WO2011055814A1 - ボイラ - Google Patents

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琢磨 金子
政治 高田
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三菱重工業株式会社
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    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
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    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
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    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Definitions

  • the present invention relates to a boiler provided with a denitration device for removing NOx in boiler exhaust gas generated in a furnace.
  • Patent Document 1 As a boiler provided with a denitration device that removes NOx in boiler exhaust gas generated in a furnace, for example, one disclosed in Patent Document 1 is known.
  • Patent Document 1 what is disclosed in Patent Document 1 is installed in, for example, an ironworks, and a boiler furnace using by-product gas (blast furnace gas, converter gas, etc.) generated in the production process of the ironworks as a fuel for mixed combustion
  • by-product gas blast furnace gas, converter gas, etc.
  • the boiler exhaust gas generated in the furnace increases as the mixed firing rate increases. Therefore, the rotational speed (output) of the induction fan that attracts (suctions) the boiler exhaust gas and sends (discharges) it to the chimney must be increased along with the increase of the mixed combustion rate.
  • the draft pressure at the inlet of the induction fan May fall below the lower limit of operation of the electrostatic precipitator, making it impossible to operate (operate).
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and uses a by-product gas generated in the production process of an ironworks as a fuel for co-firing, and even if the co-firing rate increases, it is disposed downstream of the denitration device.
  • a first aspect of the present invention includes a furnace, a economizer, a denitration device, and an air preheater, and by-product gas generated in the production process of the steel works is input to the furnace as a fuel for co-firing.
  • a bypass duct that bypasses the denitration device, a bypass damper that is provided in the middle of the bypass duct and opens and closes a flow path in the bypass duct, and a mixed firing rate
  • a controller that fully closes the bypass damper when the value is lower than a predetermined value, and fully opens the bypass damper when the co-firing ratio is equal to or higher than a predetermined value.
  • the boiler exhaust gas when the mixed combustion rate is lower than a predetermined value, that is, when the NOx concentration is high, the boiler exhaust gas is denitrated through the denitration device without passing through the bypass duct,
  • the mixed combustion rate is equal to or higher than a predetermined value, that is, when the NOx concentration is low, the boiler exhaust gas is guided to the downstream side through a bypass duct having a small pipe line (flow path) resistance.
  • a predetermined value that is, when the NOx concentration is low
  • the boiler exhaust gas is guided to the downstream side through a bypass duct having a small pipe line (flow path) resistance.
  • the draft pressure at the inlet of the induction fan located downstream of the air preheater is predetermined. It is possible to maintain an electric dust collector arranged on the downstream side of the air preheater, and to adopt an air preheater, a duct, etc. having a pressure strength comparable to the conventional one. And an increase in manufacturing cost can be suppressed.
  • a thermal power plant includes the boiler, an electric dust collector, an induction fan, a steam turbine, a generator, and a chimney.
  • the thermal power plant when the mixed combustion rate is lower than a predetermined value, that is, when the NOx concentration is high, the boiler exhaust gas passes through the denitration device without passing through the bypass duct.
  • the mixed combustion rate is equal to or higher than the predetermined value, that is, when the NOx concentration is low, the boiler exhaust gas is led to the downstream side through the bypass duct having a small pipe line (flow path) resistance.
  • the draft pressure at the inlet of the induction fan located downstream of the air preheater is predetermined. It is possible to maintain an electric dust collector installed on the downstream side of the air preheater, and to use an air preheater, electric precipitator, duct, etc. with the same pressure resistance as before. It is possible to suppress the increase in manufacturing cost.
  • a third aspect of the present invention includes a furnace, a economizer, a denitration device, an air preheater, a bypass duct that bypasses the denitration device, and is provided in the middle of the bypass duct.
  • a by-pass damper that opens and closes the flow path of the boiler, and the operation method of the boiler configured to allow the by-product gas generated in the production process of the steel mill to be input to the furnace as a fuel for mixed combustion.
  • the bypass damper is fully closed when the mixed firing rate is lower than a predetermined value, and the bypass damper is fully opened when the mixed firing rate is equal to or higher than the predetermined value.
  • the boiler exhaust gas when the mixed combustion rate is lower than a predetermined value, that is, when the NOx concentration is high, the boiler exhaust gas does not pass through the bypass duct but passes through the denitration device.
  • the mixed combustion rate is equal to or higher than a predetermined value, that is, when the NOx concentration is low
  • the boiler exhaust gas is led to the downstream side through a bypass duct having a small pipe line (flow path) resistance.
  • the draft pressure at the inlet of the induction fan located downstream of the air preheater is predetermined. It is possible to maintain an electric dust collector arranged on the downstream side of the air preheater, and to adopt an air preheater, a duct, etc. having a pressure strength comparable to the conventional one. And an increase in manufacturing cost can be suppressed.
  • a furnace, a economizer, a denitration device, an air preheater, a bypass duct that bypasses the denitration device, and a passage in the bypass duct are provided in the middle of the bypass duct.
  • a boiler that is provided with a bypass damper that opens and closes, and that is configured so that by-product gas generated in the production process of the steel works can be input to the furnace as a fuel for mixed combustion, an electric dust collector, and an induction fan
  • An operation method of a thermal power plant comprising a steam turbine, a generator, and a chimney, and when the mixed combustion rate is lower than a predetermined value, the bypass damper is fully closed, and the mixed combustion rate is a predetermined value. In the above case, the bypass damper is fully opened.
