JP3964270B2 - 燃料供給経路に不活性ガスを導入する経路を接続したリジェネバーナおよびその運転方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料供給経路の配管に、硫酸による腐食が発生することを防止できる、燃料供給経路に不活性ガスを導入する経路を接続したリジェネバーナおよびその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リジェネバーナはよく知られているように、炉内に向けて互いに相対向させて配置される一対で一組のバーナを複数組設備し、これらバーナにはそれぞれ蓄熱器を備え、一対のバーナの一方に燃料ガスと燃焼用空気を供給して燃焼を行わせると同時に、他方のバーナからは排ガスを吸引させ、この燃焼動作と吸引動作を各組の一対のバーナ相互で交互に行わせることにより、吸引動作時には蓄熱器で排ガスから排熱を回収し、燃焼動作時には蓄熱器で回収した排熱で燃焼用空気を加熱するようにして、これにより省エネルギ化を図っている。
【０００３】
従来のリジェネバーナａにおける燃焼用空気や排ガス等のバーナｂへの供給・排出系統を、図２を参照しつつバーナｂの運転状態に従って説明すると、燃焼動作に際しては、燃焼用空気と燃料ガスがバーナｂへ供給される。燃焼用空気は、他のバーナへも接続されている給気経路ｃの分岐部ｄ上流側に設けた給気用電磁弁ｅを開くと、給気風量制御ベーンｆで風量制御されつつ給気ブロアｇによって給気経路ｃ内に導入され、さらに分岐部ｄ下流側に設けた各バーナｂの給気用切替弁ｈを開くことにより、蓄熱器ｉを通過して加熱されつつバーナｂへと供給される。燃料ガスは、他のバーナへも接続されている燃料供給経路ｊの分岐部ｋ上流側に設けた燃料用電磁弁ｌを開くことで導入され、さらに分岐部ｋ下流側に設けた各バーナｂの燃料用切替弁ｍを開くことにより、バーナｂのバーナノズルｎへと供給される。燃料ガスとしては通常、コークス炉ガス（以下、ＣＯＧという）、高炉ガスや転炉ガスにＣＯＧを混合したガス（以下、Ｍガスという）などが使用される。この燃焼動作時には、排気経路ｏは各バーナｂの排気用切替弁ｐによって閉じられている。
【０００４】
他方、吸引動作に際しては、排ガスが炉から排出される。排ガスは、他のバーナへも接続されている排気経路ｏの分岐部ｑ下流側の排気用電磁弁ｒを開いた状態で、分岐部ｑ上流側に設けた各バーナの排気用切替弁ｐを開くことにより、蓄熱器ｉを通過して排熱回収されながら排気風量制御ベーンｓで風量制御されつつ排気ブロアｔによって炉から吸引される。この吸引動作に際しては、給気経路ｃおよび燃料供給経路ｊはそれらの切替弁ｈ，ｍによって閉じられている。また、バーナｂには、バーナノズルｎに水や空気などの冷却媒体を流通させて冷却するために、冷却媒体供給系ｕおよび冷却媒体排出系ｖが接続されている。
【０００５】
複数組のバーナｂをコントロールするリジェネバーナａの代表的な制御方法は、負荷が１００％〜３０％程度まではすべてのバーナｂを比例的にターンダウンさせる（火力を増減させる）「比例制御」を実行し、それ以下の負荷でのターンダウンについては、すべてのバーナｂに対し、これらを適当な間合いで稼働させたり停止させたりする「時間比例ＯＮ−ＯＦＦ制御」を実行し、さらに負荷が低下した場合には、全バーナｂのうちのいくつかを停止状態とする「間引き制御」を実行する方法である。間引き制御の対象となった停止状態のバーナｂでは、燃焼動作はもちろんのこと、吸引動作も停止され、このバーナｂをコントロールする各切替弁ｍ，ｈ，ｐはすべて閉状態とされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したＣＯＧやＭガス等の燃料ガスを燃焼させた後の排ガス中には、ＳＯ2が含まれる。このＳＯ2は、排ガスの温度が酸露点（脱硫ＣＯＧ燃焼排ガスでは一般に、１３０℃〜１４０℃）以下に低下すると結露し、水分（Ｈ2Ｏ）と反応して硫酸（Ｈ2ＳＯ4）分を生じる。そして従来にあっては、この排ガスが燃料供給経路ｊへと侵入して、硫酸により燃料供給経路ｊの配管に腐食が発生するという課題があった。そしてこの腐食の原因となる排ガスの燃料供給経路ｊへの侵入が、リジェネバーナａの運転制御に関連して引き起こされる場合があった。
【０００７】
例えば、負荷の低下によりリジェネバーナａを間引き制御に移行させた場合、間引き制御の対象となったバーナｂの燃料用切替弁ｍが閉じられるが、この閉止された燃料用切替弁ｍとバーナｂとの間の燃料供給経路ｊに、炉内に晒されているバーナノズルｎから炉内の排ガスが侵入して拡散する。このバーナノズルｎは上述したように冷却されるため、この冷却によってバーナノズルｎと燃料用切替弁ｍとの間の配管部分に拡散した排ガスはその温度が酸露点以下に低下し、この結果バーナノズルｎやその周辺の配管、燃料用切替弁ｍなどに腐食を生じさせてしまう。燃料用切替弁ｍが腐食するとその閉め切り性能が劣化して、リジェネバーナａの切替動作不良を引き起こしやすくなる。
【０００８】
そしてこの燃料供給経路ｊの腐食の問題は特に、バーナノズルｎの口径が大きい場合に顕著であった。バーナノズルｎの口径は、発熱量が小さく燃焼に大流量を要する燃料、例えば上記ＣＯＧやＭガスなどを使用する場合、また、鉄鋼加熱炉用など燃料流量として６００万ｋｃａｌ／ｈにも達する場合などに、大きく設計される。そしてこのような大口径のバーナノズルｎでは排ガスが侵入して拡散しやすく、上記問題が起こる可能性が高かった。
【０００９】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、燃料供給経路の配管に、硫酸による腐食が発生することを防止できる、燃料供給経路に不活性ガスを導入する経路を接続したリジェネバーナおよびその運転方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる燃料供給経路に不活性ガスを導入する経路を接続したリジェネバーナは、ＳＯ2成分を含む排ガスが発生する炉内に向けて複数設置され、燃焼動作時には燃料供給経路から燃料ガスが供給されるとともに給気経路から燃焼用空気が供給され、吸引動作時には排気経路へ排ガスを排出するバーナと、これら燃料供給経路、給気経路および排気経路にそれぞれ、各バーナに対応させて設けられ、該バーナの燃焼動作と吸引動作とを切り換えるべく開閉される燃料用切替弁、給気用切替弁および排気用切替弁とを備え、複数のバーナのうち、一部は稼働状態としながら、残りは、その燃料用切替弁、給気用切替弁および排気用切替弁のすべてを閉じて停止状態とするリジェネバーナにおいて、各バーナとその燃料用切替弁との間の上記燃料供給経路に、不活性ガスを導入するための導入経路が接続され、該導入経路に、上記燃料供給経路への不活性ガスの導入・停止を切り替える切替手段が設けられるとともに、該切替手段は、上記燃料用切替弁、給気用切替弁および排気用切替弁のすべてが閉じられたことを検出して検出信号を出力する検出手段に接続され、検出信号が入力されて上記燃料供給経路へ不活性ガスを導入することを特徴とする。これにより、燃料供給経路の配管に、硫酸による腐食が発生することが防止されるとともに、切替手段により、不活性ガスを必要なときに燃料供給経路へ導入することが可能であり、さらに、切替手段が、燃料用切替弁、給気用切替弁および排気用切替弁のすべてが閉じられたことを検出して検出信号を出力する検出手段に接続されて、検出信号が入力されて燃料供給経路へ不活性ガスを導入するので、腐食発生を防止する不活性ガスの供給制御の自動化が達成される。
【００１３】
