(57)【要約】【課題】  設備の容量や必要動力を軽減することが可能な火力発電用予熱システムを提供する。【解決手段】  ボイラ２からの燃焼排ガスＧによって外部からの空気Ａを予熱し、空気Ａをボイラ２に供給する回転式空気予熱器３と、ボイラ２の下流側に設けられ、燃焼排ガスＧを回転式空気予熱器３に導入する第１の排ガス路３１と、回転式空気予熱器３の下流側に設けられ、空気Ａをボイラ２に導入する第１の空気路３２と、第１の空気路３２に設けられ、外部から空気Ａを吸引して回転式空気予熱器３に供給する押込通風機４と、を備える。【選択図】  図１
2012047406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラからの燃焼排ガスによって外部からの空気を予熱し、前記空気を前記ボイラに供給する回転式空気予熱器と、
前記ボイラの下流側に設けられ、前記燃焼排ガスを前記回転式空気予熱器に導入する排ガス路と、
前記回転式空気予熱器の下流側に設けられ、前記空気を前記ボイラに導入する空気路と、
前記空気路に設けられ、外部から空気を吸引して前記回転式空気予熱器に供給する通風機と、
を備えることを特徴とする火力発電用予熱システム。
【請求項２】
前記排ガス路からの燃焼排ガスが所定量だけ前記空気と混合されるように、前記回転式空気予熱器内における燃焼排ガス層と空気層とがシーリングされている、ことを特徴とする火力発電用予熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、火力発電においてボイラに供給する空気をボイラからの排ガスで予熱する火力発電用予熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
大容量の火力発電所では、燃焼排ガスの熱回収を図って発電効率を高めるために、一般に設備コストが低い回転式の空気予熱器が用いられ、図３は、この空気予熱器を用いた従来の予熱システム１０を示している。すなわち、ボイラ１００から排出される燃焼排ガスＧが、脱硝装置１０１を介して回転式空気予熱器１０２に流入し、空気（外気）Ａが押込通風機１０３によって回転式空気予熱器１０２に流入して、回転式空気予熱器１０２において燃焼排ガスＧと空気Ａとが熱交換される。ここで、押込通風機１０３は、回転式空気予熱器１０２の上流側の空気路１０４に設けられ、燃焼排ガスＧを引き込む誘引通風機１０５は、回転式空気予熱器１０２の下流側の排ガス路１０６に設けられている。
【０００３】
そして、回転式空気予熱器１０２から流出した燃焼排ガスＧは、排ガス路１０６上の電気集塵器１０７を経由して、煙突から大気中に排出される。一方、回転式空気予熱器１０２から流出した空気Ａは、空気路１０８を介してボイラ１００に供給される。このとき、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成を抑制するために、排ガス混合通風機１０９によって、ボイラ１００から排出される燃焼排ガスＧの一部が空気路１０８に供給され、空気Ａに燃焼排ガスＧが混入して、燃焼空気Ａの酸素濃度を低下させている。
【０００４】
また、回転式空気予熱器に送られる燃焼空気がリークすることを防止する技術として、高温流体の熱を蓄熱体に一旦蓄熱し、この蓄熱により低温流体を加熱する回転再生式熱交換器が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１９３３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、回転式空気予熱器１０２は、空気層と燃焼排ガス層とをシーリングして混合防止するシール機構を備えているが、完全にシーリングすることは困難である。また、上記のように、押込通風機１０３が回転式空気予熱器１０２の上流側に設けられ、誘引通風機１０５が回転式空気予熱器１０２の下流側に設けられているため、燃焼用の空気Ａの圧力が燃焼排ガスＧの圧力よりも高くなる。このため、回転式空気予熱器１０２内において、燃焼用の空気Ａが燃焼排ガスＧ側にリークし、燃焼排ガスＧの量が１５％程度増加してしまう。
