| 【発明の名称】 |
燃焼装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】池田 浩二
【氏名】内田 聡
【氏名】金子 祥三
【氏名】村上 信明
【氏名】山下 晃弘
【氏名】宮崎 達郎
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| 【要約】 |
【課題】少ない消費動力及び簡単な設備構成で殆どＣＯ2 とＨ2 Ｏのみからなる排ガスを生成せしめ、燃焼排ガスからのＣＯ2 除去を格段に容易ならしめることができ、ＣＯ2 対策の一手段として極めて有効となることを課題とする。
【解決手段】酸素イオン導電体からなる構造材(2) により燃焼室(3) と空気室(4) とに区画された燃焼器(1) と、この燃焼器(1) の燃焼室(3) に連結され、該燃焼室(3) からの排ガスと熱交換する熱交換器(7) が介装された燃料供給ライン(5) と、前記燃焼器(1) の空気室(4) に連結され、該空気室(4) からのガスと熱交換する熱交換器(8) が介装された空気供給ライン(6) とを具備することを特徴とする燃焼装置。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 酸素イオン導電体からなる構造材を燃焼用空気と燃料の間に配置したことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】 前記構造材により燃焼室と空気室とに区画された燃焼器と、この燃焼器の燃焼室に連結され、該燃焼室からの排ガスと熱交換する熱交換器が介装された燃料供給ラインと、前記燃焼器の空気室に連結され、該空気室からのガスと熱交換する熱交換器が介装された空気供給ラインとを具備することを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発電又は蒸気発生に用いられるガスタービン、ボイラ等の各種燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、燃焼用空気と燃料の予備混合による触媒燃焼が検討されているが、バーナ、流動床、固定床方式で空気により燃焼させる方式が一般的である。しかしながら、前述した従来方式では燃焼排ガス中に燃焼用空気に起因する多量の窒素を含むため、ＣＯ2 濃度は一般に１〜１５％と稀薄であり、その除去に多大な消費動力とコストを要するという問題がある。
【０００３】このようなことから、例えば深冷分離法又は圧力スウィング方式の吸着法により予め空気をＯ2 とＮ2 とに分離し、Ｏ2 のみで燃焼することによってＣＯ2 とＨ2 Ｏのみからなる排ガスとする方法も考えられている。しかしながら、これらの方法も多大な消費動力とコストを要する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、多大な消費動力とコストを要せずにほとんどＣＯ2 とＨ2 Ｏのみからなる排ガスを生成せしめ、燃焼排ガスからのＣＯ2 除去を従来法より格段に容易ならしめることが可能な燃焼装置を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸素イオン導電体からなる構造材を燃焼用空気と燃料の間に配置したことを特徴とする燃焼装置である。上記酸素イオン導電体としては、例えばランタンコバルタイト（ＬａＣＯ3 ）、ランタンマンガナイト（ＬａＭｎＯ3 ）、又はこれらにＭｇ、Ｃａなどをドープしたランタン系複合酸化物、あるいはイットリア安定化ジルコニア等を挙げることができる。前記酸素イオン導電体からなる構造材は、所定の温度域（一般に５００〜１２００℃）で、両側の酸素分圧差により酸素イオンを移動させる能力を有する。
【０００６】上記構造材は、円筒状、平板状、格子（ハニカム）状などいずれの形状でもよく、Ｏ2 の移動をできるだけ速やかにするため薄く緻密であることが望ましい。上記構造材を配置した燃焼部では、その内部を酸素イオンの移動に必要な温度に保持するために熱交換器等を配設することが実用的である。
