WO2024009595A1 - 燃焼システム - Google Patents

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WO2024009595A1
WO2024009595A1 PCT/JP2023/016490 JP2023016490W WO2024009595A1 WO 2024009595 A1 WO2024009595 A1 WO 2024009595A1 JP 2023016490 W JP2023016490 W JP 2023016490W WO 2024009595 A1 WO2024009595 A1 WO 2024009595A1
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WO
WIPO (PCT)
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heat exchanger
vaporizer
flow path
heat
temperature sensor
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/016490
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English (en)
French (fr)
Inventor
亮 花岡
俊之 内藤
慎二 正木
玄一郎 長谷
Original Assignee
株式会社Ihi
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Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社Ihi filed Critical 株式会社Ihi
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C1/00—Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air
    • F23C1/12—Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air gaseous and pulverulent fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J7/00—Arrangement of devices for supplying chemicals to fire
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • 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
    • F23L17/00—Inducing draught; Tops for chimneys or ventilating shafts; Terminals for flues
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • 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

  • Ammonia is known as a fuel that does not emit CO2 .
  • Patent Documents 1 to 4 disclose power generation equipment that uses ammonia as fuel. In these documents, ammonia is stored in liquid state. Before being combusted, liquid ammonia is vaporized and combusted in a gaseous state. In these documents, the exhaust heat after combustion is used to vaporize ammonia.
  • the present disclosure aims to provide a combustion system that can improve energy efficiency.
  • a combustion system includes a vaporizer that heats liquid ammonia using a heat medium, a boiler that is connected to the vaporizer and burns fuel containing ammonia from the vaporizer, and a flue that is connected to the boiler.
  • an air preheater located downstream of the air preheater in the flue to heat the air with exhaust gas from the boiler; an induced draft fan located downstream of the air preheater in the flue and guiding the exhaust gas; a first heat exchanger disposed upstream of the vaporizer, the first heat exchanger being cyclically connected to the vaporizer by a circulation flow path, the first heat exchanger supplying the heat medium with the exhaust gas; and a first heat exchanger that heats and supplies the heated heat medium to the vaporizer.
  • the combustion system includes a second heat exchanger located downstream of the induced draft in the flue, the second heat exchanger being downstream of the vaporizer and upstream of the first heat exchanger in the circulation flow path.
  • the second heat exchanger may be arranged, and the second heat exchanger may include a second heat exchanger that heats a heat medium by exhaust gas and supplies the heated heat medium to the first heat exchanger.
  • the combustion system may include a flue gas desulfurization device located downstream of the second heat exchanger in the flue to remove sulfur oxides from the flue gas.
  • the combustion system includes a bypass flow connecting a first location downstream of the first heat exchanger and upstream of the vaporizer and a second location downstream of the vaporizer and upstream of the second heat exchanger in the circulation flow path.
  • a road may also be provided.
  • the combustion system includes a valve provided in the bypass flow path, a first temperature sensor disposed downstream of the second position in the circulation flow path and upstream of the second heat exchanger, and configured to measure the temperature of the heat medium; A control device communicatively connected to a first temperature sensor, the control device opening a valve to supply a heat medium when the temperature measured by the first temperature sensor is lower than a certain first threshold value. and a control device configured to send at least a portion of the heat exchanger from the first heat exchanger to the second heat exchanger, bypassing the vaporizer via a bypass flow path.
  • the combustion system may include a heater located downstream of the first heat exchanger and upstream of the vaporizer in the circulation flow path.
  • the combustion system includes a second temperature sensor that is disposed downstream of the vaporizer in the circulation flow path and measures the temperature of the heat medium, and a control device that is communicably connected to the heater and the second temperature sensor, The control device is configured to further heat the heat medium heated in the first heat exchanger using the heater when the temperature measured by the second temperature sensor is lower than a certain second threshold value. , and a control device.
  • the combustion system may include a second temperature sensor that is disposed downstream of the vaporizer in the circulation flow path and measures the temperature of the heat medium
  • the control device is communicably connected to the heater and the second temperature sensor, and when the temperature measured by the second temperature sensor is lower than a certain second threshold, the heat medium heated in the first heat exchanger is , may be further heated by a heater.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a combustion system according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a combustion system 100 according to an embodiment.
  • the combustion system 100 may also be simply referred to as a "system.”
  • the system 100 includes a tank 1, a vaporizer (EVA) 2, a boiler 3, an air preheater (GAH) 4, a first heat exchanger (HEX) 5, a gas gas heater (GGH) 6, Electrostatic precipitator (ESP) 7, induced draft fan (IDF) 8, second heat exchanger (HEX) 9, flue gas desulfurization device (FGD) 10, boost draft fan (BUF) 11, and chimney 12, a steam turbine 13, a generator 14, and a control device 90.
  • the gas gas heater 6 includes a heat recovery device 61 and a reheater 62.
  • the components of the system 100 are not limited to these, and the system 100 may further include other components. Additionally, system 100 may not include at least one of the components described above.
  • Tank 1 stores ammonia. Specifically, tank 1 stores liquid ammonia. Tank 1 is connected to vaporizer 2 by flow path L1. Liquid ammonia in tank 1 is supplied to vaporizer 2. For example, the flow path L1 is provided with a pump P1 for sending liquid ammonia. The pump P1 may be communicably connected to the control device 90 by wire or wirelessly, and the control device 90 may control the operation of the pump P1.
  • the vaporizer 2 heats liquid ammonia from the tank 1 using a heat medium heated by the first heat exchanger 5 and the second heat exchanger 9. In other words, in the vaporizer 2, the heat medium is cooled by liquid ammonia. The heated liquid ammonia vaporizes into gaseous ammonia.
  • the vaporizer 2 is connected to the boiler 3 by a flow path L2.
  • the boiler 3 includes a combustor 31 that burns fuel containing gaseous ammonia from the vaporizer 2.
  • the combustor 31 may burn a mixed fuel containing ammonia and other fuel such as pulverized coal. Further, for example, the combustor 31 may burn only ammonia. Further, for example, the combustor 31 may burn only fuel other than ammonia, if necessary.
  • the boiler 3 heats water using heat from combustion to generate steam. In the combustor 31, exhaust gas is generated by combustion.
  • the steam turbine 13 is connected to the boiler 3 through a flow path L3. Steam generated in the boiler 3 is supplied to the steam turbine 13 via a flow path L3. The steam turbine 13 is rotated by steam from the boiler 3. The generator 14 rotates together with the steam turbine 13 and generates electricity.
  • the flue L4 connecting the boiler 3 and the chimney 12 includes an air preheater 4, a first heat exchanger 5, a heat recovery device 61, an electrostatic precipitator 7, an induced draft fan 8, and a second heat exchanger.
  • the boiler 9, the flue gas desulfurization device 10, the booster fan 11, and the reheater 62 are arranged in this order starting from the boiler 3. Exhaust gas generated in the boiler 3 flows from the boiler 3 toward the chimney 12 through the flue L4.
  • the air preheater 4 is connected to the boiler 3. Air preheater 4 is arranged downstream of boiler 3 in flue L4. The air preheater 4 heats air with exhaust gas from the boiler 3. The heated air is supplied to the boiler 3 through a flow path (not shown) and used for combustion.
  • the first heat exchanger 5 is connected to the air preheater 4.
  • the first heat exchanger 5 is arranged downstream of the air preheater 4 in the flue L4.
  • the first heat exchanger 5 is cyclically connected to the vaporizer 2 through a circulation path L5.
  • a heat medium (first heat medium) flows through the circulation flow path L5.
  • the first heat exchanger 5 heats the heat medium flowing through the circulation path L5 by the exhaust gas flowing through the flue L4. In other words, in the first heat exchanger 5, the exhaust gas is cooled by the heat medium.
  • the first heat transfer medium can be a variety of fluids, for example water.
