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JP2000186808A - 不燃性液体の熱処理 - Google Patents

不燃性液体の熱処理

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Publication number
JP2000186808A
JP2000186808A JP11376576A JP37657699A JP2000186808A JP 2000186808 A JP2000186808 A JP 2000186808A JP 11376576 A JP11376576 A JP 11376576A JP 37657699 A JP37657699 A JP 37657699A JP 2000186808 A JP2000186808 A JP 2000186808A
Authority
JP
Japan
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liquid
gas
auxiliary fuel
mixture
combustion space
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP11376576A
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English (en)
Inventor
Thomas Dr Domschke
トーマス、ドムシュケ
Andreas Joa
アンドレアス、ヨア
Klaus Dr Steinebrunner
クラウス、シュタイネブルナー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of JP2000186808A publication Critical patent/JP2000186808A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/10Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation by direct contact with a particulate solid or with a fluid, as a heat transfer medium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/006Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber the recirculation taking place in the combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23DBURNERS
    • F23D17/00Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
    • F23D17/002Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or liquid fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23G7/00Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/001Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals for sludges or waste products from water treatment installations
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/99001Cold flame combustion or flameless oxidation processes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 不燃性液体、例えば廃水を燃焼させる、より
経済的でより環境に適合しうる方法を提供する。 【解決手段】 不燃性液体と補助燃料とを燃焼空間中で
