JP2001296002A

JP2001296002A - 水を利用した燃焼方法。

Info

Publication number: JP2001296002A
Application number: JP2000110977A
Authority: JP
Inventors: Seigo Abe; 清悟安部
Original assignee: P C CENTER KK; P C CT KK
Current assignee: P C CENTER KK; P C CT KK
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2001-10-26
Also published as: WO2001077584A1; AU2001248758A1

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、可燃物を燃焼中に焼却灰と水分を供
給することにより、燃焼効率の良い燃焼方法を提供せん
とするものである。。【構成】可燃物を燃焼させたとき生じる酸化域と還元域
のうち、還元域において水または水蒸気とアルミニウム
を含む焼却灰とを接触反応させて可燃性ガスを発生させ
ることにより、燃焼効率を向上させるようにしたことを
特徴とする水を利用した燃焼方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、可燃物の燃焼中に焼却
灰と水分を供給することにより、燃焼効率の良い燃焼方
法を提供せんとするものである。さらに詳しくは、高温
燃焼機構や産業廃棄物焼却炉やその他の焼却装置等に用
いて好適な燃焼方法として、燃焼中に水を焼却灰ととも
に供給することにより、より高温でより短時間に完全燃
焼するという燃焼効率の向上した燃焼方法を具現化した
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、可燃物の燃焼の高効率化は、
各種燃焼機関や燃焼装置や焼却炉における共通の要請で
あり、どうすれば高温燃焼できるか、どうすれば完全燃
焼するか、どうすれば短時間で効率的に燃焼することが
できるか等の技術的課題について、多方面で種々の研究
がなされており、燃料の種類により、また燃焼方式の相
違により様々な具体的対応策や手段が開発されている。

【０００３】まず第一に、燃焼の効率化を図るために誰
でもが考えるのは、燃焼は酸化現象である点に着目して
酸化に必要な空気（酸素）を効率的にまたは強制的に供
給する手段を工夫することである。このような空気供給
による燃焼の効率化の手法は当業者が実施している基本
的な手段として慣用されているが、その他にも当業者間
では次のような燃焼の高効率化の手段が考えられてい
る。

【０００４】例えば、石炭などの固体燃料の場合は固体
を粉体にすることにより、燃焼効率を高め窒素酸化物の
生成をさせる方法が採られている。また石油系など液体
燃料の燃焼の場合は、当該燃料の低硫黄化、排煙脱硫、
排煙脱硝で対処したり、燃料であるガソリンや軽油の組
成を選定するなどの方法により燃焼効率を高めるように
してきた。また気体燃料の場合には、本来高効率燃焼な
のでこの状態を低下させないで安定燃焼を維持すること
が大切である。安定燃焼を図るため、空気と燃焼の混合
比や火災温度や放射率やクリーン性や火災の長短等を調
整するようにし、熱損失を極力減らすようにするなどの
方法が採られている。

【０００５】更に、燃焼技術の効率化手段としては、酸
素利用（酸素富化）した燃焼による効率化、触媒燃焼に
よる効率化、希簿予混合気燃焼による効率化、畜熱式燃
焼による効率化、異相系予混合燃焼（微粉炭、油）によ
る効率化など種々の効率化手法が採られている。

