JPH11237011A - 燃焼又は火炎加水分解用バーナー及び燃焼方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【解決手段】 固形酸化物を生成する元素を含む液体を
噴出する中心管１と、中心管の外側の支燃性気体及び／
又は不燃性気体を噴出する第１の外管２と、この第１の
外管の支燃性気体及び／又は不燃性気体を噴出する第２
の外管３と、及び必要に応じて第２の外管の外側の支燃
性気体及び／又は不燃性気体を供給する流路とを備え、
同心円多重管構造を有し、中心管から噴出された液体を
その外側の流路からの支燃性気体及び／又は不燃性気体
により噴霧燃焼させると共に、発生した火炎を又はその
外側に配された流路から供給される支燃性気体及び／又
は不燃性気体で覆うようにした燃焼生成物による閉塞を
防止するバーナー。 【効果】 バーナー本体やバーナー近傍に固形酸化物が
付着堆積し難く、長期間安定に連続運転可能であり、珪
素含有化合物を含む廃棄物等の可燃性液体を効率よく燃
焼可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼又は火炎加水
分解によって固形酸化物を生成する元素を含む液体を噴
霧して燃焼又は火炎加水分解させる際、バーナー本体や
バーナー近傍及び燃焼炉内部に固形酸化物が付着堆積し
難く、長期間安定に連続運転可能であり、上記液体を効
率よく燃焼又は火炎加水分解することが可能なバーナー
及び上記液体の燃焼方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】可燃性
液体の燃焼方法としては、可燃性液体を各種の方法によ
り微細な液滴と気体との混合物である霧状とするか、あ
るいは蒸発気化させ、焼却炉内に供給して燃焼させる方
法や、汚泥、砂、雑芥などの固形物と混合して燃焼させ
る方法が知られている。

【０００３】しかしながら、蒸発式バーナーを用いて蒸
発気化させる方法は、ガソリン、灯油、軽油等のいわゆ
る蒸留油のように熱分解点より沸点が低い燃料には適用
できるものの、重油、タール等のいわゆる残留油のよう
に熱分解点より沸点が高いものに適用した場合、熱分解
により炭素が析出するなどの不都合があった。更に、固
形物と混合して燃焼させる方法は、液体と固形物が反応
性を持たない化学的に安定な組み合わせであることが必
要であるなど、制約が多いという欠点があった。

【０００４】このため、一般的に燃焼させたい可燃性液
体がＣＡＳバージョンによる周期表（Ｆ．Ａｌｂｅｒｔ
Ｃｏｔｔｏｎ＆Ｇｅｏｆｆｅｒｙ Ｗｉｌｋｉｎｓｏ
ｎ：Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍ
ｉｓｔｒｙ，裏表紙，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｋｙ＆Ｓｏｎ
ｓ，Ｉｎｃ．（１９８８）参照）の、水素を除く１Ａ
族、２Ａ族、３Ｂ族、４Ｂ族、５Ｂ族、６Ｂ族、７Ｂ
族、８族、１Ｂ族、２Ｂ族、３Ａ族、炭素を除く４Ａ
族、窒素を除く５Ａ族、酸素及び硫黄を除く６Ａ族の元
素（以下、Ｓ元素と称する）を含む場合や、高沸点の化
合物、無機塩等を含む場合においては、この可燃性液体
を噴霧燃焼させる方法を採用することが多い。この場
合、霧化の方法としては、油圧噴霧式、回転噴霧式、気
流噴霧式、高負荷燃焼式、放射式などが知られている。

【０００５】一方、Ｓ元素を含有する化合物を燃焼又は
火炎中で加水分解する場合、Ｓ元素が酸化して酸化物の
微粉末が生成する反応は公知であり、この原理を工業的
に応用した例として合成石英ガラスや金属酸化物の粉体
を製造する方法などがあり、火炎加水分解法として知ら
れている。

【０００６】しかし、上記元素を含有する化合物を含む
可燃性液体（以下、Ｓ液と称する）を燃焼する際には、
このＳ元素の酸化物の生成により下記のような不都合が
生じ、特に上記元素を含有する化合物の濃度が高い場合
はこれらの現象の発生が著しかった。 （１）上記酸化物粉体がバーナー及びバーナー近傍の壁
に付着・堆積しやすい。 （２）付着した上記酸化物がバーナー付近の高温に晒さ
れ、溶融・固化しやすい。 （３）付着・堆積又は溶融・固化した上記酸化物によ
り、バーナー及び近傍の形状が変化したり開口部の閉塞
をきたし、火炎の安定性が失われ、最悪の場合は失火に
至る。

