JP2011247553A - Oxygen combustion boiler - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ボイラの排熱を効率的に回収する素燃焼ボイラに係り、特に空気燃焼と酸素燃焼が可能でボイラの排熱を効率的に回収する酸素燃焼ボイラに関する。 The present invention relates to an elementary combustion boiler that efficiently recovers exhaust heat from a boiler, and more particularly to an oxyfuel boiler that can perform air combustion and oxyfuel combustion and efficiently recover the exhaust heat of a boiler.
火力発電システムは現在、世界の電力エネルギーの電力エネルギーの安定供給電として重要な役割を占めている。火力発電用燃料としては、石油、天然ガス、石炭が使用されており、特に石炭は採掘可能埋蔵量が多く、今後も重要が伸びると予想される。 Thermal power generation systems currently play an important role as a stable power supply for the world's power energy. Oil, natural gas, and coal are used as fuels for thermal power generation, and especially coal has a large amount of minable reserves and is expected to grow in the future.
しかし、石炭火力発電には、石油・天然ガスと比較してCO2排出原単価が大きいという重大な問題がある。そのため、石炭火力発電システムから大気中に排出されるCO2排出量を低減することは、地球温暖化を防止するうえで重要な課題である。 However, coal-fired power generation has a serious problem that the unit cost of CO 2 emission is larger than that of oil and natural gas. Therefore, reducing the amount of CO 2 emitted from the coal-fired power generation system into the atmosphere is an important issue in preventing global warming.
そこで、石炭火力発電システムから排出されるCO2の排出量を大幅に削減する手段がすでに複数提案されている。その中でも酸素燃焼ボイラシステムは、燃焼排ガス中に多量に発生するCO2も高効率で分離除去する有望な方法の一つとして世界的に開発が進められている。
通常の石炭燃焼ボイラは燃料の石炭の燃焼に空気を支燃ガスとして利用しており、燃焼排ガスの多くは窒素ガスである。そのため、燃焼排ガス中のCO2濃度は低く、この排ガスからCO2を分離して回収することが難しい。
Therefore, a number of means for significantly reducing the amount of CO 2 emitted from the coal-fired power generation system have already been proposed. Among them, the oxyfuel boiler system is being developed worldwide as one of the promising methods for separating and removing CO 2 generated in a large amount in combustion exhaust gas with high efficiency.
Conventional coal-fired boilers use air as a combustion gas for the combustion of fuel coal, and most of the combustion exhaust gas is nitrogen gas. Therefore, the CO 2 concentration in the combustion exhaust gas is low, and it is difficult to separate and recover CO 2 from this exhaust gas.
そこで、特開2007―147162号公報に記載されているような酸素燃焼ボイラでは、排ガス処理した燃焼排ガスの一部を酸素製造装置で生成した高純度の酸素と混合し、酸素濃度を調整したものを燃料の石炭を燃焼させる支燃ガスとして用いている。 Therefore, in an oxyfuel boiler such as that described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-147162, a part of combustion exhaust gas treated with exhaust gas is mixed with high-purity oxygen generated by an oxygen production apparatus, and the oxygen concentration is adjusted. Is used as a combustion support gas for burning coal.
そのため、排ガス中のCO2濃度が空気燃焼と比べて高くなり、排ガスからCO2を容易に分離して回収することができる。 Therefore, the CO 2 concentration in the exhaust gas is higher than that in air combustion, and CO 2 can be easily separated and recovered from the exhaust gas.
ところで、空気燃焼ボイラでは、効率向上が環境負荷を低下させるために重要な課題である。そのため、温度の低い媒体からのエネルギーを回収する方法が提案されている。例えば、ボイラを内部に収容した建屋内の排熱を利用するために建屋内の空気を取り込み、ボイラで燃料を燃焼させる支燃ガスとして利用している。 By the way, in an air combustion boiler, efficiency improvement is an important subject in order to reduce an environmental load. Therefore, a method for recovering energy from a medium having a low temperature has been proposed. For example, in order to use exhaust heat in a building in which a boiler is housed, air in the building is taken in and used as a combustion support gas for burning fuel in the boiler.
また、特開2004−251125号公報に記載されているように、火力発電プラントの蒸気タービン設備では蒸気タービンで仕事をした蒸気は復水器に排気されるが、この復水器にはヒートポンプの冷媒である液体の二酸化炭素が循環しているので、復水器にて排気された蒸気を液体の二酸化炭素と熱交換させて蒸気の排熱を熱回収すると共に、膨張機で膨張して温度が低下した液体の二酸化炭素を復水器に供給して冷却する構成の排熱回収システムも提案されている。 In addition, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-251125, in the steam turbine equipment of a thermal power plant, steam that has worked in the steam turbine is exhausted to a condenser, and this condenser has a heat pump. Since the liquid carbon dioxide, which is a refrigerant, circulates, the steam exhausted by the condenser is heat-exchanged with the liquid carbon dioxide, and the exhaust heat of the steam is recovered and heat is expanded by the expander. There has also been proposed an exhaust heat recovery system configured to supply and cool liquid carbon dioxide having a reduced temperature to a condenser.
上記した空気燃焼ボイラでは、ボイラで燃料を燃焼させる支燃ガスとして、ボイラを収容した建屋内の上部の空気をファンよって吸引し、火炉から排出する排ガスと熱交換させて昇温させた後に火炉に設けたバーナ部やアフタエアポート部から火炉内に供給している。 In the air-fired boiler described above, as the combustion support gas for burning the fuel in the boiler, the air in the upper part of the building containing the boiler is sucked by a fan, and the temperature is raised by exchanging heat with the exhaust gas discharged from the furnace. Is supplied into the furnace from the burner section and after-airport section provided in the furnace.
ところで、特開2007―147162号公報に示されたような排ガス再循環を採用した酸素燃焼ボイラでは、ボイラから排出された排ガスをボイラに再循環させて酸素製造装置で製造された酸素と混合させた混合ガスを燃料の酸素燃焼時に支燃ガスとして使用するため、ボイラを内部に収容した建屋内の空気はボイラに循環されない。 By the way, in an oxyfuel boiler employing exhaust gas recirculation as disclosed in JP 2007-147162 A, the exhaust gas discharged from the boiler is recirculated to the boiler and mixed with oxygen produced by an oxygen production apparatus. Since the mixed gas is used as a combustion support gas during the oxygen combustion of the fuel, the air in the building in which the boiler is housed is not circulated to the boiler.
しかしながら、建屋内の空気を循環、あるいは換気するためには、単に空気を排気する換気を行うだけではボイラから大量の排熱を捨てることになり、ボイラ効率(投入した熱量に対する利用した熱量の割合)の低下を招くという課題がある。 However, in order to circulate or ventilate the air in the building, simply ventilating the air will throw away a large amount of exhaust heat from the boiler, resulting in boiler efficiency (ratio of the amount of heat used to the amount of heat input). ).
本発明の目的は、建屋内の空気及びボイラから排出する排ガスの熱を回収して利用し、効率の向上を図った酸素燃焼ボイラを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an oxyfuel boiler that improves the efficiency by recovering and using the air in the building and the heat of the exhaust gas discharged from the boiler.
本発明の酸素燃焼ボイラは、燃料を燃焼して生成した燃焼ガスを熱源として蒸気を発生させるボイラであって、ボイラを構成する火炉は燃料と空気を燃焼させる空気燃焼と、火炉から排出した二酸化炭素を主成分とする排ガスと酸素とを混合して形成した支燃ガスで燃料を燃焼させる酸素燃焼との双方が可能な酸素燃焼ボイラにおいて、ボイラの火炉を内部に収容する建屋内に、ボイラに供給する空気の空気取り入れ口を有する空気ダクトを配設し、この空気ダクトの下流側に前記火炉から排出する排ガスを熱源として該空気ダクトを通じて供給した空気を昇温してボイラに供給する熱交換器を設け、前記熱交換器の上流側の空気ダクトに前記火炉から排出する排ガスの一部を導く循環ガスダクトが接続するように配設し、空気から分離した酸素を製造する酸素製造装置を設置して、ボイラを酸素燃焼させる際に酸素製造装置で製造した酸素と循環ガスダクトで導かれた排ガスとを混合させた支燃ガスを火炉に供給して燃料を燃焼させるように構成し、建屋の上部にタービンを内部に備えた排気用空気ダクトを設置すると共に、排気用空気ダクトの空気取入口に開閉部材を設置し、前記建屋内に空気の温度を検出する温度検出器を設置し、ボイラを空気燃焼から酸素燃焼に切り替える操作を行う制御装置を設置して該制御装置によって前記温度検出器で検出された空気の温度に基づいて建屋内の空気を排気用空気ダクトを通じて排気する空気の流量を調節し、前記空気ダクトを流下して熱交換器に供給される空気の流量及び前記循環ガスダクトを通じて供給される排ガスの流量をそれぞれ調節することを特徴とする。 The oxyfuel boiler of the present invention is a boiler that generates steam using combustion gas generated by burning fuel as a heat source, and a furnace that constitutes the boiler is an air combustion that burns fuel and air, and a carbon dioxide that is discharged from the furnace. In an oxyfuel combustion boiler capable of both oxyfuel combustion in which fuel is combusted with combustion support gas formed by mixing exhaust gas mainly composed of carbon and oxygen, the boiler is housed in a building that houses the furnace furnace. An air duct having an air intake port for air to be supplied to the air is disposed, and heat supplied from the exhaust gas discharged from the furnace to the downstream side of the air duct is used as a heat source to raise the temperature of the air supplied to the boiler. An exchanger is provided, and a circulation gas duct for guiding a part of the exhaust gas discharged from the furnace is connected to an air duct on the upstream side of the heat exchanger so as to be separated from the air. An oxygen production device that produces oxygen is installed, and when the boiler is subjected to oxygen combustion, oxygen is produced by the oxygen production device and exhaust gas introduced by the circulation gas duct is supplied to the furnace to supply fuel. An exhaust air duct with a turbine inside is installed at the top of the building, and an open / close member is installed at the air intake of the exhaust air duct to detect the air temperature in the building. A temperature detector is installed, and a control device for switching the boiler from air combustion to oxyfuel combustion is installed, and the air in the building is exhausted based on the temperature of the air detected by the temperature detector by the control device. The flow rate of the air exhausted through the air duct is adjusted, and the flow rate of the air flowing down the air duct and supplied to the heat exchanger and the flow rate of the exhaust gas supplied through the circulation gas duct are adjusted. And adjusting, respectively.
