JP5302859B2

JP5302859B2 - 微粉炭焚きボイラシステム

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Publication number: JP5302859B2
Application number: JP2009265174A
Authority: JP
Inventors: 健有賀; 卓一郎大丸; 皓太郎藤村; 智博山内; 和宏堂本; 政彦松田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2029-11-20
Also published as: JP2011106789A

Description

本発明は、微粉炭を燃料とする微粉炭焚きボイラシステムに係り、特に、二酸化炭素排出量を効率よく低減できる微粉炭焚きボイラシステムに関する。

石炭燃料は、油やガス燃料と比べて燃料中の炭素量が多く、従って、石炭燃料をボイラ燃料として利用した場合、二酸化炭素の発生量は多くなる。
図３の従来例は、微粉炭焚きの空気燃焼ボイラシステム１０を示す構成図である。この空気燃焼ボイラシステム１０は、石炭燃料を微粉炭機１１で所望の微粉度に粉砕して微粉炭とし、この微粉炭を気流搬送の空気（１次空気）とともに石炭焚きボイラ１２へ投入する。
石炭焚きボイラ１２で発生した燃焼排ガスは、脱硝装置１３、冷却装置１４、脱塵装置１５及び脱硫装置１６を通過する排ガス処理工程を経ることにより、排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、チャー等の粉塵及び硫黄酸化物（ＳＯｘ）等が除去されて煙突１７から大気へ放出される。こうして大気放出された燃焼排ガスには、多くの二酸化炭素（ＣＯ_２）が含まれている。

しかし、石炭は資源量が多いことから、有効に活用していく必要がある。このため、石炭焚きボイラ１２の燃焼排ガスから二酸化炭素を回収するため、下記の手法が採用されている。なお、回収した二酸化炭素は、たとえば地中や海中へ貯留するなどして隔離することとなる。
図４に示す空気燃焼ボイラシステム１０Ａは、上述した微粉炭焚きの空気燃焼ボイラシステム１０に加え、石炭焚きボイラ１２から排出される燃焼排ガス（ボイラ排ガス）に含まれる二酸化炭素を回収する二酸化炭素分離装置１８を備えている。この二酸化炭素分離装置１８は、脱硫装置１６の下流に設置されており、空気により、微粉炭を燃焼して排出された燃焼排ガス（ボイラ排ガス）から二酸化炭素だけを分離して回収する装置である。なお、微粉炭を燃焼させて排出される燃焼排ガスの成分について一例を示すと、たとえば窒素が７８％，Ａｒが１％，酸素が２〜８％，二酸化炭素が１３〜１９％となる。

また、図５に示す微粉炭焚きの酸素燃焼ボイラシステム２０は、燃焼用の空気から窒素を取り除いて酸素を製造する酸素分離装置１９を備えている。図示の構成例では、脱硫装置１６で脱硫後の燃焼排ガスから、一部が再循環用排ガスとして石炭焚きボイラ１２の上流に導入され、残った燃焼排ガス（大部分が二酸化炭素ガス）が二酸化炭素として回収される。すなわち、この微粉炭焚きの酸素燃焼ボイラシステム２０では、再循環用排ガスと酸素分離装置１９で製造した酸素との混合ガスが、微粉炭を気流搬送して石炭焚きボイラ１２に投入する搬送ガス（１次空気）として使用され、酸素と再循環用排ガス（酸素の希釈用）とにより、微粉炭を燃焼して排出された燃焼排ガス中の二酸化炭素ガスが回収される。

また、下記の特許文献１及び特許文献２には、酸素及び再循環排ガスの混合ガスにより石炭を燃焼させて、二酸化炭素を容易に回収できるようにした技術が提案されている。この従来技術は、いずれも固定炭素及び揮発分を同一のボイラ内で燃焼させている。

