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技術 石炭焚きボイラの燃焼炉及び石炭焚きボイラの燃焼炉の運転方法

出願人 バブコック日立株式会社
発明者 岡崎洋文倉増公治沖本英雄越智健一
出願日 2010年7月12日 (10年4ヶ月経過) 出願番号 2010-157386
公開日 2012年2月2日 (8年9ヶ月経過) 公開番号 2012-021652
状態 未査定
技術分野 空気の供給
主要キーワード 酸素供給配管 空気供給系統 燃料流量調節 燃料供給機 再循環配管 還元域 搬送気体 排ガス再循環通路
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

燃焼炉化石燃料燃焼する燃焼用気体として空気燃焼から酸素燃焼切り替える際に、燃焼炉内火炎不安定化バーナ焼損を抑制して安定運用に適した石炭焚きボイラの燃焼炉を提供することにある。

解決手段

石炭焚きボイラの燃焼炉において、ボイラの燃焼炉に空気を供給する空気供給系統を燃焼炉に燃料を供給する燃焼用気体供給系統に接続させると共に、この空気供給系統を煙道から分岐した再循環ガス系統流下する燃焼排ガスである再循環ガスとの合流部よりも上流側で分岐させて燃料供給系統に接続させ、酸素を製造する酸素供給装置を設置し、この酸素供給装置で製造した酸素を該酸素供給装置から燃料供給系統及び燃焼用気体供給系統の少なくとも一方、或いは再循環ガス系統に酸化剤として供給する酸素供給系統を配設して構成した。

概要

背景

近年、地球温暖化とその主要因の一つとされる二酸化炭素の排出増加が環境問題として提起されている。火力発電所に代表される化石燃料燃焼させる燃焼炉である石炭焚きボイラでは燃焼炉から排出される二酸化炭素の排出抑制、さらには回収方法の検討が盛んである。また、化石燃料の燃焼時に発生する窒素酸化物硫黄酸化物の排出抑制も重要である。

燃焼炉での化石燃料の燃焼時に発生する二酸化炭素の回収と窒素酸化物の抑制を両立させる方法として、空気のかわりに酸素で化石燃料を燃焼させる方法がある。酸素で燃焼させることで、燃焼排ガス中の約65%を占める窒素が低減し、二酸化炭素と水蒸気を主成分とする燃焼排ガスが生成される。また窒素が低減することで燃焼排ガス量が減る。二酸化炭素と窒素との分離に比べ、二酸化炭素と水蒸気の分離は容易である。

このため、酸素で化石燃料を燃焼させる場合には空気で化石燃料を燃焼させる場合に比べ二酸化炭素の回収は容易となる。また、酸素で燃焼させることで、空気中の窒素に起因し生成する窒素酸化物が無くなるため、窒素酸化物の生成量が減る。

しかしながら、酸素で化石燃料を燃焼させると火炎温度が高くなり、燃焼炉を構成する材料の耐久性が課題となる。

そこで、特開昭47−99415号公報には、燃焼後に熱交換を終了した燃焼排ガスを抽気し、燃焼炉の外部から供給する酸素と混合させた混合ガスを燃焼炉に供給する燃焼用気体として利用することで火炎温度を低下させる石炭焚きボイラに関する技術が提案されている。

また、特開平6−313509号公報には、化石燃料のうち、石炭に代表される固体燃料を対象に、燃料搬送気体と燃焼用気体の両方に酸素と温度や含有水蒸気濃度を調整した燃焼排ガスとの混合気体を供給する石炭焚きボイラに関する技術が提案されている。

また、特開昭60−53702号公報には、排ガス中のNOxの低減及び未燃分の低減を図る石炭焚きボイラにおいて、部分負荷時蒸気温度制御用として煙道から分岐させて排ガスの一部をホッパへ供給する排ガス再循環通路が配設された構成の石炭焚きボイラに関する技術が提案されている。

概要

燃焼炉で化石燃料を燃焼する燃焼用気体として空気燃焼から酸素燃焼切り替える際に、燃焼炉内火炎不安定化バーナ焼損を抑制して安定運用に適した石炭焚きボイラの燃焼炉を提供することにある。石炭焚きボイラの燃焼炉において、ボイラの燃焼炉に空気を供給する空気供給系統を燃焼炉に燃料を供給する燃焼用気体供給系統に接続させると共に、この空気供給系統を煙道から分岐した再循環ガス系統流下する燃焼排ガスである再循環ガスとの合流部よりも上流側で分岐させて燃料供給系統に接続させ、酸素を製造する酸素供給装置を設置し、この酸素供給装置で製造した酸素を該酸素供給装置から燃料供給系統及び燃焼用気体供給系統の少なくとも一方、或いは再循環ガス系統に酸化剤として供給する酸素供給系統を配設して構成した。

目的

本発明の目的は燃焼炉で化石燃料を燃焼する燃焼用気体として空気燃焼から酸素燃焼に切り替える際に、燃焼炉内の火炎の不安定化やバーナの焼損を抑制して安定運用に適した石炭焚きボイラの燃焼炉及び石炭焚きボイラの燃焼炉の運転方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

化石燃料燃焼させる燃焼炉と、前記燃焼炉に化石燃料と前記化石燃料を搬送する搬送気体を供給する燃料供給系統と、前記燃焼炉に酸化剤を含む燃焼用気体を供給する燃焼用気体供給系統と、前記燃料供給系統と燃焼用気体供給系統との双方が接続された前記燃焼炉の炉壁に設けられた化石燃料を燃焼させるバーナと、前記バーナから供給した化石燃料と燃焼用気体とを燃焼させて燃焼炉で発生した燃焼排ガスを前記燃焼炉から外部へ排出する煙道とを備え、前記煙道から分岐して燃焼排ガスの一部を前記燃料供給系統及び燃焼用気体供給系統に再循環ガスとして供給する再循環ガス系統と、前記酸化剤として空気を前記燃料供給系統と燃焼用気体供給系統に供給する空気供給系統を備えた石炭焚きボイラの燃焼炉において、前記空気供給系統を前記燃焼用気体供給系統に接続させると共に、この空気供給系統を前記再循環ガス系統を流下する再循環ガスとの合流部よりも上流側で分岐させて前記燃料供給系統に接続させ、酸素を製造する酸素供給装置を設置し、この酸素供給装置で製造した酸素を該酸素供給装置から前記燃料供給系統及び燃焼用気体供給系統の少なくとも一方、或いは再循環ガス系統に酸化剤として供給する酸素供給系統を配設したことを特徴とする石炭焚きボイラの燃焼炉。

請求項2

請求項1に記載の石炭焚きボイラの燃焼炉において、前記酸素供給装置で製造した酸素を前記燃料供給系統及び燃焼用気体供給系統に供給する酸素供給配管がそれぞれ設置され、これらの酸素供給配管に酸素の供給量を調節する酸素供給調節器が設置されていることを特徴とする石炭焚きボイラの燃焼炉。

