【手続補正書】
【提出日】平成14年9月3日(2002.9.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】炉およびその炉を用いた酸素供給式燃焼システムまたは燃焼方法またはアルミニウム回収方法またはアルミニウム分離方法またはアルミニウム回収炉または廃棄物焼却装置廃棄物焼却方法若しくはその炉の制御方法


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのバーナを有し、空気の侵入を実質的に防止するように構成された炉と、
純度が少なくとも約８５％である酸素を供給する酸素供給源と、
炭素系燃料を供給する炭素系燃料供給源と、
前記酸素および前記炭素系燃料を相対的化学量論比で前記炉内に給送する手段と、
前記酸素または前記炭素系燃料のいずれかの前記化学量論比に対する余剰分を５％未満に抑える手段と、
約４５００°Ｆを超える温度の火炎を形成し、温度が約１１００°Ｆ以下である排気流を前記炉から生成するように、前記炭素系燃料の燃焼を制御する手段と、
を備える酸素供給式燃焼システム。
【請求項２】
前記炭素系燃料がガスである、請求項１に記載の酸素供給式燃焼システム。
【請求項３】
前記ガスが天然ガスである、請求項２に記載の酸素供給式燃焼システム。
【請求項４】
前記酸素を生成するための極低温プラントを含む、請求項１に記載の酸素供給式燃焼システム。
【請求項５】
前記炭素系燃料が固体燃料である、請求項１に記載の酸素供給式燃焼システム。
【請求項６】
前記炭素系燃料が液体燃料である、請求項１に記載の酸素供給式燃焼システム。
【請求項７】
外部環境からの漏入が実質的になく、空気の侵入を実質的に防止するように構成されている、制御環境を備えた炉と、
予め定められた純度で酸素を供給するための酸化剤供給源と、
炭素系燃料を供給する炭素系燃料供給源と、
前記酸素および炭素系燃料を相対的化学量論比で前記炉内に給送する手段と、
前記酸素または前記炭素系燃料のいずれかの前記化学量論比に対する余剰分を５％未満に抑える手段と、
約４５００°Ｆを超える温度の火炎を形成し、前記酸化剤から形成された、実質的に窒素を含まない燃焼生成ガス化合物を含む排気流を前記炉から生成するように、前記炭素系燃料の燃焼を制御する手段と、
を備える酸素供給式燃焼システム。
【請求項８】
前記炭素系燃料がガスである、請求項７に記載の酸素供給式燃焼システム。
【請求項９】
前記ガスが天然ガスである、請求項８に記載の酸素供給式燃焼システム。
【請求項１０】
酸素生成プラントを含む、請求項７に記載の酸素供給式燃焼システム。
【請求項１１】
前記炭素系燃料が固体燃料であり、窒素含有燃焼生成ガス化合物のいずれもが前記固体燃料から形成される、請求項７に記載の酸素供給式燃焼システム。
【請求項１２】
前記炭素系燃料が液体燃料であり、窒素含有燃焼生成ガス化合物のいずれもが前記液体燃料から形成される、物請求項７に記載の酸素供給式燃焼システム。
【請求項１３】
前記制御環境に窒素が実質的に含まれていない、請求項７に記載の酸素供給式燃焼システム。
【請求項１４】
燃焼領域と、
バーナと、
前記バーナを介して前記燃焼領域内に炭素系燃料を供給する炭素系燃料供給源と、
前記炭素系燃料との燃焼のために、予め定められた純度の酸素を前記炉内に供給する酸化剤供給源と、
約３０００°Ｆを超える温度の火炎を形成し、温度が約１１００°Ｆ以下である排気流を前記炉から生成するように、前記酸素および前記炭素系燃料の燃焼を制御する手段と、
を備え、空気の侵入を実質的に防止するように構成されている炉。
【請求項１５】
前記炭素系燃料および前記予め定められた純度の前記酸素との燃焼のために、前記燃料領域に酸素含有空気を供給するための空気供給源を含む、請求項１４に記載の炉。
【請求項１６】
前記炭素系燃料を前記バーナに供給するための燃料管を含み、前記予め定められた純度の前記酸素が、前記燃料管を介して前記炉に供給される、請求項１４に記載の炉。
【請求項１７】
前記予め定められた純度の前記酸素が、前記炭素系燃料とは別に前記炉に供給される、請求項１４に記載の炉。
【請求項１８】
前記酸素の純度が少なくとも約８５％である、請求項１４に記載の炉。
【請求項１９】
少なくとも１つのバーナを有し、空気の侵入を実質的に防止するように構成されている炉と、
