(57)【要約】【課題】アンモニア燃料の燃焼に伴う未燃アンモニアの排出を抑制しつつＮＯｘ濃度を低減することができる水素含有燃料供給システム、火力発電プラント、燃焼ユニット又は燃焼ユニットの改造範囲を小規模にとどめる改造方法を提供する。【解決手段】水素含有燃料供給システムは、蒸気タービンを含むプラントへの水素含有燃料供給システムであって、アンモニアを分解して窒素と水素とを生成するための第１アンモニア分解装置と、第１アンモニア分解装置で生成された水素を含む水素含有燃料をプラントの燃焼ユニットに供給するための燃料供給ラインと、燃焼ユニットで生成された燃焼ガスとの熱交換によって加熱された蒸気によって駆動される蒸気タービンの抽気蒸気を第１アンモニア分解装置に導くための抽気蒸気ラインと、を備える。第１アンモニア分解装置は、抽気蒸気を加熱源として、アンモニアの分解を行うように構成される。【選択図】図１
2018095512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンを含む発電プラントへの水素含有燃料供給システムであって、
アンモニアを分解して窒素と水素とを生成するための第１アンモニア分解装置と、
前記発電プラントの燃焼ユニットと前記第１アンモニア分解装置とに接続され、前記第１アンモニア分解装置で生成された前記水素を含む水素含有燃料を前記燃焼ユニットに供給するための燃料供給ラインと、
前記蒸気タービンと前記第１アンモニア分解装置とに接続され、前記燃焼ユニットで生成された燃焼ガスとの熱交換によって加熱された蒸気によって駆動される前記蒸気タービンの抽気蒸気を前記第１アンモニア分解装置に導くための抽気蒸気ラインと、
を備え、
前記第１アンモニア分解装置は、前記抽気蒸気を加熱源として、前記アンモニアの分解を行うように構成された
ことを特徴とする水素含有燃料供給システム。
【請求項２】
前記燃料供給ラインにおける前記第１アンモニア分解装置の下流側に設けられ、前記第１アンモニア分解装置から前記燃焼ユニットに向かうガス中の残留アンモニアをさらに分解するための第２アンモニア分解装置をさらに備え、
前記第２アンモニア分解装置は、
前記第１アンモニア分解装置から前記燃焼ユニットに向かう前記ガスの一部を部分酸化条件下で燃焼させるための燃焼部と、
前記燃焼部において生成した燃焼熱を用いて、前記残留アンモニアを分解するように構成された分解部と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の水素含有燃料供給システム。
【請求項３】
前記燃料供給ラインにおける前記第１アンモニア分解装置の下流側に設けられ、前記第１アンモニア分解装置から前記燃焼ユニットに向かうガス中の残留アンモニアを分離するためのアンモニア分離装置をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の水素含有燃料供給システム。
【請求項４】
前記アンモニア分離装置と前記第１アンモニア分解装置の入口側とに接続され、前記アンモニア分離装置で分離された前記残留アンモニアを前記第１アンモニア分解装置の入口側に戻すためのリサイクル流路をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の水素含有燃料供給システム。
【請求項５】
火炉と、
アンモニアを分解して得られる水素含有燃料を前記火炉に供給するための請求項１乃至４の何れか一項に記載の水素含有燃料供給システムと、
を備えることを特徴とする燃焼ユニット。
【請求項６】
前記火炉に化石燃料を供給するための第１燃料供給ラインと、
前記第１アンモニア分解装置および前記第１燃料供給ラインに接続され、前記第１燃料供給ライン内の前記化石燃料に前記第１アンモニア分解装置で生成された前記水素を混入させるための第２燃料供給ラインと、をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の燃焼ユニット。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の燃焼ユニットと、
前記燃焼ユニットで生成された燃焼ガスとの熱交換によって生成された蒸気により駆動される前記蒸気タービンと、
を備えることを特徴とする火力発電プラント。
【請求項８】
火炉と、化石燃料を前記火炉内で燃焼させるためのバーナと、前記バーナに前記化石燃料を供給するための第１燃料供給ラインと、を備える燃焼ユニットの改造方法であって、
アンモニアを分解して窒素と水素とを生成するための第１アンモニア分解装置を設置するステップと、
前記燃焼ユニットで生成された燃焼ガスとの熱交換によって加熱された蒸気によって駆動される蒸気タービンの抽気蒸気を前記第１アンモニア分解装置に導くための抽気蒸気ラインを設置するステップと、
前記水素及び前記化石燃料を含む水素含有燃料が前記火炉に供給されるように、前記第１アンモニア分解装置からのガスが流れる第２燃料供給ラインを前記第１燃料供給ラインに接続するステップと、を備える
ことを特徴とする燃焼ユニットの改造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素含有燃料供給システム、火力発電プラント、燃焼ユニット及び燃焼ユニットの改造方法の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、火力発電プラントにおいては、地球環境への影響を考慮して、二酸化炭素排出量を削減することが課題となっており、化石燃料の消費量削減や化石燃料に代わるエネルギー資源への転換が図られている。このような低炭素社会に向けた環境に優しい新たなエネルギー資源として、炭素を含有しないため燃焼時に二酸化炭素を生じることがないアンモニア及び水素が注目されている。この中でもアンモニアは、貯蔵や輸送技術が確立されているため、将来のエネルギーのキャリア媒体として有望とされており、将来、産ガス国で天然ガスからアンモニアを製造して発生する二酸化炭素を、例えば、石油増進回収技術（ＥＯＲ）や二酸化炭素回収貯留技術（ＣＣＳ）で地中に貯留することができれば二酸化炭素を排出しないエネルギーとして注目される。
【０００３】
