JP2012189297A - Boiler equipment and control method for outlet gas temperature therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、廃棄物の燃焼により発生した排ガスの熱回収を行い、排ガスの冷却を行うボイラ設備、及びその出口ガス温度の制御方法に関する。 The present invention relates to a boiler facility that recovers heat of exhaust gas generated by combustion of waste and cools the exhaust gas, and a method of controlling the outlet gas temperature thereof.
なお、本発明において「廃棄物の燃焼」とは、廃棄物をガス化溶融することも含む概念である。また、「廃棄物の燃焼により発生した排ガス」とは、廃棄物の燃焼(焼却)により直接発生した排ガスのほか、廃棄物の燃焼(ガス化溶融)により発生した可燃性ガスを二次燃焼させることにより発生した排ガスをも含む概念である。 In the present invention, “combustion of waste” is a concept including gasification melting of waste. In addition, “exhaust gas generated by combustion of waste” refers to exhaust combustion directly generated by combustion (incineration) of waste and secondary combustion of combustible gas generated by combustion of waste (gasification and melting). It is a concept that includes exhaust gas generated by this.
都市ごみや産業廃棄物などの廃棄物を燃焼処理する廃棄物処理施設においては、廃棄物の燃焼により発生した高温の排ガスを冷却しかつ熱回収する目的で、ボイラを設置するのが一般的である。 In waste treatment facilities that combust waste such as municipal waste and industrial waste, it is common to install a boiler for the purpose of cooling and recovering heat from the high-temperature exhaust gas generated by the combustion of waste. is there.
図2は、廃棄物のガス化溶融処理施設における処理プロセスの一例を示す図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a treatment process in a waste gasification and melting treatment facility.
図2において、廃棄物を受け入れて貯留する廃棄物ピット内の廃棄物10は廃棄物クレーン9によりガス化溶融炉1の上部より投入され、熱分解ガス化された発生ガスは発生ガス管2を経由して燃焼室3にて燃焼される。
In FIG. 2, the
燃焼室3で燃焼後の高温の排ガス(850℃〜1050℃)は、ボイラ4に導入されて熱回収が行われ、排ガスは冷却される。ボイラ4を出た排ガスは、水噴霧式のガス冷却塔5に送られ、水噴霧ノズル5aからの噴霧水の蒸発冷却により、さらに冷却され、通常150℃〜200℃に冷却される。
High-temperature exhaust gas (850 ° C. to 1050 ° C.) after combustion in the combustion chamber 3 is introduced into the boiler 4 for heat recovery, and the exhaust gas is cooled. The exhaust gas exiting the boiler 4 is sent to a water spray type
ガス冷却塔5で冷却する目的は、後流のバグフィルタ6のろ布の耐熱性が通常200℃前後が限界とされることにある。また、バグフィルタ6では、排ガス中の塩化水素ガスを除去することが行われている。具体的には、ガス冷却塔5からバグフィルタ6へ通じる配管中に消石灰吹込装置8により消石灰を吹き込み、バグフィルタ6のろ布表面に付着した消石灰によりバグフィルタ6のろ布表面で脱塩化水素反応をさせて除去する。この除去効率を高めるため、バグフィルタ6に入る排ガスの温度はできる限り低いことが求められる。ただし、ガス冷却塔5及びバグフィルタ6等のケーシングの排ガスによる低温腐食防止のため150℃が限度である。バグフィルタ6を出た排ガスは、誘引送風機7を経て煙突より大気へ放出される。
The purpose of cooling in the
このように、廃棄物のガス化溶融処理施設では、バグフィルタ6の入側温度を目標温度の範囲内にするために、ボイラ4とバグフィルタ6との間に水噴霧式のガス冷却塔5を設置するのが一般的である。これは、ボイラ4への入熱が廃棄物の発熱量や処理速度により変動するため、ボイラ4の出側温度が成り行きになることから、水噴霧による温度調整が必要となるためである。
As described above, in the waste gasification and melting treatment facility, the water spray type
しかし、水噴霧式のガス冷却塔5を設置するには大きなスペースが必要であり、さらに水噴霧するために圧縮空気を必要とするため、ランニングコストが高くなるという問題がある。
However, the installation of the water spray type
これに対して、特許文献1では、水噴霧によるガス冷却室を内蔵したガス冷却室内蔵ボイラが提案されている。このガス冷却室内蔵ボイラによれば、設置スペースの問題は解消されうる。しかし、水噴霧を伴うことから、ランニングコストの問題は解消されない。むしろ、ガス冷却室内蔵ボイラでは、水の蒸発性能を確保するために噴霧水の水滴をより微細化する必要があり、このために大量の圧縮空気を必要とするため、大容量の空気圧縮機が必要となり、ランニングコストは増大する。
On the other hand, in
本発明が解決しようとする課題は、水噴霧を行うことなく、出口ガス温度を制御可能なボイラ設備、及びその出口ガス温度の制御方法を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide boiler equipment capable of controlling the outlet gas temperature without performing water spray and a method for controlling the outlet gas temperature.