【０００６】しかし、このような燃焼効率を高める各種
の工夫や改良によって、それなりの効果は挙がっている
が、近年の要請である燃焼や焼却によってダイオキシン
が発生しないような燃焼方法についての対策は、必ずし
も充分ではない。例えば燃焼設備においてダイオキシン
が発生しないようにするためには、燃焼温度が９００℃
以上、滞留時間２秒以上、ＣＯ濃度は３０ｐｐｍ以下
（Ｏ_２が１２％換算値の４時間平均値）にすることが近
年の基準とされている。しかしこの基準をクリアしよう
とすると設備がどうしても大型にならざるを得ない難点
がある。そこで高温で完全燃焼する新しい燃焼方法を開
発して小型の設備でもこの基準をクリアできるようにし
たいと考え鋭意研究開発した結果、本発明を完成させた
ものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記のよ
うに今まで以上に高温で効率良く完全燃焼させる方法や
装置を開発すべく研究するうち、可燃物が燃焼している
際、所定の条件下でその火炎の中に少量の水蒸気を注入
すると、一瞬それまで以上に勢い良く燃え上がり温度も
上昇する現象があることに気付き、この現象に着目し
た。この現象は、よく観察すると、確かに勢い良く燃え
上がっており、水蒸気爆発現象とは明らかに区別される
現象である。常識的には火に水を注ぐことは消火するこ
とと考えられており、このように水を加えて燃焼効率を
上げる現象の発見は画期的なものであるため、その現象
の解明と再現の研究を進めた。その結果、本発明者は、
多くの廃棄物焼却施設において、灰バンカーなどで爆発
事故を起こしている現象に着目した。なぜなら、当該爆
発事故は、アルミニウムを含む焼却灰や電気集塵灰が冷
却水と反応して、水素を含む可燃性ガスを発生し、それ
が原因で爆発したものとされていたからである。すなわ
ち、発明者が見出した前記火炎の中に水分を注入するこ
とによって、より勢い良く高温で燃える現象は、この焼
却灰と水とが反応して可燃性ガスを発生しそれが燃焼し
爆発する現象とおなじではないかと考えたからである。
そこで、本発明者はこの焼却灰と水とが反応して可燃性
ガスを発生する現象を制御しながら利用すれば、それま
で以上に高温で燃焼させることができるし、燃焼効率を
向上し得ることを見出したのである。

【０００８】このような現象が起こるのは、次のような
理由によるものと思われる。即ち、燃焼は、熱と光を発
しながら可燃物が空気中の酸素と激しく化合する化学反
応であると定義されており、燃焼においても酸化と還元
は、同時に起こっている。したがって、燃焼には必ず酸
化域と還元域がある。この燃焼中の還元域に水または水
蒸気を吹き込むとともに、当該還元域にアルミニウムを
含む焼却灰を含む焼却灰が存在する状態にするか或いは
当該焼却灰を吹き込むことによって、水は次のような反
応を起こして分解して可燃ガスである水素を発生し、こ
の水素が燃焼することにより燃焼を促進し、燃焼効率が
向上する。

【０００９】しかも焼却灰は、Ｓｉ，Ａｌ，Ｃａ，Ｍ
ｇ，Ｋ，Ｎａ，Ｆｅ，Ｐその他の成分の混合物であり、
量的にはＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，ＣａＯ,Ｆｅ₂Ｏ₃,Ｋ₂Ｏ,
Ｎａ₂Ｏ,Ｐ₂Ｏ₅，ＭｇＯなどの組成物が大半を占めてい
る。分析の結果焼却灰の成分は、表１に示すとおりであ
る。

【００１０】

【表1】

【００１１】このように、焼却灰は、Ca,Na,Ｍａ,Kなど
のアルカリ成分が多いため、当該焼却灰が水と接触する
と強いアルカリ性になる。このように強アルカリ性の水
がアルミニウムと接触反応すると、水素を発生する。反
応式は次の通りである。

【００１２】

【数式１】

【００１３】この反応は、アルミニウムによる水の還元
反応である。従ってこの反応は、燃焼させたときに生じ
る還元域にて行うことにより、反応が促進する。この反
応が実際に起こっていることを確認するため、次のよう
な各種の実験を行った。

【００１４】第１に、図４に示すように内部に焼却灰と
蒸留水入れることができるように形成した容器Ａを容易
し、その上部開口に栓を閉めるとともに、その容器Ａ内
の上部空間から発生した可燃性ガスを発生した分量だけ
隣接する水容器Ｂ内の水中に送るためのパイプＣを配管
し、当該水容器Ｂを密閉し、送られたガスの容積分だけ
水容器Ｂ内の水を隣接する計測容器Ｄ内に送り、漏出さ
せるための水管Ｅを配管してなるガス発生実験装置を用
意する。その上で、前記容器Ａ内に焼却施設から採取し
た焼却灰と蒸留水を注入して、可燃ガス発生実験をおこ
なった。

【００１５】その結果、第１に、焼却灰と灰に含まれて
いるアルカリ成分によりｐHが１２．０になった水が共
存すると、容器Ａ内にガスが発生しはじめた。当該発生
ガスをガスクロマトグラフで分析したのが図５である。
その発生ガスの種類は、水素、酸素、窒素、メタン等で
あり、その全体のガス発生量は平均８．１ｍｌ／（ｋｇ
・ｍｉｎ）であった。つまり当該ガス中には水素（濃度
約８０％）と、メタン（同約２％）の可燃ガスが含まれ
ていた。

