(57)【要約】【課題】適切にＮＯｘ及びＣＯを低減させる。【解決手段】ボイラ１は、水管５１、５２、５３を有する缶体１０と、缶体１０に接続され、缶体１０内に一次燃料Ｆ１及び空気Ａを供給するバーナ１６と、燃焼ガスの流れ方向においてバーナ１６よりも下流側の缶体１０内に二次燃料Ｆ２を供給する二次燃料供給部２４と、燃焼ガスの流れ方向においてバーナ１６よりも下流側の缶体１０内の所定空間の温度を低減する冷却用流体Ｇ０を導入する冷却ライン２６と、冷却ライン２６に設けられ、冷却ライン２６から缶体１０内に導入される冷却用流体Ｇ０の流量を調整可能な流量調整部２８と、流量調整部２８を制御し、所定空間の温度が８００℃以上１２００℃以下となる、缶体１０内に導入される冷却用流体Ｇ０の流量を供給する制御部と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水管を有する缶体と、
前記缶体に接続され、前記缶体内に一次燃料及び空気を供給するバーナと、
燃焼ガスの流れ方向において前記バーナよりも下流側の前記缶体内に二次燃料を供給する二次燃料供給部と、
燃焼ガスの流れ方向において前記バーナよりも下流側の前記缶体内の所定空間の温度を低減する冷却用流体を導入する冷却ラインと、
前記冷却ラインに設けられ、前記冷却ラインから前記缶体内に導入される前記冷却用流体の流量を調整可能な流量調整部と、
前記流量調整部を制御し、前記所定空間の温度が８００℃以上１２００℃以下となる、前記缶体内に導入される前記冷却用流体の流量を供給する制御部と、
を有する、ボイラ。
【請求項２】
前記制御部は、前記一次燃料の供給量が多いほど、前記一次燃料の供給量が増加した場合の前記冷却用流体の流量が増加する割合が高くなるように、前記流量調整部を制御する、
請求項１に記載の、ボイラ。
【請求項３】
前記二次燃料供給部は、前記冷却ラインと接続されており、前記二次燃料を前記冷却用流体と混合した状態で、前記缶体内に供給する、
請求項１又は請求項２に記載の、ボイラ。
【請求項４】
前記二次燃料供給部は、燃焼ガスの流れ方向において前記冷却ラインよりも下流側の前記缶体内に、前記二次燃料を供給する、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の、ボイラ。
【請求項５】
前記冷却ラインは、前記缶体内から排出される排ガスと、蒸気と、水と、不活性ガスとのうち少なくとも１つ以上を、前記冷却用流体として前記缶体内に導入する、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のボイラ。
【請求項６】
前記流量調整部は、前記缶体内から排出される排ガスを前記冷却ライン内に供給するファンであり、
前記冷却ラインは、前記流量調整部から供給された前記排ガスを、前記冷却用流体として前記缶体内に導入する、
請求項３に記載のボイラ。
【請求項７】
水管を有する缶体と、前記缶体に接続され、前記缶体内に一次燃料と空気とを供給するバーナと、燃焼ガスの流れ方向において前記バーナよりも下流側の前記缶体内に、二次燃料を供給する二次燃料供給部と、燃焼ガスの流れ方向において前記バーナよりも下流側の前記缶体内の所定空間の温度を低減する冷却用流体を導入する冷却ラインと、前記冷却ラインに設けられ、前記冷却ラインから前記缶体内に導入される前記冷却用流体の流量を調整可能な流量調整部と、を有するボイラの制御方法であって、
前記流量調整部を制御し、前記所定空間の温度が８００℃以上１２００℃以下となる、前記缶体内に導入される前記冷却用流体の流量を供給する、
ボイラの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラ及びボイラの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料ガスを燃焼した熱を用いて蒸気を生成するボイラとしては、例えば特許文献１及び２のように、缶体内に燃料ガスを供給するバーナよりも下流側に、さらに燃料ガスを供給する燃料供給部を備えることで、二段燃焼を行うものがある。特許文献１及び２には、上記構成で、排ガスに含まれるＮＯｘ、ＣＯ、及び酸素濃度を低減可能である旨が記載されている。また、特許文献２には、缶体からの排ガスをエゼクタにより吸引して、缶体に再循環させる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２２０３７３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３３１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば特許文献２では、燃焼量に応じて燃焼ガスを供給する位置を調整しているが、特許文献１、２のような二段燃焼に対し、缶体内で適切に温度調整を行ってＮＯｘ及びＣＯを低減させるには、更なる改善の余地がある。
【０００５】
本発明の態様は、適切にＮＯｘ及びＣＯを低減させるボイラ及びボイラの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様に従えば、水管を有する缶体と、前記缶体に接続され、前記缶体内に一次燃料及び空気を供給するバーナと、燃焼ガスの流れ方向において前記バーナよりも下流側の前記缶体内に二次燃料を供給する二次燃料供給部と、燃焼ガスの流れ方向において前記バーナよりも下流側の前記缶体内の所定空間の温度を低減する冷却用流体を導入する冷却ラインと、前記冷却ラインに設けられ、前記冷却ラインから前記缶体内に導入される前記冷却用流体の流量を調整可能な流量調整部と、前記流量調整部を制御し、前記所定空間の温度が８００℃以上１２００℃以下となる、前記缶体内に導入される前記冷却用流体の流量を供給する制御部と、を有する、ボイラが提供される。
【０００７】
本発明の態様に従えば、水管を有する缶体と、前記缶体に接続され、前記缶体内に一次燃料と空気とを供給するバーナと、燃焼ガスの流れ方向において前記バーナよりも下流側の前記缶体内に、二次燃料を供給する二次燃料供給部と、燃焼ガスの流れ方向において前記バーナよりも下流側の前記缶体内の所定空間の温度を低減する冷却用流体を導入する冷却ラインと、前記冷却ラインに設けられ、前記冷却ラインから前記缶体内に導入される前記冷却用流体の流量を調整可能な流量調整部と、を有するボイラの制御方法であって、前記流量調整部を制御し、前記所定空間の温度が８００℃以上１２００℃以下となる、前記缶体内に導入される前記冷却用流体の流量を供給する、ボイラの制御方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の態様によれば、適切にＮＯｘ及びＣＯを低減させるボイラ及びボイラの制御方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１実施形態に係るボイラの模式的な断面図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係るボイラの模式的な一部断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る制御装置の模式的なブロック図である。
