锅炉的运转方法和锅炉设备

摘要

具备如下工序：取得多种固体燃料中的灰分的含有率和该灰分中的富铝红柱石的含有率的工序；基于由取得工序中得到的多种固体燃料各自的灰分的含有率和富铝红柱石的含有率，以使多种固体燃料的混合体总体的灰分中的富铝红柱石的含有率为基准值以下的方式确定多种固体燃料的混合比例的工序。

权利要求

1.一种锅炉的运转方法，其特征在于，是混合多种固体燃料使之燃烧的锅炉的运转方法，具备取得上述多种固体燃料中的灰分的含有率和该灰分中的富铝红柱石的含有率的取得工序；和基于由上述取得工序中得到的上述多种固体燃料各自的上述灰分的含有率和上述富铝红柱石的含有率，使上述多种固体燃料的混合体总体的灰分中的上述富铝红柱石的含有率为基准值以下，如此确定上述多种固体燃料的混合比例的确定工序。

2.根据权利要求1所述的锅炉的运转方法，其中，上述基准值为33质量％。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的锅炉的运转方法，其中，上述固体燃料是煤。

4.根据权利要求1所述的锅炉的运转方法，其用于火力发电厂。

5.一种锅炉设备，其特征在于，是混合多种固体燃料使之燃烧的锅炉设备，具备分别供给不同种类的上述固体燃料的多个供给机构；

混合从上述多个供给机构中供给的多种固体燃料的混合机构；

粉碎由上述混合机构混合后的固体燃料的粉碎机构；

燃烧由上述粉碎机构粉碎后的固体燃料的锅炉；

基于上述多种固体燃料各自的灰分的含有率和该灰分中的富铝红柱石的含有率，使上述多种固体燃料的混合体总体的灰分中的上述富铝红柱石的含有率为基准值以下，如此确定上述多种固体燃料的混合比例的确定机构；和以成为上述确定机构所确定的上述多种固体燃料的混合比例的方式，调整从上述供给机构导入到混合机构的上述多种固体燃料各自的供给量的调整机构。

说明书

锅炉的运转方法和锅炉设备

技术领域

[0001] 本发明涉及锅炉的运转方法和锅炉设备。

背景技术

[0002] 例如使煤等的固体燃料燃烧的锅炉，一般来说，例如具备由燃烧器等使固体燃料燃烧的火炉、和在该火炉内沿上下方向多个配设而进行热交换的传热管。例如在火力发电厂等所用的锅炉中，上述传热管具有如下：在配设于火炉下部的一次加热器、一次再热器和省煤器中进行热交换的下部传热部；配设于火炉上部的二次加热器、三次加热器、最终加热器和二次再热器中进行热交换的上部传热部。

[0003] 这样的锅炉之中，例如在以煤为固体燃料的粉煤锅炉中，因煤的燃烧而产生的燃烧气体中的灰分附着于火炉的炉壁和传热管并堆积，导致结渣和积垢发生，从而有形成灰附着层的情况。若这样的灰附着发生，则传热管的传热面的储热率容易大幅降低。另外，若附着于炉壁的灰(灰渣)巨大化，则会从炉壁等落下，炉内压的大幅变动、传热管的损伤，气体流路的堵塞等有可能发生。

[0004] 特别是上部传热部，因为具有在以比下部传热部狭窄的间隔配设的传热管之间流动燃烧气体而进行热交换的构造，所以，若灰附着在上部传热部，则炉内压的大幅变动和气体流路的堵塞容易发生，锅炉的稳定运转受到阻碍。另外，在燃烧器邻域，由于粉煤的燃烧火焰的辐射热导致炉壁邻域的温度变高，因此在比较低温的传热管上容易有灰熔融附着，火炉的储热率容易降低。

[0005] 因此，提出有作为指标表示出该灰附着发生的可能性，基于该指标来抑制灰附着的锅炉的运转方法(日本国专利第5342355号公报)。在此现有的运转方法中，着眼于作为附着在炉壁和传热管群的成分的炉渣，基于针对各固体燃料计算出的炉渣比例和灰成分的组成，确定多种固体燃料的混合比率。具体来说，在现有的锅炉的运转方法中，以使灰附着率低的方式确定炉渣比例的基准值，以使炉渣比例处于该基准值以下而确定多种固体燃料的混合比率，由此抑制灰的附着。

