JPS5813A - 複数のボイラ−のガス調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 化石燃料例えば石灰の燃焼により生ずる煙道ガスから飛
散灰を除く一般的な系は電気集じん機による系である。

しかし、硫黄含有量が１９６以下の石炭をボイラー中で
燃焼する際、当然生匠する二酸化硫黄（ＳＯ，）が、飛
散灰の固有抵抗を、電気集じん機が効率的に機能できる
レベｌｖ（大約５　Ｘ　ｌ　Ｏ”　オーム・ｃＩＩ）ま
で減少させるのに充分であることは滅多にない。

上記のことｔさらに敷延すると、１も以ｆから約６＊ｉ
で変動する石灰の実質的全硫黄量は、石灰の燃焼中に二
酸化硫黄（Ｓｏ！　）に酸化し、その二酸化硫黄の１な
いし５ｇ６はさらに酸化して三酸化硫黄となる。典型的
には、煙道ガスが燃焼後冷却するにつれ、七〇三酸化硫
黄成分は同伴湿気と結合して硫酸（Ｈ，８０□）１−生
成し、この硫酸は飛散灰微粒子上に凝縮する。飛散灰微
粒子上に凝縮する硫酸は通常その微粒子の電気固有抵抗
を決定する・かくして、低硫黄分の石灰をボイラー中で
燃焼する場合には、比較的少量の硫酸が生ずるに過ぎず
、従って、飛散灰の電気固有抵抗は相対的に高い。従っ
て、低硫黄分の石灰を燃焼する場合には、電気集じん機
の果しん効率は大幅に低下するが、特に低下が著しいの
は、その集じん機が、通常、晋通の煙道出口温度（すな
わち、２５０ないし３２０’Ｆ）に相当する温度で煙道
ガスを受は入れるように設計されている場合である・ 固有抵抗の高い飛散灰を電気集じん機によシ除去する間
Ｍｔ−解決しようとして別の系が囲発されてきた。その
ような系の例では、高温用集じん機、拡張型低温用集じ
ん機、濾過集じん装置、あるいは煙道ガス状１１１１１
節が利用されてきた。多くの場合、煙道ガス状態調節を
用いることが、信頼性、効率、値段、空間条件および融
通性の点で最も満足すべき解決法であることが経験によ
ってわかってきた０ 煙道ガス状態調節系の場合では、米国特許第３９９３４
２９号に記載されたタイプのガス状ｍ調節手段並びに方
法が圧倒的上首尾であることがわかってきた。これらの
そして他の系では、調節した徽少量の二酸化硫黄を、ボ
イラーと電気集じん機の闇にある煙道ガスの流れに注入
して、飛散灰の表面固有抵抗が、その集じん優により飛
散灰を効率的に除去するのに望ましい範囲内に来るよう
にする。

米国特許第３９９３４２９号に記載されたタイプの煙道
ガス状ＷＡｍＩ′ｉ系が適切に機能するのには、いろい
ろの操作パラメーターが重要であることが経験でわかっ
てきた。本発明Ｖｃｖ！！接な関係のあるそのような特
＆には次のようなものがある。

１、二酸化硫黄ガスは、それが生成してから化学反応剤
として注入されるまで、その露点（約５００″Ｆ・）以
上の温度に保持されなければならない・ガス温か排出以
前に実質的に５００）以下に下がるならば、凝縮とその
結果硫酸の生成が排出以前に起シ、今度はその硫酸がい
ろいろの有害な影響、例えば腐蝕、望ましくない化学反
応、プロセスの故障などを生ずる。

２、万一停電あるいは系の運転休止の場合には、パージ
やシャットダウンの技術を適切に維持して、残留する系
ガスの凝縮並びに、結果的に有害な影響と重大な健康上
の危険を及ぼす三酸化ｆｉＩｔ黄の逆流〔万一実際に系
が運転されている場合〕を避けなければならない。

３、系の容積、流れおよび圧力バラメーターを一定ＫＩ
Ｉ＆持しなければならない。

米国特許第３９９３４２９号に記載されたタイプの多数
の近代的商業系あるいは開発系は上述した操作パラメー
ターを満足させる手段を採用してきた。しかし一般に、
三酸化硫黄の注入によシ煙道ガスを状態調節する系の装
置で従来成功したものは１対１方式に基づくものであっ
た。

