(57)【要約】      （修正有）【課題】既存のボイラの構造又は設計への変更を抑制しつつ、アンモニアを燃料として利用可能にする。【解決手段】混焼ボイラ２は、開口部を有する火炉壁２０aを含む火炉２０と、火炉壁２０aの開口部に取り付けられるバーナユニット３０と、火炉２０内における燃焼ガスの流れ方向においてバーナユニット３０の下流側に設けられる追加空気供給部３３と、を備える炭素含有燃料及びアンモニア燃料の混焼ボイラ２であって、バーナユニット３０は、炭素含有燃料を燃焼させるように構成された少なくとも一つの第１バーナ３１と、アンモニア燃料を火炉２０内に供給するためのアンモニア燃料供給ポートと、を含む。【選択図】図１
2019178823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する火炉壁を含む火炉と、
前記火炉壁の前記開口部に取り付けられるバーナユニットと、
前記火炉内における燃焼ガスの流れ方向において前記バーナユニットの下流側に設けられる追加空気供給部と、を備える炭素含有燃料及びアンモニア燃料の混焼ボイラであって、
前記バーナユニットは、
前記炭素含有燃料を燃焼させるように構成された少なくとも一つの第１バーナと、
前記アンモニア燃料を前記火炉内に供給するためのアンモニア燃料供給ポートと、
を含む混焼ボイラ。
【請求項２】
前記アンモニア燃料供給ポートは、前記バーナユニットのうち最上流側又は最下流側に位置する
請求項１に記載の混焼ボイラ。
【請求項３】
前記アンモニア燃料供給ポートは、前記ボイラの稼働時に前記炭素含有燃料の供給を受けていない第２バーナの燃料噴射口又は空気ポートである
請求項１に記載の混焼ボイラ。
【請求項４】
前記アンモニア燃料供給ポートは、前記火炉内に前記アンモニア燃料と空気とを供給するように構成された
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の混焼ボイラ。
【請求項５】
前記アンモニア燃料供給ポートは、前記火炉内に前記アンモニア燃料のみを供給するように構成された
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の混焼ボイラ。
【請求項６】
前記火炉のうち前記アンモニア燃料供給ポートの設置位置と前記追加空気供給部の設置位置との間の部位の容積Ｖ［ｍ３］とし、前記火炉内の燃焼ガスの体積流量をＦ［ｍ３／ｓｅｃ］としたとき、前記アンモニア燃料供給ポートの設置位置はＶ／Ｆ≧１［ｓｅｃ］を満たすように設定された
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の混焼ボイラ。
【請求項７】
全燃料に対する前記アンモニア燃料のカロリー比が、１０％以上３０％以下である
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の混焼ボイラ。
【請求項８】
開口部を有する火炉壁を含む火炉と、
前記火炉壁の前記開口部に取り付けられるバーナユニットと、
前記火炉内における燃焼ガスの流れ方向において前記バーナユニットの下流側に設けられる追加空気供給部と、を備えた炭素含有燃料及びアンモニア燃料の混焼ボイラであって、
前記バーナユニットは、
前記炭素含有燃料を燃焼させるように構成された少なくとも一つの第１バーナと、
前記炭素含有燃料と前記アンモニア燃料とを選択的に切り替えて前記火炉内に供給可能な第３バーナと、
を含む混焼ボイラ。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の混焼ボイラと、
前記混焼ボイラで生成された蒸気により駆動される蒸気タービンと、
を備えることを特徴とする火力発電プラント。
【請求項１０】
開口部を有する火炉壁を含む火炉と、
前記火炉壁の前記開口部に取り付けられるバーナユニットと、
前記火炉内における燃焼ガスの流れ方向において前記バーナユニットの下流側に設けられる追加空気供給部と、を備えるボイラの改造方法であって、
前記バーナユニットは、
前記バーナユニットの最上流側に位置する上流側空気ポートと、
前記バーナユニットの最下流側に位置する下流側空気ポートと、
前記流れ方向において前記上流側空気ポートと前記下流側空気ポートとの間に位置する複数のバーナと、
を含み、
前記上流側空気ポート、前記下流側空気ポート、または、前記複数のバーナのうち前記ボイラの稼働時に炭素含有燃料が流れる第１バーナ以外の第２バーナに対して、アンモニア燃料供給ラインを接続するステップを備える
ボイラの改造方法。
【請求項１１】
前記アンモニア燃料供給ラインを接続するステップでは、前記上流側空気ポート又は前記下流側空気ポートに前記アンモニア燃料供給ラインを接続する
ことを特徴とする請求項１０に記載のボイラの改造方法。
【請求項１２】
前記アンモニア燃料供給ラインを接続するステップでは、前記上流側空気ポートに前記アンモニア燃料供給ラインを接続する
ことを特徴とする請求項１１に記載のボイラの改造方法。
【請求項１３】
炭素含有燃料及びアンモニア燃料の混焼ボイラの運転方法であって、
前記炭素含有燃料を燃焼させるように構成された少なくとも一つの第１バーナには前記炭素含有燃料を供給し、
前記炭素含有燃料と前記アンモニア燃料とを選択的に切り替えて前記混焼ボイラの火炉内に供給可能な第３バーナから前記アンモニア燃料を供給するときは、前記第３バーナから前記炭素含有燃料を供給しない
混焼ボイラの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、火力発電プラント、混焼ボイラ及びボイラ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。
【０００３】
