知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ 三建産業株式会社の特許一覧 ▶ ロザイ工業株式会社の特許一覧 ▶ 国立大学法人広島大学の特許一覧 ▶ 佐藤 順一の特許一覧
(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】P2025103858
(43)【公開日】2025-07-09
(54)【発明の名称】工業炉
(51)【国際特許分類】
F23C 7/02 20060101AFI20250702BHJP
F23C 1/00 20060101ALI20250702BHJP
F23C 99/00 20060101ALI20250702BHJP
F23D 14/22 20060101ALI20250702BHJP
F23K 5/00 20060101ALI20250702BHJP
F27D 7/02 20060101ALI20250702BHJP
F23C 5/08 20060101ALI20250702BHJP
【ＦＩ】
F23C7/02 302
F23C1/00 301
F23C99/00 309
F23D14/22 B
F23K5/00 301Z
F27D7/02 A
F23C5/08
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023221541
(22)【出願日】2023-12-27
(71)【出願人】
【識別番号】592017002
【氏名又は名称】三建産業株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000116105
【氏名又は名称】ロザイ工業株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】504136568
【氏名又は名称】国立大学法人広島大学
(71)【出願人】
【識別番号】523126191
【氏名又は名称】佐藤 順一
(74)【代理人】
【識別番号】100105175
【弁理士】
【氏名又は名称】山広 宗則
(74)【代理人】
【識別番号】100105197
【弁理士】
【氏名又は名称】岩本 牧子
(72)【発明者】
【氏名】園田 高久
(72)【発明者】
【氏名】岸村 司
(72)【発明者】
【氏名】三宅 智久
(72)【発明者】
【氏名】竹村 信一郎
(72)【発明者】
【氏名】井上 武
(72)【発明者】
【氏名】下栗 大右
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 順一
【テーマコード（参考）】
3K019
3K065
3K068
3K091
4K063
【Ｆターム（参考）】
3K019AA06
3K019BB02
3K065TA01
3K065TA04
3K065TB01
3K065TB02
3K065TD05
3K065TD09
3K068AA01
3K068AB04
3K091AA01
3K091BB07
3K091BB26
3K091CC06
3K091CC22
3K091CC23
3K091DD01
3K091EC02
3K091EC12
3K091FB12
3K091FB29
3K091FB32
3K091FB42
4K063AA08
4K063AA13
4K063BA02
4K063BA03
4K063CA02
4K063DA04
4K063DA08
4K063DA13
4K063DA34
(57)【要約】
【課題】特にコスト高になることなく、窒素酸化物の低減を図りつつアンモニアを効果的に燃焼させる工業炉を提供する。
【解決手段】炉壁１０１に設けられたバーナ１０の中央に配置され燃焼空気を炉内に吐出させるエアノズル１１と、アンモニアを炉内に吐出させるアンモニアノズル１２が設けられた金属または非鉄金属の工業炉１００であって、エアノズル１１とアンモニアノズル１２を炉の側壁１０１に、エアノズル１１に対してアンモニアノズル１２を、エアノズル１１の鉛直下側に一定の距離をとって配置し、エアノズル１１に対してアンモニアノズル１２を前記一定の距離分、水平方向にした設けた場合よりも、窒素酸化物（ＮＯX）の発生を抑えた。
【選択図】図１
【解決手段】炉壁１０１に設けられたバーナ１０の中央に配置され燃焼空気を炉内に吐出させるエアノズル１１と、アンモニアを炉内に吐出させるアンモニアノズル１２が設けられた金属または非鉄金属の工業炉１００であって、エアノズル１１とアンモニアノズル１２を炉の側壁１０１に、エアノズル１１に対してアンモニアノズル１２を、エアノズル１１の鉛直下側に一定の距離をとって配置し、エアノズル１１に対してアンモニアノズル１２を前記一定の距離分、水平方向にした設けた場合よりも、窒素酸化物（ＮＯX）の発生を抑えた。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
