JP7083211B1 - Combustion device and combustion system - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料としてのアンモニアの使用率を高めた燃焼装置及び燃焼システムを提供する。【解決手段】燃焼装置100は、第一燃料としてのアンモニア又はアンモニアとは別の第二燃料を燃料として燃焼させる第一燃焼空間S1を形成する燃焼空間形成部1と、燃焼空間形成部1に燃料を供給する燃料供給部2と、燃料供給部2にアンモニアを供給するアンモニア供給部3と、燃料供給部に第二燃料を供給する第二燃料供給部4と、を備え、アンモニア供給部3は、アンモニアを加熱する熱交換部30を有し、熱交換部30で加熱されたアンモニアを燃料供給部2に供給する。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a combustion device and a combustion system in which the usage rate of ammonia as a fuel is increased. SOLUTION: A combustion device 100 has a combustion space forming unit 1 forming a first combustion space S1 for burning ammonia as a first fuel or a second fuel different from the fuel as a fuel, and a combustion space forming unit 1. A fuel supply unit 2 for supplying fuel, an ammonia supply unit 3 for supplying ammonia to the fuel supply unit 2, and a second fuel supply unit 4 for supplying a second fuel to the fuel supply unit are provided, and the ammonia supply unit 3 is provided. Has a heat exchange unit 30 for heating ammonia, and supplies the ammonia heated by the heat exchange unit 30 to the fuel supply unit 2. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、燃焼装置及び燃焼システムに関する。 The present invention relates to a combustion device and a combustion system.
特許文献1には、炭化水素質製品の海洋船舶による輸送中には輸送船上での火災と爆発の潜在的可能性があるため、輸送に際しては火災と爆発を防止するように予防措置を講じるべく、SOLAS条約によりタンカーなどの船舶には不活性ガスシステムの搭載が要請されることが記載されている。また、ディーゼルエンジンからの排気を洗浄し、洗浄済みガスを不活性ガスとして使用される場合があることが記載されている。また、洗浄済みガスは安価な不活性ガス源であるが、洗浄システムは二酸化炭素、窒素酸化物、イオウ酸化物を除去するのに完全に効果的ではないことがあり、洗浄済みガス中の二酸化炭素は、タンクの腐食を導く可能性があることを指摘している。
特許文献2には、アンモニアを混焼できる石炭燃焼装置が記載されている。石炭燃焼装置は、筒状の炉本体と、筒状の炉本体1の端部に接続されたバーナとを備えている。バーナには、二重管構造の混合気流路体が備えられ、混合気流路体の中心部には、燃料としてのアンモニアを送るアンモニア流路が設けられている。アンモニア流路の外側には燃料としての微粉炭を送る微粉炭流路が設けられ、微粉炭流路には微粉炭と一次空気を微粉炭流路に搬送する微粉炭供給路が接続されている。炉本体の後流側には二段燃焼用の空気を供給する二段燃焼空気供給手段が設けられている。水素や他の炭化水素系の燃料に比べてアンモニアは着火しにくく、燃焼速度が遅いという問題があるところ、この石炭燃焼装置では、排出される窒素酸化物を抑制した状態で、石炭と共にアンモニアを燃料の一部として使用することができる。微粉炭及びアンモニアが燃料として使用される場合、アンモニアは、例えば、熱量比で20%使用されることが記載されている。
非特許文献1には、酸素濃度が低いガスを不活性ガスとして製造する不活性ガス装置が記載されている。不活性ガス装置として、ボイラーの排気ガスを利用して不活性ガスを製造する装置や、独自に燃料を燃焼させて不活性ガスを製造することでよりクリーンな不活性ガスを製造する事ができる装置が記載されている。これら不活性ガス装置により製造される不活性ガスは、原油などの可燃性危険物を運ぶタンカーのカーゴタンク内の引火爆発を防止するために用いられることが例示されている。
Non-Patent
二酸化炭素をはじめとする温室効果ガスの排出量削減(いわゆる、カーボンニュートラル)を目的として、各種の燃焼装置において、化石燃料の使用量削減が望まれている。また、船舶用の不活性ガス発生装置としての利用の観点からも、二酸化炭素排出量の削減が望まれる。燃焼装置において化石燃料を代替する燃料の一例として、例えば特許文献2に記載のごとく、化石燃料とアンモニアとを混合して燃焼させる技術が知られている。しかし、従来技術にあっては、燃料としてのアンモニアの使用率(例えば、熱量比)を十分高めることができず、二酸化炭素排出量の削減が十分ではなかった。そのため、アンモニアの使用率の高い燃焼装置の提供が望まれる。
For the purpose of reducing greenhouse gas emissions such as carbon dioxide (so-called carbon neutral), it is desired to reduce the amount of fossil fuel used in various combustion devices. In addition, reduction of carbon dioxide emissions is desired from the viewpoint of use as an inert gas generator for ships. As an example of a fuel that replaces fossil fuel in a combustion device, for example, as described in
本発明は、かかる実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、燃料としてのアンモニアの使用率を高めた燃焼装置及び燃焼システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a combustion device and a combustion system in which the usage rate of ammonia as a fuel is increased.
上記目的を達成するための本発明に係る燃焼装置は、
第一燃料としてのアンモニア又は前記アンモニアとは別の第二燃料を燃料として燃焼させる第一燃焼空間を形成する燃焼空間形成部と、
前記燃焼空間形成部に前記燃料を供給する燃料供給部と、
前記燃料供給部に前記アンモニアを供給するアンモニア供給部と、
前記燃料供給部に前記第二燃料を供給する第二燃料供給部と、を備え、
前記アンモニア供給部は、
前記アンモニアを加熱する熱交換部を有し、
前記熱交換部で加熱された前記アンモニアを前記燃料供給部に供給する。
The combustion device according to the present invention for achieving the above object is
A combustion space forming unit that forms a first combustion space for burning ammonia as a first fuel or a second fuel different from the ammonia as a fuel.
A fuel supply unit that supplies the fuel to the combustion space forming unit,
An ammonia supply unit that supplies the ammonia to the fuel supply unit,
A second fuel supply unit that supplies the second fuel to the fuel supply unit is provided.
The ammonia supply unit
It has a heat exchange unit that heats the ammonia.
The ammonia heated in the heat exchange section is supplied to the fuel supply section.
上記目的を達成するための本発明に係る燃焼システムは、
上述の燃焼装置と、
前記燃焼装置が装着され、第二燃焼空間を形成する燃焼容器と、を備え、
前記燃焼容器は、前記第二燃焼空間に前記燃焼空間形成部を収容している。
The combustion system according to the present invention for achieving the above object is
With the above-mentioned combustion device,
It is equipped with a combustion vessel to which the combustion device is attached and forms a second combustion space.
The combustion container accommodates the combustion space forming portion in the second combustion space.
