JP7508721B1 - Boiler and hydrogen gas purging method - Google Patents
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Abstract
【課題】水素ガスをパージするための不活性ガスの消費量を抑制することが可能なボイラ及び水素ガスのパージ方法を提供する。【解決手段】化石燃料ガスラインから供給された化石燃料ガスと水素ガスラインから供給された水素ガスとを燃焼室に噴射して燃焼させるボイラであって、バイパス遮断弁が設けられ、化石燃料ガスラインと水素ガスラインとを接続する化石燃料ガスバイパスラインを備え、上記バイパス遮断弁は、通常運転では閉状態に設定され、水素ガスラインに残留する水素ガスをパージする場合に開状態に設定されて化石燃料ガスを水素ガスラインに送り込む。【選択図】図１[Problem] To provide a boiler and a hydrogen gas purging method capable of suppressing the consumption of inert gas for purging hydrogen gas. [Solution] A boiler in which fossil fuel gas supplied from a fossil fuel gas line and hydrogen gas supplied from a hydrogen gas line are injected into a combustion chamber for combustion, the boiler is provided with a bypass shutoff valve and a fossil fuel gas bypass line connecting the fossil fuel gas line and the hydrogen gas line, the bypass shutoff valve is set to a closed state during normal operation, and is set to an open state when purging hydrogen gas remaining in the hydrogen gas line, to send the fossil fuel gas into the hydrogen gas line. [Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、ボイラ及び水素ガスのパージ方法に関する。 The present invention relates to a boiler and a method for purging hydrogen gas.
下記特許文献１には、水素供給ラインをより効率よくパージできる水素燃焼ボイラが開示されている。この水素燃焼ボイラは、水素を燃焼させるバーナを有し、負荷側の必要蒸気量の変動に応じた蒸気を生成するためにボイラ燃焼の発停を含む燃焼制御を行う小型貫流ボイラ又は小規模貫流ボイラであって、缶体と、送風機と、バーナに接続され、バーナに水素ガスを供給する水素供給ラインと、水素供給ラインに配置され、該水素供給ラインの流路を開閉する遮断弁と、遮断弁の下流側における該遮断弁の近傍に接続され、水素供給ラインに不活性ガスを供給するパージラインと、パージラインに配置され、不活性ガスの供給量を調整する第１供給弁と、遮断弁及び第１供給弁の開閉を制御する制御部とを備える。 The following Patent Document 1 discloses a hydrogen combustion boiler that can purge the hydrogen supply line more efficiently. This hydrogen combustion boiler is a small-scale once-through boiler or a small-scale once-through boiler that has a burner that burns hydrogen and performs combustion control including starting and stopping boiler combustion to generate steam according to fluctuations in the amount of steam required on the load side, and is equipped with a boiler body, a blower, a hydrogen supply line connected to the burner and supplying hydrogen gas to the burner, a shutoff valve disposed in the hydrogen supply line and opening and closing the flow path of the hydrogen supply line, a purge line connected near the shutoff valve downstream of the shutoff valve and supplying inert gas to the hydrogen supply line, a first supply valve disposed in the purge line and adjusting the amount of inert gas supplied, and a control unit that controls the opening and closing of the shutoff valve and the first supply valve.
この水素燃焼ボイラにおいて、上記制御部は、バーナにおける水素ガスの燃焼を停止する場合に先ず遮断弁を閉止し、送風機により缶体内の換気が行われている状態で遮断弁が閉止された状態においてのみ第１供給弁を開くことでバーナの吹き出し口から遮断弁までの間の水素供給ラインに残留する水素ガスを希釈させる。このような水素燃焼ボイラによれば、遮断弁の直近から不活性ガスを供給するので、バーナから遮断弁までの水素供給ラインに残存する水素ガスを効率よくパージすることが可能である。 In this hydrogen combustion boiler, the control unit first closes the shutoff valve when stopping the combustion of hydrogen gas in the burner, and opens the first supply valve only when the shutoff valve is closed and the inside of the boiler body is ventilated by the blower, thereby diluting the hydrogen gas remaining in the hydrogen supply line between the burner outlet and the shutoff valve. With such a hydrogen combustion boiler, inert gas is supplied from immediately adjacent to the shutoff valve, making it possible to efficiently purge the hydrogen gas remaining in the hydrogen supply line from the burner to the shutoff valve.
ところで、上記背景技術は、水素ガスをパージ（除去）するための置換ガスとして不活性ガスを用いる。したがって、不活性ガスを使い切ると、水素ガスのパージ（除去）ができなくなるので、例えば水素燃焼ボイラの稼働を停止させざるを得ないという問題がある。例えば水素燃焼ボイラの起動／停止が頻繁な運転状態では、不活性ガスの消費量が増加するので問題が深刻である。 The above-mentioned background art uses an inert gas as a replacement gas to purge (remove) hydrogen gas. Therefore, when the inert gas is used up, it becomes impossible to purge (remove) hydrogen gas, which poses a problem that, for example, the operation of the hydrogen combustion boiler must be stopped. For example, when the hydrogen combustion boiler is in an operating state where it is started and stopped frequently, the consumption of inert gas increases, which is a serious problem.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、水素ガスをパージするための不活性ガスを別途用意する必要がない、又は水素ガスをパージするための不活性ガスの消費量を抑制することが可能なボイラ及び水素ガスのパージ方法の提供を目的とするものである。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and aims to provide a boiler and a method for purging hydrogen gas that does not require the separate preparation of an inert gas for purging hydrogen gas, or that can reduce the consumption of inert gas for purging hydrogen gas.
上記目的を達成するために、本発明では、ボイラに係る第１の解決手段として、化石燃料ガスラインから供給された化石燃料ガスと水素ガスラインから供給された水素ガスとを燃焼室に噴射して燃焼させるボイラであって、バイパス遮断弁が設けられ、前記化石燃料ガスラインと前記水素ガスラインとを接続する化石燃料ガスバイパスラインを備え、前記バイパス遮断弁は、通常運転では閉状態に設定され、前記水素ガスラインに残留する前記水素ガスをパージする場合に開状態に設定されて前記化石燃料ガスを前記水素ガスラインに送り込む、という手段を採用する。 In order to achieve the above object, the present invention employs, as a first solution relating to a boiler, a boiler in which fossil fuel gas supplied from a fossil fuel gas line and hydrogen gas supplied from a hydrogen gas line are injected into a combustion chamber for combustion, the boiler being provided with a bypass shutoff valve and a fossil fuel gas bypass line connecting the fossil fuel gas line and the hydrogen gas line, the bypass shutoff valve being set to a closed state during normal operation, and being set to an open state when purging the hydrogen gas remaining in the hydrogen gas line, thereby sending the fossil fuel gas into the hydrogen gas line.
本発明では、ボイラに係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、低負荷燃焼運転する際に前記化石燃料ガスのみを前記燃焼室に噴射して燃焼させ、通常運転において蒸気圧力が前記低負荷燃焼運転への運転切換圧力設定値に到達したら前記バイパス遮断弁が予め設定された所定時間だけ開状態に設定される、という手段を採用する。 In the present invention, as a second solution for the boiler, the first solution is adopted, in which only the fossil fuel gas is injected into the combustion chamber during low-load combustion operation, and when the steam pressure reaches the operation switching pressure setting value to switch to the low-load combustion operation during normal operation, the bypass shutoff valve is set to an open state for a predetermined period of time.
本発明では、ボイラに係る第３の解決手段として、上記第１又は第２の解決手段において、不活性ガス遮断弁が設けられ、前記水素ガスラインに接続された不活性ガスラインをさらに備え、前記不活性ガス遮断弁は、異常停止又は／及びメンテナンス開始前において開状態に設定されて不活性ガスを前記水素ガスラインに送り込む、という手段を採用する。 The present invention employs a third solution relating to a boiler, which is the first or second solution described above, in which an inert gas shutoff valve is provided and further includes an inert gas line connected to the hydrogen gas line, and the inert gas shutoff valve is set to an open state before an abnormal stop and/or the start of maintenance to send inert gas to the hydrogen gas line.
本発明では、ボイラに係る第４の解決手段として、上記第１～第３のいずれかの解決手段において、前記バイパス遮断弁を制御する制御装置をさらに備える、という手段を採用する。 The present invention employs a fourth solution for a boiler, which is any one of the first to third solutions described above, further comprising a control device that controls the bypass shutoff valve.
