JPS59100308A - 煙道ガスのアフターバーニング装置 - 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】 本発明は成る燃焼反応から生ずるガスの完全燃焼を達成
１−る方法に関する。該方法を遂行する為に、「アフタ
ーバーナーＪ　ｊ’ｌｌち２次燃焼室が発明さｈだ。そ
のような２次燃焼室の２つの別な形か以下に記述される
。

現代社会に於い℃は、多数の燃焼プ′ロセスが実施され
て℃・ろ。該燃焼プロセスに於い曵は６１画された燃料
と汚染物がまさり多かれ少かれ燃焼によくない結果を与
えている。アフターバーナーは軍用航空ｅ用シェツトエ
ンジンに長く用いられ又きたか、環境的ｊ１由の為に航
窒燃料の完全燃焼を達成するという目的の為では決して
なく、むしろより尚い性化乞述成する為であつ１こ。自
動車用の排気噴出制御装置は真実のアフターバーニング
装置ｕではなくてむしろ排気ガスを再イノａ環させる為
の装置である。

逍果物焼却炉、廃物焼却炉及び産栗に於り゛るフ０ロセ
ス炉の場合には、加熱ボイラーと同じように、燃焼は、
該プロセス上戻′１−ことに関して経済的であるという
ことと環境保映描局によって要求されることとの間のバ
ランス乞含有する段階迄遂行される。排出物中の汚染の
程度を減少さす一般的方法は煙道ガスフィルター或は煙
道ガス洗浄器を用いることである。しかし、フィルタ中
或は洗浄液中に集められた物乞処理するという問題がま
だ残っている。近くの環境に於ける汚染の程度乞減少さ
丁従来の方法は、より晶い大気層に希釈する為に汚染物
を上方に送る為の高い煙突２用いることである。そのよ
うな処置の結果は、北欧の森林地’：ｌ′ｒに於いては
ヨーロッパ大陸上の焼却装＋１１に於けるｊｉｂい煙突
からのｉｐｆ　（’ｌｌｉか降り下ってくるのである。

廃物焼却炉及び積果物焼却装置に於ける運私哲学は、大
抵、煙道ガス中の悪臭のある物）１の集中を減少するこ
とにあつブこ。高い煙突も不適当であると判明Ｊ−る＋
′一度に迄、焼却装置は、従って１、人かほとんど外に
いないそして周囲にいない真夜中に運転され℃きた。同
じやり方が、倫理的理由のハ眞、火粋炉に於いても長く
採用されてきた。

前記のことから、煙道ガス中の汚染物の量を減らすのが
好ましい多（の焼却炉装置が存在するのは明白であろう
。家庭的遺棄物のみの燃焼に於いては、異なったプラス
チック材料から生ずる約５０の物質２見つけ出すことが
可能である。本発明の方法に依れば、これらの殆んどを
水蒸気或は二酸化炭素てして葬り去ることが出来る。

本発明の目的は、廃物焼却装置からの未燃煙道ガスケア
フタ−バーニングに依つＣ害のない物質に変質′１−る
為の方法及び装置を提供することにある。

本発明暑明白化１−る手段として、家庭的遺棄物からの
煙道がスｔアフターバーニングする方法乞ω［究するこ
とは有用かもしれない。

この目的の為のアフターバーナー’ａ？　設＋ｆ−１’
　Ｌかつ設計の寸法で形成する為には、どのような分解
生成物が形成されるかということと、それら分解生成物
かｍ位時間当り正規に燃焼させられるアフターバーナー
中の量と、を知ることが必要である。

焼却炉中のｌ　ｋｇのポリエチレン・プラスチックの分
月手とそして該ポリエチレン・）０ラスナツクの大部分
の１−ヘキセン、１−ペンテン、プロパン及びプロペン
への変質とに基づく計算は、下記の等式によって達成さ
れる。真空中のポリエチレン・ポリマの分解の熱計算は
、この等式によって決定されそして焼却炉中で有効な条
件下でのポリエチレン拳フ０ラスチックについて概４Ｔ
がなされる。

