JPH03117811A - 燃焼炉における空気制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はボイラ装置などの燃焼炉における空気制御装置
に係り、特に電力の需給バランス上、ボイラ装置をホッ
トバンキング（高温保缶）状態で停止させた時などの熱
損失を低減させるのに好適な燃焼炉の空気制御装置に関
する。

〔従来の技術〕

従来のボイラ等の燃焼炉における燃焼用空気の制御装置
の一例を第３図（ａ）、（ｂ）、（Ｑ）に示す。ここで
、第３図（、）は多数個配置されたマルチバーナの背面
から見た火炉の正面図を示し、第３図（ｂ）は第３図（
、）のＡ−Ａ断面図、第３図（Ｑ）は第３図（ａ）のＢ
−Ｂ断面図である。

図に示すごとく、火炉（例えばボイラの燃焼炉）１に配
置された複数個のバーナに供給される燃焼用空気は、空
気予熱器出口風道２から供給され、風箱４において、バ
ーナ６毎に仕切３が設けられ。

各仕切３の通路にはバーナ入口燃焼用空気ダンパ５を配
置し、バーナの点火あるいは消火の指令に基づいてこれ
らのダンパを開閉することにより燃焼用空気の供給ある
いは停止の操作が行われていた。

かかる燃焼用空気の制御系において、バーナ６の点火時
には、バーナ６から燃料が供給され、この燃料に見合っ
た燃焼用空気流量を制御装置により制御して、バーナ入
口燃焼用空気ダンパ５を開いて、バーナ６へ燃焼用空気
が供給されていた。

また、ボイラの負荷が低下して、燃焼させるバーナ数を
減少させる目的で、当該バーナが消火された時には、バ
ーナ入口燃焼用空気ダンパ５は、燃料弁の閉動作とタイ
ミングを合わせながら空気ダンパの閉動作が行われるも
のである。ただし、ここでボイラを運転しながら消火す
る一部のバーナの入口燃焼用空気ダンパ５を全閉とした
場合には、火炉１内に存在する火炎８からの輻射熱によ
って、バーナ６の先端部や、エアレジスタ７が耐熱温度
以上に昇温するのを防ぐため、バーナ入口燃焼用空気ダ
ンパ５の閉鎖度合を、全閉とはせず微開状態に保持して
、少量の冷却用空気が流れるように調整されていた。

一方、近年電力の需要量が、昼／夜間および平日／休日
においてその差が大きいため、火力発電用ボイラ等にあ
っては、深夜に停止して初起動するデイリィスタートス
トップ（ＤＳＳ）運転や、週末に停止して月曜日の初起
動するというウィークエンドストップ（ＷＥＳ）運転を
行うニーズが高くなっており、このような場合のボイラ
装置の停止に当たっては、全バーナ６を消火（バーナ入
口燃焼用空気ダンパ５を閉とする）することはもちろん
のこと、燃焼用空気ファンや、空気予熱器なども停止さ
せ、停止時に火炉１が保有している高温の熱エネルギの
放散を極力少なくする、いわゆるホットバンキング（高
温保缶）を行うボイラの運用方法がしばしば行われるよ
うになってきている。

このような、火力発電用ボイラなどのホットバンキング
時において、火炉内およびボイラ水管内は十分に熱い状
態で停止されるが、例えば、大気から燃焼用空気ファン
へ、そして風箱、さらに火炉から煙道へ、ついには煙突
まで空気の通路が形成された場合には、煙突効果によっ
て上記通路に空気の流れが生じ、火炉内に保有されてい
る高温の熱エネルギが煙突から逃げる、いわゆるクーリ
ング作用が生じ、ボイラを再起動させる時に起動条件（
例えば、タービンへ蒸気を通気するための条件）を回復
させるためには、多量の燃料を燃焼させねばならないと
いう不経済な問題があった。

