(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ対流伝熱部の後流又は中間部に設けた燃焼触媒部の直前で、ボイラ輻射部からの排ガスに、酸素減少用燃料を供給し、上記燃焼触媒部で該酸素減少用燃料を燃焼させ、ＣＯ2を増加させて酸素ガスを減少させ、次いで、排ガスと大気との熱交換をリークのないエアヒータで行い、窒素ガスを主成分としかつ酸素ガス濃度が１，０００ｐｐｍ以下のボイラ排ガスとし、該ボイラ排ガスを油田に圧入し、油層圧を保持すると共に、油層内での油の流動性を高めるようにしたことを特徴とするボイラ排ガスの油田への圧入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラ排ガスの油田への圧入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、窒素ガスを油田に圧入し、油層の圧力を保持することを目的としたり、窒素ガスを油中に溶解していわゆるミッシブル状態を形成し、油層内での油の流動性を高めることが行われている。ここで一般に、窒素ガス源として、大気の深冷分離方法により酸素と分離された窒素ガスが用いられている。しかし、窒素ガスを分離するためには、多大の動力を必要とするばかりでなく、装置コストも過大であった。そこで、窒素ガスを低動力かつ低コストで得ることに関し、対策が望まれていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は、窒素ガスを低動力かつ低コストで油田に圧入することのできるボイラ排ガスの油田への圧入方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、ボイラ排ガスの油田への圧入方法であって、ボイラ対流伝熱部の後流又は中間部に設けた燃焼触媒部の直前で、ボイラ輻射部からの排ガスに、酸素減少用燃料を供給し、上記燃焼触媒部で該酸素減少用燃料を燃焼させ、ＣＯ2を増加させて酸素ガスを減少させ、次いで、排ガスと大気との熱交換をリークのないエアヒータで行い、窒素ガスを主成分としかつ酸素ガス濃度が１，０００ｐｐｍ以下のボイラ排ガスとし、該ボイラ排ガスを油田に圧入し、油層圧を保持すると共に、油層内での油の流動性を高めるようにしたことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明にかかるボイラ排ガスの油田への圧入方法の実施に用いるボイラ装置の一実施の形態を示す。この実施の形態を適用したボイラ１は、貫流ボイラと呼ばれているタイプのものである。このボイラ１は、一般に伝熱系統のうち、蒸発部を二つに分けて具備している。蒸発部のうち一方は、放射蒸発器２であり、他方は、残部蒸発器３である。
【０００６】
ボイラ１の伝熱系統では、予熱器（図示せず）を経て給水口４から給水され、水は、節炭器５を経由して放射蒸発器２に送られる。放射蒸発器２は、多数の水管６を並列に配置し、途中に設けられた管寄せ７で水の合流、分流を繰り返し、各水管６の流れを均一化するようにしている。給水の約８５％は、ボイラ燃料の燃焼熱によって、この放射蒸発器２で蒸発し、次の残部蒸発器３で残りの給水の蒸発と一部の加熱（対流伝熱によるもの）が行われる。給水中の不純物は、大部分が残部蒸発器３の管内に付着するので、この部分は過熱を避けるために、ガス温度の低い煙道中に収められている。さらに、蒸気は、放射過熱器８、接触過熱器９を経て、過熱蒸気取出口１０から取り出され、後段の発電タービン、暖房システム（図示せず）等に送られる。なお、 図１中矢印Ａ，Ｂ，Ｃは、燃焼ガス（Ａ，Ｂ）及び排ガス（Ｃ）の流れを示す。
【０００７】
以上の放射蒸発器２、及び放射過熱器８がボイラ輻射部と呼ばれる部分であり、比較的高温の部分である。接触過熱器９、残部蒸発器３、及び節炭器５がボイラ対流伝熱部と呼ばれる部分であり、比較的低温の部分である。上記放射蒸発器２は、上昇管群―下降管形のものであるが、いわゆるメアンダ形のものや、スパイラル形のものを用いた貫流ボイラであっても当然に本発明の目的に支障はない。以上の伝熱系統（給水システム）並びにボイラ燃料の燃焼等の制御は、図示しない自動制御機器によって行われる。
【０００８】
さらに、図１に示すように本実施の形態では、燃焼触媒部１１と、燃料供給装置１２とを具備する。燃焼触媒部１１は、図示のようにボイラ対流伝熱部の後流に設けられている。この燃焼触媒部１１に用いられる触媒としては、白金族元素の金属又はその酸化物を含有する触媒を挙げることができる。例えば、以下のような触媒を用いることができる。（１）アルミナ、シリカ、チタニア、及びジルコニアからなる群の酸化物のうちから選択された少なくとも一種以上の酸化物を含有する担体に、活性成分として、白金、パラジウム、ロジウムのうち少なくとも一種以上を担持させた粉末を、コージュライト等の耐熱性基材にコートした触媒。（２）上記触媒に、さらに助触媒として、アルカリ土類元素の酸化物及び希土類元素の酸化物からなる群から選ばれた酸化物の内少なくとも一種を添加した触媒。（３）銅、バナジウム、クロム、鉄、及びニッケルといった金属、さらにこれらの金属の酸化物からなる群から選ばれた少なくとも一種を含む触媒。
【０００９】