炉壁に設けられたバーナの中央に配置され燃焼空気を炉内に吐出させるエアノズルと、アンモニアを前記炉内に吐出させるアンモニアノズルが設けられた金属または非鉄金属の工業炉であって、
前記エアノズルと前記アンモニアノズルを前記炉の側壁に、前記エアノズルに対して前記アンモニアノズルを、前記エアノズルの鉛直下側に一定の距離をとって配置し、
前記エアノズルに対して前記アンモニアノズルを前記一定の距離分、水平方向にした設けた場合よりも、窒素酸化物（ＮＯX）の発生を抑えたことを特徴とする工業炉。
前記エアノズルと前記アンモニアノズルを前記炉の側壁に、前記エアノズルに対して前記アンモニアノズルを、前記エアノズルの鉛直下側に一定の距離をとって配置し、
前記エアノズルに対して前記アンモニアノズルを前記一定の距離分、水平方向にした設けた場合よりも、窒素酸化物（ＮＯX）の発生を抑えたことを特徴とする工業炉。
【請求項2】
前記エアノズルの直径をＤとし、前記エアノズルと前記アンモニアノズルの中心間の距離をＬとした場合、Ｌ／Ｄの値が、１．５０以上となるように前記エアノズルの位置に対して前記アンモニアノズルを配置したことを特徴とする請求項１に記載の工業炉。
【請求項3】
前記エアノズルの直径をＤとし、前記エアノズルと前記アンモニアノズルの中心間の距離をＬとした場合、Ｌ／Ｄの値が、２．００以上４．００以下となるように前記エアノズルの位置に対して前記アンモニアノズルを配置したことを特徴とする請求項１に記載の工業炉。
【請求項4】
前記アンモニアノズルから、アンモニアだけが吐出されることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の工業炉。
【請求項5】
前記アンモニアノズルから、アンモニアと化石燃料が混合されたものが吐出されることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の工業炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アンモニアを燃料として燃焼させる工業炉に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、地球温暖化抑制の観点から、燃焼しても二酸化炭素を発生しないアンモニアが新たな燃料として注目を集めているが、アンモニアを化石燃料と混合したりアンモニアだけで燃焼させると窒素酸化物（ＮＯX）の排出量が増大することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
特許文献１に記載の燃焼装置は、石炭にアンモニアを加えて燃焼する場合の窒素酸化物増大の課題を解決するものである。
【0004】
アンモニアが新たな燃料として注目を集めているものの、これまでアンモニアを燃料として有効に使用する工業炉は存在せず、現状、研究開発段階にある。
それはすなわち、一般に、アンモニアの燃焼速度は天然ガスの２５％程度で、燃焼させると窒素酸化物（ＮＯX）の排出量が増大して規制値（１８０ｐｐｍ、Ｏ2＝１１％換算）より高くなり、燃料として使えないことに起因する。
アンモニアを燃料とし、これまでの機器で燃焼させると、窒素酸化物（ＮＯX）の排出量が規制値の３倍以上になることもある。また、脱炭素のきっかけとなる温暖化係数が二酸化炭素の２５０～３００倍といわれる一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）を発生させることもある。
それはすなわち、一般に、アンモニアの燃焼速度は天然ガスの２５％程度で、燃焼させると窒素酸化物（ＮＯX）の排出量が増大して規制値（１８０ｐｐｍ、Ｏ2＝１１％換算）より高くなり、燃料として使えないことに起因する。
アンモニアを燃料とし、これまでの機器で燃焼させると、窒素酸化物（ＮＯX）の排出量が規制値の３倍以上になることもある。また、脱炭素のきっかけとなる温暖化係数が二酸化炭素の２５０～３００倍といわれる一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）を発生させることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第７０２０７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
