(57)【要約】【課題】本発明の目的は、酸素燃焼ボイラの低負荷時における二酸化炭素の排出量を低減することである。【解決手段】本発明は、空気中よりも高濃度の酸素を含む気体及び空気中よりも高濃度の二酸化炭素を含む気体と、燃料をバーナから噴出させ、火炉内の燃焼ガスにより蒸気を発生させる２基のボイラを有する酸素燃焼ボイラプラントであって、前記第１のボイラから排出される排ガスを前記第２のボイラのバーナに供給する排ガス供給配管と、前記排ガス供給配管を流れる排ガス流量を調節するガス流量制御回路を有することを特徴とする。【効果】本発明によれば、酸素燃焼ボイラの低負荷時における二酸化炭素の排出量を低減できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気中よりも高濃度の酸素を含む気体及び空気中よりも高濃度の二酸化炭素を含む気体と、燃料をバーナから噴出させ、火炉内の燃焼ガスにより蒸気を発生させる２基のボイラを有する酸素燃焼ボイラプラントであって、
前記第１のボイラから排出される排ガスを前記第２のボイラのバーナに供給する排ガス供給配管と、
前記排ガス供給配管を流れる排ガス流量を調節するガス流量制御回路を有することを特徴とする酸素燃焼ボイラプラント。
【請求項２】
空気中よりも高濃度の酸素を含む気体及び空気中よりも高濃度の二酸化炭素を含む気体と、燃料をバーナから噴出させ、火炉内の燃焼ガスにより蒸気を発生させる２基のボイラを有する酸素燃焼ボイラプラントであって、
前記第１のボイラから排出される排ガスを前記第２のボイラのバーナに供給する排ガス供給配管と、
前記第２のボイラから排出される排ガスを前記第２のボイラのバーナに再循環させる排ガス循環系統と、
前記第２のボイラに流入する排ガス流量を調節するガス流量制御回路と、
前記ガス流量制御回路が算出する排ガス流量に基づき、前記排ガス供給配管及び前記排ガス循環系統を流れる排ガス流量を調節する切替器を有することを特徴とする酸素燃焼ボイラプラント。
【請求項３】
空気中よりも高濃度の酸素を含む気体及び空気中よりも高濃度の二酸化炭素を含む気体と、燃料をバーナから噴出させ、火炉内の燃焼ガスにより蒸気を発生させる２基のボイラを有する酸素燃焼ボイラプラントであって、
前記第１のボイラから排出される排ガスを前記第２のボイラのバーナに供給する排ガス供給配管と、
前記第２のボイラから排出される排ガスを前記第２のボイラのバーナに再循環させる排ガス循環系統と、
前記第２のボイラに流入する排ガス流量を調節するガス流量制御回路と、
前記第２のボイラの起動時に、前記第２のボイラは前記排ガス供給配管から供給される前記第１のボイラの排ガスを使用し、所定のボイラ負荷条件に到達後に、前記第１のボイラの排ガス量を減少させると共に前記第２のボイラの循環排ガス量を増加させる切替器を有することを特徴とする酸素燃焼ボイラプラント。
【請求項４】
空気中よりも高濃度の酸素を含む気体及び空気中よりも高濃度の二酸化炭素を含む気体と、燃料をバーナから噴出させ、火炉内の燃焼ガスにより蒸気を発生させる２基のボイラを有する酸素燃焼ボイラプラントであって、
前記第１のボイラが排出する排ガスから有害成分を除去する排ガス処理装置と、
前記排ガス処理装置を出た排ガスを前記第２のボイラのバーナに供給する排ガス供給配管と、
前記第２のボイラから排出される排ガスを前記第２のボイラのバーナに再循環させる排ガス循環系統と、
前記第２のボイラに流入する排ガス流量を調節するガス流量制御回路と、
前記第２のボイラの起動時に、前記第２のボイラは前記排ガス供給配管から供給される前記第１のボイラの排ガスを使用し、所定のボイラ負荷条件に到達後に、前記第１のボイラの排ガス量を減少させると共に前記第２のボイラの循環排ガス量を増加させる切替器を有することを特徴とする酸素燃焼ボイラプラント。
【請求項５】
請求項４記載の酸素燃焼ボイラプラントであって、
