氧燃燒鍋爐的一次再循環廢氣流量控制方法及裝置的製作方法

2023-04-26 19:25:16 2

專利名稱：氧燃燒鍋爐的一次再循環廢氣流量控制方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及氧燃燒鍋爐(酸素燃焼# 〃 7 )的一次再循環廢氣流量控制方法及裝置。
背景技術：
關於近年來作為全球規模的環境問題而被廣泛提及的地球變暖問題，已知一個主 要原因是大氣中的二氧化碳(CO2)的濃度增加，而火力發電站則作為這些物質的固定排出 源而備受關注，作為火力發電用燃料，使用石油、天然氣和煤炭，尤其是煤炭，其可開採量 大，預計今後的需求會進一步增加。與天然氣及石油相比，煤炭的含碳量很高，此外還含有氫、氮、硫磺等成分以及作 為無機質的灰，因此一旦使煤炭在空氣中燃燒，燃燒廢氣的成分幾乎都是氮(約70% )，此 外還含有二氧化碳CO2、硫氧化物SOx、氮氧化物N0X、以及包含灰分和未燃燒的煤炭粒子的 灰塵、和氧氣(約4%)。因此，要對燃燒廢氣實施脫硝、脫硫、脫塵等廢氣處理，使N0x、S0x、 微粒達到環境排出基準值以下，然後再從煙@向大氣排放。在上述燃燒廢氣中生成的NOx中，有空氣中的氮被氧氣氧化後生成的熱NOx和燃燒 中的氮被氧化後生成的燃料NOx。過去，為了減少熱N0X，是採用降低火炎溫度的燃燒法，而 為了減少燃料N0X，是採用在燃燒爐內形成將NOx還原的燃燒過剩區域的燃燒法。而在使用煤炭之類的含硫磺的燃料時，是通過燃燒而在燃燒廢氣中產生S0X，因此 要配備溼式或乾式的脫硫裝置來進行除去。另一方面，還期望能夠高效地分離並除去在燃燒廢氣中大量產生的二氧化碳，而 作為回收燃燒廢氣中的二氧化碳的方法，過去研究過使吸收至胺等吸收液中的方法、被固 體吸附劑吸附的吸附法、或膜分離法等，但這些方法的轉換效率都很低，還未能實際用於從 燃煤鍋爐回收CO2。為此，作為既能夠從燃燒廢氣中分離二氧化碳又能夠抑制熱NOx的有效方法，提出 了不用空氣而用氧氣使燃料燃燒的方法(例如參照專利文獻1)。一旦用氧氣來使煤炭燃燒，就不會產生熱N0X，燃燒廢氣的大部分成為二氧化碳， 其它則為含有燃料N0X、SOx的氣體，因此通過將燃燒廢氣冷卻，就比較容易使上述二氧化碳 液化而分離。專利文獻1日本專利申請特開平5-231609號公報。而在採用過去的空氣燃燒的燃煤鍋爐時，是將被碾磨機(mill)細粉碎後的煤粉 的運送用空氣、即一次空氣流量[ton/h]與來自碾磨機的煤粉量[ton/h]間的重量比稱為 A/C，且將該A/C的運用範圍譬如圖4那樣設定為1. 5 4. 0的範圍，由此能夠實現燃燒爐 的穩定燃燒。而如果上述A/C比4. 0大，就有可能使火炎吹散，另一方面如果比1. 5小，則 從碾磨機-燃燒爐系統的結構方面考慮，不能維持穩定燃燒，考慮到這些因素，制定了上述 的運用範圍。然而，專利文獻1公開的那種氧氣燃燒的燃煤鍋爐的情形，因燃燒系統與過去的空氣燃燒不同而不會取入一次空氣，因此不能如過去的空氣燃燒的燃煤鍋爐那樣將A/C直 接作為用於燃燒爐穩定燃燒的指標，從這一點考慮，希望採用與上述A/C不同的全新指標 來實現燃燒爐的穩定燃燒。

發明內容