さらに、前記導入経路には、不活性ガスの流量を調整する流量調整手段が設けられていることを特徴とする。これにより、充填用流体を必要量だけ排気経路へ導入することが可能となる。
【００１４】
また、本発明にかかるリジェネバーナの運転方法は、ＳＯ2成分を含む排ガスが発生する炉内に向けて複数設置され、燃焼動作時には燃料供給経路から燃料ガスが供給されるとともに給気経路から燃焼用空気が供給され、吸引動作時には排気経路へ排ガスを排出するバーナと、これら燃料供給経路、給気経路および排気経路にそれぞれ、各バーナに対応させて設けられ、該バーナの燃焼動作と吸引動作とを切り換えるべく開閉される燃料用切替弁、給気用切替弁および排気用切替弁とを備え、複数のバーナのうち、一部は稼働状態としながら、残りは、その燃料用切替弁、給気用切替弁および排気用切替弁のすべてを閉じて停止状態とする運転が行われるリジェネバーナの運転方法において、各バーナとその燃料用切替弁との間の上記燃料供給経路に接続され、不活性ガスを導入するための導入経路と、該導入経路に設けられ、上記燃料供給経路への不活性ガスの導入・停止を切り替える切替手段と、該切替手段に接続され、上記燃料用切替弁、給気用切替弁および排気用切替弁のすべてが閉じられたことを検出して検出信号を出力する検出手段とを備え、上記切替手段は、検出信号が入力されたときに、停止したバーナとその燃料用切替弁との間の上記燃料供給経路へ不活性ガスを導入するようにしたことを特徴とする。これにより、燃料供給経路の配管に、硫酸による腐食が発生することが防止されるとともに、切替手段が、検出信号が入力されたときに、停止したバーナとその燃料用切替弁との間の燃料供給経路へ不活性ガスを導入するようにしたので、腐食発生を防止する不活性ガスの自動供給制御が達成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる燃料供給経路に不活性ガスを導入する経路を接続したリジェネバーナおよびその運転方法の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１には、本発明にかかるリジェネバーナ１の好適な一実施形態が示されている。本実施形態のリジェネバーナ１における燃焼用空気や燃料ガス、排ガスの供給・排出系統の基本的な構成は、図２に示した従来技術とほぼ同様である。リジェネバーナ１は、炉内に向けて互いに相対向させて配置される一対で一組のバーナ２を複数組備える（図１には、一つのバーナ２が示されている）。
【００１６】
これら複数組の複数のバーナ２には、これらへ一括して燃焼用空気を供給するための給気経路３と、炉内の排ガスをこれらから一括して排出するための排気経路４とが接続され、これら給気経路３および排気経路４にはこれらを各バーナ２に接続するために分岐部３ａ，４ａが備えられる。また複数組の複数のバーナ２には、それらにそれぞれ設けられたバーナノズル５へ一括してＣＯＧやＭガスなどの燃料ガスを供給するための燃料供給経路６が接続され、この燃料供給経路６にもこれを各バーナに接続するための分岐部６ａが備えられる。
【００１７】
給気経路３には、その分岐部３ａよりも燃焼用空気の流れ方向上流側に、給気経路３を開閉する開閉自在な給気用電磁弁７と、燃焼用空気の風量を制御する給気風量制御ベーン８と、燃焼用空気を給気経路３を介して各バーナ２へ圧送する給気ブロア９とが設けられる。同様に、排気経路４には、その分岐部４ａよりも排ガスの流れ方向下流側に、排気経路４を開閉する開閉自在な排気用電磁弁１０と、排ガスの風量を制御する排気風量制御ベーン１１と、排ガスを排気経路４を介して炉内から吸引する排気ブロア１２とが設けられる。また、燃料供給経路６には、その分岐部６ａよりも燃料ガスの流れ方向上流側に、燃料供給経路６を開閉する開閉自在な燃料用電磁弁１３が設けられる。
【００１８】
さらに、給気経路３には、分岐部３ａよりも下流側に、各バーナ２それぞれへの燃焼用空気の供給・停止を切り替える開閉自在な給気用切替弁１４が設けられる。また、排気経路４には、分岐部４ａよりも上流側に、各バーナ２それぞれからの排ガスの排出・停止を切り替える開閉自在な排気用切替弁１５が設けられる。さらに、燃料供給経路６には、分岐部６ａよりも下流側に、各バーナノズル５それぞれへの燃料ガスの供給・停止を切り替える開閉自在な燃料用切替弁１６が設けられる。給気経路３と排気経路４とは、各バーナ２との接続位置前段で集合されて、一括してバーナ２に接続される。
【００１９】
各バーナ２には、バーナノズル５と集合された給気経路３および排気経路４との間に配置されて、これを通過して炉内から排気経路４へと排出される排ガスから排熱を回収し、また給気経路３からこれを通過してバーナ２へと供給される燃焼用空気を、回収した排熱で加熱するための蓄熱器１７が備えられる。さらに、各バーナ２には、それらのバーナノズル５に水や空気などの冷却媒体を流通させて冷却するために、冷却媒体供給系１８および冷却媒体排出系１９が接続される。
【００２０】
そして、本実施形態にかかる燃料供給経路に不活性ガスを導入する経路を接続したリジェネバーナ１は基本的には、各バーナ２とその燃料用切替弁１６との間の燃料供給経路６に、不活性ガスを導入するための導入経路２４が接続される。導入経路２４には、燃料供給経路６への不活性ガスの導入・停止を切り替える切替手段として不活性ガス用切替弁２５が設けられる。この不活性ガス用切替弁２５には、燃料用切替弁１６、給気用切替弁１４および排気用切替弁１５のすべてが閉じられたことを検出して検出信号を出力する検出手段２６が接続され、不活性ガス用切替弁２５は検出手段２６から検出信号が入力されることで燃料供給経路６へ不活性ガスを導入するようになっている。また、導入経路２４には、不活性ガスの流量を調整する流量調整手段として不活性ガス導入量調整用コック２７や絞りが設けられる。
【００２１】
図示例に従って詳述すると、燃料供給経路６には、各バーナ２の燃料用切替弁１６よりも燃料ガスの流れ方向下流側であって、かつバーナノズル５の上流側に、導入経路２４の一端が接続され、この導入経路２４の他端に接続された図示されない不活性ガス供給源から、Ｎ2ガスなどの不活性ガスが燃料用切替弁１６とバーナノズル５との間に導入されるようになっている。検出手段２６は、通常のシーケンス制御もしくはコンピュータ制御で動作され、燃料用切替弁１６、給気用切替弁１４および排気用切替弁１５の開閉状態を監視し、これら切替弁１４〜１６すべてが閉じられたときに検出信号を生成して、不活性ガス用切替弁２５に出力する。これにより、不活性ガスの供給制御を自動化することができる。不活性ガス用切替弁２５は、導入経路２４を開閉するために開閉自在に構成され、検出手段２６から上記検出信号が入力されたことに応じて導入経路２４を開くようになっている。これにより、不活性ガスを必要なときに燃料供給経路６へ導入することができる。また、不活性ガス導入量調整用コック２７は、不活性ガス供給源から燃料供給経路６への不活性ガスの導入流量を調整するために、開度調整可能に構成される。これにより、充填用流体を必要量だけ燃料供給経路６へ導入することができる。
【００２２】
また本実施形態にあっては、各バーナ２の排気用切替弁１５下流側の排気経路４に、希釈用の流体を導入するための流体導入経路２０が接続される。また、流体導入経路２０には、希釈用流体の流量を調整する流量調整手段として導入流体量調整用コック２１や絞りが設けられ、さらに好ましくは、流体導入経路２０は、各給気用切替弁１４上流側の給気経路３に接続され、希釈用流体として給気経路３の燃焼用空気が導入される。
【００２３】
