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Title:
BOILER AND STEAM TEMPERATURE REGULATION METHOD OF BOILER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/050918
Kind Code:
A1
Abstract:
In a boiler arranged such that a combustion gas generated from a burner (101) flows from a furnace (102) through a superheater (SH)(104) and a steam pipe group (105), a downstream shield board (11A) slidable in the vertical direction of the superheater (104) is provided on the slipstream side of the combustion gas above the superheater (104) in order to regulate the flow rate of the combustion gas entering into the upper space A of the superheater (104). The flow rate of a bypass gas (12) is regulated by the downstream shield board (11A) and the flow rate of a main flow gas (13) is regulated, thereby controlling the steam temperature of the superheater (104).

Inventors:
IMADA, Junji (())
今田 潤司 (())
Application Number:
JP2008/060471
Publication Date:
April 23, 2009
Filing Date:
June 06, 2008
Export Citation:
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Assignee:
MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD. (16-5, Konan 2-chome Minato-k, Tokyo 15, 1088215, JP)
三菱重工業株式会社 (〒15 東京都港区港南二丁目16番5号 Tokyo, 1088215, JP)
IMADA, Junji (())
International Classes:
F22G5/04; F22G5/16
Attorney, Agent or Firm:
SAKAI, Hiroaki (Sakai International Patent Office, Kasumigaseki Building 2-5, Kasumigaseki 3-chome, Chiyoda-k, Tokyo 20, 1006020, JP)
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Claims:
 バーナの燃焼で発生した燃焼ガスが、火炉から過熱器、蒸発管群を通過して流れるように構成したボイラにおいて、
 前記過熱器上部を流れる前記燃焼ガスの上流側、後流側の何れか一方又は両方に前記過熱器の上下方向にスライド自在又は一端を回転軸として開度調整自在な遮蔽板を設け、
 前記過熱器の上部空間に入る前記燃焼ガスの流量を調整することを特徴とするボイラ。
 請求項1において、
 前記過熱器の途中で抜出した蒸気の一部を、水ドラムで減温した後、前記過熱器に再度送給し、前記過熱器の蒸気温度を調整することを特徴とするボイラ。
 バーナの燃焼で発生した燃焼ガスを、火炉から過熱器、蒸発管群を通過して流れるように構成したボイラの蒸気温度調整方法において、
 前記過熱器上部の前記燃焼ガスの後流側、上流側の何れか一方又は両方に設けられたスライド自在又は一端を回転軸として開度調整自在な遮蔽板を前記過熱器の上下方向にスライドさせるか開度調整し、前記過熱器上部空間に入る前記燃焼ガスの流量を調整することを特徴とするボイラの蒸気温度調整方法。
 請求項3において、
 前記過熱器の途中で蒸気の一部を抜出し、抜出した蒸気を水ドラムで減温した後、前記過熱器に再度送給し、前記過熱器の蒸気温度を調整することを特徴とするボイラの蒸気温度調整方法。
Description:
ボイラ及びボイラの蒸気温度調 方法

 本発明は、バーナの燃焼で発生した燃焼 スが過熱器の上部側を通過する量を調整す ように構成されたボイラ及びボイラの蒸気 度調整方法に関する。

 従来より採用されている過熱器を備えた舶 ボイラの構成の一例を図6に示す。図6に示 ように、従来のボイラ100は、バーナ101と火 102とフロントバンクチューブ103と過熱器(Supe r Heater:SH)104と蒸発管群(リアバンクチューブ) 105とからなる。バーナ101の燃焼で発生した燃 焼ガス120は、火炉102からフロントバンクチュ ーブ103、過熱器104、蒸発管群105と熱交換を行 いながら流れ、出口側ガスダクト106を経てガ ス出口107から流出する。このとき、蒸気ドラ ム108に集められた蒸気を駆動源として図示し ない所要な機器に供給される(特許文献1)。
 図6中、109は水ドラム、110,111はヘッダー、11 2はウォールチューブを示している。

 また、従来のボイラ100では、過熱器104で 成された蒸気の蒸気温度をコントロールす ため、蒸気の一部を過熱器104の途中で抜き し、水ドラム109で減温した後、再度過熱器1 04と熱交換することで過熱器104で生成された 気の出口温度を調整するようにしている。 のような方法を所謂CDSH(control desuper heater) いう。

