JP2001153303A - ボイラペントハウスシール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ペントハウス８内のシールを確実にするとと
もに、シール用のガスでペントハウス８内の排ガス中の
Ｏ_２のアンバランスが発生しないようにすること。 【解決手段】 ＦＤＦ２出口のＯ_２２１％を含有する空
気をペントハウス８のシール源とするのではなく、ボイ
ラ運転中の、その時々の節炭器１６出口排ガス（負荷帯
により変化するが、通常はＯ_２を１．５〜７％含有する
排ガス）をシール源として導入することにより達成され
る。ＦＤＦ２出口のＯ_２含有率が２１％のフレッシュエ
アをシール源として導入すると、空気中のＯ_２が煙道１
０上部等のシール量の多くなった所の排ガス中のＯ_２を
希釈し、分布のアンバランスを発生させる。しかし、ボ
イラ運転中の節炭器１６出口の１．５〜７％のＯ_２を含
む排ガスをペントハウス８に導入すれば、Ｏ_２の濃度分
布が不均一になることがなくなる。こうして、排ガス中
のＯ_２濃度の測定座１８での計測値が振れることがなく
なり、適正なボイラ燃焼制御ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はボイラの付属装置に
係り、特に排ガス中のＯ_２分布を適性にするのに好適な
ボイラペントハウスシール装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のボイラを図２に示すが、ボイラ火
炉１にはＦＤＦ（押込通風機）２により風道４を経由し
て燃焼用空気が供給されるが、ＦＤＦ２により送気され
た空気はエアヒータ１１でボイラ火炉１から排出される
排ガスにより加熱されて風箱６に送気される。

【０００３】またボイラ火炉１から排出される煙道１０
内の排ガスはＧＲＦ（ガス再循環ファン）１３によりＧ
Ｒダクト１５を通りボイラ火炉１の炉底から炉内に導入
されるとともに、ＧＲＦ１３を出た排ガスはＧＭＦ（ガ
ス混合ファン）１４でさらに加圧されてＧＭダクト１７
を通り、前記加熱空気と共に風箱６に送気される。風箱
６内に送られた前記加熱空気はバーナ７用燃焼空気とし
て燃焼に寄与する。バーナ７で燃料の燃焼で得られた燃
焼ガスはボイラ火炉１内で過熱器９、図示していない再
熱器及び火炉後部伝熱部の節炭器１６等の伝熱管内の水
又は蒸気と熱交換して過熱蒸気又は再熱蒸気を生成し、
低温化したガスは煙道１０に設けられたエアヒータ１１
で冷却されて煙突１２から大気に放出される。また各ダ
クトにはダンパ３が設けられている。

【０００４】ペントハウス８内には過熱器９、節炭器１
６及び図示しない再熱器の各伝熱管がボイラ火炉１内側
からボイラ火炉１とペントハウス８との境界壁面を貫通
して設置されている。前記境界壁面の貫通部のシール部
分の耐火物は経年変化により劣化し、シール性が悪くな
る特性を有している。そこで、図２に示すボイラペント
ハウス８のシール装置として、エアヒ−タ１１の前流側
の風道４から分岐したペントハウス配管５をペントハウ
ス８に接続して、エアヒ−タ１１で予熱する前のフレッ
シュな燃焼用空気をＦＤＦ２によりペントハウス８に導
入する。このときペントハウス８に導入する空気圧が炉
内圧＋２５ｍｍＡｇとなるように差圧発信器１９で検出
し、コントローラ２０でダンパ３の開度をコントロール
して行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図２に示す従来の設備
では時間の経過と共にペントハウス８に供給するシール
用の空気量が多くなる。そのため、ＦＤＦ２の出口のフ
レッシュな空気（Ｏ_２を２１％含有）のペントハウス８
内への供給量が段々多くなり、フレッシュな空気でペン
トハウス８内の燃焼排ガスが部分希釈され、燃焼排ガス
中のＯ_２分布のバランスがくずれるという事があった。

【０００６】排ガス中のＯ_２濃度は図２などに示すよう
に排ガス中のＯ_２濃度を測定する排ガスＯ_２測定器が設
けられた測定座１８からの信号によって求められ、その
値により基づいて燃焼用制御が行われている。

【０００７】しかし、排ガスＯ_２濃度分布が片寄ったま
ま、すなわち、ペントハウス８側から煙道１０の上部が
下部よりＯ_２濃度が高い状態のまま測定座１８まで排ガ
スが流れてくるため、飛び抜けて高いＯ_２濃度部分が影
響して測定座１８での排ガス中のＯ_２濃度を正確に求め
られなくなり、適正なバーナでの燃焼制御ができなくな
る。