これに対して、本発明者らは、窒素酸化物（ＮＯX）の排出量を少しでも抑えるため、燃焼空気を炉内に吐出させるエアノズルと、アンモニアを炉内に吐出させるアンモニアノズルの配置位置に着目して実験を行ったところ、エアノズルとアンモニアノズルを水平に配置したときより、エアノズルに対してその下側にアンモニアノズルを配置したときの方が、窒素酸化物（ＮＯX）の排出量を抑えることができることがわかった。
【0007】
そこで、本発明の目的とするところは、特にコスト高になることなく、簡易な方法で窒素酸化物の排出を抑制しつつアンモニアを効果的に燃焼させる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、本発明は、炉壁（１０１）に設けられたバーナ（１０）の中央に配置され燃焼空気を炉内に吐出させるエアノズル（１１）と、アンモニアを前記炉内に吐出させるアンモニアノズル（１２）が設けられた金属または非鉄金属の工業炉（１００）であって、
前記エアノズル（１１）と前記アンモニアノズル（１２）を前記炉の側壁（１０１）に、前記エアノズル（１１）に対して前記アンモニアノズル（１２）を、前記エアノズル（１１）の鉛直下側に一定の距離をとって配置し、
前記エアノズル（１１）に対して前記アンモニアノズル（１２）を前記一定の距離分、水平方向にした設けた場合よりも、窒素酸化物（ＮＯX）の発生を抑えたことを特徴とする。
前記エアノズル（１１）と前記アンモニアノズル（１２）を前記炉の側壁（１０１）に、前記エアノズル（１１）に対して前記アンモニアノズル（１２）を、前記エアノズル（１１）の鉛直下側に一定の距離をとって配置し、
前記エアノズル（１１）に対して前記アンモニアノズル（１２）を前記一定の距離分、水平方向にした設けた場合よりも、窒素酸化物（ＮＯX）の発生を抑えたことを特徴とする。
【0009】
また本発明は、前記エアノズル（１１）の直径をＤとし、前記エアノズル（１１）と前記アンモニアノズル（１２）の中心間の距離をＬとした場合、Ｌ／Ｄの値が、１．５０以上となるように前記エアノズル（１１）の位置に対して前記アンモニアノズル（１２）を配置したことを特徴とする。
【0010】
また本発明は、前記エアノズル（１１）の直径をＤとし、前記エアノズル（１１）と前記アンモニアノズル（１２）の中心間の距離をＬとした場合、Ｌ／Ｄの値が、２．００以上４．００以下となるように前記エアノズル（１１）の位置に対して前記アンモニアノズル（１２）を配置したことを特徴とする。
【0011】
また本発明は、前記アンモニアノズル（１２）から、アンモニアだけが吐出されることを特徴とする。
【0012】
また本発明は、前記アンモニアノズル（１２）から、アンモニアと化石燃料が混合されたものが吐出されることを特徴とする。
【0013】
なお、上記括弧内の記号は、図面および後述する発明を実施するための形態に掲載された対応要素または対応事項を示す。
【発明の効果】
【0014】
本発明の工業炉によれば、エアノズルとアンモニアノズルが設けられた金属または非鉄金属の工業炉で、エアノズルに対してアンモニアノズルを、エアノズルの鉛直下側に一定の距離をとって配置し、エアノズルに対してアンモニアノズルを一定の距離分、水平方向にした設けた場合よりも、窒素酸化物（ＮＯX）の発生を抑えたので、特にコスト高になることなく、簡易な方法で窒素酸化物の排出を抑制しつつアンモニアを効果的に燃焼させることができる。
エアノズルに対してアンモニアノズルを水平方向に設けるより、鉛直下側に設けた方が窒素酸化物（ＮＯX）の発生を抑えることができることは、本発明者らの実験によって明らかになったものであり、アンモニアを吐出するアンモニアノズルについては従来から存するものであったが、窒素酸化物（ＮＯX）の発生を抑えられるエアノズルとアンモニアノズルの配置があることは知られるものではなかった。
エアノズルに対してアンモニアノズルを水平方向に設けるより、鉛直下側に設けた方が窒素酸化物（ＮＯX）の発生を抑えることができることは、本発明者らの実験によって明らかになったものであり、アンモニアを吐出するアンモニアノズルについては従来から存するものであったが、窒素酸化物（ＮＯX）の発生を抑えられるエアノズルとアンモニアノズルの配置があることは知られるものではなかった。
【0015】
より具体的には、エアノズルの直径をＤとし、エアノズルとアンモニアノズルの中心間の距離をＬとした場合、Ｌ／Ｄの値が、１．５０以上となるようにエアノズルの位置に対してアンモニアノズルを配置することが求められる。Ｌ／Ｄの値が、１．５０未満となると、窒素酸化物（ＮＯX）の濃度が規制値（１８０ｐｐｍ、Ｏ2＝１１％換算より）より高くなるからである。
