KR101495087B1 - 연소 시스템 - Google Patents

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히로시 스가누마
다케시 아루가
고오타로오 후지무라
다쿠이치로 다이마루
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미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 배기 가스로부터 배출되는 질소 산화물의 저감이 가능한 연소 시스템을 제공한다. 노 내에 연료 및 연소용 산소를 공급하는 버너부(2a)와, 버너부(2a)의 하류측에 형성된 연료를 연소하는 환원 영역과, 환원 영역을 통과한 미연의 연료를 연소 완결하도록 연소용 산소(21)를 공급하는 연소 산소 공급구(2b)를 갖는 연소로(2)와; 연소로(2)로부터 배출된 배기 가스 중의 매연을 제거하는 매연 제거 장치(9)를 구비하고, 연소로(2)와 매연 제거 장치(9) 사이로부터 분기된 배기 가스의 일부(22)가 버너부(2a)에 유도되어, 매연 제거 장치(9)의 하류측으로부터 분기된 배기 가스의 일부(23)가 연소 산소 공급구(2b)에 유도되는 것을 특징으로 한다.

Description

연소 시스템{COMBUSTION SYSTEM}
본 발명은 연소 시스템에 관한 것이며, 특히 배기 가스 중의 질소 산화물의 제거에 관한 것이다.
일반적으로, 화력 발전소 등에 있어서는, 자원량이 많기 때문에 석탄이 연료로서 활용되고 있다. 그러나, 석탄은 오일이나 가스에 비해 연료중의 탄소량이 많기 때문에, 공기 연소식의 보일러에 의해 석탄을 연소시켰을 경우에는, 이산화탄소의 발생량이 많아진다.
발생한 이산화탄소를 고농도화해 회수하기 쉽게 하기 위해서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 산소 연소 보일러 시스템(101)이 이용되고 있다. 산소 연소 보일러 시스템(101)에는, 석탄을 미분쇄하는 미분탄기(103)와, 미분탄기(103)에 의해 분쇄된 석탄을 연소해서 배기 가스를 배출하는 산소 연소 보일러(102)와, 산소 연소 보일러(102)로부터 배출된 배기 가스 중의 질소 산화물을 제거하는 탈초 장치(104)와, 배기 가스 중의 더스트 등을 제거하는 탈진 장치(105)와, 배기 가스 중의 유황 산화물을 제거하는 탈황 장치(106)와, 배기 가스 중의 수분을 제거하기 위해서 배기 가스를 냉각하는 가스 쿨러(107)를 구비하고 있다.
미분탄기(103)에는, 미분쇄된 석탄을 건조하는 동시에 미분쇄된 석탄을 미분탄기(103)로부터 산소 연소 보일러(102)로 반송하는 반송 가스가 유도되고 있다. 이 반송 가스에는, 탈황 장치(106)로부터 가스 쿨러(107)를 거쳐서 도출된 배기 가스(이하, "1차 재순환 가스"라함)가 이용되고 있다. 1차 재순환 가스는 석탄을 건조하기 위해서 탈초 장치(104)와 탈진 장치(105) 사이에 설치되어 있는 에어 히터(108)에 의해 가열된다. 에어 히터(108)는, 탈초 장치(104)로부터 도출된 고온의 배기 가스와, 가스 쿨러(107)를 통과한 저온의 배기 가스 사이에서 열교환을 행하고, 미분탄기(103)로 유도되는 1차 재순환 가스를 가열한다.
산소 연소 보일러(102)에는, 2단 연소에 의해 산소 연소 보일러(102)의 노 내(도시하지 않음)에서 탈초하는 것이 가능한 보일러가 사용되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1). 산소 연소 보일러(102)는 연소용 산소 공급 계통으로부터 유도된 산소 및 후술하는 2차 재순환 가스와, 연료인 석탄을 산소 연소 보일러(102) 내로 공급하는 버너부(102a)를 구비하고 있다. 또한, 산소 연소 보일러(102)는 버너부(102a)의 하류측에 연소용 산소 공급 계통으로부터 유도된 산소 및 후술하는 2차 재순환 가스를 산소 연소 보일러(102) 내에 공급하는 어디셔널 에어 포트(이하, "AA 포트"라함)(102b)를 구비하고 있다.
버너부(102a) 및 AA 포트(102b)로부터 산소 연소 보일러(102) 내에 공급되는 산소에는, 가스 쿨러(107)의 하류측으로부터 유도된 배기 가스의 일부(이하, "2차 재순환 가스"라함)가 희석 가스로서 혼합되어 있다. 2차 재순환 가스는 에어 히터(108)에 의해 가열되어서 버너부(102a) 및 AA 포트(102b)로 유도되는 산소에 혼합된다.
