TWI550234B - Ｈ用燃燒器及ｈ用燃燒器的燃燒方法 - Google Patents

Description

H 2 用燃燒器及H 2 用燃燒器的燃燒方法

本發明係關於一種H₂用燃燒器及H₂用燃燒器的燃燒方法。

近年來雖然為了防止日漸嚴重的地球暖化，而集中注意力於太陽、風力、地熱、海洋、水力等的可再生能源，但是並不僅於此，亦期待將不會因燃燒而排出二氧化碳的H₂氣體有效活用作為理想的燃料。

本案係根據2011年8月17日於日本提出申請的特願2011-178212號而主張優先權，並於此援用該內容。

然而，H₂氣體係根據其物性由於燃燒範圍廣且燃燒速度亦快，所以很難應用至今已多被採用的烴(hydrocarbon)系氣體、改質氣體、或天然氣(town gas)等之燃燒技術，且限制了其作為工業用加熱源的利用領域。

又，H₂氣體係與其他的燃料相比較由於較容易燃燒，所以在一般的氫燃燒中，對逆火的對策或對NO_X產生抑制的對策已成為重要的課題。

另一方面，H₂氣體係與其他的燃料相比較由於可以在較低溫下繼續燃燒，所以其在使用觸媒來使H₂氣體燃燒的情況下，會成為既穩定又效率佳的燃燒器是為人所周知的。

又，H₂氣體係當與烴系氣體比較時，多數的金屬或金屬氧化物將會成為有效的燃燒觸媒，雖然是特殊之例，但是已有介紹一種極低溫觸媒燃燒方法來作為液體氫之自動 著火方法。

另外，在日本國內已於1970年代開始進行通產省工業技術學院日光(sunshine)計畫，且已針對吸氫合金(hydrogen absorbing alloy)或氫燃燒技術完成多項研究。尤其是，在大阪工業試驗所中，已調查各種的金屬或金屬氧化物之特性，且對填充有H₂活性高的觸媒之觸媒層流通當量比的H₂氣體和空氣，藉此確認到能夠進行室溫下的燃燒。

(先前技術文獻)

非專利文獻1：氫能源利用技術 大隈泰章著AGNE技術中心

非專利文獻2：氫能源最尖端技術 氫的燃燒技術p565至p579 NTS

然而，一般在工業用燃燒爐之著火中，係採用一種使用點火變壓器的直接點火式之導燃器(pilot burner)。

在此，就導燃器的燃料而言，只要是使用如烴系氣體或天然氣之燃燒速度為數十cm/sec左右的燃料就沒有問題，但是在使用H₂氣體作為燃料時，由於其燃燒速度快至2.6m/sec所以會有安全性的問題。

尤其是，如在燃燒爐內發生沖洗不良或未著火時，當在充滿了燃料與空氣之混合氣體的狀態下再著火時，就有發生爆震(detonation)的可能性，這是很危險的。

又，導燃器不僅是在使用作為點火用之連續引火的情況，即便是在使用作為限時引火的情況，亦有必要使之燃燒一定時間直至往主燃燒器移火為止。

因此，本案發明人等雖然已針對採用將H2氣體作為燃料且使用觸媒使之燃燒的燃燒器進行精心檢討，但是發現有以下的問題：當藉由觸媒而使之繼續燃燒一定時間時，會有觸媒因燒結或氧化等而劣化、或載體(carrier)之高溫耐性到達界限而使觸媒劣化。

在如此的背景下，雖然期望一種可一邊將H₂氣體用於燃料一邊進行安全點火，且可縮短在觸媒下的H₂氣體之燃燒時間的燃燒器及燃燒器的燃燒方法，但是實際情況卻是提供不出有效適當之燃燒器及燃燒器的燃燒方法。

為了解決上述課題，申請專利範圍第1項的發明，係提供一種具有二個不同氣體之流路的H₂用燃燒器，其特徵為：第1流路係構成為可供H₂氣體及第1支援燃燒性氣體流動，第2流路係構成為可供H₂氣體或第2支援燃燒性氣體流動，前述第2流路之前端係配置在形成於前述第1流路之前端的火焰能夠移火的位置，在前述第1流路係設置有能夠藉由供應H₂氣體和第1支援燃燒性氣體而著火的觸媒。

