JP2023072285A - Combustion equipment - Google Patents

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  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Abstract

To provide combustion equipment which can receive control optimum for stable combustion and reduction of NOx, regardless of change in fuel property.SOLUTION: Combustion equipment comprises: a gas burner ejecting gaseous fuel to a furnace; an air introduction line for introducing external air for combustion to the gas burner; an air blower disposed in the air introduction line and delivering the external air to the gas burner; an exhaust gas line guiding an exhaust gas of the furnace to the external; an exhaust gas circulation line branched from the exhaust gas line and guiding a part of the exhaust gas to the air introduction line as a circulation gas; a circulation gas adjustment portion disposed in the exhaust gas circulation line and adjusting a flow rate of the circulation gas to the air introduction line; an inlet oxygen concentration detection portion detecting oxygen concentration of mixed gas of the external air and the circulation gas at an inlet of the furnace; and a control device controlling the circulation gas adjustment portion on the basis of the oxygen concentration detected by the inlet oxygen concentration detection portion.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、燃焼設備に関する。 The present disclosure relates to combustion equipment.

例えば、特許文献1には、炉内圧の変化等により燃焼空気量が変化した場合でも、安定した排気再循環燃焼を実現し、低NOx性能を実現することが可能なボイラ装置が示されている。 For example, Patent Literature 1 discloses a boiler apparatus capable of achieving stable exhaust gas recirculation combustion and low NOx performance even when the amount of combustion air changes due to changes in furnace pressure. .

そして、特許文献1には、ボイラ本体に燃焼用空気を供給する給気路と、給気路を流れる燃焼用空気流量を検知するエア差圧センサと、排気路を流通する排ガスの一部を給気路に設けられた送風機に循環させる排気再循環路と、排気再循環路に設けられ排気再循環流量を調整する排気再循環量調整部としてのダンパと、ダンパをエア差圧センサによって検知された燃焼用空気流量に対応する信号に基づいて制御する制御部と、を備えることが示されている。 Patent Document 1 describes an air supply passage that supplies combustion air to the boiler main body, an air differential pressure sensor that detects the flow rate of combustion air flowing through the air supply passage, and a part of exhaust gas that flows through the exhaust passage. An exhaust gas recirculation path that circulates through the blower provided in the air supply path, a damper that is provided in the exhaust gas recirculation path and serves as an exhaust gas recirculation amount adjustment unit that adjusts the exhaust gas recirculation flow rate, and the damper is detected by an air differential pressure sensor. and a controller for controlling based on a signal corresponding to the calculated combustion air flow rate.

特開2020-118359号公報JP 2020-118359 A

前述のように、特許文献1には、火炉に導入される燃焼用空気流量に対応する信号に基づいて排気再循環量を制御するものである。 As described above, in Patent Document 1, the amount of exhaust gas recirculation is controlled based on a signal corresponding to the combustion air flow rate introduced into the furnace.

しかし、燃料毎に安定した燃焼に必要な燃焼用空気中の酸素濃度には、各々下限値があるため、燃焼用空気流量の検出値に基づいて排気再循環量を制御すると、燃料性状(燃料の種類、燃料成分、水素含有ガス燃料における水素含有率等)の違いによっては、火炉へ適切な酸素濃度が供給されず、燃焼状態が不安定になる虞れがある。 However, since there is a lower limit for the oxygen concentration in the combustion air required for stable combustion for each fuel, if the amount of exhaust gas recirculation is controlled based on the detected value of the combustion air flow rate, the fuel property (fuel type of fuel, fuel composition, hydrogen content in the hydrogen-containing gaseous fuel, etc.), there is a risk that an appropriate oxygen concentration will not be supplied to the furnace and the combustion state will become unstable.

また、燃焼で発生するNOx低減のために排ガスの一部を燃焼用空気に再循環しているが、環境面重視からNOxの低減効果を十分に発揮させるために排気再循環量を増加した場合には、火炉へ供給され燃焼用空気の酸素濃度が低下し、燃焼状態が不安定になる虞もある。 Also, part of the exhaust gas is recirculated to the combustion air in order to reduce the NOx generated by combustion, but when the amount of exhaust gas recirculation is increased in order to fully demonstrate the NOx reduction effect from an environmental point of view. Otherwise, the oxygen concentration in the combustion air supplied to the furnace may decrease, and the combustion state may become unstable.

本開示は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、燃料性状の変化に関わらず、安定燃焼及びNOx低減に最適な制御が可能な燃焼設備を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and aims to provide a combustion facility capable of optimal control for stable combustion and NOx reduction regardless of changes in fuel properties.

上記目的を達成するため、本開示に係る燃焼設備は、火炉にガス燃料を噴出するガスバーナと、前記ガスバーナに燃焼用の外部空気を導入する空気導入ラインと、前記空気導入ラインに設けられ、前記外部空気を前記ガスバーナに送風する送風機と、前記火炉の排ガスを外部に導く排ガスラインと、前記排ガスラインから分岐して前記排ガスの一部を前記空気導入ラインに導く排ガス循環ラインと、前記排ガス循環ラインに設けられ前記空気導入ラインへの循環ガスの流量を調整する循環ガス調整部と、前記火炉の入口における前記外部空気と前記排ガスとの混合ガスの酸素濃度を検出する入口酸素濃度検出部と、前記入口酸素濃度検出部によって検出された酸素濃度に基づいて前記循環ガス調整部を制御する制御装置と、を備える。 In order to achieve the above object, the combustion equipment according to the present disclosure is provided with a gas burner for ejecting gas fuel into a furnace, an air introduction line for introducing external air for combustion into the gas burner, and the air introduction line, a blower for blowing external air to the gas burner; an exhaust gas line for guiding exhaust gas from the furnace to the outside; an exhaust gas circulation line branched from the exhaust gas line for guiding part of the exhaust gas to the air introduction line; and the exhaust gas circulation. A circulating gas adjusting unit provided in the line for adjusting the flow rate of the circulating gas to the air introduction line, and an inlet oxygen concentration detecting unit for detecting the oxygen concentration of the mixed gas of the external air and the exhaust gas at the inlet of the furnace. and a control device for controlling the circulating gas adjusting section based on the oxygen concentration detected by the inlet oxygen concentration detecting section.

本開示の燃焼設備によれば、火炉の入口における酸素濃度に基づいて排ガス循環量を制御することによって、燃料性状の変化に関わらず安定燃焼面及びNOx低減による環境面において最適な運用制御が可能になる。 According to the combustion equipment of the present disclosure, by controlling the amount of exhaust gas circulation based on the oxygen concentration at the entrance of the furnace, it is possible to achieve optimum operation control in terms of stable combustion and environmental protection by reducing NOx regardless of changes in fuel properties. become.

第1実施形態に係る燃焼設備の構成を概略的に示すシステム図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a system diagram which shows roughly the structure of the combustion equipment which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係る燃焼設備の構成を概略的に示すシステム図である。It is a system diagram which shows roughly the structure of the combustion equipment which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る燃焼設備の構成を概略的に示すシステム図である。It is a system diagram which shows roughly the structure of the combustion equipment which concerns on 3rd Embodiment. 第2実施形態の制御装置の制御フローチャートである。8 is a control flowchart of the control device of the second embodiment; ガス燃料が水素とメタンとにおける火炉入口の酸素濃度と燃焼速度(燃焼限界)との関係を示す関係図である。FIG. 3 is a relational diagram showing the relationship between the oxygen concentration at the furnace inlet and the combustion speed (combustion limit) when gas fuels are hydrogen and methane. 火炉入口の入口酸素濃度と火炉出口のNOx濃度との関係示す関係図である。FIG. 4 is a relational diagram showing the relationship between the inlet oxygen concentration at the furnace inlet and the NOx concentration at the furnace outlet.

以下、本開示の実施の形態による燃焼設備について、図面に基づいて説明する。かかる実施の形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示に限定するものではなく、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。 Combustion equipment according to embodiments of the present disclosure will be described below based on the drawings. This embodiment shows one aspect of the present disclosure, is not limited to this disclosure, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present disclosure.

