JPH08320103A - 石炭焚ボイラの一次空気温度制御方法及び該方法に用いる装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高水分炭がミルに供給されても、ボイラの運
転効率が低下するのを防止できるようにする。 【構成】 ボイラ本体３に接続され且つ脱硝装置６及び
空気予熱器７に順次接続された燃焼排ガスダクト５と、
ミル１２と、空気予熱器７で加熱した一次空気ｂを前記
ミル１２に供給する一次空気ダクト１１と、微粉炭を一
次空気ｂによりボイラ本体３に供給する微粉炭管１３
と、前記空気予熱器７で加熱した二次空気ｃをボイラ本
体３に供給する二次空気ダクト１５と、一端を前記空気
予熱器７の燃焼排ガスダクト５出口側に他端を前記前記
空気予熱器７の二次空気ダクト１５出口側に夫々接続し
たガス再循環ダクト１７と、該空気予熱器出口側ガス再
循環ダクト１７に配設した開閉バルブ１７ａ及び循環フ
ァン１７ｂ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、石炭焚ボイラの一次空
気温度制御方法及び該方法に用いる装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の石炭焚ボイラの一例を示
したものであり、該石炭焚ボイラは、火炉１と該火炉１
の後部に設けた後部伝熱部２とからなるボイラ本体３を
構成しており、前記火炉１には燃焼用バーナ４が備えら
れている。

【０００３】前記した後部伝熱部２の下部には、燃焼排
ガスダクト５が接続されており、該燃焼排ガスダクト５
には下流側に向かい脱硝装置６、空気予熱器７及び電気
集塵機８が順次接続されていて、前記燃焼排ガスダクト
５の下流端は煙突９に接続されている。

【０００４】更に、後部伝熱部２における節炭器２ａの
上流側には、中途部にバイパスダンパ１０ａを備えた節
炭器バイパスダクト１０が配設されており、前記節炭器
２ａをバイパスして節炭器バイパスダクト１０の下流端
が脱硝装置６入口側の燃焼排ガスダクト５に接続されて
いる。

【０００５】前記した空気予熱器７には、一次空気ファ
ン１１ａからの一次空気ｂを供給し、前記燃焼排ガスダ
クト５からの燃焼排ガスａと熱交換を行ない、加熱され
た一次空気ｂを石炭１８の粉砕用ミル１２に供給するよ
うにした一次空気ダクト１１が接続されている。

【０００６】前記したミル１２には、該ミル１２で粉砕
した微粉炭を前記一次空気ｂによって前記ボイラ本体３
の燃焼用バーナ４に供給する微粉炭管１３が接続されて
いる。

【０００７】更に、一端を一次空気ダクト１１における
空気予熱器７入口側に接続し且つ他端を前記一次空気ダ
クト１１におけるミル１２入口側に接続した温度調節用
ダクト１４を配設し、該温度調節用ダクト１４に流量調
節ダンパ１４ａを配置すると共に、前記一次空気ダクト
１１における空気予熱器７出口側と前記温度調節用ダク
ト１４の接続部との間に流量調節ダンパ１１ｂを配置
し、流量調節ダンパ１１ｂ，１４ａの開度を調節するこ
とにより空気予熱器７を通して加熱される一次空気ｂと
迂回する冷たい一次空気ｂの割合を変えて、前記ミル１
２に供給される一次空気ｂの温度を調節し得るようにな
っている。

【０００８】又、前記した空気予熱器７には、二次空気
ファン１５ａからの二次空気ｃを供給し、燃焼排ガスダ
クト５からの燃焼排ガスａと熱交換を行ない、加熱され
た二次空気ｃを火炉１の燃焼用バーナ４等に供給するよ
うにした二次空気ダクト１５が接続されている。

【０００９】更に、一端を燃焼排ガスダクト５の後部伝
熱部２出口側に接続し且つ他端を二次空気ダクト１５に
おけるボイラ本体３と空気予熱器７との間に接続した後
部伝熱部出口側ガス再循環ダクト１６を配設し、該後部
伝熱部出口側ガス再循環ダクト１６に流量調節ダンパ１
６ａを配置すると共に、循環ファン１６ｂを配置してあ
る。

