JPH04504613A - 気流の中の不純物を完全に酸化するための焼却炉 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 気流の中の 不純物を完全に酸化するための焼却炉 発明の背景 この発明は不燃性気流を含むプロセスガスの中の酸化可能不純物を完全に焼却す るための器具および方法に関する。

この方法は半導体製作方法から出る廃棄ガスおよび猛毒性で高自燃性等その他望 ましくない不純物を含む他のガスの処理に特に適している。

半導体製造方法は様々な化学製品を利用し、その多くは極端に低い人間の許容性 レベルを有する。かかる材料はアンチモン、ヒ素、ホウ素、ゲルマニウム、窒素 、リン、シリコン、セレンおよび他の化学元素のガス状の水素化物を含む。典型 的に使用される化合物はアルシン、ジボラン、ゲルマン、セレン化水素、ホスフ ィン、シラン、スチビンおよび上述の水素化物、塩化水素、六フッ化タングステ ンおよび様々な種類の金属有機化合物のハロゲン化誘導体を含む他の多くのもの を含む。これらの物質のあるものに対する許容露呈レベルは、吸込まれる可能性 のある大気中わずか５０パーツパーピリオンである。重要な問題は半導体製造方 法の流れ出る気流からこれらの物質を除去することであった。実質的にすべての アメリカの半導体製造施設はスクラバーまたは他の関連手段をその流れ出るガス の処置のために利用しているが、その技術はすべての毒性その他許容できない不 純物を除去できるわけではない。

典型的なプロセス気流におけるアルシン、ホスフィンおよび他の同様に有毒な物 質のレベルは比較的低く、かつスクラバーによってさらに低減することが可能で あるにもかかわらず、これらのレベルは、様々な州および連邦基準の下で依然と して許容レベルを超えている。他方で、もしこれらの不純物の実質的に完全な酸 化を成し遂げることが可能であるとすれば、これらの酸化生成物は従来のスクラ バー技術によって許容レベルにまで低減することが可能であろう。

そこで、この問題に対する１つの解決法はプロセスガスを焼却して有毒物質を酸 化し、それらをそれほど有毒でない形に変えることである。しかしながら、従来 の焼却炉は典型的には完全燃焼を達成しているとは言えない。これは、焼却され るべき不純物が比較的低い量で存在するとき特にあてはまる。この問題は処理さ れるべきプロセスストリームが望ましくない不純物を含む窒素のような不燃性ガ スを主に含むときに形成される。酸化可能不純物のいくらかは従来の焼却炉によ って除去されるが、少なくともそれらの不純物の幾分かは燃焼ゾーンを抜は出る ことが可能であり、それによって少なくとも大気への毒性排出の可能性を生み出 す。

従来の焼却炉の利用に伴う他の問題は、焼却炉の大きさおよび焼却炉を出る排煙 の温度である。多くの半導体製作施設はそれゆえに問題の不純物を除去するため の主要な手段としてスクラバーを使用してきた。多くの場合において、最近のよ り厳しい大気汚染規制は排出物の低減を必要としてきた。焼却炉が設置された後 でさえ、スクラバーは焼却炉の排煙を処理して焼却された不純物の酸化物を除去 する必要があるであろう。したがって、焼却炉は多くの例において旧型を改装し た（＋ｅｔｒｏｌｉ＋）装置として設置されるであろう。多くの現存する施設の 導管および他のプロセスガス処理装置は高温ガスのために設計されていないし、 従来の焼却炉からの排煙はプラスチ；ツクの導管を溶かすおよび／または火災事 故を起こす可能性がある。

１日型を改装した応用が考えられるので、焼却炉の大きさもまた主要な関心事で ある。望ましくは焼却炉は実質的に付加的な空間を要求することなく現存する導 管にぴったりと合いかつ利用できる。

従来の焼却炉の他の制限は、不燃性プロセスストリームを可燃性にするために十 分な燃料をそれと混合する能力がなく、かつまたこの燃料濃縮ガスの完全な燃焼 を達成する能力もないことである。不燃性プロセスガスと混合されるかかる燃料 ガスの選択もまた低い運転経費を維持するという見込みから重要であり、設計は もし適当な燃焼特性を達成できるとすれば、この燃料の選択を反映しなければな らない。

現存する焼却炉に伴う他の問題はそれが固体酸化物の形成を処理できないことで ある。半導体および他のプロセスから出る廃棄ガス中のあるガス状の不純物の酸 化生成物は固体である。たとえば、シラン酸化物は酸化してシリカ（砂）になる 。大半の焼却炉内のシリカの蓄積は、これらの装置がシラン含有気流の処理に使 用されるとき実質的な保守問題を意味する。

有毒性物質をそれほど有毒でない酸化物に変えることに加えて、制御された焼却 炉は廃棄気流が潜在的に可燃性または爆発性の物質を含む場合に望ましい。半導 体プロセス気流の中には、たとえば、かなりの量の水素ガスまたは有機溶媒を含 んで、明らかな爆発事故を引起こすものもある。

同様に、シランのような自燃性ガスの存在もまた爆発事故を引き起こす。（かか る自燃性物質は空気中で自然に発火する。） 焼却炉につながるパイプが焼却炉の炎によって発火され、それから付随して爆発 する可能性を伴って炎をパイプに逆伝搬するかもしれない予め混合された可燃性 の混合物を含む場合に付加的な事故の可能性が存在する。従来の炎防止装置がか かる逆火が発生することを妨げるために使用されるとき、それらはかかる混合物 、特にシラン含有混合物に典型的に存在する固体酸化物粒子のために非常に素早 く詰まることになる。

したがってこの発明の１つの目的は、廃棄気流の中の実質的にすべての酸化可能 成分を酸化する能力の高められた焼却炉を提供することである。

この発明の他の目的は、廃棄ガスの可燃性または爆発性成分の制御された燃焼を 与えることである。

この発明のさらに他の目的は、小型でかつ現存する導管設備と容易に結合し得る 焼却炉を提供することである。

この発明の他の目的は、全混合物が燃焼され焼却炉の中で単に加熱されるだけで ないように付加的な燃料ガスの混合によって不燃性気流を可燃性ストリームに変 える焼却炉を提供することである。

