JPS62500118A - 液体廃棄物用バーナー及び燃焼方法 - 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】 液体廃棄物用バーナー及び焼却炉システム技術分野 本発明は廃棄物の処理のだめの方法及びシステムに関し、更に詳細には燃焼によ って液体廃棄物を処理するだめの方法及びシステムに関する。

発明の背景 多くの工業的方法における引き続いている問題は工業的に発生される廃棄物の処 理である。公害防止法は環境を汚染する方法での廃棄物材料の処理を禁じている 。その結果、大気への多くのがス状の生成物及び微粉子の物質の排出、水域内へ の液体及び固体の廃棄物の排出、及び地上の液体及び固体の処理さえも制限され ている。ｍＷ物の処理に対する望ましい、且つ好都合な方法は、廃棄物の完全燃 焼によってそれ等を焼き尽くすことである。燃焼による処理は、少くとも部分的 に’？ｑ爆性である廃棄物に対して特に有用であり、且つ潜在的に経済的である 。実質的な完全燃焼には、液体の廃棄物に対して１ガロン（約３．７１り当り少 くとも約９０，０００ＢＴＵ　（約２２６８０Ｋｃａｌ）の加熱値（ｈｅａｔ　 ｉｎｇｖａｌｘｔｒ　）、及び１０，０００ＢＴＵ　（約２５２０Ｋｃａｌ　） 当り少くとも約７．５ポンド（約５４嘘）の量の空気を必要とする。

多くの残留物は屋外で焼かれたとき完全に無害な物質に変換されない；そして多 くの装置及び方法が燃焼方法による廃棄物の処理のために提案されてきた。しか しながら、多くの廃棄物の燃焼は問題がある。ＥＰＡ規則は危険な廃棄物を燃焼 するための最低燃焼温度及び燃焼温度における保持時間と一緒に９９．９／＃− セントの燃焼効率を要求している。これ等の必要要件が満たされるためには、廃 棄物を不変な加熱値及び燃焼特性によって燃焼する必要がある。しかしながら、 多くの廃棄物は種々の物質の混合物を含み、且つ液体及び固体の混合物を含むこ ともあり、これ等の成分は約零から非常に高いレベルまでの加熱値を有している 。廃棄物は、これ等の成分が静止しているとき分離するような異なる比重を有す る成分の混合物を含む。更に、異なる液体の部分は異なる繕度及び／又は固体の 濃度を有することがある。高い粘性の液体、及び固体を含む液体は、バーナーノ ズルのふさぎ、可燃性の液体の流れを停止し、そして火焔を消すことがある。更 に、多くの廃棄物は、それ等が燃焼を維持することが出来ないよう々十分な量の 水を含んでいる。このような液体は混合物が燃焼可能であるように高い十分なり ＴＵ値を有する液体に混合されることができるや入水の相は混合物から分離する 傾向がある。

この溶液、即ち、可燃性の混合物を作るために十分な量の高ＢＴＵ液体を加えた 溶液は、廃棄物の加熱値のその使用において効果がない。

発明の開示 従って本発明の１つの目的は、異彦るＢＴＵ値の液体を含む廃棄物を燃焼するた めの改良されたバーナーを提供することである。

他の目的は安定した火焔を維持し一方同時に異なる加熱値を有している複数の液 体廃棄物を燃焼可能であるバーナーを提供することである。

他の目的は安定した火焔を維持１．／、一方間時に高粘性を有する液体廃棄物及 び／又は懸濁した固体を含んでいる液体廃棄物を燃焼可能であるバーナーを提供 することである。

他の目的は少くとも１つが燃焼を維持するのに低くすぎる加熱値を有している複 数の液体廃棄物を燃焼可能であるバーナーを提供することである。

なお他の目的は１成分が本質的に水より成っている液体廃棄物を有効に燃焼する だめの改良されたバーナーを提供することである。

他の目的は燃焼可能な危険な液体廃棄物の処理のための公害防止規則に適合又は それを越える燃焼システム及び方法を提供することである。

本発明によれば、バーナーは液体廃棄物の燃焼のために提供されており、このバ ーナーは：燃焼生成物の放出のだめの開口端を有している燃焼領域を規定してい る壁手段と；第１、第２、及び第５の液体の流れを該燃焼領域内に噴射する手段 と、但し、該手段は該燃焼領域の外側に位置づけされた第１、第２及び第３の間 隔をへたてた噴射器を具備しており、該噴射器の軸線が、それ等が円錐形の表面 を規定するように方向づけされており、そして該液体の流れが該円錐形の表面の 頂端に収斂しておシ、該頂端が該燃焼領域内にある；第１、第２、及び第３の液 体をそれぞれ該第１、第２、及び第５の噴射器に導入する手段と、但し１該第１ の液体は燃焼を維持するのに必要なりＴＵ値以下のＥＴＵ値を有しておシ、該第 ２の液体は燃焼を維持するのに少くとも十分高いＢＴＵ値を有してお択そして該 第３の液体は該第２の液体のＥＴＵ値よりもかなり大きいＢＴＵ＠を有している ；燃焼維持（ｃｏｍｂｓｓｔｉｏ％−ａｕｐｐｏｒ−を休ｇ）ガスを該燃焼領域 内に導入する手段と；噴射した廃棄物の流れを点火する手段と、該第」及び第３ の廃棄物の流れを該燃焼領域内に噴射する割合を互に相対的に制御する手段とを 具備している。

更に、本発明の１見地によれば、温度又は組成の如き燃焼生成物の少くと本１つ の特性を測定する手段と、該第１又は第６の流れの少くとも１つの流量を制御す るために該特性に応答する手段とを具備する。実質的な完全燃焼、即ち、少くと も９９．９．−一セントの完全燃焼が（１）燃焼維・持ガスの量、（２）燃焼温 度、そして（３）燃焼温度に燃焼生成物を保持する時ｈ１１に関する制御を維持 することによって達成される。

