JPH10281411A - Combustion of emulsion oxygen - Google Patents

Combustion of emulsion oxygen

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Publication number
JPH10281411A
JPH10281411A JP9122762A JP12276297A JPH10281411A JP H10281411 A JPH10281411 A JP H10281411A JP 9122762 A JP9122762 A JP 9122762A JP 12276297 A JP12276297 A JP 12276297A JP H10281411 A JPH10281411 A JP H10281411A
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JP
Japan
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water
oxygen
combustion
oil
fuel
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Application number
JP9122762A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Takarada
正昭 宝田
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Eihou Kogyo Kk
Original Assignee
Eihou Kogyo Kk
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/32Direct CO2 mitigation

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide, in view of the exigencies of the times, an effective means for bringing to naught the hazardous substances, such as dioxin, in the emission from an incinerator. SOLUTION: Mixed fuel of water and oil prepared as a gas with oxygen concentration of 21% or more is burnt. Although pure oxygen combustion of fuel has advantages that nitrogen oxides are close to naught, exhaust gas is lessened drastically, and so forth, the fact that there is no refractory brick resisting a high temperature of 2,800 deg.C has left the idea impracticable. Now by adjusting the water content in an emulsion fuel the heating value can freely be adjusted and the temperature, controlled so that the pure oxygen combustion of fuel can be applied easily to an incinerator, etc. The emission of dioxin and nitrogen oxides from the uncinerator can be reduced to virtually naught. Since fusion treatment of ash becomes practicable in the manner of the high- temperature treatment, complete seal of heavy metal and no separation from its solution become possible.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】環境問題が深刻化するにしたがっ
て、水と油を混合したエマルジョン燃料の優位性が再検
討されはじめている。このエマルジョン燃料を空気でな
く、純酸素で燃焼することにより焼却炉から排出される
窒素酸化物、ダイオキシンを大幅に削減できる。純酸素
燃焼の高温フレームによる焼却灰、飛灰の完全硝子化、
その他、ジーゼルエンジンの燃費改善、一酸化炭素、窒
素酸化物の削減にかんする。
BACKGROUND OF THE INVENTION As the environmental problems become more serious, the superiority of emulsion fuels in which water and oil are mixed is being reexamined. By burning this emulsion fuel with pure oxygen instead of air, nitrogen oxides and dioxins discharged from the incinerator can be significantly reduced. Complete incineration of fly ash and fly ash by high temperature flame of pure oxygen combustion,
Other efforts include improving fuel efficiency of diesel engines and reducing carbon monoxide and nitrogen oxides.

【0002】[0002]

【従来の技術】焼却炉は空気燃焼が原則である。空気の
4/5は窒素である。そのために、窒素酸化物が排出さ
れる。ダイオキシンの発生を抑えるには、高温、炉内滞
留時間、乱流状態による攪拌が条件であるとされてい
る。これを守ったとしてもダイオキシンをゼロにするの
は難しい。排ガス量が大きいことは、排ガス処理を難し
くする。また設備費を高くする。間接加熱も実験的に試
みられているが、処理量がすくなく、大量に発生する廃
棄物を処理することは、今のところ難しい。焼却炉から
でる焼却灰は、重金属が溶出しないようにすることが義
務付けられている。溶融処理が一般的であるが、完成さ
れた技術はない。プラズマがよいとされているが、現在
使用されているプラズマでは、問題は解決されない。燃
焼プラズマでは安定して高温を維持することが難しい。
灰を完全にガラス化することは、温度が低いため無理で
ある。
2. Description of the Related Art The principle of incinerators is air combustion. Four-fifths of the air is nitrogen. For this purpose, nitrogen oxides are discharged. In order to suppress the generation of dioxin, it is considered that high temperature, residence time in a furnace, and stirring by turbulent flow conditions are conditions. Even if you keep this, it is difficult to reduce dioxin to zero. A large amount of exhaust gas makes exhaust gas treatment difficult. Also, increase equipment costs. Although indirect heating has also been tried experimentally, it is difficult at present to treat a large amount of waste due to a small amount of treatment. The incineration ash from the incinerator is required to prevent the elution of heavy metals. Melt processing is common, but no technology has been completed. Although plasma is said to be good, plasma currently used does not solve the problem. It is difficult to maintain a high temperature stably with combustion plasma.
Complete vitrification of the ash is not possible due to the low temperature.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】前述の現在の焼却炉の
持つ問題点、(1)ダイオキンンの発生をおさえる。
(2)窒素酸化物をなくす。(3)熱効率をたかめる。
(4)焼却灰、飛灰の完全硝子化処理を解決することで
ある。また、酸素燃焼にともなう高温が煉瓦の寿命を短
くする事を解決する。排ガス処理設備費、運転費を削減
する。このほか、ジーゼルエンジンの燃費改善と排出す
る一酸化炭素、窒素酸化物を削減する。
SUMMARY OF THE INVENTION The problems with the current incinerator described above, (1) the occurrence of diokin is suppressed.
(2) Eliminate nitrogen oxides. (3) Increase thermal efficiency.
(4) To solve the complete vitreous treatment of incinerated ash and fly ash. In addition, the high temperature associated with oxyfuel combustion shortens the life of the brick. Reduce exhaust gas treatment equipment costs and operating costs. In addition, it will improve fuel efficiency of diesel engines and reduce carbon monoxide and nitrogen oxide emissions.

