CN110195857A - 锅炉系统及锅炉系统的运转方法 - Google Patents

锅炉系统及锅炉系统的运转方法 Download PDF

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CN110195857A CN201910120959.1A CN201910120959A CN110195857A CN 110195857 A CN110195857 A CN 110195857A CN 201910120959 A CN201910120959 A CN 201910120959A CN 110195857 A CN110195857 A CN 110195857A
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上妻富明
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永富学
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本发明提供一种能够提高锅炉效率并进行高效率的运转的锅炉系统及锅炉系统的运转方法。锅炉系统具备:传送用空气供给管线;废气排出管线;空气预热器,其与传送用空气供给管线及废气排出管线分别连接,用于通过在废气排出管线中流动的废气对在传送用空气供给管线中流动的传送用空气进行预热;磨机装置,其设置于传送用空气供给管线;废气再循环管线,其从设置在废气排出管线中的空气预热器的下游侧的诱导通风机与脱硫装置之间分支,并连接于传送用空气供给管线中的空气预热器与磨机装置之间;及废气再循环量调整机构,其设置于废气再循环管线,能够调整在废气再循环管线中通过而再循环的再循环废气的流量。

Description

锅炉系统及锅炉系统的运转方法
技术领域
本发明涉及具备锅炉的锅炉系统,特别是涉及用于对燃料进行干燥及传送的一次空气(传送用空气)的温度调整。
背景技术
例如具备以煤为燃料的烧煤锅炉的锅炉系统具备用于将煤粉碎而得到煤粉等微粉的磨机装置,由磨机装置生成的微粉燃料通过向磨机装置供给的一次空气(传送用空气)经由煤粉管向锅炉(燃烧器)传送。煤含有水分,在干燥不充分的情况下在传送中途产生了水分冷凝时,可能会引起煤粉向煤粉管及磨机内部的固着、堵塞,或者可能会对燃烧性能造成影响。因此,以往,通过利用了锅炉的废气的热量的空气预热器(AH)对于向磨机装置导入的一次空气进行预先加热(预热),通过该预热后的空气使燃料干燥(例如,参照专利文献1~2)。更具体而言,向磨机装置供给一次空气的管线(管道)具有:用于产生通过AH预热后的一次空气(以下,称为热空气)的管线;产生由于绕过AH而未被AH预热的一次空气(以下,称为冷空气)的管线。并且,通过调整热空气的流量的热空气风门和调整冷空气的流量的冷空气风门的各自的开度控制,来调整热空气与冷空气的流量比例,将通过热空气与冷空气混合而成为所需温度的一次空气向磨机装置供给。
以往,上述的冷空气风门及热空气风门的各自的开度控制,为了能够适当地进行一次空气对煤的干燥,而以磨机装置的出口或入口处的一次空气的温度(磨机出口温度、磨机入口温度)成为恒定的情况为目标来进行。磨机装置的出口或入口处的一次空气的温度根据上述的煤等燃料中的水分量、向磨机装置的燃料的供给量、一次空气的供给量而变动。需要说明的是,关于煤中的水分量,根据煤种类而不同,通常,越是水分多的煤种类,则向磨机装置供给的一次空气温度越高。然而,例如在燃料中的水分减少时等需要降低向磨机装置供给的一次空气的温度时如果增大冷空气风门的开度,则绕过AH的冷空气的流量增加,AH中的换热量下降。因此,会产生锅炉效率的恶化或通过AH后的废气的温度上升。在通过AH后,废气在电吸尘装置(EP)或烟囱等后段设备中通过,但是在废气温度超过后段设备的设计温度的情况下,需要降低锅炉的负载进行运转,成为锅炉的有效的运转的妨碍。
针对这样的课题,在专利文献1中,为了能够使用改质褐煤等低品位煤,通过降低煤粉机出口的氧浓度,将从脱硫塔与烟囱之间的废气管道(废气排出管线)取出的废气向来自一次空气风扇(PAF)的空气添加而形成为混合气体之后,使该混合气体向经由GAH(AH)的传送气体管道(传送用空气供给管线)和绕过GAH的旁通传送气体管道分流,然后,将该混合气体向磨机供给。即,通过将废气排出管线中的脱硫塔出口与传送用空气供给管线中的绕行管线的上游侧连接的废气再循环管线,使含有废气的传送用空气向锅炉再循环。
需要说明的是,在专利文献2中,为了实现煤粉机运转时的NOx降低,并实现高挥发煤投煤开始及投煤停止前的煤粉机内的氧浓度的降低,而且实现煤粉机停止时的暖机,使废气再循环管线从废气排出管线中的脱硫装置的下游侧分支,并将废气再循环管线的另一端连接于煤粉机(磨机装置)的入口。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2013-019638号公报
【专利文献2】日本特开平5-187609号公报
发明内容
【发明的概要】
【发明要解决的课题】
然而,从锅炉效率改善的观点出发,在专利文献1中,对于通过AH预热之前的传送用空气,使更高温的废气(再循环废气)混合。因此,在通过空气预热器预热之前传送用空气的温度被升高,因此AH中的预热侧流体(废气)与受热侧流体(一次空气)的温度差缩小。由此,无法期待AH中的换热效率的改善,而且,也存在AH通过后的废气的温度比再循环废气的混合前(导入前)成为高温的可能性。而且,在脱硫塔(脱硫装置)为湿式的情况下,会使通过脱硫塔后的湿分多的废气再循环,废气中的湿分损失增加,因此锅炉效率恶化。当废气中的湿分多时,相应地,向磨机装置供给的传送用空气为了燃料干燥而需要成为高温,因此虽然可预估到冷空气的流量的降低产生的锅炉效率提高,但是由于废气中的湿分损失的增加引起的锅炉效率的恶化而被抵消,因此在整体上预估不到锅炉效率的改善。
鉴于上述的情况,本发明的至少一实施方式目的在于提供一种能够提高锅炉效率并进行高效率的运转的锅炉系统。
【用于解决课题的方案】
(1)本发明的至少一实施方式的锅炉系统具备:
传送用空气供给管线,其用于供给向锅炉传送燃料的传送用空气;
废气排出管线,其用于将通过所述锅炉的内部的所述燃料的燃烧而产生的废气向外部排出;
空气预热器,其与所述传送用空气供给管线及所述废气排出管线分别连接,用于通过在所述废气排出管线中流动的所述废气对在所述传送用空气供给管线中流动的所述传送用空气进行预热;
磨机装置,其设置于所述传送用空气供给管线,用于将向所述锅炉供给的所述燃料粉碎;
废气再循环管线,其从设置在所述废气排出管线中的所述空气预热器的下游侧的诱导通风机与脱硫装置之间分支,并连接于所述传送用空气供给管线中的所述空气预热器与所述磨机装置之间;及
废气再循环量调整机构,其设置于所述废气再循环管线,能够调整在所述废气再循环管线中通过而再循环的再循环废气的流量。
根据上述(1)的结构,锅炉系统将通过空气预热器后的在废气排出管线中流动的废气即被诱导通风机升压后的废气的一部分(再循环废气)在废气再循环量调整机构的调整下,经由废气再循环管线向传送用空气供给管线中的空气预热器的下游再循环。即,再循环废气向不通过空气预热器而供给到磨机装置那样的位置再循环(合流)。废气在废气排出管线中的空气预热器的下游侧流动期间,成为比通过空气预热器预热后的向磨机装置供给时的传送用空气低的温度。由此,通过使更低温的再循环废气与向磨机装置供给时的传送用空气合流,能够使合流后的传送用空气的温度下降。因此,通过再循环废气,不使冷空气的流量增大,而能够使向磨机装置供给时的传送用空气的温度下降,能够避免(抑制)锅炉效率的下降并使磨机装置的入口或出口处的传送用空气的温度下降。
