(57)【要約】【課題】  微粉炭の性状を適正に把握して、適正な発電制御を可能にする。【解決手段】  微粉炭機４とボイラ５との間に配設され、微粉炭機４からの微粉炭を定期的に採取するサンプリング装置６と、サンプリング装置６で採取された微粉炭に対して、複数の所定の性状分析を並行して行う分析装置７と、分析装置７で分析された複数の分析結果に基づいて、微粉炭のボイラ５への投入量などを制御する制御コンピュータ８と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭を貯留するバンカと、前記バンカからの石炭を微粉炭化する微粉炭機と、前記微粉炭機からの微粉炭を燃焼するボイラと、を備えた微粉炭火力発電設備であって、
前記微粉炭機とボイラとの間に配設され、前記微粉炭機からの微粉炭を定期的に採取するサンプリング手段と、
前記サンプリング手段で採取された微粉炭に対して、複数の所定の性状分析を並行して行う分析手段と、
前記分析手段で分析された複数の分析結果に基づいて、前記微粉炭の前記ボイラへの投入量などを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする微粉炭火力発電設備。
【請求項２】
石炭をバンカに貯留し、バンカからの石炭を微粉炭機で微粉炭化して、微粉炭をボイラで燃焼する微粉炭火力発電方法であって、
前記微粉炭機からの微粉炭を定期的に採取し、
採取した微粉炭に対して、複数の所定の性状分析を並行して行い、
分析した複数の分析結果に基づいて、前記微粉炭の前記ボイラへの投入量などを制御する、
ことを特徴とする微粉炭火力発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、石炭を微粉炭にしてボイラで燃焼する微粉炭火力発電設備および微粉炭火力発電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭は、埋蔵量が多く、また、世界各地に賦存していることから、今後も安定したエネルギー源として利用される燃料のひとつである。このような石炭の使用に際しては、微粉炭機（ミル）で石炭を微粉炭化してボイラで燃焼する、微粉炭燃料方式が多く採用されている。
【０００３】
また、石炭は、銘柄、産炭地などにより、発熱量・カロリー、灰分などの基本性状が異なり、基本性状が異なるとボイラによる蒸気発生量が変動する。このため、適正な蒸気発生量および発電量を出力するには、石炭の基本性状に適合した燃料量をボイラに投入する必要がある。このようなことから、石炭の受け入れ時に基本性状の分析、調査が行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−２０９２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電力需要などに応じて発電機の出力を変化させようとする場合、発電機出力に応じた蒸気発生量、つまり燃料量をプラント全体のバランスを勘案しながら、制御する必要がある。しかしながら、石炭は、粉砕工程で微粉炭化・粉化されて使用されるため、流動性が高いＬＮＧや石油などとは異なり、燃料制御が難しく、ＬＮＧや石油などに比べて急速な出力変化が困難である、という問題があった。
【０００６】
また、石炭は、固形・固体燃料であるため、同一銘柄の炭種であっても、サンプリングのタイミングにより性状が異なり、これらの性状の違いによって燃料制御がさらに困難となっていた。しかも、従来の性状分析は、石炭をプラントに受け入れた際に行い、熱量、融点、灰分などの各種分析を順次行っていた。このため、分析が完了するまでには数日〜２週間ほど要し、受け入れ時に分析を行った石炭がボイラに供給されるまでに、多くの時間が経過してしまい、石炭の性状が変化したり、分析対象とは異なる石炭がボイラに投入されたりする場合があった。すなわち、分析された性状と、ボイラに投入された石炭の性状とが異なり、適正な制御が行えない、という問題があった。
【０００７】
