JP2022114244A - Thermal storage type burning facility - Google Patents
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Abstract
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。 In the present invention, the heat stored in the heat storage material contained in the heat storage unit heats the combustion air, which is led into the furnace through the air supply/exhaust unit, and the combustion air is mixed with the fuel supplied from the fuel supply nozzle. and a regenerative combustion device that burns in the furnace, and a heat storage unit in which the heat storage material is accommodated, through the supply and exhaust unit, the flue gas after combustion in the furnace in a state where the supply of fuel from the fuel supply nozzle is stopped. a regenerative combustion device that stores the heat of the combustion exhaust gas in the heat storage material and discharges the combustion exhaust gas to the outside through the heat storage unit. The present invention relates to a regenerative combustion facility using ammonia as the fuel in the regenerative combustion facility for alternately switching between heat storage and heat storage. In particular, when ammonia is used as a fuel as described above and the paired regenerative combustion apparatus alternately switches between combustion and heat storage, the generation of nitrogen oxides NOx during the combustion of ammonia is suppressed, and ammonia is It is characterized in that it is sufficiently combusted, and nitrogen oxides NOx and unburned ammonia can be easily prevented from being discharged to the outside.
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。 Conventionally, in industrial furnaces, etc., in order to perform efficient combustion using the heat of flue gas, the heat of the flue gas burned in the furnace is stored in a heat storage material stored in a heat storage unit, and burned. The combustion air is heated by the heat stored in the heat storage material in the heat storage section, and the heated combustion air is led into the furnace through the air supply and exhaust section, and supplied from the combustion air and the fuel supply nozzle. A regenerative combustion device that mixes with the fuel and burns it in the furnace, and in a state where the supply of fuel from the fuel supply nozzle is stopped, the flue gas after combustion in the furnace passes through the supply and exhaust part to the heat storage material. A regenerative combustion device that guides the heat of the combustion exhaust gas to the stored heat storage unit, stores the heat of the combustion exhaust gas in the heat storage material, and discharges the combustion exhaust gas to the outside through the heat storage unit. , regenerative combustion equipment is used in which combustion and heat storage are alternately performed.
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。 Further, in conventional regenerative combustion equipment, when the heated combustion air and the fuel supplied from the fuel supply nozzle are mixed and burned in the furnace as described above, the fuel generally has combustibility Hydrocarbon-based fuels with high
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。 However, in the above regenerative combustion apparatus, when a hydrocarbon fuel is mixed with combustion air and burned, there is a problem that a large amount of greenhouse gases such as carbon dioxide are generated.
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。 In recent years, there has been a demand for reducing greenhouse gases such as carbon dioxide, and the use of fuels other than hydrocarbon fuels has been studied.
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。 Here, conventionally, the use of ammonia, which is a low-flammability fuel, has been studied as a fuel other than the hydrocarbon-based fuel.
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。 However, ammonia has poor combustibility compared to hydrocarbon fuels, and is prone to misfires during combustion, and also tends to generate nitrogen oxides NOx during combustion. Ammonia is also toxic and emits an irritating odor even at a mere 1 ppm, which poses a problem of having an adverse effect on the environment.
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。 Conventionally, when burning ammonia as described above, as shown in Patent Document 1, a diffuser is arranged downstream of a burner tip that ejects the ammonia of the fuel, and ammonia is naturally sucked. The mixed ammonia and the combustion air are mixed together with the air by detouring around the diffuser, and the mixed ammonia and the combustion air are retained above the diffuser and burned to increase the combustibility of the ammonia. Alternatively, as shown in Patent Document 2, ammonia, which is a low-flammability fuel, and combustion air are premixed and homogenized, and then the premixed gas is swirled by a swirler. It has been proposed that ammonia is burned while being strongly stirred to enhance the combustibility of ammonia.
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。 However, although the aforementioned Patent Documents 1 and 2 disclose that the combustibility of ammonia is enhanced, they have not been able to suppress the nitrogen oxides NOx generated during the combustion of ammonia.