請求項3

請求項1に記載の石炭焚きボイラの燃焼炉において、前記酸素供給装置で製造した酸素を前記再循環ガス系統に供給する酸素供給配管が設置され、この酸素供給配管に酸素の供給量を調節する酸素供給調節器が設置されていることを特徴とする石炭焚きボイラの燃焼炉。

請求項4

化石燃料を燃焼させる燃焼炉と、前記燃焼炉に化石燃料と前記化石燃料を搬送する搬送気体を供給する燃料供給系統と、前記燃焼炉に酸化剤を含む燃焼用気体を供給する燃焼用気体供給系統と、前記燃料供給系統と燃焼用気体供給系統との双方が接続された前記燃焼炉の炉壁に設けられた化石燃料を燃焼させるバーナと、前記燃焼用気体供給系統から分岐した分岐配管が接続され燃焼用気体の一部を供給する前記燃焼炉の炉壁に設けられた気体供給口と、前記バーナから供給した化石燃料と燃焼用気体とを燃焼させて燃焼炉で発生した燃焼排ガスを前記燃焼炉から外部へ排出する煙道とを備え、前記煙道から分岐して燃焼排ガスの一部を前記燃料供給系統及び燃焼用気体供給系統に再循環ガスとして供給する再循環ガス系統と、前記酸化剤として空気を前記燃料供給系統と燃焼用気体供給系統に供給する空気供給系統とを備えた石炭焚きボイラの燃焼炉において、前記空気供給系統を前記燃焼用気体供給系統に接続させると共に、この空気供給系統を前記再循環ガス系統を流下する再循環ガスとの合流部よりも上流側で分岐させて前記燃料供給系統に接続させ、酸素を製造する酸素供給装置を設置し、この酸素供給装置で製造した酸素を該酸素供給装置から前記燃料供給系統及び燃焼用気体供給系統の少なくとも一方、或いは再循環ガス系統に酸化剤として供給する酸素供給系統を配設したことを特徴とする石炭焚きボイラの燃焼炉。

請求項5

請求項4に記載の石炭焚きボイラの燃焼炉において、前記酸素供給装置で製造した酸素を前記燃料供給系統及び燃焼用気体供給系統に供給する酸素供給配管がそれぞれ設置され、これらの酸素供給配管に酸素の供給量を調節する酸素供給調節器が設置されていることを特徴とする石炭焚きボイラの燃焼炉。

請求項6

請求項4に記載の石炭焚きボイラの燃焼炉において、前記酸素供給装置で製造した酸素を前記再循環ガス系統に供給する酸素供給配管が設置され、この酸素供給配管に酸素の供給量を調節する酸素供給調節器が設置されていることを特徴とする石炭焚きボイラの燃焼炉。

請求項7

請求項4に記載の石炭焚きボイラの燃焼炉において、前記煙道から分岐した前記再循環ガス系統は前記燃料供給系統に接続するように配設していることを特徴とする石炭焚きボイラの燃焼炉。

請求項8

請求項1または請求項4に記載の石炭焚きボイラの燃焼炉において、前記煙道を流下する燃焼排ガス中二酸化炭素回収する二酸化炭素回収装置を設置したことを特徴とする石炭焚きボイラの燃焼炉。

請求項9

燃焼炉で化石燃料を燃焼させ、前記燃焼炉に燃料供給系統を通じて化石燃料と化石燃料を搬送する搬送気体を供給し、前記燃焼炉に燃焼用気体供給系統を通じて酸化剤を含む燃焼用気体を供給し、これらの燃料供給系統と燃焼用気体供給系統とが接続された燃焼炉に設けたバーナで化石燃料で燃焼させ、燃焼炉で発生した燃焼排ガスを外部へ排出する煙道から分岐して燃焼排ガスの一部を再循環ガス系統を通じて前記燃料供給系統及び燃焼用気体供給系統に再循環ガスとして供給し、空気供給系統を通じて前記酸化剤の空気を前記燃料供給系統と燃焼用気体供給系統に供給する石炭焚きボイラの燃焼炉の運転方法において、燃焼炉を空気燃焼から酸素燃焼切り替え切替時に、前記空気供給系統から供給される空気と再循環ガス系統を流下する再循環ガスとの圧力差に応じて再循環ガスの圧力が大きくなった場合に再循環ガス系統を流下する再循環ガスが前記空気供給系統を空気の供給方向とは逆方向に流れるようにして前記燃料供給系統に流下させ、酸素を製造する酸素供給装置で製造した酸素を前記燃料供給系統及び燃焼用気体供給系統の少なくとも一方、或いは再循環ガス系統に酸化剤として供給するようにしたことを特徴とする石炭焚きボイラの燃焼炉の運転方法。

請求項10

燃焼炉で化石燃料を燃焼させ、前記燃焼炉に燃料供給系統を通じて化石燃料と化石燃料を搬送する搬送気体を供給し、前記燃焼炉に燃焼用気体供給系統を通じて酸化剤を含む燃焼用気体を供給し、これらの燃料供給系統と燃焼用気体供給系統とが接続された燃焼炉に設けたバーナで化石燃料で燃焼させ、前記燃焼炉に設けた気体供給口に燃焼用気体供給系統から分岐した分岐配管を通じて燃焼用気体の一部を供給し、燃焼炉で発生した燃焼排ガスを外部へ排出する煙道から分岐して燃焼排ガスの一部を再循環ガス系統を通じて前記燃料供給系統及び燃焼用気体供給系統に再循環ガスとして供給し、空気供給系統を通じて前記酸化剤の空気を前記燃料供給系統と燃焼用気体供給系統に供給する石炭焚きボイラの燃焼炉の運転方法において、燃焼炉を空気燃焼から酸素燃焼へ切り替える切替時に、前記空気供給系統から供給される空気と再循環ガス系統を流下する再循環ガスとの圧力差に応じて再循環ガスの圧力が大きくなった場合に再循環ガス系統を流下する再循環ガスが前記空気供給系統を空気の供給方向とは逆方向に流れるようにして前記燃料供給系統に流下させ、酸素を製造する酸素供給装置で製造した酸素を前記燃料供給系統及び燃焼用気体供給系統の少なくとも一方、或いは再循環ガス系統に酸化剤として供給することを特徴とする石炭焚きボイラの燃焼炉の運転方法。

技術分野

0001

本発明は、化石燃料燃焼させる石炭焚きボイラ燃焼炉及び石炭焚きボイラの燃焼炉の運転方法に関する。

背景技術

0002

近年、地球温暖化とその主要因の一つとされる二酸化炭素の排出増加が環境問題として提起されている。火力発電所に代表される化石燃料を燃焼させる燃焼炉である石炭焚きボイラでは燃焼炉から排出される二酸化炭素の排出抑制、さらには回収方法の検討が盛んである。また、化石燃料の燃焼時に発生する窒素酸化物硫黄酸化物の排出抑制も重要である。