【０００８】なお、ペントハウス８側から煙道１０の上
部が下部よりＯ_２濃度が高い状態のまま測定座１８まで
排ガスが流れて来るが、どこまで飛び抜けて高いＯ_２濃
度の排ガスが流れるか分かれば、その部分ではＯ_２濃度
の測定をしないでおき、それ以後の排ガス中のＯ_２濃度
を測定すれば良いが、ボイラ負荷によりガス流量、ガス
圧力が変化するので、いちがいに高Ｏ_２濃度の層厚を決
められない。

【０００９】本発明の課題はペントハウス内のシールを
確実にするとともに、シール用のガスでペントハウス内
の排ガス中のＯ_２濃度のアンバランスが発生しないよう
にすることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は排ガスＯ_２濃
度のアンバランスが発生させないようにするシール源を
どこから取り出すかを検討調査して、最適なシール源を
見い出して本発明を完成させた。

【００１１】上記課題は、ＦＤＦ出口のＯ_２を２１％含
有する空気をペントハウスのシール源とするのではな
く、ボイラ運転中の、その時々のＥＣＯ（節炭器）出口
排ガス（負荷帯により変化するが、通常はＯ_２を１．５
〜７％含有する排ガス）をシール源として導入すること
により達成される。

【００１２】

【作用】ＦＤＦ出口のＯ_２含有率が２１％のフレッシュ
エアをシール源としてペントハウス内に導入すると、空
気中のＯ_２が排ガス中に導入され、煙道上部等のシール
量の多くなった所の排ガス中のＯ_２を希釈し、分布のア
ンバランスを発生させる。しかし、ボイラ運転中の、そ
の時々の負荷条件でＯ_２含有量が変化するＥＣＯ出口排
ガス（負荷帯により変化するが通常は１．５〜７％のＯ
_２を含む排ガス）をペントハウスに導入すれば、ほぼ同
じ濃度のＯ_２を含むガスをシール源とすることができる
ため、Ｏ_２を２１％含有するフレッシュエアーを用いて
ペントハウス内の排ガスを希釈する場合と異なり、Ｏ_２
の濃度分布が不均一になることがなくなる。

【００１３】それによって、排ガス中のＯ_２濃度の測定
座での計測値が振れることがなくなり、適正なボイラ燃
焼制御ができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面ととも
に説明する。図１に示す本発明の実施の形態のボイラを
中心とした風道関係及び煙道関係は従来技術を示す図２
と同様の構成であり、同一構成部分は同一符号を用いて
その構成部分の説明は省略する。

【００１５】図１に示す装置で図２に示す装置と異なる
所は、図２に示す装置がボイラペントハウス８のシール
用のガスとして、ＦＤＦ２出口からのフレッシュエアを
ペントハウス８に導入していたのに対して、図１に示す
装置では、Ｏ_２濃度の薄いＧＭＦ１４出口排ガスをペン
トハウス８に導入して、ペントハウス８内での排ガス中
のＯ_２分布のバランスをフレッシュエアの希釈により崩
さないようにしたものである。

【００１６】節炭器１６出口排ガスのＯ_２濃度はボイラ
の負荷条件により変化するが、通常は１．５〜７％のＯ
_２を含むだけであるので、ボイラの運転時における、そ
の時々の負荷帯での節炭器１６出口の排ガスをペントハ
ウス８に再循環することで、常にほぼ同様な値のＯ_２濃
度の排ガスをペントハウス８のシール源として利用する
ことができる。そのため、節炭器１６出口の煙道１０に
設けられた排ガス中のＯ_２濃度測定座１８付近では煙道
１０内の上下、左右において排ガス中のＯ_２分布のアン
バランスを発生させることがない。

【００１７】図２に示す従来の装置のＦＤＦ２出口の温
度２０℃の空気をボイラペントハウス８に導入すると、
ペントハウス８内では導入された空気は熱交換器構成部
分の流体温度（３００〜４００℃ ）に対して冷却作用
をして、ボイラ熱損失が増大することになるが、ＧＭＦ
１４出口の排ガス温度（３００〜３４０℃ ）をペント
ハウス８のシール源とすることで、ボイラ熱損失が少な
くなる。

【００１８】また、図２の装置のＦＤＦ２出口からの空
気をペントハウス８に導入すると、ボイラ設備として一
番遠い位置にある構成部分からのペントハウスシール配
管５を施工する必要があるため、設備費がかかるが、Ｇ
ＭＦ１４出口からの導入ではボイラの直下であり、設備
費が半分以下になるという利点もある。

