JP5535782B2 - 燃焼システム - Google Patents
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Description
本発明は、燃焼システムに関し、特に、排気ガス中の窒素酸化物を除去に関するものである。
一般に、火力発電所などにおいては、資源量が多いことから石炭が燃料として活用されている。しかし、石炭は、油やガスに比べて燃料中の炭素量が多いため、空気燃焼式のボイラにより石炭を燃焼させた場合には、二酸化炭素の発生量が多くなる。
発生した二酸化炭素を高濃度化し回収し易くするためには、図５に示すように、酸素燃焼ボイラシステム１０１が利用されている。酸素燃焼ボイラシステム１０１には、石炭を微粉砕する微粉炭機１０３と、微粉炭機１０３によって粉砕された石炭を燃焼して排気ガスを排出する酸素燃焼ボイラ１０２と、酸素燃焼ボイラ１０２から排出された排気ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置１０４と、排気ガス中のダストなどを除去する脱塵装置１０５と、排気ガス中の硫黄酸化物を除去する脱硫装置１０６、排気ガス中の水分を除去するために排気ガスを冷却するガスクーラー１０７とを備えている。
微粉炭機１０３には、微粉砕された石炭を乾燥すると共に微粉砕された石炭を微粉炭機１０３から酸素燃焼ボイラ１０２へと搬送する搬送ガスが導かれている。この搬送ガスには、脱硫装置１０６からガスクーラー１０７を経て導出された排気ガス（以下、「１次再循環ガス」という。）が用いられている。１次再循環ガスは、石炭を乾燥するために脱硝装置１０４と脱塵装置１０５との間に設けられているエアヒーター１０８により加熱される。エアヒーター１０８は、脱硝装置１０４から導出された高温の排気ガスと、ガスクーラー１０７を通過した低温の排気ガスとの間で熱交換を行い、微粉炭機１０３に導かれる１次再循環ガスを加熱する。
酸素燃焼ボイラ１０２には、２段燃焼によって酸素燃焼ボイラ１０２の炉内（図示せず）で脱硝することが可能なボイラが用いられている（例えば、特許文献１）。酸素燃焼ボイラ１０２は、燃焼用酸素供給系統から導かれた酸素および後述する２次再循環ガスと、燃料である石炭とを酸素燃焼ボイラ１０２内に供給するバーナー部１０２ａを備えている。また、酸素燃焼ボイラ１０２は、バーナー部１０２ａの下流側に燃焼用酸素供給系統から導かれた酸素および後述する２次再循環ガスを酸素燃焼ボイラ１０２内に供給するアディッショナルエアーポート（以下、「ＡＡポート」という。）１０２ｂを備えている。
バーナー部１０２ａおよびＡＡポート１０２ｂから酸素燃焼ボイラ１０２内に供給される酸素には、ガスクーラー１０７の下流側から導かれた排気ガスの一部（以下、「２次再循環ガス」という。）が希釈ガスとして混合している。２次再循環ガスは、エアヒーター１０８によって加熱されてバーナー部１０２ａおよびＡＡポート１０２ｂに導かれる酸素に混合される。
バーナー部１０２ａには、微粉炭機１０３から供給された石炭の理論燃焼酸素量に対して燃焼用酸素供給系統から導かれた酸素量が１以下となるように調整された酸素が供給される。燃焼用酸素供給系統から導かれた酸素量のうち残りの酸素は、ＡＡポート１０２ｂへと供給される。そのため、酸素燃焼ボイラ１０２のバーナー部１０２ａとＡＡポート１０２ｂとの間の領域は、酸素不足状態となる。
バーナー部１０２ａとＡＡポート１０２ｂとの間が酸素不足状態となることによって、バーナー部１０２ａとＡＡポート１０２ｂとの間の領域は、還元雰囲気とされる。酸素燃焼ボイラ１０２内にバーナー部１０２ａから投入された燃料は、燃焼することによって排気ガスを発生する。発生した排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）は、バーナー部１０２ａとＡＡポート１０２ｂとの間に存在している還元雰囲気を通過する際に一部還元される。これにより、酸素燃焼ボイラ１０２内で、窒素酸化物を低減することができる。
特許文献２および特許文献３には、脱硝装置、エアヒーター、脱塵装置および脱硫装置を通過した排気ガスの一部が２次再循環ガスとして導かれる酸素燃焼ボイラが開示されている。
しかしながら、特許文献３に記載の発明や図５に示した酸素燃焼ボイラシステム１０１では、酸素燃焼ボイラ１０２から排出された窒素酸化物の濃度の高い排気ガスを２次再循環ガスとして再循環させて酸素燃焼ボイラ１０２へと再投入させているため、酸素燃焼ボイラ１０２の下流側に設けられている脱硝装置１０４の処理負担が大きいという問題があった。