さらなる目的は、不燃性混合物から可燃性混合物への変換を実行する際に安価な 燃料を効果的に利用できる焼却炉を提供することである。

さらに他の目的は、十分冷たいので現存する導管設備に適合した流れ出る排煙を 有する焼却炉を提供するとである。

他の目的は、固体粒子燃焼生成物を処理するための改良された能力を有する焼却 炉を提供するとである。

この発明の付加的な目的は、従来の炎防止装置を使用すると典型的に発生する関 連閉塞を起こすことなく逆火を防止することである。

さらなる目的は、入口部分を冷却することによって炎に近い入口バイブ内ですべ ての反応が加速する傾向を低減することである。これらの反応の中で特に興味深 いのは反応の固体生成物がパイプの中で堆積し、それらを閉塞する傾向のある反 応と、温度が上昇するにつれて炎の速度を加速させる反応とである。この発明の 焼却炉は入口バイブの活性冷却を使用する。

この発明のさらに他の目的は、窒素のようなそこに導入されるガスの流速を上昇 させることであり、これは入口部分の正常な炎の伝搬速度を超えることによって 、かつ入ってくる燃焼混合物をその燃焼限界以下まで薄めようとすることによっ て逆火の可能性をさらに低減する。その混合物を再び可燃性にする十分な付加的 な燃料が結果として下流で加えられる。

この発明の焼却炉はまた、真空ポンプで使用されるフッ素化オイルのような他の 装置において一般に非燃焼性であるオイルミストを燃焼することもできる。かか る真空ポンプオイルミストはシラン、ハロゲンおよびポンプ排出物の中に存在す る他の関連化合物と相互に作用する傾向がある。

もしオイルミストが燃焼されなければ、これらの化学相互作用は爆発性ポリマー の蓄積堆積物を含む危険性のある固体物質を工場の導管設備の中に形成すること につながり得る。この問題はこの発明の焼却炉によって排除され、この焼却炉は それらが可能性のある事故をひき起こす前にかかるオイルミストを焼却すること が可能である。

最後に、この発明の他の目的は安価な保守必要条件を備える装置を提供すること である。

これらのおよび他の目的はこの発明の焼却炉によって満このように、この発明の １つの局面に従って、ガス状物質を酸化するための装置が提供され、この装置は 装置の中に燃焼チャンバを含み、装置および燃焼チャンバの双方は先端と底とを 有し、装置はさらにガス出口を有し、かつ出口に負の圧力を印加するための手段 とともに動作するように適用され、プロセスガスと燃料源とを燃焼チャンバの先 端に導入する手段を含み、その手段は燃焼チャンバの先端よりかなり低く配置さ れるので、固体燃焼副成物はプロセスガスを導入するためのこの手段より上の燃 焼チャンバの中に実質的に堆積せず、酸素運搬ガスを燃焼チャンバの先端に導入 する手段と、混合物が燃焼チャンバの中で燃焼して排煙を形成するように酸素運 搬ガスをプロセスガスおよび燃料と混合するための手段と、排煙ガスが燃焼チャ ンバの先端から出ることを許容する手段と、さらに燃焼チャンバからの排煙を装 置の出口から出るように指向するための手段とを含む。

一実施例において、この装置は燃焼の固体生成物を集めるための燃焼チャンバ下 の取外し可能なトレーをさらに含む。他の実施例において、この装置は混合物が 燃焼チャンバの壁の方へ外方向に燃焼しているときに混合物を指向するための燃 焼チャンバ内の手段をさらに含む。１つの好ましい実施例において、混合物指向 手段は円錐形の構成を有し、その先端に頂点を有する。

この装置の他の変形は、混合物指向円錐からおよび燃焼チャンバの壁から反応の 固体生成物を除去するための機械的スクレーパーをさらに含む。さらなる変形は プロセスガス／燃料入口および混合手段から燃焼の固体生成物を除去するための 付加的な機械的スクレーパーを含む。

この発明の他の局面に従って、ガス状物質を酸化するための装置が提供され、こ の装置は装置の中に燃焼チャンバを含み、装置および燃焼チャンバは先端および 底および垂直軸を有し、酸素含有ガスを予熱するために適用される燃焼チャンバ の半径方向に外部に配置された予熱器チャンバと、燃焼チャンバの先端にある混 合ゾーンと、酸素含有ガスを予熱器チャンバの中に導入するための手段と、予熱 器、燃料および不純物含有プロセスガスからの酸素含有ガスを混合ゾーンに導入 するための手段と、第１の方向で混合ゾーンに入る酸素運搬ガスに渦を巻かせる ための第１のスイーラ（＋ｖｉ＋ｌｅｒ　）と、第２の方向で混合ゾーンに入る プロセスガスに渦を巻かせるための第２のスイーラと、そこから排煙がチャンバ を出ることが可能な燃焼チャンバの底にある開口部と、さらに焼却炉から燃焼の 粒子生成物の蓄積を除去するための手段とを含む。さらに、この装置は予熱器チ ャンバの外部に同心に配置された垂直排気管を有利に含み、これはチャンバをａ る排煙を上方向にかつ装置の先端から出るように指向する。他の実施例において 、この装置はまた冷却空気と排煙を混合することによって排煙を冷却するための 手段をも含むことが可能である。

この装置はまたチャンバにプロセスガスを供給するための導管と、十分な不燃性 ガスを導管に導入して、導管内のガスの流速を導管内のガスへの炎の伝搬速度よ り上に上昇させるための手段とを含み得る。他の実施例は、導管の外部表面の上 に燃料ガスの経路を指向することによって導管を冷却するための手段をさらに含 む。他の変形において、この装置は燃焼チャンバの中に介在されて反応性混合物 を半径方向に外方向に指向するための手段を含む。この発明の他の局面において 、除去手段は燃焼チャンバ内で可動な機械的スクレーパーとこれらの手段内で表 面と接触する入口手段とを含む。

この発明のさらに他の局面に従って、気流の中の物質を酸化するための方法が提 供され、この方法は燃料およびプロセスガスを混合ゾーンの中に導入するステッ プと、予熱された酸素運搬ガスを混合ゾーンの中に導入するとともにそれを燃料 およびプロセスガスと混合して燃焼混合物を形成するステップと、その燃焼混合 物を燃焼チャンバを介して下方向に指向するとともに燃焼チャンバを出る排煙を 形成するステップと、それが混合チャンバの中に入る前に燃料の酸化から得られ る熱で酸素運搬ガスを予熱するステップと、さらに蓄積された固体燃料生成物を チャンバの壁から自動的に除去するステップとを含む。他の実施例において、予 熱ステップは酸素運搬ガスを燃焼チャンバの外部の上を上方向に通過させること を含む。さらに他の局面は混合ステップが第１の方向で混合ゾーンに入ってくる 予熱ガスに渦を巻かせるとともに第２の反対の方向で混合ゾーンに入ってくる燃 料およびプロセスガスに渦を巻かせることを含むので、その結果渦巻ガスが衝突 するとき乱れた混合が発生するような方法を含む。

