CN102449400A - 锅炉 - Google Patents

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Abstract

即使在将炼铁厂的生产过程中产生的副产气体作为混烧用的燃料使用而增加混烧率的情况下，也能够运用配置在脱氮装置的下游侧的电集尘装置，不必提高配置在脱氮装置的下游侧的空气预热器、管道等的耐压强度，能够抑制制造成本的增加。锅炉(1)具有燃烧室(2)、省煤器(3)、脱氮装置(4)和空气预热器(5)，并构成为能够将在炼铁厂的生产过程中产生的副产气体作为混烧用的燃料投入到燃烧室(2)，该锅炉具有：旁通脱氮装置(4)的旁通管道(11)；旁通挡板(12)，设置于旁通管道的途中，用于开闭旁通管道(11)内的流路；以及控制器(13)，在混烧率低于规定值时，全闭旁通挡板(12)，在混烧率为规定值以上时，全开旁通挡板(12)。

Description

锅炉
技术领域
本发明涉及一种锅炉，该锅炉具有用于去除在燃烧室内产生的锅炉排气中的NOx的脱氮装置。
背景技术
作为具有用于去除在燃烧室内产生的锅炉排气中的NOx的脱氮装置的锅炉，已知例如专利文献1所公开的锅炉。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2009-166013号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在将专利文献1所公开的锅炉设置在例如炼铁厂并将在炼铁厂的生产过程中产生的副产气体(高炉气、转炉气等)作为混烧用的燃料投入到锅炉的燃烧室内的情况下，在燃烧室内产生的锅炉排气随着混烧率的增加而增加。因此，必须随着混烧率的增加而提高用于诱导(吸引)锅炉排气并将其送出(排出)到烟囱的诱导通风机的转速(输出)，结果，诱导通风机的入口处的气流压降低，低于电集尘装置的运用下限值，从而存在无法运用(运转)电集尘装置的危险。
另外，必须提高配置在脱氮装置的下游侧的空气预热器、电集尘装置、管道等的耐压强度以能够承受诱导通风机的入口处的气流压的降低，从而也存在制造成本增加的问题。
本发明是鉴于上述问题而完成的，提供一种锅炉，将在炼铁厂的生产过程中产生的副产气体作为混烧用的燃料使用，即使在混烧率增加的情况下也能够运用配置在脱氮装置的下游侧的电集尘装置，无需提高配置在脱氮装置的下游侧的空气预热器、管道等的耐压强度，能够抑制制造成本的增加。
用于解决问题的手段
本发明为了解决上述课题而采用以下的手段。
本发明的第一方式是一种锅炉，具有燃烧室、省煤器、脱氮装置和空气预热器，并构成为能够将在炼铁厂的生产过程中产生的副产气体作为混烧用的燃料投入到所述燃烧室，该锅炉具有：旁通所述脱氮装置的旁通管道；旁通挡板，设置于所述旁通管道的途中，用于开闭所述旁通管道内的流路；以及控制器，在混烧率低于规定值时，全闭所述旁通挡板，在混烧率为规定值以上时，全开所述旁通挡板。
根据上述本发明的第一方式的锅炉，在混烧率低于规定值时，即NOx浓度高时，锅炉排气不通过旁通管道而通过脱氮装置被脱氮，在混烧率为规定值以上时，即NOx浓度低时，锅炉排气通过管路(流路)阻力小的旁通管道而被导向下游侧。
由此，即使在将炼铁厂的生产过程中产生的副产气体作为混烧用的燃料使用而增加了混烧率时，也能够确保位于空气预热器的下游侧的诱导通风机的入口处的气流压为规定值以上，能够运用配置于空气预热器的下游侧的电集尘装置，并且，能够使用具有与以往同样程度的耐压强度的空气预热器、管道等，从而能够抑制制造成本的增加。
本发明的第二方式的火力发电设备，具有上述锅炉、电集尘装置、诱导通风机、汽轮机、发电机和烟囱。
