特許 7227827 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】

(24)【登録日】2023-02-14

(45)【発行日】2023-02-22

(54)【発明の名称】燃焼装置

(51)【国際特許分類】

   F23R 3/28 20060101AFI20230215BHJP

   F23R 3/36 20060101ALI20230215BHJP

   F02C 7/22 20060101ALI20230215BHJP

   F02C 3/30 20060101ALI20230215BHJP

   F02C 3/24 20060101ALI20230215BHJP

   F23D 11/00 20060101ALI20230215BHJP

   F23K 5/10 20060101ALI20230215BHJP

   F23K 5/22 20060101ALI20230215BHJP

   F23D 11/44 20060101ALI20230215BHJP

   F23J 7/00 20060101ALI20230215BHJP

   F23C 99/00 20060101ALI20230215BHJP

【ＦＩ】

F23R3/28 Z

F23R3/36

F02C7/22 A

F23R3/28 F

F02C3/30 Z

F02C3/24 Z

F23D11/00 D

F23K5/10

F23K5/22

F23D11/44 A

F23C99/00 317

F23C99/00 333

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019067409

(22)【出願日】2019-03-29

(65)【公開番号】P2020165603

(43)【公開日】2020-10-08

【審査請求日】2022-01-21

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度、国立研究開発法人科学技術振興機構、ＳＩＰ（戦略的イノベーション創造プログラム）事業「アンモニア直接燃焼」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】503116899

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ原動機

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(72)【発明者】

【氏名】櫻井 格

(72)【発明者】

【氏名】田中 敦士

(72)【発明者】

【氏名】大西 正悟

【審査官】所村 陽一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２５５４２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５２－０２５４８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｒ ３／２８

Ｆ２３Ｒ ３／３６

Ｆ０２Ｃ ７／２２

Ｆ０２Ｃ ３／３０

Ｆ０２Ｃ ３／２４

Ｆ２３Ｄ １１／００

Ｆ２３Ｋ ５／１０

Ｆ２３Ｋ ５／２２

Ｆ２３Ｄ １１／４４

Ｆ２３Ｊ ７／００

Ｆ２３Ｃ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体アンモニアを水蒸気に予混合してアンモニア蒸気を生成する予混合器と、
前記アンモニア蒸気と前記水蒸気とを取り込んで燃焼させる燃焼器と、
前記燃焼器で発生する燃焼ガスを用いて動力を発生させる動力発生装置と、
を備え、
前記予混合器は、前記水蒸気の流通流路の側方から前記液体アンモニアを噴霧する噴霧ノズルを備える
ことを特徴とする燃焼装置。

【請求項2】

液体アンモニアを水蒸気に予混合してアンモニア蒸気を生成する予混合器と、
前記アンモニア蒸気と前記水蒸気とを取り込んで燃焼させる燃焼器と、
前記燃焼器で発生する燃焼ガスを用いて動力を発生させる動力発生装置と、
を備え、
前記動力発生装置は、タービンであり、前記タービンの排ガスを用いて前記水蒸気を生成する排熱回収ボイラをさらに備える
ことを特徴とする燃焼装置。

【請求項3】

液体アンモニアを水蒸気に予混合してアンモニア蒸気を生成する予混合器と、
前記アンモニア蒸気と前記水蒸気とを取り込んで燃焼させる燃焼器と、
前記燃焼器で発生する燃焼ガスを用いて動力を発生させる動力発生装置と、
前記燃焼器に主燃料を供給する主燃料供給装置と、
を備え、
前記予混合器は、前記アンモニア蒸気を副燃料として前記動力発生装置に供給する
ことを特徴とする燃焼装置。

