JP7494340B1

JP7494340B1 - ボイラシステム並びにボイラシステムの運転方法

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Publication number: JP7494340B1
Application number: JP2023020636A
Authority: JP
Inventors: 寛貴中島; 寿明高橋; 絵莉羽有
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2023-02-14
Filing date: 2023-02-14
Publication date: 2024-06-03
Anticipated expiration: 2043-02-14

Abstract

【課題】燃料供給系統から排出されたアンモニアを、簡素な構造で適切に再利用することを目的とする。【解決手段】燃焼システムは、アンモニアを燃焼させて火炉内に火炎を形成するバーナ２１Ｄと、火炉で生成された燃焼ガスが内部を流通する燃焼ガス通路と、バーナ２１Ｄへアンモニアを燃料として供給するアンモニア燃料供給系統２１０と、アンモニア燃料供給系統２１０に対して、アンモニア燃料供給系統２１０からアンモニアを排出させるパージガスを供給するパージガスライン２２１と、アンモニア燃料供給系統２１０から排出されたアンモニアを燃焼ガス通路の内部へ供給するアンモニア供給系統２２０と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、ボイラシステム並びにボイラシステムの運転方法に関するものである。

発電用ボイラなどの大型のボイラは、中空形状をなして鉛直方向に設置される火炉を有し、この火炉壁に複数のバーナが火炉の周方向に沿って配設されている。また、大型のボイラは、火炉の鉛直方向上方に煙道が連結されており、この煙道に蒸気を生成するための熱交換器が配置されている。そして、バーナが火炉内に燃料と空気（酸化性ガス）との混合気を噴射することで火炎が形成され、燃焼ガスが生成されて煙道に流れる。燃焼ガスが流れる領域に熱交換器が設置され、熱交換器を構成する伝熱管内を流れる水や蒸気を加熱して過熱蒸気が生成される。

近年、脱炭素化に有効な技術として、ボイラで蒸気を発生させるための燃料として石炭燃料に替えてアンモニア燃料を用いる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されるボイラは、アンモニア供給手段からバーナにアンモニア燃料を供給し、石炭供給手段からバーナに石炭燃料を供給し、アンモニア燃料と石炭燃料の双方をボイラの火炉内で混焼させるものである。

特開２０２０－１１２２８０号公報

アンモニア供給手段からバーナにアンモニア燃料を供給する場合、例えば、ボイラにおけるアンモニア燃料の燃焼を停止させる際など、アンモニア供給手段の内部に残存するアンモニア燃料を適切に排出することが必要となることがある。この場合、例えば、アンモニア燃料をパージガス（例えば、窒素ガス）により押し出して回収設備へ排出する方法が考えられる。回収設備へ排出されたアンモニア燃料を廃棄する場合には、これらを無害化するための装置が必要となる。また、回収設備へ排出されたアンモニア燃料を再利用することも可能であるが、例えば、アンモニア燃料と混合した窒素ガスを除去するなどの処理が必要となり、再利用するために必要な設備等を設けることでシステムが複雑化してしまう可能性があった。

また、ボイラで生成される燃焼ガスにはＮＯｘが含まれている。このため、燃焼ガスを外部へ放出するためには、燃焼ガスに含まれるＮＯｘを処理することが必要となる。よって、一般的に、ボイラにはＮＯｘを処理する脱硝装置が設けられる。アンモニアを燃料とするボイラでは、従来の燃料（例えば、石炭等）を燃焼する場合と比較して、燃焼ガスに含まれるＮＯｘが増大することが懸念される。このため、従来の燃料を燃焼させる既設のボイラをアンモニアを燃料とするボイラに改造した場合には、既設の脱硝装置では脱硝能力が不足する可能性がある。この点を考慮して、ボイラの改造を行う際に、脱硝装置の改造を行うことも考えられるが、脱硝装置に対して脱硝性能を向上させる改造を行った場合には、改造後の脱硝装置が大規模かつ複雑なものとなる可能性があった。
また、脱硝装置を用いない脱硝方法として、例えば、外部から導かれた還元剤を炉内の燃焼ガスに投入する方法なども考えられるが、この方法では外部から還元剤を供給する装置等を設けることでシステムが複雑化してしまう可能性があった。特に、上述のように、アンモニアを燃料とするボイラでは、ボイラ内で生成される燃焼ガスに含まれるＮＯｘ量が多くなる傾向にあるため、このような問題が顕著であった。

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、燃料供給系統から排出されたアンモニアを、簡素な構造で適切に再利用すること可能なボイラシステム並びにボイラシステムの運転方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示のボイラシステム並びにボイラシステムの運転方法は以下の手段を採用する。
本開示の一態様に係る燃焼システムは、アンモニアを燃焼させて火炉内に火炎を形成するバーナと、前記火炉で生成された燃焼ガスが内部を流通する燃焼ガス流通部と、前記バーナへアンモニアを燃料として供給するアンモニア燃料供給系統と、前記アンモニア燃料供給系統に対して、前記アンモニア燃料供給系統からアンモニアを排出させるパージガスを供給するパージガス供給部と、前記アンモニア燃料供給系統から排出されたアンモニアを前記燃焼ガス流通部の内部へ供給するアンモニア供給部と、を備える。

本開示の一態様に係る燃焼システムの運転方法は、前記燃焼システムは、アンモニアを燃焼させて火炉内に火炎を形成するバーナと、前記火炉で生成された燃焼ガスが内部を流通する燃焼ガス流通部と、前記バーナへアンモニアを燃料として供給するアンモニア燃料供給系統と、前記アンモニア燃料供給系統に対して、前記アンモニア燃料供給系統からアンモニアを排出させるパージガスを供給するパージガス供給部と、を有し、前記アンモニア燃料供給系統から排出されたアンモニアを前記燃焼ガス流通部の内部へ供給するアンモニア供給工程を備える。

本開示によれば、燃料供給系統から排出されたアンモニアを、簡素な構造で適切に再利用することができる。

本開示の第１実施形態に係るボイラを示す概略構成図である。本開示の第１実施形態に係るボイラシステムにおける燃料供給系統を示す概略構成図である。本開示の第１実施形態に係るボイラシステムにおける制御装置を示すブロック図である。本開示の第１実施形態に係るボイラシステムにおけるアンモニア投入量、脱硝装置入口ＮＯｘ量及び脱硝装置入口アンモニア量の時間当たりの変化を示すグラフである。本開示の第２実施形態に係るボイラシステムにおける燃料供給系統を示す概略構成図である。

以下に、本開示に係るボイラシステム並びにボイラシステムの運転方法の実施形態について、図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
以下に、本開示に係る第１実施形態について、図面を参照して説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。以降の説明で、上や上方とは鉛直方向上側を示し、下や下方とは鉛直方向下側を示すものであり、鉛直方向は厳密ではなく誤差を含むものである。

図１は、本実施形態の固体燃料を主燃料とするボイラを表す概略構成図である。

本実施形態のボイラ１０は、固体燃料を粉砕した微粉燃料およびアンモニアを含むアンモニア燃料をバーナにより燃焼させ、この燃焼により発生した熱を給水や蒸気と熱交換して過熱蒸気を生成することが可能なボイラである。すなわち、ボイラ１０は、アンモニア混焼ボイラである。ボイラ１０は、例えば、アンモニアの割合が高いアンモニア高混焼ボイラであってもよい。アンモニア高混焼ボイラとは、全燃料に対するアンモニア燃料の割合が２０％以上のボイラである。固体燃料としては、バイオマス燃料や石炭などが使用される。

