JPS6221979B2 - - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関、ボイラー等、炭化水素系
燃料を燃焼させてそのエネルギーを利用する燃焼
方法およびその装置において、燃焼器から排出さ
れる排気ガスの一部を改質反応させて燃料として
再利用すると共に、該改質反応に必要な熱を排気
ガス中より改質反応器の器壁を通じて取得する方
法及びその装置に関する。
本発明は、内燃機関等の燃焼器から排出される
排気ガスを燃料の一部として再利用すると共に排
気ガス中の熱を利用して改質反応を行なわせ、燃
料消費量が少なく、熱エネルギーの有効利用を図
ることができる燃焼方法及びその装置を提供しよ
うとするものである。
すなわち、本発明は、炭化水素系燃料を燃焼さ
せてそのエネルギーを利用する燃焼方法におい
て、燃焼器の排気ガスの通路内に改質触媒を充填
した反応器を配置し、燃焼器から排出される排気
ガスの一部にアルコール系燃料を添加混合し、該
混合物を前記反応器内に送入してこれを改質反応
させて水素および一酸化炭素を含有する改質ガス
となし、次いで該改質ガスを炭化水素系燃料およ
び酸素含有ガスと共に燃焼器へ送入し、これらを
燃焼せしめると共に排気ガス中の熱を上記反応器
中にその反応器壁を通じて伝熱せしめて上記改質
反応を行なわせることを特徴とする燃焼方法(第
1発明)にある。
本発明によれば、排気ガス中に含まれている水
を、これに添加混合したアルコール系燃料と反応
させて、水素、一酸化炭素を含有する改質ガスと
するので、排気ガス中の上記水は再び水素および
一酸化炭素となり、燃料として再利用される。し
たがつて、排気ガスの全量を外部へ放出していた
従来法に比して、本発明においては燃焼器へ送入
する炭化水素系燃料を少なくすることができ、燃
料消費量の少ない燃焼方法を提供することができ
る。
また、本発明では、改質反応(吸熱反応)に必
要な熱を反応器壁を通じて排気ガス中より取得す
ることができるので、排気ガス中の熱エネルギー
を有効利用することができる。また、そのために
別途反応用熱源を設ける必要がなく装置が簡単で
ある。
また、本発明によれば、燃焼器へ送入する燃料
は炭化水素系燃料および改質ガスであり、該改質
ガスは水素、一酸化炭素を含有している故、燃焼
器中の燃料濃度が希薄であつても容易に燃焼させ
ることができる。
しかして、本発明は、特に内燃機関の燃焼にと
つて著しく優れた効果を発揮する。すなわち、本
発明を内燃機関の燃焼に適用した場合には、前記
のごとき効果の他、内燃機関(上記燃焼器に相当
する)に送入する燃料が水素、一酸化炭素、メタ
ン等のガスを含有しているために、燃料のオクタ
ン価が向上すると共に、燃料濃度が希薄であつて
も容易に爆発燃焼を起す。また、排気ガスの一部
を内燃機関に再循環するので、内燃機関の燃焼温
度を下げることができ、したがつて燃焼時に生成
する窒素酸化物の量を少なくすることができ、排
気ガスの浄化を行なうことができる。
本第1発明において、アルコール系燃料として
は、メタノールを主成分とするアルコールを用い
ることが好ましい。即ち、メタノールのみならず
工業用メタノールのごとくメタノールに少量のエ
チルアルコール、プロピルアルコール等を含有し
ているものなどを用いる。燃焼器とは、燃焼熱そ
のものをエネルギーとして利用するためのボイラ
ー、燃焼時の爆発力をエネルギーとして利用する
ための内燃機関など、所定の燃料を燃焼させるた
めの装置をいう。改質ガス触媒は、排気ガス中の
水をアルコール系燃料と反応させて、水素、一酸
化炭素に改質するためのもので、ニツケル、コバ
ルト、銅、鉄、クロム、白金族金属(白金、パラ
ジウム、ロジウム、ルテニウム等)などを用い
る。
反応器内においては、上記反応により水素、一
酸化炭素が生成される。したがつて、反応器を出
る改質ガス中には、上記の水素、一酸化炭素の他
に排気ガス中に存在していた窒素、未反応の水、
二酸化炭素が含まれている。また、排気ガス中に
少量含有されている未燃焼の一酸化炭素、炭化水
素はそのまま反応器を通過する。
水素、一酸化炭素に改質されたガスは、本来の
燃料として燃焼器に送入する炭化水素系燃料と混
合され、酸化剤たる酸素含有ガスと共に燃焼器に
送入され、燃焼に供せられる。ここに酸素含有ガ
スとは、空気、酸素等前記炭化水素系燃料、水素
等の燃料を燃焼させるための酸素を含有している
ガスをいう。
前記排気ガスの一部、つまり反応器へ送入する
排気ガスの量は燃焼器から排出される全排気ガス
量中の50%以下とすることが好ましい。50%以上
では燃焼器へ送入する改質ガスの量が大きすぎ
て、燃焼器を円滑に運転することができないから
である。反応器へ送入する排気ガスに対するアル
コール系燃料の添加割合は、0.05ないし0.7重量
倍とするのが好ましい。0.05重量倍以下では排気
ガス中の水とアルコール系燃料との反応が十分で
なく、排気ガス中の水分が十分に水素、一酸化炭
素に改質され難い。また、0.7重量倍以上ではそ
れ以上アルコール系燃料を増加させてもそれに見
合うだけの改質ガス生成の効果が少なく、反応器
内の触媒温度は、触媒の種類によつても異なるが
大体200ないし800℃である。
また、本発明の方法を実施する場合、触媒層の
温度を前記のごとき高温に保持する必要がある。
前記の改質ガス生成反応は吸熱反応であるため
に、触媒層をかかる温度に保持するためには、何
らかの加熱手段を必要とする。本発明において
は、反応器を燃焼器の排気ガス通路内に配置す
る。
本発明の方法を実施するための装置としては、
内燃機関、ボイラー等の燃焼器と、該燃焼器の排
気通路に接続され、該燃焼器から排出される排気
ガスの一部を導入すると共にこれにアルコール系
燃料を混合する混合器と、
該混合器に接続され、該混合器で作られた混合
物を水素と一酸化炭素とを含有する改質ガスに変
換するための反応器と、
該反応器に接続され、該反応器で生成された改
質ガスを炭化水素系燃料および酸素含有ガスと共
に前記燃焼器へ送入する手段とよりなると共に、
上記反応器は、上記改質ガスに変換するための
ニツケル、コバルト、銅、鉄、クロム又は白金族
金属等の改質触媒を充填して成り、この改質触媒
の層を上記混合物が通過して改質ガスに変換され
るように構成し、
かつ、該反応器は前記燃焼器の排気ガス通路内
に配置してなり、該排気ガス中の熱を上記反応器
中にその反応器壁を通じて伝熱せしめて上記改質
反応を行なわせるようにした燃焼装置が考えられ
る。
この装置によれば、反応器は排気ガス通路内に
配置されているので、高温状態にある排気ガスか
ら反応器内の触媒層への伝熱が起り、触媒層を反
応に必要とされる温度に保持することができる。
排気ガスとアルコール系燃料とを混合するため
の混合器は、実施例の第2図に示すごとく、両者
を一つの器内で混合させる。なお、この混合器は
このように一つの器とすることのほか、両者を直
接に、反応器へ通ずるパイプの中で混合させるこ
とによつても代用することができる。いずれの場
合も、排気ガスは高温状態にあるので、両者を接
触させれば、アルコール系燃料は気化され、ガス
状にて反応器へ送入される。
反応器は、前記及び後述する実施例の第3図に
詳記したごとく、混合器内で作られた排気ガスと
アルコール系燃料との混合物を水素と一酸化炭素
を含有する改質ガスに変換するための装置であ
る。なお、この反応器は排気ガスから有効に熱を
受けるために、燃焼器の排気ガス出口近くに設け
ることが好ましい。燃焼器が内燃機関の場合に
は、排気マニホールド内又はこれに近接した排気
パイプの中に設置する。
以下に、本発明に関する実施例および実施例を
示す。
実施例
改質触媒として銅―鉄触媒を使用し、自動車の
内燃機関の排気ガスの一部に対してアルコール系