また、脱硝装置１０４によって処理される窒素酸化物の濃度が高いために、脱硝装置１０４を通過する排気ガスに噴霧されるアンモニアの消費量が増加するという問題があった。
また、脱硝装置１０４によって処理される窒素酸化物の濃度が高いために、脱硝装置１０４を通過する排気ガスに噴霧されるアンモニアの消費量が増加するという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、排気ガスから排出される窒素酸化物の低減が可能な燃焼システムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の燃焼システムは、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る燃焼システムは、炉内に燃料および燃焼用酸素を供給するバーナー部と、該バーナー部の下流側に形成された燃料を燃焼する還元領域と、該還元領域を通過した未燃の燃料を燃焼完結するように燃焼用酸素を供給する燃焼酸素供給口と、を有する燃焼炉と、該燃焼炉から排出された排気ガス中のばい煙を除去するばい煙除去装置と、を備え、前記ばい煙除去装置は、前記排気ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝部を備えており、前記燃焼炉と前記ばい煙除去装置との間から分岐された排気ガスの一部を前記バーナー部に導いて該導いた排気ガスを前記還元領域で還元するとともに、前記ばい煙除去装置の下流側から分岐された排気ガスの一部を前記燃焼酸素供給口に導いて前記未燃の燃料の燃焼に用いることを特徴とする。
すなわち、本発明に係る燃焼システムは、炉内に燃料および燃焼用酸素を供給するバーナー部と、該バーナー部の下流側に形成された燃料を燃焼する還元領域と、該還元領域を通過した未燃の燃料を燃焼完結するように燃焼用酸素を供給する燃焼酸素供給口と、を有する燃焼炉と、該燃焼炉から排出された排気ガス中のばい煙を除去するばい煙除去装置と、を備え、前記ばい煙除去装置は、前記排気ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝部を備えており、前記燃焼炉と前記ばい煙除去装置との間から分岐された排気ガスの一部を前記バーナー部に導いて該導いた排気ガスを前記還元領域で還元するとともに、前記ばい煙除去装置の下流側から分岐された排気ガスの一部を前記燃焼酸素供給口に導いて前記未燃の燃料の燃焼に用いることを特徴とする。
燃焼炉とばい煙除去装置との間から分岐された排気ガスの一部をバーナー部から燃焼炉の炉内へと再供給することとした。また、燃焼炉のバーナー部と、燃焼酸素供給口との間には、還元雰囲気下（還元領域）が形成されている。これにより、燃焼炉とばい煙除去装置との間から分岐された排気ガスを燃焼炉に形成されている還元雰囲気下で還元して導出することができる。そのため、燃焼炉からばい煙除去装置へと導かれる排気ガスの流量及びばい煙の量を低減することができる。したがって、ばい煙除去装置の容量を小型化することができる。
また、ばい煙除去装置の下流側から分岐された排気ガスの一部は、ばい煙除去装置によってばい煙である窒素酸化物の濃度が低減した排気ガスであり、その窒素酸化物の濃度が低減した排気ガスを前記燃焼酸素供給口に導いて、燃焼炉の炉内の還元雰囲気を通過して一部還元された排気ガス中の未燃の燃料の燃焼完結を促進することに用いるため、低濃度の窒素酸化物のまま排気ガスを燃焼炉の炉外へ導出できる。これにより、窒素酸化物の濃度が低減した排気ガスを燃焼炉とばい煙除去装置へと再循環させることで、燃焼炉の炉出口の窒素酸化物の濃度の増加を抑制することができる。
さらに、本発明に係る燃焼システムによれば、前記ばい煙除去装置は、燃焼炉から排出された排気ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝部と、前記脱硝部を通過した排気ガスと前記燃焼酸素供給口に導かれる排気ガスとが熱交換する熱交換部と、前記熱交換部を通過した排気ガス中の煤塵を除去する脱塵部と、該脱塵部を通過した排気ガス中の硫黄酸化物を除去する脱硫部と、該脱硫部を通過した排気ガスを冷却する冷却部とを備え、前記燃焼酸素供給口には、前記脱硫部と前記冷却部との間から分岐した排気ガスの一部を導くことを特徴とする。
