JP2024519566A - 空気予熱器設備のための温度制御システム - Google Patents

Abstract

空気予熱器（ＡＰＨ）温度制御システムは、燃焼空気入口ダクト及び二次空気ダクトと計量連通する少なくとも第１のＡＰＨ又は燃焼／二次空気バイパスダクトであって、使用時に燃焼空気の一部をＡＰＨ１００の上流の空気入口ダクトから二次空気バイパスとして抽気して、下流の二次空気ダクトに再導入するように適合された第１のＡＰＨ又は燃焼／二次空気バイパスダクトと、二次空気バイパスの体積流量を計量又は制御し、一次空気流を調整するための流量制御装置であって、使用時に単独で又は他の調整手段と組み合わせて、Ｔ１０ＭＩＮ～Ｔ１０ＭＡＸの安全範囲内にミル出口温度を維持するために、煙道ガス出口温度を、ＡＰＨを出る入射煙道ガス体積流量に対する所望の最小所定温度以上に維持するように動作可能な、流量制御装置と、を含む。

Description

関連出願の相互参照
関連出願の相互参照本出願は、２０２１年２月１２日に出願された米国仮特許出願第６３／１４８，６８９号の非仮出願であり、その優先権を主張するものであり、その全体が参照により組み込まれる。

本発明は、化石燃料燃焼ボイラ用の空気予熱器を出るガスの温度を制御するための方法及び装置に関し、より詳細には、石炭火力発電プラントの設置された空気予熱器の改造によって下流の汚染制御機器の動作効率を改善することに関する。

蒸気発生システムは、電気の生成及び化学処理プラントにおいて使用される。蒸気発生のためのエネルギーは、ミルで粉砕された石炭、天然ガス又は燃料油などの化石燃料の燃焼によって提供されてもよい。石炭火力蒸気発生システムは、一般に、微粉炭が燃焼される炉を有するボイラ（水を蒸発させて蒸気にする）と、空気予熱器（「ＡＰＨ」）と、廃煙道ガス用の出口ガス（「煙道ガス」）とを備える。煙道ガスは、ＡＰＨから、煙突を通って大気に出る前にガス状及び粒子状汚染物質を低減するように設計された複数の汚染制御機器を通過する。

典型的には、回転再生式熱交換器のＡＰＨは、プロファイル鋼熱交換要素を利用してボイラから出る煙道ガスから「廃熱」と呼ばれる熱を捕捉し、その熱をボイラに供給されている燃焼空気に放出することによってボイラ効率を改善し（多くの場合、微粉炭をボイラ炉に搬送するために１つ又は複数の石炭ミルを通して部分的に）、そのようなものの１つは、図１に概略的に示されている３セクタＡＰＨ１である。

３セクタＡＰＨ１は、その上端（「高温端」）に設けられ、そのロータ２の周りに円周方向に配置され、煙道ガス入口ダクトＤ１、一次空気出口ダクトＤ４、及び二次空気出口ダクトＤ６は各々、同様にロータ２の周りにその下端又は低温端に配置された煙道ガス出口ダクトＤ２、一次空気入口ダクトＤ３、及び二次空気入口ダクトＤ５とそれぞれ軸方向に整列している。図示及び機能説明を容易にするために、一次及び二次空気ダクトは半径方向に配置されて示されているが、真の配置及び構成は当該技術分野において周知であり、出願人のＬｊｕｎｇｓｔｒｏｍ（登録商標）Ｔｒｉｓｅｃｔｏｒ Ａｉｒ Ｐｒｅｈｅａｔｅｒに関する市販の刊行物に示されている。ロータ２は、ダクトＤ１とＤ２との間を流れる煙道ガスから熱を抽出し、それを解放して、ダクトＤ３とＤ４との間を流れる一次空気Ｖ２（微粉炭をボイラ炉に搬送するために１つ以上の石炭ミルを介して供給される）とダクトＤ５とＤ６との間を流れる二次空気Ｖ３（ボイラ炉の外側に取り付けられた風箱を介してボイラ炉に直接供給される）との混合流としてボイラに供給される燃焼空気を予熱するように回転する際に、熱交換要素のバスケットを収容する。熱交換要素は、通常、２つのタイプのものであり、１つは、ロータ２の高温端のための上部（「高温端」）層であり、隣接する、典型的には上に配置された熱交換を最大にし、もう１つは、下部（「低温端」）層であり、ファウリング（ロータ２の低温端で受けるより低い温度で生じる）を最小にする。組み合わせにおいて、熱交換要素は、最大量の予熱を伝達するように設計され、一方で、例えば、ファウリング、酸化及び／又は酸腐蝕を抑制又は回避する温度で依然として動作する。典型的には、一次空気Ｖ２は、燃焼空気の約２０％に達し、煙道ガスＶ１から捕捉された熱の約１０％を含有し、二次空気Ｖ３は、捕捉された熱の９０％を含有する燃焼空気の約８０％である。

図１に示されロータ２を見ると、任意の所与の時間において、煙道ガスダクトＤ１とＤ２との間に「煙道ガス」部分があり、一次空気ダクトＤ３とＤ４との間に「一次空気」部分があり、二次空気ダクトＤ５とＤ６との間に「二次空気」部分があることが理解されよう。体積流量Ｖ１を有する煙道ガスＶ１は、ロータ２の「煙道ガス」セクタの高温端に隣接する煙道ガス入口温度Ｔ１で入口ダクトＤ１を出て、そのセクタの低温端に隣接するより低い煙道ガス出口温度Ｔ２で出口ダクトＤ２に入る。反対に、体積流量Ｖ２を有する一次空気Ｖ２は、ロータ２の「一次空気」セクタの低温端に隣接する空気入口温度Ｔ３（典型的には、一般的な周囲空気温度付近）で入口ダクトＤ３を出て、そのセクタの低温端に隣接する一次空気出口温度Ｔ４で出口ダクトＤ４に入る。同様に、体積流量Ｖ３を有する二次空気Ｖ３は、ほぼ同じ空気入口温度Ｔ３でその入口ダクトＤ５を出て、そのセクタの低温端に隣接する二次空気出口温度Ｔ５でその出口ダクトＤ６に入る。ロータ２自体の温度は、煙道ガス入口ダクトＤ１にすぐ隣接するときのその高温端における高い高温端金属温度Ｔ６と、二次空気出口ダクトＤ６にすぐ隣接するときのその低温端における低い低温端金属温度Ｔ７との間で変化する。これらの温度は、局所センサ又は他の既知の方法を利用して測定又は推定することができる。

典型的な３セクタＡＰＨ構成では、これらのダクトは、「Ｇ－Ｐ－Ｓ」構成、「順方向」回転ＡＰＨで配置され、ロータ２の回転方向において、煙道ガスダクトであるＧの後に一次空気ダクトであるＰが続き、これに二次空気ダクトであるＳが続き、すなわち、ロータ２の任意の所与の半径方向部分が煙道ガスダクトＤ１－Ｄ２、次いで一次空気ダクトＤ３－Ｄ４、最後に二次空気ダクトＤ５－Ｄ６の間で回転し、その結果、一次空気が二次空気の前に予熱され、このプロセスを毎分約１回転の速度で繰り返す。「Ｇ－Ｓ－Ｐ」構成（又は「逆」回転ＡＰＨ）では、二次空気が一次空気の前に予熱されることが容易に理解されよう。

通常動作中、Ｖ１、Ｖ２及びＶ３の体積流量値は各々、ボイラが低負荷で動作しているときのそれぞれの最小値と、ボイラが全負荷条件下で動作しているときの最大値との間で変化する。これらの体積流量はまた、ＡＰＨの様々な上流及び／又は下流のそれぞれのダクト内のファン（例えば、ファン６００）の動作によって部分的に制御され、特に、一次空気ファン及び二次空気ファンが使用される。ファン動作は、例えば、ＡＰＨなどのダクト及び／又は汚染制御機器に固有の圧力降下を補償するために、流量を増加及び／又は維持するように影響を受け、制御され得る。また、一次空気ファン及び二次空気ファンの動作は、一次空気Ｖ２及び二次空気Ｖ３に対して差動的に制御され、それにより、前者は、例えば、ミルから炉への微粉炭の輸送を容易にするためにより高い圧力に上昇される。典型的には、二次空気Ｖ３は１０～３０インチｗｇの圧力を有し、一次空気Ｖ２は４０～６０インチｗｇの圧力を有する。そのようなより高い圧力の１つの結果は、一次空気Ｖ２が二次空気Ｖ３と比較してより高い圧縮熱を有することであり、Ｔ４が典型的にはＴ５より高いとして部分的に観察可能である。

一般的に言えば、後述する場合を除いて、空気入口温度Ｔ３Ｓは、支配的な周囲及び／又は局所空気温度Ｔ３で又はその近くで本質的に一定のままであるが、一次空気入口温度Ｔ３Ｐは、一次空気ファン又は一次空気ブースタファン（後者がＡＰＨを通して一次空気を吹き込むために二次空気ファンと共に使用される場合）によって引き起こされる追加の圧縮のために二次空気入口温度Ｔ３Ｓよりもいくらか高い（例えば、華氏約２０度だけ）。しかしながら、他の温度Ｔは、ボイラ負荷及び付随する体積流量に依存して、それぞれの最小値と最大値との間で変化する。平均低温端温度Ｔ７には実用的な最小値があり、すなわち、平均低温端温度Ｔ７は、例えば、酸腐蝕を軽減するためにボイラ燃料の特性に基づいて業界で確立された基準以上でなければならない。平均低温端温度（ＡＣＥＴ）は、空気入口温度とガス出口温度の平均である。この平均は、回転中に実際の低金属温度Ｔ７が実際に酸露点より低い場合であっても達成されるが、ＡＣＥＴは大部分が露点より高い方がよいことが理解されるであろう。

また、一次空気出口温度Ｔ４に関して実際的な最大値が存在するが、これは、一次空気が、所与の最大値（石炭粒子の自己発火が炉の外側で起こり、石炭ミルの火災及び火災抑制機器の動作につながる可能性がある温度）より低いミル入口温度Ｔ８（図示せず）を有しなければならないからである。とは言え、特に高含水亜炭又は褐炭に関連する微粉炭の水分含有量に関連するミル入口温度Ｔ８の実用最小値も存在する。石炭微粒子は、まだ湿っている場合には効率的に燃焼することができないので、ある程度乾燥させなければならないことが理解されるであろう。これは炉内で行うことができるが、炉の全体的な効率を低下させるので、湿った粒子は、炉に供給される前に一次空気によって、すなわち煙道ガスからの予熱又はファン動作（例えば、ファン６００）を使用して実質的に乾燥されることが好ましい。これは、Ｔ３ＰがＴ３Ｓよりも高いことが望ましい条件である１つの理由である。

通常、Ｔ８は測定されないが、代わりに一次空気出口温度Ｔ１０（図示せず）が制御され、一次空気流はＴ１０_ＭＩＮ（適切な石炭乾燥を容易にする）とＴ１０_ＭＡＸ（ミル内の石炭の自己発火を確実にしない）との間の温度を有するように調整される。一次空気調整（すなわち、空気の温度を変化させること）の種々の手段が、米国特許第３，３７３，５２０号（Ｈｏｔｔｅｎｓｔｉｎｅ）及び米国特許第４，４４２，７８３号（Ｐａｊｏｎａｓら）に開示されている。空気の温度調節には、例えば、ファン、バス、冷却システム、加熱システム、異なる温度の空気の追加を含む温度調整手段による空気の温度の調整又は変更、すなわち冷却又は加熱が含まれるが、これらに限定されない。

任意のＡＰＨの主な目的は、煙道ガスから熱を除去して燃焼空気を予熱し、したがって大気に排出される廃熱の量を低減し、炉を加熱するのに必要な燃料の量を効果的に低減することによってボイラ効率を改善することであることが理解されるであろう。したがって、ＡＰＨ設計の一般的に受け入れられている目標は、二次燃焼空気予熱のために捕捉される熱を最大化し、その結果、低金属温度Ｔ７を必要最小限より高く維持しながら、煙道ガス出口温度、例えばＴ２を最小化することによって、それ自体の熱伝達効率を改善することである。

実際には、任意の所与のボイラ負荷に対して、燃焼空気に必要とされる一定の体積流量（場合によっては質量流量も）、例えばＶ２＋Ｖ３が存在し、したがって、中程度の負荷において、ピーク負荷状態中に固有の増大した煙道ガス流で達成可能である場合よりも高い煙道ガス出口温度Ｔ２をもたらすような量の予熱しか必要とされない。このような状況では、達成された煙道ガス出口温度Ｔ２は、例えばフライアッシュなどの煙道ガスから粒子状汚染物質を捕捉するためにＡＰＨのすぐ下流に配置された静電集塵器（ＥＳＰ）（図示せず）の効率的な動作にとって高すぎることが分かっている。このことを克服するために、米国特許第６，０８９，０２３号は、燃焼空気として必要とされる量を超える量の空気をＡＰＨに過剰供給し、次いでＡＰＨの上流の「望ましくない」過剰空気を、例えば二次空気出口ダクトＤ６から（他の用途のために、又は単に大気に放出される）取り出し、したがって許容可能なより低い煙道ガス出口温度、例えばＴ２を提供すること（いわゆる「過剰供給技術」）を提案した。望ましくない過剰空気は、望ましく低い煙道ガス出口温度、例えばＴ２を維持しながら大気に排出されるとき、実際には廃熱であり、したがってＡＰＨ及びボイラの運転効率を低下させることが理解されるであろう。

最近、廃水を環境中に排出する前に汚染物質を除去するための水処理プラントの必要性を回避するために、排水ゼロでボイラを運転する必要性が生じている。噴霧乾式吸収器（ＳＤＡ）などの蒸発システムを配置することが知られている。後述されるように、他のそのような蒸発システムは、例えば、循環乾式スクラバ（ＣＤＳ）を含み、これらは全て、排水を低減又は排除するために、廃水を蒸発させるように動作する。これらのシステムには、ＡＰＨを出る煙道ガスが、直接又は他の汚染制御機器の更に下流のいずれかで供給される。これは、そのような設計負荷における煙道ガス出口温度、例えばＴ２、及び体積流量Ｖ１が、例えばＳＤＡ内の完全な蒸発を促進するのに十分に高いため、高負荷では問題ではなく、すなわちＴ２は、１００％近くの蒸発を促進するために特定の体積流量Ｖ１に必要な温度Ｔ９にある。Ｔ２≧Ｔ９を維持する必要があり、そうでなければ、ＳＤＡはゼロ排水に対して十分に効果的ではなく、残りの水は、ＳＤＡが交換しようとするまさに廃水処理装置によって処理される必要があることが理解されよう。ＳＤＡ及びＣＤＳは各々、多くの点で類似している既知の方法で水を蒸発させることが理解されるであろう。

歴史的に、石炭火力発電所は、電力網ベース負荷条件の間であっても高負荷／出力で運転され、ＡＰＨはそのような条件に対して最適化され、本質的にＴ２≧Ｔ９であり、したがってＳＤＡ動作に理想的であった。全負荷の５０％を超える中程度の負荷条件の間、全負荷煙道ガス出口温度Ｔ２は、効率的なＳＤＡ動作にとって本質的に低すぎる場合があり、したがって、水ゼロ排出を達成するためにそれを上昇させる必要がある。二次空気がＡＰＨに入る前に蒸気コイルを使用して二次空気を加熱することによってＴ２≧Ｔ９の所望の増加を達成することが知られており、その結果、ＡＰＨ空気入口温度が周囲温度の温度よりも十分に高くなり、それによってＡＰＨ１から出る煙道ガスの温度Ｔ２が増加する。しかし、このようなシステムは、通常の負荷条件ではＴ２≧Ｔ９自体を依然として達成することができず、特に典型的には５０％負荷未満、例えば３３％設計負荷（いわゆる「蒸気コイル技術」）の低負荷条件では達成しない。有効性にかかわらず、蒸気コイル技術は、そうでなければ発電のために使用され得るボイラからの熱を、ボイラ効率の付随する低下を伴って迂回させることが理解されるであろう。

今日のエネルギー市場における再生可能エネルギーの出現に伴い、石炭火力蒸気発生器（ボイラ）は、低負荷（全負荷の５０％未満、例えば典型的には３３％設計又は全負荷）で長期間動作することがしばしば要求される。多くの石炭焚きボイラは、このモードで動作するように設計されておらず、設置されたＡＰＨ低負荷動作では、多くの場合、低い又は準最適な煙道ガス出口温度Ｔ２並びに低い一次空気出口温度Ｔ４及び二次空気出口温度Ｔ５をもたらす。そのような条件では、Ｔ２は、効率的なＳＤＡ動作に必要とされるＴ９の値よりも十分に低いので、すなわち、典型的には１００％又はそれに近い廃水蒸発を達成するために、ＡＰＨを出る煙道ガスの温度を上昇させる必要があり、前述したように、蒸気コイル技術の使用は、それ自体では十分ではなく、低負荷条件では完全に無効である。したがって、任意の所与の体積流量Ｖ１に対して煙道ガス温度≧Ｔ９を達成するために、天然ガスバーナ又は石油バーナなどの二次熱源を使用して、ＡＰＨを出る温度を超えて煙道ガスを加熱する必要があった（いわゆる「二次バーナ技術」）。ＡＰＨの下流で任意の二次バーナ技術を用いて煙道ガスを加熱することは、ボイラ効率に悪影響を及ぼし、運転するために資本、燃料及び維持費を必要とすることが理解されるであろう。

本出願人は、そのような低負荷条件（典型的には全負荷の５０％未満、例えば設計負荷の３３％）において二次バーナ技術を使用することによる追加コストを回避しようとして、上述のオーバーフィード技術を使用して煙道ガス出口温度Ｔ２の上昇を達成できるかどうかを検討し、達成できないことを見出した。これらの技術の上記の書面による評価から、最新技術から明らかな唯一の解決策は、例えば、現在使用されている蒸気コイル技術を通常の蒸気コイルよりもはるかに大きいものでアップグレードすることであることが理解されよう。出願人は、以下に説明する本発明が、従来技術に関連する問題に対処し、明白な解決策から生じる問題を克服し、新規かつ非自明な解決策を提供すると考える。

本発明の目的は、汚染制御機器の効率的な動作を容易にし、低ボイラ負荷条件で二次バーナ技術及び／又は蒸気コイル技術を使用する必要性を排除する温度で出る煙道ガスを提供するために使用されるＡＰＨ温度制御システムを提供することである。一実施形態では、汚染制御機器は、噴霧乾式吸収器（ＳＤＡ）、循環乾式スクラバ（ＣＤＳ）、又は湿式スクラバ（例えば、湿式ＦＧＤ）などの水蒸発システムを含んでもよい。本発明は、より多くの試薬が汚染制御機器に注入されることを可能にし得、これは除去効率を改善する。汚染制御機器は、低負荷でのより高いガス入口温度から利益を得ることができ、これは、水バランスを改善し、水処理要件を低減する。

本発明は、最低動作温度に関連する問題に対処することが更に企図される。更に、本発明は、酸露点及び腐食に関連する問題に対処する。本発明は、二酸化硫黄（ＳＯ_２）の除去効率、試薬利用率、及び水バランスに関連する問題に対処することが企図される。

本発明のいくつかの実施形態では、本発明により、熱伝達に利用可能な質量が少なくなり、煙道ガス出口温度が上昇することが企図される。汚染制御機器への煙道ガス温度の上昇は、使用されるシステムに応じて、プロセス水の量の増加及び動作に必要な最小負荷の低減を含むがこれらに限定されない利点を有する。本発明のいくつかの実施形態では、本発明が、ミルへの一次空気温度を上昇させ、それが石炭乾燥及びミル出口温度を上昇させることが更に企図される。本発明のいくつかの実施形態では、ＡＰＨガス出口温度を上昇させ、平均低温端温度を上昇させることが企図される。本発明のいくつかの実施形態において、二次バイパスは、煙道ガス出口温度の上昇をもたらし、ＡＰＨガス出口温度を上昇させ、酸露点接近温度を上昇させることが企図される。

本発明は、空気予熱器のための温度制御システムを含む。一実施形態では、温度制御システムは、２セクタ空気予熱器（１００）であって、ボイラからの煙道ガスを２セクタ空気予熱器（１００）に供給するように構成された煙道ガス入口ダクト（Ｄ１）と、２セクタ空気予熱器（１００）から煙道ガスを排出するように構成された煙道ガス出口ダクト（Ｄ２）と、２セクタ空気予熱器（１００）に空気を搬送するように構成された燃焼空気入口ダクト（Ｄ５０）と、２セクタ空気予熱器（１００）から空気を排出するように構成された燃焼空気出口ダクト（Ｄ１００）であって、燃焼空気出口ダクト（Ｄ１００）は、一次空気ダクト（Ｄ４０）及び二次空気ダクト（Ｄ６０）と流体連通し、二次空気ダクト（Ｄ６０）は一次空気ダクト（Ｄ４０）の下流にあり、二次空気ダクト（Ｄ６０）は、第１の量の一次空気（Ｖ２０）を少なくとも１つの粉砕ミルを介してボイラに供給し、第２の量の二次空気（Ｖ３０）をボイラに直接供給するように構成されている、燃焼空気出口ダクト（Ｄ１００）と、煙道ガス入口ダクト（Ｄ１）に近接する高温端と、燃焼空気入口ダクト（Ｄ５０）に近接する低温端とを有する熱交換ロータ（２０）であって、二次空気（Ｖ３０）の量が一次空気（Ｖ２０）の量よりも多い、熱交換ロータ（２０）と、燃焼空気入口ダクト（Ｄ５０）及び二次空気ダクト（Ｄ６０）と連通する空気予熱器バイパスダクト（Ｄ７０）であって、空気予熱器バイパスダクトは、燃焼空気（Ｖ３００）の一部を二次空気バイパス（Ｖ４０）として、２セクタ空気予熱器（１００）の上流の空気入口ダクト（Ｄ５０）から抽気して下流の二次空気ダクト（Ｄ６０）に再導入するように構成された、空気予熱器バイパスダクト（Ｄ７０）と、二次空気バイパス（Ｖ４０）の体積流量を制御し、一次空気流（Ｖ２０）を調整するための流量制御装置（ＤＶ１０）であって、一次空気流（Ｖ２０）は、単独で又は他の調整手段と共に、２セクタ空気予熱器（１００）を出る煙道ガス体積流量（Ｖ１）に対する第１の所定の最低温度（Ｔ９）以上に煙道ガス出口温度（Ｔ２）を維持して、粉砕ミル内での石炭乾燥を促進するのに必要な最低温度（Ｔ１０_ＭＩＮ）の安全範囲内の一次空気出口温度（Ｔ１０）を、粉砕ミル（Ｔ１０_ＭＡＸ）内の石炭の自己発火をもたらす最高温度に維持するように構成される、流量制御装置（ＤＶ１０）と、を備える、２セクタ空気予熱器を含む。

