TWI788122B - 燃燒裝置及鍋爐 - Google Patents

Abstract

本揭示的燃燒裝置100係具備：燃燒器4，係具備氨噴射噴嘴41，在該氨噴射噴嘴41的前端部設置面對火爐2的內部空間的噴射口41c；調整機構7，係調整前端部的溫度；及控制裝置9，係以使前端部的溫度成為基準溫度以下的方式控制調整機構7的操作。

Description

燃燒裝置及鍋爐

本揭示係關於一種燃燒裝置及鍋爐(boiler)。本申請案主張基於2021年2月19日提出之日本專利申請案第2021-025118號之優先權之利益，其內容引用於本申請案中。

在設置在鍋爐等的火爐的燃燒器(burner)中有一種燃燒器，該燃燒器係具有以氨(ammonia)為燃料將之噴射的氨噴射噴嘴。使用氨作為燃料，藉此謀求二氧化碳的排放量的削減。例如，下述之專利文獻1係揭示一種以煤粉與氨為燃料並使兩者混合燃燒的燃燒器。

(先前技術文獻)

(專利文獻)

專利文獻1：日本專利公開特開2019-086189號公報

順帶一提，具有氨噴射噴嘴的燃燒器係從設在氨噴射噴嘴的前端部的噴射口噴射氨，藉此，在燃燒器前方形成火焰。氨噴射噴嘴的前端部係有氨存在且成為曝露在形成高溫的環境下的狀態，因此容易氮化。有鑒於此，為了抑制氨噴射噴嘴的前端部的氮化所伴隨的韌性下降，較佳為抑制氨噴射噴嘴 的氮化。

本揭示的目的在提供能夠抑制氨噴射噴嘴的氮化之燃燒裝置及鍋爐。

為了解決上述課題，本揭示的燃燒裝置係具備：燃燒器，係具有氨噴射噴嘴，在該氨噴射噴嘴的前端部設置面對火爐的內部空間的噴射口；調整機構，係調整前端部的溫度；及控制裝置，係以使前端部的溫度成為基準溫度以下的方式控制調整機構的操作。

亦可為，調整機構係包含調整氨噴射噴嘴的氨的流量之機構。

亦可為，調整機構係包含調整噴射口與內部空間的分隔距離之機構。

亦可為，調整機構係包含調整噴射口的開口面積之機構。

亦可為，具備：空氣管，其以包圍氨噴射噴嘴的方式配置在與氨噴射噴嘴同軸上；調整機構係包含調整空氣管的空氣的流量之機構。

為了解決上述課題，本揭示的鍋爐係具備上述的燃燒裝置。

依據本揭示，能夠抑制氨噴射噴嘴的氮化。

1:鍋爐

2:火爐

2a:排放口

3:煙道

3a:水平煙道

3b:後部煙道

4:燃燒器

5:空氣供給部

6:氨槽

7:調整機構

7A:調整機構

7B:調整機構

7C:調整機構

8:溫度感測器

9:控制裝置

41:氨噴射噴嘴

41a:本體

41b:供給口

41c:噴射口

41d:可變部

42:空氣噴射噴嘴

42a:本體

42b:噴射口

43:煤粉噴射噴嘴

43a:本體

43b:噴射口

51:流路

52:噴射口

71:流量調整閥

71A:驅動裝置

71B:驅動裝置

71C:空氣管

71Ca:本體

71Cb:供給口

71Cc:噴射口

72C:空氣供給源

73C:流量調整閥

100:燃燒裝置

100A:燃燒裝置

100B:燃燒裝置

100C:燃燒裝置

A1,A2,A3,A4:箭頭

F:火焰

S101,S102,S103:步驟

圖1係顯示本實施型態的鍋爐之示意圖。

圖2係顯示本實施型態的燃燒裝置之示意圖。

圖3係顯示本實施型態的控制裝置所進行的處理的流程的一例之流程圖(flowchart)。

圖4係顯示第一變形例的燃燒裝置之示意圖。

圖5係顯示在第一變形例的燃燒裝置中，前端部溫度成為比圖4的例子高的狀態之示意圖。

圖6係顯示第二變形例的燃燒裝置之示意圖。

圖7係顯示在第二變形例的燃燒裝置中，前端部溫度成為比圖6的例子高的狀態之示意圖。

圖8係顯示第三變形例的燃燒裝置之示意圖。

以下，參照檢附圖式，針對本揭示的實施型態進行說明。實施型態所示的尺寸、材料及具體的數值等不過是促進理解之用的例示，除非特別聲明，不然並不限定本揭示。另外，在本說明書及圖式中，針對具有實質上相同功能、構成的要素係藉由給予相同的元件符號而省略重複說明，又，與本揭示無直接關係的要素係省略圖示。

