CN103732991B - Ｈ2用燃烧器及ｈ2用燃烧器的燃烧方法 - Google Patents

Ｈ2用燃烧器及ｈ2用燃烧器的燃烧方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103732991B
CN103732991B CN201280035371.2A CN201280035371A CN103732991B CN 103732991 B CN103732991 B CN 103732991B CN 201280035371 A CN201280035371 A CN 201280035371A CN 103732991 B CN103732991 B CN 103732991B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
combustion
burner
stream
catalyst
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201280035371.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103732991A (zh
Inventor
折田隆
涩谷和信
渡边信昭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyo Nippon Sanso Corp
Original Assignee
Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyo Nippon Sanso Corp filed Critical Taiyo Nippon Sanso Corp
Publication of CN103732991A publication Critical patent/CN103732991A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103732991B publication Critical patent/CN103732991B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C13/00—Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material
    • F23C13/06—Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material in which non-catalytic combustion takes place in addition to catalytic combustion, e.g. downstream of a catalytic element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2201/00—Staged combustion
    • F23C2201/30—Staged fuel supply
    • F23C2201/301—Staged fuel supply with different fuels in stages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/13002—Catalytic combustion followed by a homogeneous combustion phase or stabilizing a homogeneous combustion phase
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/99006—Arrangements for starting combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/9901—Combustion process using hydrogen, hydrogen peroxide water or brown gas as fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2227/00—Ignition or checking
    • F23N2227/40—Catalytic ignition

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Gas Burners (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)

Abstract

根据本发明，提供了将H2气体用作燃料的同时能够进行安全的点火，并且能够缩短在催化剂下H2气体的燃烧时间的燃烧器。本发明的Ｈ2用燃烧器是具有两个不同的气体流路A、B的Ｈ2用燃烧器（1），其中，第一流路B构成为流动Ｈ2气体及第一助燃气体，第二流路A构成为流动Ｈ2气体或第二助燃气体，所述第二流路A的前端被配置在形成于所述第一流路B的前端的火焰能够蔓延的位置，在所述第一流路B设置有通过供给Ｈ2气体及第一助燃气体来能够着火的催化剂（4）。

