JP4076004B2 - Paste fuel production apparatus and method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は加圧した流動層で固体燃料を燃焼し、発生したスチームによって蒸気タービンを駆動し、さらに高圧、高温の燃焼ガスでガスタービンを駆動して高効率で電力を得る加圧流動層ボイラ複合発電プラントに関する。
【0002】
また、加圧流動層燃焼炉に供給する固体燃料と水混合物を製造する装置およびその方法に関する。
【0003】
【従来の技術】
加圧状態の流動層火炉で燃料を燃焼させて流動層内に設置してある伝熱管内で蒸気を発生させて蒸気タービンを駆動させ、さらに、加圧流動層ボイラで発生した高圧および高温の燃焼ガスでガスタービンを駆動させて高効率に電力を得ることができる加圧流動層ボイラ複合発電プラントが知られている。
【0004】
前記加圧流動層ボイラは石炭粒子を加圧状態の流動層火炉内に連続的に、大量に安定して供給することが課題の一つである。この課題を解決する手段として、例えば特開昭62−155433号には石炭と水を混合してペースト状の流体(以下、Coal-Water Paste;CWPと略すことがある)とし、該CWPをポンプで圧送し噴霧ノズルから流動層火炉内へ供給する湿式供給法が開示されている。
【0005】
図20は加圧流動層火炉へCWPを供給するための燃料製造・供給装置の系統を示したものである。燃料の石炭を原炭バンカ1より給炭機2で粗粉砕機3へ供給し、粗粉砕した石炭を中継ホッパ4へ送る。粗粉砕した石炭の一部は湿式チューブミル5へ送り、チューブミル用水ポンプ10より送られた水と一緒に粉砕し、微粉炭スラリを製造する。製造した微粉炭スラリは一旦スラリタンク6に貯える。中継ホッパ4から石炭、スラリタンク6から微粉炭スラリ、水タンク7から水を混練機13へ供給し、混練してCWPを製造する。製造したCWPはCWPタンク14へ貯え、ピストンポンプ15によりCWP輸送配管19に圧送し、CWPノズル21を介して図示していない加圧流動層まで供給する。
【0006】
CWPを加圧流動層まで供給するピストンポンプ15はピストンポンプ用油圧装置17の油圧により駆動し、CWPはCWPタンク14から吸い込み口16を通ってピストンポンプ15に送られCWP輸送配管19へ圧送される。ピストンポンプ15の吸い込み口16に注水用水ポンプ12、注入配管22により水を注入することができ、また注入用スラリポンプ9、注入配管22より微粉炭スラリを注入することもできる。ピストンポンプ用油圧装置17には油圧計18があり、ピストンポンプ15の油圧を検知する。CWP輸送配管19には圧力計20があり、CWP圧送中のCWP輸送配管19の内圧力を検知する。
【0007】
原炭の含有水分と湿式チューブミル5で製造された微粉炭スラリの水分と混練機用水ポンプ11で供給する水量の合計がCWPの水分となるように供給する水量を設定する。混練機13で製造するCWPの水分はピストンポンプ15で圧送するのに最低限必要な水分となるようにする。
【0008】
上記CWPの製造においては、ボイラプラントの発電効率を高レベルに維持する上で石炭に添加する水分量をできるだけ少なくすることが重要である。このため、石炭に添加する水分量が制限されたCWPは粘度が高く、しかも製造コストを低減するために石炭粒子分散用の薬剤を添加しないため流動性にきわめて乏しい。さらに、CWPの石炭は最大径が6〜10mmで、平均径が1〜2mmであり、粒度が粗いため、低水分のCWPを得るために適量の微粒子を含んだ粒度構成が要求される。すなわち、CWP中の石炭粒子は数十ミクロンの微粒子から最大10mm程度の粗粒子までの幅広い粒径範囲で存在するという特徴がある。
【0009】
上記したような制約下で安定なCWPを製造するためにCWPの粘度は5〜20Pa・sの範囲に調整することが望ましい。それはCWPの粘度が20Pa・s以上ではピストンポンプ15の吸い込み口でCWPによる閉塞が発生し、ポンプ輸送ができなくなるからである。CWPの粘度は、主にCWP中の石炭濃度、粒度構成と相関がある。
【0010】
すなわち、石炭濃度が高い場合、CWPの粘度は増加し、逆に石炭濃度が低い場合、CWPの濃度は低下する。また、粒度が細かくなるにつれて粘度は増加する。従って、CWPを安定に供給するためには、CWP中の石炭濃度と粘度を管理する方法が最も効果的である。そのため、本発明者らは図20で示した混練機出口13から排出するCWPを分岐してCWPの粘度を計測する装置101およびその粘度調整の制御装置102を設置する発明をして特許出願(特開平9−145487号公報など)している。
【0011】
CWP粘度計測装置101は混練機13の出口側面部に設け、CWP粘度を検知して粘度制御装置102で混練機13に供給する水タンク7からの水量もしくは微粉炭スラリータンク6からの微粉炭スラリー量を増減させる構成となっている。図21は、図20に示した混練機13の出口側面部に設けたCWP粘度計測装置101の構造断面図を示したものである。CWP粘度計測装置101はCWP導入用の案内板105、粘度計測容器106、粘度検出用のピン型ロータ107およびトルク計110で構成されている。粘度計測容器106のうちには、CWPの粘度を計測するピン型ロータ107が中央部に設置してある。ピン型ロータ107は、トルク計110と接続している。
【0012】
CWP粘度計測容器106の底部には、CWPの移出用ゲート弁111を設置してある。CWP排出ゲート弁111の開閉操作は、シリンダ112(圧縮空気式もしくは油圧式)で制御している。混練機13の出口から排出するCWPを案内板(θ<40度)105から粘度計測容器106内へ供給し、粘度計測容器106に一定時間保持する。その後、粘度計測容器106底部に設けてあるゲート弁111を開いてCWPを排出し、再びゲート弁111を閉じてCWPを粘度計測容器106内に誘導する。これを繰り返し、CWPの粘度を連続的に計測する。
【0013】
また、上記湿式法で得られたCWPはピストンポンプ15(図20参照)で火炉に圧送されるが、発電効率を高レベルに維持する上でCWP中の水分量をできるだけ少なくする必要がある。しかもCWP製造コスト低減のために石炭粒子を分散させる薬剤を添加しない。このため、重油の代替え燃料として開発された高濃度石炭・水スラリに比べてCWPは粘度が高く流動性にきわめて乏しい。
【0014】
CWPの含有水分が少ないとCWPは流動性が無く、ピストンポンプ15による圧送は不可能となる。ポンプ15による圧送のためにはCWPの粒径分布は、例えば重量平均径が1.0〜2.0mmの範囲にある石炭に重量平均径が0.03〜0.07mmの範囲となる石炭に予め水と混合した微粉炭スラリを全石炭重量の10〜40%混合するなど、所定の粒径分布であることが必要条件となる。しかし、含有水分を徐々に多くするとCWPに流動性(粘性)が出て、ピストンポンプ15による圧送が可能になってくる。CWPの流動性は石炭の微粉成分と水により生じているため水分の少ない領域においてCWPの含有水分が10分の1%少なくなるだけでCWPの粘性が高くなり、したがって流動性が悪くなるという特徴がある。
【0015】
CWPに上記のような特性があるため燃料(CWP)の製造においては原炭の含有水分量のばらつきや各CWP成分の供給量の制御性などを考慮してポンプ15によるCWP圧送に必要な最低水分より数%多めの水分を含むCWPを製造している。
【0016】
従来、図20に示すように、CWP供給方式は最大径が6mm前後の石炭粒子と水及び炉内脱硫剤としての石灰石を混練機13で混合して水分25%前後のCWPとし、該CWPを一時的にタンク14に貯留した後、複数台、たとえば図22の例では2台のピストンポンプ15b、15cで昇圧して、それぞれのCWP輸送配管19b、19c及びCWP供給ノズル(以下にノズルあるいはCWPノズルと称することがある)21b、21cを通して加圧容器33に納められた火炉34に圧送され、火炉34内の流動層35に噴霧、分散されて燃焼する。火炉34内の伝熱管36が加熱されて管内の水から蒸気が発生する。
【0017】
火炉34へのCWPの供給を停止する場合は切り替えバルブ37b、37cによって流路を導管38b、38cに切り替えてCWPをタンク14に戻す。
【0018】
なお、図22には流動層ボイラの加圧容器33、火炉34、伝熱管36及びCWP供給ノズル21b、21cは平面図で示しているが、図22の一断面を持って加圧容器33、火炉34、伝熱管36及びCWP供給ノズル21の配置関係を示すと図23となる。図23において、火炉34には流動媒体(BMと言うことがある)が充填され、空気分散板41を通して火炉34の下方から供給される燃焼用空気によって流動化され、流動層35が形成されている。流動層35内には伝熱管36が配列され、スチームを発生して蒸気タービン(図示省略)に供給される。火炉34の出口には飛散灰を除去する脱塵装置(図示省略)が設置され、脱塵したあと燃焼ガスはガスタービン(図示省略)に供給される。
【0019】
図24には、CWP供給ノズル21の外観を示したものである。該ノズル21は火炉壁34aと圧力容器壁33aと接続する外筒42内に挿入され、フランジ43で固定されている。なお、外筒42の熱膨張を吸収するエクスパンション44が設置されている。
【0020】
CWP供給ノズル21の管全長は4.5mから6mであり、CWP供給管46の内径は約50mmと長尺でかつ細いものである。冷却水や分散空気の通路を含めた多重管の外側の径は約220mmであり、全体としては複雑な多重管構造で、圧力容器33や火炉34を貫通していることから、重量も重く、取り合い箇所も多く、一旦、据え付けた後では容易に取り外す構造とはならないものである。
【0021】
ここで、火炉34の緊急停止時にはCWP供給ノズル21内にペースト状のCWPの供給を停止して保持することが要求される。この理由は下記の通りである。すなわち、緊急停止時においては、CWPの流動のために必要な供給空気が瞬時に遮断されるため、火炉34の流動化が停止する。この場合、それまでCWP供給ノズル21より供給を継続していたCWPの供給は即時、停止する必要がある。これは流動層35が流動化していない火炉34内にCWPを継続して供給すると層内で不完全燃焼を起こし、アグロメと呼ばれる大きな固まりが形成され、それが再起動した場合に層内の伝熱管36の損傷や流動層35の流動性能の低下などの重大な問題を引き起こす結果となるためである。
【0022】
したがって、緊急停止時にCWP供給もそれに合わせて停止すると、CWP供給ノズル21内に燃料が滞留することになる。このペースト状燃料は水と合わせて製造していることから水の沸点に近い高温域になればなるほど石炭と水の分離が激しくなり、不安定で、固化しやすくなる。実験によれば、安定的に管内を輸送できる温度は50℃ 以下だといわれている。
【0023】
このため、通常運転時においてもCWP供給管46の外周を図示しない冷却水管で覆って火炉流動層内に供給される直前まで冷却水の効果により、安定供給温度以下にCWPの温度を保つ構造となっている。ここで、ボイラの緊急停止時の場合も前記冷却水管内には冷却水を流しておくが、これは通常運転時の場合と異なりCWPはCWP供給ノズル21内に停止しているため、CWP供給ノズル21先端の火炉34内から火炉内層温度(約800℃ から900℃ )に対応する輻射熱が管内に流入してくる。
【0024】
このため、CWP供給ノズル21内に滞留しているCWPは全体としては所定の温度以下であっても、CWP供給ノズル21先端部に位置するCWPは火炉34の輻射熱を直接受けることにより温度上昇し、固化してしまう。CWPの一部であっても管内で一旦固化してしまうと再起動の場合においてCWPを火炉に供給することは困難となる。
【0025】
【発明が解決しようとする課題】
上記図20に示す従来技術においては、混練機13から排出されるCWPの粘度を計測するために粘度計測装置101を設けてある。その粘度計測装置101の問題は、図25に示すようにCWPが案内板105と粘度計測容器106内壁に付着することである。前記CWP付着量は時間の経過と共に増加し、乾燥固化して粘度の計測が不可能となる。粘度計測装置101にCWPが付着する現象は次のような原因による。
【0026】
