JP2007248018A - 再燃ボイラの給水予熱器の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 煙突出口で排気ガス中の水分が凝縮して白煙が発生することを防止し、排気ガスダクトや煙突の内面での腐食の発生を防止する。
【解決手段】 再燃ボイラ（２）と、脱気器（１６）と、給水予熱器（１４）と、給水を給水予熱器をバイパスさせて脱気器へ送る給水予熱器バイパス制御弁（３６）と、給水予熱器バイパス制御弁の作動を制御するコントローラ（４６）と、給水予熱器から排気される排気ガス路内の排気ガス温度を検出する排気ガス温度検出センサ（５４）とを備え、コントローラは、排気ガス温度検出センサが検出した排気ガス温度が第１の所定温度以上となるように給水予熱器バイパス制御弁を作動させて給水の全部又は一部を給水予熱器をバイパスさせて脱気器へ送る。好ましくは、第１の所定温度は、給水予熱器から排気される排気ガスの結露を防止するために設定された下限温度である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ガスエンジンやガスタービンなどの内燃機関の排気ガスを燃焼空気として使用する、再燃ボイラの給水予熱器の制御装置に関する。

ガスエンジンやガスタービンなどの内燃機関は、その排気ガス温度が３００〜６００℃あり、また、この排気ガス中には残存酸素が通常は１０％以上も含まれている。この内燃機関の排気ガスを、ボイラの燃料を燃焼するための酸素供給源として使用することにより、内燃機関とボイラとを合わせた排気ガス総量を低減することができ、二酸化炭素などの環境負荷要因を低減することができる。

さらに、排気ガスのもつ３００〜６００℃の温度を利用することによって、ボイラの燃料消費量を少なくし、これにより総合エネルギ効率を高めることができる。近年、このような燃焼システムを採用したボイラが増加しつつある。ここでは、このような燃焼システムを備えたボイラを、排気再燃ボイラと呼ぶことにする。

通常、排気再燃ボイラでは、燃焼ガスの熱エネルギを効率的に回収するために蒸気過熱器、蒸発器および節炭器が用いられ、さらにこの節炭器から排出された排気ガスから熱回収するために、給水予熱器が設置される場合がある。この給水予熱器は、ボイラ用脱気器に供給される給水を予熱するためのものである（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上述の排気再燃ボイラでは、排気ガス量とボイラ蒸発量（ボイラ給水量）の割合が通常のボイラとは大幅に変わったものとなる。すなわち、排気ガス量が一定でもボイラ蒸発量が変化する場合が多く、そのために排気再燃ボイラでは、給水温度や排気ガス温度について通常のボイラとは異なる対応が必要となる場合が多い。

具体的に、給水予熱器を設置する場合には次のような条件が必要になる。第一に、給水予熱器を出た給水が脱気器に給水されるとき、脱気器入口給水温度が高すぎると脱気器の性能が低下する。したがって、脱気器入口給水温度は、脱気器の運転温度よりも、例えば１０〜３０℃だけ低い温度に抑える必要がある。

第二に、給水予熱器の給水温度が排気ガスの露点温度よりも低いと、排気ガス中の酸性の水分が給水予熱器の伝熱管に結露して伝熱管を腐食させるため、給水予熱器の給水温度は、排気ガスの露点温度よりも高く維持されていなければならない。しかしながら、外部からボイラに供給される給水の温度は、排気ガスの露点温度よりも低い場合が多い。

第三に、給水予熱器出口の排気ガス温度が低下しすぎると、煙突出口で排気ガス中の水分が凝縮して白煙が発生し、また、排気ガスダクトや煙突の内面が腐食する。したがって、給水予熱器出口の排気ガス温度は、これらの白煙及び排気ガスダクトや煙突の腐食などの問題が発生しない温度以上に維持されていなければならない。

このような問題に対して、従来は上記第一の問題を解決するために、図８に示すように、給水予熱器１００の給水路１０１にバイパス路１０２を設け、このバイパス路１０２にバイパス制御弁１０３を設けて、給水予熱器１００を通過する給水流量を制御し、給水予熱器１００における吸収熱量を制御している。

