JP2014500471A - 酸素燃焼ボイラの熱的性能を制御する装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
この開示は、2011年11月16日に出願された米国特許非仮出願第61/414175号明細書の優先権を主張し、その内容全体は、引用したことにより本明細書に組み入れられる。
米国政府は、米国エネルギ庁/国立エネルギ技術研究所(NETL)から契約DE−NT0005290を有する認可にしたがい本発明における権利を有する。
この開示は、概して酸素燃焼ボイラ、特に、ボイラへの酸素及び/又はリサイクルされる煙道ガスの分配を制御することによって酸素燃焼ボイラの熱的性能を制御する装置及び方法に関する。
酸素燃焼は、化石燃料燃焼発電プラントにおける二酸化炭素回収及び貯留(sequestration)のために開発されている。酸素燃焼(時には"オキシフューエル"及び"オキシファイヤリング"とも称される)の概念は、燃焼用空気を、酸素とリサイクルされた煙道ガスとの混合物と置き換え、これにより、貯留のためにより簡単に処理することができる二酸化炭素濃度の高い煙道ガス流を発生するというものである。微粉炭(pc)発電プラントのための酸素燃焼プロセスの単純化された典型的な概略が、図1に示された従来技術に示されている。
ボイラにおいて燃料を燃焼させ、ボイラにおいて熱吸収パターンを発生し、ボイラから煙道ガスを排出し、煙道ガスの一部をボイラへリサイクルし、第1の酸化剤流をリサイクルされた煙道ガスと混合して第1の混合された流れを形成し、第1の混合された流れを複数の部分に分割し、第1の混合された流れの各部分を第2の酸化剤流と混合して第2の混合された流れの複数の部分を形成し、第2の混合された流れの複数の部分の各部分をボイラへの複数の進入箇所においてボイラへ導入することを含む方法がここに開示される。
ボイラに導入される酸化剤流を形成するために、酸素が、リサイクルされた煙道ガス流と混合される又はリサイクルされた煙道ガス流に付加される、酸素燃料燃焼システムがここで開示される。ボイラの熱的性能を高めるために、灰堆積及び炉辺腐食を低減すること、及び/又は炉におけるスラッギングを防止することを目的として、ボイラにおける発熱プロフィルを規定する及び/又は変化させるために、ボイラの様々な箇所における酸化剤流の酸素とリサイクルされた煙道ガスとの比率を導入及び制御する方法も、ここに開示される。
・酸素燃焼ボイラへ戻される排ガス再循環の合計量の減少は、既存のプラントの酸素燃料改装及び新規の酸素燃料プラントの両方のためのより低い資本設備コスト及びより低い運転コストを生じる。
・酸素燃料改装のための既存のボイラの蒸気発生能力におけるアップグレード
・酸素燃焼ボイラ運転中の蒸気発生及び蒸気温度の改良された制御のための酸素燃料用途のための新規のボイラの寸法及びコストの減少
・発生される蒸気(流れ)の量及び酸素燃料ボイラからの蒸気の温度の能動的な制御(開ループ及び閉ループ制御)。これは、負荷変化の間の蒸気流及び温度、熱伝達に対するボイラ抵抗の変化、及び燃料変化に対する制御を含む。さらに、制御範囲を拡大するために、接線方向燃料ノズルの傾斜、及び/又は噴射されるガスリサイクル流の合計量のような、他の従来の方法と組み合わせて使用することができる。
Claims (20)
- 酸素燃焼ボイラの運転を制御する方法であって、
燃料をボイラにおいて燃焼させ、
該ボイラにおいて熱吸収パターンを発生させ、
前記ボイラから煙道ガスを排出し、
該煙道ガスの一部を前記ボイラへリサイクルし、
リサイクルされた前記煙道ガスを第1の酸化剤流と混合して、混合された流れを形成し、
該混合された流れを複数の部分に分割し、
前記混合された流れのそれぞれの部分を前記ボイラのそれぞれ異なる進入箇所において前記ボイラへ導入することを特徴とする、酸素燃焼ボイラの運転を制御する方法。 - 前記ボイラは、接線方向燃焼ボイラである、請求項1記載の方法。
- 前記ボイラへの前記混合された流れのそれぞれの部分の導入は、前記ボイラにおける前記熱吸収パターンを変化させる、請求項1記載の方法。
