(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物処理炉から排出される排ガスから熱回収するボイラに設けられ、排ガスとの熱交換により過熱管内の蒸気を過熱する複数の過熱器が直列に配された過熱装置であって、
上記複数の過熱器は、過熱装置外から供給される蒸気を過熱して過熱蒸気を生成する一次過熱器と、該一次過熱器よりも高温下に配され該一次過熱器を経た過熱蒸気を過熱する二次過熱器と、該二次過熱器よりも低温下に配され該二次過熱器を経た過熱蒸気を過熱した後に過熱装置外へ送る三次過熱器とを有している過熱装置において、
上記二次過熱器に送られる過熱蒸気に冷却水を供給して該過熱蒸気を減温する一次減温器と、
一次減温器で減温され二次過熱器に送られる過熱蒸気の温度である二次過熱器入口温度を計測する二次過熱器入口温度計と、
上記二次過熱器入口温度が所定の温度幅をもつ温度範囲若しくは目標値として、二次過熱器の過熱管における高温腐食発生防止可能温度より低い、予め設定された二次過熱器入口設定温度となるように、上記二次過熱器入口設定温度から上記二次過熱器入口温度計の計測温度を差し引いた二次過熱器入口温度差のみに基いて上記一次減温器での冷却水の供給量を調整する一次制御装置と、
上記三次過熱器に送られる過熱蒸気に冷却水を供給して該過熱蒸気を減温する二次減温器と、
上記三次過熱器で過熱され過熱装置外へ送られる過熱蒸気の温度である三次過熱器出口温度を計測する三次過熱器出口温度計と、
上記三次過熱器出口温度が所定の温度幅をもつ温度範囲若しくは目標値として予め設定された三次過熱器出口設定温度となるように、上記三次過熱器入口設定温度から上記三次過熱器出口温度計の計測温度を差し引いた三次過熱器出口温度差のみに基いて上記二次減温器での冷却水の供給量を調整する二次制御装置とを備えることを特徴とする過熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物処理炉から排出される排ガスから熱回収するボイラに設けられ、排ガスとの熱交換により過熱管内の蒸気を過熱する複数の過熱器が直列に配された過熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物処理炉、例えば、ごみや産業廃棄物を焼却する焼却炉等に併設される熱回収ボイラに設けられた過熱装置は、過熱管群を有する過熱器がボイラ内に配されている。したがって、該過熱管群が、上記廃棄物処理炉から排出される排ガスに含まれる腐食性ガスと高温下で接触することにより腐食（高温腐食）する場合がある。そのため、過熱管群の材料には耐食性が求められるが、高価な高耐食性材料を使用すると、設備費用が嵩むという問題が生じる。
【０００３】
そこで、過熱管群の高温腐食を防止するために、例えば特許文献１のように、過熱器の管壁温度を制御することが知られている。この特許文献１では、ボイラ内にて、高温過熱器、中温過熱器そして低温過熱器の三つの過熱器が、排ガスの上流側から順に配されている。これら三つの過熱器は過熱管同士が直列して接続されており、低温過熱器、中温過熱器そして高温過熱器の順に過熱管内を蒸気が流れることにより、該蒸気が排ガスとの熱交換により過熱され、過熱蒸気が生成されるようになっている。
【０００４】
また、低温過熱器と中温過熱器との接続位置には一次減温器がそして中温過熱器と高温過熱器との接続位置には二次減温器が設けられており、各減温器が過熱蒸気に冷却水を供給することにより、該過熱蒸気を冷却して過熱蒸気温度を制御するようになっている。このような特許文献１では、高温過熱器の入口付近での過熱蒸気温度および中温過熱器の出口付近での過熱管壁温度をそれぞれ計測し、それらの計測温度に基づいて一次減温器からの冷却水の供給量を調整する。また、高温過熱器の出口付近での過熱蒸気温度および過熱管壁温度をそれぞれ計測し、それらの計測温度に基づいて二次減温器からの冷却水の供給量を調整する。
【０００５】