ボイラ１０は、火炉１１と燃焼装置２０と燃焼ガス通路１２を有している。火炉１１は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置されている。火炉１１の内壁面を構成する火炉壁１０１は、複数の伝熱管と、伝熱管同士を接続するフィンとで構成され、微粉燃料およびアンモニア燃料の燃焼により発生した熱を、伝熱管の内部を流通する水や蒸気と熱交換して回収すると共に、火炉壁１０１の温度上昇を抑制している。

燃焼装置２０は、火炉１１の下部領域に設置されている。本実施形態では、燃焼装置２０は、火炉壁１０１に装着された複数のバーナ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ（以下、一括して「バーナ２１」と記載する場合がある。）を有している。バーナ２１は、火炉１１の周方向に沿って均等間隔で配設されたもの（例えば、四角形の火炉１１の各コーナ部に設置された４個）を１セットとして、鉛直方向に沿って複数段配置されている。なお、図１では、図示の都合上、１セットのバーナのうちの２個のみを記載し、各セットに符合２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄを付している。火炉の形状やバーナの段数、一つの段におけるバーナの数、バーナの配置などは、この実施形態に限定されるものではない。

バーナ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄは、それぞれ、複数の燃料供給管２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ（以下、一括して「燃料供給管２２」と記載する場合がある。）を介して、複数の燃料供給部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ（以下、一括して「燃料供給部３１」と記載する場合がある。）に連結されている。

燃料供給部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃは、例えば、内部に粉砕テーブル（図示省略）が駆動回転可能に支持されていて、粉砕テーブルの上方に複数の粉砕ローラ（図示省略）が粉砕テーブルの回転に連動回転可能に支持されて構成されている竪型ローラミルである。粉砕ローラと粉砕テーブルが協働して粉砕された固体燃料は、燃料供給部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃに供給される一次空気（搬送用ガス、酸化性ガス）により、燃料供給部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃが備える分級機（図示省略）に搬送される。分級機では、バーナ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃでの燃焼に適した粒径以下の微粉燃料と、該粒径より大きな粗粉燃料とに分級される。微粉燃料は、分級機を通過して、一次空気と共に燃料供給管２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを介してバーナ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃに供給される。分級機を通過しなかった粗粉燃料は、燃料供給部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃの内部で、自重により粉砕テーブル上に落下し、再粉砕される。

燃料供給部３１Ｄは、アンモニアを含むアンモニア燃料をバーナ２１Ｄに供給する装置である。アンモニア燃料は、燃料供給管２２Ｄを介してバーナ２１Ｄに供給される。燃料供給部３１Ｄおよび燃料供給管２２Ｄを含むアンモニア燃料の燃料供給については、後述する。

本実施形態のボイラシステム１００において、ボイラ１０は、バーナ（第１バーナ）２１Ｄによりアンモニア燃料（第１燃料）を燃焼させ、バーナ（第２バーナ）２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃにより微粉燃料（第２燃料）を燃焼させて、蒸気を生成する。なお、第１バーナと第２バーナの数や配置は、図１の形態に限定されない。本実施形態のボイラシステム１００において、燃料供給部３１Ｄおよび燃料供給管２２Ｄは、バーナ２１Ｄへアンモニア燃料を供給するアンモニア燃料供給系統（第１燃料供給系統）である。また、本実施形態のボイラシステム１００において、燃料供給部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃおよび燃料供給管２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、バーナ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃへ微粉燃料を供給する微粉燃料供給系統（第２燃料供給系統）である。

バーナ２１の装着位置における火炉１１の炉外側には、風箱（エアレジスタ）２３が設けられており、この風箱２３には風道（空気ダクト）２４の一端部が連結されている。風道２４の他端部には、押込通風機（ＦＤＦ：ＦｏｒｃｅｄＤｒａｆｔＦａｎ）３２が連結されている。押込通風機３２から供給された空気は、風道２４に設置された空気予熱器４２で加熱され（詳細は後述する）、風箱２３を介してバーナ２１に二次空気（燃焼用空気、酸化性ガス）として供給され、火炉１１の内部に投入される。

燃焼ガス通路１２は、火炉１１の鉛直方向上部に連結されている。燃焼ガス通路１２には、燃焼ガスの熱を回収するための熱交換器として、過熱器１０２、再熱器１０３、節炭器１０４が設けられており、火炉１１で発生した燃焼ガスと各熱交換器の内部を流通する給水や蒸気との間で熱交換が行われる。なお、各熱交換器の配置や形状は、図１に記載した形態に限定されない。

燃焼ガス通路１２の下流側には、熱交換器で熱回収された燃焼ガスが排出される煙道１３が連結されている。煙道１３には、風道２４との間に空気予熱器（エアヒータ）４２が設けられており、風道２４を流れる空気と、煙道１３を流れる燃焼ガスとの間で熱交換を行い、燃料供給部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃに供給する一次空気やバーナ２１に供給する二次空気を加熱することで、水や蒸気との熱交換後の燃焼ガスから、さらに熱回収を行う。

また、煙道１３には、空気予熱器４２よりも上流側の位置に、脱硝装置４３が設けられていてもよい。脱硝装置４３は、アンモニア、尿素水等の窒素酸化物を還元する作用を有する還元剤を、煙道１３内を流通する燃焼ガスに供給し、還元剤が供給された燃焼ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）と還元剤との反応を、脱硝装置４３内に設置された脱硝触媒の触媒作用により促進させることで、燃焼ガス中の窒素酸化物を除去、低減するものである。
煙道１３の空気予熱器４２より下流側には、ガスダクト４１が連結されている。ガスダクト４１には、燃焼ガス中の灰などを除去する電気集じん機などの集じん装置４４や硫黄酸化物を除去する脱硫装置４６などの環境装置、また、それらの環境装置に排ガスを導くための誘引通風機（ＩＤＦ：ＩｎｄｕｃｅｄＤｒａｆｔＦａｎ）４５が設けられている。ガスダクト４１の下流端部は、煙突４７に連結されており、環境装置で処理された燃焼ガスが、排ガスとして系外に排出される。

ボイラ１０において、燃料供給部３１（３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ）が駆動すると、粉砕、分級された微粉燃料が、一次空気と共に燃料供給管２２（２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ）を介してバーナ２１に供給される。また、空気予熱器４２で加熱された二次空気が、風道２４から風箱２３を介してバーナ２１に供給される。バーナ２１（２１Ａ，２１Ｂ，２２Ｃ）は、微粉燃料と一次空気とが混合した微粉燃料混合気を火炉１１に吹き込むと共に、二次空気を火炉１１に吹き込む。火炉１１に吹き込まれた微粉燃料混合気が着火し、二次空気と反応することで、微粉燃料の火炎を形成する。
また、ボイラ１０において、アンモニア燃料を使用する場合は、燃料供給部３１Ｄから燃料供給管２２Ｄを介してバーナ２１Ｄにアンモニア燃料が供給される。また、空気予熱器４２で加熱された二次空気が、風道２４から風箱２３を介してバーナ２１Ｄに供給される。バーナ２１Ｄは、アンモニア燃料を火炉１１に吹き込むと共に、二次空気を火炉１１に吹き込む。火炉１１に吹き込まれたアンモニア燃料と二次空気が反応することで、アンモニア燃料の火炎を形成する。
火炉１１内の下部領域で、微粉燃料及びアンモニア燃料の火炎が形成され、高温の燃焼ガスが火炉１１内を上昇し、燃焼ガス通路１２に流入する。なお、本実施形態では、酸化性ガス（一次空気、二次空気）として空気を用いるが、空気よりも酸素割合が多いものや逆に少ないものであってもよく、供給される燃料量に対する酸素量の比率を適正な範囲に調整することで、火炉１１において安定した燃焼が実現される。