本発明の実施に際しては、異なる廃棄物材料はそれ等のＢＴＵ値に従って別々に 貯蔵されることができ、そして各々の流れは別々に燃焼領域内に導入さへ従って 液体が燃焼領域に供給される前に外部で混合されるときに生ずる問題を避けるこ とができる。更に、本発明を実施する好ましい方法では、１又はそれ以上の流量 を調整するためのこれ等の売件に応答する手段と共に、１又はそれ以上の廃棄物 の流れの組成変化でも安定した火焔を生成する燃焼領域内の条件を監視する手段 が設けられている。

本発明を実施する好ましい方法では、各々の液体の流れは、液体を噴射器ノズル から射出するときに霧化する高圧ガスと共に噴射器から押し出される。生成され る棲めて微細な小滴はよシ大きな滴よ勺もより急速に、且つ完全に燃焼される。

本発明のシステム及び方法は、ポリ塩化ビフェニールＣＰＣＢ）及び病原体の如 き廃棄物に対して東側によって要求されている燃焼温度及び燃焼温度における保 持時間を越えることができる。

図面の簡単な説明 第１図は本発明のバーナー及び燃焼システムを使用している完全液体廃棄物シス テムの概略的なダイアグラムである。

第２図は本発明のバーナーの斜視図である。

第３図はバーナーのだめの耐火挿入物の縦断面図でちる。

第４図はバーナー噴射器の概略的なダイアグラムである。

第５図はバーナーフェースプレート及びバーナー噴射器への廃棄物の流れを調節 するだめの制御システムを示１〜でいる概略的なダイアグラムである。

図面の簡単な説明 第１図を参照すると、廃棄物タンク１，２及び３が３つの異なる液体廃棄物の源 を表わし５でおり、タンク１は燃焼を維持するのには低くすぎる加熱値を有して いる液体廃棄物を含んでおり、タンク２は燃焼を丁度維持することができる加熱 値を有している液体廃棄物を含んでおり、そしてタンク３はその燃焼に必要であ る加熱値よシもかなり大きい加熱値を有している液体廃棄物を含んでいる。第１ 図に示された各々のタンクは液体廃棄物又は貯蔵領域の１又はそれ以上の源を表 わしており、そして単に５つの異なる廃棄物液体の源を示しているにすぎない。

各々のタンク内の液体は懸濁した固体を含むことができ、そして本発明の１つの 利点は燃焼室内における液体の混合にあるけれども、本発明は１又はそれ以上の 流れとして液体混合物の使用ｆ：営む。それぞｍＪ％乗物タンク１．２及び５か らの液体は、ライン７．８及び９、弁４．５及び６、フィルタ１０．１１及び１ ２、ポンプ１３．１４及び１５を通って制御弁１９．２０及び２１に流れる。

弁４，５及び６はシステムの保守中必要である如く、タンク内の液体をシステム の残りの部分から隔離する手段として設けられておシ、且つ常態で開放している 。これ等の弁は液体廃棄物に適合する任意の従来の市場で入手できる弁であるこ とができる。

フィルタ１０，１１．１２は固体を液体から分離するだめの市場で入手可能なフ ィルタであることができ、且つバーナー内を通過する流れ内に存在すれば、噴射 器をっまらすのに十分な大きさであることができる粒状固体を廃棄物の流れから 除くために設けられている。フィルタは好ましくは、１インチ（約６．３目）よ りも大きい粒子を除去する能力、そして最も好ましくは直径％インチ（約３．１ 　ｙｒｐｘ　）よシも大きい粒子を除去する能力を有している。遠心分離機又は ハイドロクロン（ｈｙｄ、ｒｏｃｌｏ−ｙｕ）の如き他の固体−液体分離装置が 使用されることができる。しかし乍ら、フィルタが好ましい。

ポンプ１３．１４及び１５は液体廃棄物の流れを加圧し、それ等を噴に適合して おり、且つ必要な圧力及び容積能力を有している従来の商業的に入手可能な遠心 型又は確実動作の（ｐｏｓｉｔｉｖｅ　）容積型ポンプが使用されることができ る。

ライン７．８及び９を通過する液体の相対量（ｒｇｌａｔｉｖｇ　ｑｘａｎ−ｔ ｉｔｉε８）は本質的に完全燃焼を保証するのに十分高いバーナー内の温度にお いて安定した火焔を提供するために、弁１９．２０及び２１において制御される 。液体廃棄物は、それぞれ、弁１９，２０及び２１からライン１６．１７及び１ ８を通り、それぞれ噴射器２８．２７及び２６（第２図及び第５図参照）へ送ら れ、ここで液体廃棄物は加圧空気と共に燃焼領域内に押し込まれる。

弁１９及び２１は好ましくは動力化されておシ、セしてセンサによって作動され る。弁２０もまた動力化されておりセンサによって作動される；しかし乍ら、弁 ２０によって制御される流体の流れは燃焼に必要である加熱値に等しいか又は僅 かにそれよシも大きい加熱値を有しているので、ライン８からの廃棄物の流量の 変化は液体廃棄物の混合物の燃焼特性に重大な影響を与えない。廃棄物の流れを 制御するための典型的な有用な弁は、ノース　アメリカン　マアニュファクチュ アリング　ヵンノニイ（Ｎｏｒｔｈ　Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｍｆｇ、　Ｃｏ、　） によって販売されている１８１３動力化されたセンタトロール弁（ｍｏｔｏｒｉ ｚｅｄ　５ｅｎｓｉｌｒｏｌｖａｌｖｅ　）、Ａイａニクス　インコーポｖ−ジ ョン（Ｐｙｒｏｎｉｃｓ、Ｉｎｃ、）によって販売されている１　２ＴＢＶ−Ｍ 動力化されたバタフライ弁、そしてバーバー−：ｆｆ　−ル？　７　カンノＲニ イ（Ｂａｒｂｇｒ−Ｃｏｔｇｍｔｘｎ　Ｃｏｒｎ−ｐａｎｔｔ　）から入手可能 なバーバー・コールマン弁によって例示される。

