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公開番号2025154127
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024056958
出願日2024-03-29
発明の名称水蒸気発生装置
出願人三浦工業株式会社
代理人個人,個人
主分類F22B 1/18 20060101AFI20251002BHJP(蒸気発生)
要約【課題】水素と酸素の激しい燃焼反応を抑制するために、高圧の水蒸気を安定的に供給できる水蒸気発生装置を提供する。
【解決手段】水蒸気発生装置は、水蒸気使用部に水蒸気を供給する装置であり、水素及び酸素を噴出するバーナと、前記バーナから噴出した水素と酸素を燃焼し、燃焼生成物として第1水蒸気を生成する燃焼室と、第2水蒸気を生成する第2水蒸気生成部と、酸素及び水素の少なくともいずれかと、前記第2水蒸気とを混合する第2水蒸気混合部と、を備え、前記第2水蒸気とともに、酸素と水素とを燃焼する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
水蒸気使用部に水蒸気を供給する水蒸気発生装置であって、
水素及び酸素を噴出するバーナと、
前記バーナから噴出した水素と酸素を燃焼し、燃焼生成物として第１水蒸気を生成する燃焼室と、
第２水蒸気を生成する第２水蒸気生成部と、
酸素及び水素の少なくともいずれかと、前記第２水蒸気とを混合する第２水蒸気混合部と、
を備え、
前記第２水蒸気とともに、酸素と水素とを燃焼する水蒸気発生装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記第２水蒸気生成部は、前記燃焼室に面して配置され、前記第２水蒸気混合部の圧力よりも高圧である前記第２水蒸気を生成する、
請求項１に記載の水蒸気発生装置。
【請求項３】
前記第２水蒸気生成部は、前記第１水蒸気からの熱回収により、前記第２水蒸気混合部の圧力より高圧である前記第２水蒸気を生成する、
請求項１に記載の水蒸気発生装置。
【請求項４】
酸素及び水素の少なくともいずれかと、不活性ガスとを混合する不活性ガス混合部と、
前記不活性ガス混合部に前記不活性ガスを供給する不活性ガス供給ラインと、
前記不活性ガス供給ラインの不活性ガス流量を調整する不活性ガス流量調整部と、
前記不活性ガス混合部への前記不活性ガスの供給の要否を判定する不活性ガス供給判定部と、
前記水蒸気発生装置の運転を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記不活性ガス供給判定部により前記不活性ガスの供給が必要であると判定された場合、前記不活性ガス混合部に前記不活性ガスを供給する不活性ガス混合制御部を備える、
請求項１に記載の水蒸気発生装置。
【請求項５】
前記第１水蒸気に水を添加する水添加部と、
前記水添加部から供給される水を気化させて第３水蒸気を生成させる気化室と、
前記第１水蒸気、前記第２水蒸気、前記第３水蒸気の少なくともいずれかを水蒸気使用部に供給する水蒸気供給ラインと、
前記気化室に上流側が接続されるパージラインと、
を備え、
前記不活性ガス混合制御部は、前記第２水蒸気に替えて前記不活性ガスが前記不活性ガス混合部に供給される場合、前記パージラインから前記不活性ガスが混合された水蒸気を系外に排出する制御を行う、
請求項４に記載の水蒸気発生装置。
【請求項６】
前記第１水蒸気に水を添加する水添加部と、
前記水添加部から供給される水を気化させて第３水蒸気を生成させる気化室と、
前記第１水蒸気、前記第２水蒸気、前記第３水蒸気の少なくともいずれかを水蒸気使用部に供給する水蒸気供給ラインと、
前記第２水蒸気生成部の圧力を検出する第２水蒸気生成部圧力検出部と、
前記水蒸気発生装置の運転を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第２水蒸気生成部圧力検出部の検出結果が所定圧力を超える場合に前記第２水蒸気を前記水蒸気使用部へ供給する第２水蒸気供給制御部を備える、
請求項１に記載の水蒸気発生装置。
【請求項７】
前記第２水蒸気混合部で混合された一部の前記第２水蒸気を含む前記第１水蒸気から熱回収する第１水蒸気熱交換部と、
前記第２水蒸気を水蒸気使用部に供給する第２水蒸気供給ラインと、
