JP2020098073A - ボイラ - Google Patents

Abstract

【課題】ボイラにおいて、配管における結露の発生を抑制する。【解決手段】水管５０を有する缶体１０と、缶体１０に接続されるバーナ１６と、バーナ１６に一次燃料Ｆ１を供給できる一次燃料供給部２２と、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を供給する二次燃料供給部２４と、バーナ１６に空気Ａを供給できる送風機と、缶体１０に接続される排気筒１８と、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内へ排ガスとしての再循環ガスＧ０を排気筒１８から導入できる再循環ライン２６と、起動時に空気Ａの供給を開始する前後から二次燃料Ｆ２の供給を開始するまでの期間、または二次燃料Ｆ２の供給を停止した所定時間あるいは停止した所定時間後から、再循環ライン２６から再循環ガスＧ０を供給する逆流抑制制御を行う制御装置３０とを設けた。【選択図】図２

Description

本発明は、ボイラに関する。

ボイラは、燃料ガスに空気を混合した混合ガスを燃焼することで燃焼ガスを生成し、燃焼ガスの熱を用いて蒸気を生成する。このとき、ボイラは、有害物質であるＮＯｘやＣＯなどが発生することから、環境負荷の低減のため、この有害物質の発生量を低減することが求められる。ＮＯｘやＣＯなどの有害物質の発生量を低減する技術として、二段燃焼によりＮＯｘやＣＯなどの発生量を低減させている。

特開２００６−２２０３７３号公報

例えば、従来技術のボイラの場合において、二段燃焼を実施しない制御を行うと、条件によっては缶体内部の燃焼ガスが排気以外の箇所（例えば、二次燃料供給ライン）に逆流するおそれがあり、逆流を起こすとその個所に結露が発生する。

本発明は、配管における結露の発生を抑制するボイラを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明のボイラは、水管を有する缶体と、前記缶体に接続されるバーナと、前記バーナに一次燃料を供給できる一次燃料供給部と、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に二次燃料を供給する二次燃料供給部と、前記バーナに空気を供給できる送風機と、前記缶体に接続される排気筒と、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へ排ガスを前記排気筒から導入できる再循環ラインと、起動時に空気の供給を開始する前後から二次燃料の供給を開始するまでの期間、または二次燃料の供給を停止した所定時間あるいは停止した所定時間後から、前記再循環ラインから気体を供給する逆流抑制制御を行う制御部と、を有し、前記逆流抑制制御における前記気体の流量は、前記缶体内の排ガスが前記再循環ラインへ流入するのを抑制する量である。

本発明のボイラによれば、配管における結露の発生を抑制することができる。

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４は、ボイラの起動時における送風機と一次燃料調整弁と二次燃料調整弁と再循環ガス調整部の制御を示すタイムチャートである。 図５は、ボイラの運転時における二次燃料調整弁と再循環ガス調整部の制御を示すタイムチャートである。 図６は、ボイラの停止後における送風機と一次燃料調整弁と二次燃料調整弁と再循環ガス調整部の制御を示すタイムチャートである。 図７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８は、第３実施形態に係るボイラの模式的な断面図である。

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。

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。

（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、再循環ライン２６（図２参照）と、再循環ガス調整部２８（図２参照）と、制御装置３０とを有する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図２に示すように、再循環ライン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。再循環ライン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、再循環ガスＧ０として供給される。再循環ライン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、再循環ライン２６を流れる再循環ガス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と再循環ガス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と再循環ガスＧ０とを、缶体１０内に導入する。

また、再循環ガス調整部２８は、再循環ライン２６に設けられる。再循環ガス調整部２８は、制御装置３０の制御により、再循環ライン２６から二次燃料供給ライン７４を介して缶体１０内に導入される再循環ガスＧ０の供給量を調整する。本実施形態において、再循環ガス調整部２８は、ファンである。再循環ガス調整部２８は、排気筒１８から再循環ガス（排ガス）Ｇ０を吸引して再循環ライン２６内に供給し、再循環ライン２６内に供給した再循環ガス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。再循環ガス調整部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に供給する再循環ガスＧ０の供給量を調整する。ただし、再循環ガス調整部２８は、制御装置３０の制御により供給する再循環ガス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、任意の方法で再循環ガスＧ０の供給量を調整してよい。例えば、再循環ガス調整部２８は、内蔵するベーンの開度が制御されることで、再循環ガスＧ０の供給量を調整してもよい。

