JP2618960B2 - 触媒燃焼装置およびその燃焼制御方法 - Google Patents
触媒燃焼装置およびその燃焼制御方法Info
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- JP2618960B2 JP2618960B2 JP63075713A JP7571388A JP2618960B2 JP 2618960 B2 JP2618960 B2 JP 2618960B2 JP 63075713 A JP63075713 A JP 63075713A JP 7571388 A JP7571388 A JP 7571388A JP 2618960 B2 JP2618960 B2 JP 2618960B2
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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
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、触媒燃焼装置に係り、特に特別の予熱装置
を設けることなく安定して触媒燃焼を継続させることの
できる触媒燃焼装置およびその燃焼制御方法に関する。
を設けることなく安定して触媒燃焼を継続させることの
できる触媒燃焼装置およびその燃焼制御方法に関する。
ガス状燃料を燃焼させる方式としては、これまでバー
ナによる燃焼が良く知られている。
ナによる燃焼が良く知られている。
このバーナ方式による燃焼では、燃料と空気を予め混
合するか、あるいはバーナ先端部で混合し適切な空気と
燃料の混合割合に調整することにより火炎を保持し、安
定に燃焼を継続させるものである。したがって燃料の種
類によって適切な空燃比があり、例えば、メタン、プロ
パンでは空燃比が1.0〜1.2程度であり、一酸化炭素で
は、1.0〜2.0程度といわれている。また、燃料の発熱量
についても安定して火炎を保持し自然させるためには、
最低800〜1000kcal/Nm3以上は必要であるとされてい
る。
合するか、あるいはバーナ先端部で混合し適切な空気と
燃料の混合割合に調整することにより火炎を保持し、安
定に燃焼を継続させるものである。したがって燃料の種
類によって適切な空燃比があり、例えば、メタン、プロ
パンでは空燃比が1.0〜1.2程度であり、一酸化炭素で
は、1.0〜2.0程度といわれている。また、燃料の発熱量
についても安定して火炎を保持し自然させるためには、
最低800〜1000kcal/Nm3以上は必要であるとされてい
る。
一方、近年触媒を用いて、接触燃焼を行わせる方式、
いわゆる触媒燃焼方式が提案され、自動車排ガスの浄化
触媒燃焼などにおいて実用化されている。この触媒燃焼
方式においては、（１）発熱量が100〜200kcal/Nm3以下
の低カロリーガスの燃焼が可能であり、（２）低酸素
（理論酸素量）での燃焼が可能で、（３）火炎の発生が
なくNOXが低いなどの優れた特徴を有している。
いわゆる触媒燃焼方式が提案され、自動車排ガスの浄化
触媒燃焼などにおいて実用化されている。この触媒燃焼
方式においては、（１）発熱量が100〜200kcal/Nm3以下
の低カロリーガスの燃焼が可能であり、（２）低酸素
（理論酸素量）での燃焼が可能で、（３）火炎の発生が
なくNOXが低いなどの優れた特徴を有している。
第６図に、従来の触媒燃焼方式の代表的なシステムの
一例を示す。この触媒燃焼方式では、例えば、特開昭57
−21716号公報、特開昭58−86314号公報、特開昭58−10
6315号公報などにおいて提案されているごとく、燃料34
と空気（酸素）35との混合気体36の温度が触媒燃焼の開
始温度以下である場合は、燃焼開始温度まで昇温する、
いわゆる予熱が必要不可欠となる。空気35、燃料34ある
いは混合気体36の予熱には、熱交換器31、加熱用バー
ナ、電気ヒータあるいは高温ガスの混合、排ガス再循環
などの方法が用いられる。
一例を示す。この触媒燃焼方式では、例えば、特開昭57
