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公開番号2025005970
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023106449
出願日2023-06-28
発明の名称ボイラ、発電設備、およびボイラの制御方法
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F22B 35/00 20060101AFI20250109BHJP(蒸気発生)
要約【課題】固体燃料とアンモニア燃料の双方を火炉で燃焼させるボイラの負荷を変化させる負荷変化動作を実行する際に、ボイラの負荷変化速度を高める。
【解決手段】ボイラの制御方法であって、ボイラは、火炉内に固体燃料を用いて火炎を形成する固体燃料バーナと、固体燃料バーナに供給される固体燃料の供給量を調整する固体燃料調整部と、火炉内にアンモニア燃料を用いて火炎を形成するアンモニア燃料バーナと、アンモニア燃料バーナに供給されるアンモニア燃料の供給量を調整するアンモニア燃料調整部と、を有し、固体燃料調整部およびアンモニア燃料調整部を制御する制御工程を備え、制御工程S102は、ボイラの負荷を上昇させる負荷上昇動作を実行する際に、負荷上昇動作の開始から完了に至るまでの動作期間において、アンモニア燃料バーナへ供給されるアンモニア燃料の供給量を増加させるようアンモニア燃料調整部を制御するボイラの制御方法を提供する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
火炉へ固体燃料を噴射して燃焼させる固体燃料バーナと、
前記固体燃料バーナに供給される前記固体燃料の供給量を調整する固体燃料調整部と、
前記火炉へアンモニア燃料を噴射して燃焼させるアンモニア燃料バーナと、
前記アンモニア燃料バーナに供給される前記アンモニア燃料の供給量を調整するアンモニア燃料調整部と、
前記固体燃料調整部および前記アンモニア燃料調整部を制御する制御部と、を備えるボイラであって、
前記制御部は、前記ボイラの負荷を変化させる負荷変化動作を実行する際に、前記負荷変化動作の開始から完了に至るまでの動作期間において、前記アンモニア燃料バーナへ供給される前記アンモニア燃料の供給量を変化させるよう前記アンモニア燃料調整部を制御するボイラ。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記ボイラの負荷を変化させる際に、前記固体燃料バーナへ供給される前記固体燃料の供給量を変化させるよう前記固体燃料調整部を制御する請求項１に記載のボイラ。
【請求項３】
前記制御部は、前記ボイラの負荷を変化させる際に、前記固体燃料バーナへ供給される前記固体燃料の供給量が一定となるように前記固体燃料調整部を制御する請求項１に記載のボイラ。
【請求項４】
前記制御部は、前記ボイラが運転状態となる所定の運転期間中に、前記固体燃料の入熱量と前記アンモニア燃料の入熱量の合計した総入熱量に対する前記アンモニア燃料の入熱量の割合が２０％以上かつ８０％以下となるように前記固体燃料調整部および前記アンモニア燃料調整部を制御する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のボイラ。
【請求項５】
前記制御部は、前記ボイラが運転状態となる所定の運転期間中に、前記固体燃料の入熱量と前記アンモニア燃料の入熱量の合計した総入熱量に対する前記アンモニア燃料の入熱量の割合が２０％以上かつ５０％以下となるように前記固体燃料調整部および前記アンモニア燃料調整部を制御する請求項３に記載のボイラ。
【請求項６】
前記負荷変化動作は、前記ボイラの起動後の運転状態において実行される動作である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のボイラ。
【請求項７】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のボイラと、
前記ボイラで生成された蒸気により駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンに連結される発電機と、を備える発電設備。
【請求項８】
ボイラの制御方法であって、
前記ボイラは、
火炉内に固体燃料を用いて火炎を形成する固体燃料バーナと、
前記固体燃料バーナに供給される前記固体燃料の供給量を調整する固体燃料調整部と、
前記火炉内にアンモニア燃料を用いて火炎を形成するアンモニア燃料バーナと、
前記アンモニア燃料バーナに供給される前記アンモニア燃料の供給量を調整するアンモニア燃料調整部と、を有し、
前記固体燃料調整部および前記アンモニア燃料調整部を制御する制御工程を備え、
