酸素燃焼ボイラシステム及びその起動方法

【課題】起動時に使用する空気量を少なくすることにより排ガス中の二酸化炭素濃度を高め、かつ、バーナ火炎の失火を回避する酸素燃焼ボイラシステムを提供する。
【解決手段】第１手順として火炉室内に点火トーチを形成した後に、火炉室内のバーナ付近かつ点火トーチ付近にて油滴または可燃ガスを主燃料とし、主燃料の燃焼の支燃ガスに主成分を空気とするガスを使用して燃焼させ、第２手順として、支燃ガスに、排ガスの一部の再循環流量または高純度酸素製造装置から供給される酸素流量を調整することによって、再循環ガスまたは高純度酸素の流量割合を増やしつつ、支燃ガスに使用する空気流量を調整することによって、空気流量を減らし、最終的に支燃ガスを再循環ガスまたは高純度酸素を含むガスを主成分とするガスとし、第３手順として、主燃料を油滴または可燃ガスから石炭に切り替える酸素燃焼ボイラシステムのバーナの起動方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素燃焼ボイラシステムとその起動時の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイラと蒸気タービンを主要構成機器とする火力発電プラントでは、地球温暖化の要因のひとつとなっている二酸化炭素の排出量が他の発電方式に比べて多い。そこで、ボイラで燃料を燃焼させる際に、支燃ガスとして従来のように空気を用いる代わりに高純度の酸素を用いて燃焼させる方法、即ち、酸素燃焼方式が提案されている。
【０００３】
酸素燃焼方式では、排ガス中の二酸化炭素濃度を高くできるため、排ガスから二酸化炭素を回収する際に二酸化炭素を濃縮する必要がなく、そのまま排ガスを冷却して二酸化炭素を液化・分離することが可能であり、二酸化炭素の回収が容易になる。その結果、二酸化炭素排出量削減に資する。
【０００４】
例えば特許文献１に開示されているように、酸素燃焼ボイラ設備を起動した後には、ボイラ本体に再循環される排ガスと高純度酸素製造装置からの酸素が供給されており、排ガス中の二酸化炭素の濃度が高められている。
【０００５】
また、微粉炭焚きボイラでは、起動時や低負荷運転時には着火性の良い油滴をバーナに供給して油滴を燃焼させ、微粉炭の安定した燃焼を補助している。
【０００６】
例えば特許文献２に開示されているように、起動時には、軽油点火トーチにより、ボイラ負荷の１５％まで焚き上げ、その後に重油バーナを点火して重油バーナのみでボイラ負荷の１５〜３５％まで焚き上げ、さらにその後にボイラ火炉の火炉内温度が十分に上った時点で、微粉炭機から微粉炭供給管、微粉炭バーナへ微粉炭燃料を供給して微粉炭を燃焼し、最終的に微粉炭専焼へと切り替えている。
【０００７】
また、微粉炭と、油または可燃ガス等とを燃料とするボイラ燃焼システムにおいては、同軸燃焼構造が多く採用されている。
【０００８】
例えば特許文献３に開示されているように、石炭バーナと油バーナとは同軸に配置されて、これによってバーナを設置するためにボイラ火炉壁に設けられる開口部の個数を少なくでき、燃焼用空気供給系統を簡略化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−３３６７３６号公報
【特許文献２】特開平５−３２２１１４号公報
【特許文献３】特開平８−１７８２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述のように、酸素燃焼ボイラシステムでは、支燃ガスとして空気を使用する代わりに再循環させた排ガスと高純度酸素製造装置からの酸素を使用し、排ガス中の二酸化炭素濃度を高くできるため、排ガスを冷却することで二酸化炭素を液化・分離することが可能であり、二酸化炭素排出量削減に有効である。
【００１１】
しかし、起動時には、火炉室には空気が充満されており排ガスの成分の過半は窒素となるため、支燃ガスとして排ガスを再循環して火炉に供給しても排ガス中の二酸化炭素濃度を高められるという利点がなく、排ガスを再循環させることにより支燃ガス中の酸素濃度が低くなるためバーナ火炎が失火する可能性があるという課題があった。
【００１２】
一例として特許文献１に開示されているように、起動時には、ボイラ本体の出口酸素濃度が出口酸素濃度設定値と等しくなるように空気の流量を調節し、排ガス酸素濃度が低くなり過ぎないようにすることで、バーナ火炎が失火する可能性があるという課題に対処する技術がある。しかしこの技術では、起動が完了するまでの間、支燃ガスとして使用する空気に由来する窒素が排ガス中の成分の過半を占めることになり、排ガス中の二酸化炭素濃度を高められないという課題があった。
【００１３】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、酸素燃焼ボイラシステムの起動時に使用する空気量を少なくすることにより排ガス中の二酸化炭素濃度を高め、かつ、バーナ火炎の失火を回避することにある。本発明の目的は、酸素燃焼ボイラシステムの起動時において、排ガス中の二酸化炭素の高濃度化と、バーナ火炎の失火回避とを両立させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するため、火炉室の高さ方向に複数段のバーナを有し、火炉室にて油滴または可燃ガスを燃焼させることにより点火トーチを形成し、火炉室内のバーナにて油滴または可燃ガスまたは微粉炭を主燃料して燃焼し、火炉室出口からの排ガスの一部に酸素を混ぜて再循環させて前記主燃料の燃焼の支燃ガスとして使用し、前記排ガスの残りに対して一部または全部を排ガス中から二酸化炭素を抽出して回収する酸素燃焼ボイラシステムの起動方法であって、第１手順として火炉室内に点火トーチを形成した後に、火炉室内のバーナ付近かつ点火トーチ付近にて油滴または可燃ガスを主燃料とし、かつ、前記主燃料の燃焼の支燃ガスに主成分を空気とするガスを使用して燃焼させ、第２手順として、前記支燃ガスに、前記排ガスの一部の再循環流量または高純度酸素製造装置から供給される酸素流量を調整することによって、再循環ガスまたは高純度酸素の流量割合を増やしつつ、該支燃ガスに使用する空気流量を調整することによって、空気流量を減らし、最終的に該支燃ガスを再循環ガスまたは高純度酸素を含むガスを主成分とするガスとし、第３手順として、前記主燃料を油滴または可燃ガスから石炭に切り替える酸素燃焼ボイラシステムのバーナの起動方法とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、酸素燃焼ボイラシステムの起動時において、排ガス中の二酸化炭素の高濃度化と、バーナ火炎の失火回避とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】酸素燃焼ボイラシステムの構成。
【図２】バーナに接続されている各系統の構成。
【図３】火炉室に設置されているバーナの構成。
【図４】比較例の単独のバーナの起動の過程の一例。
【図５】本実施例による単独のバーナの起動の過程。
【図６】比較例の酸素燃焼ボイラシステムの起動の過程の一例。
【図７】本実施例による酸素燃焼ボイラシステムの起動の過程。
【図８】本実施例による酸素燃焼ボイラシステムの起動の過程（別法１）。
【図９】本実施例による酸素燃焼ボイラシステムの起動の過程（別法２）。
【図１０】本実施例による酸素燃焼ボイラシステムの起動の過程（別法３）。
【図１１】本実施例による酸素燃焼ボイラシステムの起動の過程（別法４）。
【図１２】本実施例による酸素燃焼ボイラシステムの起動の過程（別法５）。
【図１３】本実施例による酸素燃焼ボイラシステムの起動の過程（別法６）。
