(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラントから排出された排空気を燃焼用空気として利用するボイラシステムであって、
燃料及び前記燃焼用空気を火炉の燃焼領域に向けて投入するためのバーナ部と、前記火炉における前記燃焼領域の下流側の非燃焼領域に向けて前記排空気を投入するための非燃焼領域側投入口と、を含むボイラと、
前記プラントと前記ボイラの前記バーナ部とを接続し、前記プラントから排出された前記排空気を前記バーナ部へ供給可能に構成された空気供給ラインと、
前記空気供給ラインから分岐して前記非燃焼領域側投入口に接続し、前記空気供給ラインからの前記排空気を前記非燃焼領域側投入口へ供給可能に構成されたバイパスラインと、
前記空気供給ラインから前記バーナ部への前記排空気の分配量と前記空気供給ラインから前記非燃焼領域側投入口への前記排空気の分配量とを調節可能な分配量調節装置と、
を備え、
前記プラントから排出された排空気のうち前記バーナ部から供給される燃料を完全燃焼させるために必要な量の排空気を燃焼用空気として前記空気供給ラインから前記バーナ部へ分配するとともに、前記プラントから排出された排空気のうち残りの排空気を前記空気供給ラインから前記非燃焼領域側投入口へ分配するように前記分配量調節装置を制御するよう構成された制御装置を更に備える
ボイラシステム。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記バーナ部から供給される燃料を完全燃焼させるために必要な前記燃焼用空気の量を設定するよう構成された燃焼用空気量設定部と、
前記燃焼用空気量設定部で設定された前記燃焼用空気の量と、前記プラントから排出された前記排空気の量とに基づいて、前記空気供給ラインから前記バーナ部への前記排空気の分配量を設定するよう構成されたバーナ側分配量設定部と、
前記プラントから排出された前記排空気の量から前記バーナ側分配量設定部で設定された前記排空気の分配量を差し引いた余剰排空気量を、前記空気供給ラインから前記非燃焼領域側投入口への前記排空気の分配量として設定するよう構成されたバイパス側分配量設定部と、
を含み、
前記制御装置は、前記バーナ側分配量設定部によって設定された前記バーナ部への前記排空気の分配量と、前記バイパス側分配量設定部によって設定された前記非燃焼領域側投入口への前記排空気の分配量と、に基づいて、前記分配量調節装置を制御するよう構成された請求項１に記載のボイラシステム。
【請求項３】
前記空気供給ラインに設けられ、前記空気供給ラインにおける前記排空気の酸素濃度を計測可能に構成された第１酸素濃度計を更に備え、
前記バーナ側分配量設定部は、前記第１酸素濃度計によって計測された前記排空気の酸素濃度と、前記燃焼用空気量設定部で設定された前記燃焼用空気の量と、前記プラントから排出された前記排空気の量と、に基づいて、前記バーナ部への前記排空気の分配量を設定するよう構成された請求項２に記載のボイラシステム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記プラントの運転状態と前記プラントから前記空気供給ラインに排出される前記排空気の酸素濃度との関係を示す情報と、前記プラントの運転状態を示す情報とを用いて、前記プラントから前記空気供給ラインに排出される前記排空気の酸素濃度を推定するよう構成された排空気酸素濃度推定部を含み、
前記バーナ側分配量設定部は、前記排空気酸素濃度推定部によって推定された前記排空気の酸素濃度と、前記燃焼用空気量設定部で設定された前記燃焼用空気の量と、前記プラントから排出された前記排空気の量と、に基づいて、前記バーナ部への前記排空気の分配量を設定するよう構成された請求項２に記載のボイラシステム。
【請求項５】
前記ボイラから排出された排ガスが流れる排ガスラインと、前記排ガスラインに設けられ、前記排ガスラインにおける前記排ガスの酸素濃度を計測可能に構成された第２酸素濃度計と、を更に備え、
前記制御装置は、前記第２酸素濃度計によって計測された前記排ガスの酸素濃度と、前記バイパス側分配量設定部によって設定された前記非燃焼領域側投入口への前記排空気の分配量と、前記第１酸素濃度計によって計測された前記排空気の酸素濃度又は前記排空気酸素濃度推定部によって推定された前記排空気の酸素濃度と、に基づいて前記燃焼領域の酸素濃度を推定するよう構成された燃焼領域酸素濃度推定部を含む請求項３又は４に記載のボイラシステム。
【請求項６】
前記ボイラシステムから排出される排ガスのＮＯｘ濃度を計測可能なＮＯｘ計を更に備え、
前記バーナ側分配量設定部は、前記ＮＯｘ計によって計測された前記ＮＯｘ濃度が基準値を下回った場合に、前記バーナ部における前記燃焼領域の空気過剰率を増大させるように、前記バーナ部への前記排空気の分配量を設定するよう構成される請求項２乃至５の何れか１項に記載のボイラシステム。
【請求項７】
前記分配量調節装置は、前記バイパスラインに設けられた少なくとも一つのバイパス側ダンパ装置を含み、
前記バイパスラインは、前記バイパス側ダンパ装置の少なくとも一つを迂回して前記非燃焼領域側投入口に前記排空気を供給可能な少なくとも一つのフローラインを含む請求項１乃至６の何れか１項に記載のボイラシステム。
【請求項８】
前記非燃焼領域側投入口は、前記火炉における前記非燃焼領域に向けて排空気を投入するための複数の噴射口を含み、
前記バイパスラインは、前記空気供給ラインとの分岐位置から延設された上流側ラインと、前記上流側ラインから分岐して前記複数の噴射口に接続する複数の下流側ラインとを含み、
前記少なくとも一つのバイパス側ダンパ装置は、前記複数の下流側ラインにそれぞれ設けられた複数のバイパス側ダンパ装置を含み、
前記少なくとも一つのフローラインは、前記複数のバイパス側ダンパ装置をそれぞれ迂回して前記複数の噴射口に排空気を供給可能に構成された複数のフローラインを含む請求項７に記載のボイラシステム。
【請求項９】
プラントから排出された排空気を燃焼用空気として利用するボイラシステムであって、
燃料及び前記燃焼用空気を火炉の燃焼領域に向けて投入するためのバーナ部と、前記火炉における前記燃焼領域の下流側の非燃焼領域に向けて前記排空気を投入するための非燃焼領域側投入口と、を含むボイラと、
前記プラントと前記ボイラの前記バーナ部とを接続し、前記プラントから排出された前記排空気を前記バーナ部へ供給可能に構成された空気供給ラインと、
前記空気供給ラインから分岐して前記非燃焼領域側投入口に接続し、前記空気供給ラインからの前記排空気を前記非燃焼領域側投入口へ供給可能に構成されたバイパスラインと、
前記空気供給ラインから前記バーナ部への前記排空気の分配量と前記空気供給ラインから前記非燃焼領域側投入口への前記排空気の分配量とを調節可能な分配量調節装置と、
