WO2007061106A1 - 酸素燃焼ボイラの燃焼制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

　既存の空気燃焼ボイラに容易に適用して燃焼を安定且つ容易に制御できる酸素燃焼ボイラの燃焼制御方法及び装置を提供する。 　ボイラ負荷指令３５に対応した設定量の酸素をボイラ本体４に供給し、且つ、ボイラ本体４に供給する給水の入口温度と蒸気の出口温度からボイラ収熱量を計測し、ボイラ本体４の収熱量４１が目標の収熱量４２になるように燃焼排ガス１４ａの再循環流量を制御してボイラ本体４に導入される全ガス中の酸素濃度を調節する。

Description

明 細 書

酸素燃焼ボイラの燃焼制御方法及び装置

技術分野

[0001] 本発明は、酸素燃焼ボイラの燃焼制御方法及び装置に係わり、特に既存の空気燃 焼ボイラを用いて酸素燃焼を行う場合における酸素燃焼ボイラの燃焼制御方法及び 装置に関する。

背景技術

[0002] 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ている。地球温 暖化は大気中の二酸ィヒ炭素 COの濃度の増加が主要因の一つであることが明らか

2

にされており、火力発電所はこれらの物質の固定排出源として注目されている。火力 発電用燃料としては石油、天然ガス、石炭が使用されており、特に石炭は採掘可能 埋蔵量が多ぐ今後需要が伸びることが予想される。

[0003] 石炭は天然ガス及び石油と比較して炭素含有量が多ぐその他水素、窒素、硫黄 等の成分、無機質である灰分を含んでいるため、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 CO、硫黄酸化物 SOx

2 、 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。そこで、燃焼排ガスは脱硝、脱硫、脱塵等の排ガス処理を実施し、 NO x、 SOx、微粒子が環境排出基準値以下になるようにして煙突力 大気に排出してい る。

[0004] 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ィ匕されて生成するサ 一マル 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。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、またフューエル N Ox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。

[0005] また、石炭のような硫黄を含む燃料を使用した場合には、燃焼によって燃焼排ガス 中に SOxが生じるため、湿式或いは乾式の脱硫装置を備えて除去して!/、る。

[0006] 一方、燃焼排ガス中に多量に発生する二酸化炭素も高効率で分離除去することが 望まれている。燃焼排ガス中の二酸ィ匕炭素を回収する方法としては、従来よりァミン 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、あるいは膜分 離法等が検討されているが、いずれも変換効率が低ぐ実用化には至っていない。

[0007] そこで、燃焼排ガス中の二酸ィ匕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 されている（例えば特許文献 1参照)。

[0008] 石炭を酸素で燃焼すると、サーマル NOxの発生は無くなるため、燃焼排ガスのほと んどは二酸化炭素となり、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、前記二酸ィ匕炭素を液ィ匕して分離することが比較的容 易になる。

[0009] し力しながら、酸素で燃焼した場合には火炎温度が高くなり、燃焼炉を構成する材 料の耐熱性や寿命向上を図る必要があるといった技術課題がある。この問題を解決 するひとつの対策法としては、特許文献 1に示すように、燃焼炉力 取り出して排ガス 処理した燃焼排ガスの一部を分岐し、この分岐した燃焼排ガスを燃焼炉に供給する 酸素或いは空気等の燃焼用気体に混合させるようにした排ガス再循環方法が知られ ている。

[0010] この排ガス再循環のため、 特許文献 1では、燃焼排ガス処理手段で処理した燃焼 排ガスを、 80°C以下に冷却して二酸ィ匕炭素を液化'貯蔵することによって酸素と分 離し、更に酸素は、圧縮用送風ブロワにより圧縮して液化'貯蔵し、この貯蔵した酸素 を気化させて前記燃焼用気体供給系に再循環させる手段を備えたものとして 、る。 特許文献 1：特許第 3068888号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0011] しかし、特許文献 1に示される手法では、燃焼排ガスを冷却装置で冷却して二酸ィ匕 炭素を液化'貯蔵し、更に酸素を圧縮して液化'貯蔵し、貯蔵した液化酸素の一部を 燃焼用気体供給系に再循環するようにしているために、装置、エネルギ的に不利に なる問題がある。

