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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023119728
(43)【公開日】2023-08-29
(54)【発明の名称】バーナ
(51)【国際特許分類】
F23C 7/00 20060101AFI20230822BHJP
F23N 3/00 20060101ALI20230822BHJP
F23D 14/02 20060101ALI20230822BHJP
【ＦＩ】
F23C7/00
F23N3/00
F23D14/02 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022022731
(22)【出願日】2022-02-17
(71)【出願人】
【識別番号】000220262
【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】504176911
【氏名又は名称】国立大学法人大阪大学
(74)【代理人】
【識別番号】110000936
【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】菊池 賢太
(72)【発明者】
【氏名】豊田 浩亘
(72)【発明者】
【氏名】村井 隆一
(72)【発明者】
【氏名】赤松 史光
(72)【発明者】
【氏名】松本 優作
【テーマコード（参考）】
3K003
3K017
3K091
【Ｆターム（参考）】
3K003JA10
3K003KA01
3K003KB02
3K003MA04
3K003NA01
3K017AA06
3K017AB05
3K017AC02
3K017AD01
3K091FB06
3K091FB22
3K091FB32
3K091FB43
(57)【要約】
【課題】排気ガス中のＮＯｘを低減する。
【解決手段】バーナ１００は、炉の内部空間に向けて設けられる１または複数の混合ガス噴射口１１４ｂ（燃料噴射口）を含む燃料噴射部１１０と、混合ガス噴射口１１４ｂと離隔し炉の内部空間に向けて設けられる１または複数の第１大噴射口１３２ｂ、第１小噴射口１３４ｂ（第１噴射口）を含む第１噴射部１３０と、混合ガス噴射口１１４ｂと離隔し炉の内部空間に向けて設けられる１または複数の第２大噴射口１４２ｂ、第２小噴射口１４４ｂ（第２噴射口）を含む第２噴射部１４０と、少なくともアンモニアを含む燃料ガスを燃料噴射部１１０に供給する燃料供給部１２０と、酸化剤ガスを第１噴射部１３０におよび第２噴射部１４０に供給する酸化剤供給部１５０と、を備え、第１噴射部１３０によって噴射される酸化剤ガスの流量と、第２噴射部１４０によって噴射される酸化剤ガスの流量とは異なる。
【選択図】図１
【解決手段】バーナ１００は、炉の内部空間に向けて設けられる１または複数の混合ガス噴射口１１４ｂ（燃料噴射口）を含む燃料噴射部１１０と、混合ガス噴射口１１４ｂと離隔し炉の内部空間に向けて設けられる１または複数の第１大噴射口１３２ｂ、第１小噴射口１３４ｂ（第１噴射口）を含む第１噴射部１３０と、混合ガス噴射口１１４ｂと離隔し炉の内部空間に向けて設けられる１または複数の第２大噴射口１４２ｂ、第２小噴射口１４４ｂ（第２噴射口）を含む第２噴射部１４０と、少なくともアンモニアを含む燃料ガスを燃料噴射部１１０に供給する燃料供給部１２０と、酸化剤ガスを第１噴射部１３０におよび第２噴射部１４０に供給する酸化剤供給部１５０と、を備え、第１噴射部１３０によって噴射される酸化剤ガスの流量と、第２噴射部１４０によって噴射される酸化剤ガスの流量とは異なる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
炉の内部空間に向けて設けられる１または複数の燃料噴射口を含む燃料噴射部と、
前記燃料噴射口と離隔し前記炉の内部空間に向けて設けられる１または複数の第１噴射口を含む第１噴射部と、
前記燃料噴射口と離隔し前記炉の内部空間に向けて設けられる１または複数の第２噴射口を含む第２噴射部と、
少なくともアンモニアを含む燃料ガスを前記燃料噴射部に供給する燃料供給部と、
酸化剤ガスを前記第１噴射部におよび前記第２噴射部に供給する酸化剤供給部と、
を備え、
前記第１噴射部によって噴射される前記酸化剤ガスの流量と、前記第２噴射部によって噴射される前記酸化剤ガスの流量とは異なる、バーナ。
前記燃料噴射口と離隔し前記炉の内部空間に向けて設けられる１または複数の第１噴射口を含む第１噴射部と、
前記燃料噴射口と離隔し前記炉の内部空間に向けて設けられる１または複数の第２噴射口を含む第２噴射部と、
少なくともアンモニアを含む燃料ガスを前記燃料噴射部に供給する燃料供給部と、
酸化剤ガスを前記第１噴射部におよび前記第２噴射部に供給する酸化剤供給部と、
を備え、
前記第１噴射部によって噴射される前記酸化剤ガスの流量と、前記第２噴射部によって噴射される前記酸化剤ガスの流量とは異なる、バーナ。
【請求項2】
前記第１噴射部によって噴射される前記酸化剤ガスの流量が、前記第２噴射部によって噴射される前記酸化剤ガスの流量より大きい第１状態と、前記第１噴射部によって噴射される前記酸化剤ガスの流量が、前記第２噴射部によって噴射される前記酸化剤ガスの流量より小さい第２状態とを交互に切り換える切換制御部を備える、請求項１に記載のバーナ。
【請求項3】
前記第１噴射口は、第１大噴射口と、前記第１大噴射口より口径の小さい第１小噴射口とを有し、
前記第２噴射口は、第２大噴射口と、前記第２大噴射口より口径の小さい第２小噴射口とを有し、
前記切換制御部は、
前記第１状態において、前記第１大噴射口および前記第２小噴射口から前記酸化剤ガスを噴射させ、前記第１小噴射口および前記第２大噴射口からの前記酸化剤ガスの噴射を停止させ、
前記第２状態において、前記第１大噴射口および前記第２小噴射口からの前記酸化剤ガスの噴射を停止させ、前記第１小噴射口および前記第２大噴射口から前記酸化剤ガスを噴射させる、請求項２に記載のバーナ。
前記第２噴射口は、第２大噴射口と、前記第２大噴射口より口径の小さい第２小噴射口とを有し、
前記切換制御部は、
前記第１状態において、前記第１大噴射口および前記第２小噴射口から前記酸化剤ガスを噴射させ、前記第１小噴射口および前記第２大噴射口からの前記酸化剤ガスの噴射を停止させ、
前記第２状態において、前記第１大噴射口および前記第２小噴射口からの前記酸化剤ガスの噴射を停止させ、前記第１小噴射口および前記第２大噴射口から前記酸化剤ガスを噴射させる、請求項２に記載のバーナ。