そこでこの発明は、微粉炭の性状を適正に把握して、適正な発電制御を可能にする微粉炭火力発電設備および微粉炭火力発電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】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、石炭を貯留するバンカと、前記バンカからの石炭を微粉炭化する微粉炭機と、前記微粉炭機からの微粉炭を燃焼するボイラと、を備えた微粉炭火力発電設備であって、前記微粉炭機とボイラとの間に配設され、前記微粉炭機からの微粉炭を定期的に採取するサンプリング手段と、前記サンプリング手段で採取された微粉炭に対して、複数の所定の性状分析を並行して行う分析手段と、前記分析手段で分析された複数の分析結果に基づいて、前記微粉炭の前記ボイラへの投入量などを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、微粉炭機からの微粉炭がサンプリング手段によって定期的に採取され、採取された微粉炭に対して、分析手段によって複数の所定の性状分析が並行して行われる。そして、分析手段で分析された複数の分析結果に基づいて、制御手段によって微粉炭のボイラへの投入量などが制御される。
【００１０】
請求項２の発明は、石炭をバンカに貯留し、バンカからの石炭を微粉炭機で微粉炭化して、微粉炭をボイラで燃焼する微粉炭火力発電方法であって、前記微粉炭機からの微粉炭を定期的に採取し、採取した微粉炭に対して、複数の所定の性状分析を並行して行い、分析した複数の分析結果に基づいて、前記微粉炭の前記ボイラへの投入量などを制御する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１、２の発明によれば、微粉炭機からボイラに供給される前の微粉炭が採取されるため、従来のように受け入れ時に採取する場合に比べて、採取からボイラへの投入までの時間が著しく短縮される。また、採取した微粉炭に対して、複数の性状分析が並行して（同時に）行われるため、分析完了までの時間が著しく短縮される。これらの結果、採取、分析、投入までの間に、石炭の性状が大きく変化したり、分析対象とは異なる石炭がボイラに投入されたりすることが抑制・防止される。
【００１２】
すなわち、分析された性状とボイラ投入直前の性状とが等しくなり、実際にボイラに投入される微粉炭の性状を適正に把握することが可能となる。この結果、分析された性状に基づいて微粉炭の投入量などを制御することで、適正に発電出力を制御すること、ひいては、電力需要等に応じた迅速な出力変化を行うことが可能となる。しかも、定期的に微粉炭を採取して性状分析を行うため、石炭・微粉炭の性状が変化したとしても、その変化に随時適合した発電制御を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態に係る微粉炭火力発電設備を示す概略構成図である。
【図２】図１の微粉炭火力発電設備のサンプリング装置の概略構成図である。
【図３】図１の微粉炭火力発電設備の分析装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、この発明の実施の形態に係る微粉炭火力発電設備１を示す概略構成図である。この微粉炭火力発電設備１は、石炭を微粉炭にしてボイラ５で燃焼し、発電機で発電する火力発電設備であり、主として、バンカ２と、微粉炭機（ミル）４と、ボイラ５と、サンプリング装置（サンプリング手段）６と、分析装置（分析手段）７と、制御コンピュータ（制御手段）８とを備えている。
【００１６】
バンカ２は、石炭を貯留する容器であり、下側の開口部に配設された給炭機３を介して、バンカ２内の石炭が微粉炭機４に供給されるようになっている。この微粉炭機４は、バンカ２からの石炭を粉砕して微粉炭化・粉化する装置であり、微粉炭機４で生成された微粉炭がボイラ５に搬送されて、ボイラ５で燃焼されるようになっている。ここで、バンカ２と給炭機３と微粉炭機４とは、複数ユニット配設され、各ユニットからの微粉炭が、微粉炭機４毎の搬送路４１を経由してボイラ５のバーナ段に搬送されるようになっている。また、給炭機３から微粉炭機４に石炭が供給される際に、石炭の粉砕性（ＨＧＩ：Ｈａｒｄｇｒｏｖｅ  Ｇｒｉｎｄａｂｉｌｉｔｙ  Ｉｎｄｅｘ）が測定され、測定結果に基づいて微粉炭機４が制御されるようになっている。
【００１７】
