WO2024122143A1 - 燃焼装置 - Google Patents
燃焼装置 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2024122143A1 WO2024122143A1 PCT/JP2023/032976 JP2023032976W WO2024122143A1 WO 2024122143 A1 WO2024122143 A1 WO 2024122143A1 JP 2023032976 W JP2023032976 W JP 2023032976W WO 2024122143 A1 WO2024122143 A1 WO 2024122143A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- ammonia
- nozzle
- injection port
- furnace
- injected
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 63
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 466
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 233
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 75
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 75
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 4
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C99/00—Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
- F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
- F23D14/24—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other at least one of the fluids being submitted to a swirling motion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/48—Nozzles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J7/00—Arrangement of devices for supplying chemicals to fire
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N1/00—Regulating fuel supply
Definitions
- Patent Document 1 discloses a burner that mixes pulverized coal and ammonia as fuel.
- the purpose of this disclosure is to provide a combustion device that can suppress the generation of NOx.
- the combustion device of the present disclosure includes at least one first ammonia nozzle having a first nozzle facing the inside of the furnace, a plurality of second ammonia nozzles having a second nozzle facing the inside of the furnace and arranged at intervals in a circumferential direction surrounding the at least one first ammonia nozzle, an air flow path communicating with the inside of the furnace, arranged around the plurality of second ammonia nozzles and provided with a swirler, and a control device that controls the flow rate of ammonia injected from the first nozzle and the flow rate of ammonia injected from the second nozzle so that the flow rate of ammonia injected from the second nozzle is faster than the flow rate of ammonia injected from the first nozzle.
- the at least one first ammonia nozzle may include a plurality of first ammonia nozzles arranged at intervals in the circumferential direction, and the first nozzle of each of the plurality of first ammonia nozzles may face the center in the circumferential direction when viewed from inside the furnace.
- the second nozzle faces in a direction inclined with respect to the central axis direction of the second ammonia nozzle, and the second ammonia nozzle may be arranged to be rotatable about its central axis.
- FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a boiler according to an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a combustion device according to an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 3 is a front view of a burner according to an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 4 is a diagram for explaining a combustion state in the combustion device according to the embodiment of the present disclosure.
- FIG. 5 is a diagram for explaining a combustion state according to a comparative example.
- FIG. 6 is a schematic diagram showing a combustion device according to a first modified example.
- FIG. 7 is a front view showing a burner according to a first modified example.
- FIG. 8 is a schematic diagram showing a combustion device according to a second modified example.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing a boiler 1 according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the boiler 1 includes a furnace 2, a flue 3, and a burner 4.
- the furnace 2 burns fuel to generate combustion heat.
- the furnace 2 has a cylindrical shape, such as a rectangular cylinder shape, extending vertically.
- high-temperature combustion gas is generated by burning the fuel.
- An exhaust port 2a is provided at the bottom of the furnace 2 to discharge ash generated by the combustion of the fuel to the outside.
- the flue 3 is a passage that guides the combustion gas generated in the furnace 2 to the outside as exhaust gas.
- the flue 3 is connected to the top of the furnace 2.
- the flue 3 has a horizontal flue 3a and a rear flue 3b.
- the horizontal flue 3a extends horizontally from the top of the furnace 2.
- the rear flue 3b extends downward from the end of the horizontal flue 3a.
- the boiler 1 is equipped with a superheater (not shown) that is installed on the top of the furnace 2. In the superheater, heat is exchanged between the combustion heat generated in the furnace 2 and water, thereby generating steam.
- the boiler 1 may also be equipped with various devices such as a reheater, a coal economizer, or an air preheater that are not shown in FIG. 1.
- the burners 4 are provided on the wall at the bottom of the furnace 2.
- a plurality of burners 4 are provided in the furnace 2 at intervals in the circumferential direction of the furnace 2.
- the burners 4 are also provided at intervals in the vertical direction, which is the extension direction of the furnace 2.
- the burners 4 inject ammonia as fuel into the internal space 2b of the furnace 2.
- the ammonia injected from the burners 4 burns, forming a flame F in the internal space 2b of the furnace 2.
- the furnace 2 is provided with an ignition device (not shown) that ignites the ammonia injected from the burners 4.
- FIG. 2 is a schematic diagram showing the combustion device 10 according to this embodiment.
- the combustion device 10 includes a burner 4, an ammonia tank 5, a first flow control valve 6, a second flow control valve 7, and a control device 8.
- FIG. 3 is a front view showing the burner 4 according to this embodiment. Specifically, FIG. 3 is a view of the burner 4 from inside the furnace 2.
- the burner 4 is attached to the wall of the furnace 2 outside the furnace 2.
- the burner 4 has a first ammonia nozzle 41, a plurality of second ammonia nozzles 42, a nozzle case 43, a housing 44, an air flow path 45, and a swirler 46.
- the first ammonia nozzle 41 and the multiple second ammonia nozzles 42 are nozzles that spray ammonia.
- the first ammonia nozzle 41 and the multiple second ammonia nozzles 42 have a substantially cylindrical shape.
- the first ammonia nozzle 41 and the multiple second ammonia nozzles 42 are housed in the nozzle case 43 while being held in the nozzle case 43.
- the nozzle case 43 has a substantially cylindrical shape.
- the first ammonia nozzle 41, the multiple second ammonia nozzles 42, and the nozzle case 43 extend in the same direction. Specifically, the first ammonia nozzle 41, the multiple second ammonia nozzles 42, and the nozzle case 43 extend in a direction that intersects with the wall of the furnace 2 (specifically, in a direction that is substantially perpendicular).
- the first ammonia nozzle 41 extends on the central axis of the nozzle case 43.
- the multiple second ammonia nozzles 42 are arranged around the first ammonia nozzle 41.
- the multiple second ammonia nozzles 42 are arranged at intervals in the circumferential direction surrounding the first ammonia nozzle 41.
- the number of second ammonia nozzles 42 is eight.
- the number of second ammonia nozzles 42 may be other than eight.
- the multiple second ammonia nozzles 42 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the nozzle case 43.
- the multiple second ammonia nozzles 42 may be arranged at unequal intervals in the circumferential direction of the nozzle case 43.
- the circumferential direction surrounding the first ammonia nozzle 41 coincides with the circumferential direction of the nozzle case 43.
- this direction is also referred to as the circumferential direction of the burner 4.
- the extension direction of the central axis of the circumferential direction surrounding the first ammonia nozzle 41 coincides with the central axial direction of the nozzle case 43.
- this direction is also referred to as the central axial direction of the burner 4.
