JPS61184307A - 窒素酸化物低減装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は石炭焚きボイラ装置において、特に負荷変化時
に増加する窒素酸化物（ＮＯ，）を低減する窒素酸化物
低減装置に関する。

〔発明の背景〕

石炭焚きボイラ装置は、石炭をミルにより粉砕し、この
粉砕された微粉炭を一次空気によりボイラのバーナまで
搬送して燃焼する構造となっている。このような構造を
図により説明する。

第４図は従来のボイラ装置における空気投入系統の系統
図である。図で、１はボイラ、２はボイラ１の風箱、３
は石炭を粉砕するミルである。４は加熱された二次空気
を昇圧する押込通風ファンであり、昇圧された二次空気
は燃焼用空気として風箱２に供給される。５は二次空気
の流量を°調節する空気流量調整ダンパである。６は一
次空気をミル３に供給する一次空気フアンであり、−次
空気ファン６で供給された一次空気はミル３で粉砕され
た微粉炭をボイラ１のバーナに搬送する。搬送された微
粉炭はバーナからボイラ内に投入され、前記燃焼用空気
および当該微粉炭を搬送した一次空気により燃焼せしめ
られる。７はミル３へ供給される一次空気の量を調節す
るミル入ロー次空気ダンパである。８はボイラ１から排
出される排ガスの一部をボイラ１に戻すためのガス再循
環ファ。

ン、９は再循環させる排ガス量を調節する排ガス混合ダ
ンパである。排ガスは二次空気に混合されてボイラＩＫ
再循環せしめられる。ＩＯはミル３の入口における一次
空気量を検出する空気量検出器であり、検出した空気量
に応じた信号を出力する。

次に１上記空気流量調整ダンパ５およびミル入ロー次空
気ダンパ７の開度な制御する燃焼空気量制御装置につい
て説明する。第５図は燃焼空気量制御装置蓋のブロック
図である。図で、５は空気流量調整ダンパ（以下、二次
空気ダンパと一部う）。

７はミル入ロー次空気ダンパ（以下、ミル一次空気ダン
パという）、１０は空気量検出器であり、いずれも第４
図に示されるものと同じである。１１は発電指令に応じ
てボイラ負荷要求指令信号を出力するボイラ負荷要求指
令信号発生器、１２はボイラ負荷の変化時におい又その
変化の先行信号（微分値）を出力する負荷変化時先行信
号発生器、１３は投入される空気の総量（ファン４，６
の出口の空気流量の加算値）Ｋ応じた信号を出力する総
空気量信号発生器、１４は排ガス中の酸素の量を検出す
る排ガスＯ８検出器、１５は図示されない給炭機からミ
ル３に搬送される石炭量に応じた信号を出力する燃料量
信号発生器である。１６　、１７は加算器、１８は減算
器、１９は比例積分調節計である。加は排ガス中の酸素
の量を設定する排ガス０．設定器。

２１は減算器、ηは比例積分調節計、るは切換器。

冴は切換器器を遮断するための不動作信号発生器である
。５，２７は減算器、カ、２８は比例積分調節計である
。

次に、この制御装置の動作を説明する。まず、二次空気
ダンパ５の開度は次のように制御される。

即ち、加算器１６において、ボイラ負荷要求指令信号と
負荷変化時先行信号（オーバ／アンダファイアリング信
号）とが加算され、これにより先行的に燃料要求信号が
得られる。燃焼用二次空気はこの燃料要求信号に見合う
風量だけ供給さ゛れる必要がある。一方、通常運転時に
は、排ガス０．を適正に制御するため、排ガスＯ１検出
器１４で検出された実際の排ガスＯ８の量と、設定器２
０により設定された排ガスＯ８検出器とが比較され、減
算器２１からは両者の差圧応じた排ガスＯ１偏差信号が
出力される。この排ガスＯ１偏差信号は比例積分器ｎ、
切換器乙な経て加算器１７において加算器１６からの燃
料要求信号に加算される。したがって、加算器１７から
の信号は、排ガス０．の量をも考慮した空気量要求信号
となる。なお、負荷変化時に上記排ガスＯ８偏差信号を
加算することは、プロセス側への外乱となるため、負荷
変化時には不動作信号発生器冴から不動作信号が出力さ
れ、切換器器が切換えられて排ガスＯ１偏差信号がブロ
ックされる。減算器１８には加算器１７からの空気量要
求信号と総空気量信号発生器１３からの総空気量信号と
が入力され、両者の差の信号が作られ、この差の信号に
より二次空気ダンパ５の開度が制御される。