かかるアンモニアを用いた技術として、特許文献１には尿素を燃料とするカーボンフリーの水素リッチアンモニアの製造方法や次世代カーボンフリーボイラに関する技術が開示されている。具体的には、尿素水を供給する尿素水供給源、尿素水を加水分解してアンモニアを生成するとともにアンモニアの一部を水素と窒素とに転化して水素リッチガスを生成する水素リッチアンモニア生成リアクター、燃焼用空気と高温の水素リッチアンモニアとを燃焼させてボイラ（燃焼ユニット）本体で高圧蒸気を発生させる水素リッチアンモニア燃焼バーナ、及び、アンモニアの残部と水素リッチガスとの混合ガスを水素リッチアンモニア燃焼バーナに供給する水素リッチアンモニア供給ライン、等を用いて燃焼用空気と水素リッチアンモニアとを燃焼させる。そして、発生した熱により生成した高圧蒸気により蒸気タービンを作動させて発電機を駆動する。
また、ボイラではないが、アンモニアを燃料とし、内燃機関の燃焼排ガスの熱エネルギーを回収して燃焼性を改善する技術が特許文献２に開示されている。また、特許文献３にはアンモニアを燃料として外部からの熱供給によらずに分解する方法としてオートサーマル法や未反応のアンモニアを分離する方法として吸脱着による方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５３１５４９２号公報
【特許文献２】特開平５−３３２１５２号公報
【特許文献３】特開２０１５−５９０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、アンモニアは難燃性で燃焼速度が遅く、ボイラの燃料として使用する場合は未燃アンモニアが排出されたり、排ガス中のＮＯｘ濃度が増加したりすることが知られている。
この点、特許文献１に記載のボイラは、火炉排ガスの熱エネルギーを利用して火炉内に水素リッチアンモニアを供給するように構成されているが、水素リッチアンモニアが未転化分のアンモニアを含んでいる可能性があり、その程度によっては必ずしも火炉出口における実際の未燃アンモニアやＮＯｘ排出量を好適に低減し切れず、また既存のボイラに適用する場合には大規模な改造工事が必要となるという問題がある。このため、燃焼時に二酸化炭素が発生せず、貯蔵や輸送技術が確立されているアンモニアの利点を享受しながら、アンモニア燃料の燃焼に伴う未燃アンモニアの排出の抑制やＮＯｘ濃度の低減を図ることができ、改造工事が小規模となる火力発電プラント又は燃焼ユニットの開発が望まれていた。
【０００６】
上記事情に鑑み、本発明における幾つかの実施形態では、上述した課題を解決することを目的とし、燃焼時に二酸化炭素が発生せず、貯蔵や輸送技術が確立されているアンモニアの利点を享受しながら、アンモニア燃料の燃焼に伴う未燃アンモニアの排出抑制やＮＯｘ濃度の低減を図ることができ、かつ改造工事が小規模となる改造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る水素含有燃料供給システムは、
蒸気タービンを含む発電プラントへの水素含有燃料供給システムであって、
アンモニアを分解して窒素と水素とを生成するための第１アンモニア分解装置と、
前記発電プラントの燃焼ユニットと前記第１アンモニア分解装置とに接続され、前記第１アンモニア分解装置で生成された前記水素を含む水素含有燃料を前記燃焼ユニットに供給するための燃料供給ラインと、
前記蒸気タービンと前記第１アンモニア分解装置とに接続され、前記燃焼ユニットで生成された燃焼ガスとの熱交換によって加熱された蒸気によって駆動される前記蒸気タービンの抽気蒸気を前記第１アンモニア分解装置に導くための抽気蒸気ラインと、
を備え、
前記第１アンモニア分解装置は、前記抽気蒸気を加熱源として、前記アンモニアの分解を行うように構成される。
上記（１）の構成によれば、第１アンモニア分解装置においてアンモニアを予め分解して得られる水素を含む水素含有燃料を燃焼ユニットに供給するようにしたので、アンモニアの燃料としての使用に起因する未燃アンモニアの排出やＮＯｘ濃度の増加を抑制できる。これにより、燃焼時に二酸化炭素が発生せず、貯蔵や輸送技術が確立されているアンモニアの利点を享受しながら、アンモニア燃料の燃焼に伴う未燃アンモニアの排出を抑制しつつ、ＮＯｘ濃度の低減を図ることができる。
また、第１アンモニア分解装置におけるアンモニアの分解に必要な熱源を燃焼ユニットで生成された燃焼ガスから直接得るのではなく、蒸気タービンの抽気蒸気から熱源を得るようにしたので、蒸気の凝縮熱を有効に利用できると共に既存の火力発電設備に対する改造工事を小規模にとどめることができる。
【０００８】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の水素含有燃料供給システムにおいて、
前記燃料供給ラインにおける前記第１アンモニア分解装置の下流側に設けられ、前記第１アンモニア分解装置から前記燃焼ユニットに向かうガス中の残留アンモニアをさらに分解するための第２アンモニア分解装置をさらに備え、
前記第２アンモニア分解装置は、
前記第１アンモニア分解装置から前記燃焼ユニットに向かう前記ガスの一部を部分酸化条件下で燃焼させるための燃焼部と、
前記燃焼部において生成した燃焼熱を用いて、前記残留アンモニアを分解するように構成された分解部と、を含んでもよい。
上記（２）の構成によれば、第１アンモニア分解装置により、抽気蒸気を熱源として利用してアンモニアの分解を行うだけでは十分にアンモニアを分解できない場合であっても、第２アンモニア分解装置において、第１アンモニア分解装置から燃焼ユニットに向かうガスの部分燃焼により生じる熱を利用して残留アンモニアを分解することができる。これにより、燃焼ユニットへの供給前に水素含有燃料中のアンモニア含有率を十分に低減し、燃焼ユニット内でのアンモニアの燃焼に起因した未燃アンモニアの排出やＮＯｘの発生を抑制できる。また、第２アンモニア分解装置の燃焼部では、第１アンモニア分解装置から燃焼ユニットに向かうガスを部分酸化条件下で燃焼させるため、燃焼部における未燃アンモニアの排出とＮＯｘの発生とを抑制できる。
【０００９】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の水素含有燃料供給システムにおいて、
