(57)【要約】  炭素質燃料を実質的に純粋な酸素と共に燃焼させることによって、ボイラを有する発電プラントでの発電プロセスを制御する方法。この方法は、全負荷状態で、第１の炭素質燃料供給流を燃焼室内に導入する工程と、第１の実質的に純粋な酸素供給流を燃焼室内に導入して、第１の炭素質燃料供給流と酸素を燃焼させる工程と、燃焼室から排出された排気ガスの一部を第１の再循環流量で燃焼室に再循環させて、第１の実質的に純粋な酸素供給流と共に所定の平均酸素含有量を有する第１の流入ガス流を形成し、それによって、排気ガスを燃焼室から第１の排出流量で排出する工程とを含む。この方法は、最大で９０％の負荷に相当する第２の負荷状態で、第２の炭素質燃料供給流を燃焼室内に導入する工程と、第２の実質的に純粋な酸素供給流を燃焼室内に導入して、第２の炭素質燃料供給流と酸素を燃焼させる工程と、燃焼室から排出された排気ガスの一部を第２の再循環流量で燃焼室に再循環させて、第２の実質的に純粋な酸素供給流と共に第２の流入ガス流を形成して、排気ガスを燃焼室から第２の排出流量で排出し、第２の再循環流量が、第１の再循環流量から第１の排出流量と実質的に同じくらい多い第２の排出流量を提供する値になるように制御する工程とを含む。
2011508174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素質燃料を実質的に純粋な酸素と共に燃焼させることによって、ボイラを有する発電プラントでの発電プロセスを制御する方法であって、全負荷状態で、
（ａ１）第１の炭素質燃料供給流を燃焼室内に導入する工程と、
（ｂ１）第１の実質的に純粋な酸素供給流を前記燃焼室内に導入して、前記第１の炭素質燃料供給流と前記酸素を燃焼させる工程と、
（ｃ１）排気ガスを前記燃焼室から排気ガス・チャネルによって排出する工程と、
（ｄ１）前記排気ガスからの熱を前記排気ガス・チャネル内に配置された熱交換面によって再生する工程と、
（ｅ１）前記排気ガスの一部を排気ガス再循環チャネルによって第１の再循環流量で前記燃焼室に再循環させて、前記第１の実質的に純粋な酸素供給流と共に所定の平均酸素含有量を有する第１の流入ガス流を形成し、それによって、排気ガスを前記燃焼室から第１の排出流量で排出する工程とを含み、
最大で全負荷の９０％に相当する第２の負荷状態で、
（ａ２）第２の炭素質燃料供給流を前記燃焼室内に導入する工程と、
（ｂ２）第２の実質的に純粋な酸素供給流を前記燃焼室内に導入して、前記第２の炭素質燃料供給流と前記酸素を燃焼させる工程と、
（ｃ２）排気ガスを前記燃焼室から前記排気ガス・チャネルによって排出する工程と、
（ｄ２）前記排気ガスからの熱を前記排気ガス・チャネル内に配置された前記熱交換面によって再生する工程と、
（ｅ２）前記排気ガスの一部を前記排気ガス再循環チャネルによって第２の再循環流量で前記燃焼室に再循環させて、前記第２の実質的に純粋な酸素供給流と共に第２の流入ガス流を形成して、排気ガスを前記燃焼室から第２の排出流量で排出し、前記第２の再循環流量が、前記第１の再循環流量から前記第１の排出流量と実質的に同じくらい多い前記第２の排出流量を提供する値になるように制御する工程とを含む方法。
【請求項２】
前記第２の負荷状態が最大で全負荷の８０％に相当する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の負荷状態が最大で全負荷の７０％に相当する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の流入ガス流の平均酸素含有量が体積で約２０％から約２５％であり、前記第２の流入ガス流の平均酸素含有量が前記第１の流入ガス流の前記平均酸素含有量の０．７０から０．７８倍である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の流入ガス流の平均酸素含有量が体積で約２０％から約２５％であり、前記第２の流入ガス流の平均酸素含有量が前記第１の流入ガス流の前記平均酸素含有量の０．７２から０．７５倍である、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の流入ガス流の平均酸素含有量が体積で約４０％から約６０％であり、前記第２の流入ガス流の平均酸素含有量が前記第１の流入ガス流の前記平均酸素含有量の０．７３から０．８２倍である、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の流入ガス流の平均酸素含有量が体積で約４０％から約６０％であり、前記第２の流入ガス流の平均酸素含有量が前記第１の流入ガス流の前記平均酸素含有量の０．７７から０．８１倍である、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
