JPH1121572A - 化石燃料の燃焼方法及び燃焼装置 - Google Patents

化石燃料の燃焼方法及び燃焼装置

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JPH1121572A
JPH1121572A JP9190492A JP19049297A JPH1121572A JP H1121572 A JPH1121572 A JP H1121572A JP 9190492 A JP9190492 A JP 9190492A JP 19049297 A JP19049297 A JP 19049297A JP H1121572 A JPH1121572 A JP H1121572A
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JP
Japan
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combustion
gas
water
fuel
oxygen
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JP9190492A
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Tetsuo Miyoshi
哲夫 三好
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CHIYOUDEN KK
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CHIYOUDEN KK
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/28Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid in association with a gaseous fuel source, e.g. acetylene generator, or a container for liquefied gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/9901Combustion process using hydrogen, hydrogen peroxide water or brown gas as fuel

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 化石燃料の完全燃焼化を実現し、CO2 ,N
X ,SOX の発生を抑制することができる化石燃料の
燃焼方法及び燃焼装置の提供を図る。 【解決手段】 水を分解するための電解セル11等の水
の分解手段1によって水素、酸素(H2 ,O2 )を発生
させる。気化手段2によって、炭化水素燃料を加温して
気化させ、これを、上記の水素、酸素と、混合手段3に
よって所定の比率で混合させことにより燃焼ガスを得
る。この燃焼ガスを一般ボイラーのガス釜、炉、バーナ
ー等の燃焼手段4によって燃焼させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本願発明は、化石液体燃料の
燃焼法、特に灯油、軽油、重油の燃焼方法及び燃焼装置
に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
化石燃料は燃焼の際にCO2 ,NOX ,SOX が発生す
る。この発生を抑えるために種々の方法が提案されてい
るが、例えば日本酸素が開発した燃焼方法は、大量の空
気を送って燃焼される時に発生するNOX ,CO2 を、
空気に替えて純酸素を燃焼助ガスとして送り、化石燃料
の完全燃焼化を図るというものである。この方法は、純
酸素ガスを製造分離する装置を使用することが必要であ
り、酸素製造装置が設備として必要となる為、大量の化
石燃料を燃焼させる用途としてしか実用的ではなく、多
くの化石燃料を使用する一般ボイラーでの燃焼方式には
実用的に利用出来ない、という根本的な欠陥を有してい
る。
【0003】また、炭化水素燃料と水とのエマルジョン
液滴を燃焼炎中に投入し、NOX ,SOX 及び未燃カー
ボンの有害燃焼生成物の低減を画る方法として(特許公
開平05−264008号)が有るが、これは、水と油
を混合エマルジョンにして霧化状にして、燃焼炉内に送
り込み燃焼させることを必要とする。ところが、霧化さ
れた水を水蒸気爆発燃焼させる為には、炉内をつねに
1,100°C程度に保たなければならず、炉の構造に
おいて耐熱性向上を考慮しなければならない。そのた
め、この発明は、低排出ガスの目的には適用できるもの
の、設備コストが高くつき、一般的な燃焼手段として使
用できないものであり、また、化石燃料焚きボイラの
