JP2001041439A - ボイラ - Google Patents

ボイラ

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JP2001041439A
JP2001041439A JP11214386A JP21438699A JP2001041439A JP 2001041439 A JP2001041439 A JP 2001041439A JP 11214386 A JP11214386 A JP 11214386A JP 21438699 A JP21438699 A JP 21438699A JP 2001041439 A JP2001041439 A JP 2001041439A
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air
temperature
combustion
exhaust gas
boiler
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Takeshi Suzuki
武志 鈴木
Toshimitsu Ichinose
利光 一ノ瀬
Akira Hashimoto
彰 橋本
Masaharu Oguri
正治 大栗
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y02P80/15—On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボイラ火炉本体の特に高さを低くして、コン
パクトにし、ボイラの製作および建設コストを低くでき
るボイラを提供する。 【解決手段】 ボイラは、主バーナ２を装着されかつ周
囲を水管で構成された火炉本体１０１の上部出口に、燃
焼排ガスの顕熱を受熱するための対流伝熱部５が接続さ
れ、この対流伝熱部５には火炉本体１０１の水管におい
て加熱されたボイラ水をさらに加熱して蒸気を発生させ
るための蒸気過熱器５ａが備えられている。節炭器１０
６は、火炉本体１０１の水管へボイラ水を送込む前に加
熱昇温し、この節炭器１０６の上流側には、蒸気過熱器
５ａから排出された高温の燃焼排ガス１１５と主バーナ
２に供給すべき燃焼用空気１１６とを熱交換させて、こ
の燃焼用空気１１６の温度を好ましくは３００℃以上
（本例では５００℃〜８００℃）に加熱するための高温
用空気加熱器２０１が配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発電用あるいは工
場用等の蒸気発生を行う化石燃料焚きボイラに関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来のボイラの全体系統図であ
る。不図示の燃料供給装置から送込まれてきた化石燃料
２０は、複数の水管によって構成されたボイラ火炉本体
１に装着された複数の主バーナ２からボイラ火炉４内へ
吹込まれる。一方、押込送風機１３（ＦＤＦ）によって
送り込まれてきた燃焼用空気１６は空気加熱器９で昇温
された後、必要に応じて後述の空気混合用再循環排ガス
１７ａ（ＧＭ）と混合して主バーナ２およびアディショ
ナルエア（ＡＡ）ポート３からボイラ火炉４内へ吹込ま
れる。
【０００３】主バーナ２には、図示されていないが、化
石燃料２０を吹込むためのバーナノズルと主バーナ用空
気１８ａを吹込むための空気ノズルと主バーナ用再循環
排ガス１７ｂ（主バーナ用ＧＲ）を吹込むためのＧＲノ
ズルが夫々一個以上装着されている。ボイラ火炉４内へ
吹込まれた化石燃料２０は不図示の着火源によって着火
し、別途吹込まれる主バーナ用空気１８ａと拡散混合し
ながら燃焼を継続する。主バーナ２から吹込まれる主バ
ーナ用空気１８ａの吹込み量は、その含有酸素量が別途
吹込まれる化石燃料２０の理論燃焼酸素量よりも少なく
なるよう投入して、最上段の主バーナ２および最下段の
ＡＡポート３間に形成される主燃焼ゾーンの燃焼を還元
雰囲気下で行う。
【０００４】主燃焼ゾーン（その温度は約１３５０〜１