排出流量を測定する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
再循環流量を測定する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の再循環流量をファンによって制御する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素燃料燃焼による発電プロセスを制御する方法に関する。より詳細には、本発明は、様々な負荷状態での酸素燃料燃焼の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸素燃料燃焼は、微粉炭（ＰＣ）ボイラ、又は循環流動層（ＣＦＢ）ボイラなど、発電ボイラの排気ガスからＣＯ２を除去するために示唆されている方法の１つである。酸素燃料燃焼は、実質的に純粋な酸素、通常、少なくとも酸素純度９５％のものと炭素質燃料の燃焼に基づき、ボイラから排出される排気ガスの主な成分として二酸化炭素と水を有するものである。従って、燃料を空気と共に燃焼させる時に、ガスの主な成分として窒素を有するガス流から二酸化炭素を分離させる必要なく、比較的簡単に二酸化酸素を捕らえることができる。
【０００３】
燃焼システムへの酸素供給率は、燃料の供給率と共に常時制御されて、その結果、燃料の概ね完全な燃焼が得られる。従来の全負荷での空気燃焼では、通常、燃焼排気ガス中の過剰酸素が比較的低レベルの約３％でも、燃焼排気ガスのＣＯレベルを十分低く保つのに十分であるが、低負荷では、蒸気過熱を最大にし、完全燃焼させるには、比較的高レベルの過剰空気が必要である。低負荷で過剰空気量を増加させると、熱スタック損失が大きくなるために、ボイラ効率の低下につながる。
【０００４】
従来の空気との燃焼では、ＮＯｘ排出、或いは腐食の増加、又は燃焼室壁の材料強度の問題など、過剰に高い燃焼温度によって生じる有害な影響が、燃焼排気ガスの一部を再循環させて燃焼室に戻すことによって防止されることが多い。従って、流入ガスの酸素含有量が空気の約２１％から低い値に減少されるため、燃焼温度が低下する。
【０００５】
酸素燃料燃焼の利点の１つは、高い燃焼温度を使用して、工程の熱効率を上げることができることである。しかし、流入ガスとしての純粋に近い酸素との燃焼は非常に高い燃焼温度をもたらす。従って、特に空気燃焼ボイラをリパワリングして酸素燃料燃焼させる場合、過剰に高い燃焼温度の有害な影響を回避するため、燃焼排気ガスの循環を有利に使用して、流入ガスの平均酸素含有量を低下させる。
【０００６】
米国特許第６，９３５，２５１号には、再循環燃焼排気ガスと混合した酸素を豊富に含むガス流を含む酸化剤流と共に燃料を燃焼させる方法が開示されている。この方法によれば、得られる燃焼排気ガスの質量流量が、酸化剤流として空気を使用して生成される対応する燃焼排気ガスの質量流量よりも低くなるように、燃料ガス再循環率が調整される。こうして低減された燃焼排気ガスの質量流を使用することによって、燃焼排気ガス・チャネル、及びその中の汚染制御機器のサイズを最小限に抑えることができる。米国特許第６，４１８，８６５号には、熱伝達が元の設計で維持されるように、排気ガス再循環率を調整することによって、空気燃焼ボイラを酸素燃料燃焼にリパワリングすることが示唆されている。
【０００７】
発電プロセスの要件の１つは、様々な電力需要状態で高効率の使用に適用可能であることである。従来のプラクティスによれば、蒸気排出量の減少は、燃料及び空気供給率を低下させて、ボイラを作動させることによって行われる。特開２００７−１４７１６２号公報には、酸素燃焼ボイラの燃焼制御方法が開示されており、酸素がボイラの負荷に対応する量で供給され、蒸気を生成するのに必要な熱吸収が得られるように、排気ガス再循環率が制御される。
