JPH0335574B2 - - Google Patents
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- JPH0335574B2 JPH0335574B2 JP59269932A JP26993284A JPH0335574B2 JP H0335574 B2 JPH0335574 B2 JP H0335574B2 JP 59269932 A JP59269932 A JP 59269932A JP 26993284 A JP26993284 A JP 26993284A JP H0335574 B2 JPH0335574 B2 JP H0335574B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/12—Radiant burners
- F23D14/18—Radiant burners using catalysis for flameless combustion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Gas Burners (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、触媒体上に気体燃料あるいは気化さ
せた液体燃料を供給し、燃焼用空気によつて前記
の燃料を触媒酸化させ、その反応により生じた燃
焼熱および輻射熱を利用する触媒バーナに関す
る。
せた液体燃料を供給し、燃焼用空気によつて前記
の燃料を触媒酸化させ、その反応により生じた燃
焼熱および輻射熱を利用する触媒バーナに関す
る。
従来の技術
従来この種の触媒バーナは、第２図に示すよう
に多数の小孔を有した燃料分散管１を裏面から設
置したバーナケース２内に、拡散材３とPt、Rh、
Pd等の白金族金属の内１種類以上を用いた酸化
触媒を一定の担持率で担持した単一の燃焼用触媒
層４を設けた構成になつており、燃料分散管１か
ら送入されたガス燃料は拡散材３の内部を均一に
拡散しながら燃焼用触媒層４内に至り、何らかの
着火手段で着火された後、燃焼用触媒層４の表面
上で定常的な触媒燃焼が行われるようになつてい
た。（例えば、特開昭58−213110号公報） 発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記構成では、燃焼用触媒層４の
大気側、中央部、裏面部でそれぞれ反応性が異な
るため各部の温度も違いが生じる。特に燃焼用触
媒層の裏面部付近は燃料ガスの燃焼用空気に対す
る割合が非常に大であるため、燃焼ガスの一部し
か反応しないのに対し、燃焼触媒層の中央部に燃
料ガスが至れば、燃焼用空気の存在する割合が大
きくなり、反応は急激に進行するため急激に反応
温度は上昇する。また燃焼用触媒層４の大気側に
近い部分に燃料ガスが至る頃には、中央部で反応
しきれなかつた残余の燃料ガスが大量の拡散空気
によつて酸化されるため生じる反応熱は大ではな
く、同時に生じた反応熱を放出し、また拡散空気
の冷却作用も影響するため、最も低温部分を形成
する。したがつて、定常触媒酸化反応中の燃焼用
触媒層４の温度分布は、中央部が最も高温で、次
いで裏面付近、大気側付近となる。したがつて理
想的な酸化触媒の担持率の分布も中央部が最も多
量に必要とし、反応に関与する割合の低い裏面部
では低担持率ですみ、また燃焼用空気が大量に存
在する大気側付近は中央部よりも低担持率です
む。しかるに酸化触媒の担持率が各部で一定の単
一の燃焼用触媒層４では、反応性に対応した担持
率分布となり得ず、特に酸化触媒に白金族金属等
の高価なものを用いた場合、燃焼に必要な量の酸
化触媒量を得るためには相当な高コストを覚悟し
なければならなかつた。
に多数の小孔を有した燃料分散管１を裏面から設
置したバーナケース２内に、拡散材３とPt、Rh、
Pd等の白金族金属の内１種類以上を用いた酸化
触媒を一定の担持率で担持した単一の燃焼用触媒
層４を設けた構成になつており、燃料分散管１か
ら送入されたガス燃料は拡散材３の内部を均一に
拡散しながら燃焼用触媒層４内に至り、何らかの
着火手段で着火された後、燃焼用触媒層４の表面
上で定常的な触媒燃焼が行われるようになつてい
