TW202505143A - 燃燒器及具備其之鍋爐，以及燃燒器之運轉方法 - Google Patents

Abstract

提供一種燃燒器，係於組合氨燃料之預混合燃燒與擴散燃燒之情形，能夠穩定地進行燃燒。該燃燒器，係具備：外筒噴嘴，係沿著中心軸線(CL)延伸，將氨燃料及空氣之預混合氣體供給至火爐之內部；火焰保持器，係保持預混合氣體之火焰；以及複數個液態氨噴嘴(80)，係自比火焰保持器更靠外周側之位置，將液態氨燃料供給至火爐之內部；自各液態氨噴嘴(80)噴出之液態氨燃料，係自以中心軸線(CL)為中心之同心圓(C1)上彼此離45°以上之噴射位置，離噴射位置之同心圓(C1)上之切線(L1)方向超過30°，朝前往中心軸線(CL)側之方向噴出。

Description

燃燒器及具備其之鍋爐，以及燃燒器之運轉方法

本揭示，係關於例如使氨燃料燃燒之燃燒器及具備其之鍋爐，以及燃燒器之運轉方法。

發電用鍋爐等之大型鍋爐，係具有呈中空形狀並設置於垂直方向之火爐，於該火爐壁，有複數個燃燒器配置於火爐之壁面。並且，大型鍋爐，係於火爐之垂直方向上方連結有煙道，於該煙道配置有用以生成蒸氣之熱交換器。並且，燃燒器於火爐內噴射燃料與空氣(氧化性氣體)之混合氣體而藉此形成火焰，所生成之燃燒氣體係流至煙道。於流動有燃燒氣體之區域設置有熱交換器，將在構成熱交換器之傳熱管內流動之水或蒸氣加熱而生成過熱蒸氣。

作為使用於鍋爐之燃燒器，係研究將微粉煤與氨燃料混合燃燒，或進行微粉煤之單一燃料燃燒(mono-fuel combustion)及氨燃料之單一燃料燃燒(例如專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2020-41748號公報

[發明所欲解決之問題]

於將燃煤鍋爐改造為能夠與氨燃料進行混合燃燒之情形，為使燃料配管尺寸等小型化，係以將氨燃料以液體之狀態供給並噴霧燃燒之方法為佳。然而，於專利文獻1中，氨燃料係以作為氣體進行供給為前提，而並未研究作為液體使用之情形。

氨於常溫下係氣體，為作為液體進行供給，必須加壓至2MPa左右。並且，氨相較於甲烷等一般之烴燃料，係燃燒速度為約1/5，且具有不易點燃、燃燒之性質。更有甚者，就液體直接燃燒而言，因氣化熱大，故有於燃燒器之點燃性惡化之虞。

為使氨液體直接燃燒之點燃性提升，係設想使用組合預混合燃燒與擴散燃燒之燃燒器。預混合部，係於燃燒器上游部噴霧液態氨，並與高溫之燃燒空氣混合而氣化，作為預混合氣體供給至燃燒器1次噴嘴，並送入至鍋爐火爐內。擴散部，係於外周空氣將複數根液態氨供給管設置於同心圓上，將氨燃料在液狀下送入火爐。

於自擴散部之液態氨供給管供給液態氨之情形，會於火爐內氣化而作為氣體擴散，故為補足因氣化熱降低之溫度，必須促進與高溫空氣之混合。另一方面，為使預混合氣體點燃，必須與高溫空氣或來自火爐內之高溫燃燒排氣混合，且必須取得與擴散部之平衡。

本揭示係有鑑於如此情事而完成者，以提供一種燃燒器及具備其之鍋爐，以及燃燒器之運轉方法為目的，其於組合氨燃料之預混合燃燒與擴散燃燒之情形，能夠穩定地進行燃燒。 [解決問題之技術手段]

本揭示之一形態之燃燒器，係具備：第1噴嘴，係沿著中心軸線延伸，將氨燃料及空氣之預混合氣體供給至火爐之內部；火焰保持器，係保持前述預混合氣體之火焰；以及複數個液態氨噴嘴，係自比前述火焰保持器更靠外周側之位置，將液態氨燃料供給至前述火爐之內部；自各前述液態氨噴嘴噴出之液態氨燃料，係自以前述中心軸線為中心之同心圓上彼此離45°以上之噴射位置，離該噴射位置之該同心圓上之切線方向超過30°，朝前往前述中心軸線側之方向噴出。

本揭示之一形態之燃燒器，係具備：第1噴嘴，係沿著中心軸線延伸，將氨燃料及空氣之預混合氣體供給至火爐之內部；火焰保持器，係保持前述預混合氣體之火焰；以及複數個液態氨噴嘴，係自比前述火焰保持器更靠外周側之位置，將液態氨燃料供給至前述火爐之內部；自各前述液態氨噴嘴噴出之液態氨燃料，係自以前述中心軸線為中心之同心圓上彼此離60°以上之噴射位置，與前述中心軸線平行地噴出。

