JP5767486B2 - Heat recovery plant and operation control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、燃焼炉と当該燃焼炉で生じた熱を回収するボイラとを備えた熱回収プラント(熱回収設備)に関する。より詳細には、熱回収プラントにおいてボイラの水管、蒸発器管、および過熱器管などの金属製構成部品の腐食を抑制する技術に関する。 The present invention relates to a heat recovery plant (heat recovery facility) including a combustion furnace and a boiler that recovers heat generated in the combustion furnace. More specifically, the present invention relates to a technique for suppressing corrosion of metal components such as a boiler water pipe, an evaporator pipe, and a superheater pipe in a heat recovery plant.
熱回収プラントは、一般に燃焼炉とボイラとを備えて、燃料を燃焼し、発生する燃焼熱や排ガスが有する熱により高温・高圧の蒸気を生成する設備である。熱回収プラントのボイラで生成された蒸気は、過熱器や蒸気タービンに送られて発電、動力、または暖房等に利用される。熱回収プラントの燃料には、従来から知られている石炭、石油の他に、バイオマス(木材、海草、生ごみなど)、アスファルト、製紙工程で発生する黒液などがある。熱回収プラントは燃料に応じて異なる形態を有し、例えば、石炭ボイラ、ごみ焼却炉、ソーダ回収ボイラ等と呼ばれるものが存在する。 A heat recovery plant is a facility that generally includes a combustion furnace and a boiler, burns fuel, and generates high-temperature and high-pressure steam by the generated combustion heat and heat of exhaust gas. Steam generated in the boiler of the heat recovery plant is sent to a superheater or a steam turbine to be used for power generation, power, heating, or the like. Fuels for heat recovery plants include biomass (wood, seaweed, garbage, etc.), asphalt, and black liquor generated in the papermaking process, in addition to conventionally known coal and oil. The heat recovery plant has different forms depending on the fuel, and there are, for example, what are called coal boilers, waste incinerators, soda recovery boilers, and the like.
熱回収プラントのうち、特に、一般ごみを燃料とするごみ焼却プラントのボイラ、黒液を燃料とするソーダ回収ボイラおよび石炭を燃料とする石炭ボイラにおいて、燃料を燃焼したとき発生する灰に含まれる腐食性成分により、ボイラを構成している水管や過熱器管等の金属製構成部品の著しい腐食が生じる。この中でも、ごみ焼却プラントでは、燃料となる一般ごみの構成物が雑多でありその性状も大きく変動することから、燃焼炉からボイラへ流入する燃焼排ガスの性状が変動し、燃焼排ガスの性状によりボイラ内の腐食環境が変化する。そこで、ごみ焼却炉において、電気化学計測法を利用してボイラの金属部品の腐食を検出することにより、ボイラ内の腐食環境を間接的に検出する技術が従来提案されている。 Among heat recovery plants, especially in waste incineration plant boilers that use general waste as fuel, soda recovery boilers that use black liquor as fuel, and coal boilers that use coal as fuel, it is included in the ash generated when fuel is burned Corrosive components cause significant corrosion of metal components such as water tubes and superheater tubes that make up the boiler. Among these, in the waste incineration plant, the composition of general waste as fuel is miscellaneous and its properties fluctuate greatly. Therefore, the properties of the flue gas flowing into the boiler from the combustion furnace fluctuate. The corrosive environment inside changes. Therefore, a technique for indirectly detecting a corrosive environment in a boiler by detecting corrosion of metal parts of the boiler using an electrochemical measurement method in a waste incinerator has been proposed.
特許文献1に記載されたごみ焼却炉は、ごみを燃焼させる焼却炉と、焼却炉の上部に位置し、焼却炉から流入した燃焼排ガスが有する熱を回収するボイラと、腐食検知器と、制御装置とを備えている。この腐食検知器は、ボイラ内の排ガス通路に設置され、一対の電極間の電気抵抗の変化によりボイラの腐食環境を検知する。そして、制御装置は、腐食検知器からの情報に基づいて腐食環境の厳しさを軽減するように焼却炉の運転(すなわち、燃焼空気流量、炉内水噴霧量、給塵速度、火格子送り速度、ボイラ流入水量およびボイラ蒸発量の少なくとも1つ)を制御する。制御装置の具体的な制御の一例として、腐食信号が或限界値を超えた場合に、炉冷却空気量を増加させて排ガス温度を低下させることや、火格子速度を減速するとともに燃焼空気量を低減して焼却炉での熱発生量を低減させることにより、溶融塩の発生を抑制して腐食環境の厳しさを低減させることが記載されている。
The waste incinerator described in
上記特許文献1では、腐食環境の厳しさを低減させるために、排ガス温度を低下させることや焼却炉の熱発生量を低減させることが記載されている。熱回収プラントの一種であるごみ焼却炉において、ボイラの金属製構成部品を腐食させる要因は焼却炉の種類、ごみの種類、および運転状況に応じて様々である。したがって、ボイラの腐食環境が厳しいために、むやみに排ガス温度を低下させることや焼却炉の熱発生量を低減させることは必要以上に処理効率を下げることになるおそれがある。また、適正なごみ処理量を維持しなければならず、ごみ処理量をむやみに下げることもできない。つまり、ボイラの腐食環境を過酷化した要因に応じて適切な対応を採ることが、焼却炉の高効率の維持と省エネルギーの観点から望ましい。
In the above-mentioned
そこで、本発明では、燃焼炉とボイラとを備えた熱回収プラントにおいて、ボイラ内の腐食環境を監視するとともに、腐食環境が過酷となったときにその要因を推定し、的確な対処を行うことによりボイラ内の腐食環境を緩和させる技術を提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, in a heat recovery plant equipped with a combustion furnace and a boiler, the corrosive environment in the boiler is monitored, and when the corrosive environment becomes severe, the factor is estimated and appropriate measures are taken. It aims at providing the technology which relieves the corrosive environment in a boiler.
本発明に係る熱回収プラントは、燃料を燃焼させる燃焼炉と、前記燃焼炉から流入した燃焼排ガスの熱を回収するボイラと、前記ボイラ内の排ガス通路に設置された一対の電極間の電気抵抗の変化に基づいて当該ボイラの金属部品の腐食を検知する腐食検知手段と、前記腐食検知手段からの情報に基づいて前記ボイラの腐食環境を監視し、腐食環境が過酷になったことを検知する腐食環境監視手段と、前記ボイラの腐食環境が過酷になったときに、前記燃焼炉の処理量、前記燃焼炉への燃焼空気供給量、前記ボイラで発生する蒸気量および燃料の発熱量のうち少なくとも1つに基づいて腐食環境が過酷化した要因を推定し、推定された要因に基づいて腐食環境を緩和させるための方策を決定する方策決定手段と、決定された方策に基づいて腐食環境を緩和させるように前記燃焼炉の運転を制御する運転制御手段とを備えるものである。 The heat recovery plant according to the present invention includes a combustion furnace for burning fuel, a boiler for recovering heat of combustion exhaust gas flowing from the combustion furnace, and an electric resistance between a pair of electrodes installed in an exhaust gas passage in the boiler. Corrosion detection means for detecting corrosion of metal parts of the boiler based on the change of the boiler, and monitoring the corrosion environment of the boiler based on information from the corrosion detection means, and detecting that the corrosion environment has become severe Corrosion environment monitoring means, and when the corrosive environment of the boiler becomes harsh, of the processing amount of the combustion furnace, the supply amount of combustion air to the combustion furnace, the amount of steam generated in the boiler, and the calorific value of fuel Based on at least one, the factors that caused the corrosive environment to become severe are estimated, and a policy determination means that determines measures to mitigate the corrosive environment based on the estimated factors, and In which and a driving control means for controlling the operation of the combustion furnace so as to mitigate environmental.