脱硫部と冷却部との間から分岐した排気ガスの一部を燃焼炉の燃焼酸素供給口へと導くこととした。そのため、脱硝部へと導かれる排気ガス中の窒素酸化物の流量を低減するとともに、冷却部へと導かれる排気ガスの流量を低減することができる。したがって、脱硝部を小型化すると共に、冷却部の容量を小さくすることができる。
さらに、本発明に係る燃焼システムは、前記ばい煙除去装置は、前記脱硝部を通過した排気ガスと前記燃焼酸素供給口に導かれる排気ガスとが熱交換する熱交換部と、前記熱交換部を通過した排気ガス中の煤塵を除去する脱塵部と、該脱塵部を通過した排気ガス中の硫黄酸化物を除去する脱硫部と、該脱硫部を通過した排気ガスを冷却する冷却部とを備え、前記燃焼酸素供給口には、前記脱塵部と前記脱硫部との間から分岐した排気ガスの一部を導く。
脱塵部と脱硫部との間から分岐した排気ガス一部を燃焼酸素供給口へと導くこととした。そのため、脱硝部へと導かれる排気ガス中の窒素酸化物の流量を低減するとともに、脱硫部および冷却部へと導かれる排気ガスの流量を低減することができる。したがって、脱硝部を小型化すると共に、脱硫部および冷却部の容量を小さくすることができる。
さらに、本発明に係る燃焼システムは、前記ばい煙除去装置は、前記脱硝部を通過した排気ガスと前記燃焼酸素供給口に導かれる排気ガスとが熱交換する熱交換部と、前記熱交換部を通過した排気ガス中の煤塵を除去する脱塵部と、該脱塵部を通過した排気ガス中の硫黄酸化物を除去する脱硫部と、該脱硫部を通過した排気ガスを冷却する冷却部とを備え、前記燃焼酸素供給口には、前記脱硝部と前記脱塵部との間から分岐した排気ガスの一部を導く。
脱硝部と脱塵部との間から分岐した排気ガスの一部を燃焼酸素供給口へと導くこととした。そのため、脱硝部へと導かれる排気ガス中の窒素酸化物の流量を低減するとともに、熱交換部、脱塵部、脱硫部および冷却部へと導かれる排気ガスの流量を低減することができる。したがって、脱硝部を小型化すると共に、熱交換部、脱塵部、脱硫部および冷却部の容量を小さくすることができる。
さらに、本発明に係る燃焼システムによれば、前記脱硝部は、排気ガス中にアンモニアを供給するアンモニア供給部と、該アンモニア供給部によって供給された排気ガスが通過する触媒部と、を備えることを特徴とする。
窒素酸化物の流量が低減した排気ガスを脱硝部へと導くこととした。したがって、窒素酸化物の流量が低減していない排気ガスを脱硝部へと導いた場合と比べて、供給するアンモニアの量を減らすことができる。
燃焼炉とばい煙除去装置との間から分岐された排気ガスの一部をバーナー部から燃焼炉の炉内へと再供給することとした。また、燃焼炉のバーナー部と、燃焼酸素供給口との間には、還元雰囲気下が形成されている。これにより、燃焼炉とばい煙除去装置との間から分岐された排気ガスを燃焼炉に形成されている還元雰囲気下で還元して導出することができる。そのため、燃焼炉からばい煙除去装置へと導かれる排気ガスの流量およびばい煙の流量を低減することができる。したがって、ばい煙除去装置の容量を小型化することができる。
また、ばい煙除去装置の下流側から分岐された排気ガスの一部は、ばい煙除去装置によってばい煙である窒素酸化物の濃度が低減した排気ガスであり、その窒素酸化物の濃度が低減した排気ガスを前記燃焼酸素供給口に導いて、燃焼炉の炉内の還元雰囲気を通過して一部還元された排気ガス中の未燃の燃料の燃焼完結を促進することに用いるため、低濃度の窒素酸化物のまま排気ガスを燃焼炉の炉外へ導出できる。これにより、窒素酸化物の濃度が低減した排気ガスを燃焼炉とばい煙除去装置へと再循環させることで、燃焼炉の炉出口の窒素酸化物の濃度の増加を抑制することができる。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る燃焼システムの概略構成図を示している。
燃焼システム１は、石炭焚きボイラ（燃焼炉）２と、石炭焚きボイラ２に供給する石炭を粉砕する微粉炭機３と、ばい煙除去装置９とを備えている。
図１は、本発明の第１実施形態に係る燃焼システムの概略構成図を示している。
燃焼システム１は、石炭焚きボイラ（燃焼炉）２と、石炭焚きボイラ２に供給する石炭を粉砕する微粉炭機３と、ばい煙除去装置９とを備えている。
