JP5728956B2 - Oxy-combustion boiler system - Google Patents
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Description
本発明は、酸素燃焼ボイラシステムに関するものである。 The present invention relates to an oxyfuel boiler system.
近年、地球温暖化が地球規模の環境問題として大きく取り上げられ、該地球温暖化は大気中の二酸化炭素(CO2)の濃度の増加が主要原因の一つであることが明らかにされており、火力発電所等におけるボイラ設備は、これらの物質の固定排出源として注目されているが、ボイラ用の燃料としては、石油、天然ガス、石炭が主に使用されている。 In recent years, global warming has been widely taken up as a global environmental problem, and it has been clarified that the increase in the concentration of carbon dioxide (CO 2 ) in the atmosphere is one of the main causes of global warming. Boiler facilities in thermal power plants and the like are attracting attention as a fixed emission source of these substances, but oil, natural gas, and coal are mainly used as boiler fuel.
特に、石炭は天然ガス及び石油と比較して炭素含有量が多く、その他、水素、窒素、硫黄等の成分、無機質である灰を含んでいるため、石炭を空気燃焼させると、燃焼排ガスの組成は殆どが窒素(約70%)となり、その他、二酸化炭素、硫黄酸化物(SOx)、窒素酸化物(NOx)、及び灰分や未燃焼の石炭粒子からなる塵と酸素(約4%)を含んだものとなる。 In particular, coal has a higher carbon content than natural gas and petroleum, and other components such as hydrogen, nitrogen, and sulfur, and inorganic ash. Is mostly nitrogen (about 70%), and also contains carbon dioxide, sulfur oxide (SOx), nitrogen oxide (NOx), and dust and oxygen (about 4%) consisting of ash and unburned coal particles. It will be.
このため、前記ボイラ設備の場合、燃焼排ガスは脱硝、脱硫、脱塵等の排煙処理を実施し、NOx、SOx、微粒子が環境排出基準値以下になるようにして煙突から大気中に排出している。 For this reason, in the case of the boiler equipment, the flue gas is subjected to flue gas treatment such as denitrification, desulfurization, and dust removal, and NOx, SOx, and fine particles are discharged from the chimney into the atmosphere so that they are below the environmental emission standard value. ing.
前記燃焼排ガスに生じるNOxには、空気中の窒素が酸素で酸化されて生成するサーマルNOxと、燃料中の窒素が酸化されて生成するフューエルNOxとがあるが、従来、サーマルNOxの低減には火炎温度を低減する燃焼法が採られ、又、フューエルNOxの低減には、燃焼器内にNOxを還元する燃料過剰の領域を形成する燃焼法が採られてきた。 The NOx generated in the combustion exhaust gas includes thermal NOx produced by oxidizing nitrogen in the air with oxygen and fuel NOx produced by oxidizing nitrogen in the fuel. Conventionally, for reducing thermal NOx, A combustion method for reducing the flame temperature has been adopted, and a fuel method for reducing fuel NOx has been adopted in which a fuel-excess region for reducing NOx is formed in the combustor.
一方、前記燃焼排ガス中の二酸化炭素を回収する方法としては、従来よりアミン等の吸収液中に吸収させる手法や、固体吸着剤に吸着させる吸着法、或いは膜分離法等が検討されているが、いずれも変換効率が低く、実用化には至っていない。 On the other hand, as a method of recovering carbon dioxide in the combustion exhaust gas, a method of absorbing in an absorbing solution such as amine, an adsorption method of adsorbing on a solid adsorbent, or a membrane separation method has been studied. Both have low conversion efficiency and have not yet been put into practical use.
そこで、前記燃焼排ガス中の二酸化炭素の分離とサーマルNOxの抑制の問題を同時に達成する有効な手法としては、空気に代えて酸素で燃料を燃焼させる手法が提案されており、石炭等の燃料を酸素で燃焼させると、サーマルNOxの発生は無くなると共に、燃焼排ガスは、そのほとんどが二酸化炭素となり、その他、フューエルNOx、SOxを含んだガスとなるため、燃焼排ガスを冷却することにより、前記二酸化炭素を液化して分離することが比較的容易になる。 Therefore, as an effective method for simultaneously achieving the problem of separation of carbon dioxide in the combustion exhaust gas and suppression of thermal NOx, a method of burning fuel with oxygen instead of air has been proposed. Combustion with oxygen eliminates the generation of thermal NOx, and most of the combustion exhaust gas becomes carbon dioxide. In addition, since the gas contains fuel NOx and SOx, the carbon dioxide is cooled by cooling the combustion exhaust gas. It is relatively easy to liquefy and separate.
しかしながら、前記石炭等の燃料を酸素で燃焼させた場合には火炎温度が高くなり、ボイラ本体を構成する材料の耐熱性や寿命向上を図る必要があるといった技術的課題が生じており、この問題を解決する一つの対策としては、ボイラ本体から排出されて排煙処理された燃焼排ガスの一部を分岐し、該分岐した燃焼排ガスをボイラ本体に供給する空気或いは酸素等の燃焼用気体に混合させるようにした、いわゆる排ガス再循環が知られている。 However, when the fuel such as coal is burned with oxygen, the flame temperature becomes high, and there is a technical problem that it is necessary to improve the heat resistance and life of the material constituting the boiler body. As a measure to solve this problem, a part of the flue gas discharged from the boiler body and smoke-treated is branched, and the branched flue gas is mixed with air or oxygen or other combustion gas supplied to the boiler body. So-called exhaust gas recirculation is known.
