JPH0571334A - 連続燃焼をおこなう燃焼装置における窒素酸化物低減方法およびその装置 - Google Patents
連続燃焼をおこなう燃焼装置における窒素酸化物低減方法およびその装置Info
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- JPH0571334A JPH0571334A JP3235036A JP23503691A JPH0571334A JP H0571334 A JPH0571334 A JP H0571334A JP 3235036 A JP3235036 A JP 3235036A JP 23503691 A JP23503691 A JP 23503691A JP H0571334 A JPH0571334 A JP H0571334A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 連続燃焼装置から排出される排気ガス中の窒
素酸化物を、装置の効率を落とすことなく、排気ガス中
の酸素濃度と無関係に低減させる方法および装置。 【構成】 外燃機関およびボイラーなどの連続燃焼をお
こなう燃焼装置で供給燃料の燃焼により排出される酸素
ガスを含む燃焼排気ガス中の窒素酸化物を触媒装置を通
過させて低減する方法において、該触媒装置に入る該燃
焼排気ガス中に、水素ガスを供給する供給工程と、該水
素ガスが供給された該燃焼排気ガスを触媒装置内で、2
50℃以下の低温雰囲気で接触還元して窒素酸化物を低
減する還元工程と、からなることを特徴とする連続燃焼
をおこなう燃焼装置における窒素酸化物低減方法。燃焼
室と、該燃焼室に燃料と空気とをそれぞれ供給する供給
部と、該燃焼室での燃焼により生成した排気ガスを排出
する排出通路と、該排出通路に配設され排出される該排
気ガス中に含まれる有害成分を浄化する触媒装置と、該
触媒装置に入る該排気ガスに水素ガスを供給する水素ガ
ス供給部と、を有することを特徴とする連続燃焼をおこ
なう燃焼装置における窒素酸化物低減装置。
素酸化物を、装置の効率を落とすことなく、排気ガス中
の酸素濃度と無関係に低減させる方法および装置。 【構成】 外燃機関およびボイラーなどの連続燃焼をお
こなう燃焼装置で供給燃料の燃焼により排出される酸素
ガスを含む燃焼排気ガス中の窒素酸化物を触媒装置を通
過させて低減する方法において、該触媒装置に入る該燃
焼排気ガス中に、水素ガスを供給する供給工程と、該水
素ガスが供給された該燃焼排気ガスを触媒装置内で、2
50℃以下の低温雰囲気で接触還元して窒素酸化物を低
減する還元工程と、からなることを特徴とする連続燃焼
をおこなう燃焼装置における窒素酸化物低減方法。燃焼
室と、該燃焼室に燃料と空気とをそれぞれ供給する供給
部と、該燃焼室での燃焼により生成した排気ガスを排出
する排出通路と、該排出通路に配設され排出される該排
気ガス中に含まれる有害成分を浄化する触媒装置と、該
触媒装置に入る該排気ガスに水素ガスを供給する水素ガ
ス供給部と、を有することを特徴とする連続燃焼をおこ
なう燃焼装置における窒素酸化物低減装置。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、外燃機関およびボイラ
ーなどの連続燃焼装置より排出される窒素酸化物の低減
方法およびその装置に係り、特にスターリングエンジン
などのエンジンの燃費の良さを損なうことなく、排気ガ
ス中に共存する酸素ガスの濃度に左右されず窒素酸化物
を有効に還元浄化する浄化システムに関する。
ーなどの連続燃焼装置より排出される窒素酸化物の低減
方法およびその装置に係り、特にスターリングエンジン
などのエンジンの燃費の良さを損なうことなく、排気ガ
ス中に共存する酸素ガスの濃度に左右されず窒素酸化物
を有効に還元浄化する浄化システムに関する。
【0002】
【従来の技術】外燃機関の一つであるスターリングエン
ジンでは、燃焼室に配置したバーナで燃料を燃焼して作
動ガスを加熱して膨張させる過程を有する。このバーナ
の燃焼による作動ガスの加熱は、通常燃焼室内に燃料と
燃焼用空気とを供給して高温燃焼させて発生する燃焼熱
を利用している。そして燃焼排気ガスは排出通路を通じ
て大気中に排出している。この場合燃料は燃焼用空気と
共に高温で完全燃焼され、排気ガス中には有害成分を含
まないようにしている。しかしながら、連続燃焼での排
気ガス中には、空気濃度の低い(低空気過剰率)条件の
燃焼であっても未燃焼分のHC、COは少ないが、窒素
酸化物(NOx )を含有するのは避けられない。
ジンでは、燃焼室に配置したバーナで燃料を燃焼して作
動ガスを加熱して膨張させる過程を有する。このバーナ
の燃焼による作動ガスの加熱は、通常燃焼室内に燃料と
燃焼用空気とを供給して高温燃焼させて発生する燃焼熱
を利用している。そして燃焼排気ガスは排出通路を通じ
て大気中に排出している。この場合燃料は燃焼用空気と
共に高温で完全燃焼され、排気ガス中には有害成分を含
まないようにしている。しかしながら、連続燃焼での排