0003

燃焼炉での化石燃料の燃焼時に発生する二酸化炭素の回収と窒素酸化物の抑制を両立させる方法として、空気のかわりに酸素で化石燃料を燃焼させる方法がある。酸素で燃焼させることで、燃焼排ガス中の約65%を占める窒素が低減し、二酸化炭素と水蒸気を主成分とする燃焼排ガスが生成される。また窒素が低減することで燃焼排ガス量が減る。二酸化炭素と窒素との分離に比べ、二酸化炭素と水蒸気の分離は容易である。

0004

このため、酸素で化石燃料を燃焼させる場合には空気で化石燃料を燃焼させる場合に比べ二酸化炭素の回収は容易となる。また、酸素で燃焼させることで、空気中の窒素に起因し生成する窒素酸化物が無くなるため、窒素酸化物の生成量が減る。

0005

しかしながら、酸素で化石燃料を燃焼させると火炎温度が高くなり、燃焼炉を構成する材料の耐久性が課題となる。

0006

そこで、特開昭47−99415号公報には、燃焼後に熱交換を終了した燃焼排ガスを抽気し、燃焼炉の外部から供給する酸素と混合させた混合ガスを燃焼炉に供給する燃焼用気体として利用することで火炎温度を低下させる石炭焚きボイラに関する技術が提案されている。

0007

また、特開平6−313509号公報には、化石燃料のうち、石炭に代表される固体燃料を対象に、燃料搬送気体と燃焼用気体の両方に酸素と温度や含有水蒸気濃度を調整した燃焼排ガスとの混合気体を供給する石炭焚きボイラに関する技術が提案されている。

0008

また、特開昭60−53702号公報には、排ガス中のNOxの低減及び未燃分の低減を図る石炭焚きボイラにおいて、部分負荷時蒸気温度制御用として煙道から分岐させて排ガスの一部をホッパへ供給する排ガス再循環通路が配設された構成の石炭焚きボイラに関する技術が提案されている。

先行技術

0009

特開昭47−99415号公報
特開平6−313509号公報
特開昭60−53702号公報

発明が解決しようとする課題

0010

ところで上記した特許文献に開示された技術の石炭焚きボイラの燃焼炉では、空気燃焼から酸素燃焼切り替える際は、燃料搬送気体、燃焼用気体の何れも、空気と酸素、さらに燃焼排ガスの混合気体となるため、温度とガス成分の制御が難しくなる。

0011

例えば、燃料搬送気体中の燃焼排ガス量が多く、酸素濃度が低い場合はバーナから噴出する燃料の着火遅れ、バーナから火炎の開始位置が離れた不安定な火炎となる。また、燃料搬送気体の温度が低い場合や水蒸気量が多い場合では、石炭の粉砕工程中での水分の蒸発が困難となって粉砕は搬送不良を引き起こす可能性が高まり、さらに燃料の着火が遅れ、不安定な火炎となる。逆に燃料搬送気体中の燃焼排ガス量が少なく、酸素濃度が高い場合は、燃料搬送中での自然発火の可能性が高まる。

0012

燃焼用気体についても、燃料搬送気体と同様に酸素濃度が一定範囲から外れる場合、火炎の不安定化やバーナの焼損の可能性がある。

0013

本発明の目的は燃焼炉で化石燃料を燃焼する燃焼用気体として空気燃焼から酸素燃焼に切り替える際に、燃焼炉内の火炎の不安定化やバーナの焼損を抑制して安定運用に適した石炭焚きボイラの燃焼炉及び石炭焚きボイラの燃焼炉の運転方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0014

本発明の石炭焚きボイラの燃焼炉は、化石燃料を燃焼させる燃焼炉と、前記燃焼炉に化石燃料と前記化石燃料を搬送する搬送気体を供給する燃料供給系統と、前記燃焼炉に酸化剤を含む燃焼用気体を供給する燃焼用気体供給系統と、前記燃料供給系統と燃焼用気体供給系統との双方が接続された前記燃焼炉の炉壁に設けられた化石燃料を燃焼させるバーナと、前記バーナから供給した化石燃料と燃焼用気体とを燃焼させて燃焼炉で発生した燃焼排ガスを前記燃焼炉から外部へ排出する煙道とを備え、前記煙道から分岐して燃焼排ガスの一部を前記燃料供給系統及び燃焼用気体供給系統に再循環ガスとして供給する再循環ガス系統と、前記酸化剤として空気を前記燃料供給系統と燃焼用気体供給系統に供給する空気供給系統を備えた石炭焚きボイラの燃焼炉において、前記空気供給系統を前記燃焼用気体供給系統に接続させると共に、この空気供給系統を前記再循環ガス系統を流下する再循環ガスとの合流部よりも上流側で分岐させて前記燃料供給系統に接続させ、酸素を製造する酸素供給装置を設置し、この酸素供給装置で製造した酸素を該酸素供給装置から前記燃料供給系統及び燃焼用気体供給系統の少なくとも一方、或いは再循環ガス系統に酸化剤として供給する酸素供給系統を配設したことを特徴とする。

0015

また本発明の石炭焚きボイラの燃焼炉は、化石燃料を燃焼させる燃焼炉と、前記燃焼炉に化石燃料と前記化石燃料を搬送する搬送気体を供給する燃料供給系統と、前記燃焼炉に酸化剤を含む燃焼用気体を供給する燃焼用気体供給系統と、前記燃料供給系統と燃焼用気体供給系統との双方が接続された前記燃焼炉の炉壁に設けられた化石燃料を燃焼させるバーナと、前記燃焼用気体供給系統から分岐した分岐配管が接続され燃焼用気体の一部を供給する前記燃焼炉の炉壁に設けられた気体供給口と、前記バーナから供給した化石燃料と燃焼用気体とを燃焼させて燃焼炉で発生した燃焼排ガスを前記燃焼炉から外部へ排出する煙道とを備え、前記煙道から分岐して燃焼排ガスの一部を前記燃料供給系統及び燃焼用気体供給系統に再循環ガスとして供給する再循環ガス系統と、前記酸化剤として空気を前記燃料供給系統と燃焼用気体供給系統に供給する空気供給系統とを備えた石炭焚きボイラの燃焼炉において、
前記空気供給系統を前記燃焼用気体供給系統に接続させると共に、この空気供給系統を前記再循環ガス系統を流下する再循環ガスとの合流部よりも上流側で分岐させて前記燃料供給系統に接続させ、酸素を製造する酸素供給装置を設置し、この酸素供給装置で製造した酸素を該酸素供給装置から前記燃料供給系統及び燃焼用気体供給系統の少なくとも一方、或いは再循環ガス系統に酸化剤として供給する酸素供給系統を配設したことを特徴とする。

