JPS62147208A - 高潜熱溶媒の燃焼方法 - 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） 本発明は例えば廃棄メタノールのごとき高潜熱溶媒を効
率よく燃焼処理する方法に関するものである。

（従来の技術） 従来より液体燃料を燃焼する方法として、実用的にはポ
ット式、芯式および噴霧式に大別され、工業的には噴霧
式が多く採用されている。

この噴霧式燃焼方法は、通常液体燃料の噴霧液滴の蒸発
潜熱が火炎より直接供給されるため、高温廃での熱量は
その分だけ低下したこととなりエクセルギ的にみて不利
は免れない。また液体燃料の燃焼は、単に全量を蒸発し
燃焼しようとすれば不純物の影響を受は易く、回分操作
を行っても液中の成分の揮発性の差によって発生燃料ガ
スの性状が異なってくるので、安定な燃焼は維持し難い
という問題があった。

（発明が解決しようとする問題点） この蒸発潜熱を従来方法である火炎よりとるのを止めて
、別途外部においてエクセルギ的にみて低位の温度の低
い熱源から吸収させることによって蒸発の入熱とし、ガ
スはすでに蒸発層熱分を附加した状態とするとともに、
不純物を十分に分離したガスとなし、燃料の大部分をこ
のように気化して燃焼炉に供給すれば、気化のための火
炎からの吸熱は不要となり、気化してから蒸気と空気が
混合して反応燃焼する時間おくれもなくなって、燃焼効
率は一層向上できる。

一方液滴噴霧による燃焼の場合には、余程高圧の噴霧ポ
ンプを用いるか、または多量の水蒸気、圧縮空気等を使
用しなければ液体燃料は気化し難く、気化のため吸熱は
燃焼に到達するまでの時間を遅延させるという難点があ
り、また液体燃料全部を蒸発気化しようとすれば液中の
不純物等が気化器附近で析出し、燃料の蒸発気化を妨げ
るなどトラブルを生じ易い。

特に廃溶媒、例えば廃メタノールなどは蒸留よって再生
は可能であるが、煩雑な工程を要するためコスト的に不
利となり、焼却廃棄するか燃料とした方が経済的に有利
の場合がある。しかしながらこの焼却には、前述のよう
に液体燃料の燃焼同様各種の問題があって簡単に焼却で
きず、これらの問題を解決するためになされたのが本発
明である。

（問題を解決するための手段） 上記に漏み本発明は、高潜熱溶媒の燃焼に際して該溶媒
は先ず蒸発分離塔に導いて気化するが、全体として、熱
量の回収にはあまり影響のない範囲で、不純物が液とし
て取扱い得る程度の未蒸発分を残し、気化ガスと別途に
燃焼室に供給して同時に燃焼させるものであり、高潜熱
溶媒を蒸発分蒸発分離塔残留液は噴霧して前記燃焼室に
導き、火炎より吸熱してガス化燃焼させることを特徴と
する高潜熱溶媒の燃焼方法、及び外部熱源として高温廃
ガスを利用し、ヒートバイブ式熱交換器を用いてその受
熱部を高温廃ガス通路に配置し、放熱部を蒸発分離塔に
配置して、該蒸発分離塔に導いた高潜熱溶媒をヒートバ
イブ式熱交換器によってその大部分を気化させる高潜熱
溶媒の燃焼方法を要旨とするものである。

（実施例） 以下本発明を添付の図面を参照して説明する。

第１図において、蒸発分離塔ｌは上部に熱交換器２が設
けられていて、その下端の噴出口３が中央部の例えばボ
ールリングなどの充填物４上部に開口しており、下部に
は空気またはガス噴出装置５及び低圧蒸気または排熱を
熱媒とする熱交換器６が、液面下に浸漬設置されている
。

燃焼室７は例えばボイラーであって、空気ファ管１１に
よって蒸発分離塔１の頂部に連絡し、液体バーナー１０
は管１２ポンプ１３を経て該分離器底部１４に連絡して
いる。

