JPH0420704A - 湿潤廃棄物を燃焼させるための方法 - Google Patents

湿潤廃棄物を燃焼させるための方法

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JPH0420704A
JPH0420704A JP2411859A JP41185990A JPH0420704A JP H0420704 A JPH0420704 A JP H0420704A JP 2411859 A JP2411859 A JP 2411859A JP 41185990 A JP41185990 A JP 41185990A JP H0420704 A JPH0420704 A JP H0420704A
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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】
［０００１］
【産業上の利用分野１ 本発明は一般に湿潤材料の燃焼に関し、詳しくは湿潤中
実廃棄物の焼却に特に適用し得る湿潤材料の燃焼に関す
る。 ［０００２］ 【従来技術】 湿潤物質は燃焼に先立っである程度乾燥されねばならな
い。ロータリーキルンの如き焼却器においては廃棄物は
焼却されつつ焼却器の長手方向に送達される。 もし廃棄物中に有意量の水が含まれていると、燃焼プロ
セスに負担がかかる。これは、湿潤廃棄物は先ず焼却器
のヒートシンク領域を通過し、そこで乾燥のために廃棄
物に熱が通されるからである。その後、乾燥された廃棄
物は燃焼されて熱を放出する。残念なことに、この熱は
ヒートシンク領域の下流側にあるため、バ−ナーによっ
てヒートシンクに熱を提供する必要がある。これは、バ
ーナーの追加資本及び運転コスト上の不利益を招くのみ
ならず、こうしたモードでの運転が焼却器内部でのホッ
トスポットを増加させる恐れがあることから、より重要
な問題でもある。焼却器の温度プロフィールを極めて厳
密に観察し且つ維持するのでなければ、乾燥領域或いは
ヒートシンク領域及びまた廃棄物が燃焼されて熱を放出
する下流側に過熱によるホットスポットが生じ得る。焼
却器内部での適正な温度プロフィールを維持することは
困難である。なぜなら廃棄物は一般に高度に可変の水分
含有量及び熱価を有するからである。ヒートシンク領域
内部での熱要求量の急激な変化或いは燃焼する廃棄物か
ら放出される熱によって生じ得るホットスポットは、設
備上の損失或いはスラグ堆積を引き起こすことから、ま
た有害な汚染物質と考えられている窒素酸化物の形成を
熱運動論的に助長することから、所望されざるものであ
る。こうした問題を回避するために、湿潤廃棄物はしば
しば焼却器に送達される前に別体の乾燥機に通される。 これは焼却器運転を複雑化し資本コストを増大する。 ［０００３］
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする課題は、焼却器内部で湿潤廃棄物を、
その燃焼領域内でホットスポットを増大させる恐れなく
燃焼するための方法を提供することである。 ［０００４］
【課題を解決するための手段】
本発明に従えば、湿潤廃棄物を燃焼するための方法であ
って、該方法には（Ａ）蒸発し得る可燃性物質及び蒸発
し得る不燃性物質を含む湿潤廃棄物を燃焼領域のヒート
シンク部分内に提供する段階と、　（Ｂ）酸化物を含ま
ない燃料を、燃焼領域内部に再循環流れが引き起こされ
るに十分な速度で燃焼領域内に提供する段階と、（Ｃ）
湿潤廃棄物からの不燃性物質物質をヒートシンク内部で
蒸発させる段階と、　（Ｄ）廃棄物をヒートシンク領域
からヒートシンク部分の下流の燃焼領域の熱源部分へと
送達する段階と、　（Ｅ）廃棄物からの可燃性物質を熱
源部分内で蒸発させる段階と、（Ｆ）酸化物及び蒸発し
た可燃性物質を燃焼して高温の燃焼生成物を生成する段
階と、（Ｇ）高温の燃焼生成物を熱源部分からヒートシ
ンり部分へと再循環し、段階（Ｃ）の蒸発を実施する段
階とが包含される。 ［０００５］ ここで言う′”廃棄物°′とは、燃焼領域内での部分燃
焼成いは完全燃焼が意図される任意の物質を意味し、ま
た″バーナー″とは、酸化体及び可燃性物質がそこを通
して別々にか或いは混合物として燃焼領域内に提供され
