JPH07167426A - ボイラにおける空気予熱器出口排ガス温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼用空気の蒸気加熱装置を必要とせず、簡
単な構成で空気予熱器から出る排ガス温度を最適の温度
範囲に制御できるようにする。 【構成】 ボイラ１からの排ガス２３が通る排ガス通路
２０、一次空気予熱通路１６、一次空気予熱通路１６よ
り大きな熱交換断面をもつ二次空気予熱通路１７を有す
る空気予熱器１０と、一次空気予熱通路１６および二次
空気予熱通路１７に空気を供給する押込み通風機６と、
一次空気予熱通路１６を微粉炭機４に接続する一次空気
供給通路８と、二次空気予熱通路１７をボイラ１に接続
する二次空気供給通路９とを備えたものにおいて、一次
空気供給通路８をボイラ１の微粉炭バーナ以外の箇所に
接続する微粉炭機バイパス通路３３と、微粉炭機バイパ
ス通路３３に備えた排ガス温度制御ダンパ３５と、空気
予熱器１０の排ガス出口に設けた温度検出器３６と、温
度検出器３６の検出温度３７に基づいて排ガス温度制御
ダンパ３５の開度を制御する排ガス温度制御器４０とを
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微粉炭焚きボイラに供
給する燃焼用の一次空気及び二次空気をボイラの排ガス
で予熱する空気予熱器の出口排ガス温度が所定温度範囲
になるようにした、空気予熱器出口排ガス温度制御装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】石炭焚きのボイラにおいては、ボイラの
排ガスを利用した空気予熱器で燃焼用に使用する一次空
気と二次空気とを予熱し、空気予熱器で予熱した一次空
気は微粉炭機を通して微粉炭と共に微粉炭バーナからボ
イラに供給し、二次空気は直接ボイラに供給している。

【０００３】図２は従来の石炭焚ボイラの一例を示した
もので、発電用、産業用等に使用される石炭焚きのボイ
ラ１には微粉炭バーナ２が取り付けてあって、この微粉
炭バーナ２は、微粉炭供給管３によって微粉炭機４に接
続されている。

【０００４】ボイラ１の燃焼用空気は、空気吸引管５か
ら押込み通風機６に吸引され、蒸気加熱装置７で加熱さ
れるようになっており、蒸気加熱装置７の吐出側では一
次空気供給通路８と二次空気供給通路９に分岐されて空
気予熱器１０に導入され、ボイラ１に接続された排ガス
ダクト１１からの高温の排ガス２３によって別々に予熱
された後、一次空気１２は一次空気供給通路８により前
記微粉炭機４に導かれ、二次空気１３は二次空気供給通
路９によりボイラ１の微粉炭バーナ２、及び図示しない
ＯＡＰ（オーバーエアーポート）に導かれるようになっ
ている。

【０００５】前記空気予熱器１０としては、例えば図３
及び図４に示すようなローテミューレ式熱交換器等の回
転式空気予熱器が一般に使用されている。

【０００６】ローテミューレ式の空気予熱器１０は、円
盤状の熱交換エレメント１４の上側と下側に、この熱交
換エレメント１４の中心を中心とする所要角度範囲に蝶
の形を有して形成し、且つ区画壁１５により空気を内側
の一次空気予熱通路１６と外側の二次空気予熱通路１７
に導くようにした上下の空気フード１８，１９を対応さ
せて設け、さらに該空気フード１８，１９を前記熱交換
エレメント１４に対して回転駆動可能に構成している。

【０００７】更に、前記空気フード１８，１９を包囲し
て前記所要角度範囲を除いた残りの角度範囲に高温の排
ガス２３を供給するための排ガス通路２０を形成する上
側及び下側の固定排ガスフード２１，２２を設けてい
る。図３では一次空気１２及び二次空気１３を空気予熱
器１０の下側から上側に向かって流動させ、排ガス２３
は上側から下側に向かって流すようにしている。