【請求項4】

液体アンモニアを水蒸気に予混合してアンモニア蒸気を生成する予混合器と、
前記アンモニア蒸気と前記水蒸気とを取り込んで燃焼させる燃焼器と、
前記燃焼器で発生する燃焼ガスを用いて動力を発生させる動力発生装置と、
前記液体アンモニアを前記予混合器内に噴霧する液体アンモニアポンプと、
を備えることを特徴とする燃焼装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃焼装置に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、アンモニア供給部から出力される液体の燃料用アンモニアを気化器で気化させて燃焼器に供給する燃焼装置及びガスタービンエンジンシステムが開示されている。このようなガスタービンエンジンシステムによれば、燃焼用空気の冷却に用いる水の量を削減しかつ燃料用アンモニアを気化させるために使用するエネルギ量を削減することが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１６２７５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記特許文献１には熱源が明示されていないが、従来のガスタービンエンジンシステムでは、外部の個別の熱源を必要とするシステム内で発生させた熱を用いて液体アンモニアを気化させることがあり、システム全体として見た場合のエネルギ効率が低下する。このようなシステム全体としてのエネルギ効率の低下は改善すべき課題である。

【0005】

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、システム全体としてのエネルギ効率を従来よりも向上させることが可能な燃焼装置の提供を目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明では、燃焼装置に係る第１の解決手段として、液体アンモニアを水蒸気に予混合してアンモニア蒸気を生成する予混合器と、前記アンモニア蒸気と前記水蒸気とを取り込んで燃焼させる燃焼器と、該燃焼器で発生する燃焼ガスを用いて動力を発生させる動力発生装置とを備える、という手段を採用する。

【0007】

本発明では、燃焼装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記予混合器は、前記水蒸気の流通流路の側方から前記液体アンモニアを噴霧する噴霧ノズルを備える、という手段を採用する。

【0008】

本発明では、燃焼装置に係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記動力発生装置はタービンであり、前記タービンの排ガスを用いて前記水蒸気を生成する排熱回収ボイラをさらに備えるという手段を採用する。

【0009】

本発明では、燃焼装置に係る第４の解決手段として、上記第１～第３のいずれかの解決手段において、前記動力発生装置に主燃料を供給する主燃料供給装置をさらに備え、前記予混合器は、前記アンモニア蒸気を副燃料として前記動力発生装置に供給する、という手段を採用する。

【0010】

本発明では、燃焼装置に係る第５の解決手段として、上記第１～第４のいずれかの解決手段において、前記液体アンモニアを前記予混合器内に噴霧するための液体アンモニアポンプを備える、という手段を採用する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、アンモニアを燃料(の一部）として使用するガスタービンシステム全体としてのエネルギ効率を従来よりも向上させることが可能な燃焼装置を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態に係る発電システムの機能構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態における予混合器の構成を示す第１の模式図である。

【図3】本発明の一実施形態における予混合器の構成を示す第２の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る燃焼装置は、図１に示すようにガスタービン１、被駆動体２、排熱回収ボイラ３、主燃料供給装置４、主燃料調節弁５、タンク６、アンモニアポンプ７、アンモニア調節弁９、蒸気調節弁１０、予混合器１１、給水ポンプ１２及び還元剤調節弁１３を備えている。本実施形態では、ガスタービンによる駆動力を、被駆動体（発電機）に供給することで構築する発電システムを例として説明する。

【0014】

ガスタービン１は、主燃料Ｘ１を圧縮空気及び混合気Ｘ２を用いて燃焼ガスを生成し、当該燃焼ガスを用いて回転動力を発生させる原動機である。このガスタービン１は、動力回収後の燃焼ガスを排ガスＸ３として排熱回収ボイラ３に供給する。このようなガスタービン１は、図示するように圧縮機１ａ、燃焼器１ｂ及びタービン１ｃを備えている。

【0015】

圧縮機１ａは、空気（外気）を取り込んで所定の圧縮比で圧縮することにより圧縮空気を生成し、当該圧縮空気を燃焼器１ｂに供給する。燃焼器１ｂは、圧縮空気に加えて主燃料Ｘ１及び混合気Ｘ２を取り込むように構成されており、圧縮空気存在下で主燃料Ｘ１と混合気Ｘ２を燃焼させることにより燃焼ガスを生成させる。

【0016】

タービン１ｃは、燃焼器１ｂで生成された燃焼ガスを駆動流体として取り込むことにより回転動力を発生させ、また動力回収後の燃焼ガスを排ガスＸ３として排熱回収ボイラ３に供給する。このようなガスタービン１において、燃焼器１ｂは本発明の燃焼器に相当し、タービン１ｃは、本発明の動力発生装置に相当する。