具体的には、排気経路４には、各バーナ２の排気用切替弁１５よりも排ガスの流れ方向下流側であって、かつ分岐部４ａの上流位置に、流体導入経路２０の一端が接続され、この流体導入経路２０の他端は、同じバーナ２の給気用切替弁１４よりも燃焼用空気の流れ方向上流側であって、かつ分岐部３ａの下流位置で給気経路３に接続され、これにより給気ブロア９で圧送されている燃焼用空気が、排気用切替弁１５下流側の排気経路４へ導入されるようになっている。また、導入流体量調整用コック２１は、給気経路３から排気経路４への燃焼用空気の導入流量を調整するために、開度調整可能に構成される。これにより、燃焼用空気を必要量だけ排気経路４へ導入することができる。
【００２４】
さらに本実施形態にあっては、各バーナ２とその排気用切替弁１５との間の排気経路４に、流体を充填するための流体充填経路２２が接続される。また、流体充填経路２２には、充填用流体の流量を調整する流量調整手段として充填流体量調整用コック２３や絞りが設けられ、さらに好ましくは、流体充填経路２２は、各給気用切替弁１４上流側の給気経路３に接続され、充填用流体として給気経路３の燃焼用空気が導入される。
【００２５】
具体的には、排気経路４には、各バーナ２の排気用切替弁１５よりも排ガスの流れ方向上流側であって、かつ蓄熱器１７の低温側に、流体充填経路２２の一端が接続され、この流体充填経路２２の他端は、同じバーナ２の導入流体量調整用コック２１よりも燃焼用空気の流れ方向上流位置で流体導入経路２０に接続され、この流体導入経路２０を介して給気経路３と接続されて、これにより給気ブロア９で圧送されている燃焼用空気が、排気用切替弁１５と蓄熱器１７との間に充填されるようになっている。また、充填流体量調整用コック２３は、給気経路３から排気経路４への燃焼用空気の充填流量を調整するために開度調整可能に構成される。これにより、燃焼用空気を必要量だけ排気経路４へ導入することができる。
【００２６】
次に、本実施形態にかかるリジェネバーナ１の運転方法について説明する。リジェネバーナ１は上記従来技術で説明したように、負荷状態に応じて運転状態が切り換えられる。通常は複数組のすべてのバーナ２を稼働状態とし、燃料用切替弁１６、給気用切替弁１４および排気用切替弁１５を開閉制御することにより、一対のバーナ２の一方に燃料ガスと燃焼用空気を供給して燃焼動作させると同時に、他方のバーナ２からは炉内の排ガスを吸引する吸引動作を行わせるようにし、この燃焼動作と吸引動作を各組一対のバーナ２相互で交互に択一的に行わせるようになっている。
【００２７】
すなわち、リジェネバーナ１の運転に際しては、すべての電磁弁７，１０，１３を開くとともに給気ブロア９および排気ブロア１２を駆動し、燃料供給経路６からバーナ２へ燃料ガスを供給するとともに、風量制御ベーン８で風量制御しつつ、給気経路３から燃焼用空気をバーナ２へ供給し、排気経路４から排ガスを排出する。この際、複数のバーナ２のうち、燃焼動作させるバーナ２では、その燃料用切替弁１６および給気用切替弁１４を開くとともに、排気用切替弁１５を閉じ、また吸引動作させるバーナ２では、排気用切替弁１５を開くとともに、燃料用切替弁１６および給気用切替弁１４を閉じる制御が実行され、蓄熱器１７はバーナ２が吸引動作中であるか、燃焼動作中であるかに応じて、排ガスから排熱を回収したり、燃焼用空気を加熱する。
【００２８】
他方、負荷が低下した場合などには、すべてのバーナ２を稼働状態とはせず、一部のバーナ２は、燃焼動作も吸引動作も行わない停止状態にする制御、例えば間引き制御が実行される。停止状態としたバーナ２では、それを制御する各切替弁１４〜１６がすべて閉じられ、これにより燃料ガスも燃焼用空気も供給されず、また排ガスの排出も停止される。このように複数のバーナ２のうち、一部は稼働状態としながら、残りは、その燃料用切替弁１６、給気用切替弁１４および排気用切替弁１５のすべてを閉じることにより停止状態としてリジェネバーナ１を運転する際、本実施形態では、停止したバーナ２とその燃料用切替弁１６との間の燃料供給経路６へ導入経路２４から不活性ガス、例えばＮ2ガスを導入するようになっている。
【００２９】
具体的には、検出手段２６により各切替弁１４〜１６が閉じられてバーナ２の停止状態が検出されるとこれに応じて自動的に不活性ガス用切替弁２５が開かれ、これにより不活性ガス導入量調整用コック２７の開度に応じて、不活性ガスを不活性ガス供給源から導入経路２４を介して、閉じられている燃料用切替弁１６とバーナ２との間の燃料供給通路６へと導入することができる。これにより、排ガスがバーナノズル５から侵入するのを抑制できるとともに、当該不活性ガスによって燃料供給経路６内の排ガスの濃度を希釈してその酸露点を下げることができ、バーナノズル５やその周辺の配管、燃料用切替弁１６などが腐食することを防止することができる。また、不活性ガスを燃料供給経路６へ導入するようにしたので、安全性を確保することができる。不活性ガスの導入量もしくは導入速度としては、排ガスの酸露点を、燃料供給経路６の配管内温度よりも下げることができる程度、もしくはバーナノズル５からの排ガスの侵入速度を超える程度に設定すればよい。
【００３０】
また本実施形態にあっては、流体導入経路２０を備えていて、停止したバーナ２の排気用切替弁１５下流側の排気経路４へ流体導入経路２０から、希釈用の流体として給気経路３の燃焼用空気を導入するようになっている。具体的には、導入流体量調整用コック２１を開くと、その開き量に応じて、稼働状態にあるバーナ２に向かって燃焼用空気を圧送している給気ブロア９からの燃焼用空気を、閉じられた給気用切替弁１４より上流の給気経路３から流体導入経路２０を介して、閉じられている排気用切替弁１５より下流の排気通路４へと導入することができる。
【００３１】
従来、排気経路４の配管に、硫酸による腐食が発生するという課題があった。この腐食の発生については、いくつかの原因があり、例えばリジェネバーナ１の運転制御に関連して引き起こされる場合があった。具体的に説明すると、リジェネバーナ１の高負荷運転状態では、吸引動作により蓄熱器１７を出た直後の排ガスの温度は通常２００℃前後に設定されていて、腐食を生ずることのない十分に高い温度設定がなされている。しかしながら、低負荷状態になると、排ガス温度は低下し、排気経路４を流通している間に酸露点以下になってしまう場合がある。また特に、負荷の低下によりリジェネバーナ１を間引き制御に移行させた場合、間引き制御の対象となった停止状態のバーナ２の排気経路４では、排気用切替弁１５が閉じられて吸引動作が停止され、排ガスの流通が停止される。この吸引動作の停止によって排気用切替弁１５の下流側に滞留した排ガスの温度は次第に下がっていき、そして間引き時間が長引けば長引くほどその温度が低下して、酸露点以下になってしまう。また他方、例えば配管構造上、排気経路４の配管長さが長ければ長いほど排ガス温度の低下傾向は顕著になり、酸露点以下に下がってしまうおそれがあった。これらいずれの原因にあっても、排気経路４中の排ガス温度が酸露点以下に至ることで硫酸分を生じ、これにより配管に腐食が発生していた。
【００３２】
ＣＯＧやＭガスを燃焼させることで発生する排ガスの酸露点は、その濃度を希釈することによって低下させることができ、本実施形態にあっては、排気経路４への燃焼用空気の導入による排気用切替弁１５下流側における排ガス濃度の希釈化により、硫酸の生成を押さえることができ、排気経路４の配管が腐食することを防止することができる。従ってまた、排気用切替弁１５の腐食も防ぐことができる。燃焼用空気の導入量としては、排ガスの酸露点を、排気経路４の配管内温度よりも下げることができる必要最小量に設定すればよい。また導入流体量調整用コック２１は、上記検出手段２６からの検出信号が入力されることに応じて自動的に適宜開度で開かれるように設定してもよい。