燃料としてのメタノールを添加混合し、これを上
記触媒により改質反応させ、得られた改質ガス中
の成分を測定した。
上記銅―鉄触媒は、直径約3mmの球状の触媒担
体用γ・アルミナ粒子に、2重量%の銅と鉄(原
子比で1対1の割合)を含浸担持してなるもので
ある。
改質反応を行なうに当つては、上記触媒を内径
20mmの石英管内に充填し、該触媒層に上記排気ガ
スとメタノール蒸気との混合ガスを連続して送入
した。ここにメタノールは予め約150℃において
ガス化しておき、これを排気ガスと混合した。実
験は、メタノール(CH3OH)0.70モル/時の送
入量に対して、第1表の排気ガスをそれぞれ送入
することによつて行なつた。触媒層中へ送入する
メタノールの量はLHSV表示で6とした。また、
メタノールと排気ガスとの混合ガスの触媒層への
送入量、排気ガスに対するメタノールの割合およ
び触媒層の中心温度は第1表に示した。なお、上
記の「LHSV」とは、単位容積c.c.の触媒層を1時
間当りに通過するメタノールの液状換算量c.c.をい
う。
実験の結果を第1表に示す。
The present invention relates to a combustion method and apparatus for combusting hydrocarbon fuel and utilizing its energy, such as an internal combustion engine or a boiler, in which a part of the exhaust gas discharged from the combustor is subjected to a reforming reaction and reused as fuel. The present invention relates to a method and an apparatus for obtaining the heat necessary for the reforming reaction from exhaust gas through the wall of a reforming reactor. The present invention reuses the exhaust gas discharged from a combustor such as an internal combustion engine as part of the fuel, and uses the heat in the exhaust gas to perform a reforming reaction, resulting in low fuel consumption and thermal energy. The purpose of the present invention is to provide a combustion method and apparatus that can make effective use of fuel. That is, the present invention provides a combustion method in which hydrocarbon fuel is combusted and its energy is utilized, in which a reactor filled with a reforming catalyst is disposed in the exhaust gas passage of the combustor, and the exhaust gas discharged from the combustor is Alcohol-based fuel is added to and mixed with a portion of the exhaust gas, and the mixture is fed into the reactor to undergo a reforming reaction to produce a reformed gas containing hydrogen and carbon monoxide. The reforming reaction is carried out by feeding the raw gas together with a hydrocarbon fuel and an oxygen-containing gas into a combustor, burning them, and transmitting the heat in the exhaust gas into the reactor through the reactor wall. A combustion method (first invention) characterized in that: According to the present invention, the water contained in the exhaust gas is reacted with the alcohol-based fuel added and mixed therein to produce a reformed gas containing hydrogen and carbon monoxide. The water becomes hydrogen and carbon monoxide again and is reused as fuel. Therefore, compared to the conventional method in which the entire amount of exhaust gas is released to the outside, the present invention can reduce the amount of hydrocarbon fuel sent to the combustor, resulting in a combustion method with low fuel consumption. can be provided. Furthermore, in the present invention, the heat required for the reforming reaction (endothermic reaction) can be obtained from the exhaust gas through the reactor wall, so the thermal energy in the exhaust gas can be effectively utilized. Further, there is no need to separately provide a heat source for reaction, and the apparatus is simple. Further, according to the present invention, the fuel sent to the combustor is a hydrocarbon fuel and a reformed gas, and since the reformed gas contains hydrogen and carbon monoxide, the fuel concentration in the combustor is It can be easily combusted even if it is dilute. Therefore, the present invention exhibits particularly excellent effects on combustion