この方法はまた渦巻ガスの一方が渦巻ガスの他方の半径方向に内向きに混合ゾー ンの中に導入され、燃焼チャンバの先端よりかなり下の点で導入されるので燃焼 の固体生成物は先端上に蓄積しないようなステップを含む。代替的に、この方法 は排煙を冷却空気と混合することによって排煙を冷却するステップをさらに含む 。他の実施例において、この方法は逆火がプロセスガスを燃焼チャンバの中に供 給する導管に入ることを妨げるステップをさらに含み、それは導管の断面面積を 低減することによって、かつ十分な不燃性ガスをチャンバの上流の導管に導入す ることによって、その結果導管の中のガスの流速が結果として生じるガス混合物 の中の炎の伝搬速度より大きくなることによって行なわれる。

この方法はまた排煙を冷却空気と混合することによって冷却し、かつそれから冷 却された排煙を湿ったサイクロンや飛沫同伴した固体の除去のためのフィルタの ような粒子除去装置を介して、および選択的にスクラバーを介して指向するステ ップを含むことが可能である。

図面の簡単な説明 図１はこの発明の焼却炉の斜視図である。

図２は好ましい実施例の断面図である。

図３は燃焼チャンバ／予熱器アセンブリの斜視切離し図である。

図４は入口／ノズルスクレーバーの拡大された断面図である。

図５は図２の断面図と同じ態様で切取られた入口／ノズルスクレーパーアセンブ リの拡大された断面図である。

発明の詳細な説明 この発明の好ましい実施例は各図に例示される。図１ないし図５に示されるのは 、バーナー構成要素上に蓄積する傾向にあるそれらの物質を含む軽量の粒子燃焼 副成物を処理する際の使用に適した気体の上昇運動システムである。

図１を参照して、この発明の焼却炉２１０は好ましくは垂直に配向された装置で あり、ハウジング２１２、プロセスガス入口２１４および排煙出口２１６を有す る。ハウジング２１２はそれを通して気体の作用で作動されるバイパス弁（図示 されていない）がハウジング２１２内で圧縮されたガスラインに接続される穴２ ０１および入ってくる燃料ガス、加圧ガスおよび電気のライン（図示されていな い）をハウジング２１２内に含まれた適当な構造に取付けるための穴２０３をさ らに含むことができる。制御パネル２００は様々なオン／オフおよびリセットボ タン、状態ライトならびに動作パラメータ情報、次のステップ指示および誤った 状態を示すメツセージを適宜与えるディスプレイウィンドウを有利に含むことが できる。ルーパー２６６は冷却空気にハウジング２１２に入るためのアクセスを 与える。

動作において、酸化可能不純物を含むプロセスガスはプロセスガス入口２１４を 介して焼却炉２１０の中に導入され、そこでプロセスガスは燃料ガス入口２２０ （１ｍ２に示される）に入る燃料ガス（天然ガスのような）と結合されるととも に、燃焼空気または他の酸素含有ガスと結合されて、酸化されて排煙を発生する 。排煙は排煙出口２１６を介して焼却炉２１０のハウジング２１２を出て行き、 この排煙出口２１６は好ましくは焼却炉２１０の先端２２２に位置付けられる。

図２ないし図５に例示された好ましい実施例は、粒子副成物を発生する物質を処 理する場合に動作を容易にする多くの特徴を含み、かつかかる粒子を焼却炉の内 部表面から除去する特徴を含む。

図２を参照して、好ましい実施例の焼却炉２１０の一般的な設計が例示される。

この設計において、焼却炉２１０は図１のそれらと実質的に類似するハウジング ２１２およびプロセスガス入口２１４を有する。ハウジング２１２の中に燃焼チ ャンバ２３０が含まれる。焼却炉２１０のこの実施例の燃焼チャンバ２３０を離 れた排出ガスは排煙出口２１６で外に出る。

大半の例において、焼却炉２１０にはまたパイロットライトチャンバ２６３を設 けられる。酸化可能不純物を含むプロセスガスはプロセスガス入口２１４を介し て焼却炉２１０の中に導入され、そこで燃料ガス人口２２０に入る燃料ガス（天 然ガスのような）と結合されるとともに、燃焼空気または他の酸素含有ガスと結 合されて酸化され、排煙ガスを発生する。排煙ガスは排煙プレナム２１５の先端 に配置された排煙ガス出口２１６を介して焼却炉２１０のハウジング２１２を出 る。

動作において、不純物を含むプロセスガスはプロセスガス入口２１４を介してハ ウジング２１２に入る。この人口２１４は好ましくは焼却炉２１０の中心を通っ て垂直に走る焼却炉２１０の中心軸に半径方向に内向きにプロセスガスを運ぶ。

プロセスガス入口２１４はそれからプロセスガスを焼却炉２１０の中心軸に沿っ て下方向に指向する。この点で、燃料ガスは燃料ガス入口孔（単数または複数） ２２３を介して入り、プロセスガスと混合される。入口２２０から入口孔（単数 または複数）２２３への燃料ガスの経路は、プロセスガス入口２１４の外部表面 上のジャケットによって指向され、それによってプロセスガス入口２１４の内部 壁に対流冷却を与えることが可能である。付加的に、逆火防止のための窒素が入 口２１８を介してプロセスガス入口２１４の中に導入され得る。入口２１４の中 のＩＳＣｆｍを越える総ガスフローは、予め混合された水素および酸化剤を含む 混合物を除く大半の燃焼混合物への常温での炎伝搬速度を越えるであろう。