燃料としてのアンモニアの使用率を高めた燃焼装置及び燃焼システムを提供することができる。 It is possible to provide a combustion device and a combustion system in which the usage rate of ammonia as a fuel is increased.
図面に基づいて、本発明の実施形態に係る燃焼装置及び燃焼システムについて説明する。 A combustion apparatus and a combustion system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第一実施形態)
(概要の説明)
図1には、本実施形態に係る燃焼システム200の構成の説明図を示している。
(First Embodiment)
(Explanation of outline)
FIG. 1 shows an explanatory diagram of the configuration of the
燃焼システム200は、燃焼装置100と、燃焼装置100が装着される燃焼容器9とを備えている。
The
燃焼装置100は、第一燃料としてのアンモニア又はアンモニアとは別の第二燃料を燃料として燃焼させる第一燃焼空間S1を形成する燃焼空間形成部1と、燃焼空間形成部1に燃料を供給する燃料供給部2と、燃料供給部2にアンモニアを供給するアンモニア供給部3と、燃料供給部2に第二燃料を供給する第二燃料供給部4と、を備えている。
The
アンモニア供給部3は、アンモニアを加熱する熱交換部30を有し、熱交換部30で加熱されたアンモニアを燃料供給部2に供給する。
The
燃焼装置100が装着される燃焼容器9は、炉内空間Sを形成している。燃焼容器9は、炉内空間Sに燃焼装置100の燃焼空間形成部1を収容している。
The
燃焼装置100及びこれを備えた燃焼システム200は、燃料としてのアンモニアの使用率を高めた燃焼を実現することができる。例えば、アンモニアと第二燃料との混合燃焼が可能であるのみならず、アンモニア単独での燃焼を行うことができる。
The
(各部の説明)
上述のごとく、燃焼装置100は、燃焼空間形成部1と、燃焼空間形成部1に燃料及び酸素搬送ガスを供給する燃料供給部2と、アンモニア供給部3と、第二燃料供給部4と、に加えて、更に、燃料供給部2に酸素搬送ガスを供給する酸素搬送ガス供給部20と、燃料供給部2に燃焼排ガスを供給する返送路5と、を備えている。燃焼装置100は、第一燃料としてのアンモニア又はアンモニアとは別の第二燃料を燃料として燃焼させるバーナである。第二燃料の一例は化石燃料、例えば、A重油(以下、単に重油と記載する)などの石油燃料や、天然ガスやプロパンガスなどの炭化水素ガス燃料である。以下では、第二燃料が重油である場合を例示して説明する。
(Explanation of each part)
As described above, the
燃焼システム200は、この燃焼装置100と、燃焼装置100にアンモニアを供給するアンモニア供給システムシステム6と、燃焼装置100に重油を供給する第二燃料供給システム7と、燃焼装置100に酸素搬送ガスを供給する酸素搬送ガス供給システム8と、燃焼装置100が装着される燃焼容器9と、各部の動作を制御する制御部Cと、を備えている。酸素搬送ガスは、燃焼用の酸素を搬送する気体(すなわち、酸素を含有する気体)であり、本実施形態では一例として空気である。以下では、酸素搬送ガスが空気である場合を例示して説明する。
The
制御部Cは、燃焼システム200の動作を制御する、燃焼システム200の中央制御機構となる機能部である。制御部Cは、燃焼システム200の各部や各センサ類から、動作状況や検出状況に係る情報を受信し、また、各部に動作指令を送出してそれらの動作を制御する。
The control unit C is a functional unit that is a central control mechanism of the
制御部Cは、CPUや当該CPUに燃焼システム200の制御を実現させるプログラム(ソフトウェア)により、ハードウェア又はソフトウェア的に実現される。本実施形態では、制御部Cは、パーソナルコンピュータやPLCなどのコンピュータ及びその記憶部に格納された制御ソフトウェアにより実現される。制御部Cは、ポートやバス、有線や無線のネットワーク(インターネット回線を含む)などで構成される通信路を介して燃焼システム200の各部と通信可能に接続されている。なお、記憶部としては、いわゆるUSBメモリなどのフラッシュメモリ、ハードディスク、SSDやCDROMなどの光学ディスクなど、コンピュータなどで使用可能な記憶装置又は記憶媒体が一般に利用可能である。
The control unit C is realized by hardware or software by a CPU or a program (software) that causes the CPU to control the
燃焼容器9は、燃焼装置100による燃焼を行う空間(以下、炉内空間Sと称する)を形成する容器である。燃焼容器9は、一例として、有底筒状に形成される。図1では、燃焼容器9が、有底筒の底壁91と筒状の筒壁部90とを有し、底壁91に燃焼装置100が固定されている場合を示している。燃焼容器9は、燃焼排ガスの温度を計測する温度センサ99を有してもよい。燃焼装置100の燃焼空間形成部1は、底壁91における燃焼容器9の筒内側に固定され、炉内空間Sに収容されている。底壁91における燃焼空間形成部1が固定された側とは反対面側には、燃料供給部2が固定されている。以下の説明では、燃料供給部2から燃焼空間形成部1への燃料及び酸素搬送ガスの供給の流れ方向及びこれに沿う方向を、単に流れ方向と称する場合がある。また、燃料や酸素搬送ガスの流れの下流側を単に下流側、その流れの上流側を単に上流側と称する。すなわち、燃料供給部2から見て燃焼空間形成部1は下流側である。逆に、燃焼空間形成部1から見て燃料供給部2は上流側である。
The
燃焼容器9内の燃焼排ガスの温度は、重油単独での燃焼状態において、1200℃から1500℃に達することができる。燃焼容器9内の燃焼排ガスの温度は、重油とアンモニアとの混燃状態合において、800℃前後に達することができる。燃焼容器9内の燃焼排ガスの温度は、アンモニア単独での燃焼状態において、600℃から800℃に達することができる。
The temperature of the combustion exhaust gas in the
燃焼空間形成部1は、筒状部10と、筒状部10に固定されたパイロットバーナ19とを有する。
The combustion
筒状部10は、燃料を燃焼させる第一燃焼空間S1を炉内空間S内において区画する壁部材である。筒状部10は、いわゆるバーナ―コーンである。筒状部10の筒の内部空間が第一燃焼空間S1である。筒状部10の第一燃焼空間S1には、燃料と空気とが燃料供給部2から供給される。筒状部10は、筒の軸心方向、すなわち、流れ方向に沿う断面が円形である。筒状部10は、流れ方向に沿う断面が上流側から下流側にかけて内径が増大していくラッパ状の形状としてよい。
The
パイロットバーナ19は、燃焼装置100の燃焼開始時に第一燃焼空間S1内で種火を点火して燃焼させる点火装置である。パイロットバーナ19は、燃焼装置100による燃焼を開始する際に、燃料供給部2から筒状部10に供給された燃料を、その種火によって点火し、燃焼装置100による燃焼開始を実現する。なお、パイロットバーナ19による点火後、燃焼装置100は、継続して筒状部10に供給される燃料と空気とによって、パイロットバーナ19による種火なしでも燃焼を継続可能である。