前記ガス流量制御回路は、前記第１のボイラの要求負荷に必要な排ガス量に、前記第２のボイラの運転状態に必要となる排ガス量を加えた、前記第１のボイラの総排ガス量を演算し、前記総排ガス量に基づいて前記第２のボイラに流入する排ガス流量を調節することを特徴とする酸素燃焼ボイラプラント。
【請求項６】
請求項４記載の酸素燃焼ボイラプラントであって、
前記ガス流量制御回路は、前記第１のボイラの要求負荷に必要な排ガス量に、前記第２のボイラの運転状態に必要となる排ガス量を加えた、前記第１のボイラの総排ガス量を演算し、前記第２のボイラのバーナから噴出する酸素と排ガスの混合ガス中の酸素濃度に基づいて、前記第２のボイラに流入する排ガス流量を調節することを特徴とする酸素燃焼ボイラプラント。
【請求項７】
空気中よりも高濃度の酸素を含む気体及び空気中よりも高濃度の二酸化炭素を含む気体と、燃料をバーナから噴出させ、火炉内の燃焼ガスにより蒸気を発生させる２基のボイラを有する酸素燃焼ボイラプラントの運転方法であって、
前記第１のボイラから排出される排ガスを前記第２のボイラのバーナに供給する排ガス供給配管と、
前記第２のボイラから排出される排ガスを前記第２のボイラのバーナに再循環させる排ガス循環系統と、
前記第２のボイラに流入する排ガス流量を調節するガス流量制御回路とを備え、
前記第２のボイラの起動時に、前記排ガス供給配管から供給される前記第１のボイラの排ガスを使用し、所定のボイラ負荷条件に到達後に、前記第１のボイラの排ガス量を減少させると共に前記第２のボイラの循環排ガス量を増加させることを特徴とする酸素燃焼ボイラプラントの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素燃焼ボイラプラント及び酸素燃焼ボイラプラントの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイラと蒸気タービンを主要構成機器とする火力発電プラントは、地球温暖化の要因となっている二酸化炭素の排出量が他の発電方式に比べて多いことが指摘されている。
【０００３】
そこで、ボイラで燃料を燃焼させる際に、空気を用いる代わりに高純度の酸素を用いて燃焼させる方法が提案されている。以降、酸素を用いて燃焼させる方法を酸素燃焼，空気による燃焼方法を空気燃焼と呼ぶ。
【０００４】
酸素燃焼は、排ガス中の大部分が二酸化炭素になる。そのため、排ガスから二酸化炭素を回収する際に二酸化炭素を濃縮する必要がなく、そのまま排ガスを冷却して二酸化炭素を液化・分離することが可能である。従って、酸素燃焼は二酸化炭素排出量削減に有効な方法の一つである。
【０００５】
また、酸素燃焼は、空気中の約８割を占める窒素がボイラへ供給されないため、空気中の窒素から発生する窒素酸化物（サーマルＮＯｘ）が発生しない。そのため、窒素酸化物の低減効果も期待できる。
【０００６】
但し、酸素燃焼ボイラは空気の代わりに高純度の酸素を用いて燃焼させるため、火炎温度が高温になりすぎて、バーナやボイラ火炉壁面が損傷する恐れがある。そのため、ボイラ排ガスの一部を循環させ、酸素とボイラ排ガスを混合して燃焼させる方式が提案されている。
【０００７】
特許文献１は、起動時は従来と同様に空気を用いて燃焼させ、その後、酸素燃焼方式に移行する方法が述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３３６７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ボイラを空気燃焼方式で起動する場合、排ガス中の二酸化炭素濃度が低いため、酸素燃焼時に使用する二酸化炭素回収設備で二酸化炭素を除去することは困難である。そのため、起動後、所定のボイラ負荷に達して酸素燃焼方式に切替えるまで、二酸化炭素を含む排ガスはそのまま煙突から大気に放出される。
【００１０】
しかし、酸素燃焼方式の主たる目的は、排ガス中の二酸化炭素を除去し、温暖化ガスの排出量を大幅に減らすことである。そのため、低負荷状態であっても二酸化炭素を大気に放出することは望ましくない。