  • the boiler exhaust gas when the mixed combustion rate is lower than a predetermined value, that is, when the NOx concentration is high, the boiler exhaust gas does not pass through the bypass duct and the denitration device is used.
  • the NOx concentration is higher than a predetermined value, that is, when the NOx concentration is low, the boiler exhaust gas is led to the downstream side through a bypass duct having a small pipe line (flow path) resistance.
  • the draft pressure at the inlet of the induction fan located downstream of the air preheater is predetermined. It is possible to maintain an electric dust collector installed on the downstream side of the air preheater, and to use an air preheater, electric precipitator, duct, etc. with the same pressure resistance as before. It is possible to suppress the increase in manufacturing cost.
  • the by-product gas generated in the production process of the steel works is used as a fuel for mixed combustion, and even when the mixed combustion rate increases, the electrostatic precipitator disposed on the downstream side of the denitration device Therefore, it is not necessary to increase the pressure strength of an air preheater, a duct, or the like disposed on the downstream side of the denitration apparatus, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.
  • FIG. 1 is a schematic system diagram of a thermal power plant including a boiler according to an embodiment of the present invention. It is a graph which shows the relationship between the opening-and-closing state of the bypass damper shown in FIG. 1, the draft pressure in the entrance of an induction fan, and a mixed-burning rate. 3 is a chart showing the relationship between the open / closed state of the bypass damper shown in FIG. 1, the NOx concentration, and the mixed combustion rate.
  • FIG. 1 is a schematic system diagram of a thermal power plant equipped with a boiler according to the present embodiment.
  • the boiler 1 according to the present embodiment includes a furnace 2, an economizer 3, a denitration device 4, and an air preheater (air pre-heater) 5.
  • the thermal power plant 20 according to the present embodiment includes a boiler 1, an electrostatic precipitator 6, an induction draft fan 7, a steam turbine (not shown), and a generator. (Not shown) and a chimney 8 are provided.
  • the denitration apparatus 4 is an apparatus that decomposes NOx into harmless nitrogen and water by mixing ammonia into the boiler exhaust gas containing NOx, which is generated in the furnace 2 and sent from the economizer 3, and passes through the catalyst layer. is there.
  • symbols 9 and 10 in FIG. 1 are NOx meters which each measure the NOx density
  • the furnace 2, the economizer 3, the air preheater 5, the electrostatic precipitator 6, the induction ventilator 7, the steam turbine, the generator, and the chimney 8 are all the same as those conventionally employed. The description is omitted here.
  • a bypass duct 11 that bypasses (detours) the denitration device 4 is provided, and a bypass damper 12 that opens and closes a flow path in the bypass duct 11 is provided in the middle of the bypass duct 11.
  • the bypass damper 12 is operated by a controller 13, and the controller 13 is operated based on a BFG (Blast Furnace Gas) mixed firing rate (see FIGS. 2 and 3).
  • BFG Blast Furnace Gas
  • downstream of the NOx meter 9 and upstream of the branch point 15 to which the upstream end of the bypass duct 11 is connected downstream of the NOx meter 9 and upstream of the branch point 15 to which the upstream end of the bypass duct 11 is connected.
  • GMF Gas Mixing Fan
  • the controller 13 switches the furnace 2 from heavy oil mono-combustion (BFG mixed combustion rate 0%) to mixed combustion of heavy oil and BFG (fuel gas generated in a blast furnace at a steelworks (blast furnace gas)).
  • BFG mixed combustion rate is increased, and the draft pressure at the inlet of the induction fan 7 becomes, for example, the operation lower limit value of the electric dust collector 6 +0.5 kPa (until the BFG mixed firing rate is 32% in the present embodiment).
  • the bypass damper 12 is fully closed, and when the operation lower limit value of the electrostatic precipitator 6 reaches +0.5 kPa, the bypass damper 12 is fully opened.
  • the controller 13 reduces the BFG mixed combustion rate, and the draft pressure at the inlet of the induction fan 7 causes the bypass damper 12 to be fully closed, for example.
  • the bypass damper 12 is fully opened until the operation lower limit value +0.8 kPa of the electric dust collector 6 can be secured (until the BFG mixed firing rate becomes 29% in this embodiment), and the bypass damper 12 is When the operation lower limit value +0.8 kPa of the electric dust collector 6 can be secured when fully closed, the bypass damper 12 is fully opened.
  • the denitration apparatus 4 is operated (operated). That is, ammonia is sprayed into the denitration device 4.
  • the BFG co-firing rate is high and the NOx concentration is not so high (the NOx concentration is about 35 ppm lower than the regulation value (for example, 130 ppm)).
  • the operation of the denitration apparatus 4 is stopped. That is, spraying of ammonia into the denitration device 4 is stopped.
  • the BFG co-firing rate is the ratio of BFG to the fuel (heavy oil and BFG) charged into the furnace 2, and is calculated on a calorie basis.
  • the calorie per 1 Nm 3 of BFG is about 800 kcal.
  • the mixed combustion rate is a predetermined value (for example, 32% in the case where the BFG mixed combustion rate is increased by switching from the heavy oil exclusive combustion to the mixed combustion of heavy oil and BFG, and the heavy oil and BFG.
  • the BFG co-firing rate is reduced to 29%), that is, when the NOx concentration is high, the boiler exhaust gas does not pass through the bypass duct 11 when switching from co-firing to heavy oil mono-combustion.