また、火炉１１のバーナ２１の装着位置より上方には、火炉１１内に燃焼用追加空気（ＡＡ：ＡｄｄｉｔｉｏｎａｌＡｉｒ）を供給するための複数のアディショナル空気ポート（（空気供給部））２５が設けられている。アディショナル空気ポート２５には、風道２４から分岐したアディショナル空気ダクト２６の端部が連結されており、押込通風機３２から供給された空気の一部を、燃焼用追加空気として、アディショナル空気ダクト２６を介してアディショナル空気ポート２５に供給することができる。

図１に示す火炉１１内部の領域Ａ（風箱２３の高さ方向の設置範囲に対応した領域）では、一次空気と微粉燃料の混合気と二次空気との燃焼により火炎が形成される。ここで、領域Ａにおける空気比が１以下となるように、具体的には、バーナ２１に供給される空気量（一次空気と二次空気の合計量）が、バーナ２１に供給される燃料量に対する理論空気量より少なくなるように設定されることで、火炉１１内部の領域Ａと領域Ｂ（バーナ２１の最上部からアディショナル空気ポート２５の最下部の間の領域）は還元雰囲気となり、燃焼により発生した窒素酸化物（ＮＯｘ）が火炉１１の内部で還元される。その後、領域Ｃ（アディショナル空気ポート２５の最下部より上側の領域）において、ＮＯｘが還元された燃焼ガスに、アディショナル空気ポート２５から燃焼用追加空気が供給されて燃焼が完結するが、領域Ａ及び領域Ｂにおける還元効果の分だけ、ＮＯｘの発生量が低減される。
領域Ｃの下流側に後述するアンモニアノズル５１が設けられている。

燃焼ガス通路１２に流入した燃焼ガスは、燃焼ガス通路１２の内部に配置された過熱器１０２、再熱器１０３、節炭器１０４で水や蒸気と熱交換した後、煙道１３に排出され、脱硝装置４３で窒素酸化物が除去され、空気予熱器４２で一次空気及び二次空気と熱交換した後、さらにガスダクト４１に排出され、集じん装置４４で灰などが除去され、脱硫装置４６で硫黄酸化物が除去された後、煙突４７から系外に排出される。なお、燃焼ガス通路１２における各熱交換器及び煙道１３からガスダクト４１における各装置の配置は、燃焼ガス流れに対して、必ずしも上述の記載順に配置されなくともよい。

次に、本開示の第１実施形態に係るボイラシステム１００における、アンモニア燃料供給系統２１０、およびアンモニア供給系統２２０について説明する。図２は、本開示の第１実施形態に係るボイラシステム１００における、アンモニア燃料供給系統２１０、およびアンモニア供給系統２２０を示す概略構成図である。図２に示すように、本実施形態のボイラシステム１００は、アンモニア燃料供給系統２１０と、アンモニア供給系統２２０と、制御装置２００（図３参照）と、を備える。本実施形態に係るボイラシステム１００は、燃料としてガス状のアンモニア燃料（成分としてアンモニアを含み、気体の状態でバーナ２１Ｄに供給される可燃性物質。以下、「アンモニアガス」と称する。）をボイラ１０に供給する。

図２に示すように、アンモニア燃料供給系統２１０は、バーナ２１Ｄへアンモニアを含むアンモニア燃料（本実施形態では、アンモニアガス）を供給する系統である。アンモニア燃料供給系統２１０は、図１に示す燃料供給部３１Ｄに対応するものである。アンモニア燃料供給系統２１０は、アンモニア燃料タンク２１１と、ポンプ２１２と、加熱器２１３と、開閉弁２１４と、制御弁２１５と、バーナ弁２７と、を備える。これらの各機器は、制御装置２００により制御される。

アンモニア燃料タンク２１１は、アンモニア燃料供給源から供給されるアンモニアガスを貯蔵する容器である。アンモニア燃料タンク２１１に貯蔵されるアンモニアガスは、ポンプ２１２により加熱器２１３に供給される。加熱器２１３は、アンモニアガスをバーナ２１Ｄでの燃焼に適した温度に加熱する。加熱器２１３で加熱されたアンモニアガスは、燃料供給ライン２１０ａを介して、バーナ２１Ｄへ供給される。ボイラ１０は、バーナ２１Ｄによりアンモニアガスとして供給されるアンモニア燃料を燃焼させて蒸気を生成する。なお、加熱器２１３は、使用するアンモニア燃料の性状に応じて設置が省略されてもよい。
また、アンモニア燃料供給源からは、液体のアンモニア燃料が供給されるものとしてもよい。この場合、アンモニア燃料タンク２１１には液体のアンモニア燃料が貯蔵され、ポンプ２１２により加熱器２１３に供給され、加熱器２１３において加熱されることで、液体の状態から気体の状態となり、バーナ２１Ｄに供給される。

燃料供給ライン２１０ａには、開閉弁２１４、制御弁２１５及びバーナ弁２７が設けられている。開閉弁２１４は、複数のバーナ２１Ｄのうち、いずれか一つ以上のバーナ２１Ｄへアンモニアガスを供給する場合に開状態となり、全てのバーナ２１Ｄへアンモニアガスを供給しない場合に閉状態となる装置である。制御弁２１５は、開閉弁２１４が開状態である場合に、バーナ２１Ｄへ供給されるアンモニアガスの供給量を調整するための装置である。バーナ弁２７は、各バーナ２１Ｄに設けられおり、該バーナ２１Ｄへアンモニアガスを供給する場合に開状態となり、該バーナ２１Ｄへアンモニアガスを供給しない場合に閉状態となる装置である。

燃料供給ライン２１０ａは、アンモニア燃料タンク２１１とボイラ１０（詳細には、バーナ２１Ｄ）とを接続している。燃料供給ライン２１０ａは、制御弁２１５よりも下流において、循環ライン２１０ｂが分岐している。循環ライン２１０ｂは、燃料供給ライン２１０ａとアンモニア燃料タンク２１１とを接続している。循環ライン２１０ｂは、燃料供給ライン２１０ａ内を流通するアンモニアガスの一部をアンモニア燃料タンク２１１へ導く。循環ライン２１０ｂには、開閉弁２１６が設けられている。開閉弁２１６は、アンモニア燃料タンク２１１へアンモニアガスを循環する場合に開状態となり、アンモニア燃料タンク２１１へアンモニアガスを循環しない場合に閉状態となる装置である。循環ライン２１０ｂは、バーナ２１Ｄを点火する際の圧力降下を抑制するためなどに使用される。循環ライン２１０ｂは、設置が省略されてもよい。また、アンモニア燃料タンク２１１に液体のアンモニア燃料が貯蔵されている場合には、循環ライン２１０ｂに、気体のアンモニア燃料を再液化するための冷却器（図示省略）が設けられる。

ボイラシステム１００は、アンモニア燃料供給系統２１０にパージガス（例えば、窒素）を供給するパージガスライン２２１を備えている。パージガスライン２２１は、パージガス供給源から供給されるパージガスが流通する。パージガスライン２２１には、パージガス弁２２１ａが設けられている。パージガスライン２２１の下流端は、アンモニア燃料供給系統２１０に接続される。具体的には、パージガスライン２２１の下流端は、燃料供給ライン２１０ａに接続されている。なお、パージガスライン２２１の下流端が接続される箇所は、燃料供給ライン２１０ａに限定されない。例えば、パージガスライン２２１の下流端は、アンモニア燃料タンク２１１に接続されてもよい。また、燃料供給ライン２１０ａ及びアンモニア燃料タンク２１１の両方に接続されてもよい。