た。（例えば、特開昭58−213110号公報） 発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記構成では、燃焼用触媒層４の
大気側、中央部、裏面部でそれぞれ反応性が異な
るため各部の温度も違いが生じる。特に燃焼用触
媒層の裏面部付近は燃料ガスの燃焼用空気に対す
る割合が非常に大であるため、燃焼ガスの一部し
か反応しないのに対し、燃焼触媒層の中央部に燃
料ガスが至れば、燃焼用空気の存在する割合が大
きくなり、反応は急激に進行するため急激に反応
温度は上昇する。また燃焼用触媒層４の大気側に
近い部分に燃料ガスが至る頃には、中央部で反応
しきれなかつた残余の燃料ガスが大量の拡散空気
によつて酸化されるため生じる反応熱は大ではな
く、同時に生じた反応熱を放出し、また拡散空気
の冷却作用も影響するため、最も低温部分を形成
する。したがつて、定常触媒酸化反応中の燃焼用
触媒層４の温度分布は、中央部が最も高温で、次
いで裏面付近、大気側付近となる。したがつて理
想的な酸化触媒の担持率の分布も中央部が最も多
量に必要とし、反応に関与する割合の低い裏面部
では低担持率ですみ、また燃焼用空気が大量に存
在する大気側付近は中央部よりも低担持率です
む。しかるに酸化触媒の担持率が各部で一定の単
一の燃焼用触媒層４では、反応性に対応した担持
率分布となり得ず、特に酸化触媒に白金族金属等
の高価なものを用いた場合、燃焼に必要な量の酸
化触媒量を得るためには相当な高コストを覚悟し
なければならなかつた。
本発明はかかる従来の問題点を解消するもの
で、燃焼用触媒体の各層を反応性に応じた触媒性
能とし、効率的な酸化反応をさせ、かつ全体的な
触媒量の節減を行うことを目的とする。
で、燃焼用触媒体の各層を反応性に応じた触媒性
能とし、効率的な酸化反応をさせ、かつ全体的な
触媒量の節減を行うことを目的とする。
問題点を解決するための手段
上記の問題点を解決するために、本発明の触媒
バーナは、耐熱性セラミツク担体に酸化触媒を担
持した燃焼用触媒体を３層に分け、燃料供給部に
近い裏面層と拡散空気に近接する表面層の部分を
中央層よりも低い担持率にしたものである。
バーナは、耐熱性セラミツク担体に酸化触媒を担
持した燃焼用触媒体を３層に分け、燃料供給部に
近い裏面層と拡散空気に近接する表面層の部分を
中央層よりも低い担持率にしたものである。
作 用
本発明は上記の構成によつて、燃料供給部から
供給された燃料ガスが燃焼用触媒体の裏面層で一
部反応し、温度上昇しながら最も酸化触媒の担持
率の高い中央層に至り、急激に反応が進み、同時
に急激に温度上昇しながら表面層に至る。表面層
では、燃料ガスの大半が燃焼し、未燃成分の完全
燃焼の段階となる。したがつて中央層における酸
化触媒の担持率を裏面層、表面層よりも比較的多
くして効率のよい、安価なものとなる。
供給された燃料ガスが燃焼用触媒体の裏面層で一
部反応し、温度上昇しながら最も酸化触媒の担持
率の高い中央層に至り、急激に反応が進み、同時
に急激に温度上昇しながら表面層に至る。表面層
では、燃料ガスの大半が燃焼し、未燃成分の完全
燃焼の段階となる。したがつて中央層における酸
化触媒の担持率を裏面層、表面層よりも比較的多
くして効率のよい、安価なものとなる。
実施例
以下、本発明の一実施例を添付の図面に基いて
説明を行う。
説明を行う。
第１図に於て、耐熱性金属からなるバーナケー
ス１の下部には燃料分散ノズル２が貫通設置さ
れ、通気抵抗が無視できる程度の高い開孔度を有
する金網あるいはラス網形式のスペーサ３と前記
バーナケース１によりガス室４が形成されてい
る。一方、スペーサ３から前方には、スペーサ３
に近接した部分から耐熱性セラミツク繊維成型体
からなる保温拡散材５、ニクロムヒータ線を一定
パターンで分布させた予熱器６、Al2O3・SiO2等
の微小細孔を有しかつ高い比表面積を有する耐熱
性セラミツク繊維成型体を担体とし、0.2〜0.3％
のRhの担持率を有する裏面燃焼用触媒層７、同
様の担体に0.5〜１％のRh担持率を有する中央燃
焼用触媒層８、さらに同様の担体に0.2〜0.3％の
Rh担持率を有する表面燃焼用触媒層９があり、
表面燃焼用触媒層９の前面は通気抵抗をほとんど
無視できる程度の高い開孔度を有する金網あるい