５５０℃）における還元雰囲気での燃焼により化石燃料
の燃焼で発生する窒素酸化物（ＮＯx）が還元され、代
ってアンモニア（ＮＨ3）、シアン（ＨＣＮ）等の中間
生成物が発生する。従来のボイラではこのＮＯxの還元
率をできるだけ高めるため、主バーナ２の最上段部とＡ
Ａポート３の最下段部間の距離を長くして主燃焼ゾーン
での燃焼排ガス１５の滞留時間が十分に採れるようにし
てある。
【０００５】主燃焼ゾーンで発生した燃焼排ガス１５は
ＡＡポート３近傍へ送り込まれてくるが主燃焼ゾーンで
の酸素不足燃焼により当該燃焼排ガス１５には可燃物が
残存する。ＡＡポート３近傍へ送り込まれてきた燃焼排
ガス１５は、ＡＡポート３近傍およびボイラ火炉４出口
間の燃焼完結ゾーンにおいて複数のＡＡポート３からＡ
Ａポート用ＧＭ混合燃焼用空気１８ｂが吹込まれ、当該
燃焼排ガス１５中に残存する可燃物の燃焼が行われる。
【０００６】燃焼完結ゾーン（その温度は約１２００〜
１３５０℃）での燃焼は燃焼排ガス１５中の残存可燃物
を完全燃焼させる必要があるため、投入するＡＡポート
用ＧＭ混合燃焼用空気１８ｂの量は、主バーナ用空気１
８ａおよびＡＡポート用ＧＭ混合燃焼用空気１８ｂ中に
含有される全酸素量が、別途主バーナ２から吹込まれる
化石燃料２０の理論燃焼酸素量以上となるように設定さ
れる。したがって、燃焼完結ゾーンでの燃焼は酸化雰囲
気下で行われる。
【０００７】燃焼完結ゾーンでの酸化燃焼により燃焼排
ガス１５中の中間生成物はＮＯxに転換し、残存可燃物
からもＮＯxが発生するが、燃焼完結ゾーンの温度が主
燃焼ゾーンに比べかなり低いことと、残存可燃物量が少
ないことにより当該ゾーンでのＮＯx発生量は少なくな
る。しかし、燃焼排ガス１５中の残存可燃物の燃焼は燃
焼完結ゾーンの温度が低いためその燃焼完結が難しくな
る。そのため従来のボイラでは、ＡＡポート３およびボ
イラ火炉４間の距離を長くして燃焼完結ゾーンにおける
燃焼排ガス１５の滞留時間を十分に採るようにしてい
た。
【０００８】燃焼完結ゾーンでＡＡポート用ＧＭ混合燃
焼用空気１８ｂによる燃焼を完結した燃焼排ガス１５
は、対流伝熱部５に設置された過熱蒸気器５ａ群、節炭
器６との熱交換により降温した後、脱硝装置７でＮＯx
を低減して集塵器８へ送込まれる。燃焼排ガス１５は集
塵器８で灰その他の固形物を取除かれた後、二方向に分
流される。一方は排ガス１９として空気加熱器９へ送込
まれ、別途押込送風機１３（ＦＤＦ）によって空気加熱
器９へ送り込まれてきた燃焼用フレッシュ空気１６を加
熱した後、脱硫装置１０を経て誘引通風機１１（ＩＤ
Ｆ）によって煙突１２から排出される。他の一方は全再
循環ガス１７（ＴＧＲ）として再循環ガス通風機１４
（ＧＲＦ）によって誘引され、三方へ送込まれる。
【０００９】その１は空気混合用再循環排ガス１７ａ
（ＧＭ）で、ＮＯx低減および燃焼性向上のため、空気
加熱器９を通して送り込まれてくる燃焼用フレッシュ空
気１６中へ混入され主バーナ用空気１８ａとして主バー
ナ２からボイラ火炉４内へ投入される。その２は主バー
ナ用再循環排ガス１７ｂ（主バーナ用ＧＲ）で、ＮＯx
低減および蒸気温度調整のため、単独の系統から主バー
ナへ送り込まれボイラ火炉４内へ投入される。残りの一
つは炉底再循環排ガス（ＬＧＲ）１７ｃで、主として蒸
気温度調整のため 主バーナ２下方の炉底部からボイラ
火炉４内へ投入される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図５は、化
石燃料としてメタンガスを使用した場合の実験結果で、
一般的にも良く知られている、ＮＯx還元率および還元
ゾーンガス温度の関係線図である。ＮＯx還元率はガス
温度に比例して高くなり、特に１５００℃付近から指数
関数的に上昇する傾向にあることがわかる。従来のボイ
ラは主バーナ２からボイラ火炉４内へ投入する主バーナ
用空気１８ａの温度が低い（約２５０〜３００℃）こと
にも起因して、ＮＯx還元領域である主燃焼ゾーンのガ
ス温度は約１３５０℃（出口）〜１５５０℃（入口）と
比較的低温領域にあり、ＮＯx還元率を高めるためには