【図４】図４は、一次燃料量と二次燃料量と冷却用流体量との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、本実施形態に係るボイラシステムの制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、第２実施形態に係るボイラの模式的な断面図である。
【図７】図７は、第２実施形態に係るエゼクタの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【００１１】
以降の説明において、燃焼ガスとは、燃料ガスの燃焼反応が完了したものおよび燃焼反応中の燃料ガスの少なくとも一方を含む概念であり、燃料ガスの燃焼反応が完了したものおよび燃焼反応中の燃料ガスの両方を有する場合、燃焼反応中の燃料ガスのみを有する場合、燃料ガスの燃焼反応が完了したもののみを有する場合の、いずれをも含む概念である。
【００１２】
（第１実施形態）
（ボイラの全体構成）
図１は、第１実施形態に係るボイラの模式的な断面図である。図２は、第１実施形態に係るボイラの模式的な一部断面図である。図２は、第１実施形態に係るボイラ１を後述のＺ方向側から見た場合の、すなわち鉛直方向上方からボイラ１を見下ろした場合の、模式的な一部断面図である。図１及び図２に示すように、第１実施形態に係るボイラ１は、缶体１０と、送風機１２と、ダクト１４と、バーナ１６と、排気筒１８と、燃料供給部２０（図２参照）と、一次燃料供給部２２と、二次燃料供給部２４（図２参照）と、冷却ライン２６（図２参照）と、流量調整部２８（図２参照）と、制御装置３０とを有する。
【００１３】
図１に示すように、缶体１０は、本体部４０と、上部ヘッダ４２と、下部ヘッダ４４と、水管群５０とを有する。本実施形態では、Ｘ方向を、本体部４０内を流れる燃焼ガスの流れ方向とする。また、Ｘ方向に直交し、鉛直方向に沿った方向であって、鉛直方向上側に向かう方向を、Ｚ方向とする。Ｚ方向は、本実施形態では鉛直方向と重なる方向であるが、鉛直方向に限られない。本体部４０は、Ｘ方向に沿った方向を長手方向とする筐体であり、内部に水管群５０を収納する。上部ヘッダ４２は、本体部４０のＺ方向側の端部、ここでは鉛直方向側に連結されるヘッダである。下部ヘッダ４４は、本体部４０のＺ方向と反対方向側の端部、ここでは鉛直方向下側に連結されるヘッダである。
【００１４】
水管群５０は、内部に水又は蒸気が流れる複数の水管５１、５２、５３を有する。水管５１、５２、５３は、本体部４０内に設けられてＺ方向に沿って延在し、上部ヘッダ４２と下部ヘッダ４４とを連結する。図２に示すように、複数の水管５１（外側水管）は、本体部４０の両側端に位置しており、燃焼ガスが流れる方向、すなわちＸ方向に沿って並んでいる。複数の水管５３（中央水管）は、水管５１よりも内側に位置しており、Ｘ方向に沿って並んでいる。複数の水管５２（中間水管）は、水管５１と水管５３との間に位置しており、Ｘ方向に沿って並んでいる。また、本体部４０内には、Ｘ方向に沿って延在して複数の水管５１同士を連結する連結壁５４が設けられている。水管５１、連結壁５４、上部ヘッダ４２、及び下部ヘッダ４４で囲まれた空間が、ガス流動空間を形成する。また、水管５２は、一部の水管５２同士の間のＸ方向に沿った距離が、他の水管５２同士のＸ方向に沿った距離より長くなるように並んでいる。すなわち、水管５２は、一部が抜管されている。ガス流動空間内において、この距離が長い水管５２同士の間の空間、すなわち抜管された空間は、他の水管同士の間の空間よりも広くなっている。以下、距離が長い水管５２同士の間の空間を、燃焼促進空間Ｓと記載する。燃焼促進空間Ｓは、広く保たれているため、燃焼、すなわち燃焼ガス中のＣＯの酸化が促進される。燃焼促進空間Ｓは、水管に囲まれた他の空間よりも広く保たれた空間であれば、水管５２同士の間の空間であることに限られず、任意の水管に囲まれた空間であってよい。例えば、本体部４０内において、燃焼ガスの流れ方向における上流側の空間の水管の径を、燃焼ガスの流れ方向における下流側の空間の径よりも細くするなどによって、燃焼ガスの流れ方向における上流側の空間における水管のピッチを、燃焼ガスの流れ方向における下流側の空間における水管のピッチより大きくしてもよい。この場合、燃焼促進空間Ｓは、燃焼ガスの流れ方向における上流側の空間に設けてもよい。ただし、燃焼促進空間Ｓは、必ずしも設けられていなくてもよい。
【００１５】
送風機１２は、後述する一次燃料Ｆ１に混合するための空気Ａを供給する。ダクト１４は、送風機１２に接続されるダクトであり、送風機１２から供給される空気Ａが流れる。また、ダクト１４は、一次燃料供給部２２が接続される。具体的には、図２に示すように、一次燃料供給部２２は、燃料供給ライン６０と、一次燃料調整弁６２とを有する。燃料供給ライン６０は、一方の端部が燃料Ｆを供給する燃料供給部２０に接続され、他方の端部がダクト１４に接続されている。また、燃料供給ライン６０は、一次燃料調整弁６２が設けられている。燃料供給ライン６０は、燃料供給部２０から供給された燃料Ｆが流れ、流れている燃料Ｆの少なくとも一部を、一次燃料調整弁６２を介して、一次燃料Ｆ１としてダクト１４内に供給する。燃料供給ライン６０から供給された一次燃料Ｆ１は、ダクト１４内において、送風機１２から供給された空気Ａと混合され、混合ガスＦ１Ａが生成される。なお、燃料Ｆ（すなわち一次燃料Ｆ１及び後述の二次燃料Ｆ２）は、燃焼可能な燃料ガスであり、例えば、天然ガス又はプロパンガスなどであるが、任意の燃料であってよい。また、一次燃料調整弁６２は、制御装置３０によって開閉が制御されることで、ダクト１４への一次燃料Ｆ１の供給量を調整する。
【００１６】
また、図１に示すように、ダクト１４には、燃料供給ライン６０が接続される箇所よりも空気Ａの流れの上流側に、減圧部材１２Ａを有する。減圧部材１２Ａは、例えば流路を絞ることで、自身よりも空気Ａの流れの上流側の空気Ａの圧力よりも、自身よりも空気Ａの流れの下流側の空気Ａの圧力を低くする部材である。減圧部材１２Ａは、本実施形態では、例えばパンチングメタルである。さらに、ボイラ１は、減圧部材１２Ａの下流側の圧力と減圧部材１２Ａの下流側の圧力との差圧を検出するエア差圧センサ１２Ｂを有している。エア差圧センサ１２Ｂは、ダクト１４内における減圧部材１２Ａの下流側の空気Ａの圧力と、減圧部材１２Ａの上流側の空気Ａの圧力との差圧を検出し、検出した差圧の情報を制御装置３０に出力する。