少なくとも1つの反応性ガスの存在下で接触させること
によって燃焼装置の燃焼空間中で不燃性液体を熱処理す
る方法の場合に、不燃性液体および補助燃料を異なる個
所で燃焼空間中に供給し、接触前に不燃性液体を少なく
とも1つの反応性ガスと混合し、補助燃料を少なくとも
1つの不活性ガスと混合し、燃焼空間内での接触前に不
燃性液体および補助燃料を蒸発させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、不燃性液体を熱処
理するための方法および装置に関する。
【0002】本発明の目的のためには、熱処理は、不燃
性液体(例えば、廃水)の燃焼成分が化学的に変性さ
れ、一方で、不燃性成分が一般に蒸発されることを意味
する。
【0003】
【従来の技術】汚染された廃水または低い発熱量の液状
廃棄物を処理するために、種々の方法が実際に有用であ
ることが証明された。生成法(例えば、蒸留、抽出、吸
着)と呼ばれるもの以外に、酸化廃水処理法(例えば、
湿式酸化、オゾン分解、蒸発/燃焼)は、殊に有機的に
汚染された廃水の処理に使用される。
【0004】以下の記載の焦点は、通常”廃水焼却”と
も呼ばれる蒸発/燃焼法にある。この方法は、著しく汚
染された廃水流(50g/lを上廻る汚染物含量)が廃
棄されるべき場合に使用される。廃水焼却プラントは、
一般に廃水前処理段階(中和、濃縮)、高温部分(燃焼
装置)および下流煙道ガス清浄装置(急冷、静電集塵
器)から構成されている。廃水の組成、殊に負荷量のタ
イプおよびレベルは、個々の装置の処理に応じた設計を
決定する。この場合には、痕跡範囲内での廃水汚染物
(例えば、S、N、PまたはCl)であっても運転上の
問題をまねきうることに注目されなければならない。
【0005】この理由のために、燃焼部分の設計には、
特別な注意が払われなければならない。しかし、燃焼部
分をより詳細に熟考する前に、以下に使用される幾つか
の重要な用語は、定義されるべきである。燃焼部分内で
廃水燃焼の間に行なわれるうる方法は、殊に化学反応、
例えば燃焼、ガス化、酸化または熱分解である。これら
の化学的方法の全ては、燃焼法として以下に要約されて
いる。不燃性液体とともに、僅かに燃焼するかまたは大
気圧下で約1000℃までの温度で低い引火性を有する
液体、ならびに難燃性液体も不燃性液体と呼ばれる。不
燃性液体は、(廃水の燃焼原理の意味の範囲内で)燃焼
性成分を含有する。ガスの用語は、ガスまたはガス混合
物についての共通の用語として使用される。また、混合
の用語は、特許の目的に関連して、以下、配合をも意味
する。不活性ガスは、一般に使用される燃料と反応する
ことができないかまたは極端な条件(例えば、2000
℃を上廻る温度および/または1000バールよりも高
い圧力)下でのみ反応することができるガスを意味す
る。しかし、1つの個別的な場合には、ガスは、例えば
使用される燃料と化学的に反応しうる成分を含有するこ
ともできる。反対に、燃料は、反応性ガスの存在下で燃
焼されることができる。反応性ガスは、殊にガス状酸化
剤、例えば酸素またはオゾン含有ガスである。これとは
異なり、不活性ガスは、せいぜい補助燃料との混合の際
に燃焼空間温度で引火、ひいては燃焼が発生しない程度
の量の酸化剤を含有する。
【0006】不燃性液体の燃焼においては、燃料、補助
燃料と呼ばれるもの、が必要とされる。不燃性液体の不
燃性部分は、蒸発され、燃焼性成分は、化学的に反応さ
れる。一般に、環境により適合しうる物質がこの方法で
得られる。一酸化炭素、煤および窒素酸化物の含量を最
少にすることは、特に重要なことである。更に、不燃性
液体である廃水と必要とされる補助燃料との割合を最少
にする、即ちできるだけ僅かな燃料が燃焼に使用されう
るという目的がある。燃焼のために供給されたエネルギ
ーの回収は、一般に問題を生じる。それというのも、不
燃性液体(主に水を有する)中に存在する成分、例えば
塩またはハロゲンは、熱交換器の材料を著しく侵蝕す
る。最低温度および相応する最少の滞留時間は、一般に
汚染物の十分な変換を保証する。窒素酸化物の望ましく
ない形成は、燃焼空間内または火炎内での一定の温度プ
ロフィールおよび酸素濃度プロフィールの発生によって
最少にされうる。燃焼の技術的手段は、環境への適合性
および燃焼の経済的効率にとって重要である。この場
合、例えば燃焼前に補助燃料と不燃性液体との混合物を
(例えば、ノズルを用いて)噴霧することは、有利であ