(1)混練機13から排出したCWPは案内板105上を滑って粘度計測容器106内に導かれる。混練機が停止した場合、案内板105上に付着するCWP(イ)の量は案内板105の傾斜角度θに大きく依存しており、CWP付着量は傾斜角度θが大きくなるに伴って小さくなる。案内板105上に付着するCWP(イ)は混練機13の起動と停止の繰り返し運転の増加にともない増加し、乾燥・固化する。案内板105上に大きな塊りのCWP(イ)が付着すると、案内板105上でCWPの滑りが悪くなって粘度計測容器106内にCWPが導かれない。
【0027】
(2)四隅が90度の四角形(直方体)の粘度計測用容器106内にCWPの充填と排出が長時間繰り返されると、粘度計測容器106の四隅にCWPが付着しやすい。粘度計測容器106の内壁に付着するCWP(ロ)の成長は、粘度計測容器106の四隅から生じている。また、粘度計測容器106の内壁に付着するCWPは充填するCWPの高さがCWP粘度の変化によって変動するため、付着したCWPが空気と接触することによって乾燥し固化する。その付着物(ロ)はなかなか剥離せず、長時間の連続運転において付着量が増加すると、粘度計測容器106内のCWPは排出されなくなり、粘度計測ができなくなる。
【0028】
そこで、本発明の課題は、CWPの製造過程においてCWP粘度の計測を長時間行うことができる粘度計測装置を設け、洗浄装置による各部の洗浄を行うことでCWPの付着に対する問題をなくすことにある。
【0029】
【課題を解決するための手段】
上記課題は次の解決手段により解決される。
請求項1記載の発明は固体燃料と水を含む混合物(以下、CWPで代表例として説明する場合が多い)を混練する混練機と、混練機が運転中であるか又は運転停止中であるかのいずれかを検出する混練機運転検出手段と、混練機で固体燃料と水を含む混合物を混練して得られるペースト状燃料が流れる流路を迂回して混練機から出るペースト状燃料の一部が流れる迂回流路に設けられたペースト状燃料の粘度を連続的に計測し、開閉自在の出口を有する粘度計測装置と、該粘度計測装置の洗浄用の注水手段と、前記混練機運転検出手段が混練機運転停止中であることを検出すると、前記注水手段を作動させ、また混練機の運転中であることを検出すると所定の間隔で定期的に前記注水手段を作動させる制御装置とを備えたペースト状燃料の製造装置である。
請求項2記載の発明は、固体燃料と水を含む混合物を混練する混練機と、該混練機で前記固体燃料と水を含む混合物を混練して得られるペースト状燃料が流れる流路を迂回して混練機から出るペースト状燃料の一部が流れる迂回流路にペースト状燃料の粘度を計測する粘度計測装置を設け、該粘度計測装置を洗浄するための注水洗浄装置を混練後のペースト状燃料の前記迂回流路に設けて、前記粘度計測装置で粘度を連続的に計測しながらペースト状燃料を製造するペースト状燃料の製造方法であって、混練機が運転停止中に注水洗浄装置を作動させると共に混練機運転中には定期的に粘度計測装置の注水洗浄装置を作動させるペースト状燃料の製造方法である。
【0030】
上記粘度計測装置は、例えば石炭、石灰石、水の混合ペースト(CWP)の粘度を計測する装置を設けた石炭・水ペーストの製造装置において、前記CWP粘度計測装置に付着しているCWP導入用の案内板、粘度計測容器および粘度検出用のロータを洗浄する注水手段を設け、該注水手段と混練機の出力信号に対応して注水操作を行う手段を備えたものである。
【0031】
前記注水洗浄装置の注水操作は混練機が停止する毎に案内板、粘度計測容器およびロータについて行い、且つ混練機の運転中に定期的に粘度計測容器とロータの洗浄を行う。そして、前記注水操作は、前記粘度計測容器底部に設けてあるCWP排出用のゲート弁が開いているときに行う注水手段を備えたものである。
【0032】
上記本発明に係る石炭・水ペースト製造装置において、混練機からのCWPは案内板上を滑って粘度計測容器内へ導かれ、その中央部に設けてある攪拌トルクを検出するロータで粘度を測定する。混練機が停止すると、案内板上および粘度計測容器内壁に薄くCWPが付着し、時間の経過に従って乾燥して固化する。案内板上に付着したCWPが固化した場合、混練機から供給されるCWPの滑りが悪くなり、粘度計測容器内へ導かれない。
【0033】
粘度計測容器内のCWP付着は、先に付着したCWPが乾燥し、固化すると、さらに付着しやすくなる。CWPの付着量は時間の経過と共に多くなってCWPの排出が不可能となり、粘度計測が出来なくなる。CWPの乾燥固化を防止するには、案内板上、粘度計測容器内およびロータを洗浄すればよい。そのためには、注水ノズルを設置し、混練機が停止してから任意の時間(例えば、5分)後に注水ノズルに水を供給し、洗浄箇所を洗浄する。特に、注水による洗浄は案内板上に付着したCWPが乾燥固化する前に行うことが重要である。
【0034】
粘度計測容器内壁へのCWPの付着は、粘度計測操作中においても生じる。これは、CWPの粘度計測中においても粘度計測容器内のCWPを断続的に排出したときに案内板側の粘度計測容器側壁の対抗壁ではCWPの流れが停止状態となる。その場合、粘度計測容器内にCWPが流れていない箇所に付着しやすくなる。
【0035】
そのため、粘度計測容器内壁の洗浄は混練機の運転中において任意の時間間隔で断続的に粘度計測容器底部からCWPを排出したときに行う。なお、いずれの洗浄操作においても、粘度計測容器底部のゲート弁が開いているときに行うようにする。これは、洗浄水と除去されたCWPが容易に排出シュートへ排出されるようにするためである。
【0036】
なお、本発明で用いるペースト状燃料は、重量平均径が1.0〜2.0mmの範囲にある石炭に予め水と混合した重量平均径が0.03〜0.07mmの範囲となる石炭を微粉炭スラリとして全石炭重量の10〜40%含まれる石炭と水を含む混合物からなる石炭・水ペーストを圧送手段により石炭・水ペースト流路内で圧送して得られるが、前記石炭・水ペーストが流れる石炭・水ペースト流路内の圧力値または圧送能力値に基づき前記微粉炭スラリと水の内の少なくともいずれかを前記石炭・水ペーストに加えて粘度を調整するかまたは圧送能力を調整して石炭・水ペーストを製造して、火炉に設けられる燃焼供給ノズルに供給される。
【0037】
例えば、石炭・水ペースト流路内の圧力値または圧送能力値をモニタしながら、圧力値または圧送能力値の上昇があれば、石炭・水ペースト流路内の石炭・水ペーストに水及び/又は微粉炭スラリを注入する。
【0038】
加圧流動層火炉への燃料供給はCWPが持っている粘性(流動性)を利用してピストンポンプで圧送することで達成できる。CWPが持つ粘性はCWP中の水分量(さらに微粉炭の粒度と量)で決まり、水分が少ないと粗粒炭の間を自由に動く微粉炭の動きが悪くなり、配管内でCWPが閉塞する。ある一定の水分量が保てると微粉炭がスラリ状となり、CWPに流動性が出てくる。
【0039】
さらに、具体例で述べると、重量平均径が1.0〜2.0mmの範囲にある石炭に予め水と混合した重量平均径が0.03〜0.07mmの範囲となる微粉炭を含む微粉炭スラリのタンク(6)と、水タンク(7)と、微粉炭スラリを含む石炭と水を少なくとも含む混合物を混練する混練機(13)と、該混練器(13)に前記微粉炭スラリタンク(6)からの微粉炭スラリを注入する第1のスラリ注入用ポンプ(8)と、前記混練器(13)に前記水タンク(7)からの水を注入する第1の水注入用ポンプ(11)と、前記混練機(13)で得られた石炭重量の10〜40%が微粉炭である石炭・水ペーストを火炉(34)の石炭・水ペースト供給ノズル(21)に流す石炭・水ペースト流路(19)と、該石炭・水ペースト流路(19)内の前記石炭・水ペーストを前記石炭・水ペースト供給ノズル(21)に向けて圧送するための油圧装置(17)を備えた圧送手段(15)と、該圧送手段(15)の直前の石炭・水ペースト流路(19)に前記微粉炭スラリタンク(6)からの微粉炭スラリを注入する第2のスラリ注入用ポンプ(9)と、前記圧送手段(15)の直前の石炭・水ペースト流路(19)に前記水タンク(7)からの水を注入する第2の水注入用ポンプ(12)と、前記圧送手段(15)に設けられた油圧計(18)と、前記圧送手段(15)の後流側の石炭・水ペースト流路(19)に設けられた流路内の圧 力計(20)と、前記油圧計(18)又は圧力計(20)の検出値に基づき石炭・水ペーストが前記圧送手段(15)の後流側の石炭・水ペースト流路(19)を閉塞させないように、前記第2のスラリ注入用ポンプ(9)と第2の水注入用ポンプ(12)の少なくともいずれかのスラリまたは水の注入量を制御する制御装置(24)とを備えた石炭・水ペースト製造・供給装置を用いる。
このように、CWPの圧送に必要な水分量(流動性)を石炭・水ペースト流路(19)の管内の圧力、または圧送手段(15)の油圧を監視することで評価し、圧送が難しくなる状態(石炭・水ペースト流路(19)の管内の圧力、または圧送手段(15)の油圧が上昇する)になると圧送手段(15)の吸い込み口に水、または微粉炭スラリを注入し、CWPの流動性を上げて石炭・水ペースト流路(19)の管内での閉塞を回避する。
【0040】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面と共に詳細に説明する。
図1は本発明の実施の形態のCWP製造装置に設けたCWP粘度計測装置の洗浄装置およびその制御装置の系統図であり、図2は、図1のCWP粘度計測装置の洗浄装置の洗浄フローのプログラムである。また、図3は本発明の実施の形態の加圧流動層へCWPを供給するためのCWP製造・供給装置の系統図である。
【0041】
図3に示す混練機13から排出するCWPをCWPタンク14へ導く流路23の中間部には、粘度計101及びその制御装置102、注水ノズル51(51a、51b)及びその制御装置53を設ける。粘度計101は傾斜したCWP導入用の案内板105、粘度計測容器106、ピン型ロータ107、トルク計110及びCWP排出用ゲート弁111で構成される。
【0042】
粘度計101を洗浄するために、案内板105および粘度計測容器106の上部に注水ノズル51a、51bを設ける。注水ノズル51aは案内板105の洗浄を、注水ノズル51bは粘度計測容器106とピン型ロータ107のシャフトの洗浄を行うものである。ここでは、図示していないが、注水ノズル51a、51bの噴射孔はスリット状の形状で、噴射パターンは扇状であることが望ましい。注水による洗浄は混練機13(図3)の運転制御装置56およびゲート弁111の開閉制御装置113の出力信号で注水ノズル51a、51bへの給水管52a、52bに設けた開閉弁53a、53bの開閉制御で行う。
【0043】
図2は粘度計101の洗浄プログラムを示したものであり、案内板105の洗浄は混練機13の運転が停止してから任意の時間後に、ゲート弁111が開いている場合に行う。粘度計測容器106の洗浄は混練機13が停止している場合と混練機13の運転中において任意の時間間隔で、ゲート弁111が開いている場合に行う構成になっている。
【0044】
CWP粘度の計測は、混練機13から排出するCWPを案内板105で分岐し、粘度計測容器106内へ導き、ピン型ロータ107でトルク値を計測し、粘度に換算して行われる。CWPの粘度計測が完了すると、粘度計測容器106の底部のゲート弁111を開いてCWPを排出する。この操作を繰り返してCWPの粘度計測を行う。長時間の粘度計測が行われると、案内板105および粘度計測容器106内壁にCWPが付着する。特に、CWPの付着は混練機13の運転停止時もしくは運転中において粘度計測容器106からCWPを排出した時に粘度計測容器106の内壁とピン型ロータ107に付着したCWPの表面が空気の接触によって乾燥することによって生じる。
【0045】
このようにCWPが粘度計101を構成する部材に付着し、さらに付着後に乾燥・固化するのを防ぐためには、注水ノズル51a,51bを案内板105と粘度計測容器106部に設ける。案内板105の洗浄は混練機13の運転が停止した任意の時間後に、ゲート弁111が開いているときに行う。粘度計測容器106の洗浄は混練機13が停止している場合と運転中において任意の時間間隔で、ゲート弁111が開いているときに行う。
【0046】