【００１７】
また、図２に示すように、一次燃料供給部２２は、さらに、減圧部材６４と燃料差圧センサ６６とを有している。減圧部材６４は、燃料供給ライン６０に設けられ、例えば流路を絞ることで、自身よりも燃料Ｆの流れの上流側の一次燃料Ｆ１の圧力よりも、自身よりも燃料Ｆの流れの下流側の一次燃料Ｆ１の圧力を低くする部材である。より詳しくは、減圧部材６４は、一次燃料調整弁６２よりも下流側であって、燃料供給ライン６０のダクト１４との接続箇所よりも上流側に設けられる。本実施形態では、減圧部材６４は、例えばオリフィスである。また、燃料差圧センサ６６は、減圧部材６４の下流側の圧力と減圧部材６４の下流側の圧力との差圧を検出する。燃料差圧センサ６６は、燃料供給ライン６０内における減圧部材６４の下流側の一次燃料Ｆ１の圧力と、減圧部材６４の上流側の一次燃料Ｆ１の圧力との差圧を検出し、検出した差圧の情報を制御装置３０に出力する。
【００１８】
ダクト１４は、缶体１０の本体部４０にも接続されている。ダクト１４は、本体部４０の、Ｘ方向と反対側の箇所、すなわち燃焼ガスの流れ方向における上流側の箇所に、接続される。また、ダクト１４と本体部４０との接続箇所には、バーナ１６が設けられている。すなわち、バーナ１６は、缶体１０に接続されており、本体部４０のＸ方向と反対側の箇所に接続されているといえる。ダクト１４を流れる混合ガスＦ１Ａは、バーナ１６に供給される。バーナ１６は、混合ガスＦ１Ａを、すなわち一次燃料Ｆ１と空気Ａとを、缶体１０の本体部４０内に供給する。
【００１９】
排気筒１８は、缶体１０の本体部４０に接続されており、さらに言えば、本体部４０のＸ方向側の箇所（燃焼ガスの流れ方向の最下流側の箇所）に接続されている。本体部４０内の燃焼ガスは、本体部４０内から排気筒１８に、排ガスとして排出される。
【００２０】
二次燃料供給部２４は、燃焼ガスの流れ方向においてバーナ１６よりも下流側の缶体１０内に、二次燃料Ｆ２を供給する。具体的には、二次燃料供給部２４は、図２に示すように、二次燃料供給ライン７０、７４と、二次燃料調整弁７２とを有する。二次燃料供給ライン７０は、燃料供給ライン６０に接続されている。より詳しくは、二次燃料供給ライン７０は、燃料供給ライン６０の、燃料供給部２０の接続箇所と一次燃料調整弁６２の接続箇所との間の箇所に、接続されている。従って、燃料供給ライン６０は、燃料供給部２０から、燃料Ｆのうちの少なくとも一部が、二次燃料Ｆ２として供給される。二次燃料調整弁７２は、二次燃料供給ライン７０に設けられている。二次燃料調整弁７２は、制御装置３０によって開閉が制御されることで、二次燃料供給ライン７０への二次燃料Ｆ２の供給量を調整する。
【００２１】
二次燃料供給ライン７４は、二次燃料供給ライン７０の、二次燃料調整弁７２との接続箇所よりも二次燃料Ｆ２の流れの下流側の箇所に接続されている。二次燃料供給ライン７４は、二次燃料調整弁７２を介して、二次燃料供給ライン７０から二次燃料Ｆ２が供給される。また、二次燃料供給ライン７４は、缶体１０の本体部４０にも接続されている。より詳しくは、二次燃料供給ライン７４は、本体部４０の、バーナ１６との接続箇所よりもＸ方向側（燃焼ガスの流れ方向の下流側）の箇所に接続されている。従って、二次燃料供給ライン７４は、燃焼ガスの流れ方向においてバーナ１６よりも下流側の缶体１０内に、二次燃料供給ライン７０からの二次燃料Ｆ２を供給する。さらに言えば、二次燃料供給ライン７４は、缶体１０内で一次燃料Ｆ１による燃焼が開始する箇所より下流側、すなわち図示しない着火手段よりも下流側に接続される。また、二次燃料供給ライン７４は、燃焼ガスの温度が８００℃以上となる位置、すなわち二次燃料Ｆ２が適切に自己燃焼してＣＯの発生を抑制可能な温度となる位置に接続されることが好ましい。また、二次燃料供給ライン７４は、燃焼促進空間Ｓよりも、Ｘ方向と反対側（燃焼ガスの流れ方向の上流側）の箇所に接続されることが好ましい。なお、本実施形態では、二次燃料供給ライン７４は、二次燃料供給ライン７０から分岐して２つ設けられ、それぞれが本体部４０に接続されている。ただし、二次燃料供給ライン７４の数は任意であり、例えば１つであってもよい。
【００２２】
図２に示すように、冷却ライン２６は、一方の端部が排気筒１８に接続され、他方の端部が二次燃料供給ライン７０に接続されている。冷却ライン２６は、排気筒１８からの排ガス、すなわち缶体１０から排出された燃焼ガスが、冷却用流体Ｇ０として供給される。冷却ライン２６は、二次燃料供給ライン７０の、二次燃料調整弁７２の接続箇所よりも二次燃料Ｆ２の流れの下流側の箇所であって、二次燃料供給ライン７４の接続箇所よりも二次燃料Ｆ２の流れの上流側の箇所に、接続されている。従って、冷却ライン２６を流れる冷却用流体Ｇ０は、二次燃料供給ライン７０を介して二次燃料供給ライン７４に供給され、二次燃料供給ライン７４から、燃焼ガスの流れ方向においてバーナ１６よりも下流側の缶体１０内に導入される。さらに言えば、二次燃料供給ライン７４は、二次燃料Ｆ２も供給されている。従って、二次燃料供給ライン７４内において、二次燃料Ｆ２と冷却用流体Ｇ０とが混合されて、混合ガスＦ２Ａが生成される。二次燃料供給ライン７４は、混合ガスＦ２Ａを、すなわち二次燃料Ｆ２と冷却用流体Ｇ０とを、缶体１０内に導入する。
【００２３】
また、流量調整部２８は、冷却ライン２６に設けられる。流量調整部２８は、制御装置３０の制御により、冷却ライン２６から二次燃料供給ライン７４を介して缶体１０内に導入される冷却用流体Ｇ０の供給量を調整する。本実施形態において、流量調整部２８は、ファンである。流量調整部２８は、排気筒１８から冷却用流体Ｇ０（排ガス）を吸引して冷却ライン２６内に供給し、冷却ライン２６内に供給した冷却用流体Ｇ０を、二次燃料供給ライン７４を介して缶体１０内に供給する。流量調整部２８は、制御装置３０により、内蔵する羽根部(図示略)の回転数が制御されることで、缶体１０に供給する冷却用流体Ｇ０の供給量を調整する。ただし、流量調整部２８は、制御装置３０の制御により供給する冷却用流体Ｇ０の供給量を調整可能であれば、回転数を制御されることに限られず、任意の方法で冷却用流体Ｇ０の供給量を調整してよい。例えば、流量調整部２８は、内蔵するベーンの開度が制御されることで、冷却用流体Ｇ０の供給量を調整してもよい。
【００２４】