したがって、バーナ入口燃焼用空気ダンパ５を閉鎖して
ホットバンキングに入ったとしても、実際には上記バー
ナ入口燃焼用空気ダンパ５は微開の状態にあることから
、ホットバンキング中に大気と連通ずる通路が形成され
、火炉内から多量の熱量が煙突から放散される結果、火
炉の熱損失が極めて大きく、再起動時に多量の燃料を消
費するという問題があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したごとく、従来技術においては、電力の需要に応
じてＤＳＳ運転あるいはＷＥＳ運転を行う場合のホット
バンキング時において、バーナ入口燃焼用空気ダンパを
閉じても、実際には微開状態にあって、ホットバンキン
グ中に大気と連通ずる通路が形成され、煙突効果によっ
て高温の火炉内から多量の熱エネルギが煙突から放散さ
れて熱損失が大きくなり、ボイラの再起動に際しては多
量の燃料が必要となるなど熱経済上むだが多いという問
題があった。

本発明の目的は、上記従来技術における問題点を解消し
、電力の需要に応じてＤＳＳ運転あるいはＷＥＳ運転を
行う場合のボイラのホットバンキング時において、極め
て熱損失が少ないボイラ装置等の燃焼炉における空気制
御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記本発明の目的は、ボイラ装置などの燃焼炉における
燃焼用空気の制御系に、気密に閉鎖可能な構造のタイト
式ダンパを設け、通常の運転停止モード（方式）と、Ｄ
ＳＳ運転あるいはＷＥＳ運転におけるホットバンキング
モードとの選択Ｓｗ（スイッチ）を設けて燃焼炉の運転
停止操作を行うと共に、通常の運転停止モードにおいて
は、バーナ入口燃焼用空気ダンパを微開の状態で保持し
て冷却用空気の炉内への流通をはかり、ホットバンキン
グ時においては、バーナ入口燃焼用空気ダンパを微開で
はなく全閉にして、燃焼炉内へ流通する空気を遮断して
炉内からの熱放散を最少限に抑制する空気制御手段を設
け、さらにホットバンキング時に全閉するタイト式ダン
パを、燃焼用空気ファンの空気出口部、もしくは空気予
熱器の空気出口部に設けることにより達成される。

本発明は、複数個のバーナを有し、各バーナ毎に燃焼用
空気の流路を仕切って構成し、かつそれぞれの燃焼用空
気の流路に、上記バーナの点火または消火の指令に連動
して開閉する機構の気密に閉鎖可能な燃焼用空気制御ダ
ンパを設けた燃焼炉における空気制御系において、上記
空気制御ダンパの開閉操作を、通常の運転停止時におけ
るバーナの消火指令に基づいて、上記空気制御ダンパの
開閉度合を、所定量の冷却用空気が通過できる微開の状
態に保持して運転停止を行う空気制御手段と、深夜に運
転を停止して翌朝起動させるデイリィスタートストップ
運転、もしくは週末に運転を停止して月曜日の初起動さ
せるウィークエンドストップ運転におけるホットバンキ
ング（高温状態で保缶）時のバーナの消火指令に基づい
て、上記空気制御ダンパを全閉となし、燃焼炉内へ流通
する空気を遮断する空気制御手段を設け、高温で保缶す
る燃焼炉からの熱放散を最少限に抑制する空気制御装置
である。

さらに本発明は、ホットバンキング中に燃焼炉からの熱
放散を防止するために、燃焼用空気ファンの空気出口部
もしくは空気予熱器の空気出口部に、ホットバンキング
時のバーナの消火指令に基づいて気密に閉鎖する構造の
空気制御ダンパを設けることが好ましい。

さらに本発明は、微粉炭供給機に連結された複数の微粉
炭バーナの燃焼用空気量を制御する空気流路に、上記バ
ーナの点火または消火の指令に連動して開閉する機構の
気密に閉鎖可能な燃焼用空気制御ダンパを設けた微粉炭
燃焼炉における空気制御系において、上記空気制御ダン
パの開閉操作を１通常の運転停止時におけるバーナの消
火指令に基づいて、上記空気制御ダンパの開閉度合を、
所定量の冷却用空気が通過できる微開の状態に保持して
運転停止を行う空気制御手段と、ホットバンキング時の
バーナの消火指令に基づいて、上記空気制御ダンパを全
閉となし、燃焼炉内へ流通する空気を遮断する空気制御
手段を設け、高温で保缶する微粉炭燃焼炉からの熱放散
を最少限に抑制することも可能である。