石炭焚きボイラ２は、２段燃焼によって炉内（図示せず）の脱硝が可能な酸素燃焼ボイラである。石炭焚きボイラ２は、燃料を燃焼する炉内と、バーナー部２ａと、アディッショナルエアーポート（以下、「ＡＡ部」という。）２ｂとを備えている。バーナー部２ａは、微粉炭機３から供給された燃料である石炭と、燃焼酸素供給系統２１から導かれた酸素（燃焼用酸素）および後述するバーナー部用２次再循環ガス２２とが導かれる。ＡＡ部（燃焼酸素供給口）２ｂは、燃焼酸素供給系統２１からバーナー部２ａへと導かれた酸素中の残りの酸素と、後述するＡＡ部用２次再循環ガス２３とが導かれる。
微粉炭機３は、石炭焚きボイラ２に供給する石炭を数μｍ〜数百μｍの微粉炭に粉砕するものである。微粉炭機３には、粉砕した石炭を乾燥し微粉炭機３から石炭焚きボイラ２へと搬送する高温の搬送ガスとして、ばい煙除去装置９から導出された排気ガスの一部（以下、「１次再循環ガス」という）２４が導かれている。
ばい煙除去装置９は、脱硝装置（脱硝部）４と、ガスヒーター（熱交換部）８と、脱塵装置（脱塵部）５と、脱硫装置（脱硫部）６と、ガスクーラー（冷却部）７とを備えている。
脱硝装置４は、排気ガス中にアンモニアを噴霧するアンモニア供給部（図示せず）と、アンモニアが噴霧された排気ガスが通過する触媒部（図示せず）とを備えている。脱硝装置４は、導かれた排気ガスにアンモニアを噴霧して触媒部を通過させることによって、排気ガス中の窒素酸化物を除去するものである。
脱硝装置４は、排気ガス中にアンモニアを噴霧するアンモニア供給部（図示せず）と、アンモニアが噴霧された排気ガスが通過する触媒部（図示せず）とを備えている。脱硝装置４は、導かれた排気ガスにアンモニアを噴霧して触媒部を通過させることによって、排気ガス中の窒素酸化物を除去するものである。
ガスヒーター８は、石炭焚きボイラ２から脱硝装置４を経た高温の排気ガスと、１次再循環ガス２４およびＡＡ部用２次再循環ガス２３とが熱交換するものである。これによって、１次再循環ガス２４は、微粉炭機３によって粉砕された石炭を乾燥させるのに適した温度とされる。また、ＡＡ部用２次再循環ガス２３は、石炭焚きボイラ２のＡＡ部２ｂより炉内に導かれるのに適した温度とされる。
脱塵装置５は、排気ガス中の煤塵を除去するものであり、脱硫装置６は、導かれた排気ガス中の硫黄酸化物を除去するものである。
ガスクーラー７は、導かれた排気ガスを冷却するものである。
ガスクーラー７は、導かれた排気ガスを冷却するものである。
次に、本実施形態における排気ガスの流れについて説明する。
石炭焚きボイラ２のバーナー部２ａには、燃焼酸素供給系統２１から導かれた酸素および石炭焚きボイラ２と脱硝装置４との間から導かれた排気ガスの一部（以下、「バーナー用２次再循環ガス」という。）２２と、微粉炭機３から導かれた石炭とが供給される。バーナー用２次再循環ガス２２は、燃焼酸素供給系統２１から導かれた酸素を希釈する希釈剤として用いられる。
石炭焚きボイラ２のバーナー部２ａには、燃焼酸素供給系統２１から導かれた酸素および石炭焚きボイラ２と脱硝装置４との間から導かれた排気ガスの一部（以下、「バーナー用２次再循環ガス」という。）２２と、微粉炭機３から導かれた石炭とが供給される。バーナー用２次再循環ガス２２は、燃焼酸素供給系統２１から導かれた酸素を希釈する希釈剤として用いられる。
石炭焚きボイラ２のＡＡ部２ｂには、燃焼酸素供給系統２１から導かれる酸素およびばい煙除去装置９を通過して精製された排気ガスの一部（以下、「ＡＡ部用２次再循環ガス」という。）２３が供給される。ＡＡ部用２次再循環ガス２３は、燃焼酸素供給系統２１から導かれた酸素を希釈する希釈ガスとして用いられる。
燃焼酸素供給系統２１からバーナー部２ａおよびＡＡ部２ｂより石炭焚きボイラ２へと供給される酸素量は、バーナー部２ａから炉内に供給される石炭の理論燃焼酸素量に対して、例えば１．１５倍とされている。バーナー部２ａから石炭焚きボイラ２の炉内に供給される酸素は、バーナー部２ａから炉内に供給される石炭の理論燃焼酸素量に対して１以下の酸素量が供給される。
また、ＡＡ部２ｂから炉内に供給される酸素量は、燃焼酸素供給系統２１からバーナー部２ａへと導かれる酸素量の残りが供給される。ＡＡ部２ｂから供給される酸素量は、燃焼酸素供給系統２１から石炭焚きボイラ２へ導かれる酸素量の最大４０％とされている。
バーナー部２ａから炉内に投入される酸素量を石炭の理論燃焼酸素量に対して１以下にし、かつ、ＡＡ部２ｂから酸素を炉内に投入することによって、バーナー部２ａからＡＡ部２ｂまでの間の領域は、空気不足となる。バーナー部２ａからＡＡ部２ｂまでの間が空気不足となることによって、バーナー部２ａからＡＡ部２ｂまでの間の領域の炉内は、還元雰囲気状態となる。
