JPH05320669A

JPH05320669A - 排出燃焼ガス中における炭酸ガス量がほとんど無い燃焼方法及び装置

Info

Publication number: JPH05320669A
Application number: JP3057230A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Mori; 康夫森
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-03-20
Filing date: 1991-03-20
Publication date: 1993-12-03
Anticipated expiration: 2012-05-07
Also published as: JP2607313B2

Abstract

(57)【要約】【目的】排出燃焼ガス中に炭酸ガス量がほとんど無い
燃焼方法及び装置を提供する。【構成】燃料ガスを直接的に燃焼させる前に、これを
高温水蒸気と反応させることにより炭化水素改質反応を
行わせ、これにより、水素と炭酸ガスとの混合ガスを生
成し、この混合ガスを加圧の下に冷却することにより炭
酸ガスを液化すると共に水素を分離し、水素は燃料ガス
として加熱に使用し、液化炭酸は深海などに投棄する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排出燃焼ガス中に炭酸
ガス量がほとんど無い燃焼方法及びこの方法を実施する
ための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、大気中の炭酸ガスの増加による地
球環境に対する温室効果などによる気候、生物などへの
悪影響が、真剣に地球規模により国際的に取り上げられ
ており、地球環境への各種の悪影響や、大気中の炭酸ガ
ス量と、海洋中に溶解している炭酸ガス量などの議論が
なされているが、今後、人類のエネルギー消費量が、益
々増加することが予想されるにもかかわらず、現在消費
されているエネルギーの大部分を発生するために使用さ
れている化石燃料を燃焼させる燃焼装置における炭酸ガ
スの排出量を少なくするか、あるいは、ほとんど無くす
具体的な手段が、ほとんど考えられていないのが現状で
ある。

【０００３】従来、この種の燃焼装置は、熱エネルギー
を必要とするほとんどすべての装置に使用されており、
例えば、大型ボイラに使用されている燃焼装置の代表的
なものは、ガス燃料を使用する場合には、添付図面の図
３に示すような構成を有している。すなわち、ボイラ
は、燃焼装置から煙突を経て大気中に排出される排ガス
の温度を許される限り下げ、燃焼装置の熱利用効率を高
めるために、燃焼ガスが流れる煙道１２の中の最も下流
に、大気温度の燃焼用空気Ｏの温度を煙突１３に送る直
前の燃焼ガスにより高めるための空気予熱器１７があ
り、これにより予熱された空気Ｏによりガス燃料Ｎを燃
焼器１４において燃焼させ、１，５００℃前後の温度の
燃焼ガスを得るようにしている。この時、燃料中に含ま
れる炭素は、すべて炭酸ガスとなり、燃焼ガス中に、水
蒸気及び窒素と共に混合ガスを形成している。

【０００４】一方、火力発電所などにおいては、燃焼装
置などにおいて高い熱利用効率により水蒸気を生成する
ために、蒸気タービンの抽気により復水を加熱する給水
加熱器により、２５０℃前後に加熱された高圧の給水Ｗ
を節炭器１６に導き、これを飽和温度近くまで加熱し、
その飽和に近い状態の給水Ｗｏを、高温の燃焼ガスが流
れる燃焼室１１の周壁に、取り付けられた水冷壁管１０
において飽和水蒸気になるまで、ふく射熱と、強制対流
との伝熱の態様により加熱し、この飽和水蒸気を過熱器
１５により過熱水蒸気Ｓとした後、高圧蒸気タービンな
どに送る。この場合、燃焼ガスは、燃焼室１１の下流に
おいて１，５００℃ 前後の温度であるが、水冷壁管１
０の下流において８００℃〜１，０００℃ となり、
過熱器１５により５００℃〜６００℃ まで飽和水蒸
気を過熱することにより温度が低下し、節炭器１６の出
口において２００℃〜２５０℃ となり、更に、空気
予熱器１７において、約１４０℃ 前後まで温度が低下
し、炭酸ガスは、燃焼排ガス中に含まれたまま、すべて
煙突１３から大気中に放出される。

【０００５】このように、従来のボイラを始め、化石燃
料を使用するすべての燃焼装置においては、化石燃料の
中に含まれる炭素は、燃焼する際に、すべて空気中の酸
素と反応して炭酸ガスとなり、後に煙道中を流れ、その
熱エネルギーを水あるいは水蒸気に伝え、最終的には、
１４０℃ 前後の温度となった排ガスに含まれて大気中
に放出される。従って、従来の燃焼装置を使用する限り
は、人類のエネルギー消費が増加すると共にエネルギー
の供給の大部分を現在のように化石燃料を直接的に燃焼
させて得られる燃焼ガスを使用し、火力発電や、各種内
燃機関などにより電力や、動力に変えている限りは、炭
酸ガスは、大気中に益々多く放出される結果となり、地
球の環境に悪影響を与える温室効果の主原因と言われる
大気中の炭酸ガスの加速度的な増大をもたらすことは、
十分に予期されるところである。なお、化石燃料は、こ
のようにボイラなどにおいて使用されるだけでは無く、
その燃料ガスは、ガスタービンプラントなどの駆動用エ
ネルギーとしても使用され、この場合にも、この燃焼ガ
スは、ガスタービンに動力を発生させた後、炭酸ガスを
含んだ排気ガスとして大気中に放出され、地球環境に悪
影響を与えることは、ボイラなどの場合と同様である。

【０００６】本出願人は、このような事情を考慮に入
れ、この問題を解決するために、既に、「排出燃焼ガス
中に炭酸ガス量がほとんどない燃焼方法及び燃焼装置」
の発明を提案しているが（特願平１−２３６６４号）
（平成１年２月３日特許出願）（特開平０２-２０６６
８９号公報）、この発明は、燃料ガスを直接的に燃焼さ
せること無く、これを燃焼させる前に、これを高温水蒸
気と反応させることにより炭化水素改質反応を行わせ、
これにより、水素と、炭酸ガスとの混合ガスから成る改
質混合ガスを生成し、この改質混合ガスを炭酸ガス吸収
液を通過させることにより、炭酸ガスを炭酸ガス吸収液
に吸収させ、この場合に、炭酸ガスを除いた改質混合ガ
スの主成分である水素を燃料ガスとして燃焼させて必要
とする加熱を行い、一方、炭酸ガス吸収液に吸収された
炭酸ガスは、炭酸ガス吸収液から、液相又は固相として
回収・除去することを特徴とするものである。