本發明鑑於上述情況，目的在於提供一種能夠實現氧氣燃燒中的燃燒爐穩定燃燒 的氧燃燒鍋爐的一次再循環廢氣流量控制方法及裝置。本發明的氧燃燒鍋爐的一次再循環廢氣流量控制方法是，一邊將從氧氣製造裝置 供給的氧氣向燃煤鍋爐導入，一邊將再循環的廢氣的一部分作為一次再循環廢氣而向碾磨 機導入，並且利用上述一次再循環廢氣將經過該碾磨機粉碎的煤粉向燃燒爐運送，以使氧 氣燃燒，其中，將一次再循環廢氣流量與來自碾磨機的煤粉量之間的重量比定義為G/C，控制一 次再循環廢氣流量，以將該G/C限定在規定範圍內。在上述氧燃燒鍋爐的一次再循環廢氣流量控制方法中，最好是將上述G/C的範圍 設定為2. 0 6. 0。另一方面，本發明的氧燃燒鍋爐的一次再循環廢氣流量控制裝置是，一邊將從氧 氣製造裝置供給的氧氣向燃煤鍋爐導入，一邊將再循環的廢氣的一部分作為一次再循環廢 氣而向碾磨機導入，並且利用上述一次再循環廢氣將經過該碾磨機粉碎的煤粉向燃燒爐運 送，以使氧氣燃燒，其中，具有CO2濃度計，該(X)2濃度計檢出向上述碾磨機導入的一次再循環廢氣的CO2的濃 度；O2濃度計，該A濃度計檢出向上述碾磨機導入的一次再循環廢氣的A的濃度；流量計，該流量計檢出向上述碾磨機導入的一次再循環廢氣的流量；流量調節器，該流量調節器調節向上述碾磨機導入的一次再循環廢氣的流量；供煤量計，該供煤量計檢出向上述碾磨機供給的供煤量；控制器，該控制器基於用上述(X)2濃度計檢出的(X)2濃度和用上述&濃度計檢出 的O2濃度，計算出一次再循環廢氣的比重，並基於該一次再循環廢氣的比重和用上述流量 計檢出的流量，計算出重量基礎上的一次再循環廢氣流量，並基於用上述供煤量計檢出的 供煤量，計算出重量基礎上的來自碾磨機的煤粉量，且將上述一次再循環廢氣流量與來自 碾磨機的煤粉量之間的重量比定義為G/C，並向上述流量調節器輸出流量控制信號，以將該 G/C限定在規定範圍內。在上述氧燃燒鍋爐的一次再循環廢氣流量控制裝置中，最好是將上述G/C的範圍 設定為2. 0 6. 0。發明的效果根據本發明的氧燃燒鍋爐的一次再循環廢氣流量控制方法及裝置，能夠用與過去 的A/C不同的全新的G/C這個指標來實現氧氣燃燒中的燃燒爐的穩定燃燒這一優異的效果。


圖1是表示本發明一實施例的整體概要結構圖。
圖2是表示本發明一實施例的控制流程的流程圖。圖3是表示本發明一實施例中的G/C運用範圍的曲線圖。圖4是表示現有例子中的G/C運用範圍的曲線圖。符號說明1 煤鬥2供煤機3碾磨機4燃煤鍋爐5 風箱6燃燒爐7廢氣管線8空氣預熱器10氧氣製造裝置11 鼓風機(forced draft fan)12—次再循環廢氣管線13冷旁通管16 二次再循環廢氣管線17 二次再循環廢氣用氧氣供給管線18風箱用氧氣供給管線20 抽風機(induced draft fan)22C02 濃度計22aC02 濃度23 濃度計23a02 濃度M流量計24a 流量25流量調節閥(流量調節器)25a開度控制信號(流量控制信號)26供煤量計26a供煤量27控制器
具體實施例方式以下結合

