CN103003632A - 燃烧系统 - Google Patents

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菅沼博
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Abstract

一种燃烧系统，其可降低从废气排出的氮氧化物，其特征在于，具备燃烧炉(2)和煤烟去除装置(9)，该燃烧炉(2)具有向炉内供给燃料及燃烧用氧气的燃烧器部(2a)、燃烧形成于燃烧器部(2a)的下游侧燃料的还原区域、供给燃烧用氧气(21)以完全燃烧通过还原区域的未燃的燃料的燃烧氧气供给口(2b)，该煤烟去除装置(9)除去从燃烧炉(2)排出的废气中的煤烟，从燃烧炉(2)和煤烟去除装置(9)之间分支的废气的一部分(22)被导入燃烧器部(2a)，从煤烟去除装置(9)的下游侧分支的废气的一部分(23)被导入燃烧氧气供给口(2b)。

Description

燃烧系统
技术领域
本发明涉及燃烧系统，特别是涉及去除废气中的氮氧化物的燃烧系统。
背景技术
通常，在火力发电厂等中，由于资源量多，所以多将煤作为燃料使用。但是，煤相比油或天然气，燃料中的碳量多，因此，在利用空气燃烧式的锅炉燃烧煤的情况下，二氧化碳的产生量增多。
如图5所示，为了易于高浓度回收产生的二氧化碳，使用氧气燃烧锅炉系统101。氧气燃烧锅炉系统101具备将煤微粉碎的煤粉机103、燃烧由煤粉机103粉碎了的煤并排出废气的氧气燃烧锅炉102、去除从氧气燃烧锅炉102排出的废气中的氮氧化物的脱氮装置104、去除废气中的尘埃等的脱尘装置105、去除废气中的硫氧化物的脱硫装置106、为了去除废气中的水分将废气进行冷却的气体冷却器107。
煤粉机103在干燥微粉碎后的煤的同时，导入将微粉碎后的煤从煤粉机103向氧气燃烧锅炉102输送的输送气体。该输送气体使用从脱硫装置106经由气体冷却器107导出的废气(下称“一次再循环气”。)。一次再循环气为了干燥煤而通过设于脱氮装置104和脱尘装置105之间的热风机108加热。热风机108在从脱氮装置104导出的高温废气和通过气体冷却器107的低温废气之间进行热交换，对导入煤粉机103的一次再循环气进行加热。
氧气燃烧锅炉102使用可通过两级燃烧在氧气燃烧锅炉102的炉内(未图示)脱氮的锅炉(例如专利文献1)。氧气燃烧锅炉102具备向氧气燃烧锅炉102内供给从燃烧用氧气供给系统导入的氧气及后述二次再循环气和作为燃料的煤的燃烧器部102a。另外，氧气燃烧锅炉102具备将从燃烧氧气供给系统向燃烧器部102a的下游侧导入的氧气及后述二次再循环气供给到氧气燃烧锅炉102内的附加空气口(下称“AA口”。)102b。
从燃烧器部102a及AA口102b向氧气燃烧锅炉102内供给的氧气作为稀释气体混合从气体冷却器107的下游侧导入的废气的一部分(下称“二次再循环气”。)。二次再循环气通过热风机108加热，然后与向燃烧器部102a及AA口102b导入的氧气混合。
向燃烧器部102a供给以相对从煤粉机103供给的煤的理论燃烧氧气量，从燃烧用氧气供给系统导入的氧气量为1以下的方式调整的氧气。从燃烧用氧气供给系统导入的氧气量中残余的氧气被供给到AA口102b。因此，氧气燃烧锅炉102的燃烧器部102a和AA口102b之间的区域为氧气不足状态。