−21716号公報、特開昭58−86314号公報、特開昭58−10
6315号公報などにおいて提案されているごとく、燃料34
と空気（酸素）35との混合気体36の温度が触媒燃焼の開
始温度以下である場合は、燃焼開始温度まで昇温する、
いわゆる予熱が必要不可欠となる。空気35、燃料34ある
いは混合気体36の予熱には、熱交換器31、加熱用バー
ナ、電気ヒータあるいは高温ガスの混合、排ガス再循環
などの方法が用いられる。
上述したごとく、従来技術におけるバーナ燃焼方式に
おいては、燃焼可能な空燃比が限定され、さらに火炎を
生じるため、局部的高温部が発生し多量のNOXが生成す
るという問題があった。また、これまでの触媒燃焼方式
においては、広い空燃比で燃焼可能で、NOXの発生量は
低減できるが、可燃性混合気体の予熱が必要であり、特
に大型設備の場合、予熱設備が大型となるため起動に時
間がかかり、設備費も多大となる欠点があった。また、
加熱用バーナなどを用いた場合、触媒面に加熱むらが生
じると触媒内での圧力損失の差により局部的な吹き抜け
現象が生じ、不完全燃焼を引き起すという問題があっ
た。また、湯沸器などの100〜200mm角程度の小型の触媒
燃焼装置では、予熱なしで触媒保有熱のみで混合気体を
昇温する提案があるが、混合気体の流速が遅いため、50
0mm角程度以上の大型装置では、ぼう大な触媒量を必要
とし、また触媒層の急激な温度上昇により、逆火、熱応
力による触媒の破損あるいは触媒温度の異常高により触
媒寿命が著しく短縮されるという問題があった。
おいては、燃焼可能な空燃比が限定され、さらに火炎を
生じるため、局部的高温部が発生し多量のNOXが生成す
るという問題があった。また、これまでの触媒燃焼方式
においては、広い空燃比で燃焼可能で、NOXの発生量は
低減できるが、可燃性混合気体の予熱が必要であり、特
に大型設備の場合、予熱設備が大型となるため起動に時
間がかかり、設備費も多大となる欠点があった。また、
加熱用バーナなどを用いた場合、触媒面に加熱むらが生
じると触媒内での圧力損失の差により局部的な吹き抜け
現象が生じ、不完全燃焼を引き起すという問題があっ
た。また、湯沸器などの100〜200mm角程度の小型の触媒
燃焼装置では、予熱なしで触媒保有熱のみで混合気体を
昇温する提案があるが、混合気体の流速が遅いため、50
0mm角程度以上の大型装置では、ぼう大な触媒量を必要
とし、また触媒層の急激な温度上昇により、逆火、熱応
力による触媒の破損あるいは触媒温度の異常高により触
媒寿命が著しく短縮されるという問題があった。
本発明の目的は、上記従来技術の欠点あるいは問題点
を解消し、起動時間が短く、大型の触媒燃焼装置であっ
ても好適に触媒燃焼を継続することのできる触媒燃焼装
置および触媒燃焼の制御方法を提供することにある。
を解消し、起動時間が短く、大型の触媒燃焼装置であっ
ても好適に触媒燃焼を継続することのできる触媒燃焼装
置および触媒燃焼の制御方法を提供することにある。
上記本発明の目的は、触媒燃焼装置に設けられている
燃焼用触媒層本体の前流に、可燃性混合気体の通過流速
の遅い（低い）前置触媒層を設け、該前置触媒層の前段
に、輻射加熱室および必要に応じて起動用加熱室を配置
し、上記輻射加熱室を設定の温度に昇温した後、燃料と
空気を供給し、上記輻射加熱室において、上記前置触媒
層直前の温度を検出して、上記前置触媒層直前の温度を
所定の温度範囲に保持するように、上記燃料あるいは空
気の供給量を制御する手段を設けることにより、達成さ
れる。
燃焼用触媒層本体の前流に、可燃性混合気体の通過流速
の遅い（低い）前置触媒層を設け、該前置触媒層の前段
に、輻射加熱室および必要に応じて起動用加熱室を配置
し、上記輻射加熱室を設定の温度に昇温した後、燃料と
空気を供給し、上記輻射加熱室において、上記前置触媒
層直前の温度を検出して、上記前置触媒層直前の温度を
所定の温度範囲に保持するように、上記燃料あるいは空
気の供給量を制御する手段を設けることにより、達成さ
れる。
さらに本発明の触媒燃焼装置において必要に応じて設
けられる起動用加熱室には、触媒燃焼装置の起動時のみ