Ｋ−Ａ−ｅＲ′Ｐ Ｋ−速度定数（Ｓ−１） Ａ＝アレー二ラウス係数　Ｓ−”　） Ｅ＝＋＆性化エネルギー（ＫＪ−ｍｏｌ　”　）Ｒ−ガ
ス定ｕ　（８，３１４Ｊ、　。Ｋ、ｍｏｌ　’　）Ｔ　
−τ都度　（０Ｋ） そのような計算と実験によって、ポリエチレン・プラス
チックは４１５°Ｃに於いて１分間当り約１％の割合で
真壁状態に於いて分解することが発見された。従って、
４１５℃の渦にで１ｋｇのポリエチレン争プラスチック
を分解するには約１時間半ビ要１−る。実際的条件の下
に於いては、焼却炉に於ける工程に依り、６〜９へ、。

のガスに対応して、１分間当り１０〜１５ｇのポリエチ
レンが分解させられる。このガス乞アフターバーンする
為にそして、閉じられた火炎容＋１を保持することρ可
能性と連結し℃、アフターバーナー火炎中に於い℃１５
００　’Ｏ〜２０００　℃の温度を保持する為に、尚該
アフターバーナーからは完全に燃焼しなｉ−１″れは廃
物管埋がら離れてもたらされた分量のガスは逃げられな
いのであるが、下ｉ己の量のガスがアフターバーナーの
バーナー用として要求される。

ＬＰＣｉｏ、２−０−６　ｍ３／ｈ　　（常温、常圧）
（ＮＴＰ）荒　気　　５−８　ｍ３／ｈ　（常温、常圧
）（ＮＴＰ）前述の閉じられた火炎を確実にする為の設
計が、該火炎の中に於い℃煙道ガスと燃焼ガスとの間の
完全なる遣移が達成されるのであるが、下記に心述され
る。

アフターバーナーのスケールアップは長さに無制限に達
成できるわけではない。即ち、極度に大きな容量が要求
される場合には、数個のアフターバーナーが並列に連結
されなければならないであろう。

アフターバーナーは、完全な燃焼を達成する為に温度が
上昇させられねばならないときに、燃焼ガスの混合物、
例えは、空気と液化石油ガス或は草気と酸素ガス、の選
択を制御１−るアフターバーナーからの出口に設置６す
れたそれら自身で公知のイオン分所感知装置によって制
御され得る。普通はアフターバーナー中の温度範囲は、
焼却装置′から出るガスと混合物／例えはガスの供給に
従属しているバーナーを介して供給される燃焼ガス中の
余分の酸素との組成についての融成的知識に丞ついてあ
らかじめ設定される。

本発明の目的を達成する為に前述した時計請求の小［Σ
囲から明白であろう特徴を本発明は与えられた。

本発明に依る装置の２つの例が、添付された図面乞奈考
にして以下に記述される。

アフターバーナー１は、高度に反射的Ｉ料から成る、火
炎ボウル３乞含イ１する。そして、アフターバーナー１
は、冷却ひれ２で装備されてもよいし、或は、冷却ジャ
ケットによってとり囲まれ℃もよい。

火炎ボウル３は、円筒状ケーンング表面５に合体する殆
ど半球状の端部４と共に設置されである。

多数の孔６が、アフターバーナー１の外側と火炎ボウル
３の内１１４１１との間を連結する為、ｙ高部４から若
干の距離を置いて火炎ボウル３の円筒状表面５に穿設さ
」している。火炎ケーンング殻３は、端部４かも離れて
対面している端辺に於いてその円筒状ケーンング表面５
の周囲に、セラミック或は同様なパツキン材料で作られ
た１つ或はそれ以上のノール８によってアフターバーナ
ーの壁に対し℃外１１１１＋でシールさ」ｔでいる。こ
れらのシールの内硬ｊは、バーナー１００ノズル１１に
連結され℃いる火炎チューブ９に対し′Ｃ接している。

火炎チューブ９とノズル１１とからＮＬれて、バーナー
１０は、内側バーナーチューブ１２と外ｌＩ４１１バー
ナーチューブ１３とから成り立っている。外側バーナー
チューブ１３は、必要な熱抵抗の断熱材１４によって囲
まれそしてジャケット１５によって装備されている。