The
燃焼空間形成部1で生じた火炎は、燃焼容器9内、すなわち炉内空間S内で燃焼する。燃焼容器9内で生じた燃焼排ガスの一部は、後述するように、燃料供給部2に返送される。その他の燃焼排ガスは、燃焼容器9から排出された後、燃焼システム200の系外に排出される。燃焼システム200から排出された燃焼排ガスは、必要に応じて浄化されて船舶などの不活性ガスとして使用される。また、燃焼システム200から排出された燃焼排ガスは、必要に応じて熱源として利用される。
The flame generated in the combustion
燃料供給部2にはアンモニア供給部3と、重油を供給する第二燃料供給部4と、酸素搬送ガス供給部20と、返送路5と、が接続されており、アンモニア、重油、空気及び燃焼排ガスが供給可能とされている。燃料供給部2は、これら供給されたアンモニア又は重油及び空気の混合ガスを燃焼空間形成部1に供給する。なお、アンモニア供給部3、第二燃料供給部4及び酸素搬送ガス供給部20には、それぞれ、後述するアンモニア供給システムシステム6、第二燃料供給システム7及び酸素搬送ガス供給システム8からアンモニア、重油及び空気が供給される。
燃料供給部2は、アンモニア又は重油、空気、及び燃焼排ガスを混合して混合ガスを形成する混合機構を有する。図1では、混合機構が、酸素搬送ガス供給システム8から供給される空気の気流のエネルギーによって空気及び重油又はアンモニアを混合し、燃焼空間形成部1に混合ガスを送り込むエジェクタ機構である場合を例示して示している。
The
燃料供給部2は上述のエジェクタ機構として、吸引室22と、吸引室22に空気を吹き込むノズル部21と、吸引室22の下流側と、筒状部10の上流側とを連通接続するディフューザ部23とを有する。
The
吸引室22は、空気と燃料等が合流する空間を形成する容器である。ノズル部21は、空気が噴き出す先端側が絞られたノズル形状とされており、そのノズル先端が吸引室22内に収容されている。ノズル部21には酸素搬送ガス供給部20が接続されており、加圧された空気が供給されるようになっている。
The
ディフューザ部23は、本実施形態では、吸引室22に形成された、吸引室22内と筒状部10の筒内とを連通する開口部であって、ノズル部21の空気の噴射方向の下流側に配置されている。ディフューザ部23の開口径は、ノズル部21のノズル先端の開口径よりも大きくなっている。
In the present embodiment, the
燃料供給部2では、これらノズル部21、吸引室22及びディフューザ部23と加圧された空気の空気流とにより、ベンチュリ効果を生じて、吸引室22内の流体はディフューザ部23を介して筒状部10側へ誘引されながら分散混合されて混合ガス(気体状の混合ガス又は霧化された重油と空気などとの気液混相流)となる。また、この誘引により、吸引室22内は陰圧となる。
In the
吸引室22には、上述のごとくノズル部21に加えて、アンモニア供給部3と、重油を供給する第二燃料供給部4と、返送路5と、が接続されており、空気、アンモニア、重油、及び燃焼排ガスが供給可能とされている。吸引室22及びディフューザ部23では、ノズル部21から吸引室22内に吹き込まれた空気の気流のエネルギーによって、空気、アンモニア、重油、及び燃焼排ガスが混合される。本実施形態では、後述するように、吸引室22には返送路5が直接接続されており、返送路5にアンモニア供給部3と第二燃料供給部4とが接続され、アンモニア及び重油は返送路5を介して吸引室22に供給されるようになっている。
In addition to the
返送路5は、燃料供給部2に燃焼排ガスを供給する筒状の配管部材である。返送路5は、燃焼排ガスを吸引する吸引口である一端が燃焼容器9内に配置されて炉内空間Sと連通している。返送路5は、吸引口に対する他端が吸引室22に接続されており、吸引室22内の空間と連通している。返送路5の吸引口は、例えば、筒状部10の下流側であって、筒状部10に隣接する位置に配置されてよい。これにより、燃焼装置100を小型化することができる。
The
上述のごとく、吸引室22は陰圧であるから、燃焼容器9内との気圧差によって、返送路5は燃焼容器9内から燃焼排ガスを吸引し、吸引室22に供給することができる。以下では、燃焼容器9内か吸引室22に供給される燃焼排ガスを、単に返送ガスと称する場合がある。また、エジェクタ機構における、吸引室22の陰圧により返送路5が吸引される効果を、吸引効果と称する場合がある。返送路5には、例えばスライド弁、バタフライ弁などの、弁の開度を調整して返送ガスの通流量を調整する流量調整弁51(いわゆる、ダンパ)が設けられていてもよい。返送路5には、流量調整弁51よりも上流側に、返送ガスの温度を計測する温度センサ59を有してもよい。
As described above, since the
アンモニア供給部3は、加熱したアンモニアガスを燃料供給部2に供給する機構である。アンモニア供給部3は、アンモニア供給システムシステム6から供給されたアンモニアを燃焼容器9内で熱交換して加熱する熱交換部30と、熱交換部30で加熱されたアンモニアを燃料供給部2に供給するアンモニア配管31とを有する。
The
熱交換部30は、熱交換器などを有する部材である。熱交換部30は、例えば、内部にアンモニアを通流可能な金属管をコイル状に巻きあげた熱交換器を有してよい。熱交換部30は、例えば燃焼空間形成部1で生じた燃焼排ガスの流れの下流側に配置されて、燃焼排ガスと熱交換、すなわち、燃焼排ガスの熱を取り込んでアンモニアを加熱する。熱交換部30は、例えば、燃焼空間形成部1の下流側の直後に配置されて、燃焼空間形成部1から炉内空間Sに噴き出す火炎に直接晒されてよい。このような配置とすることで、熱交換部30がアンモニアを効率的に加熱することができる。熱交換部30は、燃焼空間形成部1から炉内空間Sに噴き出す火炎に直接晒されない位置に配置され、燃焼排ガスと熱交換してもよい。このようにすれば、熱交換部30の寿命が延びる場合がある。
The
上述のごとく、本実施形態では、返送路5にアンモニア供給部3が接続されており、返送路5を介してアンモニアを燃料供給部2に供給する。図1では、一例として、返送路5における、吸引室22と流量調整弁51との間に、アンモニア配管31のアンモニア供給口32が接続され、アンモニア配管31から返送路5にアンモニアが供給される場合を示している。また、図1では、アンモニア配管31におけるアンモニア供給口32と熱交換部30との間に、アンモニアの温度を計測する温度センサ39が設けられている場合を例示している。
As described above, in the present embodiment, the
アンモニア供給部3は、熱交換部30によりアンモニアを高温に加熱することで、燃焼空間形成部1でのアンモニアの燃焼を容易とし、また、アンモニア単独での燃焼を可能としている。熱交換部30では、アンモニアは、400℃から800℃に加熱する。アンモニアは、好ましくは500℃以上に加熱する。アンモニアが500℃以上に加熱されると、アンモニア単独での燃焼時の燃焼安定性が向上する。
The
第二燃料供給部4は、加熱した重油を燃料供給部2に供給する機構である。第二燃料供給部4は、第二燃料供給システム7から供給された重油を燃焼排ガスで加熱して燃料供給部2に供給する。
The second
上述のごとく、本実施形態では、返送路5に第二燃料供給部4が接続されており、返送路5を介して重油を燃料供給部2に供給する。図1では、一例として、返送路5における、吸引室22とアンモニア供給口32との間に、第二燃料供給部4としての重油供給口41が接続され、第二燃料供給部4から返送路5に重油が供給される場合を示している。