버너부(102a)에는, 미분탄기(103)로부터 공급된 석탄의 이론 연소 산소량에 대하여 연소용 산소 공급 계통으로부터 유도된 산소량이 1 이하로 되도록 조정된 산소가 공급된다. 연소용 산소 공급 계통으로부터 유도된 산소량 중 나머지의 산소는 AA 포트(102b)로 공급된다. 그로 인해, 산소 연소 보일러(102)의 버너부(102a)와 AA 포트(102b) 사이의 영역은 산소 부족 상태로 된다.
버너부(102a)와 AA 포트(102b) 사이가 산소 부족 상태로 됨으로써, 버너부(102a)와 AA 포트(102b) 사이의 영역은 환원 분위기로 된다. 산소 연소 보일러(102) 내에 버너부(102a)로부터 투입된 연료는 연소함으로써 배기 가스를 발생한다. 발생한 배기 가스 중의 질소 산화물(NOx)은 버너부(102a)와 AA 포트(102b) 사이에 존재하고 있는 환원 분위기를 통과할 때에 일부 환원된다. 이에 의해, 산소 연소 보일러(102) 내에서 질소 산화물을 저감할 수 있다.
특허문헌 2 및 특허문헌 3에는, 탈초 장치, 에어 히터, 탈진 장치 및 탈황 장치를 통과한 배기 가스의 일부가 2차 재순환 가스로서 유도되는 산소 연소 보일러가 개시되어 있다.
일본 특허 제3068888호 공보 일본 특허 출원 공개 평6-94212호 공보 일본 특허 출원 공개 소59-195013호 공보
그러나, 특허문헌 3에 기재된 발명이나 도 5에 도시한 산소 연소 보일러 시스템(101)에서는, 산소 연소 보일러(102)로부터 배출된 질소 산화물의 농도가 높은 배기 가스를 2차 재순환 가스로서 재순환시켜서 산소 연소 보일러(102)에 재투입시키고 있기 때문에, 산소 연소 보일러(102)의 하류측에 설치되어 있는 탈초 장치(104)의 처리 부담이 크다는 문제가 있었다.
또한, 탈초 장치(104)에 의해 처리되는 질소 산화물의 농도가 높기 때문에, 탈초 장치(104)를 통과하는 배기 가스에 분무되는 암모니아의 소비량이 증가한다는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 사정에 감안해서 이루어진 것이며, 배기 가스로부터 배출되는 질소 산화물의 저감이 가능한 연소 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 연소 시스템은 이하의 수단을 채용한다.
즉, 본 발명에 관한 연소 시스템은, 노 내에 연료 및 연소용 산소를 공급하는 버너부와, 상기 버너부의 하류측에 형성된 연료를 연소하는 환원 영역과, 상기 환원 영역을 통과한 미연의 연료를 연소 완결하도록 연소용 산소를 공급하는 연소 산소 공급구를 구비하는 연소로와; 상기 연소로로부터 배출된 배기 가스 중의 매연을 제거하는 매연 제거 장치를 구비하고, 상기 연소로와 상기 매연 제거 장치 사이로부터 분기된 배기 가스의 일부가 상기 버너부로 유도되고, 상기 매연 제거 장치의 하류측으로부터 분기된 배기 가스의 일부가 상기 연소 산소 공급구에 유도되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 연소 시스템은 연소로와 매연 제거 장치 사이로부터 분기된 배기 가스의 일부를 버너부로부터 연소로의 노 내로 재공급한다. 또한, 연소로의 버너부와, 연소 산소 공급구 사이에는, 환원 분위기하(환원 영역)가 형성되어 있다. 이에 의해, 연소로와 매연 제거 장치 사이로부터 분기된 배기 가스를 연소로에 형성되어 있는 환원 분위기하에서 환원해서 도출할 수 있다. 그로 인해, 연소로로부터 매연 제거 장치로 유도되는 배기 가스의 유량 및 매연의 양을 저감할 수 있다. 따라서, 매연 제거 장치의 용량을 소형화할 수 있다.
또한, 매연 제거 장치의 하류측으로부터 분기된 배기 가스의 일부는 매연 제거 장치에 의해 매연인 질소 산화물의 농도가 저감한 배기 가스이다. 그 질소 산화물의 농도가 저감한 배기 가스를 상기 연소 산소 공급구에 유도하고, 연소로의 노 내의 환원 분위기를 통과해서 일부 환원된 배기 가스 중의 미연의 연료의 연소 완결을 촉진하는 것에 사용하기 때문에, 포함되는 질소 산화물이 저농도인채로 배기 가스를 연소로의 노 외로 도출할 수 있다. 이에 의해, 질소 산화물의 농도가 저감한 배기 가스를 연소로와 매연 제거 장치에 재순환시킴으로써, 연소로의 노 출구의 질소 산화물의 농도의 증가가 억제된다.