Description

Ｈ2用燃烧器及Ｈ2用燃烧器的燃烧方法
技术领域
本发明涉及Ｈ2用燃烧器及Ｈ2用燃烧器的燃烧方法。
背景技术
近年来，为了防止日趋严重的地球变暖问题，不仅太阳、风力、地热、海洋、水力等可再生能源受到关注，而且不会因燃烧而排出二氧化碳的Ｈ2气体也作为一种理想的燃料被期待着有效的利用。
本申请基于2011年8月17日在日本提出的特愿2011-178212号主张优先权，并在此援用其内容。
然而，Ｈ2气体从其物理性质来看，由于燃烧范围广且燃烧速度也快，因此难以适用至今为止较多使用的烃系气体、重整气或城市燃气等的燃烧技术，作为工业用加热源，其应用领域受限。
另外，Ｈ2气体与其他燃料相比容易燃烧，因此在一般的氢燃烧中，对逆火的对策和对抑制ＮＯX产生的对策成为重要的问题。
另一方面，已知Ｈ2气体与其他燃料相比在低温下继续燃烧，因此在利用催化剂使Ｈ2气体燃烧的情况下，成为稳定且效率良好的燃烧器。
另外，据说Ｈ2气体与烃系气体相比，很多金属和金属氧化物会成为有效的燃烧催化剂，虽然是特殊的例子，但作为液体氢的自燃方法，介绍有极低温催化剂燃烧方法。
此外，在日本国内1970年代开始了通产省工业技术院阳光计划，对于储氢合金和氢燃烧技术进行了很多研究。尤其是，在大阪工业试验所调查了各种金属和金属氧化物的特性，通过对填充了Ｈ2活性高的催化剂通入当量比的Ｈ2气体和空气，确认了能够进行在室温下的燃烧。
非专利文献1：水素エネルギー利用技術大隈泰章著アグネ技術センター（氢能利用技术，大隈泰章著，AGNE技术中心）
非专利文献2：水素エネルギー最先端技術水素の燃焼技術ｐ565～ｐ579ＮＴＳ（氢能最先进技术，氢的燃烧技术，第565～579页，NTS）
不过，通常工业用燃烧炉的着火中，采用着使用点火变压器的直接点火式的引燃器。
此处，作为引燃器的燃料，如果使用像烃系气体或城市燃气这样的燃烧速度在数十cm/sec左右的燃料，则没有问题，但将Ｈ2气体用作燃料的情况下，其燃烧速度较快为2.6m/sec，因此在安全性方面存在问题。
尤其是，像燃烧炉内的吹扫不良和未着火时，如果在充满燃料和空气的混合气体的状态下再着火，则存在发生爆炸的可能性，很危险。
另外，引燃器不仅在用作点火用的连续引燃器的情况下，而且在用作定时引燃器的情况下，需要使其燃烧一定时间直至火势蔓延到主燃烧器。
因此，本申请发明人对使用将Ｈ2气体作为燃料且使用催化剂来使其燃烧的燃烧器进行了深入研究，发现存在在通过催化剂使燃烧继续一定时间时，催化剂因烧结或氧化等而劣化，或载体的高温耐性达到极限而催化剂劣化的问题。
在这种背景下，迫切期望将Ｈ2气体用作燃料的同时进行安全的点火，并且能够缩短在催化剂下Ｈ2气体的燃烧时间的燃烧器及燃烧器的燃烧方法，但实际情况是未提供有效、适当的燃烧器及燃烧器的燃烧方法。
发明内容
为了解决上述问题，权利要求1所涉及的发明是一种Ｈ2用燃烧器，具有两个不同的气体流路，其特征在于，第一流路构成为流动Ｈ2气体及第一助燃气体，第二流路构成为流动Ｈ2气体或第二助燃气体，所述第二流路的前端被配置在形成于所述第一流路的前端的火焰能够蔓延的位置，在所述第一流路设置有通过供给Ｈ2气体及第一助燃气体来能够着火的催化剂。
另外，权利要求2所涉及的发明是根据权利要求1所述的Ｈ2用燃烧器，其特征在于，所述催化剂含有Pt、Pd、PdO或PtO2中的任一种以上。
另外，权利要求3所涉及的发明是根据权利要求1或2所述的Ｈ2用燃烧器，其特征在于，在所述第一流路的前端设置有能够检测火焰的形成的检测机构的。
另外，权利要求4所涉及的发明是一种Ｈ2用燃烧器的燃烧方法，所述Ｈ2用燃烧器具有两个不同的气体流路，并且在第一流路设置有催化剂，其特征在于，所述燃烧方法具有以下工序：使Ｈ2气体及第一助燃气体流动到所述第一流路，通过所述催化剂使其着火而在第一流路的前端形成火焰；使Ｈ2气体或第二助燃气体流动到所述Ｈ2用燃烧器的第二流路；使在所述第一流路的前端形成的火焰蔓延到所述第二流路的前端；以及对于在Ｈ2气体及第一助燃气体中与在所述第二流路流动的气体相同种类的气体，停止其在所述第一流路的流动。
另外，权利要求5所涉及的发明是根据权利要求4所述的Ｈ2用燃烧器的燃烧方法，其特征在于，在所述第一流路的前端形成火焰后，使Ｈ2气体或第二助燃气体流动到所述第二流路。
另外，权利要求6所涉及的发明是根据权利要求4或5所述的Ｈ2用燃烧器的燃烧方法，其特征在于，所述催化剂含有Pt、Pd、PdO或PtO2中的任一种以上。
本发明的Ｈ2用燃烧器在第一流路设置有通过供给Ｈ2气体和助燃气体来能够着火的催化剂。由此，通过使助燃气体和Ｈ2气体流动到第一流路，能够不使用变压器等而使用催化剂来进行着火。其结果，不使用变压器进行着火，因此虽然将Ｈ2气体用作燃料，但不发生爆炸等，确保了安全性。
另外，在火势能够从第一流路的前端蔓延的位置形成有第二流路的前端。
因此，通过设置在第一流路的催化剂形成火种，与此同时或者与此前后，使Ｈ2气体或助燃气体流动到第二流路，使火种蔓延到第二流路的前端，此后停止与在第二流路流动的气体相同种类的气体在第一流路的流动，从而能够防止催化剂的劣化。即，通过催化剂形成火种，将其蔓延后，停止对催化剂供给的Ｈ2气体或助燃气体之一的供给，从而能够停止催化剂下Ｈ2气体的燃烧，能够防止催化剂的劣化。另外，对Ｈ2气体或助燃气体之一，即使停止在第一流路的流动，与此相同的气体也会从第二流路供给，因此能够在第二流路的前端继续形成火焰。
另外，本发明的Ｈ2用燃烧器中，形成在第一流路的催化剂含有Pt、Pd、PdO或PtO2中的任一种以上。由此，能够效率良好地在催化剂中着火。