又，申請專利範圍第2項的發明係如申請專利範圍第1項所述之H₂用燃燒器，其中，前述觸媒係含有Pt、Pd、PdO或PtO₂之任一種類以上。

又，申請專利範圍第3項的發明係如申請專利範圍第1項或第2項所述之H₂用燃燒器，其中，在前述第1流路之前端係設置有能夠偵測火焰之形成的偵測機構。

又，申請專利範圍第4項的發明係提供一種具有二個不同氣體之流路且在第1流路設置有觸媒之H₂用燃燒器的燃燒方法，該燃燒方法具有：使H₂氣體及第1支援燃燒性氣體流動於前述第1流路，且藉由前述觸媒而使該氣體著火以在第1流路之前端形成火焰的步驟；使H₂氣體或第2支援燃燒性氣體流動於前述H₂用燃燒器之第2流路的步驟；使形成於前述第1流路之前端的火焰移火至前述第2流路之前端的步驟；以及針對H₂氣體及第1支援燃燒性氣體中之與流動於前述第2流路的氣體為同樣種類的氣體，使其停止流動於前述第1流路的步驟。

又，申請專利範圍第5項的發明係如申請專利範圍第4項所述之H₂用燃燒器的燃燒方法，其中，在前述第1流路之前端形成火焰之後，使H₂氣體或第2支援燃燒性氣體流動於前述第2流路。

又，申請專利範圍第6項的發明係如申請專利範圍第4項或第5項所述之H₂用燃燒器的燃燒方法，其中，前述觸媒係含有Pt、Pd、PdO或PtO₂之任一種類以上。

在本發明之H₂用燃燒器係於第1流路設置有能夠藉由供應H₂氣體和支援燃燒性氣體而著火的觸媒。藉此，藉由使支援燃燒性氣體和H₂氣體流動於第1流路，就能夠不使 用變壓器等而使用觸媒使其著火。結果，由於不使用變壓器來著火，所以雖然使用H₂氣體作為燃料，但是不會發生爆震等，而可確保安全性。

又，在能夠從第1流路之前端移火的位置形成有第2流路之前端。

因而，藉由設置於第1流路之觸媒來形成火種，且與此同時或於此前後，使H₂氣體或支援燃燒性氣體流動於第2流路，且使火種移火至第2流路之前端，之後使與流動於第2流路的氣體為同樣種類的氣體，停止流動於第1流路，藉此可防止觸媒之劣化。亦即，藉由觸媒而形成火種，且在使該火種移火之後，停止供應至觸媒的H₂氣體或支援燃燒性氣體之單方的供應，藉此可停止在觸媒下的H₂氣體之燃燒，且可防止觸媒之劣化。又，即便針對H₂氣體或支援燃燒性氣體之單方，使其停止流動於第1流路，由於與此相同的氣體仍可從第2流路獲得供應，所以可在第2流路之前端繼續形成火焰。

又，本發明的H₂用燃燒器之形成於第1流路的觸媒，係含有Pt、Pd、PdO或PtO₂之任一種類以上。藉此，可效率佳地在觸媒著火。

又，本發明的H₂用燃燒器係在第1流路之前端，設置有能夠偵測火焰之形成的偵測機構。藉此，能夠正確地偵測是否在第1流路之前端形成有火種，且可精確度佳地進行停止氣體對第1流路之供應。

又，本發明之H₂用燃燒器的燃燒方法，係藉由對形成 於第1流路的觸媒供應H₂氣體和支援燃燒性氣體來著火。因而，由於在著火時不使用變壓器，所以不會發生爆震等，而可確保安全性。

又，本發明之H₂用燃燒器的燃燒方法中，藉由觸媒來著火，且與此同時或在此前後，使H₂氣體或支援燃燒性氣體流動於第2流路並使火種移火，且針對流動於第1流路的氣體中之與流動於第2流路的氣體為同樣種類的氣體，停止其流動。結果，可停止在觸媒下的H₂氣體之燃燒，且可防止觸媒之劣化。又，即便針對流動於第1流路的H₂氣體或支援燃燒性氣體之單方，停止其流動，由於仍使與此相同的氣體流動於第2流路，所以可在第2流路之前端繼續形成火焰。

