JP2680387B2 - ボイラ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は液体燃料や固体燃料を燃焼させる燃焼装置に
係り、特に排ガス中の窒素酸化物（以下NOxという）を
低減するボイラ装置に関するものである。

［従来の技術］ 近年急増する電力需要に応えるために大容量の火力発
電所が建設されているが、これらのボイラは部分負荷に
おいても高い発電効率を得るために超臨界圧から亜臨界
圧へ変圧運転を行なうことが要求されている。

これは近年の電力需要の特徴として、電子力発電の伸
びと共に、負荷の最大、最小差も増大し、火力発電はベ
ースロードから負荷調整用へと移行する傾向にあるから
である。

そしてこの火力発電用ボイラにおいては、ボイラ負荷
が常に全負荷で運転されるものは少なく、負荷を75％負
荷、50％負荷、25％負荷へと負荷を上げ、下げして運転
したり、運転を停止するなど、いわゆる毎日起動停止
（Daily Start Stop以下単にDSSという）運転を行なっ
て中間負荷を担う火力発電プラントへ移行しつつある。

このように火力発電は部分負荷での運転が増えた場
合、負荷に応じて圧力を変化させて運転する。いわゆる
全負荷では超臨界圧域、部分負荷では亜臨界圧力域で運
転する変圧運転ボイラとすることによって、部分負荷で
の発電効率を数％向上させることができる。

一方、ボイラから発生するNOxは燃料中に含まれる窒
素分が燃焼時に酸化されて生成するフュエール（Fuel）
NOxと、炭化水素系燃料を燃焼する際に炭化水素が空気
中の窒素と反応し、更にいくつかの反応を経て生じたプ
ロンプト（Prompt）NOxと、空気中の窒素分子が高温に
おいて酸素と結合して生成するサーマル（Thermal）NOx
とがあり、特にこのサーマルNOxが問題視されている。

サーマルNOxの生成は燃焼温度が高く、燃焼域でのO₂
濃度が高く、また高温域での燃焼ガスの滞留時間が長く
なるほど多量に発生するとされている。

このことから、根本的にNOxを抑制するためには、燃
焼温度、O₂濃度、滞留時間を抑制することが重要であ
り、特に燃焼温度が1,600℃以上になるとNOxが急激に増
加することから、極力燃焼温度を下げることが重要視さ
れている。

このように、部分負荷での発電効率を向上させ、燃焼
段階でのNOxの発生量を抑制するために排ガス再循環燃
焼法が採用されている。

第３図は従来の排ガス再循環燃焼法を採用したボイラ
の概略系統図である。

第３図において空気ダクト１内の燃焼用空気は押込通
風機２にて昇圧され空気予熱器３で排ガスダクト４の排
ガスによって加熱した後、燃焼用空気ダクト５よりウィ
ンドボックス６を経てボイラ火炉７内へ供給されボイラ
火炉７で燃焼する。

一方、ボイラ火炉７内で燃焼した排ガスは排ガスダク
ト４の空気予熱器３でその排熱が回収され誘引通風機８
から大気へ放出される。

他方、排ガスダクト４の排ガスの一部は排ガス再循環
ファン９で昇圧され排ガス再循環ダクト10からボイラ火
炉７へ供給される。

また、ボイラの運転中に排ガス再循環ファンの運転を
停止することがあり、この場合には、ボイラ火炉７の高
温燃焼ガスが排ガスダクト４とボイラ火炉７のドラフト
差により、図示していない排ガスダクト火炉入口ダンパ
からリークして、運転を停止している排ガス再循環ファ
ン９側の排ガス再循環ダクト10へと逆流し、排ガス再循
環ダクト10及び排ガス再循環ファン９の温度が逆流した
排ガスによって上昇し損傷することがある。この排ガス
の逆流現象を防止するために第３図に示すように押込通
風機２の出口から排ガス再循環ファン９の出口へシール
エアダンパ11を有するシールエアダクト12,16が設けら
れ、排ガス再循環ファン９が運転を停止したときには、
シールエアダンパ11が開となり、排ガス再循環ダクト10
へシールエアが流れ込むことで排ガス再循環ダクト10、
排ガス再循環ファン９を焼損から保護している。また、
排ガス再循環ファン９の運転中には、シールエアダンパ
11は閉となるが、シールエアダンパ11には製作誤差等に
より完全に密閉することはできず若干のリークがあるた
め、リークしたシールエアがシールエア出口ダクト12,1
6に流れ込む。

この様に従来技術のシールエアダクト12,16ではシー
ルエアにコールドエアを使用しているため、排ガス再循
環ファン９停止中には排ガス再循環ダクト10内に、また
は前記ファン９運転中にはシールエア出口ダクト16内に
停滞している再循環ガスが、低温のシールエアにより冷
却され、前記ダクト10,16の内面に結露し低温腐食を発
生させる。

