JP2014070772A - Combustion apparatus provided with solid fuel burner and operation method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体燃料バーナを備えた燃焼装置及びその運転方法に係り、特に、固体燃料バーナにおける燃焼用ガスとして空気を主体とする気体を用いる空気燃焼モードと、高酸素濃度ガスと再循環ガスとの混合ガスを主体とする気体を用いる酸素燃焼モードとを切り替え可能に構成された固体燃料バーナを備えた燃焼装置とその運転方法に関する。 The present invention relates to a combustion apparatus equipped with a solid fuel burner and a method for operating the same, and more particularly to an air combustion mode using a gas mainly composed of air as a combustion gas in the solid fuel burner, a high oxygen concentration gas, and a recirculation gas. The present invention relates to a combustion apparatus including a solid fuel burner configured to be switchable between an oxyfuel combustion mode using a gas mainly composed of a mixed gas and an operating method thereof.
火力発電等に用いられるボイラプラントから化石燃料の燃焼に伴って排出する炭酸ガス(CO2)を低減するため、空気から窒素分を除去した高酸素濃度ガスを用いて燃料を燃焼させ、燃焼排ガス中のCO2濃度を高めてその分離回収を容易にする酸素燃焼式ボイラプラントシステム(以下、酸素燃焼システムと称すこともある。)が研究・開発されている。 In order to reduce carbon dioxide (CO 2 ) emitted from combustion of fossil fuels from boiler plants used for thermal power generation, etc., the fuel is burned using high oxygen concentration gas from which nitrogen content has been removed from the air, and combustion exhaust gas its oxyfuel combustion boiler plant system that facilitates separation and recovery by increasing the CO 2 concentration in (hereinafter sometimes referred to as oxyfuel combustion system.) have been studied and developed.
酸素燃焼システムは種々のものが知られているが、燃焼用ガスとして前述の高酸素濃度ガスと燃焼排ガスを再循環させたものを用いるものが多い。 Various types of oxyfuel combustion systems are known, but many of them use a recirculation of the above-mentioned high oxygen concentration gas and combustion exhaust gas as a combustion gas.
既存の空気燃焼式のボイラを用いて酸素燃焼システムを構築しようとする場合には、燃料の搬送用ガスを含めた燃焼用ガス全体の酸素濃度を空気と同等の約21%にすると、燃焼用ガス組成のうち、酸素を除いた組成の違いから、ボイラ内部の熱交換器における熱吸収特性が大幅に変化する。したがって、熱交換器の配置や伝熱面積の変更を伴う大掛かりな改造が必要となって、設備費・改造の労力が多大となる。 When an oxyfuel combustion system is to be constructed using an existing air-fired boiler, if the oxygen concentration of the entire combustion gas including the fuel transfer gas is about 21% equivalent to air, Among the gas compositions, the heat absorption characteristics in the heat exchanger inside the boiler are greatly changed due to the difference in the composition excluding oxygen. Therefore, a large-scale remodeling accompanied with the change of the heat exchanger arrangement and heat transfer area is required, and the facility cost and the labor for the remodeling become great.
ボイラの大掛かりな改造を回避するため、熱交換器の配置や伝熱面積の変更をできるだけ少なくするには、燃料の搬送用ガスを含めた燃焼用ガス全体の酸素濃度を空気よりも高め、例えば約27%とする必要がある。 In order to avoid major modifications of the boiler, in order to minimize the change of the heat exchanger arrangement and heat transfer area, the oxygen concentration of the entire combustion gas including the fuel transfer gas is made higher than air, for example, It needs to be about 27%.
一方、燃料と燃料搬送ガスからなる混合流体をバーナの燃料ノズルから火炉内に噴出させる場合に、燃料搬送用ガスの酸素濃度が高ければ高いほど、固体燃料を粉砕する粉砕装置内では粉塵爆発の危険性が増すため、その安全対策を強化する必要性が生ずる。 On the other hand, when a mixed fluid composed of fuel and fuel carrier gas is ejected from the fuel nozzle of the burner into the furnace, the higher the oxygen concentration of the fuel carrier gas, the higher the concentration of dust in the pulverizer that pulverizes solid fuel. As the danger increases, there is a need to strengthen its safety measures.
燃料搬送用ガスの酸素濃度を極力低くすれば、その安全対策に要する時間、労力及びコストを削減することができる。特に、燃料搬送用ガスに酸素を供給せず、燃料搬送用ガスとして燃料装置出口の排ガスを主要成分として再循環させるシステムが理想的である。しかし、燃料搬送用ガスの酸素濃度を極力低くすると、バーナの着火性が低下し、燃焼が不安定となる。 If the oxygen concentration of the fuel carrier gas is made as low as possible, the time, labor and cost required for the safety measures can be reduced. In particular, a system that does not supply oxygen to the fuel transfer gas and recirculates the exhaust gas at the outlet of the fuel device as the main component as the fuel transfer gas is ideal. However, if the oxygen concentration of the fuel transfer gas is reduced as much as possible, the ignitability of the burner is lowered and the combustion becomes unstable.
本発明の課題は、上記問題点を克服し、燃料搬送用ガスの酸素濃度を極力低くしても、安定したバーナ火炎を保持できる酸素燃焼装置とその運転方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide an oxyfuel combustion apparatus capable of maintaining a stable burner flame and a method of operating the oxyfuel combustion apparatus even when the above problems are overcome and the oxygen concentration of the fuel transfer gas is as low as possible.
上記本発明の課題は、次の解決手段により解決される。
請求項1記載の発明は、円筒状のノズルが中心軸まわりに同心状に多重に形成され、中心軸側より、燃料とその搬送気体からなる混合ガスを噴出させ、混合ガス噴出口に保炎器(60)を設けた1次ノズル(40)、該1次ノズル(40)の外周側に燃焼用ガスを噴出させる2次ノズル(45)、該2次ノズル(45)の外周側に2次ノズル(45)と共通の燃焼用ガスを噴出させる3次ノズル(46)及び前記1次ノズル(40)と2次ノズル(45)の隔壁の内周面側に追加燃焼用ガスを噴出させる1次追加ノズル(43)を設けた固体燃料バーナ(15)と、1次ノズル(40)に接続する燃料とその搬送気体からなる混合流体を供給する1次ガスライン(17)と、2次ノズル(45)及び3次ノズル(46)の両方に燃焼用ガスを供給する燃焼用ガスライン(18)と、空気から窒素を分離して高酸素濃度ガスを得る酸素発生装置(6)と、該酸素発生装置(6)で得られた高酸素濃度ガスを前記固体燃料バーナ(15)に供給する燃焼用ガス用酸素ライン(26)を備えた燃焼装置(1)において、
燃焼装置(1)から排出された燃焼排ガスを1次ガスライン(17)に接続する再循環ガスライン(3)を設け、燃焼用ガスライン(18)に燃焼用ガス用酸素ライン(26)及び再循環ガスライン(3)をそれぞれ接続し、2次ノズル(45)及び3次ノズル(46)の両方に燃焼用ガスを供給する燃焼用ガスライン(18)から分岐して燃焼用ガスと酸素ガスと再循環ガスを1次追加ノズル(43)に供給する分岐燃焼用ガスライン(34)と、燃料とその搬送気体からなる混合流体の供給量を調整する1次ガス量調整手段(21)を1次ガスライン(17)に設け、燃焼用ガスと酸素ガスと再循環ガスからなる混合ガスの供給量を調整する燃焼用ガス量調整手段(22)を燃焼用ガスライン(18)に設け、再循環ガスの供給量を調整する再循環ガス入口ガス量調整手段(11)と再循環ガス量調整手段(25)を再循環ガスライン(3)の上流側と下流側にそれぞれ設け、高酸素濃度ガスの供給量を調整する燃焼用ガス用酸素量調整手段(9)を燃焼用ガス用酸素ライン(26)に設け、燃焼用ガスと酸素ガスと再循環ガスからなる混合ガスの供給量を調整する分岐燃焼用ガス供給量調整手段(35)を分岐燃焼用ガスライン(34)に設けたことを特徴とする固体燃料バーナを備えた燃焼装置である。
The problems of the present invention are solved by the following means.