本発明のボイラ設備は、廃棄物の燃焼により発生した排ガスの熱回収を行い、排ガスの冷却を行うボイラ設備において、ボイラ給水を予熱して排ガスの冷却を行う節炭器をガス出口側に設けると共に、節炭器の一部又は全部をバイパスするバイパス経路を設け、このバイパス経路へのボイラ給水の通水量を調整する機能を有する通水量調整装置を設け、さらに、節炭器に給水するボイラ給水を加熱して脱気する脱気器と、節炭器によって予熱したボイラ給水を受け入れる気水ドラムと、気水ドラムから排出されるドラム水を受け入れてその一部を蒸発させるフラッシュタンクとを設け、フラッシュタンク内の蒸気を脱気器の気相に供給すると共に、フラッシュタンク内のタンク水を脱気器の水相に供給するようにしたことを特徴とする。 The boiler equipment of the present invention is provided with a economizer that preheats boiler feed water and cools exhaust gas at the gas outlet side in a boiler equipment that recovers heat of exhaust gas generated by combustion of waste and cools the exhaust gas. In addition, a bypass path that bypasses a part or all of the economizer is provided, a water flow amount adjusting device having a function of adjusting the amount of boiler water supplied to the bypass path is provided, and the boiler that supplies water to the economizer A deaerator for heating and degassing the feed water, an air-water drum for receiving boiler feed water preheated by the economizer, and a flash tank for receiving drum water discharged from the steam-water drum and evaporating a part thereof. And supplying the vapor in the flash tank to the vapor phase of the deaerator and supplying the tank water in the flash tank to the water phase of the deaerator.
本発明のボイラ設備の出口ガス温度の制御方法は、廃棄物の燃焼により発生した排ガスの熱回収を行い、排ガスの冷却を行うボイラ設備において、ボイラ給水を予熱して排ガスの冷却を行う節炭器をガス出口側に設けると共に、節炭器の一部又は全部をバイパスするバイパス経路を設け、このバイパス経路へのボイラ給水の通水量を調整することにより、出口ガス温度を目標範囲内に制御することを特徴とする。 The boiler equipment outlet gas temperature control method according to the present invention is a fuel saving system that preheats boiler feed water and cools exhaust gas in a boiler equipment that recovers heat of exhaust gas generated by combustion of waste and cools the exhaust gas. A bypass path that bypasses part or all of the economizer is provided on the gas outlet side, and the outlet gas temperature is controlled within the target range by adjusting the amount of boiler feed water to this bypass path. It is characterized by doing.
また、本発明のボイラ設備の出口ガス温度の制御方法においては、節炭器によって予熱したボイラ給水を補給水として受け入れる気水ドラムのドラム水レベルが、補給水を要求しないレベルにあるときに、節炭器に給水するボイラ給水量を増加させる場合、気水ドラムからドラム水を強制排水して補給水を受け入れるようにすることができる。 Moreover, in the method for controlling the outlet gas temperature of the boiler equipment of the present invention, when the drum water level of the air drum that receives boiler feed water preheated by the economizer as make-up water is at a level that does not require make-up water, When increasing the amount of boiler water supplied to the economizer, it is possible to forcibly drain the drum water from the air-water drum and accept makeup water.
本発明によれば、節炭器の一部又は全部をバイパスするバイパス経路を設け、このバイパス経路へのボイラ給水の通水量を調整することにより、出口ガス温度を目標範囲内に制御することで、水噴霧を行うことなく、出口ガス温度を制御することができる。 According to the present invention, by providing a bypass path that bypasses part or all of the economizer and adjusting the amount of boiler feed water to this bypass path, the outlet gas temperature is controlled within the target range. The outlet gas temperature can be controlled without spraying water.
図1は、本発明のボイラ設備の一実施例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the boiler equipment of the present invention.
