KR20100120707A - 산소 연소 보일러의 연소 제어 방법 및 장치 - Google Patents

산소 연소 보일러의 연소 제어 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

화염 온도의 저하를 막아 충분한 화로 수열을 얻을 수 있고, 산소 연소 운전을 안정되게 행할 수 있는 산소 연소 보일러의 연소 제어 방법 및 장치를 제공한다. 석탄 연소 보일러로 도입되는 전체 가스량에 대한 산소 농도 즉 보일러 도입 산소 농도를 계측하고, 상기 보일러 도입 산소 농도가 소정 범위 내에 들어가도록 전체 재순환 배기 가스 유량을 제어한다.

Description

산소 연소 보일러의 연소 제어 방법 및 장치{Method of controlling combustion in oxygen combustion boiler and apparatus therefor}
본 발명은 산소 연소 보일러의 연소 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근, 지구 규모의 환경 문제로서 크게 취급되고 있는 지구 온난화는 대기 중의 이산화탄소(CO2) 농도의 증가가 주원인의 하나인 것이 밝혀졌고, 화력 발전소는 이들 물질의 고정 배출원으로서 주목을 받고 있지만, 화력 발전용 연료로서는 석유, 천연 가스, 석탄이 사용되고 있고, 특히 석탄은 채굴 가능 매장량이 많아, 금후 수요가 신장할 것으로 예상되고 있다.
석탄은 천연 가스 및 석유와 비교하여 탄소 함유량이 많고, 그 외에, 수소, 질소, 유황 등의 성분, 무기질인 재(灰)를 포함하고 있기 때문에, 석탄을 공기 연소시키면, 연소 배기 가스의 조성은 대부분이 질소(약 70%)가 되고, 그 외에, 이산화탄소 CO2, 유황산화물 SOx, 질소 산화물 NOx, 및 회분이나 미연소의 석탄 입자로 이루어지는 먼지와 산소(약 4%)를 포함하게 된다. 그래서, 연소 배기 가스는 탈초, 탈황, 탈먼지 등의 배기 가스 처리를 실시하여, NOx , SOx, 미립자가 환경 배출 기준값 이하가 되도록 해서 굴뚝으로부터 대기로 배출하고 있다.
상기 연소 배기 가스에 발생하는 NOx에는 공기 중의 질소가 산소로 산화되어 생성하는 서멀 NOx와, 연료 중의 질소가 산화되어 생성하는 퓨얼 NOx가 있다. 종래, 서멀 NOx의 저감에는 화염 온도를 저감하는 연소법이 채택되고, 또, 퓨얼 NOx의 저감에는 연소기 내에 N0x를 환원하는 연료 과잉 영역을 형성하는 연소법이 채택되고 있다.
또, 석탄과 같은 유황을 포함하는 연료를 사용한 경우에는 연소에 의해 연소 배기 가스 중에 SOx가 생기기 때문에, 습식 또는 건식 탈황 장치를 구비하여 제거하고 있다.
한편, 연소 배기 가스 중에 다량으로 발생하는 이산화탄소도 고효율로 분리 제거하는 것이 기대되고 있고, 연소 배기 가스 중의 이산화탄소를 회수하는 방법으로서는 종래보다 아민 등의 흡수액 중에 흡수시키는 수법이나, 고체 흡착제에 흡착시키는 흡착법, 또는 막 분리법 등이 검토되고 있지만, 모두 변환 효율이 낮고, 석탄 연소 보일러(coal burning boiler)로부터의 CO2 회수의 실용화에는 이르지 않았다.
그래서, 연소 배기 가스 중의 이산화탄소의 분리와 서멀 NOx의 억제 문제를 동시에 달성하는 유효한 수법으로서는 공기 대신에 산소로 연료를 연소시키는 수법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
석탄을 산소로 연소하면, 서멀 NOx의 발생은 없어지고, 연소 배기 가스의 대부분은 이산화탄소가 되고, 그 외 퓨얼 NOx, SOx를 포함한 가스가 되기 때문에, 연소 배기 가스를 냉각함으로써, 상기 이산화탄소를 액화하여 분리하는 것이 비교적 용이해진다.
특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 제(평)5-231609호
그런데, 종래의 공기 연소의 석탄 연소 보일러에서는 산소에 대한 밸런스 가스, 즉 미분탄의 연소시에 사용되는 공기 중에서 산소를 제외한 주성분이 되는 가스는 질소인 것에 대해, 산소 연소 보일러에서는 산소에 대한 밸런스 가스는 재순환 배기 가스 중에서 산소를 제외한 주성분이 되는 가스이기 때문에 이산화탄소 및 수증기가 된다.
