特許ウォッチ

公開番号2025072110
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-09
出願番号2023182642
出願日2023-10-24
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 20060101AFI20250430BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】システム全体の効率を向上させることを目的とする。
【解決手段】ボイラシステム2は、第1燃料を燃焼する第1バーナ21Aと第2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燃料を粉砕するミル31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って空気を加熱する空気加熱部42と、空気加熱部42で加熱された空気をミル31へ導く熱ガス流路30aと、ミル31へ供給された空気とミル31で粉砕された第1燃料とを第1バーナ21Aへ供給する微粉燃料供給管22と、第2バーナ21Bへ第2燃料を供給するアンモニア燃料供給流路26と、空気加熱部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を流通する空気の一部を抜き出し第2バーナ21Bへ供給される第2燃料を加熱する燃料加熱部50と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１燃料を燃焼する第１バーナと、第２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バーナに供給する第１燃料を粉砕する粉砕機と、
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粉砕機へ供給された空気と、前記粉砕機で粉砕された第１燃料と、を前記第１バーナへ供給する第１燃料供給ラインと、
前記第２バーナへ第２燃料を供給する第２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、抜き出した空気によって前記第２バーナへ供給される第２燃料を加熱する燃料加熱部と、を備えるボイラシステム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記燃料加熱部は、前記空気供給ラインから分岐し前記空気加熱部で加熱された空気の一部が流通する分岐ラインと、前記分岐ラインを流通する空気と前記第２燃料供給ラインを流通する第２燃料との熱交換を行う熱交換部と、を有し、
前記熱交換部で熱交換を終えた空気を前記二次空気供給ラインへ導く空気ラインをさらに備える請求項１に記載のボイラシステム。
【請求項３】
前記燃料加熱部は、前記空気供給ラインから分岐する分岐ラインと、前記分岐ラインを流通する空気と前記第２燃料供給ラインを流通する第２燃料とを混合する予混合部と、を有する請求項１に記載のボイラシステム。
【請求項４】
前記燃料加熱部は、前記空気供給ラインから分岐し前記空気加熱部で加熱された空気の一部が流通する分岐ラインと、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、を有し、
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、を備える請求項１に記載のボイラシステム。
【請求項５】
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４に記載のボイラシステム。
【請求項６】
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４に記載のボイラシステム。
【請求項７】
冷空気を前記粉砕機へ導く冷空気供給ラインを備え、
前記温度検出部は、開度を調節することで前記冷空気供給ラインを流通する冷空気の流量を調節する冷空気量調節部を有し、
前記制御部は、前記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４に記載のボイラシステム。
【請求項８】
前記第２燃料は、アンモニアを含む請求項１に記載のボイラシステム。
【請求項９】
前記第２燃料は、アンモニアを含む気体燃料である請求項８に記載のボイラシステム。
【請求項１０】
前記第２燃料は、アンモニアを含む液体燃料である請求項８に記載のボイラシステム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
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】
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、固体燃料と他の燃料とを混焼する場合がある。このような場合には、固体燃料の燃焼量を低減して、その分だけ固体燃料以外の燃料（以下、「他の燃料」と言う。）の燃焼量を増加することとなる。この場合には、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】
これは、混焼率の変化（他の燃料の混焼率の増加）に伴い、固体燃料を粉砕・乾燥するミルに供給される搬送用ガス（一次空気）の量が減少し、その分だけ他の燃料の燃焼用空気（二次空気）の量が増加するためである。詳細には、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量が減少し、二次空気系統を通過する空気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量が増大し、一次空気量が減少すると、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燃料を燃焼する第１バーナと、第２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バーナに供給する第１燃料を粉砕する粉砕機と、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粉砕機へ供給された空気と、前記粉砕機で粉砕された第１燃料と、を前記第１バーナへ供給する第１燃料供給ラインと、前記第２バーナへ第２燃料を供給する第２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、抜き出した空気によって前記第２バーナへ供給される第２燃料を加熱する燃料加熱部と、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燃料を燃焼する第１バーナと、第２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バーナに供給する第１燃料を粉砕する粉砕機と、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粉砕機へ供給された空気と、前記粉砕機で粉砕された第１燃料と、を前記第１バーナへ供給する第１燃料供給ラインと、前記第２バーナへ第２燃料を供給する第２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、を備え、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、抜き出した空気によって前記第２バーナへ供給される第２燃料を加熱する燃料加熱工程を備える。
【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）

関連特許