図1に示すボイラ設備は、図2に示したガス化溶融処理施設に適用される。すなわち、図2において、燃焼室3で燃焼後の高温の排ガス(850℃〜1050℃)が、図1のボイラ設備40のボイラ本体41に導入される。ボイラ本体41を出た排ガスは、直接、バグフィルタ6に導入される。つまり、図2に示したガス化溶融処理施設に本発明のボイラ設備40を適用すれば、水噴霧式のガス冷却塔5を省略できる。
The boiler equipment shown in FIG. 1 is applied to the gasification and melting treatment facility shown in FIG. That is, in FIG. 2, the high temperature exhaust gas (850 degreeC-1050 degreeC) after combustion in the combustion chamber 3 is introduce | transduced into the boiler
ボイラ本体41には仕切壁41aを介して上下反転する排ガス通路が形成されており、排ガスは、ボイラ本体41の下部から導入され、上下反転した後にボイラ本体41の下部から排出される。
An exhaust gas passage that is vertically inverted is formed in the
ボイラ給水は、脱気器42により加熱され脱気された後に、ボイラ給水ポンプ43にてボイラ本体1のガス出口側に内蔵された節炭器に導入される。図1の実施例において節炭器は直列に接続された第1節炭器44aと第2節炭器44bとからなる。また、節炭器への給水経路には、第1節炭器44aをバイパスするバイパス経路45が設けられている。バイパス経路45へのボイラ給水を通水量は、三方調整弁46により調整する。
The boiler feed water is heated and degassed by the
第2節炭器44bを出たボイラ給水は気水ドラム47に導入され、気水ドラム47内の蒸気が過熱器48に導入され、過熱蒸気が蒸気タービンに供給される。気水ドラム47内のドラム水はドラム水排出管49により排出可能であり、排出されたドラム水はフラッシュタンク50に導入される。気水ドラム50内の圧力は4.5Mpa程度であり、フラッシュタンク50内の圧力はそれより低い0.07Mpa程度であるため、フラッシュタンク50内に導入されたドラム水はその一部が蒸発してフラッシュ蒸気の飽和ドレンとなる。フラッシュタンク50内の蒸気(*1)は脱気器42の気相に供給され、フラッシュタンク50内のタンク水(*2)は脱気器42の水相に供給される。このタンク水の脱気器42への供給は、レベルセンサ50aにより検出されるフラッシュタンク50内のタンク水レベルが一定となるように送水ポンプ51により行われる。一方、フラッシュタンク50内の蒸気の脱気器42への供給は、脱気器42内の圧力が0.03Mpa程度とフラッシュタンク50内の圧力よりも低いことから、その圧力差を利用して行われる。なお、余剰のタンク水はブロータンク52を介して系外に排出される。
Boiler feed water exiting the
以上の構成において、ボイラ本体41の出口ガス温度は、バイパス経路45へのボイラ給水の通水量を三方調整弁46の操作により調整することで、160±10℃となるように制御する。具体的には、温度センサ53で検出されたボイラ本体41の出口ガス温度が低め(例えば160−5℃)になったら、バイパス経路45へのボイラ給水の通水量を増加させ、第1節炭器44aへの通水量を減少させることで、実質的に節炭器全体の伝熱面積を小さくする。一方、ボイラ本体41の出口ガス温度が高め(例えば160+5℃)になったら、バイパス経路45へのボイラ給水の通水量を減少させ、第1節炭器44aへの通水量を増加させることで、実質的に節炭器全体の伝熱面積を大きくする。
In the above configuration, the outlet gas temperature of the
ここで、ボイラ本体41の出口ガス温度を160±10℃に制御する理由は、160℃+10℃を上回った場合、先に説明した消石灰による脱塩化水素反応の効率が悪くなるため、消石灰の吹き込み量が増えランニングコスト増となり、160−10℃を下回った場合、排ガス中の塩化水素等の酸性成分が結露しやすくなり、低温腐食の原因となるためである。すなわち、ボイラ本体41の出口ガス温度を低くすることにより、処理ガス容量が縮小し、ろ過速度の高速流化によりろ過面積の縮小が図れるので、塩化水素を効率的に除去できることから消石灰の吹き込み量を抑えることができるが、出口ガス温度を低くしすぎると、とくにケーシングのコーナー部等の温度が低下しやすくガスが滞留しやすい部位において結露温度以下となって低温腐食が発生するので、ボイラ本体41の出口ガス温度は160±10℃に制御する。
Here, the reason why the outlet gas temperature of the
一方で、ボイラ設備40において気水ドラム47は、レベルセンサ47aで検出したドラム水レベルと、給水流量計54で検出したボイラ給水量と、蒸気流量計55で検出した蒸気流量とを演算し、ボイラ給水量を流量調整弁56にて調整してドラム水レベルを一定に保つ、いわゆる三要素制御により制御されている。図1において三要素制御は三要素制御器57により実行される。気水ドラム47のドラム水レベルを一定に保つ理由は、ドラム水レベルが高くなるとドラム水が過熱器48へ流出するおそれがあり、ドラム水レベルが低くなるとボイラ本体41が空焚き状態となるおそれがあるからである。
On the other hand, in the