 ボイラ100を効率よく運転するためには、 熱器104や蒸発管群105からなる熱交換管群全 に亘って均一に燃焼ガス120が流れている必 があり、従来のボイラ100では、蒸気温度を 御し、ボイラ100を効率よく運転するように ていた。

特開2002-243106号公報

 しかしながら、過熱器104はコの字型の構 となっているため、図7に示すように、燃焼 ガス120が過熱器104を通過することなく過熱器 104の上部側の上部空間Aをバイパスガス113と てバイパス通過すると、この上部空間Aを流 る燃焼ガス120は過熱器104の吸熱に寄与しな ため、過熱器104や蒸発管群105からなる熱交 管群との間の熱交換が行われず、過熱器104 の熱交換率が低下し、蒸気温度が不足する 因となる、という問題がある。

 また、CDSHの調整範囲以上に蒸気温度が変 動、即ち、例えば560℃以上に高くなる場合、 あるいは例えば515℃以下で不足し、定格で運 転できない場合がある、という問題がある。

 本発明は、前記問題に鑑み、バーナの燃 で発生した燃焼ガスの流れのパターンを調 し、過熱器で生成される蒸気の蒸気温度を 御し、効率的な運転を可能としたボイラ及 ボイラの蒸気温度調整方法を提供すること 課題とする。

 上述した課題を解決するための本発明の 1の発明は、バーナの燃焼で発生した燃焼ガ スが、火炉から過熱器、蒸発管群を通過して 流れるように構成したボイラにおいて、前記 過熱器上部を流れる前記燃焼ガスの上流側、 後流側の何れか一方又は両方に前記過熱器の 上下方向にスライド自在又は一端を回転軸と して開度調整自在な遮蔽板を設け、前記過熱 器の上部空間に入る前記燃焼ガスの流量を調 整することを特徴とするボイラにある。

 第2の発明は、第1の発明において、前記 熱器の途中で抜出した蒸気の一部を、水ド ムで減温した後、前記過熱器に再度送給し 前記過熱器の蒸気温度を調整することを特 とするボイラにある。

 第3の発明は、バーナの燃焼で発生した燃 焼ガスを、火炉から過熱器、蒸発管群を通過 して流れるように構成したボイラの蒸気温度 調整方法において、前記過熱器上部の前記燃 焼ガスの後流側、上流側の何れか一方又は両 方に設けられたスライド自在又は一端を回転 軸として開度調整自在な遮蔽板を前記過熱器 の上下方向にスライドさせるか開度調整し、 前記過熱器上部空間に入る前記燃焼ガスの流 量を調整することを特徴とするボイラの蒸気 温度調整方法にある。

 第4の発明は、第3の発明において、前記 熱器の途中で蒸気の一部を抜出し、抜出し 蒸気を水ドラムで減温した後、前記過熱器 再度送給し、前記過熱器の蒸気温度を調整 ることを特徴とするボイラの蒸気温度調整 法にある。

 本発明によれば、過熱器上部の燃焼ガス 上流側、後流側の何れか一方又は両方に前 過熱器の上下方向にスライド自在又は一端 回転軸として開度調整自在な遮蔽板を設け ことで、バーナの燃焼で発生した燃焼ガス 流れのパターンを調整できるため、前記過 器での吸熱に寄与する燃焼ガス量を変化さ 、前記過熱器で生成される蒸気の蒸気温度 制御すると共に、制御可能な温度範囲を広 、ボイラの効率的な運転を可能とすること できる。

 また、前記過熱器の途中で抜出した蒸気 一部を、水ドラムで減温した後、前記過熱 に再度送給し、前記過熱器の蒸気温度を調 することで、更に前記過熱器で生成される 気の蒸気温度を制御することができる。

図1は、本発明の実施例1に係るボイラ 構成を示す概略図である。 図2は、過熱器でのバイパスガスと主流 ガスのガス流れを示す説明図である。 図3-1は、下流部遮蔽板を既設のボイ に設ける場合の説明図である。 図3-2は、下流部遮蔽板を新設のボイ に設ける場合の説明図である。 図4は、本発明の実施例2に係るボイラ 構成を示す概略図である。 図5-1は、本発明の実施例1に係るボイ における燃焼ガスの流動を示す説明図であ 。 図5-2は、本発明の実施例2に係るボイ における燃焼ガスの流動を示す説明図であ 。 図6は、従来の過熱器を備えたボイラの 構成の一例を示す図である。 図7は、従来のボイラにおける燃焼ガス の流れを示す図である。