本発明では、可燃ガス供給管のパージ方法に係る解決手段として、化石燃料ガスラインから供給された化石燃料ガスと水素ガスラインから供給された水素ガスとを燃焼室に噴射して燃焼させる場合における前記水素ガスのパージ方法であって、バイパス遮断弁が設けられた化石燃料ガスバイパスラインで前記化石燃料ガスラインと前記水素ガスラインとを接続し、通常運転では前記バイパス遮断弁を閉状態に設定し、前記水素ガスラインに残留する前記水素ガスをパージする場合には前記バイパス遮断弁を開状態に設定し前記化石燃料ガスを前記水素ガスラインに送り込む、という手段を採用する。 In the present invention, as a solution to the problem of a method for purging a combustible gas supply pipe, a method for purging the hydrogen gas when fossil fuel gas supplied from a fossil fuel gas line and hydrogen gas supplied from a hydrogen gas line are injected into a combustion chamber and combusted, in which the fossil fuel gas line and the hydrogen gas line are connected by a fossil fuel gas bypass line provided with a bypass shutoff valve, the bypass shutoff valve is set to a closed state during normal operation, and when purging the hydrogen gas remaining in the hydrogen gas line, the bypass shutoff valve is set to an open state and the fossil fuel gas is sent to the hydrogen gas line.
本発明によれば、水素ガスをパージするための置換ガスを別途用意する必要がない、又は水素ガスをパージするための不活性ガスの消費量を抑制することが可能なボイラ及び水素ガスのパージ方法を提供することが可能である。 The present invention makes it possible to provide a boiler and a method for purging hydrogen gas that does not require the preparation of a separate replacement gas for purging hydrogen gas, and that can reduce the consumption of inert gas for purging hydrogen gas.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係るボイラＡは、厚生労働省の「ボイラーおよび圧力容器安全規則」に定められたボイラーであり、小規模ボイラ、簡易ボイラ及び小型ボイラを含むものである。このボイラＡは、図１に示すように、化石燃料ガスタンクＴ１、水素ガスタンクＴ２及び不活性ガスタンクＴ３を備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The boiler A according to this embodiment is a boiler specified in the "Boiler and Pressure Vessel Safety Regulations" of the Ministry of Health, Labor and Welfare, and includes small-scale boilers, simple boilers and small boilers. As shown in Fig. 1, the boiler A includes a fossil fuel gas tank T1, a hydrogen gas tank T2 and an inert gas tank T3.
また、この貫流ボイラＡは、化石燃料ガスラインＬ１、水素ガスラインＬ２、不活性ガスラインＬ３、化石燃料ガスバイパスラインＬ４、第１化石燃料ガス遮断弁Ｖ１１、第２化石燃料ガス遮断弁Ｖ１２、第１水素ガス遮断弁Ｖ２１、第２水素ガス遮断弁Ｖ２２、不活性ガス遮断弁Ｖ３１、第１バイパス遮断弁Ｖ４１、第２バイパス遮断弁Ｖ４２及びフレームアレスタＦを備えている。 The once-through boiler A also includes a fossil fuel gas line L1, a hydrogen gas line L2, an inert gas line L3, a fossil fuel gas bypass line L4, a first fossil fuel gas shutoff valve V11, a second fossil fuel gas shutoff valve V12, a first hydrogen gas shutoff valve V21, a second hydrogen gas shutoff valve V22, an inert gas shutoff valve V31, a first bypass shutoff valve V41, a second bypass shutoff valve V42, and a flame arrester F.
また、この貫流ボイラＡは、送風機Ｓ、空気供給風道Ｌ５、ボイラ本体ＢＨ及び制御装置Ｃを備えている。さらに、上述した各構成要素のうち、ボイラ本体ＢＨは、図示するようにバーナＢ、缶体ＣＢ及び蒸気圧力センサＰＳを少なくとも備えている。 The once-through boiler A also includes a blower S, an air supply duct L5, a boiler body BH, and a control device C. Of the above-mentioned components, the boiler body BH includes at least a burner B, a boiler body CB, and a steam pressure sensor PS, as shown in the figure.
化石燃料ガスタンクＴ１は、一方の燃料である化石燃料ガスＧ１を貯留する所定容量の容器であり、ガス供給口を備えている。この化石燃料ガス供給口には、化石燃料ガスラインＬ１の一端（後端）が接続されている。このような化石燃料ガスタンクＴ１は、化石燃料ガス供給口から化石燃料ガスラインＬ１の一端（後端）に化石燃料ガスＧ１を供給する。 The fossil fuel gas tank T1 is a container of a specified capacity that stores fossil fuel gas G1, which is one of the fuels, and is equipped with a gas supply port. One end (rear end) of the fossil fuel gas line L1 is connected to this fossil fuel gas supply port. Such a fossil fuel gas tank T1 supplies fossil fuel gas G1 from the fossil fuel gas supply port to one end (rear end) of the fossil fuel gas line L1.
水素ガスタンクＴ２は、他方の燃料である水素ガスＧ２を貯留する所定容量の容器であり、水素ガス供給口を備えている。この水素ガス供給口には、水素ガスラインＬ２の一端（後端）が接続されている。このような水素ガスタンクＴ２は、水素ガス供給口から水素ガスラインＬ２の一端（後端）に水素ガスＧ２を供給する。 The hydrogen gas tank T2 is a container of a specified capacity that stores hydrogen gas G2, which is the other fuel, and is equipped with a hydrogen gas supply port. One end (rear end) of the hydrogen gas line L2 is connected to this hydrogen gas supply port. Such a hydrogen gas tank T2 supplies hydrogen gas G2 from the hydrogen gas supply port to one end (rear end) of the hydrogen gas line L2.
不活性ガスタンクＴ３は、不活性ガスＧ３を貯留する所定容量の容器であり、不活性ガス供給口を備えている。この不活性ガス供給口には、不活性ガスラインＬ３の一端（後端）が接続されている。このような不活性ガスタンクＴ３は、不活性ガス供給口から不活性ガスラインＬ３の一端（後端）に不活性ガスＧ３を供給する。 The inert gas tank T3 is a container of a specified capacity that stores the inert gas G3 and is equipped with an inert gas supply port. One end (rear end) of the inert gas line L3 is connected to this inert gas supply port. Such an inert gas tank T3 supplies the inert gas G3 from the inert gas supply port to one end (rear end) of the inert gas line L3.
化石燃料ガスＧ１は、地下から掘削される化石燃料由来のガス燃料である。この化石燃料ガスＧ１は、例えばＬＮＧ（液化天然ガス）、ＬＰＧ（液化石油ガス）又は都市ガスである。この化石燃料ガスＧ１は、ＬＮＧ（液化天然ガス）、ＬＰＧ（液化石油ガス）又は都市ガスに限定されるものではなく、広義には化石燃料由来かつ水素ガスＧ２よりも火炎伝搬速度が遅いガス燃料である。 The fossil fuel gas G1 is a gas fuel derived from fossil fuels excavated from underground. This fossil fuel gas G1 is, for example, LNG (liquefied natural gas), LPG (liquefied petroleum gas), or city gas. This fossil fuel gas G1 is not limited to LNG (liquefied natural gas), LPG (liquefied petroleum gas), or city gas, but in a broad sense is a gas fuel derived from fossil fuels and with a slower flame propagation speed than hydrogen gas G2.
水素ガスＧ２は、水素（Ｈ２）を主成分とするガス燃料である。この水素ガスＧ２は、温室効果ガスとして認知されている炭素（Ｃ）を成分としないとともに、周知のガス燃料の中で燃焼速度が極めて速いものである。不活性ガスＧ３は、化学的に安定で他の元素又は化合物と容易に反応しない気体として周知のものであり、例えば窒素ガス等である。 Hydrogen gas G2 is a gas fuel whose main component is hydrogen ( H2 ). This hydrogen gas G2 does not contain carbon (C), which is recognized as a greenhouse gas, and has an extremely fast burning speed among known gas fuels. Inert gas G3 is known as a gas that is chemically stable and does not easily react with other elements or compounds, such as nitrogen gas.
化石燃料ガスラインＬ１は、化石燃料ガスタンクＴ１とボイラ本体ＢＨとを接続するガス供給配管である。すなわち、化石燃料ガスラインＬ１は、一端（後端）が化石燃料ガスタンクＴ１のガス供給口に接続され、他端（先端）がボイラ本体ＢＨの第１燃料受入口に接続されている。このような化石燃料ガスラインＬ１は、化石燃料ガスタンクＴ１から流入する化石燃料ガスＧ１をボイラ本体ＢＨに供給する。 The fossil fuel gas line L1 is a gas supply pipe that connects the fossil fuel gas tank T1 and the boiler body BH. That is, one end (rear end) of the fossil fuel gas line L1 is connected to the gas supply port of the fossil fuel gas tank T1, and the other end (front end) is connected to the first fuel receiving port of the boiler body BH. Such a fossil fuel gas line L1 supplies the fossil fuel gas G1 flowing in from the fossil fuel gas tank T1 to the boiler body BH.