  • a first heat exchanger 5 is arranged immediately downstream of the air preheater 4. Therefore, when ammonia is used as the fuel, the first heat exchanger 5 can efficiently heat the heat medium using the higher temperature exhaust gas. Further, the vaporizer 2 that receives the heat medium from the first heat exchanger 5 can efficiently vaporize ammonia.
  • the heat recovery device 61 is connected to the first heat exchanger 5.
  • the heat recovery device 61 is arranged downstream of the first heat exchanger 5 in the flue L4.
  • the heat recovery device 61 is cyclically connected to the reheater 62 by a circulation path L6.
  • Gas as a heat medium (second heat medium) flows through the circulation flow path L6.
  • the second heat medium may be air, for example.
  • the heat recovery device 61 heats the heat medium flowing through the circulation path L6 using the exhaust gas flowing through the flue L4. In other words, in the heat recovery device 61, the exhaust gas is cooled by the heat medium.
  • the heat medium heated in the heat recovery device 61 is sent to the reheater 62 via the circulation flow path L6.
  • the electrostatic precipitator 7 is connected to a heat recovery device 61.
  • the electrostatic precipitator 7 is arranged downstream of the heat recovery device 61 in the flue L4.
  • the electrostatic precipitator 7 removes particles (soot and dust) from exhaust gas. Specifically, the electrostatic precipitator 7 applies a high voltage between a discharge electrode and a dust collection electrode to generate corona discharge. Ions are generated by corona discharge. Particles in the exhaust gas charged by the ions are attracted to the dust collection electrode by electrostatic attraction. Particles collected on the dust collection pole are removed.
  • the electrostatic precipitator 7 when the amount of liquid water in the exhaust gas increases, the electrical conductivity increases and the dust collection efficiency improves.
  • the exhaust gas is cooled in the first heat exchanger 5 and the heat recovery device 61 before entering the electrostatic precipitator 7. Therefore, before entering the electrostatic precipitator 7, some of the water vapor in the exhaust gas is condensed into liquid. Therefore, the amount of liquid water in the exhaust gas increases, and the dust collection efficiency in the electrostatic precipitator 7 improves.
  • the induced draft fan 8 is connected to the electrostatic precipitator 7.
  • the induced draft fan 8 is arranged downstream of the electrostatic precipitator 7 in the flue L4.
  • the induced draft fan 8 guides exhaust gas from the boiler 3 to the chimney 12.
  • the induced draft fan 8 maintains the boiler 3 at negative pressure.
  • exhaust gas is pressurized.
  • the temperature of the exhaust gas also increases as the pressure increases.
  • the energy efficiency in the induced draft fan 8 is improved.
  • the exhaust gas is cooled in the first heat exchanger 5 and the heat recovery device 61 before entering the induced draft fan 8. Therefore, the volume of the exhaust gas is reduced before entering the induced draft fan 8. Furthermore, as the volume of exhaust gas decreases, the boiler 3 is more likely to be maintained at a negative pressure. Therefore, the load on the induced draft fan 8 can be reduced, and energy efficiency can be further improved.
  • the second heat exchanger 9 is connected to the induced draft fan 8.
  • the second heat exchanger 9 is arranged downstream of the induced draft fan 8 in the flue L4.
  • the second heat exchanger 9 is cyclically connected to the vaporizer 2 and the first heat exchanger 5 through a circulation path L5.
  • the heat medium flows through the circulation path L5 in the order of the second heat exchanger 9, first heat exchanger 5, and vaporizer 2 (counterclockwise in FIG. 1).
  • the second heat exchanger 9 heats the heat medium flowing through the circulation path L5 by the exhaust gas flowing through the flue L4. In other words, in the second heat exchanger 9, the exhaust gas is cooled by the heat medium.
  • the flue gas desulfurization device 10 is connected to the second heat exchanger 9.
  • the flue gas desulfurization device 10 is arranged downstream of the second heat exchanger 9 in the flue L4.
  • the flue gas desulfurization device 10 removes sulfur oxides (SOx) from flue gas.
  • the flue gas desulfurization device 10 may be, for example, a wet desulfurization device.
  • the flue gas desulfurization device 10 may use, for example, a liquid containing lime or magnesium hydroxide as an adsorbent.
  • the flue gas desulfurization device 10 drops an adsorbent into the flue gas. SOx in the exhaust gas is taken into the adsorbent and removed from the exhaust gas.
  • the flue gas desulfurization device 10 may be a dry desulfurization device.
  • the adsorbent In the flue gas desulfurization device 10, when the temperature of the exhaust gas is high, the adsorbent easily evaporates, and more adsorbent is required.
  • the exhaust gas pressurized and heated by the induced draft fan 8 is cooled in the second heat exchanger 9 before entering the flue gas desulfurization device 10. Therefore, in the flue gas desulfurization device 10, evaporation of the adsorbent can be reduced. Therefore, the desulfurization efficiency in the flue gas desulfurization device 10 can be improved.
  • the booster fan 11 is connected to the flue gas desulfurization device 10.
  • the booster fan 11 is arranged downstream of the flue gas desulfurization device 10 in the flue L4.
  • the booster fan 11 pressurizes the exhaust gas after passing through the flue gas desulfurization device 10 .
  • the reheater 62 is connected to the booster fan 11.
  • the reheater 62 is arranged downstream of the booster fan 11 in the flue L4.
  • the reheater 62 heats the exhaust gas flowing through the flue L4 with the heat medium flowing through the circulation flow path L6. As a result, liquid water in the exhaust gas heading toward the chimney 12 is vaporized (white smoke is prevented). Therefore, corrosion of the chimney 12 can be prevented.
  • the chimney 12 is connected to a reheater 62.
  • the chimney 12 is arranged downstream of the reheater 62 in the flue L4.
  • the chimney 12 releases exhaust gas to the outside.
  • a pump P2 for circulating the heat medium is provided in the circulation passage L5.
  • Pump P2 is communicably connected to control device 90 by wire or wirelessly.
  • Control device 90 controls the operation of pump P2.
  • a valve V1 is provided in the circulation flow path L5.
  • the valve V1 is arranged downstream of the carburetor 2 and upstream of a second position C2, which will be described later.
  • the valve V1 is communicably connected to the control device 90 by wire or wirelessly.
  • the control device 90 adjusts the flow rate of the heat medium flowing through the circulation path L5 by controlling the opening degree of the valve V1.
  • bypass flow path L7 is connected to the circulation flow path L5.
  • Bypass channel L7 is arranged to bypass vaporizer 2.
  • the bypass flow path L7 has a first position C1 downstream of the first heat exchanger 5 and upstream of the vaporizer 2, and a first position C1 downstream of the vaporizer 2 and the second heat exchanger 9 in the circulation flow path L5. and a second position C2 upstream of.
  • a valve V2 is provided in the bypass flow path L7.
  • the valve V2 is communicably connected to the control device 90 by wire or wirelessly.
  • the control device 90 adjusts the flow rate of the heat medium flowing through the bypass channel L7 by controlling the opening degree of the valve V2.
  • the control device 90 allows all or part of the heat medium from the first heat exchanger 5 to bypass the vaporizer 2 and directly bypass the vaporizer 2 by completely or partially opening the valve V2. It can be sent to the second heat exchanger 9.
  • the system 100 includes a temperature sensor (first temperature sensor) S1 in the circulation flow path L5.
  • the temperature sensor S1 is arranged to measure the temperature of the heat medium entering the second heat exchanger 9.
  • the temperature sensor S1 is arranged at a position downstream of the second position C2 and upstream of the second heat exchanger 9.
  • the system 100 includes a temperature sensor (second temperature sensor) S2 in the circulation flow path L5.
  • Temperature sensor S2 is arranged to measure the temperature of the heat medium cooled in vaporizer 2.
