JP2019525114A - ボイラの効率を向上させるための方法及びシステム - Google Patents

Abstract

蒸気発生器システムの効率を向上させるための方法は、蒸気発生容器、空気供給システム、及び空気予熱器を含む蒸気発生器システムを提供することを含んでいる。空気供給システムは、空気予熱器を通して蒸気発生容器と連通しており、蒸気発生容器は、空気予熱器と連通している。空気供給システムは、空気予熱器に第１の量の空気を提供する。第１の量の空気の少なくとも一部は、蒸気発生容器に提供される。煙道ガス混合物は、蒸気発生容器から排出される。煙道ガス混合物の少なくとも一部は、空気予熱器に流れる。煙道ガス混合物内のＳＯ３は、煙道ガス混合物が空気予熱器に入る前に緩和される。

Description

本発明は、概して、化石燃料を燃やす蒸気発生器の効率、及び、粒子の除去の効率を向上させるための方法及びシステムに関し、より詳細には、付着物を低減することにより空気予熱器の効率を向上させ、また、空気予熱器の上流のＳＯ_３の緩和を使用することにより、化石燃料を燃やす蒸気発生器の熱効率及び静電集塵器の効率を向上させるため、並びに、スタックガスの再加熱の促進及び／又は別の方法により、蒸気発生器を備えた火力発電所の発熱率をさらに向上させるための、方法及びシステムを対象としている。

火力発電所は、通常、化石燃料を燃やす蒸気発生器システムを含んでいる。このシステム内では、燃料（たとえば、石炭、天然ガス、及び／又は石油）が燃やされて、電気グリッドに電気を供給するタービン発電機を駆動させるための蒸気を発生させる。火力発電所の全体の効率は、グリッドに供給された使用可能な電力の、そのような出力を形成するためのエネルギの入力と比較した割合である。エネルギの入力には、蒸気発生容器内での、最初の燃料の燃焼によって放出される入力のみならず、ファン、ポンプ、及びモータを含む補助設備、汚染管理設備を作動させるのに必要なエネルギ源、固有の熱伝導損失、及び、しばしば、周囲への煙道ガスの適切な分散を確実にする、スタックの再加熱を達成するのに必要なエネルギ源などの第２のエネルギ源も含まれている。

電流の発生、及び、化学処理プラントにおける使用のための蒸気を発生させるために採用される、多くのタイプの蒸気発生器システムが存在する。いくつかの蒸気発生器システムは、石炭、天然ガス、及び石油などの化石燃料を蒸気発生容器内で燃焼させる。蒸気発生容器への空気の供給が、燃料の燃焼のための酸素を提供するために必要である。燃料の燃焼により、高温の燃焼副産物が、蒸気発生容器から排出される煙道ガス流内に発生することになる。蒸気発生器システムの熱効率を向上させるために、蒸気発生容器へ供給される空気は、回転空気予熱器（ＡＰＨ）などのＡＰＨ内で煙道ガス流から熱を回収することによって加熱される。

ＡＰＨの効率は、より高い効率の伝熱要素、及び、より大である伝熱面積を有する伝熱要素を使用することにより、増大させることができる。しかし、当業者は、本明細書に記載のように、汚染物質の制御に関する動作の制限のために、より高い効率の伝熱要素及びより大である伝熱面積の伝熱要素を使用することで利用可能な、増大したＡＰＨ効率の完全な潜在能力を実現できていない。

煙道ガス流内の副産物には、粒子状の物質及び汚染物質が含まれる場合がある。たとえば、石炭の燃焼により、フライアッシュの形態の粒子状の物質などの燃焼副産物、並びに、窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）、二酸化硫黄ＳＯ_２、及び三酸化硫黄ＳＯ_３（しばしば、まとめてＳＯ_ｘと呼ばれる）などの汚染物質を生じることになる。ＳＯ_２は、高硫黄石炭などの、硫黄を含む燃料の燃焼の結果として形成される。ＳＯ_３は、たとえば、煙道ガス内の酸素の含有量が非常に多い場合か、煙道ガスの温度が非常に高い（たとえば、セ氏８００度より大）である場合に、ＳＯ_２の酸化によって形成される。ＳＯ_３は、除去することが非常に困難である、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）のミストとして知られている液体エアゾールを形成する場合がある。

環境に関する法律及び規定により、環境内への粒子状の物質及び汚染物質の排出量が制限されている。このため、様々な処理システムが、粒子状の物質及び汚染物質の排出を制御するために採用されている。たとえば、選択接触還元（ＳＣＲ）が、ＮＯ_Ｘとも呼ばれる窒素酸化物を、触媒の助けで、二原子の窒素（Ｎ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）に変換するための処理手段である。バグハウス、湿式静電集塵機（ＥＳＰ）、及び乾式ＥＳＰなどの粒子制御システムを、煙道ガス流から粒子状の物質を除去するために採用することができる。乾式ＥＳＰは、湿式ＥＳＰよりも高効率かつ、維持が容易であるが、乾式ＥＳＰは、湿式ＥＳＰよりも乾燥した煙道ガス流を必要とする。乾燥した煙道ガス流を形成することは、ＡＰＨのコールドエンドにおいて、煙道ガスの温度がＳＯ_３の露点未満に低下する際に、凝縮が生じ得、それにより、ＳＯ_３にＨ_２ＳＯ_４を形成させることになり、比較的湿度の高い煙道ガスを生じることになることから、困難である場合がある。さらに、煙道ガスがＨ_２ＳＯ_４のミストを含む場合、効率のより低い湿式ＥＳＰが、Ｈ_２ＳＯ_４を除去するために、通常は採用される。さらに、ＥＳＰは、煙道ガスの温度が高い（たとえば、１３０℃以上）場合、塵の付着（たとえば、ＥＳＰ収集プレート及び除去用溝でのフライアッシュの望ましくない蓄積）が生じる傾向にある。

粒子状の物質及び汚染物質の制御のために採用される別のシステムは、煙道ガス脱硫（ＦＧＤ）システムである。ＦＧＤシステムは基本的に、たとえばＳＯ_２吸収器を使用することにより、あらゆるＳＯ_２を除去することを対象としている。湿式ＳＯ_２吸収器は通常、吸収剤を混合した水を、ＳＯ_２吸収器を通る煙道ガス流に噴霧して、煙道ガスからＳＯ_２を吸収する。ＳＯ_２吸収器を出る煙道ガスは、いくらかのＳＯ_２を包含する水で飽和する。ＦＧＤシステムの作動上の制限の１つが、ＳＯ_２吸収器を出る煙道ガスが、ファン、ダクト、及びスタックなどの、下流の設備に対して高度に腐食性である場合があることである。ＦＧＤシステムの別の作動上の制限は、ＳＯ_２吸収器が、十分な水の供給と、吸収剤の再生設備とを必要とすることである。

ＡＰＨに関する作動上の制限の１つは、伝熱効率及び伝熱面積が増大した伝熱要素を採用することにより、煙道ガスの温度をＳＯ_３の露点未満に低下させ得ることである。このＳＯ_３の露点未満の温度では、ＡＰＨのコールドエンドにおいて凝縮が生じ得る。ＳＯ_３は、水と反応して、ＡＰＨ伝熱要素で濃縮される硫酸Ｈ_２ＳＯ_４を形成する。粒子状の物質は、濃縮されたＨ_２ＳＯ_４に付着する場合があり、ＡＰＨに付着物を生じる。この作動上の制限に基づき、当業者は、構成要素の温度、及び／又は、ＡＰＨを出る煙道ガスの温度を、ＳＯ_３の露点未満に低減させること、並びに、伝熱要素及び伝熱面積の効率が向上したＡＰＨをさらに採用することを思いとどまってきた。したがって、この、ＡＰＨの効率を向上させることの完全な潜在能力を完全に実現することができないことにより、蒸気発生器システムの熱効率を、その完全な潜在能力まで増大されるように、増大させる能力が制限される。

従来技術の蒸気発生器システムの詳細な議論は、協同所有のＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／１３４５９号に提供されている。この文献の主題は、その全体が、本明細書に組み込まれる。

上述の事項に基づき、熱効率が向上した蒸気発生器システム、並びに、粒子状の物質及び汚染物質の処理システムに関する要請が存在する。

蒸気発生器システムの効率を向上させるための方法が本明細書に開示されている。本方法は、蒸気発生容器、空気供給システム、及び空気予熱器を有する蒸気発生器システムを提供することを含んでいる。空気供給システムは、空気予熱器を通して蒸気発生容器と連通しており、蒸気発生容器は、空気予熱器と連通している。空気供給システムは、第１の量の空気を空気予熱器に提供し、第１の量の空気のいくらか又はすべては、蒸気発生容器に、燃焼空気として提供される。本方法は、蒸気発生容器から、煙道ガス混合物を排出することと、煙道ガス混合物の少なくとも一部を空気予熱器に流すことと、を含んでいる。本方法は、煙道ガス混合物が空気予熱器に入る前に、煙道ガス混合物内のＳＯ_３を緩和することを含んでいる。

一実施形態では、熱取得手段（（たとえば、熱交換器、燃焼空気の余熱に必要な量、及び／又は、水（Ｈ_２Ｏ）の露点か露天付近における温度までの煙道ガスの冷却に必要な量以上の熱伝達能力を有する、空気予熱器内の伝熱要素、ダクト構成、混合器、チューブ、タンクなど）は、蒸気発生器、空気予熱器、第１の量の空気、及び／又は煙道ガス混合物と連通している。一実施形態では、本方法は、蒸気発生器、空気予熱器、第１の量の空気、及び／又は煙道ガス混合物から第１の量の熱を伝達することを含んでいる。

一実施形態では、本方法は、微粒子除去システム及び煙道ガス脱硫システムを提供することを含んでいる。微粒子除去システムは、空気予熱器の下流に位置し、煙道ガス脱硫システムは、微粒子除去システムの下流に位置している。一実施形態では、本方法は、蒸気発生容器を出る煙道ガス混合物のすべて又は一部を、空気予熱器から微粒子除去システムに直接排出し、それにより、煙道ガス混合物から微粒子を除去するとともに、第１の処理された煙道ガス混合物を形成することを含んでいる。一実施形態では、本方法は、第１の処理された煙道ガス混合物を、微粒子除去システムから、煙道ガス脱硫システム内に排出し、それにより、第２の処理された煙道ガス混合物を、煙道ガス脱硫システム内で形成、及び、煙道ガス脱硫システムから排出することを含んでいる。

一実施形態では、第１の量の熱は、燃焼空気を余熱するために使用される量の約１０〜約２５パーセントの大きさである。一実施形態では、第１の量の空気は、燃焼空気として必要とされるのに十分な大きさである。

一実施形態では、煙道ガス排出煙突が、蒸気発生器システムに設けられている。蒸気発生容器は、空気予熱器、微粒子除去システム及び／又は、煙道ガス脱硫システムを通して排出煙突と連通している。一実施形態では、本方法は、第１の量の熱の少なくとも一部を利用して、スタックの流出部の上流で、煙道ガス混合物の温度を、視認可能な羽状物質が排出煙突を出ることを和らげるか、排出煙突の腐食を和らげるのに十分な大きさに増大させること含んでいる。

一実施形態では、本方法は、（１）微粒子除去システム、煙道ガス脱硫システム、及び中間のダクト装置の少なくとも１つを選択的に予熱するように、ボイラを始動させる間に第１の量の熱の少なくとも一部を利用することと、（２）石炭の乾燥設備のために、ボイラの動作中に第１の量の熱の少なくとも一部を利用し、次いで周囲の空気にベントすることと、（３）第１の量の熱の少なくとも一部を周囲の空気に放出することと、（４）蒸気発生器システムの発熱率を向上させるために、第１の量の熱の少なくとも一部を利用することと、（５）微粒子除去システム及び蒸気発生容器の少なくとも１つと連通した湿式アッシュ除去システムから排出されるアッシュスラリーから水を気化させるために、第１の量の熱の少なくとも一部を利用することと、（６）廃水システムからの排水を低減するために、廃水システム内の第１の量の熱の少なくとも一部を利用することと、の１又は複数を含んでいる。

一実施形態では、発熱率を向上させることには、（１）蒸気サイクル効率を向上させるために、第１の量の熱の少なくとも一部を利用することと、（２）蒸気発生器システムに供給された供給水又は凝縮物を余熱するために、第１の量の熱の少なくとも一部を利用することと、（３）蒸気発生器システム内の所内動力（たとえば、空間及び飲料水の加熱、並びに、電動モータの代わりにファンなどの回転設備を駆動させるためのタービンのための蒸気、並びに、発電のために使用される蒸気のためのもの以外の、他の蒸気又は加熱負荷）を低減するために、第１の量の熱の少なくとも一部を利用することと、の１又は複数が含まれる。

一実施形態では、本方法は、煙道ガス混合物の一部と、第１の量の空気の一部との少なくとも一方を、廃水システムに供給して、廃水システム内の廃水を蒸発させることと、廃水システム内の微粒子の廃棄物を形成することと、微粒子の廃棄物を微粒子除去システムに移送することと、を含んでいる。

一実施形態では、煙道ガス混合物内のＳＯ_３を緩和することには、化学的に精製すること、及び／又は蒸気発生器システムに低硫黄燃料を供給することが含まれる。

一実施形態では、空気予熱器は、約セ氏２８８度〜セ氏３９９度（華氏５５０度〜華氏７５０度）に第１の量の空気を加熱するように構成されている。

一実施形態では、空気供給システムは、第１の量の空気を、空気予熱器に、空気予熱器を出る煙道ガス混合物の第１の温度を達成するのに十分な質量流量で提供し、第１の温度は、空気予熱器が、以下の方程式に従って計算された、少なくとも１％の向上された熱回収量（ＨＲ）で作動する、向上された空気予熱器によって規定されるコールドエンドの流出温度を有するような温度である。

ＨＲ＝１００％×（（Ｔｇｉ−ＴｇｏＡｄｖＸ）／（Ｔｇｉ−ＴｇｏＳＴＤ）−１）

一実施形態では、空気予熱器は、空気予熱器内の水の露点温度以上（たとえば、露点温度よりかなり低くはない、ほぼ等しい、又は、露点温度よりかなり高くはない）のコールドエンドの金属温度であり、コールドエンドの金属温度は硫酸の露点温度未満であるようになっており、第１の温度は、約セ氏１０５度（華氏２２０度）〜約セ氏１２５度（華氏２５７度）である。本明細書で使用される場合、「水の露点温度以上（ｎｏ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ａ ｗａｔｅｒ ｄｅｗ ｐｏｉｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）」との用語は、水の露点温度にほぼ等しい温度を暗示し、それにより、付着物の腐食を生じる空気予熱器内の伝熱要素が恒久的に湿潤しないようになっている。

一実施形態では、空気予熱器は、空気予熱器内の水の露点温度のセ氏０．５度内であるコールドエンドの金属温度である。一実施形態では、空気予熱器は、空気予熱器内の水の露点温度のセ氏１度内であるコールドエンドの金属温度である。一実施形態では、空気予熱器は、空気予熱器内の水の露点温度のセ氏２度内であるコールドエンドの金属温度である。一実施形態では、空気予熱器は、空気予熱器内の水の露点温度のセ氏３度内であるコールドエンドの金属温度である。一実施形態では、空気予熱器は、空気予熱器内の水の露点温度のセ氏４度内であるコールドエンドの金属温度である。一実施形態では、空気予熱器は、空気予熱器内の水の露点温度のセ氏５度内であるコールドエンドの金属温度である。

各方法に従って作動するように構成されるように、蒸気発生器システムの装置を改良するための方法が本明細書にさらに開示されている。装置を改良する実施形態では、微粒子除去システムから煙道ガス脱硫システム内に第１の処理された煙道ガス混合物を直接排出することが、装置の改良の前に、蒸気発生器システム内の、微粒子除去システムと煙道ガス脱硫システムとの間に存在する１又は複数の熱交換器を使用することを含んでいる。

前述の方法に従って作動するように構成された蒸気発生器システムが、本明細書にさらに開示されている。

蒸気発生器システムの効率を向上させるための方法が本明細書に開示されている。本方法は、蒸気発生容器と、空気供給システムと、向上した空気予熱器（たとえば、前に製造名ＡＸＲＭ（商標）で与えられた、ＡｄｖＸ（商標）の空気予熱器）と、微粒子除去システム（たとえば、乾式静電沈殿器、及び／又は、織物フィルタ）と、煙道ガス脱硫システムと、煙道ガス排出煙突と、を有する蒸気発生器システムを提供することを含んでいる。空気供給システムは、空気予熱器を通して蒸気発生容器と連通している。蒸気発生容器は、空気予熱器、微粒子除去システム、及び煙道ガス脱硫システムを通して排出煙突と連通している。微粒子除去システムは、空気予熱器の下流に位置している。煙道ガス脱硫システムは、微粒子除去システムの下流に位置しており、排出煙突は、煙道ガス脱硫システムの下流に位置している。本方法は、空気供給システムに、第１の量の空気を、空気予熱器に、空気予熱器を出る煙道ガス混合物の第１の温度を達成するのに十分な質量流量で提供させることを含んでいる。第１の温度は、空気予熱器が、以下の方程式に従って計算された、少なくとも１％の向上された熱回収量（ＨＲ）で作動する、向上された空気予熱器によって規定されるコールドエンドの流出温度を有するような大きさである。

