JPH10267258A - 加熱炉の燃料供給方法 - Google Patents
加熱炉の燃料供給方法Info
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- JPH10267258A JPH10267258A JP7302897A JP7302897A JPH10267258A JP H10267258 A JPH10267258 A JP H10267258A JP 7302897 A JP7302897 A JP 7302897A JP 7302897 A JP7302897 A JP 7302897A JP H10267258 A JPH10267258 A JP H10267258A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料配管として高価な高温配管用炭素鋼鋼管
や配管用ステンレス鋼管を使用することなく、燃料の水
蒸気改質によって加熱炉の排ガス中の顕熱を回収し、加
熱炉の燃料原単位を削減可能な加熱炉の燃料供給方法を
提供する。 【解決手段】 加熱炉に供給する燃料ガスを水蒸気改質
器へ導入し、加熱炉排ガスで５５０℃以上に加熱された
水蒸気改質器内の改質触媒により、前記燃料ガス中の炭
化水素成分を水蒸気改質した後、この改質ガスを改質前
の燃料ガスと混合して加熱炉へ供給し、燃焼させる。ま
た、改質ガスと残りの燃料ガスとを混合したガスの温度
が、３００℃以下となるようにする。
や配管用ステンレス鋼管を使用することなく、燃料の水
蒸気改質によって加熱炉の排ガス中の顕熱を回収し、加
熱炉の燃料原単位を削減可能な加熱炉の燃料供給方法を
提供する。 【解決手段】 加熱炉に供給する燃料ガスを水蒸気改質
器へ導入し、加熱炉排ガスで５５０℃以上に加熱された
水蒸気改質器内の改質触媒により、前記燃料ガス中の炭
化水素成分を水蒸気改質した後、この改質ガスを改質前
の燃料ガスと混合して加熱炉へ供給し、燃焼させる。ま
た、改質ガスと残りの燃料ガスとを混合したガスの温度
が、３００℃以下となるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コークス炉ガス、
天然ガスなどの燃料ガスを空気などの酸素含有ガスと混
合して燃焼する加熱炉において、５５０℃〜１５００℃
の加熱炉燃焼排ガスの顕熱を利用して水蒸気改質触媒を
加熱し、燃料ガスを水蒸気改質した改質ガスを加熱炉に
燃料として供給する方法に関するものである。
天然ガスなどの燃料ガスを空気などの酸素含有ガスと混
合して燃焼する加熱炉において、５５０℃〜１５００℃
の加熱炉燃焼排ガスの顕熱を利用して水蒸気改質触媒を
加熱し、燃料ガスを水蒸気改質した改質ガスを加熱炉に
燃料として供給する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】工業加熱炉の多くは、空気予熱器または
レキュペレータと呼ばれる排ガスと燃焼空気の熱交換器
を装備し、加熱炉排ガス顕熱の３０〜６０％を回収し
て、燃焼空気を４００〜６００℃に予熱している。特開
平８−０００００５号公報に開示された加熱炉排ガス顕
熱回収方法では、更に燃料の水蒸気改質を行い、水蒸気
改質反応に伴う吸熱反応によって加熱炉排ガスからの顕
熱回収量を増加させ、排ガス顕熱の約８０％を回収して
加熱炉で再利用する技術が提案されている。
レキュペレータと呼ばれる排ガスと燃焼空気の熱交換器
を装備し、加熱炉排ガス顕熱の３０〜６０％を回収し
て、燃焼空気を４００〜６００℃に予熱している。特開
平８−０００００５号公報に開示された加熱炉排ガス顕
熱回収方法では、更に燃料の水蒸気改質を行い、水蒸気
改質反応に伴う吸熱反応によって加熱炉排ガスからの顕
熱回収量を増加させ、排ガス顕熱の約８０％を回収して
加熱炉で再利用する技術が提案されている。
【０００３】また、特開平７−０８８９０２号公報の加
熱炉の燃料供給方法では、燃料である天然ガスの一部を
水蒸気改質した後に加熱炉のバーナーで燃焼させ、残り
の天然ガスは水蒸気改質せずに、直接別のバーナーヘ供
給して燃焼させる技術が提案されている。
熱炉の燃料供給方法では、燃料である天然ガスの一部を
水蒸気改質した後に加熱炉のバーナーで燃焼させ、残り
の天然ガスは水蒸気改質せずに、直接別のバーナーヘ供
給して燃焼させる技術が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】特開平８−０００００
５号公報によると、排ガスの顕熱を利用して６００〜９
００℃程度に予熱され、水蒸気改質を起こした改質ガス
は、加熱炉のバーナーヘ送られる。しかし、６００〜９
００℃という高温に予熱された改質ガスをバーナーヘ送
るためには、通常の配管用炭素鋼鋼管では不可能である
ため、高価な高温配管用炭素鋼鋼管や配管用ステンレス
鋼管を用いなければならない。燃料の予熱を実施してい
ない既設加熱炉の燃料配管には、通常の配管用炭素鋼鋼