As described above, in the present embodiment, the second
第二燃料供給部4は返送路5に重油を供給することで、燃焼排ガスとしての返送ガスと重油とで熱交換させて重油を加熱することができる。重油は加熱されることにより、粘度が低下して霧化されやすくなり、また、気化して燃料供給部2での空気などとの混合性が向上する。これにより、燃料供給部2での燃焼空間形成部1への重油の供給が安定し、また、燃焼空間形成部1での重油の燃焼が安定する。
By supplying the heavy oil to the
以下では、燃焼システム200の動作を説明する。燃焼システム200の動作は、本実施形態では制御部Cの制御により実現される。以下の説明における、各部の動作は、特に断りのない限り制御部Cの動作指令に基づいて行われるものとし、制御部Cの動作指令の説明は適宜省略する。
Hereinafter, the operation of the
燃焼システム200では、燃焼装置100の燃焼開始する際、まず、パイロットバーナ19で種火を点火しつつ、燃料供給部2からの燃料供給と空気の供給とを開始する。パイロットバーナ19における種火の点火には、イグナイタを用いることができる。なお、パイロットバーナ19で着火する種火の燃料には重油や可燃性ガスを用いてよい。本実施形態ではパイロットバーナ19が重油を燃料として種火を燃焼する場合を示している。燃料供給部2は、燃焼装置100の燃焼開始時及び燃焼開始直後は、燃焼空間形成部1への燃料として、重油のみを供給するとよい。
In the
本実施形態において、重油の供給は、制御部Cの動作指令に基づいて、第二燃料供給システム7から第二燃料供給部4へ重油が供給されることにより行われる。すなわち、制御部Cは、重油を用いて燃焼装置100の燃焼を開始する。制御部Cは、例えば、第二燃料供給システム7の、重油タンクとしての第二燃料タンク70と第二燃料供給部4とに接続された重油の供給配管71に設けられた流量センサ73の出力信号に基づいて、供給配管71に設けられたポンプ72の出力を調節し、第二燃料タンク70から第二燃料供給部4に供給される重油の供給量を調整する。なお、ポンプ72としては、タービンポンプやダイアフラムポンプなどを採用可能である。ポンプ72の出力は、回転数やピストン回数の調整で行ってよい。タービンポンプの場合は、下流側に弁体を併設し、タービンの回転数を一定としつつ、弁開度で出力を調整してもよい。
In the present embodiment, the heavy oil is supplied by supplying the heavy oil from the second fuel supply system 7 to the second
本実施形態において、空気の供給は、制御部Cの動作指令に基づいて、酸素搬送ガス供給システム8から酸素搬送ガス供給部20へ空気が供給されることにより行われる。制御部Cは、例えば、酸素搬送ガス供給システム8のファンやブロアなどの送風機80と酸素搬送ガス供給部20とに接続された送風管81に設けられた流量センサ83又は圧力センサ84の出力信号に基づいて、送風管81に設けられた風量調整弁82の弁の開度又は送風機80の出力を調節し、送風機80から酸素搬送ガス供給部20に供給される空気の供給量を調整する。なお、風量調整弁82は、例えばバタフライ弁などの開度調整弁(ダンパ)である。
In the present embodiment, the air is supplied by supplying air from the oxygen transport
燃料供給部2への空気の供給が開始されると、燃料供給部2のエジェクタ機構の吸引効果によって返送路5を介して燃焼容器9内が吸引され、返送ガスの返送が開始される。重油単独での燃焼状態において、好ましい返送ガスの流量は、燃料供給部2へ供給される空気の流量を1とした場合、0.05以上1.0以下である。
When the supply of air to the
燃焼空間形成部1による燃焼の継続に伴って、燃焼容器9内の燃焼排ガスの温度が徐々に上昇する。燃焼排ガスの温度上昇に伴って返送ガスの温度が上昇していくと、返送ガスによって返送路5内で重油が加熱される。燃焼排ガスの温度が所定値(例えば、800℃以上)に達すると、燃料供給部2での重油の霧化や気化が良好な状態となり、燃焼空間形成部1での燃焼火炎が安定した状態に達する。
As the combustion by the combustion
燃焼装置100で燃焼が開始してから燃焼排ガスの温度が所定温度以上(例えば、800度以上)に達すると、制御部Cは、アンモニア供給部3による、燃料供給部2へのアンモニアの供給を開始する。すなわち、制御部Cは、燃焼排ガスの温度が所定温度以上に達すると、燃焼装置100でのアンモニアの燃焼を開始し、燃焼装置100をアンモニアと重油との混燃状態に切り替える。制御部Cは、例えば、燃焼容器9に設けられた温度センサ99又は返送路5に設けられた温度センサ59の出力信号に基づいて燃焼排ガスの温度が所定温度以上になったことを検知し、アンモニア供給部3による、燃料供給部2へのアンモニアの供給を開始することができる。燃料供給部2へ供給されたアンモニアは、燃焼空間形成部1に供給されて燃焼する。
When the temperature of the combustion exhaust gas reaches a predetermined temperature or higher (for example, 800 degrees or higher) after the combustion is started in the
本実施形態において、アンモニアの供給は、制御部Cの動作指令に基づいて、アンモニア供給システムシステム6からアンモニア供給部3へアンモニアが供給されることにより行われる。制御部Cは、例えば、アンモニアボンベ60とアンモニア供給部3とに接続されたアンモニアの供給配管61に設けられた流量センサ63の出力信号に基づいて、アンモニアの供給配管61に設けられた流量調整弁62の弁の開度を調節して、アンモニアボンベ60からアンモニア供給部3に供給されるアンモニアの供給量を調整する。なお、流量調整弁62は、例えばダイアフラム弁、ニードル弁などの、弁の開度を調整して通流量を調整することができる開度調整弁である。
In the present embodiment, the supply of ammonia is performed by supplying ammonia from the ammonia
制御部Cは、燃焼排ガスの温度又はアンモニア配管31を通流するアンモニアの温度に基づいて、空気、重油及びアンモニアの供給量を適切な比率に調整する。制御部Cは、必要に応じ、又は、作業者やあらかじめ定められた運転プログラムに基づいて、燃焼空間形成部1での燃焼を、アンモニア単独での燃焼に切り替える。
The control unit C adjusts the supply amounts of air, heavy oil, and ammonia to an appropriate ratio based on the temperature of the combustion exhaust gas or the temperature of the ammonia flowing through the
