(57)【要約】【課題】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を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。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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の二酸化炭素を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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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や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、部分負荷時に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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭４７−９９４１５号公報
【特許文献２】特開平６−３１３５０９号公報
【特許文献３】特開昭６０−５３７０２号公報
【発明の概要】
【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に切り替える際は、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が遅れ、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】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【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。
【実施例２】
【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内に酸素不足の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。
【実施例３】
【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。
【実施例４】
【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。
【実施例５】
【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。
【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。
【産業上の利用可能性】
【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。
【符号の説明】
【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。
【図１】
2012021652.tif 000003
【図２】
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【図３】
2012021652.tif 000005
【図４】
2012021652.tif 000006
【図５】
2012021652.tif 000007