JP2020098069A - Boiler and control method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ボイラ及びボイラの制御方法に関する。 The present invention relates to a boiler and a boiler control method.
燃料ガスを燃焼した熱を用いて蒸気を生成するボイラとしては、例えば特許文献1及び2のように、缶体内に燃料ガスを供給するバーナよりも下流側に、さらに燃料ガスを供給する燃料供給部を備えることで、二段燃焼を行うものがある。特許文献1及び2には、上記構成で、排ガスに含まれるNOx、CO、及び酸素濃度を低減可能である旨が記載されている。また、特許文献2には、缶体からの排ガスをエゼクタにより吸引して、缶体に再循環させる旨が記載されている。 As a boiler that generates steam by using heat generated by burning fuel gas, for example, as in Patent Documents 1 and 2, a fuel supply that further supplies fuel gas to a downstream side of a burner that supplies fuel gas into a can body. Some parts are equipped with a part to perform two-stage combustion. Patent Documents 1 and 2 describe that the above configurations can reduce NOx, CO, and oxygen concentrations contained in exhaust gas. Further, Patent Document 2 describes that exhaust gas from the can body is sucked by an ejector and recirculated to the can body.
例えば特許文献2では、燃焼量に応じて燃焼ガスを供給する位置を調整しているが、特許文献1、2のような二段燃焼に対し、缶体内で適切に温度調整を行ってNOx及びCOを低減させるには、更なる改善の余地がある。 For example, in Patent Document 2, the position where the combustion gas is supplied is adjusted according to the amount of combustion, but for two-stage combustion as in Patent Documents 1 and 2, NOx and NOx There is room for further improvement in reducing CO.
本発明の態様は、適切にNOx及びCOを低減させるボイラ及びボイラの制御方法を提供することを目的とする。 The aspect of this invention aims at providing the boiler and the control method of a boiler which reduce NOx and CO appropriately.
本発明の態様に従えば、水管を有する缶体と、前記缶体に接続され、前記缶体内に一次燃料及び空気を供給するバーナと、燃焼ガスの流れ方向において前記バーナよりも下流側の前記缶体内に二次燃料を供給する二次燃料供給部と、燃焼ガスの流れ方向において前記バーナよりも下流側の前記缶体内の所定空間の温度を低減する冷却用流体を導入する冷却ラインと、前記冷却ラインに設けられ、前記冷却ラインから前記缶体内に導入される前記冷却用流体の流量を調整可能な流量調整部と、前記流量調整部を制御し、前記所定空間の温度が800℃以上1200℃以下となる、前記缶体内に導入される前記冷却用流体の流量を供給する制御部と、を有する、ボイラが提供される。 According to the aspect of the present invention, a can body having a water pipe, a burner that is connected to the can body and supplies primary fuel and air into the can body, and a downstream side of the burner in a flow direction of combustion gas. A secondary fuel supply unit that supplies a secondary fuel into the can body, and a cooling line that introduces a cooling fluid that reduces the temperature of a predetermined space in the can body downstream of the burner in the flow direction of combustion gas, A flow rate adjusting unit provided in the cooling line and capable of adjusting the flow rate of the cooling fluid introduced into the can body from the cooling line, and controlling the flow rate adjusting unit so that the temperature of the predetermined space is 800° C. or more. There is provided a boiler having a control unit that supplies a flow rate of the cooling fluid introduced into the can body at 1200° C. or lower.
本発明の態様に従えば、水管を有する缶体と、前記缶体に接続され、前記缶体内に一次燃料と空気とを供給するバーナと、燃焼ガスの流れ方向において前記バーナよりも下流側の前記缶体内に、二次燃料を供給する二次燃料供給部と、燃焼ガスの流れ方向において前記バーナよりも下流側の前記缶体内の所定空間の温度を低減する冷却用流体を導入する冷却ラインと、前記冷却ラインに設けられ、前記冷却ラインから前記缶体内に導入される前記冷却用流体の流量を調整可能な流量調整部と、を有するボイラの制御方法であって、前記流量調整部を制御し、前記所定空間の温度が800℃以上1200℃以下となる、前記缶体内に導入される前記冷却用流体の流量を供給する、ボイラの制御方法が提供される。 According to the aspect of the present invention, a can body having a water pipe, a burner that is connected to the can body and supplies primary fuel and air into the can body, and a burner downstream of the burner in the flow direction of combustion gas. A secondary fuel supply unit that supplies a secondary fuel to the can body, and a cooling line that introduces a cooling fluid that reduces the temperature of a predetermined space in the can body downstream of the burner in the flow direction of combustion gas. And a flow rate adjusting unit which is provided in the cooling line and is capable of adjusting the flow rate of the cooling fluid introduced into the can body from the cooling line. A method for controlling a boiler is provided, which controls and supplies a flow rate of the cooling fluid introduced into the can body such that the temperature of the predetermined space is 800° C. or higher and 1200° C. or lower.
本発明の態様によれば、適切にNOx及びCOを低減させるボイラ及びボイラの制御方法が提供される。 According to the aspect of the present invention, a boiler and a boiler control method for appropriately reducing NOx and CO are provided.
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. The constituent elements of the embodiments described below can be appropriately combined. In addition, some components may not be used.
以降の説明において、燃焼ガスとは、燃料ガスの燃焼反応が完了したものおよび燃焼反応中の燃料ガスの少なくとも一方を含む概念であり、燃料ガスの燃焼反応が完了したものおよび燃焼反応中の燃料ガスの両方を有する場合、燃焼反応中の燃料ガスのみを有する場合、燃料ガスの燃焼反応が完了したもののみを有する場合の、いずれをも含む概念である。 In the following description, the combustion gas is a concept including at least one of the one in which the combustion reaction of the fuel gas is completed and the fuel gas in the combustion reaction, and the one in which the combustion reaction of the fuel gas is completed and the fuel in the combustion reaction. The concept includes both the case of having both of the gases, the case of having only the fuel gas in the combustion reaction, and the case of having only the one in which the combustion reaction of the fuel gas is completed.
