JPH04340010A - 微粉炭・酸素バーナーを用いた微粉炭燃焼方法 - Google Patents
微粉炭・酸素バーナーを用いた微粉炭燃焼方法Info
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- JPH04340010A JPH04340010A JP11198291A JP11198291A JPH04340010A JP H04340010 A JPH04340010 A JP H04340010A JP 11198291 A JP11198291 A JP 11198291A JP 11198291 A JP11198291 A JP 11198291A JP H04340010 A JPH04340010 A JP H04340010A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料に微粉炭を、助燃
ガスに酸素を使用する微粉炭・酸素バーナーを用いた微
粉炭燃焼方法に関し、詳しくは、金属の精錬炉，溶解炉
，発電用ボイラー等における微粉炭燃焼方法に関する。
ガスに酸素を使用する微粉炭・酸素バーナーを用いた微
粉炭燃焼方法に関し、詳しくは、金属の精錬炉，溶解炉
，発電用ボイラー等における微粉炭燃焼方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属の溶解や精錬において、より高温で
の急速溶解や効率的な精錬を行うために、酸素・燃料バ
ーナーが用いられて来たが、従来は、その殆どが燃料と
して重油が用いられており、まれに液化天然ガスやＬＰ
Ｇが用いられていた。
の急速溶解や効率的な精錬を行うために、酸素・燃料バ
ーナーが用いられて来たが、従来は、その殆どが燃料と
して重油が用いられており、まれに液化天然ガスやＬＰ
Ｇが用いられていた。
【０００３】近年、重油，ＬＮＧ，ＬＰＧに代えて石炭
を微粉炭にして燃焼する技術が注目され、上記の金属の
精錬や溶解にも用いられてきている。一方、火力発電用
ボイラー用の加熱源としては、従来から使用されてきて
いる。しかし、これらいずれの場合にも、助燃ガスは空
気であり、燃焼生成ガスはそのまま大気に放出されてい
た。さらに、近年微粉炭を燃焼する際に、助燃ガスに酸
素を用いて燃焼温度及び燃焼速度の上昇と完全燃焼を図
り、熱効率を高める技術が開発されている。
を微粉炭にして燃焼する技術が注目され、上記の金属の
精錬や溶解にも用いられてきている。一方、火力発電用
ボイラー用の加熱源としては、従来から使用されてきて
いる。しかし、これらいずれの場合にも、助燃ガスは空
気であり、燃焼生成ガスはそのまま大気に放出されてい
た。さらに、近年微粉炭を燃焼する際に、助燃ガスに酸
素を用いて燃焼温度及び燃焼速度の上昇と完全燃焼を図
り、熱効率を高める技術が開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】酸素を助燃ガスとした
場合の燃焼生成ガスは、その大部分が二酸化炭素であり
かつ高温のまま大気に放出されて、ガスとしてもエネル
ギーとしても十分な回収利用はなされてなかった。最近
は、この二酸化炭素が大気中の含有量の増加をもたらし
て地球温暖化を引き起こし、環境問題として論議をよん
でいる。また燃料の微粉炭は、通常、フィーダーより窒
素等の不活性ガス又は空気を搬送ガスとしてバーナーに
供給しているため、これが炉内で燃焼生成ガスを希釈し
て熱を系外へ排出し、かつ有害な窒素酸化物を発生させ
る原因のひとつになっている。
場合の燃焼生成ガスは、その大部分が二酸化炭素であり
かつ高温のまま大気に放出されて、ガスとしてもエネル
ギーとしても十分な回収利用はなされてなかった。最近
は、この二酸化炭素が大気中の含有量の増加をもたらし
て地球温暖化を引き起こし、環境問題として論議をよん
