[发明专利]催化燃烧装置

说明书

本发明涉及催化燃烧装置的改进，更详细地说，是一种比以往经验更能大幅度地降低压力损失的催化燃烧装置。

液体燃料或气体燃料的燃烧方式可以大致区分为燃烧器燃烧和催化燃烧。一般来说，催化燃烧无火焰，可在比较低的温度下燃烧燃料，因此，与随火焰燃烧的燃烧器燃烧的情况相比，其优点在于能抑制NOx的生成。而且，催化燃烧即使在燃烧器燃烧无法进行的低氧浓度条件下也能燃烧燃料，另外，只要控制成合适的燃烧条件，还能使燃料完全燃烧。

催化燃烧装置基本上由导管和设置在该导管内的燃烧催化剂的固定床组成。利用该催化燃烧装置，使通过导管供给催化剂床的含氧气体(典型的是空气)和燃料在升温条件下，通过与燃烧催化剂的接触作用进行反应并燃烧，而且，潜伏有反应热的燃烧气体可从催化剂床下游侧导管排出，这样，能把催化燃烧装置用到例如暖气设备的热源上。

一般来说，关于催化燃烧装置，重要的是要有助于催化剂床整体进行燃烧反应，为此，在把含氧气体和燃料供给催化剂床之前，首先必须进行均匀的混合。如果这种混合不充分，催化剂床就会发生局部高温，这样，不但催化剂有受物理性损伤之虞，而且由于催化剂活性降低，还会带来助长一氧化碳及碳氢化合物的产生等弊端。

因而，以往技术的催化燃烧装置如图2所示，采用如下方式：把燃烧催化剂床1上游侧的导管、即在形成含氧气体导入通道2的导管途中缩小直径，把该导管做成汾丘里管结构，在其小径部上设置燃料供给口4。如果采用这种方式，即使含氧气体导入通道2上只有一处开有燃料供给口4，也能使含氧气体和燃料均匀混合，能首先防止催化剂床上所产生的局部高温现象的发生。

但是，采用上述汾丘里管结构，即使不是这样，与燃烧器燃烧装置相比，也进一步增大了压力损失大的催化燃烧装置的压力损失，这一点不是所希望的。

附带讲，关于催化燃烧装置，例如为了向其供给含氧气体，通常还得配设送风机，但是在催化燃烧装置的压力损失大的场合，会带来送风机耗电量高的问题。

因此，本发明的目的是提供一种在催化剂固定床之外实际上不会发生压力下降、而且能维持良好的燃烧状态的催化燃烧装置。

本发明的催化燃烧装置，在导管内设置充填有燃烧催化剂的固定催化剂床，夹持该固定催化剂床地将导管的一侧作为含氧气体导入通道，而导管的另一侧作为燃烧气体排出通道，在含氧气体导入通道中开设有燃料供给口，其特征是，在含氧气体导入通道的燃料供给口附近(燃料供给口的上游或下游)，以垂直导管轴线的方式设置有涡流形成板。

图1是本发明催化燃烧装置的断面图。

图2是以往的催化燃烧装置的断面图。

图3及图4是涡流形成板的立体图。

以下，根据图1详细说明本发明的催化燃烧装置。

作为形成固定催化剂床1的燃烧催化剂，一般来说，最好使用在把耐热性无机氧化物做成蜂窝状构造的载体上载有例如白金、钯等贵金属系活性成分的东西。利用在粒状耐热性无机氧化物载体上载有贵金属系活性成分的粒状催化剂，形成固定催化剂床1。但是，与形成蜂窝状构造催化剂的催化剂床相比较，要求用粒状催化剂形成的催化剂床不能有大的压力降。

与把含氧气体导入通道做成汾丘里管结构、并在其小径部上开设有燃料供给口的以往技术相比较，本发明的最大特点是，在含氧气体导入通道的燃料供给口附近设置有涡流形成板5。

在这种结构中，所谓涡流形成板是用金属制成的流量控制板，它以垂直于含氧气体导入通道的轴线的方式设置，使通过该导入通道流动的流体产生以该涡流形成板的中心轴线为旋转轴线的涡流。

本发明所使用的涡流形成板，在其中心部设有开口部6，在该开口部周围设有从板中心呈放射状排列的数个开口，在这些开口中分别配备着从沿其半径方向延伸的边缘部朝同一方向倾斜并延伸的叶片。另外，这些周边开口可以是如图2所示的与中心开口部连续的形式，或是如图3所示的和中心开口部彼此独立的形式。

再者，作为涡流形成板也可以采用下述结构，即在壁厚比较厚的板中心部设有开口部，在该开口部周围设置从板中心呈放射状配置的数个切口，这些切口相对于导管的轴线倾斜地开口。

至于涡流形成板5的设置位置，不论是设置在固定催化剂床1的上游侧，还是设置在燃料供给口4的上游侧或下游侧都不会造成妨碍。涡流形成板5还可以在任意方向设置，可以设置成使倾斜叶片7朝气体流下游侧突出的状态，也可以设置成朝气体流的上游侧突出的状态。而关于涡流形成板5的设置个数，虽然能设置多块，但至少从多块涡流形成板会降低压力的观点出发，通常最好是设置一块，即使设置一块，也能在把含氧气体与燃料供给固定催化剂床之前预先均匀地进行混合。