例えば、制御部Cは、燃焼装置100で燃焼が開始してから燃焼排ガスの温度が所定温度以上に達すると、重油の供給を継続しながらアンモニアの供給を開始して燃焼装置100を重油とアンモニアとの混燃状態とする。その後、重油の供給量を減らしながらアンモニアの供給量を増加させて、徐々に熱量比におけるアンモニアの比率を高めていく。この際、制御部Cは、温度センサ99又は温度センサ59により燃焼排ガスの温度が所定温度よりも低下しないように(例えば、600℃以下にならないように)監視しながら(保ちながら)熱量比におけるアンモニアの比率を高めていく。また、温度センサ39によりアンモニアの温度が所定温度よりも低下しないように(例えば、400℃以下にならないように)監視しながら(保ちながら)熱量比におけるアンモニアの比率を高めていき、アンモニア単独での燃焼状態に移行させる。制御部Cは、温度センサ99又は温度センサ59で燃焼排ガスの温度が所定温度よりも低下したことを検知した場合や、温度センサ39によりアンモニアの温度が所定温度よりも低下したことを検知した場合は、熱量比におけるアンモニアの比率の増大を停止し、また、熱量比におけるアンモニアの比率を一時的に低下させてよい。これにより、燃焼排ガスの温度やアンモニアの温度の更なる低下を防止し、所定温度以上に温度を回復することができる。
For example, when the temperature of the combustion exhaust gas reaches a predetermined temperature or higher after the combustion is started in the
制御部Cは、燃焼装置100がアンモニア単独での燃焼状態に移行した後も、必要に応じて温度センサ39,59,99の何れか一つ以上の温度の監視を継続し、燃料供給部2へのアンモニアの供給量、空気の供給量又は重油の供給量を調整してよい。例えば、燃焼排ガスの温度が極端に低下したり、アンモニアの温度が所定値以下に低下したりした場合は、再び重油の供給を開始して、重油とアンモニアの混燃状態としてもよい。また、制御部Cは、燃焼装置100や燃焼システム200の用途によっては、アンモニアと重油との混燃状態を継続してもよい。
The control unit C continues to monitor the temperature of any one or more of the
制御部Cは、返送路5からの返送ガスの供給量を必要に応じて調整してよい。このような調整制御によって、燃焼装置100のターンダウン比を大きくすることができる。例えば、アンモニア単独での燃焼状態においては、流量調整弁51を閉じて、返送ガスの供給を停止してもよい。返送ガスの供給停止により、アンモニア単独での燃焼状態におけるターンダウン比を大きくすることができる。
The control unit C may adjust the supply amount of the return gas from the
なお、本実施形態においては、重油供給口41とアンモニア供給口32とが返送路5に接続されているため、アンモニアの供給が開始されると、返送ガスの返送量が自然に低下して、燃焼空間形成部1に供給される混合ガスの酸素濃度が上昇してアンモニアの燃焼に適した状態に自動調整される。なお、アンモニアの供給が開始されると返送ガスの返送量が自然に低下するのは、燃料供給部2のエジェクタ機構における吸引効果によって返送路5から吸引される流体中におけるアンモニアの比率が相対的に高まり、返送ガスの比率がこれに伴って低下するためである。すなわち、重油供給口41とアンモニア供給口32とが返送路5に接続されることにより、燃焼装置100のターンダウン比、すなわち燃焼システム200のターンダウン比を大きくすることができる。
In the present embodiment, since the heavy
(第一実施形態の変形例1)
上記第一実施形態においては、燃焼システム200のターンダウン比を大きくしたり、燃焼容器9内での燃焼状態を改善したり、燃焼排ガス中の酸素濃度を低下させたりするために、酸素搬送ガス供給部20へ供給される酸素搬送ガスとしての空気とは別に、燃焼容器9が炉内空間Sへ第二酸素搬送ガスとしての二次空気を供給してもよい。
(
In the first embodiment, the oxygen transport gas is used to increase the turndown ratio of the
図2には、燃焼容器9内、すなわち、炉内空間Sのうち、第一燃焼空間S1の外部空間である第二燃焼空間S2に二次空気が供給される場合の燃焼システム200の構成の説明図を示している。
FIG. 2 shows the configuration of the
この変形例では、燃焼容器9が、燃焼容器9内に二次空気を導入する二次空気供給口95と、燃焼容器9内に設けられ、二次空気供給口95が接続された二次空気供給容器96とを有する場合を示している。二次空気供給口95は、例えば筒壁部90を貫通する貫通孔として形成される。二次空気供給容器96は、二次空気供給口95から二次空気を供給される。
In this modification, the
二次空気供給容器96は、例えば燃焼空間形成部1の筒状部10を収容する筒状の二次空気ノズル部97を有してよい。二次空気供給容器96は、二次空気ノズル部97により、燃焼空間形成部1の下流側に位置する二次空気ノズル部97の開口部であって、二次空気ノズル部97の筒壁と二次空気ノズル部97との隙間から燃焼容器9内に二次空気を供給してよい。二次空気は、例えば、送風管81から分岐させた第二送風管85を介して二次空気供給口95に供給されてよい。第二送風管85には流量センサ86や第二風量調整弁87が設けられて良く、制御部Cは、流量センサ86の出力信号に基づいて第二風量調整弁87の弁の開度を調整して二次空気の供給量を調整してよい。
The secondary
燃焼容器9内への二次空気の供給を可能とすることにより、燃焼システム200のターンダウン比を大きくすること、燃焼容器9内での燃焼状態を改善すること又は燃焼排ガス中の酸素濃度を低下さること、が実現できる場合がある。
By enabling the supply of secondary air into the
(第一実施形態の変形例2)
上記第一実施形態においては、燃焼システム200のターンダウン比を大きくしたり、燃焼容器9内での燃焼状態を改善したり、燃焼排ガス中の酸素濃度を低下さるために、燃焼容器9が、炉内空間Sに対して、酸素搬送ガス供給部20へ供給されるアンモニアとは別に、二次燃料としてアンモニアを供給してもよい。
(
In the first embodiment, the
図3には、上記変形例1の燃焼システム200に対して、更に、二次燃料としてアンモニアを炉内空間S内に供給可能とした場合の構成の説明図を示している。この変形例2では、供給配管61から分岐させた第二供給配管64を第二送風管85における流量センサ86及び第二風量調整弁87の下流側に接続している。燃焼容器9は、二次空気供給口95及び二次空気供給容器96を介して炉内空間S内にアンモニアを供給することができる。
FIG. 3 shows an explanatory diagram of a configuration in which ammonia can be further supplied into the furnace space S as a secondary fuel for the
第二供給配管64には流量センサ66や第二流量調整弁65が設けられて良い。制御部Cは、流量センサ66の出力信号に基づいて第二流量調整弁65の弁の開度を調整し、二次空気供給容器96に供給されるアンモニアの供給量を調整することができる。なお、第二流量調整弁65は、例えばダイアフラム弁、ニードル弁などの開度調整弁である。