使用する小型バーナあるいは電気ヒータなどの昇温装置
を設け、装置の起動時における前起触媒層もしくは混合
気体の昇温を行うことにより、本発明の目的を達成する
ことができる。
けられる起動用加熱室には、触媒燃焼装置の起動時のみ
使用する小型バーナあるいは電気ヒータなどの昇温装置
を設け、装置の起動時における前起触媒層もしくは混合
気体の昇温を行うことにより、本発明の目的を達成する
ことができる。
可燃性混合気体の通過流速の低い前置触媒層と、該前
置触媒層の前面部に輻射加熱室を設けることにより、特
別の予熱装置を設けることなく、前置触媒層からの輻射
熱を有効に混合気体に与えることができ、効率的に混合
気体を昇温することができる。また、前置触媒層直前の
温度を検出して、燃料および空気の供給量を制御するこ
とにより逆火、触媒の破損あるいは触媒温度の異常昇温
を避けることができ、触媒の劣化を生じることがない。
置触媒層の前面部に輻射加熱室を設けることにより、特
別の予熱装置を設けることなく、前置触媒層からの輻射
熱を有効に混合気体に与えることができ、効率的に混合
気体を昇温することができる。また、前置触媒層直前の
温度を検出して、燃料および空気の供給量を制御するこ
とにより逆火、触媒の破損あるいは触媒温度の異常昇温
を避けることができ、触媒の劣化を生じることがない。
また、輻射加熱室と起動用加熱室を輻射受熱壁で分割
することにより、火炎の影響を直接触媒層に与えないの
で起動時の触媒層の温度むらを生じることがなく、局部
的吹き抜け現象が生じることがない。
することにより、火炎の影響を直接触媒層に与えないの
で起動時の触媒層の温度むらを生じることがなく、局部
的吹き抜け現象が生じることがない。
さらに燃焼用触媒層本体と前置触媒層とを設けること
により、燃焼用触媒層本体では、前置触媒層から発生す
る高温燃焼ガスと燃料および空気の混合気体により昇温
できるので、特段の触媒の予熱装置は不要となり、かつ
短時間で置動することができ、しかも可燃性混合気体の
触媒層通過速度を高くすることができるので、例えば50
0mm角以上の大型の触媒燃焼装置であっても少量の触媒
で充分に燃焼させることができる。
により、燃焼用触媒層本体では、前置触媒層から発生す
る高温燃焼ガスと燃料および空気の混合気体により昇温
できるので、特段の触媒の予熱装置は不要となり、かつ
短時間で置動することができ、しかも可燃性混合気体の
触媒層通過速度を高くすることができるので、例えば50
0mm角以上の大型の触媒燃焼装置であっても少量の触媒
で充分に燃焼させることができる。
以下に本発明の一実施例を挙げ、図面に基づいてさら
に具体的に説明する。
に具体的に説明する。
第１図は、本発明による触媒燃焼装置の構造の一例を
示す模式図である。図において、前置触媒層１の前段に
は、その触媒面と対面し、触媒面から50〜100mm程度離
れた位置に、触媒面からの輻射を受ける輻射受熱壁２を
設けた輻射加熱室３、輻射受熱壁２を隔てて起動用加熱
室４、さらに起動用加熱室４の内部には起動用加熱装置
５が設けられる。
示す模式図である。図において、前置触媒層１の前段に
は、その触媒面と対面し、触媒面から50〜100mm程度離
れた位置に、触媒面からの輻射を受ける輻射受熱壁２を
設けた輻射加熱室３、輻射受熱壁２を隔てて起動用加熱
室４、さらに起動用加熱室４の内部には起動用加熱装置
５が設けられる。
前置触媒層１の後段には、触媒層本体６およびその前
流に燃料、空気と前置触媒層１から発生する高温燃焼ガ
スを混合する混合室７が設置されている。
流に燃料、空気と前置触媒層１から発生する高温燃焼ガ
スを混合する混合室７が設置されている。
起動用加熱室４、輻射加熱室３および混合室７には燃
料供給用配管8,9,10,10′および空気供給用配管11,12,1
3,13′が設けられている。
料供給用配管8,9,10,10′および空気供給用配管11,12,1
3,13′が設けられている。
輻射加熱室３の前置触媒層１の触媒面直前には、温度
検出器14、さらに空気供給用配管12に空気流量調節弁22
が設置されている。そして、燃料供給用配管９に燃料流
