JP4879144B2 - 電気集塵器の荷電停止時運転制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気集塵器の荷電停止時運転制御装置に関する。

火力発電所などに設置される電気集塵器の荷電回路にトラブルが発生した場合は、該当部の荷電装置が荷電停止（トリップ）し、現場にて故障原因に応じた対応操作を実施している。トラブルにはいくつかの原因があるが、殆どの場合は局部短絡による「電圧低下」である。

この場合に、現地にて切り分け操作を実施し、不良個所の切離しが可能であれば、電気集塵器の荷電回路の最小限の荷電停止で運転継続できる。しかし、荷電停止により、電気集塵器の集塵効率は低下し、電気集塵器の出口煤煙濃度が上昇するため、排出規制値を超過していないことを確認した上で、運転継続の判断をする必要がある。

さらに、切離し個所が複数になると、荷電停止個所の位置関係によっては、電気集塵器の集塵効率が極端に低下することになり、出口煤煙濃度が排出規制値を超過するおそれがある。特に、煤煙濃度計等の監視計器がない場合は煙色で判断をしなければならず、分析にも時間がかかるため、規制値を超過した状態で長時間運転をするおそれがある。特に、夜間は煙色の確認ができないため、運転継続の判断が難しかった。

環境装置制御システムとしては、排ガスの煤煙濃度を電気集塵器と脱硫装置とを組み合わせて総合的に消費エネルギー効率の良い運転を行う提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。しかし、電気集塵器が部分的に荷電停止した場合に適切な対応をする荷電停止時運転制御装置については、見当たらない。
特開２００４−３７０５６号公報

本発明は、上記のような問題点を解決して電気集塵器が荷電停止した際も出口煤煙濃度が排出規制値を満たすことを援助することができる荷電停止時運転制御装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、電気集塵器の荷電停止時の実情を分析して、下記の本発明を完成するに至った。

（１） 集塵を行う複数の区画を有し、当該区画毎に、集塵用の電極及び当該電極に電圧を加える荷電装置を有する電気回路と、当該電気回路を入・切する区分開閉器とを備えた電気集塵器の荷電停止時運転制御装置であって、
電気集塵器が荷電停止した場合の、当該電気集塵器の区画ごとの区分開閉器の入・切状態を検出する検出手段と、
規定値に適合しない場合の煤煙濃度と対策案を表した対策テーブルがあらかじめ記憶されている記憶手段と、
検出された前記入・切状態での当該電気集塵器の出口煤煙濃度を演算する演算手段と、
演算された煤煙濃度が規定値に適合するかを判定する判定手段と、
規定値に適合する場合はその旨を、規定値に適合しない場合は前記記憶手段に記憶されている対策テーブルを読出して対策案を抽出し、当該対策案を表示する表示手段と、
を備えた電気集塵器の荷電停止時運転制御装置。

（１）に記載の発明によれば、電気集塵器が荷電停止した場合に、その電気集塵器の区画ごとの区分開閉器の入・切状態を検出手段により検出する。検出された入・切状態でのその電気集塵器の出口煤煙濃度を演算手段により演算する。そして、演算された出口煤煙濃度が規定値に適合するかを判定手段により判定する。判定が適合する場合は、その旨を、規定値に適合しない場合は記憶手段に記憶されている対策テーブルを読出して対策案を抽出し、当該対策案を表示手段により表示する。

このようにして、電気集塵器が荷電停止した場合にも、出口煤煙濃度が規定値に適合して運転することができるか否かがわかるので、安心して運転することができる。また、記憶手段に記憶されている対策案が表示されるので迅速に対応することができる。

（２） 前記記憶手段には、さらに区画ごとの区分開閉器の入・切状態に対応した電気集塵器の出口の煤煙濃度の値を記憶した運転判断基準テーブルが記憶され、
前記演算手段が、前記記憶手段に記憶されている運転判断基準テーブルを読出して区画ごとの区分開閉器の入・切状態に対応した電気集塵器の出口の煤煙濃度を抽出する（１）に記載の電気集塵器の荷電停止時運転制御装置。

（２）の発明によれば、記憶手段には運転判断基準テーブルが記憶されており、記憶手段に記憶されている運転判断基準テーブルを読出して区画ごとの区分開閉器の入・切状態に対応した煤煙濃度を抽出する。運転判断基準テーブルの煤煙濃度のデータは、演算手段により演算したデータのみならず、過去の実測データを使うこともできる。過去の実測データを採用することにより、より正確に煤煙濃度を推測することもできる。

本発明によれば、電気集塵器の荷電停止時にも、適切な対応が演算されて示されるので、排出煤煙濃度が規制値を超過するおそれがなくなる。また、判断基準が明確になるので、運転上の不安が解消される。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図を参照しながら説明する。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。

［第１の実施例］
図１は、本発明に係わる火力発電所の設備の関係を示す配置図であり、図２は、本発明に係る電気集塵器の荷電停止時運転制御装置の概略ブロック図である。図３は、本発明に係る電気集塵器の荷電停止時運転制御装置の動作を示すフローチャートである。図４は、煤煙濃度に対する対策テーブルの一例である。