前記燃料供給ラインにおける前記第１アンモニア分解装置の下流側に設けられ、前記第１アンモニア分解装置から前記燃焼ユニットに向かうガス中の残留アンモニアを分離するためのアンモニア分離装置をさらに備えてもよい。
上記（３）の構成によれば、第１アンモニア分解装置のみでは十分にアンモニアを分解できない場合であっても、アンモニア分離装置により残留アンモニアを分離することで、燃焼ユニットへの供給前に水素含有燃料中のアンモニア含有率を十分に低減することができる。よって、アンモニアの燃焼に起因した未燃アンモニアの排出とＮＯｘの発生とを抑制できる。
【００１０】
（４）幾つかの実施形態では、上記（３）に記載の水素含有燃料供給システムにおいて、
前記アンモニア分離装置と前記第１アンモニア分解装置の入口側とに接続され、前記アンモニア分離装置で分離された前記残留アンモニアを前記第１アンモニア分解装置の入口側に戻すためのリサイクル流路をさらに備えてもよい。
上記（４）の構成によれば、アンモニア分離装置で分離したアンモニアを第１アンモニア分解装置の入口側に戻すことで、アンモニアの全量を燃料として有効活用できる。
【００１１】
（５）本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る燃焼ユニットは、
火炉と、
アンモニアを分解して得られる水素含有燃料を前記火炉に供給するための上記（１）乃至（４）の何れか１つに記載の水素含有燃料供給システムと、を備える。
上記（５）の構成によれば、アンモニア燃料（厳密には、アンモニア由来の水素含有燃料）を用いた燃焼ユニットを実現することができる。また、燃焼時に二酸化炭素が発生せず、貯蔵や輸送技術が確立されているアンモニアの利点を享受しながら、アンモニア燃料の燃焼に伴う未燃アンモニアの排出抑制とＮＯｘ濃度の低減とを図ることができる。
【００１２】
（６）幾つかの実施形態では、上記（５）に記載の燃焼ユニットにおいて、
前記火炉に化石燃料を供給するための第１燃料供給ラインと、
前記第１アンモニア分解装置および前記第１燃料供給ラインに接続され、前記第１燃料供給ライン内の前記化石燃料に前記第１アンモニア分解装置で生成された前記水素を混入させるための第２燃料供給ラインと、をさらに備える。
上記（６）の構成によれば、化石燃料を燃焼させる既存の燃焼ユニットに対して第１アンモニア分解装置及び第２燃料供給ラインを追加設置することで、水素含有燃料供給システムの追加工事を容易に行うことができる。
【００１３】
（７）本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る火力発電プラントは、
上記（５）又は（６）に記載の燃焼ユニットと、
前記燃焼ユニットで生成された燃焼ガスとの熱交換によって生成された蒸気により駆動される前記蒸気タービンと、を備える。
上記（７）の構成によれば、アンモニア燃料（厳密には、アンモニア由来の水素含有燃料）を用いた燃焼ユニットを備えた火力発電プラントを実現することができる。また、燃焼時に二酸化炭素が発生せず、貯蔵や輸送技術が確立されているアンモニアの利点を享受しながら、アンモニア燃料の燃焼に伴う未燃アンモニアの排出の抑制とＮＯｘ濃度の低減とを図ることができる。
【００１４】
（８）本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る燃焼ユニットの改造方法は、
火炉と、化石燃料を前記火炉内で燃焼させるためのバーナと、前記バーナに前記化石燃料を供給するための第１燃料供給ラインと、を備える燃焼ユニットの改造方法であって、
アンモニアを分解して窒素と水素とを生成するための第１アンモニア分解装置を設置するステップと、
前記燃焼ユニットで生成された燃焼ガスとの熱交換によって加熱された蒸気によって駆動される蒸気タービンの抽気蒸気を前記第１アンモニア分解装置に導くための抽気蒸気ラインを設置するステップと、
前記水素及び前記化石燃料を含む水素含有燃料が前記火炉に供給されるように、前記第１アンモニア分解装置からのガスが流れる第２燃料供給ラインを前記第１燃料供給ラインに接続するステップと、を備える。
上記（８）の方法によれば、第１アンモニア分解装置および抽気蒸気ラインを設置するとともに、第２燃料供給ラインを第１燃料供給ラインに接続する改造工事により、既存の燃焼ユニットの構成要素を有効活用して改造工事を小規模にとどめることができる。また、この改造工事により、火炉に供給される水素含有燃料のアンモニア含有率を低減することが可能になるため、水素含有燃料中に残留するアンモニアの火炉内での燃焼に伴う未燃アンモニアの排出とＮＯｘの発生とを抑制することが可能になる。よって、燃焼時に二酸化炭素が発生せず、貯蔵や輸送技術が確立されているアンモニアの利点を享受しながら、アンモニア燃料の燃焼に伴う未燃アンモニアの排出の抑制とＮＯｘ濃度の低減とを図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の少なくとも幾つかの実施形態によれば、燃焼時に二酸化炭素が発生せず、貯蔵や輸送技術が確立されているアンモニアの利点を享受しながら既存の発電プラントの改造工事を小規模にとどめ、アンモニア燃料の燃焼に伴う未燃アンモニアの排出の抑制とＮＯｘ濃度の低減とを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】幾つかの実施形態に係る火力発電プラントの構成例を示す概略図である。
【図２】幾つかの実施形態に係る水素含有燃料供給システムを火力発電プラントのボイラに適用した例を示す概略図である。
【図３】水素含有燃料供給システムが第２アンモニア分解装置を含む構成例を示す概略図である。
【図４】水素含有燃料供給システムがアンモニア分離装置を含む構成例を示す概略図である。
【図５】水素含有燃料供給システムがリサイクル流路を含む構成例を示す概略図である。
【図６】幾つかの実施形態に係る水素含有燃料供給システムをガスタービン及びＨＲＳＧを備える火力発電プラントに適用した例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００１８】
図１は、幾つかの実施形態に係る火力発電プラントの構成例を示す概略図であり、図２は、幾つかの実施形態に係る水素含有燃料供給システムを火力発電プラントのボイラに適用した例を示す概略図である。
