JP2021050867A - Dust removal device of heat transfer pipe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排熱回収ボイラの伝熱管のダスト除去装置に関する。 The present invention relates to a dust removing device for a heat transfer tube of an exhaust heat recovery boiler.
一般に、ごみ焼却施設は、燃焼排ガスから熱エネルギーを回収する排熱回収ボイラを備えている。燃焼排ガス中には多量のダストが含まれている。このダストが排熱回収ボイラの伝熱管に付着するとボイラの熱回収率が低下する。このため、伝熱管に付着したダストを取り除く必要がある。従来から伝熱管に付着したダストを除去するためには、蒸気式又は圧力波式スートブロワが使用されている。最近では、バイブレータの振動により伝熱管に付着したダストを除去する方式が開発されている(例えば特許文献1〜特許文献4参照)。
Generally, waste incineration facilities are equipped with an exhaust heat recovery boiler that recovers heat energy from combustion exhaust gas. A large amount of dust is contained in the flue gas. When this dust adheres to the heat transfer tube of the exhaust heat recovery boiler, the heat recovery rate of the boiler decreases. Therefore, it is necessary to remove the dust adhering to the heat transfer tube. Conventionally, a steam type or pressure wave type soot blower has been used to remove dust adhering to a heat transfer tube. Recently, a method for removing dust adhering to a heat transfer tube by vibration of a vibrator has been developed (see, for example,
上記従来の蒸気式又は圧力波式スートブロワによる除去方式は、蒸気や圧力波がスートブロワ装置から放射状に広がるため、ピンポイントなダスト除去ができず、必要以上にダスト除去を行ってしまう。また、一度運転すると伝熱管に付着したダストをほぼ全て除去するため、付着ダスト量の変化が大きい。このため、スートブロワの運転前後ではボイラ内の蒸気やガス温度が大きく変動してしまい、安定しない。 In the conventional removal method using a steam type or pressure wave type soot blower, since steam and pressure waves spread radially from the soot blower device, pinpoint dust removal cannot be performed, and dust is removed more than necessary. Further, once the operation is performed, almost all the dust adhering to the heat transfer tube is removed, so that the amount of adhering dust changes greatly. Therefore, before and after the operation of the soot blower, the steam and gas temperatures in the boiler fluctuate greatly and are not stable.
そこで、本発明は、排熱回収ボイラの熱回収率の低下を抑制しつつ燃焼排ガスの温度を適切に制御可能なダスト除去装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a dust removing device capable of appropriately controlling the temperature of combustion exhaust gas while suppressing a decrease in the heat recovery rate of the exhaust heat recovery boiler.
上記の課題を解決するために、本発明のある態様に係る伝熱管のダスト除去装置は、ダストを含む燃焼排ガスから熱エネルギーを回収する排熱回収ボイラにおいて、伝熱管に付着したダストを除去するための装置であって、前記伝熱管に振動を与えることにより前記ダストを除去するように構成された振動子と、前記振動子の振動周波数を調整可能に構成された周波数調整器と、前記伝熱管の下流側の燃焼排ガスの温度を検出する温度検出器と、前記温度検出器により検出された前記燃焼排ガスの温度を予め設定された目標値に近づけるように、前記振動周波数を調整することにより前記伝熱管のダストの除去量を調整するように前記周波数調整器を制御する制御器と、を備える。 In order to solve the above problems, the heat transfer tube dust removing device according to an aspect of the present invention removes dust adhering to the heat transfer tube in an exhaust heat recovery boiler that recovers heat energy from combustion exhaust gas containing dust. A device for removing the dust by applying vibration to the heat transfer tube, a frequency adjuster configured to be able to adjust the vibration frequency of the vibrator, and the transmission. By adjusting the vibration frequency of the temperature detector that detects the temperature of the combustion exhaust gas on the downstream side of the heat tube and the temperature of the combustion exhaust gas detected by the temperature detector so as to approach a preset target value. A controller for controlling the frequency adjuster so as to adjust the amount of dust removed from the heat transfer tube is provided.
上記構成によれば、振動子により、排熱回収ボイラの伝熱管に振動を与えることにより伝熱管に付着したダストを除去することができるとともに、振動子の振動周波数を調整してダストの除去量を調整することにより、伝熱管の下流側の燃焼排ガスの温度を予め設定されている目標値に近づけることができる。これにより、排熱回収ボイラにおいて熱回収率の低下を抑制しつつ燃焼排ガスの温度を適切に制御することができる。 According to the above configuration, the vibrator can remove the dust adhering to the heat transfer tube by vibrating the heat transfer tube of the exhaust heat recovery boiler, and the vibration frequency of the vibrator can be adjusted to remove the dust. By adjusting, the temperature of the combustion exhaust gas on the downstream side of the heat transfer tube can be brought close to a preset target value. As a result, the temperature of the combustion exhaust gas can be appropriately controlled while suppressing a decrease in the heat recovery rate in the exhaust heat recovery boiler.