符号の説明

 10A、10B ボイラ
 11A、11C 下流部遮蔽板
 11B 上流部遮蔽板
 12 バイパスガス
 13 主流ガス
 101 バーナ
 102 火炉
 103 フロントバンクチューブ
 104 過熱器(SH)
 105 蒸発管群(リアバンクチューブ)
 106 出口側ガスダクト
 107 ガス出口
 108 蒸気ドラム
 109 水ドラム
 110、111 ヘッダー
 112 ウォールチューブ
 120 燃焼ガス
 A 上部空間
 H 0  過熱器の高さと上部空間とを合わせた全体 高さ
 H 1 、H 2  過熱器の高さ
 h 1 、h 2  上部空間Aの高さ

 以下、この発明につき図面を参照しつつ 細に説明する。なお、この実施例によりこ 発明が限定されるものではない。また、下 実施例における構成要素には、当業者が容 に想定できるもの、あるいは実質的に同一 ものが含まれる。

 本発明による実施例1に係るボイラについて 、図面を参照して説明する。
 本実施例に係るボイラは、図6に示すような 従来のボイラの構成と同様であるため、同一 部材には同一の符号を付して重複した説明は 省略する。
 図1は、本発明の実施例1に係るボイラの構 を示す概略図である。
 図1に示すように、本実施例に係るボイラ10A は、バーナ101の燃焼で発生した燃焼ガスが、 火炉102から過熱器(SH)104、蒸発管群105を通過 て流れるように構成したボイラにおいて、 熱器104上部の前記燃焼ガスの後流側に過熱 104の上下方向にスライド可能な下流部遮蔽 11Aを設け、過熱器104の上部空間Aに入る燃焼 スの流量を調整するものである。
 また、本実施例において、燃焼ガスのうち 過熱器104の上部空間Aに入る燃焼ガスをバイ パスガス12とし、過熱器104を通過する燃焼ガ を主流ガス13とする。

 本実施例に係るボイラ10Aにおいては、下 部遮蔽板11Aを燃焼ガスの流れ方向に対して 行する向きに設置している。過熱器104上部 前記燃焼ガスの後流側に設けた下流部遮蔽 11Aを上下方向にスライド可能とし、過熱器1 04の上部空間Aに入るバイパスガス12の流量を 流部遮蔽板11Aにより調整することにより、 熱器104を通過する主流ガス13の流量を調整 るようにしている。

 図2は、過熱器でのバイパスガスと主流ガス のガス流れを示す説明図である。図2に示す うに、下流部遮蔽板11Aを上下方向にスライ させることで、バイパスガス12の流量を調整 し、主流ガス13の流量を調整することができ 。
 即ち、従来のボイラ100では、整流板等を用 て燃焼ガスの流動を調整し、燃焼ガスが過 器104と蒸発管群105とに均一に流れるように ているのに対し、本実施例に係るボイラ10A 、スライド可能な下流部遮蔽板11Aを用いて 下方向にスライドさせ、過熱器104の上部空 Aに入るバイパスガス12の流量を直接調整す ことで、過熱器104を通過する主流ガス13の 量を調整し、過熱器104で生成される蒸気の 気温度を制御できるようにしている。

 よって、下流部遮蔽板11Aを上下方向にス イドさせ、過熱器104の上部空間Aに入るバイ パスガス12の流量を調整し、主流ガス13の流 を調整することで、過熱器104の吸熱に寄与 る燃焼ガス量を変化させることができるた 、過熱器104の蒸気温度を制御することがで る。

 また、下流部遮蔽板11Aは、過熱器104の上 空間Aと同じ高さかそれ以上とするのが好ま しい。上部空間Aに流入するバイパスガス12を 下流部遮蔽板11Aで制御できるようにするため である。

