(57)【要約】【課題】発電プラントの熱を有効活用して発電設備における発電効率の向上を図ることができる熱回収設備を提供する。【解決手段】ボイラ１１からの過熱蒸気１２により蒸気タービン１３を駆動する発電プラント１０と、前記ボイラ１１からの排ガスＧを処理する排ガス処理ライン２０とを備えてなり、前記排ガスＧからの熱回収を行う熱回収設備において、前記排ガス処理ライン２０に設けた空気予熱器２１と乾式電気集塵機２２との間に設けた熱回収器３１と、前記発電プラント１０の復水ラインの復水器であるコンデンサ１５と低圧給水ヒータ１６との間に介装され、前記熱回収器３１で回収された熱により復水を加熱する復水用加熱器３２とを具備する。【選択図】        図１
2006308269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラからの過熱蒸気により蒸気タービンを駆動する発電プラントと、
前記ボイラからの排ガスを処理する排ガス処理ラインとを備えてなり、
前記排ガスからの熱回収を行う熱回収設備において、
前記排ガス処理ラインに設けた空気予熱器と乾式電気集塵機との間に設けた熱回収器と、
発電プラントの復水ラインの復水器と低圧給水ヒータとの間に介装され、前記熱回収器で回収された熱により復水を加熱する復水用加熱器とを具備してなることを特徴とする熱回収設備。
【請求項２】
請求項１において、
前記熱回収器で熱回収した熱を熱媒体により復水加熱器に供給する熱媒ラインを具備してなると共に、
前記熱回収器に戻る熱媒体を加熱する熱媒ヒータを具備することを特徴とする熱回収設備。
【請求項３】
請求項２において、
前記熱媒ラインにバイパス管を具備することを特徴とする熱回収設備。
【請求項４】
ボイラからの過熱蒸気により蒸気タービンを駆動する発電プラントと、
前記ボイラからの排ガスを処理する排ガス処理ラインとを備えてなり、
前記排ガスからの熱回収を行う熱回収設備において、
前記排ガス処理ラインに設けた空気予熱器と乾式電気集塵機との間に設けた熱回収器と、
前記空気予熱器の空気導入側に設けられ、前記熱回収器で回収された熱により空気を加熱する空気用予熱器とを具備してなることを特徴とする熱回収設備。
【請求項５】
ボイラからの過熱蒸気により蒸気タービンを駆動する発電プラントと、
前記ボイラからの排ガスを処理する排ガス処理ラインとを備えてなり、
前記排ガスからの熱回収を行う熱回収設備において、
前記排ガス処理ラインに設けた空気予熱器と乾式電気集塵機との間に設けた熱回収器と、
発電プラントの復水ラインの復水器と低圧給水ヒータとの間に介装され、前記熱回収器で回収された熱により復水を加熱する復水用加熱器と、
前記空気予熱器の空気導入側に設けられ、前記熱回収器で回収された熱により空気を加熱する空気用予熱器とを具備してなることを特徴とする熱回収設備。
【請求項６】
請求項５において、
前記復水用加熱器又は空気用予熱器へ供給する熱媒体の熱供給量を調整する調整装置を設けてなることを特徴とする熱回収設備。
【請求項７】
請求項５又は６において、
前記復水用加熱器又は空気用予熱器へ供給する熱媒体を加熱する熱媒ヒータを設けてなることを特徴とする熱回収設備。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一つにおいて、
前記熱回収器の底板を加熱する加熱装置を設けてなることを特徴とする熱回収設備。
【請求項９】
ボイラからの過熱蒸気により蒸気タービンを駆動する発電プラントと、
前記ボイラからの排ガスを処理する排ガス処理ラインとを備えてなり、
前記排ガスからの熱回収を行う熱回収設備において、
前記排ガス処理ラインに設けた空気予熱器と乾式電気集塵機との間に設けた熱回収器とを具備してなると共に、
前記熱回収器に供給する熱媒体が蒸気タービンからの復水自体を用いてなることを特徴とする熱回収設備。
【請求項１０】
ボイラからの過熱蒸気により蒸気タービンを駆動する発電プラントと、
前記ボイラからの排ガスを処理する排ガス処理ラインとを備えてなり、
前記排ガスからの熱回収を行う熱回収設備において、
前記排ガス処理ラインに設けれ、空気を予熱する第１の回転式空気予熱器と、
前記第１の回転式空気予熱器の後流側に設けられ、空気を予熱する第２の回転式空気予熱器と、
前記第２の回転式空気予熱器の後流側に設けられ、排ガス中の煤塵を除去する乾式電気集塵機とを具備してなることを特徴とする熱回収設備。
【請求項１１】
ボイラからの過熱蒸気により蒸気タービンを駆動する発電プラントと、
前記ボイラからの排ガスを処理する排ガス処理ラインと、