0016

本発明の石炭焚きボイラの燃焼炉の運転方法は、燃焼炉で化石燃料を燃焼させ、前記燃焼炉に燃料供給系統を通じて化石燃料と化石燃料を搬送する搬送気体を供給し、前記燃焼炉に燃焼用気体供給系統を通じて酸化剤を含む燃焼用気体を供給し、これらの燃料供給系統と燃焼用気体供給系統とが接続された燃焼炉に設けたバーナで化石燃料で燃焼させ、燃焼炉で発生した燃焼排ガスを外部へ排出する煙道から分岐して燃焼排ガスの一部を再循環ガス系統を通じて前記燃料供給系統及び燃焼用気体供給系統に再循環ガスとして供給し、空気供給系統を通じて前記酸化剤の空気を前記燃料供給系統と燃焼用気体供給系統に供給する石炭焚きボイラの燃焼炉の運転方法において、燃焼炉を空気燃焼から酸素燃焼へ切り替える切替時に、前記空気供給系統から供給される空気と再循環ガス系統を流下する再循環ガスとの圧力差に応じて再循環ガスの圧力が大きくなった場合に再循環ガス系統を流下する再循環ガスが前記空気供給系統を空気の供給方向とは逆方向に流れるようにして前記燃料供給系統に流下させ、
酸素を製造する酸素供給装置で製造した酸素を前記燃料供給系統及び燃焼用気体供給系統の少なくとも一方、或いは再循環ガス系統に酸化剤として供給するようにしたことを特徴とする。

0017

また本発明の石炭焚きボイラの燃焼炉の運転方法は、燃焼炉で化石燃料を燃焼させ、前記燃焼炉に燃料供給系統を通じて化石燃料と化石燃料を搬送する搬送気体を供給し、前記燃焼炉に燃焼用気体供給系統を通じて酸化剤を含む燃焼用気体を供給し、これらの燃料供給系統と燃焼用気体供給系統とが接続された燃焼炉に設けたバーナで化石燃料で燃焼させ、前記燃焼炉に設けた気体供給口に燃焼用気体供給系統から分岐した分岐配管を通じて燃焼用気体の一部を供給し、燃焼炉で発生した燃焼排ガスを外部へ排出する煙道から分岐して燃焼排ガスの一部を再循環ガス系統を通じて前記燃料供給系統及び燃焼用気体供給系統に再循環ガスとして供給し、空気供給系統を通じて前記酸化剤の空気を前記燃料供給系統と燃焼用気体供給系統に供給する石炭焚きボイラの燃焼炉の運転方法において、燃焼炉を空気燃焼から酸素燃焼へ切り替える切替時に、前記空気供給系統から供給される空気と再循環ガス系統を流下する再循環ガスとの圧力差に応じて再循環ガスの圧力が大きくなった場合に再循環ガス系統を流下する再循環ガスが前記空気供給系統を空気の供給方向とは逆方向に流れるようにして前記燃料供給系統に流下させ、酸素を製造する酸素供給装置で製造した酸素を前記燃料供給系統及び燃焼用気体供給系統の少なくとも一方、或いは再循環ガス系統に酸化剤として供給することを特徴とする。

発明の効果

0018

本発明によれば、燃焼炉で化石燃料を燃焼する燃焼用気体として空気燃焼から酸素燃焼に切り替える際に、燃焼炉内の火炎の不安定化やバーナの焼損を抑制して安定運用に適した石炭焚きボイラの燃焼炉及び石炭焚きボイラの燃焼炉の運転方法を実現することができる。

図面の簡単な説明

0019

本発明の第1実施例である石炭焚きボイラの燃焼炉を示した概略構成図。
本発明の第2実施例である石炭焚きボイラの燃焼炉を示した概略構成図。
本発明の第3実施例である石炭焚きボイラの燃焼炉を示した概略構成図。
本発明の第4実施例である石炭焚きボイラの燃焼炉を示した概略構成図。
本発明の第5実施例である石炭焚きボイラの燃焼炉を示した概略構成図。

0020

本発明の第1実施例である化石燃料を燃焼させる石炭焚きボイラの燃焼炉について図1を用いて説明する。

0021

図1は本発明の第1実施例である燃焼炉10を備えた石炭焚きボイラ1の全体系統を示している。

0022

図1に示した石炭焚きボイラ1は、固体燃料の石炭を燃焼させる燃焼炉10を備え、前記燃焼炉10の炉壁には固体燃料を燃焼炉内に噴射して燃焼させるバーナ11が複数個設置されている。

0023

前記バーナ11に供給される固体燃料は、石炭を投入する燃料ホッパ21と固体燃料供給機22及び粉砕機23を順次経由する間に粉砕されて微粉炭となり、この微粉炭となった固体燃料を、該固体燃料を搬送する搬送気体と共に燃焼炉10に供給する搬送気体供給配管24を有する燃料供給系統20が配設されている。

0024

また、バーナ11には燃焼炉10に酸化剤を含む燃焼用気体を供給する燃焼用気体供給配管31を有する燃焼用気体供給系統30が配設されている。

0025

本実施例である石炭焚きボイラ1の燃焼炉10には酸素供給装置18が設置されており、前記酸素供給装置18で製造された酸素は酸素供給配管32によって連通した燃料供給系統20の搬送気体供給配管24、及び酸素供給配管32によって連通した燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31を通じて前記燃焼炉10のバーナ11にそれぞれ供給される。

0026

前記酸素供給配管32及び酸素供給配管25には酸素供給調節器33、26がそれぞれ設置されており、酸素供給装置18から酸素供給配管32及び酸素供給配管25に供給する酸素の流量を調節するようになっている。

0027

燃焼炉10の下流には煙道12が接続されており、この煙道12にはその上流から下流側に沿って熱交換器13、吸引ファン14、及び煙突15が順次配設されている。そして燃焼炉10から排出された燃焼ガスは煙道12を流下した後に煙突15から大気中に排出される。

0028

熱交換器13には搬送気体供給系統20と燃焼用気体供給系統30とが接続しており、前記搬送気体供給系統20の搬送気体供給配管24及び燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31を流れる気体の温度は、前記熱交換器13に配設された煙道12を流下する燃焼炉10の燃焼排ガスとの熱交換によってそれぞれ調整される。

0029

また、図示していないが、燃焼炉10及び煙道12には伝熱面がそれぞれ設置されており、燃焼炉10及び煙道12を流下する燃焼排ガスから熱回収を行っている。

0030

燃料供給系統20の上流と燃焼用気体供給系統30の上流は相互に合流しており、この両者の合流部の上流側は空気供給ファン41を備えた空気供給配管42を有する空気供給系統40に接続されている。

0031

そして、この空気供給系統40から空気供給ファン41で送給された空気を燃料供給系統20及び燃焼用気体供給系統30を通じて燃焼炉10にそれぞれ供給するように構成されている。

0032

更に熱交換器13の下流側に位置する煙道12には、該煙道12の途中から再循環ガス配管52を有する再循環ガス系統50が分岐しており、この煙道12を流下する燃焼排ガスの一部を前記燃料供給系統20と燃焼用気体供給系統30との合流部よりも下流側に位置する燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31に供給するように前記再循環ガス系統50が配設されている。

0033

前記合流部の下流側となる燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31に接続するように配設された前記再循環ガス系統50の再循環ガス配管52には、燃焼排ガスを送給する再循環ファン51と燃焼排ガスの流量を調節する流量調節器53とが設置されており、この再循環ガス系統50の再循環ガス配管52を通じて燃焼排ガスの一部を前記燃料供給系統20及び燃焼用気体供給系統30に供給するように構成されている。

