【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に処理が極めて厄介な潤滑油の廃油や、Ｄ重油と称される一般の燃焼機では扱えない気化温度の極めて高い油類の、低公害燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の燃焼炉では、せいぜいＣ重油以下の比較的引火点温度の低い燃料を効率良く燃焼させることを目的としており、引火点が２５０℃前後で４００℃以上の高温にならなければ活発な気化による空気との混合で可燃混合気を形成できず、供給量自体も大量にある訳では無い廃棄潤滑油等やＤ重油と称される下等な油類は殆ど対象にされてこなかった。ガソリンスタンドや自動車修理工場で発生する廃棄潤滑油も処理に困る廃棄物であり、重油類に混ぜて燃焼したり、中和剤を混入して処理する等の方法で処理されてきた。特に中和剤を使用する方法では、処理量が限られて処理コストも高くつく欠点があり、燃焼させるにしてもススや有害物質が発生する懸念が残り、問題の無い有効な処理方法は確立されていなかった。
【０００３】
このような状況の中で、北海道の個人グループが廃油燃焼装置を試行錯誤で完成させ、特願平１０−２２７６５４号の特許出願を行っている。本発明者はその出願人の一人から前記出願技術の廃油燃焼炉の実用化を依頼され、多大な試行錯誤を強いられながら実用燃焼炉実現の努力を行ってきた。前記特許出願明細書では、専門家ではない個人の技術がベースなので、燃焼工学に関するコメントが一言も記述されておらず、肝心のノウハウを手探りで蓄積する外はなかったからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、完全な燃焼が大変難しい廃棄潤滑油やＤ重油のような、引火点が２５０℃前後の油類を、公害を発生せずにほぼ完全に燃焼できる燃焼炉を得ることであり、燃焼残渣物にも妨げられずに、厄介物扱いのこれらの油類を熱エネルギー源として有効利用できるようにすることである。別けても、引火点の高い油類を能率良く可燃混合気にする手法を確立することである。ここにおいて最も重要な技術課題は、５００℃程度以上の高温雰囲気を炉内に作り出して、高引火点油類の気化が円滑にできる条件をできる限り早く実現することである。従来の、着火が容易にできるプロパンガスだけを使用する場合には、少なくとも数分の比較的長い予熱時間が必要であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明者は助燃材としての灯油を活用し、これと着火装置としてのガスバーナーとを組み合わせる手法を考えた。引火点の高い燃料の燃焼炉は、活発な燃焼現象が持続する定常状態では、発生する比較的多くの熱量により自然な高引火点燃料の蒸発と可燃混合気の形成が円滑に行われるものの、最初の燃焼炉の稼動にあたり、低温状態から少なくとも数百℃程度まで徐々に廃油表面付近の炉内温度の上昇を図る必要があるからである。着火装置として有効なガスバーナーだけを炉内温度上昇手段に使用すると、比較的長い時間の予燃焼段階を経なければならないが、本発明ではこれに少量の灯油供給装置を組み合わせている。これに加えて、廃油に含まれる金属酸化物その他の不純物により燃焼後の残渣が発生して、廃油表面に浮かび廃油の蒸発の妨げになることを防ぐための、ゆっくりした残渣除去用回転ブレードを廃油表面に設けている。
【０００６】
【作用】
前記の北海道の個人グループの特許出願では、特徴のある燃焼装置の燃焼時の作用について記述していないので、どのような具体的特徴があるかにつき簡単に述べておく。燃焼炉心に新気を送り込むにあたり、小径の無数の孔から旋回運動を伴う空気が吹込まれている。この小径の孔は大体２ｍｍ程度の径である。そして全体の孔の面積の合計は、送風機の送風口の面積とあまり変らない程度になっており、従って小径孔からの新気の吹込み速度は送風機からの吹出し速度と大差がない程度である。小径孔の直径と長さとの比を表すＬ／Ｄは１．３〜１．