(57)【要約】【課題】排ガス再循環配管ラインを具備する強制通風式ボイラにおいて、押込み通風機（FDF）の能力以上の燃焼用空気量を供給できない場合であっても、足りない燃焼用空気量を強制通風式ボイラに供給することができる、強制通風式ボイラへの燃焼用空気供給方法および装置を提供することを課題とする。【解決手段】燃焼用空気を強制通風式ボイラに送る燃焼空気配管ラインの押込み通風機の能力を上回る燃焼用空気が必要な場合は、前記排ガス再循環配管ラインの排ガス再循環ファンでの対象流体を、排ガスから燃焼用空気に切替えて送ることによって、前記押込み通風機での燃焼用空気と併せて強制通風式ボイラに供給する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強制通風式ボイラからの排ガスを途中で分岐して再循環する排ガス再循環配管ラインを具備する強制通風式ボイラへの燃焼用空気供給方法であって、
燃焼用空気を強制通風式ボイラに送る燃焼空気配管ラインの押込み通風機の能力を上回る燃焼用空気が必要な場合は、
前記排ガス再循環配管ラインの排ガス再循環ファンでの対象流体を、排ガスから燃焼用空気に切替えて送ることによって、前記押込み通風機での燃焼用空気と併せて強制通風式ボイラに供給することを特徴とする強制通風式ボイラへの燃焼用空気供給方法。
【請求項２】
請求項１に記載の強制通風式ボイラへの燃焼用空気供給方法において、
前記排ガス再循環配管ラインと前記燃焼空気配管ラインとを連結する連絡配管を設けて、
前記排ガス再循環ファンでの対象流体を、排ガスから燃焼用空気に切替えるにあたっては、
該連絡配管、前記排ガス再循環配管ライン、および前記燃焼空気配管ラインに弁をそれぞれ設置し、流路を切替えることを特徴とする強制通風式ボイラへの燃焼用空気供給方法。
【請求項３】
強制通風式ボイラからの排ガスを途中で分岐して再循環する排ガス再循環配管ラインを具備する強制通風式ボイラへの燃焼用空気供給装置であって、
前記排ガス再循環配管ラインの上流から順に設置した、再循環用弁Ｂ、再循環用弁Ａ、排ガス再循環ファン、および再循環用弁Ｃと、
強制通風式ボイラへ燃焼用空気を送る燃焼空気配管ラインに上流から順に設置した、燃焼空気用弁Ａ、押込み通風機、スチームエアヒータ、およびガスエアヒータと、
前記排ガス再循環配管ラインと前記燃焼空気配管ラインとを、再循環用弁Ｂと再循環用弁Ａの間と、燃焼空気用弁Ａの上流の位置で連結し、途中に連絡弁Ａを具備する連絡配管Ａと、
前記排ガス再循環配管ラインと前記燃焼空気配管ラインとを、排ガス再循環ファンと再循環用弁Ｃの間と、押込み通風機とスチームエアヒータの間の位置で連結し、途中に連絡弁Ｂを具備する連絡配管Ｂと、
前記押込み通風機、前記排ガス再循環ファン、および前記各弁を制御する制御装置と、
を具備することを特徴とする強制通風式ボイラへの燃焼用空気供給装置。
【請求項４】
請求項３に記載の強制通風式ボイラへの燃焼用空気供給装置において、
前記制御装置は、
前記押込み通風機の能力を上回る燃焼用空気が必要な場合は、
前記排ガス再循環配管ラインの排ガス再循環ファンでの対象流体を、排ガスから燃焼用空気に切替えて送ることによって、前記押込み通風機での燃焼用空気と併せて強制通風式ボイラに供給することを特徴とする強制通風式ボイラへの燃焼用空気供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス再循環配管ラインを具備する強制通風式ボイラへ燃焼用空気を供給する、強制通風式ボイラへの燃焼用空気供給方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボイラは、燃焼室に燃料とこの燃料を燃焼させるために必要な空気（以下、燃焼用空気または燃焼空気とも称する）を供給し、燃焼させて得た熱を水に伝えて蒸気を発生させる。強制通風式ボイラとは、押込み通風機を用いて燃焼用空気を供給しているタイプのボイラを指す。
【０００３】
図１は、強制通風式ボイラにおける従来の装置構成例を示す図である。図中、１は強制通風式ボイラ、２は燃料ガス、３は燃焼用空気、４は排ガス、５はガスガスヒータ（GGH）、６はガスエアヒータ（GAH）、７は誘引送風機（IDF）、８は煙突、９はNOx計、１０は再循環用弁Ａ、１１は排ガス再循環ファン（FGRF）、１２は燃焼空気用弁Ａ、１３は押込み通風機（FDF）、１４はスチームエアヒータ（SAH）、３０は排ガス再循環配管ライン、および３１は燃焼空気配管ラインをそれぞれ表す。
【０００４】
