JP6855917B2 - 水素燃焼ボイラ - Google Patents

Description

本発明は、水素燃焼ボイラに関する。

従来、水素ガスを燃料として用い、この水素ガスをバーナに供給する水素燃焼ボイラが知られている。水素ガスは、炭化水素ガスに比して燃焼速度が速く、また、空気と混合した場合の燃焼範囲が広いため、バーナで発生した火炎が逆流すること（逆火の発生）を防止する必要がある。そこで、水素ガスをバーナに供給する水素供給ラインに逆火防止装置（フレームアレスタ）を設置することが望ましい。

逆火防止装置として、水を用いた水封式逆火防止装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−１６６８５１号公報

特許文献１で提案された水封式逆火防止装置では、水素ガスの供給側が水室に封入された水の水位以下にあるので、逆火発生時の衝撃波や火炎の供給側への逆流は、水によって阻止される。これにより、供給側への火炎の逆流を防止することができる。

ところで、ボイラにおいては、燃料を燃焼させた場合に発生する燃焼ガス（排ガス）中に含まれるＮＯｘ量を低減することが求められている。排ガス中に含まれるＮＯｘ量は、燃料ガスの燃焼温度が高い場合により高くなるため、燃焼温度の高い水素ガスを燃料として用いる水素燃焼ボイラにおいても、排ガス中に含まれるＮＯｘ量の低減は重要な課題となっている。

従って、本発明は、逆火を好適に防ぐとともに、排ガス中に含まれるＮＯｘ量を低減できる水素燃焼ボイラを提供することを目的とする。

本発明は、缶体と、前記缶体の内部に配置されるバーナと、前記バーナに燃料ガスとして水素ガスを供給する水素供給ラインと、前記水素供給ラインに配置される水封式逆火防止装置と、前記水封式逆火防止装置に封入されている水の温度を調整する温度調整部と、を備える水素燃焼ボイラに関する。

また、水素燃焼ボイラは、前記缶体に水を供給する給水ラインを更に備え、前記水封式逆火防止装置は、前記給水ラインに配置されることが好ましい。

また、水素燃焼ボイラは、前記給水ラインに配置される給水予熱器を更に備え、前記水封式逆火防止装置は、前記給水ラインにおける前記給水予熱器の下流側に配置されることが好ましい。

また、前記温度調整部は、前記水封式逆火防止装置に封入されている水を加温するヒータと、前記水封式逆火防止装置に水を供給する逆火防止装置給水ラインと、前記逆火防止装置給水ラインに配置される給水弁と、を備え、水素燃焼ボイラは、封入されている水の温度を上げる場合に前記ヒータを動作させ、封入されている水を冷却する場合に前記給水弁を開放して前記逆火防止装置給水ラインから水を前記水封式逆火防止装置に供給させる制御部を更に備えることが好ましい。

また、水素燃焼ボイラは、前記水素供給ラインに接続され、不活性ガスを供給するパージガスラインを更に備え、前記水封式逆火防止装置は、前記水素供給ラインにおける前記パージガスラインとの接続部よりも下流側に配置されることが好ましい。

また、水素燃焼ボイラは、前記水封式逆火防止装置に封入された水の状態を測定するセンサ部を更に備え、前記制御部は、水の状態の異常を検知した場合に、異常を報知することが好ましい。

本発明によれば、逆火を好適に防ぐとともに、排ガス中に含まれるＮＯｘ量を低減できる水素燃焼ボイラを提供することができる。

本発明の一実施形態の水素燃焼ボイラを示す概略構成図である。 一実施形態の水素燃焼ボイラの水封式逆火防止装置を示す概略構成図である。

以下、本発明の一実施形態に係る水素燃焼ボイラ１について、図１及び図２を参照して説明する。
まず、本実施形態の水素燃焼ボイラ１の概要について説明する。

水素燃焼ボイラ１は、水素ガスＧ１が燃料ガスとして用いられるボイラである。水素燃焼ボイラ１は、貫流ボイラであり、水素ガスＧ１が水素供給ラインＬ２１０を流通して缶体１０内のバーナ２０に供給される。