另外,再循环废气的压力由诱导通风机升高,因此能够实现废气再循环量调整机构对再循环废气的流量的调整的容易化,并且在废气再循环量调整机构包含对再循环废气进行压力输送的风扇的情况下,通过提高再循环废气的压力,能够降低该风扇的动力。
此外,如上所述,在使磨机装置的入口或出口处的传送用空气的温度下降时,能够避免(抑制)空气预热器中的与废气换热的空气量的减少,因此能够防止废气温度超过废气排出管线中的空气预热器的后段设备的设计温度那样的事态。因此,能够防止为了避免超过后段设备的设计温度而降低负载地使锅炉运转这样的事态的产生,能够进行高效率的锅炉的运转。
(2)在若干的实施方式中,以上述(1)的结构为基础,
所述锅炉系统还具备绕行管线,该绕行管线将所述传送用空气供给管线中的所述空气预热器的上游侧与下游侧连接,用于使所述传送用空气绕过所述空气预热器而流动,
所述废气再循环管线从所述废气排出管线中的所述空气预热器的下游侧分支,并连接在所述传送用空气供给管线中的所述空气预热器与所述磨机装置之间或所述绕行管线。
根据上述(2)的结构,废气再循环管线将废气排出管线中的空气预热器的下游侧与传送用空气供给管线中的空气预热器的下游侧或绕行管线连接。废气在废气排出管线中的空气预热器的下游侧流动期间,温度比在空气预热器中被预热的传送用空气(热空气)与由于在绕行管线中流动而未被空气预热器预热的传送用空气(冷空气)的合流后的传送用空气下降。由此,通过使更低温的再循环废气与上述的合流后的传送用空气合流,能够使向磨机装置供给时的传送用空气的温度下降,起到与上述(1)同样的效果。
(3)在若干的实施方式中,以上述(2)的结构为基础,
所述锅炉系统还具备冷空气量调整机构,该冷空气量调整机构设置于所述绕行管线并能够调整在所述绕行管线中流动的所述传送用空气的流量,
在通过所述废气再循环量调整机构经由所述废气再循环管线向所述传送用空气供给管线供给所述再循环废气的情况下,所述冷空气量调整机构的开度被向闭侧调整。
根据上述(3)的结构,在再循环废气被导入传送用空气供给管线时,冷空气量调整机构的开度比再循环废气的导入前减小。通过再循环废气能够降低向磨机装置供给时的传送用空气的温度,因此即使相应地减少冷空气的流量也能够使传送用空气的温度下降。由此,在上述的情况下通过使冷空气的流量减少,能够利用再循环废气使向磨机装置供给时的传送用空气的温度下降,并增大在空气预热器中与废气换热的传送用空气的流量。因此,能够进一步提高锅炉效率,并且能够使在废气排出管线中的空气预热器的下游侧设置的后段设备中流动的废气的温度进一步下降。
(4)在若干的实施方式中,以上述(1)~(3)的结构为基础,
所述锅炉系统还具备对所述废气再循环量调整机构的开度进行控制的废气再循环量控制装置。
根据上述(4)的结构,通过废气再循环量控制装置对废气再循环量调整机构的开度进行控制,由此能够自动地调整在废气再循环管线中通过的再循环废气的流量。
(5)在若干的实施方式中,以上述(4)的结构为基础,
所述废气再循环量控制装置基于向所述磨机装置供给的所述燃料的水分含有量,控制所述废气再循环量调整机构的开度。
根据上述(5)的结构,废气再循环量调整机构的开度基于燃料的水分含有量(每单位重量的水分量等)来调整。即,当燃料的水分含有量减少时,为了防止由于传送用空气G1的热量而燃料F的干燥过度进展引起的起火等,需要使传送用空气的磨机入口温度或磨机出口温度下降,基于燃料的水分含有量来判定这样的状况。并且,例如,如果不增大能够调整在绕行管线中流动的冷空气的流量的冷空气量调整机构的开度等而使废气再循环量调整机构为开状态,则通过经由废气再循环管线导入的再循环废气,不使通过空气预热器预热的热空气的流量下降,而能够使向磨机装置供给时的传送用空气的温度下降。因此,能够防止锅炉效率的下降或空气预热器的下游侧的废气的温度上升。
(6)在若干的实施方式中,以上述(4)~(5)的结构为基础,
所述锅炉系统具备:
热空气量调整机构,其设置在所述空气预热器的下游侧的所述传送用空气供给管线与所述绕行管线的连接部和所述空气预热器之间,能够调整通过所述空气预热器预热后的热空气的流量;
冷空气量调整机构,其设置于所述绕行管线,能够调整在所述绕行管线中流动的所述传送用空气的流量;
温度计测机构,其检测所述磨机装置的出口温度及入口温度中的至少一方的温度;及
冷热开度决定装置,其基于通过所述温度计测机构检测到的所述温度,决定所述热空气量调整机构及所述冷空气量调整机构的开度,
所述废气再循环量控制装置基于所述冷热开度决定装置决定的所述冷空气量调整机构的开度即决定开度,来控制所述废气再循环量调整机构的开度。
根据上述(6)的结构,废气再循环量调整机构的开度基于冷空气量调整机构的决定开度来控制。具体而言,在冷空气量调整机构的决定开度为规定的开度阈值以上时,或者冷空气量调整机构的决定开度从之前的开度增大规定的开度变化阈值以上时等,废气再循环量调整机构被设为开状态。由此,能够避免冷空气量调整机构的开度(决定开度)较大变化的情况,并通过再循环废气使向磨机装置供给时的传送用空气的温度下降。
(7)在若干的实施方式中,以上述(4)~(6)的结构为基础,
所述锅炉系统还具备氧传感器,该氧传感器设置在所述传送用空气供给管线中的比连接所述废气再循环管线的连接部靠下游侧的位置,
所述废气再循环量控制装置基于所述氧传感器的计测值来控制所述废气再循环量调整机构的开度。
向磨机装置供给时的传送用空气含有的氧浓度根据再循环废气的流量而下降,但是当由于再循环废气的流量变得过大而氧浓度过度下降时,存在燃烧器中的燃烧变得不稳定的可能性。
根据上述(7)的结构,再循环废气的流量基于通过氧传感器计测的计测值来调整。具体而言,再循环废气的流量在避免低于燃烧器中的燃烧稳定进行所需的氧量的下限值的范围内进行控制。由此,能够防止燃烧器中的燃烧变得不稳定的情况,能够防止由于氧浓度的不足而燃烧器的不点火的发生等燃烧变得不稳定的情况。
(8)在若干的实施方式中,以上述(1)~(7)的结构为基础,
所述锅炉系统还具备:
燃烧用空气供给管线,其用于将所述燃料燃烧用的燃烧用空气向所述锅炉供给;
空气总量调整机构,其能够调整包括在所述空气预热器中与所述废气换热的所述传送用空气及所述燃烧用空气在内的总空气的流量;及
废气流量取得机构,其取得从所述锅炉向所述废气排出管线排出的所述废气的流量,
所述总空气的流量基于通过所述废气流量取得机构取得的所述废气的流量来调整。
一般而言,当在锅炉内流动的气体量增加时,蒸汽温度上升。通常,锅炉以蒸汽温度成为恒定的方式运转,但是当在锅炉内流动的气体量增加再循环废气的量时,相应地蒸汽温度上升。
根据上述(8)的结构,由在空气预热器中与废气换热的传送用空气及燃烧用空气构成的总空气的流量基于从锅炉排出的废气的流量来调整。由此,在向磨机装置供给时的传送用空气的流量增加了再循环废气的流量的情况下,将从空气总量调整机构(例如,FDF)压入的总空气的流量减少该增加量,由此不用以使锅炉内的蒸汽温度成为恒定的方式通过喷雾装置对蒸汽进行冷却,而能够将锅炉内的蒸汽温度控制为恒定。而且,与在锅炉内流动的气体量增加再循环废气的量的情况相比,通过废气的流量的降低而相应地能够减小废气的热的总量,因此能够使空气预热器中的换热后的废气的温度下降,并能够降低舍弃的热的量。因此,能够提高锅炉效率。
