JPS62500465A - 熱回収手段を備えた廃液焼却炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 触虹肚紅姪蓋影」 閃）　のクロス１フアレンス １９８４年９月２８日に出願された、発明の名称「コンパクト・ボイラー用空気 予熱器」である本出願人の同時係属出願第６５６，０９８号中には、ここに開示 される廃液焼却炉に使用するのに適した燃焼空気予熱器が開示されている。

元型の性基 液体廃棄物、特に望ましくない炭化水素の焼却は今日、産業界において周知であ る。　不快および／または危険な液体廃棄物の始末に際して、これら物質の貯蔵 および／まなは廃棄から環境を保護するための最近採用された法律に対する適応 に基因して焼却の利用が非常に増加している。　環境保護法は更に、大気中に放 出される望ましくない化学物質および／または炭化水素の量を厳密に制御するこ とを要求し、従って、排気放出物中の望ましくない廃棄物のゼロ乃至非常に低い 量を達成し得る液体廃棄物用焼却炉の本質的な必要性が存する。

現在用いられている典型的な液体用焼却炉は米国特許明細書第３，８３４，８５ ５号、第３，８６１，３３０号および第４，３７２．２２６号中に開示されてい る。　これらの装置は燃焼および／または焼却による廃液処分の工程に関係して いるが、焼却した廃液が煙突放出物から完全に除去されることを保証するための 制御可能手段は設けられていない。

廃液は典型的に、可燃性成１ヒ水素およびその他の化学物質を含有している。

別の、そしてより困難な焼却問題は水溶性廃棄化合物によって提示される。

それは化学物質の濃度および水分キャリヤーの特性が、どんな関連燃焼方法をも 実質的に変更してしまうからである。

水溶性廃棄物を好結果をもって焼却するために、出願人は液体廃棄物のカーテン を燃焼用燃料に近接して噴射する、周縁的に隣接するブランケット燃焼システム を確立することが、焼却炉燃焼室内の滞留時間および温度を制御するための手段 を提供し、それによって法律により確立された放出基準に適合させるために、含 有する望ましくない化学物質の完全な破壊の保証されることを見出した。　従っ て、本発明の目的は制御された燃焼工程を伴うことにより焼却炉からのガス状大 気放出物中に含まれる排除すべき炭（ヒ水素および窒素酸（ヒ物（ＮＯＸ）の量 を最小とする廃液焼却炉を提供することにある。

本発明の別の目的は液体水分中に溶解した望ましくない成分を含むこの種成分の 本質的に完全な破壊または滅失を保証する廃Ｗ１．焼却炉を提供することにある 。

更に、本発明の目的は廃液を液体の燃焼エンベロープとガス状燃料との中間に噴 射する燃焼器設計を有する廃液焼却炉を提供することにある。

本発明の別の目的はブランケット燃焼システムであって、燃焼ガスの滞留時間と 温度を制御して所定の放出を達成するものを備えた廃液焼却炉を提供することに ある。

本発明の更に、他の目的は燃焼器排気中の望ましくない液体の量を減少させ、そ れにより法律で制定された放出基準に合致すると共に前記排ガスからの可成りの 熱量を回収する燃焼システムを備えた廃液焼却炉を提供することにある。

魚頭の叉杓 本明細書中に開示される廃液焼却炉／ボイラーの各種作動詳細およびシステム機 能は、燃焼器および液体加熱器を開示し、かつ請求する米国特許第３．２２６゜ ２５７号および第３．２８２，２５７号ならびに米国特許第４．１４１．５０５ 号、発明の名称「重油ノズル（ｌｌｅａｖｙ　Ｆｕｅｌ　Ｏｉｌ　Ｎｏｚｚｌｅ ）」中に記載されたものと同様であるので、以下の開示は、開示される発明に直 接関係する新規な燃焼、バーナー、および熱回収システムの本質的な詳細に関す るものとなる。　従って、当業者は本明細書中に開示される付属のシステムに関 連する如可なる別の詳細をも容易に見出すことができるであろうから、米国特許 第３，２２６，０３８号、第３，２８２．２５７号、第４．４２２ｊ８７号およ び第４，１４１，５０５号は本明細書中に参考として引用するものとする。

