JPH05157211A - 触媒燃焼装置 - Google Patents

触媒燃焼装置

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JPH05157211A
JPH05157211A JP3322715A JP32271591A JPH05157211A JP H05157211 A JPH05157211 A JP H05157211A JP 3322715 A JP3322715 A JP 3322715A JP 32271591 A JP32271591 A JP 32271591A JP H05157211 A JPH05157211 A JP H05157211A
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JP
Japan
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catalyst carrier
combustion chamber
air
primary
flame
Prior art date
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Pending
Application number
JP3322715A
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English (en)
Inventor
Mitsuyoshi Nakamoto
充慶 中本
Masato Hosaka
正人 保坂
Hirohisa Kato
博久 加藤
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH05157211A publication Critical patent/JPH05157211A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
  • Spray-Type Burners (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 未燃ガスの放出がなく排ガスのクリーンな触
媒燃焼器を得ることを目的とする。 【構成】 予熱バーナ2が設けられた一次燃焼室6と二
次空気供給口13が設けられた二次燃焼室7との間に主
触担体3を配設し、二次燃焼室7の出口に補助触媒体4
を配設し、補助触媒担体4の後流側に未燃ガスセンサ1
7を配設したもので、起動時に、予熱バーナ2を空気過
剰率1以下で燃焼させるとともに、二次空気供給口13
から空気過剰率が1以上になるように空気を送り、主触
媒担体3の後流側に二次火炎20を形成させるようにし
たので、二次火炎20で補助触媒担体4を触媒反応温度
に加熱することができる。これにより、一次燃焼ガス1
9に含まれる未燃ガスは燃焼して二次火炎20になって
未燃ガスの放出をなくすることができる。また、未燃ガ
スセンサ17で未燃ガスを検出して二次空気を供給する
ので、予混合気の空気過剰率が1以下になった場合に
も、主触媒担体3および補助触媒担体4を触媒の耐熱温
度以上に加熱することをなくするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主および補助触媒担体
を有する触媒燃焼装置にかかり、特に補助触媒担体を速
やかに触媒反応温度に加熱する触媒燃焼装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、触媒燃焼装置の起動は、図3に示
すように予熱バーナ31で火炎32を形成して主触媒担
体33を加熱し、主触媒担体33が触媒反応する温度に
達した後、火炎32を消して触媒燃焼に移行するという
方法が一般的であった。また、触媒で完全に燃料燃焼さ
せるために、主触媒担体33の下流側に補助触媒担体3
4が配設されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の触媒
燃焼装置では、起動時に火炎燃焼で発生した高温の燃焼
ガスにより、主触媒担体33および補助触媒担体34を
加熱するのであるが主触媒担体33からは輻射放熱があ
るため、主触媒担体33を通過した燃焼ガスは温度低下
し、補助触媒担体34の温度は主触媒担体33の温度よ
り低くなるものであった。従って、補助触媒担体34を
触媒反応温度に上昇させるには主触媒担体33の温度を
高くしなければならないが、そうすると、主触媒担体3
3の温度が触媒の耐熱温度を越えてしまうので、起動時
の火炎の熱で補助触媒担体34を触媒反応温度まで加熱
することは困難であるという問題があった。
【0004】また、このために、火炎燃焼から触媒燃焼
に移行する際、補助触媒担体34で未燃ガスを完全に酸
化することができずに触媒燃焼装置から排出されるとい
う問題もあった。
【0005】また、従来の触媒燃焼装置では、定常燃焼
中は通常予混合気の空気過剰率を1以上にして燃焼させ
るが、何らかの事情で空気過剰率が1以下で燃焼される
と未燃ガスが放出される。この未燃ガスの放出を防止す
るために空気量を増加させて空気過剰率を大きくする
と、空気過剰率が1を越える時点で触媒担体の温度が耐
熱温度以上に高くなり、触媒の熱劣化が生じるという問
題があった。
【0006】本発明は上記問題を解決するもので、未燃
