(57)【要約】【課題】熱損失を低減し、かつ、有効煙突高さを適切に維持できる排ガス処理装置を提供すること。【解決手段】排ガス処理装置１は、ボイラ１０から煙突２０へ続く排ガス流路１１と、通風機３０からボイラ１０へ続く燃焼用空気流路１２と、排ガス流路１１の排ガスの温度を低下させ、燃焼用空気流路１２の燃焼用空気の温度を上昇させる熱交換器４０と、通風機３０から熱交換器４０をバイパスし、燃焼用空気流路１２へ合流するバイパス流路１３と、バイパス流路１３へ流入するバイパス空気量及び熱交換器４０へ流入する熱交換空気量を制御する制御部５０と、を備え、制御部５０は、煙突２０へ流入する排ガスの温度を検出し、当該検出した温度に基づいて、バイパス量及び熱交換空気量を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラから煙突へ続く排ガス流路と、
通風機からボイラへ続く燃焼用空気流路と、
前記排ガス流路の排ガスの温度を低下させ、前記燃焼用空気流路の燃焼用空気の温度を上昇させる熱交換器と、
前記通風機から前記熱交換器をバイパスし、前記燃焼用空気流路へ合流するバイパス流路と、
前記バイパス流路へ流入するバイパス空気量及び前記熱交換器へ流入する熱交換空気量を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記煙突へ流入する排ガスの温度を検出し、当該検出した温度に基づいて、前記バイパス空気量及び前記熱交換空気量を制御する排ガス処理装置。
【請求項２】
前記ボイラへ流入する燃焼用空気を予熱する空気予熱器を備え、
前記熱交換器は、前記空気予熱器へ流入する手前の燃焼用空気と排ガスとの間で熱交換する請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記ボイラからの排ガスを集塵処理する集塵器を備え、
前記熱交換器は、前記集塵器を通過した排ガスと燃焼用空気との間で熱交換する請求項１又は請求項２に記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
前記熱交換器は、低温腐食耐性の材質からなる請求項１から請求項３のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記排ガス流路のうち、前記熱交換器より前記ボイラ側の排ガスの温度に基づいて、前記バイパス空気量及び前記熱交換空気量を制御する請求項１から請求項４のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラの排ガスに対して熱制御を行う排ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボイラプラントの燃焼排ガスは、空気予熱器で熱回収され、燃焼用空気の予熱に利用されている。
さらに、電気集塵器による集塵性能を向上しつつ低温腐食を防止するために、空気予熱器の出口排ガスから熱回収し、送風機から供給される空気と熱交換させ、この熱交換に利用される連絡配管の流量を排ガス温度に基づいて制御することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３７００１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、熱回収された排ガスは煙突から排出されるが、熱回収が十分でない場合、高温の排ガスが大気中に放出されるため、ボイラの熱損失となる。特に、ボイラの高負荷時には、燃焼温度の上昇及び排ガス量の増加等により、煙突から排出される排ガスの温度が上昇し、熱損失が多くなっていた。
また、排ガス温度の変化に応じて、上昇気流も考慮した有効煙突高さも変化するため、熱回収率を高めると、特にボイラの低負荷時において適切な有効煙突高さを維持することは難しかった。
【０００５】
本発明は、熱損失を低減し、かつ、有効煙突高さを適切に維持できる排ガス処理装置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】
本発明に係る排ガス処理装置は、ボイラから煙突へ続く排ガス流路と、通風機からボイラへ続く燃焼用空気流路と、前記排ガス流路の排ガスの温度を低下させ、前記燃焼用空気流路の燃焼用空気の温度を上昇させる熱交換器と、前記通風機から前記熱交換器をバイパスし、前記燃焼用空気流路へ合流するバイパス流路と、前記バイパス流路へ流入するバイパス空気量及び前記熱交換器へ流入する熱交換空気量を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記煙突へ流入する排ガスの温度を検出し、当該検出した温度に基づいて、前記バイパス空気量及び前記熱交換空気量を制御する。