【０００７】そこで、これらの現象を避けるため、燃焼
ガス中のＳ元素酸化物の濃度を低下させる目的でＳ液を
希釈したり、バーナー型式や噴霧方式を変更する対策が
採られている。

【０００８】しかしながら、上記の希釈による方法は、
Ｓ元素含有化合物の濃度を非常に低くしなければその効
果がなく、Ｓ液の処理能力を低下させるものであり、か
つ希釈剤としての他の廃棄物又は燃料がなければ処理が
できないという不都合があった。

【０００９】更に、燃焼により固体を生成する化合物を
対象とした燃焼技術の例としては、半導体製造装置から
排出される排ガスのうち、シラン、アルシン、ホスフィ
ンに代表される特殊材料ガスを対象に、その燃焼生成物
をバーナー付近に付着させない構造とした装置又は燃焼
方法がいくつか公知（特開昭５９−２７９０１４号、特
公昭６２−１３４４１４号、特公平１−９５２１４号公
報）であり、実用に供されてもいるが、これらの技術は
いずれも処理対象物が気体であるため、この公知の方法
によりＳ液の燃焼を行うに際しては以下のような不都合
があった。 （１）Ｓ液を気化させて供給する必要があり、加熱、減
圧など何らかの気化操作を伴うため、作業が繁雑の上、
機構が複雑となり、不経済である。 （２）沸点より熱分解点が低いもの、及び不揮発性の物
質を含む場合は処理不可能である。 （３）炉内空間部又は火炎中のＳ元素酸化物微粒子濃度
を低く抑える必要があり、装置の処理能力が低い。

【００１０】また、Ｓ液を燃焼空間に直接噴霧して燃焼
させる場合において、単に上記の公知気体用バーナーの
構造又は原理を用いて製作した液体バーナーを使用する
と、バーナー本体やバーナー近傍にＳ元素酸化物微粒子
が付着堆積してしまい、長期間安定に燃焼を行うことが
困難である。これは、その処理対象を気体としている上
記の公知バーナー技術と、処理対象を液体としているバ
ーナーにおいては、炉内空間部又は火炎中のＳ元素酸化
物微粒子濃度が大きく異なり、処理対象を液体とするバ
ーナーのそれが非常に高濃度であるためである。

【００１１】即ち、バーナー型式、噴霧方式の工夫によ
って、燃焼によりＳ元素酸化物の如き固体を生成する液
体を、当該生成物固体の付着を抑止して燃焼させ得るバ
ーナーで長期間安定に燃焼を継続できる実用的なものは
存在しないのが現状であった。

【００１２】このような現状から、Ｓ液を燃焼させる装
置においては、一般の他の可燃性液体を燃焼させるのと
同様のバーナーを用い、燃焼を一時的に停止させ、バー
ナー本体及びバーナー近傍に堆積したＳ元素酸化物を定
期的に掃除するか、あるいはバーナーを交換して再点火
を行い、燃焼を継続する方法を採らなければならなかっ
た。

【００１３】具体的には、バーナータイルを備えた二流
体外部混合型拡散バーナー（以下、二重管バーナーと称
する）で、例として珪素含有化合物を含む液体（以下、
シリコン液と称す）を燃焼させる場合で説明すると、燃
焼開始後４〜１２時間で噴霧口付近及びバーナータイル
部に二酸化珪素が固着することにより、噴霧が良好に行
われなくなり、火炎の安定性が失われ、最悪の場合噴出
口又はバーナータイルの閉塞や失火に至る。この対策と
して、実際の運転においては４〜８時間に１回程度の割
合でシリコン液と空気又は酸素の供給を停止させて燃焼
を一次中断した上で、バーナーを炉外に引き出して掃除
するか、又はあらかじめ準備した整備品と交換した後、
再度点火操作を行って燃焼を継続することが必要であ
り、工程が非常に面倒であった。