【図１４】支燃ガス切り替えの手順を示す図。
【図１５】制御装置を備えた酸素燃焼ボイラシステムを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下図面を用いて実施例を説明する。
【００１８】
本実施例は、火炉室に高さ方向に複数段のバーナを有し、火炉室にて油滴または可燃ガスまたはそれらのうち少なくともひとつを燃焼させることにより点火トーチを形成し、火炉室内のバーナ付近かつ点火トーチ付近にて油滴または可燃ガスまたは微粉炭またはそれらのうち少なくともひとつを主燃料して燃焼し、火炉室出口を経由した排ガスを、熱交換器または排ガス処理装置またはそれらのうち少なくともひとつを経由させた後に、該排ガスの一部に酸素を混ぜて再循環させて前記主燃料の燃焼の支燃ガスとして使用し、前記排ガスの残りに対してはその二酸化炭素濃度を高めた後に一部または全部を圧縮して排ガス中から二酸化炭素を抽出して回収する酸素燃焼ボイラシステムにおいて、第１手順として火炉室内に点火トーチを形成した後に、火炉室内のバーナ付近かつ点火トーチ付近にて油滴または可燃ガスまたはそれらのうち少なくともひとつを主燃料として燃焼させ、かつ、前記主燃料の燃焼の支燃ガスに主成分を空気とするガスを使用し第２手順として、前記支燃ガスに、前記排ガスの一部の再循環流量または高純度酸素製造装置から供給される酸素流量またはそれらのうち少なくともひとつを調整することによって、再循環ガスまたは高純度酸素またはそれらのうち少なくともひとつの流量割合を増やしつつ、該支燃ガスに使用する空気流量を調整することによって、空気流量を減らし、最終的に該支燃ガスを再循環ガスまたは高純度酸素からならしめ、第３手順として、前記主燃料を油滴または可燃ガスから石炭に切り替える酸素燃焼ボイラシステムのバーナの運転方法である。
【００１９】
その他の実施例も含めて以下説明する。
【００２０】
〔実施例〕
酸素燃焼ボイラシステムに係る概念を図１〜図４を用いて述べる。起動方法について、実施例と比較例を用いて以下に示す図４〜図１５を用いて述べる。
【００２１】
図１に酸素燃焼ボイラシステムの構成を示す。図１において、１００は火炉室、１０２は火炉出口、１０３は排ガス輸送管をそれぞれ示す。排ガス９９は、火炉室１００から火炉出口１０２を通過し、排ガス輸送管１０３に沿って輸送され、熱交換器１０５を通過する際に温度降下され、排ガス処理装置１０７を通過する際に窒素酸化物または硫黄酸化物または金属化合物などの有害物質、水分，灰やすすなどの粒子状物質を除去され、再循環分岐点１０９に到達する。再循環分岐点１０９に到達した排ガスの一部は後述する再循環ガス供給系９０へ分岐し、残りの排ガスは煙道１１１を通って系外へ放出される。ミル６２は、押込送風機１４１，空気輸送管６１，微粉炭搬送管６３らと共に１次ガス供給系６０（図２に図示）を構成し、バーナ１５０に接続されている。酸素分離機７２は、送風機７１，分離酸素輸送管７３，高濃度酸素中間槽７４，高濃度酸素輸送管７５らと共に酸素供給系７０（図２に図示）を構成し、バーナ１５０に接続されている。空気搬送管８１は、押込送風機１４１，熱交換器１０５らと共に２次空気供給系８０（図２に図示）を構成し、バーナ１５０に接続されている。再循環ガス調整弁９１は、吸引送風機９２，再循環ガス輸送管９３，熱交換器１０５らと共に再循環ガス供給系９０（図２に図示）を構成し、バーナ１５０に接続されている。油圧源３１には、負荷用油供給系３０ａとトーチ用油供給系３０ｂの２系統が接続されている。負荷用油供給系３０ａは、負荷用油輸送管３３及び油入口弁３５らから構成され、バーナ１５０に接続されている。トーチ用油供給系３０ｂは、トーチ用油輸送管３３ｂ及び油入口弁３５ｂらから構成され、バーナ１５０の点火トーチ１５２に接続されている。バーナ１５０は、火炉室１００に複数個（図示されていない）設置されている。バーナ１５０には、温度を検出する温度信号検出器１５３が設置されている。
【００２２】
図２にバーナ１５０に接続されている各系統の構成を示す。バーナ１５０の個数は３個示されているが、３個に限定されるものではなく複数個を表す一例である。各バーナ１５０には、温度信号検出器１５３，点火トーチ１５２，油バーナノズル１５５，１次ガスノズル１５６，２次ガスノズル１５７が設けられている。再循環ガス供給系９０はバーナ１５０の２次ガスノズル１５７に接続されている。酸素供給系７０は各バーナ１５０の２次ガスノズル１５７に接続されている。２次空気供給系８０は各バーナ１５０の２次ガスノズル１５７に接続されている。１次ガス供給系６０は各バーナ１５０の１次ガスノズル１５６に接続されている。油供給系３０は負荷用油供給系３０ａとトーチ用油供給系３０ｂの２系統から成る。負荷用油供給系３０ａは各バーナ１５０の油バーナノズル１５５に接続されている。トーチ用油供給系３０ｂは各バーナ１５０の点火トーチ１５２に接続されている。
【００２３】
図３に火炉室に設置されているバーナの構成を示す。火炉室１００の壁面には、１つの壁面当たりバーナ１５０が３段ずつ２つの壁面に設置され、１つの段当りに６個のバーナ１５０が設置されている。各バーナ１５０に火炎を点火し適当な方法で負荷を高めていくことによりボイラの起動を開始する。
【００２４】
図４に比較例の単独のバーナの起動の過程の一例を示す。バーナの起動は第１手順，第２手順，第３手順の順に進めることにより完了する。第１手順では主燃料を着火させる。具体的には、トーチ用油供給系３０ｂによりバーナ１５０の点火トーチ１５２に油を供給し補助火炎１１を点火し、負荷用油供給系３０ａによりバーナ１５０の油バーナノズル１５５に油を供給し、２次空気供給系８０によりバーナ１５０の２次ガスノズル１５７に支燃ガスとして空気を供給し油火炎（支燃ガス：空気）１２を形成させる。即ち第１手順により、バーナ１５０をイ）の状態からハ）の状態まで変化させる。第２手順では主燃料を油から石炭に切り替える。具体的には、温度条件が石炭燃焼可能な条件になるのを温度信号検出器１５３によって確認できるまで油火炎（支燃ガス：空気）１２を維持する。その後、１次ガス供給系によりバーナ１５０の１次ガスノズル１５６に微粉炭を供給し石炭火炎（支燃ガス：空気）１３を形成させる。即ち第２手順により、バーナ１５０をハ）の状態から二）の状態まで変化させる。第３手順では支燃ガスを空気から排ガスと酸素からなるガスに切り替える。具体的には、２次空気供給系８０及び再循環ガス供給系９０及び酸素供給系７０によりバーナ１５０の２次ガスノズル１５７に支燃ガスを供給し石炭火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素）１４を形成させ、２次空気供給系８０による空気の供給を停止し石炭火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１５を形成させる。即ち第３手順により、バーナ１５０をニ）の状態からへ）の状態まで変化させる。
【００２５】
