CN102893087A - 使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法及装置 - Google Patents

使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明使用醇水溶液等有机化合物水溶液和燃料来实现高温的燃烧。在燃烧室内，利用第1燃烧器使燃料喷雾燃烧，将燃烧室内温度(或、和燃烧室内设置的耐热反射体)加热至700℃以上的高温，接着利用第2燃烧器使有机化合物水溶液(例如醇水)喷雾到由上述第1燃烧器得到的高温燃烧气体中而引起水蒸气微爆，使室内温度升温至更高温。然后，生成包含大量水蒸气的高温的过热水蒸气。

Description

使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法及装置
技术领域
本发明涉及有机化合物水溶液的燃烧方法以及装置，特别是使用醇水溶液等有机化合物水溶液和燃料的高温燃烧方法以及装置。
背景技术
以往，在使用液体燃料并添加包含有机化合物的加水燃料进行燃烧的方法中，作为有机化合物水溶液(以下，称为有机水溶液)的有机化合物，有醇类、有机酸类、醛酮类等，作为有机水溶液的一例，可举出作为产业废弃物的有机废水。
在使该有机水溶液燃烧的情况下，在燃烧器中一边使重油等燃烧，一边缓慢地添加有机水溶液进行燃烧的情况较多。该方法是一边用重油使有机废水的水蒸发一边对其中所含的有机化合物进行氧化处理的方法，基本上在能量上并没有贡献，而只是作为废水处理来进行。
此外，有在有机水溶液中添加并混合重油等，制作油包水型(W/O)的乳液而作为燃料进行处理的方法，虽然可以将有机水溶液中的有机化合物作为燃料利用，但不一定会特别高效率地燃烧。
在将乳液类型的加水燃料进行燃烧的情况下，在焚烧炉、内燃机中使用的大致都是油包水型(W/O型)乳液。这是因为，油包水型乳液中，油露出表面，因此有容易着火这样的优点。水包油型(O/W型)乳液中，油作为微粒包含在水中，因此有不易着火这样的问题。
然而，如果调查石油类与水的热导率可知，在360°K(87℃)时水为0.674W/mk，石油的一形态的癸烷(C10H22)为0.119W/mk，水具有5.6倍的热导率(非专利文献1：参照)。
另外，作为水蒸气爆炸条件的热迅速移动如果不能进行，则不引起水蒸气爆炸。因此，在完全相同条件下，O/W型中，热以比W/O型快约5倍的速度移动，因此容易发生水蒸气爆炸。
此外，水蒸气爆炸在熔化铁落下到水槽时、地下水与岩浆接触时发生(非专利文献2：参照)。
即使喷雾W/O型乳液，由于乳液的表面被油覆盖，因此热的传导率小，而且由于油的表面被油的蒸气膜覆盖(一般而言，气体的热导率为液体的1/10以下)，从而水蒸气爆炸的发生概率非常低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-81740号公报
专利文献2:日本特开2004-211970号公报
非专利文献
非专利文献1:“化学便览基础编II”(丸善株式会社昭和59年6月25日发行，第73页)
非专利文献2:“蒸气爆炸的科学”(高岛武雄·饭田嘉宏共著/株式会社裳华房1998年1月25日发行，第28～57页)
发明内容
发明所要解决的课题
本申请发明基于这些认识，设定确实地发生水蒸气爆炸(喷雾状的粒子等的微爆)的条件，利用水蒸气微爆的能量将水所含有的有机化合物分解，促进与水分子的水煤气反应、与空气的氧化反应而实现燃烧效率的增加。
首先，作为水蒸气微爆的发生条件，是将有机水溶液瞬时地升温至高温，例如使其与高温的固体表面碰撞而使水蒸气微爆炸。
如果不发生水蒸气微爆，则仅仅发生有机水溶液中所含的有机化合物与水蒸气的简单水煤气反应和通过空气进行的氧化反应，燃烧效率的大幅提高不可期望。根据本发明，使喷雾出的有机水溶液的液滴喷射到高温的环境内，引起水蒸气微爆，发生有机水溶液中所含的有机化合物的分解，水煤气反应、氧化反应进行，水煤气反应的吸热反应减少(键发生断裂等，则吸热反应变小)，结果是燃烧效率增大。实际上向加热至850℃的开有孔的铁制耐热反射板喷雾醇40体积%水溶液，结果铁制耐热反射板熔融而成为熔融块，因此设想水蒸气微爆与水煤气反应、氧化反应同时发生，温度一气上升。
用于解决课题的方法
本发明者鉴于上述情形进行深入研究，结果是，通过下述手段解决了该课题。
[1]一种使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法，其特征在于，包括下述工序：在燃烧室内，(1)利用第1燃烧器使燃料喷雾燃烧，将燃烧室内温度加热至700℃以上的高温的工序；以及(2)接着利用第2燃烧器使有机化合物水溶液喷雾到由所述第1燃烧器得到的高温燃烧气体中进行混合、燃烧，使室内温度升温至更高温的工序。