【００１０】上記した構造の石炭焚ボイラにおいて、火
炉１内での燃焼により発生した高温の燃焼排ガスａは、
後部伝熱部２から燃焼排ガスダクト５に流入して脱硝装
置６に入り、該脱硝装置６にて燃焼排ガスａ中に含まれ
るＮＯx（窒素酸化物）の処理が行なわれる。

【００１１】脱硝装置６を出た燃焼排ガスａは、空気予
熱器７に流入されて後述する一次空気ｂ及び二次空気ｃ
との間で熱交換を行ない、熱交換によって温度が低下さ
れた燃焼排ガスａは、電気集塵機８に導かれて燃焼排ガ
スａ中のダストが集塵された後、煙突９から外気に放出
される。

【００１２】一方、一次空気ファン１１ａにより一次空
気ダクト１１を介して空気予熱器７に送込まれた一次空
気ｂは、空気予熱器７において、上述した燃焼排ガスａ
と熱交換することにより加熱され、前記一次空気ダクト
１１を流れて石炭１８の粉砕用ミル１２に供給される。

【００１３】前記したミル１２においては、該ミル１２
に供給された石炭１８を高温の一次空気ｂにより乾燥さ
せながら粉砕して微粉炭を生成し、この微粉炭を前記一
次空気ｂによって微粉炭管１３を介して燃焼用バーナ４
に供給している。

【００１４】又、二次空気ファン１５ａにより二次空気
ダクト１５を介して空気予熱器７に送込まれた二次空気
ｃは、空気予熱器７において、燃焼排ガスａと熱交換す
ることにより加熱され、前記二次空気ダクト１５を流れ
て火炉１の燃焼用バーナ４等に供給される。

【００１５】更に、火炉１内での燃焼温度が高くなるこ
とによるＮＯx（窒素酸化物）の発生量の増加を防ぐた
めに、燃焼排ガスダクト５を流れる燃焼排ガスａの一部
を後部伝熱部出口側ガス再循環ダクト１６により二次空
気ダクト１５に送り、燃焼用バーナ４に供給する前の二
次空気ｃに燃焼排ガスａを混合し、燃焼用バーナ４に供
給する二次空気ｃのＯ₂濃度を低下させて燃焼時におけ
るＮＯxの発生を抑えることが行なわれている。

【００１６】又、脱硝装置６では、脱硝装置６入口の燃
焼排ガスａの温度を３００℃以上に保持しないと、脱硝
装置６の入口部において還元剤であるアンモニアを噴射
しても、未反応のアンモニアが燃焼排ガスａ中の硫黄分
（ＳＯ₃）と反応して硫安を生じ、この硫安が脱硝装置
６の触媒を劣化させるため、脱硝装置６入口側の燃焼排
ガスａの温度が低下する場合には、節炭器バイパスダク
ト１０のバイパスダンパ１０ａの開度を大きくして、前
記節炭器バイパスダクト１０内を流れる高温の燃焼排ガ
スａを増加させ、脱硝装置６入口側の燃焼排ガスａの温
度を上昇させることが行なわれている。

【００１７】上述したように、石炭粉砕用のミル１２に
おいては、石炭１８粉砕の工程において一次空気ｂによ
り石炭１８を乾燥させながら微粉炭を生成するため、こ
の工程時に一次空気ｂの熱が奪われて、ミル１２入口側
の一次空気ｂに比べてミル１２出口側の一次空気ｂの温
度が大幅に低下するようになる。

【００１８】このとき、ミル１２出口側の一次空気ｂの
温度が低下すると、火炉１の燃焼効率が大幅に低下し
て、ボイラの運転効率を悪化させることになってしまう
ため、従来よりミル１２の出口温度を例えば８０℃に保
持させることが行なわれている。

【００１９】而して、一次空気ｂを加熱するための空気
予熱器７では設計時において石炭１８の水分含有率が約
１０％の場合を基準として設計しており、ミル１２に供
給される石炭１８の水分含有率が変動した場合には、水
分含有率に合わせて、一次空気ダクト１１の流量調節ダ
ンパ１１ｂと温度調節用ダクト１４の流量調節ダンパ１
４ａの開度を調整して、前記ミル１２に供給する一次空
気ｂの温度を調整することにより、ミル１２出口の一次
空気ｂの温度を約８０℃に保持するようにしている。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たミル１２に供給される石炭１８の水分含有率は、通常
５〜２０％程度であるが、石炭１８によっては水分含有
率が約２０％を超えるものがあり、このような高水分炭
がミル１２に供給されると、石炭１８の乾燥作業におい
て一次空気ｂの熱が大量に奪われて、ミル１２に送込む
一次空気ｂの温度を調節しても、ミル１２出口側の一次
空気ｂの温度が８０℃以下になってしまい、その結果、
火炉１内での燃焼効率が低下して、ボイラの運転効率が
低下する問題を生じていた。