水素ガスラインＬ２は、水素ガスタンクＴ２とボイラ本体ＢＨとを接続するガス配管である。すなわち、水素ガスラインＬ２は、一端（後端）が水素ガスタンクＴ２のガス供給口に接続され、他端（先端）がボイラ本体ＢＨの第２燃料受入口に接続されている。このような水素ガスラインＬ２は、水素ガスタンクＴ２から流入する水素ガスＧ２をボイラ本体ＢＨに供給する。 The hydrogen gas line L2 is a gas pipe that connects the hydrogen gas tank T2 and the boiler body BH. That is, one end (rear end) of the hydrogen gas line L2 is connected to the gas supply port of the hydrogen gas tank T2, and the other end (front end) is connected to the second fuel receiving port of the boiler body BH. Such a hydrogen gas line L2 supplies hydrogen gas G2 flowing in from the hydrogen gas tank T2 to the boiler body BH.
不活性ガスラインＬ３は、不活性ガスタンクＴ３と水素ガスラインＬ２の途中部位とを接続するガス配管である。すなわち、不活性ガスラインＬ３は、一端（後端）が不活性ガスタンクＴ３のガス供給口に接続され、他端（先端）が水素ガスラインＬ２の第１接続点Ｐに接続されている。このような不活性ガスラインＬ３は、不活性ガスタンクＴ３から流入する不活性ガスＧ３を水素ガスラインＬ２に供給する。 The inert gas line L3 is a gas pipe that connects the inert gas tank T3 and a midpoint of the hydrogen gas line L2. That is, one end (rear end) of the inert gas line L3 is connected to the gas supply port of the inert gas tank T3, and the other end (front end) is connected to the first connection point P of the hydrogen gas line L2. Such an inert gas line L3 supplies the inert gas G3 flowing in from the inert gas tank T3 to the hydrogen gas line L2.
化石燃料ガスバイパスラインＬ４は、化石燃料ガスラインＬ１の途中部位と水素ガスラインＬ２の途中部位とを接続するガス配管である。すなわち、化石燃料ガスバイパスラインＬ４は、一端（後端）が化石燃料ガスラインＬ１の第２接続点Ｑに接続され、他端（先端）が水素ガスラインＬ２の第３接続点Ｒに接続されている。このような化石燃料ガスバイパスラインＬ４は、化石燃料ガスラインＬ１から流入する化石燃料ガスＧ１を水素ガスラインＬ２に供給する。 The fossil fuel gas bypass line L4 is a gas pipe that connects a midpoint of the fossil fuel gas line L1 and a midpoint of the hydrogen gas line L2. That is, one end (rear end) of the fossil fuel gas bypass line L4 is connected to the second connection point Q of the fossil fuel gas line L1, and the other end (front end) is connected to the third connection point R of the hydrogen gas line L2. Such a fossil fuel gas bypass line L4 supplies the fossil fuel gas G1 flowing in from the fossil fuel gas line L1 to the hydrogen gas line L2.
第１化石燃料ガス遮断弁Ｖ１１は、化石燃料ガスラインＬ１に設けられ、制御装置Ｃによって制御される制御弁である。第１化石燃料ガス遮断弁Ｖ１１は、図示するように、化石燃料ガスラインＬ１において一端（後端）と第２接続点Ｑとの間に設けられている。このような第１化石燃料ガス遮断弁Ｖ１１は、制御装置Ｃによって開状態に設定されると化石燃料ガスラインＬ１における化石燃料ガスＧ１の流通を許容し、制御装置Ｃによって閉状態に設定されると化石燃料ガスラインＬ１における化石燃料ガスＧ１の流通を遮断する。 The first fossil fuel gas shutoff valve V11 is a control valve provided in the fossil fuel gas line L1 and controlled by the control device C. As shown in the figure, the first fossil fuel gas shutoff valve V11 is provided in the fossil fuel gas line L1 between one end (rear end) and the second connection point Q. When set to an open state by the control device C, the first fossil fuel gas shutoff valve V11 allows the flow of fossil fuel gas G1 in the fossil fuel gas line L1, and when set to a closed state by the control device C, it shuts off the flow of fossil fuel gas G1 in the fossil fuel gas line L1.
第２化石燃料ガス遮断弁Ｖ１２は、上記第１化石燃料ガス遮断弁Ｖ１１と同様に化石燃料ガスラインＬ１に設けられ、制御装置Ｃによって制御される制御弁である。第２化石燃料ガス遮断弁Ｖ１２は、図示するように、化石燃料ガスラインＬ１において第１化石燃料ガス遮断弁Ｖ１１とと第２接続点Ｑとの間に設けられている。 The second fossil fuel gas shutoff valve V12 is a control valve that is provided in the fossil fuel gas line L1, similar to the first fossil fuel gas shutoff valve V11, and is controlled by the control device C. As shown in the figure, the second fossil fuel gas shutoff valve V12 is provided in the fossil fuel gas line L1 between the first fossil fuel gas shutoff valve V11 and the second connection point Q.
このような第２化石燃料ガス遮断弁Ｖ１２は、上述した第１化石燃料ガス遮断弁Ｖ１１と同様に、制御装置Ｃによって開状態に設定されると化石燃料ガスラインＬ１における化石燃料ガスＧ１の流通を許容し、制御装置Ｃによって閉状態に設定されると化石燃料ガスラインＬ１における化石燃料ガスＧ１の流通を遮断する。 Similar to the first fossil fuel gas shutoff valve V11 described above, when the second fossil fuel gas shutoff valve V12 is set to an open state by the control device C, it allows the flow of fossil fuel gas G1 in the fossil fuel gas line L1, and when it is set to a closed state by the control device C, it shuts off the flow of fossil fuel gas G1 in the fossil fuel gas line L1.
第１水素ガス遮断弁Ｖ２１は、水素ガスラインＬ２に設けられ、制御装置Ｃによって制御される制御弁である。第１水素ガス遮断弁Ｖ２１は、図示するように、水素ガスラインＬ２において一端（後端）と第１接続点Ｐとの間に設けられている。このような第１水素ガス遮断弁Ｖ２１は、制御装置Ｃによって開状態に設定されると水素ガスラインＬ２における水素ガスＧ２の流通を許容し、制御装置Ｃによって閉状態に設定されると水素ガスラインＬ２における水素ガスＧ２の流通を遮断する。 The first hydrogen gas shutoff valve V21 is a control valve provided in the hydrogen gas line L2 and controlled by the control device C. As shown in the figure, the first hydrogen gas shutoff valve V21 is provided in the hydrogen gas line L2 between one end (rear end) and the first connection point P. When set to an open state by the control device C, this first hydrogen gas shutoff valve V21 allows the flow of hydrogen gas G2 in the hydrogen gas line L2, and when set to a closed state by the control device C, it shuts off the flow of hydrogen gas G2 in the hydrogen gas line L2.
第２水素ガス遮断弁Ｖ２２は、上記第１水素ガス遮断弁Ｖ２１と同様に水素ガスラインＬ２に設けられ、制御装置Ｃによって制御される制御弁である。この第２水素ガス遮断弁Ｖ２２は、図示するように、水素ガスラインＬ２において第１接続点Ｐと第３接続点Ｒとの間に設けられている。このような制御装置Ｃによって開状態に設定されると第１接続点Ｐと第３接続点Ｒとの間における水素ガスＧ２の流通を許容し、制御装置Ｃによって閉状態に設定されると第１接続点Ｐと第３接続点Ｒとの間における水素ガスＧ２の流通を遮断する。 The second hydrogen gas shutoff valve V22 is a control valve that is provided in the hydrogen gas line L2, similar to the first hydrogen gas shutoff valve V21, and is controlled by the control device C. As shown in the figure, this second hydrogen gas shutoff valve V22 is provided in the hydrogen gas line L2 between the first connection point P and the third connection point R. When set to an open state by such a control device C, it allows the flow of hydrogen gas G2 between the first connection point P and the third connection point R, and when set to a closed state by the control device C, it blocks the flow of hydrogen gas G2 between the first connection point P and the third connection point R.
不活性ガス遮断弁Ｖ３１は、不活性ガスラインＬ３に設けられ、制御装置Ｃによって制御される制御弁である。この不活性ガス遮断弁Ｖ３１は、制御装置Ｃによって開状態に設定されると不活性ガスラインＬ３における不活性ガスＧ３の流通を許容し、制御装置Ｃによって閉状態に設定されると不活性ガスラインＬ３における不活性ガスＧ３の流通を遮断する。 The inert gas shutoff valve V31 is a control valve provided in the inert gas line L3 and controlled by the control device C. When the inert gas shutoff valve V31 is set to an open state by the control device C, it allows the flow of the inert gas G3 in the inert gas line L3, and when the inert gas shutoff valve V31 is set to a closed state by the control device C, it shuts off the flow of the inert gas G3 in the inert gas line L3.
第１バイパス遮断弁Ｖ４１は、化石燃料ガスバイパスラインＬ４に設けられ、制御装置Ｃによって制御される制御弁である。この第１バイパス遮断弁Ｖ４１は、化石燃料ガスバイパスラインＬ４において第２バイパス遮断弁Ｖ４２の上流側つまり第２接続点Ｑ側に設けられている。 The first bypass shutoff valve V41 is a control valve provided in the fossil fuel gas bypass line L4 and controlled by the control device C. This first bypass shutoff valve V41 is provided in the fossil fuel gas bypass line L4 upstream of the second bypass shutoff valve V42, i.e., on the second connection point Q side.