【請求項4】
前記第１噴射部および前記第２噴射部のうちの一方によって噴射される前記酸化剤ガスの流量は、前記第１噴射部および前記第２噴射部のうちの他方によって噴射される前記酸化剤ガスの流量の２．３倍以上６．３倍未満である、請求項１から３のいずれか１項に記載のバーナ。
【請求項5】
前記燃料噴射部と前記第１噴射部とを結ぶ仮想直線と、前記燃料噴射部と前記第２噴射部とを結ぶ仮想直線との為す角は、９０°以上２７０°以下である、請求項１から４のいずれか１項に記載のバーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アンモニアを燃焼させるバーナに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、地球温暖化を防止するために、ＣＯ２（二酸化炭素）排出量の削減が求められている。このため、化石燃料に加えてアンモニアを燃焼させる技術が注目されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－１１２２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
アンモニアを燃焼させる場合、化石燃料のみを燃焼させる場合と比較して、排気ガス中の窒素酸化物の濃度が上昇してしまうという問題がある。
【0005】
本発明は、このような課題に鑑み、排気ガス中の窒素酸化物を低減することが可能なバーナを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明のバーナは、炉の内部空間に向けて設けられる１または複数の燃料噴射口を含む燃料噴射部と、燃料噴射口と離隔し炉の内部空間に向けて設けられる１または複数の第１噴射口を含む第１噴射部と、燃料噴射口と離隔し炉の内部空間に向けて設けられる１または複数の第２噴射口を含む第２噴射部と、少なくともアンモニアを含む燃料ガスを燃料噴射部に供給する燃料供給部と、酸化剤ガスを第１噴射部におよび第２噴射部に供給する酸化剤供給部と、を備え、第１噴射部によって噴射される酸化剤ガスの流量と、第２噴射部によって噴射される酸化剤ガスの流量とは異なる。
【0007】
また、上記バーナは、第１噴射部によって噴射される酸化剤ガスの流量が、第２噴射部によって噴射される酸化剤ガスの流量より大きい第１状態と、第１噴射部によって噴射される酸化剤ガスの流量が、第２噴射部によって噴射される酸化剤ガスの流量より小さい第２状態とを交互に切り換える切換制御部を備えてもよい。
【0008】
また、第１噴射口は、第１大噴射口と、第１大噴射口より口径の小さい第１小噴射口とを有し、第２噴射口は、第２大噴射口と、第２大噴射口より口径の小さい第２小噴射口とを有し、切換制御部は、第１状態において、第１大噴射口および第２小噴射口から酸化剤ガスを噴射させ、第１小噴射口および第２大噴射口からの酸化剤ガスの噴射を停止させ、第２状態において、第１大噴射口および第２小噴射口からの酸化剤ガスの噴射を停止させ、第１小噴射口および第２大噴射口から酸化剤ガスを噴射させてもよい。
【0009】
また、第１噴射部および第２噴射部のうちの一方によって噴射される酸化剤ガスの流量は、第１噴射部および第２噴射部のうちの他方によって噴射される酸化剤ガスの流量の２．３倍以上６．３倍未満であってもよい。
【0010】
また、燃料噴射部と第１噴射部とを結ぶ仮想直線と、燃料噴射部と第２噴射部とを結ぶ仮想直線との為す角は、９０°以上２７０°以下であってもよい。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、排気ガス中の窒素酸化物を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本実施形態に係るバーナを説明する図である。
【図2】燃料噴射部の混合ガス噴射口、第１噴射部の第１大噴射口、第１小噴射口、第２噴射部の第２大噴射口、および、第２小噴射口を炉の内部空間側から見た図である。
【図3】第１状態における二次空気の流れを説明する図である。
【図4】第２状態における二次空気の流れを説明する図である。
【図5】排気ガス中のＮＯｘの濃度と、流量比との関係を示す図である。
【図6】第１変形例に係るバーナを説明する図である。
【図7】第２変形例に係る第１噴射部および第２噴射部を説明する図である。
【図8】第３変形例に係る第１噴射部および第２噴射部を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【0014】
［バーナ１００］
図１は、本実施形態に係るバーナ１００を説明する図である。図１に示すように、バーナ１００は、炉１０（例えば、ボイラを構成する火炉）を構成する炉壁１２に設けられる。バーナ１００は、アンモニアを少なくとも含む燃料ガスを燃焼させる。燃料ガスは、アンモニアのみを含んでもよいし、アンモニアに加えて、水素や炭化水素等を含んでもよい。炭化水素は、メタン、エタン、プロパン、ブタン等である。
図１は、本実施形態に係るバーナ１００を説明する図である。図１に示すように、バーナ１００は、炉１０（例えば、ボイラを構成する火炉）を構成する炉壁１２に設けられる。バーナ１００は、アンモニアを少なくとも含む燃料ガスを燃焼させる。燃料ガスは、アンモニアのみを含んでもよいし、アンモニアに加えて、水素や炭化水素等を含んでもよい。炭化水素は、メタン、エタン、プロパン、ブタン等である。
【0015】
バーナ１００は、燃料噴射部１１０と、燃料供給部１２０と、第１噴射部１３０と、第２噴射部１４０と、酸化剤供給部１５０と、中央制御部１６０と、を含む。
【0016】
燃料噴射部１１０は、炉１０の内部空間に向けて設けられる。燃料噴射部１１０は、燃料ガスおよび酸化剤ガスを噴射する。ここでは、酸化剤ガスが、空気である場合を例に挙げる。本実施形態において、燃料噴射部１１０は、燃料供給ノズル１１２と、混合ガス噴射ノズル１１４とを有する。
【0017】
燃料供給ノズル１１２は、燃料ガスを供給するノズルである。燃料供給ノズル１１２は、本体１１２ａと、燃料供給管１１２ｂと、燃料供給口１１２ｃとを含む。本体１１２ａは、円筒形状の管体である。本体１１２ａの中心軸は、炉壁１２に対して交差（ここでは、略直交）する。
【0018】