圖1係顯示本實施型態的鍋爐1之示意圖。如圖1所示，鍋爐1係具備火爐2、煙道3及燃燒器4。

火爐2為使燃料燃燒而使燃燒熱產生的爐。以下，主要以在火爐2中使用氨及煤粉作為燃料的例子進行說明。藉由使用氨及煤粉作為燃料，而削減二氧化碳的排放量。惟，如後述，火爐2中使用的燃料並不限定於此例。

火爐2係具有沿鉛直方向延伸的筒形狀(例如，矩形筒形狀)。在火爐2中係藉由燃料燃燒而使高溫的燃燒氣體產生。在火爐2的底部係設置將因燃料的燃燒而產生的灰分排放至外部的排放口2a。

煙道3係將在火爐2產生的燃燒氣體作為廢氣導引至外部的通道。煙道3係與火爐2的上部連接。煙道3係具有水平煙道3a與後部煙道3b。 水平煙道3a係從火爐2的上部沿水平方向延伸。後部煙道3b係從水平煙道3a的端部延伸至下方。

鍋爐1係具備設置在火爐2的上部等的未圖示的過熱器(superheater)。在過熱器中係進行火爐2產生的燃燒熱與水之間的熱交換。藉此，使水蒸氣生成。此外，鍋爐1係能具備圖1中未圖示的各種機器(例如，再熱器、節煤器(economizer)或空氣預熱器等)。

燃燒器4係設在火爐2的下部的壁部。在火爐2係以沿火爐2的周方向隔著間隔的方式設置複數個燃燒器4。另外，在圖1中雖省略圖示，但複數個燃燒器4亦以沿火爐2的延伸方向(上下方向)隔著間隔的方式設置。燃燒器4係以氨及煤粉為燃料並將之噴射至火爐2內。藉由使從燃燒器4噴射的燃料燃燒，而在火爐2內形成火焰F。另外，在火爐2係設置將從燃燒器4噴射的燃料點火的未圖示的點火裝置。

圖2係顯示本實施型態的燃燒裝置100之示意圖。如圖2所示，燃燒裝置100係具備：燃燒器4、空氣供給部5、氨槽(tank)6、調整機構7(具體而言為包含流量調整閥71之機構)、溫度感測器8(sensor)及控制裝置9。

燃燒器4係在火爐2的外部安裝於火爐2的壁部。燃燒器4係具有：氨噴射噴嘴41、空氣噴射噴嘴42及煤粉噴射噴嘴43。氨噴射噴嘴41為噴射氨的噴嘴。空氣噴射噴嘴42為噴射燃燒用的空氣的噴嘴。煤粉噴射噴嘴43為噴射煤粉的噴嘴。

氨噴射噴嘴41、空氣噴射噴嘴42及煤粉噴射噴嘴43係具有圓筒形狀。空氣噴射噴嘴42係以包圍氨噴射噴嘴41的方式配置在與氨噴射噴嘴41同軸上。煤粉噴射噴嘴43係以包圍空氣噴射噴嘴42的方式配置在與空氣噴射噴嘴42同軸上。藉由氨噴射噴嘴41、空氣噴射噴嘴42及煤粉噴射噴嘴43而形成三重圓筒構造。氨噴射噴嘴41、空氣噴射噴嘴42及煤粉噴射噴嘴43的中 心軸係相對於火爐2的壁部交叉(具體而言為大致正交)。

以下，亦將燃燒器4的徑方向、燃燒器4的軸方向及燃燒器4的周方向簡稱為徑方向、軸方向及周方向。將燃燒器4的火爐2側(圖2中的右側)稱為前端側，將相對於燃燒器4的火爐2側之相反側(圖2中的左側)稱為後端側。

氨噴射噴嘴41係包含本體41a、供給口41b及噴射口41c。本體41a係具有圓筒形狀。本體41a係在燃燒器4的中心軸上延伸。本體41a的壁厚、內徑及外徑係無關於軸方向位置皆大致一定。惟，本體41a的壁厚、內徑及外徑亦可相應於軸方向位置而變化。在本體41a的後端部設置屬於開口的供給口41b。供給口41b係與氨槽6連接。在本體41a的前端部設置屬於開口的噴射口41c。噴射口41c係面對火爐2的內部空間。亦即，噴射口41c係朝著火爐2的內部空間。

氨係從氨槽6經由供給口41b而供給至本體41a內。如箭頭A1所示，供給到本體41a內的氨係在本體41a內流通。通過本體41a內的氨係從噴射口41c朝火爐2的內部空間噴射。如此，氨噴射噴嘴41係朝火爐2的內部空間設置。

空氣噴射噴嘴42係包含本體42a及噴射口42b。本體42a係具有圓筒形狀。本體42a係以包圍氨噴射噴嘴41的本體41a的方式配置在與本體41a同軸上。本體42a係具有隨著往前端側前進而愈加漸縮之形狀。在本體42a的後部(亦即，後端側的部分)設置未圖示的供給口。

