TW202505144A - 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，不僅能夠進行單一燃料燃燒，亦能夠進行生質或無碳燃料之混合燃燒。該燃燒器，係具備：外筒噴嘴(62)；火焰保持器(71)，係保持藉由外筒噴嘴(62)形成之火焰；內筒噴嘴(61)，係於前述外筒噴嘴(62)之內周側沿著中心軸線(CL)延伸，朝火爐(11)之內部開口；複數個氨噴嘴(80)，係能夠自比火焰保持器(71)更靠外周側之位置，將氨燃料供給至火爐(11)之內部；迴旋翼片(76、77)，係設於前述內筒噴嘴(61)之外周；以及分配器(78)，係設於迴旋翼片(76、77)與內筒噴嘴(61)之前端之間，將外筒噴嘴(62)與內筒噴嘴(61)之間之流路分配為內周側流路(79a)及外周側流路(79b)，並且，正交於外周側流路(79b)之剖面積越往外筒噴嘴(62)之前端越大。

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]

因燃煤鍋爐會產生大量CO ₂，故因對於減碳之推廣，係往生質或無碳燃料(氫、氨等)之轉換推進。另一方面，生質或無碳燃料，係比煤炭更難以取得，無法獲得能夠滿足發電量之燃料。

因此，期望能夠有於相同之燃燒器，並非單一燃料燃燒，而是能夠進行複數種類燃料之混合燃燒之燃燒器，然而就現狀而言，如此之燃燒器並未充分受到研究。

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，其不僅能夠進行單一燃料燃燒，亦能夠進行生質或無碳燃料之混合燃燒。 [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，朝火爐之內部開口；火焰保持器，係保持藉由前述第1噴嘴形成之火焰；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，朝前述火爐之內部開口；複數個氨噴嘴，係能夠自比前述火焰保持器更靠外周側之位置，將氨燃料供給至前述火爐之內部；迴旋翼片，係設於前述第2噴嘴之外周；以及分配器，係設於前述迴旋翼片與前述第1噴嘴之前端之間，將前述第1噴嘴與前述第2噴嘴之間之流路分配為內周側流路及外周側流路，並且，該外周側流路之正交於前述中心軸線之剖面積越往前述第1噴嘴之前端越大。

本揭示之一形態之鍋爐，係具備前述之燃燒器。

本揭示之一形態之燃燒器之運轉方法，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，朝火爐之內部開口；火焰保持器，係保持藉由前述第1噴嘴形成之火焰；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，朝前述火爐之內部開口；複數個氨噴嘴，係能夠自比前述火焰保持器更靠外周側之位置，將氨燃料供給至前述火爐之內部；迴旋翼片，係設於前述第2噴嘴之外周；以及分配器，係設於前述迴旋翼片與前述第2噴嘴之前端之間，將前述第1噴嘴與前述第2噴嘴之間之流路分配為內周側流路及外周側流路，並且，該外周側流路之正交於前述中心軸線之剖面積越往前述第2噴嘴之前端越大；該燃燒器之運轉方法之特徵為：進行對於前述氨噴嘴之氨燃料之供給或停止。 [發明之效果]

依據本揭示之燃燒器及其運轉方法，不僅能夠進行單一燃料燃燒，亦能夠進行生質或無碳燃料之混合燃燒。

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固體燃料及／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固體燃料及液態氨燃料，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。作為微粉固體燃料，係使用生質燃料或煤炭、石油焦等。

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，係設為能夠進行微粉煤燃料、生質、石油焦等之微粉固體燃料、氨燃料、重油等油燃料(液態燃料)之單一燃料燃燒，或是組合該等各種燃料之混合燃燒之燃燒器。具體之燃燒器之構造，係使用圖2以下之圖於之後進行說明。於使用氨燃料之情形，係自液態氨供給源50供給有氨燃料。並且，自未圖示之氣體氨燃料源供給氣體氨燃料亦可。

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或其他記憶媒體之形態、以記憶於電腦能夠讀取之記憶媒體之狀態下提供之形態、經由有線或無線所進行之通訊手段進行傳輸之形態等。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與微粉燃料之混合燃燒之燃燒器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。於內筒噴嘴61之前端，設有未圖示之噴射注口，使油燃料受到噴霧。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。於內筒噴嘴61之上游側，設有油燃料之切換閥，藉由未圖示之控制部控制。