<第1実施形態>
(構成)
図1は、第1実施形態に係る燃焼設備1の構成を概略的に示すシステム図である。図1に示すように、燃焼設備1は、火炉2と、空気導入ライン4と、送風機6と、排ガスライン8と、排ガス循環ライン10と、を備える。燃焼設備1は、例えば、ボイラであって、ガス燃料Fの燃焼によって生成した排ガスG1から熱を回収することで蒸気を生成する。
<First Embodiment>
(composition)
FIG. 1 is a system diagram schematically showing the configuration of combustion equipment 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1 , the combustion facility 1 includes a furnace 2 , an air introduction line 4 , a blower 6 , an exhaust gas line 8 and an exhaust gas circulation line 10 . The combustion facility 1 is, for example, a boiler, and generates steam by recovering heat from the exhaust gas G1 generated by the combustion of the gas fuel F.

火炉2は、水素を含むガス燃料Fが供給され燃焼するように構成される。ガス燃料としては水素を含むガス燃料に限らず種々のガス燃料に対しても適用可能である。 The furnace 2 is configured to be supplied with and combusted with a gaseous fuel F containing hydrogen. The gas fuel is not limited to gas fuel containing hydrogen, and can be applied to various gas fuels.

なお、「水素を含むガス燃料」には、水素と他の燃料を含むもの(混燃焼)と、水素のみ(専焼)とがあり、さらに、水素と他の燃料を含むものでも、水素が主たる燃料(水素の体積割合が50%以上)、他の燃料が主たる燃料(水素の体積割合が50%未満)に区分できる。「水素を含むガス燃料」とは、これらの場合をすべて含む。 "Gas fuels containing hydrogen" include fuels containing hydrogen and other fuels (mixed combustion) and hydrogen only (single-fuel combustion). Even fuels containing hydrogen and other fuels are mainly hydrogen. It can be divided into fuel (50% or more by volume of hydrogen) and other fuel (less than 50% by volume of hydrogen). "Gaseous fuel containing hydrogen" includes all of these cases.

火炉2は、筒形状を有し、ガス燃料Fが燃焼するための空間が形成されている。第1実施形態では、図1に示すように、燃焼設備1は、火炉2に設けられるガスバーナ3と、ガス燃料Fが貯留される燃料タンク5と、ガスバーナ3と燃料タンク5とを接続し、燃料タンク5からガスバーナ3にガス燃料Fを供給するための燃料供給ライン7と、を含む。ガスバーナ3は、後述する空気導入ライン4も接続されており、この空気導入ライン4を介して外部空気Aが供給されるようになっている。また、ガスバーナ3は、ウインドボックス12の内部に備えられ、空気導入ライン4もウインドボックス12に接続されている。 The furnace 2 has a cylindrical shape, and a space for burning the gas fuel F is formed. In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the combustion equipment 1 connects a gas burner 3 provided in the furnace 2, a fuel tank 5 in which the gas fuel F is stored, the gas burner 3 and the fuel tank 5, and a fuel supply line 7 for supplying gas fuel F from the fuel tank 5 to the gas burner 3 . The gas burner 3 is also connected to an air introduction line 4, which will be described later, through which external air A is supplied. The gas burner 3 is provided inside the wind box 12 and the air introduction line 4 is also connected to the wind box 12 .

なお、図1では、ガスバーナ3は、火炉2の底面に設けられており、ガス燃料Fを鉛直方向の上方に噴出するように示しているが、これに限るものではなく、火炉2の側壁に設けてガス燃料Fを水平方向または斜め上方に向けて噴出するようにしてもよい。 In FIG. 1, the gas burner 3 is provided on the bottom surface of the furnace 2, and is shown so as to eject the gas fuel F vertically upward. The gas fuel F may be jetted horizontally or obliquely upward.

空気導入ライン4は、火炉2に外部空気Aを導入するためのものである。第1実施形態では、空気導入ライン4は、一端4aが大気に開放され、他端4bがガスバーナ3に接続されている。この空気導入ライン4は、一端4aで大気から空気を吸い込み、この吸い込んだ空気を外部空気Aとして他端4b(ウインドボックス12)に向かって流通させるように構成されている。ウインドボックス12に流入した外部空気Aと循環ガスG2との混合ガスG3が、ガス燃料Fに混合されて、火炉2内に噴出(導入)される。 The air introduction line 4 is for introducing external air A into the furnace 2 . In the first embodiment, the air introduction line 4 has one end 4 a open to the atmosphere and the other end 4 b connected to the gas burner 3 . The air introduction line 4 is configured to suck air from the atmosphere at one end 4a and circulate the sucked air as external air A toward the other end 4b (wind box 12). A mixed gas G3 of the external air A and the circulating gas G2 that has flowed into the wind box 12 is mixed with the gas fuel F and ejected (introduced) into the furnace 2 .

送風機6は、空気導入ライン4に設けられており、外部空気Aを火炉2に送風する。このような送風機6は、例えば、外部空気Aを火炉2内に送り込む押込送風機である。以下、外部空気Aが空気導入ライン4を流通する方向において、空気導入ライン4のうち送風機6より上流側の部分を空気導入ライン4の上流部16とし、空気導入ライン4のうち送風機6より下流側の部分を空気導入ライン4の下流部18とする。 The blower 6 is provided in the air introduction line 4 and blows the outside air A to the furnace 2 . Such a blower 6 is, for example, a forced draft blower that blows outside air A into the furnace 2 . Hereinafter, in the direction in which the external air A flows through the air introduction line 4, the portion of the air introduction line 4 on the upstream side of the blower 6 is referred to as the upstream portion 16 of the air introduction line 4, and the air introduction line 4 downstream of the blower 6. The side portion is the downstream portion 18 of the air introduction line 4 .

排ガスライン8は、火炉2の排ガスG1を燃焼設備1の外部に導くためのものである。第1実施形態では、排ガスライン8は、一端8aが火炉2に接続され、他端8bが煙突20に接続されており、一端8a(火炉2)から他端8b(煙突20)に向かって排ガスG1が流通するように構成されている。煙突20は、排ガスG1を燃焼設備1の外部に排出する。なお、図1では、排ガスライン8の一端8aは、火炉2の鉛直方向の上部の側壁に接続されているが、これに限るものではなく、上端面に接続されるようにしてもよい。 The exhaust gas line 8 is for guiding the exhaust gas G1 from the furnace 2 to the outside of the combustion equipment 1 . In the first embodiment, the exhaust gas line 8 has one end 8a connected to the furnace 2 and the other end 8b connected to the chimney 20. The exhaust gas is discharged from the one end 8a (furnace 2) toward the other end 8b (chimney 20). G1 is configured to circulate. The chimney 20 discharges the exhaust gas G1 to the outside of the combustion facility 1 . In FIG. 1, one end 8a of the exhaust gas line 8 is connected to the upper side wall of the furnace 2 in the vertical direction.

第1実施形態では、図1に示すように、燃焼設備1は、排ガスライン8に設けられる節炭器22を含む。節炭器22は、排ガスライン8を流通する排ガスG1の熱を回収する装置であって、例えば、不図示の蒸気タービンから排出された排出蒸気と排ガスG1との間で熱交換を行う。以下、排ガスG1が排ガスライン8を流通する方向において、排ガスライン8のうち節炭器22より上流側の部分を排ガスライン8の上流部24とし、排ガスライン8のうち節炭器22より下流側の部分を排ガスライン8の下流部26とする。 In the first embodiment, the combustion facility 1 includes an economizer 22 provided in the exhaust gas line 8, as shown in FIG. The economizer 22 is a device for recovering the heat of the exhaust gas G1 flowing through the exhaust gas line 8, and performs heat exchange between exhaust steam discharged from a steam turbine (not shown) and the exhaust gas G1, for example. Hereinafter, in the direction in which the exhaust gas G1 flows through the exhaust gas line 8, the upstream portion of the exhaust gas line 8 from the economizer 22 is referred to as the upstream portion 24 of the exhaust gas line 8, and the downstream portion of the exhaust gas line 8 from the economizer 22. is a downstream portion 26 of the exhaust gas line 8 .