以下，參照圖式而就本發明之一實施形態的H₂用燃燒器及H₂用燃燒器的燃燒方法加以說明。

<H₂用燃燒器>

第1圖係顯示本發明之一實施形態的H₂用燃燒器1之剖視圖。

H₂用燃燒器1係為在內部具有二個不同氣體之流量A、B的管狀之構造體，且如第1圖所示，成為下述的構成：具有外管2、配置於外管2內的內管3、形成於內管3之前端3a側的觸媒4、以及配置於內管3內的內管5。

外管2係管狀的中空管體，並在內側配置有內管3，在外管2之前端2a形成有開口部2c。又，開口部2c之下 游側係成為燃燒部分6，且構成為能夠形成火焰F。

又，在外管2之前端2a的相反側之一端2b(後端)側，係透過配管8而連接有支援燃燒性氣體供應裝置7，且外管2係形成為能夠對燃燒部分6供應支援燃燒性氣體(第2支援燃燒性氣體)。

內管3係管狀的中空管體，且構成為：一邊與外管2形成同一軸線方向一邊配置於外管2內，並能夠在內管3之前端3a形成火焰(省略圖示)。

在內管3之前端3a的相反側之一端3b(後端)側，係透過配管10而連接有H₂氣體供應裝置9，且內管3係形成為能夠對觸媒4及燃燒部分6供應H₂氣體。

又，在內管3之前端3a側的內部，係填充有觸媒4(觸媒層)，且內管3之前端3a係形成為形成有複數個噴出孔3c的噴嘴狀。另外，內管3之配置位置係只要是形成於內管3之前端3a的火焰能夠移火至外管2之前端2a的位置，則可為任何的位置。例如可將內管3之前端3a的位置，設為比外管2之前端2a的位置更凹入的位置、或更突出的位置。在此情況下，由內管3之前端3a所形成的火焰之形成區域，只要有至少一部分與由外管2之前端2a所形成的火焰F之形成區域重疊，則由於形成於內管3之前端3a的火焰能夠移火至外管2之前端2a，所以可針對外管2之前端2a的位置任意地調整內管3之前端3a的位置，以符合如此的位置關係。

觸媒4係只要是能夠藉由供應H₂氣體和支援燃燒性氣 體來著火者則亦可為任一種，當使用含有Pt(鉑)、Pd(鈀)、PdO(氧化鈀)或PtO₂(二氧化鉑)之任一種類以上者時，就能夠效率佳地著火。

尤其是，在使用Pd或PdO作為觸媒的情況時，即便使所供應的支援燃燒性氣體之流量產生變化，亦可適用作為H₂解離觸媒，且由於即便是在H₂氣體之流量過多的狀態下，仍具有充分的著火性能，所以更為理想。

另外，觸媒4係到達最高500度至800度的溫度。

又，在內管3之內部，係在比觸媒4更靠近上游側，復配置有內管5。

內管5係管狀的中空管體，且一邊與內管或外管2形成同一軸線方向一邊配置在內管3內。

在內管5之前端5a的相反側之一端5b(後端)側，係透過配管22而連接有支援燃燒性氣體供應裝置21，且內管5係形成為能夠對觸媒4及燃燒部分6供應支援燃燒性氣體(第1支援燃燒性氣體)。又，內管5之配置位置係只要是內管5之前端5a能夠對觸媒4噴送支援燃燒性氣體的位置，則亦可為任何的位置。

如此的H₂用燃燒器1係在外管2與配置於外管2內的內管3之間的空間形成有流路A(第2流路)，在內管3與配置於內管3內的內管5之間的空間形成有流路C，而在內管5內係形成有流路D。此外，在內管3之前端3a側，係形成有流路C和流路D匯流而成的流路B(第1流路)。

亦即，分別構成為：流路A係供支援燃燒性氣體流動， 流路B係供H₂氣體及支援燃燒性氣體流動，流路C係供H₂氣體流動，流路D係供支援燃燒性氣體流動。

又，如第2圖(a)及第2圖(b)所示，H₂用燃燒器1亦可在外管2之內側且位在內管3之前端3a之下游側的空間，設置用以偵測火焰的偵測機構23。藉此，可儘早正確地偵測是否已在內管3形成有火焰。就偵測機構23而言，可列舉例如火焰桿(flame rod)、溫度計、UV感測器等。