또한, 본 발명에 관한 연소 시스템은, 상기 매연 제거 장치가, 연소로로부터 배출된 배기 가스 중의 질소 산화물을 제거하는 탈초부와, 상기 탈초부를 통과한 배기 가스와 상기 연소 산소 공급구로 유도되는 배기 가스가 열교환하는 열교환부와, 상기 열교환부를 통과한 배기 가스 중의 매진(媒塵)을 제거하는 탈진부와, 상기 탈진부를 통과한 배기 가스 중의 유황 산화물을 제거하는 탈황부와, 상기 탈황부를 통과한 배기 가스를 냉각하는 냉각부를 구비하고, 상기 연소 산소 공급구에는, 상기 탈황부와 상기 냉각부 사이로부터 분기한 배기 가스의 일부를 유도한다.
본 발명에 관한 연소 시스템은 탈황부와 냉각부 사이로부터 분기한 배기 가스의 일부를 연소로의 연소 산소 공급구로 유도한다. 그로 인해, 탈초부로 유도되는 배기 가스 중의 질소 산화물의 유량을 저감하는 동시에, 냉각부로 유도되는 배기 가스의 유량을 저감할 수 있다. 따라서, 탈초부를 소형화하는 동시에, 냉각부의 용량을 작게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 연소 시스템은, 상기 연소 산소 공급구에는, 상기 탈진부와 상기 탈황부 사이로부터 분기한 배기 가스의 일부를 유도한다.
본 발명에 관한 연소 시스템은, 탈진부와 탈황부 사이로부터 분기한 배기 가스 일부를 연소 산소 공급구로 유도한다. 그로 인해, 탈초부로 유도되는 배기 가스 중의 질소 산화물의 유량을 저감하는 동시에, 탈황부 및 냉각부로 유도되는 배기 가스의 유량을 저감할 수 있다. 따라서, 탈초부를 소형화하는 동시에, 탈황부 및 냉각부의 용량을 작게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 연소 시스템은, 상기 연소 산소 공급구에는, 상기 탈초부와 상기 탈진부 사이로부터 분기한 배기 가스의 일부를 유도한다.
본 발명에 관한 연소 시스템은, 탈초부와 탈진부 사이로부터 분기한 배기 가스의 일부를 연소 산소 공급구로 유도한다. 그로 인해, 탈초부로 유도되는 배기 가스 중의 질소 산화물의 유량을 저감하는 동시에, 열교환부, 탈진부, 탈황부 및 냉각부로 유도되는 배기 가스의 유량을 저감할 수 있다. 따라서, 탈초부를 소형화하는 동시에, 열교환부, 탈진부, 탈황부 및 냉각부의 용량을 작게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 연소 시스템은, 상기 탈초부는, 배기 가스 중에 암모니아를 공급하는 암모니아 공급부와, 상기 암모니아 공급부에 의해 공급된 배기 가스가 통과하는 촉매부를 구비한다.
본 발명에 관한 연소 시스템은, 질소 산화물의 유량이 저감한 배기 가스를 탈초부로 유도한다. 따라서, 질소 산화물의 유량이 저감하지 않은 배기 가스를 탈초부에 유도했을 경우에 비해, 공급하는 암모니아의 양을 줄일 수 있다.
본 발명에 있어서는, 연소로와 매연 제거 장치 사이로부터 분기된 배기 가스의 일부를 버너부로부터 연소로의 노 내로 재공급하는 것으로 했다. 또한, 연소로의 버너부와, 연소 산소 공급구 사이에는, 환원 분위기하가 형성되어 있다. 이에 의해, 연소로와 매연 제거 장치 사이로부터 분기된 배기 가스를 연소로에 형성되어 있는 환원 분위기하에서 환원해서 도출할 수 있다. 그로 인해, 연소로로부터 매연 제거 장치로 유도되는 배기 가스의 유량 및 매연의 유량을 저감할 수 있다. 따라서, 매연 제거 장치의 용량을 소형화할 수 있다.
