特許 6813533 バーナおよび燃焼装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6813533

(24)【登録日】2020年12月21日

(45)【発行日】2021年1月13日

(54)【発明の名称】バーナおよび燃焼装置

(51)【国際特許分類】

   F23D 17/00 20060101AFI20201228BHJP

   F23D 1/00 20060101ALI20201228BHJP

   F23C 99/00 20060101ALI20201228BHJP

【ＦＩ】

   F23D17/00 103

   F23D1/00 CZAB

   F23C99/00 323

【請求項の数】10

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2018-98016(P2018-98016)

(22)【出願日】2018年5月22日

(65)【公開番号】特開2019-203631(P2019-203631A)

(43)【公開日】2019年11月28日

【審査請求日】2020年6月15日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱パワー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100137752

【弁理士】

【氏名又は名称】亀井 岳行

(72)【発明者】

【氏名】木山 研滋

(72)【発明者】

【氏名】山内 康弘

(72)【発明者】

【氏名】越智 健一

(72)【発明者】

【氏名】谷口 斉

(72)【発明者】

【氏名】北風 恒輔

【審査官】 古川 峻弘

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−３１４５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第６２９６２１６（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開２００４−３０１３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０２２１０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｄ １／００，１７／００

Ｆ２３Ｃ １／１２，９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固体燃料と該固体燃料の搬送ガスとの混合流が供給される燃料供給ノズルと、
前記燃料供給ノズルの外側に配置され、燃焼用空気を前記混合流から分離して供給する流路と、
前記燃焼用空気の流路出口部に設置され、外周空気の前記混合流からの分離を強化する第２の誘導部材と、
前記燃料供給ノズルの出口よりも下流側で燃料への着火と燃焼進行により搬送ガス中の酸素が消費されて低酸素濃度となった還元領域に向けて、アンモニアを供給可能なアンモニア供給ノズルであって、前記第２の誘導部材よりも前記燃焼用空気の流れの下流側に下流端が配置された前記アンモニア供給ノズルと、
を備えたことを特徴とするバーナ。

【請求項2】

固体燃料と該固体燃料の搬送ガスとの混合流が供給される燃料供給ノズルと、
前記燃料供給ノズルの外側に配置され、燃焼用空気を前記混合流から分離して供給する流路と、
前記燃料供給ノズルの出口よりも下流側で燃料への着火と燃焼進行により搬送ガス中の酸素が消費されて低酸素濃度となった還元領域に向けて、アンモニアを供給可能なアンモニア供給ノズルと、
前記燃焼用空気の流路出口部に設置され、外周空気の前記混合流からの分離を強化する第２の誘導部材と、
前記第２の誘導部材を貫通して設置されて前記還元領域にアンモニアを供給可能な前記アンモニア供給ノズルと、
を備えたことを特徴とするバーナ。

【請求項3】

前記混合流と前記燃焼用空気の隔壁先端部に設置され、前記燃焼用空気を前記混合流から分離するように誘導する第１の誘導部材、
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のバーナ。

【請求項4】

前記第１の誘導部材よりも前記燃焼用空気の流れの上流側に下流端が配置された前記アンモニア供給ノズル、
を備えたことを特徴とする請求項３に記載のバーナ。

【請求項5】

前記燃焼用空気の流路に配置され、前記燃焼用空気を前記混合流から分離させる旋回発生器、
を備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のバーナ。

【請求項6】

アンモニアの噴射角度が調整可能な前記アンモニア供給ノズル、
を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のバーナ。

【請求項7】

固体燃料の燃焼による入熱とアンモニアの燃焼による入熱の比率を調整可能であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のバーナ。

【請求項8】

アンモニアの燃焼による入熱の比率を５０％以下とすることを特徴とする請求項７に記載のバーナ。

【請求項9】

請求項１ないし８のいずれかに記載のバーナが設置された火炉と、
前記火炉においてバーナよりも下流側に燃焼用の空気の一部を分離して供給する追加ノズルと、
を備えたことを特徴とする燃焼装置。

【請求項10】

前記バーナから供給される全空気流量を理論空気量以下にする
ことを特徴とする請求項９に記載の燃焼装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、固体燃料を使用するバーナおよび前記バーナを有する燃焼装置に関する。