上記手順で洗浄操作を行うことにより、案内板105,ピン型ロータ107および粘度計測容器106の内壁部にCWPの付着が無くなる。洗浄した水はCWP中に混入し、水分量が若干増加する。水分量が増加するとCWPの性状を悪くするおれがある。洗浄効果を向上させるために、洗浄水の噴射圧力を高くし(例えば、5kg/cm 2 )、噴射時間を短くして(例えば、2秒)CWPに混入する水量をできるだけ減少させる運転を行うことが望ましい。
【0047】
以上のように、CWP製造後のCWP粘度をオンラインで精度よく計測するため、粘度計測装置101に付着したCWPを除去する洗浄装置を設置することで、長時間において安定なCWPの計測ができ、粘度調整の制御も精度よく効率的に行うことができる。
【0048】
また、加圧流動層ボイラを利用する発電プラントの発電効率を考慮すると、わずかでもCWPの含有水分を少なくする必要があるが、前記従来の技術においては粗粉砕した石炭と微粉炭スラリと水を投入して混練機13により製造したCWPは瞬時に流動性、または含有水分を測定することができないためにCWP水分の変動幅の下限でもピストンポンプ15により圧送が可能なCWP含有水分量以上に設定している。その結果、CWPの水分量が必要以上に多くなるという問題があった。
【0049】
そこで、図3で説明するように、本実施の形態では、CWPの水分量を可能な限り少なくし、かつCWP送給管内でのCWPの閉塞を防止しながら安定してポンプで圧送可能にした。
【0050】
図3は加圧流動層へCWPを供給するためのCWP製造・供給装置の系統を示したものである。図20のCWP製造・供給装置の系統図に示した構成と同一装置は同一番号を付す。すなわち、原炭バンカ1、給炭機2、粗粉砕機3、中継ホッパ4、湿式チューブミル5、スラリタンク6、水タンク7、混練機用スラリポンプ8、注入用スラリポンプ9、チューブミル用水ポンプ10、混練機用注入ポンプ11、注入用水ポンプ12、混練機13、CWPタンク14、ピストンポンプ15、吸い込み口16、ピストンポンプ用油圧装置17、油圧計18、CWP供給ノズル21、注入配管22などから構成されている。
【0051】
そして上記構成からなるCWP製造・供給装置において、中継ホッパ4から石炭、スラリタンク6から微粉炭スラリ、水タンク7から水を混練機13へ供給し、混練機13で上記原料を混練してCWPを製造する。製造したCWPはCWPタンク14で一旦、貯え、ピストンポンプ15によりCWP輸送配管19に圧送し、CWP供給ノズル21を介して加圧流動層火炉34(図4参照)まで供給する。
【0052】
CWPを火炉34まで供給するピストンポンプ15はピストンポンプ用油圧装置17の油圧により駆動し、CWPはCWPタンク14から吸い込み口16を通ってピストンポンプ15に送られ、CWP輸送配管19へ圧送される。ピストンポンプ15の吸い込み口16に注水用水ポンプ12、注入配管22により水を注入することができ、また注入用スラリポンプ9、注入配管22より微粉炭スラリを注入することもできる。ピストンポンプ用油圧装置17には油圧計18があり、ピストンポンプ15の油圧を検知する。CWP輸送配管19には圧力計20があり、CWP圧送中のCWP輸送配管19の内圧力を検知する。
【0053】
ここで、CWP輸送配管19の圧力計20により測定されるCWP輸送配管19の内部のCWPの閉塞による圧力の程度に応じて、微粉炭スラリタンク6からの注入用スラリポンプ9及び水タンク7の注水用水ポンプ12によりそれぞれ注入配管22,22の流量を制御する制御装置24が設けられている。
【0054】
原炭の含有水分と湿式チューブミル5で製造された微粉炭スラリの水分と混練機用水ポンプ11で供給する水量の合計がCWPの水分となるように供給する水量を設定する。混練機13で製造するCWPの水分はピストンポンプ15で圧送するのに最低限必要な水分となるようにする。CWPの水分が変動しない場合にはCWP輸送配管19内の抵抗も一定であり、圧力計20の指示値、油圧計18の指示値も一定となっている。
【0055】
原炭の含有水分が減少したり、混練機13への供給量が変動し、製造されたCWPの水分が減少するとCWP中を自由に移動するスラリの流動性が悪くなり、結果としてピストンポンプ15、CWP輸送配管19内のCWPの流動性が悪くなり、圧力計20または油圧計18の指示値が上昇する。CWPが配管19内などで、閉塞する圧力となる前に注水用水ポンプ12を起動し、ピストンポンプ15の吸い込み口16に注水すると、水分が多くなるためピストンポンプ15に吸い込まれるCWPは微粉スラリ状の流動性が向上し、配管19内などの抵抗が少なくなる。
【0056】
以上のように、CWP輸送配管19内の圧力を圧力計20で監視し、またピストンポンプ15の油圧を油圧計18で監視することで、CWP輸送配管19内の流動状態を監視し、圧力計20または油圧計18の指示値の上昇状況によりCWPによるCWP輸送配管19内の閉塞を事前に検知する。事前に検知した場合にはピストンポンプ15の吸い込み口16に水タンク7から水を注入し、CWPの流動化を向上させて閉塞を回避する。また吸い込み口16に注入する水の代わりにスラリタンク6の微粉炭スラリを注入してもCWPの流動化を向上させることが可能であり、配管19などの閉塞を回避することができる。
【0057】
こうして加圧流動層に供給するCWPをCWP輸送配管19内で閉塞させることなく水分を低減することができ、加圧流動層ボイラを用いる発電プラントの発電効率を向上させる効果がある。
【0058】
また、加圧流動層火炉34へ供給するCWPは石炭の粒径が大きく、石炭と水は分離しやすく、CWPの流動性はあまり良くない。このため従来、CWPの供給は図22に示したように途中で分岐することなく1本のCWP供給ノズル21に対して一台のピストンポンプ(CWPポンプ)15、及び1本のCWP輸送配管19で行われる。例えば、CWP供給ノズル21bに対してCWPはピストンポンプ15bとCWP輸送配管19bによって送られる。
【0059】
一方、ピストンポンプ15b、15cは従来、2筒式のピストンポンプが用いられ、図26に示すように単筒式ピストンポンプを用いる場合に生じるCWP吸引工程におけるCWPの供給停止期間が無くなり、連続的にCWPを吐出することができる。これによって吸引工程のCWP供給停止期間におけるCWP供給ノズル21先端部の温度上昇、それによるCWPの乾燥、固化によるCWP供給ノズル21の閉塞が抑制されている。
【0060】
加圧流動層ボイラが商用規模となり流動層断面積が大きくなると、CWPの供給ノズル21の本数、すなわち石炭の供給点数が少ないと流動層35内に燃焼分布の不均一を生じ、火炉断面において局所的な酸素不足の領域や逆に酸素過剰の領域が発生する。それによって酸素不足の領域では未燃分の増加を生じ、未燃のチャーが流動層35の上部空間に飛散し、また一方の酸素過剰の領域からは高濃度の酸素を含む燃焼ガスが流動層35の上部空間に流入して、該未燃チャーを燃焼させて、いわゆる層上燃焼現象を生じることがある。
【0061】
その結果、ガス温度が上昇し、層上部の後流側にある構成部材の許容温度を超えたり、ガスタービン出力の計測値を越えたりすることがある。したがって、石炭を火炉34内の各領域で燃焼の分布を均一にするためにはCWPの供給点、すなわちCWP供給ノズル21の本数を増加させることが必須となる。
【0062】
しかしながら、上述のようにCWPの流動性が良くないことからCWP供給ノズル21の1本に対して一台のピストンポンプ15、及び1本のCWP輸送配管19を備える必要があり、ノズル本数を増加するほど設備コストが高くなる問題がある。
【0063】
この対策としてCWP輸送配管19を複数に分岐して、一台のピストンポンプ15から複数のノズル21にCWPを供給することが考えられるが、上述のようにCWPの流動性が良くないことから急激な絞り機構による流量の調整は困難で、CWP流量を各ノズル21に均等に配分することは難しい。また、前記配管19の分岐による流量配分が不均等になることによってノズル21が閉塞にいたる可能性がある。
【0064】
そこで、少ないピストンポンプ15を用いてCWPの流動性を維持しながら複数本のCWP供給ノズル21にCWPを供給することができる装置について、以下説明する。
【0065】
この方法は、圧力容器33内に燃料供給ノズル21を有する流動層火炉34を配置した加圧流動層ボイラにCWPを二筒式あるいは多筒式のピストン式のポンプ15で供給する加圧流動層ボイラへの燃料供給方法において、二筒式あるいは多筒式のピストンポンプ15に備えられている複数のピストン15のうちのそれぞれの一筒によって、各一筒毎に対応している一本の燃料供給ノズル21にCWPを供給するようにした加圧流動層ボイラへの燃料供給方法である。
【0066】
例えば、一台の2筒式スラリーポンプ15によって2本のCWP供給ノズル21にCWPを供給する方法、あるいは2本以上のピストン15を有する一台の多筒式スラリーポンプに15よって複数本のCWP供給ノズル21にCWPを供給する。
【0067】
その具体的方法は、次の通りである。
(1)従来用いられている二筒式あるいは多筒式のスラリーポンプに備えられている複数のピストンポンプ15のうちのそれぞれの一筒によって、対応するそれぞれ一本のCWP供給ノズル21にCWPスラリーを供給する。
(2)CWP供給ノズル21の先端部のCWP輸送配管19内のCWPに常時注水を行うようにして、吸引工程のCWPの供給停止時間におけるCWPの乾燥、固化を抑制する。
【0068】
上記方法により、一台のポンプ15の複数のピストンのうちの一筒によってそれぞれ一本のCWP供給ノズル21にCWPを供給することによって、従来の2筒式あるいは多筒式のスラリーポンプ一台から一本のCWP供給ノズルに供給する方法に比べて、ノズル本数を2倍あるいはそれ以上に増加することができる。
【0069】
しかしながら、一筒のピストンポンプ15でCWPを供給することによってCWP吸引工程の供給停止時間にCWP供給ノズル21内でのCWPの乾燥、固化が生じることがある。
【0070】
この問題に対しては、上記CWP輸送配管19内のCWPに注水を行う方法によれば、ある注水量以上においてCWPはポンプ吐出可能な水分濃度以上に保持できることで対処できる。これは火炉34内の流動媒体BMからCWP供給ノズル21の先端の停止状態にあるCWP供給ノズル21の端部への輻射熱によって生じるCWPの温度上昇及び固化が注入水によって抑制され、同時に蒸発する水分が補充されることによる効果である。
【0071】
図4はピストンポンプ15を用いてCWPを加圧流動層ボイラの複数本のCWP供給ノズル21に供給したときの流れ図であり、先に説明した図3に示した部品と同一部品は同一符号で示し、同一の流れは説明を省略する。
【0072】
図4に示すように、CWPタンク14に貯留されたCWPは複数台、たとえば、図4では2台の2筒式ピストンポンプ15b及び15cが備えられた場合であり、ポンプ15bの2本のピストンからそれぞれCWP輸送配管19a、19b及びCWP供給ノズル21a、21bを通して、同様にポンプ15cの2本のピストンからそれぞれCWP輸送配管19c、19d及びCWP供給ノズル21c、21dを通して火炉34内の流動層35に供給される。これによって4本のノズル21a〜21dに対して2台のポンプ15b、15cでCWPを供給することができる。流動層35へのCWPの供給を停止する場合は切り替えバルブ37a、37b、37c、37dをそれぞれ流路を導管38a、38b、38c、38dに切り替えてタンク14に戻す。
【0073】
次にCWP供給ノズル21の構造の一例を図面によって説明する。図5はCWP輸送配管19内のCWPに注水を行うようにしたCWP供給ノズル21である。
【0074】
該CWP供給ノズル21は中心からCWP供給管46、往復水路を有する冷却水管47、分散空気管48の順に同心円の管で構成されている。図5に示すノズル21の特徴は、注水導管55を設けていて、環状の冷却水管47内を通って、CWP供給管46にその先端55aが開口して設けられ、CWP供給管46内のCWPに注水するようにしてある。注水導管55は冷却水管47内を通すことによって注水の蒸気化が防止される。
【0075】
