JP3521013B2 - 触媒燃焼ボイラ - Google Patents

触媒燃焼ボイラ

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JP3521013B2
JP3521013B2 JP26210294A JP26210294A JP3521013B2 JP 3521013 B2 JP3521013 B2 JP 3521013B2 JP 26210294 A JP26210294 A JP 26210294A JP 26210294 A JP26210294 A JP 26210294A JP 3521013 B2 JP3521013 B2 JP 3521013B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、予熱バーナを設けた
触媒燃焼ボイラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の地球環境問題の高まりと共に、自
動車、産業機器等からの大気汚染物質排出量の削減に対
する社会的要請は一段と強くなってきている。特にNO
X による大気汚染の現状は、各種の排気ガス規制にも係
わらず、大都市地域を中心に以前として改善されておら
ず、NOX の低減化対策の強化が図られており、ボイ
ラ、燃焼炉等の燃焼機器においても同様にNOX 排出量
の低減が求められている。
【0003】例えば、図5に示すような従来のボイラで
は、燃料と燃焼用空気を理論燃焼空気比で燃焼させるの
が最もエネルギー効率のよい燃焼であるが、実際には燃
料と空気の混合不完全域は燃焼遅れなどを解消するため
に理論空気量よりも僅かに空気を多く供給して燃焼させ
るのが一般的である。そのため、このような燃焼機器に
おける理論空気比に近い火炎燃焼では、燃焼反応領域が
高温となり、空気中のN2 が酸化されてNOx(the
rmal NOx)が発生する。特に、燃料中の窒素分
が極めて少ない灯油やガス燃料などの燃焼によって発生
するNOxは、そのほとんどが上記のthermal
NOxであり、燃焼温度を下げることによりNOx生成
を抑制することができる。しかしながら、火炎燃焼では
NOxを低減するために燃焼温度を低下させると、逆に
COの発生が増加するという関係にあり、火炎燃焼の方
式の改善によっても、ある程度はNOx、COの発生を
抑制できるものの本質的な解決には至っていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記問題
点に鑑み、ボイラの燃焼装置の一部に予熱バーナと触媒
燃焼部を設け、燃焼によるNOx生成量を大幅に低減す
ることのできる触媒燃焼ボイラを提供することを目的と
するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決するためになされたものであって、主燃料供給路を
接続したバーナと、このバーナに燃焼用空気を供給する
送風機とダクトを連結したボイラにおいて、前記ダクト
内の所定位置に予熱用燃料供給路を備えた予熱バーナを
設け、この予熱バーナの下流側に触媒用燃料供給路を備
えた触媒燃焼部を設け、この触媒燃焼部の下流側に前記
バーナを配設したことを特徴としており、また、この発
明は、主燃料供給路を接続したバーナと、このバーナに
燃焼用空気を供給する送風機とダクトを連結したボイラ
において、前記ダクト内の所定位置に予熱用燃料供給路
を備えた予熱バーナを設け、この予熱バーナの下流側に
前記バーナを配設し、このバーナの下流所定位置に触媒
燃焼部を設けたことを特徴としている。
【0006】
【作用】この発明によれば、予熱バーナの下流側で燃焼
ガスと燃焼用空気を混合して予熱燃焼用空気とした後、
この予熱燃焼用空気に燃料を混合して予熱予混合ガスと
し、この予熱予混合ガスを触媒燃焼し、さらに、この触
媒燃焼排ガスと燃料を混合して火炎燃焼させる。
【0007】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図1は、この発明を実施した触媒燃焼ボ
イラの各部材の配置を示す説明図である。図中1は缶体
で、環状に形成した上部ヘッダ2と円形状に形成した下
部ヘッダ3との間を多数の水管4で連結して中央部に燃
焼室5を形成し、この燃焼室5の上部に加熱手段として
のバーナ6を配置し、このバーナ6に燃焼用空気を供給
する送風機7をダクト8を介して接続している。図中9
は排出路である。
【0008】この発明に係る触媒燃焼ボイラの構成は、
