[go: up one dir, main page]

JP2025002654A - Burner, boiler and combustion method - Google Patents

Burner, boiler and combustion method Download PDF

Info

Publication number
JP2025002654A
JP2025002654A JP2023102969A JP2023102969A JP2025002654A JP 2025002654 A JP2025002654 A JP 2025002654A JP 2023102969 A JP2023102969 A JP 2023102969A JP 2023102969 A JP2023102969 A JP 2023102969A JP 2025002654 A JP2025002654 A JP 2025002654A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gaseous ammonia
pulverized fuel
air
furnace
supply pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2023102969A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
直季 富澤
Naoki Tomizawa
明正 ▲高▼山
Akimasa Takayama
輔 横尾
Tasuku Yokoo
裕三 川添
Yuzo Kawazoe
真之 池田
Masayuki Ikeda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2023102969A priority Critical patent/JP2025002654A/en
Publication of JP2025002654A publication Critical patent/JP2025002654A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)

Abstract

To provide a burner capable of suppressing combustion deterioration of pulverized fuel when pulverized fuel and ammonia are mixed and burned, a boiler, and a combustion method.SOLUTION: A burner comprises: a pulverized fuel supply pipe that guides pulverized fuel and primary air for transporting the pulverized fuel to a furnace; a first gaseous ammonia supply pipe that supplies gaseous ammonia to the pulverized fuel supply pipe; and a mixed fuel nozzle that ejects a mixture of the pulverized fuel, the gaseous ammonia, and the primary air from the pulverized fuel supply pipe into the furnace. The burner is configured such that a ratio of an amount of the gaseous ammonia to a total amount of the pulverized fuel and the gaseous ammonia supplied to the furnace through the mixed fuel nozzle is 10% or less on a calorific value basis.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本開示は、バーナ及びボイラ並びに燃焼方法に関する。 This disclosure relates to burners, boilers, and combustion methods.

微粉炭等の微粉燃料とアンモニアとを混焼させるバーナが用いられることがある。 A burner that mixes pulverized fuel such as pulverized coal with ammonia may be used.

特許文献1には、微粉炭とアンモニアとの混合燃料をバーナから火炉に噴射して燃焼させるボイラが開示されている。 Patent Document 1 discloses a boiler that injects a mixed fuel of pulverized coal and ammonia from a burner into a furnace for combustion.

特開2021-165629号公報JP 2021-165629 A

ところで、同一の供給管から微粉炭等の微粉燃料と気体アンモニアをバーナに投入する場合(即ち、微粉燃料と気体アンモニアの混合燃料をバーナに投入する場合)、微粉燃料が昇温及び揮発分放出の過程を経て燃焼するのに対し、アンモニアはガス状であるため、微粉燃料の着火に先行してアンモニアが燃焼する。そうすると、アンモニアによってバーナ近傍の空気が消費され、微粉燃料にとっては燃焼に必要な空気が欠乏し、微粉燃料の燃焼が阻害されることがある。 When pulverized fuel such as pulverized coal and gaseous ammonia are fed into the burner through the same supply pipe (i.e., when a mixture of pulverized fuel and gaseous ammonia is fed into the burner), the pulverized fuel burns through a process of increasing temperature and releasing volatile matter, whereas ammonia, being in a gaseous state, burns before the pulverized fuel ignites. When this happens, the air near the burner is consumed by the ammonia, causing a shortage of the air necessary for the pulverized fuel to burn, which can impede the combustion of the pulverized fuel.

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、微粉燃料とアンモニアを混焼させる場合において微粉燃料の燃焼性悪化を抑制可能なバーナ及びボイラ並びに燃焼方法を提供する。 In view of the above, at least one embodiment of the present invention provides a burner, boiler, and combustion method that can suppress deterioration of the combustibility of pulverized fuel when pulverized fuel and ammonia are mixed and burned.

本発明の少なくとも一実施形態に係るバーナは、
微粉燃料及び前記微粉燃料を搬送するための一次空気を火炉に導くための微粉燃料供給管と、
前記微粉燃料供給管に気体アンモニアを供給するための第1気体アンモニア供給管と、
前記微粉燃料供給管からの前記微粉燃料、前記一次空気及び前記気体アンモニアの混合体を前記火炉に噴出するための混合燃料ノズルと、
を備え、
前記混合燃料ノズルを介して前記火炉に供給される前記微粉燃料と前記気体アンモニアの合計量に対する前記気体アンモニアの量の熱量ベースの割合が10%以下となるように構成される。
The burner according to at least one embodiment of the present invention comprises:
A pulverized fuel supply pipe for introducing pulverized fuel and primary air for conveying the pulverized fuel into the furnace;
a first gaseous ammonia supply pipe for supplying gaseous ammonia to the pulverized fuel supply pipe;
a mixed fuel nozzle for injecting a mixture of the pulverized fuel, the primary air and the gaseous ammonia from the pulverized fuel supply pipe into the furnace;
Equipped with
The ratio of the amount of the gaseous ammonia to the total amount of the pulverized fuel and the gaseous ammonia supplied to the furnace through the mixed fuel nozzle is configured to be 10% or less on a calorific value basis.

また、本発明の少なくとも一実施形態に係るボイラは、
上述のバーナと、
前記微粉燃料供給管を介して前記バーナに供給される前記微粉燃料及び前記気体アンモニアを燃焼させるための火炉と、
を備える。
Further, the boiler according to at least one embodiment of the present invention includes:
A burner as described above;
a furnace for combusting the pulverized fuel and the gaseous ammonia supplied to the burner through the pulverized fuel supply pipe;
Equipped with.

また、本発明の少なくとも一実施形態に係る燃焼方法は、
微粉燃料と及び前記微粉燃料を搬送するための一次空気を火炉に導くための微粉燃料供給管と、前記微粉燃料供給管に気体アンモニアを混入させるための第1気体アンモニア供給管と、前記微粉燃料供給管からの前記微粉燃料、前記一次空気及び前記気体アンモニアの混合体を前記火炉に噴出するための混合燃料ノズルと、を含むバーナを用いた燃焼方法であって、
前記混合燃料ノズルを介して前記火炉に供給される微粉燃料とアンモニアの合計量に対するアンモニアの量の熱量ベースの割合が10%以下となるように、前記気体アンモニアの前記微粉燃料供給管への供給量を調節するステップ
を備える。
In addition, the combustion method according to at least one embodiment of the present invention includes:
A combustion method using a burner including a pulverized fuel supply pipe for introducing pulverized fuel and primary air for transporting the pulverized fuel into a furnace, a first gaseous ammonia supply pipe for mixing gaseous ammonia into the pulverized fuel supply pipe, and a mixed fuel nozzle for ejecting a mixture of the pulverized fuel, the primary air, and the gaseous ammonia from the pulverized fuel supply pipe into the furnace,
The method includes a step of adjusting the amount of gaseous ammonia supplied to the pulverized fuel supply pipe so that a ratio of the amount of ammonia to a total amount of pulverized fuel and ammonia supplied to the furnace through the mixed fuel nozzle on a calorific value basis is 10% or less.

本発明の少なくとも一実施形態によれば、本発明の少なくとも一実施形態は、微粉燃料とアンモニアを混焼させる場合において微粉燃料の燃焼性悪化を抑制可能なバーナ及びボイラ並びに燃焼方法が提供される。 According to at least one embodiment of the present invention, a burner, boiler, and combustion method are provided that can suppress deterioration of the combustibility of pulverized fuel when pulverized fuel and ammonia are mixed and burned.

一実施形態に係るバーナが適用されるボイラを表す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing a boiler to which a burner according to an embodiment is applied; 図1に示すボイラを構成するバーナの概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a burner constituting the boiler shown in FIG. 1 . 一実施形態に係るバーナの概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a burner according to an embodiment. 一実施形態に係るバーナの概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a burner according to an embodiment. アンモニア混焼率(横軸)と火炎伝播頻度(縦軸)との関係の一例を示すグラフである。1 is a graph showing an example of the relationship between ammonia co-firing ratio (horizontal axis) and flame propagation frequency (vertical axis). アンモニア混焼率(横軸)と石炭(微粉炭)燃焼率(縦軸)との関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between the ammonia co-firing ratio (horizontal axis) and the coal (pulverized coal) combustion ratio (vertical axis). 一実施形態に係るバーナで燃料を燃焼させたときに形成される火炎を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a flame formed when fuel is combusted by a burner according to an embodiment.

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。以降の説明で、上や上方とは鉛直方向上側を示し、下や下方とは鉛直方向下側を示すものであり、鉛直方向は厳密ではなく誤差を含むものである。 Below, several embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative positions, etc. of the components described as the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. In the following explanation, top and upward refer to the upper side in the vertical direction, and bottom and downward refer to the lower side in the vertical direction, and the vertical direction is not precise and may include errors.

(ボイラ及びバーナの構成)
図1は、幾つかの実施形態に係るバーナが適用されるボイラを表す概略構成図である。
(Boiler and burner configuration)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a boiler to which a burner according to some embodiments is applied.

図1に示すように、一実施形態に係るボイラ10は、固体燃料を粉砕した微粉燃料をバーナにより燃焼させ、この燃焼により発生した熱を給水や蒸気と熱交換して過熱蒸気を生成することが可能なボイラである。固体燃料としては、バイオマス燃料や石炭などが使用される。 As shown in FIG. 1, a boiler 10 according to one embodiment is a boiler that can burn pulverized fuel made by pulverizing solid fuel with a burner and exchange the heat generated by this combustion with feed water or steam to generate superheated steam. Biomass fuel, coal, etc. are used as the solid fuel.

ボイラ10は、火炉11と燃焼装置20と燃焼ガス通路12を有している。火炉11は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置されている。火炉11の内壁面を構成する火炉壁101は、複数の伝熱管と、伝熱管同士を接続するフィンとで構成され、微粉燃料の燃焼により発生した熱を、伝熱管の内部を流通する水や蒸気と熱交換して回収すると共に、火炉壁101の温度上昇を抑制している。 The boiler 10 has a furnace 11, a combustion device 20, and a combustion gas passage 12. The furnace 11 has a hollow rectangular cylinder shape and is installed vertically. The furnace wall 101 that constitutes the inner wall surface of the furnace 11 is composed of multiple heat transfer tubes and fins that connect the heat transfer tubes to each other, and recovers the heat generated by the combustion of pulverized fuel by heat exchange with water and steam flowing inside the heat transfer tube, while suppressing the temperature rise of the furnace wall 101.