冷却水管47は冷却水を通して流し、CWP供給管46の管壁温度を60℃、好ましくは50℃ 以下に保持してCWP中の水分の蒸発を防止する。分散空気管48はCWP供給管46を通って供給されるCWPを流動層内に噴出するための高圧の噴出空気の導管であり、分散空気噴出スリット48aからCWP供給管46に高圧空気を噴出させ、CWP供給管46内から出るCWPに衝突させ、流動層火炉34内の流動層35に噴霧、供給する。
【0076】
上記の構造において、CWPはCWP供給管46を通って送られ、冷却水は冷却水管47を通って送られて、ノズル21の先端から戻り、排出される。分散空気は分散空気噴出スリット48aからCWP供給管46に噴出され、CWPは分散空気によって流動層35内に噴出供給される。注入水は注入水導管55を通ってその先端55aからCWP供給管46に供給される。
【0077】
上述の説明のように2筒式のピストンポンプ15のうちの1本のピストン15からそれぞれ1本のCWP供給管46及びCWP供給ノズル21を通してCWPを供給するとき、CWPは図26に示すように間欠的に供給されることになる。すなわち、CWPの吸引工程ではCWPは一時的にCWP供給管46内に停滞し、停滞したCWPは流動層35から侵入する熱によって水分が蒸発され乾燥、固化してしまう。しかし、図5に示すCWP供給ノズル21によれば、CWP供給管46内の停止状態にあるCWPに注水導管55から注水しているので乾燥、固化することがない。
【0078】
図6は本実施の形態で用いる図5に示した水注入型ノズル21の注水量とポンプ吐出圧力の関係である。CWP供給管46の直径27mmのCWP供給ノズル21において、CWP輸送配管19の管壁温度を50℃ に保持したうえで、ノズル21の先端のCWPに注水したときの関係で流動層火炉34の燃焼温度860℃、火炉圧力0.9MPa及びCWP供給量約600kg/h(時間平均値約300kg/h)である。
【0079】
注水量0.10kg/h以上においてポンプ出口CWP圧力は上昇することがなく、すなわち、ノズル先端が閉塞することなくCWPの吐出、火炉への供給が可能であることが確認された。注水量が0.03kg/hにおいてポンプ出口のCWP圧力に若干の上昇が見られたが、CWP吐出及び火炉34への供給を阻害するものではなかった。これらは火炉内の流動媒体からノズル先端の残存CWP端部への輻射熱によって生じるCWPの温度上昇が導管55からの注入水によって抑制され、同時に蒸発する水分が補充されたことによる効果である。
【0080】
CWP供給ノズル21に供給する注水量は、上記のようにCWPの時間平均供給量約300kg/hに対して0.10kg/h以上で、率換算で0.03%以上というきわめて僅かな量であり、火炉34における燃焼率、発電効率に与える影響は無視できる。
【0081】
一方、火炉34にはCWPが燃料として間欠的に供給されることになるが、CWP供給ノズル21の本数が倍増されたこと、及び隣接するCWP供給ノズル21によるCWP供給の停止期間を重複しないように調整することによって、未燃分の増加や層上燃焼現象を生じることはなかった。なお、ピストンポンプ15による吸引、吐出工程のインターバルはCWPの供給負荷によって変化されるが0.5〜3分であった。
【0082】
さらに、水注入型ノズル21と2本以上のピストンを有する多筒式ピストンポンプ15を組合わせることによって1台のポンプ15から2本以上のスラリー供給ノズルにスラリーを供給することができる。
【0083】
こうして加圧流動層火炉34へのCWPの供給において、同じポンプ台数での比較においてCWPノズル本数を増加することができ、火炉断面積で均一な燃焼を実現することができ層内の燃焼率が向上して層上燃焼現象を抑制するとともに、高効率で低公害性の加圧流動層燃焼ボイラを提供することができる。
【0084】
一方、同じCWP供給ノズル本数での比較においてはポンプ台数を低減することができ、設備コストの低い経済的な加圧流動層燃焼ボイラを提供することができる。
【0085】
また、前記従来の湿式供給方式を用いた加圧流動層ボイラにおいて、CWPを供給するノズル21の故障で緊急的に燃焼を停止しなければならない場合がある。その原因としては、次に示す項目が挙げられる。
(1)CWP供給ノズル21の噴出孔および空気噴出孔の閉塞、
(2)CWP供給ノズル21の冷却水の漏洩、
(3)CWP供給ノズル21の噴出孔の摩耗および屈折、
(4)CWP供給ノズル21の先端部の焼損、
流動層ボイラを運転中に、これらの問題に関して対処することができないことが現状である。
【0086】
そのため、故障したCWP供給ノズル21を設置した状態、すなわち運転負荷が低下した状態で運転継続するか、もしくはボイラプラントを停止して故障個所を修理して再起動する方法が考えられる。そのため、CWP供給ノズル21の信頼性を確保することは不可欠である。しかし、プラントの定期検査を1年に1回行うとした場合、1年間CWP供給ノズル21を故障無く可動させることは、非常に難しいのが実情である。
【0087】
そこで、次に加圧流動層ボイラを停止させることなく、運転中にノズル21の故障個所を修理、もしくは新しいノズル21を交換できるノズル21の抜き出し装置について説明する。
【0088】
図7〜図9にノズル21の抜き出し装置として好適な装置の一例を示す。図7のノズル抜き出し装置は、圧力容器33と、該圧力容器33内に収納される流動媒体BMを流動化させる流動層35と該流動層35に燃料を供給する燃料供給ノズル21を有する流動層火炉34とを設けた加圧流動層燃焼装置の燃料供給ノズル抜き出し装置であって、前記燃料供給ノズル21を支持する外筒42に燃料流動媒体逆流防止プレート60と、ガス遮断用ゲート式もしくはボール式のバルブ61と、ガスパージ導入管62と、ノズル21を前後に駆動する手段65及びガス遮断バルブ設置部より火炉外部側の外筒42に圧力検出導管64を備えた燃料供給ノズル抜き出し装置を用いる。
【0089】
例えば、前記火炉34へCWPを供給するノズル21を支持する外筒42に流動媒体逆流防止用プレート60、ガスを遮断するゲート式もしくはボール式のバルブ61、ガスパージ導入管62及びノズル21を前後に駆動する手段65およびガス遮断バルブ61より手前の外筒42に圧力検出導管64を備えたものである。
【0090】
前記流動層火炉34へCWPを供給するCWP供給ノズル21が故障した場合、例えばCWP噴出孔71が閉塞した場合には、次に示すような操作およびその操作に応じた作用がある。
【0091】
前記外筒42の先端部に設けてある上下に駆動する流動媒体逆流防止用プレート60を設け、該プレート60の駆動用に圧縮ガスシリンダ79、ガス遮断バルブ61のゲートプレートに流動媒体逆流防止用プレート60を固定し、該バルブ61が上下に駆動するように備えた構成(図8)、または前記流動媒体逆流防止用プレート60に蝶番付き円形状のプレート76を備えた構成(図9)とし、前記ノズル21を前後に駆動するために、外筒42の内側とノズル21の外側にネジで固定もしくは圧縮ガス式シリンダ78のシリンダ79の内側にノズル21を注入して固定する手段を備えた構成である。
【0092】
さらに、前記ガス遮断バルブ61より流動層側にガスパージ孔71を設け、該パージガスとして排ガスもしくは窒素ガスを用いる手段を備えたもの、または、前記ノズル21をノズル支持筒に設けてあるガス遮断バルブ61より手前に抜き出すとガス遮断バルブ61を閉じ、遮断バルブ61の手前に設けた圧力計72の指示が零であることを確認後、ノズルを系外へ抜き出す手段を備えた構成でもよい。
【0093】
図7に示すノズルの抜き出し装置は、流動層火炉34内にCWPを供給するCWP供給ノズル21は火炉壁34aと圧力容器壁33aとを接続する外筒42内に挿入して所定の位置に設定してある。外筒42には、エクスパンション44、流動媒体逆流防止用プレート60、ガス遮断バルブ61、パージガス導入管62、圧力検出導管64、CWP供給ノズル21の前進と後進するネジ65および冷却水を用いる冷却管66で構成している。
【0094】
流動媒体逆流防止プレート60はガス遮断バルブ61より火炉34側へ設置してあり、上下駆動部は流動媒体逆流防止用プレート60の専用の圧縮ガス式シリンダ67もしくは図8に示すように流動媒体逆流防止用プレート60をガス遮断バルブ61に溶接もしくはボルトで固定している。
【0095】
ガス遮断バルブ61はゲート式もしくはボール式である、上下もしくは回転の駆動は圧縮ガス式シリンダ69で行う機構を有している。パージガス導入管62はガス遮断バルブ61より火炉34側で下側に複数個の噴出孔71を設置してある。外筒42は350℃の雰囲気に設置しているために、熱膨張を考慮してエクスパンション44を設置してある。圧力検出導管64はガス遮断バルブ61より外側に設置しており、該導管64は圧力容器壁33aの外側に圧力検出器72とバルブ73を設置してある。ノズル21の前進と後進する機構は外筒42の内側とノズル21の外側にネジ65を設置してノズル21を回転して抜き出す構造となっている。また、外筒42には外側に水冷管66が設置されている。
【0096】
CWPを加圧流動層火炉34へ供給する場合において、CWP供給ノズル21の故障が生じた場合には、次に示す操作を行う。
(1)まず、ピストンポンプ15の運転を停止し、CWP供給ノズル21の手前のバルブ74を閉じてノズル21を系外へ抜き出すために一部の配管を取り除く。
(2)外筒42に設けているガス遮断バルブ61の近辺のパージガスを噴出させた後、ノズル21を回転させて系外へ抜き出す際に、ノズル21が流動媒体逆流防止用プレート60を通過すると流動媒体逆流防止用プレート60を下降させる。
【0097】
(3)さらにノズル21を系外へ抜き出す際、ノズル21がガス遮断バルブ61を通過するとガス遮断バルブ61を閉じる。
(4)ガス遮断バルブ61のシール性を確認するために、外筒42内の圧力検出導管64のバルブ73を開き、外筒42内の圧力を大気圧にした後にバルブ73を閉じて圧力検出器72で圧力を確認する。
(5)ノズル21を完全に系外に取り除いた後に外筒42のフランジ75に盲フランジを取り付ける。
(6)ガス遮断バルブ61の付近に設けているパージガス噴出孔71の排ガスもしくは窒素ガスによって外筒42の先端部に逆流した流動媒体を火炉34内へ戻す。
【0098】
(7)補修が完了したノズル21もしくは新品ノズルを外筒42内に回転挿入し、ガス遮断バルブ61の手前で開き、さらに流動媒体逆流防止用プレート60を上昇させて所定の位置まで挿入してCWPを供給する。
(8)パージガスを停止する。
【0099】
また、その他の実施の形態を図8ないし図10で説明する。図8に示す例は図7で示した流動媒体逆流防止用プレート60をガス遮断バルブ61ゲート部に固定することにより、ガス遮断バルブ61を閉じる操作と共に流動媒体逆流防止用プレート60が下降する機構となっている。
【0100】
図9は、蝶番付き流動媒体逆流防止用プレート76の断面図を示したものであり、蝶番付き流動媒体逆流防止用プレート76はノズル21を系外側へ引き出すと自然に落下し、外筒42を閉塞して流動媒体の逆流を防止している。また、ノズル21を流動層火炉34側へ挿入することにより、流動媒体逆流防止用プレート76にノズル21が接触すると上側へ押し上げられる。図10はノズル21の前進と後進する駆動部を圧縮ガス式シリンダ78のシリンダ79を中空とし、その中空部内にノズル21を設置しフランジ82で固定してある。圧縮ガスは圧縮窒素もしくは空気を使用している。
【0101】
こうして、加圧流動層ボイラの負荷低下および運転を停止させることなく、ボイラ運転中に故障したノズル21を抜き出し、修理および新品ノズルの交換を容易に行うことができ、長期運転を継続して行える。
【0102】
こうして、加圧流動層ボイラの負荷低下および運転停止することなく、運転中に故障したノズル21を抜き出し、修理および新品ノズル21の交換を容易に行い、長期運転ができる。
【0103】
また、CWP供給ノズル構造において、流動層35の緊急停止等の運転条件でノズル21の先端部に位置する燃料が固化しないような対策を講じていても、燃料が固化してしまいボイラの再起動が不可能になるという事象がある。
【0104】
そこで、やむなくCWP供給ノズル21内で燃料が固化した場合、その固化した燃料を速やかに粉砕し、管外に除去する清掃装置について説明する。
【0105】