- the radial direction relative to the circumferential direction surrounding the first ammonia nozzle 41 coincides with the radial direction of the nozzle case 43.
- this direction is also referred to as the radial direction of the burner 4.
- a first injection port 41a is provided at the tip of the first ammonia nozzle 41 (the end on the right side in FIG. 2).
- the first injection port 41a faces the internal space 2b of the furnace 2.
- the ammonia supplied to the first ammonia nozzle 41 is injected from the first injection port 41a into the internal space 2b of the furnace 2.
- the first injection port 41a faces the central axis direction of the first ammonia nozzle 41.
- the flow of ammonia injected from the first injection port 41a is shown diagrammatically by the arrow A1 in FIG. 2.
- the injection direction of ammonia from the first injection port 41a is the central axis direction of the burner 4.
- a second injection port 42a is provided at the tip of each second ammonia nozzle 42 (the end on the right side in FIG. 2).
- the second injection port 42a faces the internal space 2b of the furnace 2.
- the ammonia supplied to each second ammonia nozzle 42 is injected from the second injection port 42a into the internal space 2b of the furnace 2.
- the second injection port 42a faces in a direction inclined with respect to the central axis direction of the second ammonia nozzle 42.
- the flow of ammonia injected from the second injection port 42a is shown diagrammatically by the arrow A2 in FIG. 2 and FIG. 3.
- the injection direction of ammonia from the second injection port 42a is the circumferential direction of the burner 4 when viewed from the internal space 2b of the furnace 2.
- the second injection port 42a faces in a direction inclined with respect to the central axis direction of the burner 4 in the circumferential direction of the burner 4.
- the second nozzle 42a faces the tangential direction of the nozzle case 43 when viewed in the central axial direction of the burner 4. Therefore, the ammonia injected from the second nozzle 42a flows radially outward of the burner 4 in parallel to the tangential direction of the nozzle case 43 as shown by arrow A2 when viewed in the central axial direction of the burner 4. As shown by arrow A2 in Figure 2, the ammonia injected from the second nozzle 42a flows radially outward beyond the nozzle case 43 as it moves away from the second nozzle 42a.
- An accurate illustration of the inclination of the second nozzle 42a is omitted in Figure 2.
- the first ammonia nozzle 41 and each of the second ammonia nozzles 42 are connected to the ammonia tank 5 via a flow path.
- the flow path connected to the ammonia tank 5 branches and is connected to the first ammonia nozzle 41 and each of the second ammonia nozzles 42, respectively.
- Ammonia is stored in the ammonia tank 5.
- ammonia is stored in a liquid state in the ammonia tank 5.
- the ammonia stored in the ammonia tank 5 is vaporized by a vaporizer (not shown). The vaporized ammonia is supplied to the first ammonia nozzle 41 and each of the second ammonia nozzles 42 through the flow path.
- the first flow control valve 6 is provided in a portion of the flow path connected to the ammonia tank 5 that is connected to the first ammonia nozzle 41.
- the first flow control valve 6 adjusts the flow rate of ammonia supplied from the ammonia tank 5 to the first ammonia nozzle 41.
- the opening degree of the first flow control valve 6 the flow rate of ammonia supplied from the ammonia tank 5 to the first ammonia nozzle 41 is adjusted. This adjusts the flow rate of ammonia sprayed from the first nozzle 41a of the first ammonia nozzle 41.
- the second flow control valve 7 is provided in a portion of the flow path connected to the ammonia tank 5 that is connected to the multiple second ammonia nozzles 42.
- the second flow control valve 7 adjusts the flow rate of ammonia supplied from the ammonia tank 5 to each second ammonia nozzle 42.
- the flow rate of ammonia supplied from the ammonia tank 5 to each second ammonia nozzle 42 is adjusted by adjusting the opening degree of the second flow control valve 7. This adjusts the flow rate of ammonia sprayed from the second injection port 42a of the second ammonia nozzle 42.
- the second flow control valve 7 may be provided for each second ammonia nozzle 42.
- the housing 44 covers the tip of the outer peripheral surface of the nozzle case 43 (the end on the right side in FIG. 2) and is connected to the wall of the furnace 2.
- the housing 44 has a roughly truncated cone shape and is arranged coaxially with the nozzle case 43.
- An air flow path 45 is defined by the inner surface of the housing 44 and the outer peripheral surface of the nozzle case 43.
- the air flow path 45 is arranged so as to cover the space between the tip of the nozzle case 43 (the end on the right side in FIG. 2) and the furnace 2. In other words, the air flow path 45 is arranged around the multiple second ammonia nozzles 42. Air is supplied to the air flow path 45.
- An air injection port 45a is formed at the tip of the air flow path 45 (the end on the right side in FIG. 2).
- the air injection port 45a faces the internal space 2b of the furnace 2.
- the air injection port 45a has a circular ring shape.
- the flow of air through the air flow path 45 is shown diagrammatically by the arrow A3 in FIG. 2. As shown by the arrow A3 in FIG. 2, the air that has passed through the air flow path 45 is injected from the air injection port 45a into the internal space 2b of the furnace 2.
- a swirler 46 is provided in the air flow path 45.
- the swirler 46 has swirling blades that impart a swirling force in the circumferential direction of the burner 4 to the air flowing through the air flow path 45. Therefore, the air injected from the air injection port 45a of the air flow path 45 is sent to the internal space 2b of the furnace 2 while swirling in the circumferential direction of the burner 4.
- FIG. 2 an example is shown in which there is one air path in the air flow path 45.
- the air flow path 45 may be partially divided, and the air path in the air flow path 45 may branch.
- a swirler 46 is installed at one location in the air flow direction in the air flow path 45.
- multiple swirlers 46 may be installed at intervals in the air flow direction in the air flow path 45.
- the control device 8 includes a central processing unit (CPU), a ROM in which programs and the like are stored, a RAM as a work area, and the like, and controls the entire combustion device 10.
- the control device 8 controls the operation of the first flow control valve 6 and the second flow control valve 7.
- the control device 8 can control the flow rate of ammonia injected from the first injection port 41a of the first ammonia nozzle 41 by controlling the aperture of the first flow control valve 6.
- the control device 8 can control the flow rate of ammonia injected from the second injection port 42a of the second ammonia nozzle 42 by controlling the aperture of the second flow control valve 7.
- FIG. 4 is a diagram for explaining the combustion state in the combustion device 10 according to this embodiment. As described above, ammonia is injected from the burner 4 into the internal space 2b of the furnace 2. As a result, as shown in FIG. 4, a flame F is formed in the internal space 2b of the furnace 2.