強制通風式ボイラ１の燃焼室（図示せず）内部で燃料としての燃料ガス２と燃焼用空気３が燃焼した際に、排ガス４が発生する。この排ガス４は、ガスガスヒータ（Gas Gas Heater、GGHとも略記）５とガスエアヒータ（Gas Air Heater、GAHとも略記）６において、製鉄副生ガスといった燃料ガス２と燃焼用空気３でそれぞれ熱交換した後、誘引送風機（Induced Draft Fan、IDFとも略記）により煙突８へと導かれて大気へと放出される。
【０００５】
排ガス中のNOx量については環境基準が設けられており、排ガス中のNOx量が環境基準以上、または環境基準以上になりそうになった時には、排ガス４の全量を煙突８から大気へと放出せず、煙突８の上流で排ガス配管ラインを分岐して、図１に破線で囲って示した排ガス再循環配管ライン３０を設けて、排ガスの一部を強制通風式ボイラ１の燃焼室に戻すようにしている。排ガス再循環するタイプのボイラには、特許文献１に開示のボイラがある。
【０００６】
排ガスを再循環するかどうかの判断については、例えば、先ず、煙突８の上流に設けたNOx計９によって排ガスのNOx濃度を測る。そして、測ったNOx濃度またはこのNOx濃度と排ガス流量から求めたNOx量が環境基準以上、または環境基準以上になりそうになった場合には、排ガスの再循環を行う。具体的には、再循環用弁Ａ１０を開き、排ガスの一部を排ガス再循環ファン（Flue Gas Recirculating Fan、FGRFとも略記）１１で導き、燃焼用空気配管ライン３１と合流させて、強制通風式ボイラの燃焼室へと再循環させる。これにより、排ガスのNOx環境基準を守るようにしている。
【０００７】
なお、燃焼用空気３については、燃焼空気配管ライン３１の燃焼空気用弁Ａ１２を開き、押込み通風機（Forced Draft Fan、FDFとも略記）１３にて大気中の空気を吸引し、スチームエアヒータ（Steam Air Heater、SAHとも略記）１４およびガスエアヒータ（Gas Air Heater、GAHとも略記）６で熱交換をして温度を上げてから強制通風式ボイラ１の燃焼室に供給している。
【０００８】
ボイラで発生させる蒸気発生量は、以下に示す（１）式のように表せる。
【０００９】
【数１】
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【００１０】
（１）式で、蒸気・給水の比エンタルピー、ボイラー効率、および燃料の高発熱量を変えずに蒸気発生量を増やそうとする場合は、燃料消費量を多くする。すなわち、蒸気発生量を増やすためには燃料ガスを多く供給するが、これに伴い燃焼のために必要な燃焼用空気量も多くしなければならない。また、（１）式で、ボイラー効率や燃料の高発熱量が低位の値に変わったとしても一定の蒸気量を維持したい場合には、燃料消費量を多くしなければならず、この場合も必然的に燃焼用空気量も多くしなければならないこととなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平５−２４０４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図１に示すように、燃焼用空気３は、押込み通風機（FDF）１３により大気から吸引されるため、強制通風式ボイラ１へ供給できる燃焼用空気量３は、押込み通風機（FDF）１３の能力で決まってしまう。前記のように、燃料ガス２の増加に伴って燃焼用空気量３を多くしなければならないものの、押込み通風機（FDF）１３の能力を超えるような燃焼用空気量を供給できず、結果として所望の蒸気発生量を強制通風式ボイラで得ることができないという問題があった。
【００１３】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、排ガス再循環配管ラインを具備する強制通風式ボイラにおいて、押込み通風機（FDF）の能力以上の燃焼用空気量を供給できない場合であっても、足りない燃焼用空気量を強制通風式ボイラに供給することができる、強制通風式ボイラへの燃焼用空気供給方法および装置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】
【００１４】
上記課題は、以下の発明によって解決できる。
［１］強制通風式ボイラからの排ガスを途中で分岐して再循環する排ガス再循環配管ラインを具備する強制通風式ボイラへの燃焼用空気供給方法であって、
燃焼用空気を強制通風式ボイラに送る燃焼空気配管ラインの押込み通風機の能力を上回る燃焼用空気が必要な場合は、
前記排ガス再循環配管ラインの排ガス再循環ファンでの対象流体を、排ガスから燃焼用空気に切替えて送ることによって、前記押込み通風機での燃焼用空気と併せて強制通風式ボイラに供給することを特徴とする強制通風式ボイラへの燃焼用空気供給方法。
［２］上記［１］に記載の強制通風式ボイラへの燃焼用空気供給方法において、
