JP7184471B2 - Regenerative combustion equipment - Google Patents
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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等の低燃焼性燃料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等の低燃焼性燃料を燃焼させるにあたり、アンモニア等の低燃焼性燃料の燃焼が行われなくなって失火した際に、アンモニア等の低燃焼性燃料が燃焼されない状態で、蓄熱式燃焼装置の蓄熱部を通して外部に排出されるのを簡単かつ確実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 in which a low combustible fuel such as ammonia is used as the fuel in the regenerative combustion facility alternately switching between heat storage and heat storage. In particular, in burning a low-flammability fuel such as ammonia as a fuel as described above, when the low-flammability fuel such as ammonia stops burning and misfires, the low-flammability fuel such as ammonia is not burned. It is characterized in that it is possible to simply and reliably prevent the discharge of the fuel to the outside through the heat storage section of the regenerative combustion device.
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、従来からアンモニア等の低燃焼性燃料を用いることが知られているが、アンモニア等の低燃焼性燃料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いという問題があった。 Here, as a fuel other than the hydrocarbon fuel, it has been known to use a low combustibility fuel such as ammonia, but the low combustibility fuel such as ammonia has poor combustibility compared to the hydrocarbon fuel. Therefore, there was a problem that misfires tended to occur during combustion.
そして、従来においては、燃焼性が悪い低燃焼性燃料の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、燃料に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, which is a low-combustibility fuel with poor combustibility, a diffuser is arranged downstream of a burner tip that ejects ammonia into the fuel, as shown in Patent Document 1, so that ammonia is naturally released. Together with the sucked combustion air, the surroundings of the diffuser are detoured and mixed, and the mixed ammonia and combustion air are swirled to stay above the diffuser and burned, thereby burning the ammonia. As shown in Patent Document 2, after premixing the low combustibility fuel ammonia and the combustion air and homogenizing them, the premixed gas is A proposal has been made to improve the combustibility of ammonia by swirling it with a swirler and burning it while stirring it strongly.
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、アンモニア等の低燃焼性燃料は、前記のように燃焼性が悪くて、燃焼時に失火しやすく、前記のような蓄熱式燃焼装置において、アンモニア等の低燃焼性燃料の燃焼時の火炎が失火した場合、燃焼されなかったアンモニア等の低燃焼性燃料が外部に排気され、特に低燃焼性燃料を用いた場合、アンモニアは有毒で、僅か1ppmでも刺激臭を放つため、環境に悪影響を及ぼすという問題があり、前記の特許文献1~6に示される何れのものにおいても、このような問題を解決するための手段は全く示されていなかった。 However, low combustibility fuels such as ammonia have poor combustibility as described above, and are likely to misfire during combustion. In the event of a misfire, unburned ammonia or other low-combustibility fuel is exhausted to the outside. Especially when low-combustibility fuel is used, ammonia is toxic. None of the above Patent Documents 1 to 6 disclose means for solving such problems.
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等の低燃焼性燃料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. It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems in a regenerative combustion facility in which heat storage is alternately performed and low combustibility fuel such as ammonia is used as the fuel.
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、燃料にアンモニア等の低燃焼性燃料を使用して燃焼と蓄熱とを行うにあたりさせるにあたり、燃焼側の蓄熱式燃焼装置においてアンモニア等の低燃焼性燃料の燃焼が行われなくなって火炎が失火した際に、アンモニア等の低燃焼性燃料が燃焼されない状態で、蓄熱側における蓄熱式燃焼装置の蓄熱部を通して外部に排出されるのを簡単かつ確実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 performing combustion and heat storage using a low combustibility fuel such as ammonia in the regenerative combustion equipment as described above, ammonia or the like is used in the regenerative combustion equipment on the combustion side. When the combustion of the low combustibility fuel is stopped and the flame misfires, the low combustibility fuel such as ammonia is not burned and is discharged to the outside through the heat storage part of the regenerative combustion device on the heat storage side. An object of the present invention is to prevent such accidents easily and reliably.