空氣噴射噴嘴42的供給口係與未圖示的空氣供給源連接。例如，空氣噴射噴嘴42的供給口係露出在作為空氣供給源的大氣。在本體42a的前端部設置屬於開口的噴射口42b。氨噴射噴嘴41的本體41a的前端部係位在本體42a的前端部的徑方向內側。噴射口42b為本體42a的前端部與氨噴射噴嘴 41的本體41a的前端部之間的圓環形狀的開口。噴射口42b係面對火爐2的內部空間。亦即，噴射口42b係朝著火爐2的內部空間。

空氣係從空氣供給源(例如，大氣)經由未圖示的供給口供給至本體42a內。如箭頭A2所示，供給到本體42a內的空氣係在本體42a的內周部與氨噴射噴嘴41的本體41a的外周部之間的空間內流通。通過本體42a內的空氣係從噴射口42b係朝火爐2的內部空間噴射。如上述，空氣噴射噴嘴42係朝火爐2的內部空間設置。

煤粉噴射噴嘴43係包含本體43a及噴射口43b。本體43a係具有圓筒形狀。本體43a係以包圍空氣噴射噴嘴42的本體42a的方式配置在與本體42a同軸上。本體43a係具有隨著往前端側前進而愈加漸縮之形狀。在本體43a的後部(亦即，後端側的部分)設置未圖示的供給口。

煤粉噴射噴嘴43的供給口係與未圖示的煤粉供給源連接。在本體43a的前端部設置屬於開口的噴射口43b。本體43a的前端的軸方向位置係與空氣噴射噴嘴42的本體42a的前端的軸方向位置大致一致。噴射口43b為本體43a的前端部與空氣噴射噴嘴42的本體42a的前端部之間的圓環形狀的開口。噴射口43b係面對火爐2的內部空間。亦即，噴射口43b係朝著火爐2的內部空間。

煤粉係與供搬送煤粉之用的空氣一起從煤粉供給源經由未圖示的供給口被供給至本體43a內。如箭頭A3所示，供給到本體43a內的煤粉係與空氣一起在本體43a的內周部與空氣噴射噴嘴42的本體42a的外周部之間的空間內流通。通過本體43a內的煤粉係從噴射口43b朝火爐2的內部空間噴射。如上述，煤粉噴射噴嘴43係朝火爐2的內部空間設置。

空氣供給部5係對藉由燃燒器4而形成的火焰(參照圖1的火焰F)，從徑方向外側供給燃燒用的空氣。空氣供給部5係以將燃燒器4的前端部與 火爐2之間包覆起來的方式配置。在空氣供給部5係形成空氣流通的流路51。流路51係形成為與燃燒器4同軸的圓筒形狀。流路51係與未圖示的空氣供給源連接。在流路51中的火爐2側的端部係形成噴射口52。

如箭頭A4所示，從空氣供給源供給到空氣供給部5的空氣係通過流路51，且從噴射口52朝火爐2的內部空間被噴射。噴射口52係面對火爐2的內部空間。亦即，噴射口52係朝著火爐2的內部空間。如上述，空氣供給部5係朝火爐2的內部空間設置。從空氣供給部5的噴射口52所噴射的空氣係一邊沿周方向廻旋一邊朝火爐2的內部空間前進。

調整機構7為供調整氨噴射噴嘴41的前端部的溫度(以下，亦稱為前端部溫度)之用之機構。氨噴射噴嘴41的前端部為氨噴射噴嘴41中的噴射口41c附近的部分(例如，從噴射口41c往軸方向後方的預定距離以內的部分)。

在本實施型態中，調整機構7係藉由調整氨噴射噴嘴41的氨的流量(以下，亦稱為氨流量)，而調整氨噴射噴嘴41的前端部溫度。調整機構7係具有流量調整閥71。

流量調整閥71係調整從氨槽6供給至氨噴射噴嘴41的氨的流量。流量調整閥71係設在將氨槽6與氨噴射噴嘴41的供給口41b連接的流路。藉由調整流量調整閥71的開度，調整從氨槽6供給至氨噴射噴嘴41的氨的流量。藉此，調整氨噴射噴嘴41的氨的流量(亦即，氨流量)。具體而言，流量調整閥71的開度愈大，氨流量愈大。

另外，在氨槽6中，氨係以液體的狀態貯藏。貯藏於氨槽6的氨係藉由氣化器而氣化。經氣化的氨係通過流量調整閥71而供給至氨噴射噴嘴41。

此處，氨噴射噴嘴41的前端部係藉由在氨噴射噴嘴41內流動的氨而冷卻。氨流量愈大，由在氨噴射噴嘴41內流動的氨所形成的冷卻能力(亦即，將氨噴射噴嘴41的前端部冷卻的能力)愈高。是以，調整機構7係能夠藉由 調整氨流量，而調整氨噴射噴嘴41的前端部溫度。

