JPH0151722B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0151722B2 JPH0151722B2 JP56096367A JP9636781A JPH0151722B2 JP H0151722 B2 JPH0151722 B2 JP H0151722B2 JP 56096367 A JP56096367 A JP 56096367A JP 9636781 A JP9636781 A JP 9636781A JP H0151722 B2 JPH0151722 B2 JP H0151722B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion
- exhaust gas
- air
- fuel
- inert gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C13/00—Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
Description
本発明は簡単な装置で熱エネルギーを回収しな
がら良質の不活性ガスを製造しうる接触燃焼利用
の不活性ガス製造方法に関するものである。 本発明者は触媒による接触燃焼を利用して、熱
効率よく熱エネルギーを回収しながら不活性ガス
を製造する方法を提案した。この方法は第１図に
示す系統図のように、複数段の接触燃焼装置を用
い、その初段においては混合器１において燃料濃
度が爆発限界外となるように混合された、ブロワ
ー１４による空気２とLPG、LNG、ナフサなど
の気体状燃料３との混合気４を、触媒層５を備え
た接触燃焼装置６に送つて触媒との接触反応によ
り高温で無炎燃焼させる。そして熱交換器７によ
り熱エネルギーが回収された燃焼排ガス８に、再
び爆発限界外となるように燃料９を混合して、次
段の接触燃焼装置１０により上記と同一条件の燃
焼を行わせ、以下この燃焼を必要に応じて接触燃
焼器１１……により数回繰返して最終の接触燃焼
装置の燃焼ガス１２を不活性ガスとして取出すも
のである。 この方法は従来のバーナによる燃焼によつて不
活性ガスを取出すもののように、有炎燃焼ではな
く無炎燃焼であるので、窒素酸化物のような大気
汚染物質である燃焼生成物を生むことがない。ま
た空気または燃焼排ガスと燃料との混合比の調節
により自由に燃焼温度を調節でき、バーナによる
方法のように温度調節に当つて不完全燃焼となる
ことがない。このため燃焼排ガス中に未燃炭化水
素の残存を生じたり、一酸化炭素や水素の生成を
招くことが少ない。また接触燃焼装置を複数段備
え、２段以下においては前段の燃焼排ガスに燃料
を混合して無炎燃焼させるようにして、第１段に
おいて空気中の含有酸素量の一部を消費させ、２
段目以下において燃焼排ガス中に残つた酸素を
次々と消費させる要領により少量宛消費させて最
終段において空気中に含まれる酸素（21容量％）
を零とした燃焼排ガスを得て不活性ガスとして取
出すようにしている。このため１段の接触燃焼に
よつて空気中の含有酸素の全量を消費させて不活
性ガスを製造する場合のように、燃焼温度が高温
となり過ぎることがない。このため接触燃焼装置
の構成材料や触媒を熱的に破損させたり、有炎燃
焼となつて窒素酸化物を生じさせたりすることが
ない。従つて例えばこれを発電に応用すれば大気
汚染源となる排ガスを出すことなく、効率のよい
発電を行いながら良質の不活性ガスを得ることが
でき、またこれを化学プラントに応用すれば有害
な排ガスのない加熱源として利用できる。 ところで上記のような製造方法においては、第
１段の接触燃焼装置に入る混合気および触媒の温
度は低い。従つて予熱しておくことが望ましい。
そこで従来は例えば第１図に示すように熱交換器
７の回収熱エネルギーを用いる予熱器１３、空気
ブロワー１４などを設けて予熱することが行われ
ている。しかし予熱器１３を設けることは装置を
大形複雑化すると同時に熱回収の効率を低下する
難点がある。 本発明は上記のような予熱器を用いることなく
燃焼用空気の予熱を行えると同時に、従来のよう
に設備を大形複雑とする複数箇の接触燃焼装置を
用いることなく良質の不活性ガスを低コストで製