でいる。また燃料の微粉炭は、通常、フィーダーより窒
素等の不活性ガス又は空気を搬送ガスとしてバーナーに
供給しているため、これが炉内で燃焼生成ガスを希釈し
て熱を系外へ排出し、かつ有害な窒素酸化物を発生させ
る原因のひとつになっている。
【０００５】そこで本発明は、これらの無駄を無くし、
熱効率の一層の向上と、生成する二酸化炭素及び排熱を
回収利用し、また窒素酸化物の発生を減少できる微粉炭
・酸素バーナーを用いた微粉炭燃焼方法を提供すること
を目的としている。
熱効率の一層の向上と、生成する二酸化炭素及び排熱を
回収利用し、また窒素酸化物の発生を減少できる微粉炭
・酸素バーナーを用いた微粉炭燃焼方法を提供すること
を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明の微粉炭・酸素バーナーを用いた微粉炭燃
焼方法は、第１の構成として、燃焼炉等に微粉炭・酸素
バーナーを設置して燃焼せしめる微粉炭燃焼方法におい
て、前記微粉炭・酸素バーナーの燃焼生成ガスの少なく
とも一部を、微粉炭の搬送ガスとして用いることを特徴
とし、第２の構成として、第１の構成における前記微粉
炭搬送ガスとしての燃焼生成ガスを、昇温状態、好まし
くは１００〜３００℃の範囲で用いることを特徴とし、
さらに第３の構成として、第１の構成における前記微粉
炭・酸素バーナーの燃焼生成ガスの少なくとも一部によ
り、微粉炭・酸素バーナーに供給する酸素を、好ましく
は２００〜１０００℃の範囲に加熱昇温することを特徴
としている。
ため、本発明の微粉炭・酸素バーナーを用いた微粉炭燃
焼方法は、第１の構成として、燃焼炉等に微粉炭・酸素
バーナーを設置して燃焼せしめる微粉炭燃焼方法におい
て、前記微粉炭・酸素バーナーの燃焼生成ガスの少なく
とも一部を、微粉炭の搬送ガスとして用いることを特徴
とし、第２の構成として、第１の構成における前記微粉
炭搬送ガスとしての燃焼生成ガスを、昇温状態、好まし
くは１００〜３００℃の範囲で用いることを特徴とし、
さらに第３の構成として、第１の構成における前記微粉
炭・酸素バーナーの燃焼生成ガスの少なくとも一部によ
り、微粉炭・酸素バーナーに供給する酸素を、好ましく
は２００〜１０００℃の範囲に加熱昇温することを特徴
としている。
【０００７】
【作 用】上記構成によれば、微粉炭の搬送ガスとし
て燃焼生成ガスを用い、助燃ガスとして酸素を用いるの
で、高濃度の二酸化炭素の回収が容易である。燃焼生成
ガス量が少なく、また排煙量が少なく、熱回収率が高い
上、窒素酸化物の発生をも減少させることができる。さ
らに上記双方のガスを昇温状態で用いるので高温火炎が
得られる。
て燃焼生成ガスを用い、助燃ガスとして酸素を用いるの
で、高濃度の二酸化炭素の回収が容易である。燃焼生成
ガス量が少なく、また排煙量が少なく、熱回収率が高い
上、窒素酸化物の発生をも減少させることができる。さ
らに上記双方のガスを昇温状態で用いるので高温火炎が
得られる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を、図面に示す一実施例に基づ
いて、さらに詳細に説明する。図は微粉炭・酸素バーナ
ーをボイラーに用い、スチームタービンによる発電を行
う場合の概略系統図である。
いて、さらに詳細に説明する。図は微粉炭・酸素バーナ
ーをボイラーに用い、スチームタービンによる発電を行
う場合の概略系統図である。
【０００９】図において、１は火炉で、複数本の微粉炭
・酸素バーナー２が設けられている。この微粉炭・酸素
バーナー２には、経路３，３’ からの微粉炭と、経路
４からの酸素が導入され、バーナー先端部で混合して燃
焼する。経路３，３’ を経て導入される微粉炭は、微
粉炭機付属の微粉炭供給器５から、又は微粉炭貯槽に蓄
えた微粉炭を微粉炭フィーダーにより後記する燃焼生成
ガスを搬送ガスとして搬送されてくる。
