JP2003322329A - 回転再生式空気予熱器とそのスートブロワ方法 - Google Patents

回転再生式空気予熱器とそのスートブロワ方法

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JP2003322329A
JP2003322329A JP2002126110A JP2002126110A JP2003322329A JP 2003322329 A JP2003322329 A JP 2003322329A JP 2002126110 A JP2002126110 A JP 2002126110A JP 2002126110 A JP2002126110 A JP 2002126110A JP 2003322329 A JP2003322329 A JP 2003322329A
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air preheater
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combustion
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JP2002126110A
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Kenichi Fukuda
健一 福田
Yasuisa Yamamoto
恭功 山本
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転再生式空気予熱器の蓄熱体への硫酸結露
防止対策、スートブロワの効果的な運用を最低限のプラ
ント効率低下、設備費で達成すること。 【解決手段】 回転再生式空気予熱器の蓄熱体2を、そ
の中心軸2aの周りに回転させる回転数を可変として燃
焼ガスと燃焼用空気の間で熱交換を可変とし、発電プラ
ントの負荷変化およびボイラの燃料中の硫黄分など発電
プラントの運用状態に応じて回転再生式空気予熱器出口
のガス温度を変えることで、蓄熱体2の温度を燃焼ガス
の酸露点以上の温度に保つ。また、通常運転中に一時的
に蓄熱体回転数を下げ、空気側の蓄熱体低温部の温度を
酸露点温度以上に上昇させることで、付着したダストを
乾燥させることが可能となり、乾燥したダストに対しス
ートブロワ蒸気を吹き付けることでスートブロワの効果
の増強が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭および油等燃
料中に硫黄分を含む燃料を燃焼させるボイラ装置に用い
られる回転再生式空気予熱器と該回転再生式空気予熱器
のスートブロワ方法に関する。
【0002】
【従来の技術】回転再生式空気予熱器は熱鋼板を適切に
組み合わせて蓄熱体とし、該蓄熱体を円筒容器に入れ
て、前記蓄熱体を円筒容器の内部に収納し、蓄熱体を、
その中心軸の周りに回転させるようにした装置であり、
この円筒容器は中心軸に沿った気体流路を構成してお
り、しかもその気体流路は円筒容器の半径方向に二つま
たは三つに分割された流路を有し、蓄熱体がその中心軸
の周りに回転するときに、該分割された流路の一つの流
路が燃焼ガス流路となり、残りが空気流路となるように
燃焼ガス流路と空気流路を蓄熱体の周りに配置したもの
である。
【0003】回転再生式空気予熱器は、前記蓄熱体と燃
焼ガスが接しているときに蓄熱体に蓄えられた熱量を、
蓄熱体が空気と接しているときに空気に放出すること
で、燃焼ガスと空気を熱交換させる装置である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記回転再生式空気予
熱器において、ボイラ燃料中の硫黄分の燃焼により発生
したガス中のSO3分が水分と反応して硫酸を生成し、
硫酸が酸露点と呼ばれる温度で結露して蓄熱体に付着す
ると、蓄熱体が腐食し、さらに燃焼ガス中のダストが蓄
熱体に付着することで回転再生式空気予熱器での圧力損
失の増加を引き起こす。この蓄熱体の硫酸結露は再生式
空気予熱器出口の燃焼ガス温度と該空気予熱器入口空気
温度の平均で表される低温端平均メタル温度が低いほど
発生しやすい。
【0005】この回転再生式空気予熱器の蓄熱体の熱容
量(またはその形式、回転数等)は、要求される燃焼ガ
スと燃焼用空気の熱交換量が多いボイラを用いる発電プ
ラントの高負荷時の運用条件によって決定されるため、
再生式空気予熱器入口の燃焼ガス温度が低下するプラン
ト低負荷時には、蓄熱体の熱容量が過多となり再生式空
気予熱器出口のガス温度も低下するため、硫酸による蓄
熱体腐食が発生しやすい。なお、以下の記載において
は、再生式空気予熱器の入口とは燃焼用空気の導入側の
気体流路のことをいい、出口とは燃焼用空気の出口側の
気体流路のことをいうこととする。
【0006】この蓄熱体の腐食及びダスト付着を防止す
る目的で、例えば、図5に示すように回転再生式空気予
熱器21入口に接続する空気流路の前流側に蒸気式の空
気予熱器27を設置し、回転再生式空気予熱器21入口
での空気温度を上昇させることで低温端平均メタル温度
を上昇させ、蓄熱体の腐食を防止する場合がある。