本体１１２ａの後部（本体１１２ａにおける炉壁１２側に対する逆側（図１中、左側、以下「後端」という）の部分）に、燃料供給管１１２ｂが接続される。また、本体１１２ａの先端（本体１１２ａにおける炉壁１２側（図１中、右側）、以下「先端」という）に、開口である燃料供給口１１２ｃが形成される。燃料供給口１１２ｃは、炉１０の内部空間を向いている。
【0019】
混合ガス噴射ノズル１１４は、燃料ガスと空気（一次空気）とを含む混合ガスを噴射するノズルである。混合ガス噴射ノズル１１４は、本体１１４ａと、混合ガス噴射口１１４ｂ（燃料噴射口）とを有する。本体１１４ａは、円筒形状の管体である。本体１１４ａは、燃料供給ノズル１１２の本体１１２ａと同軸上に、本体１１２ａを囲むように配置される。つまり、燃料供給ノズル１１２の本体１１２ａと、混合ガス噴射ノズル１１４の本体１１４ａとによって、二重円筒構造が形成される。図１では、本体１１４ａにおける炉壁１２側（図１中、右側、以下「先端」という）に位置する先端部１１４ｃが先端に向かうにつれて径が漸減する形状の場合の例を示しているが、混合ガス噴射ノズル１１４の形状はこれに限らない。
【0020】
本体１１４ａの後部（本体１１４ａにおける炉壁１２側に対する逆側（図１中、左側、以下「後端」という）の部分）に、後述する酸化剤供給管１５４が接続される。
【0021】
また、本体１１４ａの先端に、開口である混合ガス噴射口１１４ｂが形成される。混合ガス噴射口１１４ｂは、炉１０の内部空間に臨む。
【0022】
なお、本実施形態において、燃料供給ノズル１１２の燃料供給口１１２ｃは、混合ガス噴射ノズル１１４の本体１１４ａ内に位置するように設けられる。つまり、混合ガス噴射ノズル１１４の混合ガス噴射口１１４ｂは、燃料供給ノズル１１２の燃料供給口１１２ｃよりも炉１０の内部空間側に設けられる。
【0023】
燃料供給部１２０は、燃料ガスを燃料噴射部１１０に供給する。燃料ガスは、燃料供給部１２０から、燃料供給管１１２ｂを介して本体１１２ａ内に供給される。本体１１２ａ内に供給された燃料ガスは、本体１１２ａ内の空間を流れる。本体１１２ａ内を通過した燃料ガスは、燃料供給口１１２ｃから本体１１４ａの先端部１１４ｃ内に形成される空間に向けて噴射される。
【0024】
また、本実施形態において、本体１１４ａ内に一次空気が供給される。上記したように、本体１１４ａには、酸化剤供給管１５４が接続される。本体１１４ａ内に供給された一次空気は、本体１１４ａ内の空間を流れる。そして、本体１１４ａの先端部１１４ｃに到達した一次空気は、先端部１１４ｃ内の空間において、燃料供給口１１２ｃから噴射された燃料ガスと混合される。燃料ガスと一次空気とを含む混合ガスは、混合ガス噴射口１１４ｂから炉１０の内部空間に噴射される。
【0025】
こうして、混合ガス噴射口１１４ｂから噴射された混合ガスは、不図示の着火装置によって着火され、炉１０の内部空間において火炎が形成される。
【0026】
第１噴射部１３０および第２噴射部１４０は、燃料噴射部１１０によって形成される火炎に対し、径方向外側から空気（二次空気）を供給する。
【0027】
第１噴射部１３０は、第１噴射ノズル１３２と、開閉弁１３２ｃと、第１噴射ノズル１３４と、開閉弁１３４ｃとを備える。第１噴射ノズル１３２、１３４は、二次空気を噴射するノズルである。
【0028】
第１噴射ノズル１３２は、本体１３２ａと、第１大噴射口１３２ｂ（第１噴射口）とを含む。本体１３２ａは、円筒形状の管体である。本体１３２ａの中心軸は、炉壁１２に対して交差（ここでは、略直交）する。
【0029】
本体１３２ａの後部（本体１３２ａにおける炉壁１２側に対する逆側（図１中、左側、以下「後端」という）の部分）に、酸化剤供給管１５４が接続される。また、本体１３２ａの先端（本体１３２ａにおける炉壁１２側（図１中、右側）、以下「先端」という）に、開口である第１大噴射口１３２ｂが形成される。第１大噴射口１３２ｂは、炉１０の内部空間を向いている。
【0030】
開閉弁１３２ｃは、本体１３２ａに設けられる。開閉弁１３２ｃは、本体１３２ａ内に形成される流路を開閉する。開閉弁１３２ｃは、後述する切換制御部１６２によって開閉される。
【0031】
第１噴射ノズル１３４は、本体１３４ａと、第１小噴射口１３４ｂ（第１噴射口）とを含む。本体１３４ａは、円筒形状の管体である。本体１３４ａの中心軸は、炉壁１２に対して交差（ここでは、略直交）する。本実施形態において、本体１３４ａは、本体１３２ａよりも小径である。
【0032】
本体１３４ａの後部（本体１３４ａにおける炉壁１２側に対する逆側（図１中、左側、以下「後端」という）の部分）に、酸化剤供給管１５４が接続される。また、本体１３４ａの先端（本体１３４ａにおける炉壁１２側（図１中、右側）、以下「先端」という）に、開口である第１小噴射口１３４ｂが形成される。第１小噴射口１３４ｂは、炉１０の内部空間を向いている。第１小噴射口１３４ｂは、第１大噴射口１３２ｂよりも小さい口径を有する。
【0033】
開閉弁１３４ｃは、本体１３４ａに設けられる。開閉弁１３４ｃは、本体１３４ａ内に形成される流路を開閉する。開閉弁１３４ｃは、切換制御部１６２によって開閉される。
【0034】
第２噴射部１４０は、第２噴射ノズル１４２と、開閉弁１４２ｃと、第２噴射ノズル１４４と、開閉弁１４４ｃとを備える。第２噴射ノズル１４２、１４４は、二次空気を噴射するノズルである。
【0035】
第２噴射ノズル１４２は、本体１４２ａと、第２大噴射口１４２ｂ（第２噴射口）とを含む。本体１４２ａは、円筒形状の管体である。本体１４２ａの中心軸は、炉壁１２に対して交差（ここでは、略直交）する。本体１４２ａの管径は、第１噴射部１３０の本体１３２ａの管径と実質的に等しい。
【0036】
本体１４２ａの後部（本体１４２ａにおける炉壁１２側に対する逆側（図１中、左側、以下「後端」という）の部分）に、酸化剤供給管１５４が接続される。また、本体１４２ａの先端（本体１４２ａにおける炉壁１２側（図１中、右側）、以下「先端」という）に、開口である第２大噴射口１４２ｂが形成される。第２大噴射口１４２ｂは、炉１０の内部空間を向いている。第２大噴射口１４２ｂの口径は、第１大噴射口１３２ｂの口径と実質的に等しい。
【0037】
開閉弁１４２ｃは、本体１４２ａに設けられる。開閉弁１４２ｃは、本体１４２ａ内に形成される流路を開閉する。開閉弁１４２ｃは、切換制御部１６２によって開閉される。
【0038】
第２噴射ノズル１４４は、本体１４４ａと、第２小噴射口１４４ｂ（第２噴射口）とを含む。本体１４４ａは、円筒形状の管体である。本体１４４ａの中心軸は、炉壁１２に対して交差（ここでは、略直交）する。本実施形態において、本体１４４ａは、本体１４２ａよりも小径である。本体１４４ａの管径は、第１噴射部１３０の本体１３４ａの管径と実質的に等しい。