・酸素バーナー２が設けられている。この微粉炭・酸素
バーナー２には、経路３，３’ からの微粉炭と、経路
４からの酸素が導入され、バーナー先端部で混合して燃
焼する。経路３，３’ を経て導入される微粉炭は、微
粉炭機付属の微粉炭供給器５から、又は微粉炭貯槽に蓄
えた微粉炭を微粉炭フィーダーにより後記する燃焼生成
ガスを搬送ガスとして搬送されてくる。
【００１０】微粉炭・酸素燃焼炎は、後記するように、
酸素及び微粉炭，搬送ガスの温度により、２０００〜２
８００℃程度に達するが、燃焼生成ガスは、蒸発器６，
過熱器７，再熱器８，節炭器９等の熱交換器で熱交換を
行い、これら熱交換器内の水又は水蒸気を加熱し、自身
は降温して火炉出口１０に至る。
酸素及び微粉炭，搬送ガスの温度により、２０００〜２
８００℃程度に達するが、燃焼生成ガスは、蒸発器６，
過熱器７，再熱器８，節炭器９等の熱交換器で熱交換を
行い、これら熱交換器内の水又は水蒸気を加熱し、自身
は降温して火炉出口１０に至る。
【００１１】また、微粉炭・酸素燃焼炎は、前述のよう
に２千数百℃にも達するので、火炉１の内壁及び前記の
各種熱交換を、この雰囲気に十分耐え得る材質にすると
ともに、定常運転時は、温度調整用として炉内ガスの一
部を火炉１内に戻し、また後記する予熱用熱交換器１１
を経て循環させて炉内温度を調節する。即ち、適当な耐
高温材料を使用することにより、ボイラー全体をコンパ
クトに構成することができ、また前記節炭器９等で熱交
換により降温した二酸化炭素を主成分とする炉内ガスを
経路１２より導出し、ブロワー１３で送風して炉底部１
４より火炉１内に導入し、微粉炭・酸素燃焼炎と混合さ
せることにより、炉内温度を最適に制御し、同時に熱回
収率の向上を図っている。
に２千数百℃にも達するので、火炉１の内壁及び前記の
各種熱交換を、この雰囲気に十分耐え得る材質にすると
ともに、定常運転時は、温度調整用として炉内ガスの一
部を火炉１内に戻し、また後記する予熱用熱交換器１１
を経て循環させて炉内温度を調節する。即ち、適当な耐
高温材料を使用することにより、ボイラー全体をコンパ
クトに構成することができ、また前記節炭器９等で熱交
換により降温した二酸化炭素を主成分とする炉内ガスを
経路１２より導出し、ブロワー１３で送風して炉底部１
４より火炉１内に導入し、微粉炭・酸素燃焼炎と混合さ
せることにより、炉内温度を最適に制御し、同時に熱回
収率の向上を図っている。
【００１２】微粉炭・酸素燃焼により生成した、大部分
が二酸化炭素の燃焼生成ガスと上記循環ガスの一部は、
前記火炉出口１０より経路１５に導出されてブロワー１
６で昇圧され、前記予熱用熱交換器（以下、予熱器と称
す）１１に導入され、向流する助燃用酸素及び搬送用燃
焼生成ガスを加温して燃焼生成ガスは降温し、少量の含
有水蒸気は凝縮して該予熱器１１を導出し、気水分離器
１７に入り、水を分離する。
が二酸化炭素の燃焼生成ガスと上記循環ガスの一部は、
前記火炉出口１０より経路１５に導出されてブロワー１
６で昇圧され、前記予熱用熱交換器（以下、予熱器と称
す）１１に導入され、向流する助燃用酸素及び搬送用燃
焼生成ガスを加温して燃焼生成ガスは降温し、少量の含
有水蒸気は凝縮して該予熱器１１を導出し、気水分離器
１７に入り、水を分離する。
【００１３】該気水分離器１７で水を分離した燃焼生成
ガスは、分岐してその一方が経路１８，経路１９を経て
予熱器１１に再び導入され、搬送ガスとして加温され、
経路２０へ導出して前記微粉炭供給器５へ入り、微粉炭
を同伴して前記経路３，３’より各バーナー２，２に導
入される。この搬送ガスの温度は、温度調節用バイパス
経路２１よりのガスと混合後、約１００〜３００℃に調
節することが好ましい。
ガスは、分岐してその一方が経路１８，経路１９を経て
予熱器１１に再び導入され、搬送ガスとして加温され、
経路２０へ導出して前記微粉炭供給器５へ入り、微粉炭
