(57)【要約】【課題】再加熱器と対を成す熱回収器の熱交換性能低下を抑制し、蒸気の消費量削減を図り得るボイラ排ガス用熱交換器の温度制御装置を提供する。【解決手段】ボイラ１から排出される排ガスの熱を熱媒体により回収する熱回収器４と、熱回収器４で排ガスの熱を回収した熱媒体により排ガスを再加熱する再加熱器９とを備え、再加熱器９は、第一熱媒体により排ガスを再加熱する第一熱交換部９Ａと、第一熱媒体より高温の第二熱媒体により排ガスを再加熱する第二熱交換部９Ｂとを備え、第一熱交換部９Ａの出側第一熱媒体温度Ｔ１に基づき第一熱交換部９Ａへ導入される第一熱媒体の流量を調節する第一熱媒体流量調節機構１５と、再加熱器９の出側排ガス温度Ｔ２に基づき第二熱交換部９Ｂへ導入される第二熱媒体の流量を調節する第二熱媒体流量調節機構２０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラから排出される排ガスの熱を熱媒体により回収する熱回収器と、
該熱回収器で排ガスの熱を回収した熱媒体により排ガスを再加熱する再加熱器と
を備えたボイラ排ガス用熱交換器の温度制御装置において、
前記再加熱器は、第一熱媒体により排ガスを再加熱する第一熱交換部と、前記第一熱媒体より高温の第二熱媒体により排ガスを再加熱する第二熱交換部とを備え、
前記第一熱交換部の出側第一熱媒体温度に基づき該第一熱交換部へ導入される第一熱媒体の流量を調節する第一熱媒体流量調節機構と、
前記再加熱器の出側排ガス温度に基づき前記第二熱交換部へ導入される第二熱媒体の流量を調節する第二熱媒体流量調節機構と
を備えたボイラ排ガス用熱交換器の温度制御装置。
【請求項２】
前記第一熱媒体流量調節機構は、
前記第一熱交換部への第一熱媒体導入ラインと前記第一熱交換部からの第一熱媒体導出ラインとをつなぐバイパスラインと、
該バイパスラインへ迂回する第一熱媒体の流量を調節する第一熱媒体流量調節バルブと
を備えた請求項１記載のボイラ排ガス用熱交換器の温度制御装置。
【請求項３】
前記第一熱媒体流量調節機構は、
前記出側第一熱媒体温度を検出して前記第一熱媒体流量調節バルブへ開度調節信号を出力する第一熱媒体温度センサ
を備えた請求項２記載のボイラ排ガス用熱交換器の温度制御装置。
【請求項４】
前記第二熱媒体流量調節機構は、
前記第二熱交換部へ導入される第二熱媒体の流量を調節する第二熱媒体流量調節バルブと、
前記出側排ガス温度を検出して前記第二熱媒体流量調節バルブへ開度調節信号を出力する排ガス温度センサと
を備えた請求項１〜３の何れか一項に記載のボイラ排ガス用熱交換器の温度制御装置。
【請求項５】
前記第一熱媒体は水であり、前記第二熱媒体は前記ボイラで生成された蒸気である請求項１〜４の何れか一項に記載のボイラ排ガス用熱交換器の温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラ排ガス用熱交換器の温度制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、石炭等の化石燃料を使用する火力発電所のボイラプラントにおいては、排ガス中に含まれる硫黄酸化物を除去するために脱硫装置が設けられている。
【０００３】
前記脱硫装置としては、石灰−石膏法を利用した湿式脱硫装置が主流となっているが、該湿式脱硫装置の吸収塔の内部では排ガスを吸収液と接触させるため、吸収塔の出口における排ガスは水分飽和ガスとなり、吸収塔からの飛散ミスト及び凝縮水による排ガスラインの腐食や煙突出口で白煙が生じる原因となる。これらを防止するために、吸収塔の下流側に再加熱器を設置して排ガスの温度を高め、煙突から排出することが行われている。
【０００４】
前記再加熱器による排ガスの温度制御と関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【０００５】
