特許ウォッチ

公開番号2025130200
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-08
出願番号2024027209
出願日2024-02-27
発明の名称粒子循環燃焼システム
出願人株式会社豊田中央研究所,トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人
主分類F23C 10/01 20060101AFI20250901BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】効率的な揮発性有機化合物の分解と、効率的な二酸化炭素の回収と、を両立することができる粒子循環燃焼システムを提供する。
【解決手段】粒子循環燃焼システムは、炭化水素系燃料の燃焼および揮発性有機化合物の分解を促進する触媒作用を有した金属粒子と、炭化水素系燃料および空気を内部に供給させる供給口が設けられ、金属粒子を触媒として用いつつ炭化水素系燃料を燃焼させる燃焼塔と、燃焼塔で加熱された金属粒子を触媒として用いつつ揮発性有機化合物を分解させる処理塔と、燃焼塔と処理塔との間における気体の移動を制限するループシール部と、燃焼塔と処理塔との間で金属粒子を循環させる循環配管と、炭化水素系燃料の燃焼によって燃焼塔から排出される燃焼後ガス中に含まれる二酸化炭素を回収する回収器と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
粒子循環燃焼システムであって、
炭化水素系燃料の燃焼および揮発性有機化合物の分解を促進する触媒作用を有した金属粒子と、
前記炭化水素系燃料および空気を内部に供給させる供給口が設けられ、前記金属粒子を触媒として用いつつ前記炭化水素系燃料を燃焼させる燃焼塔と、
前記燃焼塔で加熱された前記金属粒子を触媒として用いつつ揮発性有機化合物を分解させる処理塔と、
前記燃焼塔と前記処理塔との間における気体の移動を制限するループシール部と、
前記燃焼塔と前記処理塔との間で前記金属粒子を循環させる循環配管と、
前記炭化水素系燃料の燃焼によって前記燃焼塔から排出される燃焼後ガス中に含まれる二酸化炭素を回収する回収器と、を備える、粒子循環燃焼システム。
続きを表示（約 270 文字）【請求項２】
請求項１に記載の粒子循環燃焼システムであって、さらに、
前記燃焼後ガスの熱を回収する熱回収部を備える、粒子循環燃焼システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の粒子循環燃焼システムであって、さらに、
前記粒子循環燃焼システムを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記処理塔の内部において計測された計測温度と予め設定された目標温度との差に応じて、前記燃焼塔への前記前記炭化水素系燃料の供給量と前記燃焼塔への空気の供給量とを調整する、粒子循環燃焼システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子循環燃焼システムに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
塗装乾燥工程や印刷工程の際、光化学スモッグの原因となる微量の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）が含まれた排ガスが発生する。このような排ガスに含まれるＶＯＣは、臭気を発することから、都市ガス等の燃料とともに燃焼することによって分解される。特許文献１には、塗装乾燥炉で発生した排ガスを高温に加熱することによってＶＯＣを分解する脱臭処理装置が開示されている。また、特許文献２には、ボイラ又はタービンから排出された排ガスに含まれるＶＯＣを除去するＶＯＣ除去装置およびＶＯＣ除去装置で処理する前の排ガスを加熱する加熱手段を備えた排ガス処理システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－６６６３８号公報
国際公開２０１４／１２９４０２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１では、排ガスを高温に加熱するために多くのエネルギー量を要する。また、特許文献１，２では、排ガスの加熱時に発生する二酸化炭素を回収する場合、その二酸化炭素は周囲に存在する排ガスによって希釈されて低濃度となっていることから、二酸化炭素の回収に要するエネルギー量も増加する傾向にある。このため、効率的な揮発性有機化合物の分解と、効率的な二酸化炭素の回収と、を両立することができる技術が要望されていた。
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、効率的な揮発性有機化合物の分解と、効率的な二酸化炭素の回収と、を両立することができる粒子循環燃焼システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００７】
（１）本発明の一形態によれば、粒子循環燃焼システムが提供される。この粒子循環燃焼システムは、炭化水素系燃料の燃焼および揮発性有機化合物の分解を促進する触媒作用を有した金属粒子と、前記炭化水素系燃料および空気を内部に供給させる供給口が設けられ、前記金属粒子を触媒として用いつつ前記炭化水素系燃料を燃焼させる燃焼塔と、前記燃焼塔で加熱された前記金属粒子を触媒として用いつつ揮発性有機化合物を分解させる処理塔と、前記燃焼塔と前記処理塔との間における気体の移動を制限するループシール部と、前記燃焼塔と前記処理塔との間で前記金属粒子を循環させる循環配管と、前記炭化水素系燃料の燃焼によって前記燃焼塔から排出される燃焼後ガス中に含まれる二酸化炭素を回収する回収器と、を備える。
【０００８】
この構成によれば、金属粒子は炭化水素系燃料の燃焼を促進する触媒作用を有することから、炭化水素系燃料を効率的に燃焼することができる。また、ループシール部によって処理塔と燃焼塔との間における気体の移動が制限されているため、燃焼塔における炭化水素系燃料の燃焼によって生じる二酸化炭素および水を含んだ燃焼後ガスが、処理塔の内部を流れる気体によって希釈されるのを抑制することができる。このため、燃焼後ガスは、効率的な燃焼によって生成されるとともに処理塔の内部を流れる気体によって希釈されないことから、そのような燃焼後ガスから回収器で二酸化炭素を回収することにより、二酸化炭素の回収に要するエネルギー量を低減することができる。すなわち、二酸化炭素の効率的な回収を実現することができる。さらに、この構成によれば、金属粒子は揮発性有機化合物の分解反応を促進する触媒作用を有するとともに燃焼塔における炭化水素系燃料の燃焼によって処理塔へ到る前に加熱されていることから、揮発性有機化合物を効率的に分解することができる。したがって、この構成によれば、効率的な二酸化炭素の回収と、効率的な揮発性有機化合物の分解と、を両立することができる。
【０００９】
（２）上記形態の粒子循環燃焼システムにおいて、さらに、前記燃焼後ガスの熱を回収する熱回収部を備えていてもよい。
この構成によれば、燃焼塔から排出される燃焼後ガスに含まれる熱エネルギーを回収することができる。回収した熱エネルギーは、例えば、処理塔の内部に供給される揮発性有機化合物の予熱に用いることができる。したがって、粒子循環燃焼システムにおいて、揮発性有機化合物の分解反応に要するエネルギー量をより一層低減することができる。
【００１０】
（３）上記形態の粒子循環燃焼システムにおいて、さらに、前記粒子循環燃焼システムを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記処理塔の内部において計測された計測温度と予め設定された目標温度との差に応じて、前記燃焼塔への前記前記炭化水素系燃料の供給量と前記燃焼塔への空気の供給量とを調整してもよい。
この構成によれば、処理塔の内部における計測温度と目標温度との差に応じて、燃焼塔への炭化水素系燃料の供給量と燃焼塔への空気の供給量とが調整されることから、計測温度が目標温度に近付くよう調整することができる。このため、処理塔の内部の温度が安定することによって、揮発性有機化合物の分解反応の効率を安定化させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許