JP7816486B2 - Combustion equipment - Google Patents
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Description
本開示は、燃焼装置に関する。本出願は2022年12月9日に提出された日本特許出願第2022-196868号に基づく優先権の利益を主張するものであり、その内容は本出願に援用される。This application claims the benefit of priority from Japanese Patent Application No. 2022-196868, filed December 9, 2022, the contents of which are incorporated herein by reference.
ボイラ等の火炉に設けられるバーナにおいて、アンモニアを燃料として噴射するアンモニアノズルを有するバーナがある。アンモニアを燃料として用いることによって、二酸化炭素の排出量の削減が図られる。例えば、特許文献1には、微粉炭とアンモニアとを燃料として混焼させるバーナが開示されている。Among burners installed in furnaces such as boilers, there are burners having ammonia nozzles that inject ammonia as fuel. Using ammonia as fuel reduces carbon dioxide emissions. For example, Patent Document 1 discloses a burner that mixes pulverized coal and ammonia as fuel.
アンモニアは窒素原子を多く含むため、アンモニアが燃料として用いられる場合、窒素酸化物(以下、NOxとも呼ぶ)が生成されやすい。ゆえに、NOxの生成を抑制するための新たな提案が望まれている。Ammonia contains a large amount of nitrogen atoms, so when ammonia is used as a fuel, nitrogen oxides (hereinafter also referred to as NOx) are likely to be generated. Therefore, new proposals for suppressing the generation of NOx are desired.
本開示の目的は、NOxの生成を抑制することが可能な燃焼装置を提供することである。An object of the present disclosure is to provide a combustion device capable of suppressing the generation of NOx.
上記課題を解決するために、本開示の燃焼装置は、炉内に臨む第1噴射口を有する少なくとも1つの第1アンモニアノズルと、炉内に臨む第2噴射口を有し、少なくとも1つの第1アンモニアノズルの周囲において少なくとも1つの第1アンモニアノズルを囲む周方向に間隔を空けて配置される複数の第2アンモニアノズルと、炉内と連通し、複数の第2アンモニアノズルの周囲に配置され、スワラが設けられる空気流路と、第1噴射口から噴射されるアンモニアの流速、および、第2噴射口から噴射されるアンモニアの流速を、第2噴射口から噴射されるアンモニアの流速が第1噴射口から噴射されるアンモニアの流速より速くなるように、かつ、アンモニアに対する空気の比率が局所的に低くなっている領域が炉内に形成される火炎の周囲に位置するように制御する制御装置と、を備える。
第2噴射口からのアンモニアの噴射方向は、炉内から見た場合に周方向となっていてもよい。
In order to solve the above problems, the combustion apparatus of the present disclosure includes at least one first ammonia nozzle having a first injection port facing the interior of a furnace; a plurality of second ammonia nozzles having second injection ports facing the interior of the furnace and arranged at intervals in a circumferential direction surrounding the at least one first ammonia nozzle; an air flow path that communicates with the interior of the furnace, is arranged around the plurality of second ammonia nozzles, and is provided with a swirler; and a control device that controls the flow rate of ammonia injected from the first injection port and the flow rate of ammonia injected from the second injection port so that the flow rate of ammonia injected from the second injection port is faster than the flow rate of ammonia injected from the first injection port , and so that a region where the ratio of air to ammonia is locally low is located around a flame formed in the furnace .
The direction of injection of ammonia from the second injection port may be in the circumferential direction when viewed from inside the furnace.
少なくとも1つの第1アンモニアノズルは、周方向に間隔を空けて配置されている複数の第1アンモニアノズルを含み、複数の第1アンモニアノズルの各々の第1噴射口は、炉内から見た場合に周方向の中心に臨んでいてもよい。The at least one first ammonia nozzle may include a plurality of first ammonia nozzles arranged at intervals in the circumferential direction, and a first injection port of each of the plurality of first ammonia nozzles may face the center in the circumferential direction when viewed from inside the furnace.
第2噴射口は、第2アンモニアノズルの中心軸方向に対して傾斜する方向に臨んでおり、第2アンモニアノズルは、中心軸を中心に自転可能に設けられており、制御装置は、燃焼装置における燃焼状態に応じて、第2アンモニアノズルを自転させることによって、第2噴射口からのアンモニアの噴射方向を調整してもよい。 The second injection port faces in a direction inclined with respect to the central axis direction of the second ammonia nozzle, and the second ammonia nozzle is provided so as to be rotatable about its central axis , and the control device may adjust the injection direction of ammonia from the second injection port by rotating the second ammonia nozzle according to the combustion state in the combustion device .
本開示によれば、NOxの生成を抑制することができる。According to the present disclosure, the generation of NOx can be suppressed.
以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. Dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for ease of understanding and, unless otherwise specified, do not limit the present disclosure. In this specification and drawings, elements having substantially the same functions and configurations are designated by the same reference numerals to avoid redundant explanation, and elements not directly related to the present disclosure are not shown.
図1は、本実施形態に係るボイラ1を示す模式図である。図1に示すように、ボイラ1は、火炉2と、煙道3と、バーナ4とを備える。1 is a schematic diagram showing a boiler 1 according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the boiler 1 includes a furnace 2, a flue 3, and a burner 4.
火炉2は、燃料を燃焼させて燃焼熱を発生させる。火炉2は、鉛直方向に延在する矩形筒形状等の筒形状を有する。火炉2では、燃料が燃焼することによって、高温の燃焼ガスが発生する。火炉2の底部には、燃料の燃焼によって発生する灰分を外部に排出する排出口2aが設けられている。The furnace 2 burns fuel to generate combustion heat. The furnace 2 has a cylindrical shape, such as a rectangular cylindrical shape, extending vertically. In the furnace 2, high-temperature combustion gas is generated by the combustion of fuel. An outlet 2a is provided at the bottom of the furnace 2 to discharge ash generated by the combustion of the fuel to the outside.
煙道3は、火炉2で発生した燃焼ガスを排ガスとして外部に案内する通路である。煙道3は、火炉2の上部と接続される。煙道3は、水平煙道3aと、後部煙道3bとを有する。水平煙道3aは、火炉2の上部から水平方向に延在する。後部煙道3bは、水平煙道3aの端部から下方に延在する。The flue 3 is a passage that guides the combustion gas generated in the furnace 2 to the outside as exhaust gas. The flue 3 is connected to the upper part of the furnace 2. The flue 3 has a horizontal flue 3a and a rear flue 3b. The horizontal flue 3a extends horizontally from the upper part of the furnace 2. The rear flue 3b extends downward from the end of the horizontal flue 3a.