【００１６】第２に、前記ガス発生実験装置を用いて実
験した結果、焼却灰と水を接触した後の水のｐＨが高く
なると水素の発生量が増加することが解った。図６は、
そのｐＨ変化による水素発生量の変化を示したものであ
る。

【００１７】第３に、また前記ガス発生実験装置を用い
て、水と焼却灰はとの液固比によるガス発生量の変化を
実験した。それによると、液固比（L／S）が大きいほど
ガス発生量、水素濃度とも増加することを確認した。そ
の実験結果が図７である。

【００１８】第４に、前記実験において、焼却灰を篩に
かけて、粒径が１２５μｍ以上の成分と、それ以下の成
分に分け、それぞれ1ｇからのガス発生量を調べた。そ
の結果、粒子の大きい試料からの発生量が大きくなって
いることが解った。その実験結果を示したのが図８であ
る。

【００１９】また、焼却施設から排出された６種類の焼
却灰について、粒径を５ｍｍ以下に篩にかけた後、水素
発生量の経時変化を測定した。その結果は、図９に示す
ように、水素の発生は、６試料とも同じ傾向を示した。
即ち、７２時間後を100％とすると、１時間後には約10
％、２４時間後には約70％発生していることが解った。
このように焼却灰と水さえあれば、長期間にわたって可
燃性ガス（水素）が発生することが解った。

【００２０】更に、以上の実験から、可燃性ガス発生に
影響する操作因子として、焼却灰のアルミニウム含有量
のほか、灰と接触後のｐＨ値、液固比および、灰の粒径
などが挙げられることが解った。

【００２１】以上のような実験により見出された技術的
知見から、燃焼時に還元域に焼却灰と水分を供給する
と、水がアルカリ性となってアルミニウムと還元反応を
起こして水素などの可燃性ガスを発生し、これを燃焼す
るので燃焼効率が向上することを見出した。また、焼却
灰に含まれている酸化金属、例えばＡｌ₂Ｏ₃，Ｆｅ₂Ｏ₃
が燃焼触媒として機能するので、火炎燃焼へ焼却灰を補
給することは、還元域においてだけでなく、酸化域にお
いても燃焼効率を一層向上させる効果があることも解っ
た。従って、燃焼に際して、その還元域には焼却灰と水
分を供給し、酸化域には酸素や空気の補給をするように
組み合わせると、それらの相乗効果によって、顕著に燃
焼効率が向上することを見出した。尚、水は、原則とし
て100℃以下と温度が低いので、燃焼時に水分をそのま
ま供給すると燃焼温度を下げて、これによって燃焼作用
を抑制する働きをもたらすので、燃焼時の水分の供給に
は、できるだけ水分を温めたうえで供給することが望ま
しく、そのために水分が水蒸気の状態で供給されること
もあっても良いこと勿論である。

【００２２】本発明はこのような新しく見出した現象に
基づき、焼却灰と水を利用して従来以上に高温で効率良
く完全燃焼させる方法を提供するものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】特許を受けようとする第
１発明は、可燃物を燃焼させたとき生じる酸化域と還元
域のうち、還元域において水または水蒸気とアルミニウ
ムを含む焼却灰とを接触反応させて可燃性ガスを発生さ
せることにより、燃焼効率を向上させるようにしたこと
を特徴とする水を利用した燃焼方法である。

【００２４】当該第１発明は、水を利用した燃焼方法の
基本発明である。可燃物が燃焼するとき生じる還元域で
水分と焼却灰とが接触すると、焼却灰中のアルカリ成分
によりアルカリ水となり、これがアルミニウムと還元反
応を起こして水素などの可燃ガスを発生させる。この可
燃ガスである水素は燃焼するので、燃焼効率が向上す
る。このような現象が効率的に起こるには、可燃物が燃
焼していること、燃焼時の還元域に高温の水蒸気とアル
ミニウムを含む焼却灰があることが必要である。尚、可
燃物は、気体燃料であっても液体燃料であっても固体燃
料であっても良いこと勿論である。