【０００７】
そして、このようなリークが生じるため、通風機１０３、１０５の必要動力が増加し、さらには、通風機１０３、１０５や煙道、電気集塵器１０７などの設備容量を増加しなければならない。一方、燃焼用の空気Ａが燃焼排ガスＧ側にリークしないように、シール機能を高精密化、高精度化すると、設備費用が増大し、さらには、シーリング精度を維持するための保守、管理費用が増大する。また、排ガス混合通風機１０９は、ＮＯｘを低減させることはできるが、一方で、通風機１０９や煙道等の設備費用や、その保守に要する費用などが増大するという問題がある。
【０００８】
一方、特許文献１の技術は、回転式予熱器を使用する場合に、燃焼用空気が燃焼排ガスへリークする量を抑制することはできるが、リークを完全に防止することはできない。
【０００９】
そこで本発明は、設備の容量や必要動力を軽減することが可能な火力発電用予熱システムを提供することを目的とする。
【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請求項１に記載の発明は、ボイラからの燃焼排ガスによって外部からの空気を予熱し、前記空気を前記ボイラに供給する回転式空気予熱器と、前記ボイラの下流側に設けられ、前記燃焼排ガスを前記回転式空気予熱器に導入する排ガス路と、前記回転式空気予熱器の下流側に設けられ、前記空気を前記ボイラに導入する空気路と、前記空気路に設けられ、外部から空気を吸引して前記回転式空気予熱器に供給する通風機と、を備えることを特徴とする火力発電用予熱システムである。
【００１１】
この発明によれば、ボイラからの燃焼排ガスが排ガス路を介して回転式空気予熱器に導入され、通風機によって外部からの空気が回転式空気予熱器に供給され、回転式空気予熱器において熱交換が行われて、予熱された空気が空気路を介してボイラに導入される。このとき、回転式空気予熱器の下流側に通風機が設けられているため、回転式空気予熱器において空気の圧力よりも燃焼排ガスの圧力が高くなる。つまり、燃焼排ガスが空気側にリークする傾向となる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の火力発電用予熱システムにおいて、前記排ガス路からの燃焼排ガスが所定量だけ前記空気と混合されるように、前記回転式空気予熱器内における燃焼排ガス層と空気層とがシーリングされている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、通風機が回転式空気予熱器の下流側に設けられ、燃焼排ガスが空気側にリークする傾向になるため、空気のリークを考慮する必要がなく、燃焼に必要な空気だけを供給すればよい。このため、通風機の動力を低減したり、通風機や電気集塵器、煙道の容量を縮小したりすることが可能となる。さらに、燃焼排ガス側への空気のリークがなくなるため、排ガス中の酸素濃度が低下し、硫酸の生成が抑制される。この結果、低温腐食の低減や、硫安の煙道などへの付着の抑制が図られる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、燃焼排ガスが空気と混合されるため、燃焼空気の酸素濃度が低下し、ＮＯｘを低減することができる。このため、排ガス混合通風機を設ける必要がなくなり、あるいは、排ガス混合通風機の容量を軽減することが可能となる。しかも、所定量だけ燃焼排ガスが空気と混合されるため、燃焼空気中の酸素濃度やＮＯｘを調整することが可能となる。さらに、燃焼排ガス層と空気層とを完全にシーリングする必要がなくなり、回転部と固定部との接触による損傷などを回避することや、シーリングの維持費用や労力を軽減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る火力発電用予熱システムの概略構成図である。
【図２】図１の火力発電用予熱システムにおける回転式空気予熱器の斜視図である。