上記CWPを、流動層火炉34に供給するノズル21がCWPで詰まった場合のノズル21の管内の清掃方法に用いるノズル清掃装置は、図15に示すように、ノズル21の先端部の固化した燃料部位まで水を注入する手段である注水管85と固化したCWPを掻い出す手段80,134とを備えた治具であり、該治具を用いて固化した燃料部位まで挿入し、管内の固化した燃料を清掃するための水を管外から供給し、該水を流動層火炉34内に排出することなく粉砕した固化燃料と共に再び管外に排出することができる。
【0106】
上記ノズル清掃装置は、回転軸80の軸内には回転軸先端部に達する注水管85を設け、該回転軸80の先端にはドリル部130を設け、回転軸80の外周部には螺旋状のフィン134を設けたものである。
【0107】
本清掃装置を用いる管内清掃方法は次のように行う。
流動層火炉34の運転停止時に火炉34及び該火炉34が圧力容器33に収納されているときは圧力容器33の圧力が低下し、大気圧となった時点で燃料供給ノズル21の圧力容器33外側のフランジ部分を分解し、ノズル21の管内面に圧力容器33外側からアクセスできるようにする。ノズル清掃装置を圧力容器33外側の燃料供給ノズル21位置に設置し、長尺の回転軸80をノズル内面に回転させながら挿入する。
【0108】
この際、長尺のノズル21に清掃装置を挿入するためには清掃装置のノズル21に対する芯合わせが重要となるが、ノズルフランジ部分に装置を据え付けるためには位置決めは容易である。長尺の軸80の先端にはドリル部130が設けられており、固化した燃料部分に対してはドリル部130の回転力で固化燃料を切削粉砕する。粉砕された固化燃料は軸80の周囲に設けられた螺旋状のフィン134を通り圧力容器33外側に排出される。
【0109】
固化したCWPを切削粉砕を容易にするには水分を供給することが好適なため、回転軸80の中は空洞にして先端に供給している。この供給水はドリル部130の先端に供給された後、粉砕された固化燃料と共に螺旋状のフィン134部を経て容器33外側に排出される。したがって、この供給水は、ノズル21内の固化燃料の円滑な外部への排出にも寄与している。
【0110】
ノズル21の長さが長く、装置の清掃用シャフトの長さが不足する場合には、清掃装置の軸136(図16)を適宜、繋ぎこんで装置の軸長を増加させる。軸80,136の重量は軸80,136の周囲に設けられたフィン134,139を介してノズル21に預けられるので装置の軸長が延びても撓み等により清掃装置の機能に支障がでることは無い。
【0111】
ノズル内燃料の内、固化している部分と固化していない部分が混在している状況であっても、先端のドリル部130の回転トルクと送り速度を適切に設定することによりノズル21内の残留燃料を外部に除去してノズル21内を清掃することができる。
【0112】
より具体的にノズル清掃装置構造の実施の形態を図11から図19により説明する。
CWPノズル21内部を清掃する清掃軸(回転軸)80は、駆動装置81の内部及び軸サポート84で支持されている。清掃軸80は二重管構造になっており、内側の注水管85(図15)の内部を供給水86が通り、注水管85と外筒87(図15)の間を排出されるCWP及び清掃水が通る。供給水86は、ホース88、ユニオン継手89より供給され、注水元弁90により注水量を調整される。更に、供給水86は、軸80の回転をホース88側に伝えないようにするスイベルジョイント92、そしてカプラ93を介して清掃軸80内の注水管85(図15)へ導かれる。
【0113】
また、注水管85と外筒87の間を通り排出されるCWPと清掃水は、CWP受け94からホース120で回収される。これらの部品は、駆動装置81に取り付けられるサポートフレーム95により支持され、駆動装置81はフランジ装着サポート97を利用してCWP供給ノズル21のフランジ部99(図17)に装着される。該フランジ部99は、CWPノズル21の穴軸芯に合わせて機械加工されているので駆動装置81をフランジ部99に装着することにより自動的に清掃装置の芯合わせが容易に実施することが可能になる。清掃軸80の外筒87(図15)の外側にはCWPと清掃水の一部が排出されてくるので、これをホース120の軸洗浄水入口118から洗浄水を供給し、外筒87を洗浄して軸洗浄水出口119に排出して、駆動装置81の内部が汚染されないようにする。
【0114】
図13は駆動装置81の部分詳細図であり、図14は図13のA−A線矢視図である。ギアモーター122の回転力はモータープーリ123から駆動ローラー124を経て清掃軸80に伝えられる。回転力を適正に伝えるために押えローラー125が設置され、ジャッキナット127で適正に調整されて取り付けられる。清掃軸80の外筒87の外面はネジ構造となっており駆動装置81に取り付けられた軸送り装置126により回転と連動して清掃軸80がノズル21の管内に挿入され、また、引き抜かれる。
【0115】
図15は先端ドリル部の清掃軸80の詳細図である。注水管85のドリル部130には水噴出穴132を設けており、ここから供給水86を注水して固化したCWPの清掃を容易にする。注水管85と外筒87の間にはフィン134が螺旋状に巻かれて取り付けられており、軸80が回転するにしたがって内部のCWPを外部に搬送する役割を果たしている。外筒87は注水管85に対して固定ピン135で固定されている。
【0116】
図16は図15の清掃軸80の長さが不足の場合、適宜、エクステンションとしてつなげて用いるための清掃軸136であり、やはり、注水管137と外筒138で構成され、間にはフィン139が設けられている。清掃軸136の清掃軸80への連結は止ネジ140で行う。外筒138は注水管137に対して固定ピン141で固定される。
【0117】
図17から図19には本清掃装置を用いた清掃手順の概要を示す。図17は本清掃装置をCWPノズルフランジ部99にセットした状態を示すものである。CWPノズル21から排出されるCWP及び清掃水は、CWP清掃水受箱142あるいは洗浄水受箱143に回収される。図18は清掃中の装置の状態図を表した図である。図19はCWPノズル管内清掃後、本清掃装置を取り外し、CWP輸送配管19(図4)の配管を取り付けて復旧した状態を表した図である。管内は清掃されているので円滑なCWP供給によるプラント起動が可能となる。
【0118】
こうして、流動層火炉34にCWPを供給する燃料供給ノズル21が、長尺で小径のノズル内で燃料が固化した場合にも、固化した燃料を含めたノズル内に残留する燃料を系外に除去し、ノズル内を迅速かつ容易に清掃することができる。また、火炉流動層内で固化したCWPを排出して運転に支障をきたすことがない。
【0119】
【発明の効果】
本発明により、粘度計測装置に付着したCWPを除去するために洗浄装置を設置することでCWP製造後のCWP粘度をオンラインで精度よく、長時間において安定な計測することができ、CWPの粘度調整の制御も精度よく効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態のCWP製造装置に設けたCWP粘度計測装置の洗浄装置およびその制御装置の系統図である。
【図2】 図1のCWP粘度計測装置の洗浄装置の洗浄フローのプログラムである。
【図3】 本発明の実施の形態の加圧流動層へCWPを供給するためのCWP製造・供給装置の系統図である。
【図4】 本発明による加圧流動層ボイラへの燃料供給系統の実施の形態を示す図である。
【図5】 図4のボイラに用いるスラリー(CWP)供給ノズルの実施の形態を示す図である。
【図6】 図4のボイラに用いるCWPへの注水量とピストンポンプ出口圧力の関係を示す図である。
【図7】 本発明の実施の形態の加圧流動層ボイラのCWP供給ノズルの抜き出し構造断面図である。
【図8】 本発明の実施の形態の加圧流動層ボイラの流動媒体逆流防止用プレートの構造断面図である。
【図9】 本発明の実施の形態の加圧流動層ボイラの流動媒体逆流防止用プレートの構造断面図である。
【図10】 本発明の実施の形態の加圧流動層ボイラのCWP供給ノズルのシリンダ方式の抜き出し構造断面図である。
【図11】 本発明の実施の形態のボイラの燃料供給ノズル清掃装置を示す全体平面図である。
【図12】 本発明の実施の形態のボイラの燃料供給ノズル清掃装置を示す全体正面図である。
【図13】 図11の装置の駆動装置の詳細を表す部分詳細図である。
【図14】 図13のA−A線矢視図である。
【図15】 図11のノズル清掃軸の詳細を表す部分詳細図である。
【図16】 図11のノズル清掃軸の詳細を表す部分詳細図である。
【図17】 図11のノズル清掃装置の作動順序を表した模式図である。
【図18】 図11のノズル清掃装置の作動順序を表した模式図である。
【図19】 図11のノズル清掃装置の作動順序を表した模式図である。
【図20】 従来のCWP製造装置の系統図である。
【図21】 図20で示したオンライン粘度計測装置の断面図である。
【図22】 従来の加圧流動層ボイラの燃料供給系統を示す図である。
【図23】 一般的な加圧流動層ボイラの縦断面を示す図である。
【図24】 従来の加圧流動層ボイラのCWP供給ノズルの構造図である。
【図25】 従来のCWP製造装置に設けたCWP粘度計測装置の洗浄装置
【図26】 単筒式ピストンポンプの一般的なCWP供給量特性を示す図である。
【符号の説明】
1 原炭バンカ 2 給炭機
3 粗粉砕機 4 中継ホッパ
5 湿式チューブミル 6 スラリタンク
7 水タンク 8 混練機用スラリポンプ
9 注入用スラリポンプ 10 チューブミル用水ポンプ
11 混練機用水ポンプ 12 注入用水ポンプ
13 混練機 14 CWPタンク
15 ピストンポンプ 16 吸い込み口
17 ピストンポンプ用油圧装置 18 油圧計
19 CWP輸送配管 20 圧力計
21 CWP供給ノズル 22 注入配管
23 CWP排出用の流路 24 制御装置
33 加圧容器 34 火炉
35 流動層 36 伝熱管
37 切替バルブ 38 導管
41 分散板 42、87、138 外筒
43 フランジ 44 エクスパンション
46 CWP供給管 47 冷却水管
48 分散空気管 48a 分散空気噴出スリット
51a、51b 注水ノズル 52 給水管
53 制御装置 55 注水導管
56 混練機の運転制御装置 60 流動媒体逆流防止用プレート
61 ガス遮断バルブ 62 パージガス導入管
64 圧力検出導管 65 ネジ
67 圧縮ガス式シリンダ 69 圧縮ガス式シリンダ
71 パージガス噴出孔 72 圧力検出器
73、74 バルブ 75 フランジ
76 蝶番付き流動媒体逆流防止用プレート
78 圧縮ガス式シリンダ 79、112 シリンダ
80、136 清掃軸 81 駆動装置
82 フランジ 84 軸サポート
85 注水管 86 供給水
88 ホース 89 ユニオン継手
90 注水元弁 91 攪拌機
92 スイベルジョイント 93 カプラ
94 CWP受け 95 サポートフレーム
97 フランジ装着サポート 99 CWPノズルフランジ部
100 CWPポンプ 101 粘度計
102 粘度制御装置 105 案内板
106 粘度計測容器 107 ピン型ロータ
110 トルク計 111 ゲート弁
112 シリンダ 113 開閉制御装置
118 軸洗浄水入口 119 軸洗浄水出口
120 ホース 122 ギアモーター
123 モータープーリ 124 駆動ローラー
125 ローラー 126 軸送り装置
127 ジャッキナット 130 ドリル部
132 水噴出穴 134、139 フィン
135 固定ピン 137 注水管
140 止ネジ 141 固定ピン
142 CWP清掃水受箱 143 洗浄水受箱[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a pressurized fluidized bed boiler that burns solid fuel in a pressurized fluidized bed, drives a steam turbine with the generated steam, and further drives a gas turbine with high-pressure and high-temperature combustion gas to obtain electric power with high efficiency. It relates to a combined power plant.