本實施形態的H₂用燃燒器1係形成如上述的構成。

另外，在上述實施形態中，雖然使支援燃燒性氣體供應裝置7連接於外管2，使H₂氣體供應裝置9連接於內管3，使支援燃燒性氣體供應裝置21連接於內管5，但是並不一定被限定於如此的態樣。例如，亦可使H₂氣體供應裝置連接於外管2。再者，亦可將支援燃燒性氣體供給裝置連接在內管3，將H₂氣體供給裝置連接在內管5。

<H₂用燃燒器的燃燒方法>

其次，就使用上述的H₂用燃燒器1之H₂用燃燒器的燃燒方法加以說明。

首先，使用支援燃燒性氣體供應裝置21，使支援燃燒性氣體流動至內管5之流路D，且使用H₂氣體供應裝置9使H₂氣體流動至形成於內管3與內管5之間的空間之流路C。

另外，支援燃燒性氣體供應裝置21所供應的支援燃燒性氣體亦可為例如空氣或氧。

藉此，在形成於內管3之前端3a側的流路B，係藉由 使流動於流路C的氣體和流動於流路D的氣體匯流，而可供H₂氣體和支援燃燒性氣體流動，且亦可對設置於內管3之前端3a側的觸媒4供應H₂氣體和支援燃燒性氣體。結果，H₂氣體係利用觸媒4開始燃燒(著火)，且在作為流路B之前端的內管3之前端3a形成有火焰(省略圖示)。

取決於觸媒4的H₂氣體之著火原理，雖然其詳細點大多為不明，但是根據取決於Pd膜的H₂穿透現象等之研究，可定性地考慮如下。

首先，H₂分子吸附在觸媒4上，且該H₂分子在觸媒4上解離成H原子。然後，解離而得的H原子會藉由與氧起反應而產生反應熱。結果，可考慮將該反應熱當作發火能量而使H₂移行至燃燒狀態。

另外，流動至流路C及流路D的氣體之流量，係只要是通過觸媒4的H₂及支援燃燒性氣體之溫度成為超過屬於H₂之自然發火溫度的530℃之溫度，則亦可為任何的流量，且只要適當決定即可。

在流路B之前端形成有火焰之後，與此同時或在此前後，使用支援燃燒性氣體供應裝置7，使支援燃燒性氣體流動至形成於外管2與內管3之間的流路A。藉此，使形成於流路B之前端的火焰移火至屬於流路A之前端的外管2之前端2a，且在流路A之前端形成火焰F。

另外，支援燃燒性氣體供應裝置7所供應的支援燃燒性氣體亦可為例如空氣或氧，並沒有必要一定為與支援燃燒性氣體供應裝置21所供應的支援燃燒性氣體相同的氣 體。

在流路A之前端形成有火焰F之後，停止藉由支援燃燒性氣體供應裝置21而使支援燃燒性氣體流動至流路C、甚至流路B，且停止設置於流路B之前端側的觸媒4下的H₂氣體之著火。

另外，當觸媒下的H₂氣體之燃燒時間較長時，由於觸媒的劣化會變得急劇，所以支援燃燒性氣體之供應的停止較佳是在流路B之前端形成有火種之後、或在流路A之前端形成有火焰F之後，不間斷地大致同時進行。

另外，在外管2內設置有偵測機構23的情況時，由於可藉由該偵測機構23，正確地偵測是否已在流路B之前端形成有火焰，所以可精確度佳地進行支援燃燒性氣體對流路B之供應的停止。

又，在上述實施形態中，雖然已針對使支援燃燒性氣體流動至流路A及流路D、使H₂氣體流動至流路C的情形加以說明，但是並不一定被限定於此態樣。

亦可使H₂氣體流動至流路A。又，若可使H₂氣體和支援燃燒性氣體之雙方流動至流路B的話，則流動至流路C及流路D的氣體之選擇只要適當決定即可。

如此的情況，亦只要是在流路A之前端形成火焰F之後，針對H₂氣體及支援燃燒性氣體中之與流動至流路A的氣體同樣之種類的氣體，停止其對流路B之供應即可。在此，所謂針對同樣之種類的氣體停止供應，亦包含：例如在供應至流路A的支援燃燒性氣體為空氣，且供應至流路 B的支援燃燒性氣體為氧的情況下，停止供應至該流路B的支援燃燒性氣體(此情況為氧)之供應。