由于燃烧器部102a和AA口102b之间为氧气不足状态，由此，燃烧器部102a和AA口102b之间的区域为还原环境。从燃烧器部102a向氧气燃烧锅炉102内投入的燃料由于燃烧产生废气。产生的废气中的氮氧化物(NOx)在通过存在于燃烧器部102a和AA口102b之间的还原环境时被还原一部分。由此，可以在氧气燃烧锅炉102内降低氮氧化物。
在专利文献2及专利文献3中公开有将通过脱氮装置、热风机、脱尘装置及脱硫装置的废气的一部作为二次再循环气导入的氧气燃烧锅炉。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开第3068888号公报
专利文献2：(日本)特开平6-94212号公报
专利文献3：(日本)特开昭59-195013号公报
但是，在专利文献3所记载的发明或图5所示的氧气燃烧锅炉系统101中，因为将从氧气燃烧锅炉102排出的氮氧化物的浓度高的废气作为二次再循环气使其再循环，并再投入氧气燃烧锅炉102，所以，存在设于氧气燃烧锅炉102的下游侧的脱氮装置104的处理负担大的问题。
另外，因为由脱氮装置104处理的氮氧化物的浓度高，所以，存在向通过脱氮装置104的废气进行喷雾的氨气的消耗量增加的问题。
发明内容
本发明鉴于这样的问题而提出，其目的在于提供一种可以降低从废气排出的氮氧化物的燃烧系统。
为了解决上述课题，本发明的燃烧系统采用以下的方式。
即，本发明提供一种燃烧系统，其特征在于，具备：燃烧炉，其具有向炉内供给燃料及燃烧用氧气的燃烧器部、形成于该燃烧器部的下游侧的燃烧燃料的还原区域、供给燃烧用氧气以完全燃烧通过了该还原区域的未燃的燃料的燃烧氧气供给口；烟去除装置，其去除从该燃烧炉排出的废气中的煤烟，从所述燃烧炉和所述煤烟去除装置之间分支的废气的一部分被导向所述燃烧器部，从所述煤烟去除装置的下游侧分支的废气的一部分被导向所述燃烧氧气供给口。
本发明的燃烧系统中，将从燃烧炉和煤烟去除装置之间分支的废气的一部分从燃烧器部向燃烧炉的炉内再供给。另外，在燃烧炉的燃烧器部和燃烧氧气供给口之间形成有还原环境下(还原区域)。由此，可以将从燃烧炉和煤烟去除装置之间分支的废气在形成于燃烧炉的还原环境下还原、导出。因此，可以降低从燃烧炉向煤烟去除装置导入的废气的流量及煤烟的量。因此，可以将煤烟去除装置的容量小型化。
另外，从煤烟去除装置的下游侧分支的废气的一部分为通过煤烟去除装置将煤烟即氮氧化物的浓度降低了的废气。将该氮氧化物的浓度降低后的废气导向所述燃烧氧气供给口，用于促进通过燃烧炉的炉内的还原环境而一部分被还原的废气中的未燃的燃料的完全燃烧，因此，含有的氮氧化物以低浓度可以直接将废气向燃烧炉的炉外导出。由此，通过使氮氧化物的浓度降低了的的废气向燃烧炉和煤烟去除装置进行再循环，可以抑制燃烧炉的炉出口的氮氧化物的浓度的增加。
而且，本发明的燃烧系统中，所述煤烟去除装置具备去除从燃烧炉排出废气中的氮氧化物的脱氮部、通过该脱氮部的废气和向所述燃烧氧气供给口导入的废气进行热交换的的热交换部、去除通过所述热交换部的废气中的煤尘的脱尘部、去除通过该脱尘部的废气中的硫氧化物的脱硫部、冷却通过该脱硫部的废气的冷却部，向所述燃烧氧气供给口导入从所述脱硫部和所述冷却部之间分支的废气的一部分。
本发明的燃烧系统中，将从脱硫部和冷却部之间分支的废气的一部分导向燃烧炉的燃烧氧气供给口。因此，可以降低导向脱氮部的废气中的氮氧化物的流量，同时可以降低导向冷却部的废气的流量。因此，可以将脱氮部小型化，同时缩小冷却部的容量。
而且，本发明的燃烧系统中，向所述燃烧氧气供给口导入从所述脱尘部和所述脱硫部之间分支的废气的一部分。