すなわち、バイパス流量が増加すると給水予熱器１００を通過する給水流量が減少する
ため、ガス側の入口条件が一定の場合には、給水予熱器１００の出口給水温度が上昇する。この結果、ガス側と水側の温度差が小さくなり、給水予熱器１００における吸収熱量は減少する。その結果、給水予熱器１００を通過した給水とバイパスされた給水とを混合した給水温度が低く抑えられる。

また、上記第二の問題については、給水予熱器１００で加熱された高温の給水を給水予熱器循環ポンプ１０４によって給水予熱器１００の入口側に再循環して、給水予熱器入口の給水温度を排気ガスの露点温度よりも高くなるようにしている。

さらに、これらの上記第一及び第二の問題に対する従来の解決策だけでは、ボイラの給水温度が給水予熱器入口で要求される最低給水温度に比べて著しく低い場合には、循環ポンプ１０４の容量が過大となり、また、排気ガス温度も所定の温度以上に維持することが困難になるという問題がある。

そして、このように排気ガス温度を所定の温度以上に維持することが困難になることにより、上記第三の問題、すなわち、煙突出口で排気ガス中の水分が凝縮して白煙が発生し、また、排気ガスダクトや煙突の内面が腐食するという問題がさらに助長される。
特開２００２−３６８８０２号公報

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、脱気器入口給水温度の上昇を防止しつつ、煙突出口で排気ガス中の水分が凝縮して白煙が発生することを防止し、また、排気ガスダクトや煙突の内面での腐食の発生を防止することができる、再燃ボイラの給水予熱器の制御装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明が採用する手段は、内燃機関の排気ガスを燃焼空気として使用する再燃ボイラと、再燃ボイラで使用される給水中の溶存ガスを分離除去する脱気器と、再燃ボイラの排気ガス路内に配設されて脱気器へ送られる給水を再燃ボイラの排気ガスにより加熱する給水予熱器と、排気ガス路外に給水予熱器と並列に配設されて給水を給水予熱器をバイパスさせて脱気器へ送る給水予熱器バイパス制御弁と、給水予熱器バイパス制御弁の作動を制御するコントローラとを備えた再燃ボイラの給水予熱器の制御装置において、給水予熱器から排気される排気ガス路内の排気ガス温度を検出する排気ガス温度検出センサを備え、コントローラは、この排気ガス温度検出センサが検出した排気ガス温度が第１の所定温度以上となるように給水予熱器バイパス制御弁を作動させて給水の全部又は一部を給水予熱器をバイパスさせて脱気器へ送ることにある。

本発明の再燃ボイラの給水予熱器の制御装置によれば、給水予熱器から排気される排気ガス路内の排気ガス温度を第１の所定温度以上に維持する、すなわち、給水予熱器から排気された排気ガス路内の排気ガス温度が一定温度以上に高く維持されるから、煙突出口で排気ガス中の水分が凝縮して白煙が発生することが防止され、また、排気ガスダクトや煙突の内面での腐食の発生が防止される。

また、排気ガス温度が高く維持されるということは、給水予熱器における吸収熱量が少なくなるように制御されることであるから、脱気器へ送られる給水温度が低下し、脱気器入口給水温度の上昇が抑制される。

好ましくは、上記第１の所定温度は、給水予熱器から排気される排気ガスの結露を防止するために設定された下限温度である。したがって、煙突出口で排気ガス中の水分が凝縮
して白煙が発生することが具体的かつ確実に防止され、また、排気ガスダクトや煙突の内面での腐食の発生がさらに確実に防止される。

好ましくは、上記再燃ボイラの給水予熱器の制御装置は、脱気器の入口側の給水温度を検出する脱気器給水温度検出センサをさらに備え、上記コントローラは、脱気器給水温度検出センサが検出した上記給水温度が第２の所定温度以下となるように給水予熱器バイパス制御弁を作動させて給水の全部又は一部を給水予熱器をバイパスさせて脱気器へ送る。