燃料およびプロセスガスの下方向に指向された混合物は、それが燃焼チャンバ２ ３０に入るとき、さらに完全に空気と混合される。この混合はエレメント２２４ として図２に示されるリングノズルによって好ましくは達成される。ＵＶ検出器 を取付けるためののぞき管２３３（図３に示される）は、リングノズル２２４に 隣接する燃焼チャンバ２３０の先端に配置される。ＵＶ検出器（図示されていな い）は燃焼チャンバ内の炎の存在をモニタするための制御システムとして機能す る。一実施例において、リングノズル２２４はまた結合された燃料ガスおよびプ ロセスガスに渦を分は与える加圧空気ライン２２６にも接続される。リングノズ ル２２４は、焼却炉２１０の垂直軸に沿って下方向にプロセスガス入口２１４を 離れるとき有利にはプロセスガスの経路を取囲む環状のノズルである。リングノ ズル２２４は、空気または他の加圧ガスをプロセスガスの回りおよび中に指向し て、プロセスガス、燃料ガスおよびリングノズルからの空気の混合をもたらす複 数個の音速ジェットを含み得る。何らかの燃焼がリングノズル２２４で発生して いる限り、音速大気ジェット内での高速（亜音速の場合にも効果的に機能する） はジェットオリフィスの閉塞を妨げる。かかる閉塞はそうでなければプロセスガ スの中の注入された酸素とシランとの間の反応によって発生し、ジェットの中に 固体反応生成物を形成するかもしれない。音速ジェットは螺旋方向に指向される だけでなく、下方向に傾けられることが好まれる。これは音速ジェットが排出装 置ポンプとして作用し、かつ逆圧力がプロセスガス入口ライン２１４上に加えら れることを妨げる状態で燃焼チャンバ２３０の中にプロセスガスを引き込む傾向 にある。リングノズル２２４はプロセスガス入口２１４のまわりずつとに分配さ れたオリフィスを介して好ましくは空気を注入する。

リングノズル２２４を出るプロセスガスと燃料ガスとの混合物は、焼却炉２１０ の垂直軸に沿ってリングノズル２２４の下に垂直に配置される燃焼チャンバ２３ ０の中に下方向に移動する。そこで燃料ガスおよびプロセスガスは熱交換器２３ ４によって予熱された燃焼空気と結合される。

例示された実施例の熱交換器２３４は燃焼チャンバ２３０から半径方向に外方向 に配置され、かつ燃焼チャンバ２３０の外壁２４０を周辺で取囲むジャケット２ ３６を含む。

燃焼空気は好ましくはファン２４２によって熱交換器２３４の中へ指向され、こ のファンは好ましくは焼却炉２１０の底２４４に配置される。ファン２４２は二 股に分かれた空気パイプ２４３を介して外部の空気を熱交換器２３４の中へ押し 上げる。燃焼空気はパイプ２４３を離れて熱交換器２３４の中へ移動し、この熱 交換器は好ましくは断面図において環状である。それから空気は熱交換器２３４ の中の渦誘導リング２５４を介して上方向に移動する。渦巻空気はそれから燃焼 チャンバ２３０の先端に入ったときにその上向きの方向成分を１８０度逆にする 。予熱された燃焼空気ならびに燃料ガスおよびプロセスガスの乱れた混合は、燃 焼チャンバ２３０の先端の混合ゾーン２５６の中で発生する。混合ゾーンに入っ てくる加熱された燃焼空気は、音速混合ジェットによって撹拌された燃料／プロ セス気流と反対の方向に渦巻き、渦巻ストリームの相対的な角度運動量は、燃焼 ゾーン内で下方向に移動するガス混合物の中に存在しかつ燃焼ゾーンを出ていく 渦巻はほとんどないかまたは全くないようなものである。燃焼チャンバ２３０の 底を出ていく粒子物質は排煙プレナム２１５内で上方向に動く冷却空気の流れの 中で通常は飛沫同伴される。空気の流れから落ちこぼれるいずれかの濃密物質は 、燃焼チャンバの下に配置されかつベース支持・２５９の頂上で支持されるキャ ッチトレイ２５０の中で集められる。燃焼チャンバ２３０下の様々な支持機構は 開いた構成のもので冷却空気がそれらを通り過ぎて上方向に流れ、かつキャッチ トレイ２３０を通り過ぎて排煙プレナム２１５の中−・進むことを許容する。

焼却炉の始動の間、およびその他必要とされるときに、発火装置２６０（従来の スパークプラグであることが可能である）は、パイロットチャンバ２６３内で作 り出される空気／燃料ガス混合物を発火して、パイロットチャンバ２６３から燃 焼チャンバ２３０へと広がる連続パイロット炎を生み出すために使用される。（ パイロット空気人口２２１およびパイロット燃料ガス人口２２５は図３に示され る。

）パイロット炎は燃焼チャンバ内に存在するプロセスガス／燃料／空気混合物の 発火を確実にし、のぞき管２３３によってＵＶ検出器に設けられる光学経路の見 えない側に配置される。これはもし主要燃料炎が消えるがパイロット炎が燃え続 ければＵＶ検出器は何の炎も感知しないであろうことを確実にする。

燃焼チャンバ２３０の先端の中の混合ゾーン２５６のすぐ下に配置されるのは、 固定ロッド２８０によって支持される流れ指向器２６２である。流れ指向器２６ ２は半径方向に外方向の方向の予燃焼ゾーン２５６を離れる下方向に動く燃焼ガ スに付勢する。流れ指向器２６２は有利には図２に例示されるように構成におい て円錐形であり、その頂上は混合ゾーン２５６に配置され、かつ焼却炉２１０の 垂直軸について対称的に位置付けられた状態であり得る。

燃焼プロセスによって発生された排煙は燃焼チャンバ２３０の下へ出て行きかつ 燃焼チャンバから外へ出て行く。

それから排煙はそれが飛沫同伴されるとき１８０度方向を逆転させ、排煙プレナ ム２１５を介して上方向に引かれる大量の冷却気と乱れて混合する。１つの好ま しい実施例において、焼却炉は排煙出口に印加された負の圧力で動作するように 適応される。この負の圧力は、たとえば、排煙が従来のスクラバーまたは他の装 置によって焼却炉２１０を離れるときその中を移動する導管設備に印加される。

かかる負の圧力は外部の冷却空気を焼却炉２１０のハウジング２１２上のルーパ ー２６６を介して焼却炉の中に引込むことによって排煙をさらに冷却するために 使用され得る。これらのルーパー２６６は好ましくは燃焼チャンバ２３０の下に 配置される。ハウジング２１２の対流冷却はカラー２１１（外部導管に装着され る）と排煙出口２１６のより小さい同心円筒状部分との間に隙間を設けることに よって確実にされ、その中で冷却空気のいくらかはまたこの隙間を介して流れ、 ハウジング２１２の内部表面と排煙プレナム２１５の外部表面との間の空間を介 して上方向に動くことによって下からそれに到達しなければならない。結果とし て、焼却炉２１０の外部ハウジング２１２は冷たいままである。加えて、この隙 間を通る空気の連続的な流れは、もし何らかの内部漏れが発生すれば、ハウジン グ２１２の上部部分内での望ましくないガスのいかなる蓄積をも妨げる。