また本発明の酸素燃焼ボイラは、燃料を燃焼して生成した燃焼ガスを熱源として蒸気を発生させるボイラであって、ボイラを構成する火炉は燃料と空気を燃焼させる空気燃焼と、火炉から排出した二酸化炭素を主成分とする排ガスと酸素とを混合して形成した支燃ガスで燃料を燃焼させる酸素燃焼との双方が可能な酸素燃焼ボイラにおいて、ボイラの火炉を内部に収容する建屋内に、ボイラに供給する空気の空気取り入れ口を有する空気ダクトを配設し、この空気ダクトの下流側に前記火炉から排出する排ガスを熱源として該空気ダクトを通じて供給した空気を昇温してボイラに供給する熱交換器を設け、前記熱交換器の下流側の空気ダクトに前記火炉から排出する排ガスの一部を導く循環ガスダクトが接続するように配設し、空気から分離した酸素を製造する酸素製造装置を設置して、ボイラを酸素燃焼させる際に酸素製造装置で製造した酸素と循環ガスダクトで導かれた排ガスとを混合させた支燃ガスを火炉に供給して燃料を燃焼させるように構成し、熱交換器の下流側の空気ダクトから分岐した分岐配管を通じて導かれた空気を熱源としたヒートポンプを設置し、前記建屋内に空気の温度を検出する温度検出器を設置し、ボイラを空気燃焼から酸素燃焼に切り替える操作を行う制御装置を設置して該制御装置によって前記温度検出器で検出された空気の温度に基づいて分岐配管を通じてヒートポンプに供給する空気の流量を調節し、前記空気ダクトを流下して熱交換器に供給される空気の流量及び前記循環ガスダクトを通じて供給される排ガスの流量をそれぞれ調節することを特徴とする。 Further, the oxyfuel boiler of the present invention is a boiler that generates steam using combustion gas generated by burning fuel as a heat source, and the furnace constituting the boiler is air combustion for burning fuel and air, and discharged from the furnace. In an oxyfuel combustion boiler capable of both oxyfuel combustion in which fuel is combusted with combustion-supporting gas formed by mixing exhaust gas mainly composed of carbon dioxide and oxygen, in the building that houses the furnace of the boiler, An air duct having an air intake port for air to be supplied to the boiler is disposed, and the temperature of the air supplied through the air duct is raised and supplied to the boiler using the exhaust gas discharged from the furnace as a heat source downstream of the air duct. A heat exchanger is provided, and a circulation gas duct for guiding a part of the exhaust gas discharged from the furnace is connected to the air duct on the downstream side of the heat exchanger so as to be separated from the air. An oxygen production device that produces oxygen is installed and fuel is supplied by supplying a combustion-supporting gas, which is a mixture of the oxygen produced by the oxygen production device and the exhaust gas introduced by the circulation gas duct, when the boiler is oxygen-burned to the furnace. A temperature detector that detects the temperature of the air in the building by installing a heat pump that uses air guided through a branch pipe branched from an air duct on the downstream side of the heat exchanger as a heat source And installing a control device for switching the boiler from air combustion to oxyfuel combustion, and controlling the flow rate of air supplied to the heat pump through the branch pipe based on the temperature of the air detected by the temperature detector by the control device. Adjusting the flow rate of air supplied to the heat exchanger by flowing down the air duct and the flow rate of exhaust gas supplied through the circulating gas duct, respectively. And features.
また本発明の酸素燃焼ボイラは、燃料を燃焼して生成した燃焼ガスを熱源として蒸気を発生させるボイラであって、ボイラを構成する火炉は燃料と空気を燃焼させる空気燃焼と、火炉から排出した二酸化炭素を主成分とする排ガスと酸素とを混合して形成した支燃ガスで燃料を燃焼させる酸素燃焼との双方が可能な酸素燃焼ボイラにおいて、ボイラの火炉を内部に収容する建屋内に、ボイラに供給する空気の空気取り入れ口を有する空気ダクトを配設し、この空気ダクトの下流側に前記火炉から排出する排ガスを熱源として該空気ダクトを通じて供給した空気を昇温してボイラに供給する熱交換器を設け、前記熱交換器に前記火炉から排出する排ガスの一部を導く循環ガスダクトを接続すると共に、該熱交換器の下流側の空気ダクトに前記循環ガスダクトが接続するように配設し、空気から分離した酸素を製造する酸素製造装置を設置して、ボイラを酸素燃焼させる際に酸素製造装置で製造した酸素と循環ガスダクトで導かれた排ガスとを混合させた支燃ガスを火炉に供給して燃料を燃焼させるように構成し、熱交換器の下流側の空気ダクトから分岐した分岐配管を通じて導かれた空気を熱源としたヒートポンプを設置し、前記建屋内に空気の温度を検出する温度検出器を設置し、ボイラを空気燃焼から酸素燃焼に切り替える操作を行う制御装置を設置して該制御装置によって前記温度検出器で検出された空気の温度に基づいて分岐配管を通じてヒートポンプに供給する空気の流量を調節し、前記空気ダクトを流下して熱交換器に供給される空気の流量及び前記循環ガスダクトを通じて供給される排ガスの流量をそれぞれ調節することを特徴とする。 Further, the oxyfuel boiler of the present invention is a boiler that generates steam using combustion gas generated by burning fuel as a heat source, and the furnace constituting the boiler is air combustion for burning fuel and air, and discharged from the furnace. In an oxyfuel combustion boiler capable of both oxyfuel combustion in which fuel is combusted with combustion-supporting gas formed by mixing exhaust gas mainly composed of carbon dioxide and oxygen, in the building that houses the furnace of the boiler, An air duct having an air intake port for air to be supplied to the boiler is disposed, and the temperature of the air supplied through the air duct is raised and supplied to the boiler using the exhaust gas discharged from the furnace as a heat source downstream of the air duct. A heat exchanger is provided, and a circulation gas duct for guiding a part of the exhaust gas discharged from the furnace is connected to the heat exchanger, and the circulation is connected to an air duct on the downstream side of the heat exchanger. An oxygen production device is installed so that the gas duct is connected to produce oxygen separated from the air, and the oxygen produced by the oxygen production device and the exhaust gas introduced by the circulating gas duct are used when the boiler is subjected to oxygen combustion. The mixed support gas is supplied to the furnace to burn the fuel, and a heat pump is installed with the air led through the branch pipe branched from the air duct on the downstream side of the heat exchanger as the heat source, A temperature detector that detects the temperature of the air is installed in the building, a control device that performs an operation of switching the boiler from air combustion to oxygen combustion is installed, and the temperature of the air detected by the temperature detector is detected by the control device. The flow rate of air supplied to the heat pump through the branch pipe is adjusted based on the flow rate, the flow rate of air supplied to the heat exchanger through the air duct, and the circulation gas duct. And adjusting each flow rate of the exhaust gas supplied Te.
本発明によれば、建屋内の空気及びボイラから排出する排ガスの熱を回収して利用し、効率の向上を図った酸素燃焼ボイラが実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the oxyfuel boiler which collect | recovered and utilized the heat | fever of the exhaust gas discharged | emitted from the air in a building and a boiler, and the improvement of efficiency is realizable.
本発明の実施例である酸素燃焼ボイラについて、図面を参照して以下に説明する。 An oxyfuel boiler that is an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明を石炭焚ボイラに適用した第1実施例である酸素燃焼ボイラについて、図1及び図2を用いて説明する。図1は本発明の第1実施例である酸素燃焼ボイラの構成を示す概略構成図であり、図2は図1の実施例の酸素燃焼ボイラを制御する制御システムの概略図である。
図1及び図2に示した本実施例の酸素燃焼ボイラは、空気燃焼から酸素燃焼に切り替えて使用することが可能なボイラである。
An oxyfuel boiler as a first embodiment in which the present invention is applied to a coal fired boiler will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an oxyfuel boiler according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of a control system for controlling the oxyfuel boiler according to the embodiment of FIG.
The oxyfuel boiler of the present embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is a boiler that can be used by switching from air combustion to oxyfuel combustion.