特開平５−２３１６０９号公報特開平６−９４２１２号公報

ところで、上述した従来技術（図４及び図５参照）の微粉炭焚きボイラシステムには、それぞれ以下のような問題が指摘されている。
図４に示す空気燃焼ボイラシステム１０Ａのように、空気燃焼ボイラ排ガスから二酸化炭素だけを分離して回収するものでは、燃焼排ガス中の二酸化炭素濃度が低いことから、二酸化炭素分離装置１８で二酸化炭素を分離する際に大きな動力や熱エネルギーを必要とする。なお、燃焼排ガス中の二酸化炭素を分離する手法としては、吸収法、吸着法、膜分離法等が用いられる。

図５に示す微粉炭を燃料とする酸素燃焼ボイラシステム２０のように、酸素と燃焼排ガスとの混合ガスにより微粉炭を燃焼するシステムでは、酸素分離装置１９において空気分離により酸素を製造するための動力が大きくなる。

このように、上述した二酸化炭素を分離・回収する従来技術は、いずれも大きな動力や熱エネルギーを必要とするものであるから、動力や熱エネルギー等のランニングコスト低減や二酸化炭素回収効率の向上が望まれている。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、動力等のランニングコストを低減して効率のよい二酸化炭素の分離・回収が可能となる、すなわち、排出する二酸化炭素量を効率よく低減することができる微粉炭焚きボイラシステムを提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明の請求項１に係る微粉炭焚きボイラシステムは、微粉炭を燃料として空気で燃焼させる石炭焚きボイラを備え、該石炭焚きボイラから排出された石炭燃焼排ガスを脱硝、冷却、脱塵及び脱硫の排ガス処理工程を経て大気放出する空気燃焼ボイラシステムと、前記空気燃焼ボイラシステムの脱塵工程からチャーを導入し、空気から分離した酸素とチャー燃焼排ガスとの混合ガスにより前記チャーを燃焼させる酸素燃焼ボイラを備え、前記チャー燃焼排ガスが前記酸素燃焼ボイラから排出された後に脱硝、冷却、脱塵及び脱硫の排ガス処理工程を経てから二酸化炭素を回収するとともに、前記排ガス処理工程を経た一部のチャー燃焼排ガスを前記酸素と混合して前記混合ガスとする酸素燃焼ボイラシステムとを具備して構成され、前記石炭焚きボイラに供給される燃焼用空気量が、微粉炭の完全燃焼に必要な理論空気量より少ない値に設定されていることを特徴とするものである。

このような本発明の微粉炭焚きボイラシステムによれば、空気燃焼ボイラシステムの脱塵工程からチャーを導入して酸素燃焼ボイラシステムの酸素燃焼ボイラで燃焼させ、石炭焚きボイラに供給される燃焼用空気量を微粉炭の完全燃焼に必要な理論空気量より少ない値に設定したので、石炭焚きボイラでは、主に微粉炭の揮発分（主に水素や硫黄分等）のみが燃焼し、酸素燃焼ボイラで燃焼するチャーは、微粉炭の揮発分（主に水素や硫黄分等）が除去された固定炭素が主体となる。このため、空気燃焼ボイラから排出されて大気へ放出される石炭燃焼排ガス中の二酸化炭素量が減少し、かつ、酸素燃焼ボイラから排出されるチャー燃焼排ガスは大部分が二酸化炭素となる。

本発明の請求項２に係る微粉炭焚きボイラシステムは、微粉炭を燃料として空気で燃焼させる石炭焚きボイラを備え、該石炭焚きボイラから排出された石炭燃焼排ガスを脱硝、冷却、脱塵及び脱硫の排ガス処理工程を経て大気放出する空気燃焼ボイラシステムと、前記空気燃焼ボイラシステムの脱塵工程からチャーを導入し、空気から分離した酸素とチャー燃焼排ガスとの混合ガスにより前記チャーを燃焼させる酸素燃焼ボイラを備え、前記チャー燃焼排ガスが前記酸素燃焼ボイラから排出された後に冷却及び脱塵の排ガス処理工程を経て二酸化炭素が回収されるとともに、前記排ガス処理工程を経た一部のチャー燃焼排ガスを前記酸素と混合して前記混合ガスとする酸素燃焼ボイラシステムとを具備して構成され、前記石炭焚きボイラに供給される燃焼用空気量が、微粉炭の完全燃焼に必要な理論空気量より少ない値に設定されていることを特徴とするものである。