図１に示すように、幾つかの実施形態において、火力発電プラント１は、燃焼ユニット２と、燃焼ユニット２で生成された燃焼ガスとの熱交換によって加熱されて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービン３と、を備えている。上記熱交換は熱交換器７において行われる。幾つかの実施形態において、熱交換器７は、燃焼ユニット２内に配置されていてもよい。
幾つかの実施形態において、火力発電プラント１の燃焼ユニット２は、蒸気タービン３からの抽気蒸気を加熱源としてアンモニアを分解するアンモニア分解装置３０を含み該アンモニア分解装置３０で生成された水素を含む水素含有燃料を燃焼ユニット２に供給するための水素含有燃料供給システム２４を備えている。幾つかの実施形態において、水素含有燃料供給システム２４は、アンモニア燃料を供給するアンモニア燃料供給部２５と、アンモニア燃料供給部２５から供給されたアンモニア燃料中のアンモニアを分解して水素含有燃料を生成するためのアンモニア分解装置３０と、このアンモニア分解装置に蒸気タービン３からの抽気蒸気を導くための抽気蒸気ライン９と、アンモニア分解装置３０で生成された水素含有燃料を燃焼ユニット２に導くための燃料供給ライン２９と、を含む。幾つかの実施形態において、水素含有燃料供給システム２４は、抽気蒸気ライン９を介してアンモニア分解装置３０に導かれ、アンモニア分解に用いられた凝縮蒸気を燃焼ユニット２又は熱交換器７の給水側に戻すためのラインを設けてもよい。水素含有燃料供給システム２４の詳細については後述する。
幾つかの実施形態において、火力発電プラント１は、蒸気タービン３により駆動されて発電する発電機４、発電に寄与し仕事を終えた蒸気を液相に戻す復水器５、復水器５で液化された水を循環させるポンプ６や循環経路、及び、燃焼ユニット２からの排気を排出する煙突８等、火力発電に必要なその他の一般的な構成を備え得る。
なお、火力発電プラント１は、主として蒸気タービン３のみを発電機４の駆動源とする（即ち、発電用のガスタービンを具備しない）火力発電プラント１Ａであってもよいし、コンバインドサイクルと組み合わせてガスタービン１６と蒸気タービン３とを用いて発電機４を駆動する火力発電プラント１Ｂ（後述）であってもよい。
また、火力発電プラント１の燃焼ユニット２は、後述するボイラ２Ａやガスタービン燃焼器２Ｂであってもよい。
【００１９】
幾つかの実施形態において、蒸気タービン３は、高圧、中圧又は低圧の蒸気で駆動される種々のタービンを複数組み合わせてなるユニットにより構成されていてもよい。
図２に例示するように、幾つかの実施形態において、蒸気タービン３は、高圧蒸気（高圧ＳＴ）を利用して回転される高圧タービン３ａと、高圧ＳＴよりも低圧の中圧蒸気（中圧ＳＴ）を用いて回転される中圧タービン３ｂと、中圧ＳＴよりも低圧の低圧蒸気（低圧ＳＴ）を用いて回転される低圧タービン３ｃと、を含む３段以上の蒸気タービンで構成されてもよい。高圧タービン３ａに供給される高圧蒸気は、ボイラ２Ａに設けられた熱交換器７（火炉伝熱管７ａ、節炭器、過熱器７ｂ等）で高温ガスとの熱交換により得られる。高圧タービン３ａを駆動した後の蒸気は、そのまま中圧タービン３ｂに供給されてもよいし、例えば、再熱器７ｃ等の熱交換器７によりボイラ２Ａ内で再度加熱された後に中圧タービン３ｂに供給されてもよい。中圧タービン３ｂを回転させた後の低圧蒸気は、低圧タービン３ｃに供給されてもよい。
他の実施形態において、蒸気タービン３は、図２の例に限定されず、例えば、他のタンデムコンパウンド（くし型）やクロスコンパウンド（並列型）の構成を備えていてもよい。他の実施形態において、蒸気タービン３は、例えば、単一の高圧タービン３ａのみから構成されてもよいし、高圧タービン３ａと該高圧タービン３ａを回転させた後の蒸気（低圧ＳＴ）により回転される低圧タービン３ｃとを含む２段の蒸気タービンで構成されてもよい。
【００２０】
次に、本発明の幾つかの実施形態に係る燃焼ユニット２としてのボイラ２Ａについて詳しく説明する。以下、ボイラ２Ａの火炉２０（後述）を「燃焼ユニット」と称することがある。
図２に例示するように、幾つかの実施形態において、ボイラ２Ａは、少なくともアンモニア燃料を燃焼させるアンモニア燃焼ボイラとして構成される。幾つかの実施形態において、ボイラ２Ａは、化石燃料として図示しないミルにより石炭を粉砕して生成した微粉炭（石炭の微粉）を燃焼させるように構成された微粉炭焚きボイラをベースとして構成されてもよく、燃料として化石燃料及び／又はアンモニア燃料を用いて、該化石燃料とアンモニア燃料との混焼を行う混焼ボイラとして構成されてもよい。混焼を行う場合、化石燃料とアンモニア燃料とを含む全燃料に対するアンモニアの比率（混焼率）は、カロリー比で０％超１００％未満の範囲において任意に設定し得る。
なお、化石燃料は微粉炭に限定されず、例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）、メタンハイドレート又はシェールガス等の天然ガス、重油や軽油等の石油、バイオマス等、他の種類や他の形態の化石燃料であってもよい。
また、本明細書において、「アンモニア燃料」とは、アンモニアを含有する燃料をいい、アンモニアとともに他の成分（例えば水素、水分、窒素等）を含有していてもよい。
【００２１】
幾つかの実施形態において、ボイラ２Ａは、火炉２０と、燃料を火炉２０内で燃焼させるためのバーナ２１と、燃焼用の空気（１次空気）を供給する１次空気供給部２２と、を備える。
【００２２】
火炉２０は、燃料と燃焼用空気とを反応させて燃焼させる筒状の中空体であり、例えば、円筒形状や四角柱状等、種々の形態をとり得る。幾つかの実施形態において、火炉２０は、炉壁部２０ａ及び炉底部２０ｂを含んでいてもよい。幾つかの実施形態において、火炉２０は、燃焼ガスの流れ方向Ａの下流側、即ち、当該火炉２０の上方側に煙道３８を備えている。煙道３８は、例えば、火炉２０で生成された燃焼ガスを導くためのガス流路として構成される。
【００２３】