本揭示之一形態之鍋爐，係具備前述任一者之燃燒器。

本揭示之一型態之鍋爐之運轉方法，係一種燃燒器之運轉方法，該燃燒器，係具備：第1噴嘴，係沿著中心軸線延伸，將氨燃料及空氣之預混合氣體供給至火爐之內部；火焰保持器，係保持前述預混合氣體之火焰；以及複數個液態氨噴嘴，係自比前述火焰保持器更靠外周側之位置，將液態氨燃料供給至前述火爐之內部；該燃燒器之運轉方法之特徵為：自各前述液態氨噴嘴噴出之液態氨燃料，係自以前述中心軸線為中心之同心圓上彼此離45°以上之噴射位置，離該噴射位置之該同心圓上之切線方向超過30°，朝前往前述中心軸線側之方向噴出。

本揭示之一型態之鍋爐之運轉方法，係一種燃燒器之運轉方法，該燃燒器，係具備：第1噴嘴，係沿著中心軸線延伸，將氨燃料及空氣之預混合氣體供給至火爐之內部；火焰保持器，係保持前述預混合氣體之火焰；以及複數個液態氨噴嘴，係自比前述火焰保持器更靠外周側之位置，將液態氨燃料供給至前述火爐之內部；該燃燒器之運轉方法之特徵為：自各前述液態氨噴嘴噴出之液態氨燃料，係自以前述中心軸線為中心之同心圓上彼此離60°以上之噴射位置，與前述中心軸線平行地噴出。 [發明之效果]

於組合氨燃料之預混合燃燒與擴散燃燒之情形，能夠穩定地進行燃燒。

以下，針對本揭示之一實施方式，參照圖式進行說明。又，本發明係不受該實施方式所限定，並且，於有複數個實施方式之情形，亦包含組合各實施方式而構成者。於以下之說明中，所謂上或上方係表示垂直方向上側，所謂下或下方係表示垂直下側，垂直方向係並非嚴謹意義上者，而包含誤差。

[第1實施方式] 於圖1，係表示本實施方式之將微粉燃料及/或氨(NH ₃)燃料作為主燃料之鍋爐10。 本實施方式之鍋爐10，係藉由燃燒器燃燒將固體燃料粉碎而成之微粉燃料及液態氨燃料，而能夠藉由該燃燒所產生之熱與供水或蒸氣熱交換以生成過熱蒸氣之鍋爐。作為固體燃料，係使用生質燃料或煤炭等。

鍋爐10，係具有火爐11、燃燒裝置20、燃燒氣體通路12。火爐11，係呈四角筒之中空形狀，並沿著垂直方向設置。構成火爐11之內壁面之火爐壁101，係以複數個傳熱管及將傳熱管彼此連接之鰭片構成，將藉由微粉燃料之燃燒所產生之熱，與於傳熱管之內部流通之水或蒸氣熱交換而藉此回收，並且抑制火爐壁101之溫度上升。

燃燒裝置20，係設置於火爐11之下部區域。於本實施方式，燃燒裝置20，係具有裝設於火爐壁101之複數個燃燒器21A、21B、21C、21D、21E、21F(以下，於不區別該等燃燒器之情形，係僅記載為「燃燒器21」)。燃燒器21，係將於火爐壁101沿著爐寬度方向以均等間隔配置者(例如，以成為對向燃燒之方式，在對向之火爐壁101，以對向之方式配置於爐寬度方向者)，沿著垂直方向配置複數層。火爐之形狀或燃燒器之層數、一層中之燃燒器之數量、燃燒器之配置等，係不限於此實施方式。

燃燒器21A、21B、21C、21D、21E、21F，係分別經由複數個微粉燃料供給管22A、22B、22C、22D、22E、22F(以下，於不區別該等微粉燃料供給管之情形，係僅記載為「微粉燃料供給管22」)，連結至複數個研磨機(粉碎機)31A、31B、31C、31D、31E、31F(以下，於不區別該等研磨機之情形，係僅記載為「研磨機31」)。研磨機31，係例如構成為於內部以能夠驅動旋轉之方式支承有粉碎台(省略圖示)，並於粉碎台之上方以能夠連動於粉碎台之旋轉進行旋轉之方式支承有複數個粉碎輥(省略圖示)之豎式輥研磨機。因粉碎輥與粉碎台之協同作用受到粉碎之固體燃料，係藉由供給至研磨機31之一次空氣(搬運用氣體、氧化性氣體)，被搬運至研磨機31所具備之分級機(省略圖示)。於分級機，係被分級為適合於燃燒器21燃燒之粒徑以下之微粉燃料，以及比該粒徑更大之粗粉燃料。微粉燃料，係通過分級機，與一次空氣一起經由微粉燃料供給管22被供給至燃燒器21。未通過分級機之粗粉燃料，係於研磨機31之內部，因自身重量掉落至粉碎台，而再度受到粉碎。