【０００７】
排ガス処理装置は、前記ボイラへ流入する燃焼用空気を予熱する空気予熱器を備え、前記熱交換器は、前記空気予熱器へ流入する手前の燃焼用空気と排ガスとの間で熱交換してもよい。
【０００８】
排ガス処理装置は、前記ボイラからの排ガスを集塵処理する集塵器を備え、前記熱交換器は、前記集塵器を通過した排ガスと燃焼用空気との間で熱交換してもよい。
【０００９】
前記熱交換器は、低温腐食耐性の材質からなってもよい。
【００１０】
前記制御部は、前記排ガス流路のうち、前記熱交換器より前記ボイラ側の排ガスの温度に基づいて、前記バイパス空気量及び前記熱交換空気量を制御してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、熱損失が低減し、かつ、有効煙突高さが適切に維持される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係る排ガス処理装置の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係るボイラの低負荷時における制御方法を示す図である。
【図３】第１実施形態に係るボイラの高負荷時における制御方法を示す図である。
【図４】第２実施形態に係る排ガス処理装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る排ガス処理装置１の構成を示す図である。
ボイラプラントにおける排ガス処理装置１は、空気又は排ガスの流路として、ボイラ１０からの煙突２０へ続く排ガス流路１１と、通風機３０からボイラ１０へ続く燃焼用空気流路１２と、バイパス流路１３とを備える。
【００１５】
さらに、排ガス処理装置１は、排ガス流路１１及び燃焼用空気流路１２の間で熱交換する熱交換器４０と、バイパス流路１３へ流入するバイパス空気量及び熱交換器４０へ流入する熱交換空気量をダンパ５１により制御する制御部５０と、を備える。
ここで、バイパス流路１３は、通風機３０から熱交換器４０をバイパスし、燃焼用空気流路１２へ合流する。
【００１６】
また、排ガス流路１１及び燃焼用空気流路１２には、ボイラ１０の排ガスから熱回収することによりボイラ１０へ流入する燃焼用空気を予熱する空気予熱器６０が設けられる。さらに、排ガス流路１１には、ボイラ１０からの排ガスを集塵処理する電気集塵器７０が設けられる。
【００１７】
燃焼用空気流路１２には、空気予熱器６０の金属エレメントにおける低温腐食を防ぐために、ボイラ１０から弁８１を介して補助蒸気を得て、空気予熱器６０に流入する燃焼用空気を加熱する蒸気式空気加熱器（ＳＡＨ：Ｓｔｅａｍ  Ａｉｒ  Ｈｅａｔｅｒ）８０が設けられる。
【００１８】
熱交換器４０は、煙突２０の入口と通風機３０の出口との間に設けられ、空気予熱器６０へ流入する手前の燃焼用空気と排ガスとの間で熱交換することにより、排ガス流路１１における排ガスの温度を低下させ、燃焼用空気流路１２における燃焼用空気の温度を上昇させる。
また、熱交換器４０は、電気集塵器７０と煙突２０との間に設けられることにより、電気集塵器７０を通過した排ガスと燃焼用空気との間で熱交換する。
さらに、熱交換器４０は、低温腐食耐性の材質からなることが好ましい。
【００１９】
制御部５０は、煙突２０へ流入する排ガスの温度、例えば煙突２０の入口における温度を検出し、この検出した温度に基づいて、バイパス空気量及び熱交換空気量を制御する。
【００２０】
具体的には、制御部５０は、ダンパ５１を制御し、排ガスの温度が高いほど、通風機３０から熱交換器４０へ流入する熱交換空気量を多くして、熱交換量を増加させる。一方、制御部５０は、排ガスの温度が低いほど、通風機３０から熱交換器４０をバイパスするバイパス空気量を多くして、熱交換量を減少させる。この結果、制御部５０は、煙突２０へ流入する排ガスの温度を一定に保つ。
【００２１】
図２は、本実施形態に係るボイラ１０の低負荷時における制御方法を示す図である。
ボイラ１０が低負荷の場合、排ガス流路１１における排ガスの温度が低下する。制御部５０は、温度信号に基づいて温度低下を検出すると、有効煙突高さが低下するのを抑制するために、ダンパ５１ｂを閉めて熱交換器４０に流入する空気量を減少又は遮断し、ダンパ５１ａを開けてバイパス量を増加させる。
この結果、熱交換器４０における熱回収量が減少し、煙突２０に排出される排ガスの温度低下が抑制される。
【００２２】
図３は、本実施形態に係るボイラ１０の高負荷時における制御方法を示す図である。
ボイラ１０が高負荷の場合、排ガス流路１１における排ガスの温度が上昇する。制御部５０は、温度信号に基づいて温度上昇を検出すると、熱損失を低減させるために、ダンパ５１ａを閉めてバイパス量を減少又は遮断し、ダンパ５１ｂを開けて熱交換器４０に流入する空気量を増加させる。
