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公開番号2025024428
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-20
出願番号2023128530
出願日2023-08-07
発明の名称バーナ及び燃焼炉
出願人川崎重工業株式会社
代理人弁理士法人有古特許事務所
主分類F23D 14/48 20060101AFI20250213BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】アンモニアを燃焼するバーナにおいて、安定燃焼とNOx排出量の抑制とを両立する。
【解決手段】バーナは、バーナ軸線を中心とする筒状を呈し、主燃料及び一次空気の混合流体を噴出する主燃料出口を有する第1ノズルと、下流へ向かって拡径する截頭円錐形状を有し、第1ノズルの先端において主燃料出口の周縁に配置され、下流に保炎渦を生じさせる保炎板と、主燃料出口を囲う二次空気出口を有し、二次空気出口から二次空気を吹き出す第2ノズルと、第1ノズルと第2ノズルの間において二次空気が流れる第2流路に配置され、保炎板の外面又は第1ノズルの外面に沿ってN分を含むガス燃料を噴出する補助燃料出口を有する補助燃料ノズルと、を備える。保炎板は、補助燃料出口の下流に配置され、保炎板の外面で周方向に連続する突起を有する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
バーナ軸線を中心とする筒状を呈し、主燃料及び一次空気の混合流体を噴出する主燃料出口を有する第１ノズルと、
下流へ向かって拡径する截頭円錐形状を有し、前記第１ノズルの先端において前記主燃料出口の周縁に配置され、下流に保炎渦を生じさせる保炎板と、
前記主燃料出口を囲う二次空気出口を有し、前記二次空気出口から二次空気を吹き出す第２ノズルと、
前記第１ノズルと前記第２ノズルの間において前記二次空気が流れる第２流路に配置され、前記保炎板の外面又は前記第１ノズルの外面に沿ってＮ分を含むガス燃料を噴出する補助燃料出口を有する補助燃料ノズルと、を備え、
前記保炎板は、前記補助燃料出口の下流に配置され、前記保炎板の外面で周方向に連続する突起を有する、
バーナ。
続きを表示（約 380 文字）【請求項２】
前記バーナ軸線と平行な座標軸を規定し、当該座標軸における前記保炎板の基端の座標を－Ｌ、前記保炎板の先端の座標を０と規定したときに、前記突起の座標は－Ｌ／２以上０未満である、
請求項１に記載のバーナ。
【請求項３】
前記バーナ軸線を含む断面において、前記突起の前面と前記保炎板の外面とがなす角度が９０度以上１３５度以下である、
請求項１に記載のバーナ。
【請求項４】
前記バーナ軸線を含む断面において、前記突起の前面の突出端と前記保炎板の先端とを結ぶ直線と、前記保炎板の外面とがなす角度は５度以上２０度以下である、
請求項２に記載のバーナ。
【請求項５】
燃焼室と、
前記燃焼室の壁に配置された請求項１乃至４のいずれかに記載のバーナと、を備える、
燃焼炉。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、アンモニアなどのＮ分を多く含むガス燃料を燃焼するバーナ及び当該バーナを備える燃焼炉に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素（ＣＯ
２
）排出削減の時流から、燃焼で二酸化炭素を排出しない燃料としてアンモニア（ＮＨ
３
）が注目されている。アンモニアを燃料とするための課題として、都市ガスの主成分であるメタンと比較して燃焼速度が遅く火炎温度が低いことから、燃え難く安定燃焼し難い点と、Ｎ分を多く含むことからＮＯｘ排出量が増加しやすい点が挙げられる。そこで、特許文献１に開示されるように、アンモニアを燃料とするバーナにおいて、ＮＯｘ排出量を抑制する技術の開発が行われている。
【０００３】
特許文献１のバーナは、微粉炭などの固体燃料と該固体燃料の搬送ガスとの混合流体を噴き出す燃料供給ノズルと、燃料供給ノズルの外側に配置されて、燃焼用空気を混合流体から外周側へ分離して噴き出す空気ノズルと、燃料供給ノズルの出口よりも下流側からアンモニアガスを噴き出すアンモニア供給ノズルとを備える。アンモニア供給ノズルは空気ノズルに通されており、空気ノズルの空気出口にアンモニア出口が配置されている。アンモニア供給ノズルは、燃料供給ノズルの出口の直ぐ下流において燃料の燃焼によって酸素が消費されて低酸素濃度となった高温還元領域へ向けて、アンモニアガスを供給する。アンモニアが高温還元領域で燃焼することによって、燃焼で生じたＮＯｘは還元反応により窒素となるため、ＮＯｘ排出量が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－２０３６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のバーナでは、保炎板の下流であって混合流体の流れと燃焼用空気の流れに挟まれた位置に保炎渦が生じる。火炎が安定し難いアンモニア燃焼では、保炎のために保炎渦の保護が重要となる。特許文献１のバーナでは、アンモニア供給ノズルから出たアンモニアガスの流れは、保炎渦及び混合流体の流れを貫いて高温還元領域へ向かう。そのため、アンモニアガスの流量が少ないと、保炎渦や混合流体の流れに遮られて、アンモニアガスが混合還元領域へ到達できないことが懸念される。また、アンモニアガスの流量が多いと、保炎渦や循環流が乱されて保炎できず燃焼が不安定となることが懸念される。
【０００６】
本開示は以上の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アンモニア等のＮ分を含むガス燃料を燃焼するバーナにおいて、安定燃焼とＮＯｘ排出量の抑制とを両立する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係るバーナは、
バーナ軸線を中心とする筒状を呈し、主燃料及び一次空気の混合流体を噴出する主燃料出口を有する第１ノズルと、
下流へ向かって拡径する截頭円錐形状を有し、前記第１ノズルの先端において前記主燃料出口の周縁に配置され、下流に保炎渦を生じさせる保炎板と、
前記主燃料出口を囲う二次空気出口を有し、前記二次空気出口から二次空気を吹き出す第２ノズルと、
前記第１ノズルと前記第２ノズルの間において前記二次空気が流れる第２流路に配置され、前記保炎板の外面又は前記第１ノズルの外面に沿ってＮ分を含むガス燃料を噴出する補助燃料出口を有する補助燃料ノズルと、を備え、
前記保炎板は、前記補助燃料出口の下流に配置され、前記保炎板の外面で周方向に連続する突起を有するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、アンモニア等のＮ分を含むガス燃料を燃焼するバーナにおいて、安定燃焼とＮＯｘ排出量の抑制とを両立する技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、本開示の一実施形態に係るバーナを備えるボイラの概略構成を示す図である。
図２は、本開示に係るバーナのバーナ軸線を含む断面の概略図である。
図３は、図２に示すバーナの出口のバーナ軸線を含む断面の拡大図である。
図４は、保炎板のバーナ軸線を含む断面の拡大図である。
図５は、保炎板のバーナ軸線を含む断面の拡大図である。
図６は、保炎板のバーナ軸線を含む断面の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本開示の実施の形態を説明する。まず、本開示の一実施形態に係るバーナ５を備えるボイラ１０の概略構成から説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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