一実施形態では、温度制御システムは、３セクタ空気予熱器（１）であって、ボイラからの煙道ガスを３セクタ空気予熱器（１）に供給するように構成された煙道ガス入口ダクト（Ｄ１）と、３セクタ空気予熱器（１）から煙道ガスを排出するように構成された煙道ガス出口ダクト（Ｄ２）と、３セクタ空気予熱器（１）に一次空気（Ｖ２）を供給するように構成された一次空気入口ダクト（Ｄ３）と、第１の量の一次空気（Ｖ２）を少なくとも１つの粉砕ミルを介してボイラに供給するように構成された一次空気出口ダクト（Ｄ４）と、二次空気（Ｖ３）を３セクタ空気予熱器（１）に供給するように構成された二次空気入口ダクト（Ｄ５）と、第２の量の二次空気（Ｖ３）をボイラに直接供給するように構成された二次空気出口ダクト（Ｄ６）と、ガス入口ダクト（Ｄ１）に近接する高温端と、空気入口ダクト（Ｄ５）に近接する低温端とを有する熱交換ロータ（２）と、空気入口ダクト（Ｄ５）及び空気出口ダクト（Ｄ６）と連通する少なくとも第１の二次空気バイパスダクト（Ｄ７）であって、二次空気バイパスダクトＤ７は、二次空気（Ｖ３）の一部を二次空気バイパス（Ｖ４）として、３セクタ空気予熱器（１）の上流の空気入口ダクト（Ｄ５）から抽気して、下流の空気出口ダクト（Ｄ６）に再導入するように構成された、第１の二次空気バイパスダクト（Ｄ７）と、二次空気バイパス（Ｖ４）の体積流量を制御し、一次空気流（Ｖ２）を調整するための流量制御装置（ＤＶ１）であって、一次空気流（Ｖ２）は、３セクタ空気予熱器（１）を出る煙道ガス体積流量（Ｖ１）に対する第２の最低温度（Ｔ９）以上に煙道ガス出口温度（Ｔ２）を維持して、粉砕ミル内での石炭乾燥を促進するのに必要な最低温度（Ｔ１０_ＭＩＮ）の安全範囲内の一次空気出口温度（Ｔ１０）を、粉砕ミル（Ｔ１０_ＭＡＸ）内の石炭の自己発火をもたらす最高温度に維持するように構成される、流量制御装置（ＤＶ１）と、を備える、３セクタ空気予熱器を含む。

いくつかの実施形態において、空気予熱器が３セクタ空気予熱器（１）である場合、制御システムは、一次空気入口ダクト（Ｄ３）及び一次空気出口ダクト（Ｄ４）と連通する一次空気バイパスダクト（Ｄ８）であって、一次空気バイパスダクト（Ｄ８）は、一次空気バイパス（Ｖ５）として一次空気（Ｖ２）の一部を、３セクタ空気予熱器（１）の上流の一次空気入口ダクト（Ｄ３）から抽気して、下流の一次空気出口ダクト（Ｄ４）に再導入するように構成された一次空気バイパスダクト（Ｄ８）と、一次空気バイパス（Ｖ５）の体積流量を制御するための第２の流量制御装置（ＤＶ２）と、を更に含む。

いくつかの実施形態では、空気予熱器が２セクタ空気予熱器（１００）である場合、低負荷条件における二次空気バイパス（Ｖ４０）は、２セクタ空気予熱器（１００）に供給される二次空気（Ｖ３０）の５～１５％である。

いくつかの実施形態では、空気予熱器が３セクタ空気予熱器（１）である場合、低負荷条件における二次空気バイパス（Ｖ４）は、３セクタ空気予熱器（１）に供給される二次空気（Ｖ３）の５～１５％である。

いくつかの実施形態では、空気予熱器が３セクタ空気予熱器（１）である場合、低負荷条件における一次空気バイパス（Ｖ５）は、３セクタ空気予熱器（１）に供給される一次空気（Ｖ２）の１５～２０％である。

いくつかの実施形態では、空気予熱器が３セクタ空気予熱器（１）である場合、低負荷条件において、二次空気バイパス（Ｖ４）は１０％であり、一次空気バイパス（Ｖ５）は２０％である。

いくつかの実施形態では、空気予熱器が２セクタ空気予熱器（１００）である場合、第１の所定の最低温度（Ｔ９）は、２セクタ空気予熱器（１００）の下流に配置された汚染制御機器の効率的な動作を促進して、煙道ガス出口ダクト（Ｄ２）から出る煙道ガス流（Ｖ１）を受け取るように構成される。

いくつかの実施形態では、空気予熱器が３セクタ空気予熱器（１）である場合、第２の所定の最低温度（Ｔ９）は、３セクタ空気予熱器（１）の下流に配置された汚染制御機器の効率的な動作を促進して、煙道ガス出口ダクト（Ｄ２）から出る煙道ガス流（Ｖ１）を受け取るように構成される。

いくつかの実施形態では、汚染制御機器は、噴霧乾式吸収器（ＳＤＡ）、循環乾式スクラバ（ＣＤＳ）、又は湿式煙道ガス脱硫システム（「ＦＧＤ」）である。いくつかの実施形態では、更に汚染制御機器は、３セクタ空気予熱器（１）又は２セクタ空気予熱器（１００）のすぐ下流で煙道ガス流（Ｖ１）の少なくとも第１の部分を受け取るように配置され、それによって廃水蒸発の増加をもたらす。

いくつかの実施形態では、煙道ガス体積流量（Ｖ１）が低負荷条件において所定の最低温度（Ｔ９）以上である場合、煙道ガス流（Ｖ１）の少なくとも第１の部分は、汚染制御システムに供給される廃水を蒸発させる。

いくつかの実施形態では、二次空気バイパス（Ｖ４）の少なくとも１つは圧力降下支援され、一次空気バイパス（Ｖ５）は圧力降下支援される。当業者が認識するように、本明細書に開示されるいくつかの実施形態では、圧力降下支援は、ある体積の空気を移動させるために、例えば、ダクト、通路などの開口部によって提供される。

いくつかの実施形態では、粉砕ミル（４００）は、燃料を受け取るための粉砕機入口と、粉砕された燃料をそこから排出するための粉砕機出口と、粉砕機出口と連通し、燃料を燃焼させるように構成されたボイラ（５００）とを含む。いくつかの実施形態では、２セクタ空気予熱器（１００）及び３セクタ空気予熱器（１）の各々は、スピンドル上で回転するように取り付けられたロータ（２０）と、ロータに配置された複数の熱伝達要素と、を含み、熱伝達要素は、それによって流れるガスに熱を伝達するように構成されており、２セクタ空気予熱器（１００）及び３セクタ空気予熱器（１）の各々は高温端（２０Ｈ）及び低温端（２０Ｃ）を画定する。

本発明は、前述の実施形態のいずれかに記載の温度制御システムを利用して空気予熱器を出るガスの温度を制御する方法に関する。

本発明は、前述の実施形態のいずれかに記載の温度制御システムで空気予熱器設備を改造する方法であって、空気予熱器は３セクタＡＰＨ（１）である。いくつかの実施形態では、本方法は、既存のダンパ弁（ＤＶ２）で絞られた既存の一次空気バイパスダクト（Ｄ８）を利用することと、ダンパ弁（ＤＶ１）で閉鎖可能な適切なサイズの二次空気バイパスダクト（Ｄ７）を設置することと、を含み、低負荷動作中、ダンパ弁（ＤＶ１）が開き、ダンパ弁（ＤＶ２）が完全に開くと、一次空気出口温度（Ｔ４）は、一次空気出口温度（Ｔ１０）を少なくとも最低一次空気出口温度（Ｔ１０_ＭＩＮ）まで上昇させるのに十分な所定の量だけ上昇される。

改造方法のいくつかの実施形態では、３セクタ空気予熱器（１）に流入する一次空気の１０～２０％はバイパスされ、二次空気バイパスダクト（Ｄ７）は、３セクタ空気予熱器（１）に流入する二次空気の０～１０％程度をバイパスすることができる。

前述の実施形態及び他のものは、本明細書でより詳細に説明される。

以下の図面は、本発明の特定の態様及び実施形態を示すが、本発明を図面に示され記載されているものに限定するものではない。
従来技術による３セクタ空気予熱器の概略図を示す。 本発明の一実施形態による温度制御システムと共に３セクタ空気予熱器の概略図を示す。 「逆」回転Ｇ－Ｓ－Ｐ構成である図２の３セクタ空気予熱器の概略図を示し、その実施形態の１つの特定の設計の動作中に達成可能な代表的な温度を有する。 本発明の更なる実施形態による２セクタ空気予熱器の概略図を示す。

図２は、図１と同様のＡＰＨ１を示し、同様の特徴は同一又は同様の英数字表記で示されている。図２において、ＡＰＨ１は、ボイラに供給される燃焼空気（Ｖ２＋Ｖ３）を予熱するために煙道ガスＶ１を使用する石炭火力ボイラ（図示せず）と共に使用するための３セクタＡＰＨである。燃焼空気の一部は一次空気Ｖ２であり、これは最初に少なくとも１つの石炭ミル又は粉砕機（図示せず）を通過して石炭粒子をボイラの炉に運ぶ。燃焼空気の残りは、ＡＰＨ１から二次空気Ｖ３として炉に直接供給される。更に、ＡＰＨ１を出る煙道ガスＶ１は、汚染制御機器（図示せず）に直接供給される。汚染制御機器は、一実施形態では、水蒸発システムである。水蒸発システムは、水排出を低減又は排除するために廃水を蒸発させる噴霧乾式吸収器（「ＳＤＡ」）、循環乾式スクラバ（「ＣＤＳ」）、又は湿式煙道ガス脱硫システム（「ＦＧＤ」）を含む。以下、説明を容易にするために、蒸発システムをＳＤＡと呼ぶ。他の汚染制御機器を利用してもよい。

理解を容易にするために、様々なガス流は、Ｖ１～Ｖ５と様々に示されており、これらのガス流は、体積流量及び質量流量と同義である。ガス流の様々な体積について考えることは容易であるが、その質量組成は、実際の優勢な流れ並びにその熱及び／又は燃焼支持特性を計算するときに重要である。

図２の３セクタＡＰＨ１は、その上／高温端に設けられ、そのロータ２の周りに「円周方向」に配置され、煙道ガス入口ダクトＤ１、一次空気出口ダクトＤ４、及び二次空気出口ダクトＤ６は各々、同様にロータ２の周りにその下／低温端に配置された煙道ガス出口ダクトＤ２、一次空気入口ダクトＤ３、及び二次空気入口ダクトＤ５とそれぞれ軸方向に整列している。図示及び機能的説明を容易にするために、一次及び二次空気ダクトは、半径方向に配置されているものとして示されている。

ロータ２は、入口ダクトＤ１を出る煙道ガスＶ１から熱を抽出し、それを放出して、それぞれ一次空気出口ダクトＤ４及び二次空気出口ダクトＤ６に入る燃焼空気を予熱するように回転するように設計された要素プロファイルのバスケットを収容する。これは、ロータ２の「煙道ガス」部分を、そこを通過する熱い煙道ガスによって加熱することによって達成され、その結果、一次空気としてロータ２の「一次空気」部分を、及び二次空気として「二次空気」部分を様々に通過するボイラ炉のための燃焼空気が予熱される。図示されていないのは、様々な電気的及び／又は機械的制御システム、ファン／送風機、外部ダクト、圧力変換器及び温度計、ＡＰＨを動作させるために典型的に利用される減衰装置、並びにボイラ炉及びその風箱である。このような補助機器は、当該技術分野において周知である。漏れに関する固有の問題を含む、そのような補助機器の機能性及び動作上の制限はよく知られており、したがって、３セクタＡＰＨの前述の既知の態様の通常の設計、エンジニアリング、設置、及び動作は、当業者に知られている詳細には説明されていない。

体積流量Ｖ１を有する煙道ガス（煙道ガスＶ１）は、ロータ２の高温端に隣接する煙道ガス入口温度Ｔ１で入口ダクトＤ１を出て、ロータ２の低温端に隣接するより低い煙道ガス出口温度Ｔ２で出口ダクトＤ２に入る。反対に、体積流量Ｖ２の一次空気（一次空気Ｖ２）は、ロータ２の低温端に隣接して一次空気入口温度Ｔ３Ｐで入口ダクトＤ３を出て、一次空気出口温度Ｔ４で出口ダクトＤ４を出る。同様に、体積流量Ｖ３（二次空気Ｖ３）を有する二次空気は、二次空気入口温度Ｔ３Ｓでその入口ダクトＤ５を出て、そのセクタの低温端に隣接する二次空気出口温度Ｔ５でその出口ダクトＤ６を出る。ロータ２自体の温度は、その高温端で達成される高温端金属温度Ｔ６と、その低温端で達成される低温端金属温度Ｔ７との間で変化する。

任意の所与の負荷条件下での典型的な動作中の任意の所与の時間において、高効率のＳＤＡ動作、すなわち１００％の廃水蒸発又はそれに近いＳＤＡ動作を容易にするために、煙道ガス出口ダクトＤ２を出る煙道ガスＶ１は、前述の理由のためにＴ２≧Ｔ９の温度を維持しなければならない。これを容易にするために、３セクタ空気予熱器１は、本発明の一実施形態による温度制御システム２００と共に設置される。温度制御システム２００は、二次空気入口ダクトＤ５と二次空気出口ダクトＤ６との間に延在し、それらと流体連通する二次空気バイパスダクトＤ７を含む。二次空気バイパスダクトＤ７は、低負荷条件において二次空気Ｖ３の体積流量の所望の％までバイパスするように構成される。

一実施形態において、温度制御システム２００は、第１の流量制御装置ＤＶ１を含む。第１の流量制御装置ＤＶ１は、電気的又は空気圧的に作動される第１のダンパ弁、既知の設計のルーバ制御ダンパ、電気コントローラ、又は前述の補助機器と適切に連動する空気圧コントローラであってもよい。一実施形態では、低負荷条件において、二次空気バイパスダクトＤ７は、二次空気Ｖ３の体積流量又は場合によっては質量流量の５％～２０％、好ましくは１０％～１５％の所望の割合の二次空気バイパスを容易にするように構成される。

本発明によるＡＰＨ燃焼空気バイパスは、ＡＰＨの全体的な効率を低下させ、二次空気バイパスは、二次空気が低負荷条件でバイパスされるときに煙道出口温度Ｔ２を上昇させる。しかしながら、幾分予想外かつ直感に反して、二次空気出口温度Ｔ５の低下は、一次空気出口温度Ｔ４の上昇を伴い、これは、ＡＰＨ効率の低下にもかかわらず、そこを流れる一次空気への相対的な熱伝達の増加があることを示す。

いくつかの実施形態では、一次空気出口温度Ｔ４が、一次空気出口温度Ｔ１０が（適切な石炭乾燥を促進するために必要とされる）最小値Ｔ１０_ＭＩＮと（ミル内の石炭の自己発火につながる可能性がある）最大値Ｔ１０_ＭＡＸとの間であることを確実にする範囲内に維持されることを確実にするために、３セクタＡＰＨ１を出る一次空気は、例えば、既知の一次空気バイパス技術を使用して、又はそうでなければオーバーフィード技術を使用して調整される。空気の温度調節には、例えば、ファン、バス、冷却システム、加熱システム、異なる温度の空気の追加を含む温度調整手段による空気の温度の調整又は変更、すなわち冷却又は加熱が含まれるが、これらに限定されない。

図２に示して説明した実施形態は、既存の一次空気バイパス技術を３セクタＡＰＨ１に既に取り付けた改造プロジェクトの一部であることが企図される。別の実施形態では、図２に示され説明される実施形態は、３セクタＡＰＨ１を包含する新しいプロジェクトの一部であることが企図されるので、本発明はこの点に関して限定されない。

図２に示す実施形態では、本発明の温度制御システム２００は、一次空気入口ダクトＤ３と一次空気出口ダクトＤ４との間に延在してこれらと流体連通する一次空気バイパスダクトＤ８と、第２の流量制御装置ＤＶ２とを更に含む。第２の流量制御装置ＤＶ２は、電気的に作動されるダンパ弁又は空気圧で作動されるダンパ弁である。一次空気バイパスダクトＤ８は、設計負荷条件（例えば、Ｖ３が華氏１１１度で７９１４５０ｌｂ／ｈｒの質量流量から計算される場合）で一次空気流Ｖ３の１０％を、３３％の低負荷条件（例えば、Ｖ３が華氏１２１度で４５０５１０ｌｂ／ｈｒの質量流量から計算される場合）で２０％をバイパスするように適合される。改造前の条件では、低負荷条件での一次空気出口温度Ｔ１０はＴ１０_ＭＩＮ未満であり、燃焼前の非効率的な石炭乾燥をもたらし、すなわち、ある程度の必要な乾燥が炉内で起こり、炉の効率を低下させる。

入口及び出口ダクトＤ１及びＤ２、Ｄ３及びＤ４、Ｄ５及びＤ６は、各々、そのハウジングに取り付けられた３セクタＡＰＨ１のそれぞれのカウリングとして示されている。しかしながら、機能的に説明されるこれらのダクトは、ＡＰＨ１のそのようなカウリングだけでなく、そこから延びる関連するダクトも包含することが意図されていることが理解されよう。したがって、バイパスダクトＤ７及びＤ８の入口端は、関連する３セクタＡＰＨ１のカウリング又はそこから上流に延びるダクトのいずれかを介してそれぞれの入口ダクトＤ５及びＤ３と連通し、バイパスダクトＤ７及びＤ８の出口端は、関連する３セクタＡＰＨ１のカウリング又はそこから下流に延びるダクトのいずれかを介してそれぞれの出口ダクトＤ６及びＤ４と連通する。

熱伝達要素が充填されているので、煙道ガスと燃焼空気の両方が軸方向に通過するロータ２を横切る不可避の圧力降下が存在することが理解されるであろう。これが、部分的に、例えば、必要な体積流量を維持するために補助機器が補助ファンを含む理由である。二次空気バイパスダクトＤ７及び一次空気バイパスダクトＤ８は、開いているときに、ほぼ中断されないガスの貫流を可能にし、その結果、中断された流れを引き起こすように意図された熱伝達要素が充填されたロータ２にわたって引き起こされる圧力降下よりもはるかに低い圧力降下をもたらし、また、使用によってしばしば汚れることが理解されるであろう。その結果、これらのバイパスダクトは、開いているとき、燃焼空気が流れるための好ましい経路を提供し、圧力降下支援バイパス流と呼ばれ得るものをもたらす。

二次空気バイパスダクトＤ７の空気出口端部は、ＡＰＨ１に近接していることが好都合であるが、ＡＰＨ１とボイラの風箱（図示せず）との中間の任意の適切な場所に設置できることが理解されよう。二次空気バイパスダクトＤ７の材料及びサイズは一般に設計上の選択の問題であるが、一例として、以下の表２で予測されるように、使用時にＶ４の体積流量を処理するように適合された直径約４８インチ、長さ約４０フィートの耐摩耗性ダクトが挙げられる。本発明は、この点に関して限定されず、他の材料及びサイズが企図される。

上記は、ＡＰＨ１内で「煙道ガス」経路から「燃焼空気」経路への漏れが生じない理想的な状況であるが、実際にはそうではなく、そのためＡＰＨシール設計が重要なままである。１つの設備では、例えば、ロータ２の「煙道ガス」セクタにわたる圧力降下は、（ロータ２内に充填された要素の構成に応じて）低負荷での０．８インチｗｇから設計負荷での３．６インチｗｇの間で変動し得る。「一次空気」セクタにわたる圧力降下は、同様に、０．７から２．１５インチｗｇの間で変化してもよく、「二次空気」セクタにわたる圧力降下は、０．５から２．８インチｗｇの間で変化してもよい。全ての場合において、「煙道ガス」セクタにおけるより大きな圧力降下は、ロータ２を通って流れる燃焼空気への漏れをもたらす。したがって、Ｖ１_ＩＮ＜Ｖ１_ＯＵＴ及びＶ３_ＯＵＴ＞Ｖ３_ＩＮは、例えば、低負荷における８．５６％と設計負荷における４．８１％との間で変動する当該漏れをもたらす。

二次空気バイパスの量は、ダクトＤ７及びＤ８のサイズ及び長さによってだけでなく、ダンパ弁ＤＶ１及びＤＶ２の適切な作動によっても制御することができる。これらの弁の正確な形態は重要ではないが、固有の圧力降下補助と共に作用する必要なバイパス流量制御機能を提供するために、適切な場合には、これらの弁をファン補助手段に置き換えることができることを理解されたい。

ボイラの高負荷動作中（典型的には全負荷の５０％以上）、３セクタＡＰＨ１は、ダンパＤＶ１及びＤＶ２が閉位置にある状態で、すなわち、弁漏れに関連するバイパスを超える二次空気バイパスがない状態で動作するが、一次空気出口温度Ｔ１０を安全範囲Ｔ１０_ＭＩＮ～Ｔ１０_ＭＡＸ内に維持するのに必要な１０％の一次空気バイパスを可能にする。この高負荷状態では、二次空気出口ダクトＤ７を出る二次空気Ｖ３（「燃焼空気」としても知られる）の大部分は、３セクタＡＰＨ１内の固有の漏れは別として、二次空気入口ダクトＤ５に入る二次空気Ｖ３と同じであり、ロータ２の二次空気セクションに入る二次空気（二次空気Ｓ１）の体積流量Ｓ１は、ダクトＤ６を出る二次空気と同じであり、すなわちＳ１＝Ｖ３である。同様に、一次空気出口ダクトＤ４を出る一次空気Ｖ２は、実質的に、一次空気バイパスダクトＤ８を通って流れる約１０％で一次空気入口ダクトＤ３に入るものである。３セクタＡＰＨ１は、高負荷動作中、二次空気バイパスなしでそのように動作し、ガス出口温度Ｔ２≧Ｔ９及びＳＤＡにおける所望の高効率廃水蒸発を提供するように構成されるが、一次空気出口温度Ｔ１０が所望の安全範囲内に留まることを確実にするために十分な一次空気バイパスを有する。

ダンパＤＶ１が閉じられ、ダンパＤＶ２が閉じられている、すなわち二次空気バイパスが全くない低負荷動作（典型的には全負荷の５０％未満、例えば設計負荷の３３％）では、ＡＰＨ１は、煙道ガスＶ１の出力温度Ｔ２＜Ｔ９で動作し、すなわちＳＤＡの高効率動作には不十分である。しかしながら、ダンパＤＶ１を開くことによって、入口ダクトＤ５に入る空気Ｖ３の一部Ｖ４は、二次空気バイパスダクトＤ７を通って流れ、したがってロータ２をバイパスし、より重要なことには、ロータ２を通過する二次空気Ｓ１の体積流量を減少させる。ロータ２を通る二次空気Ｓ１の流量が減少すると、設置された要素プロファイルによる熱伝達が低下し、煙道ガス出口温度Ｔ２が上昇する。二次空気バイパスダクトＤ７の適切な構成及び／又はダンパ弁ＤＶ１の動作によって、二次空気バイパスダクトＤ７を少なくとも主に又は実際に完全に開いた状態でのＡＰＨ１の低負荷動作は、Ｔ２≧Ｔ９及びＳＤＡにおける所望の効率的な廃水蒸発をもたらすことができることが理解されよう。いずれにしても、二次燃焼空気Ｖ３＝Ｓ１＋Ｖ４である。