排ガス循環ライン10は、排ガスライン8における節炭器22の下流側から排ガスG1の一部を循環ガスG2として取り出すように構成されている。また、排ガス循環ライン10は、排ガスライン8を流通する排ガスの一部を空気導入ライン4に導く循環ファン28を備え、循環ガスG2を空気導入ライン4の送風機6の下流側に導くように、一端10aが排ガスライン8の下流部26に接続され、他端10bが空気導入ライン4の下流部18に接続される。 The exhaust gas circulation line 10 is configured to take out part of the exhaust gas G1 from the downstream side of the economizer 22 in the exhaust gas line 8 as a circulation gas G2. In addition, the exhaust gas circulation line 10 includes a circulation fan 28 that guides part of the exhaust gas flowing through the exhaust gas line 8 to the air introduction line 4, and guides the circulation gas G2 to the downstream side of the blower 6 in the air introduction line 4. One end 10 a is connected to the downstream portion 26 of the exhaust gas line 8 and the other end 10 b is connected to the downstream portion 18 of the air introduction line 4 .

循環ファン28の駆動によって、排ガスライン8の下流部26を流通する排ガスG1の一部が循環ガスG2として排ガス循環ライン10に流入し、空気導入ライン4の下流部18に導かれる。そして、空気導入ライン4の下流部18に導かれた循環ガスG2は、外部空気Aと混合して、循環ガスG2と外部空気Aとの混合ガスG3が生成され、混合ガスG3が空気導入ライン4をウインドボックス12に向かって流通するように構成されている。 By driving the circulation fan 28 , part of the exhaust gas G<b>1 flowing through the downstream portion 26 of the exhaust gas line 8 flows into the exhaust gas circulation line 10 as the circulation gas G<b>2 and is guided to the downstream portion 18 of the air introduction line 4 . Then, the circulating gas G2 guided to the downstream portion 18 of the air introduction line 4 is mixed with the external air A to generate a mixed gas G3 of the circulating gas G2 and the external air A, and the mixed gas G3 is the air introduction line. 4 toward the wind box 12.

また、図1に示すように、排ガス循環ライン10の循環ファン28の下流側には、空気導入ライン4に導入する循環ガスG2の流量を調整する循環ガス調整部としてのダンパ30が設けられている。 Further, as shown in FIG. 1, downstream of the circulation fan 28 in the exhaust gas circulation line 10, a damper 30 is provided as a circulation gas adjustment section for adjusting the flow rate of the circulation gas G2 introduced into the air introduction line 4. there is

また、火炉2の入口部には、外部空気Aと循環ガスG2との混合ガスG3の酸素濃度を検出する入口酸素濃度検出部32が設置され、制御装置34に入口酸素濃度検出部32によって検出された酸素濃度の信号が入力される。そして、制御装置34には、酸素濃度の信号に基づいてダンパ30の開度を制御するダンパ開度制御部36を有している。 At the inlet of the furnace 2, an inlet oxygen concentration detector 32 is installed to detect the oxygen concentration of the mixed gas G3 of the external air A and the circulating gas G2. The oxygen concentration signal is input. The controller 34 has a damper opening controller 36 that controls the opening of the damper 30 based on the oxygen concentration signal.

燃料毎には(水素を含むガス燃料における水素濃度毎には)、それぞれ安定した燃焼に必要な酸素濃度の下限値(燃焼限界の酸素濃度)がある。一方、燃料の燃焼で発生するNOxを低減するために、外部空気Aに循環ガスG2を混合して火炉2に循環させているが、循環ガスG2の混合量の増加に伴い火炉2の入口における混合ガスG3の入口酸素濃度は低減する。 Each fuel (each hydrogen concentration in gas fuel containing hydrogen) has a lower limit value of oxygen concentration required for stable combustion (combustion limit oxygen concentration). On the other hand, in order to reduce NOx generated by combustion of fuel, the circulating gas G2 is mixed with the external air A and circulated through the furnace 2. However, as the mixed amount of the circulating gas G2 increases, The inlet oxygen concentration of the mixed gas G3 is reduced.

従って、制御装置34のダンパ開度制御部36では、入口酸素濃度検出部32によって検出された入口酸素濃度に基づいて、使用燃料における燃焼限界の酸素濃度より低下しないように、循環ガス調整部としてのダンパ30の開度を制御して、空気導入ライン4に導入する循環ガスG2の混合量を調整する。また、制御装置34のダンパ開度制御部36では、火炉2から排出されるNOx濃度の低減のために、入口酸素濃度に基づいて、空気導入ライン4に導入する循環ガスG2の混合量を調整する。 Therefore, the damper opening degree control unit 36 of the control device 34 operates as a circulating gas adjustment unit based on the inlet oxygen concentration detected by the inlet oxygen concentration detection unit 32 so that the oxygen concentration does not fall below the combustion limit of the fuel used. The opening of the damper 30 is controlled to adjust the mixed amount of the circulating gas G2 introduced into the air introduction line 4 . In addition, the damper opening degree control unit 36 of the control device 34 adjusts the mixture amount of the circulating gas G2 introduced into the air introduction line 4 based on the inlet oxygen concentration in order to reduce the concentration of NOx discharged from the furnace 2. do.

(作用・効果)
第1実施形態に係る燃焼設備1の作用・効果について説明する。制御装置34では、入口酸素濃度検出部32によって検出された酸素濃度に基づいて、空気導入ライン4に導入する循環ガスG2の流量を調整する循環ガス調整部としてのダンパ30の開度を制御することによって、燃料性状の変化に関わらず安定燃焼面及びNOx低減による環境面において最適な運用制御が可能になる。
(action/effect)
Actions and effects of the combustion facility 1 according to the first embodiment will be described. Based on the oxygen concentration detected by the inlet oxygen concentration detector 32, the controller 34 controls the opening degree of the damper 30 as a circulating gas adjusting unit that adjusts the flow rate of the circulating gas G2 introduced into the air introduction line 4. As a result, it becomes possible to perform optimum operation control in terms of stable combustion and reduction of NOx, regardless of changes in fuel properties.

すなわち、燃料毎に、安定した燃焼に必要な酸素濃度の下限値(燃焼限界の酸素濃度)があるので、例えば、燃料毎の安定燃焼に必要な酸素濃度の下限値より低下しないように、ダンパ30の開度を制御することによって、また、後述の実施形態のように、この下限値に上乗せした値を用いて燃料遮断制御や、警報発生制御を行うことによって、燃料性状の変化に関わらず、酸素濃度の下限値をベースとしたダンパ30の開度制御によって、各々の燃焼特性に応じた安定燃焼面及びNOx低減による環境面を考慮した最適な運用制御が可能になる。 That is, since each fuel has a lower limit of oxygen concentration required for stable combustion (oxygen concentration of combustion limit), for example, damper By controlling the opening degree of 30, and as in the embodiment described later, by performing fuel cutoff control and alarm generation control using a value added to this lower limit value, regardless of changes in fuel properties By controlling the opening of the damper 30 based on the lower limit value of the oxygen concentration, it is possible to perform optimum operation control in consideration of stable combustion according to each combustion characteristic and environmental aspects due to NOx reduction.

図5は、水素ガス燃料とメタンガス燃料との燃焼速度(燃焼限界)の比較特性図である。横軸は入口酸素濃度(ドライベース)を示し、縦軸は燃焼速度を示す。メタンガスの場合には酸素濃度約12%が燃焼限界である。水素ガス(水素のみ(専焼))の場合には酸素濃度約9%が燃焼限界であり、酸素濃度約9%でも燃焼可能である。従って、燃料性状に応じた燃焼限界の酸素濃度より低下しないように、ダンパ30の開度を制御することができる。 FIG. 5 is a comparative characteristic diagram of the combustion speed (combustion limit) of hydrogen gas fuel and methane gas fuel. The horizontal axis indicates the inlet oxygen concentration (dry base), and the vertical axis indicates the combustion rate. In the case of methane gas, an oxygen concentration of about 12% is the combustion limit. In the case of hydrogen gas (hydrogen only (single combustion)), the oxygen concentration of about 9% is the combustion limit, and combustion is possible even with an oxygen concentration of about 9%. Therefore, the opening degree of the damper 30 can be controlled so that the oxygen concentration does not fall below the combustion limit according to the fuel properties.