６程度であるから、送風機から送り込まれる新気の旋回運動成分も２〜３割程度は残ったままであると考えられる。小径を設けた燃焼装置内壁は、それ自体が新気の予熱装置としても働くことができ、高引火点の廃油等の燃焼装置には適している。新気は均等に分散されながら燃焼炉心に向かうことが、この技術の核心であろうと考えられる。この際に旋回運動成分を残しているので、温度の低い未燃焼の新気は相対的に重いので外側に、燃焼して温度の高くなった軽量の燃焼ガスは中心に集まる遠心力作用が働くことになる。燃焼済みのガスは高温状態を保ちやすく、予熱された新気も外側から旋回しながら廃油表面からの蒸発ガスを巻き込み、可燃混合気を形成している。新気の吹込みが均等に分散されておれば、炉内での燃焼熱の発生も偏りが無く、従って極端な高温域を形成することが無くなると考えられる。この点はＮＯＸの発生を抑制する上で有利となり、燃焼済みのガスが中央に集まりやすい点は、ダイオキシンの発生を抑えるために９５０℃以上の温度で廃油を燃焼させる上でも有利に作用する。加えて燃焼炉の基本構造が二重円筒なので、炉心部で発生する燃焼ガスからの高温輻射熱は内部円筒で反射され、外側の円筒まで直接に伝わらないから、熱が外部に漏れる量は少なく、合理的な構造である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は、小型蒸気ボイラー用廃油燃焼炉としての実施形態や、温水発生用小型廃油燃焼炉としての実施形態がある。特に安定した供給量が望めるＤ重油を燃料とする場合には、工場用の比較的規模の大きい蒸気ボイラー装置に利用することが可能となる。その中で本発明で図示する実施例は面倒な資格取得が減免されて簡易免許で使用できる、伝熱面積が１０ｍ２以下の蒸気ボイラーとしての燃焼炉の実施形態につき例示することとする。
【０００８】
【実施例】
図１に示すのは、本発明の一実施例の廃油燃焼炉中心部分の断面図である。底面となる底壁１０には、内側円筒１を構成する鋼製の円筒と、外側円筒２を構成する鋼製の円筒とが円環空間を成して溶接されており、円環空間の上部は斜めの仕切り壁７で塞がれている。この円環空間の内部の接線方向に向かって送風機から吹込まれる新気を受け入れるため、外側円筒２には送風口３が取り付けられ、送風口３から吹込まれる空気を内側円筒１の内部に均等に送り込むための無数の小径孔５が、内側円筒１の中程の高さの位置に穿孔されている。底壁１０の中心には中心筒１５が溶接されており、その内部にゆっくりと回転する軸１４と、この軸１４の上端に固定されて内側円筒１内面を回転移動する残渣回収ブレード４も設けられている。廃油は中心筒１５の上端よりも少し下の位置まで供給されており、中心筒１５の上端と小径孔５の下端との高さの間で図中左側に開口部８が内側円筒１を切断して設けられている。この開口部８を取り囲んで残渣取出し用のダクト１１が外側円筒２と内側円筒１と底壁１０とに溶接されており、ダクト１１内部には開口部８から排出される残渣を受け止めるトレー９が置かれており、ダクト１１の蓋１２を開けてトレー９を炉外に取出すことができる。図示のように開口部８は内外の円筒１及び２の間の円環空間には通じておらず、従って送風機から送られる新気が開口部８から送り出されることは無い。斜めになっている仕切り壁７の下方には、３ケ所に炉心の上方に向かう補助送気孔１３が取り付けられており、燃焼後のガスに追加的に新気を供給できる構造である。トレー９の上方に設けた小径の通路は、残渣に付着した廃油が燃焼し続けてもその燃焼ガスがボイラー部へ抜けれるようにしたバイパス通路１６である。この外、底壁１０の下方には４本の支柱１７が固定され、固定板６と共に燃焼炉全体を下部構造に固定している。加えて燃焼炉の上部には、二点鎖線で示すボイラーが取り付けられるが、このボイラーは一般的な構造であるので、詳細な構造の説明は略してある。
【０００９】