燃焼排ガス１５の滞留時間を長くせざるをえないのであ
る。
【００１１】同様に燃焼完結ゾーンのガス温度も主燃焼
ゾーンのガス温度が低いことに起因して約１２００℃
（出口）〜１３５０℃（入口）と低く、完全燃焼を図る
には燃焼排ガス１５とＡＡポート用ＧＭ混合燃焼用空気
１８ｂの混合性を高めるとともに、燃焼排ガス１５の滞
留時間を長く確保する必要があった。この結果、ボイラ
火炉本体１の高さが高くなって大型化し、ボイラの製作
および建設コストが高くなるという問題点がある。
【００１２】本発明は、上記従来技術の有する問題点に
鑑みてなされたものであり、ボイラ火炉本体の特に高さ
を低くして、コンパクトにし、ボイラの製作および建設
コストを低くできるボイラを提供することを目的として
いる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、燃焼用空気および燃料を投入するための主
バーナを装着されるとともに周囲を水管で構成された火
炉本体の上部出口に、この火炉本体における燃料の燃焼
によって発生した燃焼排ガスの顕熱を受熱するための対
流伝熱部が接続され、前記対流伝熱部には前記火炉本体
を構成する水管において加熱されたボイラ水をさらに加
熱して蒸気を発生させ、かつその蒸気の過熱度を高める
ための蒸気過熱器が備えられており、前記火炉本体の水
管へ送込む前にボイラ水を加熱昇温するための節炭器
と、前記節炭器を出た排ガスを清浄化するための排ガス
清浄化装置を備えたボイラにおいて、前記排ガス清浄化
装置の上流側に、前記蒸気過熱器から排出された高温の
燃焼排ガスと前記主バーナに供給すべき燃焼用空気とを
熱交換させて、前記燃焼用空気を加熱するための高温用
空気加熱器を備えていることを特徴とするものである。
ここで、前記燃焼用空気の加熱温度を５００℃〜８００
℃にするのが好ましい。
【００１４】上記本発明では、予め５００℃〜８００℃
に加熱した燃焼用空気を主バーナから火炉本体へ投入す
ることにより、別途投入される燃料の燃焼完結に必要な
燃焼排ガスの火炉内滞留時間を短くできる。しかも、燃
焼用空気の加熱源として高温の燃焼排ガスの熱を有効利
用したので、省エネルギーでもある。ここで、前記蒸気
過熱器、前記高温用空気加熱器および前記節炭器は直列
に接続され、前記高温用空気加熱器を通過した燃焼排ガ
スの全てが前記節炭器に導入されるように構成されたも
のや、前記蒸気加熱器に、前記高温用空気加熱器および
前記節炭器が並列に接続されて、前記蒸気過熱器を通過
した燃焼排ガスの一部が前記節炭器に導入され前記蒸気
過熱器を通過した燃焼排ガスの残部が前記高温用空気加
熱器に導入され、前記高温用空気加熱器を通過した燃焼
排ガスが前記節炭器に導入されるように構成されている
ものとすることができる。
【００１５】請求項５記載の発明は、前記節炭器に燃焼
排ガスを流入するための配管に、前記燃焼排ガスの流量
を調節するための第１の流量調節手段（例えばダンパ）
が備えられているものである。したがって、この第１の
流量調節手段により節炭器に流入する燃焼排ガスの流量
を調節することにより、節炭器での熱交換量を調節し、
蒸気ドラムよりボイラ火炉の水管へ送込む給水の加熱量
を自由に制御できる。
【００１６】請求項６記載の発明は、前記排ガス清浄化
装置の下流側に、前記排ガス清浄化装置を通過した燃焼
排ガスと常温の燃焼用空気とを熱交換させて、前記燃焼
用空気を加熱するための低温用空気加熱器が備えられ、
この低温空気加熱器を通過した燃焼用空気の一部を前記
高温用空気加熱器に導入するための主配管と、この主配
管から分岐して前記低温空気加熱器を通過した燃焼用空
気の残部を前記高温用空気加熱器の出口側に導くため
の、第２の流量調節手段（例えばダンパ）を有する副配
管を備えているものである。したがって、この第２の流
量調節手段により、高温用空気加熱器の出口側に流入す
る燃焼用空気の流量を調節することにより、前記高温用
空気加熱器出口側の燃焼用空気の温度を自由に制御する
ことができる。
【００１７】請求項７および請求項８記載の発明は、前
記火炉本体の前記主バーナの上方に、前記排ガス清浄化