〔作用〕

ボイラ等の火炉を、ホットバンキング状態にした時の煙
突からの理論通風力ｚ４（ｍｍ水柱）は、煙突内に充満
されている高温のガスによる揚力に相当するものであっ
て１次式で表される。

２１＝（γ２−γＢ）Ｈ（ｍｍ水柱〕 ここで、γ、：外気の比重量　（ｋｇ／ｍ３）γｇ：火
炉内炉内空気の比重量（ｋｇ／ｍ）Ｈ：煙突の高さ　〔
ｍ〕 したがって、通風力ｚ１によって火炉内の熱空気が吸い
出されるような形で保缶されており、空気通路の断面（
ダンパの隙間）が小さく、かつ空気通路の抵抗が大きい
糧道風量が少なくなり火炉内からの損失熱量が低減され
ることになるので、ホットバンキング時には閉鎖した空
気ダンパの隙間が小さい程火炉内の熱損失は少なくなる
。

一方、通常の運転時には、閉鎖したバーナ入口燃焼空気
用ダンパからの通風量が少ないと冷却効果が十分でなく
、したがって火炉内から輻射熱によって、バーナ開口部
に配置されたエアレジスタやチップなどは焼損されたり
、また熱変形を受は種々のトラブルの発生の原因となる
。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を挙げ、図面に基づいてさらに
詳細に説明する。

第１図（ａ）は多数個配置されたマルチバーナの背面か
ら見た火炉の正面図を示し、第１図（ｂ）は第１図（ａ
）のＡ−Ａ断面図、第１図（ｃ）は第１図（ａ）のＢ−
Ｂ断面図である。

図において、一般的にボイラの運転を停止してホットバ
ンキングを行う場合に、バーナ６のすべてを消火した後
、燃焼用空気ファン２１を運転して、燃焼用空気制御ダ
ンパ２０により定格風量の２０〜３０％を流して火炉内
の可燃物をパージした後、ホラニーバンキングに入る。

すなわち、給水ポンプを止めた後、燃焼用空気ファン２
１および排ガス再循環ファン２５を停止し、燃焼用空気
制御ダンパ２０、排ガス再循環制御ダンパ２４、空気予
熱器入口ガスダンパ１９、二段燃焼用空気入口ダンパ１
１を閉に操作して、深夜から朝まで、あるいは週末から
月曜日の朝までホットバンキングされるものであるが、
これらのダンパは流量制御が主体であり、ダンパ構造に
しても隙間の大きいものであって、上述したごとくホッ
トバンキング時においては火炉内の熱損失が極めて大き
いものであった。したがって１本発明の燃焼炉における
空気制御装置においては、気密に閉鎖可能な構造のタイ
ト式ダンパを用い、まず、バーナ入口燃焼用空気ダンパ
５を、第２図に示すごとく、モード切替電磁弁３２によ
って、通常運転の停止時におけるダンパの微開操作と、
ホットバンキング時におけるダンパの全閉操作とに分け
た制御系を設け、ダンパの微開信号モード用調整器３３
と全閉信号モード用調整器３４によってダンパの開閉度
合を制御し、中央操作室のモード切替スイッチによって
ダンパの開閉操作が決められるように設定されている。

さらに、ダンパの全閉時に空気通路の面積が極小となる
タイト式ダンパを、空気予熱器出口空気ダンパ１４とし
て設けることにより、ホットバンキング時における空気
通路面積をさらに少なくし、火炉からの熱損失を極力低
減するように構成したものである。

