(57)【要約】【課題】水分を多く含む燃料であっても確実に乾燥を行なうことができるボイラ及びその制御方法を提供すること。【解決手段】燃料を燃焼させるボイラ本体２と、ボイラ本体２の排ガスから熱を回収する節炭器８と、節炭器８を経た排ガスを導く排ガス流路４と、節炭器８をバイパスした排ガスを導く排ガスバイパス流路４’と、前記排ガスとボイラ本体２に供給される燃焼用空気とを熱交換する空気予熱器５と、排ガス流路４及び排ガスバイパス流路４’により導かれる排ガス流量を調整することにより、空気予熱器５出口側の前記燃焼用空気の温度を制御する制御部１５とを備えた。【選択図】図１
2010002079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼させるボイラ本体と、
該ボイラ本体の排ガスから熱を回収する節炭器と、
該節炭器を経た排ガスを導く排ガス流路と、
前記節炭器をバイパスした排ガスを導く排ガスバイパス流路と、
前記排ガスと前記ボイラ本体に供給される燃焼用空気とを熱交換する空気予熱器と、
前記排ガス流路及び排ガスバイパス流路により導かれる排ガス流量を調整することにより、前記空気予熱器出口側の前記燃焼用空気の温度を制御する制御部と
を備えたボイラ。
【請求項２】
前記燃料を粉砕して微粉炭を精製するとともに、該微粉炭を乾燥させて前記燃焼用空気により前記ボイラ本体へ供給する微粉炭機を備え、
前記制御部が、前記微粉炭機の入口側または出口側の前記燃焼用空気の温度を制御する請求項１に記載のボイラ。
【請求項３】
燃焼用空気により燃料をボイラ本体へ供給する燃料供給工程と、
該燃料供給工程により前記ボイラ本体に供給された前記燃料を燃焼させる燃焼工程と、
前記ボイラ本体の排ガスから熱を回収する熱回収工程と、
前記ボイラ本体の排ガスと前記ボイラ本体に供給される前記燃焼用空気とを熱交換させる熱交換工程と、
前記熱回収工程を経て前記熱交換工程に導かれる排ガス流量と前記熱回収工程を迂回して前記熱交換工程に導かれる排ガス流量とを調整することにより、前記熱交換工程により熱交換された前記燃焼用空気の温度を制御する温度制御工程と
を備えるボイラの制御方法。
【請求項４】
前記燃料を粉砕して微粉炭を精製するとともに、該微粉炭を乾燥させて前記燃焼用空気と混合する混合工程を備え、
前記温度制御工程が、前記微粉炭と混合する前の前記燃焼用空気の温度または前記微粉炭と混合した後の前記燃焼用空気の温度を制御する請求項３に記載のボイラの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粉炭や石油コークスなどの固体燃料を燃焼する固体燃料焚きボイラ等に好適なボイラ及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微粉炭や石油コークスなどの固体燃料を燃焼するボイラにおいては、空気予熱器を用いて燃焼用空気を加熱し、次いで微粉炭機（ミル）にて燃料を微粉化して燃焼用空気と混合し、ボイラにて燃焼させる。ボイラから排出された高温の排ガスは、上記空気予熱器を通過することで、前記燃焼用空気と熱交換し、該燃焼用空気の加熱が行なわれる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、高温の排ガスの一部を節炭器を通過させずに迂回させる節炭器バイパスラインに設けられた節炭器バイパスダンパの開度と、ボイラへ供給させる空気の一部を空気予熱器を通過させずに迂回させる空気予熱器バイパスラインに設けられた空気予熱器バイパスダンパの開度を同時に協調制御することにより、脱硝入口ガス温度の早期上昇並びに空気予熱器の低温端腐食防止を図ることが開示されている。このボイラによれば、冬場のように大気温度が低い場合に、空気予熱器バイパスダンパを開き、空気予熱器に流入する空気の量を減らすことで、空気予熱器平均温度を上昇させ、空気予熱器の低温端腐食を防止することが出来る。
【特許文献１】特開２０００−５５３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
空気予熱器で加熱された空気は、微粉炭機において微粉化された燃料と混合される際に燃料を乾燥させる役割もある。
水分を多く含む燃料が微粉炭機に供給された場合、燃料を乾燥させるために必要な微粉炭機入口空気温度が高くなる。上述のように、従来の方法では、大気温度が低い場合には空気予熱器の出口空気温度の低下を防止するため空気予熱器バイパスダンパの開度が開かれることにより、空気予熱器を出た熱空気と空気予熱器をバイパスさせた冷空気との混合空気の温度が低くなり、この混合空気が微粉炭機へ導入されることになる。
また、節炭器バイパスダンパの開度を開くことにより空気予熱器入口温度を上昇させ、空気予熱器バイパスダンパの開度を絞ることで空気予熱器の出口空気温度の低下を防止する方法も上記特許文献１に開示されているが、微粉炭機に導入される燃焼用空気温度または微粉炭機から出た燃焼用空気温度を調整する概念がなく、燃料の水分が過度に多い場合、熱空気の量が不足し、乾燥に最適な微粉炭機入口空気温度を確保するには不十分である。