【０００８】
酸素燃料燃焼では、特に燃焼排気ガス質量流量が空気との燃焼よりも低い場合、低負荷での動作が燃焼排気ガスの歪んだ流れパターンを招き、例えば、排気ガス・チャネルの低速領域への過剰なファウリング、又は粉塵の蓄積による、動作上の問題の危険性が高まる恐れがある。従って、様々な負荷状態で酸素燃料燃焼を制御する改善方法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６，９３５，２５１号明細書
【特許文献２】米国特許第６，４１８，８６５号明細書
【特許文献３】特開２００７−１４７１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、様々な負荷状態での酸素燃料燃焼による発電プロセスの制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によると、炭素質燃料を実質的に純粋な酸素と共に燃焼させることによって、ボイラを有する発電プラントでの発電プロセスを制御する方法が提供される。この方法は、全負荷状態で、（ａ１）第１の炭素質燃料供給流を燃焼室内に導入する工程と、（ｂ１）第１の実質的に純粋な酸素供給流を前記燃焼室内に導入して、前記第１の炭素質燃料供給流と前記酸素を燃焼させる工程と、（ｃ１）排気ガスを前記燃焼室から排気ガス・チャネルによって排出する工程と、（ｄ１）前記排気ガスからの熱を前記排気ガス・チャネル内に配置された熱交換面によって再生する工程と、（ｅ１）前記排気ガスの一部を排気ガス再循環チャネルによって第１の再循環流量で前記燃焼室に再循環させて、前記第１の実質的に純粋な酸素供給流と共に所定の平均酸素含有量を有する第１の流入ガス流を形成し、それによって、排気ガスを前記燃焼室から第１の排出流量で排出する工程とを含み、最大で全負荷の９０％に相当する第２の負荷状態で、（ａ２）第２の炭素質燃料供給流を前記燃焼室内に導入する工程と、（ｂ２）第２の実質的に純粋な酸素供給流を前記燃焼室内に導入して、前記第２の炭素質燃料供給流と前記酸素を燃焼させる工程と、（ｃ２）排気ガスを前記燃焼室から前記排気ガス・チャネルによって排出する工程と、（ｄ２）前記排気ガスからの熱を前記排気ガス・チャネル内に配置された前記熱交換面によって再生する工程と、（ｅ２）前記排気ガスの一部を前記排気ガス再循環チャネルによって第２の再循環流量で前記燃焼室に再循環させて、前記第２の実質的に純粋な酸素供給流と共に第２の流入ガス流を形成して、排気ガスを前記燃焼室から第２の排出流量で排出し、前記第２の再循環流量が、前記第１の再循環流量から前記第１の排出流量と実質的に同じくらい多い前記第２の排出流量を提供する値になるように制御する工程とを含む。
【００１２】
この記述中の全てのガス流量に関して、特に明記しない場合は、体積流量を指すと考えることができる。「実質的に純粋な酸素供給流」は、通常、極低温空気分離装置など、酸素供給部からの少なくとも９５％の純度を有する、酸素を豊富に含む流れを指す。実質的に純粋な酸素供給流は、全負荷で、通常、実質的に全ての燃料供給流が酸素と共に燃焼されるようになされたものであり、排気ガス流が例えば３％など少量の残留酸素を含むことを指す。この工程は、二酸化硫黄など不純物から排気ガスを清浄する従来の手段も常時備える。燃焼室に再循環されない排気ガスの部分を、水を凝縮し、二酸化炭素を分離し、又はさらに使用するために二酸化炭素を再生することによって、システムから排出することができる。
【００１３】
本発明によれば、第２の燃料供給率は、低減された負荷状態、すなわち全負荷の９０％以下に相当するものである。第２の負荷状態は、好ましくは全負荷の８０％以下、より好ましくは全負荷の７０％以下でもよい。本発明の方法では、排気ガス再循環率は、低減された負荷状態では、燃焼室から排出されるガスの流量が十分に高い範囲に維持されるように調整される。全負荷状態で高い排気ガス流量を有することによって、設計された排気ガスの流れパターン、及びボイラの様々な伝熱面における伝熱分布を維持することができる。実際は、排気ガス流量を所定の値、又は範囲に固定することができるが、それは問題になっている状態による。選択される値、又は範囲は、当然、全負荷状態で問題のない動作を保証するものである。従って、排気ガス流量は、例えば、低速領域内の望ましくない過剰な粉塵の蓄積を防止するのに十分なものである。