又，燃燒器21A、21B、21C、21D、21E、21F之至少一部分，係設為被供給有氨燃料之氨單一燃料燃燒燃燒器。於此情形，其他燃燒器21A、21B、21C、21D、21E、21F，係設為微粉煤單一燃料燃燒燃燒器。對於氨單一燃料燃燒燃燒器，不自研磨機31供給微粉煤燃料，而自液態氨供給源50供給有氨燃料。

於燃燒器21之裝設位置之火爐11之爐外側，係設有風箱(調風器)23，對於該風箱23連結有風道(空氣導管)24之其中一端部。對於風道24之另一端部，連結有鼓風機(FDF：Forced Draft Fan)32。自鼓風機32供給而來之空氣，係藉由設置於風道24之空氣預熱器42受到加熱，經由風箱23作為二次空氣(燃燒用空氣、氧化性氣體)供給至燃燒器21，而被送入火爐11之內部。

燃燒氣體通路12，係連結至火爐11之垂直方向上部。於燃燒氣體通路12，作為用以回收燃燒氣體之熱之熱交換器，係設有過熱器102A、102B、102C(以下，於不區別該等過熱器之情形，係僅記載為「過熱器102」)、再熱器103A、103B(以下，於不區別該等再熱器之情形，係僅記載為「再熱器103」)、省煤器104，而在於火爐11產生之燃燒氣體與於各熱交換器之內部流通之供水或蒸氣之間進行熱交換。又，各熱交換器之配置或形狀，係不限於圖1所記載之形態。

於燃燒氣體通路12之下游側，連結有使於熱交換器受到熱回收之燃燒氣體排出之煙道13。於煙道13，在與風道24之間設有空氣預熱器(空氣加熱器)42，以在於風道24流動之空氣與於煙道13流動之燃燒氣體之間進行熱交換，藉由將供給至研磨機31之一次空氣或供給至燃燒器21之二次空氣加熱，自與水或蒸氣熱交換後之燃燒氣體進行進一步之熱回收。

並且，於煙道13，在比空氣預熱器42更上游側之位置，設有脫硝裝置43。脫硝裝置43，係將具有還原氨、尿素水等之氮氧化物之作用之還原劑，供給至於煙道13內流通之燃燒氣體，藉由設置於脫硝裝置43內之脫硝觸媒之觸媒作用，促進被供給有還原劑之燃燒氣體中之氮氧化物(NOx)與還原劑之反應，藉此去除、減少燃燒氣體中之氮氧化物。 於煙道13之比空氣預熱器42更下游側，連結有氣體導管41。於氣體導管41，設有去除燃燒氣體中之灰等之電集塵機等之集塵裝置44，或去除硫氧化物之脫硫裝置46等之環境裝置，以及用以將排氣引導至該等環境裝置之抽風機(IDF：Induced Draft Fan)45。氣體導管41之下游端部，係連結至煙囪47，於環境裝置受到處理之燃燒氣體，係作為排氣被排出至系統外。

於鍋爐10中，在進行微粉燃料之單一燃料燃燒(或與氨燃料之混合燃燒)之情形，當驅動複數個研磨機31，則受到粉碎、分級之微粉燃料，係與一次空氣一起經由微粉燃料供給管22被供給至燃燒器21。並且，於空氣預熱器42受到加熱之二次空氣，係自風道24經由風箱23被供給至燃燒器21。燃燒器21，係將微粉燃料與一次空氣混合而成之微粉燃料混合氣體吹入至火爐11，並且將二次空氣吹入至火爐11。將吹入至火爐11之微粉燃料混合氣體點燃，與二次空氣反應，而藉此形成火焰。於火爐11內之下部區域形成火焰，高溫之燃燒氣體於火爐11內上升，而流入至燃燒氣體通路12。又，於本實施方式，作為氧化性氣體(一次空氣、二次空氣)係使用空氣，然而，係氧比例比空氣高或比空氣低者亦可，藉由將氧量對於所供給之燃料量之比率調整至適當之範圍，能夠於火爐11實現穩定之燃燒。

並且，於火爐11之比燃燒器21之裝設位置更上方，設有用以對於火爐11內供給燃燒用追加空氣(AA：Additional Air)之複數個追加空氣埠(AA埠)25。對於追加空氣埠25，連結有自風道24分歧之追加空氣導管(AA導管)26之端部，而能夠將自鼓風機32供給而來之空氣之一部分，作為燃燒用追加空氣經由追加空氣導管26供給至追加空氣埠25。

