CN108474555B

CN108474555B - 燃烧气体供给系统

Info

Publication number: CN108474555B
Application number: CN201780005880.3A
Authority: CN
Inventors: 涩谷秀志; 矢野明久; 冈辰哉; 秋田隆仁; 山本大雅; 龟冈佑之; 武内佑介; 安居晃树
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2016-01-25
Filing date: 2017-01-16
Publication date: 2021-04-06
Anticipated expiration: 2037-01-16
Also published as: JP2017133701A; US20180292085A1; EP3410013A4; TWI629411B; EP3410013A1; JP6657996B2; EP3410013B1; DK3410013T3; CN108474555A; WO2017130758A1; CA3010257A1; CA3010257C; TW201730428A

Abstract

燃烧气体供给系统(1)具有：空气压缩机(3)；燃料供给装置(5)；燃烧器(7)，使燃料供给装置供给的燃料及压缩空气燃烧并产生加压燃烧气体；气体供给回收部(9)，用于向热量消耗装置供给加压燃烧气体，并将消耗了热量的加压燃烧气体作为使用完毕气体回收；以及再加压压缩机(11)，将回收的使用完毕气体的一部分增补性地压缩，并供给至压缩空气。再加压压缩机将使用完毕气体加压成与压缩空气相同的压力而进行再利用，使用完毕气体的剩余部分排出到外部。

Description

燃烧气体供给系统

技术领域

本发明涉及一种燃烧气体供给系统，用于将燃烧燃料所产生的燃烧气体作为热源供给。

背景技术

燃烧燃料所产生的燃烧气体，在各种机器及设备中被用作供给热能或动能的能量源。例如，在引擎等内燃机、发电设施的涡轮机等中，利用燃烧气体作为动力源，从而燃烧气体的流动压力被转换为驱动力、电力。在化学处理设施的锅炉、反应装置等中，使用燃烧气体作为热源，通过热交换，燃烧气体的热能被传导至对象物质，进行对象物质的加热、状态变化(气化等)、化学反应的进行等。

一般而言，产生燃烧气体的燃烧器向作为氧气来源所使用的空气添加燃料并燃烧。空气压力及温度越高，燃烧器的燃烧效率越接近理论值，因此将空气压缩后供给至燃烧器，并在压缩空气中燃烧，从而提高燃烧效率，产生高温的加压燃烧气体。

在利用燃烧气体的系统中，从节能的观点出发，尝试提高能量的利用效率的办法。在将燃烧气体作为动力源进行发电的气体涡轮机等中，提出了对燃烧气体的能量被转换为发电用动力后的使用完毕气体进行回收而利用其余热的汽电共生系统的架构。

另外，燃烧器的燃烧效率会因燃烧条件而有变动，因此在日本实用新型登录第3179432号公报(专利文献1)中记载了，在从燃烧装置排出的气体的含氧量在设定值以上时，使排出的气体向吸气管回流，调整燃烧时的含氧量，从而提高燃烧效率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实用新型第3179432号公报

发明内容

发明所要解决的课题

上述专利文献1的技术中，为了调整燃烧条件而再次使用燃烧后的废气。但是，这并不涉及将燃烧气体作为能量源使用后的使用完毕气体含有的能量的回收、能量效率的改善。也就是，对于将燃烧器的燃烧气体作为热源使用时排出的热供给后的使用完毕气体，关于能量的回收及再利用，仍有改善的余地。

另外，通过燃烧气体可供给的热量取决于燃烧器的燃烧条件，燃烧器的燃烧条件能够通过调整向燃烧器供给的压缩空气的量而调整为从燃烧气体供给所期望的热量。但是，空气压缩机的耗电较大。也就是，关于空气压缩机的耗电的削减在节能这一点上成为重要的课题。因此，需要进行既能够抑制耗电的增加，又能够自如调整压缩空气的供给量来调整燃烧器的燃烧条件的技术改善。

本发明解决上述课题，目的在于提供一种燃烧气体供给系统，既能够抑制耗电的增加，又能够根据需要增加压缩空气的供给量，适当地供给燃烧气体。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明者等对压缩机的追加及动力使用进行深入研究，找出一种简便构造，可利用作为热源使用后的使用完毕气体并抑制能耗的增加，达成本发明的技术。