在本實施形態的H₂用燃燒器1係於流路B設置有能夠藉由供應H₂氣體和支援燃燒性氣體而著火的觸媒4。藉此，能夠藉由對流路B供應支援燃燒性氣體和H₂氣體，不使用變壓器等而使用觸媒4來著火。結果，由於不使用變壓器來著火，所以雖然使用H₂氣體作為燃料，但是不會發生爆震等，而可確保安全性。

又，在能夠從流路B之前端移火的位置形成有流路A之前端。因而，藉由放置於流路B之觸媒4而形成火種，在此同時或在此之前後對流路A供應支援燃燒性氣體，使火種移火至流路A之前端，之後停止支援燃燒性氣體對流路B之供應，就可防止觸媒的劣化。亦即，在藉由觸媒而形成火種，且使該火種移火之後，藉由停止供應至觸媒的支援燃燒性氣體之供應，就可縮短H₂氣體和支援燃燒性氣體之雙方通過觸媒的時間，且可藉由停止在觸媒下的燃燒，來防止觸媒的劣化。又，即便停止支援燃燒性氣體流動至流路B，由於亦可從流路A供應與該支援燃燒性氣體為相同之氣體的支援燃燒性氣體，所以可在流路A之前端繼續形成火焰。

又，本實施形態之H₂用燃燒器1的燃燒方法，係藉由對形成於流路B的觸媒4供應H₂氣體和支援燃燒性氣體而著火。因而，由於在著火時並未使用變壓器，所以不會發生爆震等，而可確保安全性。

又，藉由觸媒4而著火並在流路B之前端形成火種，且在與此同時或在此前後對流路A流動支援燃燒性氣體，並使火種移火至流路A之前端，且停止支援燃燒性氣體流動至流路B。結果由於停止支援燃燒性氣體之供應，所以可縮短在觸媒下的H₂氣體之燃燒，且可防止觸媒的劣化。又，即便停止支援燃燒性氣體流動至流路B，由於亦會使支援燃燒性氣體流動至流路A，所以可繼續形成火焰。

上述的H₂用燃燒器1，雖然是成為在外管2之內部配置有內管3的構成，但是只要能夠形成有二個不同的流路，且形成於第1流路之前端的火焰能夠移火至第2流路之前端，則燃燒器的構造亦可為任何的構造，且亦可由經分離的二個管體所構成。

就由二個管體所構成之例而言，係例如第3圖所示，亦可將配置於上述之外管2之內部的內管3配置在外管2之旁邊。

又，在上述實施形態中，雖然已針對在內管3之內部復設置內管5的情形加以說明，但是亦可採用不設置內管5而在內管3內同時供應H₂氣體和支援燃燒性氣體之雙方的構成。

在此，在內管3之內部設置有內管5的情況時，由於事先不混合H₂氣體和支援燃燒性氣體，而對觸媒4供應H₂氣體和支援燃燒性氣體，所以在點火時發生逆火的可能性低。相對於此，在未設置內管5而僅在內管3內供應H₂氣體和支援燃燒性氣體之雙方的情況時，由於此等的氣體是 事先被混合，所以較佳為採取用以適當預防逆火的措施。

其次，有關本實施形態的H₂用燃燒器之優點，係以加熱對象氣體的加熱處理方法及火炬煙囪(flare stack)為例而作進一步說明。

<對象氣體的加熱處理方法>

如第4圖所示，使用本實施形態的H₂用燃燒器之加熱對象氣體的加熱處理裝置24，係概略由主燃燒器(main burner)25、及設置於主燃燒器25之前端的H₂用燃燒器1所構成。

主燃燒器25係由配管27及主燃燒器本體28所構成，該配管27係對作為主燃燒器25之前端部分之空間的燃燒部分26供應對象氣體，該主燃燒器本體28係以包圍配管27之外周的方式形成，且設置有對燃燒部分26供應燃料的噴出口28a。另外，在主燃燒器本體28係連接有用以對主燃燒器本體28導入燃料的配管29。