図２に示すのは、図１の廃油燃焼炉のＡ−Ａ線に沿って切断した断面の平面図であり、廃油注入口や点火用ガスバーナーや灯油注入口や火炎検知センサーのためのパイプ類は、簡単なシンボル表示に止めている。下方に設置された送風機（図示せず）からの送風を前記の送風口３に導くための送風ダクト１８が、外側円筒２の接線方向に向かい外側円筒２に溶接されている。燃焼炉の外側に配置された廃油タンク（図示せず）から供給される廃油を内側円筒１内部に導入する廃油導入パイプ１９と、着火用のガスバーナーパイプ２０、起動時の着火用灯油を供給する灯油パイプ２１、火炎検知用のセンサーパイプ２２が外側円筒２と内側円筒１とを貫通して気密状態でこれらに固定されている。内側円筒１の内面をゆっくり旋回する残渣回収ブレード４は、反時計回り方向に旋回し、半径方向に対して一定の後退角度を有するので、ブレード４に付着した残渣は外側に押され、左側の残渣取出しダクト１１の内側で開口している開口部８から残渣をトレー９に落下させる構造である。
【００１０】
このような構造の廃油燃焼炉の起動に当り、最初に廃油が中心筒１５の上端や開口部８の下端位置よりも少し下方の位置に液面がくるように、廃油導入パイプ１９を介して供給される。次いで少量の灯油が灯油パイプ２１から供給された後に、点火用のガスバーナーが凡そ１分程度点火され、その間に灯油は略全部燃焼してしまうが、ガスバーナーとの相乗効果もあり、比較的多量の発熱量によって高引火点の廃油が自然に蒸発して可燃混合気を形成できる炉内雰囲気温度に達してしまう。プロパンガスのみによれば数分の予燃焼時間を要したが、数分の１の短時間で廃油燃焼が可能と成る。これに加えて、廃油に含まれる金属の酸化物等で生成される燃焼残渣を常時ブレード４で除去できる構造であるから、安定した廃油の燃焼を続けることができる。補助送気孔１３を介して、二次的に新気を燃焼炉内に送り込んでいるので、炭素が長く連なった高分子量の廃油を完全に燃焼させる上で十分な酸素を供給でき、極めて均等な一次燃焼機構と相俟って１２００℃程度の燃焼ガス状態を維持できる。この結果はダイオキシンとＮＯＸの発生が殆ど認められない、環境対策上好都合な廃油燃焼炉として安定稼動ができるようになった。廃油中には、しばしば相当量の水分が含まれていることもあるが、その場合でも含有水分相当のボイラー蒸気発生量は低下しても、炉内温度が高く水分の影響は相対的に軽微で燃焼炉自体は安定稼動できることが確認できている。
【００１１】
【発明の効果】
本発明に依れば、廃油燃焼炉において長い時間が必要であった予燃焼時間を数分の一にまで短縮することが可能となったばかりか、安定な廃油燃焼の妨げになる燃焼残渣物を常時排出できる構造としたことに依り、廃油燃焼炉を実際の生産材として実用化できる具体的商品にまで仕上げることができた。従来環境に影響を与えない安定で有効な処理方法がなかった廃油を、熱エネルギー源として有効活用できるようにした点において、本発明は多大な経済的効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の廃油燃焼炉の一実施例の縦断面図である。
【図２】図１に示した廃油燃焼炉のＡ−Ａ断面の平面図である。
【符号の説明】
１ 内側円筒
２ 外側円筒
３ 送風口
４ 残渣回収ブレード
５ 内側円筒に無数に穿孔した小径孔
６ 固定板
７ 仕切り壁
８ 開口部
９ トレー
１０ 底壁
１１ 残渣取出しダクト
１２ 蓋
１３ 補助送気孔
１４ 軸
１５ 中心筒
１６ バイパス通路
１７ 支柱
１８ 送風ダクト
１９ 廃油導入パイプ
２０ ガスバーナーパイプ
２１ 灯油パイプ
２２ センサーパイプ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low-pollution combustion apparatus for lubricating oil waste oil, which is generally extremely troublesome to treat, and oil having a very high vaporization temperature, which cannot be handled by a general combustor called D heavy oil.