【０００７】この先の発明は、その所期の目的を達成す
ることが可能であることが確認されているが、その改質
混合ガスから炭酸ガスを分離することと、その液化との
過程を別個の装置により行わせるように成っているの
で、装置が大型となり、その操作も複雑であるという問
題点のあることが見いだされた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、発電及び産
業界及び民生のボイラなどや、ガスタービンプラントな
どの分野における燃焼装置において、その燃焼の結果発
生する炭酸ガスの排出量を、非常に少なくすることに利
用することが出来、今後の地球環境の悪化を防止するこ
とが出来るだけは無く、必要な量の化石燃料を燃焼さ
せ、必要なエネルギーを供給するほとんどの分野の燃焼
装置に適用することが可能であり、しかも、従来の燃焼
装置によっては、炭酸ガスを発生する炭化水素燃料を燃
焼させせた場合にも、炭酸ガスの排出量のほとんど無い
新規な燃焼方法及びこの方法を実施するための装置を得
ることを、その課題とするものである。更に、本発明
は、先に提案されている発明の改良も、その他の課題と
するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明においては、これ
らの課題を解決するために、従来のように、燃焼ガスか
ら炭酸ガスを除去することは、燃焼ガスの流量が多いこ
とのために技術的にも、経済的にも有利な方法では無い
ことを考慮に入れ、固体の化石燃料は、まず、ガス化
し、このガスから硫黄などを取り除き、このガスを成分
（ＣＨ₂）ｎのガス、又は、メタン、水素及び一酸化炭
素などの混合ガス燃料とした後、あるいは、炭化水素ガ
ス燃料は、そのまま予熱し、その後、このガスに高温水
蒸気を加え、触媒上において炭化水素改質反応を行わせ
ることにより、炭酸ガスと水素との改質混合ガスを造成
し、この改質混合ガスを、炭化水素改質反応に使用する
水蒸気の生成、過熱などに使用し、約３５０℃ まで
冷却し、その後、改質混合ガスを −４０℃ 前後まで
冷却し、炭酸ガスを凝縮・液化して分離し、この炭酸ガ
スを液化炭酸として除去し、このようにして改質混合ガ
スを、その中から炭酸ガスを除去した結果、水素を主成
分とする燃料ガスとし、この燃料ガスを燃焼装置の主燃
焼器及び炭化水素改質反応のための燃焼器において空気
と共に燃焼させ、このようにして、炭酸ガスをほとんど
含まない高温燃焼ガスを作り、これを使用し、ボイラの
場合には、蒸気タービンを駆動するための過熱水蒸気、
あるいは、再熱水蒸気とし、一方、液化・分離した液化
炭酸は、これを深海に投棄・溶解させることを特徴とす
るものである。

【００１０】ここで、この手段をやや具体的に、一層詳
細に説明をすると、次ぎのようになる。本発明において
は、まず、化石燃料や、炭化水素をガス化などの過程
や、処理を経させたもの、あるいは、メタン、一酸化炭
素、水素、あるいは、これらの混合ガスである石炭ガス
化ガスを燃料ガスとし、この燃料ガスを、従来の燃焼装
置におけるように直接的に燃焼させる場合に発生する燃
焼ガスの中から、これに含まれる炭酸ガスを除去・分離
することは、燃焼ガスの流量が大きいために好ましく無
いことに鑑がみ、炭化水素を燃料とするボイラとは別に
炭化水素改質部を設置し、この炭化水素改質部の燃焼器
においては、炭化水素燃料と過熱水蒸気との混合ガスを
触媒による改質反応により生成される改質混合ガス中か
ら、炭酸ガスを液化・分離することにより得られる水素
を燃焼させ、この燃焼ガスにより、約２０気圧までポン
ブにより昇圧した炭化水素改質用水を、約４２０℃ ま
で加熱して過熱水蒸気とし、この過熱水蒸気に、圧縮機
により２０気圧まで圧縮することにより約４００℃まで
温度を上げられた炭化水素ガス、例えば、メタンを混合
して混合ガスを生成し、更に、この混合ガスを、炭化水
素改質用混合ガス予熱器において、炭化水素改質部の炭
化水素改質反応部の燃焼ガスにより７２０℃まで予熱
し、このようにして、予熱された混合ガスを、炭化水素
改質反応部において、炭化水素改質触媒、例えば、ラシ
リング状にしたニッケル触媒などを充填した管内に流す
が、この管を、炭化水素改質反応部燃焼器の下流の高温
の燃焼ガスの流路中に設置することにより、この管の外
部から高温の燃焼ガスにより加熱し、これにより、燃料
ガスと、過熱水蒸気との間において炭化水素改質反応を
起こさせ、例えば、メタンガス１分子と、過熱水蒸気１
分子との場合には、１分子のＣＯ₂と、４分子のＨ₂とか
ら成る改質混合ガスを得るようにする。

【００１１】このようにして得られた改質混合ガスは、
炭化水素改質用水予熱器において、炭化水素改質用水を
予熱した後、低温の水素との熱交換により、その中に含
まれている水分を除去した後、低温圧縮機により加圧
し、炭酸ガス液化分離器に送られ、そこで、液化冷凍機
により炭酸ガスを冷却・液化することにより、改質混合
ガスから水素を分離する。このようにして、ＣＯ₂が液
化・除去された改質混合ガスは、大部分が水素であり、
この水素を空気により、ボイラの主燃焼器及び炭化水素
改質部燃焼器において燃焼させ、高温の燃焼ガスを作
り、ボイラ用の主燃焼器において発生した燃焼ガスは、
ボイラにおいて水蒸気過熱器、水蒸気予熱器、節炭器、
空気予熱器などにより放熱させ、最終的には約１４０℃
の炭酸ガスをほとんど含まない排ガスとして大気中に排
出するようにするものである。一方、炭化水素改質部燃
焼器において発生した燃焼ガスは、炭化水素圧縮機によ
り圧縮されたメタンと、水を予熱・過熱して得られる過
熱水蒸気とを混合して混合ガスとし、更に、この混合ガ
スを予熱するために使用されると共に予熱された混合ガ
スを炭化水素改質反応部において炭化水素改質反応を行
わせ、水素と炭酸ガスとから成る改質混合ガスを作り、
この改質混合ガスを冷却することにより炭酸ガスを液化
炭酸として分離し、この結果生ずる水素は、燃料として
各種の燃焼器において燃焼させ、また、温度の下がった
燃焼ガスは、ボイラの排ガスと混合して一緒にして大気
中に排出し、一方、液化・分離した液化炭酸は、深海に
輸送し、海水中に放出・溶解させるものである。

【００１２】このように、本発明においては、燃料ガス
を燃料として使用する前に、これを炭化水素改質反応に
服させ、炭酸ガスと水素とから成る改質混合ガスとした
後、この改質混合ガス中から炭酸ガスを液化炭酸として
取り除くので、燃焼時の燃焼ガスの中にはＣＯ₂及び炭
素原子を含む成分はほとんど含まれておらず、従って、
本発明による燃焼方法ないしは燃焼装置からの排ガスに
は、炭酸ガスもほとんど含まれておらず、一方、炭化水
素改質部燃焼器からの燃焼ガスは、炭化水素改質反応
部、炭化水素改質用混合ガス予熱器などにおいて放熱さ
れることにより冷却し、最終的には、ボイラからの排ガ
スと混合するなどして同じ状態において大気中に排出す
るようにし、他方、液化炭酸は、管により深海中に導い
た後、拡散・溶解させることにより、地球の環境を悪化
させる炭酸ガスの大気中への放出の問題が解決され、し
かも、海洋環境への影響も、ほとんど無いものである。
更に、燃焼装置の主燃焼器において使用される燃料ガス
は、水素を主成分としているので、同じ燃焼温度に対し
ても、窒素酸化物の生成は、一般の炭化水素燃料を直接
的に燃焼させた場合に比べ、かなり少なくなり、この点
からも、本発明は、環境的に優れた燃焼方法及び燃焼装
置を提供するものである。