根据上述本发明的第二方式的火力发电设备，在混烧率低于规定值时，即NOx浓度高时，锅炉排气不通过旁通管道而通过脱氮装置被脱氮，在混烧率为规定值以上时，即NOx浓度低时，锅炉排气通过管路(流路)阻力小的旁通管道而被导向下游侧。
由此，即使在将炼铁厂的生产过程中产生的副产气体作为混烧用的燃料使用而增加了混烧率时，也能够确保位于空气预热器的下游侧的诱导通风机的入口处的气流压为规定值以上，能够运用配置于空气预热器的下游侧的电集尘装置，并且，能够使用具有与以往同样程度的耐压强度的空气预热器、电集尘器、管道等，从而能够抑制制造成本的增加。
本发明的第三方式是一种锅炉的运转方法，该锅炉具有燃烧室、省煤器、脱氮装置、空气预热器、旁通所述脱氮装置的旁通管道、以及设置于该旁通管道的途中并用于开闭所述旁通管道内的流路的旁通挡板，该锅炉构成为能够将在炼铁厂的生产过程中产生的副产气体作为混烧用的燃料投入到所述燃烧室，在所述锅炉的运转方法中，在混烧率低于规定值时，全闭所述旁通挡板，在混烧率为规定值以上时，全开所述旁通挡板。
根据上述本发明的第三方式的锅炉的运转方法，在混烧率低于规定值时，即NOx浓度高时，锅炉排气不通过旁通管道而通过脱氮装置被脱氮，在混烧率为规定值以上时，即NOx浓度低时，锅炉排气通过管路(流路)阻力小的旁通管道而被导向下游侧。
由此，即使在将炼铁厂的生产过程中产生的副产气体作为混烧用的燃料使用而增加了混烧率时，也能够确保位于空气预热器的下游侧的诱导通风机的入口处的气流压为规定值以上，能够运用配置于空气预热器的下游侧的电集尘装置，并且，能够使用具有与以往同样程度的耐压强度的空气预热器、管道等，从而能够抑制制造成本的增加。
本发明的第四方式是一种火力发电设备的运转方法，该火力发电设备具有锅炉、电集尘装置、诱导通风机、汽轮机、发电机和烟囱，所述锅炉具有燃烧室、省煤器、脱氮装置、空气预热器、旁通所述脱氮装置的旁通管道、以及设置于所述旁通管道的途中并用于开闭所述旁通管道内的流路的旁通挡板，该锅炉构成为能够将在炼铁厂的生产过程中产生的副产气体作为混烧用的燃料投入到所述燃烧室，在所述火力发电设备的运转方法中，在混烧率低于规定值时，全闭所述旁通挡板，在混烧率为规定值以上时，全开所述旁通挡板。
根据上述本发明的第四方式的火力发电设备的运转方法，在混烧率低于规定值时，即NOx浓度高时，锅炉排气不通过旁通管道而通过脱氮装置被脱氮，在混烧率为规定值以上时，即NOx浓度低时，锅炉排气通过管路(流路)阻力小的旁通管道而被导向下游侧。
由此，即使在将炼铁厂的生产过程中产生的副产气体作为混烧用的燃料使用而增加了混烧率时，也能够确保位于空气预热器的下游侧的诱导通风机的入口处的气流压为规定值以上，能够运用配置于空气预热器的下游侧的电集尘装置，并且，能够使用具有与以往同样程度的耐压强度的空气预热器、电集尘器、管道等，从而能够抑制制造成本的增加。
发明效果
根据本发明的锅炉，即使在将炼铁厂的生产过程中产生的副产气体作为混烧用的燃料使用而增加混烧率的情况下，也能够运用配置在脱氮装置的下游侧的电集尘装置，不必提高配置在脱氮装置的下游侧的空气预热器、管道等的耐压强度，从而能够抑制制造成本的增加。
附图说明
图1是具备本发明的一实施方式的锅炉的火力发电设备的概略系统图。
图2是表示图1所示的旁通挡板的开闭状态、诱导通风机的入口处的气流压和混烧率的关系的图表。
图3是表示图1所示的旁通挡板的开闭状态、NOx浓度和混烧率的关系的图表。
具体实施方式
下面参照图1对本发明的一实施方式的锅炉进行说明。图1是具备本实施方式的锅炉的火力发电设备的概略系统图。