本发明的燃烧系统中，将从脱尘部和脱硫部之间分支的废气的一部分导向燃烧氧气供给口。因此，可以在降低导向脱氮部的废气中的氮氧化物的流量的同时，降低导向脱硫部及冷却部的废气的流量。因此，可以将脱氮部小型化，同时缩小脱硫部及冷却部的容量。
而且，本发明的燃烧系统中，向所述燃烧氧气供给口导入从所述脱氮部和所述脱尘部之间分支的废气的一部分。
本发明的燃烧系统中，将从脱氮部和脱尘部之间分支的废气的一部分导向燃烧氧气供给口。因此，可以降低导向脱氮部的废气中的氮氧化物的流量，同时降低导向热交换部、脱尘部、脱硫部及冷却部的废气的流量。因此，可以将脱氮部小型化，同时缩小热交换部、脱尘部、脱硫部及冷却部的容量。
而且，本发明的燃烧系统中，所述脱氮部具备向废气中供给氨气的氨气供给部和由该氨气供给部供给的废气通过的催化部。
本发明的燃烧系统中，将降低了氮氧化物的流量的废气导向脱氮部。因此，相比将未降低氮氧化物的流量的废气导至脱氮部的情况，可以减小供给的氨气的量。
发明效果
本发明将从燃烧炉和煤烟去除装置之间分支的废气的一部分从燃烧器部向燃烧炉的炉内进行再供给。另外，在燃烧炉的燃烧器部和燃烧氧气供给口之间形成还原环境下。由此，可以将从燃烧炉和煤烟去除装置之间分支的废气在形成于燃烧炉的还原环境下还原、导出。因此，可以降低从燃烧炉向煤烟去除装置导入的废气的流量及煤烟的流量。因此，可以将煤烟去除装置的容量小型化。
另外，从煤烟去除装置的下游侧分支的废气的一部分为通过煤烟去除装置将煤烟即氮氧化物的浓度降低了的废气。将该氮氧化物的浓度降低了的废气向所述燃烧氧气供给口导入，用于促进通过燃烧炉的炉内的还原环境一部分被还原的废气中未燃的燃料的完全燃烧，因此，可以直接以低浓度的氮氧化物将废气向燃烧炉的炉外导出。由此，通过使氮氧化物的浓度降低了的废气向燃烧炉和煤烟去除装置进行再循环，可以抑制燃烧炉的炉出口的氮氧化物的浓度的增加。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的燃烧系统是概略构成图；
图2是本发明第二实施方式的燃烧系统的概略构成图；
图3是本发明第三实施方式的燃烧系统的概略构成图；
图4是本发明第四实施方式的燃烧系统的概略构成图；
图5是现有氧气燃烧锅炉系统的概略构成图。
符号说明
1 燃烧系统
2 煤焚烧炉(燃烧炉)
2a 燃烧器部
2b AA部(燃烧氧气供给口)
3 煤粉机
4 脱氮装置(脱氮部)
5 脱尘装置(脱尘部)
6 脱硫装置(脱硫部)
7 气体冷却器(冷却部)
8 热风机(热交换部)
9 煤烟去除装置
21 燃烧氧气供给系统(燃烧用氧气)
22 燃烧器部用二次再循环气(废气的一部分)
23 AA部用二次再循环气(废气的一部分)
24 一次再循环气(废气的一部分)
具体实施方式
[第一实施方式]
图1表示本发明第一实施方式的燃烧系统的概略构成图。
燃烧系统1具备煤焚烧炉(燃烧炉)2、粉碎向煤焚烧炉2供给的煤的煤粉机3、煤烟去除装置9。
煤焚烧炉2为通过两级燃烧可进行炉内(未图示)的脱氮的氧气燃烧锅炉。煤焚烧炉2具备燃烧燃料的炉内、燃烧器部2a、附加空气口(下称“AA部”。)2b。向燃烧器部2a导入从煤粉机3供给的燃料即煤、从燃烧氧气供给系统21导入的氧气(燃烧用氧气)及后述燃烧器部用二次再循环气22。向AA部(燃烧氧气供给口)2b导入从燃烧氧气供给系统21向燃烧器部2a导入的氧气中残余的氧气和后述的AA部用二次再循环气23。
