TW201730428A - 燃燒氣體供給系統 - Google Patents

Abstract

燃燒氣體供給系統(1)具有：空氣壓縮機(3)；和燃料供給裝置(5)；和燃燒器(7)，是使燃料供給裝置所供給之燃料及壓縮空氣燃燒並產生加壓燃燒氣體；和氣體供給回收部(9)，是將加壓燃燒氣體供給到熱量消耗裝置，且將熱量已被消耗之加壓燃燒氣體回收作為使用完畢氣體；和再加壓壓縮機(11)，是將所回收的使用完畢氣體的一部分作補強壓縮並供給至壓縮空氣。再加壓壓縮機，是將使用完畢氣體施加與壓縮空氣相同壓力作再利用，而使用完畢氣體的剩餘部分則排到外部。

Description

燃燒氣體供給系統

本發明是關於一種燃燒氣體供給系統，是將燃燒燃料所產生之燃燒氣體作為熱源供給的燃燒氣體供給系統。

燃燒燃料所產生的燃燒氣體，在各種機器及設備中被利用作為供給熱能或動能的能量來源。例如，在引擎等內燃機或發電設施的渦輪機等，利用燃燒氣體作為動力源，燃燒氣體的流動壓力被轉換為驅動力或電力。在化學處理施設之鍋爐或反應裝置等中，使用燃燒氣體作為熱源，藉由熱交換，燃燒氣體的熱能被傳導到對象物質，而進行對象物質的加熱、狀態變化(汽化等)、化學反應的進行等。

使燃燒氣體產生的燃燒器，一般而言，是在作為氧氣來源所使用之空氣中添加燃料並燃燒。燃燒器的燃燒效率，是以空氣壓力及溫度高者較接近理論值，所以藉由壓縮空氣並供給至燃燒器且在壓縮空氣中燃燒以提高燃燒效率，進而產生高溫的加壓燃燒氣體。

在利用燃燒氣體的系統中，從節省能源的觀點，嘗試提高能源利用效率的辦法。提出有：將燃燒氣體作為動力源發電的氣體渦輪機等中，將燃燒氣體之能源被轉換為發電用動力後的使用完畢氣體作回收並利用其剩餘熱能的汽電共生發電系統的架構。

又，燃燒器之燃燒效率會因燃燒條件而有變動，因此在新型專利第3179432號公報(專利文獻1)中記載：從燃燒裝置所排出之氣體的含氧量在設定值以上時，藉著使所排出之氣體朝吸氣管回流以調整燃燒時的含氧量，以提高燃燒效率。

[先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]新型專利第3179432號公報

上述專利文獻1之技術中，為了調整燃燒條件而再次使用燃燒後的排出氣體。但是，這並不包含在使用燃燒氣體作為能量來源後的使用完畢氣體的能源回收或能源效率改善。亦即，針對使用燃燒器之燃燒氣體作為熱源時所排出的熱供給後之使用完畢氣體，仍有作能源回收及再利用的改善餘地。

再者，藉由燃燒氣體可供給的熱量，是取決於燃燒器的燃燒調件，燃燒器的燃燒条件，是藉由調整供給到燃燒器的壓縮空氣量，可以調整從燃燒氣體供給所期望之熱量。但是，空氣壓縮機的消耗電力較大，而且日本的總消耗電力中壓縮機的消耗電力所佔比例亦高。亦即，關於空氣壓縮機之消耗電力的削減，成為節省能源上重要的課題。因此，抑制消耗電力的增加，且能任意調整壓縮空氣之供給量並可調整燃燒器之燃燒條件的技術改善成為必要。

本發明是為了解決上述課題，目的是提供一種燃燒氣體供給系統，能抑制消耗電力的增加，且因應所需，能增加壓縮空氣之供給量並適當地供給燃燒氣體。

為了解決上述課題，本案發明者等，針對壓縮機的追加及動力使用進行深入研究，找出一種簡便構造，可利用作為熱源使用後之使用完畢氣體並可抑制能源消耗的增加，達到本發明之技術。

根據本發明的一形態，燃燒氣體供給系統具有：供給壓縮空氣的空氣壓縮機；和供給燃料的燃料供給裝置；和燃燒器，是使上述燃料供給裝置所供給之燃料及上述空氣壓縮機所供給之壓縮空氣燃燒以產生加壓燃燒氣體；和氣體供給回收部，是將上述燃燒器產生之加壓燃燒氣體供給到熱量消耗裝置，且將熱量已被消耗之加壓燃燒 氣體回收作為使用完畢氣體；和再加壓壓縮機，是將由上述氣體供給回收部所回收的上述使用完畢氣體的一部分作補強壓縮，且供給到上述空氣壓縮機所供給之壓縮空氣。