【００１４】また、この掃除の頻度を下げるためには、
空気、酸素等の支燃剤比やシリコン液の供給量などの燃
焼条件の変更だけでなく、シリコン液を希釈又は混合で
きる液体、例えばトルエン、キシレン、灯油などを用い
て希釈又は混合して、被燃物中の珪素含有化合物の濃度
を下げることが必要であるが、この希釈又は混合の効果
を十分に得るには、上記したように珪素含有化合物の濃
度を非常に低くしなければならず、希釈作業の煩雑さと
あいまってシリコン液の焼却能力を低下させる結果とな
るため、経済的な対策とは言い難いものであった。

【００１５】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、Ｓ液を噴霧・燃焼させる際、バーナー本体やバーナ
ー近傍にＳ元素酸化物が付着堆積し難く、長期間安定に
連続運転可能であり、Ｓ元素含有化合物を含む液状の廃
棄物等の可燃性液体を効率よく燃焼又は火炎加水分解可
能なバーナー及び上記液体の燃焼方法を提供することを
目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明は、上記目的を達成するため、下記構成のバーナー
及び燃焼方法を提供する。 請求項１：燃焼又は火炎加水分解によって固形酸化物を
生成する元素を含む液体を噴出する中心管と、この中心
管の外側に同心円状に配された支燃性気体及び／又は不
燃性気体を噴出する第１の外管と、この第１の外管に同
心円状に配された支燃性気体及び／又は不燃性気体を噴
出する第２の外管と、及び必要に応じて上記第２の外管
の外側に配された支燃性気体及び／又は不燃性気体を供
給する流路とを備えてなる、三重管又はそれ以上の多重
管からなる同心円多重管構造を有し、上記中心管から噴
出された液体を上記外管群及び必要に応じてその外側に
配された流路から供給された支燃性気体及び／又は不燃
性気体により噴霧燃焼させると共に、発生した火炎を上
記外管群及び必要に応じてその外側に配された流路から
供給される支燃性気体及び／又は不燃性気体で覆うよう
にしたことを特徴とする燃焼生成物による閉塞を防止す
るバーナー。 請求項２：燃焼又は火炎加水分解によって固形酸化物を
生成する元素が、ＣＡＳバージョンによる長周期型周期
表の水素を除く１Ａ族、２Ａ族、３Ｂ族、４Ｂ族、５Ｂ
族、６Ｂ族、７Ｂ族、８族、１Ｂ族、２Ｂ族、３Ａ族、
炭素を除く４Ａ族、窒素を除く５Ａ族、又は酸素及び硫
黄を除く６Ａ族の元素である該液体を燃焼する請求項１
記載のバーナー。 請求項３：燃焼又は火炎加水分解によって固形酸化物を
生成する元素が珪素である該液体を燃焼する請求項２記
載のバーナー。 請求項４：燃焼又は火炎加水分解によって固形酸化物を
生成する元素が珪素であり、上記中心管からの液体の噴
出速度が５〜１００ｍ／秒であり、上記第１の外管から
の気体の噴出速度が１〜２００ｍ／秒であり、上記第２
の外管からの気体の噴出速度が１〜２５０ｍ／秒であ
り、第２の外管の外側にバーナータイルを備え、被燃物
に対する支燃剤の量が化学量論量の１．０〜５．０倍で
ある請求項３記載のバーナー。 請求項５：燃焼炉内で燃焼又は火炎加水分解によって固
形酸化物を生成する元素を含む液体を噴霧して燃焼又は
火炎加水分解させるに際し、請求項１記載のバーナーを
用い、上記液体を中心管より噴出させると共に、その外
側に設けられた同心円状の外管群及び必要に応じて更に
その外側に設けられた流路から噴出させた支燃性気体及
び／又は不燃性気体により燃焼を行い、発生した火炎を
上記外管群及び必要に応じて更に外側に設けられた流路
から供給される支燃性気体及び／又は不燃性気体で覆う
ようにしたことを特徴とする燃焼方法。 請求項６：燃焼又は火炎加水分解によって固形酸化物を
生成する元素が、ＣＡＳバージョンによる長周期型周期
表の水素を除く１Ａ族、２Ａ族、３Ｂ族、４Ｂ族、５Ｂ
族、６Ｂ族、７Ｂ族、８族、１Ｂ族、２Ｂ族、３Ａ族、
炭素を除く４Ａ族、窒素を除く５Ａ族、又は酸素及び硫
黄を除く６Ａ族の元素である請求項５記載の燃焼方法。 請求項７：燃焼又は火炎加水分解によって固形酸化物を
生成する元素が珪素であることを特徴とする請求項６記
載の燃焼方法。