量調節弁21が設けられている。
検出器14、さらに空気供給用配管12に空気流量調節弁22
が設置されている。そして、燃料供給用配管９に燃料流
量調節弁21が設けられている。
温度検出器14からの信号は温度調節器26を介して、空
気流量調節弁22または燃料流量調節弁21に伝えられる。
気流量調節弁22または燃料流量調節弁21に伝えられる。
また、混合室７には、温度検出器16、燃料供給用配管
10、空気供給用配管13には燃料流量調節弁23、空気流量
調節弁24が、触媒層本体６の出口部には、温度検出器1
7、燃料供給用配管10には燃料流量調節弁23が設置され
ている。また、混合室７内には、図示していないがガス
混合用の案内羽根、多孔板などのガス混合用部材が設け
られ、燃料と空気、高温燃焼ガスとの良好な混合拡散が
行われる。
10、空気供給用配管13には燃料流量調節弁23、空気流量
調節弁24が、触媒層本体６の出口部には、温度検出器1
7、燃料供給用配管10には燃料流量調節弁23が設置され
ている。また、混合室７内には、図示していないがガス
混合用の案内羽根、多孔板などのガス混合用部材が設け
られ、燃料と空気、高温燃焼ガスとの良好な混合拡散が
行われる。
上述した構造の触媒燃焼装置を用い、触媒としては、
βアルミナの担体にPdなどの貴金属を約0.5wt％担持さ
せた触媒で、燃料としては、メタン，プロパン，水素，
灯油などを用いて試験した結果を以下に示す。
βアルミナの担体にPdなどの貴金属を約0.5wt％担持さ
せた触媒で、燃料としては、メタン，プロパン，水素，
灯油などを用いて試験した結果を以下に示す。
第２図は燃料（メタン）と空気の混合気体の前置触媒
層１通過流速と触媒層の必要予熱温度の関係を示したも
のである。図に示すごとく、混合気体の触媒層を通過す
る流速が低通過流速である場合には、触媒の予熱を必要
としない流速範囲が存在し、通過流速が高くなるにした
がって触媒の予熱温度を高くする必要があることが判っ
た。
層１通過流速と触媒層の必要予熱温度の関係を示したも
のである。図に示すごとく、混合気体の触媒層を通過す
る流速が低通過流速である場合には、触媒の予熱を必要
としない流速範囲が存在し、通過流速が高くなるにした
がって触媒の予熱温度を高くする必要があることが判っ
た。
次に、前置触媒層１の温度分布測定データの一例を第
３図に示す。図に示すように、混合気体の触媒層を通過
する流速が、高通過流速である場合には、前置触媒層１
入口面における温度は、予熱温度に対し約10〜50℃高く
なるにすぎないが、触媒の予熱を必要としない低通過流
速では約500〜600℃の温度上昇があった。なお、この条
件ではしばしば逆火現象が生じ触媒燃焼装置を停止し
た。そこで、輻射加熱室３を設けたところ、さらに約15
0〜200℃の温度上昇があった。この温度上昇により、さ
らに通過流速をいっそう大きくすることが可能となっ
た。輻射加熱室３の温度は、50〜100mm離した輻射受熱
壁２面で約200〜400℃となっており、前置触媒層１入口
前流5mmの位置では約400℃となっていた。輻射加熱室３
を設けた場合には、通過流速をさらに高くすることが可
能であり、そして通過流速を高めることにより逆火も生
じにくくなることが判った。
３図に示す。図に示すように、混合気体の触媒層を通過
する流速が、高通過流速である場合には、前置触媒層１
入口面における温度は、予熱温度に対し約10〜50℃高く
なるにすぎないが、触媒の予熱を必要としない低通過流
速では約500〜600℃の温度上昇があった。なお、この条
件ではしばしば逆火現象が生じ触媒燃焼装置を停止し
た。そこで、輻射加熱室３を設けたところ、さらに約15
0〜200℃の温度上昇があった。この温度上昇により、さ
らに通過流速をいっそう大きくすることが可能となっ
た。輻射加熱室３の温度は、50〜100mm離した輻射受熱
壁２面で約200〜400℃となっており、前置触媒層１入口
前流5mmの位置では約400℃となっていた。輻射加熱室３
を設けた場合には、通過流速をさらに高くすることが可
能であり、そして通過流速を高めることにより逆火も生