同様に、本発明に係る熱回収プラントの運転制御方法は、燃料を燃焼させる燃焼炉と、前記燃焼炉から流入した燃焼排ガスの熱を回収するボイラとを備えた熱回収プラントの運転制御方法であって、前記ボイラ内の排ガス通路に設置された一対の電極間の電気抵抗の変化に基づいて当該ボイラの金属部品の腐食を検知する腐食検知ステップと、前記腐食検知ステップで得られた情報に基づいて前記ボイラの腐食環境を監視し、腐食環境が過酷になったことを検知する腐食環境監視ステップと、前記ボイラの腐食環境が過酷になったときに、前記燃焼炉の処理量、前記燃焼炉への燃焼空気供給量、前記ボイラで発生する蒸気量および燃料の発熱量のうち少なくとも1つに基づいて腐食環境が過酷化した要因を推定し、前記推定された要因に基づいて腐食環境を緩和させるための方策を決定する方策決定ステップと、決定された方策に基づいて腐食環境を緩和させるように前記燃焼炉の運転を制御する運転制御ステップとを含むものである。 Similarly, an operation control method for a heat recovery plant according to the present invention is an operation control method for a heat recovery plant including a combustion furnace for burning fuel and a boiler for recovering heat of combustion exhaust gas flowing from the combustion furnace. A corrosion detection step for detecting corrosion of metal parts of the boiler based on a change in electrical resistance between a pair of electrodes installed in the exhaust gas passage in the boiler, and information obtained in the corrosion detection step. A corrosion environment monitoring step for monitoring the corrosive environment of the boiler based on the detected corrosion environment, and detecting the amount of combustion in the combustion furnace when the corrosive environment of the boiler becomes severe, the combustion Based on at least one of the supply amount of combustion air to the furnace, the amount of steam generated in the boiler, and the calorific value of the fuel, a factor causing the harsh corrosion environment is estimated, and based on the estimated factor. A strategy determining step of determining a measures to mitigate corrosion environment Te, is intended to include the operation control step of controlling the operation of the combustion furnace so as to alleviate the corrosive environment based on the determined measure.
上記熱回収プラントおよびその運転制御方法によれば、常時検出されるボイラ内の金属部品の腐食に基づいてボイラ内の腐食環境が監視され、腐食環境が過酷となったときにはその要因が推定され、推定された要因に基づいて腐食環境を緩和するための方策が決定される。したがって、腐食環境を緩和するために的確な対処を行うことができ、これによりボイラの腐食減肉を効率的に抑制することができる。腐食環境を緩和させるために余分な動作を行わないので、必要以上に処理量を下げることや効率を低下させることがなく、省エネルギーにも寄与することができる。 According to the heat recovery plant and the operation control method thereof, the corrosive environment in the boiler is monitored based on the corrosion of the metal parts in the boiler that is constantly detected, and when the corrosive environment becomes severe, the factor is estimated, A strategy for mitigating the corrosive environment is determined based on the estimated factors. Therefore, it is possible to take an appropriate measure to alleviate the corrosive environment, and thereby it is possible to efficiently suppress the corrosion thinning of the boiler. Since no extra operation is performed in order to alleviate the corrosive environment, the amount of processing and efficiency are not reduced more than necessary, which can contribute to energy saving.
前記熱回収プラントにおいて、前記腐食検知手段の前記一対の電極は、前記排ガス通路において前記ボイラの金属部品よりも上流側に配置されており、前記腐食検知手段は、前記一対の電極を冷却することにより前記一対の電極を前記金属部品の表面温度と同じ温度とする冷却機構を備えていることがよい。同様に、前記熱回収プラントの運転制御方法において、前記腐食検知ステップにおいて、前記一対の電極は前記排ガス通路において前記ボイラの金属部品よりも上流側に配置されており、前記一対の電極は前記金属部品の表面温度と同じ温度に維持されていることがよい。 In the heat recovery plant, the pair of electrodes of the corrosion detection means is disposed upstream of the boiler metal parts in the exhaust gas passage, and the corrosion detection means cools the pair of electrodes. It is preferable that a cooling mechanism for setting the pair of electrodes to the same temperature as the surface temperature of the metal component is provided. Similarly, in the operation control method of the heat recovery plant, in the corrosion detection step, the pair of electrodes are arranged on the upstream side of the boiler metal parts in the exhaust gas passage, and the pair of electrodes is the metal It is preferable to maintain the same temperature as the surface temperature of the component.
上記熱回収プラントおよびその運転制御方法によれば、ボイラの金属部品の腐食を一対の電極で間接的に検出するにあたって、一対の電極がボイラの金属部品により近い環境に置かれるため、ボイラの金属部品の腐食をより精度良く検出することができる。 According to the heat recovery plant and the operation control method thereof, when the corrosion of the metal parts of the boiler is indirectly detected by the pair of electrodes, the pair of electrodes are placed in an environment closer to the metal parts of the boiler. Corrosion of parts can be detected with higher accuracy.
前記熱回収プラントにおいて、前記腐食検知手段は、前記一対の電極の周囲に配設された1又は複数のダミー管を備えていることがよい。同様に、前記熱回収プラントの運転制御方法において、前記腐食検知ステップにおいて、前記一対の電極の周囲に1又は複数のダミー管が配設されていることがよい。 In the heat recovery plant, the corrosion detection means may include one or a plurality of dummy tubes disposed around the pair of electrodes. Similarly, in the operation control method of the heat recovery plant, in the corrosion detection step, one or a plurality of dummy tubes may be disposed around the pair of electrodes.
上記熱回収プラントおよびその運転制御方法によれば、ダミー管の存在により一対の電極がボイラの金属部品が置かれた流体環境により近い流体環境に置かれることになるため、ボイラの金属部品の腐食をより精度良く検出することができる。 According to the above heat recovery plant and its operation control method, the presence of the dummy tube causes the pair of electrodes to be placed in a fluid environment closer to the fluid environment in which the boiler metal parts are placed. Can be detected with higher accuracy.
前記熱回収プラントにおいて、前記腐食環境監視手段は、前記腐食検知手段からの情報に含まれる腐食速度が或しきい値を越える状態が継続したときに、腐食環境が過酷になったことを検知するように構成されていてよい。同様に、前記熱回収プラントの運転制御方法において、前記腐食環境監視ステップにおいて、前記ボイラの金属部品の腐食速度が或しきい値を越える状態が継続したときに、腐食環境が過酷になったことが検知されてよい。 In the heat recovery plant, the corrosion environment monitoring means detects that the corrosion environment has become severe when the corrosion rate included in the information from the corrosion detection means continues to exceed a certain threshold. It may be constituted as follows. Similarly, in the operation control method of the heat recovery plant, the corrosion environment becomes severe when the corrosion rate of the metal parts of the boiler continues to exceed a threshold value in the corrosion environment monitoring step. May be detected.
また、前記熱回収プラントにおいて、前記方策決定手段は、前記燃焼炉の処理量の増減、前記燃焼炉への燃焼空気供給量の増減および前記燃焼炉の処理速度の増減のうち1つ又は複数の組み合わせを方策として決定するように構成されていてよい。同様に、前記熱回収プラントの運転制御方法において、前記方策決定ステップにおいて、前記燃焼炉の処理量の増減、前記燃焼炉への燃焼空気供給量の増減および前記燃焼炉の処理速度の増減のうち1つ又は複数の組み合わせが方策として決定されてよい。 In the heat recovery plant, the policy determining means may include one or more of an increase / decrease in the processing amount of the combustion furnace, an increase / decrease in the supply amount of combustion air to the combustion furnace, and an increase / decrease in the processing speed of the combustion furnace. The combination may be configured to be determined as a strategy. Similarly, in the operation control method of the heat recovery plant, in the policy determination step, among the increase / decrease in the processing amount of the combustion furnace, the increase / decrease in the supply amount of combustion air to the combustion furnace, and the increase / decrease in the processing speed of the combustion furnace One or more combinations may be determined as a strategy.