ボイラのホットバンキング時に、煙突効果によって、第
１図（ｂ）の破線で示すような空気通路が形成される。

こうした場合、燃焼用空気制御ダンパ２０や、バーナ入
口燃焼用空気ダンパ５、さらには空気予熱器入口ガスダ
ンパ１９を閉操作することにより、空気の通路に比較的
大きな抵抗を与えることができるので、従来のボイラな
どの燃焼炉のホットバンキングにおいても熱損失を比較
的低く抑えることが可能である。しかし、本発明におい
ては燃焼炉の通常の運転停止の場合と、ホットバンキン
グにおける運転停止の場合とに分け、ホットバンキング
時においては、タイト式空気制御ダンパを全閉にして空
気の通路をほぼ完全に遮断し、火炉の熱損失を著しく低
減させるものであり、次に示す特徴がある。

（１）バーナ入口燃焼用空気ダンパ５は、多数個のバー
ナ６に分けられており、その数が多いのと裏腹に小型化
されているため、バンキング時にこれらのダンパを全閉
にして空気通路の面積を少なくすることは容易に実施す
ることができ、かつ有効な手段である。

（２）空気予熱器出口空気ダンパ１４は、従来がらプラ
ントによっては取り付けられており、空気予熱器１５の
火災発生時や、水洗時には閉操作して風道２２から分離
する目的のダンパであったが。

本発明においては、これらをさらにタイト構造のダンパ
となし、ホットバンキングモード運転においては空気流
路が全閉となるように操作し、空気通路の形成による熱
損失を最少限としたものであって、空気予熱器出口空気
ダンパ１４および空気予熱器入口ガスダンパ１９は、気
密に閉鎖できる構造のタイト式ダンパを使用するもので
ある。すなわち、空気予熱器１５は、再生式の回転型空
気予熱器などに見られるように、本体に隙間が多く、例
えば外壁のケーシングと回転式の熱交換エレメントの間
のギャップにより空気のリーク量が可なり多くあるので
５本実施例においては空気予熱器１５の出口側にタイト
式ダンパを設けるようにして、燃焼用空気制御ダンパ２
０を通過した空気は、空気予熱器１５から煙道１６側へ
ショートパス（煙道がバキュームになるため）してバイ
パス通路が形成され、火炉ｌ側への空気の流入を抑制す
ることができ、火炉１の熱放散を防止することが可能と
なる。

石炭火力発電用ボイラにおいては、石炭粉砕ミルに対応
した複数のバーナを配置し、かつバーナに供給される微
粉炭量に応じて燃焼用空気量を制御するコントロールダ
ンパが配置されている（コンパートメントウィンドボッ
クスと言う）。この微粉炭燃焼炉の空気制御系において
も、上記のコントロールダンパを、ＤＳＳ運用あるいは
ＷＥＳ運用におけるホットバンキングに切り替えること
のできる気密に閉鎖が可能な構造のタイト式ダンパとす
ることにより、通常運転モードとホットバンキング運転
モードとに分けて効率のよいボイラの運用をはかること
が可能である。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したごとく、本発明の燃焼用空気供給装
置において、各バーナ毎に燃焼用空気流路を仕切って設
けるバーナ入口燃焼用空気ダンパ、空気予熱器の空気出
口部に設けるダンパあるいは空気予熱器の排ガス入口部
に設けるダンパは、いずれも気密に閉鎖できる構造のタ
イト式ダンパであり、ＤＳＳまたはＷＥＳ運用のための
ホットバンキング時において、これらのダンパを全閉と
することにより、停缶中のボイラ火炉からの熱の流出を
効果的に防ぐことが可能となり、ボイラ再起動時におけ
る燃料投入量を著しく減少させることができ省エネルギ
化が達成される。

また、通常の運転停止時において、ボイラ火炉を停止さ
せ、バーナ開口部に配置されたエアレジスタやチップな
どの焼損、変形などを防止するために火炉内に冷却用の
空気を通風する場合には。

