JP2710942B2 - 触媒燃焼装置およびその燃焼方法 - Google Patents
触媒燃焼装置およびその燃焼方法Info
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- JP2710942B2 JP2710942B2 JP63033496A JP3349688A JP2710942B2 JP 2710942 B2 JP2710942 B2 JP 2710942B2 JP 63033496 A JP63033496 A JP 63033496A JP 3349688 A JP3349688 A JP 3349688A JP 2710942 B2 JP2710942 B2 JP 2710942B2
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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およびその燃焼方法に係り、特
に予熱装置を設けることなく、安定した均一な燃焼を行
うのに好適な自己熱燃焼型触媒燃焼装置およびその燃焼
方法に関する。
に予熱装置を設けることなく、安定した均一な燃焼を行
うのに好適な自己熱燃焼型触媒燃焼装置およびその燃焼
方法に関する。
従来、ガス状燃料を燃焼させる方法として、バーナに
よる燃焼がよく知られている。このバーナ燃焼方法で
は、燃料と空気を予めまたはバーナ先端で混合し、適切
な空気と燃料の混合割合に調整して火炎を保持し、安定
な燃焼を継続させる。従って、燃料の種類によって適切
な空燃比が存在し、例えばメタン、プロパンの空燃比は
約1.0〜1.2であり、一酸化炭素の空燃比は約1.0〜2.0で
ある。また火炎を保持して自燃させ、安定した燃焼を行
うためには、燃料の発熱量が最低800〜1000kcal/m2N以
上であることが必要である。さらに燃焼の際に火炎を生
じるため、多量のNOxが生成するという欠点がある。
よる燃焼がよく知られている。このバーナ燃焼方法で
は、燃料と空気を予めまたはバーナ先端で混合し、適切
な空気と燃料の混合割合に調整して火炎を保持し、安定
な燃焼を継続させる。従って、燃料の種類によって適切
な空燃比が存在し、例えばメタン、プロパンの空燃比は
約1.0〜1.2であり、一酸化炭素の空燃比は約1.0〜2.0で
ある。また火炎を保持して自燃させ、安定した燃焼を行
うためには、燃料の発熱量が最低800〜1000kcal/m2N以
上であることが必要である。さらに燃焼の際に火炎を生
じるため、多量のNOxが生成するという欠点がある。
一方、近年、触媒を用いて接触燃焼を行う、いわゆる
触媒燃焼方法が提案され、自動車用浄化触媒等により実
用化されている。この触媒燃焼方法は、（１）100〜200
kcal/m2N以下の低カロリーガスの燃焼が可能、（２）低
酸素（理論O2）での燃焼および広い空燃比での燃焼が可
能、（３）火炎がなくNOxが低い等の優れた特長を有し
ている。
触媒燃焼方法が提案され、自動車用浄化触媒等により実
用化されている。この触媒燃焼方法は、（１）100〜200
kcal/m2N以下の低カロリーガスの燃焼が可能、（２）低
酸素（理論O2）での燃焼および広い空燃比での燃焼が可
能、（３）火炎がなくNOxが低い等の優れた特長を有し
ている。
第12図は、従来技術による触媒燃焼装置のフローズで
ある。図において、燃料３は、熱交換器28によって予熱
された空気１と、混合され、混合気15となって触媒層６
で燃焼される。燃焼に際して、触媒層前流の混合気15の
温度26−１が測定され、制御装置27−１によって熱交換
器28に供給される加熱媒体24の流量が調節され、最適な
混合気温度となるように空気１の加熱が制御され、また
触媒層後流の排ガスの温度26−２が測定され、制御装置
27−２によって燃料３および空気１の流量が調節され、
最適な空燃比の混合気が得られるように制御される。
ある。図において、燃料３は、熱交換器28によって予熱
された空気１と、混合され、混合気15となって触媒層６
で燃焼される。燃焼に際して、触媒層前流の混合気15の
温度26−１が測定され、制御装置27−１によって熱交換
器28に供給される加熱媒体24の流量が調節され、最適な
混合気温度となるように空気１の加熱が制御され、また
触媒層後流の排ガスの温度26−２が測定され、制御装置
27−２によって燃料３および空気１の流量が調節され、
最適な空燃比の混合気が得られるように制御される。
このような触媒燃焼装置では、特開昭58−86314号公
