JP7254841B2

JP7254841B2 - 蓄熱式燃焼設備

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Publication number: JP7254841B2
Application number: JP2021010457A
Authority: JP
Inventors: 祐作河本
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd
Priority date: 2021-01-26
Filing date: 2021-01-26
Publication date: 2023-04-10
Anticipated expiration: 2041-01-26
Also published as: JP2022114244A

Description

本発明は、蓄熱部に収容された蓄熱材に蓄熱された熱により燃焼用空気を加熱させて給排気部を通して炉内に導き、この燃焼用空気と燃料供給ノズルから供給された燃料とを混合させて炉内で燃焼させる蓄熱式燃焼装置と、燃料供給ノズルから燃料を供給するのを停止した状態で、炉内における燃焼後の燃焼排ガスを、給排気部を通して蓄熱材が収容された蓄熱部に導いて燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させ、この蓄熱部を通して燃焼排ガスを外部に排出させる蓄熱式燃焼装置とが対になって設けられ、この対になった蓄熱式燃焼装置において燃焼と蓄熱とを交互に切り換えて行う蓄熱式燃焼設備において、前記の燃料にアンモニアを用いた蓄熱式燃焼設備に関するものである。特に、前記のように燃料にアンモニアを用い、対になった蓄熱式燃焼装置において燃焼と蓄熱とを交互に切り換えるにあたり、アンモニアの燃焼時に窒素酸化物ＮＯｘが発生するのを抑制すると共に、アンモニアが十分に燃焼されるようにし、窒素酸化物ＮＯｘや未燃焼のアンモニアが外部に排出されるのを簡単に防止できるようにした点に特徴を有するものである。

従来から、工業炉等においては、燃焼排ガスの熱を利用して効率のよい燃焼を行うために、炉内において燃焼された燃焼排ガスの熱を蓄熱部に収容させた蓄熱材に蓄熱させ、燃焼用空気を前記の蓄熱部における蓄熱材に蓄熱された熱により加熱させ、このように加熱された燃焼用空気を、給排気部を通して炉内に導き、この燃焼用空気と燃料供給ノズルから供給された燃料とを混合させて炉内において燃焼させる蓄熱式燃焼装置と、燃料供給ノズルから燃料を供給するのを停止した状態で、炉内における燃焼後の燃焼排ガスを、給排気部を通して蓄熱材が収容された蓄熱部に導いて燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させ、この蓄熱部を通して燃焼排ガスを外部に排出させる蓄熱式燃焼装置とを対にして設け、この対になった蓄熱式燃焼装置において燃焼と蓄熱とを交互に切り換えて行うようにした蓄熱式燃焼設備が用いられている。

また、従来の蓄熱式燃焼設備においては、前記のように加熱された燃焼用空気と燃料供給ノズルから供給された燃料とを混合させて炉内において燃焼させるにあたり、その燃料としては、一般に燃焼性の高い炭化水素系燃料が使用されていた。

しかし、前記の蓄熱式燃焼装置において、炭化水素系燃料を燃焼用空気と混合させて燃焼させた場合、二酸化炭素などの温室効果ガスが多く発生するという問題があった。

そして、近年においては、二酸化炭素などの温室効果ガスを削減することが要望され、燃料に炭化水素系燃料以外のものを用いることが検討されている。

ここで、炭化水素系燃料以外の燃料として、従来から低燃焼性燃料のアンモニアを用いることが検討されている。

しかし、アンモニアは、炭化水素系燃料に比べて燃焼性が悪くて燃焼時に失火しやすく、また燃焼時に窒素酸化物ＮＯｘが発生しやすいという問題があった。また、アンモニアは有毒で僅か１ｐｐｍでも刺激臭を放つため環境にも悪影響を及ぼすという問題もあった。

そして、従来においては、前記のようなアンモニアを燃焼させるにあたって、特許文献１に示されるように、燃料のアンモニアを噴出させるバーナーチップの下流側にディフューザーを配置し、アンモニアを自然吸引された燃焼用空気と一緒にディフューザーの周辺を迂回させて混合させ、このように混合されたアンモニアと燃焼用空気とを、渦流状態にしてディフューザーの上側に滞留させて燃焼させ、アンモニアの燃焼性を高めるようにしたものや、特許文献２に示されるように、低燃焼性燃料のアンモニアと燃焼用空気とを予混合させて均一化させた後、このように予混合させたガスを、スワラにより旋回させて強く攪拌しながら燃焼させて、アンモニアの燃焼性を高めるようにしたものが提案されている。