【００１３】

【実施例】以下、本発明をその１実施例を示す添付図面
の図１及び２に基づいて、詳細に説明をする。最近、ク
リーンなエネルギーとして電力の利用が非常に増加して
いるが、図１は、その電力の多くを発電している火力発
電所のボイラに、本発明装置の１実施例を装備した場合
を略図により示すものであり、また、このボイラの燃焼
装置においては、メタンを燃料として使用するものと仮
定する。まず、このボイラは、大きく分けてＩ水蒸気発生部ＩＩ炭化水素改質部ＩＩＩ炭酸ガス液化分離部から成り立っているが、本発明装置は、これらの各部分
の内、主として、部分II及びIIIから構成されているも
のである。さて、これらの各部分の内、水蒸気発生部Ｉ
は、図１に示すように、周壁面を水冷壁管１０により包
囲されている垂直な中空室状の燃焼室１１と、燃焼室１
１の頂部に連結された中空室状の水平な煙道１２と、そ
の端部に連結された垂直な中空状の煙突１３とから構成
されており、燃焼室１１の底部近くには、主燃焼器１４
が設置されている外、煙道１２の内部には、その上流部
分に、水冷壁管１０に連結された水蒸気過熱器１５が設
置されると共にその下流には節炭器１６が設置されてお
り、更に、その下流には、空気予熱器１７が設置されて
いる。このようにして、後に詳細に説明をするように、
従来のボイラの場合と同様に、外部から節炭器１６へ水
蒸気発生用水Ｗ₀を供給し、この供給水Ｗ₀が、節炭器１
６により予熱された後、燃焼室を包囲している水冷壁管
１０及び煙道１２内に設置された水蒸気過熱器１５を通
して流れる間に、主燃焼器１４において、それに送られ
る燃料ガスＮが、同様に、主燃焼器１４に空気予熱器１
７から送られて来る予熱空気Ｏにより燃焼されることに
より発生する高温燃焼ガスにより加熱されることによ
り、水蒸気過熱器１５から過熱水蒸気Ｓとして取り出
し、これにより、蒸気タービンなどを駆動するようにす
る。

【００１４】次ぎに、炭化水素改質部ＩＩ及び炭酸ガス
液化分離部ＩＩＩは、ボイラに別置して併設されてお
り、炭化水素改質部ＩＩは、図１の左下半分に示すよう
に、炭化水素改質部燃焼器２０と、炭化水素改質反応部
２１と、炭化水素改質用混合ガス予熱器２２と、炭化水
素改質用水予熱器２３と、炭化水素改質用水蒸気過熱器
２４と、メタンＭなどの炭化水素を圧縮する炭化水素圧
縮機２５と、炭化水素改質部燃焼器用空気予熱器２６と
から構成されており、また、炭酸ガス液化分離部ＩＩＩ
は、同様に、図１の右下半分に示すように、水分離器３
０と、炭酸ガス液化分離器３１と、液化冷凍機３２と、
液化炭酸ポンブ３３と、水循環ポンブ３４と、低温圧縮
機３５とから構成されている。

【００１５】まず、炭化水素改質部ＩＩにおいては、そ
の炭化水素改質反応部２１において炭化水素改質反応が
行われるが、炭化水素改質反応は、２０気圧前後が適当
な作動圧力であり、炭化水素燃料として、例えば、メタ
ンＭを使用する場合には、これを炭化水素圧縮機２５に
より２０気圧程度に圧縮すると、メタンＭは約４００℃
の温度となり、一方、あらかじめ適当な手段により２０
気圧前後の圧力に加圧されている炭化水素改質用水Ｗ_R
は、炭化水素改質用水予熱器２３において、炭化水素改
質反応部２１を出た約８００℃の改質混合ガスＭ₀によ
り加熱されて湿り水蒸気となった後、この湿り水蒸気
は、更に、炭化水素改質用水蒸気過熱器２４において改
質混合ガスＭｏにより過熱され、約４２０℃の過熱水蒸
気となり、この過熱水蒸気Ｗ_Rは、メタンＭと混合され
るが、このメタンＭは、上記のように、炭化水素圧縮機
２５により加圧されることにより加熱され、約４００℃
となっている。

【００１６】このように、過熱水蒸気Ｗ_RとメタンＭと
から成る混混合ガスは、炭化水素改質用水予熱器２２に
おいて、炭化水素改質部燃焼器２０からの燃焼ガスによ
り約７２０℃まで予熱され、炭化水素改質反応部２１に
送られる。この炭化水素改質反応部２１は、炭化水素改
質反応触媒、例えば、ラシリング状にしたニッケル触媒
などを充填した多数の管から成り立っており、これらの
管内を炭化水素改質用過熱水蒸気Ｗ_Rと高温度のメタン
Ｍとの混合ガスが通過する間に、この炭化水素改質反応
部２１を形成する管の外部を通過する、炭化水素改質部
燃焼器２０からの高温燃焼ガスにより加熱されることに
より、炭化水素改質用過熱水蒸気Ｗ_RとメタンＭとの間
に、炭化水素改質反応が起こり、例えば、メタンＭと、
炭化水素改質用過熱水蒸気Ｗ_Rの場合には、１分子のＣ
Ｏ₂と、４分子の水素Ｈ₂とから成る改質混合ガスＭｏを
得ることが出来る。

【００１７】また、炭化水素改質部燃焼器２０において
発生する燃焼ガスは、炭化水素改質反応部２１を加熱し
た後、炭化水素改質用混合ガス予熱器２２において炭化
水素改質反応前の混合ガスを予熱し、更に、その熱エネ
ルギーを最後まで有効に使用するために、炭化水素改質
部燃焼器用空気予熱器２６に送られ、炭化水素改質部燃
焼器２０の燃焼に使用する空気を３００℃まで予熱し、
また、その排ガスは、メタンの代わりに液体炭化水素燃
料を使用する時は、そのガス化などに利用される。

【００１８】次ぎに、炭酸ガス液化分離部ＩＩＩにおい
ては、炭化水素改質反応部２１において、炭素などの分
離による触媒表面の汚染が無いようにするために、炭化
水素改質反応部２１に送られる混合ガスの中には、水蒸
気が余分に含まれるようにするが、このために炭化水素
改質用水予熱器２３において放熱した改質混合ガスＭｏ
の中に含まれる水分を、まず、水分離器３０において、
炭酸ガス液化分離器３１から出た低温の水素との熱交換
により凝縮させ、これにより得られた水分Ｗ_R”は、炭
化水素改質反応に再利用するために、循環ポンブ３４に
より圧力を上げ、新たに導入した炭化水素改質用水
Ｗ_R’と混合し、炭化水素改質用水Ｗ_R（Ｗ_R’＋Ｗ_R”）
とし、また、このようにして温度を下げられた改質混合
ガスＭｏは、炭酸ガス液化分離器３１に送られる。