(第1実施形態)
(ボイラの全体構成)
図1は、第1実施形態に係るボイラの模式的な断面図である。図2は、第1実施形態に係るボイラの模式的な一部断面図である。図2は、第1実施形態に係るボイラ1を後述のZ方向側から見た場合の、すなわち鉛直方向上方からボイラ1を見下ろした場合の、模式的な一部断面図である。図1及び図2に示すように、第1実施形態に係るボイラ1は、缶体10と、送風機12と、ダクト14と、バーナ16と、排気筒18と、燃料供給部20(図2参照)と、一次燃料供給部22と、二次燃料供給部24(図2参照)と、冷却ライン26(図2参照)と、流量調整部28(図2参照)と、制御装置30とを有する。
(First embodiment)
(Overall structure of boiler)
FIG. 1 is a schematic sectional view of a boiler according to the first embodiment. FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view of the boiler according to the first embodiment. FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view when the boiler 1 according to the first embodiment is viewed from the Z direction side described later, that is, when the boiler 1 is looked down from above in the vertical direction. As shown in FIGS. 1 and 2, the boiler 1 according to the first embodiment includes a
図1に示すように、缶体10は、本体部40と、上部ヘッダ42と、下部ヘッダ44と、水管群50とを有する。本実施形態では、X方向を、本体部40内を流れる燃焼ガスの流れ方向とする。また、X方向に直交し、鉛直方向に沿った方向であって、鉛直方向上側に向かう方向を、Z方向とする。Z方向は、本実施形態では鉛直方向と重なる方向であるが、鉛直方向に限られない。本体部40は、X方向に沿った方向を長手方向とする筐体であり、内部に水管群50を収納する。上部ヘッダ42は、本体部40のZ方向側の端部、ここでは鉛直方向側に連結されるヘッダである。下部ヘッダ44は、本体部40のZ方向と反対方向側の端部、ここでは鉛直方向下側に連結されるヘッダである。
As shown in FIG. 1, the
水管群50は、内部に水又は蒸気が流れる複数の水管51、52、53を有する。水管51、52、53は、本体部40内に設けられてZ方向に沿って延在し、上部ヘッダ42と下部ヘッダ44とを連結する。図2に示すように、複数の水管51(外側水管)は、本体部40の両側端に位置しており、燃焼ガスが流れる方向、すなわちX方向に沿って並んでいる。複数の水管53(中央水管)は、水管51よりも内側に位置しており、X方向に沿って並んでいる。複数の水管52(中間水管)は、水管51と水管53との間に位置しており、X方向に沿って並んでいる。また、本体部40内には、X方向に沿って延在して複数の水管51同士を連結する連結壁54が設けられている。水管51、連結壁54、上部ヘッダ42、及び下部ヘッダ44で囲まれた空間が、ガス流動空間を形成する。また、水管52は、一部の水管52同士の間のX方向に沿った距離が、他の水管52同士のX方向に沿った距離より長くなるように並んでいる。すなわち、水管52は、一部が抜管されている。ガス流動空間内において、この距離が長い水管52同士の間の空間、すなわち抜管された空間は、他の水管同士の間の空間よりも広くなっている。以下、距離が長い水管52同士の間の空間を、燃焼促進空間Sと記載する。燃焼促進空間Sは、広く保たれているため、燃焼、すなわち燃焼ガス中のCOの酸化が促進される。燃焼促進空間Sは、水管に囲まれた他の空間よりも広く保たれた空間であれば、水管52同士の間の空間であることに限られず、任意の水管に囲まれた空間であってよい。例えば、本体部40内において、燃焼ガスの流れ方向における上流側の空間の水管の径を、燃焼ガスの流れ方向における下流側の空間の径よりも細くするなどによって、燃焼ガスの流れ方向における上流側の空間における水管のピッチを、燃焼ガスの流れ方向における下流側の空間における水管のピッチより大きくしてもよい。この場合、燃焼促進空間Sは、燃焼ガスの流れ方向における上流側の空間に設けてもよい。ただし、燃焼促進空間Sは、必ずしも設けられていなくてもよい。
The
送風機12は、後述する一次燃料F1に混合するための空気Aを供給する。ダクト14は、送風機12に接続されるダクトであり、送風機12から供給される空気Aが流れる。また、ダクト14は、一次燃料供給部22が接続される。具体的には、図2に示すように、一次燃料供給部22は、燃料供給ライン60と、一次燃料調整弁62とを有する。燃料供給ライン60は、一方の端部が燃料Fを供給する燃料供給部20に接続され、他方の端部がダクト14に接続されている。また、燃料供給ライン60は、一次燃料調整弁62が設けられている。燃料供給ライン60は、燃料供給部20から供給された燃料Fが流れ、流れている燃料Fの少なくとも一部を、一次燃料調整弁62を介して、一次燃料F1としてダクト14内に供給する。燃料供給ライン60から供給された一次燃料F1は、ダクト14内において、送風機12から供給された空気Aと混合され、混合ガスF1Aが生成される。なお、燃料F(すなわち一次燃料F1及び後述の二次燃料F2)は、燃焼可能な燃料ガスであり、例えば、天然ガス又はプロパンガスなどであるが、任意の燃料であってよい。また、一次燃料調整弁62は、制御装置30によって開閉が制御されることで、ダクト14への一次燃料F1の供給量を調整する。
The
また、図1に示すように、ダクト14には、燃料供給ライン60が接続される箇所よりも空気Aの流れの上流側に、減圧部材12Aを有する。減圧部材12Aは、例えば流路を絞ることで、自身よりも空気Aの流れの上流側の空気Aの圧力よりも、自身よりも空気Aの流れの下流側の空気Aの圧力を低くする部材である。減圧部材12Aは、本実施形態では、例えばパンチングメタルである。さらに、ボイラ1は、減圧部材12Aの下流側の圧力と減圧部材12Aの下流側の圧力との差圧を検出するエア差圧センサ12Bを有している。エア差圧センサ12Bは、ダクト14内における減圧部材12Aの下流側の空気Aの圧力と、減圧部材12Aの上流側の空気Aの圧力との差圧を検出し、検出した差圧の情報を制御装置30に出力する。
Further, as shown in FIG. 1, the
また、図2に示すように、一次燃料供給部22は、さらに、減圧部材64と燃料差圧センサ66とを有している。減圧部材64は、燃料供給ライン60に設けられ、例えば流路を絞ることで、自身よりも燃料Fの流れの上流側の一次燃料F1の圧力よりも、自身よりも燃料Fの流れの下流側の一次燃料F1の圧力を低くする部材である。より詳しくは、減圧部材64は、一次燃料調整弁62よりも下流側であって、燃料供給ライン60のダクト14との接続箇所よりも上流側に設けられる。本実施形態では、減圧部材64は、例えばオリフィスである。また、燃料差圧センサ66は、減圧部材64の下流側の圧力と減圧部材64の下流側の圧力との差圧を検出する。燃料差圧センサ66は、燃料供給ライン60内における減圧部材64の下流側の一次燃料F1の圧力と、減圧部材64の上流側の一次燃料F1の圧力との差圧を検出し、検出した差圧の情報を制御装置30に出力する。
Further, as shown in FIG. 2, the primary
ダクト14は、缶体10の本体部40にも接続されている。ダクト14は、本体部40の、X方向と反対側の箇所、すなわち燃焼ガスの流れ方向における上流側の箇所に、接続される。また、ダクト14と本体部40との接続箇所には、バーナ16が設けられている。すなわち、バーナ16は、缶体10に接続されており、本体部40のX方向と反対側の箇所に接続されているといえる。ダクト14を流れる混合ガスF1Aは、バーナ16に供給される。バーナ16は、混合ガスF1Aを、すなわち一次燃料F1と空気Aとを、缶体10の本体部40内に供給する。
The
排気筒18は、缶体10の本体部40に接続されており、さらに言えば、本体部40のX方向側の箇所(燃焼ガスの流れ方向の最下流側の箇所)に接続されている。本体部40内の燃焼ガスは、本体部40内から排気筒18に、排ガスとして排出される。
The
二次燃料供給部24は、燃焼ガスの流れ方向においてバーナ16よりも下流側の缶体10内に、二次燃料F2を供給する。具体的には、二次燃料供給部24は、図2に示すように、二次燃料供給ライン70、74と、二次燃料調整弁72とを有する。二次燃料供給ライン70は、燃料供給ライン60に接続されている。より詳しくは、二次燃料供給ライン70は、燃料供給ライン60の、燃料供給部20の接続箇所と一次燃料調整弁62の接続箇所との間の箇所に、接続されている。従って、燃料供給ライン60は、燃料供給部20から、燃料Fのうちの少なくとも一部が、二次燃料F2として供給される。二次燃料調整弁72は、二次燃料供給ライン70に設けられている。二次燃料調整弁72は、制御装置30によって開閉が制御されることで、二次燃料供給ライン70への二次燃料F2の供給量を調整する。