In the first aspect of the present invention, cylindrical nozzles are formed concentrically around the central axis, and a mixed gas composed of fuel and its carrier gas is ejected from the central axis side, and a flame holding is performed at the mixed gas outlet. A primary nozzle (40) provided with a vessel (60), a secondary nozzle (45) for injecting combustion gas to the outer peripheral side of the primary nozzle (40), and 2 on the outer peripheral side of the secondary nozzle (45). A combustion gas common to the secondary nozzle (45) is ejected, and an additional combustion gas is ejected to the inner peripheral surface of the partition wall of the primary nozzle (40) and the secondary nozzle (45). A solid fuel burner (15) provided with a primary additional nozzle (43), a primary gas line (17) for supplying a mixed fluid comprising fuel connected to the primary nozzle (40) and its carrier gas, and a secondary Combustion gas to both nozzle (45) and tertiary nozzle (46) A combustion gas line (18) to be supplied, an oxygen generator (6) for separating nitrogen from air to obtain a high oxygen concentration gas, and the high oxygen concentration gas obtained by the oxygen generator (6) In a combustion apparatus (1) provided with an oxygen line (26) for combustion gas supplied to a fuel burner (15),
A recirculation gas line (3) for connecting the combustion exhaust gas discharged from the combustion device (1) to the primary gas line (17) is provided, and the combustion gas oxygen line (26) and the combustion gas line (18) are connected to the combustion gas line (18). Recirculation gas lines (3) are connected to each other and branched from a combustion gas line (18) for supplying combustion gas to both the secondary nozzle (45) and the tertiary nozzle (46), and combustion gas and oxygen Branch combustion gas line (34) for supplying gas and recirculated gas to the primary additional nozzle (43), and primary gas amount adjusting means (21) for adjusting the supply amount of the mixed fluid comprising fuel and its carrier gas Is provided in the primary gas line (17), and a combustion gas amount adjusting means (22) for adjusting the supply amount of the mixed gas comprising combustion gas, oxygen gas and recirculation gas is provided in the combustion gas line (18). Adjust the supply amount of recirculation gas The recirculation gas inlet gas amount adjusting means (11) and the recirculation gas amount adjusting means (25) are respectively provided on the upstream side and the downstream side of the recirculation gas line (3) to adjust the supply amount of the high oxygen concentration gas. Combustion gas oxygen amount adjusting means (9) is provided in the combustion gas oxygen line (26) to adjust the supply amount of the mixed gas composed of the combustion gas, oxygen gas and recirculation gas. A combustion apparatus equipped with a solid fuel burner, characterized in that the adjusting means (35) is provided in the branch combustion gas line (34).
請求項2記載の発明は、燃焼用ガスライン(18)に燃焼用ガス用酸素濃度測定手段(29)と、分岐燃焼用ガスライン(34)に分岐燃焼ガス用酸素濃度測定手段(30)とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の固体燃料バーナを備えた燃焼装置である。
According to the second aspect of the present invention, the combustion gas oxygen concentration measuring means (29) is provided in the combustion gas line (18), and the branch combustion gas oxygen concentration measuring means (30) is provided in the branch combustion gas line (34). The combustion apparatus having a solid fuel burner according to
請求項3記載の発明は、請求項2に記載の固体燃料バーナを備えた燃焼装置の運転方法であって、1次追加ノズル(43)に供給される燃焼用ガスと酸素ガスと再循環ガスからなる混合ガスの酸素濃度を50〜80vol.%に調節し、前記1次ノズル(40)に供給される燃料とその搬送気体からなる混合流体の酸素濃度を4〜21vol.%に調節し、2次ノズル(45)及び3次ノズル(46)に供給される燃焼用ガスと酸素ガスと再循環ガスからなる混合ガスの酸素濃度を30〜50vol.%に調節し、前記1次ノズル(40)、2次ノズル(45)および3次ノズル(46)を通じて固体燃料バーナ全体として供給されるガスの平均酸素濃度を26〜28vol.%に調節することを特徴とする固体燃料バーナを備えた燃焼装置の運転方法である。 A third aspect of the present invention is a method of operating a combustion apparatus including the solid fuel burner according to the second aspect, wherein combustion gas, oxygen gas, and recirculation gas supplied to the primary additional nozzle (43) are provided. Adjusting the oxygen concentration of the mixed gas consisting of 50 to 80 vol.%, Adjusting the oxygen concentration of the mixed fluid consisting of the fuel supplied to the primary nozzle (40) and its carrier gas to 4 to 21 vol.%, The oxygen concentration of the mixed gas composed of combustion gas, oxygen gas, and recirculation gas supplied to the secondary nozzle (45) and the tertiary nozzle (46) is adjusted to 30 to 50 vol.%, And the primary nozzle (40 ) Combustion with a solid fuel burner characterized in that the average oxygen concentration of the gas supplied as a whole of the solid fuel burner through the secondary nozzle (45) and the tertiary nozzle (46) is adjusted to 26-28 vol.%. It is the operation method of an apparatus.