【００１７】この場合、本発明のバーナーは、上記した
ようにその火炎発生用バーナー本体の構造が多重管構造
をなしており、上記Ｓ元素含有化合物を含む液体の噴霧
により形成される火炎をその外側から空気、酸素等の支
燃性気体或いはこれら支燃性気体を含む窒素等の不燃性
気体で覆い、該火炎と炉内に存在する燃焼ガスの流通、
混合を制限することにより、該火炎中で生成するＳ元素
酸化物が燃焼によって生じる外部循環流に巻き込まれる
ことを制限し、バーナー及びバーナー近傍へのＳ元素酸
化物の接近を抑止し得る。更に、内部循環流の端を多重
管の先端から遠ざける機構となっていることから、内部
循環流に巻き込まれたＳ元素酸化物がバーナー及びバー
ナー近傍に接近することも抑止し得る。それ故、本発明
では、上記液体の燃焼又は火炎加水分解により生じるＳ
元素酸化物が、バーナー及びバーナー近傍へ付着堆積又
は溶融固化することを防止することができるものであ
る。

【００１８】例えば、請求項４のバーナーは、中心管か
ら噴出されたＳ液を第１の外管から噴出される空気、酸
素等の支燃性気体により微細な液滴として噴霧燃焼さ
せ、そのとき出現する火炎を第２又はそれ以降の外管か
ら噴出された空気、酸素等の支燃性気体或いはこの支燃
性気体を含む不燃性気体によって覆い、更に、その外側
のバーナータイルとの隙間から空気、酸素等の支燃性気
体や不燃性気体を流すことによって火炎全体を気流で覆
う形状である。それ故、第２又はそれ以降の外管及びバ
ーナータイルとの際間から噴出された空気、酸素等の支
燃性気体や窒素等の不燃性気体により炎が覆われること
により、火炎と燃焼炉内に存在する燃焼ガスとの流通・
混合が遮断されるため、火炎中で生成したＳ元素酸化物
は火炎の噴流により大部分が炉内に排出され、外部循環
流に巻き込まれることが抑制され、外部循環流及び内部
循環流のＳ元素酸化物濃度を非常に希薄なものとするこ
とができる。これらの原理により、バーナー本体及びバ
ーナー近傍の壁面の付近の気体中のＳ元素酸化物濃度が
低く抑えられ、結果的に固体壁面への付着を抑制するこ
とができる。更に、中心管の先端付近は第２又はそれ以
降の外管から噴出される空気、酸素或いは窒素等の気流
で覆われているため、内部循環流に巻き込まれた少量の
Ｓ元素酸化物は中心管の噴霧口付近に至ることがなく、
Ｓ元素酸化物の付着を抑止することが可能である。

【００１９】従って、本発明のバーナーは、バーナー本
体やバーナー近傍にＳ元素酸化物が付着堆積し難く、長
期間安定に連続運転可能であり、Ｓ元素含有化合物を含
む廃棄物等の液体を効率よく燃焼させることができるも
のである。

【００２０】即ち、上述したように、従来より液体の燃
焼装置に用いられてきたバーナーは、噴霧方式の差異こ
そあれ、いずれの型式をとっても、燃料油（例えば灯
油、重油）の如く、不完全燃焼によるすすや燃料に微量
混入してくる不純物由来の生成物を除けば、燃焼によっ
て固体をほとんど生成しない燃料を対象に設計・開発さ
れてきている。このため、Ｓ液のような燃焼又は火炎加
水分解によって大量（Ｓ液の組成によっては重量比で燃
焼物の５０％以上）の固体を生成するような被燃物を燃
焼させるための考慮はなされていない。

【００２１】具体例を示せば、上記したように二重管バ
ーナーを使用してシリコン液を燃焼する場合、火炎中で
生成する二酸化珪素が火炎の近傍に発生する外部再循環
流と火炎内部に発生する内部再循環流に巻き込まれ、噴
出口付近の固体壁に接近し易い。このとき燃焼によって
発生する二酸化珪素は、凝集力、付着力が共に強いた
め、固体壁面に容易に付着堆積する。更に、バーナー付
近は輻射熱などの影響により高温に晒されるため、溶融
固化して硬い固着物となることが多いのである。

