程度であり、ホットスタートと呼ばれる。またＷＳＳ運転は、運用上、週末は需要が少ないことから、ボイラユニットを週末に停止し、週明けの電力需要増加に対応するため起動する場合で、停止時間は約１２〜３６時間程度である。２４時間程度での起動の場合、ウォームスタートと呼ばれる。
【０００４】
通常運転時には、図５に示すように、自己のボイラユニットに属する火炉（自缶）２Ａの蒸気ドラム２１からの蒸気を、補助蒸気供給弁２２、補助蒸気ヘッダー２３及びＳＡＨ温度調整弁２４を経て、蒸気式空気予熱器（ＳＡＨ）２５に導くことにより、空気予熱器１０の上流側に在る蒸気式空気予熱器２５を加温し、ここで押込通風機１２からの空気を加熱してから空気予熱器１０に送り込み、空気予熱器１０を通して所定温度まで加熱した空気を火炉（自缶）２Ａに送り込んでいる。従って、他のボイラユニットの火炉（他缶）２Ｂの蒸気ドラム３１は、補助蒸気供給弁３２を閉じることにより、この補助蒸気供給系統から切り離されている。なお火炉２Ａの排ガスは、煙道９から空気予熱器１０を通して煙突１３より大気放出される。
このような需給上の要請で給電指令によるＤＳＳ、ＷＳＳに基づいてボイラユニットを通常停止した場合、ボイラは消火され、通風機は停止されており、このような状態からボイラユニットを起動することが必要となる。図６に停止中の状態を示す。図中、斜線を施した機器は停止中であることを示す。
【０００５】
従来のボイラの起動方法では、図７に示すように、ボイラ起動時に、補助蒸気供給弁３２を開くことにより、他の火炉（他缶）２Ｂの蒸気ドラム３１から、補助蒸気ヘッダー２３及びＳＡＨ温度調整弁２４を経て、蒸気式空気予熱器２５に補助蒸気の供給を行い、蒸気式空気予熱器２５を運転し、ボイラの起動を行っていた。すなわち、蒸気式空気予熱器２５を運転している状態で、押込通風機１２を起動し、空気予熱器１０を通して加熱した空気を火炉（自缶）２Ａに送り込み、蒸気ドラム２１の圧力が所定値の例えば４ＭＰａになった時点で、図８の如く、他缶の補助蒸気供給弁３２を閉じ自缶の補助蒸気供給弁２２を開くことにより、補助蒸気の供給源を他缶から自缶に切換え、その後は蒸気式空気予熱器２５を自缶の補助蒸気にて運転していた。この制御の概略を図２（ｂ）に示す。
【０００６】
このように従来のボイラユニットの起動方法では、他缶の蒸気ドラム３１から補助蒸気を供給するため、他缶の発電機出力を抑制し、蒸気発生量を制限値内に納めている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のボイラの起動方法では、ボイラ起動時に他のボイラユニットの蒸気ドラムから補助蒸気の供給を行って蒸気式空気予熱器を運転することとしているため、他のボイラユニットの発電機出力を抑制しなければならず、他のボイラユニットの発電効率が低下する。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、他のボイラユニットの発電効率を低下させずにボイラを起動する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明では、深夜停止起動（ＤＳＳ）運転や週末停止起動（ＷＳＳ）運転時に、ボイラ排ガス温度が酸露点以上確保できる場合は、他缶からの補助蒸気を供給せずに、つまり蒸気式空気予熱器（ＳＡＨ）を運転せずにボイラを起動する。本発明は、具体的には次のように構成したものである。
本発明に係るボイラの起動方法は、ボイラの起動に際し、ボイラの排ガス温度が酸露点以上であることを確保できた場合に、他の火炉の蒸気ドラムからの補助蒸気を蒸気式空気予熱器に供給せずに押込通風機を運転してボイラを起動し、自己の火炉の蒸気ドラムの圧力が所定値まで上昇した時点で、自己の火炉の蒸気ドラムから補助蒸気を上記蒸気式空気予熱器に供給開始することを特徴とする。
本発明は、火力発電のＤＳＳ運転でのボイラの起動又はＷＳＳ運転でのボイラの起動のいずれにも適用することができる。
【０００９】
本発明のボイラの起動方法は、空気予熱器の入口温度を検出し、上記ボイラの排ガス温度が酸露点（硫酸の結露温度）以上となる入口温度であることが確認できた場合に、上記押込通風機を運転してボイラを起動することが好ましい。