図7は従来の酸素燃焼ボイラシステムの一例を示すものであって、1はボイラ本体、2はボイラ本体1に空気或いは酸素等の燃焼用気体を供給する燃焼用気体供給ライン、3は燃焼用気体供給ライン2の上流端に設けられた空気吸込口、4は燃焼用気体供給ライン2に設けられた押込通風機、5はボイラ本体1から排出される燃焼排ガスが流通する排ガスライン、6は排ガスライン5に設けられ且つ燃焼排ガスの脱硝、脱硫、脱塵を行う排煙処理装置、7は排ガスライン5に設けられた誘引通風機、8は誘引通風機7の吸込側における排ガスライン5と押込通風機4の吸込側における燃焼用気体供給ライン2とをつなぐ排ガス再循環ラインであり、該排ガス再循環ライン8の合流接続点より上流側における燃焼用気体供給ライン2に第一切替ダンパD1を設けると共に、前記排ガス再循環ライン8に第二切替ダンパD2を設けてある。
FIG. 7 shows an example of a conventional oxyfuel boiler system, in which 1 is a boiler body, 2 is a combustion gas supply line for supplying a combustion gas such as air or oxygen to the
図7に示される酸素燃焼ボイラシステムにおいては、起動時には、図8に示される如く、第一切替ダンパD1を全開、第二切替ダンパD2を全閉とした状態で、押込通風機4並びに誘引通風機7を駆動し、通常のボイラと同様に、ボイラ本体1に燃焼用気体供給ライン2の上流端の空気吸込口3から空気を導入して燃料の空気燃焼を行い、ボイラ本体1から排出される燃焼排ガスは、排煙処理装置6で脱硝、脱硫、脱塵を行った後、図示していない煙突から大気放出し、起動完了後には、図8に示される如く、t1からt2の間で、第一切替ダンパD1を全開から絞り込んで全閉とすると共に、第二切替ダンパD2を全閉から開度を拡げて全開とし、前記ボイラ本体1に前記燃焼用気体供給ライン2から酸素を導入しつつボイラ本体1から排出される燃焼排ガスの一部を排ガス再循環ライン8を介し燃焼用気体供給ライン2へ再循環させて燃料の酸素燃焼を行い、これにより、燃焼排ガス中の二酸化炭素濃度を高め、ボイラ本体1から排出される燃焼排ガスは、前述と同様、排煙処理装置6で脱硝、脱硫、脱塵を行った後、誘引通風機7の下流側に設けられた図示していないCO2回収設備において二酸化炭素を回収し、該二酸化炭素を回収した燃焼排ガスを前記煙突から大気放出するようになっている。
In the oxyfuel boiler system shown in FIG. 7, at startup, as shown in FIG. 8, with the first switching damper D1 fully opened and the second switching damper D2 fully closed, the forced
尚、前述の如き酸素燃焼ボイラシステムと関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献1がある。
For example,
ところで、図7に示される酸素燃焼ボイラシステムにおいては、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に、図8に示される如く、第一切替ダンパD1と第二切替ダンパD2の開度制御を行えば、排ガス再循環ライン8の燃焼用気体供給ライン2に対する合流接続点での圧力が正圧若しくはゼロ近傍圧力になることが避けられ、過渡的な変動時にも再循環させるべき燃焼排ガスが空気吸込口3へ逆流してしまう心配はない。
By the way, in the oxyfuel boiler system shown in FIG. 7, when the opening control of the first switching damper D1 and the second switching damper D2 is performed as shown in FIG. The pressure at the junction of the exhaust
しかしながら、図7に示される酸素燃焼ボイラシステムにおいては、前述の如く、誘引通風機7の吸込側における排ガスライン5から排ガス再循環ライン8を分岐させているため、空気燃焼から酸素燃焼に移行した場合、誘引通風機7を流れる燃焼排ガスの流量が空気燃焼時のおよそ20〜30[%]まで大幅に低下し、誘引通風機7のターンダウンが困難となり、インバータ制御やファン特性の見直しを行う必要が生じるという欠点を有していた。
However, in the oxyfuel boiler system shown in FIG. 7, as described above, the exhaust
本発明は、斯かる実情に鑑み、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に燃焼排ガスを空気吸込口へ逆流させることなく確実に再循環させることができ、且つ誘引通風機のターンダウンの問題を回避し得る酸素燃焼ボイラシステムを提供しようとするものである。 In view of such circumstances, the present invention can reliably recirculate combustion exhaust gas without backflowing to the air intake port during the transition from air combustion to oxyfuel combustion, and avoids the problem of turndown of the induction fan It is an object of the present invention to provide an oxyfuel boiler system that can be used.
本発明は、起動時には、ボイラ本体に燃焼用気体供給ラインから空気を導入して燃料の空気燃焼を行い、起動完了後には、前記ボイラ本体に前記燃焼用気体供給ラインから酸素を導入しつつボイラ本体から排出される燃焼排ガスの一部を再循環させて燃料の酸素燃焼を行う酸素燃焼ボイラシステムにおいて、
前記燃焼排ガスの一部を誘引通風機の吐出側における排ガスラインから前記燃焼用気体供給ラインへ導く排ガス再循環手段を備え、
前記排ガス再循環手段は、
前記誘引通風機の吐出側における排ガスラインから分岐して、押込通風機の吸込側における前記燃焼用気体供給ラインに合流接続される排ガス再循環ラインと、
該排ガス再循環ラインの合流接続点より上流側で且つ空気吸込口より下流側における前記燃焼用気体供給ラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に全開から全閉に開度制御される第一切替ダンパと、
前記排ガス再循環ラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に全閉から設定開度に向け段階的に開度制御される第二切替ダンパと、
前記排ガス再循環ラインの分岐点より下流側における排ガスラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に全開から設定開度に開度制御される第三切替ダンパと
を備え、
前記第一切替ダンパを空気燃焼から酸素燃焼への移行時に全開から全閉に開度制御する間、前記排ガス再循環ラインの合流接続点の圧力を負圧に保持するよう構成したことを特徴とする酸素燃焼ボイラシステムにかかるものである。
The present invention introduces air from a combustion gas supply line to a boiler body at the time of startup to perform air combustion of fuel, and after completion of startup, the boiler is introduced while introducing oxygen from the combustion gas supply line to the boiler body. In an oxyfuel boiler system that recycles part of the flue gas discharged from the main body and oxyfuels the fuel,
Exhaust gas recirculation means for guiding a part of the combustion exhaust gas from the exhaust gas line on the discharge side of the induction fan to the combustion gas supply line ;
The exhaust gas recirculation means includes
An exhaust gas recirculation line branched from the exhaust gas line on the discharge side of the induction fan and joined to the combustion gas supply line on the suction side of the forced air fan;
Provided in the combustion gas supply line upstream from the confluence connection point of the exhaust gas recirculation line and downstream from the air suction port, and the opening degree is controlled from fully open to fully closed when shifting from air combustion to oxyfuel combustion. A first switching damper;
A second switching damper that is provided in the exhaust gas recirculation line, and whose opening degree is controlled stepwise from fully closed to a set opening degree when shifting from air combustion to oxyfuel combustion;
A third switching damper which is provided in the exhaust gas line downstream from the branch point of the exhaust gas recirculation line and whose opening degree is controlled from fully open to a set opening degree when shifting from air combustion to oxyfuel combustion;
With
The first switching damper is configured to hold the pressure at the junction point of the exhaust gas recirculation line at a negative pressure while controlling the opening degree from fully open to fully closed at the time of transition from air combustion to oxyfuel combustion. It relates to an oxyfuel boiler system.
