JPS60190215A - 環境汚染を伴なわずに液体を加熱するための方法及び装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液体を直接高温ガスと接触させることによっ
て汚染物質が周囲の環境へ排出されるのを防止しつつ液
体を加熱する方法に関するものである。また、本発明は
液体を入れたタンク、該タンク内に設置した高温ガス管
及びタンク上に設けられた燃焼ガス用流出口からなる前
記方法を実施するための装置に関する。

本発明装置は煙道ガス洗浄装置として使用することがで
きる。

〔従来の技術〕

液体あるいは固体あるいはガス状燃料から熱を発生させ
る方法は全て汚染物質を周囲へ排出するという欠点を持
っている。これらの問題により自然に対して絹り知れな
い損失や損傷が引き起こされる。このような自然の損傷
は、一般に知られて−おり更に詳しく説明を加える必要
はないであろう。

米国特許第３５６８６５８号明細書には、２つの部分か
らなる炎管がタンクに充填されだ水の中に配置されてい
る水加熱システムが記載されている。大部分の炎が炎管
中に入っている水の中に入り込むようにバーナーを配置
している。このようにして炎管に入っている水の中を上
昇する燃焼ガスは、炎管の下方部の水と一緒にポンプで
排出されてタンク中に充填された水中を通過させられる
。

炎管は２つの部分に設置しなければならず、その」：ホ
′ンブ・システムに連結しなければならないので、この
種の装置は一方では比較的複雑となる。

局にタンクに充填された水はこの装置では各回とも少鼠
（炎管中に入り込んだ量）加熱ができるに過ぎないので
炎管に入り込んだ水中に炎を入れるということは装置の
効率をかなり低くすることになる。タンク充填物中での
排ガスの泡の滞留時間は比較的短かく、またタンク充填
物中に乱流が存在していないので汚染物質が吸収される
量は無視される稈少ない。

英国特許第７５９０６２号明細四では、液体で完全に包
囲されている炎管内の炎の温度を冷却剤及び／または化
学試薬を導入することによって制御している。局部的な
過熱を回避するために、炎管は冷却用ジャケットで包囲
されておリジャヶット内を通って冷却ガスが炎領域に導
入されているが、このような構成は特に砂糖溶液を処理
する際及び化学反応（イオウの酸化等）に基く影響があ
る場合にその価値が証明された旨述べられている。

また、この明細書では、汚染物質を吸収するということ
に重点があるのではなく、化学物質の酸化ということに
狙いが置かれており、炎ガスは被加熱液体内に発生させ
られ、乱流を起こすことなくタンクの充填物中を自然に
通過するようになっている〇 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明の目的は、既知装置の短所を回避すること、更に
詳しく述べると、高温ガスから汚染物質を確実に吸収す
ることが可能で、被加熱液体中での高温ガスの滞留時間
を長くすることを可能とする効率のより優れた方法及び
構造的に簡単で従って廉価に実施できるよう意図した上
記方法を行なうために用いる装置を提供することにある
。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明に係る方法及び装置は、特許請求の範囲第１項乃
至第１１項に定義されている。即ち、本発明は、吸引効
果により液体中に高温ガスを乱流と共に導入して液体を
燃焼ガスと直接接触させて液体を加熱することにより、
周囲の環境へ汚染物質が排出されるのを防止しつつ液体
を加熱する方法及びこのような方法を実施するのに好ま
しい装置ｔｔに関する。本発明に係る装置の１つの実施
態様では、高温ガスは、例えばバーナーの炎によって発
生される。吸収液としては水が好ましく、あらかしめこ
の水に吸収剤を入れておくこともできる。

吸収剤としては、塩基、特に例えばアルカリ土類金属水
酸物あるいはアルカリ金属水酸化物あるいは３価の金属
の水酸化物等の塩基が好ましい。

吸収液の性質により、炎のガス中に含まれている汚染物
質の中和剤として吸収液中に塩を入れることもできる。

例えばアルカリ金属の第１１第２あるいは第３リン酸塩
のような緩衝作用を行なう塩を用いることが好ましい。

リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リ
ン酸三ナトリウム、あるいは、例えば炭酸カルシウムあ
るいは炭酸ナトリウム等の炭酸塩が塩として特に好まし
い。

それに対応して、燃焼装置中には塩基性の汚染物質も生
成される。この汚染物質を吸収するために吸収液に弱酸
を加えることが好ましい。

好ましい酸の例としては、リン酸及び希硫酸がある。吸
収液中に浸漬している炎管は、断熱性とするのが好まし
く、そうすることによって周囲に排熱が放出されること
はほとんどない。炎管は耐熱・耐蝕性材料で形成するこ
とが好ましい。管の形状は副次的な重要性しかないが、
円筒形状が好ましい。