水素は都市ガス等に比較して、燃焼速度が速く燃焼性に優れているため、燃焼限界の酸素濃度は低くなる。さらに、水素の含有割合が高い程、安定燃焼に必要な酸素濃度の下限値は低くなる。 Compared to city gas, etc., hydrogen has a higher combustion speed and is superior in combustibility, so the oxygen concentration at the combustion limit is low. Furthermore, the higher the hydrogen content, the lower the lower limit of the oxygen concentration required for stable combustion.

従って、ガス燃料Fが水素を含むガス燃料の場合には、水素の含有量に応じて安定燃焼に必要な酸素濃度の下限値が変化するため、変化する酸素濃度の下限値をベースとしたダンパ30の開度制御を行うことで、水素を含むガス燃料に対して、安定燃焼面、環境面においてより適切な運用制御が可能となる。 Therefore, when the gas fuel F contains hydrogen, the lower limit of the oxygen concentration required for stable combustion changes according to the hydrogen content. By controlling the opening degree of 30, it is possible to perform more appropriate operational control in terms of stable combustion and environment for gas fuel containing hydrogen.

<第2実施形態>
本開示の第2実施形態に係る燃焼設備1について図2を参照して説明する。第2実施形態に係る燃焼設備1は、第1実施形態に対して、さらに火炉2の出口にNOx濃度検出部が設けられている点で異なる。第2実施形態において、第1実施形態の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
<Second embodiment>
A combustion facility 1 according to a second embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. 2 . The combustion facility 1 according to the second embodiment differs from the first embodiment in that a NOx concentration detector is further provided at the outlet of the furnace 2 . In the second embodiment, the same reference numerals are given to the same components as those of the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

(構成)
図2は、第2実施形態に係る燃焼設備1の構成を概略的に示すシステム図である。図2に示すように、火炉2の出口には、出口における排ガスG1のNOx濃度を検出するNOx濃度検出部40が備えられ、検出信号が制御装置42に入力されるようになっている。
(composition)
FIG. 2 is a system diagram schematically showing the configuration of the combustion facility 1 according to the second embodiment. As shown in FIG. 2, the outlet of the furnace 2 is provided with a NOx concentration detector 40 for detecting the NOx concentration of the exhaust gas G1 at the outlet, and a detection signal is input to the controller 42.

制御装置42では、NOx濃度検出部40によって検出されたNOx濃度が、所定のNOx管理値K1を超えないように循環ガス調整部としてのダンパ30の開度を制御する。そして、超えた場合には、入口酸素濃度検出部32によって検出された入口酸素濃度が、安定した燃焼に必要な酸素濃度の下限値(燃焼限界の酸素濃度B)に所定値を上乗せした第1閾値C1以下とならない範囲内で、空気導入ライン4への循環ガスG2の混合量が増加するようにダンパ30の開度を制御する(図6参照)。 The controller 42 controls the opening of the damper 30 as a circulating gas adjuster so that the NOx concentration detected by the NOx concentration detector 40 does not exceed a predetermined NOx control value K1. When it exceeds, the inlet oxygen concentration detected by the inlet oxygen concentration detection unit 32 becomes the first value obtained by adding a predetermined value to the lower limit of the oxygen concentration required for stable combustion (combustion limit oxygen concentration B). The opening degree of the damper 30 is controlled so that the mixed amount of the circulating gas G2 to the air introduction line 4 increases within a range that does not fall below the threshold value C1 (see FIG. 6).

所定のNOx管理値K1とは、環境面を考慮してNOxを低減するために設定した管理値である。このNOx管理値K1を超えないように循環ガスG2の空気導入ライン4への混合量の制御は、使用燃料における入口酸素濃度とNOx濃度との相関関係を示すマスターカーブMに基づいて行う(図6参照)。 The predetermined NOx control value K1 is a control value set to reduce NOx in consideration of the environment. Control of the mixing amount of the circulating gas G2 into the air introduction line 4 so as not to exceed the NOx control value K1 is performed based on a master curve M showing the correlation between the inlet oxygen concentration and the NOx concentration in the fuel used (Fig. 6).

マスターカーブMの作成は、予め、試運転時に当該火炉2での使用燃料における入口酸素濃度とNOx濃度との相関を計測(通常、NOxが最も高くなる最大負荷で計測)して作成しておく。 The master curve M is prepared in advance by measuring the correlation between the inlet oxygen concentration and the NOx concentration in the fuel used in the furnace 2 during trial operation (usually measured at the maximum load at which NOx is the highest).

そして、実運用で、NOx濃度検出部40によって検出されたNOx濃度が、NOx管理値K1以下になるように、循環ガス調整部であるダンパ30の開度を制御する。 Then, in actual operation, the opening degree of the damper 30, which is the circulating gas adjusting section, is controlled so that the NOx concentration detected by the NOx concentration detecting section 40 is equal to or lower than the NOx control value K1.

なお、マスターカーブMによって、NOx管理値K1に対応する入口酸素濃度のO2管理値K2を求めておき、入口酸素濃度検出部32によって検出された入口酸素濃度が、O2管理値K2以下になるようにダンパ30の開度を制御してもよい。このように、入口酸素濃度のO2管理値K2を予めマスターカーブMを用いて求めておけば、入口酸素濃度検出部32による酸素濃度検出値だけで、NOx低減のために設定したNOx管理値K1を含めたダンパ30の制御が可能になる。使用燃料の性状を変更した場合は、NOx濃度が予め作成したマスターカーブMからずれるので、O2管理値K2を燃料性状に応じて補正設定できるようにするとよい。 Note that the O2 control value K2 of the inlet oxygen concentration corresponding to the NOx control value K1 is obtained from the master curve M so that the inlet oxygen concentration detected by the inlet oxygen concentration detection unit 32 is equal to or lower than the O2 control value K2. Alternatively, the opening degree of the damper 30 may be controlled. In this way, if the O2 control value K2 of the inlet oxygen concentration is obtained in advance using the master curve M, the NOx control value K1 set for NOx reduction can be obtained only from the oxygen concentration detection value by the inlet oxygen concentration detection unit 32. It becomes possible to control the damper 30 including When the properties of the fuel used are changed, the NOx concentration deviates from the master curve M created in advance. Therefore, it is preferable to set the O2 control value K2 in accordance with the properties of the fuel.

そして、設備の経年劣化や燃料性状の変化等に伴いNOx濃度が、設定したNOx管理値K1を超えた場合には、前述したように入口酸素濃度検出部32によって検出された入口酸素濃度が第1閾値C1以下とならない範囲内で、循環ガス調整部であるダンパ30の開度を開方向に制御して空気導入ライン4への循環ガスG2の混合量を増加して、入口酸素濃度を低下させる。 Then, when the NOx concentration exceeds the set NOx control value K1 due to aging deterioration of the equipment, changes in fuel properties, etc., the inlet oxygen concentration detected by the inlet oxygen concentration detection unit 32 as described above is reduced to the first The opening of the damper 30, which is the circulating gas adjustment unit, is controlled in the opening direction within a range not equal to or less than 1 threshold value C1 to increase the mixed amount of the circulating gas G2 to the air introduction line 4, thereby decreasing the oxygen concentration at the inlet. Let

第1閾値C1、第2閾値C2は、図6に示すように、マスターカーブMのグラフにおいて、使用燃料の燃焼限界の酸素濃度B(図5に示す燃焼速度が下限値となる酸素濃度)に所定値を上乗せした酸素濃度の値を、第1閾値C1として設定し、燃焼限界の酸素濃度Bよりも大きく且つ第1閾値C1より小さい酸素濃度の値を、第2閾値C2として設定した値である。なお、燃焼限界の酸素濃度Bに上乗せする所定値は火炉2における安定燃焼の観点から適宜設定される値である。 As shown in FIG. 6, the first threshold value C1 and the second threshold value C2 are set to the oxygen concentration B at the combustion limit of the fuel used (the oxygen concentration at which the combustion rate shown in FIG. 5 is the lower limit value) in the graph of the master curve M. An oxygen concentration value to which a predetermined value is added is set as the first threshold value C1, and an oxygen concentration value that is greater than the combustion limit oxygen concentration B and smaller than the first threshold value C1 is set as the second threshold value C2. be. The predetermined value to be added to the combustion limit oxygen concentration B is a value appropriately set from the viewpoint of stable combustion in the furnace 2 .