【００１１】
本発明の目的は、酸素燃焼ボイラの低負荷時における二酸化炭素の排出量を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、第１のボイラから排出される排ガスを第２のボイラのバーナに供給する排ガス供給配管と、排ガス供給配管を流れる排ガス流量を調節するガス流量制御回路を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、酸素燃焼ボイラの低負荷時における二酸化炭素の排出量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１に係るボイラプラントの構成を説明する図である。
【図２】実施例１における水・蒸気系の構成・配置を説明する図である。
【図３】実施例１における水・蒸気系接続関係を説明する図である。
【図４】実施例２を説明する図である。
【図５】実施例１による二酸化炭素排出量減少の効果を説明する図である。
【図６】酸素製造装置の構成例を説明する図である。
【図７】排ガス配管と二酸化炭素製造装置との接続例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は石炭を燃料とするボイラプラントの構成を示す。
【００１７】
本実施例は、同じ構造のプラント（以下ユニットと称する）が２台ある場合を示す。図中の番号において、ユニットＡの場合はａを、ユニットＢの場合はｂを表示している。
【００１８】
本実施例はボイラ２００を用いて蒸気を発生させる火力発電プラントである。ボイラが排出する燃焼排ガス３８０の系統には、ガス予熱器３３０，排ガスを浄化するための排ガス処理装置３４０，ガスを流すためのファン３８１，排ガス中の二酸化炭素を冷却・液化して回収する二酸化炭素回収装置３５０，二酸化炭素を回収した後に残る、窒素と酸素が主体のガスを放出する煙突３７０がある（二酸化炭素回収装置３５０から煙突３７０への配管は図示していない）。
【００１９】
本実施例は、空気の代わりに高純度の酸素を含むガスを用いて燃料を燃焼させる酸素燃焼方式のボイラ及び酸素燃焼方式のボイラを含むプラントを対象としている。
【００２０】
そのため、酸素燃焼ボイラは、空気を、窒素ガスと酸素ガスに分離して高純度の酸素を製造する酸素製造装置３６０を備えている。酸素製造装置３６０は、空気を冷却して、酸素と窒素の沸点の違いを利用して両者を分離する方式である。本実施例は酸素製造方法に依存するものではない。酸素製造方法は、窒素分子と酸素分子の大きさの違いを利用して分離する膜分離方式など、他の方法でもよい。
【００２１】
酸素製造装置３６０は空気を高純度の酸素ガス３６２と窒素ガス３６１に分離する。窒素ガス３６１は煙突３７０から大気に放出される。
【００２２】
空気の代わりに高純度の酸素を用いて燃料を燃焼させると、火炎の温度が高温になり過ぎる。そして、バーナやボイラ壁面が損傷する可能性がある。そのため、酸素製造装置３６０で製造した高純度の酸素ガス３６２は、ボイラから排出される排ガスの一部である循環排ガス３９０と混合して、バーナ２１０と二段燃焼用のガスポート２２５へ供給する。
【００２３】
燃焼排ガス３８０は、排ガス処理装置３４０で浄化された後、その一部が取り出され循環排ガス３９０となる。循環排ガス３９０は、ガス予熱器３３０で昇温される。循環排ガス流量調整弁３９１は、その開度を変化させることで循環排ガス３９０の流量を調節する。
【００２４】
酸素流量調整弁２１１及び２１２は、その開度を調整することにより、バーナ２１０及びガスポート２２５に供給する酸素ガス３６２の流量を調節できる。また、排ガス流量調整弁２１３及び２１４も、その開度を制御することで、循環排ガス３９０の流量を調節できる。
【００２５】
