KR0177830B1 - 질소산화물과 불완전 연소생성물의 생성을 제어하면서 물질을 연소하는 방법 - Google Patents

질소산화물과 불완전 연소생성물의 생성을 제어하면서 물질을 연소하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연소가 2개의 연소 영역에서 수행되는 PICS와 NOX를 동시 제어하는 연소방법에 관한 것으로, 고속의 산화제가 제 2연소영역에 분사되어 제 2연소영역 내에서 연소하기 전에 제 1연소 영역으로 부터 배기물을 흡인시키고, 이 제1연소영역을 바람직하게는 열분해 조건하에서 조작한다.

Description

질소산화물과 불완전 연소생성물의 생성을 제어하면서 물질을 연소하는 방법
제1도는 유해한 폐기물의 소각과 관련하여 수행되는 본 발명에 따른 한 한실시예의 개략도.
제2도는 고속 산화제의 분사와 배기가스 안으로의 흡인을 보다 상세하게 예시한 제1도의 실시예를 상세하게 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 유입수단 2 : 로
3,10 : 버너 4 : 전이챔버
4,5 : 제 2연소영역 11 : 분무탑
12 : 백하우스 13 : 연통
15,17 : 천연가스 16,18 : 공기
본 발명은 일반적으로 연소 분야에 관한 것으로 특히 바람직하게는 유해한 폐기물과 같은 폐기물을 소각하는 연소 방법에 관한 것이다.
연소성 물질의 연소에 있어서, 예컨대, 유해한 폐기물을 소각함에 있어서, 이 물질들은 완전하게 연소되지 않는 문제가 종종 발생한다. 이러한 상황은 전형적으로는 연소를 위해 공급되는 연소성 물질의 고도한 가변적 특징으로 인해 일어난다. 단위 부피당 고열량 값을 갖는 물질이 연소를 위해 연소 영역에 도입될때, 연소 영역에 공급되는 산소는 물질을 완전 연소시키는 데는 충분하지 않을 수도 있다. 또한, 만약 폐기물과 같은 연소성 물질이 연소영역에 제공되어 있는 산소와 잘 혼합되지 않거나 또는 냉각영역이 연소영역에 제공되어 있다면, 연소 반응은 불완전해질 것이다. 이것은 불완전 연소생성물(PICS)을 발생시키며, 다운스트리임(downstream)에서 세척단계를 추가해야 될 뿐만 아니라, 또한 상기 불완전 연소생성물은 대기로 배출되어 조업자와 지역 주민에게 피해를 일으킬수 있는 유독성 또는 유해한 성분을 포함할수도 있다.
PICS가 과도한 양으로 생성 될때는 당해 기술분야에서 숙련된 사람들은 추가 산소를 연소 영역에 분사시켜서 이 문제를 해결하여 왔다. 이 산소는 공기, 산소 농후 공기 또는 공업용 순수 산소의 형태로 연소 영역에 분사될 수도 있다. PICS 문제를 처리하기 위해 연소 영역에 분사되는 산화제의 산소 농도가 더 높을수록, 시스템의 효율을 저해할 수 있는 연소부로 통과되는 비활성 질소의 양이 적어지게 되며, 이에따라, 산소농도가 더 높은 산화제가 바람직하다. 불행하게도 산화제의 산소 농도가 더 높을수록, 후속 연소에 대한 경향이 더욱 커져서 질소 산화물(NOX)를 형성하게 되며, NOX은 연소 공정으로부터 결과되는 바람직하지 않은 오염물 그 자체이다. 이에따라 연소 반응으로부터 환경오염물(PICS)을 감소 또는 제거시키려 할 경우, 종종 다른 환경 오염물(NOX)의 생성이 결과된다.
따라서 과도한 양의 PICS또는 NOX를 생성하지 않고서 연소반응을 수행할 수 있게 하는 연소방법을 제공하는 것이 바람직하다.