或いは、前記熱回収プラントは、前記燃焼炉に投入される燃料を貯めるピットと、前記ピットを攪拌する攪拌手段とを更に備え、前記方策決定手段は、前記燃焼炉の処理量の増減、前記燃焼炉への燃焼空気供給量の増減、前記燃焼炉の処理速度の増減および前記ピットの攪拌頻度の増加のうち1つ又は複数の組み合わせを方策として決定するように構成されていてよい。同様に、前記熱回収プラントの運転制御方法において、前記熱回収プラントは、前記燃焼炉に投入される燃料を貯めるピットと、前記ピットを攪拌する攪拌手段とを更に備え、前記方策決定ステップにおいて、前記燃焼炉の処理量の増減、前記燃焼炉への燃焼空気供給量の増減、前記燃焼炉の処理速度の増減および前記燃焼炉に投入される燃料を貯めるピットの攪拌頻度の増加のうち1つ又は複数の組み合わせが方策として決定されてよい。 Alternatively, the heat recovery plant further includes a pit for storing fuel to be input to the combustion furnace, and a stirring unit for stirring the pit, and the policy determining unit is configured to increase / decrease the processing amount of the combustion furnace, the combustion One or more combinations of increase / decrease in the amount of combustion air supplied to the furnace, increase / decrease in the processing speed of the combustion furnace, and increase in the stirring frequency of the pits may be determined as a strategy. Similarly, in the operation control method of the heat recovery plant, the heat recovery plant further includes a pit for storing fuel to be input to the combustion furnace, and a stirring means for stirring the pit, and in the policy determination step, One of an increase / decrease in the processing amount of the combustion furnace, an increase / decrease in the supply amount of combustion air to the combustion furnace, an increase / decrease in the processing speed of the combustion furnace, and an increase in the agitation frequency of the pit for storing fuel to be input to the combustion furnace Alternatively, a plurality of combinations may be determined as a strategy.
前記熱回収プラントにおいて、前記方策決定手段は、前記処理量の変化、前記蒸気量の変化、および前記燃焼空気供給量と前記発熱量に基づいて算出される空気比とに基づいて、腐食環境が過酷化した要因を推定してよい。同様に、前記熱回収プラントの運転制御方法において、前記方策決定ステップにおいて、前記処理量の変化、前記蒸気量の変化、および前記燃焼空気供給量と前記発熱量に基づいて算出される空気比とに基づいて、腐食環境が過酷化した要因を推定してよい。 In the heat recovery plant, the policy determining means determines whether the corrosive environment is based on a change in the processing amount, a change in the steam amount, and an air ratio calculated based on the combustion air supply amount and the calorific value. Severe factors may be estimated. Similarly, in the operation control method of the heat recovery plant, in the policy determination step, a change in the processing amount, a change in the steam amount, and an air ratio calculated based on the combustion air supply amount and the heat generation amount, Based on the above, the factor that the corrosive environment becomes severe may be estimated.
本発明によれば、常時検出されるボイラ内の金属部品の腐食に基づいてボイラ内の腐食環境が監視され、この腐食環境が過酷となったときにはその要因が推定され、推定された要因に基づいて腐食環境を緩和するための方策が決定される。したがって、腐食環境を緩和するために的確な対処を行うことができ、これによりボイラの腐食減肉を効率的に抑制することができる。 According to the present invention, the corrosive environment in the boiler is monitored based on the constantly detected corrosion of the metal parts in the boiler, and when the corrosive environment becomes severe, the factor is estimated, and based on the estimated factor Measures to mitigate the corrosive environment are determined. Therefore, it is possible to take an appropriate measure to alleviate the corrosive environment, and thereby it is possible to efficiently suppress the corrosion thinning of the boiler.
以下では、本発明に係る熱回収プラントを、その一例としてのごみ焼却炉に適用した場合について説明する。 Below, the case where the heat recovery plant which concerns on this invention is applied to the refuse incinerator as the example is demonstrated.
(ごみ焼却炉10)
図1に示すように、ごみ焼却炉10は、燃料であるごみを燃焼させる所謂ストーカ式の燃焼炉11と、燃焼炉11で発生する燃焼熱や燃焼排ガスの保有熱により高温・高圧の蒸気を生成するボイラ19とを一体的に備えている。このごみ焼却炉10には、ごみ焼却炉10の廃熱を利用して発電するための蒸気タービン71および発電機70と、ごみ焼却炉10へ投入されるごみが貯められたピット60とが並設されている。ピット60には、ピット60に貯められたごみを攪拌したり焼却炉10へ供給したりするためのクレーン61とその制御装置62が設けられている。
(Garbage incinerator 10)
As shown in FIG. 1, a
ごみ焼却炉10の燃焼炉11には、内壁が耐火物からなる主燃焼室14が設けられている。主燃焼室14のごみの搬送方向上流側(図1の紙面左側、以下、単に「上流側」という)には、ホッパ12およびシュート13が設けられている。ホッパ12から投入されたごみは、シュート13を通じて主燃焼室14へ供給される。主燃焼室14の底部であってホッパ12から投入されたごみの落下位置近傍には、ごみを搬送方向下流側(図1の紙面右側、以下、単に「下流側」という)へ送り出すためのフィーダ41が設けられている。フィーダ41はごみを押圧して下流側へ移動させる押出部材であって、このフィーダ41を上流側から下流側へ移動させるフィーダ駆動装置42を備えている。フィーダ駆動装置42として、例えば、油圧式シリンダ等を用いることができる。フィーダ駆動装置42によるフィーダ41の移動速度又は移動量を変化させることにより、ストーカ15へ送られるごみの量(すなわち、ごみ処理量V)を調整することができる。
The combustion furnace 11 of the