前記制御器は、前記温度検出器により検出された前記燃焼排ガスの温度が前記目標値よりも高い場合には、前記振動周波数を大きくして前記ダストの除去量を増加させ、前記温度検出器により検出された前記燃焼排ガスの温度が前記目標値よりも低い場合には、前記振動周波数を小さくして前記ダストの除去量を減少させるように前記周波数調整器を制御してもよい。 When the temperature of the combustion exhaust gas detected by the temperature detector is higher than the target value, the controller increases the vibration frequency to increase the amount of dust removed by the temperature detector. When the detected temperature of the combustion exhaust gas is lower than the target value, the frequency adjuster may be controlled so as to reduce the vibration frequency and reduce the amount of dust removed.
上記構成によれば、伝熱管の下流側の燃焼排ガスの温度が目標値よりも高い場合には、振動周波数を大きくして伝熱管に付着したダストの除去量を増加させる。その結果、排熱回収ボイラの熱回収率が上昇し燃焼排ガスの温度を低下させることができる。また、伝熱管の下流側の燃焼排ガスの温度が目標値よりも低い場合には、振動周波数を小さくして伝熱管に付着したダストの除去量を減少させる。その結果、燃焼排ガスの温度を上昇させることができる。 According to the above configuration, when the temperature of the combustion exhaust gas on the downstream side of the heat transfer tube is higher than the target value, the vibration frequency is increased to increase the amount of dust adhering to the heat transfer tube. As a result, the heat recovery rate of the exhaust heat recovery boiler can be increased and the temperature of the combustion exhaust gas can be lowered. When the temperature of the combustion exhaust gas on the downstream side of the heat transfer tube is lower than the target value, the vibration frequency is reduced to reduce the amount of dust adhering to the heat transfer tube. As a result, the temperature of the combustion exhaust gas can be raised.
前記排熱回収ボイラは、蒸発器と、過熱器と、節炭器と、を備え、前記燃焼排ガスの煙道において、前記蒸発器の伝熱管、前記過熱器の伝熱管、及び、前記節炭器の伝熱管が、当該燃焼排ガスの上流から下流に向かって配置され、前記温度検出器は、各伝熱管の下流側の燃焼排ガスの温度をそれぞれ検出するように構成され、前記制御器は、各伝熱管の下流側の燃焼排ガスの温度の優先順位を予め設定し、優先順位の高い燃焼排ガスから順に、前記温度検出器により検出された燃焼排ガスの温度を予め設定された目標値に近づけるように、前記振動周波数を調整することにより前記伝熱管のダストの除去量を調整するように前記周波数調整器を制御してもよい。 The exhaust heat recovery boiler includes an evaporator, a superheater, and an economizer, and in the flue gas of the combustion exhaust gas, the heat transfer tube of the evaporator, the heat transfer tube of the superheater, and the economizer. The heat transfer tubes of the economizer are arranged from the upstream to the downstream of the combustion exhaust gas, the temperature detector is configured to detect the temperature of the combustion exhaust gas on the downstream side of each heat transfer tube, and the controller is configured. The priority of the temperature of the combustion exhaust gas on the downstream side of each heat transfer tube is set in advance, and the temperature of the combustion exhaust gas detected by the temperature detector is brought closer to the preset target value in order from the combustion exhaust gas having the highest priority. In addition, the frequency adjuster may be controlled so as to adjust the amount of dust removed from the heat transfer tube by adjusting the vibration frequency.
上記構成によれば、燃焼排ガスの煙道において配置された排熱回収ボイラの各伝熱管の下流側の燃焼排ガスの温度を、優先順位の高い燃焼排ガスから順に温度制御することができる。これにより、排熱回収ボイラを好適に運転することができる。 According to the above configuration, the temperature of the combustion exhaust gas on the downstream side of each heat transfer tube of the exhaust heat recovery boiler arranged in the flue of the combustion exhaust gas can be controlled in order from the combustion exhaust gas having the highest priority. As a result, the exhaust heat recovery boiler can be suitably operated.
尚、前記優先順位の最も高い燃焼排ガスは、前記節炭器の伝熱管の下流側の燃焼排ガスであってもよい。排熱回収ボイラでは、過熱器により過熱された蒸気は、過熱器の伝熱管からタービンに送られる一方で、熱回収後の燃焼排ガスは後段のガス処理施設に送られる。上記構成によれば、優先順位の最も高い燃焼排ガスとして、排熱回収ボイラの燃焼排ガスの煙道において最も下流の燃焼排ガスの温度を優先的に制御することにより、後段のガス処理施設(例えば集塵装置)の温度仕様に適合させることができる。 The combustion exhaust gas having the highest priority may be the combustion exhaust gas on the downstream side of the heat transfer tube of the economizer. In the exhaust heat recovery boiler, the steam superheated by the superheater is sent to the turbine from the heat transfer tube of the superheater, while the combustion exhaust gas after heat recovery is sent to the gas treatment facility in the subsequent stage. According to the above configuration, as the combustion exhaust gas having the highest priority, the temperature of the combustion exhaust gas most downstream in the flue of the combustion exhaust gas of the exhaust heat recovery boiler is preferentially controlled, so that the gas treatment facility at the subsequent stage (for example, the collection). It can be adapted to the temperature specifications of the dust device).