溫度感測器8係檢測氨噴射噴嘴41的前端部溫度。溫度感測器8係設在氨噴射噴嘴41的前端部，檢測設置位置的溫度。另外，溫度感測器8亦可設在氨噴射噴嘴41的前端部的外周側，或亦可設在氨噴射噴嘴41的前端部的內周側。就溫度感測器8而言，能利用可在高溫環境下使用的各種類型的感測器。藉由溫度感測器8進行檢測的檢測結果係輸出至控制裝置9。

控制裝置9係包含中央處理器(CPU；Central Processing Unit)、儲存有程式(program)等的ROM(Read Only Memory；唯讀記憶體)、作為工作區(work area)的RAM(Random Access Memory；隨機存取記憶體)等，且該控制裝置9係控制燃燒裝置100全體。具體而言，控制裝置9係控制調整機構7的操作。具體而言，控制裝置9係控制調整機構7的流量調整閥71的開度，藉此可調整氨流量，且調整氨噴射噴嘴41的前端部溫度。

圖3係顯示本實施型態的控制裝置9所進行的處理的流程的一例之流程圖。圖3所示的處理流程係例如為了精度佳地控制氨噴射噴嘴41的前端部溫度而常時地(亦即，反覆地)執行。

當圖3所示的處理流程開始，在步驟S101，控制裝置9便取得氨噴射噴嘴41的前端部溫度。例如，控制裝置9係從溫度感測器8取得氨噴射噴嘴41的前端部溫度。

藉由取得溫度感測器8的檢測結果作為氨噴射噴嘴41的前端部溫度，就能夠精度佳地取得氨噴射噴嘴41的前端部溫度。惟，控制裝置9亦可取得溫度感測器8的檢測結果以外的資訊(例如，氨噴射噴嘴41的前端部周邊的環境的溫度)作為推定氨噴射噴嘴41的前端部溫度的資訊。

在步驟S101的下一步，在步驟S102，控制裝置9係將流量調整閥71的目標開度設定為使氨噴射噴嘴41的前端部溫度成為基準溫度以下的開 度。如後述，流量調整閥71的開度係控制在目標開度。

此處，氨噴射噴嘴41的前端部係有氨存在且成為曝露在形成高溫的環境下的狀態，因此容易氮化。氨噴射噴嘴41的前端部係受到從形成火焰F的火爐2的內部空間而來的輻射熱加熱。氨噴射噴嘴41的前端部的氮化係前端部溫度愈高，愈容易發生。基準溫度為屬於氨噴射噴嘴41的前端部的氮化容易發生的溫度域的氮化溫度域的下限值以下的溫度。亦即，當氨噴射噴嘴41的前端部溫度成為基準溫度以下，便會抑制氨噴射噴嘴41的前端部的氮化。

在步驟S102中，控制裝置9係根據氨噴射噴嘴41的前端部溫度，設定流量調整閥71的目標開度。控制裝置9係氨噴射噴嘴41的前端部溫度愈高，設定愈大的開度作為目標開度。藉此，氨噴射噴嘴41的前端部溫度愈高，氨流量愈大，由在氨噴射噴嘴41內流動的氨形成的冷卻能力愈高。是以，適切地實現將氨噴射噴嘴41的前端部溫度設成為基準溫度以下乙事。

在步驟S102的下一步，在步驟S103，控制裝置9係以使流量調整閥71的開度成為目標開度的方式控制流量調整閥71，且結束圖3所示的處理流程。

如上所述，在本實施型態的燃燒裝置100中，調整機構7係調整氨流量。藉此，適切地實現氨噴射噴嘴41的前端部溫度的調整。控制裝置9係以使氨噴射噴嘴41的前端部溫度成為基準溫度以下的方式控制調整機構7的操作。藉此，可抑制氨噴射噴嘴41的前端部溫度上升到容易發生氮化的氮化溫度域。是以，抑制氨噴射噴嘴41的氮化。因此，抑制氨噴射噴嘴41的氮化所伴隨的韌性下降。藉此，例如，可抑制因氨噴射噴嘴41的前端部的減薄所導致的燃燒的穩定性的下降。此外，例如，可減少氨噴射噴嘴41的修補頻度。

具體而言，控制裝置9係以氨噴射噴嘴41的前端部溫度愈高，使氨流量愈大的方式(亦即，使氨噴射噴嘴41的前端部愈容易獲得冷卻的方式) 控制調整機構7的操作。藉此，適切地實現將氨噴射噴嘴41的前端部溫度設成為基準溫度以下乙事。

另外，從氨噴射噴嘴41所噴射的氨的主要目的係作為燃燒器4的燃料使用，因此，氨流量係終究以確保作為燃料所需的流量為優先來進行控制。例如，當為了確保由在氨噴射噴嘴41內流通的氨所致的冷卻能力所需的氨流量(亦即，為了將氨噴射噴嘴41的前端部溫度設成為基準溫度以下所需的氨流量)比作為燃料所需的流量小時，控制裝置9係以使氨流量成為作為燃料所需的流量的方式控制調整機構7的操作。

