JPH0223924Y2

JPH0223924Y2 -

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Publication number: JPH0223924Y2
Application number: JP1982048820U
Authority: JP
Priority date: 1982-04-06
Filing date: 1982-04-06
Publication date: 1990-06-29
Also published as: JPS58154308U

Description

【考案の詳細な説明】本考案はボイラ装置におけるボイラ排ガス温度
制御装置に関する。

石炭、石油、ガス等を燃料として蒸気を発生さ
せるボイラ装置においては、その排ガス中に含ま
れている窒素酸化物（以下、NOxと称す。）の濃
度はある一定値以下に規制されており、この規制
値は全時間帯、負荷帯において守られることが要
求されている。

従来、NOxの濃度を低減するため、二段燃焼
法、排ガス再循環法、低NOxバーナの採用など
の方法が用いられていた。このような方法を用い
たボイラ装置の概略構成を第１図に示す。

図で、１はボイラ火炉、２はボイラ火炉１内に
燃焼用空気を導入するための送風機、３はボイラ
火炉１からの排ガスの熱を利用して送風機２から
の空気を予熱する空気予熱器、４はボイラ火炉１
に設けられたバーナ用風箱、５はバーナ、６は二
段燃焼用風箱、７は二段燃焼用ボート、８は二段
燃焼用ダンパである。送風機２、空気予熱器３、
バーナ用風箱４、二段燃焼用風箱６は空気ダクト
Ａにより接続されている。

９は排ガス再循環フアンで、ボイラ火炉１で発
生した排ガスを排ガス導入ダクトＣにより導入
し、この排ガスを再循環ダクトＤを経てボイラ火
炉炉底１３へ供給するとともに、再循環ダクト
Ｄ、排ガス混合ダクトＥを経て空気ダクトＡへ混
合するためのフアンである。１０は排ガス再循環
フアン９の前に設けられた排ガス再循環調整ダン
パ、１１は排ガス導入ダクトＥに設けられた排ガ
ス混合ダンパ、１２は再循環ダクトＤの火炉炉底
１３の前に設けられた火炉ホツパダンパである。

１４はボイラ火炉１の燃焼ガス通路中に設けら
れ、高温の蒸気を得る過熱器、１５は排ガスの余
熱を利用してボイラ給水を加熱する節炭器であ
る。節炭器１５および前記空気予熱器３は排ガス
ダクトＢ中に設置されている。前記排ガス導入ダ
クトＣは節炭器１５と空気予熱器３の中間部分の
排ガスダクトＢから分岐している。

この従来のボイラ装置の動作を説明する。

送風機１は空気流量調整ダンパ１９で調整され
たある一定量の空気を空気ダクトＡを通してボイ
ラ火炉１に向けて供給する。空気予熱器３は排ガ
スの余熱によりこの空気を予め加熱する。バーナ
用風箱４、二段燃焼用風箱６に送られた空気はバ
ーナ５における燃料の安定な燃焼および燃焼によ
り発生するNOxの抑止に寄与する。ボイラ火炉
１内の高温の燃焼ガスは過熱器１４を通り、排ガ
スとなつて排ガスダクトＢを通り外部へ放出され
る。排ガスダクトＢの中途には、節炭器１５、空
気予熱器３が設けられていて、それぞれ排ガスの
余熱を利用してボイラ給水および空気の温度を上
昇させる。

一方、節炭器１５と空気予熱器３の中間部分の
排ガスダクトＢからは、排ガスが排ガス再循環フ
アン９により排ガス導入ダクトＣを通つて引込ま
れ、火炉炉底１３と空気ダクトＡへ供給される。
このように、ボイラ火炉１内に排ガスを導入する
ことにより排ガス中のNOx濃度を減少すること
ができる。

ところで、この従来のボイラ装置の火炉パー
ジ、パーナ点火、タービン起動までの状態を、
NOx濃度を中心に調査すると第２図に示すよう
になる。即ち、第２図で横軸には時間Ｔが、縦軸
にはNOx濃度Ｖおよび燃料流量Ｑがとつてある。
横軸におけるT₁はボイラ点火時点、T₂は排ガス
再循環開始時点、T₃はタービン起動時点を示し、
縦軸におけるV₁は地域協定によるNOx濃度の規
制値、V₂は大気汚染防止法におけるNOx濃度の
規制値である。図中の曲線Ｆは換算NOx濃度、
曲線Ｇは排ガス中の酸素の濃度、曲線Ｈは未換算
NOx濃度、曲線Ｊは燃料消費量を示す。

第２図の曲線で特徴的なことは、初点火後は換
算NOx濃度、未換算NOx濃度とも上昇してるこ
と、未換算NOx濃度は低レベルでほぼ一定して
いるが換算NOx濃度は排ガス中の酸素が多いた
め大きくなつていること、排ガス再循環の開始に
より未換算NOx濃度は低下していることなどで
ある。