すなわちより具体的にいえば、単一ボイラーから生ずる
煙道ガスを処理する単−系に基づくものであった。

ピークの要求が許す場合には、コスト、作業能率、メイ
ンテナンスおよび空間についての考慮から、多数のボイ
ラーから生ずる煙道ガスを状態調節する単−系を利用す
ることを優先してさしつかえない。従来それにもかかわ
らず、上述の操作パラメーター（並びに複数作業で明か
になる追加パラメーター、例えば調節混合物の注入が適
切であるように配分すること、適当なバイパス装置など
）ｔ−上首尾に実現する多煙道方式による調節用三酸化
硫黄糸の装置の開発は、安全にして効率的および適切な
一？シ方ではうま〈実施されなかった。

多数のボイラーからのガスを状ｗＡ調節するための単一
の三酸化硫黄による煙道ガス調節系がらな夛、かつ適当
な制御装置、バルブおよびバイパス装置を含む末完＃！
Ａにより、上述の操作パラメーターが達成される。さら
に、上記特許に記載されたタイプの単−系／単一ボイラ
ー配置の概念１に適合させる問題が解決され、あるいけ
少なくとも大幅に軽減される。

従って、本発明の一つの主要目的は、多数のボイラー用
の単一の原料ガス状態調節系を提供することである。

本発明のいま一つの目的は、一つの煙道にフィードする
その系の部分のパージあるいはＶヤットダウン条汁ｔ−
提供する一方、同時にまた一つ以上の他の煙道に適当な
調節用混合物を供給する適当な手段を含むような８を提
供することである。

本発明のさらにいま一つの目的は、系内の三酸化硫黄ガ
スの有害な影響を防止するため、その系の全部あるいは
いかなる部分をも適当な温度および／あるいは圧力に維
持する選択的に操作できる手段を提供することである。

本発明のこれらおよび他の目的並びに長所は次の説明と
図面を読めばよシ容易に明らかとなるであろう。図面は
本発明の原理に従って組立てられ、かつ作動する煙道ガ
ス状ＷＡ調節系の略図である。

図において、一般に１０では、本発明の原理に従って組
立てられかつ作動する煙道ガス状態調節系が示される。

当該技術分野の熟練者であれば、一般に煙道ガス状１Ｉ
ｉｉ１１節系は高度に複雑な系からなり、その系は通常
、化石燃料〔主として石炭〕燃焼ボイラーから発生する
煙道ガスの流れに同伴する飛散灰微粒子の二酸化硫黄に
よる状態調節に適合したものであるが、必ずしもそれに
限定され九ものでないことを認めるであろう。三酸化硫
黄による状態調節は、煙道ガスの流れが電気集じん４Ｉ
Ｖｃ本る前に完了され、従って、通常の電気集じん技術
を用いて飛散灰の電気集じん機による除去を高める。こ
こでは説明の目的のため、ここに示す態様は、右脚燃焼
ボイラーから発生するガス流の三酸化硫黄による状態調
節を目的としたものである。しかし、この具体的な説明
のための態様は本発明の範囲を不当に制限する目的のも
のではない。

本発明の煙道ガス状塾調節糸ｌＯは□、二つのボイラー
１２と１２’として示される複数個のボイラーから生ず
る煙道ガス流を選択的に処理するため、単−系ｌＯから
三酸化硫黄調節混合物１に提供するように組立てられ、
またそのように作妨する。系ｌＯは部分的には、空気取
り入れファン１４、このファンは好ましくは定速ファン
であり、またその入口は導入導管１６ｔ−介して外気に
連通している基ファン１４と硫黄バーナー２０の間を連
通ずる導管１８Ｉ４管１８内部に配置した可変温度１次
ヒーター２２におよび図示する如く、硫黄バーナー２０
と接触コンバーター２６の間を連通する導管２４とから
なる。５［には、コンバーター２６は単位で運転される
集合体中に組み込まれていてもよいことに注意すべきで
あるが、ここでは、はっきりさせる目的で、略図には導
管２４がある。

