(57)【要約】【課題】高温排ガス再循環方式を採用した酸素燃焼ボイラシステムを提供する。【解決手段】ボイラ本体１の出口に高温脱塵装置１６を配置し、高温脱塵装置１６で脱塵した高温の排ガスの一部を高温再循環ガス１７としてボイラ本体１に再循環する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ本体の出口に高温脱塵装置を配置し、該高温脱塵装置で脱塵した高温の排ガスの一部を高温再循環ガスとして前記ボイラ本体に再循環するようにしたことを特徴とする酸素燃焼ボイラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素燃焼ボイラシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の石油及び天然ガスの需要の増大に伴う価格高騰などの情勢から、微粉炭焚ボイラを用いた石炭火力発電設備が重要な役割を占めるようになってきている。従来の微粉炭焚ボイラには、空気を支燃ガスとした空気燃焼ボイラが一般に使用されてきた。
【０００３】
石炭燃焼それ自体には、石油・天然ガス燃焼と比較してＣＯ2排出量が多いという問題点があるため、石炭火力への依存比率の上昇に伴うＣＯ2排出量増大は、地球温暖化防止の観点から、回避しなければならない重要な課題である。
【０００４】
又、空気燃焼ボイラでは、排ガス中に多量の窒素が含まれることになるため、排ガスから窒素及びＣＯ2を分離回収する作業が大変であるという問題がある。
【０００５】
そこで、大気中へのＣＯ2排出量を大幅に削減できる手法として、酸素燃焼ボイラシステムが注目され開発が進められている。
【０００６】
酸素燃焼ボイラシステムでは、微粉炭を燃焼する酸素燃焼ボイラから排出される燃焼排ガスの大半を煙道の中途から抜き出し、この抜き出した排ガスと酸素製造装置で製造した酸素とを混合して酸素濃度を調整した支燃ガスを前記酸素燃焼ボイラに供給するようにした排ガス再循環方式が採用されている（特許文献１、２等参照）。この排ガス再循環方式の酸素燃焼ボイラシステムによれば、排ガス中に窒素が含まれず、排出される最終的な排ガスのＣＯ2濃度が飛躍的に高まり、よって、排ガスからのＣＯ2の分離回収作業が容易になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−０７５１７６号公報
【特許文献２】特開２００９−２７０７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１、２に記載される如き酸素燃焼ボイラシステムは、従来の空気燃焼ボイラと同様に排ガスの温度をできるだけ低くすることによって熱効率を高めるという技術を踏襲したものとなっており、ボイラ本体の出口には、空気燃焼ボイラに備えられる空気予熱器と同様のガス予熱器が配置されている。
【０００９】
図４は、従来提案されている酸素燃焼ボイラシステムの概略を示したものであり、ボイラ本体１出口の煙道には、ボイラ本体１からの高温（約４００℃）の排ガス２を導入する従来の空気燃焼ボイラにおける空気予熱器と同様のガス予熱器３が配置されており、該ガス予熱器３の下流には、排ガスクーラ４を介してバグフィルタや電気集塵器ＥＰ等からなる低温脱塵装置５が配置してあり、該低温脱塵装置５の下流には、誘引通風器６と、脱硫装置７と、昇圧通風器８を介してＣＯ2液化回収装置９が配置されている。前記ボイラ本体１から導出される約４００℃の排ガス２は、ガス予熱器３の出口では約２００℃に冷却されており、更に、低温脱塵装置５の出口では約１３０℃〜８５℃に冷却されており、更に、昇圧通風器８の出口では約５０℃に冷却されている。尚、上記排ガスの温度条件は一例を示したものである。
【００１０】
前記昇圧通風器８出口の約５０℃に冷却された排ガスの一部は、低温１次再循環ガス用ファン１０により低温１次再循環ガス１１として取り出され、取り出された低温１次再循環ガス１１は２系統に分岐されて一部は前記ガス予熱器３に供給されて熱交換により予熱された排ガス１１ａとなり、又低温１次再循環ガス１１の他部は前記ガス予熱器３をバイパスした排ガス１１ｂとなって前記予熱された排ガス１１ｂと混合することで温度が調節された後、図示しない微粉炭ミル等に導かれることにより微粉炭１２を同伴してボイラ本体１に供給される。
【００１１】
又、前記低温脱塵装置５の脱塵に適した温度である約１３０℃〜８５℃になるように排ガスクーラ４により冷却され低温脱塵装置５に供給されて脱塵した排ガスの一部は、２次再循環ガス用ファン１３により２次再循環ガス１４として取り出され、前記ガス予熱器３に供給されて熱交換により予熱された後、図示しない酸素製造装置からの酸素１５が混合されてボイラ本体１に供給される。
