JPWO2005033582A1 - 燃焼装置 - Google Patents
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Abstract
Description
これは、図4に示すように、燃焼室100に、空気加熱装置101で加熱した加熱空気を高速で噴射する空気ノズル102と、その空気流中に貯蔵タンク103からの水−化石燃料混合エマルジョンからなる流動物を導入しうるようにした燃料ノズル104とを設け、1000℃以上に加熱した加熱空気を燃焼室100に導入して高速噴射させ、この空気流で水−化石燃料混合エマルジョンからなる流動物を燃焼室100内で低酸素燃焼させるようにしている。
本発明の燃焼装置で処理できる燃焼物は、燃焼できるものであればどのようなものでも良い。例えば、廃油あるいは家畜の糞尿などの初めから流動物になっているようなものは勿論のこと、廃プラスチックや廃木材などの固形のものでも良い。但し、固形物は、予め粉粒状に粉砕して用いる。そして、燃焼物に適宜に水を混合して流動物とする。水の量は、燃焼物の熱量などを勘案して適宜に量調整をすると良い。
この場合、上記ガス回収部を、ガスの種類毎に分けて抽出するガス遠心分離器を備えて構成したことが有効である。ガスの種類毎に分けて抽出するので、より一層ガスの有効利用を図り易くすることができる。
この場合、上記燃焼室体の内筒を形成する耐熱流体を、該燃焼室体における燃焼物の燃焼により溶解し、遠心力で外筒側に押しつけられるセラミックスで構成したことが有効である。
更に、必要に応じ、上記着火装置を、上記燃焼室体内に設けられる高周波加熱体で構成している。確実に高温にすることができ、装置の始動を容易に行なうことができる。
この場合、上記流動物貯留槽内に水を供給する水供給部を設け、該流動物貯留槽に該流動物貯留槽内の流動物を攪拌するミキサを設けたことが有効である。流動物貯留槽内においては、流動物が投入されており、水供給部からの水により、水分量が適正なものに調整されるとともに、ミキサにより攪拌されている。そのため、均質化され、燃焼室での燃焼を円滑に行なわせることができる。
この場合、上記接続管に付設され該接続管を流れる流動物に磁場を付与する磁場発生器を設けたことが有効である。流動物をマイナスイオン化して、燃焼させ易くすることができる。
また、必要に応じ、上記燃焼室体内に水素を供給する水素供給器を備えて構成した。適時に水素供給器を作動させることにより、着火を確実にしたり、燃焼の安定化を図ることができる。
そしてまた、必要に応じ、上記燃焼室体内に酸素,水素及び二酸化炭素以外の気体のための中和剤を注入する中和剤注入器を備えて構成した。この中和剤により、酸素,水素及び二酸化炭素以外の気体を、ある程度中和して灰分として排出することができ、酸素,水素及び二酸化炭素をより取出し易くすることができる。
そして、燃焼室体から排気されるガスを回収するガス回収部を備えた場合には、ガスを回収するのでガスの有効利用を図ることができる。この場合、ガス回収部を、ガスの種類毎に分けて抽出するガス遠心分離器を備えて構成した場合には、ガスの種類毎に分けて抽出するので、より一層ガスの有効利用を図り易くすることができる等種々の効果を奏する。
1 燃焼室体
2 内筒
3 外筒
4 下部開口
5 上部開口
6 外側室体
8 排出通路部
9 冷却流体通路
10 流入口
11 流出口
12 水分分離器
14 酸素供給器
15 酸素噴射管
20 中和剤注入器
23 磁場発生器
30 着火装置
31 高周波加熱体
40 流動物貯留槽
41 開口
42 水供給部
43 ミキサ
50 流動物供給部
51 通過塔
52 高圧ポンプ
53 接続管
54 噴射体
55 磁場発生器
56 排気管
56a 螺旋管
57 排水部
58 動力タービン
60 ガス回収部
61 ガス遠心分離器
62 水素取出し管路
63 二酸化炭素取出し管路
64 他ガス取出し管路
70 筒状体
71 排気口
72 中間仕切壁
74 排気空間
75 収納部
76 回転駆動部
78 ガラス
80 外筒
81 内筒
83 水素供給器
84 水素噴射管
85 筒体
88 回転駆動部
90 流動物供給部
91 吸引ポンプ
92 流動物一時貯留槽
93 噴射体
94 接続管
110 冷却流体供給装置
111 高圧ポンプ
112 冷却流体一時貯留槽
113 流入管
116 噴出孔
120 加熱槽
121 流入口
122 流出口
130 排気管
130a 螺旋管
130b 螺旋状管
131,135 迂回管
実施の形態において、処理する燃焼物は、例えば、廃油あるいは家畜の糞尿などの流動状のものである。