系１０にはさらに、導管３０を介して硫黄バーナー２０
と連通している液状硫黄貯蔵タンク２８がある。比例ポ
ンプ３２を導管３０の内部に配置して、液状硫黄をタン
ク２８から導管３０を経てバーナー２０に送り込む助け
としている。

適当な制御装置、例えば略図で示したミクロプロセッサ
ーコントロール３４は、ボイラーセンサー３８から電線
３６を介してボイラー負荷Ｖグナルを受けて、液状硫黄
をバーナー２０に配送するのを選択的に調整する。この
調整の助けとなるために、マイクロプロセッサ−コント
ロール３４は、燃焼しつつある石炭の既知の硫黄含有量
に比例して硫黄の流れをコントロールするように適当に
プログラム化されている。

上に記載した糸１０の部分は従来技術分野で通常良く知
らルており、米国特許第３９９３４２９号に充分記載さ
れている。概して、その部分は導管１８に外気を供給す
るファン１４ｔ−駆動させることにより働き、その際バ
ーナー２０の運転囲始中、突気は大約８００ないし８５
０″Ｆの温度に加熱される。加熱空気は次いで硫黄バー
ナー２０に送られてその内部温度を上昇させ、その結果
ポンプ３２でバーナー２０に送られつつある液状硫黄の
点火がおこる。点火した硫黄は迅速に酸化して、例えば
容積で５優の二酸化硫Ｒを含有する二酸化硫黄／！気気
合合物生ずる。

この二酸化硫黄／空気混合物は次いで接触コンバーター
２６に達してここで三酸化硫黄を生ずる。この三酸化硫
黄はボイラー煙道ガスの状態調節のため、次の工程でそ
のガスの流れの中に注入さ九る・二酸化硫黄をボイラー
煙道ガスの流れに注入する具体的手段は適当な装置であ
ればいかなるものであってもよい。例えば、米国特許第
４１７９０７１号に充分記載されている工業的二酸化Ｒ
＊ガス注入試験機が挙げられる。

糸ｌＯにはさらにバーナー２０の出口側に隣接するセン
サー４０がある。センサー４０はバーナー出口の混合物
の温度を検出し、このジグ＋７’ｔ’を線４２ｔ−介し
てミクロプロセッサーコントロール３４に送ル。コント
ローＡ’３４ｄセンサー４０からのシグナルに応答して
そのシグナルを電線４４を介して一次ヒーター２２に送
るようにプログラム化されており、このシグナルに合わ
せてヒーターは選択的に調整されて、バーナー２０から
のガス流の発生温度を、接触コンバーター２６の効率的
運転にとっての最通温度に調整する。

本発明は上述した如き系の既知部分を、多数のボイラー
を同時および選択的に三酸化硫黄で状態調節することに
適合させるための装置並びに方法に主として向けられて
いるので、そのような既知部分をこれ以上説明すること
は、当該技術の熟練者が本発明を充分理解するのには不
必要である。従って、上述した要素のこれ以上の説明並
びにその操作および相互作用については、具体的に米国
特許第３９３３４２９−Ｉｔおよび同第４１７９０７１
号を参照する。

接触コンバーター２６で発生する三酸化硫黄／空気混合
物は導管４６を通り弁付き調節導管４８に至り、ここか
らは二酸化硫黄／空気混合物は、ボイラー１２と１２′
のそれぞれの導管と導管４８の間を間隔をあけて連通ず
る直接供給導管５０と選択的に連通している。

系ｌＯはさらに、熱風バイパス副系５２からなり、その
バイパス副系は導管１８（−次ヒーター２２と硫黄バー
ナー２０との中間で）とバイパス導管５３の間を連通す
るティクオフ導管５４からなる。あとで説明する如く、
バイパス副系５２は、弁付き調節導管４８と協力して、
単一の煙導ガス状態調節系１０から同時にあるいは選択
的にボイラー１２と１２’を状態調節するための手段並
びに方法ｔ−提供する。

バイパス空気収り入れファン５６は外気とバイパス導１
１５３の入口との間を連通ずる。導管５３の他端はバイ
パス導管部分５８と６０の連結点で二叉に分れる。４管
部分５８と６０各々は弁付き調節導管４８の軸方向１１
１！部とそれぞれ連通する。バイパスヒーター６２は、
ファン５６と導管５３の分岐噛の中間で導管５３中に配
置される。過当な一方チェツキ弁６４ｔ−導管５３と５
４中に配置してその中を通る空気の上流方向えの流れす
なわち逆流を防止する。