ところで、火力発電プラントにアンモニアを用いる技術として、特許文献１には化石燃料を燃焼させる複数のバーナと、これら複数のバーナの下流側で上記バーナでの不足分の燃焼用空気を火炉内に供給するアフタエアノズルを備え、最上段に位置するバーナと上記アフタエアノズルとの間において火炉内に還元剤としてのアンモニアを注入する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−９３０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ボイラの火炉を構成する火炉壁は、一般に、内部に流体が流れる複数の火炉壁管とこれら複数の火炉壁管同士の間に配置されたフィンとを含んで構成される。このため、火炉壁を貫通するようにして新たに燃料や空気の供給ポートを接続する際は、流体の流れを阻害せずに該供給ポートを回避するように火炉壁管を屈曲させる必要があり、屈曲部を含む火炉壁管と入れえたり、上記供給ポート周辺における炉内外の気密性又は液密性を確保したりする必要があるため、改修工事が大掛かりとなる。この点、上記特許文献１に記載のボイラは、火炉内に還元剤としてアンモニアを供給するように構成されているが、アンモニアの供給ポートを設ける際における上記の問題について何ら対策が開示されていない。
また、アンモニアを燃料として火炉へ供給する際は、化石燃料等の炭素含有燃料と共に火炉内へアンモニアを供給する必要があるが、炭素含有燃料用のバーナは炭素含有燃料を効率的に燃焼させ得るように構成されており、このようなバーナをアンモニア供給用に用いる際には燃焼安定性低下への対策としてバーナの改造が必要となる。よって、この場合も改修工事が大掛かりになるという問題があった。
【０００６】
上記事情に鑑み、本開示における幾つかの実施形態では、既存のボイラの構造又は設計への変更を抑制しつつ、アンモニアを燃料として利用可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る混焼ボイラは、
開口部を有する火炉壁を含む火炉と、
前記火炉壁の前記開口部に取り付けられるバーナユニットと、
前記火炉内における燃焼ガスの流れ方向において前記バーナユニットの下流側に設けられる追加空気供給部と、を備える炭素含有燃料及びアンモニア燃料の混焼ボイラであって、
前記バーナユニットは、
前記炭素含有燃料を燃焼させるように構成された少なくとも一つの第１バーナと、
前記アンモニア燃料を前記火炉内に供給するためのアンモニア燃料供給ポートと、
を含む。
【０００８】
本発明者らの知見によれば、バーナユニットの下流側に追加空気供給部を備えた所謂２段燃焼ボイラにおいて、追加空気供給部よりも上流側の位置にアンモニア燃料を投入すれば、火炉内の還元雰囲気においてアンモニア燃料の窒素分がＮ２に還元され、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濃度の増加を抑制できる。
そして、上記（１）の構成によれば、既設のバーナユニットを改造したりバーナユニットを新設したりする際に、炭素含有燃料を燃焼させる各々の第１バーナ自体の設計変更を必要とせずにアンモニア燃料供給ポートから火炉内にアンモニア燃料を供給することができるから、既存のボイラの構造又は設計への変更を抑制しつつ、アンモニアを燃料として利用可能にすることができる。またこれにより、第１バーナの燃焼安定性を損なうことなくアンモニア混焼ボイラでのＮＯｘ排出量を低減することができる。
なお、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。
また、アンモニア燃料供給ポートは、ボイラの稼働時に実際に炭素含有燃料を供給している第１バーナ以外の噴射口又はポートであればよく、少なくとも一つの第１バーナのうちボイラの稼働時に炭素含有燃料の供給に用いない第１バーナをアンモニア燃料供給ポートとして用いてもよい。
【０００９】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記アンモニア燃料供給ポートは、前記バーナユニットのうち最上流側又は最下流側に位置してもよい。
【００１０】
上記（２）の構成により、アンモニア燃料供給ポートがバーナユニットの最上流側に配置された場合は、第１バーナから投入された炭素含有燃料の燃焼領域の下流側に形成される還元雰囲気を、燃焼ガスの流れ方向の上流から下流の全域に亘ってアンモニア燃料が通過するから、アンモニア燃料が還元雰囲気に晒される時間を十分に長く確保することができる。よって、未燃アンモニア及びＮＯｘの排出をより効果的に低減することができる。一方、アンモニア燃料供給ポートがバーナユニットの最下流側に配置された場合は、火炉内に投入されたアンモニア燃料が燃焼ガスの流れに乗って下流側に案内されるから、流れに乗らずに炉底部に滞留したりすることを抑制することができる。
【００１１】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記アンモニア燃料供給ポートは、前記ボイラの稼働時に前記炭素含有燃料の供給を受けていない第２バーナの燃料噴射口又は空気ポートであってもよい。
【００１２】
上記（３）の構成によれば、ボイラの稼働時に炭素含有燃料の供給を受けていない第２バーナの燃料噴射口又は空気ポートをアンモニア燃料供給ポートとして用いて火炉内にアンモニア燃料を供給することができる。つまり、炭素含有燃料を燃焼可能に構成された少なくとも一つの第１バーナのうち、ボイラの稼働時に炭素含有燃料の供給に用いていない第１バーナをアンモニア燃料供給用の第２バーナとして用いることで火炉内にアンモニア燃料を供給することができる。よって、既設の設備又は設計を有効に活用し、簡易な構成で、燃焼安定性を損なわずにＮＯｘ排出量を低減し得るアンモニア混焼ボイラを実現することができる。
【００１３】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（３）の何れか１つに記載の構成において、
前記アンモニア燃料供給ポートは、前記火炉内に前記アンモニア燃料と空気とを供給するように構成されてもよい。
【００１４】
上記（４）の構成によれば、アンモニア燃料供給ポートからアンモニア燃料と空気とを供給することができる。これにより、例えば、アンモニア燃料供給ポートから供給するアンモニア燃料と空気との比率を必要に応じて調整することで、火炉内に投入する空気量の調整にアンモニア燃料供給ポートを用いることができるから、空気量調節の自由度の向上が図られる。