【0039】
本体１４４ａの後部（本体１４４ａにおける炉壁１２側に対する逆側（図１中、左側、以下「後端」という）の部分）に、酸化剤供給管１５４が接続される。また、本体１４４ａの先端（本体１４４ａにおける炉壁１２側（図１中、右側）、以下「先端」という）に、開口である第２小噴射口１４４ｂが形成される。第２小噴射口１４４ｂは、炉１０の内部空間を向いている。第２小噴射口１４４ｂは、第２大噴射口１４２ｂよりも小さい口径を有する。第２小噴射口１４４ｂの口径は、第１小噴射口１３４ｂの口径と実質的に等しい。
【0040】
開閉弁１４４ｃは、本体１４４ａに設けられる。開閉弁１４４ｃは、本体１４４ａ内に形成される流路を開閉する。開閉弁１４４ｃは、切換制御部１６２によって開閉される。
【0041】
第１大噴射口１３２ｂ、第１小噴射口１３４ｂ、第２大噴射口１４２ｂ、および、第２小噴射口１４４ｂは、燃料噴射部１１０の混合ガス噴射口１１４ｂと略同一平面上に設けられる。つまり、本体１３２ａ、１３４ａ、１４２ａ、１４４ａの先端の軸方向の位置は、燃料噴射部１１０の混合ガス噴射口１１４ｂの軸方向の位置と略一致する。
【0042】
図２は、燃料噴射部１１０の混合ガス噴射口１１４ｂ、第１噴射部１３０の第１大噴射口１３２ｂ、第１小噴射口１３４ｂ、第２噴射部１４０の第２大噴射口１４２ｂ、および、第２小噴射口１４４ｂを炉１０の内部空間側から見た図である。
【0043】
図２に示すように、燃料噴射部１１０の混合ガス噴射口１１４ｂの中心と、第１噴射部１３０の第１大噴射口１３２ｂの中心とは、距離Ｌｍ離隔している。同様に、燃料噴射部１１０の混合ガス噴射口１１４ｂの中心と、第２噴射部１４０の第２小噴射口１４４ｂの中心とは、距離Ｌｍ離隔している。距離Ｌｍは、例えば、混合ガス噴射口１１４ｂの口径Ｄ（直径）の１．８５倍以上６．０倍未満である。距離Ｌｍを口径Ｄの１．８５倍以上とすることにより、排気ガス中のＮＯｘを低減することが可能となる。一方、距離Ｌｍを口径Ｄの６．０倍以上とすると、排気ガスに未燃のアンモニアが含まれることになる。したがって、距離Ｌｍを口径Ｄの６．０倍未満とすることにより、未燃のアンモニアが発生してしまう事態を回避することができる。つまり、距離Ｌｍを口径Ｄの１．８５倍以上６．０倍未満とすることにより、排気ガス中のＮＯｘ濃度を低減し、かつ、排気ガス中に未燃のアンモニア含まれてしまう事態を回避することができる。
【0044】
第１噴射部１３０において、第１大噴射口１３２ｂと第１小噴射口１３４ｂとは、距離Ｌｎ離隔している。同様に、第２噴射部１４０において、第２大噴射口１４２ｂと第２小噴射口１４４ｂとは、距離Ｌｎ離隔している。距離Ｌｎは、可能な限りゼロに近い長さである。
【0045】
また、図２に示すように、燃料噴射部１１０の混合ガス噴射口１１４ｂの中心、第１噴射部１３０の第１大噴射口１３２ｂの中心、第１小噴射口１３４ｂの中心、第２噴射部１４０の第２大噴射口１４２ｂの中心、および、第２小噴射口１４４ｂの中心は、仮想直線Ｖ上に位置する。
【0046】
図１に戻って説明すると、酸化剤供給部１５０は、第１噴射部１３０（第１噴射ノズル１３２、１３４）、第２噴射部１４０（第２噴射ノズル１４２、１４４）、および、混合ガス噴射ノズル１１４に空気を供給する。
【0047】
本実施形態において、酸化剤供給部１５０は、酸化剤供給系統１５２と、酸化剤供給管１５４とを含む。空気は、酸化剤供給系統１５２から、酸化剤供給管１５４に供給される。
【0048】
中央制御部１６０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成される。中央制御部１６０は、ＲＯＭからＣＰＵを動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出す。中央制御部１６０は、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働してバーナ１００全体を管理および制御する。
【0049】
本実施形態において、中央制御部１６０は、切換制御部１６２として機能する。切換制御部１６２は、開閉弁１３２ｃ、１３４ｃ、１４２ｃ、１４４ｃを開閉して、第１状態と第２状態とを所定時間ごとに交互に切り換える。第１状態は、第１噴射部１３０によって噴射される二次空気の流量が、第２噴射部１４０によって噴射される二次空気の流量より大きい状態である。第２状態は、第１噴射部１３０によって噴射される二次空気の流量が、第２噴射部１４０によって噴射される二次空気の流量より小さい状態である。所定時間は、炉１０内の容積や寸法、焼成材料の材料特性（例えば、比熱、熱伝導率）に基づいて決定される。所定時間は、例えば、１５秒以上２分以下である。
【0050】
具体的に説明すると、切換制御部１６２は、開閉弁１３２ｃおよび開閉弁１４４ｃを開き、開閉弁１３４ｃおよび開閉弁１４２ｃを閉じて、第１状態とする。これにより、第１大噴射口１３２ｂおよび第２小噴射口１４４ｂから二次空気が噴射され、第１小噴射口１３４ｂおよび第２大噴射口１４２ｂからの二次空気の噴射が停止される。
【0051】
また、切換制御部１６２は、開閉弁１３２ｃおよび開閉弁１４４ｃを閉じ、開閉弁１３４ｃおよび開閉弁１４２ｃを開いて、第２状態とする。これにより、第１大噴射口１３２ｂおよび第２小噴射口１４４ｂからの二次空気の噴射が停止され、第１小噴射口１３４ｂおよび第２大噴射口１４２ｂから二次空気が噴射される。
【0052】
つまり、切換制御部１６２は、開閉弁１３２ｃと開閉弁１３４ｃとを排他的に開閉し、開閉弁１４２ｃと開閉弁１４４ｃとを排他的に開閉する。また、切換制御部１６２は、開閉弁１３２ｃと開閉弁１４２ｃとを排他的に開閉し、開閉弁１３４ｃと開閉弁１４４ｃとを排他的に開閉する。
【0053】
【0054】
図３に示すように、第１状態において、第１大噴射口１３２ｂおよび第２小噴射口１４４ｂから炉１０の内部空間に二次空気が噴射される。上記したように、第１大噴射口１３２ｂは、第２小噴射口１４４ｂよりも口径が大きい。したがって、第１大噴射口１３２ｂから噴射される二次空気の流量は、第２小噴射口１４４ｂから噴射される二次空気の流量よりも大きくなる。
【0055】