燃焼装置20は、火炉11の下部領域に設置されている。本実施形態では、燃焼装置20は、火炉壁101に装着された複数のバーナ21A、21B、21C、21D、21E、21F(以下、一括して「バーナ21」と記載する場合がある。)を有している。バーナ21は、火炉11の周方向に沿って均等間隔で配設されたもの(例えば、四角形の火炉11の各コーナ部に設置された4個)を1セットとして、鉛直方向に沿って複数段配置されたものであってもよい。なお、図1では、図示の都合上、1セットのバーナのうちの2個のみを記載し、各セットに符合21A、21B、21C、21D、21E、21Fを付している。火炉の形状やバーナの段数、一つの段におけるバーナの数、バーナの配置などは、この実施形態に限定されるものではない。 The combustion device 20 is installed in the lower region of the furnace 11. In this embodiment, the combustion device 20 has a plurality of burners 21A, 21B, 21C, 21D, 21E, and 21F (hereinafter, may be collectively referred to as "burners 21") attached to the furnace wall 101. The burners 21 may be arranged in a plurality of vertical stages, with each set consisting of burners arranged at equal intervals along the circumferential direction of the furnace 11 (for example, four burners installed at each corner of the rectangular furnace 11). Note that, for convenience of illustration, only two burners of one set are shown in FIG. 1, and each set is denoted by the reference numerals 21A, 21B, 21C, 21D, 21E, and 21F. The shape of the furnace, the number of burner stages, the number of burners in one stage, the arrangement of the burners, and the like are not limited to this embodiment.

例えば、燃焼装置20は、上述のように、複数のバーナ21が火炉11の周方向に沿って均等配置され、火炉11の上下方向に延びる中心線の周りに周方向に沿って燃料を噴出するように構成された、旋回燃焼方式の燃焼装置であってもよい。あるいは、燃焼装置20は、対向する一対の火炉壁101のそれぞれに、バーナ21同士が互いに向き合うように設けられる対向燃焼方式の燃焼装置であってもよい。 For example, the combustion device 20 may be a swirl combustion type combustion device in which multiple burners 21 are evenly arranged around the circumferential direction of the furnace 11 and configured to eject fuel around a center line extending in the vertical direction of the furnace 11, as described above. Alternatively, the combustion device 20 may be an opposed combustion type combustion device in which the burners 21 are provided on each of a pair of opposed furnace walls 101 so as to face each other.

バーナ21A、21B、21C、21D、21E、21Fは、それぞれ、複数の微粉燃料供給管22A、22B、22C、22D、22E、22F(以下、一括して「微粉燃料供給管22」と記載する場合がある。)を介して、複数のミル(粉砕機)31A、31B、31C、31D、31E、31F(以下、一括して「ミル31」と記載する場合がある。)に連結されている。ミル31は、例えば、内部に粉砕テーブル(図示省略)が駆動回転可能に支持されていて、粉砕テーブルの上方に複数の粉砕ローラ(図示省略)が粉砕テーブルの回転に連動回転可能に支持されて構成されている竪型ローラミルである。粉砕ローラと粉砕テーブルが協働して粉砕された固体燃料は、ミル31に供給される一次空気(搬送用ガス、酸化性ガス)により、ミル31が備える分級機(図示省略)に搬送される。分級機では、バーナ21での燃焼に適した粒径以下の微粉燃料と、該粒径より大きな粗粉燃料とに分級される。微粉燃料は、分級機を通過して、一次空気と共に微粉燃料供給管22を介してバーナ21に供給される。分級機を通過しなかった粗粉燃料は、ミル31の内部で、自重により粉砕テーブル上に落下し、再粉砕される。 Burners 21A, 21B, 21C, 21D, 21E, and 21F are connected to a plurality of mills (pulverizers) 31A, 31B, 31C, 31D, 31E, and 31F (hereinafter, collectively referred to as "mills 31") via a plurality of pulverized fuel supply pipes 22A, 22B, 22C, 22D, 22E, and 22F (hereinafter, collectively referred to as "pulverized fuel supply pipes 22"). Mill 31 is, for example, a vertical roller mill in which a grinding table (not shown) is supported inside so as to be driven and rotatable, and a plurality of grinding rollers (not shown) are supported above the grinding table so as to be rotatable in conjunction with the rotation of the grinding table. The solid fuel pulverized by the cooperation of the grinding rollers and the grinding table is transported to a classifier (not shown) provided in mill 31 by primary air (conveyor gas, oxidizing gas) supplied to mill 31. In the classifier, the fuel is classified into fine pulverized fuel with a particle size smaller than that suitable for combustion in the burner 21, and coarse pulverized fuel with a larger particle size. The fine pulverized fuel passes through the classifier and is supplied to the burner 21 via the fine pulverized fuel supply pipe 22 together with the primary air. The coarse pulverized fuel that does not pass through the classifier falls onto the grinding table by its own weight inside the mill 31 and is re-ground.

バーナ21の装着位置における火炉11の炉外側には、風箱(エアレジスタ)23が設けられており、この風箱23には風道(空気ダクト)24の一端部が連結されている。風道24の他端部には、押込通風機(FDF:Forced Draft Fan)32が連結されている。押込通風機32から供給された空気は、風道24に設置された空気予熱器42で加熱され(詳細は後述する)、風箱23を介してバーナ21に二次空気(燃焼用空気、酸化性ガス)として供給され、火炉11の内部に投入される。 An air register 23 is provided on the outside of the furnace 11 at the installation position of the burner 21, and one end of an air duct 24 is connected to the air register 23. A forced draft fan (FDF: Forced Draft Fan) 32 is connected to the other end of the air duct 24. The air supplied from the forced draft fan 32 is heated by an air preheater 42 installed in the air duct 24 (details will be described later), and is supplied to the burner 21 via the air register 23 as secondary air (combustion air, oxidizing gas), and is introduced into the furnace 11.

燃焼ガス通路12は、火炉11の鉛直方向上部に連結されている。燃焼ガス通路12には、燃焼ガスの熱を回収するための熱交換器として、過熱器102A、102B、102C(以下、一括して「過熱器102」と記載する場合がある。)、再熱器103A、103B(以下、一括して「再熱器103」と記載する場合がある。)、節炭器104が設けられており、火炉11で発生した燃焼ガスと各熱交換器の内部を流通する給水や蒸気との間で熱交換が行われる。なお、各熱交換器の配置や形状は、図1に記載した形態に限定されない。 The combustion gas passage 12 is connected to the vertical upper part of the furnace 11. The combustion gas passage 12 is provided with superheaters 102A, 102B, and 102C (hereinafter, sometimes collectively referred to as "superheaters 102"), reheaters 103A and 103B (hereinafter, sometimes collectively referred to as "reheaters 103"), and a coal economizer 104 as heat exchangers for recovering heat from the combustion gas, and heat is exchanged between the combustion gas generated in the furnace 11 and the feed water or steam flowing inside each heat exchanger. The arrangement and shape of each heat exchanger are not limited to the form shown in FIG. 1.

燃焼ガス通路12の下流側には、熱交換器で熱回収された燃焼ガスが排出される煙道13が連結されている。煙道13には、風道24との間に空気予熱器(エアヒータ)42が設けられており、風道24を流れる空気と、煙道13を流れる燃焼ガスとの間で熱交換を行い、ミル31に供給する一次空気やバーナ21に供給する二次空気を加熱することで、水や蒸気との熱交換後の燃焼ガスから、さらに熱回収を行う。 The flue 13 is connected to the downstream side of the combustion gas passage 12, and discharges the combustion gas whose heat has been recovered by the heat exchanger. An air preheater (air heater) 42 is provided between the flue 13 and the air duct 24, and heat is exchanged between the air flowing through the air duct 24 and the combustion gas flowing through the flue 13, and the primary air supplied to the mill 31 and the secondary air supplied to the burner 21 are heated, thereby recovering further heat from the combustion gas after heat exchange with water and steam.

また、煙道13には、空気予熱器42よりも上流側の位置に、脱硝装置43が設けられていてもよい。脱硝装置43は、アンモニア、尿素水等の窒素酸化物を還元する作用を有する還元剤を、煙道13内を流通する燃焼ガスに供給し、還元剤が供給された燃焼ガス中の窒素酸化物(NOx)と還元剤との反応を、脱硝装置43内に設置された脱硝触媒の触媒作用により促進させることで、燃焼ガス中の窒素酸化物を除去、低減するものである。煙道13の空気予熱器42より下流側には、ガスダクト41が連結されている。ガスダクト41には、燃焼ガス中の灰などを除去する電気集じん機などの集じん装置44や硫黄酸化物を除去する脱硫装置46などの環境装置、また、それらの環境装置に排ガスを導くための誘引通風機(IDF:Induced Draft Fan)45が設けられている。ガスダクト41の下流端部は、煙突47に連結されており、環境装置で処理された燃焼ガスが、排ガスとして系外に排出される。 In addition, a denitration device 43 may be provided in the flue 13 at a position upstream of the air preheater 42. The denitration device 43 supplies a reducing agent having the effect of reducing nitrogen oxides, such as ammonia and urea water, to the combustion gas flowing in the flue 13, and promotes the reaction between the nitrogen oxides (NOx) in the combustion gas to which the reducing agent is supplied and the reducing agent by the catalytic action of a denitration catalyst installed in the denitration device 43, thereby removing and reducing the nitrogen oxides in the combustion gas. A gas duct 41 is connected downstream of the air preheater 42 of the flue 13. The gas duct 41 is provided with environmental devices such as a dust collector 44 such as an electric dust collector that removes ash from the combustion gas and a desulfurization device 46 that removes sulfur oxides, as well as an induced draft fan (IDF) 45 for directing the exhaust gas to these environmental devices. The downstream end of the gas duct 41 is connected to a chimney 47, and the combustion gas treated in the environmental device is discharged outside the system as exhaust gas.