【0004】[0004]

【問題を解決する手段】水と油を混合した状態の代表と
して、エマルジョン状態がある。水を50%以上混合し
た状態は、このエマルジョン状態とは違う、コロイド状
態であるとも考えられる。本発明においては、以下、エ
マルジョンと記した場合は、水分50%以上のコロイド
状態を含む、水と油の混合燃料を指すものとする。エマ
ルジョンを燃料として使用する。また、通常の2次空気
の代わりに酸素を使用しで燃焼温度をたかくする。水分
量を制御して燃焼温度を自由に調整する。排ガス量を大
幅に削減する。エマルジョン化した軽油を燃料とするこ
とにより、問題のジーゼルエンシンの燃費と排ガスの改
善が可能となる。
An emulsion state is a typical example of a state in which water and oil are mixed. A state in which water is mixed at 50% or more is considered to be a colloidal state different from this emulsion state. In the present invention, the term “emulsion” hereinafter refers to a mixed fuel of water and oil, including a colloidal state having a water content of 50% or more. Use the emulsion as fuel. Further, the combustion temperature is increased by using oxygen instead of ordinary secondary air. The combustion temperature can be freely adjusted by controlling the water content. Significantly reduce exhaust gas volume. By using the emulsified light oil as fuel, it is possible to improve the fuel efficiency and exhaust gas of the diesel engine in question.

【0005】[0005]

【作用と実施例】ダイオキシンを発生させない為には、
炉内の温度を高くし、塩素系有機物を完全分解すること
である。空気燃焼のばあい、5分の4が窒素であるこ
と、また、都市ゴミの平均熱量が2000キロカロリー
台と低いため高くはならない。焼却温度は800度から
1000度位である。炉内温度をこの温度に維持するに
は、重油などによる補助燃焼が必要になる時もある。排
ガスの温度の持っている熱エネルギーを回収するため
に、焼却炉の後には廃熱ボイラーが設置してあるのが普
通である。排ガスの熱エネルギーを2次空気予熱により
回収すると、排ガス中の窒素酸化物の濃度が上昇する。
[Action and Examples] In order not to generate dioxin,
To raise the temperature inside the furnace and completely decompose chlorine-based organic matter. In the case of air combustion, it does not increase because four-fifths are nitrogen and the average calorific value of urban garbage is as low as 2000 kcal. The incineration temperature is around 800 to 1000 degrees. To maintain the furnace temperature at this temperature, auxiliary combustion with heavy oil or the like may be necessary. A waste heat boiler is usually installed after the incinerator to recover the thermal energy of the temperature of the exhaust gas. When the thermal energy of the exhaust gas is recovered by secondary air preheating, the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas increases.

【0006】焼却炉の燃焼用の空気の代わりに、酸素を
使用すると、窒素酸化物がほとんどなくなる。また、炉
内の温度が高くなるため塩素系有機物は完全に分解す
る。全体として輻射伝熱量が増大するため、熱効率は増
加する。排ガス損失が大幅低下する。総合的には熱効率
は65%を越えると考えられる。排ガス量がほぼ5分の
1になるため、ベンチュリクラバー、バグフィルタ、集
塵機も小型になる。設備費、運転費の大幅な低下が可能
となる。
[0006] The use of oxygen instead of the combustion air of an incinerator substantially eliminates nitrogen oxides. Further, the chlorine-based organic matter is completely decomposed because the temperature in the furnace increases. Since the amount of radiated heat transfer increases as a whole, the thermal efficiency increases. Exhaust gas loss is greatly reduced. Overall, the thermal efficiency is considered to exceed 65%. Since the amount of exhaust gas is reduced to about one-fifth, the size of the venturi clubber, bag filter, and dust collector is also reduced. Equipment costs and operating costs can be significantly reduced.

【0007】排ガス量が5分の1になると、キャリオー
バーされる飛灰の量は大幅に減少する。結果として灰の
処理費が低下する。ダイオキシンは飛灰中に多くふくま
れる。これは冷却過程での酸化物の触媒作用によるもの
である。飛灰の削減はダイオキンンの生成そのものを減
少することになる。焼却炉から排出するダイオキシン濃
度は焼却灰中は0−1ngと小さい。とくに、連続運転
しているときは少ないことからも、冷却過程におけるダ
イオキシンの生成があきらかになる。
When the amount of exhaust gas is reduced to one fifth, the amount of fly ash carried over is greatly reduced. As a result, ash disposal costs are reduced. Dioxin is often contained in fly ash. This is due to the catalytic action of the oxide during the cooling process. Reduction of fly ash will reduce the production of diokin itself. The dioxin concentration discharged from the incinerator is as small as 0-1 ng in the incineration ash. In particular, the amount of dioxin in the cooling process becomes apparent because the amount is small during continuous operation.