  • the temperature sensor S2 is arranged at a position downstream of the vaporizer 2 and upstream of the valve V1.
  • the system 100 includes a temperature sensor (third temperature sensor) S3 in the flow path L2.
  • Temperature sensor S3 is arranged to measure the temperature of the ammonia heated in vaporizer 2.
  • temperature sensor S3 is arranged between vaporizer 2 and boiler 3.
  • the temperature sensors S1, S2, and S3 can be various types of sensors, such as TIC (Thermal Imaging Camera).
  • the temperature sensors S1, S2, and S3 are communicably connected to the control device 90 by wire or wirelessly, and transmit measured data to the control device 90.
  • the system 100 includes a heater (first heater) H1 in the circulation flow path L5.
  • the heater H1 is arranged to heat the heat medium from the first heat exchanger 5.
  • the heater H1 is arranged at a position downstream of the first heat exchanger 5 and upstream of the first position C1.
  • the system 100 includes a heater (second heater) H2 in the circulation flow path L5.
  • the heater H2 is arranged to heat the heat medium entering the second heat exchanger 9.
  • the heater H2 is arranged at a position downstream of the second position C2 and upstream of the second heat exchanger 9.
  • the heaters H1, H2 can be various types of heaters, such as heat exchangers, for example.
  • the heaters H1 and H2 may heat the first heat medium flowing through the circulation flow path L5 using another third heat medium.
  • the third heat carrier may be auxiliary steam, such as bleed air from the boiler 3 or bleed air from the steam turbine 13, for example.
  • the third heat medium is not limited to this, and may be another heat medium.
  • Valves V3 and V4 are provided in the flow paths connected to the heaters H1 and H2, respectively.
  • the valves V3 and V4 are communicably connected to the control device 90 by wire or wirelessly.
  • the control device 90 adjusts the flow rate of the third heat medium flowing through the channels connected to the heaters H1 and H2 by controlling the opening degrees of the valves V3 and V4.
  • the control device 90 controls the whole or part of the system 100.
  • controller 90 may include one or more computers.
  • the operations of the control device 90 described in this disclosure may be performed by one computer, or may be performed separately by multiple computers.
  • the control device 90 includes components such as a processor 90a, a storage device 90b, and a connector 90c, and these components are connected to each other via a bus.
  • the processor 90a includes a CPU (Central Processing Unit).
  • the storage device 90b includes a hard disk, a ROM in which programs and the like are stored, and a RAM as a work area.
  • the control device 90 is communicably connected to the components of the system 100 via a connector 90c in a wired or wireless manner.
  • control device 90 may further include other components such as a display device such as a liquid crystal display or a touch panel, and an input device such as a keyboard, buttons, or a touch panel.
  • a display device such as a liquid crystal display or a touch panel
  • an input device such as a keyboard, buttons, or a touch panel.
  • the operation of the control device 90 described in this disclosure may be realized by having the processor 90a execute a program stored in the storage device 90b.
  • the control device 90 receives measurement data from the temperature sensor S1.
  • the temperature sensor S1 measures the temperature of the heat medium entering the second heat exchanger 9. If this temperature is below a certain value, the exhaust gas may be excessively cooled by the heat medium in the second heat exchanger 9. In this case, the second heat exchanger 9 may be corroded due to the sulfuric acid aqueous solution in the exhaust gas (which may also be referred to as low-temperature corrosion).
  • the control device 90 opens the valve V2 and directs at least a portion of the heat medium to the bypass flow path L7.
  • the heat exchanger 5 bypasses the vaporizer 2 and is sent from the first heat exchanger 5 to the second heat exchanger 9.
  • the first threshold value may be stored in advance in the storage device 90b.
  • the first threshold value may be a temperature at which corrosion begins to occur in the second heat exchanger 9, or a higher temperature that further takes into account a safety factor.
  • the heat medium that bypasses the vaporizer 2 is not used for vaporizing liquid ammonia.
  • the heat carrier bypassing the vaporizer 2 is not cooled by liquid ammonia. Therefore, the temperature of the heat medium entering the second heat exchanger 9 increases. According to such a configuration, corrosion of the second heat exchanger 9 can be prevented.
  • control device 90 causes the heating medium entering the second heat exchanger 9 to be heated by the heater H2 if the temperature measured by the temperature sensor S1 is lower than the first threshold value. You may.
  • the control device 90 may open the valve V4 so that the third heat medium is supplied to the heater H2. According to such a configuration, the temperature of the heat medium entering the second heat exchanger 9 increases. Therefore, corrosion of the second heat exchanger 9 can be prevented.
  • control device 90 Next, other operations of the control device 90 will be explained.
  • the control device 90 receives measurement data from the temperature sensor S2.
  • the temperature sensor S2 measures the temperature of the heat medium cooled in the vaporizer 2. If this temperature is lower than a certain value, the liquid ammonia may not be sufficiently vaporized in the vaporizer 2.
  • the control device 90 when the temperature measured by the temperature sensor S2 is lower than a certain second threshold value, the control device 90 further controls the heat medium heated in the first heat exchanger 5 by the heater H1. Heat.
  • the control device 90 may open the valve V3 so that the third heat medium is supplied to the heater H1.
  • the second threshold value may be stored in advance in the storage device 90b.
  • the second threshold value may be the temperature at which ammonia begins to remain as a liquid, or a higher temperature that further takes into account a safety factor. According to such a configuration, liquid ammonia can be sufficiently vaporized in the vaporizer 2.
  • control device 90 Next, further operations of the control device 90 will be described.
  • control device 90 receives measurement data from the temperature sensor S3.
  • temperature sensor S3 measures the temperature of ammonia heated in vaporizer 2. If this temperature is lower than a certain value, the liquid ammonia may not be sufficiently vaporized in the vaporizer 2.
  • the control device 90 controls the opening degree of the valve V1 to supply the heat medium to the vaporizer 2. Increase the flow rate.
  • the third threshold value may be stored in advance in the storage device 90b.
  • the third threshold value may be the temperature at which ammonia begins to remain as a liquid, or a higher temperature that further takes into account a safety factor. According to such a configuration, liquid ammonia can be sufficiently vaporized in the vaporizer 2.
  • the system 100 as described above includes a vaporizer 2 that heats liquid ammonia using a heat medium, a boiler 3 that is connected to the vaporizer 2 and burns fuel containing ammonia from the vaporizer 2, and a boiler 3 that is connected to the boiler 3.
  • An air preheater 4 that is arranged in the flue L4 and heats the air with exhaust gas from the boiler 3, an induced draft fan 8 that is arranged downstream of the air preheater 4 in the flue L4 and guides the exhaust gas, and a flue L4.
  • a first heat exchanger 5 disposed downstream of the air preheater 4 and upstream of the induced draft fan 8.
  • the first heat exchanger 5 is cyclically connected to the vaporizer 2 through a circulation path L5.
  • the first heat exchanger 5 heats a heat medium using exhaust gas and supplies the heated heat medium to the vaporizer 2.
  • the first heat exchanger 5 is arranged relatively upstream in the flue L4. Therefore, the first heat exchanger 5 can heat the heat medium with higher temperature exhaust gas. Further, the vaporizer 2 can heat ammonia with a higher temperature heat medium. Therefore, energy efficiency can be improved.
  • the first heat exchanger 5 is arranged upstream of the induced draft fan 8 in the flue L4. Therefore, the exhaust gas is cooled in the first heat exchanger 5 before entering the induced draft fan 8. Therefore, the volume of exhaust gas entering the induced draft fan 8 can be reduced, making it easier to maintain the boiler 3 at negative pressure. Therefore, the load on the induced draft fan 8 can be reduced, and energy efficiency can be further improved.
  • the system 100 also includes a second heat exchanger 9 disposed downstream of the induced draft fan 8 in the flue L4.