ボイラ10において、複数のミル31が駆動すると、粉砕、分級された微粉燃料が、一次空気と共に微粉燃料供給管22を介してバーナ21に供給される。また、空気予熱器42で加熱された二次空気が、風道24から風箱23を介してバーナ21に供給される。バーナ21は、微粉燃料と一次空気とが混合した微粉燃料混合気を火炉11に吹き込むと共に、二次空気を火炉11に吹き込む。火炉11に吹き込まれた微粉燃料混合気が着火し、二次空気と反応することで火炎を形成する。火炉11内の下部領域で火炎が形成され、高温の燃焼ガスが火炉11内を上昇し、燃焼ガス通路12に流入する。なお、本実施形態では、酸化性ガス(一次空気、二次空気)として空気を用いるが、空気よりも酸素割合が多いものや逆に少ないものであってもよく、供給される燃料量に対する酸素量の比率を適正な範囲に調整することで、火炉11において安定した燃焼が実現される。 In the boiler 10, when the multiple mills 31 are driven, the pulverized and classified pulverized fuel is supplied to the burner 21 together with the primary air through the pulverized fuel supply pipe 22. In addition, secondary air heated by the air preheater 42 is supplied to the burner 21 through the wind box 23 from the wind duct 24. The burner 21 blows a pulverized fuel mixture of pulverized fuel and primary air into the furnace 11, and also blows secondary air into the furnace 11. The pulverized fuel mixture blown into the furnace 11 ignites and reacts with the secondary air to form a flame. A flame is formed in the lower region of the furnace 11, and high-temperature combustion gas rises inside the furnace 11 and flows into the combustion gas passage 12. In this embodiment, air is used as the oxidizing gas (primary air, secondary air), but it may be a gas with a higher or lower oxygen content than air, and stable combustion in the furnace 11 is achieved by adjusting the ratio of the amount of oxygen to the amount of fuel supplied to an appropriate range.

燃焼ガス通路12に流入した燃焼ガスは、燃焼ガス通路12の内部に配置された過熱器102、再熱器103、節炭器104で水や蒸気と熱交換した後、煙道13に排出され、脱硝装置43で窒素酸化物が除去され、空気予熱器42で一次空気及び二次空気と熱交換した後、さらにガスダクト41に排出され、集じん装置44で灰などが除去され、脱硫装置46で硫黄酸化物が除去された後、煙突47から系外に排出される。なお、燃焼ガス通路12における各熱交換器及び煙道13からガスダクト41における各装置の配置は、燃焼ガス流れに対して、必ずしも上述の記載順に配置されなくともよい。 The combustion gas that flows into the combustion gas passage 12 exchanges heat with water and steam in the superheater 102, reheater 103, and economizer 104 arranged inside the combustion gas passage 12, and is then discharged into the flue 13, where nitrogen oxides are removed in the denitration device 43, and the gas exchanges heat with primary air and secondary air in the air preheater 42, before being discharged into the gas duct 41, where ash and other particles are removed in the dust collector 44, and sulfur oxides are removed in the desulfurization device 46, before being discharged from the chimney 47 to the outside of the system. Note that the arrangement of each heat exchanger in the combustion gas passage 12 and each device from the flue 13 to the gas duct 41 does not necessarily have to be in the order described above with respect to the combustion gas flow.

上述した実施形態では、本発明のボイラを、燃料に固体燃料を使用するボイラとして説明した。ボイラに使用される固体燃料としては、石炭、バイオマス燃料、石油コークス(PC:Petroleum Coke)燃料、石油残渣などが使用される。 In the above-mentioned embodiment, the boiler of the present invention has been described as a boiler that uses solid fuel as fuel. The solid fuel used in the boiler may be coal, biomass fuel, petroleum coke (PC) fuel, petroleum residue, etc.

なお、ボイラの燃料としては、固体燃料に限らず、重油、軽油、重質油などの石油類や工場廃液、液化アンモニアなどの液体燃料も使用することができる。また、天然ガスや各種石油ガス、製鉄プロセスなどで発生する副生ガス、水素ガス、アンモニアガスなどの気体燃料も使用することができる。 Fuel for the boiler is not limited to solid fuels, and can also use petroleum such as heavy oil, light oil, and heavy oil, industrial wastewater, and liquid fuels such as liquefied ammonia. In addition, gaseous fuels such as natural gas, various petroleum gases, by-product gases generated in the steelmaking process, hydrogen gas, and ammonia gas can also be used.

さらに、これらの各種燃料を組み合わせて使用する混焼ボイラにも適用することができる。 Furthermore, it can also be applied to mixed-fuel boilers that use a combination of these various fuels.

図2は、図1に示すボイラ10を構成するバーナ21の概略図である。図2に示すように、バーナ21(上述のバーナ21A~21Fの各々)は、上下方向における中央部に位置する中央バーナ60と、中央バーナ60の上下に位置する微粉燃料バーナ50A,50B(以下、微粉燃料バーナ50と総称する)を備えている。また、これらのバーナ群(中央バーナ60及び微粉燃料バーナ50A、50B)の上下には、燃焼用空気ノズル56が設けられている。 Figure 2 is a schematic diagram of the burner 21 constituting the boiler 10 shown in Figure 1. As shown in Figure 2, the burner 21 (each of the burners 21A to 21F described above) is equipped with a central burner 60 located in the center in the vertical direction, and pulverized fuel burners 50A and 50B (hereinafter collectively referred to as pulverized fuel burners 50) located above and below the central burner 60. In addition, combustion air nozzles 56 are provided above and below these burner groups (the central burner 60 and the pulverized fuel burners 50A and 50B).

微粉燃料バーナ50は、微粉燃料ノズル52と、空気ノズル54と、を含む。微粉燃料ノズル52は、微粉燃料供給管22から供給される一次空気及び該一次空気によって搬送される微粉燃料(微粉炭等)を火炉11に吹き込むようになっている。空気ノズル54は、空気ダクト24から供給される二次空気(エアヒータ42で加熱された加熱空気)を火炉11に吹き込むようになっている。 The pulverized fuel burner 50 includes a pulverized fuel nozzle 52 and an air nozzle 54. The pulverized fuel nozzle 52 is adapted to blow primary air supplied from the pulverized fuel supply pipe 22 and pulverized fuel (such as pulverized coal) carried by the primary air into the furnace 11. The air nozzle 54 is adapted to blow secondary air (heated air heated by the air heater 42) supplied from the air duct 24 into the furnace 11.

中央バーナ60は、拡散燃焼用の燃料を空気とともに火炉11に吹き込むようになっている。図2に示す例示的な実施形態では、中央バーナ60は、油燃料を火炉11に吹き込むように構成された油燃料ノズル62と、油燃料ノズル62の周囲を囲むように設けられる空気ノズル66と、を含む。空気ノズル66は、空気ダクト24から供給される二次空気(エアヒータ42で加熱された加熱空気)を火炉11に吹き込むように構成されていてもよい。 The central burner 60 is configured to blow fuel for diffusion combustion together with air into the furnace 11. In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the central burner 60 includes an oil fuel nozzle 62 configured to blow oil fuel into the furnace 11, and an air nozzle 66 arranged to surround the periphery of the oil fuel nozzle 62. The air nozzle 66 may be configured to blow secondary air (heated air heated by the air heater 42) supplied from the air duct 24 into the furnace 11.

燃焼用空気ノズル56は、空気ダクト24から供給される二次空気(エアヒータ42で加熱された加熱空気)を火炉11に吹き込むように構成されていてもよい。 The combustion air nozzle 56 may be configured to blow secondary air (heated air heated by the air heater 42) supplied from the air duct 24 into the furnace 11.

次に、幾つかの実施形態に係るバーナについてより具体的に説明する。図3及び図4は、それぞれ、一実施形態に係るバーナの概略図である。 Next, the burner according to some embodiments will be described in more detail. Figures 3 and 4 are each a schematic diagram of a burner according to one embodiment.

図3及び図4に示すように、一実施形態に係るバーナ21は、上述の微粉燃料供給管22と、第1気体アンモニア供給管70と、混合燃料ノズル68と、を備えている。 As shown in Figures 3 and 4, the burner 21 according to one embodiment includes the above-mentioned pulverized fuel supply pipe 22, a first gaseous ammonia supply pipe 70, and a mixed fuel nozzle 68.

微粉燃料供給管22は、上述したように、微粉燃料(微粉炭等)及び該微粉燃料を搬送するための一次空気を火炉11に導くように構成される。 As described above, the pulverized fuel supply pipe 22 is configured to guide pulverized fuel (such as pulverized coal) and primary air for transporting the pulverized fuel to the furnace 11.

第1気体アンモニア供給管70は、微粉燃料供給管22に接続され、微粉燃料供給管22に気体アンモニアを供給するように構成される。 The first gaseous ammonia supply pipe 70 is connected to the pulverized fuel supply pipe 22 and is configured to supply gaseous ammonia to the pulverized fuel supply pipe 22.

第1気体アンモニア供給管70には、液体アンモニアが貯留されるアンモニアタンク74からのアンモニアが、気化された後、アンモニアライン76を介して供給されるようになっていてもよい。アンモニアライン76には、アンモニアタンク74からの液体アンモニアを気化するための気化器78が設けられていてもよい。アンモニアライン76には、第1気体アンモニア供給管70から微粉燃料供給管22への気体アンモニアの供給量を調節するための第1バルブ80が設けられていてもよい。 The first gaseous ammonia supply pipe 70 may be configured so that ammonia from an ammonia tank 74 in which liquid ammonia is stored is vaporized and then supplied via an ammonia line 76. The ammonia line 76 may be provided with a vaporizer 78 for vaporizing the liquid ammonia from the ammonia tank 74. The ammonia line 76 may be provided with a first valve 80 for adjusting the amount of gaseous ammonia supplied from the first gaseous ammonia supply pipe 70 to the pulverized fuel supply pipe 22.

第1気体アンモニア供給管70には、第1気体アンモニア供給管70から微粉燃料供給管22への気体アンモニアの供給と非供給を切替えるためのゲート弁72が設けられていてもよい。 The first gaseous ammonia supply pipe 70 may be provided with a gate valve 72 for switching between supplying and not supplying gaseous ammonia from the first gaseous ammonia supply pipe 70 to the pulverized fuel supply pipe 22.

混合燃料ノズル68は、微粉燃料供給管22からの微粉燃料、一次空気及び気体アンモニアの混合体を火炉11に噴出するように構成される。 The mixed fuel nozzle 68 is configured to spray a mixture of pulverized fuel, primary air, and gaseous ammonia from the pulverized fuel supply pipe 22 into the furnace 11.