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、前記の燃料に低燃焼性燃料を用い、各蓄熱式燃焼装置における燃焼時の火炎の状態を検知する火炎検知装置と、前記の火炎検知装置によって検知された火炎の状態が出力される制御装置を設けると共に、高燃焼性燃料を燃焼させる処理用バーナーを各蓄熱式燃焼装置に対して設け、燃焼側の蓄熱式燃焼装置における火炎の失火が前記の火炎検知装置によって検知されて前記の制御装置に出力されると、この制御装置により、燃料供給ノズルから燃焼側の蓄熱式燃焼装置に燃料を供給するのを停止すると共に、高燃焼性燃料を蓄熱側の蓄熱式燃焼装置における処理用バーナーに供給し、この処理用バーナーにより燃焼されなかった低燃焼性燃料を高燃焼性燃料と一緒に燃焼させ、その燃焼排ガスを蓄熱側の蓄熱式燃焼装置の蓄熱部における蓄熱材に蓄熱させて排出させるようにした。 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, in which combustion and heat storage are alternately performed in the paired regenerative combustion devices, low combustibility fuel is used as the fuel, and during combustion in each regenerative combustion device and a control device for outputting the flame state detected by the flame detection device. When a flame misfire in the regenerative combustion device on the combustion side is detected by the flame detection device and output to the control device, the control device detects the regenerative combustion device on the combustion side from the fuel supply nozzle. The supply of fuel to the combustion device is stopped, the high combustibility fuel is supplied to the processing burner in the regenerative combustion device on the heat storage side, and the low combustibility fuel that has not been burned by the processing burner is converted to high combustibility. The combustion exhaust gas is burned together with the fuel, and the combustion exhaust gas is stored in the heat storage material in the heat storage unit of the heat storage type combustion device on the heat storage side and discharged.
このように、燃焼側の蓄熱式燃焼装置における低燃焼性燃料の火炎が失火したことを火炎検知装置が検知すると、その結果を制御装置に出力し、この制御装置により、燃料供給ノズルから燃焼側の蓄熱式燃焼装置に燃料を供給するのを停止すると共に、高燃焼性燃料を蓄熱側の蓄熱式燃焼装置に対して設けられた処理用バーナーに供給し、この処理用バーナーにより燃焼されなかった低燃焼性燃料を高燃焼性燃料と一緒に燃焼させ、その燃焼排ガスを蓄熱側の蓄熱式燃焼装置の蓄熱部における蓄熱材に蓄熱させて排出させると、失火により燃焼されなかった低燃焼性燃料が外部に排出されるのが防止されると共に、低燃焼性燃料と高燃焼性燃料とを一緒に燃焼させた際における燃焼排ガスの熱が、蓄熱側の蓄熱式燃焼装置における蓄熱部の蓄熱材に蓄熱されるようになる。なお、処理用バーナーは、前記のように各蓄熱式燃焼装置に対して設けられていればよい。 In this way, when the flame detection device detects that the flame of the low combustibility fuel in the regenerative combustion device on the combustion side has misfired, it outputs the result to the control device, and the control device controls the flow of fuel from the fuel supply nozzle to the combustion side. In addition to stopping the supply of fuel to the regenerative combustion device, highly combustible fuel is supplied to the processing burner provided for the regenerative combustion device on the regenerative side, and is not burned by this processing burner When the low combustibility fuel is burned together with the high combustibility fuel, and the combustion exhaust gas is stored in the heat storage material in the heat storage unit of the regenerative combustion device on the heat storage side and discharged, the low combustibility fuel that was not burned due to misfire is prevented from being discharged to the outside, and the heat of the combustion exhaust gas when the low combustibility fuel and the high combustibility fuel are burned together is transferred to the heat storage material of the heat storage unit in the heat storage type combustion device on the heat storage side heat will be stored in The processing burner may be provided for each regenerative combustion device as described above.