また、第1閾値C1は、この値以下に入口酸素濃度が低下した場合には、警報を発する警報設定値であり、また、第2閾値C2は、この値以下に入口酸素濃度が低下した場合には、燃料供給の遮断または供給量の低下を行う燃料制限設定値である。 The first threshold value C1 is an alarm setting value for issuing an alarm when the inlet oxygen concentration drops below this value, and the second threshold value C2 is set when the inlet oxygen concentration drops below this value. is a fuel limit set value that cuts off the fuel supply or reduces the supply amount.

幾つかの実施形態では、図2の制御装置42の構成に示すように、制御装置42は、入口酸素濃度検出部32によって検出された入口酸素濃度が、第1閾値C1以下に低下した場合に警報を発する警報制御部44を備えている。そして、警報制御部44によって警報手段46が作動される。 In some embodiments, as shown in the configuration of the control device 42 in FIG. 2, the control device 42 detects when the inlet oxygen concentration detected by the inlet oxygen concentration detection unit 32 drops below the first threshold value C1. An alarm control unit 44 for issuing an alarm is provided. Then, the alarm means 46 is activated by the alarm controller 44 .

このような構成によれば、警報手段46から警報を発することで、火炉2の運転者に燃料が酸素不足にあることを知らせて、適切な処置(入口酸素濃度の増加)を促して、酸素不足によって燃焼状態が不安定になることの防止とNOxの低減とを両立させることが可能になる。 According to such a configuration, by issuing an alarm from the alarm means 46, the operator of the furnace 2 is informed that the fuel is oxygen-deficient, and is urged to take appropriate measures (increase the inlet oxygen concentration). It is possible to prevent the combustion state from becoming unstable due to the shortage and to reduce NOx.

また、幾つかの実施形態では、図2の制御装置42の構成に示すように、制御装置42は、入口酸素濃度検出部32によって検出された入口酸素濃度が、第2閾値C2以下に低下した場合に火炉2へのガス燃料Fの供給量の低下若しくはゼロにする燃料供給制御部48を備えている。そして、燃料供給制御部48によって、燃料タンク5からウインドボックス12内のガスバーナ3へのガス燃料Fの供給が制限若しくは遮断される。 Moreover, in some embodiments, as shown in the configuration of the control device 42 in FIG. A fuel supply control unit 48 is provided to reduce or eliminate the amount of gas fuel F supplied to the furnace 2 in some cases. The fuel supply control unit 48 restricts or cuts off the supply of the gas fuel F from the fuel tank 5 to the gas burner 3 in the wind box 12 .

このような構成によれば、ガス燃料Fの供給量を低下若しくはゼロにすることで、酸素不足によって燃焼状態が不安定になることの防止とNOxの低減との両立を確実に行わせることができる。 According to such a configuration, by reducing or setting the supply amount of the gas fuel F to zero, it is possible to reliably prevent the combustion state from becoming unstable due to lack of oxygen and reduce NOx. can.

また、幾つかの実施形態では、入口酸素濃度検出部32は、ガスバーナ3を備えたウインドボックス12に設置され、NOx濃度検出部40は、排ガスライン8に設けられる節炭器22より排ガス流れ方向において上流側に設置されている。 In some embodiments, the inlet oxygen concentration detection unit 32 is installed in the wind box 12 equipped with the gas burner 3, and the NOx concentration detection unit 40 is installed in the exhaust gas flow direction from the economizer 22 installed in the exhaust gas line 8. is installed on the upstream side of the

このような構成によれば、入口酸素濃度検出部32はウインドボックス12に設置され、火炉出口のNOx濃度検出部40は排ガスライン8の節炭器22より上流側に設置されるので、火炉2に導入する外部空気と循環ガスとの混合ガスG3における入口酸素濃度、及び火炉2から排出される排ガスG1におけるNOx濃度を精度よく検出できる。 According to such a configuration, the inlet oxygen concentration detection unit 32 is installed in the wind box 12, and the NOx concentration detection unit 40 at the furnace exit is installed upstream of the economizer 22 in the exhaust gas line 8. The inlet oxygen concentration in the mixed gas G3 of the external air and the circulating gas introduced into the furnace 2 and the NOx concentration in the exhaust gas G1 discharged from the furnace 2 can be detected with high accuracy.

ウインドボックス12に入口酸素濃度検出部32が設置されるので、入口酸素濃度検出部32は、ガスバーナ3の近くに位置され、燃焼に影響を与える酸素濃度の情報を正確に取得できる。また、NOx濃度検出部40は、排ガスライン8の節炭器22より上流側に設置されるので、火炉2の出口に近い方が、ボイラ条件が変化した場合に、より早くその状況を判断する情報を取得できる。また、ウインドボックス12は、入口酸素濃度検出部32を設置するスペースを確保しやすく設置が容易である。 Since the inlet oxygen concentration detection unit 32 is installed in the wind box 12, the inlet oxygen concentration detection unit 32 is positioned near the gas burner 3 and can accurately acquire information on the oxygen concentration that affects combustion. In addition, since the NOx concentration detection unit 40 is installed upstream of the economizer 22 in the exhaust gas line 8, the closer it is to the exit of the furnace 2, the more quickly the situation can be determined when the boiler conditions change. information can be obtained. In addition, the wind box 12 is easy to secure a space for installing the inlet oxygen concentration detector 32 and is easy to install.

次に、図4のフローチャートを参照して、第2実施形態の制御装置42による一連の運転制御フローを説明する。 Next, a series of operation control flows by the control device 42 of the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、ステップS1では、NOx濃度の初期値PNOx(入口酸素濃度の初期値PO2)を設定する。図6に示すように、NOx濃度の初期値PNOxは、環境面を考慮して設定したNOx管理値K1を超えないようにNOx管理値K1より低い値である。そして、このNOx濃度の初期値PNOxに対応する入口酸素濃度の初期値PO2を、入口酸素濃度の目標値として運転が開始され循環ガス調整部であるダンパ30の開度が制御される。 First, in step S1, an initial value PNOx of NOx concentration (initial value PO2 of inlet oxygen concentration) is set. As shown in FIG. 6, the initial value PNOx of the NOx concentration is a value lower than the NOx control value K1 so as not to exceed the NOx control value K1 set in consideration of the environment. Then, the operation is started with the initial value PO2 of the inlet oxygen concentration corresponding to the initial value PNOx of the NOx concentration as the target value of the inlet oxygen concentration, and the opening degree of the damper 30, which is the circulating gas adjusting section, is controlled.

運転開始初期は、火炉2のNOx特性が不明確なため、NOx濃度がNOx管理値K1を超えないように、予め先行的処置として入口酸素濃度の初期値PO2を設定して、初期値PO2を目標値として運転が開始される。 Since the NOx characteristics of the furnace 2 are unclear at the beginning of operation, the initial value PO2 of the inlet oxygen concentration is set in advance as a preliminary measure so that the NOx concentration does not exceed the NOx control value K1. Operation is started as a target value.