図3及び図4に示す例示的な実施形態では、バーナ21を構成する微粉燃料バーナ50A,50Bのうち一方の微粉燃料バーナ50Bの微粉燃料ノズル52が、上述の混合燃料ノズル68として機能するようになっている。他の実施形態では、バーナ21を構成する微粉燃料バーナ50A,50Bのうち他方の微粉燃料バーナ50Bの微粉燃料ノズル52が上述の混合燃料ノズル68として機能するようになっていてもよく、あるいは、微粉燃料バーナ50A,50Bの両方の微粉燃料ノズル52が上述の混合燃料ノズル68として機能するようになっていてもよい。 3 and 4, the pulverized fuel nozzle 52 of one of the pulverized fuel burners 50A and 50B constituting the burner 21 functions as the above-mentioned mixed fuel nozzle 68. In other embodiments, the pulverized fuel nozzle 52 of the other of the pulverized fuel burners 50A and 50B constituting the burner 21 may function as the above-mentioned mixed fuel nozzle 68, or both of the pulverized fuel nozzles 52 of the pulverized fuel burners 50A and 50B may function as the above-mentioned mixed fuel nozzle 68.

また、バーナ21は、第1気体アンモニア供給管70から微粉燃料供給管22への気体アンモニアの供給量を調節するための制御装置90を備えていてもよい。制御装置90は、微粉燃料供給管22への気体アンモニアの供給量が所定の値となるように、第1バルブ80の開度を調節するように構成されていてもよい。 The burner 21 may also include a control device 90 for adjusting the amount of gaseous ammonia supplied from the first gaseous ammonia supply pipe 70 to the pulverized fuel supply pipe 22. The control device 90 may be configured to adjust the opening of the first valve 80 so that the amount of gaseous ammonia supplied to the pulverized fuel supply pipe 22 becomes a predetermined value.

幾つかの実施形態では、バーナ21は、混合燃料ノズル68を介して火炉11に供給される微粉燃料と気体アンモニアの合計量に対する気体アンモニアの量の熱量ベースの割合(以下、アンモニア混焼率ともいう。)が10%以下となるように構成される。一実施形態では、制御装置90によって、アンモニア混焼率が10%以下となるように第1バルブ80の開度が調節されるようになっていてもよい。 In some embodiments, the burner 21 is configured so that the ratio of the amount of gaseous ammonia to the total amount of pulverized fuel and gaseous ammonia supplied to the furnace 11 through the mixed fuel nozzle 68 on a calorific value basis (hereinafter also referred to as the ammonia co-firing ratio) is 10% or less. In one embodiment, the control device 90 may adjust the opening of the first valve 80 so that the ammonia co-firing ratio is 10% or less.

ここで、図5は、上述のバーナ21を用いて微粉炭(微粉燃料)と気体アンモニアを混焼させた場合の、アンモニア混焼率(横軸)と火炎伝播頻度(縦軸)との関係を示すグラフである。図6は、上述のバーナ21を用いて微粉炭(微粉燃料)と気体アンモニアを混焼させた場合の、アンモニア混焼率(横軸)と石炭(微粉炭)燃焼率(縦軸)との関係を示すグラフである。 Here, FIG. 5 is a graph showing the relationship between the ammonia co-firing ratio (horizontal axis) and the flame propagation frequency (vertical axis) when pulverized coal (pulverized fuel) and gaseous ammonia are co-firing using the burner 21 described above. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the ammonia co-firing ratio (horizontal axis) and the coal (pulverized coal) combustion rate (vertical axis) when pulverized coal (pulverized fuel) and gaseous ammonia are co-firing using the burner 21 described above.

同一の供給管から微粉炭等の微粉燃料と気体アンモニアをバーナに投入する場合(即ち、微粉燃料と気体アンモニアの混合燃料をバーナに投入する場合)、微粉燃料が昇温及び揮発分放出の過程を経て燃焼するのに対し、アンモニアはガス状であるため、微粉燃料の着火に先行してアンモニアが燃焼する。そうすると、アンモニアによってバーナ近傍の空気が消費され、微粉燃料にとっては燃焼に必要な空気が欠乏し、微粉燃料の燃焼が阻害されることがある。 When pulverized fuel such as pulverized coal and gaseous ammonia are fed into the burner through the same supply pipe (i.e., when a mixture of pulverized fuel and gaseous ammonia is fed into the burner), the pulverized fuel burns through a process of increasing temperature and releasing volatile matter, whereas ammonia, being in gaseous form, burns before the pulverized fuel ignites. When this happens, the air near the burner is consumed by the ammonia, causing a shortage of the air necessary for the pulverized fuel to burn, which can impede the combustion of the pulverized fuel.

例えば、図5に示すように、微粉炭、気体アンモニア及び一次空気を混合状態で混焼させると、微粉炭が群的に着火及び燃焼する火炎伝播が発生する頻度が石炭専焼(アンモニア混焼率0%)と比較して低下し、図6に示すように、微粉炭の着火性及び燃焼性が悪化する。特に、アンモニア混焼率が10%を超えると火炎伝播頻度が大幅に低下し、これに伴い、石炭の燃焼率も低下する傾向であることがわかる。 For example, as shown in Figure 5, when pulverized coal, gaseous ammonia, and primary air are mixed and combusted, the frequency of flame propagation, in which the pulverized coal ignites and burns in groups, decreases compared to coal-only combustion (ammonia co-firing rate 0%), and as shown in Figure 6, the ignition and combustibility of the pulverized coal deteriorates. In particular, when the ammonia co-firing rate exceeds 10%, the frequency of flame propagation decreases significantly, and it can be seen that the combustion rate of coal also tends to decrease accordingly.

この点、上述の実施形態に係るバーナ21では、混合燃料ノズル68を介して火炉11に供給される微粉燃料と気体アンモニアの混合燃料におけるアンモニア混焼率を10%以下としたので、火炉11において微粉燃料に先行してアンモニアが燃焼しても、微粉燃料の燃焼に必要な空気が欠乏しにくい。このため、微粉燃料の燃焼性悪化を抑制することができる。 In this regard, in the burner 21 according to the embodiment described above, the ammonia co-combustion ratio in the mixed fuel of pulverized fuel and gaseous ammonia supplied to the furnace 11 through the mixed fuel nozzle 68 is set to 10% or less, so that even if the ammonia burns before the pulverized fuel in the furnace 11, there is little shortage of air required for the combustion of the pulverized fuel. This makes it possible to suppress deterioration in the combustibility of the pulverized fuel.

幾つかの実施形態では、バーナ21は、混合燃料ノズル68の出口における一次空気及び気体アンモニアを含むガスの流速が35m/s以下となるように構成される。一実施形態では、制御装置90によって、上述の流速(混合燃料ノズル68の出口におけるガス流速)が35m/s以下となるように第1バルブ80の開度が調節されるようになっていてもよい。 In some embodiments, the burner 21 is configured so that the flow velocity of the gas containing primary air and gaseous ammonia at the outlet of the mixed fuel nozzle 68 is 35 m/s or less. In one embodiment, the control device 90 may adjust the opening of the first valve 80 so that the above-mentioned flow velocity (gas flow velocity at the outlet of the mixed fuel nozzle 68) is 35 m/s or less.

気体アンモニアを微粉燃料供給管22に投入する場合、微粉燃料供給管22におけるガス流量が増加し、これにより、微粉燃料供給管22からの燃料を火炉11に噴出するための混合燃料ノズル68の出口での噴出流速が増加し、微粉燃料の着火性が悪化する可能性がある。この点、上述の実施形態によれば、混合燃料ノズル68の出口におけるガスの流速が35m/s以下となるようにしたので、混合燃料ノズル68の出口におけるガス流速が早すぎず、微粉燃料の燃焼性悪化をより効果的に抑制することができる。 When gaseous ammonia is introduced into the pulverized fuel supply pipe 22, the gas flow rate in the pulverized fuel supply pipe 22 increases, which increases the ejection flow velocity at the outlet of the mixed fuel nozzle 68, which ejects fuel from the pulverized fuel supply pipe 22 into the furnace 11, and this may deteriorate the ignition ability of the pulverized fuel. In this regard, according to the above-mentioned embodiment, the gas flow velocity at the outlet of the mixed fuel nozzle 68 is set to 35 m/s or less, so that the gas flow velocity at the outlet of the mixed fuel nozzle 68 is not too fast, and deterioration of the combustibility of the pulverized fuel can be more effectively suppressed.

混合燃料ノズル68の出口におけるガス流速の上限値は、火炉11(燃焼装置20)の形式によって異なっていてもよい。例えば、上述の旋回燃焼方式の燃焼装置20の場合、混合燃料ノズル68の出口における一次空気及び気体アンモニアを含むガスの流速は35m/s以下となるように構成されていてもよい。また、上述の対向燃焼方式の燃焼装置20の場合、混合燃料ノズル68の出口における一次空気及び気体アンモニアを含むガスの流速は30m/s以下となるように構成されていてもよい。 The upper limit of the gas flow velocity at the outlet of the mixed fuel nozzle 68 may differ depending on the type of furnace 11 (combustion device 20). For example, in the case of the combustion device 20 using the above-mentioned swirl combustion method, the flow velocity of the gas containing primary air and gaseous ammonia at the outlet of the mixed fuel nozzle 68 may be configured to be 35 m/s or less. In addition, in the case of the combustion device 20 using the above-mentioned opposed combustion method, the flow velocity of the gas containing primary air and gaseous ammonia at the outlet of the mixed fuel nozzle 68 may be configured to be 30 m/s or less.