触媒の量としては、例えば、排ガス量を１，６００，０００Ｎｍ3／Ｈ（６００ＭＷボイラに相当）と設定した場合に、１６ｍ3である。触媒量がこの程度より少ないと十分な燃焼促進が行われず、量が多すぎる場合不経済だからである。燃焼触媒部１１に供給されるボイラ排ガスの温度は、好適には１５０〜３５０℃である。また、燃焼触媒部１１における排ガスの温度は、３００〜５００℃が好ましく、より好ましくは３５０〜５００℃である。燃焼触媒部１１は、図１の実施の形態のように、ボイラ対流伝熱部の後流に設けることができるが、上記のような排ガス温度を満足する限り、ボイラ対流伝熱部の中間部に設けることとしても良い。
【００１０】
燃料供給装置１２は、酸素減少用燃料を燃焼触媒部１１に供給するための装置で、燃焼触媒部１１の直前に設けられている。本発明では、一般に２〜３容量％の酸素を含有する排ガスの酸素の濃度を、燃焼触媒部１１における二次燃焼によって、１，０００ｐｐｍ以下とすることを目的としている。このことから、排ガス量を１，６００，０００Ｎｍ3／Ｈ（６００ＭＷボイラに相当）と設定した場合に、天然ガス（ＣＨ4 を主成分とする）を１６，０００〜２０，０００Ｎｍ3／Ｈの量で添加することが好適である。すなわち、一般的には、 （排ガス量）×１０2 〜１．２５×（排ガス量）１０2Ｎｍ3／Ｈの量が好適である。一般的に排ガスに含まれる酸素量は、２〜３容量％であり、上記範囲より少ない量であると十分な酸素減少を行うことができない。多すぎた場合、天然ガスは、未燃分として排ガス中に含まれるが、このガスを油田に圧入する目的であれば不都合はない。燃料供給装置１２としては、当業者にとって公知の噴射装置を用いることができる。
【００１１】
なお、上記実施の形態にかかるボイラでは、燃焼触媒部１１で温度が上昇する。そこで、排ガスと大気吸入ブロアからの空気との熱交換を行うためのエアヒータ１４を設けている。エアヒータ１４は、空気のリークのない熱交換タイプが好ましい。排ガスは、エアヒータ１４を経て、脱水装置（図示せず）、コンプレッサ（図示せず）等を経て利用場所に移送される。本実施の形態では、酸素減少用燃料が燃焼して、排ガス中の酸素を減少させ、ＣＯ2の含有量を増大させる。ここで発生した熱は、エアヒータ１４において、一次燃焼用の空気を加熱するために利用される。これらの機器の制御も他の機器と同様に図示しない制御部によって適切に自動制御される。
【００１２】
上記のようにして、本実施の形態を用いることによって、深冷分離方法に比べてはるかに低動力かつ低コストで酸素をほとんど含まない排ガスを得ることができる。しかも、この排ガスでは、酸素減少装置による二次燃焼で通常の排ガスよりもＣＯ2量が増加している。ＣＯ2は、窒素ガス以上に油田に圧入した場合の効果が大きい。
【００１３】
一般的に、一次燃焼後のボイラ排ガスは、そのまま油田の油層に圧入すると、残存する酸素のために、油層の目詰まり、油井あるいは生産設備等の著しい腐食が進行する。これに対し、本発明により得られた排ガスは、酸素をほとんど含まず、ＣＯ2を多く含む窒素ガスであり、油田に圧入した場合の効果は多大である。すなわち、本発明によって得られたＣＯ2リッチの窒素ガスを油田に圧入することによって、油層圧の保持や、油層内での油の流動性を著しく高めることができる。
【００１４】
他の実施の形態
本発明にかかるボイラ排ガスの油田への圧入方法は、上記実施の形態に限らず、本発明の技術的思想の範囲において種々の変形が可能である。図１のボイラは、いわゆるベンソン形のボイラであるが、本発明は、スルザーボイラ等の他の貫流ボイラに適用できる。また、本発明の目的の沿う限り貫流ボイラに限らず他のボイラにも適用することができる。
【００１５】
【実施例】
実施例１
排ガス量１，６００，０００Ｎｍ3／Ｈの貫流ボイラに、Ｐｔ系触媒（活性成分を白金とし、シリカに担持させ、コージュライト基材にコートしたもの）を燃焼触媒部としてボイラ対流伝熱部の後流に設置した。触媒量を１６ｍ3とした。燃焼触媒部に供給した排ガスの温度は、２００℃であり、組成は以下の通りであった。Ｎ2：７３％，ＣＯ2：９％，Ｈ2Ｏ：１６％，０2：２％酸素減少用燃料として天然ガス（ＣＨ4 を主成分とする）を１６，０００Ｎｍ3／Ｈの割合で添加した。燃焼触媒部において燃焼させた結果、ガス組成は、以下のように変化した。Ｎ2 ：７３％，ＣＯ2 ：１０％，Ｈ2 Ｏ：１７％，０2 （検出されず）燃焼温度は、４００℃であった。以上のように、酸素減少用燃料をわずかに供給するのみで、酸素を含まないＣＯ2 リッチな窒素ガスを大量に得ることができ、本発明の有効性が確認された。
【００１６】
【発明の効果】
上記したところから明かなように、本発明によれば、窒素ガスを低動力かつ低コストで油田に圧入することのできるボイラ排ガスの油田への圧入方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかるボイラ排ガスの油田への圧入方法を実施するための貫流ボイラの一実施の形態を説明する概念図である。
【符号の説明】
１ ボイラ
２ 放射蒸発器
３ 残部蒸発器
４ 給水口
５ 節炭器
６ 水管
７ 管寄せ
８ 放射過熱器
９ 接触過熱器
１０ 過熱蒸気取出口
１１ 燃焼触媒部
１２ 燃料供給装置
【図１】
0003643676.tif 000002