はラス網からなる保護ネツト１０によつて保持さ
れており、保護ネツト１０はその外周部を保持金
具１１によつて固定されている。また、裏面燃焼
用触媒層７と中央燃焼用触媒層８の間には燃焼温
度検知用の熱電対１２が設置されている。
ス１の下部には燃料分散ノズル２が貫通設置さ
れ、通気抵抗が無視できる程度の高い開孔度を有
する金網あるいはラス網形式のスペーサ３と前記
バーナケース１によりガス室４が形成されてい
る。一方、スペーサ３から前方には、スペーサ３
に近接した部分から耐熱性セラミツク繊維成型体
からなる保温拡散材５、ニクロムヒータ線を一定
パターンで分布させた予熱器６、Al2O3・SiO2等
の微小細孔を有しかつ高い比表面積を有する耐熱
性セラミツク繊維成型体を担体とし、0.2〜0.3％
のRhの担持率を有する裏面燃焼用触媒層７、同
様の担体に0.5〜１％のRh担持率を有する中央燃
焼用触媒層８、さらに同様の担体に0.2〜0.3％の
Rh担持率を有する表面燃焼用触媒層９があり、
表面燃焼用触媒層９の前面は通気抵抗をほとんど
無視できる程度の高い開孔度を有する金網あるい
はラス網からなる保護ネツト１０によつて保持さ
れており、保護ネツト１０はその外周部を保持金
具１１によつて固定されている。また、裏面燃焼
用触媒層７と中央燃焼用触媒層８の間には燃焼温
度検知用の熱電対１２が設置されている。
次に上記構成に於ける作用を説明する。
予熱器６に通電されると、発生した熱は裏面燃
焼用触媒層７から表面燃焼用触媒層９へ伝達さ
れ、裏面燃焼用触媒層７と中央燃焼触媒層８の間
の温度が一定の温度（260〜300℃）に到達するま
で通電が続行される。そして、燃焼温度検知用の
熱電対１２が一定温度以上に予熱が進んだことを
感知すると、燃料ガス供給用の電磁弁（図示せ
ず）にも通電され、燃料が供給される。供給され
た燃料ガスは燃料分散ノズル２によつてガス室４
内に充満し、保護拡散材５内を均一に拡散しなが
ら、裏面燃焼用触媒層７に至り燃料ガスの一部が
酸化され、発生した熱によつて裏面燃焼用触媒層
７、中央燃焼用触媒層８の温度が上昇する。一部
反応しながら裏面燃焼用触媒層７を通過した燃料
ガスは中央燃焼用触媒層８に至つて、内部に拡散
してくる燃焼用空気により急激に酸化され、同時
に中央燃焼用触媒層９の温度も500℃程度に急上
昇する。さらに大半が酸化された燃料ガスは表面
燃焼用触媒層９に至つてほぼ完全に酸化される。
この段階では予熱器６は必要とせず、予熱器６へ
の通電は停止される。
焼用触媒層７から表面燃焼用触媒層９へ伝達さ
れ、裏面燃焼用触媒層７と中央燃焼触媒層８の間
の温度が一定の温度（260〜300℃）に到達するま
で通電が続行される。そして、燃焼温度検知用の
熱電対１２が一定温度以上に予熱が進んだことを
感知すると、燃料ガス供給用の電磁弁（図示せ
ず）にも通電され、燃料が供給される。供給され
た燃料ガスは燃料分散ノズル２によつてガス室４
内に充満し、保護拡散材５内を均一に拡散しなが
ら、裏面燃焼用触媒層７に至り燃料ガスの一部が
酸化され、発生した熱によつて裏面燃焼用触媒層
７、中央燃焼用触媒層８の温度が上昇する。一部
反応しながら裏面燃焼用触媒層７を通過した燃料
ガスは中央燃焼用触媒層８に至つて、内部に拡散
してくる燃焼用空気により急激に酸化され、同時
に中央燃焼用触媒層９の温度も500℃程度に急上
昇する。さらに大半が酸化された燃料ガスは表面
燃焼用触媒層９に至つてほぼ完全に酸化される。
この段階では予熱器６は必要とせず、予熱器６へ
の通電は停止される。
この時、表面燃焼用触媒層９は中央燃焼用触媒
層での燃焼熱の伝熱と、自己の反応熱を得るが、
それにも増して輻射熱としての熱放出、拡散空気
の冷却作用が強いため、表面燃焼用触媒層９の温
度は最も低く250〜350℃程度となる。このように
して裏面燃焼用触媒層７、中央燃焼用触媒層８、
表面燃焼用触媒層９の各層での触媒燃焼は定常状
態に至る。中央燃焼用触媒層８のRh担持率は、
他の２層に比べ高くなつているが、担体として、
100〜200m2／ｇといつた高い比表面積を有し、
800〜900℃といつた高い耐熱性を有するAl2O3・
SiO2を用いているため、450〜550℃の燃焼温度
を保持している中央燃焼用触媒層８でも、触媒粒
子は比較的高分散で微粒子状態を保持できる。ま
