JPH10185103A

JPH10185103A - ボイラ設備

Info

Publication number: JPH10185103A
Application number: JP34307196A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Okatsuka; 敬明岡塚
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1996-12-24
Filing date: 1996-12-24
Publication date: 1998-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】起動時における窒素酸化物の発生を効果的に
低減し得るようにする。【解決手段】ボイラ本体１に、バーナ１６の燃焼域へ
向けて蒸気２を噴射する蒸気ノズル３５を取付け、蒸気
ノズル３５と蒸気系統３との間に、窒素酸化物低減用蒸
気流路３６，３７を接続するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラ設備に関す
るものであり、より詳しくは、起動時における窒素酸化
物の発生を効果的に低減し得るようにしたボイラ設備に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のボイラ設備は、図２に示すような
ものであり、ボイラ本体１で発生された蒸気２は、蒸気
系統３に入り、蒸気系統３に設けられた一次過熱器４や
最終過熱器５などを通って過熱され、過熱された蒸気２
を蒸気タービン６へ導いて蒸気タービン６を回すことに
より発電機７を駆動させ、発電を行わせるようにしたも
のである。

【０００３】そして、発電に使用された蒸気２は、その
後、復水器８へ入れられて凝縮されることによりボイラ
水９に戻され、給水系統１０を介して、再び、ボイラ本
体１へと導かれて循環利用される。

【０００４】更に、蒸気系統３における最終過熱器５の
入側には、過熱器中間弁１１が設けられ、過熱器中間弁
１１の入側には、蒸気抜出流路１２を介して、貫流ボイ
ラではフラッシュタンクと呼ばれる（尚、自然循環ボイ
ラではドレンブロータンク又はフラッシュパイプと呼ば
れている）気水分離タンク部１３が接続されており、起
動時に蒸気系統３から送られてくる蒸気２と水との混合
物である二相混合流体を蒸気２と水に気水分離させるよ
うになっている。気水分離タンク部１３には、分離され
た蒸気２を蒸気系統３の最終過熱器５入側へ戻すための
蒸気送気系３２と、分離された水を復水器８へ導くため
の復水用流路１５と、気水分離タンク部１３の器内圧が
異常に上昇した場合に蒸気２を大気へ放出するための蒸
気放出系１４とが接続されている。

【０００５】尚、図中、１６はボイラ本体１に設けられ
たバーナ、１７はバーナ１６へ供給される燃料、１８は
蒸気系統３の蒸気タービン６入側と復水器８との間を接
続するタービンバイパス流路、１９は蒸気系統３のボイ
ラ本体１出側に設けられた弁、２０は蒸気系統３の蒸気
タービン６入側に設けられた弁、２１は蒸気抜出流路１
２の途中に設けられた弁、２２は蒸気放出系１４に設け
られた安全弁、２３は復水用流路１５の途中に設けられ
た弁、２４はタービンバイパス流路１８の途中に設けら
れた弁、３３は蒸気送気系３２の途中に設けられた弁で
ある。

【０００６】又、２５はボイラ本体１の出側に接続され
た排ガスダクト、２６は排ガスダクト２５の途中に接続
された脱硝装置、２７は脱硝装置２６に注入されるアン
モニアなどの還元剤、２８は排ガスダクト２５の出側に
接続された排ガス２９を大気へ放出するための煙突であ
る。

【０００７】かかる構成によれば、先ず、ボイラ本体１
に設けられたバーナ１６へ燃料１７と燃焼空気を供給
し、バーナ１６で燃料１７を燃焼させることによりボイ
ラ本体１を起動する。

【０００８】こうして、バーナ１６での燃焼によって発
生した燃焼ガスは、ボイラ本体１内部を流れるボイラ水
９を蒸発させ、一次過熱器４や最終過熱器５などを通る
蒸気２を過熱させるのに使用される。燃焼ガスは、その
後、排ガス２９として排ガスダクト２５へ排出され、煙
突２８から大気へ放出される。