幾つかの実施形態では、バーナ21は、第1気体アンモニア供給管70から微粉燃料供給管22への気体アンモニアの供給量が、後述する第1供給量及び第2供給量のうち少ない一方の供給量となるように、第1気体アンモニア供給管70から微粉燃料供給管22への気体アンモニアの供給量を調節するように構成された第1調節部を備えていてもよい。ここで、第1供給量は、混合燃料ノズル68を介して火炉11に供給される微粉燃料と気体アンモニアの混合燃料のアンモニア混焼率合計量に対する気体アンモニアの量の熱量ベースの割合(アンモニア混焼率)が10%以下となる気体アンモニアの供給量であり、第2供給量は、混合燃料ノズル68の出口における一次空気及び気体アンモニアを含むガスの流速が35m/s以下となる気体アンモニアの供給量である。 In some embodiments, the burner 21 may be provided with a first adjustment unit configured to adjust the amount of gaseous ammonia supplied from the first gaseous ammonia supply pipe 70 to the pulverized fuel supply pipe 22 so that the amount of gaseous ammonia supplied from the first gaseous ammonia supply pipe 70 to the pulverized fuel supply pipe 22 is the smaller of the first supply amount and the second supply amount described below. Here, the first supply amount is a supply amount of gaseous ammonia such that the ratio of the amount of gaseous ammonia on a calorific value basis to the total amount of ammonia co-firing rate of the mixed fuel of the pulverized fuel and gaseous ammonia supplied to the furnace 11 through the mixed fuel nozzle 68 (ammonia co-firing rate) is 10% or less, and the second supply amount is a supply amount of gaseous ammonia such that the flow velocity of the gas containing primary air and gaseous ammonia at the outlet of the mixed fuel nozzle 68 is 35 m/s or less.

一実施形態では、制御装置90が上述の第1調節部の機能を有していてもよい。 In one embodiment, the control device 90 may have the function of the first adjustment unit described above.

上述の実施形態によれば、微粉燃料供給管22への気体アンモニアの供給量を、熱量ベースのアンモニア混焼率が10%以下となる第1供給量、及び、混合燃料ノズル68の出口におけるガス流速が35m/sとなる第2供給量のうち少ない一方となるように調節するようにしたので、微粉燃料の燃焼性悪化をより効果的に抑制することができる。 According to the above-described embodiment, the amount of gaseous ammonia supplied to the pulverized fuel supply pipe 22 is adjusted to the smaller of the first supply amount at which the calorific value-based ammonia co-combustion rate is 10% or less, and the second supply amount at which the gas flow velocity at the outlet of the mixed fuel nozzle 68 is 35 m/s, so that deterioration of the combustibility of the pulverized fuel can be more effectively suppressed.

図4に示す例示的な実施形態では、バーナ21は、混合燃料ノズル68(微粉燃料ノズル52)に隣り合うように設けられる空気ノズル54の内部に気体アンモニアを供給するための第2気体アンモニア供給管84をさらに備えている。なお、図4に示す実施形態では、空気ノズル54の内部において、混合燃料ノズル68の上下にそれぞれ位置する2本の第2気体アンモニア供給管84が設けられている。 In the exemplary embodiment shown in FIG. 4, the burner 21 further includes a second gaseous ammonia supply pipe 84 for supplying gaseous ammonia to the inside of the air nozzle 54 provided adjacent to the mixed fuel nozzle 68 (pulverized fuel nozzle 52). In the embodiment shown in FIG. 4, two second gaseous ammonia supply pipes 84 are provided inside the air nozzle 54, located above and below the mixed fuel nozzle 68.

第1気体アンモニア供給管70は、微粉燃料供給管22に接続され、微粉燃料供給管22に気体アンモニアを供給するように構成される。 The first gaseous ammonia supply pipe 70 is connected to the pulverized fuel supply pipe 22 and is configured to supply gaseous ammonia to the pulverized fuel supply pipe 22.

第1気体アンモニア供給管70には、液体アンモニアが貯留されるアンモニアタンク74からのアンモニアが、気化された後、アンモニアライン76を介して供給されるようになっていてもよい。アンモニアライン76には、アンモニアタンク74からの液体アンモニアを気化するための気化器78が設けられていてもよい。 The first gaseous ammonia supply pipe 70 may be configured so that ammonia from an ammonia tank 74 in which liquid ammonia is stored is vaporized and then supplied via an ammonia line 76. The ammonia line 76 may be provided with a vaporizer 78 for vaporizing the liquid ammonia from the ammonia tank 74.

なお、図4に示す例示的な実施形態では、アンモニアライン76は、第1気体アンモニア供給管70に接続されるアンモニアライン76Aと、第2気体アンモニア供給管84に接続されるアンモニアライン76Bと、を含む。 In the exemplary embodiment shown in FIG. 4, the ammonia line 76 includes an ammonia line 76A connected to the first gaseous ammonia supply pipe 70 and an ammonia line 76B connected to the second gaseous ammonia supply pipe 84.

図4に示すように、アンモニアライン76B(アンモニアライン76)には、第2気体アンモニア供給管84から空気ノズル54への気体アンモニアの供給量を調節するための第2バルブ82が設けられていてもよい。 As shown in FIG. 4, the ammonia line 76B (ammonia line 76) may be provided with a second valve 82 for adjusting the amount of gaseous ammonia supplied from the second gaseous ammonia supply pipe 84 to the air nozzle 54.

幾つかの実施形態では、バーナ21は、空気ノズル54の出口における二次空気及び気体アンモニアを含むガスの流速が50m/s以下となるように構成される。一実施形態では、制御装置90によって、空気ノズル54の出口における上述のガスの流速が50m/s以下となるように第2バルブ82の開度が調節されるようになっていてもよい。 In some embodiments, the burner 21 is configured so that the flow rate of the gas containing the secondary air and gaseous ammonia at the outlet of the air nozzle 54 is 50 m/s or less. In one embodiment, the control device 90 may adjust the opening of the second valve 82 so that the flow rate of the gas at the outlet of the air nozzle 54 is 50 m/s or less.

ここで、図7は、混合燃料ノズル68から噴出される微粉燃料を含む混合燃料の燃焼により形成される火炎110、及び、空気ノズル54から噴出される予混合気の燃焼により形成される火炎112を示す模式図である。符号114は、空気ノズル54からの二次空気を含む予混合気の流れを示す。 Here, FIG. 7 is a schematic diagram showing a flame 110 formed by the combustion of a mixed fuel containing pulverized fuel ejected from the mixed fuel nozzle 68, and a flame 112 formed by the combustion of a premixed air-fuel ejected from the air nozzle 54. The reference numeral 114 indicates the flow of the premixed air-fuel containing secondary air from the air nozzle 54.

空気ノズル54から火炉11に噴出される予混合気は着火性及び燃焼性が比較的良いため、かえって、混合燃料ノズル68から火炉11に供給される微粉燃料の着火及び燃焼を阻害してしまう可能性がある。この点、上述の実施形態では、空気ノズル54の出口におけるガス流速を50m/s程度とし、混合燃料ノズル68の出口におけるガスの流速よりも高速にしたので、図7に示すように、空気ノズル54から噴出される予混合気への着火を微粉燃料の着火よりも遅らせることができる。また、微粉燃料に比べてアンモニアが先行して空気を消費することを防止する効果も得られる。一方、空気ノズル54の出口におけるガス流速を50m/s以下とすることにより、該流速が速過ぎず、微粉燃料の着火を阻害し難くなる。よって、上述の実施形態によれば、微粉燃料の燃焼性悪化をより効果的に抑制することができる。 The premixed gas ejected from the air nozzle 54 into the furnace 11 has relatively good ignition and combustibility, and may actually hinder the ignition and combustion of the pulverized fuel supplied to the furnace 11 from the mixed fuel nozzle 68. In this regard, in the above-mentioned embodiment, the gas flow velocity at the outlet of the air nozzle 54 is about 50 m/s, which is faster than the gas flow velocity at the outlet of the mixed fuel nozzle 68, so that the ignition of the premixed gas ejected from the air nozzle 54 can be delayed compared to the ignition of the pulverized fuel, as shown in FIG. 7. In addition, the effect of preventing ammonia from consuming air ahead of the pulverized fuel is also obtained. On the other hand, by setting the gas flow velocity at the outlet of the air nozzle 54 to 50 m/s or less, the flow velocity is not too fast and it is difficult to hinder the ignition of the pulverized fuel. Therefore, according to the above-mentioned embodiment, the deterioration of the combustibility of the pulverized fuel can be more effectively suppressed.

なお、上述のように空気ノズル54の出口におけるガス流速を50m/s程度とし、混合燃料ノズル68の出口におけるガスの流速よりも高速にすることで、窒素酸化物(NOx)の増加を抑制する効果も期待できる。 As described above, by setting the gas flow velocity at the outlet of the air nozzle 54 to approximately 50 m/s, which is faster than the gas flow velocity at the outlet of the mixed fuel nozzle 68, it is expected that the effect of suppressing the increase in nitrogen oxides (NOx) can also be achieved.

幾つかの実施形態では、バーナ21は、混合燃料ノズル68を介して火炉11に供給される微粉燃料及び気体アンモニア、及び、空気ノズル54を介して火炉11に供給される気体アンモニアの燃焼に必要な理論空気量に対する火炉11への一次空気(微粉燃料供給管22からの一次空気)及び二次空気(空気ノズル54からの二次空気)の合計供給量の比である空気比が0.28以上となるように構成される。一実施形態では、制御装置90によって、上述の空気比が0.28以上となるように第2バルブ82の開度が調節されるようになっていてもよい。 In some embodiments, the burner 21 is configured so that the air ratio, which is the ratio of the total supply amount of primary air (primary air from the pulverized fuel supply pipe 22) and secondary air (secondary air from the air nozzle 54) to the theoretical amount of air required for combustion of the pulverized fuel and gaseous ammonia supplied to the furnace 11 through the mixed fuel nozzle 68 and the gaseous ammonia supplied to the furnace 11 through the air nozzle 54, is 0.28 or more. In one embodiment, the control device 90 may adjust the opening degree of the second valve 82 so that the above-mentioned air ratio is 0.28 or more.

上述の実施形態によれば、上述の空気比が0.28以上となるようにしたので、微粉燃料の燃焼に用いられる空気が不足し難い。よって、微粉燃料の燃焼性悪化をより効果的に抑制することができる。 According to the above embodiment, the air ratio is set to 0.28 or more, so there is little risk of a shortage of air used to burn the pulverized fuel. This makes it possible to more effectively suppress deterioration of the combustibility of the pulverized fuel.