造できる方法を提供し、上記従来方法の欠点の除
去を図つたものである。次に図面を用いてその詳
細を説明する。 本発明は熱交換器により熱エネルギーを回収さ
れたのちの燃焼排ガスが、空気または混合気の予
熱に必要な熱エネルギーを充分有しており、しか
もその含有酸素量が燃焼により小となつているこ
とに着目してなされたもので、１台の接触燃焼装
置の入口側にその燃焼排ガスを帰還する系統を設
けることを特徴とし、これにより予熱を行うと同
時に、接触燃焼装置の構成材料、触媒などの熱的
破損などを招くことなく良質な不活性ガスを取出
しうることを着想したものである。 第２図は本発明の一実施例図（第１図と同一符
号は同等部分を示す）であつて、接触燃焼装置を
６１台とすると同時に、その燃焼排ガス８をブロ
ワー１５により混合器１６へ帰還して空気２と混
合したのち混合器１に送つて、こゝで濃度が爆発
限界外となるように燃料３と混合し、この混合気
４を接触燃焼装置６に送つて触媒５と接触燃焼さ
せる帰還燃焼系を構成したものである。なお燃焼
排ガスのない燃焼開始時には他の熱源による混合
気４、触媒５の予熱が必要である。 このようにすれば設備を大形としたり、熱回収
効率の低下を招く熱交換器７の回収熱エネルギー
利用の予熱器を用いることなく、燃焼排ガス８の
残存熱エネルギーを有効利用して送入空気２を予
熱できる。また燃料３の調節により接触燃焼装置
６の構成材料などを熱的に破損させたり、窒素酸
化物のような燃焼生成物を生成させたりしないよ
うな温度条件において、混合器１６への空気２の
送入量および循環ブロワー１５により分取された
燃焼排ガス８の混合器１６の送入量を混合後の混
合気中に含有酸素が最終的に全量消費されるよう
に調節して燃焼を行えば、燃焼による酸素の繰返
し消費によつて燃焼排ガス８の酸素含有量は次第
に小となつて最後には零になる。その間燃焼排ガ
ス８の一部を混合器１６に送入し、残部を排出す
ることも可能であるが、全量を混合器１６へ帰還
し、酸素含有排ガスを排出させないことが可能で
あり、より効果的である。そして以後送入空気の
含有酸素によつて燃焼が継続されるので、燃焼排
ガス８中の含有酸素量が零の状態は燃焼が継続さ
れる限り続けられる。また燃焼開始時に発生する
未燃焼分は、前記の如く排ガスの全量を循環させ
ることにより完全燃焼される。更に含有酸素量零
の排ガス８の一部が不活性ガスとして接触燃焼装
置外に取出されるが、この場合触媒のすぐれた酸
化促進効果によつて、完全燃焼されるので、排ガ
８中に未燃焼成分は含まれない。従つて不活性ガ
ス１２中にも未燃焼成分は含まれない。 従つて本発明によれば燃焼排ガスの残存熱エネ
ルギーを有効利用して送入空気２の予熱を行いな
がら、１台の接触燃焼装置を用いる簡単な設備で
製造コストの低い良質な不活性ガスを取出しう
る。 なお本発明において予熱温度を300℃として、
燃焼温度が1000℃以上となるようにLPG燃料を
調節したところ、第１表に示す如き組成をもつガ
スを得ることができた。これは第２表に示すバー
ナによる燃焼による場合に比して良質であること
がわかる。なお燃焼温度を以上のように1000℃以
上とした場合、予熱温度が600℃以上
がら良質の不活性ガスを製造しうる接触燃焼利用
の不活性ガス製造方法に関するものである。 本発明者は触媒による接触燃焼を利用して、熱
効率よく熱エネルギーを回収しながら不活性ガス
を製造する方法を提案した。この方法は第１図に
示す系統図のように、複数段の接触燃焼装置を用
い、その初段においては混合器１において燃料濃
度が爆発限界外となるように混合された、ブロワ
ー１４による空気２とLPG、LNG、ナフサなど
の気体状燃料３との混合気４を、触媒層５を備え
た接触燃焼装置６に送つて触媒との接触反応によ
り高温で無炎燃焼させる。そして熱交換器７によ
り熱エネルギーが回収された燃焼排ガス８に、再
び爆発限界外となるように燃料９を混合して、次
段の接触燃焼装置１０により上記と同一条件の燃
焼を行わせ、以下この燃焼を必要に応じて接触燃
焼器１１……により数回繰返して最終の接触燃焼
装置の燃焼ガス１２を不活性ガスとして取出すも
のである。 この方法は従来のバーナによる燃焼によつて不
活性ガスを取出すもののように、有炎燃焼ではな
く無炎燃焼であるので、窒素酸化物のような大気
