JP2002513131A - 蒸気発生システムを運転する方法 - Google Patents
蒸気発生システムを運転する方法Info
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- F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
- F22D1/00—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters
- F22D1/36—Water and air preheating systems
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Abstract
(57)【要約】
空気予熱器（１４）から例えば電気式集じん装置（１６）又は布フィルタのような微粒子収集装置にやって来る煙道ガス（２２）の温度は、下げられて微粒子収集装置の作動を改善する。これは、空気予熱器（１４）からの出口煙道ガス（２２）の温度を下げることにより、又は空気予熱器（１４）から出た後の煙道ガス（２２）の温度を下げることにより、行うことができる。一実施例において、燃焼に必要とされる以外の過剰空気が空気予熱器（１４）を通過させられ、これにより加熱された過剰空気が廃棄（３４）されるか、又はプラントの種々の目的（３０，３２）のために使用される。特定の実施例においては、回転再生式空気予熱器（１４）の空気出口側を分割し、過剰ガスがダクトを含有する量が最も少ない場所である区分から過剰ガスを取り出す。更に、煙道ガス（２２）を追加的に冷却することが、一次空気の量を減少することにより、典型的には空気予熱器（１４）をバイパスさせることにより、又は粉砕機への一次空気の温度を制御するような他の方法を用いることにより、行うことができる。煙道ガス（２２）の温度は、また、空気予熱器（１４）を出た後に、煙道ガス（２２）を熱交換又は水による噴霧により冷却することによって、下げることができる。
Description
【０００１】
本発明は、石炭燃焼式蒸気発生プラントにおける微粒子収集装置の性能を改善
する方法に関する。より詳細には、本発明は、空気予熱器から電気式集じん装置
又はバグハウスフィルタにやって来る煙道ガスの温度の制御に関する。
する方法に関する。より詳細には、本発明は、空気予熱器から電気式集じん装置
又はバグハウスフィルタにやって来る煙道ガスの温度の制御に関する。
【０００２】 石炭燃焼式蒸気発生プラントは、煙道ガスから入来燃焼用空気に熱を伝達する
空気予熱器を使用し、また多くの場合、空気予熱器の下流に位置して煙道ガスが
放出される前に煙道ガスから微粒子状フライアッシュを取り除く電気式集じん装
置又はバグハウスフィルタを使用する。使用される特定の石炭及び石炭の燃焼に
より生じて硫黄を含有するフライアッシュに依存して、電気式集じん装置又はバ
グハウスに入る煙道ガスの温度は、収集効率に関して、非常に強い影響を与える
ものである。例えば、電気式集じん装置のいわゆるバックコロナは、フライアッ
シュが高い固有抵抗を有するために微粒子放出を増大せしめる主たる源であり、
煙道ガスの温度はバックコロナ効果に非常に強い影響を与えるものである。同様
に、煙道ガスの温度はバグハウスフィルタにおけるフライアッシュの粘結性に非
常に強い影響を与えるものである。
空気予熱器を使用し、また多くの場合、空気予熱器の下流に位置して煙道ガスが
放出される前に煙道ガスから微粒子状フライアッシュを取り除く電気式集じん装
置又はバグハウスフィルタを使用する。使用される特定の石炭及び石炭の燃焼に
より生じて硫黄を含有するフライアッシュに依存して、電気式集じん装置又はバ
グハウスに入る煙道ガスの温度は、収集効率に関して、非常に強い影響を与える
ものである。例えば、電気式集じん装置のいわゆるバックコロナは、フライアッ
シュが高い固有抵抗を有するために微粒子放出を増大せしめる主たる源であり、
煙道ガスの温度はバックコロナ効果に非常に強い影響を与えるものである。同様
に、煙道ガスの温度はバグハウスフィルタにおけるフライアッシュの粘結性に非
常に強い影響を与えるものである。
【０００３】 上述した理由のために、集じん装置又はバグハウスに入る煙道ガスの温度を制
御できることが望まれる。他方、一次及び二次燃焼用空気の量と温度及び空気予
熱器の構成は、空気予熱器を去る煙道ガスに根本的な影響を与える。また、空気
予熱器の冷たい端を去る煙道ガスの温度は、凝固及びプラッギングを除去するよ
うに制御することを必要とする。
御できることが望まれる。他方、一次及び二次燃焼用空気の量と温度及び空気予
熱器の構成は、空気予熱器を去る煙道ガスに根本的な影響を与える。また、空気
予熱器の冷たい端を去る煙道ガスの温度は、凝固及びプラッギングを除去するよ
うに制御することを必要とする。
【０００４】
本発明は、空気予熱器から電気式集じん装置又は布フィルタから成る微粒子収
集装置にやって来る煙道ガスの温度を下げることに関する。より詳細には、本発
明は、空気予熱器を出る煙道ガスの温度を下げるように空気予熱器の作動を変え
ること、及び／又は空気予熱器を出た後だがしかし微粒子収集装置に入る前の煙
道ガスの温度を下げることに関する。空気予熱器の作動を変える方法においては
、空気予熱器を通る空気質量流量が燃焼に必要とされる量よりも過剰に増大され
、この過剰空気を燃焼以外のひとつの目的又はそれ以上の種々の目的のために使
用するか、又は過剰空気を単に廃棄するようにする。本発明の一形態は、回転再
生式空気予熱器の空気出口側を分割し、過剰空気がダストを含有する量が最も少
ない場所である区分から過剰ガスを取り出すことにより、相当清浄な過剰空気を
得て微粒子放出を減少せしめる方法にある。また、空気予熱器をバイパスする一
次空気の量を減少することにより、又は粉砕機への一次空気の温度を制御するよ
うな他の方法を用いることにより、追加の空気を空気予熱器を通過させることが
できる。微粒子収集装置への煙道ガスの温度を制御する更に他の方法として、空
気予熱器を通過した後の煙道ガスを蒸気発生器の冷たい流れと熱交換することに
より、又は水による噴霧冷却により、冷却することがある。空気予熱器後の煙道
ガス冷却は、単独で行うこともできるし、又は空気予熱器の作動の変更と関連し
て行うこともできる。本発明の更に他の形態は、種々のシステムパラメータに応
答して所望温度を維持する制御方法にある。
集装置にやって来る煙道ガスの温度を下げることに関する。より詳細には、本発
明は、空気予熱器を出る煙道ガスの温度を下げるように空気予熱器の作動を変え
ること、及び／又は空気予熱器を出た後だがしかし微粒子収集装置に入る前の煙
道ガスの温度を下げることに関する。空気予熱器の作動を変える方法においては
、空気予熱器を通る空気質量流量が燃焼に必要とされる量よりも過剰に増大され
、この過剰空気を燃焼以外のひとつの目的又はそれ以上の種々の目的のために使
用するか、又は過剰空気を単に廃棄するようにする。本発明の一形態は、回転再
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ない場所である区分から過剰ガスを取り出すことにより、相当清浄な過剰空気を
得て微粒子放出を減少せしめる方法にある。また、空気予熱器をバイパスする一
次空気の量を減少することにより、又は粉砕機への一次空気の温度を制御するよ
うな他の方法を用いることにより、追加の空気を空気予熱器を通過させることが
できる。微粒子収集装置への煙道ガスの温度を制御する更に他の方法として、空
気予熱器を通過した後の煙道ガスを蒸気発生器の冷たい流れと熱交換することに
より、又は水による噴霧冷却により、冷却することがある。空気予熱器後の煙道
ガス冷却は、単独で行うこともできるし、又は空気予熱器の作動の変更と関連し
て行うこともできる。本発明の更に他の形態は、種々のシステムパラメータに応
答して所望温度を維持する制御方法にある。
【０００５】
空気予熱器において、空気側効率（ＥA）及び煙道ガス側効率（ＥG）に加えて
、空気の容量比（ＣA）及び煙道ガスの容量比（ＣG）は、作動を制御する。容量
比は、質量流量×媒体の比熱により得られる。典型的な石炭燃焼ボイラの作動に
おいて、空気の質量流量及び空気の比熱は、各々、ガス流れの対応する値よりも
小さい。例えば、空気流量比は４，６７０，０００ｌｂ．／ｈｒ．及び空気比熱
は０．２４７ ＢＴＵ／ｌｂ．°Ｆであり、一方、ガス流量比は５，６００，０
００ｌｂ．／ｈｒ.及びガス比熱は０．２６４ＢＴ／ｌｂ．°Ｆである。これに
より、ＣA／ＣGの比は０．７８となり、これはガス流れから取り出すことができ
るエネルギーの量が空気流れにより定められることを意味する。空気出口温度が
ガス入口温度に等しい（ＥA＝１）場合には、ガス側効率（ＥG）は、ＥG＝ＥAＣ A ／ＣGであることから、０．７８である。また、ＥGはガス入口温度（ＴＧＩ）
−ガス出口温度（ＴＧＯ）を温度ヘッドで除した値に等しく、またＴＧＩが７５
０°Ｆ及び空気入口温度（ＴＡＩ）が７５°Ｆであると仮定すると、最低予想Ｔ
ＧＯは２２３．５°Ｆに等しい。実際に、０．９以上のＥAは空気予熱器の表面
積を非常に大きく増大することを必要とする。ＣA／ＣGが０．８である場合に、
ＥAを０．９０９から０．９３にまで上昇（２．３％の増大）させるのに、空気
予熱器の表面積を１８％増大することを必要とする。上述の例、すなわちＴＧＩ
＝７５０°Ｆ及びＴＡＩ＝７５°Ｆである場合に、０．９０９のＥAは２７１°
ＦのＴＧＯ及び６８９°ＦのＴＡＯから得られる０．７０９（０．９０９×０．
７８）のＥGに等しい。もし同じ表面積でＣA／ＣGが０．９にまで増大された場
合には、ＥAは０．８８となり、空気予熱器の損失は６６９°Ｆにまで下がり、
２０°Ｆ低下するであろう。しかしながら、ＥGは０．８８×０．９＝０．７９
２であり、これによりＴＧＯは２１５°Ｆとなり、ＴＧＯは５６°Ｆ減少する。
この２１５°Ｆでは、電気式集じん装置を非常に小さくすることができ、予熱の
２０°Ｆの損失の場合よりも多くのコストを節約できる。ＣA／ＣGを増大する方
法は、空気の質量流量を増大し、それから燃焼に必要とされない加熱された過剰
空気を“廃棄（ダンプ）”することである。過剰空気を廃棄するということには
、通常、この加熱された空気をプラントのどこかで使用することも含まれるもの
である。この加熱された空気の使用のひとつとして、煙突に放出する前にスクラ
バを去る飽和煙道ガスを再熱し、浮力を促進させて上昇流（プルーム）視程を減
少させることがある。しかしながら、この目的又は過剰空気を大気に放出させよ
うとする他の目的のために空気予熱器からの過剰空気の使用で起り得る問題は、
しばしば、この過剰空気がかなりの量の粒子状物質を含有し、これらの粒子状物
質が放出制限のために過剰空気の使用を制限することである。
、空気の容量比（ＣA）及び煙道ガスの容量比（ＣG）は、作動を制御する。容量
比は、質量流量×媒体の比熱により得られる。典型的な石炭燃焼ボイラの作動に
おいて、空気の質量流量及び空気の比熱は、各々、ガス流れの対応する値よりも
小さい。例えば、空気流量比は４，６７０，０００ｌｂ．／ｈｒ．及び空気比熱
は０．２４７ ＢＴＵ／ｌｂ．°Ｆであり、一方、ガス流量比は５，６００，０
００ｌｂ．／ｈｒ.及びガス比熱は０．２６４ＢＴ／ｌｂ．°Ｆである。これに
より、ＣA／ＣGの比は０．７８となり、これはガス流れから取り出すことができ
るエネルギーの量が空気流れにより定められることを意味する。空気出口温度が
ガス入口温度に等しい（ＥA＝１）場合には、ガス側効率（ＥG）は、ＥG＝ＥAＣ A ／ＣGであることから、０．７８である。また、ＥGはガス入口温度（ＴＧＩ）
−ガス出口温度（ＴＧＯ）を温度ヘッドで除した値に等しく、またＴＧＩが７５
０°Ｆ及び空気入口温度（ＴＡＩ）が７５°Ｆであると仮定すると、最低予想Ｔ
ＧＯは２２３．５°Ｆに等しい。実際に、０．９以上のＥAは空気予熱器の表面
積を非常に大きく増大することを必要とする。ＣA／ＣGが０．８である場合に、
ＥAを０．９０９から０．９３にまで上昇（２．３％の増大）させるのに、空気
予熱器の表面積を１８％増大することを必要とする。上述の例、すなわちＴＧＩ
＝７５０°Ｆ及びＴＡＩ＝７５°Ｆである場合に、０．９０９のＥAは２７１°
ＦのＴＧＯ及び６８９°ＦのＴＡＯから得られる０．７０９（０．９０９×０．
７８）のＥGに等しい。もし同じ表面積でＣA／ＣGが０．９にまで増大された場
合には、ＥAは０．８８となり、空気予熱器の損失は６６９°Ｆにまで下がり、
２０°Ｆ低下するであろう。しかしながら、ＥGは０．８８×０．９＝０．７９
２であり、これによりＴＧＯは２１５°Ｆとなり、ＴＧＯは５６°Ｆ減少する。
この２１５°Ｆでは、電気式集じん装置を非常に小さくすることができ、予熱の
２０°Ｆの損失の場合よりも多くのコストを節約できる。ＣA／ＣGを増大する方
法は、空気の質量流量を増大し、それから燃焼に必要とされない加熱された過剰
空気を“廃棄（ダンプ）”することである。過剰空気を廃棄するということには
、通常、この加熱された空気をプラントのどこかで使用することも含まれるもの
である。この加熱された空気の使用のひとつとして、煙突に放出する前にスクラ
バを去る飽和煙道ガスを再熱し、浮力を促進させて上昇流（プルーム）視程を減
少させることがある。しかしながら、この目的又は過剰空気を大気に放出させよ
うとする他の目的のために空気予熱器からの過剰空気の使用で起り得る問題は、
しばしば、この過剰空気がかなりの量の粒子状物質を含有し、これらの粒子状物
質が放出制限のために過剰空気の使用を制限することである。
【０００６】 本発明の種々の実施例についての下記の説明は特に電気式集じん装置に言及し
ているけれども、本発明はまたバグハウスフィルタにも適用できるものである。
更に、説明は回転再生式空気予熱器についてなされているけれども、本発明の少
なくとも幾つかの実施例は伝熱式空気予熱器にも適用できるものである。図面の