図1に示すように、実施の形態に係る燃焼装置の基本的構成は、燃焼物に水が混合された流動物Lが供給されこの流動物L中の水を熱分解して燃焼物を燃焼させる燃焼室体1と、燃焼物に水が混合された流動物Lを貯留する流動物貯留槽40と、流動物貯留槽40内の流動物Lを燃焼室体1に供給する流動物供給部50と、燃焼室体1から排気されるガスを回収するガス回収部60とを備えてなる。
また、本装置には、燃焼室体1内に酸素を供給する酸素供給器14が設けられている。酸素供給器14は、燃焼室体1の上部から内部に吊下され酸素を噴出する多数の噴出孔15aを有した酸素噴射管15を備え、酸素ボンベ16からの酸素を燃焼室体1内に供給する。17は酸素の供給量を調整する調整バルブである。この酸素供給器14は、例えば、本装置の始動時あるいは火力安定のために適時に作動させられる。
また、接続管53には、接続管53を流れる流動物Lに磁場を付与する磁場発生器55が付設されている。これにより、流動物Lがマイナスイオン化され、燃焼されやすくなる。
また、螺旋管56aの後流側の排気管56(56b)は、流動物貯留槽40内を通るように配設されている。排気管56に排気される水蒸気は、冷却されて排水部57から排水され、あるいは、上記の水供給部42の水として、後述のガス回収部60から供給されて利用される。
更に、通過塔51に至る排気管56の径路中に動力タービン58が設けられており、発電等の用に供される。
排出通路部8から排出された灰分は、水分分離器12に至り、灰分から水分が分離され、汚泥となって排出される。この場合、汚泥の量は、処理する流動物Lに比較して極めて少ないものになり、その後の処理が容易なものとなる。
第二の実施の形態に係る燃焼装置においては、燃焼室体1はカプセル状に形成され、燃焼室体1の下部に燃焼室体1内に連通し流動物Lを導入する下部開口4が設けられ、燃焼室体1の上部に燃焼室体1に連通し排気を排出する上部開口5が設けられている。上部開口5には筒状体70が連設されている。そして、筒状体70の基端部に上部開口5に連通する排気口71が形成されている。
また、収納部75の天井には筒状体70の開口70aに対峙した透明なガラス78が設けられ、燃焼室体1内部で発生する光を取出し可能にしている。例えば、ミラー79や光ファイバーを介してガラス78からの光を取出し、レーザー光線として利用する。
詳しくは、外筒80は例えばタングステン(融点3407℃)で形成されており、内筒81はセラミックス、例えばサクランダム(融点2432℃)で形成されている。ここで、内筒81を形成するセラミックスは燃焼物の燃焼により溶解して、遠心力で外筒80側に押しつけられて燃焼室体1を形成する。セラミックスが溶解することにより、燃焼による高温は遮断され外筒80に伝えられにくくなり、燃焼室体1の耐熱性が向上する。尚、このセラミックスは、燃焼装置の運転前に筒状体70から粒子として投入され燃焼装置の運転中に溶解して内筒81を形成する。
また、本装置には、燃焼室体1内に酸素を供給する酸素供給器14が設けられている。酸素供給器14は、燃焼室体1の下部開口4から酸素を噴射する酸素噴射管15を備えている。また、燃焼室体1内に水素を供給する水素供給器83が設けられている。水素供給器83は、燃焼室体1の下部開口4から水素を噴射する水素噴射管84を備えている。酸素供給器14及び水素供給器83は、例えば、本装置の始動時あるいは火力安定のために適時に作動させられる。
また、実施の形態では、燃焼室体1に供給された燃焼物に着火させる着火装置30が備えられている。着火装置30は、燃焼室体1の下部開口4の近傍に設けられた点火プラグで構成されている。
また、螺旋管56aの後流側の排気管56(56b)は、流動物貯留槽40内を通るように配設されている。排気管56に排気される水蒸気は、冷却されて排水部57から排水され、あるいは、上記の水供給部42の水として、後述のガス回収部60から供給されて利用される。
更に、通過塔51に至る排気管56の径路中に動力タービン58が設けられており、発電等の用に供される。
そのため、流動物Lは加温されて、噴射体54から噴射されるので、熱効率が良く、それだけ確実に燃焼させられる。
排出通路部8から排出された灰分は、水分分離器12に至り、灰分から水分が分離され、汚泥となって排出される。この場合、汚泥の量は、処理する流動物Lに比較して極めて少ないものになり、その後の処理が容易なものとなる。
第三の実施の形態に係る燃焼装置においては、燃焼室体1はカプセル状に形成され、燃焼室体1の下部に燃焼室体1内に連通し流動物Lを導入する下部開口4が設けられ、燃焼室体1の上部に燃焼室体1に連通し排気を排出する上部開口5が設けられている。上部開口5には筒状体70が連設されている。また、下部開口6には筒体85が連設されている。そして、筒状体70の基端部に上部開口5に連通する排気口71が形成されている。