二次空気バイパスＶ４のみによる低負荷動作中、すなわち、ダンパＤＶ１が開き、ダンパＤＶ２が閉じて、煙道ガスＶ１から抽出される廃熱が少なくなると、ロータ２の低温端金属温度Ｔ７は「上昇」し（ダンパＤＶ１が閉じた同様の動作と比較して）、ロータ２の一次空気セクションの高温端における一次空気出口温度Ｔ１０も「上昇」する。この結果、ダクトＤ４を出る一次空気Ｖ２は、二次空気バイパスダクトＤ７が閉じられているときよりも高い出口温度Ｔ４を有することになる。これが問題である程度は、問題の３セクタＡＰＨが「順」回転ＡＰＨであるか「逆」回転ＡＰＨであるか、及びロータ２内に収容された熱伝達要素の正確な構成に部分的に依存し得る。そのようなものの正確な機構及び熱力学は、当業者によって容易に理解されると想定されるので、ここでは更に議論されない。

前述したように、Ｔ４が高すぎる場合、石炭ミルの一次空気出口温度Ｔ１０が、そのための火災安全限界Ｔ１０_ＭＡＸに近づくか、又はそれを超えることにつながる可能性がある。そのような状況では、既存の最大約２０％の一次空気バイパスを可能にするようにＤＶ２を完全に開くことによって、Ｔ１０／Ｔ４を火災安全限界未満に下げる必要がある。しかしながら、二次空気バイパスは、一次空気出口温度Ｔ４を偶発的に上昇させ、そのようなバイパスの量は、低負荷条件において、一次空気出口温度Ｔ１０がＴ１０_ＭＩＮを上回るように、すなわち、低負荷改造前において以前に利用可能でなかった効率的な石炭乾燥を提供するように調整されることができる。二次空気バイパスを適切に制限することによって、低負荷におけるＴ４の所望の増加を達成することができる。

説明した特定の設計では、Ｘ＝２０％の二次空気バイパスは、２０％の一次空気バイパスと共に、Ｔ４がＹ＝１０度増加することが分かる。したがって、煙道ガス出口温度Ｔ２の所望の上昇Ｙと、適切な二次空気バイパス割合Ｘによる一次空気出口温度Ｔ４の所望の上昇とを達成することが可能である。追加のファン圧力又は機器なしで達成可能な二次空気バイパスＶ４の量は、ダクトＤ７及び弁ＤＶ１のサイズ、長さなどの関数であり、任意の所与の新しい又は改造設置のためにそれに応じて設計することは当業者の能力の範囲内であることが理解されよう。

これらの実施形態を利用することにより、３セクタＡＰＨ１が低負荷においても所望のガス出口温度を維持することが容易になることが理解されよう。表示温度の例は、「逆」回転Ｇ－Ｓ－Ｐ構成のＡＰＨの設置のための１つの特定の設計に関する図３に見られるが、他の設置で見られるものを説明するものではない。括弧内の温度は、本発明の実施形態による改造の前のそのような設置において優勢な温度であり、二次空気バイパスが設置されているが動作していないとき、すなわち、例えば高負荷条件の間にダンパＤＶ１が閉じられているときに達成される温度を示す。華氏での温度（括弧なし）は、二次空気バイパス及び一次空気バイパスの両方が設置され、ダンパＤＶ１及びＤＶ２が完全に開いた状態で動作可能なとき、すなわち、この場合、一次空気温度の望ましい上昇及びより効率的な水蒸発システム動作に必要な煙道ガス出口温度の必要な上昇があるときに、低負荷で達成可能な温度を示すように予測的にモデル化される。有利には、一次空気出口温度Ｔ１０を所望の範囲≧Ｔ１０_ＭＩＮに偶発的に上昇させる一次空気温度の１０°Ｆの上昇もある。ダンパＤＶ１及びＤＶ２は、煙道ガス体積流量Ｖ１及びＡＰＨ１を通る煙道ガス出口温度に応じて部分的に開閉して、所望又は必要に応じて括弧内の値と括弧外の値との間の温度を達成することができることが理解されよう。上述のように、燃焼空気ファンの動作は、二次空気と比較して、一次空気のより高い圧縮熱をもたらし、したがって、それぞれ、華氏５７４度及び５７０度（摂氏約３０１度及び２９８度）の表示温度をもたらす。

これらの実施形態のいずれかを使用することにより、前述の二次バーナ技術及び／又は圧送空気技術を利用する必要がなくなり、したがって、それらが必要とする補助機器の燃料、ｃａｐｅｘ、及び／又は保守費用が節約される。実際、これらの実施形態のうちの１つが使用されなかった場合、少なくとも、低負荷条件で必要とされる煙道ガス出口温度Ｔ２を提供するために、より効率の低いＡＰＨを使用すること、及び／又はＴ９以上のＳＤＡに入る温度まで煙道ガスを再加熱することが必要であろう。そのような再加熱は、二次バーナ技術を用いて、及び／又は蒸気コイル技術を利用する場合により大きな蒸気コイルを使用して達成可能であろう。

ＳＤＡなどの廃水蒸発システムからの水ゼロ排出に関連して説明された前述の実施形態は、特に既存のボイラ設備に関連して、達成可能であるよりも技術的により魅力的であり得ることが理解されるであろう。したがって、廃水を環境に排出する前に汚染物質を除去するための水処理プラントの必要性を回避することは期待できる目標であるが、そのシステムからいくらかの廃水が排出される可能性がある。水ゼロ排出が達成されない場合、水処理のコストは、処理される廃水の体積の関数であることが理解されるであろう。したがって、たとえ本発明が排出される水の減少を促進するとしても、本発明は、その使用によって促進される蒸発システムにおける過剰な水の蒸発にほぼ比例して、廃水処理コストが削減される。

ＡＰＨ１の低負荷動作時の二次空気バイパスＶ４及び／又は一次空気バイパスＶ５は、必然的に、ＡＰＨからの熱回収が少なくなり、石炭の使用効率が低くなり、その結果、石炭コストが高くなる。低負荷ボイラ効率の低下を軽減するために、ＡＰＨ１は、改良された空気予熱器設計のものとすることができ、例えば、本出願人の様々な現在の特許出願に記載されているような、その高度なプロファイル要素設計及びそのＡｄｖＸ（登録商標）Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、すなわち、低負荷条件及び高負荷条件の両方でより高い熱交換効率で動作するものとすることができる。

本発明は、二次空気バイパスＶ４を使用してＡＰＨ１を出る煙道ガス出口温度Ｔ２を調整して、すぐ下流の水蒸発装置、例えばＳＤＡのより効率的な動作を保証することに関して説明されてきた。実際には、水蒸発装置に入る煙道ガス温度が重要であることは容易に理解されるであろう。実際に、本発明は、ＡＰＨの下流の他の汚染制御機器に関連して使用され、その装置への煙道ガス入口温度を調整することができる。また、煙道ガス入口温度を調整するために本発明が利用されるＡＰＨと汚染装置制御装置との間に装置が存在することもあり得る。したがって、実施形態の前述の説明は、本発明の用途を例示するものであって、限定するものではなく、調整温度Ｔ９は、汚染制御機器への煙道ガス入口温度を、そのより効率的な動作を容易にするために必要なレベルに維持するのに十分である。

一例として、本発明の実施形態は、既存の蒸気コイルをＡＰＨのすぐ上流の適所で動作可能なままにしながら、ボイラ設備を改造するときに設置することができる。二次空気バイパスＶ４の石炭コストは、実際には、例えば、ＡＰＨに流入する燃焼空気を予熱するために既に設置された蒸気コイルを使用することに関連する蒸気コストよりも大きい可能性があり、これにより、ＡＰＨから流出する煙道ガスＶ１の温度が上昇する。したがって、本発明の更なる実施形態（図示せず）では、燃焼空気ファンとＡＰＨとの間に蒸気コイルが設けられ、これは、ＡＰＨの上流にあり、燃焼空気Ｖ３の温度を上昇させることによって煙道ガス流Ｖ１の温度を上昇させる。このような実施形態では、効率的な蒸発システム動作に必要な臨界温度Ｔ９は、使用中の蒸気コイルで測定されるべきであり、したがって、二次空気バイパスＶ４は、その最大値又はその付近で動作する蒸気コイルによって促進される温度に加えて、ＡＰＨ１の下流の煙道ガスＶ１の温度Ｔ２の上昇を促進するように効果的に動作可能であることが理解されよう。

１つの改造例がモデル化されており、全負荷（すなわち、二次空気バイパスは動作不能）における予測性能が表１に詳細に示されている。低負荷（すなわち、３３％設計負荷）での予測性能は、表２に詳述されており、表２は、二次空気バイパスでの改造前の３セクタＡＰＨ１の欄と、出願人の最新世代の先進要素プロファイルＴＦ４（商標）（ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０６９１８６に開示されている）及びＤＮ８（商標）（ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０５６２０９に開示されている）とを含む。本発明の動作上の特徴は、表１及び表２から推定される情報を用いて一般的に説明されており、特許請求される本発明の説明及び／又は技術的限定の両方によって、より詳細な情報がそこから抽出され得ることが理解されるであろう。加えて、表１及び表２は、それらの実際の予測メリット又は重要性を限定することなく、単に例示的な例として、図面において参照番号で注釈を付けられるか、又はそれと併せて読まれる場合がある。

本発明の別の実施形態では、図４に示す２セクタＡＰＨ１００は、ミル入口温度Ｔ８への影響を最小限に抑えるように構成された燃焼空気バイパスを有する温度制御システム２００を有する。２セクタＡＰＨ１００には、２つのガス経路、すなわち、第２の燃焼空気予熱経路に隣接して逆流する高温煙道ガス経路（３セクタＡＰＨ１におけるような）のみが存在することが理解されよう。２セクタＡＰＨ１００の下流で、予熱された燃焼空気流は、同じ温度で一次空気ダクト及び二次空気ダクトに分岐する。様々なガス流の性質、条件、使用、及び動作上の制約は、２セクタＡＰＨ１００については、３セクタＡＰＨ１と同じである。したがって、図４において、図１～図３に示された３セクタＡＰＨ１の特徴と同様の特徴は同様の番号で示され、同様の特徴はその１０進数で示される。

２セクタＡＰＨ１００は、体積流量Ｖ１の煙道ガス経路と、燃焼空気入口体積流量Ｖ３００を有する燃焼空気予熱経路とを有するロータ２０を有する。２セクタＡＰＨ１００は、煙道ガス入口ダクトＤ１と、煙道ガス出口ダクトＤ２と、燃焼空気入口ダクトＤ５０と、燃焼空気出口ダクトＤ１００とを有する。煙道ガスはロータ２０を通って流れ、煙道ガスダクトＤ１とＤ２との間でロータ２０に廃熱を放出し、燃焼空気は、ダクトＤ５０とＤ１００との間を流れるときにロータ２０によって予熱される。２セクタＡＰＨ１００の下流では、燃焼空気出口ダクトＤ１００は、燃焼空気の第１のより小さい部分を一次空気Ｖ２０として石炭ミル（図示せず）に供給するより小さい分岐又は一次空気ダクトＤ４０と、燃焼空気の第２のより大きい部分を二次空気Ｖ３０としてボイラ（図示せず）に直接供給するより大きい分岐又は二次空気ダクトＤ６０との２つの分岐に効果的に分かれる。一次空気ダクトＤ４０及び二次空気ダクトＤ６０に流入する燃焼空気は、ＡＰＨ１００の効率及びボイラ負荷の関数である同じ温度及び圧力であることが理解されよう。更に、一次空気出口温度Ｔ１０を、粉砕ミル内の石炭の乾燥を促進するために必要な最低温度（Ｔ１０_ＭＩＮ）の安全範囲内に、粉砕ミル内の石炭の自己発火をもたらす最高温度（Ｔ１０_ＭＡＸ）まで維持することが望ましい。低負荷条件では、煙道ガス出口温度Ｔ２をＴ９以上に維持することが望ましい。その結果、本発明によれば、２セクタＡＰＨ１００には、燃焼空気入口ダクトＤ５０を、３セクタＡＰＨ１に関してこれまで説明したような大きさ程度の二次空気バイパス流Ｖ４０を可能にするように動作可能なダンパ弁ＤＶ１０を有する二次空気ダクトＤ６０に流体接続する二次空気バイパスダクトＤ７０（本明細書では「空気予熱器バイパスダクトＤ７０」とも呼ばれる）が設けられる。

先に説明したように、任意の燃焼空気バイパスは、２セクタＡＰＨ１００の効率を低下させ、煙道ガス出口温度Ｔ２を偶発的に上昇させるが、燃焼空気予熱を低下させる。燃焼空気バイパスＶ４０を二次空気出口ダクトＤ６０に（単に燃焼空気出口ダクトＤ１００にではなく）入れることにより、低温のバイパスされた燃焼空気と予熱された二次空気とを混合することに付随する温度低下効果から、一次空気流Ｖ２０を効果的に隔離する。したがって、ダンパ弁ＤＶ１０の適切な動作によって、一次空気出口温度Ｔ１０を安全範囲Ｔ１０_ＭＩＮからＴ１０_ＭＡＸ内に維持するために、又は少なくともそのような分離がない場合よりもＴ１０_ＭＩＮに非常に近く維持するために、一次空気Ｖ２０温度を実質的に調整することが可能である。２セクタＡＰＨ１００の単純な実施形態を説明したが、適切な一次空気出口温度Ｔ１０の目標を達成するために、他の一次空気調整（すなわち、空気温度調節）手段を、前述の分離によってもたらされる調整に加えて、又はその代わりに使用することができることが理解されよう。

本発明の更なる実施形態（図示せず）では、より小さい一次ＡＰＨ（一次空気をミルに供給する）及びより大きい二次ＡＰＨ（二次空気をボイラ炉に直接供給する）である２つのＡＰＨが提供される。石油火力ボイラに適した更に別の実施形態では、予熱された燃焼空気を直接炉に供給する単一の大型ＡＰＨがある。両方の実施形態において、前述のような燃焼又は二次空気バイパスが提供され、最初に設置されたＡＰＨは、本出願人のＤＮ８（商標）及び／又はＴＦ４（商標）要素と同等又はそれよりも良好な熱伝達特性を有する改良された加熱要素プロファイルで改造される。予め設置されたＡＰＨと比較して、全体的に又は部分的に改善されたプロファイルを使用する改造されたＡＰＨは、二次又は燃焼空気バイパスが低負荷条件で動作しているときに、効率の低下及び煙道出口温度の所望の上昇を示す。有利には、同様に、予め設置されたＡＰＨと比較して、ＡＣＥＴの効果的な増加があり、これは、予め設置されたＡＰＨが低負荷条件で起こりやすい低温端腐食を悪化させないという予想外の利益をもたらす。前述したような高負荷条件又は設計負荷条件において、改良されたＡＰＨは、予め設置されたＡＰＨよりも熱伝達に関してより効率的に動作する。やや直観に反して、低負荷で燃焼又は二次空気バイパスを使用して予想されるＡＰＨ効率の低下にもかかわらず、改善されたＡＰＨ動作又は高負荷条件と低負荷条件との間の循環によって促進される全体的なエネルギー回収は、同様の状況で空気バイパスなしで動作する改善されたＡＰＨによって促進され得るものよりも実際に大きい。

この更なる実施形態は、表１及び表２からの二次空気流情報を参照して説明され、この情報は、一次空気流も有する３セクタＡＰＨに関してモデル化されているが、二次空気のみの２セクタＡＰＨ、又は全ての燃焼空気を予熱する石油燃焼ボイラと共に使用される２セクタＡＰＨに当てはまる（石炭ミルが存在しないため、一次空気は必要ない）。これらのテーブルには、低負荷ペナルティ、高負荷利得及び回復に関する補償計算に関する情報が埋め込まれている。
低負荷ペナルティ＝空気の比熱^＊低負荷での二次空気流^＊（バイパスありの混合二次空気温度－二次空気温度をバイパスなしに残す）
低負荷時の二次空気流量＝ＳＡ_ＬＯ
バイパスを有する混合二次空気温度（加熱要素を用いて改善されるか、又は改善されない）＝Ｔ_混合
改善された要素なしの二次空気温度＝Ｔ_{バイパスなし}。
空気の比熱＝ｃｐ_ＡＩＲ
低負荷ペナルティ＝ｃｐ_空気 ^＊ＳＡ_低 ^＊（Ｔ_混合－Ｔ_{バイパスなし}）
高負荷利得＝空気の比熱^＊高負荷での二次空気流^＊（二次空気温度を改善された要素なしに残す－二次空気温度を改善された要素ありで残す）。
高負荷時の二次空気流量＝ＳＡ_高
改善された要素なしの二次空気温度＝Ｔ_標準
改善された要素を有する二次空気温度＝Ｔ_改善
空気の比熱＝ＣＤ_空気
高負荷利得＝ＣＤ_空気 ^＊ＳＡ_高 ^＊（Ｔ_改善－Ｔ_標準）
回復係数＝低負荷ペナルティ／高負荷利得
回復係数＝ＣＤ_空気 ^＊ＳＡ_低 ^＊（Ｔ_混合－Ｔ_{バイパスなし}）／ＣＤ_空気 ^＊ＳＡ_高 ^＊（Ｔ_改善－Ｔ_標準）
回復係数＝ＳＡ_低／ＳＡ_高 ^＊（Ｔ_混合－Ｔ_{バイパスなし}）／（Ｔ_改善－Ｔ_標準）

要約すると、補償計算の再検討は、熱伝達要素をより効率的なプロファイルにアップグレードすることによって、要素アップグレードなしに対してＳＡバイパスペナルティを回復するためにかかる時間を短縮することができることを実証する。１０％のバイパスでは、バイパスが開いている時間に対して９．３４ＭＭＢｔｕ／ｈｒのペナルティがかかる。バイパスが閉じられると、そのエネルギーは回収されず、永久に失われる。本出願人のＴＦ４要素による低温端又はＣＥ置換では、ペナルティが９．１１ＭＭＢｔｕ／ｈｒに低減されるだけでなく、バイパスが閉じられると、１．７７ＭＭＢｔｕ／ｈｒが回収される。したがって、損失を回復するために、５．１４×低負荷１０％バイパス条件に対して全負荷無バイパス条件で動作する必要がある。ＴＦ４のＣＥ置換及び本出願人のＤＮ８要素の高温端又はＨＥ置換の両方で、ペナルティは８．４１ＭＭＢｔｕ／時まで更に低減される。高負荷時にＳＡバイパスを閉じると、４．７３ＭＭＢｔｕ／ｈｒが回収される。したがって、損失を回復するために、１．７８×低負荷１０％バイパス条件に対して全負荷無バイパス条件で動作する必要がある。ＤＮ８／ＴＦ４アップグレードによる煙道ガス出口温度への名目上の影響は、ほとんど重要ではない。

典型的な状況において、ボイラは、供給される電力網の通常の需要変動と同時に、低負荷及び設計又は高負荷で動作することができる。すなわち、需要は典型的には午後及び夕方にピークに達し、他の時間には低下する。本発明のこの実施形態では、改善された要素を有さないＳＡバイパスを有するＡＰＨと比較して、そのような変動で、ボイラが高負荷で低負荷動作の持続時間を乗じた回復係数に等しい持続時間で運転される場合、低負荷ペナルティを回復することが達成可能である。例えば、以下の表３に示される２つのシナリオは、本発明のこの実施形態の利得及びペナルティを計算するために使用される高負荷及び低負荷でのＡＰＨ動作時間を示す。５０／５０の低負荷動作及び高負荷動作において示されるように、本発明は、異なるレベルの素子アップグレード（それぞれ、Ｔ４Ｆのみ又はＤＮ８＋ＴＦ４）において２１％及び６１％だけペナルティを改善する。２５／７５の低負荷動作及び高負荷動作において、本発明は、異なるレベルの素子アップグレード（それぞれ、Ｔ４Ｆのみ又はＤＮ８＋ＴＦ４）においてペナルティを５９％及び１６２％改善する。

高負荷又は設計負荷におけるＡＰＨ１の予測性能

低負荷時のＡＰＨの予測性能

項目として列挙される以下の節は、本明細書で説明される他の例に加えて更なる例を表す。

項目１－ボイラの２セクタＡＰＨ１００用の空気予熱器（ＡＰＨ）温度制御システムであって、ボイラの２セクタＡＰＨ１００は、煙道ガス入口ダクトＤ１と、煙道ガス出口ダクトＤ２と、燃焼空気入口ダクトＤ５０と、燃焼空気出口ダクトＤ１００であって、使用時に少なくとも１つの粉砕ミルを介して第１のより少ない量の燃焼空気又は一次空気Ｖ２０をボイラに供給し、第２のより大量の燃焼空気又は二次空気Ｖ３０をボイラに直接供給するために、燃焼空気出口ダクトＤ１００の下流の一次空気ダクトＤ４０及び二次空気ダクトＤ６０と流体連通する、燃焼空気出口ダクトＤ１００と、ガス入口ダクトＤ１に近接する高温端及び燃焼空気入口ダクトＤ５０に近接する低温端を有する熱交換ロータ２０と、を備え、ＡＰＨ１００は、燃焼空気入口ダクトＤ５０及び二次空気ダクトＤ６０と計量連通する少なくとも第１のＡＰＨ又は燃焼／二次空気バイパスダクトＤ７０を更に備え、これは使用時に、燃焼空気Ｖ３００の一部をＡＰＨ１００の上流の空気入口ダクトＤ５０から二次空気バイパスＶ４０として抽気して、二次空気ダクトＤ６０に下流に再導入するように適合され、二次空気バイパスＶ４０の体積流量を制御すると共に一次空気流Ｖ２０を調整するための流量制御装置ＤＶ１０であって、一次空気流Ｖ２０は、使用時に、単独で、又は他の調整手段と共に、一次空気出口温度Ｔ１０を安全範囲Ｔ１０_ＭＩＮ～Ｔ１０_ＭＡＸ内に維持しながら、ＡＰＨ１００から出る入射煙道ガス体積流量Ｖ１に対して煙道ガス出口温度Ｔ２を所望の最小Ｔ９以上に維持するように動作可能である、流量制御装置ＤＶ１０と、を備える空気予熱器（ＡＰＨ）温度制御システム。

