JP7000255B2 - ボイラ装置及び発電設備 - Google Patents

Description

本発明は、ボイラ装置及びボイラ装置を備えた発電設備に関する。

燃料として化石燃料である石炭（微粉炭）を用いて蒸気を発生させるボイラが従来から知られている。例えば、ボイラは多数のチューブによりガス流通室（燃焼室）の壁面が形成され、燃焼ガスをガス流通室の中に流通させることでチューブの中を流通する給水から発電用の蒸気を発生させるようになっている。

ボイラを備えた火力発電設備では、石炭（微粉炭）を燃料として燃焼室で燃焼させることで蒸気を発生させ、発生した蒸気が蒸気タービンに送られ、蒸気タービンで動力を得て発電機が駆動されることで電力を得るようになっている。

石炭（微粉炭）を燃料とするボイラでは、石炭の種類によっては、燃焼過程で生成される灰の一部がガス流通室（燃焼室）の壁面、即ち、多数のチューブの外面（ガス流通室の壁面の外面）に異物として付着しているのが現状である。また、水が流通するチューブの内壁には、水垢等の異物が付着して堆積しているのが現状である。

ガス流通室（燃焼室）の壁面に異物（クリンカ）が付着・堆積すると、チューブの中の水に熱が伝わりにくくなり、また、チューブの内壁に水垢等の異物が付着・堆積すると、水の流通量が減少してしまう。このため、チューブの温度の上昇による寿命の低下や、蒸気発生の効率の低下を招く虞があった。

このため、従来から、ガス流通室（燃焼室）の水管の温度に基づいて壁面への異物の付着の有無を判断する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。また、チューブにプローブを挿入し、チューブの内壁の異物を直接検出する技術が提案されている（例えば、特許文献２）。従来から提案されている技術を用いることで、ガス流通室（燃焼室）の壁面（チューブの外面）、及び、チューブの内面への異物の付着の有無を検出することができる。

しかし、従来から提案されている技術では、ガス流通室（燃焼室）の壁面（チューブの外面）、及び、チューブの内面の異物の検出をそれぞれ行う技術であるため、両方の検出を同時に行うことができないのが実情である。このため、ガス流通室（燃焼室）の壁面、及び、チューブの内面の両方の異物を検出するためには、定期点検時等に、ボイラの運転を停止させる必要があった。従って、ガス流通室（燃焼室）の壁面、及び、チューブの内面の異物の検出には、多大な時間と労力を要しているのが実情である。

特開２０１３－３６６８８号公報 特開２０１１－１５４００２号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、ガス流通室の壁面の外面、壁面を構成するチューブの内面への異物の付着状況を同時に判断することができるボイラ装置を提供することを目的とする。

また、本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、ガス流通室の壁面の外面、壁面を構成するチューブの内面への異物の付着状況を同時に判断することができるボイラ装置を備えた発電設備を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明のボイラ装置は、
多数のチューブによりガス流通室の壁面が形成され、燃焼ガスを前記ガス流通室の中に流通させることで前記チューブの中を流通する液体から発電用の蒸気を発生させるボイラと、
相対的に前記ガス流通室の入口側に近い位置の前記壁面の上流側温度、及び、相対的に前記ガス流通室の出口側に近い位置の前記壁面の下流側温度を計測する温度計測手段と、
前記温度計測手段で計測された前記上流側温度の情報、及び、前記下流側温度の情報に基づいて、前記壁面、及び、前記チューブの内面の異物の付着状況を判断する付着状況判断手段とを備え、
前記付着状況判断手段は、
前記上流側温度、及び、前記下流側温度の変化割合を検出し、前記上流側温度の上昇の変化割合が、前記下流側温度の上昇の変化割合に比べて大きい場合、相対的に前記ガス流通室の入口側に近い位置の前記壁面の外側、もしくは、内側である前記チューブの内側に、異物が付着していると判断する付着判断機能を有している
ことを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、多数のチューブで構成される壁面に対し、温度計測手段により上流側温度、及び、下流側温度を計測し、付着状況判断手段により、上流側温度の上昇の変化割合が、下流側温度の上昇の変化割合に比べて大きいとされた場合に、付着判断機能により、上流側温度を計測した位置の壁面の外側、もしくは、内側であるチューブの内側に、異物が付着していると判断することができる。