糸１０の選択的操作が完全であるように多数のり斐調節
ダンパーあるいはパルプ６８が調節導管４Ｂの内部に配
置される。例えば：１、ボイラー１２と１２′のうちの
１方からの排気ガスは、他方のボイラーｆＶヤツトダウ
ンするか、あるいはそれと連通している系１０の部分が
パージされつつある闇に、状１／！Ａ調節することがで
きる。

２、ボイラー１２と１２′の両方からの排気ガスは、童
が同じあるいは同じでなくても、同時に状態調節するこ
とができる。

３、パージは、両ボイラー１２と１２′に対するＶヤッ
トダウンあるいは運転休止のために、系１０の聡ての開
運部分で同時に完了できる・説明した如く、四つのパル
プ６８を次の如く弁付き導管４８中に配置する：導管４
８と隣接する直接供給導管５０の各それぞれの端との闇
にパルプ６８をつける。そして各それぞれの直接供給導
管５０と、導管４６と弁付き導管４８との接合点との間
にパルプ６６を収り付ける。

導管４６と４８の接合点の谷側にある対をなすパルプ６
８は例えば電、１ｊ７０によって適当に電気的に連結さ
れていて、対をなすパルプ６８の一方が開いていれば、
他方が閉じるという風に操作することができる。パルプ
６８の一連の操作のためのシグナルは、そのパルプ６８
といかなる過当な方法で、例えば電［７２ｔ−経由して
連通していてもよいマイクロプロセッサ−コントローｌ
し３４により与えられる。線７２はさらに、導管４６と
４８の接合点に最も隣接する）（ルプ６８にもシグナル
を伝達して、そのバルブ関口部の比例的開口を調節する
ことができ、かくして、ボイラー１２と１２’の排気ダ
クトに向けられつつあるガス状態調節用混合物の容積を
選択的Ｖｃｍ節できることが注目される。

ＡＩＯにはさらに、上述した対をなしたパルプ６８の中
間にセンサー７４があって、これら地域における導ｆ４
８中のガスの温度を測定する。センサー７４からの温度
シグナルは電線７６にヨリマイクロプロセッサ−コント
ロール３４にフィードされる。そのようなシグナルの同
化に応答して、マイクロプロセッサ−コントロール３４
は、前述の電＄４４、およびコントロール３４とバイパ
スヒーター６２を連通ずる追加電線７８を介して、ヒー
ター２２と６２の適当な調節、開始あるいは停止を指示
することができる。

上に述べた如き配置では、糸１０は次のような方法で操
作できる。

１、状態調節混合物がボイラー１２と１２’の両方に必
要な場合。

ａ、バイパスファン５６とバイパスヒーター６２は運転
しない。

ｂ、調節導管４８の両端に隣接するパルプ６８を閉じ、
導管４６と４８の接合点に隣接するパルプ６８を開ける
。

Ｃ０系１０は一般に、前述した米国特許第３９９３４２
９号で図２に関して説明したと全く同様に働くが、ただ
し、多数のボイラ−からの煙道ガスが単−調Ｓ系によシ
同時に状態調節される点が異なる。さらに、万一ボイラ
ー１２と１２″のうちの一方がその煙道ガスのために他
方のボイラーとは異なる状態ｍ綿混合物を必要とする場
合には、導管４６と４８の接合点に隣接するそれぞれの
パルプ６８ｔ−，マイクロプロセッサ−コントロール３
４からの適当なりグナルを介して選択的にかつ無関係に
調節することができる。

２、ｍ節用混合物がボイラー１２と１２′の一方だけに
必要な場合。

直、万一パージの必要がない場合には（すなわち、ボイ
ラーがしばらく休止してい友か、あるいは稼動している
がしばらく状態調節を必要としなかつ九場合）、系１０
の操作は本質的には粂ｆＩｔ−１で上記したとおりであ
るが、次だし、導管４６と４８の接合点と、状態調節し
ていないバーナーに通ずる導管５０との中間のパルプ６
８を閉じる点が異なる。さらに、万−系ｌＯが正の系の
場合には、状態調節していないボイラーから系１０への
極めて有害な煙道ガスの逆ｆＪｔを防止するため、パイ
バスファン５６全運転しなければならないのか、あるい
は適当な一方チェツキ弁（簡明のために図示せず）を導
管４８内部で各パルプ６８とそれぞれ隣接する導管５０
の中間に配置してもよいのいずれかである。