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。於外筒噴嘴62之上游側，設有微粉煤燃料之切換閥及一次空氣之切換閥，藉由未圖示之控制部控制。

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。對於核心空氣噴嘴63，係例如自風箱23引導有藉由空氣預熱器42加熱之高溫空氣。高溫空氣之溫度，係例如為150℃～400℃。於核心空氣噴嘴63之上游側，設有氨燃料之切換閥及一次空氣之切換閥，藉由未圖示之控制部控制。

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。

於第2迴旋翼片77之下游側(內筒噴嘴61之前端側)，設有分配器78。分配器78，係將外筒噴嘴62與內筒噴嘴61之間之環狀流路，分配為內周側流路79a及外周側流路79b。分配器78之縱剖面，係例如為以中心軸線CL為中心之圓形，且係往下游側逐漸變細之筒形狀。藉由分配器78，正交於外周側流路79b之中心軸線CL之剖面積，係隨著往內筒噴嘴61之前端逐漸擴大。

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之火焰保持。

於外筒噴嘴62之外周側，設有2次空氣噴嘴72。藉由2次空氣噴嘴72，形成二次空氣流路73。二次空氣流路73，係以覆蓋外筒噴嘴62之方式設置。於2次空氣噴嘴72之前端，設有受到擴徑之導引套筒72a。

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。

自三次空氣流路74內穿過導引套筒72a，設有複數個氨噴嘴80。各氨噴嘴80係管狀，設在外筒噴嘴62之外周側且相當於三次空氣流路74之位置。於氨噴嘴80之前端，設有未圖示之噴射注口，使氨燃料受到噴霧。

如圖3所示，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。各氨噴嘴80，係於同心圓C1上彼此分離地配置。更具體而言，如圖3所示，例如8根氨噴嘴80以45°之等角度間隔設置。又，氨噴嘴80之根數，係並未特別限定，為4根亦可，為6根亦可，為9根以上亦可。間隔亦不限於等間隔，以任意之間隔配置亦可。液態氨燃料之噴出方向，作為一例，係自同心圓C1上之切線L1方向離35°以上往內側(中心軸線CL側)之方向。 於氨噴嘴80之上游側，設有氨燃料之切換閥，藉由未圖示之控制部控制。

依據前述構成之燃燒器21，係如以下般進行微粉煤燃料與氨燃料之混合燃燒。 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。

於微粉煤燃料與氨燃料之混合燃燒之際，係如圖2所示，對於外筒噴嘴62與內筒噴嘴61之間供給有微粉煤燃料及一次空氣，並且自核心空氣噴嘴63供給有氨燃料及一次空氣之預混合氣體，而於火爐11內形成火焰。火焰，係藉由火焰保持器71受到保持。

微粉煤燃料，係藉由第1迴旋翼片76及第2迴旋翼片77被賦予離心力而聚集於外筒噴嘴62之內周側，使濃度提高。並且，藉由分配器78，使通過外周側流路之高濃度之微粉煤燃料之流速降低，而促進點燃。

液態氨燃料自氨噴嘴80往中心軸線CL側被噴霧。當液態氨燃料被噴霧，則氨燃料受到氣化而進行擴散燃燒。

以上說明之本實施方式之作用效果，係如以下記載。 對於內筒噴嘴61與外筒噴嘴62之間供給空氣及微粉煤燃料，藉此以迴旋翼片76、77使微粉煤燃料於外筒噴嘴62之內周側濃縮，藉由分配器78使流速降低之後點燃，而受到火焰保持。 於核心空氣噴嘴63，形成空氣與氨燃料之預混合氣體，而於外筒噴嘴62之出口形成預混合火焰。 自氨噴嘴80噴射之氨燃料，係於火爐11之內部，與微粉煤燃料之火焰及氨燃料之預混合火焰一起擴散燃燒。 如此，依據本實施方式，能夠進行氨燃料與微粉煤燃料之混合燃燒。 又，從第2噴嘴自啟動時起持續供給油燃料，而進行與油燃料之混合燃燒亦可。