装置を通過した燃焼排ガスの一部と前記高温用空気加熱
器を通過した高温の燃焼用空気とを混合してなる空気混
合用再循環排ガスを前記火炉本体内に吹込むためのアデ
ィショナルエアポートが設けられており、最上段の前記
主バーナと前記アディショナルエアポートとの間に、前
記アディショナルエアポートからの吹き込み量よりも少
ない吹込み量の空気混合用再循環排ガスを前記火炉本体
壁面近傍に吹込むための高温腐食防止用エアポートが設
けられているものである。したがって、高温腐食防止用
エアポートより高温腐食防止用エアをボイラ火炉壁面近
傍へ吹込み、当該壁面近傍の酸素濃度を高めることによ
りボイラ水管の高温腐食防止が可能となるので、主燃焼
ゾーンを高温の還元雰囲気に維持することができる。こ
こで、前記高温腐食防止用エアポートは、前記高温腐食
防止用エアポートは、火炉壁の水管群の一部を覆うポー
ト本体と、水管間を埋めるフィンに形成された複数の高
温腐食防止用エア吹出し孔あるいはフィンを貫通して装
着された複数のノズルとから構成されているものとする
ことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。図１は本発明のボイラの一実
施形態の全体系統図であり、このボイラは図３に示した
従来例を改良したものであり、同一部分には同一符号を
付して説明を省略し、特に相違する点を重点的に説明す
る。
【００１９】本例の水管式ボイラは、燃焼用空気および
燃料を投入するための主バーナ２を装着されるとともに
周囲を水管２０７ａ（図２参照）で構成された火炉本体
１０１の上部出口に、この火炉本体１０１における燃料
の燃焼によって発生した燃焼排ガスの顕熱を受熱するた
めの対流伝熱部５が接続され、この対流伝熱部５には火
炉本体１を構成する水管２０７ａ（図２参照）において
加熱されたボイラ水をさらに加熱して蒸気を発生させ、
かつその蒸気の過熱度を高めるための蒸気過熱器５ａが
備えられている。符号１０６は、火炉本体１０１の水管
２０７ａ（図２参照）へボイラ水を送込む前に加熱昇温
するための節炭器であり、この節炭器１０６の下流側に
は、節炭器１０６を出た排ガスを清浄化するための脱硝
装置１０７および集塵器１０８が順次配置されている。
この脱硝装置１０７および集塵器１０８は排ガス清浄化
装置１０７ａを構成している。
【００２０】節炭器１０６の上流側に、蒸気過熱器５ａ
から排出された高温の燃焼排ガス１１５と主バーナ２に
供給すべき燃焼用空気１１６とを熱交換させて、この燃
焼用空気１１６の温度を３００℃以上（本例では５００
℃〜８００℃）に加熱するための高温用空気加熱器２０
１（Ｈｉ−ＡＨ）が配置されている。すなわち、蒸気過
熱器５ａ、高温用空気加熱器２０１および節炭器１０６
は直列に接続され、高温用空気加熱器２０１を通過した
燃焼排ガスの全てが節炭器１０６に導入されるようにな
っている。節炭器１０６の入口部には、高温用空気加熱
器２０１上流側の高温煙道２０８から、高温用空気加熱
器２０１をバイパスして節炭器１０６入口に通じる節炭
器入口ガス温調用バイパスライン２０２（配管）が接続
されている。この節炭器入口ガス温調用バイパスライン
２０２には、第１の流量調節手段としての節炭器入口ガ
ス温度調節用ダンパ２０３が設けられており、この節炭
器入口ガス温度調節用ダンパ２０３は高温用空気加熱器
２０１において燃焼排ガス１１５の温度が過剰に低下し
た場合に備え、節炭器１０６へ流入する燃焼排ガス１１
５の温度を常時規定温度に調節するものである。
【００２１】前記排ガス清浄化装置１０７ａの下流側
に、この排ガス清浄化装置１０７ａを通過した燃焼排ガ
ス１１５と常温の燃焼用空気１１６とを熱交換させて、
燃焼用空気１１６を加熱するための低温用空気加熱器１
０９が配置されている。また、主配管２０５は、低温用
空気加熱器１０９を通過した燃焼用空気１１６の一部を
高温用空気加熱器２０１に導入するためのものであり、
この主配管２０５から分岐して低温用空気加熱器１０９
を通過した燃焼用空気の残部を高温用空気加熱器２０１
の出口側に導くためのＨｉ−ＡＨ出口空気温調用バイパ