ここで、本発明に係る蓄熱式燃焼設備においては、前記の処理用バーナーを各蓄熱式燃焼装置における前記の給排気部に設け、蓄熱式燃焼装置の燃焼時における火炎の失火が火炎検知装置によって検知されて制御装置に出力されると、この制御装置により、燃料供給ノズルから燃料を燃焼側の蓄熱式燃焼装置に供給するのを停止すると共に、蓄熱側の蓄熱式燃焼装置の給排気部に設けた処理用バーナーに高燃焼性燃料を供給して、燃焼されず蓄熱側の蓄熱式燃焼装置の給排気口に導かれた低燃焼性燃料をこの処理用バーナーにより高燃焼性燃料と一緒に燃焼させことが好ましい。なお、処理用バーナーを蓄熱式燃焼装置の近傍の炉内に設けることも可能であるが、前記のようにすると、燃焼排ガスが必ず蓄熱側の蓄熱式燃焼装置の給排気口を通して導かれるので、失火により燃焼されなかった低燃焼性燃料のほぼ全量が、炉内から蓄熱側の蓄熱式燃焼装置の給排気部に吸引され、この給排気部において、燃焼されなかった低燃焼性燃料のほぼ全量が処理用バーナーに供給された高燃焼性燃料によって確実に燃焼されるようになり、処理用バーナーを蓄熱式燃焼装置の近傍の炉内に設ける場合よりも、失火により燃焼されなかった低燃焼性燃料が外部に排出されるのを確実に防止できるようになる。 Here, in the regenerative combustion equipment according to the present invention, the processing burner is provided in the air supply/exhaust part of each regenerative combustion device, and misfire of the flame during combustion of the regenerative combustion device is detected by the flame detection device. When detected and output to the control device, the control device stops the supply of fuel from the fuel supply nozzle to the regenerative combustion device on the combustion side, and also to the supply/exhaust part of the regenerative combustion device on the heat storage side. Highly combustible fuel is supplied to the provided processing burner, and the low combustible fuel that is not burned and is led to the intake and exhaust port of the regenerative combustion device on the heat storage side is combined with the highly combustible fuel by this processing burner. Burning is preferred. It is also possible to install the treatment burner in the furnace near the regenerative combustion device, but in this case, the combustion exhaust gas is always guided through the inlet and outlet ports of the regenerative combustion device on the regenerative side. Almost all of the low combustibility fuel that has not been burned due to the misfire is sucked from the furnace into the supply/exhaust part of the regenerative combustion device on the heat storage side, and in this supply/exhaust part, almost the entire amount of the low combustibility fuel that has not been burned. is reliably combusted by the highly combustible fuel supplied to the processing burner, and is not combusted due to misfires compared to the case where the processing burner is provided in the furnace near the regenerative combustion device. It is possible to reliably prevent fuel from being discharged to the outside.
また、本発明に係る蓄熱式燃焼設備においては、前記の低燃焼性燃料としてアンモニアNH3を用いることができる。アンモニアNH3は特に有害で刺激臭もあり、このアンモニアNH3が高燃焼性燃料によって燃焼されるようにすると、アンモニアNH3が炉内から外部に排気されて、環境に悪影響を及ぼすということがなくなる。 Further, in the regenerative combustion equipment according to the present invention, ammonia NH3 can be used as the low combustible fuel. Ammonia NH3 is particularly harmful and has a pungent odor, and if this ammonia NH3 is allowed to burn with highly combustible fuel, it will be exhausted from the furnace to the outside, adversely affecting the environment. Gone.