The secondary
二次燃料供給ライン74は、二次燃料供給ライン70の、二次燃料調整弁72との接続箇所よりも二次燃料F2の流れの下流側の箇所に接続されている。二次燃料供給ライン74は、二次燃料調整弁72を介して、二次燃料供給ライン70から二次燃料F2が供給される。また、二次燃料供給ライン74は、缶体10の本体部40にも接続されている。より詳しくは、二次燃料供給ライン74は、本体部40の、バーナ16との接続箇所よりもX方向側(燃焼ガスの流れ方向の下流側)の箇所に接続されている。従って、二次燃料供給ライン74は、燃焼ガスの流れ方向においてバーナ16よりも下流側の缶体10内に、二次燃料供給ライン70からの二次燃料F2を供給する。さらに言えば、二次燃料供給ライン74は、缶体10内で一次燃料F1による燃焼が開始する箇所より下流側、すなわち図示しない着火手段よりも下流側に接続される。また、二次燃料供給ライン74は、燃焼ガスの温度が800℃以上となる位置、すなわち二次燃料F2が適切に自己燃焼してCOの発生を抑制可能な温度となる位置に接続されることが好ましい。また、二次燃料供給ライン74は、燃焼促進空間Sよりも、X方向と反対側(燃焼ガスの流れ方向の上流側)の箇所に接続されることが好ましい。なお、本実施形態では、二次燃料供給ライン74は、二次燃料供給ライン70から分岐して2つ設けられ、それぞれが本体部40に接続されている。ただし、二次燃料供給ライン74の数は任意であり、例えば1つであってもよい。
The secondary
図2に示すように、冷却ライン26は、一方の端部が排気筒18に接続され、他方の端部が二次燃料供給ライン70に接続されている。冷却ライン26は、排気筒18からの排ガス、すなわち缶体10から排出された燃焼ガスが、冷却用流体G0として供給される。冷却ライン26は、二次燃料供給ライン70の、二次燃料調整弁72の接続箇所よりも二次燃料F2の流れの下流側の箇所であって、二次燃料供給ライン74の接続箇所よりも二次燃料F2の流れの上流側の箇所に、接続されている。従って、冷却ライン26を流れる冷却用流体G0は、二次燃料供給ライン70を介して二次燃料供給ライン74に供給され、二次燃料供給ライン74から、燃焼ガスの流れ方向においてバーナ16よりも下流側の缶体10内に導入される。さらに言えば、二次燃料供給ライン74は、二次燃料F2も供給されている。従って、二次燃料供給ライン74内において、二次燃料F2と冷却用流体G0とが混合されて、混合ガスF2Aが生成される。二次燃料供給ライン74は、混合ガスF2Aを、すなわち二次燃料F2と冷却用流体G0とを、缶体10内に導入する。
As shown in FIG. 2, the cooling
また、流量調整部28は、冷却ライン26に設けられる。流量調整部28は、制御装置30の制御により、冷却ライン26から二次燃料供給ライン74を介して缶体10内に導入される冷却用流体G0の供給量を調整する。本実施形態において、流量調整部28は、ファンである。流量調整部28は、排気筒18から冷却用流体G0(排ガス)を吸引して冷却ライン26内に供給し、冷却ライン26内に供給した冷却用流体G0を、二次燃料供給ライン74を介して缶体10内に供給する。流量調整部28は、制御装置30により、内蔵する羽根部(図示略)の回転数が制御されることで、缶体10に供給する冷却用流体G0の供給量を調整する。ただし、流量調整部28は、制御装置30の制御により供給する冷却用流体G0の供給量を調整可能であれば、回転数を制御されることに限られず、任意の方法で冷却用流体G0の供給量を調整してよい。例えば、流量調整部28は、内蔵するベーンの開度が制御されることで、冷却用流体G0の供給量を調整してもよい。
Further, the flow
なお、本実施形態においては、冷却ライン26と、二次燃料供給ライン70と、二次燃料供給ライン74とを、それぞれの別の管として説明している。ただし、冷却ライン26と二次燃料供給ライン70と二次燃料供給ライン74とは、接続されているため、冷却ライン26と二次燃料供給ライン70と二次燃料供給ライン74とを、1つの管である、と言い換えることもできる。
In addition, in this embodiment, the cooling
以上のように構成されるボイラ1は、まず、燃料供給ライン60から導入された一次燃料F1と、送風機12から供給された空気Aとが、ダクト14内で混合され、混合ガスF1Aが生成される。混合ガスF1Aは、バーナ16から、缶体10の本体部40内に供給される。本体部40内に供給された混合ガスF1Aは、着火手段(図示略)により着火され、バーナ16にて火炎を伴う燃焼反応中の燃焼ガスが形成される。燃焼ガスは、本体部40内の水管51、52、53と熱交換しつつ、X方向側に流れる。また、冷却ライン26から導入された冷却用流体G0と、二次燃料供給ライン70から導入された二次燃料F2とは、二次燃料供給ライン74内で混合され、混合ガスF2Aとして、本体部40内のバーナ16よりも燃焼ガスの流れの下流側の箇所に導入される。この混合ガスF2Aは、燃焼ガスに接触して燃焼する。このように、ボイラ1は、バーナ16と二次燃料供給ライン74とから混合ガスF1A、F2Aを供給することで、二段燃焼を行う。混合ガスF2Aが供給されて二段燃焼した燃焼ガスは、本体部40内の水管51、52、53と熱交換しつつさらにX方向側に流れ、排気筒18から排ガスとして排出される。
In the boiler 1 configured as described above, first, the primary fuel F1 introduced from the
本実施形態に係るボイラ1は、このように二段燃焼を行うことで、缶体10から排出される燃焼ガスに含まれるNOx量とCO量とを低くすることができる。ここで、二次燃料F2を自己燃焼させてCOの発生を抑制するためには、二次燃料F2の供給位置の温度を、ある程度高く保つことが好ましい。しかし、二次燃料F2の供給位置の温度を高くし過ぎると、二次燃料F2による燃焼温度(燃焼によって到達する最高温度)が高くなり過ぎ、燃焼ガス中のNOxの量が増加するおそれがある。従って、ボイラ1において二段燃焼を行う場合には、NOx量とCO量とを抑制するために、缶体10内の温度を所定の範囲内に保つことが好ましい。
By performing the two-stage combustion in this way, the boiler 1 according to the present embodiment can reduce the NOx amount and the CO amount contained in the combustion gas discharged from the
本実施形態に係るボイラ1は、冷却用流体G0を缶体10内に導入することで、缶体10内の温度を所定の範囲内に保っている。冷却用流体G0は、燃焼ガスによって燃焼しない流体であり、缶体10内の燃焼ガスよりも低温であるため、缶体10内の温度を低下させることができる。ここで、缶体10内の冷却用流体G0を供給した位置、言い換えれば、缶体10内の二次燃料供給ライン74が接続されている位置を、供給位置とする。冷却ライン26は、缶体10内の供給位置に冷却用流体G0を供給することで、供給位置の温度を低減させる。ここで、供給位置と、供給位置よりも所定距離だけX方向側の位置と、の間の缶体10内の空間を、所定空間とする。冷却ライン26は、供給位置に冷却用流体G0を供給することで、この所定空間の温度を低減させているともいえる。第1実施形態において所定空間は、二次燃料F2が供給される供給位置から燃焼ガスの下流側にわたる空間である。すなわち、冷却ライン26は、供給位置に冷却用流体G0を供給することで、一次燃料F1の未燃分及び二次燃料F2、又は二次燃料F2が燃焼する空間の温度を低減しているともいえる。言い換えれば、所定空間とは、一次燃料F1及び二次燃料F2のうち、少なくとも二次燃料F2が燃焼する空間であるといえる。なお、本実施形態では、供給位置が固定されているため、所定空間は、缶体10内で位置が固定された空間であるといえ、缶体10内で位置が移動するものではない。
The boiler 1 according to the present embodiment keeps the temperature inside the
このように、ボイラ1は、冷却用流体G0を缶体10内に導入することで、缶体10内の所定空間の温度を低減している。さらに、ボイラ1は、制御装置30によって供給する冷却用流体G0の量を調整することで、缶体10内の温度を所定の範囲内に保っている。以下、制御装置30について説明する。
Thus, the boiler 1 reduces the temperature of the predetermined space in the