이에 따라서 본 발명의 목적은 이 과도한 양의 질소 산화물을 생성하지 않고서 불완전 연소생성물의 생성을 제어하는 연소방법을 제공하는 것이다.
이 명세서를 숙지함에 의해 당해 분야에서 숙력된 사람에게 명백하게 될 상기 및 다른 목적은 다음과 같은 본 발명에 의해 달성된다.
본 발명의 목적은
(a) 제 1연소 영역에서 물질을 연소하여 상기 불완전 연소생성물과 완전 연소생성물을 포함하는 가스상 배기물을 생성하는 단계와,
(b) 상기 제 1연소 영역으로 부터 동일한 폭과 동일한 축방향을 갖는 제 2연소 영역으로 상기 가스상 배기물을 통과시키는 단계와,
(c) 상기 축방향과 평행하게 배향된 랜스를 통해 초당 적어도 91.44m의 고속에서 상기 제 2 연소 영역으로 연료가 없이 적어도 하나의 산화제 스트리임을 분사시키는 단계로서, 상기 스트리임은 상기 제 2 연소 영역의 폭의 1/100이하의 지름을 가지며 산소 농도가 30%이하인 적어도 25%인 단계와,
(d) 상기 불완전 연소생성물을 상기 고속의 산화제에 흡인(aspiration)시키는 단계와,
(e) 상기 제 2연소 영역에서 상기 고속의 산화제와 상기 산화제에 흡인된 상기 불완전 연소생성물을 연소하는 단계로서, 흡인된 상기 불완전 연소 산화물과 고속의 상기 산화제를 홉합함에 의해 안정한 연소를 수행하는 단계와, 그리고
(f) 상기 완전 연소생성물을 상기 산화제로 흡인시킴에 의해 연소 반응을 확산시키는 단계로서, 상기 완전 연소생성물은 열 싱크로서 사용되어 질소 산화물의 생성을 억제하는 단계를 포함하고 있는 질소 산화물(NOX)과 불완전 연소생성물의 생성을 제어하면서 물질을 연소하는 방법을 제공하여 달성된다.
본 발명의 다른 목적은
(a) 연소 영역이 연로 농후 조건하에서 조작되고 연료를 구성하는 로 가스를 포함하고 있으며, 상기 연료를 구성하는 상기 로 가스를 흡인하기에 충분하며 연소가 일어날 정도로 높은 초기 고속으로 하나 이상의 산화제 제트류를 연소 영역에 분사하는 단계와,
(b) 상기 제트류의 연료와 산소의 비가 화학 양론비를 초과하도록 증가시키면서 고속의 상기 제트류로 인해 상기 연소영역에서 상기 연료와 상기 산화제를 강력하게 혼합하도록 하는 단계와, 그리고
(c) 상기 연소 영역내에서 상기 연료와 상기 산화제를 연소시키면서 높은 연료와 산소비로 인해 질소 산화물 수준을 낮게 유지하고 불완전 연소 생성물을 생성하지만 상기 연료와 상기 산화제를 강하게 혼합함으로 인해 검댕의 생성양을 제한하는 단계를 포함하고 있는 질소 산화물과 불완전 연소생성물의 생성을 동시 제어하도록 열분해 연소 영역을 조작 하기 위한 방법을 제공함에 의해 달성 된다.
본원에서 사용되는 용어 산화제 제트류 지름은 노즐과 같은 분사 장치로 부터 나오는 지점에서의 산화제 스트리임의 지름을 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 검댕(soot)은 불완전 연소로 부터 결과하여 종종 스모그로 나타나는 탄소 또는 무거운 탄화수소의 미세한 입자로 이루어진 검은 물질을 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 분출(blow-off)속도는 산화제 제트류가 가스상 연료로 둘러싸일때 오리피스에 주어진 불꽃을 유지할 수 있는 오리피스에서 측정되는 최대 산화제 제트류 속도를 의미한다.