このような微粉炭焚きボイラシステムによれば、空気燃焼ボイラシステムの脱塵工程からチャーを導入して酸素燃焼ボイラシステムの酸素燃焼ボイラで燃焼させ、石炭焚きボイラに供給される燃焼用空気量を微粉炭の完全燃焼に必要な理論空気量より少ない値に設定したので、石炭焚きボイラでは、主に微粉炭の揮発分（主に水素や硫黄分等）のみが燃焼し、酸素燃焼ボイラで燃焼するチャーは、微粉炭の揮発分（主に水素や硫黄分等）が除去された固定炭素が主体となる。このため、空気燃焼ボイラから排出されて大気へ放出される石炭燃焼排ガス中の二酸化炭素量が減少し、かつ、酸素燃焼ボイラから排出されるチャー燃焼排ガスは大部分が二酸化炭素となる。
また、酸素燃焼ボイラシステムにおいては、空気燃焼ボイラシステムで微粉炭の揮発分（主に水素や硫黄分等）のみが燃焼し、かつ、チャーの燃焼に、空気から窒素が除去された酸素と、二酸化炭素が主成分のチャー燃焼排ガスとの混合ガスが用いられるため、硫黄酸化物を形成する硫黄分や窒素酸化物を形成する窒素が系内にほとんど存在しない。従って、チャー燃焼排ガス中に硫黄酸化物や窒素酸化物が含まれることはほとんどなく、これらを除去する脱硝装置や脱硫装置は不要となる。

上記の発明において、前記石炭焚きボイラに供給する微粉炭の微粉度は、微粉炭を完全燃焼させる理論空気量以上の燃焼空気量を供給する場合と比較して低く設定されていることが好ましく、これにより、微粉炭機の動力を低減した運転が可能となる。

上述した本発明によれば、動力等のランニングコストを低減して効率のよい二酸化炭素の分離・回収が可能となり、従って、微粉炭焚きボイラシステムが排出する二酸化炭素量を効率よく低減することができる。

本発明に係る微粉炭焚きボイラシステムについて、第１の実施形態となる構成例を示す系統図である。本発明に係る微粉炭焚きボイラシステムについて、第２の実施形態となる構成例を示す系統図である。従来の微粉炭焚き空気燃焼ボイラシステムの構成例を示す系統図である。図３の微粉炭焚き空気燃焼ボイラシステムに二酸化炭素分離装置を追設した構成例を示す系統図である。従来の微粉炭焚き酸素燃焼ボイラシステムの構成例を示す系統図である。

以下では、本発明に係る微粉炭焚きボイラシステムの構成例について、一実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の実施形態＞
図１に示す実施形態において、微粉炭焚きボイラシステムＢＳ１は、微粉炭を燃料とする空気燃焼ボイラシステム（微粉炭焚きの空気燃焼ボイラシステム）１０′のプラント１と、この空気燃焼ボイラシステム１０′から排出されたチャー（未燃炭素含有灰）を回収して燃料とする酸素燃焼ボイラシステム２０Ａのプラント２とにより構成される。

プラント１の空気燃焼ボイラシステム１０′は、石炭燃料を微粉炭機１１で所望の微粉度に粉砕した微粉炭を燃料とする。この微粉炭は、気流搬送の空気（１次空気）とともに石炭焚きボイラ（ボイラ１）１２′へ投入され、微粉炭を搬送する１次空気に加えて投入される２次空気（不図示）や追加投入空気（不図示）を用いて燃焼させる。
この空気燃焼ボイラシステム１０′では、石炭焚きボイラ１２′に供給される燃焼用空気量が、微粉炭を完全燃焼するための理論空気量よりも低めに、たとえば２０〜５０％程度の空気供給量に設定される。