根据本发明的一方案，燃烧气体供给系统，其特征在于，具有：供给压缩空气的空气压缩机；供给燃料的燃料供给装置；燃烧器，使上述燃料供给装置供给的燃料及上述空气压缩机供给的压缩空气燃烧，产生加压燃烧气体；气体供给回收部，用于向热量消耗装置供给上述燃烧器产生的上述加压燃烧气体，并将消耗了热量的上述加压燃烧气体作为使用完毕气体回收；追加的气体供给回收部，其用于将上述使用完毕气体供给到追加的热量消耗装置，回收进一步消耗了热量的使用完毕气体；再加压压缩机，将通过上述追加的气体供给回收部回收的上述使用完毕气体的一部分增补性地压缩，并供给到上述空气压缩机供给的压缩空气；从上述空气压缩机向上述燃烧器供给压缩空气的流路；以及将通过上述再加压压缩机增补性地压缩的上述一部分的使用完毕气体供给上述流路的流路，将上述一部分的使用完毕气体作为与上述压缩空气的混合气体供给到上述燃烧器，上述混合气体中的上述一部分的使用完毕气体的容积比率为60～65％，使用完毕气体的60～65％被再利用，剩余的35～40％排出。

在上述说明中，上述再加压压缩机将上述一部分的使用完毕气体以加压成与上述压缩空气相同的压力的方式增补性地压缩，上述使用完毕气体的剩余部分排出到外部。进一步地，具有冷却上述一部分的使用完毕气体的冷却器和从上述一部分的使用完毕气体分离通过冷却而凝结的水分的凝结分离器，上述再加压压缩机若将通过上述凝结分离器去除了水分的上述一部分的使用完毕气体增补性地压缩，则在再利用于燃烧上较为合适。而且，若具有将上述一部分的使用完毕气体在通过上述冷却器冷却前与通过上述再加压压缩机被增补性地压缩了的上述一部分的使用完毕气体热交换的热交换器，则在热效率这一点上较为合适。

而且，通过构成为具有调整上述空气压缩机供给的压缩空气流量的流量调整阀，使用上述流量调整阀，调整上述空气压缩机供给的压缩空气与上述再加压压缩机供给的上述一部分的使用完毕气体的比例，从而可以适当地调整燃烧条件。另外，也可以构成为，还具有检测上述再加压压缩机供给了上述一部分的使用完毕气体的上述压缩空气的混合气体中的氧气浓度的氧气浓度计，上述流量调整阀基于上述氧气浓度计的检测值被控制。上述燃料供给装置也可以具有燃料压缩机，供给被加压成与上述压缩空气相同的压力的压缩燃料。

发明效果

根据本发明的实施方式，通过再利用消耗了热量的使用完毕气体，能够有效利用其残留压力，削减作为整个系统的压缩机的动力，因此能够提供可适当地调整燃烧条件且节能型的燃烧气体供给系统。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的燃烧气体供给系统的结构的概略图。

具体实施方式

若能将压缩机的压缩比(压力比)设定得较低，则可以减少压缩机的耗电。也就是，若提高导入压缩机的空气压力，则能够减少耗电，并且得到目的压力的压缩空气。

关于压力，将燃烧气体作为热源使用后的使用完毕气体若不释放压力直接回收，则适于通过低压缩比的压缩机进行再加压而使用。在如锅炉、反应装置等地将燃烧气体作为热源利用的情况下，一旦供给的燃烧气体的压力降低，则温度降低而不适合作为热源。因此，在消耗热量的装置(以下，称为热量消耗装置)中，构成为维持由燃烧气体供给热的期间的燃烧气体压力。也就是，为了提高燃烧效率而使用压缩空气所产生的高温加压燃烧气体在热量消耗装置中被维持压力，被排出的使用完毕气体除了因流动阻力等而导致的压力降低外，实质上上是被维持在使用前的燃烧气体压力的加压状态的废气。因此，当将其再加压后作为压缩空气的原料使用时，对于减少整个系统的压缩机的耗电非常有效。另外，燃烧气体的含氧量因燃烧造成的氧气消耗而降低，但为空气中氧气浓度的一半左右，通过与一般空气混合，能够充分用作压缩空气。