【００３３】
さらに本実施形態にあっては、流体充填経路２２を備えていて、停止したバーナ２とその排気用切替弁１５との間の排気経路４へ流体充填経路２２から、充填用流体として給気経路３の燃焼用空気を導入するようになっている。具体的には、充填流体量調整用コック２３を開くと、その開き量に応じて、稼働状態にあるバーナ２に向かって燃焼用空気を圧送している給気ブロア９からの燃焼用空気を、閉じられた給気用切替弁１４より上流の給気経路３から流体充填経路２２を介して、閉じられている排気用切替弁１５とバーナ２との間の排気通路４へと導入することができる。
【００３４】
従来、排気経路４の配管に取り付けられている排気用切替弁１５に、硫酸による腐食が発生し、この排気用切替弁１５の腐食のためにリジェネバーナ１の運転に支障をきたすおそれがあった。例えば、腐食のために排気用切替弁１５の閉め切り性能が劣化し、これによって間引き制御時などに間引きの対象となったバーナ２の排気経路４が適切に遮断されずリークを生ずると、排気ブロア１２の吸引作用も手伝って当該バーナ２の蓄熱器１７の低温側が負圧状態となりやすく、これにより炉内の排ガスがバーナ２から排気経路４へと流入し続けて蓄熱器１７周辺を含む配管温度が過度に上昇し、この結果リミッターによって上限温度リミットが設定されている蓄熱器１７低温側のオーバーヒートを引き起こして、当該バーナ２が間引き制御対象から解除されて燃焼動作に移ったとたんにリミッターが作動してしまって、リジェネバーナ１の運転を継続し得なくなることが想定される。
【００３５】
本実施形態にあっては、バーナ２と排気用切替弁１５との間の排気経路４へ燃焼用空気を充填することができるので、蓄熱器１７と排気用切替弁１５との間の排気通路４内圧力を上昇させることができる。従って、たとえ腐食により排気用切替弁１５の閉め切り性能が劣化してリークを生ずるようなことがあっても、このリークに伴う排気経路４の負圧化を防止でき、これにより排ガスの排気経路４への流入を抑制してそれに伴う蓄熱器１７低温側のオーバーヒートを抑制することができ、リジェネバーナ１の継続的な運転を保証することができる。通常は充填流体量調整用コック２３を閉じておき、蓄熱器１７低温側でオーバーヒートが頻発するようになったら、徐々に開いて、燃焼用空気を充填すればよい。燃焼用空気の充填量としては主に、リークがあってもそれに抗して排気経路４内圧力が負圧ならない程度の必要最小量に設定すればよい。
【００３６】
充填される燃焼用空気は排ガスの濃度を希釈することもでき、排ガスの酸露点を下げることができて排気用切替弁１５の腐食を防止することも可能である。
また、上述した流体導入経路２０を介して排気用切替弁１５下流側に燃焼用空気を導入することによっても、排気用切替弁１５周囲の排気経路４の内圧を高めて排気用切替弁１５からのリークを抑えることができ、蓄熱器１７低温側でのオーバーヒートを抑制することができる。充填流体量調整用コック２３は、上記検出手段２６からの検出信号が入力されることに応じて自動的に適宜開度で開かれるように設定してもよい。
【００３７】
上記流体導入経路２０および流体充填経路２２いずれにあっても、これらを給気経路３に接続して燃焼用空気により希釈や充填を行うようにしたので、別途独立に経路を設備する場合に比べて、安価に構成することができる。
【００３８】
上記実施形態にあっては、流体導入経路２０および流体充填経路２２を給気経路３に接続する場合を例にとって説明したが、これに限定されることはなく、また使用流体も燃焼用空気に限られるものではなくて、独立に経路を設け、また流体として外気などを導入するようにしてもよいことはもちろんである。また、不活性ガス導入量調整用コック２７は、不活性ガス用切替弁２５によって不活性ガスの供給・停止を切り替えることができるので、必須の要素ではなく、必要に応じて備えればよい。
【００３９】
さらに、上記実施形態で説明した導入流体量調整用コック２１、充填流体量調整用コック２３および不活性ガス用切替弁２５は排気経路４および燃料供給経路６の状況に応じて、択一的に開いても、あるいはいずれか２つ、さらにはすべてを同時に開くようにしてもよく、これら導入流体量調整用コック２１、充填流体量調整用コック２３および不活性ガス用切替弁２５の開閉操作の連携や不活性ガス導入量調整用コック２７の調整による燃焼用空気の排気経路４への導入や充填、不活性ガスの燃料供給経路６への導入によって配管各部の腐食や各切替弁１４〜１６の性能劣化などを効果的に防ぐことができ、これによりリジェネバーナ１の適正な稼働を保証することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上要するに、本発明にかかる燃料供給経路に不活性ガスを導入する経路を接続したリジェネバーナにあっては、燃料供給経路の配管に、硫酸による腐食が発生することを防止することができるとともに、切替手段を備えるにより、不活性ガスを必要なときに燃料供給経路へ導入することができ、さらに、切替手段が、燃料用切替弁、給気用切替弁および排気用切替弁のすべてが閉じられたことを検出して検出信号を出力する検出手段に接続されて、検出信号が入力されて燃料供給経路へ不活性ガスを導入するので、腐食発生を防止する不活性ガスの供給制御の自動化を達成できる。また、本発明にかかるリジェネバーナの運転方法にあっては、燃料供給経路の配管に、硫酸による腐食が発生することを防止することができるとともに、切替手段が、検出信号が入力されたときに、停止したバーナとその燃料用切替弁との間の燃料供給経路へ不活性ガスを導入するようにしたので、腐食発生を防止する不活性ガスの自動供給制御を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる燃料供給経路に不活性ガスを導入する経路を接続したリジェネバーナの好適な一実施形態を示す系統図である。
【図２】従来のリジェネバーナを示す系統図である。
【符号の説明】
１ リジェネバーナ
２ バーナ
３ 給気経路
４ 排気経路
６ 燃料供給経路
１４ 給気用切替弁
１５ 排気用切替弁
１６ 燃料用切替弁
２４ 導入経路
２５ 不活性ガス用切替弁
２６ 検出手段
２７ 不活性ガス導入量調整用コック
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料供給経路の配管に、硫酸による腐食が発生することを防止できる、燃料供給経路に不活性ガスを導入する経路を接続したリジェネバーナおよびその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リジェネバーナはよく知られているように、炉内に向けて互いに相対向させて配置される一対で一組のバーナを複数組設備し、これらバーナにはそれぞれ蓄熱器を備え、一対のバーナの一方に燃料ガスと燃焼用空気を供給して燃焼を行わせると同時に、他方のバーナからは排ガスを吸引させ、この燃焼動作と吸引動作を各組の一対のバーナ相互で交互に行わせることにより、吸引動作時には蓄熱器で排ガスから排熱を回収し、燃焼動作時には蓄熱器で回収した排熱で燃焼用空気を加熱するようにして、これにより省エネルギ化を図っている。
【０００３】
