JP2015232426A - 排気再燃システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】原動機1からの燃焼排ガスを酸素含有ガスとして用いて燃焼する燃焼バーナBが、熱回収用の燃焼室Nに装備され、燃焼バーナBとして、塊状の石炭をストーカ12にて載置搬送した状態で燃焼させる石炭燃焼部Baと、石炭以外のガス燃料又は液体燃料を燃焼させ且つ燃焼量を変更調節自在な他燃料燃焼部Bbとを備えている。
【選択図】図1
Description
そして、排気再燃システムは、例えば、原動機が、発電機を駆動する発電用のガスタービンとして構成され、燃焼室が、発電用の蒸気タービンに供給する蒸気を生成する蒸気ボイラの燃焼室として構成されて、いわゆるコンバインドサイクル発電システムを構成するのに用いられる等、各種のシステムに適用されることになる。
すなわち、石炭は、重油等の燃料油や天然ガス等の燃料ガスに較べて安価であるため、石炭を燃料として使用することが望まれるものとなるが、固体燃料粉砕機を装備すると、排気再燃システムの全体構成が複雑で高価となるものであり、改善が望まれるものであった。
前記燃焼バーナとして、塊状の石炭をストーカにて載置搬送した状態で燃焼させる石炭燃焼部と、石炭以外のガス燃料又は液体燃料を燃焼させ且つ燃焼量を変更調節自在な他燃料燃焼部とを備えている点を特徴とする。
ちなみに、他燃料燃焼部にて燃焼させる石炭以外のガス燃料又は液体燃料とは、塊状の石炭及び粉粒状の石炭とは異なるガス燃料又は液体燃料を意味するものである。
石炭燃焼部は、塊状の石炭をストーカにて載置搬送した状態で燃焼させるものであるから、塊状の石炭を、塊状のままでストーカに供給して燃焼させることができるため、塊状の石炭を粉砕処理するための装置を装備する必要がなく、全体構成の簡素化及び低廉化を図ることができる。
つまり、石炭燃焼部は、塊状の石炭を塊状のままで燃焼させるものであるため、燃焼室の燃焼負荷の変動に応じて、燃焼量を適切に変更することが困難であるが、石炭燃焼部に加えて、燃焼量の変更調節を良好に行うことができる他燃料燃焼部を備えさせることによって、燃焼室の燃焼負荷の変動に応じた燃焼量の変更調節を良好に行うことができるのである。
前記他燃料燃焼部が、燃焼ガスを前記石炭燃焼部の上面部に向けて流動させる形態で、前記石炭燃焼部よりも上方箇所に設置されている点を特徴とする。
前記他燃料燃焼部の燃焼ガスが、前記石炭燃焼部の上面部のうちの、前記ストーカの搬送方向の終端側部分に向けて流動するように構成されている点を特徴とする。
前記原動機からの燃焼排ガスが、前記他燃料燃焼部の最大燃焼量に対応させた状態で、当該他燃料燃焼部に供給されている点を特徴とする。
前記原動機が、発電用のガスタービンであり、前記燃焼室が、蒸気ボイラの燃焼室である点を特徴とする。
ちなみに、蒸気ボイラにて生成された蒸気にて、発電用の蒸気タービンを駆動するようにすれば、コンバインドサイクル発電システムを構成できることになる。
以下、本発明の排気再燃システムをコンバインドサイクル発電システムに適用した場合の実施形態を図面に基づいて説明する。
(コンバインドサイクル発電システムの全体構成)
図1に示すように、例示するコンバインドサイクル発電システムは、原動機としてのガスタービン1、そのガスタービン1にて駆動されるガスタービン側発電機2、ガスタービン1からの燃焼排ガスを酸素含有ガスとして用いて燃焼する燃焼バーナBを備えた蒸気ボイラE、蒸気ボイラEから供給される蒸気によって駆動される蒸気タービン3、及び、その蒸気タービン3にて駆動される蒸気タービン側発電機4を備えている。
ガスタービン1は、空気圧縮部1A、燃焼器1B、及び、タービン部1Cを備え、本実施形態においては、ガスタービン側発電機2が、空気圧縮部1Aに接続されている。
空気圧縮部1Aは、タービン部1Cと一体回転して、空気路5を通して吸気する空気を圧縮して燃焼器1Bに供給するように構成されている。
燃焼器1Bは、燃料路6を通して供給される燃料ガスを圧縮部1Aから供給される圧縮空気にて燃焼するように構成され、タービン部1Cが、燃焼器1Bからの燃焼ガスにて回転駆動されるように構成されている。
蒸気ボイラEは、燃焼バーナBが装備される熱回収用の燃焼室N、蒸気生成用水管部7、及び、蒸気生成用水管部7にて生成された蒸気を過熱する蒸気過熱部8を備えて、燃焼バーナBからの燃焼ガスによって、蒸気過熱部8及び蒸気生成用水管部7を加熱して、蒸気過熱部8からの過熱蒸気を蒸気タービン3に供給するように構成されている。
また、蒸気タービン3を駆動した後の蒸気が、復水器、給水タンク、給水ポンプ等を備える給水部11に供給され、この給水部11が蒸気生成用水管部7に対して給水するように構成されている。