２１％より高い予め定められた純度の酸素を供給する酸素供給源と、
炭素系燃料を供給する炭素系燃料供給源と、
前記酸素および前記炭素系燃料を相対的化学量論比で前記炉内に給送する手段と、
約３０００°Ｆを超える温度の火炎を形成するように、前記炭素系燃料の燃焼を制御する手段と、
を備える酸素供給式燃焼システム。
【請求項２０】
４５００°Ｆを超える温度の火炎を形成する手段を含む、請求項１９に記載の酸素供給式燃焼システム。
【請求項２１】
前記制御手段により、温度が１１００°Ｆ以下の排気流が前記炉から生成される、請求項１９に記載の酸素供給式燃焼システム。
【請求項２２】
前記炉からの排気流に含まれる窒素含有燃焼生成ガス化合物が、雰囲気の酸化剤に比較して少なくとも２０％低減されている、請求項１９に記載の酸素供給式燃焼システム。
【請求項２３】
少なくとも１つのバーナを有し、空気の侵入を実質的に防止するように構成された炉を準備するステップと、
純度が少なくとも約８５％である酸素を供給するステップと、
炭素系燃料を供給するステップと、
前記酸素および前記炭素系燃料を相対的化学量論比で前記炉内に給送するステップと、
前記酸素または前記炭素系燃料のいずれかの前記化学量論比に対する余剰分を５％未満に抑えるステップと、
約４５００°Ｆを超える温度の火炎を形成し、温度が約１１００°Ｆ以下である排気流を前記炉から生成するように、前記炭素系燃料の燃焼を制御するステップと、
を含む燃焼方法。
【請求項２４】
前記酸素の給送率に依存する比率で前記炭素系燃料を前記炉内に供給するステップを含む、請求項２３に記載の燃焼方法。
【請求項２５】
前記炭素系燃料の給送率に依存する比率で前記酸素を前記炉内に供給するステップを含む、請求項２３に記載の燃焼方法。
【請求項２６】
前記炉内の１種類以上の温度を１種類以上の所望温度以下に維持するように、前記燃料供給および前記酸素供給の少なくとも一方を制御するステップを含む、請求項２３に記載の燃焼方法。
【請求項２７】
前記１種類以上の所望温度が、前記炉の構成により影響を受ける熱伝達を１つの基準としている、請求項２６に記載の燃焼方法。
【請求項２８】
外部環境からの漏入が実質的になく、空気の侵入を実質的に防止するように構成されている、制御環境を備えた炉を準備するステップと、
予め定められた純度の酸素を供給するステップと、
炭素系燃料を供給するステップと、
前記酸素および前記炭素系燃料を相対的化学量論比で前記炉内に給送するステップと、
前記酸素または前記炭素系燃料のいずれかの前記化学量論比に対する余剰分を５％未満に抑えるステップと、
約４５００°Ｆを超える温度の火炎を形成し、酸化剤による実質的に窒素を含有しない燃焼生成ガス化合物を含む排気流を前記炉から生成するように、前記炭素系燃料の燃焼を制御するステップと、
を含む燃焼方法。
【請求項２９】
前記酸素の給送率に依存する比率で前記炭素系燃料を前記炉内に供給するステップを含む、請求項２８に記載の燃焼方法。
【請求項３０】
前記炭素系燃料の給送率に依存する比率で前記酸素を前記炉内に供給するステップを含む、請求項２８に記載の燃焼方法。
【請求項３１】
前記炉内の１種類以上の温度を１種類以上の所望温度以下に維持するように、前記燃料供給および前記酸素供給の少なくとも一方を制御するステップを含む、請求項２８に記載の燃焼方法。
【請求項３２】
１種類以上の所望温度が、前記炉の構成により影響を受ける熱伝達を１つの基準としている、請求項３１に記載の燃焼方法。
【請求項３３】
燃焼領域およびバーナを有し、空気の侵入を実質的に防止するように構成されている炉を準備するステップと、
前記バーナを介して前記燃焼領域内に炭素系燃料を供給するステップと、
前記炭素系燃料との燃焼のために、前記炉内に予め定められた純度の酸素を供給するステップと、
約３０００°Ｆを超える温度の火炎を形成し、温度が約１１００°Ｆ以下である排気流を前記炉から生成するように、前記酸素および前記炭素系燃料の燃焼を制御するステップと、
を含む、炉の制御方法。
【請求項３４】
前記酸素の給送率に依存する比率で前記炭素系燃料を前記炉内に供給するステップを含む、請求項３３に記載の炉の制御方法。
【請求項３５】
前記炭素系燃料の給送率に依存する比率で前記酸素を前記炉内に供給するステップを含む、請求項３３に記載の炉の制御方法。
【請求項３６】