じにくくなることが判った。
次に、燃料を変えて触媒燃焼試験を行った結果、燃料
が自燃する場合の前置触媒層１入口面の温度は、触媒の
着火開始温度よりも200〜300℃高くなっており、このと
き前置触媒層１入口面前流５〜10mmの位置で、ほぼ触媒
の接触燃焼の着火開始温度近くまで昇温されていたが、
この温度が自燃着火温度よりも150〜200℃以上高いと逆
火を生じやすく、またこの位置で触媒燃焼反応の着火開
始温度を下回ると失火することが判った。なお、輻射受
熱壁２がない場合は、この位置で自然着火温度を超える
と、しばしば逆火を起した。
が自燃する場合の前置触媒層１入口面の温度は、触媒の
着火開始温度よりも200〜300℃高くなっており、このと
き前置触媒層１入口面前流５〜10mmの位置で、ほぼ触媒
の接触燃焼の着火開始温度近くまで昇温されていたが、
この温度が自燃着火温度よりも150〜200℃以上高いと逆
火を生じやすく、またこの位置で触媒燃焼反応の着火開
始温度を下回ると失火することが判った。なお、輻射受
熱壁２がない場合は、この位置で自然着火温度を超える
と、しばしば逆火を起した。
上述の結果、燃料と空気の混合気体の前置触媒層１入
口温度に対し、触媒層を通過する気体の冷却効果と触媒
燃焼の発生熱による昇温効果の熱的バランスが保持でき
る限界となる混合気体の触媒層への通過流速が存在する
ことが判り、本発明を想到するに至ったのである。
口温度に対し、触媒層を通過する気体の冷却効果と触媒
燃焼の発生熱による昇温効果の熱的バランスが保持でき
る限界となる混合気体の触媒層への通過流速が存在する
ことが判り、本発明を想到するに至ったのである。
次に、第４図に輻射受熱壁２と前置触媒層１の距離を
変えた場合の前置触媒層１の前流5mmの位置での温度
（Ａ）および輻射受熱壁２の温度（Ｂ）の温度変化の一
例を示す。図から明らかなごとく、前置触媒層１と輻射
受熱壁２との距離が離れるにしたがって、前置触媒層１
の前流5mmの位置での温度が下がり、100mmを超えると、
輻射受熱壁２の効果が少ないことが判る。したがって、
輻射受熱壁２と前置触媒層１の距離は、100mm以内が望
ましく、より好ましくは60mm以内が良い。
変えた場合の前置触媒層１の前流5mmの位置での温度
（Ａ）および輻射受熱壁２の温度（Ｂ）の温度変化の一
例を示す。図から明らかなごとく、前置触媒層１と輻射
受熱壁２との距離が離れるにしたがって、前置触媒層１
の前流5mmの位置での温度が下がり、100mmを超えると、
輻射受熱壁２の効果が少ないことが判る。したがって、
輻射受熱壁２と前置触媒層１の距離は、100mm以内が望
ましく、より好ましくは60mm以内が良い。
要するに、本発明の触媒燃焼装置は、触媒燃焼を行う
触媒層本体と通過流速の遅い前置触媒層を配置し、前置
触媒層の前流に輻射加熱室を設け、前置触媒層の前流５
〜10mmの位置には温度検出器を配置し、上記の位置の温
度を触媒の着火開始温度から、自燃着火温度＋150℃の
間の温度に保持するように、燃料あるいは空気の供給量
を制御することにより、特別の触媒予熱装置を設けるこ
となく、安定して触媒燃焼を継続させることができる特
徴を有するものである。
触媒層本体と通過流速の遅い前置触媒層を配置し、前置
触媒層の前流に輻射加熱室を設け、前置触媒層の前流５
〜10mmの位置には温度検出器を配置し、上記の位置の温
度を触媒の着火開始温度から、自燃着火温度＋150℃の
間の温度に保持するように、燃料あるいは空気の供給量
を制御することにより、特別の触媒予熱装置を設けるこ
となく、安定して触媒燃焼を継続させることができる特
徴を有するものである。
さらに、前置触媒層からでる燃焼生成ガスに新らたに
燃料と空気を追加供給し、混合室内のガス温度を触媒の
着火開始温度以上に保つことにより、触媒層本体での燃
焼が可能となる。この場合、触媒層本体は予熱された状
態になっているので、触媒層本体内のガス通過速度を大
きくとることができ、例えばメタン燃料では6m/sまで安
定して燃焼させることが可能であった。
燃料と空気を追加供給し、混合室内のガス温度を触媒の
