JP7027435B2 - バイオ燃料に点火するシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、概してエネルギー生産に関し、より具体的には、バイオ燃料に点火するためのシステムおよび方法に関する。

再生可能エネルギー源の需要が増え続けるにつれて、バイオ燃料はエネルギー生産にますます使用されている。特に、以下単に「電力発電所」とも呼ばれる多くの発電所は、バイオ燃料を燃焼させて蒸気を生成し、蒸気タービン発電機に動力を供給する。多くのそのような発電所では、バイオ燃料は燃焼室内のストーカー火格子で燃焼される。しかし、ストーカー火格子上でバイオ燃料を燃焼させると、一定量のバイオ燃料に対して、比較的予測不可能な、および／または制御不能な燃焼反応が生じる可能性がある。燃焼反応に関して本明細書で使用される「予測可能」および「予測不可能」という用語は、燃焼反応が予測／計算された速度および／または化学量論に従う可能性を指す。通常、燃焼反応が予測不可能／予測可能であればあるほど、燃焼反応の化学量論を制御することが難しく／容易になり、燃焼反応から生成される一酸化窒素（「ＮＯｘ」）の量が多く／少なくなる。したがって、先に述べたように予測不可能な燃焼反応を引き起こす傾向があるストーカー火格子ベースの発電所は、一般に大量のＮＯｘを作り出す。

ＮＯｘは酸性雨の形成の一因となると判断されているため、多くの政府がバイオ燃料燃焼発電所のＮＯｘ排出制限を規定している。このようなＮＯｘ排出制限を満たすために、多くのバイオ燃料燃焼発電所は、選択的非触媒還元剤（「ＳＮＣＲ」）および選択的触媒還元剤（「ＳＣＲ」）の両方を採用している。ただし、ＳＮＣＲおよびＳＣＲはリソースを集中的に使用するため、運用コストが高くなる。さらに、多くのＳＮＣＲは、ＮＯｘ削減のために、放出された煙道ガスへのアンモニア（「ＮＨ３」）注入に依存している。ただし、ＮＯｘを削減するために間違った温度条件下でＮＨ３を使用すると、ＮＯｘが生成されたり、放出された煙道ガスにＮＨ３がスリップしたりする危険がある。

したがって、必要とされているのは、バイオ燃料に点火するための改善されたシステムおよび方法である。

米国特許出願公開第２００９／０３１９３４号明細書

一実施形態では、バイオ燃料に点火する方法が提供される。この方法は、第１のステージおよび第２のステージを有する燃焼室にバイオ燃料を導入するステップと、第１のステージから第２のステージに流れる間、懸濁状態のバイオ燃料を燃焼させるステップと、バイオ燃料の燃焼を促進するために、第１のステージおよび第２のステージでそれぞれ燃焼室に第１の空気流および第２の空気流を導入するステップとを含む。

別の実施形態では、バイオ燃料に点火するシステムが提供される。このシステムは、第１のステージおよび第２のステージを有する燃焼室を含む。燃焼室は、第１のステージから第２のステージに流れる間、懸濁状態のバイオ燃料の燃焼を提供するように作動する。燃焼室はさらに、バイオ燃料の燃焼を促進するために、第１のステージおよび第２のステージでそれぞれ第１の空気流および第２の空気流を燃焼室に導入するように動作する第１のインジェクタおよび第２のインジェクタを有する。

さらに別の実施形態では、命令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体が提供される。格納された命令は、第１のステージおよび第２のステージを有する燃焼室にバイオ燃料を導入し、第１のステージから第２のステージに流れる間、懸濁状態のバイオ燃料を燃焼させ、バイオ燃料の燃焼を促進するために、第１のステージおよび第２のステージでそれぞれ燃焼室に第１の空気流および第２の空気流を導入するようにコントローラを適合させるように構成されている。

本発明は、添付図面を参照して非限定的な実施形態の以下の説明を読むことによって、より良く理解されるであろう。

本発明の実施形態による、バイオ燃料に点火するためのシステムのブロック図である。 本発明の実施形態による、図１のシステムの燃焼室の図である。 本発明の実施形態による、図２の燃焼室の点火層の断面図である。