如图1所示，本实施方式的锅炉1具有燃烧室2、省煤器(Economizer)3、脱氮装置4和空气预热器(Air Pre-Heater)5。另外，本实施方式的火力发电设备20具有锅炉1、电集尘装置(ElectrostaticPrecipitator)6、诱导通风机(Induced Draft Fan)7、汽轮机(未图示)、发电机(未图示)和烟囱8。
脱氮装置4是如下装置：将氨混合到在燃烧室2内产生并从省煤器3送出的包括NOx的锅炉排气中，使之通过催化剂层，将NOx分解成无害的氮和水。
图1中的符号9、10分别是用来测定排气中的NOx浓度的NOx计。
另外，燃烧室2、省煤器3、空气预热器5、电集尘装置6、诱导通风机7、汽轮机、发电机、烟囱8均采用与以往相同的设备，因此，在此省略说明。
在本实施方式的锅炉1中，设有旁通(绕过)脱氮装置4的旁通管道11，在旁通管道11的途中设有用于开闭旁通管道11内的流路的旁通挡板12。旁通挡板12在控制器13的作用下动作，控制器13基于BFG(Blast Furnace Gas，高炉气)混烧率(参照图2和图3)而动作。
另外，在用于将从省煤器3送出的锅炉排气导入到脱氮装置4的管道14的途中，在NOx计9的下游侧、连接着旁通管道11的上游端的分支点15的上游侧，设有用于将从省煤器3送出的锅炉排气的一部分导入到燃烧室2的管道16。在管道16的途中设有未图示的GMF(GasMixing Fan：气体混合通风机)，从GMF送出的锅炉排气与燃烧用空气一起被再次投入到燃烧室2内。
如图2所示，控制器13将燃烧室2从重油专烧(BFG混烧率0％)切换到重油与BFG(炼铁厂的高炉中产生的燃料气体(高炉气))的混烧，BFG混烧率提高，直到诱导通风机7的入口处的气流压成为例如电集尘装置6的运用下限值+0.5kPa(在本实施方式中为到BFG混烧率32％)为止使旁通挡板12全闭，而当诱导通风机7的入口处的气流压成为电集尘装置6的运用下限值+0.5kPa后使旁通挡板12全开。
另一方面，控制器13在将燃烧室2从重油与BFG的混烧切换到重油专烧时，BFG混烧率降低，直到诱导通风机7的入口处的气流压在例如使旁通挡板12全闭时能够确保电集尘装置6的运用下限值+0.8kPa(在本实施方式中为到BFG混烧率29％)为止使旁通挡板12全开，而在使旁通挡板12全闭时若能确保电集尘装置6的运用下限值+0.8kPa，则使旁通挡板12全开。
另外，在全闭旁通挡板12时，由于从省煤器3送出并到达分支点15的锅炉排气的全量通过脱氮装置4，所以，如图3所示，运用(运转)脱氮装置4。也就是说，将氨喷雾到脱氮装置4内。
另一方面，在全开旁通挡板12时，BFG混烧率高而NOx浓度并不高(NOx浓度比限制值(例如130ppm)低大约35ppm左右)，所以，如图3所示，停止脱氮装置4的运转。也就是说，停止向脱氮装置4内进行氨喷雾。
在此，BFG混烧率是指BFG在投入到燃烧室2内的燃烧(重油和BFG)中所占的比例，被基于卡路里而算出。另外，BFG每1Nm3的卡路里为大约800kcal。
根据本实施方式的锅炉1，在混烧率低于规定值(例如在从重油专烧切换为重油与BFG的混烧、BFG混烧率提高时为32％，在从重油与BFG的混烧切换为重油专烧时、BFG混烧率降低的情况下为29％)时，即NOx浓度高时，锅炉排气不通过旁通管道11而通过脱氮装置4被脱氮，在混烧率为规定值以上时，即NOx浓度低时，锅炉排气通过管路(流路)阻力小的旁通管道11而被导向下游侧。
由此，即使在将炼铁厂的生产过程中产生的BFG作为混烧用的燃料使用而增加了混烧率时，也能够确保位于空气预热器5的下游侧的诱导通风机7的入口处的气流压为规定值(例如电集尘装置6的运用下限值+0.5kPa)以上，能够运用配置于空气预热器5的下游侧的电集尘装置6，并且，能够使用具有与以往同样程度的耐压强度的空气预热器5、管道14等，从而能够抑制制造成本的增加。