ＨＲ＝１００％×（（Ｔｇｉ−ＴｇｏＡｄｖＸ）／（Ｔｇｉ−ＴｇｏＳＴＤ）−１）ここで、

Ｔｇｉ＝煙道ガス流入温度、すなわち、空気予熱器に入る煙道ガス混合物の流入温度であり、

ＴｇｏＡｄｖＸ＝煙道ガス流出温度、すなわち、向上された空気予熱器を出る煙道ガス混合物の流出温度であり、

ＴｇｏＳＴＤ＝煙道ガス流出温度、すなわち、標準的な空気予熱器を出る煙道ガス混合物の流出温度である。

本方法は、蒸気発生容器内で発生した煙道ガス混合物内のＳＯ_３を緩和することを含んでいる。ＳＯ_３の緩和は、煙道ガス混合物が空気予熱器に入る前に生じる。本方法は、セ氏約２８８度〜セ氏３９９度（華氏５５０度〜華氏７５０度）の第２の温度に第１の量の空気を加熱するように空気予熱器を構成することを含んでいる。本方法は、燃料の燃焼のために、第１の量の空気の第１の部分又はすべてを、燃焼空気として蒸気発生容器に供給することを含んでいる。煙道ガス混合物は、第１の温度で、空気予熱器から微粒子除去システムに直接排出し、それにより、煙道ガス混合物から微粒子を除去するとともに、第１の処理された煙道ガス混合物を形成する。本方法は、さらに、微粒子除去システムから蒸気発生容器を出る第１の処理された煙道ガス混合物のすべて又は一部を、煙道ガス脱硫システム内に直接排出し、それにより、第２の処理された煙道ガス混合物を、たとえば、限定ではないが、セ氏５２度〜約セ氏６０度（華氏１２５度〜華氏１４０度）の第３の温度で、煙道ガス脱硫システム内で形成、及び、煙道ガス脱硫システムから排出することを含んでいる。第３の温度は、第２の処理された煙道ガス混合物を第３の温度で直接的に（たとえば、混合を介して）又は間接的に（たとえば、熱交換器を使用して）加熱する煙道ガス再加熱空気として、空気の第２の部分の注入を促進し、それにより、排出煙突に入る前に、第４の温度（たとえば、少なくとも約セ氏６８度（華氏１５５度））で、第３の処理された煙道ガス混合物を形成するのに十分な大きさである。第３の温度は、煙道ガス再加熱空気が、第４の温度を、排出煙突を出る、視認可能な羽状物質を和らげ、かつ、排出煙突内の腐食を和らげるのに十分な大きさに上昇させるのに十分な大きさである。最後に、本方法は、第３の処理された煙道ガス混合物を、第４の温度で排出煙突に入れることを含んでいる。

一実施形態では、第１の量の空気は、蒸気発生容器内の燃料の燃焼に必要とされる以上の大きさであり、空気の第２の部分は、空気予熱器から第２の温度で供給された第１の量の空気の第２の部分である。一方、別の実施形態では、煙道ガス混合物は、空気予熱器の上流で２つの流れに分けられ、この中で、第１の流れは、空気予熱器に供給され、次いで、空気予熱器から排出される煙道ガス混合物の前述の部分であり、第２の流れは、空気予熱器の上流のダクト装置を介して排出される。その別の実施形態では、第２の流れは、次いで、熱交換器を通して供給されるとともに注入されて、空気予熱器の下流で、第１の流れと再び合わせられる。通常、第２の流れは次いで、熱交換器を通して供給され、空気の第２の部分は、煙道ガス再加熱空気として注入する前に、熱交換器内の煙道ガスの第２の流れによって加熱される。

一実施形態では、空気予熱器は、空気予熱器内の水の露点の温度以上であるコールドエンドの金属温度であり、それにより、コールドエンドの金属温度が、硫酸の露点未満であり、第１の温度が、約セ氏１０５度（華氏２２０度）〜約セ氏１２５度（華氏２５７度）であるようになっている。

一実施形態では、第１の量の空気の第３の部分は、ボイラを始動させる間、微粒子除去システム、煙道ガス脱硫システム、及び中間のダクト装置の１又は複数を選択的に予熱するように、余熱空気として提供されるか、石炭の乾燥設備のために、ボイラの動作中に提供され、次いで周囲の空気にベントされる。別の実施形態では、煙道ガス混合物の第２の流れは、次いで、煙道ガス再加熱空気としての注入のために、空気の第２の部分を提供する空気流を加熱するように、熱交換器を通して供給される。さらに、その別の実施形態では、空気流は、空気の第３の部分を、ボイラを始動させる間、微粒子除去システム、煙道ガス脱硫システム、及び中間のダクト装置の少なくとも１つを選択的に予熱するように、余熱空気として提供するか、石炭の乾燥設備のために、ボイラの動作中に提供され、次いで周囲の空気にベントされる。

一実施形態では、蒸気発生器システムは、選択接触還元システムをさらに含み、蒸気発生容器は、選択接触還元システムを通して空気予熱器と連通している。

一実施形態では、蒸気発生器システムは、煙道ガス再加熱空気及び／又は余熱空気微粒子除去システムの１又は複数をさらに含み、空気予熱器は、煙道ガス再加熱空気及び／又は余熱空気微粒子除去システムを通して排出煙突と連通している。煙道ガス再加熱空気及び／又は余熱空気微粒子除去システムは、微粒子汚染物質を、煙道ガス混合物からの空気予熱器内の漏洩（たとえば、たとえば非効率であるか損傷したセクタシールを使用することによる）からの空気の第２の部分に導入される、空気の第２の部分から除去する。

一実施形態では、蒸気発生器システムはさらに、蒸気発生容器と空気予熱器との間に配置された湿度センサを含んでおり、本方法は、第１の温度の大きさを判定するために、湿度センサにより、煙道ガス混合物の湿度を測定することを含んでいる。

一実施形態では、蒸気発生器システムはさらに、赤外線センサを含んでおり、本方法には、空気予熱器内のコールドエンドの金属温度を赤外線センサで判定することと、コールドエンドの金属温度を水の露点の温度と比較することと、コールドエンドの金属温度を水の露点の温度以上に制御することと、が含まれている。一実施形態では、煙道ガス混合物内のＳＯ_３を緩和することには、低硫黄燃料を蒸気発生容器に供給することが含まれており、低硫黄燃料は、５百万分率未満のＳＯ_３を生成する。

一実施形態では、煙道ガス混合物内のＳＯ_３を緩和することは、煙道ガス混合物を空気予熱器に通す前に、煙道ガス混合物内のＳＯ_３を除去することを含んでいる。

一実施形態では、煙道ガス混合物内のＳＯ_３を緩和することは、煙道ガス混合物を空気予熱器に通す前に、不活性の塩へ煙道ガス混合物のＳＯ_３を化学的に精製することを含んでいる。たとえば、化学的に精製することには、ソジウム、マグネシウム、カリウム、アンモニウム、及び／又はチオ硫酸カルシウムを含み、また、チオ硫酸塩及び塩化物の化学種などの１又は複数の可溶性塩の複合物を含むか、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、及び重炭酸カリウムの少なくとも１つを含む、試薬の水性懸濁液を噴霧して、煙道ガス内のＳＯ_３と反応することができる少なくとも１つの可溶性塩の複合物の乾燥粒子を含む粒子ミストを形成することが含まれている場合がある。

一実施形態では、本方法は、煙道ガス脱硫システムと排出煙突との間に注入デバイス（たとえば、ダクトマニホルド）をさらに設けることを含み、空気の第２の部分の、第２の温度での、第３の温度での第２の煙道の処理された煙道ガス混合物を伴う注入が、注入デバイスに生じる。

一実施形態では、注入デバイスは、煙道ガス脱硫システムと排出煙突との間に配置されたダクトマニホルドを含んでいる。ダクトマニホルドは、第２の処理された煙道ガス混合物を受領するための流入部、空気の第２の部分を受領するための枝接続、及び、排出煙突と連通している流出部を有している。一実施形態では、注入デバイスは、混合器、回転ベーン、及び／又はタブレターデバイスを含んでいる。

一実施形態では、煙道ガス混合物を第１の温度で、空気予熱器から微粒子除去システムに直接排出することは、空気予熱器と微粒子除去システムとの間に配置された熱交換器を伴わずに達成される。

一実施形態では、第１の処理された煙道ガス混合物を微粒子除去システムから煙道ガス脱硫システム内に直接排出することは、微粒子除去システムと煙道ガス脱硫システムとの間に配置された熱交換器を伴わずに達成される。

一実施形態では、空気予熱器と煙道ガス脱硫システムとの間に熱交換器が配置されていない。

一実施形態では、煙道ガス脱硫システムと排出煙突との間にファンが配置されていない。

一実施形態では、第１の量の空気の第２の部分の注入は、１パーセント〜１６パーセントの、第２の処理された煙道ガス混合物に対する第２の部分の質量比で行われる。一実施形態では、第１の量の空気の第２の部分の注入は、９パーセント〜１６パーセントの、第２の処理された煙道ガス混合物に対する第２の部分の質量比で行われる。

蒸気発生器システムの効率を向上させるための方法が本明細書に開示されている。本方法は、蒸気発生容器、空気供給システム、向上した空気予熱器、微粒子除去システム、及び煙道ガス排出煙突を含む蒸気発生器システムを提供することを含んでいる。空気供給システムは、空気予熱器を通して蒸気発生容器と連通しており、蒸気発生容器は、空気予熱器及び微粒子除去システムを通して排出煙突と連通している。微粒子除去システムは、空気予熱器の下流に位置し、排出煙突は、微粒子除去システムの下流に位置している。空気供給システムは、第１の量の空気を、空気予熱器に、空気予熱器を出る煙道ガス混合物の第１の温度を達成するのに十分な質量流量で提供する。第１の温度は、空気予熱器が、以下の方程式に従って計算された、少なくとも１％の向上された熱回収量（ＨＲ）で作動する、向上された空気予熱器によって規定されるコールドエンドの流出温度を有するような温度である。

ＨＲ＝１００％×（（Ｔｇｉ−ＴｇｏＡｄｖＸ）／（Ｔｇｉ−ＴｇｏＳＴＤ）−１）ここで、

Ｔｇｉ＝煙道ガス流入温度、すなわち、空気予熱器に入る煙道ガス混合物の流入温度であり、

ＴｇｏＡｄｖＸ＝煙道ガス流出温度、すなわち、向上された空気予熱器を出る煙道ガス混合物の流出温度であり、

ＴｇｏＳＴＤ＝煙道ガス流出温度、すなわち、標準的な空気予熱器を出る煙道ガス混合物の流出温度である。

本方法は、蒸気発生容器内で発生した煙道ガス混合物内のＳＯ_３を緩和することを含み、このＳＯ_３の緩和が、煙道ガス混合物が空気予熱器に入る前に生じる。空気予熱器は、約２８８度〜セ氏３９９度（華氏５５０度〜華氏７５０度）の第２の温度に第１の量の空気を加熱するように構成されている。第１の量の空気の第１の部分又はすべては、燃料の燃焼のために、燃焼空気として蒸気発生容器に供給される。煙道ガス混合物、又はその少なくとも一部は、第１の温度で、空気予熱器から微粒子除去システムに直接排出し、それにより、煙道ガス混合物から微粒子を除去するとともに、第１の処理された煙道ガス混合物を形成する。第１の処理された煙道ガス混合物は、微粒子除去システムから、煙道ガス脱硫システム内に直接排出され、それにより、第２の処理された煙道ガス混合物を第３の温度で、煙道ガス脱硫システム内で形成、及び、煙道ガス脱硫システムから排出することを含んでいる。第３の温度は、石炭の乾燥設備に熱を提供する、余熱空気としての空気の第２の部分の注入を促進し、及び／又は、蒸気発生容器を余熱するのに十分な大きさである。

一実施形態では、空気予熱器は、空気予熱器内の水の露点の温度以上であるコールドエンドの金属温度であり、それにより、コールドエンドの金属温度が、硫酸の露点未満であり、第１の温度が、約セ氏１０５度（華氏２２０度）〜約セ氏１２５度（華氏２５７度）であるようになっている。

蒸気発生器システムの効率を向上させるためのシステムが本明細書に開示されている。本システムは、蒸気発生容器と、蒸気発生容器と連通している空気予熱器と、蒸気発生容器に、空気予熱器を通して空気を提供するように構成された空気供給システムと、微粒子除去システム（たとえば、乾式静電沈殿器及び／又は織物フィルタ）と、煙道ガス脱硫システムと、排出煙突とを含んでいる。蒸気発生容器は、空気予熱器、微粒子除去システム、及び煙道ガス脱硫システムを通して排出煙突と連通している。微粒子除去システムは、空気予熱器の直接下流に位置している。煙道ガス脱硫システムは、微粒子除去システムの直接下流に位置している。排出煙突は、煙道ガス脱硫システムの直接下流に位置している。空気供給システムは、第１の量の空気を、空気予熱器に、空気予熱器を出る煙道ガス混合物の第１の温度を達成するのに十分な質量流量で提供するように構成されている。第１の温度は、空気予熱器が、空気予熱器内の水の露点以上のコールドエンドの金属温度であり、かつ、コールドエンドの金属温度が硫酸の露点温度未満であるような大きさである。第１の温度は、約セ氏１０５度（華氏２２０度）〜約セ氏１２５度（華氏２５７度）である。本システムは、空気予熱器の上流のＳＯ_３の緩和を含んでおり、ＳＯ_３緩和は、蒸気発生容器内で発生した煙道ガス混合物内のＳＯ_３を緩和するように構成されている。空気予熱器は、約２８８度〜セ氏３９９度（華氏５５０度〜華氏７５０度）の第２の温度に第１の量の空気を加熱するように構成されている。微粒子除去システムは、煙道ガス混合物を、第３の温度、たとえば、限定ではないが、セ氏５２度〜約セ氏６０度（華氏１２５度〜華氏１４０度）で、煙道ガス脱硫システムに直接搬送するように構成されている。過度な空気のダクトは、空気予熱器と連通している。第２のダクトは、煙道ガス脱硫システムと排出煙突との間に位置している。過度な空気のダクトは、第１の量の空気の第２の部分を、空気予熱器からの第２の温度で、空気予熱器から供給される煙道ガスの再加熱空気として、第２のダクトに送るように構成されている。本システムは、煙道ガス脱硫システムと排出煙突との間に位置する注入デバイス（たとえば、ダクトマニホルド）を含んでいる。注入デバイスは、煙道ガスを排出煙突内に、第４の温度（たとえば、少なくとも約セ氏６８度（華氏１５５度））で排出するように構成されている。第３の温度は、煙道ガス再加熱空気が、第４の温度を、排出煙突を出る、視認可能な羽状物質を和らげ、かつ、排出煙突内の腐食を和らげるのに十分な大きさに上昇させるのに十分な大きさである。

一実施形態では、蒸気発生器システムは、選択接触還元システムをさらに含み、蒸気発生容器は、選択接触還元システムを通して空気予熱器と連通している。

一実施形態では、蒸気発生器システムは、煙道ガスの再加熱空気の微粒子除去システムをさらに含んでおり、空気予熱器は、煙道ガスの再加熱空気の微粒子除去システムを通して、排出煙突と連通して、空気の第２の部分から、煙道ガス混合物からの、空気予熱器内の漏洩から導入される粒子状の汚染物質を作動的に除去する。

一実施形態では、蒸気発生器システムはさらに、煙道ガス混合物の湿度を測定するために、蒸気発生容器と空気予熱器との間に連通して配置された湿度センサを備えており、湿度センサは、第１の温度の大きさを判定するために使用される。

一実施形態では、蒸気発生器システムは、空気予熱器の温度を判定するための赤外線センサと、コールドエンドの金属温度を空気予熱器内の水の露点より上に制御するように構成された制御ユニットとをさらに備えている。

一実施形態では、ＳＯ_３の緩和には、低硫黄燃料を蒸気発生容器に供給することが含まれている。低硫黄燃料は、５百万分率未満のＳＯ_３を生成する。

一実施形態では、ＳＯ_３の緩和は、煙道ガス混合物を空気予熱器に通す前に、煙道ガス混合物内のＳＯ_３を除去することを含んでいる。

一実施形態では、ＳＯ_３の緩和は、煙道ガス混合物を空気予熱器に通す前に、不活性の塩へ煙道ガス混合物のＳＯ_３を化学的に精製することを含んでいる。たとえば、化学的に精製することには、ソジウム、マグネシウム、カリウム、アンモニウム、及び／又はチオ硫酸カルシウムを含み、また、チオ硫酸塩及び塩化物の化学種などの１又は複数の可溶性塩の複合物を含むか、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、及び重炭酸カリウムの少なくとも１つを含む、試薬の水性懸濁液を噴霧して、煙道ガス内のＳＯ_３と反応することができる少なくとも１つの可溶性塩の複合物の乾燥粒子を含む粒子ミストを形成することが含まれている場合がある。