前記特許文献１に開示されたものでは、ボイラの排ガスライン途中における吸収塔の上流側に設置された熱回収器により排ガスの熱を熱媒体によって回収し、該排ガスの熱を回収した熱媒体を吸収塔の下流側に設置された再加熱器に導入し、排ガスを昇温させるようになっており、前記再加熱器の熱媒体導入ラインには、ボイラで生成される蒸気によって熱媒体を加熱する熱媒体ヒータが設けられている。そして、前記再加熱器の出側の排ガスラインに設けられた排ガス温度センサで検出された排ガスの温度が設定温度（例えば、９０〜９３℃程度）未満である場合には、前記熱媒体ヒータに蒸気が供給され、該熱媒体ヒータにおいて蒸気との熱交換により前記再加熱器に導入される熱媒体の温度が高められ、該熱媒体により再加熱器の出側排ガス温度が設定温度以上に保持される。尚、前記熱媒体ヒータにおいて熱媒体の昇温に利用された蒸気は蒸気ドレンとなり蒸気ドレンラインから蒸気ドレンタンクに貯蔵される。その後、蒸気ドレンは、蒸気ドレンポンプによって、前記再加熱器の出側の排ガスラインに配設された蒸気ドレン用伝熱管群に供給され、再度熱交換した後、ボイラプラント側へ送られるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１５３３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されたものでは、再加熱器の出側排ガス温度を設定温度以上に保持しようとした場合、熱媒体ヒータに供給される蒸気の流量が増加し、再加熱器の出側熱媒体温度が必要以上に上昇してしまい、その設定温度（例えば、７０℃程度）を超えてしまうことがあった。この場合、蒸気が無駄に消費されることになる。
【０００８】
しかも、前記再加熱器の出側排ガス温度を設定温度以上に保持するために再加熱器の出側熱媒体温度が必要以上に上昇してしまうと、前記再加熱器と対を成す熱回収器へ導入される入側熱媒体温度が高くなる。該熱回収器への入側熱媒体温度が高くなると、前記熱回収器の対数平均温度差（LMTD：Logarithmic Mean Temperature Difference）が小さくなるため、熱交換性能が低下する虞があった。該熱回収性能が低下すると、前記再加熱器で必要となる熱量が熱回収器で回収できなくなって熱媒体ヒータで使用される蒸気の流量が増え、前記再加熱器の出側熱媒体温度が更に上昇して悪循環に陥り、蒸気の無駄が更に増えてしまうという不具合を有していた。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、再加熱器と対を成す熱回収器の熱交換性能低下を抑制し、蒸気の消費量削減を図り得るボイラ排ガス用熱交換器の温度制御装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のボイラ排ガス用熱交換器の温度制御装置は、ボイラから排出される排ガスの熱を熱媒体により回収する熱回収器と、
該熱回収器で排ガスの熱を回収した熱媒体により排ガスを再加熱する再加熱器と
を備えたボイラ排ガス用熱交換器の温度制御装置において、
前記再加熱器は、第一熱媒体により排ガスを再加熱する第一熱交換部と、前記第一熱媒体より高温の第二熱媒体により排ガスを再加熱する第二熱交換部とを備え、
前記第一熱交換部の出側第一熱媒体温度に基づき該第一熱交換部へ導入される第一熱媒体の流量を調節する第一熱媒体流量調節機構と、
前記再加熱器の出側排ガス温度に基づき前記第二熱交換部へ導入される第二熱媒体の流量を調節する第二熱媒体流量調節機構と
を備えることができる。
【００１１】
ボイラ排ガス用熱交換器の温度制御装置において、前記第一熱媒体流量調節機構は、
前記第一熱交換部への第一熱媒体導入ラインと前記第一熱交換部からの第一熱媒体導出ラインとをつなぐバイパスラインと、
該バイパスラインへ迂回する第一熱媒体の流量を調節する第一熱媒体流量調節バルブと
を備えることができる。
【００１２】
前記ボイラ排ガス用熱交換器の温度制御装置において、前記第一熱媒体流量調節機構は、
前記出側第一熱媒体温度を検出して前記第一熱媒体流量調節バルブへ開度調節信号を出力する第一熱媒体温度センサ
を備えることができる。
【００１３】
前記ボイラ排ガス用熱交換器の温度制御装置において、前記第二熱媒体流量調節機構は、
前記第二熱交換部へ導入される第二熱媒体の流量を調節する第二熱媒体流量調節バルブと、
前記出側排ガス温度を検出して前記第二熱媒体流量調節バルブへ開度調節信号を出力する排ガス温度センサと