このため、ボイラの運転を停止させることなく、ガス流通室（燃焼室）の壁面、及び、チューブの内面の異物の検出を行うことができる。このため、多大な時間と労力を要することなく、ガス流通室の壁面の外面、壁面を構成するチューブの内面への異物の付着状況を同時に判断することができる。

そして、請求項２に係る本発明のボイラ装置は、
請求項１に記載のボイラ装置において、
前記付着状況判断手段の前記付着判断機能は、
前記上流側温度の検出位置の前記燃焼ガスの流通方向の両側の温度を検出し、前記両側の温度の上昇の変化割合が、前記上流側温度の上昇の変化割合に比べて小さい時に、前記上流側温度の上昇の変化割合が、前記下流側温度の上昇の変化割合に比べて大きい場合、相対的に前記ガス流通室の入口側に近い位置の前記壁面の外側、もしくは、内側である前記チューブの内側に、異物が付着していると判断する
ことを特徴とする。

請求項２に係る本発明では、上流側温度の検出位置の燃焼ガスの流通方向の両側（左右）の温度の上昇の変化割合が、上流側温度の上昇割合に比べて小さい時、上流側温度の上昇の変化割合が、下流側温度の上昇の変化割合に比べて大きい場合に、壁面の外側、もしくは、内側であるチューブの内側に、異物が付着していると判断するので、異物の付着を確実に判断することができる。

また、請求項３に係る本発明のボイラ装置は、
請求項１もしくは請求項２に記載のボイラ装置において、
前記付着状況判断手段は、
前記付着判断機能により、前記壁面の外側、もしくは、前記チューブの内側に異物が付着していると判断された後、
前記上流側温度と前記下流側温度を比較し、前記上流側温度よりも、前記下流側温度が低いと判断された場合、相対的に前記ガス流通室の入口側に近い位置の前記壁面の外側に、異物が付着していると判断する外側付着判断機能を有している
ことを特徴とする。

請求項３に係る本発明では、上流側温度を計測した位置の壁面の外側、もしくは、内側であるチューブの内側に、異物が付着していると判断された後、外側付着判断機能により、上流側温度を計測した位置の壁面の外側に異物が付着していると判断することができる。

また、請求項４に係る本発明のボイラ装置は、
請求項３に記載のボイラ装置において、
前記付着状況判断手段の外側付着判断機能は、
前記下流側温度の上昇の変化割合が低下した時に、前記上流側温度よりも、前記下流側温度が低いと判断された場合、相対的に前記ガス流通室の入口側に近い位置の前記壁面の外側に、異物が付着していると判断する
ことを特徴とする。

請求項４に係る本発明では、下流側温度の上昇の変化割合が低下した時に、上流側温度よりも、下流側温度が低いと判断された場合に、壁面の外側に、異物が付着していると判断するので、異物の付着を確実に判断することができる。

また、請求項５に係る本発明のボイラ装置は、
請求項４に記載のボイラ装置において、
前記付着状況判断手段の外側付着判断機能は、
前記下流側温度の上昇の変化割合が低下した時に、低下した変化割合に対する変化率の値が低下したと判断された場合、前記チューブの内側に異物が付着している可能性があることを判断する
ことを特徴とする。

請求項５に係る本発明では、チューブの外側に異物が付着している状況で、下流側温度の上昇の変化割合に対する変化率の値（２階微分値）が低下した時に、チューブの内側に異物が付着している可能性があることを判断することができる。

また、請求項６に係る本発明のボイラ装置は、
請求項１に記載のボイラ装置において、
前記付着状況判断手段は、
前記付着判断機能により、前記壁面の外側、もしくは、前記チューブの内側に異物が付着していると判断された後、
前記下流側温度を検出し、前記下流側温度が上昇したと判断された場合、相対的に前記ガス流通室の入口側に近い位置の前記壁面の内側である前記チューブの内側に、異物が付着していると判断する内側付着判断機能を有している
ことを特徴とする。