(制御装置の構成)
図3は、第1実施形態に係る制御装置の模式的なブロック図である。図3に示すように、制御装置30は、制御部80と、記憶部82とを有する。制御装置30は、ボイラ1を制御するコンピュータである。記憶部82は、制御部80の演算内容やプログラムの情報などを記憶するメモリである。記憶部82は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、及びフラッシュメモリ(Flash Memory)などの外部記憶装置を少なくとも1つ含む。
(Configuration of control device)
FIG. 3 is a schematic block diagram of the control device according to the first embodiment. As shown in FIG. 3, the
制御部80は、演算装置、すなわちCPU(Central Processing Unit)である。制御部80は、空気制御部84と、一次燃料制御部86と、二次燃料制御部88と、流体制御部90とを有する。空気制御部84と、一次燃料制御部86と、二次燃料制御部88と、流体制御部90とは、記憶部82に記憶されたソフトウェア(プログラム)を読み出すことで、後述する処理を実行する。ただし、空気制御部84と、一次燃料制御部86と、二次燃料制御部88と、流体制御部90とは、それぞれ専用のハードウェア回路で構成されていてもよい。
The control unit 80 is a computing device, that is, a CPU (Central Processing Unit). The controller 80 includes an air controller 84, a
空気制御部84は、缶体10に供給する空気Aの供給量を算出し、算出した供給量となるよう、缶体10に供給する空気Aの供給量を制御する。具体的には、空気制御部84は、例えばボイラ1に対して指示された燃焼段階に応じて、すなわちどのような燃焼段階でボイラ1を運転するかの指示に応じて、空気Aの供給量を算出する。例えば、本実施形態では、燃焼段階と空気Aの量との関係を示す情報を、記憶部82に記憶させている。空気制御部84は、この情報を記憶部82から読出し、指示された燃焼段階をこの関係に代入することで、空気Aの供給量を算出する。例えば、空気Aの供給量は、指示された燃焼段階が大きくなるほど、すなわち高燃焼になるほど大きくなるように設定されている。なお、空気Aの供給量の算出方法は、これに限られず任意に設定されてよい。また、本実施形態におけるボイラ1は、燃焼量毎に燃焼段階が複数設定されており、例えば、停止、低燃焼、中燃焼、及び高燃焼の4つが設定されている。
The air control unit 84 calculates the supply amount of the air A to be supplied to the
空気制御部84は、このようにして算出した量の空気Aが供給されるように、送風機12を制御する。例えば、空気制御部84は、図1に示す減圧部材12Aよりも上流側に設けられた図示しないダンパの開度を調整することで、算出した量の空気Aをダクト14に供給させる。例えば、空気制御部84は、図1に示すエア差圧センサ12Bから、減圧部材12Aの上流側と下流側との差圧の情報を取得する。空気制御部84は、エア差圧センサ12Bが検出した差圧の情報から、実際にダクト14に供給されている空気Aの量を取得し、取得した空気Aの実際の供給量に基づき、算出した量の空気Aを実際に供給するように、ダンパの開度を調整する。なお、空気制御部84は、空気Aの供給量の制御を行う際に、ダンパの開度を調整することに限られない。例えば、空気制御部84は、インバータによって送風機12の回転数を制御することで、空気Aの供給量を制御してもよいし、インバータとダンパとの両方を用いて空気Aの供給量を制御してもよい。
The air control unit 84 controls the
一次燃料制御部86は、缶体10に供給する一次燃料F1の供給量を算出し、算出した供給量となるよう、缶体10に供給する一次燃料F1の供給量を制御する。具体的には、一次燃料制御部86は、ダクト14への空気Aの供給量に基づき、一次燃料F1の目標供給量を算出する。一次燃料制御部86は、図1に示すエア差圧センサ12Bから、減圧部材12Aの上流側と下流側との差圧の情報を取得し、取得した差圧の情報から、ダクト14への空気Aの供給量を取得する。また、一次燃料制御部86は、空気制御部84から、空気Aの供給量の情報を取得してもよい。そして、本実施形態では、空気Aの量と一次燃料F1の量との関係を示す情報を、記憶部82に記憶させている。一次燃料制御部86は、空気Aの量と一次燃料F1の量との関係を示す情報を記憶部82から読出し、取得した空気Aの供給量をこの関係に代入することで、一次燃料F1の目標供給量を算出する。このように、ボイラ1は、一次燃料制御部86により、空気Aの量と一次燃料F1の量との関係を示す情報に基づいて算出した目標供給量の一次燃料F1を供給するように制御を実行するが、目標供給量の一次燃料F1の供給方法は、これに限られない。例えば、ボイラ1は、機械式のガバナを燃料供給ライン60に設け、減圧部材12Aの上流側と下流側との差圧(すなわちエア差圧センサ12Bが検出する差圧)に応じてガバナの動作量を変化させることにより、目標供給量の一次燃料F1を供給するように制御してもよい。すなわち、ガバナの動作量を、空気Aの供給量(差圧)と関連付けて設定しておき、空気Aの供給量に応じてガバナを作動させることで、目標供給量の一次燃料F1を供給させてもよい。なお、一次燃料F1の目標供給量は、一次燃料F1の燃焼後の燃焼ガスに含有される酸素の割合が、例えば6%以上10%以下となるように、好ましくは8%程度となるように設定されている。なお、燃焼ガスに含有される酸素の割合とは、燃焼ガスの全体量に対する燃焼ガスに含有される酸素量の割合を指す。また、一次燃料F1の燃焼後の燃焼ガスとは、一次燃料F1の燃焼反応が完了した状態の燃焼ガスを指し、一次燃料F1の燃焼反応が完了した状態であって二次燃料F2が供給されていない状態の燃焼ガスを指す、ともいえる。なお、燃焼反応は、上述した「燃焼反応が完了した状態の燃焼ガス」中においても極微量であるが継続している場合もあるので、「燃焼反応の完了」とは、燃焼反応の100%の完結、すなわち完全燃焼を意味するものではない場合もある。なお、一次燃料F1の目標供給量は、混合ガスF1Aにおける空気比が所定の値となるように設定されていると言い換えることもできる。この場合、空気比は、例えば1.4以上2.0以下であることが好ましい。なお、一次燃料F1の目標供給量は、以上の説明に限られず任意の方法で算出されてもよい。
The primary
一次燃料制御部86は、このように算出した目標供給量の一次燃料F1が供給されるように、一次燃料供給部22を制御する。具体的には、一次燃料制御部86は、一次燃料調整弁62の開度を制御することで、算出した供給量分の一次燃料F1を、缶体10へ供給させる。本実施形態において、一次燃料制御部86は、燃料差圧センサ66から、減圧部材64の上流側と下流側との一次燃料F1の差圧の情報を取得し、この差圧の情報から、実際に缶体10に供給されている一次燃料F1の量を取得してもよい。この場合、一次燃料制御部86は、実際に供給されている一次燃料F1の量が、目標供給量となるように、一次燃料調整弁62の開度を調整する。なお、一次燃料制御部86は、一次燃料F1の供給量の制御を行う際に、一次燃料調整弁62の開度を調整することに限られない。例えば、一次燃料制御部86は、燃料供給ライン60に設けられた機械式のガバナによって、一次燃料F1の供給量を制御してもよいし、ガバナと一次燃料調整弁62との両方を用いて、一次燃料F1の供給量を制御してもよい。
The primary
二次燃料制御部88は、缶体10に供給する二次燃料F2の供給量を算出し、算出した供給量となるよう、缶体10に供給する二次燃料F2の供給量を制御する。具体的には、二次燃料制御部88は、燃料差圧センサ66から、減圧部材64の上流側と下流側との一次燃料F1の差圧の情報を取得し、取得した差圧の情報から、缶体10への一次燃料F1の供給量を取得する。また、二次燃料制御部88は、一次燃料制御部86から、一次燃料F1の供給量の情報を取得してもよい。そして、本実施形態では、一次燃料F1の量と二次燃料F2の量との関係を示す情報を、記憶部82に記憶させている。二次燃料制御部88は、一次燃料F1の量と二次燃料F2の量との関係を示す情報を記憶部82から読出し、取得した一次燃料F1の供給量をこの関係に代入することで、二次燃料F2の目標供給量を算出する。二次燃料F2の目標供給量は、二次燃料F2の燃焼後の燃焼ガスに含有される酸素の割合が、例えば2%以上6%以下となるように、好ましくは4%程度となるように、設定されている。なお、二次燃料F2の燃焼後の燃焼ガスとは、二次燃料F2の燃焼反応が完了した状態の燃焼ガスを指す。さらに言えば、二次燃料F2の燃焼後の燃焼ガスとは、一次燃料F1と二次燃料F2との両方の燃焼反応が完了した状態の燃焼ガスであると言い換えてもよく、缶体10から排出される燃焼ガス(排ガス)であると言い換えてもよい。また、二次燃料F2の目標供給量は、混合ガスF1Aと混合ガスF2Aとを合計した場合の空気比が所定の値となるように設定されていると言い換えることもできる。この場合、空気比は、例えば1.1以上1.4以下であることが好ましい。なお、二次燃料F2の目標供給量は、以上の説明に限られず任意の方法で算出されてもよい。