図１は、蒸気発生器１２と、空気予熱器１４と、電気式集じん装置１６と、煙道
ガススクラバ１８と、煙道ガス再熱器２０とを包含する蒸気発生システムを略図
的に示す。このような構成要素を包含するシステムは、典型的な蒸気発生システ
ム、特に石炭燃焼式蒸気発生システムであり、石炭燃焼式蒸気発生システムでは
、電気式集じん装置が煙道ガスから微粒子を取り除くために使用され、またスク
ラバがガス状汚染物質を取り除くために使用されている。煙道ガス２２は、空気
予熱器１４の煙道ガス側２４の熱交換表面に熱を伝達し、この熱は空気予熱器１
４の空気側２８の入来空気２６により取り上げられる。加熱された空気の多くは
一次燃焼用空気３０及び二次燃焼用空気３２として使用される。残りの第３の加
熱された空気流れ３４については後述する。電気式集じん装置１６からの煙道ガ
ス１７は、スクラバ１８で洗浄集じんされ、その後再熱器２０で再熱される。
ているけれども、本発明はまたバグハウスフィルタにも適用できるものである。
更に、説明は回転再生式空気予熱器についてなされているけれども、本発明の少
なくとも幾つかの実施例は伝熱式空気予熱器にも適用できるものである。図面の
図１は、蒸気発生器１２と、空気予熱器１４と、電気式集じん装置１６と、煙道
ガススクラバ１８と、煙道ガス再熱器２０とを包含する蒸気発生システムを略図
的に示す。このような構成要素を包含するシステムは、典型的な蒸気発生システ
ム、特に石炭燃焼式蒸気発生システムであり、石炭燃焼式蒸気発生システムでは
、電気式集じん装置が煙道ガスから微粒子を取り除くために使用され、またスク
ラバがガス状汚染物質を取り除くために使用されている。煙道ガス２２は、空気
予熱器１４の煙道ガス側２４の熱交換表面に熱を伝達し、この熱は空気予熱器１
４の空気側２８の入来空気２６により取り上げられる。加熱された空気の多くは
一次燃焼用空気３０及び二次燃焼用空気３２として使用される。残りの第３の加
熱された空気流れ３４については後述する。電気式集じん装置１６からの煙道ガ
ス１７は、スクラバ１８で洗浄集じんされ、その後再熱器２０で再熱される。
【０００７】 「発明の背景」のところで述べたように、空気の質量流量を燃焼に必要とされ
る量以上に増大することは望ましいものである。すなわち、これは、電気式集じ
ん装置１６の利益のためにＣA／ＣGを増大せしめ、煙道ガス温度を減少せしめる
。同様に上述したように、この過剰空気は“廃棄”され、この“廃棄”とは通常
この過剰空気をプラントのどこかで使用することも意味する。図１において、廃
棄される過剰空気は空気流れ３４である。加熱された過剰空気の主たる使用のひ
とつは、煙道ガススクラバ１８からの飽和煙突ガスを再熱し又は再熱を促進して
温度を露点以上にし、浮力を促進させて上昇流視程を減少させることである。図
１は、過剰空気流れ３４をスクラバ１８から放出された煙道ガス(煙突ガス)に符
号１９で示すところで加え、それからこの混合体を煙突３７にまで放出すること
を示している。また、例えば蒸気コイル式再熱器又はバーナのような熱伝達装置
２０が熱を煙道ガスに伝達するのに使用されている。熱伝達装置２０と一緒に過
剰空気を使用することは、別の方法で熱伝達装置に要求される寸法よりも寸法を
減少せしめることができる。煙道ガスを再熱するために過剰ガスを使用する代わ
りに、過剰空気流れ３４を単に大気に符号３５で示すように廃棄することができ
る。もし所望するならば、この廃棄空気３５は例えばフィルタ（図示せず）によ
って、清浄することができる。この場合、廃棄空気３５の流量は小さいので、小
さなフィルタ装置が必要とされるだけである。
る量以上に増大することは望ましいものである。すなわち、これは、電気式集じ
ん装置１６の利益のためにＣA／ＣGを増大せしめ、煙道ガス温度を減少せしめる
。同様に上述したように、この過剰空気は“廃棄”され、この“廃棄”とは通常
この過剰空気をプラントのどこかで使用することも意味する。図１において、廃
棄される過剰空気は空気流れ３４である。加熱された過剰空気の主たる使用のひ
とつは、煙道ガススクラバ１８からの飽和煙突ガスを再熱し又は再熱を促進して
温度を露点以上にし、浮力を促進させて上昇流視程を減少させることである。図
１は、過剰空気流れ３４をスクラバ１８から放出された煙道ガス(煙突ガス)に符
号１９で示すところで加え、それからこの混合体を煙突３７にまで放出すること
を示している。また、例えば蒸気コイル式再熱器又はバーナのような熱伝達装置
２０が熱を煙道ガスに伝達するのに使用されている。熱伝達装置２０と一緒に過
剰空気を使用することは、別の方法で熱伝達装置に要求される寸法よりも寸法を
減少せしめることができる。煙道ガスを再熱するために過剰ガスを使用する代わ
りに、過剰空気流れ３４を単に大気に符号３５で示すように廃棄することができ
る。もし所望するならば、この廃棄空気３５は例えばフィルタ（図示せず）によ
って、清浄することができる。この場合、廃棄空気３５の流量は小さいので、小
さなフィルタ装置が必要とされるだけである。
【０００８】 空気予熱器からの加熱された空気を清浄された煙道ガスに混合するように使用
することにより生じる問題は、空気が空気予熱器からかなりの量の粒子状物質を
拾い上げることである。これは、特に、例えば石炭のような灰成分を多く含む燃
料の場合に確かなものである。このような多量の粒子状物質を含有する空気流れ
は、煙突ガス放出に関する制限のために、煙道ガスには混合できず、したがって
煙突にまで放出できないものである。
することにより生じる問題は、空気が空気予熱器からかなりの量の粒子状物質を
拾い上げることである。これは、特に、例えば石炭のような灰成分を多く含む燃
料の場合に確かなものである。このような多量の粒子状物質を含有する空気流れ
は、煙突ガス放出に関する制限のために、煙道ガスには混合できず、したがって
煙突にまで放出できないものである。
【０００９】 回転再生式空気予熱器のロータがガス側から空気側に回転すると、空気側の熱
交換要素の開放空間に入った煙道ガスにより運ばれた微粒子は、空気流れにより
拾い上げられ始められる。また、多量の微粒子が空気流れの使用により熱交換表
面からはぎ取られる。その結果、空気流れにより拾い上げられる微粒子の大部分
は空気側を通してのロータ行程の始まりで拾い上げられる。ロータが空気側を通
して進むにしたがって、拾い上げられる微粒子は減少する。換言すれば、空気側
を去る加熱された空気は、空気側を通してのロータ通路の終わりにおいて最も清
浄である。別の言い方をすれば、空気は、ロータが空気側を通ってガス側に戻る
直前で最も清浄である。実際に、粒子状物質を含有する加熱された空気の粒子状
物質の含有量勾配は、空気側を通してのロータ通路に沿ってしだいに減少する。
交換要素の開放空間に入った煙道ガスにより運ばれた微粒子は、空気流れにより
拾い上げられ始められる。また、多量の微粒子が空気流れの使用により熱交換表
面からはぎ取られる。その結果、空気流れにより拾い上げられる微粒子の大部分
は空気側を通してのロータ行程の始まりで拾い上げられる。ロータが空気側を通
して進むにしたがって、拾い上げられる微粒子は減少する。換言すれば、空気側
を去る加熱された空気は、空気側を通してのロータ通路の終わりにおいて最も清
浄である。別の言い方をすれば、空気は、ロータが空気側を通ってガス側に戻る
直前で最も清浄である。実際に、粒子状物質を含有する加熱された空気の粒子状
物質の含有量勾配は、空気側を通してのロータ通路に沿ってしだいに減少する。
【００１０】 図１に示される本発明の実施例においては、単に総空気流れの一定割合の量を
廃棄するというよりも、空気予熱器の空気放出端における加熱された空気流れの
特定の部分が廃棄空気源として選定され、この特定部分の空気流れは粒子状汚染
物質の点からは最も清浄なものである。これは、空気予熱器の空気放出端を分割
し、空気側を通るロータの回転方向において最終に位置する分割区域からのみ空
気を廃棄することにより、行われる。図２は、本発明のこの実施例にしたがって
構成された空気予熱器１４の斜視図である。この空気予熱器は、ロータ３６と、
ロータハウジング３８と、ガス入口接続板ダクト装置４０と、ガス出口接続板ダ
クト装置４２と、空気入口接続板ダクト装置４４と、空気出口接続板ダクト装置
４６とを包含する。これらの接続板ダクト装置は、接続部を形成し、ダクト構体
と大略円形又は多角形のロータハクジング３８との間を接続する。ここに例示し
たロータは、普通の型式であって、ロータ仕切り４８により複数のセクタに分割
され、これらのセクタが更にステー板５０により複数の区画室に分割されている
。空気予熱器は、ロータの頂部および底部（図示せず）が普通のセクタ板５２に
よりガス側と空気側とに分割されている。また、空気側とガス側との間でロータ
の上端及び下端に隣接して、上側中央セクション５４及び下側中央セクション５
６がそれぞれ形成されている。典型的な空気予熱器は、更に、図示されていない
多くの他の構成要素を包含しているものであり、これらの他の構成要素としては
、例えばセクタ間の空気及びガスの漏洩を減少せしめる半径方向シール及び軸方
向シールがある。
廃棄するというよりも、空気予熱器の空気放出端における加熱された空気流れの
特定の部分が廃棄空気源として選定され、この特定部分の空気流れは粒子状汚染
物質の点からは最も清浄なものである。これは、空気予熱器の空気放出端を分割
し、空気側を通るロータの回転方向において最終に位置する分割区域からのみ空
気を廃棄することにより、行われる。図２は、本発明のこの実施例にしたがって
構成された空気予熱器１４の斜視図である。この空気予熱器は、ロータ３６と、
ロータハウジング３８と、ガス入口接続板ダクト装置４０と、ガス出口接続板ダ
クト装置４２と、空気入口接続板ダクト装置４４と、空気出口接続板ダクト装置
４６とを包含する。これらの接続板ダクト装置は、接続部を形成し、ダクト構体
と大略円形又は多角形のロータハクジング３８との間を接続する。ここに例示し
たロータは、普通の型式であって、ロータ仕切り４８により複数のセクタに分割
され、これらのセクタが更にステー板５０により複数の区画室に分割されている
。空気予熱器は、ロータの頂部および底部（図示せず）が普通のセクタ板５２に
よりガス側と空気側とに分割されている。また、空気側とガス側との間でロータ
の上端及び下端に隣接して、上側中央セクション５４及び下側中央セクション５
６がそれぞれ形成されている。典型的な空気予熱器は、更に、図示されていない
多くの他の構成要素を包含しているものであり、これらの他の構成要素としては
、例えばセクタ間の空気及びガスの漏洩を減少せしめる半径方向シール及び軸方
向シールがある。
【００１１】 本発明のこの実施例で使用される空気予熱器には、廃棄空気を成す、加熱され
た空気流れの一部分を分離する手段が設けられている。この手段は図２に仕切り
５８として示されており、この仕切り５８は空気出口接続板ダクト装置４６を横
切ってほぼ半径方向に延びている。この仕切り５８は、総空気流れの所望する部
分を廃棄空気として分離するように設けられている。適当なダクト装置が、それ
から、この分離された廃棄空気（図１に符号３４で示されている）を最終的に使
用する所望場所、例えば煙道ガスを再熱する場所に送る。図２に回転方向を示す
矢印によって見ることができるように、仕切り５８は、ロータがガス側に再び入
る前の空気側の最終位置から廃棄空気を取り出すように設けられている。例えば
、もし燃焼に必要とされる空気よりも１０％多い過剰空気が使用される場合には
、仕切り５８は空気出口接続板ダクト装置４６の流れ区域のほぼ１０％を分離す
るように設けられる。残りの９０％の流れ区域は、燃焼用空気を炉に供給するダ
クト装置に接続される。仕切り５８に加えて、他の普通の仕切り（図示せず）が
一次燃焼用空気と二次燃焼用空気とを分離するために、及び特定の場合には更に
三次用燃焼用空気をも分離するために設けられる。
た空気流れの一部分を分離する手段が設けられている。この手段は図２に仕切り
５８として示されており、この仕切り５８は空気出口接続板ダクト装置４６を横
切ってほぼ半径方向に延びている。この仕切り５８は、総空気流れの所望する部
分を廃棄空気として分離するように設けられている。適当なダクト装置が、それ
から、この分離された廃棄空気（図１に符号３４で示されている）を最終的に使
用する所望場所、例えば煙道ガスを再熱する場所に送る。図２に回転方向を示す
矢印によって見ることができるように、仕切り５８は、ロータがガス側に再び入
る前の空気側の最終位置から廃棄空気を取り出すように設けられている。例えば
、もし燃焼に必要とされる空気よりも１０％多い過剰空気が使用される場合には
、仕切り５８は空気出口接続板ダクト装置４６の流れ区域のほぼ１０％を分離す
るように設けられる。残りの９０％の流れ区域は、燃焼用空気を炉に供給するダ
クト装置に接続される。仕切り５８に加えて、他の普通の仕切り（図示せず）が
一次燃焼用空気と二次燃焼用空気とを分離するために、及び特定の場合には更に
三次用燃焼用空気をも分離するために設けられる。
【００１２】 図３は本発明の他の実施例を示し、この実施例は微粒子の堆積物を空気側を通
しての通路の始めにおいてロータから取り除き、それから廃棄空気により拾い上
げるようにするために用いることができる。すなわち、空気側の最初の区域の空
気速度を急増させて、廃棄空気区域から最も遠い場所のロータ部分に堆積してい
る微粒子をはぎ取るのを促進させることができる。これは、図３に、３つの入来
空気流れ２６ａ，２６ｂ及び２６ｃによって示されている。空気流れ２６ｃは入
来廃棄空気であり、また空気流れ２６ｂは空気側の中間の中間流れである。更に
、空気流れ２６ａは空気側を通してのロータ通路の最初の区域の空気流れであり
、この空気流れ２６ａのラインは上記最初の区域を通る空気の速度を増大せしめ
る例えばブースタブロワのような手段２７を包含する。この増大空気速度は、空
気側の始まりにおいて微粒子の堆積物をロータからはぎ取るものである。
しての通路の始めにおいてロータから取り除き、それから廃棄空気により拾い上