【背景技術】

【0002】

石炭を粉砕して得られる微粉炭等の固体燃料を燃焼させるバーナにおいて、燃料ノズルの外周側に２次空気ノズルを設置して、２次空気をガイドベーンによって広げることで、バーナの開口端の下流側の還元領域を拡大する技術が知られている（特許文献１−３）。
また、ＬＮＧ（液化天然ガス）等のガス燃料を使用するバーナにおいて、ＮＯｘを低減するために、ガス燃料の噴出方向、角度を調整する技術も知られている（特許文献４，５）。
さらに、固体燃料とガス燃料を切り替えて運用することに対応するために、微粉炭バーナとガスバーナが組み合わされた技術も知られている（特許文献６，７）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平０４−２１４１０２号公報

【特許文献2】特許第３３４４６９４号公報

【特許文献3】特許第５７９４４１９号公報

【特許文献4】実全昭５６−０７５５０７号公報

【特許文献5】特公昭５７−０６１１２５号公報

【特許文献6】特許第２５２６２３６号公報

【特許文献7】特公平０６−０２３６０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

燃料としてアンモニア（ＮＨ₃）を使用した場合、燃焼後にＣＯ₂が発生しないため、ＣＯ₂フリーアンモニアの直接燃焼の研究が進められている。燃焼の際に考慮すべき点としては、特許文献４，５に記載のような天然ガスなどの一般的なガス燃料にはＮ（窒素）分がほとんど含まれていないのに対して、アンモニアでは重量比率で８２％と多大のＮ分を含んでおり、ＮＯｘを生成しやすい。これは、燃料中にＮ分を含む石炭と共通性がある。
ボイラ内では、酸素濃度の高低分布があるが、常に還元条件である固体燃料バーナ（特許文献１−３参照）の一次燃焼域（還元領域）にアンモニアを注入することができれば、安定してＮＯｘの上昇を抑えた混焼が可能となる。

【0005】

特許文献６，７に記載の構成では、ガス燃料を供給するガスノズルの下流端が保炎器よりも下流側に配置されている。特許文献６，７に記載の技術は、固体燃料とガス燃料を切り替えて使用する前提であり、固体燃料とガス燃料を混焼する前提ではないため、ガスノズルが保炎器よりも下流側まで伸びていても問題は少ない。しかし、特許文献６，７の構成で混焼を行う場合には、保炎器よりも下流側のガスノズルが焼損する問題がある。

【0006】

本発明は、固体燃料とアンモニアとを混焼可能なバーナおよび前記バーナを備えた燃焼装置を提供することを技術的課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記本発明の課題は、下記の構成を採用することにより達成できる。
請求項１に記載の発明は、固体燃料と該固体燃料の搬送ガスとの混合流が供給される燃料供給ノズルと、前記燃料供給ノズルの外側に配置され、燃焼用空気を前記混合流から分離して供給する流路と、前記燃焼用空気の流路出口部に設置され、外周空気の前記混合流からの分離を強化する第２の誘導部材と、前記燃料供給ノズルの出口よりも下流側で燃料への着火と燃焼進行により搬送ガス中の酸素が消費されて低酸素濃度となった還元領域に向けて、アンモニアを供給可能なアンモニア供給ノズルであって、前記第２の誘導部材よりも前記燃焼用空気の流れの下流側に下流端が配置された前記アンモニア供給ノズルと、を備えたことを特徴とするバーナである。

【0008】

請求項２に記載の発明は、固体燃料と該固体燃料の搬送ガスとの混合流が供給される燃料供給ノズルと、前記燃料供給ノズルの外側に配置され、燃焼用空気を前記混合流から分離して供給する流路と、前記燃料供給ノズルの出口よりも下流側で燃料への着火と燃焼進行により搬送ガス中の酸素が消費されて低酸素濃度となった還元領域に向けて、アンモニアを供給可能なアンモニア供給ノズルと、前記燃焼用空気の流路出口部に設置され、外周空気の前記混合流からの分離を強化する第２の誘導部材と、前記第２の誘導部材を貫通して設置されて前記還元領域にアンモニアを供給可能な前記アンモニア供給ノズルと、を備えたことを特徴とするバーナである。