【００１５】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（３）の何れか１つに記載の構成において、
前記アンモニア燃料供給ポートは、前記火炉内に前記アンモニア燃料のみを供給するように構成されてもよい。
【００１６】
上記（５）の構成によれば、アンモニア燃料供給ポートからはアンモニア燃料のみ供給するように構成された混焼ボイラにおいて、上記（１）〜（３）の何れかで述べた効果を享受することができる。
【００１７】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（５）の何れか１つに記載の構成において、
前記火炉のうち前記アンモニア燃料供給ポートの設置位置と前記追加空気供給部の設置位置との間の部位の容積Ｖ［ｍ３］とし、前記火炉内の燃焼ガスの体積流量をＦ［ｍ３／ｓｅｃ］としたとき、前記アンモニア燃料供給ポートの設置位置はＶ／Ｆ≧１［ｓｅｃ］を満たすように設定されてもよい。
【００１８】
上記（６）の構成によれば、追加空気供給部に対して十分に上流側（Ｖ／Ｆ≧１［ｓｅｃ］を満たす位置）にアンモニア供給位置を設定することにより、炉内還元領域におけるアンモニア燃料の滞留時間を１ｓｅｃ以上確保可能となり、ＮＯｘ濃度をより効果的に低減することができる。
【００１９】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（６）の何れか１つに記載の構成において、
全燃料に対する前記アンモニア燃料のカロリー比が、１０％以上３０％以下であってもよい。
【００２０】
本発明者らの知見によれば、炉出口におけるＮＯｘ濃度は全燃料に対するアンモニア燃料の混焼率に概ね比例するが、上記（７）の構成によれば、未燃アンモニアの排出の抑制とＮＯｘ濃度の低減とを両立することができる。
【００２１】
（８）本開示の少なくとも一実施形態に係る混焼ボイラは、
開口部を有する火炉壁を含む火炉と、
前記火炉壁の前記開口部に取り付けられるバーナユニットと、
前記火炉内における燃焼ガスの流れ方向において前記バーナユニットの下流側に設けられる追加空気供給部と、を備えた炭素含有燃料及びアンモニア燃料の混焼ボイラであって、
前記バーナユニットは、
前記炭素含有燃料を燃焼させるように構成された少なくとも一つの第１バーナと、
前記炭素含有燃料と前記アンモニア燃料とを選択的に切り替えて前記火炉内に供給可能な第３バーナと、を含む。
【００２２】
上記（８）の構成によれば、第３バーナを切り替えて用いることにより、混焼ボイラは、第１バーナと第３バーナとの両方から炭素含有燃料を供給する場合と、第１バーナから炭素含有燃料を供給するとともに、第３バーナからはアンモニア燃料のみを供給する場合とで切り替えて運転することができる。このような第３バーナは、例えば、第１バーナにおける炭素含有燃料の供給ラインにアンモニア燃料の供給ラインとバルブとを付設することで実現できるから、既存のボイラの構造又は設計への変更を抑制しつつ、アンモニアを燃料として利用可能にすることができる。またこれにより、第１バーナの燃焼安定性を損なうことなくアンモニア混焼ボイラでのＮＯｘ排出量を低減することができる。
【００２３】
（９）本開示の少なくとも一実施形態に係る火力発電プラントは、
上記（１）〜（８）の何れか１つに記載の混焼ボイラと、
前記ボイラで生成された蒸気により駆動される蒸気タービンと、を備える。
【００２４】
上記（９）の構成によれば、炭素含有燃料とアンモニア燃料との混焼ボイラを備えた火力発電プラントにおいて、上記（１）で述べたように、既存のボイラの構造又は設計への変更を抑制しつつ、アンモニアを燃料として利用可能にすることができ、また、炭素含有燃料を燃焼させる第１バーナの燃焼安定性を損なうことなくアンモニア混焼ボイラでのＮＯｘ排出量及び未燃アンモニアの排出を低減することができる火力発電プラントを実現することができる。
【００２５】
（１０）本開示の少なくとも一実施形態に係るボイラの改造方法は、
開口部を有する火炉壁を含む火炉と、
前記火炉壁の前記開口部に取り付けられるバーナユニットと、
前記火炉内における燃焼ガスの流れ方向において前記バーナユニットの下流側に設けられる追加空気供給部と、を備えるボイラの改造方法であって、
前記バーナユニットは、
前記バーナユニットの最上流側に位置する上流側空気ポートと、
前記バーナユニットの最下流側に位置する下流側空気ポートと、
前記流れ方向において前記上流側空気ポートと前記下流側空気ポートとの間に位置する複数のバーナと、
を含み、
前記上流側空気ポート、前記下流側空気ポート、または、前記複数のバーナのうち前記ボイラの稼働時に炭素含有燃料が流れる第１バーナ以外の第２バーナに対して、アンモニア燃料の供給ラインを接続するステップを備える。
【００２６】
上記（１０）の方法によれば、炭素含有燃料を燃焼させる各々の第１バーナ自体の設計変更を必要とせずに、ボイラの追加空気供給部の上流側にアンモニア燃料の供給ラインを設置する改造工事により、炉内の還元雰囲気を利用してアンモニア燃料の窒素分をＮ２に分解して、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濃度の増加を抑制可能となる。これにより、既存のボイラの構造又は設計への変更を抑制しつつ、アンモニアを燃料として利用可能にすることができるとともに、第１バーナの燃焼安定性を損なうことなく、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でき、且つ、未燃アンモニアの排出の抑制とＮＯｘ濃度の低減を図ることができるアンモニア混焼ボイラを簡易な方法で実現することができる。
【００２７】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）に記載の方法において、
前記アンモニア燃料の供給ラインを接続するステップでは、前記上流側空気ポート又は前記下流側空気ポートに前記アンモニア燃料の供給ラインを接続してもよい。