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。 Further, conventionally, as shown in Patent Documents 3 to 6, in the regenerative combustion equipment as described above, ammonia is jetted to a position where the combustion exhaust gas containing nitrogen oxides NOx is guided, and after combustion It has been proposed to reduce nitrogen oxide NOx contained in combustion exhaust gas.
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。 However, in any of the above Patent Documents 1 to 6, ammonia is used as the fuel for the regenerative combustion equipment as described above, and the paired regenerative combustion equipment alternately switches between combustion and heat storage. Therefore, when burning ammonia with a regenerative combustion device, the generation of nitrogen oxides NOx is suppressed, and ammonia is reliably burned, and nitrogen oxides NOx and unburned ammonia are discharged to the outside. could not prevent it from happening.
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。 In the present invention, the heat stored in the heat storage material contained in the heat storage unit heats the combustion air, which is led into the furnace through the air supply/exhaust unit, and the combustion air is mixed with the fuel supplied from the fuel supply nozzle. and a regenerative combustion device that burns in the furnace, and a heat storage unit in which the heat storage material is accommodated, through the supply and exhaust unit, the flue gas after combustion in the furnace in a state where the supply of fuel from the fuel supply nozzle is stopped. a regenerative combustion device that stores the heat of the combustion exhaust gas in the heat storage material and discharges the combustion exhaust gas to the outside through the heat storage unit. An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the case of using ammonia as the fuel in a regenerative combustion facility in which heat storage is alternately performed.
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。 That is, in the present invention, in the regenerative combustion equipment as described above, the generation of nitrogen oxides NOx is suppressed when ammonia is burned by the regenerative combustion device, and the ammonia is reliably burned. It is therefore an object of the present invention to easily prevent nitrogen oxides NOx and unburned ammonia from being discharged to the outside.
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、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ける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するようにした。 In the regenerative combustion equipment according to the present invention, in order to solve the above problems, the combustion air is heated by the heat stored in the heat storage material contained in the heat storage unit, and guided into the furnace through the air supply and exhaust unit. , a regenerative combustion device that mixes the combustion air and fuel supplied from the fuel supply nozzle and burns it in the furnace, and after the combustion in the furnace with the supply of fuel from the fuel supply nozzle stopped The combustion exhaust gas is guided through the supply and exhaust part to a heat storage unit containing a heat storage material, the heat of the combustion exhaust gas is stored in the heat storage material, and the combustion exhaust gas is discharged to the outside through this heat storage unit. In the regenerative combustion equipment for alternately switching between combustion and heat storage in the paired regenerative combustion devices, ammonia is used as the fuel, and the air supply and exhaust part in each regenerative combustion device are provided with processing air supply nozzles that supply combustion air to each of them, and in the regenerative combustion device on the combustion side, the air ratio μ of the combustion air to be mixed with ammonia is set to 1 or less to burn ammonia, while heat storage Combustion air is supplied from the processing air supply nozzle to the air supply/exhaust part of the regenerative combustion apparatus on the side.
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。 Here, when ammonia is used as the fuel as described above and the air ratio μ of the combustion air mixed with ammonia is set to 1 or less for combustion, the generation of nitrogen oxides NOx is suppressed during the combustion of ammonia. On the other hand, the ammonia is not completely combusted and some of the ammonia remains uncombusted. However, the ammonia left unburned in this way was led to the air supply/exhaust part of the regenerative combustion apparatus on the heat storage side together with the combustion exhaust gas, and was supplied to the air supply/exhaust part from the processing air supply nozzle. Ammonia remaining without being burned by the combustion air is burned. Here, when the air ratio μ of the combustion air to be mixed with ammonia is set to 1 or less for combustion, if the air ratio μ of the combustion air is set in the range of 0.99 to 0.94, nitrogen generated when ammonia is burned The amount of oxide NOx can be reduced and the amount of ammonia remaining unburned can be reduced. It is preferable because it will not occur.