【０００８】上記した空気予熱器１０の一次空気予熱通
路１６と二次空気予熱通路１７との通路断面、即ち熱交
換面積の大きさは一次空気１２と二次空気１３の必要量
に従って決定されており、通常は約３：７のように、二
次空気予熱通路１７の方が一次空気予熱通路１６よりも
大きな通路断面になっている。

【０００９】一次空気供給通路８が微粉炭機４に接続さ
れる箇所には微粉炭機供給空気量制御ダンパ２４が設け
てあり、微粉炭供給管３に取り付けてある空気量検出器
２５で検出した微粉炭機４出側の流量が設定流量２６に
なるように前記微粉炭機供給空気量制御ダンパ２４の調
節器２７に指令信号を出す制御器２８が備えてある。

【００１０】ボイラ１内で発生した排ガス２３は排ガス
ダクト１１を通って空気予熱器１０の排ガス通路２０に
導かれ、排ガスダクト１１により図示しない集塵装置、
脱硫装置に導かれるようになっている。

【００１１】ボイラ１内で発生した排ガス２３を空気予
熱器１０の排ガス通路２０に導く排ガスダクト１１に
は、ボイラ１から出た排ガス２３中の残存酸素量を検出
する酸素量検出器２９が設けてあり、ボイラ１から出る
排ガス２３中の残存酸素量が残存酸素量設定値３０にな
るように前記押込み通風機６の調節器３１に指令信号を
出す制御器３２を備えている。

【００１２】ボイラ１の燃焼により生じた排ガス２３
は、上述の空気予熱器１０の排ガス通路２０を通る間に
一次空気１２と二次空気１３とを予熱して温度が低下し
た後、排ガスダクト１１により集塵装置、脱硫装置に導
かれた後外部に排出される。

【００１３】この時、空気予熱器１０の排ガス通路２０
を通る排ガス２３は、できるだけ熱を一次空気１２と二
次空気１３に与えて自身は温度が低くなって排ガスダク
ト１１の下流に排出された方がボイラ効率（燃焼効率）
が向上し、経済的であるが、空気予熱器１０から出た排
ガス２３の温度が低すぎると、亜硫酸ガスをベースとす
る生成物や硫酸が生じ、集塵装置、脱硫装置の効率低下
や排ガスダクト１１の腐食等といった問題を生じる。

【００１４】そのため、前記空気予熱器１０の出口の排
ガス温度は、１３０〜１４０℃の範囲に保持することが
望まれている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】前記空気予熱器１０の
出口の排ガス温度を１３０〜１４０℃にするために、従
来は、空気予熱器１０に入れる前の空気を蒸気加熱装置
７で予め暖め、これによって前記排ガス２３の温度を制
御するようにしていた。

【００１６】ところが上記従来の装置では、排ガス温度
の制御範囲が狭くて運転上の要求を満たすことができ
ず、また蒸気加熱装置７も設ける必要があると共に、空
気加熱のために多量の蒸気が消費されてしまう欠点があ
った。

【００１７】本発明はこのような従来の欠点を除去し、
蒸気加熱装置を必要とせず、空気予熱器から出る排ガス
温度を簡単な装置で最適の温度範囲に制御できるように
したボイラにおける空気予熱器出口排ガス温度制御装置
を提供することを目的とするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、微粉炭バーナ
を有するボイラと、前記微粉炭バーナに接続された微粉
炭機と、前記ボイラからの排ガスが通る排ガス通路、該
排ガス通路を通る排ガスで予熱される一次空気予熱通
路、前記排ガス通路を通る排ガスで予熱され前記一次空
気予熱通路より大きな熱交換断面をもつ二次空気予熱通
路を有する空気予熱器と、前記排ガス中の残存酸素量に
よって制御され前記一次空気予熱通路および二次空気予
熱通路に空気を供給する押込み通風機と、前記一次空気
予熱通路を前記微粉炭機に接続する一次空気供給通路
と、前記二次空気予熱通路を前記ボイラに接続する二次
空気供給通路とを備えたボイラにおける空気予熱器出口
排ガス温度制御装置であって、前記一次空気供給通路を
前記ボイラの微粉炭バーナ以外の箇所に接続する微粉炭
機バイパス通路と、該微粉炭機バイパス通路に備えた排
ガス温度制御ダンパと、前記空気予熱器の排ガス出口に
設けた温度検出器と、該温度検出器の検出温度に基づい
て前記排ガス温度制御ダンパの開度を制御する排ガス温
度制御器とを備えたことを特徴とするボイラにおける空
気予熱器出口排ガス温度制御装置、に係るものである。