外側バーナーチューブと内側バーナーチューブの間を延
伸しているのが加熱装置１６で、少（とも１つの電気的
抵抗体要素として主として設計され−Ｃいる。内１１１
１１バーナーチューブを軸方向に貫通して突出している
のは、空気、酸素或はそのどちらかで液体石油ガスと混
ぜられたもののような燃焼カスをノズル１１へ供給する
為のバーナーパイプ１７である。バーナーパイｆ１７は
、それが噴出口１８となってノズル１１に入るところで
終り、主とし℃燃焼ガス用で接線方向Ｃ（向けられた出
口と共に設計されている。

バーナー１０のジャケット１５は、アフターバーナー１
０ケーンングヘ、ねじ込み式接続具１９によって結合さ
れている。類似の仕方で、後部端板２１が、ねじ込み式
連結具２０によっ℃ジャケット１５に固着されている。

後部端板２１に組み込まれているのが、加熱装置１６用
貫通尋人勝２２である。後部端板２１の内迎１でかつ外
側バーナーチューブと内側バーナーチューブとの間でか
つ加熱装置１６０入ロ部分の周囲に熱抵抗体シールガス
ケット２３が設＠されている。同様に、７−ル２３′が
後部端板２１に対してバーナーパイプ１７と内側バーナ
ーチューブ１２との間にはめられ′Ｃある。

運転に於いては、アフターバーナー１は、外１１１１１
バーナーチューブ１３と内４１１１１バーナーチューブ
１２との間の壁間２５と連結している人口チューブ２４
娑弁し℃「アフターバーンされる」即ち、なかんずく、
酸化され℃水蒸気と二酸化炭素になる煙道ガス？供給さ
れる。煙道ガスが、この入ロダクト仝間２５に到着する
と、煙道ガスは、加熱装置１６と接触させられる。加熱
装置１６は、ジグずグの形で貢通通路を最も良く形成す
るように配列されである。ここに於いて、もしもバーナ
ーの長さがこのようにして採用され、そし℃加熱装置が
、ンリコン酸化望化物で横われた加熱コイルのような高
温に耐える材料で作られ又いるなら、煙道ガスは実質的
に１０［Ｊ［Ｊｏｏより市い温度迄加熱され得る。

か（して加熱されたガスは、内部バーナーチューブ１２
中の１つ或はそれ以上の孔２６を通って入口ダクト空間
２５を去る。これらの孔の端辺は、煙道ガスをバーナー
バイア’１７の方へ導くようにそして次に主として煙道
ガスがバーナーパイプ１７の噴出口１８の周囲に回転１
−るように配列されている。この回転は燃焼ガスが、噴
出口１８中の接線方向の出口２通って外に流出するにつ
れて拡大させられる。このようにして、非常に良いガス
間の転換が得られる。

バーナーパイプ１７乞介して供給される燃現ガスは、ア
フターバーンされるべき煙道ガスの組成に関連して選ば
れた組成を有している。従って、ある場合には、空気が
注目され、他の場合には、純粋な酸素が注目される。煙
道ガス中の構成要素物質の燃焼が吸熱的にのみ可能であ
るとすると、例えは、液体石油ガスか燃焼ガスと共に必
安な程度迄加つられる。

煙道ガスと燃焼ガスが徹底的攪拌間に反応しそれらの温
度が１５０　［１”０〜２［］［Ｊ［］℃の火炎湿度に
迄増大するときにそれらガスは膨張′１−る。その　　
　　□為にノズル１１が外側に向って張り出丁。このノ
　　　　：ズルからガスは、適切にｆｔ＋　ｊＬの反射
Ｉ料から成る　　　　：火炎チューブ９を貝辿して均一
な火炎とし℃続く。