バーナ２０で発生した火炎が水素供給ラインＬ２１０に逆流することを防止すべく、水素供給ラインＬ２１０には、逆火防止装置（フレームアレスタ）が配置される。逆火防止装置には、金網（メッシュ）式や、クリンプリボン（波形）式、水封式等の種類があり、本実施形態における水素燃焼ボイラ１では、水封式逆火防止装置５０が採用される。

次に、水素燃焼ボイラ１の構成について説明する。
水素燃焼ボイラ１は、図１及び図２に示すように、缶体１０と、バーナ２０と、給水予熱器３０と、送風機４０と、水封式逆火防止装置５０と、温度調整部９０と、センサ部１００と、制御部６０と、を備える。また、水素燃焼ボイラ１は、水素供給ラインＬ２１０と、給水ラインＬ２２０と、蒸気取出ラインＬ２３０と、空気供給ラインＬ２４０と、パージガスラインＬ２５０と、を備える。本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の総称である。

缶体１０は、複数の水管１２と、上部ヘッダ（上部管寄せ）１３と、下部ヘッダ（下部管寄せ）１４と、からなる圧力容器を形成する。具体的には、缶体１０は、上面視環状に配置される水管１２の群と、水管１２の群の上端部を繋ぐ環状の上部ヘッダ１３と、水管１２の群の下端部を繋ぐ環状の下部ヘッダ１４と、からなる圧力容器を形成する。また、缶体１０は、燃焼室１５を有する。

複数の水管１２は、缶体１０の上下方向に延びて配置される。
上部ヘッダ１３は、例えば、環状の容器により形成される。上部ヘッダ１３は、缶体１０の上端部に配置される。上部ヘッダ１３には、複数の水管１２のそれぞれの上端部が連結される。上部ヘッダ１３には、後述する蒸気取出ラインＬ２３０の一端が接続される。

下部ヘッダ１４は、例えば、環状の容器により構成される。下部ヘッダ１４は、缶体１０の下端部に配置される。下部ヘッダ１４には、複数の水管１２のそれぞれの下端部が連結される。下部ヘッダ１４には、後述する給水ラインＬ２２０の他端が接続される。
燃焼室１５は、複数の水管１２に囲まれた空間により構成される。

バーナ２０は、缶体１０の内部に配置される。具体的には、バーナ２０は、缶体１０の上端部の中央部に配置される。バーナ２０には、水素ガスＧ１を供給する後述する水素供給ラインＬ２１０と、空気Ａ１を供給する後述する空気供給ラインＬ２４０とが接続される。バーナ２０は、水素ガスＧ１を噴射する燃料噴射ノズル（図示せず）と、空気Ａ１を供給する空気供給ノズル（図示せず）を含んで構成される。

以上の缶体１０によれば、下部ヘッダ１４から水管１２の内部に水Ｗ１２が供給される。燃料噴射ノズルは、水素ガスＧ１を缶体１０の燃焼室１５に向けて噴射する。また、空気供給ノズルは、空気Ａ１を燃焼室１５に供給する。水素ガスＧ１は、バーナ２０の点火により、燃焼室１５において燃焼する。水素ガスＧ１の燃焼により、複数の水管１２の内部の水Ｗ１２が加熱される。水管１２の内部の水Ｗ１２は、加熱により蒸発して蒸気（蒸気ＳＭ）になり、上部ヘッダ１３に集められる。

給水予熱器３０は、缶体１０において水Ｗ１２を加熱し排気筒３１から排出される燃焼ガス（排ガス）と、缶体１０に供給される水Ｗ１１との間で熱交換を行い、水Ｗ１１を加熱する。

送風機４０は、バーナ２０に空気Ａ１を供給する装置である。送風機４０の空気供給口には、送風機４０で発生した空気Ａ１をバーナ２０へ供給する空気供給ラインＬ２４０が接続される。

水封式逆火防止装置５０は、バーナ２０で発生した火炎が後述する水素供給ラインＬ２１０に逆流することを防止する装置である。
温度調整部９０は、水封式逆火防止装置５０に封入されている水Ｗ１３の温度を調整する装置である。
センサ部１００は、水封式逆火防止装置５０に封入された水Ｗ１３の状態を検出する装置である。
制御部６０は、温度調整部９０を制御する制御装置である。制御部６０については水封式逆火防止装置５０、温度調整部９０、及びセンサ部１００と併せて後述する。

