(57)【要約】【課題】潤滑油の劣化が軽減された軸流ファン装置及びそれを備えた排ガス処理システムを提供する。【解決手段】筒形状をなす外筒１２と、外筒１２内に所定間隔をもって配置される内筒１３と、外筒１２の基端部側に設けたモータ１４と、モータ１４の駆動軸１５に連結される主軸（第１主軸１７及び第２主軸１９）と、内筒１３の中心部に配置され、主軸に装着される動翼（第１段動翼２３及び第２段動翼２４）と、内筒１３の内部に外部からＣＯ2を含む冷却ガス１１０を導入する冷却ガス導入ライン１１１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】
筒形状をなす外筒と、
前記外筒内に所定間隔をもって配置される内筒と、
前記外筒の基端部側に設けたモータと、
前記モータの駆動軸に連結される主軸と、
前記内筒の中心部に配置され、前記主軸に装着される動翼と、
前記内筒の内部に外部からＣＯ2濃度が１０％以上のＣＯ2を含む冷却ガスを導入する冷却ガス導入ラインとを備えることを特徴とする軸流ファン装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記冷却ガス導入ラインに除湿器を介装してなることを特徴とする軸流ファン装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記冷却ガス導入ラインにフィルタを介装してなることを特徴とする軸流ファン装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記冷却ガスは、脱硫装置からのＣＯ2を含む脱硫出口ガスであることを特徴とする軸流ファン装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
前記冷却ガスは、温度３０℃〜５０℃であることを特徴とする軸流ファン装置。
【請求項６】
ボイラからの排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する脱硝装置と、
前記脱硝装置の後流側に配置され、外部から導入する空気と排ガスとを熱交換するエアヒータと、
前記エアヒータの後流側に配置され、排ガス中の煤塵を除去する集塵機と、
前記集塵機の後流側に配置され、排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去する脱硫装置と、を備えており、
前記排ガスを煙突に送り込む誘引ファンと、
前記エアヒータに空気を押し込む押込ファンと、
前記排ガスをボイラ側に再循環させるガス再循環ファンとの少なくとも一つに請求項１乃至５のいずれか一つの軸流ファン装置を適用することを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項７】
請求項６において、
前記軸流ファン装置を配置するガス通路と、
前記軸流ファン装置を備えたガス通路をバイパスするバイパス通路と、
前記ガス通路及びバイパス通路の入口部と出口部とを閉鎖する入口ダンパー及び出口ダンパーとを備え、
前記ボイラの運転中は、バイパス通路側を入口ダンパー及び出口ダンパーで閉鎖し、ガス通路内にガスを導入して軸流ファン装置でガスを通風し、
前記ボイラの停止中は、ガス通路側を入口ダンパー及び出口ダンパーで閉鎖し、バイパス通路内にガスを導入することを特徴とする排ガス処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸流ファン装置及びそれを備えた排ガス処理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大型の軸流ファン装置は、例えば火力発電所で通風機（例えば誘引送風機等）として使用されており、これらは、ボイラの大容量化に適しており、部分負荷での消費動力が少ないことから多用されている。この軸流ファン装置の軸受部には、潤滑剤として潤滑油タンクから潤滑油を循環再利用している（特許文献１）。
【０００３】