ボイラ1は、火炉2の上部等に設置される図示しない過熱器を備えている。過熱器では、火炉2で発生した燃焼熱と水との間での熱交換が行われる。それにより、水蒸気が生成される。また、ボイラ1は、図1で図示されていない再熱器、節炭器または空気予熱器等の各種機器を備え得る。The boiler 1 includes a superheater (not shown) installed above the furnace 2. In the superheater, heat is exchanged between the combustion heat generated in the furnace 2 and water, thereby generating steam. The boiler 1 may also include various devices such as a reheater, an economizer, or an air preheater (not shown in FIG. 1).
バーナ4は、火炉2の下部の壁部に設けられている。火炉2には、複数のバーナ4が、火炉2の周方向に間隔を空けて設けられている。なお、図1では図示を省略しているが、複数のバーナ4は、火炉2の延在方向である上下方向にも間隔を空けて設けられている。バーナ4は、火炉2の内部空間2bにアンモニアを燃料として噴射する。バーナ4から噴射されたアンモニアが燃焼することにより、火炉2の内部空間2bで火炎Fが形成される。なお、火炉2には、バーナ4から噴射されたアンモニアを着火する図示しない着火装置が設けられている。The burners 4 are provided on the lower wall of the furnace 2. A plurality of burners 4 are provided in the furnace 2 at intervals in the circumferential direction of the furnace 2. Although not shown in FIG. 1 , the plurality of burners 4 are also provided at intervals in the vertical direction, which is the extension direction of the furnace 2. The burners 4 inject ammonia as fuel into the internal space 2b of the furnace 2. The ammonia injected from the burners 4 burns, forming a flame F in the internal space 2b of the furnace 2. The furnace 2 is provided with an ignition device (not shown) that ignites the ammonia injected from the burners 4.
図2は、本実施形態に係る燃焼装置10を示す模式図である。図2に示すように、燃焼装置10は、バーナ4と、アンモニアタンク5と、第1流量調整弁6と、第2流量調整弁7と、制御装置8とを備える。図3は、本実施形態に係るバーナ4を示す正面図である。具体的には、図3は、バーナ4を火炉2の内側から見た図である。Fig. 2 is a schematic diagram showing a combustion device 10 according to this embodiment. As shown in Fig. 2, the combustion device 10 includes a burner 4, an ammonia tank 5, a first flow rate control valve 6, a second flow rate control valve 7, and a control device 8. Fig. 3 is a front view showing the burner 4 according to this embodiment. Specifically, Fig. 3 is a view of the burner 4 as seen from inside the furnace 2.
図2に示すように、バーナ4は、火炉2の外部において、火炉2の壁部に取り付けられる。バーナ4は、第1アンモニアノズル41と、複数の第2アンモニアノズル42と、ノズルケース43と、ハウジング44と、空気流路45と、スワラ46とを有する。2 , the burner 4 is attached to the wall of the furnace 2 outside the furnace 2. The burner 4 has a first ammonia nozzle 41, a plurality of second ammonia nozzles 42, a nozzle case 43, a housing 44, an air flow path 45, and a swirler 46.
第1アンモニアノズル41、および、複数の第2アンモニアノズル42は、アンモニアを噴射するノズルである。第1アンモニアノズル41、および、複数の第2アンモニアノズル42は、略円筒形状を有する。第1アンモニアノズル41、および、複数の第2アンモニアノズル42は、ノズルケース43に保持された状態で、ノズルケース43内に収容される。ノズルケース43は、略円筒形状を有する。第1アンモニアノズル41、複数の第2アンモニアノズル42、および、ノズルケース43は、同一方向に延在する。具体的には、第1アンモニアノズル41、複数の第2アンモニアノズル42、および、ノズルケース43は、火炉2の壁部に対して交差する方向(具体的には、略直交する方向)に延在する。The first ammonia nozzle 41 and the multiple second ammonia nozzles 42 are nozzles that inject ammonia. The first ammonia nozzle 41 and the multiple second ammonia nozzles 42 have a substantially cylindrical shape. The first ammonia nozzle 41 and the multiple second ammonia nozzles 42 are housed in a nozzle case 43 while being held by the nozzle case 43. The nozzle case 43 has a substantially cylindrical shape. The first ammonia nozzle 41, the multiple second ammonia nozzles 42, and the nozzle case 43 extend in the same direction. Specifically, the first ammonia nozzle 41, the multiple second ammonia nozzles 42, and the nozzle case 43 extend in a direction intersecting (specifically, in a direction substantially perpendicular to) the wall of the furnace 2.
第1アンモニアノズル41は、ノズルケース43の中心軸上に延在する。複数の第2アンモニアノズル42は、第1アンモニアノズル41の周囲に配置される。複数の第2アンモニアノズル42は、第1アンモニアノズル41を囲む周方向に間隔を空けて配置される。図3の例では、第2アンモニアノズル42の数は、8個である。ただし、第2アンモニアノズル42の数は、8個以外であってもよい。また、図3の例では、複数の第2アンモニアノズル42は、ノズルケース43の周方向に等間隔に配置される。ただし、複数の第2アンモニアノズル42は、ノズルケース43の周方向に不等間隔に配置されていてもよい。The first ammonia nozzle 41 extends on the central axis of the nozzle case 43. The multiple second ammonia nozzles 42 are arranged around the first ammonia nozzle 41. The multiple second ammonia nozzles 42 are arranged at intervals in the circumferential direction surrounding the first ammonia nozzle 41. In the example of FIG. 3 , the number of second ammonia nozzles 42 is eight. However, the number of second ammonia nozzles 42 may be other than eight. Furthermore, in the example of FIG. 3 , the multiple second ammonia nozzles 42 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the nozzle case 43. However, the multiple second ammonia nozzles 42 may be arranged at unequal intervals in the circumferential direction of the nozzle case 43.