図５に本実施例による単独のバーナの起動の過程を示す。バーナの起動は第１手順，第２手順，第３手順の順に進めることにより完了する。第１手順では主燃料を着火させる。具体的には、図４の第１手順と同様の手順により、バーナ１５０をイ）の状態からハ）の状態まで変化させる。第２手順では支燃ガスを空気から排ガスと酸素からなるガスに切り替える。具体的には、２次空気供給系８０及び再循環ガス供給系９０及び酸素供給系７０によりバーナ１５０の２次ガスノズル１５７に支燃ガスを供給し油火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素）１６を形成させ、その後２次空気供給系８０による空気の供給を停止し油火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１７を形成させる。即ち第２手順により、バーナ１５０をハ）の状態からホ）の状態まで変化させる。第３手順では主燃料を油から石炭に切り替える。具体的には、温度条件が石炭燃焼可能な条件になるのを温度信号検出器１５３によって確認できるまで油火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１７を維持する。その後、１次ガス供給系によりバーナ１５０の１次ガスノズル１５６に微粉炭を供給し石炭火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１５を形成させる。即ち第３手順により、バーナ１５０をホ）の状態からヘ）の状態まで変化させる。本実施例のポイントは図５の第２手順である。支燃ガスを切り替える時にはバーナ火炎に排ガスが導入されるため失火する可能性がある。従来技術では図４の第３手順で述べたように石炭を主燃料にして燃焼している時に支燃ガスを切り替えるが、本発明によれば石炭よりも着火性が良い油を主燃料にしている時に支燃ガスを切り替えるためバーナ火炎の失火を回避できる。
【００２６】
図６に比較例の酸素燃焼ボイラシステムの起動の過程の一例を示す。まず状態Ａ）のように各バーナ１５０の点火トーチ１５２に補助火炎１１を形成させる。その後状態Ｂ）のように最上段のバーナで主燃料として油に着火し油火炎（支燃ガス：空気）１２を形成させ、温度条件が石炭燃焼可能な条件になるのを確認し、状態Ｃ）のように最上段のバーナで主燃料として石炭に着火し石炭火炎（支燃ガス：空気）１３を形成させる。その後状態Ｄ）のように中段のバーナで主燃料として油に着火し油火炎（支燃ガス：空気）１２を形成させ、温度条件が石炭燃焼可能な条件になるのを確認し、状態Ｅ）のように中段のバーナで主燃料として石炭に着火し石炭火炎（支燃ガス：空気）１３を形成させる。その後状態Ｆ）のように下段のバーナで主燃料として油に着火し油火炎（支燃ガス：空気）１２を形成させ、温度条件が石炭燃焼可能な条件になるのを確認し、状態Ｇ）のように下段のバーナで主燃料として石炭に着火し石炭火炎（支燃ガス：空気）１３を形成させる。その後状態Ｈ）のように各バーナの支燃ガスを空気から空気と再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて石炭火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素）１４を形成し、最終的には支燃ガスを再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて石炭火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１５を形成させる。
【００２７】
図７に本実施例による酸素燃焼ボイラシステムの起動の過程を示す。まず状態Ｂ）を実現するには、前述の図６のＡ）からＢ）までと同じ方法による。状態Ｂ）からは、状態Ｊ）のように中段のバーナで主燃料として油に着火し油火炎（支燃ガス：空気）１２を形成することによりその主燃料の燃焼の支燃ガスの主成分が空気であるバーナが上下方向に隣接して２段形成されている状態を実現する。その後該２段のバーナのうち上側のバーナの支燃ガスを空気から空気と再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて、状態Ｋ）のように油火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素）１６を形成し、最終的には状態Ｌ）のように支燃ガスを再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて油火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１７を形成させる。その後状態Ｍ）のように下段のバーナで主燃料として油に着火し油火炎（支燃ガス：空気）１２を形成することによりその主燃料の燃焼の支燃ガスの主成分が空気であるバーナが上下方向に隣接して２段形成されている状態を実現する。その後該２段のバーナのうち上側のバーナの支燃ガスを空気から空気と再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて、状態Ｎ）のように油火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素）１６を形成し、最終的には状態Ｏ）のように支燃ガスを再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて油火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１７を形成させる。その後状態Ｐ）のように下段のバーナの支燃ガスを空気から空気と再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて油火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素）１６を形成し、最終的には状態Ｑ）のように支燃ガスを再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて油火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１７を形成させる。その後各バーナの主燃料を油から石炭に切り替えて、状態Ｉ）のように石炭火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１５を形成させる。本実施例のポイントは図７の状態Ｊ）からＬ）までの過程と、状態Ｍ）からＯ）までの過程である。状態Ｊ）では、その主燃料の燃焼の支燃ガスの主成分が空気であるバーナが上下方向に隣接して２段形成されている状態を実現しており、該隣接する２段のバーナのうち上側の段（上段）のバーナに排ガスを含むガスを導入する過程Ｋ）からＬ）においても直下の段（中段）のバーナ火炎からの加熱により上段のバーナ火炎の失火を回避できる。同様に、状態Ｍ）では、その主燃料の燃焼の支燃ガスの主成分が空気であるバーナが上下方向に隣接して２段形成されている状態を実現しており、該隣接する２段のバーナのうち上側の段（中段）のバーナに排ガスを含むガスを導入する過程Ｎ）からＯ）においても直下の段（下段）のバーナ火炎からの加熱により中段のバーナ火炎の失火を回避できる。かつ、図６の過程と比較してバーナに供給する空気量が少なくなる、即ち、排ガス中に占める窒素の割合が低くなる。したがって、排ガス中の二酸化炭素濃度を高めることができ、かつ、バーナ火炎の失火を回避できる。また、石炭よりも着火性が良い油を主燃料にしている時に支燃ガスを切り替えるためバーナ火炎の失火を回避できる。
【００２８】