[0012] 即ち、燃焼装置力 の燃焼排ガス中に含まれる酸素の濃度は一般に 4%程度と低 い値となっており、このように少ない含有量の酸素を回収するために、冷却装置で冷 却して二酸ィ匕炭素を液ィ匕分離した後の酸素を、圧縮用送風ブロワで圧縮して液化回 収して 、るために、装置及び動力エネルギが必要となる問題がある。

[0013] また、前記したように、酸素によって燃焼する場合には火炎温度が高くなり、燃焼炉 を構成する材料の耐熱性や寿命の問題があるため、特許文献 1では燃焼排ガスを再 循環することを前提として 、るけれども、酸素燃焼ボイラの安定運転を可能にするた めにどのように制御するかにっ 、ては全く触れられておらず、よって上記特許文献 1 に記載された手法で酸素燃焼ボイラを実際に稼働させることはできない。

[0014] 即ち、例えば、特許文献 1によれば、燃焼用気体として、燃焼排ガスから分離して 得られた二酸化炭素と空気から分離した酸素の混合気体中の酸素の割合を、空気 中の酸素の割合と等しくして用いる、と記載されているけれども、燃焼装置では負荷 が変動することが考えられ、従って、負荷が増加して燃料供給量が増加した場合に は当然酸素不足の状態が生じるのであり、このように特許文献 1では酸素燃焼ボイラ を安定運転するための手法については全く考えられていな力つた。

[0015] 本発明は、上記課題に鑑みてなしたもので、ボイラ負荷指令に基づいてボイラ本体 に供給する酸素の供給量を設定し、且つボイラ本体の収熱量に基づ！、て燃焼排ガス の再循環流量を制御してボイラ本体に導入される全ガス中の酸素濃度を調節するこ とによって、既存の空気燃焼ボイラにも容易に適用して燃焼を安定且つ容易に制御 できるようにした酸素燃焼ボイラの燃焼制御方法及び装置を提供することを目的とす る。

課題を解決するための手段

[0016] 本発明は、酸素分離装置により空気を酸素と他の窒素主体ガスとに分離し、前記 酸素分離装置で得られた酸素と燃料とをボイラ本体で燃焼することにより給水を加熱 して蒸気を発生し、ボイラ本体力ゝらの燃焼排ガスを少なくとも脱塵処理した後、燃焼 排ガスの一部を再循環ガスとして前記ボイラ本体に再循環するようにして 、る酸素燃 焼ボイラの燃焼制御方法であって、ボイラ負荷指令に対応した設定量の酸素を前記 ボイラ本体に供給し、且つ、前記ボイラ本体に供給する給水の入口温度と蒸気の出 口温度、及び又はボイラの燃焼排ガス温度を用いてボイラ収熱量を計測し、ボイラ本 体の収熱量が目標の収熱量になるように前記再循環ガスの再循環流量を制御して ボイラ本体に導入される全ガス中の酸素濃度を調節することを特徴とする酸素燃焼 ボイラの燃焼制御方法、に係るものである。

[0017] 前記酸素燃焼ボイラの燃焼制御方法において、前記酸素を再循環ガスに混合して ボイラ本体に供給する系統と前記酸素を直接ボイラ本体に供給する系統とを設け、 両系統に供給する酸素の流量割合を変更することによりボイラ本体の収熱量を制御 することは好ましい。

[0018] また、前記酸素燃焼ボイラの燃焼制御方法にお!、て、前記ボイラ本体の収熱量が 既存の空気燃焼ボイラの収熱量と同等になるように前記再循環ガスの再循環流量を 制御することは好ましい。