水素供給ラインＬ２１０は、一端がバーナ２０に接続され、他端が水素ガス供給源（図示せず）に接続される。水素供給ラインＬ２１０は、燃料ガスとして水素ガスＧ１をバーナ２０に供給する。また、水素供給ラインＬ２１０の水封式逆火防止装置５０よりも上流側には、水素供給ラインＬ２１０を開閉する燃料供給弁Ｖ１が配置される。

給水ラインＬ２２０は、給水予熱器３０を介して、水Ｗ１１を缶体１０に供給するラインである。給水ラインＬ２２０の上流側の端部は、水の供給源（図示せず）に接続される。給水ラインＬ２２０の下流側の端部は、缶体１０の下部ヘッダ１４に接続される。また、給水ラインＬ２２０は、給水予熱器３０の下流側で分岐する。分岐した給水ライン（以下、分岐ラインＬ２２１という）の下流側は、後述する水封式逆火防止装置５０に接続される。分岐ラインＬ２２１には、分岐ラインＬ２２１を開閉する電動弁Ｖ５が配置される。

蒸気取出ラインＬ２３０は、缶体１０により生成された蒸気ＳＭを缶体１０から取出して、気水分離機（図示せず）等を介して、蒸気使用設備（図示せず）に送出するラインである。蒸気取出ラインＬ２３０の上流側の端部は、缶体１０の上部ヘッダ１３に接続される。蒸気取出ラインＬ２３０の下流側は、気水分離機（図示せず）等を介して蒸気使用設備（図示せず）に接続される。

空気供給ラインＬ２４０は、バーナ２０に燃焼用の空気Ａ１を供給するラインである。空気供給ラインＬ２４０の上流側は、送風機４０の空気供給口に接続される。また、空気供給ラインＬ２４０の下流側の端部は、バーナ２０に接続される。

パージガスラインＬ２５０は、水素供給ラインＬ２１０に接続される。パージガスラインＬ２５０は、不活性ガスＧ２を供給する。パージガスラインＬ２５０の下流側は、接続部Ｊ１において、水素供給ラインＬ２１０に接続される。パージガスラインＬ２５０の上流側は、不活性ガスの供給源（図示せず）に接続される。また、パージガスラインＬ２５０には、パージガスラインＬ２５０を開閉する不活性ガス供給弁Ｖ２が配置される。

次に、水封式逆火防止装置５０について説明する。
水封式逆火防止装置５０は、図２に示すように、水Ｗ１３を内部に封入する容器である。水封式逆火防止装置５０は、水素供給ラインＬ２１０の途中に配置される。具体的には、水封式逆火防止装置５０は、水素供給ラインＬ２１０におけるパージガスラインＬ２５０との接続部Ｊ１よりも下流側（二次側）に配置される。そして、水封式逆火防止装置５０は、水素供給ラインＬ２１０を上流側（以下、第１水素供給ラインＬ２１１という）と、下流側（以下、第２水素供給ラインＬ２１２という）とに二分割した間に配置される。即ち、水封式逆火防止装置５０には、第１水素供給ラインＬ２１１の下流側の端部と、第２水素供給ラインＬ２１２の上流側の端部とが接続される。

水封式逆火防止装置５０には、第１水素供給ラインＬ２１１の下流側の端部が水Ｗ１３に沈むように配置される。また、水封式逆火防止装置５０には、第２水素供給ラインＬ２１２の上流側の端部が水封式逆火防止装置５０に封入された水Ｗ１３の水位よりも上方に配置される。

また、水封式逆火防止装置５０は、給水ラインＬ２２０に配置される。具体的には、水封式逆火防止装置５０は、分岐ラインＬ２２１の下流側（二次側）の端部に配置される。水封式逆火防止装置５０には、分岐ラインＬ２２１の下流側の端部が、第１水素供給ラインＬ２１１の下流側の端部よりも上方かつ第２水素供給ラインＬ２１２の上流側の端部よりも下方に配置される。