前記伝熱管は、直管部及び折り返し部を有し、前記直管部及び前記折り返し部が平面内で蛇行状に延在するように交互に配置され、且つ、前記伝熱管の平面は、前記燃焼排ガスの流れと平行であり、前記振動子は、棒状に構成された棒状振動子であり、前記棒状振動子は、前記伝熱管の平面において隣接する直管部の間を貫くように挿入され、前記棒状振動子は、隣接する直管部の少なくとも一方に接触してもよい。 The heat transfer tube has a straight tube portion and a folded portion, and the straight tube portion and the folded portion are alternately arranged so as to extend in a meandering manner in a plane, and the plane of the heat transfer tube is the said. Parallel to the flow of combustion exhaust gas, the oscillator is a rod-shaped oscillator configured in a rod shape, and the rod-shaped oscillator is inserted so as to penetrate between adjacent straight pipe portions in the plane of the heat transfer tube. , The rod-shaped oscillator may be in contact with at least one of adjacent straight pipe portions.
上記構成によれば、伝熱管の平面が燃焼排ガスの流れと平行であり、棒状振動子が、伝熱管の平面において隣接する直管部の間を貫くように挿入され、棒状振動子は、隣接する直管部の少なくとも一方に接触するので、振動子の振動が伝熱管に伝わり易くなる。 According to the above configuration, the plane of the heat transfer tube is parallel to the flow of the combustion exhaust gas, the rod-shaped oscillator is inserted so as to penetrate between the adjacent straight pipe portions in the plane of the heat transfer tube, and the rod-shaped oscillator is adjacent. Since it comes into contact with at least one of the straight pipe portions, the vibration of the oscillator is easily transmitted to the heat transfer tube.
本発明によれば、排熱回収ボイラの熱回収率の低下を抑制しつつ燃焼排ガスの温度を適切に制御可能なダスト除去装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a dust removing device capable of appropriately controlling the temperature of combustion exhaust gas while suppressing a decrease in the heat recovery rate of the exhaust heat recovery boiler.
本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。また、図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を模式的に示したもので、形状及び寸法比等については正確な表示ではない場合がある。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, the same or corresponding elements will be designated by the same reference numerals throughout the drawings, and duplicate description will be omitted. Further, in order to make the drawings easier to understand, each component is schematically shown, and the shape, dimensional ratio, and the like may not be accurately displayed.
図1は、本発明の一実施形態に係る排熱回収ボイラを備えるごみ焼却システムの構成の一例を示す概略図である。図1に示すように、ごみ焼却システム100は、燃焼炉1と、排熱回収ボイラ(以下、単に「ボイラ」という)2と、を備える。燃焼炉1は、ストーカ式ごみ焼却炉である。燃焼炉1の炉内には、一次燃焼室21と、一次燃焼室21に続く二次燃焼室22とが設けられている。二次燃焼室22は煙道でもある。燃焼炉1は、ごみを炉内に供給する投入ホッパ31と、ごみを炉内の一次燃焼室21へ送り出す給じん装置32と、一次燃焼室21内においてごみを移動させるストーカ式搬送装置33とを備える。ストーカ式搬送装置33は、乾燥ストーカ33a、燃焼ストーカ33b、及び後燃焼ストーカ33cを有する。後燃焼ストーカ33cの下流側には、灰排出口34が設けられている。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of the configuration of a waste incineration system including an exhaust heat recovery boiler according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