於圖1所示之火爐11內部之區域A(對應於風箱23之高度方向之設置範圍之區域)，藉由一次空氣與微粉燃料之混合氣體及二次空氣之燃燒形成火焰。在此，設定為使於區域A之空氣比成為1以下，具體而言，設定為使被供給至燃燒器21之空氣量(一次空氣與二次空氣之合計量)比對於被供給至燃燒器21之燃料量之理論空氣量更少，藉此火爐11內部之區域A及區域B(自燃燒器21之最上部至追加空氣埠25之最下部之間之區域)會成為還原環境，因燃燒所產生之氮氧化物(NOx)會於火爐11之內部受到還原。之後，於區域C(比追加空氣埠25之最下部更上側之區域)，對於NOx受到還原之燃燒氣體，自追加空氣埠25供給有燃燒用追加空氣，而燃燒完結，然而對應於區域A及區域B之還原效果之量，NOx之產生量受到減少。

流入至燃燒氣體通路12之燃燒氣體，在藉由配置於燃燒氣體通路12之內部之過熱器102、再熱器103、省煤器104與水或蒸氣進行熱交換之後，被排出至煙道13，藉由脫硝裝置43去除氮氧化物，再藉由空氣預熱器42與一次空氣及二次空氣熱交換之後，進一步被排出至氣體導管41，藉由集塵裝置44去除灰等，並藉由脫硫裝置46去除硫氧化物之後，自煙囪47被排出至系統外。又，於燃燒氣體通路12之各熱交換器及自煙道13至氣體導管41之各裝置之配置，對於燃燒氣體流，係並非必須以前述之記載順序配置。

鍋爐10，係具備液態氨供給源50。於液態氨供給源50，作為氨燃料以液態儲藏有氨。液態氨係自液態氨供給源50供給至各燃燒器21。

控制部，係例如以CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)及電腦能夠讀取之記憶媒體等構成。接著，用以實現各種功能之一連串之處理，作為一例，係以程式之形式記憶於記憶媒體等，由CPU將該程式讀出至RAM等，以執行資訊之加工、運算處理，藉此實現各種功能。又，程式係亦可採取預先安裝於ROM或其他記憶媒體之型態、以記憶於電腦能夠讀取之記憶媒體之狀態下提供之型態、經由有線或無線所進行之通訊手段進行傳輸之型態等。所謂電腦能夠讀取之記憶媒體，係磁碟、磁光碟、CD-ROM、DVD-ROM、半導體記憶體等。

於圖2，係表示有設為能夠進行氨燃料之單一燃料燃燒之燃燒器21。 燃燒器21，係具備沿著中心軸線CL延伸之內筒噴嘴(第2噴嘴)61，以及以覆蓋內筒噴嘴61之方式設置之外筒噴嘴(第1噴嘴)62。於內筒噴嘴61之外周側且外筒噴嘴62之內周側，設有核心空氣噴嘴(空氣噴嘴)63。各噴嘴61、62、63，係分別具有共通之中心軸線CL，例如橫剖面為圓形，且為金屬製。

內筒噴嘴61，係被供給有油燃料(啟動用燃料)，並將油燃料噴射至火爐11內。油燃料，係自未圖示之油燃料供給源供給，於燃燒器21之啟動時使用。

對於外筒噴嘴62內，於作為微粉煤燃燒器使用之情形，係供給有微粉燃料及一次空氣，於作為氨單一燃料燃燒燃燒器使用之情形，係停止供給微粉燃料及一次空氣。

核心空氣噴嘴63，係長度比內筒噴嘴61更短，且前端比內筒噴嘴61之前端更位於基端側(於圖2中係左側)。於核心空氣噴嘴63，流有作為一次空氣之核心空氣(中心空氣)及氨燃料。被供給至核心空氣噴嘴63之氨燃料，係噴霧至核心空氣噴嘴63內亦可，係於核心空氣噴嘴63之上游側噴霧亦可。

於內筒噴嘴61之外壁，設有第1迴旋翼片76及第2迴旋翼片77。該等迴旋翼片76、77，係於繞中心軸線CL之周方向設有複數個。第1迴旋翼片76及第2迴旋翼片77，係設於核心空氣噴嘴63之前端與內筒噴嘴61之前端之間。

第1迴旋翼片76，係對於自核心空氣噴嘴63流出之氨燃料及一次空氣，繞中心軸線CL賦予迴旋。第2迴旋翼片77，係對於第1迴旋翼片76位在一次空氣之流動方向之下游側，並賦予與第1迴旋翼片76為相反方向之迴旋。

於外筒噴嘴62之前端且外周側，例如設有作為擋板之火焰保持器71。火焰保持器71，於自正面觀察外筒噴嘴62之情形，係呈環形狀。藉由火焰保持器71，局部性遮蔽於二次空氣流路73流動之二次空氣之氣流，而於其下游側形成火焰保持區域。藉此，進行經由核心空氣噴嘴63自外筒噴嘴62供給而來之氨燃料與空氣之預混合氣體之火焰FL之火焰保持。