幾つかの実施形態において、バーナ２１は、火炉２０外から火炉２０内に化石燃料（本実施形態では微粉炭、即ち、固体粉末燃料）と搬送用ガスとの混合気体を供給可能に構成される。搬送用ガスは例えば空気であってもよい。幾つかの実施形態において、バーナ２１は、火炉２０における燃焼ガスの流れ方向Ａにおける上流側（例えば、上下方向に長尺な火炉２０にあっては該火炉２０の下部側）に配設される。幾つかの実施形態では、複数のバーナ２１が設けられてもよく、これら複数のバーナ２１はそれぞれ、火炉２０内における燃焼ガスの流れ方向Ａにおいて異なる位置に複数段に亘って設けられていてもよい。
【００２４】
幾つかの実施形態において、１次空気供給部２２は、バーナ２１に供給する燃焼用の空気流量を流量調節弁（図示略）等によって調節可能に構成され得る。こうして、１次空気供給部２２から供給される空気量を調節することにより、火炉２０内の下部領域、即ち、火炉２０内におけるバーナ２１の近傍に形成される燃焼領域３５に供給される酸素量（Ｏ２の供給量）を規定範囲内に調節することができる。
【００２５】
幾つかの実施形態では、１次空気供給部２２から火炉２０内に供給される１次空気の量が、第１燃料供給ライン２８を介して火炉２０内に供給される化石燃料を完全燃焼させるために必要な空気量（酸素量）未満となるように設定されてもよい。つまり、火炉２０内に形成される燃焼領域３５は低酸素燃焼領域となり、この燃焼領域３５で燃焼した化石燃料が不完全燃焼の状態で下流側（図２における上方側）に移動することで、該燃焼領域３５の下流側となる炉内滞留エリアに還元領域（還元雰囲気）３６が形成されてもよい。
【００２６】
１次空気供給部２２は、送風機として、例えば、少なくとも１つのブロワ（図示省略）を備えていてもよく、このブロワ等によって空気を供給してもよい。１次空気供給部２２からの空気供給流路には流量調節弁（図示省略）が設けられてもよく、流量調節弁は、全閉から全開の状態までとり得るように開度制御可能となっていてもよい。
【００２７】
幾つかの実施形態において、ボイラ２Ａは、バーナ２１に投入する化石燃料を供給する化石燃料供給部３３と、この化石燃料供給部３３からバーナ２１に化石燃料を供給するための第１燃料供給ライン２８（化石燃料供給ライン）とを備えていてもよい。即ち、図２に示す化石燃料供給部３３から第１燃料供給ライン２８を介してバーナ２１に微粉炭と搬送用ガスとの混合気体が供給され、バーナ２１から火炉２０内に化石燃料が噴出され得る。
【００２８】
幾つかの実施形態において、ボイラ２Ａは、アンモニアを分解して得られる水素含有燃料を火炉２０に供給するための水素含有燃料供給システム２４を備えていてもよい。
ここで、本明細書において、「水素含有燃料」とは、アンモニアを分解して得られる水素を含有する燃料をいい、水素とともに他の成分（例えば、窒素、水分、アンモニア等）を含む燃料が含まれ得る。
【００２９】
幾つかの実施形態において、水素含有燃料供給システム２４は、アンモニア燃料を供給するアンモニア燃料供給部２５と、このアンモニア燃料供給部２５から供給されるアンモニア燃料中のアンモニアを分解して窒素と水素とを生成するためのアンモニア分解装置３０としての第１アンモニア分解装置３０ａと、火力発電プラント１の火炉２０と第１アンモニア分解装置３０ａとに接続され、第１アンモニア分解装置３０ａで生成された水素を含む水素含有燃料をボイラ２Ａ（燃焼ユニット）の火炉２０に供給するための第２燃料供給ライン２９（燃料供給ライン）と、を備えている。また、幾つかの実施形態において、水素含有燃料供給システム２４は、ボイラ２Ａで生成された燃焼ガスとの熱交換によって加熱された蒸気によって駆動される高圧タービン３ａの抽気蒸気を第１アンモニア分解装置３０ａに導くための抽気蒸気ライン９ａを備えている。
【００３０】
幾つかの実施形態において、ボイラ２Ａの煙道３８内に設けられた熱交換器７で加熱された高温高圧の蒸気が高圧タービン３ａに供給される。即ち、図２に例示するように、第１アンモニア分解装置３０ａは、抽気蒸気ライン９ａによって導かれる高圧タービン３ａからの抽気蒸気を加熱源としてアンモニアの分解を行うように構成される。アンモニアの分解平衡は低圧であるほど低温で分解しやすく、ボイラ２Ａの場合、燃料は比較的低圧で（１〜２ＢａｒＧ）用いられるため、平衡上は３００℃以上の温度でほとんど分解できるため、高圧タービン３ａからの抽気蒸気を加熱源としてアンモニアの分解が可能となる。アンモニアの分解は吸熱反応でアンモニアの発熱量の約１５％程度の熱を要する。このため、高圧タービン３ａからの抽気蒸気を利用してアンモニアを分解し、これによって生成された水素を燃料として用いることで発電全体の効率を上昇させることが出来る。この場合、第１アンモニア分解装置３０ａでは、以下の化学式（１）に示す分解反応（吸熱反応）により、アンモニアが分解されて窒素と水素とが生成される。
［化１］
２ＮＨ３→Ｎ２＋３Ｈ２−９２［ｋＪ／ｍｏｌ］  ・・・（１）
【００３１】
幾つかの実施形態では、図２に示すように、高圧タービン３ａから第１アンモニア分解装置３０ａに抽気蒸気を導く抽気蒸気ライン９ａに加えて、中圧タービン３ｂから第１アンモニア分解装置３０ｂに抽気蒸気を導く抽気蒸気ライン９ｂを設けてもよいし、低圧タービン３ｃから第１アンモニア分解装置３０ｃに抽気蒸気を導く抽気蒸気ライン９ｃを設けてもよい。幾つかの実施形態において、水素含有燃料供給システム２４は、各タービン３ａ、３ｂ、３ｃから抽気蒸気ライン９ａ、９ｂ、９ｃを介して供給された抽気蒸気を、それぞれ、第１アンモニア分解装置３０ａ、３０ｂ、３０ｃにおいてアンモニア分解に用いた後、ボイラ２Ａ及び／又は熱交換器７の給水側に戻すように構成されたラインを設けてもよい。
ここで、ボイラ２Ａに供給される燃料は低圧で足りる。このため、アンモニア燃料供給部２５から供給されるアンモニア燃料中のアンモニアは、上述の通り、低温で分解し易い。このため、アンモニア燃料供給部２５から供給されるアンモニア燃料中のアンモニアを、まずは第１アンモニア分解装置３０ｃにおいて低圧タービン３ｃからの低圧タービン抽気によって分解し、続いて第１アンモニア分解装置３０ｂにおいて中圧タービン３ｂからの中圧タービン抽気によって分解し、その後に、第１アンモニア分解装置３０ａにおいて高圧タービン３ａからの高圧タービン抽気によって分解するように構成してもよい。
他の実施形態では、例えば、抽気蒸気ライン９ａに代えて、抽気蒸気ライン９ｂ及び／又は抽気蒸気ライン９ｃを設けてもよい。