前記排ガス処理ラインに設けた空気予熱器と乾式電気集塵機との間に設けた熱除去器とを具備してなることを特徴とする熱回収設備。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記排ガス温度を低下させる冷媒が海水であることを特徴とする熱回収設備。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２のいずれか一つにおいて、
前記乾式電気集塵機の後流側に、排ガスを脱硫する脱硫装置を具備してなることを特徴とする熱回収設備。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか一つにおいて、
前記熱回収器の熱交換チューブに付着した灰を払落とすスートブロワと、
該スートブロワの蒸気ドレンを除去するドレン除去装置とを具備してなることを特徴とする熱回収設備。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記スートブロワが、
前記ボイラからの蒸気を導入する第１の筒体と、
該第１の筒体内に挿抜自在な第２の筒体と、
前記第２の筒体の抜き出し側の先端に設けられ、前記第１の筒体からの蒸気を噴出する蒸気孔とを具備してなることを特徴とする熱回収設備。
【請求項１６】
請求項１４又は１５において、
前記熱回収器を通過するガス流れが、水平流の熱回収器であることを特徴とする熱回収設備。
【請求項１７】
請求項１４乃至１６のいずれか一つにおいて、
前記熱回収器の熱交換チューブが炭素鋼のフィンチューブであることを特徴とする熱回収設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラからの排ガスの廃熱を有効利用する熱回収設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭焚ボイラからの排ガス中の廃熱を有効利用する技術として、ボイラ排ガスの熱を回収し、外部に排出する排ガスを加熱することの提案がなされている。
この一例を図１９に示す。図１９に示すように、従来の排ガス処理設備では、石炭焚ボイラ１から出る未処理排ガスＡ１を、まずエアヒータ（ＡＨ）２の熱回収装置に導き、この排ガスＡ１の熱でボイラ１に供給される空気Ｂを加熱する。ここで、未処理排ガスＡ１は１２０℃〜１６０℃に冷却される。
【０００３】
次いで、排ガスＡ１は、ノンリーク型ガスガスヒータ（ＧＧＨ）の熱回収部３ａに導入されて熱回収され、約８０℃〜１１０℃に冷却された後に乾式の電気集塵機（ＥＰ）４に導かれる。電気集塵機４では、排ガスＡ１中から相当量の粉塵が除去されて粉塵濃度が低減され、排ガスＡ２が排出される。
【０００４】
電気集塵機４を出た排ガスＡ２は、混合型の脱硫装置５に導入され、主に亜硫酸ガスを吸収除去されると共に、ここでも粉塵が捕集除去された後、処理後排ガスＡ３として排出される。
【０００５】
そして、脱硫装置５を出た排ガスＡ３は約５０℃であり、ガスガスヒータ（ＧＧＨ）の再加熱部３ｂにおいて排ガスＡ１から回収した熱媒６により加熱され、大気放出に好ましい温度（約９０℃〜１００℃）とされて煙突７より大気放出される（特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１７９１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の提案では、設備全体の有効な熱利用には至っておらず、更なる設備の熱効率の向上を図り、例えば発電設備における発電効率を向上させることが切望されている。
【０００８】
また、この発電設備に廃熱を利用する場合には、熱回収器の信頼性が求められるが、低コストで安定した熱回収が可能な熱回収器はいまだ出現されていない、という問題がある。特に、図１９に示すように脱硫装置５の後流側に設置される再加熱部３ｂは、排ガス中に残留するＳＯ3フューム等のその過酷な腐食環境にあるので、腐食対策の万全を図ることが必要となる。
【０００９】
また、熱回収器のチューブ表面に付着する灰の除去には、従来では鋼球（約８〜１０ｍｍ程度）を常時散布することにより行っているので、その耐久性に問題がある。
【００１０】
本発明は、前記問題に鑑み、発電プラントの熱を有効活用して発電設備における発電効率の向上を図ることができる熱回収設備を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、ボイラからの過熱蒸気により蒸気タービンを駆動する発電プラントと、前記ボイラからの排ガスを処理する排ガス処理ラインとを備えてなり、前記排ガスからの熱回収を行う熱回収設備において、前記排ガス処理ラインに設けた空気予熱器と乾式電気集塵機との間に設けた熱回収器と、発電プラントの復水ラインの復水器と低圧給水ヒータとの間に介装され、前記熱回収器で回収された熱により復水を加熱する復水用加熱器とを具備してなることを特徴とする熱回収設備にある。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、前記熱回収器で熱回収した熱を熱媒体により復水加熱器に供給する熱媒ラインを具備してなると共に、前記熱回収器に戻る熱媒体を加熱する熱媒ヒータを具備することを特徴とする熱回収設備にある。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明において、前記熱媒ラインにバイパス管を具備することを特徴とする熱回収設備にある。