この結果、熱交換器４０における燃焼用空気側への熱回収量が増加し、煙突２０に排出される排ガスの温度上昇が抑制される。
【００２３】
なお、ダンパ５１ａ及びダンパ５１ｂは、開閉のみではなく、流量調整を可能とすることにより、制御部５０は、熱交換器４０へ流入させる空気量を調節でき、熱交換量を細かく調節できる。
【００２４】
本実施形態によれば、低温腐食を防ぐために空気予熱器６０のエレメント温度を下げられない状況において、煙突２０の入口と通風機３０の出口との間に熱交換器４０が新たに導入されたことにより、排ガスからの熱回収率が向上し、熱損失が低減される。熱交換器４０は、特にボイラ１０の高負荷時の熱損失を大幅に低減でき、ボイラ効率を高められる。例えば、排ガス温度が２０℃低下することによりボイラ効率が１％向上することが知られている。
【００２５】
さらに、煙突２０入口の排ガス温度に基づいて、制御部５０が熱交換器４０に流入する空気量を調節して熱回収量を調節できるので、ボイラ１０の運転負荷状況によらず、排ガス温度を一定に保ち、この排ガス温度に影響される有効煙突高さを適切に維持できる。
したがって、制御部５０は、例えば、ボイラ１０の低負荷時には排ガス温度が低下して有効煙突高さが低くなり過ぎないように制御でき、ボイラ１０の高負荷時には排ガスからの熱回収率を高められる。さらに、排ガス処理装置１は、温度変化による煙突２０等の熱応力を低減できる。
【００２６】
また、熱交換器４０は、空気予熱器６０へ流入する手前の燃焼用空気と排ガスとの間で熱交換するので、空気予熱器６０へ流入する燃焼用空気の温度を予め高められる。したがって、ＳＡＨ８０で必要となる補助蒸気の量が低減され、ボイラ効率が向上する。
【００２７】
また、熱交換器４０は、電気集塵器７０を通過した排ガスと燃焼用空気との間で熱交換するので、熱交換器４０の汚れや詰まりが低減される。
【００２８】
また、熱交換器４０は、低温腐食に強い材質からなる型式が用いられることにより、熱回収率をより向上できる。このため、制御部５０は、熱回収量を大きく変化させられるので、排ガス温度を適切に制御できる。
【００２９】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態について説明する。
なお、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。
【００３０】
図４は、本実施形態に係る排ガス処理装置１ａの構成を示す図である。
制御部５０ａは、排ガス流路１１のうち、熱交換器４０よりボイラ１０側の排ガスの温度を検出し、この検出した温度に基づいて、バイパス空気量及び熱交換空気量を制御する。
【００３１】
具体的には、制御部５０ａは、ダンパ５１を制御し、排ガスの温度が高いほど、通風機３０から熱交換器４０へ流入する熱交換空気量を多くして、熱交換量を増加させる。一方、制御部５０は、排ガスの温度が低いほど、通風機３０から熱交換器４０をバイパスするバイパス空気量を多くして、熱交換量を減少させる。この結果、制御部５０は、煙突２０へ流入する排ガスの温度を一定に保つ。
【００３２】
本実施形態によれば、煙突２０までの排ガス流路１１の距離が長い場合に、排ガス流路１１の早い部分で温度を計測することで、煙突２０の入口での排ガス温度の制御が速くなる。さらに、熱交換器４０の手前で温度検出を行うことにより、制御部５０は、熱交換器４０による熱交換量を適切に判断して制御できる。
なお、制御部５０は、熱交換器４０と煙突２０の間でさらに温度検出してもよい。これにより、温度制御の精度向上が期待できる。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
【００３４】
前述の実施形態では、煙突２０の入口における排ガスの温度を制御したが、これには限られない。例えば、制御部５０は、排ガスの量、速度又は圧力等をさらに検出し、有効煙突高さを一定とするように制御してもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１、１ａ  排ガス処理装置
１０  ボイラ
１１  排ガス流路
１２  燃焼用空気流路
１３  バイパス流路
２０  煙突
３０  通風機
４０  熱交換器
５０、５０ａ  制御部
５１ａ、５１ｂ  ダンパ
６０  空気予熱器
７０  電気集塵器
８０  ＳＡＨ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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