請求項６に係る本発明では、上流側温度を計測した位置の壁面の外側、もしくは、内側であるチューブの内側に、異物が付着していると判断された後、内側付着判断機能により、上流側温度を計測した位置の壁面の内側である、チューブの内側に異物が付着していると判断することができる。

また、請求項７に係る本発明のボイラ装置は、
請求項６に記載のボイラ装置において、
前記付着状況判断手段の前記付着判断機能は、
前記上流側温度の検出位置の前記燃焼ガスの流通方向の両側の温度を検出し、前記両側の温度の平均の値の上昇の変化割合が、前記上流側温度の上昇の変化割合に比べて小さい状態で、前記下流側温度が上昇したと判断された場合、前記チューブの内側に、異物が付着していると判断する
ことを特徴とする。

請求項７に係る本発明では、上流側温度の検出位置の燃焼ガスの流通方向の両側（左右）の温度を検出し、両側の温度の平均の値の上昇の変化割合が、上流側温度の上昇の変化割合に比べて小さい状態で、下流側温度が上昇したと判断された場合、チューブの内側に、異物が付着していると判断するので、異物の付着を確実に判断することができる。

また、請求項８に係る本発明のボイラ装置は、
請求項６もしくは請求項７に記載のボイラ装置において、
前記付着状況判断手段は、
前記内側付着判断機能により、前記チューブの内側に異物が付着していると判断された後、
前記下流側温度の上昇割合を検出し、前記下流側温度の上昇割合が低下したと判断された場合、相対的に前記ガス流通室の入口側に近い位置の前記壁面の外側にも、異物が付着している可能性があると判断する可能性判断機能を有している
ことを特徴とする。

請求項８に係る本発明では、チューブの内側に異物が付着していると判断された後、可能性判断機能により、上流側温度を計測した位置の壁面の外側にも異物が付着している可能性があると判断することができる。

また、請求項９に係る本発明のボイラ装置は、
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のボイラ装置において、
前記温度計測手段は、
前記ボイラの外側から窓を介して前記ガス流通室の前記壁面の温度を計測する放射温度計測手段であり、前記窓には魚眼レンズが備えられている
ことを特徴とする。

請求項９に係る本発明では、魚眼レンズによって広角に温度を検出することができる。このため、一つの放射温度計測手段により、上流側温度、下流側温度を計測することができる。また、場合によっては、複数個所の位置に亘り、上流側温度、下流側温度を計測することができ、下流側温度を次の上流側温度とし、順次下流側に計測位置を移動させることができる。

上記目的を達成するための請求項１０に係る本発明の発電設備は、
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のボイラ装置と、
前記ボイラ装置の前記ボイラで発生した蒸気が導入されて駆動力を得る蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの駆動により電力を得る発電手段と、
前記蒸気タービンの排気蒸気を凝縮して復水を得る復水手段と、
前記復水手段で得られた復水を前記ボイラに供給する給水系統とを備えた
ことを特徴とする。

請求項１０に係る本発明では、蒸気タービンを備えた発電設備で、ガス流通室の壁面の外面、壁面を構成するチューブの内面への異物の付着状況を同時に判断することができるボイラ装置を用いることができる。

本発明のボイラ装置は、ガス流通室の壁面の外面、壁面を構成するチューブの内面への異物の付着状況を同時に判断することが可能になる。

また、本発明の発電設備は、ガス流通室の壁面の外面、壁面を構成するチューブの内面への異物の付着状況を同時に判断することができるボイラ装置を備えた発電設備とすることが可能になる。

本発明の一実施例に係るボイラ装置の概略系統図である。 図１中の要部の説明図である。 付着状況判断手段のブロック図である。 付着状況判断手段の動作を説明するフローチャートである。 付着状況判断手段の動作を説明するフローチャートである。 本発明の一実施例に係るボイラ装置を備えた発電設備の概略系統図である。