【００２２】また、回転式、加圧式など他の噴霧方式の
バーナーを使用する場合も、外部再循環流と内部再循環
流が二酸化珪素を巻き込むことは前記二重管バーナーの
場合と同様であり、バーナー及びバーナー近傍の固体壁
に二酸化珪素の付着堆積又は固着が発生する。

【００２３】更にまた、いずれの噴霧方式をとる場合で
も、火炎を安定させる目的で、噴出口より前方の炉内側
に保炎器を配置したり、炉内のバーナーを囲む位置にバ
ーナータイルを配置することが多いが、内部再循環流の
端が保炎器又はバーナータイルにごく近い部分を通過す
るため、噴出口は保護されても保炎器又はバーナータイ
ルに二酸化珪素が付着堆積又は溶融固化してしまうもの
であった。

【００２４】これに対して、本発明のバーナーは、珪素
含有化合物を含む可燃性液体を燃焼させる際、燃焼開始
後１０００時間以上経過後もバーナーヘの二酸化珪素の
付着堆積が全く起きず、燃焼を完全に安定して継続で
き、このため、掃除のための燃焼の一次停止操作や掃除
頻度を下げるための希釈作業が必要なく、珪素含有化合
物の燃焼に係る上記の如き不都合を解決して、作業性、
経済性を格段に向上させることができる。

【００２５】以下、本発明につき図面を参照し、シリコ
ン液を例にして詳述すると、本発明のバーナーは、燃焼
炉内で珪素含有化合物を含む可燃性液体を液滴噴霧して
燃焼又は火炎加水分解させる珪素含有化合物燃焼用バー
ナーにおいて、火炎発生用バーナー本体が少なくとも三
重管からなる同心円多重管構造を有するもので、珪素含
有化合物を含む可燃性液体を噴出する中心管と、該中心
管の外側に同心円の二重以上の支燃性気体及び／又は不
燃性気体の噴出用外管とが形成されてなり、該中心管か
ら噴出された火炎が該外管から噴出される気体噴流によ
り覆われ、該火炎と燃焼炉内の燃焼ガスとの流通・混合
が制限されるようにしたものである。

【００２６】ここで、燃焼に供される上記可燃性液体と
しては、テトラメトキシシラン、ヘキサメチルジシロキ
サン、ヘキサメチルジシラザン等の液状のシラン、シロ
キサン、シラザンなどの有機珪素化合物や、これら液状
有機珪素化合物を含有するシリコーンワニス等の液体を
挙げることができる。具体的には、シリコーン製造設備
の洗浄液、シリコーン製造における蒸留留分及び残渣等
の液体を燃焼に供することができる。

【００２７】一方、上記外管より噴出される支燃性気体
としては、空気、酸素等を挙げることができ、この場
合、上記可燃性液体を噴出する中心管を同心円状に包囲
する第１の外管からは、乾燥空気、酸素を噴出させるこ
とが好ましく、上記第１の外管を包囲する第２の外管か
らは乾燥空気や酸素でもよいが、特に乾燥操作を施さな
い通常の空気を噴出させれば十分である。なお、本発明
においては、上記の第２の外管の外側に更に同心円状に
第３又はそれ以上の外管を配設することができるが、こ
れら外管にも上記第２の外管と同様の支燃性気体を噴出
させることができる。

【００２８】更に、上記外管群の外側に所定の間隔を置
いてバーナータイルを配設し、最も外側の外管を包囲す
ることができるが、この最も外側の外管とバーナータイ
ルとの間からも、空気、酸素等の支燃性気体を噴出させ
ることができる。

【００２９】なお、上記支燃性気体と共に、又は場合に
より支燃性気体に代えて窒素等の不燃性体を噴出させる
ことができる。

【００３０】多重管の中心管の液体を噴霧する方式は、
液体と気体を混合して液滴群と気体の混合物を得る機構
を有するものであればよく、その方式は油圧式、回転
式、気流噴霧式などのほか、方式を問わず任意の方式を
選定することが可能である。