하지만, 질소와 이산화탄소 및 수증기에서는 열 특성이 틀리기 때문에, 산소 연소 보일러로 도입되는 전체 가스량에 대한 산소 농도(보일러 도입 산소 농도)를 공기 중의 산소 농도인 21% 부근으로 하면, 공기 연소와 비교하여 화염 온도가 내려가, 충분한 화로 수열을 얻을 수 없게 되는 등의 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 실상을 감안하여, 화염 온도의 저하를 막아 충분한 화로 수열을 얻을 수 있고, 산소 연소 운전을 안정적으로 행할 수 있는 산소 연소 보일러의 연소 제어 방법 및 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 석탄 연소 보일러에 산소 제조 장치로부터 공급되는 산소를 도입하면서, 재순환되는 배기 가스를 1차 재순환 배기 가스 및 ２차 재순환 배기 가스로서 밀 및 석탄 연소 보일러로 도입하고, 상기 밀에서 분쇄된 미분탄을 상기 1차 재순환 배기 가스에 의해 버너로 반송하여 상기 산소 및 ２차 재순환 배기 가스에 의해 산소 연소시키는 산소 연소 보일러의 연소 제어 방법이며, 석탄 연소 보일러로 도입되는 전체 가스량에 대한 산소 농도 즉 보일러 도입 산소 농도를 계측하고, 상기 보일러 도입 산소 농도가 소정 범위 내에 들어가도록 전체 재순환 배기 가스 유량을 제어하는 산소 연소 보일러의 연소 제어 방법에 관한 것이다.
상기 산소 연소 보일러의 연소 제어 방법에 있어서는 상기 보일러 도입 산소 농도의 범위를 25 내지 30%로 하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 석탄 연소 보일러에 산소 제조 장치로부터 공급되는 산소를 도입하면서, 재순환되는 배기 가스를 1차 재순환 배기 가스 및 2차 재순환 배기 가스로서 밀 및 석탄 연소 보일러로 도입하고, 상기 밀에서 분쇄된 미분탄을 상기 1차 재순환 배기 가스에 의해 버너로 반송하여 상기 산소 및 ２차 재순환 배기 가스에 의해 산소 연소시키는 산소 연소 보일러의 연소 제어 장치이며, 상기 석탄 연소 보일러로 도입되는 산소의 O2 농도를 검출하는 O2 농도계와, 상기 석탄 연소 보일러로 도입되는 산소의 유량을 검출하는 유량계와, 상기 밀로 도입되는 1차 재순환 배기 가스의 O2 농도를 검출하는 O2 농도계와, 상기 밀로 도입되는 1차 재순환 배기 가스의 유량을 검출하는 유량계와, 상기 석탄 연소 보일러로 도입되는 ２차 재순환 배기 가스의 O2 농도를 검출하는 O2 농도계와, 상기 석탄 연소 보일러로 도입되는 ２차 재순환 배기 가스의 유량을 검출하는 유량계와, 상기 밀 및 석탄 연소 보일러로 도입되는 전체 재순환 배기 가스의 유량을 조절하는 유량 조절기와, 상기 각 O2 농도계에서 검출된 O2 농도와 상기 각 유량계에서 검출된 유량에 기초하여 석탄 연소 보일러로 도입되는 전체 가스량에 대한 산소 농도 즉 보일러 도입 산소 농도를 산출하고, 상기 보일러 도입 산소 농도가 소정 범위 내에 들어가도록 상기 유량 조절기에 유량 제어 신호를 출력하는 제어기를 구비한 산소 연소 보일러의 연소 제어 장치에 관한 것이다.