第1アンモニアノズル41を囲む周方向は、ノズルケース43の周方向と一致する。以下では、この方向をバーナ4の周方向とも呼ぶ。第1アンモニアノズル41を囲む周方向の中心軸の延在方向は、ノズルケース43の中心軸方向と一致する。以下では、この方向をバーナ4の中心軸方向とも呼ぶ。第1アンモニアノズル41を囲む周方向に対する径方向は、ノズルケース43の径方向と一致する。以下では、この方向をバーナ4の径方向とも呼ぶ。The circumferential direction surrounding the first ammonia nozzle 41 coincides with the circumferential direction of the nozzle case 43. Hereinafter, this direction will also be referred to as the circumferential direction of the burner 4. The extension direction of the central axis of the circumferential direction surrounding the first ammonia nozzle 41 coincides with the central axial direction of the nozzle case 43. Hereinafter, this direction will also be referred to as the central axial direction of the burner 4. The radial direction relative to the circumferential direction surrounding the first ammonia nozzle 41 coincides with the radial direction of the nozzle case 43. Hereinafter, this direction will also be referred to as the radial direction of the burner 4.
第1アンモニアノズル41の先端部(図2中の右側の端部)に、第1噴射口41aが設けられる。第1噴射口41aは、火炉2の内部空間2bに臨む。第1アンモニアノズル41に供給されるアンモニアは、第1噴射口41aから火炉2の内部空間2bに噴射される。具体的には、第1噴射口41aは、第1アンモニアノズル41の中心軸方向に臨んでいる。第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流れは、図2の矢印A1によって模式的に示されている。矢印A1により示されるように、第1噴射口41aからのアンモニアの噴射方向は、バーナ4の中心軸方向となっている。A first injection port 41a is provided at the tip end of the first ammonia nozzle 41 (the end on the right side in FIG. 2 ). The first injection port 41a faces the internal space 2b of the furnace 2. The ammonia supplied to the first ammonia nozzle 41 is injected from the first injection port 41a into the internal space 2b of the furnace 2. Specifically, the first injection port 41a faces the central axis direction of the first ammonia nozzle 41. The flow of ammonia injected from the first injection port 41a is schematically shown by arrow A1 in FIG. 2 . As shown by arrow A1, the injection direction of ammonia from the first injection port 41a is the same as the central axis direction of the burner 4.
各第2アンモニアノズル42の先端部(図2中の右側の端部)に、第2噴射口42aが設けられる。第2噴射口42aは、火炉2の内部空間2bに臨む。各第2アンモニアノズル42に供給されるアンモニアは、第2噴射口42aから火炉2の内部空間2bに噴射される。具体的には、第2噴射口42aは、第2アンモニアノズル42の中心軸方向に対して傾斜する方向に臨んでいる。第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流れは、図2および図3の矢印A2によって模式的に示されている。矢印A2により示されるように、第2噴射口42aからのアンモニアの噴射方向は、火炉2の内部空間2bから見た場合にバーナ4の周方向となっている。つまり、第2噴射口42aは、バーナ4の中心軸方向に対してバーナ4の周方向に傾斜する方向に臨んでいる。A second injection port 42a is provided at the tip end (the right end in FIG. 2 ) of each second ammonia nozzle 42. The second injection port 42a faces the internal space 2b of the furnace 2. The ammonia supplied to each second ammonia nozzle 42 is injected from the second injection port 42a into the internal space 2b of the furnace 2. Specifically, the second injection port 42a faces in a direction inclined with respect to the central axis direction of the second ammonia nozzle 42. The flow of ammonia injected from the second injection port 42a is schematically shown by arrow A2 in FIGS. 2 and 3 . As shown by arrow A2, the injection direction of ammonia from the second injection port 42a is the circumferential direction of the burner 4 when viewed from the internal space 2b of the furnace 2. In other words, the second injection port 42a faces in a direction inclined with respect to the circumferential direction of the burner 4 with respect to the central axis direction of the burner 4.
換言すると、第2噴射口42aは、バーナ4の中心軸方向に見た場合に、ノズルケース43の接線方向に臨んでいる。ゆえに、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアは、バーナ4の中心軸方向に見た場合に、矢印A2により示されるように、ノズルケース43の接線方向に平行に、バーナ4の径方向外側に向かって流れる。図2の矢印A2により示されるように、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアは、第2噴射口42aから離れるにつれて、ノズルケース43を越えて径方向外側に向かって流れる。図2では、第2噴射口42aの傾きの正確な図示は省略されている。In other words, the second injection port 42a faces the tangential direction of the nozzle case 43 when viewed in the central axis direction of the burner 4. Therefore, the ammonia injected from the second injection port 42a flows toward the radially outward direction of the burner 4, parallel to the tangential direction of the nozzle case 43, as shown by arrow A2 when viewed in the central axis direction of the burner 4. As shown by arrow A2 in Fig. 2, the ammonia injected from the second injection port 42a flows toward the radially outward direction beyond the nozzle case 43 as it moves away from the second injection port 42a. In Fig. 2, an accurate illustration of the inclination of the second injection port 42a is omitted.
図2に示すように、第1アンモニアノズル41および各第2アンモニアノズル42は、アンモニアタンク5と流路を介して接続されている。アンモニアタンク5と接続される流路は、分岐して第1アンモニアノズル41および各第2アンモニアノズル42とそれぞれ接続されている。アンモニアタンク5には、アンモニアが貯蔵されている。例えば、アンモニアタンク5には、アンモニアが液体の状態で貯蔵されている。アンモニアタンク5に貯蔵されるアンモニアは、不図示の気化器によって気化される。気化したアンモニアが流路を通って第1アンモニアノズル41および各第2アンモニアノズル42に供給されるようになっている。As shown in Fig. 2, the first ammonia nozzle 41 and each second ammonia nozzle 42 are connected to the ammonia tank 5 via a flow path. The flow path connected to the ammonia tank 5 branches off and is connected to the first ammonia nozzle 41 and each second ammonia nozzle 42, respectively. Ammonia is stored in the ammonia tank 5. For example, ammonia is stored in a liquid state in the ammonia tank 5. The ammonia stored in the ammonia tank 5 is vaporized by a vaporizer (not shown). The vaporized ammonia is supplied to the first ammonia nozzle 41 and each second ammonia nozzle 42 through the flow path.
第1流量調整弁6は、アンモニアタンク5と接続される流路のうち、第1アンモニアノズル41と接続される部分に設けられる。第1流量調整弁6は、アンモニアタンク5から第1アンモニアノズル41に供給されるアンモニアの流量を調整する。第1流量調整弁6の開度が調整されることによって、アンモニアタンク5から第1アンモニアノズル41に供給されるアンモニアの流量が調整される。それにより、第1アンモニアノズル41の第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速が調整される。First flow rate adjustment valve 6 is provided in a portion of the flow path connected to ammonia tank 5 that is connected to first ammonia nozzle 41. First flow rate adjustment valve 6 adjusts the flow rate of ammonia supplied from ammonia tank 5 to first ammonia nozzle 41. The opening degree of first flow rate adjustment valve 6 is adjusted to adjust the flow rate of ammonia supplied from ammonia tank 5 to first ammonia nozzle 41. This adjusts the flow rate of ammonia sprayed from first injection port 41 a of first ammonia nozzle 41.