  • the mixed combustion rate is equal to or higher than the predetermined value, that is, when the NOx concentration is low, the boiler exhaust gas is guided downstream through the bypass duct 11 having a low duct (flow path) resistance. .
  • the draft pressure at the inlet of the induction fan 7 located downstream of the air preheater 5 is set to a predetermined value.
  • Value for example, the lower limit of operation of the electrostatic precipitator 6 +0.5 kPa
  • the air preheater 5, the duct 14, etc. which have comparable pressure-resistant intensity
  • the mixed combustion rate is changed to a predetermined value (for example, 32 when the BFG mixed combustion rate is increased by switching from heavy oil exclusive combustion to mixed combustion of heavy oil and BFG). %, When switching from mixed combustion of heavy oil and BFG to heavy oil exclusive combustion, the BFG mixed combustion rate is lower than 29%), that is, when the NOx concentration is high, the boiler exhaust gas passes through the bypass duct 11. If the NOx concentration is not less than the predetermined value, that is, if the NOx concentration is low, the boiler exhaust gas passes downstream of the bypass duct 11 having a low pipe line (channel) resistance. Will be guided.
  • a predetermined value for example, 32 when the BFG mixed combustion rate is increased by switching from heavy oil exclusive combustion to mixed combustion of heavy oil and BFG.
  • the BFG mixed combustion rate is lower than 29%), that is, when the NOx concentration is high, the boiler exhaust gas passes through the bypass duct 11. If the NOx concentration is not less than the predetermined value, that is, if the NOx concentration is low, the boiler exhaust gas passes
  • by-product gas for example, BFG
  • BFG by-product gas
  • the draft pressure at the inlet of the electric dust collector can be maintained at a predetermined value (for example, the lower limit of operation of the electrostatic precipitator 6 +0.5 kPa) or more, and the electrostatic precipitator 6 disposed downstream of the air preheater 5 is operated.
  • the air preheater 5, the electrostatic precipitator 6, the duct 14, and the like having the same pressure resistance as the conventional one can be employed, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.
  • the thermal power plant 20 when the furnace 2 is switched from the mixed combustion of heavy oil and BFG to the dedicated combustion of heavy oil, the BFG mixed combustion rate is reduced, and the draft pressure at the inlet of the induction fan 7 is
  • the bypass damper 12 when the bypass damper 12 is fully closed, the operation lower limit value +0.8 kPa of the electrostatic precipitator 6 can be secured, that is, switching from heavy oil exclusive combustion to mixed combustion of heavy oil and BFG, Is set to be higher than a predetermined value (the operation lower limit value of the electrostatic precipitator 6 +0.5 kPa) when the bypass damper 12 is operated from fully closed to fully open.
  • a predetermined value the operation lower limit value of the electrostatic precipitator 6 +0.5 kPa
  • the thermal power plant 20 when the bypass duct 11 is opened, the boiler exhaust gas is guided to the downstream side through the bypass duct 11 having a small pipe line (channel) resistance. Become. Thereby, the induction fan 7 which has the output comparable as the past can be employ
  • the mixed combustion rate is a predetermined value (for example, 32% in the case where the BFG mixed combustion rate is increased by switching from the heavy oil exclusive combustion to the mixed combustion of heavy oil and BFG, When switching from the mixed combustion of heavy oil and BFG to the dedicated combustion of heavy oil, if the BFG mixed combustion rate is lower than 29%), that is, if the NOx concentration is high, the boiler exhaust gas does not pass through the bypass duct 11
  • the NOx concentration is higher than a predetermined value, that is, when the NOx concentration is low, the boiler exhaust gas is led to the downstream side through the bypass duct 11 having a small pipe line (channel) resistance. It will be.
  • the draft pressure at the inlet of the induction fan 7 located downstream of the air preheater 5 is set to a predetermined value.
  • Value for example, the operation lower limit value of the electrostatic precipitator 6 +0.5 kPa
  • the air preheater 5, the duct 14, etc. which have comparable pressure-resistant intensity
  • the mixed combustion rate is changed to a predetermined value (for example, 32 when the BFG mixed combustion rate is increased by switching from heavy oil exclusive combustion to mixed combustion of heavy oil and BFG). %, When switching from mixed combustion of heavy oil and BFG to heavy oil exclusive combustion, the BFG mixed combustion rate is lower than 29%), that is, when the NOx concentration is high, the boiler exhaust gas passes through the bypass duct 11. If the NOx concentration is not less than the predetermined value, that is, if the NOx concentration is low, the boiler exhaust gas passes downstream of the bypass duct 11 having a low pipe line (channel) resistance. Will be guided.
  • by-product gas for example, BFG
  • BFG by-product gas
  • the draft pressure at the inlet of the electric dust collector can be maintained at a predetermined value (for example, the operation lower limit value of the electric dust collector 6 +0.5 kPa) or more, and the electric dust collector 6 disposed on the downstream side of the air preheater 5 is operated.
  • the air preheater 5, the electrostatic precipitator 6, the duct 14, and the like having the same pressure resistance as the conventional one can be employed, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.
  • the operating method of the thermal power plant 20 when the furnace 2 is switched from the mixed combustion of heavy oil and BFG to the dedicated combustion of heavy oil, the BFG mixed combustion rate is lowered and the draft at the inlet of the induction fan 7 is reduced.