本実施例の酸素燃焼ボイラは、ボイラを構成する火炉2を内部に収容するボイラ建屋1を備えており、火炉2の壁面には燃料8と酸素19を火炉2内に吹き込んで燃焼させて燃焼ガス16を発生させるバーナ部102及び二段燃焼用のアフタエアを供給するアフタエアポート部101が設置されている。
The oxyfuel boiler of the present embodiment includes a boiler building 1 that houses therein a
火炉2には、火炉内で発生させた燃焼ガス16によって水管内の蒸気を加熱する過熱器112、再熱器113、及び節炭器114が火炉2内を流下する燃焼ガスの流れ方向に沿って順次設置されている。
In the
ボイラ建屋1の周囲には、燃料の石炭を粉砕して火炉に設けたバーナ部102に供給する石炭供給装置3と、空気から酸素を分離した燃焼用酸素19を供給する酸素製造装置13が設置されている。
Around the boiler building 1 are installed a
火炉2の出口には熱交換によって温度が低下した燃焼ガス16を排ガス18として排出する排ガスダクト11が配設されており、この排ガスダクト11の上流側には排ガス18中のNOxを除去する脱硝装置4が、下流側には流下する排ガス18を熱源とする熱交換器100がそれぞれ設置されている。
An
建屋1の内部には、ボイラを空気燃焼方式から酸素燃焼方式に切り替えた際に燃料を燃焼させる支燃ガスとして、火炉2から排出された排ガス18の一部を導入して前記熱交換器100に供給する循環用空気ダクト10が配設されている。
A part of the exhaust gas 18 discharged from the
空気燃焼方式で燃焼させるボイラの起動時には、この建屋1内の上部に配設された循環用空気ダクト10の先端に設けた空気取入れ口111aから建屋1内の空気14を前記循環用空気ダクト10の内部に導入し、この導入した空気14を熱交換器100によって排ガス18を熱源として昇温した後に、前記熱交換器10から循環用空気ダクト10aを通じて火炉2に設けたバーナ部102とアフタエアポート部101とに昇温した空気14を、ボイラを空気燃焼方式で燃焼させる場合の支燃ガスとしてそれぞれ供給する。また、前記循環用空気ダクト10には支燃ガスを吸引するためのファン103が設置されている。
At the start of the boiler that is burned by the air combustion method, the
火炉2から排出された排ガス18を精製するための機器として、排ガス18中のNOxを除去する前記脱硝装置4の下流側の排ガスダクト11には、脱塵装置5と、排ガス18中のSOxを除去する脱硫装置6とが順次設置されており、脱硫装置6を流下した排ガス18は煙突7から大気中に放出される。
As a device for purifying the exhaust gas 18 discharged from the
脱硫装置6を流下した排ガス18の一部は、排ガスダクト11から分岐してCO2回収設備9に供給され、このCO2回収設備9にて排ガス18中のCO2を分離して回収している。
Some of the exhaust gas 18 flowing down the
前記脱塵装置5と硫装置6との間に位置する排ガスダクト11から分岐し、脱塵装置5を経た排ガス18の一部をボイラを酸素燃焼方式で燃焼する場合の支燃ガスとして使用するために、前記循環用空気ダクト10に接続してボイラに再循環させる循環ガスダクト12が配設されている。
A part of the exhaust gas 18 branched from the
前記循環用空気ダクト10には、循環ガスダクト12が接続する上流側の位置に燃焼用ガスの組成を調節するための空気調節ダンパ104aが設置されている。また、循環ガスダクト12にも、燃焼用ガスの組成を調節するための空気調節ダンパ104bが設置されている。
The
建屋1の上部には、建屋1内の空気を排気するための排気用空気ダクト107が設置され、この排気用空気ダクト107の内部には排気される空気のエネルギーを利用して発電する発電用タービン106が設置され、排気用空気ダクト107の空気取入れ口111bには該排気用空気ダクト107の開閉を制御する開閉板108が設置されている。
An
建屋1内の上部に配設された循環用空気ダクト10には、循環用空気ダクト10に導入した建屋1内の空気の温度を検出する温度センサ110が設置されており、更に、建屋1内の上部に建屋1内の空気中のCO2の濃度を検出するCO2センサ109が設置されている。
A
本実施例の酸素燃焼ボイラには、酸素燃焼ボイラの各操作機器を操作する制御装置15が設置されており、前記温度センサ110及びCO2センサ109で検出した建屋1内の空気の温度及び空気中のCO2の濃度に基づいて前記制御装置15を制御して空気燃焼方式から酸素燃焼方式に切り替える本実施例の酸素燃焼ボイラの運転を制御する。
In the oxyfuel boiler of the present embodiment, a
前記制御装置15による制御システムの詳細は図2に示されているが、前記制御装置15からの操作信号によって循環用空気ダクト10に設けたダンパ104aの開度、及び循環用ガスダクト12に設けたダンパ104bの開度をそれぞれ制御し、循環用空気ダクト10に設けたファン103の吸引力を制御する。
The details of the control system by the
前記制御装置15は酸素製造設備13の運転も制御しており、更に排気用空気ダクト107の空気取入れ口111bに設けた開閉板108の開度も制御している。
The
制御装置115による制御システムでは、図2に示すように制御装置115に各種操作機器に出力する操作信号を演算する制御器116を備えており、空気燃焼方式から酸素燃焼方式にボイラの運転を切り替える際に、前記温度センサ110で検出した循環用空気ダクト10に導入された空気温度の検出値、及び前記CO2センサ109で検出した建屋1内のCO2濃度の検出値に基づき、前記制御器116にて各種操作機器に対する最適な操作信号を夫々演算して出力し、制御器116から各種操作機器であるダンパ104a、ダンパ104bの開度の調整、開閉板108の開度の調整、酸素製造装置13の運転、及びファン103の運転を制御する各操作信号を出力するように機能している。
In the control system by the
即ち、制御装置115の制御システムにおいては、排気用空気ダクト107の空気取入れ口111bの近傍に設けた温度センサ110で検出した建屋1内の空気の温度の検出値が、通常運転時の空気温度である50℃〜60℃よりも上昇して例えば70℃〜80℃の高温にまで上昇した場合に、温度センサ110の検出温度に基づいて制御装置115の制御器116で演算して出力される操作信号によって建屋1に設けた排気用空気ダクト107の空気取入れ口111bの開閉板108の開度を開き、建屋1内の空気を排気用空気ダクト107を通じて建屋1外に排出することで、建屋1内の空気を換気して建屋内の空気の温度を通常の空気温度である50℃〜60℃にまで低下させる。
That is, in the control system of the
同様に、制御装置115の制御システムにおいては、建屋1内の上部に設置された排気用空気ダクト107の空気取入れ口111bの近傍に設けたCO2センサ109で検出した建屋1内の空気中のCO2濃度の検出値が、設定値のCO2濃度である約1%のCO2濃度よりも上昇した場合に、CO2センサ109の検出濃度に基づいて制御装置115の制御器116で演算して出力される操作信号によって排気用空気ダクト107の空気取入れ口111bに設けた開閉板108の開度を開き、建屋1内の空気を排気用空気ダクト107を通じて建屋1外に排出することで、建屋1内の空気を換気して建屋内の空気中のCO2濃度を操作員に危険の無いCO2濃度である約1%未満のCO2濃度にまで低下させている。
Similarly, in the control system of the
同時に制御装置115の制御器116から出力される操作信号によって、酸素製造装置13の運転を停止し、循環用空気ダクト10に設けたダンパ104aと、循環ガスダクト12に設けたダンパ104bをそれぞれ閉じて、火炉2のアフタエアポート部101とバーナ部102に供給される支燃ガスの供給を止めることで酸素燃焼ボイラの運転を止めることができる。
At the same time, the operation of the
また、制御装置115の制御システムでは、建屋1の上部に配設された循環用空気ダクト10に設けた温度センサ110によって建屋1内の空気の温度を検出しているので、ボイラの運転を空気燃焼方式から酸素燃焼方式へ切り替えて、建屋1内の空気の温度が所定の温度よりも上昇した場合に、制御器116で温度設定値と比較演算した偏差温度に基づいて出力される操作信号によってファン103の出力を大きくし、循環用空気ダクト10に導入された空気14の換気量を増やすことができる。
Further, in the control system of the
次に本実施例の酸素燃焼ボイラに設置した制御装置15による酸素燃焼ボイラの制御方法について以下に詳細に説明する。
Next, the control method of the oxyfuel boiler by the
図1及び図2に示した酸素燃焼ボイラ及び制御装置15において、空気燃焼方式によってボイラを運転するボイラの運転開始時は、制御装置115の制御システムを構成する制御器116で演算され出力された操作信号によって循環用空気ダクト10のダンパ104aを全開に操作し、循環ガスダクト12のダンパ104bと排気用空気ダクト107の空気取入れ口111bに設けた開閉板108を全閉にそれぞれ操作して、燃料である石炭を空気ダクト10から空気ダクト10a、10bを経由して供給した空気によってバーナ部102、アフタエアポート部101へ搬送し、火炉2内で燃料を空気で燃焼させる空気燃焼方式によってボイラを運転する。
In the oxyfuel boiler and
この空気燃焼方式で運転するボイラで火炉2内に供給した空気によって石炭を燃焼させた場合、火炉2の出口から排出される排ガス18は、NOx、SOx、CO2、水蒸気等を含んでいる。この排ガス18は、前述したように、脱硝装置4、脱塵装置5、脱硫装置6によって排ガス処理され、煙突7から大気中に放出される。
When coal is combusted by air supplied into the
そして、空気燃焼方式でボイラを運転する火炉2の収熱が安定した段階で、ボイラの運転を空気燃焼方式から酸素燃焼方式に移行させて酸素燃焼方式のボイラ運転に切り替えた場合には、制御装置115による操作に基づいて酸素製造設備13で空気から分離させて製造した酸素19を少しずつ火炉2内に取り込んで燃料の石炭を燃焼させる。
When the heat recovery of the
この際に、制御装置115の制御器106による操作によって、建屋1内の空気を火炉2に供給するために空気を取り込む循環用空気ダクト10に設けたダンパ104aを閉じ、火炉2から排出された排ガス18を火炉2に供給するために排ガス18の一部を取り込む循環ガスダクト12に設けたダンパ104bは開け、吸引ファン103の運転は大きくして、前記循環ガスダクト12に取り込んだ排ガス18と酸素製造設備13で製造した酸素19とを混合させて支燃ガス20を形成し、この支燃ガス20を火炉2のバーナ部102、アフタエアポート部101へ搬送して燃料の石炭を火炉2内で燃焼させることによって、ボイラを空気燃焼方式から酸素燃焼方式の運転に切り替える。
At this time, the
酸素燃焼方式で運転される酸素燃焼ボイラに供給される燃料の石炭を燃焼させる支燃ガス20は次のようにして形成される。 The combustion support gas 20 for burning the coal of fuel supplied to the oxyfuel boiler operated by the oxyfuel combustion system is formed as follows.