図１から図３に基づいてボイラ装置を説明する。

図１には本発明の一実施例に係るボイラ装置の概略系統、図２にはボイラ装置の要部である燃焼室の部位の構造説明、図３には付着状況判断手段のブロック構成の状況を示してある。

図１、図２に示すように、蒸気が生成されるボイラ１の燃焼室２（ガス流通室）には複数のバーナー３が備えられ、バーナー３には微粉炭、及び、酸化剤としての空気が供給され、燃焼室２の内部に火炎を生じさせる。燃焼室２の壁（壁面）は多数のチューブ４により構成され、チューブ４内を流通する給水が加熱されて蒸気が生成される。

ボイラ１で生成された蒸気は、後述する蒸気タービンの駆動源とされ、ボイラ１には、後述する蒸気タービンで仕事を終えた排気蒸気が凝縮された復水がチューブ４の内部に給水される。

石炭（微粉炭）を燃料とするボイラ１では、多数のチューブ４の外面に灰の一部が異物として付着し、また、水が流通するチューブ４の内壁には、水垢等の異物が付着して堆積する。異物の付着状況を把握するため、本実施例では、燃焼室２の壁面の温度が計測され、計測された温度に基づいて壁面、及び、チューブ４の内壁への異物の付着の有無が判断される。

即ち、燃焼室２には覗き窓５が形成され、覗き窓５には魚眼レンズ６が備えられている。魚眼レンズ６を介して燃焼室２の壁面の温度を計測する温度計測手段としての非接触温度計７（例えば、放射温度計）が設けられている。

非接触温度計７は、ガス流通室である燃焼室２の２箇所（上流側、下流側）の壁面の温度を非接触により計測する装置とされている。つまり、非接触温度計７は、図２に示すように、相対的に燃焼室２の入口側（図中下側）に近い位置Ｄの領域の壁面の上流側温度、及び、相対的に燃焼室２の出口側（図中上側）に近い位置Ｕの領域の壁面の下流側温度を計測する温度計測手段とされている。

覗き窓５に魚眼レンズ６を備えたことにより、広角に亘り壁面の温度を検出することができる。このため、一つの非接触温度計７により、入口側（図中下側）に近い位置Ｄの領域の上流側温度、及び、出口側（図中上側）に近い位置Ｕの領域の下流側温度を計測することができる。また、一つの非接触温度計７により、複数個所の位置に亘り、上流側温度、下流側温度を計測することができ、下流側温度を次の上流側温度とし、順次下流側に計測位置を移動させることができる。

非接触温度計７で計測された上流側温度の情報、及び、下流側温度の情報は、付着状況判断手段８に送られる。付着状況判断手段８では、上流側温度の情報、及び、下流側温度の情報に基づいて、燃焼室２の壁面（外側）、及び、チューブ４の内面（壁面の内側）の異物の付着状況が判断される。

このため、ボイラ１の運転を停止させることなく、燃焼室２の壁面、及び、チューブ４の内面の異物の検出を行うことができ、多大な時間と労力を要することなく、燃焼室２の壁面の外面、壁面を構成するチューブ４の内面への異物の付着状況を同時に判断することができる。従って、定期点検時等でしか実施できなかった、燃焼室２の壁面、及び、チューブ４の内面の異物の検出を同時に行うことが可能になり、メンテナンスの労力と費用を大幅に低減することができる。

尚、覗き窓５、魚眼レンズ６、非接触温度計７は、ボイラの蒸気発生部や予熱部等、燃焼室２の下流側のガス流通室に設けることが可能である。

図２を参照し、図３に基づいて付着状況判断手段８の機能を説明する。

図に示すように、付着状況判断手段８は付着判断機能１１を有している。付着判断機能１１は、入口側（図２中下側）に近い位置Ｄの領域の上流側温度の上昇の変化割合（温度上昇率）が、出口側（図２中上側）に近い位置Ｕの領域の下流側温度の上昇の変化割合（温度上昇率）に比べて大きい場合、入口側（図２中下側）に近い位置Ｄの領域で水に対する熱の伝熱が少ないと判断する。