【0017】

被駆動体２は、図示するように自らの回転軸がガスタービン１の出力軸に軸結合しており、ガスタービン１によって回転駆動されることによって、例えば、電力（交流電力）を発生させる。すなわち、被駆動体２については、ガスタービン１の出力軸に軸結合して回転駆動させることで作動する機器であればよい。被駆動体２については、ポンプ、ファン、発電機などがあげられる。これらの機器を取付ける際、軸に直結させるだけでなく、減速機等の調速機を介していてもよい。

【0018】

排熱回収ボイラ３は、上記排ガスＸ３を用いて水蒸気Ｘ４を発生させる蒸気発生器である。すなわち、この排熱回収ボイラ３は、給水ポンプ１２から供給された水を排ガスＸ３で加熱することにより水蒸気Ｘ４を発生させる。このような排熱回収ボイラ３は、水蒸気Ｘ４を蒸気調節弁１０を介して予混合器１１に供給すると共に、排ガスＸ３が排熱回収によって低温化された低温排ガスを外部に排気する。

【0019】

主燃料供給装置４は、主燃料Ｘ１を主燃料調節弁５を介してガスタービン１に供給する燃料供給装置である。この主燃料供給装置４は、主燃料調節弁５の開口度に応じた主燃料Ｘ１をガスタービン１の燃焼器１ｂに備えられたバーナに供給する。なお、上記主燃料Ｘ１は、例えば都市ガス（天然ガス）である。

【0020】

主燃料調節弁５は、主燃料供給装置４とガスタービン１とを接続する配管に設けられた流量調節弁である。この主燃料調節弁５は、ガスタービン１の燃焼器１ｂへの主燃料Ｘ１の供給量を最終的に設定する。すなわち、この主燃料調節弁５は、弁体の開度を調節することにより主燃料供給装置４から燃焼器１ｂに流通する主燃料Ｘ１の通過流量を所定値に調節する。

【0021】

タンク６は、一定量の液体アンモニアＸ５を貯留する大型容器である。このタンク６は、アンモニアポンプ７の回転数に応じた流量の液体アンモニアＸ５をアンモニアポンプ７に供給する。アンモニアポンプ７は、タンク６から液体アンモニアＸ５を汲み出し、当該液体アンモニアＸ５を昇圧してアンモニア調節弁９と還元剤調節弁１３に供給する。

【0022】

アンモニア調節弁９は、アンモニアポンプ７（液体アンモニアポンプ）と予混合器１１とを接続する配管に設けられた流量調節弁である。このアンモニア調節弁９は、液体アンモニアＸ５の予混合器１１への供給量を最終的に設定する。すなわち、アンモニア調節弁９は、弁体の開度を調節することによりアンモニアポンプ７から予混合器１１に流通する液体アンモニアＸ５の通過流量を所定値に調節する。

【0023】

蒸気調節弁１０は、排熱回収ボイラ３と予混合器１１とを接続する配管に設けられた流量調節弁である。この蒸気調節弁１０は、水蒸気Ｘ４の予混合器１１への供給量を最終的に設定する。すなわち、蒸気調節弁１０は、弁体の開度を調節することにより排熱回収ボイラ３から予混合器１１に流通する水蒸気Ｘ４の通過流量を所定値に調節する。

【0024】

予混合器１１は、液体である液体アンモニアＸ５と気体である水蒸気Ｘ４とを予混合する気液混合装置である。この予混合器１１は、ミスト状つまり微小粒子状かつ水蒸気Ｘ４よりも低温の液体アンモニアＸ５と水蒸気Ｘ４とを熱交換させることにより、液体アンモニアＸ５を気化させてアンモニア蒸気とする。

【0025】

すなわち、この予混合器１１は、液体アンモニアＸ５と水蒸気Ｘ４とを混合することにより、何れも気体であるアンモニア蒸気と水蒸気Ｘ４が混合した混合気Ｘ２を生成してガスタービン１の燃焼器１ｂに供給する。このような予混合器１１は、例えば図２（ａ）に示すように、本体部１１ａ、入力ポート１１ｂ、出力ポート１１ｃ及び複数の噴霧ノズル１１ｄを備える。