上記自己の火炉の蒸気ドラムの圧力が所定値まで上昇した時点とは、例えば４ＭＰａまで上昇した時点であり、この時点で自己の火炉の蒸気ドラムから補助蒸気を上記蒸気式空気予熱器に供給開始することが可能である。
本発明のボイラの起動方法は、上記ボイラが微粉炭焚ボイラまたは石油焚ボイラに適用するとよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、火力発電のＤＳＳ運転やＷＳＳ運転のボイラの起動に際し、他のボイラユニットの蒸気ドラムからの補助蒸気を蒸気式空気予熱器に供給しない状態、つまり蒸気式空気予熱器を運転しない状態でボイラを起動するので、他のボイラユニットの発電効率を低下させずにボイラを起動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
図１は火力発電に用いられる微粉炭焚ボイラ設備の一例を表わすものであって、１は微粉炭焚ボイラ、２Ａは微粉炭焚ボイラ１の火炉、３は火炉２Ａの下流側に形成された後部伝熱部、４は火炉２Ａに配設された微粉炭燃焼用のバーナ、５はバーナ４のウィンドボックス、６は石炭を微粉砕し且つ乾燥させ微粉炭としてバーナ４へ供給するためのミル、７は微粉炭搬送用の一次空気をミル６へ供給する一次空気ライン、８は燃焼用の二次空気をウィンドボックス５へ供給する二次空気ライン、９は微粉炭焚ボイラ１から排出される排ガスが流れる煙道（排ガスライン）、１０は排ガスと一次空気並びに二次空気とを熱交換させる空気予熱器（ＡＨ）、１１は一次空気を圧送する一次通風機（ＰＡＦ）、１２は二次空気を圧送する押込通風機（ＦＤＦ）、１３は煙道９に接続された煙突である。
【００１２】
火炉２Ａには、復水器から給水ポンプ１４を経て得られる給水を加熱する節炭器１５と、該節炭器１５で加熱された給水を更に加熱して飽和蒸気を発生させる多数の蒸発管（蒸発器）１６と、該蒸発管１６で発生させた飽和蒸気を集める蒸気ドラム２１と、該蒸気ドラム２１からの飽和蒸気を過熱して過熱蒸気を発生させる一次過熱器ａ及び二次過熱器ｂとが設けられている。火炉２Ａ内には、上流側から下流側へ向け、蒸発管１６、二次過熱器ｂ、一次過熱器ａ、再熱器ｄ、節炭器１５が順に配置されている。蒸気ドラム２１は火炉上部に設置されており、その蒸気ドラム２１中には、蒸発管１６からの水に含まれている蒸気と水を分離する汽水分離器が設けられている。
【００１３】
燃焼ガスの流れについて説明すると、火炉２Ａにて燃焼したガスは、まず蒸発管１６、二次過熱器ｂ、一次過熱器ａ、再熱器ｄ、節炭器１５を通り、一部は火炉内へ注入されることにより伝熱調整に使用され、残りは煙道９から空気予熱器１０を通り煙突１３より排出される。
火炉２Ａ内を流れる熱空気により、蒸発管１６と節炭器１５が加熱され、節炭器１５で加熱された給水が、蒸気ドラム２１を介して蒸発管１６へ送られて更に加熱され、該蒸発管１６で発生させた飽和蒸気が、蒸気ドラム２１を介して、火炉２Ａ内に配設された一次過熱器ａへ送られる。この飽和蒸気が一次過熱器ａ及び二次過熱器ｂにて過熱されて過熱蒸気（主蒸気）が発生される。
過熱器ａ、ｂで発生した過熱蒸気により高圧タービン（主蒸気タービン）ｃが回転され、高圧タービンｃから排出され再過熱器ｄで加熱されて得られた再加熱蒸気により、中圧タービン（再蒸気タービン）ｅが回転され、一次発電機ｆが駆動されて発電が行われる。
【００１４】
一方、蒸気ドラム２１から一次過熱器ａへ続く飽和蒸気の供給配管Ｌ１には、補助蒸気供給系（２２、２３、２４）が接続されている。すなわち、補助蒸気供給弁２２を介して配管Ｌ３により補助蒸気ヘッダー２３の入口が接続され、また配管Ｌ３には、補助蒸気供給弁３２を介して、他の火炉２Ｂの蒸気ドラム３１からの配管Ｌ２が接続されている。そして、この補助蒸気ヘッダー２３の出口にはＳＡＨ温度調整弁２４を介して配管Ｌ４により蒸気式空気予熱器２５が接続されている。蒸気式空気予熱器２５は、押込通風機１２と空気予熱器１０の間に設けられている。