従来のリジェネバーナａにおける燃焼用空気や排ガス等のバーナｂへの供給・排出系統を、図２を参照しつつバーナｂの運転状態に従って説明すると、燃焼動作に際しては、燃焼用空気と燃料ガスがバーナｂへ供給される。燃焼用空気は、他のバーナへも接続されている給気経路ｃの分岐部ｄ上流側に設けた給気用電磁弁ｅを開くと、給気風量制御ベーンｆで風量制御されつつ給気ブロアｇによって給気経路ｃ内に導入され、さらに分岐部ｄ下流側に設けた各バーナｂの給気用切替弁ｈを開くことにより、蓄熱器ｉを通過して加熱されつつバーナｂへと供給される。燃料ガスは、他のバーナへも接続されている燃料供給経路ｊの分岐部ｋ上流側に設けた燃料用電磁弁ｌを開くことで導入され、さらに分岐部ｋ下流側に設けた各バーナｂの燃料用切替弁ｍを開くことにより、バーナｂのバーナノズルｎへと供給される。燃料ガスとしては通常、コークス炉ガス（以下、ＣＯＧという）、高炉ガスや転炉ガスにＣＯＧを混合したガス（以下、Ｍガスという）などが使用される。この燃焼動作時には、排気経路ｏは各バーナｂの排気用切替弁ｐによって閉じられている。
【０００４】
他方、吸引動作に際しては、排ガスが炉から排出される。排ガスは、他のバーナへも接続されている排気経路ｏの分岐部ｑ下流側の排気用電磁弁ｒを開いた状態で、分岐部ｑ上流側に設けた各バーナの排気用切替弁ｐを開くことにより、蓄熱器ｉを通過して排熱回収されながら排気風量制御ベーンｓで風量制御されつつ排気ブロアｔによって炉から吸引される。この吸引動作に際しては、給気経路ｃおよび燃料供給経路ｊはそれらの切替弁ｈ，ｍによって閉じられている。また、バーナｂには、バーナノズルｎに水や空気などの冷却媒体を流通させて冷却するために、冷却媒体供給系ｕおよび冷却媒体排出系ｖが接続されている。
【０００５】
複数組のバーナｂをコントロールするリジェネバーナａの代表的な制御方法は、負荷が１００％〜３０％程度まではすべてのバーナｂを比例的にターンダウンさせる（火力を増減させる）「比例制御」を実行し、それ以下の負荷でのターンダウンについては、すべてのバーナｂに対し、これらを適当な間合いで稼働させたり停止させたりする「時間比例ＯＮ−ＯＦＦ制御」を実行し、さらに負荷が低下した場合には、全バーナｂのうちのいくつかを停止状態とする「間引き制御」を実行する方法である。間引き制御の対象となった停止状態のバーナｂでは、燃焼動作はもちろんのこと、吸引動作も停止され、このバーナｂをコントロールする各切替弁ｍ，ｈ，ｐはすべて閉状態とされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したＣＯＧやＭガス等の燃料ガスを燃焼させた後の排ガス中には、ＳＯ2が含まれる。このＳＯ2は、排ガスの温度が酸露点（脱硫ＣＯＧ燃焼排ガスでは一般に、１３０℃〜１４０℃）以下に低下すると結露し、水分（Ｈ2Ｏ）と反応して硫酸（Ｈ2ＳＯ4）分を生じる。そして従来にあっては、この排ガスが燃料供給経路ｊへと侵入して、硫酸により燃料供給経路ｊの配管に腐食が発生するという課題があった。そしてこの腐食の原因となる排ガスの燃料供給経路ｊへの侵入が、リジェネバーナａの運転制御に関連して引き起こされる場合があった。
【０００７】
例えば、負荷の低下によりリジェネバーナａを間引き制御に移行させた場合、間引き制御の対象となったバーナｂの燃料用切替弁ｍが閉じられるが、この閉止された燃料用切替弁ｍとバーナｂとの間の燃料供給経路ｊに、炉内に晒されているバーナノズルｎから炉内の排ガスが侵入して拡散する。このバーナノズルｎは上述したように冷却されるため、この冷却によってバーナノズルｎと燃料用切替弁ｍとの間の配管部分に拡散した排ガスはその温度が酸露点以下に低下し、この結果バーナノズルｎやその周辺の配管、燃料用切替弁ｍなどに腐食を生じさせてしまう。燃料用切替弁ｍが腐食するとその閉め切り性能が劣化して、リジェネバーナａの切替動作不良を引き起こしやすくなる。
【０００８】
そしてこの燃料供給経路ｊの腐食の問題は特に、バーナノズルｎの口径が大きい場合に顕著であった。バーナノズルｎの口径は、発熱量が小さく燃焼に大流量を要する燃料、例えば上記ＣＯＧやＭガスなどを使用する場合、また、鉄鋼加熱炉用など燃料流量として６００万ｋｃａｌ／ｈにも達する場合などに、大きく設計される。そしてこのような大口径のバーナノズルｎでは排ガスが侵入して拡散しやすく、上記問題が起こる可能性が高かった。
【０００９】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、燃料供給経路の配管に、硫酸による腐食が発生することを防止できる、燃料供給経路に不活性ガスを導入する経路を接続したリジェネバーナおよびその運転方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる燃料供給経路に不活性ガスを導入する経路を接続したリジェネバーナは、ＳＯ2成分を含む排ガスが発生する炉内に向けて複数設置され、燃焼動作時には燃料供給経路から燃料ガスが供給されるとともに給気経路から燃焼用空気が供給され、吸引動作時には排気経路へ排ガスを排出するバーナと、これら燃料供給経路、給気経路および排気経路にそれぞれ、各バーナに対応させて設けられ、該バーナの燃焼動作と吸引動作とを切り換えるべく開閉される燃料用切替弁、給気用切替弁および排気用切替弁とを備え、複数のバーナのうち、一部は稼働状態としながら、残りは、その燃料用切替弁、給気用切替弁および排気用切替弁のすべてを閉じて停止状態とするリジェネバーナにおいて、各バーナとその燃料用切替弁との間の上記燃料供給経路に、不活性ガスを導入するための導入経路が接続され、該導入経路に、上記燃料供給経路への不活性ガスの導入・停止を切り替える切替手段が設けられるとともに、該切替手段は、上記燃料用切替弁、給気用切替弁および排気用切替弁のすべてが閉じられたことを検出して検出信号を出力する検出手段に接続され、検出信号が入力されて上記燃料供給経路へ不活性ガスを導入することを特徴とする。これにより、燃料供給経路の配管に、硫酸による腐食が発生することが防止されるとともに、切替手段により、不活性ガスを必要なときに燃料供給経路へ導入することが可能であり、さらに、切替手段が、燃料用切替弁、給気用切替弁および排気用切替弁のすべてが閉じられたことを検出して検出信号を出力する検出手段に接続されて、検出信号が入力されて燃料供給経路へ不活性ガスを導入するので、腐食発生を防止する不活性ガスの供給制御の自動化が達成される。
【００１３】
さらに、前記導入経路には、不活性ガスの流量を調整する流量調整手段が設けられていることを特徴とする。これにより、充填用流体を必要量だけ排気経路へ導入することが可能となる。
【００１４】
また、本発明にかかるリジェネバーナの運転方法は、ＳＯ2成分を含む排ガスが発生する炉内に向けて複数設置され、燃焼動作時には燃料供給経路から燃料ガスが供給されるとともに給気経路から燃焼用空気が供給され、吸引動作時には排気経路へ排ガスを排出するバーナと、これら燃料供給経路、給気経路および排気経路にそれぞれ、各バーナに対応させて設けられ、該バーナの燃焼動作と吸引動作とを切り換えるべく開閉される燃料用切替弁、給気用切替弁および排気用切替弁とを備え、複数のバーナのうち、一部は稼働状態としながら、残りは、その燃料用切替弁、給気用切替弁および排気用切替弁のすべてを閉じて停止状態とする運転が行われるリジェネバーナの運転方法において、各バーナとその燃料用切替弁との間の上記燃料供給経路に接続され、不活性ガスを導入するための導入経路と、該導入経路に設けられ、上記燃料供給経路への不活性ガスの導入・停止を切り替える切替手段と、該切替手段に接続され、上記燃料用切替弁、給気用切替弁および排気用切替弁のすべてが閉じられたことを検出して検出信号を出力する検出手段とを備え、上記切替手段は、検出信号が入力されたときに、停止したバーナとその燃料用切替弁との間の上記燃料供給経路へ不活性ガスを導入するようにしたことを特徴とする。これにより、燃料供給経路の配管に、硫酸による腐食が発生することが防止されるとともに、切替手段が、検出信号が入力されたときに、停止したバーナとその燃料用切替弁との間の燃料供給経路へ不活性ガスを導入するようにしたので、腐食発生を防止する不活性ガスの自動供給制御が達成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる燃料供給経路に不活性ガスを導入する経路を接続したリジェネバーナおよびその運転方法の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１には、本発明にかかるリジェネバーナ１の好適な一実施形態が示されている。本実施形態のリジェネバーナ１における燃焼用空気や燃料ガス、排ガスの供給・排出系統の基本的な構成は、図２に示した従来技術とほぼ同様である。リジェネバーナ１は、炉内に向けて互いに相対向させて配置される一対で一組のバーナ２を複数組備える（図１には、一つのバーナ２が示されている）。