如上所述，本发明中，将作为热源使用后的使用完毕气体在维持压力的状态下回收，通过再加压用的压缩机以回复到与压缩空气相同压力的方式压缩，并作为补充的压缩空气供给到燃烧器。因此，再加压压缩机消耗的电力成为作为热源在热量供给中燃烧气体损失了的压力所需的电力。

另外，本发明可提供一种燃烧气体供给系统，可有效地从将燃烧气体作为热源使用后的使用完毕气体回收能源，抑制伴随压缩空气的供给增加所造成的成本增加，并且以能够根据用途供给适当的燃烧气体的方式通过压缩空气的供给来自如地调整燃烧条件。

以下，仅作为例子，参考附图对本发明的实施方式详细地进行说明。另外，实施方式中所示的尺寸、材料、其它、具体的数值等，只是为了容易理解发明内容而进行的示例，除了另有说明，并不限定本发明。另外，与本发明无直接关系的要素省略图式。

图1是表示本发明的一实施方式的燃烧气体供给系统。燃烧气体供给系统1，是将通过燃烧包含燃料的压缩空气而产生的加压燃烧气体供给到热量消耗装置C1的系统。热量消耗装置C1是具有利用燃烧气体作为热源，并将燃烧气体的热量传导到对象物质的热交换功能的装置，其消耗所供给的加压燃烧气体的热量，并将消耗了热量的加压燃烧气体作为使用完毕气体排出。作为热量消耗装置C1，例如包含蒸汽产生器、热水产生器、热流体加热器、空气加热器、高温气体产生器等这样的进行对象物质的加热或产生由此而产生的状态变化(气化等)的装置、通过对象物质的加热使化学反应进行的反应装置。也可以为使用以Ni、Co、Fe、Pt、Ru、Rh、Pd等活性金属为成分的催化剂的反应装置。根据热量消耗装置C1的用途，加热的对象物质的种类、加热目的不同，与之相应地，适当地调整燃烧气体的温度及供给流量。

燃烧气体供给系统1具有空气压缩机3、燃料供给装置5、燃烧器7、气体供给回收部9以及和再加压压缩机11。空气压缩机3压缩空气，并通过流路L1将压缩空气供给到燃烧器7。燃料供给装置5通过流路L2向压缩空气供给燃料。燃烧器7接受由空气压缩机3及燃料供给装置5供给来的燃料及压缩空气，使其燃烧而产生加压燃烧气体。燃料供给装置5具有燃料源5a及燃料压缩机5b。从燃料源5a供给的气体燃料被燃料压缩机5b加压压缩，以与压缩空气实质上相同的压力从流路L2供给而添加混合到流路L1的压缩空气。燃料源5a可以在燃料容器收纳燃料，也可以将外部的燃料供给系统作为供给源使用连接线路供给燃料。另外，在燃料源是收纳于具有调压阀等可调节燃料取出压力的调压机构的高压瓶等那样的容器的燃料时，可以省略燃料压缩机5b。

燃烧器7的加压燃烧气体从流路L3经由气体供给回收部9供给到热量消耗装置C1，且作为使用完毕气体，消耗了热量的加压燃烧气体从热量消耗装置C1被回收。气体供给回收部9具有流路L3末端的供给用连接部件9a及流路L4末端的回收用连接部件9b，它们能够装卸地连接流路L3、L4和热量消耗装置C1，使燃烧气体供给系统1和热量消耗装置C1不损失压力地连通。因此，通过燃烧器7产生的加压燃烧气体通过气体供给回收部9，在维持其压力的状态下从流路L3向热量消耗装置C1供给，消耗了热量的加压燃烧气体(使用完毕气体)除了因流通阻力而造成的压力损失，实际上维持其压力，从热量消耗装置C1向流路L4回流。通过气体供给回收部9所回收的使用完毕气体(加压状态的废气)从流路L4通过流路L5朝外部排出。在流路L4设有压力计13，根据该检测值，控制流路L5上的压力调整阀15，并以将燃烧气体供给系统1内的压力维持在预定压力的方式控制使用完毕气体朝外部的排出。流路L4的压力计13检测比加压燃烧气体低了压力损失部分的使用完毕气体的压力，因此，作为预定压力，设定考虑了压力损失的压力。压力计13可以设于流路L3，该情况下，作为预定压力，设定加压燃烧气体的压力。