このボイラの排ガス処理システムに用いる軸流ファン装置としては、例えば外部の常温の空気を吸引し、燃焼用としてボイラへ押し込む押込みファンと、ボイラ排ガスを誘引し、ボイラ側に再循環させ、ボイラの炉内圧を若干負圧に保つ役割をする誘引ファンと、脱硫装置で脱硫した脱硫ガスを煙突に送り込む誘引ファンと、排ガスを昇圧して脱硫装置に通風する昇圧ファン等に各々適用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３２４９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、誘引ファンの場合は主軸受や内部機構を燃焼排ガス中のダスト及び高温から保護する必要があり、このため、外気を軸流ファン装置に導入し、シール及び冷却を行うシール冷却機構が付設されている。
【０００６】
ところで、軸流ファン装置の寿命、消費要因として、腐食、摩耗、疲労、潤滑油劣化等が挙げられる。この腐食については、発電所が海辺にあることから、塩分による腐食、アルミ合金の腐食によるビット発生、塩化物精製による摺動隙間の固着という問題がある。
また、軸流ファン装置の停止中にガス温度が低下し、ガス中の水分が結露することにより腐食性の強いドレンが発生する。このドレンが潤滑油やその系統内に混入し、劣化を促進する、という問題がある。
【０００７】
潤滑油中に多量の水分が存在することで、金属部での水酸化鉄の赤錆を発錆する。
さらに、潤滑油を循環再利用するラインにフィルタで異物を除去しているが、赤錆が発生する場合には、このフィルタの破過を早めることから、軸流ファン装置の機能を健全に保つことができない、という問題も発生する。
【０００８】
また、ボイラの運転方法において、起動・停止を毎日行うＤＳＳ（デイリースタートストップ）運転においては、毎回軸流ファン装置が停止するので、特にガス中の水分が結露する場合が多くなる、という問題がある。
【０００９】
よって、例えば発電所等のボイラの排ガス処理システムにおいて、大型の軸流ファン装置に対して、潤滑油の劣化の少ない対策技術の出現が切望されている。
【００１０】
本発明は、前記問題に鑑み、潤滑油の劣化が軽減された軸流ファン装置及びそれを備えた排ガス処理システム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、筒形状をなす外筒と、前記外筒内に所定間隔をもって配置される内筒と、前記外筒の基端部側に設けたモータと、前記モータの駆動軸に連結される主軸と、前記内筒の中心部に配置され、前記主軸に装着される動翼と、前記内筒の内部に外部からＣＯ2濃度が１０容量％以上のＣＯ2を含む冷却ガスを導入する冷却ガス導入ラインとを備えることを特徴とする軸流ファン装置にある。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、前記冷却ガス導入ラインに除湿器を介装してなることを特徴とする軸流ファン装置にある。
【００１３】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記冷却ガス導入ラインにフィルタを介装してなることを特徴とする軸流ファン装置にある。
【００１４】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記冷却ガスは、脱硫装置からのＣＯ2を含む脱硫出口ガスであることを特徴とする軸流ファン装置にある。
【００１５】
第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明においてにおいて、前記冷却ガスは、温度３０℃〜５０℃であることを特徴とする軸流ファン装置にある。
【００１６】
第６の発明は、ボイラからの排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する脱硝装置と、前記脱硝装置の後流側に配置され、外部から導入する空気と排ガスとを熱交換するエアヒータと、前記エアヒータの後流側に配置され、排ガス中の煤塵を除去する集塵機と、前記集塵機の後流側に配置され、排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去する脱硫装置と、を備えており、前記排ガスを煙突に送り込む誘引ファンと、前記エアヒータに空気を押し込む押込ファンと、前記排ガスをボイラ側に再循環させるガス再循環ファンとの少なくとも一つに第１乃至５のいずれか一つの発明の軸流ファン装置を適用することを特徴とする排ガス処理システムにある。
【００１７】