また、外側室体6の天井6aには筒状体70の開口70aに対峙した透明なガラス78が設けられ、燃焼室体1内部で発生する光を取出し可能にしている。例えば、第2の実施の形態と同様にミラーや光ファイバーを介してガラス78からの光を取出し、レーザー光線として利用する。
図中、86は、ガラス78を通過してきた光の温度を測定するための温度センサである。
詳しくは、外筒80は例えばタングステン(融点3407℃)で形成されており、内筒81はセラミックス、例えばサクランダム(融点2432℃)で形成されている。ここで、内筒81を形成するセラミックスは燃焼物の燃焼により溶解して、遠心力で外筒80側に押しつけられて燃焼室体1を形成する。セラミックスが溶解することにより、燃焼による高温は遮断され外筒80に伝えられにくくなり、燃焼室体1の耐熱性が向上する。尚、このセラミックスは、燃焼装置の運転前に筒状体70から粒子として投入され燃焼装置の運転中に溶解して内筒81を形成する。燃焼室体1内の温度は、燃焼時には、例えば、1,000℃〜70,000℃になる。これにより、水が酸素と水素に熱分解される。
また、中間仕切壁72には、冷却流体通路9を流れる冷却流体が噴出する複数の噴出孔116が設けられている。噴出孔116から噴出した冷却流体は、燃焼室体1に向けて吹きかけられて、燃焼室体1の外筒3を冷却するとともに外筒3の外側を流下して、ベアリング73の外側に設けられた孔119を通過し、排出通路部8から灰分とともに外側室体6の外部に排出される。そして、この冷却流体は、水分分離器12で遠心分離されて取出される。この水分分離器12は、外側室体6の外側に設けられ、排出通路部8から排出された灰分から水分を、例えば遠心分離により分離する。
また、実施の形態では、燃焼室体1に供給された燃焼物に着火させる着火装置30が備えられている。着火装置30は、燃焼室体1の下部開口4の近傍に設けられた点火プラグで構成されている。
また、この燃焼装置には、例えば、別の装置等からの流体(例えば、温水プール用の水等)が引き込まれるとともにこの流体と後述の排気管130中のガスとの交差熱交換を行なう加熱槽120が設けられている。加熱槽120は、その下部に流体が流れ込む流入口121が設けられ、その上部に流体が流出する流出口122が設けられている。図中、123は、加熱槽120内の流体の温度を測定するための温度センサである。
また、螺旋管130aと螺旋状管130bとの間の排気管130の経路中には、内部を流れるガスの流量を調整するための電磁調整弁139が設けられている。図中、140は、排気管130の内部のガスの圧力を測定するための圧力センサである。141は、排気管130の経路に設けられた水抜き用のドレーンである。
更に、加熱槽120に至る排気管130の径路中に動力タービン58が設けられており、発電等の用に供される。
そして、本装置の始動時には、回転駆動部88により、燃焼室体1を回転させるとともに、燃焼室体1内に酸素供給器14及び水素供給器83から酸素及び水素が供給される。この状態で、着火装置30の点火プラグが作動させられ、酸素による水素の燃焼により燃焼室体1が高温に温度上昇させられる。そしてセラミック粒子を筒状体70から投入すると、セラミックスは水素の燃焼により溶解して、遠心力で外筒3側に押しつけられて内筒2を形成する。
一方、ガスは冷却されて、ガス回収部60に至り、ガス回収部60のガス遠心分離器61により、水素,二酸化炭素及びその他のガスに分離して回収される。この場合、燃焼室体1への空気の供給が遮断されているので、窒素の供給がほとんどなくなり、そのため、燃焼物に起因するもの以外は、窒素酸化物の生成が抑制される。その結果、排気ガスがクリーンになり、またその回収も容易に行われる。
排出通路部8から排出された灰分は、水分分離器12に至り、灰分から水分が分離され、汚泥となって排出される。この場合、汚泥の量は、処理する流動物Lに比較して極めて少ないものになり、その後の処理が容易なものとなる。
尚また、上記第二及び第三の実施の形態において、筒状体70の開口に対峙した透明なガラスが設けられているが、このガラスの上方に別のガラスを設けるとともにこれらの2枚のガラスを交互に開閉可能にし、例えば、粗大ゴミ等の廃棄物を、2枚のガラスの間の空間に一時収納して燃焼室体内に投入可能にしてもよく適宜変更して差し支えない。
Claims (19)
- 空気の供給が遮断されるとともに燃焼物に水が混合された流動物が供給され該流動物中の水を熱分解して燃焼物を燃焼させて燃焼後のガスを排気する燃焼室体と、上記流動物を上記燃焼室体に供給する流動物供給部とを備えたことを特徴とする燃焼装置。