以下では、本発明の例示的な実施形態を詳細に参照しており、それらの例を添付図面に例示している。可能な限り、図面全体を通して使用される同じ参照文字は、説明を繰り返さずに、同じまたは同様の部分を指す。

本明細書で使用する場合、「実質的に」、「一般的に」、および「約」という用語は、構成要素またはアセンブリの機能的目的を達成するのに適した理想的な所望の条件に対して、無理なく達成可能な製造および組立公差内の条件を示す。本明細書で使用する場合、「リアルタイム」という用語は、十分に即時性があるとユーザが感じる、またはプロセッサが外部プロセスに追いつくことが可能な、処理の応答性の水準を意味する。本明細書で使用する場合、「電気結合された」、「電気接続された」、および「電気的な通信」は、電流または他の通信媒体が一方から他方に流れることができるように、参照される要素が直接的にまたは間接的に接続されることを意味する。接続には、直接的な導電性の接続、すなわち容量性素子、誘導性素子または能動素子が介在しない接続、誘導接続、容量接続、および／または他の任意の適切な電気的接続が含まれてもよい。介在する構成要素が存在してもよい。また本明細書で使用する場合、「流体接続された」という用語は、（液体、ガス、および／またはプラズマを含む）流体が一方から他方に流れることができるように、参照される要素が接続されることを意味する。したがって、本明細書で使用する場合、「上流」および「下流」という用語は、参照される要素の間および／または参照される要素の近くを流れる流体および／またはガスの流路に対する参照される要素の位置を説明する。さらに、粒子に関して本明細書で使用する「流」という用語は、粒子の連続的またはほぼ連続的な流れを意味する。また本明細書で使用する場合、「加熱接触」という用語は、参照される物体が、熱／熱的エネルギーをこれらの物体の間で伝達することができるように、互いに近接していることを意味する。本明細書でさらに使用する場合、「懸濁状態燃焼」という用語は、空気中に懸濁された燃料を燃焼させるプロセスを指す。

さらに、本明細書に開示される実施形態は主に発電所に関して説明されているが、本発明の実施形態は、バイオ燃料の燃焼、例えば焼却炉から生じるＮＯｘ排出を制限および／または排除する必要がある任意の装置および／または方法に適用できることを理解されたい。

ここで図１を参照すると、バイオ燃料（図２の１２）、例えばバガス、スイッチブレードおよび／または他の草、木材、泥炭、わら、および／または他の適切なバイオ燃料に点火するための、本発明の実施形態によるシステム１０が示されている。システム１０は、燃焼室１４を含み、少なくとも１つのプロセッサ１８およびメモリデバイス２０、ミル２２、ＳＣＲ２４、および／または排気スタック２６を有するコントローラ１６をさらに含むことができる。理解されるように、システム１０は、蒸気タービン発電機３２を介して発電用の蒸気を生成するボイラ３０に燃焼室１４が組み込まれる発電所２８の一部を形成することができる。

理解されるように、ミル２２は、燃焼室１４内での燃焼のためにバイオ燃料１２を受け取って加工するように動作する、すなわち、ミル２２は、燃焼室１４内での点火のためにバイオ燃料１２を細断、粉砕、および／または調整する。例えば、実施形態では、ミル２２は、バイオ燃料１２を約２ｍｍ以下の粒子サイズに加工することができる。他の実施形態では、ミル２２は、バイオ燃料１２を約１ｍｍ以下の粒子サイズに加工することができる。ミル２２は、ビーターホイール排気ファンの入口に配置されたフラッシュ乾燥カラムと一体化された非スクリーンスタイルのハンマーミルであってもよい。次いで、加工されたバイオ燃料１２は、導管３４を介してミル２２から燃焼室１４に輸送／供給される。

燃焼室１４は、バイオ燃料１２を受け取り、燃焼を促進するように動作し、その結果、熱および煙道ガスが生成される。煙道ガスは、導管３６を介して燃焼室１４からＳＣＲ２４に送られてもよい。燃焼室１４がボイラ３０に組み込まれている実施形態では、バイオ燃料１２の燃焼からの熱は、捕捉され、例えば、煙道ガスと加熱接触している水壁を介して蒸気を生成するのに使用されてもよく、次いで導管３８を介して蒸気タービン発電機３２に送られる。

