株式会社正英製作所は、表面燃焼バーナの代替を目的とした水素専焼バーナの基礎燃焼試験を実施した。工業炉などで広く使われる従来の表面燃焼バーナは水素専焼化にあたって逆火のリスクが課題となっていたが、先混合方式を採用することで構造的に回避した。同社は今後、多様な用途での利用を視野に入れて開発を進める方針だ。

先混合方式の採用で逆火リスクを回避

表面燃焼バーナ（多孔質などの表面またはその近傍で燃焼するバーナ）の多くは、燃料ガスと空気を燃焼前にあらかじめ混合してから燃焼する予混合方式を採用しており、各種工業炉の熱源として活用されている。一方で、水素専焼の予混合方式では、バーナ内部や配管内部にある混合ガスに燃焼が逆流する逆火のリスクが課題となり、実用化に向けた具体例は限られていた。

今回基礎燃焼試験が行われた水素専焼バーナは、燃料ガスと空気を燃焼前に混合せず、バーナノズル近傍や燃焼領域で混合して燃焼する先混合方式を採用した。燃焼面直前および燃焼面内部で水素と空気を混合・燃焼させる構造にすることで、予混合方式における逆火リスクを構造的に回避している。

水素専焼によるCO2排出ゼロと均一加熱の両立

本バーナは水素専焼のため、燃焼排ガス中にCO2が含まれない。また、表面燃焼バーナの利点を活かし、短炎による近接加熱や、面全体に広がる燃焼・赤熱による均一加熱、輻射伝熱によって、被加熱物に対して優れた熱伝達効率が期待されるとしている。

想定される主な用途としては、食品加熱、塗装乾燥・焼付、金属加熱、ボイラ熱源などが挙げられており、多様な用途を見込んでバーナ材質の検討も複数進められている。

表面燃焼バーナの課題克服と今後の展望

社長を鎺 正太が務める株式会社正英製作所では、従来からセラミックプレートを利用したシュバンクバーナやブラスト式シュバンクバーナ、金属繊維を用いたメタルニットバーナ/メタルファイバーバーナを展開している。これらは混合ガスを燃焼面表層付近で燃焼させ、火炎が極めて短く、表面温度が約700℃から900℃と高温で均一に赤熱する特性を持つ。

従来の予混合方式では、燃焼速度の速い水素を扱う際に配管上へフレームアレスターや逆火検知機構を設置する必要があった。これに対し、先混合方式を採用した本バーナでは逆火リスクが回避されているため、フレームアレスターの設置位置が水素配管上となり、混合ガス配管用と比べて小さいサイズを採用できる利点もある。

同社は今後も水素燃焼技術の開発に取り組み、実用化に向けた技術の確立を目指すとともに脱炭素社会の実現に貢献していくとしている。

本記事は株式会社正英製作所の発表をもとに作成されています。

Dellows News編集部

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