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。 According to the above means, the following operation can be obtained.
前述の如く構成すると、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に、排ガス再循環手段により、再循環させるべき燃焼排ガスが空気吸込口へ逆流しないようにすることは可能であると共に、排ガス再循環手段により燃焼排ガスの一部は誘引通風機の吐出側における排ガスラインから燃焼用気体供給ラインへ導かれるため、空気燃焼から酸素燃焼に移行した場合、誘引通風機を流れる燃焼排ガスの流量が空気燃焼時と比較して大幅に低下することはなく、空気燃焼時と酸素燃焼時とで誘引通風機には同量の燃焼排ガスが流通することから、該誘引通風機のターンダウンが困難となる心配はなく、インバータ制御やファン特性の見直しを行う必要もない。 When configured as described above, it is possible to prevent the combustion exhaust gas to be recirculated from flowing back to the air intake port by the exhaust gas recirculation means at the time of transition from air combustion to oxyfuel combustion. Part of the combustion exhaust gas is led from the exhaust gas line on the discharge side of the induction fan to the combustion gas supply line, so when shifting from air combustion to oxyfuel combustion, the flow rate of the combustion exhaust gas flowing through the induction fan is different from that during air combustion. There is no significant drop in comparison, and the same amount of combustion exhaust gas flows through the induction fan during air combustion and oxyfuel combustion, so there is no concern that it will be difficult to turn down the induction fan. In addition, it is not necessary to review inverter control and fan characteristics.
又、本発明は、起動時には、ボイラ本体に燃焼用気体供給ラインから空気を導入して燃料の空気燃焼を行い、起動完了後には、前記ボイラ本体に前記燃焼用気体供給ラインから酸素を導入しつつボイラ本体から排出される燃焼排ガスの一部を再循環させて燃料の酸素燃焼を行う酸素燃焼ボイラシステムにおいて、
前記燃焼排ガスの一部を誘引通風機の吐出側における排ガスラインから前記燃焼用気体供給ラインへ導く排ガス再循環手段を備え、
前記排ガス再循環手段は、
前記誘引通風機の吐出側における排ガスラインから分岐して、押込通風機の吐出側における前記燃焼用気体供給ラインに合流接続される排ガス再循環ラインと、
該排ガス再循環ラインの合流接続点より上流側で且つ前記押込通風機の吐出側における前記燃焼用気体供給ラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に全開から全閉に開度制御される第一切替ダンパと、
前記押込通風機の吸込側における燃焼用気体供給ラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に設定開度から全閉に開度制御される第一流量調整ダンパと、
前記排ガス再循環ラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に全閉から設定開度に開度制御される第二切替ダンパと、
前記排ガス再循環ラインの分岐点より下流側における排ガスラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に全開から設定開度に開度制御される第三切替ダンパと
を備え、
前記第一流量調整ダンパを空気燃焼から酸素燃焼への移行時に設定開度から全閉に開度制御完了した後に、前記第一切替ダンパを全開から全閉に開度制御するよう構成したことを特徴とする酸素燃焼ボイラシステムにかかるものである。
In addition, the present invention introduces air from the combustion gas supply line to the boiler body at the time of startup to perform air combustion of the fuel, and after completion of startup, introduces oxygen from the combustion gas supply line to the boiler body. In an oxyfuel boiler system that recirculates part of the combustion exhaust gas discharged from the boiler body and performs oxyfuel combustion of the fuel,
Exhaust gas recirculation means for guiding a part of the combustion exhaust gas from the exhaust gas line on the discharge side of the induction fan to the combustion gas supply line;
The exhaust gas recirculation means includes
An exhaust gas recirculation line branched from the exhaust gas line on the discharge side of the induction fan and joined to the combustion gas supply line on the discharge side of the forced air fan;
Provided in the combustion gas supply line upstream from the confluence connection point of the exhaust gas recirculation line and on the discharge side of the forced air blower, the opening degree is controlled from fully open to fully closed at the time of transition from air combustion to oxyfuel combustion. A first switching damper
A first flow rate adjustment damper that is provided in a combustion gas supply line on the suction side of the forced air blower, and that is controlled to be fully closed from a set opening degree at the time of transition from air combustion to oxyfuel combustion;
A second switching damper provided in the exhaust gas recirculation line, the opening of which is controlled from fully closed to a set opening degree when shifting from air combustion to oxyfuel combustion;
A third switching damper which is provided in the exhaust gas line downstream from the branch point of the exhaust gas recirculation line and whose opening degree is controlled from the fully open to the set opening degree when shifting from air combustion to oxyfuel combustion,
The first flow rate control damper after opening control completed fully closed from set opening when moving to oxyfuel combustion from the air combustion, by being configured to opening control to fully closed the first switching damper from the fully opened The characteristic oxyfuel boiler system .