在上述說明中，上述再加壓壓縮機，是將上述一部分使用完畢氣體，以施加與上述壓縮空氣相同壓力的方式作補強壓縮，而上述使用完畢氣體的剩餘部分，則朝外部排出。再者，還具有：冷卻上述一部分使用完畢氣體的冷卻器；和從上述一部分使用完畢氣體分離出藉冷卻所凝結之水分的凝結分離器，上述再加壓壓縮機，若將藉由上述凝結分離器除去水分的上述一部分使用完畢氣體作補強壓縮，即適合再利用於燃燒上。更者，若具有熱交換器，將上述一部分使用完畢氣體，在藉由上述冷卻器冷卻之前，先與藉由上述再加壓壓縮機作補強壓縮的上述一部分使用完畢氣體作熱交換，則在熱效率一點上會更好。

再者，具有調整上述空氣壓縮機所供給之壓縮空氣流量的流量調整閥，使用上述流量調整閥，調整上述空氣壓縮機供給之壓縮空氣，和上述再加壓壓縮機所供給之上述一部分使用完畢氣體的比例，藉此構成能適當地調整燃燒條件。又，更具有氧氣濃度計，是檢測出上述再加壓壓縮機所供給之上述一部分使用完畢氣體的上述壓縮空氣中之氧氣濃度，上述流量調整閥以根據上述氧氣濃度計之檢測值作控制的構成為佳。上述燃料供給裝置也可以具有燃料壓縮機，並供給已施加與上述壓縮空氣相同壓力的壓縮燃料。

根據本發明之實施形態可提供一種燃燒氣體供給系統，是藉著再利用熱量已被消耗的使用完畢氣體，能有效利用其殘留壓力減少整體系統的壓縮機動力，可適當地調整燃燒條件的節省能源型之燃燒氣體供給系統。

1‧‧‧燃燒氣體供給系統

3‧‧‧空氣壓縮機

3a‧‧‧流量計

3b‧‧‧流量調整閥

5‧‧‧燃料供給裝置

5a‧‧‧燃料源

5b‧‧‧燃料壓縮機

5c‧‧‧流量計

5d‧‧‧流量調整閥

7‧‧‧燃燒器

9‧‧‧氣體供給回收部

9a‧‧‧供給用連接構件

9b‧‧‧回收用連接構件

11‧‧‧再加壓壓縮機

13‧‧‧壓力計

15‧‧‧壓力調整閥

17‧‧‧氧氣濃度計

19‧‧‧溫度計

21‧‧‧氣體供給回收部

21a‧‧‧供給用連接構件

21b‧‧‧回收用連接構件

23‧‧‧熱交換器

25‧‧‧冷卻器

27‧‧‧凝結分離器

L1~L9‧‧‧通道

C1‧‧‧熱量消耗裝置

C2‧‧‧熱量消耗裝置

[圖1]表示本發明之一實施形態的燃燒氣體供給系統的構成概略圖。

若能將壓縮機之壓縮比(壓力比)設定較低，即可以減少壓縮機的消耗電力。亦即，導入到壓縮機的空氣壓力越高，不但能減少消耗電力且能得到目標壓力的壓縮空氣。

關於壓力，將燃燒氣體作為熱源使用後的使用完畢氣體，若不釋放壓力直接回收，即適合在低壓縮比之壓縮機作再加壓使用。如鍋爐或反應裝置等將燃燒氣體作為熱源利用時，所供給之燃燒氣體的壓力若減少則溫度會降低不適合作為熱源。因此，消耗熱量的裝置(以下稱為熱量消耗裝置)中，是以由燃燒氣體供給熱的期間內維持燃燒氣體壓力的方式所構成。亦即，為了提高燃燒效率 而使用壓縮空氣所產生的高溫加壓燃燒氣體，在熱量消耗裝置中被維持壓力，而被排出的使用完畢氣體，除了因流動阻力等導致壓力降低，實際上是被維持在使用前之燃燒氣體壓力的加壓狀態之排出氣體。因而，若將其作再加壓並作為壓縮空氣之原料使用，則對於減少整體系統的壓縮機的消耗電力非常有效。又，燃燒氣體的含氧量，因燃燒造成氧氣消耗而降低，但只是空氣中氧氣濃度的一半左右，所以藉由與一般空氣混合，可以作為壓縮空氣再充分利用。

