特開 2024-32629 アンモニアまたは、アンモニアを主成分とする燃料を燃焼させるボイラーにおいて、それを構成するボイラー管（水管）及び、その溶接部の材質がニッケル（Ｎｉ）やクロム（Ｃｒ）または、その両方の金属を主成分とし、鉄（Ｆｅ）の含有量が１５％以下からなる合金で造られていることを特徴とするボイラー

(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】P2024032629

(43)【公開日】2024-03-12

(54)【発明の名称】アンモニアまたは、アンモニアを主成分とする燃料を燃焼させるボイラーにおいて、それを構成するボイラー管（水管）及び、その溶接部の材質がニッケル（Ｎｉ）やクロム（Ｃｒ）または、その両方の金属を主成分とし、鉄（Ｆｅ）の含有量が１５％以下からなる合金で造られていることを特徴とするボイラー

(51)【国際特許分類】

   F23M 5/00 20060101AFI20240305BHJP

   F23J 7/00 20060101ALI20240305BHJP

【ＦＩ】

F23M5/00 B ZAB

F23C99/00 317

【審査請求】有

【請求項の数】1

【出願形態】書面

(21)【出願番号】P 2022146588

(22)【出願日】2022-08-29

(71)【出願人】

【識別番号】710006150

【氏名又は名称】水口 政義

(72)【発明者】

【氏名】水口 政義

【テーマコード（参考）】

3K065

【Ｆターム（参考）】

3K065TC01

3K065TD05

3K065TM02

3K065TP08

(57)【要約】      （修正有）

【課題】アンモニアまたは、アンモニアを主成分とする燃料とする火力発電所において、使用するボイラーを構成するボイラー管（水管）及び、その溶接部を補修することなく、長期にわたってボイラーを継続的に使用する、すなわち、火力発電所を長期間にわたって操業することを可能とする。
【解決手段】ボイラーを構成するボイラー管（水管）やその溶接部の材質がニッケル（Ｎｉ）やクロム（Ｃｒ）または、その両方の金属を主成分とし、鉄（Ｆｅ）の含有量が１５％以下の合金で造られたボイラーにすることにより、アンモニアまたは、アンモニアを主成分とする燃料を燃焼させた際、アンモニア分解ガス中に極めて活性の強い窒素原子が生成しても、ボイラー管（水管）及び、その溶接部に、穴あき（ピンホール）や割れの起因となる脆弱な鉄系の窒化物を形成しない。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アンモニアまたは、アンモニアを主成分とする燃料を燃焼させるボイラーにおいて、それを構成するボイラー管（水管）及び、その溶接部の材質が、ニッケル（Ｎｉ）やクロム（Ｃｒ）または、その両方の金属を主成分とし、鉄（Ｆｅ）の含有量が１５％以下からなる合金で造られていることを特徴とするボイラー

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

アンモニアまたは、アンモニアを主成分とする燃料を火力発電所などのボイラーで燃焼させて蒸気を発生させ、その蒸気でタービンを回転させて電気を造る火力発電所などのボイラーに関わる分野

【背景技術】

【0002】

近年、地球の温暖化対策として二酸化炭素を削減することが世界各国で求められている。二酸化炭素の発生源の一つとして挙げられているのが、化石燃料を燃料源としてボイラーで燃焼させて蒸気を作り、その蒸気でタービンを回転させることにより電気を造る火力発電所である。この火力発電所においてボイラーを加熱するために使用する化石燃料を燃焼させた際、発生する二酸化炭素をいかに削減するかが求められている。

【0003】

火力発電所などでは二酸化炭素の削減をはかるために、化石燃料の代わりに、水素と窒素からなるアンモニアまたは、アンモニアを主成分とする燃料をボイラーで燃焼させることなどにより電気を造るアンモニア発電と称する火力発電を導入する機運が高まっている。

【0004】

このアンモニアまたは、アンモニアを主成分とする燃料を熱源とするボイラーは燃焼後、水と窒素しか排ガスに生成せず、二酸化炭素を全く発生しないために、地球温暖化に寄与すると近年注目が集まっている。

