安定燃焼と環境基準への適合を達成
IHIはこのたび、火力発電所用ボイラ向け「アンモニア専焼バーナ」を開発し、実用化に向けた技術検証を完了しましたので、お知らせいたします。
IHIはこれまで、火力発電用および蒸気供給用ボイラの脱炭素化に向けて、従来燃料（石炭・天然ガス等）を使用するボイラを対象に、2024年には、JERA碧南火力発電所4号機において、燃料アンモニアの大規模転換実証試験（熱量比20%）を実施し、商用運転中のボイラにおけるアンモニア20%燃焼バーナによる実証に成功しています。また、脱炭素化に向けた段階的な取り組みとして、60％の高比率燃焼に対応するバーナ開発や、既存設備の改造範囲を最小限に抑えながら導入可能なアンモニア専焼バーナの開発にも取り組んできました。
アンモニア専焼バーナは、既存ボイラ設備の改造を最小限に抑えつつ、段階的にアンモニアの燃焼比率を高め、最終的にアンモニア100％燃焼を実現することを目的に開発したものです。2022年には小型燃焼試験設備でアンモニア専焼の安定燃焼に成功しました。アンモニアは燃焼しにくい特性を有するため、その安定燃焼の実現に加え、NOxおよび未燃アンモニアの排出低減、ならびに火力発電所の運用に求められる負荷変動への対応について、IHI相生事業所（兵庫県相生市）の大型燃焼試験設備（図1、図2）を用いた検証を重ねてまいりました。
このたび、バーナ構造および燃料供給方式の最適化により、低負荷から高負荷までの広範な運転領域において安定燃焼を実現するとともに、実用レベルでの環境基準への適合を達成しました。
今後は、アンモニア専焼におけるさらなるバーナ構造の最適化と環境性能の向上に取り組むとともに、実機ボイラでの運用性評価を進めてまいります。IHIは、燃料アンモニアの利活用技術をはじめとする低炭素技術の提供を通じて、持続可能なエネルギートランジションを推進し、グローバルな環境負荷の低減に貢献してまいります。
図1 IHI相生事業所の大型燃焼試験設備（容量：10MW[熱入力ベース]）
図2 アンモニア専焼火炎 通常のカメラで撮影（火炎不可視）
図2 アンモニア専焼火炎 特殊カメラで撮影（可視化写真）