吸収液中に乱流とともに炎ガスを最適状態で確実に導入
するために、回転子の代わりにホモジナイザー、振動子
あるいは超音波を本発明の装置に用いることができる。

乱流により気泡の形で吸収液中に炎ガスを導入するとい
うことが重要な点てあり、好ましい実施態様では、比較
的短かい滞留時間の場合には出来るだけ小さい気泡が望
ましく、吸収液中の滞留時間が長い場合にはより大きな
気泡が望ましい。熱交換を最適なものとし且つ汚染物質
を最大限まで吸収することを可能とするのがイぐ発明の
［１的である。気泡の径と？？ｔ￥留時間に対して最適
とするガス導入装置は、当該技術分野で知られているも
のを使用できる。気泡の径は、例えばネットを取り（＝
Ｊりることによって制御することができる。気泡の径に
影響を与える別の因子としては湿１１７ｊ剤全吸収液に
加えることも考えられ、これは酸媒体において好ましい
。特に好ましい実施態様では、高温ガスを充分に多量の
吸収液で好ましくは吸収液の沸点以下の温度に予備冷却
をして乱流と共に導入されるガスの体積を最少にする。

この予備冷却は、例えば、表面積を増大させる部品、例
えば炎と回転子との間に取付けたラシツピリング等によ
って行なうことができる。全体としてこのような予備冷
却をすることは、乱流と共に導入を行なうために選１１
スされた装置、例えば回転子に利して必要とされるエネ
ルギー量をより低くすることになる。

エネルギー１１」体としての吸収液は、２次的エネルギ
ー１１１体にその熱を放出することが可能であり、この
ことは空間の加熱や水道水の加熱あるいは工業排ガスか
ら熱を回収するためには特に重要である０ 本発明に係る装置は、常温で炎ガスを吸収するのに適し
ているが、低温域が好ましい。低温域では、本発明の装
置を用いれば停止時の損失は小さく、実際的には無視し
得る。

本発明の方法は、通常の温度、好ましくは５０°Ｃと２
０００°Ｃとの間、特に好ましくは８００°Ｃと１５０
０℃との間の温度のバーナーの炎ガス１すなわちこれら
温度の炎ガス及び／または産業排気ガスを、装置が作動
している時に炎管内に若干負圧を生ずるようなホモジナ
イザー、振動子あるいは若干負圧を生ずる大きさのプロ
ペラを有するローターによって管を介して吸収液中に気
泡の形で乱流とともに導入するようにして行なわれる。

〔実　施　例〕

本発明に係る装置を添付した図面を参照して以下に更に
詳細に説明をする。図面は、考えられ得る実施態様の内
の二側を示したものである。提起されている本発明の概
念に基づいて当業者が容易になし得るような他の実施例
、例えば排気ガスの浄化と同時に熱の回収のための装置
として使用するような改良は本発明の範囲に含まれる。

第１図に示ず実施態様では、装置は、脚部２で床」二に
支持されている液密ハウジング１を有する。

ハウジング１は、環状円筒状胴部３、底部４とカバー５
とからなる。ハウジングは一部液体、例えば吸収剤を含
有する水Ｗで満たされている。充填された水Ｗ内には、
熱交換器として作動し入ロア及び出口８を通って熱消費
装置例えば加熱装置に連結されているｆｉ状ココイル６
置かれている。入１１７から管状コイル６に入る媒体は
、管状コイル６内で力１１熱されて本装箇外の熱消費装
置へその熱を放出する。

ハウジング１のカバー６には、円筒状の管９が懸垂され
でおり、間管よりは小径の別の管１０がその上方部に連
なっている。既知バーナー装置に連結されているバーナ
ー１１が管１Ｑ内に配置されている。好ましくはステン
レス鋼で作られた管９は、その下方部９ａが充填されて
いる水Ｗに浸る位の距離だけハウジング１の内部下方へ
垂下されている。管のこの下方部９ａ内にロータ１２を
配置し、従ってロークーは充填されている水Ｗの中に位
置し駆動軸１３を介してモーター１４に連結されている
。モーター１４は、フランジ１６及びボルト１６を介し
てハウジングの底にフランジ止めされており、軸１３は
液密シール１７により底部４を貫通している。

さらに、排風ダクト１８がハウジング１のカバー６に取
付けられている。サーモスタツ）１９及びオーバーフロ
ー管２Ｑが、充填されている水Ｗの中に下方から突出し
ている。ラインを介してフィルター装置に連結されてい
る抜き出し栓２１が、ハウジング底部４に設けられてい
る。

