JPS61228207A - 触媒を備えた接触燃焼装置の始動方法 - Google Patents

触媒を備えた接触燃焼装置の始動方法

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JPS61228207A
JPS61228207A JP60068516A JP6851685A JPS61228207A JP S61228207 A JPS61228207 A JP S61228207A JP 60068516 A JP60068516 A JP 60068516A JP 6851685 A JP6851685 A JP 6851685A JP S61228207 A JPS61228207 A JP S61228207A
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JP
Japan
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fuel
catalyst
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air
reaction
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Application number
JP60068516A
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English (en)
Inventor
Hisashi Umezawa
梅澤 久
Yoshimi Ishihara
石原 義巳
Yasushi Ozawa
靖 小沢
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Central Research Institute of Electric Power Industry
Original Assignee
Central Research Institute of Electric Power Industry
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Publication date
Application filed by Central Research Institute of Electric Power Industry filed Critical Central Research Institute of Electric Power Industry
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    • 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

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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】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は触媒を備えた接触燃焼装置の始動方法C二関す
るものである。
(従来技術) 従来一般にガスタービン系やボイラ系の駆動に当って、
各種燃料をバーナにより燃焼させて得られた高エネルギ
の燃焼ガスを用いることが行われている。ところでこの
バーナ方式は燃焼用ガス流、例えば空気流または含酸素
気体流中に爆発限界内の濃度になるようC二燃料を供給
して、炎を形成しつつ燃焼させ為ことにより燃焼ガスを
得るものである。従って燃焼ガスの温度が不均一になり
易いため、−酸化炭素などの未燃焼成分が残るのを防き
得ないばかりか、窒素酸化物などの大気汚染成分の生成
が多くなる。
そこで近時触媒を備えた接触燃焼装置が注目されている
。この装置は第1図に示す基本系統図のよう(二、空気
、含有酸素気体などの燃焼用ガス(1)と、爆発限界外
の濃度の気体燃料、例えばLPG、LNG、ナフチなど
の炭化水素系燃料や、炭素系燃料(2)との混合気体(
3)を、接触燃焼装置(6)の混合気体調整部(4)を
通して触媒(5)+−送ることによl】無炎な接触反応
を行わせるものである。従ってこの方法によれば一酸化
炭素などの未燃焼成分や、窒素酸化物などの大気汚染成
分を殆ど含有することのない均一な温度の燃焼ガス(7
)を接触燃焼装置(6)から得ることができる。これに
加えてこの方法;;よれば、燃焼ガスの温度を燃料と燃
焼用ガスとの混合比を調節することにより容易に調節で
きる。
このためガスタービン系やボイラ系などの駆動に極めて
有用な公害成分の発生の殆どない高エネルギの作業熱流
体である燃焼ガスを得ることができる。
(従来技術の問題点) しかし上記のような極めてすぐれた利点を得ることがで
きる接触燃焼装置においても、次に述べるような解決さ
れなければならない問題が残されている。即ち一般に接
触燃焼反応が開始されれば触媒自体が高温となることに
よって燃焼は継続される。また燃焼状態C二連すれば仮