【0008】ダイオキシンの発生を防止するには、不完
全燃焼を防止し、一酸化炭素の生成を抑え、濃度をさげ
ることが要求される。酸素燃焼では一酸化炭素は発生し
ない。酸素燃焼では燃焼が均一である。必要量の酸素が
あれば、不完全燃焼は起こらないのである。焼却炉のば
あい、完全燃焼と900度以上の温度の中に2秒以上滞
留すると、ダイオキシンは殆どゼロ近くになる。データ
によれば、スタート時、停止時に大量に発生している。
このことも、完全燃焼と、900度以上の温度が必要な
こと証明していると言えよう。
In order to prevent the generation of dioxin, it is necessary to prevent incomplete combustion, suppress the production of carbon monoxide, and reduce the concentration. Oxygen combustion does not produce carbon monoxide. In oxyfuel combustion, combustion is uniform. With the required amount of oxygen, incomplete combustion does not occur. In the case of an incinerator, dioxin becomes almost zero when complete combustion and staying in a temperature of 900 ° C. or more for 2 seconds or more. According to the data, it occurs in large quantities at start and stop.
This proves that complete combustion and a temperature of 900 ° C. or more are required.

【0009】純酸素燃焼の場合、最高温度は2800度
にまで上昇する。1800度を越えると、耐火煉瓦はも
たない。これが、純酸素燃焼の利点が明らかであるにも
かからず、使用されなかった理由の一つである。焼却炉
の場合、都市ゴミの平均発熱量は2000Kcal/k
gと低いので、温度はそれほど高くはならない。水分%
が比較的高いことも、燃焼温度をさげる。もし、炉内温
度が上昇するようであれば、酸素と一緒に水蒸気(ミス
ト)を適量、添加すればよい。水分解は吸熱反応であ
り、また排ガス量も増加するので、温度を下げるのに効
果的である。
In the case of pure oxygen combustion, the maximum temperature rises to 2800 degrees. Above 1800 degrees, there is no refractory brick. This is one of the reasons why pure oxygen combustion was not used, despite the obvious advantages. In the case of an incinerator, the average calorific value of municipal waste is 2000 Kcal / k
g, so the temperature is not so high. moisture%
Is relatively high, which also lowers the combustion temperature. If the furnace temperature rises, an appropriate amount of steam (mist) may be added together with oxygen. Water splitting is an endothermic reaction and also increases the amount of exhaust gas, so it is effective in lowering the temperature.

【0010】エマルジョンを燃料として使用すると、燃
焼温度の問題は容易に解決できる。エマルジョン燃料の
発熱量は、水分パーセントに応じて減少する。この水分
は、800度以上の温度と、炭素原子の存在するところ
では容易に分解する。水分解は吸熱反応であるため燃焼
温度はさがる。しかし、エネルギー的にはエマルジョン
の水分はマイナスとはならない。生成された酸素は炭素
と、水素は酸素と結合燃焼して熱を発生する。燃焼温度
が平均化されることと、燃焼ガス量の増加が燃焼温度を
さげる。
When the emulsion is used as fuel, the problem of combustion temperature can be easily solved. The heat value of the emulsion fuel decreases with the percentage of moisture. This moisture readily decomposes at temperatures above 800 degrees and where carbon atoms are present. Since water splitting is an endothermic reaction, the combustion temperature drops. However, the energy of the emulsion is not negative in terms of energy. The produced oxygen combines with carbon and the hydrogen combines with oxygen to generate heat. The averaging of the combustion temperature and the increase in the amount of combustion gas lower the combustion temperature.

【0011】焼却灰、飛灰の処理は埋め立て処理の条件
として、含まれる重金属などが溶出しないようにガラス
化が義務づけれた。高温によるガラス化処理方法の開発
が急務である。本発明のエマルジョン燃料プラス酸素燃
焼は、この要求にこたえるものである。純酸素燃焼の最
高温度は2700−2800度であり、焼却灰中の塩素
系有機物を完全に分解する。しかし、炉の耐火煉瓦を考
えれば高すぎる。この温度をさげることは、普通燃料で
は難しい。エマルション燃料であれば、酸素燃焼の温度
を加減できる。安定性のあるエマルジョン燃料を本発明
者は開発しており、その利点を最大限に利用できる立場
にある。先に説明したように、水分調整により燃焼温度
を焼却灰、飛灰の溶解に十分で、耐火煉瓦がもつ温度に
する。エマルジョン燃料を酸素で燃やす焼却炉、焼却
灰、飛灰の溶融炉を発明開発したのである。
In the treatment of incinerated ash and fly ash, vitrification is required as a condition of landfill so that heavy metals and the like contained therein are not eluted. There is an urgent need to develop a vitrification method using high temperatures. The emulsion fuel plus oxyfuel combustion of the present invention meets this need. The maximum temperature of pure oxygen combustion is 2700-2800 degrees, and the chlorine-based organic matter in the incineration ash is completely decomposed. However, it is too high considering the refractory brick of the furnace. Reducing this temperature is difficult with ordinary fuels. If it is an emulsion fuel, the temperature of oxyfuel combustion can be adjusted. The inventor has developed a stable emulsion fuel and is in a position to take full advantage of its advantages. As described above, the combustion temperature is adjusted to a temperature sufficient for dissolving incineration ash and fly ash by adjusting the water content to a temperature that the refractory brick has. He invented an incinerator that burns emulsion fuel with oxygen, and a melting furnace for incinerated ash and fly ash.

