JP2023114324A - 燃焼装置及び燃焼システム - Google Patents
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Abstract
Description
第一燃料としてのアンモニア又は前記アンモニアとは別の第二燃料を燃料として燃焼させる第一燃焼空間を形成する燃焼空間形成部と、
前記燃焼空間形成部に前記燃料を供給する燃料供給部と、
前記燃料供給部に前記アンモニアを供給するアンモニア供給部と、
前記燃料供給部に前記第二燃料を供給する第二燃料供給部と、を備え、
前記アンモニア供給部は、
前記アンモニアを加熱する熱交換部を有し、
前記熱交換部で加熱された前記アンモニアを前記燃料供給部に供給する。
上述の燃焼装置と、
前記燃焼装置が装着され、第二燃焼空間を形成する燃焼容器と、を備え、
前記燃焼容器は、前記第二燃焼空間に前記燃焼空間形成部を収容している。
(概要の説明)
図1には、本実施形態に係る燃焼システム200の構成の説明図を示している。
上述のごとく、燃焼装置100は、燃焼空間形成部1と、燃焼空間形成部1に燃料及び酸素搬送ガスを供給する燃料供給部2と、アンモニア供給部3と、第二燃料供給部4と、に加えて、更に、燃料供給部2に酸素搬送ガスを供給する酸素搬送ガス供給部20と、燃料供給部2に燃焼排ガスを供給する返送路5と、を備えている。燃焼装置100は、第一燃料としてのアンモニア又はアンモニアとは別の第二燃料を燃料として燃焼させるバーナである。第二燃料の一例は化石燃料、例えば、A重油(以下、単に重油と記載する)などの石油燃料や、天然ガスやプロパンガスなどの炭化水素ガス燃料である。以下では、第二燃料が重油である場合を例示して説明する。
上記第一実施形態においては、燃焼システム200のターンダウン比を大きくしたり、燃焼容器9内での燃焼状態を改善したり、燃焼排ガス中の酸素濃度を低下させたりするために、酸素搬送ガス供給部20へ供給される酸素搬送ガスとしての空気とは別に、燃焼容器9が炉内空間Sへ第二酸素搬送ガスとしての二次空気を供給してもよい。
上記第一実施形態においては、燃焼システム200のターンダウン比を大きくしたり、燃焼容器9内での燃焼状態を改善したり、燃焼排ガス中の酸素濃度を低下さるために、燃焼容器9が、炉内空間Sに対して、酸素搬送ガス供給部20へ供給されるアンモニアとは別に、二次燃料としてアンモニアを供給してもよい。
上記第一実施形態では、第二燃料が重油である場合を例示して説明した。第二実施形態では、第二燃料が重油に代えてプロパンガスであり、また、図4に示すように、第二燃料供給部4及び第二燃料供給システム7がプロパンガスの供給に適した構成とされており、更に、燃焼装置100が第一実施形態で示した返送路5(図1など参照)を有しない点で第一実施形態と異なり、その他は同様である。以下では、第一実施形態との相違点を中心に説明する。
(1)上記実施形態では、燃焼装置100で燃焼が開始してから燃焼排ガスの温度が所定温度以上に達すると、制御部Cがアンモニア供給部3による、燃料供給部2へのアンモニアの供給を開始する場合を説明した。また、制御部Cは、例えば、燃焼容器9に設けられた温度センサ99又は返送路5に設けられた温度センサ59の出力信号に基づいて燃焼排ガスの温度が所定温度以上になったことを検知し、アンモニア供給部3による、燃料供給部2へのアンモニアの供給を開始することができることを説明した。
した。
10 :筒状部
100 :燃焼装置
19 :パイロットバーナ
2 :燃料供給部
20 :酸素搬送ガス供給部
200 :燃焼システム
21 :ノズル部
22 :吸引室
23 :ディフューザ部
3 :アンモニア供給部
30 :熱交換部
31 :アンモニア配管
32 :アンモニア供給口
39 :温度センサ
4 :第二燃料供給部
41 :重油供給口
45 :気体燃料供給口
5 :返送路
51 :流量調整弁
59 :温度センサ
6 :アンモニア供給システム
60 :アンモニアボンベ
61 :供給配管
62 :流量調整弁
63 :流量センサ
64 :第二供給配管
65 :第二流量調整弁
66 :流量センサ
7 :第二燃料供給システム
70 :第二燃料タンク
71 :供給配管
72 :燃料ポンプ
73 :流量センサ
74 :流量調整弁
79 :第二燃料ボンベ
8 :酸素搬送ガス供給システム
80 :送風機
81 :送風管
