JPS59197727A - 燃焼室の選定位置に触媒物質を供給する触媒供給システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ■１発明の背景 （産業上の利用分野） 本発明は、触媒燃焼法における触媒供給システムの改良
に関する。

（先行技術） 従前の特許は、燃焼室への空気、燃料または空気と燃料
の混合物と共に触媒物質を連続導入することを提示して
いる（リオンズの米国特許第２、４６０．７００号、ウ
エントウオースの米国特許第３．８６２．８１９号、七
ヘナの米国特許第４、０１４．６３７号、ボイヤーの米
国特許第４．２１４，６１５号ならびに英国特許第１．
３８１．９３６号および第１．１９１．４６４　＠参照
）。

これらの先行の触媒導入技術は燃焼室における満足すべ
き触媒効果を与えるものではなかった。

■０発明の目的 本発明は従前の触媒導入技術が触媒燃焼において十分効
果を発揮し得なかった点に鑑み為されたもので、燃焼に
対する触媒の働きがより効果的となる触媒供給システム
を提供することを目的とする０ ■１発明の構成 （発明の概要） 本発明は、概して、燃焼中の燃焼室の高温度域への触媒
物質の連続的計量導入システムよりなるものである。−
ないしそれ以上の白金属金属類を含み得る触媒物質が、
燃焼室の高温度域へ直接導入されるものである。

触媒物質は、燃焼室の高温度域へのその導入で白金属金
属元素または他の触媒が、物質の分解もしくは分離また
は他の方法により燃焼プロセスの短縮化を可能とするよ
うに選択されることを本発明の特徴とする。

さらに、触媒物質が、例えば空気、燃料、蒸気マタはエ
マルジョンのような拙々の媒体により高温度域へ運搬さ
れ得るものであることを本発明の特徴とする。

（実施態様に基づ〈発明の具体的説明）第１図に示され
るように、炉形壁面で囲まれた燃焼部８は、燃料噴射ガ
ン部１２が突出した長方形の室開口１１を含むものであ
る。線対ガン部１２は燃料ライン１３および保炎板（デ
ィフューザーヘッド）１４を含むものである。

第２図および第６図に示すように、燃焼室１゜はエアマ
ニホールドハウジング１６により囲繞され、ハウジング
１６との間で画成される空間にエアマニホールド１７を
形成する。燃焼空気はファン１８により、種糸空気取入
ダクト１９に沿ってｖ−ホー＃）’１７に強制導入さね
いマニホールド１７から燃焼室１０へ開口１１を通りぬ
けて進入する。

使用される触媒物質は、燃焼室１ｏの高温火炎域２０（
第２図の点線枠内）における温度より低い温度で分解す
るヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸および他の白金化合物を
含むものである。通常２６００下〜３５０Ｄ下が市販の
中規模蒸気発生ボイラの燃焼室における温度域である。

温度は燃焼室における負荷に大きく依存する（第７図（
ａ）〜（ｄ））。

火炎域２０への触媒物質の導入に関する種々の方法が示
される。

第２図および第３図に示されるように、触媒物質は、他
の物質と混合あるいは結合されることなく、触媒物質ラ
イン２１を通って、火炎域２ｏへ流出する燃料、空気ま
たはその他の流体によって触媒物質が火炎域２０へ搬入
される噴射点たるディフューザヘッド１４へ直接運搬さ
れ得る。次に、液状ｊ独媒物質は、補助空気ライン２２
へ触媒物質供給ライン２３およびノズル２４を用いて導
入することができる。ライン２２より供給された触媒作
用空気即ち液状触媒物質を含んだ補助空気は、燃料の火
炎域への導入の直前に燃料を微粒化させることが可能で
使用され得るものである。第三に、触媒物質は触媒供給
ライン２７を通って蒸気ライン２６へ導入され得る。

第四に、触媒物質を触媒取入ライン２８を通して供給燃
料ライン２９へ導入することにより触媒物質を燃料と混
合して触媒物質を燃料中へ導入することができる。ある
いは触媒物質は燃料とミキサー３１において、触媒物質
と燃料とのエマルジョンを形成するように混合されヒー
ター６２で加熱され燃料ライン１３を通って火炎域２ｏ
へ導入されることができる。