特に重要な焼却炉２１０の好ましい実施例の他の局面は、焼却炉の内部表面から の粒子の除去のためのスクレーパーの備え付けである。図２、図４、図５に例示 されるように、第１のスクレーパー３１０、入口／ノズルスクレーパーが管３１ ２内に配置される。この人口／ノズルスクレーパー３１０は、図４に示されるよ うに、本体３１４、本体３１４上に環状に配置されてそれが管３１２内で中心に 置かれることを維持するための２つの中心リング３１６、本体３１４から下方向 に延在する下部ボスト３１８および本体３１４の先端にねじを切られ、かつ本体 ３１４の内部のスプリング３２３を圧縮して、順次ピストン３２４を下方向に偏 らせるキャップ３２０を含む。ピストン３２４は本体３１４の中心を通ってその 底へと延在する。スクレーパー３１０は本体３１４から垂直に下方向にかつ半径 方向に外方向に延在する１つ以上の伸張性のあるスクレーパーブレード３２２を さらに含み、それらはスプリング負荷をかけらにれて圧縮されたスプリング３” ２３およびピストン３２４によって管３１２の内側に対して半径方向に外方向に 延在する。例示された実施例において、ブレードの数はこの発明の精神および範 囲を変えることなくいろいろ変化し得ることが理解されるであろうけれども、複 数ブレード３２２が示される。ポスト３１８は流れ指向器２６２の先端に蓄積さ れた粒子物質を取り除くために設けられる。キャップ３２０で、スクレーパー３ １０は入口／ノズルスクレーパー３１０を管３１２内で上下に回転させ、持上げ かつ低下させるために使用される親ねじ／可撓性駆動装置に装着され、それは図 ２および図５に示されるとおりである。図５は可動人口／ノズルスクレーパー３ １０の２つの典型的な極端な位置を示す。

入口／ノズルスクレーパー３１０の回転、持上げおよび低下は以下のように達成 される、つまり可撓性駆動ケーブル２８４は一方の端部でスクレーパー３１２に 装着され、かつ他方の端部で親ねじ駆動機構２９９に装着される。固定された本 体２８６はナツトを収容し、それを介して親ねじ２８８は逆転駆動モータ２９０ によって回転されるとき回る。親ねじ２８８は固定されたナツト２９２を介して 前へ出るとき、それは同時に回転しかつ親ねじ２８８の端部に堅く装着される可 撓性駆動ケーブル２８４を前に出す。

駆動ケーブル２８４の他方の端部に堅く装着されているのは、それから回転し駆 動ケーブルとともに前に出るスクレーパー３１０である。駆動モータ２９０は親 ねじの下部端部上に取付けられそれとともに前に出る。付加的に、窒素のような 不活性または非反応性ガスの小さな流れが駆動ケーブル導管を一掃して、反応性 または腐食性プロセスガスがないようにしておくために入口２９８を介して固定 された本体２８６の中に導入される。このパージガスは先端で管３１２に入り、 一箇所にまとめて置かれた入口／ノズルスクレーパー３１０を過ぎて流れ、それ によってそれを冷却し、その案内リング３１６を開いた状態に保ち、かつプロセ スガスがプロセスガス入口２１４の平面の上の管３１２の部分に入ることを妨げ る。スクレーパーが大半の時間存在する管３１２のこの上部部分は、加熱された 燃焼チャンバからの放熱によって加熱されることは避けられない。

図５は駆動モータハウジングおよび取付は部が案内ロッド２９４によってどのよ うにして回転しないように抑制されるかを示し、案内ロッドはモータが回転する 親ねじとともに上または下に前に出るにつれて垂直の案内バー２９６に沿って指 動する。回転および前進方向の逆転は電気限界スイッチが以降の端部で始動され モータ２９０が逆転されるときに起こる。

回転する入口／ノズルスクレーパー３１０が管３１２を介してかつプロセスガス 入口管２１４の口２１３を過ぎて下方向に前進するとき、スクレーパーは管の内 壁から堆積された固体を取り除き、それによって固体の徐々の堆積を妨げ、結果 として入口の口２１３、管３１２またはリングノズル２２４の閉塞を妨げる。入 口／ノズルスクレーパー３１０が下へ動き続けるとき、伸張性のあるブレード３ ２２はそれらがリングノズル２２４を越えて延ばされるとき、それらは半径方向 に外方向に完全に開きかつリングノズル２２４の音速混合ジェット（図示されて いない）の非常に近くに存在する粒子物質をすり剥すことが可能であるような態 様で偏る。これは入ってくるプロセスガス／燃料混合物と混合ジェットとの間の 何らかの物理的干渉が大幅に性能を劣化させ得る混合ゾーン２５６の中で良い混 合を維持するために必要でる。入口／ノズルスクレーパー３１０が管３１２の中 に引き戻されるときに、ブレード３２２はその偏りのためにリングノズル２２４ および管３１２の中に容易に引き戻され得る。入口／ノズルすり剥しサイクルは スクレーパーがその入口ガスフロー上に存在する管３１２の先端の一箇所に集ま る位置に戻るときに完成される。あるサイクルは、先端からノズルへおよび再び ノズルから先端へと、完成するのに約４０秒かかる。このサイクルは望まれる頻 度で、典型的には３０分ごとに１回繰り返され得る。

第２のまたはチャンバのスクレーパー３４０は、燃焼チャンバ２３０内に位置付 けられ、図２および図５に示されるように、前記チャンバの底より下の燃焼チャ ンバ２３０の中心軸上に配置された中心支持ベアリング３４２と、ベアリング３ ４２に接続されて燃焼チャンバ２３０の中にその内壁に対して垂直に延在し、好 ましくはそこから先端に延在する長い直立したスクレーパーブレード３４６を支 持する長い半径方向に延在する支持スポーク３４４と、ベアリング３４２に接続 されて円錐形の流れ指向器２６２の外部に沿って垂直に延在するスクレーパーブ レード３５２にその先端の端部で約６０度の角度でさらに接続される短い直立し たバー３５０の底の端部を支持する短い半径方向に延在する支持スポーク３４８ とを含む。中心支持ベアリング３４２はその下部端部で中心ピボット軸に対して 遠位であるチェーン駆動機構（図示されていない）に回転可能に装着される。ベ アリング３４２は駆動チェーンによってモータ２９０より下に配置されたモータ 上のスプロケットに接続されるスプロケットが備え付けられている。このチャン バスクレーパーモータは連続的に作動し、チャンバスクレーパー３４０を分当り 数回転でゆっくり回転させる。