第７の発明は、第６の発明において、前記軸流ファン装置を配置するガス通路と、前記軸流ファン装置を備えたガス通路をバイパスするバイパス通路と、前記ガス通路及びバイパス通路の入口部と出口部とを閉鎖する入口ダンパー及び出口ダンパーとを備え、前記ボイラの運転中は、バイパス通路側を入口ダンパー及び出口ダンパーで閉鎖し、ガス通路内にガスを導入して軸流ファン装置でガスを通風し、前記ボイラの停止中は、ガス通路側を入口ダンパー及び出口ダンパーで閉鎖し、バイパス通路内にガスを導入することを特徴とする排ガス処理システムにある。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＣＯ2濃度が１０容量％以上のＣＯ2を含む冷却ガスを軸流ファン装置の内筒内部に冷却として用いるので、脱硫出口ガス中のＣＯ2の熱伝導率が空気より低いことから、高温ガスを流入する場合において、熱を内筒内に伝熱することを防止することとなる。
【００１９】
また、このＣＯ2を含む冷却ガスとしてＣＯ2を含む脱硫出口ガスを用いる場合、空気より酸素（Ｏ2）割合が低いことから、潤滑油の酸化劣化を大幅に防止することなる。
【００２０】
このＣＯ2を含む脱硫出口ガスを軸流ファン装置に導入する際、除湿器でガス中の水分量を低下させることで、潤滑油の加水分解作用をさらに防止することとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、実施例１に係る軸流ファン装置の概略図である。
【図２】図２は、実施例２に係る軸流ファン装置を備えた排ガス処理システムの概略図である。
【図３】図３は、実施例３に係る軸流ファン装置を備えたガス通路のボイラ運転時の概略図である。
【図４】図４は、実施例３に係る軸流ファン装置を備えたガス通路のボイラ停止時の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例１】
【００２３】
図１は、実施例１に係る軸流ファン装置の概略図である。
図１に示すように、本実施例に係る軸流ファン装置１１は、円筒形状をなす外筒（ガス１０の通路）１２内には所定間隔をもって内筒１３が取付けられており、外筒１２の基端部にはモータ１４が装着されている。このモータ１４の駆動軸１５には中間軸１６等を介して第１主軸１７及び第２主軸１９が固結され、内筒１３の中心部に侵入し、第１主軸１７が第１段軸受２１、第２主軸１９が第２段軸受２２によって回転自在に支持されている。そして、第１主軸１７に第１段動翼２３が装着され、第２主軸１９に第２段動翼２４が装着されている。
【００２４】
そして、モータ１４の駆動軸１５を駆動回転すると、中間軸１６等を介して第１主軸１７及び第２主軸１９が回転駆動し、第１段動翼２３及び第２段動翼２４により外筒１２の入口側からガス１０が吸引され、内部で圧縮されて排出側（図中にて左方）から排出される。なお、静翼は必要に応じて設けるようにしてもよい。
【００２５】
ここで、軸流通風機としては、例えば外部の常温の空気を吸引し、燃焼用としてボイラへ押し込む押込みファン（ＦＤＦ：forced  draft  fan）と、ボイラ排ガスを誘引して、ボイラ側に再循環させ、ボイラの炉内圧を若干負圧に保つ役割をする誘引ファン（ＧＲＦ：gas  recirculating  fan）と、脱硫装置で脱硫した脱硫ガスを煙突に送り込む誘引ファン（ＩＤＦ：induced  draft  fan）と、排ガスを昇圧して脱硫装置に通風する昇圧ファン（ＢＵＦ：boost  up  fan）等を例示することができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２６】
本実施例の軸流ファン装置１１では、第１段動翼２３、第２段動翼２４及びモータ１４の各軸受等からの潤滑油３１を循環・貯留する潤滑油タンク３２と、この潤滑油タンク３２内を潤滑油３１のレベルを監視するレベル計３２ａと、給油口３２ｂ、エアブリーザ３２ｃ、吸入ストレーナ３２ｄ、ドレンライン３２ｅ及びドレン弁３２ｆから構成されている。
【００２７】
そして、潤滑油タンク３２は、第２段動翼２４の第２段軸受２２へ、第１潤滑油供給ラインＬ1を用いて、潤滑油３１をポンプＰで吸引して送給すると共に、第１潤滑油戻りラインＬ2により戻り潤滑油を貯蔵する。
【００２８】
また、潤滑油タンク３２は、第１段動翼２３の第１段軸受２１へ、第２潤滑油供給ラインＬ11を用いて、潤滑油３１をポンプＰで吸引して送給すると共に、第２潤滑油戻りラインＬ12により戻り潤滑油を貯蔵する。
【００２９】
