JPH01302019A - 未燃物の燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は燃料、例えば木材燃料等の燃焼によって排出す
る排気ガス中に含まれる未燃物を燃焼するために一端部
に排気ガス入口を有するパイプからなる未燃物の燃焼装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来、木材燃料の燃焼によって排出する排気ガスはクレ
オソート、即ちガス状のウッドクールを含むことが知ら
れている。

さらに、りジオソートは特に木材の燃焼においては全カ
ロリー生成能力の無視できない部分を占めることが知ら
れている。

さらに、クレオソートは排気ガスに含まれ、水蒸気及び
その他のガス成分と混合され、はとんど全部がボイラー
を出て煙突へ進み、そこでタールとして付着するか、又
は煙突を出て環境汚染を起こすことが知られている。

クレオソートの有害作用に対処するために、よく知られ
た方法、詳細には触媒方法があり、排気ガスを触媒に接
触させてその触媒作用によってそのクレオソートをある
程度燃焼し、有害作用を低減することが知られている。

この方法の欠点は、満足のいく収率が、触媒の適性に合
った温度範囲においてのみ、即ち穏やかな燃焼火炎、特
には木材の火炎に相当する比較的に低い温度においての
み得られることである。しかしながら、収率が良く良好
な温度条件においてさえも、触媒によって得られるクレ
オソートの燃焼は不完全であり、これは排気ガスの中に
あるカロリーを完全に取り去ることができないことを意
味している。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、特に燃焼ガスの中に含まれる燃焼物に
よって排気ガスの燃焼を促進することによって、上記触
媒方法の欠点に対処し、且つクレオソートの不完全燃焼
によって生じた問題点を解決することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、本発明によれば、触媒作
用と後燃焼の現象が驚嘆すべき手法で組み合わされる。

従って、本発明による未燃物の燃焼装置は、上記パイプ
が排気ガス入口の下流側に配置された少なくとも１つの
触媒を備え、燃焼物供給パイプが該燃焼物供給パイプに
よって供給された燃焼物が排気ガスと混合物を形成する
ように該パイプの外側に設けられ、混合物が触媒を通っ
て該パイプの他端側に向かい、そして少なくとも１つの
追加の燃焼物供給パイプが設けられることを特徴とする
ものである。

本発明の好ましい態様においては、前記燃焼物は空気、
より詳細には酸素によって形成される。

本発明の特に好ましい態様においては、前記パイプは触
媒の下流側に熱に対する保護のために少なくとも１つの
デフレクタを備え、このデフレクタが追加の燃焼物供給
パイプの近くに配置されて該デフレクタと該追加の燃焼
物供給パイプとの間に前記触媒から来た燃焼物と排気ガ
スとの混合物のための通路を形成するようになっている
。

本発明の好ましい態様においては、前記デフレクタが前
記パイプの断面積のほぼ半分近くの表面積の板によって
形成される。

本発明のもう１つの好ましい態様においては、前記デフ
レクタの下流側に、前記パイプを冷却するための冷却手
段が設けられ、該冷却手段が前記排気ガスの凝縮を可能
とし、そして該冷却手段によって凝縮された前記排気ガ
スを集めるための収集手段が設けられ、該収集手段が排
気ガスによって制御される抽出手段を備える。

本発明のその他の詳細及び利点は以下に説明する実施例
の説明から明らかになるであろう。この実施例は説明の
ためのものであって、本発明の範囲を限定するものでは
ない。

（実施例〕 第１図において、未燃物の燃焼装置はパイプ１からなり
、パイプ１は実施例においては矩形状断面を有している
。パイプ１には入口２が設けられ、図示しないボイラー
における燃料の燃焼、特には木材燃料の燃焼によって生
じた排気ガスがこの人口２からパイプ１に流入すること
ができるようになっている。この人口２はさらに燃焼物
の流入を可能とするようになっている。実施例において
は、燃焼物は２次空気であり、１次空気は図示しないボ
イラーにおける燃焼のために使用される。２次空気は入
口２に向けられた供給パイプ４によって供給され、供給
パイプ４は入口２に空気を噴射するように配置される。

実施例においては、２次空気のイｍ給は供給パイプ４に
結合された複数のノズル５によって実施される。好まし
くは、ノズル５は等距離で供給パイプ４に配置され、２
次空気が入口２に流入したときにできるだけ早く２次空
気と排気ガスのできるだけ一様な混合物を得るようにな
っている。

入口２の下流側に触媒３が設けられる。この明細書にお
いて、下流側という表現は、２次空気と排気ガスとの混
合物の流れ方向に対して定められたものである。本発明
の特に好ましい実施例においては、触媒３はグレーチン
グ、特には格子によって形成され、第１図にはその上面
のみが示されており、厚さが記号りによって示されてい
る。

