基本を理解する

燃焼加熱は、大規模な工業プロセスで化学反応を促進するために必要な熱を提供するための効果的で一般的な方法です。精製、改質、クラッキングのプロセスは、従来、容易に利用できるエネルギー源(天然ガスなど)に依存していました。化石燃料は、石油の精製と蒸留に必要な低コストで効率的なエネルギー源でしたが、これらの燃料に含まれる炭素は、長期的な環境に影響を与える望ましくない排出をもたらします。しかし、水素燃焼は燃焼によるCO2生成を緩和するため、温室効果ガスの排出削減に有効な選択肢として魅力的です。

技術的な課題

燃焼特性

水素燃焼のメカニズムは他のほとんどの炭化水素燃料と似ていますが、水素を燃焼させる場合のバーナー性能は大きく異なります。水素燃焼は、断熱火炎温度がかなり高く、可燃性限界が広く、反応速度が速くなります。これらの特性は、熱伝達率、プロセスヒーターの全体的な効率、そして最終的には炉の運転方法に影響を与えます。さらに、これらの特性は、それ用に設計されていない可能性のある燃焼加熱装置(プレミックスバーナーなど)に大混乱をもたらす可能性があります。

バーナーの信頼性

水素の高い火炎温度、広い可燃性限界、および火炎速度は、燃焼加熱装置に使用される材料の摩耗や損傷の増加につながる可能性があります。天然ガスで優れた性能を発揮する全体的な機器設計は、水素燃焼に対処すると加速的に劣化する可能性があります。そのため、信頼性の懸念を軽減し、望ましいランレングスを達成するために、アップグレードされた構造材料とともに、より堅牢なバーナー設計戦略を開発する必要があります。

安全性への懸念

水素は天然ガスに比べて可燃性の範囲が広いため、始動時の発火や爆発のリスクが高まります。これらのリスクを軽減するには、十分に根拠のある安全プロトコルを実装し、フェイルセーフシステムを設計することが重要です。

イノベーションの機会

アドバンテージバーナー設計:

水素燃焼のユニークな特性は、バーナー設計を革新する機会を提供します。ジョン・ジンクのadvantagedバーナーとテクノロジーは、特定の分野で活躍するように調整されています。高含有量の水素を焼成する数十年の経験を持つバーナー開発は、2つの重要な問題に取り組むことに焦点を当ててきました。

  •  したがって、有利なバーナーの設計は、バーナーの性能を低下させることなく、消耗品への依存を大幅かつ効果的に減らす設計になります。
  • 一貫した運用: 対象分野の専門知識を活用して燃焼性能をリアルタイムで調整し、燃料組成や燃焼用空気温度の変化に関係なく、目的の性能を達成することで、次のレベルの性能を見つけることができます。SOLEXバーナーはまさにそれを行うことができます。2つの独立した燃焼ゾーンを活用することで、バーナーの戦略的な部分の化学量論を効果的に調整し、フラッシュバックのリスクを軽減しながら、NOx性能を最適化することができます。

SOLEX バーナー イラスト

図 1 SOLEX バーナー燃焼ゾーン


  • 安全システム: 堅牢な安全システムの必要性は、センサー技術と制御システムの革新を促進しています。これらの進歩により、水素を安全に使用できるようになり、事故のリスクが軽減され、プロセス全体の信頼性が向上します。

経済的考慮事項

水素への移行には、多額の設備投資が必要です。これには、既存のインフラストラクチャの改造、新しい機器の開発、安全基準への準拠の確保が含まれます。炭素排出量の削減による長期的なメリットは明らかですが、多くのアプリケーションでは初期コストが抑止力となる可能性があります。政府や規制機関は、これらのコストを相殺し、水素技術の採用を促進するためのインセンティブと補助金を提供することで、極めて重要な役割を果たすことができます。さらに、水素インフラへのこれらの投資は、ユニットの生産性を向上させ、脱炭素化の取り組みに見返りを提供することができます。