0034

また、煙道12における再循環ガス系統50の分岐位置よりも下流側の位置にて該煙道12を分岐させ、この分岐した煙道に燃焼排ガス中の二酸化炭素を分離して液化などの方法で固定して回収する二酸化炭素回収装置16を設けるようにしても良い。

0035

前記二酸化炭素回収装置16を設置して排ガス中の二酸化炭素を分離回収する場合には、酸化剤として燃焼炉に酸素を供給して燃焼炉に供給する空気の供給量を少なくする燃焼方法にした方が、燃焼排ガス中の窒素が少なくできるため二酸化炭素の分離回収が空気燃焼に比べて容易となる。

0036

上記した本実施例である石炭焚きボイラ1の燃焼炉10では、煙道12を流下する燃焼排ガスの一部を流下させるために該煙道12から分岐した再循環ガス配管52を有する再循環ガス系統50が、燃料供給系統20と燃焼用気体供給系統30との合流部よりも下流側に位置する前記燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31に接続している。

0037

そして本実施例の石炭焚きボイラ1の燃焼炉10の起動時においては、空気供給系統40を通じて空気を燃焼炉10に供給して該燃焼炉10を空気燃焼で燃焼させ、燃焼炉10が起動後にある負荷に到達して空気燃焼から酸素燃焼に切り替えて運転する場合においては、切替前の空気燃焼時に再循環ガス系統50に設置した再循環ファン51の運転は停止し、流量調節器53は閉止しているので、煙道12から前記再循環ガス系統50の再循環ガス配管52を通じて流下する燃焼排ガスの流れは停止している。

0038

また、燃焼炉10の起動時においては、酸素供給装置18の運転は停止しているので、酸素供給配管25、32に設けた酸素供給調節器26、33も閉止している。よってこの酸素供給装置18から酸素供給配管25、32を通じて搬送気体供給系統20の搬送気体供給配管24及び燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31に供給される酸素の流れも停止している。

0039

燃焼炉10の起動時には酸素を含んだ空気は、空気供給系統40の空気供給配管42から燃料供給系統20の搬送気体供給配管24と、燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31に分岐して流下して、燃焼炉10にそれぞれ供給される。

0040

燃焼炉10の空気燃焼から酸素燃焼への切替時には、煙道12を流下する燃焼排ガスの一部を該煙道12から分岐した再循環ガス系統50の再循環ガス配管52を通じて燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31に徐々に供給していく。

0041

この燃焼排ガスの供給と同時に、酸素供給装置18を稼動して前記酸素供給装置18で発生した酸素は、酸素供給調節器26、33を開き酸素供給配管25、32を通じて前記搬送気体供給系統20の搬送気体供給配管24及び燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31にそれぞれ流下させ、燃焼炉10に供給する。

0042

その後、空気供給系統40から前記搬送気体供給系統20及び燃焼用気体供給系統30を通じて燃焼炉10に供給する空気量を減らし、最後には停止する。これによって空気燃焼から酸素燃焼への切替を完了する。

0043

本実施例である石炭焚きボイラ1の燃焼炉10では、再循環ガス系統50の再循環ガス配管52を燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31に接続している。このため、空気燃焼から酸素燃焼への切替初期は煙道12から分岐して前記再循環ガス系統50の再循環ガス配管52を通じて流下する燃焼排ガスの再循環ガス量が少ないので、この燃焼排ガスと空気供給系統40から供給される空気との圧力差により、再循環ガス配管52を通じて流下した再循環ガスは燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31をこの供給された空気と混合しながら下流側に向かって流下することになる。

0044

即ち、燃焼炉10の空気燃焼から酸素燃焼への切替初期は燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31には再循環ガスと空気との混合流体が流れ、燃料供給系統20の搬送気体供給配管24には上流側に位置する空気供給系統40の空気供給配管42を通じて供給される空気が流れる。

0045

このとき、前記燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31のうち、搬送気体供給配管24と燃焼用気体供給配管31とが分岐する分岐部と、この分岐部の下流側に位置して再循環ガス配管52と燃焼用気体供給配管31とが合流する合流部との間の領域となる供給配管31aには、前記分岐部から前記合流部に向かって空気が流れることになる。

0046

この結果、燃焼炉10の空気燃焼から酸素燃焼への切替初期は燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31を流れる流体の酸素濃度が低下するので、酸素供給装置18を稼動して該酸素供給装置18で製造した酸素を酸素供給配管32を通じて前記燃焼用気体供給配管31に供給することが望ましい。

0047

また、燃焼炉10の空気燃焼から酸素燃焼への切替中期は再循環ガス系統50の再循環ガス配管52を通じて燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31に供給される再循環ガス量が多くなり、空気量が減少するため、燃焼排ガスと空気供給系統40から供給される空気との圧力差により再循環ガスの一部が再循環ガス配管52と燃焼用気体供給配管31とが合流する合流部から搬送気体供給配管24と燃焼用気体供給配管31とが分岐する分岐部に向かって前記配管31aを通じて空気の供給方向とは逆向きに流れ、この分岐部を経由して燃料供給系統20の搬送気体供給配管24にも流入することになる。

0048

即ち、燃焼炉10の空気燃焼から酸素燃焼への切替中期では燃料供給系統20と燃焼用気体供給系統30の双方に再循環ガスと空気との混合流体が流れることになる。

0049

この結果、燃焼炉10の空気燃焼から酸素燃焼への切替中期は燃料供給系統20と燃焼用気体供給系統30を流れる流体の酸素濃度が共に低下するので、酸素供給装置18を稼動して該酸素供給装置18で製造した酸素を酸素供給配管32及び25を通じて前記燃焼用気体供給配管31及び搬送気体供給配管24に酸素をそれぞれ供給することが望ましい。

0050

また、該酸素供給装置18から供給する酸素の流量は、酸素供給配管32及び25に設けた酸素供給調節器33及び26によってそれぞれ調節すればよい。

0051

また、燃焼炉10の空気燃焼から酸素燃焼への切替終期は空気供給系統40から供給される空気量が減少し最後には停止するため、再循環ガス系統50の再循環ガス配管52を通じて供給される燃焼排ガスと空気供給系統40から供給される空気との圧力差により、再循環ガスの一部は再循環ガス配管52と燃焼用気体供給配管31とが合流する合流部から燃料供給系統20の搬送気体供給配管24と燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31とが分岐する分岐部に向かって配管31aを通じて空気の供給方向と逆向きに流れることになる。

0052

即ち、燃焼炉10の空気燃焼から酸素燃焼への切替終期は燃料供給系統20の搬送気体供給配管24を再循環ガスと空気との混合流体が、燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31を再循環ガスが流れる。

0053

空気供給系統40から供給される空気の供給が停止して酸素燃焼のみに切替わると、燃料供給系統20の搬送気体供給配管24には再循環ガス配管52を経由して供給される再循環ガスのみが流れる。