另外，本发明的Ｈ2用燃烧器在第一流路的前端设置有能够检测火焰的形成的检测机构。由此，能够准确地检测是否在第一流路的前端形成了火种，能够精度良好地停止向第一流路的气体供给。
另外，本发明的Ｈ2用燃烧器的燃烧方法通过向在第一流路形成的催化剂供给Ｈ2气体和助燃气体来着火。因此，在着火时不使用变压器，不发生爆炸等，确保了安全性。
另外，在本发明的Ｈ2用燃烧器的燃烧方法中，通过催化剂来着火，与此同时或者与此前后，使Ｈ2气体或助燃气体流动到第二流路，使火种蔓延，对于在第一流路流动的气体中与在第二流路流动的气体相同种类的气体停止流动。其结果，能够停止在催化剂下Ｈ2气体的燃烧，能够防止催化剂的劣化。另外，对在第一流路流动的Ｈ2气体或助燃气体之一，即使停止流动，与此相同的气体在第二流路流动，因此能够在第二流路的前端继续形成火焰。
附图说明
图1是示出本实施方式的Ｈ2用燃烧器的一例的剖视图。
图2的（a）是示出本实施方式的Ｈ2用燃烧器的一例的剖视图，图2的（b）是从Ｈ2用燃烧器的前端侧观察的侧视图。
图3是示出本实施方式的Ｈ2用燃烧器的其他例的一部分的立体图。
图4是示出使用本实施方式的Ｈ2用燃烧器的加热处理装置的图。
图5是示出使用本实施方式的Ｈ2用燃烧器的火炬（フレアースタック）的图。
图6是示出本发明的一实施例中催化剂上的Ｈ2浓度与确认着火为止的时间的关系的图表。
图7是示出根据氢-空气混合气体的浓度的最小点火能量的图表。
图8是示出本发明的一实施例中使用的Ｈ2用燃烧器的一部分的剖视图。
图9是示出本发明的一实施例中空气流量与最高到达温度的关系的图表。
具体实施方式
下面，参照附图对作为本发明的一实施方式的Ｈ2用燃烧器及Ｈ2用燃烧器的燃烧方法进行说明。
<Ｈ2用燃烧器>
图1是示出作为本发明的一实施方式的Ｈ2用燃烧器1的剖视图。
Ｈ2用燃烧器1是在内部具有两个不同的气体流路A、B的管状的结构体，如图1所示，具有外管2、配置在外管2内的内管3、形成在内管3的前端3a侧的催化剂4、以及配置在内管3内的内管5。
外管2是管状的中空管体，在内侧配置有内管3，在外管2的前端2a形成有开口部2c。另外，开口部2c的下游侧成为燃烧部分6，构成为能够形成火焰F。
另外，在外管2的前端2a的相反侧的一端2b（后端）侧，通过管道8连接有助燃气体供给装置7，外管2形成为能够向燃烧部分6供给助燃气体（第二助燃气体）。
内管3是管状的中空管体，与外管2轴线方向相同地配置在外管2内，内管3的前端3a构成为能够形成火焰（省略图示）。
在内管3的前端3a的相反侧的一端3b（后端）侧，通过管道10连接有Ｈ2气体供给装置9，内管3形成为能够向催化剂4及燃烧部分6供给Ｈ2气体。
另外，在内管3的前端3a侧的内部填充有催化剂4（催化剂层），内管3的前端3a形成为形成了多个喷出孔3c的喷嘴状。此外，内管3的配置位置只要是在内管3的前端3a形成的火焰能够蔓延到外管2的前端2a的位置，则任何位置都可以。例如，能够使内管3的前端3a的位置设为与外管2的前端2a的位置相比缩进的位置，或者能够设为突出的位置。该情况下，只要由内管3的前端3a产生的火焰的形成区域与由外管2的前端2a产生的火焰F的形成区域至少一部分重叠，在内管3的前端3a形成的火焰就能够蔓延到外管2的前端2a，因此能够对于外管2的前端2a的位置任意地调整内管3的前端3a的位置，使得满足这种位置关系。
催化剂4只要是能够通过供给Ｈ2气体和助燃气体来着火的物质即可，如果使用含有Pt、Pd、PdO或PtO2中的任一种以上的物质，则能够效率良好地着火。
尤其是，将Pd或PdO用作催化剂的情况下，即使改变供给的助燃气体的流量，也作为Ｈ2分解催化剂有用，并且，即使在Ｈ2气体的流量过多的状态下，也具有充分的着火性能，因此更优选。
此外，催化剂4最高达到500～800℃的温度。
另外，在内管3的内部，在催化剂4的上游侧进一步配置有内管5。
内管5是管状的中空管体，与内管3和外管2轴线方向相同地配置在内管3内。
内管5的前端5a的相反侧的一端5b（后端）侧，通过管道22连接有助燃气体供给装置21，内管5形成为能够向催化剂4及燃烧部分6供给助燃气体（第一助燃气体）。并且，内管5的配置位置只要是内管5的前端5a能够向催化剂4吹入助燃气体的位置，则任何位置都可以。
这样，Ｈ2用燃烧器1中，在外管2与配置在外管2内的内管3之间的空间形成流路A（第二流路），在内管3与配置在内管3内的内管5之间的空间形成流路C，在内管5内形成流路D。另外，在内管3的前端3c侧形成流路C与流路D合流而构成的流路B（第一流路）。
即，流路A构成为流动助燃气体，流路B构成为流动Ｈ2气体及助燃气体，流路C构成为流动Ｈ2气体，流路D构成为流动助燃气体。
另外，如图2的（a）及图2的（b）所示，Ｈ2用燃烧器1也可以在位于外管2的内侧且内管3的前端3a的下游侧的空间设置用于检测火焰的检测机构23。由此，能够快速准确地检测是否在内管3形成了火焰。作为检测机构23，例如能够举出火焰杆（フレームロッド）、温度计、UV传感器等。
本实施方式的Ｈ2用燃烧器1具有如上所述的结构。
此外，在上述实施方式中，外管2连接助燃气体供给装置7，内管3连接Ｈ2供给装置9，内管5连接助燃气体供给装置21，但不一定限定在这种方式。例如，也可以是外管2连接Ｈ2气体供给装置。另外，也可以是内管3连接助燃气体供给装置，内管5连接Ｈ2气体供给装置。
<Ｈ2用燃烧器的燃烧方法>
接着，对使用上述Ｈ2用燃烧器1的Ｈ2用燃烧器的燃烧方法进行说明。
首先，使用助燃气体供给装置21使助燃气体流动到内管5内的流路D，使用Ｈ2气体供给装置9使Ｈ2气体流动到形成在内管3与内管5之间的空间的流路C。