なお、本実施形態においては、冷却ライン２６と、二次燃料供給ライン７０と、二次燃料供給ライン７４とを、それぞれの別の管として説明している。ただし、冷却ライン２６と二次燃料供給ライン７０と二次燃料供給ライン７４とは、接続されているため、冷却ライン２６と二次燃料供給ライン７０と二次燃料供給ライン７４とを、１つの管である、と言い換えることもできる。
【００２５】
以上のように構成されるボイラ１は、まず、燃料供給ライン６０から導入された一次燃料Ｆ１と、送風機１２から供給された空気Ａとが、ダクト１４内で混合され、混合ガスＦ１Ａが生成される。混合ガスＦ１Ａは、バーナ１６から、缶体１０の本体部４０内に供給される。本体部４０内に供給された混合ガスＦ１Ａは、着火手段（図示略）により着火され、バーナ１６にて火炎を伴う燃焼反応中の燃焼ガスが形成される。燃焼ガスは、本体部４０内の水管５１、５２、５３と熱交換しつつ、Ｘ方向側に流れる。また、冷却ライン２６から導入された冷却用流体Ｇ０と、二次燃料供給ライン７０から導入された二次燃料Ｆ２とは、二次燃料供給ライン７４内で混合され、混合ガスＦ２Ａとして、本体部４０内のバーナ１６よりも燃焼ガスの流れの下流側の箇所に導入される。この混合ガスＦ２Ａは、燃焼ガスに接触して燃焼する。このように、ボイラ１は、バーナ１６と二次燃料供給ライン７４とから混合ガスＦ１Ａ、Ｆ２Ａを供給することで、二段燃焼を行う。混合ガスＦ２Ａが供給されて二段燃焼した燃焼ガスは、本体部４０内の水管５１、５２、５３と熱交換しつつさらにＸ方向側に流れ、排気筒１８から排ガスとして排出される。
【００２６】
本実施形態に係るボイラ１は、このように二段燃焼を行うことで、缶体１０から排出される燃焼ガスに含まれるＮＯｘ量とＣＯ量とを低くすることができる。ここで、二次燃料Ｆ２を自己燃焼させてＣＯの発生を抑制するためには、二次燃料Ｆ２の供給位置の温度を、ある程度高く保つことが好ましい。しかし、二次燃料Ｆ２の供給位置の温度を高くし過ぎると、二次燃料Ｆ２による燃焼温度（燃焼によって到達する最高温度）が高くなり過ぎ、燃焼ガス中のＮＯｘの量が増加するおそれがある。従って、ボイラ１において二段燃焼を行う場合には、ＮＯｘ量とＣＯ量とを抑制するために、缶体１０内の温度を所定の範囲内に保つことが好ましい。
【００２７】
本実施形態に係るボイラ１は、冷却用流体Ｇ０を缶体１０内に導入することで、缶体１０内の温度を所定の範囲内に保っている。冷却用流体Ｇ０は、燃焼ガスによって燃焼しない流体であり、缶体１０内の燃焼ガスよりも低温であるため、缶体１０内の温度を低下させることができる。ここで、缶体１０内の冷却用流体Ｇ０を供給した位置、言い換えれば、缶体１０内の二次燃料供給ライン７４が接続されている位置を、供給位置とする。冷却ライン２６は、缶体１０内の供給位置に冷却用流体Ｇ０を供給することで、供給位置の温度を低減させる。ここで、供給位置と、供給位置よりも所定距離だけＸ方向側の位置と、の間の缶体１０内の空間を、所定空間とする。冷却ライン２６は、供給位置に冷却用流体Ｇ０を供給することで、この所定空間の温度を低減させているともいえる。第１実施形態において所定空間は、二次燃料Ｆ２が供給される供給位置から燃焼ガスの下流側にわたる空間である。すなわち、冷却ライン２６は、供給位置に冷却用流体Ｇ０を供給することで、一次燃料Ｆ１の未燃分及び二次燃料Ｆ２、又は二次燃料Ｆ２が燃焼する空間の温度を低減しているともいえる。言い換えれば、所定空間とは、一次燃料Ｆ１及び二次燃料Ｆ２のうち、少なくとも二次燃料Ｆ２が燃焼する空間であるといえる。なお、本実施形態では、供給位置が固定されているため、所定空間は、缶体１０内で位置が固定された空間であるといえ、缶体１０内で位置が移動するものではない。
【００２８】
このように、ボイラ１は、冷却用流体Ｇ０を缶体１０内に導入することで、缶体１０内の所定空間の温度を低減している。さらに、ボイラ１は、制御装置３０によって供給する冷却用流体Ｇ０の量を調整することで、缶体１０内の温度を所定の範囲内に保っている。以下、制御装置３０について説明する。
【００２９】
（制御装置の構成）
図３は、第１実施形態に係る制御装置の模式的なブロック図である。図３に示すように、制御装置３０は、制御部８０と、記憶部８２とを有する。制御装置３０は、ボイラ１を制御するコンピュータである。記憶部８２は、制御部８０の演算内容やプログラムの情報などを記憶するメモリである。記憶部８２は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、及びフラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの外部記憶装置を少なくとも１つ含む。
【００３０】
制御部８０は、演算装置、すなわちＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）である。制御部８０は、空気制御部８４と、一次燃料制御部８６と、二次燃料制御部８８と、流体制御部９０とを有する。空気制御部８４と、一次燃料制御部８６と、二次燃料制御部８８と、流体制御部９０とは、記憶部８２に記憶されたソフトウェア（プログラム）を読み出すことで、後述する処理を実行する。ただし、空気制御部８４と、一次燃料制御部８６と、二次燃料制御部８８と、流体制御部９０とは、それぞれ専用のハードウェア回路で構成されていてもよい。
【００３１】
空気制御部８４は、缶体１０に供給する空気Ａの供給量を算出し、算出した供給量となるよう、缶体１０に供給する空気Ａの供給量を制御する。具体的には、空気制御部８４は、例えばボイラ１に対して指示された燃焼段階に応じて、すなわちどのような燃焼段階でボイラ１を運転するかの指示に応じて、空気Ａの供給量を算出する。例えば、本実施形態では、燃焼段階と空気Ａの量との関係を示す情報を、記憶部８２に記憶させている。空気制御部８４は、この情報を記憶部８２から読出し、指示された燃焼段階をこの関係に代入することで、空気Ａの供給量を算出する。例えば、空気Ａの供給量は、指示された燃焼段階が大きくなるほど、すなわち高燃焼になるほど大きくなるように設定されている。なお、空気Ａの供給量の算出方法は、これに限られず任意に設定されてよい。また、本実施形態におけるボイラ１は、燃焼量毎に燃焼段階が複数設定されており、例えば、停止、低燃焼、中燃焼、及び高燃焼の４つが設定されている。
【００３２】