しかし、前記の特許文献１、２においては、アンモニアの燃焼性を高めることは示されているが、アンモニアの燃焼時に発生する窒素酸化物ＮＯｘを抑制することはできなかった。

また、従来においては、特許文献３～６に示されるように、前記のような蓄熱式燃焼設備において、窒素酸化物ＮＯｘが含まれる燃焼排ガスが導かれる位置にアンモニアを噴出させて、燃焼後の燃焼排ガスに含まれる窒素酸化物ＮＯｘを減少させるようにしたものが提案されている。

しかし、前記の特許文献１～６に示される何れのものにおいても、前記のように蓄熱式燃焼設備の燃料にアンモニアを用い、対になった蓄熱式燃焼装置により燃焼と蓄熱とを交互に切り換えるにあたり、蓄熱式燃焼装置によりアンモニアを燃焼させる際に窒素酸化物ＮＯｘが発生するのを抑制すると共に、確実にアンモニアが燃焼されるようにして、窒素酸化物ＮＯｘや未燃焼のアンモニアが外部に排出されるのを防止することはできなかった。

実公昭５０－８２５７号公報特開２０１６－１３０６１９号公報特開平７－２９３８１５号公報特開平１０－１１０９４１号公報特開２０００－６５３１６号公報特許第３０４５４３０号公報

本発明は、蓄熱部に収容された蓄熱材に蓄熱された熱により燃焼用空気を加熱させて給排気部を通して炉内に導き、この燃焼用空気と燃料供給ノズルから供給された燃料とを混合させて炉内で燃焼させる蓄熱式燃焼装置と、燃料供給ノズルから燃料を供給するのを停止した状態で、炉内における燃焼後の燃焼排ガスを、給排気部を通して蓄熱材が収容された蓄熱部に導いて燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させ、この蓄熱部を通して燃焼排ガスを外部に排出させる蓄熱式燃焼装置とが対になって設けられ、この対になった蓄熱式燃焼装置において燃焼と蓄熱とを交互に切り換えて行う蓄熱式燃焼設備において、前記の燃料にアンモニアを用いた場合における前記のような問題を解決することを課題とするものである。

すなわち、本発明においては、前記のような蓄熱式燃焼設備において、蓄熱式燃焼装置によりアンモニアを燃焼させる際に窒素酸化物ＮＯｘが発生するのを抑制すると共に、確実にアンモニアが燃焼されるようにして、窒素酸化物ＮＯｘや未燃焼のアンモニアが外部に排出されるのを簡単に防止できるようにすることを課題とするものである。

本発明に係る蓄熱式燃焼設備においては、前記のような課題を解決するため、蓄熱部に収容された蓄熱材に蓄熱された熱により燃焼用空気を加熱させて給排気部を通して炉内に導き、この燃焼用空気と燃料供給ノズルから供給された燃料とを混合させて炉内で燃焼させる蓄熱式燃焼装置と、燃料供給ノズルから燃料を供給するのを停止した状態で、炉内における燃焼後の燃焼排ガスを、給排気部を通して蓄熱材が収容された蓄熱部に導いて燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させ、この蓄熱部を通して燃焼排ガスを外部に排出させる蓄熱式燃焼装置とが対になって設けられ、この対になった蓄熱式燃焼装置において燃焼と蓄熱とを交互に切り換えて行う蓄熱式燃焼設備において、前記の燃料にアンモニアを用い、各蓄熱式燃焼装置における前記の給排気部に対してそれぞれ燃焼用空気を供給する処理用空気供給ノズルを設け、燃焼側の蓄熱式燃焼装置においては、前記の処理用空気供給ノズルから燃焼用空気を前記の給排気部に供給させないようにし、アンモニアと混合させる燃焼用空気の空気比μを１以下にしてアンモニアを燃焼させる一方、蓄熱側の蓄熱式燃焼装置においては、給排気部に対して前記の処理用空気供給ノズルから燃焼用空気を供給して、未燃焼のアンモニアを燃焼させるようにした。

