CN117441080A - 氨燃料燃烧装置 - Google Patents

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河本祐作
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仲井和成
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Abstract

一种氨燃料燃烧装置，上述氨燃料燃烧装置通过燃烧器(10)使经过氨供给管(11)供给的氨气(NH3)与经过空气供给管(12)供给的燃烧用空气(Air)混合并在炉(1)内燃烧，其中，将经过辅助燃料供给管(21)供给烃类燃料(CmHn)的喷射装置(20)设置于上述燃烧器的附近，通过上述喷射装置使烃类燃料朝向上述燃烧器的火焰喷射到炉内并燃烧。

Description

氨燃料燃烧装置
技术领域
本发明涉及一种将氨燃料与燃烧用空气混合并通过燃烧器在炉内燃烧的氨燃料燃烧装置。特别地，具有如下的特征：在使氨燃料(例如氨气)与燃烧用空气混合并通过燃烧器在炉内燃烧时，除了氨燃料以外，还向炉内供给烃类燃料，使氨燃料通过烃类燃料在炉内充分地燃烧。
背景技术
在使燃料与燃烧用空气混合并燃烧的燃烧装置中，通常使用烃类燃料作为燃料。
但是，在这样使烃类燃料与燃烧用空气混合并燃烧的情况下，存在产生大量二氧化碳CO2等温室效应气体的问题。
而且，近年来，要求削减二氧化碳CO2等的温室效应气体，正在研究在燃料中使用烃类燃料以外的物质。
另外，以往，作为燃烧装置中的燃料，已知使用氨燃料，但是氨燃料与烃类燃料相比燃烧性差，难以完全燃烧，另外，在低温下燃烧时容易失火，另一方面，如果强烈地燃烧，则火焰温度会变高，从而存在NOx的产生量增加的问题。
而且，在如上所述地使燃烧性差的氨燃料燃烧时，在专利文献1中提出了在使低燃烧性燃料的氨与燃烧用空气预混合并均匀化之后，通过旋流器使这样预混合的气体旋转以强烈地搅拌的同时使之燃烧，从而提高氨的燃烧性。
但是，如专利文献1所示，在通过旋流器使将氨与燃烧用空气预混合后的气体旋转以强烈地搅拌的同时使之燃烧的情况下，与以往的情况同样地，存在氨一下子燃烧而使火焰温度变高并使NOx的产生变多的问题。
另外，在专利文献2中提出了如下技术：沿着燃烧器圆周交替地设置使氨燃烧的氨燃烧器和使天然气燃烧的天然气燃烧器，并且使氨和天然气分别在氨燃烧器和天然气燃烧器中燃烧。
但是，由于沿着燃烧器的圆周交替地设置氨燃烧器和天然气燃烧器，因此，设备成本变高，并且氨的燃烧火焰和天然气的燃烧火焰会分开，因此，整体的燃烧会变得不稳定，使氨与天然气的比例均匀地变更并燃烧是困难的，另外，使氨完全地燃烧也是非常困难的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2016-130619号公报
专利文献2：日本专利特开2020-139700号公报
发明效果
发明所要解决的技术问题
本发明的技术问题在于解决使氨燃料与燃烧用空气混合并通过燃烧器在炉内燃烧的氨燃料燃烧装置中的如上所述的问题。
即，本发明的技术问题在于，在如上所述地使氨燃料与燃烧用空气混合并通过燃烧器在炉内燃烧的氨燃料燃烧装置中，除了氨燃料以外，还将烃类燃料向炉内供给并使氨燃料能够通过烃类燃料在炉内充分地燃烧。
解决技术问题所采用的技术方案
在本发明的氨燃料燃烧装置中，为了解决如上所述的技术问题，在通过燃烧器使经过氨供给管供给的氨燃料和经过空气供给管供给的燃烧用空气混合并在炉内燃烧的氨燃料燃烧装置中，将经过辅助燃料供给管供给烃类燃料的喷射装置设置于上述燃烧器的附近，并且通过上述喷射装置，使烃类燃料朝向上述燃烧器的火焰喷射到炉内并燃烧。
而且，如本发明的氨燃料燃烧装置那样，在使经过氨供给管供给的氨燃料与经过空气供给管供给的燃烧用空气混合并在炉内燃烧的燃烧器附近，设置有经过辅助燃料供给管供给烃类燃料的喷射装置，在通过该喷射装置使烃类燃料朝向通过燃烧器使氨燃料与燃烧用空气混合并在炉内燃烧火焰喷射并燃烧时，燃烧性低的氨燃料通过由喷射装置喷射的烃类燃料充分地燃烧，并且与仅使烃类燃料燃烧的情况相比，能够抑制二氧化碳CO2的产生。