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。 Further, in the regenerative combustion equipment according to the present invention, as described above, the combustion air is supplied from the processing air supply nozzle to the air supply/exhaust part of the regenerative combustion device on the heat storage side, and the remaining unburned ammonia is removed. For combustion, in order to ensure that the remaining unburned ammonia is combusted by the combustion air in the air supply and exhaust section of the regenerative combustion device on the heat storage side, combustion air is supplied from the processing air supply nozzle. It is preferable to jet into the air supply/exhaust part of the regenerative combustion device on the heat storage side. Although it is possible to provide the processing air supply nozzle in the vicinity of the regenerative combustion apparatus, as described above, the combustion air is supplied from the processing air supply nozzle to the inside of the air supply and exhaust section of the regenerative combustion apparatus on the heat storage side. , almost all of the remaining unburned ammonia is reliably combusted by the combustion air supplied to the air supply/exhaust section of the regenerative combustion device on the regenerative side.
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、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。 In the regenerative combustion equipment of the present invention, when alternately switching between combustion and heat storage in the paired regenerative combustion devices as described above, ammonia is used as the fuel, and the above-mentioned supply in each regenerative combustion device is performed. Processing air supply nozzles are provided to supply combustion air to the exhaust portions, respectively, and in the regenerative combustion device on the combustion side, the air ratio μ of the combustion air to be mixed with ammonia is set to 1 or less to burn ammonia. As a result, the generation of nitrogen oxides NOx is suppressed during the combustion of ammonia. When it is guided to the air supply/exhaust part of the regenerative combustion device on the heat storage side, the unburned ammonia remaining without being burned by the combustion air supplied to the air supply/exhaust part from the processing air supply nozzle is completely burned. Become so.
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。 As a result, in the regenerative combustion equipment of the present invention, as described above, the generation of nitrogen oxides NOx during the combustion of ammonia is suppressed, and the remaining ammonia that has not been burned during combustion is completely burned. As a result, it is possible to easily prevent nitrogen oxides NOx and unburned ammonia from being discharged to the outside.
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。 Hereinafter, a regenerative combustion facility according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the regenerative combustion equipment according to the present invention is not limited to those shown in the following embodiments, and can be modified as appropriate without changing the gist of the invention.
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。
In the regenerative combustion equipment of this embodiment, as shown in FIGS. Combustion and heat storage are alternately performed in the
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NH3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。
When combustion is performed in each of the
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。
On the other hand, when heat is stored in each of the
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。
Here, in the regenerative combustion equipment in this embodiment, as shown in FIGS. For this purpose, on-off
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。
Then, the on-off
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。
Further, in the regenerative combustion equipment according to this embodiment, processing
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。
The on-off
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NH3を炉1内に供給するにあたっては、アンモニアNH3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。
Further, in the regenerative combustion equipment in this embodiment, as described above, ammonia NH 3 as fuel is supplied from the
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NH3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。
Then, the opening/
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NH3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。
Further, in the regenerative combustion equipment in this embodiment, as described above, in the
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。
A control device (not shown) opens and closes the on-off
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NH3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NH3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NH3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NH3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NH3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。
In the regenerative combustion equipment of this embodiment, one
このように、アンモニアNH3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NH3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。 In this way, when ammonia NH 3 is mixed and burned so that the air ratio μ of the combustion air Air is 1 or less, the generation of nitrogen oxides NOx during combustion is suppressed. When the ratio μ is in the range of 0.99 to 0.94, the amount of nitrogen oxides NOx generated when ammonia NH 3 is burned can be reduced, and the amount of unburned ammonia remaining without being burned can be reduced. Furthermore, when the air ratio μ of the combustion air is set to approximately 0.95, almost no nitrogen oxides NOx are generated during the combustion of ammonia.
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NH3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NH3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NH3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NH3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。
On the other hand, in the other
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NH3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NH3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NH3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。
Here, as described above, one
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NH3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NH3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NH3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NH3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。
In addition, in the regenerative combustion equipment in this embodiment, contrary to the case of FIG. When the heat is accumulated and the combustion exhaust gas is discharged, as shown in FIG. Combustion air Air is led from the
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NH3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NH3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NH3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NH3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。
Further, in one of the
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NH3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NH3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NH3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。
In this manner, while the ammonia NH 3 is burned in the other
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
NH3 :アンモニア
x :蓄熱材
Reference Signs List 1:
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- 2021-01-26 JP JP2021010457A patent/JP7254841B2/en active Active
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