上記のように構成した燃焼装置において、例えば高潜熱
溶媒としての廃メタノール１　ｔ／ｈが、管１５ポンプ
１６によって導入され、熱交換器２で加熱されたのち噴
出口３がら塔内に散布され、充填物４中を落下し塔底１
４に溜まる。この塔底１４に溜まった廃メタノールは約
９０℃の排蒸気または温水が導入される熱交換器６によ
って加熱され沸１１歳蒸発して、ｌ　ｔ／ｈの給液のう
ち９７０ｋｇ／ｈが気化する。塔下部の温度は約７０〜
７５℃が適当である０発生ガスには可燃混合気とならな
い範囲で、噴出装置５がら空気を供給しまたは不活性ガ
スを供給することによって、分圧の低下に伴う沸点の降
下により更に低温の操作も可能である。充填物４中では
上昇するガスに対して流下する廃メタノールは直接接触
して熱および物質交換をし、熱交換器２の管外面に凝縮
した高純度メタノールがリフラックスとして充填物４に
落下し、廃メタノールの分離効率を良好とし、更にスケ
ールの析出を防ぐ作用を行う。発生ガスは管１１よリガ
スバーナー９に到る。このガスは潜熱を保存した状態で
あるから、燃焼に際しては火炎１７より蒸発潜熱をとる
必要はなく、ガス混合のみで良いので速やかに燃焼域に
達し、燃焼温度は高く保たれ十分な燃焼反応が行われる
。

蒸発分離塔１の下部で不純物を可及的高濃度に濃縮され
た約３０　ｋｉｒ　／　ｈの残留液は、塔底１４よリポ
ツブ１３管１２を経て取出され、液噴霧用として送風機
１８からの空気または蒸気の供給を受けて、液体バーナ
ー１０で霧化燃焼する。この燃焼では気化潜熱は火炎１
９から得ることとなるが少量であるから火炎の温度に殆
ど影響はない。

図示ではガスバーナー９と液体バーナー１０を別個に記
載したが一体化しても差支えなく、また管１１よりガス
を分岐して液体バーナー１０に導入してもよい。また廃
メタノールの不純物が少ない時は、蒸発分離塔１におい
て熱交換器２、充填物４を省略し、また液体バーナー１
０を省略し、僅少の不純物は微小液滴として霧状に流動
させ、管１１からガスバーナー９へ供給してもよい。

高潜熱溶媒の蒸発分離後の残留液は原液に比べて沸点上
昇するから、この温度を検出制御することによって気化
ガス量および残留液量の分配比、延いてはガス燃焼量と
液滴燃焼量の分配比を決定することもできる。

また溶媒が炭素比の多い炭化水素系の燃料の場合、本発
明の方法を用いれば、気化熱回収によるガス化燃焼のメ
リットは炭素比の小さい揮発性溶媒などに比べて少ない
が、それでも単に液体の噴霧燃焼の場合に比較すれば、
前記のすでに気化して居る為の利点により熱効率の向上
が期待できる。

メタノールその他の低沸点の溶媒については、管１１を
流れる気化ガスの圧力を十分にとることができるので、
ガスバーナー９は吸引型の高圧予混合バーナー等を使用
すれば、空気ファン８は通風用のみの低圧でよく小動力
で間に合う。

に隔壁２１を介して廃熱回収塔２２を隣接し、該隔壁２
１を貫通してヒートパイプ式熱交換器２３が設置され、
フィン付受熱部２４は廃熱回収塔２２に、放熱部２５は
蒸発分離塔２０に配置し、廃熱回収塔２２には例えば高
温煙道ガスを導入する。ヒートパイプ式熱交換器２３に
は側方にバイパス通路２６およびダンパー２７を設は受
熱量を制御してもよい。

管１５ポンプ１６を経て導入され噴出口２８より落下す
る廃メタノールは、ヒートパイプの作動によって放熱部
２５において加熱気化し、発生ガスは塔頂より管１１を
経てガスバーナー９に送られ燃焼し、蒸留残留液は底部
１４よりポンプ１３を経て液体バーナー１０に送られ、
第１図の場合と同様霧化燃焼する。、蒸発分離塔２０の
下部に設けた空気または檜゛ス噴出装置５ば、場合によ
っては省略してもよいが、蒸発比の制御および廃熱回上
記の実施例は高潜熱溶媒として廃メタノールで説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、低級炭化
水素の外、低級のフルコール。