(9)本发明的至少一实施方式的锅炉系统的运转方法中,
所述锅炉系统具有:
传送用空气供给管线,其用于供给向锅炉传送燃料的传送用空气;
废气排出管线,其用于将通过所述锅炉的内部的所述燃料的燃烧而产生的废气向外部排出;
空气预热器,其与所述传送用空气供给管线及所述废气排出管线分别连接,用于通过在所述废气排出管线中流动的所述废气对在所述传送用空气供给管线中流动的所述传送用空气进行预热;
绕行管线,其将所述传送用空气供给管线中的所述空气预热器的上游侧与下游侧连接,用于使所述传送用空气绕过所述空气预热器而流动;
磨机装置,其设置于所述传送用空气供给管线,用于将向所述锅炉供给的所述燃料粉碎;
废气再循环管线,其从设置在所述废气排出管线中的所述空气预热器的下游侧的诱导通风机与脱硫装置之间分支,并连接于所述传送用空气供给管线中的所述空气预热器与所述磨机装置之间或所述绕行管线;及
废气再循环量调整机构,其设置于所述废气再循环管线,能够调整在所述废气再循环管线中通过而再循环的再循环废气的流量,其中,
所述锅炉系统的运转方法包括如下步骤:基于向所述磨机装置供给的所述燃料的水分含有量、能够调整在所述绕行管线中流动的所述传送用空气的流量的冷空气量调整机构的开度、设置在所述传送用空气供给管线中的比连接所述废气再循环管线的连接部靠下游侧的位置的氧传感器的计测值中的至少一个,来控制所述废气再循环量调整机构的开度。
根据上述(9)的结构,起到与上述(5)~(7)的至少一个同样的效果。
(10)在若干的实施方式中,以上述(9)的结构为基础,
所述锅炉系统还具有:
燃烧用空气供给管线,其用于将所述燃料燃烧用的燃烧用空气向所述锅炉供给;
空气总量调整机构,其能够调整包括在所述空气预热器中与所述废气换热的所述传送用空气及所述燃烧用空气在内的总空气的流量;及
废气流量取得机构,其取得从所述锅炉向所述废气排出管线排出的所述废气的流量,
所述锅炉系统的运转方法还包括如下步骤:基于通过所述废气流量取得机构取得的所述废气的流量来调整所述总空气的流量。
根据上述(10)的结构,起到与上述(8)同样的效果。
【发明效果】
根据本发明的至少一实施方式,能提供一种能够提高锅炉效率并能够进行高效率的运转的锅炉系统。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的具备废气再循环管线及废气再循环量调整机构的锅炉系统的概略图。
图2是表示本发明的一实施方式的具备废气再循环管线及废气再循环量调整机构的锅炉系统的运转方法的流程图。
图3是表示本发明的一实施方式的具备废气再循环管线及废气再循环量调整机构的锅炉系统的运转方法的流程图,是基于废气的流量来调整总空气的流量的流程图。
【符号说明】
1 锅炉系统
12 再循环量控制装置
14 冷热开度决定装置
2 锅炉
22 燃烧器
3 空气预热器
4 磨机装置
6 废气再循环量调整机构
61 流路开闭机构
62 再循环废气诱导风扇(GRF)
71 热空气量调整机构
72 冷空气量调整机构
81 一次空气鼓风机(PAF)
82 空气总量调整机构(FDF:压入鼓风机)
84 诱导通风机(IDF)
85 脱硫装置
91 第一氧传感器
92 流量计
93 温度计测机构
94 废气流量取得机构
95 第二氧传感器
F 燃料
G1 传送用空气
G2 燃烧用空气
Ga 总空气
Ge 废气
Gb 冷空气
Gh 热空气
Gr 再循环废气
L1 传送用空气供给管线
L1a 煤粉管
L2 燃烧用空气供给管线
Lb 绕行管线
Le 废气排出管线
Lr 废气再循环管线
Ca 冷空气合流部(L1与Lb的连接部)
Ce 废气合流部(L1与Lr的连接部)
具体实施方式
以下,参照附图,说明本发明的若干的实施方式。但是,作为实施方式而记载的或附图所示的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等不是将本发明的范围限定于此,只不过是说明例。
例如,“在某方向上”、“沿着某方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或“同轴”等的表示相对的或绝对的配置的表现不仅严格地表示这样的配置,而且也表示具有公差、或者能得到相同功能的程度的角度或距离而相对地位移的状态。
例如,“相同”、“相等”及“均质”等的表示事物相等的状态的表现不仅严格地表示相等的状态,而且也表示公差、或者能得到相同功能的程度之差存在的状态。
例如,四边形形状或圆筒形状等的表示形状的表现不仅表示在几何学上严格的意义下的四边形形状或圆筒形状等形状,而且也表示在得到相同效果的范围内包含凹凸部或倒角部等的形状。
另一方面,“具备”、“具有”、“配备”、“包含”或“有”一构成要素这样的表现并非是排除其他的构成要素的存在的排他性的表现。
图1是本发明的一实施方式的具备废气再循环管线Lr及废气再循环量调整机构6的锅炉系统1的概略图。锅炉系统1是具备锅炉2的系统,如图1所示,具备与锅炉2连接的传送用空气供给管线L1及废气排出管线Le、空气预热器3、磨机装置4、废气再循环管线Lr、废气再循环量调整机构6。需要说明的是,如图1所示,锅炉系统1可以还具备绕行管线Lb。以下,锅炉2作为例如以煤为燃料F的烧煤锅炉(烧煤粉锅炉)进行说明。但是,本发明没有限定为本实施方式。例如,在其他的若干的实施方式中,锅炉2可以是例如以生物燃料等煤以外的固体燃料为燃料F的锅炉2。
以下,关于锅炉系统1具备的上述的结构,使用图1进行说明。
传送用空气供给管线L1是用于向锅炉2传送燃料F的传送用空气G1(一次空气)的供给用的管道,传送用空气G1在传送用空气供给管线L1的内部流通而向锅炉2供给。如图1所示,通常,将用于使燃料F燃烧的燃烧用空气G2(二次空气)向锅炉2供给用的燃烧用空气供给管线L2(管道)与传送用空气供给管线L1一起连接于锅炉2,传送用空气供给管线L1以从该燃烧用空气供给管线L2分支的方式设置。并且,传送用空气G1的流量(每单位时间的空气的量。以下相同。)及燃烧用空气G2的流量的合计(总空气Ga的流量)由压入鼓风机(以下,称为FDF82:Forced Draft Fan)控制,该压入鼓风机设置在比燃烧用空气供给管线L2与传送用空气供给管线L1的分支位置靠上游侧的位置。而且,传送用空气G1的流量由设置于传送用空气供给管线L1的一次空气鼓风机(以下,称为PAF81:Primary Air Fan)控制,通过FDF82压入的总空气Ga的流量中的一部分由PAF81导向传送用空气供给管线L1。
在图1所示的实施方式中,上述的总空气Ga的流量由FDF82控制,以使对于锅炉2的内部的空气比(实际的燃烧空气量相对于理论空气量之比)进行计测用的第一氧传感器91(O2传感器)的计测值成为恒定(恒定范围)(空气比恒定控制)。需要说明的是,在本实施方式中,第一氧传感器91设置于废气排出管线Le(后述)中的空气预热器3(后述)的上游。在其他的若干的实施方式中,第一氧传感器91可以为锅炉2的内部,在空气预热器3采用了没有从空气侧向气体侧的泄漏的钢管式空气预热器等的情况下,可以为废气排出管线Le中的空气预热器3(后述)的下游。
