JPS6266016A - 燃焼ボイラー - 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】 本発明は、液体廃棄物や廃ガス、特にハロゲン化炭化水
素を含有する液体廃棄物および廃ガスの焼却処理によっ
て発生する熱の回収に関するものである。さらに詳しく
は、本発明は通常の場合より低い燃料価の、より高塩素
化度の炭化水素を含む廃棄供給物を効率良く焼却処理す
るための、特別に設計された煙管ボイラーシステムに関
するものである。

ハロゲン化炭化水素物質を内たき水平煙管ボイラー中で
燃焼させ、燃焼熱を利用して飽和蒸気を造り出す。ハロ
ゲン有価物は、例えば水に吸収させるなどして、液体廃
棄物および廃ガスの燃焼により回収される。ハロゲン有
価物を効率的に再生利用するため、高塩素化度、低燃料
価の物質の燃焼は、断熱条件又はできるだけ断熱条件に
近い条件で、また燃焼に必要な過剰酸素の量は最小限に
抑えて行わなければならない。より高塩素化度の炭化水
素廃棄物を焼却する際、通常燃料価が低いので、燃焼を
効率的に行なうにはさらに燃料の供給が必要であり、ま
たこうした煙管ボイラーの場合、燃焼温度は通常のとき
より高いのが普通である。廃棄供給物の物理的・化学的
性質がそれぞれ異なること、廃棄供給物の燃焼生成物が
腐食性を示すこと、および有毒物質を効果的に分解する
のに必要な運転温度がかなり高いことなどにより、熱の
回収は困難の多い問題となっている。工業用のパッケー
ジ蒸気ボイラーや、従来の蒸気発生熱交換器を取り付け
た焼却炉などは、ハロゲン化炭化水素を含有した廃液や
廃ガスを燃やす場合には、ある欠点が伴なうことがわか
っている。燃焼を効率的に行なうにはかなり多くの熱が
必要となるなめ、また燃焼によって発生した煙道ガスの
腐食性が極めて高いために、ボイラー装置の構造物が有
害な影響をこうむるのである。チューブシートボイラー
のチューブシートが炭素鋼のような従来の金属物で造ら
れているときは、比較的短時間のうちに腐食によって破
壊されるので、極めて多くの装置メンテナンス費用が必
要となる。耐食性を増すために、煙管ボイラーに新種の
金属を組み込んだ場合には、ボイラー自体のコストが高
くなって不都合である。

本発明では、ハロゲン化炭化水素を分解するため工業用
パッケージ煙管ボイラーを利用し、また従来のエンドシ
ートメタル材料を利用して、ボイラーのコストを可能な
限り低く抑えている。さらに本発明では、標準的な煙管
ボイラーに高ハロゲン化度の炭化水素を効率よく燃焼さ
せるようにする適切な改良法をも与えている。

高塩素化炭化水素廃棄物を焼却するのに工業用煙管ボイ
ラーを利用する場合、燃焼室（炉）の容積が小さすぎて
、必要とされる通常の大きめの炎を収容することができ
ず、またこうした廃棄物を燃焼させるのに、燃焼室内で
の滞留時間が充分得られないということが明らかとなっ
ている。さらに、これらの廃棄物は好ましくない物理的
性質を有していることが多く、このため均一な供給調整
や液体を霧化して微細液滴とすることなどか難しくなる
。この結果、炎が不安定となり、耐火物ライニングおよ
び／または金属伝熱面と接触するような長さの炎となる
ため、破損が起こるか又はボイラーの実用寿命がかなり
短くなる。

さらに普通知られていることであるが、高塩素化炭化水
素の廃液および廃ガスには多量の不活性物質が含まれて
いるため、発熱量が少ない。バ・ソケージ煙管ボイラー
の水冷炉中でこれらの廃棄物を燃焼させるには、安定な
炎を保持するため、また有機廃棄物を完全に分解させる
ための燃焼を維持するため、廃棄供給物に対し、天然ガ
ス又は燃料油のような燃焼支援燃料が高い割合で必要と
なる。

場合によっては、米国特許４，１９８，３８４に記載さ
れている［直流（Ｓ　ｔｒａｉｇｈｔ　　ｔｈｒｏｕｇ
ｈ）　Ｊ型の一般的性質を有する従来の蒸気発生熱交換
器を備えた焼却炉を使用して、パッケージ煙管ボイラー
に関する上記問題点を解消することができる、しかしこ
のタイプの焼却炉にも固有の問題点が存在する。

有毒物質を充分に（米国政府規制レベルにまで）分解さ
せるには、１，０００℃〜１，８００℃（実際には１，
２００℃〜１，５００℃が多い）というかなり高い燃焼
温度が必要となる。直流型熱交換器の前管部は、高温燃
焼ガスや炉の耐火壁からの放射熱に直接さらされると、
急激に破損される。こうしたシステムがうまく機能する
には、チューブシートの温度を下げろための特殊な設計
および特殊なｔｔａ造材料が要求される。一方、当然な
ことであるが、特殊設計物および新種材料を使用すれば
、このような特性をもたせた直流型焼却炉のコストが大
幅にアップし、従って工業的には好ましくないことにな
る。

本発明では、耐火物内張り炉の利点を利用し、さらに煙
管ボイラーと相互連結させた大型水冷炉を使用して、ボ
イラー中の燃焼ガスの温度をかなり低下（１，０００℃
程度にまで）させ、標準的構造材料および設計物を、蒸
気発生器のチューブシート用に使用できるようにしてい
る。従って適切なコストで実用性の高い焼却炉が得られ
ることとなる。

有用性の高い煙管ボイラー構造物が米国特許４．１２５
，５９３；４，１９５，５８９および４，４７６．７９
１に記載されている。廃棄供給物から出るハロゲン化炭
化水素物置が、この煙管ボイラー構造物中で、通常の方
法で燃焼される６本発明では、こうした煙管ボイラーシ
ステムに対する改良について開示しており、通常発生す
る過剰な腐食作用によって破損することのない標準的な
ボイラー材料を使用して、燃料価が低く塩素化度の高い
炭化水素を燃焼して１ＩＣＬ！の回収および蒸気の発生
が効率的に行えるようになっている。このように、本発
明による燃焼室と煙管ボイラーの集成体は、液体又はガ
ス廃棄物（通常ハロゲン化炭化水素）のいずれかの焼却
処理により発生する熱の付随的な回収が可能であり、こ
うした処理作業に対し常に満足できる状態で行なうこと
ができる。