- the air injected from the air injection port 45a of the air flow path 45 swirls in the circumferential direction of the burner 4.
- ammonia is injected from the second injection port 42a of the second ammonia nozzle 42 toward the air swirling in the circumferential direction of the burner 4.
- the ammonia injected from the second injection port 42a is effectively mixed with the air while swirling together with the air. Therefore, the ammonia injected from the second injection port 42a is quickly burned.
- region R in FIG. 4 the ammonia injected from the second nozzle 42a is effectively mixed with the air.
- Region R is formed near the tip of the burner 4 and is located radially outward of the burner 4 with respect to the flame F.
- the flame F extends from the inside of region R into the furnace 2.
- region R the ratio of air to ammonia is locally low.
- the control device 8 controls the flow rate of the ammonia injected from the first nozzle 41a of the first ammonia nozzle 41 and the flow rate of the ammonia injected from the second nozzle 42a of the second ammonia nozzle 42 so that the flow rate of the ammonia injected from the second nozzle 42a is faster than the flow rate of the ammonia injected from the first nozzle 41a.
- the magnitude relationship between the flow rate of the ammonia injected from the second nozzle 42a and the flow rate of the ammonia injected from the first nozzle 41a is expressed by the difference in thickness between the arrow A2 and the arrow A1.
- the region R where the ratio of air to ammonia is locally low becomes larger compared to when the flow rate of the ammonia injected from the second nozzle 42a is slower than the flow rate of the ammonia injected from the first nozzle 41a.
- the faster flow rate of the ammonia injected from the second nozzle 42a promotes mixing with the combustion air. Therefore, stable combustion can be achieved while suppressing the generation of NOx.
- the injection direction of ammonia from the second injection port 42a is the circumferential direction of the burner 4 when the burner 4 is viewed from inside the furnace 2.
- the ammonia injected from the second injection port 42a is more likely to be effectively mixed with the air while swirling with the air. Therefore, the combustion stability of the ammonia and the shape stability of the flame F are improved.
- the injection direction of ammonia from the second injection port 42a is not limited to the example of FIG. 3.
- the second injection port 42a may face the central axis direction of the second ammonia nozzle 42, and the injection direction of ammonia from the second injection port 42a may be the central axis direction of the burner 4.
- the second injection port 42a does not have to face the tangential direction of the nozzle case 43 when viewed in the central axis direction of the burner 4, and may face radially inward or outward from the tangential direction.
- the multiple second ammonia nozzles 42 are arranged at intervals in the circumferential direction surrounding the first ammonia nozzle 41. Therefore, ammonia is injected from each of the multiple second injection ports 42a that are separated from each other. As a result, the total contact area between the ammonia injected from the second injection port 42a and the air is larger than when, for example, the second ammonia nozzle 42 is a single cylindrical nozzle that covers the first ammonia nozzle 41 and ammonia is injected from a single second injection port 42a. Therefore, the ammonia is more likely to be effectively mixed with the air. This improves the combustion stability of the ammonia and the shape stability of the flame F.
- FIG. 5 is a diagram for explaining the combustion state in the comparative example.
- the flow rate of the ammonia injected from the first nozzle 41a of the first ammonia nozzle 41 and the flow rate of the ammonia injected from the second nozzle 42a of the second ammonia nozzle 42 are controlled so that the flow rate of the ammonia injected from the second nozzle 42a is slower than the flow rate of the ammonia injected from the first nozzle 41a.
- the magnitude relationship between the flow rate of the ammonia injected from the second nozzle 42a and the flow rate of the ammonia injected from the first nozzle 41a is expressed by the difference in thickness between the arrow A2 and the arrow A1.
- the flow rate of the ammonia injected from the second nozzle 42a is slower than the flow rate of the ammonia injected from the first nozzle 41a, so that the region R where the ratio of air to ammonia is locally low becomes smaller.
- the slow flow rate of the ammonia injected from the second nozzle 42a makes it difficult to promote mixing with the combustion air. Therefore, it may be difficult to achieve stable combustion while suppressing the generation of NOx.
- the combustion device 10 comprises at least one first ammonia nozzle 41 having a first injection port 41a facing the inside of the furnace (in the above example, the internal space 2b of the furnace 2), a plurality of second ammonia nozzles 42 having second injection ports 42a facing the inside of the furnace and arranged at intervals in the circumferential direction surrounding the at least one first ammonia nozzle 41 around the at least one first ammonia nozzle 41, an air flow path 45 that communicates with the inside of the furnace, is arranged around the plurality of second ammonia nozzles 42 and is provided with a swirler 46, and a control device 8 that controls the flow rate of ammonia injected from the first injection port 41a and the flow rate of ammonia injected from the second injection port 42a so that the flow rate of ammonia injected from the second injection port 42a is faster than the flow rate of ammonia injected from the first injection port 41a.
- the flow rate of the ammonia injected from the second nozzle 42a becomes faster than the flow rate of the ammonia injected from the first nozzle 41a, and the region R where the ratio of air to ammonia becomes locally low becomes larger compared to the case where the flow rate of the ammonia injected from the second nozzle 42a is slower than the flow rate of the ammonia injected from the first nozzle 41a.
- the high flow rate of the ammonia injected from the second nozzle 42a promotes mixing with the combustion air. Therefore, stable combustion can be achieved while suppressing the generation of NOx. As described above, the combustion device 10 can suppress the generation of NOx.
- ammonia is injected from each of the multiple second injection ports 42a that are spaced apart from one another, so that the total contact area between the ammonia injected from the second injection ports 42a and the air is increased. This makes it easier for the ammonia to mix effectively with the air. This improves the combustion stability of the ammonia and the shape stability of the flame F.
- FIG. 6 is a schematic diagram showing a combustion device 10A according to a first modified example.
- the combustion device 10A differs from the above-described combustion device 10 in that the burner 4 is replaced with a burner 4A.
- FIG. 7 is a front view showing the burner 4A according to the first modified example. Specifically, FIG. 7 is a view of the burner 4A as seen from inside the furnace 2.
- the burner 4A differs from the burner 4 described above in that the burner 4A has a plurality of first ammonia nozzles 41.
- the plurality of first ammonia nozzles 41 are arranged at intervals in the circumferential direction of the burner 4A.
- the number of first ammonia nozzles 41 is four.
- the number of first ammonia nozzles 41 may be other than four.
- the plurality of first ammonia nozzles 41 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the burner 4A.
- the plurality of first ammonia nozzles 41 may be arranged at unequal intervals in the circumferential direction of the burner 4A.