火炉2内で燃料を燃焼して生成した燃焼ガス16が加熱器112、再熱器113、節炭器113の熱源として使用された後に排ガス18として火炉2の出口から排ガスダクト11を通じて排出されるが、熱交換器100の上流側となる循環用空気ダクト10に排ガスダクト11から分岐して排ガス18を導く循環ガスダクト12が接続されている。
The combustion gas 16 generated by burning the fuel in the
よって循環ガスダクト12を通じて流下するCO2を主成分とする排ガス18は、循環用空気ダクト10に設けたファン103により吸引されて前記循環ガスダクト12から循環用空気ダクト10及び循環用空気ダクト10aを通じて火炉2のアフタエアポート部101とバーナ部102に供給して火炉2に再循環させる。
Therefore, the exhaust gas 18 mainly composed of CO 2 flowing down through the
そして、酸素製造装置13で空気から分離した酸素を循環用空気ダクト10aに供給し、この酸素と循環ダクト12を経由して循環用空気ダクト10aを流下するCO2を主成分とする排ガス18とを前記循環用空気ダクト10a内で混合させて支援ガス20を形成し、この支援ガス20を火炉2のバーナ部102とアフタエアポート部101に供給することによって、酸素燃焼方式にて燃料を燃焼させる酸素燃焼ボイラの支燃ガス20として使用する。
Then, oxygen separated from the air by the
尚、図示していないが、支燃ガス20を形成するために使用する排ガス18には集塵装置5で脱塵処理した後の排ガス、あるいは脱硫装置6で脱硫処理した後の排ガスを利用してもよい。
循環用空気ダクト10に設けた吸引ファン103は熱交換器100の上流側に設置されており、排ガスダクト11から分岐した循環ガスダクト12は、吸引ファン103の上流で、且つ、ダンパ104aの下流側の位置で循環用空気ダクト10と接続されている。
Although not shown, the exhaust gas 18 used for forming the combustion supporting gas 20 is exhaust gas after dedusting with the
The
次に、酸素燃焼方式で運転する本実施例の酸素燃焼ボイラにおける建屋内の空気の温度、並びに空気中のCO2の濃度に基づいた制御方法の内容について説明する。 Next, the contents of the control method based on the temperature of the air in the building and the concentration of CO 2 in the air in the oxyfuel boiler of the present embodiment that operates in the oxyfuel combustion system will be described.
酸素燃焼方式で本実施例の酸素燃焼ボイラを運転している際に、建屋1内の空気温度は50℃〜60℃に上昇するが、ボイラの運転を空気燃焼方式から酸素燃焼方式に切り替えた場合には、火炉2に供給する空気の取り込みは行わないので、建屋1内の空気の温度が更に上昇して約70℃以上に上昇することになる。
When operating the oxyfuel boiler of this embodiment in the oxyfuel combustion system, the air temperature in the building 1 rises to 50 ° C to 60 ° C, but the operation of the boiler was switched from the air combustion system to the oxyfuel combustion system. In this case, since the intake of the air supplied to the
そこで、酸素燃焼方式に切り替えてボイラを運転する場合には、温度センサ110で検出した建屋1内の空気14の温度を制御装置15に入力し、制御装置15に設けた制御器116によって温度設定値(約70℃)とこの温度センサ110の温度検出値とを比較して、建屋1内の空気温度が前記温度設定値よりも上昇した場合に両者の偏差温度に基づいて排気用空気ダクト107の空気取入れ口111bに設けた開閉板108を開操作して建屋1内の昇温した空気14を排気用空気ダクト107を通じて外部に排気させて、建屋1内の空気の温度を所定の温度設定値(約70℃)未満を維持するように制御する。
Therefore, when the boiler is operated by switching to the oxyfuel combustion method, the temperature of the
昇温した建屋1内の空気14を制御装置15によって空気取入れ口111bから排気用空気ダクト107内に取り込むことによって、排気用空気ダクト107内に設置された発電用タービン106を回転させて建屋1内の空気14のエネルギーを電気エネルギーに変換して回収してボイラの効率を向上させる。試算によれば、ボイラ全体の効率を約0.1%程度向上させることが可能となる。
The
上記した本実施例の酸素燃焼ボイラでは、詳細な説明は省略したが、
建屋内の空気及びボイラから排出する排ガスの熱を有効に回収して効率を向上させた酸素燃焼ボイラが実現できるだけでなく、排ガスを再循環させる配管から仮にCO2が漏れた場合でもボイラを内部に収容した建屋内にCO2が充満することが回避できる。
In the above-described oxyfuel boiler of the present embodiment, detailed description is omitted,
Not only can the oxyfuel boiler improve the efficiency by effectively recovering the heat of the exhaust air exhausted from the air and the boiler in the building, but it can also be used even if CO 2 leaks from the piping that recirculates the exhaust gas. It can be avoided that the building housed in is filled with CO 2 .
即ち上記実施例では、酸素燃焼では燃料の燃焼時に利用されない建屋1内の空気14及び火炉2から排出する排ガス18の熱を有効に回収でき、ボイラ効率を向上させることができる。また、建屋1内の空気を換気できるので、CO2が仮に何らかの要因によって建屋1内に漏れた際の危険を未然に防止することができる。
In other words, in the above embodiment, the heat of the
また、何らかの要因によって建屋1内の空気中のCO2濃度が上昇した場合も、先の建屋1内の空気温度の制御と同様に、CO2センサ109で検出した建屋1内の空気中のCO2濃度に基づいて制御装置15に設けた制御器116によって、CO2濃度の設定値(CO2濃度1%)とこのCO2センサ109のCO2濃度検出値とを比較して、建屋1内の空気中のCO2濃度がCO2濃度設定値よりも上昇した場合には両者の偏差濃度に基づいて排気用空気ダクト107の空気取入れ口111bに設けた開閉板108を開操作して建屋1内の昇温した空気14を排気用空気ダクト107を通じて外部に排気させて、建屋1内の空気の温度を所定のCO2濃度設定値(CO2濃度1%)未満を維持するように制御する。
Also, when the CO 2 concentration in the air in the building 1 increases due to some factor, the CO in the air in the building 1 detected by the CO 2 sensor 109 is detected as in the previous control of the air temperature in the building 1. by the
次に本実施例の酸素燃焼ボイラで発生させた蒸気によって駆動される蒸気タービンを含めた火力発電システムについて図7を用いて説明する。 Next, a thermal power generation system including a steam turbine driven by steam generated by the oxyfuel boiler of this embodiment will be described with reference to FIG.
図7に示す蒸気タービンプラントとヒートポンプとを備えた火力発電システムは、図1に記載した第1実施例の酸素燃焼ボイラだけでなく、後述する図3及び図5に示した第2及び第3の各実施例の酸素燃焼ボイラに設置されている火力発電システムである。 The thermal power generation system provided with the steam turbine plant and the heat pump shown in FIG. 7 is not only the oxyfuel boiler of the first embodiment shown in FIG. 1, but also the second and third shown in FIGS. 3 and 5 to be described later. It is the thermal power generation system installed in the oxyfuel boiler of each Example.
図7に示した火力発電システムの蒸気タービンプラント120は酸素燃焼ボイラ1で発生させた蒸気によって駆動され、ヒートポンプ15は酸素燃焼ボイラの建屋1から排気される空気を加熱媒体として利用した火力発電システムを示したものである。
The
図7に示した蒸気タービンプラント120とヒートポンプ15とを備えた火力発電システムにおいて、酸素燃焼ボイラの建屋1の内部に火炉2が設置され、この火炉2に火力発電システムの蒸気タービンに供給する蒸気を発生させる過熱器112、再熱器113、及び節炭器114が備えられている。
In the thermal power generation system including the
前記酸素燃焼ボイラに設置された火力発電システムの蒸気タービンプラント120は、火炉2の過熱器112で発生した蒸気によって駆動される高圧蒸気タービン120a、火炉2の再熱器113で再加熱された蒸気によって駆動される中・低圧蒸気タービン120b、及び前記タービンの回転力を利用して発電する発電機121a、121b、中・低圧蒸気タービン120bから排出された蒸気を冷却して復水にする復水器122、復水器122の復水を節炭器114に供給する給水ポンプ123を備えている。
The
更に火力発電システムには、蒸気タービンプラント120の復水器122で復水にした復水を加熱するヒートポンプ15が設けられている。
Further, the thermal power generation system is provided with a
前記火力発電システムのヒートポンプ15は、建屋1から排気された熱源の空気と熱交換して熱媒体21を加熱する熱交換器117aと、熱交換器117aで加熱された熱媒体を圧縮する圧縮機118と、圧縮機118で圧縮した熱媒体21を復水と熱交換して復水を昇温する熱交換器117bと、熱交換器117bで熱交換した後の熱媒体21を膨張させて温度を低下させる膨張弁119とから構成されている。
The
そしてボイラ建屋1から排気された空気14は熱源としてヒートポンプ15の熱交換器117aに導かれてヒートポンプ15の熱媒体21へ熱を供給する。
The
熱交換後の熱媒体21は圧縮器118で圧縮されて300〜400℃に昇温されるが、この昇温した熱媒体21の熱を、熱交換器117bを通じて給水ポンプ123から供給される復水と熱交換し、蒸気温度250〜350℃の蒸気を得て火炉2の節炭器114に供給している。
The
前記熱交換器117bで熱交換して発生した蒸気温度は、従来のボイラの節炭器114を通過した後の蒸気の温度(250〜300℃)に近い温度である。
The steam temperature generated by heat exchange in the
従って、火炉2からの排熱とヒートポンプ15を利用して給水ポンプ123の下流の復水の温度を上昇させることで、火炉2の節炭器114で費やされる熱を少なくできる。即ち、ボイラ全体の熱効率を上げることができる。
Therefore, the heat consumed in the
以上説明したように、上記した本実施例では建屋内の空気及びボイラから排出する排ガスの熱を有効に回収して効率を向上させた酸素燃焼ボイラが実現できるだけでなく、排ガスを再循環させる配管から仮にCO2が漏れた場合でもボイラを内部に収容した建屋内にCO2が充満することが回避できる。 As described above, in the above-described embodiment, not only can the oxyfuel boiler improve the efficiency by effectively recovering the air in the building and the heat of the exhaust gas discharged from the boiler, but also the piping for recirculating the exhaust gas Thus, even if CO 2 leaks, it can be avoided that the building containing the boiler is filled with CO 2 .