【００１９】炭酸ガス液化分離器３１は、炭酸ガスの凝
縮器としての役割を持つものであり、炭酸ガスが絶対に
固相で凝縮しないように、改質混合ガスＭｏの圧力を低
温圧縮機３５により約２０気圧まで昇圧した後、炭酸ガ
ス液化分離器３１に送られ、ここで、液化炭酸を得るの
に必要な温度と流量の冷媒が循環している冷凍機３２に
より冷却される。この場合、改質混合ガスＭｏ中の水素
の液化温度は、−２５０℃よりも低いので、改質混合ガ
スＭｏは、炭酸ガス液化分離器３１において、水素と、
液化炭酸とに容易に分離され、分離された水素は、水分
離器３０に送られ、改質混合ガスＭｏを冷却した後、燃
焼装置の主燃焼器１４及び炭化水素改質反応部燃焼器２
０へ燃料ガスＮとして供給される。なお、この炭酸ガス
液化分離器３１は、先に本出願人により提案されている
発明におけるように、炭酸ガス吸収液あるいは吸着面な
どを使用しないので、長時間の使用による性能の低下は
全く起こらない。

【００２０】このようにして得られた液化炭酸は、深海
に輸送されるが、この場合、この輸送のために生ずる圧
力損失に相当する圧力だけ高めるために、液化炭酸ポン
ブ３３を経て輸送管により深海に運ばれる。このよう
に、液化炭酸は、液化炭酸ポンブ３３により、２０気圧
よりも、更に、輸送に必要なだけ圧力を高められるの
で、輸送の途中において管外の海水により加熱されて
も、管内において液化炭酸の蒸発は全く起こらず、しか
も、深海において放出するに当たり、管に空けられた多
くの細孔から少しづつ約２０気圧の圧力により乱流状態
において放出するようにし、これにより、海水の狭い範
囲内で拡散・溶解する。

【００２１】以上には、本発明装置の１実施例を、これ
を装備したボイラの構成と共に説明をしたが、次ぎに、
その全体的な作用を詳細に説明する。本発明において
は、ボイラの主燃焼器１４における燃料Ｎとして、水素
を主成分とする燃料ガスを使用するので、その燃焼ガス
のボイラの水冷壁管１０及び燃焼室１１の部分における
伝熱は、ガスふく射と、対流とにより行われ、また、水
素ガスＮは、燃焼室１１の中において、空気予熱器１７
により予熱された空気比約１．５の予熱空気Ｏにより燃
焼するが、燃焼室１１の出口において、水冷壁管１０へ
の伝熱による放熱のために、燃焼ガスは、約１，１００
℃前後になる。燃料ガスは、水素であり、炭素原子を含
まないので、燃焼時に発生する燃焼窒素酸化物は無く、
従って、排ガス中の窒素酸化物は、従来の燃焼器による
ものよりも、遥かに少ない。このようにして、水冷壁管
１０への伝熱により予熱された飽和水蒸気となったボイ
ラ水は、更に、水蒸気過熱器１５により高温・高圧の過
熱水蒸気Ｓとなり、タービンなどに送られ、燃焼ガス
は、従来のボイラにおけるのと同様に、水冷壁管１０、
水蒸気過熱器１５、節炭器１６、空気予熱器１７におい
て放熱し、煙突１３を経て約１４０℃で大気に排出さる
ことは、従来のボイラの場合と同様である。

【００２２】なお、本発明は、前述したように、本出願
人の先の出願に係る発明に改良を加えたものであり、先
の発明においては、炭酸ガスの分離と、その液化の過程
を別々の装置によって行っていたのを、本発明において
は、改質混合ガスからの炭酸ガスの分離と、その液化の
過程とを一体化したものであり、これにより、装置は簡
易化される共に作動も著しく容易となり、高い信頼性の
下に炭酸ガスの分離と液化とを行うことが出来るもので
ある。

【００２３】ここで、本発明を従来の燃焼装置と比較す
る。従来の燃焼装置において、燃焼排ガス中の炭酸ガス
濃度を低減させるための設備が設置されているものは、
ほとんど存在せず、ただ、この炭酸ガスの濃度を減少さ
せるために、燃焼排ガス中から炭酸ガスを分離し、これ
を液化し、又は、固化して海水中に投棄することが提案
されているだけである。しかしながら、メタンを燃焼さ
せる場合にも、一般に（ＣＨ₂）ｎの分子式を持った化
石燃料を使用する燃焼装置の場合にも、これらの燃料を
空気中の酸素により完全に燃焼させた場合には、ｎ分子
の炭酸ガスが発生することとなり、燃焼排ガス中の炭酸
ガスの体積濃度は、化石燃料燃焼ガスの場合の１３．２
％から、メタンの場合の９．６％と７２％には減少する
が、メタンだけを燃焼用に使用するためには、天然ガス
からメタンを得る必要があるが、このためには、一酸化
炭素を除去する必要があり、この過程において炭酸ガス
を発生することが多いが、しかしながら、一酸化炭素の
濃度は、天然ガス中では余り多くない。一方、従来の燃
焼装置の燃焼排ガスから炭酸ガスを分離し、これを適当
な方法により深海中に投棄することが提案されている
が、上記したような具体的な手段は、まだ、提案されて
いない。

【００２４】本発明は、原理的には、これらの方法と一
部において重なる部分があるとは考えられるが、従来提
案されている手段とは、本質的に相違しているものであ
る。すなわち、従来提案されている手段は、大流量の燃
焼排ガスから炭酸ガスを除去し、深海中に投棄するもの
であり、この従来の手段は、技術的にも、経済的にも、
困難性を有しているものであり、しかも、従来、その具
体的な手段は提案されていないに対し、本発明において
は、燃料を燃焼させる前に、燃料ガス中から炭酸ガスを
取り除くことを特徴とするものであるだけでは無く、一
般の化石燃料も、これを高温水蒸気と炭化水素改質反応
を起こさせることにより、多量の水素と、わずかな炭酸
ガスとの改質混合ガスとするものであるが、本発明のよ
うに、燃焼前の燃料ガス中から炭酸ガスを取り除く場合
には、燃焼ガスに対して重量で１／６〜１／１０程度の
燃料ガスを取り扱えば良いだけであり、しかも、この燃
料ガス中の炭酸ガスの濃度が、燃焼ガス中の濃度の数分
の１である炭酸ガスを、容易に除去することが可能であ
る状態において除去することを特徴としているので、技
術的にも非常に優れた条件の下において且つ燃焼装置か
らの炭酸ガスの排出量もほとんど無く、しかも、水素を
主成分とする燃料を燃焼させるものである。