気ガス中には、空気濃度の低い(低空気過剰率)条件の
燃焼であっても未燃焼分のHC、COは少ないが、窒素
酸化物(NOx )を含有するのは避けられない。
【0003】連続燃焼装置における排気ガス中の窒素酸
化物の低減方法には、希薄燃焼法、三元系浄化触媒を使
用する方法などが考えられる。しかしながら、スターリ
ングエンジンの連続燃焼装置について考えると、希薄燃
焼法では供給される空気が多く燃焼火炎温度が低下する
ことおよび空気供給量を多くするための空気供給用ブロ
アーの消費動力が増大してエンジン効率の低下を招くと
いう不具合がある。そこで通常、空気過剰率で1.1〜
1.3範囲の低空気過剰率で燃焼がおこなわれる。この
ため、この燃焼法は希薄燃焼とならず窒素酸化物を低減
する条件には該当しない。
化物の低減方法には、希薄燃焼法、三元系浄化触媒を使
用する方法などが考えられる。しかしながら、スターリ
ングエンジンの連続燃焼装置について考えると、希薄燃
焼法では供給される空気が多く燃焼火炎温度が低下する
ことおよび空気供給量を多くするための空気供給用ブロ
アーの消費動力が増大してエンジン効率の低下を招くと
いう不具合がある。そこで通常、空気過剰率で1.1〜
1.3範囲の低空気過剰率で燃焼がおこなわれる。この
ため、この燃焼法は希薄燃焼とならず窒素酸化物を低減
する条件には該当しない。
【0004】そこで三元系浄化触媒の使用が有効と考え
られる。この三元系浄化触媒を使用する方法では、排気
ガス中に存在するNOx 、CO、HCを浄化触媒で
N2 、CO2 、H2 Oなどの無害成分に化学変化させる
方法である。この化学変化は酸化と還元が同時に進行す
るため、還元の効率を高めるため排気ガスを低酸素濃度
の状態に保つ必要があり、かつその酸素濃度変化の許容
量の幅が極めて狭い。そのためこの方法を採用する場合
には、極めて正確に燃料と燃焼用空気の供給量を制御す
る必要がある。また、元来連続燃焼では低空気過剰率で
あっても、HC、COなどの成分は少ないので、特に三
元系触媒を使用する必要はない。もしこの三元系触媒を
使用する場合は、排気ガス温度を400〜450℃以上
にする必要がある。排気ガス温度を高くすると排気ガス
による空気の予熱が充分にできず、燃焼部に供給される
空気の温度が低くなり、その結果エンジン効率低下の要
因となり好ましくない。さらに、排気ガスが高温となる
ので触媒の耐久性の低下や、高価な貴金属を使用するた
めコスト高になるという問題がある。
られる。この三元系浄化触媒を使用する方法では、排気
ガス中に存在するNOx 、CO、HCを浄化触媒で
N2 、CO2 、H2 Oなどの無害成分に化学変化させる
方法である。この化学変化は酸化と還元が同時に進行す
るため、還元の効率を高めるため排気ガスを低酸素濃度
の状態に保つ必要があり、かつその酸素濃度変化の許容
量の幅が極めて狭い。そのためこの方法を採用する場合
には、極めて正確に燃料と燃焼用空気の供給量を制御す
る必要がある。また、元来連続燃焼では低空気過剰率で
あっても、HC、COなどの成分は少ないので、特に三
元系触媒を使用する必要はない。もしこの三元系触媒を
使用する場合は、排気ガス温度を400〜450℃以上
にする必要がある。排気ガス温度を高くすると排気ガス
による空気の予熱が充分にできず、燃焼部に供給される
空気の温度が低くなり、その結果エンジン効率低下の要
因となり好ましくない。さらに、排気ガスが高温となる
ので触媒の耐久性の低下や、高価な貴金属を使用するた
めコスト高になるという問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、外燃機関およびボイラーなどの
連続燃焼装置から排出される排気ガス中の窒素酸化物
を、燃焼装置の効率を落とすことなく、排気ガス中の酸
素濃度と無関係に窒素酸化物を低減浄化させる方法およ
びその装置を提供することを目的とする。
鑑みてなされたもので、外燃機関およびボイラーなどの
連続燃焼装置から排出される排気ガス中の窒素酸化物
を、燃焼装置の効率を落とすことなく、排気ガス中の酸
素濃度と無関係に窒素酸化物を低減浄化させる方法およ
びその装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の連続燃焼をおこ
なう燃焼装置における窒素酸化物低減方法は、外燃機関
およびボイラーなどの連続燃焼をおこなう燃焼装置で供
給燃料の燃焼により排出される酸素ガスを含む燃焼排気
ガス中の窒素酸化物を触媒装置を通過させて低減する方
法において、該触媒装置に入る該燃焼排気ガス中に、水
素ガスを供給する供給工程と、該水素ガスが供給された
該燃焼排気ガスを触媒装置内で、250℃以下の低温雰
囲気で接触還元して窒素酸化物を低減する還元工程と、
からなることを特徴とする。
なう燃焼装置における窒素酸化物低減方法は、外燃機関
およびボイラーなどの連続燃焼をおこなう燃焼装置で供
給燃料の燃焼により排出される酸素ガスを含む燃焼排気
ガス中の窒素酸化物を触媒装置を通過させて低減する方