本發明的實施例。圖1 圖3是本發明的一個實施例，1是儲存煤炭的煤鬥，2是將儲存在煤鬥1中 的煤炭送出的供煤機，3是將從供煤機2供給的煤炭加以細粉碎且使之乾燥的碾磨機，4是 燃煤鍋爐，5是安裝在燃煤鍋爐4上的風箱，6是配設在風箱5內且供從碾磨機3供給的煤 粉燃燒用的燃燒爐，7是供從燃煤鍋爐4排出的廢氣流動的廢氣管線，8是使在廢氣管線7 中流動的廢氣與一次再循環廢氣以及二次再循環廢氣進行熱交換的空氣預熱器，9是對通過了空氣預熱器8的廢氣進行處理的脫硫裝置和集塵機等廢氣處理裝置，10是製造氧氣的 氧氣製造裝置，11是將經過廢氣處理裝置9淨化的廢氣作為一次再循環廢氣以及二次再循 環廢氣強制輸送的鼓風機(FDF)，12是將被鼓風機11強制輸送的廢氣的一部分作為一次再 循環廢氣而用空氣預熱器8預熱後向碾磨機3引導的一次再循環廢氣管線，13是通過使被 導入碾磨機3的一次再循環廢氣的一部分在空氣預熱器8中迂迴而對一次再循環廢氣的溫 度進行調節用的冷旁通管，14是為了對通過空氣預熱器8的一次再循環廢氣的流量進行調 節而設於一次再循環廢氣管線12的中途的流量調節閥，15是為了對在空氣預熱器8中迂 回的一次再循環廢氣的流量進行調節而設於冷旁通管13的中途的流量調節閥，16是將被 鼓風機11強制輸送的廢氣的一部分作為二次再循環廢氣而用空氣預熱器8預熱後向風箱 5引導的二次再循環廢氣管線，17是將來自氧氣製造裝置10的氧氣向二次再循環廢氣管線 16供給的二次再循環廢氣用氧氣供給管線，18是將來自氧氣製造裝置10的氧氣直接向風 箱5供給的風箱用氧氣供給管線，19是從廢氣中回收(X)2等的回收裝置，20是設於廢氣處 理裝置9的下遊側且引誘吸入廢氣的抽風機(IDF)，21是將經過廢氣處理裝置9淨化且用 抽風機20引誘吸入的廢氣向大氣排放的煙囪，在設於上述一次再循環廢氣管線12中途的碾磨機3的入口側設有檢出向該碾磨 機3導入的一次再循環廢氣中的(X)2濃度2 的(X)2濃度計22、檢出向上述碾磨機3導入的 一次再循環廢氣中的A濃度23a的&濃度計23、檢出向上述碾磨機3導入的一次再循環 廢氣的流量Ma的流量計24、作為調節向上述碾磨機3導入的一次再循環廢氣的流量2 的流量調節器的流量調節閥25，同時，在上述供煤機2上設有檢出向上述碾磨機3供給的供 煤量^a的供煤量計沈，而且，還設有控制器27，該控制器27基於用上述(X)2濃度計22檢出的(X)2濃度2 和用上述A濃度計23檢出的A濃度23a，計算出一次再循環廢氣的比重，並基於該一次再 循環廢氣的比重和用上述流量計M檢出的流量Ma，計算出重量基礎上的一次再循環廢氣 流量，並基於用上述供煤量計26檢出的供煤量^a，計算出重量基礎上的來自碾磨機3的煤 粉量，且將向燃煤鍋爐4供給的上述一次再循環廢氣流量[ton/h]與來自碾磨機3的煤粉 量[ton/h]之間的重量比定義為G/C，並向上述流量調節閥25輸出作為流量控制信號的開 度控制信號25a，以將該G/C限定在規定範圍內。另外，也可以譬如使用調節風門(damper) 或其它流量調節器來取代上述流量調節閥25，並從上述控制器27對該流量調節器輸出流 量控制信號。上述G/C的範圍最好是如圖3那樣設定在2. 0 6. 0，這樣能夠實現燃燒爐的穩定 燃燒。這是因為，過去A/C的運用範圍是如圖4所示的1. 5 4. 