げるようにするために用いることができる。すなわち、空気側の最初の区域の空
気速度を急増させて、廃棄空気区域から最も遠い場所のロータ部分に堆積してい
る微粒子をはぎ取るのを促進させることができる。これは、図３に、３つの入来
空気流れ２６ａ，２６ｂ及び２６ｃによって示されている。空気流れ２６ｃは入
来廃棄空気であり、また空気流れ２６ｂは空気側の中間の中間流れである。更に
、空気流れ２６ａは空気側を通してのロータ通路の最初の区域の空気流れであり
、この空気流れ２６ａのラインは上記最初の区域を通る空気の速度を増大せしめ
る例えばブースタブロワのような手段２７を包含する。この増大空気速度は、空
気側の始まりにおいて微粒子の堆積物をロータからはぎ取るものである。
【００１３】 本発明の追加の利益は、ボイラ効率に見られる。すなわち、再生式のために、
空気が通過する熱伝達板は、最初に空気側に入るときに最も高温であり、一方ガ
ス側に入る直前は最も低温である。この金属温度差は空気予熱器に温度勾配を生
じさせ、熱伝達板が回転して入る、ガス側に最も接近する場所における空気側が
、温度が最も高く、熱伝達板が回転して出る、ガス側に最も接近する場所におけ
る空気側が、温度が最も低くなる。一般にはスイングと称されているこの温度差
はかなり大きく、例えば６０°Ｆである。廃棄空気が最低温区域から取り出され
たときには、他の残る燃焼用空気の平均温度は全体の空気流れの平均温度よりも
高い。例えば、燃焼用空気の平均温度は、１０％の廃棄空気及び６０°Ｆのスイ
ング状況で約３°Ｆ高くなる。この高温となった燃焼用空気は、ボイラ効率を増
大せしめる。
空気が通過する熱伝達板は、最初に空気側に入るときに最も高温であり、一方ガ
ス側に入る直前は最も低温である。この金属温度差は空気予熱器に温度勾配を生
じさせ、熱伝達板が回転して入る、ガス側に最も接近する場所における空気側が
、温度が最も高く、熱伝達板が回転して出る、ガス側に最も接近する場所におけ
る空気側が、温度が最も低くなる。一般にはスイングと称されているこの温度差
はかなり大きく、例えば６０°Ｆである。廃棄空気が最低温区域から取り出され
たときには、他の残る燃焼用空気の平均温度は全体の空気流れの平均温度よりも
高い。例えば、燃焼用空気の平均温度は、１０％の廃棄空気及び６０°Ｆのスイ
ング状況で約３°Ｆ高くなる。この高温となった燃焼用空気は、ボイラ効率を増
大せしめる。
【００１４】 図４は、加熱された過剰空気の他の使用を示す。電気式集じん装置の種々の構
成要素、たとえばホッパの内部を、部分凝縮を除去するために十分高い温度に維
持するためには、相当の量のエネルギが必要とされる。このエネルギは、従来、
電気ヒータ又は蒸気コイルによって与えられている。これに対し、図４に示され
る本発明の特別の実施例においては、ホッパ６０及びインシュレータ６２の各内
部を満足する温度に維持するための熱源が、加熱された過剰空気３４である。こ
の図４の実施例における過剰空気は、それから、電気式集じん装置１６から符号
６４で示される所で煙道ガス１７に混合され、煙道ガスと一緒に煙道ガス３７に
向かって放出される。
成要素、たとえばホッパの内部を、部分凝縮を除去するために十分高い温度に維
持するためには、相当の量のエネルギが必要とされる。このエネルギは、従来、
電気ヒータ又は蒸気コイルによって与えられている。これに対し、図４に示され
る本発明の特別の実施例においては、ホッパ６０及びインシュレータ６２の各内
部を満足する温度に維持するための熱源が、加熱された過剰空気３４である。こ
の図４の実施例における過剰空気は、それから、電気式集じん装置１６から符号
６４で示される所で煙道ガス１７に混合され、煙道ガスと一緒に煙道ガス３７に
向かって放出される。
【００１５】 図５は、加熱された過剰空気の更に他の使用を示し、加熱された過剰空気流れ
３４から分岐された過剰空気流れ３５のラインに給水加熱器６６を設けている。
この給水加熱器６６は、蒸気発生器１２への供給ライン７０前の給水６８を予熱
する。
３４から分岐された過剰空気流れ３５のラインに給水加熱器６６を設けている。
この給水加熱器６６は、蒸気発生器１２への供給ライン７０前の給水６８を予熱
する。
【００１６】 図６及び図７は、煙道ガスの追加の冷却を提供するように過剰空気を、空気予
熱器を通過させる２つの異なる方法を示す。石炭燃焼式蒸気発生システムにおい
ては、一次燃焼用空気は石炭粉砕機に供給され、粉砕された石炭を乾燥及び輸送
する働きをなす。石炭−空気混合体の過剰に高い温度は粉砕機内に自然燃焼を生
じさせるので、粉砕機に供給される一次燃焼用空気の温度は制御しなければなら
ない。このため、典型的には、４０又は５０％という多量の一次燃焼用空気が空
気予熱器のまわりをバイパスさせられる。このバイパスさせられた空気は、粉砕
機７１に入る空気の温度を制御又は調節するために用いられる。種々の石炭はそ
れぞれ推奨される種々の温度制限を有し、この温度制限は約７７℃（１７０°Ｆ
）から１２０℃（２４８°Ｆ）までの範囲である。図６及び図７は、二次空気２
６ａ及び一次空気２６ｂが空気予熱器１４の空気側２８を通過するようにされ、
通過した一次空気３０が粉砕機７１に供給されるようにされていることを示す。
そして、バイパス空気は、ダクト７２により空気予熱器１４のまわりをバイパス
させられ、それから加熱された一次空気３０に再び導入され、これにより温度を
調節する。
熱器を通過させる２つの異なる方法を示す。石炭燃焼式蒸気発生システムにおい
ては、一次燃焼用空気は石炭粉砕機に供給され、粉砕された石炭を乾燥及び輸送
する働きをなす。石炭−空気混合体の過剰に高い温度は粉砕機内に自然燃焼を生
じさせるので、粉砕機に供給される一次燃焼用空気の温度は制御しなければなら
ない。このため、典型的には、４０又は５０％という多量の一次燃焼用空気が空
気予熱器のまわりをバイパスさせられる。このバイパスさせられた空気は、粉砕
機７１に入る空気の温度を制御又は調節するために用いられる。種々の石炭はそ
れぞれ推奨される種々の温度制限を有し、この温度制限は約７７℃（１７０°Ｆ
）から１２０℃（２４８°Ｆ）までの範囲である。図６及び図７は、二次空気２
６ａ及び一次空気２６ｂが空気予熱器１４の空気側２８を通過するようにされ、
通過した一次空気３０が粉砕機７１に供給されるようにされていることを示す。
そして、バイパス空気は、ダクト７２により空気予熱器１４のまわりをバイパス
させられ、それから加熱された一次空気３０に再び導入され、これにより温度を
調節する。
【００１７】 本発明のこの実施例において、ダンパ７４又は他の流れ制御装置がバイパスダ
クト７２に設けられて、バイパス空気の量を制御する。バイパス空気の量が減少
させられると、空気予熱器を通過する一次空気の量が増大し、その結果出口煙道
ガス温度が減少する。しかしながら、これは制御空気の量を減少せしめ、粉砕機
に供給される一次空気の温度を増大せしめる。したがって、適当な粉砕機温度を
回復させる手段が設けられている。図６の実施例においては、この手段は熱交換
器７６から、この熱交換器７６は例えば凝縮水の使用によって一次空気を冷却し
てその温度を下げる。この場合には、熱交換器７６は低レベルエコノマイザとし
て働く。一方、図７は他の冷却方法を示し、この方法はスプレイ水７８を一次空
気流れ３０に直接導入して蒸発冷却をするようにしている。
クト７２に設けられて、バイパス空気の量を制御する。バイパス空気の量が減少
させられると、空気予熱器を通過する一次空気の量が増大し、その結果出口煙道
ガス温度が減少する。しかしながら、これは制御空気の量を減少せしめ、粉砕機
に供給される一次空気の温度を増大せしめる。したがって、適当な粉砕機温度を
回復させる手段が設けられている。図６の実施例においては、この手段は熱交換
器７６から、この熱交換器７６は例えば凝縮水の使用によって一次空気を冷却し
てその温度を下げる。この場合には、熱交換器７６は低レベルエコノマイザとし
て働く。一方、図７は他の冷却方法を示し、この方法はスプレイ水７８を一次空
気流れ３０に直接導入して蒸発冷却をするようにしている。
【００１８】 図８は、本発明の更に他の実施例を示し、この実施例は空気予熱器を通過した
が電気式集じん装置の前である煙道ガスを冷却するようにしている。この方法は
、煙道ガスを冷却してその温度を粉砕機のために適当な温度にまで低下せしめる
手段を単独で使用してもよいし、又は前述したような空気予熱器を通過する過剰
空気の使用と組み合わせて使用してもよい。図８においては、空気予熱器１４か
らの冷却された煙道ガス１５は低温エコノマイザの熱交換区域８０を通過するよ
うにされ、この熱交換区域８０で、煙道ガス１５は蒸気タービンループ（図示せ
ず）からの給水８２によって、粉砕機作動に好適な温度にまで更に冷却される。
この更に冷却された煙道ガス１７は、それから、電気式集じん装置１６に進み、
一方加熱された給水８４はボイラ１２に進む。この方法において、煙道ガスから
のエネルギはボイラ作動流体（水）に伝達され、これにより、正味プラント効率
及びプラント容量を増大せしめる。この方法では、凝縮液は空気予熱器１４から
の煙道ガス１５により予熱される（従来の方法では、凝縮液は抽出した蒸気によ
る給水加熱器内で予熱されている）。したがって、この方法では、抽出蒸気の必
要性が減少されるので、より多くの蒸気が蒸気タービンの低圧段を通して膨張さ
せられ、より多くの動力を発生せしめる。
が電気式集じん装置の前である煙道ガスを冷却するようにしている。この方法は
、煙道ガスを冷却してその温度を粉砕機のために適当な温度にまで低下せしめる
手段を単独で使用してもよいし、又は前述したような空気予熱器を通過する過剰
空気の使用と組み合わせて使用してもよい。図８においては、空気予熱器１４か
らの冷却された煙道ガス１５は低温エコノマイザの熱交換区域８０を通過するよ
うにされ、この熱交換区域８０で、煙道ガス１５は蒸気タービンループ（図示せ
ず）からの給水８２によって、粉砕機作動に好適な温度にまで更に冷却される。
この更に冷却された煙道ガス１７は、それから、電気式集じん装置１６に進み、
一方加熱された給水８４はボイラ１２に進む。この方法において、煙道ガスから
のエネルギはボイラ作動流体（水）に伝達され、これにより、正味プラント効率
及びプラント容量を増大せしめる。この方法では、凝縮液は空気予熱器１４から
の煙道ガス１５により予熱される（従来の方法では、凝縮液は抽出した蒸気によ
る給水加熱器内で予熱されている）。したがって、この方法では、抽出蒸気の必
要性が減少されるので、より多くの蒸気が蒸気タービンの低圧段を通して膨張さ
せられ、より多くの動力を発生せしめる。
【００１９】 図９は、空気予熱器後の煙道ガスを冷却する他の方法を示す。この方法では、
空気予熱器１４からの煙道ガス１５はスプレイチャンバ８６に流れて通過し、そ
れから電気式集じん装置１６に流れる。スプレイチャンバ８６（煙道ガスダクト
それ自体であってもよい）において、水滴が煙道ガス流れ中に噴射される。した
がって、煙道ガスのエンタルピの一部分が水滴を蒸発させるために用いられ、こ
れにより煙道ガスを冷却し、煙道ガスの湿度を増大せしめる。理想的な方法とし
ては、水滴が電気式集じん装置又はこれらの水滴が衝突して収集させられる他の
表面に到達する前に、水滴が完全に蒸発するようにする。もし完全に蒸発されな
かった場合には、水滴が集じん表面を湿らし、灰を集合せしめて堆積せしめてし
まう。例えば、０．４×１０6ｌｂｓ／ｈｒ．の公称煙道ガス流量の４００ＭＷ
ｅ蒸気発生器の適用において、約１０，０００ｌｂｓ／ｈｒ．の水噴霧による潜
熱の蒸発が、煙道ガスを１０°Ｆだけ冷却することにより可能である。水滴が完
全に蒸発する時間は、水滴径、煙道ガス温度及び煙道ガス湿分などの幾つかのパ
ラメータの関数である。特に、蒸発時間は水滴径の２乗に比例して変化する。本
発明において、水滴径は幾つかの手段のいずれかひとつにより制限される。
空気予熱器１４からの煙道ガス１５はスプレイチャンバ８６に流れて通過し、そ
れから電気式集じん装置１６に流れる。スプレイチャンバ８６（煙道ガスダクト
それ自体であってもよい）において、水滴が煙道ガス流れ中に噴射される。した
がって、煙道ガスのエンタルピの一部分が水滴を蒸発させるために用いられ、こ
れにより煙道ガスを冷却し、煙道ガスの湿度を増大せしめる。理想的な方法とし
ては、水滴が電気式集じん装置又はこれらの水滴が衝突して収集させられる他の
表面に到達する前に、水滴が完全に蒸発するようにする。もし完全に蒸発されな
かった場合には、水滴が集じん表面を湿らし、灰を集合せしめて堆積せしめてし
まう。例えば、０．４×１０6ｌｂｓ／ｈｒ．の公称煙道ガス流量の４００ＭＷ
ｅ蒸気発生器の適用において、約１０，０００ｌｂｓ／ｈｒ．の水噴霧による潜
熱の蒸発が、煙道ガスを１０°Ｆだけ冷却することにより可能である。水滴が完
全に蒸発する時間は、水滴径、煙道ガス温度及び煙道ガス湿分などの幾つかのパ
ラメータの関数である。特に、蒸発時間は水滴径の２乗に比例して変化する。本
発明において、水滴径は幾つかの手段のいずれかひとつにより制限される。
【００２０】 すなわち、水滴径は、水を噴霧し、それから例えばサイクロン、インパクタ、
ルーバセパレータ、除湿装置、電気式集じん装置又はフィルタのようなサイズセ
パレ−ション装置を使用して大きすぎる水滴を除去することにより、制限される
。図９においては、水８８は、弁８９を通して、符号９０で総括的に示されてい
るセパレータ内に噴霧され、それから符号９２で示すところから煙道ガス中に噴
霧される。臨界水滴径は、電気式集じん装置１６の入口までに又は入口の前まで
に蒸発することができるような径に決定される。これは、空気予熱器からの煙道
ガスの出口温度、及び水噴霧個所と電気式集じん装置との間のダクト内の有効水
残留時間により制限される。例えば、１秒の公称水残留時間及び１１０℃（２３
０°Ｆ）の平均煙道ガス温度で、３０ミクロンの水滴を完全に蒸発させることが
できる。