を備えることができる。
【００１４】
前記ボイラ排ガス用熱交換器の温度制御装置において、前記第一熱媒体は水であり、前記第二熱媒体は前記ボイラで生成された蒸気であるようにすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のボイラ排ガス用熱交換器の温度制御装置によれば、再加熱器と対を成す熱回収器の熱交換性能低下を抑制し、蒸気の消費量削減を図り得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のボイラ排ガス用熱交換器の温度制御装置の実施例を示す全体概要構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は本発明のボイラ排ガス用熱交換器の温度制御装置の実施例である。
【００１９】
図１に示す実施例において、ボイラ１の排ガスライン２には、上流側から順次、空気予熱器３、熱回収器４、電気集塵機５、誘引通風機６、脱硫装置７の吸収塔８、再加熱器９及び煙突１０が配置されている。
【００２０】
前記ボイラ１は、石炭等の燃料を燃焼させ蒸気を発生するようになっている。
【００２１】
前記空気予熱器３は、前記ボイラ１へ導入される燃焼用空気を排ガスによって予熱するようになっている。
【００２２】
前記熱回収器４は、前記ボイラ１から排出されて空気予熱器３を通過した排ガスの熱を熱媒体（第一熱媒体）により回収するようになっている。
【００２３】
前記電気集塵機５は、前記熱回収器４を通過した排ガス中に含まれる煤塵を捕集するようになっている。
【００２４】
前記誘引通風機６は、前記電気集塵機５で煤塵が捕集された排ガスを昇圧して前記脱硫装置７の吸収塔８へ送給するようになっている。
【００２５】
前記脱硫装置７の吸収塔８は、前記誘引通風機６から送給される排ガスを吸収液と接触させ、排ガス中に含まれる硫黄酸化物を除去するようになっている。
【００２６】
前記再加熱器９は、第一熱交換部９Ａと、第二熱交換部９Ｂとを備えている。前記第一熱交換部９Ａは、前記熱回収器４から延びる第一熱媒体導入ライン１１と、前記熱回収器４へ通じる第一熱媒体導出ライン１２とが接続され、第一熱媒体により排ガスを再加熱するようになっている。尚、前記第一熱媒体は、例えば、前記熱回収器４と第一熱交換部９Ａとの間をポンプ（図示せず）の作動により循環する水（薬品処理された純水）である。前記第二熱交換部９Ｂは、前記ボイラ１から延びる第二熱媒体導入ライン１３と、ドレン排出ライン１４とが接続され、前記第一熱媒体より高温の第二熱媒体により排ガスを再加熱するようになっている。尚、前記第二熱媒体は前記ボイラ１で生成された蒸気である。
【００２７】
前記再加熱器９の第一熱交換部９Ａには、第一熱媒体流量調節機構１５が設けられている。該第一熱媒体流量調節機構１５は、前記第一熱交換部９Ａへの第一熱媒体導入ライン１１と前記第一熱交換部９Ａからの第一熱媒体導出ライン１２とをバイパスライン１６でつなぎ、該バイパスライン１６と第一熱媒体導入ライン１１に第一熱媒体流量調節バルブ１７ａ，１７ｂを設け、前記バイパスライン１６へ迂回する第一熱媒体の流量を第一熱媒体流量調節バルブ１７ａ，１７ｂによって調節するように構成されている。前記第一熱媒体流量調節バルブ１７ｂは、バイパスライン１６の分岐点より下流側における第一熱媒体導入ライン１１に設けられている。前記第一熱媒体流量調節バルブ１７ａ，１７ｂは、開度調節自在なオリフィスを用いることもできる。更に、前記バイパスライン１６の合流点より下流側における第一熱媒体導出ライン１２には、第一熱媒体温度センサ１８が設けられ、該第一熱媒体温度センサ１８により出側第一熱媒体温度Ｔ１を検出して前記第一熱媒体流量調節バルブ１７ａ，１７ｂへ開度調節信号１９ａ，１９ｂを出力するようになっている。前記第一熱媒体温度センサ１８には、前記再加熱器９の内部で酸による腐食が発生しない設定温度ＴＳ１（例えば、７０℃程度）が予め記憶されている。これにより、前記第一熱媒体流量調節機構１５は、前記第一熱交換部９Ａの出側第一熱媒体温度Ｔ１に基づき該第一熱交換部９Ａへ導入される第一熱媒体の流量を調節するようになっている。