【0026】

本体部１１ａは、中空状の長尺容器であり、対向する一対の端壁部と当該一対の端壁部を接続する側壁部とを有する。入力ポート１１ｂは、水蒸気Ｘ４が流入する開口であり、上記一対の端壁部の一方に設けられている。出力ポート１１ｃは、混合気Ｘ２を排出する開口であり、上記一対の端壁部の他方に設けられている。複数の噴霧ノズル１１ｄは、液体アンモニアＸ５を霧状に噴射するノズルであり、側壁部に離散的に設けられている。

【0027】

ここで、上記混合気Ｘ２におけるアンモニア蒸気は、主燃料Ｘ１を補助（主燃料Ｘ１の一部を混合気Ｘ２に代替すること）する副燃料としてガスタービン１の燃焼器１ｂに供給される。すなわち、炭素（Ｃ）を成分として含まないアンモニア蒸気を主燃料Ｘ１の代替燃料として燃焼器１ｂで燃焼させることにより、ガスタービン１における炭素酸化物の発生量を削減することができる。

【0028】

上記混合気Ｘ２における水蒸気Ｘ４は、ガスタービン１の燃焼器１ｂにアンモニア蒸気と共に混合気Ｘ２として供給されることで、燃料（アンモニア蒸気）起因のヒューエルＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を抑制する効果を有する。このとき、水蒸気Ｘ４と液体アンモニアＸ５を予混合して混合気Ｘ２として燃焼雰囲気場に投入することで、副燃料の周囲の燃焼雰囲気場における酸素濃度を低下させることができ、副燃料に起因するヒューエルＮＯｘの発生抑制効果が生じる。

【0029】

給水ポンプ１２は、外部から給水された水を排熱回収ボイラ３に供給するポンプである。すなわち、この給水ポンプ１２は、水の排熱回収ボイラ３への供給量を調節するポンプである。

【0030】

また、還元剤調節弁１３は、アンモニアポンプ７と排熱回収ボイラ３とを接続する配管に設けられた流量調節弁である。この還元剤調節弁１３は、液体アンモニアＸ５の排熱回収ボイラ３への供給量を最終的に設定する。すなわち、還元剤調節弁１３は、弁体の開度を調節することによりアンモニアポンプ７から排熱回収ボイラ３に流通する液体アンモニアＸ５の通過流量を所定値に調節する。

【0031】

なお、図示していないが、本燃焼装置を発電システムへ適用した本実施形態には、各部の圧力や温度を検出する複数のセンサが備えられている。また、この発電システムは、上述した主燃料調節弁５、アンモニアポンプ７、アンモニア調節弁９、蒸気調節弁１０、給水ポンプ１２及び還元剤調節弁１３等を上記各センサの検出値に基づいて統括的に制御する制御装置を備えている。更に、本実施形態に係る発電システムは、制御装置が各センサの検出値に基づいて各弁の開口度及び各ポンプの回転数を制御することによって、需要者が要求する電力を発生させる。なお、被駆動体がポンプ等であっても、本実施形態と同様、需要者の要求に見合う運転となるよう制御装置が主燃料弁などの調整を行う。

【0032】

次に、本燃焼装置を発電システムへ適用した実施形態における、本実施形態に係る発電システムの動作について詳しく説明する。
この発電システムでは、ガスタービン１の燃焼器１ｂにおいて、主燃料Ｘ１と混合気Ｘ２に含まれるアンモニア蒸気（副燃料）とが圧縮空気の存在下で燃焼することにより燃焼ガスを発生させる。

【0033】

そして、この燃焼ガスが燃焼器１ｂからタービン１ｃに供給されることによって回転動力が発生し、この回転動力によってタービン１ｃと軸結合した被駆動体２が回転駆動される。そして、この結果として例えば被駆動体２（発電機）が電力（交流電力）を発生させ、当該電力（交流電力）が発電システムの出力として外部の需要設備に供給される。また、ガスタービン１では、タービン１ｃと軸結合した圧縮機１ａによって継続的に圧縮空気が生成されて燃焼器１ｂに供給される。

