JPH0336419A - 触媒燃焼器用燃料制御方法 - Google Patents

触媒燃焼器用燃料制御方法

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JPH0336419A
JPH0336419A JP1166667A JP16666789A JPH0336419A JP H0336419 A JPH0336419 A JP H0336419A JP 1166667 A JP1166667 A JP 1166667A JP 16666789 A JP16666789 A JP 16666789A JP H0336419 A JPH0336419 A JP H0336419A
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JP1166667A
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Osamu Yokota
修 横田
Kazumi Iwai
岩井 一躬
Yoji Ishibashi
石橋 洋二
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Hitachi Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は触媒燃焼器に係り、特に、触媒の劣化に(fつ
た燃焼ガス温度の低下に対して、一次側燃料供給量を制
御して触媒の活性化を図り、触媒を有効に利用するのに
好適な触媒燃焼器用燃料制御方法に関する。
〔従来の技術〕
近年、触媒を用いて燃料を効率よく燃焼させて所定の燃
焼ガスを得る触媒燃焼器が開発されている。第2図に従
来の触媒燃焼装置の構造概念を示す。燃焼用空気12が
送られる燃焼筒1にはパラジウム、白金等の貴金属系触
媒からなる低温側活性触媒2aと、酸化クロム、酸化コ
バルト等の遷移金属系触媒からなる高温側活性触媒2b
が設けられている。低温側活性触媒2aは活性温度が約
300〜約1000℃で、耐熱温度が約300〜約10
00℃である。又、高温側活性触媒2bは活性温度が約
700〜1500℃で、耐熱温度が約600−1500
℃である。低温側活性触媒2aの上流側にはこの触媒の
温度特性に合った量の一次燃料13を低温側活性触媒2
a側に噴射する燃料投入手段である一次ノズル5aが設
けられ、高温側活性触媒2bの上流側にはこの触媒の温
度特性に合った量の二次燃料15を高温側活性触媒2b
側に噴射する燃料投入手段である二次ノズル3が設けら
れている。図中18.19は流量調整弁である。
この触媒燃焼装置では、−次ノズル5aから噴射される
一次燃料13は、低温側活性触媒2aの温度特性に合わ
せて流量調整弁18で流量が調整されており、この−次
ノズル5aがら噴射された一次燃料13は燃焼用空気1
2と混合して約300℃の予混合気で低温側活性触媒2
aに供給される。
約300 ’Cの予混合気は低温側活性触媒2aで触媒
作用により触媒燃焼が促進されて高温ガスとなる。二次
ノズル3から噴射される二次燃料15は、高温側活性触
媒2bの温度特性に合わせて流量調整弁19で流量が調
整されており、この二次ノズル3から噴射された二次燃
料15は低温側活性触媒2aから排出された燃焼ガスと
混合して約600℃の予混合気となり高温側活性触媒2
bに供給される。約600℃の予混合気は高温側活性触
媒2bで触媒作用により触媒燃焼が促進されて約120
0℃の燃焼ガス17となる。
従って、この触媒燃焼装置では、低温側活性触媒2aと
高温側活性触媒2bとには、それぞれの触媒の温度特性
に合わせて流量が調整された一次燃料13及び二次燃料
15が供給されるので、各触媒2a、2bでは許容温度
値内の予混合気の触媒燃焼が、順次、行える。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、前述した触媒燃焼装置では劣化を伴わない理
想的な触媒を対象としたものであり、触媒の劣化に対す
る燃焼ガス温度の低下に関して何ら考慮がなされていな
い、すなわち、第3図に示すように、現状の触媒では燃
焼時間の経時変化に伴って触媒の劣化が進行し、燃焼効
率が低下するため、燃焼ガス温度も徐々に低下する。そ
のため。
低温側活性触媒から排出される燃焼ガス温度の低下につ
れ、後段に設けた高温側活性触媒に供給する二次燃料を