【0012】焼却灰、飛灰の溶融は、アーク溶解、プラ
ズマ溶解、燃焼法が開発実験されている。いずれも、完
全ではなく問題が多い。温度が低い。不安定である。処
理コストがたかい。大量処理ができないなど。エマルジ
ョン燃料プラス酸素燃焼はこの問題を完全に解決でき
る。コストは電力を使う方法の半分以下である。大量処
理が可能である。排ガス中にダイオキシンが含まれな
い。高温処理ができるので、重金属が溶出しない。溶融
温度が高いので減量が大きくなる。
For melting of incineration ash and fly ash, arc melting, plasma melting and combustion methods have been developed and tested. Both are not perfect and have many problems. The temperature is low. It is unstable. Processing costs are high. Mass processing is not possible. Emulsion fuel plus oxyfuel combustion can completely solve this problem. The cost is less than half that of using electricity. Mass processing is possible. Dioxin is not contained in exhaust gas. Because high-temperature treatment can be performed, heavy metals do not elute. High melting temperature results in large weight loss.

【0013】エマルジョン燃料を酸素燃焼したときは、
燃焼ガス中に窒素酸化物はほとんどない。主構成元素は
炭素、酸素、水素である。エマルジョン燃料が炉内に吹
き込まれたばあい、炉内温度により加熱、ガス化し始め
る。同時に、微粒子の水滴も加熱され、ある温度で水蒸
気爆発して油粒子を微粒子化する。これが油の蒸発、ガ
ス化を促進する。均一分散、混合、分解、炭化、燃焼と
すすむ。水分子は酸素と水素に分解する。この酸素は、
隣の炭素と結合、燃焼して炭酸ガスとなる。残った水素
は、吹き込まれ酸素と結合して水となる。酸素が少ない
状態では水素が存在する還元性の雰囲気となる。水分解
により生成された酸素は、油が分解して生成した炭素と
結合、水素は酸素と結合し、発生熱量はマイナスとはな
らない。
When the emulsion fuel is burned with oxygen,
There is almost no nitrogen oxides in the combustion gas. The main constituent elements are carbon, oxygen and hydrogen. When the emulsion fuel is blown into the furnace, it starts heating and gasifying depending on the furnace temperature. At the same time, the water droplets of the fine particles are also heated, exploding with steam at a certain temperature, and making the oil particles fine. This promotes oil evaporation and gasification. Proceed with uniform dispersion, mixing, decomposition, carbonization and combustion. Water molecules break down into oxygen and hydrogen. This oxygen is
Combines with adjacent carbon and burns to carbon dioxide. The remaining hydrogen is blown and combines with oxygen to form water. In a state where the amount of oxygen is small, a reducing atmosphere in which hydrogen exists is formed. Oxygen generated by water splitting is bonded to carbon generated by splitting oil, and hydrogen is bonded to oxygen, and the generated heat is not negative.

【0014】かんたんにするため、灯油の発熱量を10
000Kcal/Kgとする。15%水分のエマルジョ
ン1Kgの発熱量は8500Kcalとなる。水0.1
5Kgの分解に要する熱量は225Kcal,生成され
た水素が燃えてだす熱量は528Kcalとなり、差引
プラスとなる。水が燃料になる。ただし、これは条件付
きである。炉内温度が800度以上、水の分解により生
成した酸素は炭素と先に結合し燃える、二酸化炭素のみ
が生成する、酸素が十分にある、炭素がないと水は分解
しない、である。
In order to make it easy, the calorific value of kerosene should be 10
000 Kcal / Kg. The calorific value of 1 kg of the 15% moisture emulsion is 8500 Kcal. Water 0.1
The amount of heat required to decompose 5 Kg is 225 Kcal, and the amount of heat generated by burning the generated hydrogen is 528 Kcal, which is a plus value. Water becomes fuel. However, this is conditional. When the furnace temperature is 800 ° C. or higher, oxygen generated by decomposition of water is combined with carbon first and burns, only carbon dioxide is generated, there is sufficient oxygen, and water does not decompose without carbon.

【0015】 C+O2=CO2 H2+1/2O2=H2O 水素と酸素は結合力が強いため、余剰酸素量が少なくて
も完全に燃焼する。低酸素燃焼が可能となる。通常の燃
焼の場合、排ガス中の酸素濃度は7%位である。しか
し、エマルジョン燃焼の場合この酸素濃度を1%には下
げられる。排ガス量を少なくすることができる。通常の
空気燃焼においても、エマルジョン燃料は効果的であ
る。
C + O 2 = CO 2 H 2 + 1 / 2O 2 = H 2 O Since hydrogen and oxygen have a strong binding force, they completely burn even if the amount of surplus oxygen is small. Low oxygen combustion becomes possible. In the case of normal combustion, the oxygen concentration in the exhaust gas is about 7%. However, in the case of emulsion combustion, this oxygen concentration can be reduced to 1%. The amount of exhaust gas can be reduced. Emulsion fuel is also effective in normal air combustion.