請求項4記載の発明は、酸素発生装置(6)の運転の停止と燃焼用ガス用酸素量調整手段(9)及び分岐燃焼ガス用酸素量調整手段(20)の閉鎖及び再循環ガスの供給量を調整する再循環ガス入口ガス量調整手段(11)及び/又は再循環ガス量調整手段(25)の閉鎖により1次ガスライン(17)の1次ガス量調整手段(21)と燃焼用ガスライン(18)の燃焼用ガス量調整手段(22)と分岐燃焼用ガスライン(34)の分岐燃焼ガス量調整手段(35)を調節して、固体燃料バーナ(15)における燃焼用ガスとして空気を主体とする気体を用いる空気燃焼モードと、燃焼用ガス用酸素ライン(26)に供給する高酸素濃度ガスの供給量と再循環ガスライン(3)に供給する再循環ガス量と分岐燃焼用ガスライン(34)に供給する酸素濃度ガスの供給量を調整して、固体燃料バーナ(15)における燃焼用ガスとして高酸素濃度ガスと再循環ガスを混合する気体を用いる酸素燃焼モードとを切り替える固体燃料バーナを備えた燃焼装置の運転方法である。
The invention according to
請求項5記載の発明は、高酸素濃度ガスと再循環ガスとの混合ガスを主体とする気体を用いる酸素燃焼モードにおいて、前記1次ノズル(40)と2次ノズル(45)と3次ノズル(46)と1次追加ノズル(43)の各ノズルに供給される気体の酸素濃度が、1次追加ノズル(43)>2次ノズル(45)及び3次ノズル(46)>1次ノズル(40)となるように前記ノズル(43,45、46、40)へ供給するガス量調整手段(35,22、21)を調節することを特徴とする請求項4記載の固体燃料バーナを備えた燃焼装置の運転方法である。
According to a fifth aspect of the present invention, the primary nozzle (40), the secondary nozzle (45) and the tertiary nozzle are used in an oxyfuel combustion mode using a gas mainly composed of a mixed gas of a high oxygen concentration gas and a recirculation gas. (46) and the oxygen concentration of the gas supplied to each nozzle of the primary additional nozzle (43) are as follows: primary additional nozzle (43)> secondary nozzle (45) and tertiary nozzle (46)> primary nozzle ( The solid fuel burner according to
請求項6記載の発明は、1次追加ノズル(43)から噴出する燃焼用ガスの流速(B)が固体燃料を吹き飛ばす流速の上限値(B0)を超えないよう(B≦B0)にし、保炎器(60)の周りの酸素濃度(A)を、その下限値(A0)を上回り、保炎器(60)が焼損しないようにその上限値(A1%)を下回るように(A1≧A≧A0)にし、1次ノズル(40)から噴出する燃料とその搬送ガスの混合ガスの流速(C)を、バーナ火炎を吹き飛ばす流速の上限値(C0)を超えないよう(C≦C0)にし、前記ノズル(43,45、46、40)へ供給するガス量調整手段(35,22、21)を調節することを特徴とする請求項5記載の固体燃料バーナを備えた燃焼装置の運転方法である。
The invention described in
ここで、例えばA0は25%、B0は40〜50m/s、C0は20m/sである。
(作用)
本発明では、1次追加ノズル43が、燃焼用ガスを供給する2次ノズル45および3次ノズル46と独立して構成されており、1次追加ノズル43にのみ高濃度の酸素を供給することが可能である。
Here, for example, A0 is 25%, B0 is 40 to 50 m / s, and C0 is 20 m / s.
(Function)
In the present invention, the primary additional nozzle 43 is configured independently of the secondary nozzle 45 and the
そのため、保炎器60の周りに十分な酸素を供給した状態であっても、1次追加ノズル43から噴出する1次追加ガス52の流速(B)は、その上限値(B0)を超えないことと、さらに、1次ノズル40から噴出する燃料搬送用ガスの流速(C)は、その上限値(C0)を超えないことが必要である。
For this reason, even when sufficient oxygen is supplied around the
すなわち、保炎器60の周りの酸素濃度をA%、その流速をBm/s、1次ノズル40から噴出する燃料搬送用ガスの流速をCm/sとすると、
A≧A0 かつB≦B0 かつC≦C0
が成立する。
That is, assuming that the oxygen concentration around the
A ≧ A 0 and B ≦ B 0 and C ≦ C 0
Is established.
また、本発明では、1次追加ノズル43から噴出する1次追加ガス52の酸素濃度が高すぎる場合、保炎器60が焼損してしまうため、保炎器60の周りの酸素濃度(A%)を、酸素濃度の実測上限値(A1%=40%)以内となるように1次追加ノズル43から噴出する1次追加ガス52の酸素濃度を調整する必要がある。
Further, in the present invention, when the oxygen concentration of the primary additional gas 52 ejected from the primary additional nozzle 43 is too high, the
請求項1、2記載の装置発明によれば、前記1次ノズル40と2次ノズル45と3次ノズル46と1次追加ノズル43に供給する燃料用ガスと高酸素濃度ガスと再循環ガスの供給量をそれぞれ調整する各ガス供給量調整手段35,22、21を設けたことにより、1次ノズル40のガス噴出口に設けた保炎器60の部分で燃料の着火・安定燃焼が可能となる。
According to the first and second aspects of the invention, the fuel gas, the high oxygen concentration gas, and the recirculation gas supplied to the primary nozzle 40, the secondary nozzle 45, the
請求項3記載の発明によれば、分岐燃焼ガス用酸素量調整手段20の開度を調整することで、1次追加ノズル43に供給される前記混合ガスの酸素濃度を50〜100vol.%、送風ファン出口手段10の開度を調整することで、1次ノズル40に供給される前記混合ガスの酸素濃度を4〜21vol.%、燃焼用ガス用酸素量調整手段9の開度を調整することで、2次ノズル45及び3次ノズル46に供給される前記混合ガスの酸素濃度を30〜50vol.%に調節することができ、保炎器60の部分で燃料の着火・安定燃焼が可能となる。
According to invention of
請求項4記載の発明によれば、請求項3記載の発明の効果に加えて、燃焼装置を高酸素濃度ガスと再循環ガスを用いない空気燃焼モードで運転することができるだけでなく、高酸素濃度ガスと再循環ガスを用いる酸素燃焼モードで運転することができる。
According to the invention described in
請求項5記載の発明によれば、請求項4記載の発明の効果に加えて、高酸素濃度ガスと再循環ガスを用いる酸素燃焼モードで運転する場合において、各ノズルに供給される気体の酸素濃度が
1次追加ノズル43>2次ノズル45及び3次ノズル46>1次ノズル40
となるよう調節可能にしたので、保炎器60の部分で燃料の着火性と安定燃焼性が得られる。
According to the invention described in
Therefore, fuel ignitability and stable combustibility can be obtained in the
請求項6記載の発明によれば、請求項5記載の発明の効果に加えて、例えば、各ノズルに供給される気体の酸素濃度を1次追加ノズル43=2次ノズル45及び3次ノズル46>1次ノズル40としても燃料搬送用ガスの酸素濃度を極力低くすることは可能であり、保炎器60の部分で着火・安定燃焼のために必要な最低限の酸素濃度(A0)と流速の上限値(B0)とを満足させることができる。
According to the invention described in
その場合、保炎器60の周りの酸素濃度(A%)を、酸素濃度の上限値(A1%)以内となるように1次追加ノズル43から噴出する1次追加ガス52の酸素濃度を調整する必要がある。
In this case, the oxygen concentration of the primary additional gas 52 ejected from the primary additional nozzle 43 is set so that the oxygen concentration (A%) around the
以下、本発明の実施例を図面とともに説明する。
ただし、本実施例では燃料搬送用ガスの酸素濃度を極力低くするために、燃料搬送用ガスに酸素を供給しない構成としているが、以下に述べる実施例において、酸素発生装置6から生成した酸素を1次ガスライン17に追加投入しても構わない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
However, in this embodiment, in order to make the oxygen concentration of the fuel transfer gas as low as possible, oxygen is not supplied to the fuel transfer gas. However, in the embodiment described below, oxygen generated from the
なお、固体燃料として微粉炭を用いるバーナを例として説明しているが、本発明の対象は、燃料の種類により限定されるものではなく、石炭以外にも褐炭や植物由来の固体燃料を微粉化したものやそれらの混合物にも適用できる。 In addition, although the burner using pulverized coal as a solid fuel is described as an example, the object of the present invention is not limited by the type of fuel, and pulverized coal or plant-derived solid fuel other than coal is pulverized. It can also be applied to those prepared and mixtures thereof.
