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公開番号2025015186
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2023118419
出願日2023-07-20
発明の名称アンモニア燃焼装置
出願人中外炉工業株式会社
代理人個人
主分類F23K 5/00 20060101AFI20250123BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】アンモニアを用いた燃料を燃焼用空気と混合させて安定して燃焼できるようにすると共に、燃焼温度が上昇するのを抑制し、燃焼部の近傍における燃料供給管の先端部等が損傷するのを防止する。
【解決手段】アンモニアNH₃を用いた燃料を燃料供給管10の先端部に設けた燃料噴出口11から噴出させて、燃料供給管の外周から導かれた燃焼用空気Airと混合させて燃焼部で燃焼させるにあたり、燃料供給管にアンモニアを水素ガスと窒素ガスとに分解させるアンモニア分解装置40を設け、燃焼部近傍の温度を温度センサー31によって検知した結果を制御装置30に出力し、制御装置により、前記のアンモニア分解装置によってアンモニアを水素ガスH₂と窒素ガスN₂とに分解させる量を制御するようにした。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
アンモニアを用いた燃料を供給する燃料供給管の先端部に前記の燃料を噴出させる燃料噴出口を設け、前記の燃料噴出口から噴出された前記の燃料と、前記の燃料供給管の外周から導かれた燃焼用空気とを混合させて燃焼部で燃焼させるアンモニア燃焼装置において、前記の燃料供給管にアンモニアを水素ガスと窒素ガスとに分解させるアンモニア分解装置を設け、前記の燃料と燃焼用空気とを混合させて燃焼させる燃焼部近傍の温度を検知する温度センサーを設けると共に、前記の温度センサーによって検知された温度に基づいて、前記のアンモニア分解装置を制御する制御装置を設け、前記の制御装置により、前記の温度センサーによって検知された温度が低い場合には、アンモニア分解装置によってアンモニアを水素ガスと窒素ガスとに分解させる量を多くする一方、前記の温度センサーによって検知された温度が高い場合には、前記のアンモニア分解装置によってアンモニアを水素ガスと窒素ガスとに分解させる量を少なくすることを特徴とするアンモニア燃焼装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載のアンモニア燃焼装置において、前記のアンモニア分解装置として、アンモニアを水素ガスと窒素ガスとに分解させる触媒を収容させた触媒改質部と、アンモニアを加熱させて水素ガスと窒素ガスとに分解させる加熱改質部との少なくとも一方を設けたことを特徴とするアンモニア燃焼装置。
【請求項３】
請求項２に記載のアンモニア燃焼装置において、前記のアンモニア分解装置に少なくとも前記の加熱改質部を設け、前記の制御装置により、前記のアンモニア分解装置によってアンモニアを水素ガスと窒素ガスとに分解させる量を制御するにあたり、前記の加熱改質部においてアンモニアを加熱させる温度を変更させることを特徴とするアンモニア燃焼装置。
【請求項４】
請求項１に記載のアンモニア燃焼装置において、前記の燃料供給管により、アンモニアを用いた燃料を燃料供給管の先端部に設けた燃料噴出口に導くにあたって、アンモニアを用いた燃料を、前記のアンモニア分解装置を通して導く第１供給路と、アンモニア分解装置を通さずに導く第２供給路とを設け、前記の制御装置により、前記の温度センサーによって検知された温度が低い場合には、前記の第１供給路に導くアンモニアを用いた燃料の量を増加させて、アンモニア分解装置によってアンモニアを水素ガスと窒素ガスとに分解させる量を多くする一方、前記の温度センサーによって検知された温度が高い場合には、前記の第２供給路に導くアンモニアを用いた燃料の量を増加させて、前記のアンモニア分解装置によってアンモニアを水素ガスと窒素ガスとに分解させる量を少なくすることを特徴とするアンモニア燃焼装置。
【請求項５】
請求項１～請求項４の何れか１項に記載のアンモニア燃焼装置において、前記の燃料供給管の先端部における燃料噴出口よりも燃料の流れ方向上流側における燃料供給管の外周側に保炎部材を設けると共に、前記の温度センサーを前記の保炎部材の近傍に設けたことを特徴とするアンモニア燃焼装置。