項目２－ボイラの３セクタＡＰＨ１用の空気予熱器（ＡＰＨ）温度制御システムであって、ボイラの２セクタＡＰＨ１は、煙道ガス入口ダクトＤ１と、煙道ガス出口ダクトＤ２と、第１の量の一次空気Ｖ２を少なくとも１つの粉砕ミルを介してボイラに供給するように構成された一次空気入口ダクトＤ３及び一次空気出口ダクトＤ４と、第２の量の二次空気Ｖ３をボイラに直接供給するように構成された二次空気入口ダクトＤ５及び二次空気出口ダクトＤ６と、ガス入口ダクトＤ１に近接する高温端及び燃焼空気入口ダクトＤ５に近接する低温端を有する熱交換ロータ２と、を備え、ＡＰＨ１は、空気入口ダクトＤ５及び空気出口ダクトＤ６と計量連通する少なくとも第１のＡＰＨ又は二次空気バイパスダクトＤ７を更に備え、これは使用時に、二次空気Ｖ３の一部をＡＰＨ１の上流の空気入口ダクトＤ５から二次空気バイパスＶ４として抽気して、空気出口ダクトＤ６に下流に再導入するように適合され、二次空気バイパスＶ４の体積流量を計量又は制御するための流量制御装置ＤＶ１と、一次空気流Ｖ２を調整する装置とを備え、一次空気流Ｖ２は、使用時に、ミル出口温度Ｔ１０を安全範囲Ｔ１０_ＭＩＮ～Ｔ１０_ＭＡＸ内に維持しながら、ＡＰＨ１から出る入射煙道ガス体積流量Ｖ１に対して煙道ガス出口温度Ｔ２を所望の最小Ｔ９以上に維持するように動作可能である、空気予熱器（ＡＰＨ）温度制御システム。

項目３－一次空気入口ダクトＤ３及び一次空気出口ダクトＤ４と計量連通する第２のＡＰＨ又は一次空気バイパスダクトＤ８であって、使用時に一次空気バイパスＶ５として一次空気Ｖ２の一部をＡＰＨ１の上流の一次空気入口ダクトＤ３から抽気して、下流の一次空気出口ダクトＤ４に再導入するように適合された第２のＡＰＨ又は一次空気バイパスダクトＤ８と、一次空気バイパスＶ５の体積流量を計量又は制御するための第２の流量制御装置ＤＶ２とを更に備える、項目２に記載のＡＰＨ温度制御システム。

項目４－流量制御装置ＤＶ１又はＤＶ２は、電気的及び／又は空気圧的に制御されるダンパ弁である、項目２又は項目３に記載のＡＰＨ温度制御システム。

項目５－低負荷条件における二次空気バイパスＶ４又はＶ４０は、ＡＰＨ１に供給される二次空気Ｖ３の５～１５％の範囲内である、項目１又は項目２に記載のＡＰＨ温度制御システム。

項目６－低負荷条件における一次空気バイパスＶ５は、ＡＰＨ１に供給される一次空気Ｖ２の１５～２０％の範囲内である、項目３に記載のＡＰＨ温度制御システム。

項目７－低負荷条件では、二次空気バイパスＶ４は１０％程度であり、一次空気バイパスは２０％程度である、項目５又は項目６に記載のＡＰＨ温度制御システム。

項目８－Ｔ９は、煙道ガス出口ダクトＤ２を出る煙道ガス流Ｖ１を受け取るために、ＡＰＨの下流に配置された汚染制御機器の効率的な動作を容易にする、上記項目のいずれか１つに記載のＡＰＨ温度制御システム。

項目９－汚染制御機器は水蒸発システムである、項目８に記載のＡＰＨ温度制御システム。

項目１０－水蒸発システムは、ＡＰＨ１のすぐ下流の煙道ガス流Ｖ１の少なくとも第１の部分を受け取るように配置された噴霧乾式吸収器（ＳＤＡ）又は循環乾式スクラバ（ＣＤＳ）のいずれかであり、それによって、そこからの廃水蒸発が結果的に増加し、蒸発システムの非効率的な動作に関連する廃水処理コストが低減される、項目９に記載のＡＰＨ温度制御システム。

項目１１－低負荷条件において、温度Ｔ９以上の煙道ガス体積流量Ｖ１は、水蒸発システムに供給される全て又はほぼ全ての廃水を蒸発させるための少なくとも第１の部分を提供するのに十分である、項目９又は項目１０に記載のＡＰＨ温度制御システム。

項目１２－低負荷条件において、温度Ｔ９以上の煙道ガス体積流量Ｖ１は、二次空気ファンとＡＰＨとの中間の蒸気コイルによってもたらされる二次空気予熱によって促進される煙道ガス温度の上昇と併せて、蒸発システムに供給される全て又はほぼ全ての廃水を蒸発させるのに十分である、項目９～１１のいずれか１つに記載のＡＰＨ温度制御システム。

項目１３－二次空気バイパスは、圧力降下支援型である、上記項目のいずれか１つに記載のＡＰＨ温度制御システム。

項目１４－一次空気バイパスは、圧力降下支援型である、項目２～１３のいずれか１つに記載のＡＰＨ温度制御システム。

項目１５－上記項目のいずれか１つに記載のＡＰＨ温度制御システムを利用してＡＰＨを出るガスの温度を制御する方法。

項目１６－既存のダンパ弁ＤＶ２で絞られた既存の一次空気バイパスダクトＤ８を利用し、ダンパ弁ＤＶ１で閉鎖可能な適切なサイズの二次空気バイパスダクトＤ７を設置する、項目３～１４のいずれか１つに記載のＡＰＨ温度制御システムを備えたボイラＡＰＨ設備を改造する方法であって、低負荷動作時に、二次空気バイパス弁ＤＶ１を開き、一次空気バイパス弁ＤＶ２を全開にすると、一次空気出口温度Ｔ４は、ミル出口温度Ｔ１０を所望のＴ１０_ＭＩＮ付近又はそれ以上に上昇させるのに十分な所定の量だけ上昇する、方法。

項目１７－所定の量は約１０°Ｆであり、二次空気バイパスダクトは、ＤＶ１が完全に開いているときにその温度上昇を達成するために、完全に開いている既存の一次空気バイパスダクトＤＶ７と協働するときに適切なサイズにされる、項目１６に記載の改造方法。

項目１８－動作中、一次空気バイパスダクトＤ８は、ＡＰＨ１に流入する一次空気の１０～２０％程度をバイパスすることができ、二次空気バイパスダクトＤ７は、ＡＰＨ１に流入する二次空気の０～１０％程度をバイパスすることができる、項目１８に記載の改造方法。

項目１９－設置されたＡＰＨ１の全体的な動作効率は、高負荷条件において二次空気バイパスが低負荷条件で動作可能なときのＡＰＨ１の効率低下を補償する、より効率的な熱伝達要素を備えるバスケットを改造することによって、ロータ２を変更することなく改善される、項目１７～１９のいずれか１つに記載の改造方法。

項目２０－既存のロータ２０が、より効率的な熱伝達要素を備えるバスケットを用いて改造され、ＡＰＨ温度制御システムが設置される、予め設置された燃焼又は二次２セクタＡＰＨ１００を改善する方法であって、ＡＰＨ１００は、煙道ガス入口ダクトＤ１と、煙道ガス出口ダクトＤ２と、燃焼空気入口ダクトＤ５０と、燃焼空気又は二次空気Ｖ３０をボイラに直接供給するための燃焼空気出口ダクトＤ１００と、ガス入口ダクトＤ１に近接する高温端及び燃焼空気入口ダクトＤ５０に近接する低温端とを有する熱交換ロータ２０と、を備え、ＡＰＨ １００は、燃焼空気出口ダクトＤ１００と計量連通する第１のＡＰＨ又は燃焼／二次空気バイパスダクトＤ７０であって、使用時に、燃焼空気Ｖ３００の一部をＡＰＨ１００の上流の空気入口ダクトＤ５０から燃焼又は二次空気バイパスＶ４０として抽気して、下流の燃焼又は二次空気ダクトＤ６０に再導入するように適合された、第１のＡＰＨ又は燃焼／二次空気バイパスダクトＤ７０と、二次空気バイパスＶ４０の体積流量を計量又は制御し、一次空気流Ｖ２０を調整する流量制御装置ＤＶ１０であって、使用時に、ＡＰＨ１００を出る入射煙道ガス体積流量Ｖ１に対して煙道ガス出口温度Ｔ２を所望の最小Ｔ９以上に維持する一方で、平均低温端温度又はＡＣＥＴを、予め設置されたＡＰＨと比較して上昇させるように動作可能であり、また使用時に、高負荷条件と低負荷条件との間でサイクルするときに、同様の条件を介して予め設置されたＡＰＨサイクルよりも実質的に多くの熱を煙道ガスから抽出するように動作可能である、流量制御装置ＤＶ１０と、を更に備える、方法。

項目２２－より効率的な要素は、ＤＮ８（商標）及びＴＦ４（商標）要素のうちの少なくとも１つ又はそれらの組み合わせを使用することによってもたらされるような、設計負荷条件における熱伝達効率の少なくとも重量での増加を有する組み合わせである、項目１９又は項目２０に記載の方法。

項目２３－蒸気発生システム用の温度制御システムであって、燃料を粉砕するための粉砕機（４００）であって、燃料を受け取るための粉砕機入口と、粉砕された燃料をそこから排出するための粉砕機出口とを有する、粉砕機と、粉砕機出口と連通しているボイラ（５００）であって、ボイラは燃料を燃焼させるように構成されている、ボイラと、スピンドル上で回転するように取り付けられたロータ（２０）を有する空気予熱器（ＡＰＨ）であって、空気予熱器は、その中に配置された複数の熱伝達要素を有し、熱伝達要素は、それによって流れるガスに熱を伝達するように構成され、空気予熱器は、高温端（２０Ｈ）及び低温端（２０Ｃ）を画定する、空気予熱器と、高温端（２０Ｈ）と流体連通する煙道ガス入口ダクト（Ｄ１）と、高温端（２０Ｈ）と流体連通する煙道ガス出口ダクト（Ｄ２）であって、空気予熱器は、煙道ガスが煙道ガス入口ダクト（Ｄ１）を通って高温端（２０Ｈ）に流入し、高温端（２０Ｈ）から煙道ガス出口ダクト（Ｄ２）に排出されるように構成されている、煙道ガス入口ダクト及び煙道ガス出口ダクトと、低温端（２０Ｃ）と流体連通する燃焼空気入口ダクト（Ｄ５０）と、低温端（２０Ｃ）と流体連通する燃焼空気出口ダクト（Ｄ１００）であって、空気予熱器（ＡＰＨ）は、燃焼空気が燃焼空気入口ダクト（Ｄ５０）を通って低温端（２０Ｃ）に流入し、低温端（２０Ｃ）を通って燃焼空気出口ダクト（Ｄ１００）から排出されるように構成されており、燃焼空気出口ダクト（Ｄ１００）は、粉砕機入口と流体連通する一次空気分岐部（Ｄ４０）と、ボイラと直接流体連通する二次空気分岐部（Ｄ６０）とを有する、燃焼空気入口ダクト及び燃焼空気出口ダクトと、燃焼空気入口ダクト（Ｄ５０）及び燃焼空気出口ダクト（Ｄ１００）と流体連通するバイパスシステムであって、燃焼空気入口ダクト（Ｄ５０）から燃焼空気出口ダクト（Ｄ１００）へのバイパスシステムを通る燃焼空気の流れを可変に制御するための流量調整器（ＤＶ１０）をその中に有する、バイパスシステムと、高温端（２０Ｈ）から出る煙道ガス出口温度（Ｔ２）を測定するように構成された第１のセンサシステムと、一次空気分岐部（Ｄ４０）の下流の空気の温度（Ｔ１０）を測定するように構成された第２のセンサシステムと、を備える制御システムであって、制御システムは、第１のセンサシステム及び第２のセンサシステムからの温度入力に基づいて流量調整器（ＤＶ１０）を制御し、それによって煙道ガス出口温度（Ｔ２）を所定の最低温度（Ｔ９）より高く維持し、一次空気分岐部（Ｄ４０）の下流の空気の温度（Ｔ１０）を所定の最高温度より低く維持する制御ユニットを有する、制御システムと、を備える、温度制御システム。

当業者には明らかであるように、前述の特定の開示の様々な修正、適応、及び変形が、本明細書で特許請求される本発明の範囲から逸脱することなく行われ得る。本明細書に記載される本発明の様々な特徴、要素、及び実施形態は、本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載又は特許請求される特定の例とは異なる方法で組み合わされてもよい。言い換えれば、任意の要素又は特徴は、２つの間に明らかな又は固有の不適合性がない限り、又はそれが具体的に除外されない限り、異なる実施形態において任意の他の要素又は特徴と組み合わされてもよい。

「１つの実施形態」、「一実施形態」などの本明細書における言及は、説明される実施形態が特定の態様、特徴、構造、又は特性を含み得るが、全ての実施形態が態様、特徴、構造、又は特性を必ず含むとは限らない。更に、そのような語句は、必ずしもそうではないが、本明細書の他の部分で言及される同じ実施形態を指す場合がある。更に、特定の態様、特徴、構造、又は特性が実施形態に関連して説明される場合、明示的に説明されているか否かにかかわらず、そのような態様、特徴、構造、又は特性を他の実施形態に影響を及ぼすか、又は接続することは、当業者の知識の範囲内である。

文脈が明らかに既定しない限り、「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」という単数形は、複数の指示対象を含む。したがって、例えば、「プラント」への言及は、複数のそのようなプラントを含む。特許請求の範囲は、任意選択の要素を除外するように作成され得ることに更に留意されたい。したがって、この記述は、特許請求の範囲の要素の列挙又は「否定的な」限定の使用に関連して、「単に（solely）」、「のみ（only）」などの排他的な用語の使用のための先行詞としての役割を果たすことが意図される。用語「好ましくは（preferably）」、「好ましい（preferred）」、「好む（prefer）」、「任意選択で（optionally）」、「してもよい（may）」、及び同様の用語は、言及されている項目、条件、又はステップが本発明の任意選択の（必須ではない）特徴であることを示すために使用される。

「及び／又は」という用語は、この用語が関連付けられる項目のいずれか１つ、項目の任意の組み合わせ、又は項目の全てを意味する。「１つ以上」という句は、特にその用法の文脈で読まれる場合、当業者によって容易に理解される。

本明細書における各数値又は測定値は、用語「約」によって修飾される。「約」という用語は、指定された値の±１％、±５％、±１０％、±２０％、又は±２５％の変動を指すことができる。例えば、「約５０」パーセントは、いくつかの実施形態では、４５～５５パーセントの変動を有し得る。整数範囲に関して、用語「約」は、範囲の各端で列挙された整数より大きい及び／又は小さい１つ又は２つの整数を含むことができる。本明細書において別段の指示がない限り、「約」という用語は、組成物又は実施形態の機能性に関して同等である、列挙された範囲に近接する値及び範囲を含むことが意図される。

当業者によって理解されるように、試薬又は成分の量、分子量などの特性、反応条件などを表すものを含む全ての数は、近似値であり、全ての場合において、用語「約」によって任意選択で修飾されるものとして理解される。これらの値は、本明細書の説明の教示を利用して当業者が得ようとする所望の特性に応じて変化し得る。そのような値は、それらのそれぞれの試験測定において見出される標準偏差から必然的に生じる変動性を本質的に含むことも理解される。

当業者によって理解されるように、ありとあらゆる目的のために、特に書面による説明を提供することに関して、本明細書に列挙される全ての範囲はまた、ありとあらゆる可能な部分範囲及びそれらの部分範囲の組み合わせ、並びに範囲を構成する個々の値、特に整数値を包含する。列挙された範囲（例えば、重量パーセント又は炭素基）は、その範囲内の各特定の値、整数、小数、又は同一性を含む。任意の列挙された範囲は、同じ範囲が少なくとも等しい半分、３分の１、４分の１、５分の１、又は１０分の１に分解されることを十分に説明し、可能にするものとして容易に認識され得る。非限定的な例として、本明細書で論じられる各範囲は、下３分の１、中３分の１、上３分の１などに容易に分解することができる。

また、当業者によって理解されるように、「まで（up to）」、「少なくとも（at least）」、「より大きい（greater than）」、「未満（less than）」、「より大きい（lmore than）」、「以上（or more）」などのような全ての言語は、記載された数を含み、そのような用語は、上で議論されたようなサブ範囲に後に分解され得る範囲を指す。同様に、本明細書に列挙される全ての比率は、より広い比率内に入る全ての下位比率も含む。したがって、ラジカル、置換基、及び範囲について記載された特定の値は、例示のためだけである。それらは、ラジカル及び置換基についての他の定義された値又は定義された範囲内の他の値を除外しない。

当業者はまた、メンバーが、マーカッシュ群におけるように、一般的な様式で一緒にグループ化される場合、本発明は、全体として列挙されるグループ全体だけでなく、個々の群の各メンバー及び主要な群の全ての可能なサブグループを包含することを容易に認識する。更に、全ての目的のために、本発明は、メイングループだけでなく、グループメンバーのうちの１つ以上が存在しないメイングループも包含する。したがって、本発明は、列挙されたグループのメンバーのいずれか１つ以上の明示的な除外を想定する。したがって、但し書きは、開示されたカテゴリー又は実施形態のいずれかに適用されてもよく、それによって、列挙された要素、種、又は実施形態のいずれか１つ以上が、例えば、明示的な否定的限定において使用されるように、そのようなカテゴリー又は実施形態から除外されてもよい。

関連出願の相互参照
関連出願の相互参照本出願は、２０２１年２月１２日に出願された米国仮特許出願第６３／１４８，６８９号の非仮出願であり、その優先権を主張するものであり、その全体が参照により組み込まれる。

本発明は、化石燃料燃焼ボイラ用の空気予熱器を出るガスの温度を制御するための方法及び装置に関し、より詳細には、石炭火力発電プラントの設置された空気予熱器の改造によって下流の汚染制御機器の動作効率を改善することに関する。

蒸気発生システムは、電気の生成及び化学処理プラントにおいて使用される。蒸気発生のためのエネルギーは、ミルで粉砕された石炭、天然ガス又は燃料油などの化石燃料の燃焼によって提供されてもよい。石炭火力蒸気発生システムは、一般に、微粉炭が燃焼される炉を有するボイラ（水を蒸発させて蒸気にする）と、空気予熱器（「ＡＰＨ」）と、廃煙道ガス用の出口ガス（「煙道ガス」）とを備える。煙道ガスは、ＡＰＨから、煙突を通って大気に出る前にガス状及び粒子状汚染物質を低減するように設計された複数の汚染制御機器を通過する。

典型的には、回転再生式熱交換器のＡＰＨは、プロファイル鋼熱交換要素を利用してボイラから出る煙道ガスから「廃熱」と呼ばれる熱を捕捉し、その熱をボイラに供給されている燃焼空気に放出することによってボイラ効率を改善し（多くの場合、微粉炭をボイラ炉に搬送するために１つ又は複数の石炭ミルを通して部分的に）、そのようなものの１つは、図１に概略的に示されている３セクタＡＰＨ１である。

３セクタＡＰＨ１は、その上端（「高温端」）に設けられ、そのロータ２の周りに円周方向に配置され、煙道ガス入口ダクトＤ１、一次空気出口ダクトＤ４、及び二次空気出口ダクトＤ６は各々、同様にロータ２の周りにその下端又は低温端に配置された煙道ガス出口ダクトＤ２、一次空気入口ダクトＤ３、及び二次空気入口ダクトＤ５とそれぞれ軸方向に整列している。図示及び機能説明を容易にするために、一次及び二次空気ダクトは半径方向に配置されて示されているが、真の配置及び構成は当該技術分野において周知であり、出願人のＬｊｕｎｇｓｔｒｏｍ（登録商標）Ｔｒｉｓｅｃｔｏｒ Ａｉｒ Ｐｒｅｈｅａｔｅｒに関する市販の刊行物に示されている。ロータ２は、ダクトＤ１とＤ２との間を流れる煙道ガスから熱を抽出し、それを解放して、ダクトＤ３とＤ４との間を流れる一次空気Ｖ２（微粉炭をボイラ炉に搬送するために１つ以上の石炭ミルを介して供給される）とダクトＤ５とＤ６との間を流れる二次空気Ｖ３（ボイラ炉の外側に取り付けられた風箱を介してボイラ炉に直接供給される）との混合流としてボイラに供給される燃焼空気を予熱するように回転する際に、熱交換要素のバスケットを収容する。熱交換要素は、通常、２つのタイプのものであり、１つは、ロータ２の高温端のための上部（「高温端」）層であり、隣接する、典型的には上に配置された熱交換を最大にし、もう１つは、下部（「低温端」）層であり、ファウリング（ロータ２の低温端で受けるより低い温度で生じる）を最小にする。組み合わせにおいて、熱交換要素は、最大量の予熱を伝達するように設計され、一方で、例えば、ファウリング、酸化及び／又は酸腐蝕を抑制又は回避する温度で依然として動作する。典型的には、一次空気Ｖ２は、燃焼空気の約２０％に達し、煙道ガスＶ１から捕捉された熱の約１０％を含有し、二次空気Ｖ３は、捕捉された熱の９０％を含有する燃焼空気の約８０％である。

図１に示されロータ２を見ると、任意の所与の時間において、煙道ガスダクトＤ１とＤ２との間に「煙道ガス」部分があり、一次空気ダクトＤ３とＤ４との間に「一次空気」部分があり、二次空気ダクトＤ５とＤ６との間に「二次空気」部分があることが理解されよう。体積流量Ｖ１を有する煙道ガスＶ１は、ロータ２の「煙道ガス」セクタの高温端に隣接する煙道ガス入口温度Ｔ１で入口ダクトＤ１を出て、そのセクタの低温端に隣接するより低い煙道ガス出口温度Ｔ２で出口ダクトＤ２に入る。反対に、体積流量Ｖ２を有する一次空気Ｖ２は、ロータ２の「一次空気」セクタの低温端に隣接する空気入口温度Ｔ３（典型的には、一般的な周囲空気温度付近）で入口ダクトＤ３を出て、そのセクタの低温端に隣接する一次空気出口温度Ｔ４で出口ダクトＤ４に入る。同様に、体積流量Ｖ３を有する二次空気Ｖ３は、ほぼ同じ空気入口温度Ｔ３でその入口ダクトＤ５を出て、そのセクタの低温端に隣接する二次空気出口温度Ｔ５でその出口ダクトＤ６に入る。ロータ２自体の温度は、煙道ガス入口ダクトＤ１にすぐ隣接するときのその高温端における高い高温端金属温度Ｔ６と、二次空気出口ダクトＤ６にすぐ隣接するときのその低温端における低い低温端金属温度Ｔ７との間で変化する。これらの温度は、局所センサ又は他の既知の方法を利用して測定又は推定することができる。