一実施形態では、本システムは、煙道ガス脱硫システムと排出煙突との間にファンが配置されずに構成されている。

一実施形態では、本システムは、空気予熱器と煙道ガス脱硫システムとの間に熱交換器が配置されずに構成されている。

一実施形態では、本システムは、煙道ガスの再加熱空気の微粒子除去システムと排出煙突との間にファンが配置されずに構成されている。

効率を向上させるために、蒸気発生器システムの装置を改良するための方法が本明細書にさらに開示されている。本方法には、空気予熱器の下流に位置する１又は複数の熱交換器を除去することと、空気予熱器を出る煙道ガス混合物の第１の温度を確立するのに十分な質量流量の空気の第１の量を供給するように、空気供給源を空気予熱器に再構成することと、を含んでいる。第１の温度は、空気予熱器が、空気予熱器内の水の露点以上のコールドエンドの金属温度であり、かつ、コールドエンドの金属温度が硫酸の露点温度未満であるような大きさである。第１の温度は、約セ氏１０５度（華氏２２０度）〜約セ氏１２５度（華氏２５７度）である。本方法は、蒸気発生容器と連通しているＳＯ_３の緩和を提供することを含んでいる。ＳＯ_３緩和は、蒸気発生容器内で発生した煙道ガス混合物内のＳＯ_３を緩和するように構成されている。ＳＯ_３の緩和は、煙道ガス混合物が空気予熱器に入る前に生じる。本方法は、空気予熱器を、実質的に、オリジナルのシステムの燃焼空気の温度以上であり、約セ氏２８８度〜約セ氏３９９度（華氏５５０度〜華氏７５０度）である第２の温度に、第１の量の空気を加熱して、ボイラの効率を維持又は向上させるように構成することを含んでいる。本方法は、燃料の燃焼のために、第１の量の空気の第１の部分又はすべてを、蒸気発生容器に供給することを含んでいる。本方法は、さらに、蒸気発生容器を第１の温度で出る煙道ガス混合物のすべて又は一部を、空気予熱器から粒子の収集システムに直接排出し、それにより、煙道ガス混合物から微粒子を除去するとともに、第１の処理された煙道ガス混合物を形成することを含んでいる。本方法は、微粒子除去システムから第１の処理された煙道ガス混合物を、煙道ガス脱硫システム内に直接排出し、それにより、たとえば、限定ではないが、約セ氏５２度〜約セ氏６０度（華氏１２５度〜華氏１４０度）の第３の温度で、第２の処理された煙道ガス混合物を、煙道ガス脱硫システム内で形成、及び、煙道ガス脱硫システムから排出することをも含んでいる。本方法は、空気の第２の部分を、第３の温度で第２の煙道の処理された煙道ガス混合物とともに、煙道ガス再加熱空気として注入し、それにより、排出煙突に入る前に、第４の温度（たとえば、少なくとも約セ氏６８度（華氏１５５度））で第３の処理された煙道ガス混合物を形成することを含んでいる。本方法は、第３の処理された煙道ガス混合物を、第４の温度で排出煙突に入れることをも含んでいる。第３の温度は、煙道ガス再加熱空気が、第４の温度を、排出煙突を出る、視認可能な羽状物質を和らげ、かつ、排出煙突内の腐食を和らげるのに十分な大きさに上昇させるのに十分な大きさである。

一実施形態では、装置を改良するための方法は、煙道ガス脱硫システムと排出煙突とを接続する流出ダクトの少なくとも一部を、煙道ガス脱硫システム、過度な空気のダクト、及び排出煙突を接続するマニホルドで、置き換えることを含んでいる。

一実施形態では、蒸気発生器システムは、煙道ガス再加熱空気の微粒子除去システムをさらに含み、空気予熱器は、煙道ガス再加熱空気の微粒子除去システムを通して排出煙突と連通している。装置を改良する方法は、微粒子汚染物質を空気の第２の部分から除去することを含んでおり、微粒子汚染物質は、煙道ガス混合物からの空気予熱器内の漏洩からの空気の第２の部分に導入される。

一実施形態では、蒸気発生器システムはさらに、蒸気発生容器と空気予熱器との間に連通して配置された湿度センサを含んでおり、装置を改良する方法は、第１の温度の大きさを判定するために、湿度センサにより、煙道ガス混合物の湿度を測定することを含んでいる。

一実施形態では、蒸気発生器システムはさらに、赤外線センサを含んでおり、装置を改良する方法には、空気予熱器内のコールドエンドの金属温度を赤外線センサで判定することと、コールドエンドの金属温度を水の露点の温度と比較することと、コールドエンドの金属温度を水の露点の温度以上に制御することと、が含まれている。

一実施形態では、装置を改良する方法において、蒸気発生器システムの第２の熱効率は、装置を改良する方法を実施した後は、装置を改良する方法を実施する前の蒸気発生器システムの第１の熱効率と少なくとも同じ大きさである。

効率の向上のために、５５〜６０フィート毎秒の大きさで、煙道ガスの流出速度が可能である、湿式スタック蒸気発生器システムの装置を改良するための方法が本明細書にさらに開示されている。本方法は、湿式スタックを除去することを含んでおり、それにより、空気予熱器を出る煙道ガス混合物の第１の温度を確立するのに十分な質量流量で第１の量の空気を供給するように、空気供給源を空気予熱器に再構成することにより、煙道ガス流出速度を増大させることを可能にする。第１の温度は、空気予熱器が、以下の方程式に従って計算された、少なくとも１％の向上された熱回収量ＨＲで作動する、向上された空気予熱器によって規定されるコールドエンドの流出温度を有するような温度である。

ＨＲ＝１００％×（（Ｔｇｉ−ＴｇｏＡｄｖＸ）／（Ｔｇｉ−ＴｇｏＳＴＤ）−１）ここで、

Ｔｇｉ＝煙道ガス流入温度、すなわち、空気予熱器に入る煙道ガス混合物の流入温度であり、

ＴｇｏＡｄｖＸ＝煙道ガス流出温度、すなわち、向上された空気予熱器を出る煙道ガス混合物の流出温度であり、

ＴｇｏＳＴＤ＝煙道ガス流出温度、すなわち、標準的な空気予熱器を出る煙道ガス混合物の流出温度である。

本方法は、蒸気発生容器と連通しているＳＯ_３の緩和を提供することを含んでいる。ＳＯ_３緩和は、蒸気発生容器内で発生した煙道ガス混合物内のＳＯ_３を緩和するように構成されている。ＳＯ_３の緩和は、煙道ガス混合物が空気予熱器に入る前に生じる。本方法は、空気予熱器を、実質的に、オリジナルのシステムの燃焼空気の温度以上であり、約セ氏２８８度〜セ氏３９９度（華氏５５０度〜華氏７５０度）である第２の温度に、第１の量の空気を加熱して、オリジナルのシステムに比べ、ボイラの効率を維持又は向上させるように構成することを含んでいる。本方法は、燃料の燃焼のために、第１の量の空気の第１の部分又はすべてを、蒸気発生容器に供給することを含んでいる。本方法は、さらに、蒸気発生容器を第１の温度で出る煙道ガス混合物のすべて又は一部を、空気予熱器から粒子の収集システムに直接排出し、それにより、煙道ガス混合物から微粒子を除去するとともに、第１の処理された煙道ガス混合物を形成することを含んでいる。第１の処理された煙道ガス混合物は、微粒子除去システムから、煙道ガス脱硫システム内に直接排出され、それにより、第２の処理された煙道ガス混合物を第３の温度で、煙道ガス脱硫システム内に形成、及び、煙道ガス脱硫システムから排出することを含んでいる。本方法は、第１の量の空気の第２の部分を、第３の温度での第２の煙道の処理された煙道ガス混合物を伴う、煙道ガス再加熱空気として、注入し、それにより、排出煙突に入る前に、第４の温度で第３の処理された煙道ガス混合物を形成することを含んでいる。本方法は、第３の処理された煙道ガス混合物を、第４の温度で排出煙突に入れることを含んでいる。第３の温度は、煙道ガス再加熱空気が、第４の温度を、排出煙突を出る、視認可能な羽状物質を和らげ、かつ、排出煙突内の腐食を和らげるように、乾式スタックを促進するのに十分な大きさに上昇させるのに十分な大きさである。装置が改良された蒸気発生器システムは、オリジナルの蒸気発生器システム（すなわち、装置の改良を実施する前）に比べ、煙道ガスの流出速度が、湿式スタックで以前に許容されていた速度を超える、増大した負荷で作動することが可能である。

一実施形態では、空気予熱器は、空気予熱器内の水の露点の温度以上であるコールドエンドの金属温度であり、それにより、コールドエンドの金属温度が、硫酸の露点未満であり、第１の温度が、約セ氏１０５度（華氏２２０度）〜約セ氏１２５度（華氏２５７度）であるようになっている。

蒸気発生器システムの効率を向上させるための方法が本明細書にさらに開示されている。本方法は、蒸気発生容器、空気供給システム、空気予熱器、第１の微粒子除去システム、第２の微粒子除去システム、煙道ガス脱硫システム、及び煙道ガス排出煙突を含む蒸気発生器システムを提供することを含んでいる。空気供給システムは、空気予熱器を通して蒸気発生容器と連通しており、蒸気発生容器は、空気予熱器、第１の微粒子除去システム、及び煙道ガス脱硫システムを通して排出煙突と連通している。第１の微粒子除去システムは、空気予熱器の下流に位置し、煙道ガス脱硫システムは、第１の微粒子除去システムの下流に位置している。排出煙突は、煙道ガス脱硫システムの下流に位置しており、空気予熱器は、第２の微粒子除去システムを通して、排出煙突と連通している。本方法は、蒸気発生容器と空気予熱器との間に配置された湿度センサを設けることと、空気予熱器内に赤外線センサを提供することとをも含んでいる。本方法は、第１の温度の大きさを判定するために、湿度センサにより、煙道ガス混合物の湿度を測定することを含んでいる。空気供給システムは、空気予熱器に第１の量の空気を提供する。第１の量の空気は、空気予熱器を出る煙道ガス混合物の第１の温度を確立するのに十分な質量流量である。第１の温度は、空気予熱器が、空気予熱器内の水の露点以上のコールドエンドの金属温度であり、かつ、コールドエンドの金属温度が硫酸の露点温度未満であるような大きさである。第１の温度は、約セ氏１０５度（華氏２２０度）〜約セ氏１２５度（華氏２５７度）である。本方法には、空気予熱器内のコールドエンドの金属温度を赤外線センサで判定することと、コールドエンドの金属温度を水の露点の温度と比較することと、コールドエンドの金属温度を水の露点の温度以上に制御することと、が含まれている。本方法は、蒸気発生容器内で発生した煙道ガス混合物内のＳＯ_３を緩和することを含んでいる。ＳＯ_３の緩和は、煙道ガス混合物が空気予熱器に入る前に生じる。本方法は、空気予熱器を、約２８８度〜セ氏３９９度（華氏５５０度〜華氏７５０度）の第２の温度に第１の量の空気を加熱するように構成することと、第１の量の空気の第１の部分又はすべてを、燃焼空気として、燃料の燃焼のために蒸気発生容器に供給することと、を含んでいる。本方法は、蒸気発生容器を第１の温度で出る煙道ガス混合物のすべて又は一部を、空気予熱器から微粒子除去システムに直接排出し、それにより、煙道ガス混合物から微粒子を除去するとともに、第１の処理された煙道ガス混合物を形成することを含んでいる。本方法は、微粒子除去システムから第１の処理された煙道ガス混合物を、煙道ガス脱硫システム内に直接排出し、それにより、第２の処理された煙道ガス混合物を、約セ氏５２度〜約セ氏６０度（華氏１２５度〜華氏１４０度）の第３の温度で、煙道ガス脱硫システム内で形成、及び、煙道ガス脱硫システムから排出することを含んでいる。本方法は、微粒子汚染物質を空気の第２の部分から除去することを含んでいる。微粒子汚染物質は、煙道ガス混合物からの空気予熱器内の漏洩からの空気の第２の部分に導入される。本方法は、第１の量の空気の第２の部分を、第３の温度での第２の煙道の処理された煙道ガス混合物を伴って、空気予熱器から第２の温度で供給される煙道ガス再加熱空気として、注入し、それにより、排出煙突に入る前に、少なくともセ氏６８度（華氏１５５度）の第４の温度で第３の処理された煙道ガス混合物を形成することをさらに含んでいる。本方法は、第３の処理された煙道ガス混合物を、第４の温度で排出煙突に入れることをも含んでいる。

前述の実施形態のいずれかを組み合わせることができることが考えられる。

本発明を示す蒸気発生器システムの一部分の概略フロー図である。 本発明の蒸気発生器システムの概略フロー図である。 本発明の蒸気発生器システムの概略フロー図である。 本発明の蒸気発生器システムの別の実施形態の概略フロー図である。 様々な煙道ガスの温度の増大に関する、洗浄されたガスに対する再加熱空気の割合のグラフである。 空気予熱効率の向上のグラフである。 本発明の蒸気発生器システムのさらなる実施形態の概略フロー図である。 本発明の蒸気発生器のさらなる追加の実施形態の概略フロー図である。 図３及び図８に示す実施形態の再加熱の特徴を組み合わせた蒸気発生器のハイブリッドの実施形態の概略フロー図である。 廃水乾燥ループを含む、本発明の蒸気発生器のさらなる追加の実施形態の概略フロー図である。 別の廃水乾燥ループを含む、本発明の蒸気発生器のさらなる追加の実施形態の概略フロー図である。 供給水加熱ループを含む、本発明の蒸気発生器のさらなる追加の実施形態の概略フロー図である。 別の供給水加熱ループを含む、本発明の蒸気発生器のさらなる追加の実施形態の概略フロー図である。 湿式アッシュシステムの乾燥ループを含む、本発明の蒸気発生器のさらなる追加の実施形態の概略フロー図である。 別の湿式アッシュシステムの乾燥ループを含む、本発明の蒸気発生器のさらなる追加の実施形態の概略フロー図である。

図１に示すように、効率が向上した蒸気発生器システムが全体として符号１０によって示されている。蒸気発生器システム１０は、蒸気発生容器１１及び空気予熱器１３（たとえば、本発明者のＡｄｖＸ（商標）の設計の回転再生熱交換器であり、ＡｄｖＸ（商標）は、Ａｒｖｏｓ Ｌｊｕｎｇｓｔｒｏｍ ＬＬＣの商標である）を含んでいる。ＡｄｖＸ（商標）の空気予熱器１３は、ダクト６３を介して蒸気発生器導管１１と連通している。蒸気発生器システム１０は、蒸気発生器１１に空気予熱器１３を通して空気を提供するように構成された空気供給システム１３Ｄを含んでいる。本明細書で使用される場合、蒸気発生器システムの「向上した効率」との用語には、従来技術の蒸気発生器システム（たとえば、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／１３４５９号の図１及び図２の蒸気発生器システム１００及び蒸気発生器システム１００’）に比べ、１）空気予熱器１３と排出煙突との間のガス−ガスの熱交換器（ＧＧＨ）などの、熱交換器に関する必要性を無くすか別様に緩和しつつ、蒸気発生器システム１０の全体の熱効率を維持すること、２）空気予熱器１３内の付着物を低減すること、３）微粒子除去システムの効率を向上させること、４）空気予熱器１３の効率を向上させること、及び／又は、５）蒸気発生器システム１０の全体の熱効率（すなわち、発熱率）を向上させることが含まれる。十分な分析及びテスト、並びに、何年もの失敗した試みを通し、本発明者らは、驚いたことに、蒸気発生器システム１０が、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／１３４５９号に示す従来技術の蒸気発生器システム１００と少なくとも同じ熱効率であるが、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／１３４５９に示すようなＧＧＨ１０６Ｘ、１０６Ｘ’、１０６Ｙ、及び１０６Ｙ’の、効率を向上させる利益を伴わずに、作動できることを発見した。「蒸気発生器システムの効率を向上させるための方法」との用語は、蒸気発生器システムを作動させるための方法とも称される。

図１に示すように、蒸気発生器システム１０は、蒸気発生容器１１、空気供給システム１３Ｄ、及び空気予熱器１３を含んでいる。空気供給システム１３Ｄは、空気予熱器１３を通して蒸気発生容器１１と連通しており、蒸気発生容器１１は、空気予熱器１３と連通している。空気供給システム１３Ｄは、空気予熱器１３に第１の量の空気を提供する。第１の量の空気の少なくとも一部は、燃焼空気として蒸気発生容器１１に提供される。煙道ガス混合物ＦＧは、蒸気発生容器１１からダクト６３を介して排出される。煙道ガス混合物ＦＧのすべて又は一部は、空気予熱器１３内に流れる。煙道ガス混合物内のＳＯ_３は、本明細書にさらに記載するように、煙道ガス混合物ＦＧが空気予熱器１３に入る前に緩和される。