また、潤滑油タンク３２は、モータ１４の段軸受１４ａ及び油ポンプ１４ｂへ、第３潤滑油供給ラインＬ21を用いて、潤滑油３１をポンプＰで吸引して送給すると共に、第３潤滑油戻りラインＬ22により戻り潤滑油を貯蔵する。
なお、各第１潤滑油供給ラインＬ1、第２潤滑油供給ラインＬ11、第３潤滑油供給ラインＬ21には、濾過器４１が介装され、錆、ゴミ等の異物を除去している。なお、第２潤滑油供給ラインＬ11には、油冷却器４２が介装され、潤滑油３１を冷温状態で送給するようにしている。なお、図１中、符号Ｐは潤滑油ポンプ、Ｍは潤滑油ポンプＰを駆動するモータ、７３はガス導入ファン、７４はダンパーを各々図示する。
【００３０】
本実施例では、ＣＯ2濃度が１０容量％以上のＣＯ2を含む冷却ガスとして脱硫出口ガス１１０を用いて、ガス供給ライン１１１により内筒内に導入し、内筒１３の空間内を冷却及びシールするようにしている。なお、大気中のＣＯ2濃度は約０．４容量％と低濃度であるので、大気は除かれる。
【００３１】
本実施例では、ガス供給ライン１１１に除湿剤を内包する除湿器１３１を介装している。この除湿剤としては、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）等を例示することができる。
【００３２】
この結果、内筒１３内に冷却ガスとして、ＣＯ2濃度が１０容量％以上のＣＯ2を含む脱硫出口ガス１１０を導入するに際して、この脱硫出口ガス１１０中の水分を除去するようにしているので、内筒１３内で圧縮される際に発生するドレン水が潤滑油３１へ混入する際における加水分解による劣化、乳化減少を防止することができる。
【００３３】
本実施例では、ＣＯ2濃度が１０容量％以上のＣＯ2を含む冷却ガスとしては、脱硫装置から煙突に排出される脱硫出口ガス１１０を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、脱硫出口ガス以外のＣＯ2濃度が１０容量％以上のＣＯ2を含む冷却用のガスの例示として、例えばディーゼルエンジン排ガスのフィルタを通過したガスやボイラの保管用に使用した後のＣＯ2イナートガス等を用いることができる。
【００３４】
本実施例によれば、従来のように冷却ガスとして大気を導入する代わりに、ＣＯ2濃度が１０容量％以上のＣＯ2を含む冷却ガスを用いて軸流ファン装置１１の内筒１３の内部を冷却するので、ＣＯ2の熱伝導率が空気より低いことから、高温のガス１０を流入する場合において、ガス１０の熱を内筒内に伝熱することを防止することとなる。
【００３５】
ここで、ガスの熱伝導率として空気は０．０２８０Ｗ／ｍｋ（５０℃）であるのに対し、炭酸ガス（ＣＯ2）は０．０１８３Ｗ／ｍｋ（５０℃）と低い。
【００３６】
脱硫出口ガスの性状は、例えばＣＯ2（１５容量％（以下「％」））、Ｎ2（７５〜８０％）、Ｏ2（２〜４％）、Ｈ2Ｏ（６％）であるのに対し、空気の性状はＣＯ2（約０．４％）、Ｏ2（２１％）、Ｎ2（７８％）であるので、脱硫出口ガス１１０の方が、ＣＯ2量が過剰であると共に、酸素の割合が低いものである。
【００３７】
よって、このＣＯ2を含む冷却ガスとしてＣＯ2を含む脱硫出口ガスを用いる場合、空気より酸素（Ｏ2）割合が低いことから、潤滑油の酸化劣化を大幅に防止することとなる。
【００３８】
また、空気中の水分量は、５０℃の場合約８０ｇ／ｍ3であり、３０℃の場合約３０ｇ／ｍ3と低下する。脱硫装置の出口温度は、例えば３０〜５０℃程度である。
【００３９】
よって、このＣＯ2を含む低温の脱硫出口ガス１１０を、軸流ファン装置１１の内筒１３に導入する際、除湿器１３１でガス中の水分量をさらに低下させることで、潤滑油の加水分解作用をさらに防止することとなる。
【００４０】
このように、本実施例の軸流ファン装置１１は、筒形状をなす外筒１２と、外筒１２内に所定間隔をもって配置される内筒１３と、外筒１２の基端部側に設けたモータ１４と、モータ１４の駆動軸１５に連結される主軸（第１主軸１７及び第２主軸１９）と、内筒１３の中心部に配置され、主軸に装着される動翼（第１段動翼２３及び第２段動翼２４）と、内筒１３の内部に外部からＣＯ2を含む冷却ガス１１０を導入する冷却ガス導入ライン１１１とを備えるので、従来のように空気を冷却ガスとして用いる場合に較べて、潤滑油中への水分による劣化が大幅に低減される。
【実施例２】
【００４１】
図２は、実施例２に係る軸流ファン装置を備えた排ガス処理システムの概略図である。なお、実施例１の部材と重複する部材については、同一符号を付して重複する説明は省略する。