又、ミル一次空気ダンパ７の開度は次のよって制御され
る。即ち、加算器１６から出力される燃料要求信号と燃
料量信号発生器１５からの信号とは減算器２５に入力さ
れ、両者の差の信号が作られる。

この差の信号は比例積分調節計あを経工減算器！に入力
され、減算器ｎにおいて空気量検出器１０から出力され
るミル３の入口における実際の一次空気量信号と比較さ
れ１両信号の差の信号が出力される。なお、減算器δの
出力は不足（又は過剰）石炭量信号となるが、適当な比
例定数を用いることにより、又は適宜特性の関数発生器
を挿入することにより、減算器ｎの入力信号を不足（又
は過剰）石炭量に見合った風量に応じた信号とすること
ができる。ミル一次空気ダンパ７の開度は、比例積分調
節器あを経る減算器ｎからの差の信号により制御される
。なお、上記制御装＠においては、排ガス混合ダンパ９
は負荷に比例してプログラム制御される構成となってい
る。

このような燃焼空気量制御装置において、負荷変化時、
特に負荷上昇時の状態を考えると、ミル３からの石炭の
供給には町成りの遅れがあるため。

負荷指令信号の上昇以上に燃料量要求信号、即ち燃焼用
空気要求信号を増大させてやる必要がある。

このため、ボイラ負荷要求指令信号に負荷変化時先行信
号を加算器１６で加算してやる。かくして、負荷変化時
先行信号発生器１２からの先行信号（オーバファイアリ
ング信号）により加算器１６から出力される燃料要求信
号が犬となり、これに従ってミル一次空、気ダンパ７の
開度も大となり、−次空気が過剰に供給されて、負荷上
昇変化時に必要とされる燃料の過投入が実施される。同
時に、上述の空気量優先回路の機能により燃料要求信号
に応じて二次空気ダンパ５の開度が犬となり、前記増大
した一次空気忙より搬送される増大した燃料量に見合う
空気量以上の二次空気量が供給され、二次空気の過剰投
入が生じる。ところで、周知のように、燃焼のための空
気（−次空気と二次空気）が過剰に投入されるとバーナ
での酸素濃度が過剰となって排ガス中のＮＯ！が増大す
る。したがって。

結局、上記燃焼空気量制御装置にあっては、負荷変化時
に排ガス中のＮＯｘが増大するという欠点がある。この
欠点を除くため、燃焼空気が少な（て済む、より優れた
バーナを用いたり、脱硝装置を大型化することが考えら
れるが、コストが増大して好ましくない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記の欠点を除き、負荷変化時におけ
るボイラ排ガス中のＮＯ！を、バーナや脱硝装置を変更
することなく低減することができるＮＯｘ低減装置を提
供するにある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するため、本発明は、負荷変化時にお
いて、ボイラからの排ガスを、ミルに供給する一次空気
に混入する排ガス混入手段を設けたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下１本発明を図示の実施例に基づい又説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る空気投入系統の系統図
である。図で、第４図に示す部分と同一部分には同一符
号を付して説明を省略する。四はガス再循環ファン８の
出口と一次空気フアン６の出口との間に設けられた排ガ
ス通路、Ｉは排ガス通路２９に介在して排ガス圧力を昇
圧する排ガス昇圧ファン、３１は排ガス通路四における
排ガス昇圧ファン加の出口側に設げられた一次空気排ガ
ス混合ダンパである。３２は一次空気フアン６０入口側
に設けられた一次空気フアン人ロダンバ、おは−゛次生
空気ファンの出口側に設けられた一次空気フアン出ロ圧
力検出器である。−次空気フアン出ロ圧力検出器おけ検
出した圧力に応じた信号を出力する。