そうすると、炉１０の内部空間において、図３中、時計回りの、二次空気の循環流（旋回流）が形成される。これにより、バーナ１００は、燃料ガスが燃焼することで生じる排気ガスにおいて脱硝反応を促進させることができる。したがって、バーナ１００は、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を低減することが可能となる。
【0056】
【0057】
図４に示すように、第２状態において、第２大噴射口１４２ｂおよび第１小噴射口１３４ｂから炉１０の内部空間に二次空気が噴射される。上記したように、第２大噴射口１４２ｂは、第１小噴射口１３４ｂよりも口径が大きい。したがって、第２大噴射口１４２ｂから噴射される二次空気の流量は、第１小噴射口１３４ｂから噴射される二次空気の流量よりも大きくなる。
【0058】
そうすると、炉１０の内部空間において、図４中、反時計回りの、二次空気の循環流が形成される。これにより、上記第１状態と同様に、バーナ１００は、燃料ガスが燃焼することで生じる排気ガスにおいて脱硝反応を促進させることができる。したがって、バーナ１００は、排気ガス中のＮＯｘを低減することが可能となる。
【0059】
また、切換制御部１６２が第１状態と第２状態とを交互に切り換えることにより、炉１０内の温度が偏ってしまう事態を回避することが可能となる。したがって、バーナ１００は、炉１０内の温度の均一化を図ることができる。
【0060】
［一次空気と二次空気との流量比］
続いて、燃料噴射部１１０から噴射される一次空気の量と、第１噴射部１３０および第２噴射部１４０から噴射される二次空気の量との比について説明する。
続いて、燃料噴射部１１０から噴射される一次空気の量と、第１噴射部１３０および第２噴射部１４０から噴射される二次空気の量との比について説明する。
【0061】
燃料噴射部１１０、第１噴射部１３０、および、第２噴射部１４０は、合計で、目標空気量の空気を噴射する。目標空気量は、燃料供給部１２０によって燃料噴射部１１０（燃料供給ノズル１１２）に供給される燃料ガスに対する理論空気量以上の所定の空気量である。理論空気量は、燃料ガスを完全燃焼させるために必要な最小の空気量である。目標空気量は、例えば、理論空気量の１．１倍～１．２倍である。
【0062】
また、燃料噴射部１１０によって噴射される混合ガス中の一次空気は、目標空気量の１／３以上２／３以下であり、好ましくは１／２である。これにより、燃料噴射部１１０は、燃料ガスの着火性を低下させることなく、ＮＯｘを低減することが可能となる。
【0063】
なお、燃料噴射部１１０によって噴射される混合ガス中の一次空気の量を、目標空気量未満とすることにより、混合ガス噴射口１１４ｂから炉１０の内部空間に噴射される混合ガス中の燃料ガス（アンモニア）が一次空気で燃焼されても、炉１０の内部空間において未燃のアンモニアが残存する。このため、炉１０の内部空間において、一次空気で燃焼したアンモニアによって生じるＮＯｘを、未燃のアンモニアで還元（脱硝）することができる。したがって、バーナ１００は、炉１０の内部空間において生じる排気ガス中のＮＯｘを低減することが可能となる。
【0064】
そして、第１噴射部１３０および第２噴射部１４０は、混合ガスに含まれる一次空気の量と目標空気量との差分の二次空気を噴射する。これにより、バーナ１００は、未燃の燃料ガスを二次空気によって完全燃焼させることが可能となる。
【0065】
なお、燃料噴射部１１０の混合ガス噴射口１１４ｂの口径、第１噴射部１３０の第１大噴射口１３２ｂの口径、第１小噴射口１３４ｂの口径、第２噴射部１４０の第２大噴射口１４２ｂの口径、および、第２小噴射口１４４ｂの口径は、一次空気が目標空気量の１／３以上２／３以下（好ましくは１／２）となり、二次空気が一次空気の量と目標空気量との差分となる寸法関係を有している。
【0066】
［混合ガスと二次空気との流速比］
続いて、混合ガス噴射口１１４ｂから噴射される混合ガスの流速と、第１噴射部１３０および第２噴射部１４０から噴射される二次空気の流速との関係について説明する。
続いて、混合ガス噴射口１１４ｂから噴射される混合ガスの流速と、第１噴射部１３０および第２噴射部１４０から噴射される二次空気の流速との関係について説明する。
【0067】
混合ガス噴射口１１４ｂから噴射される混合ガスの流速ａと、第１噴射部１３０および第２噴射部１４０から噴射される二次空気の流速ｂとの流速比ａ／ｂは、０．０５以上である。これにより、炉１０の煙道（煙突）から排出される排気ガス中に含まれるＮＯｘ量を低減することができる。
【0068】
なお、燃料噴射部１１０の混合ガス噴射口１１４ｂの口径、第１噴射部１３０の第１大噴射口１３２ｂの口径、第１小噴射口１３４ｂの口径、第２噴射部１４０の第２大噴射口１４２ｂの口径、および、第２小噴射口１４４ｂの口径は、流速比ａ／ｂが０．０５以上となる寸法関係を有している。
【0069】
［二次空気の流量比］
続いて、第１噴射部１３０から噴射される二次空気の流量と、第２噴射部１４０から噴射される二次空気の流量との比について説明する。
続いて、第１噴射部１３０から噴射される二次空気の流量と、第２噴射部１４０から噴射される二次空気の流量との比について説明する。
【0070】
第１状態において、第１噴射部１３０（第１大噴射口１３２ｂ）から噴射される二次空気の流量は、第２噴射部１４０（第２小噴射口１４４ｂ）から噴射される二次空気の流量の２．３倍以上６．３倍未満であり、好ましくは、３．８倍以上６．３倍未満である。同様に、第２状態において、第２噴射部１４０（第２大噴射口１４２ｂ）から噴射される二次空気の流量は、第１噴射部１３０（第１小噴射口１３４ｂ）から噴射される二次空気の流量の２．３倍以上６．３倍未満であり、好ましくは、３．８倍以上６．３倍未満である。
【0071】
つまり、第１噴射部１３０および第２噴射部１４０のうちの一方によって噴射される二次空気の流量は、第１噴射部１３０および第２噴射部１４０のうちの他方によって噴射される二次空気の流量の２．３倍以上６．３倍未満であり、好ましくは、３．８倍以上６．３倍未満である。
【0072】
図５は、排気ガス中のＮＯｘの濃度と、流量比との関係を示す図である。図５中、縦軸は、換算ＮＯｘ濃度［ｐｐｍ］を示し、横軸は、第１噴射部１３０と第２噴射部１４０との二次空気の流量比を示す。なお、換算ＮＯｘ濃度は、下記式（１）を用いて算出される値である。
換算ＮＯｘ濃度＝実測ＮＯｘ濃度×（２１－換算Ｏ２濃度）/(２１－実測Ｏ２濃度) …式（１）
本実施形態では、換算Ｏ２濃度を１１として、換算ＮＯｘ濃度を算出した。
換算ＮＯｘ濃度＝実測ＮＯｘ濃度×（２１－換算Ｏ２濃度）/(２１－実測Ｏ２濃度) …式（１）