ここで、前記のように燃料にアンモニアを用い、このアンモニアと混合させる燃焼用空気の空気比μを１以下にして燃焼させると、アンモニアの燃焼時に窒素酸化物ＮＯｘが発生するのが抑制される一方、アンモニアが完全に燃焼されず、アンモニアの一部が燃焼されずに残るようになる。但し、このように燃焼されずに残ったアンモニアは、燃焼排ガスと一緒に蓄熱側の蓄熱式燃焼装置における給排気部に導かれ、前記の処理用空気供給ノズルからこの給排気部に供給された燃焼用空気によって燃焼されずに残ったアンモニアが燃焼されるようになる。ここで、アンモニアと混合させる燃焼用空気の空気比μを１以下にして燃焼させるにあたって、燃焼用空気の空気比μを０．９９～０．９４の範囲にすると、アンモニアの燃焼時に発生する窒素酸化物ＮＯｘの量を少なくすると共に、燃焼されずに残るアンモニアを少なくすることができ、特に、燃焼用空気の空気比μを約０．９５にすると、アンモニアの燃焼時に窒素酸化物ＮＯｘが殆んど発生しなくなるため好ましい。

また、本発明に係る蓄熱式燃焼設備において、前記のように蓄熱側の蓄熱式燃焼装置における給排気部に処理用空気供給ノズルから燃焼用空気を供給させて、燃焼されずに残ったアンモニアを燃焼させるにあたっては、蓄熱側の蓄熱式燃焼装置における給排気部において、燃焼されずに残ったアンモニアが燃焼用空気によって確実に燃焼されるようにするため、処理用空気供給ノズルから燃焼用空気を蓄熱側の蓄熱式燃焼装置における給排気部内に噴出させることが好ましい。なお、前記の処理用空気供給ノズルを蓄熱式燃焼装置の近傍に設けることも可能であるが、前記のように処理用空気供給ノズルから燃焼用空気を蓄熱側の蓄熱式燃焼装置における給排気部内に噴出させるようにすると、燃焼されずに残ったアンモニアのほぼ全量が、蓄熱側の蓄熱式燃焼装置における給排気部に供給された燃焼用空気によって確実に燃焼されるようになる。

本発明における蓄熱式燃焼設備においては、前記のように対になった蓄熱式燃焼装置において燃焼と蓄熱とを交互に切り換えて行うにあたり、燃料にアンモニアを用い、各蓄熱式燃焼装置における前記の給排気部に対してそれぞれ燃焼用空気を供給する処理用空気供給ノズルを設け、燃焼側の蓄熱式燃焼装置においては、処理用空気供給ノズルから燃焼用空気を前記の給排気部に供給させないようにし、アンモニアと混合させる燃焼用空気の空気比μを１以下にしてアンモニアを燃焼させるようにしたため、アンモニアの燃焼時に窒素酸化物ＮＯｘが発生するのが抑制される一方、アンモニアが完全に燃焼されずに一部が残るが、燃焼されずに残った未燃焼のアンモニアが燃焼排ガスと一緒に蓄熱側の蓄熱式燃焼装置における給排気部に導かれると、この給排気部に処理用空気供給ノズルから供給された燃焼用空気によって燃焼されずに残った未燃焼のアンモニアが完全に燃焼されるようになる。

この結果、本発明における蓄熱式燃焼設備においては、前記のようにアンモニアの燃焼時に窒素酸化物ＮＯｘが発生するのが抑制されると共に、燃焼時に燃焼されずに残ったアンモニアが完全に燃焼されるようになり、窒素酸化物ＮＯｘや未燃焼のアンモニアが外部に排出されるのを簡単に防止できるようになる。

本発明の実施形態に係る蓄熱式燃焼設備における燃焼と蓄熱とを交互に切り換える対になった一方の蓄熱式燃焼装置に、蓄熱部に収容された蓄熱材に蓄熱された熱により燃焼用空気を加熱させて給排気部を通して炉内に導き、燃料供給ノズルから供給されたアンモニアとこの燃焼用空気の空気比μが１以下になるように混合させてアンモニアを炉内で燃焼させる一方、燃焼後の燃焼排ガスを他方の蓄熱式燃焼装置の蓄熱部に導く途中の給排気部に、処理用空気供給ノズルから燃焼用空気を供給して、燃焼排ガス中における未燃焼のアンモニアを燃焼させ、これらの燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させ、この蓄熱部を通して燃焼排ガスを外部に排出させる状態を示した概略断面説明図である。同実施形態に係る蓄熱式燃焼設備において、前記の一方の蓄熱式燃焼装置と他方の蓄熱式燃焼装置とにおける燃焼と蓄熱とを切り換え、他方の蓄熱式燃焼装置において空気比μが１以下になるようにしてアンモニアを炉内で燃焼させる一方、一方の蓄熱式燃焼装置における給排気部に、処理用空気供給ノズルから燃焼用空気を供給して燃焼排ガス中における未燃焼のアンモニアを燃焼させ、これらの燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させ、この蓄熱部を通して燃焼排ガスを外部に排出させる状態を示した概略断面説明図である。