【００１２】
図４に示した酸素燃焼ボイラシステムでは、前記昇圧通風器８出口の約５０℃の排ガスを低温１次再循環ガス１１として取り出してガス予熱器３により予熱しており、又、低温脱塵装置５出口の約１３０℃〜約８５℃の排ガスを２次再循環ガス１４として取り出して一部をガス予熱器３により予熱するという低温排ガス再循環方式を採用しているために、低温の２次再循環ガス１４をガス予熱器３に導く配管、及び、低温１次再循環ガス１１及び２次再循環ガス１４が導かれて熱交換するガス予熱器３に、酸露点以下の温度になる箇所が発生し、このために、硫酸腐食を防止するための対策箇所が増加するという問題がある。
【００１３】
又、前記したように排ガスを約５０℃或いは約１３０℃〜約８５℃まで冷却した低温の排ガスを再循環させる、低温排ガス再循環方式を採用しているために、熱効率が低くなるという問題を有していた。
【００１４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、高温排ガス再循環方式を採用した酸素燃焼ボイラシステムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、ボイラ本体の出口に高温脱塵装置を配置し、該高温脱塵装置で脱塵した高温の排ガスの一部を高温再循環ガスとして前記ボイラ本体に再循環するようにしたことを特徴とする酸素燃焼ボイラシステム、に係るものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ボイラ本体の出口に設けた高温脱塵装置の出口における高温の排ガスの一部を高温再循環ガスとしてボイラ本体に導くようにしたので、硫酸腐食が発生する箇所を大幅に減少することができ、更に、高温脱塵装置出口の高温の排ガスを再循環することにより熱効率を大幅に高められるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の酸素燃焼ボイラシステムの第１の実施例の概略を示す全体構成図である。
【図２】本発明の酸素燃焼ボイラシステムの第２の実施例の概略を示す全体構成図である。
【図３】本発明の酸素燃焼ボイラシステムの第３の実施例の概略を示す全体構成図である。
【図４】従来提案されている酸素燃焼ボイラシステムの概略を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１９】
図１は本発明の酸素燃焼ボイラシステムの第１の実施例の概略を示すもので、図１中図４と同一のものには同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２０】
図１に示す酸素燃焼ボイラシステムでは、ボイラ本体１の出口に、例えばマルチサイクロンのような高温で脱塵が可能な高温脱塵装置１６を配置し、該高温脱塵装置１６で脱塵した高温（約４００℃）の排ガスの一部（大半）を高温再循環ガス１７として取り出し、前記ボイラ本体１に再循環するようにしている。前記高温脱塵装置１６の下流には、排ガスクーラ４と、脱硫装置７と、昇圧通風器８を介してＣＯ2液化回収装置９が配置されている。
【００２１】
前記高温再循環ガス１７は２系統に分岐され、一部は、高温２次再循環ガス用ファン１８により高温２次再循環ガス１９として前記ボイラ本体１に供給され、更に、前記高温２次再循環ガス１９には、図示しない酸素製造装置からの酸素１５が供給される。
【００２２】
又、前記高温再循環ガス１７の他部は、高温１次再循環ガス用ファン２０により高温１次再循環ガス２１として図示しない微粉炭ミル等に供給され、微粉炭１２を同伴してボイラ本体１に供給される。又、脱硫装置７出口の約５０℃に冷却された排ガスの一部が低温１次再循環ガス用ファン１０により温度調節用の低温１次再循環ガス２２として取り出され、この低温１次再循環ガス２２が、前記高温１次再循環ガス用ファン２０下流の高温１次再循環ガス２１と混合されることにより、微粉炭ミルに適した温度に調節されて微粉炭ミルに供給される。尚、上記排ガスの温度条件は一例を示したものであり、この上記の温度条件は変わり得る。
【００２３】
図１の実施例の作動を説明する。
【００２４】
前記高温脱塵装置１６出口の脱塵された排ガスの温度はボイラ本体１出口と略同一の約４００℃であり、この高温の排ガス２の一部が高温再循環ガス１７として取り出され、該高温再循環ガス１７の一部は、高温２次再循環ガス用ファン１８により高温２次再循環ガス１９として前記ボイラ本体１に供給され、前記高温２次再循環ガス１９には酸素製造装置からの酸素１５が供給される。