を同伴して前記経路３，３’より各バーナー２，２に導
入される。この搬送ガスの温度は、温度調節用バイパス
経路２１よりのガスと混合後、約１００〜３００℃に調
節することが好ましい。
【００１４】気水分離器１７導出後に分岐した他方の燃
焼生成ガスは、経路２２より二酸化炭素として回収され
、用途に応じて精製等の処理工程を経て製品となる。
焼生成ガスは、経路２２より二酸化炭素として回収され
、用途に応じて精製等の処理工程を経て製品となる。
【００１５】経路２３から供給される助燃用の酸素は、
前記予熱器１１での熱交換により２００〜１０００℃に
昇温され、前記経路４を経てバーナー２，２に導入され
、微粉炭・酸素燃焼炎を形成するが、この時の予熱温度
により、通常火炎より高い燃焼温度，高い燃焼速度が確
保される。
前記予熱器１１での熱交換により２００〜１０００℃に
昇温され、前記経路４を経てバーナー２，２に導入され
、微粉炭・酸素燃焼炎を形成するが、この時の予熱温度
により、通常火炎より高い燃焼温度，高い燃焼速度が確
保される。
【００１６】燃焼生成ガスの経路２１，２４は，温度調
節用バイパス経路であり、弁２５，２６は，その調節弁
である。本微粉炭・酸素燃焼方式では、供給酸素１モル
に対して燃焼生成ガスも約１モル乃至１．数モルである
が、燃焼生成ガスの温度，供給する酸素の温度，前記温
調用循環ガスの量，搬送ガスの量，温度等他の条件の選
び方によって、予熱器１１の燃焼生成ガス流路を通るガ
ス量あるいは搬送ガス量を調節する必要があるため、上
記バイパス経路２１，２４を設ける。また経路２７は、
同様炉内温度調節用の予熱器１１を経た燃焼生成ガスの
循環用経路である。
節用バイパス経路であり、弁２５，２６は，その調節弁
である。本微粉炭・酸素燃焼方式では、供給酸素１モル
に対して燃焼生成ガスも約１モル乃至１．数モルである
が、燃焼生成ガスの温度，供給する酸素の温度，前記温
調用循環ガスの量，搬送ガスの量，温度等他の条件の選
び方によって、予熱器１１の燃焼生成ガス流路を通るガ
ス量あるいは搬送ガス量を調節する必要があるため、上
記バイパス経路２１，２４を設ける。また経路２７は、
同様炉内温度調節用の予熱器１１を経た燃焼生成ガスの
循環用経路である。
【００１７】なお、これらの循環ガスの量は、ブロワー
１３，１６双方併せて燃焼生成ガスの２乃至５倍程度で
ある。
１３，１６双方併せて燃焼生成ガスの２乃至５倍程度で
ある。
【００１８】次にスチームの経路を説明する。気水ドラ
ム３０から導出した水は，経路３１を経て循環ポンプ３
２により火炉１内の蒸発管６に導入され，前記微粉炭・
酸素バーナー２，２の燃焼炎により加熱されて水蒸気と
なり、一度火炉１から導出して気水ドラム３０に入り、
経路３３を経て前記過熱器７で再度昇温して導出し、経
路３４から高圧タービン３５へ導入され、該高圧タービ
ン３５を駆動する。
ム３０から導出した水は，経路３１を経て循環ポンプ３
２により火炉１内の蒸発管６に導入され，前記微粉炭・
酸素バーナー２，２の燃焼炎により加熱されて水蒸気と
なり、一度火炉１から導出して気水ドラム３０に入り、
経路３３を経て前記過熱器７で再度昇温して導出し、経
路３４から高圧タービン３５へ導入され、該高圧タービ
ン３５を駆動する。
【００１９】高圧タービン３５を導出した水蒸気は、経
路３６から前記再熱器８に導入され、再び昇温して経路
３７へ導出し、低圧タービン３８を駆動して発電機３９
により発電を行う。
路３６から前記再熱器８に導入され、再び昇温して経路
３７へ導出し、低圧タービン３８を駆動して発電機３９
により発電を行う。
【００２０】低圧タービン３８を導出したスチームは、
経路４０を経て復水器４１に入り復水し、給水ポンプ４
２により経路４３から前記節炭器９に導入され、再度昇
温して経路４４より前記気水ドラム３０に導入され、上
記経路を順次循環する。