前記第２水蒸気生成部の圧力を検出する第２水蒸気生成部圧力検出部と、
前記水蒸気発生装置の運転を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第２水蒸気生成部圧力検出部の検出結果が所定圧力を超える場合に前記第２水蒸気を前記水蒸気使用部へ供給する第２水蒸気供給制御部を備える、
請求項１に記載の水蒸気発生装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水蒸気発生装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、水蒸気を発生させるための装置として、ボイラが広く知られている。一般的なボイラは、燃料の燃焼により発生した熱によって水を加熱して水蒸気を発生させるものであり、燃焼時に二酸化炭素を発生する燃料ガス（例えば、ＬＮＧやＬＰＧ）を利用するものが多い。
近年、環境負荷の観点から、燃焼時に二酸化炭素が発生しない燃料ガスとして、水素が注目されている。また、水素と酸素（純酸素）とを燃焼させ、燃焼生成物として発生した水蒸気を利用する水蒸気発生装置が考案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－２４０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、水素と酸素（純酸素）との燃焼反応は、激しく、取り扱いが困難であり、機器への負担等も大きい。上記特許文献１に記載の水蒸気の生成装置では、圧力容器の中で水素と酸素を燃焼させ、燃焼で生じた第１水蒸気に圧力容器の中で水を添加して発生する第２水蒸気を、酸素に混合させて燃焼反応を穏やかなものとしている。このため、酸素に混合される第２水蒸気は、圧力容器よりも高圧に加圧されることが必要になる。しかし、特許文献１には、第２水蒸気を加圧する手段に関して記載されていない。
【０００５】
水蒸気を酸素に混合させる場合には、十分な混合を行えるように、水蒸気を所定の圧力とする必要がある。しかし、水蒸気（例えば、特許文献１の第１水蒸気と第２水蒸気）を用いる場合には、すでに高い温度及び圧力を有しているため、それを所定の圧力とするためにさらに昇圧することは、取り扱いが困難である上に、耐熱性の昇圧装置等が必要となって水蒸気発生装置の構成が複雑になり、装置コストも上昇する。
また、水蒸気を使用する機器等の運転状況は、水蒸気を使用する機器が配置される生産ライン等によって様々であり、水蒸気発生装置は、水蒸気の使用状況に合わせた運転が行われる。そのため、酸素に混合される水蒸気は、燃焼量の変動に応じて安定的に供給されることが必要となる。
したがって、水素と酸素の激しい燃焼反応を抑制するために、高圧の水蒸気を安定的に供給できる装置、さらには、水蒸気発生装置の運転状態に応じて安定的に供給できる装置が望まれている。
【０００６】
本発明は、水素と酸素の激しい燃焼反応を抑制するために、高圧の水蒸気を安定的に供給できる水蒸気発生装置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】
【０００７】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。
【０００８】
本発明の水蒸気発生装置は、水蒸気使用部に水蒸気を供給する水蒸気発生装置であって、水素及び酸素を噴出するバーナと、前記バーナから噴出した水素と酸素を燃焼し、燃焼生成物として第１水蒸気を生成する燃焼室と、第２水蒸気を生成する第２水蒸気生成部と、酸素及び水素の少なくともいずれかと、前記第２水蒸気とを混合する第２水蒸気混合部と、を備え、前記第２水蒸気とともに、酸素と水素とを燃焼する。
【０００９】
前記第２水蒸気生成部は、前記燃焼室に面して配置され、前記第２水蒸気混合部の圧力よりも高圧である前記第２水蒸気を生成することが好ましい。
【００１０】
前記第２水蒸気生成部は、前記第１水蒸気からの熱回収により、前記第２水蒸気混合部の圧力より高圧である前記第２水蒸気を生成することが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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