第2流量調整弁7は、アンモニアタンク5と接続される流路のうち、複数の第2アンモニアノズル42と接続される部分に設けられる。第2流量調整弁7は、アンモニアタンク5から各第2アンモニアノズル42に供給されるアンモニアの流量を調整する。第2流量調整弁7の開度が調整されることによって、アンモニアタンク5から各第2アンモニアノズル42に供給されるアンモニアの流量が調整される。それにより、第2アンモニアノズル42の第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が調整される。ただし、第2流量調整弁7は、各第2アンモニアノズル42に対して設けられていてもよい。Second flow rate adjustment valve 7 is provided in a portion of the flow path connected to ammonia tank 5 that is connected to multiple second ammonia nozzles 42. Second flow rate adjustment valve 7 adjusts the flow rate of ammonia supplied from ammonia tank 5 to each second ammonia nozzle 42. The opening degree of second flow rate adjustment valve 7 is adjusted to adjust the flow rate of ammonia supplied from ammonia tank 5 to each second ammonia nozzle 42. This adjusts the flow rate of ammonia sprayed from second injection port 42a of second ammonia nozzle 42. However, second flow rate adjustment valve 7 may be provided for each second ammonia nozzle 42.
ハウジング44は、ノズルケース43の外周面のうちの先端部(図2中の右側の端部)を覆い、火炉2の壁部と接続される。ハウジング44は、略円錐台形状を有し、ノズルケース43と同軸上に配置される。ハウジング44の内面と、ノズルケース43の外周面とによって、空気流路45が画成される。The housing 44 covers the tip end (the end on the right side in FIG. 2 ) of the outer circumferential surface of the nozzle case 43 and is connected to the wall of the furnace 2. The housing 44 has a generally truncated cone shape and is arranged coaxially with the nozzle case 43. An air flow path 45 is defined by the inner surface of the housing 44 and the outer circumferential surface of the nozzle case 43.
空気流路45は、ノズルケース43の先端部(図2中の右側の端部)と火炉2との間を覆うように配置される。つまり、空気流路45は、複数の第2アンモニアノズル42の周囲に配置される。空気流路45には、空気が供給されるようになっている。空気流路45の先端部(図2中の右側の端部)には、空気噴射口45aが形成されている。空気噴射口45aは、火炉2の内部空間2bに臨む。空気噴射口45aは、円環形状を有する。空気流路45を通る空気の流れは、図2の矢印A3によって模式的に示されている。図2の矢印A3により示されるように、空気流路45を通過した空気は、空気噴射口45aから火炉2の内部空間2bに噴射される。The air flow path 45 is arranged to cover the area between the tip of the nozzle case 43 (the right end in FIG. 2 ) and the furnace 2. In other words, the air flow path 45 is arranged around the multiple second ammonia nozzles 42. Air is supplied to the air flow path 45. An air injection port 45a is formed at the tip of the air flow path 45 (the right end in FIG. 2 ). The air injection port 45a faces the internal space 2b of the furnace 2. The air injection port 45a has an annular shape. The flow of air through the air flow path 45 is schematically shown by arrow A3 in FIG. 2 . As shown by arrow A3 in FIG. 2 , the air that has passed through the air flow path 45 is injected from the air injection port 45a into the internal space 2b of the furnace 2.
空気流路45には、スワラ46が設けられている。スワラ46は、空気流路45を流れる空気に対してバーナ4の周方向の旋回力を付与する旋回翼を有する。ゆえに、空気流路45の空気噴射口45aから噴射される空気は、バーナ4の周方向に旋回しながら、火炉2の内部空間2bに送られる。A swirler 46 is provided in the air flow path 45. The swirler 46 has swirling blades that impart a swirling force in the circumferential direction of the burner 4 to the air flowing through the air flow path 45. Therefore, the air injected from the air injection port 45a of the air flow path 45 is sent to the internal space 2b of the furnace 2 while swirling in the circumferential direction of the burner 4.
図2の例では、空気流路45における空気の経路が1つである例が示されている。ただし、空気流路45が部分的に分割されており、空気流路45における空気の経路が分岐していてもよい。図2の例では、空気流路45における空気の流れ方向においてスワラ46が1箇所に設置されている。ただし、空気流路45における空気の流れ方向に間隔を空けて複数のスワラ46が設置されていてもよい。In the example of Fig. 2, an example in which there is one air path in the air flow path 45 is shown. However, the air flow path 45 may be partially divided, and the air path in the air flow path 45 may be branched. In the example of Fig. 2, the swirler 46 is installed at one location in the air flow direction in the air flow path 45. However, multiple swirlers 46 may be installed at intervals in the air flow direction in the air flow path 45.
制御装置8は、中央処理装置(CPU)、プログラム等が格納されたROM、ワークエリアとしてのRAM等を含み、燃焼装置10全体を制御する。特に、制御装置8は、第1流量調整弁6および第2流量調整弁7の動作を制御する。具体的には、制御装置8は、第1流量調整弁6の開度を制御することによって、第1アンモニアノズル41の第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速を制御することができる。また、制御装置8は、第2流量調整弁7の開度を制御することによって、第2アンモニアノズル42の第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速を制御することができる。The control device 8 includes a central processing unit (CPU), a ROM storing programs and the like, a RAM as a work area, and the like, and controls the entire combustion device 10. In particular, the control device 8 controls the operation of the first flow rate control valve 6 and the second flow rate control valve 7. Specifically, the control device 8 can control the flow rate of ammonia injected from the first injection port 41 a of the first ammonia nozzle 41 by controlling the aperture of the first flow rate control valve 6. Furthermore, the control device 8 can control the flow rate of ammonia injected from the second injection port 42 a of the second ammonia nozzle 42 by controlling the aperture of the second flow rate control valve 7.
図4は、本実施形態に係る燃焼装置10における燃焼状態について説明するための図である。上述したように、バーナ4から火炉2の内部空間2bにアンモニアが噴射される。それにより、図4に示すように、火炉2の内部空間2bで火炎Fが形成される。4 is a diagram for explaining the combustion state in the combustion device 10 according to this embodiment. As described above, ammonia is injected from the burner 4 into the internal space 2b of the furnace 2. As a result, a flame F is formed in the internal space 2b of the furnace 2, as shown in FIG.