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。

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、再循環ライン２６から導入された再循環ガス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。

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。

本実施形態に係るボイラ１は、再循環ガス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。再循環ガス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内の再循環ガス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。再循環ライン２６は、缶体１０内の供給位置に再循環ガス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。再循環ライン２６は、供給位置に再循環ガス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、再循環ライン２６は、供給位置に再循環ガス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又は二次燃料が燃焼する空間の温度を低減しているともいえる。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。

このように、ボイラ１は、再循環ガス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によって供給する再循環ガス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。

（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。

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、再循環ガス制御部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、再循環ガス制御部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、再循環ガス制御部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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

再循環ガス制御部９０は、再循環ガス調整部２８を制御して、二次燃料Ｆ２の供給量に応じて缶体１０内に供給する再循環ガスＧ０の量を変化させる。より詳しくは、再循環ガス制御部９０は、缶体１０に供給する再循環ガスＧ０の供給量を算出し、算出した供給量となるよう、缶体１０に供給する再循環ガスＧ０の供給量を制御する。再循環ガス制御部９０は、再循環ガス調整部２８を制御することで、算出した供給量分の再循環ガスＧ０を、缶体１０へ供給させる。

再循環ガス制御部９０は、二次燃料Ｆ２の供給量に基づき、缶体１０内に供給する再循環ガスＧ０の量を算出する。具体的には、再循環ガス制御部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、再循環ガスＧ０の量を算出する。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又は二次燃料が燃焼する空間であるため、再循環ガス制御部９０は、再循環ガス調整部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再循環ガスＧ０の流量を調整しているといえる。言い換えれば、再循環ガス制御部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再循環ガス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の量と再循環ガス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、再循環ガスＧ０の供給量を算出する。

上述のように、再循環ガスＧ０は、燃焼ガスの温度を低減させることができ、再循環ガス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、再循環ガス制御部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、再循環ガスＧ０の供給量を変化させているといえる。すなわち、再循環ガス制御部９０は、一次燃料Ｆ１の供給量が多いほど供給する再循環ガス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再循環ガスＧ０の量を少なくしている。

また、再循環ガス制御部９０は、ボイラ１の起動時に空気の供給を開始する前後から二次燃料の供給を開始するまでの期間、または、二次燃料の供給を停止した所定時間あるいは停止した所定時間後から、再循環ライン２６から再循環ガスＧ０としての排ガス（気体）を供給する逆流抑制制御を行う。この逆流抑制制御における排ガス（気体）の流量は、缶体１０内の燃焼ガス（排ガス）が再循環ライン２６へ流入（逆流）するのを抑制する量である。

ここで、空気の供給を開始する前後の時間とは、送風機１２からバーナ１６への空気の供給開始時と同時、送風機１２からバーナ１６への空気の供給開始時より所定時間だけ前の時間、送風機１２からバーナ１６への空気の供給開始時より所定時間だけ後の時間を含むものである。また、二次燃料の供給を停止した所定時間あるいは停止した所定時間後とは、二次燃料の供給停止と同時、二次燃料の供給停止より所定時間だけ後の時間を含むものである。

この場合、再循環ガス制御部９０が、ボイラ１の起動時に、空気の供給を開始する前後から行う逆流抑制制御は、一次燃料の供給を開始してバーナ１６の燃焼が安定するまで行う。バーナ１６の燃焼が安定とは、缶体１０内の燃焼ガスの温度が安定温度（例えば、８００℃）以上になった状態である。バーナ１６が点火してから安定温度に到達するまで時間は、事前に実験などにより求めておくことが望ましい。なお、缶体１０内に燃焼ガスの温度を計測する温度センサを設けてもよい。

本実施形態では、二次燃料供給部２４が設けられていることから、再循環ガス制御部９０は、ボイラ１の起動時に空気の供給を開始してから二次燃料の供給を開始するまでの期間、または、一次燃料および二次燃料の供給を停止した所定時間あるいは停止した所定時間後から、再循環ライン２６から再循環ガスＧ０としての排ガス（気体）を供給する逆流抑制制御を行う。