蒸気発生器システム１０は、本明細書にさらに記載するように、蒸気発生器、空気予熱器、第１の量の空気、及び／又は煙道ガス混合物と連通する熱取得手段（たとえば、コールドエンドの金属温度が、水（Ｈ_２Ｏ）の露点か露天付近における温度であるように、燃焼空気の余熱、及び／又は、煙道ガスの冷却に必要な量以上の熱伝達能力を有する、熱交換器、空気予熱器内の伝熱要素、ダクト構成、混合器、チューブ、タンクなど）を含んでいる。第１の量の熱は、本明細書に記載するように、蒸気発生器、空気予熱器、及び／又は煙道ガス混合物から、様々な位置に伝達される。たとえば、第１の量の熱のすべて又は一部は、（１）図７に示すとともに、図７を参照して記載するように、微粒子除去システム、煙道ガス脱硫システム、及び／又は中間のダクト装置を選択的に予熱するように、ボイラを始動させる間に利用でき、（２）図７に示すとともに、図７を参照して記載するように、石炭乾燥設備６９のためのボイラの動作の間、及びその後に、周囲の空気に対してベントすることができ、（３）図３と図８とのそれぞれの周囲の空気へのベントラインＡＶＩとＡＶ２とによって示されるように、周囲の空気に対して放出することができ、（４）たとえば図１２及び図１３に示すように、蒸気発生器システム１０の発熱率を向上させることができ、（５）図１０及び図１１のもののような微粒子除去システム、並びに／又は、蒸気発生容器１１と連通した湿式アッシュ除去システムから排出されるアッシュスラリーから水を気化させることができ、また、（６）廃水システムにおいて、たとえば図１０及び図１１に示すように、このシステムから排出される水を低減することができる。蒸気発生器システム１０の発熱率を向上させるために、第１の量の熱のすべて又は一部を使用することには、（１）蒸気サイクル効率を向上させるために、第１の量の熱の少なくとも一部を利用することと、（２）蒸気発生器システムに供給された供給水又は凝縮物を余熱するために、第１の量の熱の少なくとも一部を利用することと、（３）蒸気発生器システム内の所内動力（たとえば、空間及び飲料水の加熱、並びに、電動モータの代わりにファンなどの回転設備を駆動させるためのタービンのための蒸気、並びに、発電のために使用される蒸気のためのもの以外の、他の蒸気又は加熱のための動力）を低減するために、第１の量の熱の少なくとも一部を利用することと、が含まれる。

図２に示すように、蒸気発生器システム１０は、微粒子除去システム１４、煙道ガス脱硫システム１７、及び排出煙突１９をも含んでいる。蒸気発生容器１１は、空気予熱器１３、微粒子除去システム１４、及び煙道ガス脱硫システム１７を通して排出煙突１９と連通している。微粒子除去システム１４は、ダクト６０を介して互いに流体連通している空気予熱器１３と微粒子除去システム１４との間に位置するファン又は熱交換器などの、他の実質的な構成要素が存在しないように、空気予熱器１３の下流に直接配置されている。具体的には、空気予熱器１３と微粒子除去システム１４との間に位置する、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／１３４５９号）の図２に示すものに類似のＧＧＨ１０６Ｘ’が存在しない。煙道ガス脱硫システム１７は、ダクト６１を介して互いに流体連通している微粒子除去システム１４と煙道ガス脱硫システム１７との間に位置する熱交換器などの、他の実質的な構成要素が存在しないように、微粒子除去システム１４の下流に直接配置されている。具体的には、微粒子除去システム１４と煙道ガス脱硫システム１７との間に位置する、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／１３４５９号）の図１に示すものに類似のＧＧＨ１０６Ｘが存在しない。排出煙突１９は、ダクト６２を介して互いに流体連通している煙道ガス脱硫システム１７と排出煙突１９との間に位置するファン又は熱交換器などの、他の実質的な構成要素が存在しないように、煙道ガス脱硫システム１７の下流に直接配置されている。具体的には、煙道ガス脱硫システム１７と排出煙突１９との間に位置する、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／１３４５９号の図１及び図２に示すものに類似のＧＧＨ１０６Ｙ又はＧＧＨ１０６Ｙ’が存在しない。空気予熱器１３と排出煙突１９との間に位置する熱交換器は存在しない。一実施形態では、図３に示すように、ダクト６２は、本明細書に記載のように、第１の量Ａ１の空気の第２の部分Ｐ２を、第２の処理された煙道ガス混合物ＦＧ２と混合するために内部に配置された、混合器などの再加熱空気注入デバイス２１、１又は複数の回転ベーン、接続部、及び／又は攪拌デバイスを含んでいる。

図３に示すように、空気供給システム１３Ｄは、第１の量Ａ１の空気を空気予熱器１３に提供するように構成されている。第１の量Ａ１の空気は、蒸気発生容器１１内の燃料の燃焼に必要な量以上の大きさである（たとえば、第１の量の熱は、蒸気発生容器１１に提供された第１の量の空気の一部を余熱するために使用される量以上の大きさである）。一実施形態では、第１の量の熱は、燃焼空気を余熱するために使用される量の約１０〜約２５パーセントの大きさである。一実施形態では、第１の量の熱は、既存の空気供給システム１３Ｄの過度の容量又は設計の許容範囲（たとえば、ファンの質量流量の出力の許容範囲）に基づいて判定された量であり、たとえば、第１の量の熱は、燃焼空気を余熱するために使用される量の約１０〜１５パーセントの大きさである。装置を改良する用途では、既存の空気供給システム１３Ｄを使用することにより、コストがかかるファン及び関連するシステムの交換をする必要が無くなる。一実施形態では、第１の量の空気は、燃焼空気として必要とされるのに十分な大きさである。空気予熱器１３は、空気予熱器１３を出る煙道ガス混合物ＦＧの第１の温度Ｔ１を確立するのに十分な質量流量で、第１の量Ａ１の空気を提供するように構成されている。第１の量の空気Ａ１は、限定ではないが、可変速ファン、及び／又は、コンプレッサ、制御バルブ、及び／又は、ダンパなどの、慣習的な手段によって調整される。空気予熱器１３を出る煙道ガス混合物ＦＧの第１の温度Ｔ１は、空気予熱器１３のコールドエンドにおいて生じる空気からガスへの漏出（たとえば、空気予熱器１３内の、無効であるか、不十分であるか、損傷したセクタのシール又は他のシールに起因する漏出）に起因して、蒸気発生容器１１を出る煙道ガスよりも低温である。蒸気発生容器１１を出る煙道ガスの温度は、しばしば「調整されていない（ｕｎｃｏｒｒｅｃｔｅｄ）」ガス流出温度と呼ばれ、冷たい漏出空気との混合の後に、空気予熱器１３を出る煙道ガス混合物ＦＧの第１の温度Ｔ１は、しばしば、「調整された（ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ）」ガス温度と呼ばれる。第１の温度Ｔ１は、空気予熱器１３が、空気予熱器１３内の水の露点以上（たとえば、露点温度よりかなり低くはない、ほぼ等しい、又は、露点温度よりかなり高くはない）のコールドエンドの金属温度であり、かつ、コールドエンドの金属温度が硫酸の露点温度未満であるような温度である。本明細書で使用される「コールドエンドの金属（ｃｏｌｄ ｅｎｄ ｍｅｔａｌ）」との用語は、空気予熱器１３内部における、温度がもっとも低い空気予熱器１３の部分である。第１の温度Ｔ１は、約セ氏１０５度（華氏２２０度）〜約セ氏１２５度（華氏２５７度）である。本明細書で使用される場合、「水の露点温度以上（ｎｏ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ａ ｗａｔｅｒ ｄｅｗ ｐｏｉｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）」との用語は、水の露点温度にほぼ等しい温度を暗示し、それにより、付着物の腐食を生じる空気予熱器内の伝熱要素が恒久的に湿潤しないようになっている。

別の実施形態では、第１の温度Ｔ１は、少なくとも１％（１パーセント）の標準的な空気予熱器に比べ、向上した熱の回収量（ＨＲ）で作動する、向上された空気予熱器（たとえば、ＡＲＶＯＳ Ｌｊｕｎｇｓｔｒｏｍ ＬＬＣの商標である、ＡｄｖＸ（商標）の空気予熱器）によって規定される。この向上した熱回収量ＨＲは、ＨＲ＝１００％×（（Ｔｇｉ−ＴｇｏＡｄｖＸ）／（Ｔｇｉ−ＴｇｏＳＴＤ）−１）の方程式に従って計算されるパーセンテージの数を示している。負の数は、低減された熱回収量を示すことを理解されたい。ここで、標準的な空気予熱器は、第１の量の空気が、燃焼に必要な量に等しい大きさである、すなわち、第１の量の空気が燃焼空気であり、過度な空気が余熱されず、向上された空気予熱器の直径及び深さに等しいロータを有するような、空気予熱器として規定される。

ＨＲ＝１００％×（（Ｔｇｉ−ＴｇｏＡｄｖＸ）／（Ｔｇｉ−ＴｇｏＳＴＤ）−１）の方程式では、

Ｔｇｉ＝煙道ガス流入温度、すなわち、空気予熱器に入る煙道ガス混合物の流入温度であり、

ＴｇｏＡｄｖＸ＝煙道ガス流出温度、すなわち、向上された空気予熱器を出る煙道ガス混合物の流出温度であり、

ＴｇｏＳＴＤ＝煙道ガス流出温度、すなわち、標準的な空気予熱器を出る煙道ガス混合物の流出温度である。

たとえば、Ｔｇｉ＝華氏７００度、ＴｇｏＳＴＤ＝華氏３００度、ＴｇｏＡｄｖＸ＝華氏２９５度である場合、ＨＲ＝１００％ｘ（（７００−２９５）／（７００−３００）−ｌ）＝１．２５％である。

一実施形態では、空気供給システム１３Ｄは、第１の量の空気Ａ１を空気予熱器１３に提供し、この第１の量の空気Ａ１は、慣習的な手段（たとえば、可変速ファン、ブロワ、コンプレッサ、ダンパ、バルブ、ダクト構成、及びこれらの組合せ）で調整される。このため、既存の空気予熱器１３を出る煙道ガス混合物の第１の温度Ｔ１を確立するのに十分な質量流量で、第１の量の空気Ａ１が調整される。一実施形態では、第１の量の空気Ａ１の質量流量の大きさは、向上された空気予熱器１３の性能、特に、熱回収量ＨＲの量に基づいて判定される。熱回収量ＨＲは、向上されたシール及び／又は向上された熱伝達シートが採用される広さに基づくものである。第１の温度Ｔ１は、空気予熱器が、以下の方程式に従って計算された、少なくとも１％の向上された熱回収量（ＨＲ）で作動する、向上された空気予熱器によって規定されるコールドエンドの流出温度を有するような温度である。

ＨＲ＝１００％×（（Ｔｇｉ−ＴｇｏＡｄｖＸ）／（Ｔｇｉ−ＴｇｏＳＴＤ）−１）

一実施形態では、空気予熱器は、空気予熱器内の水の露点の温度以上であるコールドエンドの金属温度（たとえば、付着物の腐食を生じる空気予熱器内の伝熱要素の恒久的な湿潤が生じないように、水の露点の温度にほぼ等しい温度）であり、それにより、コールドエンドの金属温度が、硫酸の露点未満であり、第１の温度が、約セ氏１０５度（華氏２２０度）〜約セ氏１２５度（華氏２５７度）であるようになっている。

一実施形態では、向上された空気予熱器の熱回収量ＨＲの増大は、従来技術の伝熱要素に比べ、熱伝達率が増大し、かつ、伝熱面積が増大した伝熱要素を採用することによって達成される。たとえば、出願人Ａｒｖｏｓ Ｌｊｕｎｇｓｔｒｏｍ ＬＬＣの、（１）２０１３年１１月２５日に出願された、米国特許出願第１４／０８９，１３９号の「Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ａ Ｃｌｏｓｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｒｏｔａｒｙ Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ Ａｉｒ Ｐｒｅｈｅａｔｅｒ」、（２）２０１６年１２月２９日に出願された、国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０６９１８６号の「Ａ Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓｈｅｅｔ Ａｓｓｅｍｂｌｙ ｗｉｔｈ ａｎ Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｓｐａｃｉｎｇ Ｆｅａｔｕｒｅ」、（３）２０１７年４月１０日に出願された、国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／０２６８４０号の「Ａ Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓｈｅｅｔ Ａｓｓｅｍｂｌｙ ｗｉｔｈ ａｎ Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｓｐａｃｉｎｇ Ｆｅａｔｕｒｅ」、

（４）２０１５年１０月７日に出願された、米国特許出願第１４／８７７，４５１号の「Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｎｏｔｃｈ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｐａｃｉｎｇ Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓｈｅｅｔｓ」、（５）２０１６年１０月１０日に出願された、国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０５６２０９号の「Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｎｏｔｃｈ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｐａｃｉｎｇ Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓｈｅｅｔｓ」、（６）出願人のＤＮ８（商標）のブランドの熱伝達シート、及び／又は、（７）出願人のＴＦ４（商標）のブランドの熱伝達シートに記載及び／又は実施された、向上された伝熱要素は、向上された熱回収量ＨＲを達成するために向上された空気予熱器において、個別に、又はこれらの組合せで採用される。

一実施形態では、向上された空気予熱器の熱回収量ＨＲの増大は、従来技術のシールに比べて向上されたシールを採用することによって達成される。たとえば、出願人Ａｒｖｏｓ Ｌｊｕｎｇｓｔｒｏｍ ＬＬＣの、（１）２０１５年８月１８日に出願された、米国特許出願第１４／８２９，２１０号の「Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｓｅａｌ ｆｏｒ Ｒｏｔａｒｙ Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ Ｐｒｅｈｅａｔｅｒ」、（２）２０１６年１０月１０日に出願された、国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０５６２０９号の「Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｓｅａｌ ｆｏｒ Ｒｏｔａｒｙ Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ Ｐｒｅｈｅａｔｅｒ」、（３）２０１７年２月１０日に出願された、国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／０１７４１４号の「Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｓｅａｌ ｆｏｒ Ｒｏｔａｒｙ Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ Ｐｒｅｈｅａｔｅｒ」、

（４）出願人のＯｐｔｉｆｌｅｘ（商標）のブランドのフレキシブルシール、及び／又は、（５）出願人のＴａｐｅｒｆｌｅｘ ＩＩ（商標）のブランドのシールに記載及び／又は実施された、向上されたシールは、向上された熱回収量ＨＲを達成するために向上された空気予熱器において、個別に、又はこれらの組合せで採用される。

一実施形態では、向上された熱伝達シートと向上されたシートとの両方が、増大した熱回収量ＨＲを達成するために、向上された空気予熱器において採用される。

前述の方程式（すなわち、ＨＲ＝１００％×（（Ｔｇｉ−ＴｇｏＡｄｖＸ）／（Ｔｇｉ−ＴｇｏＳＴＤ）−１））は、前述の、従来技術の空気予熱器に比べ、向上した空気予熱器１３における向上した熱伝達シート及び向上したシールを採用することによって達成される熱回収量ＨＲのパーセンテージの向上を定量化するために採用される。

出願人は、煙道ガス混合物ＦＧが空気予熱器１３に入る前に煙道ガス混合物内のＳＯ_３を緩和することにより、熱回収量ＨＲが向上した、向上された空気予熱器を採用することが許容されることを発見したが、従来技術の蒸気発生器システムでは、当業者は、汚染物質の制御に関する操作の制限を理由に、より高い効率の伝熱要素及びより大である伝熱面積の伝熱要素を使用することで利用可能な、増大したＡＰＨ効率の完全な潜在能力をまだ実現できていない。しかし、当業者は、向上した熱回収量ＨＲを達成するために、そのような向上された伝熱要素及び向上されたシールを、向上された空気予熱器にどのように設置するかを理解することになる。

空気予熱器１３は、燃料の燃焼における使用のため、及び、本明細書に記載の空気の再加熱のために、約セ氏２８８度〜セ氏３９９度（華氏５５０度〜華氏７５０度）の第２の温度Ｔ２に第１の量の空気Ａ１を加熱するようにも構成されている。

蒸気発生器システム１０は、空気予熱器１３の上流のＳＯ_３の緩和のための１又は複数のシステム又はデバイスを含んでいる。このシステム又はデバイスは、蒸気発生容器１１で生成された煙道ガス混合物ＦＧ内のＳＯ_３を緩和するように構成されている。一実施形態では、空気予熱器１３の上流のＳＯ_３の緩和のための１又は複数のシステム又はデバイスは、低硫黄燃料を蒸気発生容器１１に供給することを含んでいる。低硫黄燃料は、５百万分率未満のＳＯ_３を生成するために適切な組成を有している。一実施形態では、空気予熱器１３の上流のＳＯ_３の緩和のための１又は複数のシステム又はデバイスは、たとえばダクト６３内において、煙道ガス混合物ＦＧを空気予熱器１３に通す前に、煙道ガス混合物ＦＧ内のＳＯ_３を除去することを含んでいる。一実施形態では、空気予熱器１３の上流のＳＯ_３の緩和のための１又は複数のシステム又はデバイスは、煙道ガス混合物ＦＧを空気予熱器１３に通す前に、煙道ガス混合物内のＳＯ_３を不活性の塩に化学的に精製することを含んでいる。一実施形態では、化学的に精製することには、ソジウム、マグネシウム、カリウム、アンモニウム、及び／又はチオ硫酸カルシウムを含み、また、チオ硫酸塩及び塩化物の化学種などの１又は複数の可溶性塩の複合物を含むか、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、及び重炭酸カリウムの少なくとも１つを含む、試薬の水性懸濁液を噴霧して、煙道ガス内のＳＯ_３と反応することができる少なくとも１つの可溶性塩の複合物の乾燥粒子を含む粒子ミストを形成することが含まれている。