본 발명의 연소 방법에 있어서, 연소성 물질은 제 1연소 영역에 제공된다. 이 연소성 물질 또는 연료는 고체, 액체, 가스상 또는 혼합된 상의 형태일 수도 있고 연소를 위해 이 연소성 물질은 산화제와 분리하거나 함께 제 1연소 영역에 제공될 수도 있다. 본 발명은 단위 부피당 고도한 가변성 열량값을 갖거나 또는 고도한 가변 속도로 제 1연소 영역에 공급되는 연소성 물질에 대해 특히 유용성을 가질것이다. 본 발명의 연소방법에 사용될 수도 있는 연소성 물질 또는 연료의 실례로는 석탄, 나무, 갈탄, 중유 트래쉬(trash), 고체 폐기물, 액체 폐기물, 고체 및 액체 폐기물, 플랜트 유출 수용액 및 유해한 폐기물을 들 수 있다. 통상적으로는 연료가 고체 또는 액체 형태로 있을때, 고체 또는 액체로 부터 휘발되어 가스상 연료가 될 것이다.
제 1연소 영역에서 사용되는 산화제는 공기, 산소 농후 공기 또는 공업용 순수 산소, 산소 농후 공기 및 공업용 순수 산소일 수도 있고 버너와 같은 것을 통해 연소성 물질과 공급될 수도 있거나 또는 상기 산화제는 랜스(lance)와 같은 것을 통해 분리된 산화제 스트리임으로서 공급될 수도 있다. 또한 공기가 침투에 의해 제 1연소영역으로 통과될 수도 있다.
제 1연소영역 내에서 이 연소성 물질이 연소되어 이산화탄소와 수증기와 같은 완전연소생성물과 또한 불완전 연소생성물을 포함하는 가스상 배기물을 생성하도록 한다. 불완전 연소생성물 또는 PICS는 연소 영역의 온도와 압력 조건하에서 산화 또는 추가의 산화를 수행할 수 있는 종류로서 규정될 수도 있다. 널리 공지된 PICS의 실례로는 일산화탄소, 탄화수소, 검댕 및 디옥신과 푸란과 같은 염소화된 탄화수소를 들 수 있다.
계속해서 가스상 배기물은 제 1연소 영역에서부터 제 2 연소 영역으로 통과되며, 이것은 제 1 연소 영역과 일체식으로 구성될 수도 있거나 제 1연소 영역과 분리될 수도 있고 도관 또는 다른 통로에 의해 제 1 연소 영역과 연결될 수도 있다. 유해성 폐기물을 소각함에 있어서, 제 1연소 영역은 소각 시스템의 주연소 챔버일 수도 있고 제 2연소 영역은 이러한 장치의 보조 연소 챔버일 수도 있다. 때때로 소각 시스템의 주연소 챔버는 회전로를 포함한다. 주 연소 챔버는 주연소 챔버로 부터의 가스상 배기물을 처리하여 폐기물을 분해하도록 더 고온의 온도에서 조작하고 충분한 가스 체류 시간을 제공하여 폐기물을 우수하게 분해하도록 한다.
적어도 25%, 바람직하게는 30% 의 산소농도를 갖는 적어도 하나의 고속의 산화제 스트리임이 제 2연소 영역에 분사된다. 가장 바람직하게는 이 고속 산화제는 99.5% 이상의 산소 농도를 갖는 공업용 순수 산소이다. 통상적으로 이 고속 산화제는 초당 적어도 91.44m의 속도를 가질 것이고 일반적으로 이 속도는 초당 121.92 내지 457.20 m의 범위내에 있을 것이다. 이 속도는 배기 가스가 산화제에 흡인되도록 충분히 높다. 이 흡인 작용은 제 2 연소 영역내에서 일어날 수도 있거나 또는 제 2연소 영역의 업스트리임(upstream)에서 일어날 수도 있다. 이 흡인 현상은 배기가스와 특히 배기 가스내의 PICS를 산화제와 친밀하게 혼합되게 하여 후속적인 연소가 고열 지점을 피하면서 안정화되어 지도록 하며, 이 고열 지점에서 NOX가 많이 형성되어지며 내화물 손상을 야기시킬 수 있다. 나아가 또한 고속 산화제에 흡인되는 배기가스 내에서 연소 반응으로 부터의 완전 연소생성물은 예컨데 이산화탄소와 수증기이며, 이것은 연소 반응을 위한 벨러스트(Ballast)로서 사용되어 이에따라 연소 반응이 확산되고 이 연소반응으로 부터의 열은 이 열 싱크(sink)에 의해 흡수된다. 이것은 추가의 NOX의 형성을 억제한다.
