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公開番号2025161412
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-24
出願番号2024064578
出願日2024-04-12
発明の名称排熱回収ボイラ及びその給水バイパス制御方法
出願人JFEエンジニアリング株式会社
代理人個人,個人
主分類F22D 1/12 20060101AFI20251017BHJP(蒸気発生)
要約【課題】バイパス経路に給水を流すことによるバイパス経路合流前のスチーミングリスク、又は/及びバイパス経路合流後のボイラドラム給水管台部のノズル損傷リスクを回避しつつ、負荷の幅広い範囲でボイラの運転を確保することができる排熱回収ボイラを提供する。
【解決手段】給水を予熱して排ガスを冷却する節炭器6と、節炭器6への給水をバイパスするバイパス経路18と、バイパス経路18の給水量を調節する給水量調節装置19と、少なくとも節炭器6通過後の排ガス温度(1)、並びにバイパス経路18合流前の節炭器出口給水温度(2)又はバイパス経路18合流後の給水温度(3)の少なくとも一方に基づいて、給水量調節装置19を制御する制御装置22と、を備える排熱回収ボイラ21である。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
給水を予熱して排ガスを冷却する節炭器と、
前記節炭器への給水をバイパスするバイパス経路と、
前記バイパス経路又は／及び前記節炭器の給水量を調節する給水量調節装置と、
少なくとも前記節炭器通過後の排ガス温度、並びにバイパス経路合流前の節炭器出口給水温度又はバイパス経路合流後の給水温度の少なくとも一方に基づいて、前記給水量調節装置を制御する制御装置と、を備える排熱回収ボイラ。
続きを表示（約 630 文字）【請求項２】
前記制御装置は、前記節炭器通過後の排ガス温度、前記バイパス経路合流前の節炭器出口給水温度、及び前記バイパス経路合流後の給水温度に基づいて、前記給水量調節装置を制御することを特徴とする請求項１に記載の排熱回収ボイラ。
【請求項３】
前記制御装置は、少なくとも前記節炭器通過後の排ガス温度、並びに前記バイパス経路合流前の節炭器出口給水温度又は前記バイパス経路合流後の給水温度の少なくとも一方のそれぞれに基づいて算出した前記給水量調節装置の開度のうち、最も小さい開度を選択することを特徴とする請求項１に記載の排熱回収ボイラ。
【請求項４】
前記制御装置は、前記節炭器通過後の排ガス温度、前記バイパス経路合流前の節炭器出口給水温度、及び前記バイパス経路合流後の給水温度のそれぞれに基づいて算出した前記給水量調節装置の開度のうち、最も小さい開度を選択することを特徴とする請求項２に記載の排熱回収ボイラ。
【請求項５】
給水を予熱して排ガスを冷却する節炭器と、前記節炭器への給水をバイパスするバイパス経路と、を備える排熱回収ボイラの給水バイパス制御方法であって、
少なくとも前記節炭器通過後の排ガス温度、並びにバイパス経路合流前の節炭器出口給水温度又はバイパス経路合流後の給水温度の少なくとも一方に基づいて、前記バイパス経路又は／及び前記節炭器の給水量を制御する給水バイパス制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、排熱回収ボイラに関し、特に節炭器への給水をバイパスするバイパス経路を設けた排熱回収ボイラに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から廃棄物焼却炉等の焼却炉の排ガスから熱を回収する排熱回収ボイラ（以下、単にボイラという）が知られている。ボイラ１は、図１に示すように焼却炉２から排出され、煙道３，１４内を流れる排ガス中に、過熱器４、蒸発器５、節炭器６を配置した構成になっている。過熱器４は煙道３に配置される場合もあるし、煙道１４に配置される場合もある。節炭器６も同様である。蒸発器５は図１に示すように水冷壁から構成される場合もあるし、煙道３に配置される場合もある。
【０００３】
給水は、給水ポンプから節炭器給水管７を経て節炭器６に供給され、予熱された後、ドラム給水管８を経てボイラドラム９（以下、単にドラム９という）に供給される。ドラム９に供給された給水は、降水管１０、蒸発器５、蒸発管１１、ドラム９の順で自然循環又は強制循環し、その間に加熱される。加熱により発生した蒸気は、ドラム９で水と分離された後、ドラム蒸気管１２を経て過熱器４に送られ、ここでさらに昇温された後、蒸気管１３を経て蒸気タービンに供給され、発電等に利用される。
【０００４】
上記ボイラ１においては、例えば焼却炉のごみ質や焼却量の変化に伴って負荷変動が生じる。軽負荷時には排ガス温度が下がるので、節炭器６及びその下流機器（排ガス処理設備）に低温腐食が発生するという課題がある。
【０００５】
この課題を解決し、負荷の幅広い範囲でのボイラ１の運転を確保するために、図２に示すように、節炭器６が配置される煙道１４（図１参照）に節炭器６をバイパスするバイパスダクト１５を設置し、バイパスダクト１５に排ガスの流量を調節するダンパ１６を設けたボイラ１が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載のボイラ１において、軽負荷時にバイパス合流後の排ガス温度が下がったら、制御装置１７とダンパ１６によって排ガスがバイパスダクト１５に流れるようにすることで、バイパス合流後の排ガス温度を上昇させる。これにより、節炭器６及びその下流機器（排ガス処理設備）の低温腐食を防止することができ、負荷の幅広い範囲でボイラ１の運転を確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１３－１１３７３号公報の図１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来のバイパスダクト１５には、以下の課題がある。軽負荷時にバイパスダクト１５に排ガスを流すので、ドラム９への給水のアプローチ温度が高くなってしまう（ドラム温度との差が小さくなってしまう）。また、バイパスダクト１５のダンパ１６自体は当然ながら全閉しているのが熱回収的に有利だが、使わないとダンパ１６にダストが堆積・固着するリスクが存在する。さらに、発電量の観点から見てもダンパ１６には常にリークがある（例えば１％程度バイパスし続ける）ので、熱回収率や発電量を下げてしまう。加えて、煙道を引き回すので、配置的にスペースが必要になってしまう。
【０００８】
上記バイパスダクトの課題を解決するために、図３に示すように節炭器６への給水をバイパスするバイパス経路１８を設け、バイパス経路１８に調節弁等の給水量調節装置１９を設けることが考えられる。そして、軽負荷時に節炭器６通過後の排ガス温度（１）が下がったら、制御装置２０と給水量調節装置１９によって給水がバイパス経路１８に流れるようにすることで、節炭器６通過後の排ガス温度を上昇させる。これにより、節炭器６及びその下流機器（排ガス処理設備）の低温腐食を防止することができ、負荷の幅広い範囲でボイラ１の運転を確保することができる。
【０００９】
しかし一方で、バイパス経路１８の給水量を増やすと、バイパス経路１８合流前の節炭器出口給水温度（２）は、節炭器６への給水量低下に伴い上昇する。したがって、バイパス経路１８合流前の節炭器出口において蒸気が気化するスチーミングリスクが生じる。
【００１０】
また、バイパス経路１８の給水量を増やすと、バイパス経路１８を通る未加熱の給水量が増えるので、バイパス経路１８合流後の給水温度（３）が低下する。その結果、飽和蒸気が蓄えられているドラム給水管台部との温度差が生じ、温度差が原因で熱応力が発生し、ドラム給水管台部のノズルが損傷するリスクがある。
（【００１１】以降は省略されています）

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