【００１４】
第４の発明は、ボイラからの過熱蒸気により蒸気タービンを駆動する発電プラントと、前記ボイラからの排ガスを処理する排ガス処理ラインとを備えてなり、前記排ガスからの熱回収を行う熱回収設備において、前記排ガス処理ラインに設けた空気予熱器と乾式電気集塵機との間に設けた熱回収器と、前記空気予熱器の空気導入側に設けられ、前記熱回収器で回収された熱により空気を加熱する空気用予熱器とを具備してなることを特徴とする熱回収設備にある。
【００１５】
第５の発明は、ボイラからの過熱蒸気により蒸気タービンを駆動する発電プラントと、前記ボイラからの排ガスを処理する排ガス処理ラインとを備えてなり、前記排ガスからの熱回収を行う熱回収設備において、前記排ガス処理ラインに設けた空気予熱器と乾式電気集塵機との間に設けた熱回収器と、発電プラントの復水ラインの復水器と低圧給水ヒータとの間に介装され、前記熱回収器で回収された熱により復水を加熱する復水用加熱器と、前記空気予熱器の空気導入側に設けられ、前記熱回収器で回収された熱により空気を加熱する空気用予熱器とを具備してなることを特徴とする熱回収設備にある。
【００１６】
第６の発明は、第５の発明において、前記復水用加熱器又は空気用予熱器へ供給する熱媒体の熱供給量を調整する調整装置を設けてなることを特徴とする熱回収設備にある。
【００１７】
第７の発明は、第５又は第６の発明において、前記復水用加熱器又は空気用予熱器へ供給する熱媒体を加熱する熱媒ヒータを設けてなることを特徴とする熱回収設備にある。
【００１８】
第８の発明は、第１乃至第７のいずれか一つの発明において、前記熱回収器の底板を加熱する加熱装置を設けてなることを特徴とする熱回収設備にある。
【００１９】
第９の発明は、ボイラからの過熱蒸気により蒸気タービンを駆動する発電プラントと、前記ボイラからの排ガスを処理する排ガス処理ラインとを備えてなり、前記排ガスからの熱回収を行う熱回収設備において、前記排ガス処理ラインに設けた空気予熱器と乾式電気集塵機との間に設けた熱回収器とを具備してなると共に、前記熱回収器に供給する熱媒体が蒸気タービンからの復水自体を用いてなることを特徴とする熱回収設備にある。
【００２０】
第１０の発明は、ボイラからの過熱蒸気により蒸気タービンを駆動する発電プラントと、前記ボイラからの排ガスを処理する排ガス処理ラインとを備えてなり、前記排ガスからの熱回収を行う熱回収設備において、前記排ガス処理ラインに設けれ、空気を予熱する第１の回転式空気予熱器と、前記第１の回転式空気予熱器の後流側に設けられ、空気を予熱する第２の回転式空気予熱器と、前記第２の回転式空気予熱器の後流側に設けられ、排ガス中の煤塵を除去する乾式電気集塵機とを具備してなることを特徴とする熱回収設備にある。
【００２１】
第１１の発明は、ボイラからの過熱蒸気により蒸気タービンを駆動する発電プラントと、前記ボイラからの排ガスを処理する排ガス処理ラインと、前記排ガス処理ラインに設けた空気予熱器と乾式電気集塵機との間に設けた熱除去器とを具備してなることを特徴とする熱回収設備にある。
【００２２】
第１２の発明は、第１１の発明において、前記排ガス温度を低下させる冷媒が海水であることを特徴とする熱回収設備にある。
【００２３】
第１３の発明は、第１乃至第１２のいずれか一つの発明において、前記乾式電気集塵機の後流側に、排ガスを脱硫する脱硫装置を具備してなることを特徴とする熱回収設備にある。
【００２４】
第１４の発明は、第１乃至第１３のいずれか一つの発明において、前記熱回収器の熱交換チューブに付着した灰を払落とすスートブロワと、該スートブロワの蒸気ドレンを除去するドレン除去装置とを設けてなることを特徴とする熱回収設備にある。
【００２５】
第１５の発明は、第１４の発明において、前記スートブロワが、前記ボイラからの蒸気を導入する第１の筒体と、該第１の筒体内に挿抜自在な第２の筒体と、前記第２の筒体の抜き出し側の先端に設けられ、前記第１の筒体からの蒸気を噴出する蒸気孔とを具備してなることを特徴とする熱回収設備にある。
【００２６】
第１６の発明は、第１４又は第１５の発明において、前記熱回収器を通るガス流れが、水平流の熱回収器であることを特徴とする熱回収設備にある。
【００２７】