【００３１】また、上記に説明した原理から明らかなよ
うに、多重管の中心管からはシリコン液を噴出させ、そ
のとき発生する火炎を外管から噴出させた気体の噴流で
覆う形状とすることが必要であり、中心管以外の場所、
例えば第１又は第２の外管からシリコン液を噴出させる
ことは、上記に説明した原理が適用されないため、燃焼
により発生した二酸化珪素が噴出口付近に付着し易くな
り、実用に耐えないものとなってしまう。

【００３２】本発明のバーナーとして具体的には、図に
示すものを挙げることができる。即ち、図１〜３は、本
発明のバーナーのうち、液体噴出用中心管が外部混合型
気流噴霧式のものの例であり、液体噴出用中心管１と、
該中心管１の外側にそれぞれ同心円状に配された第１及
び第２の支燃性気体及び／又は不燃性気体噴出用外管
２，３とからなるバーナー本体を備え、中心管１の先端
が外管２の先端より、更に内側外管２の先端が外側外管
３の先端より突出した構造となっている。該中心管１、
外管２，３には流体供給口５から可燃性液体、空気、酸
素等の支燃性気体及び／又は窒素等の不燃性気体がそれ
ぞれ供給される。

【００３３】このバーナー本体は、最外管である外管３
の外側を包囲するようにバーナータイル４が配置され、
バーナー本体の先端は、バーナータイルの炉内面側の端
面よりも手前に（バーナータイル内方向に）配置されて
いる。このバーナーは、ウィンドボックス６を有する流
通路７（バーナータイル４と第２の外管３との間）に空
気入り口８から空気等が供給されるものである。

【００３４】図３は、図１に示したバーナーの多重管の
先端の一部概略断面図であり、該中心管１内には可燃性
液体流路９が、外管２，３にはそれぞれ気体流路１０，
１１が形成されている。

【００３５】図１〜３に示されるような本発明のバーナ
ーは、下記構造を有する。 （１）多重管を構成する各管は、先端が同心円状となる
ように配置する。 （２）噴霧部を包囲する各外管の先端は、内側の管より
外側の管が後方に後退するか、又は各外管の先端が噴霧
部先端と同一面上となるように配されることが好まし
い。 （３）各管の先端部形状は、先端に向かって細くなるよ
うに絞るか、平行円筒型又はそれらを組み合わせた形状
とし、先端に向かって拡がる形状としないことが好まし
い。 （４）バーナータイルの形状は、燃焼炉内側に向かって
拡がるか、平行型又はそれらを組み合わせた形状とする
ことが好ましい。 （５）各管の先端部の板厚は、先端に向かって薄くなる
ように鋭角化するか、一定板厚のままとするか又はそれ
らを組み合わせた形状とし、先端に向かって厚みが増す
形状としないことが好ましい。 （６）多重管の先端は、バーナータイルの燃焼炉側端面
より手前又はそれと同一面上となるように配置し炉内に
突出しないことが好ましい。

【００３６】ここで、本発明において、上記に説明した
原理から、火炎を覆うための支燃性気体及び不燃性気体
の流量は、火炎と燃焼炉内に存在する燃焼ガスを遮断す
るのに十分量又はそれ以上の量で、かつ燃焼を阻害する
ような過剰とならない範囲の適当な流量を確保すること
が好ましい。また、火炎を連続的に維持して、良好な燃
焼を保つ上で、上記可燃性液体が完全燃焼するに必要な
最低限の酸素量（化学量論量）が供給されなければなら
ないことは当然である。

【００３７】更に、バーナー及びバーナー近傍、特に噴
出口付近へのＳ元素酸化物の付着を抑止する意味におい
て、多重管を構成する各管から噴出させる流体の速度に
ついても、良好な噴霧を維持するのに十分又はそれ以上
で、かつ燃焼を阻害するような過剰とならない範囲の速
度に調整することが好ましい。

【００３８】具体的には、中心管からの液体の噴出速度
は５〜１００ｍ／秒とすることが好ましく、また第１の
外管からの気体の噴出速度は１〜２００ｍ／秒、第２の
外管からの気体の噴出速度は１〜２５０ｍ／秒が好まし
く、更に最も外側の外管とバーナータイルとの間からの
気体の噴出速度は空気を使用する場合５〜１００ｍ／秒
とすることが好ましい。また、中心管から噴出される被
燃物に対する外管群及びバーナータイルとの間から供給
される支燃剤の量は化学量論量の１．０〜５．０倍であ
ることが好ましい。