The secondary
このように、二次燃料F2の目標供給量は、一次燃料F1の供給量に応じて設定される。一次燃料F1の供給量が燃料差圧センサ66からの差圧の情報で調整される場合は、二次燃料F2の供給も、一次燃料F1の供給量に応じることで適切に行われる。ただし、二次燃料F2の目標供給量の算出方法は、これに限られない。例えば、排気筒18内に酸素濃度センサを設け、二次燃料制御部88は、この酸素濃度センサによる排気筒18内の燃焼ガスに含まれる酸素濃度の検出結果に応じて、二次燃料F2の燃焼後の燃焼ガスに含有される酸素の割合が所定割合になるように、二次燃料F2の目標供給量を設定してもよい。
In this way, the target supply amount of the secondary fuel F2 is set according to the supply amount of the primary fuel F1. When the supply amount of the primary fuel F1 is adjusted by the information on the pressure difference from the fuel
二次燃料制御部88は、このように算出した目標供給量の二次燃料F2が供給されるように、二次燃料供給部24を制御する。具体的には、二次燃料制御部88は、二次燃料調整弁72の開度を制御することで、算出した供給量分の二次燃料F2を、缶体10へ供給させる。なお、二次燃料制御部88は、二次燃料F2の供給量の制御を行う際に、二次燃料調整弁72の開度を調整することに限られない。例えば、二次燃料制御部88は、二次燃料供給ライン70に設けられた機械式のガバナによって、二次燃料F2の供給量を制御してもよいし、ガバナと二次燃料調整弁72との両方を用いて、二次燃料F2の供給量を制御してもよい。
The secondary
なお、二次燃料F2の供給量は、燃焼ガスに8%程度含まれていた酸素を、燃焼によって4%程度まで消費可能な量であるといえ、一次燃料F1の供給量に比例する。すなわち、二次燃料制御部88は、一次燃料F1の供給量の増加に比例して、二次燃料F2の供給量を増加させる。
It should be noted that the supply amount of the secondary fuel F2 can be said to be an amount that can consume up to about 4% of oxygen contained in the combustion gas by about 8%, and is proportional to the supply amount of the primary fuel F1. That is, the secondary
流体制御部90は、流量調整部28を制御して、二次燃料F2の供給量に応じて缶体10内に供給する冷却用流体G0の量を変化させる。より詳しくは、流体制御部90は、缶体10に供給する冷却用流体G0の供給量を算出し、算出した供給量となるよう、缶体10に供給する冷却用流体G0の供給量を制御する。流体制御部90は、流量調整部28を制御することで、算出した供給量分の冷却用流体G0を、缶体10へ供給させる。
The
流体制御部90は、二次燃料F2の供給量に基づき、缶体10内に供給する冷却用流体G0の量を算出する。具体的には、流体制御部90は、缶体10内の所定空間の温度が所定温度範囲内となる、冷却用流体G0の量を算出する。所定温度範囲は、800℃以上1200℃以下であるが、1000℃以上1200℃以下であることがさらに好ましい。また、上述のように、所定空間は、一次燃料F1の未燃分及び二次燃料F2、又は二次燃料F2が燃焼する空間であるため、流体制御部90は、流量調整部28を制御して、一次燃料F1及び二次燃料F2による燃焼の燃焼温度が所定温度範囲となる冷却用流体G0の流量を調整しているといえる。言い換えれば、流体制御部90は、所定空間の燃焼温度を所定温度範囲とすることが可能な流量分の冷却用流体G0を供給しているといえる。例えば、本実施形態では、缶体10内の所定空間の温度を所定温度範囲内とするような、二次燃料F2の量と冷却用流体G0の量との関係を示す情報を、記憶部82に記憶させている。空気制御部84は、この情報を記憶部82から読出し、二次燃料F2の供給量をこの関係に代入することで、冷却用流体G0の供給量を算出する。なお、二次燃料F2の供給位置(二次燃料供給ライン74の接続位置)は、燃焼ガスの温度が800℃以上となる位置に設けられているため、流体制御部90は、所定位置の温度が1200℃以下となるように、冷却用流体G0の量を制御しているということもできる。
The
流体制御部90は、このように、二次燃料F2の供給量に基づき、缶体10への冷却用流体G0の供給量を算出している。ただし、冷却用流体G0の供給量の算出方法は、これに限られない。例えば、流体制御部90は、一次燃料F1の供給量に基づき、缶体10への冷却用流体G0の供給量を算出してもよいし、ダクト14への空気Aの供給量に基づき、缶体10への冷却用流体G0の供給量を算出してもよいし、ボイラ1に対して指示された燃焼段階に基づき、缶体10への冷却用流体G0の供給量を算出してもよい。この場合、例えば、流体制御部90は、一次燃料F1の量と冷却用流体G0の量との関係を示す情報、空気Aの量と冷却用流体G0の量との関係を示す情報、又は燃焼段階と冷却用流体G0の量との関係を示す情報を、記憶部82に記憶させる。流体制御部90は、この情報を記憶部82から読出し、一次燃料F1の供給量、空気Aの供給量、又は燃焼段階をこの関係に代入することで、冷却用流体G0の供給量を算出する。また、ボイラ1は、窒素酸化物濃度センサを排気筒18に設けて、窒素酸化物濃度センサの検出結果に基づき、缶体10への冷却用流体G0の供給量を算出してもよい。この場合、流体制御部90は、窒素酸化物濃度センサが検出した排気筒18内の冷却用流体G0の窒素酸化物濃度の情報を取得する。そして、流体制御部90は、取得した窒素酸化物濃度から、窒素酸化物の含有量が予め定めた所定範囲となる、冷却用流体G0の流量を算出する。流体制御部90は、流量調整部28を制御して、その算出した流量分の冷却用流体G0を、缶体10に供給させる。
In this way, the
上述のように、冷却用流体G0は、燃焼ガスの温度を低減させることができ、冷却用流体G0の供給量が多いほど、より温度を低減することができる。ここで、缶体10内の燃焼温度は、燃焼量、すなわち一次燃料F1と二次燃料F2と空気Aとの供給量に依存するが、二次燃料F2の供給量が一次燃料F1の供給量に基づき算出され、一次燃料F1の供給量は空気Aの供給量に基づき算出される。すなわち、一次燃料F1と二次燃料F2と空気Aとの供給量は、互いに関連性を有する。従って、缶体10内の燃焼温度は、一次燃料F1の供給量に依存するといえる。従って、流体制御部90は、所定空間の温度を所定温度範囲に保つために、一次燃料F1の供給量に応じて、冷却用流体G0の供給量を変化させているといえる。すなわち、流体制御部90は、一次燃料F1の供給量が多いほど供給する冷却用流体G0の量を多くし、一次燃料F1の供給量が少ないほど供給する冷却用流体G0の量を少なくしている。
As described above, the cooling fluid G0 can reduce the temperature of the combustion gas, and the more the supply amount of the cooling fluid G0 is, the more the temperature can be reduced. Here, the combustion temperature in the
冷却用流体G0の供給量についてさらに説明する。図4は、一次燃料量と二次燃料量と冷却用流体量との関係を示すグラフである。図4は、横軸が一次燃料F1の供給量である。線分L1は、一次燃料F1の供給量に対する二次燃料F2の供給量の関係を示している。線分L1に示すように、二次燃料制御部88は、一次燃料F1の供給量の直線的な増加に従い、二次燃料F2の供給量を直線状に増加させている。すなわち、一次燃料F1の供給量が増加した場合の二次燃料F2の流量が増加する割合は、概ね一定である。線分L2は、一次燃料F1の供給量に対する冷却用流体G0の供給量の関係を示している。線分L2に示すように、流体制御部90は、一次燃料F1の供給量が直線状に増加した場合に、二次燃料F2の供給量を下に凸の二次曲線状に増加させている。すなわち、流体制御部90は、一次燃料F1の供給量が多いほど、一次燃料F1の供給量が増加した場合の冷却用流体G0の供給量が増加する割合を高くするように、冷却用流体G0の供給量を制御している。一次燃料F1の供給量が多い高燃焼状態の場合、缶体10の温度の上昇率が高くなるおそれがある。流体制御部90は、線分L2のように高燃焼状態の場合の冷却用流体G0の供給量をより多くすることで、高燃焼状態における温度上昇を好適に抑制することができる。