[0006] 但是，在上述现有的锅炉的运转方法中，尽管灰的附着被抑制，但仍有火炉的储热率降低的情况。因此，希望有一种能够抑制火炉的储热率降低的新的锅炉运转方法。

[0007] 【现有技术文献】

[0008] 【专利文献】

[0009] 【专利文献1】日本国专利第5342355号公报

发明内容

[0010] 本发明基于上述这样的情况而做，其课题在于，提供一种能够抑制火炉的储热率降低的锅炉的运转方法和锅炉设备。

[0011] 本发明者们着眼于，即使附着于传热管上灰的质量相同，而根据灰的组成不同，储热率降低的程度也有所不同，并对灰的成分详细分析，进行了锐意研究，其结果确认到，灰的富铝红柱石的含有率越大，越是附着多孔状的灰，储热率的降低变大。于是，本发明者们以此认知为基础，使发生的灰的富铝红柱石含有率为基准值以下而确定多种固体燃料的混合比例，从而能够抑制火炉储热率的降低，使锅炉容易稳定运用，并使本发明完成。

[0012] 用于解决上述课题而做的发明是一种锅炉的运转方法，其特征在于，是混合多种固体燃料并使之燃烧的锅炉的运转方法，具备：取得上述多种固体燃料中的灰分的含有率和该灰分中的富铝红柱石的含有率的工序；和基于由上述取得工序中得到的上述多种固体燃料各自的上述灰分的含有率和上述富铝红柱石的含有率，使上述多种固体燃料的混合体总体的灰分中的上述富铝红柱石的含有率为基准值以下，如此确定上述多种固体燃料的混合比例的工序。

[0013] 该锅炉的运转方法中，因为具备取得上述多种固体燃料中的灰分的含有率和该灰分中的富铝红柱石的含有率的工序，和基于由上述取得工序得到的上述多种固体燃料各自的上述灰分的含有率和上述富铝红柱石的含有率，使上述多种固体燃料的混合体总体的灰分中的上述富铝红柱石的含有率为基准值以下，如此确定上述多种固体燃料的混合比例的工序，所以能够将固体燃料的燃烧而产生的灰的富铝红柱石含有率抑制在一定的值以下，从而抑制多孔状的灰向传热管的附着。由此，附着灰的绝热性降低，因此该锅炉的运转方法能够抑制火炉储热率的降低。

[0014] 作为上述基准值，优选为33质量％。如此，能够使上述基准值为33质量％，能够更确实地抑制火炉储热率的降低。

[0015] 上述固体燃料为煤即可。在固体燃料为煤的锅炉中，特别容易发生火炉储热率的降低。因此，适合使用能够抑制火炉储热率的降低的该锅炉的运转方法。

[0016] 该锅炉的运转方法，用于火力发电厂即可。如此，通过将该锅炉的运转方法用于火力发电厂，能够抑制火炉储热率的降低，稳定地供给电力。

[0017] 另外，用于解决上述课题而做的另一发明是一种锅炉设备，其特征在于，是混合多种固体燃料而使之燃烧的锅炉设备，具备：分别供给不同种类的上述固体燃料的多个机构；混合从上述多个供给机构中供给的多种固体燃料的机构；粉碎由上述混合机构混合后的固体燃料的机构；使由上述粉碎机构粉碎后的固体燃料燃烧的锅炉；基于上述多种固体燃料各自的灰分的含有率和该灰分中的富铝红柱石的含有率，使上述多种固体燃料的混合体总体的灰分中的上述富铝红柱石的含有率为基准值以下，如此确定上述多种固体燃料的混合比例的机构；和以达到上述确定机构所确定的上述多种固体燃料的混合比例的方式，调整从上述供给机构导入混合机构的上述多种固体燃料各自的供给量的机构。

[0018] 该锅炉设备因为具备使上述多种固体燃料的混合体总体的灰分中的上述富铝红柱石的含有率为基准值以下，如此确定上述多种固体燃料的混合比例的机构，所以能够抑制多孔状的灰的附着。由此附着灰的绝热性降低，因此该锅炉设备能够抑制火炉储热率的降低。