典型的な３セクタＡＰＨ構成では、これらのダクトは、「Ｇ－Ｐ－Ｓ」構成、「順方向」回転ＡＰＨで配置され、ロータ２の回転方向において、煙道ガスダクトであるＧの後に一次空気ダクトであるＰが続き、これに二次空気ダクトであるＳが続き、すなわち、ロータ２の任意の所与の半径方向部分が煙道ガスダクトＤ１－Ｄ２、次いで一次空気ダクトＤ３－Ｄ４、最後に二次空気ダクトＤ５－Ｄ６の間で回転し、その結果、一次空気が二次空気の前に予熱され、このプロセスを毎分約１回転の速度で繰り返す。「Ｇ－Ｓ－Ｐ」構成（又は「逆」回転ＡＰＨ）では、二次空気が一次空気の前に予熱されることが容易に理解されよう。

通常動作中、Ｖ１、Ｖ２及びＶ３の体積流量値は各々、ボイラが低負荷で動作しているときのそれぞれの最小値と、ボイラが全負荷条件下で動作しているときの最大値との間で変化する。これらの体積流量はまた、ＡＰＨの様々な上流及び／又は下流のそれぞれのダクト内のファン（例えば、ファン６００）の動作によって部分的に制御され、特に、一次空気ファン及び二次空気ファンが使用される。ファン動作は、例えば、ＡＰＨなどのダクト及び／又は汚染制御機器に固有の圧力降下を補償するために、流量を増加及び／又は維持するように影響を受け、制御され得る。また、一次空気ファン及び二次空気ファンの動作は、一次空気Ｖ２及び二次空気Ｖ３に対して差動的に制御され、それにより、前者は、例えば、ミルから炉への微粉炭の輸送を容易にするためにより高い圧力に上昇される。典型的には、二次空気Ｖ３は１０～３０インチｗｇの圧力を有し、一次空気Ｖ２は４０～６０インチｗｇの圧力を有する。そのようなより高い圧力の１つの結果は、一次空気Ｖ２が二次空気Ｖ３と比較してより高い圧縮熱を有することであり、Ｔ４が典型的にはＴ５より高いとして部分的に観察可能である。

一般的に言えば、後述する場合を除いて、空気入口温度Ｔ３Ｓは、支配的な周囲及び／又は局所空気温度Ｔ３で又はその近くで本質的に一定のままであるが、一次空気入口温度Ｔ３Ｐは、一次空気ファン又は一次空気ブースタファン（後者がＡＰＨを通して一次空気を吹き込むために二次空気ファンと共に使用される場合）によって引き起こされる追加の圧縮のために二次空気入口温度Ｔ３Ｓよりもいくらか高い（例えば、華氏約２０度だけ）。しかしながら、他の温度Ｔは、ボイラ負荷及び付随する体積流量に依存して、それぞれの最小値と最大値との間で変化する。平均低温端温度Ｔ７には実用的な最小値があり、すなわち、平均低温端温度Ｔ７は、例えば、酸腐蝕を軽減するためにボイラ燃料の特性に基づいて業界で確立された基準以上でなければならない。平均低温端温度（ＡＣＥＴ）は、空気入口温度とガス出口温度の平均である。この平均は、回転中に実際の低金属温度Ｔ７が実際に酸露点より低い場合であっても達成されるが、ＡＣＥＴは大部分が露点より高い方がよいことが理解されるであろう。

また、一次空気出口温度Ｔ４に関して実際的な最大値が存在するが、これは、一次空気が、所与の最大値（石炭粒子の自己発火が炉の外側で起こり、石炭ミルの火災及び火災抑制機器の動作につながる可能性がある温度）より低いミル入口温度Ｔ８（図示せず）を有しなければならないからである。とは言え、特に高含水亜炭又は褐炭に関連する微粉炭の水分含有量に関連するミル入口温度Ｔ８の実用最小値も存在する。石炭微粒子は、まだ湿っている場合には効率的に燃焼することができないので、ある程度乾燥させなければならないことが理解されるであろう。これは炉内で行うことができるが、炉の全体的な効率を低下させるので、湿った粒子は、炉に供給される前に一次空気によって、すなわち煙道ガスからの予熱又はファン動作（例えば、ファン６００）を使用して実質的に乾燥されることが好ましい。これは、Ｔ３ＰがＴ３Ｓよりも高いことが望ましい条件である１つの理由である。

通常、Ｔ８は測定されないが、代わりに一次空気出口温度Ｔ１０（図示せず）が制御され、一次空気流はＴ１０_ＭＩＮ（適切な石炭乾燥を容易にする）とＴ１０_ＭＡＸ（ミル内の石炭の自己発火を確実にしない）との間の温度を有するように調整される。一次空気調整（すなわち、空気の温度を変化させること）の種々の手段が、米国特許第３，３７３，５２０号（Ｈｏｔｔｅｎｓｔｉｎｅ）及び米国特許第４，４４２，７８３号（Ｐａｊｏｎａｓら）に開示されている。空気の温度調節には、例えば、ファン、バス、冷却システム、加熱システム、異なる温度の空気の追加を含む温度調整手段による空気の温度の調整又は変更、すなわち冷却又は加熱が含まれるが、これらに限定されない。

任意のＡＰＨの主な目的は、煙道ガスから熱を除去して燃焼空気を予熱し、したがって大気に排出される廃熱の量を低減し、炉を加熱するのに必要な燃料の量を効果的に低減することによってボイラ効率を改善することであることが理解されるであろう。したがって、ＡＰＨ設計の一般的に受け入れられている目標は、二次燃焼空気予熱のために捕捉される熱を最大化し、その結果、低金属温度Ｔ７を必要最小限より高く維持しながら、煙道ガス出口温度、例えばＴ２を最小化することによって、それ自体の熱伝達効率を改善することである。

実際には、任意の所与のボイラ負荷に対して、燃焼空気に必要とされる一定の体積流量（場合によっては質量流量も）、例えばＶ２＋Ｖ３が存在し、したがって、中程度の負荷において、ピーク負荷状態中に固有の増大した煙道ガス流で達成可能である場合よりも高い煙道ガス出口温度Ｔ２をもたらすような量の予熱しか必要とされない。このような状況では、達成された煙道ガス出口温度Ｔ２は、例えばフライアッシュなどの煙道ガスから粒子状汚染物質を捕捉するためにＡＰＨのすぐ下流に配置された静電集塵器（ＥＳＰ）（図示せず）の効率的な動作にとって高すぎることが分かっている。このことを克服するために、米国特許第６，０８９，０２３号は、燃焼空気として必要とされる量を超える量の空気をＡＰＨに過剰供給し、次いでＡＰＨの上流の「望ましくない」過剰空気を、例えば二次空気出口ダクトＤ６から（他の用途のために、又は単に大気に放出される）取り出し、したがって許容可能なより低い煙道ガス出口温度、例えばＴ２を提供すること（いわゆる「過剰供給技術」）を提案した。望ましくない過剰空気は、望ましく低い煙道ガス出口温度、例えばＴ２を維持しながら大気に排出されるとき、実際には廃熱であり、したがってＡＰＨ及びボイラの運転効率を低下させることが理解されるであろう。

最近、廃水を環境中に排出する前に汚染物質を除去するための水処理プラントの必要性を回避するために、排水ゼロでボイラを運転する必要性が生じている。噴霧乾式吸収器（ＳＤＡ）などの蒸発システムを配置することが知られている。後述されるように、他のそのような蒸発システムは、例えば、循環乾式スクラバ（ＣＤＳ）を含み、これらは全て、排水を低減又は排除するために、廃水を蒸発させるように動作する。これらのシステムには、ＡＰＨを出る煙道ガスが、直接又は他の汚染制御機器の更に下流のいずれかで供給される。これは、そのような設計負荷における煙道ガス出口温度、例えばＴ２、及び体積流量Ｖ１が、例えばＳＤＡ内の完全な蒸発を促進するのに十分に高いため、高負荷では問題ではなく、すなわちＴ２は、１００％近くの蒸発を促進するために特定の体積流量Ｖ１に必要な温度Ｔ９にある。Ｔ２≧Ｔ９を維持する必要があり、そうでなければ、ＳＤＡはゼロ排水に対して十分に効果的ではなく、残りの水は、ＳＤＡが交換しようとするまさに廃水処理装置によって処理される必要があることが理解されよう。ＳＤＡ及びＣＤＳは各々、多くの点で類似している既知の方法で水を蒸発させることが理解されるであろう。

歴史的に、石炭火力発電所は、電力網ベース負荷条件の間であっても高負荷／出力で運転され、ＡＰＨはそのような条件に対して最適化され、本質的にＴ２≧Ｔ９であり、したがってＳＤＡ動作に理想的であった。全負荷の５０％を超える中程度の負荷条件の間、全負荷煙道ガス出口温度Ｔ２は、効率的なＳＤＡ動作にとって本質的に低すぎる場合があり、したがって、水ゼロ排出を達成するためにそれを上昇させる必要がある。二次空気がＡＰＨに入る前に蒸気コイルを使用して二次空気を加熱することによってＴ２≧Ｔ９の所望の増加を達成することが知られており、その結果、ＡＰＨ空気入口温度が周囲温度の温度よりも十分に高くなり、それによってＡＰＨ１から出る煙道ガスの温度Ｔ２が増加する。しかし、このようなシステムは、通常の負荷条件ではＴ２≧Ｔ９自体を依然として達成することができず、特に典型的には５０％負荷未満、例えば３３％設計負荷（いわゆる「蒸気コイル技術」）の低負荷条件では達成しない。有効性にかかわらず、蒸気コイル技術は、そうでなければ発電のために使用され得るボイラからの熱を、ボイラ効率の付随する低下を伴って迂回させることが理解されるであろう。

今日のエネルギー市場における再生可能エネルギーの出現に伴い、石炭火力蒸気発生器（ボイラ）は、低負荷（全負荷の５０％未満、例えば典型的には３３％設計又は全負荷）で長期間動作することがしばしば要求される。多くの石炭焚きボイラは、このモードで動作するように設計されておらず、設置されたＡＰＨ低負荷動作では、多くの場合、低い又は準最適な煙道ガス出口温度Ｔ２並びに低い一次空気出口温度Ｔ４及び二次空気出口温度Ｔ５をもたらす。そのような条件では、Ｔ２は、効率的なＳＤＡ動作に必要とされるＴ９の値よりも十分に低いので、すなわち、典型的には１００％又はそれに近い廃水蒸発を達成するために、ＡＰＨを出る煙道ガスの温度を上昇させる必要があり、前述したように、蒸気コイル技術の使用は、それ自体では十分ではなく、低負荷条件では完全に無効である。したがって、任意の所与の体積流量Ｖ１に対して煙道ガス温度≧Ｔ９を達成するために、天然ガスバーナ又は石油バーナなどの二次熱源を使用して、ＡＰＨを出る温度を超えて煙道ガスを加熱する必要があった（いわゆる「二次バーナ技術」）。ＡＰＨの下流で任意の二次バーナ技術を用いて煙道ガスを加熱することは、ボイラ効率に悪影響を及ぼし、運転するために資本、燃料及び維持費を必要とすることが理解されるであろう。

本出願人は、そのような低負荷条件（典型的には全負荷の５０％未満、例えば設計負荷の３３％）において二次バーナ技術を使用することによる追加コストを回避しようとして、上述のオーバーフィード技術を使用して煙道ガス出口温度Ｔ２の上昇を達成できるかどうかを検討し、達成できないことを見出した。これらの技術の上記の書面による評価から、最新技術から明らかな唯一の解決策は、例えば、現在使用されている蒸気コイル技術を通常の蒸気コイルよりもはるかに大きいものでアップグレードすることであることが理解されよう。出願人は、以下に説明する本発明が、従来技術に関連する問題に対処し、明白な解決策から生じる問題を克服し、新規かつ非自明な解決策を提供すると考える。

本発明の目的は、汚染制御機器の効率的な動作を容易にし、低ボイラ負荷条件で二次バーナ技術及び／又は蒸気コイル技術を使用する必要性を排除する温度で出る煙道ガスを提供するために使用されるＡＰＨ温度制御システムを提供することである。一実施形態では、汚染制御機器は、噴霧乾式吸収器（ＳＤＡ）、循環乾式スクラバ（ＣＤＳ）、又は湿式スクラバ（例えば、湿式ＦＧＤ）等の水蒸発システムを含んでもよい。本発明は、より多くの試薬が汚染制御機器に注入されることを可能にし得、これは除去効率を改善する。汚染制御機器は、低負荷でのより高いガス入口温度から利益を得ることができ、これは、水バランスを改善し、水処理要件を低減する。

本発明は、最低動作温度に関連する問題に対処することが更に企図される。更に、本発明は、酸露点及び腐食に関連する問題に対処する。本発明は、二酸化硫黄（_ＳＯ２）の除去効率、試薬利用率、及び水バランスに関連する問題に対処することが企図される。

本発明のいくつかの実施形態では、本発明により、熱伝達に利用可能な質量が少なくなり、煙道ガス出口温度が上昇することが企図される。汚染制御機器への煙道ガス温度の上昇は、使用されるシステムに応じて、プロセス水の量の増加及び動作に必要な最小負荷の低減を含むがこれらに限定されない利点を有する。本発明のいくつかの実施形態では、本発明が、ミルへの一次空気温度を上昇させ、それが石炭乾燥及びミル出口温度を上昇させることが更に企図される。本発明のいくつかの実施形態では、ＡＰＨガス出口温度を上昇させ、平均低温端温度を上昇させることが企図される。本発明のいくつかの実施形態において、二次バイパスは、煙道ガス出口温度の上昇をもたらし、ＡＰＨガス出口温度を上昇させ、酸露点接近温度を上昇させることが企図される。

本発明は、空気予熱器のための温度制御システムを含む。一実施形態では、温度制御システムは、２セクタ空気予熱器（１００）であって、ボイラからの煙道ガスを２セクタ空気予熱器（１００）に供給するように構成された煙道ガス入口ダクト（Ｄ１）と、２セクタ空気予熱器（１００）から煙道ガスを排出するように構成された煙道ガス出口ダクト（Ｄ２）と、２セクタ空気予熱器（１００）に空気を搬送するように構成された燃焼空気入口ダクト（Ｄ５０）と、２セクタ空気予熱器（１００）から空気を排出するように構成された燃焼空気出口ダクト（Ｄ１００）であって、燃焼空気出口ダクト（Ｄ１００）は、一次空気ダクト（Ｄ４０）及び二次空気ダクト（Ｄ６０）と流体連通し、二次空気ダクト（Ｄ６０）は一次空気ダクト（Ｄ４０）の下流にあり、一次空気ダクト（Ｄ４０）は、第１の量の一次空気（Ｖ２０）を少なくとも１つの粉砕ミルを介してボイラに供給し、二次空気ダクト（Ｄ６０）は、第２の量の二次空気（Ｖ３０）をボイラに直接供給するように構成されている、燃焼空気出口ダクト（Ｄ１００）と、煙道ガス入口ダクト（Ｄ１）に近接する高温端と、燃焼空気入口ダクト（Ｄ５０）に近接する低温端とを有する熱交換ロータ（２０）であって、二次空気（Ｖ３０）の量が一次空気（Ｖ２０）の量よりも多い、熱交換ロータ（２０）と、燃焼空気入口ダクト（Ｄ５０）及び二次空気ダクト（Ｄ６０）と連通する空気予熱器バイパスダクト（Ｄ７０）であって、空気予熱器バイパスダクトは、燃焼空気（Ｖ３００）の一部を二次空気バイパス（Ｖ４０）として、２セクタ空気予熱器（１００）の上流の空気入口ダクト（Ｄ５０）から抽気して下流の二次空気ダクト（Ｄ６０）に再導入するように構成された、空気予熱器バイパスダクト（Ｄ７０）と、二次空気バイパス（Ｖ４０）の体積流量を制御し、一次空気流（Ｖ２０）を調整するための流量制御装置（ＤＶ１０）であって、一次空気流（Ｖ２０）は、単独で又は他の調整手段と共に、２セクタ空気予熱器（１００）を出る煙道ガス体積流量（Ｖ１）に対する第１の所定の最低温度（Ｔ９）以上に煙道ガス出口温度（Ｔ２）を維持して、粉砕ミル内での石炭乾燥を促進するのに必要な最低温度（Ｔ１０_ＭＩＮ）の安全範囲内の一次空気出口温度（Ｔ１０）を、粉砕ミル（Ｔ１０_ＭＡＸ）内の石炭の自己発火をもたらす最高温度に維持するように構成される、流量制御装置（ＤＶ１０）、と、を備える、２セクタ空気予熱器を含む。

一実施形態では、温度制御システムは、３セクタ空気予熱器（１）であって、ボイラからの煙道ガスを３セクタ空気予熱器（１）に供給するように構成された煙道ガス入口ダクト（Ｄ１）と、３セクタ空気予熱器（１）から煙道ガスを排出するように構成された煙道ガス出口ダクト（Ｄ２）と、３セクタ空気予熱器（１）に一次空気（Ｖ２）を供給するように構成された一次空気入口ダクト（Ｄ３）と、第１の量の一次空気（Ｖ２）を少なくとも１つの粉砕ミルを介してボイラに供給するように構成された一次空気出口ダクト（Ｄ４）と、二次空気（Ｖ３）を３セクタ空気予熱器（１）に供給するように構成された二次空気入口ダクト（Ｄ５）と、第２の量の二次空気（Ｖ３）をボイラに直接供給するように構成された二次空気出口ダクト（Ｄ６）と、ガス入口ダクト（Ｄ１）に近接する高温端と、二次空気入口ダクト（Ｄ５）に近接する低温端とを有する熱交換ロータ（２）と、二次空気入口ダクト（Ｄ５）及び二次空気出口ダクト（Ｄ６）と連通する少なくとも二次空気バイパスダクト（Ｄ７）であって、二次空気バイパスダクトＤ７は、二次空気（Ｖ３）の一部を二次空気バイパス（Ｖ４）として、３セクタ空気予熱器（１）の上流の二次空気入口ダクト（Ｄ５）から抽気して、下流の二次空気出口ダクト（Ｄ６）に再導入するように構成された、第１の二次空気バイパスダクト（Ｄ７）と、二次空気バイパス（Ｖ４）の体積流量を制御し、一次空気流（Ｖ２）を調整するための流量制御装置（ＤＶ１）であって、一次空気流（Ｖ２）は、３セクタ空気予熱器（１）を出る煙道ガス体積流量（Ｖ１）に対する第２の最低温度（Ｔ９）以上に煙道ガス出口温度（Ｔ２）を維持して、粉砕ミル内での石炭乾燥を促進するのに必要な最低温度（Ｔ１０_ＭＩＮ）の安全範囲内の一次空気出口温度（Ｔ１０）を、粉砕ミル（Ｔ１０_ＭＡＸ）内の石炭の自己発火をもたらす最高温度に維持するように構成される、流量制御装置（ＤＶ１）と、を備える、３セクタ空気予熱器を含む。

いくつかの実施形態において、空気予熱器が３セクタ空気予熱器（１）である場合、制御システムは、一次空気入口ダクト（Ｄ３）及び一次空気出口ダクト（Ｄ４）と連通する一次空気バイパスダクト（Ｄ８）であって、一次空気バイパスダクト（Ｄ８）は、一次空気バイパス（Ｖ５）として一次空気（Ｖ２）の一部を、３セクタ空気予熱器（１）の上流の一次空気入口ダクト（Ｄ３）から抽気して、下流の一次空気出口ダクト（Ｄ４）に再導入するように構成された一次空気バイパスダクト（Ｄ８）と、一次空気バイパス（Ｖ５）の体積流量を制御するための第２の流量制御装置（ＤＶ２）と、を更に含む。

いくつかの実施形態では、空気予熱器が２セクタ空気予熱器（１００）である場合、低負荷条件における二次空気バイパス（Ｖ４０）は、２セクタ空気予熱器（１００）に供給される二次空気（Ｖ３０）の５～１５％である。

いくつかの実施形態では、空気予熱器が３セクタ空気予熱器（１）である場合、低負荷条件における二次空気バイパス（Ｖ４）は、３セクタ空気予熱器（１）に供給される二次空気（Ｖ３）の５～１５％である。

いくつかの実施形態では、空気予熱器が３セクタ空気予熱器（１）である場合、低負荷条件における一次空気バイパス（Ｖ５）は、３セクタ空気予熱器（１）に供給される一次空気（Ｖ２）の１５～２０％である。

いくつかの実施形態では、空気予熱器が３セクタ空気予熱器（１）である場合、低負荷条件において、二次空気バイパス（Ｖ４）は１０％であり、一次空気バイパス（Ｖ５）は２０％である。

いくつかの実施形態では、空気予熱器が２セクタ空気予熱器（１００）である場合、第１の所定の最低温度（Ｔ９）は、２セクタ空気予熱器（１００）の下流に配置された汚染制御機器の効率的な動作を促進して、煙道ガス出口ダクト（Ｄ２）から出る煙道ガス流（Ｖ１）を受け取るように構成される。

いくつかの実施形態では、空気予熱器が３セクタ空気予熱器（１）である場合、第２の所定の最低温度（Ｔ９）は、３セクタ空気予熱器（１）の下流に配置された汚染制御機器の効率的な動作を促進して、煙道ガス出口ダクト（Ｄ２）から出る煙道ガス流（Ｖ１）を受け取るように構成される。

いくつかの実施形態では、汚染制御機器は、噴霧乾式吸収器（ＳＤＡ）、循環乾式スクラバ（ＣＤＳ）、又は湿式煙道ガス脱硫システム（「ＦＧＤ」）である。いくつかの実施形態では、更に汚染制御機器は、３セクタ空気予熱器（１）又は２セクタ空気予熱器（１００）のすぐ下流で煙道ガス流（Ｖ１）の少なくとも第１の部分を受け取るように配置され、それによって廃水蒸発の増加をもたらす。

いくつかの実施形態では、煙道ガス体積流量（Ｖ１）が低負荷条件において所定の最低温度（Ｔ９）以上である場合、煙道ガス流（Ｖ１）の少なくとも第１の部分は、汚染制御システムに供給される廃水を蒸発させる。

いくつかの実施形態では、二次空気バイパス（Ｖ４）の少なくとも１つは圧力降下支援され、一次空気バイパス（Ｖ５）は圧力降下支援される。当業者が認識するように、本明細書に開示されるいくつかの実施形態では、圧力降下支援は、ある体積の空気を移動させるために、例えば、ダクト、通路等の開口部によって提供される。

