(57)【要約】【課題】            難溶性の固形分や高濃度の無機塩を含有している燃焼液でも空気と十分に混合し、高温下で十分に燃焼させることのでき、しかも、不完全燃焼を抑制し、燃焼液を燃焼炉内で十分に噴霧させることのできるスプレーノズル及び燃焼液の燃焼方法を提供する。【解決手段】        圧縮空気を供給する外管の内側に燃焼液を供給する内管を有する二重管式スプレーノズルであって、該内管は該外管の伸縮に連動して伸縮し得る入れ子式の管である二重管式スプレーノズル；圧縮空気を供給する外管の内側に燃焼液を供給する内管を有する二重管式スプレーノズルから燃焼液を炉内へ噴霧させる一方、炉に具備されたバーナーから燃料を炉内へ噴霧させて該燃焼液を蒸発燃焼させる方法であって、該内管が入れ子式になっていて、外管の伸縮に連動して内管を伸縮させながら、燃焼液を炉内に噴霧させる燃焼液の燃焼方法。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気を供給する外管の内側に燃焼液を供給する内管を有する二重管式スプレーノズルであって、該内管は該外管の伸縮に連動して伸縮し得る入れ子式の管である二重管式スプレーノズル。
【請求項２】
外管の先端部は内管より前方外側へ円錐状に拡開する傾斜壁を有し、内管の先端部の外周と該傾斜壁との間に圧縮空気噴出口を有し、該噴出口から噴出される圧縮空気の噴出方向が内管の略中心方向であり、かつ内管の先端部前方付近となるように形成された請求項１に記載のスプレーノズル。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のスプレーノズル、バーナー及び炉壁を具備してなる燃焼炉。
【請求項４】
バーナーが燃焼炉の上部中央に具備されており、スプレーノズルが燃焼炉の上部から斜め下方に向けて具備されている請求項３に記載の燃焼炉。
【請求項５】
燃焼炉の下部に水槽を有する請求項３又は４に記載の燃焼炉。
【請求項６】
圧縮空気を供給する外管の内側に燃焼液を供給する内管を有する二重管式スプレーノズルから燃焼液を炉内へ噴霧させる一方、炉に具備されたバーナーから燃料を炉内へ噴霧させて該燃焼液を蒸発燃焼させる方法であって、該内管が入れ子式になっていて、外管の伸縮に連動して内管を伸縮させながら、燃焼液を炉内に噴霧させる燃焼液の燃焼方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は廃液などを高温で燃焼させるのに好適なスプレーノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
廃液等を供給する外管の内側に圧縮空気を供給する内管を有する二重管型のスプレーノズルを燃焼炉に用いて霧化燃焼させることは、特許文献１に知られている。しかしながら、難溶性の固形分を含む廃液や高濃度の無機塩を含有している廃液等の燃焼液を燃焼させるためには、空気と燃焼液を十分に混合させて高温で燃焼させなければならず、単なる二重管型スプレーノズルでは混合が不十分であった。
本発明者は、かかる課題を解決するために、圧縮空気を供給する外管の内側に燃焼液を供給する内管を有する二重管式スプレーノズルであって、外管の先端部は内管より前方外側へ円錐状に拡開する傾斜壁を有し、内管の先端部の外周と該傾斜壁との間に圧縮空気噴出口を有し、該噴出口から噴出される圧縮空気の噴出方向が内管の略中心方向であり、かつ内管の先端部前方付近となるように形成されたスプレーノズルを提案した。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５２−３３３８０号公報
【特許文献２】特開２０００−３４６３３０号公報（請求項１、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者が、かかるスプレーノズルを用いて燃焼させると、不完全燃焼が起こり一酸化炭素や煤煙が発生する場合があることが明らかになった。さらに、ノズルの先端で燃焼液が十分に噴霧せず、燃焼液の液滴が燃焼炉内に落下し、十分に燃焼できない場合が生じることが明らかになった。
本発明の目的は、難溶性の固形分や高濃度の無機塩を含有している燃焼液でも空気と十分に混合し、高温下で十分に燃焼させることのでき、しかも、不完全燃焼を抑制し、燃焼液を燃焼炉内で十分に噴霧させることのできるスプレーノズル、該スプレーノズルを具備する燃焼炉及び燃焼液の燃焼方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１は、圧縮空気を供給する外管の内側に燃焼液を供給する内管を有する二重管式スプレーノズルであって、該内管は該外管の伸縮に連動して伸縮し得る入れ子式の管である二重管式スプレーノズルである。