これは、微粉炭等の固体燃料中の可燃分が揮発分と固定炭素とに分類され、揮発分燃焼過程の後に固定炭素のチャー燃焼過程が続くことから、燃焼用空気が不足する条件下とすることにより、揮発分のみを先行して燃焼させるためである。
すなわち、図３に示す従来例の微粉炭焚き空気燃焼ボイラシステム１０では、微粉炭を完全燃焼させるため、必要な理論空気量以上の燃焼用空気が石炭焚きボイラ１２に供給されているが、本実施形態の石炭焚きボイラ１２′に供給される燃焼用空気量は、主に微粉炭の揮発分である水素（Ｈ）、硫黄（Ｓ）及び炭素（Ｃ）の一部のみを選択的に燃焼させるように、理論空気量よりも低めに設定されている。

石炭焚きボイラ１２′で発生した石炭燃焼排ガスは、脱硝装置１３、冷却装置１４、脱塵装置１５及び脱硫装置１６の順に排ガス処理工程を通過した後、基準を満たすクリーンな排ガスとして煙突１７から大気へ放出される。
石炭焚きボイラ１２′から排出された石炭燃焼排ガスは、最初に脱硝装置１３に導かれる。この脱硝装置１３では、たとえばアンモニア（ＮＨ_３）を用いて、石炭燃焼排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する脱硝が行われる。
脱硝後の石炭燃焼排ガスは、次の排ガス処理工程で冷却装置１４に導かれ、所望の温度まで冷却される。

こうして温度低下した石炭燃焼排ガスは、次の排ガス処理工程で脱塵装置１５に導かれる。この脱塵装置１５では、石炭燃焼排ガス中のチャーを分離除去して回収する。このチャーは、微粉炭から揮発分が抜けたものであり、固定炭素と灰分からなる粒子状の物質となる。
こうして回収されたチャーは、プラント１の脱塵装置１５とプラント２の酸素燃焼ボイラ（ボイラ２）１２Ａとの間を接続するチャー供給ライン３０を通り、酸素燃焼ボイラシステム２０Ａのボイラ燃料として供給される。

脱塵装置１５でチャーが除去された石炭燃焼排ガスは、次の排ガス処理工程で脱硫装置１６に導かれる。この脱硫装置１６では、石炭燃焼排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去する脱硫が行われる。
こうして、脱硝、冷却、脱塵及び脱硫の排ガス処理工程を経た石炭燃焼排ガスは、窒素酸化物、チャー等の粉塵及び硫黄酸化物等が除去されたクリーンな排ガスとして煙突１７から大気へ放出される。また、ここで放出される石炭燃焼排ガスは、プラント１の石炭焚きボイラ１２′が、燃焼用空気の供給量を理論空気量より低減し、主に揮発分のみを燃焼させるボイラであるため、空気で微粉炭を完全燃焼する従来のボイラ（図３参照）と比較して、大気へ放出される排ガス中の二酸化炭素量は減少する。

プラント２の酸素燃焼ボイラシステム２０Ａは、酸素燃焼ボイラ（ボイラ２）１２Ａの燃料が微粉炭からチャーに変更された以外、上述した図５の酸素燃焼ボイラシステム２０と同じ構成となる。すなわち、プラント２の酸素燃焼ボイラシステム２０Ａは、酸素燃焼ボイラ１２Ａの燃料としてチャーが使用され、このチャーは空気燃焼ボイラシステム１０′の脱塵装置１５で回収されたものがチャー供給ライン３０を介して導入される。