另外,在图1所示的实施方式中,上述的传送用空气G1的流量由PAF81控制,以使对于在后述的热空气量调整机构71或冷空气量调整机构72的开度控制下向磨机装置4(后述)供给的流量进行计测的流量计92的计测值能够成为设定值(设定范围)。该设定值根据锅炉2的输出指令值来决定。更详细而言,根据锅炉2的输出指令值,来决定从磨机装置4(后述)向锅炉2供给的燃料F(微粉燃料)的量,并以能够将这样决定的燃料F的量向锅炉2适当地传送的方式,根据该燃料F的量也决定传送用空气G1的流量。需要说明的是,在本实施方式中,流量计92设置在传送用空气供给管线L1中的、将绕行管线Lb(后述)的下游侧的端部连接的连接部(以下,适当称为冷空气合流部Ca)与磨机装置4之间。在其他的若干的实施方式中,流量计92只要能够适当地计测传送用空气G1的流量即可,也可以设置在例如将磨机装置4(后述)与锅炉2连接的煤粉管L1a等其他的位置。
废气排出管线Le是将由于锅炉2的内部的燃料F的燃烧而产生的废气Ge向外部(系统外)排出用的管道,废气Ge在废气排出管线Le的内部流通而向外部排出。如图1所示,通常,在废气排出管线Le设置诱导通风机(以下,称为IDF84)或环境装置(例如,从废气除去氮氧化物的脱硝装置、除去煤尘的吸尘器、除去硫氧化物的脱硫装置85等),由此,废气Ge被无害化而从烟囱(未图示)向外部排出。
并且,在锅炉2中,通过将经由传送用空气供给管线L1的燃料F(煤粉)及传送用空气G1的混合气、经由燃烧用空气供给管线L2的燃烧用空气G2经由燃烧器22等向锅炉2的内部的燃烧室吹入而进行燃烧。通常,在锅炉2的内部设置用于回收废气Ge的热量的过热器、再热器、节煤器等换热器(未图示),由此,在它们的内部流通的水等流体与废气Ge之间进行换热,生成蒸汽。然后,废气Ge通过废气排出管线Le经由烟囱向锅炉系统1的外部排出。
空气预热器3是分别连接于传送用空气供给管线L1及废气排出管线Le,通过在废气排出管线Le中流动的废气Ge,对于在传送用空气供给管线L1中流动的传送用空气G1进行预热用的换热器。锅炉2的燃料F(在本实施方式中为煤)等具有根据种类(煤种类)或降雨而含有的水分量不同这样的性质。并且,在水分量多的情况下,由于在传送中途产生的水分冷凝,存在上述的煤粉向煤粉管L1a及磨机装置4的内部的固着或堵塞产生的可能性或对燃烧性能造成影响的可能性。因此,通过空气预热器3对传送用空气G1预先加热(预热),通过温度被升高的传送用空气G1产生的热量使燃料F干燥。在图1所示的实施方式中,在空气预热器3上,除了传送用空气供给管线L1及废气排出管线Le之外,还连接有燃烧用空气供给管线L2,由此,通过在废气排出管线Le中流动的相对高温的废气Ge,将相对低温的传送用空气G1及燃烧用空气G2同时预热。
绕行管线Lb是将传送用空气供给管线L1中的空气预热器3的上游侧与下游侧连接,用于使传送用空气G1绕过空气预热器3地流动的管道,是与上述的空气预热器3一起用于调整传送用空气G1的温度的结构。如上所述,传送用空气G1通过空气预热器3而升温,但是传送用空气G1的温度过高时,由于燃料F的干燥过度进展而存在产生起火的可能性等。因此,通过将绕行管线Lb设置于传送用空气供给管线L1,生成由于在绕行管线Lb中通过而未被空气预热器3预热的传送用空气G1(以下,称为冷空气Gb)和未向绕行管线Lb流动而在传送用空气供给管线L1中原封不动地流动从而被空气预热器3预热的传送用空气G1(以下,称为热空气Gh),来调整使空气预热器3预热的传送用空气G1的流量。并且,通过使冷空气Gb与热空气Gh在上述的冷空气合流部Ca处合流混合,来进行传送用空气G1的温度的调整。
更详细而言,可以将能够调整在绕行管线Lb中流动的传送用空气G1的流量的冷空气量调整机构72(例如风门)设置于绕行管线Lb,通过冷空气量调整机构72来调整冷空气Gb的流量,由此来调整冷空气Gb与热空气Gh合流之后的合流后的向磨机装置4(后述)供给时的传送用空气G1的温度。或者,如图1所示,可以将能够调整向磨机装置4供给时的传送用空气G1的流量或热空气Gh的流量的热空气量调整机构71(例如风门)与冷空气量调整机构72一起设置于传送用空气供给管线L1中的磨机装置4的上游侧,通过调整热空气量调整机构71或冷空气量调整机构72的开度的至少一方,来调整合流后的传送用空气G1的温度。由此,以使传送用空气G1的磨机装置4(后述)的入口侧的温度(磨机入口温度)或出口侧的温度(磨机出口温度)收敛于能够防止水分冷凝或起火等的异常的规定的温度范围的方式调整传送用空气G1的温度。
在图1所示的实施方式中,将热空气量调整机构71设置在传送用空气供给管线L1中的上述的冷空气合流部Ca与空气预热器3之间,并在磨机装置4(后述)的入口或出口的至少一方设置温度计等温度计测机构93(93u、93d),进行基于温度计测机构93的计测值(磨机入口温度或磨机出口温度的至少一方)的上述的开度调整。更具体而言,上述的开度调整通过后述的冷热开度决定装置14以温度计测机构93的计测值成为恒定的情况为目标,决定热空气量调整机构71或冷空气量调整机构72的开度来进行。
磨机装置4是将向锅炉2供给的燃料F粉碎用的装置,设置于传送用空气供给管线L1。向磨机装置4供给煤(燃料F),通过磨机装置4粉碎后的煤粉(微粉)在煤粉管L1a中由传送用空气G1传送,由此向锅炉2(燃烧器22)供给。需要说明的是,从磨机装置4向锅炉2供给的微粉燃料(燃料F)的量根据锅炉2的输出指令值来决定。
并且,具备上述的结构的锅炉系统1如上所述,以使传送用空气G1的磨机入口温度或磨机出口温度收敛于规定的温度范围的方式进行控制。例如,在绕行管线Lb中流动的冷空气Gb由于未被空气预热器3预热而仍保持温度低的状态(例如常温),具有对热空气Gh进行冷却的效果。由此,例如在燃料F的水分量减少时等,为了防止燃料F的起火等而需要使传送用空气G1的温度下降,通过增加冷空气Gb的流量而传送用空气G1的温度能够下降。然而,当通过增大冷空气量调整机构72的开度来增加冷空气Gb的流量时,相应地热空气Gh的流量减少。当热空气Gh的流量减少时,空气预热器3中的换热量相应地减少,因此使废气Ge的热回收量降低(热损失的增加),从而使锅炉效率恶化。而且,当热回收量降低时,通过空气预热器3后的废气Ge的温度相应地在具有高的温度的状态下向下游流动,但是在该废气Ge的温度超过在废气排出管线Le中的空气预热器3的下游侧设置的后段设备(IDF84或脱硫装置85等)的设计温度的情况下,需要降低锅炉2的负载地运转等,成为用于高效率地使锅炉2运转的运转控制的限制。
因此,锅炉系统1除了上述的结构之外,还具备文章开头的废气再循环管线Lr和废气再循环量调整机构6。废气再循环管线Lr是从废气排出管线Le中的空气预热器3的下游侧设置的诱导通风机(IDF84)与脱硫装置85之间分支,并连接于传送用空气供给管线L1中的空气预热器3与磨机装置4之间或绕行管线Lb的管道。而且,废气再循环量调整机构6是设置于废气再循环管线Lr的、能够调整在废气再循环管线Lr中通过而再循环的再循环废气Gr的流量的机构。即,废气再循环管线Lr将废气排出管线Le中的IDF84与脱硫装置85之间和传送用空气供给管线L1或绕行管线Lb连接,利用废气再循环量调整机构6来调整在废气再循环管线Lr中通过而向传送用空气供给管线L1导入(合流)的废气Ge(再循环废气Gr)的流量。
IDF84的下游侧的废气Ge的压力通过IDF84提高,因此与从IDF84的上游侧使废气再循环管线Lr分支相比,能够提高再循环废气Gr的压力。由此,在废气再循环量调整机构6包含上述的GRF62而构成的情况下,即使用于对GRF62的再循环废气Gr进行压力输送的动力与从IDF84的上游侧使废气再循环管线Lr分支的情况相比减少,也能够向传送用空气供给管线L1适当地导入再循环废气Gr。