着火開始温度以上に保つことにより、触媒層本体での燃
焼が可能となる。この場合、触媒層本体は予熱された状
態になっているので、触媒層本体内のガス通過速度を大
きくとることができ、例えばメタン燃料では6m/sまで安
定して燃焼させることが可能であった。
さらに、第１図に示す前置触媒層１と燃焼用触媒層で
ある触媒層本体６の距離を250mm以下、望ましくは150mm
以下とすると、前置触媒層１の輻射効果により、先の輻
射受熱壁２と同等の効果が得られることが判った。上記
の距離が先の前置触媒層１と輻射受熱壁２の距離より大
きくとれるのは、前置触媒層１と触媒層本体６の両方か
ら混合室７内部の可燃性混合気体は熱を受けることがで
きるためであると考えられる。また、触媒層本体６の前
流５〜10mmの位置の温度も、上述した前置触媒層１の場
合とほぼ同じ範囲に保つ必要があった。
ある触媒層本体６の距離を250mm以下、望ましくは150mm
以下とすると、前置触媒層１の輻射効果により、先の輻
射受熱壁２と同等の効果が得られることが判った。上記
の距離が先の前置触媒層１と輻射受熱壁２の距離より大
きくとれるのは、前置触媒層１と触媒層本体６の両方か
ら混合室７内部の可燃性混合気体は熱を受けることがで
きるためであると考えられる。また、触媒層本体６の前
流５〜10mmの位置の温度も、上述した前置触媒層１の場
合とほぼ同じ範囲に保つ必要があった。
一方、起動用加熱室４には、起動時、前置触媒層１を
600〜800℃まで加熱することができる加熱装置、例え
ば、パイプ状の燃焼装置、ブンゼンバーナ、電気ヒータ
などが設けられてあり、これにより、起動時、前置触媒
層１のみを短時間で加熱した後、常温の燃料、空気など
を供給すると、前置触媒層１の保有熱により、燃料が着
火し、燃焼しはじめる。起動用加熱装置５は、前置触媒
層１で燃料が着火すると同時に停止してもよく、あるい
は着火後、徐々に容量を低下させてもよく、いずれにお
いても、前置触媒層１は安定して継続燃焼させることが
できる。
600〜800℃まで加熱することができる加熱装置、例え
ば、パイプ状の燃焼装置、ブンゼンバーナ、電気ヒータ
などが設けられてあり、これにより、起動時、前置触媒
層１のみを短時間で加熱した後、常温の燃料、空気など
を供給すると、前置触媒層１の保有熱により、燃料が着
火し、燃焼しはじめる。起動用加熱装置５は、前置触媒
層１で燃料が着火すると同時に停止してもよく、あるい
は着火後、徐々に容量を低下させてもよく、いずれにお
いても、前置触媒層１は安定して継続燃焼させることが
できる。
次に、本発明の触媒燃焼装置における他の実施例を第
５図に示す。図において、起動用加熱室４を輻射加熱室
３の側周部に設け、輻射加熱室３の周囲に設けられた複
数本のノズル部より起動用加熱室４から発生した起動用
熱ガスを吹き込んだ場合の一例を示す。起動用熱ガスの
供給は、輻射加熱室３内の分散が適切であれば１本のノ
ズルであってもよい。本実施例においても、触媒燃焼の
起動が良好であり、上述した実施例と同様の作用効果が
得られた。さらに、本実施例の触媒燃焼装置の特徴とし
て、逆火現象がさらに起りにくくなり、安定して触媒燃
焼を継続させることができた。
５図に示す。図において、起動用加熱室４を輻射加熱室
３の側周部に設け、輻射加熱室３の周囲に設けられた複
数本のノズル部より起動用加熱室４から発生した起動用
熱ガスを吹き込んだ場合の一例を示す。起動用熱ガスの
供給は、輻射加熱室３内の分散が適切であれば１本のノ
ズルであってもよい。本実施例においても、触媒燃焼の
起動が良好であり、上述した実施例と同様の作用効果が
得られた。さらに、本実施例の触媒燃焼装置の特徴とし
て、逆火現象がさらに起りにくくなり、安定して触媒燃
焼を継続させることができた。
以上詳細に説明したごとく、本発明による触媒燃焼装
置においては、輻射受熱壁を設けた輻射加熱室によって
前置触媒層を効率的に予熱し燃料を自燃させることがで
き、さらにこの前置触媒層で発生した熱で、触媒燃焼さ
せる触媒層本体を有効に予熱することができるので、特
別の触媒予熱装置を設けることなく、高効率で自己熱に