【００１４】
従来の方法では、排気ガス流量が低負荷状態で低減され、排気ガスと共に伝達される熱の相対量が変わるため、様々な伝熱面で吸収される熱の分布が歪められる恐れがある。従って、例えば、低負荷状態で、排気ガス・チャネル内の蒸気の過熱量が過剰に小さくなり、又は給水の予熱が過剰に低くなる恐れがある。本発明によれば、様々な伝熱面における伝熱の分布を低負荷状態でも維持することができる。本発明によれば、余分な排気ガスを環境に排出するのではなく、排気ガスを再循環させることによって、燃焼室から排出されるガスの十分な流量が得られるので、熱スタック損失による熱効率低下の問題が回避される。
【００１５】
本発明によれば、低負荷状態では燃焼排気ガス再循環が増加されて、燃焼ガスの生成の低減が少なくとも部分的に補償される。この燃焼排気ガス再循環の制御方法は、空気との燃焼で使用される従来の方法とは明らかに異なり、燃焼排気ガス再循環を使用して、燃焼室内の過剰な高温が回避される。低負荷状態では、燃焼室内の温度が燃料供給率の低下によって既に低下している場合、従来の燃焼排気ガス再循環の必要性が最小限に抑えられる。
【００１６】
再循環ガス流量を増加させ、又は少なくとも維持することによって、低負荷状態での排気ガス流量の有害な低下を防止することは、高い排気ガス再循環のための機器が、通常、容易に入手可能であり、補償すべきガス流量が主に低減されたＣＯ２生成量である酸素燃料燃焼では特に有益である。これは、通常、排気ガス再循環が少ない、又は行われない空気燃焼とは明らかに対照的であり、低負荷での排気ガスの変化には、比較的大きい成分としての二酸化酸素の流量の低減の他に、窒素の流量の低減も含まれる。従って、本発明を空気燃焼に適用すると、低負荷での高い追加の排気ガス再循環に必要とされる構成により、コストが高くなる恐れがある。
【００１７】
本発明を使用する場合、実質的に純粋な酸素供給流が減少するため、低負荷で再循環ガス流量を分子量で同量だけ増加させることができる。従って、排気ガスの体積流量は一定のままである。別法として、再循環ガス流量を低負荷で少量だけ増加させることができ、又は、再循環ガス流量が少なくとも一定レベルに有利に維持される。こうした全ての別法で、燃焼室に再循環される排気ガスの配分を低負荷で全負荷での配分から増加させる。従って、流入ガスの平均酸素含有量が低負荷で減少される。
【００１８】
空気燃焼ボイラを酸素燃料燃焼用に改造する場合、通常、元の燃焼システムをできるだけ維持する必要があり、従って、元の燃焼室、燃焼排気ガス・チャネル、及び伝熱面を少なくとも部分的に保持することが有利である。従って、空気の酸素含有量に近い流入ガスの平均酸素含有量を得るには、改造ボイラの酸素燃料燃焼工程で高い排気ガス再循環率を使用することが有利である。故に、元の温度、及びガス流量を概ね維持することによって、燃料を燃焼させることができる。同様の構造は、二重燃焼ボイラ、すなわち、空気との燃焼と酸素燃料燃焼の両方に使用することができるボイラでも有利に使用される。流入ガスの２０％から２５％の平均酸素含有量を得るには、通常、それぞれ約８１％から７５％の排気ガス再循環率が必要とされ、正確な値は燃焼排気ガス中の不純物、及び残留酸素のレベルに依存する。
【００１９】
設計された流入ガスの酸素含有量が比較的低い、約２０％から２５％の酸素燃料燃焼ボイラでは、低負荷での再循環ガス流量を増加させて、排気ガスの流量が実質的に一定のままであるようにすることが特に有利である。その理由は、こうした低酸素ボイラでは、排気ガス流量の維持によって、再循環ガス流量が比較的少量だけ増加されるからである。別法として、排気ガス流量を僅かに減少させることもできる。これは、再循環ガスの流量の増加がさらに少なくなることを指す。
【００２０】
