JPH0735888B2 - 湿潤廃棄物を燃焼させるための方法 - Google Patents

湿潤廃棄物を燃焼させるための方法

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JPH0735888B2
JPH0735888B2 JP2411859A JP41185990A JPH0735888B2 JP H0735888 B2 JPH0735888 B2 JP H0735888B2 JP 2411859 A JP2411859 A JP 2411859A JP 41185990 A JP41185990 A JP 41185990A JP H0735888 B2 JPH0735888 B2 JP H0735888B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に湿潤材料の燃焼に
関し、詳しくは湿潤中実廃棄物の焼却に特に適用し得る
湿潤材料の燃焼に関する。
【０００２】
【従来技術】湿潤物質は燃焼に先立ってある程度乾燥さ
れねばならない。ロータリーキルンの如き焼却器におい
ては廃棄物は焼却されつつ焼却器の長手方向に送達され
る。もし廃棄物中に有意量の水が含まれていると、燃焼
プロセスに負担がかかる。これは、湿潤廃棄物は先ず焼
却器のヒートシンク領域を通過し、そこで乾燥のために
廃棄物に熱が通されるからである。その後、乾燥された
廃棄物は燃焼されて熱を放出する。残念なことに、この
熱はヒートシンク領域の下流側にあるため、バーナーに
よってヒートシンクに熱を提供する必要がある。これ
は、バーナーの追加資本及び運転コスト上の不利益を招
くのみならず、こうしたモードでの運転が焼却器内部で
のホットスポットを増加させる恐れがあることから、よ
り重要な問題でもある。焼却器の温度プロフィールを極
めて厳密に観察し且つ維持するのでなければ、乾燥領域
或いはヒートシンク領域及びまた廃棄物が燃焼されて熱
を放出する下流側に過熱によるホットスポットが生じ得
る。燃焼器内部での適正な温度プロフィールを維持する
ことは困難である。なぜなら廃棄物は一般に高度に可変
の水分含有量及び熱価を有するからである。ヒートシン
ク領域内部での熱要求量の急激な変化或いは燃焼する廃
棄物から放出される熱によって生じ得るホットスポット
は、設備上の損失或いはスラグ堆積を引き起こすことか
ら、また有害な汚染物質と考えられている窒素酸化物の
形成を熱運動論的に助長することから、所望されざるも
のである。こうした問題を回避するために、湿潤廃棄物
はしばしば焼却器に送達される前に別体の乾燥機に通さ
れる。これは焼却器運転を複雑化し資本コストを増大す
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、焼却器内部で湿潤廃棄物を、その燃焼領域内でホッ
トスポットを増大させる恐れなく燃焼するための方法を
提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、湿潤廃
棄物を燃焼するための方法であって、該方法には（Ａ）
蒸発し得る可燃性物質及び蒸発し得る可燃性物質を含む
湿潤廃棄物を燃焼領域のヒートシンク部分内に提供する
段階と、（Ｂ）酸化物を含まない燃料を、燃焼領域内部
に再循環流れが引き起こされるに十分な速度で燃焼領域
内に提供する段階と、（Ｃ）湿潤廃棄物からの不燃性物
質物質をヒートシンク内部で蒸発させる段階と、（Ｄ）
廃棄物をヒートシンク領域からヒートシンク部分の下流
の燃焼領域の熱源部分へと送達する段階と、（Ｅ）廃棄
物からの可燃性物質を熱源部分内で蒸発させる段階と、
（Ｆ）酸化物及び蒸発した可燃性物質を燃焼して高温の
燃焼生成物を生成する段階と、（Ｇ）高温の燃焼生成物
を熱源部分からヒートシンク部分へと再循環し、段階
（Ｃ）の蒸発を実施する段階とが包含される。
【０００５】ここで言う“廃棄物”とは、燃焼領域内で
の部分燃焼或いは完全燃焼が意図される任意の物質を意
味し、また“バーナー”とは、酸化体及び可燃性物質が
そこを通して別々にか或いは混合物として燃焼領域内に
提供されるデバイスを意味し、“ランス”とは、酸化体