これにより、上述のように給水予熱器から排気された排気ガス路内の排気ガス温度が一定温度以上に高く維持されながら、脱気器給水温度検出センサが検出した脱気器入口の給水温度が第２の所定温度以下となるように制御される、すなわち、脱気器入口温度が一定温度以下に低く維持されるから、煙突出口での排気ガス中の水分の凝縮による白煙の発生及び排気ガスダクトや煙突の内面での腐食の発生が防止されるだけではなく、併せて、脱気器の給水温度の過昇による性能低下などが防止される。

さらに好ましくは、上記第２の所定温度は、脱気器の給水温度の過昇による性能低下を防止するため設定された上限温度である。これにより、脱気器の性能低下が具体的かつ確実に防止される。

好ましくは、給水予熱器を通った給水を給水予熱器の入口側へ戻す給水循環路と、この給水循環路に介挿されて給水循環路を通る給水を加圧する給水予熱器循環ポンプと、この給水循環路に介挿されて給水循環路を通る給水の流量調節を行なう流量調節弁と、給水予熱器の入口側の給水温度を検出する給水予熱器給水温度センサとをさらに備え、上記コントローラは、給水予熱器給水温度センサが検出した給水温度が第３の所定温度以上となるように流量調節弁を作動させて給水の全部又は一部を給水予熱器の入口側へ戻す。

これにより、給水予熱器で加熱された高温の給水を給水予熱器循環ポンプによって給水予熱器の入口側に再循環して、給水予熱器の入口側の給水温度を一定温度以上に上昇させるから、排気ガス中の酸性の水分が給水予熱器の伝熱管周りに結露して、伝熱管を腐食させることなどが防止される。

特に、排気ガス温度が第１の所定温度以上となるように給水予熱器バイパス制御弁を作動させて、給水の全部又は一部を給水予熱器をバイパスさせて脱気器へ送るようにした上述の発明と共働させることにより、煙突出口で排気ガス中の水分が凝縮して発生する白煙や排気ガスダクト及び煙突の内面での腐食の問題、給水予熱器の伝熱管周りの結露を原因とする伝熱管の腐食の問題、すなわち、過低温にともなって再燃ボイラの排気系に生じる腐食などの問題を同時に解決することができるようになり、格段に優れたものとなる。

さらに好ましくは、上記第３の所定温度は、給水予熱器の伝熱管周りでの排気ガスの結露を防止するために設定された下限温度である。これにより、給水予熱器の伝熱管周りでの排気ガスの結露が具体的かつ確実に防止され、給水予熱器の伝熱管の低温腐食がさらに確実に防止される。

本発明の再燃ボイラの給水予熱器の制御装置は、内燃機関の排気ガスを燃焼空気として使用する再燃ボイラと、再燃ボイラで使用される給水中の溶存ガスを分離除去する脱気器と、再燃ボイラの排気ガス路内に配設されて脱気器へ送られる給水を再燃ボイラの排気ガスにより加熱する給水予熱器と、排気ガス路外に給水予熱器と並列に配設されて給水を給水予熱器をバイパスさせて脱気器へ送る給水予熱器バイパス制御弁と、給水予熱器バイパス制御弁の作動を制御するコントローラとを備えた再燃ボイラの給水予熱器の制御装置に
おいて、給水予熱器から排気される排気ガス路内の排気ガス温度を検出する排気ガス温度検出センサを備え、コントローラは、排気ガス温度検出センサが検出した排気ガス温度が第１の所定温度以上となるように給水予熱器バイパス制御弁を作動させて給水の全部又は一部を給水予熱器をバイパスさせて脱気器へ送るから、脱気器入口給水温度の上昇を防止しつつ、煙突出口で排気ガス中の水分が凝縮して白煙が発生することを防止し、また、排気ガスダクトや煙突の内面での腐食の発生を防止することができるという格別の効果を奏する。

好ましくは、上記第１の所定温度は、給水予熱器から排気される排気ガスの結露を防止するために設定された下限温度であるから、煙突出口での排気ガス中の水分の凝縮による白煙の発生及び排気ガスダクトや煙突の内面での腐食の発生がさらに確実に防止される。