【0016】エマルジョン燃料を内燃機関に使用すると
大幅な燃費改善が可能となる。軽油を15%水分のエマ
ルジョンとし、ジーゼル車に給油して運転状況の確認
と、燃費の改善を確認した。使用したトラックは10t
のジーゼル車である。エマルジョン1l当たり3.2キ
ロメートルであった。通常の軽油の場合、1l2.9キ
ロメートルでる。この結果から明らかなように、軽油に
換算すると25%改善されたことになる。さらに、よい
ことは、排ガス中の一酸化炭素濃度が0.3%と大幅に
改善出来たことである。
When an emulsion fuel is used in an internal combustion engine, a great improvement in fuel efficiency can be achieved. Light oil was used as an emulsion with 15% moisture, and it was supplied to diesel vehicles to check the driving status and to confirm the improvement in fuel efficiency. The used truck is 10t
It is a diesel car. It was 3.2 kilometers per liter of emulsion. In the case of ordinary light oil, it is 112.9 km. As is evident from the result, it is improved by 25% in terms of light oil. Further, what is better is that the concentration of carbon monoxide in the exhaust gas has been greatly improved to 0.3%.

【0017】炭素のだす赤外線、可視光線が作用して水
が光学的分解をするときは、分解エネルギーは、理論値
より少ない実験値がえられている。特に、エマルジョン
を酸素で燃焼する場合に多い。
When water is optically decomposed by the action of infrared rays or visible light produced by carbon, the decomposition energy has an experimental value smaller than the theoretical value. In particular, it often occurs when the emulsion is burned with oxygen.

【0018】灰を溶融する場合に灯油を使用するとす
る。空気燃焼であれは、灰の性質によっては温度が足り
ない場合がある。酸素で燃焼すると、フレーム温度は2
800度に上昇する。この温度に耐える耐火煉瓦はな
い。しかし、燃料をエマルジョンにすれば、1800度
以下に容易に温度はさがる。1800度の燃焼温度であ
れば、現在使用中の耐火煉瓦で十分である。酸素燃焼
は、エマルジョン燃料と組み合わせることによって、そ
の数々の長所を生かせるのである。酸素燃焼は、酸素コ
ストが高いことが問題とされるが、総合的には空気燃焼
よりコストは低い。熱効率が65%以上になる。排ガス
処理設備費、運転費が削減できる。飛灰が減少する。ダ
イオキシンの発生はほとんどない。焼却灰の完全硝子化
が可能となる。総合的には、酸素に10−40円/立方
メートルを払っても十分にペイするのである。
Suppose kerosene is used to melt the ash. In the case of air combustion, the temperature may not be sufficient depending on the nature of the ash. When burning with oxygen, flame temperature will be 2
It rises to 800 degrees. No refractory brick can withstand this temperature. However, if the fuel is made into an emulsion, the temperature easily drops below 1800 degrees. At a burning temperature of 1800 degrees, the refractory brick currently in use is sufficient. Oxygen combustion takes advantage of its many advantages by combining it with an emulsion fuel. The problem with oxyfuel combustion is that the cost of oxygen is high, but overall the cost is lower than air combustion. Thermal efficiency becomes 65% or more. Exhaust gas treatment equipment costs and operating costs can be reduced. Fly ash is reduced. There is almost no generation of dioxin. Complete incineration ash can be made into glass. In general, even if you pay 10-40 yen / cubic meter for oxygen, you pay enough.

【0019】微粉炭スラリーを燃焼する場合にも、この
酸素燃焼法は利用できる。この微粉炭スラリーも一種の
エマルジョン状態である。水分比率を調整することによ
りボイラーにも使用できる。発電所に利用すれば大幅に
窒素酸化物を削減できる。水分はエネルギーロスにはな
らず、条件を設定すれば発電量を増加できる可能性があ
る。
This oxyfuel combustion method can also be used for burning pulverized coal slurry. This pulverized coal slurry is also a kind of emulsion. It can be used for boilers by adjusting the water content. Nitrogen oxides can be significantly reduced if used in power plants. Moisture does not cause energy loss, and there is a possibility that power generation can be increased if conditions are set.

【0020】酸素発生装置は、モレキュラーシーブ型で
も断熱膨張型でもよい。酸素と窒素を同時に発生させる
のであれば、断熱膨張型の方が都合がよい。発生窒素は
加熱用の媒体として利用する。酸素の純度を高くすると
酸素発生器の効率が落ち、酸素コストがあがる。排ガス
量の削減と、窒素酸化物の削減を目的とした場合、酸素
は95%以上の純度である必要はない。60%位でも十
分に削減効果はある。
The oxygen generator may be a molecular sieve type or an adiabatic expansion type. If oxygen and nitrogen are generated simultaneously, the adiabatic expansion type is more convenient. The generated nitrogen is used as a heating medium. Increasing the oxygen purity lowers the efficiency of the oxygen generator and increases the oxygen cost. For the purpose of reducing the amount of exhaust gas and the amount of nitrogen oxides, oxygen does not need to be 95% or more pure. Even at about 60%, there is a sufficient reduction effect.