を備え、
前記分配量調節装置は、前記バイパスラインに設けられた少なくとも一つのバイパス側ダンパ装置を含み、
前記バイパスラインは、前記バイパス側ダンパ装置の少なくとも一つを迂回して前記非燃焼領域側投入口に前記排空気を供給可能な少なくとも一つのフローラインを含み、
前記非燃焼領域側投入口は、前記火炉における前記非燃焼領域に向けて排空気を投入するための複数の噴射口を含み、
前記バイパスラインは、前記空気供給ラインとの分岐位置から延設された上流側ラインと、前記上流側ラインから分岐して前記複数の噴射口に接続する複数の下流側ラインとを含み、
前記少なくとも一つのバイパス側ダンパ装置は、前記複数の下流側ラインにそれぞれ設けられた複数のバイパス側ダンパ装置を含み、
前記少なくとも一つのフローラインは、前記複数のバイパス側ダンパ装置をそれぞれ迂回して前記複数の噴射口に排空気を供給可能に構成された複数のフローラインを含む
ボイラシステム。
【請求項１０】
前記少なくとも一つのバイパス側ダンパ装置は、前記上流側ラインに設けられたバイパス側ダンパ装置を含む請求項８又は９に記載のボイラシステム。
【請求項１１】
前記プラントからの排出された前記排空気は、臭気成分を含む請求項１乃至１０の何れか１項に記載のボイラシステム。
【請求項１２】
前記プラントから排出された前記排空気は、有害物質を含み、
前記ボイラより下流側に位置し、前記有害物質を処理するための処理装置を更に備える請求項１乃至１１の何れか１項に記載のボイラシステム。
【請求項１３】
プラントから排出された排空気を燃焼用空気として利用するボイラシステムの運転方法であって、
前記ボイラシステムは、
燃料及び前記燃焼用空気を火炉の燃焼領域に向けて投入するためのバーナ部と、前記火炉における前記燃焼領域の下流側の非燃焼領域に向けて前記排空気を投入するための非燃焼領域側投入口と、を含むボイラと、
前記プラントと前記ボイラの前記バーナ部とを接続し、前記プラントから排出された排空気を前記バーナ部へ供給可能に構成された空気供給ラインと、
前記空気供給ラインから分岐して前記非燃焼領域側投入口に接続し、前記空気供給ラインからの排空気を前記非燃焼領域側投入口へ供給可能に構成されたバイパスラインと、
前記空気供給ラインから前記バーナ部への前記排空気の分配量と前記空気供給ラインから前記非燃焼領域側投入口への前記排空気の分配量とを調節可能な分配量調節装置と、
を備え、
前記運転方法は、
前記プラントから排出された排空気のうち前記バーナ部から供給される燃料を完全燃焼させるために必要な量の排空気を燃焼用空気として前記空気供給ラインから前記バーナ部へ分配するとともに、前記プラントから排出された排空気のうち残りの排空気を前記空気供給ラインから前記非燃焼領域側投入口へ分配する分配ステップを含む、
ボイラシステムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、プラントから排出された排空気を燃焼用空気として利用するボイラシステム及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ごみ焼却設備の炉側へ吸引誘導されるごみピット内空気量が変動もしくは減少しても外部に悪臭の漏れ難くすることを目的としたごみ焼却設備が開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載のごみ焼却設備は、上記目的を達成するために、ゴミピットと焼却炉を備えるとともに、ゴミピット内の空気を燃焼用空気として焼却炉に導く燃焼用空気導入路と、ゴミピット内の空気を吸引し、脱臭して外気に放出する脱臭放出路とを備えたゴミ焼却設備に、燃焼用空気導入路より焼却炉に供給される燃焼用空気量を検出する供給空気量検出機構を備え、焼却炉の運転が停止され、燃焼用空気を焼却炉内に供給しない状態において、ゴミピット内を負圧状態に維持可能な必要吸引空気量を記憶する記憶手段を備え、必要吸引空気量と空気量検出機構により検出される燃焼用空気量との差だけの空気を、脱臭放出路より放出する脱臭放出制御手段を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１５９４３５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ごみ処理設備に限らず、例えば化学工場やパルプ製造工場等のプラントからも処理が必要な臭気成分や有害物質等を含む排空気が発生する場合がある。
【０００６】
本出願人は、このようなプラントで発生する処理が必要な排空気をボイラのバーナ部に供給して、燃焼用空気として処理するボイラシステムについて検討を行っている。かかるボイラシステムでは、プラントから排出される排空気の量がボイラのバーナ部における燃料を完全燃焼させるために必要な燃焼用空気の量を上回ると、空気過剰な燃焼状態となり、ＮＯｘの発生量が増大してしまう。
【０００７】
これに対し、ＮＯｘの発生量を抑制するために、例えば、排空気のうちバーナ部における燃料を完全燃焼させるために必要な燃焼用空気量を上回る余剰分を、ボイラに供給せずに別の処理装置（例えば脱臭装置や有害物質処理装置）に直接供給することも考えられる。しかしながら、この場合、排空気の上記余剰分を処理するための処理装置をボイラシステムに対して新設あるいは増設する必要があり、ボイラシステムの構成が複雑化してしまう。
【０００８】
この点、特許文献１には、排空気を燃焼用空気として利用するボイラシステムにおける上記の課題、すなわちＮＯｘ発生量の増大やボイラシステムの構成の複雑化を解決するための知見については何ら開示されていない。
【０００９】
本発明は、上述したような従来の課題に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、プラントからの排空気を燃焼用空気として利用するとともに、簡素な構成でＮＯｘ発生量の増大を抑制することを可能とするボイラシステム、及びその運転方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るボイラシステムは、プラントから排出された排空気を燃焼用空気として利用するボイラシステムであって、燃料及び前記燃焼用空気を火炉の燃焼領域に向けて投入するためのバーナ部と、前記火炉における前記燃焼領域の下流側の非燃焼領域に向けて排空気を投入するための非燃焼領域側投入口と、を含むボイラと、前記プラントと前記ボイラの前記バーナ部とを接続し、前記プラントから排出された排空気を前記バーナ部へ供給可能に構成された空気供給ラインと、前記空気供給ラインから分岐して前記非燃焼領域側投入口に接続し、前記空気供給ラインからの排空気を前記非燃焼領域側投入口へ供給可能に構成されたバイパスラインと、前記空気供給ラインから前記バーナ部への前記排空気の分配量と前記空気供給ラインから前記非燃焼領域側投入口への前記排空気の分配量とを調節可能な分配量調節装置と、を備える。