The
燃焼容器9内に二次燃料としてアンモニアを供給可能とすることにより、燃焼システム200のターンダウン比を大きくすること、燃焼容器9内での燃焼状態を改善すること、又は燃焼排ガス中の酸素濃度を低下さること、が実現できる場合がある。
By making it possible to supply ammonia as a secondary fuel in the
(第二実施形態)
上記第一実施形態では、第二燃料が重油である場合を例示して説明した。第二実施形態では、第二燃料が重油に代えてプロパンガスであり、また、図4に示すように、第二燃料供給部4及び第二燃料供給システム7がプロパンガスの供給に適した構成とされており、更に、燃焼装置100が第一実施形態で示した返送路5(図1など参照)を有しない点で第一実施形態と異なり、その他は同様である。以下では、第一実施形態との相違点を中心に説明する。
(Second embodiment)
In the first embodiment, the case where the second fuel is heavy oil has been illustrated and described. In the second embodiment, the second fuel is propane gas instead of heavy oil, and as shown in FIG. 4, the second
本実施形態では、アンモニア配管31のアンモニア供給口32は吸引室22に直接接続されており、アンモニア供給部3から吸引室22にアンモニアが直接供給される。
In the present embodiment, the
また、第二燃料供給部4としての気体燃料供給口45が、吸引室22に接続され、第二燃料供給部4から吸引室22にプロパンガスが直接供給される。なお、気体燃料供給口45を酸素搬送ガス供給部20に接続し、空気と共にプロパンガスが吸引室22に供給されるようにしてもよい。
Further, the gas
プロパンガスの供給は、制御部Cの動作指令に基づいて、第二燃料供給システム7から第二燃料供給部4へプロパンガスが供給されることにより行われる。制御部Cは、例えば、第二燃料供給システム7の、プロパンガスボンベとしての第二燃料ボンベ79と第二燃料供給部4とに接続されたプロパンガスの供給配管71に設けられた流量センサ73の出力信号に基づいて、供給配管71に設けられた流量調整弁74の弁の開度を制御し、第二燃料ボンベ79から第二燃料供給部4に供給されるプロパンガスの供給量を調整する。なお、流量調整弁74は、ダイアフラム弁、ニードル弁などの開度調整弁である。
The propane gas is supplied by supplying the propane gas from the second fuel supply system 7 to the second
パイロットバーナ19は、プロパンガスを燃料として種火を燃焼してよい。
The
本実施形態では、プロパンガス単独での燃焼状態、プロパンガスとアンモニアの混燃状態、及びアンモニア単独での燃焼状態が可能である。 In the present embodiment, a combustion state of propane gas alone, a mixed combustion state of propane gas and ammonia, and a combustion state of ammonia alone are possible.
なお、プロパンガスに代えて天然ガスを第二燃料として用いてもよい。 Natural gas may be used as the second fuel instead of propane gas.
第二実施形態の燃焼システム200によれば、返送ガスが燃焼空間形成部1に供給されないため、燃焼装置100のターンダウン比を大きくしやすい。
According to the
以上で説明した燃焼装置100及びこれを含む燃焼システム200は、例えば現在の船舶の燃料として広く用いられており、例えば船舶中において容易に調達可能な重油や、船舶などの燃料として今後重油を代替していく可能性のある低炭素燃料であるプロパンガスや天然ガスなどの炭化水素ガス、更には、二酸化炭素を排出しない次世代燃料として期待されるアンモニアを燃料として燃焼可能であり、特に船舶に搭載される用途に適している。燃焼装置100及びこれを含む燃焼システム200は、一般的な熱源、例えばボイラー用としての用途はもちろん、船舶に搭載される不活性ガス製造装置としても、二酸化炭素の発生量が少なく、優れている。
The
以上のようにして、燃料としてのアンモニアの使用率を高めた燃焼装置及び燃焼システムを提供することができる。 As described above, it is possible to provide a combustion device and a combustion system in which the usage rate of ammonia as a fuel is increased.
〔別実施形態〕
(1)上記実施形態では、燃焼装置100で燃焼が開始してから燃焼排ガスの温度が所定温度以上に達すると、制御部Cがアンモニア供給部3による、燃料供給部2へのアンモニアの供給を開始する場合を説明した。また、制御部Cは、例えば、燃焼容器9に設けられた温度センサ99又は返送路5に設けられた温度センサ59の出力信号に基づいて燃焼排ガスの温度が所定温度以上になったことを検知し、アンモニア供給部3による、燃料供給部2へのアンモニアの供給を開始することができることを説明した。
[Another Embodiment]
(1) In the above embodiment, when the temperature of the combustion exhaust gas reaches a predetermined temperature or higher after the combustion is started in the
しかしながら、制御部Cは、燃焼排ガスの温度に基づいて燃料供給部2へのアンモニアの供給を開始する態様に代えて、燃焼空間形成部1の火炎の状態に基づいて燃料供給部2へのアンモニアの供給を開始する態様とすることもできる。この場合、燃焼装置100は、燃焼空間形成部1の火炎の状態を検知するフレームセンサを備えてよく、当該フレームセンサが検知した火炎の状態に基づいて、燃料供給部2へのアンモニアの供給を開始してよい。フレームセンサとしては、火炎の放出する光(例えば紫外線や可視光)に基づいて火炎の状態を判定するセンサや、火炎の導電性に基づいて火炎の状態を判定するセンサを用いてよい。すなわち、制御部Cは、燃焼装置100で燃焼が開始してから火炎が所定の燃焼状態に達すると、アンモニア供給部3による燃料供給部2へのアンモニアの供給を開始するようにすることもできる。
However, instead of starting the supply of ammonia to the
(2)上記実施形態では、制御部Cは、燃焼装置100がアンモニア単独での燃焼状態に移行した後も、必要に応じて温度センサ39,59,99の何れか一つ以上の温度の監視を継続し、燃料供給部2へのアンモニアの供給量、空気の供給量又は重油の供給量を調整してよいことを説明した。
した。
(2) In the above embodiment, the control unit C monitors the temperature of any one or more of the
did.