るデバイスを意味し″ランス″とは、酸化体及び可燃性
物質の一方のみがそこを通して燃焼領域に提供されるデ
バイスを意味し、　再循環比率゛′とは、燃焼領域にイ
ンプットされる全流体の質量流量に対する、ジェット周
辺に向けて再循環して戻される物質の質量流量の比率を
意味し、″可燃性の′とは、燃焼領域状況下で燃える物
質を意味し、″不燃性の“とは燃焼領域状況下で燃えな
い物質を意味し、″湿潤廃棄物゛°とは１５パーセント
に等しい或いはそれよりも大きい蒸発し得る不燃焼性含
有物を有する廃棄物を意味し、そして″蒸発し得る°゛
とは、燃焼領域状況下で蒸気状態に移行する物質を意味
する。
【実施例】
本発明の方法が図１を参照して詳細に説明される。図１
を参照するに、ロータリーキルン１が例示され、燃焼領
域が番号２で示されている。該燃焼領域２はロータリー
キルン１の給送端部に近接するヒートシンク部分３と、
ヒートシンク部分の下流側の熱源部分４とを含む。湿潤
廃棄物７がラムフィーダー５の如きを通して燃焼領域の
ヒートシンク部分内に提供される。該湿潤廃棄物は資源
保護回収法（ＲＣＲＡ）或いは毒物管理法（ＴＳＣＡ）
に定義されるような液体廃棄物及び或いは固形廃棄物で
あり得る。廃棄物は蒸発し得る可燃性物質及び蒸発し得
る不燃性物質を含む。湿潤廃棄物を含み得る多くの蒸発
し得る可燃性物質としては油、溶媒、炭化水素ハロゲン
化物、クレオソート、そして木材、プラスチック及び石
炭の如き固形有機物質の熱分解生成物が挙げられる。湿
潤廃棄物を含み得る蒸発し得る不燃性物質としては水及
びに酸化炭素を挙げることが出来る。 ［０００６］ 酸化体がランス６の如きを通して燃焼領域内に提供され
る。該酸化体は燃料のない燃焼領域内に提供される。該
酸化体は９９．５％よりも大きい酸素濃度を有する技術
的純酸素であり得、或いは少なくとも２５容量％、好ま
しくは３０容量％よりも大きい酸素濃度を有する酸素富
化空気であり得る。酸化体は、燃焼領域内部に再循環流
れが引き起こされるよう高速で、好ましくはジェットを
形成するために十分な高い速度で燃焼領域内に提供され
る。好ましくは酸化体の速度は、４、そして最も好まし
くは１０よりも大きい再循環比率を確立するために十分
なものである。一般に、酸化体は毎秒１００から１００
０フィート（３０から３００メートル）の範囲内の速度
で燃焼領域内に注入される。燃焼領域内部の下流側の高
温の燃焼生成物の流れ、そして以下にもっと詳しく説明
される未燃焼の蒸発し得る可燃性物質の爾後燃焼によっ
て、ヒートシンク部分３内部の湿潤廃棄物に熱が提供さ
れる。部分的に或いは完全に乾燥されて生じた乾燥廃棄
物１０がヒートシンク部分３下流側から熱源部分４に送
達される。当業者には認識され得るように、ヒートシン
ク部分３及び熱源部分４間にははっきりとした境界は存
在しない。廃棄物内部の可燃性物質の大部分は熱源部分
内で乾燥廃棄物１０から蒸気９として蒸発する。可燃性
の蒸気９は熱源部分内部で酸化体と共に燃焼されて高温
の燃焼生成物を形成する。高温の燃焼生成物には燃焼反
応によって出現するもの全てが含まれ、それによって例
えば、二酸化炭素、−酸化炭素、水蒸気、水素、未燃焼
酸素及び窒素、並びに未燃焼の蒸発し得る可燃物が含ま
れ得る。燃焼生成物は高速の酸化体によって引き起こさ
れた再循環流れによって、上流側に流動せしめられる。 即ち、燃焼領域内で熱源部分４からヒートシンク部分３
へと再循環せしめられる。更には、未燃焼の蒸発可燃物
がヒートシンク部分内で燃焼され得る。この結果、燃焼
領域全体を通して拡散燃焼反応が生じる。このようにし
て、先に参照された不燃性物質を蒸発させるための熱が
ヒートシンク部分３内部の湿潤廃棄物７に提供される。 幾つかの蒸発し得る可燃物質もまた、ヒートシンク部分
３内部の廃棄物から蒸発され或いは蒸気放散され得る。 そうした蒸発可燃物はヒートシンク部分３内部で燃焼さ
れ、不燃性物質を蒸発させるための引き続いての熱を提
供し得る。燃焼生成物は燃焼領域内部で、燃焼領域から
出る前に何度も再循環され得る。本発明の好ましい実施
においては、蒸発可燃物の多くは酸化体ジェットによっ
て酸化体に吸引され、酸化体ジェットの周辺で燃焼され
る。その結果、燃焼は一段と安定ししかもヒートシンク
部分での熱放出量が増大し、それが熱伝達率を増長する