上流側の領域でチューブ４の内部の水に対する伝熱が低い状態であると判断されたことにより、燃焼室２の入口側に近い位置Ｄの領域（上流側の領域）の壁面の外側、もしくは、内側であるチューブ４の内面に、異物が付着していると判断される。

このため、燃焼室２の壁面の外面、及び、壁面を構成するチューブ４の内面への異物の付着状況を同時に判断することができる。

そして、付着状況判断手段８は外側付着判断機能１２を有している。外側付着判断機能１２は、付着判断機能１１により、上流側の壁面の外側、もしくは、チューブ４の内側に異物が付着していると判断された後、上流側温度と下流側温度を比較し、入口側（図中下側）に近い位置Ｄの領域の上流側温度よりも、出口側（図中上側）に近い位置Ｕの領域の下流側温度が低いと判断された場合、上流側の壁面の外側に、異物が付着していると判断される。

このため、燃焼室２の壁面の外面への異物の付着状況を判断することができる。

また、付着状況判断手段８は内側付着判断機能１３を有している。内側付着判断機能１３は、付着判断機能１１により、上流側の壁面の外側、もしくは、チューブ４の内側に異物が付着していると判断された後、下流側温度を検出し、出口側（図中上側）に近い位置Ｕの領域の下流側温度が低下したと判断された場合、チューブ４を流通する水の量が減少したと判断する。

下流側の領域でチューブ４の内部の水に対する伝熱が低い状態であると判断されたこと、且つ、内部の水の流通量が減少したと判断されたことにより、燃焼室２の入口側に近い位置Ｄの領域（上流側の領域）の壁面の内側であるチューブ４の内側に、異物が付着していると判断される。

このため、燃焼室２の壁面の内側への異物の付着状況を判断することができる。

また、付着状況判断手段８は可能性判断機能１４を有している。可能性判断機能１４は、内側付着判断機能１３により、チューブ４の内側に異物が付着していると判断された後、下流側温度の上昇割合を検出し、出口側（図中上側）に近い位置Ｕの領域の下流側温度の上昇割合が低下したと判断された場合、チューブ４の内部の水の流通量の減少の度合いが低下したと判断される。

チューブ４の内部の水の流通量の減少の度合いが低下したと判断されることで、上流側の壁面の外側にも、異物が付着している可能性があると判断される。

図４に基づいて外側付着判断機能１２の処理の流れを説明する。

図４には付着状況判断手段の機能としての外側付着判断機能１２の動作を説明するフローチャートを示してある。

図に示すように、ステップＳ１で、上流側温度の上昇率が下流側温度の上昇率よりも高いか否かが判断され、上流側温度の上昇率が高いと判断された場合、上流側の領域の壁面の外側、もしくは、上流側の壁面のチューブ４の内側に、異物が付着していると判断される。

尚、入口側（図２中下側）に近い位置Ｄ（上流側温度の検出位置）の燃焼ガスの流通方向の両側（左右）の位置Ｌ、Ｒ（図２）の温度を検出し、燃焼ガスの流通方向の両側（左右）の位置Ｌ、Ｒの温度の平均値の上昇の変化率（割合）が、上流側温度の上昇率（割合）に比べて小さい時、上流側温度の上昇の変化率が、下流側温度の上昇の変化率に比べて大きい場合に、壁面の外側、もしくは、内側であるチューブ４の内側に、異物が付着していると判断することができる。燃焼ガスの流通方向の両側（左右）の位置Ｌ、Ｒ（図２）の温度の上昇の変化率を考慮することで、異物の付着を確実に判断することができる。

ステップＳ１で上流側温度の上昇率が高いと判断された場合、ステップＳ２で上流側温度が下流側温度よりも高いか否かが判断される。ステップＳ２で上流側温度が下流側温度よりも高いと判断された場合、ステップＳ３で上流側外面に異物ありと判断されエンドとなる。