- each first injection port 41a faces in a direction inclined with respect to the central axis direction of the burner 4A.
- the flow of ammonia injected from the first injection port 41a is shown diagrammatically by arrow A1 in Figures 6 and 7.
- the injection direction of ammonia from each first injection port 41a is toward the central axis of the burner 4A when viewed from the internal space 2b of the furnace 2.
- each first injection port 41a faces the circumferential center of the burner 4A when viewed from the internal space 2b of the furnace 2.
- At least one first ammonia nozzle 41 includes a plurality of first ammonia nozzles 41 arranged at intervals in the circumferential direction (i.e., the circumferential direction of the burner 4A) in which a plurality of second ammonia nozzles 42 surround at least one first ammonia nozzle 41, and the first injection port 41a of each of the plurality of first ammonia nozzles 41 faces the center in the circumferential direction when viewed from inside the furnace (in the above example, the internal space 2b of the furnace 2).
- FIG. 8 is a schematic diagram showing a combustion device 10B according to a second modified example.
- the combustion device 10B differs from the combustion device 10 described above in that the burner 4 is replaced with a burner 4B.
- burner 4B differs from the burner 4 described above in that the second ammonia nozzle 42 is arranged to be rotatable around the central axis of the second ammonia nozzle 42.
- the second ammonia nozzle 42 is supported by a bearing (not shown) to be rotatable.
- the burner 4B is provided with a drive device 47 that rotates the second ammonia nozzle 42.
- the drive device 47 is a motor that rotates the second ammonia nozzle 42, and is provided for each second ammonia nozzle 42.
- the control device 8 can rotate the second ammonia nozzle 42 by controlling the operation of the drive device 47.
- the second ammonia nozzle 42 is provided so as to be rotatable about the central axis of the second ammonia nozzle 42.
- the second injection port 42a faces in a direction inclined with respect to the central axis direction of the second ammonia nozzle 42. Therefore, by rotating the second ammonia nozzle 42, the injection direction of ammonia from the second injection port 42a can be changed.
- the injection direction of ammonia from the second injection port 42a can be adjusted according to the combustion state such as the shape of the flame F in the combustion device 10B. This makes it possible to more appropriately improve the performance of suppressing the generation of NOx, the combustion stability of ammonia, and the shape stability of the flame F according to the combustion state in the combustion device 10B.
- the combustion device 10B according to the second modified example is an example of the above-mentioned combustion device 10 in which the second ammonia nozzle 42 is made rotatable and a drive unit 47 is added.
- the second ammonia nozzle 42 may be made rotatable and a drive unit 47 may be added to the above-mentioned combustion device 10A according to the first modified example.
- combustion devices 10, 10A, and 10B are provided in the furnace 2 of the boiler 1.
- the combustion devices 10, 10A, and 10B can be used in various furnaces in facilities other than the boiler 1.
- burners 4, 4A, and 4B that inject ammonia as fuel are provided in the furnace 2 of the boiler 1.
- the furnace 2 of the boiler 1 may also be provided with a burner that injects pulverized coal as fuel.
- the burners 4, 4A, and 4B inject ammonia as fuel.
- the burners 4, 4A, and 4B may inject pulverized coal as fuel in addition to ammonia.