以下、本発明の実施形態に係る蓄熱式燃焼設備を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る蓄熱式燃焼設備は、下記の実施形態に示したものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。

この実施形態における蓄熱式燃焼設備においては、図１及び図２に示すように、対になった蓄熱式燃焼装置１０ａ，１０ｂを炉１内に向けて対向するように設け、この対になった蓄熱式燃焼装置１０ａ，１０ｂにおいて燃焼と蓄熱とを交互に切り換えて行うようにしている。

そして、各蓄熱式燃焼装置１０ａ，１０ｂにおいて、それぞれ燃焼を行う場合には、それぞれ蓄熱材ｘが収容された蓄熱部１１ａ，１１ｂに燃焼用空気Ａｉｒを導き、前記の蓄熱材ｘに蓄熱された熱により燃焼用空気Ａｉｒを加熱させて、それぞれの給排気部１２ａ，１２ｂを通して炉１内に供給させると共に、各蓄熱式燃焼装置１０ａ，１０ｂにおける前記の給排気部１２ａ，１２ｂの近傍に設けた各燃料供給ノズル１３ａ，１３ｂから燃料のアンモニアＮＨ_３を、前記のように供給される燃焼用空気Ａｉｒの空気比μが１以下になるようにそれぞれ給排気部１２ａ，１２ｂの近傍に供給して、前記の燃焼用空気Ａｉｒと混合させて炉１内で燃焼させるようにしている。

一方、各蓄熱式燃焼装置１０ａ，１０ｂにおいて、それぞれ蓄熱を行う場合には、それぞれ燃料供給ノズル１３ａ，１３ｂから燃料を供給させるのを停止させた状態で、炉１内における燃焼後の燃焼排ガスを、それぞれ給排気部１２ａ，１２ｂを通して蓄熱材ｘが収容された蓄熱部１１ａ，１１ｂに導いて燃焼排ガスの熱を蓄熱材ｘに蓄熱させ、このように蓄熱材ｘに熱を蓄熱させた後の燃焼排ガスを外部に排出させるようにしている。

ここで、この実施形態における蓄熱式燃焼設備においては、図１及び図２に示すように、前記のように各蓄熱式燃焼装置１０ａ，１０ｂにおける各蓄熱部１１ａ，１１ｂに燃焼用空気Ａｉｒを供給するにあたり、給気装置２０から各蓄熱式燃焼装置１０ａ，１０ｂにおける各蓄熱部１１ａ，１１ｂに向けて燃焼用空気Ａｉｒを導く空気案内経路２１の部分にそれぞれ開閉弁２１ａ，２１ｂを設けている。

そして、前記の開閉弁２１ａ，２１ｂを制御装置（図示せず）により開閉させて、前記の給気装置２０から空気案内経路２１を通して各蓄熱式燃焼装置１０ａ，１０ｂにおける各蓄熱部１１ａ，１１ｂへの燃焼用空気Ａｉｒの供給と停止とを切り換えるようにしている。ここで、前記の開閉弁２１ａ，２１ｂについては、弁を開いた状態を白抜きで示す一方、弁を閉じた状態を黒塗りで示している。

また、この実施形態における蓄熱式燃焼設備においては、各蓄熱式燃焼装置１０ａ，１０ｂにおける各給排気部１２ａ，１２ｂにそれぞれ処理用空気供給ノズル１４ａ，１４ｂを設け、各処理用空気供給ノズル１４ａ，１４ｂに対して前記の給気装置２０から燃焼用空気Ａｉｒを導く処理用空気案内経路２２の部分にそれぞれ開閉弁２２ａ，２２ｂを設けている。

そして、前記の開閉弁２２ａ，２２ｂを制御装置（図示せず）により開閉させて、前記の給気装置２０から処理用空気案内経路２２を通して各処理用空気供給ノズル１４ａ，１４ｂへの処理用の燃焼用空気Ａｉｒの供給と停止とを切り換えるようにしている。ここで、前記の開閉弁２２ａ，２２ｂについても、弁を開いた状態を白抜きで示す一方、弁を閉じた状態を黒塗りで示している。