  • the second heat exchanger 9 is arranged downstream of the vaporizer 2 and upstream of the first heat exchanger 5 in the circulation flow path L5.
  • the second heat exchanger 9 heats a heat medium using exhaust gas and supplies the heated heat medium to the first heat exchanger 5.
  • the temperature of the exhaust gas increases as the pressure increases.
  • the second heat exchanger 9 is arranged downstream of the induced draft fan 8 in the flue L4, so that the heat medium can be heated by the exhaust gas heated in the induced draft fan 8. . Therefore, energy efficiency can be further improved.
  • the system 100 also includes a flue gas desulfurization device 10 that is disposed downstream of the second heat exchanger 9 in the flue L4 and removes sulfur oxides from the flue gas.
  • a flue gas desulfurization device 10 that is disposed downstream of the second heat exchanger 9 in the flue L4 and removes sulfur oxides from the flue gas.
  • the flue gas desulfurization device 10 when the temperature of the exhaust gas is high, the adsorbent is likely to evaporate, and more adsorbent is required.
  • the exhaust gas pressurized and heated by the induced draft fan 8 is cooled in the second heat exchanger 9 before entering the flue gas desulfurization device 10. Therefore, in the flue gas desulfurization device 10, evaporation of the adsorbent can be reduced. Therefore, desulfurization efficiency can be improved.
  • the system 100 also has a first position C1 downstream of the first heat exchanger 5 and upstream of the vaporizer 2, and a second position C1 downstream of the vaporizer 2 and upstream of the second heat exchanger 9 in the circulation flow path L5.
  • a bypass flow path L7 is provided that connects the position C2.
  • the system 100 also includes a valve V2 provided in the bypass flow path L7 and a first valve V2 disposed downstream of the second position C2 and upstream of the second heat exchanger 9 in the circulation flow path L5 and measuring the temperature of the heat medium. It includes a temperature sensor S1, and a control device 90 communicably connected to the valve V2 and the first temperature sensor S1. When the temperature measured by the first temperature sensor S1 is lower than the first threshold value, the control device 90 opens the valve V2 and directs at least a portion of the heat medium to the vaporizer via the bypass flow path L7. 2 and is configured to be sent from the first heat exchanger 5 to the second heat exchanger 9. According to such a configuration, when the temperature of the heat medium entering the second heat exchanger 9 is lower than the first threshold value associated with corrosion, at least a portion of the heat medium is transferred to the bypass flow path L7. Can be sent automatically.
  • the system 100 includes a heater H1 disposed downstream of the first heat exchanger 5 and upstream of the vaporizer 2 in the circulation flow path L5.
  • a heater H1 disposed downstream of the first heat exchanger 5 and upstream of the vaporizer 2 in the circulation flow path L5.
  • the system 100 also includes a second temperature sensor S2 that is placed downstream of the vaporizer 2 in the circulation path L5 and measures the temperature of the heat medium.
  • the control device 90 is communicatively connected to the heater H1 and the second temperature sensor S2. When the temperature measured by the second temperature sensor S2 is lower than a certain second threshold value, the control device 90 causes the heat medium heated in the first heat exchanger 5 to be further heated by the heater H1. It is composed of According to such a configuration, when the temperature of the heat medium cooled in the vaporizer 2 is lower than the second threshold value associated with vaporization of ammonia, the heat medium is automatically heated by the heater H1. be able to.