法において、該触媒装置に入る該燃焼排気ガス中に、水
素ガスを供給する供給工程と、該水素ガスが供給された
該燃焼排気ガスを触媒装置内で、250℃以下の低温雰
囲気で接触還元して窒素酸化物を低減する還元工程と、
からなることを特徴とする。
【0007】本発明の連続燃焼をおこなう燃焼装置にお
ける窒素酸化物低減装置は、燃焼室と、該燃焼室に燃料
と空気とをそれぞれ供給する供給部と、該燃焼室での燃
焼により生成した排気ガスを排出する排出通路と、該排
出通路に配設され排出される該排気ガス中に含まれる有
害成分を浄化する触媒装置と、該触媒装置に入る該排気
ガスに水素ガスを供給する水素ガス供給部と、を有する
ことを特徴とする。
ける窒素酸化物低減装置は、燃焼室と、該燃焼室に燃料
と空気とをそれぞれ供給する供給部と、該燃焼室での燃
焼により生成した排気ガスを排出する排出通路と、該排
出通路に配設され排出される該排気ガス中に含まれる有
害成分を浄化する触媒装置と、該触媒装置に入る該排気
ガスに水素ガスを供給する水素ガス供給部と、を有する
ことを特徴とする。
【0008】水素ガス供給部としては、燃料の水蒸気改
質装置、燃料の部分酸化装置、プロトン電導膜を利用し
た電気分解装置などを利用することができる。
質装置、燃料の部分酸化装置、プロトン電導膜を利用し
た電気分解装置などを利用することができる。
【0009】
【作用】本発明の燃焼装置における窒素酸化物の低減方
法によれば、触媒装置に導入される排気ガスには還元性
の水素ガスが混合されており、触媒装置の浄化触媒と接
触して250℃以下の低温の条件で窒素酸化物が接触還
元され浄化される。また、排気ガス中に含まれている窒
素酸化物を還元するに十分な量の水素ガスが供給されれ
ば、排気ガス中に存在する酸素濃度に無関係に窒素酸化
物を効率よく浄化することができる。さらに水素ガスが
含まれているため、水素ガスが存在しない場合に比較し
て低温で浄化できる。このため使用する触媒の耐久性も
向上し、かつ触媒自体は還元触媒機能をもつ触媒が使用
でき安価となる。また排気ガスの温度を低くできるの
で、その分燃焼用空気予熱に熱を使用でき予熱効率も高
い。
法によれば、触媒装置に導入される排気ガスには還元性
の水素ガスが混合されており、触媒装置の浄化触媒と接
触して250℃以下の低温の条件で窒素酸化物が接触還
元され浄化される。また、排気ガス中に含まれている窒
素酸化物を還元するに十分な量の水素ガスが供給されれ
ば、排気ガス中に存在する酸素濃度に無関係に窒素酸化
物を効率よく浄化することができる。さらに水素ガスが
含まれているため、水素ガスが存在しない場合に比較し
て低温で浄化できる。このため使用する触媒の耐久性も
向上し、かつ触媒自体は還元触媒機能をもつ触媒が使用
でき安価となる。また排気ガスの温度を低くできるの
で、その分燃焼用空気予熱に熱を使用でき予熱効率も高
い。
【0010】本発明の燃焼装置によれば、連続燃焼によ
り排出される排気ガスには水素ガスが供給されて浄化用
触媒の接触還元反応により窒素酸化物が除去される。こ
の接触還元反応は250℃以下の低温で進行するので燃
焼装置の効率が低下することがない。また導入される水
素ガスの量は含有窒素酸化物を還元するに十分な量を供
給すればよく、酸素などの酸化性気体が共存していても
よいので、純粋な水素ガス以外にプロトン電導膜を利用
した電気分解ガス、燃料の水蒸気改質による水素や、燃
料の部分酸化ガスなどの安価な水素ガス以外のガスを含
むガスが利用できる。また250℃以下の温度で浄化で
きるので排出通路中に触媒を配置することができる。さ
らに排気ガス浄化のため特別に温度調節をする必要がな
い。
り排出される排気ガスには水素ガスが供給されて浄化用
触媒の接触還元反応により窒素酸化物が除去される。こ
の接触還元反応は250℃以下の低温で進行するので燃
焼装置の効率が低下することがない。また導入される水
素ガスの量は含有窒素酸化物を還元するに十分な量を供
給すればよく、酸素などの酸化性気体が共存していても
よいので、純粋な水素ガス以外にプロトン電導膜を利用
した電気分解ガス、燃料の水蒸気改質による水素や、燃
料の部分酸化ガスなどの安価な水素ガス以外のガスを含
むガスが利用できる。また250℃以下の温度で浄化で
きるので排出通路中に触媒を配置することができる。さ
らに排気ガス浄化のため特別に温度調節をする必要がな
い。
【0011】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 (実施例1)この実施例はスターリングエンジンの燃焼
装置に応用したものである。本実施例の全体構成図を図
1に示す。
る。 (実施例1)この実施例はスターリングエンジンの燃焼
装置に応用したものである。本実施例の全体構成図を図
1に示す。
【0012】このスターリングエンジンの燃焼装置は、
燃焼室1と、燃焼室1へ燃料を供給する燃料供給部2お
よび空気を供給する空気供給部3と、燃焼室1から排気
ガスを排出する排出通路4と、排出通路4に配置された
触媒装置5と、燃焼室1内を通って排出通路4に接続さ