また、前記の高燃焼性燃料としては、水素H2や炭化水素系燃料を用いることができ、特に水素H2を用いることが好ましい。このように、高燃焼性燃料に水素H2を用いると、炭化水素系燃料を用いた場合のように、前記の低燃焼性燃料と一緒に燃焼させた際に、二酸化炭素などの温室効果ガスが発生するのを防止することができる。なお、アンモニアNH3を燃焼させた場合にも二酸化炭素は発生しないので、低燃焼性燃料にアンモニアNH3を用い、高燃焼性燃料に水素H2を用いるようにすると、失火したときでも二酸化炭素などの温室効果ガスが発生するのを防止することができる。また、このように高燃焼性燃料に水素H2を用いる場合には、水素H2を水素ボンベ収容させ、この水素ボンベから高燃焼性燃料管を通して水素H2を処理用バーナーに供給させることができ、大掛かりな設備を設けなくても、必要に応じて、処理用バーナーに高燃焼性燃料の水素H2を供給することが、安価な設備で簡単に行えるようになる。 As the highly combustible fuel, hydrogen H2 or hydrocarbon fuel can be used, and hydrogen H2 is particularly preferably used. Thus, the use of hydrogen H2 as a highly combustible fuel, as with hydrocarbon-based fuels, produces greenhouse gases such as carbon dioxide when burned together with the aforementioned less combustible fuels. can be prevented from occurring. In addition, since carbon dioxide is not generated even when ammonia NH3 is burned, if ammonia NH3 is used as the low combustibility fuel and hydrogen H2 is used as the high combustibility fuel, carbon dioxide It is possible to prevent the generation of greenhouse gases such as Further, when hydrogen H2 is used as the highly combustible fuel in this way, it is possible to store the hydrogen H2 in a hydrogen cylinder and supply the hydrogen H2 from the hydrogen cylinder through the highly combustible fuel pipe to the treatment burner. Therefore, it becomes possible to easily supply hydrogen H2 , which is a highly combustible fuel, to the treatment burner as needed, using inexpensive equipment, without the need for large-scale equipment.
本発明における蓄熱式燃焼設備においては、前記のように燃焼側の蓄熱式燃焼装置における低燃焼性燃料の火炎が失火したことを火炎検知装置が検知すると、その結果を制御装置に出力し、この制御装置により、燃料供給ノズルから燃料を供給するのを停止すると共に、高燃焼性燃料を蓄熱側の蓄熱式燃焼装置における処理用バーナーに供給し、失火によって燃焼されなかった低燃焼性燃料をこの処理用バーナーにおいて高燃焼性燃料と一緒に燃焼させ、その燃焼排ガスを蓄熱側の蓄熱式燃焼装置の蓄熱部における蓄熱材に蓄熱させて排出させるようにしたため、失火により燃焼されなかった低燃焼性燃料が外部に排出されるのを簡単かつ確実に防止できると共に、低燃焼性燃料と高燃焼性燃料とを一緒に燃焼させた際における燃焼排ガスの熱を有効に利用できるようになる。 In the regenerative combustion equipment according to the present invention, when the flame detection device detects that the flame of the low combustibility fuel in the regenerative combustion device on the combustion side has misfired as described above, the result is output to the control device. The control device stops the supply of fuel from the fuel supply nozzle, supplies high combustibility fuel to the treatment burner in the regenerative combustion device on the heat storage side, and supplies low combustibility fuel that has not been burned due to misfire to this burner. In the treatment burner, the combustion exhaust gas is burned together with the highly combustible fuel, and the combustion exhaust gas is stored in the heat storage material in the heat storage part of the regenerative combustion device on the heat storage side before being discharged. It is possible to simply and reliably prevent the fuel from being discharged to the outside, and to effectively utilize the heat of the combustion exhaust gas when the low combustibility fuel and the high combustibility fuel are combusted together.
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~図3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ており、このように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 in this embodiment, as shown in FIGS. 1 to 3, a pair of
また、この実施形態における蓄熱式燃焼設備においては、燃料として低燃焼性燃料のアンモニアNH3を用いている。 In addition, in the regenerative combustion equipment in this embodiment, ammonia NH3 , which is a low combustible fuel, is used as the fuel.