此外，助燃气体供给装置21供给的助燃气体例如可以是空气或氧。
由此，在内管3的前端3a侧形成的流路B，在流路C流动的气体与在流路D流动的气体合流，变成Ｈ2气体和助燃气体流动，设置在内管3的前端3a侧的催化剂4也被供给Ｈ2气体和助燃气体。其结果，Ｈ2气体在催化剂4开始燃烧（着火），在作为流路B的前端的内管3的前端3a形成火焰（省略图示）。
对于根据催化剂4的Ｈ2气体的着火原理，对于详情有很多不清楚之处，但从根据Pd膜的Ｈ2透过现象等的研究来看，可以定性地认为如下。
首先，Ｈ2分子吸附在催化剂4上，该Ｈ2分子在催化剂4上分解成H原子。然后，通过已分解的H原子与氧反应，产生反应热。其结果，可以认为将该反应热作为点火能量Ｈ2转移到燃烧状态。
此外，在流路C及流路D流动的气体的流量只要通过催化剂4的Ｈ2及助燃气体的温度超过Ｈ2的自燃温度530℃则任何流量都可以，适当决定即可。
一旦在流路B的前端形成火焰，与此同时或者与此前后，使用助燃气体供给装置7在外管2与内管3之间形成的流路A流动助燃气体。由此，使在流路B的前端形成的火焰蔓延到作为流路A的前端的外管2的前端2a，从而在流路A的前端形成火焰F。
此外，助燃气体供给装置7供给的助燃气体例如可以是空气或氧，不一定必须是与助燃气体供给装置21供给的助燃气体相同的气体。
一旦在流路A的前端形成火焰F，停止通过助燃气体供给装置21使助燃气体在流路C、进而在流路B流动，使设置在流路B的前端侧的催化剂4下的Ｈ2气体的着火停止。
此外，从如果催化剂下的Ｈ2气体的燃烧时间长则催化剂的劣化变得激烈的方面来看，助燃气体的供给的停止优选是从在流路B的前端形成火种开始或在流路A的前端形成火焰F开始不留间隔地大致同时进行。
此外，在外管2内设置检测机构23的情况下，通过该检测机构23能够准确地检测是否在流路B的前端形成火焰，因此能够精度良好地停止向流路B的助燃气体的供给。
另外，在上述实施方式中，对使助燃气体流动到流路A及流路D，使Ｈ2气体流动到流路C的情况进行了说明，但不一定限定在该方式。
也可以使Ｈ2气体流动到流路A。另外，只要是能够使Ｈ2气体和助燃气体这两者流动到流路B，则流动到流路C及流路D的气体的选择只要适当决定即可。
在这样的情况下，在流路A的前端形成火焰F后，对于在Ｈ2气体及助燃气体中与在流路A流动的气体相同种类的气体，停止向流路B的供给即可。此处，对相同种类的气体停止供给是指，包括例如向流路A供给的助燃气体是空气、向流路B供给的助燃气体是氧的情况下，停止向该流路B供给的助燃气体（该情况下是氧）的供给。
本实施方式的Ｈ2用燃烧器1在流路B设置有通过供给Ｈ2气体和助燃气体来能够着火的催化剂4。由此，通过向流路B供给助燃气体和Ｈ2气体，能够不使用变压器等而使用催化剂4来着火。其结果，不使用变压器进行着火，因此虽然将Ｈ2气体用作燃料，但不发生爆炸等，确保了安全性。
另外，在火势能够从流路B的前端蔓延的位置形成有流路A的前端。因此，通过设置在流路B的催化剂4形成火种，与此同时或者与此前后，将助燃气体供给到流路A，使火种蔓延到流路A的前端，此后停止助燃气体的向流路B的供给，从而能够防止催化剂的劣化。即，通过催化剂形成火种，将其蔓延后，停止对催化剂供给的助燃气体的供给，从而能够缩短Ｈ2气体和助燃气体这两者通过催化剂的时间，通过停止催化剂下的燃烧，能够防止催化剂的劣化。另外，即使停止将助燃气体流动到流路B，作为与此相同的气体的助燃气体也会从流路A供给，因此能够在流路A的前端继续形成火焰。
另外，本实施方式的Ｈ2用燃烧器1的燃烧方法通过向在流路B形成的催化剂4供给Ｈ2气体和助燃气体来着火。因此，在着火时不使用变压器，从而不发生爆炸等，确保了安全性。
另外，通过催化剂4着火而在流路B的前端形成火种，与此同时或者与此前后，使助燃气体流动到流路A，使火种蔓延到流路A的前端，从而停止助燃气体流动到流路B。其结果，由于停止了助燃气体的供给，能够缩短在催化剂下Ｈ2气体的燃烧，能够防止催化剂的劣化。另外，即使停止助燃气体流动到流路B，助燃气体也会流动到流路A，因此能够继续形成火焰F。
此外，上述Ｈ2用燃烧器1虽然构成为在外管2的内部配置内管3，但能够形成两个不同的流路，并且只要在第一流路的前端形成的火焰能够蔓延到第二流路的前端，燃烧器的结构怎么样都可以，也可以由分离的两个管体构成。
作为由两个管体构成的例子，例如如图3所示，也可以将上述配置在外管2的内部的内管3配置在外管2的旁边。
另外，在上述实施方式中，对在内管3的内部进一步设置内管5的情况进行了说明，但也可以采用不设置内管5而在内管3内供给Ｈ2气体和助燃气体这两者的结构。
此处，在内管3的内部设置内管5的情况下，不预先混合Ｈ2气体和助燃气体而向催化剂4供给Ｈ2气体和助燃气体，因此点火时引起逆火的可能性低。相对于此，不设置内管5而只在内管3内供给Ｈ2气体和助燃气体这两者的情况下，预先混合这些气体，因此优选采取适当的用于防止逆火的措施。
接着，对本实施方式的Ｈ2用燃烧器的优点，以加热对象气体的加热处理方法及火炬为例进行进一步的说明。
<对象气体的加热处理方法>
如图4所示，使用了本实施方式的Ｈ2用燃烧器的加热对象气体的加热处理装置24大致由主燃烧器25以及设置在主燃烧器25的前端的Ｈ2用燃烧器1构成。
主燃烧器25由向作为主燃烧器25的前端部分的空间的燃烧部分26供给对象气体的管道27、以及形成为包围管道27的外周并设有向燃烧部分26供给燃料的喷出口28a的主燃烧器主体28构成。此外，在主燃烧器主体28连接有用于向主燃烧器主体28导入燃料的管道29。