[0002]
An apparatus for producing a solid fuel and water mixture to be supplied to a pressurized fluidized bed combustion furnace and itsTo the lawRelated.
[0003]
[Prior art]
Fuel is burned in a pressurized fluidized bed furnace, steam is generated in a heat transfer tube installed in the fluidized bed to drive the steam turbine, and the high pressure and high temperature generated in the pressurized fluidized bed boiler are driven. There is known a pressurized fluidized bed boiler combined power plant that can drive a gas turbine with combustion gas and obtain electric power with high efficiency.
[0004]
One of the problems of the pressurized fluidized bed boiler is to supply coal particles continuously and stably in a large quantity into a pressurized fluidized bed furnace. As means for solving this problem, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. Sho 62-155433, coal and water are mixed to form a paste-like fluid (hereinafter abbreviated as Coal-Water Paste; CWP), and the CWP is pumped. Discloses a wet feeding method in which the pressure is fed and fed from a spray nozzle into a fluidized bed furnace.
[0005]
FIG. 20 shows a fuel production / supply system for supplying CWP to a pressurized fluidized bed furnace. Fuel coal is supplied from the
[0006]
The
[0007]
Moisture content of raw coal, moisture content of pulverized coal slurry produced by
[0008]
In the production of the CWP, it is important to reduce the amount of water added to coal as much as possible in order to maintain the power generation efficiency of the boiler plant at a high level. For this reason, CWP in which the amount of water added to coal is limited has a high viscosity, and since the chemical for dispersing coal particles is not added to reduce the production cost, the fluidity is extremely poor. Furthermore, since CWP coal has a maximum diameter of 6 to 10 mm, an average diameter of 1 to 2 mm, and a coarse particle size, a particle size configuration including an appropriate amount of fine particles is required to obtain CWP having a low moisture content. That is, the coal particles in CWP are characterized by existing in a wide particle size range from fine particles of several tens of microns to coarse particles of about 10 mm at the maximum.
[0009]
In order to produce a stable CWP under the above-described constraints, it is desirable to adjust the viscosity of the CWP to a range of 5 to 20 Pa · s. This is because when the viscosity of the CWP is 20 Pa · s or more, the suction port of the
[0010]
That is, when the coal concentration is high, the viscosity of CWP increases. Conversely, when the coal concentration is low, the concentration of CWP decreases. Also, the viscosity increases as the particle size becomes finer. Therefore, in order to supply CWP stably, the method of managing the coal concentration and viscosity in CWP is the most effective. For this reason, the present inventors have invented an invention in which a
[0011]
The CWP
[0012]
At the bottom of the CWP
[0013]
Further, the CWP obtained by the above wet method is pumped to the furnace by the piston pump 15 (see FIG. 20).efficiencyIn order to maintain a high level, it is necessary to reduce the amount of water in the CWP as much as possible. And the chemical | medical agent which disperse | distributes coal particles is not added for CWP manufacturing cost reduction. For this reason, CWP has a high viscosity and extremely poor fluidity compared to high-concentration coal / water slurry developed as an alternative fuel to heavy oil.
[0014]
If the water content of CWP is small, CWP is not fluid and cannot be pumped by
[0015]
Due to the above characteristics of CWP, the minimum necessary for CWP pumping by
[0016]
Conventionally, as shown in FIG. 20, in the CWP supply method, coal particles having a maximum diameter of about 6 mm, water, and limestone as a furnace desulfurization agent are mixed in a
[0017]
When the supply of CWP to the
[0018]
In FIG. 22, the
[0019]
FIG. 24 shows the appearance of the
[0020]
The total length of the
[0021]
Here, at the time of emergency stop of the
[0022]
Therefore, if the CWP supply is also stopped at the time of an emergency stop, the fuel stays in the
[0023]
Therefore, even during normal operation, the CWP supply pipe 46 is covered with a cooling water pipe (not shown), and the CWP temperature is maintained below the stable supply temperature by the effect of the cooling water until immediately before being supplied into the furnace fluidized bed. It has become. Here, cooling water is allowed to flow in the cooling water pipe even when the boiler is stopped urgently. However, since CWP is stopped in the
[0024]
For this reason, even if the CWP staying in the
[0025]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art shown in FIG. 20, a
[0026]
(1) The CWP discharged from the
[0027]
(2) When filling and discharging of the CWP into the square (cuboid)
[0028]
Therefore, the present inventionSectionThe title is to provide a viscosity measuring device capable of measuring CWP viscosity for a long time in the manufacturing process of CWP, and to eliminate problems with CWP adhesion by cleaning each part with a cleaning device.
[0029]
[Means for Solving the Problems]
UpLessonTitleIs solved by the following solution.
The invention according to
According to a second aspect of the present invention, there is provided a kneader for kneading a mixture containing solid fuel and water and a flow path through which a paste-like fuel obtained by kneading the mixture containing the solid fuel and water flows. Paste fuel after kneading is provided with a viscosity measuring device for measuring the viscosity of the pasty fuel in a bypass channel through which part of the pasty fuel exiting from the kneading machine flows, and washing the viscosity measuring device A paste-like fuel manufacturing method in which a paste-like fuel is manufactured while continuously measuring the viscosity with the viscosity measuring device, and the water injection cleaning device is operated while the kneader is stopped. And a paste-like fuel manufacturing method in which the water injection cleaning device of the viscosity measuring device is periodically operated during operation of the kneader.
[0030]
For example, in the apparatus for producing a coal / water paste provided with a device for measuring the viscosity of a mixed paste (CWP) of coal, limestone, and water, the viscosity measuring device is for introducing CWP attached to the CWP viscosity measuring device. A water injection means for cleaning the guide plate, the viscosity measuring container, and the viscosity detection rotor is provided, and the water injection means and means for performing a water injection operation corresponding to the output signal of the kneader are provided.
[0031]
The water injection operation of the water injection cleaning device is performed for the guide plate, the viscosity measurement container and the rotor every time the kneading machine is stopped, and the viscosity measurement container and the rotor are periodically cleaned during the operation of the kneading machine. And the said water injection operation is provided with the water injection means performed when the gate valve for CWP discharge | emission provided in the said viscosity measurement container bottom part is open.
[0032]
In the coal / water paste manufacturing apparatus according to the present invention, the CWP from the kneader slides on the guide plate and is guided into the viscosity measuring container, and the viscosity is measured by a rotor that detects the stirring torque provided in the center portion thereof. To do. When the kneading machine is stopped, CWP is thinly deposited on the guide plate and the inner wall of the viscosity measuring container, and is dried and solidified as time passes. When the CWP adhering to the guide plate is solidified, the slip of the CWP supplied from the kneader deteriorates and is not guided into the viscosity measuring container.
[0033]
CWP adherence in the viscosity measuring container is more likely to adhere when the previously deposited CWP is dried and solidified. The amount of CWP adhered increases with time, and CWP cannot be discharged, making it impossible to measure viscosity. In order to prevent CWP from drying and solidifying, the viscosity measurement container and the rotor may be washed on the guide plate. For this purpose, a water injection nozzle is installed, and water is supplied to the water injection nozzle after an arbitrary time (for example, 5 minutes) after the kneading machine is stopped, and the cleaning portion is cleaned. In particular, it is important that the cleaning with water injection is performed before the CWP adhered on the guide plate is dried and solidified.
[0034]
The CWP adheres to the inner wall of the viscosity measurement container even during the viscosity measurement operation. This is because, even during CWP viscosity measurement, when CWP in the viscosity measurement container is intermittently discharged, the flow of CWP stops at the opposing wall of the viscosity measurement container side wall on the guide plate side. In that case, it becomes easy to adhere to the location where CWP does not flow in the viscosity measuring container.
[0035]
Therefore, cleaning of the inner wall of the viscosity measuring container is performed when CWP is discharged from the bottom of the viscosity measuring container intermittently at arbitrary time intervals during operation of the kneader. Note that any cleaning operation is performed when the gate valve at the bottom of the viscosity measurement container is open. This is because the wash water and the removed CWP are easily discharged to the discharge chute.
[0036]
The pasty fuel used in the present invention is a coal having a weight average diameter of 0.03 to 0.07 mm mixed with water in advance in coal having a weight average diameter of 1.0 to 2.0 mm. The coal / water paste is obtained by pumping a coal / water paste made of a mixture containing coal and water contained in 10-40% of the total coal weight as a pulverized coal slurry in a coal / water paste flow path by a pumping means. Pressure value or pumping in coal / water paste flow pathabilityCombustion provided in the furnace by adding at least one of the pulverized coal slurry and water to the coal / water paste based on the value to adjust the viscosity or adjusting the pumping capacity to produce the coal / water paste Supplied to the supply nozzle.
[0037]
For example, pressure value or pumping in coal / water paste flow pathabilityIf the pressure value or the pumping capacity value increases while monitoring the value, water and / or pulverized coal slurry is injected into the coal / water paste in the coal / water paste flow path.
[0038]
Fuel supply to the pressurized fluidized bed furnace can be achieved by pumping with a piston pump using the viscosity (fluidity) of CWP. Viscosity of CWP is determined by the amount of water in CWP (and the particle size and amount of pulverized coal). . When a certain amount of moisture can be maintained, the pulverized coal becomes a slurry and fluidity appears in the CWP.