燃焼バーナBとして、塊状の石炭をストーカ12にて載置搬送した状態で燃焼させる石炭燃焼部Baと、石炭以外のガス燃料又は液体燃料を燃焼させ且つ燃焼量を変更調節自在な他燃料燃焼部Bbとが備えられている。
ちなみに、図示は省略するが、本実施形態においては、他燃料燃焼部Bbが、ストーカ12の横幅方向に沿って左右一対設けられている。
石炭燃焼部Baは、石炭投入口13から投入される塊状の石炭を、ストーカ12にて搬送方向の始端側部分から終端側部分に向けて載置搬送しながら、燃焼排ガス供給口14を通して供給されるガスタービン1の燃焼排ガスにて燃焼させるように構成されている。
そして、燃焼後の残渣を、残渣排出口15を通して燃焼室Nの外部に排出するように構成されている。
他燃料燃焼部Bbは、本実施形態においては、燃料ガスを燃焼するように構成されており、具体的には、燃料ガスとして、メタンを主成分とする都市ガス(例えば、13A)を燃料ガスとして燃焼するように構成されている。
そして、燃焼排ガス受入口18を通して受入れたガスタービン1の燃焼排ガスが、燃料噴出部17の周囲のガス流動空間Rを通して、燃料噴出部17の前端側に流動して、燃料噴出部17から噴出される燃料ガスを、ガスタービン1の燃焼排ガスにて燃焼させるように構成されている。
具体的には、他燃料燃焼部Bbの燃焼ガスGが、石炭燃焼部Baの上面部のうちのストーカ12の搬送方向の終端側部分に向けて流動するように構成されている。
しかも、他燃料燃焼部Bbの燃焼ガスGが、石炭燃焼部Baの上面部のうちのストーカ12の搬送方向の終端側部分に向けて流動することによって、石炭の固形分の燃焼を良好に行えるようになっている。
ガスタービン1の燃焼排ガスが、燃焼排ガス供給路21を通して、石炭燃焼部Baの燃焼排ガス供給口14と、他燃料燃焼部Bbの燃焼排ガス受入口18とに分配供給されるように構成されている。
尚、図示は省略するが、燃焼排ガス供給路21には、ガスタービン1の燃焼排ガスを石炭燃焼部Baの燃焼排ガス供給口14と他燃料燃焼部Bbの燃焼排ガス受入口18とに分配する分配率を調整する調整機構が装備されることになる。
本実施形態においては、ガスタービン1の出力が、5050kWであり、500℃程度の燃焼排ガスが、57,100m3N/H排出されることになり、その燃焼排ガスの酸素濃度が、例えば、18%程度である。
そして、蒸気ボイラEからは、温度が455℃で、圧力が5.98MPaGの蒸気(過熱蒸気)が、50t/hで生成されることになる。
上記したコンバインドサイクル発電システムに装備される排気再燃システムは、熱回収用の燃焼室Nに装備される石炭燃焼部Baが、塊状の石炭をストーカ12にて載置搬送した状態で燃焼させるものであり、塊状の石炭を、塊状のままでストーカ12に供給して燃焼させることができるため、塊状の石炭を粉砕処理する装置を装備する必要がないことにより、全体構成の簡素化及び低廉化を図ることができる。
尚、ガスタービン1からの燃焼排ガスの酸素濃度が、例えば、18%程度である場合において、燃焼室Nから排気される排ガスの残存酸素濃度を、例えば、14〜16%程度にすることが可能となる。
次に、別実施形態を列記する。
(1)上記実施形態においては、他燃料燃焼部Bbが、石炭以外の燃料として、ガス燃料を燃焼させる場合を例示したが、石炭以外の燃料として、軽油や重油等の液体燃料を燃焼させる形態で実施してもよい。
12 ストーカ
B 燃焼バーナ
Ba 石炭燃焼部
Bb 他燃料燃焼部
G 燃焼ガス
E 蒸気ボイラ
N 燃焼室
Claims (5)
- 原動機からの燃焼排ガスを酸素含有ガスとして用いて燃焼する燃焼バーナが、熱回収用の燃焼室に装備された排気再燃システムであって、
前記燃焼バーナとして、塊状の石炭をストーカにて載置搬送した状態で燃焼させる石炭燃焼部と、石炭以外のガス燃料又は液体燃料を燃焼させ且つ燃焼量を変更調節自在な他燃料燃焼部とを備えている排気再燃システム。 - 前記他燃料燃焼部が、燃焼ガスを前記石炭燃焼部の上面部に向けて流動させる形態で、前記石炭燃焼部よりも上方箇所に設置されている請求項1記載の排気再燃システム。
- 前記他燃料燃焼部の燃焼ガスが、前記石炭燃焼部の上面部のうちの、前記ストーカの搬送方向の終端側部分に向けて流動するように構成されている請求項2記載の排気再燃システム。
- 前記原動機からの燃焼排ガスが、前記他燃料燃焼部の最大燃焼量に対応させた状態で、当該他燃料燃焼部に供給されている請求項1〜3のいずれか1項に記載の排気再燃システム。
- 前記原動機が、発電用のガスタービンであり、前記燃焼室が、蒸気ボイラの燃焼室である請求項1〜4のいずれか1項に記載の排気再燃システム。
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