主燃焼室14の底部であってフィーダ41の下流側には、ストーカ15(火格子)が敷設されている。さらに、主燃焼室14の底面であってストーカ15の下流側には、排出シュート18が設けられている。ストーカ15には、ごみを乾燥させる乾燥ストーカ15a、ごみを燃焼させる燃焼ストーカ15b、および、灰中の未燃分を燃焼させる後燃焼ストーカ15cが上流側から順に設けられている。ストーカ15は、ストーカ15を上流側と下流側との間で往復運動させるストーカ駆動装置16を備えている。ストーカ駆動装置16として、例えば、油圧式シリンダ等を用いることができる。ストーカ15の往復運動により、ストーカ15上のごみが上流側から下流側へ移動する。また、ストーカ駆動装置16によるストーカ15の往復動速度を変化させることにより、ストーカ15上のごみの移動速度(すなわち、ごみの処理速度)やごみの燃焼位置を調整することができる。
A stoker 15 (grate) is laid at the bottom of the
ストーカ15の下方から当該ストーカ15を通じて主燃焼室14へ一次燃焼用空気(以下、単に「一次空気」という)が送られる。このために、一次空気を主燃焼室14へ送給するための一次空気供給路65が、ストーカ15の下方に開口している。一次空気供給路65には、一次空気を送給する送風機66と、一次空気の流量を制御する流量制御弁67と、一次空気の流量を検出する流量計68とが設けられている。また、主燃焼室14の上流側の天井14aおよび下流側の天井14bから、二次燃焼用空気(以下、「二次空気」という)が送られる。このために、主燃焼室14において、乾燥ストーカ15aおよび燃焼ストーカ15bの上方に位置する上流側の天井14aおよび後燃焼ストーカ15cの上方に位置する下流側の天井14bに、二次空気を送給するための二次空気供給路75が開口している。二次空気供給路75には、二次空気を送給する送風機76と、二次空気の流量を制御する流量制御弁77と、二次空気の流量を検出する流量計78とが設けられている。
Primary combustion air (hereinafter, simply referred to as “primary air”) is sent from below the
主燃焼室14で生じる燃焼排ガスの下流側には、ボイラ19が設けられている。主燃焼室14の後燃焼ストーカ15cと排出シュート18の上方は、ボイラ19の放射室20と連通している。ボイラ19には、燃焼排ガスの搬送方向上流側から下流側へ順に放射室20、第2煙道21、および第3煙道22の各室から成る排ガス流路が形成されている。放射室20には、下方から上方への排ガス流路が形成されている。第2煙道21には、上方から下方への排ガス流路が形成されている。第3煙道22には、下方から上方への排ガス流路が形成されている。第3煙道22の上端には、排気路28と接続された排気口29が設けられている。排気路28には、排ガスの無害化処理を行う排ガス処理設備が設けられている。排ガス処理設備には、バグフィルタ81、再加熱器82、排ガス処理器83、および誘引式送風機84などが含まれている。ボイラ19内の燃焼排ガスと、ボイラ19から排気路28へ排出された排ガスは、誘引式送風機84の稼動により煙突を通じて大気へ放出される。
A
ボイラ19の放射室20および第2煙道21を画成する壁部には、複数の水管23が設けられている。これらの水管23は、炭素鋼で構成されている。水管23は、第3煙道22の上部に設けられたボイラドラム24に接続されており、水管23内にはボイラドラム24から送られてくる廃熱回収水が流れている。ボイラドラム24の上部は過熱器25と接続されており、ボイラドラム24から過熱器25へ蒸気が送られる。ボイラドラム24から過熱器25へ送られる蒸気の量(すなわち、主蒸気量F)は、過熱器25よりも下流側に設けられた蒸気流量計39により計測されている。過熱器25は、第3煙道22内の燃焼排ガスから熱を回収してボイラドラム24から送られてきた蒸気を更に高温高圧に過熱する過熱器管27を備えている。過熱器管27は、ステンレス鋼で構成されている。過熱器管27は、第3煙道22内に巡り渡され、その終端は発電機70を駆動する蒸気タービン71と接続されている。
A plurality of
次に、上記構成のごみ焼却炉10によるごみ処理の流れを説明する。ピット60に設けられたクレーン61によりホッパ12へ投入されたごみは、シュート13を通じて燃焼炉11の主燃焼室14内に供給される。主燃焼室14に供給されたごみは、フィーダ41により乾燥ストーカ15a上へ送られる。乾燥ストーカ15a上にあるごみは、一次空気と主燃焼室14の輻射熱とにより乾燥し、やがて着火する。着火したごみは、燃焼ストーカ15bへ送られる。着火したごみからは熱分解により可燃性ガスが発生する。この可燃性のガスは、一次空気に乗って主燃焼室14の上部のガス層へ移動し、このガス層にて二次空気と共に炎燃焼する。この炎燃焼に伴う熱輻射により、ごみは更に昇温する。着火したごみの一部は燃焼ストーカ15b上で燃焼し、残りの未燃焼分は後燃焼ストーカ15cへ送られる。未燃焼分のごみは、後燃焼ストーカ15c上で燃焼し、燃焼後に残った焼却灰はさらに下流側へ送られて排出シュート18から排出され、焼却灰の処理を行う灰処理設備(図示せず)へ送られる。
Next, the flow of the waste treatment by the
主燃焼室14でごみの燃焼により生じた燃焼排ガスは、主燃焼室14からボイラ19へ流入する。ボイラ19へ流入した燃焼排ガスは、放射室20、第2煙道21を通って第3煙道22へ移動し、ここから排気口29を通じて排気路28へ排出される。ボイラ19から排出された排ガスは、排気路28に設けられた各排ガス処理設備を通じて無害化されて大気へ放出される。ボイラ19の水管23内を流れる廃熱回収水は、放射室20又は第2煙道21の廃熱を回収し、その一部が気化して蒸気となった状態でボイラドラム24へ還流する。ボイラドラム24に戻った廃熱回収水のうち蒸気となった一部は、ボイラドラム24から過熱器25の過熱器管27へ送られて過熱される。過熱器25で更に高温高圧となった蒸気は、蒸気タービン71へ送られて発電機70を駆動する。
Combustion exhaust gas generated by the combustion of garbage in the
前述のごみ焼却炉10によるごみ処理の流れにおいて、主燃焼室14で生じた揮発成分および焼却灰の一部は燃焼排ガスに同伴され、主燃焼室14と連通しているボイラ19の放射室20、第2煙道21および第3煙道22へ運ばれる。そして、同伴された揮発成分や焼却灰の一部は水管23及び過熱器管27に付着し堆積する。付着した灰は、高い腐食性を有し、水管23および過熱器管27を腐食させる。そこで、ごみ焼却炉10は、水管23および過熱器管27のうち少なくとも一方の腐食状態を検出するための腐食検出装置30を備えている。本実施形態に係るごみ焼却炉10は、過熱器管27の腐食状態を検出するための腐食検出装置30を備えている。腐食検出装置30は、ボイラ19内の排ガス通路に設置された一対の電極(試料電極45と対極47)間の電気抵抗の変化に基づいてボイラ19の金属部品(ここでは過熱器管27)の腐食を検知するように構成されている。
In the above-described waste treatment flow by the
(腐食検出装置30)
図2は、腐食検出装置30の構成を概略的に示す概略構成図である。図2に示すように、腐食検出装置30は、腐食センサ31と、電気化学測定器32と、端末機33と、送風機34と、流量調整器35と、バルブ36を備えている。送風機34と流量調整器35は電極を冷却する冷却機構37を構成している。
(Corrosion detection device 30)
FIG. 2 is a schematic configuration diagram schematically showing the configuration of the
腐食センサ31は、ステンレス鋼から成る長尺円筒の保護管40を備えている。保護管40は、その内壁により冷却空気を流すための冷却通路40aが形作られている。保護管40の先端側の周面には、検出部である試料電極45、参照電極46および対極47の一端がボイラ19内に露出している。これらの電極は、セラミック材等の絶縁性を有する材料から成るスリーブを介して保護管40に埋設されている。腐食センサ31は、ボイラ19の壁19aに挿設され、先端の検出部がボイラ19内に位置している。保護管40の挿入深さDは調整可能であることが望ましい。本実施形態に係る腐食センサ31は、過熱器管27の腐食を検出するために、腐食センサ31の検出部が第3煙道22内であって過熱器管27よりも排ガスの搬送方向上流側に位置している。図3に示すように、望ましくは、過熱器管27と保護管40との間隔と、過熱器管27同士の間隔とがそれぞれW1となるように、保護管40が配置される。換言すれば、過熱器管27と保護管40との間隔と、過熱器管27同士の間隔とが等しくなるように、保護管40が配置される。更に望ましくは、図4に示すように、保護管40の周囲に一または複数のダミー管38(疑似管)が配置される。このダミー管38は、過熱器管27と同様の排ガスの流れ環境の中に保護管40を置くためのものである。したがって、ダミー管38は過熱器管27と同じ外径を有し、且つ、ダミー管38と保護管40とは過熱器管27同士の間隔(W1,W2)と同じ間隔で配置されることが望ましい。さらに、ダミー管38に、ダミー管38を過熱器管27に近い温度とするための冷却機構(図示略)を備えることもできる。
The
試料電極45は、腐食状態を検出すべき対象部材と同じ材料から成る棒状部材である。本実施形態に係る試料電極45は、過熱器管27と同じステンレス鋼もしくは炭素鋼で構成されている。試料電極45には、保護管40内において白金から成る試料電極用リード線51と、試料電極用熱電対53とが接続されている。なお、保護管40には、試料電極用熱電対53の他に、保護管40の先端部の温度を検出するための保護管用熱電対56と、保護管40の周辺のガスの温度を検出するためのガス温度用熱電対57とを備えている。
The