【００１９】

【作用】空気予熱器出口の排ガス温度が高い時には、排
ガス温度制御ダンパの開度が小さくなり、空気予熱器を
通る一次空気量が減って大きな熱交換断面を有する二次
空気予熱通路を通る二次空気量が増加する。そのため空
気予熱器における排ガスからの熱交換量が増加して空気
予熱器出口の排ガス温度は低下する。

【００２０】空気予熱器出口の排ガス温度が低い時に
は、排ガス温度制御ダンパの開度が大きくなり、空気予
熱器を通る一次空気量が増加して大きな熱交換断面を有
する二次空気予熱通路を通る二次空気量が減少する。そ
のため空気予熱器における排ガスからの熱交換量が減少
して空気予熱器出口の排ガス温度は上昇する。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。

【００２２】図１は前記図２のボイラに適用した本発明
の一実施例の系統図であって、空気吸引管５から押込み
通風機６に吸引された空気は、従来の蒸気加熱装置を備
えることなしに、一次空気供給通路８と二次空気供給通
路９に分岐されて空気予熱器１０の一次空気予熱通路１
６及び二次空気予熱通路１７を通ってボイラ１からの排
ガス２３により予熱された後、一次空気１２は一次空気
供給通路８、微粉炭機４及び微粉炭供給管３を介してボ
イラ１の微粉炭バーナ２に供給され、また、二次空気１
３は二次空気供給通路９により直接微粉炭バーナ２に供
給されるようになっている。

【００２３】また、微粉炭機４の入口には、微粉炭機供
給空気量制御ダンパ２４が設けてあり、微粉炭供給管３
に取り付けてある空気量検出器２５で検出した微粉炭機
４出口の流量が設定流量２６になるように前記微粉炭機
供給空気量制御ダンパ２４の調節器２７に指令信号を出
す制御器２８が備えてある。更に、ボイラ１の出口に
は、排ガス２３中の残存酸素量を検出する酸素量検出器
２９が設けてあり、ボイラ１から出る排ガス２３中の残
存酸素量が残存酸素量設定値３０になるように前記押込
み通風機６の調節器３１に指令信号を出す制御器３２を
備えてボイラ１に供給する空気の全体量を制御するよう
にしている。

【００２４】上述した構成において、空気予熱器１０と
微粉炭機４との間の一次空気供給通路８に微粉炭機バイ
パス通路３３を分岐して、この微粉炭機バイパス通路３
３をボイラ１の上部、微粉炭バーナ２の近傍、ボイラ１
の底部等の所要位置に設けた空気吹込口３４に接続する
と共に、前記微粉炭機バイパス通路３３に排ガス温度制
御ダンパ３５を設ける。

【００２５】また前述した空気予熱器１０の排ガス２３
の出口部に温度検出器３６を設け、該温度検出器３６の
検出温度３７が設定温度３８になるように、前記排ガス
温度制御ダンパ３５の調節器３９に指令信号を出す排ガ
ス温度制御器４０を設ける。

【００２６】排ガス２３の設定温度３８は、集塵装置や
脱硫装置の効率維持の観点、及び排ガスダクト１１等の
腐食防止上から１３０〜１４０℃の温度範囲に設定され
ており、温度検出器３６の検出した検出温度３７が１３
０〜１４０℃の範囲よりも高い場合には、排ガス温度制
御器４０は排ガス温度制御ダンパ３５の開度を小さくす
るように制御し、検出温度３７が１３０℃〜１４０℃の
温度範囲よりも低い場合には、排ガス温度制御器４０は
排ガス温度制御ダンパ３５の開度を大きくするように制
御するようになっている。