サンプリング装置６は、各微粉炭機４とボイラ５との間、つまり搬送路４１上に配設され、各微粉炭機４からの微粉炭を定期的に採取する装置である。ここで、この実施の形態では、サンプリング装置６の配設位置は、サンプリング装置６による採取、分析装置７による分析などに要する時間と、サンプリング装置６で採取した周辺の微粉炭がボイラ５に供給・投入されるまでの時間とが、ほぼ一致するように設定されている。つまり、採取、分析の対象となった微粉炭がボイラ５に投入され、分析された微粉炭の性状とボイラ投入直前の微粉炭の性状とが、等しくなるようになっている。
【００１８】
このサンプリング装置６は、図２に示すように、一端が搬送路４１に接続された採取管６１を備え、この採取管６１には、結露による微粉炭の閉塞や腐食を防止するためのヒータ６２が配設されている。また、採取管６１の上流側には、第１のバルブ６３が配設され、採取管６１の中央部には、第２のバルブ６４が配設された排出管６７が接続されている。さらに、採取管６１の上流側には、第３のバルブ６５が配設されたパージ管６８が接続され、採取管６１の下流側には、第４のバルブ６６が配設されている。一方、排出管６７の排出側には、排出管６７から排出された微粉炭を一定量ずつ、複数の採取管に採取する分取装置（フラクションコレクタ、図示せず）が配置されている。
【００１９】
そして、次のようにして微粉炭を定期的に採取する。すなわち、第３のバルブ６５と第４のバルブ６６を閉じた状態で、第１のバルブ６３と第２のバルブ６４とが開くことで、搬送路４１上の微粉炭が、採取管６１および排出管６７を経由して分取装置に供給され、分取装置で一定量ずつ採取管に採取される。このとき、バルブ６３、６４の開弁時刻が、分析装置７に送信され、分析装置７による分析結果と採取時刻（採取対象）とが関連付けられる（タイムスタンプされる）ようになっている。
【００２０】
次に、所定数（４本）の採取管への採取が完了すると、第１のバルブ６３と第２のバルブ６４とを閉じる。続いて、第３のバルブ６５と第４のバルブ６６とが開き、パージ管６８から圧縮空気が一定時間供給されることで、採取管６１および排出管６７がパージ（ラインパージ）され、管６１、６７内の微粉炭が除去される。その後、第３のバルブ６５と第４のバルブ６６を閉じることで、１回の採取が終了し、このような採取を定期的に、かつ、石炭の炭種が変わるごとに、行うものである。ここで、定期的に行う周期は、後述するようにして分析された微粉炭の性状と、ボイラ投入直前の微粉炭の性状とが等しくなり、制御コンピュータ８による制御が適正になるように設定されている。
【００２１】
分析装置７は、サンプリング装置６で採取された微粉炭に対して、複数の所定の性状分析を並行して行う装置であり、複数の分析器７１〜７４と、分析コンピュータ７５とを備えている。第１の分析器（ＴＧ−ＤＴＡ−１）７１と第２の分析器（ＴＧ−ＤＴＡ−２）７２とは、ＴＧ（Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ）にＤＴＡ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）機能を組み込んだ示差熱熱重量同時測定器であり、水分量や灰分量、発揮分、固定炭素などの分析が行えるものである。ここで、複数の分析を並行・同時に行うために、第１の分析器７１では、微粉炭の水分量と発揮分とを分析し、第２の分析器７２では、微粉炭の灰分量と固定炭素とを分析するようになっている。
【００２２】
第３の分析器（ＤＳＣ計）７３は、示差走査熱量測定器（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ）で、微粉炭の熱量と融点とを分析・測定するものである。第４の分析器（ＣＨＮ計）７４は、元素分析装置で、微粉炭中の窒素、水素および炭素の量を分析・測定するものである。
【００２３】
このような分析器７１〜７４には、サンプリング装置６で採取された採取管がそれぞれ１本ずつ供給され、各分析器７１〜７４による分析を並行・同時に行うようになっている。
【００２４】
分析コンピュータ７５は、各分析器７１〜７４で分析された分析結果・分析値に基づいて、採取した微粉炭の発熱量、湿度、窒素分、灰分、燃料比、灰融点などの分析結果を算出する計算機である。そして、算出した分析結果と上記の採取時刻とが、制御コンピュータ８に送信されるようになっている。
【００２５】
