JPH05113201A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼温度が低い場合でも家庭用燃焼機の排ガ
ス中のＮＯｘ濃度を低減する。 【構成】 燃焼室２の下流側に選択還元触媒７を配設し
て、燃料ガスの一部をバイパスして選択還元触媒７に導
入するとともに、選択還元触媒７の上流側にＮＯｘを吸
着する吸着剤９を設け、排ガス温度が低い場合には吸着
剤９にてＮＯｘを吸着保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は家庭用給湯機、ボイラ
ー、ガスタービン等の燃焼装置に関し、特に排ガス中の
窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」という）を低減する燃焼装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】石油、ガス等の燃料を燃焼させる燃焼装
置においては、排気ガス中にＮＯｘが含まれるために、
このＮＯｘを低減するための種々の方法が講じられてい
る。例えば、(1)家庭用燃焼機においては、多段燃焼、
排ガスの再循環、バーナーの改良等のメカニカルな手段
を講じて、燃焼ガス全体もしくは局所的な高温部をなく
してＮＯｘ発生そのものを低減している。(2)自動車の
ガソリンエンジンにおいては、Ｐｔ等の貴金属を含む三
元触媒により、未燃焼ＣＯ（一酸化炭素），ＨＣ（炭化
水素）を還元剤として用いて、排気ガス中のＮＯｘを低
減している。(3)ガスタービン等の大型装置において
は、金属酸化物触媒により、アンモニアを還元剤として
用いて、排気ガス中のＮＯｘを低減している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た(1)の方法のようにメカ的に対処する場合には、燃焼
装置の性能、大きさを維持して、ＮＯｘの発生量を更に
低減することは技術的に困難である。また(2)の三元触
媒は、家庭用給湯機のように排気ガス中にＯ2が大量
（約６〜７％）に含まれる場合には用いることができな
い。更に(3)のアンモニアは、臭い、安全性、メンテナ
ンスの点で家庭用給湯機に用いるのには適しない。そこ
で本出願人はプロパン等のＨＣ（ハイドロカーボン）を
触媒を用いてＮＯｘを低減する際の還元剤として用いる
燃焼装置を提案したが、この方法が有効に働くのは一定
温度以上になっていることが条件となり、例えば家庭用
給湯機において湯を少ししか沸さないような場合にはＮ
Ｏｘを充分に除去できない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するため、燃焼室の下流側にＮＯｘを吸着する吸着剤
を設け、この吸着剤の下流側に還元触媒を設け、燃料ガ
スを還元ガスとして還元触媒に導入するようにした。

【０００５】

【作用】燃焼室の温度が上昇していない時には吸着剤に
よってＮＯｘを吸着しておき、温度が上昇したならば吸
着剤からＮＯｘを放出し、放出されたＮＯｘを下流側の
選択還元触媒にて除去する。

【０００６】

【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面を参照して
説明する。ここで、図１は本発明を適用した家庭用給湯
機の概略図であり、家庭用給湯機は、ケース１内に燃焼
室２を設け、燃焼室２の下部には流量制御部３を介して
供給される燃料ガスとしての都市ガスを燃焼させるバー
ナー４を配設し、また燃焼室２の上部外周には水を導く
通水管５を所要回数巻回している。さらに、通水管５の
燃焼室２上部に臨む部分には銅製のフィン等からなる熱
交換器６を設け、この熱交換器６の入口と出口との間に
例えばゼオライト系あるいはアルミナ系の選択還元触媒
７を設けている。

【０００７】この選択還元触媒７は、給湯器が例えば発
熱量３００００kcal/hの１６号ガス給湯機である場合、
４００ｇのゼオライト系触媒を用いると、その比重は約
０．４、熱交換器６の断面寸法は１００mm×２００mmで
あるので、触媒の高さは５cmになる。また、選択還元触
媒７の形状は、排気抵抗が少なく、且つ触媒面積が大き
くなる形状が望ましく、例えば直径０．５mm×長さ５mm
のペレットを耐熱性の網に充填したもの等を用いること
ができる。更に、選択還元触媒７を設ける位置は、熱交
換器６の下流側に設けることもできる。