[2]一种使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法，其特征在于，包括下述工序：(1)在燃烧室内，利用第1燃烧器使燃料喷雾燃烧，将燃烧室内温度加热至700℃以上的高温的工序；(2)接着在燃烧室内，利用第2燃烧器使有机化合物水溶液喷雾到由所述第1燃烧器得到的高温燃烧气体中进行混合、燃烧，使室内温度升温至更高温的工序；以及(3)进而在与所述燃烧室连通设置的热处理室内，使从所述燃烧室导入的燃烧气体完全燃烧而升温至高温。
[3]根据上述[1]或[2]所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法，其特征在于，包括下述工序：(1)在燃烧室内，利用第1燃烧器使燃料喷雾燃烧，将配设在燃烧室内的耐热反射体加热至700℃以上的工序；以及(2)接着在燃烧室内，利用第2燃烧器使有机化合物水溶液喷雾到由所述第1燃烧器得到的高温燃烧气体中进行混合、燃烧，并且与所述加热了的耐热反射体表面碰撞，使室内温度升温至更高温的工序。
[4]根据上述[3]所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法，其特征在于，耐热反射体是具备多个透通孔的、耐热性金属制或陶瓷制的反射体。
[5]根据上述[1]～[4]的任一项所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法，其特征在于，有机化合物水溶液的有机化合物是沸点为100℃以下的水溶性的化合物。
[6]根据上述[1]～[5]的任一项所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法，其特征在于，有机化合物水溶液的有机化合物为选自可溶于水的醇类、有机酸类、醛类或酮类中的任1种或2种以上。
[7]根据上述[1]～[6]的任一项所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法，其特征在于，有机化合物水溶液为包含乙醇或甲醇10～50体积%的醇水溶液。
[8]根据上述[1]～[7]的任一项所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法，其特征在于，利用第1燃烧器喷雾燃料的燃料为选自煤油、轻油等石油类、醇等有机溶剂、城市煤气、LPG、天然气、氢气或布朗气中的任1种或2种以上。
[9]根据上述[1]～[8]的任一项所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法，其特征在于，有机化合物水溶液包含二恶英、PCB等以苯环为骨架结构的难分解性有害物，这些有害物的苯环在燃烧室内被分解而无害化。
[10]一种采用上述[1]～[9]的任一项所述的方法来制造高温的过热水蒸气的方法。
[11]一种使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧装置，其特征在于，具备：(1)燃烧室；(2)第1燃烧器，其安装于燃烧室，并用于向室内喷雾燃料进行燃烧而使室内温度为700℃以上的高温；和(3)第2燃烧器，其与第1燃烧器相邻地安装，并用于将有机化合物水溶液喷雾到由所述第1燃烧器得到的高温燃烧气体中进行混合、燃烧，使室内温度升温至更高温。
[12]一种使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧装置，其特征在于，具备：(1)燃烧室；(2)第1燃烧器，其安装于燃烧室，并用于向室内喷雾燃料进行燃烧而使室内温度为700℃以上的高温；(3)第2燃烧器，其与第1燃烧器相邻地安装，并用于将有机化合物水溶液喷雾到由所述第1燃烧器得到的高温燃烧气体中进行混合、燃烧，使室内温度升温至更高温；和(4)热处理室，其与所述燃烧室连通设置。
[13]根据上述[12]所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧装置，其特征在于，燃烧室和热处理室的连通机构为介于燃烧室的出口与热处理室的入口之间设置的直径缩减了的通路。
[14]根据上述[11]～[13]的任一项所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧装置，其特征在于，是在燃烧室内配设耐热反射体而成的。