燃焼装置10では、空気流路45の空気噴射口45aから噴射される空気(矢印A3を参照)は、バーナ4の周方向に旋回する。そして、矢印A2により示されるように、バーナ4の周方向に旋回する空気に向かって、第2アンモニアノズル42の第2噴射口42aからアンモニアが噴射される。それにより、第2噴射口42aから噴射されたアンモニアは、空気と共に旋回しながら空気と効果的に混合される。ゆえに、第2噴射口42aから噴射されたアンモニアは、速やかに燃焼する。In the combustion device 10, air injected from the air injection port 45a of the air flow path 45 (see arrow A3) swirls in the circumferential direction of the burner 4. Then, as shown by arrow A2, ammonia is injected from the second injection port 42a of the second ammonia nozzle 42 toward the air swirling in the circumferential direction of the burner 4. As a result, the ammonia injected from the second injection port 42a swirls together with the air and is effectively mixed with the air. Therefore, the ammonia injected from the second injection port 42a is quickly combusted.
図4中の領域Rでは、第2噴射口42aから噴射されたアンモニアが空気と効果的に混合される。領域Rは、バーナ4の先端部の近傍に形成され、火炎Fに対してバーナ4の径方向外側に位置する。火炎Fは、領域Rの内側から火炉2の内部に延びている。領域Rでは、アンモニアに対する空気の比率が局所的に低くなっている。In region R in Fig. 4, the ammonia injected from the second injection port 42a is effectively mixed with air. Region R is formed near the tip of the burner 4 and is located radially outward of the burner 4 with respect to the flame F. The flame F extends from inside region R into the furnace 2. In region R, the ratio of air to ammonia is locally low.
燃焼装置10では、制御装置8は、第1アンモニアノズル41の第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速、および、第2アンモニアノズル42の第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速を、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速より速くなるように制御する。図4では、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速と、第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速との大小関係が、矢印A2および矢印A1の太さの差により表現されている。In combustion device 10, control device 8 controls the flow rate of ammonia injected from first injection port 41 a of first ammonia nozzle 41 and the flow rate of ammonia injected from second injection port 42 a of second ammonia nozzle 42 so that the flow rate of ammonia injected from second injection port 42 a is faster than the flow rate of ammonia injected from first injection port 41 a. In Fig. 4, the magnitude relationship between the flow rate of ammonia injected from second injection port 42 a and the flow rate of ammonia injected from first injection port 41 a is expressed by the difference in thickness between arrow A2 and arrow A1.
図4に示すように、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速より速くなることによって、アンモニアに対する空気の比率が局所的に低くなる領域Rが、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速より遅くなる場合と比較して大きくなる。また、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が速いことにより燃焼空気との混合が促進される。ゆえに、NOxの生成を抑制しながら安定燃焼することができる。As shown in Fig. 4, when the flow rate of the ammonia injected from the second injection nozzle 42a is faster than the flow rate of the ammonia injected from the first injection nozzle 41a, the region R where the ratio of air to ammonia is locally low becomes larger compared to when the flow rate of the ammonia injected from the second injection nozzle 42a is slower than the flow rate of the ammonia injected from the first injection nozzle 41a. Furthermore, the faster flow rate of the ammonia injected from the second injection nozzle 42a promotes mixing with the combustion air. Therefore, stable combustion can be achieved while suppressing the generation of NOx.
特に、燃焼装置10では、図3に示すように、第2噴射口42aからのアンモニアの噴射方向は、バーナ4を火炉2の内側から見た場合にバーナ4の周方向となっている。それにより、第2噴射口42aから噴射されたアンモニアは、空気と共に旋回しながら空気と効果的に混合されやすくなる。ゆえに、アンモニアの燃焼安定性、および、火炎Fの形状安定性が向上される。ただし、第2噴射口42aからのアンモニアの噴射方向は、図3の例に限定されない。例えば、第2噴射口42aが第2アンモニアノズル42の中心軸方向に臨んでおり、第2噴射口42aからのアンモニアの噴射方向がバーナ4の中心軸方向となっていてもよい。例えば、第2噴射口42aは、バーナ4の中心軸方向に見た場合に、ノズルケース43の接線方向に臨んでいなくてもよく、当該接線方向よりも径方向内側または外側に臨んでもよい。In particular, in the combustion device 10, as shown in FIG. 3 , the injection direction of ammonia from the second injection port 42a is the circumferential direction of the burner 4 when the burner 4 is viewed from inside the furnace 2. As a result, the ammonia injected from the second injection port 42a swirls together with the air and is more likely to be effectively mixed with the air. This improves the combustion stability of the ammonia and the shape stability of the flame F. However, the injection direction of ammonia from the second injection port 42a is not limited to the example shown in FIG. 3 . For example, the second injection port 42a may face the central axis direction of the second ammonia nozzle 42, and the injection direction of ammonia from the second injection port 42a may be the central axis direction of the burner 4. For example, the second injection port 42a does not have to face the tangential direction of the nozzle case 43 when viewed in the central axis direction of the burner 4, and may face radially inward or outward from the tangential direction.
特に、燃焼装置10では、複数の第2アンモニアノズル42は、第1アンモニアノズル41を囲む周方向に間隔を空けて配置されている。ゆえに、互いに離隔した複数の第2噴射口42aの各々からアンモニアが噴射される。それにより、例えば、第2アンモニアノズル42が仮に第1アンモニアノズル41を覆う1つの円筒形状のノズルであり、1つの第2噴射口42aからアンモニアが噴射される場合と比べ、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアと空気との総接触面積が大きくなる。ゆえに、アンモニアが空気と効果的に混合されやすくなる。よって、アンモニアの燃焼安定性、および、火炎Fの形状安定性が向上される。In particular, in the combustion device 10, the multiple second ammonia nozzles 42 are arranged at intervals in the circumferential direction surrounding the first ammonia nozzle 41. Therefore, ammonia is injected from each of the multiple second injection ports 42a that are spaced apart from one another. As a result, the total contact area between the ammonia injected from the second injection port 42a and the air is larger than in a case where, for example, the second ammonia nozzle 42 is a single cylindrical nozzle that covers the first ammonia nozzle 41 and ammonia is injected from a single second injection port 42a. Therefore, the ammonia is more likely to be mixed effectively with the air. This improves the combustion stability of the ammonia and the shape stability of the flame F.