よる触媒燃焼を安定して継続させることが可能となる。
したがって、従来の触媒燃焼で必要としていた、助燃料
をバーナで常時燃焼させたり、電気ヒータなどを常時使
用する必要がなく、安価に、容易に触媒燃焼を行うこと
ができ、NOXで安定燃焼を継続させることが可能とな
る。
置においては、輻射受熱壁を設けた輻射加熱室によって
前置触媒層を効率的に予熱し燃料を自燃させることがで
き、さらにこの前置触媒層で発生した熱で、触媒燃焼さ
せる触媒層本体を有効に予熱することができるので、特
別の触媒予熱装置を設けることなく、高効率で自己熱に
よる触媒燃焼を安定して継続させることが可能となる。
したがって、従来の触媒燃焼で必要としていた、助燃料
をバーナで常時燃焼させたり、電気ヒータなどを常時使
用する必要がなく、安価に、容易に触媒燃焼を行うこと
ができ、NOXで安定燃焼を継続させることが可能とな
る。
第１図は本発明の実施例において例示した触媒燃焼装置
の構成を示す模式図、第２図は本発明の実施例における
可燃性混合気体の触媒層通過流速と触媒層の必要予熱温
度との関係を示すグラフ、第３図は本発明の実施例にお
ける可燃性混合気体の触媒層通過流速と温度分布を示す
グラフ、第４図は本発明の実施例における触媒層と輻射
受熱壁との距離と触媒層前流直前の温度との関係を示す
グラフ、第５図は本発明の触媒燃焼装置における輻射加
熱室の構成の他の一例を示す模式図、第６図は従来の触
媒燃焼装置の構成を示す系統図である。 １……前置触媒層、２……輻射受熱壁 ３……輻射加熱室、４……起動用加熱室 ５……起動用加熱装置、6,6′……触媒層本体 7,7′……混合室 8,9,10,10′……燃料供給用配管 11,12,13,13′……空気供給用配管 14,15,16,16′,17,17′……温度検出器 20,22,24,24′……空気流量調節弁 19,21,23,23′……燃料流量調節弁 25,26,27,27′,28,28′……温度調節器 29……燃料母管、30……空気母管 31……熱交換器、32……加熱媒体調節弁 33……加熱媒体、34……燃料 35……空気、36……混合気体
の構成を示す模式図、第２図は本発明の実施例における
可燃性混合気体の触媒層通過流速と触媒層の必要予熱温
度との関係を示すグラフ、第３図は本発明の実施例にお
ける可燃性混合気体の触媒層通過流速と温度分布を示す
グラフ、第４図は本発明の実施例における触媒層と輻射
受熱壁との距離と触媒層前流直前の温度との関係を示す
グラフ、第５図は本発明の触媒燃焼装置における輻射加
熱室の構成の他の一例を示す模式図、第６図は従来の触
媒燃焼装置の構成を示す系統図である。 １……前置触媒層、２……輻射受熱壁 ３……輻射加熱室、４……起動用加熱室 ５……起動用加熱装置、6,6′……触媒層本体 7,7′……混合室 8,9,10,10′……燃料供給用配管 11,12,13,13′……空気供給用配管 14,15,16,16′,17,17′……温度検出器 20,22,24,24′……空気流量調節弁 19,21,23,23′……燃料流量調節弁 25,26,27,27′,28,28′……温度調節器 29……燃料母管、30……空気母管 31……熱交換器、32……加熱媒体調節弁 33……加熱媒体、34……燃料 35……空気、36……混合気体
Claims (5)
- 【請求項１】接触酸化反応によって、可燃性混合気体を
燃焼させる触媒層本体を有する触媒燃焼装置において、
上記触媒層本体の前流に、触媒層本体を加熱する前置触
媒層を配置し、該前置触媒層と上記触媒層本体との間
に、燃料と酸素を含む燃焼用ガスを供給する手段を備え
た可燃性混合気体の混合室を設け、かつ上記前置触媒層
の前流には輻射受熱壁を配置して、該輻射受熱壁と上記
前置触媒層との間に、燃料と酸素を含む燃焼用ガスを供
給する手段を備え上記前置触媒層の加熱が行える輻射加
熱室を設けたことを特徴とする触媒燃焼装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、輻射受熱
壁の前流に、輻射受熱壁を有する輻射加熱室を加熱する