【0021】図1は反射型の焼却灰溶融炉である。エマ
ルジョンを酸素で燃やすバーナー1に、例えば、C重油
と30%水分のエマルジョン燃料を供給する。このエマ
ルジョンを燃焼するために、100%酸素の気体を供給
する。酸素の流量は理論酸素量よりやや多めとする。反
射炉2の内面は耐火度のある煉瓦がはってある。反射炉
2と回転炉3の間隙に、スクリュウフィーダー5により
焼却灰6が連続的に供給される。回転炉3が回転するこ
とで、焼却灰6は反射炉2の内部に滑り下りていく。そ
こで、バーナー1が吹き出す高温のフレームにより溶解
される。反射炉2は、焼却灰6と耐火煉瓦で熱的に絶縁
されているため、炉内は高温に保持されている。溶融し
た焼却灰6は回転炉3の斜面を流れ下りる。溶融焼却灰
6は、回転炉3の耐火断熱材の保護の役目をする。エマ
ルジョン酸素燃焼の高温フレームに加熱されて流動性を
ました焼却灰6は、ゲート7により流量を調整されたの
ち取り鍋8に落下する。排ガスは、煙道9を経由、排ガ
ス処理装置にすすむ。酸素燃焼は、排ガス量が5分の1
になるので処理設備は小型になる。窒素酸化物は殆どな
い。供給する酸素量を理論値より少なくすると、水素が
残り、炉内は還元性となる。ダイオキシンは還元分解さ
れる。
FIG. 1 shows a reflection type incineration ash melting furnace. For example, an emulsion fuel of heavy fuel oil C and 30% moisture is supplied to the burner 1 that burns the emulsion with oxygen. To burn the emulsion, a gas of 100% oxygen is supplied. The flow rate of oxygen is slightly higher than the theoretical oxygen amount. The inner surface of the reverberatory furnace 2 has a brick with fire resistance. The incineration ash 6 is continuously supplied to the gap between the reverberatory furnace 2 and the rotary furnace 3 by the screw feeder 5. As the rotary furnace 3 rotates, the incineration ash 6 slides down into the reverberatory furnace 2. There, the burner 1 is melted by the high-temperature flame blown out. Since the reverberatory furnace 2 is thermally insulated from the incineration ash 6 and the refractory brick, the inside of the furnace is maintained at a high temperature. The melted incineration ash 6 flows down the slope of the rotary furnace 3. The molten incineration ash 6 serves to protect the refractory heat insulating material of the rotary furnace 3. The incinerated ash 6 heated by the high-temperature flame of the emulsion oxyfuel combustion and having flowability is dropped into the ladle 8 after the flow rate is adjusted by the gate 7. The exhaust gas passes through a flue 9 to an exhaust gas treatment device. In oxyfuel combustion, the amount of exhaust gas is 1/5
And the processing equipment becomes smaller. Almost no nitrogen oxides. If the supplied oxygen amount is smaller than the theoretical value, hydrogen remains and the inside of the furnace becomes reductive. Dioxin is reductively decomposed.

【0022】断熱膨張法により分離する空気分離装置で
酸素を生成すると、同時に大量の窒素をえるこができ
る。この窒素は、間接加熱の媒体として利用できる。間
接加熱の方法としては完全間接加熱法と直接加熱法が考
えられる。完全間接加熱は、空気分離器から生成される
窒素を使用する。窒素を650度位に加熱する。この窒
素を加熱パイプを通過させ間接的に加熱して廃棄物を分
解する。廃棄物はガス化、および炭化する。この排ガス
は高温燃焼炉において酸素燃焼する。
When oxygen is generated in an air separation device separated by an adiabatic expansion method, a large amount of nitrogen can be obtained at the same time. This nitrogen can be used as a medium for indirect heating. The indirect heating method includes a complete indirect heating method and a direct heating method. Complete indirect heating uses nitrogen generated from the air separator. Heat nitrogen to around 650 degrees. This nitrogen is passed through a heating pipe and heated indirectly to decompose waste. The waste gasifies and carbonizes. This exhaust gas undergoes oxyfuel combustion in a high-temperature combustion furnace.