更に又、本発明は、起動時には、ボイラ本体に燃焼用気体供給ラインから空気を導入して燃料の空気燃焼を行い、起動完了後には、前記ボイラ本体に前記燃焼用気体供給ラインから酸素を導入しつつボイラ本体から排出される燃焼排ガスの一部を再循環させて燃料の酸素燃焼を行う酸素燃焼ボイラシステムにおいて、
前記燃焼排ガスの一部を誘引通風機の吐出側における排ガスラインから前記燃焼用気体供給ラインへ導く排ガス再循環手段を備え、
前記排ガス再循環手段は、
前記誘引通風機の吐出側における排ガスラインから分岐して、押込通風機の吐出側における前記燃焼用気体供給ラインに合流接続される排ガス再循環ラインと、
該排ガス再循環ラインの合流接続点より上流側で且つ前記押込通風機の吐出側における前記燃焼用気体供給ラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に全開から全閉に開度制御される第一切替ダンパと、
前記押込通風機の吸込側における燃焼用気体供給ラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に設定開度から全閉に開度制御される第一流量調整ダンパと、
前記排ガス再循環ラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に停止状態から設定流量吐出状態に駆動制御される排ガス再循環ファンと、
該排ガス再循環ファンの吐出側における前記排ガス再循環ラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に全閉から設定開度に開度制御される第二切替ダンパと、
前記排ガス再循環ファンの吸込側における排ガス再循環ラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に全閉から設定開度に開度制御される第二流量調整ダンパ
前記排ガス再循環ラインの分岐点より下流側における排ガスラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に全開から設定開度に開度制御される第三切替ダンパと
を備え、
前記第一流量調整ダンパを空気燃焼から酸素燃焼への移行時に設定開度から全閉に開度制御完了した後に、前記第一切替ダンパを全開から全閉に開度制御するよう構成したことを特徴とする酸素燃焼ボイラシステムにかかるものである。
Furthermore, the present invention introduces air from the combustion gas supply line to the boiler body at the time of startup to perform fuel air combustion, and introduces oxygen from the combustion gas supply line to the boiler body after the startup is completed. In an oxyfuel boiler system that performs oxygen combustion of fuel by recirculating part of the combustion exhaust gas discharged from the boiler body,
Exhaust gas recirculation means for guiding a part of the combustion exhaust gas from the exhaust gas line on the discharge side of the induction fan to the combustion gas supply line;
The exhaust gas recirculation means includes
An exhaust gas recirculation line branched from the exhaust gas line on the discharge side of the induction fan and joined to the combustion gas supply line on the discharge side of the forced air fan;
Provided in the combustion gas supply line upstream from the confluence connection point of the exhaust gas recirculation line and on the discharge side of the forced air blower, the opening degree is controlled from fully open to fully closed at the time of transition from air combustion to oxyfuel combustion. A first switching damper
A first flow rate adjustment damper that is provided in a combustion gas supply line on the suction side of the forced air blower, and that is controlled to be fully closed from a set opening degree at the time of transition from air combustion to oxyfuel combustion;
An exhaust gas recirculation fan provided in the exhaust gas recirculation line and driven and controlled from a stopped state to a set flow rate discharge state at the time of transition from air combustion to oxyfuel combustion;
A second switching damper which is provided in the exhaust gas recirculation line on the discharge side of the exhaust gas recirculation fan and whose opening degree is controlled from a fully closed state to a set opening degree at the time of transition from air combustion to oxyfuel combustion;
A second flow rate adjustment damper that is provided in the exhaust gas recirculation line on the suction side of the exhaust gas recirculation fan and is controlled to open from a fully closed position to a set opening degree when shifting from air combustion to oxyfuel combustion. Branch of the exhaust gas recirculation line A third switching damper that is provided in the exhaust gas line downstream from the point and that is controlled to open from a fully open position to a set opening degree when shifting from air combustion to oxyfuel combustion,
The first flow rate control damper after opening control completed fully closed from set opening when moving to oxyfuel combustion from the air combustion, by being configured to opening control to fully closed the first switching damper from the fully opened The characteristic oxyfuel boiler system .
本発明の酸素燃焼ボイラシステムによれば、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に燃焼排ガスを空気吸込口へ逆流させることなく確実に再循環させることができ、且つ誘引通風機のターンダウンの問題を回避し得るという優れた効果を奏し得る。 According to the oxyfuel boiler system of the present invention, it is possible to reliably recirculate the combustion exhaust gas without flowing back to the air suction port when shifting from air combustion to oxyfuel combustion, and to solve the problem of turndown of the induction fan. An excellent effect that it can be avoided can be achieved.
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1及び図2は本発明の酸素燃焼ボイラシステムの第一実施例であって、図中、図7及び図8と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図7及び図8に示す従来のものと同様であるが、本第一実施例の特徴とするところは、図1及び図2に示す如く、燃焼排ガスの一部を誘引通風機7の吐出側における排ガスライン5から燃焼用気体供給ライン2へ導く排ガス再循環手段9を備えた点にある。
1 and 2 show a first embodiment of an oxyfuel boiler system according to the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIGS. Is the same as the conventional one shown in FIGS. 7 and 8, but the feature of the first embodiment is that a part of the combustion exhaust gas is discharged from the
本第一実施例の場合、前記排ガス再循環手段9は、前記誘引通風機7の吐出側における排ガスライン5から排ガス再循環ライン8を分岐させて押込通風機4の吸込側における前記燃焼用気体供給ライン2に合流接続させ、該排ガス再循環ライン8の合流接続点より上流側で且つ空気吸込口3より下流側における前記燃焼用気体供給ライン2に、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に図2に示すt1からt2の間で全開から全閉に開度制御される第一切替ダンパD1を設け、前記排ガス再循環ライン8に、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に図2に示すt1からt2の間で全閉から設定開度xに向け段階的に開度制御される第二切替ダンパD2を設け、前記排ガス再循環ライン8の分岐点より下流側における排ガスライン5に、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に図2に示すt1からt2の間で全開から設定開度yに開度制御される第三切替ダンパD3を設け、前記第一切替ダンパD1を空気燃焼から酸素燃焼への移行時に図2に示すt1からt2の間で全開から全閉に開度制御する間、前記排ガス再循環ライン8の燃焼用気体供給ライン2に対する合流接続点の圧力を負圧に保持するよう構成してある。
In the case of the first embodiment, the exhaust gas recirculation means 9 branches the exhaust
次に、上記第一実施例の作用を説明する。 Next, the operation of the first embodiment will be described.
