JP2018194212A - 水素燃焼ボイラ - Google Patents
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Abstract
Description
まず、本実施形態の水素燃焼ボイラ1の概要について説明する。
水素燃焼ボイラ1は、図1及び図2に示すように、缶体10と、バーナ20と、給水予熱器30と、送風機40と、水封式逆火防止装置50と、温度調整部90と、センサ部100と、制御部60と、を備える。また、水素燃焼ボイラ1は、水素供給ラインL210と、給水ラインL220と、蒸気取出ラインL230と、空気供給ラインL240と、パージガスラインL250と、を備える。本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の総称である。
上部ヘッダ13は、例えば、環状の容器により形成される。上部ヘッダ13は、缶体10の上端部に配置される。上部ヘッダ13には、複数の水管12のそれぞれの上端部が連結される。上部ヘッダ13には、後述する蒸気取出ラインL230の一端が接続される。
燃焼室15は、複数の水管12に囲まれた空間により構成される。
温度調整部90は、水封式逆火防止装置50に封入されている水W13の温度を調整する装置である。
センサ部100は、水封式逆火防止装置50に封入された水W13の状態を検出する装置である。
制御部60は、温度調整部90を制御する制御装置である。制御部60については水封式逆火防止装置50、温度調整部90、及びセンサ部100と併せて後述する。
水封式逆火防止装置50は、図2に示すように、水W13を内部に封入する容器である。水封式逆火防止装置50は、水素供給ラインL210の途中に配置される。具体的には、水封式逆火防止装置50は、水素供給ラインL210におけるパージガスラインL250との接続部J1よりも下流側(二次側)に配置される。そして、水封式逆火防止装置50は、水素供給ラインL210を上流側(以下、第1水素供給ラインL211という)と、下流側(以下、第2水素供給ラインL212という)とに二分割した間に配置される。即ち、水封式逆火防止装置50には、第1水素供給ラインL211の下流側の端部と、第2水素供給ラインL212の上流側の端部とが接続される。
温度調整部90は、図2に示すように、ヒータ70と、逆火防止装置給水ラインL260と、給水弁V3と、排水ラインL270と、排水弁V4と、を備える。
センサ部100は、水封式逆火防止装置50に封入された水W13の状態を測定する。センサ部100は、温度センサ101と、水位センサ102と、を備える。
制御部60は、ヒータ70、給水弁V3、排水弁V4を電気的に制御する制御装置である。制御部60は、水封式逆火防止装置50に封入されている水W13を加温する場合に、ヒータ70を起動する。また、制御部60は、加温を終了する場合に、ヒータ70を停止する。これにより、制御部60は、ヒータ70の動作を制御する。
まず、制御部60が燃料供給弁V1を制御することにより、燃料供給弁V1が開放される。水素ガスG1は、水素供給源(図示せず)から第1水素供給ラインL211(水素供給ラインL210)に供給される。水素ガスG1は、水封式逆火防止装置50及び第2水素供給ラインL212(水素供給ラインL210)を通り、バーナ20へ供給される。また、制御部60が送風機40を制御することにより、送風機40が起動される。空気A1は、送風機40の空気供給口から空気供給ラインL240に供給される。空気A1は、バーナ20へ供給される。
(1)水素燃焼ボイラ1を、バーナ20と、バーナ20に水素ガスG1を供給する水素供給ラインL210と、水素供給ラインL210に配置される水封式逆火防止装置50と、水封式逆火防止装置50に封入されている水W13の温度を調整する温度調整部90と、を含んで構成した。これにより、水封式逆火防止装置50を通過する水素ガスG1を加湿できるとともに、封入されている水W13の温度を調整することで水素ガスG1の加湿量を調整できる。よって、水素ガスG1の加湿量を調整することで、バーナ20における水素ガスG1の燃焼温度を低下させてNOxの発生量を低減できる。その結果、水封式逆火防止装置50により逆火を防止できるとともに、NOx発生量を低減でき、また潜熱回収量を増加させられる。
また、バーナに近接して乾式の逆火防止装置を設け、更に上流に水封式逆火防止装置を設けてもよい。この場合も、水封式逆火防止装置は、缶体と別体として配置されてもよく、缶体と一体構成とされてもよい。
10 缶体
20 バーナ
30 給水予熱器
50 水封式逆火防止装置
60 制御部
70 ヒータ
90 温度調整部
V3 給水弁
G1 水素ガス
G2 不活性ガス
J1 接続部
L210 水素供給ライン
L220 給水ライン
L250 パージガスライン
L260 逆火防止装置給水ライン
100 センサ部
W11,W13,W21 水
Claims (6)
- 缶体と、
前記缶体の内部に配置されるバーナと、
前記バーナに燃料ガスとして水素ガスを供給する水素供給ラインと、
前記水素供給ラインに配置される水封式逆火防止装置と、
前記水封式逆火防止装置に封入されている水の温度を調整する温度調整部と、
を備える水素燃焼ボイラ。 - 前記缶体に水を供給する給水ラインを更に備え、
前記水封式逆火防止装置は、前記給水ラインに配置される請求項1に記載の水素燃焼ボイラ。 - 前記給水ラインに配置される給水予熱器を更に備え、
前記水封式逆火防止装置は、前記給水ラインにおける前記給水予熱器の下流側に配置される請求項2に記載の水素燃焼ボイラ。 - 前記水素供給ラインに接続され、不活性ガスを供給するパージガスラインを更に備え、
前記水封式逆火防止装置は、前記水素供給ラインにおける前記パージガスラインとの接続部よりも下流側に配置される請求項1〜3のいずれかに記載の水素燃焼ボイラ。 - 前記温度調整部は、
前記水封式逆火防止装置に封入されている水を加温するヒータと、
前記水封式逆火防止装置に水を供給する逆火防止装置給水ラインと、
前記逆火防止装置給水ラインに配置される給水弁と、
を備え、
封入されている水の温度を上げる場合に前記ヒータを動作させ、封入されている水を冷却する場合に前記給水弁を開放して前記逆火防止装置給水ラインから水を前記水封式逆火防止装置に供給させる制御部を更に備える請求項1〜4のいずれかに記載の水素燃焼ボイラ。 - 前記水封式逆火防止装置に封入された水の状態を測定するセンサ部を更に備え、
前記制御部は、
水の状態の異常を検知した場合に、異常を報知する請求項5に記載の水素燃焼ボイラ。
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