在使用該加熱處理裝置24來加熱處理加熱對象氣體的情形，首先是對作為導燃器的H₂用燃燒器1進行點火。然後，分別從主燃燒器25之配管27供應加熱對象氣體，從主燃燒器本體28供應燃料，且使用H₂用燃燒器1之火焰，來對主燃燒器25進行點火。如此在主燃燒器25之前端的燃燒部分26形成火焰(省略圖示)，且加熱處理對象氣體。

一般而言，在使用H₂氣體作為主燃燒器之燃料時，為了要在爐內防止因H₂氣體和支援燃燒性氣體之混合所造成 的爆震，而如上所述在事先使導燃器點火之後，才對主燃燒器導入燃料。

在此，以往由於無法使用H₂氣體作為導燃器用之燃料，所以在導燃器中，需要一種導入與主燃燒器之燃料不同的烴系氣體等之燃料的裝置以及偵測其洩漏的裝置。因此，會發生使主燃燒器之點火動作所需的成本提高的不良情形。

另一方面，只要是使用本實施形態的H₂用燃燒器1，則即便使用H₂氣體作為燃料，由於亦可安全地點火，所以不需要H₂以外之燃料的供應裝置以及偵測其洩漏的裝置，且可抑制主燃燒器25之點火所需的費用。

<火炬煙囪>

其次，就使用本實施形態之H₂用燃燒器1的火炬煙囪之優點加以說明。

如第5圖所示，火炬煙囪41係由：與使燃燒之所期望的氣體之貯藏設備42連接的放出塔43、以及設置在放出塔43之前端的H₂用燃燒器1所構成。

在使用該火炬煙囪41使氣體燃燒的情況時，首先是對H₂用燃燒器1進行點火。然後，只要將從貯藏設備42燃燒的所期望之氣體送至放出塔43，且在放出塔43之前端，使用H₂用燃燒器1之火焰，並使所期望之氣體點火並燃燒即可。

在此，若為習知的火炬煙囪，則作為設置於放出塔之前端的燃燒器，由於是使用普通的導燃器，所以有必要使 用點火用火星塞(plug)等的電氣能源來點火。

因此，需要供應電氣的設備，且在即便使用火炬煙囪來作為保安設備時，亦有必要準備：於停電時所備置之被稱為電池或緊急用發電機的預備電源。

然而，若使用本實施形態的H₂用燃燒器1，則由於只要在觸媒4上流通H₂氣體和支援燃燒性氣體就能夠點火，所以不需要供應電氣的設備以及預備電源。因此，可抑制供應電氣的設備以及預備電源暨維持此等所需的費用。

又，在貯藏於貯藏設備42中之供燃燒的氣體為H₂氣體的情況下，由於只要將該H₂氣體設為H₂用燃燒器之燃料即可，所以亦不需要燃燒器之燃料以及用以供應該燃料的設備，而可抑制費用。

並且，使用H₂氣體作為燃料的火焰，與如習知的燃燒器地使用烴系氣體作為燃料的情形相比較，由於較不易發生吹滅，所以當使用H₂用燃燒器1時，即便是在加大放出塔43內之風速時亦發揮不會吹滅的功能。

結果，在欲以火炬煙囪41處理同流量之氣體的情況下，當使用H₂用燃燒器1時，與使用習知的燃燒器之情形相比較更能夠縮小放出塔43之塔內徑，且能夠將火炬煙囪41本身小型化。

以上，雖然已根據實施形態說明本發明，但是本發明並非被限定於上述實施形態，當然在未脫離其要旨的範圍內能夠做各種的變更。

以下，雖然是藉由實施例更詳細地說明本發明，但是 本發明並非受限於下述實施例。

(實施例1)

在實施例1中，係使用與上述之H₂用燃燒器1同樣的H₂用燃燒器，對外管2供應10L/min之流量的H₂氣體，且對內管5供應1.5L/min之流量的H₂氣體，並測量使供應至內管3之空氣流量產生變化時之直至著火為止所需的時間。所使用的觸媒為Pd，周圍及初始氣體溫度係設為20℃。另外，著火之確認係使用設置於外管2內之前端側的溫度計來進行。