[第2實施方式] 接著，針對本揭示之第2實施方式，使用圖4進行說明。本實施方式，係使用前述之燃燒器21，進行油燃料(液態燃料)之單一燃料燃燒。因此，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4所示，對於內筒噴嘴61供給有油燃料，對於火爐11之內部噴霧重油等之油燃料。對於核心空氣噴嘴63，供給有一次空氣(來自風箱23之高溫空氣)。於內筒噴嘴61與外筒噴嘴62之間無任何物質流動而停止。

於火爐11內，藉由自內筒噴嘴61噴霧之油燃料與自核心空氣噴嘴63供給之一次空氣形成擴散火焰FL1。於擴散火焰FL1之下游側，係於與外周空氣AR1之間形成高溫還原區域RD1。如此，依據本實施方式，能夠成為進行油燃料之單一燃料燃燒器。

又，如圖5所示，於省略核心空氣噴嘴63之燃燒器21，係自內筒噴嘴61與外筒噴嘴62之間供給空氣(未藉由空氣預熱器42加熱之冷空氣)，藉此能夠成為油燃料之單一燃料燃燒器。冷空氣之溫度，係例如為常溫～100℃。

[第3實施方式] 接著，針對本揭示之第3實施方式，使用圖6進行說明。本實施方式，係使用前述之燃燒器21，進行微粉煤燃料(微粉固體燃料)之單一燃料燃燒。因此，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6所示，對於內筒噴嘴61與外筒噴嘴62之間供給有空氣(冷空氣)及微粉煤燃料。使內筒噴嘴61停止，亦使氨噴嘴80停止。

對於內筒噴嘴61與外筒噴嘴62之間供給空氣及微粉煤燃料，藉此以迴旋翼片76、77使微粉煤燃料於外筒噴嘴62之內周側濃縮，藉由分配器78使流速降低之後點燃，而受到火焰保持。藉此，微粉煤燃料之擴散火焰FL2，係穩定地受到點燃並受到保持。接著，於擴散火焰FL2與外周空氣AR1之間，形成高溫還原區域RD2。因此，於使用不易點燃之生質或難燃性之石油焦以取代微粉煤燃料之情形，亦能夠妥善地進行燃燒。

[第4實施方式] 接著，針對本揭示之第4實施方式，使用圖7進行說明。本實施方式，係使用前述之燃燒器21，進行液態氨燃料之單一燃料燃燒。因此，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7所示，對於內筒噴嘴61與外筒噴嘴62之間未流動有空氣及微粉煤燃料而停止。亦使內筒噴嘴61停止。對於核心空氣噴嘴63，供給有空氣(來自風箱23之高溫空氣)及液態氨燃料。並且，對於氨噴嘴80供給液態氨燃料，對於火爐11內噴射液態氨燃料。

自核心空氣噴嘴63供給而來之高溫空氣與液態氨燃料之預混合氣體，於火爐11內形成預混合火焰FL3。對於該預混合火焰FL3，自氨噴嘴80噴射液態氨燃料，而藉此進行擴散燃燒。藉此，能夠成為液態氨燃料之單一燃料燃燒器。

並且，如圖8所示，能夠使用未藉由空氣預熱器42加熱之冷空氣，設為氣體氨燃料之單一燃料燃燒器。於此情形，係能夠省略核心空氣噴嘴63。 如圖8所示，對於內筒噴嘴61與外筒噴嘴62之間僅供給空氣(冷空氣)。使內筒噴嘴61停止。並且，對於氨噴嘴80供給氣態氨燃料，對於火爐11內噴射氣態氨燃料。

藉由自外筒噴嘴62供給之空氣及自氨噴嘴80供給之氣態氨燃料，形成擴散火焰FL4。因氨燃料為氣體，故能夠妥善地進行燃燒。藉此，能夠成為氣態氨燃料之單一燃料燃燒器。

[第5實施方式] 接著，針對本揭示之第5實施方式，使用圖9進行說明。本實施方式，係使用前述之燃燒器21，進行氣態氨燃料與微粉固體燃料之混合燃燒。因此，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9所示，對於內筒噴嘴61與外筒噴嘴62之間供給有空氣(冷空氣)及微粉煤燃料(微粉固體燃料)。使內筒噴嘴61停止。亦使核心空氣噴嘴63停止。接著，對於氨噴嘴80供給氣態氨燃料。藉此，能夠成為氣態氨燃料與微粉煤燃料之混合燃燒器。

