JPH0921509A

JPH0921509A - 水素燃焼用バーナ

Info

Publication number: JPH0921509A
Application number: JP16865295A
Authority: JP
Inventors: Junji Ogata; 潤司緒方; Yosaburo Iwato; 要三良岩藤; Masahiko Kinoshita; 正彦木下
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1995-07-04
Filing date: 1995-07-04
Publication date: 1997-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】水素を燃料とするバーナにおいて、爆燃現象
や振動燃焼を確実に防止するとともにプラントの熱効率
を向上させること。【解決手段】水素ガスと燃焼用空気が混合して形成さ
れる火炎に塩化ナトリウムの希薄水溶液を噴霧する。こ
れにより、水素ガスと燃焼用空気の混合が促進されると
ともに、水素の燃焼反応が抑制されて、爆燃現象等が防
止される。また燃焼火炎は白黄橙色の輝炎となるから、
伝熱管の輻射熱吸収率が増大する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水管式ボイラ，円筒
形ボイラ等の燃焼に適用される水素燃焼用バーナに関す
るもので、吸収式冷凍機の高圧再生器（冷媒蒸発器）に
も適用できる。

【０００２】

【従来の技術】水素を燃料としたボイラまたは燃焼炉
で、現時点で商品化されているものは見当らない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近時、化石燃料の代替
クリーンエネルギーの一つとして水素燃料が注目されて
おり、各方面で実用化のための研究開発が進められてい
る。

【０００４】本発明者らは、水素燃焼に係る取扱い技術
に関して研究を重ね多くの知見を集積してきた。周知の
ように、化石燃料の燃焼においては、排気ガス中の窒素
酸化物・硫黄酸化物等による大気汚染の問題や二酸化炭
素ガスによる地球温暖化の問題などなど、その対策が社
会的課題としてとりあげられている。このような化石燃
料に対し、水素燃料はクリーンエネルギーであって、そ
の燃焼排ガス中には二酸化炭素や硫黄化合物は含まれ
ず、また窒素酸化物も半減される。

【０００５】しかし、水素燃料は爆発の危険が高いから
爆燃現象の抑制技術を確立すること、更に水素燃焼火炎
は不輝炎である（可視できない）から火炎輻射による熱
授受が低下し、そのため熱効率が半減する欠点がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記従来
の課題を解決するために、内部に水素ガス通路を形成す
る内筒と、上記内筒と同軸で上記内筒との間に燃焼用空
気通路を形成する外筒と、上記水素ガス通路および上記
燃焼用空気通路の先端吹出し部にそれぞれ設けられた旋
回羽根と、上記内筒の軸線に沿って設けられ先端部から
塩化ナトリウム水溶液を噴霧するＮａＣｌノズルとを備
えたことを特徴とする水素燃焼用バーナを提案するもの
である。

【０００７】本発明においては前記解決手段を講ずるの
で、水素ガスが燃焼用空気により燃焼して形成される燃
焼火炎の中心部へ、ＮａＣｌノズルから極く低濃度の塩
化ナトリウム水溶液を噴霧すると、燃焼室内水素ガスと
燃焼用空気の混合が促進され、更に液滴の蒸発潜熱によ
り水素の燃焼反応が抑制されて、爆燃現象や振動燃焼が
抑止される。

【０００８】一方、燃焼火炎中に微量の塩化ナトリウム
が添加され、これが燃焼することによって白黄橙色の輝
炎が形成される。そうすると、炉壁管等の伝熱管に対す
る輻射熱伝達率が増大し、熱効率が向上する。

【０００９】また、燃焼室内に可視輝炎が形成されるこ
とによって、燃焼状況を容易に監視することができる。
したがって、これを監視しつつ燃焼を調整することによ
り、前記振動燃焼・爆燃現象の防止を更に確実にするこ
とができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態に係
る水素燃焼用バーナを示す縦断側面図、図２は上記水素
燃焼用バーナが取付けられた竪型水管式ボイラの一例を
示す概念図である。

【００１１】まず図１において、（１）は内部に水素ガ
ス通路（３）を形成する内筒、（２）は上記内筒（１）
と同軸で上記内筒（１）との間に燃焼用空気通路（４）
を形成する外筒、（５），（６）は上記水素ガス通路
（３）および上記燃焼用空気通路（４）の先端吹出し部
にそれぞれ設けられた旋回羽根である。（７）は上記内
筒の軸線に沿って設けられたＮａＣｌノズルであって、
内部に塩化ナトリウム水溶液（食塩水）の通路（７
ａ），噴霧用空気通路（７ｂ）および気・液の混合室
（７ｃ）が設けられ、その混合室（７ｃ）に連通する複
数のノズル噴口（７ｄ）が燃焼室内（３１）に開口して
いる。（９），（１０），（１１），（１２）は水素ガ
ス供給管，燃焼用空気供給管，食塩水供給管，噴霧用空
気供給管をそれぞれ示す。