- 上記燃焼室体から排気されるガスを回収するガス回収部を備えたことを特徴とする請求の範囲1記載の燃焼装置。
- 上記ガス回収部を、ガスの種類毎に分けて抽出するガス遠心分離器を備えて構成したことを特徴とする請求の範囲2記載の燃焼装置。
- 上記燃焼室体を囲繞する外側室体を設け、上記燃焼室体の下部に燃焼室体の灰分を排出する下部開口を設け、該下部開口から上記外側室体の外側に灰分を排出する排出通路部を設け、上記外側室体と燃焼室体との間の空間を上記排出通路部を冷却する冷却流体が通される冷却流体通路として構成し、該外側室体の下部に冷却流体が流入する流入口を設け、該外側室体の上部に冷却流体が流出する流出口を設けたことを特徴とする請求の範囲1,2または3記載の燃焼装置。
- 上記排出通路部から排出された灰分から水分を分離する水分分離器を設けたことを特徴とする請求の範囲4記載の燃焼装置。
- 上記燃焼室体を囲繞する外側室体を設け、上記燃焼室体を上記外側室体に対して回転駆動可能に設け、上記燃焼室体の下部に該燃焼室体内に連通し流動物を導入する下部開口を設け、上記燃焼室体の上部に上記燃焼室体に連通し排気を排出する上部開口を設け、上記燃焼室体を外筒と内筒とから構成し、上記燃焼室体の内筒を、上記燃焼室体の遠心力で外筒側に押しつけられ燃焼室体の内壁を形成する耐熱流体で構成したことを特徴とする請求の範囲1,2,3,4または5記載の燃焼装置。
- 上記燃焼室体の内筒を形成する耐熱流体を、該燃焼室体における燃焼物の燃焼により溶解し、遠心力で外筒側に押しつけられるセラミックスで構成したことを特徴とする請求の範囲6記載の燃焼装置。
- 上記燃焼室体に供給された燃焼物に着火させる着火装置を備えたことを特徴とする請求の範囲1,2,3,4,5,6または7記載の燃焼装置。
- 上記着火装置を、上記燃焼室体内に設けられる高周波加熱体で構成したことを特徴とする請求の範囲8記載の燃焼装置。
- 上記燃焼物に水が混合された流動物を貯留する流動物貯留槽を設けたことを特徴とする請求の範囲1,2,3,4,5,6,7,8または9記載の燃焼装置。
- 上記流動物貯留槽内に水を供給する水供給部を設け、該流動物貯留槽に該流動物貯留槽内の流動物を攪拌するミキサを設けたことを特徴とする請求の範囲10記載の燃焼装置。
- 上記流動物供給部を、上記流動物が通過する通過塔と、該通過塔の下部に設けられ上記流動物を該通過塔の上部に圧送する高圧ポンプと、上記通過塔の上部に接続管を介して接続され上記燃焼室体内に圧送された流動物を燃焼室体内に噴射する噴射体とを備えて構成したことを特徴とする請求の範囲1,2,3,4,5,6,7,8,9,10または11記載の燃焼装置。
- 上記接続管に付設され該接続管を流れる流動物に磁場を付与する磁場発生器を設けたことを特徴とする請求の範囲12記載の燃焼装置。
- 上記燃焼室体の上部に設けた上部開口から排気されるガスが通される排気管を設け、該排気管を上記通過塔内にその上部から下部に亘って配設され該排気管中のガスと通過塔内の流動物との交差熱交換を行なわせる螺旋管を備えて構成したことを特徴とする請求の範囲12または13記載の燃焼装置。
- 上記燃焼物に水が混合された流動物を貯留する流動物貯留槽を設け、上記螺旋管の後流側の排気管を、上記流動物貯留槽内を通るように配設したことを特徴とする請求の範囲14記載の燃焼装置。
- 上記燃焼室体の上部に設けた上部開口から排気されるガスが通される排気管を設け、該排気管の径路中に動力タービンを設けたことを特徴とする請求の範囲1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14または15記載の燃焼装置。
- 上記燃焼室体内に酸素を供給する酸素供給器を備えて構成したことを特徴とする請求の範囲1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15または16記載の燃焼装置。
- 上記燃焼室体内に水素を供給する水素供給器を備えて構成したことを特徴とする請求の範囲1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16または17記載の燃焼装置。
- 上記燃焼室体内に酸素,水素及び二酸化炭素以外の気体のための中和剤を注入する中和剤注入器を備えて構成したことを特徴とする請求の範囲1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17または18記載の燃焼装置。
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