参照電極46はドーム状を成すムライト製タンマン管46aを備え、タンマン管46a内は溶媒となる電解質(NaCl,KCl等に1/10モル比のAgClを混合したもの)が充填され、タンマン管46aの他端は蓋体46bにより閉じられている。更に、タンマン管46a内には、螺旋状の銀線46cが封入されており、銀線46cは、蓋体46bに形成される貫通孔を通して白金から成る参照電極用リード線54に電気的に接続されている。
The
対極47は、白金から成る棒状部材である。対極47には、保護管40内で白金から成る対極用リード線55が電気的に接続されている。
The
上記各電極45,46,47に接続されたリード線51,54,55は、保護管40内を通じてボイラ19の外部に位置する当該保護管40の基端部の外まで引き出され、電気化学測定器32と電気的に接続されている。同様に、試料電極用熱電対53、保護管用熱電対56およびガス温度用熱電対57は、保護管40内を通じて当該保護管40の基端部の外まで引き出され、流量調整器35と電気的に接続されている。また、保護管40の基端部には、保護管40内の冷却通路40aに冷却空気を送るための送風機34が接続されている。
The
送風機34には、送風機34からの流量を制御するための流量調整器35が設けられている。また送風機34と冷却通路40aとの間には、空気量を調整するためのバルブ36が設けられている。流量調整器35は、前述の通り、熱電対53に接続されており、熱電対53からの出力に応じて、試料電極45の温度が予め定められた温度と等しくなるように、バルブ36の開度と送風機34からの冷却空気の流量を制御する。本実施形態では、試料電極45の温度がガス温度用熱電対57で検出される腐食センサ31の周辺のガスの温度、すなわち、過熱器管27の温度と等しくなるように制御される。これにより、試料電極45が置かれた環境と過熱器管が置かれた環境とを同じ状態とすることができるので、より正確に過熱器管27の腐食状態を推定することができる。
The
電気化学測定器32は、公知の電気化学インピーダンス法により試料電極45の腐食速度を計測する装置である。具体的には、電気化学測定器32は、周波数応答アナライザーにより試料電極45及び対極47に様々な周波数の微弱な交流信号を流して周波数毎の参照電極に流れる電流を検出し、試料電極45と参照電極46との間のインピーダンスの周波数応答特性を求める。このインピーダンスの周波数応答特性は、低周波側(f−0)及び高周波側(f+∞)で共に収束し、これらの収束値の差が試料電極45の界面の分極抵抗(インピーダンス)に相当する。電気化学測定器32は、前述のような関係に基づき、前述のインピーダンスの周波数応答特性から試料電極45の界面の分極抵抗(インピーダンス)を求める。
The
また、腐食速度と試料電極45の界面の分極抵抗とは、前記分極抵抗の逆数に依存して腐食速度が減少するという相関関係を有している。端末機33では、予め求められた試料電極45と同じ材料から成る部材の分極抵抗と腐食速度との相関関係が予め記憶されており、この相関関係と電気化学測定器32で求めた分極抵抗とに基づき試料電極45の腐食速度が算出される。端末機33は、演算されたこれら腐食速度を蓄積するとともに、蓄積された腐食速度を積算することで試料電極45の腐食量を検出する。このように試料電極45の腐食速度及び腐食量を検出することで、過熱器管27の腐食速度及び腐食量が推定できる。上記のように腐食センサ31を用いて推定された過熱器管27の腐食速度および腐食量は、腐食検出装置30の端末機33から中央制御装置100へ送信される。
Further, the corrosion rate and the polarization resistance at the interface of the
(中央制御装置100)
上記構成のごみ焼却炉10の運転は、中央制御装置100により制御されている。図5はごみ焼却炉の腐食環境監視に係る制御構成を示すブロック図である。なお、図5においては、後述するボイラ19の腐食環境の監視および腐食環境を緩和させるための方策を決定するための構成について詳細に記述してあり、他は省略されている。図5に示すように、中央制御装置100は、ごみ焼却炉10の運転を制御する運転制御部101と、後述する腐食環境監視部102および方策決定部103の各機能部、ならびにデータベース105を備えている。中央制御装置100はいわゆるコンピュータであって、所定のプログラムを実行することにより上記各機能部としての機能を備えることができる。中央制御装置100には、運転中の燃焼炉11の主燃焼室14、ボイラ19、ピット60および発電機70などの状況を常時把握してごみ焼却炉10の適切な運転を行うために、各種プロセス変量が提供されている。具体的には、主燃焼室14内の燃焼ガス層の温度や圧力を計測するための温度センサおよび圧力センサが設けられており、これらの検出信号が中央制御装置100へ出力される。また、ボイラ19の放射室20ならびに第2および第3煙道21,22の各部分の温度や圧力を計測するための温度センサおよび圧力センサが設けられており、これらの検出信号が中央制御装置100へ出力される。また、流量計68から一次空気供給量faが、流量計78から二次空気供給量が、蒸気流量計39からボイラ19で生成される主蒸気量Fが、それぞれ中央制御装置100へ出力される。さらに、腐食検出装置30から、腐食環境に関する情報(すなわち、過熱器管27の腐食速度及び腐食量)が中央制御装置100へ出力される。その他、フィーダ駆動装置42およびストーカ駆動装置16の操作量、ピット60からのごみの供給量、発電機70の発電量C、排気路28で検出されたばいじん量、排気路28に設けられた塩化水素センサ86で検出された塩化水素濃度、排気路28に設けられた酸素センサ87で検出された酸素濃度等が、中央制御装置100に入力される。
(Central control device 100)
The operation of the
中央制御装置100には、前述の通りごみ焼却炉10内の各部からごみ焼却炉10の運転に係る各種プロセス変量が常時入力されるとともに、腐食検出装置30から腐食環境に関する情報が常時入力される。中央制御装置100は、受け取ったごみ焼却炉10の運転に係る各種情報と腐食環境に関する情報を時間情報とともに一旦データベース105に格納する。そして、中央制御装置100の運転制御部101は、発電機70の発電量を安定化させる蒸気量の維持と、排ガス性状の適正化と、ボイラ19内の腐食環境の緩和を目的として制御演算を行い、これらを総合的に適正化するための制御信号をごみ焼却炉10内の各操作デバイスに送信する。中央制御装置100の腐食環境監視部102は、上記運転制御部101の運転制御中に、腐食検出装置30から得た腐食環境に関する情報に基づいてボイラ19の腐食環境を監視する。
As described above, various process variables related to the operation of the
ここで、中央制御装置100の腐食環境監視部102による腐食環境監視処理の流れと、方策決定部103による腐食環境を緩和するための方策を決定する処理の流れについて、図6,7,8を参照しながら説明する。図6は腐食環境監視部による腐食環境監視処理の流れを示すフローチャート、図7は方策決定部による腐食環境を緩和するための方策を決定する処理の前段の流れを示すフローチャート、図8は方策決定部による腐食環境を緩和するための方策を決定する処理の後段の流れを示すフローチャートである。
Here, FIGS. 6, 7, and 8 show the flow of the corrosive environment monitoring process by the corrosive
まず、図6に示すように、中央制御装置100の腐食環境監視部102は、腐食環境に関する情報のうち腐食速度を取得し(ステップS1)、腐食速度と腐食速度しきい値とを比較する(ステップS2)。腐食速度しきい値は予め中央制御装置100に設定されている。腐食環境監視部102は、腐食速度が腐食速度しきい値以下であれば(ステップS2でNO)、腐食環境が過酷でないことをデータベースに記録する(ステップS3)。一方、腐食環境監視部102は、腐食速度が腐食速度しきい値よりも大きければ(ステップS2でYES)、腐食環境が過酷であることをデータベースに記録する(ステップS4)。なお、ここで「腐食環境が過酷である」とは、ボイラ19の金属部品の腐食が著しく促進されるような燃焼炉11の燃焼状態をいう。
First, as shown in FIG. 6, the corrosion
続いて、腐食環境監視部102は、データベースに格納された情報を読み出して、過酷な腐食環境の継続時間Lを算出する(ステップS5)。さらに、腐食環境監視部102は、算出した継続時間Lと許容継続時間L0とを比較する(ステップS6)。許容継続時間L0(時間)は1〜12の範囲の任意の値であって、予め中央制御装置100に設定されている。腐食環境監視部102は、過酷な腐食環境の継続時間Lが許容継続時間L0より大きければ(ステップS6でYES)、次に説明する方策決定部103による腐食環境を緩和させるための方策を決定する処理を開始させる(ステップS7)。なお、過酷な腐食環境の継続時間Lが許容継続時間L0以下であるが、過酷な腐食環境が突発的に出現し、しかも腐食速度が極めて大きい場合には、ピット60に貯められているごみに腐食性物質あるいは腐食性物質を生じさせるものが局部的に多く存在していることがある。そこで、このような場合には、中央制御装置100は、ホッパ12から投入されるごみを均質化させるために、ピット60を攪拌するクレーン61の制御装置62にピット60の攪拌頻度を増加させる指令を出すことが好ましい。
Subsequently, the corrosive