- the disclosure can promote the use of ammonia to reduce CO2 emissions, thereby contributing, for example, to Sustainable Development Goal (SDG) Goal 7 "Ensure access to affordable, reliable, sustainable and modern energy” and Goal 13 "Take urgent action to combat climate change and its impacts.”
- SDG Sustainable Development Goal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
Abstract
燃焼装置(10)は、炉内に臨む第1噴射口(41a)を有する少なくとも1つの第1アンモニアノズル(41)と、炉内に臨む第2噴射口(42a)を有し、少なくとも1つの第1アンモニアノズル(41)の周囲において少なくとも1つの第1アンモニアノズル(41)を囲む周方向に間隔を空けて配置される複数の第2アンモニアノズル(42)と、炉内と連通し、複数の第2アンモニアノズル(42)の周囲に配置され、スワラ(46)が設けられる空気流路(45)と、第1噴射口(41a)から噴射されるアンモニアの流速、および、第2噴射口(42a)から噴射されるアンモニアの流速を、第2噴射口(42a)から噴射されるアンモニアの流速が第1噴射口(41a)から噴射されるアンモニアの流速より速くなるように制御する制御装置(8)と、を備える。
Description
本開示は、燃焼装置に関する。本出願は2022年12月9日に提出された日本特許出願第2022-196868号に基づく優先権の利益を主張するものであり、その内容は本出願に援用される。
ボイラ等の火炉に設けられるバーナにおいて、アンモニアを燃料として噴射するアンモニアノズルを有するバーナがある。アンモニアを燃料として用いることによって、二酸化炭素の排出量の削減が図られる。例えば、特許文献1には、微粉炭とアンモニアとを燃料として混焼させるバーナが開示されている。
アンモニアは窒素原子を多く含むため、アンモニアが燃料として用いられる場合、窒素酸化物(以下、NOxとも呼ぶ)が生成されやすい。ゆえに、NOxの生成を抑制するための新たな提案が望まれている。
本開示の目的は、NOxの生成を抑制することが可能な燃焼装置を提供することである。
上記課題を解決するために、本開示の燃焼装置は、炉内に臨む第1噴射口を有する少なくとも1つの第1アンモニアノズルと、炉内に臨む第2噴射口を有し、少なくとも1つの第1アンモニアノズルの周囲において少なくとも1つの第1アンモニアノズルを囲む周方向に間隔を空けて配置される複数の第2アンモニアノズルと、炉内と連通し、複数の第2アンモニアノズルの周囲に配置され、スワラが設けられる空気流路と、第1噴射口から噴射されるアンモニアの流速、および、第2噴射口から噴射されるアンモニアの流速を、第2噴射口から噴射されるアンモニアの流速が第1噴射口から噴射されるアンモニアの流速より速くなるように制御する制御装置と、を備える。
少なくとも1つの第1アンモニアノズルは、周方向に間隔を空けて配置されている複数の第1アンモニアノズルを含み、複数の第1アンモニアノズルの各々の第1噴射口は、炉内から見た場合に周方向の中心に臨んでいてもよい。
第2噴射口は、第2アンモニアノズルの中心軸方向に対して傾斜する方向に臨んでおり、第2アンモニアノズルは、中心軸を中心に自転可能に設けられていてもよい。
本開示によれば、NOxの生成を抑制することができる。
以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。
図1は、本実施形態に係るボイラ1を示す模式図である。図1に示すように、ボイラ1は、火炉2と、煙道3と、バーナ4とを備える。
火炉2は、燃料を燃焼させて燃焼熱を発生させる。火炉2は、鉛直方向に延在する矩形筒形状等の筒形状を有する。火炉2では、燃料が燃焼することによって、高温の燃焼ガスが発生する。火炉2の底部には、燃料の燃焼によって発生する灰分を外部に排出する排出口2aが設けられている。
煙道3は、火炉2で発生した燃焼ガスを排ガスとして外部に案内する通路である。煙道3は、火炉2の上部と接続される。煙道3は、水平煙道3aと、後部煙道3bとを有する。水平煙道3aは、火炉2の上部から水平方向に延在する。後部煙道3bは、水平煙道3aの端部から下方に延在する。
ボイラ1は、火炉2の上部等に設置される図示しない過熱器を備えている。過熱器では、火炉2で発生した燃焼熱と水との間での熱交換が行われる。それにより、水蒸気が生成される。また、ボイラ1は、図1で図示されていない再熱器、節炭器または空気予熱器等の各種機器を備え得る。
バーナ4は、火炉2の下部の壁部に設けられている。火炉2には、複数のバーナ4が、火炉2の周方向に間隔を空けて設けられている。なお、図1では図示を省略しているが、複数のバーナ4は、火炉2の延在方向である上下方向にも間隔を空けて設けられている。バーナ4は、火炉2の内部空間2bにアンモニアを燃料として噴射する。バーナ4から噴射されたアンモニアが燃焼することにより、火炉2の内部空間2bで火炎Fが形成される。なお、火炉2には、バーナ4から噴射されたアンモニアを着火する図示しない着火装置が設けられている。
図2は、本実施形態に係る燃焼装置10を示す模式図である。図2に示すように、燃焼装置10は、バーナ4と、アンモニアタンク5と、第1流量調整弁6と、第2流量調整弁7と、制御装置8とを備える。図3は、本実施形態に係るバーナ4を示す正面図である。具体的には、図3は、バーナ4を火炉2の内側から見た図である。
図2に示すように、バーナ4は、火炉2の外部において、火炉2の壁部に取り付けられる。バーナ4は、第1アンモニアノズル41と、複数の第2アンモニアノズル42と、ノズルケース43と、ハウジング44と、空気流路45と、スワラ46とを有する。
第1アンモニアノズル41、および、複数の第2アンモニアノズル42は、アンモニアを噴射するノズルである。第1アンモニアノズル41、および、複数の第2アンモニアノズル42は、略円筒形状を有する。第1アンモニアノズル41、および、複数の第2アンモニアノズル42は、ノズルケース43に保持された状態で、ノズルケース43内に収容される。ノズルケース43は、略円筒形状を有する。第1アンモニアノズル41、複数の第2アンモニアノズル42、および、ノズルケース43は、同一方向に延在する。具体的には、第1アンモニアノズル41、複数の第2アンモニアノズル42、および、ノズルケース43は、火炉2の壁部に対して交差する方向(具体的には、略直交する方向)に延在する。
第1アンモニアノズル41は、ノズルケース43の中心軸上に延在する。複数の第2アンモニアノズル42は、第1アンモニアノズル41の周囲に配置される。複数の第2アンモニアノズル42は、第1アンモニアノズル41を囲む周方向に間隔を空けて配置される。図3の例では、第2アンモニアノズル42の数は、8個である。ただし、第2アンモニアノズル42の数は、8個以外であってもよい。また、図3の例では、複数の第2アンモニアノズル42は、ノズルケース43の周方向に等間隔に配置される。ただし、複数の第2アンモニアノズル42は、ノズルケース43の周方向に不等間隔に配置されていてもよい。
第1アンモニアノズル41を囲む周方向は、ノズルケース43の周方向と一致する。以下では、この方向をバーナ4の周方向とも呼ぶ。第1アンモニアノズル41を囲む周方向の中心軸の延在方向は、ノズルケース43の中心軸方向と一致する。以下では、この方向をバーナ4の中心軸方向とも呼ぶ。第1アンモニアノズル41を囲む周方向に対する径方向は、ノズルケース43の径方向と一致する。以下では、この方向をバーナ4の径方向とも呼ぶ。
第1アンモニアノズル41の先端部(図2中の右側の端部)に、第1噴射口41aが設けられる。第1噴射口41aは、火炉2の内部空間2bに臨む。第1アンモニアノズル41に供給されるアンモニアは、第1噴射口41aから火炉2の内部空間2bに噴射される。具体的には、第1噴射口41aは、第1アンモニアノズル41の中心軸方向に臨んでいる。第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流れは、図2の矢印A1によって模式的に示されている。矢印A1により示されるように、第1噴射口41aからのアンモニアの噴射方向は、バーナ4の中心軸方向となっている。
各第2アンモニアノズル42の先端部(図2中の右側の端部)に、第2噴射口42aが設けられる。第2噴射口42aは、火炉2の内部空間2bに臨む。各第2アンモニアノズル42に供給されるアンモニアは、第2噴射口42aから火炉2の内部空間2bに噴射される。具体的には、第2噴射口42aは、第2アンモニアノズル42の中心軸方向に対して傾斜する方向に臨んでいる。第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流れは、図2および図3の矢印A2によって模式的に示されている。矢印A2により示されるように、第2噴射口42aからのアンモニアの噴射方向は、火炉2の内部空間2bから見た場合にバーナ4の周方向となっている。つまり、第2噴射口42aは、バーナ4の中心軸方向に対してバーナ4の周方向に傾斜する方向に臨んでいる。