空气包含20vol％左右的氧气。但是，即使是氧气浓度较此为低的压缩空气也能够用于燃烧，即使在压缩空气中混合使用完毕气体，也可以燃烧。因此，作为从流路L4分支并在流路L1合流的路径，设置流路L6～L9，通过气体供给回收部9回收的使用完毕气体的一部分从流路L9朝流路L1供给而再利用于燃烧，剩余部分排出到外部。但是，从热量消耗装置C1回收的使用完毕气体的压力因流动阻力而压力降低。因此，本发明中，通过再加压压缩机11来补偿从流路L4回收的使用完毕气体中的损失压力，并将上升到与压缩空气相同的压力的使用完毕气体供给到压缩空气进行混合。也就是，将对压力进行了补偿的使用完毕气体与压缩空气一起作为混合气体供给到燃烧器7。从燃烧效率这一点来看，向燃烧器7供给的压缩空气的氧气浓度具有适当的范围，因此，压缩空气与使用完毕气体的混合比例也有适当的范围。因为，为了调整混合比例，在流路L1设置检测向燃烧器7供给的混合气体的氧气浓度的氧气浓度计17和与氧气浓度计电连接的流量计3a及流量调整阀3b。流量调整阀3b是根据流量计3a的检测值进行控制的阀，流路L1的压缩空气的流量通过流量调整阀3b根据氧气浓度计17的混合气体的氧气浓度的检测值进行的控制来调整，以便以成为适当的氧气浓度的比例混合使用完毕气体与压缩空气的方式作调整。

进一步地，燃料供给装置5在流路L2上具有流量计5c及流量调整阀5d。流量计5c及流量调整阀5d与温度计19电连接，该温度计19是为了检测燃烧气体的温度而设置于流路L3。流量调整阀5d根据温度计19的检测温度进行控制，通过流量调整阀5d调节被压缩了的燃料的流量。向压缩空气与使用完毕气体的混合气体添加的燃料的流量通过流量调整阀5d调整为适量，从而能够将燃烧气体的温度调节到所期望的温度。

向热量消耗装置C1供给高温的加压燃烧气体时，在从热量消耗装置C1回收的使用完毕气体的温度并不那么低的情况，若能够将使用完毕气体的剩余热量二次利用，则更能提升能量效率。因此，在图1的实施形态中，构成为，在流路L6设有与气体供给回收部9同样的具有供给用连接部件21a及回收用连接部件21b的气体供给回收部21，且能够连接相比热量消耗装置C1利用较低的温度的热源的其他热量消耗装置C2。由此，回收的使用完毕气体的一部分在再利用于燃烧器7的燃烧前，其剩余热量能更进一步被回收再利用。气体供给回收部21的附设是任意的，也可以省略，另外，也可以在流路L4上连续设置于气体供给回收部9的下游侧。或者，也可以以将供给用连接构件21a及回收用连接构件21b之间直接连接、向热量消耗装置C2连接、能够对连接进行切换的方式构成气体供给回收部21，任意选择热量消耗装置C2的连接及分离。