報、特開昭58−106315号公報、特開昭57−21716号公報
等に示されるように、混合気15の温度が燃焼開始温度以
下の場合には、燃焼開始温度まで昇温させるいわゆる予
熱が必要不可欠である。混合気15の予熱は、加熱用バー
ナ、電気ヒータによる加熱または高温ガスの混合、排ガ
ス再循環などによって行われる。
報、特開昭58−106315号公報、特開昭57−21716号公報
等に示されるように、混合気15の温度が燃焼開始温度以
下の場合には、燃焼開始温度まで昇温させるいわゆる予
熱が必要不可欠である。混合気15の予熱は、加熱用バー
ナ、電気ヒータによる加熱または高温ガスの混合、排ガ
ス再循環などによって行われる。
しかしながら、このような方法では、特に大型設備の
場合、予熱設備も大型となり起動に時間がかかり、設備
費が多大となる欠点がある。また加熱用バーナ等を用い
た場合、触媒面に加熱ムラを生じると、触媒内での圧力
損失の差により局部的吹き抜け現象が生じ、不完全燃焼
を引き起こす。温沸器等の小型装置では、予熱なしで触
媒保有熱で混合気を昇温し、燃焼を継続させる自己熱燃
焼装置が提案されているが、流速を遅くし、逆にいえば
触媒の入口断面積を大きくして燃焼を継続させる必要が
ある。さらに大型装置になると、起動時の触媒面全体へ
の均一予熱およびガスの均一混合・分散が難しく、予熱
ムラによる局部的な吹き抜け現象が発生して不完全燃焼
を引き起こし、また混合・分散ムラによる局部的な触媒
温度の異常高により触媒寿命の短縮、燃焼温度差から熱
応力の発生による触媒破損および燃料濃度分布による逆
火現象を引き起こす等の問題があった。
場合、予熱設備も大型となり起動に時間がかかり、設備
費が多大となる欠点がある。また加熱用バーナ等を用い
た場合、触媒面に加熱ムラを生じると、触媒内での圧力
損失の差により局部的吹き抜け現象が生じ、不完全燃焼
を引き起こす。温沸器等の小型装置では、予熱なしで触
媒保有熱で混合気を昇温し、燃焼を継続させる自己熱燃
焼装置が提案されているが、流速を遅くし、逆にいえば
触媒の入口断面積を大きくして燃焼を継続させる必要が
ある。さらに大型装置になると、起動時の触媒面全体へ
の均一予熱およびガスの均一混合・分散が難しく、予熱
ムラによる局部的な吹き抜け現象が発生して不完全燃焼
を引き起こし、また混合・分散ムラによる局部的な触媒
温度の異常高により触媒寿命の短縮、燃焼温度差から熱
応力の発生による触媒破損および燃料濃度分布による逆
火現象を引き起こす等の問題があった。
本発明の目的は、前記従来技術の欠点をなくし、起動
時間が短く、常時予熱を必要とせず、かつ装置の大きさ
に関係なく安定した均一な燃焼を得ることができる自己
熱燃焼型触媒燃焼装置およびその燃焼方法を提供するこ
とにある。
時間が短く、常時予熱を必要とせず、かつ装置の大きさ
に関係なく安定した均一な燃焼を得ることができる自己
熱燃焼型触媒燃焼装置およびその燃焼方法を提供するこ
とにある。
本発明の第１は、燃料と空気を混合する混合器と、燃
焼器内に複数本設置され、前記混合器と連通する、複数
個の炎孔兼可燃混合気供給孔を有する予熱バーナ兼混合
分散器と、該予熱バーナ兼混合分散器と対向して前記燃
焼器内に設けられた触媒層とを有することを特徴とす
る。
焼器内に複数本設置され、前記混合器と連通する、複数
個の炎孔兼可燃混合気供給孔を有する予熱バーナ兼混合
分散器と、該予熱バーナ兼混合分散器と対向して前記燃
焼器内に設けられた触媒層とを有することを特徴とす
る。
本発明の第２は、前記触媒燃焼装置で燃焼を行うに際
し、前記混合器で混合された混合気を複数個の前記予熱
バーナ兼混合分散器で燃焼させて触媒予熱を行った後、
前記混合気の燃焼を触媒層で行い、かつ触媒予熱から触
媒燃焼への切換え、および必要容量に応じた触媒燃焼
を、前記燃料および空気の供給量の制御によって行うこ
とを特徴とする。
し、前記混合器で混合された混合気を複数個の前記予熱
バーナ兼混合分散器で燃焼させて触媒予熱を行った後、
前記混合気の燃焼を触媒層で行い、かつ触媒予熱から触
媒燃焼への切換え、および必要容量に応じた触媒燃焼
を、前記燃料および空気の供給量の制御によって行うこ
とを特徴とする。
本発明においては、触媒層からの輻射熱を吸熱して可
燃混合気への輻射を効率よく行い、触媒の燃焼性を向上
させ、触媒通過流速に対する自己燃焼領域を拡大させる
点から、前記触媒層の前面、例えば30〜60cmの位置に輻
射受熱体を設置することが好ましい。これらの輻射受熱
体としては、セラミックスハニカム、多孔質セラミック