또한, 매연 제거 장치의 하류측으로부터 분기된 배기 가스의 일부는 매연 제거 장치에 의해 매연인 질소 산화물의 농도가 저감된 배기 가스이다. 그 질소 산화물의 농도가 저감한 배기 가스를 상기 연소 산소 공급구에 유도하고, 연소로의 노 내의 환원 분위기를 통과해서 일부 환원된 배기 가스 중의 미연의 연료의 연소 완결을 촉진하는 것에 사용하기 때문에, 저농도의 질소 산화물인채로 배기 가스를 연소로의 노 외로 도출할 수 있다. 이에 의해, 질소 산화물의 농도가 저감된 배기 가스를 연소로와 매연 제거 장치에 재순환시킴으로써, 연소로의 노 출구의 질소 산화물의 농도의 증가를 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 연소 시스템의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 연소 시스템의 개략 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시형태에 관한 연소 시스템의 개략 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시형태에 관한 연소 시스템의 개략 구성도이다.
도 5는 종래의 산소 연소 보일러 시스템의 개략 구성도이다.
[제1 실시형태]
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 연소 시스템의 개략 구성도를 도시하고 있다.
연소 시스템(1)은, 석탄 연소 보일러(연소로)(2)와, 석탄 연소 보일러(2)에 공급하는 석탄을 분쇄하는 미분탄기(3)와, 매연 제거 장치(9)를 구비하고 있다.
석탄 연소 보일러(2)는 2단 연소에 의해 노 내(도시하지 않음)의 탈초가 가능한 산소 연소 보일러이다. 석탄 연소 보일러(2)는 연료를 연소하는 노 내와, 버너부(2a)와, 어디셔널 에어 포트(이하, "AA부"라함)(2b)를 구비하고 있다. 버너부(2a)에는, 미분탄기(3)로부터 공급된 연료인 석탄과, 연소 산소 공급 계통(21)으로부터 유도된 산소(연소용 산소) 및 후술하는 버너부용 2차 재순환 가스(22)가 유도된다. AA부(연소 산소 공급구)(2b)에는, 연소 산소 공급 계통(21)으로부터 버너부(2a)로 유도된 산소중의 나머지의 산소와, 후술하는 AA부용 2차 재순환 가스(23)가 유도된다.
미분탄기(3)는 석탄 연소 보일러(2)에 공급하는 석탄을 수 ㎛ 내지 몇백 ㎛의 미분탄으로 분쇄하는 것이다. 미분탄기(3)에는, 분쇄한 석탄을 건조해 미분탄기(3)로부터 석탄 연소 보일러(2)로 반송하는 고온의 반송 가스로서, 매연 제거 장치(9)로부터 도출된 배기 가스의 일부(이하, "1차 재순환 가스"라함)(24)가 유도되어 있다.
매연 제거 장치(9)는 탈초 장치(탈초부)(4)와, 가스 히터(열교환부)(8)와, 탈진 장치(탈진부)(5)와, 탈황 장치(탈황부)(6)와, 가스 쿨러(냉각부)(7)를 구비하고 있다.
탈초 장치(4)는 배기 가스 중에 암모니아를 분무하는 암모니아 공급부(도시하지 않음)와, 암모니아가 분무된 배기 가스가 통과하는 촉매부(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 탈초 장치(4)는 유도된 배기 가스에 암모니아를 분무해서 촉매부를 통과시킴으로써 배기 가스 중의 질소 산화물을 제거하는 것이다.
가스 히터(8)는, 석탄 연소 보일러(2)로부터 탈초 장치(4)를 거친 고온의 배기 가스와, 1차 재순환 가스(24) 및 AA부용 2차 재순환 가스(23)를 열교환하는 것이다. 이에 의해, 1차 재순환 가스(24)는 미분탄기(3)에 의해 분쇄된 석탄을 건조시키는데 적합한 온도로 된다. 또한, AA부용 2차 재순환 가스(23)는 석탄 연소 보일러(2)의 AA부(2b)로부터 노 내에 유도되는 것에 적합한 온도로 된다.
탈진 장치(5)는 배기 가스 중의 매진을 제거하는 것이며, 탈황 장치(6)는 유도된 배기 가스 중의 유황 산화물을 제거하는 것이다.
가스 쿨러(7)는 유도된 배기 가스를 냉각하는 것이다.
다음에, 본 실시형태에 있어서의 배기 가스의 흐름에 대해서 설명한다.
석탄 연소 보일러(2)의 버너부(2a)에는, 연소 산소 공급 계통(21)으로부터 유도된 산소 및 석탄 연소 보일러(2)와 탈초 장치(4) 사이에서 유도된 배기 가스의 일부(이하, "버너용 2차 재순환 가스"라함)(22)와, 미분탄기(3)로부터 유도된 석탄이 공급된다. 버너용 2차 재순환 가스(22)는 연소 산소 공급 계통(21)으로부터 유도된 산소를 희석하는 희석제로서 사용된다.