図１において火力発電所は、燃料を燃焼して蒸気を発生させるボイラ１０と、ボイラ１０で発生した蒸気により回転力を発生させるタービン２０と、発生させた回転力を電気エネルギーに変換する発電機３０と、発電した電力を高電圧に変電する変圧設備４０とを有する。

図１において、原油貯蔵タンク５０より原油を供給してボイラ１０の中のバーナ１２で燃焼させる。燃焼により水管１４内にて主蒸気を発生させてタービン２０に蒸気を送る。タービン２０を通った蒸気は再熱器１６により再度過熱されてタービン２０に供給される。

バーナ１２で燃焼させるための空気は押込通風機６０により大気中より送風管内に押し込まれ空気予熱器８０により予熱されてボイラ１０に送り込まれる。燃焼された煤煙は、再熱器１６を通過して脱硝装置７０で有害ガスを吸収し、空気予熱器８０を通り電気集塵器２００で排煙中の粒子を集塵して煙突１００より排出される。

電気集塵器２００には、プラスとマイナスの電極が設けられている。ボイラ１０で燃焼した排煙を数万ボルトという電圧をかけ、排煙に含まれる灰をマイナスに帯電させる。マイナスに帯電した灰はプラスの集塵極に引きつけられて、排煙の中から除かれる。

この電気集塵器２００には数万ボルトという電圧を作る荷電装置が複数個設けられている。灰を高電圧で帯電させるので、灰などで一時的に短絡状態、すなわち、プラスとマイナスの電極が一時的に短絡になったときにトリップする。ここで、トリップとは装置が運転中に異常停止、緊急停止で止まることである。

図２に示すように、空気予熱器８０を通った排煙はいわゆる煙道という筒を通って分岐点２２０で２室に別れる。図２に示すように、Ｂ系入口２３０は空間が４つあり、Ｂ系出口２３１は４区画に分かれており荷電装置を構成する電極板が複数枚あって、電気回路的には４区分に分かれている。出口ダンパ２５０は、Ｂ系出口２３１の当該電極板槌打時に連動して閉となり落とした灰を後流側へ送らないようにする。同様に、Ａ系入口２４０は空間が４つあり、Ａ系出口２４１には４区画に分かれており荷電装置を構成する電極板が複数枚あって、電気的には４区分に分かれている。また、出口ダンパ２６０は当該電極板槌打時に連動して閉となり、落とした灰を後流側へ送らないようにする。

図２に示すように、荷電停止時運転制御装置２１０は各荷電装置に接続されている。荷電停止時制御装置２１０には、電気集塵器２００が荷電停止した場合の、当該電気集塵器の区画ごとの区分開閉器の入・切状態を検出する入・切状態検出手段２１２と、検出された前記入・切状態での当該電気集塵器の出口煤煙濃度を演算する演算手段２１４と、演算された煤煙濃度が規定値に適合するかを判定する判定手段２１６と、規定値に適合しない場合の煤煙濃度と対策案を表した対策テーブルがあらかじめ記憶されている記憶手段２１８と、規定値に適合する場合はその旨を、規定値に適合しない場合は前記記憶手段に記憶されている対策テーブルを読出して対策案を抽出し、当該対策案を表示する表示手段２１９と、を有する。

次に、電気集塵器２００の荷電停止時運転制御装置２１０の動作を図３により説明する。電気集塵器２００の荷電装置がトリップした場合（Ｓ１１０）、演算手段２１４はカウンタをｋ＝１に設定する（Ｓ１２０）。そして、区間内で荷電装置の切り離しありか否かを判定する（Ｓ１３０）。切り離しありの場合は、引き続き切り離し区間は、ガスの入口側、出口側共であるか判定する（Ｓ１３２）。切り離し区間は、ガスの入口側、出口側共である場合は、切り離し後の集塵効率η′ｋ＝０とする（Ｓ１３６）。そしてカウンタに１を＋する（Ｓ１３９）。

区間内での切り離しがない場合は、η′ｋ＝η（通常時の集塵効率）とする。そしてカウンタに１を＋する（Ｓ１３９）。

切り離し区間は、ガスの入口側、出口側共でない場合は、切り離し後の集塵効率η′ｋは数式１により演算する。ここで、
ω：粒子移動速度 ＳＣＡ：比集塵面積

演算後、カウンタに１を＋する（Ｓ１３９）。そして、ｋが荷電区間の並列数であるｆと同じか大きいか否か判定する（Ｓ１４０）。否の場合（ＮＯ）は上記のＳ１３０に戻る。

大きい場合（ＹＥＳ）は、切り離し後の総合電気集塵器効率η′を数式２により演算する（Ｓ１４２）。

そして、切り離し後の電気集塵器の出口煤煙濃度Ｗｏを次式により演算手段２１４により演算する（Ｓ１４４）。ここで、Ｗｉ： 電気集塵器入口煤煙濃度である。

演算後、出口煤煙濃度Ｗｏが運転継続基準値Ｘｕ未満であるか否か比較をする（Ｓ１５０）。比較して運転継続基準値Ｘｕ未満でない場合（ＮＯ）は、記憶手段２１８に記憶されている対策テーブルを読出して対策案を抽出する（Ｓ１５１）。対策テーブルの一例は図４に示されている。この場合は、出口煤煙濃度Ｗｏが基準値を満たさないので運転継続は不可であり、給電所に連絡後、発電機解列操作をする対策案が表示手段２１９に表示される。