  • the pressure is, for example, when the bypass damper 12 is fully closed, the operation lower limit value +0.8 kPa of the electrostatic precipitator 6 can be secured, that is, the heavy oil exclusive firing is switched to the mixed combustion of heavy oil and BFG,
  • the BFG mixed firing rate is increased, and is set to be higher than a predetermined value (the operation lower limit value of the electrostatic precipitator 6 +0.5 kPa) when the bypass damper 12 is operated from fully closed to fully opened.
  • a predetermined value the operation lower limit value of the electrostatic precipitator 6 +0.5 kPa
  • the induction fan 7 which has the output comparable as the past can be employ
  • adopted the enlargement of the induction fan 7 can be avoided, and the increase in manufacturing cost can be suppressed.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
  • the mixed combustion of heavy oil and BFG has been described as a specific example, but the present invention is not limited to this, and gaseous fuel obtained by gasifying coal instead of heavy oil or Natural gas or coal gas (COG, coke oven gas) may be used, and LDG (converter gas (fuel gas) generated in a steelworks converter) may be used instead of BFG.
  • COG Natural gas or coal gas
  • LDG converter gas (fuel gas) generated in a steelworks converter)
  • the calorie per 1 Nm 3 of LDG is about 2000 kcal.
  • bypass damper 12 when the bypass damper 12 is fully opened in the middle of the duct 14 located on the upstream side of the denitration device 4 and downstream of the branch point 15, the flow path in the duct 14 is closed, and the bypass damper 12 is fully closed. At this time, it is more preferable that a damper (not shown) that opens the flow path in the duct 14 is provided. Thereby, when the operation of the denitration device 4 is stopped, the inflow of boiler exhaust gas to the denitration device 4 is surely prevented, and clogging of the catalyst layer due to ash contained in the boiler exhaust gas can be prevented. it can.
  • damper provided in the middle of the bypass damper 12 and the duct 14 is not used only in the fully open or fully closed state, but is used in an intermediate position between the fully open and fully closed as appropriate. You can also

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Abstract