このような第１バイパス遮断弁Ｖ４１は、制御装置Ｃによって開状態に設定されると化石燃料ガスバイパスラインＬ４における化石燃料ガスＧ１の流通を許容し、制御装置Ｃによって閉状態に設定されると化石燃料ガスバイパスラインＬ４における化石燃料ガスＧ１の流通を遮断する。 When the first bypass shutoff valve V41 is set to an open state by the control device C, it allows the flow of fossil fuel gas G1 in the fossil fuel gas bypass line L4, and when it is set to a closed state by the control device C, it shuts off the flow of fossil fuel gas G1 in the fossil fuel gas bypass line L4.
第２バイパス遮断弁Ｖ４２は、上記第１バイパス遮断弁Ｖ４１と同様に化石燃料ガスバイパスラインＬ４に設けられ、制御装置Ｃによって制御される制御弁である。この第２バイパス遮断弁Ｖ４２は、化石燃料ガスバイパスラインＬ４において上記第１バイパス遮断弁Ｖ４１の下流側つまり第３接続点Ｒ側に設けられている。 The second bypass cutoff valve V42 is a control valve that is provided in the fossil fuel gas bypass line L4, similar to the first bypass cutoff valve V41, and is controlled by the control device C. This second bypass cutoff valve V42 is provided in the fossil fuel gas bypass line L4 downstream of the first bypass cutoff valve V41, i.e., on the third connection point R side.
このような第２バイパス遮断弁Ｖ４２は、制御装置Ｃによって開状態に設定されると化石燃料ガスバイパスラインＬ４における化石燃料ガスＧ１の流通を許容し、制御装置Ｃによって閉状態に設定されると化石燃料ガスバイパスラインＬ４における化石燃料ガスＧ１の流通を遮断する。 When the second bypass shutoff valve V42 is set to an open state by the control device C, it allows the flow of fossil fuel gas G1 in the fossil fuel gas bypass line L4, and when it is set to a closed state by the control device C, it shuts off the flow of fossil fuel gas G1 in the fossil fuel gas bypass line L4.
フレームアレスタＦは、図示するように水素ガスラインＬ２に設けられた逆火防止装置である。このフレームアレスタＦは、図示するように、水素ガスラインＬ２において第３接続点Ｒとボイラ本体ＢＨとの間に設けられている。このようなフレームアレスタＦは、ボイラ本体ＢＨ内で発生した火炎が水素ガスラインＬ２内を第３接続点Ｒに伝搬することを防止する。 The flame arrester F is a backfire prevention device provided in the hydrogen gas line L2 as shown in the figure. This flame arrester F is provided in the hydrogen gas line L2 between the third connection point R and the boiler body BH as shown in the figure. Such a flame arrester F prevents a flame generated in the boiler body BH from propagating through the hydrogen gas line L2 to the third connection point R.
送風機Ｓは、空気吐出口を備えており、制御装置Ｃによって制御されることによって燃焼用空気Ｇをボイラ本体ＢＨの送風する機器である。上記空気吐出口には、空気供給風道Ｌ５の一端（後端）が接続されている。このような送風機Ｓは、制御装置Ｃによる制御の下で空気供給風道Ｌ５に燃焼用空気Ｇ４を送り出す。 The blower S has an air outlet and is a device that blows combustion air G to the boiler body BH by being controlled by the control device C. One end (rear end) of the air supply duct L5 is connected to the air outlet. Such a blower S sends out combustion air G4 to the air supply duct L5 under the control of the control device C.
空気供給風道Ｌ５は、送風機Ｓとボイラ本体ＢＨとを接続する空気流通路である。この空気供給風道Ｌ５は、一端（後端）が化送風機Ｓの空気吐出口に接続され、他端（先端）がボイラ本体ＢＨの空気受入口に接続されている。このような空気供給風道Ｌ５は、送風機Ｓから流入する燃焼用空気Ｇ４をボイラ本体ＢＨに供給する。 The air supply duct L5 is an air flow passage that connects the blower S and the boiler body BH. One end (rear end) of this air supply duct L5 is connected to the air outlet of the blower S, and the other end (front end) is connected to the air inlet of the boiler body BH. This air supply duct L5 supplies the combustion air G4 flowing in from the blower S to the boiler body BH.
ボイラ本体ＢＨは、ボイラＡの本体部であり、上述した第１燃料受入口、第２燃料受入口及び空気受入口を備えている。このボイラ本体ＢＨは、第１燃料受入口に流入する化石燃料ガスＧ１及び第２燃料受入口に流入する水素ガスＧ２を空気受入口に流入する燃焼用空気Ｇ４を用いて燃焼させることによって水蒸気を発生させる。 The boiler body BH is the main body of the boiler A and is equipped with the first fuel receiving port, the second fuel receiving port, and the air receiving port described above. This boiler body BH generates steam by combusting the fossil fuel gas G1 flowing into the first fuel receiving port and the hydrogen gas G2 flowing into the second fuel receiving port using the combustion air G4 flowing into the air receiving port.
このボイラ本体ＢＨは、図示するように缶体ＣＢ、バーナＢ及び蒸気圧力センサＰＳを備えている。缶体ＣＢは、内部に燃焼室が設けられた略円筒状の中空体である。この燃焼室には、燃焼ガス流路Ｂ１が設けられるとともに、ボイラ水が流通する複数の水管（図示略）が設けられている。このような缶体ＣＢでは、化石燃料ガスＧ１又は／及び水素ガスＧ２が燃焼することによって火炎が発生する。水管内を流通するボイラ水は、火炎の熱によって加熱されて水蒸気となる。 As shown in the figure, the boiler body BH is equipped with a boiler body CB, a burner B, and a steam pressure sensor PS. The boiler body CB is a roughly cylindrical hollow body with a combustion chamber inside. This combustion chamber is provided with a combustion gas flow path B1 and multiple water tubes (not shown) through which boiler water flows. In such a boiler body CB, a flame is generated by the combustion of fossil fuel gas G1 and/or hydrogen gas G2. The boiler water flowing through the water tubes is heated by the heat of the flame and becomes steam.
バーナＢは、缶体ＣＢの燃焼室に化石燃料ガスＧ１又は／及び水素ガスＧ２を噴射するとともに燃焼用空気Ｇ４を噴射して燃焼させる機器である。すなわち、このバーナＢは、燃焼室に化石燃料ガスＧ１を燃焼室に噴射する第１燃料ノズル、水素ガスＧ２を燃焼室に噴射する第２燃料ノズル、燃焼用空気Ｇ４を噴射する空気噴射ノズル及び着火装置を備えている。 Burner B is a device that injects fossil fuel gas G1 and/or hydrogen gas G2 into the combustion chamber of the can body CB, as well as combustion air G4, to cause combustion. That is, burner B is equipped with a first fuel nozzle that injects fossil fuel gas G1 into the combustion chamber, a second fuel nozzle that injects hydrogen gas G2 into the combustion chamber, an air injection nozzle that injects combustion air G4, and an ignition device.
蒸気圧力センサＰＳは、ボイラＡ（本体ＢＨ）から需要先に供給される水蒸気の圧力（蒸気圧）を検出する圧力センサである。この蒸気圧力センサＰＳは、蒸気圧検出値を圧力検出信号として制御装置Ｃに出力する。 The steam pressure sensor PS is a pressure sensor that detects the pressure (steam pressure) of the steam supplied from the boiler A (main body BH) to the demand destination. This steam pressure sensor PS outputs the steam pressure detection value to the control device C as a pressure detection signal.
制御装置Ｃは、蒸気圧力センサＰＳから入力される圧力検出信号等に基づいて、第１化石燃料ガス遮断弁Ｖ１１、第２化石燃料ガス遮断弁Ｖ１２、第１水素ガス遮断弁Ｖ２１、第２水素ガス遮断弁Ｖ２２、不活性ガス遮断弁Ｖ３１、第１バイパス遮断弁Ｖ４１、第２バイパス遮断弁Ｖ４２、送風機Ｓ及びバーナＢを制御する制御機器である。 The control device C is a control device that controls the first fossil fuel gas shutoff valve V11, the second fossil fuel gas shutoff valve V12, the first hydrogen gas shutoff valve V21, the second hydrogen gas shutoff valve V22, the inert gas shutoff valve V31, the first bypass shutoff valve V41, the second bypass shutoff valve V42, the blower S, and the burner B based on the pressure detection signal input from the steam pressure sensor PS, etc.