ＳＣＲ２４は、導管４０および排気スタック２６を介して煙道ガスを大気中に放出する前に、煙道ガス内のＮＯｘを低減するように動作する。

ここで図２を参照すると、燃焼室１４は、２つ以上のステージ４２および４４と、それぞれが複数のノズル／インジェクタ５０、５２および５４を有する１つ以上のウインドボックス４６および４８とを有する。図２は、ステージ４２および４４を別個の間隔を空けて描いているが、実施形態では、ステージ４２および４４は連続し、互いに面一であり得る、すなわち、ステージ４２および４４は、一方の４２から次の４４へ滑らかに移行し得ることが理解される。図２に示すように、第１のセットのウインドボックス４６は、バイオ燃料１２および第１の空気流５６を第１のステージ４２に導入するように動作するノズル５０および５２を有する。理解されるように、第１の空気流５６は、一次空気供給および二次空気供給の両方から生成され得る。例えば、実施形態では、ノズル５０は、一次空気を介してバイオ燃料１２を第１のステージ４２に導入し、二次空気はノズル５２を介して第１のステージ４２に導入される。バイオ燃料１２の粒子は、一次空気に対して約０～１００フィート／秒のスリップ速度でノズル５０を介して燃焼室１４に導入することができる。本明細書で使用する場合、スリップ速度という用語は、バイオ燃料１２の粒子の速度と、ノズル５０を介してバイオ燃料１２を輸送する一次空気の速度との差を指す。実施形態では、第１のステージ４２内のノズル５０によりバイオ燃料の１００％が注入され得る。

また、図２に示されるように、ノズル５０および５２は、１つ以上の点火層６０、６２および６４に配置され得る、すなわち、ノズル５０および５２のグループは、燃焼室１４の垂直／長手軸５８に沿った同じ位置および／または近くに配置される。例えば、第１の点火層６０は、バイオ燃料１２および一次空気を導入するノズル５０を含むことができ、第２の点火層６２は、二次空気を導入するノズル５２を含むことができ、第３の点火層６４は、バイオ燃料１２および一次空気を導入するノズル５０を含むことができる。点火層６０、６２、および６４は、本明細書では一様である、すなわち、各点火層６０、６２、および６４は、一次空気およびバイオ燃料のみを導入するノズル５０、または二次空気のみを導入するノズル５２のどちらかを含むように示されているが、実施形態では、個々の点火層６０、６２、および６４は、ノズル５０およびノズル５２の両方を含むことができることが理解されよう。さらに、図２は第１のステージ４２内に３つの点火層６０、６２、および６４を示しているが、本発明の実施形態は第１のステージ４２内に任意の数の点火層を含むことができることが理解されよう。

第１のステージ４２に導入されると、バイオ燃料１２が懸濁状態にある間に燃焼するように、バイオ燃料１２および第１の空気流５６が点火される。図２にさらに示されるように、第２のステージ４４は、燃焼するバイオ燃料１２に関して第１のステージ４２の下流にある。したがって、バイオ燃料１２を燃焼することによって生成される対流力により、バイオ燃料１２の粒子は、燃焼を受けると燃焼室１４内で上昇するか、別の方法で移動し、第１のステージ４２から第２のステージ４４に流れる。言い換えれば、燃焼するバイオ燃料１２は、第１のステージ４２から第２のステージ４４まで垂直軸５８にまたがる火球６６を形成する。

図２にさらに示されるように、第２のセットのウインドボックス４８は、第２の空気流６８、例えば閉結合過燃焼空気および／または分離過燃焼空気を第２のステージ４４に導入するように動作するノズル５４を有する。したがって、本明細書で使用される「ステージング空気」、「空気ステージング」、「ステージング燃焼」、および「燃焼のステージング」という用語は、第１の空気流５６および第２の空気流６８を介した第１のステージ４２および第２のステージ４４の間のバイオ燃料１２の燃焼により消費される空気の分割を指す。同様に理解されるように、ノズル５４は、ノズル５０および５２ならびに点火層６０、６２および６４と同様に、１つ以上の点火層７０および７２に配置されてもよい。