【００２８】
前記再加熱器９の第二熱交換部９Ｂには、第二熱媒体流量調節機構２０が設けられている。該第二熱媒体流量調節機構２０は、前記第二熱媒体導入ライン１３に第二熱媒体流量調節バルブ２１を設け、前記第二熱交換部９Ｂへ導入される第二熱媒体の流量を第二熱媒体流量調節バルブ２１によって調節するように構成されている。前記第二熱媒体流量調節バルブ２１は、開度調節自在なオリフィスを用いることもできる。更に、前記再加熱器９の出側の排ガスライン２には、排ガス温度センサ２２が設けられ、該排ガス温度センサ２２により前記出側排ガス温度Ｔ２を検出して前記第二熱媒体流量調節バルブ２１へ開度調節信号２３を出力するようになっている。前記排ガス温度センサ２２には、煙突１０からの白煙発生を抑制できる設定温度ＴＳ２（例えば、９０〜９３℃程度）が予め記憶されている。これにより、前記第二熱媒体流量調節機構２０は、前記再加熱器９の出側排ガス温度Ｔ２に基づき前記第二熱交換部９Ｂへ導入される第二熱媒体の流量を調節するようになっている。
【００２９】
次に、上記実施例の作用を説明する。
【００３０】
ボイラ１において石炭等の燃料を燃焼させることにより発生した排ガスは、空気予熱器３において、前記ボイラ１へ導入される燃焼用空気を予熱した後、熱回収器４において、熱が熱媒体により回収される。
【００３１】
前記熱回収器４を通過した排ガス中に含まれる煤塵は、電気集塵機５で捕集され、該電気集塵機５で煤塵が捕集された排ガスは、誘引通風機６で昇圧されて脱硫装置７の吸収塔８へ送給される。
【００３２】
前記脱硫装置７の吸収塔８において、前記誘引通風機６から送給される排ガスは吸収液と接触し、排ガス中に含まれる硫黄酸化物が除去される。
【００３３】
前記脱硫装置７の吸収塔８で硫黄酸化物が除去された排ガスは、再加熱器９へ導かれる。
【００３４】
前記再加熱器９の第一熱交換部９Ａ及び第二熱交換部９Ｂにおいて、前記排ガスは加熱されるが、この時、排ガス温度センサ２２により前記再加熱器９の出側排ガス温度Ｔ２が検出されると共に、第一熱媒体温度センサ１８により出側第一熱媒体温度Ｔ１が検出される。
【００３５】
前記出側第一熱媒体温度Ｔ１は、再加熱器９の内部で酸による腐食が発生しない設定温度ＴＳ１（例えば、７０℃程度）となるよう、第一熱媒体流量調節機構１５により制御される。より詳しくは、検出された出側第一熱媒体温度Ｔ１に基づき前記第一熱媒体温度センサ１８から第一熱媒体流量調節バルブ１７ａ，１７ｂへ開度調節信号１９ａ，１９ｂが出力され、該第一熱媒体流量調節バルブ１７ａ，１７ｂの開度が調節される。これにより、前記出側第一熱媒体温度Ｔ１が設定温度ＴＳ１を下回らないため、再加熱器９の内部で酸による腐食が発生せず、又、前記出側第一熱媒体温度Ｔ１が設定温度ＴＳ１を必要以上に上回ることもない。因みに、前記再加熱器９の内部で酸による腐食が発生しないようにするための出側第一熱媒体の設定温度ＴＳ１は、再加熱器９の内部の構成部材の材質を耐食性の高いものとすることでより低く抑えることも可能となる。
【００３６】
一方、前記出側排ガス温度Ｔ２は、煙突１０からの白煙発生を抑制できる設定温度ＴＳ２（例えば、９０〜９３℃程度）となるよう、第二熱媒体流量調節機構２０により制御される。より詳しくは、検出された出側排ガス温度Ｔ２に基づき排ガス温度センサ２２から第二熱媒体流量調節バルブ２１へ開度調節信号２３が出力され、該第二熱媒体流量調節バルブ２１の開度が調節される。これにより、前記第一熱交換部９Ａで不足する熱量のみが第二熱交換部９Ｂで補われる形となり、第二熱媒体即ち蒸気の無駄が最小限に抑えられ、しかも、前記出側排ガス温度Ｔ２が設定温度ＴＳ２を下回らないため、煙突１０から白煙が発生することが防止される。
【００３７】
この結果、本実施例では、第一熱交換部９Ａと第二熱交換部９Ｂでそれぞれ個別に温度制御がなされるため、特許文献１に開示されたものとは異なり、蒸気で熱媒体を加熱する熱媒体ヒータは必要なく、再加熱器９の出側排ガス温度Ｔ２を設定温度ＴＳ２以上に保持しようとした場合、第一熱交換部９Ａの第一熱媒体温度に影響が及ぶことはない。即ち、前記再加熱器９の出側第一熱媒体温度Ｔ１は、必要以上に上昇せず、その設定温度ＴＳ１（例えば、７０℃程度）を超えてしまうことが避けられる。