一次燃焼室21には、ストーカ式搬送装置33の各ストーカ33a,33b,33cを通じてその下方から一次空気51が供給される。一次燃焼室21の天井から一次燃焼室21内へ向けて、二次空気52が供給される。
The
上記構成の燃焼炉1では、投入ホッパ31から一次燃焼室21の入口に投入されたごみが、給じん装置32によって乾燥ストーカ33a上へ押し出される。ごみは、乾燥ストーカ33aで搬送されるうちに乾燥して着火点近傍まで加熱される。乾燥したごみは、燃焼ストーカ33bで搬送されるうちに着火し、着火したごみの一部は熱分解して、可燃性の熱分解ガスを発生する。この熱分解ガスは、一次空気51に同伴して一次燃焼室21の上部へ移動して、二次空気52と共に燃焼する。着火したごみの残部は後燃焼ストーカ33cで搬送されるうちに燃焼し、燃焼後に残った焼却灰は灰排出口34から排出され、図示しない灰処理設備へ送られる。一次燃焼室21の燃焼排ガスは、一次燃焼室21の天井部分から吹き出す二次空気52と混合され、二次燃焼室22で完全燃焼する。
In the
ボイラ2は、二次燃焼室(煙道)22と連続された煙道23において、煙道23を流れる燃焼排ガスから熱エネルギーを回収するように構成されている。ボイラ2は、蒸発器と、過熱器と、節炭器と、ドラムとを備える自然循環ボイラである。自然循環ボイラは公知であるので詳細な説明は省略する。煙道23内には、ボイラ2の蒸発器の伝熱管25、過熱器の伝熱管26、及び、節炭器の伝熱管27が、燃焼排ガスの上流から下流に向かって配置されている。煙道23内には、燃焼排ガスの温度を監視するために温度センサ36,37,38が設けられている。温度センサ36は、伝熱管25の下流側に設けられ、過熱器の入口付近の燃焼排ガスの温度を検出する。温度センサ37は、伝熱管26の下流側に設けられ、過熱器の出口付近の燃焼排ガスの温度を検出する。温度センサ38は、伝熱管27の下流側に設けられ、ボイラ2の出口付近の燃焼排ガスの温度を検出する。尚、本明細書において、「上流側」または「下流側」とは、燃焼排ガスの流れの向きに基づいて位置関係を表現するための用語である。
The
煙道22および23の壁にはボイラドラム24と接続された水管が張り巡らされている。また、ボイラドラム24は、煙道23に設置された伝熱管25,26,27と接続されている。伝熱管25,26,27を通じて燃焼排ガスの熱を回収することにより過熱された蒸気は、発電設備へ送られて発電に利用される。発電設備は、発電機85及びそれを駆動する蒸気タービン84を含み、ボイラ2から送られた蒸気によって蒸気タービン84が回転する。
Water pipes connected to the
ボイラ2を通過した燃焼排ガスは、煙道23と接続された排気ライン8へ排出される。排気ライン8には、集塵器81や誘引通風機82などが設けられている。ボイラ2から出た燃焼排ガスは、集塵器81でダストが分離された後、煙突83から大気へ排出される。
The combustion exhaust gas that has passed through the
燃焼排ガスに含まれているダストが伝熱管25,26,27に大量に付着するとボイラ2の熱回収率が低下する。そこで、本実施形態のボイラ2は、伝熱管25,26,27に付着したダストを除去するためのダスト除去装置10を備える。
If a large amount of dust contained in the combustion exhaust gas adheres to the
図2は、ダスト除去装置10の構成を示すブロック図である。図2に示すように、ダスト除去装置10は、伝熱管25,26,27に周期的な振動を与えることによりダストを除去するように構成された振動子12と、伝熱管25,26,27の下流側の燃焼排ガスの温度を検出する温度センサ36,37,38(図1参照)と、温度センサ36,37,38により検出された燃焼排ガスの温度に基づいて、振動によるダストの除去量を制御する処理装置11を備える。振動子12は、伝熱管25,26,27の各々に対して少なくとも一つ配置される。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
処理装置11は、振動子12の振動周波数を調整可能に構成された周波数調整器14と、温度センサ36,37,38により検出された燃焼排ガスの温度を、予め設定された目標値に近づけるように周波数調整器14を制御することにより伝熱管25,26,27のダストの除去量を調整する制御器13と、を備える。本実施形態では、周波数調整器14は、制御器13からの指令に従って、振動子12の振動周波数を大きくしたり、小さくしたりする。その他、振動子12の基準周波数f0を例えば220Hz〜280Hzの範囲で設定し、振動子12の振動周波数を基準周波数f0に対して大きくしたり、小さくしたりしてもよい。制御器13は、CPUやMPUなどのプロセッサであり、揮発性及び不揮発性のメモリ15に格納された各種プログラムやデータを読み出して実行することで、ダスト除去装置10の機能を実現する処理を行う。
The
