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公開番号2025070627
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-02
出願番号2023181095
出願日2023-10-20
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F23L 15/00 20060101AFI20250424BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】システム全体のエネルギ効率を向上させること。
【解決手段】ボイラシステム2は、第1固体燃料を燃焼する第1バーナ21Aと、第2固体燃料を燃焼する第2バーナ21Bと、第1バーナ21A及び第2バーナ21Bへ空気を供給する風箱23と、を有するボイラ10と、第1固体燃料を粉砕する第1ミル31Aと、第2固体燃料を粉砕する第2ミル31Bと、ボイラ10から排出された排ガスと空気との熱交換を行う空気予熱器42と、空気予熱器42で加熱された空気を第1ミル31A及び第2ミル31Bへ導く熱ガス流路30aと、空気予熱器42で加熱された空気を風箱23へ導く二次空気供給ライン24と、熱ガス流路30aから分岐する分岐流路51と、分岐流路51を流通する空気の量を調節するダンパ51aと、排ガスの出口温度を検出する排ガス温度計14と、排ガス温度計14が検出した排ガス温度に基づいてダンパ51aを制御する制御部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１固体燃料を燃焼する第１バーナと、前記第１固体燃料とは含有水分量が異なる第２固体燃料を燃焼する第２バーナと、前記第１バーナ及び前記第２バーナへ空気を供給する風箱と、を有するボイラと、
前記第１バーナに供給する前記第１固体燃料を粉砕する第１粉砕機と、
前記第２バーナに供給する前記第２固体燃料を粉砕する第２粉砕機と、
前記ボイラから排出された排ガスと空気との熱交換を行って空気を加熱する空気加熱部と、
前記空気加熱部で加熱された空気を前記第１粉砕機及び前記第２粉砕機へ導く空気供給ラインと、
前記空気供給ラインを介して前記第１粉砕機へ供給された空気と、前記第１粉砕機で粉砕された前記第１固体燃料と、を前記第１バーナへ供給する第１固体燃料供給ラインと、
前記空気供給ラインを介して前記第２粉砕機へ供給された空気と、前記第２粉砕機で粉砕された前記第２固体燃料と、を前記第２バーナへ供給する第２固体燃料供給ラインと、
前記空気加熱部で加熱された空気を前記風箱へ導く二次空気供給ラインと、
前記空気供給ラインから分岐し、前記空気供給ラインを流通する前記空気加熱部で加熱された空気の一部を抜き出し、抜き出した空気を前記二次空気供給ラインに合流させる分岐ラインと、
前記分岐ラインを流通する空気の量を調節する流量調節部と、
前記空気加熱部における熱交換量を検出するための温度検出部と、
前記温度検出部が検出した熱交換量に基づいて前記流量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 1,300 文字）【請求項２】
前記温度検出部は、前記空気加熱部から排出された排ガスの温度を検出する排ガス出口温度検出部を有し、
前記制御部は、前記排ガス出口温度検出部が検出した排ガスの温度に基づいて前記流量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】
前記温度検出部は、前記空気加熱部から排出された空気の温度を検出する空気出口温度検出部を有し、
前記制御部は、前記空気出口温度検出部が検出した空気の温度に基づいて前記流量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４】
冷空気を前記第１粉砕機へ導く第１冷空気供給ラインと、
冷空気を前記第２粉砕機へ導く第２冷空気供給ラインと、を備え、
前記温度検出部は、開度を調節することで前記第１冷空気供給ラインを流通する冷空気の流量を調節する第１冷空気量調節部と、開度を調節することで前記第２冷空気供給ラインを流通する冷空気の流量を調節する第２冷空気量調節部と、を有し、
前記制御部は、前記第１冷空気量調節部及び前記第２冷空気量調節部の開度に基づいて前記流量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】
請求項１から請求項４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６】
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、
第１固体燃料を燃焼する第１バーナと、前記第１固体燃料とは含有水分量が異なる固体燃料である第２固体燃料を燃焼する第２バーナと、前記第１バーナ及び前記第２バーナへ空気を供給する風箱と、を有するボイラと、
前記第１バーナに供給する前記第１固体燃料を粉砕する第１粉砕機と、
前記第２バーナに供給する前記第２固体燃料を粉砕する第２粉砕機と、
前記ボイラから排出された排ガスと空気との熱交換を行って空気を加熱する空気加熱部と、
前記空気加熱部で加熱された空気を前記第１粉砕機及び前記第２粉砕機へ導く空気供給ラインと、
前記空気供給ラインを介して前記第１粉砕機へ供給された空気と、前記第１粉砕機で粉砕された前記第１固体燃料と、を前記第１バーナへ供給する第１固体燃料供給ラインと、
前記空気供給ラインを介して前記第２粉砕機へ供給された空気と、前記第２粉砕機で粉砕された前記第２固体燃料と、を前記第２バーナへ供給する第２固体燃料供給ラインと、
前記空気加熱部で加熱された空気を前記風箱へ導く二次空気供給ラインと、
前記空気供給ラインから分岐し、前記空気供給ラインを流通する前記空気加熱部で加熱された空気の一部を抜き出し、抜き出した空気を前記二次空気供給ラインに合流させる分岐ラインと、を備え、
前記空気加熱部における熱交換量を検出する熱交換量検出工程と、
前記熱交換量検出工程で検出した熱交換量に基づいて、前記分岐ラインを流通する空気の量を調節する流量調節工程と、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 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