一方、燃料である石炭は石炭粉砕機１３０で微粉炭となり、排ガス流量調整弁２１３を通過した循環排ガス３９０の一部と共にバーナ２１０へ供給される。バーナ２１０は、酸素ガス３６２と微粉炭及び循環排ガス３９０とを混合して燃焼させ、ボイラ２００の火炉内に高温の燃焼ガスを発生させる。
【００２６】
酸素燃焼方式は空気中の約８０％を占める窒素がボイラに供給されないため、主として空気中の窒素に由来する窒素酸化物（サーマルＮＯｘ）の発生が無くなり、窒素酸化物の排出量が空気燃焼方式に比べ減少する。また、燃料中のほとんどの炭素は燃焼によって二酸化炭素になる。そのため、排ガスは高濃度の二酸化炭素ガスとなる。
【００２７】
従って、酸素燃焼方式は、空気燃焼方式のボイラ排ガスから二酸化炭素を回収する場合に比べて、二酸化炭素を濃縮する工程が不要である。酸素燃焼方式は、二酸化炭素を濃縮する際のエネルギーを必要としないため、空気燃焼方式に比べ高効率となり、二酸化炭素の回収に適したシステムとなる。
【００２８】
図２は、水・蒸気系統の機器配置を示す。ボイラ２００は高温の燃焼ガスから熱を回収して蒸気を発生させる。火炉は燃料を燃焼させるバーナがあるため、その炉内が高温になる。水壁２３０と呼ばれる冷却壁は、壁面全体を冷却すると共に燃焼ガスの熱を回収する。ボイラ２００内には他にも節炭器２９０，１次過熱器２８０，２次過熱器２４０，３次過熱器２５０，１次再熱器２７０，２次再熱器２６０からなる熱交換器がある。これらの熱交換器は、燃焼ガスの熱を回収して高温蒸気を生成する。
【００２９】
図３は蒸気の流れを示す。ボイラ給水はまず節炭器２９０に導かれた後、水壁２３０，１次過熱器２８０，２次過熱器２４０，３次過熱器２５０の順に通って昇温され、主蒸気２５１となって高圧蒸気タービン３００へ入る。蒸気は、高圧蒸気タービン３００で仕事をして温度，圧力が低下し、１次再熱器２７０，２次再熱器２６０で再加熱されて中低圧蒸気タービン３０１に入る。そして、蒸気は、中低圧蒸気タービン３０１から排出され、復水器で冷却されて液体の水となり、再び給水としてボイラ２００の節炭器２９０に送られる。蒸気は以上のサイクルで流れる。実際には、節炭器２９０の前段に給水を昇温させるための給水加熱器などの機器がある。しかし、本実施例には直接関係しないため、説明を省略する。
【００３０】
本実施例のユニットＡは、１番目に起動する。ユニットＡは、その起動時に酸素製造装置３６０を駆動するための動力（電力）が得られないため、ユニットＡのボイラに酸素を供給できないと共に、循環排ガス量を安定に確保できない。そのため、酸素燃焼方式のボイラを空気燃焼方式で起動させる方法が提案されている。空気燃焼方式で起動する場合、循環排ガス流量調整弁３９１ａを閉じて、空気流量調整弁３６４ａを開くことにより、排ガスの代わりに空気３６３がボイラへ供給される。そして、空気を用いた燃焼も実施可能となっている。
【００３１】
ところで、昨今の地球温暖化の進行は深刻な事態となりつつあり、二酸化炭素に代表される温室効果ガスの排出量削減が強く求められている。燃料を燃やした熱で蒸気を作り発電する火力発電所は、他の発電方式に比べて二酸化炭素の排出量が多いことが指摘されている。一方で世界の電力需要は引き続き増加傾向を示している。そのため、電力安定供給の観点から、火力発電は電源設備として重要な役割を果たしている。従って、酸素燃焼方式は、排ガス中の二酸化炭素の回収が容易なため、火力発電所の二酸化炭素削減に有効な方法であり、期待されている。
【００３２】
しかし、２番目のユニットＢが空気燃焼方式で起動すると、起動から酸素燃焼方式に切替えるまでの低負荷時において、排ガス中の二酸化炭素濃度は空気燃焼ボイラと同じ約２０％となる。排ガス中の二酸化炭素が約２０％しか含まれない場合、二酸化炭素を濃縮する工程が必要となり、濃縮工程はエネルギーを消費する。そのため、ボイラプラント全体の効率が低下する。従って、ボイラが空気燃焼方式で稼動する間は、二酸化炭素を分離・除去することが困難になる。
【００３３】