尚、ステップＳ３で上流側外面に異物ありと判断された後、下流側温度の上昇の変化率（割合）が低下した時に、低下した変化割合に対する変化率の値（２回微分値）の低下を判断することができる。これにより、チューブの外側に異物が付着している状況で、チューブの内側に異物が付着している可能性があることを判断することができる。

ステップＳ１で、上流側温度の上昇率が下流側温度の上昇率よりも高くないと判断された場合、もしくは、ステップＳ２で上流側温度が下流側温度よりも高くないと判断された場合、ステップＳ４で上流側外面に異物なしと判断され、エンドとなる。

従って、図４に示した外側付着判断機能１２の処理を実行することにより、入口側（図２中下側）に近い位置Ｄの領域の壁面の外側に異物が付着しているか否かの判断を行うことができる。入口側（図中下側）に近い位置Ｄの領域の壁面の外側に異物が付着していると判断された場合、例えば、スートブロアにより異物の除去作業が実施される。異物が付着したことを条件にスートブロアを動作させることができ、スートブロアの動作を最小限に抑制して壁面等の損傷を最小限に抑えることができる。

図５に基づいて内側付着判断機能１３、可能性判断機能１４の処理の流れを説明する。

図５には付着状況判断手段の機能としての内側付着判断機能１３、可能性判断機能１４の動作を説明するフローチャートを示してある。

図に示すように、ステップＳ１１で、上流側温度の上昇率が下流側温度の上昇率よりも高いか否かが判断され、上流側温度の上昇率が高いと判断された場合、上流側の領域の壁面の外側、もしくは、上流側の壁面のチューブ４の内側に、異物が付着していると判断される。

ステップＳ１１で上流側温度の上昇率が高いと判断された場合、ステップＳ１２で下流側温度が上昇したか否かが判断される。ステップＳ１２で下流側温度が上昇したと判断された場合、ステップＳ１３で上流側内面に異物ありと判断される。

尚、入口側（図２中下側）に近い位置Ｄ（上流側温度の検出位置）の燃焼ガスの流通方向の両側（左右）の位置Ｌ、Ｒ（図２）の温度を検出し、燃焼ガスの流通方向の両側（左右）の位置Ｌ、Ｒの温度の平均の値の上昇の変化率（割合）が、上流側温度の上昇率（割合）に比べて小さい状態で、下流側温度が上昇したと判断された場合、上流側内面（チューブの内側）に、異物が付着していると判断することができる。燃焼ガスの流通方向の両側（左右）の位置Ｌ、Ｒ（図２）の温度の上昇の変化率を考慮することで、異物の付着を確実に判断することができる。

ステップＳ１１で上流側温度の上昇率が下流側温度の上昇率よりも高くないと判断された場合、もしくは、ステップＳ１２で下流側温度が上昇していないと判断された場合、ステップＳ１４で上流側内面に異物なしと判断され、エンドとなる。

従って、内側付着判断機能１３の処理を実行することにより、入口側（図中下側）に近い位置Ｄの領域の壁面の内側、即ち、チューブ４の内側に異物（水垢等）が付着しているか否かの判断を行うことができる。入口側（図中下側）に近い位置Ｄの領域の壁面の内側（チューブ４の内側）に異物が付着していると判断された場合、例えば、薬品処理等を行って異物の除去作業が実施される。異物が付着したことを条件に薬品処理等の除去処理を実施することができ、少ない量の薬品等でチューブ４の異物を除去することができ、チューブ４の損傷を最小限に抑えることができる。

フローチャートに戻り、ステップＳ１３で上流側内面に異物ありと判断された後、ステップＳ１５で下流側温度上昇率が低下したか否かが判断される。ステップＳ１５で下流側温度上昇率が低下したと判断された場合、下流側温度の上昇の度合いが低下したため、上流側外面に異物ありの可能性があると判断され、エンドとなる。ステップＳ１５で下流側温度上昇率が低下していないと判断された場合、そのままエンドとなる。