【００２８】
上記（１１）の方法によれば、既設のバーナユニットを改造する際に、炭素含有燃料を燃焼させる各々の第１バーナ自体の設計変更を必要としないから、既存のボイラの構成要素を有効活用して改造工事を小規模にとどめ、第１バーナの燃焼安定性を損なうことなく未燃アンモニアの排出の抑制とＮＯｘ濃度の低減とを実現することができる。
【００２９】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１１）に記載の方法において、
前記アンモニア燃料の供給ラインを接続するステップでは、前記上流側空気ポートに前記アンモニア燃料の供給ラインを接続してもよい。
【００３０】
上記（１２）の方法によれば、アンモニア燃料の供給ラインがバーナユニットの最上流側に配置されるから、第１バーナから投入された炭素含有燃料の燃焼領域の下流側に形成される還元雰囲気を、燃焼ガスの流れ方向の上流から下流の全域に亘ってアンモニア燃料が通過する。よって、アンモニア燃料が還元雰囲気に晒される時間を十分に長く確保することができるから、未燃アンモニア及びＮＯｘの排出をより効果的に低減することができる。
【００３１】
（１３）本開示の少なくとも一実施形態に係る混焼ボイラの運転方法は、
炭素含有燃料及びアンモニア燃料の混焼ボイラの運転方法であって、
前記炭素含有燃料を燃焼させるように構成された少なくとも一つの第１バーナには前記炭素含有燃料を供給し、
前記炭素含有燃料と前記アンモニア燃料とを選択的に切り替えて前記混焼ボイラの火炉内に供給可能な第３バーナから前記アンモニア燃料を供給するときは、前記第３バーナから前記炭素含有燃料を供給しない。
【００３２】
上記（１３）の方法によれば、上記（８）で述べたように、第３バーナを切り替えて用いることにより、混焼ボイラは、第１バーナと第３バーナとの両方から炭素含有燃料を供給する場合と、第１バーナから炭素含有燃料を供給するとともに、第３バーナからはアンモニア燃料のみを供給する場合とで切り替えて運転することができる。このような第３バーナは、例えば、第１バーナにおける炭素含有燃料の供給ラインにアンモニア燃料の供給ラインとバルブとを付設することで実現できるから、既存のボイラの構造又は設計への変更を抑制しつつ、アンモニアを燃料として利用可能にすることができる。またこれにより、第１バーナの燃焼安定性を損なうことなくアンモニア混焼ボイラでのＮＯｘ排出量を低減することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本開示の幾つかの実施形態によれば、既存のボイラの構造又は設計への変更を抑制しつつ、アンモニアを燃料として利用可能にすることができる。またこれにより、燃焼安定性を損なうことなくアンモニア混焼ボイラでのＮＯｘ排出量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】一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】一実施形態に係るボイラの構成例を示す概略図である。
【図３】アンモニアの炉内滞留時間を説明するための概略図である。
【図４】アンモニア及び化石燃料を含む全燃料に対するアンモニアの混焼率と火炉出口におけるＮＯｘ増加量との関係を示す図である。
【図５】二段燃焼における主燃料の１段空気比と、混焼したアンモニアの１段燃焼出口におけるアンモニアリーク率及びＮＯｘ転換率を示す図である。
【図６】一実施形態におけるバーナユニットの構成例を示す概略図である。
【図７】幾つかの実施形態におけるバーナを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
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。
【００３６】
図１は、本開示の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、本開示の幾つかの実施形態に係る混焼ボイラの構成例を示す概略図である。
図１に示すように、火力発電プラント１は、炭素含有燃料とアンモニア燃料との混焼ボイラ２（以下、ボイラ２またはアンモニア混焼ボイラ２ともいう）と、ボイラ２で発生した熱により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、蒸気タービン３により駆動されて発電する発電機４と、発電に寄与し仕事を終えた蒸気を液相に戻す復水器５と、復水器５で液化された水を循環させるポンプ６と、ボイラ２からの排気を排出する煙突８と、を備えている。
【００３７】
幾つかの実施形態において、火力発電プラント１は、ボイラ２にアンモニア燃料を供給するためのアンモニア燃料供給ライン３４を備えている。なお、火力発電プラント１は、少なくとも化石燃料又はバイオマスを含む炭素含有燃料を燃焼させて発生した熱により蒸気タービン３を駆動して発電する構成と、ボイラ２にアンモニア燃料を供給するためのアンモニア燃料供給ライン３４とを備えていればよく、上記構成以外にも必要に応じて種々の構成を備え得る。
【００３８】
蒸気タービン３は、ボイラ２からの高温ガスにより火炉伝熱管、節炭器及び過熱器等の熱交換器７を介して熱媒体としての水が加熱され、これにより得られた高圧蒸気（高圧ＳＴ）を利用して回転される高圧タービン３ａと、高圧タービン３ａを回転させた後の低圧蒸気（低圧ＳＴ）により回転されて駆動される低圧タービン３ｂと、を含む。
また、蒸気タービン３は、図１の例に限定されず、例えば、他のタンデムコンパウンド（くし形）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。また、蒸気タービン３は、高圧、中圧、低圧の種々のタービンの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。この場合、高圧タービン３ａを駆動した後の蒸気は、例えば、再熱器等の熱交換器７によりボイラ２内で再度加熱された後に中圧タービンに供給されてもよい。
【００３９】