[15]根据上述[14]所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧装置，其特征在于，耐热反射体是具备多个透通孔的、金属制或陶瓷制的反射体。
[16]根据上述[11]～[15]的任一项所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法，其特征在于，有机化合物水溶液中的有机化合物是沸点为100℃以下的水溶性的化合物。
[17]根据上述[11]～[16]的任一项所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧装置，其特征在于，从第2燃烧器喷雾的有机化合物水溶液为包含乙醇或甲醇10～50体积%的醇水溶液。
[18]根据上述[11]～[17]的任一项所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧装置，其特征在于，利用第1燃烧器喷雾燃料的燃料为选自煤油、轻油等石油类、醇等有机溶剂、城市煤气、LPG、天然气、氢气或布朗气中的任1种或2种以上。
[19]一种过热水蒸气制造装置，其采用上述[11]～[18]的任一项所述的装置。
发明的效果
根据本申请发明，即，在燃烧室内，利用第1燃烧器使燃料喷雾燃烧，将燃烧室内温度加热至700℃以上的高温，接着利用第2燃烧器使有机化合物水溶液喷雾到由上述第1燃烧器得到的高温燃烧气体中进行混合、燃烧，与单独使用燃料或有机化合物水溶液进行燃烧的情况相比，可以使燃烧室内温度和/或热处理室温度协同地升温至高温。因此，可以使燃料和有机化合物完全燃烧，并可以使燃料成本降低。
此外，通过简易的方法，可以大量地制造高温的过热水蒸气。
附图说明
图1是本申请发明的第1实施例的装置的说明主视图。
图2是实施例1的装置的燃烧室的截面图，和配设在燃烧室内的耐热反射体的俯视图。
图3是显示实施例1的装置内的温度变化的曲线图。
图4是显示实施例2的装置内的温度变化的曲线图。
图5是实施例2的装置内的产生热量的说明曲线图。
图6是显示实施例3的装置内的温度变化的曲线图。
图7是实施例3的装置内的产生热量的说明曲线图。
图8是显示实施例4的装置内的温度变化的曲线图。
图9是显示实施例5的装置内的温度变化的曲线图。
图10是显示实施例6的装置内的温度变化的曲线图。
图11是显示实施例7的装置内的温度变化的曲线图。
图12是显示实施例8的装置内的温度变化的曲线图。
图13是显示实施例9的装置内的温度变化的曲线图。
具体实施方式
基于附图和实施例详细地说明本发明的实施方式。
图1是本申请发明的高温燃烧装置的实施例的说明主视图，1是燃烧室，2是第1燃烧器，3是第2燃烧器，101是燃烧室壁体，201是热处理室，301是通路，T1～T3是温度计。
图2(a)是图1的燃烧室1的截面图，在燃烧室1内立设地设置有具有多个透通孔4’、凹口部5’的陶瓷制耐热反射体4、5(图2(b)、图2(c))。另外，图2(b)、图2(c)是耐热反射体4、5的俯视图。
首先，从第1燃烧器(燃料燃烧器)2通常将A重油、轻油、煤油等燃料油喷雾到燃烧室1内进行燃烧。完全燃烧的适量空气量同燃料一起被供给，空气比通常为1.3～1.7左右。
因此，配设在燃烧室1内的耐热反射体(例如表面涂布了氧化铝的碳化硅系陶瓷板)4、5被加热至700℃以上的高温。另外，耐热反射体4或5可以使用任1种，也可以组合使用2种。
接着，进一步，从第2燃烧器(有机化合物水溶液喷射燃烧器)3，将有机水溶液(含有有机化合物的水)以混合到由第1燃烧器得到的火焰中的方式喷雾到燃烧室1内，与加热至高温的耐热反射体4、5碰撞，在耐热反射体4、5表面随着水蒸气爆炸而有机化合物被分解，被氧化。
有机化合物水溶液从第2燃烧器3喷雾到燃烧室1内，其组成为有机化合物：水的比率＝1：0.5～20的范围(即，有机化合物含量为66.7～5.0体积%)。此外，相对于从第1燃烧器2喷射的煤油喷射量1体积部，从第2燃烧器3喷射的有机化合物水溶液喷射量优选为1～5体积部。
另外，燃烧室1内温度通过温度计T1时常计测。
在该情况下，通路301和热处理室201内的高温气体也为包含水蒸气的高温度的过热水蒸气。
作为燃烧方法，首先从第1燃烧器2喷射点燃A重油等而加热耐热反射板4、5。温度计T1的温度为水煤气反应发生的700℃以上，可能的话，在达到1000℃以上时开始有机水溶液的喷雾。
有机水溶液的喷雾可以从与燃料同量程度开始，但是如果温度达到1000℃则即使2～5倍量程度喷雾也没有问题。被喷雾出的有机水溶液(含有有机化合物的水)与耐热反射板4、5碰撞，不是表面的蒸气膜而是喷雾水直接从加热至高温的耐热反射板4、5受热而引起水蒸气微爆。在该情况下，如果代替有机水溶液而使用W/O型的乳液，则热的移动变慢，水蒸气微爆的可能性非常低。