【0009】

請求項３に記載の発明は、前記混合流と前記燃焼用空気の隔壁先端部に設置され、前記燃焼用空気を前記混合流から分離するように誘導する第１の誘導部材を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のバーナである。

【0010】

請求項４に記載の発明は、前記第１の誘導部材よりも前記燃焼用空気の流れの上流側に下流端が配置された前記アンモニア供給ノズルを備えたことを特徴とする請求項３に記載のバーナである。

【0011】

請求項５に記載の発明は、前記燃焼用空気の流路に配置され、前記燃焼用空気を前記混合流から分離させる旋回発生器を備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のバーナである。

【0012】

請求項６に記載の発明は、アンモニアの噴射角度が調整可能な前記アンモニア供給ノズルを備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のバーナである。

【0013】

請求項７に記載の発明は、固体燃料の燃焼による入熱とアンモニアの燃焼による入熱の比率を調整可能であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のバーナである。

【0014】

請求項８に記載の発明は、アンモニアの燃焼による入熱の比率を５０％以下とすることを特徴とする請求項７に記載のバーナである。

【0015】

請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載のバーナが設置された火炉と、前記火炉においてバーナよりも下流側に燃焼用の空気の一部を分離して供給する追加ノズルとを備えたことを特徴とする燃焼装置である。

【0016】

請求項１０に記載の発明は、前記バーナから供給される全空気流量を理論空気量以下にすることを特徴とする請求項９に記載の燃焼装置である。

【発明の効果】

【0017】

請求項１，２記載の発明によれば、還元領域に向けてアンモニアを供給することで、アンモニアをガス燃料として使用しつつ、窒素酸化物の上昇を抑えた固体燃料とアンモニアとを混焼可能なバーナを提供することができる。
また、請求項１，２記載の発明によれば、第２の誘導部材で外周空気の混合流からの分離を強化しない場合に比べて、還元領域に燃焼空気が混ざりにくく、還元の強い還元領域を生成することができる。
さらに、請求項１，２記載の発明によれば、第２の誘導部材に沿って広がる燃焼用空気の流れの影響を受けることなくアンモニアを供給可能であり、還元域へアンモニアを供給し易くなる。

【0018】

請求項３記載の発明によれば、上記請求項１，２に記載の発明の効果に加えて、第１の誘導部材で燃焼用空気を混合流から分離しない場合に比べて、還元領域に燃焼空気が混ざりにくく、還元の強い還元領域を生成することができる。

【0019】

請求項４記載の発明によれば、上記請求項３に記載の発明の効果に加えて、アンモニア供給ノズルの下流端が第１の誘導部材よりも燃焼用空気の流れの上流側に配置されない場合に比べて、アンモニア供給ノズルの焼損を抑制できる。

【0020】

請求項５記載の発明によれば、上記請求項１ないし４のいずれかに記載の発明の効果に加えて、旋回発生器で外周空気の混合流からの分離をさせない場合に比べて、還元領域に燃焼空気が混ざりにくく、還元の強い還元領域を生成することができる。

【0021】

請求項６記載の発明によれば、上記請求項１ないし５のいずれかに記載の発明の効果に加えて、還元領域におけるアンモニアの分布を調整することができる。

【0022】

請求項７記載の発明によれば、上記請求項１ないし６のいずれかに記載の発明の効果に加えて、固体燃料の燃焼による入熱とアンモニアの燃焼による入熱の比率を調整することで、燃焼を最適化して、窒素酸化物の上昇を抑制できる。

【0023】

請求項８記載の発明によれば、上記請求項７に記載の発明の効果に加えて、アンモニアの燃焼による入熱の比率を５０％以下とすることで、火炎を安定化に必要な固体燃料の流量を確保することができる。

【0024】

請求項９記載の発明によれば、追加ノズルを有しない場合に比べて、窒素酸化物の上昇を抑制できる。

【0025】

請求項１０記載の発明によれば、上記請求項９に記載の発明の効果に加えて、バーナから供給される全空気流量を理論空気量以下とすることで、還元作用の低下を抑制し、窒素酸化物の上昇を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は本発明の実施例１の燃焼システムの全体説明図である。