前述の如く構成すると、空気燃焼から酸素燃焼への移行時には、図2に示すt1からt2の間で、排ガス再循環手段9の第一切替ダンパD1が全開から全閉に開度制御され、第二切替ダンパD2が全閉から設定開度xに向け段階的に開度制御され、第三切替ダンパD3が全開から設定開度yに開度制御され、これにより、ボイラ本体1に燃焼用気体供給ライン2から酸素が導入されつつ該ボイラ本体1から排出される燃焼排ガスの一部が排ガス再循環ライン8を介し燃焼用気体供給ライン2へ再循環されて燃料の酸素燃焼が行われるが、前記第一切替ダンパD1が全開から全閉に開度制御される間、前記排ガス再循環ライン8の燃焼用気体供給ライン2に対する合流接続点の圧力は、図2に示す如く、前記第二切替ダンパD2の全閉から設定開度xに向けての段階的な開度制御によって、ジグザク状に変動するものの負圧に保持される形となり、前記排ガス再循環手段9により、再循環させるべき燃焼排ガスが空気吸込口3へ逆流しないようにすることが可能となる。
When configured as described above, during the transition from the air-fuel combustion to the oxyfuel combustion, at between t 1 shown in FIG. 2 t 2, the first switching damper D1 of the exhaust gas recirculating means 9 is opening control fully closed from the fully opened The opening degree of the second switching damper D2 is gradually controlled from the fully closed position toward the set opening degree x, and the opening degree of the third switching damper D3 is controlled from the fully open position to the set opening degree y. A part of the combustion exhaust gas discharged from the
しかも、前記排ガス再循環手段9の排ガス再循環ライン8は、前記誘引通風機7の吐出側における排ガスライン5から分岐させて押込通風機4の吸込側における前記燃焼用気体供給ライン2に合流接続させてあり、燃焼排ガスの一部は誘引通風機7の吐出側における排ガスライン5から燃焼用気体供給ライン2へ導かれるため、空気燃焼から酸素燃焼に移行した場合、誘引通風機7を流れる燃焼排ガスの流量が空気燃焼時と比較して大幅に低下することはなく、空気燃焼時と酸素燃焼時とで誘引通風機7には同量の燃焼排ガスが流通することから、該誘引通風機7のターンダウンが困難となる心配はなく、インバータ制御やファン特性の見直しを行う必要もない。
Moreover, the exhaust
こうして、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に燃焼排ガスを空気吸込口3へ逆流させることなく確実に再循環させることができ、且つ誘引通風機7のターンダウンの問題を回避し得る。
In this way, it is possible to reliably recirculate the combustion exhaust gas without flowing back to the
図3及び図4は本発明の酸素燃焼ボイラシステムの第二実施例であって、図中、図1及び図2と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図1及び図2に示す第一実施例と同様であるが、本第二実施例の特徴とするところは、図3及び図4に示す如く、前記誘引通風機7の吐出側における排ガスライン5から分岐させた排ガス再循環ライン8を押込通風機4の吐出側における燃焼用気体供給ライン2に合流接続させ、該排ガス再循環ライン8の合流接続点より上流側で且つ前記押込通風機4の吐出側における前記燃焼用気体供給ライン2に、第一切替ダンパD1を設け、前記押込通風機4の吸込側における燃焼用気体供給ライン2に、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に図4に示すt1からt2の間で設定開度x´から全閉に開度制御される第一流量調整ダンパc1を設け、前記排ガス再循環ライン8に、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に図4に示すt1からt2の間で全閉から設定開度xに開度制御される第二切替ダンパD2を設け、前記排ガス再循環ライン8の分岐点より下流側における排ガスライン5に、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に図4に示すt1からt2の間で全開から設定開度yに開度制御される第三切替ダンパD3を設けることにより、前記排ガス再循環手段9を構成し、前記第一流量調整ダンパc1を空気燃焼から酸素燃焼への移行時に図4に示すt1からt2の間で設定開度x´から全閉に開度制御完了した後に、前記第一切替ダンパD1を全開から全閉に開度制御するよう構成した点にある。
3 and 4 show a second embodiment of the oxyfuel boiler system according to the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIGS. Is the same as that of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, but the second embodiment is characterized by an exhaust gas line on the discharge side of the
次に、上記第二実施例の作用を説明する。 Next, the operation of the second embodiment will be described.