0054

そして、石炭焚きボイラ1の燃焼炉10での燃料の燃焼に必要な酸素は、酸素供給装置18を稼動して該酸素供給装置18から酸素供給配管25の酸素供給調節器26及び酸素供給配管32の酸素供給調節器33によって酸素の流量を調節し、前記搬送気体供給系統20の搬送気体供給配管24及び燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31をそれぞれ通じて流下させて燃焼炉10に供給する。

0055

本実施例の石炭焚きボイラ1の燃焼炉10では、燃焼炉10の空気燃焼から酸素燃焼への切替初期は燃料供給系統20の搬送気体供給配管24に上流側に位置する空気供給系統40の空気供給配管42を通じて供給される空気が流れ、煙道12から分岐して前記再循環ガス系統50の再循環ガス配管52を通じて流下する燃焼排ガスの一部は再循環ガスとして燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31のみを流れる。

0056

つまり切替初期は再循環ガスが燃料供給系統20を流れないので、該燃料供給系統20を流下する流体の酸素濃度は空気と同じである。このため、燃焼炉10のバーナ11から噴出する燃料噴流は空気と同じ条件であるため、燃料の着火は空気燃焼時と同様に安定する。

0057

燃焼炉10の空気燃焼から酸素燃焼への切替初期は再循環ガス配管52を有する再循環ガス系統50を起動して該再循環ガス配管52に備えた再循環ファン51及び流量調節器53を操作することにより前記再循環ガス系統50を通じて供給する再循環ガスの流量を急激に増加するように変化させることが容易となる。再循環ガス量が増えると再循環ガス中の二酸化炭素や水蒸気はその比熱により燃焼炉10で燃焼する燃料の燃焼温度を低下させることができる。

0058

再循環ガス量に対して燃焼炉10への酸素の供給が少ないと酸素濃度が低下するのでバーナ11で形成される火炎は不安定になる。逆に再循環ガス量に対し、酸素の供給が多すぎると火炎温度が高すぎてバーナ11の焼損につながる恐れが有る。

0059

このとき、燃料の搬送気体と燃焼用気体の酸素濃度に対する火炎の安定性を比較すると、搬送気体の方が安定範囲は狭い。これは搬送気体がバーナ11から噴出直後に燃料粒子の周囲に存在し、燃料の着火時の燃焼反応を主に担うためである。

0060

本実施例の石炭焚きボイラ1の燃焼炉10では、燃焼炉10の空気燃焼から酸素燃焼への切替初期には燃料供給系統20の搬送気体供給配管24を空気が流れるため、再循環ガス量が急激に変化しても燃焼炉10での燃料の安定燃焼を維持できる。

0061

また、再循環ガスは再循環ガス系統50の起動直後は系統の持つ熱容量によりガス温度が低下する。再循環ガスのガス温度が低下すると水蒸気が凝縮し水になる。このため、起動直後は再循環ガス中に水滴が流れる可能性がある。

0062

そこで、燃焼炉10の下流側で前記再循環ガス系統50の上流側となる位置の煙道12、燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31、及び燃料供給系統20の途中に配設した熱交換器13による熱交換によって、前記煙道12を流下する燃焼排ガスを熱源にして燃焼用気体供給系統30及び燃料供給系統20を流れる気体を昇温させる。

0063

この結果、燃焼用気体供給系統30を流れる気体は熱交換器13での熱交換により温度が通常300℃前後まで上昇するので、水滴は蒸発して水蒸気の形でバーナ11から燃焼炉10へ供給されることになる。

0064

一方、燃料供給系統20の搬送気体供給配管24は途中で粉砕機23から燃料が混合してバーナ11に供給されるため、水滴の発生は付着による燃料の固着、堆積の可能性が増すので避けることが望ましい。

0065

本実施例の石炭焚きボイラ1の燃焼炉10によると、再循環ガス系統50の起動直後の再循環ガスは燃料供給系統20を流れないため、上記の問題を解決できる。

0066

尚、図1に示した第1実施例の石炭焚きボイラ1の燃焼炉10では、酸素燃焼時は空気供給系統40からの空気の供給を停止させた場合を示したが、燃焼炉10及び煙道12中の伝熱面での伝熱量の調整のため、燃焼用酸素として空気を一部利用させることを妨げるものではない。

0067

本実施例によれば、燃焼炉で化石燃料を燃焼する燃焼用気体として空気燃焼から酸素燃焼に切り替える際に、燃焼炉内の火炎の不安定化やバーナの焼損を抑制して安定運用に適した石炭焚きボイラの燃焼炉及び石炭焚きボイラの燃焼炉の運転方法を実現することができる。

0068

本発明の第2実施例である化石燃料を燃焼させる石炭焚きボイラの燃焼炉について図2を用いて説明する。

0069

図2に示した本実施例の石炭焚きボイラの燃焼炉は図1に示した第1実施例の石炭焚きボイラの燃焼炉と基本的な構成は同じであるので、両者に共通した構成の説明は省略して相違する部分のみ以下に説明する。

0070

即ち、図1に示した本実施例の石炭焚きボイラ1の燃焼炉10では、燃焼用気体を全てバーナ11から供給させる場合について示したが、図2に示した第2実施例である石炭焚きボイラ1の燃焼炉10の場合では、燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31のうち、酸素供給配管32と接続した合流部の下流側に位置する燃焼用気体供給配管31から分岐した供給配管31bを配設して、この供給配管31bを通じて前記燃焼用気体供給配管31を流下する燃焼用気体の一部を、燃焼炉10に設けたバーナ11の下流に位置する燃焼用気体供給口17に供給するように構成している。

0071

上記した構成を採用することによって、燃焼炉10のバーナ11では少ない酸素量で燃料を燃焼させ、燃焼炉10の燃焼用気体供給口17にはこの供給配管31bを通じて残りの酸素を燃焼炉10に供給することで、燃焼炉10内に酸素不足還元域を形成することができる。

0072

この還元域を燃焼炉10内の燃焼ガスが通ることで窒素酸化物の低減を図ることが可能となる。つまり、燃焼ガスの一部が再循環ガスとして燃焼炉10内を循環するため、還元域を通過する時間が空気燃焼に比べて伸びる。このため、発生する窒素酸化物は空気燃焼時に比べて低減させることが可能となる。

0073

本実施例によれば、燃焼炉で化石燃料を燃焼する燃焼用気体として空気燃焼から酸素燃焼に切り替える際に、燃焼炉内の火炎の不安定化やバーナの焼損を抑制して安定運用に適した石炭焚きボイラの燃焼炉及び石炭焚きボイラの燃焼炉の運転方法を実現することができる。

0074

本発明の第3実施例である化石燃料を燃焼させる石炭焚きボイラの燃焼炉について図3を用いて説明する。

0075

図3に示した本実施例の石炭焚きボイラの燃焼炉は図1に示した第2実施例の石炭焚きボイラの燃焼炉と基本的な構成は同じであるので、両者に共通した構成の説明は省略して相違する部分のみ以下に説明する。

0076

図3に示した本実施例の石炭焚きボイラ1の燃焼炉10では、酸素供給装置18の設置位置を変更して、酸素供給装置18で発生した酸素を再循環ガス系統50に直接供給できるように構成したものである。