この制御装置Ｃは、操作盤を備えており、上述した圧力検出信号に加えて操作盤に入力される操作指示に基づいて第１化石燃料ガス遮断弁Ｖ１１、第２化石燃料ガス遮断弁Ｖ１２、第１水素ガス遮断弁Ｖ２１、第２水素ガス遮断弁Ｖ２２、不活性ガス遮断弁Ｖ３１、第１バイパス遮断弁Ｖ４１、第２バイパス遮断弁Ｖ４２、送風機Ｓ及びバーナＢを予め設定された手順で制御することによって、水蒸気需要量及び操作指示に応じてボイラＡを運転制御する。 This control device C is equipped with an operation panel, and controls the first fossil fuel gas shutoff valve V11, the second fossil fuel gas shutoff valve V12, the first hydrogen gas shutoff valve V21, the second hydrogen gas shutoff valve V22, the inert gas shutoff valve V31, the first bypass shutoff valve V41, the second bypass shutoff valve V42, the blower S, and the burner B in a preset procedure based on the pressure detection signal described above and the operation instructions input to the operation panel, thereby controlling the operation of the boiler A in accordance with the steam demand and the operation instructions.
次に、本実施形態に係るボイラＡの動作つまり本実施形態に係る水素ガスのパージ方法について、図２及び図３に示すフローチャートに沿って詳しく説明する。 Next, the operation of the boiler A according to this embodiment, that is, the hydrogen gas purging method according to this embodiment, will be described in detail with reference to the flowcharts shown in Figures 2 and 3.
図２のフローチャートに示すように、制御装置Ｃは、最初にボイラＡを起動させる（ステップＳ１）。すなわち、制御装置Ｃは、作業者が操作盤の起動スイッチを操作するとボイラＡを起動させる。制御装置Ｃは、このボイラＡの起動に際して、第１水素ガス遮断弁Ｖ２１、第２水素ガス遮断弁Ｖ２２、不活性ガス遮断弁Ｖ３１、第１バイパス遮断弁Ｖ４１及び第２バイパス遮断弁Ｖ４２を閉状態に設定する。 As shown in the flowchart of FIG. 2, the control device C first starts up the boiler A (step S1). That is, the control device C starts up the boiler A when an operator operates the start switch on the operation panel. When starting up the boiler A, the control device C sets the first hydrogen gas shutoff valve V21, the second hydrogen gas shutoff valve V22, the inert gas shutoff valve V31, the first bypass shutoff valve V41, and the second bypass shutoff valve V42 to a closed state.
そして、制御装置Ｃは、ボイラＡを起動させるとプリパージを行う（ステップＳ２）。すなわち、制御装置Ｃは、全ての遮断弁、つまり第１化石燃料ガス遮断弁Ｖ１１、第２化石燃料ガス遮断弁Ｖ１２、第１水素ガス遮断弁Ｖ２１、第２水素ガス遮断弁Ｖ２２、不活性ガス遮断弁Ｖ３１、第１バイパス遮断弁Ｖ４１及び第２バイパス遮断弁Ｖ４２を閉状態に設定する。 Then, when the control device C starts the boiler A, it performs pre-purging (step S2). That is, the control device C sets all the shutoff valves, i.e., the first fossil fuel gas shutoff valve V11, the second fossil fuel gas shutoff valve V12, the first hydrogen gas shutoff valve V21, the second hydrogen gas shutoff valve V22, the inert gas shutoff valve V31, the first bypass shutoff valve V41, and the second bypass shutoff valve V42, to the closed state.
そして、制御装置Ｃは、上記各遮断弁の設定に加えて送風機Ｓを作動させることによって、缶体ＣＢの燃焼室及び燃焼ガス通路Ｂ１に燃焼用空気Ｇ４を供給させる。このような燃焼用空気Ｇ４の燃焼室及び燃焼ガス通路Ｂ１への供給によって、缶体ＣＢの燃焼室及び燃焼ガス通路Ｂ１の在留ガスが燃焼用空気Ｇ４によってプリパージされる。 Then, the control device C operates the blower S in addition to setting each of the shutoff valves, thereby supplying combustion air G4 to the combustion chamber and combustion gas passage B1 of the can body CB. By supplying the combustion air G4 to the combustion chamber and combustion gas passage B1 in this manner, the gas residing in the combustion chamber and combustion gas passage B1 of the can body CB is pre-purged with the combustion air G4.
このようにしてプリパージが完了すると、制御装置Ｃは、ボイラＡを低負荷燃焼運転させる（ステップＳ３）。すなわち、制御装置Ｃは、第１化石燃料ガス遮断弁Ｖ１１及び第２化石燃料ガス遮断弁Ｖ１２を開状態に設定するとともに送風機Ｓ及びバーナＢの着火装置を作動させることにより、バーナＢから化石燃料ガスＧ１のみを燃焼室に噴射させて燃焼させる。 When the pre-purge is thus completed, the control device C operates the boiler A in low-load combustion mode (step S3). That is, the control device C sets the first fossil fuel gas shutoff valve V11 and the second fossil fuel gas shutoff valve V12 to an open state and activates the blower S and the ignition device of the burner B, thereby injecting only the fossil fuel gas G1 from the burner B into the combustion chamber and burning it.
制御装置Ｃは、ボイラＡを予め設定された所定時間だけ低負荷燃焼運転させると、ボイラＡを低負荷燃焼運転から通常運転に切替える（ステップＳ４）。すなわち、制御装置Ｃは、水蒸気需要量の増加つまり負荷増加に伴って第１水素ガス遮断弁Ｖ２１及び第２水素ガス遮断弁Ｖ２２を閉状態から開状態に設定変更する。 When the control device C has operated the boiler A in low-load combustion for a preset period of time, it switches the boiler A from low-load combustion operation to normal operation (step S4). That is, the control device C changes the setting of the first hydrogen gas shutoff valve V21 and the second hydrogen gas shutoff valve V22 from a closed state to an open state in response to an increase in the steam demand, i.e., an increase in the load.
この結果、バーナＢは、化石燃料ガスＧ１に加えて水素ガスＧ２を缶体ＣＢの燃焼室に噴射する。ボイラＡは、缶体ＣＢの燃焼室において化石燃料ガスＧ１と水素ガスＧ２とが混焼することにより、低負荷燃焼運転から通常運転に切替わる。この通常運転は、低負荷燃焼運転よりも高い出力負荷に対応することが可能な高負荷燃焼運転である。 As a result, burner B injects hydrogen gas G2 in addition to fossil fuel gas G1 into the combustion chamber of boiler body CB. Boiler A switches from low-load combustion operation to normal operation by co-burning fossil fuel gas G1 and hydrogen gas G2 in the combustion chamber of boiler body CB. This normal operation is a high-load combustion operation that can handle a higher output load than the low-load combustion operation.
ここで、ボイラＡ（ボイラ本体ＢＨ）から需要先に供給する水蒸気の蒸気圧には、運転切替圧力設定値Ｘｂが予め設定されている。この運転切替圧力設定値Ｘｂは、通常運転（高負荷燃焼運転）を低負荷燃焼運転に切替えるための圧力しきい値である。 Here, the operation switching pressure set value Xb is preset for the steam pressure of the steam supplied from boiler A (boiler body BH) to the demand destination. This operation switching pressure set value Xb is the pressure threshold value for switching from normal operation (high load combustion operation) to low load combustion operation.
制御装置Ｃは、蒸気圧力センサＰＳから入力される圧力検出信号を取り込むことにより、水蒸気の蒸気圧が運転切替圧力設定値Ｘｂまで上昇したか否かを判断する（ステップＳ５）。制御装置Ｃは、このステップＳ５の判断が「Ｎｏ」の場合、ステップＳ４の通常運転を継続する。 The control device C receives the pressure detection signal from the steam pressure sensor PS and determines whether the steam pressure of the water vapor has risen to the operation switching pressure set value Xb (step S5). If the determination in step S5 is "No," the control device C continues normal operation in step S4.
一方、制御装置Ｃは、上記ステップＳ５の判断が「Ｙｅｓ」の場合には、ボイラＡを通常運転（高負荷燃焼運転）から低負荷燃焼運転に切替えて、ボイラＡを低負荷燃焼運転させる（ステップＳ６）。 On the other hand, if the determination in step S5 is "Yes", the control device C switches boiler A from normal operation (high-load combustion operation) to low-load combustion operation, and operates boiler A in low-load combustion operation (step S6).
すなわち、制御装置Ｃは、第１化石燃料ガス遮断弁Ｖ１１及び第２化石燃料ガス遮断弁Ｖ１２を開状態に維持し、また第１水素ガス遮断弁Ｖ２１及び第２水素ガス遮断弁Ｖ２２を閉状態に設定変更することにより、ボイラＡを通常運転（高負荷燃焼運転）から低負荷燃焼運転に切替える。 That is, the control device C switches the boiler A from normal operation (high load combustion operation) to low load combustion operation by maintaining the first fossil fuel gas shutoff valve V11 and the second fossil fuel gas shutoff valve V12 in an open state and changing the settings of the first hydrogen gas shutoff valve V21 and the second hydrogen gas shutoff valve V22 to a closed state.