図１は、一実施例としての再燃ボイラのシステムを示した概略図、図２は、本発明の再燃ボイラの給水予熱器の制御装置を示した概略図、図３は、図２の給水予熱器バイパス制御弁の制御を示すフローチャート、図４は、図２の給水予熱器循環ポンプ及び流量調節弁の制御を示すフローチャート、図５は、給水温度と排気ガス温度の関係を示すグラフ、図６は、給水温度と循環水流量の関係を示すグラフ、図７は、バイパス流量無制御時の給水温度と脱気器入口給水温度の関係を示すグラフである。

図１に示すように、再燃ボイラ２は、内燃機関の排気ガスを燃焼空気として使用して追焚燃料を燃焼させる燃焼室４と、この燃焼室４で燃焼した燃焼ガス（排気ガス）を排気させる排気ガス路６とを有する。排気ガス路６内には、過熱蒸気を発生させるための過熱器８、飽和蒸気を発生させるための蒸発器１０、後述の脱気器１６で脱気された給水をさらに加熱するための節炭器１２、脱気器１６へ送られる給水を加熱するための給水予熱器１４とが、上流側からこの順に配設される。

ボイラ２の給水は、外部の給水源に通ずる給水路１８によって給水予熱器１４に導かれ、給水予熱器１４から給水路２０を通り、調節弁２２を介して脱気器１６へ導かれる。脱気器１６は、給水路２０から供給された給水を、蒸気路２４から流量調節弁２５を介して供給された脱気器加熱用蒸気によって加熱し、再燃ボイラ２で使用される給水中の溶存ガスを分離除去する。

脱気器１６で脱気された給水は、給水ポンプ２６で加圧された後に給水路２７を通して節炭器１２に導かれ、節炭器１２から給水路２８を通り、流量調節弁３０を介して蒸発器１０に導かれて飽和蒸気となる。蒸発器１０で発生した飽和蒸気は、蒸気路３２を通して過熱器８に導かれて過熱蒸気となった後に、蒸気路３４を通して工場に送気される。

排気ガス路６の外部には、給水予熱器１４と並列に給水予熱器バイパス制御弁３６が配設される。この給水予熱器バイパス制御弁３６は、外部の給水源から供給された給水を給水予熱器１４をバイパスさせて、バイパス給水路３８を通して脱気器１６へ送る。給水予熱器バイパス制御弁３６の出口は、流量調節弁２２の入口側に接続される。また、給水予熱器１４の出口から出た給水を、給水予熱器循環ポンプ４０によって流量調節弁４２を介して給水予熱器１４の入口側に戻す給水循環路４４が配設される。

流量調節弁４２は、コントローラ４６の流量調節器５１と電気的に接続されて、その作動が制御される。給水路１８の給水循環路４４との合流点４４ａの下流側には、給水予熱器１４の入口側の給水温度Ｔｊを検出するための給水予熱器給水温度センサ５５が配設され、この給水予熱器給水温度センサ５５もコントローラ４６の流量調節器５１と電気的に接続されている。

ボイラ２の排気ガス路６には、給水予熱器１４から排気される排気ガス温度を検出するための排気ガス温度検出センサ５４が取り付けられ、また、給水路２０には脱気器１６の入口の給水路２０の給水温度を検出するための脱気器給水温度検出センサ５６が取り付けられる。脱気器給水温度検出センサ５６は、給水予熱器１４を通った給水と給水予熱器バイパス制御弁３６を通り給水予熱器１４をバイパスした給水との合流点２０ａと、脱気器１６の入口との間に配設される。

排気ガス温度検出センサ５４及び脱気器給水温度検出センサ５６は、コントローラ４６の、排気ガス温度検出センサ５４の検出した排気ガス温度Ｔｇに基づいて給水予熱器バイパス制御弁３６の調節量ΔＶ１を算出する流量調節器４８と、脱気器給水温度検出センサ５６が検出した脱気器１６の入口の給水温度Ｔｗに基づいて給水予熱器バイパス制御弁３６の調節量ΔＶ２を算出する流量調節器５０とに、それぞれ電気的に接続される。