【００３２】
幾つかの実施形態において、アンモニア燃料供給部２５から供給されるアンモニア燃料中のアンモニアは、第１アンモニア分解装置３０でほぼ全量（例えば、カロリー比で９５％以上、好ましくは同９８％以上、より好ましくは同９９％以上）が窒素と水素とに分解されるように設定してもよい。
【００３３】
幾つかの実施形態では、上記第２燃料供給ライン２９は、第１アンモニア分解装置３０および第１燃料供給ライン２８に接続され、第１燃料供給ライン２８内の化石燃料に第１アンモニア分解装置３０で生成された水素を混入させるための第２燃料供給ライン２９（水素含有燃料供給ライン）として構成され得る（図２参照）。この場合、第１アンモニア分解装置３０で生成されたアンモニア燃料由来の水素が、第２燃料供給ライン２９、第１燃料供給ライン２８及びバーナ２１を介して火炉２０内に供給される。
【００３４】
このように構成すれば、既存の化石燃料焚きボイラに対してアンモニア燃料供給部２５、第１アンモニア分解装置３０、抽気蒸気ライン９及び第２燃料供給ライン２９を追加設置することで、水素含有燃料供給システム２４の追加工事を容易に行うことができるため、化石燃料とアンモニア燃料との混焼ボイラを容易に実現することができる。また、ボイラ２Ａは、煙道３８内の熱交換器７で加熱されて生成された高温高圧の蒸気を利用してアンモニアを分解（吸熱反応）して生じた水素を、該ボイラ２Ａで燃焼させるべく火炉２０内に投入するように構成することにより、火炉２０内における燃焼で生じた高温ガス（燃焼ガス）から熱回収することができる。このため、ボイラ２Ａを、所謂化学反応を用いて再生熱交換を行うケミカルレキュパレータボイラとして構成し得る。従って、熱効率、発電効率及びプラント効率の更なる向上を図ることができる。
他の実施形態では、上記第２燃料供給ライン２９は、例えば、火炉２０に直接接続されてもよい。この場合、第１アンモニア分解装置３０でアンモニアが分解されて生成された水素含有燃料が火炉２０内に直接供給される。また、他の実施形態では、上記第２燃料供給ライン２９は、例えば、１次空気供給部２２からの空気を火炉２０に供給する空気供給ライン２３に接続されてもよい。この場合、燃焼用の一次空気に水素含有燃料が混入されて火炉２０内に供給される。
【００３５】
以上の構成によれば、第１アンモニア分解装置３０においてアンモニアを予め分解して得られる水素を含む水素含有燃料を火炉２０に供給するようにしたことにより、アンモニアの燃料としての使用に起因する未燃アンモニアの排出とＮＯｘ濃度の増加とを抑制することができるとともに、アンモニア燃料（厳密には、アンモニア由来の水素含有燃料）を用いた水素含有燃料供給システム２４、アンモニア燃料を用いたボイラ２Ａ、及び、アンモニア燃料を用いたボイラ２Ａを備えた火力発電プラント１Ａを実現することができる。また、第１アンモニア分解装置３０におけるアンモニアの分解に必要な熱源をボイラ２Ａから直接得るのではなく、蒸気タービン３の抽気蒸気から熱源を得るようにしたので、既存の火力発電設備に対する改造工事を小規模にとどめることができる。
【００３６】
図３に例示するように、幾つかの実施形態において、水素含有燃料供給システム２４は、第２燃料供給ライン２９における第１アンモニア分解装置３０の下流側に設けられ、第１アンモニア分解装置３０から火炉２０（燃焼ユニット）に向かうガス中の残留アンモニアをさらに分解するための第２アンモニア分解装置３１をさらに備えてもよい。即ち、アンモニア分解装置３２は、第１アンモニア分解装置３０及び第２アンモニア分解装置３１のように複数のアンモニア分解装置を含んでいてもよい。例えば、図３に示す例示的な実施形態の場合、第１アンモニア分解装置３０及び第２アンモニア分解装置３１が共に、アンモニアを分解して水素と窒素とを生成するアンモニア分解装置３２として機能する。この場合、例えば、図２に示す実施形態では各々の第１アンモニア分解装置３０ａ、３０ｂ、３０ｃにそれぞれ高圧タービン３ａ、中圧タービン３ｂ、低圧タービン３ｃからの抽気蒸気をそれぞれ供給する構成としたが、図３では、蒸気タービン３からの抽気蒸気が抽気蒸気ライン９を介して第１アンモニア分解装置３０のみに供給され、第２アンモニア分解装置３１には抽気蒸気が供給されない構成としてもよい。幾つかの実施形態において、水素含有燃料供給システム２４は、蒸気タービン３から抽気蒸気ライン９を介して供給された抽気蒸気を、第１アンモニア分解装置３０においてアンモニア分解に用いた後、ボイラ２Ａ及び／又は熱交換器７の給水側に戻すように構成されたラインを設けてもよい（後述する図４、図５に示す実施形態においても同様）。
【００３７】
上記の第２アンモニア分解装置３１は、第１アンモニア分解装置３０から火炉２０に向かうガスの一部を部分酸化条件下で燃焼させるための燃焼部３１ａと、燃焼部３１ａにおいて生成した燃焼熱を用いて、残留アンモニアを分解するように構成された分解部３１ｂと、を備えていてもよい。
【００３８】
燃焼部３１ａには、第１アンモニア分解装置３０で生成された水素、窒素及び未燃アンモニアを含む水素含有燃料と、部分燃焼用空気供給部２７からの部分燃焼用空気とが供給される。また、燃焼部３１ａには、アンモニア部分燃焼用の空気の他、例えば、軽油等の助燃燃料が供給されるように構成してもよい。
【００３９】
分解部３１ｂでは、上述の化学式（１）に示す分解反応（吸熱反応）により、アンモニアが分解されて窒素と水素とが生成される。
幾つかの実施形態において、上述の第１アンモニア分解装置３０及び第２アンモニア分解装置３１の分解部３１ｂにはアンモニア分解触媒が好んで用いられる。このため、分解部３１ｂには、例えば、アンモニア分解触媒を適用してもよい。アンモニア分解触媒としては、例えば、シリカや酸化ランタンなどの無機質担体にニッケルやコバルトを含浸担持法等により担持した触媒を使用し、加熱下でアンモニアを接触させ、水素と窒素に分解する方法を用いることができる。また、アンモニア分解触媒としては、ルテニウム系触媒が好んで用いられている。例えば、アルミナ、シリカ、酸化マグネシウムなどの無機質担体に、含浸担持法等により白金族（ルテニウム）を担持した触媒を使用し、加熱下でアンモニアを接触させ、水素と窒素に分解する方法等、種々の触媒及び方法を適用し得る。また、塩基性炭酸マグネシウムを含む酸化マグネシウム担体と該記担体に担持されたルテニウムを含有するアンモニア分解触媒等を用いてもよい。