【００２５】従って、燃焼排ガス中の窒素酸化物の濃度
も低い状態において運転をすることが可能であると共に
炭化水素燃料中の炭素は、これを液化炭酸に変えた後、
管により深海中に投棄することを特徴としているので、
従来の炭化水素改質装置の機構ないしは構成をそのまま
使用するのでは無く、液化炭酸を生成するのに適するよ
うに新しい機構ないしは構成に組み替え、炭化水素改質
反応により得られた水素と、炭酸ガスとを、炭酸ガスを
液化することにより水素から分離し、同時に、分離過程
において得られる液化炭酸を輸送に必要なだけ圧力を上
げた後、これを深海に送り、深海中に投棄することを提
案しているのものである。

【００２６】これにより、装置の簡易化を図ることが出
来ると同時に容易な且つ信頼性のある運転を行うことが
可能であると共にメタン以外の化石燃料をガス化して得
られるガス燃料を利用する時は、炭化水素改質反応に
は、化学当量論比以上の水蒸気を添加する必要があるこ
とが多く、この状態も実現することが出来るようになっ
ており、しかも、燃焼排ガス中に炭酸ガス量がほとんど
無いようにするための装置の製造と、その運転との経費
による電力単価の増加を、最小限に押さえることが可能
である。

【００２７】このように、本発明方法ないしは装置は、
上記のような構成及び作用を有しているものであるが、
次ぎに、この装置をボイラに設置した場合についての数
値例を説明する。数値例本発明においては、一般に、ＣｍＨｎにより表される炭
化水素を燃料として使用する場合に、燃焼前に高温過熱
水蒸気を使用して炭化水素改質反応を行わせるものであ
るが、水蒸気が必要で且つ十分な量を混合していれば、
その反応はＣｍＨｎ＋２ｍＨ₂Ｏ→ｍＣＯ₂＋（２ｍ＋ｎ／２）Ｈ₂ となり、この反応により生成される炭酸ガスを除いてか
ら、Ｈ₂をボイラの燃料として使用するものである。

【００２８】以下の数値例においては、ＣｍＨｎの炭化
水素の代表例としてＣＨ₄（メタン）を採り、図１に示
したような火力発電所のボイラの燃焼装置において、燃
焼装置の性能を示す上において最も重要な温度であるボ
イラ給水、過熱水蒸気、メタン、空気及び燃焼排ガスな
どの温度を、このボイラ内の主要点について示すものと
して、このボイラを示す図２中の主要な点において、燃
焼ガスの温度については、点Ａ，Ｂにおいて、炭化水素
改質反応ガスについては、点ａ〜ｈにおいて、燃焼用空
気については、点Ｃ，Ｄにおいて、また、ボイラ給水Ｗ
ｏとタービンへの過熱水蒸気Ｓの状態については、点Ｗ
及びＳにおいて、それぞれ、示すものとする。

【００２９】また、以下の数値例は、メタン１ｋｍｏｌ
について示すものであるが、メタンの炭化水素改質反応
はＣＨ₄＋２Ｈ₂Ｏ→ＣＯ₂＋４Ｈ₂ により現される。なお、メタン１ｋｍｏｌを空気により
燃焼させる時における標準低燃焼発熱量は、８９０．８
ＭＪである。ところで、本発明において使用する燃料
である炭化水素改質反応により生成される４Ｈ₂の燃焼
熱量の内の一部は、炭化水素改質反応において、メタン
Ｍの１ｋｍｏｌについて１６５．４ＭＪを吸熱反応
に用いられるので、炭化水素改質反応により生成された
４ｋｍｏｌの水素の内、例えば、０．８９ｋｍｏｌ
は、このメタンＭの炭化水素改質反応に使用され、従っ
て、ボイラの主燃焼器１４において実質的に利用可能で
ある水素の燃焼熱量は３．１ｋｍｏｌである。この
ようにして、ボイラの主燃焼器１４においては、１．５
の空気比で３．１ｋｍｏｌの水素Ｎを燃焼させ、また、
この燃焼用空気Ｏを空気予熱器１７によりｔｃ＝２４０
℃まで予熱するので、点Ａにおける温度ｔ_A＝約１，
５００℃となる。この燃焼ガスは、燃焼室１１における
周囲の壁に設けた水冷壁管１０の中の水を加熱し、更
に、タービン駆動用過熱水蒸気Ｓを造成する水蒸気過熱
器１５及び節炭器１６において冷却され、次いで、空気
予熱器１７において燃焼用空気Ｏを予熱し、ｔ_B＝約１
４０℃となって煙突１３から排出される。

【００３０】一方、炭化水素改質部ＩＩにおいては、上
記のように、１ｋｍｏｌのメタンＭの炭化水素改質反
応のがめに、０．８９ｋｍｏｌの水素を用いることが
出来るが、炭化水素改質反応においては、この他、炭化
水素改質反応に用いる約２０気圧の水を、飽和水蒸気と
し、更に、これを炭化水素改質反応に必要な過熱水蒸気
とするために、０．８９ｋｍｏｌの水素の燃焼熱量
を、炭化水素改質用水予熱器２３及び炭化水素改質用水
蒸気過熱器２４に供給する必要がある。このために、炭
化水素改質部ＩＩにおいては、全体で１．４５ｋｍｏ
ｌのメタンＭを改質させ、これにより生成される水素
の内の０．８９ｋｍｏｌを、炭化水素改質部燃焼器
用空気予熱器２６によりｔａ＝３００℃ の温度に予
熱された空気比約１．２の予熱空気と共に炭化水素改質
部用燃焼器２０に送り、これによりｔｈ＝約１，８００
℃の高温燃焼ガスが得られる。

【００３１】他方、２０気圧の圧力で大気温度の工業用
水Ｗ_Rを、ｔｃ＝約８００℃で炭化水素改質反応部２１
を出た改質混合ガスＭｏにより炭化水素改質用水予熱器
２３において加熱し、１ｋｍｏｌ当たり３３３ＭＪを持
つ湿り蒸気を作り、この湿り蒸気を、更に、炭化水素改
質用水蒸気過熱器２４において改質混合ガスＭｏにより
過熱し、ｔｆ＝約４２０℃の過熱水蒸気とし、この過熱
水蒸気を、大気圧及び大気温度のメタンＭをメタン圧縮
機２５により２０気圧まで圧縮することにより、ｔｒ＝
約４００℃となった高圧メタンＭと混合して混合ガスを
作り、この混合ガスを炭化水素改質用混合ガス予熱器２
２において、炭化水素改質反応部２１を出た炭化水素改
質部燃焼器２０の燃焼ガスによりｔｇ＝約７２０℃まで
予熱し、これを炭化水素改質改質反応部２１の管内に送
り、混合ガスを、管内に充填してある触媒により水素と
炭酸ガスとから成るｔｃ＝約８００℃の改質混合ガスＭ
ｏとする。

【００３２】一方、燃焼ガスＢは、ｔｂ＝約８４０℃で
炭化水素改質用混合ガス予熱器２２に送られ、ここで放
熱してｔｄ＝５９０℃となり、更に、炭化水素改質部燃
焼器用空気予熱器２６に送られ、ここで、炭化水素改質
部燃焼器用空気をｔａ＝３００℃まで予熱した後、ボイ
ラの排ガスと混合などを行い、大気に排出される。