本明細書中に開示される廃液焼却炉／ボイラーは、外方および内方燃焼パターン を確立する混焼タイプを包含する燃焼システムを組み込んでいる。　それによっ て、噴出廃液のカー・テンを燃焼用燃料の外方エンベロープと内方コアとの間に サンドイッチするか、前記噴出廃液に対し周縁的に近接する燃焼システムを確立 するものである。

典型的に、内方燃料は噴霧油であり、そして外方燃料は天然ガスである。

しかし、燃焼技術分野の当業者には、多くの他の燃料の組合わせも同様に可能で あることが容易に理解され得るであろう。　これらには、内方燃料として天然ガ スが、そして低活性レベル（ｌａｗ）　ＢＴＵガス、たとえば−酸化炭素が外方 燃料として包含される。　出願人は、上述の「サンドイッチ」またはブランケッ ト燃焼システムの利用によって燃焼器設計が、中央に噴出された廃液の実質的に 増加した滞留時間をもたらし、それにより廃液が完全に焼却されるであろう確率 を増加させることを見出した。　更にブランケット・システムは、焼却炉燃焼器 の内部温度についての改良された制御を提供するものである。　内方および外方 燃料投入量、燃焼ガス温度、焼却廃液および燃焼ガスの旦を含む焼却炉パラメー タの調整が、焼却廃液／物質の温度を制御するための新規かつ便利な手段を提供 する。　代表的には、燃焼器プロセス温度および放出含量のＪ、１１定値がこれ らのパラメータを制御する。

廃液層が燃焼用燃料を取り囲み、またはこれによって取り囲まれる「ブランケッ トコシステムの択一的な利用もまた、出願人の発見により意図されるものであり 、かつ開示された構造により例証された。　代表的なブランケットの実施態様は 、燃焼生成物の内方コアまたは外方エンベロープを生成するように出願人の新規 な燃焼器を使用するものとなる。

開示された廃液焼却炉／ボイラーの付加的な特徴は、廃液を焼却するために使用 する燃料からの熱の回収である。

口面灼雨厘な説朋 第１図は開示された焼却炉の、特にバーナーと燃焼器アセンブリー、燃焼室、熱 交換コイル、および煙突燃焼空気予熱器を示す横断面図である。

第２図は第１図のバーナー・アセンブリーの、特に関連−次および二次空気用入 口に沿う「ブランケット」油／ガスバーナーの配置を示す拡大横断面図である。

第３図は「ブランケット」バーナーの廃液／液体燃料噴射器ノズル・アセンブリ ーの付加的拡大詳細図である。

第４図は廃液ノズルの部分的な断面示す正面図である。

第５図は油燃料廃棄物質の噴射器ノズルの横断詳細図である。

第６図は本発明の「ブランケット」燃焼システムの火炎形状を示す半概略／絵画 図である。

第７図は焼却炉燃焼室の、特に燃料／廃棄物質再循環を示す断面図である。

光朋ｍ■へ揖方 特に第１図を参照すると、外部シェル４、燃焼器支持端８を備える廃液焼却炉／ ボイラー　アセンブリー２が明示されている。　燃焼器端に対向するのはカバー ６で、これは熱交換アセンブリーのためにクロージャを提供する。　絶縁材料Ｉ Ｏは外部シェルの一部を形成し、カリ外部シェル全体の輪郭を形成する。