最後に、第６図に示されるように、触媒物質は触媒物質
導管３５より供給されノズル３６を経てエアーダクト１
９中へ導入され得る。

第４図に示すように、蒸気ライン２６中の蒸気流は、そ
の後蒸気０３３の中に分流する。燃料が蒸気ライン（蒸
気口）５３に進入したとき、燃料と蒸気は混合しエマル
ジョンを形成する。この燃料／蒸気混合物は、ノズルを
出る時点で微小粒に微粒化される。蒸気の一部は油との
エマルジョンを形成しているため、微粒化された油小粒
は水の微小粒を含んでいる。火炎に曝すことは、爆発す
る（ミクロ爆発［ｍ１ｃｒｏｅｘｐｌｏｓｉｏｎ　］）
水小粒の沸騰を引き起こし、油小粒を数多くのより小さ
い小粒ないし蒸気へと粉砕する。蒸気と共に触媒を含有
することは、これにより空気／燃料／触媒の燃焼域全範
を通しての、特に高温度域２０における、迅速な解離を
起こす、これ故に火炎全範を通しての貴金属原子の活性
化を引き起こす、近似最適分布を生じる。

燃料と蒸気のエマルジョンは遠隔位置において形成可能
であり、添加されたまたは含有された触媒と共にエマル
ジョンは燃焼室への導入のために燃焼部８の位置へ移動
させられ得る。

第４図のものと同一もしくは同様のノズル中で油を微粒
化するために、空気は蒸気に代わって用いられることが
できる。触媒噴射の利点は、エマルジョンが蒸気微粒化
で起こるゆえエマルジョンの利点を有していない以外は
同一である、すなわちエマルジョン形成のない空気微粒
化である。ボイラーで燃焼される油、ガスおよび石炭へ
の本発明の適用は、運搬流体と混合された実質的全量の
触媒が火炎域に導入されるという要求に合致させるよう
に導入される触媒運搬流体の流れの導入および方向の点
における選定および制御を必要とす第５図には、燃焼室
４１、バーナーディフューザーヘッド４２、空気取入マ
ニホールド４３、および点線で示された火炎域４４を含
むボイラー４゜が示されている。管部位４６は、火炎域
４４の周辺部および火炎内を通り抜けて排気煙突４７へ
流れるガスの流れにより加熱される。第５図のボイラー
は、燃焼室４１に進入丈る空気の標準取入（矢印４５）
が火炎域４４へ導入されるように、実質的に燃焼室４１
をふさぐ寸法と形状を有する火炎域４４を形成する低過
剰空気での高い負荷における燃焼状態である。これゆえ
標準取入空気によって供給されている触媒物質は火炎域
４４へ導入される。

第６図には、第５図と同様のボイラー４ｏが弱められた
負荷において操作されている。このような状態下では、
触媒物質を運搬する標準取入空気の実質的部位は火炎域
を回避してしまう（矢印４７）。

実施例 白金触媒が、触媒含有空気をディフューザーヘッドへ供
給する補助空気ランスを備え付けることにより蒸気−燃
料デイフユーナーより供送される市販のボイラ燃焼室に
導入された。実質的全量の触媒が高温度火炎域へ導入さ
れた。あるいは、触媒が蒸気によってディフューザーへ
導入さ−１だ。

ボイラーはまた、一定時間触媒を用いずに作動された。

ボイラー効率は触媒が使用されたとき増加することが観
測された（第８図）。また煙、すすの発生および輻射が
改良されることが見出された。

このボイラーはずすあるいは煙の輻射を増加させること
なく、低過剰空気（２，０％０２．１０％過剰空気）で
好結果で作動された（次の第１表および第２表参照）゛
。

第１表（触媒なし） ［１ｂｓ、（蒸気）／　［：１ｂｌｌ−（蒸気）／ｈｒ
、／ｇｐｈ　］　　ｈｒ、／ｇｐｈ　］１１７　　　　
　　　１２５　　　　　　　　１３２　　　　　　　　
　５．６１３５　　　　　　１２６　　　　　　　１　
３３　　　　　　　　５．６１　５０　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　１　５４米　３０％０２、大量
の煙と著しい輻射により不十分な操作第２表　（触媒存
在） ｈｒ、／ｇｐｈ　）　　ｈｒ、　／ｇｐｂ）１１７　　
　１２５　　　　１３８　　　１０．４１３５　　　１
２６　　　　１３９　　　１０１１５０　　　　　　　
　　　１４０ 米　１．５％０２、少ＩＲの煙 焼成油１ガロン当りの蒸気出力における１０％改良が次
の第ろ表および第４表にも表λつさ才を強調される。