そして、これらの２つの流量調節器４８，５０は、流量調節器４８が算出した調節量ΔＶ１と流量調節器５０が算出した調節量ΔＶ２とを比較して、その大きい方の調節量に基づいて給水予熱器バイパス制御弁３６を作動させる比較設定器５２に、それぞれ接続されている。

本発明の再燃ボイラの給水予熱器の制御装置の作動について、図３及び図４を追加参照して説明する。

コントローラ４６は、排気ガス温度検出センサ５４が検出した排気ガス路６内の排気ガス温度Ｔｇと、脱気器給水温度検出センサ５６が検出した脱気器１６の入口の給水路２０の給水温度Ｔｗとを読み込む（ステップＳ２）。ステップＳ２で読み込んだ排気ガス路６内の排気ガス温度Ｔｇが第１の所定温度Ｔ１未満であるか否か、又は、ステップＳ２で読み込んだ給水温度Ｔｗが第２の所定温度Ｔ２を超えているか否かを判定する（ステップＳ４）。

この第１の所定温度Ｔ１は、給水予熱器１４から排気される排気ガスの結露を防止するために設定された下限温度であり、また、第２の所定温度Ｔ２は、脱気器１６の給水温度の過昇による性能低下を防止するため設定された上限温度である。

ステップＳ４の判定結果が否定（Ｎｏ）の場合、すなわち、排気ガス路６内の排気ガス温度Ｔｇが第１の所定温度Ｔ１以上であり、かつ、給水温度Ｔｗが第２の所定温度Ｔ２以下である場合には、給水予熱器バイパス制御弁３６の調節を行うことなく、上述のステップＳ２及びＳ４を再び繰り返す。

ステップＳ４の判定結果が肯定（Ｙｅｓ）の場合には、排気ガス路６内の排気ガス温度Ｔｇが第１の所定温度Ｔ１以上となり、かつ、給水温度Ｔｗが第２の所定温度Ｔ２以下となるような給水予熱器バイパス制御弁３６の最少調節量を決定する（ステップＳ６）。具体的には、流量調節器４８が排気ガス路６内の排気ガス温度Ｔｇが第１の所定温度Ｔ１以上となるような給水予熱器バイパス制御弁３６の調節量ΔＶ１を算出し、及び又は、流量調節器５０が給水温度Ｔｗが第２の所定温度Ｔ２以下となるような給水予熱器バイパス制御弁３６の調節量ΔＶ２を算出する。

そして、比較設定器５２がこれら２つの調節量ΔＶ１，ΔＶ２を比較して、大きいほうの調節量に基づいて給水予熱器バイパス制御弁３６を作動させる（ステップＳ８）。この結果、排気ガス路６内の排気ガス温度Ｔｇが第１の所定温度Ｔ１以上となり、かつ、給水温度Ｔｗが第２の所定温度Ｔ２以下となる。

これにより、給水予熱器１４から排気された排気ガス路６内の排気ガス温度が第１の所定温度以上に高く維持されるから、煙突出口で排気ガス中の水分が凝縮して白煙が発生することが確実に防止され、また、排気ガスダクトや煙突の内面での腐食の発生が確実に防止される。また、給水温度Ｔｗが第２の所定温度Ｔ２以下に維持されるから、脱気器１６の性能低下が確実に防止される。

さらに、給水予熱器１４から排気された排気ガス路６内の排気ガス温度が第１の所定温度以上に高く維持されることによって、給水予熱器１４で加熱された高温の給水を給水予熱器循環ポンプ４０によって給水予熱器１４の入口側に再循環する給水の循環水流量を減少させることができる。これにより、循環ポンプ４０の容量を小型化することができる。