【図３】従来の火力発電用予熱システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、この発明の実施の形態について、図面を用いて詳しく説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係る火力発電用予熱システム１を示す。この火力発電用予熱システム１は、予熱された空気をボイラ２に供給するシステムであり、主として、回転式空気予熱器３と、ボイラ２の下流側に設けられ燃焼排ガスＧを回転式空気予熱器３に導入する第１の排ガス路（排ガス路）３１と、回転式空気予熱器３の下流側に設けられ空気Ａをボイラ２に導入する第１の空気路（空気路）３２と、第１の空気路３２に設けられ外部から空気Ａを吸引して回転式空気予熱器３に供給する押込通風機（通風機）４とを備えている。
【００１８】
回転式空気予熱器３は、ボイラ２からの燃焼排ガスＧと外部・大気からの空気Ａとの熱交換によって、空気Ａを予熱し、燃焼空気Ａとしてボイラ２に供給する装置である。この回転式空気予熱器３の燃焼排ガスＧの流入口とボイラ２の流出口とが、第１の排ガス路３１によって連結され、燃焼排ガスＧの流出口に第２の排ガス路３３が接続されている。また、回転式空気予熱器３の空気Ａの流出口とボイラ２の流入口とが、第１の空気路３２によって連結され、空気Ａの流入口に第２の空気路３４が接続されている。
【００１９】
一方、回転式空気予熱器３内には、図２に示すように、円柱状のロータ７１の外周にハウジング７２が設けられ、ロータ７１は、低速で回転しながら空気Ａを予熱するようになっている。すなわち、ロータ７１の内側には、蓄熱体の伝熱エレメント（図示しない。）が配設され、この伝熱エレメントにボイラ２から排出された燃焼排ガスＧの熱が蓄熱され、空気Ａがロータ７１の回転に伴って予熱される。このように回転式空気予熱器３は、燃焼排ガスＧと空気Ａとが伝熱エレメントを通過し熱交換することによって、空気Ａを予熱して、燃焼空気Ａとしてボイラ２に供給する。
【００２０】
また、回転しているロータ７１の外周面とこれに対向するハウジング７２の内側との間には、僅かな間隙が形成されており、この間隙を燃焼排ガスＧと空気Ａとが通過するようになっている。さらに、回転式空気予熱器３内において、後述するように、第１の排ガス路３１からの燃焼排ガスＧが所定量だけ空気Ａと混合されるように、燃焼排ガスＧの層と空気Ａの層とがシーリングされた状態になっている。すなわち、高圧の燃焼排ガスＧが所定量だけ、低圧の空気Ａ側にリークするように、ロータ７１とハウジング７２との間にシール部材が配設されている。ここで、燃焼排ガスＧがリークする所定量は、発電設備の発電量やボイラ２の容量などに応じて、空気Ａに含まれる酸素濃度が低下し、ＮＯｘの生成を抑制可能な量に設定されている。例えば、空気Ａへの燃焼排ガスＧの混合量が、空気Ａ量の１５〜２０重量％になるように設定されている。
【００２１】
押込通風機４は、第１の空気路３２上に設けられ、第２の空気路３４の自由端部から外気（空気Ａ）を吸引して回転式空気予熱器３に供給するファンである。一方、ボイラ２から押し出された燃焼排ガスＧは、第１の排ガス路３１を介して回転式空気予熱器３に流入する。このように、押込通風機４が回転式空気予熱器３の下流側に設けられ、かつ燃焼排ガスＧが押し流されているのみであるため、回転式空気予熱器３内において空気Ａの圧力よりも燃焼排ガスＧの圧力が高くなる。つまり、燃焼排ガスＧが空気Ａ側にリークする傾向となる。
【００２２】
また、第１の排ガス路３１上には脱硝装置５が配設され、ボイラ２から排出された燃焼排ガスＧに含まれる窒素酸化物が除去（脱硝処理）されるようになっている。さらに、第２の排ガス路３３上には電気集塵器６が配設され、回転式空気予熱器３を通過した燃焼排ガスＧに含まれるばい塵が除去されて、燃焼排ガスＧが煙突（図示せず）から大気中へ放出されるようになっている。
【００２３】
次に、このような構成の火力発電用予熱システム１の作用などについて説明する。
【００２４】