The supply amount of the cooling fluid G0 will be further described. FIG. 4 is a graph showing the relationship among the primary fuel amount, the secondary fuel amount, and the cooling fluid amount. In FIG. 4, the horizontal axis represents the supply amount of the primary fuel F1. The line segment L1 indicates the relationship between the supply amount of the primary fuel F1 and the supply amount of the secondary fuel F2. As indicated by the line segment L1, the secondary
制御装置30は、以上のような構成となっている。次に、制御装置30による燃料などの供給方法のフローを、フローチャートに基づき説明する。図5は、第1実施形態に係る制御部の制御フローを説明するフローチャートである。図5に示すように、最初に、制御部80は、空気制御部84により、空気Aの供給量を算出し、算出した量の空気Aが供給されるように、送風量を制御する(ステップS10)。そして、制御部80は、一次燃料制御部86により、空気Aの供給量に基づき一次燃料F1の供給量を算出し、算出した量の一次燃料F1が供給されるように、一次燃料調整弁62を制御する(ステップS12)。そして、制御部80は、二次燃料制御部88により、一次燃料F1の供給量に基づき二次燃料F2の供給量を算出し、算出した量の二次燃料F2が供給されるように、二次燃料調整弁72を制御する(ステップS14)。そして、制御部80は、流体制御部90により、二次燃料F2の供給量に基づき、缶体10内の所定空間が所定温度範囲(例えば800℃以上1200℃以下)となるような冷却用流体G0の供給量を算出し、算出した量の冷却用流体G0が供給されるように、流量調整部28を制御する(ステップS16)。このように、一次燃料F1、空気A、二次燃料F2、及び冷却用流体G0を供給することで、本処理は終了する。
The
なお、図5の説明では、燃焼段階の検出、燃焼段階に基づく空気Aの供給制御、空気AAの供給量に基づく一次燃料F1の供給制御、一次燃料F1の供給量に基づく二次燃料F2の供給制御、二次燃料F2の供給量に基づく冷却用流体G0の供給制御を、この順で行っている。ただし、各制御は、この順で行われることに限られない。例えば、制御装置30は、燃焼段階と空気Aの供給量の関係を示す情報(テーブル)と、燃焼段階と一次燃料F1の供給量の関係を示す情報と、燃焼段階と二次燃料F2の供給量の関係を示す情報と、燃焼段階と冷却用流体G0の供給量の関係を示す情報とを、予め記憶部82に記憶させていてもよい。この場合、制御装置30は、これらの情報を読み出して、ボイラ1に対して指示された燃焼段階から、空気Aの供給量と一次燃料F1の供給量と二次燃料F2の供給量と冷却用流体G0の供給量とを算出して、算出した供給量となるように、空気Aと一次燃料F1と二次燃料F2と冷却用流体G0とを供給する。制御装置30は、このように供給制御した後に、上述のような、空気Aの供給量に基づく一次燃料F1の供給制御と、一次燃料F1の供給量に基づく二次燃料F2の供給制御と、二次燃料F2の供給量に基づく冷却用流体G0の供給制御とを行って、供給量を微調整してもよい。
In the description of FIG. 5, detection of the combustion stage, supply control of air A based on the combustion stage, supply control of primary fuel F1 based on the supply amount of air AA, and secondary fuel F2 based on the supply amount of primary fuel F1. The supply control and the supply control of the cooling fluid G0 based on the supply amount of the secondary fuel F2 are performed in this order. However, each control is not limited to be performed in this order. For example, the
以上説明したように、本実施形態に係るボイラ1は、水管51、52、53を有する缶体10と、バーナ16と、二次燃料供給部24と、冷却ライン26と、流量調整部28と、制御部80とを有する。バーナ16は、缶体10に接続され、缶体10内に一次燃料F1及び空気Aを供給する。二次燃料供給部24は、燃焼ガスの流れ方向においてバーナ16よりも下流側の缶体10内に、二次燃料F2を供給する。冷却ライン26は、燃焼ガスの流れ方向においてバーナ16よりも下流側の缶体10内の、所定空間の温度を低減する冷却用流体G0を導入する。流量調整部28は、冷却ライン26に設けられ、冷却ライン26から缶体10内に導入される冷却用流体G0の流量を調整可能である。制御部80は、流量調整部28を制御し、所定空間の温度が800℃以上1200℃以下となる、缶体10内に導入される冷却用流体G0の流量を供給する。
As described above, the boiler 1 according to the present embodiment includes the
本実施形態に係るボイラ1は、缶体10内の所定空間の温度を800℃以上とすることで、COの発生を抑制する。さらに、ボイラ1は、冷却用流体G0により、缶体10内の所定空間の温度を1200℃以下とすることで、NOxを低減する。ここで、例えば、上述のように複数の燃焼段階を有するボイラ1が低燃焼している場合において、要求負荷から、燃焼段階を移行して燃焼量を増加させると、温度上昇が大きくなるため、所定空間での温度を800℃〜1200℃に保つことが困難となるおそれがある。それに対し、本実施形態に係るボイラ1は、冷却用流体G0によって冷却することで、所定空間での温度を800℃〜1200℃に制御することができる。従って、このボイラ1によると、燃焼段階が変わっても、流量調整部28を制御して冷却用流体G0の流量を調整することで、適切にNOx及びCOを低減させることができる。さらに言えば、本実施形態に係るボイラ1は、一次燃料F1、二次燃料F2、又は空気Aの量に応じて冷却用流体G0の供給量を制御してよい。この場合、ボイラ1は、例えば、一次燃料F1や二次燃料F2や空気Aの供給量が少ない場合に冷却用流体G0の供給量が余分となって温度が低くなり過ぎることや、一次燃料F1や二次燃料F2や空気Aの供給量が多い場合に冷却用流体G0の供給量が足りずに温度が高くなり過ぎることなどを抑制することができる。
The boiler 1 according to the present embodiment suppresses the generation of CO by setting the temperature of the predetermined space in the
また、制御部80は、一次燃料F1の供給量が多いほど、一次燃料F1の供給量が増加した場合の冷却用流体G0の流量が増加する割合が高くなるように、流量調整部28を制御する。このボイラ1は、このように高燃焼状態の場合の冷却用流体G0の供給量をより多くすることで、高燃焼状態における温度上昇を好適に抑制することができる。
Further, the control unit 80 controls the flow
また、二次燃料供給部24(二次燃料供給ライン70)は、冷却ライン26と接続されており、二次燃料F2を冷却用流体G0と混合した状態で、缶体10内に供給する。このボイラ1は、二次燃料F2を冷却用流体G0に混合した状態で缶体10内に供給するため、二次燃料F2によって好適に二段燃焼させつつ、冷却用流体G0によって温度が高くなり過ぎることを抑制することができる。
The secondary fuel supply unit 24 (secondary fuel supply line 70) is connected to the cooling