根据本实施方式的发明的火力发电设备20，在混烧率低于规定值(例如在从重油专烧切换为重油与BFG的混烧、BFG混烧率提高时为32％，在从重油与BFG的混烧切换为重油专烧时、BFG混烧率降低的情况下为29％)时，即NOx浓度高时，锅炉排气不通过旁通管道11而通过脱氮装置4被脱氮，在混烧率为规定值以上时，即NOx浓度低时，锅炉排气通过管路(流路)阻力小的旁通管道11而被导向下游侧。
由此，即使在将炼铁厂的生产过程中产生的副产气体(例如BFG)作为混烧用的燃料使用而增加了混烧率时，也能够确保位于空气预热器5的下游侧的诱导通风机7的入口处的气流压为规定值(例如电集尘装置6的运用下限值+0.5kPa)以上，能够运用配置于空气预热器5的下游侧的电集尘装置6，并且，能够使用具有与以往同样程度的耐压强度的空气预热器5、电集尘装置6、管道14等，从而能够抑制制造成本的增加。
另外，根据本实施方式的火力发电设备20，被设定成：在燃烧室2从重油与BFG的混烧切换为重油专烧时，BFG混烧率降低，诱导通风机7的入口处的气流压在例如使旁通挡板12全闭时能够确保电集尘装置6的运用下限值+0.8kPa，也就是说，诱导通风机7的入口处的气流压高于在从重油专烧切换为重油与BFG的混烧、BFG混烧率提高而将旁通挡板12从全闭操作为全开时的规定值(电集尘装置6的运用下限值+0.5kPa)。
由此，能够切实地防止诱导通风机7的入口处的气流压低于电集尘装置6的运用下限值，能够使设备整体的安全性提高。
而且，根据本实施方式的火力发电设备20，通过开放旁通管道11，锅炉排气能够通过管路(流路)阻力小的旁通管道11被导向下游侧。
由此，能够采用具有与以往相同程度的输出的诱导通风机7，能够避免诱导通风机7的大型化，能够抑制制造成本的增加。
根据本实施方式的锅炉1的运转方法，在混烧率低于规定值(例如在从重油专烧切换为重油与BFG的混烧、BFG混烧率提高时为32％，在从重油与BFG的混烧切换为重油专烧时、BFG混烧率降低时为29％)时，即NOx浓度高时，锅炉排气不通过旁通管道11而通过脱氮装置4被脱氮，在混烧率为规定值以上时，即NOx浓度低时，锅炉排气通过管路(流路)阻力小的旁通管道11而被导向下游侧。
由此，即使在将炼铁厂的生产过程中产生的BFG作为混烧用的燃料使用而增加了混烧率时，也能够确保位于空气预热器5的下游侧的诱导通风机7的入口处的气流压为规定值(例如电集尘装置6的运用下限值+0.5kPa)以上，能够运用配置于空气预热器5的下游侧的电集尘装置6，并且，能够使用具有与以往同样程度的耐压强度的空气预热器5、管道14等，从而能够抑制制造成本的增加。
根据本实施方式的火力发电设备20的运转方法，在混烧率低于规定值(例如在从重油专烧切换为重油与BFG的混烧、BFG混烧率提高时为32％，在从重油与BFG的混烧切换为重油专烧时、BFG混烧率降低时为29％)时，即NOx浓度高时，锅炉排气不通过旁通管道11而通过脱氮装置4被脱氮，在混烧率为规定值以上时，即NOx浓度低时，锅炉排气通过管路(流路)阻力小的旁通管道11而被导向下游侧。
由此，即使在将炼铁厂的生产过程中产生的副产气体(例如BFG)作为混烧用的燃料使用而增加了混烧率时，也能够确保位于空气预热器5的下游侧的诱导通风机7的入口处的气流压为规定值(例如电集尘装置6的运用下限值+0.5kPa)以上，能够运用配置于空气预热器5的下游侧的电集尘装置6，并且，能够使用具有与以往同样程度的耐压强度的空气预热器5、电集尘装置6、管道14等，从而能够抑制制造成本的增加。