図3は、伝熱管25、26、27及び振動子12の具体的な構成の一例を示す図である。図3に示すように、煙道23には、燃焼排ガスの上流から下流に向かって、ボイラ2の伝熱管25、伝熱管26及び伝熱管27が配置されている。伝熱管25、26、27の各々は、直管部及び折り返し部を有し、直管部及び折り返し部が平面内で蛇行状に延在するように交互に配置されている。図3では、直管部の長手方向はY軸に平行であり、各伝熱管の平面はY−Z平面に平行である。各伝熱管の平面は燃焼排ガスの流れ(図3の矢印方向)と平行である。伝熱管25にはボイラドラム24と接続された水管から水が流れ込み、管内で水が蒸気となってボイラドラム24に戻る。伝熱管26には、ボイラドラム24で分離された乾き飽和蒸気が流れ込み、管内で乾き飽和蒸気が高温の過熱蒸気となって蒸気タービン84へ送られる。伝熱管27には、給水ポンプ(図1参照)から水が流れ込み、管内で給水が加熱され、加熱された水がボイラドラム24へ送られる。伝熱管25,26,27を通じて燃焼排ガスの熱が回収される。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a specific configuration of the
上述したように、燃焼排ガス中に含まれているダストが伝熱管25,26,27に付着するとボイラ2の熱回収率が低下する。そこで、伝熱管25,26,27の各々には伝熱管25,26,27に付着したダストを取り除くための振動子12が配置されている。伝熱管25には、伝熱管25の平面(図3のY−Z平面に平行な平面)において隣接する直管部に接触するように4つの振動子12が配置されている。伝熱管26には、伝熱管26の平面において隣接する直管部に接触するように12つの振動子12が配置されている。伝熱管27には、伝熱管27の平面において隣接する直管部に接触するように12つの振動子12が配置されている。
As described above, when the dust contained in the combustion exhaust gas adheres to the
振動子12は、棒状に構成された棒状振動子である。各振動子12は、伝熱管25、26、27の平面(図3のY−Z平面に平行な平面)において隣接する直管部の間を貫くように挿入される。図3では、振動子12は、伝熱管25,26,27の平面において、上下に隣接する直管部の双方に接触しているが、振動子12は、上下に隣接する直管部の一方(例えば下側の直管部)のみに接触してもよい。
The
図4は、図3の伝熱管26をIV-IV方向から見た断面図である。図4に示すように、伝熱管26は、配列方向(図4のX軸に平行な方向)に8つ並べられている。振動子12は、伝熱管26の8つの平面(Y−Z平面に平行な平面)の各々において隣接する直管部に接触しつつ伝熱管26の8つの平面を貫くように挿入される。その他の伝熱管25、27も、同様に、配列方向(X軸に平行な方向)に8つ並べられている。振動子12は、その他の伝熱管25、27の8つの平面(Y−Z平面に平行な平面)の各々において隣接する直管部に接触しつつ、これらの伝熱管25、27の8つの平面を貫くように挿入される。これにより、振動子12の振動が伝熱管25、26、27に伝わり易くなる。伝熱管25,26,27に付着したダストを効果的に除去することができる。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
ところで、振動子12の振動により伝熱管25、26、27のダストが一方的に除去されると、ボイラ2内の蒸気やガス温度が大きく変動してしまい、安定しない。このため、ボイラ2の燃焼室の温度を望ましい温度に設定し、これを維持する必要がある。図5は、ボイラ2の燃焼排ガスの設定温度の一例を示すグラフである。図5に示すように、ボイラ2の過熱器の入口付近(図1の伝熱管25の下流側)のガスの温度(目標値)t1は500℃から700℃に設定される。ボイラ2の過熱器の出口付近(図1の伝熱管26の下流側)の温度(目標値)t2は300℃から500℃に設定される。ボイラ2の出口付近(図1の伝熱管27の下流側)の温度(目標値)t3は100℃から300℃に設定される。
By the way, if the dust of the
ボイラ2により熱回収された後の燃焼排ガスは、排気ライン8を通じて排出され、後段の集塵器81(バグフィルタ)で処理される(図1参照)。ボイラ2の出口付近のガスの温度が集塵器81で対応可能な温度よりも高いと、温度を下げるための減温塔等の追加の設備が必要になる。また、ガスの温度が低すぎると低温腐食が発生する。このため、ボイラ2の出口付近のガスの温度を集塵器81で対応可能な温度に維持する必要がある。そこで、本実施形態では、ボイラ2の出口付近の燃焼排ガスの温度(目標値t3)の優先順位を最も高く(Aランク)設定している。また、ボイラ2の過熱器の入口付近には、燃焼室で完全燃焼した高温の燃焼排ガスが流れ込むが、ボイラ2の過熱器の温度は高くなり過ぎると高温腐食が発生する。そこで、過熱器の入口付近の燃焼排ガスの温度(目標値t1)の優先順位を2番目(Bランク)に設定している。ここでは、過熱器の出口付近の燃焼排ガスの温度(目標値t2)の優先順位を3番目(Cランク)に設定している。尚、これらの燃焼排ガスの温度の目標値(t1、t2、t3)、及び、それらの優先順位は、ダスト除去装置10の動作に先立って、予め、メモリ15(図2参照)に記憶される。
The combustion exhaust gas after the heat is recovered by the
次に、ダスト除去装置10の動作について図6のフローチャートを用いて説明する。ダスト除去装置10は、1日のうち設定された所定時間ごと(例えば数時間に1回)に動作するように設定されてもよいし、予め設定した温度を超えた場合に動作するようにしてもよいし、24時間連続運転してもよい。
Next, the operation of the