水封式逆火防止装置５０には、水位の異常上昇を防止するためのオーバーフローラインＬ２８０が接続される。オーバーフローラインＬ２８０は、水封式逆火防止装置５０の底面Ｂから所定の高さの位置に接続される。また、オーバーフローラインＬ２８０には、水位の異常上昇の検知で開放される放水弁Ｖ６が配置される。また、水封式逆火防止装置５０の上端部には、水封式逆火防止装置５０の内圧の異常上昇を防止するための放出ラインＬ２９０が接続される。放出ラインＬ２９０には、安全開放弁、又は安全開放弁及び破裂板（いずれも図示せず）が配置される。

以上の水封式逆火防止装置５０によれば、電動弁Ｖ５が開放されることで、分岐ラインＬ２２１から水封式逆火防止装置５０に水Ｗ１１が導入される。電動弁Ｖ５の開度により、分岐ラインＬ２２１から水封式逆火防止装置５０への水Ｗ１１の導入量が調整される。導入された水Ｗ１１は、水封式逆火防止装置５０に封入される。そして、オーバーフローラインＬ２８０の接続部分の高さを超える水Ｗ１３は、放水弁Ｖ６が開放されることでオーバーフローラインＬ２８０から外部に排出される。

第１水素供給ラインＬ２１１の下流側の端部から水封式逆火防止装置５０に導入された水素ガスＧ１は、図２に示すように、水封式逆火防止装置５０に封入された水Ｗ１３に排出される。排出された水素ガスＧ１は、気泡となって水封式逆火防止装置５０に封入された水Ｗ１３を通って上昇する。このとき、水素ガスＧ１は、水封式逆火防止装置５０に封入されている水Ｗ１３を通ることにより、水Ｗ１３により加湿される。

水封式逆火防止装置５０に封入されている水Ｗ１３により加湿された水素ガスＧ１は、水封式逆火防止装置５０に封入されている水Ｗ１３の水面Ｆから出て、第２水素供給ラインＬ２１２の上流側の端部から第２水素供給ラインＬ２１２に導入され、バーナ２０に供給される。

次に、温度調整部９０について説明する。
温度調整部９０は、図２に示すように、ヒータ７０と、逆火防止装置給水ラインＬ２６０と、給水弁Ｖ３と、排水ラインＬ２７０と、排水弁Ｖ４と、を備える。

ヒータ７０は、水封式逆火防止装置５０に封入されている水Ｗ１３を加温する装置である。ヒータ７０は、水封式逆火防止装置５０の下端部に配置される。ヒータ７０の起動及び停止は、後述する制御部６０により制御される。

逆火防止装置給水ラインＬ２６０は、水封式逆火防止装置５０に水Ｗ２１を供給するラインである。逆火防止装置給水ラインＬ２６０は、給水ラインＬ２２０（分岐ラインＬ２２１）とは別に、水封式逆火防止装置５０に水Ｗ２１を供給する。具体的には、逆火防止装置給水ラインＬ２６０は、給水予熱器３０により加熱されていない水Ｗ２１を水封式逆火防止装置５０に供給する。これにより、逆火防止装置給水ラインＬ２６０は、水封式逆火防止装置５０に封入されている水Ｗ１３よりも低い温度の水Ｗ２１を水封式逆火防止装置５０に供給する。

給水弁Ｖ３は、逆火防止装置給水ラインＬ２６０に配置される。給水弁Ｖ３の開閉は、後述する制御部６０により制御される。給水弁Ｖ３は、開閉により逆火防止装置給水ラインＬ２６０からの水Ｗ２１の供給及び停止を切り換える。

排水ラインＬ２７０は、水封式逆火防止装置５０から水Ｗ２２を排出するラインである。排水ラインＬ２７０は、水封式逆火防止装置５０の下端部に接続される。

排水弁Ｖ４は、排水ラインＬ２７０に配置される。排水弁Ｖ４の開閉は、後述する制御部６０により制御される。排水弁Ｖ４は、開閉により、水封式逆火防止装置５０からの水Ｗ２１の排出及び停止を切り換える。