次に図３を参照すると、点火層６０の断面図が示されている。理解されるように、実施形態では、バイオ燃料１２は接線方向に点火され得る、すなわち、バイオ燃料１２は、第１の空気流５６の一次空気成分の軌道と垂直軸５８からノズル５０まで延びる半径方向線７４との間に形成される角度φで、ノズル５０を介して第１のステージ（図２の４２）に導入される。言い換えれば、ノズル５０は、垂直軸５８を中心とする火球を表す仮想円６６に接線方向に第１の空気流５６の一次空気成分を介してバイオ燃料１２を噴射する。特定の局面において、角度φは２～１０度の範囲であり得る。図３は、燃焼室１４のコーナー内に配置された第１の点火層６０内のノズル５０を示しているが、他の実施形態では、ノズル５０は、火球６６の外側の点火層６０内の任意の点に配置することができる。理解されるように、他の点火層（図２の６２、６４、７０、および７２）のノズル（図２の５０、５２、および５４）は、図３に示す第１の点火層６０のノズル５０と同じ方法で方向付けられ得る。したがって、ノズル５０を離れると、バイオ燃料１２の粒子は、第１のステージ４２から第２のステージ４４に流れるときに、火球６６内の螺旋形状の飛行経路７６、例えば、コルクスクリューをたどる。言い換えれば、バイオ燃料１２を接線方向に点火すると、火球６６が垂直軸５８の周りを回転する。

図２に戻ると、理解されるように、螺旋形状の飛行経路７６は、従来のストーカー火格子点火方法よりもバイオ燃料１２の粒子に対してより制御された燃焼反応を提供する。特に、螺旋形の飛行経路７６は、煙道ガスを火球６６の「目」／中心、すなわち火球６６内の酸素濃度を希釈する垂直軸５８の周りに循環させ、それにより燃焼反応および／または温度を遅らせる。さらに、燃焼反応のステージングは、燃焼反応および／または燃焼温度をさらに遅らせ、これはまた、燃焼反応の脱ＮＯｘ性能を高める。理解されるように、前述のことは、燃焼反応の化学量論に対するより良い制御を提供する。特に、第１の空気流５６および第２の空気流６８は、ＮＯｘの生成を制限するように、予測可能な方法で燃焼反応の化学量論を調節するように調整することができる。

したがって、第１の空気流５６は、燃焼反応によって消費される空気を第２の空気流６８と同量かそれ以上提供することができる。例えば、実施形態において、第１の空気流５６は、バイオ燃料１２の燃焼によって消費される空気の約５０～７０％を提供することができ、これにより、第１のステージ４２におけるバイオ燃料１２の燃焼反応の化学量論が約０．６～０．８に調節される。理解されるように、第２の空気流６８は、燃焼反応によって消費される残りの空気を提供し、これにより、第２のステージ４４における燃焼反応の化学量論が約１．２以下に調節される。理解されるように、燃焼反応のステージング、すなわち、第１の空気流５６および第２の空気流６８の導入のステージングを介して、第１のステージ４２および第２のステージ４４の化学量論を調節すると、従来のストーカー火格子法に関連する予測不可能な化学量論的条件で典型的にＮＯｘを形成するのとは対照的に、バイオ燃料１２からの窒素（「Ｎ」）は、第１のステージ４２内で分子窒素（「Ｎ２」）になる。言い換えれば、実施形態では、窒素種はバイオ燃料１２の揮発性物質から放出され、その後、第１のステージ４２内の炭化水素中間体によってＮ２に還元される。

したがって、本発明の特定の態様では、バイオ燃料１２の燃焼は、ＳＣＲ（図１の２４）による煙道ガスの処理前および／または支持燃料の使用なしで、約０．０８ｌｂ／ＭＢｔｕのＮＯｘをもたらし得る。したがって、ＳＣＲ２４は、ＳＮＣＲを使用することなく、放出された煙道ガス内のＮＯｘを約０．０１ｌｂ／ＭＢｔｕ以下にさらに低減することができる。