在使用该加热处理装置24对加热对象气体进行加热处理时，首先对作为引燃器的Ｈ2用燃烧器1进行点火。然后，分别从主燃烧器25的管道27供给加热对象气体，从主燃烧器主体28供给燃料，使用Ｈ2用燃烧器1的火焰对主燃烧器25进行点火。这样，在主燃烧器25的前端的燃烧部分26形成火焰（省略图示），对对象气体进行加热处理。
通常，作为主燃烧器的燃料使用Ｈ2气体的情况下，为了防止因在炉内混合Ｈ2气体和助燃气体而引起的爆炸，如上所述，预先对引燃器进行点火之后，向主燃烧器导入燃料。
此处，以往作为引燃器用的燃料不能使用Ｈ2气体，因此引燃器中需要导入与主燃烧器的燃料不同的烃系气体等的燃料的装置及检测其泄漏的装置。因此，存在主燃烧器的点火动作所需的成本增加的不良情况。
另一方面，如果使用本实施方式的Ｈ2用燃烧器1，虽然将Ｈ2气体用作燃料，但能够安全地进行点火，因此不需要Ｈ2以外的燃料的供给装置及检测其泄漏的装置，能够抑制主燃烧器25的点火所花费的费用。
<火炬>
接着，对使用了本实施方式的Ｈ2用燃烧器1的火炬的优点进行说明。
如图5所示，火炬41由与期望燃烧的气体的储藏设备42连接的放出塔43、以及设置在放出塔43的前端的Ｈ2用燃烧器1构成。
在使用该火炬41燃烧气体的情况下，首先对Ｈ2用燃烧器1进行点火。然后，从储藏设备42将期望燃烧的气体送至放出塔43，在放出塔43的前端使用Ｈ2用燃烧器1的火焰对期望的气体进行点火使其燃烧即可。
此处，如果是现有的火炬，则作为设置在放出塔的前端的燃烧器，使用通常的引燃器，因此需要使用点火用塞子等的电能进行点火。
为此，需要供电设备，并且，在还将火炬用作保安设备时，为了防备停电时需要准备称为电池或紧急情况用发电机的备用电源。
但是，如果使用本实施方式的Ｈ2用燃烧器1，由于仅仅在催化剂4上通过Ｈ2气体和助燃气体就能点火，因此不需要供电的设备及备用电源。因此，能够抑制供电的设备及备用电源以及维护这些所花费的费用。
另外，在储藏设备42储藏的燃烧的气体是Ｈ2气体的情况下，将该Ｈ2气体作为Ｈ2用燃烧器的燃料即可，因此不需要燃烧器的燃料及用于供给燃料的设备，能够抑制费用。
进一步，将Ｈ2气体用作燃料的火焰，与现有的燃烧器那样将烃系气体用作燃料的情况相比，难以引起吹灭，因此如果使用Ｈ2用燃烧器1，则在使放出塔43内的风速变大时也不被吹灭地发挥作用。
其结果，要想在火炬41中处理同流量的气体的情况下，使用Ｈ2用燃烧器1时，与使用现有的燃烧器的情况相比，能够使放出塔43内的塔内径变小，能够实现火炬41自身的小型化。
以上，基于实施方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离其要旨的范围内能够进行各种变更是显而易见的。
下面，通过实施例更详细地说明本发明，但本发明不受下述实施例的任何限制。
（实施例1）
在实施例1中使用了与上述Ｈ2用燃烧器1相同的Ｈ2用燃烧器，向外管2以10L/min的流量供给Ｈ2气体，向内管5以1.5L/min的流量供给Ｈ2气体，对改变向内管3供给的空气的流量时的、点火为止所需的时间进行了测定。所使用的催化剂是Pd，将周围及初期气体温度设为20℃。将结果示于图6。此外，使用设置在外管2内的前端侧的温度计进行了着火的确认。
如图6所示，如果催化剂上的H2浓度是20～30体积%左右，则着火为止所需的时间变短。
这与各H2浓度的根据火花的最小点火能量的测定结果（参照图7）非常一致，可以认为在催化剂上进行了H2的燃烧。
（实施例2）
在实施例2中，对使用与实施方式中说明的H2用燃烧器1相同的H2用燃烧器，作为催化剂，分别使用Pd、Pt、PdO及PtO2的情况，比较了着火性能。具体地，向外管2以10L/min的流量供给Ｈ2气体，向内管5以2L/min的流量供给Ｈ2气体，通过一边改变向内管3内供给的空气的流量，一边测量点火动作后30秒内所到达的最高温度，进行了性能比较。此外，如图8所示，使用设置在内管3的前端3a的外壁的温度传感器44进行了最高温度的测定。将结果示于图9。
如图9所示，可知任何催化剂均存在通过催化剂的H2和助燃气体示出超过H2的自燃点530℃的温度的空气风量的范围，具有Ｈ2气体的着火所需的性能。
另外，在将Pd或PdO用作催化剂的情况下，从空气流量的宽范围下通过催化剂的H2和助燃气体达到530℃以上的温度，可知作为H2分解催化剂非常有用。
另外，在将Pd或PdO用作催化剂的情况下，通过催化剂的空气流量在相对于Ｈ2气体量的理论空气比不足时也确认了高的温度上升。这是因为理论空气比不足的情况下，在催化剂下加热的未燃H2气体在喷嘴喷出孔前端自燃，生成火焰。因此，在使用这些催化剂的情况下，即使在燃料过多的空气比下也具有充分的着火性能。
另外，在实施例2中，温度最高上升到750℃，任何条件下也均没有确认到逆火，通过采用不预先混合H2气体和助燃气体的结构，确认了即使在H2温度上升时也能够不发生逆火地进行点火。
工业实用性
根据本发明，通过向H2用燃烧器的第一流路流动助燃气体和H2气体，不使用变压器进行着火，因此虽然将H2气体用作燃料，但不发生爆炸等，确保了安全性。因此，本发明能够适合用于H2用燃烧器及其燃烧方法。
符号说明
1：H2用燃烧器2：外管2a：外管的前端
3：内管3a：内管的前端4：催化剂
5：内管5a：内管的前端6：燃烧部分
7、21：助燃气体供给装置8、10、22、27、29：管道
9：H2气体供给装置23：检测机构24：加热处理装置
25：主燃烧器26：燃烧部分28：主燃烧器主体
41：火炬42：储藏设备43：放出塔