如第6圖所示，當觸媒上的H₂濃度為20體積%至30體積%左右時，直至著火所需的時間就會變短。

此可確認到：與每一H₂濃度中之電火花(spark)所產生的最小發火能量之測定結果(參照第7圖)非常一致，且在觸媒上進行H₂之燃燒。

(實施例2)

在實施例2中，係針對使用與實施形態中說明的H₂用燃燒器1同樣之H₂用燃燒器，且使用Pd、Pt、PdO或PtO₂之各個作為觸媒的情況時，進行著火性能之比較。具體而言，藉由對外管2供應10L/min之流量的H₂氣體，對內管5供應2L/min之流量的H₂氣體，且一邊使供應至內管3內的空氣之流量產生變化，一邊測量點火動作後30秒到達的最高溫度，來進行性能比較。另外，如第8圖所示，最高溫度之測量係使用設置於內管3之前端3a之外壁的溫度感測器44來進行。將結果顯示於第9圖。

如第9圖所示可得知：即便是在哪一種觸媒中，亦存在有顯示通過觸媒的H₂氣體和支援燃燒性氣體超過H₂之自然發火點530℃的溫度之空氣風量的範圍，且具有H₂氣體之著火所需的性能。

又，在使用Pd或PdO作為觸媒的情況下，根據在空氣流量之較寬的範圍內通過觸媒的H₂氣體和支援燃燒性氣體到達530℃以上的溫度，可得知作為H₂解離觸媒是非常有用的。

又，在使用Pd或PdO作為觸媒的情況，即便是在通過觸媒上的空氣流量相對於H₂氣體量為未滿理論空氣比的情況下仍可確認到較高的溫度上升。此是因在未滿理論空氣比的情況下，以觸媒加熱後的未燃H₂氣體在噴嘴噴出孔前端自然發火，且產生火焰所致。因而，在使用此等觸媒之情況下，即便是在燃料過多的空氣比下仍具有充分的著火性能。

又，在實施例2中，可確認到：雖然溫度最高上升至750℃，但是無論是哪一種條件下仍未確認到逆火，且藉由採用不事先使H₂氣體和支援燃燒性氣體混合的構造，則即便是在H₂之溫度上升時亦不會發生逆火，而可進行點火。

(產業上之可利用性)

依據本發明，由於是藉由使支援燃燒性氣體和H₂氣體流動至H₂用燃燒器之第1流路而不用變壓器來著火，所以雖然其使用H₂氣體作為燃料，但是不會發生爆震等，而可確保安全性。因而，本發明係可適用於H₂用燃燒器及其燃 燒方法。

1‧‧‧H₂用燃燒器

2‧‧‧外管

2a‧‧‧外管之前端

2b‧‧‧外管之前端的相反側之一端

2c‧‧‧開口部

3‧‧‧內管

3a‧‧‧內管之前端

3b‧‧‧內管之前端的相反側之一端

3c‧‧‧噴出孔

4‧‧‧觸媒

5‧‧‧內管

5a‧‧‧內管之前端

5b‧‧‧內管之前端的相反側之一端

6‧‧‧燃燒部分

7、21‧‧‧支援燃燒性氣體供應裝置

8、10、22、27、29‧‧‧配管

9‧‧‧H₂氣體供應裝置

23‧‧‧偵測機構

24‧‧‧加熱處理裝置

25‧‧‧主燃燒器

26‧‧‧燃燒部分

28‧‧‧主燃燒器本體

28a‧‧‧噴出口

41‧‧‧火炬煙囪

42‧‧‧貯藏設備

43‧‧‧放出塔

44‧‧‧溫度感測器

A‧‧‧流路(第2流路)

B‧‧‧流路(第1流路)