特許文献１では、このようにして各減温器からの冷却水の供給量ひいては過熱蒸気の温度を調整して、ボイラ内の高温下で排ガスに含まれる腐食性ガスと接触する高温過熱器および中温過熱器のそれぞれの管壁温度を所定温度以下に抑えることにより、各過熱器の管壁の高温腐食を防止することとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０５−２８０７０７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、各減温器からの冷却水の供給量は、二種類の計測温度、すなわち過熱蒸気の温度および過熱管の管壁温度の両方に基づいて制御されるので、一種類の計測温度に基づいて冷却水の供給量が制御される場合と比べて制御工程が複雑となり、コストが嵩んでしまう。また、過熱器の管壁温度を計測するためには、該管壁温度の計測位置で過熱管に温度計を設ける必要があるが、この温度計はボイラ内で高温下に配されることとなるので、該温度計自体が損傷しやすいという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、過熱器の管壁温度を計測する必要がなく、簡単な制御工程で過熱管の腐食を防止できる過熱装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る過熱装置は、廃棄物処理炉から排出される排ガスから熱回収するボイラに設けられ、排ガスとの熱交換により過熱管内の蒸気を過熱する複数の過熱器が直列に配された過熱装置であって、上記複数の過熱器は、過熱装置外から供給される蒸気を過熱して過熱蒸気を生成する一次過熱器と、該一次過熱器よりも高温下に配され該一次過熱器を経た過熱蒸気を過熱する二次過熱器と、該二次過熱器よりも低温下に配され該二次過熱器を経た過熱蒸気を過熱した後に過熱装置外へ送る三次過熱器とを有している。
【００１０】
かかる過熱装置において、本発明では、上記二次過熱器に送られる過熱蒸気に冷却水を供給して該過熱蒸気を減温する一次減温器と、一次減温器で減温され二次過熱器に送られる過熱蒸気の温度である二次過熱器入口温度を計測する二次過熱器入口温度計と、上記二次過熱器入口温度が所定の二次過熱器入口設定温度となるように、上記二次過熱器入口温度計の計測温度に基いて上記一次減温器での冷却水の供給量を調整する一次制御装置と、上記三次過熱器に送られる過熱蒸気に冷却水を供給して該過熱蒸気を減温する二次減温器と、上記三次過熱器で過熱され過熱装置外へ送られる過熱蒸気の温度である三次過熱器出口温度を計測する三次過熱器出口温度計と、上記三次過熱器出口温度が所定の三次過熱器出口設定温度となるように、上記三次過熱器出口温度計の計測温度に基いて上記二次減温器での冷却水の供給量を調整する二次制御装置とを備えることを特徴としている。
【００１１】
本発明では、上述のように、一次制御装置が二次過熱器入口温度計の計測温度に基いて上記一次減温器での冷却水の供給量を調整することにより、二次過熱器入口温度が調整される。また、二次制御装置が三次過熱器出口温度計の計測温度に基いて上記二次減温器での冷却水の供給量を調整することにより、上記三次過熱器出口温度が調整される。このように、本発明では、過熱蒸気の温度のみに基づいて減温器からの冷却水の供給量が調整されるようになっているので、従来のように過熱蒸気の温度のみならず過熱器の管壁の温度にも基づいて冷却水の供給量が調整される場合と比べて、冷却水の供給量の制御工程が簡単となる。また、本発明では、過熱器の管壁温度を温度計で計測する必要がないため、該温度計が損傷するという事態が生じることがない。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によると、各減温器からの冷却水の供給量が過熱蒸気の温度のみに基づいて調整されるので、従来のように過熱蒸気の温度のみならず過熱器の管壁の温度にも基づいて冷却水の供給量が調整される場合と比べて、過熱管の高温腐食防止のための冷却水の供給量の制御工程が簡単となり、コストを抑制することができる。また、過熱器の管壁温度を温度計で計測する必要がないため、該温度計が損傷するという事態が生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る過熱装置の概要構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面の図１にもとづき、本発明の一実施形態装置を説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る過熱装置１の概要構成を示すブロック図である。該過熱装置１は、例えば廃棄物焼却炉等の廃棄物処理炉（図示せず）に併設され該廃棄物処理炉から排出される排ガスから熱回収するボイラ（図示せず）に設けられている。該過熱装置１は、ボイラ内に配され排ガスとの熱交換により過熱管内の蒸気を過熱する一次過熱器２、二次過熱器３および三次過熱器４（以下、必要に応じて「過熱器２，３，４」と総称する）を有している。
