JP2018076979A

JP2018076979A - Hydrogen gas combustion burner device

Info

Publication number: JP2018076979A
Application number: JP2016217342A
Authority: JP
Inventors: 中村　雅之; Masayuki Nakamura; 雅之中村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-11-07
Filing date: 2016-11-07
Publication date: 2018-05-17

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen gas combustion burner device capable of suppressing generation of NOx without reducing combustion heat quantity that can be taken out to outside.SOLUTION: A hydrogen gas combustion burner device 1 includes a recirculation pipe 15 that has one end leading to a combustion space 11A and in which part of combustion exhaust gas generated by burning hydrogen gas and air in the combustion space 11A circulates. In the hydrogen gas combustion burner device 1, a hydrogen gas supply pipe 12 includes an exhaust gas introduction port 12B that is provided upstream of a nozzle hole 12A and connected to the other end on the side opposite to the combustion space 11A of the recirculation pipe 15 to introduce the combustion exhaust gas into the hydrogen gas supply pipe 12.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、水素ガス燃焼バーナー装置に関する。 The present invention relates to a hydrogen gas combustion burner device.

従来、排ガスを燃焼空間に還流する燃焼バーナー装置が開示されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示される燃焼バーナー装置では、ＮＯｘが燃焼空間に還流されて二次燃焼に用いられることにより、ＮＯｘの排出量の低減を図っている。 Conventionally, a combustion burner device that recirculates exhaust gas to a combustion space has been disclosed (for example, Patent Document 1). In the combustion burner device disclosed in Patent Document 1, NOx is recirculated to the combustion space and used for secondary combustion, thereby reducing NOx emissions.

特開平０９−１８４６０８号公報JP 09-184608 A

しかしながら、上記従来の燃焼バーナー装置では、排ガスを燃焼空間に還流することによって排ガスに含まれるＮＯｘを低減することができるものの、燃焼温度が高いため、ＮＯｘ低減効果には限界がある。 However, although the conventional combustion burner device can reduce NOx contained in the exhaust gas by returning the exhaust gas to the combustion space, the NOx reduction effect is limited because the combustion temperature is high.

また、燃焼空間に還流する排ガス量を増やして、燃焼バーナー装置から排出されるＮＯｘ量を低減しようとすると、燃焼バーナー装置から外部に取り出すことができる燃焼熱量が減少してしまうので、排ガス還流量を増やすことにも限界がある。さらに、排ガス還流量を増やすと、燃焼バーナー装置が失火してしまう虞がある。 Further, if the amount of exhaust gas recirculated to the combustion space is increased to reduce the amount of NOx discharged from the combustion burner device, the amount of combustion heat that can be taken out from the combustion burner device is reduced. There is a limit to increasing Furthermore, if the exhaust gas recirculation amount is increased, the combustion burner device may be misfired.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、外部に取り出すことができる燃焼熱量を減少させることなく、ＮＯｘの発生を抑制することができる、水素ガス燃焼バーナー装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and provides a hydrogen gas combustion burner device that can suppress the generation of NOx without reducing the amount of combustion heat that can be taken out to the outside. The purpose is to do.

本発明の一態様に係る水素ガス燃焼バーナー装置は、燃焼空間に臨む噴出口を有して、前記噴出口から水素ガスを前記燃焼空間へ噴出する水素ガス供給路と、空気を前記燃焼空間へ導入する空気導入路と、一端が前記燃焼空間に通じており、且つ、前記燃焼空間において前記水素ガス及び前記空気による燃焼によって発生した燃焼排ガスの一部を還流する還流路と、を有する。前記水素ガス供給路は、前記噴出口よりも上流側に設けられ、且つ、前記還流路の前記燃焼空間と反対側の他端と接続されて前記燃焼排ガスを前記水素ガス供給路内に導入する、燃焼排ガス導入口を有する。 A hydrogen gas combustion burner device according to an aspect of the present invention has a jet port facing a combustion space, a hydrogen gas supply path for jetting hydrogen gas from the jet port to the combustion space, and air to the combustion space. An air introduction path to be introduced, and a reflux path having one end communicating with the combustion space and recirculating a part of the combustion exhaust gas generated by the combustion with the hydrogen gas and the air in the combustion space. The hydrogen gas supply path is provided on the upstream side of the jet port and is connected to the other end of the reflux path opposite to the combustion space to introduce the combustion exhaust gas into the hydrogen gas supply path. And a combustion exhaust gas inlet.