C二触媒の反応が低く触媒の連続加熱が必要な場合にも
、例えば起動したボイラ内の熱交換器を利用して燃焼用
ガスを予熱したり、ガスタービン系C二適用した場合(
二は、圧縮機による断熱圧縮熱により燃焼用ガスが昇温
することから、その熱源を利用して触媒な加熱すること
により連続的な運転を行わせることができる。
しかし触媒が反応温度以下の場合には、濃度が爆発限界
外の燃焼ガスと燃焼用ガスとの混合気を通しても接触燃
焼反応は開始されず、起動を行うことができない。そこ
で従来においては例えば起動待混合気を加熱するための
電気式加熱器を設けたり、触媒加熱用のブリバーナを設
けたりする方法がとられている。しかし電気式加熱器に
よる方法では大量の電気エネルギを必要とするため、接
触燃焼装置の起動のためのみに大型の電気式加熱器や、
空気ブロワなどの付属機器を備えなければならない。こ
のため接触燃焼装置の大型高価化を複雑化を招く難点が
ある。しかもこの方法では触媒の加熱に長い時間を要す
るため、例えばガスタービン発電プラントなどにおいて
要求される起動の迅速化に応えにくい難点がある。また
プリバーナを用いる方法も接触燃焼装置を大型、高価か
つ複雑化するばかりでなく、その燃焼ガスには未燃成分
が含まれるのを遮は得ないため、触媒に悪影響を及ぼす
難点があり好ましいものではない。
本発明は上記のような従来の触媒を備えた接触燃焼装置
の始動方法(:おける各種難点の除去を目的としてなさ
れたものである。
〔発明の方法〕
(発明の概要) 本発明は低温の酸化雰囲気中で容易に触媒と迅速しかも
完全接触反応が可能な予備燃料との接触反応熱により触
媒を反応開始温度まで加熱して始動を行うことを特徴と
し、これ(−より接触燃焼装置の小型、低価額化、簡単
化、始動の迅速化を図ると同時に、エネルギ的経済的C
:も従来方法に勝る始動方法を提供しようとするもので
ある。次に実施例によって本発明の詳細な説明する。
〔実施例〕
(構成・作用) 第2図は本発明の一実施例系統図(第1図と同一符号部
分は同等部分を示す)である。図において(11は燃焼
用ガス(空気・含酸素気体など)、(2)は燃料(例え
ばプロパンL(3)は混合気、(4)は混合気調節部、
(5)は触媒、(6)は接触燃焼装置、(7)は燃焼ガ
ス、(8H9)は本発明のために設けたものであって、
このうち(8)は予熱器、(9)は予備燃料送入管であ
って、本発明の特徴とするところは次の点にある。
即ち予熱器(8)により燃焼用ガス(1)を30〜10
0℃程度の低い温度に予熱したもの員を接触燃焼装置(
6)の混合気調節部(4)を介して触媒(5)に送って
これを予熱する。そしてこの状態を保持しながら混合気
調節部(4)(二設けた予備燃料送入管(9)(二より
、低温の酸化雰囲気中において容易に完全接触酸化が可
能な予備燃料aυ、例えば水素、メチルアルコール、ホ
ルムアルデヒドなどを予熱器(8)により予熱された燃
焼用ガスθG中に添加する。そして予備燃料濃度が爆発
視界外となる予熱燃焼用ガスαGとの混合気を形成して
触媒(5)に導入することにより、混合気中の予備燃料
αυが触媒(5)と完全接触反応を起すよう(ニし、こ
の反応熱により触媒(5)を燃料(2)であるプロパン
の接触燃料反応開始温度まで加熱する。しかるのち燃料
(2)の濃度が爆発限界外となる予熱空気αlとの混合
気(3)を混合気調整部(4)を経て触媒(5)に導入
して、燃料の接触燃料反応を開始させ、燃焼状態に達し
たならば予備燃料Uυの注入と予熱器(8)による燃焼
用ガス(1)の予熱を中止して起動を完了することを特
徴とするものである。
(効果) 以上のように低温の酸化雰囲気中で容易に完全接触酸化
が可能な予備燃料αυを用い、その接触酸化反応熱によ
り触媒(5)を燃料(2)の接触燃焼反応開始温度に加
熱して始動するようにすれば、従来のよう(二人容量の
電気式加熱器や未燃焼成分や大気汚染成分を出すプリバ
ーナを用いる必要がないので、それだけ接触燃焼装置(
6)を小型経済的とするばかりか、起動の迅速化を図る
ことができる。従って例えば第3図のように、接触燃焼
装置(6)の燃焼ガス(7)を作業流体としてガスター
ビンaり(αjは排ガス)に加えれば、従来の火力発電
所におけるような排煙脱硝装置を必要とすることなく、
大気汚染成分による公害のおそれのない発電を、従来よ
り小型経済的な接触燃焼装置(6)を用いて実現でき、
また起動の迅速化に対応できる。また第4図のように、
接触燃焼装置(6)からの高エネルギの燃焼ガス(7)
をボイラ系04に供給すること(:よって同様の効果を
奏することができる。なおこの場合ボイラ系が内蔵する
第1.第2熱交換器α四〇〇によって排ガスa3の熱エ
ネルギを回収し、その一部を予熱器(8)の熱エネルギ
として利用できる。
次に上記実施例装置による実験例(一ついて説明する。
(実験例1) 予熱器(8)による常圧30℃60 Nn?/hの空気
を流速9.4m/sで触媒(5)に通したのち、予備燃
料αυとして水素をその混合気中濃度が3.2%になる
ように空気流a1中に添加した。すると触媒(5)の温
度は30℃から250℃に上昇した。そこで混合気中濃
度が1.9%になるようにした燃料(2)であるプロパ
