【環境・エネルギー】石炭火力でCO2を大幅削減！IHIの「アンモニア混焼ボイラ」

【課題】アンモニアを燃やすと「NOx」が出てしまうジレンマ

火力発電所の巨大なボイラ（燃焼炉）の壁面には、燃料を噴射して燃やす「バーナ」が縦に何段も並んで設置されています。

アンモニアは分子の中に窒素（N）を含んでいるため、そのまま石炭と一緒に燃やすと、空気中の酸素と結びついて有害な「NOx（窒素酸化物）」が大量に発生してしまいます。また、アンモニアは石炭よりも燃焼速度が遅いため、炉内の温度が下がってしまい、火が消えやすくなる（燃焼が不安定になる）という問題もありました。

【解決策】「一番下の段」で石炭を燃やし、その上でアンモニアを燃やす

IHIは、複数段あるバーナの「どこからアンモニアを吹き込むか」という点に着目し、炉内の温度分布と化学反応を完璧にコントロールする配置を発明しました。

1. 最下段の石炭バーナで「高温の土台」を作る

この特許の最大のポイントは、「一番下の段のバーナ（図2のM21, N21）ではアンモニアを燃やさず、微粉炭（石炭）だけを燃やす」という点です。

熱は下から上へと昇っていきます。そのため、最下段で燃えやすい石炭をしっかり燃やして高温の火炎（土台）を作っておくことで、炉全体の温度低下を防ぎます。

2. 未燃のアンモニアでNOxを「還元」する魔法

そして、その上段のバーナ（図2のM22, N22）からアンモニアを炉内に吹き込みます。 下から昇ってくる高温のガスによってアンモニアは安定して燃焼します。さらに、炉内の酸素が少ない状態（還元雰囲気）でアンモニアを熱分解させると、未燃焼のアンモニア成分（NHi）が、他の場所で発生したNOxと化学反応を起こし、NOxを無害な窒素（N2）と水（H2O）に分解（還元）してくれるのです。

【効果】既存インフラを活かした最速のカーボンニュートラル

この技術により、既存の石炭火力発電所の設備を大きく造り替えることなく、燃料の一部をアンモニアに置き換える（混焼率を上げる）ことが可能になりました。

• CO2の大幅削減： 燃料の20%をアンモニアに置き換えるだけでも、巨大な発電所から排出されるCO2を劇的に減らすことができます。
• クリーンな排気： 懸念されていたNOxの発生を環境基準値以下に抑え、安定した電力供給を維持できます。

日本の重工業メーカーの知恵が詰まった、世界のエネルギー転換を現実にするための極めて重要かつ実用的な発明です。

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