図1は本発明の一実施例の酸素燃焼ボイラシステムの系統図である。
本システムは、石炭(微粉炭)を燃料とするボイラ1からの排ガスを処理する排ガス処理系統2と、該排ガス処理系統2から排出された排ガスをボイラ1に循環させるための再循環ガスライン3と、ミル16を通して燃料(本実施例では微粉炭)と燃料用ガス(本実施例では空気)をボイラ1に供給する1次ガスライン17と、ウインドボックス12を通してボイラ1内に燃焼用ガスを供給する燃焼用ガスライン18と、該燃焼用ガスライン18から分岐して、燃焼用ガスと酸素発生装置6からの酸素をウインドボックス12内部でなく、直接一次追加ノズル43に供給する分岐燃焼用ガスライン34と、酸素発生装置6で生成した酸素を燃焼用ガスライン18へ供給する燃焼用ガス用酸素ライン26と、酸素発生装置6で生成した酸素を分岐燃焼用ガスライン34へ供給する分岐燃焼ガス用酸素ライン19等から構成される。
FIG. 1 is a system diagram of an oxyfuel boiler system according to an embodiment of the present invention.
This system includes an exhaust
ミル16は、燃料供給装置として石炭を粉砕し、微粉砕された石炭(微粉炭)は空気送風ファン7からの空気と再循環ガスファン8で送風される再循環ガスライン3からのボイラ排ガスからなる再循環ガスとの混合ガス(1次ガス)に搬送されて1次ガスライン17からボイラ1のバーナ15に供給される。
The mill 16 pulverizes coal as a fuel supply device, and finely pulverized coal (pulverized coal) is generated from the air from the
なお、燃焼用ガスライン18には空気送風ファン7により空気が導入され、その量が送風ファン出口バルブ10により調整される。また燃焼用ガスライン18に燃焼用ガス用酸素ライン26が接続する接続部より上流側の燃焼用ガスライン18に1次ガスライン17の基部が接続されているので1次ガスライン17を流れる微粉炭搬送用ガスはボイラ排ガスを含むガスであり、搬送中の微粉炭が発火する危険性はない。
Air is introduced into the combustion gas line 18 by the
また、ボイラ1の1次ノズル40(図3)の出口部手前の内周壁面に出口がある1次追加ノズル43に分岐燃焼用ガスライン34から直接、酸素濃度の高い燃焼用ガス(1次追加ガス52)が供給される。また、分岐燃焼用ガスライン34には、分岐燃焼ガス用酸素ライン19から酸素が供給されるが、その酸素供給量は分岐燃焼ガス用酸素ライン19に設けた分岐燃焼ガス用酸素量調整バルブ20で調整される。
Further, a combustion gas having a high oxygen concentration (primary) is directly supplied from the branch
また、燃焼用ガス用酸素ライン26に設けられた燃焼用ガス用酸素量調整バルブ9により燃焼用ガスライン18に供給される酸素量が調整される。燃焼用ガス用酸素ライン26は1次ガスライン17が燃焼用ガスライン18に接続する箇所より後流側の燃焼用ガスライン18に接続しているので、微粉炭流が流れる1次ガスライン17内での酸素による発火のおそれはない。
Further, the amount of oxygen supplied to the combustion gas line 18 is adjusted by the combustion gas oxygen
さらに、燃焼用ガスライン18からウインドボックス12に供給される燃焼用ガス量は燃焼用ガス用酸素濃度測定装置29の酸素濃度の測定値に基づき燃焼用ガス量調整バルブ22で調整される。また、再循環ガスライン3から燃焼用ガスライン18へ供給される再循環ガス量は排ガス処理系統2の出口に接続するCO2回収・放出ライン28から分岐する再循環ガスライン3に設けられた再循環ガス入口ガス量調整バルブ11と燃焼用ガスライン18への再循環ガスライン3の接続部近くの再循環ガス量調整バルブ25により調整される。
Further, the amount of combustion gas supplied from the combustion gas line 18 to the wind box 12 is adjusted by the combustion gas amount adjusting valve 22 based on the measured value of the oxygen concentration of the combustion gas oxygen
さらに、1次ガスライン17内には石炭バンカ14から石炭フィーダ13を通じて微粉炭が供給されるが、該1次ガスライン17内の微粉炭搬送用ガス量は石炭フィーダ13の前流側に設けられた1次ガス量調整バルブ21で調整される。
Furthermore, pulverized coal is supplied into the
また、分岐燃焼用ガスライン34は燃焼用ガス用酸素ライン26が燃焼用ガスライン18に接続する箇所より後流側の燃焼用ガスライン18から分岐してウインドボックス12内の1次追加ノズル43に酸素などを供給するが、その酸素供給量は分岐燃焼用ガスライン34に設けられた分岐燃焼用ガス供給量調整バルブ35と分岐燃焼用酸素濃度測定装置30で容易に調整される。
Further, the branch
なお、分岐燃焼用ガスライン34には分岐燃焼ガス用酸素ライン19からの酸素に加えて燃焼用ガスライン18からの燃焼用ガス(空気)と再循環ガスと酸素の混合ガスが供給されるので1次追加ノズル43に供給される1次追加ガス52中の酸素濃度が分岐燃焼用酸素濃度測定装置30で計測され、分岐燃焼用ガス供給量調整バルブ35で酸素供給量が正確に制御できる。
In addition to the oxygen from the branch combustion
図2は図1とは別の実施例である酸素燃焼ボイラシステムの系統図を示す。本システムが図1に示すシステムと異なる所は次の通りである。
(1)図1のシステムにある酸素発生装置6から生成した酸素を分岐燃焼用ガスライン34へ供給する分岐燃焼ガス用酸素ライン19を設けていない。
(2)再循環ガスライン3からの再循環ガスを燃焼用ガスライン18の最上流部(燃焼用ガス用酸素ライン26との接続部より上流部)と図1のシステムに無い燃焼用ガスライン18の最下流部(分岐燃焼用ガスライン34との接続部より下流部)の2箇所から供給する構成を設けている。
FIG. 2 shows a system diagram of an oxyfuel boiler system which is an embodiment different from FIG. The difference between this system and the system shown in FIG. 1 is as follows.