有机水溶液内包含甲醇、乙醇的水与甲醇、乙醇形成共沸混合物，沸点下降，因此更容易引起水蒸气微爆。而且甲醇、乙醇溶解于水，而且醇进入水的团簇(cluster)的内部而溶解，因此由于水蒸气微爆而使醇的一部分分解、结合缓和，水煤气反应和氧化反应同时发生，实现效率高的燃烧。
实施例1
本实施例中，如图1的说明主视图所示，使用设置有燃烧室1和与该燃烧室1连接的热处理室201的装置。
即，燃烧室1与热处理室201为，燃烧室1的出口和热处理室201的入口由直径缩减了的通路301来连通。
而且，燃烧室1中插设有用于使室内温度为700℃以上的高温的第1燃烧器2和喷雾有机化合物水溶液的第2燃烧器3。
此外，该装置内在3处设置有温度计，即在燃烧室1中设置有第1温度计T1，在通路301中设置有第2温度计T2，此外在热处理室201中设置有第3温度计T3。
另外，热处理室201为进行多目的的热利用的场所，进行发电、产生蒸气、金属精炼、淬火、厨余焚烧等。
以往在该热处理室上直接装有燃烧器，但本发明中分离出燃烧室，在小型燃烧室中使燃料燃烧，加热至700℃以上、优选为1000℃以上后，喷雾醇水溶液等有机化合物水溶液而引起水蒸气微爆，生成高温气体，送到热处理室201，用于发电等。
使用图1所示的装置，从第1燃烧器2喷雾5.9L/H的A重油(空气比1.5)将燃烧室1预加热。
燃烧室出口温度用温度计T2测定，大致达到800℃后，使用第2燃烧器3，以11L/H喷雾乙醇40体积%水溶液。
温度计T2经过20分钟后上升210℃达到1010℃。
此时，热处理室201(温度计T3)从610℃上升170℃而达到780℃。
另一方面，在相同条件使用乙醇30体积%水溶液的情况下，温度上升稍慢，温度计T2中上升180℃而成为980℃，温度计T3中上升140℃而成为750℃。
以上的结果如图3(显示装置内的温度变化的曲线图)所示。
该理由虽然未确实地阐明，但乙醇水溶液的微小液滴与加热至700℃以上的耐热反射体碰撞而引起水蒸气微爆。对于该微爆而言，温度越高显示越剧烈的能量。特别是认为乙醇与水共有团簇而溶解，而且沸点低至78.4℃，因此由于剧烈的水蒸气微爆，乙醇分子结合分解或者结合缓慢，水煤气反应、氧化反应迅速进行，温度急剧上升。
另外，在本实施例中，通路301和热处理室201内的高温气体是大量包含水蒸气的高温的过热水蒸气。
实施例2
接下来，对其它实施例进行说明。
首先，从第1燃烧器2喷雾A重油6.6L/H(5.7kg/H)，将燃烧室1加热。加热约1小时时，热处理室201的温度在采用T3进行温度测定时为630℃。
此时从第2燃烧器3喷雾乙醇30体积%水溶液(乙醇4.6L+水10.6L)15.2L/H，结果热处理室201的温度利用T3进行温度测定时从630℃上升到820℃，上升了190℃。
为了进行比较，代替乙醇30体积%水溶液而从第2燃烧器3添加、喷雾同量的纯乙醇4.6L/H，结果热处理室201的温度从630℃上升到760℃，仅仅上升了130℃。
以上的结果如图4所示。
实际上，工业上作为加热装置而使用的是热处理室201，因此热处理室201的温度上升在热效率上最重要。
此外，如果将添加纯乙醇与添加包含同量的乙醇的30体积%水溶液的热量进行比较，则A重油6.6L/H(5.7kg/H)燃烧的生成气体量为97Nm3，如果向其中添加乙醇4.6L则为101Nm3，如果添加乙醇30体积%水溶液15.2L则为114Nm3。
作为气体比热，CO20.54kcal/m3，H2O(水蒸气)0.46kcal/m3，O20.35kcal/m3，N20.35kcal/m3；重油燃烧的气体分析为，CO28.4%，H2O8.8%，O26.4%N276.4%，气体比热为0.376；重油+乙醇为CO211.6%，H2O  13.8%，O20.8%，N273.7%(添加乙醇时，特别是因为没有进入空气，因此消耗重油燃烧时残留的O26.4%从而O2下降为0.8%。)气体比热0.387；重油+乙醇30体积%水溶液的气体分析值为CO210.3%，H2O 23.8%，O20.7%，N265.2%，H2O的比率高，气体比热高达0.396。如果由该数值计算热处理时的热量，则仅重油时为25580kcal/H，重油+纯乙醇时为32940kcal/H，重油+乙醇30体积%水溶液时为40590kcal/H。
因此，重油+乙醇30体积%水溶液的热量与重油+同量的纯乙醇相比增加23%。
如果对此进行图示，则如图5所示。由图5的结果可理解，在添加乙醇30体积%水溶液的情况下，为40590kcal/H，与此相对，在仅添加纯乙醇的情况下为32940kcal/H，作为其差(40590-32940＝7650kcal/H)的7650kcal/H的能量是净增的。