最後に、システム１０は、本明細書に記載の機能を実行するために、および／または本明細書に記載の結果を達成するために、リアルタイムで実行することのできる、必要な電子機器、ソフトウェア、メモリ、記憶装置、データベース、ファームウェア、論理／状態マシン、マイクロプロセッサ、通信リンク、表示装置または他の視覚的もしくは聴覚的ユーザインターフェース、印刷装置、および任意の他の入力／出力インターフェースを含んでもよいことも理解されたい。例えば、上述のように、システム１０は、システム１０の１つ以上の構成要素と電気的に通信するコントローラ１６の形態で、少なくとも１つのプロセッサ１８とシステムメモリ／データ記憶構造２０とを含んでもよい。メモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）とを含んでもよい。少なくとも１つのプロセッサは、１つ以上の従来のマイクロプロセッサと、数値演算コプロセッサなどの１つ以上の補助的なコプロセッサとを含んでもよい。本明細書で説明するデータ記憶構造は、磁気、光学および／または半導体メモリの適切な組合せを含んでもよく、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュドライブ、コンパクトディスクなどの光学ディスク、および／またはハードディスクもしくはハードドライブを含んでもよい。

加えて、システム１０の１つ以上の様々な構成要素の制御を提供するソフトウェアアプリケーションは、コンピュータ可読媒体から少なくとも１つのプロセッサのメインメモリに読み込まれてもよい。本明細書で使用する場合、「コンピュータ可読媒体」という用語は、少なくとも１つのプロセッサ１８（または本明細書で説明する装置の任意の他のプロセッサ）に、実行するための命令を出す、または命令を出すことに関与する任意の媒体を指す。このような媒体は、多くの形態をとってもよく、限定はしないが、不揮発性媒体および揮発性媒体を含む。不揮発性媒体は、例えば、メモリなどの光学、磁気、または光磁気ディスクを含む。揮発性媒体には、動的ランダムアクセスメモリ（「ＤＲＡＭ」）が含まれ、これが通常、メインメモリを構成する。コンピュータ可読媒体の一般的な形態は、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、任意の他の磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、任意の他の光学媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭ（電子的に消去可能なプログラム可能読み出し専用メモリ）、フラッシュＥＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップもしくはカートリッジ、またはコンピュータが読み出すことができる任意の他の媒体を含む。

実施形態では、ソフトウェアアプリケーションにおける命令のシーケンスの実施は、少なくとも１つのプロセッサに本明細書に記載の方法／プロセスを実行させるが、本発明の方法／プロセスの実装のためのソフトウェア命令の代わりに、またはそれと組み合わせて、ハードワイヤード回路を使用することができる。したがって、本発明の実施形態は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアの任意の特定の組合せに限定されない。

上記の説明は、制限ではなく例示を意図していることをさらに理解されたい。例えば、上記の実施形態（および／またはその態様）は、互いに組み合わせて使用されてもよい。加えて、本発明の範囲から逸脱せずに、それらの教示に特定の状況または材料を適合させる多くの修正を施してもよい。

例えば、一実施形態では、バイオ燃料に点火する方法が提供される。この方法は、第１のステージおよび第２のステージを有する燃焼室にバイオ燃料を導入するステップと、第１のステージから第２のステージに流れる間、懸濁状態のバイオ燃料を燃焼させるステップと、バイオ燃料の燃焼を促進するために、第１のステージおよび第２のステージでそれぞれ燃焼室に第１の空気流および第２の空気流を導入するステップとを含む。特定の実施形態では、バイオ燃料を燃焼室に導入するステップは、第１のステージでバイオ燃料の少なくとも一部に接線方向に点火するステップをさらに含む。特定の実施形態では、バイオ燃料は、約２ｍｍ以下の最大粒径を有する。特定の実施形態では、第１の空気流は、バイオ燃料の燃焼によって消費される空気を第２の空気流と同量かそれ以上提供する。特定の実施形態では、第１の空気流は、バイオ燃料の燃焼によって消費される空気の約５０～７０％を提供する。特定の実施形態では、バイオ燃料を燃焼させると、約０．０８ｌｂ／ＭＢｔｕ以下のＮＯｘが生成される。特定の実施形態では、バイオ燃料は、バガス、木材、泥炭、わら、および草の少なくとも１つである。