図８に本実施例による酸素燃焼ボイラシステムの起動の過程（別法１）を示す。まず状態Ｅ）を実現するには、前述の図６のＡ）からＥ）までと同じ方法による。状態Ｅ）においては、その主燃料である石炭の燃焼の支燃ガスの主成分が空気であるバーナが上下方向に隣接して２段形成されている。該２段のバーナのうち上側の段（上段）のバーナの支燃ガスを空気から空気と再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて、状態Ｒ）のように、石炭火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素）１４を形成し、最終的には状態Ｓ）のように支燃ガスを再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて石炭火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１５を形成させる。その後状態Ｔ）のように下段のバーナで主燃料として油に着火し油火炎（支燃ガス：空気）１２を形成させ、温度条件が石炭燃焼可能な条件になるのを温度信号検出器１５３によって確認した後に、状態Ｕ）のように下段のバーナで主燃料として石炭に着火し石炭火炎（支燃ガス：空気）１３を形成させる。このことによりその主燃料である石炭の燃焼の支燃ガスの主成分が空気であるバーナが上下方向に隣接して２段形成されている状態を実現する。該２段のバーナのうち上側の段（中段）のバーナの支燃ガスを空気から空気と再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて、状態Ｖ）のように、石炭火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素）１４を形成し、最終的には状態Ｗ）のように支燃ガスを再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて石炭火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１５を形成させる。その後状態Ｘ）のように下段のバーナの支燃ガスを空気から空気と再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて石炭火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素）１４を形成し、最終的には状態Ｉ）のように下段のバーナの支燃ガスを再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて石炭火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１５を形成させる。本実施例のポイントは図８の状態Ｅ）からＳ）までの過程と、状態Ｕ）からＷ）までの過程である。状態Ｅ）では、その主燃料である石炭の燃焼の支燃ガスの主成分が空気であるバーナが上下方向に隣接して２段形成されている状態を実現しており、該隣接する２段のバーナのうち上側の段（上段）のバーナに排ガスを含むガスを導入する過程Ｒ）からＳ）においても直下の段（中段）のバーナ火炎からの加熱により上段のバーナ火炎の失火を回避できる。同様に、状態Ｕ）では、その主燃料の燃焼の支燃ガスの主成分が空気であるバーナが上下方向に隣接して２段形成されている状態を実現しており、該隣接する２段のバーナのうち上側の段（中段）のバーナに排ガスを含むガスを導入する過程Ｖ）からＷ）においても直下の段（下段）のバーナ火炎からの加熱により中段のバーナ火炎の失火を回避できる。かつ、図６の過程と比較してバーナに供給する空気量が少なくなる、即ち、排ガス中に占める窒素の割合が低くなる。したがって、排ガス中の二酸化炭素濃度を高めることができ、かつ、バーナ火炎の失火を回避できる。
【００２９】
図９に本実施例による酸素燃焼ボイラシステムの起動の過程を示す（別法２）。まず状態Ｂ）を実現するには、前述の図６のＡ）からＢ）までと同じ方法による。状態Ｂ）からは、上段のバーナの支燃ガスを空気から酸素リッチな空気に切り替えて油火炎（支燃ガス：酸素リッチな空気）１８を形成するとともに、状態Ｊ２）のように中段のバーナで主燃料として油に着火し油火炎（支燃ガス：酸素リッチな空気）１８を形成することによりその主燃料の燃焼の支燃ガスの主成分が酸素リッチな空気であるバーナが上下方向に隣接して２段形成されている状態を実現する。その後該２段のバーナのうち上側の段（上段）のバーナの支燃ガスを酸素リッチな空気から空気と再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて、状態Ｋ２）のように油火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素）１６を形成し、最終的には状態Ｌ２）のように支燃ガスを再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて油火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１７を形成させる。その後状態Ｍ２）のように下段のバーナで主燃料として油に着火し油火炎（支燃ガス：酸素リッチな空気）１８を形成することによりその主燃料の燃焼の支燃ガスの主成分が空気であるバーナが上下方向に隣接して２段形成されている状態を実現する。その後該２段のバーナのうち上側の段（中段）のバーナの支燃ガスを空気から空気と再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて、状態Ｎ２）のように油火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素）１６を形成し、最終的には状態Ｏ２）のように支燃ガスを再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて油火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１７を形成させる。その後状態Ｐ）のように下段のバーナの支燃ガスを空気から空気と再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて油火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素）１６を形成し、最終的には状態Ｑ）のように支燃ガスを再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて油火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１７を形成させる。その後各バーナの主燃料を油から石炭に切り替えて、状態Ｉ）のように石炭火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１５を形成させる。本実施例のポイントは図９の状態Ｊ２）からＬ２）までの過程と、状態Ｍ２）からＯ２）までの過程である。状態Ｊ２）では、その主燃料の燃焼の支燃ガスの主成分が酸素リッチな空気であるバーナが上下方向に隣接して２段形成されている状態を実現しており、該隣接する２段のバーナのうち上側の段（上段）のバーナに排ガスを含むガスを導入する過程Ｋ２）からＬ２）においても直下の段（中段）のバーナ火炎からの加熱により上段のバーナ火炎の失火を回避できる。また、酸素リッチな支燃ガスによるバーナ火炎が形成されているため、直下の段（中段）のバーナ火炎からの加熱機能が強化されているため、図７の状態Ｊ）からＬ）までの過程と比較して、上段のバーナ火炎の失火をより回避できる。同様に、状態Ｍ２）では、その主燃料の燃焼の支燃ガスの主成分が酸素リッチ空気であるバーナが上下方向に隣接して２段形成されている状態を実現しており、該隣接する２段のバーナのうち上側の段（中段）のバーナに排ガスを含むガスを導入する過程Ｎ２）からＯ２）においても直下の段（下段）のバーナ火炎からの加熱により中段のバーナ火炎の失火を回避できる。また、酸素リッチな支燃ガスによるバーナ火炎が形成されているため、直下の段（下段）のバーナ火炎からの加熱機能が強化されているため、図７の状態Ｍ）からＯ）までの過程と比較して、中段のバーナ火炎の失火をより回避できる。かつ、図６の過程と比較してバーナに供給する空気量が少なくなる、即ち、排ガス中に占める窒素の割合が低くなる。したがって、排ガス中の二酸化炭素濃度を高めることができ、かつ、バーナ火炎の失火を回避できる。