以上の温度調整部９０によれば、水封式逆火防止装置５０に封入されている水Ｗ１３の温度を調整することにより、水素ガスＧ１の加湿量を調整する。水素ガスＧ１の加湿量は、水封式逆火防止装置５０に封入されている水Ｗ１３の温度がより高い場合に、多くなる。一方、水素ガスＧ１の加湿量は、水封式逆火防止装置５０に封入されている水Ｗ１３の温度が低い場合に、少なくなる。

水封式逆火防止装置５０に封入された水Ｗ１３を加温する場合、ヒータ７０が起動される。ヒータ７０の起動により、水封式逆火防止装置５０に封入された水Ｗ１３の温度が上昇する。そして、ヒータ７０が停止されることにより、水封式逆火防止装置５０に封入されている水Ｗ１３の加温が終了する。

一方、水封式逆火防止装置５０に封入された水Ｗ１３を冷却する場合、給水弁Ｖ３が開放されることにより、逆火防止装置給水ラインＬ２６０は、水封式逆火防止装置５０に水Ｗ２１を供給する。逆火防止装置給水ラインＬ２６０からの給水により、水封式逆火防止装置５０に封入されている水Ｗ１３の温度が低下する。また、排水弁Ｖ４が適宜開放されることにより、排水ラインＬ２７０は、水封式逆火防止装置５０に封入されている水Ｗ１３を排出する（水Ｗ２２）。そして、給水弁Ｖ３及び排水弁Ｖ４が閉止されることにより、水封式逆火防止装置５０に封入されている水Ｗ１３の冷却が終了する。

次に、センサ部１００について説明する。
センサ部１００は、水封式逆火防止装置５０に封入された水Ｗ１３の状態を測定する。センサ部１００は、温度センサ１０１と、水位センサ１０２と、を備える。

温度センサ１０１は、水封式逆火防止装置５０の内部における下部に配置される。具体的には、温度センサ１０１は、水封式逆火防止装置５０に封入されている水Ｗ１３に沈められて配置される。温度センサ１０１は、水封式逆火防止装置５０に封入されている水Ｗ１３の温度を測定する。

水位センサ１０２は、水封式逆火防止装置５０の内部に配置される。水位センサ１０２は、水封式逆火防止装置５０に封入されている水Ｗ１３の水位（水封式逆火防止装置５０の底面Ｂから水面Ｆまでの深さ）を測定する。

次に、制御部６０について説明する。
制御部６０は、ヒータ７０、給水弁Ｖ３、排水弁Ｖ４を電気的に制御する制御装置である。制御部６０は、水封式逆火防止装置５０に封入されている水Ｗ１３を加温する場合に、ヒータ７０を起動する。また、制御部６０は、加温を終了する場合に、ヒータ７０を停止する。これにより、制御部６０は、ヒータ７０の動作を制御する。

一方、制御部６０は、水封式逆火防止装置５０に封入されている水Ｗ１３を冷却する場合に、給水弁Ｖ３を開放する。制御部６０は、排水弁Ｖ４を適宜開放及び閉止することにより、給水弁Ｖ３の開放に基づいて増加する水Ｗ１３の水位を調整する。また、制御部６０は、水封式逆火防止装置５０に封入されている水Ｗ１３の冷却を停止する場合に、給水弁Ｖ３及び排水弁Ｖ４を閉止する。これにより、制御部６０は、逆火防止装置給水ラインＬ２６０から水封式逆火防止装置５０に供給される水Ｗ２１を制御する。また、制御部６０は、水素供給ラインＬ２１０に配置される燃料供給弁Ｖ１の開閉と、パージガスラインＬ２５０に配置される不活性ガス供給弁Ｖ２の開閉と、送風機４０の起動及び停止と、電動弁Ｖ５の開閉と、放水弁Ｖ６の開閉と、を制御する。

また、制御部６０は、水封式逆火防止装置５０に封入された水Ｗ１３の異常を報知する。具体的には、制御部６０は、水Ｗ１３の状態の異常を検知した場合に、異常を報知する。例えば、制御部６０は、温度センサ１０１によって測定された水Ｗ１３の温度が所定の範囲から外れた場合に、異常を報知する。また、例えば、水位センサ１０２によって測定された水Ｗ１３の水位が所定の範囲から外れた場合に、異常を報知する。