[0039]
Furthermore, to describe in a specific example, pulverized coal containing pulverized coal having a weight average diameter of 0.03 to 0.07 mm previously mixed with water in coal having a weight average diameter of 1.0 to 2.0 mm. A charcoal slurry tank (6), a water tank (7), a kneader (13) for kneading a mixture containing at least coal containing pulverized coal slurry and water, and the pulverized coal slurry tank in the kneader (13) A first slurry injection pump (8) for injecting the pulverized coal slurry from (6), and a first water injection pump for injecting water from the water tank (7) into the kneader (13) ( 11), and coal / water paste in which 10-40% of the coal weight obtained by the kneading machine (13) is pulverized coal flows to the coal / water paste supply nozzle (21) of the furnace (34) Paste channel (19) and coal / water paste channel (19) Of the coal / water paste of FIG. 1 to the coal / water paste supply nozzle (21), a pumping means (15) provided with a hydraulic device (17), and a coal / water paste immediately before the pumping means (15). The second slurry injection pump (9) for injecting the pulverized coal slurry from the pulverized coal slurry tank (6) into the water paste channel (19), and the coal / water paste flow immediately before the pumping means (15) A second water injection pump (12) for injecting water from the water tank (7) into the passage (19), an oil pressure gauge (18) provided in the pressure feeding means (15), and the pressure feeding means ( 15) Pressure in the channel provided in the coal / water paste channel (19) on the downstream side Based on the detected value of the force gauge (20) and the hydraulic pressure gauge (18) or the pressure gauge (20), the coal / water paste passes through the coal / water paste flow path (19) on the downstream side of the pressure feeding means (15). A control device (24) for controlling the slurry or water injection amount of at least one of the second slurry injection pump (9) and the second water injection pump (12) so as not to be blocked. Use coal / water paste production and supply equipment.
in this way,Moisture amount (fluidity) required for CWP pumpingOf coal / water paste channel (19)The pressure in the tube, orPressure feeding means (15)It is evaluated by monitoring the hydraulic pressure ofCoal / water paste channel (19)The pressure in the pipe, orPressure feeding means (15)The hydraulic pressure ofPressure feeding means (15)Inject water or pulverized coal slurry into the suction port to improve CWP fluidityUpGet awayOf coal / water paste channel (19)Avoid blockage in the tube.
[0040]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Figure 1FIG. 2 is a system diagram of the cleaning device of the CWP viscosity measuring device and the control device provided in the CWP manufacturing device according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 is a program of the cleaning flow of the cleaning device of the CWP viscosity measuring device of FIG. is there. FIG. 3 is a system diagram of a CWP production / supply apparatus for supplying CWP to the pressurized fluidized bed according to the embodiment of the present invention.
[0041]
A
[0042]
In order to clean the
[0043]
FIG. 2 shows a cleaning program of the
[0044]
For measuring the CWP viscosity, the CWP discharged from the
[0045]
In this way, in order to prevent CWP from adhering to the members constituting the
[0046]
By performing the cleaning operation according to the above procedure, the CWP does not adhere to the inner walls of the
[0047]
As described above, in order to accurately measure the CWP viscosity after CWP production online, by installing a cleaning device that removes CWP adhering to the
[0048]
Moreover, considering the power generation efficiency of the power plant using the pressurized fluidized bed boiler, it is necessary to reduce the water content of CWP even slightly,in frontIn the conventional technology, the coarsely pulverized coal, pulverized coal slurry and water are added to the CWP produced by the
[0049]
Therefore,In this embodiment, as will be described with reference to FIG.CWP water content is reduced as much as possible, and stable pumping is possible while preventing CWP blockage in the CWP feed pipe.did.
[0050]
FIG. 3 shows a system of a CWP production / supply apparatus for supplying CWP to a pressurized fluidized bed. The same number is attached | subjected to the same apparatus as the structure shown to the system diagram of the CWP manufacturing / supply apparatus of FIG. That is, the
[0051]
In the CWP manufacturing / supplying apparatus having the above-described configuration, coal is supplied from the
[0052]
The
[0053]
here,According to the degree of pressure due to the blockage of CWP inside the
[0054]
Moisture content of raw coal, moisture content of pulverized coal slurry produced by
[0055]
When the moisture content of the raw coal decreases or the supply amount to the kneading
[0056]
As described above, the pressure in the
[0057]
ThusCWP supplied to the pressurized fluidized bedCWP transportPiping19Occluded inLetIt is possible to reduce moisture without causing an effect of improving the power generation efficiency of a power plant using a pressurized fluidized bed boiler.
[0058]
Pressurized fluidized bed furnace34The CWP supplied to the coal has a large coal particle size, the coal and water are easily separated, and the fluidity of the CWP is not very good. For this reason, conventionally, the supply of CWP does not branch off in the middle as shown in FIG. 22, but one piston pump (CWP pump) is supplied to one CWP supply nozzle 21.The15) and one
[0059]
On the other hand, as the piston pumps 15b and 15c, a two-cylinder piston pump is conventionally used, and there is no CWP supply stop period in the CWP suction process that occurs when a single-cylinder piston pump is used as shown in FIG. CWP can be discharged. As a result, the temperature rise at the tip of the
[0060]
When the pressurized fluidized bed boiler becomes a commercial scale and the fluidized bed cross-sectional area becomes large, if the number of
[0061]
As a result, the gas temperature may rise, exceeding the allowable temperature of the component on the wake side of the upper part of the bed, or exceeding the measured value of the gas turbine output. Therefore, coal is used as the furnace 34In order to make the distribution of combustion uniform in each region, it is essential to increase the number of CWP supply points, that is, the number of
[0062]
However, since the fluidity of CWP is not good as described above, it is necessary to provide one
[0063]
CWP as a countermeasureTransport distributiontube19It is conceivable that CWP is supplied to a plurality of
[0064]
Therefore, Less piston pump15CWP is supplied to a plurality of
[0065]
This methodPressure vessel33Inside fuel supply nozzle21Fluidized bed furnace34In a pressurized fluidized bed boilerCWPA two-cylinder or multi-cylinder piston type pump15In a method for supplying fuel to a pressurized fluidized bed boiler supplied with a two-cylinder or multi-cylinder piston pump15Multiple pistons provided in15One fuel supply nozzle corresponding to each cylinder by each cylinder21For supplying fuel to a pressurized fluidized bed boiler with CWP supplied theretoIt is.
[0066]
For example, one 2-cylinder slurry pump152 CWP supply nozzles21To supply CWP to two or more pistons15One multi-cylinder slurry pump with15Therefore, multiple CWP supply nozzles21Supply CWP.
[0067]
The specific method is as follows.
(1) Plural piston pumps provided in a conventionally used two-cylinder or multi-cylinder slurry pump15Each corresponding one CWP supply nozzle21CWP slurry is supplied to
(2) CWP supply nozzle21CWP at the tip ofTransport distributiontube19Water is constantly poured into the inner CWP to suppress drying and solidification of the CWP during the CWP supply stop time in the suction process.
[0068]
UpNotationOne pump by law15One CWP supply nozzle by one cylinder of a plurality of pistons21By supplying CWP to the nozzle, the number of nozzles can be increased by a factor of two or more compared to the conventional method of supplying a single CWP supply nozzle from a single or multi-cylinder slurry pump. it can.
[0069]
However, one cylinder pistonPump 15CWP supply nozzle at the supply stop time of CWP suction process by supplying CWP with21In some cases, the CWP may be dried and solidified.
[0070]
For this problem, the above CWPTransport distributiontube19According to the method of injecting water into the CWP, the CWP can be coped with by maintaining the water concentration higher than the pump dischargeable water at a certain amount of water injection. This is a furnace34CWP supply nozzle from fluid medium BM inside21CWP supply nozzle in the stopped state21This is because the temperature rise and solidification of the CWP caused by the radiant heat to the end of the glass is suppressed by the injected water, and at the same time, the evaporated water is supplemented.
[0071]
Figure 4CWP using piston pump 15Pressurized fluidized bed boilerTo a plurality of CWP supply nozzles 21FIG. 3 is a flowchart whenParts shown inThe same parts are denoted by the same reference numerals, and the description of the same flow is omitted.
[0072]
As shown in FIG. 4, the CWP stored in the CWP tank 14 is a case where a plurality of, for example, two two-cylinder piston pumps 15b and 15c are provided in FIG. Each from CWPTransport distributiontube19a,19b and CWP supply nozzles 21a and 21b, respectively, from the two pistons of the
[0073]
NextTo CAn example of the structure of the
[0074]
The
[0075]
The cooling water pipe 47 flows through the cooling water and keeps the wall temperature of the CWP supply pipe 46 at 60 ° C., preferably 50 ° C. or less, to prevent evaporation of water in the CWP. The
[0076]
In the above structure, the CWP is sent through the CWP supply pipe 46, and the cooling water is sent through the cooling water pipe 47, returned from the tip of the
[0077]
As described above, when CWP is supplied from one
[0078]
Figure 6 shows the bookEmbodiment5 is a relationship between the water injection amount of the water
[0079]
It was confirmed that the pump outlet CWP pressure does not increase when the amount of water injected is 0.10 kg / h or more, that is, the CWP can be discharged and supplied to the furnace without the nozzle tip clogging. Although a slight increase was observed in the CWP pressure at the pump outlet when the amount of injected water was 0.03 kg / h, the CWP discharge and supply to the
[0080]
As described above, the amount of water supplied to the
[0081]
On the other hand, although CWP is intermittently supplied to the
[0082]
Furthermore, a slurry can be supplied from one
[0083]
ThusPressurized fluidized bedFurnace 34In the supply of CWP, the number of CWP nozzles can be increased in comparison with the same number of pumps, uniform combustion can be achieved in the cross-sectional area of the furnace, the combustion rate in the layer is improved, and the upper layer combustion phenomenon In addition, it is possible to provide a pressurized fluidized bed combustion boiler with high efficiency and low pollution.
[0084]
On the other hand, in the comparison with the same number of CWP supply nozzles, the number of pumps can be reduced, and an economical pressurized fluidized bed combustion boiler with low equipment cost can be provided.
[0085]
Also,in frontNozzle for supplying CWP in a pressurized fluidized bed boiler using a conventional wet supply system21In some cases, it is necessary to stop the combustion urgently due to a malfunction. The following items can be cited as the cause.
(1) Blocking of the ejection holes and air ejection holes of the
(2) leakage of cooling water from the
(3) Wear and refraction of the ejection holes of the
(4) Burnout of the tip of the
The current situation is that these problems cannot be addressed while operating a fluidized bed boiler.
[0086]
Therefore, a method of continuing the operation with the failed
[0087]
Therefore,nextNozzle during operation without stopping the pressurized fluidized bed boiler21Repair the faulty part or new nozzle21Replaceable nozzle21Extraction deviceWill be described.
[0088]
7 to 9 show an example of a device suitable as a device for extracting the
[0089]
For example, the furnace34Nozzle to supply CWP to21The outer cylinder that supports42Flow medium backflow prevention plate60, Gate type or ball type valves that shut off gas61, Gas purge introduction pipe62And nozzle21Means to drive back and forth65And gas shutoff valve61Outer cylinder in front42To pressure detection conduit64It is equipped with.
[0090]
The fluidized bed furnace34CWP supply nozzle for supplying CWP to21For example, CWP jet hole71When is closed, there are the following operations and actions according to the operations.
[0091]
The outer cylinder42Plate for preventing backflow of fluid medium driven up and down provided at the tip of60The plate60Compressed gas cylinder for driving79Gas shutoff valve61Plate for preventing fluid flow back to the gate plate60Fixing the valve61Equipped to drive up and down(Fig. 8)Or the fluid medium backflow prevention plate60Circular plate with hinges on76Configuration with(Fig. 9)And the nozzle21To drive the cylinder back and forth42Inside and nozzle21Fixed with screws on the outside of the cylinder or compressed gas cylinder78Cylinder79Nozzle inside21It is the structure provided with the means to inject | pour and fix.
[0092]
Further, the gas cutoff valve61Gas purge hole on the fluidized bed side71Provided with means for using exhaust gas or nitrogen gas as the purge gas, or the nozzle21Gas shutoff valve provided on the nozzle support cylinder61Gas shut-off valve when pulled out further61Close the shutoff valve61Pressure gauge installed in front of72After confirming that the instruction is zero, it may be configured to include means for extracting the nozzle out of the system.