ス、金網やパンチングメタル等金属材が好ましく用いら
れる。
燃混合気への輻射を効率よく行い、触媒の燃焼性を向上
させ、触媒通過流速に対する自己燃焼領域を拡大させる
点から、前記触媒層の前面、例えば30〜60cmの位置に輻
射受熱体を設置することが好ましい。これらの輻射受熱
体としては、セラミックスハニカム、多孔質セラミック
ス、金網やパンチングメタル等金属材が好ましく用いら
れる。
また本発明において、前記パイプバーナを複数本設け
た場合には、各パイプバーナ毎に隔壁を設けることが、
逆火、爆発等の異常現象の発生時の火炎伝播などによる
被害を最小限にし、また隔室毎に燃料供給量の調節がで
きる点から好ましい。
た場合には、各パイプバーナ毎に隔壁を設けることが、
逆火、爆発等の異常現象の発生時の火炎伝播などによる
被害を最小限にし、また隔室毎に燃料供給量の調節がで
きる点から好ましい。
本発明に使用される触媒としては、例えばβアルミナ
の担体にPt（白金）等の金属を約0.5％担持させた触媒
など、従来の触媒燃焼装置に使用される触媒が使用され
る。
の担体にPt（白金）等の金属を約0.5％担持させた触媒
など、従来の触媒燃焼装置に使用される触媒が使用され
る。
また本発明に使用される燃料としては、メタン、水
素、灯油、プロパン等が挙げられる。
素、灯油、プロパン等が挙げられる。
第10図は、燃料（メタン）と空気の混合気の触媒層通
過流量と必要予熱温度の関係を示す図である。低通過流
速では予熱を必要しない範囲が存在し、通過流速がある
程度高くなると必要予熱温度が高くなることが示され
る。
過流量と必要予熱温度の関係を示す図である。低通過流
速では予熱を必要しない範囲が存在し、通過流速がある
程度高くなると必要予熱温度が高くなることが示され
る。
第11図は、混合気流速の違いによる触媒層入口からの
距離に対する触媒層近傍の温度分布を示す図である。高
通過流速時の触媒入口面の温度は、混合気の予熱温度に
対し10〜50℃程度高くなっているにすぎないが、低通過
流速時（０〜0.2m/s）では500〜600℃の温度上昇が認め
られる。これらから触媒層が予め必要な温度以上に加熱
されていれば、予熱をしていない常温の混合気を供給し
ても、触媒層の入口側への熱輻射により可燃混合気が予
熱され、触媒層の自己熱のみで燃焼が継続できることが
わかった。
距離に対する触媒層近傍の温度分布を示す図である。高
通過流速時の触媒入口面の温度は、混合気の予熱温度に
対し10〜50℃程度高くなっているにすぎないが、低通過
流速時（０〜0.2m/s）では500〜600℃の温度上昇が認め
られる。これらから触媒層が予め必要な温度以上に加熱
されていれば、予熱をしていない常温の混合気を供給し
ても、触媒層の入口側への熱輻射により可燃混合気が予
熱され、触媒層の自己熱のみで燃焼が継続できることが
わかった。
この自己熱燃焼は、装置の規模に関係なく、触媒の面
負荷（燃焼容量kcal/h/m2）を25×104〜3.5×104kcal/m
2hに設定することで達成されるが、大型設備とした場
合、この条件では、しばしば逆火現象が生じる。この現
象は、空気と燃料の混合および分散の不良による局部的
な高燃料濃度域が形成され、この高燃料濃度域と触媒層
予熱時や不均一な温度分布の高い領域とが重なった時、
または触媒層予熱から触媒燃焼への切換時に発生するも
のである。しかし、この問題は、触媒予熱時にはバーナ
として、また触媒燃焼時には可燃混合気供給器として作
用する、触媒層入口断面に対向して平行に設置され、複
数の混合気供給孔を有するパイプバーナを触媒層入口断
面に応じて１本から複数本用い、かつ該パイプバーナの
炎孔負荷を20〜100kcal/mm2（パイプ内の断面負荷1.5〜
10kcal/mm2）とすることによって解消された。
負荷（燃焼容量kcal/h/m2）を25×104〜3.5×104kcal/m
2hに設定することで達成されるが、大型設備とした場
合、この条件では、しばしば逆火現象が生じる。この現
象は、空気と燃料の混合および分散の不良による局部的
な高燃料濃度域が形成され、この高燃料濃度域と触媒層
予熱時や不均一な温度分布の高い領域とが重なった時、
または触媒層予熱から触媒燃焼への切換時に発生するも
のである。しかし、この問題は、触媒予熱時にはバーナ
として、また触媒燃焼時には可燃混合気供給器として作
用する、触媒層入口断面に対向して平行に設置され、複
数の混合気供給孔を有するパイプバーナを触媒層入口断
面に応じて１本から複数本用い、かつ該パイプバーナの