由本实施例的以上的说明和图5可理解，本实施例中获得的高温气体(约900～1100℃)大量(23.8%)含有H2O(水)，这也是高温的过热水蒸气。
因此，根据本申请发明，可以通过简易的方法大量地制造高温的过热水蒸气。
实施例3
与上述的实施例2同样地操作，对与甲醇30体积%水溶液同量的纯甲醇进行试验。
将试验结果示于图6中。
使用图1所示的装置，从第1燃烧器2将A重油6.6L/H喷雾到燃烧室1内进行加热。加热1小时时，燃烧理室出口连通部通路的温度计T2达到800℃，大致成为稳定状态，因此从第2燃烧器3喷雾甲醇30体积%水溶液15.2L/H(纯甲醇4.6L/H，水10.6L/H)，结果20分钟后，燃烧室出口连通部T2上升140℃，成为940℃，热处理室T3中从630℃上升130℃成为760℃。
另一方面，作为比较例，从第2燃烧器3喷雾纯甲醇4.6L/H，结果燃烧室出口连通部通路的温度计T2，与甲醇30体积%水溶液相同地，从800℃上升140℃，达到940℃，但热处理室温度计T3从630℃仅上升到720℃。
这里，发电锅炉、燃烧炉等中热利用由热处理室的温度和流量(热流量)决定，因此对于热处理室中的热量，在添加甲醇30体积%水溶液的情况下，与添加同量的纯甲醇的情况相比，计算上增加约19%。
图7是其说明图。
由图7的结果可理解，在添加甲醇30体积%水溶液的情况下，为37620kcal/H，作为其差(37620-31640＝5980kcal)的5980kcal/H的能量是净增的。
如上所述，乙醇30体积%水溶液时得到23%的热量上升(实施例2)，而甲醇30体积%水溶液时只有19%的热量上升(实施例3)。然而认为如果在最佳条件下实施，则20%以上的热量上升可充分期望。
在本实施例中，通路301和热处理室201内的高温的气体为大量包含高温水蒸气的高温的过热水蒸气。
实施例4
利用图1的装置，首先喷雾重油6.6L/H，将燃烧室加热。
温度计T1测定燃烧室中央附近的温度，温度计T2测定燃烧室出口附近的温度，温度计T3测定热处理室出口附近的温度。热处理室是可考虑多目的的利用的场所，预定发电、锅炉、焚烧炉等的利用。因此，温度计T3的温度越高，则热效率应该越高。
用重油6.6L/H加热后，喷雾甲醇30体积%水溶液21L/H。
温度计T2从960℃上升120℃到1080℃，温度计T3从800℃上升100℃到900℃。以上如图8所示。
实施例5
本实施例也用与实施例1相同的装置(图1)进行。首先作为燃烧室的预热，用A重油6.6L/H，这次重油的预热时间设为30分钟，在温度计T2和T3的温度大致稳定的时刻，喷雾25L/H的甲醇30体积%水溶液。
温度计T2从965℃上升135℃到1100℃，温度计T3也从810℃上升130℃到940℃。甲醇30体积%水溶液的喷射量在实施例4中为21L/H，在实施例5中为25L/H，由于该差别，因此温度计T3的上升也为实施例4：900℃(+100℃)，
实施例5：940℃(+130℃)，有差别。以上如图9所示。
实施例6
利用图1的装置，从第1燃烧器2喷雾A重油6.6L/H，将燃烧室1内部加热至700℃以上后，从第2燃烧器3喷雾15.2L/H的乙醇30体积%水溶液(乙醇4.6L+水106L)。
温度计T2从780℃急剧上升220℃到1000℃，温度计T3从630℃上升190℃到820℃。8分钟后A重油从6.6→5.1L/H，减少23%，因此温度计T2回到乙醇添加前的水平，但温度计T3下降70℃而成为730℃，但还是为比乙醇添加前的水平高110℃的水平。以上如图10所示。
实施例7
在与实施例6相同的条件下进行试验，调查再现性。首先，为了将燃烧室加热至700℃以上，用第1燃烧器喷雾A重油6.6L/H使燃烧室的温度提高。
约40分钟后，温度计T2显示800℃，温度计T3显示640℃。此时，喷雾乙醇30体积%水溶液15.2L/H。
温度计T2上升180℃到980℃，温度计T3上升160℃到800℃。
20分钟后，引火口(pilot)的A重油从6.6L/H减少22%而降低为5.1L/H。
燃烧室出口的温度计T2从980℃下降160℃到820℃，而热处理室出口温度计T3从800℃仅下降70℃到730℃。(相对于最初的仅A重油的温度640℃，还有90℃的差别)。以上如图11所示。
该方式的热利用由热处理室的热量决定，因此认为A重油的量进一步减少22%，整体可以减少44%。
实施例8
是改变了甲醇30体积%水溶液添加量的试验。
实施例4中为21L/H，实施例5中为25L/H，而在实施例8中添加10.6L/H。