本実施形態では、換算Ｏ２濃度を１１として、換算ＮＯｘ濃度を算出した。
【0073】
図５に示すように、第１噴射部１３０と第２噴射部１４０との二次空気の流量比が１（例えば、４１［Ｌ／ｍｉｎ］：４１［Ｌ／ｍｉｎ］）である場合、換算ＮＯｘ濃度は１６９ｐｐｍであった。
【0074】
一方、第１噴射部１３０と第２噴射部１４０との二次空気の流量比が１超となるに従って、換算ＮＯｘ濃度は低下することが確認された。具体的に説明すると、第１噴射部１３０と第２噴射部１４０との二次空気の流量比が２．３（例えば、５７［Ｌ／ｍｉｎ］：２５［Ｌ／ｍｉｎ］）である場合、換算ＮＯｘ濃度は１６４ｐｐｍであった。また、第１噴射部１３０と第２噴射部１４０との二次空気の流量比が３．８（例えば、６５［Ｌ／ｍｉｎ］：１７［Ｌ／ｍｉｎ］）である場合、換算ＮＯｘ濃度は１４４ｐｐｍであった。第１噴射部１３０と第２噴射部１４０との二次空気の流量比が５．３（例えば、６９［Ｌ／ｍｉｎ］：１３［Ｌ／ｍｉｎ］）である場合、換算ＮＯｘ濃度は１４２ｐｐｍであった。
【0075】
以上の結果から、第１噴射部１３０および第２噴射部１４０のうちの一方によって噴射される二次空気の流量を、第１噴射部１３０および第２噴射部１４０のうちの他方によって噴射される二次空気の流量の２．３倍以上とすることにより、排気ガス中のＮＯｘ濃度を低減できることが確認された。
【0076】
また、第１噴射部１３０および第２噴射部１４０のうちの一方によって噴射される二次空気の流量が、第１噴射部１３０および第２噴射部１４０のうちの他方によって噴射される二次空気の流量の６．３倍以上となると、排気ガス中に未燃のアンモニアおよび一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）が含まれてしまう。一酸化二窒素の地球温暖化係数は、二酸化炭素の約３１０倍であり、外部への排気が好ましくない。
【0077】
具体的に説明すると、６．３倍未満である場合、未燃のアンモニアは、１ｐｐｍ（検出限界）未満であり、一酸化二窒素は、０．１ｐｐｍ（検出限界）未満である。一方、６．３倍である場合、未燃のアンモニアは５ｐｐｍ～１０ｐｐｍ含まれ、一酸化二窒素は０．１ｐｐｍ含まれる。また、９倍である場合、未燃のアンモニアは５０ｐｐｍ以上含まれ、一酸化二窒素は２０ｐｐｍ以上含まれる。
【0078】
したがって、第１噴射部１３０および第２噴射部１４０のうちの一方によって噴射される二次空気の流量を、第１噴射部１３０および第２噴射部１４０のうちの他方によって噴射される二次空気の流量の６．３倍未満とすることにより、排気ガス中に未燃のアンモニアおよび一酸化二窒素が含まれてしまう事態を回避することが可能となる。
【0079】
つまり、第１噴射部１３０および第２噴射部１４０のうちの一方によって噴射される二次空気の流量を、第１噴射部１３０および第２噴射部１４０のうちの他方によって噴射される二次空気の流量の２．３倍以上６．３倍未満とすることにより、排気ガス中のＮＯｘ濃度を低減し、かつ、排気ガス中に未燃のアンモニアおよび一酸化二窒素が含まれてしまう事態を回避することができる。
【0080】
なお、第１噴射部１３０の第１大噴射口１３２ｂの口径、および、第２噴射部１４０の第２小噴射口１４４ｂの口径は、第１大噴射口１３２ｂから噴射される二次空気の流量が第２小噴射口１４４ｂから噴射される二次空気の流量の２．３倍以上６．３倍未満（好ましくは、３．８倍以上６．３倍未満）となる寸法関係を有している。
【0081】
同様に、第１噴射部１３０の第１小噴射口１３４ｂの口径、および、第２噴射部１４０の第２大噴射口１４２ｂの口径は、第２大噴射口１４２ｂから噴射される二次空気の流量が第１小噴射口１３４ｂから噴射される二次空気の流量の２．３倍以上６．３倍未満（好ましくは、３．８倍以上６．３倍未満）となる寸法関係を有している。
【0082】
また、本実施形態において、第１噴射部１３０の第１大噴射口１３２ｂ、第１小噴射口１３４ｂ、および、第２噴射部１４０の第２大噴射口１４２ｂ、第２小噴射口１４４ｂは、実質的に等しい流速で二次空気を噴射する。
【0083】
以上説明したように、本実施形態に係るバーナ１００は、排気ガス中のＮＯｘ濃度を低減することが可能となる。
【0084】
[第１変形例]
図６は、第１変形例に係るバーナ２００を説明する図である。図６に示すように、バーナ２００は、開閉弁１３２ｃ、１３４ｃ、１４２ｃ、１４４ｃに代えて、三方弁２１０、２２０を備えること以外は、上記バーナ１００と同様であるため、上記バーナ１００と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
図６は、第１変形例に係るバーナ２００を説明する図である。図６に示すように、バーナ２００は、開閉弁１３２ｃ、１３４ｃ、１４２ｃ、１４４ｃに代えて、三方弁２１０、２２０を備えること以外は、上記バーナ１００と同様であるため、上記バーナ１００と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【0085】
三方弁２１０は、酸化剤供給管１５４における第１噴射ノズル１３２との接続箇所に設けられる。三方弁２１０は、酸化剤供給管１５４の接続先を、第１噴射ノズル１３２と第１噴射ノズル１３４とに切り換える。
【0086】
三方弁２２０は、酸化剤供給管１５４における第２噴射ノズル１４４との接続箇所に設けられる。三方弁２２０は、酸化剤供給管１５４の接続先を、第２噴射ノズル１４２と第２噴射ノズル１４４とに切り換える。
【0087】
三方弁２１０、２２０は、切換制御部１６２によって切り換えられる。
【0088】
第１変形例に係るバーナ２００は、バーナ１００と同様に、炉１０の内部空間において、二次空気の循環流を形成することができる。これにより、バーナ２００は、燃料ガスが燃焼することで生じる排気ガスにおいて脱硝反応を促進させることが可能となる。したがって、バーナ２００は、排気ガス中のＮＯｘを低減することができる。また、切換制御部１６２が三方弁２１０、２２０を切り換えることにより、第１状態と第２状態とを交互に切り換えることができる。これにより、バーナ２００は、炉１０内の温度が偏ってしまう事態を回避することが可能となる。したがって、バーナ２００は、炉１０内の温度の均一化を図ることができる。
【0089】
[第２変形例、第３変形例]