そして、制御装置Ｃは、この低負荷燃焼運転において、化石燃料ガスＧ１を用いた水素ガスラインＬ２のパージ（水素パージ）を行わせる（ステップＳ７）。すなわち、制御装置Ｃは、予め設定された所定時間（水素パージ時間）だけ第１バイパス遮断弁Ｖ４１及び第２バイパス遮断弁Ｖ４２を閉状態から開状態に設定変更する。この結果、化石燃料ガスＧ１は、水素パージ時間だけ水素ガスラインＬ２に流れ込む。その後、制御装置Ｃは、第１バイパス遮断弁Ｖ４１及び第２バイパス遮断弁Ｖ４２を閉状態にする。 Then, during this low-load combustion operation, the control device C performs purging (hydrogen purging) of the hydrogen gas line L2 using the fossil fuel gas G1 (step S7). That is, the control device C changes the setting of the first bypass cutoff valve V41 and the second bypass cutoff valve V42 from a closed state to an open state for a predetermined time (hydrogen purge time) that has been set in advance. As a result, the fossil fuel gas G1 flows into the hydrogen gas line L2 for the hydrogen purge time. After that, the control device C closes the first bypass cutoff valve V41 and the second bypass cutoff valve V42.
化石燃料ガスＧ１は、第２接続点Ｑから化石燃料ガスバイパスラインＬ４に流入し、また第３接続点Ｒを経由して水素ガスラインＬ２に流入する。水素ガスラインＬ２に残留する水素ガスＧ２は、このようにして水素ガスラインＬ２に流入する化石燃料ガスＧ１によってパージされ、水素ガスラインＬ２の他端（先端）からバーナＢの第２燃料ノズルから缶体ＣＢの燃焼室に噴射される。 The fossil fuel gas G1 flows from the second connection point Q into the fossil fuel gas bypass line L4 and also flows into the hydrogen gas line L2 via the third connection point R. The hydrogen gas G2 remaining in the hydrogen gas line L2 is purged by the fossil fuel gas G1 flowing into the hydrogen gas line L2 in this manner, and is injected from the other end (tip) of the hydrogen gas line L2 through the second fuel nozzle of the burner B into the combustion chamber of the can body CB.
このようにして水素ガスラインＬ２からパージされた水素ガスＧ２は、缶体ＣＢの燃焼室において第２燃料ノズルから缶体ＣＢの燃焼室に噴射される化石燃料ガスＧ１とともに燃焼する。そして、缶体ＣＢで生成される水蒸気の蒸気圧が供給負荷の減少とともに徐々に上昇する。 The hydrogen gas G2 purged from the hydrogen gas line L2 in this manner is combusted in the combustion chamber of the can body CB together with the fossil fuel gas G1 injected into the combustion chamber of the can body CB from the second fuel nozzle. The vapor pressure of the water vapor generated in the can body CB then gradually increases as the supply load decreases.
制御装置Ｃは、蒸気圧力センサＰＳから入力される圧力検出信号に基づいて水蒸気の蒸気圧が予め設定された燃焼停止圧力Ｘａまで上昇したか否かを判断する（ステップＳ８）。制御装置Ｃは、ステップＳ８の判断が「Ｎｏ」の場合には、ボイラＡを低負荷燃焼運転させる（ステップＳ９）。 The control device C determines whether the steam pressure of the water vapor has risen to a preset combustion stop pressure Xa based on the pressure detection signal input from the steam pressure sensor PS (step S8). If the determination in step S8 is "No," the control device C operates the boiler A in low-load combustion mode (step S9).
このステップＳ９の低負荷燃焼運転は、上述したステップＳ３の低負荷燃焼運転と同等である。制御装置Ｃは、ステップＳ９の低負荷燃焼運転の継続状態において、上述したステップＳ８の判断処理を繰り返すことにより、水蒸気の蒸気圧が燃焼停止圧力Ｘａまで上昇したか否かを判断する。 This low-load combustion operation in step S9 is equivalent to the low-load combustion operation in step S3 described above. While the low-load combustion operation in step S9 continues, the control device C repeats the judgment process in step S8 described above to determine whether the vapor pressure of the water vapor has risen to the combustion stop pressure Xa.
一方、制御装置Ｃは、上記ステップＳ８の判断が「Ｙｅｓ」の場合、ボイラＡを燃焼停止させる（ステップＳ１０）。すなわち、制御装置Ｃは、第１化石燃料ガス遮断弁Ｖ１１及び第２化石燃料ガス遮断弁Ｖ１２を開状態から閉状態に設定変更することにより、バーナＢへの燃料供給を停止させる。この結果、ボイラＡは燃焼停止状態となる。 On the other hand, if the determination in step S8 is "Yes," the control device C stops the combustion of the boiler A (step S10). That is, the control device C stops the fuel supply to the burner B by changing the setting of the first fossil fuel gas shutoff valve V11 and the second fossil fuel gas shutoff valve V12 from an open state to a closed state. As a result, the combustion of the boiler A is stopped.
このようにしてボイラＡを燃焼停止させると、制御装置Ｃは、缶体ＣＢの燃焼室及び燃焼ガス通路Ｂ１のポストパージを行わせる（ステップＳ１１）。すなわち、制御装置Ｃは、送風機Ｓの送風量を増加させることによって、缶体ＣＢの燃焼室及び燃焼ガス通路Ｂ１の残留ガスを燃焼用空気Ｇ４を用いてポストパージさせる。 When the combustion of the boiler A is stopped in this manner, the control device C performs post-purging of the combustion chamber and the combustion gas passage B1 of the boiler body CB (step S11). That is, the control device C increases the airflow rate of the blower S to post-purge the residual gas in the combustion chamber and the combustion gas passage B1 of the boiler body CB using the combustion air G4.
このポストパージが完了すると、制御装置Ｃは、ボイラＡを完全に停止させる（ステップＳ１２）。なお、制御装置Ｃは、上述したステップＳ８の判断が「Ｎｏ」の場合にはステップＳ８の判断処理を繰り返す。すなわち、制御装置Ｃは、ステップＳ７の水素パージが完了すると、水蒸気の蒸気圧が燃焼停止圧力Ｘａまで上昇した後にボイラＡを燃焼停止させる。 When this post-purge is completed, the control device C completely stops boiler A (step S12). If the determination in step S8 described above is "No", the control device C repeats the determination process in step S8. That is, when the hydrogen purge in step S7 is completed, the control device C stops the combustion of boiler A after the steam pressure of the water vapor has risen to the combustion stop pressure Xa.
続いて、ボイラＡの異常発生時の動作について図３のフローチャートに沿って説明する。ボイラＡの運転中には種々の異常が発生し得る。ボイラＡに異常が発生すると、制御装置Ｃは、不活性ガスＧ３を用いた水素パージを行う（ステップＳ１ａ）。 Next, the operation when an abnormality occurs in boiler A will be explained with reference to the flowchart in Figure 3. Various abnormalities can occur during the operation of boiler A. When an abnormality occurs in boiler A, control device C performs hydrogen purging using inert gas G3 (step S1a).
すなわち、制御装置Ｃは、第１化石燃料ガス遮断弁Ｖ１１、第２化石燃料ガス遮断弁Ｖ１２及び第１水素ガス遮断弁Ｖ２１を開状態から閉状態に設定変更し、燃焼停止させる（ステップＳ２ａ）。また、制御装置Ｃは、第２水素ガス遮断弁Ｖ２２を開状態に維持し、さらに不活性ガス遮断弁Ｖ３１を閉状態から開状態に設定変更する。 That is, the control device C changes the settings of the first fossil fuel gas shutoff valve V11, the second fossil fuel gas shutoff valve V12, and the first hydrogen gas shutoff valve V21 from an open state to a closed state to stop combustion (step S2a). The control device C also maintains the second hydrogen gas shutoff valve V22 in an open state, and further changes the setting of the inert gas shutoff valve V31 from a closed state to an open state.
この結果、不活性ガスＧ３が不活性ガスラインＬ３及び第１接続点Ｐを経由して水素ガスラインＬ２に流入する。この不活性ガスＧ３は、第１接続点Ｐから第３接続点Ｒを経由し、さらに水素ガスラインＬ２のフレームアレスタＦ及び他端（先端）を経由してバーナＢの第２燃料ノズルから所定の時間缶体ＣＢの燃焼室に噴射される。 As a result, the inert gas G3 flows into the hydrogen gas line L2 via the inert gas line L3 and the first connection point P. This inert gas G3 travels from the first connection point P through the third connection point R, and then through the flame arrestor F and the other end (tip) of the hydrogen gas line L2, and is injected into the combustion chamber of the can body CB from the second fuel nozzle of the burner B for a predetermined time.