れた水素ガス供給部6と、から構成されている。燃焼室
1は、周囲を断熱壁面で覆われた有底の円筒形状で、底
部にはスターリングエンジンを作動させる作動ガスが充
填されているヒーターチューブ10が略放射状に設けら
れ、その外側には燃焼用空気を燃焼熱で予熱する熱交換
器11が略筒状に配置されている。そしてヒーターチュ
ーブ10に対向する頂部中央には、燃料噴射ノズル13
および図示しない着火装置などからなる着火部12が設
けられ、熱交換器11が燃焼部に連通している。
燃焼室1と、燃焼室1へ燃料を供給する燃料供給部2お
よび空気を供給する空気供給部3と、燃焼室1から排気
ガスを排出する排出通路4と、排出通路4に配置された
触媒装置5と、燃焼室1内を通って排出通路4に接続さ
れた水素ガス供給部6と、から構成されている。燃焼室
1は、周囲を断熱壁面で覆われた有底の円筒形状で、底
部にはスターリングエンジンを作動させる作動ガスが充
填されているヒーターチューブ10が略放射状に設けら
れ、その外側には燃焼用空気を燃焼熱で予熱する熱交換
器11が略筒状に配置されている。そしてヒーターチュ
ーブ10に対向する頂部中央には、燃料噴射ノズル13
および図示しない着火装置などからなる着火部12が設
けられ、熱交換器11が燃焼部に連通している。
【0013】燃料供給部2は、コントローラ7によって
制御されたバルブ20を介して燃料噴射ノズル13に燃
料を供給するように構成されている。空気供給部3は、
コントローラ7によって制御されるブロワ30をもち、
ブロワ30からの空気流が熱交換器11に入るように構
成されている。そして熱交換器11に流入した空気は、
熱交換器11で加熱されて着火部12に入り、燃料噴射
ノズル13から噴射された霧状の燃料と混合されて着火
され燃焼室1内に火炎を噴出する。
制御されたバルブ20を介して燃料噴射ノズル13に燃
料を供給するように構成されている。空気供給部3は、
コントローラ7によって制御されるブロワ30をもち、
ブロワ30からの空気流が熱交換器11に入るように構
成されている。そして熱交換器11に流入した空気は、
熱交換器11で加熱されて着火部12に入り、燃料噴射
ノズル13から噴射された霧状の燃料と混合されて着火
され燃焼室1内に火炎を噴出する。
【0014】排出通路4は燃焼室1の底部に近い一部の
側壁に開口し、燃焼室1と外部とを連通している。そし
て排出通路4内で所定の排気ガス温度となる位置には、
触媒装置5が配置されている。触媒装置5は、通常の三
元触媒が担持されたハニカム担体などで形成されてい
る。本実施例の特色をなす水素ガス供給部6は、脱イオ
ン水供給装置60と、脱イオン水供給装置60から供給
された水と燃料噴射ノズル13に供給される燃料の一部
とを混合する混合装置61と、燃焼室1内の所定温度と
なる位置に取り付けられた水蒸気改質器62、ホットシ
フト反応器63、コールドシフト反応器64とからな
り、コールドシフト反応器64から発生した水素ガスは
排出通路4内へ供給されている。この水素ガス供給部6
では、燃焼室1内の熱により燃料と水の混合物の約80
重量%が水素ガスとなり排出通路4内の触媒装置5へ供
給される。
側壁に開口し、燃焼室1と外部とを連通している。そし
て排出通路4内で所定の排気ガス温度となる位置には、
触媒装置5が配置されている。触媒装置5は、通常の三
元触媒が担持されたハニカム担体などで形成されてい
る。本実施例の特色をなす水素ガス供給部6は、脱イオ
ン水供給装置60と、脱イオン水供給装置60から供給
された水と燃料噴射ノズル13に供給される燃料の一部
とを混合する混合装置61と、燃焼室1内の所定温度と
なる位置に取り付けられた水蒸気改質器62、ホットシ
フト反応器63、コールドシフト反応器64とからな
り、コールドシフト反応器64から発生した水素ガスは
排出通路4内へ供給されている。この水素ガス供給部6
では、燃焼室1内の熱により燃料と水の混合物の約80
重量%が水素ガスとなり排出通路4内の触媒装置5へ供
給される。
【0015】上記のように構成された本実施例の装置で
は、燃料供給部2からLNG燃料が供給され燃料噴射ノ
ズル13から燃焼室1内に噴射される。それと同時にブ
ロワ30が駆動され、空気が熱交換器11に導入され
る。この空気は着火部12へ供給される。そして着火部
12では燃料と空気とが混合され、着火されて火炎とな
って燃焼室1内へ噴出する。
は、燃料供給部2からLNG燃料が供給され燃料噴射ノ
ズル13から燃焼室1内に噴射される。それと同時にブ
ロワ30が駆動され、空気が熱交換器11に導入され
る。この空気は着火部12へ供給される。そして着火部
12では燃料と空気とが混合され、着火されて火炎とな
って燃焼室1内へ噴出する。
【0016】燃焼室1では、着火部12から噴出する火
炎によってヒーターチューブ10が加熱されスターリン
グエンジンが連続的に駆動される。そして燃焼排気ガス
は熱交換器11で空気と熱交換されて冷却され、排出通
路4内で触媒装置5に流入する。触媒装置5では、燃焼