比較して運転継続基準値Ｘｕ未満である場合（ＹＥＳ）は、出口煤煙濃度Ｗｏが対策要否基準値Ｘｏを超えているか否か比較をする（Ｓ１５２）。比較して対策要否基準値Ｘｏを超えていない場合（ＮＯ）は、そのまま運転継続して、様子をみる旨の表示が表示手段２１９により表示される（Ｓ１５６）。

比較して出口煤煙濃度Ｗｏが対策要否基準値Ｘｏを超えている場合（ＹＥＳ）は、記憶手段２１８に記憶されている対策テーブルを読出して対策案を抽出する（Ｓ１５３）。図４に表示されているような対策テーブルを抽出して、より煤煙量の少ない燃料があるか検討する（Ｓ１５４）。燃料がある場合は、給電確認後、燃料切替操作を行うよう表示手段２１９により表示される（Ｓ１６２）。燃料がない場合は、給電連絡後、発電機出力を降下して運転継続する対策案が表示手段２１９に表示される。

以上の様にして、荷電停止時制御装置の表示を見て、操作員は操作することができるので、電気集塵器が荷電停止した場合にも、出口煤煙濃度が規定値に適合して運転することができるか否かがわかるので、安心して運転することができる。また、記憶手段に記憶されている対策案が表示されるので迅速に対応することができる。

［第２の実施例］
第２の実施例では、区画ごとの区分開閉器の入・切状態に対応した煤煙濃度の値を記憶した運転判断基準テーブルを用いて、演算手段が、記憶されている運転判断基準テーブルを読出して区画ごとの区分開閉器の入・切状態に対応した煤煙濃度を抽出する。図５に、運転判断基準テーブルの一例を示す。

図５に示すように、区画ごとの区分開閉器の入・切状態に対応した出口煤煙濃度の計算値をユニット番号に対応して記入する。計算は第１の実施例で説明した方法により行う。なお、計算値に代えて、過去の実測データ値を使っても良い。また、表中で（ ）の中の値は、発電機出力を１７５ＭＷに下げた場合の煤煙濃度の予想値である。

表の中で黒枠で囲われた部分に該当した場合は、発電所の運転継続が不可の場合を示す。また、点線で囲った部分は、何らかの対策を要する場合を示す。

図５に示すような、運転判断基準テーブルを読出して区画ごとの区分開閉器の入・切状態に対応した煤煙濃度を抽出するので、演算を早くすることができる。また、過去の実測データを使うこともできる。過去の実測データを採用することにより、より正確に煤煙濃度を推測することもできる。

以上、本発明の実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることができる。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本発明に係わる火力発電所の設備の関係を示す配置図である。 本発明に係る電気集塵器の荷電停止時運転制御装置の概略ブロック図である。 本発明に係る電気集塵器の荷電停止時運転制御装置の動作を示すフローチャートである。 煤煙濃度に対する対策テーブルの一例である。 運転判断基準テーブルの一例である。

符号の説明

２００ 電気集塵器
２１０ 荷電停止時運転制御装置
２１２ 入・切状態検出手段
２１４ 演算手段
２１６ 判定手段

Claims (2)

1. 集塵を行う複数の区画を有し、当該区画毎に、集塵用の電極及び当該電極に電圧を加える荷電装置を有する電気回路と、当該電気回路を入・切する区分開閉器とを備えた電気集塵器の荷電停止時運転制御装置であって、
   電気集塵器が荷電停止した場合の、当該電気集塵器の区画ごとの区分開閉器の入・切状態を検出する検出手段と、
   規定値に適合しない場合の煤煙濃度と対策案を表した対策テーブルがあらかじめ記憶されている記憶手段と、
   検出された前記入・切状態での当該電気集塵器の出口煤煙濃度を演算する演算手段と、
   演算された煤煙濃度が規定値に適合するかを判定する判定手段と、
   規定値に適合する場合はその旨を、規定値に適合しない場合は前記記憶手段に記憶されている対策テーブルを読出して対策案を抽出し、当該対策案を表示する表示手段と、
   を備えた電気集塵器の荷電停止時運転制御装置。
2. 前記記憶手段には、さらに区画ごとの区分開閉器の入・切状態に対応した電気集塵器の出口の煤煙濃度の値を記憶した運転判断基準テーブルが記憶され、
   前記演算手段が、前記記憶手段に記憶されている運転判断基準テーブルを読出して区画ごとの区分開閉器の入・切状態に対応した電気集塵器の出口の煤煙濃度を抽出する請求項１に記載の電気集塵器の荷電停止時運転制御装置。

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