第１７の発明は、第１４乃至第１６のいずれか一つの発明において、前記熱回収器の熱交換チューブが炭素鋼のフィンチューブであることを特徴とする熱回収設備にある。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、排ガスの廃熱をボイラ発電設備の復水の加熱に利用することができ、設備全体の有効な熱利用を図ることができる。この結果、設備における発電効率の向上を図ることができる。
【００２９】
また、熱回収器における灰の除去の際に、蒸気ドレンを除去してスートブロワを行うことができ、熱回収器の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００３１】
本発明による実施例１に係る熱回収設備について、図面を参照して説明する。
図１は、実施例１に係る熱回収設備を示す概念図である。
図１に示すように、本実施例に係る熱回収設備は、ボイラ１１からの過熱蒸気１２により蒸気タービン１３を駆動する発電プラント１０と、前記ボイラ１１からの排ガスＧを処理する排ガス処理ライン２０とを備えてなり、前記排ガスＧからの熱回収を行う熱回収設備において、前記排ガス処理ライン２０に設けた空気予熱器２１と乾式電気集塵機２２との間に設けた熱回収器３１と、前記発電プラント１０の復水ラインの復水器であるコンデンサ１５と低圧給水ヒータ１６との間に介装され、前記熱回収器３１で回収された熱により復水を加熱する復水用加熱器３２とを具備してなるものである。なお、図１中、符号２３は排ガス中の硫黄酸化物を除去する脱硫装置、２４は煙突を各々図示する。
【００３２】
ここで、前記発電プラント１０の系統の一例について説明する。図１に示すように、発電プラント１０は、発電機１４を駆動する蒸気タービン１３からの排気を冷却して凝縮するコンデンサ１５と、該コンデンサ１５からの復水をタービン１３からの低圧抽気蒸気で加熱する低圧給水ヒータ１６と、加熱された水中の酸素を脱気した後、ボイラ給水ポンプ１７を介して供給された給水をタービン１３からの高圧抽気蒸気で加熱する高圧給水ヒータ１８を備えたボイラ１１とから構成されてなるものである。
【００３３】
本実施例では、コンデンサ１５と低圧給水ヒータ１６との間に復水を加熱する復水用加熱器３２を介装するようにしている。特に好ましくは、低圧給水ヒータ１６の第１給水加熱器の前流側にするようにしている。また、設備によっては、従来の第１給水加熱器を廃止するようにしてもよい。
【００３４】
この結果、熱回収器３１でガス温度１２０〜２００℃の温度域で熱回収した熱媒体が熱媒ライン３３により復水用加熱器３２に送られ、ここで２５〜５０℃付近の温度域の復水を加熱するようにしている。
【００３５】
これにより、乾式電気集塵機２２の前流のガス温度を酸露点まで低下させ、ガス中のＳＯ3を凝縮し煤塵に吸着させ、乾式電気集塵機にて煤塵と共にＳＯ3を除去する。また、ガス温度を下げることによって、煤塵の比抵抗を低下させ、乾式電気集塵機での逆電離現象を回避し、除塵性能も向上させている。
【００３６】
排ガスの温度を酸露点以下とする事による、ＳＯ3の高効率捕集により、オパシティ（光の遮蔽度）の低減効果、前記熱回収器より後流の酸腐食防止および煙突からの紫煙削減の効果がある。オパシティの低減効果については、本設備を適用後、オパシティは現状を維持または削減することができる。また、新設の場合では２０％以下となることも期待できる。
【００３７】
また、煤塵についても、本設備を適用後は、前記乾式集塵機入口の排ガス温度を低下させることにより、脱硫装置出口の排ガス中煤塵濃度を、既設の設備の改造であれば少なくとも現状以下まで削減することが期待できる。さらに、新設の設備であれば少なくとも３０ｍｇ／Ｎｍ3以下、脱硫装置の種類によっては１０ｍｇ／Ｎｍ3以下まで削減することが期待できる。
【００３８】
排ガスの温度を下げることにより、乾式電気集塵機２２において、煤塵、ＳＯ3だけでなく、水銀等重金属の高効率捕集も期待できる。
【００３９】
また、復水用加熱器３２の設置により、それまで復水加熱に利用していた低圧給水ヒータ１６へのタービンからの抽気を一部低減することもできる。これにより、タービン１３への蒸気量が増加し、タービンの出力増加につながる。
【００４０】
このように、従来では発電プラント１０においては、復水の加熱をタービンからの抽気により賄っていたが、本発明のように復水用加熱器３２を復水ラインの低圧給水ヒータ１６の前流に設置し、回収熱により復水が加熱されるので、それまで行っていたタービンからの抽気を一部低減可能となり、出力増加を図ることができる。
【００４１】
下記「表１」は図１に示すような設備において、発電端出力６００ＭＷのプラントにおける定格運転条件でのヒートバランスを概略算出した結果である。復水用加熱器３２を復水ラインに設置することにより、復水温度が約２０℃程度増加することが判明される。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