依照上述說明，本發明中，將作為熱源使用後的使用完畢氣體，在維持壓力的狀態下回收，再藉由再加壓用壓縮機以回復到與壓縮空氣相同壓力的方式進行壓縮，並作為補充的壓縮空氣供給到燃燒器。因而，因再加壓壓縮機所消耗的電力，是只有補充燃燒氣體作為熱源在熱量供給中所損失的壓力時所必要的電力。

又，本發明可提供一種燃燒氣體供給系統，是可有效率地從使用燃燒氣體作為熱源後的使用完畢氣體回收能源，且抑制伴隨增加供給壓縮空氣所造成的成本增加，同時對應用途，以能適當供給燃燒氣體的方式透過壓縮空氣的供給可任意調整燃燒條件。

以下僅為舉例，針對本發明之實施形態參考圖面作詳細說明。又，實施形態中所表示的尺寸、材料、其他、具體的數值等，只是為了容易理解發明內容的舉例，除了另有說明的情況，並不限定本發明。再者，省略 本發明中無直接關係之要件的圖式。

圖1是表示本發明之一實施形態的燃燒氣體供給系統。燃燒氣體供給系統1，是將藉由燃燒包含燃料之壓縮空氣所產生的加壓燃燒氣體供給到熱量消耗裝置C1的系統。熱量消耗裝置C1是具有：利用燃燒氣體作為熱源，並將燃燒氣體之熱量傳導到對象物質的熱交換功能的裝置，消耗所供給之加壓燃燒氣體的熱量，而熱量已被消耗的加壓燃燒氣體則作為使用完畢氣體排出。作為熱量消耗裝置C1，例如包含：蒸汽產生器、熱水產生器、熱流體加熱器、空氣加熱器、高溫氣體產生器等的對象物質加熱或產生藉此的狀態變化(汽化等)的裝置，或者藉由對象物質的加熱使化學反應進行的反應裝置。也可以為使用以Ni、Co、Fe、Pt、Ru、Rh、Pd等活性金屬為成分之觸媒的反應裝置。依據熱量消耗裝置C1的用途所加熱之對象物質的種類或加熱目的不同，對應此，而適當地調整燃燒氣體的溫度及供給流量。

燃燒氣體供給系統1具有：空氣壓縮機3、燃料供給裝置5、燃燒器7、氣體供給回收部9、和再加壓壓縮機11。空氣壓縮機3是壓縮空氣並透過通道L1將壓縮空氣供給到燃燒器7。燃料供給裝置5是透過通道L2將燃料供給到壓縮空氣。燃燒器7是接收到藉由空氣壓縮機3及燃料供給裝置5所供給之燃料及壓縮空氣，使其燃燒產生加壓燃燒氣體。燃料供給裝置5具有燃料源5a及燃料壓縮機5b。從燃料源5a所供給之氣體燃料是藉由燃 料壓縮機5b被加壓壓縮，在實質上與壓縮空氣相同壓力的狀態下從通道L2被供給，並添加混合到通道L1的壓縮空氣。燃料源5a可以是在燃料容器中收納燃料，也可以是將外部的燃料供給系統作為供給源並用連接線路供給燃料。又，燃料源是收納在具有調壓閥等可調節燃料取出壓力之調壓手段的加壓高壓瓶等容器的燃料時，可以省略燃料壓縮機5b。

燃燒器7的加壓燃燒氣體，是從通道L3介由氣體供給回收部9供給到熱量消耗裝置C1，而熱量已被消耗的加壓燃燒氣體則作為使用完畢氣體從熱量消耗裝置C1被回收。氣體供給回收部9具有通道L3末端的供給用連接構件9a及通道L4末端的回收用連接構件9b，這些是可裝卸地連接通道L3、L4與熱量消耗裝置C1，且在不損失壓力之下連通到燃燒氣體供給系統1與熱量消耗裝置C1。因而，藉由燃燒器7所產生的加壓燃燒氣體，透過氣體供給回收部9，在維持其壓力的狀態下從通道L3朝熱量消耗裝置C1供給，而熱量已被消耗的加壓燃燒氣體(使用完畢氣體)，除了因流動阻力造成的壓力損失，實際上是維持其壓力從熱量消耗裝置C1朝通道L4回流。而藉由氣體供給回收部9所回收的使用完畢氣體(加壓狀態的排出氣體)，是從通道L4透過通道L5朝外部排出。在通道L4上設有壓力計13，根據該檢測值控制通道L5上的壓力調整閥15，並以將燃燒氣體供給系統1內的壓力維持在預定壓力的方式，控制使用完畢氣體朝外部的排 出。通道L4的壓力計13，只檢測比加壓燃燒氣體少的壓力損失部分的使用完畢氣體的壓力，所以考量壓力損失的壓力設定作為預定壓力。壓力計13可以設在通道L3，此時，設定加壓燃燒氣體之壓力作為預定壓力。