炎孔負荷を20〜100kcal/mm2（パイプ内の断面負荷1.5〜
10kcal/mm2）とすることによって解消された。
このパイプバーナは、起動時（触媒層予熱時）には、
パイプバーナ長手側全域に渡って設けられる多数の混合
気供給孔より均一な短炎を形成して燃焼し、触媒層の予
熱を行うため、触媒層に温度ムラ（予熱ムラ）を生じる
ことはない。また均一な短炎化により触媒層に近接して
パイプバーナを配置でき、触媒燃焼時の可燃混合気の通
過スペースを極力小さくでき、逆火等の異常現象の被害
を最小限とすることができる。さらに触媒予熱完了後の
パイプバーナは、可燃混合気の供給に供される。パイプ
バーナが安定して火炎を維持できる条件（空燃比、孔噴
出流速）の範囲が狭く、触媒燃焼時にはバーナで火炎を
生じない条件の混合気が供給されるので、パイプバーナ
は火炎を形成しない。またこれらの可燃混合気は、パイ
プ内および供給孔噴出時のオリフィス効果によりさらに
混合、分散が行われ、均一性が向上するため、局部的な
触媒の異常高温による触媒寿命の短縮、燃焼温度差から
生ずる熱応力等による触媒損失、燃料濃度分布に起因す
る逆化現象等を引き起こすことがない。また供給孔にお
ける可燃混合気の噴出流速を火炎伝播速度より早くでき
るので、バーナ内への逆火が防止できる。
パイプバーナ長手側全域に渡って設けられる多数の混合
気供給孔より均一な短炎を形成して燃焼し、触媒層の予
熱を行うため、触媒層に温度ムラ（予熱ムラ）を生じる
ことはない。また均一な短炎化により触媒層に近接して
パイプバーナを配置でき、触媒燃焼時の可燃混合気の通
過スペースを極力小さくでき、逆火等の異常現象の被害
を最小限とすることができる。さらに触媒予熱完了後の
パイプバーナは、可燃混合気の供給に供される。パイプ
バーナが安定して火炎を維持できる条件（空燃比、孔噴
出流速）の範囲が狭く、触媒燃焼時にはバーナで火炎を
生じない条件の混合気が供給されるので、パイプバーナ
は火炎を形成しない。またこれらの可燃混合気は、パイ
プ内および供給孔噴出時のオリフィス効果によりさらに
混合、分散が行われ、均一性が向上するため、局部的な
触媒の異常高温による触媒寿命の短縮、燃焼温度差から
生ずる熱応力等による触媒損失、燃料濃度分布に起因す
る逆化現象等を引き起こすことがない。また供給孔にお
ける可燃混合気の噴出流速を火炎伝播速度より早くでき
るので、バーナ内への逆火が防止できる。
以下、本発明を実施例により詳しく説明する。
第１図は、本発明の一実施例を示す触媒燃焼装置の側
面断面図、第２図は、第１図のII−II矢視断面図、第３
図は、第１図におけるパイプバーナのIII−III矢視断面
図、第４図は、第１図におけるパイプバーナの側面拡大
図である。
面断面図、第２図は、第１図のII−II矢視断面図、第３
図は、第１図におけるパイプバーナのIII−III矢視断面
図、第４図は、第１図におけるパイプバーナの側面拡大
図である。
この装置は、空気ヘッダ２および燃料ヘッダ４から供
給される空気１および燃料３を混合する混合器13と、該
混合器13に連設された燃焼器本体５内に設けられる複数
本のパイプバーナ７と、該パイプバーナ７に多数設けら
れる混合気供給孔14と、前記パイプバーナ７と対向して
平行に燃焼器本体５に設けられる触媒層６と、該触媒層
６とパイプバーナ７の中間に設けられる輻射受熱体８
と、前記パイプバーナ７の１本毎に設けられる隔壁17
（第２図）とからなる。
給される空気１および燃料３を混合する混合器13と、該
混合器13に連設された燃焼器本体５内に設けられる複数
本のパイプバーナ７と、該パイプバーナ７に多数設けら
れる混合気供給孔14と、前記パイプバーナ７と対向して
平行に燃焼器本体５に設けられる触媒層６と、該触媒層
６とパイプバーナ７の中間に設けられる輻射受熱体８
と、前記パイプバーナ７の１本毎に設けられる隔壁17
（第２図）とからなる。
なお、パイプバーナ７は、触媒層６の入口断面積の大
きさに応じて１本から複数本均等に分割配置される。ま
た前記混合気供給孔14は、前記パイプバーナ７の長手方
向に触媒層に面して三列に炎孔負荷20〜100kcal/mm2と
なるように多数設けられる。また16は燃焼器本体５の触
媒層面以外の側壁に設けられる断熱材である。
きさに応じて１本から複数本均等に分割配置される。ま
た前記混合気供給孔14は、前記パイプバーナ７の長手方
向に触媒層に面して三列に炎孔負荷20〜100kcal/mm2と
なるように多数設けられる。また16は燃焼器本体５の触
媒層面以外の側壁に設けられる断熱材である。