弁が開かれる範囲は、電気的ライン４２．４３及び４５を通り熱電対４１から送 られる信号によって作動されるセンサによって制御される。

熱電対はバーナーにおいて遭遇したできるだけ高い温度、そして好ましくは約２ ，６００’Ｆ（約１４２７℃）の如き温度に耐え、且つその温度を感知可能でな ければならない。典型的な、有用な熱電対は、追加のシールディングと共に、約 ２，６００’Ｆ″（約１４２７℃）の如き高い温度に使用されることができるオ メガ　ポンプニアリング（αｒｕｓｇａ　Ｅｎｇｉｎｇｅ−ｒｉｎｇ　）によっ て販売されているクロメル−アルメル（Ｃｈｒｏｍｅｌ　−，４１ｕｍｇ　ｌ　 ）熱電対である。

ポンプスピードを制御する装置の如き、噴射器へ排出される液体廃棄物の相対ｉ 　（ｒｇｌａｔｉｒｅ、　ａｍｏｕｎｔ　）を制御する他の手段が使用されるこ とができ、且つその手段は本発明の範囲内にある。

噴射器２６．２７及び２８（第２図参照）は、液体廃棄物を霧化する棲能に使わ へ従って液体廃棄物はより容易に、且つ完全に燃焼さへそして液体廃棄物の霧化 された、自由な流れを燃焼領域内に向ける。第４図にその例示的な実施態様が示 されている好ましい噴射器は、液体廃棄物と共に空気又は蒸気の如き高圧力ガス を混合する手段を備えている。

ソース　アメリカン　マニュファクチュアリング　カン／Ｊニイから入手可能で ちるシリーズ５６２２油霧化器が使用されることができる噴射器構造体を例示し ている。

第２図に示された如く、噴射器はノ（−カーフエースプレート３１を通って延び ていて、そして間隔をへたてられており、且つ噴射器の軸線が内部バーナーシェ ル６２内に保持された円筒状の耐火性ライナー３３の壁によって形成された外方 にテーパーのついた燃焼室３３′内に頂端４０を有する仮想円錐を規定するよう に方向づけられている。好ましくは頂端４０は、室３５′内の入口開口の平面内 の約０乃至６インチ（約１５２．４ｍ）、より好ましくは約５インチ（約７６． ２襲）乃至４インチ（約１０２ｍ）のところに配置されており、且つ実質的に載 置の幾何学的中心軸線１２４上に配置される。シェル５２内の噴射器の排出端は 好吐［バは約４乃至約６インチ（約１０２乃至約１５２ｍ）の範囲の距離だけ等 しく間隔をへだてられており、そしてこの距離は頂端４０から離れる方に又は頂 端４０の方に噴射器の長手方向の軸線に沿って噴射器を動かすことによって調整 可能であるのが好まし、い。この目的のために、各々の噴射器の本体１１０は第 ４図に示された如くフェースプレート３１によって保持されたスリーブ１１２内 に摺動可能に取付けられることができ、セットスクリュー１１４は噴射器を所望 の軸線方向の位置に固定するために設けられている。噴射器は頂端４０における 円錐角度が４０乃至８０度、より好ましくは約４０乃至６０度、最も好ましくけ 約４６度であるように軸線１２４の方に傾けられる。

第２図ておいて最も明らかな如く、噴射器２６．２７及び２８の内部端はライナ ・−３３から実質的な距離間隔をはなされており、且つ燃焼室６３′内に延びて いない。これは、このライナーによって初期に保持された熱が室６３′内の金属 ノズルを溶解するのに十分高いレベルにあることがあるのでライナー３３がまだ 高温である間に廃棄物の冷い流れが遮断されたとき、あるいはさもなくばライナ ーの加熱した塊状体（−Ｍ　ｓ　ｓ　）に近接しているとき噴射器の損傷を防ぐ 。

第４図に示された如く、噴射器は廃棄物ノズル１１６と、ガス又は蒸気ノズル１ １８とを含んでおり、後者は霧化ノズルを具備しておシ、且つ予め選択されたス ゲレイ角度「Ｓ」にノズル開口１２０の軸線から半径方向外方に散開している円 錐形のスプレィ１１９を提供するように調整可能及び／又は交換可能である。ス プレィ角度「Ｓ」は好ましくは約１５乃至６０度、より好ましくは約２２４５乃 至約４５度であり、２２．５度が比較的低粘度の廃棄物に対して好ましく、そし て４５度が比較的高粘度の廃棄物に対して好ましい。細長い噴射器の長手方向の 軸線の延長部である円錐形のスプレィの中心軸線１２２は好ましくは約２０乃至 ６０度、より好ましくは約２０乃至３０度、最も好ましくは約２３度の範囲の角 度Ｙで燃焼室の軸線１２４に交差する。燃焼室軸線１２４は好ましくは第４図に 示された如くパイロットバーナー２９の軸線と一致し、そしてこれ等の軸線の双 方は円筒状の内部シェル３２及び円筒状の外部シェル３乙の幾何学的中心軸線上 にある。

上記の噴射器の配置は、廃棄物の流れの普通の又は危急の遮断中噴射器の損傷を 避けるためにライナー・３３から十分な距離のところに霧化ノズルを維持しなが ら、頂端４０の領域において燃焼室３３′内に可燃性混合物の形成を保証する。

前記のスプレィ交差角度を達成するために、噴射器本体１１０及びその関連した 取付はスリーブはフェースプレート３１の平面に対しで角度１−Ｘ」に取付けら れておシ、角度ｒＸＪは好まし２くは５０乃至７０度、より好ましくは６０乃至 ７０度、栄も好ましくは約６７度の範囲内にある。

第２図及び第４図に示された・セイロットバーナー２９もまたフェースグレート ３１を通９１Ｑびており、且つガス又は油の源（５ｏｕｒｃｅ　）　（図示せず ）を備えている。・り・イロットバーナーは火焔を散開する廃棄物の流れによっ て規定された仮想円錐形の頂端を通って送り、従って円錐形頂端のすぐ隣接する 領域においてこれ等の流れによって形成された液体廃棄物の混合物を点火する。