另外，由于在氨燃料燃烧的地方加入烃类燃料，因此，火焰成为一个，从而使燃烧稳定。
在此，在本发明的氨燃料燃烧装置中，能够设置氨调节阀、空气调节阀、辅助燃料调节阀以及控制装置，上述氨调节阀对经过上述氨供给管向燃烧器供给的氨燃料的量进行调节，上述空气调节阀对经过上述空气供给管向燃烧器供给的燃烧用空气的量进行调节，上述辅助燃料调节阀对经过上述辅助燃料供给管向喷射装置供给的烃类燃料的量进行调节，上述控制装置对上述氨调节阀、空气调节阀以及辅助燃料调节阀进行控制。
这样一来，通过利用上述控制装置，控制上述空气调节阀来调节经过空气供给管向燃烧器供给的燃烧用空气的量，并且控制上述氨调节阀来调节经过氨供给管向燃烧器供给的氨燃料的量，进而控制上述辅助燃料调节阀来经过辅助燃料供给管向喷射装置供给，而且对从该喷射装置朝向燃烧器的火焰喷射的烃类燃料的量进行调节，由此，与上述同样地，能够容易地使氨燃料和烃类燃料稳定地燃烧并得到期望的发热量，并且使经过氨供给管向燃烧器供给的氨燃料与经过辅助燃料供给管从喷射装置向燃烧器的火焰喷射的烃类燃料的比例均匀地变更，从而能够通过简单的控制来获得期望的发热量。
另外，在本发明的氨燃料燃烧装置中，能够在上述氨燃料中使用液体氨并经过上述氨供给管将液体氨呈雾状地向上述燃烧器供给。这样，如果在氨燃料中使用液体氨并经过上述氨供给管将液体氨呈雾状地向上述燃烧器供给，则不需要使经过氨供给管向燃烧器供给的氨燃料气化，能够降低使氨燃料气化的设备成本，并且与使氨燃料在气体状态下向燃烧器引导的情况相比，氨供给管的配管等变得简单，能够使设备小型化。
发明效果
在本发明的氨燃料燃烧装置中，在如上所述地使经过氨供给管供给的氨燃料与经过空气供给管供给的燃烧用空气混合并在炉内燃烧的燃烧器的附近，设置有经过辅助燃料供给管供给烃类燃料的喷射装置，由于通过该喷射装置使烃类燃料朝向通过燃烧器使氨燃料与燃烧用空气混合并在炉内燃烧的火焰喷射并燃烧，因此，燃烧性低的氨燃料通过由喷射装置喷射的烃类燃料充分地燃烧，并且与仅使烃类燃料燃烧的情况相比，能够抑制二氧化碳CO2的产生。
附图说明
图1是本发明的实施方式的氨燃料燃烧装置的示意说明图。
图2是表示在上述实施方式的氨燃料燃烧装置中，在氨燃料中使用液体氨并经过氨供给管将液体氨呈雾状地向燃烧器内供给的变形例的示意说明图。
具体实施方式
以下，基于附图，对本发明的实施方式的氨燃料燃烧装置进行具体说明。另外，本发明的氨燃料燃烧装置并不限定于下述实施方式所示的装置，能在不改变发明主旨的范围内进行适当改变来加以实施。
在本发明的实施方式的氨燃料燃烧装置中，如图1所示，经过氨供给管11向设置于炉1的燃烧器10供给氨燃料的氨气NH3，并且经过空气供给管12供给燃烧用空气Air，将上述氨气NH3与燃烧用空气Air在燃烧器10中混合并在炉1内燃烧。
而且，在本实施方式的氨燃料燃烧装置中，在上述氨供给管11设置有氨调节阀11a，通过控制装置30来控制该氨调节阀11a，从而对向燃烧器10供给的氨气NH3的量进行调节，在上述空气供给管12设置有空气调节阀12a，通过上述控制装置30来控制该空气调节阀12a，从而对向燃烧器10供给的燃烧用空气Air的量进行调节。
另外，在本实施方式的氨燃料燃烧装置中，在上述燃烧器10的附近设置有喷射装置20，经过辅助燃料供给管21向该喷射装置20供给天然气等烃类燃料CmHn，在上述辅助燃料供给管21设置有辅助燃料调节阀21a，通过上述控制装置30来控制该辅助燃料调节阀21a，从而对向喷射装置20供给的烃类燃料CmHn的量进行调节，将以上述方式向喷射装置20供给的烃类燃料CmHn朝向通过上述燃烧器10燃烧的火焰喷射并燃烧。