図7,8に示すように、腐食環境を緩和させるための方策を決定する処理を開始した方策決定部103は、まず、現在のごみ処理量VとT時間前のごみ処理量VTとを取得し(ステップS11)、これらを比較する。なお、T時間前のごみ処理量VTとは、腐食速度の著しい加速が検出されていないときのごみ処理量であって、現在からT時間前のごみ処理量である。T(時間)は1〜24の範囲の任意の値であって、予め中央制御装置100に設定されている。但し、T時間前のごみ処理量VTに変えて定常状態のごみ処理量V0を予め中央制御装置100に設定しておき、現在のごみ処理量Vと定常状態のごみ処理量V0とを比較してもよい。
As shown in FIGS. 7 and 8,
現在のごみ処理量VがT時間前のごみ処理量VTから著しく増加している場合には、腐食速度加速の要因はごみ処理量Vの増加であると推定される。そこで、方策決定部103は、現在のごみ処理量VがT時間前のごみ処理量VTよりも許容差ΔV以上に増加している場合(ステップS12でYES)、すなわち、ごみ処理量が著しく増加している場合には、一次空気供給量と二次空気供給量を減少させ且つごみ処理速度とごみ処理量を低減させる方策を決定する(ステップS13)。なお、許容差ΔVは任意の値であって、予め中央制御装置100に設定されている。そして、運転制御部101は、方策決定部103で決定した方策に応じて、流量制御弁67,77、ストーカ駆動装置16およびフィーダ駆動装置42の各操作デバイスに操作量を調整させる。これにより、ごみの燃焼位置や燃焼空気供給量の配分が最適化されて焼却灰の揮散量が減少し、腐食環境が緩和する。
If the current waste treatment amount V is significantly increased from the waste treatment amount V T before T time, it is estimated that the factor of the corrosion rate acceleration is an increase in the waste treatment amount V. Therefore, the
一方、現在のごみ処理量VとT時間前のごみ処理量VTとの差が許容差ΔV以下である場合(ステップS12でNO)、すなわち、ごみ処理量Vに著しい増加がない場合には、腐食速度加速の要因はごみ処理量Vの増減以外にあると推察される。そこで、方策決定部103は、他の要因を探るべく、主蒸気量Fと一次空気比Aの変化を評価する。
On the other hand, if the difference between the waste processing amount V T before the current waste throughput V and the time T is equal to or smaller than the allowable difference [Delta] V (NO at step S12), the other words, when there is no significant increase in waste throughput V is It is speculated that the cause of the acceleration of the corrosion rate is other than the increase or decrease of the waste treatment amount V. Therefore, the
ごみ処理量Vに著しい増加がない場合に(ステップS12でNO)、方策決定部103は、現在の主蒸気量FとT時間前の主蒸気量FTとを取得する(ステップS14)。ここで「主蒸気量F」とは、過熱器出口から蒸気タービンまでの間で検出される蒸気の流量をいう。本実施例に係るごみ焼却炉10では、主蒸気量Fは蒸気流量計39で検出された蒸気の流量である。但し、主蒸気量Fは、ボイラドラム24から過熱器25の間、および過熱器25から蒸気タービン71までの間のいずれの箇所に設けた流量計で検出された蒸気の流量であってもかまわない。なお、T時間前の主蒸気量FTに変えて予め定常状態の主蒸気量F0を予め中央制御装置100に設定しておき、現在の主蒸気量Fと定常状態の主蒸気量F0とを比較してもよい。
If there is no significant increase in waste throughput V (NO at step S12), the
さらに、方策決定部103は、現在の一次空気比Aを算出する(ステップS15)。一次空気比Aは、一次空気供給量faを燃料の理論空気量で割って求められる(一次空気比A=一次空気供給量fa/理論空気量)。理論空気量とは、燃料を完全燃焼させるために必要な空気量であり、例えば燃料の発熱量から推算する近似式などが示されている。燃料の発熱量は、排ガス温度や蒸気量から導き出すことができる。このようにして得られた理論空気量と一次空気流量計68で検出された一次空気供給量faとから、一次空気比Aを求めることができる。このように一次空気供給量faと燃料の発熱量に基づいて算出される一次空気比Aは、一次空気供給量faの過不足を示す指標となる。
Further, the
そして、方策決定部103は、現在の主蒸気量FとT時間前の主蒸気量FTとを比較するとともに(ステップS16,S20)、必要に応じて一次空気比Aと一次空気比Aのしきい値ASとを比較して(ステップS22)、腐食速度が加速した要因を推定し、推定された要因に適した方策を決定する。なお、一次空気比Aのしきい値ASは0.7〜1.2の範囲の任意の値であって、予め中央制御装置100に設定されている。
The
現在の主蒸気量FとT時間前の主蒸気量FTとの差が許容差ΔF以下である場合(ステップS16でNO)、すなわち、主蒸気量Fに著しい増減がない場合には、T時間前の燃焼状態から入熱量および燃焼ガス層温度の変化はないかあっても僅かである。このように、ごみ処理量Vに著しい増減がなく且つ主蒸気量Fに著しい増減がないときの腐食速度加速の要因は、ごみに腐食性物質および腐食性物質を生じさせるものが多く存在していることであると推定される。そこで、このような場合には、ホッパ12から投入されるごみを均質化させるために、ピット60の攪拌頻度を増加させることが有効である。そこで、方策決定部103は、主蒸気量Fに著しい増減がない場合には(ステップS16でNO)、ピット60の攪拌頻度を増加させる方策を決定する(ステップS17)。そして、ピット60を攪拌するクレーン61の制御装置62に指令を出し、ピット60の攪拌頻度を増加させる。
If the difference between the main steam flow F T before the current main steam quantity F and the time T is equal to or smaller than the allowable difference [Delta] F (NO in step S16), and that is, when there is no significant decrease in the main steam flow F is, T There is little or no change in the heat input and combustion gas layer temperature from the combustion state before the time. In this way, there are many factors that cause corrosive substances and corrosive substances in the garbage when there is no significant increase or decrease in the waste treatment amount V and no significant increase or decrease in the main steam amount F. It is estimated that Therefore, in such a case, it is effective to increase the agitation frequency of the
また、主蒸気量Fに著しい増減がある場合(ステップS16でYES)には、T時間前の燃焼状態から入熱量および燃焼ガス層温度が変化している。現在の主蒸気量FがT時間前の主蒸気量FTから許容差ΔF以上に増加している場合(ステップS20でYES)、すなわち、主蒸気量Fが著しく増加している場合には、入熱量および燃焼ガス層温度が上昇している。このように、ごみ処理量Vに著しい増減がなく且つ主蒸気量Fが著しく増加しているときの腐食速度加速の要因は、燃焼場の温度が高くなることによる腐食原因物質を含む焼却灰の発生量の増加であると推定される。そこで、方策決定部103は、主蒸気量Fが著しく増加している場合は、ごみ処理量を減少させるとともに一次空気比Aに応じて一次空気供給量を増加又は減少させる方策を決定する。具体的には、主蒸気量Fが著しく増加しており(ステップS20でYES)且つ一次空気比Aが1より小さい場合は(ステップS21でYES)、ごみ処理量を減少させるとともに一次空気供給量を減少させる(ステップS23)。また、方策決定部103は、主蒸気量Fが著しく増加しており(ステップS20でYES)且つ一次空気比Aが1以上の場合は(ステップS21でNO)、ごみ処理量を減少させるとともに一次空気供給量を増加させる(ステップS24)。そして、運転制御部101は、方策決定部103で決定した方策に応じて、フィーダ駆動装置42および流量制御弁67に操作量を調整させる。これにより、燃焼場の温度が低下すると共にごみの燃焼量が減少するので焼却灰の発生量が低減し、腐食環境を緩和させることができる。