管が用いられているため、これらの既設加熱炉に特開平
８−０００００５号公報の加熱炉排ガス顕熱回収方法を
適用しようとした場合、すべての燃料配管を高温配管用
炭素鋼鋼管や配管用ステンレス鋼管に交換する必要があ
り、材料コストおよびその改造コストは莫大なものとな
ってしまう。
５号公報によると、排ガスの顕熱を利用して６００〜９
００℃程度に予熱され、水蒸気改質を起こした改質ガス
は、加熱炉のバーナーヘ送られる。しかし、６００〜９
００℃という高温に予熱された改質ガスをバーナーヘ送
るためには、通常の配管用炭素鋼鋼管では不可能である
ため、高価な高温配管用炭素鋼鋼管や配管用ステンレス
鋼管を用いなければならない。燃料の予熱を実施してい
ない既設加熱炉の燃料配管には、通常の配管用炭素鋼鋼
管が用いられているため、これらの既設加熱炉に特開平
８−０００００５号公報の加熱炉排ガス顕熱回収方法を
適用しようとした場合、すべての燃料配管を高温配管用
炭素鋼鋼管や配管用ステンレス鋼管に交換する必要があ
り、材料コストおよびその改造コストは莫大なものとな
ってしまう。
【０００５】通常の配管用炭素鋼鋼管をそのまま用いる
ためには、一度６００〜９００℃という高温に予熱され
た改質ガスを、熱交換によって通常の配管用炭素鋼鋼管
の使用可能範囲である３５０℃以下にまで低下させてや
れば良い。しかし、排ガス中の顕熱を水蒸気改質によっ
て回収して増加した改質ガス中の顕熱を、再び放熱によ
って減少させることになり、省エネのメリットが削減さ
れてしまう。
ためには、一度６００〜９００℃という高温に予熱され
た改質ガスを、熱交換によって通常の配管用炭素鋼鋼管
の使用可能範囲である３５０℃以下にまで低下させてや
れば良い。しかし、排ガス中の顕熱を水蒸気改質によっ
て回収して増加した改質ガス中の顕熱を、再び放熱によ
って減少させることになり、省エネのメリットが削減さ
れてしまう。
【０００６】また、通常の配管用炭素鋼鋼管をそのまま
使用可能であり、かつ水蒸気改質によって回収した顕熱
を無駄にすることもない一つの方法として、図２に示す
ように、改質器ｌにおいて６００〜９００℃に予熱され
た改質ガスの顕熱を排熱ボイラー５によって回収し、生
成したスチームは再び改質器１において水蒸気改質に利
用し、一方で温度の低下した改質ガスを加熱炉のバーナ
ーヘ送るような方法が挙げられる。しかし、排熱ボイラ
ー５の莫大な設備コスト、あるいは、既設加熱炉の周囲
に排熱ボイラー５の設置スペ−スがないという問題か
ら、実現することは不可能であった。
使用可能であり、かつ水蒸気改質によって回収した顕熱
を無駄にすることもない一つの方法として、図２に示す
ように、改質器ｌにおいて６００〜９００℃に予熱され
た改質ガスの顕熱を排熱ボイラー５によって回収し、生
成したスチームは再び改質器１において水蒸気改質に利
用し、一方で温度の低下した改質ガスを加熱炉のバーナ
ーヘ送るような方法が挙げられる。しかし、排熱ボイラ
ー５の莫大な設備コスト、あるいは、既設加熱炉の周囲
に排熱ボイラー５の設置スペ−スがないという問題か
ら、実現することは不可能であった。
【０００７】本発明の目的は、燃料配管として高価な高
温配管用炭素鋼鋼管や配管用ステンレス鋼管を使用する
ことなく、燃料の水蒸気改質によって加熱炉の排ガス中
の顕熱を回収し、加熱炉の燃料原単位を削減することが
可能な、加熱炉の燃料供給方法を提供することにある。
温配管用炭素鋼鋼管や配管用ステンレス鋼管を使用する
ことなく、燃料の水蒸気改質によって加熱炉の排ガス中
の顕熱を回収し、加熱炉の燃料原単位を削減することが
可能な、加熱炉の燃料供給方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の加熱炉の燃料供
給方法は、加熱炉に供給する燃料ガスを水蒸気改質器へ
導入し、加熱炉排ガスで５５０℃以上に加熱された水蒸
気改質器内の改質触媒により、前記燃料ガス中の炭化水
素成分を水蒸気改質した後、この改質ガスを改質前の燃
料ガスと混合して加熱炉へ供給し、燃焼させることを特
徴とする。上記本発明において、改質ガスと改質前の燃
料ガスとを混合したガスの温度が、３００℃以下となる
ようにすることが望ましい。
給方法は、加熱炉に供給する燃料ガスを水蒸気改質器へ
導入し、加熱炉排ガスで５５０℃以上に加熱された水蒸
気改質器内の改質触媒により、前記燃料ガス中の炭化水
素成分を水蒸気改質した後、この改質ガスを改質前の燃
料ガスと混合して加熱炉へ供給し、燃焼させることを特
徴とする。上記本発明において、改質ガスと改質前の燃
料ガスとを混合したガスの温度が、３００℃以下となる
ようにすることが望ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明において、まず最初に、排
ガスの顕熱を利用して燃料ガスを予熱し、加熱炉の燃料
ガスの水蒸気改質を行う。その場合、燃料ガス中の炭化
水素に関して、炭素析出の原因である分解反応よりも、