上記問題点を認識した上で、本発明はハロゲン化炭化水
素の焼却炉に関するものであり、発熱量のかなり少ない
液状又はガス状の高ハロゲン化炭化水素廃棄物の雑多な
供給物から熱を取り出し、これによって水冷水平煙管ボ
イラーによりハロゲン酸や飽和蒸気が形成される。高温
燃焼ガスと接触する金属表面の内部腐食は、ボイラーに
よって発生ずる飽和蒸気の温度を制御することにより防
止される。したがって、焼却炉の内部表面又は使用面、
特にチューブシートと接触するガスの腐食作用は最小限
に抑えられる。本発明による焼却炉では、燃焼室におい
て廃棄物のより長い滞留時間が得られ、これにより廃棄
物は燃焼室の長さの範囲内で完全に焼却処理されるよう
になる。さらに、燃焼室の構造は、最小量の支援燃料で
廃棄物を効率的に燃焼させ、高い塩素濃度（Ｈ（１！と
じて）の煙道ガスを生成するような構造となっている。

また燃焼室は、この種の廃棄物を焼却処理したときに通
常発生する熱の約５０％の範囲内で煙道ガスの温度に、
チューブシート（組立て品又は通常のチューブシート材
料）が確実にさらされるように設計されている。廃棄物
の物理的性質が種々異なること、および霧化が不規則と
なることを考慮すると、普通炎はその温度、大きさ、お
よび場所が一定しないこととなる。本発明による改良さ
れた構造物は、移動する炎前部を有し、この炎が従来型
ボイラーの奥深くにまで伸び広がるため、耐火物ライニ
ングおよび／または金属伝熱面およびチューブ支持シー
トの損傷が防げる。

さらに詳しくは、本発明による装置は水冷水平煙管ボイ
ラーの改良物であり、次のような部分から構成されてい
る；（ａ）通常開じたシェルを有するボイラー部で、こ
のシェルは各端部に垂直状に配置された金属チューブシ
ートを有する。当該シェルは当該端部間に水を収容し、
燃焼室が長さ方向に沿って伸びている。当該シェルは当
該チューブシー）へで通じきっており、複数個の比較的
小さな金属製もどりチューブが当該ボイラーシェルの長
さ方向およびボイラーシェルの内部で伸びており、当該
チューブシートで通じ合っていて、燃焼室ともどりチュ
ーブは水平位置関係に配置している、そして当該ボイラ
ー部が折りたたまれた状態のマルチセグメント煙道ガス
排出通路の形状を規定している：（ｂ）二つの末端薄手
段で、このうちの少なくとも−・つが固定されている；
（Ｃ）当該シェルおよび当該端部手段でボイラーが運転
中、燃焼ガスにさらされる表面を有する（但し、チュー
ブシート表面は除く）。この表面は耐食性材料で造られ
ているか、又は運転中このような表面の温度をあらかじ
め設定した温度範囲内に保持するために前もって選定し
たある量の断熱材で被覆されている；（ｄ）燃焼室に隣
接した前端ノズル部分；（ｅ）当該シェルに水を供給す
るための手段；（ｒ）当該シェルがら蒸気を取除くため
の手段；および（ｇ）端部の一つから燃焼ガスを取り除
くための炎管手段；本発明の改良点は（ｈ）二つの燃焼
室からなり、ここで＜ｉ）一次燃焼室は、燃焼ガスを含
むための限定された一次燃焼室に隣接した前端ノズル部
を有する；（ｉｉ）当該一次燃焼室は二次燃焼室および
当該もどりチ。

−ブと通じ合っている；（ｉｉ）当該前端ノズル部はエ
アー、補助燃料、およびハロゲン化炭化水素を、一次燃
焼室内で、バーナーノズルに供給するための供給手段を
有する；（ｉｖ＞エアーを当該ノズルに吹き込んでｔ、
ｏｏｏ〜ｉ　、ｓｏｏ℃の範囲の温度を有する火炎前面
とするための手段で、これによりハロゲン化炭化水素を
燃焼させる；（Ｖ）当該一次燃焼室は、火炎前面を十分
に囲い込むだけの伸び広がりを有しており、このとき当
該一次燃焼室の端が向かい側の当該バーナーノズルと、
−直線状かつ流線形の関係を保って境界を形成している
。また断熱材を被覆した壁体手段により、当該一次燃焼
室からの煙道ガスの流れを当該二次燃焼室に導く出口が
規定されている；（ｖｉ）当該二次燃焼室は、比較的長
さがあり、当該シェル内でシェルの長さ方向に沿って伸
び広がっており、チューブシートを通して通じ合ってい
る：（ｖｉｉ）煙道ガスの流れを導く出口は火炎前面か
ら十分スペースを採ってあり、しかも十分長いので当該
二次燃焼室の端部における煙道ガスの温度は、折りたた
んだ状態のマルチセグメント煙道ガス排出通路に入って
くるときは１．０００℃以下となる；および（ｖｉｉｉ
）端部手段は燃焼ガスを含むための限定されたスペース
を有し、当該スペースは当該二次燃焼室および当該もど
りチューブと通じ合っていて、当該折りたたみマルチセ
グメント煙道ガス排出通路の一部を限定している。