外部シェルの内側は、一端にバーナー・アセンブリー１２、そして対向端に燃焼 器チョーク１８、燃焼ガス用出口を備えた円筒形燃焼室１４である。　焼却工程 の温度は、燃焼ガスの再循環に関する情報および増加した滞留時間の表示をもた らすように位置決めされたセンサー１３により測定される。　典型的に、この工 程の制御は連続的な温度測定を包含し、また投入物、たとえば燃料、燃焼空気、 および廃液流の連続的な調布を包含していてもよい、　−次空気、二次空気、お よび二重燃料／液体投入物を「ブランケット」バーナーに入れるように、バーナ ー・アセンブリー１２は内方燃焼端８から燃焼室入口端１５内の燃焼室バーナー 人口１６に入るように内方に延在している。

燃焼室チョーク出口１８、およびこれと液体連通しているのは熱交換アセンブリ ー２２である。　この熱交換アセンブリーは上述の米国特許第３，２２６，０３ ８号中に開示され、かつ請求されており、ここに参考として引用されるものであ って、これと同様に構成されており、そしてチョーク１８を退去し、かつコイル ２４の列を通過して環状コイル排出路２６に到達する燃焼ガスのための半径方向 通路を提供するものである。　コイル排出路２６に同心的に当接し、かつこれと 液体連通１７ているのは燃焼空気予熱器および半環状排ガスブリナム２７である 。　燃焼空気予熱器は、排ガスブリナム２７を経由してコイル・アセンブリー２ ４を通過し、そして排気用煙突５に移動する排ガスから熱を移動させるように配 置した熱交換器である。　環状燃焼室−次空気用ブリナム２０を加圧する燃焼空 気ブロワ（図示せず〉からの燃焼空気は燃焼空気予熱器２５を横切って通過する ことにより、燃焼器１４の外面の周りを流れ、−次空気用通路３８を経由して燃 焼工程およびバーナー・アセンブリー１２の二次空気流制御用羽根４０に入る増 大した燃焼空気温度をもたらす。

開示された好ましい実施態様であるバーナー・アセンブリー１２は更に、バーナ ー燃焼ガス入口導管２♂と、バーナー・アセンブリー−次空気用入口室３７と本 質的に同心的かつ、その内部に配置されている導管２８の延長部上に位置決めさ れている複数本の燃焼ガス・ノズル３０と連通ずる液体とから構成されている。

バーナー・アセンブリー人ロシェルは更に、環状耐火材料部３６であって、燃焼 室１６の燃焼端内に適切に配置されたバーナー・アセンブリーの部分を取り巻く ものを利用している。

また、−次空気用入ロ室３７中に配置されているのは、ボイラー内の炎の存在を 検出するための炎悉知アセンブリー３９である。

ガス状燃料用導管２８の水平部分の内側で、かつ同心的に縦方向に延在するのは 、バーナー複合燃焼用燃料／廃液ノズル・アセンブリー３４である。　開示され ているように、複合ノズルは内方炎を確立するために噴霧油を利用しているが、 その他の液体燃料およびガスもまた同様に使用することができる。　特に第３図 および第４図を参照すると、水／油ノズル３４は、排水オリフィス４５と内部で 同心的な油出口オリフィス５６を備えるノズル・アセンブリー５６を利用してい る。　油ノズルの詳細な作動に関して、当業者はこのシステムの作動についての 満足すべき論述を、前述し、かつ参考として引用するものである米国特許第４． １４１，５０５号中に見出すであろう。

燃７４油、焼却すべき化学物質または他のＴｈ質を運ぶ液体の排水、および霧化 用空気の供給は、それぞれ導管５４．４８および５２によりノズル・アセンブリ ー４２に対して提供される（第３図参照）、　開示されるように、廃棄物臂のカ ーテンはノズル分配ヘッダー４７中に周縁的に噴射され、油ノズル軸に対するこ の噴射角は、噴射された廃棄物質が燃焼油を実質的に妨害しないようになってい る。

上に示したように、特に第２１１３の参照において、液体燃料の廃液噴射器アセ ンブリー４２を収り巻いているのは、複数本の燃焼ガス・ノズル３０である。　

ノズル３０および同心ノズル廃液オリフィス板４４ならびに外方ノズル廃液オリ フィス４５の中間に存在するのは、燃焼ガス炎スプレッダ−乃至コーン３２であ る。このコーンの１乍動についての付加的な論述は、参考として引用するものと する米国特許第３．２２６．０３８号中に見出されるであろう。