水蒸気改質反応を優先的に進行させるためには、反応温
度を５５０℃以上とすることが必要である。例えば、燃
料ガスが天然ガスである場合、ＣＨ4 →Ｃ＋２Ｈ2 とい
う分解反応よりも、ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2 とい
う水蒸気改質反応が優先的に進行する。従って、水蒸気
改質器内の改質触媒は加熱炉排ガスによって５５０℃以
上に加熱される。
ガスの顕熱を利用して燃料ガスを予熱し、加熱炉の燃料
ガスの水蒸気改質を行う。その場合、燃料ガス中の炭化
水素に関して、炭素析出の原因である分解反応よりも、
水蒸気改質反応を優先的に進行させるためには、反応温
度を５５０℃以上とすることが必要である。例えば、燃
料ガスが天然ガスである場合、ＣＨ4 →Ｃ＋２Ｈ2 とい
う分解反応よりも、ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2 とい
う水蒸気改質反応が優先的に進行する。従って、水蒸気
改質器内の改質触媒は加熱炉排ガスによって５５０℃以
上に加熱される。
【００１０】次に、予熱によって５５０℃以上となった
水蒸気改質後の高温の改質ガスに、改質前の常温の燃料
ガスを混合し、中温の混合ガスとする。このような方法
を用いれば、水蒸気改質によって回収した顕熱を、放熱
等によって無駄にすることなしに、通常の配管用炭素鋼
鋼管が使用可能な３５０℃以下の温度の燃料ガスを容易
に作り出すことができる。
水蒸気改質後の高温の改質ガスに、改質前の常温の燃料
ガスを混合し、中温の混合ガスとする。このような方法
を用いれば、水蒸気改質によって回収した顕熱を、放熱
等によって無駄にすることなしに、通常の配管用炭素鋼
鋼管が使用可能な３５０℃以下の温度の燃料ガスを容易
に作り出すことができる。
【００１１】前述したように、通常の配管用炭素鋼鋼管
に使用可能なガス温度は最大で３５０℃である。しか
し、改質ガスと改質前の燃料ガスの混合ガスの温度が３
００〜３５０℃になった場合、燃料ガス中の炭化水素が
熱分解して炭素が析出してしまい、燃料ガスの熱量が低
下すると共に配管内に炭素（煤）が付着堆積して閉塞の
起きる危険性がある。そこで混合ガスの温度が３００℃
以下となるように改質ガスと改質前の燃料ガスを混合す
ることが望ましい。
に使用可能なガス温度は最大で３５０℃である。しか
し、改質ガスと改質前の燃料ガスの混合ガスの温度が３
００〜３５０℃になった場合、燃料ガス中の炭化水素が
熱分解して炭素が析出してしまい、燃料ガスの熱量が低
下すると共に配管内に炭素（煤）が付着堆積して閉塞の
起きる危険性がある。そこで混合ガスの温度が３００℃
以下となるように改質ガスと改質前の燃料ガスを混合す
ることが望ましい。
【００１２】
【実施例】本発明をコークス炉ガス（以下ＣＯＧと略
す）を燃料ガスとする加熱炉に適用した。図１にそのフ
ローを示す。１．０Nm3 のＣＯＧの内の０．２Nm3 のＣ
ＯＧは、０．１Nm3 のスチームを添加した後に改質器１
へ導入される。改質器１は熱交換器の内部に水蒸気改質
触媒を充填した構造になっており、加熱炉２において発
生した排ガスを全量（６．０Nm3 ）導入することによっ
て熱交換が行われ、先に導入されたＣＯＧとスチームは
水蒸気改質反応ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2 を起こ
し、改質器１出口では０．４Nm3 、８００℃の改質ガス
となる。改質ガスは混合器４において、先において改質
を行わなかったＣＯＧ０．８Nm3 と混合され、２８３℃
の混合ガス１．２Nm3 として加熱炉２のバーナーヘ供給
される。
す）を燃料ガスとする加熱炉に適用した。図１にそのフ
ローを示す。１．０Nm3 のＣＯＧの内の０．２Nm3 のＣ
ＯＧは、０．１Nm3 のスチームを添加した後に改質器１
へ導入される。改質器１は熱交換器の内部に水蒸気改質
触媒を充填した構造になっており、加熱炉２において発
生した排ガスを全量（６．０Nm3 ）導入することによっ
て熱交換が行われ、先に導入されたＣＯＧとスチームは
水蒸気改質反応ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2 を起こ
し、改質器１出口では０．４Nm3 、８００℃の改質ガス
となる。改質ガスは混合器４において、先において改質
を行わなかったＣＯＧ０．８Nm3 と混合され、２８３℃
の混合ガス１．２Nm3 として加熱炉２のバーナーヘ供給
される。
【００１３】このようなプロセスによって得られた混合
ガスの組成、顕熱、燃焼潜熱を表１に示す。改質前のＣ
ＯＧと比較して、燃料の顕熱、燃焼潜熱共に増加してお
り、燃料原単位を５％削減可能であった。また，混合ガ
スの温度が３００℃以下であったために、既設の加熱炉
に加熱炉排ガス顕熱回収方法を適用したにもかかわら
ず、混合器からバーナーヘの配管を高温配管用炭素鋼鋼