次のステップS2では、運転開始後にNOx濃度検出部40によって検出されたNOx濃度が、NOx管理値K1以下か否かを判定する。ステップS2の判定がNoの場合には、ステップS6に進んで、ステップS6では、循環ガス混合量が増加するように、循環ガス調整部であるダンパ30の開度を開方向に制御し、入口酸素濃度を低下させる。 In the next step S2, it is determined whether or not the NOx concentration detected by the NOx concentration detector 40 after the start of operation is equal to or lower than the NOx control value K1. If the determination in step S2 is No, the process proceeds to step S6. In step S6, the opening degree of the damper 30, which is the circulating gas adjustment unit, is controlled in the opening direction so as to increase the mixed amount of the circulating gas. Decrease oxygen concentration.

ステップS2での判定がYesの場合には、ステップS3に進んで、ステップS3では、入口酸素濃度が第1閾値C1を超えるか否かを判定する。ステップS3の判定がNoの場合には、ステップS7に進んで、ステップS7では、警報制御部44によって警報手段46が作動されて警報を発生するとともに、循環ガスG2の混合量が減少するように、循環ガス調整部であるダンパ30の開度を閉方向に制御し、入口酸素濃度を増加させる。 If the determination in step S2 is Yes, the process proceeds to step S3, in which it is determined whether or not the inlet oxygen concentration exceeds the first threshold value C1. If the determination in step S3 is No, the process proceeds to step S7. In step S7, the alarm control unit 44 activates the alarm means 46 to issue an alarm and to reduce the mixed amount of the circulating gas G2. , the opening of the damper 30, which is a circulating gas adjusting unit, is controlled in the closing direction to increase the oxygen concentration at the inlet.

ステップS3での判定がYesの場合には、ステップS4に進んで、ステップS4では、入口酸素濃度が第2閾値C2を超えるか否かを判定する。ステップS4の判定がNoの場合には、ステップS8に進んで、ステップS8では、燃料供給制御部48によって、燃料タンク5からウインドボックス12内のガスバーナ3へのガス燃料Fの供給が制限若しくは遮断されて、ガス燃料量を低下若しくはゼロ(燃料遮断)にする。 If the determination in step S3 is Yes, the process proceeds to step S4, in which it is determined whether or not the inlet oxygen concentration exceeds the second threshold value C2. If the determination in step S4 is No, the process proceeds to step S8, where the fuel supply control unit 48 restricts or cuts off the supply of the gas fuel F from the fuel tank 5 to the gas burner 3 in the wind box 12. to reduce or zero the gas fuel amount (fuel cut off).

ステップS4での判定がYesの場合には、ステップS5に進んで、ステップS5では、運転を継続してその後終了する。 If the determination in step S4 is Yes, the process proceeds to step S5, where the operation is continued and then terminated.

(作用・効果)
第2実施形態に係る燃焼設備1の作用・効果について説明する。第2実施形態によれば、火炉2の入口酸素濃度と火炉2の出口のNOx濃度とに基づいて、制御装置42は、火炉2の出口のNOx濃度がNOx管理値K1を超えないように、さらに、入口酸素濃度が燃焼限界の酸素濃度Bに達しないように、循環ガス調整部であるダンパ30の開度を制御して循環ガスG2の外部空気Aへの混合量を制御することで、燃料性状の変化に関わらず安定燃焼面及びNOx低減による環境面において最適な運用制御が可能になる。
(action/effect)
Actions and effects of the combustion facility 1 according to the second embodiment will be described. According to the second embodiment, based on the oxygen concentration at the inlet of the furnace 2 and the NOx concentration at the outlet of the furnace 2, the control device 42 controls the NOx concentration at the outlet of the furnace 2 so as not to exceed the NOx control value K1. Furthermore, by controlling the opening degree of the damper 30, which is a circulating gas adjustment unit, and controlling the amount of the circulating gas G2 mixed with the external air A so that the inlet oxygen concentration does not reach the combustion limit oxygen concentration B, Optimal operation control is possible in terms of stable combustion and reduction of NOx, regardless of changes in fuel properties.

<第3実施形態>
本開示の第3実施形態に係る燃焼設備1について図3を参照して説明する。第3実施形態に係る燃焼設備1は、第2実施形態に対して、さらに水素を含むガス燃料Fにおいて水素濃度を検出する水素濃度検出手段50を備え、制御装置52の構成に閾値補正部54を有する点で異なる。第3実施形態において、第1実施形態及び第2実施形態の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
<Third Embodiment>
A combustion facility 1 according to a third embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. 3 . The combustion facility 1 according to the third embodiment further includes a hydrogen concentration detection means 50 for detecting the hydrogen concentration in the gas fuel F containing hydrogen, and a threshold value correction unit 54 in the configuration of the control device 52. different in that it has In the third embodiment, the same reference numerals are given to the same components as those of the first and second embodiments, and detailed description thereof will be omitted.

(構成)
ガス燃料Fの水素濃度を検出する水素濃度検出手段50を備え、制御装置52は、水素含有量に応じて、第1閾値C1及び第2閾値C2を補正する閾値補正部54を有する。この閾値補正部54は、水素含有量が増加するに従って、第1閾値C1及び第2閾値C2を低下するように補正する。
(composition)
Equipped with hydrogen concentration detection means 50 for detecting the hydrogen concentration of the gas fuel F, the control device 52 has a threshold correction section 54 for correcting the first threshold C1 and the second threshold C2 according to the hydrogen content. The threshold correction unit 54 corrects the first threshold C1 and the second threshold C2 so as to decrease as the hydrogen content increases.

(作用・効果)
第3実施形態に係る燃焼設備1の作用・効果について説明する。第3実施形態によれば、閾値補正部54によって、水素含有量が増加するに従って、第1閾値C1及び第2閾値C2を低下するように補正する。すなわち、水素含有量が増加するに従って、燃焼限界の酸素濃度B(図6)が低下するので、その低下に応じて第1閾値C1及び第2閾値C2も低下させる。
(action/effect)
Actions and effects of the combustion facility 1 according to the third embodiment will be described. According to the third embodiment, the threshold correction unit 54 corrects the first threshold C1 and the second threshold C2 so as to decrease as the hydrogen content increases. That is, as the hydrogen content increases, the combustion limit oxygen concentration B (FIG. 6) decreases, so the first threshold value C1 and the second threshold value C2 are also decreased accordingly.

このように、水素含有量が増加するに従って、第1閾値C1及び第2閾値C2を低下するように補正することによって、水素を含むガス燃料Fにおける燃焼の安定化を維持しつつ、環境面を考慮した低NOx化を効果的に実現することができる。 In this way, by correcting the first threshold value C1 and the second threshold value C2 so as to decrease as the hydrogen content increases, the stabilization of the combustion in the hydrogen-containing gas fuel F is maintained, and the environment is improved. Considered NOx reduction can be effectively realized.

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。 The contents described in each of the above embodiments are understood as follows, for example.

[1]本開示に係る燃焼設備(1)は、火炉にガス燃料を噴出するガスバーナ(3)と、前記ガスバーナに燃焼用の外部空気(A)を導入する空気導入ライン(4)と、前記空気導入ラインに設けられ、前記外部空気を前記ガスバーナに送風する送風機(6)と、前記火炉の排ガス(G1)を外部に導く排ガスライン(8)と、前記排ガスラインから分岐して前記排ガスの一部を循環ガス(G2)として前記空気導入ラインに導く排ガス循環ライン(10)と、前記排ガス循環ラインに設けられ前記空気導入ラインへの前記循環ガスの流量を調整する循環ガス調整部(30)と、前記火炉の入口における前記外部空気と前記循環ガスとの混合ガスの酸素濃度を検出する入口酸素濃度検出部(32)と、前記入口酸素濃度検出部によって検出された酸素濃度に基づいて前記循環ガス調整部を制御する制御装置(34、42、52)と、を備える。 [1] A combustion facility (1) according to the present disclosure includes a gas burner (3) for ejecting gas fuel into a furnace, an air introduction line (4) for introducing external air (A) for combustion into the gas burner, and the A blower (6) provided in the air introduction line for blowing the external air to the gas burner, an exhaust gas line (8) for guiding the exhaust gas (G1) of the furnace to the outside, and a branch from the exhaust gas line to supply the exhaust gas. An exhaust gas circulation line (10) that guides a part of the exhaust gas as a circulating gas (G2) to the air introduction line, and a circulating gas adjustment unit (30) that is provided in the exhaust gas circulation line and adjusts the flow rate of the circulating gas to the air introducing line. ), an inlet oxygen concentration detecting section (32) for detecting the oxygen concentration of the mixed gas of the external air and the circulating gas at the inlet of the furnace, and based on the oxygen concentration detected by the inlet oxygen concentration detecting section and a control device (34, 42, 52) for controlling the circulating gas adjusting unit.