本実施形態の酸素燃焼ボイラシステム２０Ａは、燃焼用の空気から窒素を取り除いて酸素を製造する酸素分離装置１９を備えている。
酸素分離装置１９で製造した酸素は、脱硫装置１６を通って脱硫された酸素燃焼ボイラ１２Ａから分岐させたチャー燃焼排ガスの一部と、すなわち、酸素の希釈用として導入された再循環用排ガスと混合されることにより、酸素を含んだ混合ガスとなる。この混合ガスは、プラント１から供給されるチャーの燃焼用として、酸素燃焼ボイラ１２Ａに投入される。

酸素燃焼ボイラ１２Ａでは、チャーを混合ガス中の酸素で燃焼させることにより、チャー燃焼排ガスが生成される。このチャー燃焼排ガスは、脱硝、冷却、脱塵及び脱硫の工程順に排ガス処理が行われる。このため、酸素燃焼ボイラ１２Ａの下流側には、脱硝装置１３、冷却装置１４、脱塵装置１５及び脱硫装置１６が設けられている。
こうして脱硝、冷却、脱塵及び脱硫の排ガス処理工程を経たチャー燃焼排ガスは、一部が再循環用排ガスとして酸素燃焼ボイラ１２Ａの上流側へ分岐・導入され、残ったチャー燃焼排ガスが二酸化炭素として回収される。

このように、プラント２の酸素燃焼ボイラシステム２０Ａでは、再循環用排ガスと酸素分離装置１９で製造した酸素との混合ガスによりチャーを燃焼させるので、酸素と酸素希釈用の再循環用排ガスとの混合ガスによりチャーが燃焼して排出されるチャー燃焼排ガスは、排ガス処理工程を経ることにより大部分が二酸化炭素ガスとなる。このため、プラント２の酸素燃焼ボイラシステム２０Ａで排ガス処理工程を経たチャー燃焼排ガスは、分離回収の処理を行うことなくそのまま二酸化炭素として容易に回収することができる。
すなわち、この酸素燃焼ボイラシステム２０Ａでは、二酸化炭素を主成分とする再循環用排ガスと酸素分離装置１９で製造した酸素との混合ガスがチャーの燃焼用として酸素燃焼ボイラ１２Ａに投入され、しかも、燃料のチャー自体が水素（Ｈ）や硫黄（Ｓ）等の揮発分を除去された炭素（Ｃ）が主体であるため、そのチャー燃焼排ガスは主成分が二酸化炭素となる。従って、チャー燃焼排ガスから二酸化炭素を分離回収する必要がなく、二酸化炭素の分離回収に必要だった動力や熱エネルギーの消費を削減することができる。

このように、上述した本実施形態の微粉炭焚きボイラシステムＢＳ１によれば、プラント１の空気燃焼ボイラシステム１０′は、主に揮発分のみを燃焼するボイラとなるので、空気で微粉炭を完全燃焼する従来の微粉炭焚き空気燃焼ボイラシステム１０（図３参照）と比較して、排ガス中の二酸化炭素量が低減する。このため、微粉炭焚きボイラシステムＢＳ１は、煙突１７から大気へ放出される二酸化炭素量を低減することができる。
また、本実施形態の空気燃焼ボイラシステム１０′は、従来の微粉炭焚き空気燃焼ボイラシステム１０と比較して、燃焼用空気の供給量が微粉炭を完全燃焼させるために必要な理論空気量よりも低めに設定されるので、燃焼用空気の供給量低減により燃焼用空気供給用のファン動力を低減でき、しかも、石炭燃焼排ガス量が減少するので、石炭燃焼排ガス（ボイラ排ガス）による顕熱ロスを低減できる。このようなファン動力・顕熱ロスの低減は、微粉炭焚きボイラシステムＢＳ１のランニングコスト削減に有効である。

さらに、プラント１の空気燃焼ボイラシステム１０′では、揮発分のみ燃焼すること、石炭燃焼排ガス量の減少により火炉内の滞留時間が長くなることなどの理由から、窒素酸化物の排出量も減少するので、脱硝装置１３で消費されるアンモニア（ＮＨ_３）量の低減が可能となる。このようなアンモニア消費量の低減は、微粉炭焚きボイラシステムＢＳ１のランニングコスト削減に有効である。