二次空氣流路73，係以覆蓋外筒噴嘴62之方式設置。於二次空氣流路73之外周側，以覆蓋二次空氣流路73之方式設有三次空氣流路74。於三次空氣流路74內，設有對於三次空氣賦予迴旋之迴旋器74a。

於外筒噴嘴62之外周側且相當於三次空氣流路74之位置，設有管狀之液態氨噴嘴80。如圖3A所示，液態氨噴嘴80，係於以中心軸線CL為中心之同心圓C1上設有複數個，將自液態氨供給源50(參照圖1)供給而來之液態氨燃料噴射至火爐11內。各液態氨噴嘴80，係於同心圓C1上以彼此離45°以上之方式配置。更具體而言，如圖3A所示，例如8根液態氨噴嘴80以45°之等角度間隔設置。並且，自各液態氨噴嘴80噴出之液態氨燃料，係自同心圓C1上彼此離45°以上之噴射位置，離噴射位置之同心圓C1上之切線L1方向超過30°，朝前往中心軸線CL側之方向(參照箭號A1)噴出。於圖3A中，作為一例，係表示使液態氨燃料之噴出方向為自同心圓C1上之切線L1方向離35°以上之前往內側(中心軸線CL側)之方向。

依據前述構成之燃燒器21，係如以下般進行氨單一燃料燃燒。 於內筒噴嘴61內，僅於啟動時被供給有油燃料及一次空氣，而形成啟動用火焰。之後，建立氨燃燒之後，停止對於內筒噴嘴61內送入油燃料及一次空氣。

於氨燃料單一燃料燃燒之際，係如圖2所示，自核心空氣噴嘴63供給有氨燃料及一次空氣，而於火爐11內形成火焰FL。火焰FL，係藉由火焰保持器71受到保持，於火焰FL之外周形成高溫氣體之再循環區域RC。箭號A2，係示意性表示再循環區域RC之高溫氣體之流動。

來自液態氨噴嘴80之液態氨燃料，係如箭號A1所示，往中心軸線CL被噴霧。當液態氨燃料被噴霧，則氨燃料受到氣化，而於燃燒器21之前端與火焰FL之間形成氣化區域GR。

如圖3A所示，於本實施方式，因液態氨噴嘴80隔著45°以上之間隔設置，故再循環區域RC之高溫氣體係如箭號A3所示，容易通過液態氨噴嘴80之間而被引入至同心圓C1之內側之氣化區域GR。藉此，能夠與於氣化區域GR氣化為高溫氣體之氨燃料妥善地接觸，而促進點燃、燃燒。

相對於此，假如使液態氨噴嘴80之間隔比45°更狹窄，則會如圖3B般，再循環區域RC之高溫氣體係如箭號A4所示，受到自液態氨噴嘴80噴出之液態氨燃料遮擋，而無法被引入至同心圓C1之內側之氣化區域GR。

以上說明之本實施方式之作用效果，係如以下記載。 自外筒噴嘴對於火爐11之內部供給氨燃料及一次空氣之預混合氣體，形成預混合氣體之火焰FL，並受到火焰保持器71保持。於藉由火焰保持器71形成之火焰FL之外周側，形成有高溫氣體之再循環區域RC。

液態氨燃料，係自比火焰保持器71更靠外周側之位置經由複數個液態氨噴嘴80供給。液態氨燃料，係自以中心軸線CL為中心之同心圓C1上之各噴射位置，離噴射位置之同心圓C1上之切線L1方向超過30°，朝內側(中心軸線CL側)噴射。如此受到噴射之液態氨燃料，係於同心圓C1之內側之氣化區域GR受到氣化，而點燃形成火焰FL。此時，因液態氨燃料之氣化熱大，故氣化區域GR之溫度低。因此，自形成於火焰FL之外周側之再循環區域RC，將高溫氣體拉入至同心圓C1之內側，藉此促進液態氨燃料之氣化及點燃。在此，係使噴射液態氨燃料之噴射位置彼此離45°以上，而容易自相鄰之噴射位置之間將再循環區域RC之高溫氣體引導至同心圓C1之內側。藉此，能夠促進液態氨燃料之穩定燃燒，而能夠組合預混合燃燒與擴散燃燒，而進行穩定之氨燃燒。

又，取代使用核心空氣噴嘴63之預混合燃燒，如圖4所示，自被供給有啟動用燃料(油燃料)之內筒噴嘴61之內部供給液態氨之擴散燃燒方式，亦能夠獲得相同之效果。於此情形，能夠自核心空氣噴嘴63供給核心空氣作為燃燒用空氣。