前記「表１」に示すように、例えば復水用加熱器３２へ導入される復水の入口温度が３４℃の場合、復水用加熱器３２を通過して熱媒により熱交換された出口温度は５７℃となる。これは、例えば６００ＭＷクラスの発電設備においては、それまでより２０００ｋＷ程度の出力増となる。
【００４４】
次に、本発明による実施例１に係る他の熱回収設備について、図２を参照して説明する。図２に示すように、本例では４台の熱回収器３１Ａ〜３１Ｄを設けると共に、該熱回収器３１Ａ〜３１Ｄの後流側に４台の乾式電気集塵機２２Ａ〜２２Ｄを設けるものである。
このように排ガスＧを分岐して複数台の熱回収器とそれに対応する乾式電気集塵機２２を用いて４系統で処理することにより、仮に何れかのラインに異常が発生した場合においても他のラインで賄うことができる。また、メンテナンス作業においても１系統毎に行うことができるので、作業処理が容易となる。また、排ガスの負荷が少ない場合には、１／４〜３／４のいずれかで対応することができ、効率的な排ガス処理を行うことができる。
【００４５】
次に、本発明による実施例１に係る他の熱回収設備について、図３を参照して説明する。図３に示すように、熱回収器３１から復水用加熱器３２への熱媒ライン３３において、熱回収器３１に導入される熱媒体を加熱する熱媒ヒータ３４を介装するようにしてもよい。
【００４６】
この熱媒ヒータ３４の設置により、熱回収器３１へ導入される熱媒体の温度が制御されることとなり、例えばボイラからの排ガス中の煤塵が少なく、ＳＯ3濃度が高い場合には、熱交換チューブにとってＳＯ3腐食のクリティカルな条件となるので、熱媒ヒータにより熱媒の温度を上げるようにしている。これにより熱回収器３１内部での温度低下を防止し、ＳＯ3による熱交換チューブの腐食を防止することができる。
【００４７】
この結果、熱回収器３１の熱交換チューブにおいてＳＯ3付着による内部腐食が発生することが防止される。
【００４８】
また、更に図３に示すように、熱媒ライン３３にバイパス管３６を設け、該バイパス管３６にバイパス用弁３５を設け、復水用加熱器３２への熱媒の供給量を調整するようにしてもよい。
【００４９】
このバイパス管３６の設置により、復水用加熱器３２への熱量を調整することができ、熱回収器３１側に熱媒体を戻すことを優先させることができる。この結果、熱媒温度の低下を抑制でき、内部腐食が発生することが防止される。
【００５０】
次に、本発明による実施例１に係る他の熱回収設備について、図４を参照して説明する。図４に示すように、図３の熱回収設備に加えて更に、乾式電気集塵機２２の出口側において、排煙中の不透明度を計測するオパシティ計２６を設置し、該オパシティ計２６の計測結果を用いて制御装置（ＣＰＵ）２７により、熱媒ヒータ３４での加熱量を調整するようにしている。
【００５１】
また、図４においては、乾式電気集塵機２２の出口側にオパシティ計２６を設置したが、本発明はこれに限定されるものではなく、脱硫装置２３の出口側において、排煙中の不透明度を計測するオパシティ計２６を設置するようにしてもよい。
【００５２】
これにより、熱媒体温度が高くなり、熱回収器３１における熱回収部単位面積あたりの熱交換量が減少し、熱回収器における排ガスの冷却の勾配がゆるやかになり、ＳＯ3フュームの生成を抑えることができる。公知の技術として乾式電気集塵機の前流にＳＯ3を注入して、集塵機での除塵性能を向上させる技術が知られているが、その時に発生するＳＯ3ヒューム濃度以下に抑えるよう調整する。
【００５３】
また、粒径の細かい過度のＳＯ3フュームの生成を抑えることとなるので、空間電荷が高くならず、乾式電気集塵機２２における火花放電の発生を抑えることができる。
【００５４】
よって、例えば石炭の炭種が異なることにより、ＳＯ3フュームの生成量が増大するような場合においても、安定して排ガス処理及び熱回収を行うことができる。
【実施例２】
【００５５】
本発明による実施例２に係る熱回収設備について、図面を参照して説明する。
図５、実施例２に係る熱回収設備を示す概念図である。なお、実施例１に示す熱回収設備と同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
実施例１の設備では、図１に示すように、熱回収した熱を再利用するために、復水用加熱器３２を設置したが、本実施例では、図５に示すように、前記熱回収器３１の熱媒として復水を直接利用するようにし、前記復水用加熱器３２を省略するようにしたものである。
【００５６】
この結果、実施例１に較べて復水用加熱器３２を設置する必要がないので、設備がコンパクトになる。
【実施例３】
【００５７】
本発明による実施例３に係る熱回収設備について、図面を参照して説明する。