図３に示すように、微粒子除去システム１４は、煙道ガス混合物ＦＧ１を、第１の温度Ｔ１において、煙道ガス脱硫システム１７に、ダクト６１を介して直接送るように構成されている。図３に示すように、微粒子除去システム１４は、Ｔ１がシステム１７の効率的な動作に適切な範囲内にあるように、煙道ガス混合物ＦＧ１を、第１の温度Ｔ１において、煙道ガス脱硫システム１７に、ダクト６１を介して直接送るように構成されている。図３に示すように、微粒子除去システム１４は、Ｔ１がシステム１７の効率的な動作に適切な範囲内にあるように、煙道ガス混合物ＦＧ１を、第１の温度Ｔ１において、煙道ガス脱硫システム１７に、ダクト６１を介して送るように構成されている。一実施形態では、微粒子除去システム１４は、乾式静電集塵機（ＥＳＰ）である。そのような乾式ＥＳＰは、薄い垂直ワイヤ（図示せず）の列と、それに続く、垂直に向けられた、大きいフラットな金属プレートのスタック（図示せず）とが含まれる。煙道ガスＦＧは、ワイヤ間の空間を水平に流れ、次いで、プレートのスタックを通過する。数千ボルトの負の電圧が、ワイヤとプレートとの間に印加される。印加された電圧が十分に高い場合、コロナ放電により、電極周りの煙道ガスがイオン化する。これにより、次いで、煙道ガス流内の粒子がイオン化する。静電力に起因してイオン化された粒子は、接地されたプレートに向けられる。粒子は、収集プレート上に構築され、このプレートから除去される。

本明細書に開示の煙道ガスの組成で、より低い温度でＥＳＰを作動させることにより、様々な蒸気発生器システムにおける使用に必要なＥＳＰのサイズの低減を可能にすることができる、著しい効率の利益が提供される。乾式ＥＳＰが図示されるとともに記載されているが、本発明は、湿式ＥＳＰを採用できることから、この点に限定されるものではない。

図４に示すように、一実施形態では、蒸気発生器システム１０’は、ダクト６４とダクト６５との中及び間に配置された、煙道ガスの再加熱空気の微粒子除去システム３３をさらに備えている。空気予熱器１３は、煙道ガスの再加熱空気の微粒子除去システム３３を通して、排出煙突１９と連通して、空気の第２の部分Ｐ２から、煙道ガス混合物ＦＧからの、空気予熱器１３内の漏洩から導入される粒子状の汚染物質を作動的に除去する。一実施形態では、煙道ガスの再加熱空気の微粒子除去システム３３は、本明細書に記載の微粒子除去システム１４に類似のように構成されている。図４に示すように、煙道ガスの再加熱空気の微粒子除去システム３３と、排出煙突１９との間には、ファンは配置されていない。

図３に示すように、過度な空気のダクト６５は、空気予熱器１３、及び、煙道ガス脱硫システム１７と排出煙突１９との間に配置されたダクト６２と連通している。過度な空気のダクト６５は、第１の量Ａ１の空気の第２の部分Ｐ２を、空気予熱器１３からの第２の温度Ｔ２で、空気予熱器１３から供給される煙道ガスの再加熱空気Ｐ２として、第２のダクト６２に送るように構成されている。たとえば、過度な空気のダクト６５は、過度な空気のダクト６５からの熱の損失を最小にするために、断熱材（図示せず）でカバーされている。さらに、過度な空気のダクト６５は、過度な空気のダクト６５を通しての圧力損失を最小にするために、適切な流れの断面積、滑らかな内側表面、及び、最小の数の折曲げ部を伴って構成されている。

図３に示すように、再加熱空気注入デバイス２１は、煙道ガス脱硫システム１７と排出煙突１９との間に配置されている。再加熱空気注入デバイス２１は、少なくともセ氏６８度（華氏１５５度）の第４の温度Ｔ４で、煙道ガスを排出煙突１９に排出するように構成されており、通常、煙道ガスの温度を少なくとも約華氏５度だけ上昇させる。一実施形態では、再加熱空気注入デバイス２１は、第１の量Ａ１の空気の第２の部分Ｐ２（すなわち、煙道ガスの再加熱空気Ｐ２）を、第２の処理された煙道ガス混合物ＦＧ２と混合するために内部に配置された、混合器、１又は複数の回転ベーン、接続部、及び／又は攪拌デバイスを含んでいる。別の実施形態では、再加熱空気注入デバイス２１は、始動の間の腐食を抑制するか、スタック１９に入る煙道ガスの作動流体の動的安定性を別様に維持し、及び／又は、視認可能な羽状物質がスタックから排出される可能性を低減するように構成されている。一実施形態では、再加熱空気注入デバイスは、煙道ガス脱硫システム１７、過度な空気のダクト６５、及び排出煙突１９を接続するマニホルド３９の一部である。マニホルドには、過度な空気のダクト６５が接続された枝接続が含まれている。別の実施形態では、再加熱空気により、熱交換配管又はダクト装置を使用して、混合物ＦＧ２を適切に、間接的に再加熱する。熱交換配管又はダクト装置を通して、煙道ガスが、排出煙突１９に隣接して流される。

図４に示すように、一実施形態では、蒸気発生器システム１０’は、ＮＯ_Ｘとも呼ばれる窒素酸化物を、触媒の助けで、二原子の窒素（Ｎ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）に変換するための選択接触還元システム（ＳＣＲ）３１を含んでいる。蒸気発生容器１１は、ＳＣＲ３１を通して空気予熱器１３と連通している。

図４に示すように、一実施形態では、蒸気発生器システム１０’は、煙道ガス混合物ＦＧの湿度を測定するための、蒸気発生容器１１の流出部かつ、空気予熱器１３の上流に配置された湿度センサ３４を含んでいる。湿度センサ４３は、第１の温度Ｔ１の大きさを判定するように構成されている。

図４に示すように、一実施形態では、蒸気発生器システム１０’は、空気予熱器１３の温度を判定するための赤外線センサ３２を含んでいる。赤外線センサ３２は、コールドエンドと熱的に繋がっているか、近位にある空気予熱器１３の一部の温度を測定することにより、空気予熱器の温度、たとえば、コールドエンドの金属温度を判定するように構成されている。蒸気発生器システム１０’は、空気予熱器１３内の水の露点より高く、コールドエンドの金属温度を制御するように構成された、コンピュータプロセッサ、メモリ、及び信号処理用電子回路などの制御ユニット７１を含んでいる。

図７に示すように、別の実施形態では、蒸気発生器システム１０’’内には、過度な空気のダクト６５に、たとえば始動の間、空気予熱器１３の下流の設備及びダクト装置の余熱のために、第１の量Ａ１の空気の第３の部分Ｐ３を、利用可能な余熱空気Ｐ３として搬送するための、過度な空気の排出部６６が設けられている。ダンパ（図示せず）が、余熱空気Ｐ３を煙道ガス混合物ＦＧ及びＦＧ１に導入するために、それぞれＥＳＰ１４及びＦＧＤ１７の上流の余熱注入箇所６７及び６８に選択的に供給するように設けられている。さらに、余熱空気Ｐ３は、たとえば褐炭のような湿潤した石炭を利用する場合に特に有用である、遠位の石炭乾燥機６９（ＣＤ）に供給される場合がある。石炭の乾燥のために必要な余熱は、通常、石炭の燃焼のために必要とされ、必ずしも、たとえば石油又は天然ガスでの始動燃焼の間に必要とはされない。空気予熱器１３によって提供される流出温度がより低いことが、目的としての石炭の乾燥が、湿気を除去するためのものであり、石炭の温度を過度に上昇させるものではない（そのような上昇は、たとえばグラインドミル内での早期の点火の可能性を増大させる場合があるため）場合には有利である。空気排出部６６は、設備／ダクト装置の余熱のため、及び／又は、石炭の乾燥のための動作の間、選択的に使用される場合があり、また、始動の間、設備及びダクト装置内の凝縮を抑制するには特に有用であることを理解されたい。他の実施形態では、余熱空気は、図７に示すように、ＥＳＰ１４又はＦＧＤ１７の上流でのみ必要とされ、ＥＳＰ１４とＦＧＤ１７との両方の上流では必要とされないことを理解されたい。

本発明は、蒸気発生器システム１０の効率を向上させるための方法を含んでいる。本方法は、本明細書に詳細に記載され、蒸気発生容器１１、空気供給システム１３Ｄ、空気予熱器１３、微粒子除去システム１４、煙道ガス脱硫システム１７、及び煙道ガス排出煙突１９を含む蒸気発生器システム１０を提供することを含んでいる。空気供給システム１３Ｄは、空気予熱器１３を通して蒸気発生容器１１と連通しており、蒸気発生容器１１は、空気予熱器１３、微粒子除去システム１４、及び煙道ガス脱硫システム１７を通して排出煙突１９と連通している。微粒子除去システム１４は、空気予熱器１３の下流に位置している。煙道ガス脱硫システム１７は、微粒子除去システム１４の下流に位置している。排出煙突１９は、煙道ガス脱硫システム１７の下流に位置している。

本方法は、空気供給システム１３Ｄに、第１の量Ａ１の空気を空気予熱器１３に提供させることを含んでいる。第１の量Ａ１の空気は、蒸気発生容器１１内の燃料の燃焼に必要とされる以上の大きさである。空気予熱器１３は、既存の空気予熱器１３の煙道ガス混合物ＦＧの第１の温度Ｔ１を確立するのに十分な質量流量で、第１の量Ａ１の空気を提供する。第１の温度Ｔ１は、空気予熱器が、空気予熱器１３内の水の露点以上のコールドエンドの金属温度であり、かつ、コールドエンドの金属温度が硫酸の露点温度未満であるような温度である。第１の温度Ｔ１は、約セ氏１０５度（華氏２２０度）〜約セ氏１２５度（華氏２５７度）である。

本方法は、煙道ガス混合物ＦＧが空気予熱器１３に入る前に、蒸気発生容器１１内で発生した煙道ガス混合物ＦＧ内のＳＯ_３を緩和することを含んでいる。本方法は、空気予熱器１３を、約２８８度〜セ氏３９９度（華氏５５０度〜華氏７５０度）の第２の温度Ｔ２に第１の量の空気Ａ１を加熱するように構成することと、第１の量Ａ１の空気の第１の部分Ｐ１を、燃焼空気として、燃料の燃焼のために蒸気発生容器１１に供給することと、を含んでいる。本方法は、煙道ガス混合物ＦＧを第１の温度Ｔ１で、空気予熱器１３から微粒子除去システム１４に直接排出し、それにより、煙道ガス混合物ＦＧから微粒子を除去し、第１の処理された煙道ガス混合物ＦＧ１を形成することを含んでいる。本方法は、さらに、第１の処理された煙道ガス混合物ＦＧ１を、微粒子除去システム１４から、煙道ガス脱硫システム１７内に直接排出し、それにより、第２の処理された煙道ガス混合物ＦＧ２を、セ氏５２度〜セ氏６０度（華氏１２５度〜華氏１４０度）の第３の温度Ｔ３で、煙道ガス脱硫システム１７内で形成、及び、煙道ガス脱硫システム１７から排出することを含んでいる。 本方法は、第１の量Ａ１の空気の第２の部分Ｐ２を、第３の温度Ｔ３での第２の煙道の処理された煙道ガス混合物ＦＧ２を伴って、空気予熱器１３から第２の温度Ｔ２で供給される煙道ガス再加熱空気として、注入し、それにより、排出煙突１９に入る前に、少なくともセ氏６８度（華氏１５５度）の第４の温度Ｔ４で第３の処理された煙道ガス混合物ＦＧ３を形成することをも含んでいる。第３の処理された煙道ガス混合物ＦＧ３は、第４の温度Ｔ４で排出煙突１９に入れられる。

一実施形態では、蒸気発生器システム１０は、図４に示すように、ＮＯ_Ｘとも呼ばれる窒素酸化物を、触媒の助けで、二原子の窒素（Ｎ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）に変換するためのＳＣＲ３１をさらに含んでいる。蒸気発生容器１１は、ＳＣＲ３１を通して空気予熱器１３と連通している。

図４に示すように、一実施形態では、蒸気発生器システム１０’は、煙道ガスの再加熱空気の微粒子除去システム３３を含んでいる。空気予熱器１３は、煙道ガスの再加熱空気の微粒子除去システム３３を通して、排出煙突１９と連通している。一実施形態では、本方法は、微粒子汚染物質を空気の第２の部分Ｐ２から除去することを含んでいる。微粒子汚染物質は、煙道ガス混合物ＦＧ１からの空気予熱器１３内の漏洩からの空気の第２の部分Ｐ２に導入される。

図４に示すように、一実施形態では、蒸気発生器システム１０’は、蒸気発生容器１１と空気予熱器１３との間に配置された湿度センサ３４を含んでいる。一実施形態では、本方法は、第１の温度Ｔ１の大きさを判定するために、湿度センサ３４により、煙道ガス混合物ＦＧの湿度を測定することを含んでいる。

図４に示すように、一実施形態では、蒸気発生器システム１０’は、赤外線センサ３２を含んでいる。一実施形態では、本方法は、空気予熱器１３内のコールドエンドの金属温度を赤外線センサで判定することを含んでいる。赤外線センサ３２は、コールドエンドと熱的に繋がっているか、近位にある空気予熱器１３の一部の温度を測定することにより、空気予熱器の温度、たとえば、コールドエンドの金属温度を判定する。蒸気発生器システム１０’は、コンピュータプロセッサ、メモリ、及び信号処理用電子回路などの制御ユニット７１を含んでおり、本方法は、コールドエンドの金属温度を水の露点の温度と比較することと、制御ユニットにより、空気予熱器１３内の水の露点温度より高くコールドエンドの金属温度を制御することとを含んでいる。

一実施形態では、本方法は、低硫黄燃料を蒸気発生容器１１に供給することにより、煙道ガス混合物ＦＧ内のＳＯ_３を緩和することを含んでいる。低硫黄燃料は、５百万分率未満のＳＯ_３を生成するための組成である。

一実施形態では、本方法は、煙道ガス混合物ＦＧを空気予熱器１３に通す前に、煙道ガス混合物ＦＧ内のＳＯ_３を除去することにより、煙道ガス混合物ＦＧ内のＳＯ_３を緩和することを含んでいる。

一実施形態では、本方法は、煙道ガス混合物ＦＧを空気予熱器１３に通す前に、不活性の塩へ煙道ガス混合物のＳＯ_３を化学的に精製することにより、煙道ガス混合物ＦＧ内のＳＯ_３を緩和することを含んでいる。一実施形態では、化学的に精製する工程には、ソジウム、マグネシウム、カリウム、アンモニウム、及びチオ硫酸カルシウムの少なくとも１つを含み、また、チオ硫酸塩及び塩化物の化学種を含むグループから選択された少なくとも１つの可溶性塩の複合物を含むか、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、及び重炭酸カリウムの少なくとも１つを含む、試薬の水性懸濁液を噴霧して、煙道ガス内のＳＯ_３と反応することができる少なくとも１つの可溶性塩の複合物の乾燥粒子を含む粒子ミストを形成することが含まれている。

一実施形態では、本方法は、煙道ガス脱硫システム１７と排出煙突１９との間に注入デバイス２１を設けることを含み、第１の量Ａ１の空気の第２の部分Ｐ２の、第２の温度Ｔ２での、第３の温度Ｔ３での第２の煙道の処理された煙道ガス混合物ＦＧ２を伴う注入が、注入デバイス２１に生じる。

一実施形態では、本方法は、煙道ガス混合物ＦＧを第１の温度Ｔ１で、空気予熱器１３から微粒子除去システム１４に、空気予熱器１３と微粒子除去システム１４との間に熱交換器を配置せずに、直接排出することを含んでいる。

一実施形態では、本方法は、第１の処理された煙道ガス混合物ＦＧ１を微粒子除去システム１４から煙道ガス脱硫システム１７内に、微粒子除去システム１４と煙道ガス脱硫システム１７との間に熱交換器を配置せずに、直接排出することを含んでいる。

一実施形態では、本方法は、第１の量Ａ１の空気の第２の部分Ｐ２を、１パーセント〜１６パーセントの、第２の処理された煙道ガス混合物ＦＧ２に対する第２の部分Ｐ２の質量比で注入することを含んでいる。一実施形態では、本方法は、第１の量Ａ１の空気の第２の部分Ｐ２を、９パーセント〜１６パーセントの、第２の処理された煙道ガス混合物ＦＧ２に対する第２の部分Ｐ２の質量比で注入することを含んでいる。

本発明は、効率を向上させるために、蒸気発生器システム１００、１００’の装置を改良するための方法を含んでいる。装置を改良するための方法には、空気予熱器１３の下流に位置する１又は複数の熱交換器を除去することが含まれている。装置を改良するための方法には、蒸気発生容器１１内の燃料の燃焼に必要とされる以上の第１の量Ａ１の空気を供給するように、空気供給源１３Ｄを空気予熱器１３に再構成することと、空気予熱器１３を出る煙道ガス混合物ＦＧの第１の温度Ｔ１を確立するのに十分な質量流量で、第１の量Ａ１の空気が提供されるように、空気供給源１３Ｄと空気予熱器１３との少なくとも１つを再構成することと、を含み、第１の温度Ｔ１は、空気予熱器が、空気予熱器１３内の水の露点以上のコールドエンドの金属温度であり、かつ、コールドエンドの金属温度が硫酸の露点温度未満であるような温度であり、第１の温度Ｔ１は、約セ氏１０５度（華氏２２０度）〜約セ氏１２５度（華氏２５７度）である。

別の実施形態では、第１の温度Ｔ１は、本明細書に規定のように、少なくとも１％（１パーセント）の標準的な空気予熱器に比べ、向上した効率で作動する、向上された空気予熱器（たとえば、ＡｄｖＸ（商標）の空気予熱器）によって規定される。空気供給源１３Ｄの再構成には、限定ではないが、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／１３４５９号の図１及び図２にそれぞれ示される従来技術の空気供給源１０３Ｄ及び１０３Ｄ’の採用されるものに比べ、より高い流量及び／又は圧力の容量のファン又はブロアを採用すること、及び／又は、空気供給システムにおける圧力降下を低減することが含まれる。