高塩素化炭化水素を含む廃棄物を焼却処理するための水
冷水平煙管ボイラーを改良したものとして、さらに実施
例を説明することができる。これは次のようなものから
構成されている：すなわち、（ａ）冷却水チャンバーと
複数個の水冷ガスフローチューブを保持している炭素鋼
チューブシーＩ・からなるボイラー装置； （ｂ）　　燃焼室；および （ｅ）　　焼却炉供給装置であって、改良は次の直から
なる：すなわち、 （ｄ）　　当該ボイラー装置が伸び広がった二次燃焼室
を形成している金属構造物を有する、またその近くに配
置された冷却水チャンバーと有する；（ｅ）　　伸び広
がった一次燃焼室が当該ボイラー装置の一方の端部に連
結され、また二次燃焼室と一直線状に配置されて、煙道
ガス移動手段を形成しており、当該一次燃焼室が、あら
かじめ定められた範囲の廃棄供給物の実質的に断熱状態
の焼却に対して予期される最大寸法の廃棄物焼却用炎と
収容するだけの物理的寸法がある； （ｆ）　　当該一次燃焼室が当該廃棄物焼却用炎の最高
予期温度以上の温度に十分耐える性質の耐火物ライニン
グを有し、当該耐火物ライニングが当該煙道ガス移動手
段に対して耐熱性耐火物ライニングを形成する；および （ｇ）　　当該煙道ガス移動手段を冷却するための、ま
た当該二次燃焼室から流れる煙道ガスの温度を十分に低
い温度範囲にまで下げて、当該炭素鋼チューブシートの
腐食を最小限に抑えるための手段。

焼却用の燃料供給が正しく行われれば、１，０００〜１
，８００℃というかなり高い燃焼温度が得られて有毒物
質がよく分解され、従って生態学的に望ましい煙道流が
得られる。本発明による焼却炉構造物は、耐火物や金属
伝熱面に対する損傷の恐れを最小限に抑えながら、より
高い温度や大きめの火炎前面を受容することができる。

従ってこの焼却炉システムにより、燃焼供給物の付加、
火炎前面の安定化、比較的高い燃焼温度の維持が効果的
に達成される。燃焼室は焼却処理すべき廃棄物の特性お
よび廃棄物の完全燃焼を行わせるのに必要な燃料の特性
に応じた設計寸法を有している。燃焼室の容積寸法は、
その長さおよび幅も含めて、燃焼室内における炎の最大
推定容積によって決められる。本発明による改良した燃
焼室又は炉は、燃焼すべき廃棄混合物（具体的にはハロ
ゲン化炭化水素のガス又は液体）が、燃焼空気流に沿っ
て供給物〈天然ガス又は燃料油）と−緒に注入されるよ
て、より伸び広がっておりかつ大きめの寸法となるよう
に特別に構成されていて、これにより耐火物内張り伸長
水平燃焼室内で、高温の安定な火炎前面が確実に得られ
る。供給物は四つあり、一つは燃料、二つめは霧化液体
く通常はエアー又は蒸気）の流れ、三つめは液体および
／またはガス状の廃棄物、四つめは燃焼用酸素および／
まなはエアーである。

火炎前面は、流出通路を有する耐火物内張り円筒形ハウ
ジングで形成されている燃焼室内で得られる。このとき
火炎前面は十分な大きさおよび温度を伴なって得られる
ので、炭化水素廃棄物を完全に分解することができる。

燃焼室からの流出物は適当に調節された温度を有し、燃
焼生成物を運ぶ。廃棄物は十分に分解焼失され、変化し
ているのでこの煙道ガスは安全に排出することができる
のである。燃焼室は伸長した煙道ガス受容通路のついた
標準煙管ボイラーの燃焼ガス入口部にしっかりと固定さ
れ、燃焼室からのガスフロー通路と一方ｔつ伴！、−鄭
響気ｈ　ス　　棒；ｉ′六”７舌突４市蕗〃）附ゾ・流
路がチューブシートに突き当たるので流路の向きが反対
方向となる。ボイラーの煙道ガス受容通路の長さも含め
て、燃焼室からのガス流路が長いことにより温度が下が
り、従ってチューブシートに突き当なる煙道ガスの温度
は従来の金属チューブシートの実用寿命が長くなるよう
な範囲の温度となる。さらに、燃焼室のガス流路は、耐
火物が内張すしてあり、水冷できるようになっていて、
ボイラーのガス受容通路の入口に十分伸びている。

こうした特徴機能により、煙道ガスがボイラー中に流れ
込む間、高温に対しボイラーのガス入口部を効果的に保
護することができる。

ここまで本発明による装置について簡単に述べてきたが
、以下に詳しく記載する。好ましい実施例の説明を理解
するには、添付した図面を見るとわかり易いと思われる
。

添付した図面は本発明の代表的な実施例のみを示してい
るので、本発明はこの範囲に限定されるものではない。

本発明には他にも同程度に有用な実施例がある。

図１は、本発明による改良されたハロゲン化炭化水素焼
却炉の断面を示す。構造の詳細についてはあとに述べる
。

図２は、改良されたハロゲン化炭化水素焼却炉の断面図
であり、本発明の別のボイラー構造物の実施例を示す。

先ず図１についてみる。改良された焼却炉を番号１０で
示す０本装置の説明は廃棄物を霧化ガス、燃焼エアーお
よび燃料と共に焼却処理する部分から始め、次いで焼却
炉を通り、煙道の外へと続く燃焼生成物の流路について
述べる。一般的な術語として、番号１２は火室すなわち
細長く通常円筒形の構造物である一次燃焼室を示す。こ
の場合燃焼室の形状は円筒形に限定されない０本発明の
概念範囲内において、他の適切な形状もとりうるからで
ある。一次燃焼室は遠隔末端壁１４を有する。この壁体
１４がマニホルド１６を支持しており、マニホルド１６
に多量の燃焼エアーが移送される。エアーはブロアー１
８によってマニホルド１６に吹き込まれる。充分な容積
のエアーを送って、確実に完全燃焼を起こさせる。番号
２０は制御された流量の燃料、燃焼すべき廃棄物、およ
び霧化液体を噴出するノズルアセンブリを示す。ノズル
２０はマニホルド１６に隣接して設置され、これによっ
て燃焼エアーの流出物が、ノズル２０から放出される羽
毛状の霧化蒸気を取り囲む。ノズル２０には三つの送り
装置が取り付けられている。送り装置２２はエアー又は
蒸気の霧化流体を供給する。送り装置２２は噴霧装置を
形成しており、これは燃料と焼却用廃棄物を保持し移送
するノズル２０から伸びている。燃料は導管２６を通っ
てノズル２０に送られ、霧化液体と共にノズルから噴出
される。廃棄物（普通の閉止弁を通して適当な廃棄物源
から送られる、液状又はガス状廃棄物）の流れは導管２
４を通して送られる。