次に、幾つかの実施形態におけるボイラ２について詳しく説明する。
幾つかの実施形態において、ボイラ２は、図示しないミルにより炭素含有燃料としての石炭（化石燃料）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であってもよい。幾つかの実施形態において、ボイラ２は、燃料として化石燃料に加えてアンモニア燃料を用い、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得る。なお、化石燃料は微粉炭に限定されず、例えば、重油、軽油、液化天然ガス（ＬＮＧ）等、他の種類や他の形態の化石燃料であってもよい。また、炭素含有燃料は化石燃料のほかバイオマス燃料を含み得る。
【００４０】
そして、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る混焼ボイラ２は、開口部２１（図６参照）を有する火炉壁２１ａを含む火炉２０と、火炉壁２１ａの開口部２１に取り付けられるバーナユニット３０と、火炉２０内における燃焼ガスの流れ方向Ａ（図１参照）においてバーナユニット３０の下流側（図１及び図２においてバーナ３１の上方側）に設けられる追加空気供給部３３と、を備える炭素含有燃料及びアンモニア燃料の混焼ボイラ２として設けられる。
【００４１】
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を含み、燃焼ガスの流れ方向Ａの下流側、即ち、当該火炉２０の上方側において煙道４８に連通している。
そして、本開示の一実施形態におけるバーナユニット３０は、ボイラ２の稼働時に炭素含有燃料を燃焼させる少なくとも一つのバーナ（第１バーナ）３１と、アンモニア燃料を火炉２０内に供給するためのアンモニア燃料供給ポート２４と、を含む。なお、アンモニア燃料供給ポート３１は第１バーナ３１とは別に設けられていてもよい（例えば、図７（ａ）参照）。
【００４２】
バーナ３１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、オイル又はガス並びに燃焼用の１次空気を供給可能に構成されている。搬送用ガスは例えば空気である。
幾つかの実施形態において、ボイラ２は、バーナ３１に化石燃料を供給するための第１燃料供給ライン３８を備えている。即ち、図１に示す化石燃料供給部４３から第１燃料供給ライン３８を介してバーナ３１に微粉炭と搬送用ガスとの混合気体、オイル又はガスが供給され、バーナ３１にて１次空気と混合燃焼し、燃焼ガスが火炉２０内に噴出される。
【００４３】
上記１次空気を供給する１次空気供給部３２は、火炉２０内に供給する空気量を任意に調節可能に構成される。こうして、１次空気供給部３２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３１の近傍に形成される燃焼領域４５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ようになっている。
【００４４】
図２に例示するように、幾つかの実施形態では、複数段のバーナ３１が、それぞれ、火炉２０内における燃焼ガスの流れ方向Ａにおける異なる位置に設けられる。即ち、バーナ３１は、火炉２０の上下方向において下部（下方）から中部或いは上部（上方）にかけて複数段に亘って設けられていてもよい。この場合、複数段に亘って設けられたバーナ３１のうち、上下方向において最下部に位置するバーナ３１が、燃焼ガスの流れ方向Ａにおける最上流側バーナ（最下段バーナ）３１ａとなる。
【００４５】
追加空気供給部３３は、多段に設けられた複数のバーナ３１に対して、燃焼ガスの流れ方向Ａにおける下流側、即ち、火炉２０において上記複数のバーナ３１よりも上方に配設される。
この追加空気供給部３３から供給される２次空気は、アフターエアー（ＡＡ）又はオーバーファイヤーエア（ＯＦＡ）とも呼ばれ、１次空気供給部３２により供給される１次空気で燃焼しきれずに燃え残った化石燃料を完全燃焼させるために、追加的に酸素を供給するために供給される。
このように、ボイラ２は、１次空気を供給する１次空気供給部３２と、２次空気を供給する追加空気供給部３３とで段階的に火炉２０内に空気（酸素）を供給し、化石燃料を段階的（２段階）に燃焼させて完全燃焼させる構成となっている。このように、本実施形態のボイラ２は所謂２段燃焼ボイラとして構成される。
なお、各空気供給部３２，３３は、送風機として各々が個別のブロワ（図示省略）等によって空気を供給してもよいし、同一のブロワ（図示省略）から分岐させて空気を供給する構成であってもよい。各々の空気供給流路には流量調整弁（図示省略）が設けられ、各流量調整弁は、個別に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る。また、図２では１つの火炉２０にそれぞれ１次空気供給部３２、追加空気供給部３３、化石燃料供給部４３及びアンモニア燃料供給部３５が１つずつ設けられた様子を示しているが、これらの構成要素（３２，３３，４３，３５）の少なくとも何れか１つが火炉２０の周方向において何れの方向に設けられていてもよく、１つの火炉２０に対して複数或いは２方向以上に配置されていてもよい。
【００４６】
ここで、本発明者らの知見によれば、バーナユニット３０の下流側に追加空気供給部３３を備えた所謂２段燃焼ボイラにおいて、追加空気供給部３３よりも上流側の位置にアンモニア燃料を投入すれば、火炉２０内の還元雰囲気（還元領域４６）においてアンモニア燃料の窒素分がＮ２に還元され、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濃度の増加を抑制できる。
そして、上記の構成によれば、既設のバーナユニット３０を改造したりバーナユニット３０を新設したりする際に、炭素含有燃料を燃焼させる各々の第１バーナ３１自体の設計変更を必要とせずに第１バーナ３１とは別のアンモニア燃料供給ポート４０から火炉２０内にアンモニア燃料を供給することができるから、既存のボイラの構造又は設計への変更を抑制しつつ、アンモニアを燃料として利用可能にすることができる。またこれにより、第１バーナ３１の燃焼安定性を損なうことなくアンモニア混焼ボイラ２でのＮＯｘ排出量を低減することができる。