この均一な火炎は、火炎ボウル３内に吐出し、そしてガ
ス火炎は火炎ボウル３の端部４に当る。そして端部４に
於いてガス火炎は１８Ｕ０戻って（よ−かえり火炎ポク
ル３の円筒部分５と火炎、チューブ９の外側との間に形
成されｆこ環状間隙σつ中へより早い速度で勢よく出る
。該環状間隙に於し・℃火炎は完全に燃焼しそして残余
のガスは孔６乞貝刃旦して夷除のアフターバーナー中に
努よく出る。ここに於いて起るガスのｊ膨張の為に、ガ
スσ）ｉｔｉＡ　ＩＦｉ　ｉｔ−著るしく下るが、いく
ぶんかの址の熱か残って（・て該熱は図示さｉｔ℃なる
冷却ひれ２によって大気中へと、或は取り囲んでいる冷
却ジャケット内の媒体へと、分数させられ得る。工程中
Ｑ）より早（Ｓ段階への熱の再循環も亦可能である。

最後に、完全燃焼したガスは出ロ／ｓＯイフ０２７ケ介
し℃排出される。図解的に２８（第１１ンＩ　）　−Ｃ
−示されているように、この出口バイブは、熱回収用装
置或は冷却用装置によって取り囲まれてもよい。

安全の為に必要なら、出口バイブ２７は、完燃ガスの最
終的処理の為に、洗浄器、ガス洗浄器或は他の装置へと
連結されてもよい。このことは、蟹素を含むガスが存在
している場合に好東しい。

アフターバーニング装置を頁通するガスの一定の流れを
確実に１−る為に、低圧アクチュエーターを出口バイブ
２γに連結してもよい。この低圧アクチュエーターの無
段速度開業により、アフターバーナーのｎＩＪ段階の廃
物焼却装置からの異なった速度のガス流に対して適当な
ガス速度が得られる。

ファンの速度は、手動で決められてもよいし、或は、ア
フターバーナー中の或はアフターバーナーに隣接した適
当な点に設置された感知要素を１した如（＝Ｊなる棟類
の手乞加えられた開票装置によって開票されてもよい。

第２図に示され１こ本発明の例はほんの無視できる程度
に酸化可能であるか或はプラズマ様相でアフターバーナ
ーを通過させられ得る凝縮可能な或は昇華可能な物質ヲ
含有する煙道ガス乞アフターバーニングする為に設計さ
れている。この理由の為に、これらの物質馨処理する為
の特別な装置がアフターバーナーの後に連結されること
が想定される。

アフターバーナー４０は次のように設計される。

循環している冷却液が入口４２から出口４３へ通ってい
る主として環状型の壁間を有し又いる二−ホ。

ジャケット４１によって室か取り囲まれている。

該室の屋根を長連して鉛直に挿入されているのかバーナ
ー４４で以后火炎バスケットバーナーと呼ばれるが、発
散して、バスケット形の形状の火炎を形成する多数の火
炎７有する。該バーナービ貫通し℃辿っている煙道ガス
中央連路ダクト４５は、前段階の廃物焼却装置から来る
煙道ガス乞アフターバーナー４０に導く為に製画され℃
いる。煙道ガス中央通路ダクト４５のオリフィスのいく
らか後方の傾射している面取りをし１こ肩に多数の孔４
６がリング状に配列されている。これらの孔はバーナー
４４の縦軸に対し鋭角に１設される。そし゛Ｃ，該孔を
通ってガスと空気の混合物が流出し多数の火炎となつ℃
燃焼し、円すい状でバスケットのような火炎乞結合的に
形成する。火炎バスケットの円すい形の状態は、孔４６
が穿孔されるバーナーの中心線に対１−る角度によって
決定される。