起動用加熱手段を設けたことを特徴とする触媒燃焼装
置。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、輻射加熱
室に加熱媒体を導入して加熱する起動用加熱手段を設け
たことを特徴とする触媒燃焼装置。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項の触媒燃焼装置にお
いて、輻射加熱室に設けられた前置触媒層の前面５〜10
mmの位置における温度の検出手段と、上記前置触媒層の
温度検出位置における温度を設定の範囲に保持するよう
に輻射加熱室に供給する燃料および空気量を制御する手
段を用いて触媒燃焼を行うことを特徴とする燃焼制御方
法。 - 【請求項５】特許請求の範囲第４項において、前置触媒
層の温度検出位置における温度を、触媒の着火開始温度
から自燃着火温度プラス150℃の温度範囲に制御するこ
とを特徴とする燃焼制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63075713A JP2618960B2 (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 触媒燃焼装置およびその燃焼制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63075713A JP2618960B2 (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 触媒燃焼装置およびその燃焼制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01247902A JPH01247902A (ja) | 1989-10-03 |
| JP2618960B2 true JP2618960B2 (ja) | 1997-06-11 |
Family
ID=13584161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63075713A Expired - Fee Related JP2618960B2 (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 触媒燃焼装置およびその燃焼制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2618960B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2743616B1 (fr) * | 1996-01-15 | 1998-02-27 | Inst Francais Du Petrole | Systeme de combustion catalytique a injection etagee de combustible |
| EP0798512B1 (en) * | 1996-03-25 | 2005-02-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Combustion apparatus |
| JPH1026315A (ja) * | 1996-07-08 | 1998-01-27 | Aisin Seiki Co Ltd | 触媒燃焼器及び触媒燃焼方法 |
| JP4782492B2 (ja) * | 2005-07-05 | 2011-09-28 | 株式会社豊田中央研究所 | 水素供給装置 |
-
1988
- 1988-03-29 JP JP63075713A patent/JP2618960B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01247902A (ja) | 1989-10-03 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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