煤粉机3将向煤焚烧炉2供给的煤粉碎为数μm～数百μm的微粉炭。煤粉机3将粉碎了的煤干燥，并作为从煤粉机3向煤焚烧炉2输送的高温的输送气体导入从煤烟去除装置9导出的废气的一部分(下称“一次再循环气”)24。
煤烟去除装置9具备脱氮装置(脱氮部)4、热风机(热交换部)8、脱尘装置(脱尘部)5、脱硫装置(脱硫部)6、气体冷却器(冷却部)7。
脱氮装置4具备向废气中喷雾氨气的氨气供给部(未图示)、喷雾氨气后的废气通过的催化部(为图示)。脱氮装置4通过向导入的废气喷雾氨气并使通过催化部，从而去除废气中的氮氧化物。
热风机8对从煤焚烧炉2经过脱氮装置4的高温废气和一次再循环气24及AA部用二次再循环气23进行热交换。由此，一次再循环气24形成为适合使由煤粉机3粉碎的煤干燥的温度。另外，AA部用二次再循环气23形成为适合从煤焚烧炉2的AA部2b向炉内导向的温度。
脱尘装置5去除废气中的煤尘，脱硫装置6去除导向的废气中的硫氧化物。
气体冷却器7冷却导入的废气。
下面，对本实施方式的废气的流通进行说明。
向煤焚烧炉2的燃烧器部2a供给从燃烧氧气供给系统21导入的氧气及从煤焚烧炉2和脱氮装置4之间导入的废气的一部分(下称“火炉用二次再循环气”。)22和从煤粉机3导入的煤。火炉用二次再循环气22用作稀释从燃烧氧气供给系统21导入的氧气的稀释剂。
向煤焚烧炉2的AA部2b供给从燃烧氧气供给系统21导入的氧气及通过煤烟去除装置9精制的废气的一部分(下称“AA部用二次再循环气”。)23。AA部用二次再循环气23用做稀释从燃烧氧气供给系统21导入的氧气的稀释气体。
来自燃烧氧气供给系统21的、从燃烧器部2a及AA部2b向煤焚烧炉2供给的氧气量相对从燃烧器部2a向炉内供给的煤的理论燃烧氧气量，形成为例如1.15倍。从燃烧器部2a向煤焚烧炉2的炉内供给的氧气相对从燃烧器部2a向炉内供给的煤的理论燃烧氧气量，供给1以下的氧气量。
另外，从AA部2b向炉内供给的氧气量供给从燃烧氧气供给系统21向燃烧器部2a导入的氧气量的残余量。从AA部2b供给的氧气量形成为从燃烧氧气供给系统21向煤焚烧炉2导入的氧气量的最大40％。
将从燃烧器部2a向炉内投入的氧气量相对煤的理论燃烧氧气量设为1以下，且从AA部2b向炉内投入氧气，由此，从燃烧器部2a到AA部2b之间的区域空气不足。由于从燃烧器部2a到AA部2b之间空气不足，从而从燃烧器部2a到AA部2b之间的区域的炉内成为还原环境状态。
由于从燃烧器部2a向炉内投入的煤和氧气燃烧而产生的废气中的氮氧化物在从燃烧器部2a通过还原环境下时被还原。由此，在煤焚烧炉2内产生的废气中的氮氧化物在煤焚烧炉2的炉内脱氮。
从煤焚烧炉2排出的废气通过煤焚烧炉2的炉内脱氮降低含有的氮氧化物的浓度。氮氧化物的浓度降低的废气被导入煤烟去除装置9。由于氮氧化物的浓度降低，从而从煤焚烧炉2向煤烟去除装置9导入的废气的量降低。
向煤烟去除装置9导入的废气被导向构成煤烟去除装置9的脱氮装置4，去除残留的氮氧化物。去除了氮氧化物的废气被导向热风机8。被导向热风机8的废气的温度为高温。高温的废气在热风机8与AA部二次再循环气23及一次再循环气24进行热交换。从脱氮装置4导入的高温废气在热风机8进行热交换后，温度降低，导入脱尘装置5。
导入脱尘装置5的废气去除煤尘等并导出。从脱尘装置5导出的废气向脱硫装置6导入，去除硫黄化合物。经过这些脱氮装置4、脱尘装置5及脱硫装置6精制的废气大部分形成为二氧化碳和水蒸气。该精制的废气被导向气体冷却器7，使温度降低。通过气体冷却器7降低了温度的废气从煤烟去除装置9导出。