汚染物質である燃焼生成物を生むことがない。ま
た空気または燃焼排ガスと燃料との混合比の調節
により自由に燃焼温度を調節でき、バーナによる
方法のように温度調節に当つて不完全燃焼となる
ことがない。このため燃焼排ガス中に未燃炭化水
素の残存を生じたり、一酸化炭素や水素の生成を
招くことが少ない。また接触燃焼装置を複数段備
え、２段以下においては前段の燃焼排ガスに燃料
を混合して無炎燃焼させるようにして、第１段に
おいて空気中の含有酸素量の一部を消費させ、２
段目以下において燃焼排ガス中に残つた酸素を
次々と消費させる要領により少量宛消費させて最
終段において空気中に含まれる酸素（21容量％）
を零とした燃焼排ガスを得て不活性ガスとして取
出すようにしている。このため１段の接触燃焼に
よつて空気中の含有酸素の全量を消費させて不活
性ガスを製造する場合のように、燃焼温度が高温
となり過ぎることがない。このため接触燃焼装置
の構成材料や触媒を熱的に破損させたり、有炎燃
焼となつて窒素酸化物を生じさせたりすることが
ない。従つて例えばこれを発電に応用すれば大気
汚染源となる排ガスを出すことなく、効率のよい
発電を行いながら良質の不活性ガスを得ることが
でき、またこれを化学プラントに応用すれば有害
な排ガスのない加熱源として利用できる。 ところで上記のような製造方法においては、第
１段の接触燃焼装置に入る混合気および触媒の温
度は低い。従つて予熱しておくことが望ましい。
そこで従来は例えば第１図に示すように熱交換器
７の回収熱エネルギーを用いる予熱器１３、空気
ブロワー１４などを設けて予熱することが行われ
ている。しかし予熱器１３を設けることは装置を
大形複雑化すると同時に熱回収の効率を低下する
難点がある。 本発明は上記のような予熱器を用いることなく
燃焼用空気の予熱を行えると同時に、従来のよう
に設備を大形複雑とする複数箇の接触燃焼装置を
用いることなく良質の不活性ガスを低コストで製
造できる方法を提供し、上記従来方法の欠点の除
去を図つたものである。次に図面を用いてその詳
細を説明する。 本発明は熱交換器により熱エネルギーを回収さ
れたのちの燃焼排ガスが、空気または混合気の予
熱に必要な熱エネルギーを充分有しており、しか
もその含有酸素量が燃焼により小となつているこ
とに着目してなされたもので、１台の接触燃焼装
置の入口側にその燃焼排ガスを帰還する系統を設
けることを特徴とし、これにより予熱を行うと同
時に、接触燃焼装置の構成材料、触媒などの熱的
破損などを招くことなく良質な不活性ガスを取出
しうることを着想したものである。 第２図は本発明の一実施例図（第１図と同一符
号は同等部分を示す）であつて、接触燃焼装置を
６１台とすると同時に、その燃焼排ガス８をブロ
ワー１５により混合器１６へ帰還して空気２と混
合したのち混合器１に送つて、こゝで濃度が爆発
限界外となるように燃料３と混合し、この混合気
４を接触燃焼装置６に送つて触媒５と接触燃焼さ
せる帰還燃焼系を構成したものである。なお燃焼
排ガスのない燃焼開始時には他の熱源による混合
気４、触媒５の予熱が必要である。 このようにすれば設備を大形としたり、熱回収
効率の低下を招く熱交換器７の回収熱エネルギー
利用の予熱器を用いることなく、燃焼排ガス８の
残存熱エネルギーを有効利用して送入空気２を予
熱できる。また燃料３の調節により接触燃焼装置
６の構成材料などを熱的に破損させたり、窒素酸
化物のような燃焼生成物を生成させたりしないよ
うな温度条件において、混合器１６への空気２の
送入量および循環ブロワー１５により分取された
燃焼排ガス８の混合器１６の送入量を混合後の混
合気中に含有酸素が最終的に全量消費されるよう
に調節して燃焼を行えば、燃焼による酸素の繰返
し消費によつて燃焼排ガス８の酸素含有量は次第
に小となつて最後には零になる。その間燃焼排ガ
ス８の一部を混合器１６に送入し、残部を排出す
ることも可能であるが、全量を混合器１６へ帰還
し、酸素含有排ガスを排出させないことが可能で
あり、より効果的である。そして以後送入空気の
含有酸素によつて燃焼が継続されるので、燃焼排
ガス８中の含有酸素量が零の状態は燃焼が継続さ
れる限り続けられる。また燃焼開始時に発生する
未燃焼分は、前記の如く排ガスの全量を循環させ
ることにより完全燃焼される。更に含有酸素量零