在上述中係說明調整機構7藉由調整氨流量而調整氨噴射噴嘴41的前端部溫度的例子。惟，調整機構7係只要具有調整氨噴射噴嘴41的前端部溫度的功能即可，並不限定於上述例子。以下，針對使用與燃燒裝置100的調整機構7不同的調整機構7A、7B、7C之變形例進行說明。

圖4係顯示第一變形例的燃燒裝置100A之示意圖。如圖4所示，燃燒裝置100A為對前述的燃燒裝置100將調整機構7替換成調整機構7A之例。

調整機構7A係藉由調整氨噴射噴嘴41的噴射口41c與火爐2的內部空間的分隔距離，而調整氨噴射噴嘴41的前端部溫度。調整機構7A係具有驅動裝置71A。

驅動裝置71A係使氨噴射噴嘴41的本體41a朝軸方向移動。例如，驅動裝置71A係包含導引氨噴射噴嘴41的本體41a往軸方向的移動之機構、及使動力產生的裝置(例如，馬達等)。此外，驅動裝置71A係將動力傳遞至氨噴射噴嘴41的本體41a的後部，藉此而能夠使本體41a朝軸方向移動。

調整機構7A係藉由驅動裝置71A令氨噴射噴嘴41的本體41a朝軸方向移動，藉此可調整氨噴射噴嘴41的噴射口41c與火爐2的內部空間的分隔距離。

如上述，氨噴射噴嘴41的前端部係受到從形成火焰F的火爐2的內部空間而來的輻射熱加熱。氨噴射噴嘴41的噴射口41c與火爐2的內部空間的分隔距離愈長(亦即，噴射口41c離火爐2的內部空間愈遠)，氨噴射噴嘴41的前端部係愈不易受到從火爐2的內部空間而來的輻射熱加熱。是以，調整機構7A係能夠藉由調整氨噴射噴嘴41的噴射口41c與火爐2的內部空間的分隔距離，而調整氨噴射噴嘴41的前端部溫度。

控制裝置9係與前述的燃燒裝置100同樣地，以使氨噴射噴嘴41的前端部溫度成為基準溫度以下的方式控制調整機構7A的操作。具體而言，控制裝置9係以氨噴射噴嘴41的前端部溫度愈高，氨噴射噴嘴41的本體41a愈靠朝火爐2外側的方向移動的方式控制驅動裝置7LA的操作。藉此，控制裝置9係能夠以氨噴射噴嘴41的前端部溫度愈高，使氨噴射噴嘴41的噴射口41c愈靠朝火爐2外側的方向移動的方式調整調整機構7A的操作。換言之，控制裝置9係能夠以氨噴射噴嘴41的前端部溫度愈高，使噴射口41c與火爐2的內部空間的分隔距離愈長的方式控制調整機構7A的操作。是以，氨噴射噴嘴41的前端部受到從火爐2而來的輻射熱加熱的程度降低，因此，適切地實現將氨噴射噴嘴41的前端部溫度設成為基準溫度以下乙事。

圖5係顯示在第一變形例的燃燒裝置100A中，前端部溫度成為比圖4的例子高的狀態之示意圖。在圖5的例子中，前端部溫度比圖4的例子高。因此，與圖4的例子相比，氨噴射噴嘴41的本體41a更靠朝火爐2外側的方向移動。藉此，與圖4的例子相比，噴射口41c更靠朝火爐2外側的方向移動。具體而言，在圖4的例子中，噴射口41c的軸方向位置係比噴射口42b及噴射口43b的軸方向位置更靠近火爐2，另一方面，在圖5的例子中，噴射口41c的軸方向位置係與噴射口42b及噴射口43b的軸方向位置大致一致。是以，氨噴射噴嘴41的前端部受到從火爐2而來的輻射熱加熱的程度降低。

如上所述，在第一變形例的燃燒裝置100A中，調整機構7A係調整氨噴射噴嘴41的噴射口41c與火爐2的內部空間的分隔距離。藉此，適切地實現氨噴射噴嘴41的前端部溫度的調整。控制裝置9係以使氨噴射噴嘴41的前端部溫度成為基準溫度以下的方式控制調整機構7A的操作。藉此，與上述的燃燒裝置100同樣地，抑制氨噴射噴嘴41的氮化。

具體而言，控制裝置9係以氨噴射噴嘴41的前端部溫度愈高，氨噴射噴嘴41的噴射口41c愈靠朝火爐2外側的方向移動的方式(亦即，使氨噴射噴嘴41的前端部愈不易受到加熱的方式)控制調整機構7A的操作。藉此，適切地實現將氨噴射噴嘴41的前端部溫度設成為基準溫度以下乙事。