석탄 연소 보일러(2)의 AA부(2b)에는, 연소 산소 공급 계통(21)으로부터 유도되는 산소 및 매연 제거 장치(9)를 통과해서 정제된 배기 가스의 일부(이하, "AA부용 2차 재순환 가스"라고 한다)(23)가 공급된다. AA부용 2차 재순환 가스(23)는 연소 산소 공급 계통(21)으로부터 유도된 산소를 희석하는 희석 가스로서 사용된다.
연소 산소 공급 계통(21)으로부터 버너부(2a) 및 AA부(2b)로부터 석탄 연소 보일러(2)에 공급되는 산소량은, 버너부(2a)로부터 노 내에 공급되는 석탄의 이론 연소 산소량에 대하여, 예를 들어 1.15배로 되어 있다. 버너부(2a)로부터 석탄 연소 보일러(2)의 노 내에 공급되는 산소는 버너부(2a)로부터 노 내에 공급되는 석탄의 이론 연소 산소량에 대하여 1 이하의 산소량이 공급된다.
또한, AA부(2b)로부터 노 내에 공급되는 산소량은 연소 산소 공급 계통(21)으로부터 버너부(2a)로 유도되는 산소량의 나머지가 공급된다. AA부(2b)로부터 공급되는 산소량은 연소 산소 공급 계통(21)으로부터 석탄 연소 보일러(2)로 유도되는 산소량의 최대 40％로 되어 있다.
버너부(2a)로부터 노 내에 투입되는 산소량을 석탄의 이론 연소 산소량에 대하여 1이하로 하고, 또한 AA부(2b)로부터 산소를 노 내에 투입함으로써, 버너부(2a)로부터 AA부(2b)까지의 사이의 영역은 공기 부족으로 된다. 버너부(2a)로부터 AA부(2b)까지의 사이가 공기 부족으로 됨으로써, 버너부(2a)로부터 AA부(2b)까지의 사이의 영역의 노 내는 환원 분위기 상태로 된다.
버너부(2a)로부터 노 내에 투입된 석탄과 산소가 연소함으로써 발생한 배기 가스 중의 질소 산화물은 버너부(2a)로부터 환원 분위기하를 통과할 때에 환원된다. 이에 의해, 석탄 연소 보일러(2) 내에서 발생한 배기 가스 중의 질소 산화물은 석탄 연소 보일러(2)의 노 내에서 탈초된다.
석탄 연소 보일러(2)로부터 배출된 배기 가스는 석탄 연소 보일러(2)의 노내 탈초에 의해 함유되어 있는 질소 산화물의 농도가 저감한다. 질소 산화물의 농도가 저하된 배기 가스는 매연 제거 장치(9)로 유도된다. 질소 산화물의 농도가 저하함으로써, 석탄 연소 보일러(2)로부터 매연 제거 장치(9)로 유도되는 배기 가스의 양이 저감한다.
매연 제거 장치(9)로 유도된 배기 가스는 매연 제거 장치(9)를 구성하고 있는 탈초 장치(4)로 유도되어, 잔존하고 있는 질소 산화물이 제거된다. 질소 산화물이 제거된 배기 가스는 에어 히터(8)로 유도된다. 에어 히터(8)로 유도되는 배기 가스는 온도가 고온이다. 고온의 배기 가스는 에어 히터(8)에 있어서 AA부 2차 재순환 가스(23) 및 1차 재순환 가스(24)와 열교환된다. 탈초 장치(4)로부터 유도된 고온의 배기 가스는 에어 히터(8)에 있어서 열교환 된 후, 온도가 내려가서 탈진 장치(5)로 유도된다.
탈진 장치(5)로 유도된 배기 가스는 매진 등이 제거되어서 도출된다. 탈진 장치(5)로부터 도출된 배기 가스는 탈황 장치(6)에 유도되어서 유황 화합물이 제거된다. 이들 탈초 장치(4), 탈진 장치(5) 및 탈황 장치(6)를 거쳐서 정제된 배기 가스는 대부분이 이산화탄소와 수증기로 된다. 이 정제된 배기 가스는 가스 쿨러(7)로 유도되어서 온도가 내려간다. 가스 쿨러(7)에 의해 온도가 저하한 배기 가스는 매연 제거 장치(9)로부터 도출된다.