在此，在本实施方式的氨燃料燃烧装置中，如上所述，通过控制装置30来控制设置于上述空气供给管12的空气调节阀12a，从而对向燃烧器10供给的燃烧用空气Air的量进行调节，并且控制设置于氨供给管11的氨调节阀11a，从而对向燃烧器10供给的氨气NH3的量进行调节，使上述氨气NH3与上述燃烧用空气Air在燃烧器10中混合并在炉1内燃烧，另外，通过上述控制装置30，如上所述地控制设置于辅助燃料供给管21的辅助燃料调节阀21a，从而对向喷射装置20供给的烃类燃料CmHn的量进行调节，将向该喷射装置20供给的烃类燃料CmHn朝向通过上述燃烧器10燃烧的火焰喷射并燃烧。
这样一来，通过从喷射装置20朝向燃烧器10中的火焰喷射的烃类燃料CmHn来辅助燃烧性低的氨气NH3的燃烧而充分地燃烧，并且与仅使烃类燃料CmHn燃烧的情况相比，能够抑制二氧化碳CO2的产生。
另外，如上所述，在通过控制装置30来控制上述空气调节阀12a，从而对向燃烧器10供给的燃烧用空气Air的量进行调节，并且控制上述氨调节阀11a来调节向燃烧器10供给的氨气NH3的量，进而控制上述辅助燃料调节阀21a来调节从喷射装置20朝向燃烧器10的火焰喷射的烃类燃料CmHn的量时，能够对上述氨气NH3和烃类燃料CmHn的燃烧进行控制，从而容易地得到期望的发热量。
此外，也可以通过上述控制装置30简单地使向燃烧器10供给的氨气NH3的量与从喷射装置20朝向燃烧器10的火焰喷射的烃类燃料CmHn的量的比例改变来得到期望的发热量，例如在炉1内的温度上升而氨气NH3变得容易燃烧的情况下，能够进行如下调节：通过上述控制装置30控制氨调节阀11a来使向燃烧器10供给的氨气NH3的量增加，另一方面，通过上述控制装置30控制辅助燃料调节阀21a来使从喷射装置20朝向燃烧器10的火焰喷射的烃类燃料CmHn的量减少。
另外，在本实施方式的氨燃料燃烧装置中，使用氨气NH3作为氨燃料，但是也可以如图2所示使用液体氨liq.NH3作为氨燃料。
而且，在如上所述地使用液体氨liq.NH3作为氨燃料的情况下，如图2所示，通过控制装置30来控制氨调节阀11a，以经过氨供给管11向燃烧器10供给适当量的液体氨liq.NH3，通过喷雾喷嘴11b将以上述方式供给的液体氨liq.NH3向燃烧器10内喷雾，并且使这样喷雾的液体氨liq.NH3与如上所述地经过空气供给管12向燃烧器10供给的燃烧用空气Air混合并在炉1内燃烧。
在此，在如上所述地在氨燃料中使用液体氨liq.NH3并以液体氨liq.NH3的状态向燃烧器10供给的情况下，不需要使向燃烧器10供给的氨燃料的气化，能够降低使氨燃料气化的设备成本，并且与将氨燃料以气体状态向燃烧器10引导的情况相比，氨供给管11的配管等变得简单，能够使设备小型化。
符号说明
1：炉；
10：燃烧器；
11：氨供给管；
11a：氨调节阀；
11b：喷雾喷嘴；
12：空气供给管；
12a：空气调节阀；
20：喷射装置；
21：辅助燃料供给管；
21a：辅助燃料调节阀；
30：控制装置；
Air：燃烧用空气；
CmHn：烃类燃料；
NH3：氨气；
liq.NH3：液体氨。

Claims (3)

1.一种氨燃料燃烧装置，所述氨燃料燃烧装置通过燃烧器使经过氨供给管供给的氨燃料与经过空气供给管供给的燃烧用空气混合并在炉内燃烧，其特征在于，将经过辅助燃料供给管供给烃类燃料的喷射装置设置于所述燃烧器的附近，通过所述喷射装置，使烃类燃料朝向所述燃烧器的火焰喷射到炉内并燃烧。
2.如权利要求1的所述氨燃料燃烧装置，其特征在于，
设置有氨调节阀、空气调节阀、辅助燃料调节阀以及控制装置，所述氨调节阀对经过所述氨供给管向燃烧器供给的氨燃料的量进行调节，所述空气调节阀对经过所述空气供给管向燃烧器供给的燃烧用空气的量进行调节，所述辅助燃料调节阀对经过所述辅助燃料供给管向喷射装置供给的烃类燃料的量进行调节，所述控制装置对所述氨调节阀、空气调节阀以及辅助燃料调节阀进行控制。
3.如权利要求1或2的所述氨燃料燃烧装置，其特征在于，
在所述氨燃料中使用液体氨并经过所述氨供给管将液体氨呈雾状地向所述燃烧器供给。
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