まず、ボイラ２から排出された燃焼排ガスＧが、第１の排ガス路３１を流れて脱硝装置５で脱硝され、この脱硝された燃焼排ガスＧが、回転式空気予熱器３に導入される。一方、押込通風機４によって、外気（空気Ａ）が第２の空気路３４の自由端部から吸引され、第２の空気路３４を流れて回転式空気予熱器３に導入される。そして、回転式空気予熱器３に導入された空気Ａと燃焼排ガスＧとの熱交換によって、空気Ａが予熱され、燃焼空気Ａとして第１の空気路３２を流れてボイラ２に供給される。
【００２５】
このとき、上記のように回転式空気予熱器３内において空気Ａの圧力よりも燃焼排ガスＧの圧力が高く、かつ、上記のようなシール部材が配設されているため、所定量の燃焼排ガスＧが空気Ａ側にリークする。そして、所定量の燃焼排ガスＧが混合された空気Ａが、燃焼空気Ａとしてボイラ２に供給される。一方、空気Ａ側にリークしない燃焼排ガスＧは、第２の排ガス路３３を流れて電気集塵器６で除塵され、煙突から大気に放出される。
【００２６】
以上のように、この火力発電用予熱システム１によれば、押込通風機４が回転式空気予熱器３の下流側に設けられ、燃焼排ガスＧが空気Ａ側にリークするため、空気Ａのリークを考慮する必要がなく、燃焼に必要な空気Ａだけを供給すればよい。このため、押込通風機４の動力を低減したり、押込通風機４や電気集塵器６、第２の排ガス路３３などの容量を縮小したりすることが可能となる。さらに、燃焼排ガスＧ側への空気Ａのリークがなくなるため、排ガス中の酸素濃度が低下し、硫酸の生成が抑制される。この結果、低温腐食の低減や、硫安の第２の排ガス路３３などへの付着の抑制が図られる。
【００２７】
また、燃焼排ガスＧが空気Ａと混合されるため、燃焼空気Ａの酸素濃度が低下し、ＮＯｘを低減することができる。このため、排ガス混合通風機を設ける必要がなくなり、あるいは、排ガス混合通風機の容量を軽減することが可能となる。しかも、上記のような所定量だけ燃焼排ガスＧが空気Ａと混合されるため、燃焼空気Ａ中の酸素濃度やＮＯｘを低下、抑制し、さらには調整することが可能となる。
【００２８】
また、回転式空気予熱器３のロータ７１とハウジング７２との間を完全にシーリングする必要がなくなり、ロータ７１とハウジング７２との接触による損傷などを回避することや、シーリングの維持費用や労力を軽減することが可能となる。さらに、回転式空気予熱器３や押込通風機４などは、既存・既成のものを利用することができるため、火力発電用予熱システム１をより容易かつ低コストで構築することが可能となる。
【００２９】
以上、この発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、第２の空気路３４の自由端部に第２の押込通風機を設け、第２の排ガス路３３の自由端部に誘引通風機を設け、押込通風機４と第２の押込通風機とによって外気Ａを導入し、誘引通風機によって燃焼排ガスＧを大気に誘引するようにしてもよい。このときも、回転式空気予熱器３内において燃焼排ガスＧが空気Ａ側にリークするように、各通風機の圧力を設定する。また、上記の実施の形態においては、シーリングの調整によって燃焼排ガスＧを空気Ａ側にリークさせているが、排ガス混合通風機を併用することにより、燃焼排ガスＧを空気Ａに混合させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１          火力発電用予熱システム
２          ボイラ
３          回転式空気予熱器
３１        第１の排ガス路（排ガス路）
３２        第１の空気路（空気路）
３３        第２の排ガス路
３４        第２の空気路
４          押込通風機（通風機）
Ｇ          燃焼排ガス
Ａ          空気
【図１】
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【図２】
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【図３】
2012047406.tif 000005