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公開番号2025094875
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-25
出願番号2024065772
出願日2024-04-15
発明の名称工業炉のアンモニア燃焼方法およびアンモニア燃焼工業炉
出願人三建産業株式会社,個人,ロザイ工業株式会社
代理人個人,個人
主分類F23J 7/00 20060101AFI20250618BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】アンモニア燃料を単独で使用しても未燃アンモニアを発生させない燃焼方法と工業炉を提供する
【解決手段】アンモニア燃焼方法を行うアンモニア燃焼工業炉1は、バーナ2にアンモニア燃料を供給するアンモニア燃料通路3、それを開閉するアンモニア燃料開閉弁4、バーナ2に炭化水素燃料を供給する炭化水素燃料通路5、それを開閉する炭化水素燃料開閉弁6、炉内の温度を計測する温度センサー7、アンモニア燃料開閉弁4と炭化水素燃料開閉弁6に開閉信号を送る制御部8を備える。炉内の温度上昇時には、炉内温度が1000℃近くに上昇するまでは炭化水素燃料のみを燃焼させ、炉内温度が1000℃まで上昇するとアンモニア燃料のみを燃焼させる。炉内の温度下降時には、炉内温度が1000℃近くに下降するまではアンモニア燃料のみを燃焼させ、炉内温度が1000℃未満まで下降すると炭化水素燃料のみを燃焼させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
金属や非鉄金属をバーナで加熱して熱処理する工業炉において、アンモニアを燃料として燃焼させる方法であって、
前記工業炉の炉内の温度を上昇させる際に、前記炉内の温度が１０００℃近くに上昇するまでは炭化水素燃料を単独で使用し、前記炉内の温度が１０００℃まで上昇すると、それ以降はアンモニア燃料を単独で使用、もしくは炭化水素燃料とアンモニア燃料を併用して使用することを特徴とする工業炉のアンモニア燃焼方法。
続きを表示（約 4,100 文字）【請求項２】
金属や非鉄金属をバーナで加熱して熱処理する工業炉において、アンモニアを燃料として燃焼させる方法であって、
前記工業炉の炉内の温度を下降させる際に、前記炉内の温度が１０００℃近くに下降するまではアンモニア燃料を単独で使用、もしくは炭化水素燃料とアンモニア燃料を併用して使用し、前記炉内の温度が１０００℃未満まで下降すると、それ以降は炭化水素燃料を単独で使用することを特徴とする工業炉のアンモニア燃焼方法。
【請求項３】
金属や非鉄金属をバーナで加熱して熱処理する工業炉において、アンモニアを燃料として燃焼させる方法であって、
前記工業炉の炉内の温度を上昇させる際に、前記炉内の温度が８００℃近くに上昇するまでは炭化水素燃料を単独で使用し、前記炉内の温度が８００℃まで上昇すると、それ以降はアンモニア燃料を単独で使用、もしくは炭化水素燃料とアンモニア燃料を併用して使用することを特徴とする工業炉のアンモニア燃焼方法。
【請求項４】
金属や非鉄金属をバーナで加熱して熱処理する工業炉において、アンモニアを燃料として燃焼させる方法であって、
前記工業炉の炉内の温度を下降させる際に、前記炉内の温度が８００℃近くに下降するまではアンモニア燃料を単独で使用、もしくは炭化水素燃料とアンモニア燃料を併用して使用し、前記炉内の温度が８００℃未満まで下降すると、それ以降は炭化水素燃料を単独で使用することを特徴とする工業炉のアンモニア燃焼方法。
【請求項５】
金属や非鉄金属をバーナで加熱して熱処理する工業炉において、アンモニアを燃料として燃焼させる方法であって、
前記工業炉の炉内の温度を上昇させる際に、前記炉内の温度が８００℃以上１０００℃以下の設定温度近くに上昇するまでは炭化水素燃料を単独で使用し、前記炉内の温度が前記設定温度まで上昇すると、それ以降はアンモニア燃料を単独で使用、もしくは炭化水素燃料とアンモニア燃料を併用して使用することを特徴とする工業炉のアンモニア燃焼方法。