【００４０】
上記構成によれば、第１アンモニア分解装置３０により、抽気蒸気を熱源として利用してアンモニアの分解を行うだけでは十分にアンモニアを分解できない場合であっても、第２アンモニア分解装置３１において、第１アンモニア分解装置３０から火炉２０に向かうガスの部分燃焼により生じる熱を利用して残留アンモニアを分解することができる。これにより、火炉２０への供給前に水素含有燃料中のアンモニア含有率を十分に低減し、火炉２０内でのアンモニアの燃焼に起因した未燃アンモニアの排出とＮＯｘの発生とを抑制できる。また、第２アンモニア分解装置３１の燃焼部３１ａでは、第１アンモニア分解装置３０から火炉２０に向かうガスを部分酸化条件下で燃焼させるため、燃焼部３１ａにおけるＮＯｘの発生を抑制できる。
【００４１】
図４に示すように、幾つかの実施形態において、水素含有燃料供給システム２４は、第２燃料供給ライン２９における第１アンモニア分解装置３０の下流側に設けられ、第１アンモニア分解装置３０から火炉２０（燃焼ユニット）に向かうガス中の残留アンモニアを分離するためのアンモニア分離装置３４をさらに備えていてもよい。
【００４２】
幾つかの実施形態において、アンモニア分離装置３４は、第１アンモニア分解装置３０とバーナ２１との間に配置され、該第１アンモニア分解装置３０とバーナ２１とにそれぞれ接続されてもよい。
幾つかの実施形態において、アンモニア分離装置３４に供給される第１アンモニア分解装置３０からのガスには、アンモニア燃料が分解されて生成された窒素及び水素に加え、未分解又は未燃のアンモニア（ＮＨ３）が含まれ得る。アンモニア分離装置３４は、こうして供給された未分解又は未燃のアンモニアを除去剤や吸着剤を用いて分離する。こうして、アンモニア分離装置３４によって、火炉２０に供給される水素含有燃料のアンモニア含有率が所定の比率に維持されるように構成されてもよい。
【００４３】
なお、幾つかの実施形態において、分離には残留アンモニア（すなわち、未分解又は未燃のアンモニア）を除去又は吸着によって分離することを含み、分離手段としては物理的手法又は化学的手法等、種々の方法が考えられる。
例えば、公知のアンモニア吸着剤を充填させたアンモニア分離装置３４としての吸着塔内を通過させることで、第１アンモニア分解装置３０ａから供給されるアンモニア燃料中のアンモニアを吸着除去してもよい。
アンモニア吸着剤としては、例えば、公知の粒状活性炭や繊維状活性炭を用いてもよいし、アクリレート系繊維を用いたセルファイン（登録商標）等を用いてもよいし、多孔質で構造中に負電荷をもつゼオライト等を用いてもよい。
【００４４】
上記構成によれば、第１アンモニア分解装置３０のみでは十分にアンモニアを分解できない場合であっても、アンモニア分離装置３４により残留アンモニアを分離することで、火炉２０への供給前に水素含有燃料中のアンモニア含有率を十分に低減することができる。よって、アンモニアの燃焼に起因した未燃アンモニアの排出とＮＯｘの発生とを抑制できる。
【００４５】
図５に示すように、幾つかの実施形態において、水素含有燃料供給システム２４は、アンモニア分離装置３４で分離された残留アンモニアを第１アンモニア分解装置３０の入口側に戻すためのリサイクル流路３７をさらに備えていてもよい。
このようにすれば、アンモニア分離装置３４で分離したアンモニアを第１アンモニア分解装置３０の入口側に戻すことで、アンモニアのほぼ全量を燃料として有効活用できる。例えば、アンモニア分離装置３４としての吸収塔（図示省略）にて吸収液にアンモニアを化学吸収させた後、吸収液を加熱することで回収したアンモニアを第１アンモニア分解装置３０の入口側に戻してもよい。同様に、アンモニア分離装置３４としての吸着装置においてアンモニアを吸着剤に吸着させた後、吸着材を加熱することで脱着させたアンモニアを第１アンモニア分解装置３０の入口側に戻してもよい。こうして、回収したアンモニアを原料アンモニアとして再利用することができる。
【００４６】
さらに、図６に示すように、上述した幾つかの実施形態で例示した水素含有燃料供給システム２４は、各実施形態で例示した火力発電プラント１Ａのみならず、例えば、ガスタービン１６、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）１５、蒸気タービン３及び発電機４を備えたガスタービンコンバインドサイクル（ＧＴＣＣ）等の火力発電プラント１Ｂにも適用し得る。つまり、上記火力発電プラント１は、ＧＴＣＣ等の火力発電プラント１Ｂであってもよい。なお、図６では、説明の簡略化のため、本発明の実施形態に係る水素含有燃料供給システム２４が適用される火力発電プラント１Ｂの一部のみを示している。
【００４７】
図６に例示する幾つかの実施形態において、水素含有燃料供給システム２４は、アンモニア燃料を供給するアンモニア燃料供給部２５と、このアンモニア燃料供給部２５から供給されるアンモニア燃料中のアンモニアを分解して水素と窒素とを生成するアンモニア分解装置３０と、アンモニア分解装置３０で生成された水素を含む水素含有燃料をガスタービン燃焼器２Ｂ（燃焼ユニット）に供給するための第２燃料供給ライン２９（水素含有燃料供給ライン）と、ガスタービン燃焼器２Ｂで生成された燃焼ガスとの熱交換によって加熱された蒸気によって駆動される蒸気タービン３からの抽気蒸気をアンモニア分解装置３０に導くための抽気蒸気ライン９と、を備えている。
上記第２燃料供給ライン２９は、第１アンモニア分解装置３０および第１燃料供給ライン２８に接続され、第１燃料供給ライン２８内の化石燃料に第１アンモニア分解装置３０ａで生成された水素を混入させるための第２燃料供給ライン２９（水素含有燃料供給ライン）として構成されてもよい。
【００４８】
図６に例示する火力発電プラント１Ｂでは、例えば、化石燃料が第１燃料供給ライン２８（化石燃料供給ライン）を介してガスタービン燃焼器２Ｂに供給される。また、アンモニア分解装置３０で生成された水素を含む水素含有燃料が第２燃料供給ライン２９を介してガスタービン燃焼器２Ｂに供給される。そして、圧縮機１７で圧縮されて供給された空気とともに、化石燃料及び／又は水素含有燃料がガスタービン燃焼器２Ｂで燃焼する。このガスタービン燃焼器２Ｂにおける燃焼で生じた燃焼ガスによってガスタービン１６が駆動される。ガスタービン１６を駆動した後の高温ガスは排熱回収ボイラ１５を経由して煙突８に導かれる。