ケトン、エーテル、有機酸、エステルその他ＣＮ。

ＳＨ等の官能機を有する低沸点の溶媒類又はその混合物
等も利用可能であり、また廃熱回収塔の導入熱源は煙道
ガス以外でも広く適用でき、例えば前記燃焼室７の排ガ
スを露点以下塩も利用すれば熱効率は更に向上できる。

（作用効果） 本発明は高′／ＶＩ熱溶媒を蒸発分離塔に導き、エクセ
ルギ的にみて他に利用価値のない程度の低位熱源を外部
より導入してその大部分を気化し、発生ガスを燃焼室に
導いてガス燃焼するとともに、蒸発分離塔残留液は噴霧
して前記燃焼室に導き、火炎より吸熱してガス化燃焼さ
せる高潜熱溶媒の燃焼方法であるから、燃焼室に導入さ
れるガスは殆んど不純物を介在しない気体となり低空気
比で燃焼でき、このように熱効率の高いガス燃料と、可
及的高濃度にｆＭ縮された液体燃料とにいったん分離し
てから燃焼室へ供給するので、該ガス燃料は潜熱骨のカ
ロリーが附加された状態、換言すれば排熱源の温度から
システムヒートポンプともいうべき本発明の手法により
、通常３００〜４００℃である高温吸熱域、また火炎温
度と云う立場から見れば千数百℃のレヘルに蒸発潜熱相
当熱量がポンプアンプされた状態の燃焼が得られる。

また濃縮されたン夜体燃料は量が極端に少なくなってい
るので、如何なる燃焼法も簡単に採用でき、万一故障が
生じても全体の運転制′４Ｂに与える影響は実質的には
皆無に近く、液体バーナーの目詰りの修理、取替、一時
停止などが容易にでき、系全般をみるときにシステムに
高温度差のヒートポンプを附加した場合のような燃焼法
となり熱的に有利となる。

現在３００〜４００℃で使用される高圧ボイラー、熱媒
ボイラー等の熱効率の向上は十分にその、　　研究開発
が進み、更にあと数％の熱効率向上を行うとすれば殆ん
ど実用的には不可能に近い状況にあるが、本発明によれ
ば、例えば低位発熱量４６００〜４８００　ｋｃａｊ！
／に蒸発潜熱２６３〜２７０　ｋｃａｊ＋　／　ｋｇ程
度の不純メタノールを燃料とした場合には、仮に空気比
が同じで排気煙道ガス温度が同じと仮定しても、大略５
％程度の熱効率の向上が潜熱分の高温域への汲み上げの
みでも得られるが、更に低空気比、主体がガス燃焼であ
ることによる汚れの減少等によって、更に可成りの効率
向上が見込まれるものであり、このために要する熱源は
エクセルギ的に低位の低温熱源のみである。仮に熱源に
低圧蒸気を用いたとしても１００℃レベルの熱量が他に
エネルギーを消費することなく３００〜４００℃に汲み
上げられたことになり十分の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図第２図は本発明のそれぞれ異なる実施例を示すフ
ローシートである。 １・・・蒸発分離塔、　　　２・・・熱交換器、３・・
・噴出口、　　　　　　４・・・充填物、５・・・噴出
装置、　　　　６・・・熱交換器、７・・・燃焼室、　
　　　　９・・・ガスバーナー、１０・・・液体バーナ
ー、　２０・・・蒸発分離塔、２１・・・隔壁、　　　
　　２２・・・廃熱回収塔、２３・・・ヒートバイブ式
熱交換器、 ２４・・・フィン付受熱部、２５・・・放熱部、２６・
・・バイパス通路、　２７・・・ダンパー、２８・・・
噴出口。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高潜熱溶媒を蒸発分離塔に導き、外部熱源によっ
   てその大部分を気化して発生ガスを燃焼室に導き燃焼す
   るとともに、蒸発分離塔残留液は噴霧して前記燃焼室に
   導き、火炎より吸熱してガス化燃焼させることを特徴と
   する高潜熱溶媒の燃焼方法。
2. （２）外部熱源として高温廃ガスを利用し、ヒートパイ
   プ式熱交換器を用いてその受熱部を高温廃ガス通路に配
   置し、放熱部を蒸発分離塔に配置して、該蒸発分離塔に
   導いた高潜熱溶媒をヒートパイプ式熱交換器によってそ
   の大部分を気化させる特許請求の範囲第１項記載の高潜
   熱溶媒の燃焼方法。