ただし、冷却ライン26は、二次燃料供給部24と接続されていなくてもよく、二次燃料F2と冷却用流体G0とは、混合されずに別々に缶体10内に供給されてもよい。この場合、冷却ライン26は、二次燃料供給部24よりも燃焼ガスの流れの上流側で、缶体10に接続されることが好ましい。すなわちこの場合、冷却ライン26は、図示しない着火手段と二次燃料供給部24(二次燃料供給ライン74)との間の位置に接続される。従って、この場合、二次燃料供給部24は、燃焼ガスの流れ方向において冷却ライン26よりも下流側の缶体10内に、二次燃料F2を供給するといえる。このように、二次燃料F2を冷却用流体G0よりも下流側に供給することで、燃焼ガスを冷却し、かつ、二次燃料F2との反応を緩慢して温度上昇を抑えることができる。また、二次燃料F2を冷却用流体G0よりも下流側に供給することで、すなわち冷却用流体G0を二次燃料F2より上流側に供給することで、冷却用流体G0によって、一次燃料F1による燃焼ガスの火炎が下流側に向かうことを遮断することができる。これにより、燃焼ガスの火炎が二次燃料F2に接触することを抑制し、二次燃料F2が火炎で燃焼することによる温度上昇を抑えることもできる。
However, the cooling
また、流量調整部28は、缶体10内から排出される排ガスを冷却ライン26内に供給するファンである。また、冷却ライン26は、流量調整部28から供給された排ガスを、冷却用流体G0として缶体10内に導入する。このボイラ1は、排ガスを冷却用流体G0として用いることで、缶体10内を好適に冷却することができる。さらに、排ガスを缶体10内に導入することで、EGR(Exhaust Gas Recirculation)としても機能し、NOxを好適に低減することができる。また、流量調整部28をファンとすることで、冷却用流体G0としての排ガスを好適に取り込むことができ、排ガスの取り込み量も好適に制御することができる。
The flow
ただし、冷却用流体G0は、排ガスであることに限られず、燃焼ガスによって上昇した缶体10内の温度を低減可能な流体であれば、任意の流体であってよい。より詳しくは、冷却用流体G0は、燃焼ガスによって燃焼しない流体であり、缶体10内の燃焼ガスよりも低温の流体であることが好ましい。冷却用流体G0は、気体であることが好ましいが、液体であってもよい。排ガス以外の冷却用流体G0としては、例えば、蒸気、水、又は不活性ガスが挙げられる。すなわち、冷却ライン26は、缶体10内から排出される排ガスと、蒸気と、水と、不活性ガスとのうち少なくとも1つ以上を、冷却用流体G0として缶体10内に導入すればよい。このような冷却用流体G0を用いることで、缶体10内の温度上昇を好適に抑えることができる。なお、不活性ガスとしては、例えば、窒素、二酸化炭素、又はアルゴンなどが挙げられる。
However, the cooling fluid G0 is not limited to the exhaust gas, and may be any fluid as long as it is a fluid that can reduce the temperature inside the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態に係るボイラ1aは、蒸気を冷却用流体として蒸気を用いた場合の例を示している。第2実施形態において第1実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described. The
図6は、第2実施形態に係るボイラの模式的な断面図である。図6に示すように、第2実施形態に係るボイラ1aは、冷却ライン26aと、流量調整部28aとを有する。冷却ライン26aは、一方の端部が上部ヘッダ42やスチームヘッダに接続され(図示略)、他方の端部が、エゼクタ76aを介して二次燃料供給ライン70に接続されている。冷却ライン26aは、上部ヘッダ42からの蒸気が、冷却用流体G0aとして供給される。冷却ライン26aを流れる冷却用流体G0aは、二次燃料供給ライン70を介して二次燃料供給ライン74に供給され、二次燃料F2と混合された状態で、缶体10内に導入される。流量調整部28aは、制御装置30の流体制御部90によって開閉制御される開閉弁である。流量調整部28aは、開閉制御されることで、缶体10内への冷却用流体G0aの供給量を調整する。なお、冷却用流体G0aは、蒸気であるため、冷却ライン26aには、冷却用流体G0aを取り込むためのファンが設けられていなくてよい。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the boiler according to the second embodiment. As shown in FIG. 6, the
図7は、第2実施形態に係るエゼクタの模式図である。図7に示すように、エゼクタ76aは、内筒76a1と外筒76a2とを有する。内筒76a1は、外筒76a2の内部に設けられている。内筒76a1は、一方の端部が冷却ライン26aに接続され、他方の端部が先細形状となっている。外筒76a2は、一方の端部が二次燃料供給ライン70に接続され、他方の端部が二次燃料供給ライン74に接続されている。冷却ライン26aから内筒76a1に供給された冷却用流体G0aは、内筒76a1から外筒76a2内に噴射され、外筒76a2から二次燃料供給ライン74に流れる。一方、二次燃料F2は、冷却用流体G0aの外筒76a2内への噴射により、二次燃料供給ライン70内から外筒76a2内に吸引される。外筒76a2内に吸引された二次燃料F2は、外筒76a2から二次燃料供給ライン74に流れ、冷却用流体G0aに混合される。
FIG. 7 is a schematic diagram of the ejector according to the second embodiment. As shown in FIG. 7, the
第2実施形態に係るボイラ1aのように、蒸気を冷却用流体G0aとして用いても、第1実施形態と同様に、適切にNOx及びCOを低減させることができる。また、第2実施形態に係るボイラ1aは、冷却用流体G0aが流れる冷却ライン26aと、二次燃料F2が流れる二次燃料供給ライン70とに接続されるエゼクタ76aを有する。エゼクタ76aは、冷却ライン26aからの冷却用流体G0aを内部に噴射させることで、二次燃料供給ライン70から二次燃料F2を吸引し、二次燃料F2と冷却用流体G0aとを、接続されている二次燃料供給ライン74に供給する。このように、ボイラ1aは、冷却用流体G0aの蒸気圧を利用して二次燃料F2を取り込むエゼクタ76aを有することで、二次燃料F2の供給圧力が低い場合でも、二次燃料F2を適切に取り込んで、冷却用流体G0aと混合することが可能となる。また、例えば乾き度の低い蒸気を用いた二次燃焼を行うことも可能となる。
Even when steam is used as the cooling fluid G0a like the
1、1a…ボイラ、10…缶体、12…送風機、12A…減圧部材、12B…エア差圧センサ、14…ダクト、16…バーナ、18…排気筒、20…燃料供給部、22…一次燃料供給部、24…二次燃料供給部、26、26a…冷却ライン、28、28a…流量調整部、30…制御装置、40…本体部、42…上部ヘッダ、44…下部ヘッダ、50…水管群、51、52、53…水管、54…連結壁、60…燃料供給ライン、62…一次燃料調整弁、64…減圧部材、66…燃料差圧センサ、70、74…二次燃料供給ライン、72…二次燃料調整弁、76a…エゼクタ、76a1…内筒、76a2…外筒、80…制御部、82…記憶部、84…空気制御部、86…一次燃料制御部、88…二次燃料制御部、90…流体制御部、A…空気、F…燃料、F1…一次燃料、F1A、F2A…混合ガス、F2…二次燃料、G0、G0a…冷却用流体、L1、L2…線分、S…燃焼促進空間。 1, 1a... Boiler, 10... Can body, 12... Blower, 12A... Pressure reducing member, 12B... Air differential pressure sensor, 14... Duct, 16... Burner, 18... Exhaust pipe, 20... Fuel supply section, 22... Primary fuel Supply unit, 24... Secondary fuel supply unit, 26, 26a... Cooling line, 28, 28a... Flow rate adjusting unit, 30... Control device, 40... Main body unit, 42... Upper header, 44... Lower header, 50... Water pipe group , 51, 52, 53... Water pipe, 54... Connection wall, 60... Fuel supply line, 62... Primary fuel regulating valve, 64... Pressure reducing member, 66... Fuel differential pressure sensor, 70, 74... Secondary fuel supply line, 72 ... secondary fuel regulating valve, 76a... ejector, 76a1... inner cylinder, 76a2... outer cylinder, 80... control unit, 82... storage unit, 84... air control unit, 86... primary fuel control unit, 88... secondary fuel control Part, 90... Fluid control part, A... Air, F... Fuel, F1... Primary fuel, F1A, F2A... Mixed gas, F2... Secondary fuel, G0, G0a... Cooling fluid, L1, L2... Line segment, S … Combustion promotion space.