上記[1]に記載の構成によれば、制御装置は、入口酸素濃度検出部によって検出された酸素濃度に基づいて、空気導入ラインに導入する循環ガスの流量を調整する循環ガス調整部を制御するので、燃料性状の変化に関わらず安定燃焼面及びNOx低減による環境面において最適な運用制御が可能になる。 According to the configuration described in [1] above, the control device controls the circulating gas adjusting unit that adjusts the flow rate of the circulating gas introduced into the air introduction line based on the oxygen concentration detected by the inlet oxygen concentration detecting unit. Therefore, it is possible to perform optimum operational control in terms of stable combustion and reduction of NOx in terms of environment regardless of changes in fuel properties.

[2]幾つかの実施形態では、上記[1]に記載の構成において、前記火炉の出口における排ガスのNOx濃度を検出するNOx濃度検出部(40)をさらに備え、前記制御装置(42)は、前記NOx濃度検出部によって検出されたNOx濃度が、所定の管理値を超えないように前記循環ガス調整部を制御する。 [2] In some embodiments, the configuration described in [1] above further includes a NOx concentration detection unit (40) that detects the NOx concentration of the exhaust gas at the outlet of the furnace, and the control device (42) and controlling the circulating gas adjustment unit so that the NOx concentration detected by the NOx concentration detection unit does not exceed a predetermined management value.

上記[2]に記載の構成によれば、制御装置は、NOx濃度検出部によって検出されたNOx濃度が、所定の管理値を超えないように循環ガス調整部を制御するので、燃料性状の変化に関わらず、NOx低減において確実な制御が可能になる。 According to the configuration described in [2] above, the control device controls the circulating gas adjustment unit so that the NOx concentration detected by the NOx concentration detection unit does not exceed a predetermined management value. Reliable control of NOx reduction is possible regardless of the

[3]幾つかの実施形態では、上記[2]に記載の構成において、前記制御装置(42)は、前記NOx濃度検出部によって検出されたNOx濃度が、所定の管理値を超えた場合は、入口酸素濃度検出部によって検出された酸素濃度が燃焼限界の酸素濃度(B)に所定値を上乗せした第1閾値以下(C1)とならない範囲内で、前記循環ガスの混合量が増加するように前記循環ガス調整部を制御する。 [3] In some embodiments, in the configuration described in [2] above, when the NOx concentration detected by the NOx concentration detection unit exceeds a predetermined management value, the control device (42) , so that the mixed amount of the circulating gas increases within a range in which the oxygen concentration detected by the inlet oxygen concentration detection unit does not become a first threshold value (C1) obtained by adding a predetermined value to the combustion limit oxygen concentration (B). to control the circulating gas adjustment unit.

上記[3]に記載の構成によれば、NOx濃度検出部によって検出されたNOx濃度が、所定の管理値を超えた場合は、入口酸素濃度検出部によって検出された酸素濃度が第1閾値以下とならない範囲内で、循環ガスの外部空気への混合量が増加するように循環ガス調整部を制御するので、燃料性状の変化に関わらず、安定燃焼面において確実な制御が可能になる。 According to the configuration described in [3] above, when the NOx concentration detected by the NOx concentration detection unit exceeds a predetermined management value, the oxygen concentration detected by the inlet oxygen concentration detection unit is equal to or lower than the first threshold. Since the circulating gas adjusting unit is controlled so that the amount of circulating gas mixed with the external air increases within a range in which the above does not occur, reliable control can be achieved in terms of stable combustion regardless of changes in fuel properties.

[4]幾つかの実施形態では、上記[2]又は[3]に記載の構成において、前記入口酸素濃度検出部は、前記ガスバーナを備えたウインドボックスに設置され、前記NOx濃度検出部は、前記排ガスラインに設けられる節炭器より排ガス流れ方向において上流側に設置される。 [4] In some embodiments, in the configuration described in [2] or [3] above, the inlet oxygen concentration detection unit is installed in a wind box equipped with the gas burner, and the NOx concentration detection unit It is installed on the upstream side in the exhaust gas flow direction from the economizer provided in the exhaust gas line.

上記[4]に記載の構成によれば、火炉に導入する酸素濃度及び火炉から排出されるNOx濃度を精度よく検出できる。すなわち、火炉の出口に近い方が、ボイラ条件が変化した場合に、より早くその状況を判断する情報を取得できる。また、ウインドボックスに入口酸素濃度検出部を設置するので、火炉に導入される酸素濃度の直前の情報を取得できる。また、ウインドボックスに設置することによって、火炉の入口部への入口酸素濃度検出部の設置が容易となる。 According to the configuration described in [4] above, it is possible to accurately detect the concentration of oxygen introduced into the furnace and the concentration of NOx discharged from the furnace. In other words, the closer to the furnace exit, the more quickly information can be obtained for judging the situation when the boiler conditions change. In addition, since the inlet oxygen concentration detector is installed in the wind box, it is possible to acquire information immediately before the oxygen concentration introduced into the furnace. Also, by installing it in the wind box, it becomes easy to install the inlet oxygen concentration detector at the inlet of the furnace.

[5]幾つかの実施形態では、上記[3]に記載の構成において、前記制御装置は、前記入口酸素濃度検出部によって検出された酸素濃度が、前記第1閾値以下に低下した場合に警報を発する警報制御部を備える。 [5] In some embodiments, in the configuration described in [3] above, the control device warns when the oxygen concentration detected by the inlet oxygen concentration detection unit drops below the first threshold. It has an alarm control unit that issues

上記[5]に記載の構成によれば、警報を発することで、火炉の運転者に燃料が酸素不足にあることを知らせて、適切な処置(入口酸素濃度の増加)を促して、酸素不足によって燃焼状態が不安定になることの防止とNOxの低減とを両立させることが可能になる。 According to the configuration described in [5] above, by issuing an alarm, the operator of the furnace is notified that the fuel is oxygen-deficient, and appropriate measures (increasing the inlet oxygen concentration) are urged to cause oxygen deficiency. Therefore, it is possible to prevent the combustion state from becoming unstable and to reduce NOx.

[6]幾つかの実施形態では、上記[5]に記載の構成において、前記制御装置は、前記入口酸素濃度検出部によって検出された酸素濃度が、前記第1閾値より小さい第2閾値以下に低下した場合に前記火炉へのガス燃料の供給量の低下若しくはゼロにする燃料供給制御部を備える。 [6] In some embodiments, in the configuration described in [5] above, the control device controls the oxygen concentration detected by the inlet oxygen concentration detection unit to be equal to or lower than the second threshold, which is lower than the first threshold. A fuel supply controller is provided to reduce or eliminate the supply of gas fuel to the furnace when it is low.

上記[6]に記載の構成によれば、火炉へのガス燃料の供給量を低下若しくはゼロにすることで、酸素不足によって燃焼状態が不安定になることの防止とNOxの低減との両立を確実に行わせることができる。 According to the configuration described in [6] above, by reducing or setting the amount of gas fuel supplied to the furnace to zero, it is possible to prevent the combustion state from becoming unstable due to lack of oxygen and reduce NOx. can be done for sure.

[7]幾つかの実施形態では、上記[6]に記載の構成において、前記ガス燃料は、水素を含むガス燃料であり、前記ガス燃料の水素濃度を検出する水素濃度検出手段を備え、前記制御装置は、水素含有量が増加するに従って、前記第1閾値及び前記第2閾値を低下するように補正する閾値補正部を備える。 [7] In some embodiments, in the configuration described in [6] above, the gas fuel is gas fuel containing hydrogen, hydrogen concentration detection means for detecting the hydrogen concentration of the gas fuel is provided, and the The control device includes a threshold value correction unit that corrects the first threshold value and the second threshold value so as to decrease as the hydrogen content increases.