【0016】
よって、Ｌ／Ｄの値が、２．００以上４．００以下となるようにエアノズルの位置に対してアンモニアノズルを配置することが好ましい。
なお、アンモニアノズルから、アンモニアだけが吐出されるものに限らず、アンモニアノズルから、アンモニアと化石燃料が混合されたものが吐出されるものであっても、窒素酸化物（ＮＯX）の濃度を低減できる点において有効であることがわかった。
なお、アンモニアノズルから、アンモニアだけが吐出されるものに限らず、アンモニアノズルから、アンモニアと化石燃料が混合されたものが吐出されるものであっても、窒素酸化物（ＮＯX）の濃度を低減できる点において有効であることがわかった。
【0017】
これは、エアノズルから噴射される火炎は、浮力で上昇する流れとなり、火炎の下部ではエアーが大きく縦に渦を巻いた状態になっている。ここに、エアノズルの下側からアンモニアがアンモニアノズルから吐出されると、アンモニアの炉内滞留時間が長くなりその結果、窒素酸化物（ＮＯX）が分解され、濃度が低くなるものであると考えられるからであり、このような着想に基づいてエアノズルに対するアンモニアノズルの配置を考慮するものは従来において一切存在するものではない。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の実施形態に係る工業炉の要部を断面で示した横断面図である。
【図4】アンモニアノズルの位置を変えて炉内で発生する窒素酸化物（ＮＯX）の濃度を検出するための工業炉を示す模式図である。
【図5】エアノズルとアンモニアノズルの距離（Ｌ）をエアノズルの径（Ｄ）で割った値（Ｌ／Ｄ）と、炉内で発生する窒素酸化物（ＮＯX）の主成分である一酸化窒素（ＮＯ）の濃度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0019】
【0020】
本実施形態に係る金属加熱炉１００は、図１に示すように、断面略矩形状（第１側壁１０１，第２側壁１０２，第３側壁１０３，第４側壁１０４，天井壁１０５，底壁１０６で構成されている）で、対向する第１側壁１０１と第２側壁１０２のうち、第１側壁１０１にバーナ１０が備え付けられ、火炎Ｆが噴射される。これにより、炉内は１０００℃を超える状態となっている。
【0021】
金属加熱炉１００の第１側壁１０１に設けられたバーナ１０の中央には、燃焼空気を炉内に吐出させるエアノズル１１が設けられ、そのエアノズル１１の鉛直下側となる底壁１０６側には、アンモニアを炉内に吐出させるアンモニアノズル１２が設けられている。
【0022】
なお、本実施形態では、アンモニアノズル１２からは１００％、すなわちアンモニアだけが吐出されるものであるが、アンモニアに対して化石燃料を混合させた状態で吐出させることもできる。既存の化石燃料としては、天然ガスや、石油系ガス（プロパン／ブタン等）、石炭系ガス（高炉ガス）、都市ガスなどがあげられる。
【0023】
また、金属加熱炉１００の第２側壁１０２の中央には排気ダクト１１０が設けられている。
【0024】
バーナ１０において、燃焼空気は開閉弁（図示しない）を介してエアノズル１１に供給され、アンモニアも開閉弁（図示しない）を介してアンモニアノズル１３に供給されている。これら開閉弁は電磁弁，調整弁などどのような形態であってもよい。
【0025】
エアノズル１１の位置に対するアンモニアノズル１２の配置は、図３に示すように、エアノズル１１の位置よりもアンモニアノズル１２が鉛直方向の下側に位置し、エアノズル１１の直径をＤとし、エアノズル１１とアンモニアノズル１２の中心間の距離をＬとした場合、Ｌ／Ｄの値が、１．５０以上となるようにしている。
具体的には、Ｌ／Ｄの値が、２．００以上４．００以下であることがより好ましく、本実施形態では、Ｌ／Ｄの値を４．００としている。本実施形態では、エアノズル１１の直径Ｄは、７０．３ｍｍであるので、Ｌ／Ｄの値が４．００の場合、エアノズル１１とアンモニアノズル１２の中心間の距離Ｌは、２８１．２ｍｍとなる。
具体的には、Ｌ／Ｄの値が、２．００以上４．００以下であることがより好ましく、本実施形態では、Ｌ／Ｄの値を４．００としている。本実施形態では、エアノズル１１の直径Ｄは、７０．３ｍｍであるので、Ｌ／Ｄの値が４．００の場合、エアノズル１１とアンモニアノズル１２の中心間の距離Ｌは、２８１．２ｍｍとなる。
【0026】