燃烧气体包含由燃烧而产生的水蒸气，因此流路L6中的再利用的使用完毕气体在与压缩空气混合前去除水分。因此，燃烧气体供给系统1具有热交换器23、冷却器25以及凝结分离器27，通过利用了水蒸气的冷却凝结的气液分离，从使用完毕气体去除水分。具体而言，回收的使用完毕气体的一部分从流路L6被供给到流路L7的冷却器25而冷却，温度降低到可供给至再加压压缩机11的温度后，被供给至凝结分离器27。通过冷却使用完毕气体而从水蒸气凝结出的水分在凝结分离器27从使用完毕气体分离并去除到外部。被去除了水蒸气的使用完毕气体从凝结分离器27通过流路L8被导入再加压压缩机11，通过增补性地压缩，补充因流动阻力而导致的损失压力，加压成与压缩空气相同的压力。而且，为了减少在冷却器25所必需的冷却热量，在冷却器25的上游侧设置热交换器23，流路L6中的再利用的使用完毕气体在被冷却器25冷却前，在热交换器23与被再加压压缩机11增补性地压缩了的流路L8中的使用完毕气体进行热交换。流路L8中的被压缩了的使用完毕气体比流路L6中的使用完毕气体的温度低，在热交换器23中，受到流路L6中的使用完毕气体的剩余热而被加热，接近流路L6中的使用完毕气体的温度。因而，被干燥且加压成与压缩空气相同压力的使用完毕气体以接近从热量消耗装置回收时的温度通过流路L9与流路L1中的压缩空气合流。也就是，通过热交换器23，流路L6中的使用完毕气体的剩余热传导到被增补性地压缩了的使用完毕气体而被有效利用。

从节能的观点来看，向燃烧器7供给的压缩空气的适当的氧气浓度适合为13～14vol％左右。空气的氧气浓度为20vol％左右，因此，再利用的使用完毕气体若以成为压缩空气的1.5～1.8倍左右的比例(容积比)混合则较为合适。此时，在向朝燃烧器7供给的混合气体中所占的压缩空气的容积比率为35～40％左右，使用完毕气体的容积比率为60～65％左右。因此，在本发明的燃烧气体供给系统1稳定运转的状态下，从热量消耗装置C1回收的使用完毕气体中的60～65％左右被再利用，剩余的35～40％左右从流路L5排出。这表示，若与排出使用完毕气体的现有的燃烧气体供给系统比较，则向燃烧器7供给压缩空气的空气压缩机3的处理量大幅地减少。因此，若考虑到再加压压缩机11所需的压缩比较小，且耗电较少，则通过大幅削减空气压缩机3的耗能，能够节省作为整个系统的能耗。

此外，图1的燃烧气体供给系统1也可以构成为，在流路L5附设膨胀器，将从流路L5排出的使用完毕气体的能源作为动力回收再利用，由此能够进一步提高能源效率。

在燃烧气体供给系统1中，燃烧器7是具有能够在压缩空气中燃烧燃料的耐压性的加压燃烧器，只要是利用燃烧反应产生燃烧空气，则可以是点火方式及催化剂燃烧方式的任一种燃烧方式。从燃烧反应的稳定性等观点来看，优选催化剂燃烧方式的燃烧器，作为燃烧用催化剂，例如可列举铂、钯系的催化剂。根据热量消耗装置C1的燃烧气体的用途及使用条件，对燃烧气体要求的温度及供给量不同，因此，可以对应用途及使用条件，适当地选择具备供给能力及耐热性的来使用。

燃烧使用的燃料是可燃性气体，也就是具有一氧化碳、氢、碳氢化合物(甲烷等)等可燃性成分的气体，燃料的可燃性成分可以为单成分，也可以是混合组成。一般能够恰当地使用在气体涡轮机等使用的气体燃料，例如，可以列举天然气、煤气化燃料、生化气体等燃料。根据可燃性成分的含有量不同，燃料的每单位容积的发热量不同，压缩空气的适当的供给量也不同。

空气压缩机3可以为一般的燃烧气体供给中能使用的压缩机，可以举例离心式压缩机、轴流式压缩机、往复式压缩机、隔膜式压缩机、双螺旋压缩机、螺旋式压缩机、涡旋式压缩机等。概括来说，能够以2.9～20.7左右的压缩比(压力比)压缩空气的压缩机能够适合作为空气压缩机3。燃料压缩机5b只要是能够将燃料空气压缩到与压缩空气相同的压力的压缩机即可，使用与燃料的供给流量相应的容量。在燃料被收纳在具有调压阀等的高压瓶等的情况下，可以省略燃料压缩机5b。再加压压缩机11是为了补偿损失压力而增补性地进行加压，因此所需的压力比比空气压缩机3低。因流动阻力而造成的压力损失因热量消耗装置C1、C2的流动状态而不同，概括来说，每一台装置的压力损失可以设想在燃烧气体的供给压力(表压)的1.5～15％左右的范围。因此，作为再加压压缩机11，能够合适地使用能够以1.8～19.6左右的压力压缩空气的压缩机。