例えば、全負荷で流入ガス酸素含有量２５％を有するボイラで、負荷を１００％から７０％に変えた場合、再循環排気ガスの流量を約１０％増加させることによって、排気ガス流量を維持することができる。排気ガスの流量が一定であるため、再循環させて燃焼室に戻す排気ガスの配分が再循環ガスの流量と共に変化する。すなわち、通常、７５％から８２％で約１０％変化する。従って、流入ガスの酸素含有量が２５％から約１８％減少され、すなわち０．７２倍になる。それに応じて、全負荷で流入ガス酸素含有量２０％を有するボイラでは、再循環ガス流量を約７％増加させることによって、負荷が７０％に減少され、それによって、流入ガスの酸素含有量が２０％から約１５％に減少され、すなわち０．７５倍になる場合、排気ガス流量を維持することができる。
【００２１】
本発明の好ましい一実施例によれば、全負荷で２０％から２５％の流入ガスの酸素含有量を有する酸素燃料燃焼ボイラの排気ガス再循環は、７０％の負荷で増加されて、流入ガス流の平均酸素含有量が、全負荷での流入ガス流の平均酸素含有量の好ましくは０．７０から０．７８倍、より好ましくは０．７２から０．７５倍の値に減少される。
【００２２】
酸素燃料燃焼用に特別に設計された新規のボイラは、通常、空気の酸素含有量よりも明らかに多い平均酸素含有量を有する流入ガスと共に比較的高温で燃料を燃焼するものである。こうしたボイラの燃焼室、及び燃焼排気ガス・チャネルは、対応する空気燃焼システムのものよりもサイズが有利に明らかに小さい。従って、例えば、伝熱面の構成で、酸素燃料燃焼及び空気燃焼が意図された空気燃焼ボイラ又は燃焼システムから改造された新規の酸素燃料燃焼ボイラは、酸素燃料燃焼ボイラとはかなり異なるものである。しかし、本発明を新規と改造型の両方の酸素燃料燃焼ボイラで有利に使用することができる。
【００２３】
新規の酸素燃料燃焼ボイラの流入ガスの平均の全負荷での酸素含有量は、有利には、例えば、約４０％から約６０％でもよい。こうした酸素含有量は、通常、それぞれ燃焼室に戻される排気ガスの約５８％から約３５％を再循環させることによって得られる。その場合、例えば、７０％の負荷で、排気ガス再循環をそれぞれ約７１％から約５５％の値に増加させることによって、排気ガスの流量を元の値で維持することができる。こうした再循環率の上昇により、それぞれ流入ガスの平均酸素含有量が約２９％から約４３％の値に減少し、すなわち、酸素含有量が約０．７２倍になる。この制御手順の欠点は、再循環ガスの流量がそれによって低負荷でかなり増加することである。例えば、全負荷で６０％の流入ガス酸素含有量を有するボイラで負荷を１００％から７０％に変えた場合に排気ガス流量を維持するには、全負荷で再循環ガス流量を約５５％増加させるのに６０％の流入ガス酸素含有量が必要とされる。こうした大幅な増加を容易にするには、かなり過大な再循環チャネルを有し、従って低負荷で作動させるための過大なファンを有することになる。そうした装置のための追加のコストを最小限に抑えるには、高酸素ボイラでは、低負荷で幾分低いガス再循環を使用することが有利である。
【００２４】
或いは、全負荷で流入ガス酸素含有量６０％に設計された酸素燃料燃焼ボイラで、再循環ガスの流量が７０％の負荷で全負荷と同じ値に維持される場合、排気ガスの流量は、通常、概ね２０％減少される。これは、再循環させて燃焼室に戻される排気ガスの配分を約３５％から約４４％に増加させ、それによって、流入ガスの酸素含有量が６０％から約５２％に減少され、すなわち０．８７倍になることによって得られる。その場合、全負荷でのガス流に基づいて設計された再循環装置を使用することができるが、排気ガスの流量の減少が問題を起こす可能性がある。
【００２５】
こうした排気ガスの流量の減少によって、粉塵の蓄積又は歪んだ熱伝達の問題が起きた場合、再循環ガス流量が低負荷で上記の実例の値の間に有利に制御される。例えば、全負荷で流入ガス酸素含有量６０％に設計された酸素燃料燃焼ボイラの再循環ガス流量が７０％の負荷で全負荷の場合の２０％増加され、それによって流入ガス酸素含有量が約４８％に減少され、すなわち０．８０倍になった場合、排気ガスの流量は全負荷で得られるものの約１２％しか減少しない。
【００２６】
本発明の好ましい一実施例によれば、全負荷で４０％から６０％の酸素含有量の流入ガスを有する酸素燃料燃焼ボイラの排気ガス再循環が、７０％の負荷で増加されて、流入ガス流の平均酸素含有量が、全負荷での流入ガス流の平均酸素含有量の、好ましくは０．７３から０．８２倍、より好ましくは０．７７から０．８１倍の値に減少される。意外にも、こうした範囲により、ボイラのコスト効率を上げ、動作上の問題が回避されることが判明した。