そして、この実施形態の蓄熱式燃焼設備における各蓄熱式燃焼装置10a,10bにおいて、前記の低燃焼性燃料のアンモニアNH3を燃焼させるにあたっては、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から前記のアンモニアNH3を、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。
In the
一方、各蓄熱式燃焼装置10a,10bにおいて、炉1内においてアンモニアNH3を燃焼させた後の燃焼排ガスの熱をそれぞれ蓄熱部11a,11bに収容された蓄熱材xに蓄熱させる場合には、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, in the
また、この実施形態における蓄熱式燃焼設備においては、前記の各蓄熱式燃焼装置10a,10bにおける各給排気部12a,12bにおいて、それぞれ高燃焼性燃料の水素H2を燃焼させる処理用バーナー20a,20bを設け、各処理用バーナー20a,20bに対して前記の水素H2と燃焼用空気Airとを供給して、各処理用バーナー20a,20bにより水素H2を各給排気部12a,12bにおいて燃焼させるようにしている。
In addition, in the regenerative combustion equipment of this embodiment, the
また、この実施形態における蓄熱式燃焼設備においては、前記のように各蓄熱式燃焼装置10a,10bにおいて低燃焼性燃料のアンモニアNH3を燃焼させた場合における火炎の状態を検知するように、各蓄熱式燃焼装置10a,10bに対応させてそれぞれ火炎検知装置31a,31bを設け、各火炎検知装置31a,31bによって検知された火炎の状態を制御装置30に出力させ、この制御装置30により以下に示すような制御を行うようにしている。
Further, in the regenerative combustion equipment in this embodiment, as described above, 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、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を供給するにあたっては、給気装置40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41の部分にそれぞれ開閉弁41a,41bを設けている。
Here, in the regenerative combustion equipment in this embodiment, in supplying the combustion air Air to the respective
そして、前記の開閉弁41a,41bを、前記の制御装置30によって開閉させて、前記の給気装置40から空気案内経路41を通して各蓄熱式燃焼装置10a,10bにおける各蓄熱部11a,11bに対する燃焼用空気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41a,41b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 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から低燃焼性燃料のアンモニア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51の部分にそれぞれ開閉弁51a,51bを設けている。
In addition, in the regenerative combustion equipment of this embodiment, low combustibility fuel is supplied from the
そして、前記の開閉弁51a,51bを、前記の制御装置30によって開閉させて、前記の燃料案内経路51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51a,51b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は、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60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60に導く排気経路61の部分にそれぞれ開閉弁61a,61bを設けている。
Further, in the regenerative combustion equipment in this embodiment, as described above, in each of the
そして、前記の開閉弁61a,61bを、前記の制御装置30によって開閉させ、前記の排気経路61を通して燃焼排ガスを排気装置60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61a,61b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は、各蓄熱式燃焼装置10a,10bにおける給排気部12a,12bに設けた前記の各処理用バーナー20a,20bに燃焼用空気Airを供給するにあたって、前記の給気装置40から燃焼用空気Airを各処理用バーナー20a,20bに導く処理用空気案内経路42の部分にそれぞれ開閉弁42a,42bを設け、前記の制御装置30によってこの開閉弁42a,42bを開閉させ、前記の給気装置40から処理用空気案内経路42を通して各処理用バーナー20a,20b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。
Further, in the regenerative combustion equipment in this embodiment, in supplying the combustion air Air to the
また、前記の各処理用バーナー20a,20bに高燃焼性燃料の水素H2を供給するにあたっては、水素H2を収容させた水素ボンベ70から各処理用バーナー20a,20bに水素H2を導く高燃焼性燃料案内経路71にそれぞれ開閉弁71a,71bを設け、前記の制御装置30によってこの開閉弁71a,71bを開閉させ、前記の水素ボンベ70から高燃焼性燃料案内経路71を通して各処理用バーナー20a,20bへの水素H2の供給と停止とを切り換えるようにしている。なお、この実施形態においては、水素ボンベ70から水素H2を各処理用バーナー20a,20bに供給するようにしたが、水素H2を連続して供給できる水素供給装置(図示せず)から水素H2を各処理用バーナー20a,20bに供給することも可能である。
In addition, in supplying hydrogen H2 as a highly combustible fuel to each of the
また、この実施形態における蓄熱式燃焼設備においては、炉1内におけるアンモニアNH3を検知するNH3検知センサー80を設けている。 Further, in the regenerative combustion equipment in this embodiment, an NH 3 detection sensor 80 for detecting ammonia NH 3 in the furnace 1 is provided.