热交换器23能够从一般使用的气－气型热交换器适当选择来使用。例如，可以举例静止型热交换器、旋转再生式热交换器、周期蓄热式热交换器等，只要是这些方式的任一种都可以。冷却器25是所谓的热交换器，不限制冷却方式、制冷剂的种类，只要能够将使用完毕气体的温度降低到可向再加压压缩机11供给的温度且对使用完毕气体的压力具有耐久性即可。在冷却效率等的观点上，优选气－液型热交换器，能够适当使用一般使用的水冷式的冷却器。对于凝结分离器27，也能够从一般所使用的气液分离器适当选择，使用对于使用完毕气体的压力具有耐久性的凝结分离器。

在上述说明中，燃烧气体供给系统1作为能够根据需要选择以及置换热量消耗装置的系统进行了说明。在无需变更热量消耗装置的情况下，该实施形态能够理解为一体进行燃烧气体的热量的供给及消耗的燃烧气体供给系统。也就是，根据本发明的一实施方式，燃烧气体供给系统1可理解为，具有：供给压缩空气的空气压缩机3；供给燃料的燃料供给装置5；燃烧器7，其使上述燃料供给装置供给的燃料及上述空气压缩机供给的压缩空气燃烧而产生加压燃烧气体；热量消耗装置C1，其消耗上述加压燃烧气体的热量，并将消耗了热量的加压燃烧气体作为使用完毕气体排出；以及再加压压缩机11，其对从上述热量消耗装置排出的上述使用完毕气体的一部分增补地进行加压，并供给到上述空气压缩机供给的压缩空气。该情况下，可省略使热量消耗装置的装卸成为可能的气体供给回收部9，热量消耗装置C1可以直接连接到流路L3、L4。对于热量消耗装置C2及气体供给回收部21也是相同。

通过调节使用完毕气体与压缩空气的混合比例及燃料供给量而稳定运转的稳定状态例如如下。在连接有对热源的温度要求为600～900℃左右的热量消耗装置C1以及温度要求为500～600℃左右的热量消耗装置C2的燃烧气体供给系统1中，调节燃料的流量，从燃烧器7向热量消耗装置C1供给温度：800～900℃左右、压力：1.7～2.0MPaG左右、氧气浓度：8～10vol％左右的燃烧气体。于是，从热量消耗装置C1回收的使用完毕气体的压力大致降低到1.6～1.9MPaG左右，温度变成500～600℃左右。使用完毕气体的一部分通过在热量消耗装置C2的二次利用而消耗热量，降低到温度：450～550℃左右、压力：1.5～1.8MPaG左右。该使用完毕气体在热交换器23中通过与水分去除后的使用完毕气体的热交换，可冷却到120～145℃左右，进一步地，在冷却器25被冷却到70～90℃左右，从而从使用完毕气体分离凝结水。通过凝结分离器27的气液分离干燥后的使用完毕气体以成为与从空气压缩机3供给的压缩空气相同压力的方式通过再加压压缩机11被压缩到压力：1.8～2.1MPaG左右，其温度上升到90～110℃左右。该被压缩了的使用完毕气体在热交换器23被加热而接近经过了热量消耗装置C2的使用完毕气体的温度，可以得到温度：480～580℃左右、压力：1.8～2.1MPaG左右、氧气浓度：8～10vol％左右的被干燥且压缩了的使用完毕气体。该使用完毕气体与温度：150～170℃左右、压力：1.8～2.1MPaG左右、氧气浓度：17～19vol％左右的从空气压缩机3供给的压缩空气及燃料混合(使用完毕气体：60～65vol％、压缩空气：35～40vol％)。其结果，调制出压力：1.8～2.1MPaG左右、氧气浓度：11～15vol％左右的混合气体，其温度为140～180℃左右。将其供给到燃烧器7，产生与上述相同的燃烧气体。不被再利用而从流路L4通过流路L5排出到外部的剩余部份的使用完毕气体的量相当于通过空气压缩机3供给的压缩空气的量。