空氣中包含20vol%左右的氧氣。但是，即使是氧氣濃度較此為低的壓縮空氣也可以用於燃燒，而即使在壓縮空氣中混合有使用完畢氣體也可以燃燒。因此，設置通道L6~L9作為從通道L4分岔朝通道L1合流的路徑，而藉由氣體供給回收部9所回收的使用完畢氣體的一部分從通道L9朝通道L1供給並再利用於燃燒，而剩餘部分則排出到外部。但是，從熱量消耗裝置C1所回收的使用完畢氣體的壓力，因流動阻力導致壓力降低。因此，本發明中，將從通道L4所回收的使用完畢氣體中的損失壓力藉由再加壓壓縮機11補強並將上升到與壓縮空氣相同壓力的使用完畢氣體供給到壓縮空氣作混合。亦即，將已補充壓力的使用完畢氣體與壓縮空氣一起作為混合氣體供給到燃燒器7。而朝燃燒器7供給之壓縮空氣的氧氣濃度中，從燃燒效率點來看有適當的範圍，所以壓縮空氣與使用完畢氣體的混合比例也有適當的範圍。為此，為了調整混合比例，在通道L1上設置：檢測被供給到燃燒器7之混合氣體的氧氣濃度的氧氣濃度計17；和電連接至氧氣濃度計的流量計3a及流量調整閥3b。流量調整閥3b，是對應於流量計3a的檢測值而作控制的閥，通道L1之壓縮空氣的流量，是流量調整閥3b根據氧氣濃度計17檢測之 混合氣體的氧氣濃度檢測值作制御，藉此，以在適當的氧氣濃度比例下混合使用完畢氣體與壓縮空氣的方式作調整。

更者，燃料供給裝置5在通道L2上具有流量計5c及流量調整閥5d。流量計5c及流量調整閥5d是以電連接到溫度計19，而該溫度計19是用來檢測燃燒氣體的溫度而設置在通道L3上。流量調整閥5d根據溫度計19的檢測溫度作控制，而被壓縮的燃料流量，藉由流量調整閥5d作調節。添加在壓縮空氣與使用完畢氣體的混合氣體中的燃料流量是藉由流量調整閥5d作適量調整，藉此，能將燃燒氣體的溫度調節到所期望的溫度。

已朝熱量消耗裝置C1供給高溫加壓燃燒氣體時，從熱量消耗裝置C1所回收之使用完畢氣體的溫度並不那麼低的情況，若可將使用完畢氣體的剩餘熱量作二次利用更能提升能源效率。為此，圖1的實施形態中，在通道L6設有：具有與氣體供給回收部9相同之供給用連接構件21a及回收用連接構件21b的氣體供給回收部21，並可連接利用比熱量消耗裝置C1較低溫度之熱源的其他熱量消耗裝置C2。藉此，所回收的使用完畢氣體的一部分，在再利用於燃燒器7的燃燒之前，其剩餘熱量能更進一步被回收再利用。氣體供給回收部21的附設是隨意的，也可以省略，或也可以在通道L4上連設到氣體供給回收部9的下游側。或者在直接連接供給用連接構件21a及回收用連接構件21b之間，或朝熱量消耗裝置C2連 接，在兩者作切換連接的方式構成氣體供給回收部21，任意選擇熱量消耗裝置C2的連接及隔離。