本実施例によれば、建屋内の空気及びボイラから排出する排ガスの熱を回収して利用し、効率の向上を図った酸素燃焼ボイラが実現できる。 According to this embodiment, it is possible to realize an oxyfuel boiler that improves the efficiency by recovering and using the air in the building and the heat of the exhaust gas discharged from the boiler.
本発明を石炭焚ボイラに適用した第2実施例である酸素燃焼ボイラについて、図3及び図4を用いて説明する。図3は本発明の第2実施例である酸素燃焼ボイラの構成を示す概略構成図であり、図4は図3の実施例の酸素燃焼ボイラを制御する制御システムの概略図である。
図3及び図4に示した本実施例の酸素燃焼ボイラは、空気燃焼から酸素燃焼に切り替えて使用することが可能なボイラである。
An oxyfuel boiler as a second embodiment in which the present invention is applied to a coal fired boiler will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of an oxyfuel boiler according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a schematic diagram of a control system for controlling the oxyfuel boiler according to the embodiment of FIG.
The oxyfuel boiler of the present embodiment shown in FIGS. 3 and 4 is a boiler that can be used by switching from air combustion to oxyfuel combustion.
本実施例の酸素燃焼ボイラは図1及び図2に示した第1実施例の酸素燃焼ボイラと基本的な構成は共通しているので、両実施例に共通した構成は省略して相違する部分のみ以下に説明する。
図3及び図4に示した本実施例の酸素燃焼ボイラにおいては、排ガスダクト11から分岐して排ガス18を導くファン103bを備えた循環ガスダクト12は、熱交換器100の下流側となる循環用空気ダクト10に接続されている。
Since the basic configuration of the oxyfuel boiler of this embodiment is the same as that of the oxyfuel boiler of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the configuration common to both embodiments is omitted and is different. Only described below.
In the oxyfuel boiler of the present embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the
よって循環ガスダクト12のファン13bによって送給されたCO2を主成分とする排ガス18は、前記循環ガスダクト12から循環用空気ダクト10及び循環用空気ダクト10aを通じて火炉2のアフタエアポート部101とバーナ部102に供給されて火炉2に再循環される。
Therefore, the exhaust gas 18 mainly composed of CO 2 fed by the fan 13b of the circulating
そして、酸素製造装置13によって空気から分離して製造した酸素を循環用空気ダクト10aに供給して、循環ダクト12を経由して循環用空気ダクト10aを流下するCO2を主成分とする排ガス18と前記酸素をこの循環用空気ダクト10aで混合させた混合ガスによって支援ガス20を形成して火炉2のバーナ部102とアフタエアポート部101に供給し、酸素燃焼方式にて燃料を燃焼させる酸素燃焼ボイラの支燃ガス20として使用している。
Then, oxygen produced by separating from the air by the
尚、本実施例では、建屋1の上部に設置される排気用空気ダクト107や、発電用タービン106、発電用タービン106の空気取入れ口111b及び開閉板108は設置されていない。
In this embodiment, the
更に本実施例では、前記循環用空気ダクト10に設置される空気調節ダンパ104aは熱交換器100の下流側に配設されている。また、建屋1内の空気中のCO2を検出するCO2センサ109は循環用空気ダクト10の先端の空気取入れ口111aの近傍に設置されている。
Furthermore, in this embodiment, the
そして、熱交換器100の下流側で前記空気調節ダンパ104aの上流側となる循環用空気ダクト10から分岐配管10eを通じて前記熱交換器100にてボイラの排ガス18で昇温された空気を熱媒体として供給されるヒートポンプ15が設置されており、ヒートポンプ15によってボイラの排ガスの排熱を再利用している。
Then, the air heated by the exhaust gas 18 of the boiler in the
本実施例の酸素燃焼ボイラに設置された制御装置115による制御システムの詳細は図4に示されているが、酸素燃焼方式に切り替えた酸素燃焼ボイラを制御装置15によって制御知る際には、前記制御装置115によって酸素製造設備13の運転を制御して製造する酸素の量を調節しているだけでなく、前記制御装置15の制御器16によって循環用空気ダクト10に設けたダンパ104aの開度、及びヒートポンプ15に至る分岐配管10eに設けたダンパ104cの開度を制御して供給される空気の量をそれぞれ調節する。
The details of the control system by the
また、前記制御装置115の制御器16によって排気ダクト11から分岐して排ガスの一部をボイラに循環させる循環用ガスダクト12に設けられたファン103bの運転を制御してその吸引力を調節し、循環用空気ダクト10に設けられたファン103aの運転を制御してその吸引力を調節する。
Further, the controller 16 of the
制御装置115の制御器16による制御システムでも、第1実施例の制御装置115の制御器16による制御と同様に、制御装置115には図4に示すように、ダンパ104a、104c、ファン103a、103b、酸素製造装置13等の各種操作機器に出力する操作信号を演算する制御器116を備えており、空気燃焼方式から酸素燃焼方式にボイラの運転を切り替える際に、前記温度センサ110で検出した循環用空気ダクト10に導入された空気温度の検出値、及びCO2センサ109で検出した建屋1内の空気中のCO2濃度の検出値に基づき、前記制御器116にて前記各種操作機器に対する最適な操作信号を夫々演算して、この制御器116から各種操作機器であるダンパ104a、分岐配管104eに設けたダンパ104cの開度、酸素製造装置13の運転、及びファン103bの運転を制御する各操作信号を出力する。
In the control system by the controller 16 of the
酸素燃焼方式で本実施例の酸素燃焼ボイラを運転している際に、建屋1内の空気温度は50℃〜60℃に上昇するが、ボイラの運転を空気燃焼方式から酸素燃焼方式に切り替えた場合には、火炉2に供給する空気の取り込みは行わないので、建屋1内の空気の温度が更に上昇して約70℃以上に上昇することになる。
When operating the oxyfuel boiler of this embodiment in the oxyfuel combustion system, the air temperature in the building 1 rises to 50 ° C to 60 ° C, but the operation of the boiler was switched from the air combustion system to the oxyfuel combustion system. In this case, since the intake of the air supplied to the
そこで、酸素燃焼方式に切り替えてボイラを運転する場合には、温度センサ110で検出した建屋1内の空気14の温度を制御装置15に入力し、制御装置15に設けた制御器116によって温度設定値(約70℃)とこの温度センサ110の温度検出値とを比較して、建屋1内の空気温度が前記温度設定値よりも上昇した場合に両者の偏差温度に基づいて循環用空気ダクト10に設けたファン103aの出力を大きくし、循環用空気ダクト10に設けたダンパ104aを閉じ、分岐配管104eに設けたダンパ104cを開いて建屋1内の昇温した空気14を分岐配管104eを通じてヒートポンプ15に熱源として供給して、建屋1内の空気の温度を所定の温度設定値(約70℃)未満を維持するように制御する。
Therefore, when the boiler is operated by switching to the oxyfuel combustion method, the temperature of the
本実施例の酸素燃焼ボイラにおいても、制御装置115の制御器116によってCO2センサ109で検出したCO2濃度の検出値が設定値のCO2濃度である約1%のCO2濃度よりも上昇した場合に、先に説明した温度センサ110による制御と同様に、CO2センサ109の検出濃度に基づいて制御装置115の制御器116で演算された操作信号を出力してダンパ104a、104c、ファン103a、103bを夫々操作して建屋1内の空気中のCO2濃度をCO2濃度設定値(約1%)未満を維持するように制御する。
Also in the oxyfuel boiler of this embodiment, the detected value of the CO 2 concentration detected by the CO 2 sensor 109 by the
本実施例の酸素燃焼ボイラにおいては、ボイラ運転開始時は空気燃焼方式でボイラが運転できるように、前記制御装置115による制御システムによって循環用空気ダクト10に設けたダンパ104aを全開に、分岐配管10eに設けたダンパ104cの開度を全閉にそれぞれ操作し、燃料である石炭を支燃ガスとしての空気によって火炉2のバーナ部102及びアフタエアポート部101へ搬送して燃焼させている。
In the oxyfuel boiler of the present embodiment, the
次に火炉2における収熱が安定すると、前記制御装置115の制御器116による制御システムの運転指令によって酸素製造設備13が稼働され、該酸素製造設備13で製造する酸素19を少しずつ支燃ガスの中に取り込む。
Next, when the heat recovery in the
そして、酸素燃焼方式にボイラの運転が移行すると、前記制御装置115の制御器116からの操作指令によって循環用空気ダクト10に設けたダンパ104aを閉じ、循環用ガスダクト12に設けたファン103bは開けて排ガス18の一部をこの循環用ガスダクト12、循環用空気ダクト10aを通じて供給し、前記酸素製造設備13で製造した酸素19と混合させて燃料の石炭を燃焼させる支燃ガスを形成させる。
When the operation of the boiler is shifted to the oxyfuel combustion method, the
この支燃ガスを火炉2のバーナ部102及びアフタエアポート部101へ搬送して燃焼させることで、ボイラを空気燃焼方式から酸素燃焼方式の切り替えが完了する。
ボイラを酸素燃焼方式で燃焼させる酸素燃焼時には支燃ガスに空気14が含まれなくなるので、排ガス16中のCO2の割合が高くなる。そこで、脱硝装置4、脱塵装置5及び脱硫装置6で排ガス処理された排ガス18の全部または一部をCO2回収設備9に供給し、このCO2回収設備9で排ガス18のCO2を分離して圧縮し、CO2を回収する。