【００１９】また、従来のＦＤＦ２出口のシールエアを
ペントハウス８のシールガスとして用いる場合にはボイ
ラペントハウス８とボイラ火炉１内のチューブ貫通部の
リーク状態により、燃焼に関与しないフレッシュエアに
含まれる高濃度のＯ_２がペントハウス８内の排ガス中に
含まれる定常的な濃度のＯ_２量に対して大きな外乱要因
となり、通常マルチバーナ部の空気配分又は二段燃焼法
を採用したときのバーナ部での空気配分により、煙道１
０内の排ガス中のＯ_２分布のバランスを調整するのであ
るが、燃焼に関与しないフレッシュエアが煙道１０内の
排ガス中に入り込むため、燃焼調整を非常に困難にして
いる。

【００２０】これに対して図１に示すようにＧＭＦ１４
出口の排ガスをペントハウス８のシール源として使用す
る場合、ボイラ運転中におけるその時々の負荷条件での
排ガス中の低濃度のＯ_２を含むガスをペントハウス８に
再循環することになるので、ペントハウス８の貫通部で
ガスがリークしても、ほぼ同じＯ_２濃度の排ガスが排ガ
ス中のＯ_２測定座１８のある煙道付近に流れて来ること
になる。このように、Ｏ_２測定座１８付近の煙道内の排
ガス中のＯ_２濃度は均一に分布しているので、Ｏ_２濃度
測定値は正確な値が得られ、Ｏ_２測定座１８に基づいて
行われるボイラ燃焼制御が適正に行われる。適正なボイ
ラ燃焼制御により、部分的発煙も発生しないため、過剰
空気率を適正な値に維持することができ、ボイラ燃焼効
率を上げ、ボイラを効率的に運用できる。

【００２１】本発明の図１に示す実施の形態ではボイラ
火炉１が一基、風道４が一基、煙道１０が一基あるボイ
ラの構成例で説明したが、ボイラ火炉１が一基、風道４
が二基（二系列）、煙道１０が二基（二系列）のボイラ
の構成でも同様の効果（排ガス中のＯ_２分布のアンバラ
ンスの解消、ボイラペントハウス８内の熱交換器構成部
分の熱損失の低減、シール装置設備費の低減等の効果）
がある。

【００２２】また、図１に示す実施の形態では、ＧＭＦ
１４出口排ガスからペントハウス８内のシール源を取り
出しているが、節炭器１６出口の煙道内の排ガスである
こと、例えば炉内圧＋２５ｍｍＡｇの圧力が確保できる
ことを満たす排ガスをペントハウス８内のシール源とす
れば良いのであり、図１のようにＧＲＦ１３とＧＭＦ１
４を有するボイラのプラントでは、ＧＲＦ１３出口排ガ
スまたはＧＭＦ１４出口排ガスをシール源とし、ＧＲＦ
１４のみを有するボイラプラントではＧＲＦ出口、排ガ
スをシール源とし、どちらのファンも持たないボイラプ
ラントでは、新たに節炭器１６出口の煙道内の排ガスを
ペントハウス８の供給するためのファンを設けること
で、前記煙道内の排ガスをペントハウス８のシール源と
して用いてもよい。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、ペントハウス内のシー
ル源として節炭器出口煙道排ガスを用いるので、ペント
ハウス内から節炭器出口煙道に至る排ガス中のＯ_２分布
にアンバランスが生じることなく、部分的発煙もないた
め、過剰空気率を適正にし、ボイラ燃焼効率を上げ、ボ
イラを効率的に運用できる。また節炭器出口煙道排ガス
をペントハウス内のシール源として用いるので、ボイラ
ペントハウスにおける熱損失を減少し、又シール源設置
場所が従来技術に比べて近くなるため、設備費の低減等
々の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態になるボイラペントハウ
スシール装置を示す系統図である。

【図２】 従来技術になるボイラペントハウスシール装
置を示す系統図である。

【符号の説明】

１ ボイラ ２ ＦＤＦ ３ ダンパ ４ 風道 ５ ペントハウスシール配管 ６ 風箱 ７ バーナ ８ ペントハウス ９ 過熱器 １０ 煙道 １３ ＧＲＦ １４ ＧＭＦ １５ ＧＲダクト １６ 節炭器 １７ ＧＭダクト １８ 排ガスＯ_２測
定座 １９ 差圧発信器 ２０ コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 宏志 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉事業所内 (72)発明者 塩田 浩二 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉事業所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボイラ火炉と該火炉内の天井部を貫通し
   て火炉内に吊り下げら配置される伝熱管と該伝熱管の火
   炉天井部の貫通部を覆うペントハウスとボイラ後部伝熱
   部の煙道に配置される節炭器を備え、ペントハウス内か
   ら前記火炉天井部の貫通部に向けて流体を供給すること
   で前記火炉天井部の貫通部のシール系を構成するボイラ
   において、 前記ペントハウス内から前記火炉天井部の貫通部に向け
   て供給する流体として用いる節炭器出口の煙道内の排ガ
   スをペントハウスに供給するシール用ガス流路を設けた
   ことを特徴とするボイラ。