いくつかの実施形態では、粉砕ミル（４００）は、燃料を受け取るための粉砕機入口と、粉砕された燃料をそこから排出するための粉砕機出口と、粉砕機出口と連通し、燃料を燃焼させるように構成されたボイラ（５００）とを含む。いくつかの実施形態では、２セクタ空気予熱器（１００）及び３セクタ空気予熱器（１）の各々は、スピンドル上で回転するように取り付けられたロータ（２０）と、ロータに配置された複数の熱伝達要素と、を含み、熱伝達要素は、それによって流れるガスに熱を伝達するように構成されており、２セクタ空気予熱器（１００）及び３セクタ空気予熱器（１）の各々は高温端（２０Ｈ）及び低温端（２０Ｃ）を画定する。
いくつかの実施形態では、燃焼空気出口ダクト（Ｄ１００）は一次空気ダクト（Ｄ４０）と二次空気ダクト（Ｄ６０）に分岐しており、一次空気ダクト（Ｄ４０）は二次空気ダクト（Ｄ６０）よりも小さい。

本発明は、前述の実施形態のいずれかに記載の温度制御システムを利用して空気予熱器を出るガスの温度を制御する方法に関する。

本発明は、前述の実施形態のいずれかに記載の温度制御システムで空気予熱器設備を改造する方法であって、空気予熱器は３セクタ空気予熱器（１）である。いくつかの実施形態では、本方法は、既存のダンパ弁（ＤＶ２）で絞られた既存の一次空気バイパスダクト（Ｄ８）を利用することと、ダンパ弁（ＤＶ１）で閉鎖可能な適切なサイズの二次空気バイパスダクト（Ｄ７）を設置することと、を含み、低負荷動作中、ダンパ弁（ＤＶ１）が開き、ダンパ弁（ＤＶ２）が完全に開くと、一次空気出口温度（Ｔ４）は、一次空気出口温度（Ｔ１０）を少なくとも最低一次空気出口温度（Ｔ１０_ＭＩＮ）まで上昇させるのに十分な所定の量だけ上昇される。

改造方法のいくつかの実施形態では、３セクタ空気予熱器（１）に流入する一次空気の１０～２０％はバイパスされ、二次空気バイパスダクト（Ｄ７）は、３セクタ空気予熱器（１）に流入する二次空気の０～１０％程度をバイパスすることができる。

前述の実施形態及び他のものは、本明細書でより詳細に説明される。

以下の図面は、本発明の特定の態様及び実施形態を示すが、本発明を図面に示され記載されているものに限定するものではない。
従来技術による３セクタ空気予熱器の概略図を示す。 本発明の一実施形態による温度制御システムと共に３セクタ空気予熱器の概略図を示す。 「逆」回転Ｇ－Ｓ－Ｐ構成である図２の３セクタ空気予熱器の概略図を示し、その実施形態の１つの特定の設計の動作中に達成可能な代表的な温度を有する。 本発明の更なる実施形態による２セクタ空気予熱器の概略図を示す。

図２は、図１と同様のＡＰＨ１を示し、同様の特徴は同一又は同様の英数字表記で示されている。図２において、ＡＰＨ１は、ボイラに供給される燃焼空気（Ｖ２＋Ｖ３）を予熱するために煙道ガスＶ１を使用する石炭火力ボイラ（図示せず）と共に使用するための３セクタＡＰＨである。燃焼空気の一部は一次空気Ｖ２であり、これは最初に少なくとも１つの石炭ミル又は粉砕機（図示せず）を通過して石炭粒子をボイラの炉に運ぶ。燃焼空気の残りは、ＡＰＨ１から二次空気Ｖ３として炉に直接供給される。更に、ＡＰＨ１を出る煙道ガスＶ１は、汚染制御機器（図示せず）に直接供給される。汚染制御機器は、一実施形態では、水蒸発システムである。水蒸発システムは、水排出を低減又は排除するために廃水を蒸発させる噴霧乾式吸収器（「ＳＤＡ」）、循環乾式スクラバ（「ＣＤＳ」）、又は湿式煙道ガス脱硫システム（「ＦＧＤ」）を含む。以下、説明を容易にするために、蒸発システムをＳＤＡと呼ぶ。他の汚染制御機器を利用してもよい。

理解を容易にするために、様々なガス流は、Ｖ１～Ｖ５と様々に示されており、これらのガス流は、体積流量及び質量流量と同義である。ガス流の様々な体積について考えることは容易であるが、その質量組成は、実際の優勢な流れ並びにその熱及び／又は燃焼支持特性を計算するときに重要である。

図２の３セクタＡＰＨ１は、その上／高温端に設けられ、そのロータ２の周りに「円周方向」に配置され、煙道ガス入口ダクトＤ１、一次空気出口ダクトＤ４、及び二次空気出口ダクトＤ６は各々、同様にロータ２の周りにその下／低温端に配置された煙道ガス出口ダクトＤ２、一次空気入口ダクトＤ３、及び二次空気入口ダクトＤ５とそれぞれ軸方向に整列している。図示及び機能的説明を容易にするために、一次及び二次空気ダクトは、半径方向に配置されているものとして示されている。

ロータ２は、入口ダクトＤ１を出る煙道ガスＶ１から熱を抽出し、それを放出して、それぞれ一次空気出口ダクトＤ４及び二次空気出口ダクトＤ６に入る燃焼空気を予熱するように回転するように設計された要素プロファイルのバスケットを収容する。これは、ロータ２の「煙道ガス」部分を、そこを通過する熱い煙道ガスによって加熱することによって達成され、その結果、一次空気としてロータ２の「一次空気」部分を、及び二次空気として「二次空気」部分を様々に通過するボイラ炉のための燃焼空気が予熱される。図示されていないのは、様々な電気的及び／又は機械的制御システム、ファン／送風機、外部ダクト、圧力変換器及び温度計、ＡＰＨを動作させるために典型的に利用される減衰装置、並びにボイラ炉及びその風箱である。このような補助機器は、当該技術分野において周知である。漏れに関する固有の問題を含む、そのような補助機器の機能性及び動作上の制限はよく知られており、したがって、３セクタＡＰＨの前述の既知の態様の通常の設計、エンジニアリング、設置、及び動作は、当業者に知られている詳細には説明されていない。

体積流量Ｖ１を有する煙道ガス（煙道ガスＶ１）は、ロータ２の高温端に隣接する煙道ガス入口温度Ｔ１で入口ダクトＤ１を出て、ロータ２の低温端に隣接するより低い煙道ガス出口温度Ｔ２で出口ダクトＤ２に入る。反対に、体積流量Ｖ２の一次空気（一次空気Ｖ２）は、ロータ２の低温端に隣接して一次空気入口温度Ｔ３Ｐで入口ダクトＤ３を出て、一次空気出口温度Ｔ４で出口ダクトＤ４を出る。同様に、体積流量Ｖ３（二次空気Ｖ３）を有する二次空気は、二次空気入口温度Ｔ３Ｓでその入口ダクトＤ５を出て、そのセクタの低温端に隣接する二次空気出口温度Ｔ５でその出口ダクトＤ６を出る。ロータ２自体の温度は、その高温端で達成される高温端金属温度Ｔ６と、その低温端で達成される低温端金属温度Ｔ７との間で変化する。

任意の所与の負荷条件下での典型的な動作中の任意の所与の時間において、高効率のＳＤＡ動作、すなわち１００％の廃水蒸発又はそれに近いＳＤＡ動作を容易にするために、煙道ガス出口ダクトＤ２を出る煙道ガスＶ１は、前述の理由のためにＴ２≧Ｔ９の温度を維持しなければならない。これを容易にするために、３セクタ空気予熱器１は、本発明の一実施形態による温度制御システム２００と共に設置される。温度制御システム２００は、二次空気入口ダクトＤ５と二次空気出口ダクトＤ６との間に延在し、それらと流体連通する二次空気バイパスダクトＤ７を含む。二次空気バイパスダクトＤ７は、低負荷条件において二次空気Ｖ３の体積流量の所望の％までバイパスするように構成される。

一実施形態において、温度制御システム２００は、第１の流量制御装置ＤＶ１を含む。第１の流量制御装置ＤＶ１は、電気的又は空気圧的に作動される第１のダンパ弁、既知の設計のルーバ制御ダンパ、電気コントローラ、又は前述の補助機器と適切に連動する空気圧コントローラであってもよい。一実施形態では、低負荷条件において、二次空気バイパスダクトＤ７は、二次空気Ｖ３の体積流量又は場合によっては質量流量の５％～２０％、好ましくは１０％～１５％の所望の割合の二次空気バイパスを容易にするように構成される。

本発明によるＡＰＨ燃焼空気バイパスは、ＡＰＨの全体的な効率を低下させ、二次空気バイパスは、二次空気が低負荷条件でバイパスされるときに煙道出口温度Ｔ２を上昇させる。しかしながら、幾分予想外かつ直感に反して、二次空気出口温度Ｔ５の低下は、一次空気出口温度Ｔ４の上昇を伴い、これは、ＡＰＨ効率の低下にもかかわらず、そこを流れる一次空気への相対的な熱伝達の増加があることを示す。

いくつかの実施形態では、一次空気出口温度Ｔ４が、一次空気出口温度Ｔ１０が（適切な石炭乾燥を促進するために必要とされる）最小値Ｔ１０_ＭＩＮと（ミル内の石炭の自己発火につながる可能性がある）最大値Ｔ１０_ＭＡＸとの間であることを確実にする範囲内に維持されることを確実にするために、３セクタＡＰＨ１を出る一次空気は、例えば、既知の一次空気バイパス技術を使用して、又はそうでなければオーバーフィード技術を使用して調整される。空気の温度調節には、例えば、ファン、バス、冷却システム、加熱システム、異なる温度の空気の追加を含む温度調整手段による空気の温度の調整又は変更、すなわち冷却又は加熱が含まれるが、これらに限定されない。

図２に示して説明した実施形態は、既存の一次空気バイパス技術を３セクタＡＰＨ１に既に取り付けた改造プロジェクトの一部であることが企図される。別の実施形態では、図２に示され説明される実施形態は、３セクタＡＰＨ１を包含する新しいプロジェクトの一部であることが企図されるので、本発明はこの点に関して限定されない。

図２に示す実施形態では、本発明の温度制御システム２００は、一次空気入口ダクトＤ３と一次空気出口ダクトＤ４との間に延在してこれらと流体連通する一次空気バイパスダクトＤ８と、第２の流量制御装置ＤＶ２とを更に含む。第２の流量制御装置ＤＶ２は、電気的に作動されるダンパ弁又は空気圧で作動されるダンパ弁である。一次空気バイパスダクトＤ８は、設計負荷条件（例えば、Ｖ３が華氏１１１度で７９１４５０ｌｂ／ｈｒの質量流量から計算される場合）で一次空気流Ｖ３の１０％を、３３％の低負荷条件（例えば、Ｖ３が華氏１２１度で４５０５１０ｌｂ／ｈｒの質量流量から計算される場合）で２０％をバイパスするように適合される。改造前の条件では、低負荷条件での一次空気出口温度Ｔ１０はＴ１０_ＭＩＮ未満であり、燃焼前の非効率的な石炭乾燥をもたらし、すなわち、ある程度の必要な乾燥が炉内で起こり、炉の効率を低下させる。

入口及び出口ダクトＤ１及びＤ２、Ｄ３及びＤ４、Ｄ５及びＤ６は、各々、そのハウジングに取り付けられた３セクタＡＰＨ１のそれぞれのカウリングとして示されている。しかしながら、機能的に説明されるこれらのダクトは、ＡＰＨ１のそのようなカウリングだけでなく、そこから延びる関連するダクトも包含することが意図されていることが理解されよう。したがって、バイパスダクトＤ７及びＤ８の入口端は、関連する３セクタＡＰＨ１のカウリング又はそこから上流に延びるダクトのいずれかを介してそれぞれの入口ダクトＤ５及びＤ３と連通し、バイパスダクトＤ７及びＤ８の出口端は、関連する３セクタＡＰＨ１のカウリング又はそこから下流に延びるダクトのいずれかを介してそれぞれの出口ダクトＤ６及びＤ４と連通する。

熱伝達要素が充填されているので、煙道ガスと燃焼空気の両方が軸方向に通過するロータ２を横切る不可避の圧力降下が存在することが理解されるであろう。これが、部分的に、例えば、必要な体積流量を維持するために補助機器が補助ファンを含む理由である。二次空気バイパスダクトＤ７及び一次空気バイパスダクトＤ８は、開いているときに、ほぼ中断されないガスの貫流を可能にし、その結果、中断された流れを引き起こすように意図された熱伝達要素が充填されたロータ２にわたって引き起こされる圧力降下よりもはるかに低い圧力降下をもたらし、また、使用によってしばしば汚れることが理解されるであろう。その結果、これらのバイパスダクトは、開いているとき、燃焼空気が流れるための好ましい経路を提供し、圧力降下支援バイパス流と呼ばれ得るものをもたらす。

二次空気バイパスダクトＤ７の空気出口端部は、ＡＰＨ１に近接していることが好都合であるが、ＡＰＨ１とボイラの風箱（図示せず）との中間の任意の適切な場所に設置できることが理解されよう。二次空気バイパスダクトＤ７の材料及びサイズは一般に設計上の選択の問題であるが、一例として、以下の表２で予測されるように、使用時にＶ４の体積流量を処理するように適合された直径約４８インチ、長さ約４０フィートの耐摩耗性ダクトが挙げられる。本発明は、この点に関して限定されず、他の材料及びサイズが企図される。

上記は、ＡＰＨ１内で「煙道ガス」経路から「燃焼空気」経路への漏れが生じない理想的な状況であるが、実際にはそうではなく、そのためＡＰＨシール設計が重要なままである。１つの設備では、例えば、ロータ２の「煙道ガス」セクタにわたる圧力降下は、（ロータ２内に充填された要素の構成に応じて）低負荷での０．８インチｗｇから設計負荷での３．６インチｗｇの間で変動し得る。「一次空気」セクタにわたる圧力降下は、同様に、０．７から２．１５インチｗｇの間で変化してもよく、「二次空気」セクタにわたる圧力降下は、０．５から２．８インチｗｇの間で変化してもよい。全ての場合において、「煙道ガス」セクタにおけるより大きな圧力降下は、ロータ２を通って流れる燃焼空気への漏れをもたらす。したがって、Ｖ１_ＩＮ＜Ｖ１_ＯＵＴ及びＶ３_ＯＵＴ＞Ｖ３_ＩＮは、例えば、低負荷における８．５６％と設計負荷における４．８１％との間で変動する当該漏れをもたらす。

二次空気バイパスの量は、ダクトＤ７及びＤ８のサイズ及び長さによってだけでなく、ダンパ弁ＤＶ１及びＤＶ２の適切な作動によっても制御することができる。これらの弁の正確な形態は重要ではないが、固有の圧力降下補助と共に作用する必要なバイパス流量制御機能を提供するために、適切な場合には、これらの弁をファン補助手段に置き換えることができることを理解されたい。

ボイラの高負荷動作中（典型的には全負荷の５０％以上）、３セクタＡＰＨ１は、ダンパＤＶ１及びＤＶ２が閉位置にある状態で、すなわち、弁漏れに関連するバイパスを超える二次空気バイパスがない状態で動作するが、一次空気出口温度Ｔ１０を安全範囲Ｔ１０_ＭＩＮ～Ｔ１０_ＭＡＸ内に維持するのに必要な１０％の一次空気バイパスを可能にする。この高負荷状態では、二次空気出口ダクトＤ７を出る二次空気Ｖ３（「燃焼空気」としても知られる）の大部分は、３セクタＡＰＨ１内の固有の漏れは別として、二次空気入口ダクトＤ５に入る二次空気Ｖ３と同じであり、ロータ２の二次空気セクションに入る二次空気（二次空気Ｓ１）の体積流量Ｓ１は、ダクトＤ６を出る二次空気と同じであり、すなわちＳ１＝Ｖ３である。同様に、一次空気出口ダクトＤ４を出る一次空気Ｖ２は、実質的に、一次空気バイパスダクトＤ８を通って流れる約１０％で一次空気入口ダクトＤ３に入るものである。３セクタＡＰＨ１は、高負荷動作中、二次空気バイパスなしでそのように動作し、ガス出口温度Ｔ２≧Ｔ９及びＳＤＡにおける所望の高効率廃水蒸発を提供するように構成されるが、一次空気出口温度Ｔ１０が所望の安全範囲内に留まることを確実にするために十分な一次空気バイパスを有する。

ダンパＤＶ１が閉じられ、ダンパＤＶ２が閉じられている、すなわち二次空気バイパスが全くない低負荷動作（典型的には全負荷の５０％未満、例えば設計負荷の３３％）では、ＡＰＨ１は、煙道ガスＶ１の出力温度Ｔ２＜Ｔ９で動作し、すなわちＳＤＡの高効率動作には不十分である。しかしながら、ダンパＤＶ１を開くことによって、入口ダクトＤ５に入る空気Ｖ３の一部Ｖ４は、二次空気バイパスダクトＤ７を通って流れ、したがってロータ２をバイパスし、より重要なことには、ロータ２を通過する二次空気Ｓ１の体積流量を減少させる。ロータ２を通る二次空気Ｓ１の流量が減少すると、設置された要素プロファイルによる熱伝達が低下し、煙道ガス出口温度Ｔ２が上昇する。二次空気バイパスダクトＤ７の適切な構成及び／又はダンパ弁ＤＶ１の動作によって、二次空気バイパスダクトＤ７を少なくとも主に又は実際に完全に開いた状態でのＡＰＨ１の低負荷動作は、Ｔ２≧Ｔ９及びＳＤＡにおける所望の効率的な廃水蒸発をもたらすことができることが理解されよう。いずれにしても、二次燃焼空気Ｖ３＝Ｓ１＋Ｖ４である。

二次空気バイパスＶ４のみによる低負荷動作中、すなわち、ダンパＤＶ１が開き、ダンパＤＶ２が閉じて、煙道ガスＶ１から抽出される廃熱が少なくなると、ロータ２の低温端金属温度Ｔ７は「上昇」し（ダンパＤＶ１が閉じた同様の動作と比較して）、ロータ２の一次空気セクションの高温端における一次空気出口温度Ｔ１０も「上昇」する。この結果、ダクトＤ４を出る一次空気Ｖ２は、二次空気バイパスダクトＤ７が閉じられているときよりも高い出口温度Ｔ４を有することになる。これが問題である程度は、問題の３セクタＡＰＨが「順」回転ＡＰＨであるか「逆」回転ＡＰＨであるか、及びロータ２内に収容された熱伝達要素の正確な構成に部分的に依存し得る。そのようなものの正確な機構及び熱力学は、当業者によって容易に理解されると想定されるので、ここでは更に議論されない。

前述したように、Ｔ４が高すぎる場合、石炭ミルの一次空気出口温度Ｔ１０が、そのための火災安全限界Ｔ１０_ＭＡＸに近づくか、又はそれを超えることにつながる可能性がある。そのような状況では、既存の最大約２０％の一次空気バイパスを可能にするようにＤＶ２を完全に開くことによって、Ｔ１０／Ｔ４を火災安全限界未満に下げる必要がある。しかしながら、二次空気バイパスは、一次空気出口温度Ｔ４を偶発的に上昇させ、そのようなバイパスの量は、低負荷条件において、一次空気出口温度Ｔ１０がＴ１０_ＭＩＮを上回るように、すなわち、低負荷改造前において以前に利用可能でなかった効率的な石炭乾燥を提供するように調整されることができる。二次空気バイパスを適切に制限することによって、低負荷におけるＴ４の所望の増加を達成することができる。

説明した特定の設計では、Ｘ＝２０％の二次空気バイパスは、２０％の一次空気バイパスと共に、Ｔ４がＹ＝１０度増加することが分かる。したがって、煙道ガス出口温度Ｔ２の所望の上昇Ｙと、適切な二次空気バイパス割合Ｘによる一次空気出口温度Ｔ４の所望の上昇とを達成することが可能である。追加のファン圧力又は機器なしで達成可能な二次空気バイパスＶ４の量は、ダクトＤ７及び弁ＤＶ１のサイズ、長さなどの関数であり、任意の所与の新しい又は改造設置のためにそれに応じて設計することは当業者の能力の範囲内であることが理解されよう。

これらの実施形態を利用することにより、３セクタＡＰＨ１が低負荷においても所望のガス出口温度を維持することが容易になることが理解されよう。表示温度の例は、「逆」回転Ｇ－Ｓ－Ｐ構成のＡＰＨの設置のための１つの特定の設計に関する図３に見られるが、他の設置で見られるものを説明するものではない。括弧内の温度は、本発明の実施形態による改造の前のそのような設置において優勢な温度であり、二次空気バイパスが設置されているが動作していないとき、すなわち、例えば高負荷条件の間にダンパＤＶ１が閉じられているときに達成される温度を示す。華氏での温度（括弧なし）は、二次空気バイパス及び一次空気バイパスの両方が設置され、ダンパＤＶ１及びＤＶ２が完全に開いた状態で動作可能なとき、すなわち、この場合、一次空気温度の望ましい上昇及びより効率的な水蒸発システム動作に必要な煙道ガス出口温度の必要な上昇があるときに、低負荷で達成可能な温度を示すように予測的にモデル化される。有利には、一次空気出口温度Ｔ１０を所望の範囲≧Ｔ１０_ＭＩＮに偶発的に上昇させる一次空気温度の１０°Ｆの上昇もある。ダンパＤＶ１及びＤＶ２は、煙道ガス体積流量Ｖ１及びＡＰＨ１を通る煙道ガス出口温度に応じて部分的に開閉して、所望又は必要に応じて括弧内の値と括弧外の値との間の温度を達成することができることが理解されよう。上述のように、燃焼空気ファンの動作は、二次空気と比較して、一次空気のより高い圧縮熱をもたらし、したがって、それぞれ、華氏５７４度及び５７０度（摂氏約３０１度及び２９８度）の表示温度をもたらす。

これらの実施形態のいずれかを使用することにより、前述の二次バーナ技術及び／又は圧送空気技術を利用する必要がなくなり、したがって、それらが必要とする補助機器の燃料、ｃａｐｅｘ、及び／又は保守費用が節約される。実際、これらの実施形態のうちの１つが使用されなかった場合、少なくとも、低負荷条件で必要とされる煙道ガス出口温度Ｔ２を提供するために、より効率の低いＡＰＨを使用すること、及び／又はＴ９以上のＳＤＡに入る温度まで煙道ガスを再加熱することが必要であろう。そのような再加熱は、二次バーナ技術を用いて、及び／又は蒸気コイル技術を利用する場合により大きな蒸気コイルを使用して達成可能であろう。

ＳＤＡなどの廃水蒸発システムからの水ゼロ排出に関連して説明された前述の実施形態は、特に既存のボイラ設備に関連して、達成可能であるよりも技術的により魅力的であり得ることが理解されるであろう。したがって、廃水を環境に排出する前に汚染物質を除去するための水処理プラントの必要性を回避することは期待できる目標であるが、そのシステムからいくらかの廃水が排出される可能性がある。水ゼロ排出が達成されない場合、水処理のコストは、処理される廃水の体積の関数であることが理解されるであろう。したがって、たとえ本発明が排出される水の減少を促進するとしても、本発明は、その使用によって促進される蒸発システムにおける過剰な水の蒸発にほぼ比例して、廃水処理コストが削減される。