本発明によれば、外部に取り出すことができる燃焼熱量を減少させることなく、ＮＯｘの発生を抑制することができる、水素ガス燃焼バーナー装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the hydrogen gas combustion burner apparatus which can suppress generation | occurrence | production of NOx, without reducing the calorie | heat amount which can be taken out outside can be provided.

一実施形態の水素ガス燃焼バーナー装置の構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing composition of a hydrogen gas combustion burner device of one embodiment. 一実施形態の水素ガス燃焼バーナー装置における燃焼状況を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the combustion condition in the hydrogen gas combustion burner apparatus of one Embodiment. 比較例のバーナー装置における燃焼状況を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the combustion condition in the burner apparatus of a comparative example.

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、一実施形態の水素ガス燃焼バーナー装置の構成を示す模式図である。図１において、水素ガス燃焼バーナー装置１は、燃焼室１１と、水素ガス供給管（水素ガス供給路）１２と、空気導入管（空気導入路）１３と、排ガス管１４と、還流管（還流路）１５と、バルブ１６とを有している。 Drawing 1 is a mimetic diagram showing composition of a hydrogen gas combustion burner device of one embodiment. In FIG. 1, a hydrogen gas combustion burner device 1 includes a combustion chamber 11, a hydrogen gas supply pipe (hydrogen gas supply path) 12, an air introduction pipe (air introduction path) 13, an exhaust gas pipe 14, and a reflux pipe (reflux). Path) 15 and a valve 16.

燃焼室１１は、中空であり、その空間が燃焼空間１１Ａとなっている。 The combustion chamber 11 is hollow, and the space is a combustion space 11A.

水素ガス供給管１２は、燃焼空間１１Ａに臨む噴出口１２Ａを有しており、噴出口１２Ａから水素ガスを燃焼空間１１Ａへ噴出する。また、水素ガス供給管１２において噴出口１２Ａよりも上流側には、排ガス導入口１２Ｂが設けられている。 The hydrogen gas supply pipe 12 has a jet 12A facing the combustion space 11A, and jets hydrogen gas from the jet 12A to the combustion space 11A. Further, an exhaust gas inlet 12B is provided in the hydrogen gas supply pipe 12 on the upstream side of the jet outlet 12A.

空気導入管１３は、燃焼空間１１Ａに臨む空気導入口１３Ａを有しており、空気導入口１３Ａから燃焼空間１１Ａへ空気を導入する。こうして燃焼空間１１Ａ内へ導かれた水素ガス及び空気に基づいて燃焼が起こっている。 The air introduction pipe 13 has an air introduction port 13A facing the combustion space 11A, and introduces air from the air introduction port 13A to the combustion space 11A. Combustion occurs based on the hydrogen gas and air thus introduced into the combustion space 11A.

排ガス管１４は、燃焼空間１１Ａと連通しており、燃焼空間１１Ａで発生した排ガスを水素ガス燃焼バーナー装置１の外部に排出する。例えば、排ガス管１４の燃焼空間１１Ａ側と反対側の端部は乾燥室内に配設されており、これにより、排ガス管１４は、乾燥室内に温風を供給することができる。この温風は、例えば、乾燥室内に置かれたワークの乾燥に用いることができる。 The exhaust gas pipe 14 communicates with the combustion space 11 A and discharges the exhaust gas generated in the combustion space 11 A to the outside of the hydrogen gas combustion burner device 1. For example, the end of the exhaust gas pipe 14 opposite to the combustion space 11 A side is disposed in the drying chamber, whereby the exhaust gas tube 14 can supply hot air into the drying chamber. This hot air can be used, for example, for drying a workpiece placed in a drying chamber.

排ガス管１４には、還流管１５の一端が接続され、排ガス管１４と還流管１５とは連通している。すなわち、還流管１５の一端は、燃焼空間１１Ａと排ガス管１４を介して通じている。 One end of a reflux pipe 15 is connected to the exhaust gas pipe 14, and the exhaust gas pipe 14 and the reflux pipe 15 communicate with each other. That is, one end of the reflux pipe 15 communicates with the combustion space 11 A and the exhaust gas pipe 14.