装置を改良するための方法には、蒸気発生容器１１と連通した１又は複数のＳＯ_３緩和システムを提供することが含まれる。ＳＯ_３緩和システムは、蒸気発生容器１１内で発生した煙道ガス混合物内のＳＯ_３を緩和するように構成されている。一実施形態では、ＳＯ_３の緩和は、煙道ガス混合物ＦＧが空気予熱器１３に入る前に生じる。装置を改良するための方法には、第１の量の空気Ａ１を第２の温度Ｔ２に加熱するように、空気予熱器１３を構成することが含まれている。第２の温度は、実質的に、オリジナルのシステム（たとえば、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／１３４５９号）の図１及び図２のそれぞれの、従来技術の蒸気発生器システム１００及び１００’）の燃焼空気の温度以上である。一実施形態では、第２の温度は、ボイラの熱効率を維持又は向上させるために、約セ氏２８８度〜セ氏３９９度（華氏５５０度〜華氏７５０度）となっている。装置を改良するための方法は、燃料の燃焼のために、第１の量Ａ１の空気の第１の部分Ｐ１を蒸気発生容器１１に供給することを含んでいる。装置を改良するための方法は、煙道ガス混合物ＦＧを第１の温度Ｔ１で、空気予熱器１３から粒子の収集システム１４に直接排出し、それにより、煙道ガス混合物ＦＧから微粒子を除去し、第１の処理された煙道ガス混合物ＦＧ１を形成することを含んでいる。第１の処理された煙道ガス混合物ＦＧ１は、微粒子除去システム１４から、煙道ガス脱硫システム１７内に直接排出される（すなわち、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／１３４５９号）の図１及び図２のそれぞれの、従来技術の熱交換器システムのＧＧＨ１０６Ｙ及び１０６Ｙ’などの、熱交換器を通る流れを伴わない）。しかし、装置を改良する一実施形態では、第１の処理された煙道ガス混合物ＦＧ１は、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／１３４５９号の図１及び図２のそれぞれの、従来技術の熱交換器システムのＧＧＨ１０６Ｙ及び１０６Ｙ’などの、１又は複数の既存の熱交換器を通して流すことより、微粒子除去システム１４から、煙道ガス脱硫システム１７内に直接排出される。そのような装置を改良する実施形態では、既存の熱交換器は、完全に作動しているか、性能がダウングレードされるか、熱交換に関して機能しないようにされる場合がある。装置を改良するための方法は、第２の処理された煙道ガス混合物ＦＧ２を、セ氏５２度〜セ氏６０度（華氏１２５度〜華氏１４０度）の第３の温度Ｔ３で、煙道ガス脱硫システム１７内で形成、及び、煙道ガス脱硫システム１７から排出することを含んでいる。

装置を改良するための方法は、第１の量Ａ１の空気の第２の部分Ｐ２を、第３の温度Ｔ３で第２の煙道の処理された煙道ガス混合物ＦＧ２を伴って、空気予熱器１３から第２の温度Ｔ２で供給される煙道ガス再加熱空気として、注入し、それにより、排出煙突１９に入る前に、セ氏６８度（華氏１５５度）の第４の温度Ｔ４で第３の処理された煙道ガス混合物ＦＧ３を形成することと、第３の処理された煙道ガス混合物ＦＧ３を、第４の温度Ｔ４で排出煙突１９に入れることと、を含んでいる。

一実施形態では、装置を改良するための方法は、煙道ガス脱硫システム１７と排出煙突１９とを接続する流出ダクトの少なくとも一部を、煙道ガス脱硫システム１７、過度な空気のダクト６５、及び排出煙突１９を接続するマニホルド３９で、置き換えることを含んでいる。

一実施形態では、装置を改良するための方法には、煙道ガスの再加熱空気の微粒子除去システム３３を設けることが含まれ、それにより、空気予熱器１３が、煙道ガスの再加熱空気の微粒子除去システム３３を通して、排出煙突１９と連通しているようになっている。微粒子汚染物質は、空気の第２の部分Ｐ２から除去され、微粒子汚染物質は、煙道ガス混合物ＦＧからの空気予熱器１３内の漏洩からの空気の第２の部分Ｐ２に導入される。

一実施形態では、装置を改良するための方法には、蒸気発生容器１１と空気予熱器１３との間の連通部に配置された湿度センサ３４が含まれている。湿度センサ３４は、第１の温度Ｔ１の大きさを判定するために、煙道ガス混合物ＦＧの湿度を測定する。

一実施形態では、装置を改良するための方法には、赤外線センサ３２を設けることと、空気予熱器１３内のコールドエンドの金属温度を赤外線センサで判定することと、コールドエンドの金属温度を水の露点の温度と比較することと、本明細書に記載の制御ユニット７１により、コールドエンドの金属温度を水の露点の温度以上に制御することと、が含まれている。

装置を改良するための方法を実施した後に、蒸気発生器システム１０、１０’、１０’’は、装置を改良するための方法を実施する前の、従来技術の蒸気発生器システム（たとえば、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／１３４５９号の図１及び図２のそれぞれの、蒸気発生器システム１００及び１００’）の第１の熱効率と少なくとも同じ大きさの第２の熱効率を有している。そのような一実施形態では、オリジナルの蒸気発生器システムは、毎秒５５〜６０フィートの大きさの煙道ガス流出速度に制限された湿式スタックで作動し、それにより、汚染物質のミストが排出煙突１９を出ることを防止する。そのような湿式のスタックには、水処理設備内に吸収する、凝縮物収集手段が備えられている。水処理設備は、設備からの排水の前に、汚染物質を除去する。本発明を利用することにより、装置が改良された設備は、通常は毎秒約１００フィート以下の煙道ガス流出速度で作動することができる乾式スタックで作動する。煙道ガスの速度は、負荷の関数である。すなわち、低負荷条件では、煙道ガスの速度は低く、最大の作動不可は、煙道ガスの継続可能な最大の速度によって制限される場合がある。したがって、装置が改良されると、蒸気発生器システム１０、１０’、１０’’は、以前に可能であった負荷よりも高い負荷で作動することができ、蒸気発生容器１１における蒸気生成及びパワー出力が増大する結果となることを理解されたい。以前よりも高い負荷で作動することがない場合でさえ、湿式スタックが無いことにより、水の使用量を低減し、これまでは排出煙突１９から収集していた凝縮物の水の処理を作動させる必要がもはや無いことに関連して、コストが節約されることに繋がる。本発明は、蒸気発生器システム１０の効率を向上させるための別の方法をも含んでいる。本方法は、蒸気発生容器１１、空気供給システム１３Ｄ、空気予熱器１３、第１の微粒子除去システム１４、第２の微粒子除去システム３３、煙道ガス脱硫システム１７、及び煙道ガス排出煙突１９を含む蒸気発生器システム１０を提供することを含んでいる。蒸気発生器システム１０は、空気予熱器１３を通して蒸気発生容器１１と連通している空気供給システム１３Ｄを有している。蒸気発生容器１１は、空気予熱器１３、第１の微粒子除去システム１４、及び煙道ガス脱硫システム１７を通して排出煙突１９と連通しており、第１の微粒子除去システム１４は、空気予熱器１３の下流に位置しており、煙道ガス脱硫システム１７は、第１の微粒子除去システム１４の下流に位置しており、排出煙突１９は、煙道ガス脱硫システム１７の下流に位置しており、空気予熱器１３は、第２の微粒子除去システム３３を通して、排出煙突１９と連通している。本方法は、蒸気発生容器１１と空気予熱器１３との間に配置された湿度センサ３４を設けることと、空気予熱器１３の近位又は空気予熱器１３内に赤外線センサ３２を設けることとを含んでいる。本方法は、第１の温度Ｔ１の大きさを判定するために、湿度センサにより、煙道ガス混合物ＦＧの湿度を測定することを含んでいる。

本方法は、空気供給システム１３Ｄを介して、第１の量Ａ１の空気を空気予熱器１３に提供することを含んでおり、第１の量Ａ１の空気は、蒸気発生容器１１内の燃料の燃焼に必要とされる以上の大きさであり、空気予熱器１３は、空気予熱器１３を出る煙道ガス混合物ＦＧの第１の温度Ｔ１を確立するのに十分な質量流量で、第１の量Ａ１の空気を提供し、第１の温度Ｔ１は、空気予熱器が、空気予熱器１３内の水の露点以上のコールドエンドの金属温度であり、かつ、コールドエンドの金属温度が硫酸の露点温度未満であるような温度であり、第１の温度Ｔ１は、約セ氏１０５度（華氏２２０度）〜約セ氏１２５度（華氏２５７度）である。

本方法には、空気予熱器１３内のコールドエンドの金属温度を赤外線センサ３２で判定することと、コールドエンドの金属温度を水の露点の温度と比較することと、本明細書に記載の制御ユニット７１を使用して、コールドエンドの金属温度を水の露点の温度以上に制御することと、が含まれている。

本方法は、蒸気発生容器１１内で発生した煙道ガス混合物内のＳＯ_３を緩和することを含んでいる。ＳＯ_３の緩和は、煙道ガス混合物ＦＧが空気予熱器１３に入る前に生じる。空気予熱器１３は、約セ氏２８８度〜セ氏３９９度（華氏５５０度〜華氏７５０度）の第２の温度Ｔ２に第１の量の空気Ａ１を加熱するように構成されている。第１の量Ａ１の空気の第１の部分Ｐ１は、燃焼空気として、燃料の燃焼のために蒸気発生容器１１に供給される。

本方法は、煙道ガス混合物ＦＧを第１の温度Ｔ１で、空気予熱器１３から微粒子除去システム１４に直接排出し、それにより、煙道ガス混合物ＦＧから微粒子を除去し、第１の処理された煙道ガス混合物ＦＧ１を形成することを含んでいる。第１の処理された煙道ガス混合物ＦＧ１は、微粒子除去システム１４から、煙道ガス脱硫システム１７内に直接排出され、それにより、第２の処理された煙道ガス混合物ＦＧ２を、セ氏５２度〜セ氏６０度（華氏１２５度〜華氏１４０度）の第３の温度Ｔ３で、煙道ガス脱硫システム１７内で形成、及び、煙道ガス脱硫システム１７から排出することを含んでいる。

本方法は、微粒子汚染物質を空気の第２の部分Ｐ２から除去することを含んでいる。微粒子汚染物質は、煙道ガス混合物ＦＧからの空気予熱器１３内の漏洩からの空気の第２の部分Ｐ２に導入される。第１の量Ａ１の空気の第２の部分Ｐ２は、第３の温度Ｔ３での第２の煙道の煙道ガス混合物ＦＧ２が、空気予熱器１３から第２の温度Ｔ２で供給される煙道ガス再加熱空気として、注入され、それにより、排出煙突１９に入る前に、少なくともセ氏６８度（華氏１５５度）の第４の温度Ｔ４で第３の処理された煙道ガス混合物ＦＧ３を形成する。第３の処理された煙道ガス混合物ＦＧ３は、第４の温度Ｔ４で排出煙突１９に入れられる。

図５に示すように、全体として符号７０によって示されたグラフは、Ｘ軸７２上に示された華氏での煙道ガス再加熱空気Ｐ２の温度と、Ｙ軸７１上の、華氏１２５度での、ＦＧＤシステム１７を出る洗浄されたガスＦＧ２（図３及び図４）の質量流量比ＷＱの１００倍で割った、煙道ガス再加熱空気Ｐ２（すなわち、第１の量Ａ１の空気の第２の部分Ｐ２）の質量流量比Ｗ_Ｒに等しい、パーセンテージでの再加熱空気比ＲＲとを有している。グラフ７０は、ＦＧＤ１７（図３及び図４）を出る煙道ガスＦＧ２の６つの異なる温度ＤＴｒにおける上昇に関するプロットを含んでいる。具体的には、このグラフは、華氏５度のＤＴｒに関するプロット８０、華氏１０度のＤＴｒに関するプロット８１、華氏２０度のＤＴｒに関するプロット８２、華氏３０度のＤＴｒに関するプロット８３、華氏４０度のＤＴｒに関するプロット８４、及び華氏５０度のＤＴｒに関するプロット８５を含んでおり、再加熱空気比ＲＲを、再加熱空気Ｐ２の温度の関数として示している。たとえば、再加熱比ＲＲは、ポイント８６における約１パーセント（すなわち、華氏８００度、プロット８０の華氏５度のＤｔｒに関し、０．９％）から、ポイント８７における約１６パーセント（すなわち、華氏５００度、プロット８５の華氏５０度のＤＴｒに関し、華氏５００度における１５．９％）までの範囲である。華氏５０度のＤＴｒに関するプロット８５については、ＲＲは、ポイント８８における約９パーセント（すなわち、華氏８００度、プロット８５の華氏５０度のＤｔｒに関し、９．１％）から、ポイント８７における約１６パーセント（すなわち、華氏５００度、プロット８５の華氏５０度のＤＴｒに関し、華氏５００度における１５．９％）までの範囲である。１パーセント〜１６パーセント、及び、９パーセント〜１６パーセントの再加熱比ＲＲの範囲が図示及び記載されているが、再加熱比ＲＲの他の範囲が、再加熱空気Ｐ２のＤｔｒ及び温度に応じて採用される場合がある。本発明者らは、十分な分析及びテストの結果として図５のデータポイント及びプロット８０〜８５に到達し、それにより、図５のグラフ７０に概略的に示した驚くべき結果を発見した。

図６に示すように、グラフ９０は、１０００ＭＷの蒸気発生器システム１０、１０’に関し、Ｘ軸９２上に示したパーセンテージでの空気予熱器１３の効率と、Ｙ軸９１上にセ氏で示した温度とを有しており、ＦＧＤ１７と排出煙突１９との間のダクト６２内への煙道ガス再加熱空気Ｐ２の注入の結果として、ＦＧＤ１７を出る煙道ガスＦＧ２がセ氏２８度（華氏５０度）だけ温度上昇している。グラフ９０は、二次空気Ｐ１、Ｐ２の温度Ｔ２（図３及び図４）に関する空気予熱器１３の効率のプロット９３を含んでいる。グラフ９０は、煙道ガスＦＧの流出温度Ｔ１（図３及び図４）に関する空気予熱器１３の効率のプロット９４を含んでいる。本発明者らは、蒸気発生器システム１０、１０’の熱効率を維持するために、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／１３４５９号）に示す従来技術の蒸気発生器システム１００、１００’のセ氏１５０度の煙道ガスＦＧの流出温度（グラフ９０に破線９８’’で示す）と、約１０５℃の煙道ガスＦＧの流出温度Ｔ１（図３及び図４）（グラフ９０に破線９８’で示す）との間に、セ氏３５度の差動温度ＤＴが必要であることを発見した。煙道ガス流出温度の差動温度ＤＴが増大するにつれて、蒸気発生器システム１０、１０’の熱効率の向上が実現される。たとえば、グラフ９０に示すように、熱効率の上昇が、ライン９４のポイント９４Ａで実現される。ライン９４のポイント９４Ａでは、煙道ガス流出温度Ｔ１はセ氏９０度であり、空気予熱効率は９７パーセントである。増大した熱効率及び空気予熱効率は、従来技術の空気予熱器を通して供給されるよりも大である第１の量の空気Ａ１、及び／又は、従来技術の空気予熱器に採用されている伝熱要素に比べ、空気予熱器１３の伝熱要素の効率が増大しているか、面積が増大していることの結果である。グラフ９０に示すように、空気予熱器１３の効率と、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／１３４５９号の従来技術の蒸気発生器システム１００、１００’に比べて向上した蒸気発生器システム１０、１０’の熱効率は、やはり、燃料の燃焼のために蒸気発生容器１１に供給される第１の量Ａ１の空気の第１の部分Ｐ１の温度の上昇を通して実現される。グラフ９０は、第１の量Ａ１の第１の部分Ｐ１の温度の関数として、空気予熱器１３の効率の増大を示すプロット９３を含んでいる。たとえば、第１の量Ａ１の第１の部分Ｐ１の温度がセ氏３６８度であり、空気予熱器１３の効率が９７パーセントであるポイント９３Ａでは、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／１３４５９号の従来技術の蒸気発生器システム１００、１００’に比べ、蒸気発生器システム１０、１０’の熱効率の増大が実現される。

空気予熱器１３の低温動作を達成するための、図８に示す実施形態では、空気予熱器１３に供給される煙道ガスの量は、前述の実施形態のような、過度な空気を使用する場合よりむしろ低減されている。このことは、蒸気発生容器１１を出る煙道ガスＦＧが２つの流れＦＧ４及びＦＧ５に分割されるように、排出ダクト２００を設けることにより、空気予熱器１３の上流において促進されている。第１の流れＦＧ４は、空気予熱器１３に供給され、空気予熱器１３から排出される。第２の流れＦＧ５は、ダクト２００に排気される。第２の流れＦＧ５の量は、空気予熱器１３を出る煙道ガス混合物ＦＧ４の所望の第１の温度Ｔ１を達成するように、バルブ手段（図示せず）によって制御される場合がある。この第２の流れＦＧ５は、熱交換器ＨＸで、温度Ｔ５に適切に冷却され、次いでダクト装置２０１を通してマニホルド２０２内に供給され、それにより、第１の流れＦＧ４と再び合わさって、煙道ガス流ＦＧを再び構成する。この煙道ガス流ＦＧは、次いで、温度Ｔ１’でＥＳＰ１４に入る。一実施形態では、図３、図４、及び図７の実施形態における温度に関する温度Ｔ１と、図８の実施形態における温度に関する温度Ｔ１’とは、同一であるか、同一に近いものである。図８に示す実施形態では、空気予熱器１３を通過する空気の量Ａ２は、燃焼に必要な容量Ｐ１の量である。すなわち、図３、図４、及び図７に示す実施形態の、必要とされる第１の量Ａ１とは異なり、過度な空気の部分Ｐ２は生成されていない。