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41に設けた一方の開閉弁41aを開けて、前記の給気装置40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51に設けた一方の開閉弁51aを開けて、アンモニアNH3を前記の燃料案内経路51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、燃焼用空気Airと混合させて燃焼させるようにする。
In the regenerative combustion equipment of this embodiment, one
一方、前記のように燃焼排ガスの熱を蓄熱させて、燃焼排ガスを外部に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61に設けた他方の開閉弁61bを開け、前記のようにアンモニアNH3を燃焼用空気Airと混合させて炉1内で燃焼させた後の燃焼排ガスを、前記の排気装置60によりこの他方の蓄熱式燃焼装置10bにおける給排気部12bに吸引し、この燃焼排ガスを他方の蓄熱式燃焼装置10bにおける蓄熱部11bに導いて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61を通して排気装置60に導いて外部に排気させるようにする。
On the other hand, in the other
そして、この実施形態における蓄熱式燃焼設備においては、一方の蓄熱式燃焼装置10aと他方の蓄熱式燃焼装置10bとにおいて、アンモニアNH3を燃焼させる燃焼動作と、燃焼排ガスの熱を蓄熱させる蓄熱動作とを切り換えるにあたっては、図示していないが、一方の蓄熱式燃焼装置10aと他方の蓄熱式燃焼装置10bとにおいて、前記の図1に示した場合とは逆の動作を行うようにする。
In the regenerative combustion equipment in this embodiment, the
また、これらの蓄熱式燃焼装置10a,10bにおいて、前記のように炉1内でアンモニアNH3が燃焼用空気Airと混合されて燃焼されている状態では、前記の制御装置30により、前記の給気装置40から燃焼用空気Airを各処理用バーナー20a,20bに導く処理用空気案内経路42の部分に設けた各開閉弁42a,42bを閉じて、各処理用バーナー20a,20bに燃焼用空気Airを供給しないようにすると共に、水素H2を収容させた水素ボンベ70から各処理用バーナー20a,20bに導く高燃焼性燃料案内経路71に設けた各開閉弁71a,71bを閉じて、各処理用バーナー20a,20bに水素H2を供給しないようにし、各処理用バーナー20a,20bによって水素H2を各蓄熱式燃焼装置10a,10bにおける給排気部12a,12b内で燃焼させないようにしている。
In addition, in these
ここで、燃焼動作を行っている一方の蓄熱式燃焼装置10aにおいて、アンモニアNH3が燃焼されなくなって火炎が失火した場合、燃焼されずに炉1内に残ったアンモニアNH3が蓄熱動作を行っている他方の蓄熱式燃焼装置10bを通って外部に排出されるのを防止する必要が生じる。
Here, in one of the
このため、この実施形態における蓄熱式燃焼設備において、例えば、前記の図1に示すように燃焼動作を行っている一方の蓄熱式燃焼装置10aにおいて、アンモニアNH3が燃焼されなくなって火炎が失火した場合、図2に示すように、この蓄熱式燃焼装置10aにおける火炎の状態を検知する前記の火炎検知装置31aが、この蓄熱式燃焼装置10aにおける火炎の失火を検知すると、この火炎検知装置31aから前記の制御装置30にこの結果を出力する。
Therefore, in the regenerative combustion equipment in this embodiment, for example, in one of the regenerative combustion devices 10a performing the combustion operation as shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 2, when the