このような構成において、空気１は空気ヘッダ２に導
入され、分配されて混合器13に供給され、また燃料３は
燃料ヘッダ４に導入され、分配された燃料ノズル18から
混合器13へ供給される。該混合器13で混合された空気１
と燃料３は、可燃混合気15となって燃焼器本体５のパイ
プバーナ７に供給され、混合気供給孔14から燃焼器本体
５内に噴出される。起動の際の触媒予熱時には、この可
燃混合気は燃焼ガスとなって火炎が形成されるが、触媒
燃焼時には、可燃混合気15のまま輻射受熱体８を通って
触媒層６へ導入され、触媒燃焼は行われる。
入され、分配されて混合器13に供給され、また燃料３は
燃料ヘッダ４に導入され、分配された燃料ノズル18から
混合器13へ供給される。該混合器13で混合された空気１
と燃料３は、可燃混合気15となって燃焼器本体５のパイ
プバーナ７に供給され、混合気供給孔14から燃焼器本体
５内に噴出される。起動の際の触媒予熱時には、この可
燃混合気は燃焼ガスとなって火炎が形成されるが、触媒
燃焼時には、可燃混合気15のまま輻射受熱体８を通って
触媒層６へ導入され、触媒燃焼は行われる。
触媒予熱時および触媒燃焼時、さらに触媒予熱から触
媒燃焼への切換えは、燃料と空気の混合割合を制御する
ことにより行われる。以下、その燃焼制御方法について
具体的に説明する。
媒燃焼への切換えは、燃料と空気の混合割合を制御する
ことにより行われる。以下、その燃焼制御方法について
具体的に説明する。
第５図は、第１図に示す触媒燃焼装置の触媒燃焼方法
を示すフロー図である。
を示すフロー図である。
図において、燃焼器本体５に空気１を供給する空気配
管21には、流量調整用の空気遮断弁9A、9Bおよび空気手
動弁10が設置され、また燃焼器本体５に燃料３を供給す
る燃料配管20には、流量調整用の燃料遮断弁19Bおよび
燃料手動弁20Bと、それらの後流に設けられる全燃料遮
断弁19Aと、燃料ヘッダ４の後流に設けられて各燃料の
流量調節を行う燃料手動弁20Aが設けられている。また
これらの遮断弁および手動弁の制御を行うためのタイマ
11A、11Bおよび押釦スイッチ12が設けられている。
管21には、流量調整用の空気遮断弁9A、9Bおよび空気手
動弁10が設置され、また燃焼器本体５に燃料３を供給す
る燃料配管20には、流量調整用の燃料遮断弁19Bおよび
燃料手動弁20Bと、それらの後流に設けられる全燃料遮
断弁19Aと、燃料ヘッダ４の後流に設けられて各燃料の
流量調節を行う燃料手動弁20Aが設けられている。また
これらの遮断弁および手動弁の制御を行うためのタイマ
11A、11Bおよび押釦スイッチ12が設けられている。
触媒燃焼装置の起動は、まずパイプバーナ７による触
媒層の予熱から始まる。予めパイプバーナによる必要予
熱温度までの予熱時間が把握され、該予熱時間がタイマ
11Aにセットされ、さらにパイプバーナ燃焼から触媒燃
焼への切換時の燃料カット時間がタイマー11Bにセット
される。触媒層の予熱温度は、燃料の種類によって異な
るが、通常、触媒入口面において600〜900℃であり、ま
た通常、燃料カット時間は、２〜10秒程度である。次い
で、必要開度がすでに調整された空気手動弁10が開かれ
空気が供給される。その時の遮断弁9A、9Bは閉である。
その後、押釦スイッチ12をONにし、タイマー11Aを作動
する。タイマ11Aの作動によって燃料遮断弁19Aが開とな
り、燃料手動弁20Aを通って燃料３が供給され、パイプ
バーナが点火され、触媒層６が予熱される。予熱時のパ
イプバーナへの燃料供給量は、逆火安全性の面から触媒
燃焼時の最低燃焼量（低燃焼）とし、またパイプバーナ
燃焼の空燃比は1.1〜1.2程度とすることが好ましい。
媒層の予熱から始まる。予めパイプバーナによる必要予
熱温度までの予熱時間が把握され、該予熱時間がタイマ
11Aにセットされ、さらにパイプバーナ燃焼から触媒燃
焼への切換時の燃料カット時間がタイマー11Bにセット
される。触媒層の予熱温度は、燃料の種類によって異な
るが、通常、触媒入口面において600〜900℃であり、ま
た通常、燃料カット時間は、２〜10秒程度である。次い
で、必要開度がすでに調整された空気手動弁10が開かれ
空気が供給される。その時の遮断弁9A、9Bは閉である。
その後、押釦スイッチ12をONにし、タイマー11Aを作動
する。タイマ11Aの作動によって燃料遮断弁19Aが開とな
り、燃料手動弁20Aを通って燃料３が供給され、パイプ
バーナが点火され、触媒層６が予熱される。予熱時のパ