Claims (7)
前記缶体に接続され、前記缶体内に一次燃料及び空気を供給するバーナと、
燃焼ガスの流れ方向において前記バーナよりも下流側の前記缶体内に二次燃料を供給する二次燃料供給部と、
燃焼ガスの流れ方向において前記バーナよりも下流側の前記缶体内の所定空間の温度を低減する冷却用流体を導入する冷却ラインと、
前記冷却ラインに設けられ、前記冷却ラインから前記缶体内に導入される前記冷却用流体の流量を調整可能な流量調整部と、
前記流量調整部を制御し、前記所定空間の温度が800℃以上1200℃以下となる、前記缶体内に導入される前記冷却用流体の流量を供給する制御部と、
を有する、ボイラ。 A can body having a water pipe,
A burner connected to the can body and supplying primary fuel and air into the can body;
A secondary fuel supply unit that supplies a secondary fuel into the can body on the downstream side of the burner in the flow direction of combustion gas;
A cooling line that introduces a cooling fluid that reduces the temperature of a predetermined space inside the can on the downstream side of the burner in the flow direction of the combustion gas,
A flow rate adjusting unit provided in the cooling line, capable of adjusting the flow rate of the cooling fluid introduced into the can body from the cooling line,
A control unit that controls the flow rate adjusting unit and supplies a flow rate of the cooling fluid that is introduced into the can body such that the temperature of the predetermined space is 800° C. or higher and 1200° C. or lower;
Having a boiler.
請求項1に記載の、ボイラ。 The control unit controls the flow rate adjusting unit so that the larger the supply amount of the primary fuel is, the higher the rate of increase in the flow rate of the cooling fluid when the supply amount of the primary fuel is,
The boiler according to claim 1.
請求項1又は請求項2に記載の、ボイラ。 The secondary fuel supply unit is connected to the cooling line, and supplies the secondary fuel into the can body while being mixed with the cooling fluid.
The boiler according to claim 1 or 2.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の、ボイラ。 The secondary fuel supply unit supplies the secondary fuel into the can body on the downstream side of the cooling line in the flow direction of combustion gas,
The boiler according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のボイラ。 The cooling line introduces at least one or more of exhaust gas discharged from the can body, steam, water, and an inert gas into the can body as the cooling fluid.
The boiler according to any one of claims 1 to 4.
前記冷却ラインは、前記流量調整部から供給された前記排ガスを、前記冷却用流体として前記缶体内に導入する、
請求項3に記載のボイラ。 The flow rate adjusting unit is a fan that supplies the exhaust gas discharged from the can body into the cooling line,
The cooling line introduces the exhaust gas supplied from the flow rate adjusting unit into the can body as the cooling fluid.
The boiler according to claim 3.
前記流量調整部を制御し、前記所定空間の温度が800℃以上1200℃以下となる、前記缶体内に導入される前記冷却用流体の流量を供給する、
ボイラの制御方法。 A can body having a water pipe, a burner that is connected to the can body and supplies primary fuel and air into the can body, and a secondary fuel in the can body downstream of the burner in the flow direction of combustion gas. Is provided in the cooling line, and a secondary fuel supply unit that supplies the cooling fluid, a cooling line that introduces a cooling fluid that reduces the temperature of a predetermined space inside the can downstream of the burner in the flow direction of the combustion gas, and the cooling line. A flow rate adjusting unit capable of adjusting the flow rate of the cooling fluid introduced into the can body from the cooling line,
The flow rate adjusting unit is controlled to supply the flow rate of the cooling fluid introduced into the can body such that the temperature of the predetermined space is 800° C. or higher and 1200° C. or lower.
Boiler control method.
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