ルーバセパレータ、除湿装置、電気式集じん装置又はフィルタのようなサイズセ
パレ−ション装置を使用して大きすぎる水滴を除去することにより、制限される
。図９においては、水８８は、弁８９を通して、符号９０で総括的に示されてい
るセパレータ内に噴霧され、それから符号９２で示すところから煙道ガス中に噴
霧される。臨界水滴径は、電気式集じん装置１６の入口までに又は入口の前まで
に蒸発することができるような径に決定される。これは、空気予熱器からの煙道
ガスの出口温度、及び水噴霧個所と電気式集じん装置との間のダクト内の有効水
残留時間により制限される。例えば、１秒の公称水残留時間及び１１０℃（２３
０°Ｆ）の平均煙道ガス温度で、３０ミクロンの水滴を完全に蒸発させることが
できる。
【００２１】 図９は、また、水噴霧式冷却方法の他の例をも示しており、この他の例では過
熱水が使用されている。すなわち、この他の例においては、水８８は圧力の下で
弁９４を通過し、それから、熱交換器９６の過剰空気３４（又は他の加熱用媒体
）により１００℃（２１２°Ｆ）以上の温度、好適には１２０から１３０℃（２
４８〜２６６°Ｆ）にまで加熱され、その後噴霧されてスプレイチャンバ８６に
導入される。スプレイ水を過熱することは、平均水滴径及び最大水滴径の両方を
減少せしめる。
熱水が使用されている。すなわち、この他の例においては、水８８は圧力の下で
弁９４を通過し、それから、熱交換器９６の過剰空気３４（又は他の加熱用媒体
）により１００℃（２１２°Ｆ）以上の温度、好適には１２０から１３０℃（２
４８〜２６６°Ｆ）にまで加熱され、その後噴霧されてスプレイチャンバ８６に
導入される。スプレイ水を過熱することは、平均水滴径及び最大水滴径の両方を
減少せしめる。
【００２２】 主として石炭の性質の変化及び／又はボイラ作動の変化による煙道ガスの腐食
性及び汚れ度は、微粒子収集装置に入る煙道ガスに対しての冷却要求を変える。
したがって、石炭の性質の変化及び／又はボイラ作動の変化を予想し、それ故冷
却を制御することが望まれる。これは、空気予熱器、ボイラ及び微粒子収集装置
の各作動パラメータを包含する集中制御計画により達成される。この計画は、微
粒子収集装置の有効作動の要求に応じて空気予熱器からの煙道ガスの出口温度を
変化させ、また、ボイラの有効作動の要求に応じて燃焼用空気の必要流量及び温
度を維持するようにする。このような制御システムのために選択され得る種々の
入力としては、例えばＳＯ2及びＯ2レベルのようなファクタを監視する連続モニ
タからの煙道ガス解析、空気予熱器出口の煙道ガス温度、二次空気の流量、燃料
解析、煙道ガスの不透明度、ボイラ作動の全データ、及び電気式集じん装置の全
制御データなどがある。そして、このような制御システムにより得られる出力と
しては、（１）空気予熱器を制御し、これにより冷却用空気の量及び温度をそれ
ぞれ変えて所望する出口煙道ガス温度プロフィルを与えて、煙道ガスの腐食性及
び汚れ度を最小にすること、（２）例えば高電圧の設定及びラッピング周波数の
ように電気式集じん装置の作動を制御し、これにより所定放出レベルのための電
力要求を最小にすること、（３）ボイラ作動を制御し、これにより空気予熱器か
らの加熱された過剰空気の少なくとも一部分を燃焼用空気として受け入れてボイ
ラ効率を増大させることなどがある。
性及び汚れ度は、微粒子収集装置に入る煙道ガスに対しての冷却要求を変える。
したがって、石炭の性質の変化及び／又はボイラ作動の変化を予想し、それ故冷
却を制御することが望まれる。これは、空気予熱器、ボイラ及び微粒子収集装置
の各作動パラメータを包含する集中制御計画により達成される。この計画は、微
粒子収集装置の有効作動の要求に応じて空気予熱器からの煙道ガスの出口温度を
変化させ、また、ボイラの有効作動の要求に応じて燃焼用空気の必要流量及び温
度を維持するようにする。このような制御システムのために選択され得る種々の
入力としては、例えばＳＯ2及びＯ2レベルのようなファクタを監視する連続モニ
タからの煙道ガス解析、空気予熱器出口の煙道ガス温度、二次空気の流量、燃料
解析、煙道ガスの不透明度、ボイラ作動の全データ、及び電気式集じん装置の全
制御データなどがある。そして、このような制御システムにより得られる出力と
しては、（１）空気予熱器を制御し、これにより冷却用空気の量及び温度をそれ
ぞれ変えて所望する出口煙道ガス温度プロフィルを与えて、煙道ガスの腐食性及
び汚れ度を最小にすること、（２）例えば高電圧の設定及びラッピング周波数の
ように電気式集じん装置の作動を制御し、これにより所定放出レベルのための電
力要求を最小にすること、（３）ボイラ作動を制御し、これにより空気予熱器か
らの加熱された過剰空気の少なくとも一部分を燃焼用空気として受け入れてボイ
ラ効率を増大させることなどがある。
【図１】 本発明の一実施例を具体化する蒸気発生システムの略図的な流れ図である。
【図２】 図１の実施例にしたがって本発明を実施する手段を具体化する回転再生式空気
予熱器の斜視図である。
予熱器の斜視図である。
【図３】 図１の実施例の変形例を示す、図１と同様な略図的な流れ図である。
【図４】 過剰空気の熱を使用する方法の他の例を示す、図１と同様な略図的な流れ図で
ある。
ある。
【図５】 過剰空気のための更に他の使用例を示す、図１と同様な略図的な流れ図である
。
。
【図６】 空気予熱器をバイパスする粉砕機用テンパリング空気の量を減少することによ
り、追加の空気を空気予熱器を通過させる方法を示す流れ図である。
り、追加の空気を空気予熱器を通過させる方法を示す流れ図である。
【図７】 図６の方法の変形例を示す流れ図である。
【図８】 単独の使用又は空気予熱器を通った過剰空気の使用と組み合わせて使用するこ
とができる、空気予熱器を出た後の煙道ガスを冷却する方法を示す流れ図である
。
とができる、空気予熱器を出た後の煙道ガスを冷却する方法を示す流れ図である
。
【図９】 空気予熱器を出た後の煙道ガスを冷却する方法の他の例を示す流れ図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年４月２５日（２０００．４．２５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 蒸気発生システムの運転
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】 本発明は、石炭燃焼式蒸気発生プラントにおける微粒子収集装置の性能を改善
する方法に関する。より詳細には、本発明は、空気予熱器から電気式集じん装置
又はバグハウスフィルタにやって来る煙道ガスの温度の制御に関する。
する方法に関する。より詳細には、本発明は、空気予熱器から電気式集じん装置
又はバグハウスフィルタにやって来る煙道ガスの温度の制御に関する。
【０００２】 石炭燃焼式蒸気発生プラントは、煙道ガスから入来燃焼用空気に熱を伝達する
空気予熱器を使用し、また多くの場合、空気予熱器の下流に位置して煙道ガスが
放出される前に煙道ガスから微粒子状フライアッシュを取り除く電気式集じん装
置又はバグハウスフィルタを使用する。使用される特定の石炭及び石炭の燃焼に
より生じて硫黄を含有するフライアッシュに依存して、電気式集じん装置又はバ
グハウスに入る煙道ガスの温度は、収集効率に関して、非常に強い影響を与える
ものである。例えば、電気式集じん装置のいわゆるバックコロナは、フライアッ
シュが高い固有抵抗を有するために微粒子放出を増大せしめる主たる源であり、
煙道ガスの温度はバックコロナ効果に非常に強い影響を与えるものである。同様
に、煙道ガスの温度はバグハウスフィルタにおけるフライアッシュの粘結性に非
常に強い影響を与えるものである。
空気予熱器を使用し、また多くの場合、空気予熱器の下流に位置して煙道ガスが
放出される前に煙道ガスから微粒子状フライアッシュを取り除く電気式集じん装
置又はバグハウスフィルタを使用する。使用される特定の石炭及び石炭の燃焼に
より生じて硫黄を含有するフライアッシュに依存して、電気式集じん装置又はバ
グハウスに入る煙道ガスの温度は、収集効率に関して、非常に強い影響を与える
ものである。例えば、電気式集じん装置のいわゆるバックコロナは、フライアッ
シュが高い固有抵抗を有するために微粒子放出を増大せしめる主たる源であり、
煙道ガスの温度はバックコロナ効果に非常に強い影響を与えるものである。同様
に、煙道ガスの温度はバグハウスフィルタにおけるフライアッシュの粘結性に非
常に強い影響を与えるものである。
【０００３】 ＤＥ ４３ ２７４７６１ Ａ１は、外部空気を予熱し、給水を予熱する一列
の予熱装置に熱を与える煙道ガス熱交換器を有する蒸気ボイラを包含する蒸気発
生装置を開示する。給水を予熱する一列の予熱装置において、少なくともひとつ
の空気−水熱交換器（１１，１７）が配置され、煙道ガス熱交換器（４，２１，
２２）で加熱された空気から熱を受け取るように作動できる。また、加熱空気再
循環要素（６ｂ，２０，２３，２５）が煙道ガス熱交換器（１１，１７，２２）
及び外部空気入口（７）に関連して配置され、空気−水熱交換器（１７，１１）
がこの加熱空気再循環要素（６ｂ，２０，２３，２５）に連通されている。
の予熱装置に熱を与える煙道ガス熱交換器を有する蒸気ボイラを包含する蒸気発
生装置を開示する。給水を予熱する一列の予熱装置において、少なくともひとつ
の空気−水熱交換器（１１，１７）が配置され、煙道ガス熱交換器（４，２１，
２２）で加熱された空気から熱を受け取るように作動できる。また、加熱空気再
循環要素（６ｂ，２０，２３，２５）が煙道ガス熱交換器（１１，１７，２２）
及び外部空気入口（７）に関連して配置され、空気−水熱交換器（１７，１１）
がこの加熱空気再循環要素（６ｂ，２０，２３，２５）に連通されている。
【０００４】 要するに、上記ＤＥ ４３ ２７４７６１ Ａ１は、年報“蒸気製造技術”（
Ｊａｒｈｂｕｃｈ ｄｅｒ Ｄａｍｐｆｅｒｚｅｇｕｎｇｓｔｅｃｈｎｉｋ）、
１巻、第５版、１８５／８６ 第４７１−４７２頁から知られているように、加
熱された空気を戻して空気予熱器を作動させる、より詳細には、空気予熱器によ
り加熱された空気の一部分を蒸気発生装置の燃焼室に導入しないで、空気予熱器
の新鮮な空気入口に導入し、これにより新鮮な入来空気の温度を上昇せしめるこ
とを示している。
Ｊａｒｈｂｕｃｈ ｄｅｒ Ｄａｍｐｆｅｒｚｅｇｕｎｇｓｔｅｃｈｎｉｋ）、
１巻、第５版、１８５／８６ 第４７１−４７２頁から知られているように、加
熱された空気を戻して空気予熱器を作動させる、より詳細には、空気予熱器によ
り加熱された空気の一部分を蒸気発生装置の燃焼室に導入しないで、空気予熱器
の新鮮な空気入口に導入し、これにより新鮮な入来空気の温度を上昇せしめるこ
とを示している。
【０００５】 また、ＭｃＣａｒｔｎｅｙに付与された米国特許第４，０９０，４５５は、炉
１０が石炭燃焼バーナ１２を有し、このバーナの燃焼により生じた熱い酸素欠乏
生成物を出口１４、放出ダクト１６及び熱交換器１８を通して集じん装置２２に
導入し、この集じん装置で微粒子状物質を燃焼性生物から取り除き、その後残り
の清浄ガスを出口２４を通して大気に放出することを開示する。また、例えばガ
ス又は油のような高エネルギの燃料のための独立するバーナ３６を熱交換器３８
と組み合わせ、これにより熱交換器３８を通して流れてバーナ３６により直接加
熱された空気をダクト４２を通過させ、粉砕及び乾燥ミル３２より前のところで
空気に導入するようにしている。このような方法により、バーナ３６からの熱い
ガスはそれらの熱を、熱交換器３８を通過する所定量の空気に伝達し、これによ
り、加熱された空気は、石炭の効率の良い燃焼のために要求されるように、ミル
３２内の微粉炭を加熱して乾燥させるのに十分に熱い一次空気となる。
１０が石炭燃焼バーナ１２を有し、このバーナの燃焼により生じた熱い酸素欠乏
生成物を出口１４、放出ダクト１６及び熱交換器１８を通して集じん装置２２に
導入し、この集じん装置で微粒子状物質を燃焼性生物から取り除き、その後残り
の清浄ガスを出口２４を通して大気に放出することを開示する。また、例えばガ
ス又は油のような高エネルギの燃料のための独立するバーナ３６を熱交換器３８
と組み合わせ、これにより熱交換器３８を通して流れてバーナ３６により直接加
熱された空気をダクト４２を通過させ、粉砕及び乾燥ミル３２より前のところで
空気に導入するようにしている。このような方法により、バーナ３６からの熱い
ガスはそれらの熱を、熱交換器３８を通過する所定量の空気に伝達し、これによ
り、加熱された空気は、石炭の効率の良い燃焼のために要求されるように、ミル
３２内の微粉炭を加熱して乾燥させるのに十分に熱い一次空気となる。
【０００６】 上述した理由のために、集じん装置又はバグハウスに入る煙道ガスの温度を制
御できることが望まれる。他方、一次及び二次燃焼用空気の量と温度及び空気予
熱器の構成は、空気予熱器を去る煙道ガスに根本的な影響を与える。また、空気
予熱器の冷たい端を去る煙道ガスの温度は、凝固及びプラッギングを除去するよ
うに制御することを必要とする。
御できることが望まれる。他方、一次及び二次燃焼用空気の量と温度及び空気予
熱器の構成は、空気予熱器を去る煙道ガスに根本的な影響を与える。また、空気
予熱器の冷たい端を去る煙道ガスの温度は、凝固及びプラッギングを除去するよ
うに制御することを必要とする。
【０００７】
【発明の概要】 本発明は、空気予熱器から電気式集じん装置又は布フィルタから成る微粒子収
集装置にやって来る煙道ガスの温度を下げることに関する。より詳細には、本発
明は、空気予熱器を出る煙道ガスの温度を下げるように空気予熱器の作動を変え
ること、及び／又は空気予熱器を出た後だがしかし微粒子収集装置に入る前の煙
道ガスの温度を下げることに関する。空気予熱器の作動を変える方法においては
、空気予熱器を通る空気質量流量が燃焼に必要とされる量よりも過剰に増大され
、この過剰空気を燃焼以外のひとつの目的又はそれ以上の種々の目的のために使
用するか、又は過剰空気を単に廃棄するようにする。