(1) The branch combustion
(2) The recirculation gas from the
上記図2のシステムにおける、図1に示すシステムとの相違点(1)、(2)により、純酸素ラインの一本化(簡略化)によるシステムの安全性向上(純酸素ラインを極力少なくすれば、その安全対策に要する時間、労力及びコストを削減できる。)が図れるという作用効果がある。 The system shown in FIG. 2 differs from the system shown in FIG. 1 (1) and (2) by improving the system safety by simplifying the pure oxygen line (the pure oxygen line can be reduced as much as possible). For example, the time, labor and cost required for the safety measures can be reduced.)
図1、図2に示す燃焼システムのいずれの場合でも、図3に示す1次追加ノズル43に供給される燃焼用ガス(1次追加ガス52)は、バーナ15の上流側の流路、即ち分岐燃焼用ガスライン34上で酸素濃度を正確に調節して供給できる。また、高酸素濃度ガスを高温となるバーナ15の近傍まで導く必要が無いので安全性の点で都合が良い。
In either case of the combustion system shown in FIGS. 1 and 2, the combustion gas (primary additional gas 52) supplied to the primary additional nozzle 43 shown in FIG. The oxygen concentration can be accurately adjusted and supplied on the branch
図3には本実施例に係るバーナ15とその周辺の概略構成例を示す。
火炉壁面55の開口部(スロート部)に配置されるバーナ15は、起動時に液体燃料(例えば重油)を燃焼させるために燃料を供給する液体燃料ライン50をバーナ中心軸に配置し、その外周に1次ノズル40を配置し、1次ノズル40のさらに外周に燃焼用ガスが流れる2次ノズル45を配置し、2次ノズル45のさらに外周に燃焼用ガスが流れる3次ノズル46を配置している。
FIG. 3 shows a schematic configuration example of the
The
1次ノズル40内には上流側から順に、1次ノズル40の隔壁の内側に流路縮小部材42、バーナ中心軸の周りに微粉炭の流れを該1次ノズル40の隔壁の内側に比較的重い微粉炭を偏流させる濃縮器41、1次ノズル40の先端部に保炎器60を配置している。また、濃縮器41と保炎器60の間の1次ノズル40の隔壁の内側に1次追加ノズル43の出口部49を設けている。1次追加ノズル43は1次ノズル40の隔壁の外周面に沿って1次ノズル40の先端部よりノズル40の隔壁の内周面側に設けられた出口部49に接続している。
In the primary nozzle 40, in order from the upstream side, the flow
1次ノズル40には1次ガス(燃料搬送用ガス)51が、2次ノズル45には2次ガス47、3次ノズル46には3次ガス48が、また1次追加ノズル43には1次追加ガス52がそれぞれ供給される。
The primary nozzle 40 has a primary gas (fuel transfer gas) 51, the secondary nozzle 45 has a secondary gas 47, the
ここで、考慮すべき課題として以下の事項がある。
(a)1次ノズル40の隔壁の内周側出口に位置する保炎器60に十分な酸素を供給するために、1次追加ノズル43から噴出する1次追加ガス52の流速を大きくし過ぎると、1次ノズル40の隔壁の内周側へ濃縮された微粉炭が乱れてしまい、保炎器60の周りに微粉炭を効果的に集めることができない。
(b)上記(a)において1次追加ノズル43から噴出する1次追加ガス52の流速を、上限値以下に抑えた場合、保炎器60の周りに十分な酸素を供給できない。
(c)上記(a)において1次追加ノズル43から噴出する1次追加ガス52の酸素濃度を上昇させることで、保炎器60に十分な酸素を供給した場合、燃料搬送用ガスの流速は大きくなり、バーナ火炎が吹き飛ぶ。
Here, there are the following matters as issues to be considered.
(A) To supply sufficient oxygen to the
(B) When the flow rate of the primary additional gas 52 ejected from the primary additional nozzle 43 in (a) is suppressed to the upper limit value or less, sufficient oxygen cannot be supplied around the
(C) When sufficient oxygen is supplied to the
図1、図2に示す実施例では次のような構成を採用している。
すなわち、図3に示す2次ノズル45と3次ノズル46を、ウインドボックス12を介して燃焼用ガスライン18と接続し、1次追加ノズル43に分岐燃焼用ガスライン34を接続して、分岐燃焼用ガスライン34から1次追加ノズル43に1次追加ガス52を供給できるようにする。
The embodiment shown in FIGS. 1 and 2 employs the following configuration.
That is, the secondary nozzle 45 and the
また、分岐燃焼用ガスライン34に供給される燃焼用ガスの酸素濃度は図1では分岐燃焼ガス用酸素量調整バルブ20によって調整する。
また、図2では燃焼用ガス用酸素量調整バルブ9によって調整する。
Further, the oxygen concentration of the combustion gas supplied to the branch
Moreover, in FIG. 2, it adjusts with the oxygen
さらに、1次ガスライン17、燃焼用ガスライン18、分岐燃焼用ガスライン34には、各々酸素濃度測定のためのガス採取ラインが接続されており、各ガス採取ラインによって採取された各ガスライン17、18及び34の配管中の酸素濃度は、それぞれ酸素濃度測定装置29、30及び31によって、常時測定することができる。
Further, a gas sampling line for measuring the oxygen concentration is connected to the
上記構成要素により、安定したバーナ15での火炎を保持できる仕組みを以下、図3及び図4を用いて説明する。
図3に示すように、1次ノズル40の中心軸側には、濃縮器41が設置されており、1次ガスライン17内の微粉炭と燃料搬送用ガスからなる混合流体の流れの中で微粉炭は1次ノズル40の隔壁内壁面側へ濃縮される。前記隔壁内壁面側へ濃縮された微粉炭の流れは、1次ノズル40の隔壁内壁面に接続する1次追加ノズル43から噴出する高酸素濃度の燃焼用ガス(1次追加ガス)52によって、安定して微粉炭が燃焼する。
A mechanism that can maintain a stable flame in the
As shown in FIG. 3, a
図4は、バーナ15の1次ノズル40、2次ノズル45及び3次ノズル46の各流路の先端部付近の横断面図(図4(a))と、上記図4(a)に示すバーナ15の1次ノズル40の隔壁内壁面側における水平方向の各位置での酸素濃度の変化を示す図(図4(b))と図4(a)に示すバーナ15の1次ノズル40の隔壁内壁面側における水平方向の各位置でのガス流速(図4(c))を表したものである。
FIG. 4 is a cross-sectional view (FIG. 4A) near the tip of each flow path of the primary nozzle 40, the secondary nozzle 45, and the
バーナ15の燃焼性は、1次ノズル40の先端の隔壁内壁面側に位置する保炎器60に十分な酸素を供給できるかどうかがポイントとなる。このときの保炎器60周りの最低酸素濃度はA0%(例えば25%)である。