スライン２０４（副配管）を備えている。このＨｉ−Ａ
Ｈ出口空気温調用バイパスライン２０４には第１のＨｉ
−ＡＨ出口空気温度調節用ダンパ２０５ａ（第２の流量
調節手段）が設置され、また、主配管２０５にも第２の
Ｈｉ−ＡＨ出口空気温度調節用ダンパ２０５ｂが設置さ
れており、Ｈｉ−ＡＨ出口空気温度調節用ダンパ２０５
ａ，２０５ｂの開度を調節することにより、高温用空気
加熱器２０１の出口空気を常時所定温度に調節すること
ができる。
【００２２】ボイラ火炉本体１０１の、最上段部の主バ
ーナ２と最下段最下段のＡＡポート３の間には、高温腐
食防止用エアポート２０６が周方向に複数設けられてお
り、ＡＡポート用ＧＭ混合燃焼用空気１１８ｂから分流
した高温腐食防止用エア２０７を還元雰囲気状態のボイ
ラ火炉４壁面に吹込んで壁面近傍の酸素濃度を高めるよ
うになっている。この高温腐食防止用エアポート２０６
の構造としては、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すよ
うに、ボイラ壁（不図示）に設けられた水管２０７ａ群
の一部を覆うエアポート本体２０６ｂと、水管２０７ａ
間を埋めるフィン２０７ｂに形成された複数の高温腐食
防止用エア吹出し孔２０６ａとから構成されたものであ
る。なお、高温腐食防止用エア吹出し孔２０６ａに代え
て、フィン２０７ｂを貫通して装着された複数のノズル
を用いてもよい。
【００２３】次に、本実施形態のボイラの作用について
説明する。対流伝熱部５の過熱蒸気器５ａ出口部から高
温煙道２０８を通して送込まれてきた高温（その温度は
７００〜８００℃）の燃焼排ガス１１５は、高温用空気
加熱器２０１内で別途送込まれてくる燃焼用空気１１６
を５００〜８００℃となるよう加熱した後、節炭器１０
６へ送込まれる。ここで、特に高温用空気加熱器２０１
において燃焼排ガス１１５温度が過剰に低下した場合
に、節炭器入口ガス温調用バイパスライン２０２に設置
された節炭器入口ガス温度調節器２０３により、節炭器
１０６へ流入する燃焼排ガス１１５温度を常時規定温度
に調節する。
【００２４】燃焼排ガス１１５は節炭器１０６でボイラ
用給水を加熱し、さらに脱硝装置１０７および集塵器１
０８においてＮＯxの低減および灰その他固形物の除去
が行われた後、全再循環ガス１１７（ＴＧＲ）と排ガス
１１９に分流される。排ガス１１９は低温空気加熱器１
０９でＦＤＦ１３から送込まれてくる常温の燃焼用空気
１１６を加熱した後、脱硫装置１０を経てＩＤＦ１１に
よって煙突１２から排出される。
【００２５】低温用空気加熱器１０９で加熱された燃焼
用空気１１６は、主配管２０５を通って高温用空気加熱
器２０１内へ送込まれるものと、Ｈｉ−ＡＨ出口空気温
調用バイパスライン２０４を通って高温用空気加熱器２
０１をバイパスして、当該高温用空気加熱器２０１の出
口側の配管に送込まれるものとに分流される。ここで、
Ｈｉ−ＡＨ出口空気温度調節用ダンパ２０５ａ，２０５
ｂの開度を調節することにより、高温用空気加熱器２０
１の出口空気を常時所定温度に調節する。
【００２６】一方、ＧＲＦ１１４によって誘引されたＴ
ＧＲ１１７は、従来と同様に燃焼用空気１１６中へ混入
するＧＭ１１７ａ、主バーナ用ＧＲ１１７ｂおよびＬＧ
Ｒ１１７ｃに分流される。燃焼用空気１１６とＧＭ１１
７ａが混合して形成されたＧＭ混入燃焼用空気１１８は
主バーナ用空気１１８ａとＡＡ１１８ｂに分流される。
主バーナ１０２から吹込まれる主バーナ用空気１１８ａ
（その温度は５００℃〜８００℃）の吹込み量は、その
含有酸素量が別途吹込まれる化石燃料１２０の理論燃焼
酸素量よりも少なく投入して、主燃焼ゾーンにおける燃
焼を還元雰囲気下で行う。このため主燃焼ゾーンでは高
温（５００〜８００℃）の主バーナ用空気１１８ａが酸
素不足の状態で供給され、主燃焼ゾーンには従来技術と
比べ高温の還元雰囲気が形成されることになってボイラ
水管２０７ａの高温腐食が懸念される。
【００２７】その対策として、本実施形態では、ボイラ
火炉本体１０１に設けられた高温腐食防止用エアポート