ガスの放出がなく排ガスのクリーンな触媒燃焼装置を提
供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、一次燃焼室および二次燃焼室と、前記一次
燃焼室に配設された予熱バーナと、前記一次燃焼室と前
記二次燃焼室との間に配設された主触媒担体と、前記二
次燃焼室の出口に配設された補助触媒担体と、前記二次
燃焼室に配設された二次空気供給口とを備え、起動時
に、前記予熱バーナを空気過剰率1以下で燃焼させると
ともに、前記二次空気供給口から空気過剰率が1以上に
なるように空気を送り、前記主触媒担体の後流側に二次
火炎を形成するようにしたものである。
【0008】また、一次燃焼室および二次燃焼室と、前
記一次燃焼室に配設された予熱バーナと、前記一次燃焼
室と前記二次燃焼室との間に配設された主触媒担体と、
前記二次燃焼室の出口に配設された補助触媒担体と、前
記二次燃焼室に配設された二次空気供給口と、前記補助
触媒担体の後流側に配設された未燃ガスセンサとを備
え、前記未燃ガスセンサが所定値以上の未燃ガス濃度を
検出したとき、前記二次空気供給口から給気するように
したものである。
【0009】
【作用】本発明は上記のようにしたことにより、主触媒
担体を触媒反応温度に加熱する予熱バーナの一次火炎は
空気過剰率が1以下であるため、燃焼ガスには未燃ガス
が含まれる。この未燃ガスを含む燃焼ガスは主触媒担体
を通過し、空気過剰率が1以上になるように二次空気供
給口から送られる空気により二次燃焼室内で燃焼して主
触媒担体の後面に付着した二次火炎を形成する。この二
次火炎は拡散火炎であり、この二次火炎で発生した高温
の二次燃焼ガスによって補助触媒担体は触媒反応温度に
加熱される。
【0010】これにより、着火時の未燃焼ガスの放出を
なくすることができる。また、未燃ガスセンサで未燃ガ
スを検知して二次燃焼室に二次空気を供給するようにし
たことにより、未燃ガスを含む燃焼ガスを二次空気で燃
焼させるので、主触媒担体および補助触媒担体の温度を
触媒の耐熱温度以上に加熱することをなくすることがで
きる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図1および
図2を参照しながら説明する。
【0012】図において、1は触媒燃焼装置本体、2は
予熱バーナ、3は主触媒担体、4は補助触媒担体、5は
輻射体、6は一次燃焼室、7は二次燃焼室、8は燃料供
給路、9は一次点火器、10は二次点火器、11は一次
送風ファン、12は二次送風ファン、13は二次空気供
給口、14はケーシング、15は弾性体、16排気通路
をそれぞれ示している。
【0013】一次燃焼室6の入口側には予熱バーナ2が
配設され、出口側には主触媒担体3が配設されている。
主触媒担体3はハニカム構造のセラミックス製で、その
表面はガンマアルミナでウォッシュコートされ、このウ
ォッシュコート層に貴金属系の触媒が担持されている。
一次燃焼室6には主触媒担体3に対向して輻射体5が配
設されている。
【0014】一次燃焼室6の出口側には主触媒担体3を
介して二次燃焼室7が形設され、二次燃焼室7の出口側
には補助触媒担体4が配設されている。さらに二次燃焼
室7の出口側には補助触媒担体4の下流側に排気通路1
6が設けられている。
【0015】予熱バーナ2には燃料供給路8と一次送風
ファン11が接続され、予熱バーナ2の近傍に一次点火
器9が配設されている。また、二次燃焼室7には二次空
気供給口13を介して二次送風ファン12が接続されて
いる。
【0016】上記構成において、燃料は燃料供給路8か
ら、燃料用空気は一次送風ファン11から供給され、予
熱バーナ2内で混合されて予混合気となり、一次燃焼室
6に供給される。予混合気は主触媒担体3の表面で触媒
燃焼し、このとき主触媒担体3の表面は400℃から8
00℃に維持されている。そして、主触媒担体3からの
輻射熱の一部は輻射体5で吸収され、一部は透過する。
輻射体5で吸収された熱は輻射体5から二次的に輻射さ
れ、これらの輻射熱は暖房などの熱源に利用される。
【0017】この主触媒担体3の触媒燃焼時に、主触媒
担体3を通過した燃焼ガスは温度低下し、供給された燃
料の大半は酸化されるが、数ppmから数百ppmの未
燃ガスが燃焼ガス中に存在する。この未燃ガスを含む燃
焼ガスは400℃以上の温度に保持された補助触媒担体
4を通過することにより数ppm以下に低下される。
【0018】ところで、主触媒担体3および補助触媒担
体4の触媒反応を十分に作用させるためには、それぞれ
を400℃以上に保持する必要があるが、起動時には主
触媒担体3および補助触媒担体4の温度が低いため、本
発明では火炎燃焼により主触媒担体3および補助触媒担
体4を加熱し、それぞれが400℃以上に達した後、触
媒燃焼をさせるようにしている。
【0019】図2は本発明の起動時の燃焼状態を示して
おり、18は予熱バーナ2による一次火炎、19は一次
燃焼ガス、20は主触媒担体3の後面で燃焼する二次火
炎、21は二次送風ファン12から給気される二次空
気、22は二次燃焼ガス、23は排出ガスをそれぞれ示
している。
【0020】この起動時において、予混合気の空気過剰
率は1以下に設定されている。この状態で予熱バーナ2
から噴出される予混合気に一次点火器9で点火すると一
次火炎18が形成され、この一次火炎18で発生した高
温の一次燃焼ガス19が主触媒担体3を加熱する。この