배기가스가 고속 산화제에 흡인된 후, 불완전 연소생성물은 제 2연소 영역내에서 산화제와 연소된다. 필요하다면, 추가의 연료와 산화제가 각각 제 2연소 영역에 제공되어 연소를 수행할 수도 있다.
이 고속 산화제는 고속의 산화제 분사 지점으로 부터 약 300의 산화제 제트류 지름안에서 제 2연소 영역의 벽상에서의 산화제 제트류의 충돌이 일어 나지 않도록 하는 방법으로 제 2연소 영역에 분사된다. 바람직하게는 이 고속 산화제는 제 2연소 영역의 축방향에 대해 실제적으로 평행한 방향으로 제 2연소 영역에 분사된다. 이러한 방법으로 과도한 NOX생성 뿐만 아니라 내화물 손상을 야기 시킬 수도 있는 국소적 과열을 피할수 있다.
바람직하게는 이 고속 산화제는 제 2연소 영역에 다수의 스트리임으로 분사된다. 일반적으로 다수의 고속 산화제 스트리임의 범위는 30 내지 50개가 바람직하다. 이 다수의 고속 산화제 스트리임은 서로 평행하게 분사 될 수도 있다. 그러나 인접한 평행한 스트리임은 일반적으로 친밀하게 단일 제트류에 합체화되기 때문에, 적어도 2개의 그리고 바람직하게는 대부분의 다수의 고속 산화제 스트리임은 바깥쪽 방향으로 분기된 스트리임으로서 분사되어야 하는 것이 바람직하다. 특히 바람직한 실시예에 있어서, 바깥쪽 방향으로 분기되는 매우 인접해 있는 스트리임 PICS-함유 배기 가스가 산화제에 흡인된 후 수렴된다. 다수의 스트리임을 사용하여 산화제로의 배기 가스의 전체적 흡인을 향상시키고 나아가 바깥쪽 방향으로 분기된 산화제 스트리임을 사용하여 흡인 현상의 완전성을 향상시키고, 이에따라 PICS가 제 2연소 영역에서의 불꽃 영역을 바이패스되지 않도록 하는 한편 추가의 NOX형성이 지체되도록 한다. 이 바깥쪽 방향으로 분기된 스트리임은 다운 스트리임에서 수렴되어 제 2연소 영역내에서 산화제와 함께 PICS의 완전연소를 향상시킨다. 이것은 또한 로 또는 연소 영역 벽 상에서 불꽃 충돌을 방지하여 내화물 또는 슬랙(slagging)의 과열을 피하도록 한다.
본 발명의 바람직한 실시예로는 예컨데, 노즐 상에서 클러스터(cluster)로서 다수의 오리피스를 통해 산화제를 분사하는 것을 들 수 있으며, 다발의 중심에서 부터 떨어져 있을수록 오리피스의 분기각이 더 크도록 되어 있다. 이 실시예는 단계화된 연소를 촉진시켜 이에 따라 불꽃 온도와 NOX형성을 추가로 감소시키는 장점을 갖는다.
제 2연소 영역내에서 수행되는 연소의 온도제어를 보다더 향상시키기 위하여, 물 또는 다른 냉각제가 제 2연소 영역에 분무되어 제공될 수도 있다. 그러한 보조 냉각제가 사용될때는, 또한 연소전에 또는 연소하는 동안 고속 산화제에 흡인되는 방식으로 이러한 보조 냉각제가 제공되는 것이 바람직하다.