【0034】

このようなガスタービン１の動きに対して、主燃料Ｘ１は、主燃料調節弁５によって流量が調節された状態で主燃料供給装置４から燃焼器１ｂに順次供給される。また、混合気Ｘ２は、予混合器１１において液体アンモニアＸ５と水蒸気Ｘ４とが予混合されることによって生成され、燃焼器１ｂに順次供給される。

【0035】

すなわち、上述した制御装置は、各センサから検出値として入力される液体アンモニアＸ５の圧力（アンモニア圧）、水蒸気Ｘ４の圧力（水蒸気圧）及び燃焼器１ｂの内圧（燃焼圧）を常時監視することにより、アンモニア圧＞水蒸気圧＞燃焼圧の条件（運転条件）が満たされるように、アンモニアポンプ７、アンモニア調節弁９及び蒸気調節弁１０を制御する。

【0036】

ここで、上記アンモニア圧を高めるためにエネルギーが必要となるが、効率を考えるとこのようなエネルギーは最小化したい。このような事情から、上記アンモニア圧は、水蒸気への吹き込みに必要な圧力に、配管及び供給ノズルの圧力損失を考慮した必要最低限の圧力を総じて設定されている。

【0037】

すなわち、この発電システムでは、水蒸気の温度圧力については燃焼器への吹込みに必要な圧力と、液体アンモニアＸ５を気化させたうえで一定の温度を維持できるように考慮して設定される。また、水蒸気流量については、投入する液体アンモニアＸ５の気化に必要な量と排ガス中のＮＯｘ量に応じて調整される。

【0038】

また、アンモニアは液相で昇圧した方が気相で昇圧させる場合よりも小エネルギで済む。このような事情から、本実施形態に係る発電システムでは、予混合器１１の前段に設けたアンモニアポンプ７で液体アンモニアＸ５を昇圧している。

【0039】

また、ガスタービン１の燃焼器１ｂでは、主燃料Ｘ１とアンモニア蒸気（副燃料）とを燃料とする燃焼反応が順次進行するが、この燃焼反応には混合気Ｘ２に含まれる水蒸気Ｘ４が介在するので、当該水蒸気Ｘ４の投入蒸気分だけ酸素濃度が低下し、以ってヒューエルＮＯｘの発生が抑制される。

【0040】

さらに、このような燃焼器１ｂに供給されるアンモニア蒸気（副燃料）は、予混合器１１において液体アンモニアＸ５が水蒸気Ｘ４と混合されて生成されたものである。すなわち、アンモニア蒸気（副燃料）は、水蒸気Ｘ４が保有している熱エネルギ（熱源）を流用して液体アンモニアＸ５を気化させたものであり、当該気化用に個別の熱源を必要とすることなく生成されたものである。

【0041】

したがって、本実施形態に係る発電システムによれば、液体アンモニアを気化させるために個別の熱源を必要とする従来技術よりも、システム全体としてのエネルギ効率を向上させることが可能である。なお、被駆動体がポンプ等であっても、本実施形態と同様、システム全体としてのエネルギ効率を向上させることが可能である。

【0042】

ここで、予混合器１１、一方の端壁部の入力ポート１１ｂから流入した水蒸気Ｘ４が他方の端壁部の出力ポート１１ｃまで流通する間に液体アンモニアＸ５が噴霧される。すなわち、予混合器１１噴霧ノズル１１ｄは、水蒸気Ｘ４の流通流路に対して、側方の複数個所から液体アンモニアＸ５を噴霧する。このような予混合器１１によれば、水蒸気Ｘ４と液体アンモニアＸ５とを均一に混合することが可能であり、また液体アンモニアＸ５をより確実に気化させることができる。

【0043】

また、この発電システムでは、タービン１ｃで動力回収された排ガスＸ３が排熱回収ボイラ３に供給される。そして、この排ガスＸ３が保有する排熱を用いて水蒸気Ｘ４が生成される。すなわち、この発電システムにおいて、水蒸気Ｘ４の生成に要する熱エネルギ（熱源）はガスタービン１の排熱である。