因此，本实施例中温度计T2从800℃到935℃，上升135℃，温度计T3从625℃到745℃，为125℃的小幅上升。
然后，使A重油从6.6L/H减少17%降低到5.5L/H，但决定可以利用的热量的温度计T3的温度下降55℃，成为695℃，但与最初的A重油6.6L/H时的温度625℃相比，还有70℃的差距。以上如图12所示。
因此，A重油进一步减少17%，认为合计可以减少34%。
实施例9
本实施例是添加甲醇系废水(含有甲醇40体积%的废水，含有其它若干的胺、福尔马林等)进行试验的例子。
首先，在燃烧室1中从第1燃烧器2喷雾、燃烧A重油5.7L/H，加热约70分钟。
在燃烧室温度计T1成为1050℃、燃烧室出口的温度计T2成为750℃的时刻，利用第2燃烧器3以11.4L/H添加上述甲醇系废水使其燃烧，结果10分钟后温度上升约200℃，废水喷雾30分钟后，温度计T2从750℃到980℃，上升230℃。以上如图13所示。
此外，可以作为热机使用的热处理室温度从600℃到760℃，上升160℃。由此确认了可以将甲醇系有机废水使用于本申请发明。
以往，甲醇含量40体积%左右的废水不直接燃烧，因此作为废弃物而由废弃物处理业者收费领取，但根据本申请发明，这可以作为燃料而充分地有效地利用，并且收费地由废弃物处理业者领取的费用也不需要。
在以上的实施例4～9中，通路301和热处理室201内的高温气体为大量包含水蒸气的高温的过热水蒸气。
符号的说明
1：燃烧室
2：第1燃烧器
3：第2燃烧器
4、5：耐热反射体
101：燃烧室壁体
201：热处理室
301：通路
T1～T3：温度计。

Claims (19)

1.一种使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法，其特征在于，包括下述工序：在燃烧室内，(1)利用第1燃烧器使燃料喷雾燃烧，将燃烧室温度加热至700℃以上的高温的工序；以及(2)接着利用第2燃烧器使有机化合物水溶液喷雾到由所述第1燃烧器得到的高温燃烧气体中进行混合、燃烧，使室内温度升温至更高温的工序。
2.一种使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法，其特征在于，包括下述工序：(1)在燃烧室内，利用第1燃烧器使燃料喷雾燃烧，将燃烧室内温度加热至700℃以上的高温的工序；(2)接着在燃烧室内，利用第2燃烧器使有机化合物水溶液喷雾到由所述第1燃烧器得到的高温燃烧气体中进行混合、燃烧，使室内温度升温至更高温的工序；以及(3)进而在与所述燃烧室连通设置的热处理室内，使从所述燃烧室导入的燃烧气体完全燃烧而升温至高温。
3.根据权利要求1或2所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法，其特征在于，包括下述工序：(1)在燃烧室内，利用第1燃烧器使燃料喷雾燃烧，将配设在燃烧室内的耐热反射体加热至700℃以上的工序；以及(2)接着在燃烧室内，利用第2燃烧器使有机化合物水溶液喷雾到由所述第1燃烧器得到的高温燃烧气体中进行混合、燃烧，并且与所述加热了的耐热反射体表面碰撞，使室内温度升温至更高温的工序。
4.根据权利要求3所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法，其特征在于，耐热反射体是具备多个透通孔的、金属制或陶瓷制的反射体。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法，其特征在于，有机化合物水溶液的有机化合物是沸点为100℃以下的水溶性的化合物。
6.根据权利要求1～5的任一项所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法，其特征在于，有机化合物水溶液的有机化合物为选自可溶于水的醇类、有机酸类、醛类或酮类中的任1种或2种以上。
7.根据权利要求1～6的任一项所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法，其特征在于，有机化合物水溶液为包含乙醇或甲醇10～50体积%的醇水溶液。
8.根据权利要求1～7的任一项所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法，其特征在于，利用第1燃烧器喷雾燃料的燃料为选自煤油、轻油等石油类、醇等有机溶剂、城市煤气、LPG、天然气、氢气或布朗气中的任1种或2种以上。