また、この実施形態における蓄熱式燃焼設備において、前記のように各蓄熱式燃焼装置１０ａ，１０ｂにおける各給排気部１２ａ，１２ｂの近傍に設けた各燃料供給ノズル１３ａ，１３ｂから燃料のアンモニアＮＨ_３を炉１内に供給するにあたっては、アンモニアＮＨ_３を各燃料供給ノズル１３ａ，１３ｂに導く燃料案内経路３１の部分にそれぞれ開閉弁３１ａ，３１ｂを設けている。

そして、前記の開閉弁３１ａ，３１ｂを制御装置（図示せず）により開閉させて、前記の燃料案内経路３１を通して各燃料供給ノズル１３ａ，１３ｂに供給するアンモニアＮＨ_３の供給と停止とを切り換えるようにしている。ここで、前記の開閉弁３１ａ，３１ｂについても、弁を開いた状態を白抜きで示す一方、弁を閉じた状態を黒塗りで示している。

また、この実施形態における蓄熱式燃焼設備において、前記のように各蓄熱式燃焼装置１０ａ，１０ｂにおいて、アンモニアＮＨ_３を燃焼させた後の炉１内における燃焼排ガスを、排気装置４０により各蓄熱式燃焼装置１０ａ，１０ｂにおける各給排気部１２ａ，１２ｂから蓄熱材ｘが収容された蓄熱部１１ａ，１１ｂを通して吸引させて外部に排気させるにあたり、燃焼排ガスを各蓄熱式燃焼装置１０ａ，１０ｂの蓄熱部１１ａ，１１ｂを通して排気装置４０に導く排気経路４１の部分にそれぞれ開閉弁４１ａ，４１ｂを設けている。

そして、前記の開閉弁４１ａ，４１ｂを制御装置（図示せず）により開閉させて、前記の排気経路４１を通して燃焼排ガスを排気装置４０に導く蓄熱式燃焼装置１０ａ，１０ｂを切り換えるようにしている。ここで、前記の開閉弁４１ａ，４１ｂについても、弁を開いた状態を白抜きで示す一方、弁を閉じた状態を黒塗りで示している。

そして、この実施形態における蓄熱式燃焼設備において、一方の蓄熱式燃焼装置１０ａにおいてアンモニアＮＨ_３を燃焼させる一方、他方の蓄熱式燃焼装置１０ｂにおいて燃焼排ガスの熱を蓄熱させて燃焼排ガスを排気させる場合、アンモニアＮＨ_３を燃焼させる一方の蓄熱式燃焼装置１０ａにおいては、図１に示すように、前記の空気案内経路２１に設けた一方の開閉弁２１ａを開けて、前記の給気装置２０から燃焼用空気Ａｉｒを一方の蓄熱式燃焼装置１０ａにおける蓄熱部１１ａに導いて、この燃焼用空気Ａｉｒを蓄熱部１１ａにおいて蓄熱された蓄熱材ｘにより加熱させ、このように加熱された燃焼用空気Ａｉｒを、この蓄熱式燃焼装置１０ａにおける給排気部１２ａを通して炉１内に供給すると共に、前記の燃料案内経路３１に設けた一方の開閉弁３１ａを開けて、アンモニアＮＨ_３を前記の燃料案内経路３１を通して一方の燃料供給ノズル１３ａに導き、この燃料供給ノズル１３ａからアンモニアＮＨ_３を、前記の給排気部１２ａを通して炉１内に供給される燃焼用空気Ａｉｒに向けて噴射させ、このアンモニアＮＨ_３に対して前記の加熱された燃焼用空気Ａｉｒの空気比μが１以下になるように混合させて燃焼させるようにする。

このように、アンモニアＮＨ_３を燃焼用空気Ａｉｒの空気比μが１以下になるように混合させて燃焼させると、燃焼時における窒素酸化物ＮＯｘの発生が抑制され、特に、燃焼用空気の空気比μを０．９９～０．９４の範囲にすると、アンモニアＮＨ_３の燃焼時に発生する窒素酸化物ＮＯｘの量を少なくできると共に、燃焼されずに残る未燃焼のアンモニアを少なくすることができ、さらに、燃焼用空気の空気比μを約０．９５にすると、アンモニアの燃焼時に窒素酸化物ＮＯｘが殆んど発生しなくなる。