【００２１】従って、ミル１２出口側の一次空気ｂの温
度が約８０℃以下に低下しないようにするためには、空
気予熱器７に供給される燃焼排ガスａの流量を増やして
空気予熱器７の熱交換効率を向上させることにより、ミ
ル１２入口側の一次空気ｂの温度を高めてやれば良い
が、前記従来の石炭焚ボイラにおいては、前記空気予熱
器７に供給される燃焼排ガス量を調節するようなことは
できなかった。

【００２２】本発明は、上述の実情に鑑み、高水分炭が
ミルに供給されても、ボイラの運転効率が低下するのを
防止できる石炭焚ボイラの一次空気温度制御方法及び該
方法に用いる装置を提供することを目的として成したも
のである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の手段は、
ボイラ本体３から排出される燃焼排ガスａを空気予熱器
７に導入し、該空気予熱器７で加熱された一次空気ｂを
ミル１２に導いて微粉炭をボイラ本体３に供給すると共
に、前記空気予熱器７で加熱された二次空気ｃを前記ボ
イラ本体３に供給している石炭焚ボイラの一次空気温度
制御方法であって、前記ミル１２に高水分の石炭１８が
供給された際、空気予熱器７出口側の燃焼排ガスａの一
部を前記空気予熱器７出口側の二次空気ｃに混合して該
二次空気ｃの流量を増加させ、ボイラ本体３から空気予
熱器７に導入される燃焼排ガスａの流量を増加させるこ
とにより、前記空気予熱器７からミル１２に供給される
一次空気ｂの温度を上昇させる石炭焚ボイラの一次空気
温度制御方法である。

【００２４】本発明の第２の手段は、ボイラ本体３に接
続され且つ脱硝装置６及び空気予熱器７に順次接続され
た燃焼排ガスダクト５と、石炭１８の粉砕を行なうミル
１２と、前記空気予熱器７により加熱した一次空気ｂを
前記ミル１２に供給する一次空気ダクト１１と、前記ミ
ル１２で粉砕した微粉炭を前記一次空気ｂによって前記
ボイラ本体３に供給する微粉炭管１３と、前記空気予熱
器７により加熱した二次空気ｃを前記ボイラ本体３に供
給する二次空気ダクト１５とを備えた石炭焚ボイラの一
次空気温度制御装置であって、一端を前記空気予熱器７
の燃焼排ガスダクト５出口側に他端を前記空気予熱器７
の二次空気ダクト１５出口側に夫々接続したガス再循環
ダクト１７と、該空気予熱器出口側ガス再循環ダクト１
７に配設した開閉バルブ１７ａ及び循環ファン１７ｂと
を備えた石炭焚ボイラの一次空気温度制御装置である。

【００２５】

【作用】本発明の第１及び第２の手段においては、空気
予熱器７出口側の燃焼排ガスａの一部を、前記空気予熱
器７で加熱された二次空気ｃに混合するため、ボイラ本
体３に供給される二次空気ｃの流量が増加し、その結
果、ボイラ本体３から燃焼排ガスダクト５に流入する燃
焼排ガスａの流量が増加することになる。

【００２６】燃焼排ガスａの流量が増加すれば、空気予
熱器７に流入する燃焼排ガスａの流量が増加するため、
前記空気予熱器７における熱交換効率が向上し、一次空
気ｂの温度を大幅に高めることができる。

【００２７】従って、石炭粉砕用のミル１２に高水分炭
が供給され、該ミル１２内において前記一次空気ｂによ
る石炭１８の乾燥作業が行なわれても、ミル１２出口側
の一次空気ｂ温度が所定温度以下に低下せず、その結
果、ボイラ本体３の燃焼効率が低下するのを防止でき、
ボイラの運転効率を高く保持できる。

【００２８】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。

【００２９】図１は、本発明の石炭焚ボイラの一次空気
温度制御装置の一実施例を示すものであり、図４に示す
石炭焚ボイラと略同一構造であるため特徴部分について
のみ説明する。