【００１６】
これら複数組の複数のバーナ２には、これらへ一括して燃焼用空気を供給するための給気経路３と、炉内の排ガスをこれらから一括して排出するための排気経路４とが接続され、これら給気経路３および排気経路４にはこれらを各バーナ２に接続するために分岐部３ａ，４ａが備えられる。また複数組の複数のバーナ２には、それらにそれぞれ設けられたバーナノズル５へ一括してＣＯＧやＭガスなどの燃料ガスを供給するための燃料供給経路６が接続され、この燃料供給経路６にもこれを各バーナに接続するための分岐部６ａが備えられる。
【００１７】
給気経路３には、その分岐部３ａよりも燃焼用空気の流れ方向上流側に、給気経路３を開閉する開閉自在な給気用電磁弁７と、燃焼用空気の風量を制御する給気風量制御ベーン８と、燃焼用空気を給気経路３を介して各バーナ２へ圧送する給気ブロア９とが設けられる。同様に、排気経路４には、その分岐部４ａよりも排ガスの流れ方向下流側に、排気経路４を開閉する開閉自在な排気用電磁弁１０と、排ガスの風量を制御する排気風量制御ベーン１１と、排ガスを排気経路４を介して炉内から吸引する排気ブロア１２とが設けられる。また、燃料供給経路６には、その分岐部６ａよりも燃料ガスの流れ方向上流側に、燃料供給経路６を開閉する開閉自在な燃料用電磁弁１３が設けられる。
【００１８】
さらに、給気経路３には、分岐部３ａよりも下流側に、各バーナ２それぞれへの燃焼用空気の供給・停止を切り替える開閉自在な給気用切替弁１４が設けられる。また、排気経路４には、分岐部４ａよりも上流側に、各バーナ２それぞれからの排ガスの排出・停止を切り替える開閉自在な排気用切替弁１５が設けられる。さらに、燃料供給経路６には、分岐部６ａよりも下流側に、各バーナノズル５それぞれへの燃料ガスの供給・停止を切り替える開閉自在な燃料用切替弁１６が設けられる。給気経路３と排気経路４とは、各バーナ２との接続位置前段で集合されて、一括してバーナ２に接続される。
【００１９】
各バーナ２には、バーナノズル５と集合された給気経路３および排気経路４との間に配置されて、これを通過して炉内から排気経路４へと排出される排ガスから排熱を回収し、また給気経路３からこれを通過してバーナ２へと供給される燃焼用空気を、回収した排熱で加熱するための蓄熱器１７が備えられる。さらに、各バーナ２には、それらのバーナノズル５に水や空気などの冷却媒体を流通させて冷却するために、冷却媒体供給系１８および冷却媒体排出系１９が接続される。
【００２０】
そして、本実施形態にかかる燃料供給経路に不活性ガスを導入する経路を接続したリジェネバーナ１は基本的には、各バーナ２とその燃料用切替弁１６との間の燃料供給経路６に、不活性ガスを導入するための導入経路２４が接続される。導入経路２４には、燃料供給経路６への不活性ガスの導入・停止を切り替える切替手段として不活性ガス用切替弁２５が設けられる。この不活性ガス用切替弁２５には、燃料用切替弁１６、給気用切替弁１４および排気用切替弁１５のすべてが閉じられたことを検出して検出信号を出力する検出手段２６が接続され、不活性ガス用切替弁２５は検出手段２６から検出信号が入力されることで燃料供給経路６へ不活性ガスを導入するようになっている。また、導入経路２４には、不活性ガスの流量を調整する流量調整手段として不活性ガス導入量調整用コック２７や絞りが設けられる。
【００２１】
図示例に従って詳述すると、燃料供給経路６には、各バーナ２の燃料用切替弁１６よりも燃料ガスの流れ方向下流側であって、かつバーナノズル５の上流側に、導入経路２４の一端が接続され、この導入経路２４の他端に接続された図示されない不活性ガス供給源から、Ｎ2ガスなどの不活性ガスが燃料用切替弁１６とバーナノズル５との間に導入されるようになっている。検出手段２６は、通常のシーケンス制御もしくはコンピュータ制御で動作され、燃料用切替弁１６、給気用切替弁１４および排気用切替弁１５の開閉状態を監視し、これら切替弁１４〜１６すべてが閉じられたときに検出信号を生成して、不活性ガス用切替弁２５に出力する。これにより、不活性ガスの供給制御を自動化することができる。不活性ガス用切替弁２５は、導入経路２４を開閉するために開閉自在に構成され、検出手段２６から上記検出信号が入力されたことに応じて導入経路２４を開くようになっている。これにより、不活性ガスを必要なときに燃料供給経路６へ導入することができる。また、不活性ガス導入量調整用コック２７は、不活性ガス供給源から燃料供給経路６への不活性ガスの導入流量を調整するために、開度調整可能に構成される。これにより、充填用流体を必要量だけ燃料供給経路６へ導入することができる。
【００２２】
また本実施形態にあっては、各バーナ２の排気用切替弁１５下流側の排気経路４に、希釈用の流体を導入するための流体導入経路２０が接続される。また、流体導入経路２０には、希釈用流体の流量を調整する流量調整手段として導入流体量調整用コック２１や絞りが設けられ、さらに好ましくは、流体導入経路２０は、各給気用切替弁１４上流側の給気経路３に接続され、希釈用流体として給気経路３の燃焼用空気が導入される。
【００２３】
具体的には、排気経路４には、各バーナ２の排気用切替弁１５よりも排ガスの流れ方向下流側であって、かつ分岐部４ａの上流位置に、流体導入経路２０の一端が接続され、この流体導入経路２０の他端は、同じバーナ２の給気用切替弁１４よりも燃焼用空気の流れ方向上流側であって、かつ分岐部３ａの下流位置で給気経路３に接続され、これにより給気ブロア９で圧送されている燃焼用空気が、排気用切替弁１５下流側の排気経路４へ導入されるようになっている。また、導入流体量調整用コック２１は、給気経路３から排気経路４への燃焼用空気の導入流量を調整するために、開度調整可能に構成される。これにより、燃焼用空気を必要量だけ排気経路４へ導入することができる。
【００２４】
さらに本実施形態にあっては、各バーナ２とその排気用切替弁１５との間の排気経路４に、流体を充填するための流体充填経路２２が接続される。また、流体充填経路２２には、充填用流体の流量を調整する流量調整手段として充填流体量調整用コック２３や絞りが設けられ、さらに好ましくは、流体充填経路２２は、各給気用切替弁１４上流側の給気経路３に接続され、充填用流体として給気経路３の燃焼用空気が導入される。
【００２５】
具体的には、排気経路４には、各バーナ２の排気用切替弁１５よりも排ガスの流れ方向上流側であって、かつ蓄熱器１７の低温側に、流体充填経路２２の一端が接続され、この流体充填経路２２の他端は、同じバーナ２の導入流体量調整用コック２１よりも燃焼用空気の流れ方向上流位置で流体導入経路２０に接続され、この流体導入経路２０を介して給気経路３と接続されて、これにより給気ブロア９で圧送されている燃焼用空気が、排気用切替弁１５と蓄熱器１７との間に充填されるようになっている。また、充填流体量調整用コック２３は、給気経路３から排気経路４への燃焼用空気の充填流量を調整するために開度調整可能に構成される。これにより、燃焼用空気を必要量だけ排気経路４へ導入することができる。