一方、還流管１５の燃焼空間１１Ａと反対側の他端は、排ガス導入口１２Ｂと接続されている。これにより、排ガス導入口１２Ｂから燃焼排ガスを水素ガス供給管１２内に導入することができる。なお、水素ガス供給管１２内へ導入する排ガス量は、バルブ１６の開度を制御することによって、調節することができる。 On the other hand, the other end of the reflux pipe 15 opposite to the combustion space 11A is connected to the exhaust gas inlet 12B. Thereby, combustion exhaust gas can be introduced into the hydrogen gas supply pipe 12 from the exhaust gas inlet 12B. The amount of exhaust gas introduced into the hydrogen gas supply pipe 12 can be adjusted by controlling the opening degree of the valve 16.

図２は、一実施形態の水素ガス燃焼バーナー装置における燃焼状況を示した模式図である。図３は、比較例のバーナー装置における燃焼状況を示した模式図である。 FIG. 2 is a schematic view showing a combustion state in the hydrogen gas combustion burner device of one embodiment. FIG. 3 is a schematic view showing a combustion state in a burner device of a comparative example.

図２に示すように、水素ガス燃焼バーナー装置１では、水素ガス供給管１２において噴出口１２Ａよりも上流側に設けられた排ガス導入口１２Ｂから燃焼排ガスを水素ガス供給管１２内に導入しているので、燃焼室１１の内部空間（燃焼空間）において水素ガスの広がり体積が大きくなっている。 As shown in FIG. 2, in the hydrogen gas combustion burner device 1, combustion exhaust gas is introduced into the hydrogen gas supply pipe 12 from an exhaust gas inlet 12 B provided upstream of the jet outlet 12 A in the hydrogen gas supply pipe 12. Therefore, the spreading volume of hydrogen gas is increased in the internal space (combustion space) of the combustion chamber 11.

このように燃焼室１１の内部空間（燃焼空間）における水素ガスの広がり体積を拡大できると、水素ガス燃焼時の体積当たりの発熱量を下げることができるので、ＮＯｘの発生を抑制することができる。また、排ガス導入口１２Ｂから燃焼排ガスを水素ガス供給管１２内に導入しているので、少量の還流排ガスによって効率良く水素ガスの広がり体積を拡大することができる。そして、還流排ガスの量を少なくできるので、排ガス管１４から外部に取り出すことができる熱量を大きくすることができる。 When the hydrogen gas spreading volume in the internal space (combustion space) of the combustion chamber 11 can be increased in this way, the amount of heat generated per volume during hydrogen gas combustion can be reduced, and therefore the generation of NOx can be suppressed. . Moreover, since the combustion exhaust gas is introduced into the hydrogen gas supply pipe 12 from the exhaust gas inlet 12B, the volume of hydrogen gas spread can be efficiently expanded with a small amount of the reflux exhaust gas. And since the quantity of recirculated exhaust gas can be reduced, the amount of heat that can be taken out from the exhaust gas pipe 14 can be increased.

一方、図３に示す比較例のバーナー装置では、還流排ガスが燃焼室へ直接還流されているため、燃焼室１１の内部空間（燃焼空間）において水素ガスの広がり体積が、水素ガス燃焼バーナー装置１に比べて小さいので、ＮＯｘの発生量を低減することは難しい。また、排ガス管から外部に排出されるＮＯｘの量を減らすために、還流排ガスの量を増やすことも考えられるが、この場合には、バーナー装置から外部に取り出すことができる燃焼熱量が減少してしまう。また、還流排ガス量を増やすと、バーナー装置が失火してしまう虞がある。 On the other hand, in the burner device of the comparative example shown in FIG. 3, since the recirculated exhaust gas is directly recirculated to the combustion chamber, the hydrogen gas spreading volume in the internal space (combustion space) of the combustion chamber 11 is Therefore, it is difficult to reduce the amount of NOx generated. In order to reduce the amount of NOx discharged from the exhaust pipe to the outside, it is conceivable to increase the amount of recirculated exhaust gas. In this case, however, the amount of combustion heat that can be taken out from the burner device is reduced. End up. Moreover, if the amount of recirculated exhaust gas is increased, the burner device may misfire.