１次空気と呼ばれる、霧化された液体の点火及び初期燃焼のだめの空気は、バー ナー３０の内部シェル３２における刷板のついた（　ｌｏｕｖｇ−ｒｇｄ　）開 口３４を通り燃焼領域内に流れる。開口３４の大きさ、従って燃焼領域に入る空 気量を調整するだめの手段（図示せず）が設けられている。

バーナー組立体３０から送られる燃焼生成物はバーナー組立体の出口端３９にお いて２次空気と呼ばれる追加の空気と接触される。この空気は、環状の端部ふた （　ｃｌｏｓｕｒｇ　）　３７における刷板のついだ４　）３８を通りバーナー 組立体内に入り、そして内部シェル５２と外部シェル３６との間の環状の通路内 を端部３９の方に流れる。端５９０近くで、２次空気は室３３′から放出される 可燃性材料のなお燃焼しているコアの周りに同心的に流へそして火焔パターンを 膨張せしめそしてロータリイキイルン５０のドラムをみたす。ポート３日を通る 空気の流量は、回転されるときこれ等のプレート３７の穴と整合する穴を有して いる環状フェースプレート（図示せず）の使用によって制御されることができる 。ロータソイキルン５０内を通過する燃焼火焔は、シールド５３と端壁５４との 間でシステム内に流入する３次空気と呼ばれる追加の空気に接触される。それか ら、その結果生ずる燃焼生成物は、キルン５０の外部シェル５２に摺動接融して いる摩擦シール５８を有している固定燃焼生成物保持室５５内を通過する。ロー タリイキルンは外部シェル５２と、耐火性のライニング５１とを具備している。

保持室５５は外部シェル５６と耐火性の材料５７とを具備している。外部シェル ３２　、３６　。

５２及び５６は好ましくは円筒形状であシ、且つ金、＠材料で作られている。

ロータリイキルン５０及び保持室５５は、実質的に完全燃焼を保証するために、 燃焼生成物に対して十分な維持時間を提供するように大きさが定、められている 。バーナー３０、キルン５０及び保持室５５における耐火性の材料は、ユニット の外部金属シェルを保護するのみならず、燃焼生成物が高温度に保持されて、こ れによって完全に燃焼するように十分な高温度を維持するのに役立つ。

それぞれ保持室及びロータリイキルン内の熱電対４６及び４７は、燃焼ガス保持 領域内の温度、従って状、壱を監視するためにある。電気的ライン４８及び４９ はこれ等の熱電対から装置に導かれていて、互変を記録し、及び／又は必要な条 件が満たされなければシステムを遮断することによる如く工程を制御する。これ 等の、又は追加の熱電対がシステム内の鎚々の場所に置かれることができ、数及 びそれ等の配置はシステムの予期した必要性によって決定されることができる。

燃焼生成物は保持室５５からベンチュリー６０の入口６１内に送ら蜆そこで燃焼 生成物は、ぽンプ９３からベンチュリーののど（ｔｈｒｏａ、ｔ　）６２内に押 し込まれる水の流れと共に混合される。霧化された水及び高７７Ｍガスのその結 東得られる混合物は、出口６３を通ってベンチュリー・６０を云り、そしてタワ ー７１内を通過する。

燃焼プｆスは、ノぐツキング７２及び７３と、ライン９５．７８及び７７を通リ ボンｆ９４によってタワー内にポンプで送られたスプレイヤー７８及び８０から の水スプレィとを通ってタワーを上方に通過する。洗浄されたガスはデミスタ− （ｄｅｍｉｓｔｅｒ　）　７４及び７５を通シタワー内を上方に通過し、且つフ ァン７６によって押し出される。懸濁した微粒子及び溶解した不純物を保持して いるタワー内の液体はライン９７を通り沈澱池９０内に流入し、そして清澄にさ れた水がそれぞれライン９１及び９２を通りポンｆ９５及び９４へ再循環される 。

第２図を参照すると、液体廃棄物は噴射器２６．２７及び２８内に導入される。

これ等の噴射器のノズルから放出される流れＶよ、それ等の流れがパイロットバ ーナー２９からの火焔に接触される点に収斂する。上記の如く、１次空気はバー ナー３０の内部シェル３２における羽根のついたポート３４を通り燃焼領域内に 導入される。

燃焼領域内で形成されたガスの燃焼を完了するための２次空気は、内部シェル５ ２と外部シェル５６との間を延びている環状の端部ふた３Ｚ内の羽根のついたポ ート５８を通過する。この空気は、シェル３２と６６との間に形成された環状領 域を通過するとき、空気の温度を上昇臥従ってその空気はバーナーの出口端５９ において高温燃焼ガスに接触するに従ってより完全な燃焼を達成するのを助ける 。

第３図はバーナー内の坩火性ライナー５３の横断面を示している。

第４図は廃棄物ライン１６及び加圧された空気ライン２５を有しているバーナー 噴射器のだめの１ｍＱｉ化された構造を示している。

第５図はバーナー内に導入される低加熱埴の廃棄物の流量と高加熱値の流量との 間の割合を制御するためのシステムの概略的ダイアダラムである。熱電対４１に 応答する温度モニタ１０６によって制御器１０１がリンケージ手段１０２，１０ ３，１０４及び１０５を介して弁１９及び２１を調整する。矢印Ｖの方向のこれ 等のリンケージの運動はライン１８を通り噴射器２６への高加熱値の廃棄物の流 れを増加し、そしてライン１６を通り噴射器２８への低加熱値の廃棄物の流れを 減少する。それぞれリンケージ１０２及び１０３における第１のシリーズの穴１ ３０及び第２のシリーズの穴１３２は、レバーアームの長さの調整を許容し、こ のレバーアームを介してリンケージ１０４がそれぞれ弁１９及び２１のステムを 回転するように作用する。これ等の調整はリンケージ１０４による与えられた量 の軸線方向の運動に応答して各々の弁によって提供される流量変化量に変動を提 供する。同様に、リンケージ１０５における第３のシリーズの穴１３４はリンケ ージ１０５による与えられた量の旋回運動によってリンケージ１０４に与えられ る軸線方向の運動量の調整を許容する。これ等の調整の各々は、これ等の液体の 相対的加熱値、それ等の粘度及び他の物理的特性によって、低及び高加熱値の液 体を燃焼領域内に噴射する割合相互に対して制御するだめのシステムを微調整す る手段を提供する。