【００３０】図１においては、一端を空気予熱器７出口
側の燃焼排ガスダクト５に接続し且つ他端をボイラ本体
３と空気予熱器７との間の二次空気ダクト１５に接続し
た空気予熱器出口側ガス再循環ダクト１７を配設し、該
空気予熱器出口側ガス再循環ダクト１７に開閉バルブ１
７ａを配置すると共に循環ファン１７ｂを配設する。

【００３１】次に本実施例の作用について説明する。

【００３２】石炭粉砕用のミル１２に高水分炭１８（水
分含有率が２０％を超えるもの）が供給される際には、
空気予熱器出口側ガス再循環ダクト１７の開閉バルブ１
７ａを開き、循環ファン１７ｂを駆動して空気予熱器７
出口側の燃焼排ガスａの一部を空気予熱器７で加熱され
た二次空気ダクト１５内の二次空気ｃに混合させる。

【００３３】これにより、火炉１に供給される二次空気
ｃの流量が大幅に増加し、これに伴って後部伝熱部２か
ら燃焼排ガスダクト５に流入する燃焼排ガスａの流量が
増加して、空気予熱器７に流入する燃焼排ガスａの流量
が増加する。

【００３４】その結果、空気予熱器７における熱交換効
率を高めて、該空気予熱器７に導入される一次空気ｂの
温度を大幅に高めることができる。

【００３５】例えば、従来の石炭焚ボイラにおいては、
図３に示すごとく、空気予熱器７入口側の燃焼排ガスａ
の温度Ｔ1が約３７０℃であった場合、前記空気予熱器
７で熱交換を終えた空気予熱器７出口側の燃焼排ガスａ
の温度Ｔ2は約１２４℃となる。

【００３６】又、空気予熱器７入口側の一次空気ｂの温
度Ｔ3は約５０℃であり、前記空気予熱器７で加熱され
た後の空気予熱器７出口側の一次空気ｂの温度Ｔ4は約
３２０℃となっている。

【００３７】このときの一次空気ｂの熱吸収量Ｑは式
（１）で求められる。

【数１】Ｑ≒（Ｔ4−Ｔ3）・Ｃ・Ｗｇ…（１） Ｃ ：比熱（０．２４ｋｃａｌ／ｋｇ） Ｗｇ ：燃焼排ガス量 従って、Ｑ≒（３２０−５０）×０．２４×Ｗｇ≒６
４．８Ｗｇとなる。

【００３８】一方、本実施例で示す石炭焚ボイラの一次
空気温度制御装置において、従来と同様の空気予熱器７
を使用し、空気予熱器７出口側の燃焼排ガスａの一部
を、前記空気予熱器７で加熱され排出された二次空気ｃ
に混合し、後部伝熱部２を流出する燃焼排ガスａの流量
を増加させて、空気予熱器７に流入する燃焼排ガスａの
流量を約１．１倍増加させると、図２に示すごとく、空
気予熱器７入口側の燃焼排ガスａの温度Ｔ1が約３７０
℃であった場合、前記空気予熱器７で熱交換を終えた空
気予熱器７出口側の燃焼排ガスａの温度Ｔ2は約１３０
℃となる。

【００３９】又、空気予熱器７入口側の一次空気ｂの温
度Ｔ3は約５０℃であり、前記空気予熱器７で熱交換さ
れた後の空気予熱器７出口側の一次空気ｂの温度Ｔ4は
約３４０℃となる。

【００４０】このときの一次空気ｂの熱吸収量Ｑは式
（２）で求められる。

【数２】Ｑ≒（Ｔ4−Ｔ3）・Ｃ・Ｗｇ…（２） Ｃ ：比熱（０．２４ｋｃａｌ／ｋｇ） Ｗｇ ：燃焼排ガス量 従って、Ｑ≒（３４０−５０）×０．２４×Ｗｇ≒６
９．６Ｗｇとなる。

【００４１】この結果、従来では空気予熱器７において
熱交換によって空気予熱器７出口側の燃焼排ガスａの温
度を約１２４℃まで低下させる必要があるが、本実施例
では燃焼排ガスａの流量を１．１倍増やしたことによ
り、空気予熱器７出口側の燃焼排ガスａの温度を約１３
０℃に抑えることができるうえ、一次空気ｂの熱吸収量
Ｑは従来に比べて約７％〜８％増加することになる。