【００２５】
又、前記高温再循環ガス１７の他部は、高温１次再循環ガス用ファン２０により高温１次再循環ガス２１として図示しない微粉炭ミル等に供給され、微粉炭１２を同伴してボイラ本体１に供給される。このとき、脱硫装置７出口の約５０℃に冷却された排ガスの一部が低温１次再循環ガス用ファン１０により取り出され、低温１次再循環ガス２２として前記高温１次再循環ガス用ファン２０下流の高温１次再循環ガス２１と混合されることにより、前記微粉炭ミルに適した温度に調節された再循環ガスが微粉炭ミルに供給される。
【００２６】
図１に示した酸素燃焼ボイラシステムでは、ボイラ本体１の出口に設けた高温脱塵装置１６出口の例えば約４００℃の高温の排ガスの一部を高温再循環ガス１７として取り出してボイラ本体１に再循環するようにしたので、図４の酸素燃焼ボイラシステムに対して熱効率を大幅に高めることができ、更に、図４の酸素燃焼ボイラシステムのようにガス予熱器３を備えた構造が有する硫酸腐食の発生箇所を大幅に減少することができる。
【００２７】
図２は、本発明の酸素燃焼ボイラシステムの第２の実施例の概略を示すもので、この実施例では、図１において前記脱硫装置７出口の低温の排ガスの一部を低温１次再循環ガス２２として取り出して前記高温１次再循環ガス２１と混合することにより、微粉炭ミルに供給する再循環ガスの温度を調節していることに代えて、前記高温脱塵装置１６から取り出した高温再循環ガス１７を、前記高温２次再循環ガス用ファン１８による高温２次再循環ガス１９及び高温１次再循環ガス用ファン２０による高温１次再循環ガス２１の他に更に温度調節用ガス２２ａに分岐し、この温度調節用ガス２２ａを、熱交換器２３に導いて酸素製造装置からの酸素１５と熱交換し、酸素との熱交換によって冷却された低温１次再循環ガス２２ｂを低温１次再循環ガス用ファン１０を介して前記高温１次再循環ガス用ファン２０下流の高温１次再循環ガス２１と混合することにより、前記微粉炭ミルに供給する再循環ガスの温度を調節している。熱交換器２３において温度調節用ガス２２ａと熱交換して温度が上昇した酸素１５は前記高温２次再循環ガス１９に混合される。
【００２８】
図２の実施例によれば、熱交換器２３での酸素１５との熱交換によって低温１次再循環ガス２２ｂの温度を例えば約１５０℃程度まで低下することができるため、ガス容積が減少し、よって低温１次再循環ガス用ファン１０を小型にすることができる。
【００２９】
図３は、本発明の酸素燃焼ボイラシステムの第３の実施例の概略を示すもので、この実施例では、前記高温脱塵装置１６から取り出した高温再循環ガス１７を、前記高温２次再循環ガス用ファン１８による高温２次再循環ガス１９と、高温１次再循環ガス用ファン２０による高温１次再循環ガス２１とに分岐し、更に、前記高温１次再循環ガス２１を、高温１次再循環ガス２１'と温度調節用ガス２２ａとに分岐し、この温度調節用ガス２２ａを、熱交換器２３に導いて酸素製造装置からの酸素１５と熱交換して冷却することにより低温１次再循環ガス２２ｂとし、この低温１次再循環ガス２２ｂを前記高温１次再循環ガス２１'と混合することにより前記微粉炭ミルに供給する再循環ガスの温度を調節している。熱交換器２３において温度調節用ガス２２ａと熱交換して温度が上昇した酸素１５は前記高温２次再循環ガス１９に混合される。
【００３０】
図３の実施例によれば、図２の実施例に対して、低温１次再循環ガス用ファン１０を省略できるので、設備の簡略が図れる。
【００３１】
又、図１の実施例においては、排ガスクーラ４及び脱硫装置７に再循環ガスが繰り返して通ることになるため排ガスクーラ４及び脱硫装置７が大型になるが、前記図２及び図３の実施例ではこの問題がないため、排ガスクーラ４及び脱硫装置７の構成を著しく小型にすることができる。又、図２と図３の実施例では、排ガスを脱水することなく再循環するため、低水分炭燃焼への適用が有効になる利点がある。
【００３２】
尚、本発明の酸素燃焼ボイラシステムは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３３】
１  ボイラ本体
１６  高温脱塵装置
１７  高温再循環ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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