図６は、実施例３に係る熱回収設備を示す概念図である。なお、実施例１に示す熱回収設備と同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図６に示すように、実施例３の熱回収設備では、前記排ガス処理ライン２０に設けた空気予熱器２１と乾式電気集塵機２２との間に熱除去器７０を設けたものである。
前記熱除去器７０において、回収した熱の放出先としては、海水７１を利用するようにしている。
【００５８】
この結果、前記表１でのガス条件において、熱除去器７０を設置した場合と設置しない場合とを比較すると、設置しない場合では、１３７℃であった排ガス温度が、熱除去器７０を設置することで、９２℃に低下することができた。また、脱硫装置２３において、排ガス温度が高い場合における蒸発水量の損失分を考慮すると、約２５〜３０ｔｏｎ／ｈの水の節約を図ることができる。
【００５９】
また本実施例においては、排ガス温度を下げるために、直接海水・湖沼・河川より冷媒をくみ上げて、熱除去器７０に通すようにしても良い。
【００６０】
また本実施例においては、熱回収後の熱媒を、そのまま海水・湖沼・河川へと放出するようにしても良い。
【実施例４】
【００６１】
本発明による実施例４に係る熱回収設備について、図面を参照して説明する。
図７は、実施例４に係る熱回収設備を示す概念図である。なお、実施例１に示す熱回収設備と同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
実施例１の設備では、図１に示すように、熱回収した熱を再利用するために、復水用加熱器３２を設置したが、本実施例では、ボイラ１１に供給する空気を予熱する空気予熱器２１の前流側に、押込ファン６１を介して導入する空気３７を加熱する空気用予熱器３８を設けたものである。
【００６２】
この実施例４によれば、押込ファン６１により外部から押込まれた空気３７は空気用予熱器３８を設置することにより、熱回収器３１からの熱媒体により空気温度が上昇し、予熱空気を生成する空気予熱器２１のエレメントにおけるＳＯ3凝縮による腐食の影響を低減することができる。この結果、空気予熱器２１のエレメントの長寿命化を図ることができる。
【実施例５】
【００６３】
本発明による実施例５に係る熱回収設備について、図面を参照して説明する。
図８は、実施例５に係る熱回収設備を示す概念図である。なお、図１乃至図７に示す熱回収設備と同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
本実施例は、図１に示す実施例１の熱回収設備と図７に示す実施例４の熱回収設備とを併合したものであると共に、両者の熱媒ライン３３−１、３３−２に、復水用加熱器３２又は空気用予熱器３８に流入する熱媒体の量を調整する第１の調整弁３９−１、第２の調整弁３９−２とを設けたものである。
【００６４】
実施例５によれば、図８に示すように、第１の調整弁３９−１及び第２の調整弁３９−２の設置により、復水又は押込空気３７の加熱のための過分な熱供給を回避することができる。
【００６５】
すなわち、例えばボイラが低負荷運転の場合には、空気３７を予熱するように、第１の調整弁３９−１と第２の調整弁３９−２とを調整する。また、ボイラが高負荷運転の場合には、復水を予熱するように、第１の調整弁３９−１と第２の調整弁３９−２とを調整する。
【００６６】
この結果、排ガスの廃熱を設備の状況に応じて有効利用することができ、設備の運転効率を最適に発揮させることができる。
【実施例６】
【００６７】
本発明による実施例６に係る熱回収設備について、図面を参照して説明する。
図９は、実施例６に係る熱回収設備を示す概念図である。なお、図１乃至図８に示す熱回収設備と同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
本実施例は、図７に示す実施例４の熱回収設備において、熱回収器３１と空気用予熱器３８との熱交換を熱媒ラインにより行っていたものを、回転式の空気予熱器を更にもう一台設置して２台の空気予熱器２１Ａ、２１Ｂとしたものである。
【００６８】
これにより、１台の空気予熱器のみを設置した場合に較べて、乾式電気集塵機２２に導入される排ガスＧの温度低下を更に低下させることができ、煤塵及びＳＯ3の除去性能の向上を図ることができる。
また、外部空気３７の予熱温度が高くなり、プラント効率が向上する。
【００６９】
また、空気予熱器を２台直列に設置することにより、外部から供給される空気は２段階に予熱され、これと共に、外部へ排出される排ガスＧは２段階に熱降下する。これにより、１台の空気予熱器の設置の場合と較べて、その排ガスの熱降下勾配がなだらかとなる。
この結果、排ガスＧ中のＳＯ3フュームの生成を抑えることができる。よって、後流側の設備のＳＯ3による腐食が低減し、長寿命化を図ることができる。