【００１１】
上記（１）に記載のボイラシステムによれば、バーナ部に供給される燃料を完全燃焼させるために必要な燃焼用空気量よりもプラントから排出された排空気の量が多い場合であっても、バーナ部への排空気の分配量と非燃焼領域側投入口への排空気の分配量とを分配量調節装置によって調節することにより、その余剰分をバイパスラインから非燃焼領域側投入口を介して非燃焼領域に向けて投入することができる。
【００１２】
このため、蒸気需要の変動によってバーナ部に供給される燃料の量が変動したり、プラントから排出される排空気の量が変動した場合であっても、バーナ部への過剰な排空気の供給を回避することができるため、ＮＯｘ発生量の増大を抑制することができる。
【００１３】
また、上記（１）に記載のボイラシステムでは、排空気のうちバーナ部における燃料を完全燃焼させるために必要な燃焼用空気量を上回る余剰分は、非燃焼領域側投入口を介して非燃焼領域に投入されるため、熱分解によって排空気の臭気成分等の量を低減することができる。また、ボイラの下流側に有害物質を処理する処理装置がある場合には有害物質の量も低減することができる。
【００１４】
したがって、排空気の上記余剰分をボイラに供給せずに別の処理装置に直接供給する場合と比較して、ボイラの熱を利用した熱分解によって臭気成分等の量を低減できる分、簡素な構成で排空気の処理を行うことができる。
【００１５】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のボイラシステムにおいて、前記バーナ部から供給される燃料を完全燃焼させるために必要な燃焼用空気量と、前記プラントから排出された排空気の量と、に基づいて、前記分配量調節装置を制御するよう構成された制御装置を更に備える。
【００１６】
上記（２）に記載のボイラシステムによれば、バーナ部から供給される燃料を完全燃焼させるために必要な燃焼用空気量と、プラントから排出された排空気の量とを考慮して分配量調節装置を制御することができるため、プラントから排出される排空気の量が変動しても、燃料を完全燃焼させるために必要な燃焼用空気量を上回る余剰排空気がバーナ部に供給されないように分配量調節装置を制御すれば、ＮＯｘ発生量の増大を抑制することができる。
【００１７】
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載のボイラシステムにおいて、前記制御装置は、前記バーナ部から供給される燃料を完全燃焼させるために必要な燃焼用空気量を設定するよう構成された燃焼用空気量設定部と、前記燃焼用空気量設定部で設定された燃焼用空気量と、前記プラントから排出された排空気の量とに基づいて、前記空気供給ラインから前記バーナ部への前記排空気の分配量を設定するよう構成されたバーナ側分配量設定部と、前記プラントから排出された排空気の量から前記バーナ側分配量設定部で設定された前記排空気の分配量を差し引いた余剰排空気量を、前記空気供給ラインから前記非燃焼領域側投入口への前記排空気の分配量として設定するよう構成されたバイパス側分配量設定部と、を含み、前記制御装置は、前記バーナ側分配量設定部によって設定された前記バーナ部への前記排空気の分配量と、前記バイパス側分配量設定部によって設定された前記非燃焼領域側投入口への前記排空気の分配量と、に基づいて、前記分配量調節装置を制御するよう構成される。
【００１８】
上記（３）に記載のボイラシステムでは、プラントから排出された排空気の量がバーナ部に供給される燃料を完全燃焼させるために必要な燃焼用空気量より多い場合であっても、
燃焼用空気設定部で設定された燃焼用空気量に対して過剰な排空気がバーナ部への分配されないように、バーナ側分配量設定部によってバーナ部への排空気の分配量を設定することができる。また、プラントから排出された排空気の量のうち、燃焼用空気量設定部で設定された燃焼用空気量（バーナ部に供給される燃料を完全燃焼させるために必要な空気量）を上回る余剰排空気量を、バイパス側分配量設定部によって非燃焼領域側投入口への排空気の分配量として設定することができる。このため、プラントから排出される排空気の量が変動しても、バーナ部に過剰な排空気が供給されないため、ＮＯｘ発生量の増大を抑制することができる。
【００１９】
（４）幾つかの実施形態では、上記（３）に記載のボイラシステムにおいて、前記空気供給ラインに設けられ前記空気供給ラインにおける前記排空気の酸素濃度を計測可能に構成された第１酸素濃度計を更に備え、前記バーナ側分配量設定部は、前記第１酸素濃度計によって計測された前記排空気の酸素濃度と、前記燃焼用空気量設定部で設定された燃焼用空気量と、前記プラントから排出された排空気の量と、に基づいて、前記バーナ部への前記排空気の分配量を設定するよう構成される。
【００２０】
上記（４）に記載のボイラシステムによれば、バーナ側分配量設定部は、第１酸素濃度計によって計測された空気供給ラインにおける排空気の酸素濃度を考慮してバーナ部への排空気の分配量を設定することができるため、所望の空燃比を精度良く実現することができる。
【００２１】
（５）幾つかの実施形態では、上記（３）に記載のボイラシステムにおいて、前記制御装置は、前記プラントから前記空気供給ラインに排出される排空気の酸素濃度と前記プラントの運転状態との関係を示す情報と、前記プラントの運転状態を示す情報とを用いて、前記プラントから前記空気供給ラインに排出される排空気の酸素濃度を推定するよう構成された排空気酸素濃度推定部を含み、前記バーナ側分配量設定部は、前記排空気酸素濃度推定部によって推定された前記排空気の酸素濃度と、前記燃焼用空気量設定部で設定された燃焼用空気量と、前記プラントから排出された排空気の量と、に基づいて、前記バーナ部への前記排空気の分配量を設定するよう構成される。
【００２２】
プラントから前記空気供給ラインに排出される排空気の酸素濃度と前記プラントの運転状態との関係が既知である場合には、上記（５）に記載のように、当該関係を示す情報と、プラントの運転状態を示す情報とを用いて、プラントから前記空気供給ラインに排出される排空気の酸素濃度を推定することができる。この場合、バーナ側分配量設定部が、その推定結果（空気供給ラインにおける排空気の酸素濃度）を考慮してバーナ部への排空気の分配量を設定することができるため、所望の空燃比を精度良く実現することができる。
【００２３】