ダスト除去装置10は、優先順位の高い燃焼排ガスから順に、振動による伝熱管のダストの除去量を制御する。まず、制御器13(図2参照)は、優先順位の最も高いボイラ2の出口付近(伝熱管27の下流側)の燃焼排ガスの温度の検出値を温度センサ38から受信する(図6のステップS1)。制御器13は、温度センサ38により検出された燃焼排ガスの温度が、予め設定された目標値t3の範囲内(100℃から300℃)にあるか否かを判定する(図6のステップS2)。
The
制御器13は、温度センサ38により検出された燃焼排ガスの温度が目標値t3の範囲内にない場合(図6のステップS2でNO)には、伝熱管27に配置された振動子12(図3参照)の振動周波数を調整することにより伝熱管27のダストの除去量を調整するように周波数調整器14を制御する(図6のステップS3)。具体的には、制御器13は、温度センサ38により検出された燃焼排ガスの温度が目標値t3の範囲(100℃から300℃)よりも高い場合には、伝熱管27に配置された振動子12(図3参照)の振動周波数fを大きくなるように周波数調整器14に指令を送信する。これにより、伝熱管27に配置された振動子12の振動周波数fが大きくなり、伝熱管27に付着したダストの除去量が増加する。その結果、ボイラ2の熱回収率が上昇し燃焼排ガスの温度を低下させることができる。ここで伝熱管27に配置された振動子12の振動周波数fを大きくした場合であっても、燃焼排ガスの温度が目標値t3まで低下しない場合には、伝熱管27の更に上流の伝熱管26及び/又は伝熱管25に配置された振動子12の振動周波数fを大きくしてもよい。
一方、制御器13は、温度センサ38により検出された燃焼排ガスの温度が目標値t3の範囲(100℃から300℃)よりも低い場合には、振動周波数fを小さくなるように周波数調整器14を制御する。これにより、伝熱管27に配置された振動子12の振動周波数fが小さくなり、伝熱管27に付着したダストの除去量が減少する。その結果、燃焼排ガスの温度を上昇させることができる。ここで伝熱管27に配置された振動子12の振動周波数fを小さくした場合であっても、燃焼排ガスの温度が目標値t3の範囲まで上昇しない場合には、伝熱管27の更に上流の伝熱管26及び/又は伝熱管25に配置された振動子12の振動周波数fを小さくしてもよい。これにより、ガスの温度をボイラ2の後段の集塵器81(バグフィルタ)で対応可能な温度に制御することができる。
On the other hand, the
次に、制御器13は、温度センサ38により検出された燃焼排ガスの温度が、目標値t3の範囲内(100℃から300℃)にある場合(図6のステップS2でYES)には、2番目の優先順位の過熱器の入口付近の燃焼排ガスの温度の検出値を温度センサ36から受信する(図6のステップS4)。制御器13は、温度センサ36により検出された燃焼排ガスの温度が予め設定された目標値t1の範囲内(500℃から700℃)にあるか否かを判定する(図6のステップS5)。制御器13は、温度センサ36により検出された燃焼排ガスの温度が、目標値t1の範囲内(500℃から700℃)にない場合(図6のステップS5でNO)には、上記ステップS3と同様に、伝熱管25に配置された振動子12(図3参照)の振動周波数を調整することにより伝熱管25のダストの除去量を調整するように周波数調整器14を制御する(図6のステップS6)。
Next, the
次に、制御器13は、温度センサ36により検出された燃焼排ガスの温度が、目標値t1の範囲内(500℃から700℃)にある場合(図6のステップS5でYES)には、3番目の優先順位の過熱器の出口付近の燃焼排ガスの温度の検出値を温度センサ37から受信する(図6のステップS7)。制御器13は、温度センサ37により検出された燃焼排ガスの温度が、予め設定された目標値t2の範囲内(300℃から500℃)にあるか否かを判定する(図6のステップS8)。制御器13は、温度センサ37により検出された燃焼排ガスの温度が、目標値t2の範囲内(300℃から500℃)にない場合(図6のステップS8でNO)には、上記ステップS3又はS6と同様に、伝熱管26に配置された振動子12(図3参照)の振動周波数を調整することにより伝熱管26のダストの除去量を調整するように周波数調整器14を制御する(図6のステップS9)。
Next, the
本実施形態によれば、振動子12により、ボイラ2の伝熱管25,26,27に振動を与えることにより伝熱管25,26,27に付着したダストを除去することができるとともに、振動子12の振動周波数fを調整してダストの除去量を調整することにより、伝熱管25,26,27の下流側の燃焼排ガスの温度を予め設定されている目標値に近づけることができる。これにより、排熱回収ボイラにおいて熱回収率の低下を抑制しつつ燃焼排ガスの温度を適切に制御することができる。
According to the present embodiment, the
また、本実施形態では、燃焼排ガスの温度の目標値(t1,t2,t3)は、温度の値ではなく、一定の温度の範囲(500℃から700℃,300℃から500℃,100℃から300℃)で設定しているので、燃焼排ガスの温度を目標値に近づけ易くなる。 Further, in the present embodiment, the target values (t 1 , t 2 , t 3 ) of the temperature of the combustion exhaust gas are not the temperature values, but a constant temperature range (500 ° C to 700 ° C, 300 ° C to 500 ° C, Since it is set at 100 ° C to 300 ° C), it becomes easy to bring the temperature of the combustion exhaust gas closer to the target value.