アンモニア供給系統２２０は、アンモニア燃料供給系統２１０に供給されたアンモニアガスを、アンモニア回収タンク２２６を介して、ボイラ１０の燃焼ガス通路１２に導き、燃焼ガスに含まれるＮＯｘを還元する系統である。

アンモニア供給系統２２０は、アンモニア燃料タンク２１１に接続される第１ベントライン２２２と、燃料供給ライン２１０ａの加熱器２１３と開閉弁２１４との間に接続される第２ベントライン２２３と、燃料供給ライン２１０ａの循環ライン２１０ｂの分岐点よりも下流側に接続される第３ベントライン２２４と、循環ライン２１０ｂに接続される第４ベントライン２２５と、を有する。
第１ベントライン２２２には、第１ベント弁２２２ａが設けられている。第２ベントライン２２３には、第２ベント弁２２３ａが設けられている。第３ベントライン２２４には、第３ベント弁２２４ａが設けられている。第４ベントライン２２５には、第４ベント弁２２５ａが設けられている。

第１ベントライン２２２，第２ベントライン２２３，第３ベントライン２２４及び第４ベントライン２２５の下流端は、アンモニア排出ライン２２７に接続されている。アンモニア排出ライン２２７は、アンモニア燃料供給系統２１０からパージガスによって排出されたアンモニアをアンモニア回収タンク２２６に導いている。アンモニア排出ライン２２７内には、アンモニアガスとパージガスとが混合した混合ガスが流通する。アンモニア排出ライン２２７には、制御弁２２７ａが設けられている。

アンモニア回収タンク２２６は、アンモニアガスとパージガスとが混合した混合ガスが貯留される。アンモニア回収タンク２２６には、アンモニア供給ライン２２８が接続されている。アンモニア供給ライン２２８は、アンモニア回収タンク２２６に貯留されているアンモニアガスとパージガスとの混合ガスをボイラ１０へ導く。詳細には、ボイラ１０に設けられたアンモニアノズル５１（図１参照）へ導く。すなわち、アンモニア供給ライン２２８は途中位置で分岐し、各下流端が複数のアンモニアノズル５１のうち対応するアンモニアノズル５１に接続されている。

アンモニア供給ライン２２８には、上流側から順番にファン２２８ａ，流量センサ２２８ｂ，開閉弁２２８ｄ及び制御弁２２８ｃが設けられている。ファン２２８ａ，流量センサ２２８ｂ，制御弁２２８ｃ及び開閉弁２２８ｄは、制御装置２００によって制御される。ファン２２８ａは、回転駆動することで、アンモニア供給ライン２２８内に混合ガスを流通させる。流量センサ２２８ｂは、アンモニア供給ライン２２８内を流通する混合ガスの流量を計測する。制御弁２２８ｃは、開度を調整することでアンモニア供給ライン２２８内を流通する混合ガス（アンモニアとパージガスとの混合ガス）の流量を調整する。換言すれば、制御弁２２８ｃは、開度を調整することで、アンモニアノズル５１からボイラ１０の燃焼ガス通路１２内に供給されるアンモニアの量を調整する。

図１に示すように、アンモニアノズル５１は、ボイラ１０に複数設けられている。アンモニアノズル５１は、燃焼ガス通路１２内を流通する燃焼ガスに対してアンモニアガスを投入する。アンモニアノズル５１は、アンモニアによるＮＯｘの還元反応が活発化する温度域（例えば、１０００℃程度）の燃焼ガスに対して、アンモニアガスを投入することが好ましい。
アンモニアノズル５１は、アディショナル空気ポート２５よりも下流側に設けられている。例えばアンモニアノズル５１は、過熱器１０２の上流や、過熱器１０２の下流側であって、かつ、再熱器１０３の上流側に設けられている。
複数のアンモニアノズル５１は、燃焼ガスが流通する方向に所定の間隔で配置されるとともに、燃焼ガスの流通方向と交差する方向に所定の間隔で並んで配置されている。アンモニアノズル５１の位置や数は、図１の開示に限定されず、燃焼ガス通路１２の大きさや、燃焼ガス温度の分布に応じて決定される。

アンモニアノズル５１は、燃焼ガスに対してアンモニアガスを投入することで、燃焼ガスを脱硝する。具体的には、アンモニアノズル５１は、燃焼ガスに対してアンモニアガスを投入することで、燃焼ガスに含まれるＮＯｘを還元する。

パージガス弁２２１ａは、アンモニア燃料供給系統２１０からバーナ２１Ｄへのアンモニアガスの供給を停止して（その際、開閉弁２１４と全てのバーナ２１Ｄのバーナ弁２７は閉状態とされる）、アンモニア燃料供給系統２１０からアンモニアガスを排出する場合に、開状態となるように制御装置２００により制御される。これにより、アンモニア燃料供給系統２１０にパージガスが供給される。また、アンモニア供給系統２２０は、アンモニア燃料供給系統２１０からアンモニアガスを排出する場合に、第１ベント弁２２２ａと、第２ベント弁２２３ａと、第３ベント弁２２４ａと、第４ベント弁２２５ａとを、それぞれ開状態とするよう制御装置２００により制御される。

アンモニア供給系統２２０は、パージガスライン２２１を介して燃料供給ライン２１０ａへパージガスを供給し、アンモニア燃料供給系統２１０に残存するアンモニアガスを、アンモニア排出ライン２２７を介してアンモニア回収タンク２２６へ排出するよう制御装置２００により制御される。

アンモニア供給系統２２０は、アンモニア供給ライン２２８を介して、アンモニア回収タンク２２６に貯留されているアンモニアガスとパージガスとの混合ガスをボイラ１０のアンモニアノズル５１へ供給し、アンモニアノズル５１から燃焼ガス通路１２内にアンモニアガス（混合ガス）を投入するよう制御装置２００により制御される。

図１に示すように、ボイラシステム１００には、節炭器１０４の下流側であって、かつ、脱硝装置４３の上流側にＮＯｘ検出部５２及びアンモニア検出部５３が設けられている。ＮＯｘ検出部５２は、節炭器１０４と脱硝装置４３との間を流通する燃焼ガスに含まれるＮＯｘの量（以下、「脱硝装置入口ＮＯｘ量」と称する）を検出する。また、アンモニア検出部５３は、節炭器１０４と脱硝装置４３との間を流通する燃焼ガスに含まれるアンモニアの量（以下、「脱硝装置入口アンモニア量」と称する）を検出する。図３に示すように、ＮＯｘ検出部５２及びアンモニア検出部５３は、検出した情報を制御装置２００へ送信する。

制御装置２００は、ボイラシステム１００に設けられた弁やポンプ等の各種装置の制御を行う。
また、制御装置２００は、アンモニア制御部２０２を有している。アンモニア制御部２０２は、ＮＯｘ検出部５２が検出した脱硝装置入口ＮＯｘ量とアンモニア検出部５３が検出した脱硝装置入口アンモニア量に基づいて、アンモニア供給ライン２２８の制御弁２２８ｃの開度を調整して、アンモニアノズル５１から投入されるアンモニアの量を制御する。