ることが見い出された。この場合には、ノズル/バーナ
ー/燃焼室系の正確な設計、即ち噴霧および燃焼に適合
する設計は、有機的に結合した炭素の高い負荷量を有す
る廃水も燃焼によって後処理されるべき場合には、特に
重要である。殊に、燃焼温度が高すぎることもなく、低
すぎることもないことを保証することに注意を払わねば
ならない。高すぎる温度で窒素酸化物の形成が促進さ
れ、低すぎる温度で不完全燃焼、煤の形成および一酸化
炭素の形成が起こる。更に、殊に一酸化炭素および煤の
形成を妨げるために、十分な量の反応ガスの存在下で燃
焼が行なわれることを保証することに注意を払わねばな
らない。工業上では廃水の焼却(不燃性液体の焼却)の
ために、加熱油、天然ガスまたは高エネルギー廃棄物を
補助燃料として使用する燃焼バーナーと呼ばれるものが
使用される。このバーナーは、安定化された火炎が補助
燃料によって発生され、生じた(ガス中への噴霧によっ
て生じた)不燃性液体の噴霧液は、この火炎と混合され
るかまたは火炎の完全燃焼領域と混合されるように構成
されている。
【0007】また、液体補助燃料を使用することは、工
業上、特に重要である。しかし、欠点は、工業上用いら
れる多数のバーナーを使用する場合に、煤が著しく形成
されることにある。それというのも、熱い補助燃料の火
炎は、不燃性液体によって急冷されるからである。
【0008】欧州特許第0463218号明細書には、
安定化された火炎の形成を回避させる方法および装置が
記載されている。この方法においては、燃料は、高い速
度(軸方向の高い運動量)で燃焼用空気とは別個に燃焼
空間中に供給され、したがって燃焼用空気は、燃料との
接触前に比較的大量の燃焼して排気される煙道ガスと混
合される。この場合、液体燃料は、”無炎酸化”によっ
て反応されてもよい。しかし、廃水の燃焼がこの方法に
よって実施されてもよい場合には、不燃性液体および液
体補助燃料は、互いに(しかし、これは通常の場合では
ない)混和されなければならないか、或いは補助燃料お
よび不燃性液体は、バーナーへの供給前にバーナーの中
心へ別々に噴霧されなければならない。この場合には、
廃水の液滴および補助燃料の液滴が、完全な蒸発の前に
噴射される燃焼用空気の噴流中に侵入し、こうして水滴
(または不燃性液体からなる他の液滴)が、点火された
補助燃料の液滴上に衝突し、こうして煤の形成が起こる
という欠点がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、不燃
性液体を燃焼させる、より経済的でより環境に適合しう
る方法を提供することである。この方法において、必要
とされる補助燃料の量は、最少になるはずであり、殊に
高沸点溶剤(例えば、燃料油)の高い含量を有する液体
補助燃料も使用できるはずである。燃焼において、一酸
化炭素、窒素酸化物および煤の最少の汚染負荷量が形成
されることは、重要なことである。更に、不燃性液体中
の燃焼しうる含量のできるだけ完全な変換が達成される
はずである。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的は、不燃性液体
と補助燃料とを燃焼空間中で少なくとも1つの反応性ガ
スの存在下で接触させることによって燃焼装置の燃焼空
間中で不燃性液体を熱処理する方法によって達成される
ことが見い出された。
【0011】本発明による方法は、不燃性液体および補
助燃料を異なる個所で燃焼空間内に供給し、接触前に不
燃性液体を少なくとも1つの反応性ガスと混合し、補助
燃料を少なくとも1つの不活性ガスと混合し、燃焼空間
内での接触前に不燃性液体および補助燃料を蒸発させる
ことによって特徴付けられる。
【0012】1つの好ましい実施態様において、補助燃
料および不燃性液体は、燃焼空間内に噴霧して供給され
る。
【0013】また、本発明によれば、上記方法を実施す
るための装置も提供され、この場合には、次の装置部材
が存在する: a)燃焼空間、 b)ガス状補助燃料のための供給管路および/または液
体補助燃料のための供給管路、 c)不燃性液体のための供給管路、 d)反応性ガスのための供給管路、 e)不活性ガスのための供給管路、 f)補助燃料と不活性ガスとの混合物を燃焼空間内へ供
給するためのノズルおよび g)不燃性液体と反応性ガスとの混合物を燃焼空間内へ
供給するための複数のノズル。
【0014】1つの好ましい実施態様において、液体補