　製鉄所の生産過程において発生する副生ガスを混焼用の燃料として使用し、混焼率が増加した場合でも、脱硝装置の下流側に配置される電気集塵装置を運用することができ、脱硝装置の下流側に配置される空気予熱器、ダクト等の耐圧強度を高める必要がなく、製造コストの増加を抑制することができるようにする。火炉（２）と、節炭器（３）と、脱硝装置（４）と、空気予熱器（５）とを備え、火炉（２）に、製鉄所の生産過程において発生する副生ガスを混焼用の燃料として投入することができるように構成されたボイラ（１）であって、脱硝装置（４）をバイパスするバイパスダクト（１１）と、これの途中に設けられて、バイパスダクト（１１）内の流路を開閉するバイパスダンパ（１２）と、混焼率が所定値よりも低い場合に、バイパスダンパ（１２）を全閉とし、混焼率が所定値以上の場合に、バイパスダンパ（１２）を全開とする制御器（１３）とを備えている。

Description

ボイラ
　本発明は、火炉内で発生したボイラ排ガス中のＮＯｘを除去する脱硝装置を備えたボイラに関する。
　火炉内で発生したボイラ排ガス中のＮＯｘを除去する脱硝装置を備えたボイラとしては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
特開２００９－１６６０１３号公報
　しかしながら、特許文献１に開示されたものを、例えば、製鉄所に設置して、製鉄所の生産過程において発生する副生ガス（高炉ガスや転炉ガス等）を混焼用の燃料としてボイラの火炉に投入した場合、火炉内で発生するボイラ排ガスは、混焼率が増加するにしたがって増加する。そのため、ボイラ排ガスを誘引（吸引）して煙突に送出（吐出）する誘引通風機の回転数（出力）を混焼率の増加とともに高めなければならず、その結果、誘引通風機の入口におけるドラフト圧が低下して、電気集塵装置の運用下限値を下回り、電気集塵装置が運用（運転）できなくなってしまうおそれがある。
　また、誘引通風機の入口におけるドラフト圧の低下に耐え得るよう、脱硝装置の下流側に配置される空気予熱器、電気集塵装置、ダクト等の耐圧強度を高めなければならず、製造コストが嵩んでしまうといった問題点もあった。
　本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、製鉄所の生産過程において発生する副生ガスを混焼用の燃料として使用し、混焼率が増加した場合でも、脱硝装置の下流側に配置される電気集塵装置を運用することができ、脱硝装置の下流側に配置される空気予熱器、ダクト等の耐圧強度を高める必要がなく、製造コストの増加を抑制することができるボイラを提供する。
　本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
　本発明の第１の態様は、火炉と、節炭器と、脱硝装置と、空気予熱器とを備え、前記火炉に、製鉄所の生産過程において発生する副生ガスを混焼用の燃料として投入することができるように構成されたボイラであって、前記脱硝装置をバイパスするバイパスダクトと、前記バイパスダクトの途中に設けられて、前記バイパスダクト内の流路を開閉するバイパスダンパと、混焼率が所定値よりも低い場合に、前記バイパスダンパを全閉とし、混焼率が所定値以上の場合に、前記バイパスダンパを全開とする制御器とを備えている。
　上記本発明の第１の態様に係るボイラによれば、混焼率が所定値よりも低い場合、すなわち、ＮＯｘ濃度が高い場合、ボイラ排ガスはバイパスダクトを通らずに脱硝装置を通って脱硝され、混焼率が所定値以上の場合、すなわち、ＮＯｘ濃度が低い場合、ボイラ排ガスは管路（流路）抵抗の少ないバイパスダクトを通って下流側に導かれることになる。
　これにより、製鉄所の生産過程において発生する副生ガスを混焼用の燃料として使用し、混焼率が増加した場合でも、空気予熱器の下流側に位置する誘引通風機の入口におけるドラフト圧を所定値以上に保つことができ、空気予熱器の下流側に配置される電気集塵装置を運用することができるとともに、従来と同程度の耐圧強度を有する空気予熱器、ダクト等を採用することができ、製造コストの増加を抑制することができる。
　本発明の第２の態様に係る火力発電プラントは、上記ボイラと、電気集塵装置と、誘引通風機と、蒸気タービンと、発電機と、煙突とを備えている。
　上記本発明の第２の態様に係る火力発電プラントによれば、混焼率が所定値よりも低い場合、すなわち、ＮＯｘ濃度が高い場合、ボイラ排ガスはバイパスダクトを通らずに脱硝装置を通って脱硝され、混焼率が所定値以上の場合、すなわち、ＮＯｘ濃度が低い場合、ボイラ排ガスは管路（流路）抵抗の少ないバイパスダクトを通って下流側に導かれることになる。
　これにより、製鉄所の生産過程において発生する副生ガスを混焼用の燃料として使用し、混焼率が増加した場合でも、空気予熱器の下流側に位置する誘引通風機の入口におけるドラフト圧を所定値以上に保つことができ、空気予熱器の下流側に配置される電気集塵装置を運用することができるとともに、従来と同程度の耐圧強度を有する空気予熱器、電気集塵機、ダクト等を採用することができ、製造コストの増加を抑制することができる。
　本発明の第３の態様は、火炉と、節炭器と、脱硝装置と、空気予熱器と、前記脱硝装置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途中に設けられて、前記バイパスダクト内の流路を開閉するバイパスダンパとを備え、前記火炉に、製鉄所の生産過程において発生する副生ガスを混焼用の燃料として投入することができるように構成されたボイラの運転方法であって、混焼率が所定値よりも低い場合に、前記バイパスダンパを全閉とし、混焼率が所定値以上の場合に、前記バイパスダンパを全開とするようにした。
　上記本発明の第３の態様に係るボイラの運転方法によれば、混焼率が所定値よりも低い場合、すなわち、ＮＯｘ濃度が高い場合、ボイラ排ガスはバイパスダクトを通らずに脱硝装置を通って脱硝され、混焼率が所定値以上の場合、すなわち、ＮＯｘ濃度が低い場合、ボイラ排ガスは管路（流路）抵抗の少ないバイパスダクトを通って下流側に導かれることになる。