ボイラ１の起動時、まず、送風機１２が作動して空気Ａがダクト１４を通して缶体１０内に供給される。次に、一次燃料供給部２２が作動して一次燃料Ｆ１がダクト１４に供給され、空気Ａと混合して混合ガスＦ１Ａとなる。ここで、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、缶体１０内の水管５１、５２、５３と熱交換しつつ流れる。続いて、二次燃料供給部２４が作動して二次燃料Ｆ２が缶体１０におけるバーナ１６よりも燃焼ガスの流れの下流側に導入される。このとき、排気筒１８から排出された排ガスが再循環ガスＧ０として二次燃料Ｆ２に混合され、混合ガス２Ａとして缶体１０内に導入され、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から混合ガスＦ１Ａを供給すると共に、二次燃料供給ライン７０、７４から混合ガスＦ２Ａを供給することで、二段燃焼を行う。二段燃焼した燃焼ガスは、水管５１、５２、５３と熱交換しつつ下流側に流れ、排気筒１８から排ガスとして排出される。

特に、ボイラ１の冷態起動時、送風機１２が作動して空気Ａをダクト１４から缶体１０内に供給すると、缶体１０内の圧力が高くなる。そして、一次燃料供給部２２が作動して一次燃料Ｆ１がダクト１４から缶体１０内で着火されてから、二次燃料供給部２４及び再循環ガス調整部２８が作動して二次燃料Ｆ２と再循環ガスＧ０との混合ガスＦ２Ａが二次燃料供給ライン７０、７４から缶体１０内に供給するまでの期間、二次燃料供給ライン７０、７４及び再循環ライン２６の圧力は、缶体１０内の圧力より低くなる。すると、他に対策を講じない場合は、缶体１０内の燃焼ガスが二次燃料供給ライン７０、７４から再循環ライン２６に逆流する可能性がある。その場合、高温の燃焼ガスが低温の二次燃料供給ライン７０、７４及び再循環ライン２６で冷却され、結露を生じる可能性がある。なお、ここでは、ボイラ１の冷態起動時について説明したが、ボイラ１の起動時とは、ボイラ１が停止してから起動する冷態起動時の他に、ボイラ１が少なくとも圧力監視をしている待機状態から起動する待機起動時があり、この待機起動時にも適用することができる。

また、ボイラ１の停止後、バーナ１６の作動が停止するものの、缶体１０内に排ガスが残留する。ボイラ１の停止後、缶体１０内に残留ガスを排出するためのポストパージ処理を実行しない場合、燃焼時に発生した燃焼ガスが二次燃料供給ライン７０、７４に入り込み、ボイラ１の停止後も残留排ガスとして二次燃料供給ライン７０、７４に残留することとなる。そのため、他に対策を講じない場合は、二次燃料供給ライン７０、７４に残留していた燃焼ガスが外気温により冷却されることで結露を生じる可能性がある。

そこで、ボイラ１の起動時や停止後に、逆流抑制制御を実行し、再循環ガス調整部２８により排ガスを再循環ガスＧ０として再循環ライン２６から缶体１０内に供給することで、缶体１０内の燃焼ガス（排ガス）が再循環ライン２６へ逆流しないようにする。

ここで、ボイラ１の起動時、運転時、停止後における逆流抑制制御について具体的に説明する。図４は、ボイラの起動時における送風機と一次燃料調整弁と二次燃料調整弁と再循環ガス調整部の制御を示すタイムチャート、図５は、ボイラの運転時における二次燃料調整弁と再循環ガス調整部の制御を示すタイムチャート、図６は、ボイラの停止後における送風機と一次燃料調整弁と二次燃料調整弁と再循環ガス調整部の制御を示すタイムチャートである。

ボイラ１の起動時における逆流抑制制御において、図４に示すように、ボイラ１が起動すると、時間ｔ１にて、送風機１２が作動し、空気Ａをダクト１４から缶体１０内に供給する。空気Ａを缶体１０内に供給してから第１所定時間が経過した時間ｔ２にて、一次燃料供給部２２が作動し、一次燃料Ｆ１をダクト１４に供給し、空気Ａと混合して混合ガスＦ１Ａとなる。このとき、一次燃料Ｆ１の供給量は、予め設定された量である。ここで、混合ガスＦ１Ａは着火され、バーナ１６により燃焼ガスが形成されて缶体１０内を流れる。この第１所定時間は、缶体１０内に残留するガスを排出するためのプレパージ作動時間を含むものであり、プレパージ作動時間は、ボイラ１の燃焼室の容積により予め設定される。