しかしながら、制御部Cは、温度センサ39,59,99の何れか一つ以上の温度の監視に代えて、燃焼空間形成部1の火炎の状態に基づいて燃料供給部2へのアンモニアの供給量、空気の供給量又は重油の供給量を調整してよい。この場合、燃焼装置100は、燃焼空間形成部1の火炎の状態を検知するフレームセンサを備えてよく、当該フレームセンサが検知した火炎の状態に基づいて、燃料供給部2へのアンモニアの供給量、空気の供給量又は重油の供給量を調整してよい。フレームセンサとしては、上述のものと同様のものを用いてよい。
However, instead of monitoring the temperature of any one or more of the
なお、上記実施形態(別実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。 The configuration disclosed in the above embodiment (including another embodiment, the same shall apply hereinafter) can be applied in combination with the configuration disclosed in other embodiments as long as there is no contradiction. The embodiments disclosed in the present specification are examples, and the embodiments of the present invention are not limited thereto, and can be appropriately modified without departing from the object of the present invention.
本発明は、燃焼装置及び燃焼システムに適用できる。 The present invention can be applied to a combustion device and a combustion system.
1 :燃焼空間形成部
10 :筒状部
100 :燃焼装置
19 :パイロットバーナ
2 :燃料供給部
20 :酸素搬送ガス供給部
200 :燃焼システム
21 :ノズル部
22 :吸引室
23 :ディフューザ部
3 :アンモニア供給部
30 :熱交換部
31 :アンモニア配管
32 :アンモニア供給口
39 :温度センサ
4 :第二燃料供給部
41 :重油供給口
45 :気体燃料供給口
5 :返送路
51 :流量調整弁
59 :温度センサ
6 :アンモニア供給システム
60 :アンモニアボンベ
61 :供給配管
62 :流量調整弁
63 :流量センサ
64 :第二供給配管
65 :第二流量調整弁
66 :流量センサ
7 :第二燃料供給システム
70 :第二燃料タンク
71 :供給配管
72 :燃料ポンプ
73 :流量センサ
74 :流量調整弁
79 :第二燃料ボンベ
8 :酸素搬送ガス供給システム
80 :送風機
81 :送風管
82 :風量調整弁
83 :流量センサ
84 :圧力センサ
85 :第二送風管(第二酸素搬送ガス路)
86 :流量センサ
87 :第二風量調整弁
9 :燃焼容器
90 :筒壁部
91 :底壁
95 :二次空気供給口
96 :二次空気供給容器
97 :二次空気ノズル部
99 :温度センサ
C :制御部
S :炉内空間
S1 :第一燃焼空間
S2 :第二燃焼空間
1: Combustion space forming part 10: Cylindrical part 100: Combustion device 19: Pilot burner 2: Fuel supply part 20: Oxygen transport gas supply part 200: Combustion system 21: Nozzle part 22: Suction chamber 23: Diffuser part 3: Ammonia Supply unit 30: Heat exchange unit 31: Ammonia pipe 32: Ammonia supply port 39: Temperature sensor 4: Second fuel supply unit 41: Heavy oil supply port 45: Gas fuel supply port 5: Return path 51: Flow control valve 59: Temperature Sensor 6: Ammonia supply system 60: Ammonia bomb 61: Supply pipe 62: Flow control valve 63: Flow sensor 64: Second supply pipe 65: Second flow control valve 66: Flow sensor 7: Second fuel supply system 70: No. (Ii) Fuel tank 71: Supply pipe 72: Fuel pump 73: Flow sensor 74: Flow control valve 79: Second fuel bomb 8: Oxygen transfer gas supply system 80: Blower 81: Blower pipe 82: Air volume control valve 83: Flow sensor 84 : Pressure sensor 85: Second blower pipe (second oxygen transfer gas path)
86: Flow sensor 87: Second air volume control valve 9: Combustion container 90: Cylinder wall 91: Bottom wall 95: Secondary air supply port 96: Secondary air supply container 97: Secondary air nozzle 99: Temperature sensor C : Control unit S: In-furnace space S1: First combustion space S2: Second combustion space
Claims (22)
前記燃焼空間形成部に前記燃料を供給する燃料供給部と、
前記燃料供給部に前記アンモニアを供給するアンモニア供給部と、
前記燃料供給部に前記第二燃料を供給する第二燃料供給部と、
前記燃料供給部に前記燃焼空間形成部で生じた燃焼排ガスを供給する返送路と、を備え、
前記アンモニア供給部は、
前記アンモニアを加熱する熱交換部を有し、
前記熱交換部で加熱された前記アンモニアを前記燃料供給部に供給し、
前記燃料供給部は
酸素搬送ガスを供給されており、
前記アンモニア又は前記第二燃料及び前記酸素搬送ガスを混合して混合ガスを形成する混合機構を有し、
前記混合ガスを前記燃焼空間形成部に供給し、
前記混合機構は、前記酸素搬送ガスの気流のエネルギーによって前記酸素搬送ガス及び前記第二燃料又は前記アンモニアを混合し、前記燃焼空間形成部に前記混合ガスを送り込むエジェクタ機構であり、
前記エジェクタ機構は、
前記アンモニア供給部から前記アンモニアが供給される吸引室と、
前記酸素搬送ガスを前記吸引室に吹き込むノズル部と、
前記吸引室の下流側に連通接続されたディフューザ部と、を有し、
前記返送路は、前記吸引室に連通接続されている燃焼装置。 A combustion space forming unit that forms a first combustion space for burning ammonia as a first fuel or a second fuel different from the ammonia as a fuel.
A fuel supply unit that supplies the fuel to the combustion space forming unit,
An ammonia supply unit that supplies the ammonia to the fuel supply unit,
A second fuel supply unit that supplies the second fuel to the fuel supply unit ,
The fuel supply unit is provided with a return path for supplying the combustion exhaust gas generated in the combustion space forming unit .
The ammonia supply unit
It has a heat exchange unit that heats the ammonia.
The ammonia heated in the heat exchange section is supplied to the fuel supply section, and the ammonia is supplied to the fuel supply section.
The fuel supply unit
It is supplied with oxygen carrier gas and
It has a mixing mechanism that mixes the ammonia or the second fuel and the oxygen transport gas to form a mixed gas.
The mixed gas is supplied to the combustion space forming portion, and the mixture gas is supplied to the combustion space forming portion.
The mixing mechanism is an ejector mechanism that mixes the oxygen transport gas with the second fuel or the ammonia by the energy of the air flow of the oxygen transport gas, and sends the mixed gas to the combustion space forming portion.