　これにより、製鉄所の生産過程において発生する副生ガスを混焼用の燃料として使用し、混焼率が増加した場合でも、空気予熱器の下流側に位置する誘引通風機の入口におけるドラフト圧を所定値以上に保つことができ、空気予熱器の下流側に配置される電気集塵装置を運用することができるとともに、従来と同程度の耐圧強度を有する空気予熱器、ダクト等を採用することができ、製造コストの増加を抑制することができる。
　本発明の第４の態様は、火炉、節炭器、脱硝装置、空気予熱器、前記脱硝装置をバイパスするバイパスダクト、および前記バイパスダクトの途中に設けられて、前記バイパスダクト内の流路を開閉するバイパスダンパを備え、前記火炉に、製鉄所の生産過程において発生する副生ガスを混焼用の燃料として投入することができるように構成されたボイラと、電気集塵装置と、誘引通風機と、蒸気タービンと、発電機と、煙突とを備えてなる火力発電プラントの運転方法であって、混焼率が所定値よりも低い場合に、前記バイパスダンパを全閉とし、混焼率が所定値以上の場合に、前記バイパスダンパを全開とするようにした。
　上記本発明の第４の態様に係る火力発電プラントの運転方法によれば、混焼率が所定値よりも低い場合、すなわち、ＮＯｘ濃度が高い場合、ボイラ排ガスはバイパスダクトを通らずに脱硝装置を通って脱硝され、混焼率が所定値以上の場合、すなわち、ＮＯｘ濃度が低い場合、ボイラ排ガスは管路（流路）抵抗の少ないバイパスダクトを通って下流側に導かれることになる。
　これにより、製鉄所の生産過程において発生する副生ガスを混焼用の燃料として使用し、混焼率が増加した場合でも、空気予熱器の下流側に位置する誘引通風機の入口におけるドラフト圧を所定値以上に保つことができ、空気予熱器の下流側に配置される電気集塵装置を運用することができるとともに、従来と同程度の耐圧強度を有する空気予熱器、電気集塵機、ダクト等を採用することができ、製造コストの増加を抑制することができる。
　本発明に係るボイラによれば、製鉄所の生産過程において発生する副生ガスを混焼用の燃料として使用し、混焼率が増加した場合でも、脱硝装置の下流側に配置される電気集塵装置を運用することができ、脱硝装置の下流側に配置される空気予熱器、ダクト等の耐圧強度を高める必要がなく、製造コストの増加を抑制することができる。
本発明の一実施形態に係るボイラを具備した火力発電プラントの概略系統図である。 図１に示すバイパスダンパの開閉状態と、誘引通風機の入口におけるドラフト圧と、混焼率との関係を示す図表である。 図１に示すバイパスダンパの開閉状態と、ＮＯｘ濃度と、混焼率との関係を示す図表である。
　以下、本発明の一実施形態に係るボイラについて、図１を参照しながら説明する。図１は本実施形態に係るボイラを具備した火力発電プラントの概略系統図である。
　図１に示すように、本実施形態に係るボイラ１は、火炉２と、節炭器（Ｅｃｏｎｏｍｉｚｅｒ）３と、脱硝装置４と、空気予熱器（Ａｉｒ　Ｐｒｅ－Ｈｅａｔｅｒ）５とを備えている。また、本実施形態に係る火力発電プラント２０は、ボイラ１と、電気集塵装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒ）６と、誘引通風機（Ｉｎｄｕｃｅｄ　Ｄｒａｆｔ　Ｆａｎ）７と、蒸気タービン（図示せず）と、発電機（図示せず）と、煙突８とを備えている。
　脱硝装置４は、火炉２内で発生して節炭器３から送出された、ＮＯｘを含むボイラ排ガスにアンモニアを混合し、触媒層を通過させ、ＮＯｘを無害な窒素と水に分解する装置である。
　なお、図１中の符号９，１０はそれぞれ、排ガス中のＮＯｘ濃度を測定するＮＯｘ計である。
　また、火炉２、節炭器３、空気予熱器５、電気集塵装置６、誘引通風機７、蒸気タービン、発電機、煙突８は、いずれも従来採用されているものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
　本実施形態に係るボイラ１においては、脱硝装置４をバイパスする（迂回する）バイパスダクト１１が設けられており、バイパスダクト１１の途中には、バイパスダクト１１内の流路を開閉するバイパスダンパ１２が設けられている。バイパスダンパ１２は、制御器１３により作動し、制御器１３は、ＢＦＧ（Ｂｌａｓｔ　Ｆｕｒｎａｃｅ　Ｇａｓ）混焼率（図２および図３参照）に基づいて作動する。
　また、節炭器３から送出されたボイラ排ガスを脱硝装置４に導くダクト１４の途中で、ＮＯｘ計９よりも下流側、バイパスダクト１１の上流端が接続された分岐点１５よりも上流側には、節炭器３から送出されたボイラ排ガスの一部を火炉２に導くダクト１６が設けられている。ダクト１６の途中には、図示しないＧＭＦ（Ｇａｓ　Ｍｉｘｉｎｇ　Ｆａｎ:ガス混合通風機）が設けられており、ＧＭＦから送出されたボイラ排ガスは、燃焼用空気とともに火炉２内に再投入される。
　図２に示すように、制御器１３は、火炉２が重油専焼（ＢＦＧ混焼率０％）から重油とＢＦＧ（製鉄所の高炉において発生した燃料ガス（高炉ガス））との混焼に切り替えられて、ＢＦＧ混焼率が高められ、誘引通風機７の入口におけるドラフト圧が、例えば、電気集塵装置６の運用下限値＋０．５ｋＰａになるまで（本実施形態ではＢＦＧ混焼率が３２％になるまで）バイパスダンパ１２を全閉とし、電気集塵装置６の運用下限値＋０．５ｋＰａになったらバイパスダンパ１２を全開とする。
　一方、制御器１３は、火炉２が重油とＢＦＧとの混焼から重油専焼に切り替えられる際、ＢＦＧ混焼率が低められ、誘引通風機７の入口におけるドラフト圧が、例えば、バイパスダンパ１２を全閉としたときに、電気集塵装置６の運用下限値＋０．８ｋＰａを確保することができるまで（本実施形態ではＢＦＧ混焼率が２９％になるまで）バイパスダンパ１２を全開とし、バイパスダンパ１２を全閉としたときに、電気集塵装置６の運用下限値＋０．８ｋＰａを確保することができるようになったらバイパスダンパ１２を全開とする。