본 발명을 실시함에 있어서, 제 1 연소 영역은 때때로 열분해 또는 연료 농후 조건하에서 조작되어야 하는 것이 바람직하다. 제 1 연소 챔버내에서 연료 농후 조건은 제 1연소 영역내에서의 가스 부피 흐름을 감소시켜서 이에 따라서 제 2연소 영역에 전달되는 미립자 잔여물을 감소시킨다. 나아가 제 1연소 영역 내에서의 연료 농후 조건은 매우 안정한 온도로 유도할 수 있어서 연소성 증기의 생성을 매우 안정하게 유지할수 있으며 상기 증기는 산소 필요성의 불완전성을 감소시키는 한편 제 2연소 영역 내에서의 연료 필요성을 상당하게 감소시킨다. 이와같은 결과로서 보다 많은양을 처리할수 있다.
연료 농후 연소 영역에서의 NOX형성은 낮은 것으로 생각하고 있다. 그러나 이것은 일반적으로 혼합이 제한되어 혼합되지 않은 연소공정(미리 혼합된 연소와는 대조적임)에서는 해당되지 않는다. 이 문제는 연료와 산화제의 국소적 접촉면에서는 종종 아직 충분하게 과도한 산소가 고온으로 있어서 상당한 비율의 NOX를 생성하는 것이다. 바람직하게는 산화제 제트류의 속도가 분출 속도를 앞서는 작은 지름의 고속 산화제 제트류를 사용하므로 인해 연료 함유로 가스는 상기 제트류에 빠르게 흡인된다. 이에따라 연료와 산소비는 화학양론비에 비해 빠르게 증가하고 혼합물의 평형 불꽃 온도는 과도한 연료와 연소생성물의 비말동반(entrainment)으로 인해 빠르게 감소된다. 이 동안 초기 제트류 속도는 매우 고도하여 연소가 일어날 수는 없다. 이 결과로 NOX생성에 적절한 조건(즉 고온, 과량 산소)에서도 가스 체류시간은 임의의 상당한 양의 NOX를 생성하기에는 매우 짧다. 나아가 고속 제트류의 흡인 작용은 강한 혼합 및 로가스의 강력한 재순환을 생성한다. 이것은 국소적으로 과도한 산소를 가능한한 최소화하는 것이다.
연료 농후화 연소 영역에서의 로가스의 강력한 혼합은 유기 물질의 가스화를 촉진시켜 일산화탄소, 수소와 메탄과 같은 가스상 연료를 형성하는 한편 검댕 입자의 형성을 최소화한다. 검댕 입자는 PICS가 원인 인자이고 그들이 형성될때는 제 2연소 영역에서의 연소를 어렵게 할 수도 있다. 산소의 양을 유효하게 함에 따라, 충분히 고온에서도, 휘발성 물질은 열분해(열 크래킹(cracking)), 부분 산화반응(또한 산화 열분해로서 공지됨) 또는 완전 산화반응을 포함한 화학 반응을 수행할 수도 있다. 만약 국소적으로 산소와 탄소 비가 낮거나 자유기 농도가 낮다면, 또는 탄소와 산소비의 자유기 농도가 낮다면 중탄화수소(검댕)는 중합(재결합)반응을 의해 형성된다. 고속의 제트류를 사용하여 가스 스트리임의 혼합과 재순환을 향상시키고 구속적으로, 산소와 탄소 비가 더욱 균일한 프로파일(profile)이 수득된다.
산소는 산소분자 뿐만 아니라 증기와 이산화탄소에 의해서도 공급될 수 있다. 고속의 산화제에 의해 야기된 연소 영역 내에서의 내부 재순환은, 고체 폐기물과 같은 연소 영역 내에서의 물질의 건조에 의해 생성된 증기 또는 이산화탄소, 또는 증기와 이산화탄소가 검댕을 감소시키는데 유리하게 사용되게 할 수 있다. 그밖에 연소영역 내의 강력한 혼합과 재순환은 연소영역 전체를 통해 자유 라디칼을 균일하게 분배하여, 이에따라 검댕의 형성을 추가로 감소시키는데 도움을 준다.