また、時間ｔ２にて、同時に再循環ガス調整部２８が低回転で作動し、少量の再循環ガスＧ０を再循環ライン２６から二次燃料供給ライン７０、７４を通して缶体１０内に供給する。このとき、空気Ａの供給量は、予め設定された量であり、再循環ガスＧ０の供給量は、缶体１０内の排ガスが二次燃料供給ライン７０、７４および再循環ライン２６へ流入（逆流）するのを抑制する量である。すなわち、ボイラ１の起動時、一次燃料供給部２２が作動すると、混合ガスＦ１Ａが缶体１０内で着火され、バーナ１６により燃焼ガスが形成される。このとき、缶体１０内の圧力が上昇し、缶体１０内の燃焼ガスが二次燃料供給ライン７０、７４および再循環ライン２６に逆流し、結露を生じさせるおそれがある。そこで、バーナ１６が作動するとき、再循環ライン２６に再循環ガスＧ０を供給することで、二次燃料供給ライン７０、７４および再循環ライン２６への排ガスの逆流が抑制される。そのため、缶体１０内への再循環ガスＧ０の供給量は、再循環ライン２６の圧力が缶体１０内の圧力より高くなる量である。なお、ボイラ１の起動直後は、バーナ１６が作動していないことから、再循環ライン２６に供給する再循環ガスＧ０は、ほぼ空気である。

また、時間ｔ２にて、空気Ａを缶体１０内に供給してから第１所定時間後に、再循環ガスＧ０を再循環ライン２６から缶体１０内に供給したが、再循環ガスＧ０を再循環ライン２６から缶体１０内に供給する時期、つまり、逆流抑制制御を行う時期は、空気Ａを缶体１０内に供給してから第１所定時間後でなくてもよい。例えば、図４に二点鎖線で表すように、送風機１２が作動して空気Ａを缶体１０内に供給する時期と同時でもよく、また、送風機１２が作動するより早くてもよい。この場合、缶体１０内に燃焼ガスが残存していたとしても、二次燃料供給ライン７０、７４および再循環ライン２６への排ガスの逆流が抑制される。また、空気Ａを缶体１０内に供給する時期より所定時間だけ前に再循環ガスＧ０を再循環ライン２６から缶体１０内に供給してもよい。

バーナ１６が作動してから第２所定時間が経過した時間ｔ３にて、二次燃料供給部２４が作動し、二次燃料Ｆ２を二次燃料供給ライン７０、７４に供給する。また、時間ｔ３にて、同時に再循環ガス調整部２８を低回転から上昇させて定常回転で作動し、所定量の再循環ガスＧ０を再循環ライン２６から二次燃料供給ライン７０、７４に供給する。このとき、二次燃料Ｆ２の供給量と再循環ガスＧ０の供給量は、予め設定された量である。ここで、二次燃料Ｆ２と再循環ガスＧ０が混合して混合ガス２Ａとなり、缶体１０内に導入される。缶体１０内に導入された混合ガスＦ２Ａは、燃焼ガスに接触して燃焼する。この第２所定時間は、缶体１０内の温度（連結壁５４の温度）と燃焼ガス（排ガス）の温度とで低ＮＯｘ運転が実現できる温度であり、実験などにより第２所定時間として予め設定される。なお、缶体１０内に温度センサを設けてもよい。ボイラ１は、上流側から混合ガスＦ１Ａを供給すると共に、下流側から混合ガスＦ２Ａを供給することで、二段燃焼を行う。ボイラ１は、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おけるＮＯｘ含有量と酸素含有量とを低くすることができる。

また、ボイラ１の運転時における逆流抑制制御において、図５に示すように、ボイラ１の運転時、時間ｔ４にて、送風機１２および一次燃料供給部２２が作動したままで、二次燃料供給部２４の作動を停止し、二次燃料Ｆ２の供給を停止することがある。このとき、時間ｔ４にて、再循環ガス調整部２８を定常回転から下降させて低回転で作動し、少量の再循環ガスＧ０を再循環ライン２６から二次燃料供給ライン７０、７４に供給する。このとき、再循環ガスＧ０の供給量は、缶体１０内の排ガスが二次燃料供給ライン７０、７４および再循環ライン２６へ流入（逆流）するのを抑制する量である。すなわち、二次燃料Ｆ２の供給を停止したときに逆流抑制制御を行うことで、二次燃料供給ライン７０、７４および再循環ライン２６への排ガスの逆流が抑制される。その後、時間ｔ５にて、二次燃料供給部２４が作動し、二次燃料Ｆ２を二次燃料供給ライン７０、７４に供給すると、同時に再循環ガス調整部２８を低回転から上昇させて定常回転で作動し、所定量の再循環ガスＧ０を再循環ライン２６から二次燃料供給ライン７０、７４に供給する。