このように、ボイラ設備40において気水ドラム47のドラム水レベルは一定に保つ必要がある。すなわち、気水ドラム47のドラム水レベルは、ボイラ本体41の出口ガス温度と関係なく、一定に制御する必要がある。そこで、本実施例では、気水ドラム47が補給水(第1節炭器44a及び第2節炭器44bからのボイラ給水)を要求しない状況において、ボイラ本体41の出口ガス温度が高くなり、第1節炭器44a及び第2節炭器44bに給水するボイラ給水量を増加させる必要がある場合、ドラム水排出管49よりドラム水を強制排出して補給水を受け入れる。これにより、ドラム水レベルは一定に保つことができる。この場合、バイパス経路45へのボイラ給水の通水量は減少させ、節炭器全体の伝熱面積は大きくする。逆に、気水ドラム47が補給水を要求する状況において、ボイラ本体41の出口ガス温度が低い場合は、バイパス経路45へのボイラ給水の通水量を増加させ節炭器全体の伝熱面積を小さくした上で、ボイラ給水量を増加させる。このように本実施例では、バイパス経路45へのボイラ給水の通水量を調整すると共に、気水ドラム47からのドラム水の排出量を制御することで、気水ドラム47のドラム水レベルを一定に保ちつつ、ボイラ本体41の出口ガス温度を目標範囲内に制御することが可能となる。その具体的な制御は、制御器58が、レベルセンサ47aで検出したドラム水レベルと、温度センサ53で検出したボイラ本体41の出口ガス温度と、三方調整弁46の操作状態(バイパス経路45へのボイラ給水の通水量)と、ドラム水排出管49に設けた流量調整弁59の開度とを演算し、三方調整弁46の操作状態及び流量調整弁59の開度を調整することで実行される。
Thus, in the
気水ドラム47から排出されたドラム水は、上述のとおりフラッシュタンク50に入り、フラッシュタンク50内の蒸気(*1)は脱気器42の気相に供給される共に、フラッシュタンク50内のタンク水(*2)は脱気器42の水相に供給される。これにより、気水ドラム47から排出されたドラム水の熱量を脱気器42にて有効に活用することができる。
The drum water discharged from the steam-
なお、以上の実施例では、節炭器を第1節炭器44aと第2節炭器44bとに分割し、第1節炭器44aをバイパスするバイパス経路45へのボイラ給水の通水量を調整することにより、節炭器の一部をバイパスするようにしたが、単一の節炭器を使用し、その一部又は全部をバイパスするバイパス経路を設けることにより、節炭器の伝熱面積及び通水量を変更できるようにしてもよい。
In the above embodiment, the economizer is divided into the
本発明のボイラ設備は、ガス化溶融処理施設に限らず、廃棄物の燃焼を行う施設に広く利用可能である。 The boiler equipment of the present invention can be widely used not only in gasification and melting treatment facilities but also in facilities that burn waste.
1 ガス化溶融炉
2 発生ガス管
3 燃焼室
4 ボイラ
5 ガス冷却塔
5a 水噴霧ノズル
6 バグフィルタ
7 誘引送風機
8 消石灰吹込装置
9 廃棄物クレーン
10 廃棄物
40 ボイラ設備
41 ボイラ本体
41a 仕切壁
42 脱気器
43 ボイラ給水ポンプ
44a 第1節炭器
44b 第2節炭器
45 バイパス経路
46 三方調整弁(通水量調整装置)
47 気水ドラム
47a レベルセンサ
48 過熱器
49 ドラム水排出管
50 フラッシュタンク
50a レベルセンサ
51 送水ポンプ
52 ブロータンク
53 温度センサ
54 給水流量計
55 蒸気流量計
56 流量調整弁
57 三要素制御器
58 制御器
59 流量調整弁
DESCRIPTION OF
47
Claims (3)
ボイラ給水を予熱して排ガスの冷却を行う節炭器をガス出口側に設けると共に、節炭器の一部又は全部をバイパスするバイパス経路を設け、このバイパス経路へのボイラ給水の通水量を調整する機能を有する通水量調整装置を設け、
さらに、節炭器に給水するボイラ給水を加熱して脱気する脱気器と、節炭器によって予熱したボイラ給水を受け入れる気水ドラムと、気水ドラムから排出されるドラム水を受け入れてその一部を蒸発させるフラッシュタンクとを設け、フラッシュタンク内の蒸気を脱気器の気相に供給すると共に、フラッシュタンク内のタンク水を脱気器の水相に供給するようにしたことを特徴とするボイラ設備。 In boiler equipment that recovers heat of exhaust gas generated by combustion of waste and cools exhaust gas,
A economizer that preheats boiler feedwater and cools the exhaust gas is provided on the gas outlet side, and a bypass path that bypasses part or all of the economizer is provided, and the amount of boiler feedwater to this bypass path is adjusted A water flow rate adjusting device having the function of
Furthermore, a deaerator for heating and degassing boiler feed water supplied to the economizer, an air-water drum for receiving boiler water preheated by the economizer, and drum water discharged from the air-water drum for receiving the water A flash tank that partially evaporates is provided, and the steam in the flash tank is supplied to the gas phase of the deaerator and the tank water in the flash tank is supplied to the water phase of the deaerator. Boiler equipment.
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