본 발명의 바람직한 방법은 제트류의 다중 스트리임을 사용하여 지름이 더 작은 지름의 제트류가 사용될 수 있도록 하다. 바람직하게는 각 제트류의 지름은 연소 챔버 또는 영역의 지름 또는 폭의 1/100 이하이다. 지름이 더 작을수록 흡인은 더 빠르게 일어나고 난류영역은 더 작다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예는 초기에 상술한 다중 스트리임, 분기 및 수렴 배치를 사용하는 것이다. 발광 불꽃 크기는 단일 스트리임 불꽃과 비교하여 이 분기 및 수렴 배치로 인해 증가되어 더 큰 복사열 전달을 열부하에 대해 유도한다. 고속의 제트류 또는 제트류들의 속도의 범위는 일반적으로 초당 121.92 내지 457.20 m가 바람직할 것이다.
본 발명을 실시함에 있어서, 제 2연소 영역은 산화 또는 산소 농후 조건하에서 조작되어야 하는 것이 바람직하다. 이것은 바람직하지 않은 모든 연소성 물질이 대기로 방출되는것이 제거되도록 완전히 연소되도록 한다. 제 2연소 영역으로 분사되는 고속 산화제의 분사속도와 지속력은 증가 또는 감소되어 제 2연소 영역내에서 바람직한 수준의 과량 산소를 유지하도록 한다. 제 2 연소영역 내에서 과량 산소를 바람직한 수준으로 유지하는 주요 방법은 제 2 연소영역 내에서 또는 제 2연소 영역으로 부터의 유출물 내에서의 산소농도를 모니터하고 이에따라 고속의 산화제를 조정하는 것이다. 제 2연소영역내에서 과량 산소를 충분한 수준으로 유지하는 바람직한 보조방법은 제 2연소영역 또는 이것으로부터의 유출물내에서의 일산화탄소 농도를 모니터하고 산소농도 셋팅점을 증가시키나 이에 따른 산화제 흐름을 증가시킨다. 유출물의 다른 파라메터가 제 2연소 영역내에서 바람직한 산화제 조건을 유지하도록 모니터 될 수도 있으며 유출물의 다른 파라메터로는 불투명도와 광도를 들 수 있다.
다음의 실시예는 본 발명과 이에 따라 얻을 수 있는 장점을 더 설명하기 위해 제공하였다. 그러나 이 실시예는 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
[실시예]
본 발명은 제1도와 제2도에서 예시한 바와같은 장치를 사용하여 유해한 폐기물을 소각하는것과 병행하여 수행하였다. 이 도면에서의 번호는 공통요소에 대해서는 동일하게 적용하였다.
도면을 참조로 하여, 유성 슬러지와 오염된 토양으로 구성된 유해성 폐기물은 유입수단(1)을 통해 시간당 4.1톤의 속도에서 본 발명의 제 1연소 영역인 회전로(2)에 제공하였다. 천연가스(17)와 공기(18)를 버너(3)를 통해로(2)에 제공하였고, 산소(19)는 랜스(20)을 통해 로(2)에 제공하였다. 이 유해성 폐기물은 열분해 조건 하에서 연소되어 불완전 연소생성물을 포함하는 배기 가스를 생성한다. 이 경우에 PICS는 일산화탄소, 메탄 및 다른 알려지지 않은 유기 성분으로 구성되어 있다. 회전로로의 산소 흐름은 로(2) 배출 온도를 애쉬(ash)를 과열시키지 않고 애쉬로 부터의 유해한 폐기물을 제거하도록 의도한 수준에 근접하게 유지되도록 조정하였다.