前記排ガス再循環配管ラインと前記燃焼空気配管ラインとを連結する連絡配管を設けて、
前記排ガス再循環ファンでの対象流体を、排ガスから燃焼用空気に切替えるにあたっては、
該連絡配管、前記排ガス再循環配管ライン、および前記燃焼空気配管ラインに弁をそれぞれ設置し、流路を切替えることを特徴とする強制通風式ボイラへの燃焼用空気供給方法。
［３］強制通風式ボイラからの排ガスを途中で分岐して再循環する排ガス再循環配管ラインを具備する強制通風式ボイラへの燃焼用空気供給装置であって、
前記排ガス再循環配管ラインの上流から順に設置した、再循環用弁Ｂ、再循環用弁Ａ、排ガス再循環ファン、および再循環用弁Ｃと、
強制通風式ボイラへ燃焼用空気を送る燃焼空気配管ラインに上流から順に設置した、燃焼空気用弁Ａ、押込み通風機、スチームエアヒータ、およびガスエアヒータと、
前記排ガス再循環配管ラインと前記燃焼空気配管ラインとを、再循環用弁Ｂと再循環用弁Ａの間と、燃焼空気用弁Ａの上流の位置で連結し、途中に連絡弁Ａを具備する連絡配管Ａと、
前記排ガス再循環配管ラインと前記燃焼空気配管ラインとを、排ガス再循環ファンと再循環用弁Ｃの間と、押込み通風機とスチームエアヒータの間の位置で連結し、途中に連絡弁Ｂを具備する連絡配管Ｂと、
前記押込み通風機、前記排ガス再循環ファン、および前記各弁を制御する制御装置と、
を具備することを特徴とする強制通風式ボイラへの燃焼用空気供給装置。
［４］上記［３］に記載の強制通風式ボイラへの燃焼用空気供給装置において、
前記制御装置は、
前記押込み通風機の能力を上回る燃焼用空気が必要な場合は、
前記排ガス再循環配管ラインの排ガス再循環ファンでの対象流体を、排ガスから燃焼用空気に切替えて送ることによって、前記押込み通風機での燃焼用空気と併せて強制通風式ボイラに供給することを特徴とする強制通風式ボイラへの燃焼用空気供給装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、押込み通風機（FDF）の能力以上の燃焼用空気量を供給できない場合であっても、燃焼用空気の供給に排ガス再循環ファン（FGRF）を使用するようにしたので、足りない燃焼用空気量を強制通風式ボイラに供給することができるようになるとともに、ボイラの蒸気発生量を増加することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】強制通風式ボイラにおける従来の装置構成例を示す図である。
【図２】本発明に係る強制通風式ボイラへの燃焼用空気供給装置の構成例を示す図である。
【図３】実操業における燃焼空気量と蒸気発生量の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明について説明を行う。図２は、本発明に係る強制通風式ボイラへの燃焼用空気供給装置の構成例を示す図である。図中、１５は再循環用弁Ｂ、１６は再循環用弁Ｃ、１７は連絡弁Ａ、１８は連絡弁Ｂ、１９は連絡配管Ａ、２０は連絡配管Ｂ、および２１は制御装置をそれぞれ表し、その他の符号については図１と同じである。
【００１８】
本発明では、排ガス再循環配管ライン３０の再循環用弁Ａ１０の上流に再循環用弁Ｂ１５を、排ガス再循環ファン（FGRF）の下流に再循環用弁Ｃ１６をそれぞれ設けるとともに、排ガス再循環配管ライン３０と燃焼空気配管ライン３１を連結するための連絡配管Ａ１９と連絡配管Ｂ２０をそれぞれ設ける。
【００１９】
連絡配管Ａ１９は、再循環用弁Ａ１０と再循環用弁Ｂ１５の間の排ガス再循環配管ライン３０と、燃焼空気用弁Ａ１２の上流の燃焼空気配管ライン３１とを連結し、その途中には連絡弁Ａ１７を設ける。また、連絡配管Ｂ２０は、排ガス再循環ファン（FGRF）１１と再循環用弁Ｃ１６の間の排ガス再循環配管ライン３０と、押込み通風機（FDF）１３とスチームエアヒータ（SAH）１４の間の燃焼空気配管ライン３１とを連結し、その途中には連絡弁Ｂ１８を設ける。
【００２０】
上記連絡弁Ａ１７および連絡弁Ｂ１８を開閉することによって、排ガス再循環配管ライン３０と燃焼空気配管ライン３１とを連通または遮断する。
【００２１】
制御装置２１は、強制通風式ボイラ１、ガスガスヒータ（GGH）５などの熱交換器、誘引送風機（IDF）７などのファン、NOx計９などの計測器、および再循環用弁Ａ１０などの弁といった機器・装置からのデータを収集し、演算し、制御を行う。
【００２２】
上述した装置を用いて、強制通風式ボイラへの燃焼用空気供給方法について説明を行う。なお以下では、強制通風式ボイラで蒸気発生が行われている状態、すなわち、燃料ガスと燃焼用空気による燃焼が行われて排ガスを排出している状態を前提に説明を行う。表１に、図１に示した各弁の開閉状況を表している。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
