[发明专利]氧燃烧锅炉的排气控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及氧燃烧锅炉的排气控制方法及装置。

背景技术

近年来，地球温室化作为全球规模的环境问题广泛被提出，已明确其主要原因之一是大气中的二氧化碳(CO₂)浓度的增加，火力发电厂作为上述物质的固定排出源而受到注目，火力发电用燃料使用石油、天然气、煤，特别对于煤，可采掘的埋藏量多，可以预想今后的需求会有所增加。

煤与天然气及石油相比，含碳量多，此外还含有氢、氮、硫等成分以及作为无机质的灰分，使煤空气燃烧时，排气的组成大部分为氮(约70％)，其他包括二氧化碳CO₂、硫氧化物SOx、氮氧化物NOx、氧(约4％)等气体及未燃部分、灰分等微粒。因此，对排气实施脱硝、脱硫、脱尘等排气处理以使NOx、SOx、微粒达到环境排放标准值以下而从烟囱排放到大气中。

对于上述排气中的NOx，有空气中的氮被氧氧化而生成的热力型(thermal)NOx，和燃料中的氮被氧化而生成的燃料型(fuel)NOx。以往，对于热力型NOx的减少，采用降低火焰温度的燃烧法，另外对于燃料型NOx的减少，采用在燃烧器内形成还原NOx的燃料过剩的区域的燃烧法。

另外，使用煤这样的含有硫的燃料时，由于燃烧导致排气中生成SOx，故设置湿式或干式的脱硫装置进行除去。

另一方面，希望能将排气中大量生成的二氧化碳高效地分离除去，作为回收排气中的二氧化碳的方法，以往研究了使其吸收于胺等吸收液中的方法、使其吸附于固体吸附剂中的吸附法、或膜分离法等，但转换效率均低，达不到到回收来自燃煤锅炉的CO₂的实用化。

因此，作为同时实现排气中的二氧化碳的分离与热力型NOx的抑制问题的有效方法，提出了用氧代替空气来使燃料燃烧的方法(例如，参考专利文献1、2等)。

当用氧燃烧煤时，不会产生热力型NOx，排气的大部分成为二氧化碳，其余为含有燃料型NOx、SOx、未燃部分的气体，因此通过冷却排气可以较容易地将上述二氧化碳液化而分离。

专利文献1：日本特开平5-231609号公报

专利文献2：日本专利第3053914号公报

发明内容

然而，以往的空气燃烧的燃煤锅炉是通过对经磨机微粉碎的微粉煤的运送用空气即一次空气流量与来自磨机的微粉煤量的重量比(A/C)进行调整以实现燃烧器的稳定燃烧。需要说明的是，上述A/C过大则火焰可能被吹灭，而A/C过小则由于磨机·燃烧器系统的结构而不能维持稳定燃烧，因此根据锅炉的不同而将上述A/C设定、控制在预定的运用范围内。

另外，对于燃料型NOx的减少，采用下述燃烧法，即通过将排气的一部分再循环至燃烧器而在燃烧器内形成还原NOx的空气不足区域。

然而，如专利文献1、2所公开的氧燃烧的燃煤锅炉的情形，出于与以往空气燃烧的燃烧系统的不同因而没有一次空气的引入，故不能如以往的空气燃烧的燃煤锅炉那样将A/C直接作为用于燃烧器的稳定燃烧的指标，另外，由于排气的性状也与上述空气燃烧的情形存在很大差异，因此需要考虑排气的性状而确立能使氧燃烧锅炉稳定燃烧的指标。

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供在将排气的未燃部分及NOx浓度保持在所允许的预定范围内的状态下使氧燃烧锅炉稳定燃烧的氧燃烧锅炉的排气控制方法及装置。

本发明是具有将再循环的排气的一部分作为一次再循环排气导入磨机，并将经该磨机粉碎的微粉煤通过上述一次再循环排气供给至锅炉的燃烧器的一次再循环通路；将再循环的排气的另一部分供给至锅炉的风箱的二次再循环通路；氧制造装置；将以该氧制造装置制造的氧的一部分供给至上述二次再循环通路的二次氧混合通路；和将以氧制造装置制造的氧的另一部分直接供给至上述燃烧器的直接供给通路的氧燃烧锅炉的排气控制方法，

该方法包括相对于由氧制造装置供给的总氧量，将直接供给至燃烧器的直接供给氧的供给量在运用范围内进行调节以使排气的NOx浓度为NOx限制值以下、且排气的未燃部分的为未燃部分限制值以下。

在上述氧燃烧锅炉的排气控制方法中，相对于总氧量的直接供给氧的供给量的运用范围优选为5～15％。

另外，在上述氧燃烧锅炉的排气控制方法中，优选将以氧制造装置制造的氧的一部分供给至一次再循环通路。

另外，在上述氧燃烧锅炉的排气控制方法中，优选测算锅炉各部的NOx浓度，并基于锅炉各部的NOx浓度的测算值而对每个燃烧器调节直接供给至燃烧器的直接供给氧的供给量。