이 가스상 배기물을 로(2)에서부터 전이 챔버(4)로 통과시키고 그곳으로부터 제 2연소챔버(5)에 통과시켰다. 챔버(4)와 (5)는 본 발명의 제 2연소 영역이다. 공업용 순수 산소(7)를 랜스(6)을 통해 거쳐 분기 스트리임(8)으로서 제 2연소 챔버(5)로 내향되게 초당 457.2m이하의 속도에서 전이 챔버(4)를 통해 가스상 배기물의 흐름에 인접하게 분사하였다. 모든 고속의 산화제 스트리임(8)을 조합된 제트류(14)에 수렴시켰다. 소량의 천연가스(15)와 공기(16)을 또한 버너(10)를 통해 공급하여 챔버(4)내에서의 연소를 보조하였다. 물 스프레이(9)를 분무하여 챔버(4)에 공급하였다. 이 가스상 배기물과 분무된 물을 고속의 산화제 스트리임에 흡인시키고 전이챔버(4)와 보조 연소챔버(5)에서 연소를 수행하였다. 산화조건은 공정 변수로서 챔버(5)의 배출부에서 연료가스의 산소농도를 모니터 함에 의해 챔버(5)에서 연소함에 의해 유지하였다. 이 공정변수는 의도한 셋팅점과 비교하여 (21)로 지시된 바와같은 비례-적분-유도(PID) 제어기를 사용하여 산소의 의도한 흐름 속도를 결정하였고 이 산소흐름 속도는 유출물내에서의 산소 수준이 예정된 수준 이하로 떨어질때라도 증가하였다. 그밖에 이 의도한 산소흐름 속도는 연료 가스 중의 일산화탄소 수준이 20ppm을 초과할때라도 증가하였다.
챔버(5)로 부터의 배기물 또는 유출물을 분무탑(11)과 백하우스(12)를 통해 통과시켜서 계속해서 연통(13)을 통해 대기로 배출시켰다. 연통(13)을 통과한 배기 가스중에 감지할 만한 수준의 이산화탄소가 없을때는 이에따라 모든 PICS가 완전히 연소됨을 지적한것이다. 이 연소 공정내에서는 최소한의 검댕 형성이 관측되었다. 나아가 이 NOX수준은 용인될 만한 수준 내에 있었다.
비교목적을 위해 제 2연소 영역으로의 고속의 산화제의 분사를 사용하지 않는 것을 제외하고는 상술한 바와 유사한 방법으로 수행하였다. 유해한 폐기물을 위한 이 공정 속도는 대기로 방출되는 유출물내의 상당한 수준의 일산화탄소를 빈번하게 처리하지 않고서는 시간당 2.5ton을 초과할수 없었다.
본 발명은 특정 실시예를 참조로 하여 상세히 기술하였지만, 당해 기술 분야에서 숙련된 사람들은 특허청구의 범위의 정신과 범위내에 있는 다른 실시예가 있음을 인지하게 될 것이다.