排気ガスは水素ガス供給部6から供給された水素ガスと
接触し、窒素酸化物は水素ガスにより還元され浄化され
た状態で大気中に排出される。 <試験例>上記装置を用いて、燃焼排気ガス中に導入さ
れる水素ガス量を変化させ、触媒入口での排気ガス温度
と窒素酸化物の浄化率との関係を調べた。なお、浄化触
媒には、触媒体積1リットル当たり2gの白金を担持し
たモノリスタイプの触媒を使用し、ガス流量(l/h
r)/触媒体積(l)で表される触媒SV値が5万/h
rのものを使用した。また燃焼室1での燃焼により排出
される排気ガスの組成は、水素ガスを供給しない状態で
おおよそCO2 10%、N2 79%、O2 4%、CO1
00ppm、H2 O7%、NOx 500ppmであり、
最大窒素酸化物の排出量は500ppmである。
炎によってヒーターチューブ10が加熱されスターリン
グエンジンが連続的に駆動される。そして燃焼排気ガス
は熱交換器11で空気と熱交換されて冷却され、排出通
路4内で触媒装置5に流入する。触媒装置5では、燃焼
排気ガスは水素ガス供給部6から供給された水素ガスと
接触し、窒素酸化物は水素ガスにより還元され浄化され
た状態で大気中に排出される。 <試験例>上記装置を用いて、燃焼排気ガス中に導入さ
れる水素ガス量を変化させ、触媒入口での排気ガス温度
と窒素酸化物の浄化率との関係を調べた。なお、浄化触
媒には、触媒体積1リットル当たり2gの白金を担持し
たモノリスタイプの触媒を使用し、ガス流量(l/h
r)/触媒体積(l)で表される触媒SV値が5万/h
rのものを使用した。また燃焼室1での燃焼により排出
される排気ガスの組成は、水素ガスを供給しない状態で
おおよそCO2 10%、N2 79%、O2 4%、CO1
00ppm、H2 O7%、NOx 500ppmであり、
最大窒素酸化物の排出量は500ppmである。
【0017】ここで水素ガスの量を、排気ガスと混合し
た後の水素ガス濃度で0、270、540、810、1
080ppmと変化させ、それぞれの浄化率を測定し
た。結果を図7の線グラフに示す。なお、グラフ中横軸
は浄化触媒の入口での排気ガスの温度を、縦軸は窒素酸
化物の浄化率を示す。水素濃度が1080ppmと高い
場合は、入口ガス温度が100〜170℃の低い範囲で
も約90%の高い浄化率となっている。入口ガス温度が
200℃を超えると浄化率が急激に悪化するのは、共存
する酸素がこの温度以上で活性化するため酸化反応がお
きることによるものである。なお、水素ガス濃度が10
80ppmの時の水素/窒素酸化物の供給比は約5であ
る。
た後の水素ガス濃度で0、270、540、810、1
080ppmと変化させ、それぞれの浄化率を測定し
た。結果を図7の線グラフに示す。なお、グラフ中横軸
は浄化触媒の入口での排気ガスの温度を、縦軸は窒素酸
化物の浄化率を示す。水素濃度が1080ppmと高い
場合は、入口ガス温度が100〜170℃の低い範囲で
も約90%の高い浄化率となっている。入口ガス温度が
200℃を超えると浄化率が急激に悪化するのは、共存
する酸素がこの温度以上で活性化するため酸化反応がお
きることによるものである。なお、水素ガス濃度が10
80ppmの時の水素/窒素酸化物の供給比は約5であ
る。
【0018】図7において特に望ましい範囲の水素/窒
素酸化物=5の供給比で水素ガス及び燃料を供給した場
合、水素ガス供給部6に供給する燃料は、0.65リッ
トル/min程度であり、燃料をLNG、スターリング
エンジンの燃焼器出力を120KWとした場合の燃料流
量173リットル/minに比べると約0.3%とな
り、全体の燃料消費率におよぼす影響は極めて少ないこ
とがわかる。
素酸化物=5の供給比で水素ガス及び燃料を供給した場
合、水素ガス供給部6に供給する燃料は、0.65リッ
トル/min程度であり、燃料をLNG、スターリング
エンジンの燃焼器出力を120KWとした場合の燃料流
量173リットル/minに比べると約0.3%とな
り、全体の燃料消費率におよぼす影響は極めて少ないこ
とがわかる。
【0019】さらに、スターリングエンジンはピストン
内燃機関のように構造上潤滑油の一部が排気ガスに混入
することが全くないので、潤滑油中に含まれる硫黄や
燐、特に硫黄が燃焼して生成するSO2 に触媒がさらさ
れることがなく、被毒作用による触媒劣化が生じない。
そのうえこの浄化触媒は、排気系最下流でガス温度が所
定の位置に配置でき、およそ170℃から100℃の位
置に配置して使用されるので、触媒耐熱限界より極めて
低い温度で使用でき熱劣化の心配は全くない。
内燃機関のように構造上潤滑油の一部が排気ガスに混入
することが全くないので、潤滑油中に含まれる硫黄や
燐、特に硫黄が燃焼して生成するSO2 に触媒がさらさ
れることがなく、被毒作用による触媒劣化が生じない。
そのうえこの浄化触媒は、排気系最下流でガス温度が所
定の位置に配置でき、およそ170℃から100℃の位
置に配置して使用されるので、触媒耐熱限界より極めて
低い温度で使用でき熱劣化の心配は全くない。
【0020】したがって、本実施例のように連続燃焼器