先ず、NOx計９によって排ガスのNOx濃度を測った結果、NOx濃度またはNOx量が環境基準以下である場合やNOx濃度またはNOx量の上昇率が所定値以下での場合であり、押込み通風機（FDF）１３の能力以内の燃焼用空気を供給する場合（表１では、「NOx問題無し＋FDF上限未満」と記載）には、排ガス全量を煙突８へと導き大気へと放出する。
【００２５】
すなわち、排ガス再循環配管ライン３０を利用して排ガスの一部を強制通風式ボイラ１の燃焼室に戻すことをしないため、排ガスの誘引送風機（IDF）上流に設置した符号を付けていない弁および燃焼空気用弁Ａ１２が開である以外、その他の弁（再循環用弁Ａ１０、再循環用弁Ｂ１５、再循環用弁Ｃ１６、連絡弁Ａ１７、連絡弁Ｂ１８）を閉とする。
【００２６】
次に、NOx計９によって排ガスのNOx濃度を測った結果、NOx濃度またはNOx量が環境基準以上である場合やNOx濃度またはNOx量の上昇率が所定値以上の場合（表１では、「NOx問題有り」と記載）には、排ガス再循環配管ライン３０を利用して排ガスの一部を排ガス再循環ファン（FGRF）１１で取り込んで強制通風式ボイラ１の燃焼室に戻す。
【００２７】
このため、上記「NOx問題無し＋FDF上限未満」の弁開閉状態と比べて、排ガス再循環配管ライン上にある再循環用弁Ａ１０、再循環用弁Ｂ１５、および再循環用弁Ｃ１６を閉から開状態へと操作する。
【００２８】
さらに、NOx濃度またはNOx量が環境基準以下である場合やNOx濃度またはNOx量の上昇率が所定値以下での場合、いわゆる「NOxについては問題無し」の状態であるものの、燃焼用空気量を押込み通風機（FDF）１３の能力以上必要とする場合（表１では、「NOx問題無し＋FDF上限超え」と記載）には、排ガス再循環ファン（FGRF）１１を活用する燃焼用空気供給方法を行う。
【００２９】
このため、「NOx問題無し＋FDF上限未満」の弁開閉状態と比べて、排ガス再循環配管ライン上にある再循環用弁Ａ１０を開けるとともに、連絡配管Ａ１９および連絡配管Ｂ２０を通すべく、連絡弁Ａ１７および連絡弁Ｂ１８を閉から開状態へと操作する。
【００３０】
これにより、排ガス再循環配管ライン３０の排ガス再循環ファン１１で送る対象流体は、排ガスから燃焼用空気に切替り、排ガス再循環ファン１１での燃焼用空気を押込み通風機１３での燃焼用空気に加えて強制通風式ボイラに供給することができる。
【００３１】
上述した弁開閉操作による流路の切替え、ファンの制御などは、制御装置２１により行う。
【実施例】
【００３２】
図３は、実操業における燃焼空気量と蒸気発生量の関係を示す図である。蒸気発生量が少ない領域では燃焼空気量にバラツキがあるものの、蒸気発生量が多い領域では燃焼空気量とは綺麗な相関が見てとれる。これまで、押込み通風機FDFの能力制約によって180kNm3/hしか燃料用空気が送れず260t/hほどの蒸気発生量しか得られていなかったところ、上述の「NOx問題無し＋FDF上限超え」で説明した排ガス再循環ファン（FGRF）の併用による燃料用空気供給量の増加により、強制通風式ボイラの定格275t/hまでの蒸気発生量に増やすことができた。
【００３３】
以上説明を行った、本発明に係る強制通風式ボイラへの燃焼用空気供給方法および装置によって、押込み通風機FDFの能力制約による燃料用空気供給量不足を解消できるようになるとともに、ボイラの蒸気発生量を増加することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１      強制通風式ボイラ
２      燃料ガス
３      燃焼用空気
４      排ガス
５      ガスガスヒータ（GGH）
６      ガスエアヒータ（GAH）
７      誘引送風機（IDF）
８      煙突
９      NOx計
１０    再循環用弁Ａ
１１    排ガス再循環ファン（FGRF）
１２    燃焼空気用弁Ａ
１３    押込み通風機（FDF）
１４    スチームエアヒータ（SAH）
１５    再循環用弁Ｂ
１６    再循環用弁Ｃ
１７    連絡弁Ａ
１８    連絡弁Ｂ
１９    連絡配管Ａ
２０    連絡配管Ｂ
２１    制御装置
３０    排ガス再循環配管ライン
３１    燃焼空気配管ライン
【図３】
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【図１】
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【図２】
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