自氨噴嘴80噴射之氣態氨燃料，係前往中心軸線CL之速度分量，比以中心軸線CL作為中心通過氣態氨燃料之噴射位置之同心圓C1之切線L1方向之速度分量更大(針對同心圓C1及切線L1，參照圖3)。藉此，如以箭號A3所示，氣態氨燃料係容易前往於微粉煤燃料之火焰內形成之高溫還原區域RD3。於微粉固體燃料之點燃性良好之情形，係不致對於微粉固體燃料之點燃性造成不良影響，故能夠將氣態氨燃料混合至高溫還原區域RD3以使NOx減少。又，符號RD4，係於微粉煤燃料之火焰與外周空氣AR1之間形成之高溫還原區域。

如圖10所示，於將不易點燃之生質或難燃性之石油焦般之微粉固體燃料供給至內筒噴嘴61與外筒噴嘴62之間之情形，係變更自氨噴嘴80噴射之氣體燃料之方向。該方向之變更，係例如能夠使氨噴嘴80繞軸線旋轉而藉此進行。

自氨噴嘴80噴射之氣態氨燃料，係前往中心軸線CL之速度分量，比以中心軸線CL作為中心通過氣態氨燃料之噴射位置之同心圓C1之切線L1方向之速度分量更小(針對同心圓C1及切線L1，參照圖3)。藉此，氣態氨燃料，係如以箭號A4所示，並非直接前往微粉固體燃料之火焰，而是於火焰之周圍流動。如此，於生質或石油焦般之微粉固體燃料之點燃性不佳之情形，係不致對於微粉固體燃料之點燃性造成不良影響，而能夠使點燃、火焰保持穩定。

[第6實施方式] 接著，針對本揭示之第6實施方式，使用圖11進行說明。本實施方式，係使用前述之燃燒器21，進行氣態氨燃料與油燃料(液態燃料)之混合燃燒。因此，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11所示，本實施方式之燃燒器21係省略核心空氣噴嘴63。對於內筒噴嘴61與外筒噴嘴62之間僅供給有空氣(冷空氣)。對於內筒噴嘴61之內部供給有油燃料。接著，對於氨噴嘴80供給氣態氨燃料。

於火爐11內，藉由自內筒噴嘴61噴霧之油燃料與自與外筒噴嘴62之間供給之空氣，形成擴散火焰FL5。於擴散火焰FL5之下游側，係於與外周空氣AR1之間形成高溫還原區域RD5。如此，依據本實施方式，能夠成為進行油燃料與氣態氨燃料之混合燃燒器。

以上所說明之各實施方式所記載之燃燒器及具備該燃燒器之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，朝火爐(11)之內部開口；火焰保持器(71)，係保持藉由前述第1噴嘴形成之火焰；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，朝前述火爐之內部開口；複數個氨噴嘴(80)，係能夠自比前述火焰保持器更靠外周側之位置，將氨燃料供給至前述火爐之內部；迴旋翼片(76、77)，係設於前述第2噴嘴之外周；以及分配器(78)，係設於前述迴旋翼片與前述第1噴嘴之前端之間，將前述第1噴嘴與前述第2噴嘴之間之流路分配為內周側流路及外周側流路，並且，該外周側流路之正交於前述中心軸線之剖面積越往前述第1噴嘴之前端越大。

自氨噴嘴供給液態氨燃料或氣態氨燃料，藉此能夠進行氨燃燒。 對於第2噴嘴之內部，供給重油等之油燃料(液態燃料)或氨燃料(液體或氣體)，藉此能夠使液態燃料或氨燃料燃燒。 於第1噴嘴與第2噴嘴之間設有迴旋翼片，故能夠使燃料之濃度於第1噴嘴之內周側提高。藉此，能夠促進微粉煤等之微粉固體燃料之點燃之穩定性。 於迴旋翼片與第2噴嘴之前端之間設置分配器，分配為內周側流路及外周側流路，並使外周側流路之流路剖面積(正交於中心軸線之剖面積)越往流動之方向(前往第2噴嘴之前端之方向)越擴大。藉此，即便藉由迴旋翼片於外周側流路受到濃縮之固體燃料為不易點燃之生質或難燃性之石油焦，亦會藉由外周側流路擴大之分配器使流速降低，故能夠使點燃、火焰保持穩定。 依據前述之燃燒器，能夠進行氨燃料、微粉固體燃料、液態燃料等各燃料之單一燃料燃燒，或組合該等燃料之混合燃燒。