経路４０を経て復水器４１に入り復水し、給水ポンプ４
２により経路４３から前記節炭器９に導入され、再度昇
温して経路４４より前記気水ドラム３０に導入され、上
記経路を順次循環する。
【００２１】また詳細図示説明は省略するが、高圧ター
ビン３５の出口経路３６には高圧給水加熱器を、低圧タ
ービン３８の出口経路４０には低圧給水加熱器を設けて
排熱回収を行う。
ビン３５の出口経路３６には高圧給水加熱器を、低圧タ
ービン３８の出口経路４０には低圧給水加熱器を設けて
排熱回収を行う。
【００２２】このように、再熱器７，過熱器８，節炭器
９等の熱交換器の他に予熱器１１を設けて排熱回収を十
分に行うとともに、該予熱器１１で燃焼生成ガスにより
微粉炭搬送ガス，微粉炭及び助燃用酸素を予熱して微粉
炭の完全燃焼、高温燃焼を行い、そして燃焼生成ガス自
身で微粉炭を搬送することにより、ＮＯＸ の減少を図
っており、さらに上記のように燃焼生成ガスを循環又は
バイパスさせて最適温度調整と熱回収率の向上を図って
いる。
９等の熱交換器の他に予熱器１１を設けて排熱回収を十
分に行うとともに、該予熱器１１で燃焼生成ガスにより
微粉炭搬送ガス，微粉炭及び助燃用酸素を予熱して微粉
炭の完全燃焼、高温燃焼を行い、そして燃焼生成ガス自
身で微粉炭を搬送することにより、ＮＯＸ の減少を図
っており、さらに上記のように燃焼生成ガスを循環又は
バイパスさせて最適温度調整と熱回収率の向上を図って
いる。
【００２３】従って、極めて高い熱回収率でボイラーの
運転を行い、高熱効率の発電を可能にできる。また、排
煙量が少ない上、高濃度の二酸化炭素であるので、次工
程の二酸化炭素の回収，精製が容易である。
運転を行い、高熱効率の発電を可能にできる。また、排
煙量が少ない上、高濃度の二酸化炭素であるので、次工
程の二酸化炭素の回収，精製が容易である。
【００２４】なお、上記実施例は、発電用ボイラーの場
合の例であるが、本発明はこれに限らず、金属の精錬炉
，溶解炉等における微粉炭・酸素バーナーの適用に際し
ても同様に用いることができることは勿論である。
合の例であるが、本発明はこれに限らず、金属の精錬炉
，溶解炉等における微粉炭・酸素バーナーの適用に際し
ても同様に用いることができることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の微粉炭・
酸素バーナーを用いた微粉炭燃焼方法は、微粉炭を燃料
とする燃焼装置において、微粉炭の搬送ガスとして燃焼
生成ガスを用い、助燃ガスとして酸素を用いるので排煙
量が著しく少なく、熱回収率が高い上、窒素酸化物の発
生を低減できる。また燃焼生成ガスは、高濃度の二酸化
炭素なので、回収，精製が極めて容易であり、地球温暖
化対策上からもその効果は大きい。
酸素バーナーを用いた微粉炭燃焼方法は、微粉炭を燃料
とする燃焼装置において、微粉炭の搬送ガスとして燃焼
生成ガスを用い、助燃ガスとして酸素を用いるので排煙
量が著しく少なく、熱回収率が高い上、窒素酸化物の発
生を低減できる。また燃焼生成ガスは、高濃度の二酸化
炭素なので、回収，精製が極めて容易であり、地球温暖
化対策上からもその効果は大きい。
【００２６】さらに、予熱器を設けて排熱を回収すると
ともに、燃料系や助燃用酸素を昇温した後、燃焼させる
ので高温火炎が得られる。従って装置がコンパクトにな
る上、さらに高い熱効率が得られる。
ともに、燃料系や助燃用酸素を昇温した後、燃焼させる
ので高温火炎が得られる。従って装置がコンパクトにな
る上、さらに高い熱効率が得られる。
【図１】 本発明をスチームタービン発電用ボイラー
に適用した一実施例を示す系統図である。
に適用した一実施例を示す系統図である。
【符号の説明】
１…火炉 ２…微粉炭・酸素バーナー ５
…微粉炭供給器 ６…蒸発器 ７…過熱器 ８…再熱器 ９…節炭器
１０…火炉出口 １１…予熱用 熱交換器 １７…気水分離器 ３０…気水