ンと燃焼用ガスα1である空気の混合気(3)を触媒(
5)に導入すると接触燃焼反応が開始された。
そこで1000℃の燃焼状態に達したとき、予備燃料で
ある水素ell)の注入を中止して接触燃焼装置(6)
を始動させた。この実験によれば水素αDの添加開始か
ら中止までに要した時間は約5分であった。
なお燃料をプロパンとし、触媒として例えばバラジュウ
ム系を用いた場合には、接触燃焼開始温度は20o℃で
ある。また白金系触媒の場合(二は、反応開始温度は1
60℃である。
(実験例2) 予熱器(8)からの常圧50℃、6ONITIs/hの
空気α1を流速10.0 m / sで触媒(5)に通
しながら、中 予備燃料αυであるメチルアルコールを混合気濃度が1
.3%になるように添加した。すると触媒(5)の温度
は9o℃から250℃に上昇した。そこで実施例1と同
様にプロパン(2)と空気α〔の混合気(3)を触媒(
5)に導入してプロパンの接触反応を開始させ、130
0℃の燃焼状態(−達したときメチルアルコールの添加
を中止して、接触燃料装置(6)を起動させた。このメ
チルアルコール添加の開始から中止までに要した時間は
約5分であった。
(実験例3) 常圧50℃、6ONn?/hの空気a1を流速10.0
m / sで触媒(5)に通したのち、予備燃料aDと
してホルムアルデヒドをその混合気中濃度が1.7%に
なるように空気流中C二添加した。すると触媒(5)の
温度は45℃から250℃に上昇した。そこで実施例1
と同様にして燃料であるプロパンの接触反応を開始させ
、1300℃の燃焼状態に達したとき、ホルムアルデヒ
ド(Illの添加を中止して接触燃焼装置(6)を起動
させた。このホルムアルデヒド+111の添加開始から
中止までに要した時間は約5分であった。
(変形例) 以上本発明を第2図の実施例によって説明したが、例え
ば第5図の系統図のように予備燃料aυと燃料(2)と
の混合物aηを予熱器(8)からの空気流H中   ゛
に添加して、予備燃料、燃料および燃焼用ガスからなる
混合気αのを触媒(5)に導入するようにしてもよい。
また予備燃料と燃料の添加位置は、予熱器(8)の出口
側または混合器調製部(4)のいずれでもよい。また第
6図のように、予熱器(8)の代りに空気供給機01を
用いて接触燃焼装置(6)内を加圧状態に保つことによ
り、空気の断熱圧縮熱によって触媒(5)を予熱するよ
うにしてもよく、この場合には上記常圧常態化の場合と
比較して省エネルギ化を図ることができる。
また前記した実施例の説明では、燃料を供給して高温の
燃焼状態になったのち、予備燃料の注入を中止したが、
触媒が接触燃焼開始温度に達した段階で予備燃料の添加
を中止すると同時に、燃料の供給を開始して燃焼状態に
なるようにしてもよい。
なお燃料の種類によって接触燃焼開始温度が異なるが、
触媒の加熱温度は予備燃料と燃焼用ガスの混合比を変え
ることによ−)容易に調節できるので、燃焼状態を生じ
させる上で同等問題はない。
【図面の簡単な説明】
第1図は接触燃焼装置の基本系統図、第2図は本発明の
一実施例系統図、第3図、第4図はそれぞれ本発明の適
用例を示す系統図、第5図、第6図はそれぞれ本発明の
変形例図である。 (1)・・・・燃焼用ガス、 (2)・・・・燃料、(
3)・・・・混合気、 (4)・・・・混合気調節部、
(5)・・・・触媒、 (6)・・・・接触燃焼装置、
(7)・・・・燃焼ガス、 (8)・・・・予熱器、(
9)・・・・予備燃料送入管、 al・・・・予熱燃焼
用ガス、+11>・・・・予備燃料、 0■・・・・ガ
スタービン系、αJ・・・・排ガス、 収4・・・・ボ
イラ系、α9・・・・第1熱交換器、 αe・・・・第
2熱交換器、a訃・・・予備燃料と燃料との混合物、α
卜・・・予備燃料と燃料および燃焼用ガスの混合気、■
・・・・空気供給機。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 触媒を備えた接触燃焼装置において、その始動時低温の
    酸化雰囲気下で容易に完全接触酸化が可能な予備燃料を
    触媒への混合気中に添加し、上記予備燃料の接触酸化反
    応熱により触媒を接触燃焼開始温度まで加熱することを
    特徴とする触媒を備えた接触燃焼装置の始動方法。
JP60068516A 1985-04-02 1985-04-02 触媒を備えた接触燃焼装置の始動方法 Pending JPS61228207A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007093180A (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd マイクロコンバスタの起動方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007093180A (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd マイクロコンバスタの起動方法

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