第２図を参照すると、ガス状燃料用ノズル３０および炎スプレッダ−３２を収り 巻いているのは、−次空気用プリナム２０から燃焼室に入る一次燃焼空気の所定 の「渦」を提供するための二次空気流制御用羽根４０の周縁的な組である。

作動に際して、燃焼ガス、液体燃料および廃液は同時にバーナー・アセンブリー １２に適用される。　点火の後、燃焼室１４内部の炎パターンが第６図および第 ７図に示すように、確立される。　出願人は、上に開示した横道を利用し、かつ 典型的な流星を用いれば、第６図の燃焼パターンが「ブランケット」炎パターン を確立することを見出した。　図示のように、ｇｌＪ科オリフィス６を退去する 液体燃料が高温の長域５８を確立する。　同様に、ガス・ノズル３０を退去する 燃焼ガスは、図示のように、ガス炎域６０を確立する。　所定速度において噴霧 ノズル４５を経由する廃液の、中間の噴射が第６図および第７図に示すように廃 液炭酸６２を確立する。　出願人の発見は更に、相互重用が燃焼室１４の周囲壁 に隣接する増大した再循環をもたらす上述の液体燃料およびガス状燃料フロー、 パターンに近接する再循環域を確立することを包含している。　図示するように 、ガス状燃料再循環域６１および液体燃料油長再循環域５９は相互に作用して、 今混合された燃焼生成物を復帰させ、それにより噴射された廃液を通過させ、そ して図示するように、燃焼システムの部分６８においてこれと大雑把に混合させ る。　出願人の発見は、廃液焼却炉燃焼システムの滞留寸法を増加させるに際し て、これら再循環域は非常に重要であり、そして更にこれらが噴射された廃液の 完全な焼却を提供するものであることを示している。　以下に示す流量を用いる 具体的な焼却炉の試験によって得られる燃焼生成物は、下記の実際の煙突放出物 分析をもたらした。

実際　許容 ＮＨ３，４ｐｐｍ　１．０　ｐｐｍ ＣＮ　、００　ｐｐｍ　、００　ｐｐｍＮＯｘ　１８５　ｐｐｎｌ　３００　ｐ ｐｍ０２３−４％　２−５％ 燃焼室： 長さ１０２インチｘ３６インチく直径）燃焼室温度　１５４５°Ｆ　１４７０− 　＋６５０°Ｆ廃液流： １３２ガロン／Ｈｒ（，１％　ｌＩｃＮ−水８４容旦％）従って、本発明によれ ば、前述した目的、目標および効果を完全に満たず新規な混焼「ブランケット」 燃焼システムを利用する廃液焼却炉の提供されることが明らかである。　開示さ れた廃ｌ夜焼却炉はその具体的な実施態様に関連しているが、先の説明を検討す ることにより数多くの代替、変形および変更が燃焼技術分野の当業者にとって明 白であることは明らかである。　従って、開示された発明が添付請求の範囲の精 神および広い範囲内に入るときは、この種の全ての代替、変形および変更の包含 を意図するものである。