[0019] 在此，所谓“灰分的含有率”，是依据JIS－M8812(2006)测量的值。另外，所谓“富铝红柱石”，意思是拥有单链结构的铝硅酸盐(Al6Si2O13)。另外，所谓“该灰分中的富铝红柱石的含有率”，是通过依据JIS－K0131(1996)的X射线衍射分析法，对于在上述灰分的含有率的测量中取得的灰分，即用电炉使固体燃料灰化的灰分进行分析而定量的值。

[0020] 如以上说明的，本发明的锅炉的运转方法和锅炉设备，能够抑制火炉储热率的降低。

附图说明

[0021] 图1是表示本发明的一个实施方式的锅炉设备的概念图。

[0022] 图2是表示本发明的一个实施方式的锅炉的运转方法的步骤的流程图。

[0023] 图3是表示灰分中的富铝红柱石含有率与火炉储热率的关系的图解。

具体实施方式

[0024] 以下，对于本发明的锅炉的运转方法和锅炉设备的实施方式，使用火力发电厂进行说明。

[0025] 上述火力发电厂，具备该锅炉设备、蒸汽涡轮发电机设备和凝水给水设备。

[0026] ＜锅炉设备＞

[0027] 图1所示的锅炉设备，是混合多种固体燃料使之燃烧的锅炉设备。该锅炉设备具备进料斗1、混合机2、粉碎机3、锅炉4、运算机5、和供给量调整装置6。

[0028] (进料斗)

[0029] 进料斗1是供给固体燃料的机构。该锅炉设备中，为了供给多种固体燃料而具备供给种类互不相同的固体燃料的多个进料斗1。还有，在图1中显示的是具备2台进料斗1的情况，但固体燃料也可以是三种以上。这种情况下，该锅炉设备具备与固体燃料的种类为相同数量的进料斗1。

[0030] 进料斗1具有储存上述固体燃料的储槽，能够从位于该储槽的底部的底开式的漏斗型的口，使固体燃料落下并取出。

[0031] (混合机)

[0032] 混合机2是混合从上述进料斗1供给的固体燃料的机构。作为混合机2，例如能够使用公知的圆筒搅拌机等。

[0033] (粉碎机)

[0034] 粉碎机3是粉碎由混合机2混合后的固体燃料的机构。作为粉碎机3，能够使用公知的立式辊磨机等。

[0035] 粉碎后的固体燃料的粒径没有特别限制，例如能够使粒径75μm以下的固体燃料的比例为75质量％以上、90质量％以下而进行粉碎。

[0036] (锅炉)

[0037] 锅炉4使上述粉碎机3所粉碎的固体燃料燃烧。上述锅炉4主要具备燃烧器7、火炉、传热管和烟筒。上述锅炉4，使与空气一起灌入的固体燃料，利用燃烧器7在火炉中燃烧，通过在该火炉内沿上下方向大量配设的传热管进行热交换。通过该热交换供给到上述传热管的给水被加热和加压，产生蒸汽。另外，经燃烧而产生的燃烧气体被从烟筒排出。

[0038] 上述传热管，根据需要的蒸汽的温度和压力而适宜构成，例如能够由如下构成：配设在火炉下部的具备一次加热器、一次再热器和省煤器的下部传热部；配置在火炉上部的具备二次加热器、三次加热器、最终加热器和二次再热器的上部传热部。下部传热部主要预热供给到锅炉4的给水，上部传热部主要生成高温高压的蒸汽。另外，再热器以蒸汽涡轮等再加热工作的蒸汽，制造转动再热循环涡轮的蒸汽。另外，省煤器以排出的燃烧气体的热，对锅炉4的给水进行预热。

[0039] (运算机)

[0040] 运算机5是确定上述多种固体燃料的混合比例的机构。具体来说，基于上述多种固体燃料各自的灰分的含有率和该灰分中的富铝红柱石的含有率(以下，仅称为富铝红柱石含有率)，使上述多种固体燃料的混合体总体的灰分中的上述灰分中的富铝红柱石的含有率为基准值以下而确定上述多种固体燃料的混合比例。

[0041] 运算机5通过后述的锅炉的运转方法的混合比例确定工序(S2)，计算多种固体燃料的混合比例。另外，运算机5基于计算出的混合比例，控制供给量调整装置6。

[0042] (供给量调整装置)