また、ボイラ１の停止時における逆流抑制制御において、図６に示すように、ボイラ１が停止すると、時間ｔ１１にて、送風機１２の作動を停止する。また、時間ｔ１１にて、一次燃料供給部２２の作動を停止し、一次燃料Ｆ１の供給を停止すると共に、二次燃料供給部２４の作動を停止し、二次燃料Ｆ２の供給を停止する。更に、時間ｔ１１にて、再循環ガス調整部２８を定常回転から下降させて低回転で作動し、少量の再循環ガスＧ０を再循環ライン２６から二次燃料供給ライン７０、７４に供給する。このとき、再循環ガスＧ０の供給量は、缶体１０内の排ガスが二次燃料供給ライン７０、７４および再循環ライン２６へ流入（逆流）するのを抑制する量である。なお、図６に二点鎖線で表すように、時間ｔ１１にて、送風機１２の作動を継続し、缶体１０内に供給する空気Ａにより缶体１０内に残留している排ガスを排出するポストパージ処理を実行すると共に、逆流抑制制御を行ってもよい。

すなわち、ボイラ１の停止時、缶体１０内に排ガスが残留しており、この缶体１０内の排ガスが再循環ライン２６に逆流し、結露を生じさせるおそれがある。そこで、ボイラ１が停止したとき、逆流抑制制御を行うことで、二次燃料供給ライン７０、７４および再循環ライン２６への排ガスの逆流が抑制される。そのため、缶体１０内への再循環ガスＧ０の供給量は、再循環ライン２６の圧力が缶体１０内の圧力より高くなる量である。なお、ボイラ１の停止直後は、再循環ライン２６に供給する再循環ガスＧ０は、排ガスである。

また、時間ｔ１１にて、送風機１２と一次燃料供給部２２と二次燃料供給部２４の作動停止と同時に、再循環ガスＧ０の供給量を減少させたが、再循環ガスＧ０の供給量を減少させる時期は、一次燃料供給部２２と二次燃料供給部２４の作動停止と同時でなくてもよい。例えば、送風機１２と一次燃料供給部２２と二次燃料供給部２４の作動停止より所定時間だけ後に再循環ガスＧ０の供給量を減少させてもよい。

以上説明したように、第１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、缶体１０に接続されるバーナ１６と、バーナ１６に一次燃料Ｆ１を供給できる一次燃料供給部２２と、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を供給する二次燃料供給部２４と、バーナ１６に空気Ａを供給できる送風機１２と、缶体１０に接続される排気筒１８と、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内へ排ガスとしての再循環ガスＧ０を排気筒１８から導入できる再循環ライン２６と、起動時に空気Ａの供給を開始する前後から二次燃料Ｆ２の供給を開始するまでの期間、または二次燃料Ｆ２の供給を停止した所定時間あるいは停止した所定時間後から、再循環ライン２６から再循環ガス（気体）Ｇ０を供給する逆流抑制制御を行う制御装置３０とを有し、逆流抑制制御における再循環ガスＧ０の流量を缶体１０内の排ガスが再循環ライン２６へ流入するのを抑制する量とする。

そのため、起動時に空気Ａの供給を開始してから再循環ガスＧ０を再循環ライン２６に供給する逆流抑制制御を行うことで、缶体１０内の残留ガス（排ガスや未燃ガスなど）が二次燃料供給ライン７０、７４および再循環ライン２６に逆流するのを抑制することができる。また、一次燃料Ｆ１の供給を停止してから再循環ガスＧ０を再循環ライン２６に供給する逆流抑制制御を行うことで、缶体１０内の排ガスが二次燃料供給ライン７０、７４および再循環ライン２６に逆流するのを抑制することができる。その結果、二次燃料供給ライン７０、７４や再循環ライン２６を構成する配管における結露の発生を抑制することができる。