そこで本実施例は、起動から酸素燃焼方式に切替えるまでの低負荷状態も、プラント効率を維持したままで排ガス中の二酸化炭素を除去して、大気への二酸化炭素排出量を削減できる酸素燃焼ボイラシステムを提案する。すなわち、２台目のユニットの起動時から酸素燃焼方式で運転可能とすることで、運転初期段階の二酸化炭素排出量を大幅に抑制できる。
【００３４】
図１の構成は、ユニットＡ１００ａとユニットＢ１００ｂの２つのユニットからなる発電所である。先にユニットＡ１００ａが起動し、後からユニットＢ１００ｂが起動する場合を考える。ユニットＡ１００ａの起動時、所内の発電量が無いため、酸素製造装置３６０は、酸素ガスをボイラ２００ａに供給することができない。また、循環排ガスも存在しない。そのため、先に起動するユニットＡ１００ａは上述の空気燃焼方式で起動せざるを得ない。
【００３５】
しかし、２台目となるユニットＢ１００ｂが酸素燃焼方式で起動することで、ユニットＢ１００ｂから排出される二酸化炭素量を削減することができる。ユニットＢ１００ｂが起動する具体的な方法について説明する。
【００３６】
まず、酸素ガス３６２の供給方法を述べる。図６に示すように、酸素製造装置３６０は小容量の機器３６０ａ〜３６０ｇの合計７台で構成する。本実施例では、１ユニットの最大負荷に対応するために３台の機器を運転する必要がある。ユニットＡが最大負荷で運転中にユニットＢ１００ｂを起動する場合、ユニットＢ１００ｂの起動に必要となる酸素ガスは、残り４台のうち必要な台数を順次運転させる。なお、酸素を製造するために、酸素製造装置３６０は電力が必要である。そのため、酸素製造装置３６０はユニットＡ１００ａの発電電力を使用する。
【００３７】
酸素製造装置３６０を運転するための電力は電力系統から受電する方法も考えられる。但し、酸素製造装置の消費電力は比較的大きいため、大容量の受電設備が必要になる。従って、ユニットＡの発電電力を使用する方が望ましい。
【００３８】
次に、循環排ガス３９０ｂの供給方法を述べる。ユニットＡ１００ａとユニットＢ１００ｂの排ガス循環系統は、排ガス供給配管４００で接続されている。ユニットＢ１００ｂの起動時、空気流量調整弁３６４ａ及び３６４ｂは全閉状態であり、大気はボイラ２００ｂに供給されない。循環排ガス流量調整弁３９１ａ，排ガス供給量調整弁３９２ａ及び３９２ｂは開いており、ユニットＡ１００ａの循環排ガスの一部が排ガス供給量調整弁３９２ａを通って、排ガス供給配管４００によりユニットＢ１００ｂに供給される。排ガス供給量調整弁３９２ｂは全開となっており、ユニットＡ１００ａから供給される排ガスがファン３８２ｂによりボイラ２００ｂへ送られる。また、ユニットＡのボイラ２００ａが排出する総排ガス量は、ユニットＡの要求負荷に必要な排ガス量（即ち、ユニットＡのバーナ２１０ａに再循環される排ガス量）と、ユニットＢの起動時に必要とする排ガス量とを合計した量となる。
【００３９】
この時、循環排ガス流量調整弁３９１ｂは全閉であり、ボイラ２００ｂから排出されたガスは排ガス処理装置３４０ｂを経て、排ガス全量がファン３８１ｂにより二酸化炭素回収装置３５０ｂに送られて、二酸化炭素が分離・除去される。ユニットＢ１００ｂの起動時、二酸化炭素回収装置３５０の動力はユニットＡの発電電力を使用する。
【００４０】
図１は、二酸化炭素回収装置３５０がユニット毎に設置されている。しかし、図７に示すように、二酸化炭素回収装置３５０をユニット間で共通とすることもできる。
【００４１】
次に排ガス供給量の制御方法を説明する。図１は、ユニットＢ１００ｂに供給する排ガス流量を制御するガス流量制御回路５００を示している。バーナ２１０ｂ及びガスポート２２５ｂから噴出する流体の酸素濃度は、ボイラの負荷状態に応じて予め設定された酸素濃度の目標値に従って制御される。
【００４２】
バーナ２１０ｂへ供給する酸素量は、燃料量に応じてその燃焼特性から予め設定されている。ガスポート２２５ｂへ供給する酸素量も、ボイラ負荷状態に応じて二段燃焼特性に基づいて予め設定されている。バーナ酸素調整弁２１１ｂとガスポート酸素調整弁２１２ｂの開度は、これらの設定酸素量を供給するようにそれぞれ制御される。