イプバーナへの燃料供給量は、逆火安全性の面から触媒
燃焼時の最低燃焼量（低燃焼）とし、またパイプバーナ
燃焼の空燃比は1.1〜1.2程度とすることが好ましい。
タイマー11Aがタイムアップすると予熱が完了し、燃
料遮断弁19Aが閉となり、パイプバーナが消火され、同
時に空気遮断弁9A、9Bが開となり、切換用タイマ11Bが
作動する。
料遮断弁19Aが閉となり、パイプバーナが消火され、同
時に空気遮断弁9A、9Bが開となり、切換用タイマ11Bが
作動する。
タイマ11Bがタイムアップするとパイプバーナ燃焼か
ら触媒燃焼切換の準備が完了し、燃焼遮断弁19B、19Aが
開となり、燃料３が供給され、パイプバーナ７から可燃
混合気15が触媒層６に供給され、触媒燃焼に切り換わ
る。このような切換えによって逆火条件が避けられ、安
全かつ容易に燃焼の切換ができる。
ら触媒燃焼切換の準備が完了し、燃焼遮断弁19B、19Aが
開となり、燃料３が供給され、パイプバーナ７から可燃
混合気15が触媒層６に供給され、触媒燃焼に切り換わ
る。このような切換えによって逆火条件が避けられ、安
全かつ容易に燃焼の切換ができる。
触媒燃焼容量の制御は、遮断弁の開閉操作により行わ
れる。すなわち、高燃焼時には、空気手動弁10および遮
断弁9A、9Bが開にされて空気供給量が最大とされ、さら
に燃料手動弁20Bおよび燃焼遮断弁19Bが開にされて燃料
供給量も最大とされ、運転が行われる。一方、低燃焼時
には、空気手動弁10および空気遮断弁9Aが開、空気遮断
弁9Bを閉として空気供給量を減少させ、さらに燃料手動
弁20Bが開、空気遮断弁19Bを開とし、パイプバーナ燃焼
時の燃料供給量まで燃料供給量が減少されて運転が行わ
れる。パイプバーナ燃焼時と触媒燃焼時において同じ燃
料供給量（低燃焼）であっても、触媒燃焼時の空気量が
約２倍であるため、混合供給孔14からの噴出速度が約２
倍となり、火炎の形成は起こり得ず、またパイプ内への
逆火も流速の増加によって発生しない。
れる。すなわち、高燃焼時には、空気手動弁10および遮
断弁9A、9Bが開にされて空気供給量が最大とされ、さら
に燃料手動弁20Bおよび燃焼遮断弁19Bが開にされて燃料
供給量も最大とされ、運転が行われる。一方、低燃焼時
には、空気手動弁10および空気遮断弁9Aが開、空気遮断
弁9Bを閉として空気供給量を減少させ、さらに燃料手動
弁20Bが開、空気遮断弁19Bを開とし、パイプバーナ燃焼
時の燃料供給量まで燃料供給量が減少されて運転が行わ
れる。パイプバーナ燃焼時と触媒燃焼時において同じ燃
料供給量（低燃焼）であっても、触媒燃焼時の空気量が
約２倍であるため、混合供給孔14からの噴出速度が約２
倍となり、火炎の形成は起こり得ず、またパイプ内への
逆火も流速の増加によって発生しない。
触媒燃焼時の空燃比は、プイプバーナで火炎を形成す
ることなく可燃混合気を触媒層に供給するために、1.5
〜3.0とすることが好ましい。空燃比が1.5以上になる
と、パイプバーナは火炎が形成できなくなり吹き消え現
象をおこす。
ることなく可燃混合気を触媒層に供給するために、1.5
〜3.0とすることが好ましい。空燃比が1.5以上になる
と、パイプバーナは火炎が形成できなくなり吹き消え現
象をおこす。
なお、本実施例は、２段切換操作によって空気および
燃料の供給量の調整を行ったが、本発明においては２段
以上の切換操作によっても行うことができるのはいとう
までもない。
燃料の供給量の調整を行ったが、本発明においては２段
以上の切換操作によっても行うことができるのはいとう
までもない。
第６図は、本発明の他の実施例を示す触媒燃焼装置の
側面断面図であり、燃料３および空気１の供給をパイプ
バーナ７の長手側中心から行った場合を示す。このよう
な触媒燃焼装置においても、作用、効果は第１図に示す
触媒燃焼装置と同様であるが、可燃混合気15がパイプバ
ーナ７内で左右に分割されるため、パイプ内のガス流速
が第１図に示す触媒燃焼装置のガス流速と比較して1/2
となり、パイプ断面積を1/2に減ずることができる。
側面断面図であり、燃料３および空気１の供給をパイプ
バーナ７の長手側中心から行った場合を示す。このよう
な触媒燃焼装置においても、作用、効果は第１図に示す
触媒燃焼装置と同様であるが、可燃混合気15がパイプバ
ーナ７内で左右に分割されるため、パイプ内のガス流速
が第１図に示す触媒燃焼装置のガス流速と比較して1/2
となり、パイプ断面積を1/2に減ずることができる。
第７図は、本発明のさらに他の実施例を示す触媒燃焼
装置の側面断面図、第８図は、第７図におけるパイプバ