【図2】図２は実施例１のバーナの説明図である。

【図3】図３は図２の矢印ＩＩＩ方向から見た図である。

【図4】図４は本実施例のバーナのアンモニア供給ノズルの先端部分の拡大図である。

【図5】図５はアンモニア供給ノズルの先端部の要部断面図である。

【図6】図６はアンモニア供給ノズルの本体と湾曲するノズル接続部との連結部分の詳細説明図である。

【図7】図７はアンモニアの供給方向の説明図であり、図７（Ａ）は図２に対応する説明図、図７（Ｂ）は中心軸方向斜めにアンモニアを噴射する場合の説明図、図７（Ｃ）は中心軸から逸れて斜めにアンモニアを噴射する場合の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下に、本発明の実施の形態を示す。

【実施例1】

【0028】

図１は本発明の実施例１の燃焼システムの全体説明図である。
図１において、火力発電所等で使用される実施例１の燃焼システム（燃焼装置）１では、微粉炭（固体燃料）がバンカ（燃料ホッパ）４に収容されている。バンカ４の固体燃料は、ミル（粉砕機）５で粉砕される。粉砕された燃料は、ボイラ６のバーナ７に燃料配管８を通じて供給されて、燃焼される。なお、バーナ７は、ボイラ６に複数設置されている。なお、固体燃料として、微粉炭に限定されず、例えばバイオマス燃料を使用することも可能である。
ボイラ６には、バーナ７の下流側（上方）に、燃焼用空気を供給する追加ノズル３が設置されている。

【0029】

図２は実施例１のバーナの説明図である。
図３は図２の矢印ＩＩＩ方向から見た図である。
図２、図３において、実施例１のバーナ（混焼バーナ）７は、混合流が流れる燃料ノズル２１を有する。燃料ノズル２１の下流端の開口は、ボイラ６の火炉２２の壁面（火炉壁、水管壁）２３近傍に配置されている。燃料ノズル２１の上流側に、燃料配管８が接続される。燃料ノズル２１は中空の筒状に形成されており、燃料ノズル２１の内部には、固体燃料（微粉炭）と搬送ガスとが流れる流路２４が形成されている。

【0030】

燃料ノズル２１の外周には、燃焼用空気を火炉２２に噴出する内側燃焼用空気ノズル（２次燃焼用空気ノズル）２６が設置されている。２次空気ノズル２６の内部には、２次空気（２次燃焼用空気）が流れる２次空気流路１１が形成されている。
また、内側燃焼用空気ノズル２６の外周側には、外側燃焼用空気ノズル（３次燃焼用空気ノズル）２７が設置されている。３次燃焼用空気ノズル２７の内部には、３次空気（３次燃焼用空気）が流れる３次空気流路１２が形成されている。
各燃焼用空気ノズル２６，２７は、ウインドボックス（風箱）２８から空気を火炉２２内に向けて噴出する。実施例１では、内側燃焼用空気ノズル２６の下流端には、燃料ノズル２１の中心に対して径方向外側に傾斜（下流側に行くに連れて径が拡大）するガイドベーン（第２の誘導部材）２６ａが形成されている。また、外側燃焼用空気ノズル２７の下流部には、軸方向に沿ったスロート部２７ａと、ガイドベーン２６ａに平行する拡大部２７ｂとが形成されている。したがって、各燃焼用空気ノズル２６，２７から噴出された燃焼用空気は、軸方向の中心から広がるように噴出される（流路２４の混合流から離れるように誘導される）。

【0031】

図２において、内側燃焼用空気ノズル２６の上流部には、２次燃焼用空気（２次空気）の流量を調整するためのスライド式のダンパ２６ｃが設置されている。
また、外側燃焼用空気ノズル２７の上流部には、３次燃焼用空気（３次空気）に対して、旋回成分を付与する旋回発生器２７ｃが設置されている。

【0032】

また、燃料ノズル２１の下流端の開口部には、保炎器３１が設置されている。保炎器３１の径方向外側には、径方向の外側に向けて延びるガイドベーン（第１の誘導部材）３１ａが形成されている。したがって、保炎器３１のガイドベーン３１ａによって、流路２４を流れる混合流に対して、内側燃焼用空気ノズル２６を流れる燃焼用空気が、径方向の外側に分離するように誘導される。