一方、プラント２の酸素燃焼ボイラシステム２０Ａは、主に固定炭素（Ｃ）のみを燃焼させるボイラとなるため、チャー燃焼排ガス中の二酸化炭素量が多くなり、従って、チャー燃焼排ガスの回収がそのまま二酸化炭素の回収となる。このような二酸化炭素回収は、チャー燃焼排ガス中から二酸化炭素を分離する動力や熱エネルギーが不要になるので、微粉炭焚きボイラシステムＢＳ１のランニングコスト削減に有効である。
しかも、酸素燃焼ボイラシステム２０Ａで必要な酸素製造工程においても、酸素分離装置１９で消費する動力は、固定炭素の燃焼に必要な酸素量を製造すればよいので、図５に示した従来の微粉炭焚きの酸素燃焼ボイラシステム２０と比較して、必要酸素量の減少分だけ所要動力を低減できる。このような酸素分離装置１９の動力低減も、微粉炭焚きボイラシステムＢＳ１のランニングコスト削減に有効である。

そして、上述した構成の微粉炭焚きボイラシステムＢＳ１は、下記のような実機適用が可能である。
すなわち、プラント１の空気燃焼ボイラシステム１０′及びプラント２の酸素燃焼ボイラシステム２０Ａをともに新設する微粉炭焚きボイラシステムＢＳ１、プラント１の空気燃焼ボイラシステム１０′に既設プラントを流用し、プラント２の酸素燃焼ボイラシステム２０Ａを新設する微粉炭焚きボイラシステムＢＳ１、そして、プラント１の空気燃焼ボイラシステム１０′及びプラント２の酸素燃焼ボイラシステム２０Ａをともに既設プラントの流用とする微粉炭焚きボイラシステムＢＳ１への適用が可能である。

また、プラントを新設する場合及び既設を流用する場合において、いずれの場合も脱塵装置１５で回収されたチャーを酸素燃焼ボイラ１２Ａへ供給するチャー供給ライン３０が必要となり、このチャー供給ラインには、図示しないチャーの搬送・供給装置が設けられている。
また、たとえばプラント２の酸素燃焼ボイラシステム２０Ａに既設の微粉炭焚き空気燃焼ボイラシステム１０を改造して流用するような場合には、空気から酸素を製造する酸素分離装置１９の追設や、脱硫後のチャー燃焼排ガス（二酸化炭素）を回収する設備の追設が必要になる。

＜第２の実施形態＞
続いて、本発明に係る微粉炭焚きボイラシステムの構成例について、第２の実施形態を図２に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図２に示す実施形態の微粉炭焚きボイラシステムＢＳ２は、微粉炭を燃料とする空気燃焼ボイラシステム（微粉炭焚きの空気燃焼ボイラシステム）１０′のプラント１と、この空気燃焼ボイラシステム１０′から排出されたチャー（未燃炭素含有灰）を回収して燃料とする酸素燃焼ボイラシステム２０Ｂのプラント２とにより構成される。

この実施形態は、プラント２の酸素燃焼ボイラシステム２０Ｂにおいて、チャー燃焼排ガスの排ガス処理工程が簡略化されている。
すなわち、第１の実施形態においては、脱硝、冷却、脱塵及び脱硫の排ガス処理工程を経たチャー燃焼排ガスから二酸化炭素を回収しているが、本実施形態では、冷却及び脱塵のみを実施する排ガス処理工程となる。従って、酸素燃焼ボイラ１２Ａの下流側には、チャー燃焼排ガスの排ガス処理を行う冷却装置１４及び脱塵装置１５が設けられているものの、脱硝装置１３及び脱硫装置１６の設置がない簡略化したシステムとなっている。