The point of flammability of the
前述の3つの考慮すべき事項(a)、(b)及び(c)について、仮に、1次追加ノズル43から噴出する1次追加ガス52を、2次ノズル45と3次ノズル46に共通するウインドボックス12から供給するように構成した場合、即ち1次追加ノズル43から噴出する1次追加ガス52の酸素濃度を2次ノズル45と3次ノズル46と同じにすると次のような問題が生じる。
(1)1次追加ノズル43から噴出する1次追加ガス52の流量を増やすことによって、保炎器60に十分な酸素を供給しようとすると、その燃焼用ガスの流速(B)は、微粉炭を吹き飛ばす流速の上限値(B0)を超える。すなわち、B≧B0となる(比較例1)。
(2)反対に、1次追加ノズル43から噴出する1次追加ガス52の流速(B)を、前記上限値以下(B≦B0)に抑えようとすると、保炎器60の周りに十分な酸素を供給できず、保炎器60の周りの酸素濃度(A)は、その下限値(A0)を下回る。すなわち、A≦A0となる(比較例2)。
As for the above three considerations (a), (b), and (c), the primary additional gas 52 ejected from the primary additional nozzle 43 is common to the secondary nozzle 45 and the
(1) When sufficient oxygen is supplied to the
(2) On the contrary, if the flow velocity (B) of the primary additional gas 52 ejected from the primary additional nozzle 43 is to be kept below the upper limit (B ≦ B 0 ), the
また、1次追加ノズル43から噴出する1次追加ガス52の酸素濃度が高すぎる場合、保炎器60が焼損してしまうため、保炎器60の周りの酸素濃度(A%)を、酸素濃度の上限値(A1%)以内となるように1次追加ノズル43から噴出する1次追加ガス52の酸素濃度を調整する必要がある。
(3)そこで、1次追加ノズル43から噴出する1次追加ガス52の流速(B)を、上限値(B0)以下(B≦B0)に抑えつつ、酸素濃度(A)を上昇させることで、保炎器60に十分な酸素を供給しようとすると、1次ノズル40から噴出する燃料搬送用ガス(1次ガス)51の流速(C)は、バーナ火炎を吹き飛ばす流速の上限値(C0)を超える。すなわち、C≧C0となる。
In addition, if the oxygen concentration of the primary additional gas 52 ejected from the primary additional nozzle 43 is too high, the
(3) Therefore, the oxygen concentration (A) is increased while suppressing the flow velocity (B) of the primary additional gas 52 ejected from the primary additional nozzle 43 to the upper limit (B 0 ) or less (B ≦ B 0 ). Thus, when sufficient oxygen is supplied to the
そのため、保炎器60に十分な酸素を供給し、かつ、1次追加ノズル43から噴出する1次追加ガス52の流速(B)を、微粉炭を吹き飛ばす流速の上限値(B0)以下とし、かつ、1次ノズル40から噴出する燃料搬送用ガス51の流速(C)を、火炎を吹き飛ばす流速の上限値(C0)以下にできるシステム及びバーナ構造にする必要がある。
Therefore, sufficient oxygen is supplied to the
本実施例では、1次追加ノズル43がウインドボックス12と独立して構成されており、1次追加ノズル43にのみ高濃度の酸素を供給することが可能である。
そのため、保炎器60の周りに十分な酸素を供給した状態であっても、1次追加ノズル43から噴出する1次追加ガス52の流速(B)は、その上限値(B0)を超えないことと、さらに、1次ノズル40から噴出する燃料搬送用ガス(1次ガス51)のの流速(C)は、その上限値(C0)を超えないことが必要である。
In the present embodiment, the primary additional nozzle 43 is configured independently of the window box 12, and high concentration oxygen can be supplied only to the primary additional nozzle 43.
For this reason, even when sufficient oxygen is supplied around the
すなわち、保炎器60の周りの酸素濃度をA%、その流速をBm/s、1次ノズル40から噴出する燃料搬送用ガスの流速をCm/sとすると、
A≧A0 かつB≦B0 かつC≦C0
が成立する。
That is, assuming that the oxygen concentration around the
A ≧ A 0 and B ≦ B 0 and C ≦ C 0
Is established.
ここで、例えばA0=25%、B0=40〜50m/s、C0=20m/sである。
表1に本発明の実施例のガスラインでの流量の比率及び酸素濃度の例を示す。また、比較例も併せて表1に示した。
Here, for example, A0 = 25%, B0 = 40 to 50 m / s, and C0 = 20 m / s.
Table 1 shows an example of the flow rate ratio and oxygen concentration in the gas line of the embodiment of the present invention. The comparative examples are also shown in Table 1.
ここでは、本発明の実施例1〜3では、それぞれ1次追加ノズル43から噴出する1次追加ガス52中の酸素濃度の上限(=80vol.%)と下限(=50vol.%)とした場合を示している。 Here, in Examples 1 to 3 of the present invention, the upper limit (= 80 vol.%) And lower limit (= 50 vol.%) Of the oxygen concentration in the primary additional gas 52 ejected from the primary additional nozzle 43 are used. Is shown.
また、比較例1は、上記(a)で示したA≧A0かつB≧B0かつC≦C0、比較例2は、上記(b)で示したA≦A0かつB≦B0かつC≦C0、比較例3は、上記(c)で示したA≦A0かつB≦B0かつC≧C0の条件を満たした一例を示している。なお前記比較例1〜3のA(酸素濃度)、B(ガス流速)、C(ガス流速)についての上記下線部の条件が本発明と相違する部分である。 In Comparative Example 1, A ≧ A 0 and B ≧ B 0 and C ≦ C 0 shown in (a) above, and in Comparative Example 2, A ≦ A 0 and B ≦ B 0 shown in (b) above. And C ≦ C 0 , Comparative Example 3 shows an example satisfying the conditions of A ≦ A 0 , B ≦ B 0 and C ≧ C 0 shown in (c) above. The underlined conditions for A (oxygen concentration), B (gas flow rate), and C (gas flow rate) of Comparative Examples 1 to 3 are different from the present invention.