【００２７】次に、図１の装置の作用を説明する。

【００２８】押込み通風機６を運転することにより、空
気吸引管５から押込み通風機６に吸引された空気は、押
込み通風機６の吐出側で一次空気供給通路８、二次空気
供給通路９に分かれる。

【００２９】一次空気供給通路８に流入した一次空気１
２は、空気予熱器１０の一次空気予熱通路１６を通る際
に、空気予熱器１０の排ガス通路２０を通る排ガス２３
の熱で予熱された後、一次空気供給通路８を通る空気
と、排ガス温度制御ダンパ３５を通って微粉炭機バイパ
ス通路３３に流入する空気とに分かれる。

【００３０】一次空気供給通路８の一次空気１２は微粉
炭機供給空気量制御ダンパ２４を通って微粉炭機４に入
り、微粉炭と共に空気量検出器２５、微粉炭供給管３、
微粉炭バーナ２を通ってボイラ１に入り、ボイラ１で微
粉炭を燃焼させ、微粉炭機バイパス通路３３に流入した
空気は、燃焼用空気として、ボイラ１の上部、微粉炭バ
ーナの近傍、ボイラ１の底部等に設けた空気吹込口３４
からボイラ１の内部に供給される。この時、空気吹込口
３４の設置位置は任意に設定することができ、１つの空
気吹込口３４に空気を供給するようにしたり、また複数
の空気吹込口３４に同時に供給するようにしても良い。

【００３１】一方、二次空気供給通路９に流入した二次
空気１３は、空気予熱器１０の二次空気予熱通路１７を
通る際に、空気予熱器１０の排ガス通路２０を通る排ガ
ス２３の熱で予熱された後、二次空気供給通路９により
微粉炭バーナ２からボイラ１に直接供給されて微粉炭の
燃焼に供される。

【００３２】ボイラ１内の燃焼によって発生した排ガス
２３は、排ガスダクト１１を通って空気予熱器１０の排
ガス通路２０に導かれ、前述した一次空気予熱通路１
６、二次空気予熱通路１７を通る空気を予熱して温度下
降した後、排ガスダクト１１により図示しない集塵装
置、脱硫装置を通って外部に排出される。

【００３３】空気予熱器１０から排ガスダクト１１に出
た排ガス２３の温度が温度検出器３６によって検出さ
れ、検出温度３７が排ガス温度制御器４０に入力されて
いる設定温度３８の１３０〜１４０℃の温度範囲よりも
高い場合には、排ガス温度制御器４０は排ガス温度制御
ダンパ３５の開度を小さくするように制御し、前記検出
温度３７が設定温度３８の１３０〜１４０℃の温度範囲
よりも低い場合には、排ガス温度制御器４０は排ガス温
度制御ダンパ３５の開度を大きくするように制御する。

【００３４】排ガスダクト１１における空気予熱器１０
の出口における排ガス温度が１３０〜１４０℃の温度範
囲よりも高くて、排ガス温度制御ダンパ３５の開度が小
さくなった場合には、微粉炭機バイパス通路３３を流れ
る空気の流量が減少し、空気予熱器１０の一次空気予熱
通路１６を通る一次空気１２の量が減少することにな
る。しかし押込み通風機６の吐出側から一次空気供給通
路８、二次空気供給通路９に流入する空気の総量はボイ
ラ１から出る排ガス中の残存酸素量に依存した量になっ
ていて変化がないため、一次空気予熱通路１６を通る空
気量が減少すると二次空気予熱通路１７を通る空気量は
増加することになる。

【００３５】ところで一次空気予熱通路１６と二次空気
予熱通路１７とでは図４に示したように、二次空気予熱
通路１７の方が一次空気予熱通路１６よりも大きな通路
断面になっており、空気流量を変化させた場合には通路
断面（熱交換面積）が大きいほうが奪熱量（熱交換効
率）の変化が大きいため、前記一次空気予熱通路１６を
通る空気量の減少した分を二次空気予熱通路１７に流す
と、空気予熱器１０の熱交換率が急激に高められて、排
ガスダクト１１における空気予熱器１０出口の排ガス２
３の温度が低くなる。