C、D‧‧‧流路

F‧‧‧火焰

第1圖係顯示本實施形態的H₂用燃燒器之一例的剖視圖。

第2圖(a)係顯示本實施形態的H₂用燃燒器之一例的剖視圖，第2圖(b)係從H₂用燃燒器之前端側觀看的側視圖。

第3圖係顯示本實施形態的H₂用燃燒器之另一例之一部分的斜視圖。

第4圖係顯示使用本實施形態的H₂用燃燒器之加熱處理裝置的示意圖。

第5圖顯示使用本實施形態的H₂用燃燒器之火炬煙囪的示意圖。

第6圖係顯示本發明之一實施例的觸媒上之H₂濃度與直至確認著火為止的時間之關係的曲線圖。

第7圖係顯示取決於氫-空氣混合氣之濃度的最小發火能量之曲線圖。

第8圖係顯示本發明之一實施例中所採用的H₂用燃燒器之一部分的剖視圖。

第9圖係顯示本發明之一實施例的空氣流量與最高到達溫度之關係的曲線圖。

1‧‧‧H₂用燃燒器

2‧‧‧外管

2a‧‧‧外管之前端

2b‧‧‧外管之前端的相反側之一端

2c‧‧‧開口部

3‧‧‧內管

3a‧‧‧內管之前端

3b‧‧‧內管之前端的相反側之一端

3c‧‧‧噴出孔

4‧‧‧觸媒

5‧‧‧內管

5a‧‧‧內管之前端

5b‧‧‧內管之前端的相反側之一端

6‧‧‧燃燒部分

7、21‧‧‧支援燃燒性氣體供應裝置

8、10、22‧‧‧配管

9‧‧‧H₂氣體供應裝置

A‧‧‧流路(第2流路)

B‧‧‧流路(第1流路)

C、D‧‧‧流路

F‧‧‧火焰

Claims (6)

1. 一種H₂用燃燒器，係包括：第1內管，係於內部可供H₂氣體或第1支援燃燒性氣體流動；第2內管，係以與前述第1內管之間劃分出流路之方式配置在前述第1內管的外側，且前端係比前述第1內管的前端位置更突出，其中，前述流路係可供前述H₂氣體或前述第1支援燃性氣體之中與流動於前述第1內管之氣體不同種類的氣體流動；觸媒，係配置於前述第2內管內之中位於前述第1內管的前端與前述第2內管的前端之間的部分，並可藉由供應前述H₂氣體及前述第1支援燃燒性氣體而著火；以及外管，係以與前述第2內管之間劃分出可供H₂氣體或第2支援燃燒性氣體流動之流路之方式，配置在前述第2內管的外側；前述外管之前端係配置在形成於前述第2內管之前端的火焰能夠移火至前述外管的前端的位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之H₂用燃燒器，其中，前述觸媒係含有Pt、Pd、PdO或PtO₂之任一種類以上。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之H₂用燃燒器，其中，在配置於前述第2內管內且前述H₂氣體與前述第1支援燃燒性氣體匯流之流路之前端，係設置有能夠偵測火焰之形成的偵測機構。
4. 一種H₂用燃燒器的燃燒方法，具有：使H₂氣體或第1支援燃燒性氣體流動於配置在第1內管內之流路的步驟；在前述第1內管內的前述流路中流動有前述H₂氣體時，使前述第1支援燃燒性氣體流動於由配置在前述第1內管的外側之第2內管與前述第1內管所劃分出之流路，而在前述第1內管內的前述流路中流動有前述第1支援燃燒性氣體時，則使前述H₂氣體流動於由前述第2內管與前述第1內管所劃分出之流路的步驟；對於配置在前述第1內管的外側之第2內管內之中之前述第1內管的前端與前述第2內管的前端之間所配置之觸媒，供應前述第1支援燃燒性氣體及前述H₂氣體使其著火，藉此在第2內管的前端形成火焰的步驟；使H₂氣體或第2支援燃燒性氣體流動於配置在前述第2內管的外側之外管與前述第2內管之間形成之流路的步驟；使形成於前述第2內管之前端的前述火焰移火至前述外管之前端的步驟；以及針對前述H₂氣體及前述第1支援燃燒性氣體中之與流動於前述第2內管與前述外管之間形成之流路的氣體為同樣種類的氣體，使其停止流動於前述觸媒的步驟。
5. 如申請專利範圍第4項所述之H₂用燃燒器的燃燒方法，其中，在前述第2內管之前端形成火焰之後，使前 述H₂氣體或前述第2支援燃燒性氣體流動於形成於前述外管與前述第2內管之間之流路。
6. 如申請專利範圍第4項或第5項所述之H₂用燃燒器的燃燒方法，其中，前述觸媒係含有Pt、Pd、PdO或PtO₂之任一種類以上。