助燃料のための噴霧器および/または不燃性液体のため
の噴霧器は、燃焼空間の外側に配置されている。
【0015】補助燃料と不活性ガスとの混合物を供給す
るためのノズルおよび/または不燃性液体と反応性ガス
との混合物を供給するためのノズルは、テーパーを有し
ない管端部であってもよい。しかし、これは、一般に燃
焼装置が液体補助燃料および不燃性液体のために上記噴
霧器を有する場合だけのことである。この場合には、液
体/ガスの霧が、噴霧器によって発生され、次にノズル
を介して燃焼空間内へ供給される。
【0016】不燃性液体と反応性ガスとの混合および/
または補助燃料と不活性ガスとの混合は、燃焼空間の外
側からの(一般に噴霧器を介する)供給前または燃焼空
間内への供給の間に、好ましくは供給材料のために備え
られたノズルの領域内で行なわれる(この場合には、液
体/ガスの霧は、ノズルの使用により発生される)。使
用される補助燃料は、ガスであっても液体であってもよ
い。しかし、液体の使用が好ましい。使用される補助燃
料が液体である場合には、この液体は、一般に不活性ガ
ス中への噴霧によって不活性ガス(例えば、窒素または
蒸気)と混合され、次に生じた混合物は、高い軸方向速
度(一般に少なくとも20m/s)で1つ以上のノズル
を介して燃焼空間内へ噴霧される。本明細書中で軸方向
速度は、ガス/液体混合物の運動量により平均化された
軸方向の出口速度である(本明細書中で、軸方向は、ノ
ズルから直線的に退出する材料に関連する)。更に、ガ
ス−液体の霧の運動量により平均化された軸方向速度
(運動量により平均化された軸方向の出口速度)w’
は、下記の式(m=質量の流速、w=出口速度、mw=
運動量の束、Z=噴霧器のガス、G=ガス(噴霧器のガ
スとは別個に導入されるガス)、S=音、A=不燃性液
体):
【0017】
【数1】 また、不燃性液体と反応性ガスは、好ましくは反応性ガ
ス中への不燃性液体の噴霧によって互いに混合され、発
生された混合物は、高い軸方向速度で1つ以上のノズル
を介して燃焼空間内へ噴霧される。発生された混合物が
燃焼空間内へ噴霧される、運動量により平均化された軸
方向速度は、一般にノズルの出口で20〜120m/
s、好ましくは50〜100m/sである。
【0018】典型的には、燃焼空間の天井(上面上の表
面)は、オリフィスを有する(通常、平面状の)面であ
り、この場合このオリフィスは、燃焼装置中に存在する
ノズルの出口に相当する。1つの好ましい実施態様にお
いて、不燃性液体と反応性ガスとの混合物を供給するた
めの複数のノズルは、これらのノズルが補助燃料と不活
性ガスとの混合物を供給するためのノズルを(好ましく
は対称的に)包囲するように配置されている。この場
合、不燃性液体と反応性ガスとの混合物を供給するため
のノズルは、一般に補助燃料と不活性ガスとの混合物を
供給するためのノズルが位置している中心で円形に配置
されている。更に、この円形は、好ましくは比較により
内径の大きさの3〜20倍、好ましくは5〜10倍の直
径を有するか、または不燃性液体と反応性ガスとの混合
物を供給するためのノズルと等しい直径を有する。不燃
性液体と反応性ガスとの混合物を供給するためのノズル
は、通常、互いに等距離で配置されている。燃焼装置の
本発明による設計は、不燃性液体が燃焼空間内で熱く完
全に燃焼した煙道ガスの”吸い戻し”によって燃料液滴
との接触を生じることなく急速に蒸発することを保証す
る。発生された燃料の霧は、同様に熱い”吸い戻し”さ
れた煙道ガス(燃焼中に形成されたガス)によって蒸発
される。反応性ガスと、蒸発された不燃性液体と、蒸発
された補助燃料との全混合物は、通常、無炎で燃焼す
る。無炎の燃焼は、一般に局部的に低い温度での燃焼を
意味し、したがって望ましくない窒素酸化物の形成は、
実質的に抑制される。更に、点火された燃料液滴は急冷
されず、したがって本発明の方法においては、煤は形成
されない。この場合、必要とされる補助燃料の量は、比
較的低い(適当な例は、実施例中に記載されている)。
それというのも、安定した反応は、著しく低級の特殊な
燃料を使用しても起こるからである。
【0019】不燃性液体は、典型的には廃棄すべき加工
廃棄物、残留物または廃水として生じる。例えば、殊に
有機残留物で高度に汚染された低い発熱量を有する液状
プロセス残留物または廃棄物が存在する。燃焼前に、一
般にしばしば水または他の不燃性液体を有する相応する