これは、プラント２の酸素燃焼ボイラシステム２０Ｂは、プラント１の空気燃焼ボイラシステム１０′から供給されるチャーを燃料として燃焼させるものであるから、燃料のチャー自体が水素（Ｈ）や硫黄（Ｓ）等の揮発分を除去された炭素（Ｃ）が主体である。このため、酸素燃焼ボイラ１２Ａで燃焼させるチャーは、硫黄酸化物の発生源となる硫黄分がすでに除去された燃料となり、しかも、チャー燃焼用の混合ガスは、酸素及び二酸化炭素が主成分であり、窒素酸化物の発生源となる窒素（Ｎ）も酸素分離装置１９ですでに除去されてほとんど存在しない。

従って、酸素燃焼ボイラ１２Ａでチャーを燃焼させて排出されるチャー燃焼排ガス中には、硫黄酸化物や窒素酸化物がほとんど含まれておらず、脱硝装置１３及び脱硫装置１６の設置を省略しても、二酸化炭素の回収や排ガス再循環に問題が生じることはない。このため、脱硝装置１３及び脱硫装置１６を省略した分だけ、機器削減によるイニシャルコストやランニングコストの低減が可能となる。

＜第３の実施形態＞
最後に、本発明に係る微粉炭焚きボイラシステムの構成例について、第３の実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。
この実施形態は、上述した第１の実施形態及び第２の実施形態で説明した微粉炭焚きボイラシステムＢＳ１，ＢＳ２において、プラント１の空気燃焼ボイラシステム１０′に設けられている微粉炭機１１の運転条件を調整することにより、微粉炭機１１で粉砕される微粉炭の微粉度を低下（平均粒径を増加）させて運転するものである。微粉度を低下させる運転条件の調整は、たとえば回転式分級器を備えた微粉炭機１１の場合、回転式分給器の回転数を低下させればよい。
具体的には、石炭焚きボイラ１２′に供給される燃焼用空気量が、微粉炭を完全燃焼させる理論空気量以上とする場合の微粉度が通常２００メッシュパス７０〜９０％程度であるのに対し、理論空気量の２０〜５０％程度の燃焼用空気量を供給する場合には、２００メッシュパス５０％程度の微粉度に低下させることが可能である。

このような微粉度の低下は、プラント１の空気燃焼ボイラシステム１０′において、石炭焚きボイラ１２′で固定炭素を燃焼させる必要がないため、従来の微粉炭焚き空気燃焼ボイラシステム１０の石炭焚きボイラ１２よりも、平均粒径を増加させた微粉炭を燃焼させる運転が可能になる。
このように、微粉度を低下させた運転は、微粉炭機１１の動力を低減した運転が可能になるので、ランニングコストの削減に有効である。

このように、上述した本発明の実施形態によれば、空気燃焼ボイラシステム１０′は主に揮発分のみを燃焼するボイラとなるので、微粉炭焚きボイラシステムＢＳ１，ＢＳ２から排出する二酸化炭素量の低減が可能になる。
また、上述した本発明の実施形態によれば、燃焼用空気の供給量が微粉炭を完全燃焼させるために必要な理論空気量よりも低めに設定されているので、燃焼用空気の供給低減により燃焼用空気供給用のファン動力を低減でき、しかも、石炭燃焼排ガス量が減少して石炭燃焼排ガス（ボイラ排ガス）による顕熱ロスを低減できるため、粉炭焚きボイラシステムＢＳ１，ＢＳ２のランニングコスト削減とともに熱効率のよい運転が可能となる。

また、石炭焚きボイラ１２′から排出される窒素酸化物量の減少により脱硝装置１３で消費されるアンモニア量の低減が可能になること、主に固定炭素（Ｃ）のみを燃焼させるため石炭燃焼排ガス中の二酸化炭素量が多くなり、石炭燃焼排ガスの回収がそのまま二酸化炭素の回収になって二酸化炭素を分離する動力や熱エネルギーが不要になること、酸素製造工程において酸素分離装置１９が消費する動力を低減できることによっても、微粉炭焚きボイラシステムＢＳ１，ＢＳ２のランニングコスト削減が可能となる。