アフターバーナー４０の底部４７上に立設されているの
が、スリーブ型支持台４８で、その低端部の周囲に川Ｌ
」４９乞南している。そして、該底部は二重に形成され
冷却液用具通通路乞含宿している。出口４９は、支持台
４８の内空側と連結しそし℃底部４７を貫通して辿りア
フターバーナー中で処理されたガス用の出口を形成して
いる首部５０への自由通路を用油にしている。スリーブ
型支持台４８の内側には、調節可能支持用／Ｎ　５１か
装備され、該調節可能支持用ノｎの上には、ベリリワム
酸化物のような尚度に反射的拐料から成る火炎ボウル５
２が装備されている。火炎ボウル５２の内側は形状では
殆ど半球状で、好ましくは横断面で双曲形がよい。運転
に於いて火炎バスケットの火炎は、廃物焼却装置から来
る煙道ガスがバーナー４４からの燃焼がスと迅速に混合
されるアフターバーナー４０の中央部の方へ内側に曲る
ように大部分はさせられる。このことの結果として、ア
フターバーンされるべき焼却装置からのガスは、火炎バ
スケット内に於いて実際には低い温度、即ち、１ｓｏｏ
’ｃ〜２００　［Ｊ　’Ｏに加熱される。バーナーが、
燃焼ガスとして、液体石油ガスと空気の混合物を供給さ
れるか、空気と水素の混合物を供給されるか、に依って
、これらの温度が達成される。この渦＃範囲に於いてそ
して火炎バスケットの中で発生させられるガス流のため
に、煙道ガス中に見出される未燃物は実際的に亢奮に燃
焼させられる。

火炎ボウル５２は鉛直方向に調節司ｉしなので、バーナ
ー４４の火炎バスケットは変った寸法の包絡面を与えら
れうる。このようにして、煙道ガス中央通路ダクト４５
中のガス速度と火炎バスケットを真辿しての排出速度と
の間の間係はｔＢＩＪ票され得る。煙道ガス中の燃焼可
能残留物に依り、１：５と１：２０との間の比率′ｆｉ
！０：選択することは、興味あることである。バーナー
４４に供給される燃焼ガスの容量は、勿論火炎ボウル５
２を設定するのに適応させられなければならないが、こ
のことは公知の仕方で遂行される。