（６）幾つかの実施形態では、上記（４）又は（５）に記載のボイラシステムにおいて、前記ボイラから排出された排ガスが流れる排ガスラインと、前記排ガスラインに設けられ、前記排ガスラインにおける前記排ガスの酸素濃度を計測可能に構成された第２酸素濃度計と、を更に備え、前記制御装置は、前記第２酸素濃度計によって計測された前記排ガスの酸素濃度と、前記バイパス側分配量設定部によって設定された前記非燃焼領域側投入口への前記排空気の分配量と、前記第１酸素濃度計によって計測された前記排空気の酸素濃度又は前記排空気酸素濃度推定部によって推定された前記排空気の酸素濃度と、に基づいて前記燃焼領域の酸素濃度を推定する燃焼領域酸素濃度推定部を含む。
【００２４】
上記（６）に記載のボイラシステムでは、ボイラから排出された排ガスの酸素濃度と、バイパス側分配量設定部によって設定された非燃焼領域側投入口への排空気の分配量と、上記（４）に記載の第１酸素濃度計によって計測された排空気の酸素濃度又は（５）に記載の排空気酸素濃度推定部によって推定された排空気の酸素濃度と、に基づいて燃焼領域の酸素濃度を算出する燃焼領域酸素濃度推定部を含んでいる。これにより、ボイラから排出された排ガスの酸素濃度の他に、非燃焼領域側投入口から投入される排空気に含まれる酸素量を考慮して、燃焼領域の酸素濃度を精度良く推定することが可能となる。したがって、燃焼領域の正確な酸素濃度に基づいて所望の空燃比を精度よく実現することができる。
【００２５】
（７）幾つかの実施形態では、上記（３）乃至（６）の何れか１項に記載のボイラシステムにおいて、ボイラシステムから排出される排ガスのＮＯｘ濃度を計測可能に構成されたＮＯｘ計を更に備え、前記バーナ側分配量設定部は、前記ＮＯｘ計によって計測された前記ＮＯｘ濃度が基準値を下回った場合に、前記燃焼領域の空気過剰率を増大させるように、前記バーナ部への前記排空気の分配量を設定するよう構成される。
【００２６】
上記（７）に記載のボイラシステムによれば、ＮＯｘ計によって計測されたボイラシステムから排出される排ガスのＮＯｘ濃度が基準値（例えば、ＮＯｘ濃度が法定上の規制値に対して大幅に低い濃度であると判断されるような基準値）を下回った場合には、ＮＯｘ発生量の低減よりも燃焼性を優先して、燃焼領域の空気過剰率を増大させるようにバーナ部への排空気の分配量が設定される。このため、ＮＯｘ濃度を十分に低い濃度に抑えつつ、安定した燃焼状態を実現することができる。
【００２７】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れか１項に記載のボイラシステムにおいて、前記分配量調節装置は、前記バイパスラインに設けられた少なくとも一つのバイパス側ダンパ装置を含み、前記バイパスラインは、前記バイパス側ダンパ装置を迂回して前記非燃焼領域側投入口に排空気を供給可能に構成された少なくとも一つのフローラインを含む。
【００２８】
上記（８）に記載のボイラシステムによれば、フローラインの迂回するバイパス側ダンパ装置を閉鎖しても、バイパス側ダンパ装置を迂回するフローラインから非燃焼領域側投入口へ排空気を供給することができる。このため、常時、排空気の一部（プラントから排出された排空気の全部が燃料を燃焼させるために必要な燃焼用空気として利用されるときには、空気供給ラインに導入された大気）をフローラインから非燃焼領域側投入口へ供給することができる。これにより、ボイラの燃焼空気が非燃焼領域側投入口へ逆流することに起因する非燃焼領域側投入口の焼損リスクを低減することができる。
【００２９】
（９）幾つかの実施形態では、上記（８）に記載のボイラシステムにおいて、前記非燃焼領域側投入口は、前記火炉における前記バーナ部の下流側の非燃焼領域に向けて排空気を投入するための複数の噴射口を含み、前記バイパスラインは、前記空気供給ラインとの分岐位置から延設された上流側ラインと、前記上流側ラインから分岐して前記複数の噴射口に接続する複数の下流側ラインとを含み、前記少なくとも一つのバイパス側ダンパ装置は、前記複数の下流側ラインにそれぞれ設けられた複数のバイパス側ダンパ装置を含み、
前記少なくとも一つのフローラインは、前記複数のバイパス側ダンパ装置をそれぞれ迂回して前記複数の噴射口に排空気を供給可能に構成された複数のフローラインを含む。
【００３０】
上記（９）に記載のボイラシステムによれば、複数のフローラインから複数の噴射口への排空気の流量を複数のバイパス側ダンパ装置によって調節することにより、複数の噴射口から非燃焼領域への排空気の投入位置及び投入量を柔軟に調整することができる。また、複数のバイパス側ダンパ装置を閉鎖しても、複数のバイパス側ダンパ装置を迂回する複数のフローラインから複数の噴射口へ排空気を供給することができる。このため、常時、排空気の一部（プラントから排出された排空気の全部が燃料を燃焼させるために必要な燃焼用空気として利用されるときには、空気供給ラインに導入された大気）を複数のフローラインから複数の噴射口へ供給することができる。これにより、ボイラの燃焼空気が複数の噴射口へ逆流することに起因する複数の噴射口の焼損リスクを低減することができる。
【００３１】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（９）に記載のボイラシステムにおいて、前記少なくとも一つのバイパス側ダンパ装置は、前記上流側ラインに設けられたバイパス側ダンパ装置を含む。
【００３２】
上記（１０）に記載のボイラシステムは、バイパスラインのうち複数の下流側ラインを束ねる上流側ラインに設けられたバイパス側ダンパ装置を含んでいる。これにより、バイパスラインにおいて排空気の流量を調整することができるため、複数の噴射口から非燃焼領域への排空気の投入量を柔軟に調整する効果を高めることができる。
【００３３】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１０）の何れか１項に記載のボイラシステムにおいて、前記プラントからの排出された排空気は、臭気成分を含む。
【００３４】
上記（１１）に記載のボイラシステムによれば、排空気のうちバーナ部における燃料を完全燃焼させるために必要な燃焼用空気量を上回る余剰分は、非燃焼領域側投入口を介して非燃焼領域に投入された場合、熱分解によってその臭気成分等の量が低減する。したがって、排空気の上記余剰分をボイラに供給せずに別の処理装置に直接供給する場合と比較して、ボイラの熱を利用した熱分解によって臭気成分等の量を低減できる分、簡素な構成で排空気の処理を行うことができる。
【００３５】