本実施例においては、上記のように排ガス通路四を設け
、ボイラ負荷変化時に一次空気排ガス混合グンパ３１を
開いて排ガスを一次空気に混入し工搬送用空気として使
用するものである。即ち、ボイラ負荷変化時における前
述の一次空気過剰投入分を排ガスで代替させ、これによ
りＮＯｘの増大を防止するものである。なお、排ガス昇
圧ファン（資）は低い排ガス圧力を高い一次空気圧力に
昇圧するために設けられる。

第２図は第１図に示す各ダンパの制御装置のブロック図
である。図で、第１図および第５図に示す部分と同一部
分には同一符号を付して説明を省略する。ア、３７はそ
れぞれ所定の特性を有する関数発生器、３６は加算器、
３９は１次空気ファン出ロ圧力設定器、４０は減算器、
４１は比例積分調節計である。

次に、上記制御装置の動作について説明する。

総空気量信号発生器１３から出力される総空気量信号は
関数発生器あに入力されてこれに応じた排ガス流量信号
が作られる。加算器３６は関数発生器部からの排ガス流
量信号に負荷変化時先行信号発生器１２からの先行信号
を加算して補正し、この補正された排ガス流量信号に応
じて排ガス混合ダンパ９を制御する。従来においては、
排ガス混合ダンパ９は関数発生器あの出力により制御さ
れていたが１本実施例のように負荷変化時における先行
信号を加算することにより、一層積標的に排ガスの燃焼
空気に対する混合量を増加させ、燃焼空気の０、分圧を
下げてＮＯ！低減に寄与する。

ボイラ負荷要求指令信号発生器１１からの信号は関数発
生器３７に入力され、この関数発生器３７はボイラ負荷
相当の空気量信号を出力する。したがって、−次空気フ
アン人ロダンパ３２はボイラ負荷に見合った開度に制御
される。ところで、負荷変化時において、減算器５から
出力される燃料量要求信号は先行信号により、ボイラ負
荷要求指令により指令される量以上に増加するが１本実
施例においては、−次空気は負荷要求指令に基づくプロ
グラムで制御されるのであるから、上記のように燃料量
要求信号が過剰増大しても、−次空気フアン人ロダンバ
３２は負荷要求指令信号による開度以上に開かれること
はなく、−次空気の量もそれ以上に増加することはない
。

一方、負荷変化時には、規定負荷に相当する燃料量以上
の燃料を過剰投入することが必要となり、微粉炭の過投
入が必須となるので、微粉炭搬送用の媒体（−次空気）
は増大した燃料量要求信号に見合って増加させる必要が
あり、このため、第２図および第５図に示すよ５なミル
一次空気ダンパ７の制御が行なわれ、その開度な増大さ
せる。

以上のことから、本実施例の上記制御装置においては、
負向変化時、−次空気フアン人ロダンパ３２は負荷要求
指令信号にしたがって制御されてボイラ負荷相当の空気
量を供給し、又、ミル一次空気ダンパ７は増大した燃料
量要求信号にしたがって制御され℃ボイラ負荷相当以上
の過剰空気量を供給しようとすることが判る。この結果
、ミル３に供給される一次空気の量は必然的に不足する
ことＫなり、負荷変化時におい工必要とされる微粉炭の
過投入は不可能となる。

本実施例においては、上記−次空気の不足分を第１図に
示すように、ボイラ排ガスにより補ない、これにより、
負荷変化時の彼粉炭の過投入な°可能にするとともに、
過剰空気投入を避けてＮＯ工な低減するものである。こ
のため１本実施例では、第１図に示す排ガス通路四、排
ガス昇圧ファンＪ。

−次空気排ガス混合ダンパ３１および一次空気フアン出
ロ圧力検出器おが設けられる。

負荷変化時、上記のように一次空気量が不足すると一次
空気７アン６の出口圧力が低下する。ところで、圧力検
出器おの出力は減算器和において一次空気フアン出ロ圧
力設定値と常に比較され。