9.根据权利要求1～8的任一项所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法，其特征在于，有机化合物水溶液包含二恶英、PCB等以苯环为骨架结构的难分解性有害物，这些有害物的苯环在燃烧室内被分解而无害化。
10.一种采用权利要求1～9所述的方法来制造高温的过热水蒸气的方法。
11.一种使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧装置，其特征在于，具备：(1)燃烧室；(2)第1燃烧器，其安装于燃烧室，并用于向室内喷雾燃料进行燃烧而使室内温度为700℃以上的高温；和(3)第2燃烧器，其与第1燃烧器相邻地安装，并用于将有机化合物水溶液喷雾到由所述第1燃烧器得到的高温燃烧气体中进行混合、燃烧，使室内温度升温至更高温。
12.一种使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧装置，其特征在于，具备：(1)燃烧室；(2)第1燃烧器，其安装于燃烧室，并用于向室内喷雾燃料进行燃烧而使室内温度为700℃以上的高温；(3)第2燃烧器，其与第1燃烧器相邻地安装，并用于将有机化合物水溶液喷雾到由所述第1燃烧器得到的高温燃烧气体中进行混合、燃烧，使室内温度升温至更高温；和(4)热处理室，其与所述燃烧室连通设置。
13.根据权利要求11所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧装置，其特征在于，燃烧室和热处理室的连通机构为介于燃烧室的出口与热处理室的入口之间设置的直径缩减了的通路。
14.根据权利要求11～13的任一项所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧装置，其特征在于，是在燃烧室内配设耐热反射体而成的。
15.根据权利要求13所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧装置，其特征在于，耐热反射体是具备多个透通孔的、金属制或陶瓷制的反射体。
16.根据权利要求10～14的任一项所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法，其特征在于，沸点为100℃以下且为水溶性。
17.根据权利要求10～15的任一项所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧装置，其特征在于，从第2燃烧器喷雾的有机化合物水溶液为包含乙醇或甲醇10～50体积%的醇水溶液。
18.根据权利要求10～16的任一项所述的使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧装置，其特征在于，利用第1燃烧器喷雾燃料的燃料为选自煤油、轻油等石油类、醇等有机溶剂、城市煤气、LPG、天然气、氢气或布朗气中的任1种或2种以上。
19.一种过热水蒸气制造装置，其使用权利要求11～18的任一项所述的装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107694275A (zh) * 2017-10-16 2018-02-16 广州宝狮无线供电技术有限公司 一种vocs废气的处理方法及装置
CN108844081A (zh) * 2018-06-29 2018-11-20 南通劲凌智能科技有限公司 一种高浓度的有机污水焚烧净化系统及其方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5006467B1 (ja) * 2011-12-02 2012-08-22 吉田工業株式会社 ダイオキシン類焼却処理装置および方法
CN103900098B (zh) * 2012-12-26 2016-03-30 陈彦佐 氢能废热锅炉助燃系统
CN106318485B (zh) * 2016-08-17 2018-08-21 李广信 一种生物油以及以该生物油为燃料的燃烧工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001173930A (ja) * 1999-12-22 2001-06-29 Mitsubishi Materials Corp 流出油類の回収処理方法及びその装置
JP2002156107A (ja) * 2000-11-17 2002-05-31 照美 ▲巻▼木 廃油による廃棄物の焼却方法及びその方法に用いる焼却炉
CN1628226A (zh) * 2002-02-08 2005-06-15 关口株式会社 利用工业用燃烧设备的废液的焚烧处理方法及混合液体