从煤烟去除装置9导出的废气的一部分作为AA部用二次再循环气23向热风机8导入，通过与从脱氮装置4导出的高温废气进行热交换而温度上升，成为高温并向煤焚烧炉2的AA部2b导入。另外，从煤烟去除装置9导出的废气的一部分还作为一次再循环气24被导入热风机8。导入热风机8的一次再循环气24通过与从脱氮装置4导出的高温废气进行热交换而温度上升，成为高温，并被导向煤粉机3。导入煤粉机3的高温的一次再循环气24被用作煤的干燥和将粉碎了的煤向煤焚烧炉3输送的输送气体。
由煤烟去除装置9精制的废气的大部分被导向二氧化碳回收装置(未图示)等，回收废气中的二氧化碳。这样，去除了废气中的二氧化碳、氮氧化物及硫氧化物的废气向燃烧系统1外放出。
根据本实施方式的燃烧系统，可以得到以下作用效果。
本实施方式的燃烧系统通过将从煤焚烧炉(燃烧炉)2和煤烟去除装置9之间分支的火炉用二次再循环气(废气的一部分)22从燃烧器部2a向煤焚烧炉2的炉内(未图示)再供给，减少含有高浓度的氮氧化物的废气被导向煤烟去除装置9。因此，可以减轻脱氮装置4的负担。
另外，在煤焚烧炉2的燃烧器部2a和AA部(燃烧氧气供给口)2b之间形成还原环境。由此，可以将从煤焚烧炉2和煤烟去除装置9之间分支的火炉用二次再循环气22在形成于煤焚烧炉2的还原环境下还原后导出。因此，可以降低从煤焚烧炉2向煤烟去除装置9导入的废气的流量及煤烟中的氮氧化物的流量。因此，可以将煤烟去除装置9的容量小型化。
另外，从煤烟去除装置9的下游侧导出的废气的一部分即AA部用二次再循环气23为通过脱氮装置4将氮氧化物的浓度降低后的废气。该废气从AA部2b被导入煤焚烧炉2，用于促进通过煤焚烧炉2的炉内的还原环境将一部分还原了的废气中的未燃的微粉炭的完全燃烧，且含有的氮氧化物直接以低浓度向煤焚烧炉2的炉外导出。由此，通过使氮氧化物的浓度降低后的废气在煤焚烧炉2和煤烟去除装置9之间再循环，抑制煤焚烧炉2的炉出口的氮氧化物浓度的增加。
通过将氮氧化物的流量降低了的废气导入脱氮装置(脱氮部)4，相比将氮氧化物的流量未降低的废气导入脱氮装置4的情况，可以降低从氨气供给部(未图示)向废气喷雾的氨气的量。因此，可以将脱氮装置4小型化。
[第二实施方式]
下面，对本发明第二实施方式进行说明。本实施方式的燃烧系统在将AA部用二次再循环气从脱硫装置和气体冷却器之间导入这一点上与第一实施方式不同，其它相同。因此，对于相同构成及相同流通标注相同符号，省略其说明。
图2表示本发明第二实施方式的燃烧系统的概略构成图。
向煤焚烧炉(燃烧炉)2的AA部(燃烧氧气供给口)2b作为AA部用二次再循环气23供给从燃烧氧气供给系统21导入的氧气(燃烧用氧气)和从构成煤烟去除装置9的脱硫装置(脱硫部)6和气体冷却器(冷却部)7之间分支的废气的一部分。
根据本实施方式的燃烧系统，实现以下作用效果。
本实施方式的燃烧系统将从脱硫装置(脱硫部)6和气体冷却器(冷却部)7之间分支的AA部用二次再循环气(废气的一部分)23导向煤焚烧炉(燃烧炉)2的AA部(燃烧氧气供给口)2b。因此，可以降低向气体冷却器7导入的废气的流量。因此，可以缩小气体冷却器7的容量，同时由于与第一实施方式相同的理由，可以降低导向脱氮装置(脱氮部)4的废气中的氮氧化物的流量。其结果为可以将脱氮装置4小型化。
[第三实施方式]
下面，对本发明的第三实施方式进行说明。本实施方式的燃烧系统在将AA部用二次再循环气从脱尘装置和脱硫装置之间导入这一点上与第一实施方式不同，其它相同。因此，对于相同的构成及相同的流程标注相同的符号，并省略其说明。