なお、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。
また、アンモニア燃料供給ポート４０は、ボイラ２の稼働時に実際に炭素含有燃料を供給している第１バーナ３１以外の噴射口又はポートであればよく、少なくとも一つの第１バーナ３１のうちボイラ２の稼働時に炭素含有燃料の供給に用いていない第１バーナ３１をアンモニア燃料供給ポート４０として用いてもよい。
【００４７】
幾つかの実施形態では、上記の構成において、アンモニア燃料供給ポート４０は、バーナユニット３０のうち最上流側又は最下流側に位置してもよい。
【００４８】
上記の構成により、アンモニア燃料供給ポート４０がバーナユニット３０の最上流側に配置された場合は、第１バーナ３１から投入された炭素含有燃料の燃焼領域４５の下流側に形成される還元雰囲気（還元領域４６）を、燃焼ガスの流れ方向Ａの上流から下流の全域に亘ってアンモニア燃料が通過するから、アンモニア燃料が還元雰囲気に晒される時間を十分に長く確保することができる。よって、未燃アンモニア及びＮＯｘの排出をより効果的に低減することができる。一方、アンモニア燃料供給ポート４０がバーナユニット３０の最下流側に配置された場合は、火炉２０内に投入されたアンモニア燃料が燃焼ガスの流れに乗って下流側に案内されるから、火炉２０内でアンモニア燃料が燃焼ガスの流れに乗らずに炉底部２１ｂに滞留することを抑制することができる。
【００４９】
幾つかの実施形態では、上記の構成において、アンモニア燃料供給ポート４０は、ボイラ２の稼働時に炭素含有燃料の供給を受けていない第２バーナ４０の燃料噴射口又は空気ポートであってもよい。
【００５０】
上記の構成によれば、ボイラ２の稼働時に炭素含有燃料の供給を受けていない第２バーナ４０の燃料噴射口又は空気ポートをアンモニア燃料供給ポート４０として用いて火炉２０内にアンモニア燃料を供給することができる。つまり、炭素含有燃料を燃焼可能に構成された少なくとも一つの第１バーナ３１のうち、ボイラ２の稼働時に炭素含有燃料の供給に用いていない第１バーナ３１をアンモニア燃料供給用の第２バーナ４０として用いることで火炉２０内にアンモニア燃料を供給することができる。よって、既設の設備又は設計を有効に活用し、簡易な構成で、燃焼安定性を損なわずにＮＯｘ排出量を低減し得るアンモニア混焼ボイラ２を実現することができる。
【００５１】
幾つかの実施形態では、上記何れかの実施形態に記載の構成において、アンモニア燃料供給ポート４０は、火炉２０内にアンモニア燃料と空気とを供給するように構成されてもよい。
【００５２】
上記の構成によれば、アンモニア燃料供給ポート４０からアンモニア燃料と空気とを供給することができる。これにより、例えば、アンモニア燃料供給ポート４０から供給するアンモニア燃料と空気との比率を必要に応じて調整することで、火炉２０内に投入する空気量の調整にアンモニア燃料供給ポート４０を用いることができるから、空気量調節の自由度の向上が図られる。
【００５３】
幾つかの実施形態では、上記何れかの実施形態に記載の構成において、アンモニア燃料供給ポート４０は、火炉２０内にアンモニア燃料のみを供給するように構成されてもよい。
【００５４】
上記の構成によれば、アンモニア燃料供給ポート４０からはアンモニア燃料のみ供給するように構成された混焼ボイラ２において、上記何れかの実施形態で述べた効果を享受することができる。
【００５５】
幾つかの実施形態では、上記何れかの実施形態に記載の構成において、火炉２０のうちアンモニア燃料供給ポート４０の設置位置と追加空気供給部３３の設置位置との間の部位の容積Ｖ［ｍ３］とし、火炉２０内の燃焼ガスの体積流量をＦ［ｍ３／ｓｅｃ］としたとき、アンモニア燃料供給ポート４０の設置位置はＶ／Ｆ≧１［ｓｅｃ］を満たすように設定されてもよい（以下の数式（１）参照）。
［数１］
Ｖ／Ｆ≧１［ｓｅｃ］  ・・・（１）
【００５６】
具体的には、図３に示すように、アンモニア供給位置３７に供給されたアンモニア燃料は、該アンモニア供給位置３７から体積流量Ｆ［ｍ３／ｓｅｃ］で火炉２０内を燃焼ガスの流れ方向Ａに沿って下流側（図１，２における上方側）に移動する。
その際、上記移動の方向（燃焼ガスの流れ方向Ａ）に直交する火炉２０内部の断面積は、火力発電プラント１の定格出力やサイクル形態、発電効率等を考慮した種々の設計事情等により、火炉２０での燃焼ガスの流れ方向Ａにおいて一様の場合もあれば一様でない場合もあり得、燃焼ガスの流れ方向Ａに沿う距離ｘに応じて変化することもあり得る。このため、燃焼ガスの流れ方向Ａに直交する火炉２０内部の断面積を、例えば、燃焼ガスの流れ方向Ａに沿う距離ｘの関数Ｓ（ｘ）［ｍ２］とすると、容積Ｖは以下の数式（２）のように表すことができる。
［数２］
Ｖ＝∫Ｓ（ｘ）ｄｘ  ・・・（２）
【００５７】
このように、幾つかの実施形態によれば、追加空気供給部３３に対して十分に上流側（Ｖ／Ｆ≧１を満たす位置）にアンモニア供給位置３７を設定したので、火炉２０内の還元領域４６におけるアンモニア燃料の滞留時間を１ｓｅｃ以上確保することが可能となり、未燃アンモニアの排出を抑制すると共にＮＯｘをより効果的に低減することができる。
【００５８】
好ましくは、アンモニア供給位置３７は、火炉２０内に供給されたアンモニアが還元領域４６を通過する時間（還元領域４６における滞留時間）を示すＶ／Ｆが２ｓｅｃ以上となるような位置とするのがよい。
【００５９】
図４は、本発明者らの鋭意研究により得られた図であり、全燃料に対するアンモニアの混焼率（カロリー比）と、化石燃料の専燃時を基準とした火炉２０の出口におけるＮＯｘの増加量との関係を示すグラフである。同図から明らかなように、火炉２０出口におけるＮＯｘ増加量は、全燃料に対するアンモニアのカロリー比に概ね比例して直線的（線形的）に増加する。
【００６０】