このように、従来のボイラ装置においてはその
起動時に、短時間ではあるがNOx濃度が地域協
定によるNOx濃度規制値V₁のみならず大気汚染
防止法におけるNOx濃度規制値V₂をも超えてし
まうという欠点があつた。

この起動時における高いNOx濃度の一時的な
発生の原因を考察すると、排ガス中の酸素量が多
い上に未換算NOx濃度が高くなつている結果、
換算NOx濃度も高くなる結果を招来していると
いうことが判る。このことから、ボイラ超動時の
過剰空気率をできるだけ低く抑えるとともに、第
２図から判るように排ガス再循環開始の時期を早
期化すれば超動時のNOx濃度を低くすることが
できる。

しかしながら、ボイラ起動時にはバーナ下流の
火炉雰囲気温度および燃焼用空気温度とも低いた
め、過剰空気率を低くすると燃焼が不安定となつ
たり一酸化炭素や媒塵が増加するなどの問題があ
つた。又、排ガス再循環フアン９は低温で運転す
るとサージングを発生するので、排ガス温度が
100℃以上になつた時点ではじめて運転の開始が
可能となるものであるが、ボイラ起動時には節炭
器１５を通過して空気予熱器３に入る排ガス温度
は低く前記温度には到達していないため、排ガス
再循環開始の時期を早期化することもできなかつ
た。

以上の理由により、従来のボイラ装置にあつて
は、ボイラ起動時の一時的な高いNOx濃度の発
生を抑えることはできないという欠点があつた。

本考案の目的は、前記従来装置の欠点を除き、
簡単な構成でボイラ起動時の高いNOx濃度の発
生を抑えることができるボイラ排ガス温度制御装
置を提供するにある。

この目的を達成するために、本考案は、排ガス
ダクトにおいて、節炭器をバイパスするバイパス
ダクトと、このバイパスダクトの開閉を行うダン
パとを設け、排ガス温度が低いボイラ起動時に、
空気予熱器と排ガス再循環フアンとに高い温度の
排ガスを供給するようにしたことを特徴とする。

以下、本考案を第３図に示す実施例に基づいて
説明する。

第３図に示す本実施例において、第１図に示す
従来例のものと同一部分には同一符号を付して説
明を省略する。第３図で１６は排ガスダクトＢに
結合され節炭器１５の排ガス入口と排ガス出口と
を接続して節炭器１５をバイパスするバイパスダ
クトである。このバイパスダクトは、例えば排ガ
スの20〜50％を通すだけの容量を有する。１７は
バイパスダクト１６に設けられ、バイパスダクト
１６の開閉を行い、節炭器１５の出口（又は空気
予熱器３の入口）の排ガス温度を調整する排ガス
温度制御ダンパである。１８は節炭器１５の出口
（又は空気予熱器３の入口）に設けられ、その部
分の温度を制御する温度コントローラである。温
度コントローラ１８は温度検出装置を有し、検出
された温度に応じた信号により、節炭器１５の出
口（又は空気予熱器３の入口）の温度が例えば
200〜250℃になるように前記排ガス温度制御ダン
パ１７の開閉を制御する。

次に、本実施例の動作を第４図に示すタイムチ
ヤートを参照しながら説明する。

まず、第４図のタイムチヤートについて説明す
る。図で横軸には時間Ｔが、又縦軸には各ダンパ
の開度および燃料消費量がとつてある。即ち、第
４図ａは空気流量調整ダンパ１９の開度、ｂは排
ガス再循環調整ダンパ１０の開度、ｃは排ガス混
合ダンパ１１の開度、ｄは二段燃焼用ダンパ８の
開度、ｅは燃料消費量を示す。