前記制御工程は、前記ボイラの負荷を変化させる負荷変化動作を実行する際に、前記負荷変化動作の開始から完了に至るまでの動作期間において、前記アンモニア燃料バーナへ供給される前記アンモニア燃料の供給量を変化させるよう前記アンモニア燃料調整部を制御するボイラの制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ボイラ、発電設備、およびボイラの制御方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、微粉炭とアンモニアとを複合燃焼させるボイラが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されるボイラは、負荷を上昇させる負荷上昇動作を実行する際に、負荷上昇動作の開始時にはアンモニア燃料以外の他の燃料のみをバーナ部に供給し、その後にバーナ部の空気比と火炉内の温度が判定条件を満たす場合に、アンモニア燃料の供給を開始する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１５５８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アンモニア燃料と微粉炭等の固体燃料とを混焼させる場合において、アンモニア燃料の混焼率（燃料の総入熱量に対するアンモニア燃料の入熱量の比率）が固体燃料の混焼率（燃料の総入熱量に対する固体燃料の入熱量の比率）よりも低い場合、主たる燃料が固体燃料となる。この場合、ボイラの負荷を変化させる際には、主たる燃料である固体燃料の供給量を変化させることで、ボイラへの入熱量を変化させることが一般的である。そのため、ボイラの負荷の変化速度は、ボイラへ供給される固体燃料量の変化速度により制限される。
【０００５】
一方、液体あるいは気体であるアンモニア燃料と固体燃料とを比較すると、アンモニア燃料（特に液体アンモニア）の方が供給量を変化させやすい特性があることが知られている。特許文献１では、負荷上昇動作の開始時にはアンモニア燃料をバーナ部に供給せず、微粉炭等の他の燃料のみを供給しているため、ボイラの負荷変化速度を高めるためには改善の余地がある。
【０００６】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、固体燃料とアンモニア燃料の双方を火炉で燃焼させるボイラの負荷を変化させる負荷変化動作を実行する際に、ボイラの負荷変化速度を高めることが可能なボイラ、発電設備、およびボイラの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本開示の一態様にかかるボイラ、発電設備、およびボイラの制御方法は以下の手段を採用する。
本開示の一態様にかかるボイラは、火炉へ固体燃料を噴射して燃焼させる固体燃料バーナと、前記固体燃料バーナに供給される前記固体燃料の供給量を調整する固体燃料調整部と、前記火炉へアンモニア燃料を噴射して燃焼させるアンモニア燃料バーナと、前記アンモニア燃料バーナに供給される前記アンモニア燃料の供給量を調整するアンモニア燃料調整部と、前記固体燃料調整部および前記アンモニア燃料調整部を制御する制御部と、を備えるボイラであって、前記制御部は、前記ボイラの負荷を変化させる負荷変化動作を実行する際に、前記負荷変化動作の開始から完了に至るまでの動作期間において、前記アンモニア燃料バーナへ供給される前記アンモニア燃料の供給量を変化させるよう前記アンモニア燃料調整部を制御する。
【０００８】
本開示の一態様にかかるボイラの制御方法において、前記ボイラは、火炉内に固体燃料を用いて火炎を形成する固体燃料バーナと、前記固体燃料バーナに供給される前記固体燃料の供給量を調整する固体燃料調整部と、前記火炉内にアンモニア燃料を用いて火炎を形成するアンモニア燃料バーナと、前記アンモニア燃料バーナに供給される前記アンモニア燃料の供給量を調整するアンモニア燃料調整部と、を有し、前記固体燃料調整部および前記アンモニア燃料調整部を制御する制御工程を備え、前記制御工程は、前記ボイラの負荷を変化させる負荷変化動作を実行する際に、前記負荷変化動作の開始から完了に至るまでの動作期間において、前記アンモニア燃料バーナへ供給される前記アンモニア燃料の供給量を変化させるよう前記アンモニア燃料調整部を制御する。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、固体燃料とアンモニア燃料の双方を火炉で燃焼させるボイラの負荷を変化させる負荷変化動作を実行する際に、ボイラの負荷変化速度を高めることが可能なボイラ、発電設備、およびボイラの制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本開示の第１実施形態に係るボイラを示す概略構成図である。
図１に示す燃焼バーナの正面図である。
図１に示す燃焼バーナが有するアンモニア燃料バーナの横断面図である。
図１に示すボイラの燃焼バーナの微粉燃料バーナの横断面図である。
本開示の第１実施形態に係るボイラの制御方法を示すフローチャートである。
ボイラの負荷の時間変化を示すグラフである。
微粉燃料の供給量の時間変化を示すグラフである。
アンモニア燃料の供給量の時間変化を示すグラフである。
本開示の第２実施形態に係るボイラの制御方法を示すフローチャートである。
微粉燃料の供給量の時間変化を示すグラフである。
アンモニア燃料の供給量の時間変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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