なお、ここでの「臭気成分」とは、アンモニア、メチルメルカブタン、硫化水素、硫化メチル、二硫化メチル、トリメチルアミン、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ノルマルブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、ノルマルバレルアルデヒド、イソバレルアルデヒド、イソブタノール、酢酸エチル、メチルイソブチルケトン、トルエン、スチレン、キシレン、プロピオン酸、ノルマル酪酸、ノルマル吉草酸、及びイソ吉草酸のうち少なくとも１種を一定量含むものを意味する。
【００３６】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１１）の何れか１項に記載のボイラシステムにおいて、前記プラントから排出された排空気は、有害物質を含み、前記ボイラより下流側に位置し、前記有害物質を処理するための処理装置を更に備える。
【００３７】
上記（１２）に記載のボイラシステムによれば、排空気のうちバーナ部における燃料を完全燃焼させるために必要な燃焼用空気量を上回る余剰分は、非燃焼領域側投入口を介して非燃焼領域に投入された場合、ボイラの下流側に設けられた処理装置によってその有害物質の量が低減する。このため、ボイラシステムが一般的に備えている処理装置を利用して、排空気の有害物質を処理することができる。
【００３８】
なお、ここでの「有害物質」とは、塩素、硫黄、ＮＯｘ、煤塵、ＨＣ、及びＣＯのうち少なくとも１種を一定量含むものを意味する。
【００３９】
（１３）本発明の少なくとも一実施形態に係るボイラシステムの運転方法は、プラントから排出された排空気を燃焼用空気として利用するボイラシステムの運転方法であって、前記ボイラシステムは、燃料及び前記燃焼用空気を火炉の燃焼領域に向けて投入するためのバーナ部と、前記火炉における前記燃焼領域の下流側の非燃焼領域に向けて前記排空気を投入するための非燃焼領域側投入口と、を含むボイラと、前記プラントと前記ボイラの前記バーナ部とを接続し、前記プラントから排出された排空気を前記バーナ部へ供給可能に構成された空気供給ラインと、前記空気供給ラインから分岐して前記非燃焼領域側投入口に接続し、前記空気供給ラインからの排空気を前記非燃焼領域側投入口へ供給可能に構成されたバイパスラインと、前記空気供給ラインから前記バーナ部への前記排空気の分配量と前記空気供給ラインから前記非燃焼領域側投入口への前記排空気の分配量とを調節可能な分配量調節装置と、を備え、前記運転方法は、前記プラントから排出された排空気のうち前記バーナ部から供給される燃料を完全燃焼させるために必要な量の排空気を燃焼用空気として前記空気供給ラインから前記バーナ部へ分配するとともに、前記プラントから排出された排空気のうち残りの排空気を前記空気供給ラインから前記非燃焼領域側投入口へ分配する分配ステップを含む。
【００４０】
上記（１３）に記載のボイラシステムの運転方法によれば、プラントから排出された排空気の量がバーナ部に供給される燃料を完全燃焼させるために必要な燃焼用空気量より多い場合において、プラントから排出された排空気の量のうち、バーナ部に供給される燃料を完全燃焼させるために必要な燃焼用空気量を上回る余剰分を、分配ステップによって非燃焼領域側投入口へ分配することにより、バーナ部への過剰な排空気の供給を回避することができるため、ＮＯｘ発生量の増大を抑制することができる。
【００４１】
また、上記（１３）に記載のボイラシステムの運転方法では、排空気のうちバーナ部における燃料を完全燃焼させるために必要な燃焼用空気量を上回る余剰分は、非燃焼領域側投入口を介して非燃焼領域に投入されるため、熱分解によって排空気の臭気成分等の量を低減することができる。また、ボイラの下流側に有害物質を処理する処理装置がある場合には有害物質の量も低減することができる。
【００４２】
したがって、排空気の上記余剰分をボイラに供給せずに別の処理装置に直接供給する場合と比較して、ボイラの熱を利用した熱分解によって臭気成分等の量を低減できる分、簡素な構成で排空気の処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、プラントからの排空気を燃焼用空気として利用するとともに、簡素な構成でＮＯｘ発生量の増大を抑制することを可能とするボイラシステム、及びその運転方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】一実施形態に係るボイラシステム１００（１００Ａ）の全体構成を示す模式図である。
【図２】一実施形態に係るボイラシステム１００（１００Ｂ）の全体構成を示す模式図である。
【図３】一実施形態に係るボイラシステム１００（１００Ｃ）の全体構成を示す模式図である。
【図４】ボイラシステム１００（１００Ａ〜１００Ｃ）における制御装置１８の一構成例を示すブロック図である。
【図５】バーナ部３２への排空気の分配量Ｆｂを決定するフローを示す図である。
【図６】非燃焼領域側投入口３６への排空気の分配量Ｆｓを決定するフローを示す図である。
【図７】燃焼領域３１の酸素濃度Ｃｂを推定するフローを示す図である。る。
【図８】排空気の分配量Ｆｂ及び分配量Ｆｓを決定する一連のフローを示す図である。
【図９】ボイラシステム１００（１００Ａ〜１００Ｃ）における制御装置１８の一構成例を示すブロック図である。
【図１０】プラントから排出される排空気の酸素濃度Ｃ１を推定するフローを示す図である。
【図１１】バーナ部３２への排空気の分配量Ｆｂを決定するフローの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００４６】
図１は、一実施形態に係るボイラシステム１００（１００Ａ）の全体構成を示す模式図である。図２は、一実施形態に係るボイラシステム１００（１００Ｂ）の全体構成を示す模式図である。図３は、一実施形態に係るボイラシステム１００（１００Ｃ）の全体構成を示す模式図である。
【００４７】
ボイラシステム１００（１００Ａ〜１００Ｃ）は、プラント２から排出された排空気を燃焼用空気として利用するボイラシステムである。
【００４８】
ボイラシステム１００（１００Ａ〜１００Ｃ）は、ボイラ４、空気供給ライン６、バイパスライン８、分配量調節装置１０、ファン１２、押込ファン１４、排ガスライン１５、処理装置１６、制御装置１８、流量計２０、第１酸素濃度計２２、第２酸素濃度計２４、及びＮＯｘ計２５を備える。
【００４９】
ボイラ４は、火炉２６と、伝熱管群２８を含む熱交換部３０とを含む。火炉２６には、燃料及び燃焼用空気を火炉２６の燃焼領域３１に向けて投入するためのバーナ部３２と、火炉２６における燃焼領域３１の下流側（燃焼ガスの流れ方向ｆにおける燃焼領域３１の下流側）の非燃焼領域３４に向けて排空気を投入するための非燃焼領域側投入口３６とが設けられている。
【００５０】