[0002]
[Prior art]
In a conventional combustion furnace, the purpose is to efficiently burn fuel having a relatively low flash point temperature of at most C heavy oil or less. Combustible air-fuel mixtures cannot be formed by mixing with air, and the amount of supplied lubricating oil, which is not always large, has been scarcely targeted. Waste lubricating oil generated at gas stations and car repair shops is also waste that is difficult to treat, and has been treated by methods such as burning it with heavy oils or mixing it with a neutralizing agent. In particular, the method using a neutralizing agent has the disadvantage that the treatment amount is limited and the treatment cost is high, and there is a concern that soot and harmful substances will be generated even if it is burned, and an effective treatment method without problems has been established. Had not been.
[0003]
Under these circumstances, a private group in Hokkaido has completed a waste oil combustion device by trial and error, and has filed a patent application for Japanese Patent Application No. 10-227654. The present inventor has been requested by one of the applicants to commercialize a waste oil combustion furnace of the above-mentioned application technology, and has been making an effort to realize a practical combustion furnace while undergoing a great deal of trial and error. This is because, in the specification of the patent application, there is no comment on combustion engineering because the technique is based on the technique of an individual who is not an expert, and there is no other way than to find the essential know-how by fumbling.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is that a combustion furnace capable of almost completely burning oils having a flash point of about 250 ° C., such as waste lubricating oil or heavy oil D, which is very difficult to completely burn without causing pollution. And to enable these troublesome oils to be used effectively as a source of thermal energy without being hindered by combustion residues. Apart from this, it is an object of the present invention to establish a method for efficiently converting oils having a high flash point into a combustible mixture. The most important technical problem here is to create a high-temperature atmosphere of about 500 ° C. or more in the furnace to realize conditions for smoothly vaporizing high flash point oils as soon as possible. If only conventional propane gas, which can be easily ignited, is used, a relatively long preheating time of at least several minutes is required.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the present inventor has considered a method of utilizing kerosene as a combustion assisting material, and combining this with a gas burner as an ignition device. In the steady state where active combustion phenomena are sustained, the combustion furnace of a high flash point fuel naturally evaporates a high flash point fuel and forms a combustible mixture smoothly due to the relatively large amount of heat generated. This is because in the first operation of the combustion furnace, it is necessary to gradually increase the furnace temperature near the waste oil surface from a low temperature state to at least several hundred degrees Celsius. If only a gas burner which is effective as an ignition device is used as the means for raising the temperature in the furnace, a relatively long pre-combustion step must be performed, but this invention is combined with a small amount of kerosene supply device. In addition, a rotating blade for slowly removing residues is used to prevent residues after combustion due to metal oxides and other impurities contained in the waste oil from floating on the surface of the waste oil and hindering evaporation of the waste oil. Provided on the waste oil surface.