in internal combustion engines. That is, when the present invention is applied to combustion in an internal combustion engine, in addition to the above-mentioned effects, the fuel fed to the internal combustion engine (corresponding to the combustor described above) contains gases such as hydrogen, carbon monoxide, and methane. Because of its presence, the octane number of the fuel increases, and even if the fuel concentration is low, explosive combustion can easily occur. In addition, since a portion of the exhaust gas is recirculated to the internal combustion engine, the combustion temperature of the internal combustion engine can be lowered, thus reducing the amount of nitrogen oxides produced during combustion, and purifying the exhaust gas. can be done. In the first invention, it is preferable to use alcohol containing methanol as a main component as the alcohol fuel. That is, not only methanol but also methanol containing a small amount of ethyl alcohol, propyl alcohol, etc., such as industrial methanol, is used. A combustor is a device for burning a given fuel, such as a boiler that uses combustion heat itself as energy, or an internal combustion engine that uses the explosive force during combustion as energy. Reformed gas catalysts are used to react water in exhaust gas with alcohol-based fuel to reform it into hydrogen and carbon monoxide. Palladium, rhodium, ruthenium, etc.) are used. In the reactor, hydrogen and carbon monoxide are produced by the above reaction. Therefore, in the reformed gas leaving the reactor, in addition to the above-mentioned hydrogen and carbon monoxide, nitrogen present in the exhaust gas, unreacted water,
Contains carbon dioxide. Further, unburned carbon monoxide and hydrocarbons contained in small amounts in the exhaust gas pass through the reactor as they are. The gas reformed into hydrogen and carbon monoxide is mixed with hydrocarbon fuel, which is sent to the combustor as the original fuel, and sent to the combustor together with oxygen-containing gas, which is the oxidizing agent, for combustion. . Here, the oxygen-containing gas refers to a gas containing oxygen for burning the hydrocarbon fuel such as air, oxygen, or fuel such as hydrogen. It is preferable that a portion of the exhaust gas, that is, the amount of exhaust gas fed into the reactor, be 50% or less of the total amount of exhaust gas discharged from the combustor. This is because if it exceeds 50%, the amount of reformed gas sent to the combustor is too large, making it impossible to operate the combustor smoothly. The ratio of alcohol fuel added to the exhaust gas fed into the reactor is preferably 0.05 to 0.7 times by weight. If the amount is less than 0.05 times by weight, the reaction between the water in the exhaust gas and the alcohol fuel will not be sufficient, and the water in the exhaust gas will not be sufficiently reformed into hydrogen and carbon monoxide. Furthermore, if the weight is 0.7 times the weight or more, even if the alcohol fuel is increased further, the effect of producing reformed gas will be small, and the catalyst temperature in the reactor will vary depending on the type of catalyst, but it will be around 200℃ or more. It is 800℃. Furthermore, when carrying out the method of the present invention, it is necessary to maintain the temperature of the catalyst layer at the high temperature described above.