減算器４０からは両者の偏差が出力されている。したが
って、−次空気フアン６の出口圧力の低下（−次空気の
不足）は直ちに減算器４０の出力変化となって現われ、
その出力は比例積分調節器４１を経て一次空気量ガス混
合ダンパ３１の開度を制御する。

これにより、−次空気排ガス混合ダンパ３１からは一次
空気の不足分に見合う排ガス量が供給されることになる
。

ミル一次空気ダンパ７の制御は第５図に示す制御と同様
の手段により実行されるが、二次空気ダンパ５の制御は
第５図に示す制御とは異なる。即ち、第５図に示す制御
装置においては、負荷変化時先行信号発生器１２からの
先行信号が加算されるが１本実施例における場合には、
第２図に示すよ５４当核先行信号は加算されない。即ち
、負荷変化時における燃料過剰投入分に相当する空気量
増加信号が加算されないことになるので、二次空気の過
剰投入はなく、この面からもＮｏ工の低減が行なわれる
。

なお、本実施例のように、負荷変化時、−次空気および
二次空気を抑制する運用を行なう場合。

排ガス中のＮＯｌは低減できるが、排ガス中の未燃分が
増加するおそれがある。しかしながら、排ガス中のＯｌ
は排ガス０．検出器１４により常時監視され、その設定
値との偏差信号がボイラ負荷要求指令信号に加算器１７
において加算されるので、二次空気ダンパ５を制御する
空気量要求信号はこれにより補正され、排ガス中のＯ３
は適正に保持され、未燃分の増加は防止される。又、二
次空気ダンパ５は押込通風ファン４の入口側に設けるこ
　　　′ともできるのは明らかである。

このように、本実施例では、ボイラ負荷要求指令信号に
したがう一次空気フアン人ロダンバ、燃料ｉｔ要求信号
にしたがうミル一次空気ダンパ、排ガスを一次空気フア
ン出口側の通路に供給する一次空気排ガス混合ダンパな
設け、ボイラ負荷変化時におけるミル一次空気ダンパを
通る一次空気の不足分を一次空気排ガス混合ダンパから
の排ガスにより補ない、かつ、二次空気にも排ガスを混
合するようにしたので、バーナや脱硝装置を取り替える
ことなく、排ガス中のＮＯ！を低減することができる。

第３図は本発明の他の実施例に係る空気投入系統の系統
図である。図で、第１図に示す部分と同一部分には同一
符号が付しである。本実施例がさぎの実施例と異なるの
は、さぎの実施例が排ガス通路四を一次空気フアン６の
出口部圧接続した構成であるのに対し１本実施例は排ガ
ス通路四を一次空気フアン６の入口部に接続し、かつ、
排ガス昇圧ファン加および一次空気フアン出ロ圧力検出
器おを備え・ていない点にあり、他の構成はさぎの実施
例の構成と同じである。

本実施例においても、さぎの実施例と同じく。

微粉炭搬送用の一次空気を抑制し、その不足分を一次空
気排ガス混合ダンパ３１　Ｋより一次空気ファン６０入
口部に排ガスを混入して補なうものであり、これにより
、二次空気に排ガスを混入することと相俟ってＮＯ工低
減効果を得ることができる。

この場合、−次空気フアン６０入口部の圧力が低いこと
から、排ガス昇圧ファンは不要である。そして、排ガス
昇圧ファンを省略することにより、さきの実施例に比べ
て消費電力および設備費を低減することができる。

次に１本実施例における各ダンパの制御装置につい工説
明するが、排ガス混合ダンパ９、−次空気フアン人ロダ
ンパ３２、二次空気ダンパ５およびミル一次空気ダンパ
７の制御については、第２図に示すさぎの実施例におけ
る制御と同じであるので説明は省略し、−次空気排ガス
混合ダンハ３１の制御について説明する。まず、ボイラ
負荷の変化率を微分器等の適宜の手段により演算する。