另外,如图1所示,通过将废气再循环管线Lr从传送用空气供给管线L1中的IDF84与脱硫装置85之间分支,与从脱硫装置85的下游侧使废气再循环管线Lr分支的情况相比,能够将高压的再循环废气Gr向废气再循环管线Lr导入。而且,在脱硫装置85为湿式的情况下,与使通过湿式的脱硫装置85后的废气Ge再循环相比,能够使水分量的含有量少的废气Ge再循环,因此能够防止再循环废气Gr含有的湿分引起的锅炉效率的恶化。
更详细而言,废气再循环量调整机构6包括例如风门或手动阀、自动阀等流路开闭机构61。由此,如果通过使废气再循环量调整机构6为闭状态而将由废气再循环管线Lr形成的流路关闭,则再循环废气Gr不再向传送用空气供给管线L1导入。而且,如果通过使废气再循环量调整机构6为开状态而将上述的流路打开,则与其开度相应的流量的再循环废气Gr向传送用空气供给管线L1导入。需要说明的是,使废气再循环量调整机构6为闭状态是使开度为最小,例如在废气再循环量调整机构6为风门时等,即使为闭状态,在废气再循环量调整机构6中通过的流量也可以存在。
在图1所示的实施方式中,废气再循环量调整机构6由流路开闭机构61和诱导再循环废气Gr的再循环废气诱导风扇(以下,称为GRF62)构成。再循环废气Gr的流通的可否由流路开闭机构61控制,再循环废气Gr的流量由流路开闭机构61及GRF62控制。而且,废气再循环管线Lr连接在上述的冷空气合流部Ca与磨机装置4之间。但是,本发明没有限定为本实施方式。在与废气再循环量调整机构6相关的其他的若干的实施方式中,在再循环废气Gr的压力充分高时等,废气再循环量调整机构6也可以仅由流路开闭机构61构成。而且,在关于废气再循环管线Lr连接的位置的其他的若干的实施方式中,废气再循环管线Lr可以连接在冷空气合流部Ca与空气预热器3之间,也可以连接于绕行管线Lb。在其他的若干的实施方式中,可以将上述的实施方式组合。
即,在废气排出管线Le中的空气预热器3的下游侧,废气Ge的温度比热空气Gh与冷空气Gb的混合后的传送用空气G1的温度降低。因此,通过使经由废气再循环管线Lr导入的再循环废气Gr在上述那样的位置与传送用空气G1合流,能够利用再循环废气Gr实现在冷空气合流部Ca中通过的传送用空气G1的更低温化。在一例中,IDF84与脱硫装置85之间的废气Ge的温度为100℃左右,相对于此,在上述的冷空气合流部Ca中通过之后的传送用空气G1的温度为300℃左右,通过使这样的相对高温的传送用空气G1与相对低温的再循环废气Gr混合,能够使传送用空气G1的磨机入口温度下降为200℃左右。
因此,在需要降低传送用空气G1的磨机入口温度或磨机出口温度的情况下,例如若通过人手或再循环量控制装置12(后述)使废气再循环量调整机构6的开度比0大地打开(开状态),则通过将再循环废气Gr向传送用空气供给管线L1导入而能够降低传送用空气G1的磨机入口温度或磨机出口温度。由此,即便不增大冷空气量调整机构72的开度而增加冷空气Gb的流量,也能够使传送用空气G1的磨机入口温度或磨机出口温度下降。
而且,即使如上所述导入再循环废气Gr,在空气预热器3中与废气Ge换热的传送用空气G1及燃烧用空气G2的合计的流量也不会减少。通过再循环废气Gr的导入而向磨机装置4供给的传送用空气G1的流量增加,因此虽然存在与再循环废气Gr的导入流量相应地通过PAF81而减少传送用空气G1的情况,但是由于PAF81而减少的流量向燃烧用空气G2转移,成为空气预热器3中的换热的对象。如上所述,通过PAF81压力输送的传送用空气G1的一部分向绕行管线Lb分流,因此并不是其全部在空气预热器3中通过。然而,当这样的传送用空气G1向燃烧用空气G2转移时,其全部在空气预热器3中通过,因此在空气预热器3中与废气Ge换热的空气量反而增大。由此,不会降低空气预热器3的换热量而能够防止锅炉效率的下降。而且,由于不会降低空气预热器3中的换热量,因此在上述的后段设备中流动的废气Ge的温度也不会上升。
根据上述的结构,锅炉系统1使通过空气预热器3后的在废气排出管线Le中流动的废气Ge即通过IDF84升压后的废气Ge的一部分(再循环废气Gr)在废气再循环量调整机构6的调整下,经由废气再循环管线Lr向传送用空气供给管线L1中的空气预热器3的下游或绕行管线Lb再循环。即,再循环废气Gr向不通过空气预热器3而供给到磨机装置4那样的位置再循环(合流)。废气Ge在废气排出管线Le中的空气预热器3的下游侧流动期间,成为比在空气预热器3中被预热的传送用空气G1(热空气Gh)与由于在绕行管线Lb中流动而未被空气预热器3预热的传送用空气G1(冷空气Gb)的合流后的传送用空气G1低的温度。由此,通过使更低温的再循环废气Gr与上述的合流后的传送用空气G1合流,能够使合流后的传送用空气G1的温度下降。因此,通过再循环废气Gr不用使冷空气Gb的流量增大而能够使向磨机装置4供给时的传送用空气G1的温度下降,能够避免(抑制)锅炉效率的下降,并使磨机装置4的入口或出口处的传送用空气G1的温度下降。
另外,再循环废气Gr的压力被诱导通风机(IDF84)提高,因此能够实现基于废气再循环量调整机构6的再循环废气Gr的流量的调整的容易化,并且在废气再循环量调整机构6包含对再循环废气Gr进行压力输送的风扇的情况下,通过提高再循环废气Gr的压力,能够降低该风扇的动力。
另外,如上所述,在使磨机装置4的入口或出口处的传送用空气G1的温度下降时,能够避免(抑制)空气预热器3中的与废气Ge换热的空气量的减少,因此能够防止废气温度超过在废气排出管线Le中的空气预热器3的下游侧设置的后段设备的设计温度那样的事态。因此,能够防止为了避免超过后段设备的设计温度而降低负载使锅炉2运转这样的事态的产生,能够进行高效率的锅炉2的运转。
在若干的实施方式中,如图1所示,锅炉系统1还具备在绕行管线Lb设置的上述的冷空气量调整机构72。并且,在通过废气再循环量调整机构6经由废气再循环管线Lr向传送用空气供给管线L1供给再循环废气Gr的情况下,冷空气量调整机构72的开度被向闭侧调整。即,在将再循环废气Gr向传送用空气供给管线L1导入时,冷空气量调整机构72的开度比再循环废气Gr的导入前减小。通过再循环废气Gr能够降低向磨机装置4供给时的传送用空气G1的温度,因此相应地即便减少冷空气Gb的流量也能够使传送用空气G1的温度下降。由此,在上述的情况下通过减少冷空气Gb的流量,通过再循环废气Gr能够使向磨机装置4供给时的传送用空气G1的温度下降,并能够增大在空气预热器3中与废气Ge换热的传送用空气G1的流量。
另外,通常,向磨机装置4供给时的传送用空气G1的流量以能够适当地传送根据锅炉2的输出指令值而决定的向锅炉2的燃料供给量的方式决定,但是当经由废气再循环管线Lr向传送用空气供给管线L1供给再循环废气Gr时,向磨机装置4供给时的传送用空气G1的流量增大与再循环废气Gr的供给量相应的量。此时,为了使传送用空气G1的流量成为设定值,即使对热空气量调整机构71或设置于传送用空气供给管线L1的一次空气鼓风机(PAF81)进行控制而使传送用空气G1的流量减少,也如上所述,通过空气预热器3预热的燃烧用空气G2增大。由此,能够增大空气预热器3中的换热量,能够进一步提高锅炉效率。
根据上述的结构,能够进一步进行锅炉效率的提高,并且能够使在废气排出管线Le中的空气预热器3的下游侧设置的后段设备中流动的废气Ge的温度进一步下降。