一方、前記のように燃焼排ガスの熱を蓄熱させて燃焼排ガスを排気させる他方の蓄熱式燃焼装置１０ｂにおいては、前記の排気経路４１に設けた他方の開閉弁４１ｂを開け、前記のようにアンモニアＮＨ_３を燃焼用空気Ａｉｒと空気比μが１以下になるようにして燃焼させた後の未燃焼のアンモニアＮＨ_３を含む燃焼排ガスを、前記の排気装置４０により、排気経路４１から他方の蓄熱式燃焼装置１０ｂにおける蓄熱部１１ｂを通して給排気部１２ｂに吸引すると共に、前記の処理用空気案内経路２２に設けた他方の開閉弁２２ｂを開けて、燃焼用空気Ａｉｒを他方の処理用空気供給ノズル１４ｂから前記の給排気部１２ｂに供給し、前記の燃焼排ガスに含まれる未燃焼のアンモニアＮＨ_３をこの燃焼用空気Ａｉｒにより燃焼させ、前記の燃焼排ガスと未燃焼のアンモニアＮＨ_３を燃焼させた燃焼排ガスとを一緒に、他方の蓄熱式燃焼装置１０ｂにおける蓄熱部１１ｂに吸引させて、これらの燃焼排ガスの熱を蓄熱材ｘに蓄熱させた後、この燃焼排ガスを前記の排気経路４１を通して排気装置４０に導き、外部に排気させるようにする。

ここで、前記のように一方の蓄熱式燃焼装置１０ａにおいてアンモニアＮＨ_３を燃焼させる一方、他方の蓄熱式燃焼装置１０ｂにおいて燃焼排ガスの熱を蓄熱させて排気させるようにすると、アンモニアＮＨ_３の燃焼時に窒素酸化物ＮＯｘが発生するのが抑制されると共に、前記の燃焼時に燃焼されずに残った未燃焼のアンモニアＮＨ_３も前記のように蓄熱側の給排気部１２ａにおいて燃焼されるようになり、窒素酸化物ＮＯｘや未燃焼のアンモニアを含む燃焼排ガスが排気装置４０によって外部に排出されるのを簡単に防止できるようになる。

また、この実施形態における蓄熱式燃焼設備において、前記の図１の場合とは逆に、他方の蓄熱式燃焼装置１０ｂにおいてアンモニアＮＨ_３を燃焼させる一方、一方の蓄熱式燃焼装置１０ａにおいて燃焼排ガスの熱を蓄熱させて燃焼排ガスを排気させる場合には、図２に示すように、他方の蓄熱式燃焼装置１０ｂにおいて、前記の空気案内経路２１に設けた他方の開閉弁２１ｂを開けて、給気装置２０から燃焼用空気Ａｉｒを他方の蓄熱式燃焼装置１０ａにおける蓄熱部１１ｂに導いて、この燃焼用空気Ａｉｒを蓄熱部１１ｂにおいて蓄熱された蓄熱材ｘにより加熱させ、このように加熱された燃焼用空気Ａｉｒを、この蓄熱式燃焼装置１０ｂにおける給排気部１２ｂを通して炉１内に供給すると共に、前記の燃料案内経路３１に設けた他方の開閉弁３１ｂを開けて、燃料案内経路３１を通してアンモニアＮＨ_３を他方の燃料供給ノズル１３ｂに導き、この燃料供給ノズル１３ｂからアンモニアＮＨ_３を、前記の給排気部１２ｂを通して炉１内に供給される燃焼用空気Ａｉｒに向けて噴射させ、このアンモニアＮＨ_３に対して前記の加熱された燃焼用空気Ａｉｒの空気比μが１以下になるように混合させて燃焼させる。

また、前記のように燃焼排ガスの熱を蓄熱させて燃焼排ガスを排気させる一方の蓄熱式燃焼装置１０ａにおいては、前記の排気経路４１に設けた一方の開閉弁４１ａを開け、前記のようにアンモニアＮＨ_３を燃焼用空気Ａｉｒと空気比μが１以下になるようにして燃焼させた後の未燃焼のアンモニアＮＨ_３を含む燃焼排ガスを、前記の排気装置４０により、排気経路４１から一方の蓄熱式燃焼装置１０ａにおける蓄熱部１１ａを通して給排気部１２ａに吸引すると共に、前記の処理用空気案内経路２２に設けた一方の開閉弁２２ａを開けて、燃焼用空気Ａｉｒを一方の処理用空気供給ノズル１４ａから前記の給排気部１２ａに供給し、前記の燃焼排ガスに含まれる未燃焼のアンモニアＮＨ_３をこの燃焼用空気Ａｉｒにより燃焼させ、前記の燃焼排ガスと未燃焼のアンモニアＮＨ_３を燃焼させた燃焼排ガスとを一緒に、一方の蓄熱式燃焼装置１０ａにおける蓄熱部１１ａに吸引させて、これらの燃焼排ガスの熱を蓄熱材ｘに蓄熱させた後、この燃焼排ガスを前記の排気経路４１を通して排気装置４０に導き、外部に排気させるようにする。