Further, when there is a significant increase or decrease in the main steam amount F (YES in step S16), the heat input amount and the combustion gas layer temperature are changed from the combustion state before T time. If the current main steam amount F is increased from the main steam flow F T before T time than tolerance [Delta] F (YES in step S20), i.e., when the main steam flow F has increased significantly, The amount of heat input and the combustion gas layer temperature are rising. Thus, the factor of acceleration of the corrosion rate when there is no significant increase / decrease in the waste treatment amount V and the main steam amount F is significantly increased, is the incineration ash containing the corrosion-causing substances due to the increase in the temperature of the combustion field. It is estimated that the amount of generation is increased. Therefore, when the main steam amount F is remarkably increased, the
また、現在の主蒸気量FがT時間前の主蒸気量FTから許容差ΔF以上に減少している場合(ステップS20でNO)、すなわち、主蒸気量Fが著しく減少している場合には、入熱量、発熱量およびごみ燃焼ガス層温度が低下している。このことから、ごみ処理量Vに著しい増減がなく且つ主蒸気量Fが著しく減少しているときの腐食速度加速の要因は、供給される一次空気又は二次空気による焼却灰の搬送量の増加であると推定される。よって、腐食環境の厳しさを軽減させるためには、焼却灰の搬送媒体となっている一次空気又は二次空気の供給量を抑えて、ボイラ19内のガス流速を低減させることが有効である。そこで、方策決定部103は、主蒸気量Fが著しく減少し(ステップS20でNO)、且つ一次空気比Aがしきい値ASより大きい場合には(ステップS22でYES)、一次空気供給量を減少させる方策を決定する(ステップS25)。そして、運転制御部101は、方策決定部103で決定した方策に応じて、流量制御弁67に操作量を調整させる。一方、方策決定部103は、主蒸気量Fが著しく減少し(ステップS20でNO)、且つ一次空気比Aがしきい値AS以下である場合には(ステップS22でNO)、二次空気供給量を減少させる方策を決定する(ステップS26)。そして、運転制御部101は、方策決定部103で決定した方策に応じて、流量制御弁77に操作量を調整させる。
Further, when the current main steam amount F has decreased from the main steam amount FT before the time T by the tolerance ΔF or more (NO in step S20), that is, when the main steam amount F has significantly decreased. The amount of heat input, the amount of heat generated, and the temperature of the dust combustion gas layer are decreased. For this reason, there is no significant increase or decrease in the waste treatment amount V and the factor of acceleration of the corrosion rate when the main steam amount F is remarkably reduced is an increase in the amount of incinerated ash transported by the supplied primary air or secondary air. It is estimated that. Therefore, in order to reduce the severity of the corrosive environment, it is effective to reduce the gas flow rate in the
以上の通り、ごみ焼却炉10では、中央制御装置100の腐食環境監視部102により腐食環境が監視されている。そして、腐食環境が過酷となったときには、方策決定部103が腐食環境が過酷化した要因を推定するとともに推定された要因に基づいて腐食環境を緩和させるための方策を決定する。さらに、運転制御部101が決定された方策を実行することにより腐食環境が緩和されるような運転が行われる。これにより、ごみ焼却炉10では、腐食を促進させる燃焼状態を抑制することができるので、ボイラ19の金属部品の腐食減肉の抑制が期待できる。しかも、中央制御装置100の方策決定部103では、腐食環境を過酷化する要因を推定し、その推定された要因に応じて腐食環境を緩和させるための方策を決定するので、腐食環境の緩和のために無駄がなく且つ効果的な措置をとることができる。したがって、腐食環境を緩和させるために必要以上にごみ焼却炉10の運転性能を低下させることがないので、適切な処理量の維持と省エネルギーに寄与することができる。
As described above, in the
以上、本発明の好適な一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、様々な設計変更を行うことが可能である。 The preferred embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various design changes can be made as long as they are described in the claims. is there.
例えば、上述の実施形態において、中央制御装置100の方策決定部103は、主に、ごみ処理量V、主蒸気量F、一次空気供給量fa、および発電量Cに基づいて、腐食環境の厳しさを軽減させるための方策を決定しているが、方策を決定するための因子は上記に限定されない。例えば、方策決定部103は、上記に加えて、二次空気流量計78で検出された二次空気供給量、塩化水素センサ86で検出された塩化水素濃度、排気路28で検出されたばいじん量、温度センサで検出されたごみ層温度、および燃焼ガス温度のうち1つ又は複数の組み合わせを加味して、腐食速度の加速要因を推定してもかまわない。
For example, in the embodiment described above,
また、例えば、上述の実施形態において、腐食検出装置30はボイラ19の腐食環境に関する情報を得るために過熱器管27の腐食状態を推定しているが、腐食検出装置30が水管23又は過熱器管27と水管23の腐食状態を推定してもかまわない。さらに、腐食検出装置30で水管23の腐食状態を推定する場合に、腐食センサ31は放射室20と第2煙道21のいずれに配置してもかまわない。
Further, for example, in the above-described embodiment, the
なお、本実施形態では、ごみ焼却炉10で腐食検出装置30を使用する場合について説明したが、使用箇所をごみ焼却炉10に限定するものではない。例えば、ソーダ回収ボイラ及び石炭焚ボイラ等、高温溶融塩を含む堆積物が金属部品に堆積して金属部品を腐食させるような環境を有するプラントであれば、本発明に係る熱回収プラントおよびその運転制御方法を適用することができる。また、ごみ焼却炉10の構成も、単に一例を示したに過ぎず、前述の構成と異なる構成であっても適用することができる。さらに、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でその構成を変更、追加、又は削除することができる。
In addition, although this embodiment demonstrated the case where the
本発明は、燃焼炉と燃焼時の廃熱を回収するボイラとを備えた熱回収プラントにおいて、プラントの運転性能を必要以上に低下させることなくボイラの腐食環境が著しく過酷となることを防止するために有用である。 The present invention prevents a corrosive environment of a boiler from becoming extremely severe without deteriorating the operation performance of the plant more than necessary in a heat recovery plant including a combustion furnace and a boiler that recovers waste heat during combustion. Useful for.