本発明の２つの具体例が前述されたが、他の変形で本発
明の特許請求の範囲内のものは、勿論、保護される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るアフターバーナーの１具体例の長
軸に沿った横断面図、第２図も弗本発明に係るアフター
バーナーの他の具体列の横助面図である。 １．４０　ニアフタ−バーナー、 ３．５２：火炎ボウル、１０．４４：バーナー、２５．
４５：煙道ガス用ダクト。 代理人　浅　村　　　皓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ｉｌ　　煙道ガスかアフターバーナー中に挿入された
   バーナー中のダク）・を介して該アフターバーナー中に
   供給されそして該アフターバーナー中のポール型挿入器
   中に於いて前記煙道ガスが前記バーナー’ｖｘ辿してい
   る他のダク）Ｙ弁して供給される燃焼ガスと’ｉＪｉ制
   混合され前記ポール型挿入器内の火炎によって完全燃焼
   し、その後光全燃焼したガスは大気中に排出されるｉｌ
   　Ｋ　ＤｔＪ記アフターバーナー中のポール型挿入器の
   外側で拡張させられることを特徴とするか゛ｂ却装置ム
   からの煙道ガスのアフターバーニング方法。 （２）　　特許６ｆｔ求のｌｌｌ１囲第１項に記載の焼
   肩ｊ装置からの煙道ガスのアフターバーニング方法に於
   いて、アフターバーニング用に供給される煙迫ガスか該
   煙道ガスから生じた完全燃焼ガスが火炎から離れるとき
   の速度の５倍〜２０倍の間の速度をバーナーの入口ダク
   ト内に於いて有していることを特徴と′１−る焼却装置
   からの煙道ガスのアフターバーニング方法。 （３１’Ｉ’ｉ＝許ｓ＋？求の範囲第１項或はＦＡ２項
   に記載の焼却装置からの煙道ガスのアフターバーニング
   方法に於いて、煙道ガスがバーナーの入口ダクト中に設
   置されｆこ加熱装置によって予熱されることを７ｒゲ徴
   とする焼却装置からの煙道ガスのアフターバーニング方
   法。 （４）　　特許請求の範囲第１項、第２項或は第６項に
   記載のＰｔ却装盾からの煙道のアフターバーニング方法
   に於いて、燃焼ガスとし′１：醒累か供給さｆ’Ｌるこ
   とを特徴とする焼却装置からの煙道ガスのアフターバー
   ニング方法。 （５）特５′Ｉ：請求の範囲第４項に記載の焼却装Ｕ′
   イからの煙道ガスのアフターバーニング方法に於いて、
   液体石油ガスが燃焼ガスに加えられること７９′ｌＪ徴
   とする規却装Ｕグからの煙道ガスのアフターバーニング
   方法。 （６）　特許請求のｄＩｉΣ囲第１項第１項の焼却装置
   ６からの煙道ガスのアフターバーニング方法に於いて、
   水素が燃焼ガスに加えられることを特徴とする焼却装置
   からの塩道ガスのアフターバーニング方法。 （７）　　アフターバーナー（１，４０）と、該アフタ
   ーバーナー中に突出してなるバーナー（１０゜４４）と
   、該バーナーに対面してブエり該バーナーの火炎乞抽束
   し反、！ｆＪするポール（３，５２）と、乞包訝し；ダ
   ク）（２５，４５）がアフターバーニングの為及び必巽
   な燃ハｔガスの為に来る煙道ガス用のバーナー乞貝ｉｔ
   旦して設置６され、出１ｊ（２７゜５０）か前記アフタ
   ーバーナーに設けられ−ＣいることＩＩ力敵と′１″る
   特ｉｊＴ賄求の１地回第１項Ｇで記載の如き焼却装置か
   らの煙道ガスのアフターバーニング方法遂行用装置６゜ （８）％♂「請求の範囲第７項に記載の焼却装置からの
   煙道ガスのアフターバーニング装置に於いて、バーナー
   （１０）の入ロダク）（２５）か人ってくる煙道ガスを
   加熱する為の装置（１６）を含有することｔ特徴と′１
   −る焼却装置からの煙道ガスのアフターバーニング装置
   。 （９）特許請求の範囲第８項に記載の焼却装置Ｎからの
   煙道ガスのアフターバーニング装置６に於いて、いくつ
   かの接線方向を向いた出１１を伴って設計され１こ噴出
   口（１８）で終る燃焼ガスの導入用に意図さ１またバー
   ナーパイプ（１１）かバーナー（１０）の内側に設置さ
   れてなること乞特徴とする焼却装置からの煙道ガスのア
   フターバーニング装置４゜（１０）時計請求の範囲第９
   項に記載の焼却装置からの煙道ガスのアフターバーニン
   グ装置に於いて、人ロダクｌ−（２５）の内ｔｉ１１＋
   チューグ（１２）暑貞辿して孔（２６）か設けられ該孔
   の９１■部か煙道ガスを噴出孔（１８）に対して接線方
   向に向り゛るように配列されてなることを特徴とする焼
   却装置Ｉ″ｊからの煙道ガスのアフターバーニング装置
   。 ＯＤ　　特許請求の範囲第７項に記載の焼却装置からの
   煙道ガスのアフターバーニング装（ｈ−に於いて、余分
   の熱を分散さ１〜為の装ｍ（２，４１）によってアフタ
   ーバーナー（１，４０）が囲寸れて（・ることを特徴と
   する焼却装置からの煙道ガスのアフターバーニング装置
   。 ０２）　　特ｔｒ詰氷の範囲第７項に記載の焼却装置か
   らの煙道ガスのアフターバーニング装置に於いて、煙道
   がス用ダク）（４５）が燃焼ガス用ダクトによって同ノ
   し・的に囲まれてなり核燃＃’、！、ガスが該煙道ガス
   用ダクト（４５）のオリフィスの後に配設された多数の
   孔（４６）の中に流出することを特徴とする焼却装りか
   らの煙道ガスのアフターバーニング装置。 Ｕ３＋　　特Ｗ′ｆ　ｉｉｔ￥求の範囲第１１項に記載
   の焼却装置かもの煙道ガスのアフターバーニング装置て
   於いて、１ｉｉＪ記孔（４６）かバーナー（１０）の縦
   の軸に帆用に穿設されてなることを特徴とする焼却装置
   からの煙道ガスのアフターバーニング装置。 ■　特許請求の範囲第７項に記載の焼却装置からの煙道
   ガスのアフターバーニング装置に於いて、火炎ポール（
   ３，５２）かバーナー（１０，４４）に関し′１：該バ
   ーナーの縦軸の方向にｒＡ節可能であることを喝徴とす
   る焼却装置からの煙道ガスのアフターバーニング装置。