【００２７】
排気ガス排出率は、実際に、全負荷で流入ガスの所望の平均酸素が得られるように調整される。本発明によれば、低負荷で排気ガス流を制御する工程は、直接、負荷に基づき、又は測定された燃料供給率に基づいた排気ガス再循環率の制御に基づくことができる。或いは、排気ガス再循環の制御は、燃焼室から排出される測定された排気ガス流量に基づくこともできる。排気ガスの再循環に使用されるファンの速度を、所望の再循環率に基づいた設定値に直接調整することによって、又は測定された再循環ガス流量を所望の再循環率と比較することによって、排気ガス再循環率を制御することができる。
【００２８】
有利には、様々なタイプの発電ボイラ、特に循環流動層（ＣＦＢ）ボイラ、及び微粉炭（ＰＣ）ボイラで、本発明を使用することもできる。燃料は、有利には、固体燃料、特に、石炭、生物燃料、又はごみ固形燃料である。実質的に純粋な酸素は、通常、極低温又は膜ベースの空気分離ユニットなど、酸素供給部から得られる。
【００２９】
実質的に純粋な酸素及び再循環排気ガスを別々の流れとして燃焼室に供給することができ、又はそれらを混合して、燃焼室に供給すべき入口流を形成することができる。流入ガスを、単一ガス流で構成することができ、又はＣＦＢボイラの流動ガス、及び第２のガス、或いはＰＣボイラの主、第２、及び上方の燃焼室流入ガスなど、幾つかの流れで構成することもできる。様々な組成物を有するガス流を燃焼室の様々な部分に導入することもできる。
【００３０】
現時点で好ましいが、それにもかかわらず例示の本発明の実施例の以下の詳細な説明を添付の図面と併せて参照することによって、上記の簡単な説明、並びに本発明のさらなる目的、特徴、及び利点が完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の適用に適した酸素燃料燃焼発電プラントを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、例えば、微粉炭（ＰＣ）ボイラ、又は循環流動層（ＣＦＢ）ボイラでもよいボイラ１２を有するボイラ・プラント１０を示す概略図である。ボイラの燃焼室１４は、従来の燃料供給手段１６、酸素含有流入ガスを燃焼室に導入する手段１８、及び燃料と流入ガスの酸素の燃焼によって生成される排気ガスを排出するための排気ガス・チャネル２０を備える。燃料供給手段１６、及び流入ガス供給手段１８など、ボイラ１２の幾つかの要素の詳細、及びタイプは、当然、ボイラのタイプに依存する。しかし、例えば、バーナ、微粉炭機、第１と第２の流入ガスを別々に供給する手段などの詳細は、本発明の目的にとって重要ではないため、図１に示していない。
【００３３】
酸素含有流入ガスは、空気分離ユニット（ＡＳＵ）２４内で空気流２２から生成される実質的に純粋な酸素と排気ガス再循環チャネル２６によって再循環される排気ガスの一部との混合物であることが好ましい。排気ガス再循環チャネル２６は、有利には、ファン２８など、排気ガス再循環率を制御する手段を備える。流入ガスの再循環率は、改造ボイラでは、流入ガスの平均Ｏ２含有量が、好ましくは、全負荷で空気の酸素含有量に近い２０％から２５％であるように有利に調整される。新規の酸素ボイラを、流入ガスの酸素含有量を非常に大きくし、それに応じて排気ガスの再循環率を非常に低くするように、有利に設計することができる。本発明の幾つかの態様では、再循環排気ガスと実質的に純粋な酸素の流れを別々に燃焼室１４内に、例えば燃焼室の異なる部分に導入することもできる。
【００３４】
燃焼室１４の壁は、予熱された給水を蒸気に変換するための蒸発伝熱面３０を形成する管−壁構造として形成されることが好ましい。排気ガス・チャネル２０の上流部分は、排気ガスからの熱を再生して、流れを過熱するための過熱伝熱面３４を備える。簡単にするために、図１では過熱面を１つしか示していないが、実際は、排気ガス・チャネルの上流部分３２は、通常、複数の過熱面、及び再加熱面を備える。
【００３５】
燃焼排気ガス・チャネル２０の下流部分は、有利には、蒸気伝熱面に供給すべき給水を予熱するための１つ又は複数のエコノマイザ３８、４２、及び流入ガスを加熱するためのガス−ガス加熱器４０を備える。排気ガス・チャネル２０は、通常、排気ガスを粒子及びガス状汚染物質から清浄するための様々なユニットも備えるが、それらは図１に示していない。