このグラフに基づき、全燃料に対するアンモニア燃料のカロリー比は、ＮＯｘの増加を抑制しながら、アンモニア燃料の使用によるメリットを享受し得るような範囲内に任意に設定可能である。全燃料に対するアンモニア燃料のカロリー比は、例えば、１％以上８０％以下としてもよいし、５％以上４０％以下としてもよいし、１０％以上３０％以下としてもよい。幾つかの実施形態では、全燃料に対するアンモニア燃料のカロリー比を、１０％以上３０％以下とすることにより、未反応アンモニアの排出の抑制とＮＯｘ濃度の低減とを両立することができる。
【００６１】
また、図５は、本発明者らの鋭意研究により得られた図であり、２段燃焼ボイラにおいて、ボイラ全体の空気量に対する１段空気の比率を１段空気比とし、混焼したアンモニアの１段燃焼出口におけるアンモニアリーク率及びＮＯｘ転換率を示したグラフである。
【００６２】
同図からわかるように、空気比を０．６〜１．０の間で増加させていくと、火炉２０の出口におけるアンモニアリーク率は１段空気比の増加に伴い低下し、逆に、火炉２０の出口におけるＮＯｘ転換率は増加する。さらに、１段燃焼出口のリークアンモニアは、下流における還元雰囲気を通過する際に水素と窒素に分解されるため、２段燃焼部へのリークアンモニアをほぼ０とすることができる。同図から得られる知見を踏まえ、アンモニアリーク低減とＮＯｘ低減とを両立する観点から、１段空気比は、０．８以上０．９５以下に設定することが好ましい。
【００６３】
このように、幾つかの実施形態によれば、化石燃料とアンモニア燃料とを用いたボイラ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、上述したように、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る。
【００６４】
なお、上記構成のボイラ２は、図１又は図２に示すアンモニア燃料供給ライン３４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３１と、化石燃料を燃焼させるための追加空気を火炉２０に供給するように構成された追加空気供給部３３と、を備える既存のボイラを改造することで、上記構成のボイラ２を得てもよい。この改造工事では、ボイラ２の追加空気供給部３３に対して燃焼ガスの流れ方向Ａの上流側においてアンモニア燃料を火炉２０に供給するためのアンモニア燃料供給ライン３４を設置する。こうして、既存の火力発電プラントのボイラ２を容易に改造することができる。このようなボイラの改造方法によれば、ボイラ２の追加空気供給部３３の上流側にアンモニア燃料を供給するためのアンモニア燃料供給ライン３４を設置する改造工事により、火炉２０内の還元雰囲気を利用してアンモニア燃料の窒素分をＮ２に分解して、アンモニア燃料の燃焼に伴うＮＯｘ濃度の増加を抑制可能となる。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の抑制とＮＯｘ濃度の低減を図ることができる。
【００６５】
また、ボイラの上記改造工事に際して、アンモニア燃料供給部３５を設置するとともに、化石燃料を供給する第１燃料供給ライン３８にアンモニア燃料を混入させるための第２燃料供給ライン３９を第１燃料供給ライン３８に接続してもよい。このようにすれば、既存のボイラ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、未燃アンモニアの排出の抑制とＮＯｘ濃度の低減とをさらに確実に実現することができる。
他の実施形態では、ボイラの上記改造工事に際して、アンモニア燃料供給部３５を設置するとともに、該アンモニア燃料供給部３５から供給されるアンモニア燃料を火炉２０内に直接供給するラインを設置してもよい。
【００６６】
以上説明したように、上記実施形態の構成は本発明者らの知見を利用したものであり、追加空気供給部３３の上流側にアンモニア燃料を供給するようにしたので、火炉２０内の還元雰囲気を利用してアンモニア燃料の窒素分をＮ２に分解して、アンモニア燃料の燃焼に伴うＮＯｘ濃度の増加を抑制できる。また、典型的なボイラでは、火炉２０内の燃焼温度は、例えば、１５００〜１６００℃程度と非常に高温であるため、触媒等を設けなくとも、アンモニアから窒素及び水素への分解反応が円滑に進むようになっている。このため、火炉２０内の還元雰囲気を利用してアンモニア燃料を効果的に分解させて、高価な触媒等を用いることなく、未燃アンモニアの排出の抑制と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、未燃アンモニア燃料の排出の抑制とＮＯｘ濃度の低減とを図ることができる。
【００６７】
本開示の少なくとも一実施形態に係る混焼ボイラ２は、開口部２１を有する火炉壁（炉壁部２０ａ）を含む火炉２０と、火炉壁の開口部２１に取り付けられるバーナユニット３０と、火炉２０内における燃焼ガスの流れ方向Ａにおいてバーナユニット３０の下流側に設けられる追加空気供給部３３と、を備えた炭素含有燃料及びアンモニア燃料の混焼ボイラ２であって、バーナユニット３０は、炭素含有燃料を燃焼させるように構成された少なくとも一つの第１バーナ３１と、炭素含有燃料とアンモニア燃料とを選択的に切り替えて火炉２０内に供給可能な第３バーナ６０と、を含む（例えば図７（ｂ）、図７（ｃ）参照）。
【００６８】
上記構成によれば、第３バーナ６０を切り替えて用いることにより、混焼ボイラ２は、第１バーナ３１と第３バーナ６０との両方から炭素含有燃料を供給する場合と、第１バーナ３１から炭素含有燃料を供給するとともに、第３バーナ６０からはアンモニア燃料のみを供給する場合とで切り替えて運転することができる。このような第３バーナ６０は、例えば、第１バーナ３１における炭素含有燃料の供給ライン（第１燃料供給ライン３８）にアンモニア燃料供給ライン３４とバルブとを付設することで実現できるから、既存のボイラの構造又は設計への変更を抑制しつつ、アンモニアを燃料として利用可能にすることができる。またこれにより、第１バーナ３１の燃焼安定性を損なうことなくアンモニア混焼ボイラ２でのＮＯｘ排出量を低減することができる。
【００６９】