【０００５】
その結果、燃料の乾燥が不十分となり、最終的には微粉炭機出口の空気温度（微粉炭との混合気温度）が低下し、微粉炭が微粉炭機内や微粉炭搬送管に付着したり、燃焼性が低下したりするなどの弊害を引き起こすという問題がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、水分を多く含む燃料であっても確実に乾燥を行なうことができるボイラ及びそ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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のボイラは、燃料を燃焼させるボイラ本体と、該ボイラ本体の排ガスから熱を回収する節炭器と、該節炭器を経た排ガスを導く排ガス流路と、前記節炭器をバイパスした排ガスを導く排ガスバイパス流路と、前記排ガスと前記ボイラ本体に供給される燃焼用空気とを熱交換する空気予熱器と、前記排ガス流路及び排ガスバイパス流路により導かれる排ガス流量を調整することにより、前記空気予熱器出口側の前記燃焼用空気の温度を制御する制御部とを備えたものである。
ここで空気予熱器出口側の燃焼用空気の温度とは、例えば、空気予熱器の下流に設けられた微粉炭機に導入される燃焼用空気温度及び微粉炭機から出た燃焼用空気温度を含むこととする。
【０００８】
本発明によれば、空気予熱器出口側の燃焼用空気の温度、例えば、微粉炭機に導入される燃焼用空気温度と微粉炭機から出た燃焼用空気温度を計測し、燃焼用空気が微粉炭機で燃料を乾燥させるために必要な温度に達していない場合には、制御部により、節炭器をバイパスさせた高温の排ガス量を相対的に増やすことにより、温度の高い排ガスを空気予熱器に導入することができる。
【０００９】
空気予熱器では、燃焼用空気と前記排ガスとが熱交換することにより、燃焼用空気が加熱されるので、空気予熱器に高温の排ガスを導入することで、微粉炭機に導入される空気温度を従来よりも高温に設定することができる。したがって、微粉炭機に導入される燃料の水分に応じて、微粉炭機に導入される空気温度を適切に制御することが可能となる。
【００１０】
上記発明においては、前記燃料を粉砕して微粉炭を精製するとともに、該微粉炭を乾燥させて前記燃焼用空気により前記ボイラ本体へ供給する微粉炭機を備え、前記制御部が、前記微粉炭機の入口側または出口側の前記燃焼用空気の温度を制御することとしてもよい。
【００１１】
制御部により、微粉炭機の入口側または出口側の前記燃焼用空気の温度を燃料の乾燥に最適な温度に制御することにより、水分を多く含む燃料であっても十分に乾燥させることができる。これにより、微粉炭が微粉炭機内や微粉炭搬送管に付着したり、燃焼性が低下したりするのを防ぐことができる。
【００１２】
本発明は、燃焼用空気により燃料をボイラ本体へ供給する燃料供給工程と、該燃料供給工程により前記ボイラ本体に供給された前記燃料を燃焼させる燃焼工程と、前記ボイラ本体の排ガスから熱を回収する熱回収工程と、前記ボイラ本体の排ガスと前記燃焼用空気とを熱交換させる熱交換工程と、前記熱回収工程を経て前記熱交換工程に導かれる排ガス流量と前記熱回収工程を迂回して前記熱交換工程に導かれる排ガス流量とを調整することにより、前記熱交換工程により熱交換された前記燃焼用空気の温度を制御する温度制御工程とを備えるボイラの制御方法を提供する。
【００１３】
本発明によれば、熱交換工程を経た燃焼用空気の温度、例えば、微粉炭機に導入される燃焼用空気温度と微粉炭機から出た燃焼用空気温度を計測し、燃焼用空気が微粉炭機で燃料を乾燥させるために必要な温度に達していない場合には、温度制御工程において、熱回収工程を迂回させた高温の排ガス量を相対的に増やすことにより、温度の高い排ガスを熱交換工程に導入することができる。
【００１４】
熱交換工程では、燃焼用空気と前記排ガスとが熱交換することにより、燃焼用空気が加熱されるので、熱交換工程に高温の排ガスを導入することで、微粉炭機に導入される空気温度を従来よりも高温に設定することができる。したがって、微粉炭機に導入される燃料の水分に応じて、微粉炭機に導入される空気温度を適切に制御することが可能となる。
【００１５】
上記発明においては、前記燃料を粉砕して微粉炭を精製するとともに、該微粉炭を乾燥させて前記燃焼用空気と混合する混合工程を備え、前記温度制御工程が、前記微粉炭と混合する前の前記燃焼用空気の温度または前記微粉炭と混合した後の前記燃焼用空気の温度を制御することとしてもよい。
【００１６】