本発明の方法を実施する場合に、３つの廃棄物の流れが、比較的高圧力で、例え ば１ｏｏｐ、ｓ、ｉ　（約ん８　′Ｋｇ／ｆｆｌ　）でバーナー内に噴射され、 各々の流れの相対的な量は、その結果生ずる混合物が、それが外部のエネルギー 源なしで燃焼する点又はそれ以上のＢＴＵ含有量（ｃｏｎｔｅｎｔ）を有するよ うに制御される。流れの相対的な量は手動で制御されることができる；しかし乍 ら、本発明を実施する好ましい方法では、これ等の流れは燃焼室内における温度 を所望のレベルに維持するために自動的に制御される。本発明を実施する好まし い方法では、空気流量及び各々の廃棄物の流れの相対的な量は、所望の温度及び 燃焼状態が達成されるまで手動で調整さね、それから熱電対の如きセンサによっ て作動される自動制御器がこの状態を維持するのに使用される。

バーナーキルン及び保持室における耐火性の材料の寿命を長くするために、バー ナーは好ましくは調整要件（ｒｇｇｕｌａｔｏｒｙ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ） に一致するできるだけ低い温度で運転される。耐火性の材料は好ましくは少くと も約９０重量・ンーセントのアルミナを含み、且つ少くとも短時間の間食くとも ３，０００下（約１６４９’Ｃ）の如き温度に耐えることができる。

ｂくつかの危険な廃棄物は最低温度で燃焼されなければならない。例えばＥＰＡ 規則はｐＣＢの燃焼に対して少くども２，０００″Ｆ（約１０９３℃）及びその 温度で少くとも２秒の保持時間を要求している。

温度は約２，１００’Ｆ（約１１４９℃）又はこれ以下であるのが好ましいめζ 温度は固体スラグの蓄積した堆積物が燃焼室及びキルンに生じないように周期的 に２，５００″Ｆ（約１３７１℃）の如き高い温度に上昇されることができる。

温度は、それが短時間の間でも約２，６００°ＦＣ約１４２７°Ｃ）以上に上昇 されると耐火物の寿命が著しく減少するので、約２，６００’Ｆ（約１４２７℃ ）を越えないのが好ましい。

第１図及び第２図を参照すると、空気は４つのルートによって燃焼室内に流入し 、そして液体廃棄物及び燃焼生成物に接触する。霧化空気は液体廃棄物がそれぞ れの噴射器から排出されるとき液体廃棄物を霧化する。１次空気は仮想円錐の頂 端において霧化された液体廃棄物に接触することによって燃焼を開始し、そして バ・−ナー３０の内部シェル６２における胴板のついプこポート、５４を通り燃 焼室に入る。開口３４の面積、従って開口を通る空気流量は、これ等の開口の大 きさ乞調整する手段（図示せｔ″）によって制御される。追加の空気が／（−ナ ーライナー３３の下流の燃焼生成物と接触される。２次空気と呼ばれるこの空気 は／（−す−３０の外部シェル６６と内部シェル６２との間のチャン／（−内に 胴板のついたポート５８を通ってバーナー３０に入る。２次空気は］く−ナー３ ０の出口端において燃焼生成物に接触する。胴板５Ｂを通る空気の制御はこれ等 のポートの大きさを調整する手段（図示せず）によって行なわれる。３次空気と 呼ばれるなお更に追加の空気がノζ−ナーシ・−Ａ・ド５３及びキルン５０の端 部壁によ・つて規定され九ノく−ナーとＶｌ−タリイキルンとの間のスペースを 通りでシステム内に導入される。

６次空気の量はバーノーをロータリイキルンに対し、て軸線方向に動かすことに よってシールド５３と端部壁５４との間のスペースを調整することによって調節 さ１することかできる。与えられた容積の液体廃交物の完全燃焼に必要な空気量 は、流体の加熱値が変化するに従って変化する。

１ガロン（約！１．７８リットル）当り約１２０．０　［１０ＥＴＵ　（約３０ ，２４０Ｋｃａｌ）の加熱値を有する流体は完全燃焼のために標準温度及び圧力 において１ガロン（約′５．７８リットル）当シ１，６２０ｆｔ″（約４５．８ Ｉ）の空気を必要とする。少くとも約’ｌＱｌ？−セントの過剰が好ましい。

燃焼を開始するための・ぞイロットバーナーは、燃焼を開始１且っ火焔が消えた 場合に燃焼を再スタートするだめに十分高い熱出力（ｈｇαｔＱυｔｐｕｔ）で 連続的に燃焼するのが好ましい。１時間当り２４０，０００ＢＴＵ（約６０，４ ８０Ｋｃａｌ　）の一定の熱出力が満足すべきであることが判った。

液体廃棄物の燃焼工程のスタートにおいて、温度は、液体廃棄物の流れ及び空気 流量を手動調節することによって、制御システムの器械誤差に依存して２，０２ ０°Ｆ（約１１０４℃）乃至２，０５０’Ｆ（約１１２２１℃）の如き所望の値 に最初に調整されることができる。一旦運転温度が達成されると、自動制御装置 はその温度に設足されることができる。本発明を実施する好ましい方法では、自 動制御に応答して流体制御器が本質的に非燃焼性の流体の流れ及び非常に可燃性 の流体の流れのいづれか１方又は双方に使用される。燃焼を維持するのに必要で あるＩＪＴＵ値に等しいか又はそれよりも僅かに大きいＢＴＵ値を有している中 間ＥＴＵの廃棄物の流れに関する制御器は、通常この流れの容積変化が混合物の 燃焼性に重大な程度まで影響を与えないので常！めでは何の機能にも役立たない 。中間ＥＴＵの流れは所望の温度レベルを維持するために本質的に安定した火焔 を提供するように初めに機能する。