幾つかの実施形態では、バーナ21は、第2気体アンモニア供給管84から空気ノズル54への気体アンモニアの供給量が、後述する第3供給量及び第4供給量のうち少ない一方の供給量となるように、第2気体アンモニア供給管84から空気ノズル54への気体アンモニアの供給量を調節するように構成された第2調節部を備えていてもよい。ここで、第3供給量は、空気ノズル54の出口における二次空気及び気体アンモニアを含むガスの流速が50m/s以下となる気体アンモニアの供給量であり、第4供給量は、混合燃料ノズル68を介して火炉11に供給される微粉燃料及び気体アンモニア、及び、空気ノズル54を介して火炉11に供給される気体アンモニアの燃焼に必要な理論空気量に対する火炉11への一次空気(微粉燃料供給管22からの一次空気)及び二次空気(空気ノズル54からの二次空気)の合計供給量の比である空気比が0.28以上となる気体アンモニアの供給量である。 In some embodiments, the burner 21 may be provided with a second adjustment unit configured to adjust the amount of gaseous ammonia supplied from the second gaseous ammonia supply pipe 84 to the air nozzle 54 so that the amount of gaseous ammonia supplied from the second gaseous ammonia supply pipe 84 to the air nozzle 54 is the smaller of the third supply amount and the fourth supply amount described below. Here, the third supply amount is the amount of gaseous ammonia supplied such that the flow velocity of the gas containing secondary air and gaseous ammonia at the outlet of the air nozzle 54 is 50 m/s or less, and the fourth supply amount is the amount of gaseous ammonia supplied such that the air ratio, which is the ratio of the total supply amount of primary air (primary air from the pulverized fuel supply pipe 22) and secondary air (secondary air from the air nozzle 54) to the theoretical air amount required for combustion of the pulverized fuel and gaseous ammonia supplied to the furnace 11 via the mixed fuel nozzle 68 and the gaseous ammonia supplied to the furnace 11 via the air nozzle 54, is 0.28 or more.

一実施形態では、制御装置90が上述の第2調節部の機能を有していてもよい。 In one embodiment, the control device 90 may have the function of the second adjustment unit described above.

微粉燃料供給管22への気体アンモニアの供給に加え、さらに、気体アンモニアを空気ノズル54に供給して、二次空気と気体アンモニアの予混合気を火炉11に供給することで、火炉11へのアンモニア投入量を増やすことができる。一方、この場合、混合燃料ノズル68に隣り合う空気ノズル54の出口におけるガス流速が増加するとともに、火炉11における空気比が低下するため、混合燃料ノズル68から火炉11に供給される微粉燃料の着火性が悪化する可能性がある。
この点、上述の実施形態によれば、空気ノズル54への気体アンモニアの供給量を、空気ノズル54の出口におけるガスの流速が50m/sとなる第3供給量、及び、上述の空気比が0.28以上となる第4供給量のうち少ない一方となるように調節するようにしたので、微粉燃料の燃焼性悪化をより効果的に抑制することができる。
In addition to supplying gaseous ammonia to the pulverized fuel supply pipe 22, gaseous ammonia can be further supplied to the air nozzle 54 to supply a premixture of secondary air and gaseous ammonia to the furnace 11, thereby increasing the amount of ammonia input to the furnace 11. On the other hand, in this case, the gas flow velocity at the outlet of the air nozzle 54 adjacent to the mixed fuel nozzle 68 increases and the air ratio in the furnace 11 decreases, so that the ignition ability of the pulverized fuel supplied to the furnace 11 from the mixed fuel nozzle 68 may deteriorate.
In this regard, according to the above-described embodiment, the amount of gaseous ammonia supplied to the air nozzle 54 is adjusted to be the smaller of the third supply amount at which the gas flow velocity at the outlet of the air nozzle 54 is 50 m/s, and the fourth supply amount at which the above-described air ratio is 0.28 or more, so that the deterioration of the combustibility of the pulverized fuel can be more effectively suppressed.

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。 The contents described in each of the above embodiments can be understood, for example, as follows:

[1]本発明の少なくとも一実施形態に係るバーナ(21)は、
微粉燃料及び前記微粉燃料を搬送するための一次空気を火炉(11)に導くための微粉燃料供給管(22)と、
前記微粉燃料供給管に気体アンモニアを供給するための第1気体アンモニア供給管(70)と、
前記微粉燃料供給管からの前記微粉燃料、前記一次空気及び前記気体アンモニアの混合体を前記火炉に噴出するための混合燃料ノズル(68)と、
を備え、
前記混合燃料ノズルを介して前記火炉に供給される前記微粉燃料と前記気体アンモニアの合計量に対する前記気体アンモニアの量の熱量ベースの割合が10%以下となるように構成される。
[1] At least one embodiment of the burner (21) of the present invention comprises:
A pulverized fuel supply pipe (22) for introducing pulverized fuel and primary air for conveying the pulverized fuel into the furnace (11);
a first gaseous ammonia supply pipe (70) for supplying gaseous ammonia to the pulverized fuel supply pipe;
a mixed fuel nozzle (68) for ejecting a mixture of the pulverized fuel, the primary air and the gaseous ammonia from the pulverized fuel supply pipe into the furnace;
Equipped with
The ratio of the amount of the gaseous ammonia to the total amount of the pulverized fuel and the gaseous ammonia supplied to the furnace through the mixed fuel nozzle is configured to be 10% or less on a calorific value basis.

上記[1]の構成によれば、微粉炭等の微粉燃料と気体アンモニアとを混焼させる場合において、混合燃料ノズルを介して火炉に供給される微粉燃料と気体アンモニアの合計量に対する気体アンモニアの量の熱量ベースの割合(以下、アンモニア混焼率ともいう)を10%以下としたので、火炉において微粉燃料に先行してアンモニアが燃焼しても、微粉燃料の燃焼に必要な空気が欠乏しにくい。このため、微粉燃料の燃焼性悪化を抑制することができる。 According to the configuration of [1] above, when pulverized fuel such as pulverized coal and gaseous ammonia are mixed and burned, the ratio of the amount of gaseous ammonia to the total amount of pulverized fuel and gaseous ammonia supplied to the furnace through the mixed fuel nozzle on a calorific value basis (hereinafter also referred to as the ammonia mixed combustion ratio) is set to 10% or less. Therefore, even if ammonia burns prior to the pulverized fuel in the furnace, there is little shortage of air required for combustion of the pulverized fuel. This makes it possible to suppress deterioration of the combustibility of the pulverized fuel.

[2]幾つかの実施形態では、上記[1]の構成において、
前記バーナは、
前記混合燃料ノズルの出口における前記一次空気及び前記気体アンモニアを含むガスの流速が35m/s以下となるように構成される。
[2] In some embodiments, in the configuration of [1] above,
The burner is
The flow velocity of the gas containing the primary air and the gaseous ammonia at the outlet of the mixed fuel nozzle is configured to be 35 m/s or less.

ガスアンモニアを微粉燃料供給管に投入する場合、微粉燃料供給管におけるガス流量が増加し、これにより、微粉燃料供給管からの燃料を火炉に噴出するための混合燃料ノズルの出口での噴出流速が増加し、微粉燃料の着火性が悪化する可能性がある。この点、上記[2]の構成によれば、混合燃料ノズルの出口におけるガスの流速が35m/s以下となるようにしたので、混合燃料ノズルの出口におけるガス流速が早すぎず、微粉燃料の燃焼性悪化をより効果的に抑制することができる。 When gaseous ammonia is injected into the pulverized fuel supply pipe, the gas flow rate in the pulverized fuel supply pipe increases, which increases the ejection flow velocity at the outlet of the mixed fuel nozzle that ejects fuel from the pulverized fuel supply pipe into the furnace, and this may deteriorate the ignition characteristics of the pulverized fuel. In this regard, according to the configuration of [2] above, the gas flow velocity at the outlet of the mixed fuel nozzle is set to 35 m/s or less, so that the gas flow velocity at the outlet of the mixed fuel nozzle is not too fast, and deterioration of the combustibility of the pulverized fuel can be more effectively suppressed.

[3]幾つかの実施形態では、上記[1]又は[2]の構成において、
前記バーナは、
前記第1気体アンモニア供給管から前記微粉燃料供給管への前記気体アンモニアの供給量を調節するための第1調節部(例えば制御装置90)を備え、
前記第1調節部は、気体アンモニアの第1供給量及び第2供給量のうち少ない一方の供給量となるように前記微粉燃料供給管への前記気体アンモニアの供給量を調節するように構成され、
前記第1供給量は、前記混合燃料ノズルを介して前記火炉に供給される微粉燃料と気体アンモニアの合計量に対する気体アンモニアの量の熱量ベースの割合が10%以下となる気体アンモニアの供給量であり、
前記第2供給量は、前記混合燃料ノズルの出口における前記一次空気及び前記気体アンモニアを含むガスの流速が35m/s以下となる気体アンモニアの供給量である。
[3] In some embodiments, in the configuration of [1] or [2] above,
The burner is
A first adjusting unit (e.g., a control device 90) is provided for adjusting the amount of the gaseous ammonia supplied from the first gaseous ammonia supply pipe to the pulverized fuel supply pipe;
The first adjustment unit is configured to adjust the supply amount of the gaseous ammonia to the pulverized fuel supply pipe so that the supply amount is the smaller one of the first supply amount and the second supply amount of the gaseous ammonia,
the first supply amount is a supply amount of gaseous ammonia such that a ratio of the amount of gaseous ammonia to a total amount of the pulverized fuel and the gaseous ammonia supplied to the furnace through the mixed fuel nozzle is 10% or less on a calorific value basis;
The second supply amount is a supply amount of gaseous ammonia such that a flow velocity of the gas containing the primary air and the gaseous ammonia at an outlet of the mixed fuel nozzle is 35 m/s or less.

上記[3]の構成によれば、微粉燃料供給管への気体アンモニアの供給量を、熱量ベースのアンモニア混焼率が10%以下となる第1供給量、及び、混合燃料ノズル出口におけるガスの流速が35m/sとなる第2供給量のうち少ない一方となるように調節するようにしたので、微粉燃料の燃焼性悪化をより効果的に抑制することができる。 According to the configuration of [3] above, the amount of gaseous ammonia supplied to the pulverized fuel supply pipe is adjusted to the smaller of the first supply amount at which the ammonia co-combustion rate based on the calorific value is 10% or less, and the second supply amount at which the gas flow velocity at the mixed fuel nozzle outlet is 35 m/s, so that the deterioration of the combustibility of the pulverized fuel can be more effectively suppressed.