管や配管用ステンレス鋼管に交換することなく、通常の
配管用炭素鋼鋼管をそのまま使用可能であった。
ガスの組成、顕熱、燃焼潜熱を表１に示す。改質前のＣ
ＯＧと比較して、燃料の顕熱、燃焼潜熱共に増加してお
り、燃料原単位を５％削減可能であった。また，混合ガ
スの温度が３００℃以下であったために、既設の加熱炉
に加熱炉排ガス顕熱回収方法を適用したにもかかわら
ず、混合器からバーナーヘの配管を高温配管用炭素鋼鋼
管や配管用ステンレス鋼管に交換することなく、通常の
配管用炭素鋼鋼管をそのまま使用可能であった。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【発明の効果】本発明により、燃料配管として高価な高
温配管用炭素鋼鋼管や配管用ステンレス鋼管を使用する
ことなく、燃料の水蒸気改質によって加熱炉の排ガス中
の顕熱を回収し、加熱炉の燃料原単位を従来よりさらに
削減することが可能である。
温配管用炭素鋼鋼管や配管用ステンレス鋼管を使用する
ことなく、燃料の水蒸気改質によって加熱炉の排ガス中
の顕熱を回収し、加熱炉の燃料原単位を従来よりさらに
削減することが可能である。
【図１】本発明の加熱炉の燃料供給方法を示す概念図で
ある。
ある。
【図２】改質ガス中の顕熱を排熱ボイラーによって回収
する加熱炉の顕熱回収技術の概念図である。
する加熱炉の顕熱回収技術の概念図である。
ｌ 改質器 ２ 加熱炉 ３ 空気予熱器 ４ 混合器 ５ 排熱回収ボイラー
Claims (2)
- 【請求項１】 加熱炉に供給する燃料ガスを水蒸気改質
器へ導入し、加熱炉排ガスで５５０℃以上に加熱された
水蒸気改質器内の改質触媒により、前記燃料ガス中の炭
化水素成分を水蒸気改質した後、この改質ガスを改質前
の燃料ガスと混合して加熱炉へ供給し、燃焼させること
を特徴とする加熱炉の燃料供給方法。 - 【請求項２】 改質ガスと改質前の燃料ガスとを混合し
たガスの温度が、３００℃以下となるようにすることを
特徴とする請求項１記載の加熱炉の燃料供給方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7302897A JPH10267258A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 加熱炉の燃料供給方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7302897A JPH10267258A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 加熱炉の燃料供給方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10267258A true JPH10267258A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=13506493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7302897A Withdrawn JPH10267258A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 加熱炉の燃料供給方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10267258A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002173305A (ja) * | 2000-12-05 | 2002-06-21 | Tokyo Gas Co Ltd | 水素製造装置 |
| JP2020508951A (ja) * | 2017-01-27 | 2020-03-26 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 燃焼のための酸素および燃料の予熱と組み合わせてプレ−リフォーマーを使用する強化された廃熱回収 |
-
1997
- 1997-03-26 JP JP7302897A patent/JPH10267258A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002173305A (ja) * | 2000-12-05 | 2002-06-21 | Tokyo Gas Co Ltd | 水素製造装置 |
| JP2020508951A (ja) * | 2017-01-27 | 2020-03-26 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 燃焼のための酸素および燃料の予熱と組み合わせてプレ−リフォーマーを使用する強化された廃熱回収 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040601 |