さらに、酸素燃焼ボイラ１２Ａでチャーを燃焼させて排出されるチャー燃焼排ガス中には、硫黄酸化物や窒素酸化物がほとんど含まれていないため、脱硝装置１３及び脱硫装置１６の設置を省略することが可能になり、これによってもイニシャルコストやランニングコストの削減が可能となる。
さらにまた、微粉度を低下させた微粉炭を石炭焚きボイラ１２′で燃焼させる運転は、微粉炭機１１の動力を低減した運転が可能になるので、これによってもランニングコストの削減が可能になる。

従って、上述した本発明によれば、燃焼用空気の供給に必要なファン動力、二酸化炭素の分離に必要な動力や熱エネルギー、酸素分離に必要な動力及び微粉炭製造に必要な動力の削減や脱硝に必要なアンモニア量の削減等により、ランニングコストを低減して効率のよい二酸化炭素の分離・回収が可能となり、従って、微粉炭焚きボイラシステムが排出する二酸化炭素量を効率よく低減することができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

１０，１０′，１０Ａ空気燃焼ボイラシステム
１１微粉炭機
１２，１２′ 石炭焚きボイラ
１２Ａ酸素燃焼ボイラ
１３脱硝装置
１４冷却装置（エアヒータ）
１５脱塵装置
１６脱硫装置
１７煙突
１９酸素分離装置
２０，２０Ａ，２０Ｂ酸素燃焼ボイラシステム
３０チャー供給ライン
ＢＳ１，ＢＳ２微粉炭焚きボイラシステム

Claims

微粉炭を燃料として空気で燃焼させる石炭焚きボイラを備え、該石炭焚きボイラから排出された石炭燃焼排ガスを脱硝、冷却、脱塵及び脱硫の排ガス処理工程を経て大気放出する空気燃焼ボイラシステムと、
前記空気燃焼ボイラシステムの脱塵工程からチャーを導入し、空気から分離した酸素とチャー燃焼排ガスとの混合ガスにより前記チャーを燃焼させる酸素燃焼ボイラを備え、前記チャー燃焼排ガスが前記酸素燃焼ボイラから排出された後に脱硝、冷却、脱塵及び脱硫の排ガス処理工程を経てから二酸化炭素を回収するとともに、前記排ガス処理工程を経た一部のチャー燃焼ガスを前記酸素と混合して前記混合ガスとする酸素燃焼ボイラシステムとを具備して構成され、
前記石炭焚きボイラに供給される燃焼用空気量が、微粉炭の完全燃焼に必要な理論空気量より少ない値に設定されていることを特徴とする微粉炭焚きボイラシステム。
微粉炭を燃料として空気で燃焼させる石炭焚きボイラを備え、該石炭焚きボイラから排出された石炭燃焼排ガスを脱硝、冷却、脱塵及び脱硫の排ガス処理工程を経て大気放出する空気燃焼ボイラシステムと、
前記空気燃焼ボイラシステムの脱塵工程からチャーを導入し、空気から分離した酸素とチャー燃焼排ガスとの混合ガスにより前記チャーを燃焼させる酸素燃焼ボイラを備え、前記チャー燃焼排ガスが前記酸素燃焼ボイラから排出された後に冷却及び脱塵の排ガス処理工程を経て二酸化炭素が回収されるとともに、前記排ガス処理工程を経た一部のチャー燃焼ガスを前記酸素と混合して前記混合ガスとする酸素燃焼ボイラシステムとを具備して構成され、
前記石炭焚きボイラに供給される燃焼用空気量が、微粉炭の完全燃焼に必要な理論空気量より少ない値に設定されていることを特徴とする微粉炭焚きボイラシステム。
前記石炭焚きボイラに供給する微粉炭の微粉度が、微粉炭を完全燃焼させる理論空気量以上の燃焼空気量を供給する場合と比較して低く設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の微粉炭焚きボイラシステム。