Since the reformed gas production reaction is an endothermic reaction, some kind of heating means is required to maintain the catalyst layer at such a temperature. In the present invention, the reactor is placed in the exhaust gas passage of the combustor. The apparatus for carrying out the method of the present invention includes:
A combustor such as an internal combustion engine or a boiler, and a mixer connected to the exhaust passage of the combustor, which introduces a part of the exhaust gas discharged from the combustor and mixes alcohol-based fuel therein; a reactor connected to the reactor for converting the mixture produced in the mixer into a reformed gas containing hydrogen and carbon monoxide; The reactor comprises a means for introducing reformed gas together with a hydrocarbon fuel and an oxygen-containing gas into the combustor, and the reactor is configured to contain nickel, cobalt, copper, iron, chromium or platinum for conversion into the reformed gas. The reactor is filled with a reforming catalyst such as a group metal, and is configured such that the mixture passes through the layer of the reforming catalyst and is converted into reformed gas, and the reactor is configured to absorb the exhaust gas of the combustor. A combustion device is conceivable, which is disposed in the passage and allows the heat in the exhaust gas to be transferred into the reactor through the reactor wall to carry out the reforming reaction. According to this device, since the reactor is placed in the exhaust gas passage, heat transfer from the high-temperature exhaust gas to the catalyst layer in the reactor occurs, raising the catalyst layer to the temperature required for the reaction. can be held. A mixer for mixing exhaust gas and alcohol fuel mixes both in one container, as shown in FIG. 2 of the embodiment. In addition to using a single mixer as described above, this mixer can also be used instead by directly mixing the two in a pipe leading to the reactor. In either case, since the exhaust gas is in a high temperature state, when the two are brought into contact, the alcohol-based fuel is vaporized and sent in gaseous form to the reactor. The reactor converts the mixture of exhaust gas and alcohol fuel produced in the mixer into reformed gas containing hydrogen and carbon monoxide, as detailed in FIG. 3 of the embodiments described above and later. It is a device for Note that this reactor is preferably provided near the exhaust gas outlet of the combustor in order to effectively receive heat from the exhaust gas. If the combustor is an internal combustion engine, it is installed in the exhaust manifold or in the exhaust pipe close to it. Examples and examples related to the present invention are shown below. Example Using a copper-iron catalyst as a reforming catalyst, methanol as an alcoholic fuel is added and mixed to a part of the exhaust gas of an automobile internal combustion engine, and this is subjected to a reforming reaction with the above catalyst. The components in the reformed gas were measured. The above-mentioned copper-iron catalyst is made by impregnating and supporting 2% by weight of copper and iron (an atomic ratio of 1:1) on spherical γ-alumina particles for a catalyst carrier having a diameter of about 3 mm. When carrying out the reforming reaction, the above catalyst should be
A 20 mm quartz tube was filled, and a mixed gas of the exhaust gas and methanol vapor was continuously fed into the catalyst layer. Methanol was previously gasified at about 150°C and mixed with exhaust gas. The experiment was carried out by feeding each of the exhaust gases listed in Table 1 for a feed rate of 0.70 mol/hour of methanol (CH 3 OH). The amount of methanol fed into the catalyst layer was 6 based on LHSV. Also,
Table 1 shows the amount of mixed gas of methanol and exhaust gas fed to the catalyst layer, the ratio of methanol to the exhaust gas, and the center temperature of the catalyst layer. Note that the above "LHSV" refers to the liquid equivalent amount cc of methanol that passes through a catalyst layer of unit volume cc per hour. The results of the experiment are shown in Table 1.