Ｌ／Ｄの値は、図４に示す工業炉１００を使用して実験を重ねることにより得られた、図５に示す、Ｌ／Ｄと炉内で発生する一酸化窒素（ＮＯ）の濃度との関係を示すグラフから導いたものである。ここでもエアノズル１１の直径Ｄとして、７０．３ｍｍのものを使用した。
【0027】
図５のグラフにおいて、
黒丸●印は、アンモニアノズル１２を天井壁１０５に設けた場合で、都市ガスに３０％アンモニア（ＮＨ3）を混焼させたときの一酸化窒素（ＮＯ）の濃度，
白丸○印は、アンモニアノズル１２を天井壁１０５に設けた場合で、１００％アンモニアを専門燃焼させたときの一酸化窒素（ＮＯ）の濃度，
黒四角■印は、アンモニアノズル１２を第１側壁１０１に水平に設けた場合で、都市ガスに３０％アンモニア（ＮＨ3）を混焼させたときの一酸化窒素（ＮＯ）の濃度，
白四角□印は、アンモニアノズル１２を第１側壁１０１に水平に設けた場合で、１００％アンモニア（ＮＨ3）を専門燃焼させたときの一酸化窒素（ＮＯ）の濃度，
をそれぞれ示している。
黒丸●印は、アンモニアノズル１２を天井壁１０５に設けた場合で、都市ガスに３０％アンモニア（ＮＨ3）を混焼させたときの一酸化窒素（ＮＯ）の濃度，
白丸○印は、アンモニアノズル１２を天井壁１０５に設けた場合で、１００％アンモニアを専門燃焼させたときの一酸化窒素（ＮＯ）の濃度，
黒四角■印は、アンモニアノズル１２を第１側壁１０１に水平に設けた場合で、都市ガスに３０％アンモニア（ＮＨ3）を混焼させたときの一酸化窒素（ＮＯ）の濃度，
白四角□印は、アンモニアノズル１２を第１側壁１０１に水平に設けた場合で、１００％アンモニア（ＮＨ3）を専門燃焼させたときの一酸化窒素（ＮＯ）の濃度，
をそれぞれ示している。
【0028】
また、「ｕｎｄｅｒ」とは、アンモニアノズル１２を、第１側壁１０１の中央に設けられたエアノズル１１の位置よりも下側に配置した場合を示し、「ｓｉｄｅ」とは、アンモニアノズル１２を、第１側壁１０１の中央に設けられたエアノズル１１の位置よりも水平方向にずらして配置した場合を示し、「♯ａ」，「♯ｂ」，「♯ｃ」は、エアノズル１１とアンモニアノズル１２との距離を変えた場合を示し、Ｌ／Ｄの値は、エアノズル１１とアンモニアノズル１２の中心間の距離Ｌをエアノズル１１の直径Ｄで割ったときの値である。また、「♯１」～「♯６」は、アンモニアノズル１２を天井壁１０５に設けた場合で、エアノズル１１からの距離を変えた場合を示し、Ｌ／Ｄの値は、エアノズル１１の中心と、そのエアノズル１１の中心を水平に延ばした線とアンモニアノズル１２の中心を下方に延ばした線が交わる点との距離Ｌをエアノズル１１の直径Ｄで割ったときの値である。
【0029】
（１） 「♯１」に位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝４．２７）から、都市ガスに３０％アンモニア（ＮＨ3）を混焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、４９０ｐｐｍであった。
（２） 「♯２」に位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝１２．８０）から、都市ガスに３０％アンモニア（ＮＨ3）を混焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、２４５ｐｐｍであった。
（３） 「♯５」に位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝３８．４１）から、都市ガスに３０％アンモニア（ＮＨ3）を混焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、１７０ｐｐｍであった。
（４） 「♯６」に位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝４６．９４）から、都市ガスに３０％アンモニア（ＮＨ3）を混焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、１３４ｐｐｍであった。
（５） 「♯１」に位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝４．２７）から、１００％アンモニア（ＮＨ3）を専門燃焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、４７３ｐｐｍであった。
（６） 「♯６」に位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝４６．９４）から、１００％アンモニア（ＮＨ3）を専門燃焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、３１６ｐｐｍであった。