[4]幾つかの実施形態では、上記[1]乃至[3]の何れかの構成において、
前記混合燃料ノズルに隣り合うように設けられ、前記火炉に二次空気を供給するための空気ノズル(54)と、
前記空気ノズルの内部に気体アンモニアを供給するための第2気体アンモニア供給管(84)と、
前記第2気体アンモニア供給管から前記空気ノズルへの前記気体アンモニアの供給量を調節するための第2調節部(例えば制御装置90)と、
を備え、
前記第2調節部は、気体アンモニアの第3供給量及び第4供給量のうち少ない一方の供給量となるように前記空気ノズルへの前記気体アンモニアの供給量を調節するように構成され、
前記第3供給量は、前記空気ノズルの出口における前記二次空気及び前記気体アンモニアを含むガスの流速が50m/s以下となる気体アンモニアの供給量であり、
前記第4供給量は、前記混合燃料ノズルを介して前記火炉に供給される前記微粉燃料及び前記気体アンモニア、及び、前記空気ノズルを介して前記火炉に供給される前記気体アンモニアの燃焼に必要な理論空気量に対する前記火炉への前記一次空気及び前記二次空気の合計供給量の比である空気比が0.28以上となる気体アンモニアの供給量である。
[4] In some embodiments, in any one of the configurations [1] to [3] above,
an air nozzle (54) adjacent to the mixed fuel nozzle for supplying secondary air to the furnace;
a second gaseous ammonia supply pipe (84) for supplying gaseous ammonia to the inside of the air nozzle;
A second adjusting unit (e.g., a control device 90) for adjusting the amount of the gaseous ammonia supplied from the second gaseous ammonia supply pipe to the air nozzle;
Equipped with
The second adjustment unit is configured to adjust the supply amount of the gaseous ammonia to the air nozzle so as to be a smaller one of a third supply amount and a fourth supply amount of the gaseous ammonia,
the third supply amount is a supply amount of gaseous ammonia such that a flow velocity of the gas containing the secondary air and the gaseous ammonia at an outlet of the air nozzle is 50 m/s or less;
The fourth supply amount is a supply amount of gaseous ammonia such that an air ratio, which is a ratio of the total supply amount of the primary air and the secondary air to the furnace to a theoretical amount of air required for combustion of the pulverized fuel and the gaseous ammonia supplied to the furnace via the mixed fuel nozzle, and the gaseous ammonia supplied to the furnace via the air nozzle, is 0.28 or more.

上記[1]の構成に加え、さらに、気体アンモニアを空気ノズルに供給して、二次空気と気体アンモニアの予混合気を火炉に供給することで、火炉へのアンモニア投入量を増やすことができる。一方、この場合、混合燃料ノズルに隣り合うする空気ノズルの出口におけるガス流速が増加するとともに、火炉における空気比が低下するため、混合燃料ノズルから火炉に供給される微粉燃料の着火性が悪化する可能性がある。
この点、上記[4]の構成によれば、空気ノズルへの気体アンモニアの供給量を、空気ノズルの出口におけるガスの流速が50m/sとなる第3供給量、及び、上述の空気比が0.28以上となる第4供給量のうち少ない一方となるように調節するようにしたので、微粉燃料の燃焼性悪化をより効果的に抑制することができる。
In addition to the configuration of [1] above, the amount of ammonia fed to the furnace can be increased by supplying gaseous ammonia to the air nozzle and supplying a premixed gas of secondary air and gaseous ammonia to the furnace. However, in this case, the gas flow velocity at the outlet of the air nozzle adjacent to the mixed fuel nozzle increases and the air ratio in the furnace decreases, which may deteriorate the ignition ability of the pulverized fuel fed to the furnace from the mixed fuel nozzle.
In this regard, according to the configuration [4] above, the amount of gaseous ammonia supplied to the air nozzle is adjusted to be the smaller of the third supply amount at which the gas flow velocity at the outlet of the air nozzle is 50 m/s, and the fourth supply amount at which the above-mentioned air ratio is 0.28 or more, so that the deterioration of the combustibility of the pulverized fuel can be more effectively suppressed.

[5]本発明の少なくとも一実施形態に係るボイラ(10)は、
上記[1]乃至[4]の何れか一項に記載のバーナ(21)と、
前記微粉燃料供給管(22)を介して前記バーナに供給される前記微粉燃料及び前記気体アンモニアを燃焼させるための火炉(11)と、
を備える。
[5] At least one embodiment of the boiler (10) of the present invention comprises:
A burner (21) according to any one of the above [1] to [4];
a furnace (11) for combusting the pulverized fuel and the gaseous ammonia supplied to the burner through the pulverized fuel supply pipe (22);
Equipped with.

上記[5]の構成によれば、微粉炭等の微粉燃料と気体アンモニアとを混焼させる場合において、混合燃料ノズルを介して火炉に供給される微粉燃料と気体アンモニアの合計量に対する気体アンモニアの量の熱量ベースの割合(アンモニア混焼率)を10%以下としたので、火炉において微粉燃料に先行してアンモニアが燃焼しても、微粉燃料の燃焼に必要な空気が欠乏しにくい。このため、微粉燃料の燃焼性悪化を抑制することができる。 According to the configuration of [5] above, when pulverized fuel such as pulverized coal and gaseous ammonia are mixed and burned, the ratio of the amount of gaseous ammonia to the total amount of pulverized fuel and gaseous ammonia supplied to the furnace through the mixed fuel nozzle on a calorific value basis (ammonia mixed combustion ratio) is set to 10% or less, so that even if ammonia burns before the pulverized fuel in the furnace, there is little shortage of air required for combustion of the pulverized fuel. This makes it possible to suppress deterioration of the combustibility of the pulverized fuel.

[6]本発明の少なくとも一実施形態に係る燃焼方法は、
微粉燃料と及び前記微粉燃料を搬送するための一次空気を火炉に導くための微粉燃料供給管(22)と、前記微粉燃料供給管に気体アンモニアを混入させるための第1気体アンモニア供給管(70)と、前記微粉燃料供給管からの前記微粉燃料、前記一次空気及び前記気体アンモニアの混合体を前記火炉に噴出するための混合燃料ノズル(68)と、を含むバーナ(21)を用いた燃焼方法であって、
前記混合燃料ノズルを介して前記火炉に供給される微粉燃料とアンモニアの合計量に対するアンモニアの量の熱量ベースの割合が10%以下となるように、前記気体アンモニアの前記微粉燃料供給管への供給量を調節するステップ
を備える。
[6] At least one embodiment of the combustion method of the present invention comprises:
A combustion method using a burner (21) including a pulverized fuel supply pipe (22) for introducing pulverized fuel and primary air for transporting the pulverized fuel into a furnace, a first gaseous ammonia supply pipe (70) for mixing gaseous ammonia into the pulverized fuel supply pipe, and a mixed fuel nozzle (68) for ejecting a mixture of the pulverized fuel, the primary air, and the gaseous ammonia from the pulverized fuel supply pipe into the furnace, comprising:
The method includes a step of adjusting the amount of gaseous ammonia supplied to the pulverized fuel supply pipe so that a ratio of the amount of ammonia to a total amount of pulverized fuel and ammonia supplied to the furnace through the mixed fuel nozzle on a calorific value basis is 10% or less.

上記[6]の方法によれば、微粉炭等の微粉燃料と気体アンモニアとを混焼させる場合において、混合燃料ノズルを介して火炉に供給される微粉燃料と気体アンモニアの合計量に対する気体アンモニアの量の熱量ベースの割合(アンモニア混焼率)を10%以下としたので、火炉において微粉燃料に先行してアンモニアが燃焼しても、微粉燃料の燃焼に必要な空気が欠乏しにくい。このため、微粉燃料の燃焼性悪化を抑制することができる。 According to the method of [6] above, when pulverized fuel such as pulverized coal is mixed with gaseous ammonia, the ratio of the amount of gaseous ammonia to the total amount of pulverized fuel and gaseous ammonia supplied to the furnace through the mixed fuel nozzle on a calorific value basis (ammonia mixed combustion ratio) is set to 10% or less, so that even if ammonia burns before the pulverized fuel in the furnace, there is little shortage of air required for combustion of the pulverized fuel. This makes it possible to suppress deterioration of the combustibility of the pulverized fuel.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and also includes variations on the above-described embodiments and appropriate combinations of these embodiments.

本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
In this specification, expressions expressing relative or absolute configuration, such as "in a certain direction,""along a certain direction,""parallel,""orthogonal,""center,""concentric," or "coaxial," do not only strictly represent such a configuration, but also represent a state in which there is a relative displacement with a tolerance or an angle or distance to the extent that the same function is obtained.
For example, expressions indicating that things are in an equal state, such as "identical,""equal," and "homogeneous," not only indicate a state of strict equality, but also indicate a state in which there is a tolerance or a difference to the extent that the same function is obtained.
Furthermore, in this specification, expressions describing shapes such as a rectangular shape or a cylindrical shape do not only refer to shapes such as a rectangular shape or a cylindrical shape in the strict geometric sense, but also refer to shapes that include uneven portions, chamfered portions, etc., to the extent that the same effect is obtained.
In addition, in this specification, the expressions "comprise,""include," or "have" a certain element are not exclusive expressions that exclude the presence of other elements.