そして、このように火炎検知装置31aから燃焼側の蓄熱式燃焼装置10aにおける火炎の失火が制御装置30に出力されると、この制御装置30によって燃焼側の蓄熱式燃焼装置10aの燃料供給ノズル13aにアンモニアNH3を案内する燃料案内経路51に設けた開閉弁51aを閉じて、前記の燃料供給ノズル13aに対するアンモニアNH3の供給を停止させ、アンモニアNH3が炉1内に供給されないようにする。また、前記の制御装置30により、前記の給気装置40から燃焼用空気Airを蓄熱側の蓄熱式燃焼装置10bに設けた処理用バーナー20bに導く処理用空気案内経路42における開閉弁42bを開けて、蓄熱側の処理用バーナー20bに燃焼用空気Airを供給すると共に、水素H2を収容させた水素ボンベ70から蓄熱側の処理用バーナー20bに導く高燃焼性燃料案内経路71における開閉弁71bを開けて、蓄熱側の処理用バーナー20bに水素H2を供給して、この処理用バーナー20bにより、水素H2を蓄熱側の蓄熱式燃焼装置10bにおける給排気部12b内で燃焼させるようにする。
When the misfire of the flame in the
このようにすると、燃焼側の蓄熱式燃焼装置10aにおける火炎の失火によって燃焼されずに炉1内に残ったアンモニアNH3を含む燃焼排ガスが、前記の排気装置60により蓄熱側の蓄熱式燃焼装置10bにおける給排気部12bに吸引され、この燃焼排ガスに含まれるアンモニアNH3が、前記の処理用バーナー20bによりこの給排気部12b内で前記の水素H2と一緒に燃焼され、このように燃焼された燃焼排ガスを含む燃焼燃焼排ガスが、蓄熱側の蓄熱式燃焼装置10bにおける蓄熱部11bに導かれて燃焼排ガスの熱が蓄熱材xに蓄熱された後、前記の排気経路61を通して排気装置60により外部に排気されるようになり、燃焼排ガスに含まれるアンモニアNH3が蓄熱側の蓄熱式燃焼装置10bから外部に排気されるのが防止される。
In this way, the combustion exhaust gas containing ammonia NH3 remaining in the furnace 1 without being burned due to flame misfire in the
また、このようにアンモニアNH3を含む燃焼排ガスを蓄熱側の蓄熱式燃焼装置10bに吸引させて、この蓄熱式燃焼装置10bの給排気部12bにおいて燃焼排ガスに含まれるアンモニアNH3を処理用バーナー20bによって水素H2と一緒に燃焼させた後においても、炉1内に依然としてアンモニアNH3が残っている場合には、炉1内におけるアンモニアNH3を前記のNH3検知センサー80によって検知し、このNH3検知センサー80による検知結果を前記の制御装置30に出力する。
In addition, the combustion exhaust gas containing ammonia NH 3 is sucked into the
そして、このようにNH3検知センサー80から炉1内にアンモニアNH3が残っていることが制御装置30に出力されると、図3に示すように、図2の蓄熱式燃焼装置10a,10bにおける燃焼と蓄熱とを切り換えて、各蓄熱式燃焼装置10a,10bの燃料供給ノズル13a,13bにアンモニアNH3を案内する燃料案内経路51に設けた開閉弁51a,51bを閉じて、アンモニアNH3が炉1内に供給させないままの状態で、前記の制御装置30によって前記の空気案内経路41に設けた一方の開閉弁41aを閉じる一方、他方の開閉弁41bを開けて、前記の給気装置40から燃焼用空気Airを他方の蓄熱式燃焼装置10bにおける蓄熱部11bに導き、この蓄熱部11bにおいて蓄熱された蓄熱材xにより燃焼用空気Airを加熱させ、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。
When the NH 3 detection sensor 80 outputs to the