次に、水素燃焼ボイラ１の動作を説明する。
まず、制御部６０が燃料供給弁Ｖ１を制御することにより、燃料供給弁Ｖ１が開放される。水素ガスＧ１は、水素供給源（図示せず）から第１水素供給ラインＬ２１１（水素供給ラインＬ２１０）に供給される。水素ガスＧ１は、水封式逆火防止装置５０及び第２水素供給ラインＬ２１２（水素供給ラインＬ２１０）を通り、バーナ２０へ供給される。また、制御部６０が送風機４０を制御することにより、送風機４０が起動される。空気Ａ１は、送風機４０の空気供給口から空気供給ラインＬ２４０に供給される。空気Ａ１は、バーナ２０へ供給される。

缶体１０に供給される水Ｗ１１は、供給源（図示せず）から給水ラインＬ２２０に供給される。水Ｗ１１は、給水予熱器３０において燃焼ガスにより予熱された後、水封式逆火防止装置５０を通り、下部ヘッダ１４に供給される。また、制御部６０が電動弁Ｖ５を制御することにより、電動弁Ｖ５の開度が制御される。予熱された水Ｗ１１のうち、分岐ラインＬ２２１に導入された水Ｗ１１は、電動弁Ｖ５の開度に基づいて流量（導入量）が調整されて、水封式逆火防止装置５０に供給される。なお、制御部６０は、水位センサ１０２によって測定された水Ｗ１３の水位に異常上昇を検知した場合に、放水弁Ｖ６を開放する。

バーナ２０は、水素ガスＧ１に点火する。水素ガスＧ１は、燃焼室１５において燃焼される。水素ガスＧ１の燃焼により、熱が生成される。水管１２の内部の水Ｗ１２は、生成された熱により加熱される。また、空気Ａ１を用いた水素ガスＧ１の燃焼により、加熱された燃焼ガスが発生する。

燃焼ガスは、給水予熱器３０を通り、給水ラインＬ２２０を通る水Ｗ１１を予熱（水Ｗ１１と熱交換）する。水Ｗ１１を予熱した燃焼ガスは、排気筒３１から排気される。また、水管１２の内部の水Ｗ１２は、加熱されて蒸気ＳＭになり、上部ヘッダ１３を介して蒸気取出ラインＬ２３０に供給される。

バーナ２０から第２水素供給ラインＬ２１２（水素供給ラインＬ２１０）に逆火が発生した場合、逆火は、第２水素供給ラインＬ２１２の下流側の端部から第２水素供給ラインＬ２１２を通って水封式逆火防止装置５０に達する。水封式逆火防止装置５０に達した逆火は、水封式逆火防止装置５０に封入されている水Ｗ１３によって消火される。従って、逆火は、水封式逆火防止装置５０によって阻止され、第１水素供給ラインＬ２１１（第１水素供給ラインＬ２１１の下流側の端部）には伝播しない。

水素燃焼ボイラ１が停止される場合、制御部６０は、燃料供給弁Ｖ１を閉止する。燃料供給弁Ｖ１の閉止により、バーナ２０への水素ガスＧ１の供給が停止される。燃料供給弁Ｖ１が閉止された後、制御部６０は、不活性ガス供給弁Ｖ２を開放する。不活性ガス供給弁Ｖ２の開放により、不活性ガスＧ２は、不活性ガス供給源（図示せず）からパージガスラインＬ２５０に供給される。

供給された不活性ガスＧ２は、パージガスラインＬ２５０と第１水素供給ラインＬ２１１（水素供給ラインＬ２１０）との接続部Ｊ１から第１水素供給ラインＬ２１１（水素供給ラインＬ２１０）に供給される。第１水素供給ラインＬ２１１に供給された不活性ガスＧ２は、水封式逆火防止装置５０及び第２水素供給ラインＬ２１２を通り、バーナ２０から噴出する。また、不活性ガスＧ２の一部は、接続部Ｊ１から燃料供給弁Ｖ１に向けて供給される。燃料供給弁Ｖ１に向けて供給された不活性ガスＧ２は、燃料供給弁Ｖ１において折り返して、水封式逆火防止装置５０及び第２水素供給ラインＬ２１２を通り、バーナ２０から噴出する。