空気供給ライン６は、プラント２とボイラ４のバーナ部３２とを接続し、プラント２から排出された排空気をバーナ部３２へ供給可能に構成されている。
【００５１】
バイパスライン８は、空気供給ライン６から分岐して非燃焼領域側投入口３６に接続し、空気供給ライン６からの排空気を非燃焼領域側投入口３６に供給可能に構成されている。
【００５２】
分配量調節装置１０は、空気供給ライン６からバーナ部３２への排空気の分配量と空気供給ライン６から非燃焼領域側投入口３６への排空気の分配量とを調節可能に構成されている。
【００５３】
排ガスライン１５は、ボイラ４の出口に接続され、ボイラ４から排出された排ガスを煙突１７へ流すよう構成されている。
【００５４】
処理装置１６は、ボイラ４と煙突１７の間に設けられ、有害物質を処理するよう構成されている。図示する形態では、処理装置１６は、上流側から順に、ＮＯｘを除去するための脱硝装置４８と、煤や粉塵などの粒子を除去するための集塵機５０と、ＳＯｘを除去するための脱硫装置５２とを含む。
【００５５】
流量計２０は、空気供給ライン６におけるバイパスライン８の分岐位置Ｐ１よりも上流側（図示する形態ではプラント２とファン１２の間）に設けられており、プラント２から排出された排空気の量Ｆｏを計測可能に構成されている。第１酸素濃度計２２は、空気供給ライン６におけるバイパスラインの分岐位置Ｐ１よりも上流側（図示する形態では押込ファン１４と分岐位置Ｐ１との間）に設けられており、空気供給ライン６における排空気の酸素濃度Ｃ１を計測可能に構成されている。第２酸素濃度計２４は、排ガスライン１５（図示する形態ではボイラ４と処理装置１６の間）に設けられ、ボイラ４から排出された排ガスの酸素濃度Ｃ２を計測可能に構成されている。ＮＯｘ計２５は、排ガスライン１５における出口位置（図示する形態では処理装置１６と煙突１７の間）に設けられ、ボイラシステム１００（１００Ａ〜１００Ｃ）から排出される排ガスのＮＯｘ濃度Ｃｎを計測可能に構成されている。
【００５６】
上記ボイラシステム１００（１００Ａ〜１００Ｃ）によれば、バーナ部３２に供給される燃料を完全燃焼させるために必要な燃焼用空気量よりもプラント２から排出された排空気の量が多い場合であっても、バーナ部３２への排空気の分配量と非燃焼領域側投入口３６への排空気の分配量とを分配量調節装置１０によって調節することにより、その余剰分をバイパスライン８から非燃焼領域側投入口３６を介して非燃焼領域３４に向けて投入することができる。
【００５７】
これにより、蒸気需要の変動によってバーナ部３２に供給される燃料の量が変動したり、プラント２から排出される排空気の量が変動した場合であっても、バーナ部３２への過剰な排空気の供給を回避することができるため、ＮＯｘ発生量の増大を抑制することができる。
【００５８】
また、上記ボイラシステム１００（１００Ａ〜１００Ｃ）では、排空気のうちバーナ部３２に供給される燃料を完全燃焼させるために必要な燃焼用空気量を上回る余剰分は、非燃焼領域側投入口３６を介して非燃焼領域３４に投入することができる。排空気の上記余剰分が非燃焼領域側投入口３６を介して非燃焼領域３４に投入されると、熱分解によってその臭気成分等の量が低減する。したがって、排空気の上記余剰分をボイラ４に供給せずに別の処理装置に直接供給する場合と比較して、ボイラ４の熱を利用した熱分解によって臭気成分等の量を低減できる分、簡素な構成で排空気の処理を行うことができる。
【００５９】
また、バイパスライン８から非燃焼領域側投入口３６を介して非燃焼領域３４に投入された排空気は、ボイラ４の下流側に設けられた処理装置１６によってその有害物質の量が低減する。このため、ボイラシステムが一般的に備えている処理装置を利用して、排空気の有害物質を処理することができる。
【００６０】
一実施形態では、図１に示すように、分配量調節装置１０は、空気供給ライン６におけるバイパスライン８の分岐位置Ｐ１に設けられた三方弁５４を含む。これにより、空気供給ライン６からバーナ部３２への排空気の分配量と空気供給ライン６から非燃焼領域側投入口３６への排空気の分配量とを簡易な構成で調節することができる。
【００６１】
幾つかの実施形態では、図２及び図３に示すように、分配量調節装置１０は、空気供給ライン６のうちバイパスライン８の分岐位置Ｐ１より下流側の部分６ａに設けられたバーナ側ダンパ装置５５と、バイパスライン８に設けられた少なくとも一つのバイパス側ダンパ装置５６とを含み、バイパスライン８は、バイパス側ダンパ装置５６の少なくとも一つ５６（５６ｂ）を迂回して非燃焼領域側投入口３６に排空気を供給可能に構成された少なくとも一つのフローライン５８を含む。
【００６２】
これにより、フローライン５８の迂回するバイパス側ダンパ装置５６（５６ｂ）を閉鎖しても、フローライン５８から非燃焼領域側投入口３６へ排空気を供給することができる。このため、常時、排空気の一部（プラント２から排空気が排出されない場合や、プラント２から排出された排空気の量が燃料を完全燃焼させるために必要な燃焼用空気量を下回る場合には、燃焼用空気量に対する排空気量の不足分を補うように空気供給ライン６に導入された大気Ａの一部）をフローライン５８から非燃焼領域側投入口３６へ供給することができる。これにより、ボイラ４の燃焼空気が非燃焼領域側投入口３６へ逆流することに起因する非燃焼領域側投入口３６の焼損リスクを低減することができる。
【００６３】
一実施形態では、図３に示すように、非燃焼領域側投入口３６は、火炉２６の非燃焼領域３４に向けて排空気を投入するための複数（図示する形態では２つ）の噴射口６０を含む。図３に示す形態では、バイパスライン８は、空気供給ライン６との分岐位置Ｐ１から延設された上流側ライン８ａと、上流側ライン８ａから分岐して複数の噴射口６０に接続する複数（図示する形態では２つ）の下流側ライン８ｂとを含む。また、フローライン５８が迂回する上記少なくとも一つのバイパス側ダンパ装置５６（５６ｂ）は、複数の下流側ライン８ｂにそれぞれ設けられた複数（図示する形態では２つ）のバイパス側ダンパ装置５６（５６ｂ）を含み、上記少なくとも一つのフローライン５８は、複数のバイパス側ダンパ装置５６（５６ｂ）をそれぞれ迂回して複数の噴射口６０に排空気を供給可能に構成された複数のフローライン５８（図示する形態では２本）を含む。
【００６４】
これにより、複数のフローライン５８から複数の噴射口６０への排空気の流量を複数のバイパス側ダンパ装置５６（５６ｂ）によって調節することにより、複数の噴射口６０から非燃焼領域３４への排空気の投入位置及び投入量を柔軟に調整することができる。また、フローライン５８の迂回する複数のバイパス側ダンパ装置５６（５６ｂ）を閉鎖しても、複数のフローライン５８から複数の噴射口６０へ排空気を供給することができる。このため、常時、排空気の一部（プラント２から排空気が排出されない場合や、プラント２から排出された排空気の量が燃料を完全燃焼させるために必要な燃焼用空気量を下回る場合には、燃焼用空気量に対する排空気量の不足分を補うように空気供給ライン６に導入された大気Ａの一部）を複数のフローライン５８から複数の噴射口６０へ供給することができる。これにより、ボイラ４の燃焼空気が複数の噴射口６０へ逆流することに起因する複数の噴射口６０の焼損リスクを低減することができる。