【表】
第1表において、H2は水素、COは一酸化炭
素、CH4はメタン、CO2は二酸化炭素、H2Oは
水、N2は窒素を示す(以下同じ)。
第1表の結果から知られるごとく、排気ガスと
メタノールとを反応させることによつて、水素、
一酸化炭素を含有する改質ガスが得られることが
分る。また、改質ガス中の水の量が反応器へ送入
される水の量よりも少ないことが知られる。
以上の事実から明らかなように、排気ガスとメ
タノールとを反応させることによつて、排気ガス
中の水を水素、一酸化炭素に改質できることが分
る。
以下に、本発明を自動車の内燃機関の作動に実
施した例を示す。
本実施例に用いた装置は、第1図ないし第3図
に示すごとく、炭化水素系燃料としてのガソリン
を入ねたガソリンタンク1とメタノールを入れた
メタノールタンク10と気化器2と燃焼器として
の内燃機関3と、排気ガソリンとを混合するため
の混合器4と、改質用の反応器5とよりなる。
メタノールクタンク10は、パイプ12,14
およびメタノール送入ポンプ13を介して、混合
器4に接続する。気化器2は、周知のもの(キヤ
ブレータ)で、ガソリンタンク1と空気導入用の
パイプ22に接続すると共に、気化器2の吐出口
は内燃機関3の吸気マニホールド31に燃料用パ
イプ23により接続する。混合器4は、第2図に
示すごとく、円筒状の器で、その上部にはメタノ
ール用ノズル41と排気ガス用ノズル42を、側
壁には混合ガスノズル44を設けてなり、これら
ノズル41,42および44はそれぞれ前記のメ
タノール導入用のパイプ14、排気ガス用パイプ
43、混合ガス送入用パイプ45に接続する。な
お、46は蓋である。
反応器5は、第3図に示すごとく、円筒状の器
でその内部に改質触媒51を充填してなる。該改
質触媒51は、反応器5内に設けた金網54と5
3との間に保持する。反応器5はその上端を、前
記混合ガス送入用パイプ45に、下端を改質ガス
送入用パイプ52に接続する。該改質ガス送入用
パイプ52は、その他端を前記燃料用パイプ23
に接続する。また、反応器5は、軸方向に2分割
できる割管33の間に、該割管33の軸方向と直
角の方向(図の上下方向)に挾持配設する。また
該割管33には、排気ガス採取用パイプ47を同
様に挾持配設し、該パイプ47は前気排気ガス用
パイプ43に接続する。該割管33は、その一方
を内燃機関3の排気マニホールド32に、他方を
排気パイプ34に接続する。なお、第1図におい
て、48は逆止弁、49はバルブ、21は空気フ
イルターである。
上記装置により、内燃機関3を作動させるに当
つては、混合ガス用のバルブ49を閉止してお
き、まず周知のごとく内燃機関3をセルモータに
より始動させて、気化器2によりガソリンおよび
空気を吸入させ、これらを爆発燃焼させて内燃機
関3を作動させる。内燃機関3からの排気ガス
は、排気マニホールド32、前間割管33および
排気パイプ34より排出される。この排気ガスに
より、反応器5内の触媒51が加熱される。
次に、本発明にかかる燃焼方法を行なうため
に、触媒51が改質反応温度に加熱された時点
で、混合ガス用のバルブ49を開き、またメタノ
ール送入ポンプ13により所定量のメタノールを
極く少量ずつ連続的に混合器4に送入する。これ
と同時に、排気ガス用パイプ43より、排気ガス
が混合器4内に送入される。混合器4内では、上
記のごとく連続的に少量ずつ滴下されるメタノー
ルが、500ないし800℃という高温にある排気ガス
により気化され、両者が混合される。この混合ガ
スは、混合ガス送入用パイプ45により反応器5
に送入され、触媒下に改質され、水素、一酸化炭
素を含有する改質ガスに変換される。この改質ガ
スは、改質ガス送入用パイプ52により、前記燃
料用パイプ23内に装入され、前記空気およびガ
ソリンと共に燃料として内燃機関に送入される。
なお、排気ガス用パイプ43、混合器4、混合
ガス送入用パイプ45、割管33、排気マニホー
ルド32、改質ガス送入用パイプ52は、保温の
ために保温材により被覆する。
上記装置の作動条件および結果は、次のようで
あつた。
(a) 使用した内燃機関とその駆動条件
ピストン式、容量1588c.c.、回転数1800rpm、
吸気圧800mmHg、空気過剰率1.0、点火時期24
゜BTDC、トルク6.0Kg―m。
(b) 反応器の条件
触媒は、実験例に示したものと同様の銅―鉄
触媒、触媒量100ml、触媒層の大きさは直径40
mm、長さ8cm、触媒層中心温度300〜400℃、前
記混合ガスの空間速度10万/時。
(c) ガス組成
排気ガス、改質ガス等、前記装置の各部所に
おけるガスの組成を第2表に示す。同表中「該
当部所」とは、第1図に示すAないしGの各部
所を示す。なお、第1図に示す部所Cの値は部
所AとBの値の合計値である故、同表には省略
した。気化器2へ送入する酸素含有ガスとして
は空気を用い、同表には酸素O2と窒素N2とし
て表示した。排気ガス、改質ガス中には微量の
エチレン、プロピレン、あるいは窒素酸化物が
含まれているが、これらは上記反応、燃焼にほ
とんど影響がないので、表には示さなかつた。
部所Aにおける排気ガスの採取は、内燃機関の
全排気ガス量の20%とした。[Table] In Table 1, H 2 represents hydrogen, CO represents carbon monoxide, CH 4 represents methane, CO 2 represents carbon dioxide, H 2 O represents water, and N 2 represents nitrogen (the same applies hereinafter). As is known from the results in Table 1, by reacting exhaust gas and methanol, hydrogen and
It can be seen that a reformed gas containing carbon monoxide is obtained. It is also known that the amount of water in the reformed gas is less than the amount of water fed into the reactor. As is clear from the above facts, water in the exhaust gas can be reformed into hydrogen and carbon monoxide by reacting the exhaust gas with methanol. An example in which the present invention is applied to the operation of an internal combustion engine of an automobile will be shown below. As shown in Figures 1 to 3, the device used in this example consists of a gasoline tank 1 containing gasoline as a hydrocarbon fuel, a methanol tank 10 containing methanol, a vaporizer 2, and a combustor. It consists of an internal combustion engine 3, a mixer 4 for mixing exhaust gasoline, and a reforming reactor 5. The methanol tank 10 has pipes 12 and 14.