含む予混合気温度がその触媒に必要な活性温度より低く
なるために、高温側活性触媒で完全燃焼させることが困
難となる。それ故に、現状の触媒では触媒燃焼だけによ
る高温領域での長時間完全燃焼させることは大変困難で
ある。
本発明の目的は、触媒の下流側に供給した二次燃料を安
定に気相燃焼させ得る目標温度を維持するために、触媒
の下流に温度検出器を設け、検出した温度が目標温度を
維持するように触媒の劣化に適した燃料制御を行い、触
媒の活性化を図ることにより触媒の利用長寿命化を図る
ことにある。
本発明の他の目的は、触媒の下流側に供給する二次燃料
を気相燃焼させることにより、長時間、安定に高温、高
負荷燃焼させることにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するための本発明の構成は、触媒の上流
側と下流側に各々温度検出器を設けて温度を検出し、そ
の温度差を判断する判断機を備えることによって、触媒
下流側で必要とする目標温度を維持するよう、フィード
バック制御によって一次側、及び、二次側へ供給する燃
料配分量を制御させることを特徴とする。
〔作用〕
複数段に分けて燃料を供給する触媒燃焼器では、燃焼時
間の経過に伴い、触媒が劣化して燃焼ガス温度が低下す
る。そこで、触媒の使用寿命を長くするために、フィー
ドバック制御によって触媒の劣化に適する様、触媒入口
での一次側燃料濃度を高くすることにより触媒を活性化
させ、再び、高温燃焼ガスとなって触媒下流での目標温
度を維持し、供給される二次燃料を安定に気相燃焼させ
て触媒の有効利用、及び、長寿命化を図る。
〔実施例〕
第1図に本発明の一実施例に係る触媒燃焼器用燃料制御
の構造概念、第2図に従来の触媒燃焼装置構造、第3図
に触媒燃焼の燃焼制御の有無及び経時変化における燃焼
効率特性をそれぞれ示す。
〈実施例1〉 第1図において、燃焼用空気12及び−次燃料13が供
給される燃焼筒1には白金系の触媒2、及び、触媒の下
流側に二次空気14と二次燃料15を供給する二次ノズ
ル3、そして、触媒の上流側及び下流側に各々温度検出
器8,9が設けられている。
一次空気流量計4によって計量し、触媒活性に必要な温
度まで昇温された燃焼用空気12と一次燃料流量計5に
よって計量した二次燃料13とがまざり合って予混合気
となり、触媒2に供給される。触媒2を通過した予混合
気は触媒反応によって燃焼し、目*@度(約950〜1
050℃)の触媒燃焼ガスを得るここができる。この目
標温度は、触媒の下流側に供給する二次空気14と二次
燃料15とを完全燃焼させ得る温度であり、非常に重要
な温度である。この二次空気14と二次燃料15はそれ
ぞれの二次空気及び燃料流量計6゜7により計量され予
混合気となって二次ノズル3に供給される。
触媒燃焼を起こす触媒2は第3図に示す様に、燃焼時間
の経時変化に伴い、触媒2が劣化するために燃焼効率が
低下する。この燃焼効率の低下は、すなわち、触媒燃焼
ガス16の温度低下をもたらす。しかし、触媒の性質と
して触媒2に供給される一次側の予混合気の燃料濃度を
徐々に高くなる様に燃料制御を行うと触媒2が活性化し
、燃焼効率も高くなる傾向がある。
そこで、初期条件@:段設定、触媒燃焼開始後。
燃焼時間の経時変化に伴い燃焼効率が低下して。
触媒出口での目標温度を維持できなくなった場合、触媒
ての劣化に適するよう、フィードバック制御11によっ
て二次ノズル3に供給すべき二次燃料15の一部を一次
側に供給して一次側の予混合燃料濃度を高めて触媒2を
活性化させ、再び、目標温度を維持し、触媒の使用寿命
を長くすることができる。
尚、この実施例では燃料を一次、二次に分けて供給する
jI4戒としたが、この二段に分けることだけに限定さ
れるものではなく、又、触媒2の種類も前述したものに
限定されるものではない。さらに、触媒の劣化の判断も
温度の検出に限るものではない。
ここで、目標温度の検出と触媒2の劣化に適した燃料制
御に関して述べる。触媒劣化の判断は、触媒2の上流側
に設けた温度検出器8と下流側に設けた温度検出器9と
の温度差を判断基準とする。
すなわち、触媒2の上流側で触媒活性に適した温度(設
定温度)に対して、下流側での目標温度との温度差を判
断機lOにより求め、この温度差が許容温度範囲より外
れた場合、許容温度範囲内に復帰するよう、フィードバ
ック制御11により燃料制御を行う。