【０００９】そして、バーナ１６を点火してからしばら
くの間は、ボイラ本体１で発生される蒸気２の温度が低
く且つ蒸気２内には水も混合されて二相混合流体となっ
ているので、蒸気系統３途中の過熱器中間弁１１，２０
を閉じて、弁１９，２１，２３，２４，３３を開くこと
により、ボイラ本体１で発生した蒸気２を、一次過熱器
４、蒸気抜出流路１２を介して気水分離タンク部１３へ
導き、気水分離タンク部１３で蒸気２と水に気水分離さ
せると共に、気水分離タンク部１３で分離された蒸気２
を蒸気送気系３２から蒸気系統３の最終過熱器５入側へ
戻し、最終過熱器５を通した後、タービンバイパス流路
１８を介して復水器８へ送気させると共に、気水分離タ
ンク部１３で分離された水を復水用流路１５を介して復
水器８へ送らせるようにする。この際、気水分離タンク
部１３の器内圧が異常に上昇したら、一時的に安全弁２
２を開けて、蒸気放出系１４から蒸気２を大気へ放出さ
せるようにする。

【００１０】その後は、蒸気２の温度が所定の温度に達
したら、上記の状態から過熱器中間弁１１を開き、弁２
１，２３，３３を閉じることにより、一次過熱器４を介
して送られてきた蒸気２を、気水分離タンク部１３を通
さずに最終過熱器５、タービンバイパス流路１８を介し
て復水器８へと戻させ、更に蒸気２の温度が上がって上
記とは別の所定の温度に達したら、上記の状態から弁２
０を開き弁２４を閉じることにより、最終過熱器５を出
た蒸気２を、蒸気タービン６へと導き、蒸気タービン６
を回すことにより発電機７を駆動させ、発電を行わせる
（通気）。

【００１１】更にその後、排ガスダクト２５を流れる排
ガス２９の温度が上がって上記とは別の所定の温度（２
７０〜３５０℃）に達したら、排ガスダクト２５の途中
に接続された脱硝装置２６に、アンモニアなどの還元剤
２７を注入させることにより、脱硝装置２６で排ガス２
９中の窒素酸化物（ＮＯx）の脱硝を行わせるようにす
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のボイラ設備には、以下のような問題があった。

【００１３】即ち、ボイラ本体１の起動初期には、一般
的に、バーナ１６の燃焼を安定させるために、通常運転
時よりも燃焼空気の供給量を多めに設定する。

【００１４】そのため、ボイラ本体１の起動初期は、過
剰な燃焼空気によりバーナ１６における火炎の燃焼温度
が高くなって、窒素と酸素が化合して窒素酸化物（ＮＯ
x）を多く発生する傾向にある。しかるに、起動初期に
は、排ガス２９の温度がまだ低いため、アンモニアなど
の還元剤２７は、注入されない。

【００１５】即ち、上記したように、排ガス２９の温度
が上がって所定の温度（２７０〜３５０℃）に達するま
では排ガス２９の温度が低いため、一般に、排ガス２９
中の窒素酸化物は脱硝装置２６にアンモニアなどの還元
剤２７を注入してもアンモニアなどの還元剤２７と余り
反応せず、即ち、脱硝反応が促進されず、反対に、硫酸
化反応を起こすなどにより脱硝装置２６に硫酸分が付着
するなどして脱硝装置２６を劣化・損傷させることとな
る。そのため、起動時には、アンモニアなどの還元剤２
７を注入できないため脱硝装置２６で脱硝を行わせるこ
とができないので、バーナ１６で発生した窒素酸化物を
脱硝装置２６で処理せずにそのまま煙突２８から大気へ
放出せざるを得ないのが現状である。

【００１６】そこで、従来、バーナ１６の燃料１７に、
水３０と界面活性剤などの親和剤３１とを加えて、バー
ナ１６の燃焼を抑制させることにより、バーナ１６から
噴射されて燃料１７の燃焼によって生じた燃焼ガスの温
度を抑えて窒素酸化物の発生を抑制させるようにするこ
とも行われていたが、このようにすると、バーナ１６が
失火するおそれがあると共に、高価な親和剤３１を多量
に使用することとなるので運転コストが掛るという問題
がある。

【００１７】本発明は、上述の実情に鑑み、起動時にお
ける窒素酸化物の発生を効果的に低減し得るようにした
ボイラ設備を提供することを目的とするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では以下の手段を用いた。

【００１９】本発明は、ボイラ本体１に、バーナ１６の
燃焼域へ向けて蒸気２を噴射する蒸気ノズル３５を取付
け、蒸気ノズル３５と蒸気系統３との間に、窒素酸化物
低減用蒸気流路を接続したことを特徴とするボイラ設備
にかかるものである。

【００２０】この場合において、蒸気ノズル３５が、バ
ーナ１６の燃焼域の中心付近へ向けて取付けられるよう
にしても良い。

【００２１】又、窒素酸化物低減用蒸気流路が、蒸気ノ
ズル３５と、蒸気系統３に接続された気水分離タンク部
１３との間に設けられた通気前窒素酸化物低減用蒸気流
路３６であっても良い。