集装置にやって来る煙道ガスの温度を下げることに関する。より詳細には、本発
明は、空気予熱器を出る煙道ガスの温度を下げるように空気予熱器の作動を変え
ること、及び／又は空気予熱器を出た後だがしかし微粒子収集装置に入る前の煙
道ガスの温度を下げることに関する。空気予熱器の作動を変える方法においては
、空気予熱器を通る空気質量流量が燃焼に必要とされる量よりも過剰に増大され
、この過剰空気を燃焼以外のひとつの目的又はそれ以上の種々の目的のために使
用するか、又は過剰空気を単に廃棄するようにする。
【０００８】 本発明のひとつの特徴によれば、煙道ガス流れを発生する蒸気発生器と、前記
煙道ガス流れから入来空気流れに熱を伝達して加熱された空気流れを生成する空
気予熱器と、前記煙道ガス流れから微粒子を取り除く微粒子制御装置と、この微
粒子制御装置に続く煙道ガススクラバとを包含する蒸気発生システムを運転する
方法が提供される。本方法は、前記微粒子制御装置の作動のために所望される煙
道ガス温度を与えるような量であって、かつ燃焼用空気を成す第１の部分と過剰
空気を成す第２の部分とを含む量に選定された所定量の空気を、前記空気予熱器
を通過させる段階と、前記所定量の加熱された空気を前記空気予熱器から取り出
す段階とを包含する。本方法は、また、前記第１の部分の加熱された空気を燃焼
用空気として前記蒸気発生器に進ませる段階と、前記第２の部分の加熱された空
気を過剰空気として前記蒸気発生器のまわりに進ませる段階とを包含する。本発
明は、更に、前記煙道がスクラバから放出された煙道ガスに前記加熱された過剰
ガスから熱を伝達して、前記煙道ガススクラバから放出された煙道ガスを再熱す
る段階を包含する。
煙道ガス流れから入来空気流れに熱を伝達して加熱された空気流れを生成する空
気予熱器と、前記煙道ガス流れから微粒子を取り除く微粒子制御装置と、この微
粒子制御装置に続く煙道ガススクラバとを包含する蒸気発生システムを運転する
方法が提供される。本方法は、前記微粒子制御装置の作動のために所望される煙
道ガス温度を与えるような量であって、かつ燃焼用空気を成す第１の部分と過剰
空気を成す第２の部分とを含む量に選定された所定量の空気を、前記空気予熱器
を通過させる段階と、前記所定量の加熱された空気を前記空気予熱器から取り出
す段階とを包含する。本方法は、また、前記第１の部分の加熱された空気を燃焼
用空気として前記蒸気発生器に進ませる段階と、前記第２の部分の加熱された空
気を過剰空気として前記蒸気発生器のまわりに進ませる段階とを包含する。本発
明は、更に、前記煙道がスクラバから放出された煙道ガスに前記加熱された過剰
ガスから熱を伝達して、前記煙道ガススクラバから放出された煙道ガスを再熱す
る段階を包含する。
【０００９】 本発明の一形態は、回転再生式空気予熱器の空気出口側を分割し、過剰空気が
ダストを含有する量が最も少ない場所である区分から過剰ガスを取り出すことに
より、相当清浄な過剰空気を得て微粒子放出を減少せしめる方法にある。また、
空気予熱器をバイパスする一次空気の量を減少することにより、又は粉砕機への
一次空気の温度を制御するような他の方法を用いることにより、追加の空気を空
気予熱器を通過させることができる。微粒子収集装置への煙道ガスの温度を制御
する更に他の方法として、空気予熱器を通過した後の煙道ガスを蒸気発生器の冷
たい流れと熱交換することにより、又は水による噴霧冷却により、冷却すること
がある。空気予熱器後の煙道ガス冷却は、単独で行うこともできるし、又は空気
予熱器の作動の変更と関連して行うこともできる。本発明の更に他の形態は、種
々のシステムパラメータに応答して所望温度を維持する制御方法にある。
ダストを含有する量が最も少ない場所である区分から過剰ガスを取り出すことに
より、相当清浄な過剰空気を得て微粒子放出を減少せしめる方法にある。また、
空気予熱器をバイパスする一次空気の量を減少することにより、又は粉砕機への
一次空気の温度を制御するような他の方法を用いることにより、追加の空気を空
気予熱器を通過させることができる。微粒子収集装置への煙道ガスの温度を制御
する更に他の方法として、空気予熱器を通過した後の煙道ガスを蒸気発生器の冷
たい流れと熱交換することにより、又は水による噴霧冷却により、冷却すること
がある。空気予熱器後の煙道ガス冷却は、単独で行うこともできるし、又は空気
予熱器の作動の変更と関連して行うこともできる。本発明の更に他の形態は、種
々のシステムパラメータに応答して所望温度を維持する制御方法にある。
【００１０】
【好適な実施例の説明】 空気予熱器において、空気側効率（ＥA）及び煙道ガス側効率（ＥG）に加えて
、空気の容量比（ＣA）及び煙道ガスの容量比（ＣG）は、作動を制御する。容量
比は、質量流量×媒体の比熱により得られる。典型的な石炭燃焼ボイラの作動に
おいて、空気の質量流量及び空気の比熱は、各々、ガス流れの対応する値よりも
小さい。例えば、空気流量比は、５８８．４１キログラム／秒（４，６７０，０
００ｌｂ．／ｈｒ．）及び空気比熱は１．０３４キロジュール／キログラムケル
ビン（０．２４７ ＢＴＵ／ｌｂ．°Ｆ）であり、一方、ガス流量比は７０５．
５９キログラム／秒（５，６００，０００ｌｂ．／ｈｒ．）及びガス比熱は１．
１０５モジュール／キログラムケルビン（０．２６４ ＢＴ／ｌｂ．°Ｆ）であ
る。これにより、ＣA／ＣGの比は０．７８となり、これはガス流れから取り出す
ことができるエネルギの量が空気流れにより定められることを意味する。空気出
口温度がガス入口温度に等しい（ＥA＝１）場合には、ガス側効率（ＥG）は、Ｅ G ＝ＥAＣA／ＣGであることから、０．７８である。また、ＥGはガス入口温度（
ＴＧＩ）−ガス出口温度（ＴＧＯ）を温度ヘッドで除した値に等しく、またＴＧ
Ｉが３８９．８９℃（７５０°Ｆ）及び空気入口温度（ＴＡＩ）が２３．８９℃
（７５°Ｆ）であると仮定すると、最低予想ＴＧＯは１０６．３９℃（２２３．
５°Ｆ）に等しい。実際に、０．９以上のＥAは空気予熱器の表面積を非常に大
きく増大することを必要とする。ＣA／ＣGが０．８である場合に、ＥAを０．９
０９から０．９３にまで上昇（２．３％の増大）させるのに、空気予熱器の表面
積を１８％増大することを必要とする。上述の例、すなわちＴＧＩ＝３８９．８
９℃（７５０°Ｆ）及びＴＡＩ＝２３．８９℃（７５°Ｆ）である場合に、０．
９０９のＥAは１３２．７８℃（２７１°Ｆ）のＴＧＯ及び３６５℃（６８９°
Ｆ）のＴＡＯから得られる０．７０９（０．９０９×０．７８）のＥGに等しい
。もし同じ表面積でＣA／ＣGが０．９にまで増大された場合には、ＥAは０．８
８となり、空気予熱器の損失は３５３．８９℃（６６９°Ｆ）、６．６７℃（２
０°Ｆ）まで低下するであろう。しかしながら、ＥGは０．８８×０．９＝０．
７９２であり、これによりＴＧＯは１０１．６７℃（２１５°Ｆ）となり、ＴＧ
Ｏは１３．３３℃（５６°Ｆ）減少する。この１３．３３℃（２１５°Ｆ）では
、電気式集じん装置を非常に小さくすることができ、予熱の６．６７℃（２０°
Ｆ）の損失の現在値よりも多くのコストを節約できる。ＣA／ＣGを増大する方法
は、空気の質量流量を増大し、それから燃焼に必要とされない加熱された過剰空
気を“廃棄（ダンプ）”することである。過剰空気を廃棄するということには、
通常、この加熱された空気をプラントのどこかで使用することも含まれるもので
ある。この加熱された空気の使用のひとつとして、煙突に放出する前にスクラバ
を去る飽和煙道ガスを再熱し、浮力を促進させて上昇流（プルーム）視程を減少
させることがある。しかしながら、この目的又は過剰空気を大気に放出させよう
とする他の目的のために空気予熱器からの過剰空気の使用で起り得る問題は、し
ばしば、この過剰空気がかなりの量の粒子状物質を含有し、これらの粒子状物質
が放出制限のために過剰空気の使用を制限することである。
、空気の容量比（ＣA）及び煙道ガスの容量比（ＣG）は、作動を制御する。容量
比は、質量流量×媒体の比熱により得られる。典型的な石炭燃焼ボイラの作動に
おいて、空気の質量流量及び空気の比熱は、各々、ガス流れの対応する値よりも
小さい。例えば、空気流量比は、５８８．４１キログラム／秒（４，６７０，０
００ｌｂ．／ｈｒ．）及び空気比熱は１．０３４キロジュール／キログラムケル
ビン（０．２４７ ＢＴＵ／ｌｂ．°Ｆ）であり、一方、ガス流量比は７０５．
５９キログラム／秒（５，６００，０００ｌｂ．／ｈｒ．）及びガス比熱は１．
１０５モジュール／キログラムケルビン（０．２６４ ＢＴ／ｌｂ．°Ｆ）であ
る。これにより、ＣA／ＣGの比は０．７８となり、これはガス流れから取り出す
ことができるエネルギの量が空気流れにより定められることを意味する。空気出
口温度がガス入口温度に等しい（ＥA＝１）場合には、ガス側効率（ＥG）は、Ｅ G ＝ＥAＣA／ＣGであることから、０．７８である。また、ＥGはガス入口温度（
ＴＧＩ）−ガス出口温度（ＴＧＯ）を温度ヘッドで除した値に等しく、またＴＧ
Ｉが３８９．８９℃（７５０°Ｆ）及び空気入口温度（ＴＡＩ）が２３．８９℃
（７５°Ｆ）であると仮定すると、最低予想ＴＧＯは１０６．３９℃（２２３．
５°Ｆ）に等しい。実際に、０．９以上のＥAは空気予熱器の表面積を非常に大
きく増大することを必要とする。ＣA／ＣGが０．８である場合に、ＥAを０．９
０９から０．９３にまで上昇（２．３％の増大）させるのに、空気予熱器の表面
積を１８％増大することを必要とする。上述の例、すなわちＴＧＩ＝３８９．８
９℃（７５０°Ｆ）及びＴＡＩ＝２３．８９℃（７５°Ｆ）である場合に、０．
９０９のＥAは１３２．７８℃（２７１°Ｆ）のＴＧＯ及び３６５℃（６８９°
Ｆ）のＴＡＯから得られる０．７０９（０．９０９×０．７８）のＥGに等しい
。もし同じ表面積でＣA／ＣGが０．９にまで増大された場合には、ＥAは０．８
８となり、空気予熱器の損失は３５３．８９℃（６６９°Ｆ）、６．６７℃（２
０°Ｆ）まで低下するであろう。しかしながら、ＥGは０．８８×０．９＝０．
７９２であり、これによりＴＧＯは１０１．６７℃（２１５°Ｆ）となり、ＴＧ
Ｏは１３．３３℃（５６°Ｆ）減少する。この１３．３３℃（２１５°Ｆ）では
、電気式集じん装置を非常に小さくすることができ、予熱の６．６７℃（２０°
Ｆ）の損失の現在値よりも多くのコストを節約できる。ＣA／ＣGを増大する方法
は、空気の質量流量を増大し、それから燃焼に必要とされない加熱された過剰空
気を“廃棄（ダンプ）”することである。過剰空気を廃棄するということには、
通常、この加熱された空気をプラントのどこかで使用することも含まれるもので
ある。この加熱された空気の使用のひとつとして、煙突に放出する前にスクラバ
を去る飽和煙道ガスを再熱し、浮力を促進させて上昇流（プルーム）視程を減少
させることがある。しかしながら、この目的又は過剰空気を大気に放出させよう
とする他の目的のために空気予熱器からの過剰空気の使用で起り得る問題は、し
ばしば、この過剰空気がかなりの量の粒子状物質を含有し、これらの粒子状物質
が放出制限のために過剰空気の使用を制限することである。
【００１１】 本発明の種々の実施例についての下記の説明は特に電気式集じん装置に言及し
ているけれども、本発明はまたバグハウスフィルタにも適用できるものである。
更に、説明は回転再生式空気予熱器についてなされているけれども、本発明の少
なくとも幾つかの実施例は伝熱式空気予熱器にも適用できるものである。図面の
図１は、蒸気発生器１２と、空気予熱器１４と、電気式集じん装置１６と、煙道
ガススクラバ１８と、煙道ガス再熱器２０とを包含する蒸気発生システムを略図
的に示す。このような構成要素を包含するシステムは、典型的な蒸気発生システ
ム、特に石炭燃焼式蒸気発生システムであり、石炭燃焼式蒸気発生システムでは
、電気式集じん装置が煙道ガスから微粒子を取り除くために使用され、またスク
ラバがガス状汚染物質を取り除くために使用されている。煙道ガス２２は、空気
予熱器１４の煙道ガス側２４の熱交換表面に熱を伝達し、この熱は空気予熱器１
４の空気側２８の入来空気２６により取り上げられる。加熱された空気の多くは
一次燃焼用空気３０及び二次燃焼用空気３２として使用される。残りの第３の加
熱された空気流れ３４については後述する。電気式集じん装置１６からの煙道ガ
ス１７は、スクラバ１８で洗浄集じんされ、その後再熱器２０で再熱される。
ているけれども、本発明はまたバグハウスフィルタにも適用できるものである。
更に、説明は回転再生式空気予熱器についてなされているけれども、本発明の少
なくとも幾つかの実施例は伝熱式空気予熱器にも適用できるものである。図面の
図１は、蒸気発生器１２と、空気予熱器１４と、電気式集じん装置１６と、煙道
ガススクラバ１８と、煙道ガス再熱器２０とを包含する蒸気発生システムを略図
的に示す。このような構成要素を包含するシステムは、典型的な蒸気発生システ
ム、特に石炭燃焼式蒸気発生システムであり、石炭燃焼式蒸気発生システムでは
、電気式集じん装置が煙道ガスから微粒子を取り除くために使用され、またスク
ラバがガス状汚染物質を取り除くために使用されている。煙道ガス２２は、空気
予熱器１４の煙道ガス側２４の熱交換表面に熱を伝達し、この熱は空気予熱器１
４の空気側２８の入来空気２６により取り上げられる。加熱された空気の多くは
一次燃焼用空気３０及び二次燃焼用空気３２として使用される。残りの第３の加
熱された空気流れ３４については後述する。電気式集じん装置１６からの煙道ガ
ス１７は、スクラバ１８で洗浄集じんされ、その後再熱器２０で再熱される。
【００１２】 「発明の背景」のところで述べたように、空気の質量流量を燃焼に必要とされ
る量以上に増大することは望ましいものである。すなわち、これは、電気式集じ
ん装置１６の利益のためにＣA／ＣGを増大せしめ、煙道ガス温度を減少せしめる
。同様に上述したように、この過剰空気は“廃棄”され、この“廃棄”とは通常
この過剰空気をプラントのどこかで使用することも意味する。図１において、廃
棄される過剰空気は空気流れ３４である。加熱された過剰空気の主たる使用のひ