【請求項６】
金属や非鉄金属をバーナで加熱して熱処理する工業炉において、アンモニアを燃料として燃焼させる方法であって、
前記工業炉の炉内の温度を下降させる際に、前記炉内の温度が８００℃以上１０００℃以下の設定温度近くに下降するまではアンモニア燃料を単独で使用、もしくは炭化水素燃料とアンモニア燃料を併用して使用し、前記炉内の温度が前記設定温度未満まで下降すると、それ以降は炭化水素燃料を単独で使用することを特徴とする工業炉のアンモニア燃焼方法。
【請求項７】
前記炭化水素燃料に代えて水素燃料を使用することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一つに記載の工業炉のアンモニア燃焼方法。
【請求項８】
金属や非鉄金属を、アンモニアを燃料として使用したバーナで加熱して熱処理する工業炉であって、
前記バーナに前記アンモニア燃料を供給するアンモニア燃料通路と、
前記アンモニア燃料通路を開閉するアンモニア燃料開閉弁と、
前記バーナに炭化水素燃料を供給する炭化水素燃料通路と、
前記炭化水素燃料通路を開閉する炭化水素燃料開閉弁と、
前記炉内の温度を計測する温度センサーと、
前記温度センサーの計測温度によって前記アンモニア燃料開閉弁と前記炭化水素燃料開閉弁に開閉信号を送る制御部とを備え、
前記工業炉の炉内の温度を上昇させる際に、前記炉内の温度が１０００℃近くに上昇するまでは、前記制御部からの信号によって、前記炭化水素燃料開閉弁を開放すると共に、前記アンモニア燃料開閉弁を閉鎖して、前記炭化水素燃料のみを前記バーナで燃焼させて前記炉内の加熱を行い、前記炉内の温度が１０００℃まで上昇すると、前記制御部からの信号によって、前記炭化水素燃料開閉弁を閉鎖すると共に、前記アンモニア燃料開閉弁を開放して、前記アンモニア燃料のみを前記バーナで燃焼させる、もしくは前記制御部からの信号によって、前記炭化水素燃料開閉弁を開放すると共に、前記アンモニア燃料開閉弁を開放して、前記アンモニア燃料と前記炭化水素燃料も前記バーナで燃焼させて前記炉内の加熱を行い、
前記工業炉の炉内の温度を下降させる際に、前記炉内の温度が１０００℃近くに下降するまでは、前記制御部からの信号によって、前記アンモニア燃料開閉弁を開放すると共に、前記炭化水素燃料開閉弁を閉鎖して、前記アンモニア燃料のみを前記バーナで燃焼させる、もしくは前記制御部からの信号によって、前記アンモニア燃料開閉弁を開放すると共に、前記炭化水素燃料開閉弁も開放して、前記アンモニア燃料と前記炭化水素燃料も前記バーナで燃焼させて前記炉内の加熱を行い、前記炉内の温度が１０００℃未満まで下降すると、前記制御部からの信号によって、前記アンモニア燃料開閉弁を閉鎖すると共に、前記炭化水素燃料開閉弁を開放して、前記炭化水素燃料のみを前記バーナで燃焼させて前記炉内の加熱を行うことを特徴とするアンモニア燃焼工業炉。
【請求項９】
金属や非鉄金属を、アンモニアを燃料として使用したバーナで加熱して熱処理する工業炉であって、
前記バーナは、第一バーナと第二バーナからなり、
前記第一バーナに前記アンモニア燃料を供給するアンモニア燃料通路と、
前記アンモニア燃料通路を開閉するアンモニア燃料開閉弁と、
前記第二バーナに炭化水素燃料を供給する炭化水素燃料通路と、
前記炭化水素燃料を開閉する炭化水素燃料開閉弁と、
前記炉内の温度を計測する温度センサーと、
前記温度センサーの計測温度によって前記アンモニア燃料開閉弁と前記炭化水素燃料開閉弁に開閉信号を送る制御部とを備え、
前記工業炉の炉内の温度を上昇させる際に、前記炉内の温度が１０００℃近くに上昇するまでは、前記制御部からの信号によって、前記炭化水素燃料開閉弁を開放すると共に、前記アンモニア燃料開閉弁を閉鎖して、前記炭化水素燃料のみを前記第二バーナで燃焼させて前記炉内の加熱を行い、前記炉内の温度が１０００℃まで上昇すると、前記制御部からの信号によって、前記炭化水素燃料開閉弁を閉鎖すると共に、前記アンモニア燃料開閉弁を開放して、前記アンモニア燃料のみを前記第一バーナで燃焼させる、もしくは前記制御部からの信号によって、前記炭化水素燃料開閉弁を開放し前記第二バーナで燃焼させると共に、前記アンモニア燃料開閉弁を開放して、前記アンモニア燃料のみを前記第一バーナで燃焼させて前記炉内の加熱を行い、