。 ［０００７］ 本発明の方法を使用することにより、湿潤廃棄物はホッ
トスポットに対する恐れを増大させることなく、燃焼領
域内部で乾燥され得る。本発明は乾燥を実施するために
、廃棄物から蒸発した物質の燃焼によって放出された熱
を利用する。このようにして、熱源部分内部で放出され
る熱は、そこに蓄積されてホットスポットを創出するの
ではなくむしろ、熱需要領域へと上流側に送られそこで
湿潤廃棄物を乾燥するために有益に利用される。これに
より湿潤廃棄物を乾燥するために必要な熱を供給するた
めにヒートシンク内部に別個の燃焼段階を含ませる必要
性が低減或いは排除される。本発明においては、その熱
価が、約２０％の水分含有量に相当する１ポンド当たり
１００ＯＢＴＵもの低さである湿潤廃棄物を、補助燃料
を必要とすることなく焼却可能である。これとは対照的
に、従来からの技術では、廃棄物が１ポンド当たり約２
５００８ＴＵよりも大きい熱価を有しているのでなけれ
ば、バーナーを通しての補助燃料のインプットが必要で
ある。熱源部分内部に発生する熱を硬化的に放散させる
ことにより、乾燥が実施されるだけでなく炉の損傷及び
窒素酸化物の発生する恐れもが低減される。所望であれ
ば、廃棄物からの蒸発に加え、燃焼領域内に燃料を注入
し得る。この場合、燃料は番号１２で図１に示されるよ
うなランスを通して注入され得る。該燃料は天然ガス、
プロパン、燃料油或いは液体廃棄物でさえあり得る。こ
うした燃料の注入方法は火炎温度の低下及びそれによっ
て放出される窒素酸化物が減少され得ることから、バー
ナーを通しての注入と比較するに有益である。説明され
たように、焼却器のロータリーキルンの如き燃焼領域内
に提供される廃棄物は高度の可変性によって特徴付けら
れる。本発明の方法はこうした可変性を、廃棄物の熱価
及び水分含有量の変動を安定させる作用をなす強い再循
環及びパックミキシングを提供することによって対応す
るものである。加うるに、本発明の方法は高温の燃焼生
成物の内部再循環によって混合強度を高めそれにより、
比較的熱価の低い混合物に対してさえも補助燃料バーナ
ーを必要とすることなく燃焼を更に安定し且つ完全なも
のとする。本発明の方法は燃焼領域内部における燃料富
化（熱分解状況）か或いは酸素富化（酸化状況）状況に
おいて実施可能である。 ［０００８］ 以下の実験が本発明を更に例示するために報告されるが
、本発明はこれに限定されるものではない。ロータリー
キルンの如き市販の炉をシミュレートするために筒状の
炉が使用された。技術的純酸素が毎秒約１００フイー）
（３００メートル）の速度で炉の一端から注入された。 酸素が、円形に配列され各々直径が１／８インチ（約３
．２ミリメートル）の６本のノズルから注入された。可
燃性物質をシミュレートするための天然ガスが、筒状の
炉の長手方向に沿った複数のポートを通して炉域に導入
された。湿潤廃棄物と共に燃焼領域内に導入される水を
シミュレートするための水が、炉のインプット端部位置
において導入された。燃焼が高度の再循環及び極めて拡
散された火炎を使用して実施された。水が蒸発され窒素
酸化物の放出量は百方ＢＴＵ当たり０．０１ポンド未満
であった。温度分布は極めて一様であり、炉を通しての
温度差は２００℃未満であった。燃料が炉の長手方向に
沿って炉域内に導入されず、むしろ酸素インプットポイ
ントに近接して導入されたことを除き実験が反復された
。窒素酸化物の放出量は百方ＢＴＵ当たり０．１２ポン
ドであった。これにより、本発明の使用によってのホッ
トスポット排除に対する有効性が示された。以上本発明
を具体例を参照して説明した力へ本発明の内で種々の変
更をなし得ることを銘記されたい。
【発明の効果】
本発明の方法を使用することにより、廃棄物からの殆ど
或いは好ましくは全ての熱インフットが燃焼領域に提供
されそれによって、焼却器を通しての廃棄物のスループ
ットが増大され、一方、湿潤廃棄物の乾燥が効率的なも
のとなり且つホットスポットの発生の恐れ並びにそうし
たホットスポットによって引き起こされる付随する問題
が減少される。
【図面の簡単な説明】
［図１］ 燃焼が、ロータリーキルンを使用する焼却プロセスの一
部分として実施される本発明の１具体例の概略断面図で
ある。
【符合の説明】