バーナー部２ａから炉内に投入された石炭と酸素とが燃焼することによって発生した排気ガス中の窒素酸化物は、バーナー部２ａから還元雰囲気下を通過する際に還元される。これによって、石炭焚きボイラ２内で発生した排気ガス中の窒素酸化物は、石炭焚きボイラ２の炉内で脱硝される。
石炭焚きボイラ２から排出された排気ガスは、石炭焚きボイラ２の炉内脱硝によって含有されている窒素酸化物の濃度が低減する。窒素酸化物の濃度が低下した排気ガスは、ばい煙除去装置９へと導かれる。窒素酸化物の濃度が低下することによって、石炭焚きボイラ２からばい煙除去装置９へと導かれる排気ガスの量が低減する。
ばい煙除去装置９へと導かれた排気ガスは、ばい煙除去装置９を構成している脱硝装置４へと導かれて残存している窒素酸化物が除去される。窒素酸化物が除去された排気ガスは、エアヒーター８へと導かれる。エアヒーター８へと導かれる排気ガスは、温度が高温である。高温の排気ガスは、エアヒーター８においてＡＡ部２次再循環ガス２３および１次再循環ガス２４と熱交換する。脱硝装置４から導かれた高温の排気ガスは、エアヒーター８において熱交換した後、温度が下げられて脱塵装置５へと導かれる。
脱塵装置５へと導かれた排気ガスは、煤塵などが除去されて導出される。脱塵装置５から導出された排気ガスは、脱硫装置６に導かれて硫黄化合物が除去される。これら脱硝装置４、脱塵装置５および脱硫装置６を経て精製された排気ガスは、大部分が二酸化炭素と水蒸気とされる。この精製された排気ガスは、ガスクーラー７へと導かれて温度が下げられる。ガスクーラー７によって温度が低下した排気ガスは、ばい煙除去装置９から導出される。
ばい煙除去装置９から導出された排気ガスの一部は、ＡＡ部用２次再循環ガス２３としてエアヒーター８へ導かれ、脱硝装置４から導出された高温の排気ガスと熱交換を行うことで温度が上昇し、高温となって石炭焚きボイラ２のＡＡ部２ｂへと導かれる。また、ばい煙除去装置９から導出された排気ガスの一部は、さらに１次再循環ガス２４としてエアヒーター８へ導かれる。エアヒーター８へ導かれた１次再循環ガス２４は、脱硝装置４から導出された高温の排気ガスと熱交換を行うことで温度が上昇し、高温となって微粉炭機３へと導かれる。微粉炭機３へと導かれた高温の１次再循環ガス２４は、石炭の乾燥と、粉砕された石炭を石炭焚きボイラ３へと搬送する搬送ガスとして用いられる。
ばい煙除去装置９によって精製された排気ガスの多くは、二酸化炭素回収装置（図示せず）等へ導かれ排気ガス中の二酸化炭素が回収される。このように、排気ガス中の二酸化炭素、窒素酸化物および硫黄酸化物が除去された排気ガスは、燃焼システム１外へと放出される。
以上の通り、本実施形態に係る燃焼システムによれば、以下の作用効果を奏する。
石炭焚きボイラ（燃焼炉）２とばい煙除去装置９との間から分岐されたバーナー用２次再循環ガス（排気ガスの一部）２２は、バーナー部２ａから石炭焚きボイラ２の炉内（図示せず）へと再供給することにより、高濃度の窒素酸化物を含んだ排気ガスがばい煙除去装置９へ導かれることを減らし、脱硝装置４の負担を軽減することができる。
石炭焚きボイラ（燃焼炉）２とばい煙除去装置９との間から分岐されたバーナー用２次再循環ガス（排気ガスの一部）２２は、バーナー部２ａから石炭焚きボイラ２の炉内（図示せず）へと再供給することにより、高濃度の窒素酸化物を含んだ排気ガスがばい煙除去装置９へ導かれることを減らし、脱硝装置４の負担を軽減することができる。
また、石炭焚きボイラ２のバーナー部２ａと、ＡＡ部（燃焼酸素供給口）２ｂとの間には、還元雰囲気が形成されている。これにより、石炭焚きボイラ２とばい煙除去装置９との間から分岐されたバーナー用２次再循環ガス２２を石炭焚きボイラ２に形成されている還元雰囲気下で還元して導出することができる。そのため、石炭焚きボイラ２からばい煙除去装置９へと導かれる排気ガスの流量及びばい煙中の窒素酸化物の流量を低減することができる。したがって、ばい煙除去装置９の容量を小型化することができる。