他の実施形態は、バイオ燃料に点火するシステムを提供する。このシステムは、第１のステージおよび第２のステージを有する燃焼室を含む。燃焼室は、第１のステージから第２のステージに流れる間、懸濁状態のバイオ燃料の燃焼を提供するように作動する。燃焼室はさらに、バイオ燃料の燃焼を促進するために、第１のステージおよび第２のステージでそれぞれ第１の空気流および第２の空気流を燃焼室に導入するように動作する第１のインジェクタおよび第２のインジェクタを有する。特定の実施形態では、第１のインジェクタは、第１のステージで接線方向の点火を介して少なくとも一部のバイオ燃料を燃焼室に導入するように動作する。特定の実施形態では、システムは、約２ｍｍ以下の最大粒子サイズでバイオ燃料を燃焼室に提供するように動作するミルをさらに含む。特定の実施形態では、第１の空気流は、バイオ燃料の燃焼によって消費される空気を第２の空気流と同量かそれ以上提供する。特定の実施形態では、第１の空気流は、バイオ燃料の燃焼によって消費される空気の約５０～７０％を提供する。特定の実施形態では、システムは、バイオ燃料の燃焼から生じるＮＯｘ排出を約０．０１ｌｂ／ＭＢｔｕ以下に制限するように動作する選択的触媒還元剤をさらに含む。特定の実施形態では、バイオ燃料は、バガス、木材、泥炭、わら、および草の少なくとも１つである。

さらに他の実施形態は、命令を記憶する非一時的なコンピュータ可読媒体を提供する。格納された命令は、第１のステージおよび第２のステージを有する燃焼室にバイオ燃料を導入し、第１のステージから第２のステージに流れる間、懸濁状態のバイオ燃料を燃焼させ、バイオ燃料の燃焼を促進するために、第１のステージおよび第２のステージでそれぞれ燃焼室に第１の空気流および第２の空気流を導入するようにコントローラを適合させるように構成されている。特定の実施形態では、バイオ燃料の少なくとも一部は、第１のステージで接線方向の点火を介して燃焼室に導入される。特定の実施形態では、バイオ燃料は、約２ｍｍ以下の最大粒径を有する。特定の実施形態では、第１の空気流は、バイオ燃料の燃焼によって消費される空気を第２の空気流と同量かそれ以上提供する。特定の実施形態では、第１の空気流は、バイオ燃料の燃焼によって消費される空気の約５０～７０％を提供する。特定の実施形態では、バイオ燃料を燃焼させると、約０．０８ｌｂ／ＭＢｔｕ以下のＮＯｘが生成される。

したがって、懸濁状態のバイオ燃料を燃焼させ、燃焼反応によって消費される空気の導入をステージングすることにより、本発明の一部の実施形態では、従来のバイオ燃料の燃焼方法、例えばストーカー火格子よりもＮＯｘ生成量が著しく少なくなる。特に、本発明の一部の実施形態は、ＳＣＲを使用せずに約０．０８ｌｂ／ＭＢｔｕ、ＳＣＮＲを伴わないＳＣＲで約０．０１ｌｂ／ＭＢｔｕという低いＮＯｘ放出を達成することができる。約０．０１ｌｂ／ＭＢｔｕの放出ＮＯｘに到達するためのＳＣＮＲの必要性を排除することにより、本発明の一部の実施形態は、包括的な発電所の運転コストを大幅に削減する。加えて、０．０８ｌｂ／ＭＢｔｕという低いＮＯｘ放出を達成することにより、本発明の一部の実施形態のＳＣＲは、従来のバイオ燃料発電所で典型的に使用されるものよりも小さくなり得る。

さらに、一部の実施形態におけるバイオ燃料１２への接線方向の点火は、燃焼反応を第１のステージ４２内で「グローバルに」、すなわち均一に発生させる。したがって、一部の実施形態は、燃料および空気の局所的な高乱流噴射を必要とせずに、バイオ燃料１２および第１の空気流５６の点火および／または混合、ならびに改善された火炎安定性を提供する。