一般的術語として、燃料は燃料油又は天然ガスである。

廃棄物はガス状でも液状でもよく、通常は焼却用として
多量のハロゲン化炭化水素が導入される。廃棄物と燃料
はいずれも霧化液体の流れに導入され、比較的高速で流
れて霧化分散状態と＋＋Ｌ　＋＋り柘プ　′＋柄Δ活（
）　／−：日ヤハΔ１＼　　ノブ亀２０から噴出される
。これらは燃焼エアーの流れによって取り囲まれる。パ
イロット（図面には示されていない）によって、燃焼物
が点火され、一次燃焼室１２の中に炎が生成する。ノズ
ルアセンブリおよび外部接続ラインはやや概略的に表わ
されている。一次燃焼室用に通常のプレパッケージノズ
ルアセンブリを購入して使用することもできる。

（米国ペンシルバニア州のトレーンサーモルカンパニー
（Ｔｒａｎｅ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ）から
入手できる） 一次燃焼室は背壁１４を含み、この壁体１４がノズル２
０を中心に位置するように支持し、従って一次燃焼室１
２の内部において火炎前面が支持されその位置が決めら
れている。燃焼室は伸長した円筒形のボディー２８を有
している。これは火炎前面の遠隔端が、一次燃焼室１２
を限定している円筒容積の内部に含まれるような大きさ
の寸法になっている。

一次燃焼室の物理的寸法は、焼却処理すべき廃棄物の特
性に従って決められる。一般に、廃棄供給物であるハロ
ゲン化炭化水素の容積が大きくなればなるほど、一次燃
焼室を大きくして、一次燃焼室内における廃棄物の十分
な滞留時間を与え、完全に燃焼させる必要がある。一次
燃焼室は出口導管すなわち通路３０で終わる。通路３０
は、一次燃焼室の排出路であって、火炎前面のダウンス
トリームによる高温にさらされる。

従って通路３０は耐火物２７で内張すされ、耐火物２７
は一次燃焼室１２の耐火ライニングから煙管ボイラー１
０のチャンバー３４の入口通路の十分内側の場所まで連
続的に広がっている。通路３０を通過する煙道ガスを冷
却するなめ、耐火ライニング２７は冷却水の流れる冷却
チャンバー２９によって取り囲まれる。冷却チャンバー
には、水又は他の適当な冷媒が供給される。煙道ガスは
通路３０を通って一次燃焼室から流れながら、その温度
は１．Ｂｏｏ℃〜１　、８００℃の炎温度範囲から約１
，１００℃の温度レベルにまで低下する。煙道ガスをさ
らに冷却するには、ボイラー通路において、水ジヤケツ
ト冷却システムにより行なう。ハロゲン化炭化水素廃棄
物の分解効率として９９．９９％の値が得られ、全体と
じての燃焼効率として９９．９％の値が得られる。この
分解効率は、標準的ボイラーシステムと比べると、より
少ない燃料ガスで、また炭素鋼の許容範囲の温度メンテ
ナンスで達成される。効率的な廃棄物の分解が達成され
るが、さらに重要なことは効率的な塩素の回収（主たる
検討事項）が効果的に行えることである。さらに熱の回
収（副次的な要求事項）も効率的に達成される。通路３
０はじょうご状の移行物３２に向かって開いており、こ
の移行物３２は水平煙道ガス受容室３４に連結している
。スケールの点についてみると、図２の場合、一次燃焼
室１２と通路３０はサイズが同程度であるため３２での
移行が避けられる。チャンバー３４は一次燃焼室１２が
らダウンストリームの方向に連続的につながっており、
従っである意味では、水平又は二次燃焼室と呼ぶことが
できる。その意味において、燃焼は燃焼室１２で始まり
、実質的にそこで完了する。別の面から見れば、最終的
に二次燃焼室３４で燃焼される個々の小さな飛沫が存在
する可能性がある。

火炎前面は移行通路３０の中に伸び広がることもできる
が、一次燃焼室１２の内部に含まれるように意図されて
いる。当然予想されることであるが、温度勾配があり、
燃焼の殆どが燃焼室１２内で起きているという事実を示
している。このため二次燃焼室３４は燃焼室としての役
割は小さい、しかし燃焼室１２と一直線状に配置されて
いて、有効燃焼室サイズと容量を拡大し、これによって
燃焼ガスの流出物が隣接した燃焼室内に入り込むことが
できるようになる。従ってボイラーの破損を引起こすこ
となく、本装置の連続使用および連続運転が可能となる
のである。

本装置の構成に使用されている材料について、若干述べ
る必要がある。一次燃焼室１２は、少なくとも２，００
０℃に耐えることのできる高性能セラミック耐火材でで
きているのが好ましい。通常燃料流とエアー流は最高的
ｔ、ｓｏｏ℃の温度を保持できるようなものでなければ
ならない。供給物の特性によっては、廃棄物の十分な燃
焼を行わせながら、より低温を維持することができる。

生態学的に安全な煙道排出物とするため、燃焼させるの
が最も困難な物質に対して必要な最高温度が材料選定の
ための設計基準とならねばならない。この点を考慮して
、約２，０００℃で使用できる材料を用いた燃焼室構造
物であれば十分である。この部分に使用されるセラミッ
ク耐火物は、水ジヤケツト管３０から移行体３２まで広
がっている。すなわち、温度がかなり下げられ、また煙
道ガスの腐食性があまり高くないので、別の安価な代替
材料を使用することができる。

一次燃焼室の設計基準を２，０００℃とすると、二次燃
焼室３４は９００℃〜ｉ、５００℃のより低い温度用に
設計することができる。この目的のため、特殊ニッケル
鋼を暴露金属表面として使用することが可能である。こ
のような合金は燃焼室３４内の温度に耐えるので損傷を
起こさず安全に使用することがて゛きる０本装置は高温
で作動して実質的に廃棄物の完全燃焼を行なうので、二
次燃焼室３４内では特に考慮すべき問題点は存在し・デ
い。二次燃焼室３４はこのように金属壁体３６によって
取り囲まれている。