【００２６】
次に、本実施形態にかかるリジェネバーナ１の運転方法について説明する。リジェネバーナ１は上記従来技術で説明したように、負荷状態に応じて運転状態が切り換えられる。通常は複数組のすべてのバーナ２を稼働状態とし、燃料用切替弁１６、給気用切替弁１４および排気用切替弁１５を開閉制御することにより、一対のバーナ２の一方に燃料ガスと燃焼用空気を供給して燃焼動作させると同時に、他方のバーナ２からは炉内の排ガスを吸引する吸引動作を行わせるようにし、この燃焼動作と吸引動作を各組一対のバーナ２相互で交互に択一的に行わせるようになっている。
【００２７】
すなわち、リジェネバーナ１の運転に際しては、すべての電磁弁７，１０，１３を開くとともに給気ブロア９および排気ブロア１２を駆動し、燃料供給経路６からバーナ２へ燃料ガスを供給するとともに、風量制御ベーン８で風量制御しつつ、給気経路３から燃焼用空気をバーナ２へ供給し、排気経路４から排ガスを排出する。この際、複数のバーナ２のうち、燃焼動作させるバーナ２では、その燃料用切替弁１６および給気用切替弁１４を開くとともに、排気用切替弁１５を閉じ、また吸引動作させるバーナ２では、排気用切替弁１５を開くとともに、燃料用切替弁１６および給気用切替弁１４を閉じる制御が実行され、蓄熱器１７はバーナ２が吸引動作中であるか、燃焼動作中であるかに応じて、排ガスから排熱を回収したり、燃焼用空気を加熱する。
【００２８】
他方、負荷が低下した場合などには、すべてのバーナ２を稼働状態とはせず、一部のバーナ２は、燃焼動作も吸引動作も行わない停止状態にする制御、例えば間引き制御が実行される。停止状態としたバーナ２では、それを制御する各切替弁１４〜１６がすべて閉じられ、これにより燃料ガスも燃焼用空気も供給されず、また排ガスの排出も停止される。このように複数のバーナ２のうち、一部は稼働状態としながら、残りは、その燃料用切替弁１６、給気用切替弁１４および排気用切替弁１５のすべてを閉じることにより停止状態としてリジェネバーナ１を運転する際、本実施形態では、停止したバーナ２とその燃料用切替弁１６との間の燃料供給経路６へ導入経路２４から不活性ガス、例えばＮ2ガスを導入するようになっている。
【００２９】
具体的には、検出手段２６により各切替弁１４〜１６が閉じられてバーナ２の停止状態が検出されるとこれに応じて自動的に不活性ガス用切替弁２５が開かれ、これにより不活性ガス導入量調整用コック２７の開度に応じて、不活性ガスを不活性ガス供給源から導入経路２４を介して、閉じられている燃料用切替弁１６とバーナ２との間の燃料供給通路６へと導入することができる。これにより、排ガスがバーナノズル５から侵入するのを抑制できるとともに、当該不活性ガスによって燃料供給経路６内の排ガスの濃度を希釈してその酸露点を下げることができ、バーナノズル５やその周辺の配管、燃料用切替弁１６などが腐食することを防止することができる。また、不活性ガスを燃料供給経路６へ導入するようにしたので、安全性を確保することができる。不活性ガスの導入量もしくは導入速度としては、排ガスの酸露点を、燃料供給経路６の配管内温度よりも下げることができる程度、もしくはバーナノズル５からの排ガスの侵入速度を超える程度に設定すればよい。
【００３０】
また本実施形態にあっては、流体導入経路２０を備えていて、停止したバーナ２の排気用切替弁１５下流側の排気経路４へ流体導入経路２０から、希釈用の流体として給気経路３の燃焼用空気を導入するようになっている。具体的には、導入流体量調整用コック２１を開くと、その開き量に応じて、稼働状態にあるバーナ２に向かって燃焼用空気を圧送している給気ブロア９からの燃焼用空気を、閉じられた給気用切替弁１４より上流の給気経路３から流体導入経路２０を介して、閉じられている排気用切替弁１５より下流の排気通路４へと導入することができる。
【００３１】
従来、排気経路４の配管に、硫酸による腐食が発生するという課題があった。この腐食の発生については、いくつかの原因があり、例えばリジェネバーナ１の運転制御に関連して引き起こされる場合があった。具体的に説明すると、リジェネバーナ１の高負荷運転状態では、吸引動作により蓄熱器１７を出た直後の排ガスの温度は通常２００℃前後に設定されていて、腐食を生ずることのない十分に高い温度設定がなされている。しかしながら、低負荷状態になると、排ガス温度は低下し、排気経路４を流通している間に酸露点以下になってしまう場合がある。また特に、負荷の低下によりリジェネバーナ１を間引き制御に移行させた場合、間引き制御の対象となった停止状態のバーナ２の排気経路４では、排気用切替弁１５が閉じられて吸引動作が停止され、排ガスの流通が停止される。この吸引動作の停止によって排気用切替弁１５の下流側に滞留した排ガスの温度は次第に下がっていき、そして間引き時間が長引けば長引くほどその温度が低下して、酸露点以下になってしまう。また他方、例えば配管構造上、排気経路４の配管長さが長ければ長いほど排ガス温度の低下傾向は顕著になり、酸露点以下に下がってしまうおそれがあった。これらいずれの原因にあっても、排気経路４中の排ガス温度が酸露点以下に至ることで硫酸分を生じ、これにより配管に腐食が発生していた。
【００３２】
ＣＯＧやＭガスを燃焼させることで発生する排ガスの酸露点は、その濃度を希釈することによって低下させることができ、本実施形態にあっては、排気経路４への燃焼用空気の導入による排気用切替弁１５下流側における排ガス濃度の希釈化により、硫酸の生成を押さえることができ、排気経路４の配管が腐食することを防止することができる。従ってまた、排気用切替弁１５の腐食も防ぐことができる。燃焼用空気の導入量としては、排ガスの酸露点を、排気経路４の配管内温度よりも下げることができる必要最小量に設定すればよい。また導入流体量調整用コック２１は、上記検出手段２６からの検出信号が入力されることに応じて自動的に適宜開度で開かれるように設定してもよい。
【００３３】
さらに本実施形態にあっては、流体充填経路２２を備えていて、停止したバーナ２とその排気用切替弁１５との間の排気経路４へ流体充填経路２２から、充填用流体として給気経路３の燃焼用空気を導入するようになっている。具体的には、充填流体量調整用コック２３を開くと、その開き量に応じて、稼働状態にあるバーナ２に向かって燃焼用空気を圧送している給気ブロア９からの燃焼用空気を、閉じられた給気用切替弁１４より上流の給気経路３から流体充填経路２２を介して、閉じられている排気用切替弁１５とバーナ２との間の排気通路４へと導入することができる。
【００３４】
従来、排気経路４の配管に取り付けられている排気用切替弁１５に、硫酸による腐食が発生し、この排気用切替弁１５の腐食のためにリジェネバーナ１の運転に支障をきたすおそれがあった。例えば、腐食のために排気用切替弁１５の閉め切り性能が劣化し、これによって間引き制御時などに間引きの対象となったバーナ２の排気経路４が適切に遮断されずリークを生ずると、排気ブロア１２の吸引作用も手伝って当該バーナ２の蓄熱器１７の低温側が負圧状態となりやすく、これにより炉内の排ガスがバーナ２から排気経路４へと流入し続けて蓄熱器１７周辺を含む配管温度が過度に上昇し、この結果リミッターによって上限温度リミットが設定されている蓄熱器１７低温側のオーバーヒートを引き起こして、当該バーナ２が間引き制御対象から解除されて燃焼動作に移ったとたんにリミッターが作動してしまって、リジェネバーナ１の運転を継続し得なくなることが想定される。