另外，根据本实施方式的火力发电设备20的运转方法，被设定成：在燃烧室2从重油与BFG的混烧切换为重油专烧时，BFG混烧率降低，诱导通风机7的入口处的气流压在例如全闭旁通挡板12时能够确保电集尘装置6的运用下限值+0.8kPa，也就是说，诱导通风机7的入口处的气流压高于在从重油专烧切换为重油与BFG的混烧、BFG混烧率提高而将旁通挡板12从全闭操作为全开时的规定值(电集尘装置6的运用下限值+0.5kPa)。
由此，能够切实地防止诱导通风机7的入口处的气流压低于电集尘装置6的运用下限值，能够使设备整体的安全性提高。
而且，根据本实施方式的火力发电设备20的运转方法，通过开放旁通管道11，锅炉排气能够通过管路(流路)阻力小的旁通管道11被导向下游侧。
由此，能够采用具有与以往相同程度的输出的诱导通风机7，能够避免诱导通风机7的大型化，能够抑制制造成本的增加。
本发明并不局限于上述实施方式，在不脱离本发明的要旨的范围内可以进行各种变更、变形。
例如，在上述实施方式中，以重油与BFG的混烧作为一个具体例进行了说明，但本发明并不局限于此，也可以采用使煤气化的气体燃料、天然气或煤气(COG、焦炉气)来代替重油，也可以采用LDG(在炼铁厂的转炉中产生的转炉气(燃料气体))来代替BFG。LDG每1Nm3的卡路里为大约2000kcal。
另外，更优选：在位于脱氮装置4的上游侧、分支点15的下游侧的管道14的途中设置挡板(未图示)，用于在全开旁通挡板12时封闭管道14内的流路，在全闭旁通挡板12时打开管道14内的流路。
由此，在脱氮装置4停止运转时，能够切实防止锅炉排气流入脱氮装置4，能够防止由锅炉排气中所含的灰而导致的催化剂层的网眼堵塞。
而且，设置于旁通挡板12和管道14的途中的挡板并非仅在全开或全闭时使用，也可以适当地根据需要而在位于全开和全闭之间的中间位置处使用。
标号说明
1：锅炉
2：燃烧室
3：省煤器
4：脱氮装置
5：空气预热器
6：电集尘装置
7：诱导通风机
8：烟囱
11：旁通管道
12：旁通挡板
13：控制器
20：火力发电设备

Claims (4)

1.一种锅炉，具有燃烧室、省煤器、脱氮装置和空气预热器，并构成为能够将在炼铁厂的生产过程中产生的副产气体作为混烧用的燃料投入到所述燃烧室，其特征在于，该锅炉具有：
旁通所述脱氮装置的旁通管道；
旁通挡板，设置于所述旁通管道的途中，用于开闭所述旁通管道内的流路；以及
控制器，在混烧率低于规定值时，全闭所述旁通挡板，在混烧率为规定值以上时，全开所述旁通挡板。
2.一种火力发电设备，其特征在于，具有权利要求1所述的锅炉、电集尘装置、诱导通风机、汽轮机、发电机和烟囱。
3.一种锅炉的运转方法，该锅炉具有燃烧室、省煤器、脱氮装置、空气预热器、旁通所述脱氮装置的旁通管道、以及设置于该旁通管道的途中并用于开闭所述旁通管道内的流路的旁通挡板，该锅炉构成为能够将在炼铁厂的生产过程中产生的副产气体作为混烧用的燃料投入到所述燃烧室，所述锅炉的运转方法的特征在于，
在混烧率低于规定值时，全闭所述旁通挡板，在混烧率为规定值以上时，全开所述旁通挡板。
4.一种火力发电设备的运转方法，该火力发电设备具有锅炉、电集尘装置、诱导通风机、汽轮机、发电机和烟囱，所述锅炉具有燃烧室、省煤器、脱氮装置、空气预热器、旁通所述脱氮装置的旁通管道、以及设置于所述旁通管道的途中并用于开闭所述旁通管道内的流路的旁通挡板，该锅炉构成为能够将在炼铁厂的生产过程中产生的副产气体作为混烧用的燃料投入到所述燃烧室，所述火力发电设备的运转方法的特征在于，
在混烧率低于规定值时，全闭所述旁通挡板，在混烧率为规定值以上时，全开所述旁通挡板。
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