なお、再循環ライン２６を二次燃料供給ライン７０ではなく、缶体１０に直接接続してもよい。この場合、再循環ライン２６に逆流が生じないように逆流抑制制御を行う。なお、このとき二次燃料供給ライン７０の二次燃料調整弁７２が閉じているため缶体１０からの排ガスは二次燃料供給ライン７４へ逆流しにくい。

第１実施形態に係るボイラ１にて、起動時に空気Ａの供給を開始する前後の所定期間から行う逆流抑制制御は、一次燃料Ｆ１の供給を開始してバーナ１６の燃焼が安定するまで行う。そのため、バーナ１６の燃焼が安定すると、二次燃料Ｆ２の供給が開始され、二次燃料供給ライン７０、７４および再循環ライン２６における結露対策が不要となる。

第１実施形態に係るボイラ１にて、制御装置３０は、空気Ａの供給を開始してから二次燃料Ｆ２の供給を開始するまでの期間、または一次燃料Ｆ１及び二次燃料Ｆ２の供給を停止した所定時間あるいは停止した所定時間後から、再循環ライン２６から再循環ガス（気体）Ｇ０を供給する逆流抑制制御を行う。一次燃料Ｆ１及び二次燃料Ｆ２の供給を停止してから再循環ガスＧ０を再循環ライン２６に供給する逆流抑制制御を行うことで、缶体１０内の排ガスが二次燃料供給ライン７０、７４および再循環ライン２６に逆流するのを抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。図７は、第２実施形態に係るボイラの模式的な断面図である。なお、第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図７に示すように、第２実施形態に係るボイラ１Ａ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と、一次燃料供給部２２と、二次燃料供給部２４と、再循環ライン２６、１０１と、再循環ガス調整部２８、１０２と、制御装置３０とを有する。

第２実施形態では、再循環ラインとして、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内へ排気筒１８からの再循環ガスＧ０としての排ガスを導入する再循環ライン（第１経路）２６と、再循環ライン２６における再循環ガス調整部より上流側と送風機１２の吸込口１２ａとを接続してバーナ１６に再循環ガスＧ０としての排ガスを供給する再循環ライン（第２経路）１０１とが設けられる。そして、再循環ライン２６は、再循環ガス調整部２８が設けられ、再循環ライン１０１は、再循環ガス調整部（流量調整部）１０２が設けられる。ここで、再循環ガス調整部１０２は、開閉弁やダンパなどが望ましい。

そのため、ボイラボイラ１Ａの起動時や停止時、すなわち、一次燃料供給部２２が作動して缶体１０内に燃焼ガスを形成してから二次燃料供給部２４が作動するまでの期間、一次燃料供給部２２及び二次燃料供給部２４の作動が停止した後の期間、再循環ガス調整部２８を低回転で作動し、少量の再循環ガスＧ０を再循環ライン２６から二次燃料供給ライン７０、７４を通して缶体１０内に供給する。すると、缶体１０内の排ガスが二次燃料供給ライン７０、７４および再循環ライン２６へ流入（逆流）するのが抑制され、結露の発生が抑制される。

第２実施形態に係るボイラ１Ａは、再循環ラインとして、バーナ１６よりも下流側の缶体１０内へ排気筒１８からの再循環ガスＧ０を導入する再循環ライン（第１経路）２６と、排気筒１８と送風機１２の吸込口とを接続してバーナ１６に再循環ガスＧ０を供給する再循環ライン（第２経路）１０１とを設け、再循環ライン２６、１０１にそれぞれ再循環ガス調整部２８、１０２を設ける。このような構成であっても、二次燃料供給ライン７０、７４および再循環ライン２６へ排ガスの流入（逆流）が抑制され、結露の発生が抑制される。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。図８は、第３実施形態に係るボイラの模式的な断面図である。なお、第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図８に示すように、第３実施形態に係るボイラ１Ｂ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と、一次燃料供給部２２と、二次燃料供給部２４と、再循環ライン２６、１１１、１１２と、再循環ガス調整部２８、１１３、１１４と、制御装置３０とを有する。