従って、可能性判断機能１４を実行することにより、入口側（図中下側）に近い位置Ｄの領域の壁面の内側、即ち、チューブ４の内側に異物（水垢等）が付着していると判断された場合に、入口側（図中下側）に近い位置Ｄの領域の壁面の外側への異物の付着の判断を行うことができる。

上記構成のボイラ装置では、ボイラ１の運転を停止させることなく、ガス流通室（燃焼室２）の壁面、及び、チューブ４の内面の異物の検出を行うことができ、多大な時間と労力を要することなく、ガス流通室（燃焼室２）の壁面の外面、壁面を構成するチューブ４の内面への異物の付着状況を同時に判断することができる。

図６に基づいて発電設備を説明する。

図６には本発明の一実施例に係る発電設備の概略系統を示してある。尚、図に示した発電設備は、図１に示したボイラ装置を備えた発電設備となっているため、図１に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。

ボイラ１には石炭（微粉炭）が投入され、石炭の燃焼により蒸気が生成される。ボイラ１で生成された蒸気が蒸気タービン２１に導入されて発電機２２の駆動力が得られる。蒸気タービン２１の排気蒸気は復水器２３で凝縮されて復水され、復水器２３からの復水は給水ポンプ２４の駆動によりボイラ１に給水される（給水系統）。

ボイラ１の排気経路には排煙処理装置２５が備えられ、排煙処理装置２５により排気ガス中の不純物（例えば、ＮＯ_ｘ）が除去され、不純物が除去された排気ガスは大気に放出される。

上記構成の発電設備では、非接触温度計７で計測されたボイラ１の燃焼室の温度の情報が付着状況判断手段８に送られ、燃焼室２の壁面（外側）、及び、チューブ４の内面（壁面の内側）の異物の付着状況が判断される。このため、蒸気タービン２１を備えた発電設備で、ガス流通室の壁面の外面、壁面を構成するチューブ４の内面への異物の付着状況を同時に判断することができるボイラ装置を用いることができる。

上述したボイラ装置は、ボイラの燃焼室等のガス流通室の壁面の外面、壁面を構成するチューブの内面への異物の付着状況を同時に判断することが可能になる。そして、上述した発電設備は、ボイラの燃焼室等のガス流通室の壁面の外面、壁面を構成するチューブの内面への異物の付着状況を同時に判断することができるボイラ装置を備えた発電設備とすることが可能になる。

本発明は、ボイラ装置及びボイラ装置を備えた発電設備の産業分野で利用することができる。

１ ボイラ
２ 燃焼室
３ バーナー
４ チューブ
５ 覗き窓
６ 魚眼レンズ
７ 非接触温度計
８ 付着状況判断手段
１１ 付着判断機能
１２ 外側付着判断機能
１３ 内側付着判断機能
１４ 可能性判断機能
２１ 蒸気タービン
２２ 発電機
２３ 復水器
２４ 給水ポンプ
２５ 排煙処理装置

Claims (10)