前述の如く構成すると、空気燃焼から酸素燃焼への移行時には、図4に示すt1からt2の間で、排ガス再循環手段9の第一切替ダンパD1が全開のまま、第一流量調整ダンパc1が設定開度x´から全閉に開度制御され、第二切替ダンパD2が全閉から設定開度xに開度制御され、第三切替ダンパD3が全開から設定開度yに開度制御され、これにより、ボイラ本体1に燃焼用気体供給ライン2から酸素が導入されつつ該ボイラ本体1から排出される燃焼排ガスの一部が排ガス再循環ライン8を介し燃焼用気体供給ライン2へ再循環されて燃料の酸素燃焼が行われるが、前記誘引通風機7の吐出側における排ガスライン5から分岐させた排ガス再循環ライン8を押込通風機4の吐出側における燃焼用気体供給ライン2に合流接続させているため、前記排ガス再循環手段9により、再循環させるべき燃焼排ガスが空気吸込口3へ逆流しないようにすることが可能となる。
When configured as described above, during the transition from air combustion to oxyfuel combustion, the first flow rate adjustment damper is maintained with the first switching damper D1 of the exhaust gas recirculation means 9 fully opened between t 1 and t 2 shown in FIG. c1 is opened from the set opening x 'to fully closed, the second switching damper D2 is controlled from fully closed to the set opening x, and the third switching damper D3 is opened from the fully opened to the set opening y. Thus, a part of the combustion exhaust gas discharged from the
しかも、前記排ガス再循環手段9の排ガス再循環ライン8は、前記誘引通風機7の吐出側における排ガスライン5から分岐させて押込通風機4の吐出側における燃焼用気体供給ライン2に合流接続させてあり、燃焼排ガスの一部は誘引通風機7の吐出側における排ガスライン5から燃焼用気体供給ライン2へ導かれるため、空気燃焼から酸素燃焼に移行した場合、誘引通風機7を流れる燃焼排ガスの流量が空気燃焼時と比較して大幅に低下することはなく、空気燃焼時と酸素燃焼時とで誘引通風機7には同量の燃焼排ガスが流通することから、該誘引通風機7のターンダウンが困難となる心配はなく、インバータ制御やファン特性の見直しを行う必要もない。
Moreover, the exhaust
又、前記第一流量調整ダンパc1が設定開度x´から全閉に開度制御完了し、空気流量が絞られた後に、図4のt2の時点より前記第一切替ダンパD1が全開から全閉に開度制御されることから、該第一切替ダンパD1への物理的衝撃を小さくすることが可能となる。 Further, the first flow rate control damper c1 is opening control completed fully closed from set opening x', after the air flow is throttled, the first switching damper D1 from the time of t 2 of FIG. 4 from the fully opened Since the opening degree is controlled to be fully closed, the physical impact on the first switching damper D1 can be reduced.
こうして、図3及び図4に示す第二実施例においても、図1及び図2に示す第一実施例と同様、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に燃焼排ガスを空気吸込口3へ逆流させることなく確実に再循環させることができ、且つ誘引通風機7のターンダウンの問題を回避し得る。
Thus, in the second embodiment shown in FIGS. 3 and 4 as well, as in the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the combustion exhaust gas is caused to flow backward to the
図5及び図6は本発明の酸素燃焼ボイラシステムの第三実施例であって、図中、図3及び図4と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図3及び図4に示す第二実施例と同様であるが、本第三実施例の特徴とするところは、図5及び図6に示す如く、前記排ガス再循環ライン8に、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に図6に示すt1からt1´の間で全閉から設定開度xに開度制御される第二切替ダンパD2を設け、該第二切替ダンパD2より上流側における前記排ガス再循環ライン8に、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に図6に示すt1´からt2の間で停止状態から設定流量z吐出状態に駆動制御される排ガス再循環ファン10を設け、該排ガス再循環ファン10の吸込側における排ガス再循環ライン8に、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に図6に示すt1´からt2の間で全閉から設定開度xに開度制御される第二流量調整ダンパc2を設け、前記第一流量調整ダンパc1を空気燃焼から酸素燃焼への移行時に図6に示すt1´からt2の間で設定開度x´から全閉に開度制御完了した後に、前記第一切替ダンパD1を全開から全閉に開度制御するよう構成した点にある。
FIGS. 5 and 6 show a third embodiment of the oxyfuel boiler system of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIGS. 3 and 4 is the same as that of the second embodiment shown in FIGS. 3 and 4, but the feature of the third embodiment is that, as shown in FIGS. A second switching damper D2 whose opening is controlled from fully closed to a set opening x between t 1 and t 1 ′ shown in FIG. 6 at the time of transition to oxyfuel combustion is provided upstream of the second switching damper D2. The exhaust
本第三実施例の場合、前記排ガス再循環ライン8の分岐点より下流側における排ガスライン5に設けられる第三切替ダンパD3は、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に図6に示すt1´からt2の間で全開から設定開度yに開度制御するようにしてある。
In the case of the third embodiment, the third switching damper D3 provided in the
尚、前記第二切替ダンパD2は、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に図6の仮想線で示す如くt1´から開き始めるようにすることも可能である。 The second switching damper D2 can start to open from t 1 ′ as shown by the phantom line in FIG. 6 when shifting from air combustion to oxyfuel combustion.
次に、上記第三実施例の作用を説明する。 Next, the operation of the third embodiment will be described.