制御装置２００（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）は、例えば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ：プロセッサ）、主記憶装置（ＭａｉｎＭｅｍｏｒｙ）、二次記憶装置（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙｓｔｏｒａｇｅ：メモリ）等を備えている。更に、制御装置２００は、他の装置と情報の送受信を行うための通信部を備えていてもよい。
主記憶装置は、例えば、キャッシュメモリ、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等の書き込み可能なメモリで構成され、ＣＰＵの実行プログラムの読み出し、実行プログラムによる処理データの書き込み等を行う作業領域として利用される。
二次記憶装置は、非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙｃｏｍｐｕｔｅｒｒｅａｄａｂｌｅｓｔｏｒａｇｅｍｅｄｉｕｍ）である。二次記憶装置は、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリなどである。
各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で二次記憶装置に記憶されており、このプログラムをＣＰＵが主記憶装置に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、二次記憶装置に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

次に、アンモニア制御部２０２がアンモニア量を調整する処理を行った際のアンモニア投入量、脱硝装置入口ＮＯｘ量及び脱硝装置入口アンモニア量の変化について、図４を用いて説明する。

図４に示すように、ボイラシステム１００は、バーナ角度、ＡＡ角度、ＡＡダンパ開度等を調整することで、ＮＯｘ検出部５２が検出する脱硝装置入口ＮＯｘ量が、第１設定値Ｎ１となるように制御されている（時間Ｔ１以前）。アンモニア供給ライン２２８を介してアンモニアノズル５１からアンモニアの投入が開始されると（時間Ｔ１）、制御弁２２８ｃの開度の増加に伴いアンモニア投入量が増加し、脱硝装置入口ＮＯｘ量が、第１設定値Ｎ１から低下する（時間Ｔ１から時間Ｔ２）。

脱硝装置入口ＮＯｘ量が第２設定値Ｎ２となると、アンモニア制御部２０２は、制御弁２２８ｃの開度を固定する（時間Ｔ２）。これにより、脱硝装置入口ＮＯｘ量が第２設定値Ｎ２に維持される。

ここで、例えば、アンモニアノズル５１から供給されるアンモニアガス中のアンモニア濃度の変化により、脱硝装置入口アンモニア量が増大すると（時間Ｔ３）、これに応じて脱硝装置入口ＮＯｘ量が低減する（時間Ｔ３から時間Ｔ４）。脱硝装置入口アンモニア量が所定の閾値Ａ１を超えると、アンモニア制御部２０２は、アンモニアの過投入と判断し、制御弁２２８ｃの開度を小さくしてアンモニアガスの投入量を低減する（時間Ｔ４）。アンモニアガス投入量の低減により、脱硝装置入口ＮＯｘ量が増加して第２設定値Ｎ２に到達すると、アンモニア制御部２０２は、制御弁２２８ｃの開度を維持する。これにより、脱硝装置入口ＮＯｘ量が第２設定値Ｎ２に維持される。

また、ここで、例えば、アンモニアノズル５１から供給されるアンモニアガス中のアンモニア濃度の変化により、脱硝装置入口アンモニア量が減少すると、これに応じて脱硝装置入口ＮＯｘ量が増加する。脱硝装置入口ＮＯｘ量が第２設定値Ｎ２を超えると、アンモニア制御部２０２は、制御弁２２８ｃの開度を大きくしてアンモニアガスの投入量を増加する。アンモニアガス投入量の増加により、脱硝装置入口ＮＯｘ量が減少して第２設定値Ｎ２に到達すると、アンモニア制御部２０２は、制御弁２２８ｃの開度を維持する。これにより、脱硝装置入口ＮＯｘ量が第２設定値Ｎ２に維持される。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、アンモニア燃料供給系統２１０からパージガスによって排出されたアンモニアをボイラ１０の燃焼ガス通路１２の内部へ供給するアンモニア供給系統２２０（特にアンモニアノズル５１）を備えている。これにより、燃焼ガス通路１２の内部を流通する燃焼ガスに対して、アンモニア燃料供給系統２１０から排出されたアンモニアを供給することができる。したがって、アンモニア燃料供給系統２１０から排出されたアンモニアと燃焼ガスとを反応させて、燃焼ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減することができる。すなわち、燃焼ガスを脱硝することができる。また、燃焼ガスとアンモニアとを反応させることで、アンモニアを窒素と水とに分解することができる。

このように、燃焼ガスを脱硝するための還元剤としてアンモニア燃料供給系統２１０から排出されたアンモニアを利用しているので、排出されたアンモニアを利用しない場合（別途外部から還元剤を供給する場合）と比較して、ボイラシステム１００で使用される還元剤の量を低減することができる。したがって、ランニングコストを低減することができる。また、別途外部から還元剤を供給する装置を小型化又は設けない構造とすることができるので、ボイラシステム１００の構造を簡素化することができる。したがって、イニシャルコストを低減することができる。

また、アンモニア燃料供給系統２１０から排出されたアンモニアを燃焼ガスの反応させることで、窒素と水とに分解しているので、別途アンモニアを分解するための溶液等を使用しない。このため、別途アンモニアを分解するための溶液等を使用する場合と比較して、ランニングコストを低減することができる。また、別途排出されたアンモニアを分解するための装置を小型化又は設けない構造とすることができるので、ボイラシステム１００の構造を簡素化することができる。したがって、イニシャルコストを低減することができる。

以上から、本実施形態では、アンモニア燃料供給系統２１０から排出されたアンモニアを、簡素な構造で適切に再利用することができる。したがって、コストを低減することができる。

アディショナル空気ポート２５から空気が供給されることで、火炉１１内における燃料の燃焼が完結する。したがって、アディショナル空気ポート２５の下流側の空間では、火炉１１に投入される空気中の酸素が消費されており、酸素濃度が低下している。本実施形態では、アンモニア供給系統２２０（特にアンモニアノズル５１）は、アンモニア燃料供給系統２１０からパージガスによって排出されたアンモニアをアディショナル空気ポート２５よりも下流側に供給する。したがって、酸素濃度が低い空間にアンモニアを供給することができるので、より好適に燃焼ガス中に含まれるＮＯｘを還元することができる。

また、再熱器１０３及び節炭器１０４は熱を回収するので、再熱器１０３及び節炭器１０４の上流側の空間は、再熱器１０３及び節炭器１０４の下流側の空間と比較して、燃焼ガスの温度が高い。本実施形態では、アンモニア供給系統２２０（特にアンモニアノズル５１）は、アンモニア燃料供給系統２１０からパージガスによって排出されたアンモニアを再熱器１０３及び節炭器１０４よりも上流側に供給する。これにより、流通する燃焼ガスの温度が高い空間（例えば、燃焼ガスの温度が１０００℃程度の空間）にアンモニアを供給することができるので、より好適に燃焼ガス中に含まれるＮＯｘを還元することができる。

アンモニア燃料供給系統２１０からパージガスによって排出された流体（パージガスとアンモニアとが混合した流体である混合流体）に含まれるアンモニアの濃度は一定ではない。このため、アンモニア供給系統２２０（特にアンモニアノズル５１）によって、一定の量の混合流体を燃焼ガス通路１２内に供給したとしても、燃焼ガス通路１２内に供給されるアンモニア量は一定ではない。このため、燃焼ガス通路１２内に供給するアンモニア量が過多となったり、過少となったりする可能性があった。特に、燃焼ガス通路１２内に供給するアンモニア量が過多となった場合には、燃焼ガス中にアンモニアが残存し、後流側に配置される装置に硫安が生成される等の不具合が発生する可能性があった。特に、空気予熱器４２が閉塞する可能性があった。

一方、本実施形態では、ＮＯｘ検出部５２が検出した情報に基づいて、アンモニア供給ライン２２８の制御弁２２８ｃを制御する制御装置２００を備えている。これにより、燃焼ガス通路１２の内部へ供給するアンモニアの量を、燃焼ガスに含まれる窒素酸化物の量に基づいた量にすることができる。したがって、例えば、制御装置２００によって、燃焼ガスに含まれる窒素酸化物の量を所定の範囲内となるように制御弁２２８ｃを制御した場合には、燃焼ガス通路１２の内部へ適切な量のアンモニアを供給することができる。