Claims (6)

1.一种H2用燃烧器，其特征在于，具有：
第一内管，在内部流动第一助燃气体；
第二内管，被配置在所述第一内管的外侧，以使其与第一内管之间划分出流动H2气体的流路，其前端与所述第一内管的前端的位置相比突出；
催化剂，在所述第二内管内，被配置在位于所述第一内管的前端与所述第二内管的前端之间的部分，通过供给所述H2气体及所述第一助燃气体来能够着火；及
外管，被配置在所述第二内管的外侧，以使其与所述第二内管之间划分出流动H2气体或第二助燃气体的流路，
所述外管的前端配置在形成于所述第二内管的前端的火焰能够蔓延到所述外管的前端的位置。
2.根据权利要求1所述的H2用燃烧器，其特征在于，所述催化剂含有Pt、Pd、PdO或PtO2中的任一种以上。
3.根据权利要求1或2所述的H2用燃烧器，其特征在于，在流动所述H2气体或所述第二助燃气体的所述流路的前端设置有能够检测火焰的形成的检测机构。
4.一种H2用燃烧器的燃烧方法，所述H2用燃烧器具有两个不同的气体流路，并且在第一流路设置有催化剂，其特征在于，所述燃烧方法具有以下工序：
使H2气体及第一助燃气体流动到所述第一流路，通过所述催化剂使其着火而在第一流路的前端形成火焰；
使H2气体或第二助燃气体流动到所述H2用燃烧器的第二流路；
使在所述第一流路的前端形成的火焰蔓延到所述第二流路的前端；以及
对于在H2气体及第一助燃气体中与在所述第二流路流动的气体相同种类的气体，停止其在所述第一流路的流动。
5.根据权利要求4所述的H2用燃烧器的燃烧方法，其特征在于，在所述第一流路的前端形成火焰后，使H2气体或第二助燃气体流动到所述第二流路。
6.根据权利要求4或5所述的H2用燃烧器的燃烧方法，其特征在于，所述催化剂含有Pt、Pd、PdO或PtO2中的任一种以上。
CN201280035371.2A 2011-08-17 2012-08-09 Ｈ2用燃烧器及ｈ2用燃烧器的燃烧方法 Active CN103732991B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011178212 2011-08-17
JP2011-178212 2011-08-17
PCT/JP2012/070334 WO2013024783A1 (ja) 2011-08-17 2012-08-09 Ｈ２用バーナおよびｈ２用バーナの燃焼方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103732991A CN103732991A (zh) 2014-04-16
CN103732991B true CN103732991B (zh) 2016-03-02