尚、本実施形態では、伝熱管25,26,27のそれぞれの下流側の燃焼排ガスの3か所の温度の優先順位を設定し、優先順位に従って、それぞれの燃焼排ガスの温度が目標値になるように制御したが、優先順位を設定することなく、それぞれ独立に燃焼排ガスの温度を目標値になるように制御してもよい。
In this embodiment, the priorities of the temperatures of the combustion exhaust gases on the downstream sides of the
また、本実施形態では、伝熱管25,26,27のそれぞれの下流側の燃焼排ガスの3か所の温度が目標値になるようにダスト除去量を調整したが、伝熱管25,26,27のうち少なくとも一の伝熱管の下流側の燃焼排ガスの温度が目標値になるようにダスト除去量を調整してもよいし、4つ以上の伝熱管のそれぞれの下流側の燃焼排ガスの温度が目標値になるようにダスト除去量を調整してもよい。
Further, in the present embodiment, the amount of dust removed is adjusted so that the temperatures of the three points of the combustion exhaust gas on the downstream side of the
尚、振動周波数fの基準周波数f0を設定する場合には、基準周波数f0対する調整量(増加又は減少)は、予め設定した一定値でもよいし、測定温度と目標値との偏差に応じて変化させてもよい(例えば偏差が大きければ調整量を大きくし、偏差が小さければ調整量を小さくする)。 When the reference frequency f 0 of the vibration frequency f is set, the adjustment amount (increase or decrease) with respect to the reference frequency f 0 may be a preset constant value or depends on the deviation between the measurement temperature and the target value. (For example, if the deviation is large, the adjustment amount is large, and if the deviation is small, the adjustment amount is small).
また、振動子12の基準周波数f0は、220Hz〜280Hzの範囲で設定されてもよいし、比較的高い周波数の範囲(例えば1kHz〜10kHz)で設定されてもよい。その他、伝熱管の固有振動数を利用して、共振を発生させることによりダストを除去するようにしてもよい。共振を利用する場合、振動周波数fが共振周波数fcに一致する場合に最もエネルギーが高くなるので、ダストの除去量が最も多い。そこで、基準周波数f0は共振周波数fcよりも小さい(又は大きい)値に設定し、ダストの除去量を増加する場合は、振動周波数fを大きく(又は小さく)して共振周波数fcに近ずけ、ダストの除去量を減少させる場合は、振動周波数fを小さく(又は大きく)して共振周波数fcから遠ざける。共振を利用することにより、少ないエネルギーで伝熱管に付着したダストを除去することができる。
Further, the reference frequency f 0 of the
尚、本実施形態のダスト除去装置10は、自然循環ボイラの伝熱管を対象としたが、蒸発器と、過熱器と、節炭器と、を備えたボイラであれば、強制循環ボイラの伝熱管でもよいし、貫流ボイラの伝熱管でもよい。
The
また、本実施形態のボイラは、ごみ焼却システム100に設置されたが、セメント焼成プラント、製鉄所、金属精錬所、化学工場、地熱発電所等、高温の燃焼排ガスが発生するその他の施設に設置されてもよい。
Further, although the boiler of the present embodiment is installed in the
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。 From the above description, many improvements and other embodiments of the present invention will be apparent to those skilled in the art. Therefore, the above description should be construed as an example only and is provided for the purpose of teaching those skilled in the art the best aspects of carrying out the present invention. The details of its structure and / or function can be substantially changed without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、ごみ焼却施設に設置された排熱回収ボイラに有用である。 The present invention is useful for a waste heat recovery boiler installed in a waste incineration facility.
1 燃焼炉
2 排熱回収ボイラ
8 排気ライン
10 ダスト除去装置
11 制御装置
12 振動子
13 制御器
14 周波数調整器
15 メモリ
21 一次燃焼室
22 二次燃焼室
23 煙道
24 ボイラドラム
25 伝熱管(蒸発器)
26 伝熱管(過熱器)
27 伝熱管(節炭器)
31 投入ホッパ
32 給じん装置
33 ストーカ式搬送装置
33a,33b,33c ストーカ
34 灰排出口
36,37,38 温度センサ
40 給水ポンプ
51 一次空気
52 二次空気
81 集塵器
82 誘引通風機
83 煙突
84 蒸気タービン
85 発電機
100 ゴミ焼却システム
f 振動周波数
f0 基準周波数
fc 共振周波数
1
26 Heat transfer tube (superheater)
27 Heat transfer tube (economizer)
31
Claims (5)
前記伝熱管に振動を与えることにより前記ダストを除去するように構成された振動子と、
前記振動子の振動周波数を調整可能に構成された周波数調整器と、
前記伝熱管の下流側の燃焼排ガスの温度を検出する温度検出器と、
前記温度検出器により検出された前記燃焼排ガスの温度を予め設定された目標値に近づけるように、前記振動周波数を調整することにより前記伝熱管のダストの除去量を調整するように前記周波数調整器を制御する制御器と、
を備える、伝熱管のダスト除去装置。 A device for removing dust adhering to heat transfer tubes in an exhaust heat recovery boiler that recovers heat energy from combustion exhaust gas containing dust.