通常この金属壁体は環状体とし２て構成され、一次燃焼
室１２と同一中心の関係にあり、比較的大きな断面積を
有する。金属壁体３６はこれを取囲むハウジング３８に
よって支持されている。壁体３６の周りの空間は、以下
に説明するように水が充填されている。管状壁体３６は
もどりスペース４０まで伸び、そこが終端となっている
。もどりスペース４０は耐火材で造られ、番号４２で示
されている特殊形状の部材内に形成されている。この構
造物４２は曲がった形状の内表面４４を有し、おだやか
な方向転換でガス流か送れるようになっている４、セラ
ミック耐火物４２はこれを収り囲む二次耐火！ｌ！１Ｊ
４６によ−）て支持され、この二次耐火物４６はメタル
キャップ４日によって支持されている。メタルキャップ
４８は、その終端か円形フランジとなっている構造部材
であって、十分な強度と構造上の保全性を有していて、
これに固定された種々のセラミック部材を強固に支持す
るものである。ガス流がもどりスペース４０に達すると
きには、温度はｔ、ｏｏｏ℃以下に下がり、従ってボイ
ラーの炭素鋼チューブシートの効率的実用の範囲内とな
る、 部材４８によって支持されている構成要素をすべて取り
除くことによって、焼却炉の端部を取り外すことができ
ることがわかる。これは適当なナツトおよびボルト（図
には示されていない）を用いて部材４８をｔ！　３′ａ
物の残部に接合することによって行なうことができる。

一般的には、高温での多量のガスフローは、もどりスペ
ース４０を通って方向転換し、オーバーへラドバリヤ−
５０によって進路変更される。ガスフローは１組のもど
り管５２の方向へ進む。燃焼室３４の上部で、数本のも
どり管が燃焼室３４に平行に伸びている。これらは両端
においてフローチャンバー５４に通じている。フローチ
ャンバー５４においては、金属壁５６と５８がフローチ
ャンバーを画定し、ガスフローが方向転換をうけ、もど
り管６０を通って流れるようになっている。次いでもど
り管６０は別のもどりスペース６２とつながっていて、
ガスフローが再び方向転換をうけて別の組のもどり管６
４に向かう。これらの管はマニホルド６６につながって
おり、煙道６８からガスが排出される。図面かられかる
ように壁体５６が構造物の一方の端を画定している。こ
の壁体には直接ガスが当たるので、耐火物のような断熱
材によって被覆されている。左端でのガスフローは、こ
のように壁体５６に当たって完全に方向転換し、最後に
マニホルド６６に達した後、煙道６８から排出される。

この点は右端におけるフローパターンと似ている。

右端ではガスが二回別々に１８０°方向転換する。

装置の両端間に通常みられるように、セラミック耐火物
を支持している金２構造物が流路に沿ってガスを方向転
換させる。

本装置のいくつかの特徴について述べる。右端は装置を
使い易くするため、分離形アセンブリで構成されている
。装置の連続正常運転に関するデータを得るため、熱電
対７０と７２が組込まれている。

これらの熱電対は、装置の異なった部分における温度を
測定し、示すものである。必要であれば、のぞき窓７４
を熱電対の場合と同じ様に組み込み、チャンバーと燃焼
室１２が見えるように設置する。

のぞき窓を通しての観察および熱電対によるデー同じ様
に、類似の熱電対７６を煙道の箇所に組み込む。

図面に示されている材料かられかるように、チューブシ
ートおよびもどり管を形成している構造物は、主に炭素
鋼で造られており、過剰な熱や腐食による損傷に対して
特に耐性が高いものではない。

管５２，６０．６４は相互に平行であり、チューブシー
トにより支持されている６右端において、チューブシー
ト７８が管を平行配列状に支持している。同じ様に、左
端において類似のチューブシート８０が管を平行配列状
に支持している。もどり管５２がいくつかあり、一次燃
焼室１２から出てくるガス流を適切に伝えるための断面
績を有している。もどり管５２の数は、背圧が最小に保
持されるように連室されているので込み合い具合は問題
ない。同じ様に、管６０および６４が配置されており、
適切なガス流路となっている。

チューブシートによって支持されているもどり管は、頂
壁８２および排出口８４と組み合わさって蒸この蒸気室
が水で満たされて、排出口８４を通して蒸気か回収され
る。水は頂管上少なくとも３インチの深さに保持される
。排出口８４を通して、適当な圧力および温度で蒸気が
送られ、それぞれの目的に応じて利用される。従って、
水が二次燃焼室３４を画定している壁体３６を全面的に
取り囲んでいるチャンバー又はキャビティーを満たし、
上記した深さに保持されて、二次燃焼室３４、およびも
どり管５２，６０．６４を完全に収り囲む。適当な給水
制御システム（図面には示されていない）分用いて十分
な流量の水を送ることにより蒸気が排出されるようにな
るので、これを回収してユーティリティーとして利用す
ることができる。水はチャンバー３６およびその上に存
在する全ての管を通じて移される熱によって加熱される
。蒸気室中の蒸気により、金属部分の温度から構成され
る 装置から排出される煙道ガスの温度は、蒸気の温度より
１５℃〜５０℃高いと推定される。煙道ガスは排出口６
８から排出されるが、煙道ガス浄（ヒ装置へ送って塩酸
蒸気を除去するのが好ましい。

次に図面２について述べる。この図面は９０において外
部ボイラーシェル９２を有する煙管ボイラーの概略を示
している。この外部ボイラーシェルは、外部装置を取付
けた炭素鋼のような従来の安価な材料で形成されている
。ボイラー９０は、水ジャケット９８によって取り囲ま
れている炭素鋼ライニング９６を有する二次燃焼室９４
を形成している。このボイラー構造物は、複数個の平行
バスチューブ１０４の構造支持物となっているフロント
チューブシー）１００と燃焼室チューブシート１０２を
有している。