また、本実施形態では、アンモニア検出部５３が検出した情報に基づいて、アンモニア供給ライン２２８の制御弁２２８ｃを制御する制御装置２００を備えている。これにより、燃焼ガス通路１２の内部へ供給するアンモニアの量を、燃焼ガスに含まれるアンモニアの量に基づいた量にすることができる。したがって、例えば、制御装置２００によって、燃焼ガスに含まれるアンモニアの量を所定の範囲内となるように制御弁２２８ｃを制御した場合には、燃焼ガス通路１２の内部へ適切な量のアンモニアを供給することができる。所定の範囲内とは、例えば、後流側に配置される装置に硫安が生成されない程度のアンモニア量の範囲であってもよい。

また、燃焼ガス通路１２内に供給するアンモニア量が変動することで、脱硝装置入口ＮＯｘ量が変動する可能性があった。これにより、脱硝装置の運転が不安定になり、脱硝装置出口ＮＯｘ量も変動する可能性があった。

一方、本実施形態では、脱硝装置入口ＮＯｘ量を所定の量に制御している。このため、脱硝装置入口ＮＯｘ量を安定化することができるので、脱硝装置の運転も安定化し、脱硝装置出口ＮＯｘ量の変動を抑制することができる。

［第２実施形態］
本開示の第２実施形態について図５を用いて説明する。
本実施形態では、以下で説明する構成が上記第１実施形態と相違している。他の構成は上記第１実施形態と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

本実施形態に係るボイラシステム１００Ａのアンモニア燃料供給系統２１０は、燃料として液状のアンモニア（成分としてアンモニアを含み、液体の状態でバーナ２１Ｄに供給される可燃性物質。以下、「アンモニア液」と称する。）をボイラ１０のバーナ２１Ｄに供給する。

本実施形態に係るボイラシステム１００Ａは、アンモニア供給系統２２０Ａを備える。
アンモニア供給系統２２０Ａは、アンモニア液を貯留するアンモニア回収タンク２２６Ａを備えている。また、アンモニア供給系統２２０Ａは、アンモニア燃料タンク２１１に接続される第１ドレンライン２２２Ａと、燃料供給ライン２１０ａの加熱器２１３と開閉弁２１４との間に接続される第２ドレンライン２２３Ａと、燃料供給ライン２１０ａの循環ライン２１０ｂの分岐点よりも下流側に接続される第３ドレンライン２２４Ａと、循環ライン２１０ｂに接続される第４ドレンライン２２５Ａと、を有する。
第１ドレンライン２２２Ａには、第１ドレン弁２２２ａＡが設けられている。第２ドレンライン２２３Ａには、第２ドレン弁２２３ａＡが設けられている。第３ドレンライン２２４Ａには、第３ドレン弁２２４ａＡが設けられている。第４ドレンライン２２５Ａには、第４ドレン弁２２５ａＡが設けられている。

第１ドレンライン２２２Ａ，第２ドレンライン２２３Ａ，第３ドレンライン２２４Ａ及び第４ドレンライン２２５Ａの下流端は、アンモニア排出ライン２２７Ａに接続されている。アンモニア排出ライン２２７Ａは、アンモニア燃料供給系統２１０からパージガスによって排出されたアンモニアをアンモニア回収タンク２２６Ａに導いている。アンモニア排出ライン２２７Ａ内には、アンモニア液とパージガスとが混合した混合二相流が流通する。

アンモニア回収タンク２２６Ａは、アンモニア液とパージガスとが混合した混合二相流が供給される。アンモニア回収タンク２２６Ａでは、アンモニア液とパージガスが分離され、分離されたパージガスは系外に排出される。アンモニア回収タンク２２６Ａには、アンモニア供給ライン２２８Ａが接続されている。アンモニア供給ライン２２８Ａは、アンモニア回収タンク２２６Ａでパージガスと分離され、貯留されているアンモニア液をアンモニアノズル５１へ導く。

アンモニア供給ライン２２８Ａには、上流側から順番にポンプ２２８ａＡ，制御弁２２８ｂＡが設けられている。ポンプ２２８ａＡ及び制御弁２２８ｂＡは、制御装置２００によって制御される。ポンプ２２８ａＡは、回転駆動することで、アンモニア供給ライン２２８内にアンモニア液を流通させる。制御弁２２８ｂＡは、開度を調整することでアンモニア供給ライン２２８内を流通するアンモニア液の流量を調整する。換言すれば、制御弁２２８ｂＡは、開度を調整することで、アンモニアノズル５１からボイラ１０の燃焼ガス通路１２内に供給されるアンモニアの量を調整する。

アンモニアノズル５１の配置や、制御装置２００が行う制御は第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態のようにアンモニア液を燃料としてボイラ１０に供給するボイラシステム１００Ａにおいても、第１実施形態と同様の効果を奏する。

なお、本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。
上述した実施形態では、本開示のボイラを、燃料に固体燃料とアンモニア燃料を混焼するボイラとして説明した。ボイラに使用される固体燃料としては、石炭、バイオマス燃料、石油コークス（ＰＣ：ＰｅｔｒｏｌｅｕｍＣｏｋｅ）燃料、石油残渣などが使用される。
なお、ボイラの燃料としては、固体燃料に限らず、重油、軽油、重質油などの石油類や工場廃液などの液体燃料も使用することができる。また、天然ガスや各種石油ガス、製鉄プロセスなどで発生する副生ガス、水素ガスなどの気体燃料も使用することができる。
さらに、これらの各種燃料を組み合わせて使用する混焼ボイラにも適用することができる。また、アンモニア燃料のみを使用する専焼ボイラであってもよい。

例えば、アンモニアノズル５１を設ける位置は上記説明の位置に限定されない。例えば、再熱器１０３と節炭器１０４との間に設けてもよい。また、節炭器１０４と脱硝装置４３との間に設けてもよい。

以上説明した実施形態に記載のボイラシステム並びにボイラシステムの運転方法は、例えば以下のように把握される。
本開示の第１態様に係る燃焼システムは、アンモニアを燃焼させて火炉（１１）内に火炎を形成するバーナ（２１Ｄ）と、前記火炉で生成された燃焼ガスが内部を流通する燃焼ガス流通部（１２）と、前記バーナへアンモニアを燃料として供給するアンモニア燃料供給系統（２１０）と、前記アンモニア燃料供給系統に対して、前記アンモニア燃料供給系統からアンモニアを排出させるパージガスを供給するパージガス供給部（２２１）と、前記アンモニア燃料供給系統から排出されたアンモニアを前記燃焼ガス流通部の内部へ供給するアンモニア供給部（２２０）と、を備える。