【００４３】
バーナ２１０ｂ及びガスポート２２５ｂへの供給酸素量が決まると、それらに供給する排ガス量を制御することによって、各部の酸素濃度を予め設定された酸素濃度目標値に制御する。
【００４４】
バーナ２１０ｂ及びガスポートの２２５ｂの入口酸素濃度は、それぞれ酸素濃度計５０３ｂ及び５０４ｂで計測される。計測されたバーナ酸素濃度５０５は減算器５１２へ送信され、減算器５１２はバーナ酸素濃度５０５とバーナ酸素濃度設定値５０２との偏差信号５１３を出力する。バーナ酸素濃度の偏差信号５１３は比例積分制御器５１４に入力されて、比例積分制御器５１４は偏差信号５１３をゼロにする方向にファン３８２ｂの回転数を制御する制御指令５２３を出力する。ファン３８２ｂは制御指令５２３に基づいて回転数が変化し、供給排ガス量を調整することができる。一方、ガスポート酸素濃度５０６は減算器５０７へ送られ、減算器５０７はガスポート酸素濃度５０６とガスポート酸素濃度設定値５０１との偏差信号５０８を出力する。偏差信号５０８は比例積分制御器５０９に入力され、比例積分制御器５０９はガスポート酸素濃度の偏差信号５０８をゼロにする方向に流量調整弁２１４ｂの開度を制御する制御指令５１０を出力する。流量調整弁２１４ｂは制御指令５１０に基づいて開度が変化することにより、ガスポートへ供給される排ガス量を調整できる。
【００４５】
また、偏差信号５１３及び偏差信号５０８は、それぞれゲイン乗算器５１５及び５１１で所定のゲインがかけられた信号５１６及び５１７となる。信号５１６及び５１７は加算器５１８に入力され、加算器５１８は比例積分制御器５２０に信号５１９を出力する。比例積分制御器５２０は、切替器５２２へ制御指令５２１を出力し、切替器５２２はユニットＡ１００ａの排ガス供給量調整弁３９２ａの開度を制御する。
【００４６】
排ガス供給量調整弁３９２ａの開度は制御指令５２１に基づいて変化し、ユニットＡ１００ａからユニットＢ１００ｂに供給する排ガス量を調整することができる。このように、ユニットＡから排出される排ガスをユニットＢのバーナに供給する排ガス供給配管と、この排ガス供給配管を流れる排ガス流量を調節するガス流量制御回路とを備えることにより、ユニットＢの起動時からユニットＡの排ガスをユニットＢのバーナ２１０ｂ及びガスポート２２５ｂに供給できる。そのため、ユニットＢは酸素燃焼方式で起動でき、起動時から排ガス中の二酸化炭素濃度を高い状態に維持できる。従って、２番目に起動するユニットＢは、排ガスから二酸化炭素を濃縮する必要がなく、二酸化炭素の分離・回収が容易となるため、酸素燃焼ボイラの低負荷時における二酸化炭素の排出量を抑制できる。酸素燃焼ボイラの起動時における二酸化炭素の排出量をさらに低減でき、地球温暖化抑制に貢献できる。
【００４７】
ユニットＢ１００ｂの起動から所定の負荷条件まで、切替器５２２は制御指令５２１を排ガス供給量調整弁３９２ａに出力し、所定の負荷条件に到達後、制御指令５２１を循環排ガス流量調整弁３９１ｂに出力するように切替える。なお、所定の負荷条件は、ユニットＢから排出される排ガス量が安定した時点が考えられる。
【００４８】
起動時から所定の負荷条件まで、循環排ガス流量調整弁３９１ｂは全閉である。切替器５２２で出力を切替える際、循環排ガス流量調整弁３９１ｂを開きながら排ガス供給量調整弁３９２ａを閉じることで、ファン３８２ｂを通過するガス量は一定に保たれる。切替後、排ガス供給量調整弁３９２ａ及び３９２ｂは全閉になり、ユニットＡ１００ａからユニットＢ１００ｂへ排ガスは流れなくなる。
【００４９】
このように、ガス流量制御回路が算出する排ガス流量に基づき、ユニットＡからユニットＢに排ガスを供給する排ガス供給配管と、ユニットＢのボイラから排出された排ガスをユニットＢのボイラに再循環させる排ガス循環系統とを流れる排ガス流量を調節する切替器を設けることにより、ユニットＢの負荷率が所定の負荷条件に到達後、ユニットＡからユニットＢへ排ガスは流れなくなる。そのため、ユニットＡ及びユニットＢがそれぞれ独立して運転可能となり、制御が容易となる。