上記のダンパを微開動作させることにより適量の冷却用
空気を送入することができ、上記焼損などのトラブルを
効果的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の実施例において例示した多数個
配置されたマルチバーナの背面から見た火炉の正面図、
第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ断面図、第１図（
Ｑ）は第１図（ａ）のＢ−Ｂ断面図、第２図は第１図に
示したバーナ入口燃焼用空気ダンパの制御の一例を示す
系統図、第３図（ａ）は従来の多数個配置されたマルチ
バーナの背面から見た火炉の正面図、第３図（ｂ）は第
３図（ａ）のＡ−Ａ断面図、第３図（ｃ）は第３図（ａ
）のＢ−Ｂ断面図である。 １・・・火炉 ２・・・空気予熱器出口風道 ３・・・仕切　　　　　　　４・・・風箱５・・・バー
ナ入口燃焼用空気ダンパ ６・・・バーナ　　　　　　７・・・エアレジスタ８・
・・火炎　　　　　　　９・・・開閉用電磁弁１０・・
・二段燃焼用空気ポート １１・・・二段燃焼用空気入口ダンパ １４・・・空気予熱器出口空気ダンパ １５・・・空気予熱器　　　１６・・・煙道１７・・・
集塵器　　　　　１８・・・煙突１９・・・空気予熱器
入口ガスダンパ ２０・・・燃焼用空気制御ダンパ ２１・・・燃焼用空気ファン ２２・・・風道 ２３・・・排ガス再循環ダクト ２４・・・排ガス再循環制御ダンパ ２５・・・排ガス再循環ファン ２６・・・排ガス注入量制御ダンパ ２７・・・炉底ガス制御ダンパ ２９・・・ポジショナ ３０・・・ポジショナ付空気駆動アクチエータ３１・・
・リンク ３２・・・モード切替電磁弁 ３３・・・微開信号モード用調整器 （フィルタレギュレータ） ３４・・・全閉信号モード用調整器 （フィルタレギュレータ） ３５・・・制御用空気ヘッダ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数個のバーナを有し、各バーナ毎に燃焼用空気の
   流路を仕切って構成し、かつそれぞれの燃焼用空気の流
   路に、上記バーナの点火または消火の指令に連動して開
   閉する機構の気密に閉鎖可能な燃焼用空気制御ダンパを
   設けた燃焼炉における空気制御系において、上記空気制
   御ダンパの開閉操作を、通常の運転停止時におけるバー
   ナの消火指令に基づいて、上記空気制御ダンパの開閉度
   合を、所定量の冷却用空気が通過できる微開の状態に保
   持して運転停止を行う空気制御手段と、深夜に運転を停
   止して翌朝起動させるデイリィスタートストップ運転、
   もしくは週末に運転を停止して月曜日の朝起動させるウ
   ィークエンドストップ運転におけるホットバンキング（
   高温保缶）時のバーナの消火指令に基づいて、上記空気
   制御ダンパを全閉となし、燃焼炉内へ流通する空気を遮
   断する空気制御手段を設けたことを特徴とする燃焼炉に
   おける空気制御装置。 ２、請求の範囲第１項記載の燃焼炉における空気制御手
   段と、燃焼用空気ファンの空気出口部もしくは空気予熱
   器の空気出口部に、ホットバンキング時のバーナの消火
   指令に基づいて気密に閉鎖する構造の空気制御ダンパを
   設けたことを特徴とする燃焼炉における空気制御装置。 ３、微粉炭供給機に連結された複数の微粉炭バーナの燃
   焼用空気量を制御する空気流路に、上記バーナの点火ま
   たは消火の指令に連動して開閉する機構の気密に閉鎖可
   能な燃焼用空気制御ダンパを設けた微粉炭燃焼炉におけ
   る空気制御系において、上記空気制御ダンパの開閉操作
   を、通常の運転停止時におけるバーナの消火指令に基づ
   いて、上記空気制御ダンパの開閉度合を、所定量の冷却
   用空気が通過できる微開の状態に保持して運転停止を行
   う空気制御手段と、ホットバンキング時のバーナの消火
   指令に基づいて、上記空気制御ダンパを全閉となし、燃
   焼炉内へ流通する空気を遮断する空気制御手段を設けた
   ことを特徴とする微粉炭燃焼炉における空気制御装置。