ＡＰＨ１の低負荷動作時の二次空気バイパスＶ４及び／又は一次空気バイパスＶ５は、必然的に、ＡＰＨからの熱回収が少なくなり、石炭の使用効率が低くなり、その結果、石炭コストが高くなる。低負荷ボイラ効率の低下を軽減するために、ＡＰＨ１は、改良された空気予熱器設計のものとすることができ、例えば、本出願人の様々な現在の特許出願に記載されているような、その高度なプロファイル要素設計及びそのＡｄｖＸ（登録商標）Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、すなわち、低負荷条件及び高負荷条件の両方でより高い熱交換効率で動作するものとすることができる。

本発明は、二次空気バイパスＶ４を使用してＡＰＨ１を出る煙道ガス出口温度Ｔ２を調整して、すぐ下流の水蒸発装置、例えばＳＤＡのより効率的な動作を保証することに関して説明されてきた。実際には、水蒸発装置に入る煙道ガス温度が重要であることは容易に理解されるであろう。実際に、本発明は、ＡＰＨの下流の他の汚染制御機器に関連して使用され、その装置への煙道ガス入口温度を調整することができる。また、煙道ガス入口温度を調整するために本発明が利用されるＡＰＨと汚染装置制御装置との間に装置が存在することもあり得る。したがって、実施形態の前述の説明は、本発明の用途を例示するものであって、限定するものではなく、調整温度Ｔ９は、汚染制御機器への煙道ガス入口温度を、そのより効率的な動作を容易にするために必要なレベルに維持するのに十分である。

一例として、本発明の実施形態は、既存の蒸気コイルをＡＰＨのすぐ上流の適所で動作可能なままにしながら、ボイラ設備を改造するときに設置することができる。二次空気バイパスＶ４の石炭コストは、実際には、例えば、ＡＰＨに流入する燃焼空気を予熱するために既に設置された蒸気コイルを使用することに関連する蒸気コストよりも大きい可能性があり、これにより、ＡＰＨから流出する煙道ガスＶ１の温度が上昇する。したがって、本発明の更なる実施形態（図示せず）では、燃焼空気ファンとＡＰＨとの間に蒸気コイルが設けられ、これは、ＡＰＨの上流にあり、燃焼空気Ｖ３の温度を上昇させることによって煙道ガス流Ｖ１の温度を上昇させる。このような実施形態では、効率的な蒸発システム動作に必要な臨界温度Ｔ９は、使用中の蒸気コイルで測定されるべきであり、したがって、二次空気バイパスＶ４は、その最大値又はその付近で動作する蒸気コイルによって促進される温度に加えて、ＡＰＨ１の下流の煙道ガスＶ１の温度Ｔ２の上昇を促進するように効果的に動作可能であることが理解されよう。

１つの改造例がモデル化されており、全負荷（すなわち、二次空気バイパスは動作不能）における予測性能が表１に詳細に示されている。低負荷（すなわち、３３％設計負荷）での予測性能は、表２に詳述されており、表２は、二次空気バイパスでの改造前の３セクタＡＰＨ１の欄と、出願人の最新世代の先進要素プロファイルＴＦ４（商標）（ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０６９１８６に開示されている）及びＤＮ８（商標）（ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０５６２０９に開示されている）とを含む。本発明の動作上の特徴は、表１及び表２から推定される情報を用いて一般的に説明されており、特許請求される本発明の説明及び／又は技術的限定の両方によって、より詳細な情報がそこから抽出され得ることが理解されるであろう。加えて、表１及び表２は、それらの実際の予測メリット又は重要性を限定することなく、単に例示的な例として、図面において参照番号で注釈を付けられるか、又はそれと併せて読まれる場合がある。

本発明の別の実施形態では、図４に示す２セクタＡＰＨ１００は、ミル入口温度Ｔ８への影響を最小限に抑えるように構成された燃焼空気バイパスを有する温度制御システム２００を有する。２セクタＡＰＨ１００には、２つのガス経路、すなわち、第２の燃焼空気予熱経路に隣接して逆流する高温煙道ガス経路（３セクタＡＰＨ１におけるような）のみが存在することが理解されよう。２セクタＡＰＨ１００の下流で、予熱された燃焼空気流は、同じ温度で一次空気ダクト及び二次空気ダクトに分岐する。様々なガス流の性質、条件、使用、及び動作上の制約は、２セクタＡＰＨ１００については、３セクタＡＰＨ１と同じである。したがって、図４において、図１～図３に示された３セクタＡＰＨ１の特徴と同様の特徴は同様の番号で示され、同様の特徴はその１０進数で示される。

２セクタＡＰＨ１００は、体積流量Ｖ１の煙道ガス経路と、燃焼空気入口体積流量Ｖ３００を有する燃焼空気予熱経路とを有するロータ２０を有する。２セクタＡＰＨ１００は、煙道ガス入口ダクトＤ１と、煙道ガス出口ダクトＤ２と、燃焼空気入口ダクトＤ５０と、燃焼空気出口ダクトＤ１００とを有する。煙道ガスはロータ２０を通って流れ、煙道ガスダクトＤ１とＤ２との間でロータ２０に廃熱を放出し、燃焼空気は、ダクトＤ５０とＤ１００との間を流れるときにロータ２０によって予熱される。２セクタＡＰＨ１００の下流では、燃焼空気出口ダクトＤ１００は、燃焼空気の第１のより小さい部分を一次空気Ｖ２０として石炭ミル（図示せず）に供給するより小さい分岐又は一次空気ダクトＤ４０と、燃焼空気の第２のより大きい部分を二次空気Ｖ３０としてボイラ（図示せず）に直接供給するより大きい分岐又は二次空気ダクトＤ６０とに分かれる。一次空気ダクトＤ４０及び二次空気ダクトＤ６０に流入する燃焼空気は、ＡＰＨ１００の効率及びボイラ負荷の関数である同じ温度及び圧力であることが理解されよう。更に、一次空気出口温度Ｔ１０を、粉砕ミル内の石炭の乾燥を促進するために必要な最低温度（Ｔ１０_ＭＩＮ）の安全範囲内に、粉砕ミル内の石炭の自己発火をもたらす最高温度（Ｔ１０_ＭＡＸ）まで維持することが望ましい。低負荷条件では、煙道ガス出口温度Ｔ２をＴ９以上に維持することが望ましい。その結果、本発明によれば、２セクタＡＰＨ１００には、燃焼空気入口ダクトＤ５０を、３セクタＡＰＨ１に関してこれまで説明したような大きさ程度の二次空気バイパス流Ｖ４０を可能にするように動作可能なダンパ弁ＤＶ１０を有する二次空気ダクトＤ６０に流体接続する二次空気バイパスダクトＤ７０（本明細書では「空気予熱器バイパスダクトＤ７０」とも呼ばれる）が設けられる。

先に説明したように、任意の燃焼空気バイパスは、２セクタＡＰＨ１００の効率を低下させ、煙道ガス出口温度Ｔ２を偶発的に上昇させるが、燃焼空気予熱を低下させる。燃焼空気バイパスＶ４０を二次空気出口ダクトＤ６０に（単に燃焼空気出口ダクトＤ１００にではなく）入れることにより、低温のバイパスされた燃焼空気と予熱された二次空気とを混合することに付随する温度低下効果から、一次空気流Ｖ２０を効果的に隔離する。したがって、ダンパ弁ＤＶ１０の適切な動作によって、一次空気出口温度Ｔ１０を安全範囲Ｔ１０_ＭＩＮからＴ１０_ＭＡＸ内に維持するために、又は少なくともそのような分離がない場合よりもＴ１０_ＭＩＮに非常に近く維持するために、一次空気Ｖ２０温度を実質的に調整することが可能である。２セクタＡＰＨ１００の単純な実施形態を説明したが、適切な一次空気出口温度Ｔ１０の目標を達成するために、他の一次空気調整（すなわち、空気温度調節）手段を、前述の分離によってもたらされる調整に加えて、又はその代わりに使用することができることが理解されよう。

本発明の更なる実施形態（図示せず）では、より小さい一次ＡＰＨ（一次空気をミルに供給する）及びより大きい二次ＡＰＨ（二次空気をボイラ炉に直接供給する）である２つのＡＰＨが提供される。石油火力ボイラに適した更に別の実施形態では、予熱された燃焼空気を直接炉に供給する単一の大型ＡＰＨがある。両方の実施形態において、前述のような燃焼又は二次空気バイパスが提供され、最初に設置されたＡＰＨは、本出願人のＤＮ８（商標）及び／又はＴＦ４（商標）要素と同等又はそれよりも良好な熱伝達特性を有する改良された加熱要素プロファイルで改造される。予め設置されたＡＰＨと比較して、全体的に又は部分的に改善されたプロファイルを使用する改造されたＡＰＨは、二次又は燃焼空気バイパスが低負荷条件で動作しているときに、効率の低下及び煙道出口温度の所望の上昇を示す。有利には、同様に、予め設置されたＡＰＨと比較して、ＡＣＥＴの効果的な増加があり、これは、予め設置されたＡＰＨが低負荷条件で起こりやすい低温端腐食を悪化させないという予想外の利益をもたらす。前述したような高負荷条件又は設計負荷条件において、改良されたＡＰＨは、予め設置されたＡＰＨよりも熱伝達に関してより効率的に動作する。やや直観に反して、低負荷で燃焼又は二次空気バイパスを使用して予想されるＡＰＨ効率の低下にもかかわらず、改善されたＡＰＨ動作又は高負荷条件と低負荷条件との間の循環によって促進される全体的なエネルギー回収は、同様の状況で空気バイパスなしで動作する改善されたＡＰＨによって促進され得るものよりも実際に大きい。

この更なる実施形態は、表１及び表２からの二次空気流情報を参照して説明され、この情報は、一次空気流も有する３セクタＡＰＨに関してモデル化されているが、二次空気のみの２セクタＡＰＨ、又は全ての燃焼空気を予熱する石油燃焼ボイラと共に使用される２セクタＡＰＨに当てはまる（石炭ミルが存在しないため、一次空気は必要ない）。これらのテーブルには、低負荷ペナルティ、高負荷利得及び回復に関する補償計算に関する情報が埋め込まれている。
低負荷ペナルティ＝空気の比熱^＊低負荷での二次空気流^＊（バイパスありの混合二次空気温度－二次空気温度をバイパスなしに残す）
低負荷時の二次空気流量＝ＳＡ_ＬＯ
バイパスを有する混合二次空気温度（加熱要素を用いて改善されるか、又は改善されない）＝Ｔ_混合
改善された要素なしの二次空気温度＝Ｔ_{バイパスなし}。
空気の比熱＝ｃｐ_ＡＩＲ
低負荷ペナルティ＝ｃｐ_空気 ^＊ＳＡ_低 ^＊（Ｔ_混合－Ｔ_{バイパスなし}）
高負荷利得＝空気の比熱^＊高負荷での二次空気流^＊（二次空気温度を改善された要素なしに残す－二次空気温度を改善された要素ありで残す）。
高負荷時の二次空気流量＝ＳＡ_高
改善された要素なしの二次空気温度＝Ｔ_標準
改善された要素を有する二次空気温度＝Ｔ_改善
空気の比熱＝ＣＤ_空気
高負荷利得＝ＣＤ_空気 ^＊ＳＡ_高 ^＊（Ｔ_改善－Ｔ_標準）
回復係数＝低負荷ペナルティ／高負荷利得
回復係数＝ＣＤ_空気 ^＊ＳＡ_低 ^＊（Ｔ_混合－Ｔ_{バイパスなし}）／ＣＤ_空気 ^＊ＳＡ_高 ^＊（Ｔ_改善－Ｔ_標準）
回復係数＝ＳＡ_低／ＳＡ_高 ^＊（Ｔ_混合－Ｔ_{バイパスなし}）／（Ｔ_改善－Ｔ_標準）

要約すると、補償計算の再検討は、熱伝達要素をより効率的なプロファイルにアップグレードすることによって、要素アップグレードなしに対してＳＡバイパスペナルティを回復するためにかかる時間を短縮することができることを実証する。１０％のバイパスでは、バイパスが開いている時間に対して９．３４ＭＭＢｔｕ／ｈｒのペナルティがかかる。バイパスが閉じられると、そのエネルギーは回収されず、永久に失われる。本出願人のＴＦ４要素による低温端又はＣＥ置換では、ペナルティが９．１１ＭＭＢｔｕ／ｈｒに低減されるだけでなく、バイパスが閉じられると、１．７７ＭＭＢｔｕ／ｈｒが回収される。したがって、損失を回復するために、５．１４×低負荷１０％バイパス条件に対して全負荷無バイパス条件で動作する必要がある。ＴＦ４のＣＥ置換及び本出願人のＤＮ８要素の高温端又はＨＥ置換の両方で、ペナルティは８．４１ＭＭＢｔｕ／時まで更に低減される。高負荷時にＳＡバイパスを閉じると、４．７３ＭＭＢｔｕ／ｈｒが回収される。したがって、損失を回復するために、１．７８×低負荷１０％バイパス条件に対して全負荷無バイパス条件で動作する必要がある。ＤＮ８／ＴＦ４アップグレードによる煙道ガス出口温度への名目上の影響は、ほとんど重要ではない。

典型的な状況において、ボイラは、供給される電力網の通常の需要変動と同時に、低負荷及び設計又は高負荷で動作することができる。すなわち、需要は典型的には午後及び夕方にピークに達し、他の時間には低下する。本発明のこの実施形態では、改善された要素を有さないＳＡバイパスを有するＡＰＨと比較して、そのような変動で、ボイラが高負荷で低負荷動作の持続時間を乗じた回復係数に等しい持続時間で運転される場合、低負荷ペナルティを回復することが達成可能である。例えば、以下の表３に示される２つのシナリオは、本発明のこの実施形態の利得及びペナルティを計算するために使用される高負荷及び低負荷でのＡＰＨ動作時間を示す。５０／５０の低負荷動作及び高負荷動作において示されるように、本発明は、異なるレベルの素子アップグレード（それぞれ、Ｔ４Ｆのみ又はＤＮ８＋ＴＦ４）において２１％及び６１％だけペナルティを改善する。２５／７５の低負荷動作及び高負荷動作において、本発明は、異なるレベルの素子アップグレード（それぞれ、Ｔ４Ｆのみ又はＤＮ８＋ＴＦ４）においてペナルティを５９％及び１６２％改善する。

高負荷又は設計負荷におけるＡＰＨ１の予測性能

低負荷時のＡＰＨの予測性能

項目として列挙される以下の節は、本明細書で説明される他の例に加えて更なる例を表す。

項目１－ボイラの２セクタＡＰＨ１００用の空気予熱器（ＡＰＨ）温度制御システムであって、ボイラの２セクタＡＰＨ１００は、煙道ガス入口ダクトＤ１と、煙道ガス出口ダクトＤ２と、燃焼空気入口ダクトＤ５０と、燃焼空気出口ダクトＤ１００であって、使用時に少なくとも１つの粉砕ミルを介して第１のより少ない量の燃焼空気又は一次空気Ｖ２０をボイラに供給し、第２のより大量の燃焼空気又は二次空気Ｖ３０をボイラに直接供給するために、燃焼空気出口ダクトＤ１００の下流の一次空気ダクトＤ４０及び二次空気ダクトＤ６０と流体連通する、燃焼空気出口ダクトＤ１００と、ガス入口ダクトＤ１に近接する高温端及び燃焼空気入口ダクトＤ５０に近接する低温端を有する熱交換ロータ２０と、を備え、ＡＰＨ１００は、燃焼空気入口ダクトＤ５０及び二次空気ダクトＤ６０と計量連通する少なくとも第１のＡＰＨ又は燃焼／二次空気バイパスダクトＤ７０を更に備え、これは使用時に、燃焼空気Ｖ３００の一部をＡＰＨ１００の上流の空気入口ダクトＤ５０から二次空気バイパスＶ４０として抽気して、二次空気ダクトＤ６０に下流に再導入するように適合され、二次空気バイパスＶ４０の体積流量を制御すると共に一次空気流Ｖ２０を調整するための流量制御装置ＤＶ１０であって、一次空気流Ｖ２０は、使用時に、単独で、又は他の調整手段と共に、一次空気出口温度Ｔ１０を安全範囲Ｔ１０_ＭＩＮ～Ｔ１０_ＭＡＸ内に維持しながら、ＡＰＨ１００から出る入射煙道ガス体積流量Ｖ１に対して煙道ガス出口温度Ｔ２を所望の最小Ｔ９以上に維持するように動作可能である、流量制御装置ＤＶ１０と、を備える空気予熱器（ＡＰＨ）温度制御システム。

項目２－ボイラの３セクタＡＰＨ１用の空気予熱器（ＡＰＨ）温度制御システムであって、ボイラの２セクタＡＰＨ１は、煙道ガス入口ダクトＤ１と、煙道ガス出口ダクトＤ２と、第１の量の一次空気Ｖ２を少なくとも１つの粉砕ミルを介してボイラに供給するように構成された一次空気入口ダクトＤ３及び一次空気出口ダクトＤ４と、第２の量の二次空気Ｖ３をボイラに直接供給するように構成された二次空気入口ダクトＤ５及び二次空気出口ダクトＤ６と、ガス入口ダクトＤ１に近接する高温端及び燃焼空気入口ダクトＤ５に近接する低温端を有する熱交換ロータ２と、を備え、ＡＰＨ１は、空気入口ダクトＤ５及び空気出口ダクトＤ６と計量連通する少なくとも第１のＡＰＨ又は二次空気バイパスダクトＤ７を更に備え、これは使用時に、二次空気Ｖ３の一部をＡＰＨ１の上流の空気入口ダクトＤ５から二次空気バイパスＶ４として抽気して、空気出口ダクトＤ６に下流に再導入するように適合され、二次空気バイパスＶ４の体積流量を計量又は制御するための流量制御装置ＤＶ１と、一次空気流Ｖ２を調整する装置とを備え、一次空気流Ｖ２は、使用時に、ミル出口温度Ｔ１０を安全範囲Ｔ１０_ＭＩＮ～Ｔ１０_ＭＡＸ内に維持しながら、ＡＰＨ１から出る入射煙道ガス体積流量Ｖ１に対して煙道ガス出口温度Ｔ２を所望の最小Ｔ９以上に維持するように動作可能である、空気予熱器（ＡＰＨ）温度制御システム。

項目３－一次空気入口ダクトＤ３及び一次空気出口ダクトＤ４と計量連通する第２のＡＰＨ又は一次空気バイパスダクトＤ８であって、使用時に一次空気バイパスＶ５として一次空気Ｖ２の一部をＡＰＨ１の上流の一次空気入口ダクトＤ３から抽気して、下流の一次空気出口ダクトＤ４に再導入するように適合された第２のＡＰＨ又は一次空気バイパスダクトＤ８と、一次空気バイパスＶ５の体積流量を計量又は制御するための第２の流量制御装置ＤＶ２とを更に備える、項目２に記載のＡＰＨ温度制御システム。

項目４－流量制御装置ＤＶ１又はＤＶ２は、電気的及び／又は空気圧的に制御されるダンパ弁である、項目２又は項目３に記載のＡＰＨ温度制御システム。

項目５－低負荷条件における二次空気バイパスＶ４又はＶ４０は、ＡＰＨ１に供給される二次空気Ｖ３の５～１５％の範囲内である、項目１又は項目２に記載のＡＰＨ温度制御システム。

項目６－低負荷条件における一次空気バイパスＶ５は、ＡＰＨ１に供給される一次空気Ｖ２の１５～２０％の範囲内である、項目３に記載のＡＰＨ温度制御システム。

項目７－低負荷条件では、二次空気バイパスＶ４は１０％程度であり、一次空気バイパスは２０％程度である、項目５又は項目６に記載のＡＰＨ温度制御システム。

項目８－Ｔ９は、煙道ガス出口ダクトＤ２を出る煙道ガス流Ｖ１を受け取るために、ＡＰＨの下流に配置された汚染制御機器の効率的な動作を容易にする、上記項目のいずれか１つに記載のＡＰＨ温度制御システム。

項目９－汚染制御機器は水蒸発システムである、項目８に記載のＡＰＨ温度制御システム。

項目１０－水蒸発システムは、ＡＰＨ１のすぐ下流の煙道ガス流Ｖ１の少なくとも第１の部分を受け取るように配置された噴霧乾式吸収器（ＳＤＡ）又は循環乾式スクラバ（ＣＤＳ）のいずれかであり、それによって、そこからの廃水蒸発が結果的に増加し、蒸発システムの非効率的な動作に関連する廃水処理コストが低減される、項目９に記載のＡＰＨ温度制御システム。

項目１１－低負荷条件において、温度Ｔ９以上の煙道ガス体積流量Ｖ１は、水蒸発システムに供給される全て又はほぼ全ての廃水を蒸発させるための少なくとも第１の部分を提供するのに十分である、項目９又は項目１０に記載のＡＰＨ温度制御システム。

項目１２－低負荷条件において、温度Ｔ９以上の煙道ガス体積流量Ｖ１は、二次空気ファンとＡＰＨとの中間の蒸気コイルによってもたらされる二次空気予熱によって促進される煙道ガス温度の上昇と併せて、蒸発システムに供給される全て又はほぼ全ての廃水を蒸発させるのに十分である、項目９～１１のいずれか１つに記載のＡＰＨ温度制御システム。

項目１３－二次空気バイパスは、圧力降下支援型である、上記項目のいずれか１つに記載のＡＰＨ温度制御システム。

項目１４－一次空気バイパスは、圧力降下支援型である、項目２～１３のいずれか１つに記載のＡＰＨ温度制御システム。

項目１５－上記項目のいずれか１つに記載のＡＰＨ温度制御システムを利用してＡＰＨを出るガスの温度を制御する方法。

項目１６－既存のダンパ弁ＤＶ２で絞られた既存の一次空気バイパスダクトＤ８を利用し、ダンパ弁ＤＶ１で閉鎖可能な適切なサイズの二次空気バイパスダクトＤ７を設置する、項目３～１４のいずれか１つに記載のＡＰＨ温度制御システムを備えたボイラＡＰＨ設備を改造する方法であって、低負荷動作時に、二次空気バイパス弁ＤＶ１を開き、一次空気バイパス弁ＤＶ２を全開にすると、一次空気出口温度Ｔ４は、ミル出口温度Ｔ１０を所望のＴ１０_ＭＩＮ付近又はそれ以上に上昇させるのに十分な所定の量だけ上昇する、方法。

項目１７－所定の量は約１０°Ｆであり、二次空気バイパスダクトは、ＤＶ１が完全に開いているときにその温度上昇を達成するために、完全に開いている既存の一次空気バイパスダクトＤＶ７と協働するときに適切なサイズにされる、項目１６に記載の改造方法。