本明細書で説明した材料の寸法および種類は、本発明のパラメータを定義することを意図しており、決して限定ではなく、単なる例示的な実施形態である。多くの他の実施形態は、上記の説明を検討することにより当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲が権利を与える十分な均等物の範囲と共に決定されるべきである。添付の特許請求の範囲において、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「それには（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」という用語は、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「そこでは（ｗｈｅｒｅｉｎ）」という用語のそれぞれの平易な英語の同義語として用いている。また、以下の特許請求の範囲では、「第１の」、「第２の」、「第３の」、「上部の」、「下部の」、「底部の」、「頂部の」などの用語は、単なる目印として用いられており、それらの対象に数値的または位置的な要件を課すことを意図してはいない。また、以下の特許請求の範囲の制限は、このような特許請求の範囲の制限が、さらなる構造を欠いた機能の記述が後に続く「～する手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」という語句を明示的に用いていない限り、ミーンズプラスファンクションの形式では書かれておらず、そのように解釈されることを意図していない。

本明細書では、本発明のいくつかの実施形態を最良の形態を含めて開示するために、また、任意の装置またはシステムの製作および使用、および組み込まれた任意の方法の実行を含めて当業者が本発明の実施形態を実践することを可能にするために実施例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が思い付く他の実施例を含み得る。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にある。

本明細書において使用する場合、単数形にて言及され、単語「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」の後ろに続く要素またはステップは、特に明示的に述べられない限りは、それらの要素またはステップが複数であることを排除しないと理解すべきである。さらに、本発明の「一実施形態」への言及は、記載した特徴も組み込んだ追加の実施形態の存在を除外するものと解釈されることを意図してはいない。さらに、明示的な反対の記載がない限り、特定の特性を有する要素または複数の要素を「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」実施形態は、その特性を有さない追加の要素を含んでもよい。

本明細書に込められた本発明の主旨および範囲から逸脱せずに、上で説明した発明にいくらかの変更を施し得るので、上記の説明の主題または添付の図面に示す主題のすべては、本明細書における本発明の概念を例示する単なる例として解釈されるべきであり、本発明を限定するものとみなされるべきではないことを意図している。

１０ システム
１２ バイオ燃料
１４ 燃焼室
１６ コントローラ
１８ プロセッサ
２０ メモリデバイス、システムメモリ／データ記憶構造
２２ ミル
２４ ＳＣＲ
２６ 排気スタック
２８ 発電所
３０ ボイラ
３２ 蒸気タービン発電機
３４ 導管
３６ 導管
３８ 導管
４０ 導管
４２ 第１のステージ
４４ 第２のステージ
４６ 第１のセットのウインドボックス
４８ 第２のセットのウインドボックス
５０ ノズル／インジェクタ、ノズル
５２ ノズル／インジェクタ、ノズル
５４ ノズル／インジェクタ、ノズル
５６ 第１の空気流
５８ 垂直軸、垂直／長手軸
６０ 第１の点火層
６２ 第２の点火層
６４ 第３の点火層
６６ 火球、火球を表す仮想円
６８ 第２の空気流
７０ 点火層
７２ 点火層
７４ 半径方向線
７６ 飛行経路

Claims (14)