前記炉内の１種類以上の温度を１種類以上の所望温度以下に維持するように、前記燃料供給および前記酸素供給の少なくとも一方を制御するステップを含む、請求項３３に記載の炉の制御方法。
【請求項３７】
前記１種類以上の所望の温度が、前記炉の構成により影響を受ける熱伝達を１つの基準としている、請求項３６に記載の炉の制御方法。
【請求項３８】
少なくとも１つのバーナを有し、空気の侵入を実質的に防止するように構成されている炉を準備するステップと、
２１％より高い予め定められた純度の酸素を供給するステップと、
炭素系燃料を供給するステップと、
前記酸素および前記炭素系燃料を相対的に調節した比率で前記炉内に給送するステップと、
約３０００°Ｆを超える温度の火炎を形成するように、前記炭素系燃料の燃焼を制御するステップと、
を含む燃焼方法。
【請求項３９】
前記酸素の給送率に依存する比率で前記炭素系燃料を前記炉内に供給するステップを含む、請求項３８に記載の燃焼方法。
【請求項４０】
前記炭素系燃料の給送率に依存する比率で前記酸素を前記炉内に供給するステップを含む、請求項３８に記載の燃焼方法。
【請求項４１】
前記炉内の１種類以上の温度を１種類以上の所望温度以下に維持するように、前記燃料供給および前記酸素供給の少なくとも一方を制御するステップを含む、請求項３８に記載の燃焼方法。
【請求項４２】
前記１種類以上の所望の温度が、前記炉の構成により影響を受ける熱伝達を１つの基準としている、請求項４１に記載の燃焼方法。
【請求項４３】
アルミニウム以外の材料と混合されているアルミニウムからアルミニウムを回収する方法であって、
アルミニウム以外の材料と混合されているアルミニウムを、空気の侵入を実質的に防止するように構成されている溶融炉内に給送するステップと、
前記炉内に２１％より高い予め定められた純度の酸素を供給するステップと、
前記炉内に炭素系燃料を供給するステップと、
前記酸素供給源の前記酸素および前記炭素系燃料を相対的化学量論比で前記炉内に給送して前記酸素または前記炭素系燃料のいずれかの前記化学量論比に対する余剰分を５％未満に抑え、かつ前記酸素および前記炭素系燃料を前記炉内で燃焼させて、前記炭素系燃料の燃焼により温度が約４５００°Ｆを超える火炎を形成し、温度が約１１００°Ｆ以下である排気流を前記炉から生成するステップと、
前記炉内で前記アルミニウムを溶融するステップと、
前記炉から不純物含有アルミニウムを除去するステップと、
実質的に純粋な溶融アルミニウムを前記炉から排出させるステップと、
を含む、アルミニウム回収方法。
【請求項４４】
前記炉から廃熱を回収するステップを含む、請求項４３に記載のアルミニウム回収方法。
【請求項４５】
不純物含有アルミニウムからアルミニウムを回収するステップと、前記回収したアルミニウムを前記炉内に充填するステップとを含む、請求項４３に記載のアルミニウム回収方法。
【請求項４６】
前記廃熱を電気に変換するステップを含む、請求項４４に記載のアルミニウム回収方法。
【請求項４７】
前記酸素の給送率に依存する比率で前記炭素系燃料を前記炉内に供給するステップを含む、請求項４３に記載のアルミニウム回収方法。
【請求項４８】
前記炭素系燃料の給送率に依存する比率で前記酸素を前記炉内に供給するステップを含む、請求項４３に記載のアルミニウム回収方法。
【請求項４９】
前記炉内の１種類以上の温度を１種類以上の所望温度以下に維持するように、前記炭素系燃料給送および前記酸素給送の少なくとも一方を制御するステップを含む、請求項４３に記載のアルミニウム回収方法。
【請求項５０】
前記１種類以上の所望温度が、前記溶融炉の構成により影響を受ける熱伝達を１つの基準としている、請求項４９に記載のアルミニウム回収方法。
【請求項５１】
塩を用いずにドロス含有アルミニウムからアルミニウムを分離する方法であって、
空気の侵入を実質的に防止するように構成されており、炭素系燃料を２１％を超える予め定められた純度の酸素と燃焼させて火炎の温度を約５０００°Ｆとする酸素供給式燃焼システムを有し、実質的に余剰酸素のない炉内に、溶融したドロス含有アルミニウムを導入するステップと、
前記溶融したドロス含有アルミニウムの上方部分を掬い取って、ドロスを大量に含有する生成物を生成するステップと、
前記ドロスを大量に含有する生成物から前記アルミニウムを分離するために、前記ドロスを大量に含有する生成物を機械的プレスに押しつけて、ドロスを大量に含有する生成物を濃縮させるステップと、