【００３９】上述したバーナーを用いて燃焼を行う場合
は、液体を上述した流速で沸点に至らない温度及び圧力
において噴出させると共に、第１の外管から上述した流
速で０〜３０℃において支燃性気体及び／又は不燃性気
体を噴出させることにより上記液体を噴霧させ、かつそ
の噴霧物を第２以降の外管、更にはバーナータイルと外
管との間からの支燃性気体及び／又は不燃性気体にて燃
焼させ、かつその火炎を覆うものである。第２以降の外
管、バーナータイルと外管との間から噴出させる支燃性
気体及び／又は不燃性気体の温度は０〜３０℃とするこ
とが好ましい。

【００４０】なお、一つのバーナータイルの内部に、本
発明の構造を有するバーナーを複数個取り付けることが
可能であり、また、バーナーに供給される可燃性液体及
び支燃性気体、不燃性気体を流動性向上及び燃焼制御な
どの目的で予熱することも可能である。

【００４１】

【実施例】以下、実施例及び比較例を示して本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるも
のではない。

【００４２】〔実施例１〕図１〜３に示す構造のバーナ
ーを使用し、下記条件でテトラメトキシシランの燃焼を
行った。 （１）バーナー形状 中心管（ステンレス製）：内径８ｍｍ、噴出口径４ｍｍ 第１の外管（ステンレス製）：内径２０ｍｍ、噴出口径
８ｍｍ 第２の外管（ステンレス製）：内径３２ｍｍ、噴出口径
２８ｍｍ （２）各管から噴出させる流体と噴出量、温度 中心管：テトラメトキシシラン（２００ｋｇ／ｈ）、２
０℃ 第１の外管：空気（１６Ｎｍ³／ｈ）、２０℃ 第２の外管：空気（５０Ｎｍ³／ｈ）、２０℃ 第２の外管とバーナータイルの隙間：空気（２３００Ｎ
ｍ³／ｈ）、２０℃ （３）結果 上記条件で燃焼を行った結果、燃焼開始後１０００時間
を経過しても各管の先端部分、バーナータイル内面及び
バーナータイル端周囲の炉内面に二酸化珪素の付着成長
が見られず、安定に燃焼を続けることができた。

【００４３】〔比較例１〕第２の外管だけを除去して２
重管構造とした以外は実施例１と同様のバーナーを使用
し、実施例１と同様の条件でテトラメトキシシランの燃
焼を行った。

【００４４】上記条件で燃焼を行った結果、燃焼開始後
４時間までの間に下記の部分に二酸化珪素の付着成長が
起きた。 （ａ）多重管先端から前方に約２ｍｍ、後方に約２０ｍ
ｍの部分 （ｂ）バーナータイル端から外周方向の炉内壁に約４０
０ｍｍ、後方の内部に約２００ｍｍ 更に、そのまま燃焼を継続したところ、二酸化珪素の付
着成長が続き、燃焼開始後１０時間で多重管の先端及び
多重管の前方の空間が閉塞し、連続的な燃焼が維持され
なくなり、失火した。

【００４５】〔比較例２〕比較例１記載のバーナーを使
用し、テトラメトキシシランを蒸発器により気化させた
ガスの燃焼を下記条件で行った。 （１）各管から噴出させる流体と噴出量 中心管：気体のテトラメトキシシラン（２．１ｋｇ／
ｈ）、１３０℃ 第１の外管：空気（１．０Ｎｍ³／ｈ）、２０℃ 第１の外管とバーナータイルの隙間：空気（１７．０Ｎ
ｍ³／ｈ）、２０℃ （２）結果 上記条件で燃焼反応を行った結果、実施例１と同様の結
果となり、二酸化珪素付着は起きず、安定燃焼を続ける
ことができた。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、燃焼によって固形酸化
物を生成する元素を含む可燃性液体を噴霧・燃焼又は火
炎加水分解させる際、バーナー本体やバーナー近傍に当
該固形酸化物が付着堆積し難く、長期間安定に連続運転
可能であり、珪素含有化合物を含む廃棄物等の可燃性液
体を効率よく燃焼可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバーナーの実施例の概略図である。