この方法の実施において、低Ｅ　Ｔ　１１の液体廃棄物は１ガロン（約５７８５ リットル）当シ約０乃至約８０，００１ＴＵ（約２０，１６０Ｋｃａｌ）、好ま しくは１ガａｙ当り約１０．［１００ＢＴＵ　（約２，５２０を有することがで きる。中間ＢＴＵの液体廃棄物は、燃焼を維持することが出来る値から、僅かに 高い値、即ち、１ガロン当り約９０，０００ＥＴＵ（約２２６８０Ｋｃａｌ　） 乃至約ｊ　ＯＯ，０００ＢＴＵ　（約２５，２００Ｋｃａｌ）、好ましくは１ガ ｏ７当υ約１００，０００ＢＴＵのＢＴＵ値を有することができる。高ＢＴＵ液 体廃棄物（又は、選択的に、必要な燃料値（ｆｌＬｇＬ　ναＬｕｅ）の液体廃 棄物が利用でき々ければ液体燃料）は、中間のＢＴＵ液体廃棄物よシも大きい１ ガロン当り少くとも約１ｏ、ｏｏｏＢｒｖのＢＴＵ値を有しておシ、且つ好まし くは１ガロン当り約１２０，０００ＢＴＵ　（約５０，２４０Ｋｃａｌ　）乃至 約１３０，０００ＢＴＵ（約３２，７６０Ｋｃａｌ　）の範囲内におる。

本システムは温度変化から生ずる膨張及び収縮による耐火性のライナーの破壊を 最小にするために連続的に運転されるのが好ましい。

例示重々実施例 図に示された如きバーナーシステムは液体廃棄物を燃焼するのに使用される。バ ーナーの円筒状の内部シェル３２は直径約３０インチ（約７６２＊ｍ）、長さ約 ４６インチ（約１１６ａ４ｍ）であり、且つ！Ａ　。

インチ（約４．’７６ＫＩＬ）の高温圧延シートスチールで作られている。耐火 性のライナー３３は、ゼネラル　リ７ラクトリイ　カン・ぞニイ（Ｇｅｎｅ−ｒ ａｌ　Ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ、　Ｉｎｃ　）から入手できる如き、約９０重量・ クーセントのアルミナを含んでいる成形可能な耐火性の組成物から作られている 。成形されたライナーは長さ約２４インチ（約６１０ｍｍ）、直径２９捧インチ （約７５０ｆｌ）、入口において厚さ約７′Ａインチ（約１８４ｎ＋）、出口に おいて約４インチ（約１０２ｍ）である。このライナーによって形成された燃焼 室は直径約１５インチ（３８１襲）の人口開口及び直径約２１１７２インチ（約 ５４６ｍ１の出口開口を有している。内部シェルにおける胴板（１ｏｕｖｅｒｓ 　）は最大開き面偵約１３０平方インチ（約８３９ｄ）を有している。

フェースグレート３１に取付けられた噴射器は長さ約３フイート（約９１．４ｃ ｍ）であり、そして内径約Ｓ名インチ（約１ａ８ｍ）を備えた廃棄物ノズル１１ ６を有している。これ等の噴射器は、それ等の軸線が耐火性のライナー３３内の 燃焼室３６′に対して入口内の約３インチ（約７６．２ｍ）乃至４インチ（約１ ０２ｍ）の点において実質的に円筒状の内部シェル３２の軸線上に収斂するよう に方向づけされている。各々の噴射器取付スリーブは、噴射器の長手方向の軸線 １２２がフェースプレート５１の平面に対して約６７度の角度で内部シェルの軸 線１２４の方に内方に傾斜されており、そして噴射器によって放出されたスプレ ーの中心１ＰＩＩＩ線が内部シェルの軸線に対して約２３度の角で頂端４０の方 に収斂するように位置づけされる。噴射器は、霧化ノズル１１８の先端（軸線１ ２２上）が約４インチ（約１０２襲）乃至６インチ（約１５２．４０）離れるよ うに軸線方向に調整され、そして対応するスリーブ内にクランプされる、各々の ノズルは、中央に位置づけされて、セして頂端４０の下流に比較的均等な火焔形 状を達成するようにこの範囲内に軸線方向に調整される。この位置において、各 々のノズルの先端はシェル軸線１２４から約２ｖ２インチ（約６１５ｔａ）乃至 ３Ａインチ（約８９ｍｍ１．より好ましくは約５インチ（約７６．２ｍ）であり 、そして挿入物５３の本体を具備する耐火性の塊状体（呪ａａ）の最も近い境界 から約４Ａインチ（約１１４．３關）乃至５ｖ２インチ（約１３９．７ｎ＋）、 より好ましくは約５インチ（約１２７ｍ）である（室３３′に対して入口開口の 平面の外側約２インチ（約５Ｇ、８＋ｍ）乃至２μインチ（約６五５ｍ）、Ｌか しこの開口の縁を規定している塊状体から約４Ｗインチ（約１１４，５鵡）乃至 ５■インチ（約１３９．７ｉｎ）斜線に沿って間隔をへたてている）。

・セイロットバーナー２９は実質的に内部シェル′５２の軸線１２４に沿って向 けられており、従ってその火焔は噴射器軸線の収斂点、即ち頂端４０を通過する 。・セイロントバーナーは、燃料にブスを使われており、そして１時間当シ約２ ４０．０００ＢＴＵ（約６０４８０Ｋｃａ、ｌ　）　ｔＤエネルギー人力を有し ている。

外部シェル６６は直径約４０インチ（約１０１０ｌ６、そして長さ３６インチ（ 約９１４．４ｍ）であシ、燃焼室３３′の出口にほぼ等しい出口端３９を有して いる。外部シェル５６と内部シェル５２との間の環状端部３７における調板は最 大開口面積約２２５平方インチ（約１４５２ｄ）を有している。

ロータリイキルンは長さ約１６フイート（約４８７．７ｃＩｔ）、直径８フイー ト（約２４３８４ｍ）であり、そして厚さ約９インチ（約２２ａ６騙）の３．０ ００’Ｆ″（約１６４９°Ｃ）耐火性ライニングを有している。保持室は長さ約 ３０フイート（約９１４．４１）直径約２０フイート（約６０９．６ｃｓ）であ り、そして厚さ約１３インチ（約３３０．２ｍ）の３．０００下耐火性ライニン グを備えている。