0077

このため、前記酸素供給装置18で発生した酸素の流量を調節する酸素供給調節器55を備えた酸素供給配管54は、酸素供給装置18から再循環ガス系統50の再循環ガス配管52に至るように該再循環ガス配管52に接続している。

0078

この結果、前記酸素供給装置18から必要量の酸素を酸素供給調節器55及び酸素供給配管54を通じて再循環ガス系統50の再循環ガス配管52に供給できるので、再循環ガス系統50を流れる再循環ガスの酸素濃度を所望の値に調節して燃焼炉10に供給することが可能となる。

0079

本実施例によれば、燃焼炉で化石燃料を燃焼する燃焼用気体として空気燃焼から酸素燃焼に切り替える際に、燃焼炉内の火炎の不安定化やバーナの焼損を抑制して安定運用に適した石炭焚きボイラの燃焼炉及び石炭焚きボイラの燃焼炉の運転方法を実現することができる。

0080

本発明の第4実施例である化石燃料を燃焼させる石炭焚きボイラの燃焼炉について図4を用いて説明する。

0081

図4に示した本実施例の石炭焚きボイラの燃焼炉は図1に示した第1実施例の石炭焚きボイラの燃焼炉と基本的な構成は同じであるので、両者に共通した構成の説明は省略して相違する部分のみ以下に説明する。

0082

図4に示した本実施例の石炭焚きボイラ1の燃焼炉10では、空気供給系統40の空気供給配管42が接続する空気供給系統30の燃焼用気体供給配管31には、熱交換器30の下流側で、且つ酸素供給配管32と接続した合流部の上流側の分岐部から分岐した分岐配管系統60が配設さており、この分岐配管系統60に備えた供給配管62を通じて前記空気供給系統30の燃焼用気体供給配管31を流下する燃焼用気体の一部を、燃焼炉10に設けたバーナ11の下流に位置する燃焼用気体供給口17に供給するように構成している。

0083

そして燃焼炉10から前記煙道12を流下する燃焼排ガスの一部は再循環ガス配管72を有する再循環ガス系統70を通じて再循環ガスとして前記分岐配管系統60の供給配管62に供給されるように構成されている。

0084

この再循環ガス配管72を流下する再循環ガスの流量は、該再循環ガス配管72に備えた再循環ファン71及び流量調節器73を操作することにより調節される。

0085

また、前記分岐配管系統60の供給配管62の途中には前記再循環ガス系統70の再循環ガス配管72が接続する合流部が設けられており、再循環ガス系統70を流下する再循環ガスが分岐配管系統60の供給配管62を流下して燃焼炉10の燃焼用気体供給口17に供給されるようになっている。

0086

また、前記分岐配管系統60の供給配管62には前記酸素供給装置18で発生した酸素が供給されるように酸素流量を調節する酸素供給調節器26を備えた酸素供給配管25が接続されている。

0087

図4に示した上記した構成である本実施例の石炭焚きボイラ1の燃焼炉10は、燃料としてガスや油を想定し、燃料をバーナ11に供給する燃料供給系統20にはガスや油の燃料を供給する燃料供給配管27と、この燃料供給配管27に設置された燃料流量調整器28を備えているが、ガスや油の燃料に替えて固体燃料を供給する形態にすることも可能である。

0088

本実施例の石炭焚きボイラ1の燃焼炉10において、燃焼炉10の起動時は空気燃焼で燃焼し、ある負荷にて空気燃焼から酸素燃焼に切り替える場合、切替前の空気燃焼時は再循環ガス系統70を流れる再循環ガスの流通は停止している。

0089

また、酸素供給装置18で発生する酸素を酸素供給配管32、25を通じて燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31、及び前記分岐配管系統60の供給配管62にそれぞれ供給する酸素の供給も停止している。

0090

そこで、燃焼炉10に供給される酸素は、空気として空気供給系統40から燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31を通じて流れ、燃焼炉10に供給されることになる。

0091

燃焼炉10の空気燃焼から酸素燃焼への切替時は、徐々に再循環ガス系統70を通じて燃焼排ガスを供給し、同時に酸素供給配管32、25に備えた酸素供給調節器33、26を操作することで、酸素供給装置18で発生した酸素を燃焼炉10に供給する。また、空気供給系統40から供給される空気量を減らし、最後には停止する。

0092

本実施例の石炭焚きボイラ1の燃焼炉10では、前記再循環ガス系統70の再循環配管72が燃焼炉10の火炉壁に設けた燃焼用気体供給口17に至る分岐配管系統60の供給配管62に接続している。

0093

よって、燃焼炉10の空気燃焼から酸素燃焼への切替初期は前記再循環ガス系統70を経由して分岐配管系統60の供給配管62を流下する再循環ガス量が少なく、この再循環ガスと空気供給系統40から供給された空気との圧力差により、再循環ガスは分岐配管系統60の供給配管62を空気供給系統40から供給された空気と混合しながら下流側に向かって流れる。

0094

即ち、燃焼炉10の空気燃焼から酸素燃焼への切替初期は前記分岐配管系統60の供給配管62を再循環ガスと空気との混合流体が流れ、燃焼炉10のバーナ11に至る前記燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31には空気供給系統40から供給される空気が流れる。

0095

このとき、分岐配管系統60の供給配管62のうち、燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31との分岐部から前記再循環ガス系統70の再循環ガス配管72との合流部に至る分岐配管系統60の領域は、分岐部から合流部に向かって空気が流れる。

0096

上記したように、燃焼炉10の空気燃焼から酸素燃焼への切替初期は分岐配管系統60の供給配管62を流れる気体の酸素濃度が低下するので、前記酸素供給装置18で発生させた酸素を酸素供給調節器26を備えた酸素供給配管25を通じて前記分岐配管系統60の供給配管62に酸素を供給することが望ましい。

0097

燃焼炉10の空気燃焼から酸素燃焼への切替中期は、前記煙道12から分岐した前記再循環ガス系統70の再循環配管72を通じて流下する再循環ガス量が多くなり、空気供給系統40から供給される空気量が減少するため、この再循環ガスと空気供給系統40から供給される空気との圧力差により再循環ガスの一部は、分岐配管系統60の供給配管62を再循環ガス配管72が接続した合流部から燃焼用気体供給配管31から分岐した分岐部に向かって流れることになる。

0098

即ち、空気燃焼から酸素燃焼への切替中期は前記燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31及び分岐配管系統60の供給配管62に再循環ガスと空気との混合流体が流れることになる。

0099

燃焼炉10の空気燃焼から酸素燃焼への切替中期は前記燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31及び分岐配管系統60の供給配管62を流れる気体は共に酸素濃度が低下するので、前記酸素供給装置18で発生させた酸素を酸素供給調節器26、33を備えた酸素供給配管25、32をそれぞれ通じて両方の燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31及び分岐配管系統60の供給配管62に供給する。