 また、本実施例に係るボイラ10Aにおいて 、下流部遮蔽板11Aの高さは、過熱器104と上 空間Aとを合わせた全体の高さに対して10~15% の範囲とするのが好ましい。具体的には、上 部空間Aが過熱器104と上部空間Aとを合わせた 体の高さの15%程度である時、下流部遮蔽板1 1Aにより上部空間Aを遮断し、過熱器104で生成 される蒸気の蒸気温度は、下流部遮蔽板11Aで 上部空間Aを遮断しない場合に比べ、約25%程 、更には30%程度、過熱器104で生成される蒸 の温度を制御することができる。

 また、本実施例に係るボイラ10Aにおいては 下流部遮蔽板11Aを既設のボイラに設けるよ にしてもよく、新たに製造されるボイラに けるようにしてもよい。
 このとき、下流部遮蔽板11Aを従来から設置 れている既設ボイラに設ける場合、図3-1に すように、過熱器104の高さH 1 と上部空間Aとを合わせた全体の高さH 0 に対して上部空間Aの高さh 1 の分だけ下流部遮蔽板11Aによりバイパスガス 12の流量を調整し、主流ガス13の流量を調整 ることができる。

 これに対し、下流側遮蔽板11Aを新たに製造 れる新設ボイラに設ける場合、図3-2に示す うに、既設のボイラの過熱器104の高さH 1 よりも過熱器104の高さH 2 を低くし、上部空間Aの高さh 2 を高くすることができる。よって、既設のボ イラよりも高くした上部空間Aの高さh 2 の分だけ下流部遮蔽板11Aにより調整できるバ イパスガス12の流量を大きくし、主流ガス13 流量の調整量を大きくすることができるた 、過熱器104の吸熱に寄与する燃焼ガス量の 化量を多くし、過熱器104の蒸気温度の制御 することができる幅を大きくとることがで る。

 また、本実施例に係るボイラ10Aにおいて 、過熱器104で生成される蒸気の蒸気温度の 御可能な温度範囲を大きくするため、過熱 104の上部空間Aの高さを大きくしてもよい。 過熱器104の上部空間Aの高さを大きくし、下 部遮蔽板11Aの上下方向へのスライドできる を大きくすることで、主流ガス13の流量を調 整することができ、過熱器104で生成される蒸 気の蒸気温度の制御可能な温度範囲を大きく することができる。

 また、本実施例に係るボイラ10Aにおいて 、従来のボイラ100で用いられている蒸気温 制御方法のように、蒸気の一部を過熱器104 途中で抜き出し、水ドラム109で減温した後 再度過熱器104と熱交換し、過熱器104で生成 れた蒸気の出口温度を調整する所謂CDSHを併 用するようにしてもよい。本実施例に係るボ イラ10Aで用いられる下流側遮蔽板11Aで、燃焼 ガスの流動を制御し蒸気温度を制御すると共 に、所謂CDSHにより生成された蒸気を制御す ようにすることで、過熱器104で生成される 気の蒸気温度の制御可能な温度範囲を更に きくすることができる。

 よって、本実施例に係るボイラ10Aによれ 、過熱器104の上部空間Aに入るバイパスガス 12の流量を下流部遮蔽板11Aにより調整するこ により、過熱器104を通過する主流ガス13の 量を調整することができるため、過熱器104 吸熱に寄与する燃焼ガス量を変化させるこ ができ、過熱器104で生成される蒸気の蒸気 度を制御することができる。

 また、上部空間Aの高さを大きくすること で、下流部遮蔽板11Aにより調整できるバイパ スガス12の流量を大きくし、主流ガス13の流 の調整量を大きくすることができるため、 熱器104の蒸気温度を制御することができる を大きくとることができる。

 本発明による実施例2に係るボイラについて 、図4を参照して説明する。
 図4は、本実施例に係るボイラの構成を示す 概略図である。
 本実施例に係るボイラは、実施例1に係るボ イラの構成と同様であるため、同一部材には 同一の符号を付して重複した説明は省略する 。
 図4に示すように、本実施例に係るボイラ10B は、図1に示すボイラ10Aの過熱器104上部を流 る燃焼ガスの上流側に上流部遮蔽板11Bと、 熱器104上部を流れる燃焼ガスの下流側に設 た下流部遮蔽板11Aに代えて、一端を回転軸 して開度調整自在な下流部遮蔽板11Cとを設 るようにしたものである。
 また、下流部遮蔽板11Cは上端側又は下端側 何れかを回転軸として開度調整自在とし、 4では、下流部遮蔽板11Cの下端側を回転軸と して開度調整自在としている。