図８に示す実施形態では、煙道ガスの再加熱のために過度な空気Ｐ２を使用する代わりに、空気流Ａ３が、熱交換器ＨＸに入り、この熱交換器ＨＸ内で、第２の煙道ガス流ＦＧ５によって加熱される。空気流Ａ３は、熱交換器ＨＸを出て、温度Ｔ６でダクト装置２０３を通ってマニホルド２０４に供給される。マニホルド２０４を通して、この空気流が、煙道ガス再加熱空気として、図３、図４、及び図７に示した実施形態で記載したように、スタック再加熱に影響するように注入される。一実施形態では、図８に示す温度Ｔ６と、図３、図４、及び図７の実施形態で参照した温度Ｔ２とが、同一であるか、ほぼ同一である。一実施形態では、熱交換器ＨＸは、第２の煙道ガス流ＦＧ５を通す配管を有するように構成されている。この配管を直接通して、空気流Ａ３が流れる（たとえば、直接の熱交換器）。一実施形態では、熱交換器ＨＸは、空気流Ａ３を通す配管を有するように構成されている。この配管を直接通して、煙道ガス流ＦＧ５が流れる（たとえば、直接の熱交換器）。一実施形態では、熱交換器ＨＸは、煙道ガス流ＦＧ５からの熱を空気流Ａ２に伝える流体の熱交換媒体を伴う既知の方式で構成されている（すなわち、間接的な熱交換器）。

図８に示すように、所望による空気排出部２０５を、空気流Ａ３のいくらか、又はすべてが、たとえば、図３、図４、及び図７に示す実施形態を参照して記載した過度の余熱空気の第３の部分Ｐ３と同様に使用され得るように、採用することができる。空気排出部２０５は、スタックの再加熱のために空気流Ａ３を使用することを避けることができ、代わりに、本明細書に記載のように、石炭の乾燥及び／又は始動余熱用途のために、選択的に空気排出部２０５を使用することができる。

本出願人は、慣習的な空気予熱器の構成を使用する場合に比べ、図８に示す構成の予期していない特徴を発見した。この特徴は、たとえば、スタックの再加熱、余熱、及び／又は石炭の乾燥の目的のために使用するように、煙道ガスＦＧからの熱の抽出と組み合わせての、空気予熱器の空気の流出温度の低減である。図８の実施形態では、このことは、空気予熱器１３の上流の第２の煙道ガス流ＦＧ５を反らし、所望である場合は、スタックの再加熱、余熱、及び／又は石炭の乾燥の目的のために選択的に使用するために、この第２の煙道ガス流ＦＧ５から、熱を抽出することにより、より少ない煙道ガスの熱を空気予熱器１３に入れることによって達成される。対照的に、図３、図４、及び図７に示す実施形態では、このことは、第１の量Ａ１が、燃焼のための空気と、所望である場合には、選択的にスタックの再加熱、余熱、及び／又は石炭の乾燥の目的のための空気Ｐ２との両方を提供するように、過度な空気を空気予熱器１３に入れることによって達成される。図９に示すハイブリッドの実施形態では、両方のアプローチの組合せが使用されている。すなわち、空気予熱器１３から反らされた煙道ガス（すなわち、ＦＧ５）と、空気予熱器１３内への十分な空気（すなわち、Ａ１）との両方である。

従来技術では、空気予熱器によって煙道ガスから抽出された空気は、蒸気発生用導管に、この導管を通って流れる燃焼空気により、再度導入される。熱伝導損失を除外すると、空気予熱器によって煙道ガスから抽出された熱のすべてが、燃焼空気を介して、蒸気発生用導管内に再度導入される。本発明の好ましい実施形態の特徴の１つは、空気予熱器によって「生成」された十分な空気内か、空気予熱器の上流で抽出／反らされた煙道ガスに関連する熱交換器によって「生成」された十分な空気内かの、煙道ガス流ＦＧから抽出された熱が、正常な動作の間、浪費されていないことである。燃焼空気を再加熱するために使用されないが、そのような抽出された熱すべてが、全体の蒸気の水サイクル（ｗｈｏｌｅ ｓｔｅａｍ ｗａｔｅｒ ｃｙｃｌｅ）と呼ばれる場合があるものに、たとえば、スタックの再加熱として、及び／又は、石炭の乾燥のために、再度導入される。

図示のハイブリッドの実施形態では、第２の過度の空気の部分Ｐ２と、反らされた煙道ガスＦＧ５の加熱された空気流Ａ３との両方が、スタックの再加熱として再度注入するために、全体又は一部が使用されるが、第２の煙道ガス流ＦＧ５と、空気予熱器１３の必要とされる下流の流出温度を促進する、再加熱空気の第１の量Ａ１の容積との測定の組合せであることを理解されたい。この測定は、始動の間、又は、異なる作動負荷、すなわち、蒸気発生用導管１１の煙道ガスＦＧの流出温度に関して、適切に、所望の結果を得るために適切に選択可能とすることができる。

図８及び図９の実施形態の代替形態では、過度な空気の部分Ｐ２のいくらか若しくはすべて、及び／又は、加熱された空気流Ａ３のいくらか若しくはすべてが、スタックの再加熱のために使用される代わりに、余熱、始動時の余熱、及び／又は石炭の乾燥の用途のために使用することができる。たとえば、加熱された空気流Ａ３を、石炭の乾燥の用途に使用することが特に有利である場合がある。同様に、始動の間、又は、低負荷の条件で、煙道ガス流ＦＧ５内への流れを避けるか最小にすることが有利である場合がある。同様に、始動の間、又は、低負荷の条件で、過度な空気の部分Ｐ２を最小にすることが有利である場合がある。

図８及び図９に示す実施形態では、第２の煙道ガス流ＦＧ５が第１の煙道ガス流ＦＧ４に、空気予熱器１３のすぐ下流で再び合わせられているが、他の実施形態では、そのように再び合わせることが、さらに下流で有効であり得ることを理解されたい。代替的には、この第２の煙道ガス流ＦＧ５は、周囲の空気にベントすることができ、及び／又は、第１の煙道ガス流ＦＧ４とは別に処理することができる。

必要である場合は、粒子の除去及び／又は他の汚染管理設備は、空気予熱器１３を通る煙道ガスＦＧの一部を調整するために使用されるものとは独立して、第２の煙道ガス流ＦＧ５を適切に調整するために使用することができる。有利には、熱交換器ＨＸは、煙道ガス流ＦＧ５から空気流Ａ３へのガスの漏洩を許容しない。したがって、スタックの再加熱、設備の余熱、及び／又は石炭の乾燥のためのその使用の前に、空気流Ａ３の同様の調整は必要とされない。

前述のように、本発明は、効率を向上させるために、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／１３４５９号の蒸気発生器システム１００、１００’の装置を改良するための方法を含んでいる。この装置を改良するための方法は、蒸気発生容器１１内の燃料の燃焼に必要とされる以上の第１の量Ａ１の空気を供給するように、空気供給源１３Ｄを空気予熱器１３に再構成することと、空気予熱器１３を出る煙道ガス混合物ＦＧの第１の温度Ｔ１を確立するのに十分な質量流量で、第１の量Ａ１の空気が提供され、本発明が要求する不可欠の特性を有するように、空気供給源１３Ｄと空気予熱器１３との少なくとも１つを再構成することと、を含んでいる。本発明が、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／１３４５９号の１００、１００’などの蒸気発生器システムを、第２の煙道ガス流ＦＧ５に関連付けられた図８及び図９に示す実施形態の装置で、装置を改良するための方法をも含んでいることを理解されたい。

本発明者らは、驚くべきことに、何年もの実験、分析、及び試験を通し、付着物及び視認可能なスタックの羽状物質の可能性を低減しつつ、最適な温度の範囲と、１００及び１００’などの従来技術の蒸気発生器システムに比べて蒸気発生器システムの熱効率を向上させる、本発明の蒸気発生器システム１０の動作のためのシステムの構成との組合せを発見した。

たとえば、当業者は、空気予熱器１３を出る煙道ガス混合物ＦＧの第１の温度Ｔ１が、セ氏１０５度（華氏２２０度）以下の温度を有することを達成するのに十分である一方で、蒸気発生容器１１内の燃料の燃焼に必要とされる十分な大きさを達成するために、予熱器１３を通る空気流を増大させることを可能にすることを試み、失敗してきた。一方、同システムは、以下の特定の設計上の特徴のすべてを採用している。１）蒸気発生容器１１内で発生した煙道ガス混合物ＦＧ内のＳＯ_３を緩和することであって、このＳＯ_３の緩和が、煙道ガス混合物ＦＧが空気予熱器１３に入る前に生じること。２）空気予熱器１３を、セ氏２８８度〜セ氏３９９度（華氏５５０度〜華氏７５０度）の第２の温度Ｔ２に第１の量の空気Ａ１を加熱するように構成すること。３）燃料の燃焼のために、第１の量Ａ１の空気の第１の部分Ｐ１を蒸気発生容器１１に供給すること。４）煙道ガス混合物ＦＧを第１の温度Ｔ１で、空気予熱器１３から粒子の収集システム１４に直接排出し、それにより、煙道ガス混合物ＦＧから微粒子を除去し、第１の処理された煙道ガス混合物ＦＧ１を形成すること。５）第１の処理された煙道ガス混合物ＦＧ１を、微粒子除去システム１４から、煙道ガス脱硫システム１７内に直接排出し、それにより、第２の処理された煙道ガス混合物ＦＧ２を、セ氏５２度〜セ氏６０度（華氏１２５度〜華氏１４０度）の第３の温度Ｔ３で、煙道ガス脱硫システム１７内で形成、及び、煙道ガス脱硫システム１７から排出されること。６）第１の量Ａ１の空気の第２の部分Ｐ２を、第３の温度Ｔ３での第２の煙道の処理された煙道ガス混合物ＦＧ２を伴って、第２の温度Ｔ２で注入し、それにより、排出煙突１９に入る前に、セ氏７９度〜セ氏８８度（華氏１７５度〜華氏１９０度）の第４の温度Ｔ４で第３の処理された煙道ガス混合物ＦＧ３を形成すること。７）第３の処理された煙道ガス混合物ＦＧ３を、第４の温度Ｔ４で排出煙突１９に入れること。当業者には、上で詳細に示した７つの他の設計上の特徴とともに、空気予熱器１３を出る煙道ガスの温度を変化させることにより、試みることができる、無限に近い数のシステムの構成が存在することを理解されたい。分析、実験、及び試験の結果としてのみ、本発明者らは、相反する設計上の特徴の問題を克服し、本明細書に開示され、請求される最適な組合せを発見した。

概して、試験、実験、及び分析には、１）第１の量Ａ１の空気の第２の部分Ｐ２の注入の、第２の温度Ｔ２における、第２の煙道の処理された煙道ガス混合物ＦＧ２との混合効率、２）空気の第２の部分Ｐ２の量を含む、蒸気発生器システム内の様々な位置におけるフライアッシュの濃度、３）ＧＧＨ熱交換器の除去を正当化するために、十分な熱を提供する、空気の第２の部分Ｐ２の量の判定、４）蒸気発生器システム１０を通しての圧力降下、５）過度な空気のダクト６５内の熱損失、６）蒸気発生容器内の燃料の燃焼への影響、７）蒸気発生器システムの熱効率への影響、及び８）ＦＧＤ１７に関する効率及び水の供給の要求を考慮することを含むものとした。

当業者は、いくつかの問題に直面することから、空気予熱器を出る煙道ガスの温度をセ氏１０５度（華氏２２０度）以下に低下させることを思いとどまってきた。第１の問題は、煙道ガスの温度の低下のこのレベル（すなわち、空気予熱器を出る煙道ガスの温度をセ氏１０５度（華氏２２０度）以下に低下させること）が、通常、空気流の増加を伴わずに達成することが、経済的に不可能であることである。通常の空気予熱器を通過する煙道ガスから回収できる熱の量には、実際的な制限が存在する。この制限は、ｑｍａｘ＝（ｍ＊ｃ）ｍｉｎ＊（Ｔｇｉ−Ｔａｉ）の、最大の可能性のある熱伝達に基づいて得られる。ここで、Ｔｇｉは空気予熱器に入る煙道ガスの温度であり、Ｔａｉは、空気予熱器に入る空気の温度である。（ｍ＊ｃ）ｍｉｎの量は、質量流量と、最小の流体に関する比熱との積であり、通常の空気予熱器に関し、最小の流体は燃焼空気である。空気の質量流量が増大すると、最大の可能性のある熱伝達が直接増大する。本発明は、増大した空気流を、煙道ガスの温度をさらに低減するための手段の一部として利用する。しかし、蒸気発生器の効率を維持及び向上させる中で、蒸気発生器に戻される熱の量を維持又は向上させることも必要である。このことは、空気予熱器の効率を維持又は向上させることによって達成され、効率＝実際の熱伝達／最大の可能性のある熱伝達である。維持又は向上しなければならないのは、燃焼空気への実際の熱伝達であり、このことは、ａ）冷たい空気流の空気の余熱の使用を除去すること、又は、ｂ）より多くの、及び／若しくは、より高い効率の熱伝達面を使用することによって達成される。

第２の問題は、発電所において、増大した、余熱された空気流に対する顕著な需要が存在しなかったことである。本発明は、スタックガスの再加熱に使用することができる、余熱空気の発生源を搬送する。

第３の問題は、多くの燃料に関し、煙道ガスの温度の低下が、著しい空気予熱器の付着物及び／又は腐食に繋がることである。煙道ガスのＳＯ_３の含有量に基づいて必要とされるように、本発明は、ＳＯ_３の含有量を、空気予熱器に入る量の約５ｐｐｍｖ以下に低減するために、ＳＯ_３の緩和を利用する。このことは、オリジナルの煙道ガスの露点未満に良好に低減された煙道ガスの温度において、付着物及び腐食を防止するように示されている。

第４の問題は、最小のコールドエンドの要素の温度を適切に制御するための手段を伴わない発電所が、水の露点に近い温度において、ハロゲン酸の凝縮に起因して、重大な腐食が生じることである。一実施形態では、本発明は、煙道ガス湿度センサを採用して、煙道ガスに水を含むことを達成する。煙道ガスに含まれる水は、水の露点を計算するために使用される場合がある。臨界のハロゲン酸（ＨＣ１、ＨＦ、ＨＢｒ）の露点は、このため、文献で利用可能な露点の相互関係を使用して見積もられる場合がある。赤外線センサ又は他のセンサの使用は、最小のコールドエンドの要素の温度を判定するために使用される場合がある。この最小のコールドエンドの要素の温度は、臨界の露点と比較される場合がある。露点の凝縮を避けることは、ａ）冷たい、入ってくる空気を余熱するために、スチームコイルを使用すること、又は、２）スタックガスの再加熱のために使用される余熱された空気の量を低減することによって達成される。

本発明の別の実施形態（図示せず）では、第１の量Ａ１の空気の第２の部分Ｐ２は、使用されないか、部分的にのみ、煙道ガス再加熱空気として使用されるが、代わりに、排他的、又は支配的に、動作の間に石炭乾燥機に供給される余熱空気として使用され、選択的に、関連する蒸気発生容器１１及び／又は、始動の間、微粒子除去システム１４の上流に送られる。石炭の乾燥のための十分な空気を使用することにより、蒸気発生容器１３に供給される石炭内の湿気が効果的に低減され、それにより、煙道ガスとなるガスの内の、過度な蒸気の結果として考えられ得る熱損失を低減させる。この湿気の低減は、始動時において、下流の設備の凝縮の発生率をも低減する場合があることを理解されたい。現在の石炭燃焼ボイラでは、始動の間、蒸気発生容器１１を、石炭バーナーから供給された下層の石炭の燃焼により、渦状の火が維持されるように、蒸気発生容器１１が十分に加熱されるような時間まで、燃焼ランスを通して供給される始動用燃料として、石炭又は天然ガスで燃やす必要がある。始動が速すぎると、たとえば、蒸気発生容器内のパイプの溶接、及び結果として生じる損傷の、不要な熱衝撃に繋がる場合があると考えられる。始動が遅すぎると、不必要に石油及びガスを使用し、蒸気発生器システムを完全に作動した仕事量まで持っていくことが望ましくなく遅れることになる。熱衝撃を増大させることなく、始動時間を短縮することができるいずれの方法も、発電所のオペレータには有益である作動上及び費用上の利点に繋がることになる。通常の余熱された燃焼空気に加え、本実施形態の余熱空気を利用することにより、始動の間、石油又はガスの炎の温度に比べ、適度に低い温度で、より多くの余熱を効率的に、蒸気発生用導管１１に戻すことになる。これにより、始動用の燃料をより大量に燃焼させることのさらなる熱衝撃を伴わずに、等しい追加の余熱を供給するために、より迅速な始動が可能になる場合がある。この別の実施形態では、蒸気発生器システム上の動作は、ＦＧＤの存在、又は、他の記載の実施形態では様々に必要とされたような、煙道ガス温度の上昇、及び／若しくは、乾式スタックの作動に依存しないことを理解されたい。