在上述中，係說明就調整氨噴射噴嘴41的噴射口41c與火爐2的內部空間的分隔距離的調整機構7A而言具有驅動裝置71A，藉由驅動裝置71A令氨噴射噴嘴41的本體41a朝軸方向移動的例子。惟，調整機構7A係只要具有調整氨噴射噴嘴41的噴射口41c與火爐2的內部空間的分隔距離的功能即可，並不限定於上述例子。例如，亦可為，氨噴射噴嘴41的本體41a可朝軸方向伸縮，而調整機構7A藉由驅動裝置71A使本體41a朝軸方向伸縮，藉此調整噴射口41c與火爐2的內部空間的分隔距離。

圖6為顯示第二變形例的燃燒裝置100B之示意圖。如圖6所示，燃燒裝置100B為對前述的燃燒裝置100將調整機構7替換成調整機構7B之例。

調整機構7B係藉由調整氨噴射噴嘴41的噴射口41c的開口面積，而調整氨噴射噴嘴41的前端部溫度。調整機構7B係具有驅動裝置71B。

在第二變形例的燃燒裝置100B中，在氨噴射噴嘴41的前端部係設置可變部41d。可變部41d係可藉由變形而調整噴射口41c的開口面積。例如，可變部41d係包含沿周方向分隔的複數個構件，且能夠以變形成各構件的前端位在比後端更靠徑方向內側的傾斜擺姿的方式進行變形。就如上述的可變 部41d而言，例如，能採用與斂散噴嘴(convergent-divergent nozzle)相同的構造。

驅動裝置71B係使氨噴射噴嘴41的可變部41d變形。例如，驅動裝置71B係包含設在可變部41d的後端，使動力產生的裝置(例如，馬達等)。此外，驅動裝置71B係以可變部41d的後端為中心使可變部41d擺動，藉此可令可變部41d的擺姿變化。

調整機構7B係藉由驅動裝置71B令氨噴射噴嘴41的可變部41d變形，藉此可調整氨噴射噴嘴41的噴射口41c的開口面積。

如前述，氨噴射噴嘴41的前端部係藉由在氨噴射噴嘴41內流通的氨而冷卻。氨噴射噴嘴41的噴射口41c的開口面積愈小，從氨噴射噴嘴41噴射的氨的噴射速度愈快。是以，由在氨噴射噴嘴41的前端部附近流通的氨所形成的冷卻能力(亦即，將氨噴射噴嘴41的前端部冷卻的能力)愈高。因此，調整機構7B係可藉由調整氨噴射噴嘴41的噴射口41c的開口面積，而調整氨噴射噴嘴41的前端部溫度。

控制裝置9係與前述的燃燒裝置100同樣地，以使氨噴射噴嘴41的前端部溫度成為基準溫度以下的方式控制調整機構7B的操作。具體而言，控制裝置9係以氨噴射噴嘴41的前端部溫度愈高，使可變部41d的前端的徑方向位置愈往徑方向內側移動的方式控制驅動裝置71B的操作。藉此，控制裝置9係能夠以氨噴射噴嘴41的前端部溫度愈高，使氨噴射噴嘴41的噴射口41c的開口面積愈小的方式控制調整機構7B的操作。是以，從氨噴射噴嘴41噴射的氨的噴射速度變快，由在氨噴射噴嘴41的前端部附近流通的氨所形成的冷卻能力提高，因此，適切地實現將氨噴射噴嘴41的前端部溫度設成為基準溫度以下乙事。

圖7係顯示在第二變形例的燃燒裝置100B中，前端部溫度成為比圖6的例子高的狀態之示意圖。在圖6的例子中，氨噴射噴嘴41的可變部41d 係具有朝燃燒器4的軸方向延伸的圓筒形狀。在圖7的例子中，前端部溫度比圖6的例子高。因此，可變部41d以使可變部41d的前端的徑方向位置靠徑方向內側移動的方式變形。藉此，可變部41d的形狀係形成為隨著往前端側前進而愈加漸縮之形狀(在圖7的例子中為圓錐台形狀)。是以，氨噴射噴嘴41的噴射口41c的開口面積變小，氨的噴射速度提高。

如上所述，在第二變形例的燃燒裝置100B中，調整機構7B係調整氨噴射噴嘴41的噴射口41c的開口面積。藉此，適切地實現氨噴射噴嘴41的前端部溫度的調整。控制裝置9係以使氨噴射噴嘴41的前端部溫度成為基準溫度以下的方式控制調整機構7B的操作。藉此，與上述的燃燒裝置100同樣地，抑制氨噴射噴嘴41的氮化。

具體而言，控制裝置9係以氨噴射噴嘴41的前端部溫度愈高，使氨噴射噴嘴41的噴射口41c的開口面積愈小的方式(亦即，使氨噴射噴嘴41的前端部愈容易獲得冷卻的方式)控制調整機構7B的操作。藉此，適切地實現將氨噴射噴嘴41的前端部溫度設成為基準溫度以下乙事。