또, 본 발명은 석탄 연소 보일러에 산소 제조 장치로부터 공급되는 산소를 도입하면서, 재순환되는 배기 가스를 1차 재순환 배기 가스 및 ２차 재순환 배기 가스로서 밀 및 석탄 연소 보일러로 도입하고, 상기 밀에서 분쇄된 미분탄을 상기 1차 재순환 배기 가스에 의해 버너로 반송하여 상기 산소 및 ２차 재순환 배기 가스에 의해 산소 연소시키는 산소 연소 보일러의 연소 제어 장치이며, 상기 석탄 연소 보일러로 도입되는 산소의 O2 농도를 검출하는 O2 농도계와, 상기 석탄 연소 보일러로 도입되는 산소의 유량을 검출하는 유량계와, 상기 밀 및 석탄 연소 보일러로 도입되는 전체 재순환 배기 가스의 O2 농도를 검출하는 O2 농도계와, 상기 밀 및 석탄 연소 보일러로 도입되는 전체 재순환 배기 가스의 유량을 검출하는 유량계와, 상기 밀 및 석탄 연소 보일러로 도입되는 전체 재순환 배기 가스의 유량을 조절하는 유량 조절기와, 상기 각 O2 농도계에서 검출된 O2 농도와 상기 각 유량계에서 검출된 유량에 기초하여 석탄 연소 보일러로 도입되는 전체 가스량에 대한 산소 농도 즉 보일러 도입 산소 농도를 산출하고, 상기 보일러 도입 산소 농도가 소정 범위 내에 들어가도록 상기 유량 조절기에 유량 제어 신호를 출력하는 제어기를 구비한 산소 연소 보일러의 연소 제어 장치에 관한 것이다.
상기 산소 연소 보일러의 연소 제어 장치에 있어서는 상기 보일러 도입 산소 농도의 범위를 25 내지 30%로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 산소 연소 보일러의 연소 제어 방법 및 장치에 따르면, 화염 온도의 저하를 막아 충분한 화로 수열을 얻을 수 있고, 산소 연소 운전을 안정적으로 행할 수 있다는 우수한 효과를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 1실시예를 도시하는 전체 개요 구성도.
도 2는 본 발명의 1실시예에 있어서의 제어의 흐름을 도시하는 플로차트.
도 3은 보일러에 있어서의 보일러 도입 산소 농도와 화로 수열의 관계를 도시하는 선도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 전체 개요 구성도.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 1실시예이며, 도면부호 1은 석탄을 저류하는 콜 벙커, 도면부호 2는 콜 벙커(1)에 저류된 석탄을 꺼내는 급탄기, 도면부호 3은 급탄기(2)로부터 공급되는 석탄을 미분쇄하고 또한 건조시키는 밀, 도면부호 4는 석탄 연소 보일러, 도면부호 5는 석탄 연소 보일러(4)에 장착된 윈드 박스, 도면부호 6은 윈드 박스(5) 안에 설치되고 또한 밀(3)로부터 공급되는 미분탄 연소용 버너, 도면부호 7은 석탄 연소 보일러(4)로부터 배출되는 배기 가스가 흐르는 배기 가스 라인, 도면부호 8은 배기 가스 라인(7)을 흐르는 배기 가스와 1차 재순환 배기 가스 및 ２차 재순환 배기 가스를 열 교환시키는 공기 예열기, 도면부호 9는 공기 예열기(8)를 통과한 배기 가스를 처리하는 탈황 장치나 집진기 등의 배기 가스 처리 장치, 도면부호 10은 산소를 제조하는 산소 제조 장치, 도면부호 11은 배기 가스 처리 장치(9)에서 정화된 배기 가스를 1차 재순환 배기 가스 및 ２차 재순환 배기 가스로서 압송하는 압입 통풍기(FDF), 도면부호 12는 압입 통풍기(11)에 의해 압송되는 배기 가스의 일부를 1차 재순환 배기 가스로서 공기 예열기(8)에서 예열하여 밀(3)로 유도하는 1차 재순환 배기 가스 라인, 도면부호 13은 밀(3)로 도입되는 1차 재순환 배기 가스의 일부를 공기 예열기(8)를 우회시킴으로써 1차 재순환 배기 가스의 온도를 조절하기 위한 콜드 바이패스 라인, 도면부호 14는 공기 예열기(8)를 통과하는 1차 재순환 배기 가스의 유량을 조절하기 위해서 1차 재순환 배기 가스 라인(12) 