次に、給水予熱器１４の伝熱管周りでの排気ガスの結露を防止するための、この給水予熱器循環ポンプ４０による給水温度制御について説明する。

図４に示すように、コントローラ４６は、給水予熱器給水温度センサ５５が検出した給水予熱器入口給水温度Ｔｊを読み込む（ステップＳ１２）。このステップＳ１２で読み込んだ給水予熱器入口給水温度Ｔｊが第３の所定温度Ｔ３未満であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。この第３の所定温度Ｔ３は、給水予熱器１４の伝熱管周りでの排気ガスの結露を防止するために設定された下限温度である。

ステップＳ１４の判定結果が否定の場合、すなわち、給水予熱器入口給水温度Ｔｊが第３の所定温度Ｔ３以上である場合には、給水予熱器１４の伝熱管周りでの排気ガスの結露の発生の可能性が低いので、給水循環路４４による給水の再循環量をさらに増加させる必要はない。このため、上述のステップＳ１２及びＳ１４を再び繰り返す。

ステップＳ１４の判定結果が肯定の場合、すなわち、給水予熱器入口給水温度Ｔｊが第３の所定温度Ｔ３以上である場合には、給水予熱器１４の伝熱管周りでの排気ガスの結露の発生の可能性が高まっているので、給水予熱器入口給水温度Ｔｊが第３の所定温度Ｔ３以上となるような流量調節弁４２の最少調節量を決定し（ステップＳ１６）、この調節量に基づいて流量調節弁４２を作動させる（ステップＳ１８）。

これにより、給水路１８を通して供給される給水予熱器１４の入口側の給水温度Ｔｊが第３の所定温度以上、すなわち、給水予熱器１４の伝熱管周りでの排気ガスの結露を防止するための温度以上になり、排気ガス中の酸性の水分が給水予熱器の伝熱管に結露して、伝熱管を腐食させることが確実に防止される。

このように、上述の再燃ボイラの給水予熱器の制御装置によれば、煙突出口で排気ガス中の水分が凝縮することによる白煙の発生や排気ガスダクト及び煙突の内面での腐食、脱気器１６の給水温度の過昇による性能低下、そして、排気ガス中の酸性の水分が給水予熱器の伝熱管周りで結露することによる伝熱管の腐食を、総合的にかつ確実に防止することができる。

特に、煙突出口での白煙や排気ガスダクト及び煙突の内面での腐食の問題、給水予熱器の伝熱管周りの結露を原因とする伝熱管の腐食の問題、すなわち、過低温にともなって再燃ボイラの排気系に生じる腐食などの問題を同時に解決することができるという優れたものである。

なお、本発明は上述の一実施の形態に制約されるものでない。例えば、上述の第１ないし第３の所定温度は、必ずしも給水予熱器１４から排気される排気ガスの結露を防止する
ためだけの温度や、脱気器１６の給水温度の過昇による性能低下を防止するためだけの温度や、給水予熱器１４の伝熱管周りでの排気ガスの結露を防止するためだけの温度として設定する必要はない。いずれの温度も、その他の要素について又はその他の要素も含めて設定することができる。

本発明の再燃ボイラの給水予熱器の制御装置と、従来の再燃ボイラの給水予熱器の制御装置とを実施した場合について、下記の条件下でボイラ排気ガス温度、脱気器入口給水温度および循環水流量がそれぞれどのように変化するかを比較考察した。

（検討条件）
ボイラ排気ガス流量：１００，０００ｍ³ Ｎ／ｈ
給水予熱器入口ガス温度：１４０°Ｃ
ボイラ給水流量：６０ｔ／ｈ
ボイラ給水温度：３０〜６０°Ｃの範囲で変動
給水予熱器入口給水温度：６０°Ｃ
脱気器運転温度：１２０°Ｃ
脱気器入口給水温度上限値：１００°Ｃ
排気ガス温度下限値：１００°Ｃ

（検討結果）
上記の検討条件を満たすような伝熱面積を有する給水予熱器において、ボイラ給水温度を３０°Ｃ、４５°Ｃ、６０°Ｃの各温度に変化させた場合に、本発明を実施した場合と実施しない場合の相違について考察した。