【0023】図2は完全間接加熱焼却炉の概念図であ
る。ホッパー21は、適当なサイズに破砕された都市ゴ
ミ20を溜ホッパーから受け入れる。スクリュウフィー
ダー22は、都市ゴミ20を回転炉23に供給するため
のものである。駆動装置24は、回転炉23を回転させ
るものである。都市ゴミ20は回転炉23のなかで間接
的に加熱分解され、ガス化、炭化する。この排ガスは溶
融炉29に供給され、酸素燃焼される。炭化カーボン残
渣は排出機構25より排出され、搬送コンベヤー26に
よりスクリーン27へ運ばれる。スクリーン27は炭化
カーボン残渣を選別する。金属、硝子、石等を取り出
し、残ったカーボン残渣は溶融炉29で燃料として使用
する。カーボン残渣はタンク28から送られる。スラグ
ピット30は溶融炉29からの溶融スラグを回収する。
酸素燃焼の高温により金属が溶出しなガラスになる。ボ
イラー31は輻射ボイラーで、廃熱を蒸気として回収す
る。この蒸気は発電設備32で電力に変換される。集塵
機33、ボイラー31からでるダストは、窒素による気
体輸送で溶融炉29に送り炉内に吹き込まれる。溶融炉
29内の酸素濃度は連続的に監視制御される。空気分離
器34が生成する酸素は溶融炉29の酸素燃焼に使用さ
れる。窒素は間接加熱のための媒体として使用する。窒
素は熱交換器36により約650度に加熱される。加熱
用パイプを通過して都市ゴミを間接的に加熱分解する。
約350度で熱交換器36に戻る。間接加熱の段階で金
属を回収するため、排ガス処理過程におけるダイオキシ
ンの生成はない。空気分離器を核にした総合的焼却シス
テムは、理想的なシステムである。
FIG. 2 is a conceptual diagram of a complete indirect heating incinerator. The hopper 21 receives the municipal waste 20 crushed to an appropriate size from the storage hopper. The screw feeder 22 is for supplying the municipal waste 20 to the rotary furnace 23. The driving device 24 rotates the rotary furnace 23. The municipal waste 20 is indirectly thermally decomposed in the rotary furnace 23, and is gasified and carbonized. This exhaust gas is supplied to the melting furnace 29 and is subjected to oxygen combustion. The carbonized carbon residue is discharged from a discharge mechanism 25 and carried to a screen 27 by a conveyor 26. The screen 27 sorts carbon carbide residues. Metal, glass, stone, etc. are taken out, and the remaining carbon residue is used as a fuel in the melting furnace 29. The carbon residue is sent from tank 28. The slag pit 30 collects the molten slag from the melting furnace 29.
The high temperature of the oxyfuel combustion results in a glass in which the metal elutes. The boiler 31 is a radiation boiler and recovers waste heat as steam. This steam is converted into electric power in the power generation facility 32. Dust from the dust collector 33 and the boiler 31 is sent to the melting furnace 29 by gas transport with nitrogen and blown into the furnace. The oxygen concentration in the melting furnace 29 is continuously monitored and controlled. The oxygen generated by the air separator 34 is used for oxygen combustion in the melting furnace 29. Nitrogen is used as a medium for indirect heating. The nitrogen is heated by the heat exchanger 36 to about 650 degrees. The garbage is indirectly thermally decomposed by passing through a heating pipe.
It returns to the heat exchanger 36 at about 350 degrees. Since the metal is recovered in the indirect heating stage, there is no generation of dioxin in the exhaust gas treatment process. An integrated incineration system with an air separator at the core is the ideal system.

【0024】PCBそのもの、あるいはPCBに汚染さ
れた物質の安全な処理法の開発の必要性が高まってい
る。このPCB処理にも、エマルジョン燃料プラス酸素
燃焼は極めて有効である。図2の焼却システムを利用す
れば、そのままPCB完全分解無害化できる。
[0024] There is an increasing need to develop a safe treatment of the PCB itself or substances contaminated by the PCB. Emulsion fuel plus oxyfuel combustion is also very effective in this PCB processing. If the incineration system of FIG. 2 is used, the PCB can be completely decomposed and made harmless.

【0025】[0025]

【発明の効果】エマルジョン燃料を純酸素で燃焼するこ
とにより、空気燃焼では得られない2800度と言う高
温をつくることができる。排ガス量が5分の1以下にな
るため焼却炉に適用した場合、排ガス処理設備費、運転
費が大幅に削減できる。ダイオキシンの生成を防止でき
る。飛灰がすくなくなる。エマルジョンの水分を調整す
ることで、燃焼温度を調整できる。窒素酸化物が非常に
少なくなる。焼却灰は完全ガラス化し、含まれる重金属
は溶出しない。ジーゼルエンジンの燃費、排ガスをクリ
ーンにすることができる。窒素と酸素を同時に供給でき
る空気分離と組み合わせることにより、総合的にみて完
全な焼却炉システムをつくる事ができるので、廃棄物の
焼却にかんする環境問題はすべて解決できる。
By burning the emulsion fuel with pure oxygen, a high temperature of 2800 degrees, which cannot be obtained by air combustion, can be produced. Since the amount of exhaust gas is reduced to 1/5 or less, when applied to an incinerator, the cost of exhaust gas treatment equipment and operating costs can be significantly reduced. Dioxin formation can be prevented. Fly ash is reduced. The combustion temperature can be adjusted by adjusting the water content of the emulsion. Nitrogen oxides are very low. The incinerated ash is completely vitrified and the contained heavy metals do not elute. Fuel efficiency and exhaust gas from diesel engines can be cleaned. Combined with air separation, which can supply nitrogen and oxygen simultaneously, a complete incinerator system can be created comprehensively, which can solve all environmental problems related to waste incineration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】エマルジョン、酸素燃焼による焼却灰溶融の概
念図
Fig. 1 Conceptual diagram of incineration ash melting by emulsion and oxygen combustion

【図2】空気分離器を核とする焼却システムの概念図FIG. 2 is a conceptual diagram of an incineration system using an air separator as a core.