中でも、スプレーノズルとしては、その外管の先端部は内管より前方外側へ円錐状に拡開する傾斜壁を有し、内管の先端部の外周と該傾斜壁との間に圧縮空気噴出口を有し、該噴出口から噴出される圧縮空気の噴出方向が内管の略中心方向であり、かつ内管の先端部前方付近となるように形成されたスプレーノズルが燃焼液と空気とが十分に混合することから好ましい。
本発明の第２は、上記スプレーノズル、バーナー及び炉壁を具備する燃焼炉であり、中でも、バーナーが燃焼炉の上部中央に具備されており、スプレーノズルが燃焼炉の上部から斜め下方に向けて具備されている燃焼炉は、バーナーの火炎部とスプレーノズルからの圧縮空気と燃焼液が略中央上方部にて接触して、高温にて燃焼させることができることから好ましい。
本発明の第３は、圧縮空気を供給する外管の内側に燃焼液を供給する内管を有する二重管式スプレーノズルから燃焼液を炉内へ噴霧させる一方、炉に具備されたバーナーから燃料を炉内へ噴霧させて該燃焼液を蒸発燃焼させる方法であって、該内管が入れ子式になっていて、外管の伸縮に連動して内管を伸縮させながら、燃焼液を炉内に噴霧させる燃焼液の燃焼方法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、燃焼炉に直接、暴露される外管が燃焼炉の温度に応じて伸縮したとしても、内管が入れ子式になっているので、外管の伸縮に応じて内管が連動して伸縮し、圧縮空気の噴出口を一定の大きさに維持することができる。このことにより、難溶性の固形分や高濃度の無機塩を含有している燃焼液でも、燃焼炉の温度にかかわらず、空気と十分に混合し、高温下で十分に燃焼させることのできる。しかも、不完全燃焼を抑制し、燃焼液を燃焼炉内で十分に噴霧させて燃焼させることのできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のスプレーノズルについて、その実施の一態様を図１に示した。
スプレーノズルは圧縮空気２用の導管である外管１０、燃焼液１用の導管である内管（１１及び１２）、及び、外管と内管との接続部１３からなっている。
そして、該ノズルは、内管１１及び１２に廃液１を供給する導管１７及び外管１０に圧縮空気２を供給する導管１６を具備する二重管に、通常、接続されている。
【０００８】
外管１０は導管１６に螺接、密嵌、溶接など、好ましくは、着脱可能なように螺接によって連結され、圧縮空気２が内管の外壁と外管の内壁との間を通して供給される。
外管の先端部１０ａは、図１の如く、内管１１より前方外側へ円錐状に拡開する傾斜壁を有し、内管の先端部の外周と該傾斜壁との間（ｋ）に圧縮空気噴出口を有し、該噴出口から噴出される圧縮空気の噴出方向が内管の略中心方向であり、かつ内管の先端部前方付近となるように形成された構造などが例示される。かかる構造は、スプレーノズルの前方の円錐台状の空間を中心とする場所において、圧縮空気２と燃焼液１とが十分に混合することから好ましい。
圧縮空気と燃焼液とが混合された噴霧口１５における圧縮空気２の流量は適宜、設定すればよく、通常は３０〜１５０Ｎｍ３／ｈ程度、好ましくは５０〜１００Ｎｍ３／ｈ程度の圧縮空気が供給される。
空気の供給量が３０Ｎｍ３／ｈ以上であると、燃焼液の噴霧が容易になる傾向があることから好ましく、１５０Ｎｍ３／ｈ以下であると、燃焼が促進される傾向があることから好ましい。
【０００９】
内管は、図１の如く、内管１１と内管１２とが入れ子式に接続されており、長さ方向に移動し得る。内管１１が内管１２の内側滑り面に内接していると、伸縮が容易なことから好ましい。内管１１が内管１２に内接している長さ方向の長さとしては、外管１０が長さ方向に熱膨張する長さに追従し得る長さであり、具体的には１〜５０ｍｍ程度、好ましくは５〜２０ｍｍ程度である。
同時に、内管１１は、連結部１３によって外管１０と連結しており、外管１０が熱膨張などにより伸縮すると、それに対応して内管１１が可動することができる。このことにより、噴霧口１５における圧縮空気の噴出口（ｋ）が一定の大きさ（内管と外管との幅ｋが一定）となり、燃焼液１と圧縮空気２との混合比を一定にすることができるのである。
【００１０】
圧縮空気の噴出口の幅ｋとしては、通常、１〜５ｍｍ程度、好ましくは、２〜４ｍｍ程度に調整される。ｋが１〜５ｍｍ程度であると、燃焼液が空気と十分混合され、燃焼炉内で噴霧されることから好ましい。
また、内管の内径Ｌとしては、通常、５〜２０ｍｍ程度、好ましくは８〜１５ｍｍ程度である。Ｌが５ｍｍ以上であると、燃焼液に固形分が含まれていても燃焼炉に供給することができ、２０ｍｍ以下であると、燃焼液が噴霧しやすい傾向にあることから好ましい。
さらに、内管の外側には螺旋状に溝を形成させて、圧縮空気を旋回させるようにしてもよい。
内管１２は、導管１７に螺接、密嵌、溶接など、好ましくは、着脱可能なように螺接によって連結され、燃焼液１が供給される。
燃焼液は、通常、５０〜５００Ｌ／ｈ程度、好ましくは２００〜４００Ｌ／ｈ程度、供給される。燃焼液が５０Ｌ以上であると、燃焼液に固形分が含まれていても燃焼炉に供給することができ、５００Ｌ以下であると、燃焼液が噴霧しやすい傾向にあることから好ましい。