空気制御部８４は、このようにして算出した量の空気Ａが供給されるように、送風機１２を制御する。例えば、空気制御部８４は、図１に示す減圧部材１２Ａよりも上流側に設けられた図示しないダンパの開度を調整することで、算出した量の空気Ａをダクト１４に供給させる。例えば、空気制御部８４は、図１に示すエア差圧センサ１２Ｂから、減圧部材１２Ａの上流側と下流側との差圧の情報を取得する。空気制御部８４は、エア差圧センサ１２Ｂが検出した差圧の情報から、実際にダクト１４に供給されている空気Ａの量を取得し、取得した空気Ａの実際の供給量に基づき、算出した量の空気Ａを実際に供給するように、ダンパの開度を調整する。なお、空気制御部８４は、空気Ａの供給量の制御を行う際に、ダンパの開度を調整することに限られない。例えば、空気制御部８４は、インバータによって送風機１２の回転数を制御することで、空気Ａの供給量を制御してもよいし、インバータとダンパとの両方を用いて空気Ａの供給量を制御してもよい。
【００３３】
一次燃料制御部８６は、缶体１０に供給する一次燃料Ｆ１の供給量を算出し、算出した供給量となるよう、缶体１０に供給する一次燃料Ｆ１の供給量を制御する。具体的には、一次燃料制御部８６は、ダクト１４への空気Ａの供給量に基づき、一次燃料Ｆ１の目標供給量を算出する。一次燃料制御部８６は、図１に示すエア差圧センサ１２Ｂから、減圧部材１２Ａの上流側と下流側との差圧の情報を取得し、取得した差圧の情報から、ダクト１４への空気Ａの供給量を取得する。また、一次燃料制御部８６は、空気制御部８４から、空気Ａの供給量の情報を取得してもよい。そして、本実施形態では、空気Ａの量と一次燃料Ｆ１の量との関係を示す情報を、記憶部８２に記憶させている。一次燃料制御部８６は、空気Ａの量と一次燃料Ｆ１の量との関係を示す情報を記憶部８２から読出し、取得した空気Ａの供給量をこの関係に代入することで、一次燃料Ｆ１の目標供給量を算出する。このように、ボイラ１は、一次燃料制御部８６により、空気Ａの量と一次燃料Ｆ１の量との関係を示す情報に基づいて算出した目標供給量の一次燃料Ｆ１を供給するように制御を実行するが、目標供給量の一次燃料Ｆ１の供給方法は、これに限られない。例えば、ボイラ１は、機械式のガバナを燃料供給ライン６０に設け、減圧部材１２Ａの上流側と下流側との差圧（すなわちエア差圧センサ１２Ｂが検出する差圧）に応じてガバナの動作量を変化させることにより、目標供給量の一次燃料Ｆ１を供給するように制御してもよい。すなわち、ガバナの動作量を、空気Ａの供給量（差圧）と関連付けて設定しておき、空気Ａの供給量に応じてガバナを作動させることで、目標供給量の一次燃料Ｆ１を供給させてもよい。なお、一次燃料Ｆ１の目標供給量は、一次燃料Ｆ１の燃焼後の燃焼ガスに含有される酸素の割合が、例えば６％以上１０％以下となるように、好ましくは８％程度となるように設定されている。なお、燃焼ガスに含有される酸素の割合とは、燃焼ガスの全体量に対する燃焼ガスに含有される酸素量の割合を指す。また、一次燃料Ｆ１の燃焼後の燃焼ガスとは、一次燃料Ｆ１の燃焼反応が完了した状態の燃焼ガスを指し、一次燃料Ｆ１の燃焼反応が完了した状態であって二次燃料Ｆ２が供給されていない状態の燃焼ガスを指す、ともいえる。なお、燃焼反応は、上述した「燃焼反応が完了した状態の燃焼ガス」中においても極微量であるが継続している場合もあるので、「燃焼反応の完了」とは、燃焼反応の１００％の完結、すなわち完全燃焼を意味するものではない場合もある。なお、一次燃料Ｆ１の目標供給量は、混合ガスＦ１Ａにおける空気比が所定の値となるように設定されていると言い換えることもできる。この場合、空気比は、例えば１．４以上２．０以下であることが好ましい。なお、一次燃料Ｆ１の目標供給量は、以上の説明に限られず任意の方法で算出されてもよい。
【００３４】
一次燃料制御部８６は、このように算出した目標供給量の一次燃料Ｆ１が供給されるように、一次燃料供給部２２を制御する。具体的には、一次燃料制御部８６は、一次燃料調整弁６２の開度を制御することで、算出した供給量分の一次燃料Ｆ１を、缶体１０へ供給させる。本実施形態において、一次燃料制御部８６は、燃料差圧センサ６６から、減圧部材６４の上流側と下流側との一次燃料Ｆ１の差圧の情報を取得し、この差圧の情報から、実際に缶体１０に供給されている一次燃料Ｆ１の量を取得してもよい。この場合、一次燃料制御部８６は、実際に供給されている一次燃料Ｆ１の量が、目標供給量となるように、一次燃料調整弁６２の開度を調整する。なお、一次燃料制御部８６は、一次燃料Ｆ１の供給量の制御を行う際に、一次燃料調整弁６２の開度を調整することに限られない。例えば、一次燃料制御部８６は、燃料供給ライン６０に設けられた機械式のガバナによって、一次燃料Ｆ１の供給量を制御してもよいし、ガバナと一次燃料調整弁６２との両方を用いて、一次燃料Ｆ１の供給量を制御してもよい。
【００３５】
二次燃料制御部８８は、缶体１０に供給する二次燃料Ｆ２の供給量を算出し、算出した供給量となるよう、缶体１０に供給する二次燃料Ｆ２の供給量を制御する。具体的には、二次燃料制御部８８は、燃料差圧センサ６６から、減圧部材６４の上流側と下流側との一次燃料Ｆ１の差圧の情報を取得し、取得した差圧の情報から、缶体１０への一次燃料Ｆ１の供給量を取得する。また、二次燃料制御部８８は、一次燃料制御部８６から、一次燃料Ｆ１の供給量の情報を取得してもよい。そして、本実施形態では、一次燃料Ｆ１の量と二次燃料Ｆ２の量との関係を示す情報を、記憶部８２に記憶させている。二次燃料制御部８８は、一次燃料Ｆ１の量と二次燃料Ｆ２の量との関係を示す情報を記憶部８２から読出し、取得した一次燃料Ｆ１の供給量をこの関係に代入することで、二次燃料Ｆ２の目標供給量を算出する。二次燃料Ｆ２の目標供給量は、二次燃料Ｆ２の燃焼後の燃焼ガスに含有される酸素の割合が、例えば２％以上６％以下となるように、好ましくは４％程度となるように、設定されている。なお、二次燃料Ｆ２の燃焼後の燃焼ガスとは、二次燃料Ｆ２の燃焼反応が完了した状態の燃焼ガスを指す。さらに言えば、二次燃料Ｆ２の燃焼後の燃焼ガスとは、一次燃料Ｆ１と二次燃料Ｆ２との両方の燃焼反応が完了した状態の燃焼ガスであると言い換えてもよく、缶体１０から排出される燃焼ガス（排ガス）であると言い換えてもよい。また、二次燃料Ｆ２の目標供給量は、混合ガスＦ１Ａと混合ガスＦ２Ａとを合計した場合の空気比が所定の値となるように設定されていると言い換えることもできる。この場合、空気比は、例えば１．１以上１．４以下であることが好ましい。なお、二次燃料Ｆ２の目標供給量は、以上の説明に限られず任意の方法で算出されてもよい。
【００３６】
このように、二次燃料Ｆ２の目標供給量は、一次燃料Ｆ１の供給量に応じて設定される。一次燃料Ｆ１の供給量が燃料差圧センサ６６からの差圧の情報で調整される場合は、二次燃料Ｆ２の供給も、一次燃料Ｆ１の供給量に応じることで適切に行われる。ただし、二次燃料Ｆ２の目標供給量の算出方法は、これに限られない。例えば、排気筒１８内に酸素濃度センサを設け、二次燃料制御部８８は、この酸素濃度センサによる排気筒１８内の燃焼ガスに含まれる酸素濃度の検出結果に応じて、二次燃料Ｆ２の燃焼後の燃焼ガスに含有される酸素の割合が所定割合になるように、二次燃料Ｆ２の目標供給量を設定してもよい。