本実施例のボイラ装置においては、ボイラ点火
前に火炉パージが行われる。第４図ではこの火炉
パージ開始の時刻T₁を基準にとつてある。火炉
パージは、空気流量調整ダンパ１９の開度を大き
く（例えば25％）し、送風機２を駆動して火炉内
の残留気体を炉外へ排出する。火炉パージの中途
において、二段燃焼用ダンパ８が開かれ二段燃焼
用風箱６にも空気が送られる。適宜の時刻T₂（例
ねば時刻T₁から５分後）において火炉パージは
完了する。次に時刻T₃において燃料が供給され
てバーナの点火が行われる。このとき、空気流量
調整ダンパ１９および二段燃焼用ダンパ８はそれ
までの開度を維持しているが排ガス温度制御ダン
パ１７は開かれたまま、又、排ガス再循環調整ダ
ンパ１０および排ガス混合ダンパ１１は閉じられ
たままである。一方、ボイラの起動によりボイラ
火炉１からの排ガス温度は上昇してゆく。この排
ガスの相当量は、排ガス温度制御ダンパ１７が開
かれているので、節炭器１５を通ることなくバイ
パスダクト１６を通つて直接節炭器１５の出口又
は空気予熱器３の入口に到達する。したがつて、
この部分の排ガス温度はバイパスダクト１６が設
けられてない場合に比べて速かに上昇する。この
部分の排ガス温度がある定められた値を超えたと
き（時刻T₄）排ガス再循環調整ダンパ１０およ
び排ガス混合ダンパ１１がある程度開かれるとと
もに排ガス再循環フアン９が起動する。排ガス再
循環フアン９の起動により排ガスダクトＢ内の排
ガスは排ガス導入ダクトＣから再循環ダクトＤ、
排ガス混合ダクトＥを経て空気ダクトＡへ、又、
再循環ダクトから火炉炉底１３へ供給される。こ
の排ガスの供給は、排ガス再循環調整ダンパ１０
および排ガス混合ダンパ１１の開度を段階的に大
きくしてゆくことにより徐々に増加せしめられ
る。一方、排ガス再循環フアン９が起動する時刻
T₄において、二段燃焼用ダンパ８は閉じられる
とともに空気流量調整ダンパ１９は絞られてその
開度を減少（例えば14％）する。したがつて、空
気ダクトＡからボイラ火炉１内に供給される酸素
の量は減少する。この状態におけるボイラ装置の
運転中、節炭器１５の出口（又は空気予熱器３の
入口）の排ガス温度がある定められた温度（例え
ば250℃）を超えると、温度コントローラ１８は
これを検出して排ガス温度制御ダンパ１７を閉じ
て全部の排ガスが節炭器１５を通過するようにし
て排ガス温度を前記定められた温度に保持する。
時刻T₅において、このボイラ装置に結合したタ
ービンが起動されると、起動の初期においては一
旦閉じられていた二段燃焼用ダンパが開き、その
開度を段階的に増加してゆく。T₆は起動の初期
段階が終了し、高温蒸気が直接タービンに導入さ
れるタービン併入時刻を示し、このとき燃料消費
は急速に増加する。

本実施例では、節炭器をバイパスするバイパス
ダクトおよびこのバイパスダクトを開閉するダン
パを設けたので、ボイラ起動時における節炭器出
口（又は空気予熱器入口）の排ガス温度を速かに
上昇せしめることができ、この結果、空気予熱器
によるバーナや二段燃焼用空気ポートへ供給する
燃焼用空気の温度上昇も速く。過剰空気率を低く
抑えることができ、又、同時に排ガス温度の速か
な上昇の結果、排ガス再循環開始の時期を早くし
て早期に燃焼用空気の量を減少することができ、
結局、両者相俟つてボイラ起動時に発生する高い
NOx濃度を低減することができる。

以上述べたように、本考案では、節炭器をバイ
パスするバイパスダクトおよびこのバイパスダク
トを開閉するダンパを設けたので、簡単な構成で
ボイラ起動時の高にNOx濃度の発生を抑えるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のボイラ装置の概略構成を示す系
統図、第２図はボイラ起動後の時間に対する排ガ
ス中のNOx濃度の変化を示す特性図、第３図は
本考案の実施例に係るボイラ排ガス温度制御装置
を示す系統図、第４図ａ乃至ｅは第３図に示すボ
イラ排ガス温度制御装置における各種ダンパの開
度およびボイラ燃料消費量のタイムチヤートであ
る。１……ボイラ火炉、３……空気予熱器、９……
排ガス再循環フアン、１４……過熱器、１５……
節炭器、１６……節炭器バイパスダクト、１７…
…排ガス温度制御ダンパ、Ａ……空気ダクト、Ｂ
……排ガスダクト、Ｃ……排ガス導入ダクト、Ｄ
……再循環ダクト、Ｅ……排ガス混合ダクト。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

ボイラ火炉と、このボイラ火炉に空気予熱器を
経て空気を送る空気ダクトと、前記ボイラ火炉に
生じた排ガスを節炭器と前記空気予熱器を経て外
部へ排出する排ガスダクトと、前記節炭器と前記
空気予熱器の中間部の排ガスダクトから分岐され
排ガスを排ガス再循環フアンへ導く排ガス導入ダ
クトと、前記排ガス再循環フアンにより排ガスを
前記空気ダクト内へ導く排ガス混合ダクトとを備
えたボイラ装置において、前記節炭器をバイパス
するバイパスダクトと、少なくとも前記ボイラ装
置の起動時に前記バイパスダクトを開くダンパと
を設けたことを特徴とするボイラ排ガス温度制御
装置。