とつは、煙道ガススクラバ１８からの飽和煙突ガスを再熱し又は再熱を促進して
温度を露点以上にし、浮力を促進させて上昇流視程を減少させることである。図
１は、過剰空気流れ３４をスクラバ１８から放出された煙道ガス(煙突ガス)に符
号１９で示すところで加え、それからこの混合体を煙突３７にまで放出すること
を示している。また、例えば蒸気コイル式再熱器又はバーナのような熱伝達装置
２０が熱を煙道ガスに伝達するのに使用されている。熱伝達装置２０と一緒に過
剰空気を使用することは、別の方法で熱伝達装置に要求される寸法よりも寸法を
減少せしめることができる。煙道ガスを再熱するために過剰ガスを使用する代わ
りに、過剰空気流れ３４を単に大気に符号３５で示すように廃棄することができ
る。もし所望するならば、この廃棄空気３５は例えばフィルタ（図示せず）によ
って、清浄することができる。この場合、廃棄空気３５の流量は小さいので、小
さなフィルタ装置が必要とされるだけである。
る量以上に増大することは望ましいものである。すなわち、これは、電気式集じ
ん装置１６の利益のためにＣA／ＣGを増大せしめ、煙道ガス温度を減少せしめる
。同様に上述したように、この過剰空気は“廃棄”され、この“廃棄”とは通常
この過剰空気をプラントのどこかで使用することも意味する。図１において、廃
棄される過剰空気は空気流れ３４である。加熱された過剰空気の主たる使用のひ
とつは、煙道ガススクラバ１８からの飽和煙突ガスを再熱し又は再熱を促進して
温度を露点以上にし、浮力を促進させて上昇流視程を減少させることである。図
１は、過剰空気流れ３４をスクラバ１８から放出された煙道ガス(煙突ガス)に符
号１９で示すところで加え、それからこの混合体を煙突３７にまで放出すること
を示している。また、例えば蒸気コイル式再熱器又はバーナのような熱伝達装置
２０が熱を煙道ガスに伝達するのに使用されている。熱伝達装置２０と一緒に過
剰空気を使用することは、別の方法で熱伝達装置に要求される寸法よりも寸法を
減少せしめることができる。煙道ガスを再熱するために過剰ガスを使用する代わ
りに、過剰空気流れ３４を単に大気に符号３５で示すように廃棄することができ
る。もし所望するならば、この廃棄空気３５は例えばフィルタ（図示せず）によ
って、清浄することができる。この場合、廃棄空気３５の流量は小さいので、小
さなフィルタ装置が必要とされるだけである。
【００１３】 空気予熱器からの加熱された空気を清浄された煙道ガスに混合するように使用
することにより生じる問題は、空気が空気予熱器からかなりの量の粒子状物質を
拾い上げることである。これは、特に、例えば石炭のような灰成分を多く含む燃
料の場合に確かなものである。このような多量の粒子状物質を含有する空気流れ
は、煙突ガス放出に関する制限のために、煙道ガスには混合できず、したがって
煙突にまで放出できないものである。
することにより生じる問題は、空気が空気予熱器からかなりの量の粒子状物質を
拾い上げることである。これは、特に、例えば石炭のような灰成分を多く含む燃
料の場合に確かなものである。このような多量の粒子状物質を含有する空気流れ
は、煙突ガス放出に関する制限のために、煙道ガスには混合できず、したがって
煙突にまで放出できないものである。
【００１４】 回転再生式空気予熱器のロータがガス側から空気側に回転すると、空気側の熱
交換要素の開放空間に入った煙道ガスにより運ばれた微粒子は、空気流れにより
拾い上げられ始められる。また、多量の微粒子が空気流れの使用により熱交換表
面からはぎ取られる。その結果、空気流れにより拾い上げられる微粒子の大部分
は空気側を通してのロータ行程の始まりで拾い上げられる。ロータが空気側を通
して進むにしたがって、拾い上げられる微粒子は減少する。換言すれば、空気側
を去る加熱された空気は、空気側を通してのロータ通路の終わりにおいて最も清
浄である。別の言い方をすれば、空気は、ロータが空気側を通ってガス側に戻る
直前で最も清浄である。実際に、粒子状物質を含有する加熱された空気の粒子状
物質の含有量勾配は、空気側を通してのロータ通路に沿ってしだいに減少する。
交換要素の開放空間に入った煙道ガスにより運ばれた微粒子は、空気流れにより
拾い上げられ始められる。また、多量の微粒子が空気流れの使用により熱交換表
面からはぎ取られる。その結果、空気流れにより拾い上げられる微粒子の大部分
は空気側を通してのロータ行程の始まりで拾い上げられる。ロータが空気側を通
して進むにしたがって、拾い上げられる微粒子は減少する。換言すれば、空気側
を去る加熱された空気は、空気側を通してのロータ通路の終わりにおいて最も清
浄である。別の言い方をすれば、空気は、ロータが空気側を通ってガス側に戻る
直前で最も清浄である。実際に、粒子状物質を含有する加熱された空気の粒子状
物質の含有量勾配は、空気側を通してのロータ通路に沿ってしだいに減少する。
【００１５】 図１に示される本発明の実施例においては、単に総空気流れの一定割合の量を
廃棄するというよりも、空気予熱器の空気放出端における加熱された空気流れの
特定の部分が廃棄空気源として選定され、この特定部分の空気流れは粒子状汚染
物質の点からは最も清浄なものである。これは、空気予熱器の空気放出端を分割
し、空気側を通るロータの回転方向において最終に位置する分割区域からのみ空
気を廃棄することにより、行われる。図２は、本発明のこの実施例にしたがって
構成された空気予熱器１４の斜視図である。この空気予熱器は、ロータ３６と、
ロータハウジング３８と、ガス入口接続板ダクト装置４０と、ガス出口接続板ダ
クト装置４２と、空気入口接続板ダクト装置４４と、空気出口接続板ダクト装置
４６とを包含する。これらの接続板ダクト装置は、接続部を形成し、ダクト構体
と大略円形又は多角形のロータハクジング３８との間を接続する。ここに例示し
たロータは、普通の型式であって、ロータ仕切り４８により複数のセクタに分割
され、これらのセクタが更にステー板５０により複数の区画室に分割されている
。空気予熱器は、ロータの頂部および底部（図示せず）が普通のセクタ板５２に
よりガス側と空気側とに分割されている。また、空気側とガス側との間でロータ
の上端及び下端に隣接して、上側中央セクション５４及び下側中央セクション５
６がそれぞれ形成されている。典型的な空気予熱器は、更に、図示されていない
多くの他の構成要素を包含しているものであり、これらの他の構成要素としては
、例えばセクタ間の空気及びガスの漏洩を減少せしめる半径方向シール及び軸方
向シールがある。
廃棄するというよりも、空気予熱器の空気放出端における加熱された空気流れの
特定の部分が廃棄空気源として選定され、この特定部分の空気流れは粒子状汚染
物質の点からは最も清浄なものである。これは、空気予熱器の空気放出端を分割
し、空気側を通るロータの回転方向において最終に位置する分割区域からのみ空
気を廃棄することにより、行われる。図２は、本発明のこの実施例にしたがって
構成された空気予熱器１４の斜視図である。この空気予熱器は、ロータ３６と、
ロータハウジング３８と、ガス入口接続板ダクト装置４０と、ガス出口接続板ダ
クト装置４２と、空気入口接続板ダクト装置４４と、空気出口接続板ダクト装置
４６とを包含する。これらの接続板ダクト装置は、接続部を形成し、ダクト構体
と大略円形又は多角形のロータハクジング３８との間を接続する。ここに例示し
たロータは、普通の型式であって、ロータ仕切り４８により複数のセクタに分割
され、これらのセクタが更にステー板５０により複数の区画室に分割されている
。空気予熱器は、ロータの頂部および底部（図示せず）が普通のセクタ板５２に
よりガス側と空気側とに分割されている。また、空気側とガス側との間でロータ
の上端及び下端に隣接して、上側中央セクション５４及び下側中央セクション５
６がそれぞれ形成されている。典型的な空気予熱器は、更に、図示されていない
多くの他の構成要素を包含しているものであり、これらの他の構成要素としては
、例えばセクタ間の空気及びガスの漏洩を減少せしめる半径方向シール及び軸方
向シールがある。
【００１６】 本発明のこの実施例で使用される空気予熱器には、廃棄空気を成す、加熱され
た空気流れの一部分を分離する手段が設けられている。この手段は図２に仕切り
５８として示されており、この仕切り５８は空気出口接続板ダクト装置４６を横
切ってほぼ半径方向に延びている。この仕切り５８は、総空気流れの所望する部
分を廃棄空気として分離するように設けられている。適当なダクト装置が、それ
から、この分離された廃棄空気（図１に符号３４で示されている）を最終的に使
用する所望場所、例えば煙道ガスを再熱する場所に送る。図２に回転方向を示す
矢印によって見ることができるように、仕切り５８は、ロータがガス側に再び入
る前の空気側の最終位置から廃棄空気を取り出すように設けられている。例えば
、もし燃焼に必要とされる空気よりも１０％多い過剰空気が使用される場合には
、仕切り５８は空気出口接続板ダクト装置４６の流れ区域のほぼ１０％を分離す
るように設けられる。残りの９０％の流れ区域は、燃焼用空気を炉に供給するダ
クト装置に接続される。仕切り５８に加えて、他の普通の仕切り（図示せず）が
一次燃焼用空気と二次燃焼用空気とを分離するために、及び特定の場合には更に
三次用燃焼用空気をも分離するために設けられる。
た空気流れの一部分を分離する手段が設けられている。この手段は図２に仕切り
５８として示されており、この仕切り５８は空気出口接続板ダクト装置４６を横
切ってほぼ半径方向に延びている。この仕切り５８は、総空気流れの所望する部
分を廃棄空気として分離するように設けられている。適当なダクト装置が、それ
から、この分離された廃棄空気（図１に符号３４で示されている）を最終的に使
用する所望場所、例えば煙道ガスを再熱する場所に送る。図２に回転方向を示す
矢印によって見ることができるように、仕切り５８は、ロータがガス側に再び入
る前の空気側の最終位置から廃棄空気を取り出すように設けられている。例えば
、もし燃焼に必要とされる空気よりも１０％多い過剰空気が使用される場合には
、仕切り５８は空気出口接続板ダクト装置４６の流れ区域のほぼ１０％を分離す
るように設けられる。残りの９０％の流れ区域は、燃焼用空気を炉に供給するダ
クト装置に接続される。仕切り５８に加えて、他の普通の仕切り（図示せず）が
一次燃焼用空気と二次燃焼用空気とを分離するために、及び特定の場合には更に
三次用燃焼用空気をも分離するために設けられる。
【００１７】 図３は本発明の他の実施例を示し、この実施例は微粒子の堆積物を空気側を通
しての通路の始めにおいてロータから取り除き、それから廃棄空気により拾い上
げるようにするために用いることができる。すなわち、空気側の最初の区域の空
気速度を急増させて、廃棄空気区域から最も遠い場所のロータ部分に堆積してい
る微粒子をはぎ取るのを促進させることができる。これは、図３に、３つの入来
空気流れ２６ａ，２６ｂ及び２６ｃによって示されている。空気流れ２６ｃは入
来廃棄空気であり、また空気流れ２６ｂは空気側の中間の中間流れである。更に
、空気流れ２６ａは空気側を通してのロータ通路の最初の区域の空気流れであり
、この空気流れ２６ａのラインは上記最初の区域を通る空気の速度を増大せしめ
る例えばブースタブロワのような手段２７を包含する。この増大空気速度は、空
気側の始まりにおいて微粒子の堆積物をロータからはぎ取るものである。
しての通路の始めにおいてロータから取り除き、それから廃棄空気により拾い上
げるようにするために用いることができる。すなわち、空気側の最初の区域の空
気速度を急増させて、廃棄空気区域から最も遠い場所のロータ部分に堆積してい
る微粒子をはぎ取るのを促進させることができる。これは、図３に、３つの入来
空気流れ２６ａ，２６ｂ及び２６ｃによって示されている。空気流れ２６ｃは入
来廃棄空気であり、また空気流れ２６ｂは空気側の中間の中間流れである。更に
、空気流れ２６ａは空気側を通してのロータ通路の最初の区域の空気流れであり
、この空気流れ２６ａのラインは上記最初の区域を通る空気の速度を増大せしめ
る例えばブースタブロワのような手段２７を包含する。この増大空気速度は、空
気側の始まりにおいて微粒子の堆積物をロータからはぎ取るものである。
【００１８】 本発明の追加の利益は、ボイラ効率に見られる。すなわち、再生式のために、
空気が通過する熱伝達板は、最初に空気側に入るときに最も高温であり、一方ガ
ス側に入る直前は最も低温である。この金属温度差は空気予熱器に温度勾配を生
じさせ、熱伝達板が回転して入る、ガス側に最も接近する場所における空気側が
、温度が最も高く、熱伝達板が回転して出る、ガス側に最も接近する場所におけ
る空気側が、温度が最も低くなる。一般にはスイングと称されているこの温度差
はかなり大きく、例えば６０°Ｆである。廃棄空気が最低温区域から取り出され
たときには、他の残る燃焼用空気の平均温度は全体の空気流れの平均温度よりも
高い。例えば、燃焼用空気の平均温度は、１０％の廃棄空気及び６０°Ｆのスイ
ング状況で約３°Ｆ高くなる。この高温となった燃焼用空気は、ボイラ効率を増
大せしめる。
空気が通過する熱伝達板は、最初に空気側に入るときに最も高温であり、一方ガ
ス側に入る直前は最も低温である。この金属温度差は空気予熱器に温度勾配を生
じさせ、熱伝達板が回転して入る、ガス側に最も接近する場所における空気側が
、温度が最も高く、熱伝達板が回転して出る、ガス側に最も接近する場所におけ
る空気側が、温度が最も低くなる。一般にはスイングと称されているこの温度差
はかなり大きく、例えば６０°Ｆである。廃棄空気が最低温区域から取り出され
たときには、他の残る燃焼用空気の平均温度は全体の空気流れの平均温度よりも
高い。例えば、燃焼用空気の平均温度は、１０％の廃棄空気及び６０°Ｆのスイ
ング状況で約３°Ｆ高くなる。この高温となった燃焼用空気は、ボイラ効率を増
大せしめる。
【００１９】 図４は、加熱された過剰空気の他の使用を示す。電気式集じん装置の種々の構
成要素、たとえばホッパの内部を、部分凝縮を除去するために十分高い温度に維
