JP2025002654A - Burner, boiler and combustion method - Google Patents
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Abstract
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。
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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 (
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
In this regard, according to the above-described embodiment, the amount of gaseous ammonia supplied to the
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
31
43
Claims (6)
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.
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.
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
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.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2023102969A JP2025002654A (en) | 2023-06-23 | 2023-06-23 | Burner, boiler and combustion method |
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