触媒３の格子の基層は好ましくは押し出し成形されたセ
ラミックによって構成される。この基層は、不活性材料
の中間被覆と、例えばパラジウム又はプラチナのような
触媒材料の外面被覆とによって被覆される。

触媒３の下流に、耐火材料で形成されたデフレクタ６が
配置される。本発明の好ましい実施例においては、追加
の２次空気を供給する追加の供給パイプ７が、このデフ
レクタ６とほぼ同じ高さで、パイプ１の外側に設けられ
る。追加の供給パイプ７は好ましくはノズル８を備えて
いる。矢印は供給される追加の２次空気の方向を示す。

デフレクタ６は追加の供給パイプ７の延在する側とは反
対側に取りつけられる。

第１図によれば、排気ガスの入口２はパイプ１の横側部
に設けられ、木材の燃焼の残余物によって触媒３の格子
にすすが溜まるのを防止するようになっている。

第２図は触媒作用と後燃焼の補完性を明瞭に示しており
、各々のプロセスが補完的な温度範囲において適切な収
率を与えている。第２図の領域Ａ。

Ｂ、Ｃに相当する温度範囲は、それぞれ穏やかな（スム
ーズ）燃焼火炎、平均の（ミーン）燃焼火炎、及び激し
い（ヘビイ）燃焼火炎に相当するものである。上のカー
ブは触媒を使用した場合の収率と温度の間に存在する関
係を示す。これによって、触媒を使用した場合の収率は
温度の上昇とともに減少することを示している。最大の
収率は強度の弱い火炎のときに達成される。これに対し
て、下のカーブは後燃焼の場合を示し、この場合の収率
は温度の上昇とともに上昇し、激しい（ヘビイ）燃焼火
炎のときに満足のいく収率を得ることができる。

これらの収率のカーブは明瞭な温度を代表する共通の点
に関して対称であることが分かる。上記説明から、明瞭
な温度から始まって、触媒作用による収率が後燃焼で得
られたものと同じになり、排気ガスの中に存在する未燃
物を可能なかぎり最も効率よく消滅させるのに必要な高
温を得ることができることが分かる。

ボイラーでの燃焼で排出された排気ガスは、供給パイプ
４から噴射された２次空気と予混合された後で、横側部
の入口２から入る。このようにして形成されてパイプｌ
に導入された予混合気は、触媒３を通ってそこで触媒作
用を受ける。触媒作用は２６０°Ｃで始まり、対応して
ボイラーの温度は好ましくは低く、火炎は触媒の最大の
収率を得るためにスムーズである。

それらの条件において、触媒３を通った混合気は９６０
“Ｃ（スムーズ火炎で最大の収率）と偶発的な６００”
Ｃ（ヘビイ火炎で最小の収率）との間の温度になる。触
媒３の下流側の出口領域において、混合気は追加の供給
パイプ７によってこの混合気の流れの中に噴射された高
温の追加の２次空気と接触せしめられ、この混合気は部
分的にクレオソートを放出し且つ入口２の混合気の温度
の関数としである程度再び燃焼することができる。燃焼
に必要な最低温度は６００″Ｃで始まり、その温度は本
発明により触媒３の下流で達成され、さらにデフレクタ
６の高さで噴射された２次空気の追加と組み合わされた
ものである。このようにして後燃焼が追加の２次空気供
給バイブ７の下流で続き、よって重要な温度の上昇に基
づいて、処理された排気ガスからなるガス流の中に存在
するほとんど全ての残余クレオソートや可燃性物質を消
滅できる。

その温度は１２００°Ｃから１４００°Ｃの範囲に達す
る。本当に、火炎かヘビイのときには、第２図に示され
るように後燃焼が収率のほとんどを−与える。その結果
は、パイプ１の出口において、全てのタールが燃え、そ
してその結果処理された排気ガスから抽出できる全ての
カロリーが抽出され、よって合計の作用として本発明の
当初の目的を完全に達成する。

留意すべきは、火炎が非常に弱く燃焼なしに燃え尽きる
ような場合には、触媒３が消える恐れがある。これは例
えば図示しないバイメタルによって供給パイプ４から供
給すべき２次空気を触媒３の下流側、より詳細にはデフ
レクタ６の下流側に位置する領域に通すことによって防
止できる。バイメタルは排気ガスが２５０’Ｃ以下にな
ったときに２次空気の供給を制御し、よって過熱した２
次空気を供給することによって触媒３を再活性化する。

ボイラー及び排気ガスの温度が再び２６０°Ｃ以上にな
ったときには過熱した２次空気の供給を停止し、新気の
供給に切り換える。何故なら、上記したように、触媒作
用は比較的に低い温度で良好な収率を得るように生じる
からである。