  • the system 100 includes the second heater H2. In other embodiments, system 100 may not include second heater H2. In still other embodiments, the system 100 may not include at least one of the components described above other than the second heater H2.
  • the present disclosure can promote the use of ammonia, which leads to reduced CO2 emissions, so that it can, for example, support Goal 7 of the Sustainable Development Goals (SDGs) for affordable, reliable, sustainable and modern energy.
  • Goal 12 “Ensure sustainable consumption and production patterns”
  • Goal 13 “Take urgent action to combat climate change and its impacts”.

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Abstract

燃焼システム１００は、熱媒体によって液体アンモニアを加熱する気化器２と、気化器２に接続され、気化器２からのアンモニアを含む燃料を燃焼するボイラ３と、ボイラ３に接続された煙道Ｌ４に配置され、ボイラ３からの排ガスで空気を加熱する空気予熱器４と、煙道Ｌ４において空気予熱器４の下流に配置され、排ガスを誘導する誘引通風機８と、煙道Ｌ４において空気予熱器４の下流かつ誘引通風機８の上流に配置される第１熱交換器５であって、当該第１熱交換器５は、循環流路Ｌ５によって気化器２に循環的に接続され、当該第１熱交換器５は、排ガスによって熱媒体を加熱し、加熱された熱媒体を気化器２に供給する、第１熱交換器５と、を備える。

Description

燃焼システム
　本開示は、燃焼システムに関する。本出願は２０２２年７月５日に提出された日本特許出願第２０２２－１０８３４１号に基づく優先権の利益を主張するものであり、その内容は本出願に援用される。
　アンモニアは、ＣＯ２を放出しない燃料として知られている。例えば、特許文献１から４は、アンモニアを燃料として使用する発電設備を開示する。これらの文献では、アンモニアは、液体状態で貯蔵される。液体アンモニアは、燃焼される前に気化され、気体状態で燃焼される。これらの文献では、アンモニアを気化するために、燃焼後の排熱が使用される。
国際公開第２０１７／１８７６１９号 特開２０１５－１９０４６６号公報 特開２０２１－１８５３１３号公報 特開２０１９－１９６８８２号公報
　上記のような燃焼システムでは、エネルギ効率をさらに向上することが望まれている。
　本開示は、エネルギ効率を向上することができる燃焼システムを提供することを目的とする。
　本開示の一態様に係る燃焼システムは、熱媒体によって液体アンモニアを加熱する気化器と、気化器に接続され、気化器からのアンモニアを含む燃料を燃焼するボイラと、ボイラに接続された煙道に配置され、ボイラからの排ガスで空気を加熱する空気予熱器と、煙道において空気予熱器の下流に配置され、排ガスを誘導する誘引通風機と、煙道において空気予熱器の下流かつ誘引通風機の上流に配置される第１熱交換器であって、当該第１熱交換器は、循環流路によって気化器に循環的に接続され、当該第１熱交換器は、排ガスによって熱媒体を加熱し、加熱された熱媒体を気化器に供給する、第１熱交換器と、を備える。
　燃焼システムは、煙道において誘引通風機の下流に配置される第２熱交換器であって、当該第２熱交換器は、循環流路において気化器の下流かつ第１熱交換器の上流に配置され、当該第２熱交換器は、排ガスによって熱媒体を加熱し、加熱された熱媒体を前記第１熱交換器に供給する、第２熱交換器を備えてもよい。
　燃焼システムは、煙道において第２熱交換器の下流に配置され、排ガスから硫黄酸化物を除去する排煙脱硫装置を備えてもよい。
　燃焼システムは、循環流路において、第１熱交換器の下流かつ気化器の上流の第１位置と、気化器の下流かつ第２熱交換器の上流の第２位置と、を接続するバイパス流路を備えてもよい。
　燃焼システムは、バイパス流路に設けられるバルブと、循環流路において第２位置の下流かつ第２熱交換器の上流に配置され、熱媒体の温度を測定する第１温度センサと、バルブおよび第１温度センサと通信可能に接続される制御装置であって、当該制御装置は、第１温度センサによって測定された温度が、ある第１閾値よりも低い場合には、バルブを開いて、熱媒体の少なくとも一部を、バイパス流路を介して気化器を迂回して、第１熱交換器から第２熱交換器に送るように構成される、制御装置と、を備えてもよい。
　燃焼システムは、循環流路において、第１熱交換器の下流かつ気化器の上流に配置される加熱器を備えてもよい。
　燃焼システムは、循環流路において気化器の下流に配置され、熱媒体の温度を測定する第２温度センサと、加熱器および第２温度センサと通信可能に接続される制御装置であって、当該制御装置は、第２温度センサによって測定された温度が、ある第２閾値よりも低い場合には、第１熱交換器において加熱された熱媒体を、加熱器によってさらに加熱するように構成される、制御装置と、を備えてもよい。
　また、第１温度センサおよび制御装置を備える態様において、燃焼システムは、循環流路において気化器の下流に配置され、熱媒体の温度を測定する第２温度センサ、を備えてもよく、制御装置は、加熱器および第２温度センサと通信可能に接続され、第２温度センサによって測定された温度が、ある第２閾値よりも低い場合には、第１熱交換器において加熱された熱媒体を、加熱器によってさらに加熱するように構成されてもよい。
　本開示によれば、エネルギ効率を向上することができる。
図１は、実施形態に係る燃焼システムを示す概略図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す具体的な寸法、材料および数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。
　図１は、実施形態に係る燃焼システム１００を示す概略図である。以下、燃焼システム１００は、単に「システム」とも称され得る。例えば、システム１００は、タンク１と、気化器（ＥＶＡ）２と、ボイラ３と、空気予熱器（ＧＡＨ）４と、第１熱交換器（ＨＥＸ）５と、ガスガスヒータ（ＧＧＨ）６と、電気集じん機（ＥＳＰ）７と、誘引通風機（ＩＤＦ）８と、第２熱交換器（ＨＥＸ）９と、排煙脱硫装置（ＦＧＤ）１０と、昇圧通風機（ＢＵＦ）１１と、煙突１２と、蒸気タービン１３と、発電機１４と、制御装置９０と、を備える。また、ガスガスヒータ６は、熱回収器６１と、再加熱器６２と、を含む。システム１００の構成要素はこれらに限定されず、システム１００は、その他の構成要素をさらに備えてもよい。また、システム１００は、上記の構成要素のうちの少なくとも１つを含んでなくともよい。
　タンク１は、アンモニアを貯蔵する。具体的には、タンク１は、液体アンモニアを貯蔵する。タンク１は、流路Ｌ１によって気化器２に接続される。タンク１内の液体アンモニアは、気化器２に供給される。例えば、流路Ｌ１には、液体アンモニアを送るためのポンプＰ１が設けられる。ポンプＰ１は、制御装置９０と有線または無線で通信可能に接続されてもよく、制御装置９０は、ポンプＰ１の動作を制御してもよい。
　気化器２は、第１熱交換器５および第２熱交換器９によって加熱される熱媒体によって、タンク１からの液体アンモニアを加熱する。言い換えると、気化器２において、熱媒体は、液体アンモニアによって冷却される。加熱された液体アンモニアは、気体アンモニアへと気化する。気化器２は、流路Ｌ２によってボイラ３に接続される。
　ボイラ３は、気化器２からの気体アンモニアを含む燃料を燃焼する燃焼器３１を含む。例えば、燃焼器３１は、アンモニアと、例えば微粉炭等の他の燃料と、を含む混合燃料を燃焼してもよい。また、例えば、燃焼器３１は、アンモニアのみを燃焼してもよい。また、例えば、燃焼器３１は、必要に応じて、アンモニア以外の他の燃料のみを燃焼してもよい。ボイラ３は、燃焼による熱によって水を加熱し、水蒸気を生成する。燃焼器３１では、燃焼によって排ガスが発生する。
　蒸気タービン１３は、流路Ｌ３によってボイラ３に接続される。ボイラ３で生成された水蒸気は、流路Ｌ３を介して蒸気タービン１３に供給される。蒸気タービン１３は、ボイラ３からの水蒸気によって回転させられる。発電機１４は、蒸気タービン１３と共に回転し、発電する。