前記工業炉の炉内の温度を下降させる際に、前記炉内の温度が１０００℃近くに下降するまでは、前記制御部からの信号によって、前記アンモニア燃料開閉弁を開放すると共に、前記炭化水素燃料開閉弁を閉鎖して、前記アンモニア燃料のみを前記第一バーナで燃焼させる、もしくは前記制御部からの信号によって、前記アンモニア燃料開閉弁を開放し前記第一バーナを燃焼させると共に、前記炭化水素燃料開閉弁も開放して、前記炭化水素燃料を前記第二バーナも燃焼させて前記炉内の加熱を行い、前記炉内の温度が１０００℃未満まで下降すると、前記制御部からの信号によって、前記アンモニア燃料開閉弁を閉鎖すると共に、前記炭化水素燃料開閉弁を開放して、前記炭化水素燃料のみを前記第二バーナで燃焼させて前記炉内の加熱を行うことを特徴とするアンモニア燃焼工業炉。
【請求項１０】
金属や非鉄金属を、アンモニアを燃料として使用したバーナで加熱して熱処理する工業炉であって、
前記バーナに前記アンモニア燃料を供給するアンモニア燃料通路と、
前記アンモニア燃料通路を開閉するアンモニア燃料開閉弁と、
前記バーナに炭化水素燃料を供給する炭化水素燃料通路と、
前記炭化水素燃料通路を開閉する炭化水素燃料開閉弁と、
前記炉内の温度を計測する温度センサーと、
前記温度センサーの計測温度によって前記アンモニア燃料開閉弁と前記炭化水素燃料開閉弁に開閉信号を送る制御部とを備え、
前記工業炉の炉内の温度を上昇させる際に、前記炉内の温度が８００℃以上１０００℃以下の設定温度近くに上昇するまでは、前記制御部からの信号によって、前記炭化水素燃料開閉弁を開放すると共に、前記アンモニア燃料開閉弁を閉鎖して、前記炭化水素燃料のみを前記バーナで燃焼させて前記炉内の加熱を行い、前記炉内の温度が前記設定温度まで上昇すると、前記制御部からの信号によって、前記炭化水素燃料開閉弁を閉鎖すると共に、前記アンモニア燃料開閉弁を開放して、前記アンモニア燃料のみを前記バーナで燃焼させる、もしくは前記制御部からの信号によって、前記炭化水素燃料開閉弁を開放すると共に、前記アンモニア燃料開閉弁を開放して、前記アンモニア燃料と前記炭化水素燃料も前記バーナで燃焼させて前記炉内の加熱を行い、
前記工業炉の炉内の温度を下降させる際に、前記炉内の温度が前記設定温度近くに下降するまでは、前記制御部からの信号によって、前記アンモニア燃料開閉弁を開放すると共に、前記炭化水素燃料開閉弁を閉鎖して、前記アンモニア燃料のみを前記バーナで燃焼させる、もしくは前記制御部からの信号によって、前記アンモニア燃料開閉弁を開放すると共に、前記炭化水素燃料開閉弁も開放して、前記アンモニア燃料と前記炭化水素燃料も前記バーナで燃焼させて前記炉内の加熱を行い、前記炉内の温度が前記設定温度未満まで下降すると、前記制御部からの信号によって、前記アンモニア燃料開閉弁を閉鎖すると共に、前記炭化水素燃料開閉弁を開放して、前記炭化水素燃料のみを前記バーナで燃焼させて前記炉内の加熱を行うことを特徴とするアンモニア燃焼工業炉。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニアを工業炉で燃料として単独で完全燃焼させる方法、およびアンモニアを燃料として単独で完全燃焼させることのできる工業炉に関するものである。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
金属や非鉄金属を加熱処理する工業炉においては天然ガスなどの炭化水素を燃料として燃焼させるものが多くある。炭化水素は一酸化炭素などの不純物を含まないので比較的環境に優しいガスではあるものの、燃焼させると二酸化炭素などのいわゆる温室効果ガスを発生させてしまうという問題がある。
【０００３】