ここで空気系機器の機能を説明補足すると、押込通風機（ＦＤＦ）１２は、強制的に燃焼空気を火炉２Ａ内へ押し込み、炉内圧力を２．４〜５．８８ｋＰａに加圧した状態で燃焼を行わせる働きをする。この押込通風機１２を設けると、ボイラ１が気密構造となり外気漏入がないため、燃焼空気の管理がしやすく必要最小限の空気量でボイラ１を効率よく運転することができる。
【００１５】
空気予熱器（ＡＨ）１０は、燃焼ガスの予熱を利用して、ボイラで燃料を燃焼させるのに必要な空気を、押込通風機１２から火炉２Ａへ送り込む前に予熱し、燃焼性の向上及び排ガス損失の低減等ボイラの効率を向上させるために設置されている。
蒸気式空気予熱器（ＳＡＨ）２５は、押込通風機１２と空気予熱器１０の間にあって、押込通風機１２よりの空気を所定の温度に予熱する為に設置されている。ボイラ負荷が低下するか、又は空気予熱器１０の入口温度が低下すると、空気予熱器１０の低温側メタル温度が低下し硫酸ガスによる低温腐食が発生する。これを防止する為に、空気予熱器１０の低温側メタル温度が硫酸ガスの露点以下にならないように、蒸気式空気予熱器２５で加熱している。
【００１６】
すなわち、蒸気式空気予熱器２５に補助蒸気を供給しているが、起動運転時、復水器からボイラに供給される復水の温度が低くなると、復水をボイラの蒸気ドラム２１で飽和温度まで過熱させるため、排ガスの熱がより多く奪われる。このため排ガスは、ボイラの後部伝熱部３を流れる際、著しく低温化し、その下流側に配置されている空気予熱器１０の熱交換器チューブを酸露点（硫酸の結露温度）以下にさせ、そのチューブを露点腐食させる。これを防止する為に、空気予熱器１０の入口温度を蒸気式空気予熱器２５で加熱している。
図１において、３０は上記の補助蒸気供給系（２２、２３、２４）を含むボイラユニットの空気、給水、温度（主蒸気温度）系を制御する制御装置であり、コンピュータを主体として構成されている。また３１は酸露点検出手段であり、空気予熱器１０の入口温度を検出して、空気予熱器１０の低温側メタル温度が硫酸ガスの露点以下にならないことを監視している。
【００１７】
＜通常運転時＞
ボイラ１の通常運転時には、一次通風機１１の作動により空気予熱器（ＡＨ）１０を通して一次空気がミル６へ供給され、該ミル６で粉砕され且つ乾燥された微粉炭がバーナ４へ供給される。また、押込通風機１２の作動により蒸気式空気予熱器（ＳＡＨ）２５、空気予熱器（ＡＨ）１０を通して二次空気がウィンドボックス５へ供給され、火炉２Ａ内で微粉炭の燃焼が行われる。
発生した燃焼ガスの熱により、蒸発管１６、過熱器ａ、ｂ、再熱器ｄ、節炭器１５等が加熱されて蒸気が発生し、中圧タービンｃ、ｅが駆動されて発電が行われる一方、排ガスが煙道９を流れて空気予熱器１０へ導入され、該空気予熱器１０において前記一次空気並びに二次空気が加熱され、熱回収が行われる。 
【００１８】
＜運転停止時＞
ＤＳＳ、ＷＳＳに基づいてボイラユニットの運転を停止した場合、補助蒸気供給弁２２、３２及び調整弁２４は閉じられ、ボイラは消火され、一次通風機１１、押込通風機１２、蒸気式空気予熱器２５、空気予熱器１０は停止されている（図６参照）。図中の斜線を施した機器は停止中であることを示す。
【００１９】
＜ボイラ起動時＞
本実施形態のボイラの起動方法は、図３に示すように、補助蒸気供給弁２２、３２及び調整弁２４は閉じたままとし、ボイラ１の起動を行う。すなわち、起動用燃料として軽油を使用してボイラを点火し、蒸気式空気予熱器２５が停止している状態で、押込通風機１２を起動し、空気予熱器１０を通して加熱した空気を火炉（自缶）２Ａに送り込む。
発電機並列後，燃料を起動用の軽油から主燃料の微粉炭に切り換える。すなわち、一次通風機１１を作動し、一次空気を空気予熱器１０を通してミル６へ供給し、乾燥した微粉炭をバーナ４へ供給して火炉２Ａ内で燃焼させる。また図４の如く、自缶の補助蒸気供給弁２２及びＳＡＨ温度調整弁２４を開き、自缶の蒸気ドラム２１から補助蒸気ヘッダー２３を通して補助蒸気ＡＳを蒸気式空気予熱器２５に供給開始する。その後、自缶の蒸気ドラム２１からの補助蒸気ＡＳにて蒸気式空気予熱器２５を運転し、ボイラを運転する。