第　　３　　表 ７了ン賓は％）　　過剰・に気％）　　　油　　　　（
乾燥）　　（乾ガｒｃ（ｇｐｈ）　　　　ｃｏ２　１％
）０２５９　　　　　　　　　　　　　　　　１１７　
　　　　　１０．９　　　　　６．７／ＩＴ　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１
．０．９　　　　　６５８　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　１１．６　　　　＆５５　　　　　　
　３０　　　　　　　　　　　１２．３／ｉ　２．４　
　５．１５゜３４　　　　　　　　　１５．７　　　　
　　　　　　　　　　　　１４．　　　　　　　３３４
　　　　　　　２１、＋　　　　　　　　　　　　　　
１５．４　　　５．７／３４　　　　　　　　　８、　
　　　　　　　　　　　　　　　１５．１　　　　　１
．５／ ／ ／ ／ ／ ／ ９、　　　　　　　　　　　　　　　　　　１４．９　
　　　　　１．８１５．７　　　　　　　　　　　　　
　　　　１４　　　　　　　・ろ６０　　　　　　　　
　　　　　　　　　１５０、　　　　　　１０．３　　
　　　７．６４５　　　　　　　　１９、　　　　　　
　　　　　　　　　　　１３．６　　　　　３．５．１
０　　　　　　　　１１．　　　　　　　　　　　　　
ｉ４．５／１４．６　　　　２．２３８　　　　　　８
．３／７．５　　　　　　　　　　　　　１５．２　　
　１．７／）　　　　　蒸　気　　　　　煙突温度　　
ボイラー効率、％）　　　　（ｌｂｓ、　ｈｒ、　）　
　　　　　　、’Ｆ’＋１　　　　　　　　１７．３０
０．　　　　　　　　４１１　　　　　　８７゜１　６
、０００．　　　　　　　　４０８　　　　　　８７．
８３、８　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　８７．５１　乙０００．　　
　　　　　　４１７　　　　　　８８．１４１　３　　
　　　　８７、５ １、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　８８．４７．７　　　　　　
’１６，５００．　　　　　　　　４４１　　　　　　
８４．３７、　　　　１６，９００．　　　　　４？１
９　　　　　Ｂ４，８１８．７００　　　　　　　　４
３０　　　　　　８６２．３　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　４０９　　　　　　８８．２３．
４　１８，３００．／　１８．４００．　　４１５　　
　　８７．５１、２　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　８８．３１８．００
０．／１Ｂ、２００．　　４１０　　８８／８Ｂ、３４
２１　　　　　　８７５ ｉ　　７．４００．　　　　　　　　４５２　　　　　
　８５．９２１、５”ＯＯ，４２９８７１ ２０，０００／２１，５００　　　４２５　　　　８７
．６’１．６２０．５００　　　　　４１８　　　　８
Ｂ、１４２１　　　　　　　８６、７ ２０．８００　　　　　　　　　　　　　　　　　　８
８．２２０％￥５ｉ、上でふれる。

改良された部分は、触媒により生じる過剰空気減縮によ
るものであった。これはまた、この触媒試にミに先立つ
操作からの４力月以−ヒのデータを含む第９図によりさ
らに図示される。

ボイラー効率および蒸気発生率における改良が、さらに
第１０図および第１１図において図示される。

高過剰空気（６％０２、第１０図）で、火炎温度減縮お
よび過剰な煙突ガス損失は蒸気発生率を左右し、ボイラ
ー効率を左右することとなる。

使用される触媒物質の砥は、以下の白金含有触媒物質の
使用により例証される。

噴射率：０．０３５ｇｐｈ溶液＝０．０３５Ｘ０．４グ
ラム（白金）／ｈｒ。

ゆえに、１５０　ｇｐｈあるいは１１８８．９　ｌｂｓ
、／ｈｒで触媒率　　０．０５５Ｘ０．４　　　グラム
油率　　１１Ｂ８．９Ｘ４５４　　グラム（油）＝００
２６×１０　〔爪示比］（０，０２６ｐｐｍｗ）６号油
が炭素８８重量％と仮定して、 ＝１．８２Ｘ１０　　　原子（Ｐｔ）／Ｉ京子（Ｃ）試
験された割合の範囲は、 ｐｐｍｗ　　　原子（ｐｔ）か子（Ｃ）０．００４５　
　　５．１２Ｘ１０−１００．１１９　　　８３２Ｘ１
０−９ 好ましくは、　　０．０２６　　　１．８２Ｘ１０”−
９本発明の実施に有用な触媒は、クロロ白金酸（Ｈ２Ｐ
ｔＣｌ４・６Ｈ２０）、四塩化白金（ＰｔＣ１４）塩Ｈ
２０）、硝酸パラジウム（Ｐｄ　（ＮＯ３）２　）、硫
酸パラジウム（ＰｄＳＯ４・２Ｉ（２０）　　および硝
酸ロジウム（Ｒｈ（ＮＯ３）３・２Ｈ２０）が含まれる
。酸化マグネシウム（Ｍｇｏ）および酸化マンガン（Ｍ
ｎＯ）もまた使用できる。