液体は、例えば蒸発によって濃縮される。有利には、不
燃性液体は、熱処理(廃水焼却の原理)の間に化学的に
変換される1つ以上の成分を含有する。不燃性液体とと
もに、液相からなる不燃性分散液も熱的に処理されるこ
とができる。従って、熱処理は、不燃性液体の燃焼性成
分が化学的に変換され(燃焼され)、一方、不燃性成分
は、一般的に蒸発する。不燃性液体および補助燃料は、
一般に完全に蒸発され、この場合蒸発は、殊に”煙道ガ
スの吸入”による加熱に基づくものである。
【0020】この場合に形成される有機残留物の燃焼生
成物は、通常、大部分が二酸化炭素および水であり、こ
れらは、環境中に排出されてよい。
【0021】使用される不活性ガスは、一般に、補助燃
料が不活性ガスおよび補助燃料から構成されている混合
物中に存在する場合に、この補助燃料が一緒に燃焼され
ることができないガスである。従って、それぞれの燃料
にとって、不活性ガスは、個別的に定義されなければな
らない。それというのも、幾つかの燃料にとって、ガス
は不活性であってもよいが、しかし、他の燃料(点火特
性が燃料に応じて異なる)については、不活性であって
はならない。通常、窒素および/または蒸気および/ま
たは排気ガスは、適当な不活性ガスである。しかし、或
る場合においては、例えば空気も不活性ガスとして使用
されることができる(その際、空気は、この場合に使用
される燃料を点火させることができない)。
【0022】使用される反応性ガスは、殊に空気である
ことができるか、または酸素10〜100体積%、好ま
しくは20〜100体積%を有する別の酸素含有ガスで
あることができる。原理的には、不燃性液体の成分と化
学的に反応しうる全ての反応性ガスが適当である。殊
に、酸化ガス、例えば酸素またはオゾンは適当である。
【0023】冒頭に既述したように、燃焼温度は、廃水
の焼却において重要である。本発明の燃焼装置の燃焼空
間は、通常、熱絶縁されている。燃焼空間内には、一般
に500〜2000℃、好ましくは800〜1200℃
の温度が存在する。この温度で、通常、不燃性液体中に
存在する残留物の実質的に完全な燃焼が行なわれ、同時
に煤の形成および一酸化炭素/窒素酸化物の形成が阻止
される。
【0024】図面には、本発明の1つの実施例が示され
ている。
【0025】
【実施例】図1は、本発明による燃焼装置の典型的な実
施形式を示す(本発明による方法の基本原理は、これに
よって説明されうる)。この燃焼装置は、なかんずく燃
焼空間1、不燃性液体と反応性ガスとの混合物を供給す
るためのノズル14、不燃性液体のための噴霧器15、
液体補助燃料のための噴霧器16および点火バーナー1
3を有する。燃焼空間1は、熱絶縁されており(断熱的
または部分断熱的)、付加的に点火バーナー13(例え
ば、商業的に常用の天然ガスバーナー)によって約90
0℃の温度に加熱される。その後に、空気の供給は、不
燃性液体と反応性ガスとの混合物を供給するためのノズ
ル14に対して切り換えられる(このノズルは、一般に
高速空気ノズルである)。無炎での運転状態において、
燃焼の天然ガスは、別の燃料ガス、液体燃料または高エ
ネルギー液状廃棄物(20kJ/gを上廻る燃焼エンタ
ルピー)によって代替されることができる。この場合、
液体燃料(補助燃料)は、噴霧化ガス(例えば、空気の
使用によって引火限界に到達しない場合、空気−また、
この場合には、窒素または蒸気の使用も可能である)に
よって微細に噴霧される。この目的のため、好ましくは
外側から噴霧する2成分系噴霧器として設計された噴霧
器16が液体補助燃料のために使用される。高められた
粘度および/または高められた高沸点溶剤含量を有する
液体燃料を用いて、燃料は、予熱され、好ましくは蒸気
または予熱された窒素と一緒に噴霧される。不燃性液体
は、しばしば同様に外側から噴霧する2成分系噴霧器と
して設計された、不燃性液体のための1つ以上の噴霧器
16によって噴霧され、この場合この噴霧器は、不燃性
液体と反応性ガスとの混合物を供給するためのノズル1
4の中心に位置している。ノズル14および噴霧器15
は、不燃性液体と反応性ガスとの発生された混合物が少
なくとも20m/sおよび最大で150m/s、好まし
くは50〜100m/sの運動量により平均化された軸
方向速度で退出する程度に寸法決定されている。
【0026】比較的に低出力のバーナーの場合には、燃