第３実施形態では、再循環ラインとして、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、より具体的には二次燃料供給ライン７０、７４へ排気筒１８からの再循環ガスＧ０としての排ガスを導入する再循環ライン（第１経路）２６、１１１と、バーナ１６に再循環ガスＧ０としての排ガスを供給する再循環ライン（第２経路）２６、１１２とが設けられる。そして、再循環ライン１１１は、再循環ガス調整部１１３が設けられ、再循環ライン１１２は、再循環ガス調整部１１４が設けられる。ここで、再循環ガス調整部１１３、１１４は、開閉弁やダンパなどが望ましい。

そのため、ボイラ１Ｂの起動時や停止時、すなわち、一次燃料供給部２２が作動して缶体１０内に燃焼ガスを形成してから二次燃料供給部２４が作動するまでの期間、一次燃料供給部２２及び二次燃料供給部２４の作動が停止した後の期間、再循環ガス調整部２８を低回転で作動し、少量の再循環ガスＧ０を再循環ライン２６、１１１から二次燃料供給ライン７０、７４を通して缶体１０内に供給する。すると、缶体１０内の排ガスが二次燃料供給ライン７０、７４および再循環ライン２６へ流入（逆流）するのが抑制され、結露の発生が抑制される。

第３実施形態に係るボイラ１Ｂ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内へ排気筒１８からの再循環ガスＧ０としての排ガスを導入する再循環ライン（第１経路）２６、１１１と、バーナ１６に再循環ガスＧ０としての排ガスを供給する再循環ライン（第２経路）２６、１１２とを設ける。このような構成であっても、二次燃料供給ライン７０、７４および再循環ライン２６へ排ガスの流入（逆流）が抑制され、結露の発生が抑制される。

なお、上述した実施形態では、再循環ライン２６を二次燃料供給ライン７０に接続したが、接続位置はここに限るものではない。例えば、再循環ライン２６を缶体１０に直接接続してもよい。すなわち、二次燃料Ｆ２と再循環ガスＧ０は、混合されずに別々に缶体１０内に供給されることとなる。この場合、再循環ライン２６は、二次燃料供給部２４の二次燃料供給ライン７０、７４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、再循環ライン２６は、図示しない着火手段と二次燃料供給部２４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再循環ライン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を再循環ガス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、再循環ガスＧ０を二次燃料Ｆ２より上流側に供給することで、再循環ガス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。

１、１Ａ、１Ｂ…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、１０１，１１１、１１２…再循環ライン、２８、１０２，１１３，１１４…再循環ガス調整部、３０…制御装置、４０…本体部、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、７０、７４…二次燃料供給ライン、７２…二次燃料調整弁、８０…制御部、８４…空気制御部、８６…一次燃料制御部、８８…二次燃料制御部、９０…再循環ガス制御部、Ａ…空気、Ｆ１…一次燃料、Ｆ２…二次燃料、Ｆ１Ａ、Ｆ２Ａ…混合ガス、Ｇ０…再循環ガス、Ｓ…燃焼促進空間。

Claims (4)

1. 水管を有する缶体と、
   前記缶体に接続されるバーナと、
   前記バーナに一次燃料を供給できる一次燃料供給部と、
   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に二次燃料を供給する二次燃料供給部と、
   前記バーナに空気を供給できる送風機と、
   前記缶体に接続される排気筒と、
   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へ排ガスを前記排気筒から導入できる再循環ラインと、
   起動時に空気の供給を開始する前後から二次燃料の供給を開始するまでの期間、または二次燃料の供給を停止した所定時間あるいは停止した所定時間後から、前記再循環ラインから気体を供給する逆流抑制制御を行う制御部と、を有し、
   前記逆流抑制制御における前記気体の流量は、前記缶体内の排ガスが前記再循環ラインへ流入するのを抑制する量であるボイラ。
2. 起動時に空気の供給を開始する前後の所定時間から行う前記逆流抑制制御は、一次燃料の供給を開始して前記バーナの燃焼が安定するまで行う請求項１に記載のボイラ。
3. 前記制御部は、空気の供給を開始してから二次燃料の供給を開始するまでの期間、または一次燃料および二次燃料の供給を停止した所定時間あるいは停止した所定時間後から、前記再循環ラインから気体を供給する逆流抑制制御を行う請求項１または請求項２に記載のボイラ。
4. 前記再循環ラインは、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へ前記排気筒からの排ガスを導入する第１経路に加え、前記排気筒と前記送風機の吸込口とを接続して前記バーナに排ガスを供給する第２経路を有し、
   前記第２経路に排ガスの流量を調整できる流量調整部を有する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のボイラ。

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