【００３８】
しかも、前記再加熱器９の出側排ガス温度Ｔ２を設定温度ＴＳ２以上に保持するために再加熱器９の出側第一熱媒体温度Ｔ１が必要以上に上昇してしまうことがないということは、前記再加熱器９と対を成す熱回収器４へ導入される入側熱媒体温度が高くなる心配もないことを意味する。該熱回収器４への入側熱媒体温度が高くならず低く抑えられるということは、前記熱回収器４の対数平均温度差（LMTD：Logarithmic Mean Temperature Difference）が大きくなるため、熱交換性能が低下しない。該熱回収性能が低下しなければ、前記再加熱器９で必要となる熱量が熱回収器４で回収でき、前記第二熱交換部９Ｂで使用される第二熱媒体（蒸気）の流量が抑えられ、前記再加熱器９の出側第一熱媒体温度Ｔ１が更に上昇して悪循環に陥るようなことが避けられる。
【００３９】
こうして、再加熱器９と対を成す熱回収器４の熱交換性能低下を抑制し、第二熱媒体（蒸気）の消費量削減を図り得る。
【００４０】
そして、本実施例の場合、前記第一熱媒体流量調節機構１５は、前記第一熱交換部９Ａへの第一熱媒体導入ライン１１と前記第一熱交換部９Ａからの第一熱媒体導出ライン１２とをつなぐバイパスライン１６と、該バイパスライン１６へ迂回する第一熱媒体の流量を調節する第一熱媒体流量調節バルブ１７ａ，１７ｂとを備えている。このように構成すると、第一熱媒体流量調節バルブ１７ａ，１７ｂの開度調節によりバイパスライン１６へ迂回する第一熱媒体の流量を調節でき、前記出側第一熱媒体温度Ｔ１を設定温度ＴＳ１に保持して、再加熱器９の内部における酸による腐食の発生を防止する上で好ましい。
【００４１】
又、前記第一熱媒体流量調節機構１５は、前記出側第一熱媒体温度Ｔ１を検出して前記第一熱媒体流量調節バルブ１７ａ，１７ｂへ開度調節信号１９ａ，１９ｂを出力する第一熱媒体温度センサ１８を備えている。このように構成すると、第一熱媒体温度センサ１８により検出した出側第一熱媒体温度Ｔ１に基づいて前記第一熱媒体流量調節バルブ１７ａ，１７ｂへ開度調節信号１９ａ，１９ｂを出力することができ、温度制御の精度を高める上で有効となる。
【００４２】
又、前記第二熱媒体流量調節機構２０は、前記第二熱交換部９Ｂへ導入される第二熱媒体の流量を調節する第二熱媒体流量調節バルブ２１と、前記出側排ガス温度Ｔ２を検出して前記第二熱媒体流量調節バルブ２１へ開度調節信号２３を出力する排ガス温度センサ２２とを備えている。このように構成すると、排ガス温度センサ２２で検出した出側排ガス温度Ｔ２に基づいて第二熱媒体流量調節バルブ２１へ開度調節信号２３を出力することができ、出側排ガス温度Ｔ２を設定温度ＴＳ２未満とならないように保持し、煙突１０から白煙が発生することを防止する上で好ましい。
【００４３】
更に又、前記第一熱媒体は水であり、前記第二熱媒体は前記ボイラ１で生成された蒸気である。このように構成すると、第一熱交換部９Ａと第二熱交換部９Ｂでそれぞれ個別に温度制御を行う上で有効となる。
【００４４】
尚、本発明のボイラ排ガス用熱交換器の温度制御装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４５】
１        ボイラ
４        熱回収器
９        再加熱器
９Ａ      第一熱交換部
９Ｂ      第二熱交換部
１１        第一熱媒体導入ライン
１２        第一熱媒体導出ライン
１５        第一熱媒体流量調節機構
１６        バイパスライン
１７ａ      第一熱媒体流量調節バルブ
１７ｂ      第一熱媒体流量調節バルブ
１８        第一熱媒体温度センサ
１９ａ      開度調節信号
１９ｂ      開度調節信号
２０        第二熱媒体流量調節機構
２１        第二熱媒体流量調節バルブ
２２        排ガス温度センサ
２３        開度調節信号
Ｔ１       出側第一熱媒体温度
Ｔ２       出側排ガス温度
【図１】
2019090559.tif 000003