JPH09217905A - 燃焼触媒 - Google Patents

燃焼触媒

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JPH09217905A
JPH09217905A JP8023687A JP2368796A JPH09217905A JP H09217905 A JPH09217905 A JP H09217905A JP 8023687 A JP8023687 A JP 8023687A JP 2368796 A JP2368796 A JP 2368796A JP H09217905 A JPH09217905 A JP H09217905A
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JP
Japan
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catalyst
tubes
metallic
fins
combustion
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8023687A
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English (en)
Inventor
Iwao Tsukuda
岩夫 佃
Tetsuya Imai
哲也 今井
Satonobu Yasutake
聡信 安武
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼触媒に関し、特にガスタービン用燃焼器
に適用される同触媒に関する。 【解決手段】 ハニカム構造の燃焼触媒において、金属
ケーシング内に、燃料含有ガスが通る流体流路の壁面に
触媒反応を起こす活性体を有するセラミック製管の複数
と、活性体を有しない金属製管の複数とを集合させてな
り、各々の金属製管の内面にはフィンを形成させてなる
燃焼触媒。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は燃焼触媒に関し、特
にガスタービン用触媒燃焼器に適用される燃焼触媒に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来のハニカム構造の燃焼触媒の一例を
図4に示す。図4に示す従来の燃焼触媒は流体流路(以
下、セルという)表面1の全てに触媒反応を起こす活性
体2を有している。また、本発明者らは、図5に示すよ
うに、ハニカムのセルのうち、触媒反応を起こす活性体
を有する流路に隣接するセルのうちの少なくとも一つの
セルを触媒反応を起こす活性体を有しないようにしてな
ることを特徴とする燃焼触媒を先に提案した(特願平4
−235699号参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】触媒により酸化−燃焼
させるいわゆる触媒燃焼法において、図4に示すような
セル表面の全てに活性体をコートした燃焼触媒では、燃
焼し難い希薄予混合気あるいは低カロリガスの予混合気
の燃焼が可能となる利点があるが、しかし一方、燃焼負
荷を増大させると、その負荷の増加に応じて、ハニカム
基材、活性体からなる壁面(以下、触媒壁面という)の
温度が上昇し、活性体が劣化するという現象を生じ、こ
れが実用化の大きな障害となっている。
【0004】このため、触媒壁面の温度を下げる手段と
して、図5に示すような触媒反応を起こす活性体を有す
るセル及びこれに隣接するセルのうちの少なくとも一つ
のセルを触媒反応を起こす活性体を有しないようにして
なることを特徴とする燃焼触媒を提案したが、一体成型
のハニカム(モノリス)基材において、所定のセルのみ
に活性体をコート(ウォッシュコート)するのは容易で
はなく、製造工程が煩雑化する問題がある。
【0005】本発明は上記技術水準に鑑み、従来のハニ
カム型燃焼触媒におけるような不具合のない燃焼触媒を
提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明はハニカム構造の
燃焼触媒において、金属ケーシング内に、燃料含有ガス
が通る流体流路の壁面に触媒反応を起こす活性体を有す
るセラミック製管の複数と、活性体を有しない金属製管
の複数とを集合させてなり、各々の金属製管の内面にフ
ィンを形成させてなることを特徴とする燃焼触媒であ
る。
【0007】
【発明の実施の形態】活性体を有する壁面で囲まれたセ
ルに可燃性予混合気を供給すると触媒反応により燃焼反
応が進行し、これにより触媒壁面は燃焼熱により加熱さ
れる。一方、隣接する活性体を有しないセルは可燃性予
混合気を供給しても燃焼反応が行われない。したがっ
て、この可燃性予混合気は触媒壁面を冷却することにな
り、触媒燃焼を行わせても触媒壁面すなわち活性体の過
熱を抑制することが可能となる。
【0008】すなわち、本発明は活性体2を有するセラ
ミック製管4と活性体2を有しない金属製管5を、図1
〜図3に示すように集合させたものを燃焼触媒としてい
る。したがって、集合させる前の各セルは単管であり、
そのためセラミック製管4のみ活性体2をコートするこ
とは容易であり、触媒の製造面からも、従来の触媒より
も優れている。なお、図1〜図3ではセラミック製管、
金属製管を収納する金属ケーシングは図示省略してあ
る。また、セル内の物質移動係数、伝熱係数を考慮して
セラミック製管及び金属製管の断面積を異径にして集合
させることができるため、触媒壁面の温度制御が可能と
なる。
【0009】また本発明は従来の触媒と同様、長年の実
績があるセラミック製管に活性体をコートするため耐剥
離性がよく、また、活性体をコートしないセルとして熱
伝導率、放熱性が大の金属製管を用い、さらに該金属製
管の内面にフィンを形成させたことで伝熱面積を増加さ
せたため、冷却路としての効果が大である。なお、金属
製管内面のフィンは金属製管の内面をブローチ削り加工