【0044】

そして、予混合器１１では、このような排熱を用いて生成された水蒸気Ｘ４を用いることにより液体アンモニアＸ５が気化され、アンモニア蒸気（副燃料）が生成される。すなわち、この発電システムでは、ガスタービン１の排熱を用いることによりアンモニア蒸気（副燃料）が生成される。したがって、本実施形態に係る発電システムは、この点においても従来技術よりもシステム全体としてのエネルギ効率が良い。

【0045】

さらに、この発電システムでは、アンモニアポンプ７から吐出される液体アンモニアＸ５の一部が還元剤として排熱回収ボイラ３に供給される。すなわち、液体アンモニアＸ５は、還元剤調節弁１３によって流量が適切に設定されて排熱回収ボイラ３の脱硝装置に供給される。そして、この液体アンモニアＸ５は、脱硝装置に供給されて排ガスＸ３と混合されることによって、排ガスＸ３中に含まれるＮＯｘが還元処理（分解処理）される。このような本実施形態に係る発電システムによれば、排ガスに含まれるＮＯｘを効果的に低減することが可能である。

【0046】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、排熱回収ボイラ３を用いて水蒸気Ｘ４を生成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、発電システムの外部から水蒸気（外部水蒸気）を取り込み、当該外部水蒸気の熱エネルギを用いてアンモニア蒸気（副燃料）を生成してもよい。

【0047】

（２）上記実施形態では、動力発生機としてタービン１ｃ（ガスタービン１ｃ）を採用したが、本発明はこれに限定されない。動力発生機については、例えばボイラと蒸気タービンとを採用してもよい。すなわち、この場合における本発明の燃焼器は、ボイラの燃焼室であり、燃焼室で主燃料Ｘ１とアンモニア蒸気（副燃料）とを燃焼させて生成した水蒸気を蒸気タービンに供給することにより回転動力を発生させる。

【0048】

また、この場合には、ボイラで発生させた水蒸気の一部を予混合器１１に供給することにより、排熱回収ボイラ３を削除してもよい。

【0049】

また、液体アンモニアＸ５に脱水処理を施す装置として脱水器を設けてもよい。この脱水器は、内部に水分吸着性を有する所定の吸着剤、例えば粒状の活性炭が収容されており、液体アンモニアＸ５を通過させることにより水分を吸着する。このような脱水器は、例えば、アンモニアポンプ７とアンモニア調節弁９との間に設けられ、水分を除去あるいは低減させた脱水アンモニアをアンモニア調節弁９に供給する。

【0050】

（３）上記実施形態では、本体部１１ａの側壁部に複数の噴霧ノズル１１ｄが設けられた予混合器１１を採用したが、本発明はこれに限定されない。噴霧ノズル１１ｄの個数は、必要に応じて単数でも良い。また、複数の噴霧ノズル１１ｄの一部に選択的に液体アンモニアＸ５を供給してもよい。

【0051】

さらに、本発明の予混合器については上記実施形態の予混合器１１に限定されず、図２（ｂ）、（ｃ）及び図３（ａ）、（ｂ）に示す変形例が考えられる。なお、これら図２（ｂ）、（ｃ）及び図３（ａ）、（ｂ）では、図２（ａ）の予混合器１１と同一な構成要素については同一符号を付している。

【0052】

図２（ｂ）に示す予混合器１１Ａは、本体部１１ａに対して鋭角に角度設定された単一の噴霧ノズル１１ｄを備える。この予混合器１１Ａは、本体部１１ａ内における水蒸気Ｘ４の流れ方向に対して鋭角な方向から液体アンモニアＸ５を噴霧するので、水蒸気Ｘ４と液体アンモニアＸ５との混合性が良い。

【0053】

なお、この予混合器１１Ａにおける噴霧ノズル１１ｄの個数については、単数に限定されず、複数であってもよい。また、複数の噴霧ノズル１１ｄの配置については、水蒸気Ｘ４の流れ方向に沿って離散的に配置することが考えられる。

【0054】

図２（ｃ）に示す予混合器１１Ｂは、上記予混合器１１Ａにスワーラ１１ｅを付加したものである。この予混合器１１Ｂでは、水蒸気Ｘ４が旋回流として本体部１１ａ内を流通するので、水蒸気Ｘ４と液体アンモニアＸ５との混合性を向上させることができる。