これにより、燃料供給弁Ｖ１よりも二次側の水素供給ラインＬ２１０が不活性ガスによりパージされ、燃料供給弁Ｖ１よりも二次側の水素供給ラインＬ２１０に残留する水素ガスＧ１は、バーナ２０から噴出する。バーナ２０から噴出した水素ガスＧ１は、燃焼室１５及び給水予熱器３０を通り、排気筒３１から排出される。制御部６０は、所定時間後（不活性ガスＧ２によるパージが十分に行われた時間の後）に、不活性ガス供給弁Ｖ２を閉止する。制御部６０は、不活性ガス供給弁Ｖ２を閉止した後、送風機４０を停止して、バーナ２０への空気Ａ１の供給を停止する。

一方、水素燃焼ボイラ１が起動される場合、水素供給ラインＬ２１０に残留する不活性ガスＧ２は、燃料供給弁Ｖ１の開放に伴う水素ガスＧ１の供給により、水素供給ラインＬ２１０から押し出される。即ち、水素供給ラインＬ２１０に残留する不活性ガスＧ２は、バーナ２０から噴出する。バーナ２０から噴出した不活性ガスＧ２は、燃焼室１５及び給水予熱器３０を通り、排気筒３１から排出される。

以上説明した一実施形態の水素燃焼ボイラ１によれば、以下のような効果を奏する。
（１）水素燃焼ボイラ１を、バーナ２０と、バーナ２０に水素ガスＧ１を供給する水素供給ラインＬ２１０と、水素供給ラインＬ２１０に配置される水封式逆火防止装置５０と、水封式逆火防止装置５０に封入されている水Ｗ１３の温度を調整する温度調整部９０と、を含んで構成した。これにより、水封式逆火防止装置５０を通過する水素ガスＧ１を加湿できるとともに、封入されている水Ｗ１３の温度を調整することで水素ガスＧ１の加湿量を調整できる。よって、水素ガスＧ１の加湿量を調整することで、バーナ２０における水素ガスＧ１の燃焼温度を低下させてＮＯｘの発生量を低減できる。その結果、水封式逆火防止装置５０により逆火を防止できるとともに、ＮＯｘ発生量を低減でき、また潜熱回収量を増加させられる。

（２）給水ラインＬ２２０を、分岐ラインＬ２２１を含んで構成し、水封式逆火防止装置５０を分岐ラインＬ２２１に配置した。これにより、水封式逆火防止装置５０に給水する給水系統を、缶体１０に給水する給水ラインＬ２２０と共通化することにより、給水ラインＬ２２０からの安定した給水を実現できる。

（３）水素燃焼ボイラ１を、給水予熱器３０を含んで構成し、水封式逆火防止装置５０を、給水ラインＬ２２０における給水予熱器３０よりも下流側（分岐ラインＬ２２１）に配置した。これにより、給水予熱器３０において加熱された水を水封式逆火防止装置５０に供給できるので、水素ガスＧ１の加湿量を増やすことができ、ＮＯｘ量の低減効果を向上させられる。

（４）温度調整部９０を、水封式逆火防止装置５０に封入されている水Ｗ１３を加温するヒータ７０と、逆火防止装置給水ラインＬ２６０と、給水弁Ｖ３と、を含んで構成し、制御部６０に、封入されている水Ｗ１３の温度を上げる場合にヒータ７０を動作させ、封入されている水Ｗ１３を冷却する場合に給水弁Ｖ３を開放して逆火防止装置給水ラインＬ２６０から水Ｗ２１を水封式逆火防止装置５０に供給させた。これにより、水封式逆火防止装置５０に封入される水Ｗ１３の温度を広い温度範囲で調整できるので、水素ガスＧ１への加湿量を好適に制御できる。