[0006]
[Action]
In the above-mentioned patent application of the private group in Hokkaido, the operation of a distinctive combustion device at the time of combustion is not described, so that the specific characteristics will be briefly described. In order to send fresh air into the combustion core, air with a swirling motion is blown from countless small holes. This small hole has a diameter of about 2 mm. The total area of the holes is almost the same as the area of the blower opening of the blower, so that the blowing speed of the fresh air from the small-diameter hole is not much different from the blowing speed from the blower. . Since L / D representing the ratio between the diameter and the length of the small diameter hole is about 1.3 to 1.6, it is considered that about 20 to 30% of the swirling motion component of fresh air sent from the blower remains. Can be The inner wall of the combustion device provided with a small diameter can itself also function as a preheating device for fresh air, and is suitable for a combustion device such as waste oil having a high flash point. It is considered that the core of this technology is that fresh air is distributed evenly toward the combustion core. At this time, since the swirling motion component is left, the unburned fresh air with a low temperature is relatively heavy, so the light-weight combustion gas that has burned and the temperature has risen due to the centrifugal force acts on the outside. Will be. The burned gas easily maintains a high temperature state, and the preheated fresh air also swirls from the outside and entrains the evaporative gas from the waste oil surface to form a combustible mixture. If the fresh air is evenly distributed, it is considered that the generation of combustion heat in the furnace is not biased, and therefore no extremely high temperature region is formed. This point is advantageous in suppressing the generation of NO X, and the point that the burned gas tends to collect in the center is advantageous in burning waste oil at a temperature of 950 ° C. or more in order to suppress the generation of dioxin. . In addition, since the basic structure of the combustion furnace is a double cylinder, the high-temperature radiant heat from the combustion gas generated in the core is reflected by the inner cylinder and is not directly transmitted to the outer cylinder, so the amount of heat leaking to the outside is small, It has a reasonable structure.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention include an embodiment as a waste oil combustion furnace for a small steam boiler and an embodiment as a small waste oil combustion furnace for generating hot water. In particular, when heavy fuel oil D, for which a stable supply is expected, is used as fuel, it can be used for a relatively large-scale steam boiler for a factory. Among them, the embodiment illustrated in the present invention will exemplify an embodiment of a combustion furnace as a steam boiler having a heat transfer area of 10 m 2 or less, which can be used with a simple license because complicated license acquisition is reduced.
[0008]
【Example】
FIG. 1 is a sectional view of a central portion of a waste oil combustion furnace according to one embodiment of the present invention. A steel cylinder forming the inner cylinder 1 and a steel cylinder forming the outer cylinder 2 are welded to a bottom wall 10 serving as a bottom surface in an annular space. Is closed by an oblique partition wall 7. In order to receive fresh air blown from the blower in a tangential direction inside the annular space, a blow port 3 is attached to the outer cylinder 2, and the air blown from the blow port 3 is introduced into the inner cylinder 1. An infinite number of small-diameter holes 5 for uniformly feeding are bored at a position at a height of about the middle of the inner cylinder 1. A central cylinder 15 is welded to the center of the bottom wall 10, and a shaft 14 that rotates slowly therein and a residue collecting blade 4 that is fixed to the upper end of the shaft 14 and rotates and moves on the inner surface of the inner cylinder 1 are provided. Have been. The waste oil is supplied to a position slightly lower than the upper end of the center cylinder 15, and the opening 8 cuts the inner cylinder 1 on the left side in the figure between the upper end of the center cylinder 15 and the lower end of the small diameter hole 5. It is provided. A duct 11 for removing the residue is welded to the outer cylinder 2, the inner cylinder 1 and the bottom wall 10 so as to surround the opening 8, and a tray 9 for receiving the residue discharged from the opening 8 is provided inside the duct 11. The tray 9 can be taken out of the furnace by opening the lid 12 of the duct 11. As shown, the opening 8 does not communicate with the annular space between the inner and outer cylinders 1 and 2, so that fresh air sent from the blower is not sent out from the opening 8. Below the oblique partition wall 7, auxiliary air supply holes 13 are provided at three locations, which are directed upward from the core, so that fresh air can be additionally supplied to the gas after combustion. The small-diameter passage provided above the tray 9 is a bypass passage 16 that allows the combustion gas to escape to the boiler even if the waste oil adhering to the residue continues to burn. In addition, four columns 17 are fixed below the bottom wall 10, and together with the fixing plate 6, the entire combustion furnace is fixed to the lower structure. In addition, a boiler indicated by a two-dot chain line is attached to the upper part of the combustion furnace, but since this boiler has a general structure, a detailed description of the structure is omitted.