【００４２】従って、ミル１２内において高水分炭１８
（水分含有率が約２０％を超えるもの）の乾燥作業が行
なわれても、空気予熱器７で一次空気ｂの温度が大幅に
高められているため、ミル１２出口側の一次空気ｂの温
度が８０℃以下に低下することを防止でき、その結果、
火炉１内に供給する二次空気ｃの温度が低下しないた
め、その結果、前記火炉１内における燃焼効率が低下す
るのを防止でき、ボイラの運転効率を高く保持できると
いう優れた効果を奏し得る。

【００４３】なお、本発明においては、実施例にのみ限
定されるものではなく、その他、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

【００４４】

【発明の効果】請求項１及び請求項２の発明において
は、石炭１８の粉砕用ミル１２に高水分炭１８が供給さ
れても、空気予熱器７において一次空気ｂの温度を大幅
に高めることができるため、ミル１２出口側の一次空気
ｂ温度が所定温度以下に低下するのを防止でき、その結
果、ボイラ本体３の燃焼効率が低下するのを防止でき、
ボイラの運転効率を高く保持できるという優れた効果を
奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の石炭焚ボイラの一次空気温度制御装置
の一実施例を示す概略図である。

【図２】本発明における空気予熱器での燃焼用排ガスと
一次空気との温度バランスを表わす概略図である。

【図３】従来における空気予熱器での燃焼用排ガスと一
次空気との温度バランスを表わす概略図である。

【図４】従来の石炭焚ボイラの一例を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

３ ボイラ本体 ５ 燃焼排ガスダクト ６ 脱硝装置 ７ 空気予熱器 １１ 一次空気ダクト １２ ミル １３ 微粉炭管 １５ 二次空気ダクト １７ 空気予熱器出口側ガス再循環ダクト １７ａ 開閉バルブ １７ｂ 循環ファン １８ 石炭 ａ 燃焼排ガス ｂ 一次空気 ｃ 二次空気

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボイラ本体（３）から排出される燃焼排
   ガス（ａ）を空気予熱器（７）に導入し、該空気予熱器
   （７）で加熱された一次空気（ｂ）をミル（１２）に導
   いて微粉炭をボイラ本体（３）に供給すると共に、前記
   空気予熱器（７）で加熱された二次空気（ｃ）を前記ボ
   イラ本体（３）に供給している石炭焚ボイラの一次空気
   温度制御方法であって、前記ミル（１２）に高水分の石
   炭（１８）が供給された際、空気予熱器（７）出口側の
   燃焼排ガス（ａ）の一部を前記空気予熱器（７）出口側
   の二次空気（ｃ）に混合して該二次空気（ｃ）の流量を
   増加させ、ボイラ本体（３）から空気予熱器（７）に導
   入される燃焼排ガス（ａ）の流量を増加させることによ
   り、前記空気予熱器（７）からミル（１２）に供給され
   る一次空気（ｂ）の温度を上昇させることを特徴とする
   石炭焚ボイラの一次空気温度制御方法。
2. 【請求項２】 ボイラ本体（３）に接続され且つ脱硝装
   置（６）及び空気予熱器（７）に順次接続された燃焼排
   ガスダクト（５）と、石炭（１８）の粉砕を行なうミル
   （１２）と、前記空気予熱器（７）により加熱した一次
   空気（ｂ）を前記ミル（１２）に供給する一次空気ダク
   ト（１１）と、前記ミル（１２）で粉砕した微粉炭を前
   記一次空気（ｂ）によって前記ボイラ本体（３）に供給
   する微粉炭管（１３）と、前記空気予熱器（７）により
   加熱した二次空気（ｃ）を前記ボイラ本体（３）に供給
   する二次空気ダクト（１５）とを備えた石炭焚ボイラの
   一次空気温度制御装置であって、一端を前記空気予熱器
   （７）の燃焼排ガスダクト（５）出口側に他端を前記空
   気予熱器（７）の二次空気ダクト（１５）出口側に夫々
   接続したガス再循環ダクト（１７）と、該空気予熱器出
   口側ガス再循環ダクト（１７）に配設した開閉バルブ
   （１７ａ）及び循環ファン（１７ｂ）とを備えたことを
   特徴とする石炭焚ボイラの一次空気温度制御装置。