82 :風量調整弁
83 :流量センサ
84 :圧力センサ
85 :第二送風管(第二酸素搬送ガス路)
86 :流量センサ
87 :第二風量調整弁
9 :燃焼容器
90 :筒壁部
91 :底壁
95 :二次空気供給口
96 :二次空気供給容器
97 :二次空気ノズル部
99 :温度センサ
C :制御部
S :炉内空間
S1 :第一燃焼空間
S2 :第二燃焼空間
Claims (16)
- 第一燃料としてのアンモニア又は前記アンモニアとは別の第二燃料を燃料として燃焼させる第一燃焼空間を形成する燃焼空間形成部と、
前記燃焼空間形成部に前記燃料を供給する燃料供給部と、
前記燃料供給部に前記アンモニアを供給するアンモニア供給部と、
前記燃料供給部に前記第二燃料を供給する第二燃料供給部と、を備え、
前記アンモニア供給部は、
前記アンモニアを加熱する熱交換部を有し、
前記熱交換部で加熱された前記アンモニアを前記燃料供給部に供給する燃焼装置。 - 前記燃料供給部は
酸素搬送ガスを供給されており、
前記アンモニア又は前記第二燃料及び前記酸素搬送ガスを混合して混合ガスを形成する混合機構を有し、
前記混合ガスを前記燃焼空間形成部に供給する請求項1に記載の燃焼装置。 - 前記混合機構は、前記酸素搬送ガスの気流のエネルギーによって前記酸素搬送ガス及び前記第二燃料又は前記アンモニアを混合し、前記燃焼空間形成部に前記混合ガスを送り込むエジェクタ機構である請求項2に記載の燃焼装置。
- エジェクタ機構は、
前記アンモニア供給部から前記アンモニアが供給される吸引室と、
前記酸素搬送ガスを前記吸引室に吹き込むノズル部と、
前記吸引室の下流側に連通接続されたディフューザ部と、を有する請求項3に記載の燃焼装置。 - 前記燃料供給部に前記燃焼空間形成部で生じた燃焼排ガスを供給する返送路を更に備え、
前記返送路は、前記吸引室に連通接続されている請求項4に記載の燃焼装置。 - 前記第二燃料供給部は、前記返送路を介して前記第二燃料を前記燃料供給部に供給する請求項5に記載の燃焼装置。
- 前記アンモニア供給部は、前記返送路を介して前記アンモニアを前記燃料供給部に供給する請求項5又は6に記載の燃焼装置。
- 前記返送路は、前記燃焼排ガスの通流量を調節する流量調整弁を有する請求項5から7の何れか一項に記載の燃焼装置。
- 前記第二燃料供給部は、前記酸素搬送ガスと共に前記第二燃料を前記ノズル部を介して前記吸引室に供給する請求項4から8の何れか一項に記載の燃焼装置。
- 前記燃料供給部に前記酸素搬送ガスを供給する酸素搬送ガス供給部を更に備えた請求項2から9の何れか一項に記載の燃焼装置。
- 前記熱交換部は、前記燃焼空間形成部で生じた燃焼排ガスの流れの下流側に配置され、前記燃焼排ガスと前記アンモニアとの熱交換を行う請求項1から10の何れか一項に記載の燃焼装置。
- 請求項1から11の何れか一項に記載の燃焼装置と、
前記燃焼装置が装着され、炉内空間を形成する燃焼容器と、を備え、
前記燃焼容器は、前記炉内空間に前記燃焼空間形成部を収容している燃焼システム。 - 前記燃焼容器は、前記炉内空間内であって、前記第一燃焼空間の外部空間に第二酸素搬送ガスを供給する請求項12に記載の燃焼システム。
- 前記燃焼容器は、前記炉内空間内であって、前記第一燃焼空間の外部空間に、第二燃料としてのアンモニアを供給する請求項12又は13に記載の燃焼システム。
- 制御部を更に備え、
前記制御部は、燃焼容器で生じる燃焼排ガスの温度、又は、前記熱交換部で加熱された前記アンモニアの温度、又は火炎の状態に基づいて、前記燃料供給部への前記アンモニアへの供給量と、前記燃料供給部への前記第二燃料の供給量との比率を調整する請求項12から14の何れか一項に記載の燃焼システム。 - 前記制御部は、
前記燃焼装置を前記第二燃料で燃焼開始させ、
前記燃焼排ガスの温度が所定温度以上に達すると、前記燃焼装置を前記アンモニアと前記第二燃料との混燃状態に切り替え、その後、前記アンモニア単独での燃焼状態に移行させ、
前記混燃状態から前記アンモニア単独での燃焼状態へ切り替える際は、前記熱交換部で加熱された前記アンモニアの温度を所定値以上に保ちながら、前記混燃状態における前記アンモニアの比率を高めていって、前記アンモニア単独での燃焼状態に移行させる請求項15に記載の燃焼システム。
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