Claims (8)

  1. 질소 산화물과 불완전 연소생성물의 생성을 제어하면서 물질을 연소하는 방법으로서, (a) 제 1연소 영역에서 물질을 연소하여 상기 불완전 연소생성물과 완전 연소생성물을 포함하는 가스상 배기물을 생성하는 단계와, (b) 상기 제 1연소 영역으로 부터 동일한 폭과 동일한 축방향을 갖는 제 2연소 영역으로 상기 가스상 배기물을 통과시키는 단계와, (c) 상기 제 2 연소 영역의 폭의 1/100이하의 지름을 가지며 적어도 30%의 산소 농도를 갖는 적어도 하나의 산화제 스트리임을 제 2 연소 영역에 분사하는 단계로서, 상기 축방향과 평행하게 배향된 랜스를 통해 초당 적어도 91.44m의 고속에서 상기 제 2 연소 영역으로 연료를 분사하지 않고 적어도 하나의 상기 산화제 스트리임을 분사시키는 단계와, (d) 상기 불완전 연소생성물을 상기 고속의 산화제에 흡인시키는 단계와, (e) 상기 제 2연소 영역에서 상기 고속의 산화제와 상기 산화제에 흡인된 상기 불완전 연소생성물을 연소하는 단계로서, 흡인된 상기 불완전 연소 산화물과 고속의 상기 산화제를 혼합함에 의해 안정한 연소를 수행하는 단계와, 그리고 (f) 상기 완전 연소생성물을 상기 산화제로 흡인시킴에 의해 연소 반응을 확산시키는 단계로서, 상기 완전 연소생성물이 열 싱크로서 사용되어 질소 산화물의 생성을 억제하는 단계를 포함하고 있는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제 1연소 영역에서의 연소가 열분해 조건하에서 수행되고 상기 제 2연소 영역에서의 연소가 산화조건하에서 수행되는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제 2연소 영역에서 또는 상기 제 2연소 영역으로 부터 통과된 유출물에서의 산소의 수준을 모니터하고, 상기 유출물의 산소의 수준이 예정된 수준 이하로 떨어질 때 상기 고속의 산화제의 스트리임을 상기 제 2연소 영역에서 증가시키도록 하여 상기 제 2연소 영역에서의 산소 수준을 의도한 수준에서 유지시키는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제 2연소 영역에서 또는 상기 제 2연소 영역으로 부터 통과된 유출물에서의 일산화탄소의 수준을 모니터하고 상기 제 2연소 영역 또는 상기 유출물의 상기 일산화탄소의 수준이 예정된 수준을 초과할때 상기 고속의 산화제의 스트리임을 상기 제 2연소 영역에서 증가시키도록 하여 상기 제 2연소 영역에서의 산소 수준을 의도한 수준에서 유지시키는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 가스상 배기물이 완전 연소생성물을 더 포함하고, 상기 완전 연소생성물과 상기 가스상 배기물이 상기 고속의 산화제에 흡인되도록 하는 단계를 더 포함하여서, 상기 완전 연소생성물이 연소 반응을 위한 밸러스트로서 사용되도록 하는 방법.
  6. 질소 산화물과 불완전 연소생성물의 생성을 동시에 제어하도록 열분해 연소 영역을 작동시키는 방법으로서, (a) 적어도 하나의 산화제 제트류를 로 가스 함유 연료를 포함한 연소 영역에 분사하는 단계로서, 상기 로 가스 함유 연료를 상기 적어도 하나의 산화제 제트류에 흡인시키기에 충분하게 고속으로 적어도 하나의 상기 산화제 제트류를 분사하는 단계와, (b) 상기 산화제 제트류의 연료와 산소의 비가 화학 양론비를 초과하도록 증가시키면서 고속의 상기 제트류로 인해 상기 연소영역에서 상기 연료와 상기 산화제를 강력하게 혼합하도록 하는 단계와, 그리고 (c) 높은 연료와 산소비로 인해 질소 산화물 수준을 낮게 유지하고 높은 연료 대 산소비로 인해 불완전 연소생성물을 생성하지만 상기 연료와 상기 산화제를 강하게 혼합함으로 인해 검댕의 생성양을 제한하면서 상기 연소 영역내에서 연료와 산화제를 연소시키는 단계를 포함하고 있는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 불완전 연소생성물을 상기 제 2 연소 영역으로 통과시켜서 상기 제 2 연속 영역 내부에서 이들을 연소시키는 단계를 추가로 더 포함하고 있는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 적어도 25%의 산소 농도를 갖는 적어도 하나의 산화제 스트리임을 상기 불완전 연소생성물이 고속의 산화제 스트리임에 흡입되기에 충분하게 고속으로 상기 제 2 연소 영역으로 분사하여 상기 제 2 연소 영역내에서 상기 불완전 연소생성물을 상기 고속의 산화제와 연소시키는 단계를 추가로 더 포함하고 있는 방법.
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