【００３６】
排気ガス再循環チャネル２６への分岐点の下流は、通常、約１１０×１０５パスカル（１１０バール）の圧力で液体炭酸を生成し、それを適した場所に輸送して、さらに使用し、又は貯蔵することができるように有利に構成された手段である。従って、図１は、排気ガスを圧縮するための圧縮機４４、４６、及び圧縮機の間に配置された段間冷却のためのエコノマイザ４８を示している。二酸化炭素液化システムは、通常、システムの効率を上げるため、実際に３段以上、通常は少なくとも４段の圧縮段を備える。図１では、エコノマイザ４２が凝縮冷却器として示されており、それによって、水が排気ガスから除去される。二酸化炭素隔離システムは、通常、排気ガスから全ての水を完全に乾燥させる手段、及び二酸化酸素から酸素と他のあり得る不純物を分離させる手段も備えるが、それらは図１に示していない。
【００３７】
ボイラ１０で発電する場合、負荷レベル、すなわち燃料供給手段１６によって供給される燃料量、及び空気分離ユニット２４によって供給される酸素量は、一般的な電力需要に基づいて、主制御デバイス５０によって制御される。その場合、本発明によれば、排気ガス再循環率がファン２８によって調整されて、排気ガス流が所定の範囲に維持される。ファン２８の速度を、例えば、一般的な負荷、又は測定された燃料供給率に基づいて調整することができる。或いは、適した手段５４、５２によって測定される再循環ガス流及び／又は排気ガス流に基づいて調整を行うこともできる。
【００３８】
現在のところ最も好ましい実施例であると考えられるものと併せて、本発明を例として本明細書に記載したが、理解されるように、本発明は、開示した実施例に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に記載した本発明の範囲内に含まれる、本発明の特徴の様々な組合せ、又は変更、及び幾つかの他の態様を包含するものとする。
【図１】
2011508174.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成22年8月31日(2010.8.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
炭素質燃料を実質的に純粋な酸素と共に燃焼させることによって、ボイラを有する発電プラントでの発電プロセスを制御する方法であって、全負荷状態で、
（ａ１）第１の炭素質燃料供給流を燃焼室内に導入する工程と、
（ｂ１）第１の実質的に純粋な酸素供給流を前記燃焼室内に導入して、前記第１の炭素質燃料供給流と前記酸素を燃焼させる工程と、
（ｃ１）排気ガスを前記燃焼室から排気ガス・チャネルによって排出する工程と、
（ｄ１）前記排気ガスからの熱を前記排気ガス・チャネル内に配置された熱交換面によって再生する工程と、
（ｅ１）前記排気ガスの一部を前記熱交換面の下流の前記排気ガス・チャネルに接続された排気ガス再循環チャネルによって第１の再循環流量で前記燃焼室に再循環させて、前記第１の実質的に純粋な酸素供給流と共に所定の平均酸素含有量を有する第１の流入ガス流を形成し、それによって、排気ガスを前記燃焼室から第１の排出流量で排出する工程とを含み、
最大で全負荷の９０％に相当する第２の負荷状態で、
（ａ２）第２の炭素質燃料供給流を前記燃焼室内に導入する工程と、
（ｂ２）第２の実質的に純粋な酸素供給流を前記燃焼室内に導入して、前記第２の炭素質燃料供給流と前記酸素を燃焼させる工程と、
（ｃ２）排気ガスを前記燃焼室から前記排気ガス・チャネルによって排出する工程と、
（ｄ２）前記排気ガスからの熱を前記排気ガス・チャネル内に配置された前記熱交換面によって再生する工程と、
（ｅ２）前記排気ガスの一部を前記排気ガス再循環チャネルによって第２の再循環流量で前記燃焼室に再循環させて、前記第２の実質的に純粋な酸素供給流と共に第２の流入ガス流を形成して、排気ガスを前記燃焼室から第２の排出流量で排出し、前記第２の再循環流量が、前記第１の再循環流量から前記第１の排出流量と実質的に同じくらい多い前記第２の排出流量を提供する値になるように制御する工程とを含む方法。
【国際調査報告】
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