JP6582364B2 - ボイラシステム - Google Patents
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Description
ところで、ボイラシステムが設置されるプラント等では、プラントの運転に伴い副産物として水素ガスが発生する場合がある。そこで、プラントにおいて発生した水素ガスを燃料の一部として用いるボイラシステムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
このように、従来の貫流ボイラに水素ガスを気体燃料として用いる場合には、種々の課題があり、従来は、特許文献1で提案されたように、水素ガスの特性に対応したバーナを用いる必要があった。
まず、図1を参照して、第1実施形態のボイラシステム1の全体構成について説明する。尚、以下の説明において「ライン」とは、流路、経路、管路等の総称である。
水素ガスライン21は、貫流ボイラ3に対して主燃料としての水素ガスを供給する。水素ガスライン21の上流側は、水素ガス供給装置100に接続される。水素ガス供給装置100としては、例えば、ボイラシステム1が設置されたプラント内で発生した水素ガスを貯蔵する貯蔵設備が挙げられる。
水素ガス流量調整弁213は、水素ガスライン21を流れる水素ガスの圧力を調整することで、水素ガスライン21における水素ガスの流量を調整する。圧力センサ214は、水素ガスライン21における水素ガス流量調整弁213の下流側の水素ガスの圧力を検出する。
副燃料ガス流量調整弁223は、副燃料ガスライン22を流れる副燃料ガスの圧力を調整することで、副燃料ガスライン22における副燃料ガスの流量を調整する。圧力センサ224は、副燃料ガスライン22における副燃料ガス流量調整弁223の下流側の副燃料ガスの圧力を検出する。
排出弁242は、モータバルブにより構成される。この排出弁242を開放することで、混合ガスライン24を流通する混合ガスは外部空間に排出される。
圧力センサ243は、混合ガスライン24におけるオリフィス241の上流側に配置される。圧力センサ243は、混合ガスライン24におけるオリフィス241の上流側の混合ガスの圧力を検出する。
具体的には、制御装置4は、貫流ボイラ3から発生した蒸気を貯留する図示しない蒸気ヘッダの内部の圧力に基づいて貫流ボイラ3の燃焼状態を制御する。即ち、蒸気ヘッダの内部の圧力が所定値よりも低いとより多くの蒸気を発生するように貫流ボイラ3の燃焼状態を制御し、蒸気ヘッダの内部の圧力が所定値よりも高いとより少ない蒸気を発生するように貫流ボイラ3の燃焼状態を制御する。
第1実施形態では、制御装置4は、圧力センサ214及び圧力センサ224の検出圧力に基いて、水素ガス流量調整弁213の開度及び副燃料ガス流量調整弁223の開度を制御する。また、制御装置4は、圧力センサ243の検出圧力が燃焼状態に応じた所定の値となるように、水素ガス流量調整弁213の開度及び副燃料ガス流量調整弁223の開度を制御する。
第1実施形態のボイラシステム1において、水素ガスとLNGとの混合ガスを気体燃料として貫流ボイラ3を燃焼させる場合、制御装置4は、まず、バイパス開閉弁251を閉止させ、分岐ライン開閉弁261を開放させる。
第2実施形態のボイラシステム1Aは、燃料供給装置2Aが、副燃料ガスライン22とは独立して貫流ボイラ3に副燃料ガスを供給する第2副燃料ガスライン27を備える点等で、第1実施形態と異なる。
ガバナ273は、第2副燃料ガスライン27を流れる副燃料ガスの圧力が所定の圧力となるように調整する。オリフィス274は、第2副燃料ガスライン27を流通するLNGを減圧し、第2副燃料ガスライン27を流通するLNGの流量を制限(調整)する。
2 燃料供給装置
3 貫流ボイラ
4 制御装置
21 水素ガスライン
22 副燃料ガスライン
23 混合装置
24 混合ガスライン
25 バイパスライン
26 混合ガス分岐ライン
27 第2副燃料ライン
241 オリフィス
251 バイパス開閉弁
261 分岐ライン開閉弁
Claims (4)
- 気体燃料を燃焼させるバーナを有し、蒸気を生成する貫流ボイラと、
ボイラシステムが設置されたプラント内で副産物として発生した水素ガスを主燃料ガスとして、該水素ガスよりも燃焼速度が遅くかつ酸素を含まない副燃料ガスを混合した混合ガスであって、前記副産物として発生した前記水素ガスの発生量に応じて、前記水素ガスの割合を最大80%まで増やすことができる前記混合ガスを前記気体燃料として前記貫流ボイラに供給する燃料供給装置と、を備える前記ボイラシステムであって、
前記燃料供給装置は、
前記水素ガスを貯蔵する水素ガス貯蔵設備と、
上流側が前記水素ガス貯蔵設備に接続され、前記水素ガスが流通する水素ガスラインと、
前記副燃料ガスが流通する副燃料ガスラインと、
前記水素ガスラインの下流側及び前記副燃料ガスラインの下流側に接続され前記水素ガスと前記副燃料ガスとを混合する混合装置と、
前記混合装置と前記貫流ボイラとを接続し、前記混合装置で混合された前記気体燃料を前記バーナに供給する混合ガスラインと、
前記混合装置に流通する水素ガスの圧力及び前記混合装置に流通する副燃料ガスの圧力が、それぞれ、前記貫流ボイラの燃焼状態に応じて設定された設定圧力となるように制御する制御装置と、を備えるボイラシステム。 - 前記副燃料ガスは、燃焼速度が20cm/s〜60cm/sの炭化水素ガスである請求項1に記載のボイラシステム。
- 前記バーナは、前記気体燃料と燃焼用空気とを該バーナにおいて混合させる先混合式バーナである請求項1又は2に記載のボイラシステム。
- 前記副燃料ガスラインと前記混合ガスラインとを接続するバイパスラインと、
前記バイパスラインに配置され、該バイパスラインを開閉するバイパス開閉弁と、
前記混合ガスラインにおける前記バイパスラインとの接続部よりも下流側に配置されるオリフィスと、
前記混合ガスラインにおける前記オリフィスの上流側と下流側とを接続する混合ガス分岐ラインと、
前記混合ガス分岐ラインに配置され該混合ガス分岐ラインを開閉する分岐ライン開閉弁と、を更に備える請求項1〜3のいずれかに記載のボイラシステム。
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