以为了在反应装置中通过800℃左右的加热使化学反应进行而利用燃烧气体的情况为例子，以下，通过模拟，记载运转图1的燃烧气体供给系统1的一实施方式。在该例子中，将反应装置作为热量消耗装置C1连接于气体供给回收部9，为了二次利用剩余热量，将比较小型的蒸汽产生器作为热量消耗装置C2连接于气体供给回收部21。

将流路L5的压力调整阀15以使内部压力维持在1.75MPaG的方式设定，从燃料供给装置5向从空气压缩机3供给的1.95MPaG、161℃的压缩空气(氧气浓度：17.9vol％)添加压缩燃料，并向燃烧器7供给而使其燃烧，在此期间，以从燃烧器7排出的燃烧气体的温度达到800℃以上的方式调整燃料的供给量。由此，向热量消耗装置C1供给温度：875℃、压力：1.82MPaG、氧气浓度：9.52vol％的燃烧气体，从热量消耗装置C1回收温度：576℃、压力：1.74MPaG、氧气浓度：9.52vol％的使用完毕气体。其一部分被供给到热量消耗装置C2，温度：556℃、压力：1.71MPaG、氧气浓度：9.52vol％的使用完毕气体在热交换器23中被冷却到136℃，进一步地通过冷却器25被冷却到80℃。该使用完毕气体通过凝结分离器27去除凝结水，成为温度：80℃、压力：1.65MPaG、氧气浓度：9.93vol％。该使用完毕气体通过再加压压缩机11以压力比：1.2被压缩，从而向热交换器23供给温度：103℃、压力：1.98MPaG的被干燥并压缩了的使用完毕气体。从热交换器23流出的被干燥并压缩了的使用完毕气体为温度：546℃、压力：1.95MPaG、氧气浓度：9.93vol％，且与从空气压缩机3供给的压缩空气及燃料作混合。在流路L6中开始供给使用完毕气体，然后开始基于氧气浓度计17控制流量调整阀3b，以混合气体的氧气浓度成为13vol％的方式调整压缩空气的流量，使用完毕气体及压缩空气占混合气体的比例分别为61.5％及38.5％。在从开始运转到稳定状态的期间，从空气压缩机3供给的压缩空气的流量减少而成为固定，当成为稳定状态时，使用完毕气体开始从流路L5向外部排出，其比例成为38.5％。

如上述，本发明的燃烧气体供给系统是可以适当地调节温度及供给量来供给燃烧气体，且可以作为热源稳定地提供高温燃烧气体的系统。因此，将进行基于各种热反应(吸热反应)的化学合成、物质溶融或溶解时操作基于温度控制进行的变质抑制变得很重要的处理这样的反应装置或处理装置作为热量消耗装置的情况下，特别有用。作为这样的反应装置，例如可以举例进行利用了甲烷的水蒸汽改质反应、甲烷的干燥重组反应、甲醇的改质反应等各种热分解反应的合成的反应装置。此外，为了抑制再加压压缩机11的电力消耗，优选回收的使用完毕气体的压力损失越小越好。因此，热量消耗装置优选为仅将供给的燃烧气体作热源来利用，而不直接作为动力源利用的装置。当然，将作为热源所得到的热量作为基础，间接地产生动力、电力等的情况也没有问题。

以上，参考附图，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，应当理解，在权利要求书记载的范围内，本领域技术人员可想到的各种变更例或修正例当然也属于本发明的技术范围。

生产上的可利用性

本发明的技术能够适用于供给燃烧气体的系统，有助于削减使用完毕气体的排出量及减少耗电。另外，通过将燃烧气体作为热源的各种化学反应或处理，能够有助于作为目的的反应产生物、处理加工品的稳定供给及制造成本的降低。