도중에 설치된 유량 조절 밸브, 도면부호 15는 공기 예열기(8)를 우회하는 1차 재순환 배기 가스의 유량을 조절하기 위해서 콜드 바이패스 라인(13) 도중에 설치된 유량 조절 밸브, 도면부호 16은 압입 통풍기(11)에 의해 압송되는 배기 가스의 일부를 ２차 재순환 배기 가스로서 공기 예열기(8)로 예열하여 윈드 박스(5)에 인도하는 ２차 재순환 배기 가스 라인, 도면부호 17은 ２차 재순환 배기 가스 라인(16)에 산소 제조 장치(10)로부터의 산소를 공급하는 ２차 재순환 배기 가스용 산소 공급 라인, 도면부호 18은 윈드 박스(5)에 산소 제조 장치(10)로부터의 산소를 직접 공급하는 윈드 박스용 산소 공급 라인, 도면부호 19는 배기 가스 중으로부터 CO2 등을 회수하는 회수 장치, 도면부호 20은 배기 가스 처리 장치(9)의 하류측에 설치되어 배기 가스를 유인하는 유인 통풍기(IDF), 도면부호 21은 배기 가스 처리 장치(9)에서 정화되어 유인 통풍기(20)로 유인되는 배기 가스를 대기 방출하는 굴뚝이며,
상기 윈드 박스용 산소 공급 라인(18) 도중에, 상기 석탄 연소 보일러(4)의 윈드 박스(5)에 직접 공급되는 산소의 O2 농도(22a)를 검출하는 O2 농도계(22)와, 석탄 연소 보일러(4)의 윈드 박스(5)에 직접 공급되는 산소의 유량(23a)을 검출하는 유량계(23)를 설치하고,
상기 1차 재순환 배기 가스 라인(12) 도중에 있어서의 밀(3)의 입구측에, 상기 밀(3)로 도입되는 1차 재순환 배기 가스의 O2 농도(24a)를 검출하는 O2 농도계(24)와, 상기 밀(3)로 도입되는 1차 재순환 배기 가스의 유량(25a)을 검출하는 유량계(25)를 설치하고,
상기 ２차 재순환 배기 가스 라인(16) 도중에, 상기 ２차 재순환 배기 가스용 산소 공급 라인(17)으로부터 산소가 공급된 ２차 재순환 배기 가스의 O2 농도(26a)를 검출하는 O2 농도계(26)와, 상기 ２차 재순환 배기 가스용 산소 공급 라인(17)으로부터 산소가 공급된 ２차 재순환 배기 가스의 유량(27a)을 검출하는 유량계(27)를 설치하고,
상기 압입 통풍기(11)의 출구측에서 또한 상기 1차 재순환 배기 가스 라인(12)과 ２차 재순환 배기 가스 라인(16)의 분기점보다 상류측에서의 재순환 배기 가스 라인(28) 도중에, 상기 밀(3) 및 석탄 연소 보일러(4)로 도입되는 전체 재순환 배기 가스의 유량을 조절하는 유량 조절기로서의 유량 조절 밸브(29)를 설치하고,
또, 상기 각각의 O2 농도계(22, 24, 26)에서 검출된 O2 농도(22a, 24a, 26a)와 상기 각각의 유량계(23, 25, 27)에서 검출된 유량(23a, 25a, 27a)에 기초하여 석탄 연소 보일러(4)로 도입되는 전체 가스량에 대한 산소 농도 즉 보일러 도입 산소 농도를 산출하고, 상기 보일러 도입 산소 농도가 소정 범위 내에 들어가도록 상기 유량 조절 밸브(29)에 유량 제어 신호로서의 개방도 제어 신호(29a)를 출력하는 제어기(30)를 설치한 것이다. 한편, 상기 유량 조절 밸브(29) 대신에, 예를 들면 댐퍼 외의 유량 조절기를 사용하여, 상기 유량 조절기에 대하여 상기 제어기(30)로부터 유량 제어 신호를 출력하도록 해도 좋다.
상기 보일러 도입 산소 농도의 범위는 도 3에 도시하는 바와 같이, 25 내지 30%로 하는 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 27% 정도가 된다. 이것은 공기의 산소 농도 21%의 경우에 석탄 연소 보일러(4)의 화로 수열이 약 52% 정도가 되는 것을 기준으로 하여, 공기 연소에서의 운전 실적으로부터의 화로 수열 허용 범위를 약 49 내지 60% 정도로 정하고, 산소 연소의 경우에 상기 화로 수열 허용 범위를 유지할 수 있는 보일러 도입 산소 농도가 25 내지 30%가 되는 것에 기초하고 있다.
다음에, 상기 도시예의 작용을 설명한다.