By transferring this combustion-supporting gas to the
At the time of oxyfuel combustion in which the boiler is burned by the oxyfuel combustion method,
循環ガスダクト12は、熱交換器100の下流側で循環用空気ダクト10と接続される。また、循環ガスダクト12を流下する循環排ガス17は、直接、火炉2のアフタエアポート部101とバーナ部102へ導かれるものと、燃料供給装置3へ導かれるものとに分岐される。
The
火炉2のアフタエアポート部101とバーナ部102に供給される循環排ガス17は、アフタエアポート部101とバーナ部102に導かれる前に酸素製造装置13から供給される酸素19と混合されて燃料を燃焼させる支燃ガスを形成する。
The circulating exhaust gas 17 supplied to the after-
一方、循環用空気ダクト10の空気取入れ口111からファン103aによって吸引された空気は、分岐配管10eを通じて排熱利用装置であるヒートポンプ15へ導かれ、このヒートポンプ15によって火炉2から排出される排ガス18の排熱を有効に利用する。
On the other hand, the air sucked by the
前記温度センサ110で検出した循環用空気ダクト10に導入された空気温度の検出値、及び前記CO2センサ109で検出した建屋1内のCO2濃度の検出値に基づき、前記制御器116にて各種操作機器に対する最適な操作信号を夫々演算して出力し、制御器116から各種操作機器であるダンパ104a、ダンパ104cの開度の調整、酸素製造装置13の運転、及びファン103a、103bの運転を制御する各操作信号を出力するように機能している。
Based on the detected value of the air temperature introduced into the circulating
即ち、制御装置115の制御システムにおいては、排気用空気ダクト107の空気取入れ口111bの近傍に設けた温度センサ110で検出した建屋1内の空気の温度の検出値が、通常運転時の空気温度である50℃〜60℃よりも上昇して例えば70℃〜80℃の高温にまで上昇した場合に、温度センサ110の検出温度に基づいて制御装置115の制御器116で演算して出力される操作信号によって温度設定値(約70℃)とこの温度センサ110の温度検出値とを比較して、建屋1内の空気温度が前記温度設定値よりも上昇した場合に両者の偏差温度に基づいて循環用空気ダクト10に設けたファン103aの運転を大きくし、ダンパ104aを全閉し、分岐配管10eに設けたダンパ104cを前開させて、昇温した空気14をヒートポンプ15に熱源として導入し、空気14のエネルギーを回収する。
That is, in the control system of the
この昇温した空気14のエネルギーをヒートポンプ15によって回収することで、本実施例ではボイラ全体の効率を0.1〜0.3%程度向上させることが可能となる。
尚、本実施例では説明を省略したが、図7に示す蒸気タービンプラントとヒートポンプとを備えた火力発電システムが本実施例のボイラに設置されていることは第1実施例の酸素燃焼ボイラと同様である。
By recovering the energy of the
In addition, although description is abbreviate | omitted in the present Example, it is that the thermal power generation system provided with the steam turbine plant and heat pump shown in FIG. 7 is installed in the boiler of a present Example, and the oxyfuel boiler of 1st Example. It is the same.
上記した本実施例では、建屋内の空気及びボイラから排出する排ガスの熱を有効に回収して効率を向上させた酸素燃焼ボイラが実現できるだけでなく、排ガスを再循環させる配管から仮にCO2が漏れた場合でもボイラを内部に収容した建屋内にCO2が充満することが回避できる。 In the present embodiment described above, not only can an oxyfuel boiler that efficiently recovers the heat of exhaust gas discharged from the air and boiler in the building to improve efficiency, but also CO 2 is temporarily supplied from a pipe for recirculating the exhaust gas. Even in the case of leakage, it is possible to avoid the CO 2 being filled into the building in which the boiler is housed.
本実施例によれば、建屋内の空気及びボイラから排出する排ガスの熱を回収して利用し、効率の向上を図った酸素燃焼ボイラが実現できる。 According to this embodiment, it is possible to realize an oxyfuel boiler that improves the efficiency by recovering and using the air in the building and the heat of the exhaust gas discharged from the boiler.
本発明を石炭焚ボイラに適用した第3実施例である酸素燃焼ボイラについて、図5及び図6を用いて説明する。図5は本発明の第3実施例である酸素燃焼ボイラの構成を示す概略構成図であり、図6は図5の実施例の酸素燃焼ボイラを制御する制御システムの概略図である。 An oxyfuel boiler as a third embodiment in which the present invention is applied to a coal fired boiler will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of an oxyfuel boiler according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a schematic diagram of a control system for controlling the oxyfuel boiler according to the embodiment of FIG.
図5及び図6に示した本実施例の酸素燃焼ボイラは、空気燃焼から酸素燃焼に切り替えて使用することが可能なボイラである。 The oxyfuel boiler of the present embodiment shown in FIGS. 5 and 6 is a boiler that can be used by switching from air combustion to oxyfuel combustion.
本実施例の酸素燃焼ボイラは図1及び図2に示した第1実施例の酸素燃焼ボイラと基本的な構成は共通しているので、両実施例に共通した構成は省略して相違する部分のみ以下に説明する。 Since the basic configuration of the oxyfuel boiler of this embodiment is the same as that of the oxyfuel boiler of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the configuration common to both embodiments is omitted and is different. Only described below.
図5及び図6に示した本実施例の酸素燃焼ボイラにおいては、排ガスダクト11から分岐して排ガス18を導くファン103bを備えた循環ガスダクト12は、熱交換器100の上流側に前記循環用空気ダクト10とは独立して接続されている。
In the oxyfuel boiler of the present embodiment shown in FIGS. 5 and 6, the circulating
この循環ガスダクト12は熱交換器100の下流側にて循環用空気ダクト10aと接続されているので、循環ガスダクト12のファン103bによって送給されたCO2を主成分とする排ガス18は、前記循環ガスダクト12から循環用空気ダクト10aを通じて火炉2のアフタエアポート部101とバーナ部102に供給されて火炉2に再循環される。
Since the
そして、酸素製造装置13によって空気から分離して製造した酸素を循環用空気ダクト10aに供給して、循環ダクト12を経由して循環用空気ダクト10aを流下するCO2を主成分とする排ガス18と前記酸素をこの循環用空気ダクト10aで混合させた混合ガスによって支援ガス20を形成して火炉2のバーナ部102とアフタエアポート部101に供給し、酸素燃焼方式にて燃料を燃焼させる酸素燃焼ボイラの支燃ガス20として使用している。
Then, oxygen produced by separating from the air by the
更に本実施例では、前記循環用空気ダクト10に設置される空気調節ダンパ104aは熱交換器100の下流側に配設されている。また、建屋1内の空気温度を検出する温度センサ110及び空気中のCO2を検出するCO2センサ109は循環用空気ダクト10の空気取入れ口111aの近傍にそれぞれ設置されている。
Furthermore, in this embodiment, the
そして、熱交換器100の下流側で前記空気調節ダンパ104aの上流側となる循環用空気ダクト10から分岐配管10eを通じて前記熱交換器100にてボイラの排ガス18、及び循環ガスダクト12を通じて供給された循環排ガス17によってそれぞれ昇温された空気を熱媒体として供給されるヒートポンプ15が設置されており、ヒートポンプ15によってボイラの排ガスの排熱及び循環排ガス17の排熱を再利用している。
Then, the air was supplied from the
本実施例の酸素燃焼ボイラに設置された制御装置115による制御システムの詳細は図6に示されているが、前記制御装置115に設けた制御器116によって酸素製造設備13の運転を制御して製造する酸素の量を調節しているだけでなく、前記制御装置15の制御器116によって循環用空気ダクト10に設けたダンパ104aの開度、及びヒートポンプ15に至る分岐配管10eに設けたダンパ104cの開度を制御して供給される空気の量をそれぞれ調節している。
The details of the control system by the
また、前記制御装置115によって排気ダクト11から分岐して排ガスの一部をボイラに循環させる循環用ガスダクト12に設けられたファン103bの運転を制御してその吸引力を調節し、循環用空気ダクト10に設けられたファン103aの運転を制御してその吸引力を調節している。
Further, the
制御装置115による制御システムでは、図6に示すように、ダンパ104a、104b、104c、ファン103a、103b、酸素製造装置13等の各種操作機器に出力する操作信号を演算する制御器116を備えており、空気燃焼方式から酸素燃焼方式にボイラの運転を切り替える際に、前記温度センサ110で検出した循環用空気ダクト10に導入された空気温度の検出値、及び前記CO2センサ109で検出した建屋1内の空気のCO2濃度の検出値に基づき、前記制御器116にて前記各種操作機器に対する最適な操作信号を夫々演算して、この制御器116から各種操作機器であるダンパ104a、104b、ダンパ104cの開度、酸素製造装置13の運転、及びファン103a、103bの運転を制御する各操作信号を出力するものである。
As shown in FIG. 6, the control system using the