【0033】

図２において、燃料ノズル２１の内壁面には、ベンチュリ３３が設置されている。ベンチュリ３３は、上流側の径縮小部３３ａと、径縮小部３３ａの下流側に連続する最小径部３３ｂと、最小径部３３ｂの下流側に連続する径拡大部３３ｃとを有する。径縮小部３３ａでは、下流側に向かうに連れて、流路２４の内径は縮小する。また、径拡大部３３ｃでは下流側に向かうに連れて、流路２４の内径は拡大する。
したがって、実施例１のベンチュリ３３では、燃料ノズル２１に供給された燃料と搬送気体との混合流体が、径縮小部３３ａを通過する際に、径方向の内側に絞られる。したがって、燃料ノズル２１の内壁面近傍に偏った燃料を中心側に移動させることが可能である。

【0034】

ベンチュリ３３の下流側には、燃料濃縮器３４が設置されている。燃料濃縮器３４は、上流側の径拡大部３４ａと、径拡大部３４ａの下流側に連続する最大径部３４ｂと、最大径部３４ｂの下流側に連続する径縮小部３４ｃとを有する。径拡大部３４ａは、下流側に向かうに連れて外径が拡大する。径縮小部３４ｃは、下流側に向かうに連れて外径が縮小する。
したがって、実施例１の燃料濃縮器３４では、燃料と搬送ガスとの混合流体に、径拡大部３４ａを通過する際に、径方向の外側に向かう速度成分が付与される。よって、燃料が燃料ノズル２１の内壁面に向かって濃縮される。

【0035】

図２において、ウインドボックス２８の外壁の外側には、アンモニア供給管４１が配置されている。アンモニア供給管４１には、高圧のアンモニアガス（ガス燃料）が供給されている。アンモニア供給管４１には、複数のアンモニア供給ノズル４２が接続されている。本実施例では、図３に示すように、アンモニア供給ノズル４２は、周方向に沿って間隔をあけて８つ配置されている。
アンモニア供給ノズル４２は、直管状のノズル本体４３と、ノズル本体４３とアンモニア供給管４１とを接続する湾曲するノズル接続部４４とを有する。

【0036】

図４は本実施例のバーナのアンモニア供給ノズルの先端部分の拡大図である。
図５はアンモニア供給ノズルの先端部の末端部断面図である。
図２において、ノズル本体４３は、アンモニア供給管４１に、図示しないガイド管及びシールを介して、軸方向４３ｂを中心として回転可能に支持されている。ノズル本体４３は、ウインドボックス２８や外側燃焼用空気ノズル２７、内側燃焼用空気ノズル２６の壁面を貫通している。図２、図４において、ノズル本体４３の下流端４３ａは、燃焼用空気の流れ方向に対して、内側燃焼用空気ノズル２６末端部に設置のガイドベーン２６ａよりも下流側、且つ、保炎器３１に設置のガイドベーン３１ａよりも上流側に配置されている。

【0037】

図６はアンモニア供給ノズルの本体と湾曲するノズル接続部との連結部分の詳細説明図である。
図７はアンモニアの供給方向の説明図であり、図７（Ａ）は図２に対応する説明図、図７（Ｂ）は中心軸方向斜めにアンモニアを噴射する場合の説明図、図７（Ｃ）は中心軸から逸れて斜めにアンモニアを噴射する場合の説明図である。

【0038】

図５において、ノズル本体４３の先端部には、軸方向４３ｂに対して角度θで傾斜する噴射口４３ｃが形成されている。また、図６において、実施例のノズル本体４３は、接続部４４に固定支持された受部４６に対して軸方向４３ｂを中心として回転可能に支持されている。なお、ノズル本体４３と接続部４４とは、Ｏリング４７を介してシール（密閉）されている。ノズル本体４３には、回転調整のためのハンドル４８が設置されている。試運転時やメンテナンス時に、ハンドル４８を手動で操作して回転調整することにより、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）に示すように噴射方向を自在に設定可能である。