【００３０】
図１０に本実施例による酸素燃焼ボイラシステムの起動の過程を示す（別法３）。まず状態Ｅ）を実現するには、前述の図６のＡ）からＥ）までと同じ方法による。状態Ｅ）においては、その主燃料である石炭の燃焼の支燃ガスの主成分が空気であるバーナが上下方向に隣接して２段形成されている。該２段のバーナのうち上側の段（上段）のバーナの支燃ガスを空気から空気と再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて、状態Ｒ２）のように、石炭火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素）１４を形成するとともに、下側の段（中段）のバーナの支燃ガスを空気から酸素リッチな空気に切り替え石炭火炎（支燃ガス：酸素リッチな空気）１９を形成させる。その後状態Ｓ２）のように上側の段（上段）のバーナの支燃ガスを再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて石炭火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１５を形成させる。その後状態Ｔ２）のように下段のバーナで主燃料として油に着火し油火炎（支燃ガス：酸素リッチな空気）１８を形成させ、温度条件が石炭燃焼可能な条件になるのを温度信号検出器１５３によって確認した後に、状態Ｕ２）のように下段のバーナで主燃料として石炭に着火し石炭火炎（支燃ガス：酸素リッチな空気）１９を形成させる。このことによりその主燃料である石炭の燃焼の支燃ガスの主成分が空気であるバーナが上下方向に隣接して２段形成されている状態を実現する。該２段のバーナのうち上側の段（中段）のバーナの支燃ガスを酸素リッチな空気から空気と再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて、状態Ｖ２）のように、石炭火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素）１４を形成し、最終的には状態Ｗ２）のように支燃ガスを再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて石炭火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１５を形成させる。その後状態Ｘ）のように下段のバーナの支燃ガスを酸素リッチな空気から空気と再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて石炭火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素）１４を形成し、最終的には状態Ｉ）のように下段のバーナの支燃ガスを再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて石炭火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１５を形成させる。本実施例のポイントは図１０の状態Ｅ）からＳ２）までの過程と、状態Ｕ２）からＷ２）までの過程である。状態Ｅ）では、その主燃料である石炭の燃焼の支燃ガスの主成分が空気であるバーナが上下方向に隣接して２段形成されている状態を実現しており、該隣接する２段のバーナのうち上側の段（上段）のバーナに排ガスを含むガスを導入する過程Ｒ２）からＳ２）においても直下の段（中段）のバーナ火炎からの加熱により上段のバーナ火炎の失火を回避できる。また過程Ｒ２）からＳ２）の過程においては酸素リッチな支燃ガスによるバーナ火炎が形成されているため、直下の段（中段）のバーナ火炎からの加熱機能が強化されているため、図８の状態Ｒ）からＳ）までの過程と比較して、上段のバーナ火炎の失火をより回避できる。同様に、状態Ｕ２）では、その主燃料の燃焼の支燃ガスの主成分が酸素リッチ空気であるバーナが上下方向に隣接して２段形成されている状態を実現しており、該隣接する２段のバーナのうち上側の段（中段）のバーナに排ガスを含むガスを導入する過程Ｖ２）からＷ２）においても直下の段（下段）のバーナ火炎からの加熱により中段のバーナ火炎の失火を回避できる。また、酸素リッチな支燃ガスによるバーナ火炎が形成されているため、直下の段（下段）のバーナ火炎からの加熱機能が強化されているため、図８の状態Ｖ）からＷ）までの過程と比較して、中段のバーナ火炎の失火をより回避できる。かつ、図６の過程と比較してバーナに供給する空気量が少なくなる、即ち、排ガス中に占める窒素の割合が低くなる。したがって、排ガス中の二酸化炭素濃度を高めることができ、かつ、バーナ火炎の失火を回避できる。
【００３１】
図１１に本実施例による酸素燃焼ボイラシステムの起動の過程を示す（別法４）。まず状態Ｂ）を実現するには、前述の図６のＡ）からＢ）までと同じ方法による。状態Ｂ）からは、状態Ｊ）のように中段のバーナで主燃料として油に着火し油火炎（支燃ガス：空気）１２を形成することによりその主燃料の燃焼の支燃ガスの主成分が空気であるバーナが上下方向に隣接して２段形成されている状態を実現する。その後該２段のバーナのうち上側の段（上段）のバーナの支燃ガスを空気から空気と再循環ガスと酸素からなり酸素濃度が空気よりも高いガスに切り替えて、状態Ｋ）のように油火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素とから成り酸素濃度が空気よりも高い）２０を形成し、最終的には状態Ｌ）のように支燃ガスを再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて油火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１７を形成させる。その後状態Ｍ）のように下段のバーナで主燃料として油に着火し油火炎（支燃ガス：空気）１２を形成することによりその主燃料の燃焼の支燃ガスの主成分が空気であるバーナが上下方向に隣接して２段形成されている状態を実現する。その後該２段のバーナのうち上側の段（中段）のバーナの支燃ガスを空気から空気と再循環ガスと酸素からなり酸素濃度が空気よりも高いガスに切り替えて、状態Ｎ３）のように油火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素とから成り酸素濃度が空気よりも高い）２０を形成し、最終的には状態Ｏ）のように支燃ガスを再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて油火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１７を形成させる。その後状態Ｐ３）のように下段のバーナの支燃ガスを空気から空気と再循環ガスと酸素とから成り酸素濃度が空気よりも高いガスに切り替えて油火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素とから成り酸素濃度が空気よりも高い）２０を形成し、最終的には状態Ｑ）のように支燃ガスを再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて油火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１７を形成させる。