[0093]
In FIG.The nozzle extraction device shown isThe
[0094]
The fluid medium backflow prevention plate 60 is installed on the
[0095]
The gas shut-off valve 61 is a gate type or a ball type, and has a mechanism in which a vertical or rotational drive is performed by a compressed gas type cylinder 69. Purge gas introduction pipe62Is provided with a plurality of ejection holes 71 below the gas shutoff valve 61 on the
[0096]
When CWP is supplied to the pressurized
(1) First, the operation of the
(2) Purge gas near the gas shutoff valve 61 provided in the outer cylinder 42TheAfter ejecting, when the
[0097]
(3) When the
(4) In order to check the sealing performance of the gas shutoff valve 61, the valve 73 of the pressure detection conduit 64 in the outer cylinder 42 is opened, the pressure in the outer cylinder 42 is brought to atmospheric pressure, and then the valve 73 is closed to detect the pressure. The pressure is checked with a vessel 72.
(5) A blind flange is attached to the flange 75 of the outer cylinder 42 after the
(6) The fluid medium that has flowed back to the tip of the outer cylinder 42 by the exhaust gas or nitrogen gas in the purge gas injection hole 71 provided in the vicinity of the gas shutoff valve 61 is returned into the
[0098]
(7) The repaired
(8) Purge gasTheStop.
[0099]
Other embodiments will be described with reference to FIGS. The example shown in FIG. 8 is a mechanism in which the fluid medium backflow prevention plate 60 is lowered while the gas shutoff valve 61 is closed by fixing the fluid medium backflow prevention plate 60 shown in FIG. It has become.
[0100]
FIG. 9 shows a cross-sectional view of a hinged fluid medium backflow prevention plate 76, which is a hinged fluid medium backflow prevention plate.TheThe rate 76 naturally falls when the
[0101]
In this way, the
[0102]
Thus, Nozzle failed during operation without reducing load and stopping operation of pressurized fluidized bed boiler21Remove, repair and new nozzle21Can be easily exchanged for long-term operation.
[0103]
In the CWP supply nozzle structure, the fluidized bed35Nozzle under operating conditions such as emergency stop21Even if measures are taken to prevent the fuel located at the tip from solidifying, there is an event that the fuel is solidified and the boiler cannot be restarted.
[0104]
Therefore, NoUnavoidably CWP supply nozzle21Cleaning device that quickly crushes the solidified fuel and removes it outside the tubeWill be described.
[0105]
the aboveCWP, Fluidized bed furnace34Nozzle to supply21ButCWPWhen clogged with21For cleaning the inside of the pipeThe nozzle cleaning device used is,As shown in FIG.nozzle21For injecting water to the solidified fuel part at the tip of the tubeWater injection pipe 85And scraping the solidified CWP80,134Jig withAnd using the jigInsert to the solidified fuel part, supply water from outside the pipe to clean the solidified fuel in the pipe,The waterFluidized bed furnace34It is discharged outside the pipe again with the solidified fuel pulverized without being discharged inside.be able to.
[0106]
Above NozLe QingSweeper80Reach the tip of the rotating shaft in the shaftWater injection pipe 85The rotating shaft80The tip of the drill part130A rotating shaft80Spiral fins on the outer periphery134Is provided.
[0107]
HonseiIn-pipe cleaning method using sweeperIsDo as follows.
Fluidized bed furnace34Furnace during shutdown34And the furnace34Pressure vessel33When stored in a pressure vessel33When the pressure of the fuel drops to atmospheric pressure, the fuel supply nozzle21Pressure vessel33Disassemble the outer flange part and nozzle21Pressure vessel on the inner surface of the pipe33Make it accessible from the outside. Nozzle cleaning device with pressure vessel33Outer fuel supply nozzle21Long rotating shaft80Is inserted into the inner surface of the nozzle while rotating.
[0108]
At this time, long nozzle21To insert the cleaning device into the cleaning device nozzle21However, positioning is easy to install the device on the nozzle flange portion. Long shaft80The tip of the drill part130Is provided for the solidified fuel part130The solidified fuel is cut and pulverized with a rotational force of. The ground solid fuel is the shaft80Spiral fin provided around134Through pressure vessel33Discharged to the outside.
[0109]
Since it is preferable to supply moisture in order to facilitate cutting and grinding the solidified CWP, the rotating shaft80The inside is hollow and supplied to the tip. This water supply is drilled130Spiral fin with crushed solidified fuel after being fed to the tip of134Through the container33Discharged to the outside. So this feed water is nozzle21This also contributes to the smooth discharge of solidified fuel to the outside.
[0110]
nozzle21If the length of the cleaning shaft is short and the length of the cleaning shaft of the device is insufficient,136 (FIG. 16)As necessary, the axial length of the apparatus is increased. axis80,136The weight of the shaft80,136Fins provided around134,139Through the nozzle21Therefore, even if the axial length of the apparatus is extended, the function of the cleaning apparatus is not hindered by bending or the like.
[0111]
Even if the solidified part and non-solidified part of the fuel in the nozzle are mixed, the drill part at the tip130By properly setting the rotation torque and feed speed of the nozzle21The nozzle removes the residual fuel inside21The inside can be cleaned.
[0112]
More specificallyImplementation of nozzle cleaning device structureForm of11 to 19Will be described.
Cleaning shaft for cleaning the inside of the CWP nozzle 21(Axis of rotation)80 is supported by the inside of the driving device 81 and the shaft support 84. The cleaning
[0113]
Further, the CWP and cleaning water discharged through the
[0114]
FIG. 13 is a partial detailed view of the driving device 81, and FIG. 14 is a view taken along the line AA in FIG. The rotational force of the
[0115]
FIG. 15 is a detailed view of the cleaning
[0116]
FIG. 16 shows a
[0117]
17 to 19 show an outline of a cleaning procedure using the cleaning device. FIG. 17 shows a state in which the cleaning device is set on the
[0118]
Thus, fluidized bed furnace34Even when the
[0119]
【The invention's effect】
Main departureClearlyIn addition, by installing a cleaning device to remove CWP adhering to the viscosity measuring device, the CWP viscosity after CWP production can be accurately measured online over a long period of time, and CWP viscosity adjustment control Can be performed accurately and efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram of a cleaning device and a control device for a CWP viscosity measuring device provided in a CWP manufacturing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a program of a cleaning flow of the cleaning device of the CWP viscosity measuring apparatus of FIG.
FIG. 3 is a system diagram of a CWP manufacturing / supplying apparatus for supplying CWP to a pressurized fluidized bed according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of a fuel supply system to a pressurized fluidized bed boiler according to the present invention.
FIG. 5 is a view showing an embodiment of a slurry (CWP) supply nozzle used in the boiler of FIG. 4;
6 is a graph showing the relationship between the amount of water injected into the CWP used in the boiler of FIG. 4 and the piston pump outlet pressure.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the extraction structure of the CWP supply nozzle of the pressurized fluidized bed boiler according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a structural cross-sectional view of a fluid medium backflow prevention plate of a pressurized fluidized bed boiler according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a structural cross-sectional view of a fluid medium backflow prevention plate of a pressurized fluidized bed boiler according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a sectional view of a cylinder type extraction structure of a CWP supply nozzle of a pressurized fluidized bed boiler according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an overall plan view showing the boiler fuel supply nozzle cleaning device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an overall front view showing the boiler fuel supply nozzle cleaning device according to the embodiment of the present invention.
13 is a partial detail view showing details of the drive device of the apparatus of FIG. 11. FIG.
14 is a view taken along the line AA in FIG.
15 is a partial detail view showing details of the nozzle cleaning shaft of FIG. 11. FIG.
16 is a partial detail view showing details of the nozzle cleaning shaft of FIG. 11. FIG.
17 is a schematic diagram showing an operation sequence of the nozzle cleaning device of FIG. 11. FIG.
18 is a schematic diagram showing an operation sequence of the nozzle cleaning device of FIG. 11. FIG.
FIG. 19 is a schematic diagram showing an operation sequence of the nozzle cleaning device of FIG.
FIG. 20 is a system diagram of a conventional CWP manufacturing apparatus.
FIG. 21 is a cross-sectional view of the online viscosity measuring apparatus shown in FIG.
FIG. 22 is a view showing a fuel supply system of a conventional pressurized fluidized bed boiler.
FIG. 23 is a view showing a longitudinal section of a general pressurized fluidized bed boiler.
FIG. 24 is a structural diagram of a CWP supply nozzle of a conventional pressurized fluidized bed boiler.
FIG. 25 is a cleaning device for a CWP viscosity measuring device provided in a conventional CWP manufacturing device.
FIG. 26 is a diagram showing a general CWP supply amount characteristic of a single cylinder type piston pump.
[Explanation of symbols]
1
3
5
7
9 Slurry pump for
11 Water pump for kneading
13 Kneader 14 CWP tank
15 Piston pump 16 Suction port
17 Hydraulic system for
19 CWP transportation piping 20 Pressure gauge
21 CWP supply nozzle 22 Injection pipe
23 Flow path for CWP discharge24 Control device
33
35
37
41
43 Flange 44 Expansion
46 CWP supply pipe 47 Cooling water pipe
48 Dispersed air pipe 48a Dispersed air ejection slit
51a, 51b Water injection nozzle 52 Water supply pipe
53
56 Kneader Operation Control Device 60 Fluid Medium Backflow Prevention Plate
61 Gas shut-off valve 62 Purge gasIntroduction pipe
64
67 Compressed gas cylinder 69 Compressed gas cylinder
71 Purge gas ejection hole 72 Pressure detector
73, 74 Valve 75 Flange
76 Hinge fluid medium backflow prevention plate
78
80, 136 Cleaning shaft 81 Drive device
82 Flange 84 axis support
85
88
90 Water injection valve 91 Stirrer
92 swivel joint 93 coupler
94 CWP95 Support frame
97
100
102
106
110
112 cylinders 113 Open / close control device
118 Shaft cleaning
120
123
125
127
132 Water ejection holes 134, 139 Fins
135
140
142 CWP cleaning water receiving box 143 cleaning water receiving box
Claims (2)
混練機が運転中であるか又は運転停止中であるかのいずれかを検出する混練機運転検出手段と、
混練機で固体燃料と水を含む混合物を混練して得られるペースト状燃料が流れる流路を迂回して混練機から出るペースト状燃料の一部が流れる迂回流路に設けられたペースト状燃料の粘度を連続的に計測し、開閉自在の出口を有する粘度計測装置と、
該粘度計測装置の洗浄用の注水手段と、
前記混練機運転検出手段が混練機運転停止中であることを検出すると、前記注水手段を作動させ、また混練機の運転中であることを検出すると所定の間隔で定期的に前記注水手段を作動させる制御装置と
を備えたことを特徴とするペースト状燃料の製造装置。A kneader for kneading a mixture containing solid fuel and water;
A kneader operation detecting means for detecting whether the kneader is in operation or is stopped; and
Kneader with solid fuel and the mixture kneaded to resulting pasty fuel pasty which bypasses the flow path provided in the bypass flow path portion flows pasty fuel exiting the kneader flowing containing water A viscosity measuring device that continuously measures the viscosity of the fuel and has an openable / closable outlet;
Water injection means for cleaning the viscosity measuring device;
Upon detecting that the kneading machine operation detecting means is stopped kneader operation, periodically the water injection means at a predetermined interval detects that the water injection means is operated, and also in operation of the mixer An apparatus for producing a paste-like fuel, comprising: a control device that is operated.
混練機が運転停止中に注水洗浄装置を作動させると共に混練機運転中には定期的に粘度計測装置の注水洗浄装置を作動させることを特徴とするペースト状燃料の製造方法。 Pasty fuel leaving the mixture containing the solid fuel, water and kneading machine for kneading, the kneading machine in the solid fuel and a mixture containing water to bypass the flow path through which pasty fuel obtained by mixing kneader some viscosity measuring device for measuring the viscosity of the paste fuel to bypass flow path that flows provided, the water injection cleaning apparatus for cleaning a the viscosity measurement device provided in the bypass passage of the pasty fuel after kneading a method for manufacturing a paste-like fuel to produce a pasty fuel while continuously measuring the viscosity the viscosity measuring device,
A method for producing a paste-like fuel, wherein the water injection cleaning device is operated while the kneader is stopped, and the water injection cleaning device of the viscosity measuring device is periodically operated during the operation of the kneading machine.
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