[發(fā)明專利]燃燒裝置的廢氣處理方法和裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680051723.8
• 申請日: 2006-11-28
• 公開（公告）號: CN101336353A
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發(fā)明（設計）人: 大川正文;藤森俊郎;高野伸一;山田敏彥
• 申請（專利權）人: 電源開發(fā)株式會社;株式會社IHI
• 主分類號: F23J15/00
• 分類號: F23J15/00;F23C99/00;B01D53/62;F23L7/00;F23C9/08;F25J3/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 熊玉蘭;李平英

技術領域

本發(fā)明涉及燃燒裝置的廢氣處理方法和裝置，特別涉及可有效地分離燃燒廢氣中的二氧化碳，同時能夠將含有由二氧化碳的分離而被濃縮的其他廢氣成分的燃燒廢氣排放到大氣中的燃燒控制方法和裝置。

背景技術

近年來，地球溫室化作為全球規(guī)模的環(huán)境問題廣泛被提出。已知地球溫室化的一個主要原因是由于大氣中的二氧化碳CO₂濃度的增加，作為這些物質的固定排放源，火力發(fā)電廠受到人們的注意。火力發(fā)電用燃料使用石油、天然氣、煤，特別對于煤，可采掘的埋藏量多，可以預想今后的需求會有所增加。

煤與天然氣和石油相比，碳含有量多，其他還含有氫、氮、硫等的揮發(fā)成分，以及作為無機質的灰分，因此當將煤進行空氣燃燒時，燃燒廢氣的組成大部分為氮(約70％)，其他也含有二氧化碳CO₂、氮氧化物NOx、硫氧化物SOx、水蒸氣以及包含灰分或未燃燒的煤粒子的灰塵和氧。因此，對于燃燒廢氣，將其進行脫硝、脫硫、脫塵等的廢氣處理，使NOx、SOx、微粒達到環(huán)境排放標準值以下而從煙囪排放到大氣中。

對于在上述燃燒廢氣中生成的NOx，有空氣中的氮被氧氧化而生成的熱力型(thermal)NOx，和燃料中的氮被氧化所生成的燃料型(fuel)NOx。目前，對于熱力型NOx的減少，采用降低火焰溫度的燃燒法，另外對于染料型NOx的減少，采用在燃燒器內形成還原NOx的燃料過剩的區(qū)域的燃燒法。

另外，當時用煤這樣的含有硫的燃料時，由于通過燃燒在燃燒廢氣中生成SOx，所以需要具有濕式或者干式的脫硫裝置將其除去。

另一方面，也期望將在燃燒廢氣中大量產生的二氧化碳高效地分離除去。作為將燃燒廢氣中的二氧化碳進行回收的方法，一直以來研究了在胺等的吸收液中吸收的方法、或吸附在固體吸附劑上的吸附法、或者膜分離法等，但它們都有轉換效率低、不能實用化的問題。

因此，作為同時實現燃燒廢氣中二氧化碳的分離和熱力型NOx抑制的問題的有效方法，提出了用氧代替空氣使燃料進行燃燒的方法(例如參考專利文獻1)。

當將煤在氧中燃燒時，沒有熱力型NOx的產生，因此燃燒廢氣大部分是二氧化碳，其他也含有燃料型NOx、SOx、水蒸氣，從而通過冷卻燃燒廢氣，可以比較容易地將上述二氧化碳液化、分離。

但是，當在氧中燃燒時火焰溫度變高，有需要謀求構成燃燒爐的材料的耐熱性或壽命提高的技術課題。因此，作為一個對策方法，已知有如專利文獻1所示那樣的廢氣再循環(huán)方法，其是將從燃燒爐中取出并進行廢氣處理過的燃燒廢氣的一部分分支，并使該分支的燃燒廢氣與向燃燒爐供給的氧或者空氣等的燃燒用氣體混合的方法。

但是，即使對于專利文獻1所示的技術，當在燃燒裝置啟動的階段進行氧燃燒時，由于不能將二氧化碳再循環(huán)，所以也有燃燒爐產生高溫的問題，因此在燃燒爐啟動的初期進行空氣燃燒。即，在利用了啟動用油或者煤的燃燒形成穩(wěn)定燃燒的狀態(tài)后，使二氧化碳再循環(huán)，同時切換至氧燃燒。

專利文獻1：日本專利第3068888號公報

發(fā)明內容

根據上述專利文獻1所示的氧燃燒的技術，能夠抑制熱力型NOx的產生并提高二氧化碳的濃度，因此可以比較容易地進行冷卻燃燒廢氣而使二氧化碳分離的操作，但僅用上述專利文獻1中記述的技術不能使燃燒裝置運行。

即，在專利文獻1中，通過將利用廢氣處理手段處理過的燃燒廢氣導向冷卻裝置進行冷卻，而使二氧化碳分離并儲存，另外，對于將二氧化碳分離后的燃燒廢氣，一部分導向煙囪而排放到大氣中，其余用壓縮用氧鼓風機壓縮，分離出液化氧，將上述液化二氧化碳用于再循環(huán)，將液化氧用于燃燒。

但是，在上述專利文獻1中，有導向煙囪的燃燒廢氣中的NOx濃度、SOx濃度高于環(huán)境排放標準值而不能排放的問題。即，如上述那樣，當使用冷卻裝置對由氧燃燒而使二氧化碳濃度提高的燃燒廢氣進行冷卻，來將二氧化碳液化分離時，通過將占燃燒廢氣的大部分的二氧化碳分離，而得到作為其他氣體成分的NOx、SOx被濃縮的結果，這樣，NOx、SOx濃度被提高的燃燒廢氣超出了環(huán)境排放標準(在日本，1987年4月以后設置的在煤和固體燃燒鍋爐中的氮氧化物的排放標準：用氧6％的濃度換算為250ppm)，從而不能從煙囪排放到大氣中。可以預想：上述的燃燒廢氣的環(huán)境排放標準今后將在包括日本的世界各地進一步被嚴格地限制。

并且，也可以考慮將上述導向煙囪的燃燒廢氣用空氣稀釋，但廢氣成分的排放標準通常用氧濃度換算來規(guī)定，因此用空氣稀釋燃燒廢氣的方法不能回避環(huán)境排放標準。