【００３６】空気予熱器１０の出口の排ガス２３の温度
が１３０〜１４０℃の温度範囲よりも低くて、排ガス温
度制御ダンパ３５の開度が大きくなった場合には、微粉
炭機バイパス通路３３を流れる空気の流量が増加し、一
次空気予熱通路１６を通る一次空気の量が増加し、二次
空気予熱通路１７を通る空気量が減少するために、空気
予熱器１０の熱交換率が急激に低くなり、よって空気予
熱器１０の出口における排ガス２３の温度は高くなる。

【００３７】このように排ガス温度制御ダンパ３５の開
度を空気予熱器１０の出口における排ガス２３の温度に
より制御することで空気予熱器１０の熱交換率が変わ
り、空気予熱器１０の出口における排ガス２３の温度を
１３０〜１４０℃の温度範囲に保ち、ボイラ効率（燃焼
効率）を向上させると共に、亜硫酸ガスをベースとする
生成物や硫酸の発生を防止して排ガスダクト１１の腐
食、集塵装置、脱硫装置の効率低下等の悪影響を防ぐこ
とができる。

【００３８】また燃焼用空気の一部を微粉炭バーナ２を
通さずに、微粉炭機バイパス通路３３によって直接ボイ
ラ１に供給するようにしているので、窒素酸化物の発生
とボイラ１内の溶融灰の付着とを防止することもでき
る。

【００３９】

【発明の効果】本発明は、燃焼用空気の蒸気加熱装置を
設けることなく簡単な構成で、空気予熱器から出る排ガ
ス温度を最適の温度範囲に制御し、ボイラ効率の向上を
図ると共に、亜硫酸ガスや硫酸の発生を少なくできる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の系統図である。

【図２】従来のボイラにおける空気予熱器出口排ガス温
度制御装置の一例を示す系統図である。

【図３】回転式空気予熱器の切断正面図である。

【図４】図３の平面図である。

【符号の説明】

１ ボイラ ２ 微粉炭バーナ ４ 微粉炭機 ６ 押込み通風機 ８ 一次空気供給通路 ９ 二次空気供給通路 １０ 空気予熱器 １６ 一次空気予熱通路 １７ 二次空気予熱通路 ２０ 排ガス通路 ２３ 排ガス ３３ 微粉炭機バイパス通路 ３５ 排ガス温度制御ダンパ ３６ 温度検出器 ３７ 検出温度 ４０ 排ガス温度制御器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微粉炭バーナを有するボイラと、前記微
   粉炭バーナに接続された微粉炭機と、前記ボイラからの
   排ガスが通る排ガス通路、該排ガス通路を通る排ガスで
   予熱される一次空気予熱通路、前記排ガス通路を通る排
   ガスで予熱され前記一次空気予熱通路より大きな熱交換
   断面をもつ二次空気予熱通路を有する空気予熱器と、前
   記排ガス中の残存酸素量によって制御され前記一次空気
   予熱通路および二次空気予熱通路に空気を供給する押込
   み通風機と、前記一次空気予熱通路を前記微粉炭機に接
   続する一次空気供給通路と、前記二次空気予熱通路を前
   記ボイラに接続する二次空気供給通路とを備えたボイラ
   における空気予熱器出口排ガス温度制御装置であって、
   前記一次空気供給通路を前記ボイラの微粉炭バーナ以外
   の箇所に接続する微粉炭機バイパス通路と、該微粉炭機
   バイパス通路に備えた排ガス温度制御ダンパと、前記空
   気予熱器の排ガス出口に設けた温度検出器と、該温度検
   出器の検出温度に基づいて前記排ガス温度制御ダンパの
   開度を制御する排ガス温度制御器とを備えたことを特徴
   とするボイラにおける空気予熱器出口排ガス温度制御装
   置。