国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．燃焼炭化水素のエンベロープを生成する工程と、前記エンベロープの内部に 廃液のカーテン状帯域を噴射する工程と、前記カーテンの温度を所定の値に制御 する工程とを含んで構成されることを特徴とする廃液の焼却方法。
2. ２．燃焼炭化水素燃料の内方帯域を生成する工程と、前記内方帯域の外側に所定 量の廃液カーテンを噴射する工程と、前記カーテンの温度を所定の値に制御する 工程とを含んで構成されることを特徴とする廃液の焼却方法。
3. ３．更に、燃焼炭化水素燃料の外方エンベロープを生成する工程を含む請求の範 囲第２項記載の方法。
4. ４．燃焼炭化水素燃料の外方エンベロープを確立する工程と、前記外方エンベロ ープより若干高い温度において、燃焼燃料の内方帯域を確立する工程と、 前記外方エンベロープと内方帯域との中間に廃液の所定量を噴射する工程と、 再循環域を、前記外方エンベロープ、内方帯域、および廃液の予め定めた部分内 に確立する工程と、 前記噴射廃液、燃焼外方エンベロープ炭化水素、および燃焼内方炭化水素を混合 し、かつ再循環させることにより燃焼生成物を生成させる工程と、外方エンベロ ープおよび内方帯域内の燃焼生成物滞留時間を増加させる工程とを含んで構成さ れることを特徴とする廃液の焼却方法。
5. ５．燃焼炭化水素との相互作用によって液体廃棄物を焼却する装置において、 所定の長さおよび直径を有する本質的に円筒形の燃焼室と、過剰の燃焼空気を前 記室内に入れる手段と、燃焼炭化水素の中央コアを生成するために前記室内に燃 料を入れる手段と、 前記中央コアを取り巻く液体廃棄物のカーテンを噴射する手段と、前記室の内部 に、前記コア燃焼生成物の再循環域を生成する手段とを含んで構成され、前記室 内の液体廃棄物滞留時間を増加させるために前記域が更に前記噴射液体廃棄物カ ーテンを通過し、それによって、液体廃棄物が所定の時間間隔に亘る前記コアお よび廃棄物により決定される所定温度に加熱されることを特徴とする装置。
6. ６．燃焼炭化水素との相互作用によって液体廃棄物を焼却する装置において、 所定の長さおよび直径を有する本質的に円筒形の燃焼室と、過剰の燃焼空気を前 記室内に入れる手段と、前記室の円筒形壁に近接する燃焼ガスの外方エンベロー プを生成するためにガス状炭化水素燃料／空気混合物を入れるための手段と、前 記外方エンベロープと本質的に同軸である燃焼炭化水素の中央コアを生成するた めに霧化用液体燃料を入れる手段と、前記エンベロープと中央コアとの中間に霧 化液体廃棄物を噴射する手段と、 前記室の内部に、前記コアおよびエンベロープ燃焼生成物の再循環域を生成する 手段とを含んで構成され、前記室内の液体廃棄物滞留時間を増加させるために前 記域が更に前記霧化液体廃棄物を通過し、それによって、液体廃棄物が所定の時 間間隔に亘る前記エンベロープおよびコアにより決定される所定温度に加熱され ることを特徴とする装置。
7. ７．前記液体廃棄物噴射手段および液体燃料導入手段が、霧化用ノズルおよび前 記液体廃棄物を含んで構成され、そして液体燃料は一端において、前記燃焼室に 導入される請求の範囲第５項または第６項記載の装置。
8. ８．更に、一般的に円筒形のコンパウンド燃料ならびに第１および第２端部を備 えた廃液噴射器と、 燃料、霧化用空気、および廃液を前記第１端部に入れる手段とを含んで構成され 、 前記第２端部におけるオリフィス手段が、更に前記噴射器シリンダーと同軸で、 一般に円形輪郭をもった複数本の外方通路であって、各々が第２端部の外部オリ フィスに終端するものと、前記噴射器シリンダーと同心である複数本の内方通路 であって、各々が第２端部の内部オリフィスに終端するものとを含んで構成され 、前記噴射器において、前記液体廃棄物、霧化用空気、および外方通路を流体連 通する手段と、 前記噴射器において、前記燃料および内方通路を流体連通する手段とを含んで構 成される請求の範囲第５項記載のノズル。
9. ９．前記の一般に円形の輪郭が１３５°、６７．５°、９０°、および６７．５ °のパターンをもって半径方向に離間する４個のオリフィスを包含している請求 の範囲第６項記載の噴射器。
10. １０．更に、前記霧化用空気および内方通路を流体連通するための手段を包含し ている請求の範囲第６項記載の噴射器。