【００２５】特許を受けようとする第２発明は、可燃物
を燃焼させたとき生じる酸化域と還元域のうち、還元域
において水または水蒸気とアルミニウムを含む焼却灰を
接触反応させて可燃性ガスを発生させる際に、水分が強
いアルカリ性になるように調整することにより、燃焼効
率を向上させるようにしたことを特徴とする水を利用し
た燃焼方法である。

【００２６】第２発明は、アルミニウムと反応する水の
アルカリ性が強ければ、可燃ガスの発生量が多くなる点
に着目して、水を予めアルカリ性にしておくとか、焼却
灰中のアルカリ成分を増量しておくとかして、水が強い
アルカリ性となるように調整して、発生する可燃性ガス
の量を制御し、これによって燃焼効率をより高める燃焼
方法である。

【００２７】特許を受けようとする第３発明は、アルミ
ニウムを含む焼却灰の存在する環境下で可燃物を燃焼さ
せたとき生じる酸化域と還元域のうち、その還元域に水
または水蒸気を供給することにより、燃焼効率を向上さ
せるようにしたことを特徴とする水を利用した燃焼方法
である。

【００２８】第３発明は、可燃物の燃焼方式や燃焼機関
には様々あって、燃焼する際にその燃焼域に焼却灰が充
分に存在するような環境になっているものも少なくな
い。そのような燃焼環境の燃焼方式や燃焼機関において
は、その還元域に水または水蒸気を供給するだけで、充
分可燃ガスが発生して燃焼効率を向上させることができ
る。本発明は、このような場合に燃焼中に水又は水蒸気
だけを供給する点が特徴である。

【００２９】特許を受けようとする第４発明は、可燃物
を燃焼させたとき生じる酸化域と還元域のうち、その還
元域にアルミニウムを含む焼却灰を水に溶解した水溶液
を供給することにより、燃焼効率を向上させるようにし
たことを特徴とする水を利用した燃焼方法である。

【００３０】第４発明は、事前にアルミニウムを含む焼
却灰を水に溶解しておき、その溶解水溶液を液体または
水蒸気のに状態にして還元域に供給するようにした点が
特徴である。

【００３１】特許を受けようとする第５発明は、可燃物
を燃焼させたとき生じる酸化域と還元域のうち、その酸
化域に空気を供給し、還元域に高温の水または水蒸気を
必要に応じてアルミニウムを含む焼却灰とともに供給す
ることにより、燃焼効率を向上させるようにしたことを
特徴とする水を利用した燃焼方法である。

【００３２】当該第５発明は、酸化域に空気を供給し、
還元域に水分と焼却灰を供給し、二重の燃焼促進作用を
行うことにより相乗的に燃焼効率を向上せんとするもの
である。

【００３３】特許を受けようとする第６発明は、水また
は水蒸気の温度、焼却灰を水に溶解した水溶液のアルカ
リ域のｐＨ、焼却灰の粒径、水と焼却灰の液固比のうち
少なくとも一つを操作因子として調整することにより、
燃焼効率の向上を制御するようにしたことを特徴とする
第１発明若しくは第２発明若しくは第３発明若しくは第
４発明または第５発明に記載する水を利用した燃焼方法
である。

【００３４】当該第６発明は、本願発明の水を利用した
燃焼方法において、その効率を向上するための操作因子
を明らかにしたものである。

【００３５】

【実施例】以下本発明を図示実施例に基づいて詳細に説
明する。図１は、第１発明、第２発明、第３発明に係る
燃焼方法を一例の実験燃焼装置で実現した状態を示す説
明図であり、図２は、本願発明に係る燃焼方法を他例で
ある焼却装置で実現する状態を示す縦断説明図であり、
図３は、図２に示す焼却装置が本発明を実現するための
構造を示す横断説明図である。

【００３６】＜実施例１＞図１の実験燃焼装置は、焼却
灰供給装置１と水蒸気発生装置２と水貯溜容器３と火炎
燃焼４と還元域４ａに水又は水蒸気１４と焼却灰８を混
合しながら供給するための試料供給装置５と燃焼器１０
との組み合わせにかかるものである。

【００３７】前記焼却灰供給装置１は、灰収納容器６の
中にブロワー７で空気を送り込んで収納されている焼却
灰８を舞い上がらせるようにするととともに、その上部
には送風器９が設けられていて、当該容器６内に舞い上
がった焼却灰８を試料供給装置５に送り込むように構成
したものである。