上記第１の実施形態において、バーナ１００は、第１噴射部１３０および第２噴射部１４０を１つずつ（第１噴射ノズル１３２、１３４を１組、第２噴射ノズル１４２、１４４を１組）を備える場合を例に挙げた。しかし、第１噴射部１３０および第２噴射部１４０の数に限定はない。
上記第１の実施形態において、バーナ１００は、第１噴射部１３０および第２噴射部１４０を１つずつ（第１噴射ノズル１３２、１３４を１組、第２噴射ノズル１４２、１４４を１組）を備える場合を例に挙げた。しかし、第１噴射部１３０および第２噴射部１４０の数に限定はない。
【0090】
図７は、第２変形例に係る第１噴射部１３０および第２噴射部１４０を説明する図である。図７に示すように、第２変形例において、第１噴射部１３０は、２組の、第１大噴射口１３２ｂおよび第１小噴射口１３４ｂを有する。また、第２噴射部１４０は、２組の、第２大噴射口１４２ｂおよび第２小噴射口１４４ｂを有する。
【0091】
第２変形例において、燃料噴射部１１０（混合ガス噴射口１１４ｂの中心）と、第１噴射部１３０（図７における下側の第１大噴射口１３２ｂの中心、第１小噴射口１３４ｂの中心）とを結ぶ仮想直線Ｖ１と、燃料噴射部１１０と、第２噴射部１４０（図７における下側の第２大噴射口１４２ｂの中心、第２小噴射口１４４ｂの中心）とを結ぶ仮想直線Ｖ２との為す角αは、９０°である。また、図７における上側の第１大噴射口１３２ｂおよび第１小噴射口１３４ｂの中心と燃料噴射部１１０とを結ぶ仮想直線と、図７における下側の第２大噴射口１４２ｂおよび第２小噴射口１４４ｂの中心と燃料噴射部１１０とを結ぶ仮想直線との為す角αは、１８０°である。
【0092】
図８は、第３変形例に係る第１噴射部１３０および第２噴射部１４０を説明する図である。図８に示すように、第３変形例において、第１噴射部１３０は、３組の、第１大噴射口１３２ｂおよび第１小噴射口１３４ｂを有する。また、第２噴射部１４０は、３組の、第２大噴射口１４２ｂおよび第２小噴射口１４４ｂを有する。
【0093】
第３変形例において、図８における上側の第１大噴射口１３２ｂおよび第１小噴射口１３４ｂの中心と燃料噴射部１１０とを結ぶ仮想直線と、図８における下側の第２大噴射口１４２ｂおよび第２小噴射口１４４ｂの中心と燃料噴射部１１０とを結ぶ仮想直線との為す角αは、１８０°である。また、図８における中央の第１大噴射口１３２ｂおよび第１小噴射口１３４ｂの中心と燃料噴射部１１０とを結ぶ仮想直線と、図８における中央の第２大噴射口１４２ｂおよび第２小噴射口１４４ｂの中心と燃料噴射部１１０とを結ぶ仮想直線との為す角αは、１８０°である。図８における下側の第１大噴射口１３２ｂおよび第１小噴射口１３４ｂの中心と燃料噴射部１１０とを結ぶ仮想直線と、図８における上側の第２大噴射口１４２ｂおよび第２小噴射口１４４ｂの中心と燃料噴射部１１０とを結ぶ仮想直線との為す角αは、１８０°である。
【0094】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【0095】
例えば、上述した実施形態において、酸化剤ガスとして空気を例に挙げた。しかし、酸化剤ガスは、燃料ガスを燃焼させることができればよい。酸化剤ガスは、空気の他、例えば、酸素富化空気、酸素であってもよい。なお、酸化剤ガスが空気以外である場合、上記理論空気量は、理論酸化剤量となり、目標空気量は目標酸化剤量となる。理論酸化剤量は、燃料ガスを完全燃焼させるために必要な最小の酸化剤ガスの量である。また、目標酸化剤量は、理論酸化剤量以上の所定の酸化剤ガス量であり、例えば、理論酸化剤量の１．１倍～１．２倍である。
【0096】
また、上記実施形態において、第１噴射部１３０の第１大噴射口１３２ｂ、第１小噴射口１３４ｂ、および、第２噴射部１４０の第２大噴射口１４２ｂ、第２小噴射口１４４ｂが、燃料噴射部１１０の混合ガス噴射口１１４ｂと略同一平面上に設けられる場合を例に挙げた。しかし、第１噴射部１３０の第１大噴射口１３２ｂ、第１小噴射口１３４ｂ、および、第２噴射部１４０の第２大噴射口１４２ｂ、第２小噴射口１４４ｂは、燃料噴射部１１０の混合ガス噴射口１１４ｂと略同一平面上に設けられずともよい。例えば、第１噴射部１３０の第１大噴射口１３２ｂ、第１小噴射口１３４ｂ、および、第２噴射部１４０の第２大噴射口１４２ｂ、第２小噴射口１４４ｂは、火炎に向けて設けられてもよい。
【0097】
また、上記実施形態において、燃料供給ノズル１１２の燃料供給口１１２ｃが、混合ガス噴射ノズル１１４の本体１１４ａ内に位置するように設けられる場合を例に挙げた。しかし、燃料供給ノズル１１２の燃料供給口１１２ｃは、混合ガス噴射ノズル１１４の混合ガス噴射口１１４ｂと略同一平面上に設けられてもよいし、混合ガス噴射ノズル１１４の本体１１４ａの先端から突出してもよい。この場合、燃料供給口１１２ｃが燃料噴射口として機能し、混合ガス噴射口１１４ｂから一次空気が噴射され、炉１０の内部空間において混合ガスが生成される。また、混合ガス噴射口１１４ｂが一次空気を噴射する場合、燃料供給口１１２ｃおよび混合ガス噴射口１１４ｂは、それぞれ複数設けられてもよいし、燃料供給口１１２ｃが１つ設けられ、混合ガス噴射口１１４ｂが燃料供給口１１２ｃを囲むように複数設けられてもよい。
【0098】
また、上記実施形態において、燃料噴射部１１０が燃料供給ノズル１１２と混合ガス噴射ノズル１１４とを備える場合を例に挙げた。しかし、燃料噴射部１１０は、燃料ガスと酸化剤ガスとの混合ガスが流れる１のノズルを有していてもよい。この場合、混合ガスを噴射する燃料噴射口を１または複数備える。
【0099】
また、上記実施形態において、第１噴射部１３０のうち、第１大噴射口１３２ｂが第１小噴射口１３４ｂよりも混合ガス噴射口１１４ｂに近接している場合を例に挙げた。しかし、第１大噴射口１３２ｂは、第１小噴射口１３４ｂよりも混合ガス噴射口１１４ｂから離隔していてもよい。同様に、第２噴射部１４０のうち、第２小噴射口１４４ｂが第２大噴射口１４２ｂよりも混合ガス噴射口１１４ｂに近接している場合を例に挙げた。しかし、第２小噴射口１４４ｂは、第２大噴射口１４２ｂよりも混合ガス噴射口１１４ｂから離隔していてもよい。
【0100】
また、上記実施形態において、混合ガス噴射ノズル１１４、第１噴射部１３０、および、第２噴射部１４０に、１の酸化剤供給部１５０から空気が供給される場合を例に挙げた。しかし、バーナ１００は、混合ガス噴射ノズル１１４に空気を供給する酸化剤供給部と、第１噴射部１３０に空気を供給する酸化剤供給部と、第２噴射部１４０に空気を供給する酸化剤供給部とをそれぞれ別体で備えていてもよい。また、バーナ１００は、混合ガス噴射ノズル１１４に空気を供給する酸化剤供給部と、第１噴射部１３０および第２噴射部１４０に空気を供給する酸化剤供給部とを別体で備えていてもよい。