【００３３】また、炭化水素改質反応部２１において炭
化水素改質反応により生成された炭酸ガスと水素とから
成る改質混合ガスＭｏは、炭化水素改質用水蒸気過熱器
２４、炭化水素改質用水予熱器２３において放熱し、更
に、炭酸ガスと水素とを分離するために炭酸ガス液化分
離器３１に送られる。この場合、炭化水素改質反応にお
いて、炭化水素反応中に炭素が分離し、触媒の表面に付
着し、触媒の性能が落ちることを防ぐために、水蒸気を
量論比以上に添加するので、この余分の水分を回収し、
再利用するために、水分離器３０において、炭酸ガス液
化分離器３１から出る低温の水素により、改質混合ガス
Ｍｏ中の余分の水分Ｗ_R”を凝縮・分離し、再循環に利
用する。

【００３４】

【発明の効果】本発明方法ないしは装置は、上記のよう
な構成及び作用をゆうしているが、ここで、本発明の効
果を説明すると、次ぎのようになる。（１）本発明による燃焼方法ないしは装置は、炭化水
素燃料を燃焼させる前に、必要があるならば、これを予
熱してガス化し、この燃料ガスを高温水蒸気と触媒上で
炭化水素改質反応をさせることにより、燃料ガス中の炭
素を炭酸ガスに変え、これを燃料ガスから分離して除
き、この炭酸ガスは降温させた後、液化して深海に投棄
し、拡散・溶解させ、海水中において炭酸塩などとして
海底に沈殿させ、従来のように、燃料ガスを直接的に燃
焼させ、その燃焼排ガスから炭酸ガスを除去する場合に
比べ、処理ガス量として、１けた小さな量のガスを扱え
ば良いので、この炭化水素改質のために必要とされる装
置は小型で済み、従って、これを従来のボイラなどの水
管や、過熱管などの間に容易に設置することが出来るこ
と（２）炭酸ガスは、炭化水素改質反応の最終過程にお
いて、凝縮器の機能を有する炭酸ガス液化分離器により
分離・液化し、管により輸送して深海に放棄し、カルシ
ウム化合物などの炭酸塩を形成し、炭酸塩は、その後、
沈殿し、海底に堆積したりし、これらの方法により、炭
酸ガスが大気に放出されることが、ほとんど無くすこと
が出来ること（３）従来提案されている燃焼ガス中の炭酸ガスの量
を減少させるための手段は、燃料にメタンを直接的に使
用するか、燃焼排ガス中から炭酸ガスを除去するかする
ものであるが、本発明においては、一般の炭化水素燃料
を対象とし、しかも、それを燃焼する前に燃料中の炭素
を反応させ、炭酸ガスとした後、これを除去するので、
燃焼器における燃料ガスの中には炭素はほとんど含まれ
ておらず、また、燃料は水素を主成分とするものである
ので、窒素酸化物の生成量も少なく、更に、燃料は、ほ
とんど水素から成り立っており、しかも、燃料中から炭
素を除去するので、その処理にも、少量のガスを取り扱
えば良いこと（４）炭化水素燃料を燃焼させる前に、高温で炭化水
素改質反応に適当な約２０気圧の圧力の下において蒸気
と反応させ、炭酸ガスと水素とを生成し、これを、炭化
水素改質前の混合ガスの造成などのために放熱させた
後、約−４０℃の炭酸ガスの凝縮温度において炭酸ガス
を分離するが、水素は、この際に、不凝縮ガスの作用を
持ち、凝縮した液化炭酸に添い高速で流れるので、炭酸
ガスの凝縮に対する効果は大きく無く、しかも、このシ
ステムは、ほとんどほぼ２０気圧で行われ且つこの２０
気圧は、深海において液化炭酸を、輸送管の細孔から分
散・放出する時に利用され、このようにして、従来の炭
化水素改質装置とは異なり、炭化水素燃料中の炭素の液
化炭酸への変換と、液化炭酸の深海への輸送・投棄の全
過程において、輸送の圧力損失以外に、何らの大きな損
失も無く、全装置は効率的に一体として目的を達成する
内容を具備していること（５）本発明において提案している方法ないしは装置
は、ボイラなどの主燃焼装置が休止している場合におい
ても、単独に、炭酸ガスを排出させること無しに、炭化
水素燃料から水素の製造を行うことが出来、このように
して造成され、貯蔵された水素から、固定あるいは輸送
機の燃焼器に使用するメタノール、メタン、アンモニア
を、その製造装置を併設させ、容易に造成させることが
出来、ボイラなどの主燃焼装置を含め、全装置の稼働率
及び応用性を著しく向上させることが出来ること６）地球環境上の立場から、燃焼装置からの炭酸ガス
の排出量の規制が厳しくなるにつれ、メタンなどのよう
に、燃料分子中に炭素原子を余り含まれていない燃料の
利用が提案され、実施されて始めているが、本発明にお
いては、炭化水素改質反応により、燃焼前に一般の化石
燃料をガス化改質し、炭酸ガスと水素とにするので、炭
化水素改質反応に適当な純度の水蒸気と、触媒の種類の
選択とにより、どのような化石燃料にも適用することが
出来、このように、本発明は、化石燃料の種類に関係無
く使用することが出来ると共に従来の水素製造の炭化水
素改質反応装置の場合のように、生成された水素中に原
料炭化水素がほとんど含まれないような厳しい条件を守
る必要は無く、数％のメタンや、一酸化炭素が炭化水素
改質後の水素中に含まれても、これにより発生する燃焼
ガス中の炭酸ガスの量は、１〜２％であり、燃焼の種
類、炭化水素改質装置の運転条件に対して広い適応性を
有しているだけでは無く、炭酸ガス処理の経費を最小に
るような構成、運転の信頼性を具備しており、更に、燃
料は、水素を主成分とするものであるので、窒素酸化化
合物の生成も少ないこと（７）このように、本発明は、大きな資源量を有する
化石燃料を使用する燃焼器に対して、地球環境を悪化さ
せること無しに、化石燃料をエネルギー源として使用す
る道を開いたものであり、今後、エネルギー類の主役を
なすものとして期待されている化石燃料を、産業界が、
今後も利用することが出来る手段を提供するものであ
り、その効果は、極めて大きいものと言うことが出来る
ものであること（８）本発明は、先に本出願人により提案されている
発明を改良し、その構成を簡単化すると共に安全な作用
を保証するものであることなどである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による燃焼装置の１実施例を装備した典
型的な蒸気発生設備の全体の配置を示す略図である。