[0043] 供给量调整装置6是以成为上述运算机5所确定的上述多种固体燃料的混合比例的方式，调整从上述进料斗1导入混合机2的上述多种固体燃料各自的供给量的机构。即，该锅炉设备具备合计与固体燃料的种类为同等数量的供给量调整装置6，其在从与固体燃料的种类为相同数量的各个进料斗1分别连接于混合机2的配管上各有一台。该供给量调整装置6没有特别限定，例如能够使用从进料斗1向混合机2搬运固体燃料的链式输送机。这种情况下，供给量的调整通过调整输送机的移动速度来进行

[0044] ＜锅炉的运转方法＞

[0045] 图2中表示使用该锅炉装置的锅炉的运转方法的步骤。该锅炉的运转方法是混合多种固体燃料而使之燃烧的锅炉的运转方法。该锅炉的运转方法中，具备：取得上述多种固体燃料中的灰分的含有率和该灰分中的富铝红柱石的含有率的工序(S1：含有率取得工序)；基于由上述取得工序得到的上述多种固体燃料各自的上述灰分的含有率和上述富铝红柱石含有率，使上述多种固体燃料的混合体总体的灰分中的上述富铝红柱石含有率为基准值以下，如此确定上述多种固体燃料的混合比例的工序(S2：混合比例确定工序)；和基于确定的上述混合比例进行上述多种固体燃料的混合和向火炉供给的工序(S3：混合供给工序)。

[0046] 用于该锅炉的运转方法的固体燃料，只要是锅炉所使用的燃料便没有特别限定，例如能够列举煤、污泥碳化物、生物燃料等。其中，优选放热量大，适合用于火力发电厂等的煤。

[0047] 上述煤的种类没有特别限定。在该锅炉的运转方法中，因为使上述富铝红柱石含有率为基准值以下而确定上述多种固体燃料的混合比例，所以能够抑制因多孔状的灰的附着而发生的火炉储热率的降低。总之，在该锅炉的运转方法中，因为将富铝红柱石含有率比较大、容易使火炉储热率降低的固体燃料，与富铝红柱石含有率比较小、难以使火炉储热率降低的固体燃料混合使用，所以能够抑制火炉储热率的降低。

[0048] 因此，在该锅炉的运转方法中，能够将富铝红柱石含有率比较大的煤等作为固体燃料的一部分使用。作为这样的富铝红柱石含有率比较大的煤，例如能够列举无烟煤、烟煤，次烟煤、褐煤、高硅煤、高钙煤等。

[0049] (含有率取得工序)

[0050] 在含有率取得工序(S1)中，取得多种固体燃料各自的灰分的含有率和该灰分中的富铝红柱石的含有率。还有，所谓该含有率取得工序中的灰分的含有率和该灰分中的富铝红柱石的含有率的取得，不是必须进行固体燃料的分析，也可以由存储装置等参照或操作员输入预先测量的灰分的含有率和该灰分中的富铝红柱石的含有率。

[0051] 作为固体燃料各自的灰分的含有率的测量方法，没有特别限定，例如能够使用依据JIS－M8812(2006)的测量方法。另外，灰分的含有率，与后述的混合比例为相同的基值即可，可以是干基，也可以是湿基，但优选混合比的计算容易的干基。

[0052] 另外，作为上述富铝红柱石含有率的测量方法，没有特别限定，例如能够通过依据JIS－K0131(1996)的X射线衍射分析法测量使固体燃料例如以电炉等进行了灰化的物质。具体来说，利用X射线衍射装置，使用根据在相同条件下得到的固体燃料的灰的光谱与富铝红柱石标准物质(例如日本陶瓷协会认证标准物质JCRM―R041)的光谱的峰值比计算的外标法，能够定量灰分中的富铝红柱石的含有率。

[0053] 另外，在含有率取得工序(S1)中，除了上述灰分的测量以外，也可以预先取得固体燃料各自的放热量的测量值。如此预先取得固体燃料各自的放热量，在后述的混合供给工序(S3)中，容易使投入锅炉的混合的固体燃料的热量成为预期量而调整固体燃料的供给量，因此可高效率地进行锅炉的运转。在此，所谓固体燃料的放热量，是例如遵循依据JIS－M8814(2003)的测量方法，使固体燃料燃烧而测量的值。