【００６５】
一実施形態では、図３に示すように、上記少なくとも一つのバイパス側ダンパ装置５６は、上流側ライン８ａに設けられたバイパス側ダンパ装置５６（５６ｂ）を含む。すなわち、ボイラシステム１００（１００Ｃ）のバイパス側ダンパ装置５６は、バイパスライン８のうち複数の下流側ライン８ｂを束ねる上流側ライン８ａに設けられたバイパス側ダンパ装置５６（５６ａ）を含んでいる。これにより、バイパスライン８において排空気の流量を調整することができるため、複数の噴射口６０から非燃焼領域３４への排空気の投入量を柔軟に調整する効果を高めることができる。
【００６６】
図４は、ボイラシステム１００（１００Ａ〜１００Ｃ）における制御装置１８の一構成例を示すブロック図である。制御装置１８は、燃焼用空気量設定部３８、バーナ側分配量設定部４０、バイパス側分配量設定部４２、分配量調節装置制御部４４及び記憶部４６を含む。
【００６７】
燃焼用空気量設定部３８は、バーナ部３２から供給される燃料を完全燃焼させるために必要な燃焼用空気の量Ｆｄ（空気過剰率が１より大きくなる空気量）を設定するよう構成されている。例えば、蒸気需要を満たすために必要な燃料の量と燃焼用空気の量とを含む情報を予め記憶部４６に記憶しておき、実際の蒸気需要に応じて、燃焼用空気量設定部３８が記憶部４６の上記情報を参照して燃焼用空気量Ｆｄを設定してもよい。
【００６８】
バーナ側分配量設定部４０は、図５に示すように、燃焼用空気量設定部３８で設定された燃焼用空気量Ｆｄと、流量計２０によって計測されたプラント２から排出された排空気の量Ｆｏと、第１酸素濃度計２２によって計測された排空気の酸素濃度Ｃ１と、に基づいて、空気供給ライン６からバーナ部３２への排空気の分配量Ｆｂを設定するよう構成されている。例えば、プラント２から排出された排空気の量Ｆｏが、その酸素濃度Ｃ１を加味した上で、燃焼用空気量設定部３８で設定された燃焼用空気の量Ｆｄに対して過剰である場合には、燃焼用空気量設定部３８で設定された燃焼用空気の量Ｆｄをバーナ部３２への排空気の分配量Ｆｂとして設定する。また、プラント２から排出された排空気の量Ｆｏが、その酸素濃度Ｃ１を加味した上で、燃焼用空気量設定部３８で設定された燃焼用空気の量Ｆｄに対して不足している場合には、プラント２から排出された排空気の量Ｆｏをバーナ部３２への排空気の分配量Ｆｂとして設定する（この場合、燃焼用空気量Ｆｄに対する排空気の不足量（Ｆｄ−Ｆｂ）は、例えば、図１〜図３に示すように大気Ａを空気供給ライン６に取り込むことで満たされる）。
【００６９】
バイパス側分配量設定部４２は、図６に示すように、プラント２から排出された排空気の量Ｆｏからバーナ側分配量設定部４０で設定された排空気の分配量Ｆｂを差し引いた余剰排空気量（Ｆｏ−Ｆｂ）を、空気供給ライン６から非燃焼領域側投入口３６への排空気の分配量Ｆｓとして設定するよう構成されている。ただし、バイパス側分配量設定部４２は、プラント２から排出された排空気の量Ｆｏが燃焼用空気量設定部３８で設定された燃焼用空気量Ｆｄよりも少ない場合には、空気供給ライン６から非燃焼領域側投入口３６への排空気の分配量Ｆｓを０に設定する。
【００７０】
分配量調節装置制御部４４は、バーナ側分配量設定部４０によって設定されたバーナ部３２への排空気の分配量Ｆｂと、バイパス側分配量設定部４２によって設定された非燃焼領域側投入口３６への排空気の分配量Ｆｓと、に基づいて、該分配量Ｆｂ及び分配量Ｆｓを実現するための制御信号Ｓｃを分配量調節装置１０に送信し、分配量調節装置１０を制御するよう構成されている。
【００７１】
上記ボイラシステム１００（１００Ａ〜１００Ｃ）では、プラント２から排出された排空気の量Ｆｏがバーナ部３２に供給される燃料を完全燃焼させるために必要な燃焼用空気量Ｆｄより多い場合であっても、燃焼用空気量設定部３８で設定された燃焼用空気量Ｆｄに対して過剰な排空気がバーナ部３２への分配されないように、バーナ側分配量設定部４０によってバーナ部３２への排空気の分配量Ｆｂを設定することができる。また、プラント２から排出された排空気の量Ｆｏのうち、燃焼用空気量設定部３８で設定された燃焼用空気量Ｆｄ（バーナ部３２に供給される燃料を完全燃焼させるために必要な空気量）を上回る分である余剰排空気量（Ｆｏ−Ｆｂ）を、バイパス側分配量設定部４２によって非燃焼領域側投入口３６への排空気の分配量Ｆｓとして設定することができる。このため、プラント２から排出される排空気の量Ｆｏが変動しても、バーナ部３２に過剰な排空気が供給されないため、ＮＯｘ発生量の増大を抑制することができる。
【００７２】
また、バーナ側分配量設定部４０は、第１酸素濃度計２２によって計測された空気供給ライン６における排空気の酸素濃度Ｃ１を考慮してバーナ部３２への排空気の分配量Ｆｂを設定することができるため、所望の空燃比を精度良く実現することができる。
【００７３】
なお、バーナ側分配量設定部４０は、ＮＯｘ計２５によって計測されたＮＯｘ濃度Ｃｎが予め設定された基準値（例えば、ＮＯｘ濃度が法定上の規制値に対して大幅に低い濃度であると判断されるような基準値）を下回った場合に、燃焼領域３１の空気過剰率を増大させるように、バーナ部３２への排空気の分配量Ｆｂを設定するよう構成されていてもよい。この場合、ＮＯｘ計２５によって計測されたボイラシステム１００（１００Ａ〜１００）から排出される排ガスのＮＯｘ濃度Ｃｎが基準値を下回った場合には、ＮＯｘ発生量の低減よりも燃焼性を優先して、燃焼領域３１の空気過剰率を増大させるようにバーナ部３２への排空気の分配量Ｆｂが設定される。このため、ＮＯｘ濃度を十分に低い濃度に抑えつつ、安定した燃焼状態を実現することができる。
【００７４】
また、上記ボイラシステム１００（１００Ａ〜１００Ｃ）の制御装置１８は、図４に示す燃焼領域酸素濃度推定部４５を含んでいる。燃焼領域酸素濃度推定部４５は、図７に示すように、第１酸素濃度計２２によって計測された排空気の酸素濃度Ｃ１と、第２酸素濃度計２４によって計測された排ガスの酸素濃度Ｃ２と、バイパス側分配量設定部４２によって設定された非燃焼領域側投入口３６への排空気の分配量Ｆｓと、に基づいて燃焼領域３１の酸素濃度Ｃｂを算出する燃焼領域酸素濃度推定部４５を含んでいる。これにより、ボイラ４から排出された排ガスの酸素濃度Ｃ２の他に、非燃焼領域側投入口３６から投入される排空気に含まれる酸素量を考慮して、燃焼領域３１の酸素濃度を精度良く推定することが可能となる。したがって、燃焼領域３１の正確な酸素濃度に基づいて所望の空燃比を精度よく実現することができる。