The ejector mechanism is
A suction chamber to which the ammonia is supplied from the ammonia supply unit, and
A nozzle portion that blows the oxygen transport gas into the suction chamber,
It has a diffuser portion that is communicated and connected to the downstream side of the suction chamber.
The return path is a combustion device that is connected to the suction chamber in communication .
前記燃焼装置が装着され、炉内空間を形成する燃焼容器と、を備え、
前記燃焼容器は、前記炉内空間に前記燃焼空間形成部を収容している燃焼システム。 The combustion device according to any one of claims 1 to 7 .
A combustion vessel equipped with the combustion device and forming a space inside the furnace is provided.
The combustion container is a combustion system in which the combustion space forming portion is housed in the furnace space.
前記制御部は、燃焼容器で生じる燃焼排ガスの温度、又は、前記熱交換部で加熱された前記アンモニアの温度、又は火炎の状態に基づいて、前記燃料供給部への前記アンモニアへの供給量と、前記燃料供給部への前記第二燃料の供給量との比率を調整する請求項8から10の何れか一項に記載の燃焼システム。 Further equipped with a control unit
The control unit determines the amount of the fuel supplied to the fuel supply unit based on the temperature of the combustion exhaust gas generated in the combustion vessel, the temperature of the ammonia heated by the heat exchange unit, or the state of the flame. The combustion system according to any one of claims 8 to 10 , wherein the ratio to the supply amount of the second fuel to the fuel supply unit is adjusted.
前記燃焼装置を前記第二燃料で燃焼開始させ、
前記燃焼排ガスの温度が所定温度以上に達すると、前記燃焼装置を前記アンモニアと前記第二燃料との混燃状態に切り替え、その後、前記アンモニア単独での燃焼状態に移行させ、
前記混燃状態から前記アンモニア単独での燃焼状態へ切り替える際は、前記熱交換部で加熱された前記アンモニアの温度を所定値以上に保ちながら、前記混燃状態における前記アンモニアの比率を高めていって、前記アンモニア単独での燃焼状態に移行させる請求項11に記載の燃焼システム。 The control unit
The combustion device is started to burn with the second fuel, and the combustion device is started to burn.
When the temperature of the combustion exhaust gas reaches a predetermined temperature or higher, the combustion device is switched to a mixed combustion state of the ammonia and the second fuel, and then the combustion state is shifted to the combustion state of the ammonia alone.
When switching from the mixed combustion state to the combustion state of the ammonia alone, the ratio of the ammonia in the mixed combustion state is increased while keeping the temperature of the ammonia heated in the heat exchange unit above a predetermined value. The combustion system according to claim 11 , wherein the combustion system shifts to the combustion state of ammonia alone.
前記燃焼空間形成部に前記燃料を供給する燃料供給部と、
前記燃料供給部に前記アンモニアを供給するアンモニア供給部と、
前記燃料供給部に前記第二燃料を供給する第二燃料供給部と、を備え、
前記アンモニア供給部は、
前記アンモニアを加熱する熱交換部を有し、
前記熱交換部で加熱された前記アンモニアを前記燃料供給部に供給する燃焼装置と、
前記燃焼装置が装着され、炉内空間を形成する燃焼容器と、
制御部と、を備え、
前記燃焼容器は、前記炉内空間に前記燃焼空間形成部を収容しており、
前記制御部は、燃焼容器で生じる燃焼排ガスの温度、又は、前記熱交換部で加熱された前記アンモニアの温度、又は火炎の状態に基づいて、前記燃料供給部への前記アンモニアの供給量と、前記燃料供給部への前記第二燃料の供給量との比率を調整する燃焼システム。 A combustion space forming unit that forms a first combustion space for burning ammonia as a first fuel or a second fuel different from the ammonia as a fuel.
A fuel supply unit that supplies the fuel to the combustion space forming unit,
An ammonia supply unit that supplies the ammonia to the fuel supply unit,
A second fuel supply unit that supplies the second fuel to the fuel supply unit is provided.
The ammonia supply unit
It has a heat exchange unit that heats the ammonia.
A combustion device that supplies the ammonia heated in the heat exchange unit to the fuel supply unit, and
A combustion vessel to which the combustion device is attached to form a space inside the furnace, and
With a control unit ,
The combustion container accommodates the combustion space forming portion in the furnace space .
The control unit determines the amount of the ammonia supplied to the fuel supply unit based on the temperature of the combustion exhaust gas generated in the combustion vessel, the temperature of the ammonia heated in the heat exchange unit, or the state of the flame. A combustion system that adjusts the ratio of the second fuel to the fuel supply unit .
前記燃焼装置を前記第二燃料で燃焼開始させ、The combustion device is started to burn with the second fuel, and the combustion device is started to burn.
前記燃焼排ガスの温度が所定温度以上に達すると、前記燃焼装置を前記アンモニアと前記第二燃料との混燃状態に切り替え、その後、前記アンモニア単独での燃焼状態に移行させ、When the temperature of the combustion exhaust gas reaches a predetermined temperature or higher, the combustion device is switched to a mixed combustion state of the ammonia and the second fuel, and then the combustion state is shifted to the combustion state of the ammonia alone.
前記混燃状態から前記アンモニア単独での燃焼状態へ切り替える際は、前記熱交換部で加熱された前記アンモニアの温度を所定値以上に保ちながら、前記混燃状態における前記アンモニアの比率を高めていって、前記アンモニア単独での燃焼状態に移行させる請求項13から15の何れか一項に記載の燃焼システム。When switching from the mixed combustion state to the combustion state of the ammonia alone, the ratio of the ammonia in the mixed combustion state is increased while keeping the temperature of the ammonia heated in the heat exchange unit above a predetermined value. The combustion system according to any one of claims 13 to 15, wherein the combustion system shifts to the combustion state of ammonia alone.
酸素搬送ガスを供給されており、It is supplied with oxygen carrier gas and
前記アンモニア又は前記第二燃料及び前記酸素搬送ガスを混合して混合ガスを形成する混合機構を有し、It has a mixing mechanism that mixes the ammonia or the second fuel and the oxygen transport gas to form a mixed gas.
前記混合ガスを前記燃焼空間形成部に供給する請求項13から16の何れか一項に記載の燃焼システム。The combustion system according to any one of claims 13 to 16, wherein the mixed gas is supplied to the combustion space forming portion.
前記アンモニア供給部から前記アンモニアが供給される吸引室と、A suction chamber to which the ammonia is supplied from the ammonia supply unit, and
前記酸素搬送ガスを前記吸引室に吹き込むノズル部と、A nozzle portion that blows the oxygen transport gas into the suction chamber,
前記吸引室の下流側に連通接続されたディフューザ部と、を有する請求項18に記載の燃焼システム。The combustion system according to claim 18, further comprising a diffuser portion communicated and connected to the downstream side of the suction chamber.
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