酸素燃焼方式で本実施例の酸素燃焼ボイラを運転している際に、建屋1内の空気温度は50℃〜60℃に上昇するが、ボイラの運転を空気燃焼方式から酸素燃焼方式に切り替えた場合には、火炉2に供給する空気の取り込みは行わないので、建屋1内の空気の温度が更に上昇して約70℃以上に上昇することになる。
When operating the oxyfuel boiler of this embodiment in the oxyfuel combustion system, the air temperature in the building 1 rises to 50 ° C to 60 ° C, but the operation of the boiler was switched from the air combustion system to the oxyfuel combustion system. In this case, since the intake of the air supplied to the
そこで、酸素燃焼方式に切り替えてボイラを運転する場合には、温度センサ110で検出した建屋1内の空気14の温度を制御装置15に入力し、制御装置15に設けた制御器116によって温度設定値(約70℃)とこの温度センサ110の温度検出値とを比較して、建屋1内の空気温度が前記温度設定値よりも上昇した場合に両者の偏差温度に基づいて循環用空気ダクト10に設けたファン103aの出力を大きくし、循環用空気ダクト10に設けたダンパ104aを全閉し、分岐配管104eに設けたダンパ104cを全開して建屋1内の昇温した空気14を分岐配管104eを通じてヒートポンプ15に熱源として供給して排気することで、建屋1内の空気の温度を所定の温度設定値(約70℃)未満を維持するように制御する。
Therefore, when the boiler is operated by switching to the oxyfuel combustion method, the temperature of the
本実施例の酸素燃焼ボイラにおいても、制御装置115の制御器116によってCO2センサ109で検出した空気中のCO2濃度の検出値がCO2濃度の設定値である約1%のCO2濃度よりも上昇した場合に、先に説明した温度センサ110による制御の場合と同様に、CO2センサ109の検出濃度に基づいて制御装置115の制御器116で演算された操作信号を出力してダンパ104a、104c、及びファン103a、103bを夫々操作して建屋1内の空気中のCO2濃度をCO2濃度設定値(約1%)未満を維持するように制御する。
Also in the oxyfuel boiler of this embodiment, about 1% CO 2 concentration detection value of the CO 2 concentration in the air detected by the CO 2 sensor 109 is a set value of CO 2 concentration by the
本実施例の酸素燃焼ボイラにおいては、ボイラ運転開始時は空気燃焼方式でボイラが運転できるように、前記制御装置115による制御システムによって循環用空気ダクト10に設けたダンパ104aを全開に、分岐配管10eに設けたダンパ104cの開度を全閉にそれぞれ操作し、燃料である石炭を支燃ガスとしての空気によって火炉2のバーナ部102及びアフタエアポート部101へ搬送して燃焼させている。
In the oxyfuel boiler of the present embodiment, the
次に火炉2における収熱が安定すると、前記制御装置115の制御器116による制御システムの運転指令によって酸素製造設備13が稼働され、該酸素製造設備13で製造する酸素19を少しずつ支燃ガスの中に取り込む。
Next, when the heat recovery in the
そして、酸素燃焼方式にボイラの運転が移行すると、前記制御装置115の制御器116からの操作指令によって循環用空気ダクト10に設けたダンパ104aを閉じ、循環用ガスダクト12に設けたファン103bは開けて排ガス18の一部をこの循環用ガスダクト12、循環用空気ダクト10aを通じて供給し、前記酸素製造設備13で製造した酸素19と混合させて燃料の石炭を燃焼させる支燃ガスを形成させる。
When the operation of the boiler is shifted to the oxyfuel combustion method, the
この支燃ガスを火炉2のバーナ部102及びアフタエアポート部101へ搬送して燃焼させることで、ボイラを空気燃焼方式から酸素燃焼方式の切り替えが完了する。
ボイラを酸素燃焼方式で燃焼させる酸素燃焼時には支燃ガスに空気14が含まれなくなるので、排ガス16中のCO2の割合が高くなる。そこで、脱硝装置4、脱塵装置5及び脱硫装置6で排ガス処理された排ガス18の全部または一部をCO2回収設備9に供給し、このCO2回収設備9で排ガス18のCO2を分離して圧縮し、CO2を回収する。
By transferring this combustion-supporting gas to the
At the time of oxyfuel combustion in which the boiler is burned by the oxyfuel combustion method,
循環ガスダクト12は、熱交換器100の下流側で循環用空気ダクト10と接続される。
また、循環ガスダクト12を流下する循環排ガス17は、直接、火炉2のアフタエアポート部101とバーナ部102へ導かれるものと、燃料供給装置3へ導かれるものとに分岐される。
The
In addition, the circulating exhaust gas 17 flowing down the circulating
火炉2のアフタエアポート部101とバーナ部102に供給される循環排ガス17は、アフタエアポート部101とバーナ部102に導かれる前に酸素製造装置13から供給される酸素19と混合されて燃料を燃焼させる支燃ガスを形成する。
The circulating exhaust gas 17 supplied to the after-
一方、循環用空気ダクト10の空気取入れ口111からファン103aによって吸引された空気は、分岐配管10eを通じて排熱利用装置であるヒートポンプ15へ導かれ、このヒートポンプ15によって火炉2から排出される排ガス18の排熱を有効に利用する。
On the other hand, the air sucked by the
前記温度センサ110で検出した循環用空気ダクト10に導入された空気温度の検出値、及び前記CO2センサ109で検出した建屋1内のCO2濃度の検出値に基づき、前記制御器116にて各種操作機器に対する最適な操作信号を夫々演算して出力し、制御器116から各種操作機器であるダンパ104a、ダンパ104cの開度の調整、酸素製造装置13の運転、及びファン103a、103bの運転を制御する各操作信号を出力するように機能している。
Based on the detected value of the air temperature introduced into the circulating
即ち、制御装置115の制御システムにおいては、排気用空気ダクト107の空気取入れ口111bの近傍に設けた温度センサ110で検出した建屋1内の空気の温度の検出値が、通常運転時の空気温度である50℃〜60℃よりも上昇して例えば70℃〜80℃の高温にまで上昇した場合に、温度センサ110の検出温度に基づいて制御装置115の制御器116で演算して出力される操作信号によって温度設定値(約70℃)とこの温度センサ110の温度検出値とを比較して、建屋1内の空気温度が前記温度設定値よりも上昇した場合に両者の偏差温度に基づいて循環用空気ダクト10に設けたファン103aの吸引力を大きくすると共にダンパ104aを全閉し、分岐配管10eに設けたダンパ104cを前開させて、昇温した空気14をヒートポンプ15に熱源として導入して、昇温した空気14のエネルギーを回収する。
That is, in the control system of the
この昇温した空気14のエネルギーをヒートポンプ15によって回収することで、本実施例ではボイラ全体の効率を0.2〜0.6%程度向上させることが可能となる。
尚、本実施例では説明を省略したが、図7に示す蒸気タービンプラントとヒートポンプとを備えた火力発電システムが本実施例のボイラに設置されていることは第1実施例の酸素燃焼ボイラと同様である。
By recovering the energy of the
In addition, although description is abbreviate | omitted in the present Example, it is that the thermal power generation system provided with the steam turbine plant and heat pump shown in FIG. 7 is installed in the boiler of a present Example, and the oxyfuel boiler of 1st Example. It is the same.
上記した本実施例では、建屋内の空気及びボイラから排出する排ガスの熱を有効に回収して効率を向上させた酸素燃焼ボイラが実現できるだけでなく、排ガスを再循環させる配管から仮にCO2が漏れた場合でもボイラを内部に収容した建屋内にCO2が充満することが回避できる。 In the present embodiment described above, not only can an oxyfuel boiler that efficiently recovers the heat of exhaust gas discharged from the air and boiler in the building to improve efficiency, but also CO 2 is temporarily supplied from a pipe for recirculating the exhaust gas. Even in the case of leakage, it is possible to avoid the CO 2 being filled into the building in which the boiler is housed.
尚、本実施例では説明を省略したが、図7に示す蒸気タービンプラントとヒートポンプとを備えた火力発電システムが本実施例のボイラに設置されていることは第1実施例の酸素燃焼ボイラと同様である。 In addition, although description is abbreviate | omitted in the present Example, it is that the thermal power generation system provided with the steam turbine plant and heat pump shown in FIG. 7 is installed in the boiler of a present Example, and the oxyfuel boiler of 1st Example. It is the same.
本実施例によれば、建屋内の空気及びボイラから排出する排ガスの熱を回収して利用し、効率の向上を図った酸素燃焼ボイラが実現できる。 According to this embodiment, it is possible to realize an oxyfuel boiler that improves the efficiency by recovering and using the air in the building and the heat of the exhaust gas discharged from the boiler.
本発明は酸素燃焼ボイラに適用可能であり、特に空気燃焼から酸素燃焼への切り替えが可能な酸素燃焼ボイラに適用可能である。 The present invention can be applied to an oxyfuel boiler, and particularly applicable to an oxyfuel boiler capable of switching from air combustion to oxyfuel combustion.