（２） 「♯２」に位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝１２．８０）から、都市ガスに３０％アンモニア（ＮＨ3）を混焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、２４５ｐｐｍであった。
（３） 「♯５」に位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝３８．４１）から、都市ガスに３０％アンモニア（ＮＨ3）を混焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、１７０ｐｐｍであった。
（４） 「♯６」に位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝４６．９４）から、都市ガスに３０％アンモニア（ＮＨ3）を混焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、１３４ｐｐｍであった。
（５） 「♯１」に位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝４．２７）から、１００％アンモニア（ＮＨ3）を専門燃焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、４７３ｐｐｍであった。
（６） 「♯６」に位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝４６．９４）から、１００％アンモニア（ＮＨ3）を専門燃焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、３１６ｐｐｍであった。
【0030】
（７） 「♯ａ」ｓｉｄｅに位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝１．９２）から、都市ガスに３０％アンモニア（ＮＨ3）を混焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、３６９．９９ｐｐｍであった。
（８） 「♯ｂ」ｓｉｄｅに位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝４．０２）から、都市ガスに３０％アンモニア（ＮＨ3）を混焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、４２０．０１ｐｐｍであった。
（９） 「♯ｃ」ｓｉｄｅに位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝５．１６）から、都市ガスに３０％アンモニア（ＮＨ3）を混焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、４８７．３６ｐｐｍであった。
（１０） 「♯ｂ」ｕｎｄｅｒに位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝４．００）から、都市ガスに３０％アンモニア（ＮＨ3）を混焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、１９４．７ｐｐｍであった。
（１１） 「♯ｃ」ｕｎｄｅｒに位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝２．００）から、都市ガスに３０％アンモニア（ＮＨ3）を混焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、２１９．８５ｐｐｍであった。
（８） 「♯ｂ」ｓｉｄｅに位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝４．０２）から、都市ガスに３０％アンモニア（ＮＨ3）を混焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、４２０．０１ｐｐｍであった。
（９） 「♯ｃ」ｓｉｄｅに位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝５．１６）から、都市ガスに３０％アンモニア（ＮＨ3）を混焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、４８７．３６ｐｐｍであった。
