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公開番号2025032653
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-12
出願番号2023138061
出願日2023-08-28
発明の名称ボイラシステム及び発電プラント並びにボイラシステムの運転方法
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F23D 14/78 20060101AFI20250305BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】高負荷帯においては不使用バーナ冷却に対し十分な空気流量を供給しバーナ機器保護をするとともに低負荷帯においては火炉の熱負荷低下に応じ適切な空気流量とすることで全負荷帯において好適な運転状態とすることを目的とする。
【解決手段】ボイラシステム2は、複数のバーナ21を有するボイラ10と、バーナ21に空気を供給する空気供給部と、空気供給部によってバーナ21に供給する空気の量を調節する冷ガスダンパ30dと、火炎を形成していないバーナ21に対して空気供給部によって冷却用空気を供給する際に、ボイラ10の負荷に応じた量の冷却用空気を供給するように冷ガスダンパ30dを制御する制御部50と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
複数のバーナを有するボイラと、
前記バーナに空気を供給する空気供給部と、
前記空気供給部によって前記バーナに供給する空気の量を調節する調節部と、
火炎を形成していない前記バーナに対して前記空気供給部によって冷却用空気を供給する際に、前記ボイラの負荷に応じた量の冷却用空気を供給するように前記調節部を制御する制御部と、を備えるボイラシステム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記制御部は、火炎を形成していない前記バーナに対して、前記ボイラの負荷が低いほど供給される冷却用空気の量が少なくなるように前記調節部を制御する請求項１に記載のボイラシステム。
【請求項３】
前記空気供給部は、前記バーナに空気を搬送する空気配管を有し、
前記調節部は、前記空気配管に設けられ、開度を変化させることで前記空気配管を流通する空気の量を調節するダンパを有し、
前記制御部は、火炎を形成していない前記バーナに対して前記ボイラの負荷に応じた量の冷却用空気を供給するように前記ダンパの開度を制御する請求項１に記載のボイラシステム。
【請求項４】
前記バーナに供給される空気の量を検出する空気量検出部を備え、
前記制御部は、前記空気量検出部が検出した空気の量に基づいて前記調節部を制御する請求項１に記載のボイラシステム。
【請求項５】
空気又は粉砕した固体燃料と空気との混合物を前記空気供給部を介して特定の前記バーナへ供給可能なミルを複数備え、
前記制御部は、火炎を形成しない前記バーナに対して、前記ミルからの固体燃料の供給を停止するとともに、前記ボイラの負荷に応じた量の冷却用空気を前記ミルから供給するように前記調節部を制御する請求項１に記載のボイラシステム。
【請求項６】
前記ボイラの負荷は、前記ボイラに供給される固体燃料の量である請求項５に記載のボイラシステム。
【請求項７】
前記制御部は、火炎を形成していない前記バーナに対して冷却用空気を供給する際に、前記ボイラに供給される固体燃料の種類に応じた量の冷却用空気を供給するように前記調節部を制御する請求項５に記載のボイラシステム。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載のボイラシステムと、
前記ボイラシステムで生成された蒸気を用いて発電する発電部と、を備える発電プラント。
【請求項９】
ボイラシステムの運転方法であって、
前記ボイラシステムは、
複数のバーナを有するボイラと、
前記バーナに空気を供給する空気供給部と、
前記空気供給部によって前記バーナに供給する空気の量を調節する調節部と、を備え、
火炎を形成していない前記バーナに対して前記空気供給部によって冷却用空気を供給する際に、前記ボイラの負荷に応じた量の冷却用空気を供給するように前記調節部を制御する制御工程を備えるボイラシステムの運転方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ボイラシステム及び発電プラント並びにボイラシステムの運転方法に関するものである。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
発電用ボイラなどの大型のボイラは、中空形状をなして鉛直方向に設置される火炉を有し、この火炉壁に複数のバーナが火炉の周方向に沿って配設されている。また、大型のボイラは、火炉の鉛直方向上方に煙道が連結されており、この煙道に蒸気を生成するための熱交換器が配置されている。そして、バーナが火炉内に燃料と空気（酸化性ガス）との混合気を噴射することで火炎が形成され、燃焼ガスが生成されて煙道に流れる。燃焼ガスが流れる領域に熱交換器が設置され、熱交換器を構成する伝熱管内を流れる水や蒸気を加熱して過熱蒸気が生成される。
【０００３】
このようなボイラは、複数のバーナが設けられている（例えば、特許文献１）。また、ボイラは、負荷に応じて火炎を形成するバーナの数を変化させる。この時、火炎を形成していないバーナは、火炉からの輻射熱により短寿命化や損傷の原因になる可能性がある。特に、火炉内部に面するように設置される保炎機構を備えるバーナは、輻射熱を保炎器面に受けメタル温度が上昇し易く、短寿命化や損傷し易い可能性がある。このため、火炎を形成していないバーナに対して冷却用空気を供給し、バーナを冷却することでバーナの短寿命化や損傷を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－７６８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
火炎を形成していないバーナに供給される冷却用空気は、火炎を形成しているバーナに供給される燃焼用空気とは異なり、ボイラにおける燃焼に直接的に寄与し難い。このため、ボイラの負荷によっては、ボイラに供給される空気の総量（全空気量）に対する冷却用空気の割合が増大することで、火炎近傍における空気比が所定の範囲から逸脱し、燃焼排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度の増加、空気予熱器をバイパスする空気量の増加による空気予熱器出口排ガス温度が上昇等、ボイラの性能・運用性に影響を及ぼす可能性があった。
【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、高負荷帯においては不使用バーナ冷却に対し十分な空気流量を供給しバーナ機器保護をするとともに低負荷帯においては火炉の熱負荷低下に応じ適切な空気流量とすることで全負荷帯において好適な運転状態とすることができるボイラシステム及び発電プラント並びにボイラシステムの運転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、本開示のボイラシステム及び発電プラント並びにボイラシステムの運転方法は以下の手段を採用する。
本開示の一態様に係るボイラシステムは、複数のバーナを有するボイラと、前記バーナに空気を供給する空気供給部と、前記空気供給部によって前記バーナに供給する空気の量を調節する調節部と、火炎を形成していない前記バーナに対して前記空気供給部によって冷却用空気を供給する際に、前記ボイラの負荷に応じた量の冷却用空気を供給するように前記調節部を制御する制御部と、を備える。
【０００８】
本開示の一態様に係るボイラシステムの運転方法は、前記ボイラシステムは、複数のバーナを有するボイラと、前記バーナに空気を供給する空気供給部と、前記空気供給部によって前記バーナに供給する空気の量を調節する調節部と、を備え、火炎を形成していない前記バーナに対して前記空気供給部によって冷却用空気を供給する際に、前記ボイラの負荷に応じた量の冷却用空気を供給するように前記調節部を制御する制御工程を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、高負荷帯においては不使用バーナ冷却に対し十分な空気流量を供給しバーナ機器保護をするとともに、低負荷帯においては火炉の熱負荷低下に応じ適切な空気流量とすることで、各負荷において好適な燃焼状態火炎を形成し、ボイラ全体としての最適化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本開示の実施形態に係るボイラシステムを表す概略構成図である。
本開示の実施形態に係るボイラシステムを表す概略構成図である。
本開示の実施形態に係る制御部を示すブロック図である。
本開示の実施形態に係るボイラシステムにおけるボイラ負荷と冷ガスダンパの開度との関係を示すグラフである。
本開示の実施形態の変形例に係るボイラシステムにおけるボイラ負荷と冷ガスダンパの開度との関係を固体燃料毎に示すグラフである。
【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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