1:建屋、2:火炉、3:燃料供給装置、4:脱硝装置、5:集塵装置、6:脱硫装置、7:煙突、8:燃料、9:CO2回収設備、10:循環用空気ダクト、10e:分岐配管、11:排ガスダクト、12:循環ガスダクト、13:酸素製造設備、14:空気、15:ヒートポンプ、17:循環排ガス、18:排ガス、19:酸素、21:熱媒体、100:熱交換器、101:OFA、102:バーナ、103、103a、103b:ファン、104a、104b、104c:ダンパ、106:タービン、107:排気用空気ダクト、108:開閉板、109:CO2センサ、110:温度センサ、111:空気取入口、112:過熱器、113:再熱器、114:節炭器、115:制御装置、116:制御器。 1: Building, 2: furnace 3: fuel supply device, 4: denitration apparatus 5: dust collector, 6: desulfurizer, 7: chimney, 8: Fuel, 9: CO 2 recovery facility, 10: circulating air Duct, 10e: Branch pipe, 11: Exhaust gas duct, 12: Circulating gas duct, 13: Oxygen production facility, 14: Air, 15: Heat pump, 17: Circulating exhaust gas, 18: Exhaust gas, 19: Oxygen, 21: Heat medium, 100 : heat exchanger, 101: OFA, 102: burner, 103, 103a, 103b: fan, 104a, 104b, 104c: damper, 106: turbine, 107: exhaust air duct, 108: closing plate, 109: CO 2 sensor , 110: temperature sensor, 111: air inlet, 112: superheater, 113: reheater, 114: economizer, 115: controller, 116: controller.
Claims (9)
ボイラの火炉を内部に収容する建屋内に、ボイラに供給する空気の空気取り入れ口を有する空気ダクトを配設し、
この空気ダクトの下流側に前記火炉から排出する排ガスを熱源として該空気ダクトを通じて供給した空気を昇温してボイラに供給する熱交換器を設け、
前記熱交換器の上流側の空気ダクトに前記火炉から排出する排ガスの一部を導く循環ガスダクトが接続するように配設し、
空気から分離した酸素を製造する酸素製造装置を設置して、ボイラを酸素燃焼させる際に酸素製造装置で製造した酸素と循環ガスダクトで導かれた排ガスとを混合させた支燃ガスを火炉に供給して燃料を燃焼させるように構成し、
建屋の上部にタービンを内部に備えた排気用空気ダクトを設置すると共に、排気用空気ダクトの空気取入口に開閉部材を設置し、
前記建屋内に空気の温度を検出する温度検出器を設置し、
ボイラを空気燃焼から酸素燃焼に切り替える操作を行う制御装置を設置して該制御装置によって前記温度検出器で検出された空気の温度に基づいて建屋内の空気を排気用空気ダクトを通じて排気する空気の流量を調節し、前記空気ダクトを流下して熱交換器に供給される空気の流量及び前記循環ガスダクトを通じて供給される排ガスの流量をそれぞれ調節することを特徴とする酸素燃焼ボイラ。 A boiler that generates steam using combustion gas generated by burning fuel as a heat source, and a furnace that constitutes the boiler includes air combustion that burns fuel and air, and an exhaust gas mainly composed of carbon dioxide discharged from the furnace. In an oxyfuel boiler capable of both oxyfuel combustion in which fuel is combusted with a support gas formed by mixing oxygen,
In the building that houses the boiler furnace, an air duct having an air intake for the air supplied to the boiler is disposed.
Provided on the downstream side of this air duct is a heat exchanger that raises the temperature of the air supplied through the air duct as an exhaust gas discharged from the furnace and supplies it to the boiler,
Arranged so that a circulating gas duct for guiding a part of the exhaust gas discharged from the furnace is connected to the air duct on the upstream side of the heat exchanger,
Installed an oxygen production device that produces oxygen separated from the air, and supplied oxygen to the furnace with oxygen produced by the oxygen production device and the exhaust gas introduced by the circulating gas duct when the boiler was burned with oxygen Configured to burn the fuel,
In addition to installing an exhaust air duct with a turbine inside in the upper part of the building, installing an opening and closing member at the air intake of the exhaust air duct,
Install a temperature detector to detect the temperature of air in the building,
A control device that performs an operation of switching the boiler from air combustion to oxyfuel combustion is installed, and air in the building is exhausted through the exhaust air duct based on the temperature of the air detected by the temperature detector by the control device. An oxyfuel boiler characterized by adjusting a flow rate and adjusting a flow rate of air supplied to a heat exchanger by flowing down the air duct and a flow rate of exhaust gas supplied through the circulation gas duct.
ボイラの火炉を内部に収容する建屋内に、ボイラに供給する空気の空気取り入れ口を有する空気ダクトを配設し、
この空気ダクトの下流側に前記火炉から排出する排ガスを熱源として該空気ダクトを通じて供給した空気を昇温してボイラに供給する熱交換器を設け、
前記熱交換器の下流側の空気ダクトに前記火炉から排出する排ガスの一部を導く循環ガスダクトが接続するように配設し、
空気から分離した酸素を製造する酸素製造装置を設置して、ボイラを酸素燃焼させる際に酸素製造装置で製造した酸素と循環ガスダクトで導かれた排ガスとを混合させた支燃ガスを火炉に供給して燃料を燃焼させるように構成し、
熱交換器の下流側の空気ダクトから分岐した分岐配管を通じて導かれた空気を熱源としたヒートポンプを設置し、
前記建屋内に空気の温度を検出する温度検出器を設置し、
ボイラを空気燃焼から酸素燃焼に切り替える操作を行う制御装置を設置して該制御装置によって前記温度検出器で検出された空気の温度に基づいて分岐配管を通じてヒートポンプに供給する空気の流量を調節し、前記空気ダクトを流下して熱交換器に供給される空気の流量及び前記循環ガスダクトを通じて供給される排ガスの流量をそれぞれ調節することを特徴とする酸素燃焼ボイラ。 A boiler that generates steam using combustion gas generated by burning fuel as a heat source, and a furnace that constitutes the boiler includes air combustion that burns fuel and air, and an exhaust gas mainly composed of carbon dioxide discharged from the furnace. In an oxyfuel boiler capable of both oxyfuel combustion in which fuel is combusted with a support gas formed by mixing oxygen,
In the building that houses the boiler furnace, an air duct having an air intake for the air supplied to the boiler is disposed.
Provided on the downstream side of this air duct is a heat exchanger that raises the temperature of the air supplied through the air duct as an exhaust gas discharged from the furnace and supplies it to the boiler,
Arranged so that a circulating gas duct for guiding a part of the exhaust gas discharged from the furnace is connected to the air duct on the downstream side of the heat exchanger,
Installed an oxygen production device that produces oxygen separated from the air, and supplied oxygen to the furnace with oxygen produced by the oxygen production device and the exhaust gas introduced by the circulating gas duct when the boiler was burned with oxygen Configured to burn the fuel,
Installed a heat pump that uses air guided through the branch pipe branched from the air duct on the downstream side of the heat exchanger as a heat source,
Install a temperature detector to detect the temperature of air in the building,
A control device for performing an operation of switching the boiler from air combustion to oxyfuel combustion is installed, and the flow rate of air supplied to the heat pump through the branch pipe is adjusted based on the temperature of the air detected by the temperature detector by the control device, An oxyfuel boiler characterized by adjusting a flow rate of air supplied to a heat exchanger by flowing down the air duct and a flow rate of exhaust gas supplied through the circulation gas duct.
ボイラの火炉を内部に収容する建屋内に、ボイラに供給する空気の空気取り入れ口を有する空気ダクトを配設し、
この空気ダクトの下流側に前記火炉から排出する排ガスを熱源として該空気ダクトを通じて供給した空気を昇温してボイラに供給する熱交換器を設け、
前記熱交換器に前記火炉から排出する排ガスの一部を導く循環ガスダクトを接続すると共に、該熱交換器の下流側の空気ダクトに前記循環ガスダクトが接続するように配設し、
空気から分離した酸素を製造する酸素製造装置を設置して、ボイラを酸素燃焼させる際に酸素製造装置で製造した酸素と循環ガスダクトで導かれた排ガスとを混合させた支燃ガスを火炉に供給して燃料を燃焼させるように構成し、
熱交換器の下流側の空気ダクトから分岐した分岐配管を通じて導かれた空気を熱源としたヒートポンプを設置し、
前記建屋内に空気の温度を検出する温度検出器を設置し、
ボイラを空気燃焼から酸素燃焼に切り替える操作を行う制御装置を設置して該制御装置によって前記温度検出器で検出された空気の温度に基づいて分岐配管を通じてヒートポンプに供給する空気の流量を調節し、前記空気ダクトを流下して熱交換器に供給される空気の流量及び前記循環ガスダクトを通じて供給される排ガスの流量をそれぞれ調節することを特徴とする酸素燃焼ボイラ。 A boiler that generates steam using combustion gas generated by burning fuel as a heat source, and a furnace that constitutes the boiler includes air combustion that burns fuel and air, and an exhaust gas mainly composed of carbon dioxide discharged from the furnace. In an oxyfuel boiler capable of both oxyfuel combustion in which fuel is combusted with a support gas formed by mixing oxygen,
In the building that houses the boiler furnace, an air duct having an air intake for the air supplied to the boiler is disposed.
Provided on the downstream side of this air duct is a heat exchanger that raises the temperature of the air supplied through the air duct as an exhaust gas discharged from the furnace and supplies it to the boiler,
A circulation gas duct for guiding a part of the exhaust gas discharged from the furnace to the heat exchanger is connected, and the circulation gas duct is arranged to be connected to an air duct on the downstream side of the heat exchanger,
Installed an oxygen production device that produces oxygen separated from the air, and supplied oxygen to the furnace with oxygen produced by the oxygen production device and the exhaust gas introduced by the circulating gas duct when the boiler was burned with oxygen Configured to burn the fuel,
Installed a heat pump that uses air guided through the branch pipe branched from the air duct on the downstream side of the heat exchanger as a heat source,
Install a temperature detector to detect the temperature of air in the building,
A control device for performing an operation of switching the boiler from air combustion to oxyfuel combustion is installed, and the flow rate of air supplied to the heat pump through the branch pipe is adjusted based on the temperature of the air detected by the temperature detector by the control device, An oxyfuel boiler characterized by adjusting a flow rate of air supplied to a heat exchanger by flowing down the air duct and a flow rate of exhaust gas supplied through the circulation gas duct.
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