상술한 바와 같이 석탄 연소 보일러(4)의 정상 운전시에 있어서는 콜 벙커(1)에 저류된 석탄이 급탄기(2)에 의해 밀(3)에 투입되고, 상기 밀(3)에 있어서 석탄이 미분쇄되어 미분탄이 되는 동시에, 압입 통풍기(11)에 의해 재순환 배기 가스 라인(28)으로부터 압송되는 배기 가스의 일부가 1차 재순환 배기 가스로서 1차 재순환 배기 가스 라인(12)으로부터 공기 예열기(8)에서 예열되어 밀(3) 내로 도입되고, 상기 1차 재순환 배기 가스에 의해 밀(3)에 투입되는 석탄의 건조가 행하여지면서, 미분쇄된 미분탄이 버너(6)로 반송되는 한편, 석탄 연소 보일러(4)의 윈드 박스(5)에는 압입 통풍기(11)에 의해 재순환 배기 가스 라인(28)으로부터 압송되는 배기 가스의 일부가 ２차 재순환 배기 가스로서 ２차 재순환 배기 가스 라인(16)으로부터 공기 예열기(8)에서 예열되어 유도되고, 또한 산소 제조 장치(10)에서 제조된 산소가 윈드 박스용 산소 공급 라인(18)으로부터 직접 공급되고, 이것에 의해, 석탄 연소 보일러(4) 내에서 미분탄의 산소 연소가 행하여진다.
여전히, 상기 석탄 연소 보일러(4)의 기동시에는 1차 재순환 배기 가스 대신에 공기(도시하지 않음)가 밀(3) 내로 도입되고, 상기 공기에 의해 밀(3)에 투입되는 석탄의 건조가 행하여지면서, 미분쇄된 미분탄이 버너(6)로 반송되는 한편, 2차 재순환 배기 가스 및 산소 대신에 공기(도시하지 않음)가 석탄 연소 보일러(4)의 윈드 박스(5)에 공급되어, 석탄 연소 보일러(4) 내에서 미분탄의 공기 연소가 행하여지고, 상기 석탄 연소 보일러(4)의 수열이 소정 값에 도달하면, 상기 공기가 1차 재순환 배기 가스, 2차 재순환 배기 가스 및 산소로 각각 바뀌어, 산소 연소로 이행하도록 되어 있다.
상기 석탄 연소 보일러(4)로부터 배출되는 배기 가스는 배기 가스 라인(7)을 흘러 공기 예열기(8)로 도입되고, 상기 공기 예열기(8)에서 상기 1차 재순환 배기 가스 및 ２차 재순환 배기 가스가 가열되어, 열 회수가 행하여지고, 공기 예열기(8)를 통과한 배기 가스는 탈황 장치나 집진기 등의 배기 가스 처리 장치(9)에서 탈황이나 집진 등의 처리가 행하여지고, 상기 배기 가스 처리 장치(9)에서 정화된 배기 가스가 유인 통풍기(20)로 유인되어 굴뚝(21)으로부터 대기 방출되는 한편, 상기 배기 가스 처리 장치(9)를 통과한 배기 가스의 일부가 압입 통풍기(11)에 의해 재순환되는 동시에, 회수 장치(19)로 도입되어, 배기 가스 중으로부터 CO2 등이 회수되도록 되어 있다.
그리고, 본 도시예에 있어서는 상기 석탄 연소 보일러(4)의 정상 운전시에, 석탄 연소 보일러(4)의 윈드 박스(5)에 직접 공급되는 산소의 O2 농도(22a)가 O2 농도계(22)에서 검출되고, 석탄 연소 보일러(4)의 윈드 박스(5)에 직접 공급되는 산소의 유량(23a)이 유량계(23)에서 검출되고, 상기 밀(3)로 도입되는 1차 재순환 배기 가스의 O2 농도(24a)가 O2 농도계(24)에서 검출되고, 상기 밀(3)로 도입되는 1차 재순환 배기 가스의 유량(25a)이 유량계(25)에서 검출되고, 상기 ２차 재순환 배기 가스용 산소 공급 라인(17)으로부터 산소가 공급된 ２차 재순환 배기 가스의 O2 농도(26a)가 O2 농도계(26)에서 검출되고, 상기 ２차 재순환 배기 가스용 산소 공급 라인(17)으로부터 산소가 공급된 ２차 재순환 배기 가스의 유량(27a)이 유량계(27)에서 검출되고 있으며, 제어기(30)에 있어서, 상기 각각의 O2 농도계(22, 24, 26)에서 검출된 O2 농도(22a, 24a, 26a)와 상기 각각의 유량계(23, 25, 27)에서 검출된 유량(23a, 25a, 27a)에 기초하여 석탄 연소 보일러(4)로 도입되는 전체 가스량에 대한 산소 농도 즉 보일러 도입 산소 농도가 산출된다(도 2의 스텝 S1 참조).