内燃系および外燃系を含む各々の燃焼室に対して選ばれ
る触媒導入方法は、触媒作用が及ぼされるよう燃焼室の
形状および火炎域の寸法、形状に依存する。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃焼室の斜視図であり、第２図はエアマニホー
ルドを含む燃焼室の部分拡大図であり、第３図は慾焼空
気および燃料供給系の概略図であり、第４図は空気また
は蒸気微粒化燃料ノズルの拡大縦断面図であり、第５図
は燃焼室に火炎域をイｆするボイラーのイ苗断面図であ
り、第６図は第５図のボイラーのより小さな火炎域を有
する状態の横断面図、第７図（ａ）〜（ｄ）は、第５図
および第６図のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−ＣおよびＤ−Ｄ線
に沿った温度変化を示すグラフであり、第８図はボイラ
ー効率と蒸ｌＡ量との関係を表わすグラフであり、第９
図は発生蒸気と、消費燃料との関係を表わすグラフであ
り、第１０図は、過剰酸素と発生蒸気との関係を表わす
グラフであり、第１１図は発生、）さ気とボイラー効率
との関係を表わすグラフである、。 ８・・・燵焼部、１１・・・室開口、１２・・・燃料噴
射ガン、１３・・・燃料ライン、１４・・・ディフュー
ザーヘラ）−１１７・・・エアマニホールド、１９・・
・ｑｘ取入ダクト、２０．４４・・・高温火炎域、２１
・・・触媒物Ｌｉｔライン、２２・・・補助空気ライン
、２３・・・触媒布質供給ライン、２４．３６・・・ノ
ズル、２６・・・ｉ’Ｗ　Ｚライン、２７・・・触媒供
給ライン、２８・・−触媒取入ライン、２９・・・供給
燃料ライン、３１・・・ミキ−Ｖ−１３３・・・蒸’Ａ
Ｉ−Ｊ、　３５　□　・・ｌすｌ’、　媒’、吻’ｉ’
ｆ　゛４庁、　４０−／＜−ナー、４１・・・燃焼室、
４２・・・バーナーディフューザーヘッド。 特許用Ｈ（（ｊ人　７エーエル、チック。 インコーボレーテツド ＦＩＧ、　７ａ　　　　　　ＦＩＧ、　７ｂＦＩＧ、７
ｃ　　　　　　　ＦＩＧ、　７ｄＦＩＧ、　　８ あ、気’ｉ（［Ｔｏダレ〕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　ａ）　　触媒物質を流動性媒体と混合し、ｂ
   ）混合された状態で触媒物質の実質的全量を火炎域へ導
   入する、 ことよりなる高？′ｈＡ度火炎域を有する燃焼室への触
   媒物質の触媒供給システム。 （２）触媒物質は、蒸気と混合され、該蒸気と触媒物質
   は、燃料が火炎域へ入る直前に燃料を微粒化することを
   引き起こすものである特許請求の範囲１ｌｌｉ′￥１項
   に記載の触媒供給システム。 （３）触媒物質は空気と混合され、該空気と触媒物質は
   燃料が火炎域へ入る直前に燃料を微粒化することを引き
   起こすものである特許請求の範囲第１項に記載の触媒供
   給システム。 （４）触媒物質が液体として火炎域に供給されるもので
   ある特許請求の範囲第１項に記載の触媒供給システム。 （５）触媒物質が、燃料と触媒物質との混合物が火炎域
   へ入る前に燃料と混合されるものである特許請求の範囲
   第１項に記載の触媒供給システム。 （６）触媒物質が、空気と触媒物質が火炎域へ入る前に
   空気の蒸気と混合されるものである特許請求の範囲第２
   項に記載の触媒供給システム。 （７）空気の蒸気が標準室取入空気である特許請求の範
   囲第６項に記載の触媒供給システム。 （８）空気の蒸気が標準取入空気とは別の空気の蒸気で
   ある特許請求の範囲第６項に記載の触媒供給システム。 （９）　　触媒物質が白金属金属あるいはこれらの化合
   物を含むものである特許請求の範囲第１項に記載の触媒
   供給シスヂ′ム。 （１０）燃焼室へ供給される可燃性物質の量が変えられ
   たとき、寸法と容積が変わる高温度火炎域を有する燃焼
   室への触媒物質の供給システムにおいて、（１）燃焼室
   における成域の寸法と容積を決定し、（２）燃焼室中へ
   触媒物質を導入し、 （３）　　触媒物質の実質的全部が該域中へ直接供給さ
   れるように導入を制御することを特徴とする触媒供給シ
   ステム。