その後各バーナの主燃料を油から石炭に切り替えて、状態Ｉ）のように石炭火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１５を形成させる。本実施例のポイントは図１１の状態Ｊ）からＬ）までの過程と、状態Ｍ）からＯ）までの過程である。状態Ｊ）では、その主燃料の燃焼の支燃ガスの主成分が空気であるバーナが上下方向に隣接して２段形成されている状態を実現しており、該隣接する２段のバーナのうち上側の段（上段）のバーナに排ガスを含むガスを導入する過程Ｋ３）からＬ）においても直下の段（中段）のバーナ火炎からの加熱により上段のバーナ火炎の失火を回避できる。また過程Ｊ）からＬ）にわたって支燃ガスの酸素濃度が空気の酸素濃度よりも下回ることがないため、図７の過程Ｊ）からＬ）と比較して、より短い時間で状態Ｌ）を実現でき、排ガス中の二酸化炭素濃度をより高められる。同様に、状態Ｍ）では、その主燃料の燃焼の支燃ガスの主成分が空気であるバーナが上下方向に隣接して２段形成されている状態を実現しており、該隣接する２段のバーナのうち上側の段（中段）のバーナに排ガスを含むガスを導入する過程Ｎ３）からＯ）においても直下の段（下段）のバーナ火炎からの加熱により中段のバーナ火炎の失火を回避できる。また過程Ｍ）からＯ）にわたって支燃ガスの酸素濃度が空気の酸素濃度よりも下回ることがないため、図７の過程Ｍ）からＯ）と比較して、より短い時間で状態Ｏ）を実現でき、排ガス中の二酸化炭素濃度をより高められる。かつ、図６の過程と比較してバーナに供給する空気量が少なくなる、即ち、排ガス中に占める窒素の割合が低くなる。したがって、排ガス中の二酸化炭素濃度を高めることができ、かつ、バーナ火炎の失火を回避できる。
【００３２】
図１２に本実施例による酸素燃焼ボイラシステムの起動の過程を示す（別法５）。まず状態Ｅ）を実現するには、前述の図６のＡ）からＥ）までと同じ方法による。状態Ｅ）においては、その主燃料である石炭の燃焼の支燃ガスの主成分が空気であるバーナが上下方向に隣接して２段形成されている。その後該２段のバーナのうち上側の段（上段）のバーナの支燃ガスを空気から空気と再循環ガスと酸素からなり酸素濃度が空気よりも高いガスに切り替えて、状態Ｒ３）のように石炭火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素とから成り酸素濃度が空気よりも高い）２１を形成し、最終的には状態Ｓ）のように支燃ガスを再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて石炭火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１５を形成させる。その後状態Ｔ）のように下段のバーナで主燃料として油に着火し油火炎（支燃ガス：空気）１２を形成させ、温度条件が石炭燃焼可能な条件になるのを温度信号検出器１５３によって確認した後に、状態Ｕ）のように下段のバーナで主燃料として石炭に着火し石炭火炎（支燃ガス：空気）１３を形成させる。このことによりその主燃料である石炭の燃焼の支燃ガスの主成分が空気であるバーナが上下方向に隣接して２段形成されている状態を実現する。その後該２段のバーナのうち上側の段（中段）のバーナの支燃ガスを空気から空気と再循環ガスと酸素からなり酸素濃度が空気よりも高いガスに切り替えて、状態Ｖ３）のように石炭火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素とから成り酸素濃度が空気よりも高い）２１を形成し、最終的には状態Ｗ）のように支燃ガスを再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて石炭火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１５を形成させる。その後状態Ｘ３）のように下段のバーナの支燃ガスを空気から空気と再循環ガスと酸素からなり酸素濃度が空気よりも高いガスに切り替えて石炭火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素とから成り酸素濃度が空気よりも高い）２１を形成し、最終的には状態Ｉ）のように下段のバーナの支燃ガスを再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて石炭火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１５を形成させる。本実施例のポイントは図１２の状態Ｅ）からＳ）までの過程と、状態Ｕ）からＷ）までの過程である。状態Ｅ）では、その主燃料である石炭の燃焼の支燃ガスの主成分が空気であるバーナが上下方向に隣接して２段形成されている状態を実現しており、該隣接する２段のバーナのうち上側の段（上段）のバーナに排ガスを含むガスを導入する過程Ｒ３）からＳ）においても直下の段（中段）のバーナ火炎からの加熱により上段のバーナ火炎の失火を回避できる。また過程Ｅ）からＳ）にわたって支燃ガスの酸素濃度が空気の酸素濃度よりも下回ることがないため、図８の過程Ｅ）からＳ）と比較して、より短い時間で状態Ｓ）を実現でき、排ガス中の二酸化炭素濃度をより高められる。同様に状態Ｕ）では、その主燃料である石炭の燃焼の支燃ガスの主成分が空気であるバーナが上下方向に隣接して２段形成されている状態を実現しており、該隣接する２段のバーナのうち上側の段（中段）のバーナに排ガスを含むガスを導入する過程Ｖ３）からＷ）においても直下の段（下段）のバーナ火炎からの加熱により中段のバーナ火炎の失火を回避できる。また過程Ｕ）からＷ）にわたって支燃ガスの酸素濃度が空気の酸素濃度よりも下回ることがないため、図８の過程Ｕ）からＷ）と比較して、より短い時間で状態Ｗ）を実現でき、排ガス中の二酸化炭素濃度をより高められる。かつ、図６の過程と比較してバーナに供給する空気量が少なくなる、即ち、排ガス中に占める窒素の割合が低くなる。したがって、排ガス中の二酸化炭素濃度を高めることができ、かつ、バーナ火炎の失火を回避できる。
【００３３】
本実施例で、最も排ガス中の二酸化炭素濃度を高められ、かつ、バーナ火炎の失火を回避できるのは図９で述べた酸素燃焼ボイラシステムの起動の過程と同じ方法である。
【００３４】
図１３に、本実施例による酸素燃焼ボイラシステムの起動の過程を示す（別法６）。本起動の過程は、上述した図９〜図１２で示した起動方法での酸素流量の調整と再循環流量の調整を図６の実施例に適用した例である。尚、この起動方法は、図４の比較例、図５の実施例のどちらにも適用することができる。
【００３５】
支燃ガスの切り替えの課題として、空気の供給を停止し、支燃ガスを再循環ガスと酸素を含むガスに切り替えて火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）を形成する時間を短くする課題が挙げられる。
【００３６】
図１３の状態Ｇ）を実現するには、前述の図６のＡ）からＧ）までと同じ方法による。状態Ｇ）においては、上段，中段，下段のバーナで主燃料として石炭に着火し石炭火炎（支燃ガス：空気）１３を形成させる。その後、状態Ｈ２）のように、バーナの支燃ガスを空気から空気と再循環ガスと酸素からなり酸素濃度が空気よりも高いガスに切り替えて、石炭火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素とから成り酸素濃度が空気よりも高い）２１を形成する。最終的には状態Ｉ）のように支燃ガスを再循環ガスと酸素からなるガスに切り替えて石炭火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１５を形成させる。
【００３７】