0100

燃焼炉10の空気燃焼から酸素燃焼への切替終期は空気供給系統40から供給される空気量が減少し最後には停止するため、前記再循環ガス系統70の再循環配管72を通じて流下する再循環ガスと空気供給系統40から供給される空気の圧力差により再循環ガスの一部は、分岐配管系統60の供給配管62を再循環ガス配管72が接続した合流部から燃焼用気体供給配管31から分岐した分岐部に向かって流れることになる。

0101

即ち、燃焼炉10の空気燃焼から酸素燃焼への切替終期は前記燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31を再循環ガスと空気との混合流体が、分岐配管系統60の供給配管62を再循環ガスが流れることになる。

0102

そして空気供給系統40から供給される空気が停止すると、燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31は再循環ガスのみが流れるので、燃焼炉10での燃焼に必要な酸素は前記酸素供給装置18で発生させた酸素を酸素供給調節器26、33を備えた酸素供給配管25、32をそれぞれ通じて両方の燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31及び分岐配管系統60の供給配管62に供給する。

0103

本実施例の石炭焚きボイラ1の燃焼炉10では、燃焼炉10の空気燃焼から酸素燃焼への切替初期は燃焼用気体供給系統30の燃焼用気体供給配管31を空気が流れ、前記再循環ガス系統70の再循環配管72を通じて流下する再循環ガスは分岐配管系統60の供給配管62のみを流れる。即ち、切替初期は再循環ガスがバーナ11に供給されないので、酸素濃度は空気と同じである。このため、燃焼炉10のバーナ11から噴出する燃料は空気と同じ条件で燃焼し、燃料の着火は空気燃焼時と同様に安定する。

0104

燃焼炉10の空気燃焼から酸素燃焼への切替初期は再循環ガス系統70の起動により再循環ガス配管72に設けた流量調節器73のダンパ開度を操作することにより急激にガス量が変化し易くなる。再循環ガス量が増えると、再循環ガス中の二酸化炭素や水蒸気はその比熱により燃焼温度を低下させる。

0105

再循環ガス量に対して酸素の供給が少ないと酸素濃度が低下して燃焼炉10のバーナ11で形成される火炎は不安定になる。逆に再循環ガス量に対して酸素の供給が多すぎると火炎温度が高すぎてバーナ11の焼損につながる恐れが有る。

0106

そこで本実施例の石炭焚きボイラ1の燃焼炉10では、燃焼炉10の空気燃焼から酸素燃焼への切替初期には燃焼炉10のバーナ11を空気が流れるようにしたので、再循環ガス量が急激に変化しても燃焼炉10での安定燃焼を維持できる。

0107

本実施例によれば、燃焼炉で化石燃料を燃焼する燃焼用気体として空気燃焼から酸素燃焼に切り替える際に、燃焼炉内の火炎の不安定化やバーナの焼損を抑制して安定運用に適した石炭焚きボイラの燃焼炉及び石炭焚きボイラの燃焼炉の運転方法を実現することができる。

0108

本発明の第5実施例である化石燃料を燃焼させる石炭焚きボイラ1の燃焼炉10について図5を用いて説明する。

0109

図5に示した本実施例の石炭焚きボイラ1の燃焼炉10は図4に示した第4実施例の石炭焚きボイラの燃焼炉と基本的な構成は同じであるので、両者に共通した構成の説明は省略して相違する部分のみ以下に説明する。

0110

図4に示す第4実施例の石炭焚きボイラ1の燃焼炉10では燃料としてガスや油を想定したが、図5に示す第5実施例の石炭焚きボイラ1の燃焼炉10のように固体燃料を供給する形態も可能である。

0111

図5に示す本実施例の石炭焚きボイラ1の燃焼炉10では、燃焼炉10を酸素燃焼にするには燃料搬送ガス用の再循環ガス系統50を準備する必要があるが、その他は図4に示す第4実施例の石炭焚きボイラ1の燃焼炉10と同じである。

0112

即ち、燃焼炉10から前記煙道12を流下する燃焼排ガスの一部は再循環ガス系統70の再循環ガス配管72を通じて再循環ガスとして前記分岐配管系統60に供給されるように構成されているが、この再循環ガス系統70の再循環ガス配管72の分岐部よりも下流側に位置する煙道12の分岐部からは再循環ガス系統50の再循環ガス配管52を燃料供給系統20の搬送気体供給配管24に接続している。

0113

そして燃焼排ガスの一部を再循環ガスとして燃料供給系統20の搬送気体供給配管24に供給して、再循環ガス系統50の再循環ガス配管52及び燃料供給系統20の搬送気体供給配管24を通じてこの再循環ガスを燃焼炉10のバーナ11に供給するように構成されている。

0114

燃料供給系統20の搬送気体供給配管24には図1乃至図3に示した先の各実施例と同様に、石炭を投入する燃料ホッパ21と固体燃料供給機22及び粉砕機23が設置されており、微粉炭にした固体燃料をバーナ11に供給している。

0115

そして前記再循環ガス系統50の再循環ガス配管52を流下して燃料供給系統20の搬送気体供給配管24を流れる再循環ガスの流量は、該再循環ガス配管52に備えた再循環ファン51及び流量調節器53を操作することにより調節される。

0116

燃焼炉10の空気燃焼から酸素燃焼への切替時は、空気を空気供給系統40を通じてバーナ11に供給して燃焼炉10を安定燃焼させ、燃焼炉10の空気燃焼から酸素燃焼への切替え後は、再循環ガスを再循環ガス系統50及び燃料供給系統20を通じてバーナ11に供給するようにしている。

実施例

0117

本実施例によれば、燃焼炉で化石燃料を燃焼する燃焼用気体として空気燃焼から酸素燃焼に切り替える際に、燃焼炉内の火炎の不安定化やバーナの焼損を抑制して安定運用に適した石炭焚きボイラの燃焼炉及び石炭焚きボイラの燃焼炉の運転方法を実現することができる。

0118

本発明は、化石燃料を燃焼させる石炭焚きボイラの燃焼炉及び石炭焚きボイラの燃焼炉の運転方法に適用できる。

0119

1:石炭焚きボイラ、10:燃焼炉、11:バーナ、12:煙道、13:熱交換器、14:吸引ファン、15:煙突、16:二酸化炭素回収装置、17:燃焼用気体供給口、18:酸素供給装置、20:燃料供給系統、21:燃料ホッパ、22:燃料供給機、23:粉砕機、24:搬送気体供給配管、25:酸素供給配管、26:酸素供給調節器、27:燃料供給配管、28:燃料流量調節器、30:燃焼用気体供給系統、31:燃焼用気体供給配管、31a:燃焼用気体供給配管、31b:供給配管、32:酸素供給配管、33:酸素供給調節器、40:空気供給系統、41:空気供給ファン、42:空気供給配管、50:再循環ガス系統、51:再循環ファン、52:再循環ガス配管、53:流量調節器、54:酸素供給配管、55:酸素供給調節器、60:分岐配管系統、62:供給配管、70:再循環ガス系統、71:再循環ファン、72:再循環ガス配管、73:流量調節器。

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