これらのチューブ体は炭素鋼のような標準的な安価材料
で造られており、ボイラー水チヤンバ−１０６を通って
二次燃焼室９４から煙道ガスの流れを伝える働きをする
。ボイラーチャンバー中の水はチューブ体の上のあるレ
ベルに保持される。三番目のバスチューブ体１０８は一
端がチューブシート１００で、また他端が後部チューブ
シート１１０で支持されている。ボイラーチューブ１０
４および１０８は、チューブシート１００に連結してい
る煙道チャンバー壁構造物１１４によって形成される煙
道チャンバー１１２と通じ合っている。煙道チャンバー
１１２の中で、二番目力バスチューブ体１０４からの流
れが方向を反転し、三番目のバスチューブ体１０８に入
り込む。

三番目のバスチューブ体１０８から出ていく煙道ガスが
、後部チューブシート１１０に連結している後部煙道チ
ャンバーハウジング１１８によって形成されるガス排出
通路１１６に入っていく。排出通路１１６における燃焼
生成ガスの温度は、飽和蒸気の温度より１５℃〜３５℃
高い。この温度は温度センサー１２０によって測定され
る。

ボイラー水チヤンバ−１０６には蒸気排出口１２２が収
り付けてあり、蒸気排出口１２２はボイラー上部におい
て蒸気チャンバー１２４と通じ合っている。

ボイラーの後端に耐火プラグ１２６が取り付けられてお
り、これによって燃焼室のマンウェイ開口が閉じられて
いる。この耐火プラグにはサイドグラス１２８が取り付
けてあって、燃焼室内が目視で調べられるようになって
おり、また温度センサー１３０がついていて、二次燃焼
室における煙道ガスの温煙管ボイラー９０は従来のタイ
プの特徴を有しており、炭素鋼のような安価材料で造ら
れている。

このボイラーは高ハロゲン化炭化水素廃棄物の燃焼時に
生じるようなかなり高い温度には普通耐えられず、また
炭素鋼材料がかなり高温の煙道ガスと接触するときに通
常起こる過度の腐食作用に耐えられない。従ってこのボ
イラーシステム９０に改良を加え、伸長したバーナー又
は一次燃焼室を備え付けた。これは番号１３２で示され
ており、ボイラーのフロントチューブシート１００の前
方へ伸びている。一次燃焼室１３２は高温耐火物１３６
をライニングしたハウジング構造物１３４で画定されて
おり、この耐火物１３６は２，０００℃程度の火炎前面
温度に耐えることができる。耐火ライニングは熱損失を
最小にするように設計されているので、燃焼は断熱状態
に近づくことができ、従って少ない供給燃料で低燃料価
の廃棄物を燃焼させることができる。

一次燃焼室１３２の最初の部分はアルミナ含量の多い耐
火れんが材で形成されている。この耐火れんふＣ士子ｌ
↓篇４斎軸ふシ　４−７　ゴ　１、−ノ　九ユ４αけづ
ト　１　汁愕÷江Ｍｋ　請＋ＩＩ井−によって取り囲ま
れている。外部ハウジング１３４も防護処置を施してあ
り、バーナー機構部を風雨などの天候のＸ３　ＱＪを受
けないようにシールドしである。

一次燃焼室１３２とフロントチューブシート１００との
接続部において、耐火ライニングがフロントチューブシ
ートから二次燃焼室９４にまで伸びており、これによっ
て炭素鋼金属表面は、煙管ボイラーの入口開口部におけ
る１、、１００℃〜１，５５０℃の高温煙道ガスによる
腐食に対して保護される。水ジャケット１３８はフロン
トチューブシートにしつかり固定されており、冷却水チ
ャンバー又は「湿潤開口部（Ｗｅｔ　ｔｈｒｏａｔ）　
」を形成していて、これは開口部１４０においてボイラ
ーチャンバー１０６と通じ合っている。

この湿潤開口ボイラーによって形成された広がりにより
、耐火ライニングした燃焼室から氷壁ホイラー炉まで煙
道カスが移送されるときに、炭素鋼は所望の温度に保持
される。

一次燃焼室１３２の前端に、エアーノズル１４２（ハス
テロイ−Ｃ又はインコネルで構成されているようなもの
）を収り付け、このバーナーエアーノズル１４２に、燃
焼エアーバッフル１４４と複数個の燃焼上′アー旋回羽
根１４６を接続する。液体およびガス供給噴射ノズルは
エアー旋回羽根により支持され、空気噴霧のための適当
なチップがついている。液体およびガス供給物をエアー
で噴霧化するためハステロイ−Ｃチップが、また蒸気噴
震化するためにタンタルチップが取り付けられる。ノズ
ルには液体噴霧化（蒸気又はエアーによる）のための供
給ライン１５０と、燃料ガスを送るための供給ライン１
５２が組み込まれている。ｒ（（ｌおよび）（Ｃ（種々
の炭化水素の混ざり合った塩素化炭化水素廃棄物）を送
るために、供給ライン１５４が、また燃料油を送るため
に供給ライン１５６が組み込まれている。

もう一つのライン１５８は燃焼エアーをシステムに送る
ためのもので、燃焼エアー旋回羽根により廃棄物ＲＣ１
および燃料供給物と適当に混合される。

ＲＣｌを含んだ不活性廃棄ガスの温度を上げなければな
らないときのために別の燃料供給ライン１６０（エアー
と混合される）が取り付けである。燃焼室１３２中の火
炎前面の温度は温度センサー１６２により測定される。

これまで述べてきたことから明らかなように、本発明は
塩素化炭化水素を燃焼させて、蒸気としてエネルギーを
回収すると共に、塩酸として塩素を回収するための改良
された装置および方法を与えるものである。廃棄物の燃
焼をできるだけ少ない熱損失と、できるだけ少ない容積
で行なうことのできる特別設計のバーナーを用いて、腐
食による破ｔＮを防止する条件で運転することのできる
改良されたパッケージ煙管ボイラーに改装すれば、支持
燃料の必要量は２５％〜５０％の範囲に低減させること
ができる。支持燃料必要量が低減すると、燃焼生成ガス
中のＨＣ１濃度がかなり増大し、従ってＨＣＮの回収量
も増す。さらに支持燃料必要量が低減すると、それに伴
なってエアー必要量も低減できるので、装置のサイズを
小さくすることができ、また運転コストも下げられる。