項目１８－動作中、一次空気バイパスダクトＤ８は、ＡＰＨ１に流入する一次空気の１０～２０％程度をバイパスすることができ、二次空気バイパスダクトＤ７は、ＡＰＨ１に流入する二次空気の０～１０％程度をバイパスすることができる、項目１８に記載の改造方法。

項目１９－設置されたＡＰＨ１の全体的な動作効率は、高負荷条件において二次空気バイパスが低負荷条件で動作可能なときのＡＰＨ１の効率低下を補償する、より効率的な熱伝達要素を備えるバスケットを改造することによって、ロータ２を変更することなく改善される、項目１７～１９のいずれか１つに記載の改造方法。

項目２０－既存のロータ２０が、より効率的な熱伝達要素を備えるバスケットを用いて改造され、ＡＰＨ温度制御システムが設置される、予め設置された燃焼又は二次２セクタＡＰＨ１００を改善する方法であって、ＡＰＨ１００は、煙道ガス入口ダクトＤ１と、煙道ガス出口ダクトＤ２と、燃焼空気入口ダクトＤ５０と、燃焼空気又は二次空気Ｖ３０をボイラに直接供給するための燃焼空気出口ダクトＤ１００と、ガス入口ダクトＤ１に近接する高温端及び燃焼空気入口ダクトＤ５０に近接する低温端とを有する熱交換ロータ２０と、を備え、ＡＰＨ １００は、燃焼空気出口ダクトＤ１００と計量連通する第１のＡＰＨ又は燃焼／二次空気バイパスダクトＤ７０であって、使用時に、燃焼空気Ｖ３００の一部をＡＰＨ１００の上流の空気入口ダクトＤ５０から燃焼又は二次空気バイパスＶ４０として抽気して、下流の燃焼又は二次空気ダクトＤ６０に再導入するように適合された、第１のＡＰＨ又は燃焼／二次空気バイパスダクトＤ７０と、二次空気バイパスＶ４０の体積流量を計量又は制御し、一次空気流Ｖ２０を調整する流量制御装置ＤＶ１０であって、使用時に、ＡＰＨ１００を出る入射煙道ガス体積流量Ｖ１に対して煙道ガス出口温度Ｔ２を所望の最小Ｔ９以上に維持する一方で、平均低温端温度又はＡＣＥＴを、予め設置されたＡＰＨと比較して上昇させるように動作可能であり、また使用時に、高負荷条件と低負荷条件との間でサイクルするときに、同様の条件を介して予め設置されたＡＰＨサイクルよりも実質的に多くの熱を煙道ガスから抽出するように動作可能である、流量制御装置ＤＶ１０と、を更に備える、方法。

項目２２－より効率的な要素は、ＤＮ８（商標）及びＴＦ４（商標）要素のうちの少なくとも１つ又はそれらの組み合わせを使用することによってもたらされるような、設計負荷条件における熱伝達効率の少なくとも重量での増加を有する組み合わせである、項目１９又は項目２０に記載の方法。

項目２３－蒸気発生システム用の温度制御システムであって、燃料を粉砕するための粉砕機（４００）であって、燃料を受け取るための粉砕機入口と、粉砕された燃料をそこから排出するための粉砕機出口とを有する、粉砕機と、粉砕機出口と連通しているボイラ（５００）であって、ボイラは燃料を燃焼させるように構成されている、ボイラと、スピンドル上で回転するように取り付けられたロータ（２０）を有する空気予熱器（ＡＰＨ）であって、空気予熱器は、その中に配置された複数の熱伝達要素を有し、熱伝達要素は、それによって流れるガスに熱を伝達するように構成され、空気予熱器は、高温端（２０Ｈ）及び低温端（２０Ｃ）を画定する、空気予熱器と、高温端（２０Ｈ）と流体連通する煙道ガス入口ダクト（Ｄ１）と、高温端（２０Ｈ）と流体連通する煙道ガス出口ダクト（Ｄ２）であって、空気予熱器は、煙道ガスが煙道ガス入口ダクト（Ｄ１）を通って高温端（２０Ｈ）に流入し、高温端（２０Ｈ）から煙道ガス出口ダクト（Ｄ２）に排出されるように構成されている、煙道ガス入口ダクト及び煙道ガス出口ダクトと、低温端（２０Ｃ）と流体連通する燃焼空気入口ダクト（Ｄ５０）と、低温端（２０Ｃ）と流体連通する燃焼空気出口ダクト（Ｄ１００）であって、空気予熱器（ＡＰＨ）は、燃焼空気が燃焼空気入口ダクト（Ｄ５０）を通って低温端（２０Ｃ）に流入し、低温端（２０Ｃ）を通って燃焼空気出口ダクト（Ｄ１００）から排出されるように構成されており、燃焼空気出口ダクト（Ｄ１００）は、粉砕機入口と流体連通する一次空気分岐部（Ｄ４０）と、ボイラと直接流体連通する二次空気分岐部（Ｄ６０）とを有する、燃焼空気入口ダクト及び燃焼空気出口ダクトと、燃焼空気入口ダクト（Ｄ５０）及び燃焼空気出口ダクト（Ｄ１００）と流体連通するバイパスシステムであって、燃焼空気入口ダクト（Ｄ５０）から燃焼空気出口ダクト（Ｄ１００）へのバイパスシステムを通る燃焼空気の流れを可変に制御するための流量調整器（ＤＶ１０）をその中に有する、バイパスシステムと、高温端（２０Ｈ）から出る煙道ガス出口温度（Ｔ２）を測定するように構成された第１のセンサシステムと、一次空気分岐部（Ｄ４０）の下流の空気の温度（Ｔ１０）を測定するように構成された第２のセンサシステムと、を備える制御システムであって、制御システムは、第１のセンサシステム及び第２のセンサシステムからの温度入力に基づいて流量調整器（ＤＶ１０）を制御し、それによって煙道ガス出口温度（Ｔ２）を所定の最低温度（Ｔ９）より高く維持し、一次空気分岐部（Ｄ４０）の下流の空気の温度（Ｔ１０）を所定の最高温度より低く維持する制御ユニットを有する、制御システムと、を備える、温度制御システム。

当業者には明らかであるように、前述の特定の開示の様々な修正、適応、及び変形が、本明細書で特許請求される本発明の範囲から逸脱することなく行われ得る。本明細書に記載される本発明の様々な特徴、要素、及び実施形態は、本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載又は特許請求される特定の例とは異なる方法で組み合わされてもよい。言い換えれば、任意の要素又は特徴は、２つの間に明らかな又は固有の不適合性がない限り、又はそれが具体的に除外されない限り、異なる実施形態において任意の他の要素又は特徴と組み合わされてもよい。

「１つの実施形態」、「一実施形態」などの本明細書における言及は、説明される実施形態が特定の態様、特徴、構造、又は特性を含み得るが、全ての実施形態が態様、特徴、構造、又は特性を必ず含むとは限らない。更に、そのような語句は、必ずしもそうではないが、本明細書の他の部分で言及される同じ実施形態を指す場合がある。更に、特定の態様、特徴、構造、又は特性が実施形態に関連して説明される場合、明示的に説明されているか否かにかかわらず、そのような態様、特徴、構造、又は特性を他の実施形態に影響を及ぼすか、又は接続することは、当業者の知識の範囲内である。

文脈が明らかに既定しない限り、「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」という単数形は、複数の指示対象を含む。したがって、例えば、「プラント」への言及は、複数のそのようなプラントを含む。特許請求の範囲は、任意選択の要素を除外するように作成され得ることに更に留意されたい。したがって、この記述は、特許請求の範囲の要素の列挙又は「否定的な」限定の使用に関連して、「単に（solely）」、「のみ（only）」などの排他的な用語の使用のための先行詞としての役割を果たすことが意図される。用語「好ましくは（preferably）」、「好ましい（preferred）」、「好む（prefer）」、「任意選択で（optionally）」、「してもよい（may）」、及び同様の用語は、言及されている項目、条件、又はステップが本発明の任意選択の（必須ではない）特徴であることを示すために使用される。

「及び／又は」という用語は、この用語が関連付けられる項目のいずれか１つ、項目の任意の組み合わせ、又は項目の全てを意味する。「１つ以上」という句は、特にその用法の文脈で読まれる場合、当業者によって容易に理解される。

本明細書における各数値又は測定値は、用語「約」によって修飾される。「約」という用語は、指定された値の±１％、±５％、±１０％、±２０％、又は±２５％の変動を指すことができる。例えば、「約５０」パーセントは、いくつかの実施形態では、４５～５５パーセントの変動を有し得る。整数範囲に関して、用語「約」は、範囲の各端で列挙された整数より大きい及び／又は小さい１つ又は２つの整数を含むことができる。本明細書において別段の指示がない限り、「約」という用語は、組成物又は実施形態の機能性に関して同等である、列挙された範囲に近接する値及び範囲を含むことが意図される。

当業者によって理解されるように、試薬又は成分の量、分子量等の特性、反応条件等を表すものを含む全ての数は、近似値であり、全ての場合において、用語「約」によって任意選択で修飾されるものとして理解される。これらの値は、本明細書の説明の教示を利用して当業者が得ようとする所望の特性に応じて変化し得る。そのような値は、それらのそれぞれの試験測定において見出される標準偏差から必然的に生じる変動性を本質的に含むことも理解される。

当業者によって理解されるように、ありとあらゆる目的のために、特に書面による説明を提供することに関して、本明細書に列挙される全ての範囲はまた、ありとあらゆる可能な部分範囲及びそれらの部分範囲の組み合わせ、並びに範囲を構成する個々の値、特に整数値を包含する。列挙された範囲（例えば、重量パーセント又は炭素基）は、その範囲内の各特定の値、整数、小数、又は同一性を含む。任意の列挙された範囲は、同じ範囲が少なくとも等しい半分、３分の１、４分の１、５分の１、又は１０分の１に分解されることを十分に説明し、可能にするものとして容易に認識され得る。非限定的な例として、本明細書で論じられる各範囲は、下３分の１、中３分の１、上３分の１などに容易に分解することができる。

また、当業者によって理解されるように、「まで（up to）」、「少なくとも（at least）」、「より大きい（greater than）」、「未満（less than）」、「より大きい（lmore than）」、「以上（or more）」等のような全ての言語は、記載された数を含み、そのような用語は、上で議論されたようなサブ範囲に後に分解され得る範囲を指す。同様に、本明細書に列挙される全ての比率は、より広い比率内に入る全ての下位比率も含む。したがって、ラジカル、置換基、及び範囲について記載された特定の値は、例示のためだけである。それらは、ラジカル及び置換基についての他の定義された値又は定義された範囲内の他の値を除外しない。

当業者はまた、メンバーが、マーカッシュ群におけるように、一般的な様式で一緒にグループ化される場合、本発明は、全体として列挙されるグループ全体だけでなく、個々の群の各メンバー及び主要な群の全ての可能なサブグループを包含することを容易に認識する。更に、全ての目的のために、本発明は、メイングループだけでなく、グループメンバーのうちの１つ以上が存在しないメイングループも包含する。したがって、本発明は、列挙されたグループのメンバーのいずれか１つ以上の明示的な除外を想定する。したがって、但し書きは、開示されたカテゴリー又は実施形態のいずれかに適用されてもよく、それによって、列挙された要素、種、又は実施形態のいずれか１つ以上が、例えば、明示的な否定的限定において使用されるように、そのようなカテゴリー又は実施形態から除外されてもよい。

Claims (13)

1. 空気予熱器のための温度制御システムであって、前記温度制御システムは、
   （ａ）２セクタ空気予熱器（１００）であって、
   ボイラからの煙道ガスを前記２セクタ空気予熱器（１００）に供給するように構成された煙道ガス入口ダクト（Ｄ１）と、
   前記２セクタ空気予熱器（１００）から煙道ガスを排出するように構成された煙道ガス出口ダクト（Ｄ２）と、
   前記２セクタ空気予熱器（１００）に空気を搬送するように構成された燃焼空気入口ダクト（Ｄ５０）と、
   前記２セクタ空気予熱器（１００）から空気を排出するように構成された燃焼空気出口ダクト（Ｄ１００）であって、前記燃焼空気出口ダクト（Ｄ１００）は、一次空気ダクト（Ｄ４０）及び二次空気ダクト（Ｄ６０）と流体連通し、前記二次空気ダクト（Ｄ６０）は前記一次空気ダクト（Ｄ４０）の下流にあり、前記二次空気ダクト（Ｄ６０）は、第１の量の一次空気（Ｖ２０）を少なくとも１つの粉砕ミルを介して前記ボイラに供給し、第２の量の二次空気（Ｖ３０）を前記ボイラに直接供給するように構成されている、燃焼空気出口ダクト（Ｄ１００）と、
   前記煙道ガス入口ダクト（Ｄ１）に近接する高温端と、前記燃焼空気入口ダクト（Ｄ５０）に近接する低温端とを有する熱交換ロータ（２０）であって、前記二次空気（Ｖ３０）の量が前記一次空気（Ｖ２０）の量よりも多い、熱交換ロータ（２０）と、
   前記燃焼空気入口ダクト（Ｄ５０）及び前記二次空気ダクト（Ｄ６０）と連通する空気予熱器バイパスダクト（Ｄ７０）であって、前記空気予熱器バイパスダクトは、前記燃焼空気（Ｖ３００）の一部を二次空気バイパス（Ｖ４０）として、前記２セクタ空気予熱器（１００）の上流の前記空気入口ダクト（Ｄ５０）から抽気して下流の前記二次空気ダクト（Ｄ６０）に再導入するように構成された、空気予熱器バイパスダクト（Ｄ７０）と、
   前記二次空気バイパス（Ｖ４０）の体積流量を制御し、一次空気流（Ｖ２０）を調整するための流量制御装置（ＤＶ１０）であって、前記一次空気流（Ｖ２０）は、単独で又は他の調整手段と共に、前記２セクタ空気予熱器（１００）を出る煙道ガス体積流量（Ｖ１）に対する第１の所定の最低温度（Ｔ９）以上に煙道ガス出口温度（Ｔ２）を維持して、前記粉砕ミル内での石炭乾燥を促進するのに必要な最低温度（Ｔ１０_ＭＩＮ）の安全範囲内の一次空気出口温度（Ｔ１０）を、前記粉砕ミル（Ｔ１０_ＭＡＸ）内の石炭の自己発火をもたらす最高温度に維持するように構成される、流量制御装置（ＤＶ１０）、と、を備える、２セクタ空気予熱器（１００）、又は、
   （ｂ）３セクタ空気予熱器（１）であって、
   ボイラからの煙道ガスを前記３セクタ空気予熱器（１）に供給するように構成された煙道ガス入口ダクト（Ｄ１）と、
   前記３セクタ空気予熱器（１）から煙道ガスを排出するように構成された煙道ガス出口ダクト（Ｄ２）と、
   前記３セクタ空気予熱器（１）に一次空気（Ｖ２）を供給するように構成された一次空気入口ダクト（Ｄ３）と、
   第１の量の一次空気（Ｖ２）を少なくとも１つの粉砕ミルを介して前記ボイラに供給するように構成された一次空気出口ダクト（Ｄ４）と、
   二次空気（Ｖ３）を前記３セクタ空気予熱器（１）に供給するように構成された二次空気入口ダクト（Ｄ５）と、
   第２の量の二次空気（Ｖ３）を前記ボイラに直接供給するように構成された二次空気出口ダクト（Ｄ６）と、
   前記ガス入口ダクト（Ｄ１）に近接する高温端と、前記空気入口ダクト（Ｄ５）に近接する低温端とを有する熱交換ロータ（２）と、
   前記空気入口ダクト（Ｄ５）及び前記空気出口ダクト（Ｄ６）と連通する少なくとも第１の二次空気バイパスダクト（Ｄ７）であって、前記二次空気バイパスダクトＤ７は、前記二次空気（Ｖ３）の一部を二次空気バイパス（Ｖ４）として、前記３セクタ空気予熱器（１）の上流の前記空気入口ダクト（Ｄ５）から抽気して、下流の前記空気出口ダクト（Ｄ６）に再導入するように構成された、第１の二次空気バイパスダクト（Ｄ７）と、
   前記二次空気バイパス（Ｖ４）の体積流量を制御し、一次空気流（Ｖ２）を調整するための流量制御装置（ＤＶ１）であって、前記一次空気流（Ｖ２）は、前記３セクタ空気予熱器（１）を出る前記煙道ガス体積流量（Ｖ１）に対する第２の最低温度（Ｔ９）以上に前記煙道ガス出口温度（Ｔ２）を維持して、前記粉砕ミル内での石炭乾燥を促進するのに必要な最低温度（Ｔ１０_ＭＩＮ）の安全範囲内の一次空気出口温度（Ｔ１０）を、前記粉砕ミル（Ｔ１０_ＭＡＸ）内の石炭の自己発火をもたらす最高温度に維持するように構成される、流量制御装置（ＤＶ１）と、を備える、３セクタ空気予熱器（１）、
   を備える、温度制御システム。
2. 前記空気予熱器が前記３セクタ空気予熱器（１）である場合、前記制御システムは、
   前記一次空気入口ダクト（Ｄ３）及び前記一次空気出口ダクト（Ｄ４）と連通する一次空気バイパスダクト（Ｄ８）であって、前記一次空気バイパスダクト（Ｄ８）は、一次空気バイパス（Ｖ５）として前記一次空気（Ｖ２）の一部を、前記３セクタ空気予熱器（１）の上流の前記一次空気入口ダクト（Ｄ３）から抽気して、下流の前記一次空気出口ダクト（Ｄ４）に再導入するように構成された一次空気バイパスダクト（Ｄ８）と、
   前記一次空気バイパス（Ｖ５）の体積流量を制御するための第２の流量制御装置（ＤＶ２）と、を更に備える、請求項１に記載の温度制御システム。
3. （ａ）前記空気予熱器が前記２セクタ空気予熱器（１００）である場合、低負荷条件における前記二次空気バイパス（Ｖ４０）は、前記２セクタ空気予熱器（１００）に供給される前記二次空気（Ｖ３０）の５～１５％であり、
   （ｂ）前記空気予熱器が前記３セクタ空気予熱器（１）である場合、低負荷条件における前記二次空気バイパス（Ｖ４）は、前記３セクタ空気予熱器（１）に供給される前記二次空気（Ｖ３）の５～１５％である、請求項１に記載の温度制御システム。
4. 前記空気予熱器が前記３セクタ空気予熱器（１）である場合、低負荷条件における前記一次空気バイパス（Ｖ５）は、前記３セクタ空気予熱器（１）に供給される前記一次空気（Ｖ２）の１５～２０％である、請求項３に記載の温度制御システム。
5. 前記空気予熱器が前記３セクタ空気予熱器（１）である場合、低負荷条件において、前記二次空気バイパス（Ｖ４）は１０％であり、前記一次空気バイパス（Ｖ５）は２０％である、請求項２に記載の温度制御システム。
6. （ａ）前記空気予熱器が前記２セクタ空気予熱器（１００）である場合、前記第１の所定の最低温度（Ｔ９）は、前記２セクタ空気予熱器（１００）の下流に配置された汚染制御機器の効率的な動作を促進して、煙道ガス出口ダクト（Ｄ２）から出る煙道ガス流（Ｖ１）を受け取るように構成され、
   （ｂ）前記空気予熱器が前記３セクタ空気予熱器（１）である場合、前記第２の所定の最低温度（Ｔ９）は、前記３セクタ空気予熱器（１）の下流に配置された汚染制御機器の効率的な動作を促進して、煙道ガス出口ダクト（Ｄ２）から出る煙道ガス流（Ｖ１）を受け取るように構成される、請求項１に記載の温度制御システム。
7. 前記汚染制御機器は、噴霧乾式吸収器（ＳＤＡ）、循環乾式スクラバ（ＣＤＳ）、又は湿式煙道ガス脱硫システム（ＦＧＤ）であり、
   更に前記汚染制御機器は、前記３セクタ空気予熱器（１）又は前記２セクタ空気予熱器（１００）のすぐ下流で前記煙道ガス流（Ｖ１）の少なくとも第１の部分を受け取るように配置され、それによって廃水蒸発の増加をもたらす、請求項６に記載の温度制御システム。
8. 前記煙道ガス体積流量（Ｖ１）が低負荷条件において前記所定の最低温度（Ｔ９）以上である場合、前記煙道ガス流（Ｖ１）の前記少なくとも第１の部分は、前記汚染制御システムに供給される廃水を蒸発させる、請求項７に記載の温度制御システム。
9. 前記二次空気バイパス（Ｖ４）の少なくとも１つは圧力降下支援され、前記一次空気バイパス（Ｖ５）は圧力降下支援される、請求項２に記載の温度制御システム。
10. 前記粉砕ミル（４００）は、燃料を受け取るための粉砕機入口と、粉砕された燃料を前記粉砕ミルから排出するための粉砕機出口とを備え、
    前記ボイラ（５００）は前記粉砕機出口と連通しており、前記ボイラは前記燃料を燃焼させるように構成されており、
    前記２セクタ空気予熱器（１００）及び前記３セクタ空気予熱器（１）の各々は、スピンドル上で回転するように取り付けられたロータ（２０）と、前記ロータに配置された複数の熱伝達要素と、を備え、前記熱伝達要素は、それによって流れるガスに熱を伝達するように構成されており、前記２セクタ空気予熱器（１００）及び前記３セクタ空気予熱器（１）の各々は高温端（２０Ｈ）及び低温端（２０Ｃ）を画定する、請求項１に記載の温度制御システム。
11. 請求項１に記載の温度制御システムを利用して空気予熱器を出るガスの温度を制御する方法。
12. 請求項１に記載の温度制御システムで空気予熱器設備を改造する方法であって、前記空気予熱器は前記３セクタＡＰＨ（１）であり、前記方法は、
    既存のダンパ弁（ＤＶ２）で絞られた既存の一次空気バイパスダクト（Ｄ８）を利用することと、
    ダンパ弁（ＤＶ１）で閉鎖可能な適切なサイズの二次空気バイパスダクト（Ｄ７）を設置することと、を含み、
    低負荷動作中、前記ダンパ弁（ＤＶ１）が開き、前記ダンパ弁（ＤＶ２）が完全に開くと、前記一次空気出口温度（Ｔ４）は、一次空気出口温度（Ｔ１０）を少なくとも最低一次空気出口温度（Ｔ１０_ＭＩＮ）まで上昇させるのに十分な所定の量だけ上昇される、方法。
13. 前記３セクタ空気予熱器（１）に流入する前記一次空気の１０～２０％はバイパスされ、前記二次空気バイパスダクト（Ｄ７）は、前記３セクタ空気予熱器（１）に流入する前記二次空気の０～１０％程度をバイパスすることができる、請求項１２に記載の改造方法。