燃燒氣體包含由燃燒產生的水蒸氣，所以通道L6中再利用之使用完畢氣體，在混合入壓縮空氣前要除去水分。為此，燃燒氣體供給系統1具有熱交換器23、冷卻器25及凝結分離器27，藉由利用水蒸氣之冷卻凝結的氣液分離從使用完畢氣體去除水分。具體而言，所回收之使用完畢氣體的一部分，從通道L6被供給到通道L7的冷卻器25作冷卻，在溫度降低到可供給到再加壓壓縮機11的溫度時再朝凝結分離器27供給。藉由冷卻使用完畢氣體，從水蒸氣所凝結的水分在凝結分離器27中由使用完畢氣體分離並去除到外部。被去除水蒸氣的使用完畢氣體，從凝結分離器27透過通道L8被導入到再加壓壓縮機11作補強壓縮以補充因流動阻力導致的損失壓力，然後再施加與壓縮空氣相同壓力。更者，為了減少在冷卻器25所必需的冷卻熱量，在冷卻器25的上游側設置熱交換器23，通道L6中再利用之使用完畢氣體，在冷卻器25被冷卻之前，先在熱交換器23與以再加壓壓縮機11作補強壓縮的通道L8中的使用完畢氣體作熱交換。通道L8中被壓縮的使用完畢氣體，比通道L6的使用完畢氣體的溫度要低，在熱交換器23中受到通道L6的使用完畢氣體的剩餘熱而被加熱，並接近通道L6的使用完畢氣體的溫度。因而，被乾燥且施加與壓縮空氣相同壓力的使用完畢氣體，在接近到由熱量消耗裝置回收時的溫度時，再透過 通道L9合流到通道L1的壓縮空氣。亦即，藉由熱交換器23，通道L6中使用完畢氣體的剩餘熱，被傳導到被補強壓縮的使用完畢氣體並作有效利用。

供給到燃燒器7之壓縮空氣的適當氧氣濃度，從節省能源的觀點來看，最好為13~14vol%左右。空氣中氧氣濃度為20vol%左右，所以再利用之使用完畢氣體，以壓縮空氣的1.5~1.8倍左右的比例(容積比)混合為最佳。此時，供給到朝燃燒器7之混合氣體中所占壓縮空氣的容積比率為35~40%左右，而使用完畢氣體的容積比率為60~65%左右。因而，本發明之燃燒氣體供給系統1在規律運轉的狀態下，從熱量消耗裝置C1所回收的使用完畢氣體中的60~65%左右被再利用，而剩餘的35~40%左右則從通道L5排出。這是表示，與排出使用完畢氣體的以往型燃燒氣體供給系統作比較，供給到燃燒器7之壓縮空氣的空氣壓縮機3的處理量大幅地減少。因而，若考量到再加壓壓縮機11所需的壓縮比較小，消耗電力較少，則藉著大幅削減空氣壓縮機3的消耗能源，能節省系統整體的能源消耗。

再者，圖1的燃燒氣體供給系統1，是在通道L5上附設膨脹器，將從通道L5排出的使用完畢氣體的能源回收作為動力再利用的方式所構成，藉此能更提高能源效率。

在燃燒氣體供給系統1中，燃燒器7是可具有在壓縮空氣中燃燒燃料的耐壓性加壓燃燒器，若是利用 燃燒反應使燃燒空氣產生者，則可為點火方式及觸媒燃燒方式的任一種燃燒方式。觸媒燃燒方式的燃燒器，從燃燒反應的穩定性等觀點來看最適合，而作為燃燒用觸媒，例如有白金、鈀系觸媒。因熱量消耗裝置C1中燃燒氣體的用途及使用條件，所需要的燃燒氣體的溫度及供給量不同，所以對應用途及使用條件適當地選擇具備供給能力及耐熱性者來使用即可。

燃燒中所使用的燃料，為具有可燃性氣體，亦即一氧化碳、氫、碳氫化合物(甲烷等)等可燃性成分的氣體，燃料的可燃性成分可以為單成分或混合組成。一般適合使用在氣體渦輪機等使用之氣體燃料，例如有：天然氣、煤氣化燃料、生化氣體等燃料。根據可燃性成分的含有量，每單位容積之燃料的發熱量不同，壓縮空氣的適宜供給量也不同。

空氣壓縮機3可以為一般的燃燒氣體供給中能使用的壓縮機，舉例有：離心式壓縮機、軸流式壓縮機、往復式壓縮機、隔膜式壓縮機、雙螺旋壓縮機、螺旋式壓縮機、渦卷式壓縮機等。概略來說，可在2.9~20.7左右的壓縮比(壓力比)下壓縮空氣的壓縮機適合作為空氣壓縮機3。而燃料壓縮機5b，是能將燃料空氣壓縮到與壓縮空氣相同壓力的壓縮機即可，使用具對應燃料之供給流量的容量者。燃料被收納在具有調壓閥等的高壓瓶等時，可以省略燃料壓縮機5b。再加壓壓縮機11，是用來補充損失壓力而作補強加壓，所以所需的壓力比要比空氣 壓縮機3為低。而因流動阻力造成的壓力損失，會因熱量消耗裝置C1、C2的流動狀態而不同，但概略來說，每一台裝置的壓力損失，可以設想在燃燒氣體之供給壓力(表壓)的1.5~15%左右的範圍內。因而，可以適當地使用能在1.8~19.6左右之壓力比下壓縮空氣的壓縮機作為再加壓壓縮機11。