の排ガス８の一部が不活性ガスとして接触燃焼装
置外に取出されるが、この場合触媒のすぐれた酸
化促進効果によつて、完全燃焼されるので、排ガ
８中に未燃焼成分は含まれない。従つて不活性ガ
ス１２中にも未燃焼成分は含まれない。 従つて本発明によれば燃焼排ガスの残存熱エネ
ルギーを有効利用して送入空気２の予熱を行いな
がら、１台の接触燃焼装置を用いる簡単な設備で
製造コストの低い良質な不活性ガスを取出しう
る。 なお本発明において予熱温度を300℃として、
燃焼温度が1000℃以上となるようにLPG燃料を
調節したところ、第１表に示す如き組成をもつガ
スを得ることができた。これは第２表に示すバー
ナによる燃焼による場合に比して良質であること
がわかる。なお燃焼温度を以上のように1000℃以
上とした場合、予熱温度が600℃以上
【表】
【表】
になると極部的に燃料温度が爆発限界内に入つて
炎燃焼を生ずることがあり、これにもとづき窒素
酸化物などの有害な燃焼生成物の生成、接触燃焼
用触媒の活性を低下させ、最終的に利用する不活
性ガスの品質を低下させる。従つて送入空気に対
する燃焼排ガスの混合量を上記のような現象を生
じないように調節することが必要である。 なお以上においては送入空気２への燃焼排ガス
８の混合により予熱する例を示したが、空気と燃
料との混合気に燃焼排ガスを混合して予熱するよ
うにしてもよい。 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば送入空気の予熱を燃焼排ガスを用いて経済的に
行うことができ、しかも従来に比べて簡単な装置
により熱エネルギーを回収しながら良質な不活性
ガスを得ることができるすぐれた利点が得られる
もので、実用に供して極めて有用である。
炎燃焼を生ずることがあり、これにもとづき窒素
酸化物などの有害な燃焼生成物の生成、接触燃焼
用触媒の活性を低下させ、最終的に利用する不活
性ガスの品質を低下させる。従つて送入空気に対
する燃焼排ガスの混合量を上記のような現象を生
じないように調節することが必要である。 なお以上においては送入空気２への燃焼排ガス
８の混合により予熱する例を示したが、空気と燃
料との混合気に燃焼排ガスを混合して予熱するよ
うにしてもよい。 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば送入空気の予熱を燃焼排ガスを用いて経済的に
行うことができ、しかも従来に比べて簡単な装置
により熱エネルギーを回収しながら良質な不活性
ガスを得ることができるすぐれた利点が得られる
もので、実用に供して極めて有用である。
第１図は本発明者の提案になる不活性ガス製造
装置の系統図、第２図は本発明の一実施例系統図
である。 １……混合器、２……送入空気、３……燃料、
４……混合気、５……触媒層、６……接触燃焼
器、７……熱交換器、８……燃焼排ガス、９……
燃料、１０，１１……第２、第３の接触燃焼器、
１２……燃焼排ガス、１３……予熱器、１４……
循環ブロワー、１５……燃焼排ガスの循環ブロワ
ー、１６……混合器。
装置の系統図、第２図は本発明の一実施例系統図
である。 １……混合器、２……送入空気、３……燃料、
４……混合気、５……触媒層、６……接触燃焼
器、７……熱交換器、８……燃焼排ガス、９……
燃料、１０，１１……第２、第３の接触燃焼器、
１２……燃焼排ガス、１３……予熱器、１４……
循環ブロワー、１５……燃焼排ガスの循環ブロワ
ー、１６……混合器。
Claims (1)
- １ 空気と燃料とを混合して、爆発限界外とした
気体燃料を接触燃焼装置の触媒と接触させて燃焼
させ、その燃焼排ガスを不活性ガスとして取出す
方法において、接触燃焼装置出口からの燃焼排ガ
スの一部帰還路を設けて、前記空気と燃料との混
合気に混合すると共に、混合後の混合気中の含有
酸素が最終的に全量消費されるように、前記空気
および燃焼排ガスの送入量を調節しながら混合
し、この混合気を接触燃焼装置に送つて繰返し燃
焼させることにより、１台の接触燃焼装置によつ
て燃焼排ガス中の含有酸素量を最終的に零として
不活性ガスを取出すようにしたことを特徴とする