前述の如く構成すると、空気燃焼から酸素燃焼への移行時には、図6に示すt1からt2の間で、排ガス再循環手段9の第一切替ダンパD1が全開のまま、先ず、第二切替ダンパD2が図6に示すt1からt1´の間で全閉から設定開度xに開度制御され、続いて、図6に示すt1´からt2の間で、第一流量調整ダンパc1が設定開度x´から全閉に開度制御され、第二流量調整ダンパc2が全閉から設定開度xに開度制御され、排ガス再循環ファン10が停止状態から設定流量z吐出状態に駆動制御され、第三切替ダンパD3が全開から設定開度yに開度制御され、これにより、ボイラ本体1に燃焼用気体供給ライン2から酸素が導入されつつ該ボイラ本体1から排出される燃焼排ガスの一部が排ガス再循環ライン8を介し排ガス再循環ファン10の駆動により燃焼用気体供給ライン2へ再循環されて燃料の酸素燃焼が行われるが、前記誘引通風機7の吐出側における排ガスライン5から分岐させた排ガス再循環ライン8を押込通風機4の吐出側における燃焼用気体供給ライン2に合流接続させているため、前記排ガス再循環手段9により、再循環させるべき燃焼排ガスが空気吸込口3へ逆流しないようにすることが可能となる。
With the configuration as described above, at the time of transition from air combustion to oxyfuel combustion, the first switching damper D1 of the exhaust gas recirculation means 9 is fully opened between t 1 and t 2 shown in FIG. The opening of the damper D2 is controlled from fully closed to the set opening x between t 1 and t 1 ′ shown in FIG. 6, and then the first flow rate adjustment between t 1 ′ and t 2 shown in FIG. 6. The damper c1 is fully controlled from the set opening x ′ to the fully closed position, the second flow rate adjusting damper c2 is controlled from fully closed to the set opening x, and the exhaust
しかも、前記排ガス再循環手段9の排ガス再循環ライン8は、図3及び図4に示す第二実施例と同様、前記誘引通風機7の吐出側における排ガスライン5から分岐させて押込通風機4の吐出側における燃焼用気体供給ライン2に合流接続させてあり、燃焼排ガスの一部は誘引通風機7の吐出側における排ガスライン5から燃焼用気体供給ライン2へ導かれるため、空気燃焼から酸素燃焼に移行した場合、誘引通風機7を流れる燃焼排ガスの流量が空気燃焼時と比較して大幅に低下することはなく、空気燃焼時と酸素燃焼時とで誘引通風機7には同量の燃焼排ガスが流通することから、該誘引通風機7のターンダウンが困難となる心配はなく、インバータ制御やファン特性の見直しを行う必要もない。
Moreover, the exhaust
又、前記第一流量調整ダンパc1が設定開度x´から全閉に開度制御完了し、空気流量が絞られた後に、図6のt2の時点より前記第一切替ダンパD1が全開から全閉に開度制御されることから、該第一切替ダンパD1への物理的衝撃を小さくすることが可能となる。 Further, the first flow rate control damper c1 is opening control completed fully closed from set opening x', after the air flow is throttled, the first switching damper D1 from the time of t 2 in FIG. 6 from the fully opened Since the opening degree is controlled to be fully closed, the physical impact on the first switching damper D1 can be reduced.
こうして、図5及び図6に示す第三実施例においても、図3及び図4に示す第二実施例と同様、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に燃焼排ガスを空気吸込口3へ逆流させることなく確実に再循環させることができ、且つ誘引通風機7のターンダウンの問題を回避し得る。
Thus, in the third embodiment shown in FIGS. 5 and 6 as well, as in the second embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the combustion exhaust gas is caused to flow backward to the
尚、本発明の酸素燃焼ボイラシステムは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 Note that the oxyfuel boiler system of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
1 ボイラ本体
2 燃焼用気体供給ライン
3 空気吸込口
4 押込通風機
5 排ガスライン
7 誘引通風機
8 排ガス再循環ライン
9 排ガス再循環手段
10 排ガス再循環ファン
D1 第一切替ダンパ
D2 第二切替ダンパ
D3 第三切替ダンパ
c1 第一流量調整ダンパ
c2 第二流量調整ダンパ
x 設定開度
x´ 設定開度
y 設定開度
z 設定流量
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記燃焼排ガスの一部を誘引通風機の吐出側における排ガスラインから前記燃焼用気体供給ラインへ導く排ガス再循環手段を備え、
前記排ガス再循環手段は、
前記誘引通風機の吐出側における排ガスラインから分岐して、押込通風機の吸込側における前記燃焼用気体供給ラインに合流接続される排ガス再循環ラインと、
該排ガス再循環ラインの合流接続点より上流側で且つ空気吸込口より下流側における前記燃焼用気体供給ラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に全開から全閉に開度制御される第一切替ダンパと、
前記排ガス再循環ラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に全閉から設定開度に向け段階的に開度制御される第二切替ダンパと、
前記排ガス再循環ラインの分岐点より下流側における排ガスラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に全開から設定開度に開度制御される第三切替ダンパと
を備え、
前記第一切替ダンパを空気燃焼から酸素燃焼への移行時に全開から全閉に開度制御する間、前記排ガス再循環ラインの合流接続点の圧力を負圧に保持するよう構成したことを特徴とする酸素燃焼ボイラシステム。 At startup, air is introduced into the boiler body from the combustion gas supply line to perform air combustion of the fuel, and after startup is complete, oxygen is introduced into the boiler body from the combustion gas supply line and discharged from the boiler body. In an oxyfuel boiler system that recycles part of the combustion exhaust gas that oxyfuels the fuel,
Exhaust gas recirculation means for guiding a part of the combustion exhaust gas from the exhaust gas line on the discharge side of the induction fan to the combustion gas supply line ;
The exhaust gas recirculation means includes
An exhaust gas recirculation line branched from the exhaust gas line on the discharge side of the induction fan and joined to the combustion gas supply line on the suction side of the forced air fan;
Provided in the combustion gas supply line upstream from the confluence connection point of the exhaust gas recirculation line and downstream from the air suction port, and the opening degree is controlled from fully open to fully closed when shifting from air combustion to oxyfuel combustion. A first switching damper;
A second switching damper that is provided in the exhaust gas recirculation line, and whose opening degree is controlled stepwise from fully closed to a set opening degree when shifting from air combustion to oxyfuel combustion;
A third switching damper which is provided in the exhaust gas line downstream from the branch point of the exhaust gas recirculation line and whose opening degree is controlled from fully open to a set opening degree when shifting from air combustion to oxyfuel combustion;
With
The first switching damper is configured to hold the pressure at the junction point of the exhaust gas recirculation line at a negative pressure while controlling the opening degree from fully open to fully closed at the time of transition from air combustion to oxyfuel combustion. Oxy-combustion boiler system.