換言すると、第2噴射口42aは、バーナ4の中心軸方向に見た場合に、ノズルケース43の接線方向に臨んでいる。ゆえに、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアは、バーナ4の中心軸方向に見た場合に、矢印A2により示されるように、ノズルケース43の接線方向に平行に、バーナ4の径方向外側に向かって流れる。図2の矢印A2により示されるように、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアは、第2噴射口42aから離れるにつれて、ノズルケース43を越えて径方向外側に向かって流れる。図2では、第2噴射口42aの傾きの正確な図示は省略されている。
図2に示すように、第1アンモニアノズル41および各第2アンモニアノズル42は、アンモニアタンク5と流路を介して接続されている。アンモニアタンク5と接続される流路は、分岐して第1アンモニアノズル41および各第2アンモニアノズル42とそれぞれ接続されている。アンモニアタンク5には、アンモニアが貯蔵されている。例えば、アンモニアタンク5には、アンモニアが液体の状態で貯蔵されている。アンモニアタンク5に貯蔵されるアンモニアは、不図示の気化器によって気化される。気化したアンモニアが流路を通って第1アンモニアノズル41および各第2アンモニアノズル42に供給されるようになっている。
第1流量調整弁6は、アンモニアタンク5と接続される流路のうち、第1アンモニアノズル41と接続される部分に設けられる。第1流量調整弁6は、アンモニアタンク5から第1アンモニアノズル41に供給されるアンモニアの流量を調整する。第1流量調整弁6の開度が調整されることによって、アンモニアタンク5から第1アンモニアノズル41に供給されるアンモニアの流量が調整される。それにより、第1アンモニアノズル41の第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速が調整される。
第2流量調整弁7は、アンモニアタンク5と接続される流路のうち、複数の第2アンモニアノズル42と接続される部分に設けられる。第2流量調整弁7は、アンモニアタンク5から各第2アンモニアノズル42に供給されるアンモニアの流量を調整する。第2流量調整弁7の開度が調整されることによって、アンモニアタンク5から各第2アンモニアノズル42に供給されるアンモニアの流量が調整される。それにより、第2アンモニアノズル42の第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が調整される。ただし、第2流量調整弁7は、各第2アンモニアノズル42に対して設けられていてもよい。
ハウジング44は、ノズルケース43の外周面のうちの先端部(図2中の右側の端部)を覆い、火炉2の壁部と接続される。ハウジング44は、略円錐台形状を有し、ノズルケース43と同軸上に配置される。ハウジング44の内面と、ノズルケース43の外周面とによって、空気流路45が画成される。
空気流路45は、ノズルケース43の先端部(図2中の右側の端部)と火炉2との間を覆うように配置される。つまり、空気流路45は、複数の第2アンモニアノズル42の周囲に配置される。空気流路45には、空気が供給されるようになっている。空気流路45の先端部(図2中の右側の端部)には、空気噴射口45aが形成されている。空気噴射口45aは、火炉2の内部空間2bに臨む。空気噴射口45aは、円環形状を有する。空気流路45を通る空気の流れは、図2の矢印A3によって模式的に示されている。図2の矢印A3により示されるように、空気流路45を通過した空気は、空気噴射口45aから火炉2の内部空間2bに噴射される。
空気流路45には、スワラ46が設けられている。スワラ46は、空気流路45を流れる空気に対してバーナ4の周方向の旋回力を付与する旋回翼を有する。ゆえに、空気流路45の空気噴射口45aから噴射される空気は、バーナ4の周方向に旋回しながら、火炉2の内部空間2bに送られる。
図2の例では、空気流路45における空気の経路が1つである例が示されている。ただし、空気流路45が部分的に分割されており、空気流路45における空気の経路が分岐していてもよい。図2の例では、空気流路45における空気の流れ方向においてスワラ46が1箇所に設置されている。ただし、空気流路45における空気の流れ方向に間隔を空けて複数のスワラ46が設置されていてもよい。
制御装置8は、中央処理装置(CPU)、プログラム等が格納されたROM、ワークエリアとしてのRAM等を含み、燃焼装置10全体を制御する。特に、制御装置8は、第1流量調整弁6および第2流量調整弁7の動作を制御する。具体的には、制御装置8は、第1流量調整弁6の開度を制御することによって、第1アンモニアノズル41の第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速を制御することができる。また、制御装置8は、第2流量調整弁7の開度を制御することによって、第2アンモニアノズル42の第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速を制御することができる。
図4は、本実施形態に係る燃焼装置10における燃焼状態について説明するための図である。上述したように、バーナ4から火炉2の内部空間2bにアンモニアが噴射される。それにより、図4に示すように、火炉2の内部空間2bで火炎Fが形成される。
燃焼装置10では、空気流路45の空気噴射口45aから噴射される空気(矢印A3を参照)は、バーナ4の周方向に旋回する。そして、矢印A2により示されるように、バーナ4の周方向に旋回する空気に向かって、第2アンモニアノズル42の第2噴射口42aからアンモニアが噴射される。それにより、第2噴射口42aから噴射されたアンモニアは、空気と共に旋回しながら空気と効果的に混合される。ゆえに、第2噴射口42aから噴射されたアンモニアは、速やかに燃焼する。
図4中の領域Rでは、第2噴射口42aから噴射されたアンモニアが空気と効果的に混合される。領域Rは、バーナ4の先端部の近傍に形成され、火炎Fに対してバーナ4の径方向外側に位置する。火炎Fは、領域Rの内側から火炉2の内部に延びている。領域Rでは、アンモニアに対する空気の比率が局所的に低くなっている。
燃焼装置10では、制御装置8は、第1アンモニアノズル41の第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速、および、第2アンモニアノズル42の第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速を、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速より速くなるように制御する。図4では、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速と、第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速との大小関係が、矢印A2および矢印A1の太さの差により表現されている。
図4に示すように、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速より速くなることによって、アンモニアに対する空気の比率が局所的に低くなる領域Rが、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速より遅くなる場合と比較して大きくなる。また、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が速いことにより燃焼空気との混合が促進される。ゆえに、NOxの生成を抑制しながら安定燃焼することができる。
特に、燃焼装置10では、図3に示すように、第2噴射口42aからのアンモニアの噴射方向は、バーナ4を火炉2の内側から見た場合にバーナ4の周方向となっている。それにより、第2噴射口42aから噴射されたアンモニアは、空気と共に旋回しながら空気と効果的に混合されやすくなる。ゆえに、アンモニアの燃焼安定性、および、火炎Fの形状安定性が向上される。ただし、第2噴射口42aからのアンモニアの噴射方向は、図3の例に限定されない。例えば、第2噴射口42aが第2アンモニアノズル42の中心軸方向に臨んでおり、第2噴射口42aからのアンモニアの噴射方向がバーナ4の中心軸方向となっていてもよい。例えば、第2噴射口42aは、バーナ4の中心軸方向に見た場合に、ノズルケース43の接線方向に臨んでいなくてもよく、当該接線方向よりも径方向内側または外側に臨んでもよい。