【００３７】
二次燃料制御部８８は、このように算出した目標供給量の二次燃料Ｆ２が供給されるように、二次燃料供給部２４を制御する。具体的には、二次燃料制御部８８は、二次燃料調整弁７２の開度を制御することで、算出した供給量分の二次燃料Ｆ２を、缶体１０へ供給させる。なお、二次燃料制御部８８は、二次燃料Ｆ２の供給量の制御を行う際に、二次燃料調整弁７２の開度を調整することに限られない。例えば、二次燃料制御部８８は、二次燃料供給ライン７０に設けられた機械式のガバナによって、二次燃料Ｆ２の供給量を制御してもよいし、ガバナと二次燃料調整弁７２との両方を用いて、二次燃料Ｆ２の供給量を制御してもよい。
【００３８】
なお、二次燃料Ｆ２の供給量は、燃焼ガスに８％程度含まれていた酸素を、燃焼によって４％程度まで消費可能な量であるといえ、一次燃料Ｆ１の供給量に比例する。すなわち、二次燃料制御部８８は、一次燃料Ｆ１の供給量の増加に比例して、二次燃料Ｆ２の供給量を増加させる。
【００３９】
流体制御部９０は、流量調整部２８を制御して、二次燃料Ｆ２の供給量に応じて缶体１０内に供給する冷却用流体Ｇ０の量を変化させる。より詳しくは、流体制御部９０は、缶体１０に供給する冷却用流体Ｇ０の供給量を算出し、算出した供給量となるよう、缶体１０に供給する冷却用流体Ｇ０の供給量を制御する。流体制御部９０は、流量調整部２８を制御することで、算出した供給量分の冷却用流体Ｇ０を、缶体１０へ供給させる。
【００４０】
流体制御部９０は、二次燃料Ｆ２の供給量に基づき、缶体１０内に供給する冷却用流体Ｇ０の量を算出する。具体的には、流体制御部９０は、缶体１０内の所定空間の温度が所定温度範囲内となる、冷却用流体Ｇ０の量を算出する。所定温度範囲は、８００℃以上１２００℃以下であるが、１０００℃以上１２００℃以下であることがさらに好ましい。また、上述のように、所定空間は、一次燃料Ｆ１の未燃分及び二次燃料Ｆ２、又は二次燃料Ｆ２が燃焼する空間であるため、流体制御部９０は、流量調整部２８を制御して、一次燃料Ｆ１及び二次燃料Ｆ２による燃焼の燃焼温度が所定温度範囲となる冷却用流体Ｇ０の流量を調整しているといえる。言い換えれば、流体制御部９０は、所定空間の燃焼温度を所定温度範囲とすることが可能な流量分の冷却用流体Ｇ０を供給しているといえる。例えば、本実施形態では、缶体１０内の所定空間の温度を所定温度範囲内とするような、二次燃料Ｆ２の量と冷却用流体Ｇ０の量との関係を示す情報を、記憶部８２に記憶させている。空気制御部８４は、この情報を記憶部８２から読出し、二次燃料Ｆ２の供給量をこの関係に代入することで、冷却用流体Ｇ０の供給量を算出する。なお、二次燃料Ｆ２の供給位置（二次燃料供給ライン７４の接続位置）は、燃焼ガスの温度が８００℃以上となる位置に設けられているため、流体制御部９０は、所定位置の温度が１２００℃以下となるように、冷却用流体Ｇ０の量を制御しているということもできる。
【００４１】
流体制御部９０は、このように、二次燃料Ｆ２の供給量に基づき、缶体１０への冷却用流体Ｇ０の供給量を算出している。ただし、冷却用流体Ｇ０の供給量の算出方法は、これに限られない。例えば、流体制御部９０は、一次燃料Ｆ１の供給量に基づき、缶体１０への冷却用流体Ｇ０の供給量を算出してもよいし、ダクト１４への空気Ａの供給量に基づき、缶体１０への冷却用流体Ｇ０の供給量を算出してもよいし、ボイラ１に対して指示された燃焼段階に基づき、缶体１０への冷却用流体Ｇ０の供給量を算出してもよい。この場合、例えば、流体制御部９０は、一次燃料Ｆ１の量と冷却用流体Ｇ０の量との関係を示す情報、空気Ａの量と冷却用流体Ｇ０の量との関係を示す情報、又は燃焼段階と冷却用流体Ｇ０の量との関係を示す情報を、記憶部８２に記憶させる。流体制御部９０は、この情報を記憶部８２から読出し、一次燃料Ｆ１の供給量、空気Ａの供給量、又は燃焼段階をこの関係に代入することで、冷却用流体Ｇ０の供給量を算出する。また、ボイラ１は、窒素酸化物濃度センサを排気筒１８に設けて、窒素酸化物濃度センサの検出結果に基づき、缶体１０への冷却用流体Ｇ０の供給量を算出してもよい。この場合、流体制御部９０は、窒素酸化物濃度センサが検出した排気筒１８内の冷却用流体Ｇ０の窒素酸化物濃度の情報を取得する。そして、流体制御部９０は、取得した窒素酸化物濃度から、窒素酸化物の含有量が予め定めた所定範囲となる、冷却用流体Ｇ０の流量を算出する。流体制御部９０は、流量調整部２８を制御して、その算出した流量分の冷却用流体Ｇ０を、缶体１０に供給させる。
【００４２】
上述のように、冷却用流体Ｇ０は、燃焼ガスの温度を低減させることができ、冷却用流体Ｇ０の供給量が多いほど、より温度を低減することができる。ここで、缶体１０内の燃焼温度は、燃焼量、すなわち一次燃料Ｆ１と二次燃料Ｆ２と空気Ａとの供給量に依存するが、二次燃料Ｆ２の供給量が一次燃料Ｆ１の供給量に基づき算出され、一次燃料Ｆ１の供給量は空気Ａの供給量に基づき算出される。すなわち、一次燃料Ｆ１と二次燃料Ｆ２と空気Ａとの供給量は、互いに関連性を有する。従って、缶体１０内の燃焼温度は、一次燃料Ｆ１の供給量に依存するといえる。従って、流体制御部９０は、所定空間の温度を所定温度範囲に保つために、一次燃料Ｆ１の供給量に応じて、冷却用流体Ｇ０の供給量を変化させているといえる。すなわち、流体制御部９０は、一次燃料Ｆ１の供給量が多いほど供給する冷却用流体Ｇ０の量を多くし、一次燃料Ｆ１の供給量が少ないほど供給する冷却用流体Ｇ０の量を少なくしている。
【００４３】
冷却用流体Ｇ０の供給量についてさらに説明する。図４は、一次燃料量と二次燃料量と冷却用流体量との関係を示すグラフである。図４は、横軸が一次燃料Ｆ１の供給量である。線分Ｌ１は、一次燃料Ｆ１の供給量に対する二次燃料Ｆ２の供給量の関係を示している。線分Ｌ１に示すように、二次燃料制御部８８は、一次燃料Ｆ１の供給量の直線的な増加に従い、二次燃料Ｆ２の供給量を直線状に増加させている。すなわち、一次燃料Ｆ１の供給量が増加した場合の二次燃料Ｆ２の流量が増加する割合は、概ね一定である。線分Ｌ２は、一次燃料Ｆ１の供給量に対する冷却用流体Ｇ０の供給量の関係を示している。線分Ｌ２に示すように、流体制御部９０は、一次燃料Ｆ１の供給量が直線状に増加した場合に、二次燃料Ｆ２の供給量を下に凸の二次曲線状に増加させている。すなわち、流体制御部９０は、一次燃料Ｆ１の供給量が多いほど、一次燃料Ｆ１の供給量が増加した場合の冷却用流体Ｇ０の供給量が増加する割合を高くするように、冷却用流体Ｇ０の供給量を制御している。一次燃料Ｆ１の供給量が多い高燃焼状態の場合、缶体１０の温度の上昇率が高くなるおそれがある。流体制御部９０は、線分Ｌ２のように高燃焼状態の場合の冷却用流体Ｇ０の供給量をより多くすることで、高燃焼状態における温度上昇を好適に抑制することができる。