在若干的实施方式中,如图1所示,上述的废气再循环管线Lr从在废气排出管线Le设置的诱导通风机(以下,IDF84)的下游侧分支。IDF84的下游侧的废气Ge的压力通过IDF84而升高,因此与从IDF84的上游侧使废气再循环管线Lr分支相比,能够提高再循环废气Gr的压力。由此,在废气再循环量调整机构6包含上述的GRF62而构成的情况下,即使GRF62的对再循环废气Gr进行压力输送用的动力比从IDF84的上游侧使废气再循环管线Lr分支的情况减少,也能够向传送用空气供给管线L1适当地导入再循环废气Gr。
在图1所示的实施方式中,废气再循环管线Lr从传送用空气供给管线L1中的IDF84与脱硫装置85之间分支。由此,与从脱硫装置85的下游侧使废气再循环管线Lr分支的情况相比,能够将高压的再循环废气Gr向废气再循环管线Lr导入。而且,在脱硫装置85为湿式的情况下,与使通过湿式的脱硫装置85后的废气Ge再循环相比,能够使水分量的含有量少的废气Ge再循环,因此能够防止再循环废气Gr含有的湿分引起的锅炉效率的恶化。
在其他的若干的实施方式中,废气再循环管线Lr可以从传送用空气供给管线L1中的脱硫装置85的下游侧分支。在这种情况下,在脱硫装置85为干式的情况下,与图1所示的实施方式同样,能够防止再循环废气Gr含有的湿分引起的锅炉效率的恶化,并能够使再循环废气Gr的压力成为更高压。需要说明的是,即使脱硫装置85为湿式,通过湿式的脱硫装置85后的废气Ge的温度也比通过干式的脱硫装置85后的废气的温度下降,因此能够期待进一步降低再循环废气Gr的合流后的传送用空气G1的温度的效果。由此,在其他的若干的实施方式中,废气再循环管线Lr可以从传送用空气供给管线L1中的湿式的脱硫装置85的下游侧分支。
根据上述的结构,在废气再循环管线Lr中使通过诱导通风机(IDF84)而升压后的废气Ge再循环。由此,能够实现废气再循环量调整机构6对再循环废气Gr的流量的调整的容易化。而且,在废气再循环量调整机构6包含对再循环废气Gr进行压力输送的风扇(GRF62)的情况下,再循环废气的压力升高,因此相应地能够降低该风扇的动力。
接下来,说明对废气再循环量调整机构6的开度进行控制的再循环量控制装置12。
在若干的实施方式中,上述的锅炉系统1还具备对废气再循环量调整机构6(流路开闭机构61)的开度进行控制的再循环量控制装置12。再循环量控制装置12由计算机构成,具备未图示的CPU(处理器)、ROM或RAM这样的存储器(存储装置)。并且,CPU按照向主存储装置载入的程序(废气再循环量控制程序)的命令进行动作(数据的运算等),由此生成用于控制废气再循环量调整机构6的开度的指令,通过向废气再循环量调整机构6发送而执行开度控制。具体而言,可以确认后述那样的控制执行条件是否满足,并且在控制执行条件满足的情况下,以使温度计测机构93的计测值成为目标值的方式通过反馈控制来控制废气再循环量调整机构6的开度。
需要说明的是,在图1所示的实施方式中,再循环量控制装置12与锅炉系统1具备的执行例如热空气量调整机构71及冷空气量调整机构72的控制等的其他的程序在相同的计算机上运行,但是在其他的若干的实施方式中,可以在与上述的其他的程序的运行不同的其他的计算机上单独运行。
根据上述的结构,通过利用再循环量控制装置12控制废气再循环量调整机构6的开度,能够自动地调整在废气再循环管线Lr中通过的热空气Gh的流量。
另外,上述的废气再循环量调整机构6的开度可以基于各种信息(控制执行条件),由再循环量控制装置12或人手调整。
例如,在若干的实施方式中,再循环量控制装置12基于向磨机装置4供给的燃料F的水分含有量(每单位重量的水分量等),来控制废气再循环量调整机构6的开度。即,当燃料F的水分含有量减少时,为了防止由于传送用空气G1的热量而燃料F的干燥过度进展引起的起火等,需要使传送用空气G1的磨机入口温度或磨机出口温度下降,因此基于水分含有量来判定这样的状况。并且,在需要使磨机入口温度或磨机出口温度下降的情况下,为了通过将比热空气Gh低温的再循环废气Gr向传送用空气供给管线L1供给来降低向磨机装置4供给的传送用空气G1的温度,而使废气再循环量调整机构6为开状态。
例如,在若干的实施方式中,在从之前的水分含有量下降的下降量为规定的水分下降量阈值以上时(水分含有量的下降量≥水分下降量阈值),可以使废气再循环量调整机构6为开状态。在其他的若干的实施方式中,在水分含有量为判断为需要使废气再循环量调整机构6为开状态的规定的水分量阈值以下时(水分含有量≤水分量阈值),可以使废气再循环量调整机构6为开状态。此时,可以根据燃料F的水分含有量的下降量与上述的水分下降量阈值的差异(差量)、或者水分含有量与上述的水分量阈值的差异(差量),差异越大则使开度越大。反之,在燃料F的水分含有量的下降量小于上述的水分下降量阈值时(水分含有量的下降量<水分下降量阈值)、或者水分含有量超过上述的水分量阈值时(水分含有量>水分量阈值),使废气再循环量调整机构6为闭状态。需要说明的是,燃料F的水分含有量通过将燃料F向磨机装置4供给之前等进行计测来取得,或者根据实时计测的锅炉系统1的运转数据对磨机装置4周围的热物质平衡进行计算来取得。
根据上述的结构,废气再循环量调整机构6的开度基于燃料F的水分含有量来调整。即,当燃料F的水分含有量减少时需要使传送用空气G1的磨机入口温度或磨机出口温度下降,基于燃料F的水分含有量来判定这样的状况。并且,例如,如果不增大能够调整在绕行管线Lb中流动的冷空气Gb的流量的冷空气量调整机构72的开度等而使废气再循环量调整机构6为开状态,则不使通过空气预热器3预热的热空气Gh的流量下降而能够使向磨机装置4供给时的传送用空气G1的温度下降。因此,能够防止锅炉效率的下降或空气预热器3的下游侧的废气Ge的温度上升。
在其他的若干的实施方式中,如图1所示,锅炉系统1具备上述的热空气量调整机构71、冷空气量调整机构72、及在磨机装置4的入口或出口的至少一方设置的温度计测机构93、基于通过温度计测机构93检测到的温度来决定热空气量调整机构71及冷空气量调整机构72的开度的冷热开度决定装置14。并且,再循环量控制装置12基于冷热开度决定装置14决定的冷空气量调整机构72的开度即决定开度,来控制废气再循环量调整机构6的开度。
例如,在若干的实施方式中,在上述的决定开度为规定的开度阈值以上时(决定开度≥开度阈值),可以使废气再循环量调整机构6的开度为开状态。在其他的若干的实施方式中,在冷空气量调整机构72的决定开度从之前的开度(决定开度的算出前的开度)增大规定的开度变化阈值以上时(决定开度-之前的开度≥开度变化阈值),可以使废气再循环量调整机构6的开度为开状态。此时,可以根据决定开度与开度阈值的差异(差量)、或者决定开度和之前的开度的差量与开度变化阈值的差异(差量),差异越大则使开度越大。反之,在决定开度小于上述的开度阈值,或者决定开度和之前的开度的差量小于开度变化阈值时(决定开度<开度阈值,或者决定开度-之前的开度<开度变化阈值),使废气再循环量调整机构6为闭状态。由此,能够避免冷空气量调整机构72的开度(决定开度)增大为规定以上的情况。需要说明的是,上述的开度变化阈值只要为0以上即可。
根据上述的结构,能够避免冷空气量调整机构72的开度(决定开度)较大变化的情况,并通过再循环废气使向磨机装置供给时的传送用空气的温度下降。