and is connected to the mixer 4 via the methanol feed pump 13. The carburetor 2 is a well-known carburetor, and is connected to the gasoline tank 1 and an air introduction pipe 22, and the discharge port of the carburetor 2 is connected to the intake manifold 31 of the internal combustion engine 3 via a fuel pipe 23. . As shown in FIG. 2, the mixer 4 is a cylindrical vessel, and has a methanol nozzle 41 and an exhaust gas nozzle 42 on its upper part, and a mixed gas nozzle 44 on its side wall. and 44 are connected to the methanol introduction pipe 14, the exhaust gas pipe 43, and the mixed gas introduction pipe 45, respectively. Note that 46 is a lid. As shown in FIG. 3, the reactor 5 is a cylindrical vessel in which a reforming catalyst 51 is filled. The reforming catalyst 51 is connected to wire meshes 54 and 5 provided in the reactor 5.
Hold between 3 and 3. The reactor 5 has its upper end connected to the mixed gas feed pipe 45 and its lower end connected to the reformed gas feed pipe 52. The other end of the reformed gas feed pipe 52 is connected to the fuel pipe 23.
Connect to. Further, the reactor 5 is sandwiched between the split tubes 33 that can be divided into two in the axial direction in a direction perpendicular to the axial direction of the split tubes 33 (vertical direction in the figure). Further, an exhaust gas sampling pipe 47 is similarly sandwiched and disposed in the split pipe 33, and the pipe 47 is connected to the front exhaust gas pipe 43. The split pipe 33 connects one end to the exhaust manifold 32 of the internal combustion engine 3 and the other end to the exhaust pipe 34 . In FIG. 1, 48 is a check valve, 49 is a valve, and 21 is an air filter. When operating the internal combustion engine 3 using the above device, the mixed gas valve 49 is closed, and as is well known, the internal combustion engine 3 is first started by the starter motor, and gasoline and air are sucked into the carburetor 2. The internal combustion engine 3 is operated by explosive combustion. Exhaust gas from the internal combustion engine 3 is discharged through an exhaust manifold 32, a front split pipe 33, and an exhaust pipe 34. This exhaust gas heats the catalyst 51 in the reactor 5. Next, in order to carry out the combustion method according to the present invention, when the catalyst 51 is heated to the reforming reaction temperature, the mixed gas valve 49 is opened, and a predetermined amount of methanol is pumped in by the methanol feed pump 13. The mixture is continuously fed into the mixer 4 little by little. At the same time, exhaust gas is introduced into the mixer 4 from the exhaust gas pipe 43. In the mixer 4, the methanol that is continuously dropped little by little as described above is vaporized by the exhaust gas at a high temperature of 500 to 800°C, and the two are mixed. This mixed gas is delivered to the reactor 5 through a mixed gas feed pipe 45.