ｂ、万一バージが必要で（すなわち、二酸化硫黄と他の
極めて有害なガスの系の部分をきれいにするために）、
そして例えばボイラー１２が状態調節を必要としない場
合には、導管部分５８に隣接するパルプ６８を開き、従
ってこれと連結している他のパルプ６８を閉じる。その
ような運転では、状態調節した加熱空気はヒーター２２
から流れて、ライン５４，５３．５８を通り、そこから
ライン５４の１部を通シ、次いでそれぞれのライン５０
を通シ、さらに試除機（図示ぜず〕を通ってボイラーの
ダクトに入る。

もし系ｌＯが正の系であるなら、その場合−次ｙアン１
４により供給される空気の流れが充分でなければ、マイ
クロプロセッサーハバイパスファン５６を運転させるた
め適当なシグナルを送るであろう、かくして、恐らく３
０分のパージサイクルにより、系１０の運転していない
部分が二酸化硫黄の露点（すなわち、５００ないし５５
０′″？）以上の適当な温度に維持されて、硫酸の生成
とその結果生ずる有害な影響（すなわち、安全と健康に
対する危険、コンバーターとファンの損傷、試練射出ノ
ズルの閉塞など〕が防止されるであろう。それぞれのセ
ンサー７４は適当な場所でパージ空気の温度を絶えず検
出し、もしセンサー７４が、パージ流れの温度が二酸化
硫黄の一点以下に下りつつあるということを指示するシ
グナルを発するならば、マイクロプロセッサ−コントロ
ール３４＃−ｉバイパスヒーター６２を運転させ、また
ヒーター２２１に輛ないそしてそれにより適切な温度ｔ
−ｍ持するに充分な温度で働かせる。

Ｃ，パージに続いて、系１０を上記の条１２　（ｂｌか
ら９に汁２（ａ）の系に切す替える。

３、停［あるいは全ボイラーの突然の操業停止がある場
合。

ａ、万一停電の場合には、補助発電機（図示せず）でバ
イパス系５２を運転する。かくして、バイパスファン５
６とバイパスヒーター６２が直ちに運転され、そして、
バイパス糸５２全体、両導管５０およびそれ用の各試＠
機が普通上記条件２で示したやり方でパージされるよう
に、パルプ６８の運転が過当にそｆＬｖｃ続く。

ｂ、停電でなくて全ボイラーが万一操業停止する場合は
、糸１０の運転は本質的には上記条件２に記載したとお
りであるが、ただし、対をなしたパルプ６８が２対とも
、両ボイラー１２と１２’へのパージ流れを許容するよ
うに運転される点が異なる。

ここに記載した態様は、本発明の原理に従って構成され
た三酸化硫黄ガスによる状Ｉ！Ｉ調節系の現在好ましい
態様である。しかし、後で説明する特許１１１１求の範
囲により定義される本発明の範囲から逸脱することなく
、当該技術の熟練者によりここに記載した態様に各檜変
更がなされ得ることを理解すべきである０例えば、手前
の緊急および／あるいはバックアップバルブを、要求さ
れる場合導管内部に挟入してもよい（すなわち、可変調
節ダンパーあるいはバルブ６６を導管５０に配置する）
１本発明の原理は、空気加熱器と接触コンバーターを利
用する別のタイプの三酸化硫黄注入系にも同様に適用で
きる；空気のパージ流れを、三酸化硫黄状態調節混合物
が冷導管５０とそれ用の隣接試験機を通って送り込まれ
るに先立ち、その導管５０と試験機を加熱するのに利用
してもよい嘔過当な協力装置とパルプ装置を用いて、バ
イパスヒーター６２とバイパスファン５６を次のような
考えで、すなワチ、多少の操作シグナルをマイクロプロ
セッサ−コントロール３４に供給゛できる二重の能力で
ヒーター２２とファン１４を利用するという考えで、雀
くことができる（すなわち、手動のパッチ式インプット
のためにセンサー３８が省略できる）；その他である。