在其他的若干的实施方式中,如图1所示,锅炉系统1还具备设置在传送用空气供给管线L1中的比连接废气再循环管线Lr的连接部(废气合流部Ce)靠下游侧的位置的第二氧传感器95。并且,再循环量控制装置12基于第二氧传感器95的计测值来控制废气再循环量调整机构6的开度。向磨机装置4供给时的传送用空气G1包含的氧浓度根据再循环废气Gr(通常为几%)的流量而下降,但是当由于再循环废气Gr的流量变得过大而氧浓度过度下降时,燃烧器22中的燃烧可能会变得不稳定。由此,在本实施方式中,为了避免燃烧器22中的使用于燃烧时的传送用空气G1含有的氧浓度过度下降,而对于再循环废气Gr的导入量设置限制。
在图1所示的实施方式中,在第二氧传感器95的计测值成为燃烧器22中的燃烧稳定进行所需的氧浓度的下限值以上的范围内,导入再循环废气Gr。具体而言,决定上述的下限值以上的氧浓度的指令值,以使磨机装置4的入口处的氧浓度按照指令值而恒定的方式进行控制(磨机入口氧浓度恒定控制)。并且,在使废气再循环量调整机构6为开状态或者将开度进一步打开的情况下,可以一边确认以免第二氧传感器95的值低于上述的下限值(第二氧传感器95的计测值≥下限值)等,一边逐渐打开废气再循环量调整机构6的开度。或者,可以基于再循环废气Gr(废气Ge)含有的氧浓度和再循环废气Gr的导入前的传送用空气G1的氧浓度,算出再循环废气Gr的导入可能量,以避免在废气再循环管线Lr中流动的再循环废气Gr的流量超过导入可能量的方式设置限制,来进行流量调整。需要说明的是,这种情况下,磨机入口氧浓度恒定控制可以是按照废气再循环量调整机构6的开度确定后的状态(控制后)下的氧浓度而成为恒定的方式进行,也可以是在暂时停止了磨机入口氧浓度恒定控制的状态下控制废气再循环量调整机构6的开度。
另外,在图1所示的实施方式中,第二氧传感器95设置在上述的废气合流部Ce与传送用空气供给管线L1中的磨机装置4之间。但是,本发明没有限定为本实施方式。只要能确保燃烧器22中的燃烧稳定进行所需的氧量即可,例如,在其他的若干的实施方式中,第二氧传感器95可以设置于煤粉管L1a或磨机装置4等。
根据上述的结构,再循环废气Gr的流量基于由氧传感器计测的计测值来调整。更具体而言,再循环废气Gr的流量在避免低于燃烧器22中的燃烧稳定进行所需的氧量的下限值的范围内进行控制。由此,能够防止燃烧器22中的燃烧变得不稳定的情况,能够防止由于氧浓度的不足而燃烧器22的不点火的发生等燃烧变得不稳定的情况。
另外,在其他的若干的实施方式中,如图1所示,锅炉系统1还具备上述的燃烧用空气供给管线L2、能够调整包括空气预热器3中与废气Ge换热的传送用空气G1及燃烧用空气G2在内的总空气Ga的流量的空气总量调整机构(在图1中为FDF82)、取得从锅炉2向废气排出管线Le排出的废气Ge的流量的废气流量取得机构94。并且,总空气Ga的流量基于通过废气流量取得机构94取得的废气Ge的流量来调整。在图1所示的实施方式中,上述的空气总量调整机构是FDF82,总空气Ga由传送用空气G1及燃烧用空气G2构成。
一般而言,当在锅炉2内流动的气体量增加时,蒸汽温度上升。由此,当导入再循环废气Gr时,如果来自FDF82的空气的压入量不变,则在锅炉2内流动的气体量增加与导入的再循环废气Gr的流量相对应的量,因此蒸汽温度相应地上升。然而,在锅炉系统1中以使锅炉2的蒸汽温度成为恒定(目标值)的方式进行控制的情况下,为了避免蒸汽温度的上升,将基于喷雾装置(未图示)的冷却水的喷雾量增大等,来使蒸汽温度恒定。即,对应于再循环废气Gr的导入产生的蒸汽温度的上升,其他的装置相应地动作来使蒸汽温度下降,因此会使锅炉效率恶化。
由此,在本实施方式中,在通过废气流量取得机构94取得的废气Ge的流量从目标值(目标范围)等增大的情况下,使来自空气总量调整机构(FDF82)的总空气Ga的压入量下降,以使废气Ge的流量成为目标值(废气Ge的流量=目标值)。由此,锅炉2内的气体量不会增大,因此能防止蒸汽温度的上升。
需要说明的是,在图1所示的实施方式中,废气流量取得机构94成为在废气排出管线Le中的空气预热器3的上游设置的能够计测废气Ge的流量的流量计。但是,发明没有限定为本实施方式。例如,在其他的若干的实施方式中,可以对再循环废气Gr的流量进行计测,并加入到再循环废气Gr的导入前的废气Ge的流量中,由此来取得废气Ge的流量。
根据上述的结构,由在空气预热器3中与废气Ge换热的传送用空气G1及燃烧用空气G2构成的总空气Ga的流量基于从锅炉2排出的废气Ge的流量来调整。由此,在向磨机装置4供给时的传送用空气G1的流量增加了再循环废气Gr的流量的情况下,将从空气总量调整机构(例如,FDF82)压入的总空气Ga的流量减少该增加量,由此不用以使锅炉2内的蒸汽温度成为恒定的方式通过喷雾装置对蒸汽进行冷却,而能够将锅炉2内的蒸汽温度控制为恒定。而且,与在锅炉2内流动的气体量增加再循环废气Gr的量的情况相比,通过废气Ge的流量的降低而相应地能够减小废气Ge的热的总量,因此能够使空气预热器3中的换热后的废气Ge的温度下降,并能够降低舍弃的热的量。因此,能够提高锅炉效率。
另外,在其他的若干的实施方式中,可以将与废气再循环量调整机构6的开度控制相关的上述的实施方式的至少2个控制组合。需要说明的是,上述的水分下降量阈值、水分量阈值、开度阈值、开度变化阈值、蒸汽温度的目标值、氧浓度的下限等存储在再循环量控制装置12具备的存储器等中。
以下,使用图2~图3,说明上述的具备废气再循环管线Lr及废气再循环量调整机构6的锅炉系统1的运转方法。图2是表示本发明的一实施方式的具备废气再循环管线Lr及废气再循环量调整机构6的锅炉系统1的运转方法(废气再循环量调整机构6的控制方法)的流程图。而且,图3是表示本发明的一实施方式的具备废气再循环管线Lr及废气再循环量调整机构6的锅炉系统1的运转方法的流程图,是基于废气Ge的流量来调整总空气Ga的流量的流程图。需要说明的是,锅炉系统1的运转方法可以由上述的再循环量控制装置12执行,也可以通过人手执行。而且,图2~图3的流程以例如规定的周期反复执行。
如图2所示,锅炉系统1的运转方法包括基于向磨机装置4供给的燃料F的水分含有量、上述的冷空气量调整机构72的开度、设置在比上述的废气合流部Ce靠下游侧的第二氧传感器95的计测值中的至少1个来控制废气再循环量调整机构6的开度的步骤(废气再循环量调整步骤)。更具体而言,在图2所示的实施方式中,废气再循环量调整步骤包括:监控包含执行废气再循环量调整机构6的开闭控制的至少1个条件的控制执行条件是否满足的监控步骤(S1~S2);在控制执行条件满足的情况下控制废气再循环量调整机构6的开度的控制步骤(S3~S4)。按照图2的流程的执行顺序说明包括这些步骤的锅炉系统1的运转方法。
在图2的步骤S1~S2中,执行上述的监控步骤。具体而言,在步骤S1中,取得为了对控制执行条件进行监控所需的信息。在图2所示的实施方式中,控制执行条件包括与上述的燃料F的水分含有量、冷空气量调整机构72的决定开度、第二氧传感器95的计测值相关的条件,但是在其他的若干的实施方式中,可以是其中的至少1个。需要说明的是,在图1所示的实施方式中,燃料F的水分含有量接受将燃料F向磨机装置4供给之前计测到的值的输入。冷空气量调整机构72的决定开度从上述的冷热开度决定装置14取得。
在步骤S2中,例如,确认燃料F的水分含有量的下降量≥水分下降量阈值、水分含有量≤水分量阈值、{冷空气量调整机构72的决定开度-之前的冷空气量调整机构72的开度}≥开度变化阈值、冷空气量调整机构72的决定开度≥开度阈值等作为控制执行条件而规定的条件中的任个是否成立。需要说明的是,用于实现燃烧器22中的燃烧的稳定的上述的条件(第二氧传感器95的计测值≥下限值)成为决定废气再循环量调整机构6为开状态时的开度的大小的条件。