火炉内で固体燃料（例えば、石炭）を燃料として燃焼し、蒸気を生成するボイラが知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
実開平１－１１１９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のボイラのように所定の固体燃料を燃料とすることを想定されたボイラにおいて、所定の固体燃料と、含有水分量が異なる他の固体燃料とを混焼する場合がある。このような場合には、所定の固体燃料の燃焼量を低減して、その分だけ他の固体燃料の燃焼量を増加することとなる。他の固体燃料の含有水分量が少ない場合、所定の固体燃料よりも乾燥に要する熱量が少ない。このため、排ガスの排熱を回収するエアヒータ（空気予熱器）における収熱バランスが悪化し、エアヒータで十分に排熱を回収することができずに、エアヒータの出口の排ガス温度が上昇する可能性があった。
【０００５】
混焼率の変化（他の固体燃料の混焼率の増加）に伴い、所定の固体燃料を粉砕・乾燥する第１ミルに供給される搬送用ガス（一次空気）の量が減少し、その分だけ他の固体燃料を粉砕・乾燥する第２ミルに供給される搬送用ガス（一次空気）の量が増加する。上述のように、他の固体燃料の含有水分量が少ない場合、第２ミルに供給される搬送用ガスの温度は第１ミルに供給される搬送用ガスの温度よりも低くなる。このように、第２ミルに含有水分量が少ない他の固体燃料を供給する場合には、第１ミル及び第２ミルの両方に所定の固体燃料を供給する場合と比較して、搬送用ガス全体の熱量が少なくなる。
このように、エアヒータにおける収熱アンバランスは、一次空気系統を通過する空気の熱量が減少し、これに伴って二次空気系統を通過する空気の熱量が増加するために発生する。すなわち、二次空気系統で交換可能な熱量は、該系統の伝熱面積により規定されるため、規定された熱量を超える熱交換はできない。このため、想定よりも二次空気の熱量が増大すると、二次空気系統で十分に排熱を回収することができなくなった分だけ、エアヒータの出口空気温度の低下とエアヒータの出口排ガス温度の増加が発生することとなる。このように排ガスの排熱を十分に回収することができないことから、システム全体のエネルギ効率が低減する可能性があった。
【０００６】
特許文献１では、一次空気系統を通過する空気量と二次空気系統を通過する空気量とを調整することは考慮されているものの、システム全体のエネルギ効率については考慮されていなかった。
【０００７】
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、システム全体のエネルギ効率を向上させ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】
【０００８】
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、第１固体燃料を燃焼する第１バーナと、前記第１固体燃料とは含有水分量が異なる第２固体燃料を燃焼する第２バーナと、前記第１バーナ及び前記第２バーナへ空気を供給する風箱と、を有するボイラと、前記第１バーナに供給する前記第１固体燃料を粉砕する第１粉砕機と、前記第２バーナに供給する前記第２固体燃料を粉砕する第２粉砕機と、前記ボイラから排出された排ガスと空気との熱交換を行って空気を加熱する空気加熱部と、前記空気加熱部で加熱された空気を前記第１粉砕機及び前記第２粉砕機へ導く空気供給ラインと、前記空気供給ラインを介して前記第１粉砕機へ供給された空気と、前記第１粉砕機で粉砕された前記第１固体燃料と、を前記第１バーナへ供給する第１固体燃料供給ラインと、前記空気供給ラインを介して前記第２粉砕機へ供給された空気と、前記第２粉砕機で粉砕された前記第２固体燃料と、を前記第２バーナへ供給する第２固体燃料供給ラインと、前記空気加熱部で加熱された空気を前記風箱へ導く二次空気供給ラインと、前記空気供給ラインから分岐し、前記空気供給ラインを流通する前記空気加熱部で加熱された空気の一部を抜き出し、抜き出した空気を前記二次空気供給ラインに合流させる分岐ラインと、前記分岐ラインを流通する空気の量を調節する流量調節部と、前記空気加熱部における熱交換量を検出する温度検出部と、前記温度検出部が検出した熱交換量に基づいて前記流量調節部を制御する制御部と、を備える。
【０００９】
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、第１固体燃料を燃焼する第１バーナと、前記第１固体燃料とは含有水分量が異なる第２固体燃料を燃焼する第２バーナと、前記第１バーナ及び前記第２バーナへ空気を供給する風箱と、を有するボイラと、前記第１バーナに供給する前記第１固体燃料を粉砕する第１粉砕機と、前記第２バーナに供給する前記第２固体燃料を粉砕する第２粉砕機と、前記ボイラから排出された排ガスと空気との熱交換を行って空気を加熱する空気加熱部と、前記空気加熱部で加熱された空気を前記第１粉砕機及び前記第２粉砕機へ導く空気供給ラインと、前記空気供給ラインを介して前記第１粉砕機へ供給された空気と、前記第１粉砕機で粉砕された前記第１固体燃料と、を前記第１バーナへ供給する第１固体燃料供給ラインと、前記空気供給ラインを介して前記第２粉砕機へ供給された空気と、前記第２粉砕機で粉砕された前記第２固体燃料と、を前記第２バーナへ供給する第２固体燃料供給ラインと、前記空気加熱部で加熱された空気を前記風箱へ導く二次空気供給ラインと、前記空気供給ラインから分岐し、前記空気供給ラインを流通する前記空気加熱部で加熱された空気の一部を抜き出し、抜き出した空気を前記二次空気供給ラインに合流させる分岐ラインと、を備え、前記空気加熱部における熱交換量を検出する熱交換量検出工程と、前記熱交換量検出工程で検出した熱交換量に基づいて、前記分岐ラインを流通する空気の量を調節する流量調節工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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