【００２２】更に、窒素酸化物低減用蒸気流路が、蒸気
ノズル３５と、蒸気系統３の過熱器中間弁１１入側との
間に設けられた通気後窒素酸化物低減用蒸気流路３７で
あっても良い。

【００２３】上記手段によれば、以下のような作用が得
られる。

【００２４】ボイラ本体１の起動初期における、通気前
には、通気前窒素酸化物低減用蒸気流路３６を介して、
気水分離タンク部１３内で蒸気２と水との混合物である
二相混合流体を蒸気２と水に気水分離されてなる蒸気２
の一部を、冷却媒体として蒸気ノズル３５からボイラ本
体１のバーナ１６の燃焼域の中心付近へ向けて噴射させ
るようにして、火炎の燃焼温度を低下させ窒素酸化物
（ＮＯx）を低減させ得るようにする。

【００２５】次に、ボイラ本体１の起動初期における、
通気後には、通気後窒素酸化物低減用蒸気流路３７を介
して蒸気系統３を流れる蒸気２の一部を、冷却媒体とし
て蒸気ノズル３５からボイラ本体１のバーナ１６の燃焼
域の中心付近、具体的には、火炎３４の先端部へ向けて
噴射させるようにして、火炎３４の燃焼温度を低下させ
窒素酸化物（ＮＯx）を低減させ得るようにする。

【００２６】このように、バーナ１６の燃焼域の中心付
近、具体的には、火炎３４の先端部へ向けて冷却媒体で
ある蒸気２を噴射させることによって、火炎３４の燃焼
温度が低下され不完全燃焼されるので、窒素酸化物の発
生が抑制される。

【００２７】この際、バーナ１６の火炎３４の先端部へ
向けて蒸気２を噴射させることにより、火炎３４に影響
を及ぼすことがなくなり、バーナ１６の失火を防止する
ことができる。

【００２８】又、余剰の蒸気２を冷却媒体として窒素酸
化物の低減に利用しているので、運転コストを抑えるこ
とができる。

【００２９】更に、蒸気ノズル３５からボイラ本体１内
部へ噴射された蒸気２によって、ボイラ本体１内部の燃
焼ガスの体積および水蒸気が増加されるので、その分だ
け、接触伝熱による収熱が向上され、ボイラ特性が改善
される。

【００３０】このように本発明によれば、起動時におけ
る排ガス２９中の窒素酸化物の発生を効果的に低減する
ことが可能となる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例と共に説明する。

【００３２】図１は、本発明の実施の形態の一例であ
る。

【００３３】尚、ボイラ設備の基本的な構造は、図２と
同様であるため、同一の部分には同一の符号を付すこと
により説明を省略する。

【００３４】本発明では、ボイラ本体１に、バーナ１６
の燃焼域の中心付近、具体的には、火炎３４の先端部へ
向けて冷却媒体である蒸気２を噴射する蒸気ノズル３５
を取付け、蒸気ノズル３５と気水分離タンク部１３上部
（図では、蒸気放出系１４の部分となっている）との間
に、通気前窒素酸化物低減用蒸気流路３６を接続する。

【００３５】又、蒸気系統３の過熱器中間弁１１入側
（図では一次過熱器４出側となっている）と、蒸気ノズ
ル３５との間に、通気後窒素酸化物低減用蒸気流路３７
を接続する。

【００３６】尚、３８は通気前窒素酸化物低減用蒸気流
路３６に設けられた弁、３９は通気後窒素酸化物低減用
蒸気流路３７に設けられた弁である。

【００３７】次に、作動について説明する。

【００３８】ボイラ設備の基本的な作動については図２
と同様であるので、説明を省略する。

【００３９】ボイラ本体１の起動初期には、一般的に、
バーナ１６の燃焼を安定させるために、通常運転時より
も燃焼空気の供給量を多めに設定する。

【００４０】そのため、ボイラ本体１の起動初期は、過
剰な燃焼空気によりバーナ１６における火炎３４の燃焼
温度が高くなって、窒素と酸素が化合して窒素酸化物
（ＮＯx）を多く発生し、反対に、一酸化炭素（ＣＯ）
の発生量は減少する傾向にある。しかるに、起動初期に
は、排ガス２９の温度がまだ低いため、脱硝反応が余り
促進されないのは前述の通りである。