して形成させたり、別個に加工した金属製フィンを金属
製管内に挿着させたりなどして形成することができる。
金属製管及びフィンの材料としては、800℃以上で長
時間使用できるものであれば特に制限はなく、例えば、
ステンレス鋼(SUS310など)、Fe−20Cr−
5Al(各数字はwt%)にLaなどを微量添加した耐
酸化性ステンレス鋼、ニッケル合金(インコネル、ハス
テロイなど)などが利用できる。また、セラミック製管
の材料としては、コージェライト(2MgO・2Al2
3 ・5SiO2 )、ムライト(3Al2 3 ・2Si
2 )、アルミナ(Al23 )などが利用できる。さ
らに、触媒反応を起こす活性体としては、例えば、Zr
2 ・xAl2 3 、Y−Al2 3 、SiO2 などの
担体にPdO、Pt、PdO+Ptなどの活性金属を担
持させたものなどが使用しうる。
【0010】
【実施例】ジルコニア・アルミナ複合酸化物(Zr
2 :Al2 3 の重量比=20:80)粉末を硝酸パ
ラジウム水溶液に浸漬し、乾燥後500℃で焼成した粉
末(活性体と称す)にバインダを添加したスラリを1平
方インチ当たり60個の開口部(60セル)を有するハ
ニカム状のコージェライト基材(セルピッチ約3.3m
m、セル壁厚約0.55mm)にコートし、1000℃
で焼付けることにより、下記に示す比較触媒1,2を調
整した。
【0011】図4に示すような全てのセルに活性体をコ
ートした長さ100mmの比較触媒1(PdOコート
量:100g/リットル−ハニカム、ZrO2 ・Al2
3 コート量:180g/リットル−ハニカム)及びコ
ージェライト基材のみかけ表面積当たりのコート量を同
一にして図5に示すように一つおきのセルに活性体をコ
ートした長さ100mmの比較触媒2(PdOコート
量:50g/リットル−ハニカム、ZrO2 ・Al2
3 コート量:90g/リットル−ハニカム)を調整し
た。
【0012】ジルコニア・アルミナ複合酸化物(ZrO
2 :Al2 3 の重量比=20:80)粉末を硝酸パラ
ジウム水溶液に浸漬し、乾燥後500℃で焼成した粉末
(活性体と称す)にバインダを添加したスラリを外径6
mm、内径4mm、長さ100mmのアルミナ製管の内
壁にコートし、1000℃で焼付けることにより、下記
表1及び図1〜図3に示すような触媒1〜3を調整し
た。なお、活性体をコートしない金属管の材質はSUS
310で、触媒1は外径6mm、内径3mm、長さ10
0mmの管を用い、深さ0.5mm、幅1mmの矩形溝
6本を内壁の軸方向(ガス流れ方向)に形成、触媒2は
外径8mm、内径5mm、長さ100mmの管を用い触
媒1と同一寸法の矩形溝6本を内壁に形成、触媒3は外
径6mmの上記アルミナ管6本が外壁に密着するように
外周を星型に加工した内径5mmの管を用い、触媒1と
同一寸法の矩形溝6本を内壁に形成した。
【0013】
【表1】
【0014】これらの触媒を、メタン3.6%(残部:
空気)含有ガスを用い、入口ガス圧:3kgf/cm2
G、入口ガス温度400℃、実ガス流速20m/sの条
件で燃焼試験を行った結果を表2に示す。
【0015】
【表2】
【0016】表2に示すように、従来の比較触媒1,2
では燃焼時の触媒壁温度が1000℃以上まで上昇した
のに対して、本発明の触媒1〜触媒3では、触媒壁面温
度が800℃以下に保持できた。また、上記燃焼試験を
同一条件で1000時間継続した結果、比較触媒1につ
いてはメタン燃焼率が27%に、また比較触媒2につい
てはメタン燃焼率が21%に低下したのに対し、本発明
の触媒1,触媒2,触媒3についてはメタン燃焼率が、
30%、20%、33%とわずかに低下しただけであっ
た。
【0017】以上、本発明のハニカム構造燃焼触媒の実
施例として、セラミック製管の断面が円形のもの、金属
製管の断面が円形のものと星型のものについて説明した
が、各々の管の断面が四角型、三角型、六角型、正弦
型、星型等のものでも、さらにはこれら断面の異なる管
を任意に集合させても、また、フィンは直線の矩形溝に
ついて説明したが、三角型溝、半円型溝でも、これらの
溝をスパイラル状に形成させても、またセラミック製管
の内壁に活性体をコートしたものについて説明したが、
セラミック製管の外壁あるいは両壁に活性体をコートし
ても、各々同様な効果を奏することは自明であろう。
【0018】
【発明の効果】本発明により、触媒壁面温度が1000
℃以下で、かつ燃焼しにくいメタンの燃焼率を20%以
上に保持でき、長時間の使用に対しても燃焼率の低下が
生じない燃焼触媒を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の触媒1の構成の説明図。
【図2】本発明の一実施例の触媒2の構成の説明図。
【図3】本発明の一実施例の触媒3の構成の説明図。
【図4】従来の燃焼触媒の一態様の比較触媒1の構成の
説明図。
【図5】従来の燃焼触媒の一態様の比較触媒2の構成の
説明図。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハニカム構造の燃焼触媒において、金属
    ケーシング内に、燃料含有ガスが通る流体流路の壁面に
    触媒反応を起こす活性体を有するセラミック製管の複数
    と、活性体を有しない金属製管の複数とを集合させてな
    り、各々の金属製管の内面にはフィンを形成させてなる
    ことを特徴とする燃焼触媒。
JP8023687A 1996-02-09 1996-02-09 燃焼触媒 Withdrawn JPH09217905A (ja)

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JP8023687A JPH09217905A (ja) 1996-02-09 1996-02-09 燃焼触媒

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 20030506