（１０） 「♯ｂ」ｕｎｄｅｒに位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝４．００）から、都市ガスに３０％アンモニア（ＮＨ3）を混焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、１９４．７ｐｐｍであった。
（１１） 「♯ｃ」ｕｎｄｅｒに位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝２．００）から、都市ガスに３０％アンモニア（ＮＨ3）を混焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、２１９．８５ｐｐｍであった。
【0031】
（１２） 「♯ａ」ｓｉｄｅに位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝１．９２）から、１００％アンモニア（ＮＨ3）を専門燃焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、３６９．９９ｐｐｍであった。
（１３） 「♯ｂ」ｓｉｄｅに位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝４．０２）から、１００％アンモニア（ＮＨ3）を専門燃焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯX）の濃度は、３９０．３４ｐｐｍであった。
（１４） 「♯ｃ」ｓｉｄｅに位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝５．１６）から、１００％アンモニア（ＮＨ3）を専門燃焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、５４３．７４ｐｐｍであった。
（１５） 「♯ｂ」ｕｎｄｅｒに位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝４．００）から、１００％アンモニア（ＮＨ3）を専門燃焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、１７０．８４ｐｐｍであった。
（１６） 「♯ｃ」ｕｎｄｅｒに位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝２．００）から、１００％アンモニア（ＮＨ3）を専門燃焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、１６８．１１ｐｐｍであった。
（１３） 「♯ｂ」ｓｉｄｅに位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝４．０２）から、１００％アンモニア（ＮＨ3）を専門燃焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯX）の濃度は、３９０．３４ｐｐｍであった。
（１４） 「♯ｃ」ｓｉｄｅに位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝５．１６）から、１００％アンモニア（ＮＨ3）を専門燃焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、５４３．７４ｐｐｍであった。
（１５） 「♯ｂ」ｕｎｄｅｒに位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝４．００）から、１００％アンモニア（ＮＨ3）を専門燃焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、１７０．８４ｐｐｍであった。
（１６） 「♯ｃ」ｕｎｄｅｒに位置するアンモニアノズル１２（この場合、Ｌ／Ｄ＝２．００）から、１００％アンモニア（ＮＨ3）を専門燃焼させたものを吐出した場合、一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、１６８．１１ｐｐｍであった。
【0032】
これによると、上記（１）～（６）の結果から一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、エアノズル１１から離れた方が低くなることがわかる。