上記装置の使用時には、バーナー１１によって炎管９内
に炎■−が出されるが、炎が水面に到達せずまたはね上
った水の粒子によって乱されないようバーナーの調節及
び炎管の長さを調整する。水中で回転するローター１２
の作用によって、水と管゛内部との界面に吸引力が生じ
、この吸引力によって管９て発生する燃焼ガスは水中に
吸い込まれて充填されている水Ｗの中へ気泡の形で下方
へ向って渦巻き状となり、そこでこれらの気泡は矢印２
２の方向に上方へとゆっくり上昇する。ローター１２４
こよる乱流動作によって水中における燃焼ガスの滞留時
間が長くなり、かつガス気泡と周りの水との間の接触面
積が大きくなる◇ 炎ガスの予備冷却は、ローター１２の近傍を始点として
上へ延びて燃焼室９（第１図）を包囲する管２３（第１
図）、あるいは３９（第２図）によって行なうことがで
きる。管２３（第１図）の包囲部には小さなオリフィス
２３ｂがあって、吸収液は燃焼室中全部に渡って細かく
分散されてその夕１壁全而を連続して湿潤し冷却してい
る。ローター１２が回転するとｉＭぢに吸収液の水面は
少なくとも穴２３ａ（第１図）あるいは４０　（第２図
）まで上昇して表面積拡大域Ｒ（第１図及び第２図）を
湿らし、それによってさらに冷却効果が達成される。ね
らいとしては、高温ガスを吸収液の沸点以下の温度まで
冷却すべきである０ 第２図に図示した実施例では、ローターから上に延びる
炎管３９の端部は２重ジャケット３４となっており、そ
れによって燃焼室９の周りの流れは影響を受ける。この
特徴によって吸収液の液面上の燃焼室９内に存在してい
るガスの過熱が防止される。

表面積増大部品Ｒ（ラシツピリング）が、第１図に記載
したのと同じ態様で用いられている。

第２図は、本装置の変更例を示す。管状コイル２８が、
円筒状胴部２６．底部２６とカバー２７を有する液体タ
ンク２４へ上方から突入し−Ｃいる。

管２９の下端部に配置したローター３０は、軸３１を介
してモーター３２に連結している。炎管３３が、”Ｊ　
２９へ斜めに連なり、バー−１−−３６が配置されてい
る燃焼室９に連結されている。従って、この場合にも炎
管３３から出る高温ガスはロークー３０によって充填さ
れている水に直接引き込まれ乱流動作を受け、それによ
ってガスは水あるいは吸収剤との接触で浄化され上部開
口３６を通つつてタンクから出ていく。被加熱液は、入
口３７＋ａってタンク２４へ入り、出口３８を通ってタ
ンクから出ていく。第１図の管２３と同様に管３９を炎
ガスを冷却するために用いることができる。

完全燃焼を？Ｃｆるためには、バーナーの炎Ｆは吸収液
Ｗと接触すべきでなく、また巻き上げられる水滴と種■
突ずべきでもない。吸収液内のローター１２あるいは３
０の強力な遠心力のため、気泡の滞留時間が長くなり、
従って吸収液Ｗの体積を減少することができ、熱交換及
び？’３染物質゛の吸収も同じく良好に維持される。炎
ガスの流量は、炎管９（第１図）の寸法（構成）を変化
させ、ローター１２あるいは３０の高さを調節しロータ
ーの回転速度によって制御することができる。

第２図では、２９ａて表示しである管２９の下方部は、
機能的に炎管３３の伸長部と見なすことができる。この
部分２９ａの下端及び第１図では炎管の下方部９ａに、
細孔を通して液体中に燃焼ガスの分配を良好に行う不ツ
）Ｎをローター３０あるいは１２の上方あるいは下方に
取り付けることができる。

ローター１２あるいは３０の代わりに、ホモジナイザー
あるいは振動子あるいは所望の吸引作用及び必要な乱流
運動を生起し得る他の装置を使用することも可能であろ
う。

また、液体Ｇこ含まれてくる汚染物質は、電気化学的あ
るいはコロナ放電、すなわぢ液体内に電極ご設置して酸
化することもできる。酸化剤としてオゾンを使用するこ
とができる。

第２図の実施態様では、表面積増大部品、例えばラシツ
ピリングＲをバーナー３６と管下刃部２９ａとの間の結
合部品Ｇこ組み込むことも出来る。

モーターは、液体Ｗの中に設置することができる。また
、本発明の他の実施例によれば、バーナーは、水位と並
行するように設置することもできる。

本装置を煙道ガス洗浄装置として使用する場合には、高
温煙道ガスをバーナーの代りに設けた管を通して液体へ
向けて、前述したように液体中へ引き込み乱流運動をさ
せる。