排熱回収ボイラ１５では、ガスタービン１６から供給された高温ガス（燃焼ガス）との熱交換によって水が加熱されて高温高圧の蒸気が生成される。この高圧蒸気は、蒸気タービン３に供給されて該蒸気タービン３を駆動する。そして、ガスタービン１６と蒸気タービン３とにより発電機４が駆動される。
蒸気タービン３では、蒸気の一部が抽気蒸気として抽気蒸気ライン９を通ってアンモニア分解装置３０に導かれる。蒸気タービン３から排出された残りの蒸気は、復水器５で冷却されて液相となり、排熱回収ボイラ１５に戻される。
【００４９】
そして、この図６に示す水素含有燃料供給システム２４は、例えば、第２アンモニア分解装置３１（図３参照）を含んでもよいし、アンモニア分離装置３４（図４参照）を含んでもよいし、アンモニア分離装置３４に加えてリサイクル流路３７（図５参照）を含んで構成されてもよい。
ここで、ガスタービン１６に供給される燃料は３０ＢａｒＧ．程度の圧力が必要とされるため、該ガスタービン１６に供給するための水素含有燃料を生成する第１アンモニア分解装置３０では、より高い温度での分解を行う必要がある。このため、幾つかの実施形態において、水素含有燃料供給システム２４は、蒸気タービン３からの抽気蒸気によるアンモニア分解の後、ガスタービン１６の排ガスによる加熱分解や部分燃焼により、アンモニアを加熱・昇温して分解するように構成してもよい。
【００５０】
さらにまた、幾つかの実施形態で例示する燃焼ユニット２は、図１乃至図６に一点鎖線で示す水素含有燃料供給システム２４を既存の火力発電プラントに追加的に設置する改造工事により、容易に実現することができる。
即ち、幾つかの実施形態において、火炉２０と、化石燃料を火炉２０内で燃焼させるためのバーナ２１と、バーナ２１に化石燃料を供給するための第１燃料供給ライン２８と、を備える燃焼ユニット２を改造して、アンモニア燃料を使用可能な燃焼ユニットを得る。その際の燃焼ユニット２の改造方法は、アンモニアを分解して窒素と水素とを生成するための第１アンモニア分解装置３０（アンモニア分解装置）を設置することと、ボイラ２Ａ（燃焼ユニット）で生成された燃焼ガスとの熱交換によって加熱された蒸気によって駆動される蒸気タービン３の抽気蒸気を第１アンモニア分解装置３０に導くための抽気蒸気ライン９を設置することと、水素及び化石燃料を含む水素含有燃料が火炉２０に供給されるように、第１アンモニア分解装置３０からのガスが流れる第２燃料供給ライン２９を第１燃料供給ライン２８に接続することと、を備える。
【００５１】
上記の改造方法によれば、第１アンモニア分解装置３０（アンモニア分解装置）および抽気蒸気ライン９を設置するとともに、第２燃料供給ライン２９（燃料供給ライン）を第１燃料供給ライン２８に接続する改造工事により、既存の燃焼ユニット２の構成要素を有効活用して改造工事を小規模にとどめることができる。また、この改造工事により、火炉２０に供給される水素含有燃料のアンモニア含有率を低減することが可能になるため、水素含有燃料中に残留するアンモニアの火炉２０内での燃焼に伴う未燃アンモニアの排出とＮＯｘの発生とを抑制することが可能になる。よって、燃焼時に二酸化炭素が発生せず、貯蔵や輸送技術が確立されているアンモニアの利点を享受しながら、アンモニア燃料の燃焼に伴う未燃アンモニアの排出抑制とＮＯｘ濃度の低減とを図ることができる。
【００５２】
以上説明したように、本発明の幾つかの実施形態によれば、第１アンモニア分解装置３０においてアンモニアを予め分解して得られる水素を含む水素含有燃料を燃焼ユニット２に供給するようにしたことにより、アンモニアの燃料としての使用に起因する未燃アンモニアの排出とＮＯｘ濃度の増加とを抑制することができるとともに、アンモニア燃料（厳密には、アンモニア由来の水素含有燃料）を用いた燃焼ユニット２、及び、アンモニア燃料を用いた燃焼ユニット２を備えた火力発電プラント１を実現することができる。
また、第１アンモニア分解装置３０ａにおけるアンモニアの分解に必要な熱源を燃焼ユニット２から直接得るのではなく、蒸気タービン３の抽気蒸気から熱源を得るようにしたので、既存の火力発電設備に対する改造工事を小規模にとどめることができる。
【００５３】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を組み合わせた形態も含む。
【符号の説明】
【００５４】
１、１Ａ、１Ｂ  火力発電プラント
２  燃焼ユニット
２Ａ  ボイラ（燃焼ユニット）
２Ｂ  ガスタービン燃焼器（燃焼ユニット）
３  蒸気タービン
３ａ  高圧タービン（蒸気タービン）
３ｂ  中圧タービン（蒸気タービン）
３ｃ  低圧タービン（蒸気タービン）
４  発電機
５  復水器
６  ポンプ
７  熱交換器
７ａ  火炉伝熱管
７ｂ  過熱器
７ｃ  再熱器
８  煙突
９  抽気蒸気ライン
１５  排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）
１６  ガスタービン
１７  圧縮機
２０  火炉
２０ａ  炉壁部
２０ｂ  炉底部
２１  バーナ
２２  １次空気供給部（１次空気）
２３  空気供給ライン
２４  水素含有燃料供給システム
２５  アンモニア燃料供給部
２７  部分燃焼用空気供給部
２８  第１燃料供給ライン（化石燃料供給ライン）
２９  第２燃料供給ライン（水素含有燃料供給ライン）
３０  第１アンモニア分解装置
３１  第２アンモニア分解装置
３１ａ  燃焼部
３１ｂ  分解部
３２  アンモニア分解装置
３３  化石燃料供給部
３４  アンモニア分離装置
３５  燃焼領域（低酸素燃焼領域）
３６  還元領域（還元雰囲気）
３７  リサイクル流路
３８  煙道
Ａ  燃焼ガスの流れ方向
【図１】
2018095512.tif 000003
【図２】
2018095512.tif 000004
【図３】
2018095512.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2018095512.tif 000008