また、上記（７）～（１５）の結果から一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、エアノズル１１に対してアンモニアノズル１２を、ｓｉｄｅ、すなわち横方向、水平に配置するより、エアノズル１１に対してアンモニアノズル１２を、ｕｎｄｅｒ、すなわち鉛直下側に配置した方が低くなることがわかる。
特に、図５において、Ｘで示された領域、すなわち、Ｌ／Ｄの値が、２．００以上４．００以下となる領域では、エアノズル１１に対してアンモニアノズル１２を水平に配置するより、エアノズル１１の鉛直下側に配置した方がかなり低くなることがわかる。これは、アンモニアと都市ガスの混焼であっても、アンモニアの専門燃焼であっても、エアノズル１１に対してアンモニアノズル１２を鉛直下側に配置することが一酸化窒素（ＮＯ）の発生を低減させる点において有効であることがわかった。
また、上記（７）～（１５）の結果から一酸化窒素（ＮＯ）の濃度は、エアノズル１１に対してアンモニアノズル１２を、ｓｉｄｅ、すなわち横方向、水平に配置するより、エアノズル１１に対してアンモニアノズル１２を、ｕｎｄｅｒ、すなわち鉛直下側に配置した方が低くなることがわかる。
特に、図５において、Ｘで示された領域、すなわち、Ｌ／Ｄの値が、２．００以上４．００以下となる領域では、エアノズル１１に対してアンモニアノズル１２を水平に配置するより、エアノズル１１の鉛直下側に配置した方がかなり低くなることがわかる。これは、アンモニアと都市ガスの混焼であっても、アンモニアの専門燃焼であっても、エアノズル１１に対してアンモニアノズル１２を鉛直下側に配置することが一酸化窒素（ＮＯ）の発生を低減させる点において有効であることがわかった。
【0033】
これは、エアノズル１１から噴射される火炎Ｆは、浮力で上昇する流れとなり、火炎Ｆの下部ではエアーが大きく縦に渦を巻いた状態、もしくは浮力で上昇する流れの下にできる縦や水平方向に流れる状態になっている。ここに、エアノズル１１の下側からアンモニアがアンモニアノズル１２もしくは「＃５」、「＃６」のアンモニアノズルから吐出されると、アンモニアの炉内滞留時間が長くなりその結果、一酸化窒素（ＮＯ）が分解され、濃度が低くなるものであると考えられる。また、窒素酸化物（ＮＯx）としても、濃度が低い傾向を確認している。
【0034】
なお、エアノズル１１に対してアンモニアノズル１２を鉛直下側で、Ｌ／Ｄの値が、１．５０未満の位置に配置すると、水平方向に設けた場合よりも、窒素酸化物（ＮＯX）の濃度が低くなるが、規制値（１８０ｐｐｍ、Ｏ2＝１１％換算より）より高くなるため、Ｌ／Ｄの値が、１．５０以上であることが要求され、さらには、Ｌ／Ｄの値が、２．００以上４．００以下になる場合が好ましい。
【0035】
また、アンモニアノズル１２は水平方向に延びるものであるが、その先端側が根本側を中心として上下方向あるいは左右方向に揺動する構成にしてもよい。
【0036】
このように構成された工業炉によれば、エアノズル１１とアンモニアノズル１２が設けられた金属または非鉄金属の工業炉１００で、エアノズル１１に対してアンモニアノズル１２を、エアノズル１１の鉛直下側に一定の距離をとって配置し、エアノズル１１に対してアンモニアノズル１２を一定の距離分、水平方向にした設けた場合よりも、窒素酸化物（ＮＯX）の発生を抑えたので、特にコスト高になることなく、簡易な方法で窒素酸化物の排出を抑制しつつアンモニアを効果的に燃焼させることができる。
【0037】
本実施形態に係る工業炉１００は、断面略矩形状であるが、断面略矩形状の炉に限らず、例えば、ドーム型で、平面視が円形のものであってもよい
また、金属加熱炉１００に限らず、アルミニウムなどの非鉄金属を加熱する炉であってもよい。また、加熱炉に限定されるものではなく、熱処理炉，鍛造炉，溶解炉，取鍋予熱装置などの工業炉であっても適用可能である。
また、金属加熱炉１００に限らず、アルミニウムなどの非鉄金属を加熱する炉であってもよい。また、加熱炉に限定されるものではなく、熱処理炉，鍛造炉，溶解炉，取鍋予熱装置などの工業炉であっても適用可能である。
【符号の説明】
【0038】
１０ バーナ
１１ エアノズル
１２ アンモニアノズル
１００ 金属加熱炉（工業炉）
１０１ 第１側壁
１０２ 第２側壁
１０３ 第３側壁
１０４ 第４側壁
１０５ 天井壁
１０６ 底壁
１１０ 排気ダクト
Ｆ 火炎
１１ エアノズル
１２ アンモニアノズル
１００ 金属加熱炉（工業炉）
１０１ 第１側壁
１０２ 第２側壁
１０３ 第３側壁
１０４ 第４側壁
１０５ 天井壁
１０６ 底壁
１１０ 排気ダクト
Ｆ 火炎
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】