（１）排気ガス温度の変化
脱気器入口給水温度が１００°Ｃ以下になるような制御を行った場合に、排ガス温度を１００℃以上に維持するように制御した場合と制御しない場合とについて、給水温度及び排気ガス温度がどのように変化するかを考察した。図５に、そのときの給水温度と排気ガス温度の関係を示す。

図５から明らかなように、給水流量が６０ｔ／ｈの場合、脱気器入口給水温度を１００°Ｃ以下、排気ガス温度の下限値を１００°Ｃ以上に維持する制御を行えば、給水温度が３０°Ｃの場合でも３０°Ｃの場合でも、排気ガス温度はほぼ１００°Ｃの一定温度に正しく維持できる。

しかし、この制御を行わなかった場合には、給水流量が６０ｔ／ｈのとき、排気ガス温度は下限温度である１００°Ｃよりも低下する。給水流量が３０ｔ／ｈの場合には、排気ガス温度の制御の有無に係わらず、ほぼ１００°Ｃを超える温度となった。

（２）循環水流量の変化
上記（１）と同様の運転条件において、同様の制御を行った場合と行わなかった場合とについて、循環水流量がどのように変化したかを考察した。図６に、給水温度と循環水流量の関係を示す。

図６から明らかなように、給水流量が６０ｔ／ｈの場合、給水温度が低いときには、バイパス流量を増やして給水予熱器通過水流量を減少させる制御を行わないと、循環水流量が膨大な値となり、給水予熱器入口温度を所定の値に維持することが困難となる。排気ガス温度が一定となるようにバイパス流量を制御すると、循環水流量が実用的な範囲内にあると共に、給水予熱器入口温度を所定の値に維持することが可能となる。

給水流量が３０ｔ／ｈの場合には、排気ガス温度は１００℃よりも高温となり、排気ガス温度の制御が効かなくなるが、循環水流量はいずれの給水温度においても６０ｔ／ｈの時の最大循環水流量と略同程度の値となり、実用上の問題は無い。

（３）バイパス制御をまったく行わない場合の排気ガス温度および循環水流量の変化
給水予熱器入口給水温度を６０℃で一定となるような制御のみを行い、排気ガス温度の制御をまったく行わなかった場合、すなわち、バイパス流量を零とした場合の排気ガス温度、脱気器入口給水温度、循環水流量と給水流量の関係を考察した。図７に、一例として給水流量が３０ｔ／ｈの場合における、バイパス流量無制御時の給水温度と脱気器入口給水温度の関係を示す。

図７から明らかなように、例えば、給水温度が３０°Ｃになると、排気ガス温度は排気ガス下限温度を下回る結果となり、好ましくない運転状態となる。

（結論）
本発明の再燃ボイラの給水予熱器の制御装置は、従来の再燃ボイラの給水予熱器の制御装置と比較して、ボイラ排気ガス温度、脱気器入口給水温度および循環水流量について、それぞれ大幅な改善が見られた。

一実施例としての再燃ボイラのシステムを示した概略図である。 本発明の再燃ボイラの給水予熱器の制御装置を示した概略図である。 図２の給水予熱器バイパス制御弁の制御を示すフローチャートである。 図２の給水予熱器循環ポンプ及び流量調節弁の制御を示すフローチャートである。 給水温度と排気ガス温度の関係を示すグラフである。 給水温度と循環水流量の関係を示すグラフである。 バイパス流量無制御時の給水温度と脱気器入口給水温度の関係を示すグラフである。 従来の再燃ボイラの給水予熱器の制御装置を示した概略図である。