及び可燃性物質の一方のみがそこを通して燃焼領域に提
供されるデバイスを意味し、“再循環比率”とは、燃焼
領域にインプットされる全流体の質量流量に対する、ジ
ェット周辺に向けて再循環して戻される物質の質量流量
の比率を意味し、“可燃性の”とは、燃焼領域状況下で
燃える物質を意味し、“不燃性の”とは燃焼領域状況下
で燃えない物質を意味し、“湿潤廃棄物”とは１５パー
セントに等しい或いはそれよりも大きい蒸発し得る不燃
焼性含有物を有する廃棄物を意味し、そして“蒸発し得
る”とは、燃焼領域状況下で蒸気状態に移行する物質を
意味する。
【実施例】本発明の方法が図１を参照し詳細に説明され
る。図１を参照するに、ロータリーキルン１が例示さ
れ、燃焼領域が番号２で示されている。該燃焼領域２は
ロータリーキルン１の給送端部に近接するヒートシンク
部分３と、ヒートシンク部分の下流側の熱源部分４とを
含む。湿潤廃棄物７がラムフィーダー５の如きを通して
燃焼領域のヒートシンク部分内に提供される。該湿潤廃
棄物は資源保護回収法（ＲＣＲＡ）或いは毒物管理法
（ＴＳＣＡ）に定義されるような液体廃棄物及び或いは
固形廃棄物であり得る。廃棄物は蒸発し得る可燃性物質
及び蒸発し得る可燃性物質を含む。湿潤廃棄物を含み得
る多くの蒸発し得る可燃性物質としては、油、溶媒、炭
化水素ハロゲン化物、クレオソート、そして木材、プラ
スチック及び石炭の如き固形有機物質の熱分解生成物が
挙げられる。湿潤廃棄物を含み得る蒸発し得る可燃性物
質としては水及びに酸化炭素を挙げることが出来る。
【０００６】酸化体がランス６の如きを通して燃焼領域
内に提供される。該酸化体は燃料のない燃焼領域内に提
供される。該酸化体は９９．５％よりも大きい酸素濃度
を有する技術的純酸素であり得、或いは少なくとも２５
容量％、好ましくは３０容量％よりも大きい酸素濃度を
有する酸素富化空気であり得る。酸化体は、燃焼領域内
部に再循環流れが引き起こされるよう高速で、好ましく
はジェットを形成するために十分な高い速度で燃焼領域
内に提供される。好ましくは酸化体の速度は、４、そし
て最も好ましくは１０よりも大きい再循環比率を確立す
るために十分なものである。一般に、酸化体は毎秒１０
０から１０００フィート（３０から３００メートル）の
範囲内の速度で燃焼領域内に注入される。燃焼領域内部
の下流側の高温の燃焼生成物の流れ、そして以下にもっ
と詳しく説明される未燃焼の蒸発し得る可燃性物質の爾
後燃焼によって、ヒートシンク部分３内部の湿潤廃棄物
に熱が提供される。部分的に或いは完全に乾されて生じ
た乾燥廃棄物１０がヒートシンク部分３下流側から熱源
部分４に送達される。当業者には認識され得るように、
ヒートシンク部分３及び熱源部分４間にははっきりとし
た境界は存在しない。廃棄物内部の可燃性物質の大部分
は熱源部分内で乾燥廃棄物１０から蒸気９として蒸発す
る。可燃性の蒸気９は熱源部分内部で酸化体と共に燃焼
されて高温の燃焼生成物を形成する。高温の燃焼生成物
には燃焼反応によって出現するもの全てが含まれ、それ
によって例えば、二酸化炭素、一酸化炭素、水蒸気、水
素、未燃焼酸素及び窒素、並びに未燃焼の蒸発し得る可
燃物が含まれ得る。燃焼生成物は高速の酸化体によって
引き起こされた再循環流れによって、上流側に流動せし
められる。即ち、燃焼領域内で熱源部分４からヒートシ
ンク部分３へと再循環せしめられる。更には、未燃焼の
蒸発可燃物がヒートシンク部分内で燃焼され得る。この
結果、燃焼領域全体を通して拡散燃焼反応が生じる。こ
のようにして、先に参照された不燃性物質を蒸発させる
ための熱がヒートシンク部分３内部の湿潤廃棄物７に提
供される。幾つかの蒸発し得る可燃物質もまた、ヒート
シンク部分３内部の廃棄物から蒸発され或いは蒸気放散
され得る。そうした蒸発可燃物はヒートシンク部分３内
部で燃焼され、可燃性物質を蒸発させるための引き続い
ての熱を提供し得る。燃焼生成物は燃焼領域内部で、燃
焼領域から出る前に何度も再循環され得る。本発明の好
ましい実施においては、蒸発可燃物の多くは酸化体ジェ
ットによって酸化体に吸引され、酸化体ジェットの周辺
で燃焼される。その結果、燃焼は一段と安定ししかもヒ