(40〜46%)の効率を一層上げる必要がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本願発明は、炭化水素燃
料を完全燃焼させる為の前記課題を解決するため、次の
手段によって化石燃料を燃焼させることを要旨とする方
法及び装置を提供するものである。即ち、電解セル等に
よって水を分解させ発生させて水素、酸素(H2
2 )を得ると共に、炭化水素燃料を加温(各炭化水素
の沸点温度)容器等で気化させる。得られた水素、酸素
(H2 ,O2 )及び炭化水素ガスを、適当な熱量となる
ように、レギュレター(圧力調製器)を備えたスタティ
ックミキサー等の混合手段によって流量制卸し、所定の
比率によって混合した混合ガス(理想燃焼ガス)を得
る。そして、この混合ガス(理想燃焼ガス)を、一般ボ
イラーのガス釜、炉、バーナーで使用するものである。
【0005】しかして、本願の第1の発明は、電解セル
等の水の分解手段によって水を分解することによって発
生させた水素、酸素(H2 ,O2 )と、加熱等の気化手
段によって気化させた炭化水素燃料とを、混合すること
により燃焼ガスを得て、この燃焼ガスを一般ボイラーの
ガス釜、炉、バーナー等の燃焼手段によって燃焼させる
ことを特徴とする化石燃料の燃焼方法を提供するもので
ある。
【0006】また、本願の第2の発明は、水を分解する
ための電解セル等の水の分解手段と、炭化水素燃料を気
化させるための気化手段と、水の分解より発生した水
素、酸素(H2 ,O2 )と気化した炭化水素燃料とを所
定の比率で混合させことにより燃焼ガスを得るための混
合手段と、この燃焼ガスを燃焼させるための一般ボイラ
ーのガス釜、炉、バーナー等の燃焼手段とを備えた化石
燃料の燃焼装置を提供するものである。
【0007】本願発明にあっては、加熱によって得られ
た燃料気化ガスと、水の分解によって得られた水素、酸
素を加えて、点火すると、混合ガスが爆発的に燃焼す
る。ここで、水を分解する事による水素、酸素は水1リ
ットルで1,860倍の容積となり、炭化水素ガスとも
任意に混合できる。この混合は、混合手段によって、燃
焼炉の条件等に応じて任意に調整できるが、理想的な混
合、特に、水素、酸素リッチに混合すれば18,000
Kcal/Nm3 まで熱量を上げる事も出来る。この熱量
は、重油約1.6リットルに値する熱量に相当するが、
実際に消費されるA重油としては0.4リットルでしか
なく、残りの必要な燃焼に使用されるエネルギーとして
は、水を分解するための電力消費量で、その消費料は1
20W/H程度であり、これらのエネルギー消費のトー
タルコストは、(1)A重油(40円/リットル×0.
4=16円)と、(2)電気料金(30円/KWh ×0.
12=3.6円)との和、即ち、(1)+(2)程度で
済み、A重油(1.6リットル×40円)=64円と同
等の熱量が、20円弱で済むことになる。しかも、気化
ガスは、炉内で完全燃焼され、NOX ,CO2 ,SOX
も同時に多大に削減される。
【0008】特に、燃焼手段として、バーナーのノズル
等の着火部分に連通気孔耐火物を採用した完全混合形バ
ーナーや熱幅射形バーナーや熱副射管バーナー等の熱副
射を効率的に利用した燃焼手段を用いることが望まし
い。このバーナーを炉内に配位して、混合ガスを連通気
孔耐火物内を通過させて点火することにより、混合ガス
が爆発的燃焼(高効率燃焼)して、連通気孔耐火物及び
炉内は高温の状態となり、逐次蓄熱され、次のような作
用が行われる。
【0009】イ)燃焼炉は燃焼ガス顕熱を蓄熱して、そ
の顕熱が燃焼炎側に皆向性を以て、幅射エネルギーとし
て熱伝達を行う。この熱伝達(火炎伝播)によって、未
燃混合気が効率よく予熱される。 ロ)炉内では連通気孔耐火物への熱伝達があるので高い
予熱温度であるにもかかわらず火炎の量高温度が抑制さ
れ炉の材質を特殊圧温材を使用せずに済む。又、最終燃
焼反応には水、酸素は最終反応生成物として水に戻るた
め水素爆発は起きなくなる。 ハ)従って炭化水素ガスと水素、酸素を混合したガス
は、連通気孔耐火物からの幅射エネルギーによって、不
完全燃焼による未燃成分を排出することなく、急激な爆
発反応もなく安定的に燃焼が継続される。 ニ)その結果、炉内は一定の温度帯(1200〜140
0°C)で反応が継続される。しかも最終燃焼反応で水
蒸気分子が存在するために、窒素酸化物の生成が抑制さ
れる。その値は、15〜40PPM 程度である。 ホ) 炭化水素ガスに水素、酸素( 水の電気分解装置から
供給)を混合しているのは、炉内が高温状態にある時に
ガス体(油、H2 ,O2 )が爆発的に膨張、激突によ
り、効果的に酸素との反応を均一にしかも極めて短い時
間に行うことができ、NOX 値を下げることが出来る。 ヘ)尚、連通気孔耐火物及び炉内は高温の状態となり、
逐次蓄熱されるが、この熱を煙管等から取り出して、炭
化水素燃料の気化のための熱源の一部として利用するこ
ともできる。 ト)連通気孔耐火物としては、従来のバーナーに採用さ
