JPH0549890B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は例えば廃棄メタノールのごとき高潜熱
溶媒を効率よく燃焼処理する方法に関するもので
ある。

（従来の技術） 従来より液体燃料を燃焼する方法として、実用
的にはポツト式、芯式および噴霧式に大別され、
工業的には噴霧式が多く採用されている。

この噴霧式燃焼方法は、通常液体燃料の噴霧液
滴の蒸発潜熱が火炎より直接供給されるため、高
温部での熱量はその分だけ低下したこととなりエ
クセルギ的にみて不利は免れない。また液体燃料
の燃焼は、単に全量を蒸発し燃焼しようとすれば
不純物の影響を受け易く、回分操作を行つても液
中の成分の揮発性の差によつて発生燃料ガスの性
状が異なつてくるので、安定な燃焼は維持し難い
という問題があつた。

（発明が解決しようとする問題点） この蒸発潜熱を従来方法である火炎よりとるの
を止めて、別途外部においてエクセルギ的にみて
低位の温度の低い熱源から吸収させることによつ
て蒸発の入熱とし、ガスはすでに蒸発潜熱分を附
加した状態とするとともに、不純物を十分に分離
したガスとなし、燃料の大部分をこのように気化
して燃焼炉に供給すれば、気化のための火炎から
の吸熱は不要となり、気化してから蒸気と空気が
混合して反応燃焼する時間おくれもなくなつて、
燃焼効率は一層向上できる。

一方液滴噴霧による燃焼の場合には、余程高圧
の噴霧ポンプを用いるか、または多量の水蒸気、
圧縮空気等を使用しなければ液体燃料は気化し難
く、気化のため吸熱は燃焼に到達するまでの時間
を遅延させるという難点があり、また液体燃料全
部を蒸発気化しようとすれば液中の不純物等が気
化器附近で析出し、燃料の蒸発気化を妨げるなど
トラブルを生じ易い。

特に廃溶媒、例えば廃メタノールなどは蒸留に
よつて再生は可能であるが、煩雑な工程を要する
ためコスト的に不利となり、焼却廃棄するか燃料
とした方が経済的に有利の場合がある。しかしな
がらこの焼却には、前述のように液体燃料の燃焼
同様各種の問題があつて簡単に焼却できず、これ
らの問題を解決するためになされたのが本発明で
ある。

（問題を解決するための手段） 上記に鑑み本発明は、高潜熱溶媒の燃焼に際し
て該溶媒は先ず蒸発分離塔に導いて気化するが、
全体として、熱量の回収にはあまり影響のない範
囲で、不純物が液として取扱い得る程度の未蒸発
分を残し、気化ガスと別途に燃焼室に供給して同
時に燃焼させるものであり、高潜熱溶媒を蒸発分
離塔に導き、外部熱源によつてその大部分を気化
して発生ガスを燃焼室に導き燃焼するとともに、
蒸発分離塔残留液は噴霧して前記燃焼室に導き、
火炎より吸熱してガス化燃焼させることを特徴と
する高潜熱溶媒の燃焼方法、及び外部熱源として
高温廃ガスを利用し、ヒートパイプ式熱交換器を
用いてその受熱部を高温廃ガス通路に配置し、放
熱部を蒸発分離塔に配置して、該蒸発分離塔に導
いた高潜熱溶媒をヒートパイプ式熱交換器によつ
てその大部分を気化させる高潜熱溶媒の燃焼方法
を要旨とするものである。

（実施例） 以下本発明を添付の図面を参照して説明する。

第１図において、蒸発分離塔１は上部に熱交換
器２が設けられていて、その下端の噴出口３が中
央部の例えばポールリングなどの充填物４上部に
開口しており、下部には空気またはガス噴出装置
５及び低圧蒸気または排熱を熱媒とする熱交換器
６が、液面下に浸漬設置されている。

燃焼室７は例えばボイラーであつて、空気フア
ン８に連絡する主となるガスバーナー９と、従と
なる液体バーナー１０を有し、ガスバーナー９は
管１１によつて蒸発分離塔１の頂部に連絡し、液
体バーナー１０は管１２ポンプ１３を経て該分離
器底部１４に連絡している。