を基本とするスターリングエンジンのような装置におい
ては、触媒の性能を最大限に利用した極めて長寿命の装
置となる。 (実施例2)本実施例は、図2に示すように水素ガス供
給装置6の構成が異なること以外は実施例1と同様であ
る。すなわち、脱イオン水供給装置60と混合装置61
の間にバルブ63を設けるとともに混合装置61に向か
う燃料供給パイプにもバルブ64を設け、両方のバルブ
63,64をコントローラ7で制御するようにしたもの
である。
を基本とするスターリングエンジンのような装置におい
ては、触媒の性能を最大限に利用した極めて長寿命の装
置となる。 (実施例2)本実施例は、図2に示すように水素ガス供
給装置6の構成が異なること以外は実施例1と同様であ
る。すなわち、脱イオン水供給装置60と混合装置61
の間にバルブ63を設けるとともに混合装置61に向か
う燃料供給パイプにもバルブ64を設け、両方のバルブ
63,64をコントローラ7で制御するようにしたもの
である。
【0021】本実施例の装置では、燃料と水の供給量を
窒素酸化物の最大排出量に合わせるために、水と燃料の
流量をコントローラ7でコントロールして調整して水素
ガス供給量を調整するようにしたもので、この場合も実
施例1と同様に適量の水素ガスが供給でき窒素酸化物を
浄化できる。もし窒素酸化物と水素ガスとが等量で完全
に混合されているとすれば、理論上窒素酸化物は全て還
元浄化される。ここで、燃料の一部を水素ガス生成に使
用するために、エンジン効率の低下が懸念されるが、た
とえば、20kw級のエンジンにて試算してみると、水
素ガス生成用燃料/燃焼用燃料の比率は最大1%であ
り、効率低下によるエンジンへの影響はみられない。
窒素酸化物の最大排出量に合わせるために、水と燃料の
流量をコントローラ7でコントロールして調整して水素
ガス供給量を調整するようにしたもので、この場合も実
施例1と同様に適量の水素ガスが供給でき窒素酸化物を
浄化できる。もし窒素酸化物と水素ガスとが等量で完全
に混合されているとすれば、理論上窒素酸化物は全て還
元浄化される。ここで、燃料の一部を水素ガス生成に使
用するために、エンジン効率の低下が懸念されるが、た
とえば、20kw級のエンジンにて試算してみると、水
素ガス生成用燃料/燃焼用燃料の比率は最大1%であ
り、効率低下によるエンジンへの影響はみられない。
【0022】さらに、燃焼用空気の予熱を十分大きくし
て燃焼温度を高くすることも可能となり、回収熱量が大
きくなりエンジン効率に対して有利になる。 (実施例3)水素ガス供給装置6は燃料の部分酸化によ
り水素を発生させる構成とした以外は同様である。この
例を図3に示す。燃焼室1、燃料供給部2、空気供給部
3、触媒装置5、およびコントローラ7の構成は図1と
同じである。この構成の特徴は、水素ガスを生成する方
法を改質でなく水素ガス供給部6を燃焼室1の外部で燃
料を部分酸化したガスを利用している点である。すなわ
ち燃料の一部を絞り22を用いて供給量を調整し、空気
の一部を絞り31を用いて供給量を調整して水素発生装
置65で部分酸化させて必要量の水素ガスを排気通路4
に供給することができる。
て燃焼温度を高くすることも可能となり、回収熱量が大
きくなりエンジン効率に対して有利になる。 (実施例3)水素ガス供給装置6は燃料の部分酸化によ
り水素を発生させる構成とした以外は同様である。この
例を図3に示す。燃焼室1、燃料供給部2、空気供給部
3、触媒装置5、およびコントローラ7の構成は図1と
同じである。この構成の特徴は、水素ガスを生成する方
法を改質でなく水素ガス供給部6を燃焼室1の外部で燃
料を部分酸化したガスを利用している点である。すなわ
ち燃料の一部を絞り22を用いて供給量を調整し、空気
の一部を絞り31を用いて供給量を調整して水素発生装
置65で部分酸化させて必要量の水素ガスを排気通路4
に供給することができる。
【0023】さらに図4に示すように燃料および空気の
一部は前述の絞り22、31の代わりに燃料制御弁2
0、空気制御弁31を用いて供給量をコントロールして
も同様に必要量の水素ガスを排気通路4に供給できる。
また図5のように水素発生装置65を燃焼室1内に配置
して、燃焼排気ガスの熱を利用しても同様に必要量の水
素ガスを排出通路4に供給できる。 (実施例4)他の水素供給部6として、図6のようにプ
ロトン電導膜を利用した水の電気分解により水素ガス発
生装置66で水素ガスを発生させて排出通路4内の燃焼
排気ガス中に必要量の水素ガスを供給することもでき
る。また場合によっては図示しない水素ガスボンベから
直接必要量を供給することもできる。
一部は前述の絞り22、31の代わりに燃料制御弁2
0、空気制御弁31を用いて供給量をコントロールして
も同様に必要量の水素ガスを排気通路4に供給できる。
また図5のように水素発生装置65を燃焼室1内に配置
して、燃焼排気ガスの熱を利用しても同様に必要量の水
素ガスを排出通路4に供給できる。 (実施例4)他の水素供給部6として、図6のようにプ