【0039】

（実施例１の作用）
前記構成を備えた実施例１のバーナ７では、微粉炭と搬送空気の混合流体は、燃料ノズル２１から火炉２２内に噴出される。また、燃焼用空気は、内側燃焼用空気（２次空気）と、外側燃焼用空気（３次空気）に分かれて火炉２２に供給される。２次空気は保炎器３１に設置のガイドベーン３１ａで外側に広げられ、３次空気は内側燃焼用空気ノズル２６に設置のガイドベーン２６ａで外側に広げられて供給されるため、混合流体と２次空気および３次空気からなる外周空気５１との間には、循環渦５２が形成される。火炉２２内の高温ガスは循環渦５２内の循環流に乗ってバーナ７の出口部に戻されるため、混合流体はバーナ７の出口近傍で急速に着火される。

【0040】

ここで、燃料ノズル２１から供給される微粉炭は、燃料濃縮器３４で外周側（燃料ノズルの内壁面近傍）に濃縮され、微粉炭濃縮域を形成する。そして、火炉２２内の高温ガスは、微粉炭濃縮域の近傍に戻されるため、急速着火の性能がさらに高められている。
急速着火でバーナ７の出口の中心軸近傍には、１次燃焼領域５３が形成される。外周空気５１は１次燃焼領域５３から離れて供給されているため、１次燃焼領域５３は、燃料過剰（空気不足）の還元条件となっている。

【0041】

具体的には、急速着火でバーナ７の出口部から形成された１次燃焼領域５３の内部では、急速な燃焼反応が進行する。燃焼の進行により酸素（Ｏ_２）が急速に消費される。そして、燃料（微粉炭）中のＮ分からは窒素酸化物（ＮＯ）が生成され、燃焼の主成分からは中間生成物としての炭化水素ラジカル（・ＨＣ）が急激に生成される。Ｏ_２低下後の還元強化条件下では、発生した窒素酸化物（ＮＯ）と炭化水素ラジカル（・ＨＣ）との反応で、窒素元素を含むラジカル（・ＮＸ）が生成され、・ＮＸとＮＯとの反応により、ＮＯはＮ_２へと還元される。
この還元領域（１次燃焼領域）５３中にアンモニア（ＮＨ_３）を噴出すると、・ＮＨラジカルを経て優先的にＮ_２への還元反応が進行する。
したがって、実施例１のバーナ７では、固体燃料とアンモニアとを混焼しつつ窒素酸化物の上昇が抑制される。

【0042】

また、実施例１のバーナ７では、混合流体と燃焼用空気（外周空気５１）の隔壁（燃料ノズル２１）先端部に、保炎器３１のガイドベーン３１ａが設置されており、外周空気５１（の２次空気）を混合流体から確実に分離している。したがって、分離されない場合に比べて、還元条件の強い還元領域５３が生成可能である。

【0043】

さらに、実施例１のバーナ７では、内側燃焼用空気ノズル２６のガイドベーン２６ａでも外周空気５１の混合流からの分離が強化されている。よって、ガイドベーン２６ａを設けない場合に比べて、還元条件の強い還元領域５３が生成可能である。
また、実施例１のバーナ７では、外側燃焼用空気ノズル２７に旋回発生器２７ｃが設置されており、３次空気（外周空気５１）が混合流に混合されにくく、混合流からの分離が強化されている。したがって、旋回発生器２７ｃを設けない場合に比べて、還元条件の強い還元領域５３が生成可能である。

【0044】

また、実施例１のバーナ７では、アンモニア供給ノズル４２の下流端が、保炎器３１のガイドベーン３１ａよりも上流側に配置されている。アンモニア供給ノズル４２が保炎器３１よりも火炉２２の内部まで伸びていると、アンモニア供給ノズル４２が焼損する恐れがある。これに対して、実施例１では、アンモニア供給ノズル４２がガイドベーン３１ａよりも上流側に配置されており、上流側から送り込まれる２次空気によるシールで炎から保護されるとともに、２次空気で冷却される。したがって、アンモニア供給ノズル４２の焼損が抑制される。
さらに、実施例１のバーナ７では、アンモニア供給ノズル４２の下流端が、内側燃焼用空気ノズル２６のガイドベーン２６ａよりも下流側に配置されている。そのため、ガイドベーン２６ａに沿って広がる燃焼用空気の流れの影響を受けることなくアンモニアを供給可能であり、還元域へアンモニアを供給し易くなる。