上記のように構成した燃焼装置において、例え
ば高潜熱溶媒としての廃メタノール1t／ｈが、管
１５ポンプ１６によつて導入され、熱交換器２で
加熱されたのち噴出口３から塔内に散布され、充
填物４中を落下し塔底１４に溜まる。この塔底１
４に溜まつた廃メタノールは約90℃の排蒸気また
は温水が導入される熱交換器６によつて加熱され
沸騰蒸発して、1t／ｈの給液のうち970Kg／ｈが
気化する。塔下部の温度は約70〜75℃が適当であ
る。発生ガスには可燃混合気とならない範囲で、
噴出装置５から空気を供給しまたは不活性ガスを
供給することによつて、分圧の低下に伴う沸点の
降下により更に低温の操作も可能である。充填物
４中では上昇するガスに対して流下する廃メタノ
ールは直接接触して熱および物質交換をし、熱交
換器２の管外面に凝縮した高純度メタノールがリ
フラツクスとして充填物４に落下し、廃メタノー
ルの分離効率を良好とし、更にスケールの析出を
防ぐ作用を行う。発生ガスは管１１よりガスバー
ナー９に到る。このガスは潜熱を保有した状態で
あるから、燃焼に際しては火炎１７より蒸発潜熱
をとる必要はなく、ガス混合のみで良いので速や
かに燃焼域に達し、燃焼温度は高く保たれ十分な
燃焼反応が行われる。

蒸発分離塔１の下部で不純物を可及的高濃度に
濃縮された約30Kg／ｈの残留液は、塔底１４より
ポンプ１３管１２を経て取出され、液噴霧用とし
て送風機１８からの空気または蒸気の供給を受け
て、液体バーナー１０で霧化燃焼する。この燃焼
では気化潜熱は火炎１９から得ることとなるが少
量であるから火炎の温度に殆ど影響はない。

図示ではガスバーナー９と液体バーナー１０を
別個に記載したが一体化しても差支えなく、また
管１１よりガスを分岐して液体バーナー１０に導
入してもよい。また廃メタノールの不純物が少な
い時は、蒸発分離塔１において熱交換器２、充填
物４を省略し、また液体バーナー１０を省略し、
僅少の不純物は微小液滴として霧状に流動させ、
管１１からガスバーナー９へ供給してもよい。

高潜熱溶媒の蒸発分離後の残留液は原液に比べ
て沸点上昇するから、この温度を検出制御するこ
とによつて気化ガス量および残留液量の分配比、
延いてはガス燃焼量と液滴燃焼量の分配比を決定
することもできる。

また溶媒が炭素比の多い炭化水素系の燃料の場
合、本発明の方法を用いれば、気化熱回収による
ガス化燃焼のメリツトは炭素比の小さい揮発性溶
媒などに比べて少ないが、それでも単に液体の噴
霧燃焼の場合に比較すれば、前記のすでに気化し
て居る為の利点により熱効率の向上が期待でき
る。メタノールその他の低沸点の溶媒について
は、管１１を流れる気化ガスの圧力を十分にとる
ことができるので、ガスバーナー９は吸引型の高
圧予混合バーナー等を使用すれば、空気フアン８
は通風用のみの低圧でよく小動力で間に合う。

第２図は他の実施例であつて、蒸発分離塔にお
ける蒸発手段は、その加熱源としてヒートパイプ
の放熱を利用した例である。即ち蒸発分離塔２０
に隔壁２１を介して廃熱回収塔２２を隣接し、該
隔壁２１を貫通してヒートパイプ式熱交換器２３
が設置され、フアン付受熱部２４は廃熱回収塔２
２に、放熱部２５は蒸発分離塔２０に配置し、廃
熱回収塔２２には例えば高温煙道ガスを導入す
る。ヒートパイプ式熱交換器２３には側方にバイ
パス通路２６およびダンパー２７を設け受熱量を
制御してもよい。

管１５ポンプ１６を経て導入され噴出口２８よ
り落下する廃メタノールは、ヒートパイプの作動
によつて放熱部２５において加熱気化し、発生ガ
スは塔頂より管１１を経てガスバーナー９に送ら
れ燃焼し、蒸留残留液は底部１４よりポンプ１３
を経て液体バーナー１０に送られ、第１図の場合
と同様霧化燃焼する。蒸発分離塔２０の下部に設
けた空気またはガス噴出装置５は、場合によつて
は省略してもよいが、蒸発比の制御および廃熱回
収塔２２に導入される熱源の温度低下に伴う蒸発
温度の低下に備えて設置したほうが操作は容易と
なる。