図１４は、支燃ガス切り替えの手順を示す図である。具体的手順としては、図１４のような手順となる。支燃ガス切り替え開始し、第一手順として、酸素流量を調整することによって、高純度酸素の流量割合を増やす。第二手順として、排ガスの一部の再循環流量を調整することによって、再循環ガスの流量割合を増やす。第三手順として、空気流量を調整することによって、空気流量を減らす。最終的に支燃ガスを再循環ガスまたは高純度酸素を含むガスへの切り替えが完了する。尚、第ニ手順と第三手順は逆としても良い。尚、図１４中の油火炎（支燃ガス：空気）１２，油火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素とから成り酸素濃度が空気よりも高い）２０，油火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１７の切り替え手順も同様である。
【００３８】
このように、主成分を空気とするガスを支燃ガスとしている状態から切り替える際に、高純度酸素製造装置から供給される酸素流量を調整することによって高純度酸素の流量割合を増やした後に、排ガスの一部の再循環流量を調整することによって、再循環ガスの流量割合を増やしつつ、支燃ガスに使用する空気流量を調整することによって、空気流量を減らし、最終的に支燃ガスを再循環ガスまたは高純度酸素を含むガスに切り替える起動方法とする。
【００３９】
図１４の支燃ガス切り替えの手順を示す図のうち、酸素濃度と時間の関係を表したグラフのように、酸素燃焼ボイラシステムの起動時において、先立って酸素流量を増加するとａの様な過程となり、先立って酸素流量を増加させない場合には、ｂの様な過程となる。酸素濃度を先立って増加させるａの過程により火炎が安定して支燃ガス切り替えが完了するまでの時間ｔ１は、ｂの過程の時間ｔ２よりも短い。これは、図１３の過程Ｇ）からＩ）にわたって支燃ガスの酸素濃度が空気の酸素濃度よりも下回ることがないため、図６の過程Ｇ）からＩ）までの時間と比較して、より短い時間で状態Ｉ）を実現でき、空気の供給を停止し、支燃ガスを再循環ガスと酸素を含むガスに切り替えて石炭火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）１５を形成する時間を短くすることができる。
【００４０】
また、図１４の支燃ガス切り替えの手順を示す図のうち、バーナ温度と時間の関係を表したグラフを説明する。起動時に、主成分を空気とするガスを支燃ガスとしている状態から切り替える際に、高純度酸素製造装置から供給される酸素流量を調整することによって高純度酸素の流量割合を増やした後に、排ガスの一部の再循環ガス流量を調整することによって、再循環ガスの流量割合を増やすタイミングを、バーナの部位のうち少なくとも１箇所以上に設けられた温度信号検出手段からの温度信号の変化をトリガーにする起動方法とする。温度信号の変化を検知する方法としては、空気よりも酸素濃度を増加させたときのバーナ温度の所定値Ｔ１に達することを検知する方法や、切り替え前のバーナ温度Ｔ０と酸素を増加させたときのバーナ温度の所定値Ｔ１の差分を予め設定しておいて検知する方法などがある。これにより支燃ガスの酸素濃度が空気の酸素濃度よりも下回ることがないことを酸素濃度の計測装置を設けることなく把握でき、支燃ガスを切り替えた火炎を形成する時間を短くすることができる。
【００４１】
また、起動時に、主成分を空気とするガスを支燃ガスとしている状態から切り替える際に、高純度酸素製造装置から供給される酸素流量を調整することによって高純度酸素の流量割合を増やした後に、排ガスの一部の再循環ガス流量を調整することによって、再循環ガスの流量割合を増やしつつ、支燃ガスに使用する空気流量を調整することによって、空気流量を減らすタイミングを、バーナの部位のうち少なくとも１箇所に設けられた温度信号検出手段からの温度信号の変化をトリガーにする起動方法とする。空気の流量減少による酸素濃度の減少も考慮して、酸素製造装置から供給される酸素流量を増加させるので、バーナ温度Ｔ１は再循環ガスのみの流量増加時のバーナ温度よりも高くするのが良い。これにより支燃ガスの酸素濃度が空気の酸素濃度よりも下回ることがないことを酸素濃度の計測装置を設けることなく把握でき、空気流量減少による酸素供給の低下を考慮して、支燃ガスを切り替えた火炎を形成する時間を短くすることができる。
【００４２】
上述した各実施例の酸素燃焼ボイラシステムの起動方法は、中央操作室での人による監視及び指令でも行えるし、制御装置によるデータ受信，データ処理、処理に基づいた指令送信でも行える。図１５に制御装置を備えた酸素燃焼ボイラシステムの図を示す。図１の酸素燃焼ボイラシステムに制御装置２００を設けたものである。制御装置２００は温度信号検出器１５３，送風機７１，再循環ガス調整弁９１，吸引送風機９２に接続され温度信号検出器１５３からの計測情報を受信し、送風機７１などの対象へ操作指令を送信する。尚、ここでは限られた計測機器や動作機械だけに接続されるように記載されているが、実際は酸素燃焼ボイラシステムに設けられた計測機器と動作機械の全てに接続されている。制御装置２００にて図４〜図１４などの処理を行う場合は、制御装置をメモリやＣＰＵを備えたコンピュータなどで実施することができ、また装置の有する機能としての処理手段などはプログラムモジュールであり、モジュールを読み込んでコンピュータに実行させることで各機能を実施することができる。制御装置は、酸素燃焼ボイラシステムの計測された計測データを受信し、上述した起動方法を実行し、酸素燃焼ボイラシステムの弁や送風機などの機器へ指令を送信する。
【００４３】
なお、本発明は上記した図１〜図１５の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本実施例により、酸素燃焼ボイラの起動時においても排ガス中の二酸化炭素の濃度を高められる。そのまま排ガスを冷却して二酸化炭素を液化・分離することが可能であり、二酸化炭素の回収が容易な、酸素燃焼ボイラシステムを提供することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１１補助火炎
１２油火炎（支燃ガス：空気）
１３石炭火炎（支燃ガス：空気）
１４石炭火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素）
１５石炭火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）
１６油火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素）
１７油火炎（支燃ガス：再循環ガスと酸素）
１８油火炎（支燃ガス：酸素リッチな空気）
１９石炭火炎（支燃ガス：酸素リッチな空気）
２０油火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素とから成り酸素濃度が空気よりも高い）
２１石炭火炎（支燃ガス：空気と再循環ガスと酸素とから成り酸素濃度が空気よりも高い）
３０油供給系
３０ａ負荷用油供給系
３０ｂトーチ用油供給系
３１油圧源
３３負荷用油輸送管
３３ｂトーチ用油輸送管
３５，３５ｂ油入口弁
６０１次ガス供給系
６１空気輸送管
６２ミル
６３微粉炭搬送管
７０酸素供給系
７１送風機
７２酸素分離機
７３分離酸素輸送管
７４高濃度酸素中間槽
７５高濃度酸素輸送管
８０２次空気供給系
８１空気搬送管
９０再循環ガス供給系
９１再循環ガス調整弁
９２吸引送風機
９３再循環ガス輸送管
９９排ガス
１００火炉室
１０２火炉出口
１０３排ガス輸送管
１０５熱交換器
１０７排ガス処理装置