ーナのVIII−VIII矢視断面図、第９図は、第７図におけ
るパイプバーナの側面拡大断面図である。この装置で第
１図と異なる点は、パイプバーナ７内に、燃料供給孔19
を有する燃料供給ノズル18を挿入し、パイプバーナ７内
で空気１と燃料３を混合するようにしたことである。こ
の際、空気１と燃料３は対向して導入され、また燃料供
給ノズル18に設けられる燃料供給孔19は、混合気供給孔
14の孔間中心の長手方向に複数配される。この触媒燃焼
装置においても作用・効果は第１図に示す触媒燃焼装置
と同様であり、さらに燃料−空気の混合をパイプバーナ
で行うため、パイプバーナ内での逆火が起こりにくく、
安全性が高くなる。
装置の側面断面図、第８図は、第７図におけるパイプバ
ーナのVIII−VIII矢視断面図、第９図は、第７図におけ
るパイプバーナの側面拡大断面図である。この装置で第
１図と異なる点は、パイプバーナ７内に、燃料供給孔19
を有する燃料供給ノズル18を挿入し、パイプバーナ７内
で空気１と燃料３を混合するようにしたことである。こ
の際、空気１と燃料３は対向して導入され、また燃料供
給ノズル18に設けられる燃料供給孔19は、混合気供給孔
14の孔間中心の長手方向に複数配される。この触媒燃焼
装置においても作用・効果は第１図に示す触媒燃焼装置
と同様であり、さらに燃料−空気の混合をパイプバーナ
で行うため、パイプバーナ内での逆火が起こりにくく、
安全性が高くなる。
本発明によれば、大型の触媒層を用いた場合でも、逆
火現象や局部的な異常燃焼を引き起こすことなく自己熱
燃焼をすることができる。従って、特別の予熱装置を設
けて常時予熱を行う必要がなく、経済的であり、また安
全あつ容易に安定した触媒燃焼が継続して行うことがで
き、NOxの発生を容易に抑えることができる。
火現象や局部的な異常燃焼を引き起こすことなく自己熱
燃焼をすることができる。従って、特別の予熱装置を設
けて常時予熱を行う必要がなく、経済的であり、また安
全あつ容易に安定した触媒燃焼が継続して行うことがで
き、NOxの発生を容易に抑えることができる。
第１図は、本発明の一実施例を示す触媒燃焼装置の側面
断面図、第２図は、第１図のII−II線矢視断面図、第３
図は、第１図のIII−III線矢視断面図、第４図は、第１
図におけるパイプバーナの側面拡大図、第５図は、第１
図の触媒燃焼装置の触媒燃焼方法を示すフロー図、第６
図は、本発明の他の実施例を示す触媒燃焼装置の側面断
面図、第７図は、本発明のさらに他の実施例を示す触媒
燃焼装置の側面断面図、第８図は、第７図のVIII−VIII
線矢視断面図、第９図は、第７図におけるパイプバーナ
の側面拡大断面図、第10図は、燃料と空気の触媒層通過
流速と必要予熱温度の関係を示す図、第11図は、流速の
違いによる触媒層入口からの距離に対する触媒層近傍の
温度分布を示す図、第12図は、従来技術による触媒燃焼
装置のフロー図である。 １…空気、２…空気ヘッダ、３…燃料、４…燃料ヘッ
ダ、５…燃焼器本体、６…触媒層、７…パイプバーナ、
８…輻射受熱体、9A、9B…空気遮断弁、10…空気手動
弁、11A、11B…タイマ、12…押釦スイッチ、13…混合
器、15…可燃混合気、16…断熱材、17…隔壁板、18…燃
料ノズル、19A、19B…燃料遮断弁、20A,20B…燃料手動
弁、20…燃料配管、21…空気配管。
断面図、第２図は、第１図のII−II線矢視断面図、第３
図は、第１図のIII−III線矢視断面図、第４図は、第１
図におけるパイプバーナの側面拡大図、第５図は、第１
図の触媒燃焼装置の触媒燃焼方法を示すフロー図、第６
図は、本発明の他の実施例を示す触媒燃焼装置の側面断
面図、第７図は、本発明のさらに他の実施例を示す触媒
燃焼装置の側面断面図、第８図は、第７図のVIII−VIII
線矢視断面図、第９図は、第７図におけるパイプバーナ
の側面拡大断面図、第10図は、燃料と空気の触媒層通過
流速と必要予熱温度の関係を示す図、第11図は、流速の
違いによる触媒層入口からの距離に対する触媒層近傍の
温度分布を示す図、第12図は、従来技術による触媒燃焼
装置のフロー図である。 １…空気、２…空気ヘッダ、３…燃料、４…燃料ヘッ
ダ、５…燃焼器本体、６…触媒層、７…パイプバーナ、
８…輻射受熱体、9A、9B…空気遮断弁、10…空気手動
弁、11A、11B…タイマ、12…押釦スイッチ、13…混合
器、15…可燃混合気、16…断熱材、17…隔壁板、18…燃
料ノズル、19A、19B…燃料遮断弁、20A,20B…燃料手動