【符号の説明】 1………………バーナ 2………………反射炉 3………………回転炉 4………………駆動装置 5………………スクリュウフィーダー 6………………焼却灰 7………………ゲート 8………………取り鍋 9………………煙道 20……………都市ゴミ 21……………ホッパー 22……………スクリュウフィーダー 23……………回転炉 24……………駆動装置 25……………排出機構 26……………搬送コンベヤー 27……………スクリーン 28……………タンク 29……………溶解炉 30……………スラグピット 31……………ボイラー 32……………発電設備(タービン、発電機) 33……………集塵機 34……………空気分離器 35……………スクラバー 36……………熱交換器[Explanation of Signs] 1 ... Burner 2 ... Reflection furnace 3 ... Rotary furnace 4 ... Drive device 5 ... Screw feeder 6 ... incineration ash 7 ... gate 8 ... ladle 9 ... flue 20 ... city garbage 21 ... hopper 22 Screw feeder 23 Rotary furnace 24 Driving device 25 Discharge mechanism 26 Conveyor 27 Screen 28 Screen 28 ………………………………………………………………………………………………………… ···································································································································· ……… Air separator 35 ………… Scrubber 36 …………… Heat exchanger

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水と油の混合燃料を酸素の濃度が21%
以上の気体で燃焼させることを特徴とする水と油の混合
燃料の燃焼法。
1. A fuel mixture of water and oil having an oxygen concentration of 21%
A method for burning a mixed fuel of water and oil, characterized by burning with the above gas.
【請求項2】 水と油の混合燃料の水分を変えることに
より、燃焼温度を変えることを特徴とする水と油の混合
燃料の燃焼温度の制御法。
2. A method for controlling the combustion temperature of a fuel mixture of water and oil, wherein the combustion temperature is changed by changing the water content of the fuel mixture of water and oil.
【請求項3】 水と油の混合燃料の成分から決定される
完全燃焼に必要な理論酸素量より酸素を余剰に供給する
ことにより水と油の混合燃料の水分が分解することによ
り生成される水素を完全燃焼することにより炉内を酸化
性の雰囲気にすることを特徴とする方法。
3. A mixture of water and oil is generated by decomposing water in the mixed fuel of water and oil by supplying oxygen in excess of the theoretical amount of oxygen necessary for complete combustion determined from the components of the mixed fuel of water and oil. A method characterized by completely oxidizing the inside of a furnace by completely burning hydrogen.
【請求項4】 請求項3において酸素量を理論値より少
なくし、水分の分解により生成する水素を残留させるこ
とにより、炉内を還元性の雰囲気にすることを特徴とす
る方法。
4. The method according to claim 3, wherein the amount of oxygen is made lower than a theoretical value, and hydrogen generated by the decomposition of moisture is left to make the inside of the furnace a reducing atmosphere.
【請求項5】 燃焼炉において、燃焼物を燃焼するため
に空気の代わりに、酸素濃度21%以上の気体を供給す
る。炉内温度を調整する為に水蒸気、またはミスト状の
水分を供給し、水の分解熱を利用することにより、炉内
温度を調整することを特徴とする燃焼炉。
5. In a combustion furnace, a gas having an oxygen concentration of 21% or more is supplied instead of air in order to burn a combustion product. A combustion furnace wherein steam or mist-like water is supplied to adjust the furnace temperature, and the furnace temperature is adjusted by utilizing the heat of decomposition of water.
【請求項6】 酸素、窒素を同時に供給できる空気分離
器があり、この空気分離器が生成する窒素は加熱対象物
の間接加熱によるガス化と炭化用の媒体として、また、
生成する粉体の輸送流体として使用、酸素は燃焼用に使
用することを特徴とする空気分離器を備えた燃焼炉シス
テム。
6. An air separator capable of simultaneously supplying oxygen and nitrogen is provided. Nitrogen generated by the air separator serves as a medium for gasification and carbonization by indirect heating of an object to be heated, and
A combustion furnace system equipped with an air separator, characterized in that it is used as a transport fluid for generated powder and oxygen is used for combustion.
【請求項7】 水と油の混合燃料を酸素21%以上の気
体により燃焼する方法において、水と油の混合燃料の噴
霧用の気体を酸素と水蒸気の混合気体とし、燃料として
使用する水と油の混合燃料の水分含有率により酸素と水
蒸気の混合比率をかえることを特徴とする水と油の混合
燃料の燃焼法。
7. A method for burning a mixed fuel of water and oil with a gas containing 21% or more of oxygen, wherein the gas for spraying the mixed fuel of water and oil is a mixed gas of oxygen and water vapor, and the water used as fuel is mixed with water. A method of burning a mixed fuel of water and oil, wherein the mixing ratio of oxygen and water vapor is changed according to the water content of the mixed fuel of oil.
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