符号の説明

２ 再燃ボイラ
４ 燃焼室
６ 排気ガス路
８ 過熱器
１０ 蒸発器
１２ 節炭器
１４ 給水予熱器
１６ 脱気器
１８，２０ 給水路
２０ａ 合流点
２２ 流量調節弁
２４ 蒸気路
２５ 流量調節弁
２６ 給水ポンプ
２７，２８ 給水路
３０ 流量調節弁
３２，３４ 蒸気路
３６ 給水予熱器バイパス制御弁
３８ バイパス給水路
４０ 給水予熱器循環ポンプ
４２ 流量調節弁
４４ 給水循環路
４４ａ 合流点
４６ コントローラ
４８，５０，５１ 流量調節器
５２ 比較設定器
５４ 排気ガス温度検出センサ
５５ 給水予熱器給水温度センサ
５６ 脱気器給水温度検出センサ
１００ 給水予熱器
１０１ 給水路
１０２ バイパス路
１０３ バイパス制御弁
１０４ 給水予熱器循環ポンプ
Ｔｇ 排気ガス温度
Ｔｗ 給水温度
Ｔ１ 第１の所定温度
Ｔ２ 第２の所定温度
ΔＶ１，ΔＶ２ 調節量

Claims (6)

1. 内燃機関の排気ガスを燃焼空気として使用する再燃ボイラ（２）と、前記再燃ボイラで使用される給水中の溶存ガスを分離除去する脱気器（１６）と、前記再燃ボイラの排気ガス路（６）内に配設されて前記脱気器へ送られる前記給水を前記再燃ボイラの排気ガスにより加熱する給水予熱器（１４）と、前記排気ガス路外に前記給水予熱器と並列に配設されて前記給水を前記給水予熱器をバイパスさせて前記脱気器へ送る給水予熱器バイパス制御弁（３６）と、前記給水予熱器バイパス制御弁の作動を制御するコントローラ（４６）とを備えた再燃ボイラの給水予熱器の制御装置において、前記給水予熱器から排気される前記排気ガス路内の排気ガス温度（Ｔｇ）を検出する排気ガス温度検出センサ（５４）を備え、前記コントローラは、前記排気ガス温度検出センサが検出した前記排気ガス温度が第１の所定温度（Ｔ１）以上となるように前記給水予熱器バイパス制御弁を作動させて前記給水の全部又は一部を前記給水予熱器をバイパスさせて前記脱気器へ送ることを特徴とする再燃ボイラの給水予熱器の制御装置。
2. 前記第１の所定温度（Ｔ１）は、前記給水予熱器（１４）から排気される前記排気ガスの結露を防止するために設定された下限温度であることを特徴とする請求項１に記載の再燃ボイラの給水予熱器の制御装置。
3. 前記脱気器（１６）の入口側の給水温度（Ｔｗ）を検出する脱気器給水温度検出センサ（５６）をさらに備え、前記コントローラ（４６）は、前記脱気器給水温度検出センサが検出した前記給水温度が第２の所定温度（Ｔ２）以下となるように前記給水予熱器バイパス制御弁を作動させて前記給水の全部又は一部を前記給水予熱器をバイパスさせて前記脱気器へ送ることを特徴とする請求項１又は２に記載の再燃ボイラの給水予熱器の制御装置。
4. 前記第２の所定温度（Ｔ２）は、前記脱気器（１６）の前記給水温度の過昇による性能低下を防止するために設定された上限温度であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の再燃ボイラの給水予熱器の制御装置。
5. 前記給水予熱器（１４）を通った前記給水を前記給水予熱器の入口側へ戻す給水循環路（４４）と、前記給水循環路に介挿されて前記給水循環路を通る前記給水を加圧する給水予熱器循環ポンプ（４０）と、前記給水循環路に介挿されて前記給水循環路を通る前記給水の流量調節を行なう流量調節弁（４２）と、前記給水予熱器の入口側の給水温度を検出する給水予熱器給水温度センサ（５５）とをさらに備え、前記コントローラ（４６）は、前記給水予熱器給水温度センサが検出した前記給水温度（Ｔｊ）が第３の所定温度（Ｔ３）以上となるように前記流量調節弁を作動させて前記給水の全部又は一部を前記給水予熱器の入口側へ戻すことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の再燃ボイラの給水予熱器の制御装置。
6. 前記第３の所定温度（Ｔ３）は、前記給水予熱器（１４）の伝熱管周りでの排気ガスの結露を防止するために設定された下限温度であることを特徴とする請求項５に記載の再燃ボイラの給水予熱器の制御装置。