　本実施形態では、ボイラ３と煙突１２とを結ぶ煙道Ｌ４に、空気予熱器４、第１熱交換器５、熱回収器６１、電気集じん機７、誘引通風機８、第２熱交換器９、排煙脱硫装置１０、昇圧通風機１１、および、再加熱器６２が、ボイラ３からこの順番で配置される。煙道Ｌ４には、ボイラ３から煙突１２に向かって、ボイラ３で発生した排ガスが流れる。
　空気予熱器４は、ボイラ３に接続される。空気予熱器４は、煙道Ｌ４において、ボイラ３の下流に配置される。空気予熱器４は、ボイラ３からの排ガスで空気を加熱する。加熱された空気は、不図示の流路によってボイラ３に供給され、燃焼に使用される。
　第１熱交換器５は、空気予熱器４に接続される。第１熱交換器５は、煙道Ｌ４において、空気予熱器４の下流に配置される。第１熱交換器５は、循環流路Ｌ５によって、気化器２と循環的に接続される。循環流路Ｌ５には、熱媒体（第１熱媒体）が流れる。第１熱交換器５は、煙道Ｌ４を流れる排ガスによって、循環流路Ｌ５を流れる熱媒体を加熱する。言い換えると、第１熱交換器５において、排ガスは、熱媒体によって冷却される。第１熱媒体は、様々な流体であることができ、例えば、水であってもよい。
　ボイラ３で燃焼されるアンモニアの量が増加すると、空気予熱器４の出口における排ガスの温度が上昇する。本実施形態では、空気予熱器４のすぐ下流に第１熱交換器５が配置される。このため、アンモニアが燃料として使用される場合には、第１熱交換器５は、より高温の排ガスによって効率よく熱媒体を加熱することができる。また、第１熱交換器５からの熱媒体を受ける気化器２は、効率よくアンモニアを気化することができる。
　熱回収器６１は、第１熱交換器５に接続される。熱回収器６１は、煙道Ｌ４において、第１熱交換器５の下流に配置される。熱回収器６１は、循環流路Ｌ６によって、再加熱器６２と循環的に接続される。循環流路Ｌ６には、熱媒体（第２熱媒体）としての気体が流れる。第２熱媒体は、例えば、空気であってもよい。熱回収器６１は、煙道Ｌ４を流れる排ガスによって、循環流路Ｌ６を流れる熱媒体を加熱する。言い換えると、熱回収器６１において、排ガスは、熱媒体によって冷却される。熱回収器６１で加熱された熱媒体は、循環流路Ｌ６を介して、再加熱器６２へと送られる。
　電気集じん機７は、熱回収器６１に接続される。電気集じん機７は、煙道Ｌ４において、熱回収器６１の下流に配置される。電気集じん機７は、排ガスから粒子（煤塵）を除去する。具体的には、電気集じん機７は、放電極と集じん極との間に高電圧をかけ、コロナ放電を生成する。コロナ放電によって、イオンが発生する。イオンによって帯電した排ガス中の粒子は、静電気引力によって集じん極へ引き付けられる。集じん極へ集められた粒子は、除去される。
　電気集じん機７では、排ガス中の液体の水の量が増加すると、電気伝導率が増加し、集じん効率が向上する。本実施形態では、上記のように、排ガスは、電気集じん機７に入る前に、第１熱交換器５および熱回収器６１において冷却される。したがって、電気集じん機７に入る前に、排ガス中の水蒸気の一部が液体へと凝縮される。このため、排ガス中の液体の水の量が増加し、電気集じん機７における集じん効率が向上する。
　誘引通風機８は、電気集じん機７に接続される。誘引通風機８は、煙道Ｌ４において、電気集じん機７の下流に配置される。誘引通風機８は、ボイラ３からの排ガスを煙突１２に誘導する。誘引通風機８は、ボイラ３を負圧に維持する。誘引通風機８では、排ガスが加圧される。誘引通風機８では、加圧に伴って排ガスの温度も上昇する。
　誘引通風機８に流入する排ガスの体積が減少すると、誘引通風機８におけるエネルギ効率が向上する。本実施形態では、上記のように、排ガスは、誘引通風機８に入る前に、第１熱交換器５および熱回収器６１において冷却される。したがって、誘引通風機８に入る前に、排ガスの体積が減少する。また、排ガスの体積の減少に伴って、ボイラ３が負圧に維持され易くなる。よって、誘引通風機８の負荷を低減することができ、エネルギ効率をさらに向上することができる。
　第２熱交換器９は、誘引通風機８に接続される。第２熱交換器９は、煙道Ｌ４において、誘引通風機８の下流に配置される。第２熱交換器９は、循環流路Ｌ５によって、気化器２および第１熱交換器５に循環的に接続される。熱媒体は、第２熱交換器９、第１熱交換器５および気化器２の順番に循環流路Ｌ５を流れる（図１において反時計回り）。第２熱交換器９は、煙道Ｌ４を流れる排ガスによって、循環流路Ｌ５を流れる熱媒体を加熱する。言い換えると、第２熱交換器９において、排ガスは、熱媒体によって冷却される。
　排煙脱硫装置１０は、第２熱交換器９に接続される。排煙脱硫装置１０は、煙道Ｌ４において、第２熱交換器９の下流に配置される。排煙脱硫装置１０は、排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去する。排煙脱硫装置１０は、例えば、湿式脱硫装置であってもよい。具体的には、排煙脱硫装置１０は、例えば石灰または水酸化マグネシウム等を含む液体を吸着剤として使用してもよい。排煙脱硫装置１０は、排ガス中に吸着剤を滴下する。排ガス中のＳＯｘは、吸着剤に取り込まれ、排ガスから除去される。他の実施形態では、排煙脱硫装置１０は、乾式脱硫装置であってもよい。
　排煙脱硫装置１０では、排ガスの温度が高いと、吸着材が蒸発しやすく、より多くの吸着材が必要とされる。本実施形態では、上記のように、誘引通風機８で加圧および加熱された排ガスは、排煙脱硫装置１０に入る前に、第２熱交換器９において冷却される。したがって、排煙脱硫装置１０において、吸着材の蒸発を低減することができる。よって、排煙脱硫装置１０における脱硫効率を向上することができる。
　昇圧通風機１１は、排煙脱硫装置１０に接続される。昇圧通風機１１は、煙道Ｌ４において、排煙脱硫装置１０の下流に配置される。昇圧通風機１１は、排煙脱硫装置１０を通過した後の排ガスを加圧する。
　再加熱器６２は、昇圧通風機１１に接続される。再加熱器６２は、煙道Ｌ４において、昇圧通風機１１の下流に配置される。再加熱器６２は、煙道Ｌ４を流れる排ガスを、循環流路Ｌ６を流れる熱媒体によって加熱する。これによって、煙突１２に向かう排ガス中の液体の水が気化される（白煙が防止される）。したがって、煙突１２の腐食を防止することができる。
　煙突１２は、再加熱器６２に接続される。煙突１２は、煙道Ｌ４において、再加熱器６２の下流に配置される。煙突１２は、排ガスを外部に放出する。
　循環流路Ｌ５には、熱媒体を循環させるためのポンプＰ２が設けられる。ポンプＰ２は、制御装置９０と有線または無線で通信可能に接続される。制御装置９０は、ポンプＰ２の動作を制御する。
　循環流路Ｌ５には、バルブＶ１が設けられる。バルブＶ１は、気化器２の下流かつ後述する第２位置Ｃ２の上流に配置される。例えば、バルブＶ１は、制御装置９０と有線または無線で通信可能に接続される。制御装置９０は、バルブＶ１の開度を制御することによって、循環流路Ｌ５を流れる熱媒体の流量を調整する。
　循環流路Ｌ５には、バイパス流路Ｌ７が接続される。バイパス流路Ｌ７は、気化器２を迂回するように配置される。具体的には、バイパス流路Ｌ７は、循環流路Ｌ５において、第１熱交換器５の下流かつ気化器２の上流の第１位置Ｃ１と、気化器２の下流かつ第２熱交換器９の上流の第２位置Ｃ２と、を接続する。
　バイパス流路Ｌ７には、バルブＶ２が設けられる。例えば、バルブＶ２は、制御装置９０と有線または無線で通信可能に接続される。制御装置９０は、バルブＶ２の開度を制御することによって、バイパス流路Ｌ７を流れる熱媒体の流量を調整する。具体的には、制御装置９０は、バルブＶ２を完全にまたは部分的に開くことによって、第１熱交換器５からの熱媒体の全部または一部を、気化器２を迂回して直接的に第２熱交換器９に送ることができる。
　システム１００は、循環流路Ｌ５に温度センサ（第１温度センサ）Ｓ１を備える。温度センサＳ１は、第２熱交換器９に入る熱媒体の温度を測定するように配置される。例えば、循環流路Ｌ５において、温度センサＳ１は、第２位置Ｃ２の下流かつ第２熱交換器９の上流の位置に配置される。
　システム１００は、循環流路Ｌ５に温度センサ（第２温度センサ）Ｓ２を備える。温度センサＳ２は、気化器２において冷却された熱媒体の温度を測定するように配置される。例えば、循環流路Ｌ５において、温度センサＳ２は、気化器２の下流かつバルブＶ１の上流の位置に配置される。
　システム１００は、流路Ｌ２に温度センサ（第３温度センサ）Ｓ３を備える。温度センサＳ３は、気化器２において加熱されたアンモニアの温度を測定するように配置される。例えば、温度センサＳ３は、気化器２とボイラ３との間に配置される。