[0019] 本発明は、燃料供給手段と、空気を酸素と窒素主体ガスとに分離する酸素分離装 置と、前記燃料供給手段力 の燃料と前記酸素分離装置力 の酸素とを導入して燃 焼することにより給水を加熱して蒸気を発生するボイラ本体と、該ボイラ本体で燃焼し た燃焼排ガスを外部に導く煙道と、該煙道に備えた少なくとも集塵を行う排ガス処理 手段と、該排ガス処理手段によって処理した燃焼排ガスの一部を前記ボイラ本体に 再循環する排ガス再循環流路と、を有する酸素燃焼ボイラの燃焼制御装置であって 、ボイラ負荷指令に応じて前記ボイラ本体に供給する酸素の供給量を制御する酸素 供給量制御器と、前記排ガス再循環流路に備えた再循環流量調節手段と、前記ボイ ラ本体に供給する給水温度を計測する入口温度計と、ボイラ本体出口の蒸気温度を 計測する出口温度計と、前記入口温度計で計測した入口温度と前記出口温度計で 計測した出口温度に基づいてボイラ本体の収熱量を計測する収熱量計測装置と、該 収熱量計測装置にて計測される収熱量が目標の収熱量になるように前記再循環流 量調節手段による再循環ガスの再循環流量を制御する再循環流量制御器と、を備 えたことを特徴とする酸素燃焼ボイラの燃焼制御装置、に係るものである。

[0020] 前記酸素燃焼ボイラの燃焼制御装置にお!、て、前記入口温度計及び出口温度計 に代えて又は該入口温度計及び出口温度計と共に、ボイラの燃焼排ガス温度を計 測する排ガス温度計を設け、該排ガス温度計の検出排ガス温度を前記収熱量計測 装置に導 、てボイラ本体の収熱量を計測することは好ま 、。 [0021] また、前記酸素燃焼ボイラの燃焼制御装置にお!、て、前記排ガス再循環流路に、 ボイラ起動時用の空気を供給する空気供給系を切替可能に接続することは好ましい 発明の効果

[0022] 本発明の酸素燃焼ボイラの燃焼制御方法及び装置によれば、ボイラ負荷指令に基 づいてボイラ本体に供給する酸素の供給量を設定し、且つ、ボイラ本体の収熱量を 計測しボイラ本体の収熱量が目標の収熱量になるように燃焼排ガスの再循環流量を 制御してボイラ本体に導入される全ガス中の酸素濃度を調節するようにしたので、再 循環ガス中に含まれる酸素も含めてボイラ本体に供給する酸素量が調節されること になり、よってボイラ本体の燃焼制御が非常に簡略化されて安定し、よって、既存の 空気燃焼ボイラにも容易に適用して燃焼を安定に制御できると 、う優れた効果を奏し 得る。

図面の簡単な説明

[0023] [図 1]本発明の実施例を示すブロック図である。

[図 2]図 1におけるボイラ本体部分の構成説明図である。

符号の説明

[0024] 2 微粉炭ミル (燃料供給手段）

3 微粉炭燃料 (燃料）

4 ボイラ本体

6 酸素分離装置

8 空気

9 酸素

10 窒素主体ガス

11a, l ib 酸素流量調節手段

12a, 12b 系統

13 排ガス再循環流路

14 燃焼排ガス

14a 再循環ガス 15 煙道

19 排ガス処理手段

32 再循環ファン (再循環流量調節手段）

34 酸素供給量制御器

35 ボイラ負荷指令

36 給水

37 入口温度計

38 蒸気

39 出口温度計

40 収熱量計測装置

41 計測された収熱量

42 目標の収熱量

43 再循環流量制御器

44 空気供給系

45 排ガス温度計

発明を実施するための最良の形態

[0025] 以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。

図 1は石炭焚ボイラに適用した場合における本発明の酸素燃焼ボイラの一例を示 すブロック図である。燃料である石炭 1は、燃料供給手段としての微粉炭ミル 2で粉砕 され微粉炭燃料 3となって図 2に示すボイラ本体 4 (火炉）のウィンドボックス 5に備え たパーナ 5aに供給される。酸素分離装置 6にはブロワ 7により空気 8が供給されてお り、酸素分離装置 6は空気 8を酸素 9と他の窒素主体ガス 10とに分離するようになつ ている。酸素分離装置 6で分離した酸素 9は、酸素供給流路 12により一部は系統 12 aにより後述する排ガス再循環流路 13に供給され再循環ガス 14aと混合してウィンド ボックス 5に供給され、また残部は系統 12bにより直接パーナ 5aに供給される。

[0026] 前記ボイラ本体 4内では、前記微粉炭燃料 3が酸化剤である酸素 9と共に燃焼する 力 この時、石炭には炭素、水素、窒素、硫黄等の成分が含まれているために、これ らが酸素 9によって酸ィ匕されて二酸ィ匕炭素 CO、窒素酸化物 NOx、硫黄酸化物 SOx 等の酸性ガスを発生する。