（５）水素燃焼ボイラ１を、水素供給ラインＬ２１０に接続され、不活性ガスＧ２を供給するパージガスラインＬ２５０を含んで構成し、水封式逆火防止装置５０を、水素供給ラインＬ２１０におけるパージガスラインＬ２５０との接続部Ｊ１よりも二次側に配置した。これにより、バーナ２０から水素供給ラインＬ２１０に逆火現象が発生したとしても、水封式逆火防止装置５０において消火される。よって、逆火現象に起因したパージガスラインＬ２５０の損傷を防止することができる。

（６）水素燃焼ボイラ１を、水封式逆火防止装置５０に封入された水Ｗ１３の状態を検出するセンサ部１００を含んで構成し、制御部６０に、センサ部１００によって検出された水Ｗ１３の状態の異常が検知された場合に異常を報知させた。これにより、水封式逆火防止装置５０に異常が発生した場合に早期に異常を知らせることができるので、水素燃焼ボイラ１の安全性を向上させられる。

以上、本発明の水素燃焼ボイラの好ましい一実施形態につき説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。

例えば、上記実施形態において、水封式逆火防止装置５０をバーナ２０から所定距離離間した位置に、缶体１０とは別体として配置したが、これに制限されない。例えば、水封式逆火防止装置を、バーナに近接して配置してもよく、また、水封式逆火防止装置を、缶体の一構成として構成してもよい。これにより、バーナで発生した逆火をよりバーナに近い場所で消火することができる。
また、バーナに近接して乾式の逆火防止装置を設け、更に上流に水封式逆火防止装置を設けてもよい。この場合も、水封式逆火防止装置は、缶体と別体として配置されてもよく、缶体と一体構成とされてもよい。

また、上記実施形態において、制御部６０は、水Ｗ１３の状態の異常が検知された場合に、異常を報知するとした。制御部６０は、例えば、発光部（図示せず）やスピーカ（図示せず）を用いて、光や音により異常を報知してよい。

１ 水素燃焼ボイラ
１０ 缶体
２０ バーナ
３０ 給水予熱器
５０ 水封式逆火防止装置
６０ 制御部
７０ ヒータ
９０ 温度調整部
Ｖ３ 給水弁
Ｇ１ 水素ガス
Ｇ２ 不活性ガス
Ｊ１ 接続部
Ｌ２１０ 水素供給ライン
Ｌ２２０ 給水ライン
Ｌ２５０ パージガスライン
Ｌ２６０ 逆火防止装置給水ライン
１００ センサ部
Ｗ１１，Ｗ１３，Ｗ２１ 水

Claims (4)

1. 缶体と、
   前記缶体の内部に配置されるバーナと、
   前記バーナに燃料ガスとして水素ガスを供給する水素供給ラインと、
   前記缶体に水を供給する給水ラインと、
   前記給水ラインに配置される給水予熱器と、
   前記水素供給ラインに配置されるとともに、前記給水ラインにおける前記給水予熱器の下流側に配置される水封式逆火防止装置と、
   前記水封式逆火防止装置に水を供給する逆火防止装置給水ラインと、
   前記水封式逆火防止装置に封入されている水の温度を調整する温度調整部と、
   を備える水素燃焼ボイラ。
2. 前記水素供給ラインに接続され、不活性ガスを供給するパージガスラインを更に備え、
   前記水封式逆火防止装置は、前記水素供給ラインにおける前記パージガスラインとの接続部よりも下流側に配置される請求項１に記載の水素燃焼ボイラ。
3. 前記温度調整部は、
   前記水封式逆火防止装置に封入されている水を加温するヒータと、
   前記逆火防止装置給水ラインに配置される給水弁と、
   を備え、
   封入されている水の温度を上げる場合に前記ヒータを動作させ、封入されている水を冷却する場合に前記給水弁を開放して前記逆火防止装置給水ラインから水を前記水封式逆火防止装置に供給させる制御部を更に備える請求項１又は請求項２に記載の水素燃焼ボイラ。
4. 前記水封式逆火防止装置に封入された水の状態を測定するセンサ部を更に備え、
   前記制御部は、
   水の状態の異常を検知した場合に、異常を報知する請求項３に記載の水素燃焼ボイラ。

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