従って、触媒下流側の目標温度を従来より長く維持する
ことができ、触媒下流に設けた二次ノズル3に供給した
二次燃料15を長時間安定に気相燃焼させ、所定の燃焼
ガス17を得ることができる。但し、燃焼槽に供給する
トータルの空気及び燃焼流量に変化はないものヒする。
〈実施例2〉 触媒入口での予混合気温度の上昇と共に触媒2が活性化
して燃焼効率が高くなる性質を利用して、触媒の劣化に
適するようこの触媒入口予混合気温度調整と実施例1の
燃料供給制御とを組合せることにより、触媒の使用長寿
命化を図り、所定の燃焼ガス17を得る。
〈実施例3〉 触媒燃焼器に用いる触媒2は単数に限るものではなく、
複数の触媒を用いる場合でも、全触媒数に対応する燃料
供給、及び、制御系を備え、触媒の使用長寿命化を図り
、所定の燃焼ガス17を得る。
〔発明の効果〕
本発明によれば、燃料制御、触媒燃焼時間の経時変化に
伴い、触媒の劣化と共に燃焼効率が低下し、触媒下流側
で必要な目標とする燃焼ガス温度、すなわち、目a温度
を得ることができなくなった場合、触媒の劣化に適する
よう、フィードバック制御によって二次ノズルに供給す
べき二次燃料の一部を一次側に供給して一次側の予混合
気濃度を高めて触媒を活性化させ、再び、目標温度を維
持することにより二次ノズルに供給する二次燃料を長時
間安定に気相燃焼させることが可能となり。
触媒の長寿命化の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の触媒燃焼器用燃料制御の系
統図、第2図は従来の触媒燃焼装置の系統図、第3図は
触媒燃焼の燃料制御の有無及び経時変化における燃焼効
率特性図である。 1・・・燃焼筒、2・・・触媒、3・・・二次ノズル、
5・・・−次燃料流量計、7・・・二次燃料流量計、8
,9・・・温度検出器、10・・・判断機、11・・・
フィードバック第 図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、触媒の上流及び下流側にそれぞれ燃料を分けて供給
    する燃料ノズルを設けた触媒燃焼器において、 前記触媒の上流側と下流側に各々温度検出器とその温度
    差を判断する判断機とを設け、 前記触媒の下流側で目標とする燃焼ガス温度を得るため
    に、各々の前記燃料ノズルに燃料を供給する燃料流量計
    とフィードバック制御系とを組合せ、前記温度検出器に
    よつて得られた温度差を判断後、判断機によつて制御系
    を働かせて各燃料供給量を制御することを特徴とする触
    媒燃焼器用燃料制御方法。 2、請求項1において、前記触媒の上流側及び下流側に
    各々前記温度検出器を設け、触媒燃焼によつて得られた
    目標温度を前記触媒の下流側に維持するために、前記温
    度検出器によつて温度差を検出し、一次側に供給すべき
    空気の一部を二次側に供給する空気流量制御を行うこと
    を特徴とする触媒燃焼器用燃料制御方法。 3、請求項1において、 二次ノズルに二次燃料だけを供給し得るシステムとした
    ことを特徴とする触媒燃焼器用燃料制御方法。 4、請求項1において、前記触媒の入口での予混合気温
    度を前記触媒の使用状況に適した温度に設定して前記触
    媒の活性化を図ることを特徴とする触媒燃焼器用燃料制
    御方法。 5、請求項1において、 フィードバック制御により燃料制御を行うにもかかわら
    ず、触媒下流側で目標温度を得られなくなつた場合、全
    ての燃料の供給を停止することを特徴とする触媒燃焼器
    用燃料制御方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2873160A1 (fr) * 2004-07-19 2006-01-20 Renault Sas Procede de gestion de la regeneration d'un filtre a particules
US20130025254A1 (en) * 2010-04-15 2013-01-31 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Controller for use with gas turbine engine

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