【0101】
また、上記実施形態において、バーナ１００が切換制御部１６２を備える場合を例に挙げた。しかし、バーナ１００は、切換制御部１６２を備えずともよい。例えば、バーナ１００は、第１大噴射口１３２ｂを有し、第１小噴射口１３４ｂを有さない第１噴射部１３０と、第２小噴射口１４４ｂを有し、第２大噴射口１４２ｂを有さない第２噴射部１４０とを備えてもよい。この場合であっても、第１噴射部１３０によって噴射される二次空気の流量と、第２噴射部１４０によって噴射される二次空気の流量とを異ならせることができる。これにより、炉１０の内部空間において、二次空気の循環流を形成することができる。しがたって、バーナは、燃料ガスが燃焼することで生じる排気ガスにおいて脱硝反応を促進させることが可能となる。このため、バーナは、排気ガス中のＮＯｘを低減することができる。
【0102】
また、上記実施形態において、第１大噴射口１３２ｂと第１小噴射口１３４ｂとの口径を異ならせ、第２大噴射口１４２ｂと第２小噴射口１４４ｂとの口径を異ならせることで、第１噴射部１３０によって噴射される二次空気の流量と、第２噴射部１４０によって噴射される二次空気の流量とを異ならせる場合を例に挙げた。しかし、第１大噴射口１３２ｂ、第１小噴射口１３４ｂ、第２大噴射口１４２ｂ、および、第２小噴射口１４４ｂの口径を実質的に等しくして置き、酸化剤供給部による二次空気の供給量を異ならせることにより、第１噴射部１３０によって噴射される二次空気の流量と、第２噴射部１４０によって噴射される二次空気の流量とを異ならせてもよい。
【0103】
また、上記実施形態において、第１噴射部１３０の第１大噴射口１３２ｂ、第１小噴射口１３４ｂ、および、第２噴射部１４０の第２大噴射口１４２ｂ、第２小噴射口１４４ｂは、実質的に等しい流速で二次空気を噴射する場合を例に挙げた。しかし、第１噴射部１３０から噴射される二次空気の流速と、第２噴射部１４０から噴射される二次空気の流速は異なってもよい。
【0104】
また、上記実施形態において、燃料噴射部１１０、第１噴射部１３０、および、第２噴射部１４０が、仮想直線Ｖ上に位置する、つまり、燃料噴射部１１０と第１噴射部１３０とを結ぶ仮想直線と、燃料噴射部１１０と第２噴射部１４０とを結ぶ仮想直線との為す角が１８０°である場合を例に挙げた。しかし、燃料噴射部１１０と第１噴射部１３０とを結ぶ仮想直線と、燃料噴射部１１０と第２噴射部１４０とを結ぶ仮想直線との為す角は、９０°以上２７０°以下であればよい。これにより、炉１０の内部空間において、二次空気の循環流を形成することができる。
【0105】
例えば、混合ガス噴射口１１４ｂの中心と第１大噴射口１３２ｂの中心を結ぶ仮想直線と、混合ガス噴射口１１４ｂの中心と第２小噴射口１４４ｂの中心を結ぶ仮想直線との為す角が、９０°以上２７０°以下であり、混合ガス噴射口１１４ｂの中心と第１小噴射口１３４ｂの中心を結ぶ仮想直線と、混合ガス噴射口１１４ｂの中心と第２大噴射口１４２ｂの中心を結ぶ仮想直線との為す角が、９０°以上２７０°以下であってもよい。また、混合ガス噴射口１１４ｂの中心と第１大噴射口１３２ｂの中心を結ぶ仮想直線と、混合ガス噴射口１１４ｂの中心と第２大噴射口１４２ｂの中心を結ぶ仮想直線との為す角が、９０°以上２７０°以下であり、混合ガス噴射口１１４ｂの中心と第１小噴射口１３４ｂの中心を結ぶ仮想直線と、混合ガス噴射口１１４ｂの中心と第２小噴射口１４４ｂの中心を結ぶ仮想直線との為す角が、９０°以上２７０°以下であってもよい。また、混合ガス噴射口１１４ｂの中心と第１大噴射口１３２ｂおよび第１小噴射口１３４ｂの重心とを結ぶ仮想直線と、混合ガス噴射口１１４ｂの中心と第２大噴射口１４２ｂおよび第２小噴射口１４４ｂの重心とを結ぶ仮想直線との為す角が、９０°以上２７０°以下であってもよい。また、第１大噴射口１３２ｂ、第１小噴射口１３４ｂ、第２大噴射口１４２ｂ、および、第２小噴射口１４４ｂが、燃料噴射口を中心とした１の円周上に設けられてもよい。
【0106】
また、燃料噴射部１１０が複数の燃料噴射口を有し、第１噴射部１３０が複数の第１噴射口を有し、第２噴射部１４０が複数の第２噴射口を有する場合、複数の燃料噴射口の重心と複数の第１噴射口の重心とを結ぶ仮想直線と、複数の燃料噴射口の重心と複数の第２噴射口の重心とを結ぶ仮想直線との為す角が、９０°以上２７０°以下であってもよい。
【0107】
また、第１噴射部１３０の複数の第１噴射口のうち少なくともいずれか１の第１噴射口と燃料噴射口の重心とを結ぶ仮想直線と、第２噴射部１４０の複数の第２噴射口のうち少なくともいずれか１の第２噴射口と燃料噴射口の重心とを結ぶ仮想直線とのの為す角が、９０°以上２７０°以下であってもよい。
【0108】
また、燃料噴射部１１０の１または複数の燃料噴射口、第１噴射部１３０の１または複数の第１噴射口、および、第２噴射部１４０の１または複数の第２噴射口は、炉１０の内部空間において二次空気の循環流を形成可能な位置関係となっていればよい。
【0109】
また、上記実施形態において、流速比ａ／ｂが、０．０５以上となる場合を例に挙げた。しかし、流速比ａ／ｂは、０．０５未満であってもよい。
【0110】
また、上記実施形態において、混合ガス中の一次空気が、目標空気量の１／３以上２／３以下であり、二次空気が一次空気の量と目標空気量との差分である場合を例に挙げた。しかし、一次空気の量と二次空気の量の比に限定はない。
【符号の説明】
【0111】
１０ 炉
１００ バーナ
１１０ 燃料噴射部
１１４ｂ 混合ガス噴射口（燃料噴射口）
１２０ 燃料供給部
１３０ 第１噴射部
１３２ｂ 第１大噴射口（第１噴射口）
１３４ｂ 第１小噴射口（第１噴射口）
１４０ 第２噴射部
１４２ｂ 第２大噴射口（第２噴射口）
１４４ｂ 第２小噴射口（第２噴射口）
１５０ 酸化剤供給部
１６２ 切換制御部
２００ バーナ
１００ バーナ
１１０ 燃料噴射部
１１４ｂ 混合ガス噴射口（燃料噴射口）
１２０ 燃料供給部
１３０ 第１噴射部
１３２ｂ 第１大噴射口（第１噴射口）
１３４ｂ 第１小噴射口（第１噴射口）
１４０ 第２噴射部
１４２ｂ 第２大噴射口（第２噴射口）
１４４ｂ 第２小噴射口（第２噴射口）
１５０ 酸化剤供給部
１６２ 切換制御部
２００ バーナ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】