【００４１】そこで、本発明では、冷却媒体である蒸気
２を利用することとし、蒸気２を火炎３４に供給して火
炎３４の燃焼温度を下げさせることにより、起動時の窒
素酸化物（ＮＯx）発生を低減させるようにする。具体
的には、ボイラ本体１の起動初期における、過熱器中間
弁１１、弁２０を閉じ、弁１９，２１，２３，２４，３
３を開いて、気水分離タンク部１３へ蒸気２を導いてい
る通気前には、弁３８を開けることにより、通気前窒素
酸化物低減用蒸気流路３６を介して、気水分離タンク部
１３で蒸気２と水との混合物である二相混合流体を蒸気
２と水に気水分離されてなる蒸気２の一部を、冷却媒体
として蒸気ノズル３５からボイラ本体１のバーナ１６の
燃焼域の中心付近、具体的には、火炎３４の先端部へ向
けて噴射させるようにする。

【００４２】次に、ボイラ本体１の起動初期における、
過熱器中間弁１１及び弁１９，２０を開き、弁２１，２
３，２４，３３を閉じて、蒸気タービン６へ蒸気２を導
いている通気後で、且つ、脱硝装置２６の起動前には、
弁３９を開けることにより、通気後窒素酸化物低減用蒸
気流路３７を介して蒸気系統３を流れる蒸気２の一部
を、蒸気ノズル３５からボイラ本体１のバーナ１６の燃
焼域の中心付近、具体的には、火炎３４の先端部へ向け
て噴射させるようにする。

【００４３】このように、バーナ１６の燃焼域の中心付
近、具体的には、火炎３４の先端部へ向けて冷却媒体で
ある蒸気２を噴射させることによって、火炎３４の燃焼
温度が低下されることにより、窒素酸化物の発生が抑制
される。

【００４４】ボイラ本体１内へ蒸気２を噴射させる際
に、バーナ１６の火炎３４の先端部へ向けて蒸気２を噴
射させることにより、火炎３４の根本部分に影響を及ぼ
すことがなくなり、バーナ１６の失火を防止することが
できる。

【００４５】又、余剰の蒸気２を冷却媒体として窒素酸
化物の低減に利用しているので、運転コストを抑えるこ
とができる。

【００４６】更に、蒸気ノズル３５からボイラ本体１内
部へ噴射された蒸気２によって、ボイラ本体１内部の燃
焼ガスの体積および水蒸気が増加されるので、その分だ
け、接触伝熱による収熱が向上され、ボイラ特性が改善
される。

【００４７】このように本発明によれば、起動時におけ
る窒素酸化物の発生を効果的に低減することが可能とな
る。

【００４８】尚、本発明は、上述の実施の形態にのみ限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において種々変更を加え得ることは勿論である。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のボイラ設
備によれば、起動時における窒素酸化物の発生を効果的
に低減させることができるという優れた効果を奏し得
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の全体概略系統図で
ある。

【図２】従来例の全体概略系統図である。

【符号の説明】

１ボイラ本体２蒸気３蒸気系統１１過熱器中間弁１３気水分離タンク部１６バーナ３４火炎３５蒸気ノズル３６通気前窒素酸化物低減用蒸気流路（窒素酸化物低
減用蒸気流路）３７通気後窒素酸化物低減用蒸気流路（窒素酸化物低
減用蒸気流路）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ボイラ本体（１）に、バーナ（１６）の
燃焼域へ向けて蒸気（２）を噴射する蒸気ノズル（３
５）を取付け、蒸気ノズル（３５）と蒸気系統（３）と
の間に、窒素酸化物低減用蒸気流路を接続したことを特
徴とするボイラ設備。
【請求項２】蒸気ノズル（３５）が、バーナ（１６）
の燃焼域の中心付近へ向けて取付けられる請求項１記載
のボイラ設備。
【請求項３】窒素酸化物低減用蒸気流路が、蒸気ノズ
ル（３５）と、蒸気系統（３）に接続された気水分離タ
ンク部（１３）との間に設けられた通気前窒素酸化物低
減用蒸気流路（３６）である請求項１又は２記載のボイ
ラ設備。
【請求項４】窒素酸化物低減用蒸気流路が、蒸気ノズ
ル（３５）と、蒸気系統（３）の過熱器中間弁（１１）
入側との間に設けられた通気後窒素酸化物低減用蒸気流
路（３７）である請求項１又は２記載のボイラ設備。