　温度センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、例えばＴＩＣ（Thermal Imaging Camera）等の様々なタイプのセンサであることができる。温度センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、制御装置９０と有線または無線で通信可能に接続され、測定されたデータを制御装置９０に送信する。
　システム１００は、循環流路Ｌ５に加熱器（第１加熱器）Ｈ１を備える。加熱器Ｈ１は、第１熱交換器５からの熱媒体を加熱するように配置される。例えば、循環流路Ｌ５において、加熱器Ｈ１は、第１熱交換器５の下流かつ第１位置Ｃ１の上流の位置に配置される。
　システム１００は、循環流路Ｌ５に加熱器（第２加熱器）Ｈ２を備える。加熱器Ｈ２は、第２熱交換器９に入る熱媒体を加熱するように配置される。例えば、循環流路Ｌ５において、加熱器Ｈ２は、第２位置Ｃ２の下流かつ第２熱交換器９の上流の位置に配置される。
　加熱器Ｈ１，Ｈ２は、例えば熱交換器等の様々なタイプの加熱器であることができる。例えば、加熱器Ｈ１，Ｈ２は、循環流路Ｌ５を流れる第１熱媒体を、他の第３熱媒体によって加熱してもよい。第３熱媒体は、例えば、ボイラ３からの抽気または蒸気タービン１３からの抽気などの補助蒸気であってもよい。第３熱媒体はこれに限定されず、他の熱媒体であってもよい。
　加熱器Ｈ１，Ｈ２に接続された流路には、それぞれバルブＶ３，Ｖ４が設けられる。例えば、バルブＶ３，Ｖ４は、制御装置９０と有線または無線で通信可能に接続される。制御装置９０は、バルブＶ３，Ｖ４の開度を制御することによって、加熱器Ｈ１，Ｈ２に接続された流路を流れる第３熱媒体の流量を調整する。
　制御装置９０は、システム１００の全体または一部を制御する。例えば、制御装置９０は、１つまたは複数のコンピュータを含んでもよい。例えば、本開示で説明される制御装置９０の動作は、１つのコンピュータによって実行されてもよく、または、複数のコンピュータによって分けて実行されてもよい。制御装置９０は、例えば、プロセッサ９０ａ、記憶装置９０ｂおよびコネクタ９０ｃ等の構成要素を含み、これらの構成要素はバスを介して互いに接続される。例えば、プロセッサ９０ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を含む。例えば、記憶装置９０ｂは、ハードディスク、プログラム等が格納されるＲＯＭ、および、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む。制御装置９０は、コネクタ９０ｃを介して、システム１００の構成要素と有線でまたは無線で通信可能に接続される。例えば、制御装置９０は、液晶ディスプレイまたはタッチパネル等の表示装置、および、キーボード、ボタンまたはタッチパネル等の入力装置等、他の構成要素を更に含んでもよい。例えば、本開示で説明される制御装置９０の動作は、記憶装置９０ｂに記憶されるプログラムをプロセッサ９０ａに実行することによって、実現されてもよい。
　続いて、制御装置９０の動作について説明する。
　上記のように、制御装置９０は、温度センサＳ１から測定データを受信する。上記のように、温度センサＳ１は、第２熱交換器９に入る熱媒体の温度を測定する。この温度がある値よりも低い場合、排ガスは、第２熱交換器９において、熱媒体によって過度に冷却され得る。この場合、第２熱交換器９は、排ガス中の硫酸水溶液に起因して腐食し得る（低温腐食とも称され得る）。
　本実施形態では、温度センサＳ１によって測定された温度が、ある第１閾値よりも低い場合には、制御装置９０は、バルブＶ２を開いて、熱媒体の少なくとも一部を、バイパス流路Ｌ７を介して気化器２を迂回して、第１熱交換器５から第２熱交換器９に送る。例えば、第１閾値は、記憶装置９０ｂに予め記憶されてもよい。例えば、第１閾値は、第２熱交換器９に腐食が発生し始める温度、または、安全率をさらに考慮したより高い温度であってもよい。
　このような構成によれば、気化器２を迂回する熱媒体は、液体アンモニアの気化に使用されない。言い換えると、気化器２を迂回する熱媒体は、液体アンモニアによって冷却されない。したがって、第２熱交換器９に入る熱媒体の温度が上昇する。このような構成によれば、第２熱交換器９の腐食を防止することができる。
　代替的にまたは追加的に、制御装置９０は、温度センサＳ１によって測定された温度が、第１閾値よりも低い場合には、加熱器Ｈ２によって、第２熱交換器９に入る熱媒体を加熱してもよい。例えば、制御装置９０は、加熱器Ｈ２に第３熱媒体が供給されるように、バルブＶ４を開いてもよい。このような構成によれば、第２熱交換器９に入る熱媒体の温度が上昇する。したがって、第２熱交換器９の腐食を防止することができる。
　続いて、制御装置９０の他の動作について説明する。
　上記のように、制御装置９０は、温度センサＳ２から測定データを受信する。上記のように、温度センサＳ２は、気化器２において冷却された熱媒体の温度を測定する。この温度がある値よりも低い場合、気化器２において、液体アンモニアが十分に気化されないおそれがある。
　本実施形態では、温度センサＳ２によって測定された温度が、ある第２閾値よりも低い場合には、制御装置９０は、加熱器Ｈ１によって、第１熱交換器５において加熱された熱媒体をさらに加熱する。例えば、制御装置９０は、加熱器Ｈ１に第３熱媒体が供給されるように、バルブＶ３を開いてもよい。例えば、第２閾値は、記憶装置９０ｂに予め記憶されてもよい。例えば、第２閾値は、アンモニアが液体として残り始める温度、または、安全率をさらに考慮したより高い温度であってもよい。このような構成によれば、気化器２において、液体アンモニアを十分に気化することができる。
　続いて、制御装置９０のさらに他の動作について説明する。
　上記のように、制御装置９０は、温度センサＳ３から測定データを受信する。上記のように、温度センサＳ３は、気化器２において加熱されたアンモニアの温度を測定する。この温度がある値よりも低い場合、気化器２において、液体アンモニアが十分に気化されないおそれがある。
　本実施形態では、温度センサＳ３によって測定された温度が、ある第３閾値よりも低い場合には、制御装置９０は、バルブＶ１の開度を制御して、気化器２に供給される熱媒体の流量を増加させる。例えば、第３閾値は、記憶装置９０ｂに予め記憶されてもよい。例えば、第３閾値は、アンモニアが液体として残り始める温度、または、安全率をさらに考慮したより高い温度であってもよい。このような構成によれば、気化器２において、液体アンモニアを十分に気化することができる。
　以上のようなシステム１００は、熱媒体によって液体アンモニアを加熱する気化器２と、気化器２に接続され、気化器２からのアンモニアを含む燃料を燃焼するボイラ３と、ボイラ３に接続された煙道Ｌ４に配置され、ボイラ３からの排ガスで空気を加熱する空気予熱器４と、煙道Ｌ４において空気予熱器４の下流に配置され、排ガスを誘導する誘引通風機８と、煙道Ｌ４において空気予熱器４の下流かつ誘引通風機８の上流に配置される第１熱交換器５と、を備える。第１熱交換器５は、循環流路Ｌ５によって気化器２に循環的に接続される。第１熱交換器５は、排ガスによって熱媒体を加熱し、加熱された熱媒体を気化器２に供給する。このような構成によれば、第１熱交換器５は、煙道Ｌ４において比較的上流側に配置される。このため、第１熱交換器５は、より高温の排ガスで熱媒体を加熱することができる。また、気化器２は、より高温の熱媒体でアンモニアを加熱することができる。よって、エネルギ効率を向上することができる。また、上記の構成によれば、第１熱交換器５は、煙道Ｌ４において誘引通風機８の上流に配置される。このため、誘引通風機８に入る前に、第１熱交換器５において、排ガスが冷却される。したがって、誘引通風機８に入る排ガスの体積を減らすことができ、ボイラ３が負圧に維持され易くなる。よって、誘引通風機８の負荷を低減することができ、エネルギ効率をさらに向上することができる。
　また、システム１００は、煙道Ｌ４において誘引通風機８の下流に配置される第２熱交換器９を備える。第２熱交換器９は、循環流路Ｌ５において気化器２の下流かつ第１熱交換器５の上流に配置される。第２熱交換器９は、排ガスによって熱媒体を加熱し、加熱された熱媒体を第１熱交換器５に供給する。上記のように、誘引通風機８では、加圧に伴って排ガスの温度が上昇する。上記の構成によれば、第２熱交換器９は、煙道Ｌ４において誘引通風機８の下流に配置されるので、誘引通風機８において加熱された排ガスによって、熱媒体を加熱することができる。したがって、エネルギ効率をさらに向上することができる。