매연 제거 장치(9)로부터 도출된 배기 가스의 일부는 AA부용 2차 재순환 가스(23)로서 에어 히터(8)로 유도되어, 탈초 장치(4)로부터 도출된 고온의 배기 가스와 열교환이 행해지는 것에 의해 온도가 상승하고, 고온이 되어서 석탄 연소 보일러(2)의 AA부(2b)로 유도된다. 또한, 매연 제거 장치(9)로부터 도출된 배기 가스의 일부는 또한 1차 재순환 가스(24)로서 에어 히터(8)로 유도된다. 에어 히터(8)로 유도된 1차 재순환 가스(24)는 탈초 장치(4)로부터 도출된 고온의 배기 가스와 열교환을 행함으로써 온도가 상승하고, 고온으로 되어 미분탄기(3)로 유도된다. 미분탄기(3)로 유도된 고온의 1차 재순환 가스(24)는 석탄의 건조와, 분쇄된 석탄을 석탄 연소 보일러(2)로 반송하는 반송 가스로서 사용된다.
매연 제거 장치(9)에 의해 정제된 배기 가스의 대부분은 이산화탄소 회수 장치(도시하지 않음) 등으로 유도되어 배기 가스 중의 이산화탄소가 회수된다. 이와 같이, 배기 가스 중의 이산화탄소, 질소 산화물 및 유황 산화물이 제거된 배기 가스는 연소 시스템(1) 외부로 방출된다.
본 실시형태에 관한 연소 시스템에 따르면, 이하의 작용 효과를 발휘한다.
본 실시형태에 관한 연소 시스템은, 석탄 연소 보일러(연소로)(2)와 매연 제거 장치(9) 사이로부터 분기된 버너용 2차 재순환 가스(배기 가스의 일부)(22)를 버너부(2a)로부터 석탄 연소 보일러(2)의 노 내(도시하지 않음)에 재공급함으로써, 고농도의 질소 산화물을 포함한 배기 가스가 매연 제거 장치(9)로 유도되는 것을 줄인다. 따라서, 탈초 장치(4)의 부담을 경감할 수 있다.
또한, 석탄 연소 보일러(2)의 버너부(2a)와, AA부(연소 산소 공급구)(2b) 사이에는 환원 분위기가 형성되어 있다. 이에 의해, 석탄 연소 보일러(2)와 매연 제거 장치(9) 사이로부터 분기된 버너용 2차 재순환 가스(22)를 석탄 연소 보일러(2)에 형성되어 있는 환원 분위기하에서 환원해서 도출할 수 있다. 그로 인해, 석탄 연소 보일러(2)로부터 매연 제거 장치(9)로 유도되는 배기 가스의 유량 및 매연 중의 질소 산화물의 유량을 저감할 수 있다. 따라서, 매연 제거 장치(9)의 용량을 소형화할 수 있다.
또한, 매연 제거 장치(9)의 하류측으로부터 도출된 배기 가스의 일부인 AA부용 2차 재순환 가스(23)는 탈초 장치(4)에 의해 질소 산화물의 농도가 저감된 배기 가스이다. 그 배기 가스는 AA부(2b)로부터 석탄 연소 보일러(2)로 유도되어, 석탄 연소 보일러(2)의 노 내의 환원 분위기를 통과해서 일부 환원된 배기 가스 중의 미연의 미분탄의 연소 완결을 촉진시키기 위해서 사용되고 있어, 포함되는 질소 산화물이 저농도인채로 석탄 연소 보일러(2)의 노 외로 도출된다. 이에 의해, 질소 산화물의 농도가 저감한 배기 가스를 석탄 연소 보일러(2)와 매연 제거 장치(9) 사이에서 재순환시킴으로써, 석탄 연소 보일러(2)의 노 출구의 질소 산화물 농도의 증가가 억제된다.
질소 산화물의 유량이 저감한 배기 가스를 탈초 장치(탈초부)(4)로 유도함으로써, 질소 산화물의 유량이 저감하지 않은 배기 가스를 탈초 장치(4)로 유도했을 경우에 비해, 암모니아 공급부(도시하지 않음)로부터 배기 가스로 분무되는 암모니아의 양을 줄일 수 있다. 따라서, 탈초 장치(4)를 소형화하는 것이 가능해졌다.
[제2 실시형태]
이하, 본 발명의 제2 실시형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태의 연소 시스템은, AA부용 2차 재순환 가스를 탈황 장치와 가스 쿨러 사이에서 유도하는 점에서 제1 실시형태와 상이하고, 그 이외에는 동일하다. 따라서, 동일한 구성 및 동일한 흐름에 대해서는, 동일한 도면부호를 부여해서 그 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 연소 시스템의 개략 구성도를 도시하고 있다.