【００３８】前記水蒸気発生装置２は、水貯溜容器３か
ら水を供給された水釜１１を加熱器１２で加熱して水蒸
気を発生させ、これを試料供給装置５に送り込むように
構成したものである。

【００３９】また、試料供給装置５は、水蒸気発生装置
２と焼却灰供給装置１から送られてくる水蒸気と焼却灰
８を還元域４ａに一緒に噴出供給すことのできるノズル
１３である。

【００４０】更に、図１中の１０は、灯油を火炎燃焼４
させるための燃焼器であり、当該燃焼装置１０を用いて
灯油を火炎燃焼４させたときの外側火炎は酸化域４ｂで
あり、中心部は還元域４ａである。

【００４１】発明者は、当該実験燃焼装置を用いて水を
利用した燃焼を行った。図１の（イ）に示すように燃焼
器１０に着火して火炎燃焼４させた後、図１の（ロ）の
示すようにその還元域４ａに試料供給装置５のノズル１
３の先端を挿入し、水蒸気１４と焼却灰８を当該還元域
４ａに一緒に噴出注入すると、特に酸化域４ｂの火炎は
急激に大きく燃え上がり、燃焼温度も上昇して可燃性効
率的な燃焼現象を起こすことが確認できた。

【００４２】＜実施例２＞図２は、本願発明を焼却装置
を用いて実施した例を示す縦断説明図である。図中２０
は内部に燃焼室２２を形成した燃焼炉本体であり、その
周壁の内壁２０ａと外壁２０ｂの間に水を充満させて水
ジャケット２１となし、その燃焼室２２の天井部には燃
焼ガスや焼却灰を図示しない煙突に導く排煙通路２３が
形成してあるとともに、燃焼室２２の側壁上部には図示
しない可燃物投入口２４が形成されている。

【００４３】当該燃焼室２２の下部には灰供給部２５を
設ける。当該灰供給部２５の一方式として燃焼室２２内
にある焼却灰８を燃焼室２２のほぼ中芯部を主体に渦巻
き状に舞い上がらせるように空気吹き出す焼却灰舞い上
げ装置２５Ａを配設するのが望ましい。図示実施例では
外部に設けたコンプレッサー（図示せず）から第１空気
管２６を燃焼炉本体２０の下部に配管し、周壁の水ジャ
ケット２１を貫通して空気噴出孔２７,２７,…を配設
し、その際の空気噴出孔２７,２７,…の噴出し方向を空
気が旋回しながら舞い上がるように調整する。

【００４４】また、燃焼炉本体２０の中間部には水蒸気
又は水を燃焼室２０の中芯部に噴出するための水分供給
部２８を設ける。図示実施例においては燃焼室２２が広
いので水分供給部２８を燃焼室２２内に突出するように
形成し、噴出し供給する水蒸気が中芯部の還元域４ａに
届くように設計したものである。従って当該水分供給部
２８は、必ずしも図示実施例のように燃焼室２２内に突
出形成する必要のないこと勿論である。また、当該水分
導管２８ａは、図示しない水蒸気発生器から延出された
導管２９と連結されており、水蒸気発生器で作られた水
蒸気が当該導管２９を通って管状に水分導管２８ａに供
給されるように構成されている。しかも、当該管状の水
分導管２８ａには水分噴出孔２８ｃ,２８ｃ,…を点在配
設してあるが、その水分噴出孔２８ｃ,２８ｃ,…の向き
は、その噴出する水分または水蒸気の方向が所定の旋回
方向となるように調整されている。尚、当該水分供給部
２８は、内側の水分導管２８ａとその外側周囲の水冷管
２８ｂとの二重管構造になっており、当該水分導管２８
ａは水ジャケット２１により護られた構造になってい
る。

【００４５】また、燃焼炉本体２０の中間部周壁には空
気供給部３０が形成されている。当該空気供給部３０
は、燃焼炉本体２０の中間部から下部における外周壁に
空気貯留部３１を形成しておき、その空気貯留部３１に
は空気供給口３０を介して図示しない外部のコンプレッ
サーから第２空気導管３２を介して圧縮空気を供給する
ように構成しておく。その上で当該空気貯留部３１から
水ジャケット２１を貫通して燃焼室２２の中間部内に空
気吹き出し孔３３,３３,…を複数配設し、燃焼室２２内
の外周近傍部である酸化域４ｂへ空気を吹き出すように
構成する。しかもその際空気吹き出し孔３３,３３,…の
向きを調整して、空気が所定の方向に旋回するように吹
き出るようにする。