好ましい実施例の焼却炉の作動中に、入口／ノズルスクレーパー３１０およびチ ャンバスクレーパー３４０は燃焼チャンバ２３０内から粒子物質を除去するため に機能する。

前に注目されたように、入口／ノズルスクレーパー３１０は管３１２内から、リ ングノズル２２４のジェットからおよび流れ指向器２６２の頂点から粒子を除去 する。付加的に、スクレーパーブレード３４６および３５２は連続的に回転する 。スクレーパーブレード３４６は燃焼チャンバ２３０の内部円筒状壁から粒子を 除去する一方で、スクレーパーブレード３５２は流れ指向器２６２の円錐形表面 から粒子を除去する。粒子が取り除かれるとき、それらはチャンバ２３０の底を 漂って出てプｌノナム２５０内で上方向に動く冷却空気の中に飛沫同伴されるか 、またはさもなければ流れから落ちてキャッチトレイ２５０の中に入るかのどち らかである。各図に例示されるように、好ましい実施例においてチャンバスクレ ーパー支持および駆動器具、つまりスポーク、チェーン、ベアリングおよびモー タは燃焼チャンバより下に配置されて、ガスフローの方向を示す矢印によって特 徴付けられるように逆手面を流れ、その目的は余分な加熱または粒子との絡まり を回避することと、粒子堆積物が結果としてチャンバ出口の妨害物になる足掛り を与え得る機械的表面の燃焼チャンバへの侵入を最小限にすることである。

２インチのプロセスガス入口２１４と１／３立方フイートの燃焼チャンバ容量を 有する典型的な焼却炉２１０の動作中に、Ｏ−１０−１ｓｃｆまた０２を有する Ｑ−３ｓｃｆｍＮ２とアルシン、シラン、ホスフィン、ジボランおよびハロゲン 化炭化水素のような少量の酸化可能不純物とを含むプロセスガスは、燃焼を維持 するために十分な天然ガスまたは他のガス状燃料と結合される（典型的にはＯか ら２．５ｓｃｆｍ）ｏ圧縮された空気は０．５から３ｓｃｆｍ、８０ｐｓｔｇの 速度で渦ノズル２２４の中へ導入される。ファン２４２からの予熱された空気は 、約４００℃の予熱された温度で約コ０から４０ｓｃｆｍの速度で燃焼ゾーンに 入る。排煙出口に印加される負の圧力は、約４００−６００ｓｃｆｍの速度で焼 却炉から空気およびガスを引出す。

焼却炉２１０は電気制御、配管、自動弁、様々なセンサ、電源および他の付属装 置ｆ（図示されていない）を備えて一般にキャッチトレイ２５０より下の空間に 配置され、かつファン２４２の取付けによって例示される態様で垂直パネルに取 付けられる。制御は制御パネル２００から動作される。制御システムの一般の性 質および機能は簡単に説明される。

マイクロプロセッサ（インテル（ＩｎＴｅｌ　）　８０５１、インテル・コーポ レーション（Ｉｎｌｅｔ　Ｃａｒｐ、　）　、サンタクララ（Ｓｘｎｔａ　Ｃ１ ａｒａ　）　、カリフォルニア（ＣＡ）のような）は、ＵＶ検出器／制御装置ｔ （たとえば登録商標アラン・ブラッドレイ・フィアアイ（Ａｌｌｅｎ　Ｂ＋ａｄ ｌｅｙ　Ｆｉｕｙｅ）　、ウオルサム（Ｗｘｌｔｈａｍ　）　、マサチューセッ ツ（Ｍａｓｓ、　）　）とともに作用して、多数の正常には閉じられたソレノイ ドバルブ、センサ、スイッチなどを動作しかつオペレータに状態情報を提供する 。入力ガス圧力、動作温度、ファン圧力、ダクトドローおよび天然ガス逆圧力は 検知されマイクロプロセッサに入力される。常駐のファームウェアは自己テスト を行ない、もしすべてがうまくいっていればＵＶ検出器／制御装置をオンにする 。もしＵＶ検出器／制御装置が何らかの理由で電力を失うかまたは停電すれば、 スプリング負荷をかけられた燃料ガス弁は閉鎖し燃焼空気ファンは停止し、スパ ークは何も存在せず燃焼は停止しかつ焼却炉は閉鎖となる。ＵＶ検出器／制御装 置は本質的に安全な機能（燃料、空気、発火）を直接制御する。もしＵＶ検出器 ／制御装置がシステムを閉鎖すれば、それはＵＶ制御装置が手動でリセットされ るまではマイクロプロセッサによって再スタートされることはできない。マイク ロプロセッサはオペレータに手動リセットが要求されることを促し、かついつリ セットボタンを押すのがうまくいきそうかを告げる。

代替的に、もしマイクロプロセッサへの入力のいずれかが故障を示せば、ファー ムウェアはｔＪＶ検出器／制御装置にシステムを閉鎖するように指示し、マイク ロプロセッサはオペレータに特定の問題の性質および次に何をするべきかを知ら せるために同時に作用し始めることが可能である。

たとえば、もし内部妨害物が天然ガスの燃焼室への入室を制限するとすれば、逆 圧力は上昇し始めるであろう。逆圧力がラインの圧力に近づくよりずっと前に、 逆圧力スイッチは始動され、天然ガス弁は閉鎖してそれによってガスラインを可 能な逆流から保護する。マイクロプロセッサは可聴アラームを発して次にとるべ き作用についての指示とともにディスプレイウィンドウにメツセージ「燃料圧力 ロー」を出す。同時にＵＶ検出器は良好な状態でない炎を検知しその制御装置は 焼却炉を閉鎖することになるであろう。もしチャンバまたは排出温度が動作中に 現在の限界を越えれば、マイクロプロセッサはＵＶ制御措置にシステムを閉鎖す るように指示することになるであろう。もし何らかの圧縮されたガス圧力が現在 の限界より下に落ちれば、マイクロプロセッサはそのガスのための弁を閉じて同 様にシステムに閉鎖をめることになるであろう。すべてのかかる場合においてオ ペレータは自分のプロセスを同時に閉鎖するために使用され得るインターロック 信号を与えらえれるかまたは代替的に、制御システムは圧縮ガスソレノイドを開 閉してプロセスガスの流れの進路を他の動作装置（通常は二股に分かれている弁 ）に変えるために空気作用弁を動かす。スクレーパーの故障の場合には、マイク ロプロセッサはアラームを発してどのスクレーパーが故障しているかを示すが、 流れの進路を変えたりプロセスを閉鎖したりはしない、なぜなら差し迫った危険 はほとんどないし焼却炉の閉塞がひどくなる前にバッチがうまく完了され得る可 能性が高いからである。