在上述中係說明就調整氨噴射噴嘴41的噴射口41c的開口面積的調整機構7B而言具有驅動裝置71B，使氨噴射噴嘴41的前端部的可變部41d變形的例子。惟，調整機構7B係只要具有調整氨噴射噴嘴41的噴射口41c的開口面積的功能即可，並不限定於上述例子。例如，在設置能夠從氨噴射噴嘴41的本體41a的前端部的內周部往徑方向內側移動或伸長的構件的情形中，具有該構件及驅動該構件的驅動裝置之機構即符合調整機構7B的條件。此外，例如，在具有隨著往前端側前進而愈加漸縮之形狀的閥體設置在氨噴射噴嘴41的前端部內部的情形中，具有該閥體及令該閥體朝軸方向移動的驅動裝置之機構即符合調整機構7B的條件。

圖8係顯示第三變形例的燃燒裝置100C之示意圖。如圖8所示， 燃燒裝置100C為對前述的燃燒裝置100將調整機構7替換成調整機構7C之例。

調整機構7C係具有空氣管71C、空氣供給源72C及流量調整閥73C。空氣管71C係以包圍氨噴射噴嘴41的方式配置在與氨噴射噴嘴41同軸上。在空氣管71C內(具體而言為在空氣管71C與氨噴射噴嘴41之間的空間內)係供給空氣。調整機構7C係藉由調整空氣管71C的空氣的流量(以下，亦稱為空氣流量)，而調整氨噴射噴嘴41的前端部溫度。

空氣管71C係包含本體71Ca、供給口71Cb及噴射口71Cc。本體71Ca係具有圓筒形狀。本體71Ca係以包圍氨噴射噴嘴41的本體41a的方式配置在與本體41a同軸上。惟，本體71Ca的中心軸與氨噴射噴嘴41的本體41a的中心軸亦可不用嚴格一致，只要在預定範圍內即可。本體71Ca的壁厚、內徑及外徑係無關於軸方向位置皆大致一定。但本體71Ca的壁厚、內徑及外徑亦可相應於軸方向位置而變化。

本體71Ca的前端的軸方向位置係與氨噴射噴嘴41的本體41a的前端的軸方向位置大致一致。但本體71Ca的前端的軸方向位置亦可比氨噴射噴嘴41的本體41a的前端更靠前側(亦即，火爐2側)，亦可更靠後側。本體71Ca的後端的軸方向位置係與氨噴射噴嘴41的本體41a的後端的軸方向位置大致一致。惟，本體71Ca的後端的軸方向位置亦可比氨噴射噴嘴41的本體41a的後端更靠前側(亦即，火爐2側)，亦可更靠後側。

供給口71Cb為形成在本體71Ca的後端與氨噴射噴嘴41的本體41a的後端之間的圓環形狀的開口。供給口71Cb係與空氣供給源72C連接。噴射口71Cc為形成在本體71Ca的前端與氨噴射噴嘴41的本體41a的前端之間的圓環形狀的開口。噴射口71Cc係面對火爐2的內部空間。

空氣係從空氣供給源72C經由供給口71Cb而供給至本體71Ca內。供給到本體71Ca內的空氣係在本體71Ca的內周部與氨噴射噴嘴41的本體 41a的外周部之間的空間內流通。通過本體71Ca內的空氣係從噴射口71Cc係朝火爐2的內部空間噴射。從噴射口71Cc所噴射的空氣係用於火爐2內的燃燒。

流量調整閥73C係調整從空氣供給源72C供給至空氣管71C的空氣的流量。流量調整閥73C係設在將空氣供給源72C與空氣管71C的供給口71Cb連接的流路。藉由調整流量調整閥73C的開度，調整從空氣供給源72C供給至空氣管71C的氨的流量。藉此，調整空氣管71C的空氣的流量(亦即，空氣流量)。具體而言，流量調整閥73C的開度愈大，空氣流量愈大。

此處，氨噴射噴嘴41的前端部係藉由在空氣管71C內流通的空氣而冷卻。空氣流量愈大，由在空氣管71C內流通的空氣所形成的冷卻能力(亦即，將氨噴射噴嘴41的前端部冷卻的能力)愈高。是以，調整機構7C係能夠藉由調整空氣流量，而調整氨噴射噴嘴41的前端部溫度。

控制裝置9係與前述的燃燒裝置100同樣地，以使氨噴射噴嘴41的前端部溫度成為基準溫度以下的方式控制調整機構7C的操作。具體而言，控制裝置9係氨噴射噴嘴41的前端部溫度愈高，將流量調整閥73C的開度設得愈大。藉此，氨噴射噴嘴41的前端部溫度愈高，空氣流量愈大，由在空氣管71C內流通的空氣所形成的冷卻能力愈高。是以，適切地實現將氨噴射噴嘴41的前端部溫度設成為基準溫度以下乙事。