【００１１】
連結部１３は、圧縮空気２の共通を阻害することなく、しかも円滑に内管１１が可動し得る強度が必要であり、通常は、溶接、ピンなどが用いられている。また、内管１１が可動するように、連結部１３は１箇所以上、好ましくは２〜６箇所程度存在する
【００１２】
スプレーノズルに使われる材質としては、通常、鉄鋼、チタン鋼、アルミニウムなどの機械部品に用いられる金属であり、中でも、耐熱性、入手の容易さ、加工の容易さ、燃焼液などに対する耐腐食性などの観点からステンレス鋼が好適である。
【００１３】
本発明のスプレーノズルは、高温下でも、空気と燃焼液の混合比を一定に維持し、安定な燃焼を継続できることから、高温燃焼炉などに好適に用いられる。
ここで、燃焼炉の一種である直立型高温燃焼炉２０を用いる場合を図３に例示して説明する。
燃焼炉２０は、その上部中央にバーナー２３を有しており、該バーナーには燃料を導通するための導管２２が接続されている。又、燃焼炉の上部には、本発明のスプレーノズル２１が、炉内斜め下方に向けて複数個設置されている。
導管２２から導通された燃料はバーナー２３の下部の着火源（図示省略）により着火され、その炎は炉の下方に向けて延びている。
一方、スプレーノズル２１は、その先端部において、ポンプ（図示省略）等の送液手段により送液された燃焼液が内管の長さ方向に流れ、一方、圧縮空気が外管の略中心方向に流れるようにしているので、ノズルの噴出口１５では、燃焼液と圧縮空気とが混合・微粒化され、炉の下方に向けて延びた炎に噴霧され、該炎によって燃焼液が蒸発、燃焼されて、廃液中の有害、悪臭又は着色有機物或いは無機物等は、無害、無臭又は無色の物質に変換される。
スプレーノズルの噴霧口１５における燃焼液の噴霧角度は、約３０〜４０°であることが好ましい。
又、上記燃焼により、例えばＳＯ3 等の有害物質が生成するときは、炉の下部に更に水槽２５を設け、該有害物質を水２６等に吸収させて、無害化すればよい。
【００１４】
燃焼炉としては、直立型の炉以外に、例えば横型の炉が挙げられる。廃液が多量の無機物を含有する場合等は、直立型の方が炉の内壁に無機物が付着しにくく、より好ましい。
【実施例】
【００１５】
以下、実施例等により、本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、これらの例により限定されるものではない。
【００１６】
（実施例１）
図１のスプレーノズルの形状を有し、噴霧口１５における内管の内径Ｌが１２ｍｍ、内管と外管との差（ｋ＝）が２〜４ｍｍに調整し、噴霧口１５における燃焼液の噴霧角度（ｐ）が約３５°になるように調整した。内管１１と内管１２が１５ｍｍで可動可能な入れ子式で嵌合させた。
図３に記載の直立高温燃焼炉２０において、該スプレーノズル５本を用い、各種廃液の混合物を１本あたり毎時３００Ｌの割合で内管に供給すると同時に、圧縮空気を１本あたり７０Ｎｍ３／ｈ を外管に供給した。このとき、燃料としては液化天然ガスを用い、バーナー７からの炎で燃焼させ最高温度が約９５０℃になるように調整した。
２４時間燃焼を継続したが、一酸化炭素の過剰発生、煤煙の過剰発生は認められず、燃焼液は噴霧されながら燃焼されていた。
【００１７】
（比較例１）
図２に記載のスプレーノズルを用い、燃焼前のＰ、Ｌ、ｋについては実施例１とほぼ同等のものを用いて燃焼させた。
燃焼液が噴霧されることなく、液滴として燃焼炉内に落ち、燃焼炉内の熱電対式温度計に接触して、温度計が急速に冷却して破損した。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明は、廃液などの固形分を含む燃焼液を高温燃焼炉で燃焼させるスプレーノズルに使用することができる。また、水、有機溶媒などを二重管式スプレーで噴霧する際に、熱膨張、熱収縮などにより外管の伸縮が激しいノズルに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の方法で用いられるスプレーノズルの断面図
【図２】特許文献２で用いていたスプレーノズルの断面図
【図３】本発明の直立高温燃焼炉の断面図（概略）
【符号の説明】
【００２０】
１：燃焼液
２：圧縮空気
１０：外管
１１：内管（先端部）
１２：内管（入れ子式内管の外側）
１３：（内管１１（先端部）と外管１０との）連結部
１５：噴霧口
１６：燃焼液１を供給する導管
１７；圧縮空気２を供給する導管
１０ａ：外管の先端部
Ｐ：外管の先端部の角度
Ｌ：内管１１の内径
ｋ：圧縮空気２の噴出口
２０：直立高温燃焼炉
２１：本発明のスプレーノズル
２２：燃料の導管
２３：バーナー
２４：炉壁
２５：水槽
２６：水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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