すなわち、水素ガスラインＬ２に残留する水素ガスＧ２は、このようにして水素ガスラインＬ２に流入する不活性ガスＧ３によってパージされ、水素ガスラインＬ２の他端（先端）からバーナＢの第２燃料ノズルから缶体ＣＢの燃焼室に噴射される。このようにして不活性ガスＧ３を用いた水素ガスラインＬ２の水素パージが完了する。 In other words, the hydrogen gas G2 remaining in the hydrogen gas line L2 is purged by the inert gas G3 flowing into the hydrogen gas line L2 in this manner, and is then injected from the other end (tip) of the hydrogen gas line L2 through the second fuel nozzle of the burner B into the combustion chamber of the can body CB. In this manner, the hydrogen purging of the hydrogen gas line L2 using the inert gas G3 is completed.
制御装置Ｃは、缶体ＣＢの燃焼室及び燃焼ガス通路Ｂ１をポストパージさせる（ステップＳ３ａ）。すなわち、制御装置Ｃは、送風機Ｓの送風量を増加させることによって、缶体ＣＢの燃焼室及び燃焼ガス通路Ｂ１の残留ガスを燃焼用空気Ｇ４を用いてポストパージさせる。そして、制御装置Ｃは、上記ポストパージが完了すると、ボイラＡを完全に停止させる（ステップＳ４ａ）。 The control device C post-purges the combustion chamber and the combustion gas passage B1 of the boiler body CB (step S3a). That is, the control device C increases the airflow rate of the blower S to post-purge the residual gas in the combustion chamber and the combustion gas passage B1 of the boiler body CB using the combustion air G4. Then, when the post-purge is completed, the control device C completely stops the boiler A (step S4a).
本実施形態に係るボイラＡは、化石燃料ガスラインＬ１から供給された化石燃料ガスＧ１と水素ガスラインＬ２から供給された水素ガスＧ２とを缶体ＣＢ（燃焼室）に噴射して燃焼させるものであって、第１バイパス遮断弁Ｖ４１及び第２バイパス遮断弁Ｖ４２が設けられ、化石燃料ガスラインＬ１と水素ガスラインＬ２とを接続する化石燃料ガスバイパスラインＬ４を備え、第１バイパス遮断弁Ｖ４１及び第２バイパス遮断弁Ｖ４２は、通常運転では閉状態に設定され、水素ガスラインＬ２に残留する水素ガスＧ２をパージ（水素パージ）する場合に開状態に設定されて化石燃料ガスＧ１を水素ガスラインＬ２に送り込む。 The boiler A according to this embodiment injects fossil fuel gas G1 supplied from the fossil fuel gas line L1 and hydrogen gas G2 supplied from the hydrogen gas line L2 into the boiler body CB (combustion chamber) for combustion. It is provided with a first bypass shutoff valve V41 and a second bypass shutoff valve V42, and includes a fossil fuel gas bypass line L4 that connects the fossil fuel gas line L1 and the hydrogen gas line L2. The first bypass shutoff valve V41 and the second bypass shutoff valve V42 are set to a closed state during normal operation, and are set to an open state when purging (hydrogen purging) the hydrogen gas G2 remaining in the hydrogen gas line L2, and send the fossil fuel gas G1 to the hydrogen gas line L2.
このような本実施形態によれば、化石燃料ガスＧ１を用いて水素ガスラインＬ２に残留する水素ガスＧ２をパージ（水素パージ）するので、水素ガスをパージするための不活性ガスを別途用意する必要がないボイラＡを提供することが可能である。 According to this embodiment, the fossil fuel gas G1 is used to purge (hydrogen purge) the hydrogen gas G2 remaining in the hydrogen gas line L2, making it possible to provide a boiler A that does not require the separate preparation of an inert gas for purging the hydrogen gas.
また、本実施形態に係るボイラＡは、低負荷燃焼運転する際に化石燃料ガスＧ１のみを燃焼室に噴射して燃焼させ、通常運転において水蒸気の蒸気圧力が通常運転（高負荷燃焼運転）から低負荷燃焼運転への運転切替圧力設定値Ｘｂに到達したら第１バイパス遮断弁Ｖ４１及び第２バイパス遮断弁Ｖ４２が予め設定された水素パージ時間（所定時間）だけ開状態に設定される。 In addition, in the boiler A according to this embodiment, when operating in low load combustion, only fossil fuel gas G1 is injected into the combustion chamber and burned, and when the steam pressure of the water vapor reaches the operation switching pressure set value Xb from normal operation (high load combustion operation) to low load combustion operation in normal operation, the first bypass shutoff valve V41 and the second bypass shutoff valve V42 are set to an open state for a preset hydrogen purge time (predetermined time).
本実施形態によれば、低負荷燃焼運転において水素ガスラインＬ２に残留する水素ガスＧ２をパージ（水素パージ）するので、水素ガスＧ２を効果的にパージ（水素パージ）することが可能である。 According to this embodiment, hydrogen gas G2 remaining in the hydrogen gas line L2 is purged (hydrogen purged) during low load combustion operation, so that hydrogen gas G2 can be effectively purged (hydrogen purged).
また、本実施形態に係るボイラＡは、不活性ガス遮断弁Ｖ３１が設けられ、水素ガスラインＬ２に接続された不活性ガスラインＬ３をさらに備え、不活性ガス遮断弁Ｖ３１は、異常停止又は緊急停止の場合或いはメンテナンス開始前において開状態に設定されて不活性ガスＧ３を水素ガスラインＬ２に送り込む。 The boiler A according to this embodiment is further provided with an inert gas shutoff valve V31 and an inert gas line L3 connected to the hydrogen gas line L2, and the inert gas shutoff valve V31 is set to an open state in the event of an abnormal or emergency shutdown or before the start of maintenance to send inert gas G3 into the hydrogen gas line L2.
このような本実施形態によれば、異常停止又は緊急停止の場合或いはメンテナンス開始前のみに不活性ガスＧ３を用いた水素パージを行うので、不活性ガスＧ３の消費量を抑制することが可能である。 According to this embodiment, hydrogen purging using inert gas G3 is performed only in the event of an abnormal or emergency stop or before the start of maintenance, so it is possible to reduce the consumption of inert gas G3.
また、本実施形態に係るボイラＡは、第１化石燃料ガス遮断弁Ｖ１１、第２化石燃料ガス遮断弁Ｖ１２、第１水素ガス遮断弁Ｖ２１、第２水素ガス遮断弁Ｖ２２及び不活性ガス遮断弁Ｖ３を制御する制御装置Ｃをさらに備える。 In addition, the boiler A according to this embodiment further includes a control device C that controls the first fossil fuel gas shutoff valve V11, the second fossil fuel gas shutoff valve V12, the first hydrogen gas shutoff valve V21, the second hydrogen gas shutoff valve V22, and the inert gas shutoff valve V3.
このような本実施形態によれば、第１化石燃料ガス遮断弁Ｖ１１、第２化石燃料ガス遮断弁Ｖ１２、第１水素ガス遮断弁Ｖ２１、第２水素ガス遮断弁Ｖ２２及び不活性ガス遮断弁Ｖ３を手動操作する場合に比較して、不水素パージを迅速に行うことが可能である。 According to this embodiment, non-hydrogen purging can be performed more quickly than when the first fossil fuel gas shutoff valve V11, the second fossil fuel gas shutoff valve V12, the first hydrogen gas shutoff valve V21, the second hydrogen gas shutoff valve V22, and the inert gas shutoff valve V3 are manually operated.
さらに、本実施形態に係る水素ガスＧ２のパージ方法は、化石燃料ガスラインＬ１から供給された化石燃料ガスＧ１と水素ガスラインＬ２から供給された水素ガスＧ２とを缶体ＣＢ（燃焼室）に噴射して燃焼させる場合における水素ガスＧ２のパージ方法であって、第１バイパス遮断弁Ｖ４１及び第２バイパス遮断弁Ｖ４２が設けられた化石燃料ガスバイパスラインＬ４で化石燃料ガスラインＬ１と水素ガスラインＬ２とを接続し、通常運転では第１バイパス遮断弁Ｖ４１及び第２バイパス遮断弁Ｖ４２を閉状態に設定し、水素ガスラインＬ２に残留する水素ガスＧ２をパージする場合には第１バイパス遮断弁Ｖ４１及び第２バイパス遮断弁Ｖ４２を開状態に設定し化石燃料ガスＧ１を水素ガスラインＬ２に送り込む Furthermore, the method for purging hydrogen gas G2 according to this embodiment is a method for purging hydrogen gas G2 when fossil fuel gas G1 supplied from fossil fuel gas line L1 and hydrogen gas G2 supplied from hydrogen gas line L2 are injected into the can body CB (combustion chamber) and burned, in which the fossil fuel gas line L1 and the hydrogen gas line L2 are connected by the fossil fuel gas bypass line L4 provided with a first bypass shutoff valve V41 and a second bypass shutoff valve V42, and in normal operation, the first bypass shutoff valve V41 and the second bypass shutoff valve V42 are set to a closed state, and when purging hydrogen gas G2 remaining in the hydrogen gas line L2, the first bypass shutoff valve V41 and the second bypass shutoff valve V42 are set to an open state, and the fossil fuel gas G1 is sent to the hydrogen gas line L2.