10 ボイラ
11 火炉
12 燃焼ガス通路
13 煙道
20 燃焼装置
21(21A-21F) バーナ
22(22A-22F) 微粉燃料供給管
23 風箱
24 風道(空気ダクト)
31 ミル
32 押込通風機
41 ガスダクト
42 空気予熱器(エアヒータ)
43 脱硝装置
44 装置
46 脱硫装置
47 煙突
50 微粉燃料バーナ
50A 微粉燃料バーナ
50B 微粉燃料バーナ
52 微粉燃料ノズル
54 空気ノズル
56 燃焼用空気ノズル
60 中央バーナ
62 油燃料ノズル
66 空気ノズル
68 混合燃料ノズル
70 第1気体アンモニア供給管
72 ゲート弁
74 アンモニアタンク
76 アンモニアライン
76A アンモニアライン
76B アンモニアライン
78 気化器
80 第1バルブ
82 第2バルブ
84 第2気体アンモニア供給管
90 制御装置
101 火炉壁
102 過熱器
102A 過熱器
102B 過熱器
102C 過熱器
103 再熱器
103A 再熱器
103B 再熱器
104 節炭器
110 火炎
112 火炎
10 Boiler 11 Furnace 12 Combustion gas passage 13 Flue 20 Combustion device 21 (21A-21F) Burner 22 (22A-22F) Pulverized fuel supply pipe 23 Wind box 24 Wind duct (air duct)
31 Mill 32 Forced draft fan 41 Gas duct 42 Air preheater (air heater)
43 Denitrification device 44 Device 46 Desulfurization device 47 Chimney 50 Pulverized fuel burner 50A Pulverized fuel burner 50B Pulverized fuel burner 52 Pulverized fuel nozzle 54 Air nozzle 56 Combustion air nozzle 60 Central burner 62 Oil fuel nozzle 66 Air nozzle 68 Mixed fuel nozzle 70 First gaseous ammonia supply pipe 72 Gate valve 74 Ammonia tank 76 Ammonia line 76A Ammonia line 76B Ammonia line 78 Vaporizer 80 First valve 82 Second valve 84 Second gaseous ammonia supply pipe 90 Control device 101 Furnace wall 102 Superheater 102A Superheater 102B Superheater 102C Superheater 103 Reheater 103A Reheater 103B Reheater 104 Economizer 110 Flame 112 Flame

Claims (6)

微粉燃料及び前記微粉燃料を搬送するための一次空気を火炉に導くための微粉燃料供給管と、
前記微粉燃料供給管に気体アンモニアを供給するための第1気体アンモニア供給管と、
前記微粉燃料供給管からの前記微粉燃料、前記気体アンモニア及び前記一次空気の混合体を前記火炉に噴出するための混合燃料ノズルと、
を備え、
前記混合燃料ノズルを介して前記火炉に供給される前記微粉燃料と前記気体アンモニアの合計量に対する前記気体アンモニアの量の熱量ベースの割合が10%以下となるように構成された
バーナ。
A pulverized fuel supply pipe for introducing pulverized fuel and primary air for conveying the pulverized fuel into the furnace;
a first gaseous ammonia supply pipe for supplying gaseous ammonia to the pulverized fuel supply pipe;
a mixed fuel nozzle for injecting a mixture of the pulverized fuel, the gaseous ammonia, and the primary air from the pulverized fuel supply pipe into the furnace;
Equipped with
A burner configured such that a ratio of the amount of the gaseous ammonia to a total amount of the pulverized fuel and the gaseous ammonia supplied to the furnace through the mixed fuel nozzle is 10% or less on a calorific value basis.
前記混合燃料ノズルの出口における前記一次空気及び前記気体アンモニアを含むガスの流速が35m/s以下となるように構成された
請求項1に記載のバーナ。
2. The burner according to claim 1, wherein the flow velocity of the primary air and the gas containing gaseous ammonia at the outlet of the mixed fuel nozzle is 35 m/s or less.
前記第1気体アンモニア供給管から前記微粉燃料供給管への前記気体アンモニアの供給量を調節するための第1調節部を備え、
前記第1調節部は、気体アンモニアの第1供給量及び第2供給量のうち少ない一方の供給量となるように前記微粉燃料供給管への前記気体アンモニアの供給量を調節するように構成され、
前記第1供給量は、前記混合燃料ノズルを介して前記火炉に供給される微粉燃料と気体アンモニアの合計量に対する気体アンモニアの量の熱量ベースの割合が10%以下となる気体アンモニアの供給量であり、
前記第2供給量は、前記混合燃料ノズルの出口における前記一次空気及び前記気体アンモニアを含むガスの流速が35m/s以下となる気体アンモニアの供給量である
請求項1又は2に記載のバーナ。
A first adjusting unit is provided for adjusting the amount of the gaseous ammonia supplied from the first gaseous ammonia supply pipe to the pulverized fuel supply pipe,
The first adjusting unit is configured to adjust the supply amount of the gaseous ammonia to the pulverized fuel supply pipe so that the supply amount is the smaller one of the first supply amount and the second supply amount of the gaseous ammonia,
the first supply amount is a supply amount of gaseous ammonia such that a ratio of the amount of gaseous ammonia to a total amount of the pulverized fuel and the gaseous ammonia supplied to the furnace through the mixed fuel nozzle is 10% or less on a calorific value basis;
3. The burner according to claim 1, wherein the second supply amount is a supply amount of gaseous ammonia such that a flow velocity of the gas containing the primary air and the gaseous ammonia at an outlet of the mixed fuel nozzle is 35 m/s or less.
前記混合燃料ノズルに隣り合うように設けられ、前記火炉に二次空気を供給するための空気ノズルと、
前記空気ノズルの内部に気体アンモニアを供給するための第2気体アンモニア供給管と、
前記第2気体アンモニア供給管から前記空気ノズルへの前記気体アンモニアの供給量を調節するための第2調節部と、
を備え、
前記第2調節部は、気体アンモニアの第3供給量及び第4供給量のうち少ない一方の供給量となるように前記空気ノズルへの前記気体アンモニアの供給量を調節するように構成され、
前記第3供給量は、前記空気ノズルの出口における前記二次空気及び前記気体アンモニアを含むガスの流速が50m/s以下となる気体アンモニアの供給量であり、
前記第4供給量は、前記混合燃料ノズルを介して前記火炉に供給される前記微粉燃料及び前記気体アンモニア、及び、前記空気ノズルを介して前記火炉に供給される前記気体アンモニアの燃焼に必要な理論空気量に対する前記火炉への前記一次空気及び前記二次空気の合計供給量の比である空気比が0.28以上となる気体アンモニアの供給量である
請求項1又は2に記載のバーナ。
an air nozzle disposed adjacent to the mixed fuel nozzle for supplying secondary air to the furnace;
a second gaseous ammonia supply pipe for supplying gaseous ammonia to the inside of the air nozzle;
A second adjusting unit for adjusting the amount of the gaseous ammonia supplied from the second gaseous ammonia supply pipe to the air nozzle;
Equipped with
The second adjustment unit is configured to adjust the supply amount of the gaseous ammonia to the air nozzle so as to be a smaller one of a third supply amount and a fourth supply amount of the gaseous ammonia,
the third supply amount is a supply amount of gaseous ammonia such that a flow velocity of the gas containing the secondary air and the gaseous ammonia at an outlet of the air nozzle is 50 m/s or less;
3. The burner according to claim 1 or 2, wherein the fourth supply amount is a supply amount of gaseous ammonia such that an air ratio, which is a ratio of a total supply amount of the primary air and the secondary air to the furnace to a theoretical amount of air required for combustion of the pulverized fuel and the gaseous ammonia supplied to the furnace via the mixed fuel nozzle, and the gaseous ammonia supplied to the furnace via the air nozzle, is 0.28 or more.
請求項1又は2に記載のバーナと、
前記微粉燃料供給管を介して前記バーナに供給される前記微粉燃料及び前記気体アンモニアを燃焼させるための火炉と、
を備えるボイラ。
A burner according to claim 1 or 2;
a furnace for combusting the pulverized fuel and the gaseous ammonia supplied to the burner through the pulverized fuel supply pipe;
A boiler equipped with
微粉燃料と及び前記微粉燃料を搬送するための一次空気を火炉に導くための微粉燃料供給管と、前記微粉燃料供給管に気体アンモニアを混入させるための第1気体アンモニア供給管と、前記微粉燃料供給管からの前記微粉燃料、前記一次空気及び前記気体アンモニアの混合体を前記火炉に噴出するための混合燃料ノズルと、を含むバーナを用いた燃焼方法であって、
前記混合燃料ノズルを介して前記火炉に供給される微粉燃料とアンモニアの合計量に対するアンモニアの量の熱量ベースの割合が10%以下となるように、前記気体アンモニアの前記微粉燃料供給管への供給量を調節するステップ
を備える燃焼方法。
A combustion method using a burner including a pulverized fuel supply pipe for introducing pulverized fuel and primary air for transporting the pulverized fuel into a furnace, a first gaseous ammonia supply pipe for mixing gaseous ammonia into the pulverized fuel supply pipe, and a mixed fuel nozzle for ejecting a mixture of the pulverized fuel, the primary air, and the gaseous ammonia from the pulverized fuel supply pipe into the furnace,
A combustion method comprising a step of adjusting an amount of the gaseous ammonia supplied to the pulverized fuel supply pipe so that a ratio of an amount of ammonia to a total amount of the pulverized fuel and ammonia supplied to the furnace through the mixed fuel nozzle on a calorific value basis is 10% or less.
JP2023102969A 2023-06-23 2023-06-23 Burner, boiler and combustion method Pending JP2025002654A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023102969A JP2025002654A (en) 2023-06-23 2023-06-23 Burner, boiler and combustion method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023102969A JP2025002654A (en) 2023-06-23 2023-06-23 Burner, boiler and combustion method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2025002654A true JP2025002654A (en) 2025-01-09

Family

ID=94170092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023102969A Pending JP2025002654A (en) 2023-06-23 2023-06-23 Burner, boiler and combustion method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2025002654A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7775337B2 (en) Burner, boiler equipped with same, and burner operating method
TW202340650A (en) Ammonia combustion burner, boiler, and boiler operation method
CN107429911A (en) Burner and boiler
TWI897492B (en) Burner and boiler equipped with the same, and burner operating method
JP7767458B2 (en) Burner, boiler equipped with same, and burner operating method
WO2025004476A1 (en) Boiler, method for modifying boiler, and method for operating boiler
JP5854620B2 (en) Boiler and boiler operation method
CN107250668A (en) Burner and the boiler for possessing the burner
US10605455B2 (en) Combustion burner and boiler
TWI858471B (en) Burners and boilers
JP6109718B2 (en) boiler
TWI870740B (en) Ammonia-fired burners and boilers
JP2025002654A (en) Burner, boiler and combustion method
JP7229796B2 (en) BFG burner device, boiler provided with same, and method of operating BFG burner device
WO2025004475A1 (en) Premixing device, boiler, and method for modifying boiler
JP2017146077A (en) Boiler
TWI897493B (en) Burner and boiler equipped with the same, and burner operating method
JP2024042834A (en) Combustion equipment and boiler
JP6087793B2 (en) boiler
JP6284345B2 (en) boiler
WO2024262596A1 (en) Burner, boiler provided with same, and method for operating burner
JP2025005024A (en) Combustion equipment and boiler, and method for modifying combustion equipment
WO2023120397A1 (en) Ammonia fuel boiler system
CN121511378A (en) Burner, boiler equipped with burner, and method of operation of burner
WO2023140164A1 (en) Burner, boiler, and method for operating burner