本揭示之第2形態之燃燒器，係於前述第1形態中，具備：空氣噴嘴(63)，係於前述第1噴嘴之內周側且前述第2噴嘴之外周側，以覆蓋該第2噴嘴之方式設置，該空氣噴嘴之前端位於比前述迴旋翼片更靠前述第2噴嘴之基端側，並能夠供給燃燒用空氣。

能夠藉由空氣噴嘴供給燃燒用空氣。對於空氣噴嘴，較佳為供給有自燃燒器所設置之鍋爐之排氣熱回收而成為高溫之高溫空氣。並且，若將氨燃料供給至空氣噴嘴，則能夠於空氣噴嘴形成預混合氣體。

本揭示之第3形態之燃燒器，係於前述第2形態中，對於前述第1噴嘴與前述第2噴嘴之間供給空氣及微粉固體燃料，使前述第2噴嘴停止，對於前述空氣噴嘴供給空氣及氨燃料，對於前述氨噴嘴供給氨燃料。

對於第1噴嘴與第2噴嘴之間供給空氣及微粉固體燃料，藉此以迴旋翼片使微粉固體燃料於第1噴嘴之內周側濃縮，藉由分配器使流速降低之後點燃，而受到火焰保持。 於核心空氣噴嘴，形成空氣與氨燃料之預混合氣體，而於第1噴嘴之出口形成預混合火焰。 自氨噴嘴噴射之氨燃料，係於火爐之內部，與微粉固體燃料之火焰及氨燃料之預混合火焰一起擴散燃燒。 使第2噴嘴停止，而未供給油燃料。 如此，依據本實施方式，能夠進行氨燃料與微粉固體燃料之混合燃燒。 又，自第2噴嘴供給油燃料(液態燃料)，而進行與油燃料之混合燃燒亦可。 空氣或燃料之切換，係藉由空氣之切換閥、油燃料之切換閥、固體燃料之切換閥、氨燃料之切換閥進行。該等切換閥之動作，係藉由來自控制部之指令進行亦可，係藉由操作者手動進行亦可。

本揭示之第4形態之燃燒器，係於前述第1形態至前述第3形態之任一者中，對於前述第1噴嘴與前述第2噴嘴之間供給空氣及微粉固體燃料，使前述第2噴嘴停止，對於前述氨噴嘴供給氣態氨燃料。

對於第1噴嘴與第2噴嘴之間供給空氣及微粉固體燃料，藉此以迴旋翼片使微粉固體燃料於第1噴嘴之內周側濃縮，藉由分配器使流速降低之後點燃，而受到火焰保持。 自氨噴嘴噴射之氣態氨燃料，係於火爐之內部，與微粉固體燃料之火焰一起擴散燃燒。 使第2噴嘴停止，而未供給油燃料。 於如第2形態般設置核心空氣噴嘴之情形，係不供給空氣及氨燃料而停止。 如此，能夠進行氣態氨燃料與微粉固體燃料之混合燃燒。 空氣或燃料之切換，係藉由空氣之切換閥、油燃料之切換閥、固體燃料之切換閥、氨燃料之切換閥進行。該等切換閥之動作，係藉由來自控制部之指令進行亦可，係藉由操作者手動進行亦可。

本揭示之第5形態之燃燒器，係於前述第4形態中，自前述氨噴嘴噴射之氣態氨燃料，係前往前述中心軸線之速度分量，比以該中心軸線作為中心通過氣態氨燃料之噴射位置之圓之切線方向之速度分量更大。

自前述氨噴嘴噴射之氣態氨燃料，係前往前述中心軸線之速度分量，比切線方向之速度分量更大。藉此，氣態氨燃料係容易前往自第1噴嘴形成之微粉固體燃料之火焰。於微粉固體燃料之點燃性良好之情形，係不致對於微粉固體燃料之點燃性造成不良影響，故能夠將氣態氨燃料混合至高溫還原區域以使NOx減少。

本揭示之第6形態之燃燒器，係於前述第4形態中，自前述氨噴嘴噴射之氣態氨燃料，係前往前述中心軸線之速度分量，比以該中心軸線作為中心通過氣態氨燃料之噴射位置之圓之切線方向之速度分量更小。