後燃焼に関しては、後燃焼は入口２のレベルで入って来
る排気ガスの温度とは独立的に発生する。

何となれば、排気ガスにより生成する後燃焼は少なくと
も６００″Ｃに達し、これは後燃焼の通常スタート温度
だからである。従って、触媒作用があるが、触媒作用と
後燃焼とを組み合わせた本発明の装置の出口における排
気ガスからなるガス流の温度は、ボイラーの状態がどう
であれ、火炎があって排気ガスの排出があるかぎり、常
に１２００°Ｃから１４００°Ｃの間にある。

さらにこれに続いて、最大のカロリーが常に排気ガスか
ら抽出され、結果的に木材の消費を低減させるので、常
に最適な収率が得られるという本発明の重要な利点があ
る。

〔具体例〕

燃料として、枯れ木が使用された。上記実施例の矩形断
面のパイプは、１辺の長さが８ｃｍであった。触媒の厚
さは５ｃ１！ｌであった。

矩形状の断面のデフレクタの寸法は、８　Ｘ　４　ｃｍ
であった。触媒の最下端部からデフレクタまでの距離は
１０ｃｍであった。排気ガスの流量は時間当たり１から
３ボで、枯れ木を使用した場合に最低３５００から４５
００ｋｃａｌ　／　ｈを生成する。排気ガスの流量と空
気の流量との比は３対１であり、空気の一部は両供給パ
イプによって供給された合計量である。

以上本発明を特定の実施例について説明したが、この説
明は単に例としてなされたものであり、本発明を限定す
るものではない。従って、本発明の範囲を離れることな
く幾つかの修正を行うことができる。例えば、パイプの
断面は円形にすることができ、これが特定の応用におい
て実際上好ましいこともある。また、２次空気は燃焼を
活性化する純粋な酸素と置き換えることもできる。また
、排気ガスの入口は燃料として木材が使用される応用の
場合のように横倒部に設ける代わりに例えばストーブで
要求されるように前面部に設けられることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による未燃物の燃焼装置を示す部分断面
斜視図、第２図は温度の関数としての触媒及び後燃焼の
収率を表すグラフである。 １・・・パイプ、　　　　　２・・・入口、３・・・触
媒、 ４．７・・・２次空気供給パイプ、 ５．８・・・ノズル、　　　６・・・デフレクタ、９・
・・通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃料の燃焼によって排出する排気ガス中に含まれる
   未燃物を燃焼するために一端部に排気ガス入口を有する
   パイプからなる未燃物の燃焼装置であって、該パイプ（
   １）が該排気ガス入口（２）の下流側に配置された少な
   くとも１つの触媒（３）を備え、燃焼物供給パイプ（４
   ）が該燃焼物供給パイプ（４）によって供給された燃焼
   物が該排気ガスと混合物を形成するように該パイプ（１
   ）の外側に設けられ、該混合物が該触媒（３）を通って
   該パイプ（１）の他端側に向かい、そして少なくとも１
   つの追加の燃焼物供給パイプ（７）が設けられることを
   特徴とする未燃物の燃焼装置。 ２、前記パイプ（１）が前記触媒（３）の下流側に熱に
   対する保護のために少なくとも１つのデフレクタ（６）
   を備え、該デフレクタ（６）が前記追加の燃焼物供給パ
   イプ（７）の近くに配置されて該デフレクタ（６）と該
   追加の燃焼物供給パイプ（７）との間に前記触媒（３）
   から来た前記燃焼物と前記排気ガスとの前記混合物のた
   めの通路（９）を形成するようにしたことを特徴とする
   請求項１記載の未燃物の燃焼装置。 ３、前記デフレクタ（６）が前記パイプ（１）の断面積
   のほぼ半分近くの表面積の板によって形成されることを
   特徴とする請求項２に記載の未燃物の燃焼装置。 ４、前記触媒（３）が格子によって形成され、その基層
   が押し出し成形されたセラミックによって構成され、不
   活性材料の中間被覆と触媒材料の外面被覆とを備えてい
   ることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記
   載の未燃物の燃焼装置。 ５、前記燃焼物供給パイプ（４）及び追加の燃焼物供給
   パイプ（７）が好ましくはほぼ等距離に配置されたノズ
   ル（５、８）を有し、該ノズル（５、８）が燃焼物供給
   のほぼ一様な分布を可能とするように前記パイプ（１）
   に向けられていることを特徴とする請求項１から４のい
   ずれか１項に記載の未燃物の燃焼装置。 ６、前記燃焼物は空気、より詳細には酸素によって形成
   されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項
   に記載の未燃物の燃焼装置。 ７、前記デフレクタ（６）の下流側に、前記パイプ（１
   ）を冷却するための冷却手段が設けられ、該冷却手段が
   前記排気ガスの凝縮を可能とし、そして該冷却手段によ
   って凝縮された前記排気ガスを集めるための収集手段が
   設けられ、該収集手段が排気ガスによって制御される抽
   出手段を備えることを特徴とする請求項２から６のいず
   れか１項に記載の未燃物の燃焼装置。