【００７０】
このような、熱回収設備により回収した熱の利用先として、前述した実施例においては、復水や空気の加熱を行っていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、設備のヒートトレースや暖房、温水製造などの用途としても利用することができる。
【実施例７】
【００７１】
本発明による実施例７に係る熱回収設備に適用する熱回収器について、図面を参照して説明する。
図１０は実施例７に係る熱回収器を示す概念斜視図である。図１１はその正面図である。図１０及び図１１に示すように、熱回収器は、熱回収する排ガスを導入する入口４０ａと熱回収された排ガスを排出する出口４０ｂとを備えた熱回収器本体４０と、排ガスＧの熱を回収する伝熱管が複数本集合してなるチューブバンドル４１と、熱回収器本体４０の底部４０ｃに設けられ、該底部４０ｃの全体を加熱する蒸気ライン４２とを具備するものである。
なお、ガス流れは図１０及び図１１の熱回収器のような鉛直方向に流れるものに限定されるものではなく、例えば水平方向としてもよい。この一例を図１２、図１３に示す。ここで、図１２はガス流れが水平方向の場合の熱回収器を示す概念斜視図である。図１３はその正面図である。
【００７２】
前記蒸気ライン４２に供給する蒸気は例えば温度が７０〜１８０℃程度の蒸気を用いることができる。
【００７３】
前記蒸気ライン４２の設置により、熱回収器本体４０の底部４０ｃ全体を蒸気加熱することができ、熱回収器本体４０内に排ガスＧと同伴された落下灰が加熱される。灰が加熱されると、灰に付着したＳＯ3の吸湿が減少する。例えば排ガス中の水分が１０％の時、温度が２０℃上がれば、ＳＯ3の吸湿量が１０％程度減少することが判明している。灰中の水分が減ることで、灰の流動性が向上し排ガスＧと共に再び同伴されて、後流側に設置する図示しない集塵機ホッパーに容易に流入させることができる。
【００７４】
この結果、熱回収のため、熱回収器のガス流れを水平方向にしても、灰が底部に溜まることがなく、垂直流だけでなく水平流の熱回収器も採用することができる。
【００７５】
本実施例に係る熱回収器３１の熱交換チューブの材質として安価な炭素鋼を用いることができる。また、熱交換チューブは熱回収効率及び煤塵の付着面積が増大するフィン付きのフィンチューブとすることが望ましい。
【００７６】
また、実施例７に係る熱回収器を図１乃至図８に示した実施例１乃至実施例５に係る熱回収設備に設置することで、熱回収効率が向上することになる。
【実施例８】
【００７７】
本発明による実施例８に係る熱回収設備に適用する熱回収器に設置するスートブロワについて、図面を参照して説明する。
図１４は、実施例５に係る熱回収器用のスートブロワを示す概念図である。図１５及び図１６はプリパージボックスの断面図、図１７及び図１８はスートブロワの作動概略図である。これらの図面に示すように、スートブロワ５０は、熱交換器本体４０内に挿入して、チューブバンドルの灰を高温・高圧蒸気により払落とすものである。該スートブロア５０は、前記ボイラからの高圧・高温の蒸気を導入する第１の筒体である内筒５１と、該内筒５１内に挿抜自在な第２の筒体であるランスチューブ５２と、前記ランスチューブ５２の抜き出し側先端に設けられた蒸気孔５３とを備えてなるものである。前記ランスチューブは駆動装置Ｍにより、送り・戻り動作と回転動作とを同時に行うことができるようにしている。
【００７８】
また、本実施例では、前記第２の筒体であるランスチューブ５２が第１の筒体の内筒の外側を移動する構成としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１の筒体の内側に第２の筒体であるランスチューブを挿抜自在とするようにしてもよい。
なお、本実施例のようにランスチューブ５２を外筒とする場合には、挿し抜きのための駆動装置を設けることができるので、より好ましい。
【００７９】
これにより、前記ランスチューブ５２は駆動装置Ｍにより、熱交換器本体４０内を行き来し、チューブバンドルの灰を蒸気噴霧により払落とすようにしている。
【００８０】
また、熱交換器本体４０の側面には、そのスートブロワ初期において前記スートブロワ５０の蒸気ドレンを除去するドレン除去装置５４を設けている。スートブロワは１日数回程度であるので、前記ドレン除去装置５４により、その停止期間中において発生した蒸気ライン内部の蒸気ドレンを除去するようにしている。スートブロアが設置されている熱交換器のガス温度(９０〜１２０℃程度)では高煤塵中にドレンを噴霧すると煤塵が固着、プラント全体の運転にも影響を及ぼすため、スートブロアのドレン切りは必要不可欠である。
【００８１】