Claims

1.一种燃烧气体供给系统，其特征在于，具有：

供给压缩空气的空气压缩机；

供给燃料的燃料供给装置；

燃烧器，使上述燃料供给装置供给的燃料及上述空气压缩机供给的压缩空气燃烧，产生加压燃烧气体；

气体供给回收部，用于向热量消耗装置供给上述燃烧器产生的上述加压燃烧气体，并将消耗了热量的上述加压燃烧气体作为使用完毕气体回收；

追加的气体供给回收部，其用于将上述使用完毕气体供给到追加的热量消耗装置，回收进一步消耗了热量的使用完毕气体；

再加压压缩机，将通过上述追加的气体供给回收部回收的上述使用完毕气体的一部分增补性地压缩，并供给到上述空气压缩机供给的压缩空气；

从上述空气压缩机向上述燃烧器供给压缩空气的流路；以及

将通过上述再加压压缩机增补性地压缩的上述一部分的使用完毕气体供给上述流路的流路，

将上述一部分的使用完毕气体作为与上述压缩空气的混合气体供给到上述燃烧器，上述混合气体中的上述一部分的使用完毕气体的容积比率为60～65％，使用完毕气体的60～65％被再利用，剩余的35～40％排出。

2.根据权利要求1所述的燃烧气体供给系统，其特征在于，

上述再加压压缩机将上述一部分的使用完毕气体以加压成与上述空气压缩机供给的压缩空气相同的压力的方式增补性地压缩，上述使用完毕气体的剩余部分被排出到外部。

3.根据权利要求1所述的燃烧气体供给系统，其特征在于，

还具有：冷却上述一部分的使用完毕气体的冷却器；以及凝结分离器，其将通过冷却而凝结的水分从上述一部分的使用完毕气体分离，

上述再加压压缩机将通过上述凝结分离器去除了水分的上述一部分的使用完毕气体增补性地压缩。

4.根据权利要求2所述的燃烧气体供给系统，其特征在于，

5.根据权利要求3所述的燃烧气体供给系统，其特征在于，

还具有热交换器，将上述一部分的使用完毕气体在通过上述冷却器冷却前与通过上述再加压压缩机被增补性地压缩的上述一部分的使用完毕气体进行热交换。

6.根据权利要求4所述的燃烧气体供给系统，其特征在于，

7.根据权利要求1~6中任一项所述的燃烧气体供给系统，其特征在于，

还具有流量调整阀，该流量调整阀调整上述空气压缩机供给的压缩空气的流量，

使用上述流量调整阀，调整上述空气压缩机供给的压缩空气与上述再加压压缩机供给的上述一部分的使用完毕气体的比例。

8.根据权利要求7所述的燃烧气体供给系统，其特征在于，

还具有氧气浓度计，该氧气浓度计检测上述再加压压缩机供给了上述一部分的使用完毕气体的上述压缩空气的混合气体中的氧气浓度，

上述流量调整阀基于上述氧气浓度计的检测值被控制。

9.根据权利要求1~6中任一项所述的燃烧气体供给系统，其特征在于，

上述燃料供给装置具有燃料压缩机，且供给被加压成与上述压缩空气相同的压力的压缩燃料。

10.根据权利要求1~6中任一项所述的燃烧气体供给系统，其特征在于，

上述气体供给回收部及上述追加的气体供给回收部分别具有用于可装卸地连接上述热量消耗装置或上述追加的气体供给回收部的供给用连接部件及回收用连接部件。

11.一种燃烧气体供给系统，其特征在于，具有：

供给压缩空气的空气压缩机；

供给燃料的燃料供给装置；

燃烧器，其使上述燃料供给装置供给的燃料及上述空气压缩机供给的压缩空气燃烧，产生加压燃烧气体；

热量消耗装置，其消耗上述加压燃烧气体的热量，将消耗了热量的上述加压燃烧气体作为使用完毕气体排出；

追加的热量消耗装置，其消耗上述使用完毕气体的热量，排出进一步消耗了热量的上述使用完毕气体；

再加压压缩机，其将从上述追加的热量消耗装置排出的上述使用完毕气体的一部分增补性地加压，并供给到上述空气压缩机供给的压缩空气；

从上述空气压缩机向上述燃烧器供给压缩空气的流路；以及

12.根据权利要求11所述的燃烧气体供给系统，其特征在于，

上述热量消耗装置及上述追加的热量消耗装置分别具有用于将上述加压燃烧气体或上述使用完毕气体作为热源利用的热交换功能。