また、ばい煙除去装置９の下流側から導出された排気ガスの一部であるＡＡ部用２次再循環ガス２３は、脱硝装置４によって窒素酸化物の濃度が低減した排気ガスであり、その排気ガスをＡＡ部２ｂより石炭焚きボイラ２へ導いて、石炭焚きボイラ２の炉内の還元雰囲気を通過して一部還元された排気ガス中の未燃の微粉炭の燃焼完結を促進させるために用いており、低濃度の窒素酸化物のまま石炭焚きボイラ２の炉外へ導出することができる。これにより、窒素酸化物の濃度が低減した排気ガスを石炭焚きボイラ２とばい煙除去装置９との間で再循環させることで、石炭焚きボイラ２の炉出口の窒素酸化物濃度の増加を抑制することができる。
窒素酸化物の流量が低減した排気ガスを脱硝装置（脱硝部）４へと導くことにより、窒素酸化物の流量が低減していない排気ガスを脱硝装置４へと導いた場合と比べて、アンモニア供給部（図示せず）から排気ガスへと噴霧されるアンモニアの量を減らすことができるため、脱硝装置４を小型化することが可能となった。
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の燃焼システムは、ＡＡ部用２次再循環ガスを脱硫装置とガスクーラーとの間から導く点で第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成および同一の流れについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
図２は、本発明の第２実施形態に係る燃焼システムの概略構成図を示している。
石炭焚きボイラ（燃焼炉）２のＡＡ部（燃焼酸素供給口）２ｂには、燃焼酸素供給系統２１から導かれる酸素（燃焼用酸素）と、ばい煙除去装置９を構成している脱硫装置（脱硫部）６とガスクーラー（冷却部）７との間から分岐した排気ガスの一部がＡＡ部用２次再循環ガス２３として供給される。
以下、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の燃焼システムは、ＡＡ部用２次再循環ガスを脱硫装置とガスクーラーとの間から導く点で第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成および同一の流れについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
図２は、本発明の第２実施形態に係る燃焼システムの概略構成図を示している。
石炭焚きボイラ（燃焼炉）２のＡＡ部（燃焼酸素供給口）２ｂには、燃焼酸素供給系統２１から導かれる酸素（燃焼用酸素）と、ばい煙除去装置９を構成している脱硫装置（脱硫部）６とガスクーラー（冷却部）７との間から分岐した排気ガスの一部がＡＡ部用２次再循環ガス２３として供給される。
以上の通り、本実施形態に係る燃焼システムによれば、以下の作用効果を奏する。
脱硫装置（脱硫部）６とガスクーラー（冷却部）７との間から分岐したＡＡ部用２次再循環ガス（排気ガスの一部）２３を石炭焚きボイラ（燃焼炉）２のＡＡ部（燃焼酸素供給口）２ｂへと導くこととした。そのため、ガスクーラー７へと導かれる排気ガスの流量を低減することができる。したがって、ガスクーラー７の容量を小さくすることができると共に、第１実施形態と同様の理由により脱硝装置（脱硝部）４へと導かれる排気ガス中の窒素酸化物の流量を低減できるため、脱硝装置４を小型化することができる。
脱硫装置（脱硫部）６とガスクーラー（冷却部）７との間から分岐したＡＡ部用２次再循環ガス（排気ガスの一部）２３を石炭焚きボイラ（燃焼炉）２のＡＡ部（燃焼酸素供給口）２ｂへと導くこととした。そのため、ガスクーラー７へと導かれる排気ガスの流量を低減することができる。したがって、ガスクーラー７の容量を小さくすることができると共に、第１実施形態と同様の理由により脱硝装置（脱硝部）４へと導かれる排気ガス中の窒素酸化物の流量を低減できるため、脱硝装置４を小型化することができる。
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の燃焼システムは、ＡＡ部用２次再循環ガスを脱塵装置と脱硫装置との間から導く点で第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成および同一の流れについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
図３は、本発明の第３実施形態に係る燃焼システムの概略構成図を示している。
石炭焚きボイラ（燃焼炉）２のＡＡ部（燃焼酸素供給口）２ｂには、燃焼酸素供給系統２１から導かれる酸素（燃焼用酸素）と、ばい煙除去装置９を構成している脱塵装置（脱塵部）５と脱硫装置（脱硫部）６との間から分岐した排気ガスの一部がＡＡ部用２次再循環ガス２３として供給される。