0的範圍，從這一點出發， 考慮到了空氣與一次再循環廢氣的比重之差。不過，在實際進行的燃燒試驗中也確認了以 下事實當上述G/C超過6. 0時，火炎可能吹散，另一方面如果比2. 0小，則從碾磨機3以及 燃燒爐6系統的結構方面來考慮，不能維持穩定燃燒，而在2. 0 6. 0的範圍內能夠實現燃 燒爐6的穩定燃燒。以下說明上述圖示例的作用。在上述那樣的燃煤鍋爐4的穩定運轉時，儲存在煤鬥1中的煤炭被供煤機2向碾 磨機3投入，在該碾磨機3中，煤炭被細粉碎成煤粉，同時一次再循環廢氣從一次再循環廢 氣管線12向碾磨機3內導入，一邊利用該一次再循環廢氣使被投入到碾磨機3中的煤炭乾燥，一邊將已被細粉碎的煤粉向燃燒爐6運送，另一方面，被鼓風機11強制輸送的廢氣的一 部分作為二次再循環廢氣而經空氣預熱器8預熱後從二次再循環廢氣管線16引導到燃煤 鍋爐4的風箱5中，並且，用氧氣製造裝置10製造的氧氣從風箱用氧氣供給管線18直接供 給風箱5，由此在燃煤鍋爐4內進行煤粉的氧氣燃燒。此外，在上述燃煤鍋爐4起動時，是向碾磨機3內導入空氣(圖中未示)來取代一 次再循環廢氣，一邊利用該空氣使被投入到碾磨機3中的煤炭乾燥，一邊將被細粉碎後的 煤粉向燃燒爐6運送，另一方面，向燃煤鍋爐4的風箱5供給空氣(圖中未示)來取代二次 再循環廢氣及氧氣，在燃煤鍋爐4內進行煤粉的空氣燃燒，一旦該燃煤鍋爐4的聚熱達到規 定值，上述空氣便分別被轉變成一次再循環廢氣、二次再循環廢氣以及氧氣並向氧氣燃燒 轉移。從上述燃煤鍋爐4排出的廢氣流過廢氣管線7而被導入空氣預熱器8，在該空氣預 熱器8內，上述一次再循環廢氣以及二次再循環廢氣被加熱且進行熱回收，通過了空氣預 熱器8的廢氣則在脫硫裝置和集塵機等廢氣處理裝置9中進行脫硫和集塵等處理，經過該 廢氣處理裝置9淨化的廢氣被抽風機20引誘而從煙@ 21向大氣排放，另一方面，通過了上 述廢氣處理裝置9的廢氣的一部分由於鼓風機11的作用而再次循環，同時被導入回收裝置 19，使廢氣中的(X)2等得以回收。並且，在本圖所示的例子中，在上述燃煤鍋爐4的穩定運轉時，用(X)2濃度計22檢 出被投入到上述碾磨機3內的一次再循環廢氣中的(X)2濃度22a，用&濃度計23檢出其仏 濃度23a，用流量計M檢出其流量Ma，另一方面用供煤量計沈檢出向上述碾磨機3供給 的供煤量26a，在控制器27中，基於用上述(X)2濃度計22檢出的(X)2濃度2 和用上述仏 濃度計23檢出的&濃度23a，計算出一次再循環廢氣的比重(參見圖2的步驟Si)，並基 於該一次再循環廢氣的比重和用上述流量計M檢出的流量Ma，計算出重量基礎上的一次 再循環廢氣流量(參見圖2的步驟S2)，並基於用上述供煤量計沈檢出的供煤量^a，計算 出重量基礎上的來自碾磨機3的煤粉量(參見圖2的步驟S； )，且將上述一次再循環廢氣流 量[ton/h]與來自碾磨機3的煤粉量[ton/h]之間的重量比定義為G/C(參見圖2的步驟 S4)。接著，判斷上述G/C是否比2.0小(參見圖2的步驟S5)，當該G/C比2.0小時，利 用作為從控制器27輸出的流量控制信號的開度控制信號2 來擴大作為流量調節器的流 量調節閥25的開度，以增加一次再循環廢氣流量(參見圖2的步驟S6)。