上記[7]に記載の構成によれば、水素含有量が増加するに従って、第1閾値及び第2閾値を低下するように補正することによって、水素を含むガス燃料における燃焼の安定化を維持しつつ、環境面を考慮した低NOx化を効果的に実現することができる。 According to the configuration described in [7] above, by correcting the first threshold value and the second threshold value so as to decrease as the hydrogen content increases, stable combustion in gas fuel containing hydrogen is maintained. In addition, it is possible to effectively realize a reduction in NOx in consideration of the environment.

1 燃焼設備
2 火炉
3 ガスバーナ
4 空気導入ライン
5 燃料タンク
6 送風機
7 燃料供給ライン
8 排ガスライン
10 排ガス循環ライン
12 ウインドボックス
16 空気導入ラインの上流部
18 空気導入ラインの下流部
20 煙突
22 節炭器
24 排ガスラインの上流部
26 排ガスラインの下流部
28 循環ファン
30 ダンパ(循環ガス調整部)
32 入口酸素濃度検出部
34、42、52 制御装置
36 ダンパ開度制御部
40 NOx濃度検出部
44 警報制御部
46 警報手段
48 燃料供給制御部
50 水素濃度検出手段
54 閾値補正部
A 外部空気
B 燃焼限界の酸素濃度
C1 第1閾値
C2 第2閾値
F ガス燃料
G1 排ガス
G2 循環ガス(排ガスの一部)
G3 外部空気と循環ガスとの混合ガス
K1 NOx管理値
K2 O2管理値
M マスターカーブ
PNOx NOx濃度の初期値
PO2 入口酸素濃度の初期値

1 Combustion equipment 2 Furnace 3 Gas burner 4 Air introduction line 5 Fuel tank 6 Blower 7 Fuel supply line 8 Exhaust gas line 10 Exhaust gas circulation line 12 Wind box 16 Upstream part of air introduction line 18 Downstream part of air introduction line 20 Chimney 22 Economizer 24 upstream part of exhaust gas line 26 downstream part of exhaust gas line 28 circulation fan 30 damper (circulation gas adjustment part)
32 inlet oxygen concentration detection units 34, 42, 52 control device 36 damper opening control unit 40 NOx concentration detection unit 44 alarm control unit 46 alarm means 48 fuel supply control unit 50 hydrogen concentration detection unit 54 threshold correction unit A external air B combustion Limit oxygen concentration C1 First threshold C2 Second threshold F Gas fuel G1 Exhaust gas G2 Circulating gas (part of exhaust gas)
G3 Mixed gas of external air and circulating gas K1 NOx control value K2 O2 control value M Master curve PNOx Initial value of NOx concentration PO2 Initial value of inlet oxygen concentration

Claims (7)

火炉にガス燃料を噴出するガスバーナと、
前記ガスバーナに燃焼用の外部空気を導入する空気導入ラインと、
前記空気導入ラインに設けられ、前記外部空気を前記ガスバーナに送風する送風機と、
前記火炉の排ガスを外部に導く排ガスラインと、
前記排ガスラインから分岐して前記排ガスの一部を循環ガスとして前記空気導入ラインに導く排ガス循環ラインと、
前記排ガス循環ラインに設けられ前記空気導入ラインへの前記循環ガスの流量を調整する循環ガス調整部と、
前記火炉の入口における前記外部空気と前記循環ガスとの混合ガスの酸素濃度を検出する入口酸素濃度検出部と、
前記入口酸素濃度検出部によって検出された酸素濃度に基づいて前記循環ガス調整部を制御する制御装置と、
を備える、燃焼設備。
a gas burner for ejecting gas fuel into the furnace;
an air introduction line for introducing external air for combustion into the gas burner;
a blower provided in the air introduction line for blowing the external air to the gas burner;
an exhaust gas line for guiding exhaust gas from the furnace to the outside;
an exhaust gas circulation line that branches from the exhaust gas line and guides part of the exhaust gas as a circulation gas to the air introduction line;
a circulating gas adjustment unit that is provided in the exhaust gas circulation line and adjusts the flow rate of the circulating gas to the air introduction line;
an inlet oxygen concentration detection unit that detects the oxygen concentration of a mixed gas of the external air and the circulating gas at the inlet of the furnace;
a control device that controls the circulating gas adjustment unit based on the oxygen concentration detected by the inlet oxygen concentration detection unit;
Combustion equipment.
前記火炉の出口における排ガスのNOx濃度を検出するNOx濃度検出部をさらに備え、
前記制御装置は、前記NOx濃度検出部によって検出されたNOx濃度が、所定の管理値を超えないように前記循環ガス調整部を制御する、
請求項1に記載の燃焼設備。
Further comprising a NOx concentration detection unit that detects the NOx concentration of the exhaust gas at the outlet of the furnace,
The control device controls the circulating gas adjustment unit so that the NOx concentration detected by the NOx concentration detection unit does not exceed a predetermined management value.
Combustion equipment according to claim 1 .
前記制御装置は、前記NOx濃度検出部によって検出されたNOx濃度が、所定の管理値を超えた場合は、入口酸素濃度検出部によって検出された酸素濃度が燃焼限界の酸素濃度に所定値を上乗せした第1閾値以下とならない範囲内で、前記循環ガスの混合量が増加するように前記循環ガス調整部を制御する、
請求項2に記載の燃焼設備。
When the NOx concentration detected by the NOx concentration detection unit exceeds a predetermined management value, the control device adds a predetermined value to the oxygen concentration detected by the inlet oxygen concentration detection unit at the combustion limit. controlling the circulating gas adjustment unit so that the mixed amount of the circulating gas increases within a range that does not fall below the first threshold value;
Combustion equipment according to claim 2.
前記入口酸素濃度検出部は、前記ガスバーナを備えたウインドボックスに設置され、前記NOx濃度検出部は、前記排ガスラインに設けられる節炭器より排ガス流れ方向において上流側に設置される、
請求項2又は3に記載の燃焼設備。
The inlet oxygen concentration detection unit is installed in the wind box equipped with the gas burner, and the NOx concentration detection unit is installed upstream in the exhaust gas flow direction from the economizer provided in the exhaust gas line.
Combustion equipment according to claim 2 or 3.
前記制御装置は、前記入口酸素濃度検出部によって検出された酸素濃度が、前記第1閾値以下に低下した場合に警報を発する警報制御部を備える、
請求項3に記載の燃焼設備。
The control device includes an alarm control unit that issues an alarm when the oxygen concentration detected by the inlet oxygen concentration detection unit drops below the first threshold.
Combustion equipment according to claim 3.
前記制御装置は、前記入口酸素濃度検出部によって検出された酸素濃度が、前記第1閾値より小さい第2閾値以下に低下した場合に前記火炉へのガス燃料の供給量の低下若しくはゼロにする燃料供給制御部を備える、
請求項5に記載の燃焼設備。
The control device reduces the amount of gas fuel supplied to the furnace or makes it zero when the oxygen concentration detected by the inlet oxygen concentration detection unit decreases to a second threshold value that is smaller than the first threshold value. comprising a supply control unit;
Combustion equipment according to claim 5.
前記ガス燃料は、水素を含むガス燃料であり、前記ガス燃料の水素濃度を検出する水素濃度検出手段を備え、
前記制御装置は、水素含有量が増加するに従って、前記第1閾値及び前記第2閾値を低下するように補正する閾値補正部を備える、
請求項6に記載の燃焼設備。
The gas fuel is a gas fuel containing hydrogen, and includes hydrogen concentration detection means for detecting the hydrogen concentration of the gas fuel,
The control device includes a threshold correction unit that corrects the first threshold and the second threshold so as to decrease as the hydrogen content increases.
Combustion equipment according to claim 6.
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