このように、他方の蓄熱式燃焼装置１０ｂにおいてアンモニアＮＨ_３を燃焼させる一方、一方の蓄熱式燃焼装置１０ａにおいて燃焼排ガスの熱を蓄熱させて燃焼排ガスを排気させるようにすると、前記の図１に示した場合と同様に、アンモニアＮＨ_３の燃焼時に窒素酸化物ＮＯｘが発生するのが抑制されると共に、の燃焼時に燃焼されずに残った未燃焼のアンモニアＮＨ_３も蓄熱側の給排気部１２ａにおいて燃焼されるようになり、窒素酸化物ＮＯｘや未燃焼のアンモニアを含む燃焼排ガスが排気装置４０によって外部に排出されるのを簡単に防止できるようになる。

１：炉
１０ａ：蓄熱式燃焼装置
１０ｂ：蓄熱式燃焼装置
１１ａ：蓄熱部
１１ｂ：蓄熱部
１２ａ：給排気部
１２ｂ：給排気部
１３ａ：燃料供給ノズル
１３ｂ：燃料供給ノズル
１４ａ：処理用空気供給ノズル
１４ｂ：処理用空気供給ノズル
２０：給気装置
２１：空気案内経路
２１ａ：開閉弁
２１ｂ：開閉弁
２２：処理用空気案内経路
２２ａ：開閉弁
２２ｂ：開閉弁
３１：燃料案内経路
３１ａ：開閉弁
３１ｂ：開閉弁
４０：排気装置
４１：排気経路
４１ａ：開閉弁
４１ｂ：開閉弁
Ａｉｒ：燃焼用空気
ＮＨ_３：アンモニア
ｘ：蓄熱材

Claims

蓄熱部に収容された蓄熱材に蓄熱された熱により燃焼用空気を加熱させて給排気部を通して炉内に導き、この燃焼用空気と燃料供給ノズルから供給された燃料とを混合させて炉内で燃焼させる蓄熱式燃焼装置と、燃料供給ノズルから燃料を供給するのを停止した状態で、炉内における燃焼後の燃焼排ガスを、給排気部を通して蓄熱材が収容された蓄熱部に導いて燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させ、この蓄熱部を通して燃焼排ガスを外部に排出させる蓄熱式燃焼装置とが対になって設けられ、この対になった蓄熱式燃焼装置において燃焼と蓄熱とを交互に切り換えて行う蓄熱式燃焼設備において、前記の燃料にアンモニアを用い、各蓄熱式燃焼装置における前記の給排気部に対してそれぞれ燃焼用空気を供給する処理用空気供給ノズルを設け、燃焼側の蓄熱式燃焼装置においては、前記の処理用空気供給ノズルから燃焼用空気を前記の給排気部に供給させないようにし、アンモニアと混合させる燃焼用空気の空気比μを１以下にしてアンモニアを燃焼させる一方、蓄熱側の蓄熱式燃焼装置においては、給排気部に対して前記の処理用空気供給ノズルから燃焼用空気を供給して、未燃焼のアンモニアを燃焼させることを特徴とする蓄熱式燃焼設備。
請求項１に記載の蓄熱式燃焼設備において、前記のアンモニアと燃焼用空気とを混合させて燃焼させるにあたり、燃焼用空気の空気比μを０．９９～０．９４の範囲にしたことを特徴とする蓄熱式燃焼設備。
請求項１又は請求項２に記載の蓄熱式燃焼設備において、前記の処理用空気供給ノズルを前記の各蓄熱式燃焼装置の給排気部に設け、前記の処理用空気供給ノズルから蓄熱側の蓄熱式燃焼装置における給排気部内に燃焼用空気を噴出させることを特徴とする蓄熱式燃焼設備。