[0027] 前記 CO、 NOx、 SOx等の酸性ガス、粉塵を含む燃焼排ガス 14は、煙道 15を通つ

2

て、ガス予熱器 16、給水加熱器 17、前記酸素 9を予熱する酸素予熱器 18を経た後 、排ガス処理手段 19としての集塵装置 21で脱塵され、更に排ガス処理手段 19として の脱硝装置 20で NOxが除去され、排ガス処理手段 19としての脱硫装置 22で SOx が除去される。燃焼排ガス 14は二酸化炭素 COの濃度が高められており、脱硫装置

2

22を通った二酸ィ匕炭素主体の燃焼排ガス 14は、混合器 23に導かれて前記酸素分 離装置 6で分離した窒素主体ガス 10と混合して希釈された後、煙突 24に導かれて排 気される。

[0028] 前記脱硫装置 22と混合器 23との間の煙道 15には燃焼排ガス 14を取り出すための 二酸化炭素回収流路 25が接続してあり、流量調節器 26a, 26b (調整ダンバ）によつ て二酸ィ匕炭素回収流路 25に取り出された燃焼排ガス 14は、フィルタ 27にて更に除 塵された後、圧縮機 28による圧縮によって液ィ匕ニ酸ィ匕炭素 29として回収され、この 時液ィ匕しない NOx、 SOx等の排ガス成分 30は、前記混合器 23に導いて前記窒素 主体ガス 10と混合し希釈して煙突 24に導くようにしている。

[0029] 前記集塵装置 21出口の煙道 15には、燃焼排ガス 14の一部を取り出す分岐流路 3 1を介して排ガス再循環流路 13が接続してあり、該排ガス再循環流路 13に備えた再 循環ファン 32 (再循環流量調節手段）により再循環ガス 14aが、前記ガス予熱器 16 を介してボイラ本体 4のウィンドボックス 5に供給されるようにして 、る。排ガス再循環 流路 13におけるウィンドボックス 5の入口には前記系統 12aによって酸素 9が供給さ れるようになっている。

[0030] 尚、図 1の排ガス再循環流路 13は、前記したように前記ガス予熱器 16を通してウイ ンドボックス 5に導く再循環系路 32aと、再循環系路 32aから分岐し調整ダンバ 32c及 びプライマリーエアファン 32dを介して再循環ガス 14aの一部を取り出すようにした燃 料搬送系路 32bとから構成されており、更に、該燃料搬送系路 32bは、再循環ガス 1 4aの更に一部を前記ガス予熱器 16を通して導く予熱系路 32b'と、再循環ガス 14a の残りをガス予熱器 16を迂回して導く迂回系路 32b"とからなっており、前記予熱系 路 32b'と迂回系路 32b"を通った再循環ガス 14aは合流して微粉炭ミル 2に導かれ る。予熱系路 32b 'と迂回系路 32b"に備えた流量調節器 33a, 33b (調整ダンバ）を 調整することによって、前記微粉炭ミル 2に導く再循環ガス 14aの温度を調節するよう になっている。

[0031] また、前記排ガス再循環流路 13における再循環ファン 32の入口には、ボイラ起動 時用の空気 8を供給する空気供給系 44が接続してあり、前記分岐流路 31と空気供 給系 44に備えた流量調節器 44a, 44bによって、前記燃焼排ガス 14に代えて空気 8 を再循環ファン 32に供給できるようにして 、る。

[0032] 酸素燃焼を行う場合には、前述したように火炎温度が高くなり、ボイラ本体 4を構成 する材料の耐熱性や寿命の問題があるため、実際に酸素燃焼ボイラを安定運転する ことは困難であり、特に酸素の供給量は僅かな変化であっても燃焼状態が大きく変 動するため、図 1では酸素燃焼ボイラを安定して酸素燃焼するための燃焼制御装置 を設けている。

[0033] 図 1の酸素燃焼ボイラでは、前記系統 12a, 12bの夫々に設けた酸素流量調節手 段 11a, l ibの開度を、ボイラ負荷指令 35 (燃料供給指令）に応じて調節することに よりボイラ本体 4に供給する酸素 9の供給量を制御するようにした酸素供給量制御器 34を設けている。