焼却炉バーナーのスタートにおいて、パイロットバーナーがスタートさね、そし て１がｏｙ当り約１００，０００ＢＴＵ（約２５２００Ｋｃａｌ）のエネルギー 値を有する液体廃棄物が初めに１時間当秒約２００ガロン（約７５７リツトル） の割合で噴射器２７を通り燃焼室内に導入され、かくて燃焼を開始する。その後 、１ガロン当り約１３　朝０００ＢＴＵ（約５２７６０Ｋｃａｌ）のＥＴＵ含有 量を有する廃棄物液体が１時間当り約６００ガロン（約２２７１１Ｊツトル）の 割合で噴射器２６を通りバーナー内に導入され５そして１がロン当）約Ｉ　ＱＤ ｏｏＥＴＵ（約２５２０ｆｃａｊ）のＢＴＵ含有量を有する廃棄物液体が１時間 当り約２００ガロン（約７５７リツトル）の割合で噴射器２８を通りバーナー内 に導入される。廃棄物は’１５ｐｓｉα（約ｔ　７　ｓｙ／ｃｄ　）で噴射器内 に導入され、そして圧力１００　ｐｈｉα（約６．．８　ｋｇ／ｄ　）の空気が 液体を霧化し、そしてそれ等を燃焼領域内に押し込むためにすべての噴射器内に 導入される。

燃焼室及び燃焼室とロータリイキルンとの間の区域内への燃焼空気の流れは、手 動で刷板金動かし、且つロータリイキルンに対するバーナーの軸線方向の位置を 調整することによって調整される。調板は操作温度で約９０７や一セント開く。

約２，０２０″Ｆ（約１１０４°Ｃ）の所望の温度に達すると、１０，０００Ｂ ＴＵ　（約２５２０ＡＣａｌ）及び１３０，０００ＢＴＵ　（約３２７６０Ｋｃ ａｌ（、）・の流れに対する弁制御器が作動さね、従って約２，０００”Ｆ（約 １０９３℃）以上の温度を維持するために燃焼室内に配置された熱電対からの信 号に応答してこれ等の流れの流量を自動的に調整する手段を提供する。温度が降 下すると制御器は弁開度を調整して高ＢＴＵ液体廃棄物の流量を増加し、そして 低ＢＴＵ廃棄物の流量を減少し、従って高ＢＴＵの流れ対像ＢＴＵの流れとの容 積比を増加する。温度が上昇すると、制御器はその比を減少するために弁開度を 変化せしめる。

全燃焼率は１時間当り液体廃棄物の約１，０００ガロン（約３７８５　リットル ）の液体廃棄物処理率に対して１時間当り約１００，０００，０００ＢＴＵであ り、そして約２，０００’Ｆ（約１０？３°Ｃ）の温度におけるバーナー、キル ン及び保持室内の燃焼生成物の組合わされた保持時間は約４秒でちる。

温度が所定の範囲の外側で増減すれば、システムを遮断する手段が設けられてい る。これ等の手段はバーナー、キルン及び保持室内の熱電対に応答する。温度が 低くすぎるまで下降したときシステムの遮断に対する失敗は、規定のエミッショ ン要件を満たすのを失敗することがある。