１０９再循環分岐点
１１１煙道
１４１押込送風機
１５０バーナ
１５２点火トーチ
１５３温度信号検出器
１５５油バーナノズル
１５６１次ガスノズル
１５７２次ガスノズル
２００制御装置

【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炉室の高さ方向に複数段のバーナを有し、火炉室にて油滴または可燃ガスを燃焼させることにより点火トーチを形成し、火炉室内のバーナにて油滴または可燃ガスまたは微粉炭を主燃料して燃焼し、火炉室出口からの排ガスの一部に酸素を混ぜて再循環させて前記主燃料の燃焼の支燃ガスとして使用し、前記排ガスの残りに対して一部または全部を排ガス中から二酸化炭素を抽出して回収する酸素燃焼ボイラシステムの起動方法であって、
第１手順として火炉室内に点火トーチを形成した後に、火炉室内のバーナ付近かつ点火トーチ付近にて油滴または可燃ガスを主燃料とし、かつ、前記主燃料の燃焼の支燃ガスに主成分を空気とするガスを使用して燃焼させ、
第２手順として、前記支燃ガスに、前記排ガスの一部の再循環流量または高純度酸素製造装置から供給される酸素流量を調整することによって、再循環ガスまたは高純度酸素の流量割合を増やしつつ、該支燃ガスに使用する空気流量を調整することによって、空気流量を減らし、最終的に該支燃ガスを再循環ガスまたは高純度酸素を含むガスを主成分とするガスとし、
第３手順として、前記主燃料を油滴または可燃ガスから石炭に切り替える、
ことを特徴とする酸素燃焼ボイラシステムのバーナの起動方法。
【請求項２】
火炉室に高さ方向に複数段のバーナを有し、火炉室にて油滴または可燃ガスを燃焼させることにより点火トーチを形成し、火炉室内のバーナにて油滴または可燃ガスまたは微粉炭を主燃料して燃焼し、火炉室出口からの排ガス一部に酸素を混ぜて再循環させて前記主燃料の燃焼の支燃ガスとして使用し、前記排ガスの残りに対しては一部または全部を排ガス中から二酸化炭素を抽出して回収する酸素燃焼ボイラシステムにおいて、
起動時に、主燃料が燃焼されており、かつ、その主燃料の燃焼の支燃ガスの主成分が空気であるバーナの火炎が上下方向に隣接して２段以上形成されている状態で、該２段以上のバーナの火炎のうち最も下側の段以外のバーナの火炎の支燃ガスを、空気を主成分とするガスから再循環ガスまたは高純度酸素を含むガスを主成分とするガスに切り替える、
ことを特徴とする酸素燃焼ボイラシステムの起動方法。
【請求項３】
請求項２に記載の酸素燃焼ボイラシステムの起動方法において、油滴または可燃ガスが主燃料として燃焼されており、かつ、その主燃料の燃焼の支燃ガスの主成分が空気であるバーナの火炎が上下方向に隣接して２段以上形成されている状態で、該２段以上のバーナの火炎のうち最も下側の段以外のバーナの火炎の支燃ガスを、空気を主成分とするガスから再循環ガスまたは高純度酸素を含むガスを主成分とするガスに切り替える、
ことを特徴とする酸素燃焼ボイラシステムの起動方法。
【請求項４】
請求項２に記載の酸素燃焼ボイラシステムの起動方法において、起動時に、微粉炭が主燃料として燃焼されており、かつ、その主燃料の燃焼の支燃ガスの主成分が空気であるバーナの火炎が上下方向に隣接して２段以上形成されている状態で、該２段以上のバーナのうち最も下側の段以外のバーナの支燃ガスを、空気を主成分とするガスから再循環ガスまたは高純度酸素を含むガスを主成分とするガスに切り替える、
ことを特徴とする酸素燃焼ボイラシステムの起動方法。
【請求項５】
請求項２，３，４に記載の酸素燃焼ボイラシステムの起動方法において、起動時に、油滴または可燃ガスまたは微粉炭が主燃料として燃焼されており、かつ、前記主燃料の燃焼の支燃ガスに主成分を空気とするガスを使用する手順において、前記支燃ガスの酸素濃度を空気の酸素濃度よりも高くする、
ことを特徴とする酸素燃焼ボイラシステムの起動方法。
【請求項６】
火炉室に高さ方向に複数段のバーナを有し、火炉室に通じるバーナへの微粉炭の搬送に空気を使用し、火炉室にて油滴または可燃ガスを燃焼させることにより点火トーチを形成し、火炉室内のバーナにて油滴または可燃ガスまたは微粉炭を主燃料して燃焼し、火炉室出口からの排ガスを、熱交換器または排ガス処理装置を経由させた後に、該排ガスの一部を火炉室に再循環させて前記主燃料の燃焼の支燃ガスとして使用し、かつ、高純度酸素製造装置から供給される酸素の一部または全部を前記支燃ガスの一部として使用し、前記排ガスの残りに対して一部または全部を排ガス中から二酸化炭素を抽出して回収する酸素燃焼ボイラシステムの起動方法において、
起動時に、主成分を空気とするガスを支燃ガスとしている状態から切り替える際に、前記高純度酸素製造装置から供給される酸素流量を調整することによって高純度酸素の流量割合を増やした後に、前記排ガスの一部の再循環流量を調整することによって、再循環ガスの流量割合を増やしつつ、該支燃ガスに使用する空気流量を調整することによって、空気流量を減らし、最終的に該支燃ガスを再循環ガスまたは高純度酸素を含むガスに切り替える、
ことを特徴とする酸素燃焼ボイラシステムの起動方法。
【請求項７】
請求項６に記載の酸素燃焼ボイラシステムの起動方法において、起動時に、主成分を空気とするガスを支燃ガスとしている状態から切り替える際に、前記高純度酸素製造装置から供給される酸素流量を調整することによって高純度酸素の流量割合を増やした後に、前記排ガスの一部の再循環流量を調整することによって、再循環ガスの流量割合を増やすタイミングを、バーナの部位のうち少なくとも１箇所以上に設けられた温度信号検出手段からの温度信号の変化をトリガーにする、
ことを特徴とする酸素燃焼ボイラシステムの起動方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の酸素燃焼ボイラシステムの起動方法において、起動時に、主成分を空気とするガスを支燃ガスとしている状態から切り替える際に、前記高純度酸素製造装置から供給される酸素流量を調整することによって高純度酸素の流量割合を増やした後に、前記排ガスの一部の再循環流量を調整することによって、再循環ガスの流量割合を増やしつつ、該支燃ガスに使用する空気流量を調整することによって、空気流量を減らすタイミングを、バーナの部位のうち少なくとも１箇所に設けられた温度信号検出手段からの温度信号の変化をトリガーにする、
ことを特徴とする酸素燃焼ボイラシステムの起動方法。
【請求項９】
燃料を燃焼させる火炉室と、
前記火炉室に高さ方向に複数段設けられ、油滴または可燃ガスまたは微粉炭を主燃料として燃焼する燃焼バーナと、
高純度酸素製造装置からの酸素を前記バーナに供給する酸素供給系と、
空気を前記バーナに供給する１次ガス供給系と、
油滴または可燃ガスを供給するトーチ用油供給系と、
火炉室出口からの排ガスの一部を再循環させて前記主燃料の燃焼の支燃ガスとして前記バーナに供給する再循環ガス供給系と、
第１手順として火炉室内に油滴または可燃ガスを燃焼させることにより点火トーチを形成した後に、火炉室内のバーナ付近かつ点火トーチ付近にて油滴または可燃ガスを主燃料とし、かつ、前記主燃料の燃焼の支燃ガスに主成分を空気とするガスを使用して燃焼させ、第２手順として、前記支燃ガスに、前記排ガスの一部の再循環流量または高純度酸素製造装置から供給される酸素流量を調整することによって、再循環ガスまたは高純度酸素の流量割合を増やしつつ、該支燃ガスに使用する空気流量を調整することによって、空気流量を減らし、最終的に該支燃ガスを再循環ガスまたは高純度酸素を含むガスを主成分とするガスとし、第３手順として、前記主燃料を油滴または可燃ガスから石炭に切り替える制御装置とを有する、
ことを特徴とする酸素燃焼ボイラシステム。

【図１】