焼用空気(反応したガス)は、空気箱20に2バールを
上廻る圧力を供給することによって噴霧ガスとして直接
使用されることができる。次に、燃焼用空気は、音速で
退出し、燃焼用空気が燃焼空間内に供給される前に、噴
霧器15を介して不燃性液体と混合される。この場合、
燃焼空間1内に不燃性液体と反応性ガスとの混合物を供
給するためのノズル14は、簡単な(テーパーを有しな
い)管端部である。
【0027】比較的に高出力のバーナーの場合には、燃
焼用空気の供給量として圧縮空気を使用することは、不
経済である。このような場合には、噴霧器15は、2成
分系噴霧器として設計され、噴霧用空気(反応性ガス)
は、圧縮空気として供給管路7を介して供給される。供
給される混合物の質量流中の圧縮空気の含量は、約10
〜15%である。残留する空気の要件(反応性ガスの要
件)は、供給管路6を媒介としてファンによって提供さ
れる。不燃性液体/反応性ガスの混合物は、完全燃焼領
域11からの熱い煙道ガス10の強力な循環を生じさせ
る。不燃性液体/反応性ガスの混合物中の液滴は、熱い
煙道ガス10の侵入によって蒸発される。混合物中の液
体補助燃料の液滴は、同様に空気との接触前に前蒸発さ
れるかまたはガス化される。完全燃焼領域11内は、点
火して燃焼が起こることがない程度に低い酸素濃度が占
めている。900〜1000℃の全ての混合物の断熱的
火炎温度を上廻る温度は、何処にも存在しない。これ
は、煤の形成も窒素酸化物の熱形成も著しく減少させ
る。
【0028】上記したように図面は、本発明による燃焼
装置の1つの好ましい実施形式を示す。
【0029】バーナーは、約50kWの熱出力に設計さ
れている。このバーナーは、イオン化により監視される
電気的に点火可能なガスバーナーであり(点火バーナー
13)、このバーナーの中心には、液体用噴霧器が形成
されている(一般に、液体補助燃料のための噴霧器16
として設計されている)。この液体用噴霧器は、ガス状
補助媒体により2つの液状蒸気を噴霧することができ
る。約19゜の開口角度を有する噴霧円錐形部分が形成
される。環状の空気箱20は、ガスバーナーの外管の周
囲に装備されている。空気箱の端面には、4個の高速ノ
ズル(不燃性液体と反応性ガスとの混合物を供給するた
めのノズル14)が位置しており、これらのノズルか
ら、供給管路7を介して供給される燃焼用空気(反応性
ガス)は、音速で退出する。それぞれのガス室中には、
中心に薄手の液体用管(不燃性液体のための供給管路
5)が取り付けられており、この管を通して、廃水また
は別の低い発熱量を有する液状廃棄物が供給されること
ができる。この不燃性液体のための供給管路5は、ガス
出口の内腔の直前で開口している。水は、空気流によっ
て取り込まれかつ噴霧される。この場合には、約19゜
の開口角度を有する噴霧円錐形部分も形成される。バー
ナーは、煉瓦で内張りされた燃焼空間1(内径25c
m、長さ3m)内に取り付けられている。燃焼空間1の
熱損失は、例えば約1000℃の平均内部温度で約5k
Wである。液体補助燃料のための供給管路3を介して、
高カロリーの廃棄物または液体燃料の十分な流れが供給
される場合には、点火バーナー13は、スイッチが切ら
れていてよい。更に、イオン化の監視の代わりに、バー
ナーの機能を監視するために、燃焼空間の温度は、熱電
対12により監視される。
【0030】本発明は、下記の実施例に関連してよりい
っそう詳細に記載される。 実施例1:燃焼空間1を最初に点火バーナー13によっ
て850℃を上廻る温度に加熱した。次に、燃焼空気の
供給を点火バーナー13から高速空気ノズル(不燃性液
体と反応性ガスとの混合物を供給するためのノズル1
4)に転向させた。次に、4つの廃水用噴霧器15を介
して、1時間当たり全部で5 lの水を供給した。使用
される天然ガス流(天然ガスをガス状補助燃料として使
用した)を数m3/h(S.T.P.)に減少させ、3%の残
留酸素含量が乾燥煙道ガス中で測定される程度に空気流
を設定した。燃焼空間1内で、750℃〜850℃の壁
温プロフィールを確立した。燃焼度は、実際に完全であ
った(乾燥煙道ガス中CO 2ppm)。乾燥煙道ガス
中の窒素酸化物濃度は、7〜8ppmであった。一酸化
炭素および窒素酸化物を赤外吸収分光測定およびUV吸
収分光測定によって測定した。特殊な燃料の使用量は、
0.2m3(S.T.P.)/kg、即ち燃焼空間温度を達成