〔発明の効果〕

本発明方法によれば、吸収液に炎ガスの乱流導入を行な
うためにローター等Ｇこよって吸収液に１転運動をさせ
ており、これによってラセン状に上昇する気体の吸収液
中での滞留時間をより長くすることができ、従って本発
明は、汚染物質の吸収を最適に行なうことができるとい
う利点がある。

また、本発明の装置によれば、特に最適状態にできるだ
け近い状態で熱を利用し、かつ、既知の装置におけるよ
りもかなり低い燃費で汚染物質を放出することなしに、
液体、液化物及びガス状燃料物質を燃焼させることが可
能である。更に、環境の汚染を回避できるという事実と
共に燃焼残留物を汚染を起すことなく処理できることも
特に利点として述べなければならない〇 そして、構造が簡単なことに加えて、従来の意味でのス
タックが不必要であるという事実は別の本質的な本発明
の利点である。

１１、図面ノｆｌｔｉ　ｉｉｉ　ｔｌ説明第１図は、本
発明に係る装置の概略断面図であり、第２図は、本発明
に係わる装置の別の実施態様の概略断面図である。

１・・・ハウジング、　９，１Ｑ・・・管、９ａ・・・
管下刃部、　１１・・・バーナー、１２・・・ローター
、　１３・・・駆動軸、１４・・・モーター、２０−・
・オーバーフロー管、２３・・・管、　２３ａ・・・穴
、 ２３ｂ・・°小オリフィス、　２４・・・液体タンク、
２６・・・円筒状胴部、２９・・・管、２９ａ・・・管
下刃部、３０・・・ローター、３１・・・軸、　３２・
・・モーター、３３・・・炎管、　３６・・・バーナー
、３９・・・管、　Ｊ、ｌ・・・炎、　Ｎ・・・ネット
、Ｒ・・・表面積増大部品、Ｗ・°・水。

特許　出　願　人　ウィリイ　デーレンバーカー代理人
　弁理士　犬　野　克　躬 大　野　令　子 犬　野　柳之１１１１ｉ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１吸引効果により液体中に高温ガスを乱流と共に導
   入して液体を燃焼ガスと直接接触させて液体を加熱する
   方法。 （２）前記高温ガスは、液体上の液面に対して向けられ
   、吸収剤の助（づにより含有する汚染物質を液体中へ放
   出し、同時に液中を通過する際に液体を加熱し、そして
   無害な状態で上方へ放出されることを特徴とする特許請
   求第１項に記載の方法。 （３）前記高温ガスは、吸収剤液の表面へ直接向けられ
   ているが液面の上方近傍で終っているバーナーの炎にお
   いて生成されることを特徴とする特ａ’ｌ’　請求の範
   囲第２項に記載の方法。 （４）　前記液体は水であり吸収剤、とじて塩基を含有
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項
   のいずれか１項に記載の方法。 （５）前記水が吸収剤として塩を含有することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項に
   記載の方法。 （６）前記水が前記塩として炭酸カルシウムを含イＪ゛
   することを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の方
   法。 （７）前記液体に含まれている汚染物質が電気化学的あ
   るいはコロナ放電により酸化されることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の方法。 （８）液体Ｗを入れたタンク１，２，４、該タンク内に
   配置した高温ガス管９，３３及び該タンク１上に設けら
   れた熱間ガス用流出口１８．３６とから成り、高温ガス
   管９，３３の少なくとも下端部９ａは該液体Ｗに浸漬し
   ており、かつ高温カスの該液体への入口域あるいは高温
   ガス７自体あるいはその延長部内部に、一方では該液体
   に対して吸引効果を発生させ、他方では液体内部での該
   高温ガスの乱流動作に影響を与える要素１２．３０を設
   けていることを特徴とする特液体を燃焼ガスと直接接触
   させることによって周囲の環境へ汚染物質が排出される
   のを防止しながら液体を加熱する装置。 （９）　＋ｒθ記高温ガス管は、炎管９，３３として構
   成されており、従ってバーナー１１．３５が設けられて
   いて、該バーナー１１．，３５は、該炎管の長さを考慮
   して調整した炎が液体表面の上方で終るように調整され
   ていることを特徴とする特許請求の範１１Ｊｊ第８項に
   記載の装置。 （１０）　１ｆｉＪ記要素がモーターで駆動されるロー
   ター１２．３０．あるいはホモジナイザーであることを
   特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の装置。 旧１　＋ｉｉＪ記炎’：’ｉ’　３３が、側方から前記
   要素３０の駆動軸３１を囲む管の中へ傾斜しながら延び
   ていることを特徴とする特ｉ’ｌ・＋＋＋’Ｊ求の範囲
   第９項あるいは第１０項に記載の装置。