２０６より、ＡＡポート用ＧＭ混合燃焼用空気１１８ｂ
から分流した高温腐食防止用エア２０７を、還元雰囲気
状態のボイラ火炉１０４壁面に吹込むことにより、壁面
近傍の酸素濃度を高める。高温腐食防止用エア２０７の
吹込み量は主燃焼ゾーン全体が常に還元雰囲気状態を保
持できるように設定され、このため、主燃焼ゾーンが還
元雰囲気状態であるにも係らず主バーナ２最上段部から
ＡＡポート３最下段部までのボイラ火炉４壁面近傍は、
高い酸素濃度ゾーンが形成されて、ボイラ水管２０７ａ
の高温腐食を防止できる。
【００２８】上記実施形態では、蒸気過熱器５ａ、高温
用空気加熱器２０１および節炭器１０６が直列に接続さ
れていたが、これに限定されず、図３に示すように、蒸
気加熱器５ａに、高温用空気加熱器２０１および節炭器
１０６を並列に接続し、蒸気過熱器５ａを通過した燃焼
排ガスの一部が節炭器１０６に入され蒸気過熱器１０５
ａを通過した燃焼排ガスの残部が高温用空気加熱器２０
１に導入され、高温用空気加熱器２０１を通過した燃焼
排ガスが節炭器１０６の出口に導入されるように構成し
てもよい。
【００２９】
【発明の効果】本発明は、以上説明したとおりに構成さ
れているので、以下に記載するような効果を奏する。高
温用空気加熱器により予め３００℃以上（特に５００℃
〜８００℃）に加熱した燃焼用空気を主バーナから火炉
本体へ投入することにより、別途投入される燃料の燃焼
完結に必要な燃焼排ガスの火炉内滞留時間を短くでき
る。また、前記の高温の燃焼用空気を使用することによ
り、主燃焼ゾーンを従来のものに比べ約１５０℃〜２０
０℃も高温の還元雰囲気に維持できるので、石燃料の燃
焼によって発生する窒素酸化物（ＮＯx）の還元率が高
まるので、ボイラから排出されるＮＯx発生量を低減で
きる。さらに、節炭器をボイラ火炉本体から離れた位置
に設置することにより、特にボイラ本体の高さを低くで
きるので、ボイラをコンパクトにし製作および建設のコ
スト低減が可能となる。しかも、燃焼用空気の加熱源と
して高温の燃焼排ガスの熱を有効利用したので、省エネ
ルギーでもある。
【００３０】ここで、請求項３記載の発明のように、蒸
気過熱器、高温用空気加熱器および節炭器は直列に接続
され、前記高温用空気加熱器を通過した燃焼排ガスの全
てが前記節炭器に導入されるように構成されたものや、
請求項４記載の発明のように、蒸気加熱器に高温用空気
加熱器および節炭器が並列に接続されて、前記蒸気過熱
器を通過した燃焼排ガスの一部が前記節炭器に導入され
前記蒸気過熱器を通過した燃焼排ガスの残部が前記高温
用空気加熱器に導入され、前記高温用空気加熱器を通過
した燃焼排ガスが前記節炭器に導入されるように構成さ
れているものとすることができる。
【００３１】請求項５記載の発明は、前記節炭器に燃焼
排ガスを流入するための配管に、前記燃焼排ガスの流量
を調節するための第１の流量調節手段を備えることによ
り、この第１の流量調節手段により節炭器に流入する燃
焼排ガスの流量を調節することにより、蒸気ドラムより
ボイラ火炉の水管へ送込む給水の加熱量を自由に制御で
きる。
【００３２】請求項６記載の発明は、前記排ガス清浄化
装置の下流側に、前記排ガス清浄化装置を通過した燃焼
排ガスと常温の燃焼用空気とを熱交換させて、前記燃焼
用空気を加熱するための低温用空気加熱器が備えられ、
この低温空気加熱器を通過した燃焼用空気の一部を前記
高温用空気加熱器に導入するための主配管と、この主配
管から分岐して前記低温空気加熱器を通過した燃焼用空
気の残部を前記高温用空気加熱器の出口側に導くため
の、第２の流量調節手段を有する副配管を備えることに
より、この第２の流量調節手段により、高温用空気加熱
器の出口側に流入する燃焼用空気の流量を調節すること
により、前記高温用空気加熱器出口側の燃焼用空気の温
度を自由に制御することができる。
【００３３】請求項７および請求項８記載の発明は、高
温腐食防止用エアポートより高温腐食防止用エアをボイ
ラ火炉壁面近傍へ吹込み、当該壁面近傍の酸素濃度を高
めることによりボイラ水管の高温腐食防止が可能となる
ので、主燃焼ゾーンを高温の還元雰囲気に維持すること