【００５０】
また、切替器が、所定のボイラ負荷条件に到達後、排ガス供給配管の排ガス量を減少させると共にユニットＢの循環排ガス量を増加させることにより、ユニットＢのボイラ２００ｂを流れる排ガス流量を一定に保つことができる。
【００５１】
以上の制御方法はユニットＢ１００ｂについて説明したが、バーナ２１０及びガスポート２２５の酸素濃度制御方法はユニットＡ１００ａについても同じである。また、ユニットＢ１００ｂが先に起動し、後からユニットＡ１００ａが起動する場合もユニットが逆になるだけで、制御方法は全く同じである。
【００５２】
本例ではガス予熱器３３０を迂回する排ガスバイパス配管３９３を設けている。排ガスバイパス配管３９３の流量はバイパス排ガス流量調整弁３９４で調節できる。これにより、バーナ２１０及びガスポート２２５に供給する排ガスの温度を調節できる。
【００５３】
図１では、ユニット間の排ガス供給配管４００をファン３８２ａの手前で接続している。但し、排ガス供給配管４００は、排ガスバイパス配管３９３ａより下流側で接続し、ユニットＡ１００ａのガス予熱器３３０ａで昇温後の排ガスをユニットＢ１００ｂに供給することもできる。
【００５４】
また、本実施例では、ユニットＡの排ガス処理装置３４０ａから排出された排ガスをガス予熱器３３０ａに戻す系統に、排ガス供給配管４００の入口を設けている。排ガス処理装置３４０ａは、有害成分であるＮＯｘ，ＳＯｘを排ガスから除去する。この有害成分を除去した排ガスを排ガス供給配管４００に流すことにより、排ガス供給配管４００の腐食を抑制できる。
【００５５】
そして、ガス流量制御回路５００は、ユニットＡのボイラの要求負荷に必要な排ガス量に、ユニットＢのボイラの運転状態に必要となる排ガス量を加えた総排ガス量を演算し、この総排ガス量に基づいてユニットＢのボイラに流入する排ガス流量を調節する機能を持たせても良い。
【００５６】
図５は、ユニットＢ１００ｂの起動後、排ガスに含まれる二酸化炭素濃度及び二酸化炭素排出量の変化を示した図である。まず、比較例として空気燃焼起動方式の挙動について説明する。空気燃焼起動方式は、負荷率（１）まで空気燃焼方式で運転し、負荷率（１）から空気量を減少させながら循環排ガス量を増加させるとともに、酸素供給を開始し、酸素燃焼方式に移行する。
【００５７】
負荷率（１）まで空気燃焼方式で運転している間、排ガス中の二酸化炭素濃度は約２０％であり、その他のほとんどが空気中に含まれていた窒素である。この間、排ガス中の二酸化炭素濃度が低く分離・除去が困難であるため、排ガスはそのまま大気に放出される。
【００５８】
負荷率（１）において酸素燃焼方式に切替えた時点で、空気中の窒素がボイラに投入されなくなるため、排ガス中の二酸化炭素濃度が８０％以上に増加する。これにより、排ガス中の二酸化炭素を濃縮する工程が省略でき、二酸化炭素回収装置３５０は容易に二酸化炭素を分離・除去できる。このため、排ガス中の二酸化炭素はほとんど除去され、大気に排出される二酸化炭素は非常に少なくなる。
【００５９】
これに対して本実施例では、起動時から酸素燃焼方式で運転が可能になるため、始めから排ガス中の二酸化炭素濃度は高濃度である。そのため、負荷率（１）に達するまで大気に排出されていた二酸化炭素量をほとんど無くすことができる。
【実施例２】
【００６０】
本実施例は、２つのユニットのうち、１台目のユニットが起動する際、１台目のユニットが排出する二酸化炭素量を削減する方法を示す。図４は、ユニットＡの構成を示す。
【００６１】
図１に示したユニット構成と異なる点は、酸素ガスの供給方法と二酸化炭素主体の排ガスの供給方法である。酸素製造装置３６０からバーナ２１０ａ及びガスポート２２５ａへ酸素ガスが流れる流路は途中で分岐され、酸素貯蔵ライン６１１を備える。酸素貯蔵ライン６１１には酸素貯蔵タンク６１２を設け、酸素貯蔵タンク６１２が酸素ガスを貯蔵する。そのため、酸素貯蔵タンク６１２も酸素ガスを供給できる。