當該G/C在2.0以上時，判斷上述G/C是否比6.0大(參見圖2的步驟S7)，當該 G/C比6. 0大時，利用作為從控制器27輸出的流量控制信號的開度控制信號2 來縮小作 為流量調節器的流量調節閥25的開度，以減少一次再循環廢氣流量(參見圖2的步驟S8)， 由此將上述G/C控制在規定範圍內(2. 0 6. 0)，形成進行穩定的氧氣燃燒運轉的形態。這樣，就能用與過去的A/C不同的全新的G/C這個指標來實現氧氣燃燒中的燃燒 爐6的穩定燃燒。毫無疑問，本發明的氧燃燒鍋爐的一次再循環廢氣流量控制方法及裝置不限於上 述圖示例，可在不脫離本發明宗旨的範圍內作各種變更。
權利要求
1.一種氧燃燒鍋爐的一次再循環廢氣流量控制方法，是一邊將從氧氣製造裝置供給 的氧氣向燃煤鍋爐導入，一邊將再循環的廢氣的一部分作為一次再循環廢氣而向碾磨機導 入，並且利用所述一次再循環廢氣將用該碾磨機粉碎的煤粉向燃燒爐運送以實施氧氣燃 燒，其中，將一次再循環廢氣流量與來自碾磨機的煤粉量之間的重量比定義為G/C，且控制一次 再循環廢氣流量，以將該G/C限制在規定範圍內。
2.如權利要求1所述的氧燃燒鍋爐的一次再循環廢氣流量控制方法，其中，將所述G/C 的範圍設定為2.0 6.0。
3.一種氧燃燒鍋爐的一次再循環廢氣流量控制裝置，是一邊將從氧氣製造裝置供給的 氧氣向燃煤鍋爐導入，一邊將再循環廢氣的一部分作為一次再循環廢氣而向碾磨機導入， 並且利用所述一次再循環廢氣將用該碾磨機粉碎的煤粉向燃燒爐運送以實施氧氣燃燒，其 中，具有CO2濃度計，該(X)2濃度計檢出向所述碾磨機導入的一次再循環廢氣中的(X)2的濃度；O2濃度計，該A濃度計檢出向所述碾磨機導入的一次再循環廢氣中的A的濃度；流量計，該流量計檢出向所述碾磨機導入的一次再循環廢氣的流量；流量調節器，該流量調節器調節向所述碾磨機導入的一次再循環廢氣的流量；供煤量計，該供煤量計檢出向所述碾磨機供給的供煤量；控制器，該控制器基於用所述CO2濃度計檢出的CO2濃度和用所述O2濃度計檢出的O2濃 度，計算出一次再循環廢氣的比重，並基於該一次再循環廢氣的比重和用所述流量計檢出 的流量，計算出重量基礎上的一次再循環廢氣流量，並基於用所述供煤量計檢出的供煤量， 計算出重量基礎上的來自碾磨機的煤粉量，且將所述一次再循環廢氣流量與來自碾磨機的 煤粉量之間的重量比定義為G/C，並向所述流量調節器輸出流量控制信號，以將該G/C限定 在規定範圍內。
4.如權利要求3所述的氧燃燒鍋爐的一次再循環廢氣流量控制裝置，其中，將所述G/C 的範圍設定為2.0 6.0。
全文摘要
一種氧燃燒鍋爐的一次再循環廢氣流量控制方法及裝置，能夠實現氧氣燃燒中的燃燒爐的穩定燃燒。將一次再循環廢氣流量[ton/h]與來自碾磨機3的煤粉量[ton/h]之間的重量比定義為G/C，且控制一次再循環廢氣流量，以將該G/C限定在規定範圍內。
文檔編號F22B35/00GK102047040SQ200880129108
公開日2011年5月4日 申請日期2008年3月6日 優先權日2008年3月6日
發明者內田輝俊, 山田敏彥, 渡邊修三, 照下修平 申請人:株式會社Ihi, 電源開發株式會社