以上のように本実施形態によれば、水素ガス燃焼バーナー装置１において、水素ガス供給管１２は、噴出口１２Ａよりも上流側に設けられ、且つ、還流管１５の燃焼空間１１Ａと反対側の他端と接続されて燃焼排ガスを水素ガス供給管１２内に導入する、排ガス導入口１２Ｂを有している。 As described above, according to the present embodiment, in the hydrogen gas combustion burner device 1, the hydrogen gas supply pipe 12 is provided on the upstream side of the jet outlet 12 A and on the opposite side of the reflux pipe 15 from the combustion space 11 A. An exhaust gas inlet 12 B is connected to the other end for introducing combustion exhaust gas into the hydrogen gas supply pipe 12.

この水素ガス燃焼バーナー装置１の構成により、燃焼空間１１Ａにおいて水素ガスの広がり体積を大きくすることができる。このため、水素ガス燃焼時の体積当たりの発熱量を下げることができるので、ＮＯｘの発生を抑制することができる。また、排ガス導入口１２Ｂから燃焼排ガスを水素ガス供給管１２内に導入することができるので、少量の還流排ガスによって効率良く水素ガスの広がり体積を拡大することができる。そして、還流排ガスの量を少なくできるので、排ガス管１４から外部に取り出すことができる熱量を大きくすることができる。 With this configuration of the hydrogen gas combustion burner device 1, the spreading volume of hydrogen gas can be increased in the combustion space 11A. For this reason, since the emitted-heat amount per volume at the time of hydrogen gas combustion can be lowered | hung, generation | occurrence | production of NOx can be suppressed. Further, since the combustion exhaust gas can be introduced into the hydrogen gas supply pipe 12 from the exhaust gas inlet 12B, the spread volume of the hydrogen gas can be efficiently expanded with a small amount of the reflux exhaust gas. And since the quantity of recirculated exhaust gas can be reduced, the amount of heat that can be taken out from the exhaust gas pipe 14 can be increased.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

１水素ガス燃焼バーナー装置
１１燃焼室
１１Ａ燃焼空間
１２水素ガス供給管
１２Ａ噴出口
１２Ｂ排ガス導入口
１３空気導入管
１３Ａ空気導入口
１４排ガス管
１５還流管
１６バルブ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydrogen gas combustion burner apparatus 11 Combustion chamber 11A Combustion space 12 Hydrogen gas supply pipe 12A Outlet 12B Exhaust gas inlet 13 Air inlet pipe 13A Air inlet 14 Exhaust pipe 15 Reflux pipe 16 Valve

Claims

燃焼空間に臨む噴出口を有して、前記噴出口から水素ガスを前記燃焼空間へ噴出する水素ガス供給路と、
空気を前記燃焼空間へ導入する空気導入路と、
一端が前記燃焼空間に通じており、且つ、前記燃焼空間において前記水素ガス及び前記空気による燃焼によって発生した燃焼排ガスの一部を還流する還流路と、
を有する水素ガス燃焼バーナー装置において、
前記水素ガス供給路は、前記噴出口よりも上流側に設けられ、且つ、前記還流路の前記燃焼空間と反対側の他端と接続されて前記燃焼排ガスを前記水素ガス供給路内に導入する、燃焼排ガス導入口を有する、
水素ガス燃焼バーナー装置。 A hydrogen gas supply path that has a jet port facing the combustion space, and jets hydrogen gas from the jet port to the combustion space;
An air introduction path for introducing air into the combustion space;
A reflux path having one end communicating with the combustion space and recirculating a part of the combustion exhaust gas generated by the combustion with the hydrogen gas and the air in the combustion space;
In a hydrogen gas combustion burner device having
The hydrogen gas supply path is provided on the upstream side of the jet port and is connected to the other end of the reflux path opposite to the combustion space to introduce the combustion exhaust gas into the hydrogen gas supply path. Has a flue gas inlet,
Hydrogen gas combustion burner device.