图3表示本发明第三实施方式的燃烧系统的概略构成图。
向煤焚烧炉(燃烧炉)2的AA部(燃烧氧气供给口)2b作为AA部用二次再循环气23供给从燃烧氧气供给系统21导入的氧气(燃烧用氧气)和从构成煤烟去除装置9的脱尘装置(脱尘部)5和脱硫装置(脱硫部)6之间分支的废气的一部分。
根据本实施方式的燃烧系统，实现以下的作用效果。
本实施方式的燃烧系统将从脱尘装置(脱尘部)5和脱硫装置(脱硫部)6之间分支的AA部用二次再循环气(废气一部)23导向AA部(燃烧氧气供给口)2b。因此，可以降低导向脱硫装置6及气体冷却器(冷却部)7的废气的流量。因此，可以缩小脱硫装置6及气体冷却器7的容量，同时由于与第一实施方式相同的理由，可从而以降低导向脱氮装置(脱氮部)4的废气中的氮氧化物的流量。其结果可以将脱氮装置4小型化。
[第四实施方式]
下面，对本发明第四实施方式进行说明。本实施方式的燃烧系统在将AA部用二次再循环气从脱氮装置和热风机之间导入这一点上与第一实施方式不同，其它相同。因此，对相同的构成及相同的流程标注相同的符号并省略其说明。
图4表示本发明第四实施方式的燃烧系统的概略构成图。
向煤焚烧炉(燃烧炉)2的AA部(燃烧氧气供给口)2b作为AA部用二次再循环气23供给从燃烧氧气供给系统21导入的氧气(燃烧用氧气)和从构成煤烟去除装置9的脱氮装置(脱氮部)4和热风机(热交换部)8之间分支的废气的一部分。
根据本实施方式的燃烧系统，实现以下的作用效果。
本实施方式的燃烧系统将从脱氮装置(脱氮部)4和热风机(热交换部)8之间分支的AA部用二次再循环气(废气的一部分)23导向AA部(燃烧氧气供给口)2b。因此，可以降低导向热风机8、脱尘装置(脱尘部)5、脱硫装置(脱硫部)6及气体冷却器(冷却部)7的废气的流量。因此，可以减小热风机8、脱尘装置5、脱硫装置6及气体冷却器7的容量，同时由于与第一实施方式相同的理由，从而可以降低导向脱氮装置(脱氮部)4的废气中的氮氧化物的流量。其结果，可以将脱氮装置4小型化。

Claims (5)

1.一种燃烧系统，其具备：
燃烧炉，其具有向炉内供给燃料及燃烧用氧气的燃烧器部、燃烧形成于该燃烧器部的下游侧燃料的还原区域、供给燃烧用氧气以完全燃烧通过了该还原区域的未燃的燃料的燃烧氧气供给口；
煤烟去除装置，其去除从该燃烧炉排出的废气中的煤烟，
从所述燃烧炉和所述煤烟去除装置之间分支的废气的一部分被导向所述燃烧器部，从所述煤烟去除装置的下游侧分支的废气的一部分被导向所述燃烧氧气供给口。
2.如权利要求1所述的燃烧系统，其中，
所述煤烟去除装置具备去除氮氧化物的脱氮部、通过该脱氮部的废气和向所述燃烧氧气供给口导入的废气进行热交换的的热交换部、去除通过所述热交换部的废气中的煤尘的脱尘部、去除通过该脱尘部的废气中的硫氧化物的脱硫部、冷却通过该脱硫部的废气的冷却部，
向所述燃烧氧气供给口导入从所述脱硫部和所述冷却部之间分支的废气的一部分。
3.如权利要求1所述的燃烧系统，其中，
向所述燃烧氧气供给口导入从所述脱尘部和所述脱硫部之间分支的废气的一部分。
4.如权利要求1所述的燃烧系统，其中，
向所述燃烧氧气供给口导入从所述脱氮部和所述脱尘部之前间分支的废气的一部分。
5.如权利要求1～4中任一项所述的燃烧系统，其中，
所述脱氮部具备向废气中供给氨气的氨气供给部和由该氨气供给部供给的废气通过的催化部。
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