こうした点から、最近では、工業炉の分野において、燃焼させても二酸化炭素などを発生させないアンモニアを燃料として使用する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載の発明は、アンモニア燃料をバーナ（アンモニア燃料専用のバーナ）によって炉内で燃焼させる際に、炭化水素燃料をバーナ（炭化水素燃料専用のバーナ）によって炉内に供給することによってアンモニア燃料を燃焼し易くする仕組みである。すなわち、炭化水素燃料の燃焼を利用してアンモニア燃料の燃焼を促進させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－３９６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまで工業炉の分野において、アンモニアを単独の燃料として利用する効果的な技術は確立していない。アンモニア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る。また、アンモニア燃料を燃焼させると窒素酸化物（ＮＯｘ）が大量に発生し、それを抑えるために燃焼空気の量を減らすようにすると、いわゆる未燃アンモニアや温室効果ガスである亜酸化窒素（Ｎ
2
Ｏ）を発生させてしまう。これら未燃アンモニアなどは、アンモニア燃料を炉内で燃焼させた場合、その燃焼温度が１０００℃未満（例えば、４５０℃～１０００℃の範囲）で大量に発生する。この未燃アンモニアは金属や非鉄金属などの被熱処理材料を窒化させるので好ましくない。
【０００６】
特許文献１に記載の発明においては、アンモニア燃料を炉内の昇温時（例えば、燃焼温度が１０００℃に達するまで）においても燃焼させるため、理論上、未燃アンモニアなどが発生する。また、この文献に記載の発明は、アンモニアを単独の燃料として使用するものではない。さらに、アンモニア燃料をアンモニア燃料専用のバーナで燃焼させる際に、炭化水素燃料を炭化水素専用のバーナで燃焼させる必要があり、従って、複数のバーナおよびそれに付随する開閉弁などを必要とするため、工業炉としての構成が複雑で大掛かりとなってしまう。
【０００７】
そこで、本発明の目的とするところは、金属や非鉄金属を加熱処理する工業炉において、アンモニア燃料を単独で使用しても未燃アンモニアなどを発生させないアンモニア燃焼方法、およびアンモニアを単独で燃料として燃焼させることのできる構成が簡易なアンモニア燃焼工業炉を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の工業炉のアンモニア燃焼方法は、
金属や非鉄金属をバーナで加熱して熱処理する工業炉において、アンモニアを燃料として燃焼させる方法であって、
前記工業炉の炉内の温度を上昇させる際に、前記炉内の温度が１０００℃近くに上昇するまでは炭化水素燃料を単独で使用し、前記炉内の温度が１０００℃まで上昇すると、それ以降はアンモニア燃料を単独で使用、もしくは炭化水素燃料とアンモニア燃料を併用して使用することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の工業炉のアンモニア燃焼方法は、
金属や非鉄金属をバーナで加熱して熱処理する工業炉において、アンモニアを燃料として燃焼させる方法であって、
前記工業炉の炉内の温度を下降させる際に、前記炉内の温度が１０００℃近くに下降するまではアンモニア燃料を単独で使用、もしくは炭化水素燃料とアンモニア燃料を併用して使用し、前記炉内の温度が１０００℃未満まで下降すると、それ以降は炭化水素燃料を単独で使用することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の工業炉のアンモニア燃焼方法は、
金属や非鉄金属をバーナで加熱して熱処理する工業炉において、アンモニアを燃料として燃焼させる方法であって、
前記工業炉の炉内の温度を上昇させる際に、前記炉内の温度が８００℃近くに上昇するまでは炭化水素燃料を単独で使用し、前記炉内の温度が８００℃まで上昇すると、それ以降はアンモニア燃料を単独で使用、もしくは炭化水素燃料とアンモニア燃料を併用して使用することを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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