석탄 연소 보일러(연소로)(2)의 AA부(연소 산소 공급구)(2b)에는, 연소 산소 공급 계통(21)으로부터 유도되는 산소(연소용 산소)와, 매연 제거 장치(9)를 구성하고 있는 탈황 장치(탈황부)(6)와 가스 쿨러(냉각부)(7) 사이로부터 분기한 배기 가스의 일부가 AA부용 2차 재순환 가스(23)로서 공급된다.
본 실시형태에 관한 연소 시스템에 따르면, 이하의 작용 효과를 발휘한다.
본 실시형태에 관한 연소 시스템은, 탈황 장치(탈황부)(6)와 가스 쿨러(냉각부)(7) 사이로부터 분기한 AA부용 2차 재순환 가스(배기 가스의 일부)(23)를 석탄 연소 보일러(연소로)(2)의 AA부(연소 산소 공급구)(2b)로 유도한다. 그로 인해, 가스 쿨러(7)로 유도되는 배기 가스의 유량을 저감할 수 있다. 따라서, 가스 쿨러(7)의 용량을 작게 할 수 있는 동시에, 제1 실시형태와 동일한 이유에 의해 탈초 장치(탈초부)(4)로 유도되는 배기 가스 중의 질소 산화물의 유량을 저감할 수 있다. 그 결과, 탈초 장치(4)를 소형화할 수 있다.
[제3 실시형태]
이하, 본 발명의 제3 실시형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태의 연소 시스템은, AA부용 2차 재순환 가스를 탈진 장치와 탈황 장치 사이에서 유도하는 점에서 제1 실시형태와 상이하고, 그 이외는 동일하다. 따라서, 동일한 구성 및 동일한 흐름에 대해서는, 동일한 도면번호를 부여해서 그 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 제3 실시형태에 관한 연소 시스템의 개략 구성도를 도시하고 있다.
석탄 연소 보일러(연소로)(2)의 AA부(연소 산소 공급구)(2b)에는, 연소 산소 공급 계통(21)으로부터 유도되는 산소(연소용 산소)와, 매연 제거 장치(9)를 구성하고 있는 탈진 장치(탈진부)(5)와 탈황 장치(탈황부)(6) 사이로부터 분기한 배기 가스의 일부가 AA부용 2차 재순환 가스(23)로서 공급된다.
본 실시형태에 관한 연소 시스템에 따르면, 이하의 작용 효과를 발휘한다.
본 실시형태에 관한 연소 시스템은, 탈진 장치(탈진부)(5)와 탈황 장치(탈황부)(6) 사이로부터 분기한 AA부용 2차 재순환 가스(배기 가스 일부)(23)를 AA부(연소 산소 공급구)(2b)로 유도한다. 그로 인해, 탈황 장치(6) 및 가스 쿨러(냉각부)(7)로 유도되는 배기 가스의 유량을 저감할 수 있다. 따라서, 탈황 장치(6) 및 가스 쿨러(7)의 용량을 작게 할 수 있는 동시에, 제1 실시형태와 동일한 이유에 의해 탈초 장치(탈초부)(4)로 유도되는 배기 가스 중의 질소 산화물의 유량을 저감할 수 있다. 그 결과, 탈초 장치(4)를 소형화할 수 있다.
[제4 실시형태]
이하, 본 발명의 제4 실시형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태의 연소 시스템은, AA부용 2차 재순환 가스를 탈초 장치와 에어 히터 사이로부터 유도하는 점에서 제1 실시형태와 상이하고, 그 이외는 동일하다. 따라서, 동일한 구성 및 동일한 흐름에 대해서는, 동일한 도면번호를 부여해서 그 설명을 생략한다.
도 4는 본 발명의 제4 실시형태에 관한 연소 시스템의 개략 구성도를 도시하고 있다.
석탄 연소 보일러(연소로)(2)의 AA부(연소 산소 공급구)(2b)에는, 연소 산소 공급 계통(21)으로부터 유도되는 산소(연소용 산소)와, 매연 제거 장치(9)를 구성하고 있는 탈초 장치(탈초부)(4)와 에어 히터(열교환부)(8) 사이로부터 분기한 배기 가스의 일부가 AA부용 2차 재순환 가스(23)로서 공급된다.
본 실시형태에 관한 연소 시스템에 따르면, 이하의 작용 효과를 발휘한다.