させるための最少の理論的発熱量よりも0.01m3
(S.T.P.)/kgだけ多かった。
【0031】バーナーを常用の火炎蒸発バーナーとして
運転させる、即ち天然ガスおよび空気をバーナーを介し
て添加し、廃水を中心の噴霧器を介して添加する場合に
は、0.27m3(S.T.P.)/kgの天然ガス速度が安
定した運転に必要とされる。窒素酸化物の放出は、40
ppmに増加する(赤外吸収分光測定およびUV吸収分
光測定による測定)。
【0032】実施例2:実施例1の運転状態から、天然
ガス流を連続的に減少させ、同時に燃料油を中心の噴霧
器(液体補助燃料のための噴霧器16)を介して添加し
た。1時間当たり燃料油1 lで噴霧化ガス(天然ガス
ではない)としてのN2 2m3(S.T.P.)/kgで安
定した運転状態を生じた。燃焼度は、同様に完全であっ
た。窒素酸化物の放出は、15ppmであった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による燃焼装置の1つの好ましい実施形
式を示す略図。
【符号の説明】
1 燃焼空間、 2 ガス状補助燃料のための供給管
路、 3 液状補助燃料のための供給管路、 4 不活
性ガスのための供給管路、 5 不燃性液体のための供
給管路、 6 反応性ガスのための供給管路、 7 反
応性ガスのための供給管路、 8 不燃性液体と反応性
ガスを有する噴霧液、 9 補助燃料と不活性ガスを有
する噴霧液、 10 熱い煙道ガス、 11 完全燃焼
領域、 12 熱電対、 13 点火バーナー、 14
不燃性液体と反応性ガスとの混合物を供給するための
ノズル、 15 不燃性液体のための噴霧器、 16
液体補助燃料のための噴霧器、 17 燃焼空間を熱絶
縁するための内張り、 18燃焼空間の天井、 19
補助燃料と不活性ガスとの混合物を供給するためのノズ
ル、 20 空気箱
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンドレアス、ヨア ドイツ、67435、ノイシュタット、アム、 ヘークフェルト、37 (72)発明者 クラウス、シュタイネブルナー ドイツ、68723、プランクシュタット、シ ュヴェツィンガー、シュトラーセ、3

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不燃性液体を燃焼空間(1)中で少なく
    とも1つの反応性ガスの存在下で補助燃料と接触させる
    ことによって燃焼装置の燃焼空間(1)中で不燃性液体
    を熱処理する方法において、不燃性液体および補助燃料
    を異なる個所で燃焼空間(1)中に供給し、これらの接
    触前に不燃性液体を少なくとも1つの反応性ガスと混合
    し、補助燃料を少なくとも1つの不活性ガスと混合し、
    燃焼空間内での接触前に不燃性液体および補助燃料を蒸
    発させることを特徴とする、不燃性液体を熱処理する方
    法。
  2. 【請求項2】 不燃性液体の反応性ガスとの混合および
    /または補助燃料の不活性ガスとの混合を、燃焼空間
    (1)の外側への供給前または燃焼空間(1)中への供
    給の間に、好ましくは供給管を備えたノズル(14,1
    9)の領域内で実施することを特徴とする、請求項1記
    載の方法。
  3. 【請求項3】 使用される補助燃料が液体であることを
    特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 使用される補助燃料が不活性ガス中への
    噴霧によって不活性ガスと混合された液体であり、生じ
    た混合物を1個以上のノズル(19)によって高い軸方
    向速度で燃焼空間(1)中へ噴霧することを特徴とす
    る、請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。
  5. 【請求項5】 不燃性液体および反応性ガスを、反応性
    ガス中への不燃性液体の噴霧によって互いに混合し、生
    じた混合物を1個以上のノズル(14)を介して高い軸
    方向速度で燃焼空間(1)中へ噴霧することを特徴とす
    る、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
  6. 【請求項6】 生じた混合物を燃焼空間(1)中へ噴霧