【００６２】
酸素貯蔵タンク６１２に貯蔵する酸素量は、上流側の酸素貯蔵量調整弁６１０で調節し、下流側の貯蔵酸素供給量調整弁６１３で酸素貯蔵タンク６１２から供給する酸素量を調節する。
【００６３】
一方、二酸化炭素回収装置３５０で回収した二酸化炭素は、二酸化炭素タンク６０１に貯蔵される。そして、二酸化炭素タンク６０１がバーナ２１０ａ及びガスポート２２５ａに二酸化炭素を供給できる。二酸化炭素タンク６０１より下流側に設けた貯蔵二酸化炭素供給量調整弁６０２は、二酸化炭素タンク６０１から供給する二酸化炭素量を調節する。
【００６４】
また、二酸化炭素タンク６０１から供給される二酸化炭素の一部は、加熱装置６０４で昇温できるように構成されている。加熱装置６０４に流す二酸化炭素量は、流量調整弁６０３の開度により調節する。加熱装置６０４で昇温された二酸化炭素は貯蔵二酸化炭素供給配管６０５に合流する。図示していないが、合流後の二酸化炭素の温度を計測して、この温度が目標値に合うように流量調整弁６０３の開度を制御することで、二酸化炭素の温度を制御できる。このように、加熱装置６０４を設けることで、バーナ２１０ａから噴出する二酸化炭素の温度を昇温させ、燃料を安定に燃焼できる。また、ボイラの熱吸収量を向上できる。
【００６５】
このような構成により、１台目のユニットＡ１００ａが起動する場合でも、酸素は酸素貯蔵タンク６１２から供給し、二酸化炭素は二酸化炭素タンク６０１からそれぞれ供給できる。そのため、ユニットＡ１００ａも酸素燃焼方式で起動できるようになり、二酸化炭素排出量を削減できる。
【００６６】
なお、酸素貯蔵タンク６１２に貯蔵する酸素と二酸化炭素タンク６０１に貯蔵する二酸化炭素はユニットの通常運転時に貯蔵しておく。
【００６７】
また、酸素貯蔵タンク６１２に貯蔵している酸素は、ユニットの通常運転時にも活用できる。特に、火力発電所は負荷調整用の運転が求められる場合が多いため、急激な負荷変化への追従が必要である。そして、酸素製造装置３６０は、供給する酸素量の変化速度に限度があるため、これを超える負荷変化運転は困難である。そこで、負荷上昇時すなわち酸素要求量増加時には酸素貯蔵タンク６１２に貯蔵した酸素を放出し、反対に負荷減少時すなわち酸素要求量減少時には余剰となる酸素を酸素貯蔵タンク６１２に貯蔵するように運用すれば、急な負荷変化にも対応できる。そのため、状況に応じた柔軟な運転が可能になる。
【符号の説明】
【００６８】
１００  ユニット
１３０  石炭粉砕機
２００  ボイラ
２１０  バーナ
２１１，２１２  酸素流量調整弁
２１３，２１４  排ガス流量調整弁
２２５  ガスポート
３３０  ガス予熱器
３４０  排ガス処理装置
３５０  二酸化炭素回収装置
３６０  酸素製造装置
３６１  窒素ガス
３６２  酸素ガス
３６３  空気
３６４  空気流量調整弁
３７０  煙突
３８０  燃焼排ガス
３８１，３８２  ファン
３９０  循環排ガス
３９１  循環排ガス流量調整弁
３９２  排ガス供給量調整弁
３９３  排ガスバイパス配管
３９４  バイパス排ガス流量調整弁
４００  排ガス供給配管
５００  ガス流量制御回路
５０１  ガスポート酸素濃度設定値
５０２  バーナ酸素濃度設定値
５０３，５０４  酸素濃度計
５０５  バーナ酸素濃度
５０６  ガスポート酸素濃度
５０７，５１２  減算器
５０８，５１３  偏差信号
５０９，５１４，５２０  比例積分制御器
５１０，５２１，５２３  制御指令
５１１，５１５  ゲイン乗算器
５１６，５１７，５１９  信号
５１８  加算器
５２２  切替器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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