制御コンピュータ８は、分析装置７で分析された複数の分析結果に基づいて、微粉炭のボイラ５への投入量などを制御するものである。すなわち、分析コンピュータ７５から受信した微粉炭の発熱量、湿度、窒素分、灰分、燃料比、灰融点などの分析結果と、電力需要等に応じた所要発電出力、さらにはプラント全体のバランスなどとに基づいて、ボイラ５への微粉炭の投入量などを算出し、投入装置などを制御する。このような制御コンピュータ８による制御内容は、従来の制御と同様・同等であり、制御の基になる制御パラメータである分析結果が、従来と異なるものである。
【００２６】
そして、このようなサンプリング装置６、分析装置７および制御コンピュータ８が、微粉炭機４毎に設けられている。
【００２７】
次に、このような構成の微粉炭火力発電設備１の作用および、微粉炭火力発電方法などについて説明する。
【００２８】
まず、各バンカ２内の石炭が、給炭機３を介して微粉炭機４に供給され、微粉炭機４によって微粉炭化される。次に、各微粉炭機４からの微粉炭が、搬送路４１を経由してボイラ５側に搬送され、定期的に、および石炭の炭種が変わった際に、上記のようにしてサンプリング装置６によって、搬送路４１上の微粉炭が採取される。
【００２９】
次に、採取された微粉炭に対して、分析装置７によって、複数の所定の性状分析が並行に行われる。すなわち、上記のように、各分析器７１〜７４による所定の性状分析が、並行・同時に行われ、その結果に基づいて、微粉炭の発熱量、湿度、窒素分、灰分などの分析結果が算出される。そして、この分析結果などに基づいて、制御コンピュータ８によって微粉炭のボイラ５への投入量などが制御されるものである。
【００３０】
以上のように、この微粉炭火力発電設備１および微粉炭火力発電方法によれば、各微粉炭機４からボイラ５に供給される前の微粉炭が、サンプリング装置６によって採取されるため、従来のように受け入れ時に採取する場合に比べて、採取からボイラ５への投入までの時間が著しく短縮される。また、採取した微粉炭に対して、分析装置７において、複数の性状分析が並行して（同時に）行われるため、分析完了までの時間が著しく短縮される。これらの結果、採取、分析、投入までの間に、石炭の性状が大きく変化したり、分析対象とは異なる石炭がボイラ５に投入されたりすることが抑制・防止される。
【００３１】
すなわち、分析された性状とボイラ投入直前の性状とが等しくなり、実際にボイラ５に投入される微粉炭の性状を適正に把握することが可能となる。この結果、制御コンピュータ８において、分析された性状に基づいて微粉炭の投入量などを制御することで、適正に発電出力を制御すること、ひいては、電力需要等に応じた迅速な出力変化を行うことが可能となる。しかも、定期的かつ炭種変更の都度、微粉炭の採取、分析が行われるため、石炭・微粉炭の性状が変化したとしても、その変化に随時適合したリアルタイムな発電制御を行うことが可能となる。さらに、分析装置７による分析結果と採取時刻とが関連付けられるため、採取・分析対象の微粉炭を特定して、制御コンピュータ８によってこの微粉炭に対する制御を適正に行うことができる。
【００３２】
また、微粉炭の性状を逐次、迅速・リアルタイムに把握可能なため、設備のトラブルなどが発生した際に、各時の微粉炭の性状を確認することで、適正かつ迅速な対応を行うことや、未然防止策を講じることが可能となる。さらに、従来は、作業者が炭種の切り替わりを判断して、石炭の性状データを制御装置に入力していたが、このような入力などが自動で行われるため、作業者による労力を軽減することができる。
【００３３】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、分析装置７に上記のような分析器７１〜７４を備えているが、必要な分析項目や分析精度などに応じて、その他の分析器を備えてもよい。また、微粉炭機４毎に制御コンピュータ８を設けているが、各分析装置７による分析結果を総合的に判断して、微粉炭のボイラ５への投入量などを制御するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１        微粉炭火力発電設備
２        バンカ
３        給炭機
４        微粉炭機
５        ボイラ
６        サンプリング装置（サンプリング手段）
７        分析装置（分析手段）
８        制御コンピュータ（制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
2013096672.tif 000005