そして、この得られたボイラ負荷変化率に対応して関数
発生器により一次空気排ガス混合ダンパ３１の開度信号
を作成する。この開度信号は、通常、ボイラ負荷上昇時
に対してのみ作成され、ボイラ負荷下降時および一定時
に対しては作成されない。又、上記開度信号は、ボイラ
負荷上昇変化率が大きいほど太き（なるように作成され
ている。そして。

この開度信号に基づいて一次空気排ガス混合ダンパ３１
が制御される。

ボイラ負荷が上昇変化すると、これに応じｒ　−次空気
排ガス混合ダンパ３１が開き、排ガスが一次空気フアン
の入口に混入される。一方、ミル一次空気ダンパ７はさ
ぎの実施例の説明で述べたように、微粉・炭搬送用媒体
量を確保すべく燃料要求信号に見合って作動し、又、−
次空気フアン人ロダンハ３２はボイラ負荷要求指令信号
に見合って作動し、−次空気に不足を生じるが、この不
足分は前記−次空気排ガス混合ダンパ３１からの排ガス
の混合により補なわれる。

このように１本実施例では、排ガスを一次空気フアン入
口側の通路に供給する一次空気排ガス混合ダンパな設け
、ボイラ負荷変化時におけるミル一次空気ダンパな通る
一次空気の不足分を排ガスにより補ない、かつ、二次空
気にも排ガスを混合するようにしたので、さきの実施例
と同じ効果を奏する。又、さぎの実施例に比較し、排ガ
ス昇圧７アンおよび一次空気フアン出ロ圧力検出器を省
略できるので、消費電力および設備費を低減することが
できる。

〔発明の効果〕

以上述べたように１本発明では、ボイラ負荷変化時、−
次空気量を抑制し、これによる−次空気の不足分なボイ
ラからの排ガスにより補なうようにしたので、バーナや
脱硝装置を変換することなくＮＯｘを低減することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る空気投入系統の系統図
、第２図は第１図に示す各ダンパの制御装置のブロック
図、第３図は本発明の他の実施例に係る空気投入系統の
系統図、第４図は従来の空気投入系統の系統図、第５図
は第４図に示す各ダンパの制御装置のブロック図である
。 １・・・・・・ボイラ、３・・・・・・ミル、４・・・
・・・押込通風ファン、５・・・・・・二次空気ダンパ
、６・・・・・・−次空気フアン、７・・・・・・ミル
一次空気ダンパ、８・・・・・・ガス再循環ファン、９
・・・・・・排ガス混合ダンパ、１０・・・・・・空気
量検出器、１１・・・・・・ボイラ負荷要求指令信号発
生器、１２・・・・・・負荷変化時先行信号発生器、１
３・・・・・・総空気量信号発生器、１４・・・・・・
排ガス０．検出器、１５・・・・・・燃料量信号発生器
、２９・・・・・・排ガス通路、３０・・・・・・排ガ
ス昇圧ファン、３１・・・・・・−次空気排ガス混合ダ
ンハ、３２・・・・・・−次空気フアン人ロダンハ、３
３・・・・・・−次空気フアン出ロ圧力検出器、３９・
・・・・・−次空気フアン出ロ圧力設定器。 代理人　弁理士　武　順次部（ほか１名）第１図 第２図 ｚ 第３Ｅｌｌ ！ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ボイラと、このボイラに微粉炭を供給するミルと、
   このミルに前記微粉炭を前記ボイラまで搬送する空気を
   供給する空気供給部とを備えたボイラ装置において、負
   荷変化時前記ボイラからの排ガスを前記空気供給部に混
   入させる排ガス混入手段を設けたことを特徴とする窒素
   酸化物低減装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記排ガス混入手
   段は、前記空気供給部におけるファンの出口に接続され
   る排ガス通路と、この排ガス通路に設けられて前記ファ
   ンの出口圧力に応じて開度が調節される排ガス混合ダン
   パとを備えていることを特徴とする窒素酸化物低減装置
   。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記排ガス混入手
   段は、前記空気供給部におけるファンの入口に接続され
   る排ガス通路と、この排ガス通路に設けられて前記ボイ
   ラの負荷の変化率に応じて開度が調節される排ガス混合
   ダンパとを備えていることを特徴とする窒素酸化物低減
   装置。