1. 多数のチューブによりガス流通室の壁面が形成され、燃焼ガスを前記ガス流通室の中に流通させることで前記チューブの中を流通する液体から発電用の蒸気を発生させるボイラと、
   相対的に前記ガス流通室の入口側に近い位置の前記壁面の上流側温度、及び、相対的に前記ガス流通室の出口側に近い位置の前記壁面の下流側温度を計測する温度計測手段と、
   前記温度計測手段で計測された前記上流側温度の情報、及び、前記下流側温度の情報に基づいて、前記壁面、及び、前記チューブの内面の異物の付着状況を判断する付着状況判断手段とを備え、
   前記付着状況判断手段は、
   前記上流側温度、及び、前記下流側温度の変化割合を検出し、前記上流側温度の上昇の変化割合が、前記下流側温度の上昇の変化割合に比べて大きい場合、相対的に前記ガス流通室の入口側に近い位置の前記壁面の外側、もしくは、内側である前記チューブの内側に、異物が付着していると判断する付着判断機能を有している
   ことを特徴とするボイラ装置。
2. 請求項１に記載のボイラ装置において、
   前記付着状況判断手段の前記付着判断機能は、
   前記上流側温度の検出位置の前記燃焼ガスの流通方向の両側の温度を検出し、前記両側の温度の上昇の変化割合が、前記上流側温度の上昇の変化割合に比べて小さい時に、前記上流側温度の上昇の変化割合が、前記下流側温度の上昇の変化割合に比べて大きい場合、相対的に前記ガス流通室の入口側に近い位置の前記壁面の外側、もしくは、内側である前記チューブの内側に、異物が付着していると判断する
   ことを特徴とするボイラ装置。
3. 請求項１もしくは請求項２に記載のボイラ装置において、
   前記付着状況判断手段は、
   前記付着判断機能により、前記壁面の外側、もしくは、前記チューブの内側に異物が付着していると判断された後、
   前記上流側温度と前記下流側温度を比較し、前記上流側温度よりも、前記下流側温度が低いと判断された場合、相対的に前記ガス流通室の入口側に近い位置の前記壁面の外側に、異物が付着していると判断する外側付着判断機能を有している
   ことを特徴とするボイラ装置。
4. 請求項３に記載のボイラ装置において、
   前記付着状況判断手段の外側付着判断機能は、
   前記下流側温度の上昇の変化割合が低下した時に、前記上流側温度よりも、前記下流側温度が低いと判断された場合、相対的に前記ガス流通室の入口側に近い位置の前記壁面の外側に、異物が付着していると判断する
   ことを特徴とするボイラ装置。
5. 請求項４に記載のボイラ装置において、
   前記付着状況判断手段の外側付着判断機能は、
   前記下流側温度の上昇の変化割合が低下した時に、低下した変化割合に対する変化率の値が低下したと判断された場合、前記チューブの内側に異物が付着している可能性があることを判断する
   ことを特徴とするボイラ装置。
6. 請求項１に記載のボイラ装置において、
   前記付着状況判断手段は、
   前記付着判断機能により、前記壁面の外側、もしくは、前記チューブの内側に異物が付着していると判断された後、
   前記下流側温度を検出し、前記下流側温度が上昇したと判断された場合、相対的に前記ガス流通室の入口側に近い位置の前記壁面の内側である前記チューブの内側に、異物が付着していると判断する内側付着判断機能を有している
   ことを特徴とするボイラ装置。
7. 請求項６に記載のボイラ装置において、
   前記付着状況判断手段の前記付着判断機能は、
   前記上流側温度の検出位置の前記燃焼ガスの流通方向の両側の温度を検出し、前記両側の温度の平均の値の上昇の変化割合が、前記上流側温度の上昇の変化割合に比べて小さい状態で、前記下流側温度が上昇したと判断された場合、前記チューブの内側に、異物が付着していると判断する
   ことを特徴とするボイラ装置。
8. 請求項６もしくは請求項７に記載のボイラ装置において、
   前記付着状況判断手段は、
   前記内側付着判断機能により、前記チューブの内側に異物が付着していると判断された後、
   前記下流側温度の上昇割合を検出し、前記下流側温度の上昇割合が低下したと判断された場合、相対的に前記ガス流通室の入口側に近い位置の前記壁面の外側にも、異物が付着している可能性があると判断する可能性判断機能を有している
   ことを特徴とするボイラ装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のボイラ装置において、
   前記温度計測手段は、
   前記ボイラの外側から窓を介して前記ガス流通室の前記壁面の温度を計測する放射温度計測手段であり、前記窓には魚眼レンズが備えられている
   ことを特徴とするボイラ装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のボイラ装置と、
    前記ボイラ装置の前記ボイラで発生した蒸気が導入されて駆動力を得る蒸気タービンと、
    前記蒸気タービンの駆動により電力を得る発電手段と、
    前記蒸気タービンの排気蒸気を凝縮して復水を得る復水手段と、
    前記復水手段で得られた復水を前記ボイラに供給する給水系統とを備えた
    ことを特徴とする発電設備。

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