The gas is then reformed under a catalyst and converted into reformed gas containing hydrogen and carbon monoxide. This reformed gas is charged into the fuel pipe 23 through the reformed gas feed pipe 52, and is fed to the internal combustion engine as fuel together with the air and gasoline. The exhaust gas pipe 43, the mixer 4, the mixed gas feed pipe 45, the split pipe 33, the exhaust manifold 32, and the reformed gas feed pipe 52 are covered with a heat insulating material to keep them warm. The operating conditions and results of the above device were as follows. (a) Internal combustion engine used and its driving conditions Piston type, capacity 1588 c.c., rotation speed 1800 rpm,
Intake pressure 800mmHg, excess air ratio 1.0, ignition timing 24
゜BTDC, torque 6.0Kg-m. (b) Reactor conditions The catalyst was the same copper-iron catalyst as shown in the experimental example, the amount of catalyst was 100 ml, and the size of the catalyst layer was 40 mm in diameter.
mm, length 8 cm, catalyst layer center temperature 300 to 400°C, and space velocity of the mixed gas 100,000/hour. (c) Gas composition Table 2 shows the composition of gases in each part of the device, such as exhaust gas and reformed gas. In the same table, "applicable parts" refer to the parts A to G shown in FIG. Note that the value of part C shown in FIG. 1 is the sum of the values of parts A and B, so it is omitted from the table. Air was used as the oxygen-containing gas fed into the vaporizer 2, and is shown as oxygen O 2 and nitrogen N 2 in the same table. The exhaust gas and reformed gas contain trace amounts of ethylene, propylene, or nitrogen oxides, but these are not shown in the table because they have little effect on the above reactions and combustion.
The exhaust gas sampled at section A was 20% of the total amount of exhaust gas from the internal combustion engine.
【表】
上表より知られるごとく、前記条件によつて
も円滑な燃焼、駆動行なわせうることが分る。
(d) 有害ガス
上記条件下で作動をさせた場合、排気ガス中
の有害成分は第3表に示すようであつた。ま
た、比較のために、従来法として、排気ガスの
採取、改質ガス化を行なわず、反応器へ送入す
べきメタノール量を内燃機関へ直接送入するガ
ソリンに加えて、他は上記とほぼ同様の作動を
行なわせ、上記有害成分の検出を行なつた。そ
の結果を第3表に併記した。[Table] As can be seen from the above table, smooth combustion and driving can be achieved even under the above conditions. (d) Harmful gas When operated under the above conditions, the harmful components in the exhaust gas were as shown in Table 3. For comparison, in addition to the conventional method, in which the amount of methanol to be sent to the reactor is directly sent to the internal combustion engine without collecting exhaust gas or reforming it into gas, the other methods are the same as above. Almost the same operation was carried out to detect the above-mentioned harmful components. The results are also listed in Table 3.
【表】
同表中NOXは窒素酸化物、HCは未燃焼ガソ
リン、プロパン、メタンなどの炭化水素、CO
は一酸化炭素を示す。また、表中の〔g/
ps/hr〕とは、内燃機関1馬力ps、1時間hr
当りに排出された重量(g)を示す。[Table] In the table, NO
indicates carbon monoxide. Also, [g/
ps/hr] is internal combustion engine 1 horsepower ps, 1 hour hr
Indicates the weight (g) discharged per unit.
図は本発明の実施例を示し、第1図は本発明に
より内燃機関を作動させる装置の説明図、第2図
は混合器の一部欠截正面図、第3図は反応器の配
設状態を示す一部欠截正面図である。
1…ガソリンタンク、2…気化器、3…内燃機
関、4…混合器、5…反応器、10…メタノール
タンク、43…排気ガス用パイプ、51…改質触
媒、53,54…金網。
The figures show an embodiment of the present invention, Fig. 1 is an explanatory diagram of a device for operating an internal combustion engine according to the present invention, Fig. 2 is a partially cutaway front view of a mixer, and Fig. 3 is an arrangement of a reactor. It is a partially cutaway front view showing the state. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Gasoline tank, 2... Carburizer, 3... Internal combustion engine, 4... Mixer, 5... Reactor, 10... Methanol tank, 43... Exhaust gas pipe, 51... Reforming catalyst, 53, 54... Wire mesh.