なお、13は排ガス再循環ファン９の出口ダンパであ
る。

［発明が解決しようとする課題］ 従来技術のボイラ装置においては、シールエアにコー
ルドエアを使用しているために、ダクト内に停滞する再
循環ガスがシールエアにより冷却される点について配慮
されておらず、ダクトが低温腐食する欠点があった。

本発明はかかる従来の欠点を解消しようとするもの
で、その目的とするところは、排ガス再循環ファンの運
転状態にかかわらずシールエアによっるダクトの低温腐
食を防止することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は前述の目的を達成するために、押込通風機か
らの燃焼用空気を空気予熱器で予熱してボイラ火炉へ供
給する空気ダクトと、ボイラ火炉からの排ガスを誘引通
風機で排出する排ガスダクトと、排ガスダクトの途中か
ら排ガス再循環ファンを介して排ガスをボイラ火炉へ再
循環する排ガス再循環ダクトと、シールエアを空気ダク
トの途中から排ガス再循環ダクトの排ガス再循環ファン
の出口側に供給するシールエアダンパを有するシールエ
アダクトを備えたものにおいて、前記シールエアとして
ホットエアを供給するホットエアシール入口ダクトとホ
ットエアシール出口ダクトを設けたものである。

［作用］ シールエアとしてホットエアを使用するので、ダクト
内に低温腐食を発生することがなくなる。

［実施例］ 本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図および第２図は本発明の実施例に係るもので、
同符号は従来のものと同一のものを示す。

第１図において14,15は空気予熱器３の出口の燃焼用
空気ダクト５から排ガス再循環ファン９の出口に設けた
ホットエアシールダクトで、14はホットエアシール入口
ダクト、15はホットエアシール出口ダクトである。

この様な構造において、排ガス再循環ファン９の運転
を停止したときには排ガス再循環ファン９の出口ダンパ
13は閉じられ、一方、シールエアダンパ17は開いて、空
気予熱器３の出口からホットエアをホットエアシール入
口ダクト14、シールエアダンパ17、ホットエアシール出
口ダクト15から排ガス再循環ダクト10へ投入してホット
エアによりシールする。

従って、本実施例によれば、従来技術のボイラ装置で
はシールエアにコールドエアを使用していたために、排
ガス再循環ダクト10内に停滞する再循環ガスにこのコー
ルドエアによって冷却され、排ガス再循環ダクト10が低
温腐食するという欠点を防止できる。

また、排ガス再循環ファン９の運転中にシールエアが
シールエアダンパからリークしてもシールエアダクト15
内に停滞する再循環ガスが冷却されることがないため、
シールエア出口15が低温腐食することを防止できる。

また、ホットエアシールエアの抽気点を空気予熱器３
の前流側ではなく後流側としたので、前流側より抽気す
る従来のものと比べて空気予熱器３の通過空気量が多い
ため、ボイラ排ガスの排熱を多く回収できる利点もあ
る。

第２図のものは他の実施例を示すもので、第１図のも
のと異なる点は空気予熱器３の上流側に蒸気式空気予熱
器16が配置され、ホットシールエアはこの蒸気式空気予
熱器16の下流側から抽気するもので、他の説明は第１図
のものと同一であるので、省略する。

［発明の効果］ 本発明によれば、排ガス再循環ファンの運転状態にか
かわらずダクトの低温腐食は防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の実施例に係る概略系統図、
第３図は従来の概略系統図である。 1,5……空気ダクト、２……押込通風機、3,16……空気
予熱器、４……排ガスダクト、７……ボイラ火炉、８…
…誘引通風機、９……排ガス再循環ファン、10……排ガ
ス再循環ダクト、11……シールエアダンパ、12……シー
ルエアダクト、14……ホットエアシール入口ダクト、15
……ホットエアシール出口ダクト。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】押込通風機からの燃焼用空気を空気予熱器
   で予熱してボイラ火炉へ供給する空気ダクトと、ボイラ
   火炉からの排ガスを誘引通風機で排出する排ガスダクト
   と、排ガスダクトの途中から排ガス再循環ファンを介し
   て排ガスをボイラ火炉へ再循環する排ガス再循環ダクト
   と、シールエアを空気ダクトの途中から排ガス再循環ダ
   クトの排ガス再循環ファンの出口側に供給するシールエ
   アダンパを有するシールエアダクトを備えたものにおい
   て、前記シールエアとしてホットエアを供給するホット
   エアシール入口ダクトとホットエアシール出口ダクトを
   設けたことを特徴とするボイラ装置。