以下、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の燃焼システムは、ＡＡ部用２次再循環ガスを脱塵装置と脱硫装置との間から導く点で第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成および同一の流れについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
図３は、本発明の第３実施形態に係る燃焼システムの概略構成図を示している。
石炭焚きボイラ（燃焼炉）２のＡＡ部（燃焼酸素供給口）２ｂには、燃焼酸素供給系統２１から導かれる酸素（燃焼用酸素）と、ばい煙除去装置９を構成している脱塵装置（脱塵部）５と脱硫装置（脱硫部）６との間から分岐した排気ガスの一部がＡＡ部用２次再循環ガス２３として供給される。
以上の通り、本実施形態に係る燃焼システムによれば、以下の作用効果を奏する。
脱塵装置（脱塵部）５と脱硫装置（脱硫部）６との間から分岐したＡＡ部用２次再循環ガス（排気ガス一部）２３をＡＡ部（燃焼酸素供給口）２ｂへと導くこととした。そのため、脱硫装置６およびガスクーラー（冷却部）７へと導かれる排気ガスの流量を低減することができる。したがって、脱硫装置６およびガスクーラー７の容量を小さくすることができると共に、第１実施形態と同様の理由により脱硝装置（脱硝部）４へと導かれる排気ガス中の窒素酸化物の流量を低減できるため、脱硝装置４を小型化することができる。
脱塵装置（脱塵部）５と脱硫装置（脱硫部）６との間から分岐したＡＡ部用２次再循環ガス（排気ガス一部）２３をＡＡ部（燃焼酸素供給口）２ｂへと導くこととした。そのため、脱硫装置６およびガスクーラー（冷却部）７へと導かれる排気ガスの流量を低減することができる。したがって、脱硫装置６およびガスクーラー７の容量を小さくすることができると共に、第１実施形態と同様の理由により脱硝装置（脱硝部）４へと導かれる排気ガス中の窒素酸化物の流量を低減できるため、脱硝装置４を小型化することができる。
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態の燃焼システムは、ＡＡ部用２次再循環ガスを脱硝装置とエアヒーターとの間から導く点で第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成および同一の流れについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
図４は、本発明の第４実施形態に係る燃焼システムの概略構成図を示している。
石炭焚きボイラ（燃焼炉）２のＡＡ部（燃焼酸素供給口）２ｂには、燃焼酸素供給系統２１から導かれる酸素（燃焼用酸素）と、ばい煙除去装置９を構成している脱硝装置（脱硝部）４とエアヒーター（熱交換部）８との間から分岐した排気ガスの一部がＡＡ部用２次再循環ガス２３として供給される。
以下、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態の燃焼システムは、ＡＡ部用２次再循環ガスを脱硝装置とエアヒーターとの間から導く点で第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成および同一の流れについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
図４は、本発明の第４実施形態に係る燃焼システムの概略構成図を示している。
石炭焚きボイラ（燃焼炉）２のＡＡ部（燃焼酸素供給口）２ｂには、燃焼酸素供給系統２１から導かれる酸素（燃焼用酸素）と、ばい煙除去装置９を構成している脱硝装置（脱硝部）４とエアヒーター（熱交換部）８との間から分岐した排気ガスの一部がＡＡ部用２次再循環ガス２３として供給される。
以上の通り、本実施形態に係る燃焼システムによれば、以下の作用効果を奏する。
脱硝装置（脱硝部）４とエアヒーター（熱交換部）８との間から分岐したＡＡ部用２次再循環ガス（排気ガスの一部）２３をＡＡ部（燃焼酸素供給口）２ｂへと導くこととした。そのため、エアヒーター８、脱塵装置（脱塵部）５、脱硫装置（脱硫部）６およびガスクーラー（冷却部）７へと導かれる排気ガスの流量を低減することができる。したがって、エアヒーター８、脱塵装置５、脱硫装置６およびガスクーラー７の容量を小さくすることができると共に、第１実施形態と同様の理由により脱硝装置（脱硝部）４へと導かれる排気ガス中の窒素酸化物の流量を低減できるため、脱硝装置４を小型化することができる。