【００１６】
過熱器２，３，４は、過熱管同士が接続管６，７で接続されており、蒸気が一次過熱器２，二次過熱器３そして三次過熱器４の順に過熱管を流れながら過熱されるようになっている。具体的には、一次過熱器２と二次過熱器３とが接続管６で接続され、二次過熱器３と三次過熱器４とが接続管７で接続されている。また、一次過熱器２には、ボイラドラム（図示せず）から蒸気を受けるための導入管５が接続されており、三次過熱器４には、蒸気だめ（図示せず）へ過熱蒸気を送るための送出管８が接続されている。
【００１７】
本実施形態では、ボイラ内にて、排ガスの流れ方向で、二次過熱器３、三次過熱器４、一次過熱器２の順に配されている。つまり、二次過熱器３が三次過熱器４および一次過熱器２よりも高温下に配されているとともに、三次過熱器４が一次過熱器２よりも高温下に配されている。このような構成において、各過熱器２，３，４は、まず、一次過熱器２が、導入管５を経てボイラドラムから供給される蒸気を過熱して過熱蒸気を生成し、次に、二次過熱器３が、一次過熱器２を経た過熱蒸気を接続管６から受けて該過熱蒸気を過熱し、さらに、三次過熱器４が、二次過熱器３を経た過熱蒸気を接続管７から受けて該過熱蒸気をさらに過熱した後に、送出管８で蒸気だめへ送るようになっている。該蒸気だめへ送られた過熱蒸気は十分に高温となっており、該過熱蒸気の保有する熱エネルギーが、例えばタービン（図示せず）による発電等に利用される。
【００１８】
図１に見られるように、接続管６には、一次過熱器２から二次過熱器３へ送られる過熱蒸気に冷却水を供給して該過熱蒸気を減温する一次減温器９が設けられている。該一次減温器９からの冷却水によって上記過熱蒸気が十分に減温されることにより、該二次過熱器３がボイラ内で高温下に配されていても、該二次過熱器３の過熱管の管壁が過剰に高温となることがなくなり、該二次過熱器３の過熱管の高温腐食が良好に防止される。
【００１９】
一次減温器９からの冷却水の供給量は、該一次減温器９に接続された一次流量調整弁１０の開度が後述の一次制御装置１５によって調整されることにより制御される。具体的には、一次制御装置１５は、一次流量調整弁１０の開度を大きくして冷却水の供給量を増加させることにより過熱蒸気をさらに減温し、一次流量調整弁１０の開度を小さくして冷却水の供給量を減少させることにより過熱蒸気の減温を抑制する。
【００２０】
また、接続管６には、過熱蒸気の流れ方向での一次減温器９よりも下流側に、一次減温器９で減温され二次過熱器３に送られる過熱蒸気の温度である二次過熱器入口温度を計測する二次過熱器入口温度計１１が設けられている。
【００２１】
接続管７には、二次過熱器３から三次過熱器４へ送られる過熱蒸気に冷却水を供給して該過熱蒸気を減温する二次減温器１２が設けられている。該二次減温器１２からの冷却水によって上記過熱蒸気が十分に減温されることにより、該三次過熱器４がボイラ内で高温下に配されていても、該三次過熱器４の過熱管の管壁が過剰に高温となることがなくなり、該三次過熱器４の過熱管の高温腐食が良好に防止される。
【００２２】
二次減温器１２からの冷却水の供給量は、該二次減温器１２に接続された二次流量調整弁１３の開度が後述の二次制御装置１６によって調整されることにより制御される。具体的には、二次制御装置１６は、二次流量調整弁１３の開度を大きくして冷却水の供給量を増加させることにより過熱蒸気をさらに減温し、二次流量調整弁１３の開度を小さくして冷却水の供給量を減少させることにより過熱蒸気の減温を抑制する。
【００２３】