た、表面燃焼用触媒層９の酸化触媒の担持率は中
央燃焼用触媒層８の酸化触媒の担持率よりも低い
ため、表面燃焼用触媒層９の酸化触媒粒子の分散
度は中央燃焼用触媒層８における分散度よりも高
く、極めて良好な微粒子状態を保持できる。さら
に、表面燃焼用触媒層９での反応温度が250〜350
℃程度であることからシンタリングの心配は全く
ない。
層での燃焼熱の伝熱と、自己の反応熱を得るが、
それにも増して輻射熱としての熱放出、拡散空気
の冷却作用が強いため、表面燃焼用触媒層９の温
度は最も低く250〜350℃程度となる。このように
して裏面燃焼用触媒層７、中央燃焼用触媒層８、
表面燃焼用触媒層９の各層での触媒燃焼は定常状
態に至る。中央燃焼用触媒層８のRh担持率は、
他の２層に比べ高くなつているが、担体として、
100〜200m2／ｇといつた高い比表面積を有し、
800〜900℃といつた高い耐熱性を有するAl2O3・
SiO2を用いているため、450〜550℃の燃焼温度
を保持している中央燃焼用触媒層８でも、触媒粒
子は比較的高分散で微粒子状態を保持できる。ま
た、表面燃焼用触媒層９の酸化触媒の担持率は中
央燃焼用触媒層８の酸化触媒の担持率よりも低い
ため、表面燃焼用触媒層９の酸化触媒粒子の分散
度は中央燃焼用触媒層８における分散度よりも高
く、極めて良好な微粒子状態を保持できる。さら
に、表面燃焼用触媒層９での反応温度が250〜350
℃程度であることからシンタリングの心配は全く
ない。
発明の効果
以上のように本発明の触媒バーナによれば、以
下のような効果が得られる。
下のような効果が得られる。
(1) 燃焼用触媒体を３層に分割し、表面層と裏面
層の酸化触媒の担持率を中央層の酸化触媒の担
持率よりも少くしたことにより、中央層での反
応性よりも低い反応性を有する表面層と裏面層
に於ける酸化触媒の量を節減することができ
る。
層の酸化触媒の担持率を中央層の酸化触媒の担
持率よりも少くしたことにより、中央層での反
応性よりも低い反応性を有する表面層と裏面層
に於ける酸化触媒の量を節減することができ
る。
(2) 上記構成により、一定の担持率に固定した単
一の燃焼用触媒体の場合よりも、触媒金属の所
要量を節減することができる。
一の燃焼用触媒体の場合よりも、触媒金属の所
要量を節減することができる。
第１図は本発明の一実施例である触媒バーナの
縦断面図、第２図は従来の触媒バーナの縦断面図
である。 ２……燃料分散ノズル、７……裏面燃焼用触媒
層、８……中央燃焼用触媒層、９……表面燃焼用
触媒層。
縦断面図、第２図は従来の触媒バーナの縦断面図
である。 ２……燃料分散ノズル、７……裏面燃焼用触媒
層、８……中央燃焼用触媒層、９……表面燃焼用
触媒層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ セラミツク繊維からなる非圧縮成型体、ある
いは織布、又は多孔体等の内１種類を担体とし、
酸化触媒を担持した燃焼用触媒体を３層に分割し
燃料供給部に近い層および外気に面した層の酸化
触媒の担持率をこの２つの層の間に位置する中央
の層の酸化触媒の担持率よりも少くした触媒バー
ナ。 ２ 燃焼用触媒体の担体としてγ−Al2O3、
Al2O3・SiO2、SiO2等の多孔質かつ高い比表面積
を有するセラミツクスを用いた特許請求の範囲第
１項記載の触媒バーナ。 ３ 酸化触媒として、Pt、Pd、Rh等の白金族金
属の内１種類以上、またはLa、Co、Ce、Sr等か
らなるペロブスカイト型構造を有する酸化物等を
用いた特許請求の範囲第１項記載の触媒バーナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59269932A JPS61147014A (ja) | 1984-12-21 | 1984-12-21 | 触媒バ−ナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59269932A JPS61147014A (ja) | 1984-12-21 | 1984-12-21 | 触媒バ−ナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61147014A JPS61147014A (ja) | 1986-07-04 |