とき、予混合気の空気過剰率は1以下であるため、一次
燃焼ガス19には多量の未燃燃料が含まれている。この
一次燃焼ガス19は主触媒担体3を通過し、温度低下し
て二次燃焼室7に流入する、そして、一次燃焼ガス19
は二次点火器10によって点火され主触媒担体3の後面
で二次火炎20を形成する。二次火炎20は拡散炎であ
り、二次空気21を必要とするが、この二次空気21は
二次送風ファン12により二次燃焼室7に供給され、そ
の空気過剰率は1以上に設定されている。つまり、供給
される予混合気に対する全空気過剰率がほぼ1になるよ
うに一次空気と二次空気21の供給量が設定されてい
る。
【0021】このようにして主触媒担体3を通過して温
度低下した一次燃焼ガス19は二次火炎20を形成して
1000℃以上の高温になるため、補助触媒担体4を4
00℃以上の温度に加熱することが容易なものとなる。
【0022】そして、一次火炎17および二次火炎20
によって加熱された主触媒担体3および補助触媒担体4
の温度が400℃以上に達した後、予混合気の空気過剰
率を増加させるために給気量を増加させると、まず空気
過剰率が1を越えた時点で二次火炎20がなくなり、次
に一次火炎18が吹き飛んで主触媒担体3の表面で予混
合気が触媒燃焼し、主触媒担体3の表面から輻射体5に
向かって輻射熱が放射され、一部は輻射体5に吸収さ
れ、一部は輻射体5を通過して触媒燃焼器から放射され
る。そして、主触媒担体3を通過した未燃ガスを含む一
次燃焼ガス19は温度低下して二次燃焼室7に入り、補
助触媒担体4に流入して補助触媒担体5の表面で完全燃
焼されて排気通路16から排気される。
【0023】このようにして定常燃焼に移行した状態で
は未燃ガスの濃度は低く、補助触媒担体4を過熱するこ
とはない。
【0024】上記した定常燃焼時には予混合気の空気比
を1以上に設定しているが、一次送風ファン11が故障
したような場合には空気量が低下して多量の不燃ガスが
二次燃焼室7にはいる。このような場合には二次送風フ
ァン12により二次空気を供給して補助触媒担体4で燃
焼させるのであるが、予混合気の空気過剰率が1以下で
あることを検知するために、補助触媒担体の後流側に未
燃ガスセンサ17が配設されている。未燃ガスセンサ1
7は、例えば化学センサでCO,HCを検知し、一定の
濃度を越えると二次送風ファン12を作動させるように
なっている。触媒燃焼は空気量が多いと反応が容易であ
るので、二次空気を供給することによって補助触媒担体
4を低温で触媒反応させることができる。
【0025】
【発明の効果】以上の実施例の説明から明らかなよう
に、本発明によれば、起動時に予熱バーナを空気過剰率
1以下で燃焼させるとともに、二次空気供給口から空気
過剰率が1以上になるように空気を送り、主触媒担体の
後流側に二次火炎を形成するようにしたことにより、主
触媒担体の加熱と同時に二次火炎によって補助触媒担体
を加熱して、両触媒担体を触媒反応温度に加熱すること
ができる。これにより、起動時の未燃焼ガスの放出をな
くすることができる。
【0026】また、補助触媒の後流側の未燃ガスセンサ
で未燃ガスを検知し、二次空気を供給して未燃ガスを燃
焼させるようにしたことにより、予混合気の空気過剰率
が1以下になった場合にも、主触媒担体および、補助触
媒担体の温度を触媒の耐熱温度以上に加熱させることを
なくすることができる。
【0027】このように本発明によれば、未燃ガスの放
出がなく、排ガスのクリーンな触媒燃焼装置を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の触媒燃焼装置の断面図
【図2】同触媒燃焼装置の起動時の燃焼状態を示す側断
面図
【図3】従来の触媒燃焼装置の側断面図
【符号の説明】
1 触媒燃焼装置 2 予熱バーナ 3 主触媒担体 4 補助触媒担体 6 一次燃焼室 7 二次燃焼室 13 二次空気供給口 17 未燃ガスセンサ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一次燃焼室および二次燃焼室と、前記一次
    燃焼室に配設された予熱バーナと、前記一次燃焼室と前
    記二次燃焼室との間に配設された主触媒担体と、前記二
    次燃焼室の出口に配設された補助触媒担体と、前記二次
    燃焼室に配設された二次空気供給口とを備え、起動時
    に、前記予熱バーナを空気過剰率1以下で燃焼させると
    ともに、前記二次空気供給口から空気過剰率が1以上に
    なるように空気を送り、前記主触媒担体の後流側に二次
    火炎を形成するようにした触媒燃焼装置。
  2. 【請求項2】一次燃焼室および二次燃焼室と、前記一次
    燃焼室に配設された予熱バーナと、前記一次燃焼室と前
    記二次燃焼室との間に配設された主触媒担体と、前記二
    次燃焼室の出口に配設された補助触媒担体と、前記二次
    燃焼室に配設された二次空気供給口と、前記補助触媒担
    体の後流側に配設された未燃ガスセンサとを備え、前記
    未燃ガスセンサが所定値以上の未燃ガス濃度を検出した
    とき、前記二次空気供給口から給気するようにした触媒
    燃焼装置。
JP3322715A 1991-12-06 1991-12-06 触媒燃焼装置 Pending JPH05157211A (ja)

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