Family

ID=47715102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280035371.2A Active CN103732991B (zh) 2011-08-17 2012-08-09 Ｈ2用燃烧器及ｈ2用燃烧器的燃烧方法

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP5732135B2 (zh)
KR (1) KR101974819B1 (zh)
CN (1) CN103732991B (zh)
TW (1) TWI550234B (zh)
WO (1) WO2013024783A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6551375B2 (ja) * 2016-12-07 2019-07-31 トヨタ自動車株式会社 水素ガスバーナ構造およびこれを備えた水素ガスバーナ装置
JP2019039590A (ja) * 2017-08-24 2019-03-14 トヨタ自動車株式会社 水素ガス燃焼用ノズル
JP6863175B2 (ja) * 2017-08-25 2021-04-21 トヨタ自動車株式会社 水素ガス燃焼用ノズル、ラジアントチューブバーナー及び水素ガス燃焼方法
JP6863189B2 (ja) * 2017-09-05 2021-04-21 トヨタ自動車株式会社 水素ガスバーナー装置用のノズル構造体
WO2022003546A1 (en) 2020-06-29 2022-01-06 AMF Den Boer B.V. Hydrogen gas burner

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1033685A (zh) * 1987-11-03 1989-07-05 柴特纳·米奇尔·李 燃烧装置
CN1121157A (zh) * 1994-05-11 1996-04-24 Abb管理有限公司 用于大气燃烧设备的燃烧方法与装置
CN1121570A (zh) * 1994-07-25 1996-05-01 Abb研究有限公司 燃烧室
CN1184918A (zh) * 1996-11-29 1998-06-17 东芝株式会社 燃气轮机燃烧器及其运行方式
US5950434A (en) * 1995-06-12 1999-09-14 Siemens Aktiengesellschaft Burner, particularly for a gas turbine, with catalytically induced combustion
JP2004163030A (ja) * 2002-11-14 2004-06-10 Calsonic Kansei Corp 水素燃焼器