【0007】しかし、前記蒸気式空気予熱器27には発
電プラントの所内蒸気が必要となるため、プラント効率
の低下を招き、さらに蒸気式空気予熱器27本体および
それに付随する系統等に多大な設備費が必要となる。
【0008】また、他の方法として、図6に示すように
再生式空気予熱器21入口の上流に設置された押込み通
風機29入口側ダクトと再生回転式空気予熱器出口の空
気流路を結ぶ再循環ダクト28を設置し、再生回転式空
気予熱器21で暖められた空気を再生式空気予熱器入口
に前記ダクト28を介して再循環させることで回転再生
式空気予熱器入口の空気温度を上昇させて蓄熱体の腐食
を防止する場合もある。しかし、この場合も新たなダク
ト28等の設置のために多大な設備費がかかり、さらに
再生回転式空気予熱器21において空気側に漏洩した硫
黄分を含む燃焼ガスが押込み通風機29に流れ込むこと
で押込み通風機29に腐食が発生する危険性がある。
【0009】また、蓄熱体上に付着した灰分などを蒸気
を吹き付けて取り除くスートブロワの効果を高めるため
の従来技術としては、スートブロワでも用いる蒸気圧を
高める運用が考えられるが、スートブロワの蒸気圧を高
くすることで蓄熱体の損傷等が生じるため、蓄熱体の寿
命を短くする結果となる。
【0010】そこで本発明の課題は、先に述べた回転再
生式空気予熱器の蓄熱体への硫酸結露防止対策、スート
ブロワの効果的な運用を最低限のプラント効率低下、設
備費で達成することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の本発明の課題は、
次の構成により解決される。請求項1記載の発明は、蓄
熱体を円筒容器の内部に収納し、蓄熱体を、その中心軸
の周りに回転させて燃焼ガスと燃焼用空気の間で熱交換
を行わせる回転再生式空気予熱器において、蓄熱体の回
転数を変える機構を設けた回転再生式空気予熱器であ
る。
【0012】また、請求項2記載の発明は、前記請求項
1記載の発明において、さらに回転再生式空気予熱器の
燃焼用空気出口側又は入口側における燃焼用空気と燃焼
ガスの温度を測定する測温体を設け、該測温体の測定す
る燃焼用空気と燃焼ガスの温度測定値及び既知の燃料中
の硫黄分の濃度値に応じて回転再生式空気予熱器の蓄熱
体の回転数を制御する制御装置を設けた構成である。
【0013】また、請求項3記載の発明は、前記請求項
1記載の回転再生式空気予熱器の蓄熱体に蒸気を吹き付
けて清掃する回転再生式空気予熱器のスートブロワ方法
において、スートブロワの実行前および実行中に蓄熱体
の回転数を下げる回転再生式空気予熱器のスートブロワ
方法である。
【0014】
【作用】請求項1記載の発明によれば、再生回転式空気
予熱器の蓄熱体の回転数つまり蓄熱体の熱容量を可変と
することで、発電プラントの負荷変化およびボイラの燃
料中の硫黄分など発電プラントの運用状態に応じて燃焼
ガスと燃焼用空気の熱交換量を変えることができる。こ
うして再生回転式空気予熱器出口のガス温度を変えるこ
とで、蓄熱体の温度を燃焼ガスの酸露点以上の温度に保
つことができる。
【0015】請求項2記載の発明によれば、回転再生式
空気予熱器の燃焼用空気出口における燃焼用空気と燃焼
ガスの温度及び既知の燃料中の硫黄分の濃度値に応じて
回転再生式空気予熱器の蓄熱体の回転数を制御すること
でより精度よく蓄熱体の温度を燃焼ガスの酸露点以上の
温度に保つことができる。
【0016】請求項3記載の発明によれば、通常運転中
に一時的に蓄熱体回転数を下げ、燃焼用空気流路側の蓄
熱体低温部の温度を酸露点温度以上に上昇させること
で、付着したダストを乾燥させることが可能となり、乾
燥したダストに対しスートブロワ蒸気を吹き付けること
でスートブロワの効果の増強が可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
とともに説明する。図1は本実施の形態の回転再生式空
気予熱器を示す図である。この図に示すようにボイラの
燃焼排ガスダクト3および燃焼用空気ダクト4が接続さ
れた円筒容器1中に蓄熱体2が設置され、この蓄熱体2
はインバータモータ5に接続されており、円筒体内部の
蓄熱体2は中心軸2aを中心にモータ5で回転する。モ
ータ5の回転数を変えることで蓄熱体2の熱容量を可変
とすることができる。この蓄熱体2の回転数を可変とす
る手段としてはインバータモータ5の他に極数変換モー
タ等の速度可変モータ、および定速モータにクラッチ等
の速度可変装置を設置することでも同じ効果が得られ
る。
【0018】図2は本発明による回転再生式空気予熱器
の別の実施の形態を示す図である。この装置は図1の装
置に加え、ボイラの燃焼排ガスダクト3に回転再生式空
気予熱器出口ガス温度を測定する測温体10aを設置
し、燃焼用空気ダクト4に回転再生式空気予熱器入口空
気温度を測定する測温体10bを設置し、これらの測温
体10a、10bの温度測定値より算出した低温端平均
メタル温度と燃料中の硫黄分、水分、燃焼空気中水分な
どにより設定された低温端平均のメタル温度により、蓄
熱体回転数制御装置6により蓄熱体2の回転数を求め、
該回転数をインバータモータ5にフィードバック制御す
る。
【0019】図3、図4は本発明の実施の形態における
蓄熱体低温側端部上のある一点の温度と熱負荷と時間の
関係を概念的に示したものであり、図3は蓄熱体2の回
転数が大きい場合、図4は蓄熱体2の回転数が小さい場
合(図3の回転数の1/2)を示す。図3、図4ともに
(a)が蓄熱体温度の時間変化、(b)が熱負荷の時間
変化を示し、曲線(イ)が燃焼ガス温度、曲線(ロ)が
蓄熱体温度、直線(ハ)が燃焼用空気温度を示し、直線
(ニ)が燃焼ガス酸露点温度を示す。蓄熱体2の回転数
を下げることで蓄熱体2が燃焼ガス及び燃焼用空気に接
している時間が長くなるため、蓄熱体2の温度振幅は大
きくなる(最低温度は下がり、最高温度は高くなる)
が、蓄熱体2から燃焼ガス及び燃焼用空気への熱伝達の
大部分は燃焼排ガス及び燃焼用空気と蓄熱体2の温度差
が大きい蓄熱体2が回転して燃焼用空気ダクト4から燃
焼ガスダクト3に移動した後、および燃焼ガスダクト3
から燃焼用空気ダクト4に移動した後の短時間に生じる
ため、単位時間で比較した場合、伝熱量としては蓄熱体
2の回転数が大きいほど多くなる。
【0020】従って、蓄熱体2の回転数を下げた場合、
回転再生式空気予熱器の伝熱量は下がるため回転再生式
空気予熱器出口のガス温度、蓄熱体2の温度は上昇し、
硫酸の結露を防止することができる。なお、図3、図4
において、直線(ホ)は蓄熱体2に用いる金属材料の許
容耐低温腐食温度を示し、本回転再生式空気予熱器はこ
の温度を下まわらない温度で運転することで、蓄熱体の
低温腐食は防止できる。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、最低限の設備費、プラ
ント効率の低下で回転再生式空気予熱器の蓄熱体への結
露発生を防止し、スートブロワの効果的な運用を達成す
ることができ、蓄熱体へのダスト付着による回転再生式
空気予熱器の圧力損失上昇を防止し、蓄熱体の長寿命化
を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態による回転再生式空気予
熱器を示す図である。
【図2】 本発明の実施の形態による回転再生式空気予
熱器を示す図である。
【図3】 本発明の実施の形態による回転再生式空気予
熱器における蓄熱体温度及び熱負荷と時間の関係を示す
概念図である(蓄熱体回転数が大きい場合)。
【図4】 本発明の実施の形態による回転再生式空気予
熱器における蓄熱体温度及び熱負荷と時間の関係を示す
概念図である(蓄熱体回転数が小さい場合)。
【図5】 従来の技術の回転再生式空気予熱器を示す図
である。
【図6】 従来の技術の回転再生式空気予熱器を示す図
である。
【符号の説明】 1 回転再生式空気余熱器 2 蓄熱体 2a 中心軸 3 燃焼ガスダク
ト 4 燃焼用空気ダクト 5 インバータモ
ータ 6 蓄熱体回転数制御装置 7 蒸気式空気余
熱器 9 押込み通風機 10a、10b
測温体 21 回転再生式空気予熱器 27 蒸気式空気
予熱器 28 再循環ダクト 29 押込み通風
───────────────────────────────────────────────────── 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) F28G 1/16 F28G 1/16 C

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蓄熱体を円筒容器の内部に収納し、蓄熱
    体を、その中心軸の周りに回転させて燃焼ガスと燃焼用
    空気の間で熱交換を行わせる回転再生式空気予熱器にお
    いて、蓄熱体の回転数を変える機構を設けたことを特徴
    とする回転再生式空気予熱器。
  2. 【請求項2】 回転再生式空気予熱器の燃焼用空気出口
    側又は入口側における燃焼用空気と燃焼ガスの温度を測
    定する測温体を設け、該測温体の測定する燃焼用空気と
    燃焼ガスの温度測定値及び既知の燃料中の硫黄分の濃度
    値に応じて回転再生式空気予熱器の蓄熱体の回転数を制
    御する制御装置を設けたことを特徴とする請求項1記載
    の回転再生式空気予熱器。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の回転再生式空気予熱器の
    蓄熱体に蒸気を吹き付けて清掃する回転再生式空気予熱
    器のスートブロワ方法において、 スートブロワの実行前および実行中に蓄熱体の回転数を
    下げることを特徴とする回転再生式空気予熱器のスート
    ブロワ方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102954701A (zh) * 2012-11-30 2013-03-06 苏州有色金属研究院有限公司 一种无换向高温换热器
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CN112735107A (zh) * 2021-01-29 2021-04-30 西安热工研究院有限公司 一种锅炉回转式空气预热器故障停转预警系统及方法

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