また、上記のように、本開示の少なくとも一実施形態に係る火力発電プラント１は、上記何れかの実施形態に記載の混焼ボイラ２と、ボイラ２で生成された蒸気により駆動される蒸気タービン３と、を備える（例えば図１参照）。
【００７０】
上記の構成によれば、炭素含有燃料とアンモニア燃料との混焼ボイラ２を備えた火力発電プラント１において、上述したように、炭素含有燃料を燃焼させる第１バーナ３１の燃焼安定性を損なうことなくアンモニア混焼ボイラ２でのＮＯｘ排出量及び未燃アンモニアの排出を低減することができる火力発電プラント１を実現することができる。
【００７１】
また、本開示の少なくとも一実施形態に係るボイラの改造方法は、開口部２１を有する火炉壁２１ａを含む火炉２０と、火炉壁２１ａの開口部２１に取り付けられるバーナユニット３０と、火炉２０内における燃焼ガスの流れ方向Ａにおいてバーナユニット３０の下流側に設けられる追加空気供給部３３と、を備えるボイラの改造方法である。
バーナユニット３０は、当該バーナユニット３０の最上流側に位置する上流側空気ポート５１と、バーナユニット３０の最下流側に位置する下流側空気ポート５２と、燃焼ガスの流れ方向Ａにおいて上流側空気ポート５１と下流側空気ポート５２との間に位置する複数のバーナ３１と、を含む（図６参照）。
そして、本開示の少なくとも一実施形態に係るボイラの改造方法は、上流側空気ポート５１、下流側空気ポート５２、または、複数のバーナ３１のうちボイラ２の稼働時に炭素含有燃料が流れている第１バーナ３１以外の第２バーナ４０に対して、アンモニア燃料供給ライン３４を接続する工程を備えている。
【００７２】
上記の方法によれば、炭素含有燃料を燃焼させる各々の第１バーナ３１自体の設計変更を必要とせずに、ボイラ２の追加空気供給部３３の上流側にアンモニア燃料供給ライン３４を設置する改造工事により、炉内の還元雰囲気を利用してアンモニア燃料の窒素分をＮ２に分解して、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濃度の増加を抑制可能となる。これにより、第１バーナ３１の燃焼安定性を損なうことなく、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でき、且つ、未燃アンモニアの排出の抑制とＮＯｘ濃度の低減を図ることができるアンモニア混焼ボイラ２を簡易な方法で実現することができる。
【００７３】
幾つかの実施形態では、上記の方法において、アンモニア燃料供給ライン３４を接続するステップでは、上流側空気ポート５１又は下流側空気ポート５２にアンモニア燃料供給ライン３４を接続してもよい。
【００７４】
上記の方法によれば、既設のバーナユニット３０を改造する際に、炭素含有燃料を燃焼させる各々の第１バーナ３１自体の設計変更を必要としないから、既存のボイラ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、第１バーナ３１の燃焼安定性を損なうことなく未燃アンモニアの排出の抑制とＮＯｘ濃度の低減とを実現することができる。
【００７５】
幾つかの実施形態では、上記の方法において、アンモニア燃料供給ライン３４を接続するステップでは、複数のバーナ３１のうち燃焼ガスの流れ方向Ａにおいて最上流側に配置されたバーナ３１にアンモニア燃料供給ライン３４を接続してもよい。
【００７６】
上記の方法によれば、アンモニア燃料供給ライン３４がバーナユニット３０の最上流側に配置されるから、第１バーナ３１から投入された炭素含有燃料の燃焼領域４５の下流側に形成される還元雰囲気４６を、燃焼ガスの流れ方向Ａの上流から下流の全域に亘ってアンモニア燃料が通過する。よって、アンモニア燃料が還元雰囲気に晒される時間を十分に長く確保することができるから、未燃アンモニア及びＮＯｘの排出をより効果的に低減することができる。
【００７７】
本開示の少なくとも一実施形態に係る混焼ボイラ２の運転方法は、炭素含有燃料及びアンモニア燃料の混焼ボイラ２の運転方法であって、炭素含有燃料を燃焼させるように構成された少なくとも一つの第１バーナ３１には炭素含有燃料を供給し、炭素含有燃料とアンモニア燃料とを選択的に切り替えて混焼ボイラ２の火炉２０内に供給可能な第３バーナ６０（図７（ｂ）又は図７（ｃ）参照）からアンモニア燃料を供給するときは、第３バーナ６０から炭素含有燃料を供給しない。
【００７８】
上記の方法によれば、第３バーナ６０を切り替えて用いることにより、混焼ボイラ２は、第１バーナ３１と第３バーナ６０との両方から炭素含有燃料を供給する場合と、第１バーナ３１から炭素含有燃料を供給するとともに、第３バーナ６０からはアンモニア燃料のみを供給する場合とで切り替えて運転することができる。上述したように、このような第３バーナ６０は、例えば、第１バーナ３１における炭素含有燃料の供給ライン（第１燃料供給ライン３８）にアンモニア燃料供給ライン３４とバルブとを付設することで実現できるから、既存のボイラの構造又は設計への変更を抑制しつつ、アンモニアを燃料として利用可能にすることができる。
【００７９】
本開示の幾つかの実施形態によれば、既存のボイラの構造又は設計への変更を抑制しつつ、アンモニアを燃料として利用可能にすることができる。またこれにより、第１バーナ３１の燃焼安定性を損なうことなくアンモニア混焼ボイラ２でのＮＯｘ排出量を低減することができる。
【００８０】
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】
【００８１】
１  火力発電プラント
２  ボイラ
３  蒸気タービン
２０  火炉
２０ａ  炉壁部（火炉壁）
２１  開口部
３０  バーナユニット
３１  バーナ（第１バーナ）
３３  追加空気供給部（２次空気／ＡＡ）
３４  アンモニア燃料供給ライン
４０  アンモニア燃料供給ポート（第２バーナ）
５１  上流側空気ポート
５２  下流側空気ポート
６０  第３バーナ
Ａ  燃焼ガスの流れ方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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