【００３５】
本実施形態にあっては、バーナ２と排気用切替弁１５との間の排気経路４へ燃焼用空気を充填することができるので、蓄熱器１７と排気用切替弁１５との間の排気通路４内圧力を上昇させることができる。従って、たとえ腐食により排気用切替弁１５の閉め切り性能が劣化してリークを生ずるようなことがあっても、このリークに伴う排気経路４の負圧化を防止でき、これにより排ガスの排気経路４への流入を抑制してそれに伴う蓄熱器１７低温側のオーバーヒートを抑制することができ、リジェネバーナ１の継続的な運転を保証することができる。通常は充填流体量調整用コック２３を閉じておき、蓄熱器１７低温側でオーバーヒートが頻発するようになったら、徐々に開いて、燃焼用空気を充填すればよい。燃焼用空気の充填量としては主に、リークがあってもそれに抗して排気経路４内圧力が負圧ならない程度の必要最小量に設定すればよい。
【００３６】
充填される燃焼用空気は排ガスの濃度を希釈することもでき、排ガスの酸露点を下げることができて排気用切替弁１５の腐食を防止することも可能である。
また、上述した流体導入経路２０を介して排気用切替弁１５下流側に燃焼用空気を導入することによっても、排気用切替弁１５周囲の排気経路４の内圧を高めて排気用切替弁１５からのリークを抑えることができ、蓄熱器１７低温側でのオーバーヒートを抑制することができる。充填流体量調整用コック２３は、上記検出手段２６からの検出信号が入力されることに応じて自動的に適宜開度で開かれるように設定してもよい。
【００３７】
上記流体導入経路２０および流体充填経路２２いずれにあっても、これらを給気経路３に接続して燃焼用空気により希釈や充填を行うようにしたので、別途独立に経路を設備する場合に比べて、安価に構成することができる。
【００３８】
上記実施形態にあっては、流体導入経路２０および流体充填経路２２を給気経路３に接続する場合を例にとって説明したが、これに限定されることはなく、また使用流体も燃焼用空気に限られるものではなくて、独立に経路を設け、また流体として外気などを導入するようにしてもよいことはもちろんである。また、不活性ガス導入量調整用コック２７は、不活性ガス用切替弁２５によって不活性ガスの供給・停止を切り替えることができるので、必須の要素ではなく、必要に応じて備えればよい。
【００３９】
さらに、上記実施形態で説明した導入流体量調整用コック２１、充填流体量調整用コック２３および不活性ガス用切替弁２５は排気経路４および燃料供給経路６の状況に応じて、択一的に開いても、あるいはいずれか２つ、さらにはすべてを同時に開くようにしてもよく、これら導入流体量調整用コック２１、充填流体量調整用コック２３および不活性ガス用切替弁２５の開閉操作の連携や不活性ガス導入量調整用コック２７の調整による燃焼用空気の排気経路４への導入や充填、不活性ガスの燃料供給経路６への導入によって配管各部の腐食や各切替弁１４〜１６の性能劣化などを効果的に防ぐことができ、これによりリジェネバーナ１の適正な稼働を保証することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上要するに、本発明にかかる燃料供給経路に不活性ガスを導入する経路を接続したリジェネバーナにあっては、燃料供給経路の配管に、硫酸による腐食が発生することを防止することができるとともに、切替手段を備えるにより、不活性ガスを必要なときに燃料供給経路へ導入することができ、さらに、切替手段が、燃料用切替弁、給気用切替弁および排気用切替弁のすべてが閉じられたことを検出して検出信号を出力する検出手段に接続されて、検出信号が入力されて燃料供給経路へ不活性ガスを導入するので、腐食発生を防止する不活性ガスの供給制御の自動化を達成できる。また、本発明にかかるリジェネバーナの運転方法にあっては、燃料供給経路の配管に、硫酸による腐食が発生することを防止することができるとともに、切替手段が、検出信号が入力されたときに、停止したバーナとその燃料用切替弁との間の燃料供給経路へ不活性ガスを導入するようにしたので、腐食発生を防止する不活性ガスの自動供給制御を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる燃料供給経路に不活性ガスを導入する経路を接続したリジェネバーナの好適な一実施形態を示す系統図である。
【図２】従来のリジェネバーナを示す系統図である。
【符号の説明】
１ リジェネバーナ
２ バーナ
３ 給気経路
４ 排気経路
６ 燃料供給経路
１４ 給気用切替弁
１５ 排気用切替弁
１６ 燃料用切替弁
２４ 導入経路
２５ 不活性ガス用切替弁
２６ 検出手段
２７ 不活性ガス導入量調整用コック
Claims (3)
- ＳＯ2成分を含む排ガスが発生する炉内に向けて複数設置され、燃焼動作時には燃料供給経路から燃料ガスが供給されるとともに給気経路から燃焼用空気が供給され、吸引動作時には排気経路へ排ガスを排出するバーナと、これら燃料供給経路、給気経路および排気経路にそれぞれ、各バーナに対応させて設けられ、該バーナの燃焼動作と吸引動作とを切り換えるべく開閉される燃料用切替弁、給気用切替弁および排気用切替弁とを備え、複数のバーナのうち、一部は稼働状態としながら、残りは、その燃料用切替弁、給気用切替弁および排気用切替弁のすべてを閉じて停止状態とするリジェネバーナにおいて、各バーナとその燃料用切替弁との間の上記燃料供給経路に、不活性ガスを導入するための導入経路が接続され、該導入経路に、上記燃料供給経路への不活性ガスの導入・停止を切り替える切替手段が設けられるとともに、該切替手段は、上記燃料用切替弁、給気用切替弁および排気用切替弁のすべてが閉じられたことを検出して検出信号を出力する検出手段に接続され、検出信号が入力されて上記燃料供給経路へ不活性ガスを導入することを特徴とする燃料供給経路に不活性ガスを導入する経路を接続したリジェネバーナ。
- 前記導入経路には、不活性ガスの流量を調整する流量調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給経路に不活性ガスを導入する経路を接続したリジェネバーナ。
- ＳＯ2成分を含む排ガスが発生する炉内に向けて複数設置され、燃焼動作時には燃料供給経路から燃料ガスが供給されるとともに給気経路から燃焼用空気が供給され、吸引動作時には排気経路へ排ガスを排出するバーナと、これら燃料供給経路、給気経路および排気経路にそれぞれ、各バーナに対応させて設けられ、該バーナの燃焼動作と吸引動作とを切り換えるべく開閉される燃料用切替弁、給気用切替弁および排気用切替弁とを備え、複数のバーナのうち、一部は稼働状態としながら、残りは、その燃料用切替弁、給気用切替弁および排気用切替弁のすべてを閉じて停止状態とする運転が行われるリジェネバーナの運転方法において、各バーナとその燃料用切替弁との間の上記燃料供給経路に接続され、不活性ガスを導入するための導入経路と、該導入経路に設けられ、上記燃料供給経路への不活性ガスの導入・停止を切り替える切替手段と、該切替手段に接続され、上記燃料用切替弁、給気用切替弁および排気用切替弁のすべてが閉じられたことを検出して検出信号を出力する検出手段とを備え、上記切替手段は、検出信号が入力されたときに、停止したバーナとその燃料用切替弁との間の上記燃料供給経路へ不活性ガスを導入するようにしたことを特徴とするリジェネバーナの運転方法。
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