[0009]
FIG. 2 is a plan view of a cross section taken along the line AA of the waste oil combustion furnace of FIG. 1, and a pipe for a waste oil inlet, an ignition gas burner, a kerosene inlet, and a flame detection sensor. Kinds are simply symbolized. A blow duct 18 for guiding the blow from a blower (not shown) installed below to the blow port 3 is welded to the outer cylinder 2 in a direction tangential to the outer cylinder 2. A waste oil introduction pipe 19 for introducing waste oil supplied from a waste oil tank (not shown) disposed outside the combustion furnace into the inside of the inner cylinder 1, a gas burner pipe 20 for ignition, and a supply of kerosene for ignition at startup. A kerosene pipe 21 and a sensor pipe 22 for flame detection penetrate the outer cylinder 2 and the inner cylinder 1 and are fixed thereto in an airtight manner. Since the residue collecting blade 4 that slowly turns on the inner surface of the inner cylinder 1 turns counterclockwise and has a constant receding angle with respect to the radial direction, the residue attached to the blade 4 is pushed outward, and the residue on the left side is pushed. In this structure, the residue is dropped onto the tray 9 from the opening 8 opened inside the residue take-out duct 11.
[0010]
When the waste oil combustion furnace having such a structure is started, first, the waste oil is passed through the waste oil introduction pipe 19 such that the liquid level comes to a position slightly lower than the upper end of the center tube 15 or the lower end position of the opening 8. Supplied. Next, after a small amount of kerosene is supplied from the kerosene pipe 21, the gas burner for ignition is ignited for about one minute, and substantially all of the kerosene is burned during that time. Due to the large amount of heat generated, the waste oil having a high flash point evaporates spontaneously and reaches a furnace atmosphere temperature at which a combustible mixture can be formed. Although only a few minutes of pre-combustion time was required with propane gas alone, waste oil combustion can be performed in a fraction of a short time. In addition, the combustion residue generated by metal oxides and the like contained in the waste oil can be constantly removed by the blade 4, so that stable combustion of the waste oil can be continued. Since fresh air is secondarily fed into the combustion furnace through the auxiliary air supply hole 13, sufficient oxygen can be supplied to completely burn high-molecular-weight waste oil in which carbon is long and extremely uniform. Combustion gas state of about 1200 ° C. can be maintained in combination with the primary combustion mechanism. This result is hardly recognized the generation of dioxin and NO X, now it is stable operation as environmental measures on the convenient waste oil combustion furnace. Waste oil often contains a considerable amount of water, but even in this case, even if the amount of boiler steam generated corresponding to the contained water decreases, the furnace temperature is high and the effect of the water is relatively minor. It has been confirmed that the combustion furnace itself can be operated stably.
[0011]
【The invention's effect】
According to the present invention, not only can the pre-combustion time required for a long time in a waste oil combustion furnace be reduced to several tenths, but also the combustion residue that hinders stable waste oil combustion can be reduced. Due to the structure that can be constantly discharged, the waste oil combustion furnace was able to be made into a specific product that can be put to practical use as a production material. The present invention has an enormous economic effect in that waste oil, which has not conventionally had a stable and effective treatment method that does not affect the environment, can be effectively used as a heat energy source.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of one embodiment of a waste oil combustion furnace of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of an AA cross section of the waste oil combustion furnace shown in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inner cylinder 2 Outer cylinder 3 Air blow port 4 Residue collection blade 5 Small diameter holes drilled innumerably in inner cylinder 6 Fixing plate 7 Partition wall 8 Opening 9 Tray 10 Bottom wall 11 Residue take-out duct 12 Cover 13 Auxiliary air hole 14 Axis 15 Central cylinder 16 Bypass passage 17 Support column 18 Ventilation duct 19 Waste oil introduction pipe 20 Gas burner pipe 21 Kerosene pipe 22 Sensor pipe
