大陽日酸、工業炉向け水素－酸素バーナでCO2排出量を削減

「SCOPEJET^Ⓡ」「Innova-Jet^Ⓡ」「Innova-Jet^Ⓡ Swing」で水素燃料利用が可能に

　大陽日酸は、水素ガスを燃料として用いる工業炉向け水素－酸素バーナを開発した。これにより、同社酸素バーナのラインナップである「SCOPEJET^Ⓡ」「Innova-Jet^Ⓡ」「Innova-Jet^Ⓡ Swing」で水素を燃料とする利用が可能になる。

　水素ガスによる燃焼は、燃料に炭素を含まないため二酸化炭素（CO2）が発生しない特徴がある。大陽日酸では、開発した水素－酸素燃焼技術をベースに、今後は各種の工業炉向けに様々なニーズに対応できる最適な水素－酸素バーナの開発・設計を行い、ユーザーの工業炉への導入を提案する。本技術を通し、水素エネルギーの社会実装および CO2排出量削減を目指す。

　日本国内では年間約 11.2 億トンの CO2が排出され、そのうち 35%を産業分野が占めており、多くの工業炉からCO2が排出されている。工業炉は国内に約 3.7 万基あるといわれ、政府の掲げる2050 年カーボンニュートラルの実現には、それら設備において CO2排出量削減策を講じていく必要がある。

　大陽日酸では、カーボンフリー燃料としてアンモニアに着目し、2014 年からアンモニア－酸素バーナの開発を実施している。また、水素もアンモニアと共に工業炉向けのカーボンフリーな燃料として注目されている。同社では、工業炉分野での CO2 排出量削減に向け様々な選択肢を提案できるよう、2021 年度より水素－酸素バーナの開発に取り組んできた。

高速酸素バーナランス「SCOPE-JET^Ⓡ」

　SCOPE-JET^Ⓡは、鉄スクラップ溶解用電気炉向けの省エネルギー技術であり、超音速の酸素ジェットを形成するバーナランス。従来の助燃バーナと異なり、電炉の製鋼プロセスにおいて鉄スクラップが投入された直後の「溶解期」では酸素バーナとして機能しスクラップ溶解を促進させ、スクラップが溶け落ちた「精錬期」では酸素ランスとして機能する。その結果、電炉製鋼プロセスの生産性向上とエネルギー原単位削減に大きく寄与する。

　SCOPE-JET^Ⓡの水素燃焼化では、火炎温度が高く燃焼速度も速くなるためバーナ近傍が高温になり、バーナへの熱負荷軽減対策が課題だったが、独自のノズル構造を適用することにより安定した燃焼を達成するとともに、天然ガスを燃料とした場合と同等の噴流特性を達成した。

超低 NOx 酸素（富化）バーナ「Innova-Jet^Ⓡ」

　Innova-Jet^Ⓡは、加熱炉や溶解炉向けの省エネルギー技術であり、排ガスによる熱損失を大幅に低減する事でエネルギー原単位削減に大きく寄与する。

　加熱炉などに酸素（富化）燃焼を適用する場合、大量に生成されるNOx を抑制することが必要となるが、独自のノズル構造および多段燃焼を適用することにより、大幅な NOx 低減を実現し、さまざまな工業炉への展開を進めてきた。

　Innova-Jet^Ⓡの水素燃焼化では、火炎温度が高くなるため更なるNOx抑制対策が課題だったが、従来のノズルコンセプトを更に水素用に最適化することにより工業炉で運用可能なレベルまで NOx を低減し、天然ガスを燃料とした場合と同等の伝熱特性を達成した。なおInnovaJet^Ⓡは欧州にて実炉での評価試験を進めている。