図１０に示すように、第１の量の熱は、蒸気発生器システム１０と連通している廃水乾燥システム７７で利用される。廃水乾燥システム７７は、蒸気発生器システム内の他の廃水システムから廃水を供給する、導管７７Ｗ１又は導管７７Ｋを介して煙道ガス脱硫システム１７と流体連通している、廃水貯蔵タンク７７Ｔを含んでいる。廃水乾燥システム７７は、廃水貯蔵タンク７７Ｔの下流にあり、導管７７Ｗ２及び７７Ｗ３を介して廃水貯蔵タンク７７Ｔと流体連通しているスプレー乾燥管７７Ｄを含んでいる。ポンプ７７Ｐが、廃水をスプレー乾燥管７７Ｄ内に移送するように、導管７７Ｗ２と導管７７Ｗ３との間に設けられている。廃水乾燥管７７Ｄは、スプレーノズル７７Ｎを伴って構成された水流入口を有している。スプレー乾燥管７７Ｄは、導管７７Ａを介して空気予熱器１３と流体連通している。導管７７Ａは、加熱された空気を廃水乾燥管７７Ｄに搬送する。加熱された空気が混ぜられ、廃水乾燥管７７Ｄに噴霧された廃水を蒸発させ、それにより、乾燥した微粒子の廃棄物を形成する。この微粒子の廃棄物は、廃水乾燥管７７Ｄから、排出導管７７Ｒを介して排出される。排出導管７７Ｒは、乾燥した微粒子の廃棄物を、微粒子除去システム１４内で収集するために、微粒子除去システム１４の上流のダクト６０に搬送する。廃水乾燥管７７Ｄは、乾燥した微粒子の廃棄物を所望により排出するため、又は、廃水乾燥管７７Ｄの内部を洗浄するために、その底部の円錐状の部分に位置する、微粒子の排出ポート７７Ｑをも有している。廃水乾燥システム７７は、煙道ガス脱硫システム１７からの液体の流出量を低減するか無くすことに有用であるが、蒸気発生器システム１０の発熱率には不利に影響しない。

図１１に示すように、第１の量の熱は、蒸気発生器システム１０と連通している廃水乾燥システム７７’で利用される。廃水乾燥システム７７’は、蒸気発生器システム内の他の廃水システムから廃水を供給する、導管７７Ｗ１’又は導管７７Ｋ’を介して煙道ガス脱硫システム１７’と連通している、廃水貯蔵タンク７７Ｔ’を含んでいる。廃水乾燥システム７７’は、廃水貯蔵タンク７７Ｔ’の下流にあり、導管７７Ｗ２’及び７７Ｗ３’を介して廃水貯蔵タンク７７Ｔ’と流体連通しているスプレー乾燥管７７Ｄ’を含んでいる。ポンプ７７Ｐ’が、廃水をスプレー乾燥管７７Ｄ’内に移送するように、導管７７Ｗ２’と導管７７Ｗ３’との間に設けられている。廃水乾燥管７７Ｄ’は、スプレーノズル７７Ｄ’を伴って構成された水流入口を有している。スプレー乾燥管７７Ｄ’は、導管７７Ｆ’を介して空気予熱器１３と流体連通している。導管７７Ｆ’は、煙道ガスＦＧ５を廃水乾燥管７７Ｄ’に搬送する。煙道ガスＦＧ５が混ぜられ、廃水乾燥管７７Ｄ’に噴霧された廃水を蒸発させ、それにより、乾燥した微粒子の廃棄物を形成する。この微粒子の廃棄物は、廃水乾燥管７７Ｄ’から、排出導管７７Ｒ’を介して排出される。排出導管７７Ｒ’は、乾燥した微粒子の廃棄物を、微粒子除去システム１４内で収集するために、微粒子除去システム１４の上流のダクト６０に搬送する。廃水乾燥管７７Ｄ’は、乾燥した微粒子の廃棄物を所望により排出するため、又は、廃水乾燥管７７Ｄ’の内部を洗浄するために、その底部の円錐状の部分に位置する、微粒子の排出ポート７７Ｑ’をも有している。一実施形態では、煙道ガスＦＧ５は、ダクト２００を介して熱交換器ＨＸを通って流れ、ダクト２０１を介してダクト６０に戻される。空気流Ａ３は、熱交換器ＨＸを通って流れ、この熱交換器ＨＸから、加熱された空気がダクト２０３内に排出される。加熱された空気は、所望により、排出ダクト２０５を介して廃水乾燥管７７Ｄ’に供給される。廃水乾燥システム７７’は、煙道ガス脱硫システム１７からの液体の流出量を低減するか無くすことに有用であるが、蒸気発生器システム１０の発熱率には不利に影響しない。

図１２に示すように、第１の量の熱は、たとえば、蒸気発生容器１１に供給される供給水を余熱することにより、蒸気発生器システム１０の発熱率を増大させるために利用される。熱交換器５１（たとえば、低温エコノマイザ又は低圧エコノマイザ）が空気予熱器１３と微粒子除去システム１４との間に配置されるとともに、流体連通している。熱交換器５１は、内部に配置されたチューブバンドル５１Ｔを有している。煙道ガスＦＧは、チューブバンドル５１Ｔの外側の周りを流れる。チューブバンドル５１Ｔは、加熱されることになる供給水又は凝縮物を受領するための流入部５１Ａと、チューブバンドル５１Ｔから供給水を排出するための流出部５１Ｂとを有している。加熱された供給水は、蒸気発生容器１１の水冷壁管（図示せず）内に排出される前に、他の供給水ヒータに送られる。

図１３に示すように、第１の量の熱は、たとえば、蒸気発生容器１１に供給される供給水を余熱することにより、蒸気発生器システム１０の発熱率を増大させるために利用される。熱交換器５１’は、煙道ガスＦＧ５を熱交換器５１’に送るダクト６３と流体連通している。熱交換器５１’は、ダクト２０１を介して、ダクト６０と流体連通している。熱交換器５１’は、内部に配置されたチューブバンドル５１Ｔ’を有している。煙道ガスＦＧ５は、チューブバンドル５１Ｔ’の外側の周りを流れる。チューブバンドル５１Ｔ’は、加熱されることになる供給水又は凝縮物を受領するための流入部５１Ａ’と、チューブバンドル５１Ｔ’から供給水を排出するための流出部５１Ｂ’とを有している。加熱された供給水は、蒸気発生容器１１の水冷壁管（図示せず）内に排出される前に、他の供給水ヒータに送られる。

図１２及び図１３が、第１の量の熱が、たとえば、蒸気発生容器１１に供給される供給水を余熱することにより、蒸気発生器システム１０の発熱率を増大させるために利用されることを示しているが、本発明は、この点では限定されない。この理由は、第１の量の熱が、限定ではないが、熱の凝縮、所内動力（たとえば、空間及び飲料水の加熱、並びに、電動モータの代わりにファンなどの回転設備を駆動させるためのタービンのための蒸気、並びに、発電のために使用される蒸気のためのもの以外の、他の蒸気又は加熱のための動力）の緩和、並びに、蒸気サイクル効率の向上を含む他の手段のために利用される場合があるためである。

図１４に示すように、第１の量の熱は、湿式アッシュ除去システム２９から排出されたアッシュのスラリーから水を蒸発させるために利用される。湿式アッシュ除去システム２９は、微粒子除去システム１４のフライアッシュホッパ１４Ｈと、導管２９Ｃ及び２９Ｄを介して流体連通している収集タンク２９Ｔを含んでいる。水供給部２９Ｗは、導管２９Ｘ及び導管２９Ｂ、並びに、導管２９Ｘと導管２９Ｂとの間に位置するポンプ２９Ｙを介して収集タンク２９Ｔと流体連通している。蒸発管２９Ｖ（たとえば、直接の熱交換器であるか、シェル及びチューブの熱交換器）が、収集タンク２９Ｄの下流に位置しており、導管２９Ｅを介して蒸発管２９Ｖと流体連通している。蒸発管２９Ｖは、導管２９Ｆを介して灰捨場２９Ｐと流体連通している。第１の量の熱のすべて又は一部は、導管２９Ａを介して蒸発管２９Ｖに供給される。導管２９Ａは、空気予熱器１３の空気側の下流側から分枝している。空気予熱器１３からの加熱された空気は、蒸発管２９Ｖ内に存在するアッシュスラリーに含まれる水のすべて又は一部を蒸発させて、灰捨場２９Ｐに移送される水の量を低減する。

図１５に示すように、第１の量の熱は、湿式アッシュ除去システム２９’から排出されたアッシュのスラリーから水を蒸発させるために利用される。湿式アッシュ除去システム２９’は、微粒子除去システム１４’のフライアッシュホッパ１４Ｈ’と、導管２９Ｃ及び２９Ｄ’を介して流体連通している収集タンク２９Ｔ’を含んでいる。水供給部２９Ｗ’は、導管２９Ｘ’及び導管２９Ｂ’、並びに、導管２９Ｘ’と導管２９Ｂ’との間に位置するポンプ２９Ｙ’を介して収集タンク２９Ｔ’と流体連通している。蒸発管ＨＸ（たとえば、直接の熱交換器であるか、シェル及びチューブの熱交換器）が、収集タンク２９Ｄ’の下流に位置しており、導管２９Ｅ’を介して収集タンク２９Ｄ’と流体連通している。蒸発管ＨＸは、導管２９Ｆ’を介して灰捨場２９Ｐ’と流体連通している。第１の量の熱のすべて又は一部は、蒸発管２９Ｄ’にダクト２００を介して搬送された煙道ガスＦＧ５を介し、蒸発管ＨＸに供給される。ダクト２００は、空気予熱器１３の煙道ガス側の上流側のダクト６３から分枝している。空気予熱器１３からの煙道ガスＦＧ５は、蒸発管ＨＸ内に存在するアッシュスラリーに含まれる水のすべて又は一部を蒸発させて、灰捨場２９Ｐ’に移送される水の量を低減する。煙道ガスＦＧ５は、空気予熱器１３の煙道ガス側の下流側に戻され、ダクト２０１を介してダクト６０に入る。蒸気発生器１１から直接来るアッシュスラリーは、湿式アッシュ除去システム２９から来るアッシュスラリーに関して上述したのと同様に処理される場合があることを理解されたい。

本発明が、その特定の実施形態を参照して開示及び記載されてきたが、他の変形形態及び修正形態が形成され得、また、添付の特許請求の範囲が、本発明の真の範囲内にある変形形態及び修正形態をカバーすることが意図されていることに留意されたい。

Claims (16)

1. 蒸気発生器システムの効率を向上させるための方法であって、
   蒸気発生容器、空気供給システム、及び空気予熱器を備えた蒸気発生器システムを提供することであって、前記空気供給システムが、前記空気予熱器を通して前記蒸気発生容器と連通しており、前記蒸気発生容器が、前記空気予熱器と連通している、蒸気発生器システムを提供することと、
   前記空気供給システムが、前記空気予熱器に第１の量の空気を提供することと、
   前記第１の量の空気の少なくとも一部を、燃焼空気として前記蒸気発生容器に提供することと、
   前記蒸気発生容器から、煙道ガス混合物を排出することと、
   前記煙道ガス混合物の少なくとも一部を前記空気予熱器に流すことと、
   前記煙道ガス混合物が前記空気予熱器に入る前に、前記煙道ガス混合物内のＳＯ_３を緩和することと、を含む、方法。
2. 前記蒸気発生器、前記空気予熱器、及び前記煙道ガス混合物の少なくとも１つと連通した熱取得手段を提供することと、
   前記蒸気発生器、前記空気予熱器、及び前記煙道ガス混合物の少なくとも１つから第１の量の熱を伝達することと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 微粒子除去システム及び煙道ガス脱硫システムを提供することであって、前記微粒子除去システムが、前記空気予熱器の下流に位置し、前記煙道ガス脱硫システムが、前記微粒子除去システムの下流に位置している、微粒子除去システム及び煙道ガス脱硫システムを提供することと、
   前記蒸気発生容器を出る前記煙道ガス混合物のすべて又は一部を、前記空気予熱器から前記微粒子除去システムに直接排出し、それにより、前記煙道ガス混合物から微粒子を除去するとともに、第１の処理された煙道ガス混合物を形成することと、
   前記第１の処理された煙道ガス混合物を、前記微粒子除去システムから、前記煙道ガス脱硫システム内に直接排出し、それにより、第２の処理された煙道ガス混合物を前記煙道ガス脱硫システム内に形成、及び、前記煙道ガス脱硫システムから排出することと、をさらに含む、請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 前記第１の量の熱が、前記燃焼空気を余熱するために使用される量の約１０〜２５パーセントの大きさである、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記第１の量の空気が、燃焼空気として必要とされるのに十分な大きさである、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法。
6. 煙道ガスの排出煙突を提供することであって、前記蒸気発生容器が、前記空気予熱器、前記微粒子除去システム、及び前記煙道ガス脱硫システムの少なくとも１つを通して、前記排出煙突と連通している、煙道ガス排出煙突を提供することと、
   前記第１の量の熱の少なくとも一部を利用して、前記スタックの流出部の上流で、前記煙道ガス混合物の温度を、前記排出煙突を出る視認可能な羽状物質を和らげるか、前記排出煙突の腐食を和らげるのに十分な大きさに増大させることと、をさらに含む、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記微粒子除去システム、前記煙道ガス脱硫システム、及び中間のダクト装置の少なくとも１つを選択的に予熱するように、ボイラを始動させる間に前記第１の量の熱の少なくとも一部を利用することと、
   石炭の乾燥設備のために、ボイラの動作中に前記第１の量の熱の少なくとも一部を利用し、次いで周囲の空気にベントすることと、
   前記第１の量の熱の少なくとも一部を周囲の空気に放出することと、
   前記蒸気発生器システムの発熱率を向上させるために、前記第１の量の熱の少なくとも一部を利用することと、
   前記微粒子除去システム及び前記蒸気発生容器の少なくとも１つと連通した湿式アッシュ除去システムから排出されるアッシュスラリーからの水を気化させるために、前記第１の量の熱の少なくとも一部を利用することと、
   廃水システムからの排水を低減するために、前記廃水システム内の前記第１の量の熱の少なくとも一部を利用することと、の少なくとも１つをさらに含む、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記発熱率を前記向上させることには、
   蒸気サイクル効率を向上させるために、前記第１の量の熱の少なくとも一部を利用することと、
   前記蒸気発生器システムに供給された供給水又は凝縮物を余熱するために、前記第１の量の熱の少なくとも一部を利用することと、
   前記蒸気発生器システムの所内動力を低減させるために、前記第１の量の熱の少なくとも一部を利用することと、の少なくとも１つが含まれる、請求項７に記載の方法。
9. 前記煙道ガス混合物の一部と、前記第１の量の空気の一部との少なくとも一方を、前記廃水システムに供給して、前記廃水システム内の廃水を蒸発させることと、
   前記廃水システム内の微粒子の廃棄物を形成することと、
   前記微粒子の廃棄物を前記微粒子除去システムに移送することと、をさらに含んでいる、請求項３及び請求項７のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記煙道ガス混合物内の前記ＳＯ_３を前記緩和することには、
    化学的に精製することと、
    前記蒸気発生器システムに低硫黄燃料を供給することと、の少なくとも１つが含まれる、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記空気予熱器を、約２８８度〜セ氏３９９度（華氏５５０度〜華氏７５０度）に前記第１の量の空気を加熱するように構成することをさらに含む、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記空気供給システムが、前記第１の量の空気を、前記空気予熱器に、前記空気予熱器を出る煙道ガス混合物の第１の温度を確立するのに十分な質量流量で提供し、前記第１の温度が、前記空気予熱器が、ＨＲ＝１００％×（（Ｔｇｉ−ＴｇｏＡｄｖＸ）／（Ｔｇｉ−ＴｇｏＳＴＤ）−１）の方程式に従って計算された、少なくとも１％の向上された熱回収量（ＨＲ）で作動する、前記空気予熱器によって規定されるコールドエンドの流出温度を有するような温度である、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記空気予熱器が、前記空気予熱器内の水の露点以上のコールドエンドの金属温度であり、かつ、前記コールドエンドの金属温度が硫酸の露点温度未満であるような温度であり、前記第１の温度が、約セ氏１０５度（華氏２２０度）〜約セ氏１２５度（華氏２５７度）である、請求項１２に記載の方法。
14. 請求項１から請求項１３のいずれか一項に従って作動するように構成されるように、蒸気発生器システムの装置を改良するための方法。
15. 前記微粒子除去システムから前記煙道ガス脱硫システム内に前記第１の処理された煙道ガス混合物を直接排出することが、前記装置の改良の前に、前記蒸気発生器システム内の、前記微粒子除去システムと前記煙道ガス脱硫システムとの間に存在する少なくとも１つの熱交換器を使用することを含んでいる、請求項１４に記載の、蒸気発生器の装置を改良するための方法。
16. 請求項１から請求項１５のいずれか一項に従って作動するように構成された蒸気発生器システム。