【０００８】そして、流量制御部３から分岐するバイパ
ス管８を設けて、このバイパス管８の多数の噴出口８ａ
を形成した先端部を選択還元触媒７の下部内（触媒７の
直前でもよい。）に臨ませ、都市ガスの一部を還元ガス
として選択還元触媒７に導入するようにしている。この
バイパス管８を通じて導入する還元ガス量は、燃焼に用
いられるガス量に対して、都市ガス（「１３Ａ−１」）
の場合０．０２〜５％、好ましくは０．１３〜１．３％
程度、プロパンガスの場合０．００４〜５％、好ましく
は０．０２〜０．２％程度であればよい。

【０００９】更に、本発明にあっては選択還元触媒７の
上流側にＮＯｘを吸着するゼオライト系の吸着剤９を設
けている。この場合、選択還元触媒７としてそれ自体が
吸着機能を有するものを用いることもでき、この場合に
は吸着剤９を別途設ける必要はない。

【００１０】また、バイパス管８の途中に電磁弁１０を
介装し、選択還元触媒７の温度を検出する熱電対センサ
等の温度センサ１１の検知結果に基づいて制御部１２が
電磁弁１０を駆動制御するようにしている。

【００１１】以上のように選択還元触媒７を使用して、
還元ガスとして燃料ガスである都市ガスまたはプロパン
ガスの一部をバイパスして選択還元触媒７に導入するよ
うにしたので、給湯機から発生するＮＯｘ濃度を１，０
００ppm程度より８０ppm程度に低減することができる。

【００１２】この場合、湯を少ししか沸さないようなと
きには排ガス温度が高くならず、５０℃〜２００℃の排
ガス温度では選択還元触媒７の活性が充分でないため、
ＮＯｘの除去が充分でないので、排ガス温度が低い場合
には吸着剤９にてＮＯｘを吸着保持する。このとき、制
御部１２によって電磁弁１０を閉じて選択還元触媒７へ
の還元ガス（燃料ガス）のバイパスを閉じ、都市ガスま
たはプロパンガスが排出されるのを防止する。

【００１３】そして、排ガス温度が高温になり、選択還
元触媒７の活性が充分になったときには、制御部１２に
よって電磁弁１０を開いて選択還元触媒７へ燃料ガスを
バイパスして、選択還元触媒７にて排ガス中のＮＯｘ及
び吸着剤９から放出されるＮＯｘを除去する。

【００１４】尚、上記実施例では、燃料ガスの一部をバ
イパスして選択還元触媒に導入したが、例えば還元ガス
としてのプロパンガスを封入したボンベを別途設けて、
このボンベから上記バイパス管と同様な導入管を介して
選択還元触媒にプロパンガスを導入するようにすること
もできる。

【００１５】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
選択還元触媒を使用して燃料ガスの一部を還元ガスとし
て触媒に導入するようにしたので、燃焼装置の大型化を
避けながら騒音、安全性、性能低下の問題を生じること
なくＮＯｘを低減することができるとともに、吸着剤を
設けたので選択還元触媒の活性が不十分なときにもＮＯ
ｘを吸着して除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した家庭用給湯機の概略図

【符号の説明】

１…ケース、２…燃焼室、３…流量制御部、６…熱交換
器、７…選択還元触媒、８…バイパス管、９…吸着剤。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ガスを燃焼させる燃焼装置におい
   て、燃焼室の下流側に窒素酸化物を吸着する吸着剤を設
   け、この吸着剤の下流側に選択還元触媒を設け、この選
   択還元触媒に前記燃料ガスの一部を導入するようにした
   ことを特徴とする燃焼装置。