上記構成では、燃料供給系統から排出されたアンモニアを燃焼ガス流通部の内部へ供給するアンモニア供給部を備えている。これにより、燃焼ガス流通部の内部を流通する燃焼ガスに対して、燃料供給系統から排出されたアンモニアを供給することができる。したがって、燃料供給系統から排出されたアンモニアと燃焼ガスとを反応させて、燃焼ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減することができる。すなわち、燃焼ガスを脱硝することができる。また、燃焼ガスとアンモニアとを反応させることで、アンモニアを窒素と水とに分解することができる。
このように、燃焼ガスを脱硝するための還元剤として燃料供給系統から排出されたアンモニアを利用しているので、排出されたアンモニアを利用しない場合（別途外部から還元剤を供給する場合）と比較して、燃焼システムで使用される還元剤の量を低減することができる。したがって、ランニングコストを低減することができる。また、別途外部から還元剤を供給する装置を小型化又は設けない構造とすることができるので、燃焼システムの構造を簡素化することができる。したがって、イニシャルコストを低減することができる。
また、燃料供給系統から排出されたアンモニアを燃焼ガスの反応させることで、窒素と水とに分解しているので、別途アンモニアを分解するための溶液等を使用しない。このため、別途アンモニアを分解するための溶液等を使用する場合と比較して、ランニングコストを低減することができる。また、別途排出されたアンモニアを分解するための装置を小型化又は設けない構造とすることができるので、燃焼システムの構造を簡素化することができる。したがって、イニシャルコストを低減することができる。
以上から、上記構成では、燃料供給系統から排出されたアンモニアを、簡素な構造で適切に再利用することができる。したがって、コストを低減することができる。

また、本開示の第２態様に係る燃焼システムは、上記第１態様において、前記アンモニア供給部よりも下流側を流通する燃焼ガスに含まれる窒素酸化物の量を検出する窒素酸化物検出部（５２）と、前記アンモニア供給部によって前記燃焼ガス流通部の内部へ供給するアンモニアの量を調整する調整部（２２８ｃ）と、前記窒素酸化物検出部が検出した情報に基づいて、前記調整部を制御する制御部（２００）と、を備える。

燃料供給系統からパージガスによって排出された流体（パージガスとアンモニアとが混合した流体である混合流体）に含まれるアンモニアの濃度は一定ではない。このため、アンモニア供給部によって、一定の量の混合流体を燃焼ガス流路内に供給したとしても、燃焼ガス流路内に供給されるアンモニア量は一定ではない。このため、燃焼ガス流路内に供給するアンモニア量が過多になったり、過少となったりする可能性があった。特に、燃焼ガス流路内に供給するアンモニア量が過多となった場合には、燃焼ガス中にアンモニアが残存し、後流側に配置される装置に硫安が生成される等の不具合が発生する可能性があった。
上記構成では、窒素酸化物検出部が検出した情報に基づいて調整部を制御する制御部を備えている。これにより、燃焼ガス流通部の内部へ供給するアンモニアの量を、燃焼ガスに含まれる窒素酸化物の量に基づいた量にすることができる。したがって、例えば、制御部によって、燃焼ガスに含まれる窒素酸化物の量を所定の範囲内となるように調整部を制御した場合には、燃焼ガス流通部の内部へ適切な量のアンモニアを供給することができる。
なお、窒素酸化物検出部は、燃焼ガス中のＮＯｘの量を計測してもよく、他のパラメータから燃焼ガス中のＮＯｘの量を推定してもよい。

また、本開示の第３態様に係る燃焼システムは、上記第１態様または第２態様のいずれかにおいて、前記アンモニア供給部よりも下流側を流通する燃焼ガスに含まれるアンモニアの量を検出するアンモニア検出部（５３）と、前記アンモニア供給部によって、前記燃焼ガス流通部の内部へ供給するアンモニアの量を調整する調整部（２２８ｃ）と、前記アンモニア検出部が検出した情報に基づいて前記調整部を制御する制御部（２００）と、を備える。

上記構成では、アンモニア検出部が検出した情報に基づいて調整部を制御する制御部を備えている。これにより、燃焼ガス流通部の内部へ供給するアンモニアの量を、燃焼ガスに含まれるアンモニアの量に基づいた量にすることができる。したがって、例えば、制御部によって、燃焼ガスに含まれるアンモニアの量を所定の範囲内となるように調整部を制御した場合には、燃焼ガス流通部の内部へ適切な量のアンモニアを供給することができる。所定の範囲内とは、例えば、後流側に配置される装置に硫安が生成されない程度のアンモニア量の範囲であってもよい。
なお、アンモニア検出部は、燃焼ガス中のアンモニアの量を計測してもよく、他のパラメータから燃焼ガス中のアンモニアの量を推定してもよい。

また、本開示の第１態様に係るボイラシステムは、上記第１態様から第３態様のいずれかに記載の燃焼システムと、前記燃焼ガス流通部（１２）に設けられ燃焼ガスの熱を回収する熱交換器（１０２，１０３，１０４）と、を備えている。

また、本開示の第２態様に係るボイラシステムは、上記第１態様において、前記バーナよりも燃焼ガス流れの下流側に設けられ、前記火炉内に空気を供給する空気供給部（２５）を備え、前記ボイラは、前記燃焼ガス流通部に設けられ、燃焼ガスの熱を回収する熱交換器（１０２，１０３，１０４）を有し、前記アンモニア供給部は、前記アンモニア燃料供給系統から排出されたアンモニアを前記空気供給部よりも下流側であって前記熱交換器の上流側に供給する。

空気供給部から空気が供給されることで、火炉内における燃料の燃焼が激しくなるので、より空気が消費される。したがって、空気供給部の下流側の空間は、空気供給部の上流側の空間と比較して、酸素濃度が低い。上記構成では、アンモニア供給部は、燃料供給系統から排出されたアンモニアを空気供給部よりも下流側に供給する。したがって、酸素濃度が低い空間にアンモニアを供給することができるので、より好適に燃焼ガス中に含まれるＮＯｘを還元することができる。
また、熱交換器は熱を回収するので、熱交換器の上流側の空間は、熱交換器の下流側の空間と比較して、燃焼ガスの温度が高い。上記構成では、アンモニア供給部は、燃料供給系統から排出されたアンモニアを熱交換器よりも上流側に供給する。これにより、流通する燃焼ガスの温度が高い空間（例えば、燃焼ガスの温度が１０００℃程度の空間）にアンモニアを供給することができるので、より好適に燃焼ガス中に含まれるＮＯｘを還元することができる。

また、本開示の第３態様に係るボイラシステムは、上記第１態様または第２態様において、前記燃焼ガスを脱硝する脱硝装置を備え、前記アンモニア供給部は、前記アンモニア燃料供給系統から排出されたアンモニアを前記脱硝装置よりも上流側に供給する。

本開示の第１態様に係る燃焼システムの運転方法は、前記燃焼システムは、アンモニアを燃焼させて火炉（１１）内に火炎を形成するバーナ（２１Ｄ）と、前記火炉で生成された燃焼ガスが内部を流通する燃焼ガス流通部（１２）と、前記バーナへアンモニアを燃料として供給するアンモニア燃料供給系統（２１０）と、前記アンモニア燃料供給系統に対して、前記アンモニア燃料供給系統からアンモニアを排出させるパージガスを供給するパージガス供給部（２２１）と、を有し、前記アンモニア燃料供給系統から排出されたアンモニアを前記ボイラの前記燃焼ガス流通部の内部へ供給するアンモニア供給工程を備える。

