[发明专利]氧气燃烧锅炉的燃烧控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及氧气燃烧锅炉(酸素燃焼ボイラ)的燃烧控制方法及装置。

背景技术

关于近年来作为全球规模的环境问题而被广泛提及的地球变暖问题，已知一个主要原因是大气中的二氧化碳(CO₂)的浓度增加，而火力发电站则作为这些物质的固定排出源而备受关注，作为火力发电用燃料，使用石油、天然气和煤，尤其是煤，其可开采量大，预计今后的需求会进一步增加。

与天然气及石油相比，煤的含碳量高，此外还含有氢、氮、硫等成分以及作为无机质的灰，因此一旦使煤在空气中燃烧，燃烧废气的成分几乎都是氮(约70％)，此外还含有二氧化碳CO₂、硫氧化物SO_X、氮氧化物NO_X、以及包含灰分和未燃烧的煤粒子的灰尘和氧气(约4％)。因此，要对燃烧废气实施脱硝、脱硫、脱尘等废气处理，使NO_X、SO_X、微粒达到环境排出基准值以下，然后再从烟囱向大气排放。

在上述燃烧废气中生成的NO_X中，有空气中的氮被氧气氧化后生成的热NO_X和燃烧中的氮被氧化后生成的燃料NO_X。过去，为了减少热NO_X，是采用降低火炎温度的燃烧法，而为了减少燃料NO_X，是采用在燃烧炉内形成将NO_X还原的燃烧过剩区域的燃烧法。

此外，在使用煤之类的含硫的燃料时，由于通过燃烧而在燃烧废气中产生SO_X，因此具备湿式或干式的脱硫装置来进行除去。

另一方面，还要求能够高效地分离并除去在燃烧废气中大量产生的二氧化碳，而作为从燃烧废气中回收二氧化碳的方法，过去研究过使吸收至胺等吸收液中的方法、被固体吸附剂吸附的吸附法、或膜分离法等，但这些方法的转换效率都很低，还未能实际用于从燃煤锅炉回收CO₂。

为此，作为既能够从燃烧废气中分离二氧化碳又能够抑制热NO_X的有效方法，提出过不用空气而用氧气使燃料燃烧的方法(譬如见专利文献1)。

一旦用氧气来使煤燃烧，就不会产生热NO_X，燃烧废气几乎为二氧化碳，其它则为含有燃料NO_X、SO_X的气体，因此通过将燃烧废气冷却，就比较容易使上述二氧化碳液化而分离。

专利文献1日本专利特开平5-231609号公报。

然而，采用以前的空气燃烧的燃煤锅炉时，对于氧气的平衡气体是氮气，该氮气是在煤粉燃烧时所用的空气中成为除了氧气以外的主要成分的气体，相对而言，采用氧气燃烧锅炉时，对于氧气的平衡气体是二氧化碳及水蒸气，其原因是该二氧化碳及水蒸气是在再循环废气中成为除了氧气以外的主要成分的气体。

然而，由于氮气与二氧化碳及水蒸气的热特性不同，因此当相对于向氧气燃烧锅炉导入的气体总量的氧气浓度(引入锅炉(boiler-brought-in)的氧气浓度)达到空气中的氧气浓度、即达到21％附近时，火炎温度会比空气燃烧时下降，存在不能获得充分的火炉吸热等问题。

发明内容

本发明鉴于上述实情，目的在于提供一种能够防止火炎温度下降、从而获得充分的火炉吸热、并且能够稳定地进行氧气燃烧运转的氧气燃烧锅炉的燃烧控制方法及装置。

本发明的氧气燃烧锅炉的燃烧控制方法是，一边将从氧气制造装置供给的氧气导入燃煤锅炉，一边将再循环的废气作为一次再循环废气及二次再循环废气向碾磨机及燃煤锅炉导入，并且利用上述一次再循环废气将用该碾磨机粉碎后的煤粉向燃烧炉运送，从而利用上述氧气及二次再循环废气进行氧气燃烧，其中，

测量相对于向燃煤锅炉导入的气体总量的氧气浓度、即引入锅炉的氧气浓度，并控制总的再循环废气流量，以将该引入锅炉的氧气浓度限制在规定范围内。

在上述氧气燃烧锅炉的燃烧控制方法中，优选将上述引入锅炉的氧气浓度的范围设定为25～30％。

另一方面，本发明的氧气燃烧锅炉的燃烧控制装置是，一边将从氧气制造装置供给的氧气导入燃煤锅炉，一边将再循环的废气作为一次再循环废气及二次再循环废气向碾磨机及燃煤锅炉导入，并且利用上述一次再循环废气将用该碾磨机粉碎后的煤粉向燃烧炉运送，从而利用上述氧气及二次再循环废气进行氧气燃烧，其中，具有：

O₂浓度计，该O₂浓度计检出向上述燃煤锅炉导入的氧气的O₂浓度；