図5は、比較例に係る燃焼状態について説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a combustion state according to a comparative example.
図5の例では、第1アンモニアノズル41の第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速、および、第2アンモニアノズル42の第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速より遅くなるように制御される。図5では、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速と、第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速との大小関係が、矢印A2および矢印A1の太さの差により表現されている。5, the flow rate of ammonia injected from first injection port 41a of first ammonia nozzle 41 and the flow rate of ammonia injected from second injection port 42a of second ammonia nozzle 42 are controlled so that the flow rate of ammonia injected from second injection port 42a is slower than the flow rate of ammonia injected from first injection port 41a. In Fig. 5, the magnitude relationship between the flow rate of ammonia injected from second injection port 42a and the flow rate of ammonia injected from first injection port 41a is expressed by the difference in thickness between arrow A2 and arrow A1.
図5に示すように、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速より遅くなることによって、アンモニアに対する空気の比率が局所的に低くなる領域Rが小さくなる。また、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が遅いことにより燃焼空気との混合が促進されにくくなる。ゆえに、NOxの生成を抑制しながら安定燃焼することが困難となり得る。5, the flow rate of the ammonia injected from the second injection nozzle 42a is slower than the flow rate of the ammonia injected from the first injection nozzle 41a, which reduces the area R where the ratio of air to ammonia is locally low. Furthermore, the slow flow rate of the ammonia injected from the second injection nozzle 42a makes it difficult to promote mixing of the ammonia with the combustion air. Therefore, it may be difficult to achieve stable combustion while suppressing the generation of NOx.
以上説明したように、燃焼装置10は、炉内(上記の例では、火炉2の内部空間2b)に臨む第1噴射口41aを有する少なくとも1つの第1アンモニアノズル41と、炉内に臨む第2噴射口42aを有し、少なくとも1つの第1アンモニアノズル41の周囲において少なくとも1つの第1アンモニアノズル41を囲む周方向に間隔を空けて配置される複数の第2アンモニアノズル42と、炉内と連通し、複数の第2アンモニアノズル42の周囲に配置され、スワラ46が設けられる空気流路45と、第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速、および、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速を、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速より速くなるように制御する制御装置8と、を備える。それにより、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速より速くなることによって、アンモニアに対する空気の比率が局所的に低くなる領域Rが、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速より遅くなる場合と比較して大きくなる。また、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアの流速が速いことにより燃焼空気との混合が促進される。ゆえに、NOxの生成を抑制しながら安定燃焼することができる。上記のように、燃焼装置10によれば、NOxの生成を抑制することができる。As described above, the combustion device 10 includes at least one first ammonia nozzle 41 having a first injection port 41 a facing the inside of the furnace (in the above example, the internal space 2 b of the furnace 2), a plurality of second ammonia nozzles 42 having second injection ports 42 a facing the inside of the furnace and arranged at intervals in the circumferential direction around the at least one first ammonia nozzle 41 and surrounding the at least one first ammonia nozzle 41, an air flow path 45 that communicates with the inside of the furnace, is arranged around the plurality of second ammonia nozzles 42, and is provided with a swirler 46, and a control device 8 that controls the flow rate of ammonia injected from the first injection port 41 a and the flow rate of ammonia injected from the second injection port 42 a so that the flow rate of ammonia injected from the second injection port 42 a is faster than the flow rate of ammonia injected from the first injection port 41 a. As a result, the flow rate of the ammonia injected from the second injection nozzle 42a is faster than the flow rate of the ammonia injected from the first injection nozzle 41a, and the region R where the ratio of air to ammonia is locally low becomes larger compared to when the flow rate of the ammonia injected from the second injection nozzle 42a is slower than the flow rate of the ammonia injected from the first injection nozzle 41a. Furthermore, the faster flow rate of the ammonia injected from the second injection nozzle 42a promotes mixing with the combustion air. Therefore, stable combustion can be achieved while suppressing the generation of NOx. As described above, the combustion device 10 can suppress the generation of NOx.
さらに、燃焼装置10では、互いに離隔した複数の第2噴射口42aの各々からアンモニアが噴射されることによって、第2噴射口42aから噴射されるアンモニアと空気との総接触面積が大きくなる。ゆえに、アンモニアが空気と効果的に混合されやすくなる。よって、アンモニアの燃焼安定性、および、火炎Fの形状安定性が向上される。Furthermore, in the combustion device 10, ammonia is injected from each of the plurality of second injection ports 42a spaced apart from one another, thereby increasing the total contact area between the ammonia injected from the second injection ports 42a and the air. This makes it easier for the ammonia to mix effectively with the air. This improves the combustion stability of the ammonia and the shape stability of the flame F.
図6は、第1変形例に係る燃焼装置10Aを示す模式図である。燃焼装置10Aでは、上述した燃焼装置10と比べて、バーナ4がバーナ4Aに置き換えられている点が異なる。図7は、第1変形例に係るバーナ4Aを示す正面図である。具体的には、図7は、バーナ4Aを火炉2の内側から見た図である。Fig. 6 is a schematic diagram showing a combustion apparatus 10A according to a first modified example. The combustion apparatus 10A differs from the above-described combustion apparatus 10 in that the burner 4 is replaced with a burner 4A. Fig. 7 is a front view showing the burner 4A according to the first modified example. Specifically, Fig. 7 is a view of the burner 4A as seen from inside the furnace 2.
図6および図7に示すように、バーナ4Aでは、上述したバーナ4と比べて、第1アンモニアノズル41の数が複数である点が異なる。具体的には、バーナ4Aでは、複数の第1アンモニアノズル41が、バーナ4Aの周方向に間隔を空けて配置される。図7の例では、第1アンモニアノズル41の数は、4個である。ただし、第1アンモニアノズル41の数は、4個以外であってもよい。また、図7の例では、複数の第1アンモニアノズル41は、バーナ4Aの周方向に等間隔に配置される。ただし、複数の第1アンモニアノズル41は、バーナ4Aの周方向に不等間隔に配置されていてもよい。As shown in Figures 6 and 7, the burner 4A differs from the burner 4 described above in that it has a plurality of first ammonia nozzles 41. Specifically, in the burner 4A, the plurality of first ammonia nozzles 41 are arranged at intervals in the circumferential direction of the burner 4A. In the example of Figure 7, the number of first ammonia nozzles 41 is four. However, the number of first ammonia nozzles 41 may be other than four. Also, in the example of Figure 7, the plurality of first ammonia nozzles 41 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the burner 4A. However, the plurality of first ammonia nozzles 41 may be arranged at unequal intervals in the circumferential direction of the burner 4A.