【００４６】叙上のように図２に示した実施例の焼却装
置は、当該燃焼室２２の下部に灰供給部２５を設けて、
焼却灰８を舞い上がらせることにより火炎燃焼４の還元
域４ａにアルミニウムを含む焼却灰８を供給するように
するとともに、燃焼炉本体２０の中間部に水分供給部２
８を設け、火炎燃焼４の還元域４ａに水蒸気又は水を供
給する。実施例では、廃棄タイヤを燃焼室２２に投入し
て燃焼させると、中芯部に還元域４ａが生じ、その外周
部と上部に酸化域４ｂが出来る。そこで前記水分供給部
２８から１００℃〜５５０℃に加熱した高温水蒸気を還
元域４ａに供給する。すると当該水分とアルミニウムを
含む焼却灰４とが接触して水素などの可燃性ガスが発生
し、この可燃性ガスが燃焼して燃焼効率が向上する。具
体的には、１平方メートル当り200ｋｇ〜250ｋｇの可燃
物（廃棄タイヤ）が完全燃焼を確認した。この燃焼効率
は、従来の同じ規模の焼却装置の２倍から３倍の燃焼効
率であった。しかも、その燃焼温度は従来の燃焼方法の
場合は１０００℃〜１６００℃であったのに対し、本発
明に係る燃焼方法を採用した場合には１２００℃〜１８
００℃となり、燃焼温度が２００℃上昇していることを
確認した。更に燃焼炉本体２０の中間部周壁には、空気
供給部３０が形成されており、燃焼室２２内の酸化域へ
空気を吹き出すように構成したので、燃焼作用を盛んに
する。このように、還元域４ａへ水を供給して可燃ガス
を発生させ、これを燃焼させる作用と、酸化域４ｂへの
空気を供給することにより燃焼を促進する作用とが併用
され、両者の相乗効果によって燃焼効率を向上させるよ
うにしたものである。尚、火炎燃焼４に焼却灰８を供給
すると、当該焼却灰８は、触媒として作用し、可燃物の
完全燃焼を促進する。これも燃焼効率の向上に役立って
いるものと考えられる。

【００４７】また、本実施例にあっては、燃焼に際して
その火炎が地球の回転方向に沿うように南半球では時計
廻り、北半球では逆時計廻りに旋回するようにした。そ
れにより、回転効率が良くなり、それだけ燃焼時間が長
くなって可燃物の完全燃焼を実現するようにした。その
結果、当該焼却装置はダイオキシンの発生も殆どないも
のとなり、環境上の要請も容易にクリアすることが出来
た。

【００４８】

【効果】第１発明は、可燃物を燃焼させたとき生じる酸
化域と還元域のうち、還元域において水または水蒸気と
アルミニウムを含む焼却灰とを接触反応させて可燃性ガ
スを発生させることにより、燃焼効率を向上させるよう
にしたことを特徴とする水を利用した燃焼方法である。
この反応は、アルミニウムによる水の還元反応であり、
燃焼させたときに生じる還元域にて行うことにより、水
素ガスが発生し、これが燃焼することにより燃焼作用が
盛んになる。しかも、その燃焼温度も高温となり燃焼効
率が著しくに向上する。

【００４９】第２発明、第３発明、第４発明は、第１発
明の実施態様が異となるだけで、その原理は同じなの
で、それらの燃焼方法はいずれも燃焼効率が向上する効
果がある。

【００５０】第５発明は、可燃物を燃焼させたとき生じ
る酸化域と還元域のうち、その酸化域に空気を供給して
酸化作用を促進するとともに、還元域には水または水蒸
気とアルミニウムを含む焼却灰を供給してアルミニウム
による水の還元作用を促進して、水素などの可燃性ガス
を発生させこれを燃焼させるようにし、両作用の相乗効
果により燃焼効率を向上させるようにしたことを特徴と
する水を利用した燃焼方法である。

【００５１】第６発明は、本願発明の基本技術である水
または水蒸気とアルミニウムを含む焼却灰を接触反応さ
せて可燃性ガスを発生させる作用をコントロールする操
作因子を明確にして、燃焼効率を調整することが出来る
ようにしたものである。