| JPH0335574B2 true JPH0335574B2 (ja) | 1991-05-28 |
Family
ID=17479203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59269932A Granted JPS61147014A (ja) | 1984-12-21 | 1984-12-21 | 触媒バ−ナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61147014A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5281128A (en) * | 1990-11-26 | 1994-01-25 | Catalytica, Inc. | Multistage process for combusting fuel mixtures |
| US5258349A (en) * | 1990-11-26 | 1993-11-02 | Catalytica, Inc. | Graded palladium-containing partial combustion catalyst |
| US5425632A (en) * | 1990-11-26 | 1995-06-20 | Catalytica, Inc. | Process for burning combustible mixtures |
| US5326253A (en) * | 1990-11-26 | 1994-07-05 | Catalytica, Inc. | Partial combustion process and a catalyst structure for use in the process |
| US5250489A (en) * | 1990-11-26 | 1993-10-05 | Catalytica, Inc. | Catalyst structure having integral heat exchange |
| US5248251A (en) * | 1990-11-26 | 1993-09-28 | Catalytica, Inc. | Graded palladium-containing partial combustion catalyst and a process for using it |
| US5259754A (en) * | 1990-11-26 | 1993-11-09 | Catalytica, Inc. | Partial combustion catalyst of palladium on a zirconia support and a process for using it |
| US5559073A (en) * | 1994-09-26 | 1996-09-24 | Beijing Huaxia Environmental Protection Company | Pollution control catalyst with mutual protective distributed-active-combinations each including noble-metal-atoms stably structured and protected therein |
| EP2245368A1 (fr) * | 2008-02-27 | 2010-11-03 | Radiamon S.a. | Appareil de chauffage radiant du type catalytique |
| KR100987417B1 (ko) | 2008-11-11 | 2010-10-13 | 주식회사 영재 | 촉매 히터 |
-
1984
- 1984-12-21 JP JP59269932A patent/JPS61147014A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61147014A (ja) | 1986-07-04 |
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