【図２】同例の主部の斜視図である。

【図３】図１のバーナーのＡ部分における一部を断面と
した拡大平面図である。

【符号の説明】

１ 中心管 ２ 第１の外管 ３ 第２の外管 ４ バーナータイル ５ 流体供給口 ６ ウインドボックス ７ 流通路 ８ 空気入り口 ９ 可燃性液体流路 １０ 気体流路 １１ 気体流路

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼又は火炎加水分解によって固形酸化
   物を生成する元素を含む液体を噴出する中心管と、この
   中心管の外側に同心円状に配された支燃性気体及び／又
   は不燃性気体を噴出する第１の外管と、この第１の外管
   に同心円状に配された支燃性気体及び／又は不燃性気体
   を噴出する第２の外管と、及び必要に応じて上記第２の
   外管の外側に配された支燃性気体及び／又は不燃性気体
   を供給する流路とを備えてなる、三重管又はそれ以上の
   多重管からなる同心円多重管構造を有し、上記中心管か
   ら噴出された液体を上記外管群及び必要に応じてその外
   側に配された流路から供給された支燃性気体及び／又は
   不燃性気体により噴霧燃焼させると共に、発生した火炎
   を上記外管群及び必要に応じてその外側に配された流路
   から供給される支燃性気体及び／又は不燃性気体で覆う
   ようにしたことを特徴とする燃焼生成物による閉塞を防
   止するバーナー。
2. 【請求項２】 燃焼又は火炎加水分解によって固形酸化
   物を生成する元素が、ＣＡＳバージョンによる長周期型
   周期表の水素を除く１Ａ族、２Ａ族、３Ｂ族、４Ｂ族、
   ５Ｂ族、６Ｂ族、７Ｂ族、８族、１Ｂ族、２Ｂ族、３Ａ
   族、炭素を除く４Ａ族、窒素を除く５Ａ族、又は酸素及
   び硫黄を除く６Ａ族の元素である該液体を燃焼する請求
   項１記載のバーナー。
3. 【請求項３】 燃焼又は火炎加水分解によって固形酸化
   物を生成する元素が珪素である該液体を燃焼する請求項
   ２記載のバーナー。
4. 【請求項４】 燃焼又は火炎加水分解によって固形酸化
   物を生成する元素が珪素であり、上記中心管からの液体
   の噴出速度が５〜１００ｍ／秒であり、上記第１の外管
   からの気体の噴出速度が１〜２００ｍ／秒であり、上記
   第２の外管からの気体の噴出速度が１〜２５０ｍ／秒で
   あり、第２の外管の外側にバーナータイルを備え、被燃
   物に対する支燃剤の量が化学量論量の１．０〜５．０倍
   である請求項３記載のバーナー。
5. 【請求項５】 燃焼炉内で燃焼又は火炎加水分解によっ
   て固形酸化物を生成する元素を含む液体を噴霧して燃焼
   又は火炎加水分解させるに際し、請求項１記載のバーナ
   ーを用い、上記液体を中心管より噴出させると共に、そ
   の外側に設けられた同心円状の外管群及び必要に応じて
   更にその外側に設けられた流路から噴出させた支燃性気
   体及び／又は不燃性気体により燃焼を行い、発生した火
   炎を上記外管群及び必要に応じて更に外側に設けられた
   流路から供給される支燃性気体及び／又は不燃性気体で
   覆うようにしたことを特徴とする燃焼方法。
6. 【請求項６】 燃焼又は火炎加水分解によって固形酸化
   物を生成する元素が、ＣＡＳバージョンによる長周期型
   周期表の水素を除く１Ａ族、２Ａ族、３Ｂ族、４Ｂ族、
   ５Ｂ族、６Ｂ族、７Ｂ族、８族、１Ｂ族、２Ｂ族、３Ａ
   族、炭素を除く４Ａ族、窒素を除く５Ａ族、又は酸素及
   び硫黄を除く６Ａ族の元素である請求項５記載の燃焼方
   法。
7. 【請求項７】 燃焼又は火炎加水分解によって固形酸化
   物を生成する元素が珪素であることを特徴とする請求項
   ６記載の燃焼方法。