自前述氨噴嘴噴射之氣態氨燃料，係前往前述中心軸線之速度分量，比切線方向之速度分量更小。藉此，氣態氨燃料並非直接前往自第1噴嘴形成之微粉固體燃料之火焰，而是於火焰之周圍流動。於生質或石油焦般之微粉固體燃料之點燃性不佳之情形，係不致對於微粉固體燃料之點燃性造成不良影響，而能夠使點燃、火焰保持穩定。

本揭示之第7形態之燃燒器，係於前述第1形態至前述第6形態之任一者中，對於前述第1噴嘴與前述第2噴嘴之間供給空氣，對於第2噴嘴之內部供給液態燃料，使前述氨噴嘴停止。

對於第1噴嘴與第2噴嘴之間供給空氣，對於第2噴嘴之內部供給重油等之油燃料(液態燃料)。接著，使氨噴嘴停止(不供給氨燃料)。藉此，能夠成為液態燃料之單一燃料燃燒器。 於第1噴嘴與第2噴嘴之間流動之空氣，係使用高溫空氣或冷空氣。所謂高溫空氣，係意指自燃燒器所設置之鍋爐之排氣，藉由空氣預熱器等熱回收而加熱之空氣，例如為150℃～400℃。所謂冷空氣，係意指不自燃燒器所設置之鍋爐之排氣熱回收，而直接使用周圍空氣之情形之空氣，例如為常溫～100℃。 於如第2形態般設置核心空氣噴嘴之情形，係不自空氣噴嘴供給高溫空氣亦可。 空氣或燃料之切換，係藉由空氣之切換閥、油燃料之切換閥、微粉固體燃料之切換閥、氨燃料之切換閥進行。該等切換閥之動作，係藉由來自控制部之指令進行亦可，係藉由操作者手動進行亦可。

本揭示之第8形態之燃燒器，係於前述第1形態至前述第7形態之任一者中，對於前述第1噴嘴與前述第2噴嘴之間供給空氣及微粉固體燃料，使前述第2噴嘴停止，並使前述氨噴嘴停止。

對於第1噴嘴與第2噴嘴之間供給空氣及微粉固體燃料。接著，使第2噴嘴及氨噴嘴停止(不供給氨燃料)。藉此，能夠成為微粉固體燃料之單一燃料燃燒器。 於第1噴嘴與第2噴嘴之間流動之空氣，係使用冷空氣為佳。所謂冷空氣，係意指不自燃燒器所設置之鍋爐之排氣熱回收，而直接使用周圍空氣之情形之空氣。 於如第2形態般設置核心空氣噴嘴之情形，係使空氣噴嘴停止(不供給高溫空氣)。 空氣或燃料之切換，係藉由空氣之切換閥、油燃料之切換閥、微粉固體燃料之切換閥、氨燃料之切換閥進行。該等切換閥之動作，係藉由來自控制部之指令進行亦可，係藉由操作者手動進行亦可。

本揭示之第9形態之燃燒器，係於前述第1形態至前述第8形態之任一者中，對於前述第1噴嘴與前述第2噴嘴之間僅供給空氣，使前述第2噴嘴停止，對於前述氨噴嘴供給氣態氨燃料。

對於第1噴嘴與第2噴嘴之間僅供給空氣(未供給微粉固體燃料)。對於氨噴嘴供給氣態氨燃料。接著，使第2噴嘴停止。藉此，能夠成為進行氣態氨燃料之單一燃料燃燒器。 於第1噴嘴與第2噴嘴之間流動之空氣，係使用冷空氣為佳。所謂冷空氣，係意指不自燃燒器所設置之鍋爐之排氣熱回收，而直接使用周圍空氣之情形之空氣。 空氣或燃料之切換，係藉由空氣之切換閥、油燃料之切換閥、微粉固體燃料之切換閥、氨燃料之切換閥進行。該等切換閥之動作，係藉由來自控制部之指令進行亦可，係藉由操作者手動進行亦可。

本揭示之第10形態之燃燒器，係於前述第1形態至前述第8形態之任一者中，使流動至前述第1噴嘴與前述第2噴嘴之間之空氣及微粉固體燃料停止，使前述第2噴嘴停止，對於前述空氣噴嘴供給空氣及液態氨燃料，對於前述氨噴嘴供給液態氨燃料。