　また、バイパスダンパ１２が全閉とされている場合には、節炭器３から送出されて分岐点１５に達したボイラ排ガスの全量が脱硝装置４を通ることになるため、図３に示すように、脱硝装置４を運用（運転）する。すなわち、脱硝装置４内にアンモニアを噴霧する。
　一方、バイパスダンパ１２が全開とされている場合には、ＢＦＧ混焼率が高く、ＮＯｘ濃度もさほど高くない（ＮＯｘ濃度が規制値（例えば、１３０ｐｐｍ）よりも約３５ｐｐｍ程度低くなる）ため、図３に示すように、脱硝装置４の運転を停止する。すなわち、脱硝装置４内へのアンモニアの噴霧を停止する。
　ここで、ＢＦＧ混焼率とは、火炉２に投入される燃料（重油およびＢＦＧ）のうち、ＢＦＧが占める割合のことであり、カロリベースに算出されたものである。また、ＢＦＧの１Ｎｍ３当たりのカロリは約８００ｋｃａｌである。
　本実施形態に係るボイラ１によれば、混焼率が所定値（例えば、重油専焼から重油とＢＦＧとの混焼に切り替えられて、ＢＦＧ混焼率が高められる場合にあっては３２％、重油とＢＦＧとの混焼から重油専焼に切り替えられる際、ＢＦＧ混焼率が低められる場合にあっては２９％）よりも低い場合、すなわち、ＮＯｘ濃度が高い場合、ボイラ排ガスはバイパスダクト１１を通らずに脱硝装置４を通って脱硝され、混焼率が所定値以上の場合、すなわち、ＮＯｘ濃度が低い場合、ボイラ排ガスは管路（流路）抵抗の少ないバイパスダクト１１を通って下流側に導かれることになる。
　これにより、製鉄所の生産過程において発生するＢＦＧを混焼用の燃料として使用し、混焼率が増加した場合でも、空気予熱器５の下流側に位置する誘引通風機７の入口におけるドラフト圧を所定値（例えば、電気集塵装置６の運用下限値＋０．５ｋＰａ）以上に保つことができ、空気予熱器５の下流側に配置される電気集塵装置６を運用することができるとともに、従来と同程度の耐圧強度を有する空気予熱器５、ダクト１４等を採用することができ、製造コストの増加を抑制することができる。
　本実施形態に係る発明に係る火力発電プラント２０によれば、混焼率が所定値（例えば、重油専焼から重油とＢＦＧとの混焼に切り替えられて、ＢＦＧ混焼率が高められる場合にあっては３２％、重油とＢＦＧとの混焼から重油専焼に切り替えられる際、ＢＦＧ混焼率が低められる場合にあっては２９％）よりも低い場合、すなわち、ＮＯｘ濃度が高い場合、ボイラ排ガスはバイパスダクト１１を通らずに脱硝装置４を通って脱硝され、混焼率が所定値以上の場合、すなわち、ＮＯｘ濃度が低い場合、ボイラ排ガスは管路（流路）抵抗の少ないバイパスダクト１１を通って下流側に導かれることになる。
　これにより、製鉄所の生産過程において発生する副生ガス（例えば、ＢＦＧ）を混焼用の燃料として使用し、混焼率が増加した場合でも、空気予熱器５の下流側に位置する誘引通風機７の入口におけるドラフト圧を所定値（例えば、電気集塵装置６の運用下限値＋０．５ｋＰａ）以上に保つことができ、空気予熱器５の下流側に配置される電気集塵装置６を運用することができるとともに、従来と同程度の耐圧強度を有する空気予熱器５、電気集塵装置６、ダクト１４等を採用することができ、製造コストの増加を抑制することができる。
　また、本実施形態に係る火力発電プラント２０によれば、火炉２が重油とＢＦＧとの混焼から重油専焼に切り替えられる際、ＢＦＧ混焼率が低められ、誘引通風機７の入口におけるドラフト圧が、例えば、バイパスダンパ１２を全閉としたときに、電気集塵装置６の運用下限値＋０．８ｋＰａを確保できるように、すなわち、重油専焼から重油とＢＦＧとの混焼に切り替えられて、ＢＦＧ混焼率が高められ、バイパスダンパ１２が全閉から全開に操作されるときの所定値（電気集塵装置６の運用下限値＋０．５ｋＰａ）よりも高くなるように設定されている。
　これにより、誘引通風機７の入口におけるドラフト圧が電気集塵装置６の運用下限値を下回ることを確実に防止することができ、プラント全体の安全性を向上させることができる。
　さらに、本実施形態に係る火力発電プラント２０によれば、バイパスダクト１１が開放されることにより、ボイラ排ガスは管路（流路）抵抗の少ないバイパスダクト１１を通って下流側に導かれることになる。
　これにより、従来と同程度の出力を有する誘引通風機７を採用することができ、誘引通風機７の大型化を回避することができ、製造コストの増加を抑制することができる。
　本実施形態に係るボイラ１の運転方法によれば、混焼率が所定値（例えば、重油専焼から重油とＢＦＧとの混焼に切り替えられて、ＢＦＧ混焼率が高められる場合にあっては３２％、重油とＢＦＧとの混焼から重油専焼に切り替えられる際、ＢＦＧ混焼率が低められる場合にあっては２９％）よりも低い場合、すなわち、ＮＯｘ濃度が高い場合、ボイラ排ガスはバイパスダクト１１を通らずに脱硝装置４を通って脱硝され、混焼率が所定値以上の場合、すなわち、ＮＯｘ濃度が低い場合、ボイラ排ガスは管路（流路）抵抗の少ないバイパスダクト１１を通って下流側に導かれることになる。
　これにより、製鉄所の生産過程において発生するＢＦＧを混焼用の燃料として使用し、混焼率が増加した場合でも、空気予熱器５の下流側に位置する誘引通風機７の入口におけるドラフト圧を所定値（例えば、電気集塵装置６の運用下限値＋０．５ｋＰａ）以上に保つことができ、空気予熱器５の下流側に配置される電気集塵装置６を運用することができるとともに、従来と同程度の耐圧強度を有する空気予熱器５、ダクト１４等を採用することができ、製造コストの増加を抑制することができる。
　本実施形態に係る火力発電プラント２０の運転方法によれば、混焼率が所定値（例えば、重油専焼から重油とＢＦＧとの混焼に切り替えられて、ＢＦＧ混焼率が高められる場合にあっては３２％、重油とＢＦＧとの混焼から重油専焼に切り替えられる際、ＢＦＧ混焼率が低められる場合にあっては２９％）よりも低い場合、すなわち、ＮＯｘ濃度が高い場合、ボイラ排ガスはバイパスダクト１１を通らずに脱硝装置４を通って脱硝され、混焼率が所定値以上の場合、すなわち、ＮＯｘ濃度が低い場合、ボイラ排ガスは管路（流路）抵抗の少ないバイパスダクト１１を通って下流側に導かれることになる。