特に、燃焼装置10では、複数の第2アンモニアノズル42は、第1アンモニアノズル41を囲む周方向に間隔を空けて配置されている。ゆえに、互いに離隔した複数の第2噴射口42aの各々からアンモニアが噴射される。それにより、例えば、第2アンモニアノズル42が仮に第1アンモニアノズル41を覆う1つの円筒形状のノズルであり、1つの第2噴射口42aからアンモニアが噴射される場合と比べ、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアと空気との総接触面積が大きくなる。ゆえに、アンモニアが空気と効果的に混合されやすくなる。よって、アンモニアの燃焼安定性、および、火炎Fの形状安定性が向上される。
図5は、比較例に係る燃焼状態について説明するための図である。
図5の例では、第1アンモニアノズル41の第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速、および、第2アンモニアノズル42の第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速より遅くなるように制御される。図5では、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速と、第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速との大小関係が、矢印A2および矢印A1の太さの差により表現されている。
図5に示すように、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速より遅くなることによって、アンモニアに対する空気の比率が局所的に低くなる領域Rが小さくなる。また、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が遅いことにより燃焼空気との混合が促進されにくくなる。ゆえに、NOxの生成を抑制しながら安定燃焼することが困難となり得る。
以上説明したように、燃焼装置10は、炉内(上記の例では、火炉2の内部空間2b)に臨む第1噴射口41aを有する少なくとも1つの第1アンモニアノズル41と、炉内に臨む第2噴射口42aを有し、少なくとも1つの第1アンモニアノズル41の周囲において少なくとも1つの第1アンモニアノズル41を囲む周方向に間隔を空けて配置される複数の第2アンモニアノズル42と、炉内と連通し、複数の第2アンモニアノズル42の周囲に配置され、スワラ46が設けられる空気流路45と、第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速、および、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速を、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速より速くなるように制御する制御装置8と、を備える。それにより、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速より速くなることによって、アンモニアに対する空気の比率が局所的に低くなる領域Rが、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速より遅くなる場合と比較して大きくなる。また、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が速いことにより燃焼空気との混合が促進される。ゆえに、NOxの生成を抑制しながら安定燃焼することができる。上記のように、燃焼装置10によれば、NOxの生成を抑制することができる。
さらに、燃焼装置10では、互いに離隔した複数の第2噴射口42aの各々からアンモニアが噴射されることによって、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアと空気との総接触面積が大きくなる。ゆえに、アンモニアが空気と効果的に混合されやすくなる。よって、アンモニアの燃焼安定性、および、火炎Fの形状安定性が向上される。
図6は、第1変形例に係る燃焼装置10Aを示す模式図である。燃焼装置10Aでは、上述した燃焼装置10と比べて、バーナ4がバーナ4Aに置き換えられている点が異なる。図7は、第1変形例に係るバーナ4Aを示す正面図である。具体的には、図7は、バーナ4Aを火炉2の内側から見た図である。
図6および図7に示すように、バーナ4Aでは、上述したバーナ4と比べて、第1アンモニアノズル41の数が複数である点が異なる。具体的には、バーナ4Aでは、複数の第1アンモニアノズル41が、バーナ4Aの周方向に間隔を空けて配置される。図7の例では、第1アンモニアノズル41の数は、4個である。ただし、第1アンモニアノズル41の数は、4個以外であってもよい。また、図7の例では、複数の第1アンモニアノズル41は、バーナ4Aの周方向に等間隔に配置される。ただし、複数の第1アンモニアノズル41は、バーナ4Aの周方向に不等間隔に配置されていてもよい。
バーナ4Aでは、各第1噴射口41aは、バーナ4Aの中心軸方向に対して傾斜する方向に臨んでいる。第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流れは、図6および図7の矢印A1によって模式的に示されている。矢印A1により示されるように、各第1噴射口41aからのアンモニアの噴射方向は、火炉2の内部空間2bから見た場合にバーナ4Aの中心軸に向かう方向となっている。つまり、各第1噴射口41aは、火炉2の内部空間2bから見た場合にバーナ4Aの周方向の中心に臨んでいる。
以上説明したように、第1変形例では、少なくとも1つの第1アンモニアノズル41は、複数の第2アンモニアノズル42が少なくとも1つの第1アンモニアノズル41を囲む周方向(つまり、バーナ4Aの周方向)に間隔を空けて配置されている複数の第1アンモニアノズル41を含み、複数の第1アンモニアノズル41の各々の第1噴射口41aは、炉内(上記の例では、火炉2の内部空間2b)から見た場合に上記周方向の中心に臨んでいる。それにより、各第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速を調整することによって、バーナ4Aの中心軸方向において、各第1噴射口41aから噴射されるアンモニアが合流して混合される位置を調整することができる。ゆえに、燃焼装置10Aにおける火炎Fの形状等の燃焼状態に応じて、バーナ4Aの中心軸方向において、各第1噴射口41aから噴射されるアンモニアが合流して混合される位置を調整することができる。それにより、NOxの生成を抑制する性能、アンモニアの燃焼安定性、および、火炎Fの形状安定性を燃焼装置10Aにおける燃焼状態に応じてより適切に向上させることができる。
図8は、第2変形例に係る燃焼装置10Bを示す模式図である。燃焼装置10Bでは、上述した燃焼装置10と比べて、バーナ4がバーナ4Bに置き換えられている点が異なる。
図8の矢印A4により示されるように、バーナ4Bでは、上述したバーナ4と比べて、第2アンモニアノズル42が第2アンモニアノズル42の中心軸を中心に自転可能に設けられている点が異なる。例えば、第2アンモニアノズル42は、不図示の軸受に支持されることによって、自転可能となっている。そして、バーナ4Bには、第2アンモニアノズル42を回動させる駆動装置47が設けられている。例えば、駆動装置47は、第2アンモニアノズル42を回動させるモータであり、各第2アンモニアノズル42に対して設けられている。制御装置8は、駆動装置47の動作を制御することによって、第2アンモニアノズル42を自転させることができる。
以上説明したように、第2変形例では、第2アンモニアノズル42は、第2アンモニアノズル42の中心軸を中心に自転可能に設けられている。そして、上述したように、第2噴射口42aは、第2アンモニアノズル42の中心軸方向に対して傾斜する方向に臨んでいる。ゆえに、第2アンモニアノズル42を自転させることによって、第2噴射口42aからのアンモニアの噴射方向を変化させることができる。よって、燃焼装置10Bにおける火炎Fの形状等の燃焼状態に応じて、第2噴射口42aからのアンモニアの噴射方向を調整することができる。それにより、NOxの生成を抑制する性能、アンモニアの燃焼安定性、および、火炎Fの形状安定性を燃焼装置10Bにおける燃焼状態に応じてより適切に向上させることができる。