熱交換器23，可以從一般使用之氣-氣型熱交換器作適當選擇來使用。例如舉例有：靜止型熱交換器、旋轉再生式熱交換器、周期蓄熱式熱交換器等，為這些方式的任一者均可。冷卻器25，即所謂熱交換器，不限制冷卻方式或冷媒的種類，可將使用完畢氣體的溫度降低到可供給再加壓壓縮機11的溫度，且對使用完畢氣體的壓力具有耐久性者即可。冷卻效率等的觀點上最好為氣-液型熱交換器，可以適當使用一般所使用的水冷式冷卻器。針對凝結分離器27，也可從一般所使用的氣液分離器作適當選擇，使用對於使用完畢氣體的壓力具有耐久性者。

在上述說明中，已經說明燃燒氣體供給系統1是對應必要可選擇及置換熱量消耗裝置的系統。在不變更熱量消耗裝置的情況下，該實施形態，可以理解為燃燒氣體之熱量的供給及消耗是以一整體進行的燃燒氣體供給系統。亦即，根據本發明的一實施形態，燃燒氣體供給系統1可理解為具有：供給壓縮空氣的空氣壓縮機3；和供給燃料的燃料供給裝置5；和燃燒器7，是使上述燃料供給 裝置所供給之燃料及上述空氣壓縮機所供給之壓縮空氣燃燒並產生加壓燃燒氣體；和熱量消耗裝置C1，是消耗上述加壓燃燒氣體之熱量，並將熱量已被消耗的加壓燃燒氣體作為使用完畢氣體排出；和再加壓壓縮機11，是將從上述熱量消耗裝置所排出的上述使用完畢氣體的一部分作補強加壓，並供給到上述空氣壓縮機之壓縮空氣。此時，可省略能裝卸之熱量消耗裝置的氣體供給回收部9，而熱量消耗裝置C1，直接連接到通道L3、L4即可。針對熱量消耗裝置C2及氣體供給回收部21也是相同。

藉著使用完畢氣體與壓縮空氣的混合比例及燃料供給量的調節，穩定運轉的規律狀態，例如，為如以下所述。在已連接對於熱源的溫度要件為600~900℃左右的熱量消耗裝置C1，及溫度要件為500~600℃左右的熱量消耗裝置C2的燃燒氣體供給系統1中，調節燃料的流量，將溫度：800~900℃左右、壓力：1.7~2.0MPaG左右、氧氣濃度：8~10vol%左右的燃燒氣體從燃燒器7朝熱量消耗裝置C1供給。如此，從熱量消耗裝置C1所回收之使用完畢氣體的壓力，大略降低到1.6~1.9MPa左右，而溫度變成500~600℃左右。使用完畢氣體的一部分，藉由在熱量消耗裝置C2的二次利用消耗熱量，降低到溫度：450~550℃左右、壓力：1.5~1.8MPaG左右。該使用完畢氣體在熱交換器23中，藉由與除去水分後之使用完畢氣體作熱交換可冷卻到120~145℃左右，更在冷卻器25被冷卻到70~90℃左右，且凝結水從使用完畢 氣體分離。藉由凝結分離器27的氣液分離乾燥後之使用完畢氣體，以施加與從空氣壓縮機3所供給之壓縮空氣相同壓力的方式，藉由再加壓壓縮機11壓縮到壓力：1.8~2.1MPaG左右，其溫度上升到90~110℃左右。而該被壓縮的使用完畢氣體，在熱交換器23被加熱到接近已經通過熱量消耗裝置C2之使用完畢氣體的溫度，可以得到溫度：480~580℃左右、壓力：1.8~2.1MPaG左右、氧氣濃度：8~10vol%左右的乾燥且被壓縮的使用完畢氣體。該使用完畢氣體與溫度：150~170℃左右、壓力：1.8~2.1MPaG左右、氧氣濃度：17~19vol%左右的空氣壓縮機3所供給之壓縮空氣及燃料作混合(使用完畢氣體：60~65vol%、壓縮空氣：35~40vol%)。其結果，調製出壓力：1.8~2.1MPaG左右、氧氣濃度：11~15vol%左右的混合氣體，其溫度為140~180℃左右。將其供給到燃燒器7，產生與上述相同的燃燒氣體。而不作再利用從通道L4透過通道L5排出到外部的剩餘部份之使用完畢氣體的量，相當於藉由空氣壓縮機3所供給之壓縮空氣的量。