【００１２】水素ガス供給管（９）および燃焼用空気供
給管（１０）から、それぞれ水素ガス通路（３），燃焼
用空気通路（４）に導入された燃焼用空気（酸化材）と
水素ガス（燃料）は、各通路（３），（４）の先端吹出
し部に設けられた旋回羽根（５），（６）によって形成
される旋回気流の作用で混合され、点火源により着火燃
焼する。ここで燃焼室内（３１）に形成される燃焼火炎
の中心部へ、ノズル噴口（７ｄ）から極く低濃度の塩化
ナトリウム水溶液を噴霧用空気によって数１０μｍの液
滴径で気流噴霧すると、燃焼室内（３１）における水素
ガスと空気の混合が促進され、更に液滴の蒸発潜熱によ
って水素の燃焼反応が抑制されて、燃焼室内の爆燃現象
や振動燃焼が防止される。一方、燃焼火炎中に微量の塩
化ナトリウムが添加され、これが燃焼することによっ
て、白黄橙色の輝炎が形成される。

【００１３】次に図２に示される竪形水管式ボイラは、
ボイラ本体（２１），気水分離器（２２），循環水ポン
プ（２３），主蒸気導管（２４），排気ダクト（２５）
から成る。そしてボイラ本体（２１）の内部に炉筒水管
（３２），蒸発器管群（３３）およびエコノマイザー
（３４）が配設されている。また、図１に示された水素
燃焼用バーナ（３５）がボイラ本体（２１）の下部に装
着される。

【００１４】図２に示すとおり、ボイラ本体（２１）の
燃焼室（３１）内には、燃焼火炎（３６）が形成される
が、本実施形態ではこの火炎中に塩化ナトリウム水溶液
を噴霧添加することによって、白黄橙色の輝炎が形成さ
れる。そうすると、蒸発器管群（３３），炉筒水管（３
２）への輻射熱伝達率（特に炉筒水管の輻射熱吸収率）
が倍増し、ボイラの性能（熱効率）が大幅に向上する。
また、燃焼室内に可視輝炎が形成されるので、燃焼室内
の燃焼状況を的確に監視することができる。

【００１５】本発明者らの実験研究では、水素燃焼火炎
中に数十ppm から百数十ppm のナトリウムイオンを添加
することによって、白黄橙色の輝炎が得られることが確
認された。また、輝炎を形成させることによって、輻射
率が不輝炎に比べて約１．８倍となり、ボイラの熱効率
が約１．５倍まで高まることが判った。

【００１６】ボイラの熱効率が向上すれば、ボイラ本体
を小形軽量化することができる。更に可視炎が形成され
ると、燃焼状況を容易に的確に監視できるから、燃焼調
整により、振動燃焼・爆燃現象を未然に阻止することが
できる。これ等の燃焼技術は在来の火力プラントにも容
易に適用することができる。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、水素を燃料とするバー
ナにおいて、爆燃現象や振動燃焼を確実に防止するとと
もに、プラントの熱効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施の一形態に係る水素燃焼用
バーナを示す縦断側面図である。

【図２】図２は上記水素燃焼用バーナが取付けられた竪
型水管式ボイラの一例を示す概念図である。

【符号の説明】

（１）内筒（２）外筒（３）水素ガス通路（４）燃焼用空気通路（５），（６）旋回羽根（７）ＮａＣｌノズル（７ａ）食塩水通路（７ｂ）噴霧用空気通路（７ｃ）混合室（７ｄ）ノズル噴口（９）水素ガス供給管（１０）燃焼用空気供給管（１１）食塩水供給管（１２）噴霧用空気供給管（２１）ボイラ本体（２２）気水分離器（２３）循環水ポンプ（２４）主蒸気導管（２５）排気ダクト（３１）燃焼室（３２）炉筒水管（３３）蒸発器管群（３４）エコノマイザ（３５）水素燃焼用バーナ（３６）燃焼火炎

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に水素ガス通路を形成する内筒と、
上記内筒と同軸で上記内筒との間に燃焼用空気通路を形
成する外筒と、上記水素ガス通路および上記燃焼用空気
通路の先端吹出し部にそれぞれ設けられた旋回羽根と、
上記内筒の軸線に沿って設けられ先端部から塩化ナトリ
ウム水溶液を噴霧するＮａＣｌノズルとを備えたことを
特徴とする水素燃焼用バーナ。