上記したことから明らかなように、標準タイプ−を改良
して塩素化炭化水素（ＲＣｆｆｉおよびＨＣ）を燃焼で
きるようにすれば、標準タイプの煙管ボイラー設計物の
場合に必要とされるより長い滞留時間を必要とする物理
的および／または化学的性質を有するある種の塩素化炭
化水素を十分燃焼させることができるようになる。特定
の要求事項（乱流、個々の塩素化炭化水素廃棄供給物、
規格外不良品、副生物、および使用済み溶媒など）に対
する特別設計のバーナーを取り付けた改良形ボイラーに
改装すれば生成物やエネルギーの回収を、従来より大幅
に増大させることができる。

標準タイプ又は従来タイプの直火型パッケージ煙管ボイ
ラーのバーナー設計は、本発明に従って塩素化炭化水素
を燃焼できるように改変することが可能であり、これに
よって種々の特性を有する多種多様の液状およびガス状
塩素化炭化水素供給物を処理することのできる改良され
たボイラーが得られる。特別設計のバーナーを有するボ
イラー装置に改装すれば、少量のＲ（ｌやＨＣを含有し
た木質的に不活性のガスを、支持燃料やＲＣ１供結物と
別々に注入することができ、安全確実な燃焼制御を維持
しながら、これらの有害汚染物を効率的に分解すること
ができる。ＲＣｌの燃焼から、蒸気の形でエネルギーを
回収するのにボイラー装置を使用すると、ダウンストリ
ーム吸収装置におけるＨＣＮ回収の際の高温燃焼ガスの
冷却に有効である。従来のＲＣ１バーナー設Ｊ１からな
る蒸気冷却システムの代わりに、燃焼ガス冷却用のボイ
ラーを使用すると、高濃度の塩酸生成物としてＨＣ＆の
回収量が増大する。これはＨＣＱ吸収装置内において、
吸収される池の燃焼生成物としては、燃焼エアーから発
生する水蒸気しか存在しないからである。