使流動至第1噴嘴與第2噴嘴之間之空氣及微粉固體燃料停止。對於氨噴嘴供給液態氨燃料。對於空氣噴嘴供給空氣及液態氨燃料。接著，使第2噴嘴停止。藉此，能夠成為液態氨燃料之單一燃料燃燒器。 流動至空氣噴嘴之空氣，係使用高溫空氣為佳。所謂高溫空氣，係意指自燃燒器所設置之鍋爐之排氣熱回收而加熱之空氣。 空氣或燃料之切換，係藉由空氣之切換閥、油燃料之切換閥、微粉固體燃料之切換閥、氨燃料之切換閥進行。該等切換閥之動作，係藉由來自控制部之指令進行亦可，係藉由操作者手動進行亦可。

本揭示之第11形態之燃燒器，係於前述第1形態至前述第10形態之任一者中，對於前述第1噴嘴與前述第2噴嘴之間供給空氣，對於前述第2噴嘴之內部供給液態燃料，對於前述氨噴嘴供給氣態氨燃料。

對於第1噴嘴與第2噴嘴之間供給空氣，對於第2噴嘴之內部供給重油等之油燃料(液態燃料)。接著，自氨噴嘴供給氣態氨燃料。藉此，能夠成為液態燃料與氣態氨燃料之混合燃燒器。 於如第2形態般設置核心空氣噴嘴之情形，係不自空氣噴嘴供給高溫空氣亦可。 空氣或燃料之切換，係藉由空氣之切換閥、油燃料之切換閥、微粉固體燃料之切換閥、氨燃料之切換閥進行。該等切換閥之動作，係藉由來自控制部之指令進行亦可，係藉由操作者手動進行亦可。 又，往形成於液態燃料之火焰之下游側之高溫還原區域噴射氣態氨燃料為佳。藉此，能夠加快氨之分解，而能夠抑制NOx。

本揭示之第1形態之鍋爐，係具備前述之任一形態之燃燒器。

本揭示之第1形態之燃燒器之運轉方法，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，朝火爐之內部開口；火焰保持器，係保持藉由前述第1噴嘴形成之火焰；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，朝前述火爐之內部開口；複數個氨噴嘴，係能夠自比前述火焰保持器更靠外周側之位置，將氨燃料供給至前述火爐之內部；迴旋翼片，係設於前述第2噴嘴之外周；以及分配器，係設於前述迴旋翼片與前述第2噴嘴之前端之間，將前述第1噴嘴與前述第2噴嘴之間之流路分配為內周側流路及外周側流路，並且，該外周側流路之正交於前述中心軸線之剖面積越往前述第2噴嘴之前端越大；該燃燒器之運轉方法之特徵為：進行對於前述氨噴嘴之氨燃料之供給或停止。

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 72:2次空氣噴嘴 72a:導引套筒 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 78:分配器 79a:內周側流路 79b:外周側流路 80:液態氨噴嘴 101:火爐壁 102:過熱器 103:再熱器 104:省煤器 AR1:外周空氣 C1:同心圓 CL:中心軸線 FL1:擴散火焰 FL2:擴散火焰 FL3:預混合火焰 FL4:擴散火焰 FL5:擴散火焰 RD1:高溫還原區域 RD2:高溫還原區域 RD3:高溫還原區域 RD4:高溫還原區域 RD5:高溫還原區域 L1:切線

[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3]係表示圖2之氨噴嘴之各位置之正視圖。 [圖4]係表示本揭示之第2實施方式之燃燒器之縱剖面圖。 [圖5]係表示圖4之變形例之縱剖面圖。 [圖6]係表示本揭示之第3實施方式之燃燒器之縱剖面圖。 [圖7]係表示本揭示之第4實施方式之燃燒器之縱剖面圖。 [圖8]係表示圖7之變形例之縱剖面圖。 [圖9]係表示本揭示之第5實施方式之燃燒器之縱剖面圖。 [圖10]係表示圖9之變形例之縱剖面圖。 [圖11]係表示本揭示之第6實施方式之燃燒器之縱剖面圖。

11:火爐

21:燃燒器

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

72:2次空氣噴嘴

72a:導引套筒

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

78:分配器

79a:內周側流路

79b:外周側流路

80:液態氨噴嘴

101:火爐壁

CL:中心軸線

Claims (13)