【請求項６】
請求項１～請求項４の何れか１項に記載のアンモニア燃焼装置をラジアントチューブ内に設けたことを特徴とするアンモニア燃焼装置。
【請求項７】
請求項５に記載のアンモニア燃焼装置をラジアントチューブ内に設けたことを特徴とするアンモニア燃焼装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニアを用いた燃料を供給する燃料供給管の先端部に前記の燃料を噴出させる燃料噴出口を設け、前記の燃料噴出口から噴出された前記の燃料と、前記の燃料供給管の外周から導かれた燃焼用空気とを混合させて燃焼部で燃焼させるアンモニア燃焼装置に関するものである。特に、前記のようなアンモニア燃焼装置において、前記の燃料におけるアンモニアを水素ガスと窒素ガスとに分解させて燃焼させるにあたり、アンモニアが分解された水素の燃焼によって燃焼温度が高くなって、燃料供給管の先端部等が損傷するのを防止できるようにした点に特徴を有するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
燃料を燃焼用空気と混合させて燃焼させる燃焼装置においては、一般に、燃料として炭化水素系燃料を用いたものが使用されている。
【０００３】
しかし、このように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。
【０００４】
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。
【０００５】
また、従来から、燃焼装置における燃料として、アンモニアを用いることが知られているが、アンモニアを用いた燃料は炭化水素系燃料に比べて燃焼性が悪く、完全燃焼させることが困難であり、低温での燃焼時に失火しやすい。また、アンモニアはフューエルＮＯｘを発生するため、ＮＯｘ発生量が増加するという問題あった。
【０００６】
そして、燃焼性が悪いアンモニアを用いた燃料を燃焼させるにあたって、特許文献１においては、アンモニアの一部を水素ガスと窒素ガスとに加熱分解させ、この水素ガスと窒素ガスを残りのアンモニアと混合させた改質アンモニア燃料を、燃焼用空気と混合させて燃焼させるようにしたものが示されている。
【０００７】
また、特許文献２においては、アンモニアを水素ガスと窒素ガスとに分解させるアンモニア分解触媒が示されている。
【０００８】
ここで、前記の特許文献２に示されるように、アンモニアをアンモニア分解触媒により分解させた水素ガスと窒素ガスを、燃焼用空気と混合させて、バーナーにより炉内で燃焼させた場合において、炉内の温度が高温（約８００℃以上）になると、燃焼排ガス中に含まれるＮＯｘの量が急激に増加して、環境を害するという問題があった。
【０００９】
また、特許文献３においては、アンモニア燃料の一部をアンモニア分解装置により水素ガスと窒素ガスとに分解させた改質アンモニア燃料をバーナーに供給する第１供給路と、アンモニア燃料をそのままバーナーに供給する第２供給路とを設け、炉内環境検知センサーによって検知された炉内の環境状態に基づいて、制御装置により第１供給路と第２供給路を通してバーナーに供給するアンモニア燃料の量を制御して、バーナーにおいて前記のアンモニア燃料と燃焼用空気とを混合させて炉内で燃焼させるようにしたものが示されている。
【００１０】
しかし、前記の特許文献１～３においては、アンモニアを用いた燃料を供給する燃料供給管の先端部に前記の燃料を噴出させる燃料噴出口を設け、前記の燃料噴出口から噴出された前記の燃料と、前記の燃料供給管の外周から導かれた燃焼用空気とを混合させて燃焼部で燃焼させるようにしたアンモニア燃焼装置は示されておらず、このようなアンモニア燃焼装置において、アンモニアを用いた燃料におけるアンモニアを水素ガスと窒素ガスとに分解させて燃焼させるにあたり、アンモニアが分解された水素の燃焼によって燃焼温度が高くなって、燃料供給管の先端部等が損傷するのを防止するということは示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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