弁、20…燃料配管、21…空気配管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 正行 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日 立株式会社呉工場内 (56)参考文献 特開 平１−200109（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−107227（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭49−47228（ＪＰ，Ｕ)
Claims (2)
- 【請求項１】燃料と空気を混合する混合器と、燃焼器内
に複数本設置され、前記混合器と連通する、複数個の炎
孔兼可燃混合気供給孔を有する予熱バーナ兼混合分散器
と、該予熱バーナ兼混合分散器と対向して前記燃焼器内
に設けられた触媒層とを有することを特徴とする触媒燃
焼装置。 - 【請求項２】燃料と空気を混合する混合器と、燃焼器内
に複数本設置され、前記混合器と連通する、複数個の炎
孔兼可燃混合気供給孔を有する予熱バーナ兼混合分散器
と、該予熱バーナ兼混合分散器と対向して前記燃焼器内
に設けられた触媒層とを有する触媒燃焼装置で燃焼を行
うに際し、前記混合器で混合された混合気を複数個の前
記予熱バーナ兼混合分散器で燃焼させて触媒予熱を行っ
た後、前記混合気の燃焼を触媒層で行い、かつ触媒予熱
から触媒燃焼への切換え、および必要容量に応じた触媒
燃焼を、前記燃料および空気の供給量の制御によって行
うことを特徴とする触媒燃焼方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63033496A JP2710942B2 (ja) | 1988-02-16 | 1988-02-16 | 触媒燃焼装置およびその燃焼方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63033496A JP2710942B2 (ja) | 1988-02-16 | 1988-02-16 | 触媒燃焼装置およびその燃焼方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01208609A JPH01208609A (ja) | 1989-08-22 |
| JP2710942B2 true JP2710942B2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=12388160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63033496A Expired - Fee Related JP2710942B2 (ja) | 1988-02-16 | 1988-02-16 | 触媒燃焼装置およびその燃焼方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2710942B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014122744A (ja) * | 2012-12-20 | 2014-07-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ボイラ及びボイラシステム |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4947228U (ja) * | 1972-07-26 | 1974-04-25 | ||
| JPS62107227U (ja) * | 1985-12-19 | 1987-07-09 |
-
1988
- 1988-02-16 JP JP63033496A patent/JP2710942B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014122744A (ja) * | 2012-12-20 | 2014-07-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ボイラ及びボイラシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01208609A (ja) | 1989-08-22 |
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