本発明の実施例と比較例1〜3におけるバーナ15の出口付近の酸素濃度及び流速の分布を図4(b)、(c)に示す。図4(b)の縦軸は酸素濃度、横軸は1次ノズル40の内周壁側における水平方向距離であり、図4(c)の縦軸はガス流速、横軸は1次ノズル40の内周壁側における水平方向距離である。
FIGS. 4B and 4C show the oxygen concentration and flow velocity distribution in the vicinity of the outlet of the
図4(b)、(c)から分かるように、比較例1では、バーナ15の1次追加ノズル43から1次ノズル40内に噴出する高酸素濃度(約43%)の1次追加ガス52の流速を大きくし、保炎器60に十分な酸素を供給している。このとき、1次追加ノズル43から供給される燃焼用ガス(1次追加ガス52)の酸素濃度は約43%であり、保炎器60の周りの酸素濃度は約30%である。保炎器60の周りの酸素濃度は問題ないが、1次追加ガス52の流量比率が30%となり、B≧B0となる。これにより、1次ノズル40の内周壁側へ濃縮された微粉炭が吹き飛んでしまい、保炎器60の周りの燃料濃度の希薄化により、着火性及び保炎性の悪化を引き起こし、良好な保炎を維持することはできない。
As can be seen from FIGS. 4B and 4C, in Comparative Example 1, the primary additional gas 52 having a high oxygen concentration (about 43%) ejected from the primary additional nozzle 43 of the
比較例2では、1次追加ノズル43から噴出する1次追加ガス52の流量を10%に抑え、流速の上限値(B0)を超えないようにしている。このとき、1次追加ノズル43から供給される1次追加ガス52中の酸素濃度は約43%であり、保炎器60の周りの酸素濃度は約20%である。この条件では、1次ノズル40の内周壁側出口に位置する保炎器60に酸素を十分に供給できず、安定したバーナ火炎を保持できない。
In Comparative Example 2, the flow rate of the primary additional gas 52 ejected from the primary additional nozzle 43 is suppressed to 10% so as not to exceed the upper limit value (B 0 ) of the flow velocity. At this time, the oxygen concentration in the primary additional gas 52 supplied from the primary additional nozzle 43 is about 43%, and the oxygen concentration around the
比較例3では、1次追加ノズル43から噴出する1次追加ガス52の流量を10%に抑え、その酸素濃度を上昇させ、保炎器60に十分な酸素を供給している。1次追加ノズル43から供給される1次追加ガス52中の酸素濃度は、約70%であり、保炎器60の周りの酸素濃度は約30%となる。1次追加ノズル43から噴出する1次追加ガス52の流速及び保炎器60の周りのガス中の酸素濃度は問題ないが、1次ノズル40から噴出する燃料搬送用ガス(1次ガス51)の流量が65%となり、燃料搬送用ガスの流速が、上限値(C0)を超える。1次ノズル40の出口の1次ガス51の流速が大きくなることで、バーナ火炎が吹き飛んでしまい、良好な保炎を維持することはできない。
In Comparative Example 3, the flow rate of the primary additional gas 52 ejected from the primary additional nozzle 43 is suppressed to 10%, the oxygen concentration is increased, and sufficient oxygen is supplied to the
一方、本発明の実施例1では、1次追加ノズル43から供給される1次追加ガス52の流量比率は10%であり、その流速(B)は上限値(B0=40〜50m/s)を下回る(B≦B0)。また、1次追加ガス52の酸素濃度は約60%であり、保炎器60の周りの酸素濃度は約30%であり、これは、保炎器60の周りに必要な最低酸素濃度25%(1次ガス51の酸素濃度を50%以下にすると、保炎器60周りの酸素濃度が25%以下となり失火する。)を上回る(A≧A0)。また、保炎器60の焼損を防止する最高酸素濃度40%(1次ガス51の酸素濃度を80%以上にすると、保炎器60周りの酸素濃度が40%以上となり保炎器60が焼損するため。)下回る(A≦A1)。また、1次ガス51の流量比率が40%であり、その流速(C)は上限値(C0)を下回る(C≦C0)。
On the other hand, in Example 1 of the present invention, the flow rate ratio of the primary additional gas 52 supplied from the primary additional nozzle 43 is 10%, and the flow velocity (B) is the upper limit (B 0 = 40 to 50 m / s). ) (B ≦ B 0 ). Further, the oxygen concentration of the primary additional gas 52 is about 60%, and the oxygen concentration around the
また、本発明では、固体燃料バーナ15における燃焼用ガスとして空気を主体とする気体を用いる空気燃焼モードでも運転可能である。
この場合、燃焼用ガス用酸素量調整バルブ9及び分岐燃焼ガス用酸素量調整バルブ20を徐々に閉じて酸素発生装置6から供給する酸素を減らしつつ、空気送風ファン7の出口バルブ10を徐々に開いて空気送風ファン7から供給する酸素を増やし、ボイラ1内の酸素量が過剰状態、または不足状態にならないように調整しながら、同時に、再循環ガス入口ガス量調整バルブ11または再循環ガス量調整バルブ25を徐々に閉じることで、ボイラ1内を再循環ガスによるCO2主体ガスから空気によるN2主体ガスへと切り替える運転が行われる。
Further, in the present invention, operation is possible even in an air combustion mode using a gas mainly composed of air as a combustion gas in the
In this case, the outlet valve 10 of the
以上より、本発明は、燃料搬送用ガスの酸素濃度を極力低くしても、良好なバーナ火炎を形成することができる。 As described above, the present invention can form a good burner flame even if the oxygen concentration of the fuel carrier gas is as low as possible.
1・・・ボイラ 2・・・排ガス処理系統
3・・・再循環ガスライン 5・・・窒素ライン
6・・・酸素発生装置 7・・・空気送風ファン
8・・・再循環ガスファン 9・・・燃焼用ガス用酸素量調整バルブ
10・・・送風ファン出口バルブ
11・・・再循環ガス入口ガス量調整バルブ
12・・・ウインドボックス 13・・・フィーダ
14・・・バンカ 15・・・バーナ
16・・・ミル 17・・・1次ガスライン
18・・・燃焼用ガスライン 19・・・分岐燃焼ガス用酸素ライン
20・・・分岐燃焼ガス用酸素量調整バルブ
21・・・1次ガス量調整バルブ
22・・・燃焼用ガス量調整バルブ
23・・・分岐再循環ガス用酸素ライン
24・・・分岐再循環ガス用酸素量調整バルブ
25・・・再循環ガス量調整バルブ
26・・・燃焼用ガス用酸素ライン
27・・・排ガスライン 28・・・CO2回収・放出ライン
29・・・燃焼用ガス用酸素濃度測定装置
30・・・分岐燃焼ガス用酸素濃度測定装置
31・・・燃焼用ガス用酸素濃度測定装置
32・・・バイパス再循環ガス量調整バルブ
33・・・バイパス再循環ガスライン
34・・・分岐燃焼用ガスライン
35・・・分岐燃焼用ガス供給量調整バルブ
40・・・1次ノズル 41・・・濃縮器
42・・・流路縮小部材(ヘ゛ンチュリ)
43・・・1次追加ノズル 44・・・1次ガス酸素ライン
45・・・2次ノズル 46・・・3次ノズル
47・・・2次ガス 48・・・3次ガス
49・・・1次追加ノズル出口
50・・・液体燃料ライン(燃料)
51・・・1次ガス(燃料搬送用ガス)
52・・・1次追加ガス 53・・・燃焼用ガス
60・・・保炎器
DESCRIPTION OF
21 ... Primary gas amount adjusting valve 22 ... Combustion gas amount adjusting valve 23 ... Branch recirculation gas oxygen line
24 ... Branch recirculation gas oxygen amount adjustment valve 25 ... Recirculation gas
43 ... Primary additional nozzle 44 ... Primary gas oxygen line 45 ...
51 ... Primary gas (fuel transfer gas)
52 ... Primary additional gas 53 ...