脱硝装置（脱硝部）４とエアヒーター（熱交換部）８との間から分岐したＡＡ部用２次再循環ガス（排気ガスの一部）２３をＡＡ部（燃焼酸素供給口）２ｂへと導くこととした。そのため、エアヒーター８、脱塵装置（脱塵部）５、脱硫装置（脱硫部）６およびガスクーラー（冷却部）７へと導かれる排気ガスの流量を低減することができる。したがって、エアヒーター８、脱塵装置５、脱硫装置６およびガスクーラー７の容量を小さくすることができると共に、第１実施形態と同様の理由により脱硝装置（脱硝部）４へと導かれる排気ガス中の窒素酸化物の流量を低減できるため、脱硝装置４を小型化することができる。
１ 燃焼システム
２ 石炭焚きボイラ（燃焼炉）
２ａ バーナー部
２ｂ ＡＡ部（燃焼酸素供給口）
３ 微粉炭機
４ 脱硝装置（脱硝部）
５ 脱塵装置（脱塵部）
６ 脱硫装置（脱硫部）
７ ガスクーラー（冷却部）
８ エアヒーター（熱交換部）
９ ばい煙除去装置
２１ 燃焼酸素供給系統（燃焼用酸素）
２２ バーナー部用２次再循環ガス（排気ガスの一部）
２３ ＡＡ部用２次再循環ガス（排気ガスの一部）
２４ １次再循環ガス（排気ガスの一部）
２ 石炭焚きボイラ（燃焼炉）
２ａ バーナー部
２ｂ ＡＡ部（燃焼酸素供給口）
３ 微粉炭機
４ 脱硝装置（脱硝部）
５ 脱塵装置（脱塵部）
６ 脱硫装置（脱硫部）
７ ガスクーラー（冷却部）
８ エアヒーター（熱交換部）
９ ばい煙除去装置
２１ 燃焼酸素供給系統（燃焼用酸素）
２２ バーナー部用２次再循環ガス（排気ガスの一部）
２３ ＡＡ部用２次再循環ガス（排気ガスの一部）
２４ １次再循環ガス（排気ガスの一部）
Claims (5)
- 炉内に燃料および燃焼用酸素を供給するバーナー部と、該バーナー部の下流側に形成された燃料を燃焼する還元領域と、該還元領域を通過した未燃の燃料を燃焼完結するように燃焼用酸素を供給する燃焼酸素供給口と、を有する燃焼炉と、
該燃焼炉から排出された排気ガス中のばい煙を除去するばい煙除去装置と、を備え、
前記ばい煙除去装置は、前記排気ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝部を備えており、
前記燃焼炉と前記ばい煙除去装置との間から分岐された排気ガスの一部を前記バーナー部に導いて該導いた排気ガスを前記還元領域で還元するとともに、前記ばい煙除去装置の下流側から分岐された排気ガスの一部を前記燃焼酸素供給口に導いて前記未燃の燃料の燃焼に用いる燃焼システム。 - 前記ばい煙除去装置は、前記脱硝部を通過した排気ガスと前記燃焼酸素供給口に導かれる排気ガスとが熱交換する熱交換部と、前記熱交換部を通過した排気ガス中の煤塵を除去する脱塵部と、該脱塵部を通過した排気ガス中の硫黄酸化物を除去する脱硫部と、該脱硫部を通過した排気ガスを冷却する冷却部とを備え、
前記燃焼酸素供給口には、前記脱硫部と前記冷却部との間から分岐した排気ガスの一部を導く請求項１に記載の燃焼システム。 - 前記ばい煙除去装置は、前記脱硝部を通過した排気ガスと前記燃焼酸素供給口に導かれる排気ガスとが熱交換する熱交換部と、前記熱交換部を通過した排気ガス中の煤塵を除去する脱塵部と、該脱塵部を通過した排気ガス中の硫黄酸化物を除去する脱硫部と、該脱硫部を通過した排気ガスを冷却する冷却部とを備え、
前記燃焼酸素供給口には、前記脱塵部と前記脱硫部との間から分岐した排気ガスの一部を導く請求項１に記載の燃焼システム。 - 前記ばい煙除去装置は、前記脱硝部を通過した排気ガスと前記燃焼酸素供給口に導かれる排気ガスとが熱交換する熱交換部と、前記熱交換部を通過した排気ガス中の煤塵を除去する脱塵部と、該脱塵部を通過した排気ガス中の硫黄酸化物を除去する脱硫部と、該脱硫部を通過した排気ガスを冷却する冷却部とを備え、
前記燃焼酸素供給口には、前記脱硝部と前記脱塵部との間から分岐した排気ガスの一部を導く請求項１に記載の燃焼システム。 - 前記脱硝部は、排気ガス中にアンモニアを供給するアンモニア供給部と、該アンモニア供給部によって供給された排気ガスが通過する触媒部と、を備える請求項１から請求項４のいずれかに記載の燃焼システム。
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