１０：ボイラ
１１：火炉
１２：燃焼ガス通路
１３：煙道
２０：燃焼装置
２１：バーナ
２２：燃料供給管
２３：風箱
２４：風道
２５：アディショナル空気ポート（空気供給部）
２６：アディショナル空気ダクト
２７：バーナ弁
３１：燃料供給部
３２：押込通風機
４１：ガスダクト
４２：空気予熱器
４３：脱硝装置
４４：集じん装置
４６：脱硫装置
４７：煙突
５１：アンモニアノズル
５２：ＮＯｘ検出部
５３：アンモニア検出部
１００：ボイラシステム
１００Ａ：ボイラシステム
１０１：火炉壁
１０２：過熱器
１０３：再熱器
１０４：節炭器
２００：制御装置
２０２：アンモニア制御部
２１０：アンモニア燃料供給系統
２１０ａ：燃料供給ライン
２１０ｂ：循環ライン
２１１：アンモニア燃料タンク
２１２：ポンプ
２１３：加熱器
２１４：開閉弁
２１５：制御弁
２１６：開閉弁
２２０：アンモニア供給系統
２２０Ａ：アンモニア供給系統
２２１：パージガスライン
２２１ａ：パージガス弁
２２２：第１ベントライン
２２２Ａ：第１ドレンライン
２２２ａ：第１ベント弁
２２２ａＡ：第１ドレン弁
２２３：第２ベントライン
２２３Ａ：第２ドレンライン
２２３ａ：第２ベント弁
２２３ａＡ：第２ドレン弁
２２４：第３ベントライン
２２４Ａ：第３ドレンライン
２２４ａ：第３ベント弁
２２４ａＡ：第３ドレン弁
２２５：第４ベントライン
２２５Ａ：第４ドレンライン
２２５ａ：第４ベント弁
２２５ａＡ：第４ドレン弁
２２６：アンモニア回収タンク
２２６Ａ：アンモニア回収タンク
２２７：アンモニア排出ライン
２２７Ａ：アンモニア排出ライン
２２７ａ：制御弁
２２８：アンモニア供給ライン
２２８Ａ：アンモニア供給ライン
２２８ａ：ファン
２２８ａＡ：ポンプ
２２８ｂ：流量センサ
２２８ｂＡ：制御弁
２２８ｃ：制御弁
２２８ｄ：開閉弁

Claims

アンモニアを燃焼させて火炉内に火炎を形成するバーナと、
前記火炉で生成された燃焼ガスが内部を流通する燃焼ガス流通部と、
前記バーナへアンモニアを燃料として供給するアンモニア燃料供給系統と、
前記アンモニア燃料供給系統に対して、前記アンモニア燃料供給系統からアンモニアを排出させるパージガスを供給するパージガス供給部と、
前記パージガス供給部によって前記アンモニア燃料供給系統から排出されたアンモニアを前記燃焼ガス流通部の内部へ供給するアンモニア供給部と、を備え、
前記アンモニア供給部は、前記アンモニア燃料供給系統から排出されたアンモニアとパージガスとが混合した混合流体を貯留するアンモニア回収タンクを有し、前記アンモニア回収タンクで貯留された混合流体を前記燃焼ガス流通部の内部へ供給する燃焼システムと、
前記燃焼ガス流通部に設けられ燃焼ガスの熱を回収する熱交換器と、
前記バーナよりも燃焼ガス流れの下流側に設けられ、前記火炉内に空気を供給する空気供給部と、を具備し、
前記アンモニア供給部は、前記アンモニア燃料供給系統から排出されたアンモニアを前記空気供給部よりも下流側であって前記熱交換器の上流側に供給するボイラシステム。
アンモニアを燃焼させて火炉内に火炎を形成するバーナと、
前記火炉で生成された燃焼ガスが内部を流通する燃焼ガス流通部と、
前記バーナへアンモニアを燃料として供給するアンモニア燃料供給系統と、
前記アンモニア燃料供給系統に対して、前記アンモニア燃料供給系統からアンモニアを排出させるパージガスを供給するパージガス供給部と、
前記パージガス供給部によって前記アンモニア燃料供給系統から排出されたアンモニアを前記燃焼ガス流通部の内部へ供給するアンモニア供給部と、を備え、
前記アンモニア供給部は、前記アンモニア燃料供給系統から排出されたアンモニアとパージガスとが混合した混合流体を貯留するアンモニア回収タンクを有し、前記アンモニア回収タンクで貯留された混合流体を前記燃焼ガス流通部の内部へ供給する燃焼システムと、
前記燃焼ガス流通部に設けられ燃焼ガスの熱を回収する熱交換器と、
燃焼ガスを脱硝する脱硝装置と、を具備し、
前記アンモニア供給部は、前記アンモニア燃料供給系統から排出されたアンモニアを前記脱硝装置よりも上流側に供給するボイラシステム。
前記アンモニア供給部よりも下流側を流通する燃焼ガスに含まれる窒素酸化物の量を検出する窒素酸化物検出部と、
前記アンモニア供給部によって、前記燃焼ガス流通部の内部へ供給するアンモニアの量を調整する調整部と、
前記窒素酸化物検出部が検出した情報に基づいて、前記調整部を制御する制御部と、を備える請求項１または請求項２に記載のボイラシステム。
前記アンモニア供給部よりも下流側を流通する燃焼ガスに含まれるアンモニアの量を検出するアンモニア検出部と、
前記アンモニア供給部によって、前記燃焼ガス流通部の内部へ供給するアンモニアの量を調整する調整部と、
前記アンモニア検出部が検出した情報に基づいて、前記調整部を制御する制御部と、を備える請求項１または請求項２に記載のボイラシステム。
燃焼システムを備えるボイラシステムの運転方法であって、
前記燃焼システムは、アンモニアを燃焼させて火炉内に火炎を形成するバーナと、前記火炉で生成された燃焼ガスが内部を流通する燃焼ガス流通部と、前記バーナへアンモニアを燃料として供給するアンモニア燃料供給系統と、前記アンモニア燃料供給系統に対して、前記アンモニア燃料供給系統からアンモニアを排出させるパージガスを供給するパージガス供給部と、を有し、
前記ボイラシステムは、前記燃焼ガス流通部に設けられ燃焼ガスの熱を回収する熱交換器と、前記バーナよりも燃焼ガス流れの下流側に設けられ、前記火炉内に空気を供給する空気供給部と、をさらに備え、
前記パージガス供給部によって前記アンモニア燃料供給系統から排出されたアンモニアを前記燃焼ガス流通部の内部へ供給するアンモニア供給工程を備え、
前記アンモニア供給工程は、前記アンモニア燃料供給系統から排出されたアンモニアとパージガスとが混合した混合流体を貯留するアンモニア回収タンクで貯留された混合流体を前記燃焼ガス流通部の内部へ供給し、
前記アンモニア供給工程は、前記アンモニア燃料供給系統から排出されたアンモニアを前記空気供給部よりも下流側であって前記熱交換器の上流側に供給するボイラシステムの運転方法。
燃焼システムを備えるボイラシステムの運転方法であって、
前記燃焼システムは、アンモニアを燃焼させて火炉内に火炎を形成するバーナと、前記火炉で生成された燃焼ガスが内部を流通する燃焼ガス流通部と、前記バーナへアンモニアを燃料として供給するアンモニア燃料供給系統と、前記アンモニア燃料供給系統に対して、前記アンモニア燃料供給系統からアンモニアを排出させるパージガスを供給するパージガス供給部と、を有し、
前記ボイラシステムは、前記燃焼ガス流通部に設けられ燃焼ガスの熱を回収する熱交換器と、燃焼ガスを脱硝する脱硝装置と、をさらに備え、
前記パージガス供給部によって前記アンモニア燃料供給系統から排出されたアンモニアを前記燃焼ガス流通部の内部へ供給するアンモニア供給工程を備え、
前記アンモニア供給工程は、前記アンモニア燃料供給系統から排出されたアンモニアとパージガスとが混合した混合流体を貯留するアンモニア回収タンクで貯留された混合流体を前記燃焼ガス流通部の内部へ供給し、
前記アンモニア供給工程は、前記アンモニア燃料供給系統から排出されたアンモニアを前記脱硝装置よりも上流側に供給するボイラシステムの運転方法。