계속해서, 상기 보일러 도입 산소 농도가 25%보다 작은지의 여부의 판단이 행하여지고(도 2의 스텝 S2 참조), 상기 보일러 도입 산소 농도가 25%보다 작은 경우에는 제어기(30)로부터 출력되는 유량 제어 신호로서의 개방도 제어 신호(29a)에 의해 유량 조절기로서의 유량 조절 밸브(29)의 개방도가 좁혀져 재순환 배기 가스 라인(28)을 흐르는 전체 재순환 배기 가스 유량이 감소된다(도 2의 스텝 S3 참조).
상기 보일러 도입 산소 농도가 25% 이상인 경우에는 상기 보일러 도입 산소 농도가 30%보다 큰지의 여부의 판단이 행하여지고(도 2의 스텝 S4 참조), 상기 보일러 도입 산소 농도가 30%보다 큰 경우에는 제어기(30)로부터 출력되는 유량 제어 신호로서의 개방도 제어 신호(29a)에 의해 유량 조절기로서의 유량 조절 밸브(29)의 개방도가 확대되어 상기 재순환 배기 가스 라인(28)을 흐르는 전체 재순환 배기 가스 유량이 증가되고(도 2의 스텝 S5 참조), 이것에 의해, 상기 보일러 도입 산소 농도가 소정 범위 내(25 내지 30%)에 들어가고, 화염 온도가 저하되지 않고, 충분한 화로 수열을 얻을 수 있고, 공기 연소에서의 운전 실적으로부터 얻어지는 화로 수열의 ±5% 정도의 범위 내에서 안정된 산소 연소 운전이 행하여지는 형태가 된다.
이렇게 해서, 화염 온도의 저하를 막아 충분한 화로 수열을 얻을 수 있고, 산소 연소 운전을 안정적으로 행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예이며, 도면 중, 도 1과 동일한 도면부호를 붙인 부분은 동일물을 의미하고 있고, 기본적인 구성은 도 1에 도시하는 것과 같지만, 본 도시예의 특징으로 하는 바는 도 4에 도시하는 바와 같이, 상기 산소 제조 장치(10)로부터 연장되고 또한 상기 ２차 재순환 배기 가스용 산소 공급 라인(17)과 윈드 박스용 산소 공급 라인(18)의 분기점보다 상류측에서의 산소 공급 라인 도중에, 상기 석탄 연소 보일러(4)로 도입되는 산소의 O2 농도(31a)를 검출하는 O2 농도계(31)와, 상기 석탄 연소 보일러(4)로 도입되는 산소의 유량(32a)을 검출하는 유량계(32)를 설치하고, 상기 재순환 배기 가스 라인(28) 도중에, 상기 밀(3) 및 석탄 연소 보일러(4)로 도입되는 전체 재순환 배기 가스의 O2 농도(33a)를 검출하는 O2 농도계(33)와, 상기 밀(3) 및 석탄 연소 보일러(4)로 도입되는 전체 재순환 배기 가스의 유량(34a)을 검출하는 유량계(34)와, 상기 밀(3) 및 석탄 연소 보일러(4)로 도입되는 전체 재순환 배기 가스의 유량을 조절하는 유량 조절기로서의 유량 조절 밸브(29)를 설치하고, 제어기(30)에 있어서, 상기 각각의 O2 농도계(31, 33)에서 검출된 O2 농도(31a, 33a)와 상기 각각의 유량계(32, 34)에서 검출된 유량(32a, 34a)에 기초하여 석탄 연소 보일러(4)로 도입되는 보일러 도입 산소 농도를 산출하고, 상기 보일러 도입 산소 농도가 소정 범위 내(25 내지 30%)에 들어가도록 상기 유량 조절 밸브(29)에 유량 제어 신호로서의 개방도 제어 신호(29a)를 출력하는 것으로 한 점에 있다.