【００２０】
本実施形態のボイラの起動方法の特色は、図２（ａ）に示すように、ボイラの起動に際し、他の火炉（他缶）２Ｂの蒸気ドラム３１からの補助蒸気を蒸気式空気予熱器２５に供給せずに、つまり蒸気式空気予熱器（ＳＡＨ）２５を運転せずに、押込通風機（ＦＤＦ）１２を運転してボイラを起動するところにあり、その後、自己の火炉２Ａの蒸気ドラム２１の飽和蒸気圧力が所定値の例えば４ＭＰａまで上昇した時点で、自己の火炉２Ａの蒸気ドラム２１から補助蒸気を蒸気式空気予熱器２５に供給開始するものである。これは、従来のボイラの起動方法（図２（ｂ））では、他の火炉（他缶）２Ｂの蒸気ドラム３１から、配管Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を通して蒸気式空気予熱器２５に補助蒸気の供給を行い、蒸気式空気予熱器２５を運転してボイラの起動を行っていたのと対照的である。
【００２１】
本実施形態のボイラの起動方法の他の特色は、ボイラの排ガス温度が酸露点以上であることを確保できた場合に、上記ボイラの起動を行うことである。これを行う理由は、起動運転時、ボイラに供給される給水の温度が低くなると、排ガスの熱がより多く奪われるため、排ガスが低温化し、その下流側に配置されている空気予熱器１０の熱交換器チューブを酸露点（硫酸の結露温度）以下にさせ、そのチューブを露点腐食させるので、これを避ける必要があるからである。
【００２２】
そこで、図１の制御装置３０は、上記の補助蒸気供給系（２２、２３、２４）を含むボイラユニットの空気、給水、温度（主蒸気温度）系を制御するに際し、酸露点検出手段３１から得られる空気予熱器１０の入口温度の検出値を評価して、空気予熱器１０の低温側メタル温度が硫酸ガスの露点以下にならないことを確認し、確認できた場合に、上記ボイラユニットの空気、給水、主蒸気温度系の制御をする。
【００２３】
本実施形態によれば、ＤＳＳ運転やＷＳＳ運転のボイラの起動に際し、他のボイラユニットの蒸気ドラムから補助蒸気を蒸気式空気予熱器に供給しないので、他のボイラユニットの発電効率を低下させずにホットスタート又はウォームスタートを実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、火力発電のＤＳＳ運転やＷＳＳ運転のボイラの起動に際し利用することができるが、その他のボイラの起動に際しても利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のボイラの起動方法を適用したボイラユニットの構成を示す図である。
【図２】本発明のボイラの起動方法（ａ）を、従来のボイラの起動方法（ｂ）と比較して示した図である。
【図３】本発明のボイラの起動方法の前半を示したボイラユニットの概略構成図である。
【図４】本発明のボイラの起動方法の後半を示したボイラユニットの概略構成図である。
【図５】通常運転時の状態を示したボイラユニットの概略構成図である。
【図６】停止中の状態を示したボイラユニットの概略構成図である。
【図７】従来のボイラの起動方法の前半を示したボイラユニットの概略構成図である。
【図８】従来のボイラの起動方法の後半を示したボイラユニットの概略構成図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  微粉炭焚ボイラ
２Ａ  火炉（自缶）
２Ｂ  火炉（他缶）
６  ミル
１０  空気予熱器（ＡＨ）
１１  一次通風機（ＰＡＦ）
１２  押込通風機（ＦＤＦ）
１３  煙突
１４  給水ポンプ
１５  節炭器
１６  蒸発管
２１  蒸気ドラム
２３  補助蒸気ヘッダー
２５  蒸気式空気予熱器（ＳＡＨ）
３１  蒸気ドラム
【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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【図８】
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