【００４４】
制御装置３０は、以上のような構成となっている。次に、制御装置３０による燃料などの供給方法のフローを、フローチャートに基づき説明する。図５は、第１実施形態に係る制御部の制御フローを説明するフローチャートである。図５に示すように、最初に、制御部８０は、空気制御部８４により、空気Ａの供給量を算出し、算出した量の空気Ａが供給されるように、送風量を制御する（ステップＳ１０）。そして、制御部８０は、一次燃料制御部８６により、空気Ａの供給量に基づき一次燃料Ｆ１の供給量を算出し、算出した量の一次燃料Ｆ１が供給されるように、一次燃料調整弁６２を制御する（ステップＳ１２）。そして、制御部８０は、二次燃料制御部８８により、一次燃料Ｆ１の供給量に基づき二次燃料Ｆ２の供給量を算出し、算出した量の二次燃料Ｆ２が供給されるように、二次燃料調整弁７２を制御する（ステップＳ１４）。そして、制御部８０は、流体制御部９０により、二次燃料Ｆ２の供給量に基づき、缶体１０内の所定空間が所定温度範囲（例えば８００℃以上１２００℃以下）となるような冷却用流体Ｇ０の供給量を算出し、算出した量の冷却用流体Ｇ０が供給されるように、流量調整部２８を制御する（ステップＳ１６）。このように、一次燃料Ｆ１、空気Ａ、二次燃料Ｆ２、及び冷却用流体Ｇ０を供給することで、本処理は終了する。
【００４５】
なお、図５の説明では、燃焼段階の検出、燃焼段階に基づく空気Ａの供給制御、空気ＡＡの供給量に基づく一次燃料Ｆ１の供給制御、一次燃料Ｆ１の供給量に基づく二次燃料Ｆ２の供給制御、二次燃料Ｆ２の供給量に基づく冷却用流体Ｇ０の供給制御を、この順で行っている。ただし、各制御は、この順で行われることに限られない。例えば、制御装置３０は、燃焼段階と空気Ａの供給量の関係を示す情報（テーブル）と、燃焼段階と一次燃料Ｆ１の供給量の関係を示す情報と、燃焼段階と二次燃料Ｆ２の供給量の関係を示す情報と、燃焼段階と冷却用流体Ｇ０の供給量の関係を示す情報とを、予め記憶部８２に記憶させていてもよい。この場合、制御装置３０は、これらの情報を読み出して、ボイラ１に対して指示された燃焼段階から、空気Ａの供給量と一次燃料Ｆ１の供給量と二次燃料Ｆ２の供給量と冷却用流体Ｇ０の供給量とを算出して、算出した供給量となるように、空気Ａと一次燃料Ｆ１と二次燃料Ｆ２と冷却用流体Ｇ０とを供給する。制御装置３０は、このように供給制御した後に、上述のような、空気Ａの供給量に基づく一次燃料Ｆ１の供給制御と、一次燃料Ｆ１の供給量に基づく二次燃料Ｆ２の供給制御と、二次燃料Ｆ２の供給量に基づく冷却用流体Ｇ０の供給制御とを行って、供給量を微調整してもよい。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態に係るボイラ１は、水管５１、５２、５３を有する缶体１０と、バーナ１６と、二次燃料供給部２４と、冷却ライン２６と、流量調整部２８と、制御部８０とを有する。バーナ１６は、缶体１０に接続され、缶体１０内に一次燃料Ｆ１及び空気Ａを供給する。二次燃料供給部２４は、燃焼ガスの流れ方向においてバーナ１６よりも下流側の缶体１０内に、二次燃料Ｆ２を供給する。冷却ライン２６は、燃焼ガスの流れ方向においてバーナ１６よりも下流側の缶体１０内の、所定空間の温度を低減する冷却用流体Ｇ０を導入する。流量調整部２８は、冷却ライン２６に設けられ、冷却ライン２６から缶体１０内に導入される冷却用流体Ｇ０の流量を調整可能である。制御部８０は、流量調整部２８を制御し、所定空間の温度が８００℃以上１２００℃以下となる、缶体１０内に導入される冷却用流体Ｇ０の流量を供給する。
【００４７】
本実施形態に係るボイラ１は、缶体１０内の所定空間の温度を８００℃以上とすることで、ＣＯの発生を抑制する。さらに、ボイラ１は、冷却用流体Ｇ０により、缶体１０内の所定空間の温度を１２００℃以下とすることで、ＮＯｘを低減する。ここで、例えば、上述のように複数の燃焼段階を有するボイラ１が低燃焼している場合において、要求負荷から、燃焼段階を移行して燃焼量を増加させると、温度上昇が大きくなるため、所定空間での温度を８００℃〜１２００℃に保つことが困難となるおそれがある。それに対し、本実施形態に係るボイラ１は、冷却用流体Ｇ０によって冷却することで、所定空間での温度を８００℃〜１２００℃に制御することができる。従って、このボイラ１によると、燃焼段階が変わっても、流量調整部２８を制御して冷却用流体Ｇ０の流量を調整することで、適切にＮＯｘ及びＣＯを低減させることができる。さらに言えば、本実施形態に係るボイラ１は、一次燃料Ｆ１、二次燃料Ｆ２、又は空気Ａの量に応じて冷却用流体Ｇ０の供給量を制御してよい。この場合、ボイラ１は、例えば、一次燃料Ｆ１や二次燃料Ｆ２や空気Ａの供給量が少ない場合に冷却用流体Ｇ０の供給量が余分となって温度が低くなり過ぎることや、一次燃料Ｆ１や二次燃料Ｆ２や空気Ａの供給量が多い場合に冷却用流体Ｇ０の供給量が足りずに温度が高くなり過ぎることなどを抑制することができる。
【００４８】
また、制御部８０は、一次燃料Ｆ１の供給量が多いほど、一次燃料Ｆ１の供給量が増加した場合の冷却用流体Ｇ０の流量が増加する割合が高くなるように、流量調整部２８を制御する。このボイラ１は、このように高燃焼状態の場合の冷却用流体Ｇ０の供給量をより多くすることで、高燃焼状態における温度上昇を好適に抑制することができる。
【００４９】
また、二次燃料供給部２４（二次燃料供給ライン７０）は、冷却ライン２６と接続されており、二次燃料Ｆ２を冷却用流体Ｇ０と混合した状態で、缶体１０内に供給する。このボイラ１は、二次燃料Ｆ２を冷却用流体Ｇ０に混合した状態で缶体１０内に供給するため、二次燃料Ｆ２によって好適に二段燃焼させつつ、冷却用流体Ｇ０によって温度が高くなり過ぎることを抑制することができる。
【００５０】