【００５２】叙上のように、本発明は、燃焼中に水分を
焼却灰とともに供給することにより、従来より高温燃
焼、短時間燃焼、完全燃焼を実現して燃焼効率を向上さ
せることのできる燃焼方法である。

【図面の簡単な説明】

【図１】、本願第１発明、第２発明、第３発明に係る燃
焼方法を一例の実験燃焼装置で実現した状態を表す説明
図である。

【図２】本願発明に係る燃焼方法を他例である焼却装置
で実現する状態を示す縦断説明図である。

【図３】図２に示す焼却装置が本発明を実現するための
構造を示す横断説明図である。

【図４】本発明の原理である焼却灰と水から可燃性ガス
が発生する作用を証明するためのガス発生実験装置を示
す構成説明図である。

【図５】前記ガス発生実験装置を用いた実験において、
焼却灰と水から発生したガスの成分をガスクロマトグラ
フで分析した結果を示す説明図である。

【図６】前記ガス発生実験装置を用いた実験において、
焼却灰と水を接触した後の水のｐＨ変化による水素発生
量の変化を示すグラフである。

【図７】前記ガス発生実験装置を用いた実験において、
水と焼却灰との液固比とガス発生量の関係を示す説明図
である。

【図８】前記ガス発生実験装置を用いた実験において、
試料焼却灰の粒径とガス発生量の関係を示すグラフであ
る。

【図９】前記ガス発生実験装置を用いた実験において、
水素発生量の経時変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１…焼却灰供給装置２…水蒸気供給装置３…水貯溜容器４…火炎燃焼４ａ…還元域４ｂ…酸化域５…試料供給装置６…灰収納容器７…ブロワー８…焼却灰９…送風器１０…燃焼器１１…水釜１２…加熱器１３…ノズル１４…水蒸気２０…燃焼炉本体２０ａ…内壁２０ｂ…外壁２１…水ジャケット２２…燃焼室２３…排煙通路２４…可燃物投入口２５…灰供給部２５Ａ…焼却灰舞い上げ装置２６…第１空気導管２７,２７,…空気噴出孔２８…水分供給部２８ａ…水分導管２８ｂ…水冷管２８ｃ,２８ｃ,…水分噴出孔２９…導管３０…空気供給部３１…空気貯留部３２…第２空気導管３３,３３,…空気吹き出し孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可燃物を燃焼させたとき生じる酸化域と
還元域のうち、還元域において水または水蒸気とアルミ
ニウムを含む焼却灰とを接触反応させて可燃性ガスを発
生させることにより、燃焼効率を向上させるようにした
ことを特徴とする水を利用した燃焼方法。
【請求項２】可燃物を燃焼させたとき生じる酸化域と
還元域のうち、還元域において水または水蒸気とアルミ
ニウムを含む焼却灰を接触反応させて可燃性ガスを発生
させる際に、水分がアルカリ性になるように調整するこ
とにより、燃焼効率を向上させるようにしたことを特徴
とする水を利用した燃焼方法。
【請求項３】アルミニウムを含む焼却灰の存在する環
境下で可燃物を燃焼させたとき生じる酸化域と還元域の
うち、その還元域に水または水蒸気を供給することによ
り、燃焼効率を向上させるようにしたことを特徴とする
水を利用した燃焼方法。
【請求項４】可燃物を燃焼させたとき生じる酸化域と
還元域のうち、その還元域にアルミニウムを含む焼却灰
を水に溶解した水溶液を供給することにより、燃焼効率
を向上させるようにしたことを特徴とする水を利用した
燃焼方法。
【請求項５】可燃物を燃焼させたとき生じる酸化域と
還元域のうち、その酸化域に空気を供給し、還元域に高
温の水または水蒸気を必要に応じてアルミニウムを含む
焼却灰とともに供給することにより、燃焼効率を向上さ
せるようにしたことを特徴とする水を利用した燃焼方
法。
【請求項６】水または水蒸気の温度、焼却灰を水に溶
解した水溶液のアルカリ域のｐＨ、焼却灰の粒径、水と
焼却灰の液固比のうち少なくとも一つを操作因子として
調整することにより、燃焼効率の向上を制御するように
したことを特徴とする請求項１若しくは請求項２若しく
は請求項３若しくは請求項４または請求項５に記載する
水を利用した燃焼方法。