また、図１５及び図１６に示すように、前記ドレン除去装置５４には、複数の細孔５５ａが周設された気液分離筒５５が内設されており、蒸気孔５３から噴出される蒸気ドレンの気液分離を行い、ドレン除去装置の鉛直軸方向の頂部の穴５４ａからは蒸気６４が、一方の底部の穴５４ｂからはドレン６５を各々排出するようにしている。
【００８２】
このようなドレン除去装置５４を用いることで、スートブロワの初期においては、図１７に示すように、蒸気ラインの調整弁６６を開放して、ドレン除去装置５４内にてランスチューブ５２の先端の蒸気孔５３からドレン蒸気を排出する。相当時間、蒸気を排出してランスチューブ内のドレンを無くすか、ドレン除去装置内の蒸気が直接当たらぬ所に温度計を設置し、その温度の変化からドレン発生がなくなったことを確認してもよい。
【００８３】
次いで、蒸気からのドレンの発生がなくなった後、図１８に示すように、ランスチューブ５２を図示しないシャッタを開放して熱交換器本体４０の内部に挿入し、チューブバンドル４１に付着した灰を払落とす。なお、ランスチューブ５２は図示しない回転装置により、３６０度回転させることができ、熱回収器４０の隅々まで灰を蒸気にて払落とすようにしている。灰の払落としが終了したら、前記ドレン除去装置５４内にランスチューブ５２を収納し、図示しないシャッタを閉じる。
【００８４】
スートブロアに使用する蒸気は、その上流の配管においてもドレンが発生しにくいよう工夫されている。蒸気の主配管から各スートブロアに分かれる枝部・長さはなるべく短く、また主配管は常時蒸気を循環するようにしてある。
【００８５】
これらにより、スートブロワ初期において、蒸気ライン及びランスチューブ５２内に溜まった蒸気ドレンを排出することができ、スートブロワに際しては、高圧・高温蒸気のみを供給することとなり、灰の固化・付着を防止することができる。
これにより、熱回収器のチューブの材質として安価な炭素鋼を用いても、スートブロワにより灰の付着を低減でき、長期間に亙って安定して熱回収を行うことができる。
また、従来のような鋼球を常時散布することなく、１日に２〜３又は４回程度のスートブロワ作業で良いので、熱回収器の耐久性が向上する。
【００８６】
また、チューブバンドル４１の排ガスＧを初期に接触する上流側の熱回収器チューブには熱媒体を供給しないダミーチューブを設けるようにしてもよい。これにより、流速が速い上流側のチューブにおいて、灰による摩耗によってチューブに穴が空いても、熱媒体には影響がないようにし、熱回収器の信頼性を向上させるようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
以上のように、本発明に係る熱回収設備は、排ガスの廃熱を発電設備の復水や空気予熱器の空気を加熱に利用することができ、設備全体の有効な熱利用を図ることができ、発電設備に用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】実施例１に係る熱回収設備の概略図である。
【図２】実施例１に係る他の熱回収設備の概略図である。
【図３】実施例１に係る他の熱回収設備の概略図である。
【図４】実施例１に係る他の熱回収設備の概略図である。
【図５】実施例２に係る他の熱回収設備の概略図である。
【図６】実施例３に係る他の熱回収設備の概略図である。
【図７】実施例４に係る熱回収設備の概略図である。
【図８】実施例５に係る熱回収設備の概略図である。
【図９】実施例６に係る他の熱回収設備の概略図である。
【図１０】実施例７に係る熱回収器の概念斜視図である。
【図１１】実施例７に係る熱回収器の概念斜視図である。
【図１２】実施例７に係る熱回収器の正面図である。
【図１３】実施例７に係る熱回収器の正面図である。
【図１４】実施例８に係るスートブロワの概略図である。
【図１５】実施例８に係るドレン除去装置の縦部図である。
【図１６】実施例８に係るドレン除去装置の横部図である。
【図１７】実施例８に係るスートブロワの初期動作概略図である。
【図１８】実施例８に係るスートブロワの動作概略図である。
【図１９】従来技術に係る熱回収設備の概略図である。
【符号の説明】
【００８９】
１０  発電プラント
１１  ボイラ
１２  過熱蒸気
１３  蒸気タービン
１４  発電機
１５  コンデンサ
１６  低圧給水ヒータ
１７  ボイラ給水ポンプ
１８  高圧給水ヒータ
２０  排ガス処理ライン
２１  空気予熱器
２２  乾式電気集塵機
２３  脱硫装置
２４  煙突
３１  熱回収器
３２  復水用加熱器
３３  熱媒ライン
３４  熱媒ヒータ
３８  空気予熱器
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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