為了在反應裝置中藉由加熱800℃左右使化學反應進行而利用燃燒氣體的情況作例子，藉著運轉圖1之燃燒氣體供給系統1的一實施形態作模擬實驗，如以下所記載。在該例子中，將反應裝置作為熱量消耗裝置C1連接到氣體供給回收部9，為了將剩餘熱量作二次利用，將比較小型的蒸氣產生器作為熱量消耗裝置C2連接到氣體供給回收部21。

將通道L5之壓力調整閥15以內部壓力維持在1.75MPaG的方式作設定，從燃料供給裝置5對空氣壓縮機3所供給之1.95MPaG、161℃的壓縮空氣(氧氣濃度：17.9vol%)中添加壓縮燃料並朝燃燒器7供給且使其燃燒，期間，以從燃燒器7所排出之燃燒氣體的溫度達到800℃以上的方式來調整燃料的供給量。藉此，溫度：875℃、壓力：1.82MPaG、氧氣濃度：9.52vol%的燃燒氣體被供給到熱量消耗裝置C1，而來自熱量消耗裝置C1的溫度：576℃、壓力：1.74MPaG、氧氣濃度：9.52vol%的使用完畢氣體被回收。其一部分被供給到熱量消耗裝置C2，而溫度：556℃、壓力：1.71MPaG、氧氣濃度：9.52vol%的使用完畢氣體在熱交換器23中被冷卻到136℃，再藉由冷卻器25被冷卻到80℃。該使用完畢氣體，藉由凝結分離器27去除凝結水，形成溫度：80℃、壓力：1.65MPaG、氧氣濃度：9.93vol%。該使用完畢氣體，藉由再加壓壓縮機11以壓力比：1.2被壓縮，而溫度：103℃、壓力：1.98MPaG的乾燥壓縮之使用完畢氣體，被供給到熱交換器23。從熱交換器23所流出的乾燥壓縮之使用完畢氣體為溫度：546℃、壓力：1.95MPaG、氧氣濃度：9.93vol%，並與從空氣壓縮機3所供給之壓縮空氣及燃料作混合。一旦在通道L6中開始供給使用完畢氣體，即根據氧氣濃度計17開始控制流量調整閥3b，以混合氣體之氧氣濃度形成13vol%的方式調整壓縮空氣的流量，而使用完畢氣體及壓縮空氣佔混合氣體的比例各為： 61.5%及38.5%。從運轉開始到達穩定狀態期間，從空氣壓縮機3所供給之壓縮空氣的流量減少並形成固定，而達到規律狀態後，則使用完畢氣體從通道L5開始排出到外部，其比例為38.5%。

如上述，本發明的燃燒氣體供給系統，是可以適當地調節溫度及供給量來供給燃燒氣體，並穩定地提供高溫燃燒氣體作為熱源的系統。因此，將依據各種熱反應(吸熱反應)的化學合成、物質溶融或溶解進行時，藉由溫度控制的變質控制成為重要處理的反應裝置或處理裝置作為熱量消耗裝置的情況下，特別有用。作為此類反應裝置，例如舉例有：甲烷的水蒸氣改質反應或甲烷的乾燥重組反應、甲醇的改質反應等，進行利用各種熱分解反應的合成的反應裝置。再者，在抑制再加壓壓縮機11的電力消耗上，被回收之使用完畢氣體的壓力損失越小越好。因而，熱量消耗裝置最好是僅將被供給之燃燒氣體作熱源利用，而不直接作為動力源利用的裝置。當然，將作為熱源所得到的熱量作為基準，間接地產生動力、電力等的情況則沒有問題。

以上，參考附圖針對本發明的實施形態已作說明，但本發明並不限定上述的實施形態，在請求範圍所記載的範疇內，同業者所能想到的各種變化例或修正例也當然屬於本發明的技術範圍，這是可以被理解的。

[產業上的可利用性]

本發明的技術，適用於供給燃燒氣體的系統，對於削減使用完畢氣體的排出量及減少消耗電力上給予助益。又，透過將燃燒氣體作為熱源的各種化學反應或處理，可以對以反應產生物為目的或處理加工品的穩定供給及製造成本降低上給予助益。