図1に示すように、前記バーナ6と前記送風機7との間
を連結したダクト8内の所定位置に、予熱用燃料供給路
10を備えた予熱バーナ11を挿設し、この予熱バーナ
11の下流側に触媒用燃料供給路12を備えた触媒燃焼
部13を設け、この触媒燃焼部13の下流側に前記バー
ナ6を挿設している。このバーナ6には、主燃料供給路
14を接続するとともに、バッフル板15を前記燃焼室
5の手前側に設けている。
【0009】前記触媒燃焼部13は、セラミック製等の
担持体に、Ag,Pt,Pd等の貴金属、Y,La等の
希土類元素、或いは両者の混合物を担持した触媒、若し
くは、複合酸化物触媒を用いている。そして、この触媒
燃焼部13で触媒が触媒燃焼を開始する温度(例えば3
00〜400℃)にまで、前記予熱バーナ11の燃焼ガ
スと燃焼用空気を混合して予熱燃焼用空気とし、この予
熱燃焼用空気で前記触媒燃焼部13を加熱する。
【0010】上記構成の触媒燃焼ボイラの作用を説明す
る。まず、缶体1内の所定水位まで缶水を給水し、しか
るのち、送風機7を駆動するとともに触媒用燃料供給路
10を開弁し予熱バーナ11を燃焼させる。そして、予
熱バーナ11の燃焼ガスと送風機7よりの燃焼用空気を
ダクト8内で混合した予熱燃焼用空気で触媒燃焼部13
を加熱する。触媒燃焼部13で触媒が触媒燃焼を開始す
る温度に達すると、触媒用燃料供給路12からの燃料と
前記予熱燃焼用空気とを混合して供給し触媒燃焼させ
る。そして、触媒燃焼部13で触媒燃焼した燃焼排ガス
を予熱燃焼用空気としてバーナ6に供給する。この燃焼
排ガスは、触媒燃焼の開始温度に達してからの燃焼であ
るので、CO等の末燃分を生じることなく低温度で燃焼
するためthermal NOxの発生がほとんどな
い。
【0011】前記バーナ6には、前記触媒燃焼部13か
ら燃焼排ガス、即ち、予熱燃焼用空気が供給され、一
方、主燃料供給路14から燃料が供給されて予混合ガス
となり、着火装置(図示省略)によってバーナ6に着火
され燃焼ガスは、燃焼室5内で水管4群と熱交換後排出
路9を介して系外に排出される。
【0012】つぎに、図1の実施例にかわる実施例を図
2に基づいて説明する。尚、図1と共通する部材には同
一符号をつけ重複する説明は省略する。図2に示す実施
例は、前記触媒燃焼部13に供給する燃料と前記予熱バ
ーナ6の燃焼ガスおよび燃焼用空気の混合をより効率的
に行なうためになされたものである。即ち、前記予熱バ
ーナ6の下流側のダクト8を耐火部材16で遮断し、こ
の耐火部材16の下流側ダクト8内に風洞17を設け、
この風洞17の下部と前記耐火部材16の上流側とを複
数の連結管18で接続するとともに、前記風洞17内の
上部に触媒用燃料供給路12を挿入し、前記風洞17の
下流側に触媒燃焼部13を設けた構成としている。
【0013】上記構成においては、前記予熱バーナ11
の燃焼ガスと燃焼用空気は、図2に示すように、前記連
結管18を介して前記風洞17の下部より流入し、風洞
17上部より供給される燃料が対向して混合するので予
混合がより促進される。そして、予熱燃焼用空気は、前
記風洞17上部より風洞17の外側を流通し前記触媒燃
焼部13へ供給される。
【0014】つぎに、図1、図2に示す予熱バーナ11
の燃焼ガスと燃焼用空気の混合をより促進する実施例を
図3に基づいて説明する。尚、この実施例は、前記図1
および図2に示す実施例の予熱バーナとして実施に応じ
て適用することができる。図3に示す予熱バーナ11
は、燃焼用空気の一部を上部より流入させる流入口11
aを開口し、燃焼部11bの先端部11cとダクト8内
壁との間をテーパー状筒19で接続し、このテーパー状
筒19の先端部に回転翼20を形成するとともに、テー
パー状筒19に複数の燃焼用空気の流入口19aを開口
した構成としている。上記構成の予熱バーナ11におい
ては、燃焼部11b下流のテーパー状筒19内で燃焼ガ
スと燃焼用空気が混合し、回転翼20の作用で回転流と
なって触媒燃焼部13へ供給される。したがって、燃焼
ガスと燃焼用空気の混合は、回転流の作用により促進さ
れるので予熱バーナ11の熱損失が少なくなるため燃焼
量を低減することができる。また、触媒用燃料との混合
もより促進される。
【0015】つぎに、前述の発明にかわる別の発明の実
施例を図4に基づいて説明する。尚、前述の実施例と構
成を同じくする部材には同一符号をつけ重複する説明は
省略する。図4は、この発明を実施した触媒燃焼ボイラ
の各部材の配置を示す説明図である。図中1は缶体で、