１：ロータリーキルン ２：燃焼領域 ３：ヒートシンク部分 ４：熱源部分 ５：ラムフィーダー ６：ランス ７：湿潤廃棄物 ９：蒸気 １０：乾燥廃棄物
【書類名】
【図１】 図面

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】湿潤廃棄物を燃焼させるための方法であっ
    て、（Ａ）蒸発し得る可燃性物質及び蒸発し得る不燃性
    物質を含む湿潤廃棄物を燃焼領域のヒートシンク部分内
    に提供する段階と、（Ｂ）酸化体を含まない燃料を、燃
    焼領域内部に再循環流れが引き起こされるに十分な速度
    で燃焼領域内に提供する段階と、（Ｃ）湿潤廃棄物から
    の不燃性物質をヒートシンク内部で蒸発させる段階と、
    （Ｄ）ヒートシンク領域から廃棄物をヒートシンク部分
    の下流の燃焼領域の熱源部分へと送達する段階と、（Ｅ
    ）廃棄物からの可燃性物質を熱源部分内で蒸発させる段
    階と、（Ｆ）酸化物及び蒸発した可燃性物質を燃焼して
    高温の燃焼生成物を生成する段階と、（Ｇ）高温の燃焼
    生成物を熱源部分からヒートシンク部分へと再循環し、
    段階（Ｃ）の蒸発を実施する段階とを包含する前記湿潤
    廃棄物を燃焼するための方法。
  2. 【請求項２】蒸発し得る不燃性物質は水である請求項第
    １項記載の湿潤廃棄物を燃焼するための方法。
  3. 【請求項３】酸化体は技術的純酸素である請求項第１項
    記載の湿潤廃棄物を燃焼するための方法。
  4. 【請求項４】酸化体は酸素富化空気である請求項第１項
    記載の湿潤廃棄物を燃焼するための方法。
  5. 【請求項５】酸化体は毎秒１００から１０００フィート
    の範囲内の速度で提供される請求項第１項記載の湿潤廃
    棄物を燃焼するための方法。
  6. 【請求項６】酸化体は少なくとも４である再循環比率を
    達成するために十分な速度で提供される請求項第１項記
    載の湿潤廃棄物を燃焼するための方法。
  7. 【請求項７】酸化体とは別に燃料を燃焼領域に低供する
    段階を含んでいる請求項第１項記載の湿潤廃棄物を燃焼
    するための方法。
  8. 【請求項８】燃焼領域内部の状況は酸化状況である請求
    項第１項記載の湿潤廃棄物を燃焼するための方法。
  9. 【請求項９】燃焼領域内部の状況は熱分解状況である請
    求項第１項記載の湿潤廃棄物を燃焼するための方法。
  10. 【請求項１０】ヒートシンク部分内部の廃棄物から可燃
    性物質を蒸発させる段階を含んでいる請求項第１項記載
    の湿潤廃棄物を燃焼するための方法。
  11. 【請求項１１】不燃性物質を蒸発させるための熱を提供
    させるために、ヒートシンク内部で蒸発した可燃性物質
    を燃焼させる段階を含んでいる請求項第１項記載の湿潤
    廃棄物を燃焼するための方法。
  12. 【請求項１２】ヒートシンク部分内部で燃焼される可燃
    性物質は、熱源部分からヒートシンク部分へと再循環さ
    れた未燃焼可燃性物質である請求項第１１項記載の湿潤
    廃棄物を燃焼するための方法。
  13. 【請求項１３】ヒートシンク部分内部で燃焼される可燃
    性物質はヒートシンク部分内部の廃棄物から蒸発した可
    燃性物質である請求項第１１項記載の湿潤廃棄物を燃焼
    するための方法。
  14. 【請求項１４】蒸発した可燃性物質を酸化体に吸引させ
    、可燃性物質を高速の酸化体流れの周囲で燃焼させる段
    階を含んでいる請求項第１項記載の湿潤廃棄物を燃焼す
    るための方法。
JP2411859A 1989-12-21 1990-12-20 湿潤廃棄物を燃焼させるための方法 Expired - Lifetime JPH0735888B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US454452 1989-12-21
US07/454,452 US5000102A (en) 1989-12-21 1989-12-21 Method for combusting wet waste

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