然后,在接下来的步骤S3~S4中,执行控制步骤。具体而言,在步骤S2中判定为控制执行条件成立的情况下,在步骤S3中,使废气再循环量调整机构6为开状态。此时,在废气再循环量调整机构6已经为开状态的情况下,维持开状态。而且,根据状况,可以使废气再循环量调整机构6的开度更大或更小。反之,在步骤S2中判定为控制执行条件不成立时,在步骤S4中,使废气再循环量调整机构6为闭状态。此时,在废气再循环量调整机构6已经为闭状态的情况下,维持闭状态。
根据上述的结构,能够防止锅炉效率的下降或空气预热器的下游侧的废气的温度上升、燃烧器中的燃烧变得不稳定的情况。
另外,在若干的实施方式中,如图3所示,在锅炉系统1具备上述的燃烧用空气供给管线L2、空气总量调整机构(在图1中为FDF82)及废气流量取得机构94的情况下,如图3所示,锅炉系统1的运转方法还包括基于通过废气流量取得机构94取得的废气Ge的流量,来调整包含传送用空气G1及燃烧用空气G2的总空气Ga的流量的步骤(总空气量调整步骤)。
在图3所示的实施方式中,在步骤S31中,取得通过废气流量取得机构94取得的废气Ge的流量。在步骤S32中,在再循环废气Gr的导入存在且废气Ge的流量为目标值(目标范围内的最大值)以上时,以使废气Ge的流量成为目标值的方式(收敛于目标范围的方式),通过控制FDF82而使总空气Ga的流量下降。
本发明没有限定为上述的实施方式,也包括对上述的实施方式施加了变形的方式或者将这些方式适当组合的方式。

Claims (10)

1.一种锅炉系统,其特征在于,具备:
传送用空气供给管线,其用于供给向锅炉传送燃料的传送用空气;
废气排出管线,其用于将通过所述锅炉的内部的所述燃料的燃烧而产生的废气向外部排出;
空气预热器,其与所述传送用空气供给管线及所述废气排出管线分别连接,用于通过在所述废气排出管线中流动的所述废气对在所述传送用空气供给管线中流动的所述传送用空气进行预热;
磨机装置,其设置于所述传送用空气供给管线,用于将向所述锅炉供给的所述燃料粉碎;
废气再循环管线,其从设置在所述废气排出管线中的所述空气预热器的下游侧的诱导通风机与脱硫装置之间分支,并连接于所述传送用空气供给管线中的所述空气预热器与所述磨机装置之间;及
废气再循环量调整机构,其设置于所述废气再循环管线,能够调整在所述废气再循环管线中通过而再循环的再循环废气的流量。
2.根据权利要求1所述的锅炉系统,其特征在于,
所述锅炉系统还具备绕行管线,该绕行管线将所述传送用空气供给管线中的所述空气预热器的上游侧与下游侧连接,用于使所述传送用空气绕过所述空气预热器而流动,
所述废气再循环管线从所述废气排出管线中的所述空气预热器的下游侧分支,并连接在所述传送用空气供给管线中的所述空气预热器与所述磨机装置之间或所述绕行管线。
3.根据权利要求2所述的锅炉系统,其特征在于,
所述锅炉系统还具备冷空气量调整机构,该冷空气量调整机构设置于所述绕行管线并能够调整在所述绕行管线中流动的所述传送用空气的流量,
在通过所述废气再循环量调整机构经由所述废气再循环管线向所述传送用空气供给管线供给所述再循环废气的情况下,所述冷空气量调整机构的开度被向闭侧调整。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的锅炉系统,其特征在于,
所述锅炉系统还具备对所述废气再循环量调整机构的开度进行控制的废气再循环量控制装置。
5.根据权利要求4所述的锅炉系统,其特征在于,
所述废气再循环量控制装置基于向所述磨机装置供给的所述燃料的水分含有量,控制所述废气再循环量调整机构的开度。
6.根据权利要求4所述的锅炉系统,其特征在于,
所述锅炉系统具备:
热空气量调整机构,其设置在所述空气预热器的下游侧的所述传送用空气供给管线与所述绕行管线的连接部和所述空气预热器之间,能够调整通过所述空气预热器预热后的热空气的流量;
冷空气量调整机构,其设置于所述绕行管线,能够调整在所述绕行管线中流动的所述传送用空气的流量;
温度计测机构,其检测所述磨机装置的出口温度及入口温度中的至少一方的温度;及
冷热开度决定装置,其基于通过所述温度计测机构检测到的所述温度,决定所述热空气量调整机构及所述冷空气量调整机构的开度,
所述废气再循环量控制装置基于所述冷热开度决定装置决定的所述冷空气量调整机构的开度即决定开度,来控制所述废气再循环量调整机构的开度。
7.根据权利要求4所述的锅炉系统,其特征在于,
所述锅炉系统还具备氧传感器,该氧传感器设置在所述传送用空气供给管线中的比连接所述废气再循环管线的连接部靠下游侧的位置,
所述废气再循环量控制装置基于所述氧传感器的计测值来控制所述废气再循环量调整机构的开度。
8.根据权利要求1~3中任一项所述的锅炉系统,其特征在于,
所述锅炉系统还具备:
燃烧用空气供给管线,其用于将所述燃料燃烧用的燃烧用空气向所述锅炉供给;
空气总量调整机构,其能够调整包括在所述空气预热器中与所述废气换热的所述传送用空气及所述燃烧用空气在内的总空气的流量;及
废气流量取得机构,其取得从所述锅炉向所述废气排出管线排出的所述废气的流量,
所述总空气的流量基于通过所述废气流量取得机构取得的所述废气的流量来调整。
9.一种锅炉系统的运转方法,
所述锅炉系统具有:
传送用空气供给管线,其用于供给向锅炉传送燃料的传送用空气;
废气排出管线,其用于将通过所述锅炉的内部的所述燃料的燃烧而产生的废气向外部排出;
空气预热器,其与所述传送用空气供给管线及所述废气排出管线分别连接,用于通过在所述废气排出管线中流动的所述废气对在所述传送用空气供给管线中流动的所述传送用空气进行预热;
绕行管线,其将所述传送用空气供给管线中的所述空气预热器的上游侧与下游侧连接,用于使所述传送用空气绕过所述空气预热器而流动;
磨机装置,其没置于所述传送用空气供给管线,用于将向所述锅炉供给的所述燃料粉碎;
废气再循环管线,其从设置在所述废气排出管线中的所述空气预热器的下游侧的诱导通风机与脱硫装置之间分支,并连接于所述传送用空气供给管线中的所述空气预热器与所述磨机装置之间或所述绕行管线;及
废气再循环量调整机构,其设置于所述废气再循环管线,能够调整在所述废气再循环管线中通过而再循环的再循环废气的流量,
所述锅炉系统的运转方法的特征在于,
所述锅炉系统的运转方法包括如下步骤:基于向所述磨机装置供给的所述燃料的水分含有量、能够调整在所述绕行管线中流动的所述传送用空气的流量的冷空气量调整机构的开度、设置在所述传送用空气供给管线中的比连接所述废气再循环管线的连接部靠下游侧的位置的氧传感器的计测值中的至少一个,来控制所述废气再循环量调整机构的开度。
10.根据权利要求9所述的锅炉系统的运转方法,其特征在于,
所述锅炉系统还具有:
燃烧用空气供给管线,其用于将所述燃料燃烧用的燃烧用空气向所述锅炉供给;
空气总量调整机构,其能够调整包括在所述空气预热器中与所述废气换热的所述传送用空气及所述燃烧用空气在内的总空气的流量;及
废气流量取得机构,其取得从所述锅炉向所述废气排出管线排出的所述废气的流量,
所述锅炉系统的运转方法还包括如下步骤:基于通过所述废气流量取得机构取得的所述废气的流量来调整所述总空气的流量。
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