持するためには、相当の量のエネルギが必要とされる。このエネルギは、従来、
電気ヒータ又は蒸気コイルによって与えられている。これに対し、図４に示され
る本発明の特別の実施例においては、ホッパ６０及びインシュレータ６２の各内
部を満足する温度に維持するための熱源が、加熱された過剰空気３４である。こ
の図４の実施例における過剰空気は、それから、電気式集じん装置１６から符号
６４で示される所で煙道ガス１７に混合され、煙道ガスと一緒に煙道ガス３７に
向かって放出される。
成要素、たとえばホッパの内部を、部分凝縮を除去するために十分高い温度に維
持するためには、相当の量のエネルギが必要とされる。このエネルギは、従来、
電気ヒータ又は蒸気コイルによって与えられている。これに対し、図４に示され
る本発明の特別の実施例においては、ホッパ６０及びインシュレータ６２の各内
部を満足する温度に維持するための熱源が、加熱された過剰空気３４である。こ
の図４の実施例における過剰空気は、それから、電気式集じん装置１６から符号
６４で示される所で煙道ガス１７に混合され、煙道ガスと一緒に煙道ガス３７に
向かって放出される。
【００２０】 図５は、加熱された過剰空気の更に他の使用を示し、加熱された過剰空気流れ
３４から分岐された過剰空気流れ３５のラインに給水加熱器６６を設けている。
この給水加熱器６６は、蒸気発生器１２への供給ライン７０前の給水６８を予熱
する。
３４から分岐された過剰空気流れ３５のラインに給水加熱器６６を設けている。
この給水加熱器６６は、蒸気発生器１２への供給ライン７０前の給水６８を予熱
する。
【００２１】 図６及び図７は、煙道ガスの追加の冷却を提供するように過剰空気を、空気予
熱器を通過させる２つの異なる方法を示す。石炭燃焼式蒸気発生システムにおい
ては、一次燃焼用空気は石炭粉砕機に供給され、粉砕された石炭を乾燥及び輸送
する働きをなす。石炭−空気混合体の過剰に高い温度は粉砕機内に自然燃焼を生
じさせるので、粉砕機に供給される一次燃焼用空気の温度は制御しなければなら
ない。このため、典型的には、４０又は５０％という多量の一次燃焼用空気が空
気予熱器のまわりをバイパスさせられる。このバイパスさせられた空気は、粉砕
機７１に入る空気の温度を制御又は調節するために用いられる。種々の石炭はそ
れぞれ推奨される種々の温度制限を有し、この温度制限は約７７℃（１７０°Ｆ
）から１２０℃（２４８°Ｆ）までの範囲である。図６及び図７は、二次空気２
６ａ及び一次空気２６ｂが空気予熱器１４の空気側２８を通過するようにされ、
通過した一次空気３０が粉砕機７１に供給されるようにされていることを示す。
そして、バイパス空気は、ダクト７２により空気予熱器１４のまわりをバイパス
させられ、それから加熱された一次空気３０に再び導入され、これにより温度を
調節する。
熱器を通過させる２つの異なる方法を示す。石炭燃焼式蒸気発生システムにおい
ては、一次燃焼用空気は石炭粉砕機に供給され、粉砕された石炭を乾燥及び輸送
する働きをなす。石炭−空気混合体の過剰に高い温度は粉砕機内に自然燃焼を生
じさせるので、粉砕機に供給される一次燃焼用空気の温度は制御しなければなら
ない。このため、典型的には、４０又は５０％という多量の一次燃焼用空気が空
気予熱器のまわりをバイパスさせられる。このバイパスさせられた空気は、粉砕
機７１に入る空気の温度を制御又は調節するために用いられる。種々の石炭はそ
れぞれ推奨される種々の温度制限を有し、この温度制限は約７７℃（１７０°Ｆ
）から１２０℃（２４８°Ｆ）までの範囲である。図６及び図７は、二次空気２
６ａ及び一次空気２６ｂが空気予熱器１４の空気側２８を通過するようにされ、
通過した一次空気３０が粉砕機７１に供給されるようにされていることを示す。
そして、バイパス空気は、ダクト７２により空気予熱器１４のまわりをバイパス
させられ、それから加熱された一次空気３０に再び導入され、これにより温度を
調節する。
【００２２】 本発明のこの実施例において、ダンパ７４又は他の流れ制御装置がバイパスダ
クト７２に設けられて、バイパス空気の量を制御する。バイパス空気の量が減少
させられると、空気予熱器を通過する一次空気の量が増大し、その結果出口煙道
ガス温度が減少する。しかしながら、これは制御空気の量を減少せしめ、粉砕機
に供給される一次空気の温度を増大せしめる。したがって、適当な粉砕機温度を
回復させる手段が設けられている。図６の実施例においては、この手段は熱交換
器７６から、この熱交換器７６は例えば凝縮水の使用によって一次空気を冷却し
てその温度を下げる。この場合には、熱交換器７６は低レベルエコノマイザとし
て働く。一方、図７は他の冷却方法を示し、この方法はスプレイ水７８を一次空
気流れ３０に直接導入して蒸発冷却をするようにしている。
クト７２に設けられて、バイパス空気の量を制御する。バイパス空気の量が減少
させられると、空気予熱器を通過する一次空気の量が増大し、その結果出口煙道
ガス温度が減少する。しかしながら、これは制御空気の量を減少せしめ、粉砕機
に供給される一次空気の温度を増大せしめる。したがって、適当な粉砕機温度を
回復させる手段が設けられている。図６の実施例においては、この手段は熱交換
器７６から、この熱交換器７６は例えば凝縮水の使用によって一次空気を冷却し
てその温度を下げる。この場合には、熱交換器７６は低レベルエコノマイザとし
て働く。一方、図７は他の冷却方法を示し、この方法はスプレイ水７８を一次空
気流れ３０に直接導入して蒸発冷却をするようにしている。
【００２３】 図８は、本発明の更に他の実施例を示し、この実施例は空気予熱器を通過した
が電気式集じん装置の前である煙道ガスを冷却するようにしている。この方法は
、煙道ガスを冷却してその温度を粉砕機のために適当な温度にまで低下せしめる
手段を単独で使用してもよいし、又は前述したような空気予熱器を通過する過剰
空気の使用と組み合わせて使用してもよい。図８においては、空気予熱器１４か
らの冷却された煙道ガス１５は低温エコノマイザの熱交換区域８０を通過するよ
うにされ、この熱交換区域８０で、煙道ガス１５は蒸気タービンループ（図示せ
ず）からの給水８２によって、粉砕機作動に好適な温度にまで更に冷却される。
この更に冷却された煙道ガス１７は、それから、電気式集じん装置１６に進み、
一方加熱された給水８４はボイラ１２に進む。この方法において、煙道ガスから
のエネルギはボイラ作動流体（水）に伝達され、これにより、正味プラント効率
及びプラント容量を増大せしめる。この方法では、凝縮液は空気予熱器１４から
の煙道ガス１５により予熱される（従来の方法では、凝縮液は抽出した蒸気によ
る給水加熱器内で予熱されている）。したがって、この方法では、抽出蒸気の必
要性が減少されるので、より多くの蒸気が蒸気タービンの低圧段を通して膨張さ
せられ、より多くの動力を発生せしめる。
が電気式集じん装置の前である煙道ガスを冷却するようにしている。この方法は
、煙道ガスを冷却してその温度を粉砕機のために適当な温度にまで低下せしめる
手段を単独で使用してもよいし、又は前述したような空気予熱器を通過する過剰
空気の使用と組み合わせて使用してもよい。図８においては、空気予熱器１４か
らの冷却された煙道ガス１５は低温エコノマイザの熱交換区域８０を通過するよ
うにされ、この熱交換区域８０で、煙道ガス１５は蒸気タービンループ（図示せ
ず）からの給水８２によって、粉砕機作動に好適な温度にまで更に冷却される。
この更に冷却された煙道ガス１７は、それから、電気式集じん装置１６に進み、
一方加熱された給水８４はボイラ１２に進む。この方法において、煙道ガスから
のエネルギはボイラ作動流体（水）に伝達され、これにより、正味プラント効率
及びプラント容量を増大せしめる。この方法では、凝縮液は空気予熱器１４から
の煙道ガス１５により予熱される（従来の方法では、凝縮液は抽出した蒸気によ
る給水加熱器内で予熱されている）。したがって、この方法では、抽出蒸気の必
要性が減少されるので、より多くの蒸気が蒸気タービンの低圧段を通して膨張さ
せられ、より多くの動力を発生せしめる。
【００２４】 図９は、空気予熱器後の煙道ガスを冷却する他の方法を示す。この方法では、
空気予熱器１４からの煙道ガス１５はスプレイチャンバ８６に流れて通過し、そ
れから電気式集じん装置１６に流れる。スプレイチャンバ８６（煙道ガスダクト
それ自体であってもよい）において、水滴が煙道ガス流れ中に噴射される。した
がって、煙道ガスのエンタルピの一部分が水滴を蒸発させるために用いられ、こ
れにより煙道ガスを冷却し、煙道ガスの湿度を増大せしめる。理想的な方法とし
ては、水滴が電気式集じん装置又はこれらの水滴が衝突して収集させられる他の
表面に到達する前に、水滴が完全に蒸発するようにする。もし完全に蒸発されな
かった場合には、水滴が集じん表面を湿らし、灰を集合せしめて堆積せしめてし
まう。例えば、０．４×１０6ｌｂｓ／ｈｒ．の公称煙道ガス流量の４００ＭＷ
ｅ蒸気発生器の適用において、約１０，０００ｌｂｓ／ｈｒ．の水噴霧による潜
熱の蒸発が、煙道ガスを１０°Ｆだけ冷却することにより可能である。水滴が完
全に蒸発する時間は、水滴径、煙道ガス温度及び煙道ガス湿分などの幾つかのパ
ラメータの関数である。特に、蒸発時間は水滴径の２乗に比例して変化する。本
発明において、水滴径は幾つかの手段のいずれかひとつにより制限される。
空気予熱器１４からの煙道ガス１５はスプレイチャンバ８６に流れて通過し、そ
れから電気式集じん装置１６に流れる。スプレイチャンバ８６（煙道ガスダクト
それ自体であってもよい）において、水滴が煙道ガス流れ中に噴射される。した
がって、煙道ガスのエンタルピの一部分が水滴を蒸発させるために用いられ、こ
れにより煙道ガスを冷却し、煙道ガスの湿度を増大せしめる。理想的な方法とし
ては、水滴が電気式集じん装置又はこれらの水滴が衝突して収集させられる他の
表面に到達する前に、水滴が完全に蒸発するようにする。もし完全に蒸発されな
かった場合には、水滴が集じん表面を湿らし、灰を集合せしめて堆積せしめてし
まう。例えば、０．４×１０6ｌｂｓ／ｈｒ．の公称煙道ガス流量の４００ＭＷ
ｅ蒸気発生器の適用において、約１０，０００ｌｂｓ／ｈｒ．の水噴霧による潜
熱の蒸発が、煙道ガスを１０°Ｆだけ冷却することにより可能である。水滴が完
全に蒸発する時間は、水滴径、煙道ガス温度及び煙道ガス湿分などの幾つかのパ
ラメータの関数である。特に、蒸発時間は水滴径の２乗に比例して変化する。本
発明において、水滴径は幾つかの手段のいずれかひとつにより制限される。
【００２５】 すなわち、水滴径は、水を噴霧し、それから例えばサイクロン、インパクタ、
ルーバセパレータ、除湿装置、電気式集じん装置又はフィルタのようなサイズセ
パレ−ション装置を使用して大きすぎる水滴を除去することにより、制限される
。図９においては、水８８は、弁８９を通して、符号９０で総括的に示されてい
るセパレータ内に噴霧され、それから符号９２で示すところから煙道ガス中に噴
霧される。臨界水滴径は、電気式集じん装置１６の入口までに又は入口の前まで
に蒸発することができるような径に決定される。これは、空気予熱器からの煙道
ガスの出口温度、及び水噴霧個所と電気式集じん装置との間のダクト内の有効水
残留時間により制限される。例えば、１秒の公称水残留時間及び１１０℃（２３
０°Ｆ）の平均煙道ガス温度で、３０ミクロンの水滴を完全に蒸発させることが
できる。
ルーバセパレータ、除湿装置、電気式集じん装置又はフィルタのようなサイズセ
パレ−ション装置を使用して大きすぎる水滴を除去することにより、制限される
。図９においては、水８８は、弁８９を通して、符号９０で総括的に示されてい
るセパレータ内に噴霧され、それから符号９２で示すところから煙道ガス中に噴
霧される。臨界水滴径は、電気式集じん装置１６の入口までに又は入口の前まで
に蒸発することができるような径に決定される。これは、空気予熱器からの煙道
ガスの出口温度、及び水噴霧個所と電気式集じん装置との間のダクト内の有効水
残留時間により制限される。例えば、１秒の公称水残留時間及び１１０℃（２３
０°Ｆ）の平均煙道ガス温度で、３０ミクロンの水滴を完全に蒸発させることが
できる。
【００２６】 図９は、また、水噴霧式冷却方法の他の例をも示しており、この他の例では過
熱水が使用されている。すなわち、この他の例においては、水８８は圧力の下で
弁９４を通過し、それから、熱交換器９６の過剰空気３４（又は他の加熱用媒体
）により１００℃（２１２°Ｆ）以上の温度、好適には１２０から１３０℃（２
４８〜２６６°Ｆ）にまで加熱され、その後噴霧されてスプレイチャンバ８６に
導入される。スプレイ水を過熱することは、平均水滴径及び最大水滴径の両方を
減少せしめる。
熱水が使用されている。すなわち、この他の例においては、水８８は圧力の下で
弁９４を通過し、それから、熱交換器９６の過剰空気３４（又は他の加熱用媒体
）により１００℃（２１２°Ｆ）以上の温度、好適には１２０から１３０℃（２
４８〜２６６°Ｆ）にまで加熱され、その後噴霧されてスプレイチャンバ８６に
導入される。スプレイ水を過熱することは、平均水滴径及び最大水滴径の両方を
減少せしめる。
【００２７】 主として石炭の性質の変化及び／又はボイラ作動の変化による煙道ガスの腐食
性及び汚れ度は、微粒子収集装置に入る煙道ガスに対しての冷却要求を変える。
したがって、石炭の性質の変化及び／又はボイラ作動の変化を予想し、それ故冷
却を制御することが望まれる。これは、空気予熱器、ボイラ及び微粒子収集装置
の各作動パラメータを包含する集中制御計画により達成される。この計画は、微
粒子収集装置の有効作動の要求に応じて空気予熱器からの煙道ガスの出口温度を
変化させ、また、ボイラの有効作動の要求に応じて燃焼用空気の必要流量及び温
度を維持するようにする。このような制御システムのために選択され得る種々の
入力としては、例えばＳＯ2及びＯ2レベルのようなファクタを監視する連続モニ
タからの煙道ガス解析、空気予熱器出口の煙道ガス温度、二次空気の流量、燃料