ができる。ここで、請求項９記載の発明のように、前記
高温腐食防止用エアポートは、前記高温腐食防止用エア
ポートは、前記高温腐食防止用エアポートは、火炉壁の
水管群の一部を覆うポート本体と、水管間を埋めるフィ
ンに形成された複数の高温腐食防止用エア吹出し孔ある
いはフィンを貫通して装着された複数のノズルとから構
成されているものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のボイラの一実施形態の全体系統図で
ある。
【図２】 （ａ）は図１に示した高温腐食防止用エアポ
ートの拡大詳細図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図、（ｃ）
は（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】 高温用空気加熱器および節炭器の他配置形態
を示す図である。
【図４】 従来のボイラの全体系統図。
【図５】 ＮＯx還元率と還元ゾーンのガス温度との関
係を示すグラフである。
【符号の説明】
２ 主バーナ（燃料用バーナ） ３ アディショナルエア（ＡＡ）ポート ４ ボイラ火炉 ５ 対流伝熱部 ５ａ 蒸気過熱器 １０ 脱硫装置 １１ 誘引通風機（ＩＤＦ） １２ 煙突 １３ 押込送風機（ＦＤＦ） １４ 再循環ガス通風機（ＧＲＦ） ２０ 化石燃料 ２１ ＦＤＦ入口ダンパ ２２ ＩＤＦ入口ダンパ ２３ ＧＲＦ入口ダンパ ２３ａ ＧＭ量調節ダンパ ２３ｂ 主バーナ用ＧＲ量調節ダンパ ２４ 蒸気ドラム ２５ 給水ポンプ ２６ ボイラ循環ポンプ １０１ ボイラ火炉本体 １０６ 節炭器 １０７ 脱硝装置 １０８ 集塵器 １０９ 低温用空気加熱器 １１５ 燃焼排ガス １１６ 燃焼用空気 １１７ 全再循環ガス（ＴＧＲ） １１７ａ 空気混合用再循環排ガス（ＧＭ） １１７ｂ 主バーナ用再循環排ガス（主バーナ用ＧＲ） １１７ｃ 炉底再循環排ガス（ＬＧＲ） １１８ ＧＭ混合燃焼用空気 １１８ａ 主バーナ用ＧＭ混合燃焼用空気（主バーナ用
空気） １１８ｂ ＡＡポート用ＧＭ混合燃焼用空気（ＡＡ） １１９ 排ガス ２０１ 高温用空気加熱器（Ｈｉ−ＡＨ） ２０２ 節炭器入口ガス温調用バイパスライン ２０３ 節炭器入口ガス温度調節用ダンパ（第１の流量
調節手段） ２０４ Ｈｉ−ＡＨ出口空気温調用バイパスライン ２０５ａ 第１のＨｉ−ＡＨ出口空気温度調節用ダンパ
（第２の流量調節手段） ２０５ｂ 第２のＨｉ−ＡＨ出口空気温度調節用ダンパ ２０６ 高温腐食防止用エアポート ２０６ａ 高温腐食防止用エア吹出し孔 ２０７ 高温腐食防止用エア ２０８ 高温煙道
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 彰 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 大栗 正治 長崎県長崎市深堀町五丁目717番地１ 長 菱エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 3K023 QA01 QB01 QB18 QB19 QB20 QC08 QC11 QC12 3K070 DA02 DA07 DA22 DA27

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃焼用空気および燃料を投入するための
    主バーナを装着されるとともに周囲を水管で構成された
    火炉本体の上部出口に、この火炉本体における燃料の燃
    焼によって発生した燃焼排ガスの顕熱を受熱するための
    対流伝熱部が接続され、前記対流伝熱部には前記火炉本
    体を構成する水管において加熱されたボイラ水をさらに
    加熱して蒸気を発生させ、かつその蒸気の過熱度を高め
    るための蒸気過熱器が備えられており、前記火炉本体の
    水管へ送込む前にボイラ水を加熱昇温するための節炭器
    と、前記節炭器を出た排ガスを清浄化するための排ガス
    清浄化装置を備えたボイラにおいて、前記排ガス清浄化