【0005】

しかしながら、アンモニアまたは、アンモニアを主成分とする燃料を火力発電所などのボイラーで燃焼する際、発生するアンモニア分解ガス中に極めて活性の強い遊離した窒素原子が生成するために、ボイラーを使用するうちに、ボイラーを構成する鉄系金属で造られたボイラー管（水管）及び、その溶接部にいずれも鉄系窒化物の形成による腐食、即ち、穴あき（ピンホール）や割れ等が生じることが判った。

【0006】

アンモニアまたは、アンモニアを主成分とする燃料を燃焼させるボイラーにおいて、それを構成するボイラー管（水管）やその溶接部の材質を変え、腐食状況をいろいろと調べた。その結果、鉄（Ｆｅ）を４０～７０％含む既存のステンレス系の材質を使用したとしても、ボイラーを使用するうちに、いずれの材質もボイラー管（水管）及び、その溶接部に穴あき（ピンホール）や割れなどの原因となる脆弱な鉄系の窒化物が生じることが判った。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明はアンモニアまたは、アンモニアを主成分とする燃料を燃焼させる火力発電所などのボイラーにおいて、それを構成するボイラー管（水管）及び、その溶接部の材質がニッケル（Ｎｉ）やクロム（Ｃｒ）または、その両方の金属を主成分とし、鉄（Ｆｅ）の含有量が１５％以下の合金で造られたことを特徴とするボイラーにある。

【0008】

なお、特許請求範囲でボイラー管（水管）やその溶接部の材質としてニッケル（Ｎｉ）やクロム（Ｃｒ）または、その両方の金属を主成分とし、鉄（Ｆｅ）の含有量が１５％以下の合金としたのは、鉄（Ｆｅ）の含有量が１５％を超えるとボイラーを使用するうちに、ボイラー管（水管）及び、その溶接部に穴あき（ピンホール）や割れなどの原因となる脆弱な鉄系の窒化物の生成が認められたからである。

【発明の効果】

【0009】

火力発電所などの蒸気ボイラーにおいてアンモニアまたは、アンモニアを主成分とする燃料を燃焼させる際、それを構成するボイラー管（水管）及び、その溶接部の材質がニッケル（Ｎｉ）やクロム（Ｃｒ）または、その両方の金属を主成分とし、鉄（Ｆｅ）の含有量が１５％以下の合金で造られたものは、ボイラーを長期間使用しても、アンモニア分解に伴う極めて活性の強い遊離した窒素原子の生成により、ボイラー管（水管）及び、その溶接部において、穴あき（ピンホール）や割れなどの腐食の原因となる脆弱な鉄系の窒化物を形成しないことが判明した。

【00010】

このため、アンモニアまたは、アンモニアを主成分とする燃料とする火力発電所において、使用するボイラーを構成するボイラー管（水管）及び、その溶接部を補修することなく、長期にわたってボイラーを継続的に使用する、すなわち、火力発電所を長期間にわたって操業することが可能となる。

【0011】

このことはボイラー以外にもアンモニアまたは、アンモニアを主成分とする燃料を燃焼させる装置全てに適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】ボイラーを構成する簡単な立体図の一例

【図2】図１のボイラーを上から見た図

【図3】ボイラー管（水管）の溶接部の一例を示す図

【発明を実施するための形態】

【実施例0013】

アンモニアまたは、アンモニアを主成分とする燃料を燃焼させるボイラーにおいて、それを構成するボイラー管（水管）及び、その溶接部の材質として、ニッケル（Ｎｉ）８％、クロム（Ｃｒ）１８％、鉄（Ｆｅ）７０％を主成分とするステンレス鋼を使用したボイラーを３カ月連続使用したところ、ボイラー管（水菅）及び、その溶接部に脆弱な鉄系の窒化物の生成が認められた。

【実施例0014】

アンモニアまたは、アンモニアを主成分とする燃料を燃焼させるボイラーにおいて、それを構成するボイラー管（水管）及び、その溶接部の材質として、ニッケル（Ｎｉ）２２％、クロム（Ｃｒ）２６％、鉄（Ｆｅ）４０％を主成分とするステンレス鋼を使用したボイラーを６カ月連続使用したところ、ボイラー管（水菅）及び、その溶接部に脆弱な鉄系の窒化物の生成が認められた。