如上所述，在第三變形例的燃燒裝置100C中，調整機構7C係調整空氣管71C的空氣的流量(亦即，空氣流量)。藉此，適切地實現氨噴射噴嘴41的前端部溫度的調整。控制裝置9係以使氨噴射噴嘴41的前端部溫度成為基準溫度以下的方式控制調整機構7C的操作。藉此，與上述的燃燒裝置100同樣地，抑制氨噴射噴嘴41的氮化。

具體而言，控制裝置9係以氨噴射噴嘴41的前端部溫度愈高，使空氣流量愈大的方式(亦即，使氨噴射噴嘴41的前端部愈容易獲得冷卻的方式) 控制調整機構7C的操作。藉此，適切地實現將氨噴射噴嘴41的前端部溫度設成為基準溫度以下乙事。

以上，參照添附圖式針對本揭示的實施型態進行了說明，但無需贅言的，本揭示並不限定於實施型態。本技術領域人員當能在申請專利範圍記載的範疇中想到各種變更例或修正例係不言而喻的，當然亦了解該些變更例或修正例是屬於本揭示的技術範圍。

在上述中係說明在燃燒裝置100、100A、100B、100C的各燃燒裝置中設置彼此相異的調整機構(亦即，調整機構7、7A、7B、7C其中任一者)的例子。但在燃燒裝置中亦可併用調整機構7、7A、7B、7C其中的二者以上的調整機構。

在上述中係說明在燃燒器4中，空氣噴射噴嘴42配置在氨噴射噴嘴41的徑方向外側，煤粉噴射噴嘴43配置在空氣噴射噴嘴42的徑方向外側，藉由氨噴射噴嘴41、空氣噴射噴嘴42及煤粉噴射噴嘴43而形成三重圓筒構造的例子。但燃燒器4的構成並不限定於上述例子。例如，煤粉噴射噴嘴43的位置與氨噴射噴嘴41的位置亦可交換。此外，例如，亦可從燃燒器4的構成省略空氣噴射噴嘴42。此時，例如，亦可為，燃燒器4係具有二重圓筒構造，由二重圓筒構造劃分的空間當中的中心側的空間係成為氨的流路，相對於氨的流路在徑方向外側相鄰的空間係成為煤粉的流路。

在上述中係說明在火爐2中使用氨及煤粉作為燃料的例子。但火爐2中使用的燃料係只要至少包含氨即可，並不限定於上述例子。例如，在火爐2中與氨一起使用的燃料亦可為煤粉以外的燃料(例如，天然氣或生質(biomass)等)。此外，例如，火爐2中使用的燃料亦可只有氨。

在上述中係說明燃燒裝置100、100A、100B、100C設於鍋爐的火爐2的例子。但使用燃燒裝置100、100A、100B、100C的火爐係只要為令燃 料燃燒使燃燒熱產生的爐即可。燃燒裝置100、100A、100B、100C係能使用於鍋爐以外的設備的各式各樣的火爐。

本揭示係有助於藉由使用於鍋爐等的燃燒裝置而形成的燃燒的穩定化及燃燒裝置的修補頻度的減少，因此，例如，能夠為永續發展目標(SDGs)的目標7「確保所有的人都可取得負擔得起、可靠的、永續的，以及現代的能源」及目標13「採取緊急措施以因應氣候變遷及其影響」做出貢獻。

2:火爐

4:燃燒器

5:空氣供給部

6:氨槽

7:調整機構

8:溫度感測器

9:控制裝置

41:氨噴射噴嘴

41a:本體

41b:供給口

41c:噴射口

42:空氣噴射噴嘴

42a:本體

42b:噴射口

43:煤粉噴射噴嘴

43a:本體

43b:噴射口

51:流路

52:噴射口

71:流量調整閥

100:燃燒裝置

A1,A2,A3,A4:箭頭

Claims (6)

1. 一種燃燒裝置，係具備：燃燒器，係具有氨噴射噴嘴，在前述氨噴射噴嘴的前端部設置面對火爐的內部空間的噴射口；溫度感測器，係檢測前述前端部的溫度；調整機構，係調整前述前端部的溫度；及控制裝置，係以使前述前端部的溫度成為基準溫度以下的方式依據前述溫度感測器的檢測結果控制前述調整機構的操作。
2. 如請求項1所述之燃燒裝置，其中，前述調整機構係包含調整前述氨噴射噴嘴的氨的流量之機構。
3. 如請求項1所述之燃燒裝置，其中，前述調整機構係包含調整前述噴射口與前述內部空間的分隔距離之機構。
4. 如請求項1所述之燃燒裝置，其中，前述調整機構係包含調整前述噴射口的開口面積之機構。
5. 如請求項1所述之燃燒裝置，係具備：空氣管，其以包圍前述氨噴射噴嘴的方式配置在與前述氨噴射噴嘴同軸上；前述調整機構係包含調整前述空氣管的空氣的流量之機構。
6. 一種鍋爐，係具備請求項1至5中任一項所述之燃燒裝置。

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