このような水素ガスＧ２のパージ方法によれば、化石燃料ガスＧ１を用いて水素ガスラインＬ２の水素ガスＧ２をパージ（水素パージ）するので、水素ガスＧ２をパージ（水素パージ）するための不活性ガスＧ３を別途用意する必要がない水素ガスＧ２のパージ方法を提供することが可能である。 According to this method of purging hydrogen gas G2, the hydrogen gas G2 in the hydrogen gas line L2 is purged (hydrogen purging) using the fossil fuel gas G1, so it is possible to provide a method of purging hydrogen gas G2 that does not require the separate preparation of an inert gas G3 for purging the hydrogen gas G2 (hydrogen purging).
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。上記各実施形態では、第１接続点Ｐ、第２接続点Ｑ及び第３接続点Ｒを図１に示すように設定し、また第１化石燃料ガス遮断弁Ｖ１１、第２化石燃料ガス遮断弁Ｖ１２、第１水素ガス遮断弁Ｖ２１、第２水素ガス遮断弁Ｖ２２、不活性ガス遮断弁Ｖ３１、第１バイパス遮断弁Ｖ４１及び第２バイパス遮断弁Ｖ４２を図１に示すように配置した。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the following modified examples are possible. In the above-described embodiments, the first connection point P, the second connection point Q, and the third connection point R are set as shown in FIG. 1, and the first fossil fuel gas cutoff valve V11, the second fossil fuel gas cutoff valve V12, the first hydrogen gas cutoff valve V21, the second hydrogen gas cutoff valve V22, the inert gas cutoff valve V31, the first bypass cutoff valve V41, and the second bypass cutoff valve V42 are arranged as shown in FIG. 1.
しかしながら、本発明はこれに限定されない。すなわち、第１接続点Ｐ、第２接続点Ｑ及び第３接続点Ｒの位置及び第１化石燃料ガス遮断弁Ｖ１１、第２化石燃料ガス遮断弁Ｖ１２、第１水素ガス遮断弁Ｖ２１、第２水素ガス遮断弁Ｖ２２、不活性ガス遮断弁Ｖ３１、第１バイパス遮断弁Ｖ４１及び第２バイパス遮断弁Ｖ４２の設け方については、化石燃料ガスＧ１を用いて水素ガスラインＬ２の水素ガスＧ２をパージ（水素パージ）することが可能であれば、他の位置や設け方であってもよい。 However, the present invention is not limited to this. In other words, the positions of the first connection point P, the second connection point Q, and the third connection point R, and the manner in which the first fossil fuel gas shutoff valve V11, the second fossil fuel gas shutoff valve V12, the first hydrogen gas shutoff valve V21, the second hydrogen gas shutoff valve V22, the inert gas shutoff valve V31, the first bypass shutoff valve V41, and the second bypass shutoff valve V42 are provided may be in other positions or in other manners as long as it is possible to purge the hydrogen gas G2 in the hydrogen gas line L2 using the fossil fuel gas G1 (hydrogen purging).
また、上記各実施形態では、第１化石燃料ガス遮断弁Ｖ１１、第２化石燃料ガス遮断弁Ｖ１２、第１水素ガス遮断弁Ｖ２１、第２水素ガス遮断弁Ｖ２２、不活性ガス遮断弁Ｖ３１、第１バイパス遮断弁Ｖ４１及び第２バイパス遮断弁Ｖ４２を制御装置Ｃによって制御される制御弁としたが、本発明はこれに限定されない。 In addition, in each of the above embodiments, the first fossil fuel gas shutoff valve V11, the second fossil fuel gas shutoff valve V12, the first hydrogen gas shutoff valve V21, the second hydrogen gas shutoff valve V22, the inert gas shutoff valve V31, the first bypass shutoff valve V41 and the second bypass shutoff valve V42 are control valves controlled by the control device C, but the present invention is not limited to this.
第１化石燃料ガス遮断弁Ｖ１１、第２化石燃料ガス遮断弁Ｖ１２、第１水素ガス遮断弁Ｖ２１、第２水素ガス遮断弁Ｖ２２、不活性ガス遮断弁Ｖ３１、第１バイパス遮断弁Ｖ４１及び第２バイパス遮断弁Ｖ４２の全て又は一部を手動弁としてもよい。 All or some of the first fossil fuel gas shutoff valve V11, the second fossil fuel gas shutoff valve V12, the first hydrogen gas shutoff valve V21, the second hydrogen gas shutoff valve V22, the inert gas shutoff valve V31, the first bypass shutoff valve V41, and the second bypass shutoff valve V42 may be manual valves.
Ａ ボイラ
Ｂ バーナ
ＢＨ ボイラ本体
Ｃ 制御装置
ＣＢ 缶体（燃焼室）
Ｆ フレームアレスタ
Ｇ１ 化石燃料ガス
Ｇ２ 水素ガス
Ｇ３ 不活性ガス
Ｌ１ 化石燃料ガスライン
Ｌ２ 水素ガスライン
Ｌ３ 不活性ガスライン
Ｌ４ 化石燃料ガスバイパスライン
Ｌ５ 空気供給風道
ＰＳ 蒸気圧力センサ
Ｓ 送風機
Ｔ１ 化石燃料ガスタンク
Ｔ２ 水素ガスタンク
Ｔ３ 不活性ガスタンク
Ｖ１１ 第１化石燃料ガス遮断弁
Ｖ１２ 第２化石燃料ガス遮断弁
Ｖ２１ 第１水素ガス遮断弁
Ｖ２２ 第２水素ガス遮断弁
Ｖ３１ 不活性ガス遮断弁
Ｖ４１ 第１バイパス遮断弁
Ｖ４２ 第２バイパス遮断弁
A Boiler B Burner BH Boiler body C Control device CB Boiler body (combustion chamber)
F Flame arrestor G1 Fossil fuel gas G2 Hydrogen gas G3 Inert gas L1 Fossil fuel gas line L2 Hydrogen gas line L3 Inert gas line L4 Fossil fuel gas bypass line L5 Air supply duct PS Steam pressure sensor S Blower T1 Fossil fuel gas tank T2 Hydrogen gas tank T3 Inert gas tank V11 First fossil fuel gas shutoff valve V12 Second fossil fuel gas shutoff valve V21 First hydrogen gas shutoff valve V22 Second hydrogen gas shutoff valve V31 Inert gas shutoff valve V41 First bypass shutoff valve V42 Second bypass shutoff valve
Claims (5)
バイパス遮断弁が設けられ、前記化石燃料ガスラインと前記水素ガスラインとを接続する化石燃料ガスバイパスラインを備え、
前記バイパス遮断弁は、通常運転では閉状態に設定され、前記水素ガスラインに残留する前記水素ガスをパージする場合に開状態に設定されて前記化石燃料ガスを前記水素ガスラインに送り込むボイラ。 A boiler that injects a fossil fuel gas supplied from a fossil fuel gas line and a hydrogen gas supplied from a hydrogen gas line into a combustion chamber and combusts the gas,
a fossil fuel gas bypass line that is provided with a bypass shutoff valve and connects the fossil fuel gas line and the hydrogen gas line;
The bypass shutoff valve is set to a closed state during normal operation, and is set to an open state when purging the hydrogen gas remaining in the hydrogen gas line, thereby sending the fossil fuel gas into the hydrogen gas line.
前記不活性ガス遮断弁は、異常停止又は／及びメンテナンス開始前において開状態に設定されて不活性ガスを前記水素ガスラインに送り込む請求項１又は２に記載のボイラ。 An inert gas line provided with an inert gas shutoff valve and connected to the hydrogen gas line,
3. The boiler according to claim 1, wherein the inert gas shutoff valve is set to an open state before an abnormal shutdown and/or a maintenance start, to feed the inert gas into the hydrogen gas line.
バイパス遮断弁が設けられた化石燃料ガスバイパスラインで前記化石燃料ガスラインと前記水素ガスラインとを接続し、
通常運転では前記バイパス遮断弁を閉状態に設定し、前記水素ガスラインに残留する前記水素ガスをパージする場合には前記バイパス遮断弁を開状態に設定し前記化石燃料ガスを前記水素ガスラインに送り込む水素ガスのパージ方法。 A method for purging hydrogen gas when a fossil fuel gas supplied from a fossil fuel gas line and a hydrogen gas supplied from a hydrogen gas line are injected into a combustion chamber and combusted, comprising:
a fossil fuel gas bypass line provided with a bypass shutoff valve connecting the fossil fuel gas line and the hydrogen gas line;
A hydrogen gas purging method in which the bypass shutoff valve is set to a closed state during normal operation, and when purging the hydrogen gas remaining in the hydrogen gas line, the bypass shutoff valve is set to an open state and the fossil fuel gas is sent to the hydrogen gas line.
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