[0054] 另外，固体燃料各自的灰分的含有率、上述富铝红柱石含有率和固体燃料的放热量等，优选作为数据预先记录保存在例如存储装置等之中。如此预先保存数据，能够在以后利用该数据。

[0055] (混合比例确定工序)

[0056] 在混合比例确定工序(S2)中，基于在上述取得工序中得到的上述多种固体燃料各自的上述灰分的含有率和上述富铝红柱石含有率，使上述多种固体燃料的混合体总体的灰分中的上述富铝红柱石含有率为基准值以下，如此确定上述多种固体燃料的混合比例。该工序由该锅炉设备的运算机5进行。

[0057] 设各固体燃料的灰分的质量含有率为Wi，该灰分中的富铝红柱石的质量含有率为Mi，相对于燃料总体的质量比例为Xi时，混合体总体的灰分中的富铝红柱石的含有率M，能够由下式(1)计算。还有，上述灰分含有率Wi、富铝红柱石含有率Mi和质量比例Xi的单位在燃料间统一即可，如下式(1)所示，富铝红柱石的含有率M的单位与各固体燃料的灰分中的富铝红柱石的含有率Mi为相同的单位。

[0058] 【式1】

[0059]

[0060] 在混合比例确定工序(S2)中，使上述富铝红柱石含有率M为基准值以下，如此确定上述多种固体燃料的混合比例。关于该锅炉的运转方法，通过使上述富铝红柱石含有率M为基准值以下，能够抑制火炉储热率的降低。

[0061] 在此，对于通过使上述富铝红柱石含有率M为基准值以下，能够抑制火炉储热率的降低的理由更详细地加以说明。

[0062] 固体燃料的成分之中，灰化(燃烧)时生成富铝红柱石的成分，被认为含有结晶水，在生成富铝红柱石时放出结晶水，而使灰成为多孔状。因此，富铝红柱石的含量大的多孔状的灰，附着于锅炉的传热管而阻碍传热，使火炉储热率降低。相对于此，如果使上述富铝红柱石含有率M为基准值以下，则该附着灰的绝热性被降低，因此认为能够抑制火炉储热率的降低。

[0063] 作为上述配煤的固体燃料的富铝红柱石含有率M的基准值，优选为33质量％，更优选为30质量％，进一步优选为28质量％，特别优选为26质量％。上述基准值比上述值大时，火炉储热率过于下降，因此有可能不能充分抑制火炉储热率的降低。

[0064] 另一方面，作为上述配煤的固体燃料的富铝红柱石含有率M的下限，优选为15质量％，更优选为18质量％，进一步优选为20质量％。富铝红柱石含有率M低于上述下限时，能够使用的固体燃料受限，因此燃料成本有可能不必要地增大。

[0065] (混合供给工序)

[0066] 在混合供给工序(S3)中，基于由上述混合比例确定工序(S2)确定的上述混合比例，混合上述多种固体燃料，粉碎后进行向火炉的供给。具体来说，由该锅炉设备的运算机5控制供给量调整装置6，分别调整从进料斗1送至混合机2的固体燃料的量。混合后的固体燃料，由粉碎机3粉碎后，与空气一起被灌进锅炉4而被燃烧。

[0067] (优点)

[0068] 该锅炉的运转方法，因为使上述富铝红柱石含有率M为基准值以下而确定多种固体燃料的混合比例，所以附着灰对传热管的绝热性被降低，因此能够抑制火炉储热率的降低。

[0069] ＜蒸汽涡轮发电机设备＞

[0070] 蒸汽涡轮发电机设备，主要具备蒸汽涡轮和发电机。

[0071] 上述蒸汽涡轮是将蒸汽拥有的能量，经由涡轮(叶轮)和轴转换成旋转运动的外燃机，并被该锅炉设备所生成的蒸汽所驱动。

[0072] 上述蒸汽涡轮没有特别限定，例如能够由高温高压涡轮、高温再热涡轮和低压涡轮构成。这时，该锅炉设备所生成的蒸汽，首先驱动高温高压涡轮。通过高温高压涡轮的驱动而使其能量丧失、温度和压力下降的蒸汽，再次由该锅炉设备的再热器加热。利用由该再热器加热的高温蒸汽，高温再热涡轮被驱动。此外，通过高温再热涡轮的驱动而使其能量丧失、温度和压力下降的蒸汽，在驱动低压涡轮后，被引导至凝水给水设备、[0073] 由该蒸汽驱动的高温高压涡轮、高温再热涡轮和低压涡轮的动力驱动发电机，得到电输出功率。