[0034] 前記酸素流量調節手段 11a, l ibによってボイラ本体 4に供給する酸素の供給量 の設定は、ボイラ本体 4に供給される再循環ガス 14aと酸素 9とが合計された全ガス 中における酸素濃度、即ち、前記再循環ガス 14a中の酸素 (約 4%)も含んだ酸素濃 度力 既存の安定運転して 、る排ガス循環方式の空気燃焼ボイラによって予め得て おいたボイラ本体 4に供給される全ガス中の酸素濃度と同等になるように設定する。 従って、前記酸素供給量制御器 34は、ボイラ負荷指令 35 (燃料供給指令）に応じて 、ボイラ本体 4に供給される全酸素の供給量が、既存の空気燃焼ボイラで予め求めら れた全酸素供給量となるように酸素流量調節手段 11a, l ibを制御する。また、前記 酸素供給量制御器 34は、前記酸素流量調節手段 11a, l ibの開度を変えて系統 1 2a, 12bによって供給される酸素 9の流量割合を変更することにより、パーナ火炎の 着火位置を変更してボイラ本体 4の収熱量を改善できるようにして 、る。

[0035] また、前記ボイラ本体 4には、図 2に示す如ぐボイラ本体 4に供給する給水加熱器 17からの給水 36の温度を計測する入口温度計 37 (Tl)と、ボイラ本体 4出口の蒸気 38の温度を計測する出口温度計 39 (T2)を設け、前記入口温度計 37で計測した入 口温度と前記出口温度計 39で計測した出口温度に基づ 、てボイラ本体 4の収熱量 を計測するようにした収熱量計測装置 40を設け、更に、該収熱量計測装置 40によつ て計測された収熱量 41が目標の収熱量 42 (既存の空気燃焼ボイラで予め得られて いる安定運転可能な収熱量）になるように、前記再循環ファン 32 (再循環流量調節 手段）を制御する再循環流量制御器 43を設けて 、る。

[0036] また、前記ボイラ本体 4出口の燃焼排ガス 14の温度を計測する排ガス温度計 45を 設け、該排ガス温度計 45の検出排ガス温度を前記収熱量計測装置 40に導 、てボイ ラ本体 4の収熱量を計測するようにして ヽる。この排ガス温度計 45は単独で設けてボ イラ本体 4の収熱量を計測するようにしてもよぐまた、前記入口温度計 37及び出口 温度計 39と一緒に備えてボイラ本体 4の収熱量を計測するようにしてもよい。

[0037] 尚、上記実施例では酸素 9の供給を 2つの系統 12a, 12bに分け、一部は系統 12a により排ガス再循環流路 13の再循環ガス 14aと混合してウィンドボックス 5に供給し、 また残部は系統 12bにより直接パーナ 5aに供給する場合にっ 、て例示したが、全て の酸素を排ガス再循環流路 13の再循環ガス 14aと混合してウィンドボックス 5に供給 することちでさる。

[0038] 以下に上記実施例の作用を説明する。

[0039] 図 1の酸素燃焼ボイラの起動時には、流量調節器 44aを全閉にして流量調節器 44 bを開け、再循環ファン 32の駆動により空気 8をボイラ本体 4のパーナ 5aに供給し、 微粉炭ミル 2から供給される微粉炭燃料 3を空気によって燃焼する。空気 8で微粉炭 燃料 3を燃焼すると燃焼排ガス 14の組成は約 70%が窒素となり、残りは二酸ィ匕炭素 CO、 SOx、水蒸気等になる。この燃焼排ガス 14は排ガス処理手段 19の集塵装置 2