【０００７】［作用］酸素イオン導電体からなる構造材を燃焼用空気と燃料の間に配置して燃焼部を構成することによって、燃焼用空気中の窒素は前記構造材により燃料側に移動せず、Ｏ2 のみが該構造材を通して燃料側に移動して燃料と反応するため、ＣＯ2とＨ2 Ｏを生成する。特に、ＬａＣＯ3 などのランタンコバルト系複合酸化物で構造材を形成した場合には、酸化反応の触媒作用を合わせ持つため、残存酸素が極めて少ない燃焼が可能となる。かかる方法で生成した燃焼排ガスは、通常の燃焼排ガスと異なり、Ｎ2 を含まず、かつ量もそれだけ少量であるため、ＣＯ2 の除去は極めて容易となる。即ち、冷却して水蒸気を水として分離し、残りのＣＯ2 を圧縮して液化ないし固化するという簡単な方法によりＣＯ2 を除去できる。以上のように、本発明方法は従来のような吸着法、吸収又は酸によるＣＯ2 分離・回収法と比較してほとんど動力を要しないため、低コスト化が可能である。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
（実施例１）ＬａＣＯ3 にＭｇをドープした原料を押出し法により厚さ０．８ｍｍ、５ｍｍピッチの格子状（２０ｍｍ角、即ち４穴×４穴、長さ３０ｃｍ）に成形し、１３００℃で焼成して模擬的な小容量の燃焼器を製作した。この燃焼器は小型であり、周囲の熱ロスが大きいので、電気炉中において９００℃になるように保持した。つづいて、前記格子状の燃焼器の中央の４つの穴に燃料としてＣＨ4 を、周囲の１２個の穴に燃焼用空気をそれぞれ３Ｎリットル／ｍｉｎ、２５Ｎリットル／ｍｉｎで流通させた。その結果、中央の４つの穴からの出口ガスはＣＯ2 が約３．０Ｎリットル／ｍｉｎ、Ｈ2 Ｏが約６．０Ｎリットル／ｍｉｎ、ＣＨ4 は殆ど完全に酸化燃焼され、Ｏ2 は約０．１Ｎリットル／ｍｉｎの残留であった。Ｎ2は検出限界（０．１％）以下であり、本発明の燃焼器の有用性が確認された。
【０００９】（実施例２）図１は、本実施例に係わる燃焼装置を示す概略図である。図中の符番１は燃焼器であり、この燃焼器１はＬａＣＯ3 にＭｇをドープした構造材２により燃焼室３と空気室４とに区画されている。前記燃焼室３には燃料供給ライン５が、前記空気室４には空気供給ライン６がそれぞれ連結されている。
【００１０】前記燃料供給ライン５の途中には、前記燃焼室３からの排ガスと熱交換する熱交換器７が設けられ、前記空気供給ライン６には前記空気室４からのガスと熱交換する熱交換器８が設けられている。また、前記燃焼室及び空気室４内には、それぞれ水又は上記の供給ライン９ａ，９ｂが配設されており、配管10ａ，10ｂにより図示しない上記タービン等へ送られる。なお、前記燃焼室３の排ガスライン11を通して冷却器12に送られる。
【００１１】このように、上記実施例に係る燃料装置は、ＬａＣＯ3 にＭｇをドープした構造材２により燃焼室３と空気室４とに区画された燃焼器１と、この燃焼器１の燃焼室３に連結され、該燃焼室３からの排ガスと熱交換する熱交換器７が介装された燃料供給ライン５と、前記燃焼器１の空気室４に連結され、該空気室４からのガスと熱交換する熱交換器８が介装された空気供給ライン６と、前記燃焼室３に排ガスライン11を介して接続する冷却器とを具備した構成となっている。
【００１２】このような構成の燃焼装置において、燃料としてＣＨ4 を燃料供給ライン５を通して燃焼器１の燃焼室３に、燃焼用空気を空気供給ライン６を通して同燃焼器１の空気室４に供給し、燃焼器１内を９００℃前後に保持して燃焼を行ったところ、ＣＯ2 とＨ2 Ｏ及び極微量のＯ2 を含む排ガスが燃焼室３に連結された排ガスライン11を通して冷却器12に送られ、ここではＨ2 Ｏが除去され、最終的にほとんどＣＯ2 のみが分離、回収された。
【００１３】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、少ない消費動力及び簡単な設備構成で殆どＣＯ2 とＨ2 Ｏのみからなる排ガスを生成せしめ、燃焼排ガスからのＣＯ2除去を従来法より格段に容易ならしめることができ、ひいては現在産業界の緊急課題であるＣＯ2 対策の一手段として極めて有効な燃焼装置を提供できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２０８
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成２年（１９９０）１１月１６日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 （外５名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１４０３８ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１月２２日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−１０９６２６ |
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