上記の実施例は高潜熱溶媒として廃メタノール
で説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、低級炭化水素の外、低空のアルコール、
ケトン、エーテル、有機酸、エステルその他
CN、SH等の官能機を有する低沸点の溶媒類又
はその混合物等も利用可能であり、また廃熱回収
塔の導入熱源は煙道ガス以外でも広く適用でき、
例えば前記燃焼室７の排ガスを露点以下迄も利用
すれば熱効率は更に向上できる。

（作用効果） 本発明は高潜熱溶媒を蒸発分離塔に導き、エク
セルギ的にみて他に利用価値のない程度の低位熱
源を外部より導入してその大部分を気化し、発生
ガスを燃焼室に導いてガス燃焼するとともに、蒸
発分離塔残留液は噴霧して前記燃焼室に導き、火
炎より吸熱してガス化燃焼させる高潜熱溶媒の燃
焼方法であるから、燃焼室に導入されるガスは殆
んど不純物を介在しない気体となり低空気比で燃
焼でき、このように熱効率の高いガス燃料と、可
及的高濃度に濃縮された液体燃料とにいつたん分
離してから燃焼室へ供給するので、該ガス燃料は
潜熱分のカロリーが附加された状態、換言すれば
排熱源の温度からシステムヒートポンプともいう
べき本発明の手法により、通常300〜400℃である
高温吸熱域、また火炎温度と云う立場から見れば
千数百℃のレベルに蒸発潜熱相当熱量がポンプア
ツプされた状態の燃焼が得られる。

また濃縮された液体燃料は量が極端に少なくな
つているので、如何なる燃焼法も簡単に採用で
き、万一故障が生じても全体の運転制御に与える
影響は実質的には皆無に近く、液体バーナーの目
詰りの修理、取替、一時停止などが容易にでき、
系全般をみるときにシステムに高温度差のヒート
ポンプを附加した場合のような燃焼法となり熱的
に有利となる。

現在300〜400℃で使用される高圧ボイラー、熱
媒ボイラー等の熱効率の向上は十分にその研究開
発が進み、更にあと数％の熱効率向上を行うとす
れば殆んど実用的には不可能に近い状況にある
が、本発明によれば、例えば低位発熱量4600〜
4800kcal／Kg蒸発潜熱263〜270kcal／Kg程度の不
純メタノールを燃料とした場合には、仮に空気比
が同じで排気煙道ガス温度が同じと仮定しても、
大略５％程度の熱効率の向上が潜熱分の高温域へ
の汲み上げのみでも得られるが、更に低空気比、
主体がガス燃焼であることによる汚れの減少等に
よつて、更に可成りの効率向上が見込まれるもの
であり、このために要する熱源はエクセルギ的に
低位の低温熱源のみである。仮に熱源に低圧蒸気
を用いたとしても100℃レベルの熱量が他にエネ
ルギーを消費することなく300〜400℃に汲み上げ
られたことになり十分の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図第２図は本発明のそれぞれ異なる実施例
を示すフローシートである。 １……蒸発分離塔、２……熱交換器、３……噴
出口、４……充填物、５……噴出装置、６……熱
交換器、７……燃焼室、９……ガスバーナー、１
０……液体バーナー、２０……蒸発分離塔、２１
……隔壁、２２……廃熱回収塔、２３……ヒート
パイプ式熱交換器、２４……フイン付受熱部、２
５……放熱部、２６……バイパス通路、２７……
ダンパー、２８……噴出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高潜熱溶媒を蒸発分離塔に導き、外部熱源に
   よつてその大部分を気化して発生ガスを燃焼室に
   導き燃焼するとともに、蒸発分離塔残留液は噴霧
   して前記燃焼室に導き、火炎より吸熱してガス化
   燃焼させることを特徴とする高潜熱溶媒の燃焼方
   法。 ２ 外部熱源として高温廃ガスを利用し、ヒート
   パイプ式熱交換器を用いてその受熱部を高温廃ガ
   ス通路に配置し、放熱部を蒸発分離塔に配置し
   て、該蒸発分離塔に導いた高潜熱溶媒をヒートパ
   イプ式熱交換器によつてその大部分を気化させる
   特許請求の範囲第１項記載の高潜熱溶媒の燃焼方
   法。