温度制御部により、微粉炭と混合する前または混合した後の燃焼用空気の温度を燃料の乾燥に最適な温度に制御することにより、水分を多く含む燃料であっても十分に乾燥させることができる。これにより、微粉炭が微粉炭機内や微粉炭搬送管に付着したり、燃焼性が低下したりするのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、空気予熱器の下流に設けられた微粉炭機に導入される空気温度を従来よりも高温に設定することができ、微粉炭機に導入される燃料の水分に応じて、微粉炭機に導入される空気温度を適切に制御することが可能となる。したがって、燃料に含まれる水分が多い場合であっても、微粉炭機において確実に燃料の乾燥を行なうことができ、微粉炭が微粉炭機内や微粉炭搬送管に付着したり、燃焼性が低下したりするなどの弊害を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明の一実施形態に係る固体燃料焚きボイラ１である。
固体燃料焚きボイラ１は、燃料及び燃焼用空気が導入されて燃焼を行なうボイラ本体２を備える。ボイラ本体２は、燃焼用空気をファンから導入する空気流路３と、ボイラ本体２からの排ガスを導く排ガス流路４とを備える。
【００１９】
空気流路３は、空気予熱器５、ミル（微粉炭機）６を経てボイラ本体２に燃焼用空気を導入する。空気予熱器５はボイラ本体２からの排ガスを利用した熱交換により燃焼用空気を加熱する装置である。燃料はミル６にて微粉化するとともに高温空気により固体燃料中の水分を乾燥させている。
【００２０】
また、空気流路３には空気予熱器５をバイパスする空気バイパス流路３’が設けられており、ミル６に供給される燃焼用空気の温度及び流量の制御は、空気流路３と空気バイパス流路３’の合流点Ａと空気予熱器５との間の空気流路３に設けられたダンパＤ２の開度と、空気バイパス流路３’に設けられたダンパＤ１の開度とを調整することにより行なう。
【００２１】
ボイラ本体２で燃焼した後の排ガスはボイラ本体２の下流側に設置された過熱器７と節炭器８を経て排出され、脱硝装置１０において窒素酸化物が除去される。その後、空気予熱器５にて空気流路３により導かれた燃焼用空気を加熱した後、スタックへ排出される。
【００２２】
本実施形態では、ボイラ本体２は、節炭器８を経て排ガスを排気する排ガス流路４に加え、過熱器７の下流側であって節炭器８に導入される前の排ガスを排出する排ガスバイパス流路４’を備える。排ガスバイパス流路４’は過熱器７下流側でボイラ本体２から排ガスを外部へ導き、脱硝装置１０の上流側で排ガス流路４に合流する。排ガスバイパス流路４’と排ガス流路４との合流点Ｂよりも上流側で、排ガスバイパス流路４’にはダンパＤ３、排ガス流路４にはダンパＤ４が設けられており、開度調整により流量が制御される。
【００２３】
上記の各ダンパＤ１〜Ｄ４の開度調整は、制御部１５により制御される。
【００２４】
また、ミル６とボイラ本体２との間の空気流路３に温度センサＴ１、空気流路３と空気バイパス流路３’の合流点Ａと、ミル６と、の間に温度センサＴ２，同合流点Ａと空気予熱器５との間の空気流路３に温度センサＴ３，同合流点Ａよりも上流側の空気バイパス流路３’に温度センサＴ４が、設けられている。これらセンサの出力は制御部１５に与えられ、各種制御に用いられる。
【００２５】
本実施形態に係る固体燃料焚きボイラ１では、制御部１５により、ダンパＤ１やダンパＤ２の開度調整を行うことで、ミル６出口空気温度Ｔ１が最適温度（例えば８０℃〜９０℃）になるように制御される。
しかしながら、高水分燃料の場合、Ｔ１温度を確保するためには、Ｔ２温度として、更に高い温度が必要となり、ダンパＤ１，Ｄ２の開度調整だけでは必要なＴ２温度あるいはＴ１温度が確保できない。
【００２６】
そこで、本実施形態においては、高水分燃料の場合には、ダンパＤ３，Ｄ４の開度が制御部１５により調整されて節炭器８をバイパスするガス量が増やされる。これにより脱硝装置１０入口空気温度Ｔ５及び脱硝装置１０出口空気温度Ｔ６（Ｔ５とＴ６は基本的に同一温度）が上昇し、その結果空気予熱器５における熱交換量が増加し、Ｔ１，Ｔ２温度を上げることができる。
【００２７】
したがって、ミル６に供給される空気温度が適切な範囲となり、燃料に含まれる水分が多い場合であっても、ミル６において確実に燃料の乾燥を行なうことができ、微粉炭がミル内や微粉炭搬送管に付着したり、燃焼性が低下したりするなどの弊害を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る固体燃料焚きボイラを概略的に示したシステム構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…固体燃料焚きボイラ、２…ボイラ本体、３…空気流路、３’…空気バイパス流路、４…排ガス流路、４’…排ガスバイパス流路、５…空気予熱器、６…ミル（微粉炭機）、７…過熱器、８…節炭器、１０…脱硝装置、１５…制御部
【図１】
2010002079.tif 000003