【図２】その各部における蒸気ないしは各種ガスの温度
の測定箇所を示す図である。

【図３】従来の燃焼装置を装備した典型的な蒸気発生設
備の全体の配置を示す略図である。

【符号の説明】

１０水冷壁管１１燃焼室１２煙道１３煙突１４主燃焼器１５水蒸気過熱器１６節炭器１７空気予熱器２０炭化水素改質部燃焼器２１炭化水素改質反応部２２炭化水素改質用混合ガス予熱器２３炭化水素改質用水予熱器２４炭化水素改質用水蒸気過熱器２５炭化水素（メタン）圧縮機２６炭化水素改質部燃焼器用空気予熱器３０水分離器３１炭酸ガス液化分離器３２液化冷凍機３３液化炭酸ポンブ３４水循環ポンブ３５低温圧縮機Ｉ水蒸気発生部ＩＩ炭化水素改質部ＩＩＩ炭酸ガス液化分離部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成３年５月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】このように、過熱水蒸気Ｗ_Ｒ。とメタン
Ｍとから成る混合ガスは、炭化水素改質用水予熱器２２
において、炭化水素改質部燃焼器２０からの燃焼ガスに
より約７２０℃まで予熱され、炭化水素改質反応部２１
に送られる。この炭化水素改質反応部２１は、炭化水素
改質反応触媒、例えば、ラシリング状にしたニッケル触
媒などを充填した多数の管から成り立っており、これら
の管内を炭化水素改質用過熱水蒸気Ｗ_Ｒと高温度のメタ
ンＭとの混合ガスが通過する間に、この炭化水素改質反
応部２１を形成する管の外部を通過する、炭化水素改質
部燃焼器２０からの高温燃焼ガスにより加熱されること
により、炭化水素改質用過熱水蒸気Ｗ_ＲとメタンＭとの
間に、炭化水素改質反応が起こり、例えば、メタンＭ
と、炭化水素改質用過熱水蒸気Ｗ_Ｒの場には、１分子の
ＣＯ_２と、４分子の水素Ｈ_２とから成る改質混合ガスＭ
ｏを得ることが出来る。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】以上には、本発明装置の１実施例を、これ
を装備したボイラの構成と共に説明をしたが、次ぎに、
その全体的な作用を詳細に説明する。本発明において
は、ボイラの主燃焼器１４における燃料Ｎとして、水素
を主成分とする燃料ガスを使用するので、その燃焼ガス
のボイラの水冷壁管１０及び燃焼室１１の部分における
伝熱は、ガスふく射と、対流とにより行われ、また、水
素ガスＮは、燃焼室１１の中において、空気予熱器１７
により予熱された空気比約１．５の予熱空気Ｏにより燃
焼するが、燃焼室１１の出口において、水冷壁管１０へ
の伝熱による放熱のために、燃焼ガスは、約１，１００
℃前後になる。燃料ガスは、水素であり、炭素原子を含
まないので、燃焼時に発生する燃料窒素酸化物は無く、
従って、排ガス中の窒素酸化物は、従来の燃焼器による
ものよりも、遥かに少ない。このようにして、水冷壁管
１０への伝熱により予熱された飽和水蒸気となったボイ
ラ水は、更に、水蒸気過熱器１５により高温・高圧の過
熱水蒸気Ｓとなり、タービンなどに送られ、燃焼ガス
は、従来のボイラにおけるのと同様に、水冷壁管１０、
水蒸気過熱器１５、節炭器１６、空気予熱器１７におい
て放熱し、煙突１３を経て約１４０℃で大気に排出さる
ことは、従来のボイラの場合と同様である。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３０】一方、炭化水素改質部ＩＩにおいては、上
記のように、１ｋｍｏｌのメタンＭの炭化水素改質反応
のために、０．８９ｋｍｏｌの水素を用いることが出来
るが、炭化水素改質反応においては、この他、炭化水素
改質反応に用いる約２０気圧の水を、飽和水蒸気とし、
更に、これを炭化水素改質反応に必要な過熱水蒸気とす
るために、０．８９ｋｍｏｌの水素の燃焼熱量を、炭化
水素改質用水予熱器２３及び炭化水素改質用水蒸気過熱
器２４に供給する必要がある。このために、炭化水素改
質部ＩＩにおいては、全体で１．４５ｋｍｏｌのメタン
Ｍを改質させ、これにより生成される水素の内の０．８
９ｋｍｏｌを、炭化水素改質部燃焼器用空気予熱器２６
によりｔａ＝３００℃ の温度に予熱された空気比約
１．２の予熱空気と共に炭化水素改質部用燃焼器２０に
送り、これによりｔｈ＝約１，８００℃の高温燃焼ガス
が得られる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】