An oscillator configured to remove the dust by vibrating the heat transfer tube,
A frequency adjuster configured to be able to adjust the vibration frequency of the oscillator,
A temperature detector that detects the temperature of the combustion exhaust gas on the downstream side of the heat transfer tube, and
The frequency adjuster adjusts the amount of dust removed from the heat transfer tube by adjusting the vibration frequency so that the temperature of the combustion exhaust gas detected by the temperature detector approaches a preset target value. And the controller that controls
A heat transfer tube dust remover.
前記温度検出器により検出された前記燃焼排ガスの温度が前記目標値よりも高い場合には、前記振動周波数を大きくして前記ダストの除去量を増加させ、
前記温度検出器により検出された前記燃焼排ガスの温度が前記目標値よりも低い場合には、前記振動周波数を小さくして前記ダストの除去量を減少させるように前記周波数調整器を制御する、請求項1に記載の伝熱管のダスト除去装置。 The controller
When the temperature of the combustion exhaust gas detected by the temperature detector is higher than the target value, the vibration frequency is increased to increase the amount of dust removed.
When the temperature of the combustion exhaust gas detected by the temperature detector is lower than the target value, the frequency regulator is controlled so as to reduce the vibration frequency and reduce the amount of dust removed. Item 2. The heat transfer tube dust removing device according to item 1.
前記燃焼排ガスの煙道において、前記蒸発器の伝熱管、前記過熱器の伝熱管、及び、前記節炭器の伝熱管が、当該燃焼排ガスの上流から下流に向かって配置され、
前記温度検出器は、各伝熱管の下流側の燃焼排ガスの温度をそれぞれ検出するように構成され、
前記制御器は、各伝熱管の下流側の燃焼排ガスの温度の優先順位を予め設定し、優先順位の高い燃焼排ガスから順に、前記温度検出器により検出された燃焼排ガスの温度を予め設定された目標値に近づけるように、前記振動周波数を調整することにより前記伝熱管のダストの除去量を調整するように前記周波数調整器を制御する、請求項1又は2に記載の伝熱管のダスト除去装置。 The exhaust heat recovery boiler includes an evaporator, a superheater, and an economizer.
In the flue of the combustion exhaust gas, the heat transfer tube of the evaporator, the heat transfer tube of the superheater, and the heat transfer tube of the economizer are arranged from the upstream to the downstream of the combustion exhaust gas.
The temperature detector is configured to detect the temperature of the combustion exhaust gas on the downstream side of each heat transfer tube.
The controller presets the priority of the temperature of the combustion exhaust gas on the downstream side of each heat transfer tube, and presets the temperature of the combustion exhaust gas detected by the temperature detector in order from the combustion exhaust gas having the highest priority. The dust removing device for a heat transfer tube according to claim 1 or 2, wherein the frequency adjuster is controlled so as to adjust the amount of dust removed from the heat transfer tube by adjusting the vibration frequency so as to approach a target value. ..
直管部及び折り返し部を有し、前記直管部及び前記折り返し部が平面内で蛇行状に延在するように交互に配置され、且つ、前記伝熱管の平面は、前記燃焼排ガスの流れと平行であり、
前記振動子は、棒状に構成された棒状振動子であり、前記棒状振動子は、前記伝熱管の平面において隣接する直管部の間を貫くように挿入され、前記棒状振動子は、隣接する直管部の少なくとも一方に接触する、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の伝熱管のダスト除去装置。
The heat transfer tube is
It has a straight pipe portion and a folded portion, and the straight pipe portion and the folded portion are alternately arranged so as to extend in a meandering manner in a plane, and the plane of the heat transfer tube is aligned with the flow of the combustion exhaust gas. Parallel and
The oscillator is a rod-shaped oscillator configured in a rod shape, and the rod-shaped oscillator is inserted so as to penetrate between adjacent straight tube portions in the plane of the heat transfer tube, and the rod-shaped oscillators are adjacent to each other. The dust removing device for a heat transfer tube according to any one of claims 1 to 4, which is in contact with at least one of the straight pipe portions.
Priority Applications (1)
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JP2019174221A JP2021050867A (en) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | Dust removal device of heat transfer pipe |
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