10 ごみ焼却炉(熱回収プラント)
11 燃焼炉
12 ホッパ
13 シュート
14 主燃焼室
15 ストーカ
16 ストーカ駆動装置
18 排出シュート
19 ボイラ
20 放射室
21 第2煙道
22 第3煙道
23 水管
24 ボイラドラム
25 過熱器
27 過熱器管
30 腐食検出装置
31 腐食センサ
39 流量計
41 フィーダ
42 フィーダ駆動装置
65 一次空気供給路
68 一次空気流量計
75 二次空気供給路
78 二次空気流量計
100 中央制御装置
101 運転制御部
102 腐食環境監視部
103 方策決定部
10 Waste incinerator (heat recovery plant)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
Claims (12)
前記燃焼炉から流入した燃焼排ガスの熱を回収するボイラと、
前記ボイラ内の排ガス通路に設置された一対の電極間の電気抵抗の変化に基づいて当該ボイラの金属部品の腐食を検知する腐食検知手段と、
前記腐食検知手段からの情報に基づいて前記ボイラの腐食環境を監視し、腐食環境が過酷になったことを検知する腐食環境監視手段と、
前記ボイラの腐食環境が過酷になったときに、前記燃焼炉の処理量、前記燃焼炉への燃焼空気供給量、前記ボイラで発生する蒸気量および燃料の発熱量のうち少なくとも1つに基づいて腐食環境が過酷化した要因を推定し、推定された要因に基づいて腐食環境を緩和させるための方策を決定する方策決定手段と、
決定された方策に基づいて腐食環境を緩和させるように前記燃焼炉の運転を制御する運転制御手段とを備え、
前記腐食検知手段は、前記一対の電極の周囲に配設された1又は複数のダミー管を備えている、熱回収プラント。 A combustion furnace for burning fuel;
A boiler that recovers the heat of the flue gas flowing in from the combustion furnace;
Corrosion detection means for detecting corrosion of metal parts of the boiler based on a change in electrical resistance between a pair of electrodes installed in the exhaust gas passage in the boiler;
Corrosion environment monitoring means for monitoring the corrosion environment of the boiler based on information from the corrosion detection means, and detecting that the corrosion environment has become harsh,
When the corrosive environment of the boiler becomes severe, based on at least one of the processing amount of the combustion furnace, the supply amount of combustion air to the combustion furnace, the amount of steam generated in the boiler, and the heat generation amount of fuel A policy determination means for estimating factors that have caused the corrosive environment to become severe, and determining measures for mitigating the corrosive environment based on the estimated factors;
Operation control means for controlling the operation of the combustion furnace so as to mitigate the corrosive environment based on the determined policy ,
The corrosion sensing means, that comprise one or more dummy tubes disposed around the pair of electrodes, heat recovery plants.
前記腐食検知手段は、前記一対の電極を冷却することにより前記一対の電極を前記金属部品の表面温度と同じ温度とする冷却機構を備えている、請求項1に記載の熱回収プラント。 The pair of electrodes of the corrosion detection means are disposed upstream of the boiler metal parts in the exhaust gas passage,
The heat recovery plant according to claim 1, wherein the corrosion detection unit includes a cooling mechanism that cools the pair of electrodes to bring the pair of electrodes to the same temperature as the surface temperature of the metal component.
前記方策決定手段は、前記燃焼炉の処理量の増減、前記燃焼炉への燃焼空気供給量の増減、前記燃焼炉の処理速度の増減および前記ピットの攪拌頻度の増加のうち1つ又は複数の組み合わせを方策として決定する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱回収プラント。 The heat recovery plant further includes a pit for storing fuel to be input to the combustion furnace, and a stirring means for stirring the pit.
The policy deciding means includes one or more of an increase / decrease in the processing amount of the combustion furnace, an increase / decrease in the supply amount of combustion air to the combustion furnace, an increase / decrease in the processing speed of the combustion furnace, and an increase in the stirring frequency of the pits. determining combining as a measure, the heat recovery plant according to any one of claims 1-3.
前記ボイラ内の排ガス通路に一対の電極を設置するとともに前記一対の電極の周囲に1又は複数のダミー管を設置し、前記一対の電極間の電気抵抗の変化に基づいて当該ボイラの金属部品の腐食を検知する腐食検知ステップと、
前記腐食検知ステップで得られた情報に基づいて前記ボイラの腐食環境を監視し、腐食環境が過酷になったことを検知する腐食環境監視ステップと、
前記ボイラの腐食環境が過酷になったときに、前記燃焼炉の処理量、前記燃焼炉への燃焼空気供給量、前記ボイラで発生する蒸気量および燃料の発熱量のうち少なくとも1つに基づいて腐食環境が過酷化した要因を推定し、前記推定された要因に基づいて腐食環境を緩和させるための方策を決定する方策決定ステップと、
決定された方策に基づいて腐食環境を緩和させるように前記燃焼炉の運転を制御する運転制御ステップとを含む、方法。 An operation control method for a heat recovery plant comprising a combustion furnace for burning fuel and a boiler for recovering heat of flue gas flowing in from the combustion furnace,
A pair of electrodes is installed in the exhaust gas passage in the boiler and one or more dummy tubes are installed around the pair of electrodes, and the metal parts of the boiler are changed based on a change in electrical resistance between the pair of electrodes. A corrosion detection step for detecting corrosion;
A corrosive environment monitoring step for monitoring the corrosive environment of the boiler based on the information obtained in the corrosion detecting step, and detecting that the corrosive environment becomes severe;
When the corrosive environment of the boiler becomes severe, based on at least one of the processing amount of the combustion furnace, the supply amount of combustion air to the combustion furnace, the amount of steam generated in the boiler, and the heat generation amount of fuel A policy determining step for estimating a factor that the corrosive environment becomes severe, and determining a policy for mitigating the corrosive environment based on the estimated factor;
An operation control step for controlling the operation of the combustion furnace to mitigate the corrosive environment based on the determined policy.
前記方策決定ステップにおいて、前記燃焼炉の処理量の増減、前記燃焼炉への燃焼空気供給量の増減、前記燃焼炉の処理速度の増減および前記燃焼炉に投入される燃料を貯めるピットの攪拌頻度の増加のうち1つ又は複数の組み合わせが方策として決定される、請求項7〜10のいずれか一項に記載の熱回収プラントの運転制御方法。 The heat recovery plant further includes a pit for storing fuel to be input to the combustion furnace, and a stirring means for stirring the pit.
In the policy determination step, increase / decrease in the processing amount of the combustion furnace, increase / decrease in the supply amount of combustion air to the combustion furnace, increase / decrease in processing speed of the combustion furnace, and agitation frequency of pits for storing fuel to be input to the combustion furnace The operation control method of the heat recovery plant according to any one of claims 7 to 10 , wherein one or a plurality of combinations among the increases is determined as a measure.
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