【発明の効果】本発明方法ないしは装置は、上記のよう
な構成及び作用をゆうしているが、ここで、本発明の効
果を説明すると、次ぎのようになる。（１）本発明による燃焼方法ないしは装置は、炭化水
素燃料を燃焼させる前に、必要があるならば、これを予
熱してガス化し、この燃料ガスを高温水蒸気と触媒上で
炭化水素改質反応をさせることにより、燃料ガス中の炭
素を炭酸ガスに変え、これを燃料ガスから分離して除
き、この炭酸ガスは降温させた後、液化して深海に投棄
し、拡散・溶解させ、海水中において炭酸塩などとして
海底に沈殿させ、従来のように、燃料ガスを直接的に燃
焼させ、その燃焼排ガスから炭酸ガスを除去する場合に
比べ、処理ガス量として、１けた小さな量のガスを扱え
ば良いので、この炭化水素改質のために必要とされる装
置は小型で済み、従って、これを従来のボイラなどの水
管や、過熱管などの間に容易に設置することが出来るこ
と（２）炭酸ガスは、炭化水素改質反応の最終過程にお
いて、凝縮器の機能を有する炭酸ガス液化分離器により
分離・液化し、管により輸送して深海に放棄し、カルシ
ウム化合物などの炭酸塩を形成し、炭酸塩は、その後、
沈殿し、海底に堆積したりし、これらの方法により、炭
酸ガスが大気に放出されることが、ほとんど無くすこと
が出来ること（３）従来提案されている燃焼ガス中の炭酸ガスの量
を減少させるための手段は、燃料にメタンを直接的に使
用するか、燃焼排ガス中から炭酸ガスを除去するかする
ものであるが、本発明においては、一般の炭化水素燃料
を対象とし、しかも、それを燃焼する前に燃料中の炭素
を反応させ、炭酸ガスとした後、これを除去するので、
燃焼器における燃料ガスの中には炭素はほとんど含まれ
ておらず、また、燃料は水素を主成分とするものである
ので、窒素酸化物の生成量も少なく、更に、燃料は、ほ
とんど水素から成り立っており、しかも、燃料中から炭
素を除去するので、その処理にも、少量のガスを取り扱
えば良いこと（４）炭化水素燃料を燃焼させる前に、高温で炭化水
素改質反応に適当な約２０気圧の圧力の下において蒸気
と反応させ、炭酸ガスと水素とを生成し、これを、炭化
水素改質前の混合ガスの造成などのために放熱させた
後、約−４０℃の炭酸ガスの凝縮温度において炭酸ガス
を分離するが、水素は、この際に、不凝縮ガスの作用を
持ち、凝縮した液化炭酸に添い高速で流れるので、炭酸
ガスの凝縮に対する効果は大きく無く、しかも、このシ
ステムは、ほとんどほぼ２０気圧で行われ且つこの２０
気圧は、深海において液化炭酸を、輸送管の細孔から分
散・放出する時に利用され、このようにして、従来の炭
化水素改質装置とは異なり、炭化水素燃料中の炭素の液
化炭酸への変換と、液化炭酸の深海ヘの輸送・投棄の全
過程において、輸送の圧力損失以外に、何らの大きな損
失も無く、全装置は効率的に一体として目的を達成する
内容を具備していること（５）本発明において提案している方法ないしは装置
は、ボイラなどの主燃焼装置が休止している場合におい
ても、単独に、炭酸ガスを排出させること無しに、炭化
水素燃料から水素の製造を行うことが出来、このように
して造成され、貯蔵された水素から、固定あるいは輸送
機の燃焼器に使用するメタノール、メタン、アンモニア
を、その製造装置を併設させ、容易に造成させることが
出来、ボイラなどの主燃焼装置を含め、全装置の稼働率
及び応用性を著しく向上させることが出来ること（６）地球環境上の立場から、燃焼装置からの炭酸ガ
スの排出量の規制が厳しくなるにつれ、メタンなどのよ
うに、燃料分子中に炭素原子を余り含まれていない燃料
の利用が提案され、実施され始めているが、本発明にお
いては、炭化水素改質反応により、燃焼前に一般の化石
燃料をガス化改質し、炭酸ガスと水素とにするので、炭
化水素改質反応に適当な純度の水蒸気と、触媒の種類の
選択とにより、どのような化石燃料にも適用することが
出来、このように、本発明は、化石燃料の種類に関係無
く使用することが出来ると共に従来の水素製造の炭化水
素改質反応装置の場合のように、生成された水素中に原
料炭化水素がほとんど含まれないような厳しい条件を守
る必要は無く、数％のメタンや、一酸化炭素が炭化水素
改質後の水素中に含まれても、これにより発生する燃焼
ガス中の炭酸ガスの量は、１〜２％であり、燃焼の種
類、炭化水素改質装置の運転条件に対して広い適応性を
有しているだけでは無く、炭酸ガス処理の経費を最小に
るような構成、運転の信頼性を具備しており、更に、燃
料は、水素を主成分とするものであるので、窒素酸化化
合物の生成も少ないこと（７）このように、本発明は、大きな資源量を有する
化石燃料を使用する燃焼器に対して、地球環境を悪化さ
せること無しに、化石燃料をエネルギー源として使用す
る道を開いたものであり、今後、エネルギー類の主役を
なすものとして期待されている化石燃料を、産業界が、
今後も利用することが出来る手段を提供するものであ
り、その効果は、極めて大きいものと言うことが出来る
ものであること（８）本発明は、先に本出願人により提案されている
発明を改良し、その構成を簡単化すると共に安全な作用
を保証するものであることなどである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭化水素、又は、炭化水素及び一酸化炭
素の混合燃料ガス、あるいは、石炭などの化石燃料のガ
ス化により得られる燃焼用ガスなどの燃料ガスを燃焼さ
せることにより発生する熱を利用する各種の加熱装置に
おいて、燃料ガスの燃焼により発生する炭酸ガスの排出
量を最少とさせるために、燃料ガスを直接的に燃焼させ
ること無く、燃料ガスを燃焼させる前に、予熱した燃料
ガスを高温水蒸気と触媒上において反応させることによ
り炭化水素改質反応を行わせ、この炭化水素改質反応に
より、水素と、炭酸ガスとから成る改質混合ガスを生成
し、この改質混合ガスを加圧の下に冷却することによ
り、この改質混合ガス中から炭酸ガスを液化・分離さ
せ、この場合に、炭酸ガスが液化・分離された改質混合
ガスの主成分である水素を、ボイラなどの主熱源及び改
質反応用の熱源として燃焼させることにより必要な熱量
を発生させ、一方、液化・分離した液化炭酸は、深海に
導いて投棄することを特徴とする排出燃焼ガス中に炭酸
ガスがほとんど無い燃焼方法。
【請求項２】炭化水素改質反応において、高温水蒸気
を炭化水素改質反応に必要な量論比以上に添加する請求
項１の排出燃焼ガス中に炭酸ガスがほとんど無い燃焼方
法。
【請求項３】炭化水素、又は、炭化水素及び一酸化炭
素の混合ガス、あるいは、化石燃料のガス化により得ら
れる燃焼用ガスなどの燃料ガスを燃焼させることにより
発生する熱を利用する各種の加熱装置において、燃料ガ
スの燃焼により発生する炭酸ガスの排出量を最少にする
ために、タービンなどの駆動のための高温・高圧過熱水
蒸気を生成するための主燃焼装置に併設して、予熱した
炭化水素と水蒸気とを触媒の上において炭化水素改質反
応を行わせることにより水素と炭酸ガスとから成る改質
混合ガスを生成する炭化水素改質部と、改質混合ガス中
の炭酸ガスを液化分離し、水素を生成するための炭酸ガ
ス液化分離部とを設置し、炭化水素改質部は、炭化水素
改質反応部と、炭化水素改質用混合ガス予熱器と、炭化
水素改質用水蒸気過熱器と、炭化水素改質用水予熱器
と、炭化水素圧縮機とから成り立っており、また、炭酸
ガス液化分離部は、改質混合ガスから水分を分離する水
分離器と、炭酸ガスを液化冷凍機により冷却・液化させ
ることにより分離する炭酸ガス液化分離器と、改質混合
ガスを加圧するための低温圧縮機とから成り立ってお
り、炭化水素改質反応部は、改質混合ガスから分離され
た水素を燃料とする炭化水素改質部燃焼器により加熱さ
れ、その燃焼ガスを炭化水素改質用混合ガス予熱器を加
熱した後大気中に排出され、炭化水素改質反応部におい
て生成された改質混合ガスは、炭化水素改質用水蒸気過
熱器及び炭化水素改質用水予熱器を加熱した後、炭酸ガ
ス液化分離部の水分離器へ送られ、水分を除去された
後、低温圧縮機により加圧され、その後、炭酸ガス液化
分離器へ送られ、そこにおいて液化冷凍機により冷却・
液化されることにより液化炭酸と水素とに分離され、分
離された水素は、燃焼装置の主燃焼器及び炭化水素改質
反応部燃焼器へ、それぞれ、燃料として供給され、ま
た、分離された液化炭酸は、液化炭酸ポンブにより深海
まで管により輸送するのに必要な適当な圧力まで昇圧し
た後深海に導き、深海中に放出・拡散・溶解させること
を特徴とする排出燃焼ガス中に炭酸ガス量のほとんど無
い燃焼装置。
【請求項４】炭化水素改質部を出た燃焼ガスが、炭化
水素改質部燃焼器用空気予熱器を経て大気中に排出され
る請求項３の排出燃焼ガス中に炭酸ガス量がほとんど無
い燃焼装置。