본 도시예에 있어서는 상기 석탄 연소 보일러(4)의 정상 운전시에, 석탄 연소 보일러(4)로 도입되는 산소의 O2 농도(31a)가 O2 농도계(31)에서 검출되고, 석탄 연소 보일러(4)로 도입되는 산소의 유량(32a)이 유량계(32)에서 검출되고, 상기 밀(3) 및 석탄 연소 보일러(4)로 도입되는 전체 재순환 배기 가스의 O2 농도(33a)가 O2 농도계(33)에서 검출되고, 상기 밀(3) 및 석탄 연소 보일러(4)로 도입되는 전체 재순환 배기 가스의 유량(34a)이 유량계(34)에서 검출되고 있으며, 제어기(30)에 있어서, 상기 각각의 O2 농도계(31, 33)에서 검출된 O2 농도(31a, 33a)와 상기 각각의 유량계(32, 34)에서 검출된 유량(32a, 34a)에 기초하여 석탄 연소 보일러(4)로 도입되는 보일러 도입 산소 농도가 산출되고(도 2의 스텝 S1 참조), 계속해서, 상기 보일러 도입 산소 농도가 25%보다 작은지의 여부의 판단이 행하여지고(도 2의 스텝 S2 참조), 상기 보일러 도입 산소 농도가 25%보다 작은 경우에는 제어기(30)로부터 출력되는 유량 제어 신호로서의 개방도 제어 신호(29a)로 의해 유량 조절기로서의 유량 조절 밸브(29)의 개방도가 좁혀져 재순환 배기 가스 라인(28)을 흐르는 전체 재순환 배기 가스 유량이 감소되고(도 2의 스텝 S3 참조), 상기 보일러 도입 산소 농도가 25% 이상인 경우에는 상기 보일러 도입 산소 농도가 30%보다 큰지의 여부의 판단이 행하여지고(도 2의 스텝 S4 참조), 상기 보일러 도입 산소 농도가 30%보다 클 경우에는 제어기(30)로부터 출력되는 유량 제어 신호로서의 개방도 제어 신호(29a)에 의해 유량 조절기로서의 유량 조절 밸브(29)의 개방도가 확대되어 상기 재순환 배기 가스 라인(28)을 흐르는 전체 재순환 배기 가스 유량이 증가되고(도 2의 스텝 S5 참조), 이것에 의해, 상기 보일러 도입 산소 농도가 소정 범위 내(25 내지 30%)에 들어가고, 화염 온도가 저하되지 않고, 충분한 화로 수열을 얻을 수 있고, 공기 연소에서의 운전 실적으로부터 얻어지는 화로 수열의 ±5% 정도의 범위 내에서 안정된 산소 연소 운전이 행하여지는 형태가 된다.
이렇게 해서, 도 4에 도시하는 예의 경우도, 도 1에 도시하는 예의 경우와 같이, 화염 온도의 저하를 막아 충분한 화로 수열을 얻을 수 있고, 산소 연소 운전을 안정적으로 행할 수 있다.
또한, 도 4에 도시하는 예의 경우, 도 1에 도시하는 예의 경우와 비교하여, O2 농도계와 유량계의 개수를 적게 하는 것도 가능해진다.
또한, 본 발명의 산소 연소 보일러의 연소 제어 방법 및 장치는 상술한 도시예에만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러가지 변경을 가할 수 있는 것은 물론이다.
1 : 콜 벙커
2 : 급탄기
3 : 밀
4 : 석탄 연소 보일러
5 : 윈드 박스
6 : 버너
7 : 배기 가스 라인
8 : 공기 예열기
10 : 산소 제조장치
11 : 압입 통풍기
12 : 1차 재순환 배기 가스 라인
13 : 콜드 바이패스 라인
16 : 2차 재순환 배기 가스 라인
17 : 2차 재순환 배기 가스용 산소 공급 라인
18 : 윈드 박스용 산소 공급 라인
20 : 유인 통풍기
22 : O2 농도계
22a : O2 농도
23 : 유량계
23a : 유량
24 : O2 농도계
24a : O2 농도
25 : 유량계
25a : 유량
26 : O2 농도계
26a : O2 농도
27 : 유량계
27a : 유량
28 : 재순환 배기 가스 라인
29 : 유량 조절 밸브(유량 조절기)
29a : 개방도 제어 신호(유량 제어 신호)
30 : 제어기
31 : O2 농도계
31a : O2 농도
32 : 유량계
32a : 유량
33 : O2 농도계
33a : O2 농도
34 : 유량계
34a : 유량

Claims (5)

  1. 석탄 연소 보일러(coal burning boiler)에 산소 제조 장치로부터 공급되는 산소를 도입하면서, 재순환되는 배기 가스를 1차 재순환 배기 가스 및 ２차 재순환 배기 가스로서 밀 및 석탄 연소 보일러로 도입하고, 상기 밀에서 분쇄된 미분탄을 상기 1차 재순환 배기 가스에 의해 버너로 반송하여 상기 산소 및 ２차 재순환 배기 가스에 의해 산소 연소시키는 산소 연소 보일러의 연소 제어 방법으로서,
    석탄 연소 보일러로 도입되는 전체 가스량에 대한 산소 농도 즉 보일러 도입 산소 농도를 계측하고, 상기 보일러 도입 산소 농도가 소정 범위 내에 들어가도록 전체 재순환 배기 가스 유량을 제어하는 산소 연소 보일러의 연소 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보일러 도입 산소 농도의 범위를 25 내지 30%로 한 산소 연소 보일러의 연소 제어 방법.