[第2實施方式] 接著，針對本揭示之第2實施方式，使用圖5及圖6進行說明。本實施方式，相對於第1實施方式，係液態氨噴嘴之噴射方向及距離間隔不同。因此，以下係就對於第1實施方式之差異點進行，針對與第1實施方式相同之構成，係附加相同之符號，並省略其說明。

如圖5所示，自液態氨噴嘴81噴射之液態氨噴嘴燃料之噴出方向，係如箭號A5所示，與中心軸線CL平行。因此，自各液態氨噴嘴81噴出之液態氨燃料，係以彼此平行且與中心軸線CL平行之方式噴射。

各液態氨噴嘴81，係於同心圓C1上以彼此離60°以上之方式配置。更具體而言，如圖6所示，例如6根液態氨噴嘴81以60°之等角度間隔設置。

依據本實施方式，能夠發揮以下之作用效果。 液態氨燃料，係自比火焰保持器71更靠外周側之位置經由複數個液態氨噴嘴81供給。液態氨燃料，係自以中心軸線CL為中心之同心圓C1上之各噴射位置，與中心軸線CL平行地噴射。如此受到噴射之液態氨燃料，係一邊被往與中心軸線CL平行之方向噴射一邊受到氣化，而點燃形成火焰。此時，因液態氨燃料之氣化熱大，故氣化區域GR之溫度低。因此，必須使形成於火焰FL之外周側之再循環區域RC之高溫氣體，有效地接觸於以與中心軸線CL平行之方式噴出之液態氨燃料，以促進液態氨燃料之氣化及點燃。於將液態氨燃料以與中心軸線CL平行之方式噴射之情形，相較於第1實施方式般噴射至同心圓C1之內側之情形，氣化會延遲。在此，係使噴射液態氨燃料之噴射位置彼此離60°以上，相較於將噴射位置設為更接近之情形(例如45°)，更容易與再循環區域RC之高溫氣體接觸。藉此，能夠促進液態氨燃料之穩定燃燒，而能夠組合預混合燃燒與擴散燃燒，而進行穩定之氨燃燒。

又，取代使用核心空氣噴嘴63之預混合燃燒，如圖7所示，自被供給有啟動用燃料(油燃料)之內筒噴嘴61之內部供給液態氨之擴散燃燒方式，亦能夠獲得相同之效果。於此情形，能夠自核心空氣噴嘴63供給核心空氣作為燃燒用空氣。

並且，如圖8所示，液態氨噴嘴81，係自平行(0度)於中心軸線CL，對於中心軸線CL往外側擴大至噴射角度α(例如+30°)進行送入，亦能夠獲得相同之效果。

以上所說明之各實施方式所記載之燃燒器及鍋爐以及燃燒器之運轉方法，係例如能夠如以下般掌握。

本揭示之第1形態之燃燒器(21)，係具備：第1噴嘴(62)，係沿著中心軸線(CL)延伸，將氨燃料及空氣之預混合氣體供給至火爐之內部；火焰保持器(71)，係保持前述預混合氣體之火焰；以及複數個液態氨噴嘴(80)，係自比前述火焰保持器更靠外周側之位置，將液態氨燃料供給至前述火爐之內部；自各前述液態氨噴嘴噴出之液態氨燃料，係自以前述中心軸線為中心之同心圓(C1)上彼此離45°以上之噴射位置，離該噴射位置之該同心圓上之切線方向超過30°，朝前往前述中心軸線側之方向噴出。

自第1噴嘴對於火爐之內部供給氨燃料及空氣之預混合氣體，形成預混合氣體之火焰，並受到火焰保持器保持。於藉由火焰保持器形成之火焰之外周側，形成有高溫氣體之再循環區域。 液態氨燃料，係自比火焰保持器更靠外周側之位置，從複數個液態氨噴嘴供給。液態氨燃料，係自以中心軸線為中心之同心圓狀之各噴射位置，離噴射位置之同心圓上之切線方向超過30°，朝內側(中心軸線側)噴射。如此受到噴射之液態氨燃料，係於同心圓之內側受到氣化，而點燃形成火焰。此時，因液態氨燃料之氣化熱大，故氣化區域之溫度低。因此，自形成於預混合氣體之火焰之外周側之再循環區域，將高溫氣體拉入至同心圓之內側，藉此促進液態氨燃料之氣化及點燃。在此，係使噴射液態氨燃料之噴射位置彼此離45°以上，而自相鄰之噴射位置之間將再循環區域之高溫氣體引導至同心圓之內側。藉此，能夠促進液態氨燃料之穩定燃燒，而能夠組合預混合燃燒與擴散燃燒，而進行穩定之氨燃燒。

本揭示之第2形態之燃燒器，係具備：第1噴嘴，係沿著中心軸線延伸，將氨燃料及空氣之預混合氣體供給至火爐之內部；火焰保持器，係保持前述預混合氣體之火焰；以及複數個液態氨噴嘴(81)，係自比前述火焰保持器更靠外周側之位置，將液態氨燃料供給至前述火爐之內部；自各前述液態氨噴嘴噴出之液態氨燃料，係自以前述中心軸線為中心之同心圓上彼此離60°以上之噴射位置，與前述中心軸線平行地噴出。