2

1、脱硝装置 20、脱硫装置 22で排ガス処理されることにより各成分が環境排出基準 値以下に保持されて、煙突 24から大気中に排出される。

[0040] ボイラ本体 4の収熱が所定値に到達すると、酸素分離装置 6で得られた酸素 9をボ イラ本体 4のパーナ 5aに供給して酸素燃焼を行 、、流量調節器 44bを全閉にして流 量調節器 44aを開けることにより、燃焼排ガス 14の一部を排ガス再循環流路 13によ り再循環ガス 14aとしてボイラ本体 4のパーナ 5aに供給する。すると、再循環ガス 14a の供給によって空気 8に含まれていた窒素の供給がなくなるので、燃焼排ガス 14中 の窒素の濃度は徐々に減少する。燃焼排ガス 14に残存する窒素が略なくなった後 は、流量調節器 26a, 26bを調節して煙突 24に導かれる燃焼排ガス 14の一部あるい は全部を圧縮機 28に供給して液ィ匕ニ酸ィ匕炭素 29を回収する。尚、前記煙突 24〖こ 導かれる燃焼排ガス 14、及び圧縮機 28で液ィ匕しない NOx、 SOx等の排ガス成分 30 は、混合器 23に導かれて前記酸素分離装置 6からの大量の窒素主体ガス 10と混合 して希釈されるので、煙突 24から排出することができる。これにより定常運転に入る。

[0041] 定常運転においては、ボイラ本体 4の燃焼を制御するボイラ負荷指令 35に基づい て、前記酸素供給量制御器 34は酸素流量調節手段 11a, l ibを制御し、酸素供給 流路 12から系統 12a, 12bを介してボイラ本体 4に供給される酸素 9の流量を設定さ れた流量になるように制御する。この時、ボイラ本体 4に供給する酸素の供給量は、 ボイラ本体 4に供給される再循環ガス 14aと酸素 9とが合計された全ガス中における 酸素濃度、即ち、前記再循環ガス 14a中の酸素 (約 4%)も含んだ酸素濃度が、既存 の安定運転されて 、る空気燃焼ボイラにぉ 、て予め得てぉ 、たボイラ本体 4に供給 される全ガス中の酸素濃度と同等になるように制御される。

[0042] 一方、前記入口温度計 37で検出して 、るボイラ本体 4入口の給水温度と、出口温 度計 39で検出しているボイラ本体 4出口の蒸気温度とが収熱量計測装置 40に導か れ、また排ガス温度計 45からの燃焼排ガス温度が単独で、又は前記ボイラ入口温度 及びボイラ出口温度と共に収熱量計測装置 40に導かれており、収熱量計測装置 40 はボイラ本体 4の収熱量 41を計測し、該収熱量計測装置 40で計測した収熱量 41は 再循環流量制御器 43に入力されており、再循環流量制御器 43は前記収熱量 41が 目標の収熱量 42になるように再循環ファン 32 (再循環流量調節手段）を制御して、 再循環ガス 14aの再循環流量を調節する。

[0043] この時、前記再循環流量制御器 43は、前記収熱量 41が、既存の空気燃焼ボイラ で予め得ておいた安定運転可能な目標の収熱量 42と同等になるように、再循環ファ ン 32を調節して再循環ガス 14aの再循環流量を制御する。

[0044] 上記したように、ボイラ本体 4に供給する酸素供給量を、ボイラ本体 4の燃焼を制御 するボイラ負荷指令 35に基づ 、た設定値で制御し、且つボイラ本体 4の収熱量が、 既存の空気燃焼ボイラの場合と同等になるように前記再循環ガス 14aの再循環流量 を制御するようにしたので、信頼性を有する既存の空気燃焼ボイラの構成 ·技術を用 いて酸素燃焼ボイラを実施することが可能になり、よって、特に既存の空気燃焼ボイ ラを酸素燃焼ボイラへ変更して利用することが有効に可能になる。

[0045] また、前記酸素供給量制御器 34は、前記酸素流量調節手段 11a, l ibの開度を 変えて系統 12a, 12bから供給する酸素 9の流量割合を変更できるので、パーナ火 炎の着火位置を変更してボイラ本体 4の収熱量を改善することができる。例えばバー ナ 5aに直接酸素 9を供給する系統 12bの流量を増やすと、収熱量を高めることがで きるので、再循環流量制御器 43による制御と、系統 12a, 12bにより供給する酸素 9 の流量割合を変更する制御とを組み合わせて実施することは好ましい。

[0046] また、前記実施例では、石炭焚ボイラに適用した場合を例示して説明しており、石 炭は炭素、水素、窒素、硫黄等の揮発分を含むために、 CO、 NOx、 SOx

2 等の酸性 ガスを生じるが、窒素、硫黄等の含有量が少ない天然ガス及び石油を燃料とする火 力発電ボイラ等においても本発明は適用することができ、又この場合には、前記排ガ ス処理手段を省略あるいは小さい規模の装置としたり、更に微粉炭ミル 2とその燃料 搬送系路 32bを省略することができる。