1. バイオ燃料（１２）に点火する方法であって、当該方法が、
   第１のステージ（４２）及び第２のステージ（４４）を有する燃焼室（１４）にバイオ燃料（１２）を導入するステップと、
   第１のステージ（４２）から第２のステージ（４４）に流れる間の懸濁状態の前記バイオ燃料（１２）を燃焼させるステップと、
   前記バイオ燃料（１２）の燃焼を促進するために、第１の空気流（５６）及び第２の空気流（６８）を前記燃焼室（１４）にそれぞれ第１のステージ（４２）及び第２のステージ（４４）で導入するステップと
   を含んでおり、
   第１の空気流（５６）を前記燃焼室（１４）に導入するステップが、複数の一次ノズル（５０）から第１の空気流（５６）の一次空気成分を導入することを含んでおり、
   前記燃焼室（１４）にバイオ燃料（１２）を導入するステップが、第１の空気流（５６）の一次空気成分の軌道と前記燃焼室（１４）の垂直軸（５８）から前記複数の一次ノズル（５０）の各々まで延びる半径方向線（７４）との間に形成される角度φで前記複数の一次ノズル（５０）から前記燃焼室（１４）の第１のステージに前記バイオ燃料（１２）を導入することによって、第１のステージ（４２）で前記バイオ燃料（１２）の少なくとも一部を接線方向に点火することをさらに含んでいる、方法。
2. 前記複数の一次ノズル（５０）が１以上の点火層（６０，６４）に配置されている、請求項１に記載の方法。
3. 前記バイオ燃料（１２）が２ｍｍ以下の最大粒径を有する、請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 第１の空気流（５６）が、前記バイオ燃料（１２）の燃焼によって消費される空気を第２の空気流（６８）と同量又はそれ以上提供する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の方法。
5. 第１の空気流（５６）が、前記バイオ燃料（１２）の燃焼によって消費される空気の５０～７０％を提供する、請求項４に記載の方法。
6. 前記バイオ燃料（１２）を燃焼させたときのＮＯｘ生成量が０．０８ｌｂ／ＭＢｔｕ以下である、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記バイオ燃料（１２）が、バガス、木材、泥炭、わら及び草の少なくとも１つである、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の方法。
8. バイオ燃料（１２）に点火するシステム（１０）であって、当該システム（１０）が、
   第１のステージ（４２）及び第２のステージ（４４）を有する燃焼室（１４）であって、第１のステージ（４２）から第２のステージ（４４）に流れる間の懸濁状態のバイオ燃料（１２）の燃焼をもたらすように動作する燃焼室（１４）
   を含んでおり、
   前記燃焼室（１４）が、前記バイオ燃料（１２）の燃焼を促進するために、第１の空気流（５６）及び第２の空気流（６８）を前記燃焼室（１４）にそれぞれ第１のステージ（４２）及び第２のステージ（４４）で導入するように動作する複数の第１のノズル（５０，５２）及び複数の第２のノズル（５４）をさらに有しており、
   前記複数の第１のノズル（５０，５２）が、第１の空気流（５６）の一次空気成分を導入するための複数の一次ノズル（５０）を含んでおり、前記複数の一次ノズル（５０）が、接線方向の点火のために、第１の空気流（５６）の一次空気成分の軌道と前記燃焼室（１４）の垂直軸（５８）から前記複数の一次ノズル（５０）の各々まで延びる半径方向線（７４）との間に形成される角度φで前記燃焼室（１４）の第１のステージに前記バイオ燃料（１２）の少なくとも一部を導入するように動作する、システム（１０）。
9. 前記複数の一次ノズル（５０）が１以上の点火層（６０，６４）に配置されている、請求項８に記載のシステム。
10. 前記バイオ燃料（１２）を２ｍｍ以下の最大粒子サイズで前記燃焼室（１４）に提供するように動作するミル（２２）をさらに含む、請求項８又は請求項９に記載のシステム（１０）。
11. 第１の空気流（５６）が、前記バイオ燃料（１２）の燃焼によって消費される空気を第２の空気流（６８）と同量又はそれ以上提供する、請求項８乃至請求項１０のいずれか１項に記載のシステム（１０）。
12. 第１の空気流（５６）が、前記バイオ燃料（１２）の燃焼によって消費される空気の５０～７０％を提供する、請求項１１に記載のシステム（１０）。
13. 前記バイオ燃料（１２）の燃焼によって生じるＮＯｘ排出量を０．０１ｌｂ／ＭＢｔｕ以下に制限するように動作する選択的触媒還元剤をさらに含む、請求項８乃至請求項１２のいずれか１項に記載のシステム（１０）。
14. 前記バイオ燃料（１２）が、バガス、木材、泥炭、わら及び草の少なくとも１つである、請求項８乃至請求項１３のいずれか１項に記載のシステム（１０）。

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