【0045】

また、実施例１のバーナ７では、アンモニア供給ノズル４２の噴射方向が調整可能に構成されている。したがって、図７（Ａ）に示すように、還元領域５３の中心部にアンモニアを集中させることも可能である。また、図７（Ｂ）に示すように、還元領域５３の外縁部にアンモニアを寄せることも可能である。よって、還元領域５３内において、アンモニアの集中、分散を自在に調整可能である。したがって、使用する微粉炭の種類やＮ分の割合、燃焼用空気の量等、使用環境に応じて、アンモニア中のＮ分を効率的にＮ_２に還元するために適切な分散度合に応じて、噴射方向を調整することが可能である。

【0046】

さらに、実施例１ではアンモニア供給管４１の上流部には図示しない制御弁が設けられており、アンモニアの供給量を制御することが可能である。したがって、固体燃料とアンモニアとの割合（混合比）を、アンモニア中のＮ分を効率的にＮ_２に還元するために適切な割合に応じて調整、制御することが可能である。
特に、アンモニアの燃焼による入熱の比率が５０％以下となるように、微粉炭とアンモニアとの割合を制御することが望ましい。アンモニアの入熱を多くして、微粉炭を減らしすぎると、火炎が安定しなくなる恐れがあるため、アンモニアの燃焼による入熱の比率が５０％以下となるように、調整することが望ましい。

【0047】

また、実施例１では、火炉２２において、バーナ７よりも下流側に燃焼用空気を供給する追加ノズル３が設置されている。したがって、バーナ７での燃焼の後、追加ノズル３の位置以降でも燃焼（２段燃焼）を行うことで、火炉２２内での窒素酸化物の発生を低減することができる。
さらに、実施例１では、バーナ７から供給される全空気量（燃料ノズル２１からの混合流体に含まれる空気や２次空気、３次空気の総量）が、還元領域５３での還元反応で必要な理論空気量以下となるように設定されている。したがって、空気が多くて還元領域５３での還元が弱くなってＮＯｘの発生量が上昇することを抑制できる。

【0048】

（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例（Ｈ01）〜（Ｈ04）を下記に例示する。
（Ｈ01）前記実施例において、アンモニア供給ノズル４２は、噴射方向を調整可能な構成とすることが望ましいが、これに限定されない。噴射方向が調整不能な構成とすることも可能である。また、ノズル本体４３を回転させて噴射方向を調整する構成を例示したが、これに限定されない。例えば、先端部に、複数の噴射口を形成し、各噴射口をシャッタで開閉可能な構成としておいて、噴射方向に応じて、シャッタを開閉するような構成等、任意の構成を採用可能である。

【0049】

（Ｈ02）前記実施例において、アンモニア供給ノズル４２の下流端は、保炎器３１のガイドベーン３１ａよりも上流側、且つ、内側燃焼用空気ノズル２６のガイドベーン２６ａよりも下流側とすることが望ましいが、これに限定されない。焼損対策を行った上で保炎器３１のガイドベーン３１ａよりも下流側に配置したり、アンモニアの噴射圧力を高くして内側燃焼用空気ノズル２６のガイドベーン２６ａよりも上流側とすることも可能である。

【0050】

（Ｈ03）前記実施例において、旋回発生器２７ｃを設けることが望ましいが、設けない構成とすることも可能である。また、旋回発生器２７ｃは、外側燃焼用空気ノズル２７の上流部に設置する構成を例示したが、下流部（出口付近）に設けることも可能である。
（Ｈ04）前記実施例において、ガイドベーン２６ａ，３１ａの形状や大きさは、実施例に例示した構成に限定されず、設計や仕様等に応じて任意に変更可能である。また、ガイドベーン２６ａ，３１ａを設けることが望ましいが、設けない構成とすることも可能である。

【符号の説明】

【0051】

１…燃焼装置、
３…追加ノズル、
７…バーナ、
２１…燃料供給ノズル、
２２…火炉、
２６，２７…燃焼用空気ノズル、
２６ａ…第２の誘導部材、
２７ｃ…旋回発生器、
３１ａ…第１の誘導部材、
４２…アンモニア供給ノズル、
５３…還元領域。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】