Claims (1)
を利用する燃焼方法において、燃焼器の排気ガス
の通路内に改質触媒を充填した反応器を配置し、
燃焼器から排出される排気ガスの一部にアルコー
ル系燃料を添加混合し、該混合物を前記反応器内
に送入してこれを改質反応させて水素および一酸
化炭素を含有する改質ガスとなし、次いで該改質
ガスを炭化水素系燃料および酸素含有ガスと共に
燃焼器へ送入し、これらを燃焼せしめると共に排
気ガス中の熱を上記反応器中にその反応器壁を通
じて伝熱せしめて上記改質反応を行なわせること
を特徴とする燃焼方法。 2 アルコール系燃料に添加混合する排気ガスの
量は、燃焼器から排出される全排気ガス量の50%
以下であることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の燃焼方法。 3 改質触媒は、ニツケル、コバルト、銅、鉄、
クロム又は白金族金属であることを特徴とする特
許請求の範囲第1項又は第2項記載の燃焼方法。 4 燃焼器と、該燃焼器の排気通路に接続され、
該燃焼器から排出される排気ガスの一部を導入す
ると共にこれにアルコール系燃料を混合する混合
器と、該混合器に接続され、該混合器で作られた
混合物を水素と一酸化炭素とを含有する改質ガス
に変換するための反応器と、 該反応器に接続され該反応器で生成された改質
ガスを炭化水素系燃料および酸素含有ガスと共に
前記燃焼器へ送入する手段とよりなると共に、 上記反応器は、上記改質ガスに変換するための
ニツケル、コバルト、銅、鉄、クロム又は白金族
金属等の改質触媒を充填して成り、この改質触媒
の層を上記混合物が通過して改質ガスに変換され
るように構成し、 かつ該反応器は前記燃焼器の排気ガス通路内に
配置してなり、該排気ガス中の熱を上記反応器中
にその反応器壁を通じて伝熱せしめて上記改質反
応を行なわせるようにしたことを特徴とする燃焼
装置。 5 燃焼器は、内燃機関であることを特徴とする
特許請求の範囲第4項記載の燃焼装置。[Claims] 1. A combustion method in which hydrocarbon fuel is combusted and its energy is utilized, in which a reactor filled with a reforming catalyst is disposed in the exhaust gas passage of a combustor,
A reformed gas containing hydrogen and carbon monoxide is produced by adding and mixing alcohol-based fuel to a portion of the exhaust gas discharged from the combustor, and feeding the mixture into the reactor to undergo a reforming reaction. and then feeding the reformed gas together with a hydrocarbon fuel and an oxygen-containing gas into a combustor to burn them and transfer the heat in the exhaust gas into the reactor through the reactor wall. A combustion method characterized by carrying out the above-mentioned reforming reaction. 2 The amount of exhaust gas added to alcohol-based fuel is 50% of the total amount of exhaust gas emitted from the combustor.
Claim 1 characterized in that:
Combustion method described in section. 3 Reforming catalysts include nickel, cobalt, copper, iron,
3. The combustion method according to claim 1 or 2, wherein chromium or a platinum group metal is used. 4 a combustor, connected to the exhaust passage of the combustor,
A mixer that introduces a portion of the exhaust gas discharged from the combustor and mixes alcohol fuel therein; and a mixer that is connected to the mixer and mixes the mixture made by the mixer with hydrogen and carbon monoxide. a reactor for converting the reformed gas into a reformed gas containing a hydrocarbon fuel and an oxygen-containing gas; The reactor is filled with a reforming catalyst such as nickel, cobalt, copper, iron, chromium, or platinum group metal for conversion into the reformed gas, and the layer of this reforming catalyst is and the reactor is arranged in the exhaust gas passage of the combustor to transfer the heat in the exhaust gas into the reactor for the reaction. A combustion device characterized in that the above-mentioned reforming reaction is carried out by transferring heat through the vessel wall. 5. The combustion device according to claim 4, wherein the combustor is an internal combustion engine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2334077A JPS53109234A (en) | 1977-03-03 | 1977-03-03 | Combustion method and apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2334077A JPS53109234A (en) | 1977-03-03 | 1977-03-03 | Combustion method and apparatus therefor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53109234A JPS53109234A (en) | 1978-09-22 |
| JPS6221979B2 true JPS6221979B2 (en) | 1987-05-15 |
Family
ID=12107852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2334077A Granted JPS53109234A (en) | 1977-03-03 | 1977-03-03 | Combustion method and apparatus therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS53109234A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5584525A (en) * | 1993-03-03 | 1996-12-17 | Nissan Motor Co., Ltd. | Automotive seat having robust construction |
| JP4596349B2 (en) | 2008-04-10 | 2010-12-08 | ヤマトミシン製造株式会社 | Feeding arm shape flat stitch machine |
-
1977
- 1977-03-03 JP JP2334077A patent/JPS53109234A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53109234A (en) | 1978-09-22 |
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