    する、運動量平均軸方向速度がノズルの出口で20〜1
    50m/s、好ましくは50〜100m/sであること
    を特徴とする、請求項5記載の方法。
  7. 【請求項7】 不燃性液体が残留物または廃水として廃
    棄されるべきプロセス廃棄物として生じることを特徴と
    する、請求項1から6までのいずれか1項に記載の方
    法。
  8. 【請求項8】 不燃性液体が熱処理の間に化学的に変換
    される1種以上の成分を有することを特徴とする、請求
    項1から7までのいずれか1項に記載の方法。
  9. 【請求項9】 使用される不活性ガスは、補助燃料が不
    活性ガスと補助燃料からなる混合物中に存在する場合に
    この補助燃料と一緒になって燃焼され得ないガスである
    ことを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項
    に記載の方法。
  10. 【請求項10】 使用される不活性ガスが窒素および/
    または蒸気および/または排気ガスであることを特徴と
    する、請求項1から9までのいずれか1項に記載の方
    法。
  11. 【請求項11】 使用される反応性ガスが、空気である
    か、または酸素10〜100容量%、好ましくは20〜
    100容量%を有する別の酸素含有ガスであることを特
    徴とする、請求項1から10までのいずれか1項に記載
    の方法。
  12. 【請求項12】 燃焼空間(1)内部が500〜200
    0℃、好ましくは800〜1200℃の温度の範囲にあ
    ることを特徴とする、請求項1から11までのいずれか
    1項に記載の方法。
  13. 【請求項13】 請求項1から12までのいずれか1項
    に記載の方法を実施するための装置において、次の装置
    部材: a)燃焼空間(1)、 b)ガス状補助燃料のための供給管路(2)および/ま
    たは液体補助燃料のための供給管路(3)、 c)不燃性液体のための供給管路(5)、 d)反応性ガスのための供給管路(7)、 e)不活性ガスのための供給管路(4)、 f)補助燃料と不活性ガスとの混合物を燃焼空間(1)
    中へ供給するためのノズル(19)および g)不燃性液体と反応性ガスとの混合物を燃焼空間
    (1)中へ供給するための複数のノズル(14)を有す
    ることを特徴とする装置。
  14. 【請求項14】 液体補助燃料のための噴霧器(16)
    および/または不燃性液体のための噴霧器(15)が燃
    焼空間(1)の外側に配置されていることを特徴とす
    る、請求項13記載の装置。
  15. 【請求項15】 補助燃料と不活性ガスとの混合物を供
    給するためのノズル(19)および/または不燃性液体
    と反応性ガスとの混合物を供給するためのノズル(1
    4)がテーパーを有しない管端部であることを特徴とす
    る、請求項13または14に記載の装置。
  16. 【請求項16】 不燃性液体と反応性ガスとの混合物を
    供給するための複数のノズル(14)が補助燃料と不活
    性ガスとの混合物を供給するためのノズル(19)を包
    囲する管路上に配置されていることを特徴とする、請求
    項13から15までのいずれか1項に記載の装置。
  17. 【請求項17】 不燃性液体と反応性ガスとの混合物を
    供給するためのノズル(14)が、補助燃料と不活性ガ
    スとの混合物を供給するためのノズル(19)にその中
    心が位置する円形内に配置されていることを特徴とす
    る、請求項13から16までのいずれか1項に記載の装
    置。
  18. 【請求項18】 円形が相対的に不燃性液体と反応性ガ
    スとの混合物を供給するためのノズル(14)の内径
    (d)又は相当する直径(d)の大きさの3〜20倍、
    好ましくは5〜10倍の直径(D)を有することを特徴
    とする、請求項17記載の装置。
  19. 【請求項19】 不燃性液体と反応性ガスとの混合物を
    供給するためのノズル(14)が互いに等間隔で配置さ
    れていることを特徴とする、請求項16から18までの
    いずれか1項に記載の装置。
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