この発明はある好ましい実施例に関連して説明されてきたが、この発明の精神か ら逸脱することなく変更が可能であることは理解されるであろう。したがって、 この発明の範囲は以下の請求の範囲によって測られるものであり、これらの好ま しい実施例に制限されるものではないことが意図される。

ＦＩＧ、２　ＦＩＣ・　４ 補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の７第１功平成３年１０月１ ２日 １、事件の表示 国際出願番号：　ＰＣＴ／ＵＳ９０１０１９１７２、発明の名称 気流の中の不純物を完全に酸化するための焼却炉３、特許出願人 住　所　アメリカ合衆国、９２０５６　カリフォルニア州、オーシャンサイド、 アベニダ・デ・う・プラータ、４０３９名　称　カスタム・エンジニャード・マ テリアルズ・インコーホレイテッド住　所　大阪市北区南森町２丁目１番２９号 　住友銀行南森町ビル１９９０年１１月ＩＳ日 ６、添付書類の目録 （１）　補正書の写しく翻訳文）　１通補正請求の範囲 １、　気流の中の物質を酸化するための装置であって、前記装置の中に燃焼チャ ンバを含み、前記装置および前記燃焼チャンバはともに先端および底を有し、前 記装置はさらにガス出口を有しかつ前記出口に負の圧力を印加する手段と関連し て動作するように適応され、プロセスガスおよび燃料源を前記燃焼チャンバの先 端に導入するための手段を含み、前記手段は前記燃焼チャンバの先端よりかなり 下に配置されるので固体の燃焼副成物はプロセスガスを導入するための前記手段 より上の前記燃焼チャンバの中には堆積せず、 酸素運搬ガスを前記燃焼チャンバの先端に導入するための手段と、 前記酸素運搬ガスを前記プロセスガスおよび燃料と混合して、前記混合物が前記 燃焼チャンバ内で燃焼して排煙を形成することができるように混合するための手 段と、前記排煙が前記燃焼チャンバの先端から出ることを許容するための手段と 、さらに 前記燃焼チャンバから出る前記排煙を前記装置の出口から出るように指向するた めの手段とを含む、装置。

２、　燃焼の固体生成物を集めるための前記燃焼チャンバ下の取外し可能なトレ イをさらに含む、請求項１に記載の装置。

３、　前記燃焼チャンバ内にあり、前記混合物が前記燃焼チャンバの壁に向かっ て外方向に燃焼しているときに前記混合物を指向するための手段をさらに含む、 請求項１に記載の装置。

４、　前記混合物指向手段は円錐形の構成を有しかつその先端に頂点を有する、 請求項３に記載の装置。

５、　燃焼の固体生成物を混合物指向手段からおよび前記燃焼チャンバの壁から 除去するための機械的スクレーパーをさらに含む、請求項１に記載の装置。

６、　反応の固体生成物をプロセスガス／燃料入口および混合手段から除去する ための機械的スクレーバーをさらに含む、請求項１に記載の装置。

７、　気流の中の物質を酸化するための装置であって、前記装置の中に燃焼チャ ンバを含み、前記装置および前記燃焼チャンバは先端および底および垂直軸を有 し、酸素含有ガスを予熱するために適応された前記燃焼チャンバの半径方向に外 方向に配置された予熱器チャンバと、前記燃焼チャンバの先端にある混合ゾーン と、酸素含有ガスを前記予熱器チャンバの中に導入するための手段と、 前記予熱器、燃料および不純物含有プロセスガスからの酸素含有ガスを前記混合 ゾーンの中に導入するための手段と、 第１の方向で前記混合ゾーンに入る前記酸素運搬ガスを渦巻かせるための第１の スイーラと、 第２の方向で前記混合ゾーンに入る前記プロセスガスを渦巻かせるための第２の スイーラと、 それを介して排煙が前記チャンバを出ることが可能な燃焼チャンバの底にある開 口部と、さらに燃焼の粒子生成物の堆積を前記焼却炉から除去するための手段と を含む、装置。

８、　前記予熱器チャンバの同心的に外側に配置され、前記チャンバを前記装置 の上方向にかつ先端から出る前記排煙を指向するための垂直煙道と、前記排煙を 冷却空気と混合することによって前記排煙を冷却するための手段とをさらに含む 、請求項７に記載の装置。

９、プロセスガスを前記チャンバに供給するための導管と、十分な不燃性ガスを 前記導管の中に導入して前記導管の中のガスの流速を前記導管のガスへの火炎伝 搬速度より上に上昇させるための手段とをさらに含む、請求項７に記載の装置。

１０、　前記導管の外部表面の上の燃料ガスの経路を指向することによって前記 導管を冷却するための手段をさらに含む、請求項９に記載の装置。

１１、　前記混合物を半径方向に外方向に指向するための前記燃焼チャンバ内の 手段をさらに含む、請求項７に記載の装置。

］−２，前記除去手段は前記燃焼チャンバ内で可動な機械的スクレーパーとこれ らの手段内で表面と接触する入口手段とを含む、請求項７に記載の装置。

１３、　気流の中の物質を酸化するための方法であって、燃料およびプロセスガ スを混合ゾーンの中に導入するステップと、 予熱された酸素運搬ガスを前記混合ゾーンの中に導入して、それを前記燃料およ びプロセスガスと混合して燃焼混合物を形成するステップと、 燃焼チャンバを介して下方向に前記燃焼混合物を指向し、かつ前記燃焼チャンバ を出る排煙を形成するステップと、前記混合チャンバへの入室に先立って前記燃 料の前記酸化物からの熱で前記酸基運搬ガスを予熱するステップと、さらに 蓄積された固体燃焼生成物を前記チャンバの壁から機械的に取り除くステップと を含む１．方法。

１４、　前記予熱ステップは前記燃焼チャンバの外側の上を上方向に前記酸素運 搬ガスを通過させることを含む、請求項１３に記載の方法。

１５、　前記混合ステップは第１の方向で前記混合ゾーンに入る予熱されたガス を渦巻かせることと、第２の反対の方向で前記混合ゾーンに入る燃料およびプロ セスガスを渦巻かせることを含み、その結果前記渦巻ガスが衝突するときに乱れ た混合が発生する、請求項１３に記載の方法。

１６、　前記渦巻ガスの一方は前記渦巻ガスのもう一方の半径方向に内向きに前 記混合ゾーンの中に導入され、かつ前記燃焼チャンバの先端より十分低いので燃 焼の固体生成物は前記先端上に蓄積しない点で導入される、請求項１５に記載の 方法。