接続管７には、過熱蒸気の流れ方向での二次減温器１２よりも上流位置に、二次過熱器３から送られる過熱蒸気の温度である二次過熱器出口温度を計測する二次過熱器出口温度計（図示せず）が設けられてもよい。該二次過熱器出口温度計を設けることにより、二次過熱器出口温度が適正な温度となっているかどうかを確認することができる。また、送出管８には、三次過熱器４で過熱され蒸気だめへ送られる過熱蒸気の温度である三次過熱器出口温度を計測する三次過熱器出口温度計１４が設けられている。
【００２４】
本実施形態に係る過熱装置１は、さらに、二次過熱器入口温度計１１の計測温度に基いて一次減温器９での冷却水の供給量を調整する一次制御装置１５と、三次過熱器出口温度計１４の計測温度に基いて二次減温器１２での冷却水の供給量を調整する二次制御装置１６とを有している。
【００２５】
本実施形態では、二次過熱器入口温度および三次過熱器出口温度のそれぞれについて、二次過熱器入口設定温度および三次過熱器出口設定温度が目標値として予め設定されている。また、三次過熱器出口設定温度から三次過熱器出口温度計１４の計測温度を差し引いて得られる三次過熱器出口温度差について、許容可能な最大値としての三次過熱器出口最大許容温度差および許容可能な最小値としての三次過熱器出口最小許容温度差が予め設定されている。
【００２６】
一次制御装置１５は、二次過熱器入口設定温度から二次過熱器入口温度計の計測温度を差し引いた温度差（以下、「二次過熱器入口温度差」という）を算出し、該二次過熱器入口温度差をなくすように、すなわち、二次過熱器入口温度が所定の二次過熱器入口設定温度となるように、一次流量調整弁１０の開度を調整して、一次減温器９からの冷却水の供給量を制御する。
【００２７】
本実施形態では、二次過熱器入口設定温度は、二次過熱器３の過熱管における高温腐食の発生を防止できる程度の低い温度に設定されている。二次過熱器入口設定温度は所定の温度幅をもつ温度範囲として設定されていてもよい。一次減温器９からの十分な量の冷却水によって過熱蒸気が十分に減温されることにより、二次過熱器３がボイラ内で高温下に配されていても、二次過熱器３の過熱管の管壁が過剰に高温となることがなくなり、二次過熱器３の過熱管の高温腐食が良好に防止される。また、二次過熱器３の過熱管の管壁の温度が下がることにより、排ガスとの温度差が大きくなり伝熱率が高くなる効果がある。
【００２８】
二次制御装置１６は、三次過熱器出口設定温度から三次過熱器出口温度計１４の計測温度を差し引いて三次過熱器出口温度差を算出し、該三次過熱器出口温度差をなくすように、すなわち、三次過熱器出口温度が所定の三次過熱器出口設定温度となるように、二次流量調整弁１３の開度を調整して、二次減温器１２での冷却水の供給量を制御する。
【００２９】
本実施形態では、三次過熱器出口設定温度は、三次過熱器４から蒸気だめへ送出される過熱蒸気が十分な熱エネルギーを保有することを可能とする程度の高温に設定されている。なお、上記三次過熱器出口設定温度は所定の温度幅をもつ温度範囲として設定されていてもよい。
【００３０】
本実施形態では、二次過熱器入口温度および三次過熱器出口温度に基づいて、すなわち過熱蒸気の温度のみに基づいて各減温器９，１２からの冷却水の供給量が調整されるようになっているので、従来のように過熱蒸気の温度のみならず過熱器の管壁の温度にも基づいて冷却水の供給量が調整される場合と比べて、制御工程が簡単となり、コストを抑制できる。また、本実施形態では、上記管壁の温度を計測するための温度計をボイラ内で高温下に配する必要がないので、該温度計が損傷するという事態が生じることがない。
【００３１】
本実施形態では、一次過熱器２，二次過熱器３そして三次過熱器４の合計三つの過熱器が直列に配されていることとしたが、これに代えて、一次過熱器と二次過熱器との間や二次過熱器３と三次過熱器４との間に他の過熱器が直列に配されていてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１  過熱装置
２  一次過熱器
３  二次過熱器
４  三次過熱器
９  一次減温器
１１  二次過熱器入口温度計
１２  二次減温器
１４  三次過熱器出口温度計
１５  一次制御装置
１６  二次制御装置
【図１】
0006504525.tif 000002