1‧‧‧燃燒氣體供給系統

3‧‧‧空氣壓縮機

3a‧‧‧流量計

3b‧‧‧流量調整閥

5‧‧‧燃料供給裝置

5a‧‧‧燃料源

5b‧‧‧燃料壓縮機

5c‧‧‧流量計

5d‧‧‧流量調整閥

7‧‧‧燃燒器

9‧‧‧氣體供給回收部

9a‧‧‧供給用連接構件

9b‧‧‧回收用連接構件

11‧‧‧再加壓壓縮機

13‧‧‧壓力計

15‧‧‧壓力調整閥

17‧‧‧氧氣濃度計

19‧‧‧溫度計

21‧‧‧氣體供給回收部

21a‧‧‧供給用連接構件

21b‧‧‧回收用連接構件

23‧‧‧熱交換器

25‧‧‧冷卻器

27‧‧‧凝結分離器

L1~L9‧‧‧通道

C1‧‧‧熱量消耗裝置

C2‧‧‧熱量消耗裝置

Claims (10)

1. 一種燃燒氣體供給系統，其特徵是具有：供給壓縮空氣的空氣壓縮機；和供給燃料的燃料供給裝置；和燃燒器，是使上述燃料供給裝置所供給之燃料及上述空氣壓縮機所供給之壓縮空氣燃燒以產生加壓燃燒氣體；和氣體供給回收部，是將上述燃燒器所產生之上述加壓燃燒氣體供給到熱量消耗裝置，且將熱量已被消耗之上述加壓燃燒氣體回收作為使用完畢氣體；和再加壓壓縮機，是將藉由上述氣體供給回收部所回收的上述使用完畢氣體的一部分作補強壓縮，且供給到上述空氣壓縮機所供給之壓縮空氣。
2. 如請求項1之燃燒氣體供給系統，其中，上述再加壓壓縮機，是將上述一部分使用完畢氣體，以施加與上述空氣壓縮機所供給之壓縮空氣相同壓力的方式作補強壓縮，而上述使用完畢氣體的剩餘部分，則排出到外部。
3. 如請求項1或2之燃燒氣體供給系統，其中，更具有：冷卻上述一部分使用完畢氣體的冷卻器；和凝結分離器，是將由冷卻而凝結之水分從上述一部分使用完畢氣體分離，而上述再加壓壓縮機，是將藉由上述凝結分離器除去水分的上述一部分使用完畢氣體作補強壓縮。
4. 如請求項3之燃燒氣體供給系統，其中， 還具有熱交換器，是將上述一部分使用完畢氣體，在藉由上述冷卻器冷卻之前，先與藉由上述再加壓壓縮機作補強壓縮的上述一部分使用完畢氣體作熱交換。
5. 如請求項1、2、3或4之燃燒氣體供給系統，其中，更具有流量調整閥，是調整上述空氣壓縮機所供給之壓縮空氣的流量，使用上述流量調整閥，調整上述空氣壓縮機所供給之壓縮空氣，與上述再加壓壓縮機所供給之上述一部分使用完畢氣體的比例。
6. 如請求項5之燃燒氣體供給系統，其中，更具有氧氣濃度計，是檢測出上述再加壓壓縮機所供給的上述一部分使用完畢氣體的上述壓縮空氣中之氧氣濃度，而上述流量調整閥，是根據上述氧氣濃度計的檢測值作控制。
7. 如請求項1、2、3、4、5或6之燃燒氣體供給系統，其中，上述燃料供給裝置具有燃料壓縮機，並供給已施加與上述壓縮空氣相同壓力的壓縮燃料。
8. 如請求項1、2、3、4、5、6或7之燃燒氣體供給系統，其中，上述氣體供給回收部具有：用以連接可裝卸上述熱量消耗裝置的供給用連接構件及回收用連接構件。
9. 一種燃燒氣體供給系統，其特徵是具有：供給壓縮空氣的空氣壓縮機；和 供給燃料的燃料供給裝置；和燃燒器，是使上述燃料供給裝置所供給之燃料及上述空氣壓縮機所供給之壓縮空氣燃燒以產生加壓燃燒氣體；和熱量消耗裝置，是消耗上述加壓燃燒氣體的熱量，並將熱量已被消耗之上述加壓燃燒氣體作為使用完畢氣體排出；和再加壓壓縮機，是將從上述熱量消耗裝置所排出之上述使用完畢氣體的一部分作補強加壓，並供給到上述空氣壓縮機供給之壓縮空氣。
10. 如請求項9之燃燒氣體供給系統，其中，上述熱量消耗裝置具有：將上述加壓燃燒氣體作為熱源利用的熱交換功能。