 過熱器104上部の前記燃焼ガスの上流側に けた上流部遮蔽板11Bを上下方向にスライド 能とし、過熱器104の上部側の燃焼ガスの下 側に設けた下流部遮蔽板11Cの下端を回転軸 して開度調整自在とすることにより、過熱 104を通過する主流ガス13の流量を調整して る。

 図5-1は、本発明の実施例1に係るボイラにお ける燃焼ガスの流動を示す説明図であり、図 5-2は、本発明の実施例2に係るボイラにおけ 燃焼ガスの流動を示す説明図である。尚、 5-2では、下流部遮蔽板11Cの上端側を回転軸 して開度調整自在としている。
 図5-1に示すように、本発明の実施例1に係る ボイラ10Aにおける燃焼ガスのうち、バイパス ガス12は下流部遮蔽板11Aにより、過熱器104の 流側で過熱器104内に流動するように制御さ るため、過熱器104の上流側では吸熱に寄与 ない。これに対し、図5-2に示すように、本 明の実施例2に係るボイラ10Bでは、上流部遮 蔽板11Bを上側にスライドさせることで、バイ パスガス12を主流ガス13に合流させることが きる。

 また、下流部遮蔽板11Cを閉じることで、 イパスガス12または過熱器104の上部空間Aに 昇する主流ガス13を下流部遮蔽板11Cにより 熱器104の上部空間Aから抜けるのを遮断する とができる。よって、主流ガス13の流量の 合を多くすることができる。このため、過 器104の上流側、下流側の両方で過熱器104内 流動するように制御することで、過熱器104 上流側、下流側の両方でバイパスガス12と主 流ガス13とが過熱器104の吸熱に寄与すること できる。

 よって、本発明の実施例2に係るボイラ10B を用いれば、更に過熱器104で生成される蒸気 の蒸気温度を制御できる温度幅を広げること ができる。

 従って、過熱器104の上部空間Aに入るバイ パスガス12の流量を上流部遮蔽板11B及び下流 遮蔽板11Cで調整することで、過熱器104を通 する主流ガス13の流量を調整することがで る。これにより、過熱器104の吸熱に寄与す 燃焼ガス量を変化させることができ、過熱 104の蒸気温度を制御することができる。

 よって、本実施例に係るボイラ10Bによれ 、過熱器104の上部空間Aに入るバイパスガス 12の流量を上流部遮蔽板11Bと下流部遮蔽板11C により調整することにより、過熱器104を通 する主流ガス13の流量を調整することがで るため、過熱器104の吸熱に寄与する燃焼ガ 量を変化させることができ、過熱器104の蒸 温度を制御することができる。

 また、本実施例に係るボイラ10Bにおいて 、過熱器104上部に上流部遮蔽板11Bと下流部 蔽板11Cとを設けるようにしているが、本発 はこれに限定されるものではなく、過熱器1 04上部に上流部遮蔽板11B、下流部遮蔽板11Cの れか一方のみを設けるようにしてもよい。 た、過熱器104上部には、下流部遮蔽板11Cに えて図1に示す実施例1に係るボイラ10Aの下 部遮蔽板11Aを設け、上流部遮蔽板11Bと併設 るようにしてもよい。更には、上流部遮蔽 11Bを下流部遮蔽板11Cと同様に一端を回転軸 して開度調整自在な遮蔽板とし、過熱器104 部の上流側、下流側の両方を開度調整自在 遮蔽板としてもよい。

 また、本発明に係るボイラ10A、10Bは、燃 ガスの流動パターンを変え、過熱器104を通 する燃焼ガスの流量を調整することで、過 器104の吸熱に寄与する燃焼ガス量を変化さ ることで、過熱器104の蒸気温度を制御でき ため、舶用ボイラとして用いることができ が、本発明はこれに限定されるものではな 。

 以上のように、本発明に係るボイラ及び イラの蒸気温度調整方法は、過熱器の上部 間に入る燃焼ガスの流量を遮蔽板により調 し、燃焼ガスの流動パターンを変え、前記 熱器を通過する燃焼ガスの流量を調整する とで、前記過熱器の吸熱に寄与する燃焼ガ 量を変化させることができるため、前記過 器の蒸気温度の制御が可能なボイラ及びボ ラの蒸気温度調整方法に適している。