温度が中、まシ高いム装置に対する損傷となる。

国際調査報告

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．液体廃棄物の燃焼のためのバーナーにおいて、燃焼生成物の放出のための出 口開口を有している燃焼室を形成する壁手段と、第１、第２及び第３の廃棄物液 体を別箇の自由な流れとして該燃焼室内に噴射する手段と、 但し該噴射手段は該燃焼室の外側に位置づけされた第１、第２及び第３の間隔を へだてた噴射器からなり、該噴射器は、該廃棄物の流れの軸線が突質的に円錐形 の表面を規定し、且つ該円錐形の表面の頂端に収斂するように方向づけされてお り、該頂端が該燃焼室内にあり、そして該廃棄物の流れが該頂端の区域内で混合 する；該第１、第２及び第３の廃棄物液体をそれぞれ該第１、第２及び第３の噴 射器に導入する手段と、 但し、該第１の液体は燃焼に必要であるβＴＵ値よりも低いβＴＵ値を有してお り、該第２の流体が少くとも燃焼を維持するのに十分高いβＴＵ値を有しており 、該第３の液体が該第２の流体のβＴＵ値よりもかなり大きいβＴＵ値を有して いる； 該燃焼室に燃焼維持ガスを供給する手段と；該廃棄物の混合物を点火するパイロ ット手段と；該第１及び第３の廃棄物液体を該燃焼室内に噴射する割合を相互に 対して制御する手段とを具備することを特徴とするバーナー。
2. ２．燃焼条件に関連する燃焼生成物の少くとも１つの特性を測定する手段と、該 第１及び第３の廃棄物液体の少くとも１つを該燃焼室内に噴射する割合を制御す るために該特性に応答する手段とを含む請求の範囲１に記載のバーナー。
3. ３．燃焼室内の温度を測定する手段と、該燃焼室内に該第１、及び第３の流体の 少くとも１つを噴射する割合を制御するために該温度に応答する手段とを含む請 求の範囲１に記載のバーナー。
4. ４．該壁手段が該燃焼室を規定している円筒状の壁と、該燃焼室から実質的な距 離間隔をへだてた端部壁とを含んでおり、該噴射手段及び該パイロット手段が該 端部壁に取付けられている請求の範囲１に記載のバーナー。
5. ５．該噴射器が該液体の霧化された流れを提供するように該液体をガスと接触す る手段を含んでおり、該ガスが該液体を霧化するのに十分高い圧力にある請求の 範囲１に記載のバーナー。
6. ６．該ガスが少くとも約１００ｐｓｉａ（約６．８ｋｇ／ｃｍ２）で提供される 空気である請求の範囲５に記載のバーナー。
7. ７．液体廃棄物燃焼システムにおいて：燃焼領域を規定している壁手段と； 第１、第２及び第３の廃棄物液体を別箇の自由な流れとして該燃焼領域内に噴射 する手段と、 但し、該手段は、第１、第２及び第３の噴射器を具備しており、これ等の噴射器 は該燃焼領域の外側に相互に対して間隔をへだてた関係に位置づけされており、 且つ該噴射器から放出された該流れの軸線が該燃焼室内にその頂端を有している 円錐の表面を規定していて、該流れが該頂端の区域で混合されるように方向づけ されている；該第１、第２及び第３の廃棄物液体をそれぞれ、該第１、第２及び 第３の噴射器に導入する手段と、 但し、該第１の液体は燃焼に必要であるＢＴＵ値以下のＢＴＵ値を有しており、 該第２の流体が少くとも燃焼を維持するのに十分な高いＢＴＵ値を有しており、 第３の液体が該第２の流体よりもかなり大きいＢＴＵ値を有している； 該燃焼領域に燃焼維持ガスを供給する手段と；該燃焼領城内で該廃棄物の混合物 を点火する手段と；該燃焼領域から燃焼生成物を放出する手段と；該燃焼領域内 で燃焼生成物の温度を測定する手段と；該第１及び第３の液体の少くとも１つを 該燃焼領域内に噴射する割合を制御するために該温度に応答する手段と；該廃棄 物液体を環境に無害な生成物に実質的に完全に変換するために十分な時間の間ほ ぼ該燃焼室内に存在する温度に燃焼生成物の温度を維持する手段と を具備することを特徴とするシステム。
8. ８．燃焼維持ガスを供給する手段が調整可能な空気入口手段を具備している請求 の範囲７に記載のシステム。
9. ９．該壁手段が１又はそれ以上の該自由な廃棄物の流れの流入のための入口開口 と、燃焼生成物の放出のための出口開口とを有している燃焼室を形成している環 状壁を含んでおり、該燃焼維持ガス手段が、燃焼維持ガスを該燃焼室の該出口開 口に隣接する該燃焼生成物と接触せしめる第２の手段を含んでいる請求の範囲７ に記載のシステム。
10. １０．該壁手段が更に、該燃焼室壁の少くとも１部分を囲んでおり、且つ該燃焼 室壁の周りを通過し、該燃焼室の該出口開口に隣接する該燃焼生成物に接触する 空気のための通路を具備している環状領域を形成している外部壁を含んでいる請 求の範囲９に記載のシステム。
11. １１．燃焼生成物の温度を維持する該争段が該燃焼室の該出口開口に連絡してい る入口を有しているロータリイキルンを具備している請求の範囲９に記載のシス テム。
12. １２．少くとも約２秒間少くとも約２，０００°Ｆ（約１０９３℃）以上に燃焼 生成物の温度を維持するための手段が設けられている請求の範囲７に記載のシス テム。
13. １３．液体廃棄物を燃焼する方法において：約０ＢＴＵから１ガロン（約３．７ ８５リットル）当り約８０，０００ＢＴＵ（約２０１６０Ｋｃａｌ）のＢＴＵ含 有量を有している第１の液体廃棄物と、燃焼を維持するのに十分高いＢＴＵ含有 量を有する第２の液体廃棄物と、該第２の流体廃棄物のＢＴＵよりも大きいＢＴ Ｕ含有量を有しており、そして１ガロン当り少くとも約１１０，０００ＢＴＵ（ ２７７２０Ｋｃａｌ）を有している第３の流体廃棄物とを提供すること； 該第１、第２及び第３の液体廃棄物を別箇の自由な流れとして燃焼領域内に別々 に噴射すること、 但し、該流れの軸線は該燃焼領域内に頂端を有している仮想円錐の表面上にあり 、該流れは該燃焼領域の外側から該頂端の方に向けられ、且つ該頂端の隣接区域 において該液体廃棄物の混合物を形成するように方向づけられている； 該液体廃棄物の混合物が可燃性であるように該第１及び第３の流れの少くとも１ つの流量を調整すること； 燃焼維持ガスを該燃焼領城内に導入すること；該液体廃棄物の混合物を点火する こと；燃焼生成物の少くとも１つの特性を測定すること；該測定される特性に応 答して該第１及び第３の流れの少くとも１つの流量を制御すること とを含むことを特徴とする方法。
14. １４．該測定される特性が温度であり、そして該第１の流れが該温度に応答して 制御される請求の範囲１３に記載の方法。
15. １５．該測定される特性が温度であり、そして該第３の流れの流量が該温度に応 答して制御される請求の範囲１３に記載の方法。
16. １６．該測定される特性が温度であり、そして該第１及び第３の流れの双方の流 量が該温度に応答して制御される請求の範囲１３に記載の方法。
17. １７．該測定される特性が熱電対によつて測定される如き該燃焼領域内の燃焼生 成物の温度である請求の範囲１３に記載の方法。
18. １８．該第１の液体廃棄物の主部分が水であり、そして該第２の液体廃棄物が１ ガロン（約３．７８５リットル）当り約９０，０００ＢＴＵ（約２２６８０Ｋｃ ａｌ）から約１１０，０００ＢＴＵ（約２７７２００Ｋｃａｌ）の範囲のＢＴＵ 値を有している請求の範囲１３に記載の方法。
19. １９．該第１の液体廃棄物が約０から１ガロン当り約６０，０００ＢＴＵ（約１ ５１２０Ｋｃａｌ）のＢＴＵ値を有している請求の範囲１８に記載の方法。
20. ２０．該第１の液体廃棄物が１ガロン当り約１０，０００ＢＴＵ（約２５２０Ｋ ｃａｌ）から約６０，０００ＢＴＵ（約１５１２０Ｋｃａｌ）のＢＴＵ値を有し ている請求の範囲１８に記載の方法。
21. ２１．該第３の液体廃棄物が１ガロン当り約１２０，０００ＢＴＵ（約３０２４ ０Ｋｃａｌ）から約１３０，０００ＢＴＵ（約３２７５０Ｋｃａｌ）のＢＴＵ値 を有している請求の範囲１８に記載の方法。