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ガス談話室

酸素を使うと燃焼がこんなに変わる(その1)
2008-06-01
最近では、滅多に見られなくなった落ち葉焚き。 掃き集められた落ち葉が燃えるのを、いつまでも見つめていた子供の頃。 また、太陽光をレンズで集めて、木を焦がす遊びも、不思議な世界への入口でした。
太古の時代、火の利用は人間にとって大きな進歩をもたらしましたが、時に御し難く、災害のもととなり、またある時は、その強大な力ゆえに、信仰の対象でもありました。
これらの興味深くかつ神秘的な例も含めて、通常私たちの目にする「燃焼」は、空気中で起きる比較的”穏やか”なものばかりです。
空気中の酸素濃度は約21%。 この酸素濃度が高くなるにつれて、燃焼の様相は変わってきます。 今月からしばらくは、酸素を用いた効率よい燃焼についてです。
 
1. 「空気燃焼」と「酸素燃焼」
酸素を使うとどのくらい温度が上がるのでしょうか。
下の図はプロパンや灯油などを燃やした時の温度の変化をグラフにしたものです。 酸素濃度が20%付近では約2000℃ですが、酸素濃度を上げていくと、火炎温度 が高くなっていくのが分かります。 酸素100%では2800℃にもなります。 この800℃の温度差は空気中の窒素が熱を奪っているのが理由です。
産業界では、空気を使う燃焼のことを「空気燃焼」、酸素を使う燃焼のことを「酸素燃焼」呼んで区別しています。
化石燃料が高騰している現在、「酸素燃焼」により燃料の節約を図り、製造コストを低減させようという動きが出ています。
 
2.酸素を使うとこんなに効率が良くなります
酸素を使うとどのくらい効率が良くなるのでしょうか。
下の図は「空気バーナー炉」と「酸素バーナー炉」の排出ガスの温度と、有効に使われた熱の関係を示したものです。
たとえば、排出ガス1400℃のところを見ると、「空気バーナー炉」では37%の熱しか有効に利用できていませんが、「酸素バーナー炉」では82%の熱が活用できています。
これほどの差があるので「酸素燃焼」は広く産業界で活躍しています。
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