バーナ4Aでは、各第1噴射口41aは、バーナ4Aの中心軸方向に対して傾斜する方向に臨んでいる。第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流れは、図6および図7の矢印A1によって模式的に示されている。矢印A1により示されるように、各第1噴射口41aからのアンモニアの噴射方向は、火炉2の内部空間2bから見た場合にバーナ4Aの中心軸に向かう方向となっている。つまり、各第1噴射口41aは、火炉2の内部空間2bから見た場合にバーナ4Aの周方向の中心に臨んでいる。In the burner 4A, each first injection port 41a faces in a direction inclined with respect to the central axis direction of the burner 4A. The flow of ammonia injected from the first injection port 41a is schematically shown by arrow A1 in Figures 6 and 7. As shown by arrow A1, the injection direction of ammonia from each first injection port 41a is a direction toward the central axis of the burner 4A when viewed from the internal space 2b of the furnace 2. In other words, each first injection port 41a faces the circumferential center of the burner 4A when viewed from the internal space 2b of the furnace 2.
以上説明したように、第1変形例では、少なくとも1つの第1アンモニアノズル41は、複数の第2アンモニアノズル42が少なくとも1つの第1アンモニアノズル41を囲む周方向(つまり、バーナ4Aの周方向)に間隔を空けて配置されている複数の第1アンモニアノズル41を含み、複数の第1アンモニアノズル41の各々の第1噴射口41aは、炉内(上記の例では、火炉2の内部空間2b)から見た場合に上記周方向の中心に臨んでいる。それにより、各第1噴射口41aから噴射されるアンモニアの流速を調整することによって、バーナ4Aの中心軸方向において、各第1噴射口41aから噴射されるアンモニアが合流して混合される位置を調整することができる。ゆえに、燃焼装置10Aにおける火炎Fの形状等の燃焼状態に応じて、バーナ4Aの中心軸方向において、各第1噴射口41aから噴射されるアンモニアが合流して混合される位置を調整することができる。それにより、NOxの生成を抑制する性能、アンモニアの燃焼安定性、および、火炎Fの形状安定性を燃焼装置10Aにおける燃焼状態に応じてより適切に向上させることができる。As described above, in the first modified example, at least one first ammonia nozzle 41 includes a plurality of first ammonia nozzles 41 arranged at intervals in the circumferential direction (i.e., the circumferential direction of the burner 4A) in which a plurality of second ammonia nozzles 42 surround the at least one first ammonia nozzle 41, and the first injection port 41 a of each of the plurality of first ammonia nozzles 41 faces the center of the circumferential direction when viewed from inside the furnace (in the above example, the internal space 2 b of the furnace 2). As a result, by adjusting the flow rate of ammonia injected from each first injection port 41 a, it is possible to adjust the position in the central axis direction of the burner 4A where the ammonia injected from each first injection port 41 a joins and mixes. Therefore, it is possible to adjust the position in the central axis direction of the burner 4A where the ammonia injected from each first injection port 41 a joins and mixes, depending on the combustion state, such as the shape of the flame F in the combustion device 10A. This makes it possible to more appropriately improve the performance of suppressing the generation of NOx, the combustion stability of ammonia, and the shape stability of the flame F according to the combustion state in the combustion device 10A.
図8は、第2変形例に係る燃焼装置10Bを示す模式図である。燃焼装置10Bでは、上述した燃焼装置10と比べて、バーナ4がバーナ4Bに置き換えられている点が異なる。8 is a schematic diagram showing a combustion apparatus 10B according to a second modification. The combustion apparatus 10B differs from the combustion apparatus 10 described above in that the burner 4 is replaced with a burner 4B.
図8の矢印A4により示されるように、バーナ4Bでは、上述したバーナ4と比べて、第2アンモニアノズル42が第2アンモニアノズル42の中心軸を中心に自転可能に設けられている点が異なる。例えば、第2アンモニアノズル42は、不図示の軸受に支持されることによって、自転可能となっている。そして、バーナ4Bには、第2アンモニアノズル42を回動させる駆動装置47が設けられている。例えば、駆動装置47は、第2アンモニアノズル42を回動させるモータであり、各第2アンモニアノズル42に対して設けられている。制御装置8は、駆動装置47の動作を制御することによって、第2アンモニアノズル42を自転させることができる。As shown by arrow A4 in Fig. 8 , burner 4B differs from the burner 4 described above in that the second ammonia nozzles 42 are rotatable about the central axis of the second ammonia nozzles 42. For example, the second ammonia nozzles 42 are rotatable by being supported by bearings (not shown). Burner 4B is provided with drive devices 47 that rotate the second ammonia nozzles 42. For example, the drive devices 47 are motors that rotate the second ammonia nozzles 42, and one drive device 47 is provided for each second ammonia nozzle 42. The control device 8 can rotate the second ammonia nozzles 42 by controlling the operation of the drive devices 47.
以上説明したように、第2変形例では、第2アンモニアノズル42は、第2アンモニアノズル42の中心軸を中心に自転可能に設けられている。そして、上述したように、第2噴射口42aは、第2アンモニアノズル42の中心軸方向に対して傾斜する方向に臨んでいる。ゆえに、第2アンモニアノズル42を自転させることによって、第2噴射口42aからのアンモニアの噴射方向を変化させることができる。よって、燃焼装置10Bにおける火炎Fの形状等の燃焼状態に応じて、第2噴射口42aからのアンモニアの噴射方向を調整することができる。それにより、NOxの生成を抑制する性能、アンモニアの燃焼安定性、および、火炎Fの形状安定性を燃焼装置10Bにおける燃焼状態に応じてより適切に向上させることができる。As described above, in the second modified example, the second ammonia nozzle 42 is provided so as to be rotatable about the central axis of the second ammonia nozzle 42. As described above, the second injection port 42a faces in a direction inclined with respect to the central axis direction of the second ammonia nozzle 42. Therefore, by rotating the second ammonia nozzle 42, the injection direction of ammonia from the second injection port 42a can be changed. Thus, the injection direction of ammonia from the second injection port 42a can be adjusted depending on the combustion state, such as the shape of the flame F, in the combustion device 10B. This makes it possible to more appropriately improve the performance of suppressing NOx generation, the combustion stability of ammonia, and the shape stability of the flame F depending on the combustion state in the combustion device 10B.