CN201203110Y (zh) * 2008-04-30 2009-03-04 石井幸雄 加水燃料燃烧装置
CN101535718A (zh) * 2006-09-01 2009-09-16 奈欧麦勒株式会社 乳化燃料的制造方法及该燃料的制造装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4849272A (zh) * 1971-10-26 1973-07-11
JPS5226777A (en) * 1975-08-26 1977-02-28 Yoshida Hachiro Method of starting and stopping waste oil burning device
JPS5434566A (en) * 1977-08-04 1979-03-14 Kojin Kk Method of incinerating waste liquid
JPS6050303A (ja) * 1983-08-29 1985-03-20 Toyo Kenko Kk 油水混合物焼却炉
JPH03128235U (zh) * 1990-04-05 1991-12-24
JPH04283309A (ja) * 1991-03-12 1992-10-08 Kiyomoto Tekko Kk 窒素化合物を含む廃液の焼却方法
JP3553409B2 (ja) * 1999-03-31 2004-08-11 株式会社ナカニシ技研 加水燃料燃焼装置
JP2001116235A (ja) * 1999-10-15 2001-04-27 Asahi Eng Co Ltd 廃液焼却装置
US6592361B2 (en) * 2000-05-17 2003-07-15 Kayyani C. Adiga Process for pre-heating a hydro-fuel and producing in-situ steam for cooking
JP4996932B2 (ja) * 2007-01-29 2012-08-08 日本ペイント株式会社 溶剤の燃焼処理装置
JP2008261534A (ja) * 2007-04-11 2008-10-30 Nihonkai Shoji:Kk エマルジョン燃料を使用する水蒸気ボイラー及び温水ボイラー、そしてエマルジョン燃料の燃焼方法
JP2009074730A (ja) * 2007-09-19 2009-04-09 Sg Engineering Kk エマルジョン燃料の燃焼方法及び装置
JP2009074782A (ja) * 2007-09-19 2009-04-09 Yukio Ishii 加水燃料燃焼装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001173930A (ja) * 1999-12-22 2001-06-29 Mitsubishi Materials Corp 流出油類の回収処理方法及びその装置
JP2002156107A (ja) * 2000-11-17 2002-05-31 照美 ▲巻▼木 廃油による廃棄物の焼却方法及びその方法に用いる焼却炉
CN1628226A (zh) * 2002-02-08 2005-06-15 关口株式会社 利用工业用燃烧设备的废液的焚烧处理方法及混合液体
CN101535718A (zh) * 2006-09-01 2009-09-16 奈欧麦勒株式会社 乳化燃料的制造方法及该燃料的制造装置
CN201203110Y (zh) * 2008-04-30 2009-03-04 石井幸雄 加水燃料燃烧装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107694275A (zh) * 2017-10-16 2018-02-16 广州宝狮无线供电技术有限公司 一种vocs废气的处理方法及装置
CN107694275B (zh) * 2017-10-16 2024-02-20 杭州华申元环保科技有限公司 一种vocs废气的处理方法及装置
CN108844081A (zh) * 2018-06-29 2018-11-20 南通劲凌智能科技有限公司 一种高浓度的有机污水焚烧净化系统及其方法
CN108844081B (zh) * 2018-06-29 2020-01-10 赣州东绿环保科技有限公司 一种高浓度的有机污水焚烧净化系统及其方法

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