[0074] ＜凝水给水设备＞

[0075] 凝水给水设备主要具备凝水器、泵、加热器和脱气器。

[0076] 凝水给水设备，通过凝水器冷却驱动蒸汽涡轮的蒸汽，作为冷凝水回收。该冷凝水被泵加压，由加热器加热，被脱气器脱气。该加压和加热后的冷凝水，作为该锅炉设备的给水被供给到该锅炉设备的省煤器。

[0077] ＜优点＞

[0078] 使用该锅炉设备的火力发电厂，因为使用该锅炉的运转方法，所以火炉储热率难以降低。因此，使用了该锅炉设备的火力发电厂，容易稳定运。

[0079] [其他的实施方式]

[0080] 上述实施方式不限定本发明的构成。因此，上述实施方式，基于本说明书的记述和技术常识，可以对上述实施方式各部分的构成要素进行省略、置换或追加，这些全部应该解释为属于本发明的范围。

[0081] 该锅炉设备和该锅炉设备的运转方法，也可以适用于火力发电厂以外所用的锅炉设备。

[0082] 另外，在该锅炉设备中，锅炉的构成，也可以与上述实施方式不同。

[0083] 【实施例】

[0084] 以下，通过实施例更详细地说明本发明，但本发明不受这些实施例限定。

[0085] (固体燃料)

[0086] 首先，作为固体燃料准备3种煤，分别少量取样，测量灰分的含有率和该灰分中的富铝红柱石的含有率。还有，煤的灰分的含有率，通过依据JIS－M8812(2006)的测量方法进行测量，计算湿基的值。另外，富铝红柱石含有率，通过依据JIS－K0131(1996)的X射线衍射分析法进行测量。其结果显示在表1中。

[0087] 【表1】

[0088]

[0089] (No.1～No.7)

[0090] 接着，使用这3种煤之中的2种或3种煤，选择表2所示的No.1～No.7的煤的混合比例(湿基)，计算灰分中的富铝红柱石的含有率。另外，使用如表2的混合比例这样将煤混合后的配煤，运用发电量700MW的火力发电厂的火力锅炉一定时期，求得这一时期内的火炉储热率的平均值。结果显示在表2中。

[0091] 【表2】

[0092]

[0093] 还有，在表2中火炉储热率是换算成相对于No.1的火炉储热率的比率而标准化后的值。

[0094] 另外，图3中图解表示表2的结果。如图所示，不论混合的煤的种类，灰分中的富铝红柱石含有率与火炉储热率都高度相关，可知使富铝红柱石含有率为基准值以下，能够抑制火炉储热率的降低。

[0095] 另外，灰分中的富铝红柱石含有率为33质量％以下的No.1～No.6，其火炉储热率高于0.95，相对于此，富铝红柱石含有率高于33质量％的No.7中，火炉储热率低于0.95。由此可知，使富铝红柱石含有率的基准值为33质量％，能够得到0.95以上的高火炉储热率。

[0096] 详细并参照特定的实施方式说明了本发明，但在脱离本发明的精神和范围能够加以各种变更和修改，这对本领域技术人员来说很清楚。

[0097] 本申请基于2016年4月14日申请的日本专利申请(特愿2016－080739)，其内容在此作为参照编入。

[0098] 【产业上的可利用性】

[0099] 如以上说明，本发明的锅炉的运转方法，能够抑制火炉储热率的降低。因此，使用该锅炉的运转方法的锅炉设备容易稳定运用。另外，使用该锅炉的运转方法的锅炉适合用于火力发电厂。

[0100] 【符号的说明】

[0101] 1   进料斗

[0102] 2   混合机

[0103] 3   粉碎机

[0104] 4   锅炉

[0105] 5   运算机

[0106] 6   供给量调整装置

[0107] 7   燃烧器