- 前記混合された流れのそれぞれの部分は、ウインドボックスの下方に配置されたホッパゾーンにおいて、ウインドボックスにおいて及び/又はウインドボックスの上方に配置されたオーバーファイア区画において前記ボイラへ導入される、請求項1記載の方法。
- 前記混合された流れの少なくとも1つの部分は、前記ウインドボックスの下側部分において前記ボイラへ導入される、請求項1記載の方法。
- 前記ウインドボックスにおいて前記ボイラへ導入される前記混合された流れの少なくとも1つの部分は、前記混合された流れの約50〜約100質量%である、請求項5記載の方法。
- 前記混合された流れの少なくとも1つの部分は、前記オーバーファイア区画の下側部分において前記ボイラへ導入される、請求項1記載の方法。
- 前記混合された流れの少なくとも1つの部分は、前記オーバーファイア区画の上側部分において前記ボイラへ導入される、請求項1記載の方法。
- 燃料をボイラにおいて燃焼させ、
該ボイラにおいて熱吸収パターンを発生させ、
前記ボイラからの煙道ガスを排出し、
該煙道ガスの一部を前記ボイラへリサイクルし、
リサイクルされた前記煙道ガスを第1の酸化剤流と混合して、第1の混合された流れを形成し、
該第1の混合された流れを複数の部分に分割し、
前記第1の混合された流れのそれぞれの部分を第2の酸化剤流と混合して、第2の混合された流れの複数の部分を形成し、
前記第2の混合された流れの複数の部分のそれぞれを前記ボイラへのそれぞれの異なる進入箇所において前記ボイラへ導入することを特徴とする、方法。 - 前記ボイラは、接線方向燃焼ボイラである、請求項9記載の方法。
- 前記第1の混合された流れのそれぞれの部分を前記第2の酸化剤流と混合して前記第2の混合された流れを形成することは、前記ボイラへの進入箇所の近くの位置において行われる、請求項9記載の方法。
- 前記第2の混合された流れのそれぞれの部分は、互いに異なる進入箇所において前記ボイラへ同時に又は順次に導入される、請求項9記載の方法。
- 前記異なる進入箇所は、ウインドボックスの下方に配置されたホッパゾーンに、ウインドボックスに及び/又はウインドボックスの上方に配置されたオーバーファイア区画に位置する、請求項9記載の方法。
- 前記ウインドボックスにおいて前記ボイラへ導入される前記第2の混合された流れは、流れの総重量に対して約50〜約100質量%の酸素を含む、請求項13記載の方法。
- 前記第2の混合された流れは、内側ポートの周囲に配置された環状スペースを介して前記ボイラへ導入され、前記内側ポートは燃料及び搬送空気を前記ボイラへ導入する、請求項13記載の方法。
- 前記第2の混合された流れは、内側ポートの周囲に配置された環状スペースを介して前記ボイラへ導入され、前記内側ポートは燃料及び搬送空気を前記ボイラへ導入する、請求項1記載の方法。
- 前記ボイラは、壁部燃焼ボイラである、請求項9記載の方法。
- 前記ボイラへの前記混合された流れのそれぞれの部分の導入は、前記ボイラの熱パターンを変化させる、請求項9記載の方法。
- 前記ホッパゾーンにおいて前記オーバーファイア区画に導入される前記第2の混合された流れは、該第2の混合された流れの総重量に対して50質量%までの酸素を含む、請求項13記載の方法。
- 空気分離ユニットと、
ボイラと、
汚染制御システムと、
ガス処理ユニットとを備え、
前記空気分離ユニットは、前記ボイラ、前記汚染制御システム及び前記ガス処理ユニットの上流に位置し、前記ボイラは、前記汚染制御システム及び前記ガス処理ユニットの上流に位置し、前記ガス処理ユニットから前記空気分離ユニットを介して前記ボイラへ煙道ガスがリサイクルされ、前記ボイラは、酸素とリサイクルされた煙道ガスとを含む混合された流れを受け取り、混合された流れを受け取るように構成されていないボイラと比較したときに熱吸収パターンの変化を生ぜしめるように働くことを特徴とする、システム。
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