解析、煙道ガスの不透明度、ボイラ作動の全データ、及び電気式集じん装置の全
制御データなどがある。そして、このような制御システムにより得られる出力と
しては、（１）空気予熱器を制御し、これにより冷却用空気の量及び温度をそれ
ぞれ変えて所望する出口煙道ガス温度プロフィルを与えて、煙道ガスの腐食性及
び汚れ度を最小にすること、（２）例えば高電圧の設定及びラッピング周波数の
ように電気式集じん装置の作動を制御し、これにより所定放出レベルのための電
力要求を最小にすること、（３）ボイラ作動を制御し、これにより空気予熱器か
らの加熱された過剰空気の少なくとも一部分を燃焼用空気として受け入れてボイ
ラ効率を増大させることなどがある。
性及び汚れ度は、微粒子収集装置に入る煙道ガスに対しての冷却要求を変える。
したがって、石炭の性質の変化及び／又はボイラ作動の変化を予想し、それ故冷
却を制御することが望まれる。これは、空気予熱器、ボイラ及び微粒子収集装置
の各作動パラメータを包含する集中制御計画により達成される。この計画は、微
粒子収集装置の有効作動の要求に応じて空気予熱器からの煙道ガスの出口温度を
変化させ、また、ボイラの有効作動の要求に応じて燃焼用空気の必要流量及び温
度を維持するようにする。このような制御システムのために選択され得る種々の
入力としては、例えばＳＯ2及びＯ2レベルのようなファクタを監視する連続モニ
タからの煙道ガス解析、空気予熱器出口の煙道ガス温度、二次空気の流量、燃料
解析、煙道ガスの不透明度、ボイラ作動の全データ、及び電気式集じん装置の全
制御データなどがある。そして、このような制御システムにより得られる出力と
しては、（１）空気予熱器を制御し、これにより冷却用空気の量及び温度をそれ
ぞれ変えて所望する出口煙道ガス温度プロフィルを与えて、煙道ガスの腐食性及
び汚れ度を最小にすること、（２）例えば高電圧の設定及びラッピング周波数の
ように電気式集じん装置の作動を制御し、これにより所定放出レベルのための電
力要求を最小にすること、（３）ボイラ作動を制御し、これにより空気予熱器か
らの加熱された過剰空気の少なくとも一部分を燃焼用空気として受け入れてボイ
ラ効率を増大させることなどがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を具体化する蒸気発生システムの略図的な流れ図である。
【図２】 図１の実施例にしたがって本発明を実施する手段を具体化する回転再生式空気
予熱器の斜視図である。
予熱器の斜視図である。
【図３】 図１の実施例の変形例を示す、図１と同様な略図的な流れ図である。
【図４】 過剰空気の熱を使用する方法の他の例を示す、図１と同様な略図的な流れ図で
ある。
ある。
【図５】 過剰空気のための更に他の使用例を示す、図１と同様な略図的な流れ図である
。
。
【図６】 空気予熱器をバイパスする粉砕機用テンパリング空気の量を減少することによ
り、追加の空気を空気予熱器を通過させる方法を示す流れ図である。
り、追加の空気を空気予熱器を通過させる方法を示す流れ図である。
【図７】 図６の方法の変形例を示す流れ図である。
【図８】 単独の使用又は空気予熱器を通った過剰空気の使用と組み合わせて使用するこ
とができる、空気予熱器を出た後の煙道ガスを冷却する方法を示す流れ図である
。
とができる、空気予熱器を出た後の煙道ガスを冷却する方法を示す流れ図である
。
【図９】 空気予熱器を出た後の煙道ガスを冷却する方法の他の例を示す流れ図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１２年１１月１５日（２０００．１１．１５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 蒸気発生システムを運転する方法
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００１】
【発明の背景】 本発明は、蒸気発生システムを運転する方法に関する。より詳細には、本発明 は 石炭燃焼式蒸気発生プラントにおける微粒子収集装置の性能を改善する方法、 特に、 空気予熱器から電気式集じん装置又はバグハウスフィルタにやって来る煙
道ガスの温度の制御に関する。
道ガスの温度の制御に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２８Ｄ 19/04 Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｄ (71)出願人 2000 ＤＡＹ ＨＩＬＬ ＲＯＡＤ， Ｗ ＩＮＤＳＯＲ， ＣＯＮＮＥＣＴＣＵＴ 06095， Ｕ．Ｓ．Ａ． (72)発明者 カウンターマン ウェイン エス アメリカ合衆国 ニューヨーク 14895 ウェルズビル ルイス・ロード ２ ボッ クス 270 アール・ディー (72)発明者 パルキス マーク アメリカ合衆国 コネチカット 06033 グラストンバリー バトラー・ドライブ 57 (72)発明者 ピンネカンプ フリードリッヒ スイス国 メルストルフ ツェーハー− 5463 ドルフストラーセ 181 (72)発明者 ポーレ チェル エー ゲー スウェーデン国 ベクスイェ エス−352 42 ホグストルプスバーゲン 125 (72)発明者 リーニ マイケル ジェー アメリカ合衆国 コネチカット 06248 ヘブロン スロッカム・ロード 515 (72)発明者 シーボルド ジェームス ディー アメリカ合衆国 ニューヨーク 14895 ウェルズビル リバービュー・ドライブ 1932 (72)発明者 スリニバサカル スリバッツ アメリカ合衆国 マサチューセッツ 01566 スターブリッジ ポーダンク・ロ ード 10 (72)発明者 トークァン マヘド アメリカ合衆国 コネチカット 06001 エーボン リバービュー ８ Ｆターム(参考） 3K023 QA01 QC08 SA01 3K070 DA07 DA09 DA30 DA32 DA37 DA50 【要約の続き】 空気予熱器（１４）を出た後に、煙道ガス（２２）を熱 交換又は水による噴霧により冷却することによって、下 げることができる。
Claims (22)
- 【請求項１】 煙道ガス流れを発生する蒸気発生器と、前記煙道ガス流れから入来空気流れに
熱を伝達して加熱された空気流れを生成する空気予熱器と、前記煙道ガス流れか
ら微粒子を取り除く微粒子制御装置とを包含する蒸気発生システムを運転する方
法において、 ａ．前記微粒子制御装置の作動のために所望される煙道ガス温度を与えるよう
な量であって、かつ燃焼用空気を成す第１の部分と過剰空気を成す第２の部分と
を含む量に選定された所定量の空気を、前記空気予熱器を通過させる段階と、 ｂ．前記所定量の加熱された空気を前記空気予熱器から取り出す段階と、 ｃ．前記第１の部分の加熱された空気を燃焼用空気として前記蒸気発生器に進
ませる段階と、 ｄ．前記第２の部分の加熱された空気を過剰空気として前記蒸気発生器のまわ
りに進ませる段階と、 を包含する方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の方法において、前記空気予熱器が熱交換ロータを有する回転再
生式空気予熱器であって、前記煙道ガスが流れるガス側と前記空気流れが流れる
空気側とを有し、前記空気側がロータの回転方向において最初の区分と前記ロー
タの回転方向において最終の区分とを包含し、前記ロータの回転方向における前
記空気側の前記最初の区分から前記第１の部分の空気を取り出す段階と、前記ロ
ータの回転方向における前記空気側の前記最終の区分から、前記第１の部分の空
気よりも清浄である前記第２の部分の空気を取り出す段階とを包含する方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の方法において、前記蒸気発生システムが更に前記微粒子制御装
置に続く煙道ガススクラバを包含し、この煙道ガススクラバから放出された煙道
ガスに前記加熱された過剰空気から熱を伝達して、前記煙道ガススクラバから放
出された煙道ガスを再熱するようにした方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の方法において、前記加熱された過剰空気から前記煙道ガスに熱
を伝達する段階が、前記加熱された過剰空気を前記煙道ガスに混合する段階から
成る方法。 - 【請求項５】 請求項２記載の方法において、前記蒸気発生システムが更に前記微粒子制御装
置に続く煙道ガススクラバを包含し、この煙道ガススクラバから放出された煙道
ガスに前記加熱された過剰空気から熱を伝達して、前記煙道ガススクラバから放
出された煙道ガスを再熱するようにした方法。 - 【請求項６】 請求項５記載の方法において、前記加熱された過剰空気から前記煙道ガスに熱
を伝達する段階が、前記加熱された過剰空気を前記煙道ガスに混合する段階から
成る方法。 - 【請求項７】 請求項１記載の方法において、前記加熱された過剰空気を大気に放出する段階
を包含する方法。 - 【請求項８】 請求項７記載の方法において、大気に放出する前に前記加熱された過剰空気を
ろ過する段階を包含する方法。 - 【請求項９】 請求項２記載の方法において、前記加熱された過剰空気を大気に放出する段階
を包含する方法。 - 【請求項１０】 請求項９記載の方法において、大気に放出する前に前記加熱された過剰空気を
ろ過する段階を包含する方法。 - 【請求項１１】 請求項１記載の方法において、前記微粒子制御装置が加熱を必要とする構成要
素を包含する電気式集じん装置であり、前記構成要素を前記加熱された過剰空気
で加熱する段階を包含する方法。 - 【請求項１２】 請求項１１記載の方法において、前記構成要素がホッパ及びインシュレータで
ある方法。 - 【請求項１３】 請求項１記載の方法において、前記蒸気発生システムが給水流れを包含し、こ
の給水流れを前記加熱された過剰空気で加熱する段階を包含する方法。 - 【請求項１４】 請求項２記載の方法において、前記蒸気発生システムが給水流れを包含し、こ
の給水流れを前記加熱された過剰空気で加熱する段階を包含する方法。 - 【請求項１５】 煙道ガス流れを発生する蒸気発生器と、前記煙道ガス流れから入来空気流れに
熱を伝達して加熱された空気流れ及び冷却された煙道ガス流れを生成する空気予
熱器と、前記煙道ガス流れから微粒子を取り除く微粒子制御装置とを包含する蒸
気発生システムを運転する方法において、前記空気予熱器で冷却された煙道ガス
流れを前記微粒子制御装置の作動のために所望される温度にまで更に冷却する段
階を包含する方法。 - 【請求項１６】 請求項１５記載の方法において、前記空気予熱器で冷却された煙道ガス流れを
更に冷却する段階が、前記空気予熱器で冷却された煙道ガス流れに水滴を噴霧す
る段階から成る方法。 - 【請求項１７】 請求項１６記載の方法において、前記水滴を噴霧する段階が水を噴霧して大き
すぎる水滴を除去する段階から成る方法。 - 【請求項１８】 請求項１６記載の方法において、前記水滴が過熱水から成る方法。
- 【請求項１９】 請求項１５記載の方法において、前記蒸気発生システムが更に給水流れを包含
し、前記空気予熱器で冷却された煙道ガス流れを更に冷却する段階が、前記空気
予熱器で冷却された煙道ガス流れを前記給水流れと熱交換接触させて進ませ、こ
れにより、前記給水流れを加熱すると共に、前記空気予熱器で冷却された煙道ガ
ス流れを前記微粒子制御装置の作動のために所望される温度にまで更に冷却する
段階から成る方法。 - 【請求項２０】 煙道ガス流れを発生する蒸気発生器と、前記煙道ガス流れから入来空気流れに
熱を伝達する空気予熱器であって、加熱された一次空気流れ及び加熱された二次
空気流れを生成する手段を包含する空気予熱器と、前記煙道ガス流れから微粒子
を取り除く微粒子制御装置とを包含する蒸気発生システムであって、前記一次空
気流れを生成する前記手段が、一次空気供給源と、この供給源からの一次空気流
れの第１の部分を前記空気予熱器を通過させて加熱させる手段と、前記供給源か
らの一次空気流れの第２の部分を加熱しない調節用空気として前記空気予熱器の
まわりをバイパスさせる手段と、前記供給源からの前記第１の部分と前記第２の
部分とを合流させて、所望一次空気温度の調節された一次空気流れを生成する手
段とを包含している蒸気発生システムを運転する方法において、前記一次空気流
れの前記第１の部分の量を増大すると共に、前記一次空気流れの前記第２の部分
の量を減少し、これにより、量を増大した前記第１の部分により前記煙道ガス流
れを追加的に冷却して前記微粒子制御装置の作動のために所望される煙道ガス温
度を得ると共に、前記調節された一次空気流れの温度を増大する段階と、前記調
節された一次空気流れを前記所望一次空気温度にまで冷却する段階とを包含する
方法。 - 【請求項２１】 請求項２０記載の方法において、前記調節された一次空気流れを冷却する前記
段階が、前記調節された一次空気流れから水流れに熱を伝達する段階から成る方
法。 - 【請求項２２】 請求項２０記載の方法において、前記調節された一次空気流れを冷却する段階
が、水を噴霧する段階から成る方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/069,405 US6089023A (en) | 1998-04-29 | 1998-04-29 | Steam generator system operation |
| US09/069,405 | 1998-04-29 | ||
| PCT/US1999/009237 WO1999056063A1 (en) | 1998-04-29 | 1999-04-28 | Steam generator system operation |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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