【図面の簡単な説明】 添付図面は本発明の原理に従って組立てられかつ作動す
る煙道ガス状態調節装置の略図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．２２気を加熱する加熱器手段と、前記加熱器手段の
   第１部分で加熱された空気の第１流を状匙ｍ節して二酸
   化硫黄混合物を製造し、次いでこの混合物を接触コンバ
   ーターを通して三酸化ｋＩｔＪｌＫ′状ｓ５１調節用混
   合物とする手段を持つ三酸化硫黄状態調節装置において
   、多数の独立した注入部分（その各々は多数の独立し次
   ボイラー煙道ガス流の一つと連流している）。その三酸
   化ｆｉＩｔＲ状ｆｉ１ｍ節混合物を前記注入部分を通し
   て選択的に送り込むための送り込み手段；前記加熱器手
   段で加熱された空気の状惑未調節パージ流ｆｔ’ｉそれ
   全パージするために、その三酸化ｆ７１ｔ黄状急調節混
   合物が前記独立した注入部分を通ってもはや送り込まれ
   なくなった後、所定期間の間前記注入部分の各一つを通
   して選択的に送り込ｔｒためのパージ手段；および前記
   空気の／（−ジ流れを実質的に全期間にわたって二酸化
   硫黄の露点以上の温度に維持するための手段からなる装
   置。 ２、前記空気のｇ６１流の少なくとも１ｓが、前記系の
   通常運転の少なくとも１部分の間前記空気のパージ流れ
   であるような風に、前記空気の第１流と連通する導管手
   段を追加的に含む特許請求の範囲第１項に記載の三酸化
   硫黄状ＷＡ調節装置。 ３、前記加熱器手段が前記第１加熱器部分に無関係な第
   ２加熱Ｆａ部分を含み、また前記維持用手段が少なくと
   もｌｓ分、前記第２加熱器部分を含む特許請求の範囲第
   ２項に記載の三酸化硫黄状態調節装置。 ４、前記加熱器手段が前記第１加熱器部分に無関係な第
   ２Ｗ熱器部分を含み、また前記維持用手段が少なくとも
   １部分、前記第２加熱器部分を含む特ＩｆＩ−請求の範
   囲第１項に記載の三酸化硫黄状態調節装置。 ５、前記注入部分に隣接して、前記空気のパージ流れの
   温度を検出するように働くセンサー手段、および前記セ
   ンサ一手段に応答して、前記第２加熱器部分を選択的に
   運転させる調節手段を含む特許請求の範囲第４項に記載
   の三酸化硫黄状Ｓ１節装置。 ６、前記第２加熱器部分によシ生ずる温度が９涙である
   特ｅ１１ｉｉ氷の範囲第５項に記載の三酸化硫黄状１１
   ｍ節装置。 ７、前記系の運転中その系内の正圧を維持する手段を追
   加的に含む特許ｔｉｌｔ末の範囲第１項に記載の二酸化
   硫賞状！１１節装置。 ８、前記送り込み手段が、前記状態調節混合物の割合を
   変えて前記注入部分に選択的にそれぞれ送り込むように
   操作できる特許請求の範囲第１項に記載の三酸化硫黄状
   Ｓ１節装置・９、前記送り込み手段並びにパージ手段が
   次のような風に、すなわち、少なくともパージ期間の闇
   、前記全欠のパージ流れが前記独立した注入部分のそれ
   ぞれ一つに向けられる場合、そこに向けられる二酸化硫
   黄軟跡調節混合物の流れが中断されるような風に操作が
   できる特許請求の範囲第１項に記載の三酸化硫黄状態調
   節装置。 １０、　　マイクロプロセッサ−コン）０−Ａ４ｆ’５
   １−追加的に含み、また前記送り込み手段、前記パージ
   手段およびパージ流れ維持用の前記手段総てが前記マイ
   クロプロセッサ−コントロールから選択的にコントロー
   〃される特許請求の範囲第１項に記載の三酸化硫黄状態
   調節装置。