また、前記の制御装置30によって、前記の給気装置40から前記の蓄熱式燃焼装置10bに設けた処理用バーナー20bに導く処理用空気案内経路42における前記の開閉弁42bを閉じると共に、水素H2を収容させた水素ボンベ70から前記の処理用バーナー20bに導く高燃焼性燃料案内経路71における前記の開閉弁71bを閉じる一方、給気装置40から燃焼用空気Airを一方の蓄熱式燃焼装置10aに設けた処理用バーナー20aに導く処理用空気案内経路42における開閉弁42aを開けて、一方の処理用バーナー20aに燃焼用空気Airを供給すると共に、水素H2を収容させた水素ボンベ70から一方の処理用バーナー20aに導く高燃焼性燃料案内経路71における開閉弁71aを開けて、この処理用バーナー20aに水素H2を供給し、この処理用バーナー20aにより、水素H2を一方の蓄熱式燃焼装置10aにおける給排気部12a内で燃焼させるようにする。
Further, the
また、前記の制御装置30により前記の排気経路61に設けた他方の開閉弁61bを閉じて一方の開閉弁61aを開け、前記の排気装置60によって、前記のように炉1内に依然として残っているアンモニアNH3を蓄熱式燃焼装置10bから炉1内に供給された加熱された燃焼用空気Airと一緒に、一方の蓄熱式燃焼装置10aにおける給排気部12a内に吸引し、このように吸引されたアンモニアNH3を、前記の処理用バーナー20aにより、この給排気部12a内で前記の水素H2と一緒に燃焼させ、このように燃焼された燃焼排ガスをこの蓄熱式燃焼装置10aにおける蓄熱部11aに導いて、この燃焼排ガスの熱を蓄熱部11aにおける蓄熱材xに蓄熱させた後、前記の排気経路61を通して排気装置60により外部に排気させるようにする。このようにすると、アンモニアNH3が一方の蓄熱式燃焼装置10aから外部に排気されるのも防止される。
Also, the
なお、依然として炉1内にアンモニアNH3が残っている場合には、炉1内におけるアンモニアNH3を前記のNH3検知センサー80によって検知し、このNH3検知センサー80による検知結果を前記の制御装置30に出力し、前記のような操作を各蓄熱式燃焼装置10a,10bにおいて繰り返して行い、各処理用バーナー20a,20bによって炉1内に残っているアンモニアNH3が前記のNH3検知センサー80によって検知されなくなるまで繰り返して行う。
When ammonia NH 3 still remains in the furnace 1, the ammonia NH 3 in the furnace 1 is detected by the NH 3 detection sensor 80, and the detection result by the NH 3 detection sensor 80 is controlled as described above. The output is output to the
このようにすると、火炎の失火によって燃焼されずに炉1内に残ったアンモニアNH3が、前記のように各蓄熱式燃焼装置10a,10bにおける各処理用バーナー20a,20bによって燃焼され、炉1内に残ったアンモニアNH3が外部に排出されるのを確実に防止できるようになる。
In this way, the ammonia NH 3 remaining in the furnace 1 without being burned due to flame misfire is burned by the
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
20a :処理用バーナー
20b :処理用バーナー
30 :制御装置
31a :火炎検知装置
31b :火炎検知装置
40 :給気装置
41 :空気案内経路
41a :開閉弁
41b :開閉弁
42 :処理用空気案内経路
42a :開閉弁
42b :開閉弁
51 :燃料案内経路
51a :開閉弁
51b :開閉弁
60 :排気装置
61 :排気経路
61a :開閉弁
61b :開閉弁
70 :水素ボンベ
71 :高燃焼性燃料案内経路
71a :開閉弁
71b :開閉弁
80 :NH3検知センサー
Air :燃焼用空気
H2 :水素
NH3 :アンモニア
NOx :窒素酸化物
x :蓄熱材
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