【0055】

なお、この予混合器１１Ｂについては、必要に応じて液体アンモニアＸ５も旋回流としてもよい。すなわち、噴霧ノズル１１ｄ内に液体アンモニアＸ５を旋回流とする構造、例えば螺旋溝を設けることにより、液体アンモニアＸ５を霧状態かつ旋回状態で噴霧させる。また、水蒸気Ｘ４と液体アンモニアＸ５とを何れも旋回流としてもよい。

【0056】

図３（ａ）に示す予混合器１１Ｃは、上記予混合器１１Ａに第１予熱器１１ｆ及び第２予熱器１１ｇを付加したものである。第１予熱器１１ｆは、入力ポート１１ｂに設けられ、水蒸気Ｘ４を予熱するものである。一方、第２予熱器１１ｇは、噴霧ノズル１１ｄに設けられ、液体アンモニアＸ５を予熱するものである。

【0057】

この予混合器１１Ｃでは、水蒸気Ｘ４は、本体部１１ａに流入する前に第１予熱器１１ｆによって予熱される。また、液体アンモニアＸ５は、水蒸気Ｘ４に噴霧される前に第２予熱器１１ｇによって予熱される。したがって、この予混合器１１Ｃによれば、水蒸気Ｘ４と液体アンモニアＸ５との混合性を向上させることが可能であり、また液体アンモニアＸ５をより確実に気化させることが可能である。

【0058】

図３（ｂ）に示す予混合器１１Ｄは、上記予混合器１１Ｃに蒸気付加部１１ｈを付加したものである。この蒸気付加部１１ｈは、出力ポート１１ｃに付加的に設けられるものであり、本体部１１ａ内で生成された水蒸気Ｘ４と液体アンモニアＸ５との混合気に水蒸気Ｘ４を追加混合させるものである。

【0059】

このような予混合器１１Ｄでは、出力ポート１１ｃから排出する水蒸気Ｘ４と液体アンモニアＸ５との混合気に水蒸気Ｘ４を追加混合させるので、本体部１１ａ内で十分に気化しなかった液体アンモニアＸ５を追加混合する水蒸気Ｘ４によって確実に気化させることができる。

【0060】

なお、このように予混合器１１Ｄについては、入力ポート１１ｂ、出力ポート１１ｃ及び噴霧ノズル１１ｄ等に水蒸気Ｘ４及び液体アンモニアＸ５の状態を検出するセンサ（例えば温度センサあるいは／及び圧力センサ）を設け、当該センサの検出結果に応じて蒸気付加部１１ｈからの水蒸気Ｘ４の追加／非追加を制御してもよい。すなわち、水蒸気Ｘ４及び液体アンモニアＸ５の温度や圧力に応じて、出力ポート１１ｃから排出される混合気に対する水蒸気Ｘ４の追加混合を決定してもよい。

【0061】

このような予混合器１１Ｄによれば、例えば混合気に気化していない液体アンモニアＸ５が含まれる場合にのみ蒸気付加部１１ｈから混合気に水蒸気Ｘ４が追加混合されるので、水蒸気Ｘ４の使用量を必要最小限に抑えることが可能である

【0062】

（４）上記実施形態では、還元剤としてアンモニアを用いたが、本発明はこれに限定されない。他の物質をＮＯｘ低減用の還元剤として採用してもよい。

【符号の説明】

【0063】

１ ガスタービン
１ａ 圧縮機
１ｂ 燃焼器
１ｃ タービン
２ 被駆動体（発電機）
３ 排熱回収ボイラ
４ 主燃料供給装置
５ 主燃料調節弁
６ タンク
７ アンモニアポンプ（液体アンモニアポンプ）
９ アンモニア調節弁
１０ 蒸気調節弁
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ 予混合器
１１ａ 本体部
１１ｂ 入力ポート
１１ｃ 出力ポート
１１ｄ 噴霧ノズル
１１ｅ スワーラ
１１ｆ 第１予熱器
１１ｇ 第２予熱器
１１ｈ 蒸気付加部
１２ 給水ポンプ
１３ 還元剤調節弁

【図1】

【図2】

【図3】