ロトン電導膜を利用した水の電気分解により水素ガス発
生装置66で水素ガスを発生させて排出通路4内の燃焼
排気ガス中に必要量の水素ガスを供給することもでき
る。また場合によっては図示しない水素ガスボンベから
直接必要量を供給することもできる。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、外燃機関およびボイラ
ーなどの連続燃焼装置での燃焼により排出される排気ガ
ス中に含まれる窒素酸化物を、その窒素酸化物の量に応
じた量の水素ガスを供給することにより、排気ガス中の
酸素濃度に左右されず250℃以下の低温の条件で容易
に低減除去できる。このため、従来の燃焼装置では窒素
酸化物が増大するためできなかった燃焼温度の上昇によ
るシステムの効率の向上や、低空気過剰率での運転によ
り空気の供給量が少なくてすみブロア動力や騒音が低減
することができる。また、白金等の比較的安価な触媒で
250℃以下の低温雰囲気下で使用することができるの
で、触媒の耐久性が向上する。
ーなどの連続燃焼装置での燃焼により排出される排気ガ
ス中に含まれる窒素酸化物を、その窒素酸化物の量に応
じた量の水素ガスを供給することにより、排気ガス中の
酸素濃度に左右されず250℃以下の低温の条件で容易
に低減除去できる。このため、従来の燃焼装置では窒素
酸化物が増大するためできなかった燃焼温度の上昇によ
るシステムの効率の向上や、低空気過剰率での運転によ
り空気の供給量が少なくてすみブロア動力や騒音が低減
することができる。また、白金等の比較的安価な触媒で
250℃以下の低温雰囲気下で使用することができるの
で、触媒の耐久性が向上する。
【0025】さらに、従来技術では達成不可能とされる
窒素酸化物を含まない排気ガスとすることも理論上可能
となり、熱効率を高め低公害で効率のよいスターリング
エンジンとすることが可能である。
窒素酸化物を含まない排気ガスとすることも理論上可能
となり、熱効率を高め低公害で効率のよいスターリング
エンジンとすることが可能である。
【図1】は実施例1の燃焼装置の構成を説明する全体構
成図である。
成図である。
【図2】は、図1において水素供給部に供給制御弁を設
けた実施例2の全体構成図である。
けた実施例2の全体構成図である。
【図3】は、図1において水素供給部を燃焼室の外で空
気を導入して部分酸化する実施例3の装置の全体構成図
である。
気を導入して部分酸化する実施例3の装置の全体構成図
である。
【図4】は、図3において水素供給部の部分の拡大図で
ある。
ある。
【図5】は、図3において水素供給部の発生装置を燃焼
室に設けた例の全体構成図である。
室に設けた例の全体構成図である。
【図6】は、図1の燃焼室の構成で水素供給部を電気分
解する実施例4の装置の全体構成図である。
解する実施例4の装置の全体構成図である。
【図7】は、排気ガス温度と浄化率との関係を水素濃度
の変化させて調べた線グラフである。
の変化させて調べた線グラフである。
1 燃焼室、 2 燃料供給部、 3 空気供給部、
4 排出通路、 5触媒装置、 6 水素ガス供給部、
10 ヒーターチューブ、 11 熱交換器、 12
着火部、 13 燃料噴射ノズル
4 排出通路、 5触媒装置、 6 水素ガス供給部、
10 ヒーターチューブ、 11 熱交換器、 12
着火部、 13 燃料噴射ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原村 成憲 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 皆本 直樹 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 大島 雄次郎 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 村木 秀昭 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所 (72)発明者 阿部 勝司 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 横田 幸治 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所 (72)発明者 河原 和生 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所
Claims (2)
- 【請求項1】 外燃機関およびボイラーなどの連続燃焼
をおこなう燃焼装置で供給燃料の燃焼により排出される
酸素ガスを含む燃焼排気ガス中の窒素酸化物を触媒装置
を通過させて低減する方法において、 該触媒装置に入る該燃焼排気ガス中に、水素ガスを供給
する供給工程と、該水素ガスが供給された該燃焼排気ガ
スを触媒装置内で、250℃以下の低温雰囲気で接触還
元して窒素酸化物を低減する還元工程と、からなること
を特徴とする連続燃焼をおこなう燃焼装置における窒素
酸化物低減方法。 - 【請求項2】 燃焼室と、該燃焼室に燃料と空気とをそ