を含む、塩を用いずにドロス含有アルミニウムからアルミニウムを分離する方法。
【請求項５２】
前記濃縮されたドロスを大量に含有する生成物を前記炉に返送させるステップを含む、請求項５１に記載の塩を用いずにドロス含有アルミニウムからアルミニウムを分離する方法。
【請求項５３】
ほぼ直接火炎に衝突させて前記ドロス含有アルミニウムを前記炉に導入するステップを含む、請求項５１に記載の塩を用いずにドロス含有アルミニウムからアルミニウムを分離する方法。
【請求項５４】
前記酸素の給送率に依存する比率で前記炭素系燃料を前記炉内に供給するステップを含む、請求項５１に記載の塩を用いずにドロス含有アルミニウムからアルミニウムを分離する方法。
【請求項５５】
前記炭素系燃料の給送率に依存する比率で前記酸素を前記炉内に供給するステップを含む、請求項５１に記載の塩を用いずにドロス含有アルミニウムからアルミニウムを分離する方法。
【請求項５６】
前記炉内の１種類以上の温度を１種類以上の所望温度以下に維持するように、前記炭素系燃料供給および前記酸素供給の少なくとも一方を制御するステップを含む、請求項５１に記載の塩を用いずにアルミニウムを分離する方法。
【請求項５７】
前記１種類以上の所望温度が、前記炉の構成により影響を受ける熱伝達を１つの基準としている、請求項５６に記載の塩を用いずにアルミニウムを分離する方法。
【請求項５８】
アルミニウム以外の材料と混合されているアルミニウムからアルミニウムを回収するための炉であって、
燃焼領域と、
溶融アルミニウムを収容する領域と、
バーナと、
前記バーナを介して前記燃焼領域内に炭素系燃料を供給する炭素系燃料供給源と、
前記炭素系燃料との燃焼のために、前記炉内に予め定められた純度の酸素を供給する酸化剤供給源と、
約３０００°Ｆを超える温度の火炎を形成し、温度が約１１００°Ｆ以下である排気流を前記炉から生成するように、前記酸素および前記炭素系燃料の燃焼を制御する手段と、
を備え、実質的に空気の導入を防止するように構成されているアルミニウム回収炉。
【請求項５９】
前記炭素系燃料および前記予め定められた純度の酸素を燃焼させるため、酸素含有空気を前記燃焼炉に供給する空気供給源を含む、請求項５８に記載のアルミニウム回収炉。
【請求項６０】
前記炭素系燃料を前記バーナに供給するための燃料管を含み、前記予め定められた純度の前記酸素が、前記燃料管を介して前記炉に供給される請求項５８に記載のアルミニウム回収炉。
【請求項６１】
前記予め定められた純度の前記酸素が、前記炭素系燃料とは別に前記炉に供給される、請求項５８に記載のアルミニウム回収炉。
【請求項６２】
前記酸素の純度が少なくとも約８５％である、請求項５８に記載のアルミニウム回収炉。
【請求項６３】
燃焼領域と、
バーナと、
燃料供給用燃料供給源と、
予め定められた純度の酸素を供給するための酸化剤供給源と、
廃棄物供給源と、
を備える廃棄物焼却装置であって、前記廃棄物が前記燃焼領域に給送され、前記燃料および酸素が前記バーナで燃焼されて、約４５００°Ｆを超える温度の火炎を形成することにより前記廃棄物を灰化する廃棄物焼却装置。
【請求項６４】
前記酸化剤の酸素濃度が少なくとも約８５％である、請求項６３に記載の廃棄物焼却装置。
【請求項６５】
前記燃焼領域内に酸素を噴射するための追加酸素噴射装置を含む、請求項６３に記載の廃棄物焼却装置。
【請求項６６】
実質的に空気を導入しないように構成されている、請求項６３に記載の廃棄物焼却装置。
【請求項６７】
燃焼領域、バーナ、燃料供給源、および酸化材料供給源を有する廃棄物焼却装置を準備するステップと、
燃料を前記バーナに供給するステップと、
予め定められた純度の酸素を前記バーナに供給するステップと、
廃棄物供給源を前記燃焼領域に供給するステップと、
前記廃棄物を灰化するように前記酸素および前記燃料の燃焼を制御することにより、前記廃棄物を灰化するために前記燃料および酸素を前記バーナで燃焼させ、４５００°Ｆを超える温度の火炎を形成するステップと、
を含む廃棄物焼却方法。
【請求項６８】
濃度が少なくとも８５％である酸素を前記バーナに供給するステップを含む、請求項６７に記載の廃棄物焼却方法。
【請求項６９】
前記予め定められた純度の酸素を供給するステップとは別に、酸素を前記燃焼領域内に噴射するステップを含む、請求項６７に記載の廃棄物焼却方法。