自第1噴嘴對於火爐之內部供給氨燃料及空氣之預混合氣體，形成預混合氣體之火焰，並受到火焰保持器保持。於藉由火焰保持器形成之火焰之外周側，形成有高溫氣體之再循環區域。 液態氨燃料，係自比火焰保持器更靠外周側之位置經由複數個液態氨噴嘴供給。液態氨燃料，係自以中心軸線為中心之同心圓上之各噴射位置，與中心軸線平行地噴射。如此受到噴射之液態氨燃料，係一邊被往與中心軸線平行之方向噴射一邊受到氣化，而點燃形成火焰。此時，因液態氨燃料之氣化熱大，故氣化區域之溫度低。因此，必須使形成於火焰之外周側之再循環區域之高溫氣體，有效地接觸於以與中心軸線平行之方式噴出之液態氨燃料，以促進液態氨燃料之氣化及點燃。於將液態氨燃料以與中心軸線平行之方式噴射之情形，相較於噴射至同心圓之內側之情形，氣化會延遲。在此，係使噴射液態氨燃料之噴射位置彼此離60°以上，相較於將噴射位置設為更接近之情形(例如45°)，更容易與再循環區域之高溫氣體接觸。藉此，能夠促進液態氨燃料之穩定燃燒，而能夠組合預混合燃燒與擴散燃燒，而進行穩定之氨燃燒。

本揭示之第3形態之燃燒器，係於前述第1形態或前述第2形態中，具備：第2噴嘴(61)，係於前述第1噴嘴之內周側沿著前述中心軸線延伸，將啟動用燃料供給至前述火爐之內部。

藉由設於第1噴嘴之內周側之第2噴嘴供給啟動用燃料(例如油燃料)，能夠進行燃燒器之啟動。於燃燒器啟動之後，停止供給啟動用燃料。

本揭示之第4形態之燃燒器，係於前述第3形態中，具備：空氣噴嘴，係位於前述第1噴嘴之內周側且前述第2噴嘴之外周側，並且以覆蓋該第2噴嘴之方式設置，供給燃燒用空氣；將預混合用之氨燃料供給至前述空氣噴嘴。

自設於第1噴嘴與第2噴嘴之間之空氣噴嘴，供給預混合用之氨燃料及燃燒用空氣，藉此將預混合氣體供給至火爐之內部。藉此，能夠有效地沿著燃燒器之中心軸線形成預混合火焰。

本揭示之第5形態之燃燒器，係於前述第3形態或前述第4形態中，在前述第2噴嘴之外周，於該第2噴嘴之前端與前述空氣噴嘴之前端之間，設有迴旋翼片。

在內筒噴嘴之外周，於該內筒噴嘴之前端與空氣噴嘴之前端之間，設置迴旋翼片，藉此能夠妥善形成預混合氣體，並且使燃燒器小型化。

本揭示之第1形態之鍋爐，係具備前述形態之任一燃燒器。

本揭示之第1形態之燃燒器之運轉方法，係：第1噴嘴，係沿著中心軸線延伸，將氨燃料及空氣之預混合氣體供給至火爐之內部；火焰保持器，係保持前述預混合氣體之火焰；以及複數個液態氨噴嘴，係自比前述火焰保持器更靠外周側之位置，將液態氨燃料供給至前述火爐之內部；一種燃燒器之運轉方法，該燃燒器，係具備：該燃燒器之運轉方法之特徵為：自各前述液態氨噴嘴噴出之液態氨燃料，係自以前述中心軸線為中心之同心圓上彼此離45°以上之噴射位置，離該噴射位置之該同心圓上之切線方向超過30°，朝前往前述中心軸線側之方向噴出。

本揭示之第2形態之燃燒器之運轉方法，係：第1噴嘴，係沿著中心軸線延伸，將氨燃料及空氣之預混合氣體供給至火爐之內部；火焰保持器，係保持前述預混合氣體之火焰；以及複數個液態氨噴嘴，係自比前述火焰保持器更靠外周側之位置，將液態氨燃料供給至前述火爐之內部；一種燃燒器之運轉方法，該燃燒器，係具備：該燃燒器之運轉方法之特徵為：自各前述液態氨噴嘴噴出之液態氨燃料，係自以前述中心軸線為中心之同心圓上彼此離60°以上之噴射位置，與前述中心軸線平行地噴出。