Claims (6)
1次ノズル(40)に接続する燃料とその搬送気体からなる混合流体を供給する1次ガスライン(17)と、
2次ノズル(45)及び3次ノズル(46)の両方に燃焼用ガスを供給する燃焼用ガスライン(18)と、
空気から窒素を分離して高酸素濃度ガスを得る酸素発生装置(6)と、
該酸素発生装置(6)で得られた高酸素濃度ガスを前記固体燃料バーナ(15)に供給する燃焼用ガス用酸素ライン(26)
を備えた燃焼装置(1)において、
該燃焼装置(1)から排出された燃焼排ガスを1次ガスライン(17)に接続する再循環ガスライン(3)を設け、
燃焼用ガスライン(18)に燃焼用ガス用酸素ライン(26)及び再循環ガスライン(3)をそれぞれ接続し、
2次ノズル(45)及び3次ノズル(46)の両方に燃焼用ガスを供給する燃焼用ガスライン(18)から分岐して燃焼用ガスと酸素ガスと再循環ガスを1次追加ノズル(43)に供給する分岐燃焼用ガスライン(34)と、
燃料とその搬送気体からなる混合流体の供給量を調整する1次ガス量調整手段(21)を1次ガスライン(17)に設け、
燃焼用ガスと酸素ガスと再循環ガスからなる混合ガスの供給量を調整する燃焼用ガス量調整手段(22)を燃焼用ガスライン(18)に設け、
再循環ガスの供給量を調整する再循環ガス入口ガス量調整手段(11)と再循環ガス量調整手段(25)を再循環ガスライン(3)の上流側と下流側にそれぞれ設け、
高酸素濃度ガスの供給量を調整する燃焼用ガス用酸素量調整手段(9)を燃焼用ガス用酸素ライン(26)に設け、
燃焼用ガスと酸素ガスと再循環ガスからなる混合ガスの供給量を調整する分岐燃焼用ガス供給量調整手段(35)を分岐燃焼用ガスライン(34)に設けた
ことを特徴とする固体燃料バーナを備えた燃焼装置。 A cylindrical nozzle is formed concentrically around the central axis, and a mixed gas composed of fuel and its carrier gas is ejected from the central axis side, and a flame stabilizer (60) is provided at the mixed gas outlet 1 The secondary nozzle (40), the secondary nozzle (45) for injecting combustion gas to the outer peripheral side of the primary nozzle (40), and the secondary nozzle (45) common to the outer peripheral side of the secondary nozzle (45) A tertiary nozzle (46) for ejecting combustion gas and a primary additional nozzle (43) for ejecting additional combustion gas to the inner peripheral surface side of the partition wall of the primary nozzle (40) and the secondary nozzle (45). A provided solid fuel burner (15);
A primary gas line (17) for supplying a mixed fluid comprising a fuel connected to the primary nozzle (40) and its carrier gas;
A combustion gas line (18) for supplying combustion gas to both the secondary nozzle (45) and the tertiary nozzle (46);
An oxygen generator (6) for separating nitrogen from air to obtain a high oxygen concentration gas;
Combustion gas oxygen line (26) for supplying a high oxygen concentration gas obtained by the oxygen generator (6) to the solid fuel burner (15)
In a combustion apparatus (1) comprising:
Providing a recirculation gas line (3) for connecting the combustion exhaust gas discharged from the combustion device (1) to the primary gas line (17);
The combustion gas oxygen line (26) and the recirculation gas line (3) are connected to the combustion gas line (18),
Branching from the combustion gas line (18) for supplying combustion gas to both the secondary nozzle (45) and the tertiary nozzle (46), the combustion gas, oxygen gas and recirculation gas are supplied to the primary additional nozzle (43). Branch combustion gas line (34) supplied to
A primary gas amount adjusting means (21) for adjusting a supply amount of a mixed fluid composed of fuel and its carrier gas is provided in the primary gas line (17),
Combustion gas amount adjusting means (22) for adjusting the supply amount of the mixed gas composed of combustion gas, oxygen gas and recirculation gas is provided in the combustion gas line (18),
Recirculation gas inlet gas amount adjustment means (11) and recirculation gas amount adjustment means (25) for adjusting the supply amount of the recirculation gas are provided on the upstream side and the downstream side of the recirculation gas line (3), respectively.
Combustion gas oxygen amount adjusting means (9) for adjusting the supply amount of the high oxygen concentration gas is provided in the combustion gas oxygen line (26),
Solid fuel characterized in that a branch combustion gas supply amount adjusting means (35) for adjusting a supply amount of a mixed gas comprising combustion gas, oxygen gas and recirculation gas is provided in the branch combustion gas line (34). Combustion device with burner.
1次追加ノズル(43)に供給される燃焼用ガスと酸素ガスと再循環ガスからなる混合ガスの酸素濃度を50〜80vol.%に調節し、前記1次ノズル(40)に供給される燃料とその搬送気体からなる混合流体の酸素濃度を4〜21vol.%に調節し、2次ノズル(45)及び3次ノズル(46)に供給される燃焼用ガスと酸素ガスと再循環ガスからなる混合ガスの酸素濃度を30〜50vol.%に調節し、前記1次ノズル(40)、2次ノズル(45)および3次ノズル(46)を通じて、全体として供給されるガスの平均酸素濃度を26〜28vol.%に調節することを特徴とする固体燃料バーナを備えた燃焼装置の運転方法。 A method for operating a combustion apparatus comprising the solid fuel burner according to claim 2,
Fuel supplied to the primary nozzle (40) by adjusting the oxygen concentration of the mixed gas consisting of combustion gas, oxygen gas and recirculation gas supplied to the primary additional nozzle (43) to 50-80 vol.%. And the oxygen concentration of the mixed fluid composed of the carrier gas is adjusted to 4 to 21 vol.%, And consists of combustion gas, oxygen gas and recirculation gas supplied to the secondary nozzle (45) and the tertiary nozzle (46). The oxygen concentration of the mixed gas is adjusted to 30 to 50 vol.%, And the average oxygen concentration of the gas supplied as a whole through the primary nozzle (40), the secondary nozzle (45) and the tertiary nozzle (46) is 26. The operating method of the combustion apparatus provided with the solid fuel burner characterized by adjusting to -28 vol.%.
1次追加ノズル(43)>2次ノズル(45)及び3次ノズル(46)>1次ノズル(40)
となるように前記ノズル(43,45、46、40)へ供給するガス量調整手段(35,22、21)を調節する
ことを特徴とする請求項4記載の固体燃料バーナを備えた燃焼装置の運転方法。 The primary nozzle (40), the secondary nozzle (45), the tertiary nozzle (46), and the primary additional nozzle in the oxyfuel combustion mode using a gas mainly composed of a mixed gas of high oxygen concentration gas and recirculation gas. The oxygen concentration of the gas supplied to each nozzle of (43) is: primary additional nozzle (43)> secondary nozzle (45) and tertiary nozzle (46)> primary nozzle (40)
The combustion apparatus having a solid fuel burner according to claim 4, wherein the gas amount adjusting means (35, 22, 21) supplied to the nozzle (43, 45, 46, 40) is adjusted so as to satisfy Driving method.
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