第2変形例に係る燃焼装置10Bは、上述した燃焼装置10において、第2アンモニアノズル42を自転可能にして駆動装置47を追加した例である。ただし、上述した第1変形例に係る燃焼装置10Aにおいて、第2アンモニアノズル42を自転可能にして駆動装置47を追加してもよい。The combustion apparatus 10B according to the second modified example is an example in which the second ammonia nozzle 42 is made rotatable and a driving device 47 is added to the above-described combustion apparatus 10. However, the second ammonia nozzle 42 may be made rotatable and a driving device 47 may be added to the above-described combustion apparatus 10A according to the first modified example.
以上、添付図面を参照しながら本開示の実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。Although the embodiments of the present disclosure have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present disclosure is not limited to such embodiments. It is clear that a person skilled in the art can conceive of various modifications and alterations within the scope of the claims, and it is understood that such modifications and alterations also fall within the technical scope of the present disclosure.
例えば、上記では、燃焼装置10、10A、10Bが、ボイラ1の火炉2に設けられる例を説明した。ただし、燃焼装置10、10A、10Bは、ボイラ1以外の設備の様々な火炉に用いられ得る。For example, in the above description, the combustion devices 10, 10A, and 10B are provided in the furnace 2 of the boiler 1. However, the combustion devices 10, 10A, and 10B can be used in various furnaces of facilities other than the boiler 1.
例えば、上記では、アンモニアを燃料として噴射するバーナ4、4A、4Bがボイラ1の火炉2に設けられる例を説明した。ただし、ボイラ1の火炉2には、アンモニアを燃料として噴射するバーナ4、4A、4Bに加えて、微粉炭を燃料として噴射するバーナが設けられてもよい。For example, in the above description, an example has been described in which the burners 4, 4A, and 4B that inject ammonia as fuel are provided in the furnace 2 of the boiler 1. However, in addition to the burners 4, 4A, and 4B that inject ammonia as fuel, the furnace 2 of the boiler 1 may also be provided with a burner that injects pulverized coal as fuel.
例えば、上記では、バーナ4、4A、4Bがアンモニアを燃料として噴射する例を説明した。ただし、バーナ4、4A、4Bは、アンモニアに加えて、微粉炭を燃料として噴射してもよい。For example, in the above description, the burners 4, 4A, and 4B inject ammonia as fuel. However, the burners 4, 4A, and 4B may inject pulverized coal as fuel in addition to ammonia.
本開示は、CO2放出の削減につながるアンモニアの使用を促進することができるので、例えば、持続可能な開発目標(SDGs)の目標7「手ごろで信頼でき、持続可能かつ近代的なエネルギへのアクセスを確保する」および目標13「気候変動とその影響に立ち向かうため、緊急対策を取る」に貢献することができる。The present disclosure can promote the use of ammonia, which leads to reduced CO2 emissions, and can therefore contribute, for example, to Sustainable Development Goal (SDG) 7 "Ensure access to affordable, reliable, sustainable and modern energy" and Goal 13 "Take urgent action to combat climate change and its impacts."
2:火炉(炉) 8:制御装置 10:燃焼装置 10A:燃焼装置 10B:燃焼装置
41:第1アンモニアノズル 41a:第1噴射口 42:第2アンモニアノズル 42a:第2噴射口 45:空気流路 46:スワラ2: Furnace (furnace) 8: Control device 10: Combustion device 10A: Combustion device 10B: Combustion device 41: First ammonia nozzle 41a: First injection port 42: Second ammonia nozzle 42a: Second injection port 45: Air flow path 46: Swirler
Claims (4)
前記炉内に臨む第2噴射口を有し、前記少なくとも1つの第1アンモニアノズルの周囲において前記少なくとも1つの第1アンモニアノズルを囲む周方向に間隔を空けて配置される複数の第2アンモニアノズルと、
前記炉内と連通し、前記複数の第2アンモニアノズルの周囲に配置され、スワラが設けられる空気流路と、
前記第1噴射口から噴射されるアンモニアの流速、および、前記第2噴射口から噴射されるアンモニアの流速を、前記第2噴射口から噴射されるアンモニアの流速が前記第1噴射口から噴射されるアンモニアの流速より速くなるように、かつ、アンモニアに対する空気の比率が局所的に低くなっている領域が前記炉内に形成される火炎の周囲に位置するように制御する制御装置と、
を備える、
燃焼装置。 at least one first ammonia nozzle having a first injection port facing the inside of the furnace;
a plurality of second ammonia nozzles each having a second injection port facing the inside of the furnace and arranged at intervals in a circumferential direction surrounding the at least one first ammonia nozzle around the at least one first ammonia nozzle;
an air flow path communicating with the inside of the furnace, disposed around the plurality of second ammonia nozzles, and provided with a swirler;
a control device that controls the flow rate of the ammonia injected from the first injection nozzle and the flow rate of the ammonia injected from the second injection nozzle so that the flow rate of the ammonia injected from the second injection nozzle is faster than the flow rate of the ammonia injected from the first injection nozzle, and so that a region where the ratio of air to ammonia is locally low is located around the flame formed in the furnace;
Equipped with
Combustion device.
請求項1に記載の燃焼装置。 The injection direction of ammonia from the second injection port is the circumferential direction when viewed from inside the furnace.
The combustion device of claim 1 .
前記複数の第1アンモニアノズルの各々の前記第1噴射口は、前記炉内から見た場合に前記周方向の中心に臨んでいる、
請求項1または2に記載の燃焼装置。 the at least one first ammonia nozzle includes a plurality of first ammonia nozzles spaced apart in the circumferential direction;
the first injection port of each of the plurality of first ammonia nozzles faces a center in the circumferential direction when viewed from inside the furnace.
The combustion device according to claim 1 or 2.
前記第2アンモニアノズルは、前記中心軸を中心に自転可能に設けられており、
前記制御装置は、燃焼装置における燃焼状態に応じて、前記第2アンモニアノズルを自転させることによって、前記第2噴射口からのアンモニアの噴射方向を調整する、
請求項1または2に記載の燃焼装置。 the second injection port faces in a direction inclined with respect to a central axis direction of the second ammonia nozzle,
the second ammonia nozzle is provided rotatably about the central axis ,
the control device adjusts the injection direction of the ammonia from the second injection port by rotating the second ammonia nozzle according to the combustion state in the combustion device.
The combustion device according to claim 1 or 2.
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