【００７５】
図８は、上述した制御装置１８における排空気の分配量Ｆｂ及び分配量Ｆｓを決定するフローの一例を示す図である。
【００７６】
まず、Ｓ１１において、燃焼用空気量設定部３８が、バーナ部３２から供給される燃料を完全燃焼させるために必要な燃焼用空気の量Ｆｄを設定する。次に、Ｓ１２で、流量計２０によって計測された排空気の量Ｆｏが、その酸素濃度Ｃ１を加味した上で、燃焼用空気量設定部３８で設定された燃焼用空気の量Ｆｄに対して過剰であるか否かを判定する。
【００７７】
Ｓ１２で、排空気の量Ｆｏが燃焼用空気の量Ｆｄに対して過剰であると判定された場合は、Ｓ１３で、バーナ側分配量設定部４２は、燃焼用空気量設定部３８で設定された燃焼用空気の量Ｆｄをバーナ部３２への排空気の分配量Ｆｂとして設定する。次に、Ｓ１４で、バイパス側分配量設定部４２は、排空気の量Ｆｏからバーナ部３２への排空気の分配量Ｆｂを差し引いた余剰排空気量（Ｆｏ−Ｆｂ）を、バイパスライン８から非燃焼領域側投入口３６への排空気の分配量Ｆｓとして設定する。
【００７８】
Ｓ１２で、排空気の量Ｆｏが燃焼用空気の量Ｆｄに対して過剰でないと判定された場合は、Ｓ１５で、バーナ側分配量設定部４０は、流量計２０によって計測された排空気の量Ｆｏをバーナ部３２への排空気の分配量Ｆｂとして設定する（この場合、燃焼用空気の量Ｆｄに対する排空気の不足量（Ｆｄ−Ｆｂ）は、例えば、図１〜図３に示すように大気Ａを空気供給ライン６に取り込んで満たせばよい）。次に、Ｓ１６で、バイパス側分配量設定部４２は、空気供給ライン６から非燃焼領域側投入口３６への排空気の分配量Ｆｓを０に設定する。
【００７９】
そして、Ｓ１７で、Ｓ１３で設定されたバーナ部３２への排空気の分配量ＦｂとＳ１４で設定された非燃焼領域側投入口３６への排空気の分配量Ｆｓとを実現するように、又は、Ｓ１５で設定されたバーナ部３２への排空気の分配量ＦｂとＳ１６で設定された非燃焼領域側投入口３６への排空気の分配量Ｆｓを実現するように、分配量調節装置制御部４４が分配量調節装置１０を制御する。
【００８０】
上記制御フローによれば、バーナ部３２に供給される燃料を完全燃焼させるために必要な燃焼用空気量Ｆｄよりもプラント２から排出された排空気の量Ｆｏが多い場合であっても、バーナ部３２への排空気の分配量Ｆｂと非燃焼領域側投入口３６への排空気の分配量Ｆｓとを分配量調節装置１０によって調節することにより、その余剰分（Ｆｏ−Ｆｂ）をバイパスライン８から非燃焼領域側投入口３６を介して非燃焼領域３４に向けて投入することができる。
【００８１】
このため、蒸気需要の変動によってバーナ部３２に供給される燃料の量が変動したり、プラント２から排出される排空気の量が変動した場合であっても、バーナ部３２への過剰な排空気の供給を回避することができるため、ＮＯｘ発生量の増大を抑制することができる。
【００８２】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【００８３】
例えば、上述したボイラシステム１００（１００Ａ〜１００Ｃ）は、空気供給ライン６における排空気の酸素濃度Ｃ１を計測可能に構成された第１酸素濃度計２２を備えていたが、プラント２の運転状態とプラント２から空気供給ライン６に排出される排空気の酸素濃度との関係が既知である場合には、第１酸素濃度計２２の代わりに、図９に示すように制御装置１８が排空気酸素濃度推定部６２を含んでいても良い。
【００８４】
排空気酸素濃度推定部６２は、図１０に示すように、プラント２の運転状態とプラント２から空気供給ライン６に排出される排空気の酸素濃度との関係を示す情報Ｉｒと、プラント２の現在の運転状態を示す情報Ｉｐとを用いて、プラント２から空気供給ライン６に排出される排空気の酸素濃度Ｃ１を推定するよう構成される。
【００８５】
かかる排空気酸素濃度推定部６２を制御装置１８が含んでいる場合、バーナ側分配量設定部４０は、図１１に示すように、排空気酸素濃度推定部６２によって推定された排空気の酸素濃度Ｃ１と、燃焼用空気量設定部３８で設定された燃焼用空気量Ｆｄと、プラント２から排出された排空気の量Ｆｏと、に基づいて、バーナ部３２への排空気の分配量Ｆｂを設定するよう構成される。このように、排空気酸素濃度推定部６２の推定した空気供給ライン６における排空気の酸素濃度Ｃ１を考慮してバーナ側分配量設定部４０がバーナ部３２への排空気の分配量Ｆｂを設定することにより、所望の空燃比を精度良く実現することができる。この場合、プラント２から空気供給ライン６に排出される排空気の酸素濃度とプラント２の運転状態との関係を示す上記情報Ｉｒは、例えば制御装置１８の記憶部４６に記憶されていてもよいしボイラシステムの外部から適時取得してもよい。
【符号の説明】
【００８６】
２  プラント
４  ボイラ
６  空気供給ライン
６ａ  部分
８  バイパスライン
８ａ  上流側ライン
８ｂ  下流側ライン
１０  分配量調節装置
１２  ファン
１４  押込ファン
１５  排ガスライン
１６  処理装置
１７  煙突
１８  制御装置
２０  流量計
２２  第１酸素濃度計
２４  第２酸素濃度計
２５  ＮＯｘ計
２６  火炉
２８  伝熱管群
３０  熱交換部
３１  燃焼領域
３２  バーナ部
３４  非燃焼領域
３６  非燃焼領域側投入口
３８  燃焼用空気量設定部
４０  バーナ側分配量設定部
４２  バイパス側分配量設定部
４４  分配量調節装置制御部
４５  燃焼領域酸素濃度推定部
４６  記憶部
４８  脱硝装置
５０  集塵機
５２  脱硫装置
５４  三方弁
５５  バーナ側ダンパ装置
５６  バイパス側ダンパ装置
５８  フローライン
６０  噴射口
６２  排空気酸素濃度推定部
１００（１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ）ボイラシステム
【図１】
0006482937.tif 000002
【図２】
0006482937.tif 000003
【図３】
0006482937.tif 000004
【図４】
0006482937.tif 000005
【図５】
0006482937.tif 000006
【図６】
0006482937.tif 000007
【図７】
0006482937.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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