れているものと同様で足り、燃焼温度に応じた耐熱性を
有すると共に、燃焼ガスを通過させ得る連通気孔を備え
たものを採用することができるが、ストロンチウムセレ
ートベースとジルコン酸塩ベースのベログスカイト酸化
セラミック等のプロトン導電セラミックは、水素、酸素
を活性化させる作用を有する点で、特に有利である。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本願発明の実
施の形態を説明する。図1は、本願発明に係る化石燃料
の燃焼装置の説明図であり、この装置は、 水を分解す
るための水の分解手段1と、炭化水素燃料を気化させる
ための気化手段2と、水の分解より発生して(H2 ,O
2 )と気化した炭化水素燃料とを所定の比率で混合させ
ことにより燃焼ガスを得るための混合手段3と、この燃
焼ガスを燃焼させるための燃焼手段4とを備える。
【0011】水の分解手段1には、水を電気分解させる
電気分解槽11を採用しており、ポンプ12等で供給さ
れる水(水道水等)を、DC電源13から電極間に通電
して、分解させるものである。分解により発生した水
素、酸素(H2 ,O2 )は、パイプ51等の移送路を通
り、混合手段3に送られる。
【0012】気化手段2には、ジャケット等の加温手段
21を備えたレギュレータタンク22等の液体化石燃料
の加熱装置が用いられ、重油、軽油、灯油等の液体の化
石燃料が、ポンプ23等によってレギュレータタンク2
2内に供給される。供給される液体化石燃料は、加熱に
よって気化し、パイプ52等の移送路を通り、混合手段
3に送られる。
【0013】混合手段3は、水素、酸素(H2 ,O2
と、気化燃料との流量の混合比率を、所定の値に調整し
て混合するものであり、調整手段として、電気分解槽1
1からのパイプ51等の移送路に設けられた圧力調整器
31及び流量調整バルブ32と、レギュレータタンク2
2等の液体化石燃料の加熱装置からのパイプ52等の移
送路に設けられた流量調整バルブ33とを備える。
【0014】両流量調整バルブ32,33によって所定
のモル比に調整された水素、酸素(H2 ,O2 )及び気
化燃料(主とし炭化水素ガス)は、スタティックミキサ
ー34によって混合させられ、理想の混合燃焼ガスとし
て、パイプ53等の移送路を経て、燃焼手段4に送られ
る。
【0015】燃焼手段4には、通常のボイラー等を採用
でき、耐火煉瓦等の耐火物を内壁に備えた炉41と、こ
の炉に設けられた連通気孔耐火物を有するバーナー42
等の燃焼器とを備える。そして、前述のように、バーナ
ー42から供給された混合燃焼ガスが炉内で爆発的に燃
焼するものである。排気ガスは、炉41に設けられた排
管43から外部に排出されるが、この排管43の熱を、
前述のジャケット等の加温手段21の熱源の一部として
利用することもできる。
【0016】
【発明の効果】以上、本願の第1の発明は、化石燃料の
完全燃焼化を実現し、CO2 ,NOX,SOX の発生を
抑制することができた化石燃料の燃焼方法を提供するこ
とができたものである。また、本願の第2の発明は、本
願の第1の発明に係る理想的な燃焼方法を実現し得る燃
焼装置を提供することができたものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明に係る化石燃料の燃焼装置の説明図
【符号の説明】
1 水の分解手段 2 気化手段 3 混合手段 4 燃焼手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電解セル等の水の分解手段によって水を分
    解することによって発生させた水素、酸素(H2
    2 )と、加熱等の気化手段によって気化させた炭化水
    素燃料とを、混合することにより燃焼ガスを得て、この
    燃焼ガスを一般ボイラーのガス釜、炉、バーナー等の燃
    焼手段によって燃焼させることを特徴とする化石燃料の
    燃焼方法。
  2. 【請求項2】水を分解するための電解セル等の水の分解
    手段と、炭化水素燃料を気化させるための気化手段と、
    水の分解より発生した水素、酸素(H2 ,O2 )と気化
    した炭化水素燃料とを所定の比率で混合させることによ
    り燃焼ガスを得るための混合手段と、この燃焼ガスを燃
    焼させるための一般ボイラーのガス釜、炉、バーナー等
    の燃焼手段とを備えた化石燃料の燃焼装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3196177A1 (de) 2016-01-21 2017-07-26 HeidelbergCement AG Wasserstoff als brennstoff in der zementherstellung

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