前記燃焼排ガスの一部を誘引通風機の吐出側における排ガスラインから前記燃焼用気体供給ラインへ導く排ガス再循環手段を備え、
前記排ガス再循環手段は、
前記誘引通風機の吐出側における排ガスラインから分岐して、押込通風機の吐出側における前記燃焼用気体供給ラインに合流接続される排ガス再循環ラインと、
該排ガス再循環ラインの合流接続点より上流側で且つ前記押込通風機の吐出側における前記燃焼用気体供給ラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に全開から全閉に開度制御される第一切替ダンパと、
前記押込通風機の吸込側における燃焼用気体供給ラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に設定開度から全閉に開度制御される第一流量調整ダンパと、
前記排ガス再循環ラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に全閉から設定開度に開度制御される第二切替ダンパと、
前記排ガス再循環ラインの分岐点より下流側における排ガスラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に全開から設定開度に開度制御される第三切替ダンパと
を備え、
前記第一流量調整ダンパを空気燃焼から酸素燃焼への移行時に設定開度から全閉に開度制御完了した後に、前記第一切替ダンパを全開から全閉に開度制御するよう構成したことを特徴とする酸素燃焼ボイラシステム。 At startup, air is introduced into the boiler body from the combustion gas supply line to perform air combustion of the fuel, and after startup is complete, oxygen is introduced into the boiler body from the combustion gas supply line and discharged from the boiler body. In an oxyfuel boiler system that recycles part of the combustion exhaust gas that oxyfuels the fuel,
Exhaust gas recirculation means for guiding a part of the combustion exhaust gas from the exhaust gas line on the discharge side of the induction fan to the combustion gas supply line;
The exhaust gas recirculation means includes
An exhaust gas recirculation line branched from the exhaust gas line on the discharge side of the induction fan and joined to the combustion gas supply line on the discharge side of the forced air fan;
Provided in the combustion gas supply line upstream from the confluence connection point of the exhaust gas recirculation line and on the discharge side of the forced air blower, the opening degree is controlled from fully open to fully closed at the time of transition from air combustion to oxyfuel combustion. A first switching damper
A first flow rate adjustment damper that is provided in a combustion gas supply line on the suction side of the forced air blower, and that is controlled to be fully closed from a set opening degree at the time of transition from air combustion to oxyfuel combustion;
A second switching damper provided in the exhaust gas recirculation line, the opening of which is controlled from fully closed to a set opening degree when shifting from air combustion to oxyfuel combustion;
A third switching damper which is provided in the exhaust gas line downstream from the branch point of the exhaust gas recirculation line and whose opening degree is controlled from the fully open to the set opening degree when shifting from air combustion to oxyfuel combustion,
The first flow rate control damper after opening control completed fully closed from set opening when moving to oxyfuel combustion from the air combustion, by being configured to opening control to fully closed the first switching damper from the fully opened A featured oxyfuel boiler system.
前記燃焼排ガスの一部を誘引通風機の吐出側における排ガスラインから前記燃焼用気体供給ラインへ導く排ガス再循環手段を備え、
前記排ガス再循環手段は、
前記誘引通風機の吐出側における排ガスラインから分岐して、押込通風機の吐出側における前記燃焼用気体供給ラインに合流接続される排ガス再循環ラインと、
該排ガス再循環ラインの合流接続点より上流側で且つ前記押込通風機の吐出側における前記燃焼用気体供給ラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に全開から全閉に開度制御される第一切替ダンパと、
前記押込通風機の吸込側における燃焼用気体供給ラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に設定開度から全閉に開度制御される第一流量調整ダンパと、
前記排ガス再循環ラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に停止状態から設定流量吐出状態に駆動制御される排ガス再循環ファンと、
該排ガス再循環ファンの吐出側における前記排ガス再循環ラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に全閉から設定開度に開度制御される第二切替ダンパと、
前記排ガス再循環ファンの吸込側における排ガス再循環ラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に全閉から設定開度に開度制御される第二流量調整ダンパ
前記排ガス再循環ラインの分岐点より下流側における排ガスラインに設けられ、空気燃焼から酸素燃焼への移行時に全開から設定開度に開度制御される第三切替ダンパと
を備え、
前記第一流量調整ダンパを空気燃焼から酸素燃焼への移行時に設定開度から全閉に開度制御完了した後に、前記第一切替ダンパを全開から全閉に開度制御するよう構成したことを特徴とする酸素燃焼ボイラシステム。
At startup, air is introduced into the boiler body from the combustion gas supply line to perform air combustion of the fuel, and after startup is complete, oxygen is introduced into the boiler body from the combustion gas supply line and discharged from the boiler body. In an oxyfuel boiler system that recycles part of the combustion exhaust gas that oxyfuels the fuel,
Exhaust gas recirculation means for guiding a part of the combustion exhaust gas from the exhaust gas line on the discharge side of the induction fan to the combustion gas supply line;
The exhaust gas recirculation means includes
An exhaust gas recirculation line branched from the exhaust gas line on the discharge side of the induction fan and joined to the combustion gas supply line on the discharge side of the forced air fan;
Provided in the combustion gas supply line upstream from the confluence connection point of the exhaust gas recirculation line and on the discharge side of the forced air blower, the opening degree is controlled from fully open to fully closed at the time of transition from air combustion to oxyfuel combustion. A first switching damper
A first flow rate adjustment damper that is provided in a combustion gas supply line on the suction side of the forced air blower, and that is controlled to be fully closed from a set opening degree at the time of transition from air combustion to oxyfuel combustion;
An exhaust gas recirculation fan provided in the exhaust gas recirculation line and driven and controlled from a stopped state to a set flow rate discharge state at the time of transition from air combustion to oxyfuel combustion;
A second switching damper which is provided in the exhaust gas recirculation line on the discharge side of the exhaust gas recirculation fan and whose opening degree is controlled from a fully closed state to a set opening degree at the time of transition from air combustion to oxyfuel combustion;
A second flow rate adjustment damper that is provided in the exhaust gas recirculation line on the suction side of the exhaust gas recirculation fan and is controlled to open from a fully closed position to a set opening degree when shifting from air combustion to oxyfuel combustion. Branch of the exhaust gas recirculation line A third switching damper that is provided in the exhaust gas line downstream from the point and that is controlled to open from a fully open position to a set opening degree when shifting from air combustion to oxyfuel combustion,
The first flow rate control damper after opening control completed fully closed from set opening when moving to oxyfuel combustion from the air combustion, by being configured to opening control to fully closed the first switching damper from the fully opened A featured oxyfuel boiler system.
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