    装置の上流側に、前記蒸気過熱器から排出された高温の
    燃焼排ガスと前記主バーナに供給すべき燃焼用空気とを
    熱交換させて、前記燃焼用空気を加熱するための高温用
    空気加熱器を備えていることを特徴とするボイラ。
  2. 【請求項２】 前記高温用空気加熱器は前記燃焼用空気
    を５００℃〜８００℃に加熱するものである請求項１記
    載のボイラ。
  3. 【請求項３】 前記蒸気過熱器、前記高温用空気加熱器
    および前記節炭器は直列に接続され、前記高温用空気加
    熱器を通過した燃焼排ガスの全てが前記節炭器に導入さ
    れるように構成された請求項１または請求項２記載のボ
    イラ。
  4. 【請求項４】 前記蒸気加熱器に、前記高温用空気加熱
    器および前記節炭器が並列に接続されて、前記蒸気過熱
    器を通過した燃焼排ガスの一部が前記節炭器に導入され
    前記蒸気過熱器を通過した燃焼排ガスの残部が前記高温
    用空気加熱器に導入され、前記高温用空気加熱器を通過
    した燃焼排ガスが前記節炭器に導入されるように構成さ
    れている請求項１または請求項２記載のボイラ。
  5. 【請求項５】 前記節炭器に燃焼排ガスを流入するため
    の配管に、前記燃焼排ガスの流量を調節するための第１
    の流量調節手段が備えられている請求項１乃至請求項４
    のいずれか１項に記載のボイラ。
  6. 【請求項６】 前記排ガス清浄化装置の下流側に、前記
    排ガス清浄化装置を通過した燃焼排ガスと常温の燃焼用
    空気とを熱交換させて、前記燃焼用空気を加熱するため
    の低温用空気加熱器が備えられ、この低温空気加熱器を
    通過した燃焼用空気の一部を前記高温用空気加熱器に導
    入するための主配管と、この主配管から分岐して前記低
    温空気加熱器を通過した燃焼用空気の残部を前記高温用
    空気加熱器の出口側に導くための、第２の流量調節手段
    を有する副配管を備えている請求項１乃至請求項５のい
    ずれか１項に記載のボイラ。
  7. 【請求項７】 前記火炉本体の前記主バーナの上方に、
    前記排ガス清浄化装置を通過した燃焼排ガスの一部と前
    記高温用空気加熱器を通過した高温の燃焼用空気とを混
    合してなる空気混合用再循環排ガスを前記火炉本体内に
    吹込むためのアディショナルエアポートが設けられてお
    り、最上段の前記主バーナと前記アディショナルエアポ
    ートとの間に、前記アディショナルエアポートからの吹
    き込み量よりも少ない吹込み量の空気混合用再循環排ガ
    スを前記火炉本体壁面近傍に吹込むための高温腐食防止
    用エアポートが設けられている請求項１乃至請求項６の
    いずれか１項に記載のボイラ。
  8. 【請求項８】 前記火炉本体の最上段の主バーナの上方
    に、排ガス清浄化装置を通過した燃焼排ガスの一部と高
    温の燃焼用空気とを混合してなる空気混合用再循環排ガ
    スを前記火炉本体内に吹込むためのアディショナルエア
    ポートが設けられており、最上段の前記主バーナと前記
    アディショナルエアポートとの間に、前記アディショナ
    ルエアポートからの吹き込み量よりも少ない吹込み量の
    空気混合用再循環排ガスを前記火炉本体壁面近傍に吹込
    むための高温腐食防止用エアポートが設けられているこ
    とを特徴とするボイラ。
  9. 【請求項９】 前記高温腐食防止用エアポートは、前記
    高温腐食防止用エアポートは、前記高温腐食防止用エア
    ポートは、火炉壁の水管群の一部を覆うポート本体と、
    水管間を埋めるフィンに形成された複数の高温腐食防止
    用エア吹出し孔あるいはフィンを貫通して装着された複
    数のノズルとから構成されている請求項７または請求項
    ８記載のボイラ。
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