ドラム ３５…高圧タービン
…微粉炭供給器 ６…蒸発器 ７…過熱器 ８…再熱器 ９…節炭器
１０…火炉出口 １１…予熱用 熱交換器 １７…気水分離器 ３０…気水
ドラム ３５…高圧タービン
Claims (3)
- 【請求項１】 微粉炭・酸素バーナーを用いて微粉炭
を燃焼せしめる燃焼方法において、前記微粉炭・酸素バ
ーナーの燃焼生成ガスの少なくとも一部を、微粉炭の搬
送ガスとして用いることを特徴とする微粉炭・酸素バー
ナーを用いた微粉炭燃焼方法。 - 【請求項２】 前記微粉炭搬送ガスとしての燃焼生成
ガスを、昇温状態で用いることを特徴とする請求項１記
載の微粉炭・酸素バーナーを用いた微粉炭燃焼方法。 - 【請求項３】 前記微粉炭・酸素バーナーの燃焼生成
ガスの少なくとも一部により、微粉炭・酸素バーナーに
供給する酸素を加熱昇温することを特徴とする請求項１
記載の微粉炭・酸素バーナーを用いた微粉炭燃焼方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11198291A JPH04340010A (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | 微粉炭・酸素バーナーを用いた微粉炭燃焼方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11198291A JPH04340010A (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | 微粉炭・酸素バーナーを用いた微粉炭燃焼方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04340010A true JPH04340010A (ja) | 1992-11-26 |
Family
ID=14574989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11198291A Pending JPH04340010A (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | 微粉炭・酸素バーナーを用いた微粉炭燃焼方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04340010A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010054144A (ja) * | 2008-08-29 | 2010-03-11 | Hitachi Ltd | 酸素燃焼ボイラシステム及び燃焼方法 |
| WO2012078269A3 (en) * | 2010-12-07 | 2014-01-30 | Praxair Technology, Inc. | Directly fired oxy-fuel boiler with partition walls |
-
1991
- 1991-05-16 JP JP11198291A patent/JPH04340010A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010054144A (ja) * | 2008-08-29 | 2010-03-11 | Hitachi Ltd | 酸素燃焼ボイラシステム及び燃焼方法 |
| WO2012078269A3 (en) * | 2010-12-07 | 2014-01-30 | Praxair Technology, Inc. | Directly fired oxy-fuel boiler with partition walls |
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