　これにより、製鉄所の生産過程において発生する副生ガス（例えば、ＢＦＧ）を混焼用の燃料として使用し、混焼率が増加した場合でも、空気予熱器５の下流側に位置する誘引通風機７の入口におけるドラフト圧を所定値（例えば、電気集塵装置６の運用下限値＋０．５ｋＰａ）以上に保つことができ、空気予熱器５の下流側に配置される電気集塵装置６を運用することができるとともに、従来と同程度の耐圧強度を有する空気予熱器５、電気集塵装置６、ダクト１４等を採用することができ、製造コストの増加を抑制することができる。
　また、本実施形態に係る火力発電プラント２０の運転方法によれば、火炉２が重油とＢＦＧとの混焼から重油専焼に切り替えられる際、ＢＦＧ混焼率が低められ、誘引通風機７の入口におけるドラフト圧が、例えば、バイパスダンパ１２を全閉としたときに、電気集塵装置６の運用下限値＋０．８ｋＰａを確保できるように、すなわち、重油専焼から重油とＢＦＧとの混焼に切り替えられて、ＢＦＧ混焼率が高められ、バイパスダンパ１２が全閉から全開に操作されるときの所定値（電気集塵装置６の運用下限値＋０．５ｋＰａ）よりも高くなるように設定されている。
　これにより、誘引通風機７の入口におけるドラフト圧が電気集塵装置６の運用下限値を下回ることを確実に防止することができ、プラント全体の安全性を向上させることができる。
　さらに、本実施形態に係る火力発電プラント２０の運転方法によれば、バイパスダクト１１が開放されることにより、ボイラ排ガスは管路（流路）抵抗の少ないバイパスダクト１１を通って下流側に導かれることになる。
　これにより、従来と同程度の出力を有する誘引通風機７を採用することができ、誘引通風機７の大型化を回避することができ、製造コストの増加を抑制することができる。
　なお、本発明は上述した実施形態に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で各種変更・変形が可能である。
　例えば、上述した実施形態では、重油とＢＦＧとの混焼を一具体例として挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、重油の代わりに石炭をガス化させた気体燃料や天然ガスあるいは石炭ガス（ＣＯＧ、コーク・オーブン・ガス）を用い、ＢＦＧの代わりにＬＤＧ（製鉄所の転炉において発生した転炉ガス（燃料ガス））を用いるようにすることもできる。なお、ＬＤＧの１Ｎｍ３当たりのカロリは約２０００ｋｃａｌである。
　また、脱硝装置４の上流側で、分岐点１５の下流側に位置するダクト１４の途中に、バイパスダンパ１２が全開のとき、ダクト１４内の流路を閉塞し、バイパスダンパ１２が全閉のとき、ダクト１４内の流路を開放するダンパ（図示せず）が設けられているとさらに好適である。
　これにより、脱硝装置４の運転が停止されている場合には、ボイラ排ガスの脱硝装置４への流入が確実に防止され、ボイラ排ガス中に含まれる灰による触媒層の目詰まりを防止することができる。
　さらに、バイパスダンパ１２およびダクト１４の途中に設けられたダンパは、全開または全閉のみで使用されるものではなく、適宜必要に応じて、全開と全閉との間に位置する中間位置で使用することもできる。
　１　ボイラ
　２　火炉
　３　節炭器
　４　脱硝装置
　５　空気予熱器
　６　電気集塵装置
　７　誘引通風機
　８　煙突
１１　バイパスダクト
１２　バイパスダンパ
１３　制御器
２０　火力発電プラント

Claims (4)

  1. 　火炉と、節炭器と、脱硝装置と、空気予熱器とを備え、前記火炉に、製鉄所の生産過程において発生する副生ガスを混焼用の燃料として投入することができるように構成されたボイラであって、
    　前記脱硝装置をバイパスするバイパスダクトと、
    　前記バイパスダクトの途中に設けられて、前記バイパスダクト内の流路を開閉するバイパスダンパと、
    　混焼率が所定値よりも低い場合に、前記バイパスダンパを全閉とし、混焼率が所定値以上の場合に、前記バイパスダンパを全開とする制御器とを備えていることを特徴とするボイラ。
  2. 　請求項１に記載のボイラと、電気集塵装置と、誘引通風機と、蒸気タービンと、発電機と、煙突とを備えていることを特徴とする火力発電プラント。
  3. 　火炉と、節炭器と、脱硝装置と、空気予熱器と、前記脱硝装置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途中に設けられて、前記バイパスダクト内の流路を開閉するバイパスダンパとを備え、前記火炉に、製鉄所の生産過程において発生する副生ガスを混焼用の燃料として投入することができるように構成されたボイラの運転方法であって、
    　混焼率が所定値よりも低い場合に、前記バイパスダンパを全閉とし、混焼率が所定値以上の場合に、前記バイパスダンパを全開とするようにしたことを特徴とするボイラの運転方法。
  4. 　火炉、節炭器、脱硝装置、空気予熱器、前記脱硝装置をバイパスするバイパスダクト、および前記バイパスダクトの途中に設けられて、前記バイパスダクト内の流路を開閉するバイパスダンパを備え、前記火炉に、製鉄所の生産過程において発生する副生ガスを混焼用の燃料として投入することができるように構成されたボイラと、電気集塵装置と、誘引通風機と、蒸気タービンと、発電機と、煙突とを備えてなる火力発電プラントの運転方法であって、
    　混焼率が所定値よりも低い場合に、前記バイパスダンパを全閉とし、混焼率が所定値以上の場合に、前記バイパスダンパを全開とするようにしたことを特徴とする火力発電プラントの運転方法。
     
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