１７、　前記排煙を冷却空気と混合することによって前記排煙を冷却するステッ プをさらに含む、請求項１３に記載の方法。

１８、　導管の断面積を低減することによってかつ前記チャンバの上流の前記導 管の中に十分な不燃性ガスを導入するので、前記導管の中のガスの流速は結果と して生じるガス混合物の中の火炎伝搬速度より大きくなるようにすることによっ て、プロセスガスを燃焼チャンバに供給する導管の中に火炎が逆流することを妨 げるステップさらに含む、請求項１３に記載の方法。

補正書の写しく翻訳力提出書（特許法第１８４条の８）平成　３年１０月１２日

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. １．ガス状の物質を酸化するための装置であって、前記装置の中に燃焼チャンバ を含み、前記装置および前記燃焼チャンバはともに先端および底を有し、前記装 置はさらにガス出口を有しかつ前記出口に負の圧力を印加する手段と関連して動 作するように適応され、プロセスガスおよび燃料源を前記燃焼チャンバの先端に 導入するための手段を含み、前記手段は前記燃焼チャンバの先端よりかなり下に 配置されるので固体の燃焼副成物はプロセスガスを導入するための前記手段より 上の前記燃焼チャンバの中には堆積せず、 酸素運搬ガス限前記燃焼チャンバの先端に導入するための手段と、 前記酸素運搬ガス限前記プロセスガスおよび燃料と混合して、前記混合物が前記 燃焼チャンバ内で燃焼して排煙を形成することができるように混合するための手 段と、前記排煙が前記燃焼チャンバの先端から出ることを許容するための手段と 、さらに 前記燃焼チャンバから出る前記排煙を前記装置の出口から出るように指向するた めの手段とを含む、装置。
2. ２．燃焼の固体生成物を集めるための前記燃焼チャンバ下の取外し可能なトレイ をさらに含む、請求項１に記載の装置。
3. ３．前記燃焼チャンバ内にあり、前記混合物が前記燃焼チャンバの壁に向かって 外方向に燃焼しているときに前記混合物を指向するための手段をさらに含む、請 求項１に記載の装置。
4. ４．前記混合物指向手段は円錐形の構成を有しかつその先端に頂点を有する、請 求項３に記載の装置。
5. ５．燃焼の固体生成物を混合物指向円錐からおよび前記燃焼チャンバの壁から除 去するための機械的スクレーパーをさらに含む、請求項１に記載の装置。
6. ６．反応の固体生成物限プロセスガス／燃料入口および混合手段から除去するた めの機械的スクレーパーをさらに含む、請求項１に記載の装置。
7. ７．ガス状物質を酸化するための装置であって、前記装置の中に燃焼チャンバを 含み、前記装置および前記燃焼チャンバは先端および底および垂直軸を有し、酸 素含有ガスを予熱するために適応された前記燃焼チャンバの半径方向に外方向に 配置された予熱器チャンバと、前記燃焼チャンバの先端にある混合ゾーンと、酸 素含有ガスを前記予熱器チャンバの中に導入するための手段と、 前記予熱器、燃料および不純物含有プロセスガスからの酸素含有ガスを前記混合 ゾーンの中に導入するための手段と、 第１の方向で前記混合ゾーンに入る前記酸素運搬ガスを渦巻かせるための第１の スイーラと、 第２の方向で前記混合ゾーンに入る前記プロセスガスを渦巻かせるための第２の スイーうと、 それを介して排煙が前記チャンバを出ることが可能な燃焼チャンバの底にある開 口部と、さらに燃焼の粒子生成物の堆積を前記焼却炉から除去するための手段と を含む、装置。
8. ８．前記予熱器チャンバの同心的に外側に配置され、前記チャンバを前記装置の 上方向にかつ先端から出る前記排煙を指向するための垂直煙道と、前記排煙を冷 却空気と混合することによって前記排煙を冷却するための手段とをさらに含む、 請求項７に記載の装置。
9. ９．プロセスガスを前記チャンバに供給するための導管と、十分な不燃性ガス限 前記導管の中に導入して前記導管の中のガスの流速を前記導管のガスヘの火炎伝 搬速度より上に上昇させるための手段とをさらに含む、請求項７に記載の装置。
10. １０．前記導管の外部表面の上の燃料ガスの経路を指向することによって前記導 管を冷却するための手段をさらに含む、請求項９に記載の装置。
11. １１．前記混合物を半径方向に外方向に指向するための前記燃焼チャンバ内の手 段をさらに含む、請求項７に記載の装置。
12. １２．前記除去手段は前記燃焼チャンバ内で可動な機械的スクレーパーとこれら の手段内で表面と接触する入口手段とを含む、請求項７に記載の装置。
13. １３．気流の中の物質を酸化するための方法であって、燃料およびプロセスガス を混合ゾーンの中に導入するステップと、 予熱された酸素運搬ガスを前記混合ゾーンの中に導入して、それを前記燃料およ びプロセスガスと混合して燃焼混合物を形成するステップと、 燃焼チャンバを介して下方向に前記燃焼混合物を指向し、かつ前記燃焼チャンバ を出る排煙を形成するステップと、前記混合チャンバヘの入室に先立って前記燃 料の前記酸化物からの熱で前記酸素運搬ガスを予熱するステップと、さらに 蓄積された固体燃焼生成物を前記チャンバの壁から自動的に除去するステップと を含む、方法。
14. １４．前記予熱ステップは前記燃焼チャンバの外側の上を上方向に前記酸素運搬 ガスを通過させることを含む、請求項１３に記載の方法。
15. １５．前記混合ステップは第１の方向で前記混合ゾーンに入る予熱されたガスを 渦巻かせることと、第２の反対の方向で前記混合ゾーンに入る燃料およびプロセ スガスを渦巻かせることを含み、その結果前記渦巻ガスが衝突するときに乱れた 混合が発生する、請求項１３に記載の方法。
16. １６．前記渦巻ガスの一方は前記渦巻ガスのもう一方の半径方向に内向きに前記 混合ゾーンの中に導入され、かつ前記燃焼チャンバの先端より十分低いので燃焼 の固体生成物は前記先端上に蓄積しない点で導入される、請求項１５に記載の方 法。
17. １７．前記排煙を冷却空気と混合することによって前記排煙を冷却するステップ をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
18. １８．導管の断面積を低減することによってかつ前記チャンバの上流の前記導管 の中に十分な不燃性ガスを導入するので、前記導管の中のガスの流速は結果とし て生じるガス混合物の中の火炎伝搬速度より大きくなるようにすることによって 、プロセスガスを燃焼チャンバに供給する導管の中に火炎が逆流することを妨げ るステップさらに含む、請求項１３に記載の方法。