  3. 석탄 연소 보일러에 산소 제조 장치로부터 공급되는 산소를 도입하면서, 재순환되는 배기 가스를 1차 재순환 배기 가스 및 ２차 재순환 배기 가스로서 밀 및 석탄 연소 보일러로 도입하고, 상기 밀에서 분쇄된 미분탄을 상기 1차 재순환 배기 가스에 의해 버너로 반송하여 상기 산소 및 ２차 재순환 배기 가스에 의해 산소 연소시키는 산소 연소 보일러의 연소 제어 장치로서,
    상기 석탄 연소 보일러로 도입되는 산소의 O2 농도를 검출하는 O2 농도계와,
    상기 석탄 연소 보일러로 도입되는 산소의 유량을 검출하는 유량계와,
    상기 밀로 도입되는 1차 재순환 배기 가스의 O2 농도를 검출하는 O2 농도계와,
    상기 밀로 도입되는 1차 재순환 배기 가스의 유량을 검출하는 유량계와,
    상기 석탄 연소 보일러로 도입되는 ２차 재순환 배기 가스의 O2 농도를 검출하는 O2 농도계와,
    상기 석탄 연소 보일러로 도입되는 ２차 재순환 배기 가스의 유량을 검출하는 유량계와,
    상기 밀 및 석탄 연소 보일러로 도입되는 전체 재순환 배기 가스의 유량을 조절하는 유량 조절기와,
    상기 각각의 O2 농도계에서 검출된 O2 농도와 상기 각각의 유량계에서 검출된 유량에 기초하여 석탄 연소 보일러로 도입되는 전체 가스량에 대한 산소 농도 즉 보일러 도입 산소 농도를 산출하고, 상기 보일러 도입 산소 농도가 소정 범위 내에 들어가도록 상기 유량 조절기에 유량 제어 신호를 출력하는 제어기를 구비한 산소 연소 보일러의 연소 제어 장치.
  4. 석탄 연소 보일러에 산소 제조 장치로부터 공급되는 산소를 도입하면서, 재순환되는 배기 가스를 1차 재순환 배기 가스 및 ２차 재순환 배기 가스로서 밀 및 석탄 연소 보일러로 도입하고, 상기 밀에서 분쇄된 미분탄을 상기 1차 재순환 배기 가스에 의해 버너로 반송하여 상기 산소 및 ２차 재순환 배기 가스에 의해 산소 연소시키는 산소 연소 보일러의 연소 제어 장치로서,
    상기 석탄 연소 보일러로 도입되는 산소의 O2 농도를 검출하는 O2 농도계와,
    상기 석탄 연소 보일러로 도입되는 산소의 유량을 검출하는 유량계와,
    상기 밀 및 석탄 연소 보일러로 도입되는 전체 재순환 배기 가스의 O2 농도를 검출하는 O2 농도계와,
    상기 밀 및 석탄 연소 보일러로 도입되는 전체 재순환 배기 가스의 유량을 검출하는 유량계와,
    상기 밀 및 석탄 연소 보일러로 도입되는 전체 재순환 배기 가스의 유량을 조절하는 유량 조절기와,
    상기 각각의 O2 농도계에서 검출된 O2 농도와 상기 각각의 유량계에서 검출된 유량에 기초하여 석탄 연소 보일러로 도입되는 전체 가스량에 대한 산소 농도 즉 보일러 도입 산소 농도를 산출하고, 상기 보일러 도입 산소 농도가 소정 범위 내에 들어가도록 상기 유량 조절기에 유량 제어 신호를 출력하는 제어기를 구비한 산소 연소 보일러의 연소 제어 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 보일러 도입 산소 농도의 범위를 25 내지 30%로 한 산소 연소 보일러의 연소 제어 장치.
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