第2変形例に係る燃焼装置10Bは、上述した燃焼装置10において、第2アンモニアノズル42を自転可能にして駆動装置47を追加した例である。ただし、上述した第1変形例に係る燃焼装置10Aにおいて、第2アンモニアノズル42を自転可能にして駆動装置47を追加してもよい。
以上、添付図面を参照しながら本開示の実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記では、燃焼装置10、10A、10Bが、ボイラ1の火炉2に設けられる例を説明した。ただし、燃焼装置10、10A、10Bは、ボイラ1以外の設備の様々な火炉に用いられ得る。
例えば、上記では、アンモニアを燃料として噴射するバーナ4、4A、4Bがボイラ1の火炉2に設けられる例を説明した。ただし、ボイラ1の火炉2には、アンモニアを燃料として噴射するバーナ4、4A、4Bに加えて、微粉炭を燃料として噴射するバーナが設けられてもよい。
例えば、上記では、バーナ4、4A、4Bがアンモニアを燃料として噴射する例を説明した。ただし、バーナ4、4A、4Bは、アンモニアに加えて、微粉炭を燃料として噴射してもよい。
本開示は、CO2放出の削減につながるアンモニアの使用を促進することができるので、例えば、持続可能な開発目標(SDGs)の目標7「手ごろで信頼でき、持続可能かつ近代的なエネルギへのアクセスを確保する」および目標13「気候変動とその影響に立ち向かうため、緊急対策を取る」に貢献することができる。
2:火炉(炉) 8:制御装置 10:燃焼装置 10A:燃焼装置 10B:燃焼装置 41:第1アンモニアノズル 41a:第1噴射口 42:第2アンモニアノズル 42a:第2噴射口 45:空気流路 46:スワラ
Claims (3)
- 炉内に臨む第1噴射口を有する少なくとも1つの第1アンモニアノズルと、
前記炉内に臨む第2噴射口を有し、前記少なくとも1つの第1アンモニアノズルの周囲において前記少なくとも1つの第1アンモニアノズルを囲む周方向に間隔を空けて配置される複数の第2アンモニアノズルと、
前記炉内と連通し、前記複数の第2アンモニアノズルの周囲に配置され、スワラが設けられる空気流路と、
前記第1噴射口から噴射されるアンモニアの流速、および、前記第2噴射口から噴射されるアンモニアの流速を、前記第2噴射口から噴射されるアンモニアの流速が前記第1噴射口から噴射されるアンモニアの流速より速くなるように制御する制御装置と、
を備える、
燃焼装置。 - 前記少なくとも1つの第1アンモニアノズルは、前記周方向に間隔を空けて配置されている複数の第1アンモニアノズルを含み、
前記複数の第1アンモニアノズルの各々の前記第1噴射口は、前記炉内から見た場合に前記周方向の中心に臨んでいる、
請求項1に記載の燃焼装置。 - 前記第2噴射口は、前記第2アンモニアノズルの中心軸方向に対して傾斜する方向に臨んでおり、
前記第2アンモニアノズルは、前記中心軸を中心に自転可能に設けられている、
請求項1または2に記載の燃焼装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022-196868 | 2022-12-09 | ||
JP2022196868 | 2022-12-09 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2024122143A1 true WO2024122143A1 (ja) | 2024-06-13 |
Family
ID=91378745
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2023/032976 WO2024122143A1 (ja) | 2022-12-09 | 2023-09-11 | 燃焼装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
WO (1) | WO2024122143A1 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5168033U (ja) * | 1974-11-26 | 1976-05-29 | ||
JP2015094583A (ja) * | 2013-11-12 | 2015-05-18 | 韓国生産技術研究院Korea Institute Of Industrial Technology | 燃焼ガスの内部再循環による超低窒素酸化物燃焼装置およびその運転方法 |
US20170307213A1 (en) * | 2014-11-07 | 2017-10-26 | Kiln Flame Systems Limited | Burner |
JP2020041748A (ja) * | 2018-09-11 | 2020-03-19 | 株式会社Ihi | 燃焼装置及びボイラ |
-
2023
- 2023-09-11 WO PCT/JP2023/032976 patent/WO2024122143A1/ja unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5168033U (ja) * | 1974-11-26 | 1976-05-29 | ||
JP2015094583A (ja) * | 2013-11-12 | 2015-05-18 | 韓国生産技術研究院Korea Institute Of Industrial Technology | 燃焼ガスの内部再循環による超低窒素酸化物燃焼装置およびその運転方法 |
US20170307213A1 (en) * | 2014-11-07 | 2017-10-26 | Kiln Flame Systems Limited | Burner |
JP2020041748A (ja) * | 2018-09-11 | 2020-03-19 | 株式会社Ihi | 燃焼装置及びボイラ |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7485500B2 (ja) | 燃焼装置及びボイラ | |
JP7027817B2 (ja) | 燃焼装置及びボイラ | |
US20070272201A1 (en) | Combustion Apparatus and Combustion Method | |
US20080193886A1 (en) | Combustion Apparatus | |
BG64878B1 (bg) | Горелка за твърдо гориво и метод за регулиране нагоренето, осъществявано от горелката за твърдо гориво | |
PL212230B1 (pl) | Sposób spalania paliw węglowodorowych | |
JP6950464B2 (ja) | ボイラ | |
KR20020000758A (ko) | 접촉 연소 시스템 작동 방법 | |
JP3664832B2 (ja) | 微粉炭バーナ | |
WO2022176347A1 (ja) | 燃焼装置およびボイラ | |
WO2024122143A1 (ja) | 燃焼装置 | |
KR101328255B1 (ko) | 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너 | |
WO2023120700A1 (ja) | バーナ及びこれを備えたボイラ並びにバーナの運転方法 | |
JP2008209062A (ja) | 燃焼バーナ、ボイラ、微粉炭の燃焼方法 | |
KR102686756B1 (ko) | 연소 장치 및 보일러 | |
JP3680659B2 (ja) | 燃焼装置および燃焼方法 | |
AU2022367978B2 (en) | Combustion device and boiler | |
JP4402683B2 (ja) | 燃焼装置 | |
JP7468772B2 (ja) | 燃焼装置およびボイラ | |
KR100372146B1 (ko) | 질소산화물 저감용 미분탄 버너 | |
KR100372145B1 (ko) | 질소산화물저감형미분탄버너 | |
WO2023127919A1 (ja) | バーナ及び燃焼炉 | |
WO2023120395A1 (ja) | アンモニア燃焼バーナ及びボイラ | |
JP7494358B1 (ja) | 混焼バーナ及びボイラ | |
TW202334583A (zh) | 噴燃器及具備此之鍋爐以及噴燃器的運作方法 |