1. 一種燃燒器，係具備： 第1噴嘴，係沿著中心軸線延伸，朝火爐之內部開口； 火焰保持器，係保持藉由前述第1噴嘴形成之火焰； 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，朝前述火爐之內部開口； 複數個氨噴嘴，係能夠自比前述火焰保持器更靠外周側之位置，將氨燃料供給至前述火爐之內部； 迴旋翼片，係設於前述第2噴嘴之外周；以及 分配器，係設於前述迴旋翼片與前述第1噴嘴之前端之間，將前述第1噴嘴與前述第2噴嘴之間之流路分配為內周側流路及外周側流路，並且，該外周側流路之正交於前述中心軸線之剖面積越往前述第1噴嘴之前端越大。
2. 如請求項1所述之燃燒器，其中，係具備： 空氣噴嘴，係於前述第1噴嘴之內周側且前述第2噴嘴之外周側，以覆蓋該第2噴嘴之方式設置，該空氣噴嘴之前端位於比前述迴旋翼片更靠前述第2噴嘴之基端側，並能夠供給燃燒用空氣。
3. 如請求項2所述之燃燒器，其中， 對於前述第1噴嘴與前述第2噴嘴之間供給空氣及微粉固體燃料， 使前述第2噴嘴停止， 對於前述空氣噴嘴供給空氣及氨燃料， 對於前述氨噴嘴供給氨燃料。
4. 如請求項1或請求項2所述之燃燒器，其中， 對於前述第1噴嘴與前述第2噴嘴之間供給空氣及微粉固體燃料， 使前述第2噴嘴停止， 對於前述氨噴嘴供給氣態氨燃料。
5. 如請求項4所述之燃燒器，其中， 自前述氨噴嘴噴射之氣態氨燃料，係前往前述中心軸線之速度分量，比以該中心軸線作為中心通過氣態氨燃料之噴射位置之圓之切線方向之速度分量更大。
6. 如請求項4所述之燃燒器，其中， 自前述氨噴嘴噴射之氣態氨燃料，係前往前述中心軸線之速度分量，比以該中心軸線作為中心通過氣態氨燃料之噴射位置之圓之切線方向之速度分量更小。
7. 如請求項1或請求項2所述之燃燒器，其中， 對於前述第1噴嘴與前述第2噴嘴之間供給空氣， 對於前述第2噴嘴之內部供給液態燃料， 使前述氨噴嘴停止。
8. 如請求項1或請求項2所述之燃燒器，其中， 對於前述第1噴嘴與前述第2噴嘴之間供給空氣及微粉固體燃料， 使前述第2噴嘴停止， 使前述氨噴嘴停止。
9. 如請求項1所述之燃燒器，其中， 對於前述第1噴嘴與前述第2噴嘴之間僅供給空氣， 使前述第2噴嘴停止， 對於前述氨噴嘴供給氣態氨燃料。
10. 如請求項2所述之燃燒器，其中， 使流動至前述第1噴嘴與前述第2噴嘴之間之空氣及微粉固體燃料停止， 使前述第2噴嘴停止， 對於前述空氣噴嘴供給空氣及液態氨燃料， 對於前述氨噴嘴供給液態氨燃料。
11. 如請求項1或請求項2所述之燃燒器，其中， 對於前述第1噴嘴與前述第2噴嘴之間供給空氣， 對於前述第2噴嘴之內部供給液態燃料， 對於前述氨噴嘴供給氣態氨燃料。
12. 一種鍋爐，係具備請求項1或請求項2所述之燃燒器。
13. 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，朝火爐之內部開口； 火焰保持器，係保持藉由前述第1噴嘴形成之火焰； 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，朝前述火爐之內部開口； 複數個氨噴嘴，係能夠自比前述火焰保持器更靠外周側之位置，將氨燃料供給至前述火爐之內部； 迴旋翼片，係設於前述第2噴嘴之外周；以及 分配器，係設於前述迴旋翼片與前述第2噴嘴之前端之間，將前述第1噴嘴與前述第2噴嘴之間之流路分配為內周側流路及外周側流路，並且，該外周側流路之正交於前述中心軸線之剖面積越往前述第2噴嘴之前端越大； 該燃燒器之運轉方法之特徵為： 進行對於前述氨噴嘴之氨燃料之供給或停止。

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