本実施例に係る排ガス処理システム１００は、ボイラ１０１からの排ガス１０２中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する脱硝装置１０３と、この脱硝装置１０３の後流側に配置され、外部から導入する空気１０９と排ガス１０２とを熱交換するエアヒータ１０４と、エアヒータ１０４の後流側に配置され、排ガス１０２中の煤塵を除去する集塵機１０５と、この集塵機１０５の後流側に配置され、排ガス１０２中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去する脱硫装置１０６とを備えており、排ガス１０２を煙突１０７に送り込む誘引ファン（ＩＤＦ）と、エアヒータ１０４に空気１０９を押し込む押込ファン（ＦＤＦ）と、排ガス１０２をボイラ１０１側に再循環させるガス再循環ファン（ＧＲＦ）に実施例１の軸流ファン装置を適用するものである。
図２中、符号１０５ａは集塵機１０５からの集塵灰を処理する灰処理であり、１０６ａは湿式の石灰石膏法に用いる石灰（ＣａＣＯ3）、１０６ｂは酸化用空気、１０６ｃは石膏、１０６ｄは脱硫排水である。
なお、煙突１０７から排出する脱硫出口ガス１１０はアフターバーナー１０８により加温され、白煙防止措置を施してから排出されている。
【００４２】
本実施例では、脱硫装置１０６からの脱硫出口ガス１１０の一部をガス供給ライン１１１から分岐する分岐ライン１１１−１、１１１−２、１１１−３により、誘引ファンＩＤＦと、押込ファンＦＤＦと、ガス再循環ファンＧＲＦに適用した図１の軸流ファン装置１１の内筒１３内に導入することで、ＦＤＦ等の高温の排ガス１０２を流入する場合において、熱を内筒内に伝熱することを防止することとなる。
【００４３】
また、ＣＯ2を含む脱硫出口ガスを用いるので、空気より酸素（Ｏ2）割合が低いことから、潤滑油の酸化劣化を大幅に防止することとなる。
【００４４】
このＣＯ2を含む脱硫出口ガスを軸流ファン装置に導入する際、除湿器１３１でガス中の水分量を低下させることで、潤滑油の加水分解作用をさらに防止することとなる。
【００４５】
また、本実施例では、除湿器１３１の前流側にフィルタ１３２を設け、脱硫出口ガス１１０中のダスト成分を除去することで、清浄化したガスを内筒に導入するようにしている。
【実施例３】
【００４６】
図３は、実施例３に係る軸流ファン装置を備えたガス通路のボイラ運転時の概略図である。図４は、実施例３に係る軸流ファン装置を備えたガス通路のボイラ停止時の概略図である。なお、実施例１及び２の部材と重複する部材については、同一符号を付して重複する説明は省略する。
本実施例では、軸流ファン装置１１を配置するガス通路１２０と、この軸流ファン装置１１を備えたガス通路１２０をバイパスするバイパス通路１２１と、ガス通路１２０及びバイパス通路１２１の入口部と出口部とを閉鎖する入口ダンパー１２２及び出口ダンパー１２３とを備えている。なお、入口ダンパー１２２及び出口ダンパー１２３はヒンジ１２４により開閉自在としている。
【００４７】
そして、図３に示すように、ボイラの運転中は、バイパス通路１２１側を入口ダンパー１２２及び出口ダンパー１２３で閉鎖し、ガス通路１２０内にガスを導入して軸流ファン装置１１でガスを通風するようにしている。
【００４８】
これに対し、ボイラの停止中は、図４に示すように、ガス通路１２０側を入口ダンパー１２２及び出口ダンパー１２３で閉鎖し、バイパス通路１２１内にガス１０を導入するようにしている。
【００４９】
これにより、図４に示すように、ボイラ停止時においては、外部からの空気等の逆流による軸流ファン装置１１への流入を防止することとしている。
【００５０】
この結果、ボイラ停止により排ガス中の水分が凝縮した場合でも、ガス通路１２０側を入口ダンパー１２２及び出口ダンパー１２３で閉鎖しているので、それ以上の水分の凝縮が防止され、ドレン中への凝縮水の流入が抑制されることとなる。
【符号の説明】
【００５１】
１０  ガス
１１  軸流ファン装置
１３  内筒
３１  潤滑油
１１０  脱硫出口ガス
１１１  ガス供給ライン
【図１】
2015151938.tif 000003
【図２】
2015151938.tif 000004
【図３】
2015151938.tif 000005
【図４】
2015151938.tif 000006