　また、システム１００は、煙道Ｌ４において第２熱交換器９の下流に配置され、排ガスから硫黄酸化物を除去する排煙脱硫装置１０を備える。上記のように、排煙脱硫装置１０では、排ガスの温度が高いと、吸着材が蒸発しやすく、より多くの吸着材が必要とされる。上記の構成によれば、誘引通風機８で加圧および加熱された排ガスは、排煙脱硫装置１０に入る前に、第２熱交換器９において冷却される。したがって、排煙脱硫装置１０において、吸着材の蒸発を低減することができる。よって、脱硫効率を向上することができる。
　また、システム１００は、循環流路Ｌ５において、第１熱交換器５の下流かつ気化器２の上流の第１位置Ｃ１と、気化器２の下流かつ第２熱交換器９の上流の第２位置Ｃ２と、を接続するバイパス流路Ｌ７を備える。上記のように、第２熱交換器９に入る熱媒体の温度が低い場合、第２熱交換器９は腐食し得る。しかしながら、上記のような構成によれば、熱媒体の少なくとも一部を、バイパス流路Ｌ７を介して気化器２を迂回して、第１熱交換器５から第２熱交換器９に送ることができる。言い換えると、気化器２を迂回する熱媒体は、液体アンモニアによって冷却されない。したがって、第２熱交換器９に入る熱媒体の温度が上昇する。このような構成によれば、第２熱交換器９の腐食を防止することができる。
　また、システム１００は、バイパス流路Ｌ７に設けられるバルブＶ２と、循環流路Ｌ５において第２位置Ｃ２の下流かつ第２熱交換器９の上流に配置され、熱媒体の温度を測定する第１温度センサＳ１と、バルブＶ２および第１温度センサＳ１と通信可能に接続される制御装置９０と、を備える。制御装置９０は、第１温度センサＳ１によって測定された温度が、第１閾値よりも低い場合には、バルブＶ２を開いて、熱媒体の少なくとも一部を、バイパス流路Ｌ７を介して気化器２を迂回して、第１熱交換器５から第２熱交換器９に送るように構成される。このような構成によれば、第２熱交換器９に入る熱媒体の温度が、腐食と関連付けられた第１閾値よりも低い場合には、熱媒体の少なくとも一部を、バイパス流路Ｌ７に自動的に送ることができる。
　また、システム１００は、循環流路Ｌ５において、第１熱交換器５の下流かつ気化器２の上流に配置される加熱器Ｈ１を備える。上記のように、熱媒体の温度が低い場合、気化器２において、液体アンモニアが十分に気化されないおそれがある。しかしながら、上記のような構成によれば、加熱器Ｈ１によって、第１熱交換器５において加熱された熱媒体をさらに加熱することができる。したがって、気化器２において、液体アンモニアを十分に気化することができる。
　また、システム１００は、循環流路Ｌ５において気化器２の下流に配置され、熱媒体の温度を測定する第２温度センサＳ２を備える。制御装置９０は、加熱器Ｈ１および第２温度センサＳ２と通信可能に接続される。制御装置９０は、第２温度センサＳ２によって測定された温度が、ある第２閾値よりも低い場合には、第１熱交換器５において加熱された熱媒体を、加熱器Ｈ１によってさらに加熱するように構成される。このような構成によれば、気化器２において冷却された熱媒体の温度が、アンモニアの気化と関連付けられた第２閾値よりも低い場合には、熱媒体を加熱器Ｈ１によって自動的に加熱することができる。
　以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
　例えば、上記の実施形態では、システム１００は、第２加熱器Ｈ２を備える。他の実施形態では、システム１００は、第２加熱器Ｈ２を備えなくてもよい。さらに他の実施形態では、システム１００は、上記の構成要素のうち、第２加熱器Ｈ２以外の少なくとも１つの構成要素を備えなくてもよい。
　本開示は、ＣＯ２放出の削減につながるアンモニアの使用を促進することができるので、例えば、持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標７「手ごろで信頼でき、持続可能かつ近代的なエネルギへのアクセスを確保する」、目標１２「持続可能な消費と生産のパターンを確保する」および目標１３「気候変動とその影響に立ち向かうため、緊急対策を取る」に貢献することができる。
　２　　　　気化器
　３　　　　ボイラ
　４　　　　空気予熱器
　５　　　　第１熱交換器
　８　　　　誘引通風機
　９　　　　第２熱交換器
　１０　　　排煙脱硫装置
　９０　　　制御装置
　１００　　燃焼システム
　Ｃ１　　　第１位置
　Ｃ２　　　第２位置
　Ｈ１　　　加熱器
　Ｈ２　　　加熱器
　Ｌ４　　　煙道
　Ｌ５　　　循環流路
　Ｌ７　　　バイパス流路
　Ｓ１　　　第１温度センサ
　Ｓ２　　　第２温度センサ
　Ｖ２　　　バルブ

Claims (11)

  1. 　熱媒体によって液体アンモニアを加熱する気化器と、
    　前記気化器に接続され、前記気化器からのアンモニアを含む燃料を燃焼するボイラと、
    　前記ボイラに接続された煙道に配置され、前記ボイラからの排ガスで空気を加熱する空気予熱器と、
    　前記煙道において前記空気予熱器の下流に配置され、前記排ガスを誘導する誘引通風機と、
    　前記煙道において前記空気予熱器の下流かつ前記誘引通風機の上流に配置される第１熱交換器であって、当該第１熱交換器は、循環流路によって前記気化器に循環的に接続され、当該第１熱交換器は、前記排ガスによって前記熱媒体を加熱し、前記加熱された熱媒体を前記気化器に供給する、第１熱交換器と、
    　を備える、燃焼システム。
  2. 　前記煙道において前記誘引通風機の下流に配置される第２熱交換器であって、当該第２熱交換器は、前記循環流路において前記気化器の下流かつ前記第１熱交換器の上流に配置され、当該第２熱交換器は、前記排ガスによって前記熱媒体を加熱し、前記加熱された熱媒体を前記第１熱交換器に供給する、第２熱交換器、
    　を備える、請求項１に記載の燃焼システム。
  3. 　前記煙道において前記第２熱交換器の下流に配置され、前記排ガスから硫黄酸化物を除去する排煙脱硫装置、
    　を備える、請求項２に記載の燃焼システム。
  4. 　前記循環流路において、前記第１熱交換器の下流かつ前記気化器の上流の第１位置と、前記気化器の下流かつ前記第２熱交換器の上流の第２位置と、を接続するバイパス流路、
    　を備える、請求項２または３に記載の燃焼システム。
  5. 　前記バイパス流路に設けられるバルブと、
    　前記循環流路において前記第２位置の下流かつ前記第２熱交換器の上流に配置され、前記熱媒体の温度を測定する第１温度センサと、
    　前記バルブおよび前記第１温度センサと通信可能に接続される制御装置であって、当該制御装置は、前記第１温度センサによって測定された温度が、ある第１閾値よりも低い場合には、前記バルブを開いて、前記熱媒体の少なくとも一部を、前記バイパス流路を介して前記気化器を迂回して、前記第１熱交換器から前記第２熱交換器に送るように構成される、制御装置と、
    　を備える、請求項４に記載の燃焼システム。
  6. 　前記循環流路において、前記第１熱交換器の下流かつ前記気化器の上流に配置される加熱器を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の燃焼システム。
  7. 　前記循環流路において、前記第１熱交換器の下流かつ前記気化器の上流に配置される加熱器を備える、請求項４に記載の燃焼システム。
  8. 　前記循環流路において、前記第１熱交換器の下流かつ前記気化器の上流に配置される加熱器を備える、請求項５に記載の燃焼システム。
  9. 　前記循環流路において前記気化器の下流に配置され、前記熱媒体の温度を測定する第２温度センサと、
    　前記加熱器および前記第２温度センサと通信可能に接続される制御装置であって、当該制御装置は、前記第２温度センサによって測定された温度が、ある第２閾値よりも低い場合には、前記第１熱交換器において加熱された熱媒体を、前記加熱器によってさらに加熱するように構成される、制御装置と、
    　を備える、請求項６に記載の燃焼システム。
  10. 　前記循環流路において前記気化器の下流に配置され、前記熱媒体の温度を測定する第２温度センサと、
    　前記加熱器および前記第２温度センサと通信可能に接続される制御装置であって、当該制御装置は、前記第２温度センサによって測定された温度が、ある第２閾値よりも低い場合には、前記第１熱交換器において加熱された熱媒体を、前記加熱器によってさらに加熱するように構成される、制御装置と、
    　を備える、請求項７に記載の燃焼システム。
  11. 　前記循環流路において前記気化器の下流に配置され、前記熱媒体の温度を測定する第２温度センサ、
    　を備え、
    　前記制御装置は、前記加熱器および前記第２温度センサと通信可能に接続され、前記第２温度センサによって測定された温度が、ある第２閾値よりも低い場合には、前記第１熱交換器において加熱された熱媒体を、前記加熱器によってさらに加熱するように構成される、請求項８に記載の燃焼システム。
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