ートシンク部分での熱放出量が増大し、それが熱伝達率
を増長する。
【０００７】本発明の方法を使用することにより、湿潤
廃棄物はホットスポットに対する恐れを増大させること
なく、燃焼領域内部で乾燥され得る。本発明は乾燥を実
施するために、廃棄物から蒸発した物質の燃焼によって
放出された熱を利用する。このようにして、熱源部分内
部で放出される熱は、そこに蓄積されてホットスポット
を創出するのではなくむしろ、熱需要領域へと上流側に
送られそこで湿潤廃棄物を乾燥するために有益に利用さ
れる。これにより湿潤廃棄物を乾燥するために必要な熱
を供給するためにヒートシンク内部に別個の燃焼段階を
含ませる必要性が低減或いは排除される。本発明におい
ては、その熱価が、約２０％の水分含有量に相当する１
ポンド当たり１０００ＢＴＵもの低さである湿潤廃棄物
を、補助材料を必要とすることなく焼却可能である。こ
れとは対照的に、従来からの技術では、廃棄物が１ポン
ド当たり約２５００ＢＴＵよりも大きい熱価を有してい
るのでなければ、バーナーを通しての補助材料のインプ
ットが必要である。熱源部分内部に発生する熱を硬化的
に放散させることにより、乾燥が実施されるだけでなく
炉の損傷及び窒素酸化物の発生する恐れもが低減され
る。所望であれば、廃棄物からの蒸発に加え、燃焼領域
内に燃料を注入し得る。この場合、燃料は番号１２で図
１に示されるようなランスを通して注入され得る。該燃
料は天然ガス、プロパン、燃料油或いは液体廃棄物でさ
えあり得る。こうした燃料の注入方法は、火炎温度の低
下及びそれによって放出される窒素酸化物が減少され得
ることから、バーナーを通しての注入と比較するに有益
である。説明されたように、焼却器のロータリーキルン
の如き燃焼領域内に提供される廃棄物は高度の可変性に
よって特徴付けられる。本発明の方法はこうした可変性
を、廃棄物の熱価及び水分含有量の変動を安定させる作
用をなす強い再循環及びバックミキシグを提供すること
によって対応するものである。加うるに、本発明の方法
は高温の燃焼生成物の内部再循環によって混合強度を高
めそれにより、比較的熱価の低い混合物に対してさえも
補助燃料バーナーを必要とすることなく燃焼を更に安定
し且つ完全なものとする。本発明の方法は燃焼領域内部
における燃料富化（熱分解状況）か或いは酸素富化（酸
化状況）状況において実施可能である。
【０００８】以下の実験が本発明を更に例示するために
報告されるが、本発明はこれに限定されるものではな
い。ロータリーキルンの如き市販の炉をシミュレートす
るために筒状の炉が使用された。技術的純酸素が毎秒約
１００フィート（３００メートル）の速度で炉の一端か
ら注入された。酸素が、円形に配列され各々直径が１／
８イチンチ（約３．２ミリメートル）の６本のノズルか
ら注入された。可燃性物質をシミュレートするための天
然ガスが、筒状の炉の長手方向に沿った複数のポートを
通して炉域に導入された。湿潤廃棄物と共に燃焼領域内
に導入される水をシミュレートするための水が、炉のイ
ンプット端部位置において導入された。燃焼が高度の再
循環及び極めて拡散された火炎を使用して実施された。
水が蒸発され、窒素酸化物の放出量は百万ＢＴＵ当たり
０．０１ポンド未満であった。温度分布は極めて一様で
あり、炉を通しての温度差は２００℃未満であった。燃
料が炉の長手方向に沿って炉域内に導入されず、むしろ
酸素インプットポイントに近接して導入されたことを除
き実験が反復された。窒素酸化物の放出量は百万ＢＴＵ
当たり０．１２ポンドであった。これにより、本発明の
使用によってのホットスポット排除に対する有効性が示
された。以上本発明を具体例を参照して説明したが、本
発明の内で種々の変更をなし得ることを銘記されたい。
【発明の効果】本発明の方法を使用することにより、廃
棄物からの殆ど或いは好ましくは全ての熱インプットが
燃焼領域に提供されそれによって、焼却器を通しての廃
棄物のスループットが増大され、一方、湿潤廃棄物の乾
燥が効率的なものとなり且つホットスポットの発生の恐
れ並びにそうしたホットスポットによって引き起こされ