본 실시형태에 관한 연소 시스템은, 탈초 장치(탈초부)(4)와 에어 히터(열교환부)(8) 사이로부터 분기한 AA부용 2차 재순환 가스(배기 가스의 일부)(23)를 AA부(연소 산소 공급구)(2b)로 유도한다. 그로 인해, 에어 히터(8), 탈진 장치(탈진부)(5), 탈황 장치(탈황부)(6) 및 가스 쿨러(냉각부)(7)로 유도되는 배기 가스의 유량을 저감할 수 있다. 따라서, 에어 히터(8), 탈진 장치(5), 탈황 장치(6) 및 가스 쿨러(7)의 용량을 작게 할 수 있는 동시에, 제1 실시형태와 동일한 이유에 의해 탈초 장치(탈초부)(4)로 유도되는 배기 가스 중의 질소 산화물의 유량을 저감할 수 있다. 그 결과, 탈초 장치(4)를 소형화할 수 있다.
1 : 연소 시스템
2 : 석탄 연소 보일러(연소로)
2a : 버너부
2b : AA부(연소 산소 공급구)
3 : 미분탄기
4 : 탈초 장치(탈초부)
5 : 탈진 장치(탈진부)
6 : 탈황 장치(탈황부)
7 : 가스 쿨러(냉각부)
8 : 에어 히터(열교환부)
9 : 매연 제거 장치
21 : 연소 산소 공급 계통(연소용 산소)
22 : 버너부용 2차 재순환 가스(배기 가스의 일부)
23 : AA부용 2차 재순환 가스(배기 가스의 일부)
24 : 1차 재순환 가스(배기 가스의 일부)

Claims (5)

  1. 노 내에 연료 및 연소용 산소를 공급하는 버너부와, 상기 버너부의 하류측에 형성된 연료를 연소하는 환원 영역과, 상기 환원 영역을 통과한 미연의 연료를 연소 완결하도록 연소용 산소를 공급하는 연소 산소 공급구를 갖는 연소로와,
    상기 연소로로부터 배출된 배기 가스 중의 매연을 제거하는 매연 제거 장치를 구비하고,
    상기 매연 제거 장치는, 상기 배기 가스 중의 질소 산화물을 제거하는 탈초부를 구비하고,
    상기 연소로와 상기 매연 제거 장치 사이로부터 분기된 배기 가스의 일부를 상기 버너부에 유도하여, 당해 유도된 배기 가스를 상기 환원 영역에서 환원하고,
    상기 매연 제거 장치의 하류측으로부터 분기된 배기 가스의 일부를 상기 연소 산소 공급구에 유도하여 상기 미연의 연료의 연소에 이용하는, 연소 시스템..
  2. 제1항에 있어서, 상기 매연 제거 장치는, 상기 탈초부를 통과한 배기 가스와 상기 연소 산소 공급구에 유도되는 배기 가스가 열교환하는 열교환부와, 상기 열교환부를 통과한 배기 가스 중의 매진을 제거하는 탈진부와, 상기 탈진부를 통과한 배기 가스 중의 유황 산화물을 제거하는 탈황부와, 상기 탈황부를 통과한 배기 가스를 냉각하는 냉각부를 구비하고,
    상기 연소 산소 공급구에는, 상기 탈황부와 상기 냉각부 사이로부터 분기한 배기 가스의 일부를 유도하는, 연소 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 매연 제거 장치는, 상기 탈초부를 통과한 배기 가스와 상기 연소 산소 공급구에 유도되는 배기 가스가 열교환하는 열교환부와, 상기 열교환부를 통과한 배기 가스 중의 매진을 제거하는 탈진부와, 상기 탈진부를 통과한 배기 가스 중의 유황 산화물을 제거하는 탈황부와, 상기 탈황부를 통과한 배기 가스를 냉각하는 냉각부를 구비하고,
    상기 연소 산소 공급구에는, 상기 탈진부와 상기 탈황부 사이로부터 분기한 배기 가스의 일부를 유도하는, 연소 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 매연 제거 장치는, 상기 탈초부를 통과한 배기 가스와 상기 연소 산소 공급구에 유도되는 배기 가스가 열교환하는 열교환부와, 상기 열교환부를 통과한 배기 가스 중의 매진을 제거하는 탈진부와, 상기 탈진부를 통과한 배기 가스 중의 유황 산화물을 제거하는 탈황부와, 상기 탈황부를 통과한 배기 가스를 냉각하는 냉각부를 구비하고,
    상기 연소 산소 공급구에는, 상기 탈초부와 상기 탈진부 사이로부터 분기한 배기 가스의 일부를 유도하는, 연소 시스템.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탈초부는, 배기 가스 중에 암모니아를 공급하는 암모니아 공급부와, 상기 암모니아 공급부에 의해 공급된 배기 가스가 통과하는 촉매부를 구비하는, 연소 시스템.
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