本発明の特に重要な利点は、完全に不活性なガスを炎の
中に導入して、燃焼処理できることである。体積流量が
減るにつれて（不活性ガスを処理する場合でも）、運転
コストが低減するが、このとき蒸気の回収に一部運転コ
ストがかかる。必要であれば、適切に接続されたダウン
ストリーム装置と用いて煙道ガス排出物から塩酸を回収
することにより、より経済的な排出煙道ガスの回収が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による改良されたハロゲン化炭化水素
焼却炉の断面を示す。構造の詳細についてはあとに述べ
る。 第２図は、改良されたハロゲン化炭化水素焼却炉の断面
図であり、本発明の別のボイラー構造物の実施例を示す
。 代理人　　弁理士　　湯　　浅　　恭　　三。 （外５名） 図面の汀″：（ト″４３に変更なし） 手続補正内 １　、１（７）あ　　　　　　　　　い昭和６１年特許
願第１７２６８８号 ２、発明の名称 熱回収を伴なうハロゲン化炭化水素の燃焼３、補正をす
る者 事件との関係　　特許出願人 住所 名　称　　（７２３）ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー
４、代理人 ５、補正の対象 タイプした明１ｉｌｌ書 図面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水冷式水平煙管ボイラーにおいて； （ａ）各端部に垂直に配置された金属チューブシートを
   有する概略閉じられたシェルを含むボイラー部であって
   、当該シェルが当該端部間に水を保持し、燃焼室が当該
   シェルの長さの範囲内でその長さ方向に沿って伸びて当
   該チューブシートと連絡しており、複数の比較的小さな
   金属製もどりチューブがボイラーシェルの長さの範囲内
   で、その長さ方向に伸びて当該チューブシートと連絡し
   ており、燃焼室およびもどりチューブが水平状態で一定
   の間隔をおいて配置されており、そして当該ボイラー部
   が折りたたまれた形のマルチセグメント煙道ガス排出通
   路を形成しているボイラー部； （ｂ）二つの未端部手段で、少なくとも一つが固定され
   ている未端部手段； （ｃ）チューブシート表面を除き、ボイラー運転時に、
   燃焼ガスにさらされ、耐食性材料で造られているか、又
   はあらかじめ定められたある量の断熱材で被覆されて、
   これにより表面の温度が運転時に予期される温度範囲内
   に維持されるようにした表面を有する当該シェルおよび
   当該端部手段； （ｄ）燃焼室に隣接したフロントエンドノズル部； （ｅ）水を当該シェルに供給するための手段； （ｆ）蒸気を当該シェルから取り出すための手段；およ
   び （ｇ）燃焼ガスを端部手段の一つから取り出すための煙
   道手段；改良は以下の点からなる、すなわち： （ｈ）二つの燃焼室 〔（ｉ）一次燃焼室は燃焼ガスを含むための限定された
   一次燃焼室に隣接してフロントエンドノズル部を有する
   ； （ｉｉ）当該一次燃焼室は二次燃焼室と連絡している、
   当該もどりチューブへとつながっている； （ｉｉｉ）当該フロントエンドノズル部は、エアー、補
   助燃料、ハロゲン化炭化水素を一次燃焼室内にあるバー
   ナーノズルに供給するための供給手段を有する； （ｉｖ）当該ノズルからエアーを吹き込む手段により、
   １，０００〜１，８００℃の範囲の温度を有する火炎前
   面が形成されて、ハロゲン化炭化水素が燃焼する； （ｖ）当該一次燃焼室は火炎前面を収容するのに十分な
   広がりがあり、当該一次燃焼室は一直線状かつ流線型の
   状態で当該バーナーノズルの反対側で終結していて、ア
   ウトレットを形成している断熱被覆壁体により煙道ガス
   の流れが、当該一次燃焼室から当該二次燃焼室へ導かれ
   る； （ｖｉ）当該二次燃焼室は比較的長く、当該シェルの長
   さの範囲内でその長さ方向に沿って伸びて、当該チュー
   ブシートと連絡している； （ｖｉｉ）ガスフローを導くアウトレットは火炎前面か
   ら十分間隔をあけて配置されており、また十分長いので
   当該二次燃焼室の端部における煙道ガスの温度は、折り
   たたまれた状態のマルチセグメント煙道ガス排出通路へ
   の入るときには１，０００℃以下となる；そして （ｖｉｉｉ）端部手段は燃焼ガスを含むための限定され
   たスペースを有しており、当該スペースは当該二次燃焼
   室および当該もどりチューブと通じ合っていて、当該折
   りたたみマルチセグメント煙道ガス排出通路の一部を形
   成している〕 からなる煙管ボイラー。 ２、当該一次燃焼室が当該燃焼室に対して開いている伸
   長した円筒状側壁を有し、当該側壁上に設置されて当該
   一次燃焼室中へ注入するための補助廃棄物注入ノズルを
   有する特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３、当該二次燃焼室が、耐火材でライニングされた伸長
   した円形構造物からなり、当該一次燃焼室と連結して相
   当の長さとなって充分に長い高温領域を形成することに
   より、ハロゲン化炭化水素廃棄物が当該マルチセグメン
   ト煙道ガス排出通路に入って行く前に酸化されるための
   最小限度の時間を越える滞留時間が得られる特許請求の
   範囲第１項記載の装置。 ４、当該一次燃焼室が当該ノズルを支持する円形端部か
   らなり、当該ノズルは当該一次燃焼室中の火炎前面と当
   該二次燃焼室とが一直線状となるように位置決めされ、
   当該ノズルが特定のガスフローと組み合わさって、火炎
   前面を形成し、１，０００℃以下で廃棄煙道ガスがマル
   チセグメント煙道ガス流路中に速いＵターンとなって排
   出される特許請求の範囲第３項記載の装置。 ５、ニッケル合金部材が当該二次燃焼室を形成し、当該
   二次燃焼室が、その外部および当該シェル内において、
   水で取り囲まれている特許請求の範囲第４項記載の装置
   。 ６、煙道ガスを当該煙道手段に流すための、全体として
   十分な断面積を有する、一番目および二番目の連続的に
   配置されたもどりチューブからなる特許請求の範囲第４
   項記載の装置。 ７、当該一次燃焼室と当該二次燃焼室との間に移行手段
   が接続されており、当該移行手段が二つの円形端の間に
   テーパーをもっていて、耐火材で造られている特許請求
   の範囲第４項記載の装置。 ８、当該一次燃焼室が、不活性ハロゲン化炭化水素廃棄
   物の流れを、火炎前面から現れる前に、燃焼のための当
   該ノズルからの流れの中に注入するための補助ノズル手
   段を支持している、取り巻いた状態の円筒壁体からなる
   特許請求の範囲第４項記載の装置。 ９、当該ハロゲン化炭化水素廃棄物と共に霧化液体を移
   送するための手段からなる特許請求の範囲第８項記載の
   装置。 １０、高塩素化炭化水素を含む廃棄物を焼却処理するた
   めの、水冷式煙管ボイラーにおいて、 （ａ）冷却水チャンバーと、複数の水冷ガスフローチュ
   ーブを支持している炭素鋼チューブシートを有するボイ
   ラー手段； （ｂ）燃焼室；および （ｃ）焼却炉供給手段；改良は以下の点からなる、すな
   わち： （ｄ）伸長した二次燃焼室を形成している金属構造物を
   有し、そこに配置された冷却水チャンバーを有する当該
   ボイラー手段； （ｅ）伸長した一次燃焼室が当該ボイラー手段の一方の
   端部に接続され、二次燃焼室と一直線状の配列となって
   煙道ガス移送手段を形成していて、当該一次燃焼室が、
   予め定められた範囲の廃棄供給物を実質的に断熱焼却処
   理するための、最大予想寸法の炎を含むだけの物理的寸
   法を有している； （ｆ）当該一次燃焼室が、当該廃棄物を焼却する炎の最
   高推定温度以上の温度に十分耐えるだけの特性をもつ耐
   火物ライニングを有し、さらに当該耐火物ライニングも
   当該煙道ガス移送手段のための耐熱性耐火物ライニング
   を形成している；および （ｇ）当該煙道ガス移送手段を冷却するための、また当
   該二次燃焼室から流れる煙道ガスの温度を十分に低い温
   度範囲にまで低下させて当該炭素鋼チューブシートの腐
   食を最小限に抑えるための手段からなる煙管ボイラー。 １１、当該煙道ガス移送手段が、当該一次燃焼室の断面
   の寸法と比べて小さな断面寸法を有し、これによって当
   該ボイラーの当該一次燃焼室と当該二次燃焼室の間の流
   れが制限される特許請求の範囲第１０項記載の装置。 １２、水ジャケットが当該煙道ガス移送手段の周りに配
   置されて、当該煙道ガス移送手段のための移送冷却液チ
   ャンバーを形成し、当該冷却液チャンバーが当該冷却水
   チャンバーと通じ合っている特許請求の範囲第１１項記
   載の装置。 １３、当該煙道ガス移送手段の断面寸法が、当該ボイラ
   ーの当該二次燃焼室の断面寸法と実質上同じである特許
   請求の範囲第１０項記載の装置。 １４、水ジャケットが当該煙道ガス移送手段の周りに配
   置されて、当該煙道ガス移送手段のための移送冷却液チ
   ャンバーを形成し、当該移送冷却液チャンバーが当該冷
   却水チャンバーと通じ合っている特許請求の範囲第１３
   項記載の装置。 １５、当該一次燃焼室が、ハロゲン化炭化水素の燃焼の
   ために１，０００℃〜１，８００℃の温度範囲の焼却炎
   が当該一次燃焼室中に保持される必要に応じて、廃棄物
   、エアー、燃料、および蒸気を選択的に供給するための
   供給手段を含む特許請求の範囲第１０項記載の装置。 １６、当該一次燃焼室が通常円筒状の形状をしており、
   十分に伸長していてその中にかなり大きめの焼却炎を封
   じ込んで、ハロゲン化炭化水素を含む供給物を実質的に
   完全燃焼させる特許請求の範囲第１０項記載の装置。