環状に形成した上部ヘッダ2と円形状に形成した下部ヘ
ッダ3との間を多数の水管4で連結して中央部に燃焼室
5を形成し、この燃焼室5の上部に加熱手段としてのバ
ーナ6を配置し、このバーナ6に燃焼用空気を供給する
送風機7とダクト8を接続している。図中9は排出路で
ある。
【0016】この発明に係る触媒燃焼ボイラの構成は、
図4に示すように、前記バーナ6と前記送風機7との間
を連結したダクト8内の所定位置に、予熱用燃料供給路
10を備えた予熱バーナ11を設け、この予熱バーナ1
1の下流側に主燃料供給路14を備えた前記バーナ6を
配設し、このバーナ6と前記燃焼室5との間に触媒燃焼
部13を設けている。尚、予熱バーナ11は、前述した
図3に示す予熱バーナを実施に応じて適用することは好
適である。
【0017】上記構成の触媒燃焼ボイラによれば、予熱
バーナ11の燃焼ガスと送風機7よりの燃焼用空気がダ
クト8内で混合して昇温し前記バーナ6に供給される。
バーナ6には、主燃料供給路14より供給される燃料と
昇温した予熱燃焼用空気が混合されて予熱予混合ガスと
して供給される。そして、この予熱予混合ガスは、バー
ナ6の下流側に配設した触媒燃焼部13内に所定の比率
(例えば7:3)で流入して触媒燃焼する。したがっ
て、このバーナ6での燃焼は前記触媒燃焼部13で触媒
燃焼した排ガスと前記予熱予混合ガスが混合されて燃焼
室5内で火炎燃焼する。この火炎燃焼は、触媒燃焼排ガ
スが混合されているので火炎温度が低く、従来の火炎燃
焼のみのボイラに比較してthermal NOxを発
生する高温領域が少ないため、NOx発生量を低減する
ことができる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、この発明は、バー
ナに燃焼用空気を供給する送風機のダクト内に予熱バー
ナを設け、この予熱バーナの下流側に触媒燃焼部を設
け、予熱バーナの燃焼ガスと燃焼用空気をダクト内で混
合して触媒燃焼部へ供給し、触媒燃焼排ガスと主燃料を
混合し予熱予混合ガスとして前記バーナに供給するよう
にしたので、従来の火炎燃焼のみのボイラに比較して燃
焼排ガス中のNOx濃度を大幅に低減することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す触媒燃焼ボイラの説
明図である。
【図2】図1の実施例にかわる実施例の触媒燃焼部を拡
大して示す説明図である。
【図3】図1の実施例にかわる実施例の予熱バーナ部を
拡大して示す説明図である。
【図4】図1に示す発明にかわる発明の一実施例を示す
触媒燃焼ボイラの説明図である。
【図5】従来のボイラの概略説明図である。
【符号の説明】
1 缶体 2 上部ヘッダ 3 下部ヘッダ 4 水管 6 バーナ 7 送風機 8 ダクト 10 予熱用燃料供給路 11 予熱バーナ 12 触媒用燃料供給路 13 触媒燃焼部 14 主燃焼供給部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−9504(JP,A) 特開 昭60−202206(JP,A) 実開 平1−94726(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23C 11/00 312 F23C 11/00 325 F23C 11/00 ZAB

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主燃料供給路14を接続したバーナ6
    と、このバーナ6に燃焼用空気を供給する送風機7とダ
    クト8を連結したボイラにおいて、前記ダクト8内の所
    定位置に予熱用燃料供給路10を備えた予熱バーナ11
    を設け、この予熱バーナ11の下流側に触媒用燃料供給
    路12を備えた触媒燃焼部13を設け、この触媒燃焼部
    13の下流側に前記バーナ6を配設したことを特徴とす
    る触媒燃焼ボイラ。
  2. 【請求項2】 主燃料供給路14を接続したバーナ6
    と、このバーナ6に燃焼用空気を供給する送風機7とダ
    クト8を連結したボイラにおいて、前記ダクト8内の所
    定位置に予熱用燃料供給路10を備えた予熱バーナ11
    を設け、この予熱バーナ11の下流側に前記バーナ6を
    配設し、このバーナ6の下流所定位置に触媒燃焼部13
    を設けたことを特徴とする触媒燃焼ボイラ。
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