ただし、冷却ライン２６は、二次燃料供給部２４と接続されていなくてもよく、二次燃料Ｆ２と冷却用流体Ｇ０とは、混合されずに別々に缶体１０内に供給されてもよい。この場合、冷却ライン２６は、二次燃料供給部２４よりも燃焼ガスの流れの上流側で、缶体１０に接続されることが好ましい。すなわちこの場合、冷却ライン２６は、図示しない着火手段と二次燃料供給部２４（二次燃料供給ライン７４）との間の位置に接続される。従って、この場合、二次燃料供給部２４は、燃焼ガスの流れ方向において冷却ライン２６よりも下流側の缶体１０内に、二次燃料Ｆ２を供給するといえる。このように、二次燃料Ｆ２を冷却用流体Ｇ０よりも下流側に供給することで、燃焼ガスを冷却し、かつ、二次燃料Ｆ２との反応を緩慢して温度上昇を抑えることができる。また、二次燃料Ｆ２を冷却用流体Ｇ０よりも下流側に供給することで、すなわち冷却用流体Ｇ０を二次燃料Ｆ２より上流側に供給することで、冷却用流体Ｇ０によって、一次燃料Ｆ１による燃焼ガスの火炎が下流側に向かうことを遮断することができる。これにより、燃焼ガスの火炎が二次燃料Ｆ２に接触することを抑制し、二次燃料Ｆ２が火炎で燃焼することによる温度上昇を抑えることもできる。
【００５１】
また、流量調整部２８は、缶体１０内から排出される排ガスを冷却ライン２６内に供給するファンである。また、冷却ライン２６は、流量調整部２８から供給された排ガスを、冷却用流体Ｇ０として缶体１０内に導入する。このボイラ１は、排ガスを冷却用流体Ｇ０として用いることで、缶体１０内を好適に冷却することができる。さらに、排ガスを缶体１０内に導入することで、ＥＧＲ（Exhaust  Gas  Recirculation）としても機能し、ＮＯｘを好適に低減することができる。また、流量調整部２８をファンとすることで、冷却用流体Ｇ０としての排ガスを好適に取り込むことができ、排ガスの取り込み量も好適に制御することができる。
【００５２】
ただし、冷却用流体Ｇ０は、排ガスであることに限られず、燃焼ガスによって上昇した缶体１０内の温度を低減可能な流体であれば、任意の流体であってよい。より詳しくは、冷却用流体Ｇ０は、燃焼ガスによって燃焼しない流体であり、缶体１０内の燃焼ガスよりも低温の流体であることが好ましい。冷却用流体Ｇ０は、気体であることが好ましいが、液体であってもよい。排ガス以外の冷却用流体Ｇ０としては、例えば、蒸気、水、又は不活性ガスが挙げられる。すなわち、冷却ライン２６は、缶体１０内から排出される排ガスと、蒸気と、水と、不活性ガスとのうち少なくとも１つ以上を、冷却用流体Ｇ０として缶体１０内に導入すればよい。このような冷却用流体Ｇ０を用いることで、缶体１０内の温度上昇を好適に抑えることができる。なお、不活性ガスとしては、例えば、窒素、二酸化炭素、又はアルゴンなどが挙げられる。
【００５３】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態に係るボイラ１ａは、蒸気を冷却用流体として蒸気を用いた場合の例を示している。第２実施形態において第１実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。
【００５４】
図６は、第２実施形態に係るボイラの模式的な断面図である。図６に示すように、第２実施形態に係るボイラ１ａは、冷却ライン２６ａと、流量調整部２８ａとを有する。冷却ライン２６ａは、一方の端部が上部ヘッダ４２やスチームヘッダに接続され（図示略）、他方の端部が、エゼクタ７６ａを介して二次燃料供給ライン７０に接続されている。冷却ライン２６ａは、上部ヘッダ４２からの蒸気が、冷却用流体Ｇ０ａとして供給される。冷却ライン２６ａを流れる冷却用流体Ｇ０ａは、二次燃料供給ライン７０を介して二次燃料供給ライン７４に供給され、二次燃料Ｆ２と混合された状態で、缶体１０内に導入される。流量調整部２８ａは、制御装置３０の流体制御部９０によって開閉制御される開閉弁である。流量調整部２８ａは、開閉制御されることで、缶体１０内への冷却用流体Ｇ０ａの供給量を調整する。なお、冷却用流体Ｇ０ａは、蒸気であるため、冷却ライン２６ａには、冷却用流体Ｇ０ａを取り込むためのファンが設けられていなくてよい。
【００５５】
図７は、第２実施形態に係るエゼクタの模式図である。図７に示すように、エゼクタ７６ａは、内筒７６ａ１と外筒７６ａ２とを有する。内筒７６ａ１は、外筒７６ａ２の内部に設けられている。内筒７６ａ１は、一方の端部が冷却ライン２６ａに接続され、他方の端部が先細形状となっている。外筒７６ａ２は、一方の端部が二次燃料供給ライン７０に接続され、他方の端部が二次燃料供給ライン７４に接続されている。冷却ライン２６ａから内筒７６ａ１に供給された冷却用流体Ｇ０ａは、内筒７６ａ１から外筒７６ａ２内に噴射され、外筒７６ａ２から二次燃料供給ライン７４に流れる。一方、二次燃料Ｆ２は、冷却用流体Ｇ０ａの外筒７６ａ２内への噴射により、二次燃料供給ライン７０内から外筒７６ａ２内に吸引される。外筒７６ａ２内に吸引された二次燃料Ｆ２は、外筒７６ａ２から二次燃料供給ライン７４に流れ、冷却用流体Ｇ０ａに混合される。
【００５６】
第２実施形態に係るボイラ１ａのように、蒸気を冷却用流体Ｇ０ａとして用いても、第１実施形態と同様に、適切にＮＯｘ及びＣＯを低減させることができる。また、第２実施形態に係るボイラ１ａは、冷却用流体Ｇ０ａが流れる冷却ライン２６ａと、二次燃料Ｆ２が流れる二次燃料供給ライン７０とに接続されるエゼクタ７６ａを有する。エゼクタ７６ａは、冷却ライン２６ａからの冷却用流体Ｇ０ａを内部に噴射させることで、二次燃料供給ライン７０から二次燃料Ｆ２を吸引し、二次燃料Ｆ２と冷却用流体Ｇ０ａとを、接続されている二次燃料供給ライン７４に供給する。このように、ボイラ１ａは、冷却用流体Ｇ０ａの蒸気圧を利用して二次燃料Ｆ２を取り込むエゼクタ７６ａを有することで、二次燃料Ｆ２の供給圧力が低い場合でも、二次燃料Ｆ２を適切に取り込んで、冷却用流体Ｇ０ａと混合することが可能となる。また、例えば乾き度の低い蒸気を用いた二次燃焼を行うことも可能となる。
【符号の説明】
【００５７】
１、１ａ…ボイラ、１０…缶体、１２…送風機、１２Ａ…減圧部材、１２Ｂ…エア差圧センサ、１４…ダクト、１６…バーナ、１８…排気筒、２０…燃料供給部、２２…一次燃料供給部、２４…二次燃料供給部、２６、２６ａ…冷却ライン、２８、２８ａ…流量調整部、３０…制御装置、４０…本体部、４２…上部ヘッダ、４４…下部ヘッダ、５０…水管群、５１、５２、５３…水管、５４…連結壁、６０…燃料供給ライン、６２…一次燃料調整弁、６４…減圧部材、６６…燃料差圧センサ、７０、７４…二次燃料供給ライン、７２…二次燃料調整弁、７６ａ…エゼクタ、７６ａ１…内筒、７６ａ２…外筒、８０…制御部、８２…記憶部、８４…空気制御部、８６…一次燃料制御部、８８…二次燃料制御部、９０…流体制御部、Ａ…空気、Ｆ…燃料、Ｆ１…一次燃料、Ｆ１Ａ、Ｆ２Ａ…混合ガス、Ｆ２…二次燃料、Ｇ０、Ｇ０ａ…冷却用流体、Ｌ１、Ｌ２…線分、Ｓ…燃焼促進空間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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