る付随する問題が減少される。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃焼が、ロータリーキルンを使用する焼却プロ
セスの一部分として実施される本発明の１具体例の概略
断面図である。
【符合の説明】
１：ロータリーキルン ２：燃焼領域 ３：ヒートシンク部分 ４：熱源部分 ５：ラムフィーダー ６：ランス ７：湿潤廃棄物 ９：蒸気 １０：乾燥廃棄物

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】湿潤廃棄物を燃焼させるための方法であっ
    て、 （Ａ）蒸発し得る可燃性物質及び蒸発し得る不燃性物質
    を含む湿潤廃棄物を燃焼領域のヒートシンク部分内へ
    と、前記燃焼領域の入口端部側から離間する方向に於て
    提供する段階と、 （Ｂ）燃料を含まない酸化体を、燃焼領域内部に再循環
    流れが引き起こされるに十分な速度で燃焼領域内へと、
    前記湿潤廃棄物が提供されたと実質的に同一の方向にて
    提供する段階と、 （Ｃ）湿潤廃棄物からの不燃性物質をヒートシンク内部
    で蒸発させる段階と、 （Ｄ）ヒートシンク領域から廃棄物をヒートシンク部分
    の下流の燃焼領域の熱源部分へと送達する段階と、 （Ｅ）廃棄物からの可燃性物質を熱源部分内で蒸発させ
    る段階と、 （Ｆ）酸化物及び蒸発した可燃性物質を燃焼して高温の
    燃焼生成物を生成する段階と、 （Ｇ）高温の燃焼生成物を熱源部分からヒートシンク部
    分へと再循環し、段階（Ｃ）の蒸発を実施する段階とを
    包含する前記湿潤廃棄物を燃焼するための方法。
  2. 【請求項２】酸化体は技術的純酸素である請求項第１項
    記載の湿潤廃棄物を燃焼するための方法。
  3. 【請求項３】酸化体は酸素富化空気である請求項第１項
    記載の湿潤廃棄物を燃焼するための方法。
  4. 【請求項４】酸化体は毎秒１００から１０００フィート
    （約３０から３００メートル）の範囲内の速度で提供さ
    れる請求項第１項記載の湿潤廃棄物を燃焼するための方
    法。
  5. 【請求項５】酸化体は少なくとも再循環比率値４を達成
    するために十分な速度で提供される請求項第１項記載の
    湿潤廃棄物を燃焼するための方法。
  6. 【請求項６】酸化体とは別に燃料を燃焼領域に提供する
    段階を含んでいる請求項第１項記載の湿潤廃棄物を燃焼
    するための方法。
  7. 【請求項７】ヒートシンク部分内部の廃棄物から可燃性
    物質を蒸発させる段階を含んでいる請求項第１項記載の
    湿潤廃棄物を燃焼するための方法。
  8. 【請求項８】不燃性物質を蒸発させるための熱を提供さ
    せるために、ヒートシンク内部で蒸発した可燃性物質を
    燃焼させる段階を含んでいる請求項第１項記載の湿潤廃
    棄物を燃焼するための方法。
  9. 【請求項９】蒸発した可燃性物質を酸化体に吸引させ、
    可燃性物質を高速の酸化体流れの周囲で燃焼させる段階
    を含んでいる請求項第１項記載の湿潤廃棄物を燃焼する
    ための方法。
JP2411859A 1989-12-21 1990-12-20 湿潤廃棄物を燃焼させるための方法 Expired - Lifetime JPH0735888B2 (ja)

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US454452 1989-12-21
US07/454,452 US5000102A (en) 1989-12-21 1989-12-21 Method for combusting wet waste

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JPH0420704A JPH0420704A (ja) 1992-01-24
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EP (1) EP0434056B1 (ja)
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