[0047] なお、本発明の酸素燃焼ボイラの燃焼制御方法及び装置は、上記実施例にのみ 限定されるものではなぐ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。

Claims

請求の範囲

[1] 酸素分離装置により空気を酸素と他の窒素主体ガスとに分離し、前記酸素分離装 置で得られた酸素と燃料とをボイラ本体で燃焼することにより給水を加熱して蒸気を 発生し、ボイラ本体力ゝらの燃焼排ガスを少なくとも脱塵処理した後、燃焼排ガスの一 部を再循環ガスとして前記ボイラ本体に再循環するようにして ヽる酸素燃焼ボイラの 燃焼制御方法であって、ボイラ負荷指令に対応した設定量の酸素を前記ボイラ本体 に供給し、且つ、前記ボイラ本体に供給する給水の入口温度と蒸気の出口温度、及 び又はボイラの燃焼排ガス温度を用いてボイラ収熱量を計測し、ボイラ本体の収熱 量が目標の収熱量になるように前記再循環ガスの再循環流量を制御してボイラ本体 に導入される全ガス中の酸素濃度を調節してなる酸素燃焼ボイラの燃焼制御方法。

[2] 前記酸素を再循環ガスに混合してボイラ本体に供給する系統と前記酸素を直接ボ イラ本体に供給する系統とを設け、両系統に供給する酸素の流量割合を変更するこ とによりボイラ本体の収熱量を制御する、請求項 1記載の酸素燃焼ボイラの燃焼制御 方法。

[3] 前記ボイラ本体の収熱量が既存の空気燃焼ボイラの収熱量と同等になるように前 記再循環ガスの再循環流量を制御する、請求項 1記載の酸素燃焼ボイラの燃焼制 御方法。

[4] 前記ボイラ本体の収熱量が既存の空気燃焼ボイラの収熱量と同等になるように前 記再循環ガスの再循環流量を制御する、請求項 2記載の酸素燃焼ボイラの燃焼制 御方法。

[5] 燃料供給手段と、空気を酸素と窒素主体ガスとに分離する酸素分離装置と、前記 燃料供給手段力 の燃料と前記酸素分離装置力 の酸素とを導入して燃焼すること により給水を加熱して蒸気を発生するボイラ本体と、該ボイラ本体で燃焼した燃焼排 ガスを外部に導く煙道と、該煙道に備えた少なくとも集塵を行う排ガス処理手段と、該 排ガス処理手段によって処理した燃焼排ガスの一部を前記ボイラ本体に再循環する 排ガス再循環流路と、を有する酸素燃焼ボイラの燃焼制御装置であって、ボイラ負荷 指令に応じて前記ボイラ本体に供給する酸素の供給量を制御する酸素供給量制御 器と、前記排ガス再循環流路に備えた再循環流量調節手段と、前記ボイラ本体に供 給する給水温度を計測する入口温度計と、ボイラ本体出口の蒸気温度を計測する出 口温度計と、前記入口温度計で計測した入口温度と前記出口温度計で計測した出 口温度に基づ!、てボイラ本体の収熱量を計測する収熱量計測装置と、該収熱量計 測装置にて計測される収熱量が目標の収熱量になるように前記再循環流量調節手 段による再循環ガスの再循環流量を制御する再循環流量制御器と、を備えてなる酸 素燃焼ボイラの燃焼制御装置。

[6] 前記入口温度計及び出口温度計に代えて又は該入口温度計及び出口温度計と 共に、ボイラの燃焼排ガス温度を計測する排ガス温度計を設け、該排ガス温度計の 検出排ガス温度を前記収熱量計測装置に導いてボイラ本体の収熱量を計測するよう にした、請求項 5記載の酸素燃焼ボイラの燃焼制御装置。

[7] 前記排ガス再循環流路に、ボイラ起動時用の空気を供給する空気供給系を切替可 能に接続した、請求項 5記載の酸素燃焼ボイラの燃焼制御装置。

[8] 前記排ガス再循環流路に、ボイラ起動時用の空気を供給する空気供給系を切替可 能に接続した、請求項 6記載の酸素燃焼ボイラの燃焼制御装置。