接触燃料による不活性ガスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56096367A JPS57210205A (en) | 1981-06-22 | 1981-06-22 | Manufacture of inert gas through catalytic combustion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56096367A JPS57210205A (en) | 1981-06-22 | 1981-06-22 | Manufacture of inert gas through catalytic combustion |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57210205A JPS57210205A (en) | 1982-12-23 |
| JPH0151722B2 true JPH0151722B2 (ja) | 1989-11-06 |
Family
ID=14162999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56096367A Granted JPS57210205A (en) | 1981-06-22 | 1981-06-22 | Manufacture of inert gas through catalytic combustion |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57210205A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6233213A (ja) * | 1985-08-05 | 1987-02-13 | Nippon Chem Plant Consultant:Kk | 燃焼器 |
| JP2631892B2 (ja) * | 1989-03-27 | 1997-07-16 | 株式会社日本ケミカル・プラント・コンサルタント | 加熱装置 |
| DE4127883A1 (de) * | 1991-08-22 | 1993-02-25 | Abb Patent Gmbh | Einrichtung zur waermeerzeugung durch katalytische verbrennung |
| US7074033B2 (en) | 2003-03-22 | 2006-07-11 | David Lloyd Neary | Partially-open fired heater cycle providing high thermal efficiencies and ultra-low emissions |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS522730A (en) * | 1975-06-24 | 1977-01-10 | Canon Inc | Automatic exposure controlling method |
| AR215268A1 (es) * | 1976-10-19 | 1979-09-28 | Westinghouse Electric Corp | Planta generadora de energia a turbina de gas |
| JPS5913642B2 (ja) * | 1977-09-02 | 1984-03-31 | バブコツク日立株式会社 | 脱硝触媒反応装置を有する蒸気発生装置の排ガス再循環方法及びその装置 |
| JPS5484628A (en) * | 1977-12-16 | 1979-07-05 | Toyo Tire & Rubber Co Ltd | Improved combustion denitration method |
-
1981
- 1981-06-22 JP JP56096367A patent/JPS57210205A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57210205A (en) | 1982-12-23 |
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