10:鍋爐 11:火爐 12:燃燒氣體通路 13:煙道 20:燃燒裝置 21:燃燒器 22:微粉燃料供給管 23:風箱 24:風道 25:追加空氣埠 26:追加空氣導管 31:研磨機 32:鼓風機 41:氣體導管 42:空氣預熱器 43:脫硝裝置 44:集塵裝置 46:脫硫裝置 47:煙囪 50:液態氨供給源 61:內筒噴嘴(第2噴嘴) 62:外筒噴嘴(第1噴嘴) 63:核心空氣噴嘴 71:火焰保持器 73:二次空氣流路 74:三次空氣流路 74a:迴旋器 76:第1迴旋翼片 77:第2迴旋翼片 80:液態氨噴嘴 81:液態氨噴嘴 101:火爐壁 102:過熱器 103:再熱器 104:省煤器 C1:同心圓 CL:中心軸線 FL:火焰 GR:氣化區域 L1:切線 RC:再循環區域

[圖1]係表示本揭示之第1實施方式之鍋爐之示意構成圖。 [圖2]係表示圖1之燃燒器之縱剖面圖。 [圖3A]係表示圖2之液態氨噴嘴之各位置之正視圖。 [圖3B]係表示圖3A之參考例之正視圖。 [圖4]係表示圖2之變形例之縱剖面圖。 [圖5]係表示本揭示之第2實施方式之燃燒器之縱剖面圖。 [圖6]係表示圖5之液態氨噴嘴之各位置之正視圖。 [圖7]係表示圖5之變形例之縱剖面圖。 [圖8]係表示其他變形例之縱剖面圖。

80:液態氨噴嘴

C1:同心圓

CL:中心軸線

GR:氣化區域

L1:切線

Claims (8)

1. 一種燃燒器，係具備： 第1噴嘴，係沿著中心軸線延伸，將氨燃料及空氣之預混合氣體供給至火爐之內部； 火焰保持器，係保持前述預混合氣體之火焰；以及 複數個液態氨噴嘴，係自比前述火焰保持器更靠外周側之位置，將液態氨燃料供給至前述火爐之內部； 自各前述液態氨噴嘴噴出之液態氨燃料，係自以前述中心軸線為中心之同心圓上彼此離45°以上之噴射位置，離該噴射位置之該同心圓上之切線方向超過30°，朝前往前述中心軸線側之方向噴出。
2. 一種燃燒器，係具備： 第1噴嘴，係沿著中心軸線延伸，將氨燃料及空氣之預混合氣體供給至火爐之內部； 火焰保持器，係保持前述預混合氣體之火焰；以及 複數個液態氨噴嘴，係自比前述火焰保持器更靠外周側之位置，將液態氨燃料供給至前述火爐之內部； 自各前述液態氨噴嘴噴出之液態氨燃料，係自以前述中心軸線為中心之同心圓上彼此離60°以上之噴射位置，與前述中心軸線平行地噴出。
3. 如請求項1或請求項2所述之燃燒器，其中，係具備： 第2噴嘴，係於前述第1噴嘴之內周側沿著前述中心軸線延伸，將啟動用燃料供給至前述火爐之內部。
4. 如請求項3所述之燃燒器，其中，係具備： 空氣噴嘴，係位於前述第1噴嘴之內周側且前述第2噴嘴之外周側，並且以覆蓋該第2噴嘴之方式設置，供給燃燒用空氣； 將預混合用之氨燃料供給至前述空氣噴嘴。
5. 如請求項4所述之燃燒器，其中， 在前述第2噴嘴之外周，於該第2噴嘴之前端與前述空氣噴嘴之前端之間，設有迴旋翼片。
6. 一種鍋爐，係具備請求項1或請求項2所述之燃燒器。
7. 一種燃燒器之運轉方法，該燃燒器係具備： 第1噴嘴，係沿著中心軸線延伸，將氨燃料及空氣之預混合氣體供給至火爐之內部； 火焰保持器，係保持前述預混合氣體之火焰；以及 複數個液態氨噴嘴，係自比前述火焰保持器更靠外周側之位置，將液態氨燃料供給至前述火爐之內部； 該燃燒器之運轉方法之特徵為： 自各前述液態氨噴嘴噴出之液態氨燃料，係自以前述中心軸線為中心之同心圓上彼此離45°以上之噴射位置，離該噴射位置之該同心圓上之切線方向超過30°，朝前往前述中心軸線側之方向噴出。
8. 一種燃燒器之運轉方法，該燃燒器係具備： 第1噴嘴，係沿著中心軸線延伸，將氨燃料及空氣之預混合氣體供給至火爐之內部； 火焰保持器，係保持前述預混合氣體之火焰；以及 複數個液態氨噴嘴，係自比前述火焰保持器更靠外周側之位置，將液態氨燃料供給至前述火爐之內部； 該燃燒器之運轉方法之特徵為： 自各前述液態氨噴嘴噴出之液態氨燃料，係自以前述中心軸線為中心之同心圓上彼此離60°以上之噴射位置，與前述中心軸線平行地噴出。

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