れぞれ供給する供給部と、該燃焼室での燃焼により生成
した排気ガスを排出する排出通路と、該排出通路に配設
され排出される該排気ガス中に含まれる有害成分を浄化
する触媒装置と、該触媒装置に入る該排気ガスに水素ガ
スを供給する水素ガス供給部と、を有することを特徴と
する連続燃焼をおこなう燃焼装置における窒素酸化物低
減装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3235036A JPH0571334A (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 連続燃焼をおこなう燃焼装置における窒素酸化物低減方法およびその装置 |
| US07/943,015 US5441401A (en) | 1991-09-13 | 1992-09-10 | Method of decreasing nitrogen oxides in combustion device which performs continuous combustion, and apparatus therefor |
| NL9201586A NL9201586A (nl) | 1991-09-13 | 1992-09-11 | Werkwijze voor het verminderen van stikstofoxiden in een verbrandingsinrichting die continue verbranding uitvoert, en een inrichting daarvoor. |
| DE4230408A DE4230408A1 (de) | 1991-09-13 | 1992-09-11 | Verfahren zur reduzierung der stickoxide in einer eine kontinuierliche verbrennung durchfuehrenden brennkraftmaschine und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3235036A JPH0571334A (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 連続燃焼をおこなう燃焼装置における窒素酸化物低減方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0571334A true JPH0571334A (ja) | 1993-03-23 |
Family
ID=16980140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3235036A Pending JPH0571334A (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 連続燃焼をおこなう燃焼装置における窒素酸化物低減方法およびその装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5441401A (ja) |
| JP (1) | JPH0571334A (ja) |
| DE (1) | DE4230408A1 (ja) |
| NL (1) | NL9201586A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2018189846A1 (ja) * | 2017-04-12 | 2018-10-18 | 株式会社▲高▼和 | バイオマス熱電供給システム |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5813222A (en) * | 1994-10-07 | 1998-09-29 | Appleby; Anthony John | Method and apparatus for heating a catalytic converter to reduce emissions |
| DE19547921C2 (de) * | 1995-01-13 | 1998-09-24 | Dornier Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur katalytischen NO-Reduzierung von Kfz-Abgasen |
| DE19537971A1 (de) * | 1995-10-12 | 1997-04-17 | Kloeckner Humboldt Deutz Ag | Verfahren und Vorrichtung zur selektiven, katalytischen NO¶x¶-Reduktion in sauerstoffhaltigen Abgasen |
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