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2774557B2 (ja) * 1989-03-30 1998-07-09 財団法人電力中央研究所 触媒燃焼式ガスタービン用燃焼器
JPH0512615Y2 (zh) * 1989-07-05 1993-03-31
US5634784A (en) * 1991-01-09 1997-06-03 Precision Combustion, Inc. Catalytic method
ES2142588T3 (es) * 1995-06-12 2000-04-16 Siemens Ag Quemador catalitico de encendido de una turbina de gas.
JP2001065815A (ja) * 1999-08-31 2001-03-16 Denso Corp 燃焼装置
US7121097B2 (en) * 2001-01-16 2006-10-17 Catalytica Energy Systems, Inc. Control strategy for flexible catalytic combustion system
JP4645972B2 (ja) * 2005-12-14 2011-03-09 修 廣田 噴射炎バーナー及び炉並びに火炎発生方法
JP4299868B2 (ja) * 2006-07-28 2009-07-22 クロリンエンジニアズ株式会社 水素燃焼装置
JP5071021B2 (ja) * 2007-09-27 2012-11-14 Ｊｆｅスチール株式会社 パイロットバーナーおよびその着火検出方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1033685A (zh) * 1987-11-03 1989-07-05 柴特纳·米奇尔·李 燃烧装置
CN1121157A (zh) * 1994-05-11 1996-04-24 Abb管理有限公司 用于大气燃烧设备的燃烧方法与装置
CN1121570A (zh) * 1994-07-25 1996-05-01 Abb研究有限公司 燃烧室
US5950434A (en) * 1995-06-12 1999-09-14 Siemens Aktiengesellschaft Burner, particularly for a gas turbine, with catalytically induced combustion
CN1184918A (zh) * 1996-11-29 1998-06-17 东芝株式会社 燃气轮机燃烧器及其运行方式
JP2004163030A (ja) * 2002-11-14 2004-06-10 Calsonic Kansei Corp 水素燃焼器

Also Published As

Publication number Publication date
CN103732991A (zh) 2014-04-16
JP5732135B2 (ja) 2015-06-10
TW201319469A (zh) 2013-05-16
KR101974819B1 (ko) 2019-08-23
JPWO2013024783A1 (ja) 2015-03-05
KR20140051907A (ko) 2014-05-02
WO2013024783A1 (ja) 2013-02-21
TWI550234B (zh) 2016-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103732991B (zh) Ｈ2用燃烧器及ｈ2用燃烧器的燃烧方法
Kurata et al. Performances and emission characteristics of NH3–air and NH3CH4–air combustion gas-turbine power generations
Cheng et al. Study of effects of ammonia addition on soot formation characteristics in n-heptane co-flow laminar diffusion flames
CN105556210B (zh) 用于低nox燃烧的多孔火焰保持器
CN105960565A (zh) 低NOx火管锅炉
CN107208883B (zh) 在旋流器的上游和下游具有燃料喷射装置的改进的旋流燃烧器
CN207716413U (zh) 氨燃料燃烧咀及具有该燃烧咀的燃烧器
Ilbas et al. Effect of oxy-fuel combustion on flame characteristics of low calorific value coal gases in a small burner and combustor
CN103520865B (zh) 一种测定气体灭火剂灭火性能的喷雾式燃烧器
JP2007059212A (ja) 燃料電池発電システム及び熱交換器内蔵型触媒燃焼器
Ilbas et al. Combustion Behaviours of Different Biogases in an Existing Conventional Natural Gas Burner: An Experimental Study
US6718773B2 (en) Method for igniting a thermal turbomachine
Zhang et al. Experimental investigation on combustion and emission characteristics of non-premixed ammonia/hydrogen flame
ES2746964T3 (es) Procedimiento para la combustión de una mezcla de combustible-oxígeno
JP2014190692A (ja) 炭化水素並びに他の液体及びガスを燃焼させるための方法及び装置
JP2015144092A (ja) 燃料電池装置
CN103791617B (zh) 本安型无焰水套炉
JP5473364B2 (ja) フレアチップ
CN204832082U (zh) 一种基于燃烧法的燃气热值测量的燃烧装置
CN112033683B (zh) 一种畸变装置
JP2011209202A (ja) 粒子状物質発生装置及び粒子状物質発生方法
CN207412783U (zh) 一种再沸器及精馏体系
WO2022210710A1 (ja) ボイラの運転方法、及び、ボイラ用の制御装置
ES2433121B1 (es) Quemador integrado en un sistema de reformado de hidrocarburos y alcoholes
JP4010820B2 (ja) 警報器点検具

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant