(57)【要約】【課題】ＶＯＣに揮発性の比較的低い成分が含まれていても、燃焼装置において異常高温による燃焼装置の損傷が発生したり、黒煙が発生したり、白煙が発生したりすることのないＶＯＣの燃焼処理装置及び燃焼処理方法を提供する。【解決手段】液体ＶＯＣを貯蔵、送液する液体ＶＯＣ貯蔵タンク１及びＶＯＣ送液ポンプ２と、液体ＶＯＣを水蒸気により加熱して気化させる熱交換器３と、前記熱交換器３において気化しないで残る液体ＶＯＣを前記熱交換器３の外に排出する液体ＶＯＣ排出装置８と、前記熱交換器３により生成した気体ＶＯＣを水蒸気と混合するインラインミキサー４と、前記インラインミキサー４により生成した混合ガスを燃焼する燃焼装置５とを備え、前記液体ＶＯＣ排出装置８において気体ＶＯＣを排出しないように構成した。【選択図】図１
2019199996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体ＶＯＣを貯蔵し送液する供給手段と、液体ＶＯＣを水蒸気により加熱して気化させる気化手段と、前記気化手段において気化しないで残る液体ＶＯＣを前記気化手段において生成した気体ＶＯＣとは別に排出する液体ＶＯＣ排出手段と、前記気化手段により生成した気体ＶＯＣを水蒸気と混合する混合手段と、前記混合手段により生成した混合ガスを燃焼する燃焼手段とを備え、前記液体ＶＯＣ排出手段において気体ＶＯＣを排出しないように構成されたことを特徴とするＶＯＣの燃焼処理装置。
【請求項２】
液体ＶＯＣを貯蔵し送液する供給ステップと、液体ＶＯＣを水蒸気により加熱して気化させる気化ステップと、前記気化ステップにおいて気化しないで残る液体ＶＯＣを前記気化ステップにおいて生成した気体ＶＯＣとは別に排出する液体ＶＯＣ排出ステップと、前記気化ステップにより生成した気体ＶＯＣを水蒸気と混合する混合ステップと、前記混合ステップにより生成した混合ガスを燃焼する燃焼ステップとを備え、前記液体ＶＯＣ排出ステップにおいて気体ＶＯＣを排出しないようにすることを特徴とするＶＯＣの燃焼処理方法。
【請求項３】
気体ＶＯＣと混合する水蒸気の計量手段としてエゼクターを使用し、該エゼクターの駆動流体として水蒸気を、被駆動流体として気体ＶＯＣを適用する構成とした請求項１に記載のＶＯＣの燃焼処理装置。
【請求項４】
気化手段において気化しないで残る液体ＶＯＣを前記気化手段外に排出する
液体ＶＯＣ排出ラインを液体ＶＯＣ貯蔵タンクに接続する構成とした請求項１に記載のＶＯＣの燃焼処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＶＯＣを燃料として有効利用するための、燃焼処理装置及び燃焼処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＶＯＣ（揮発性有機化合物；Volatile Organic Compounds）は、塗料溶剤（シンナー等）、接着剤、インキ、一部の洗浄剤等に含まれおり、その種類は、トルエン、キシレン、酢酸エチルなど主なもので約２００種ある。ＶＯＣは固定発生源から大気中に年間約１００万トン排出されており、浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）や光化学オキシダントの原因物質の一つにもなっている。このため、２００６年に大気汚染防止法によりＶＯＣの排出規制が施行されている。
【０００３】
この規制への対応方法として、活性炭回収方法等で回収したＶＯＣを燃焼装置のバーナ近傍に注入し、燃焼装置の燃料の一部として使用する方法がある。この方法によれば、大幅な燃焼装置の燃料経費の削減、省エネの実現を図ることができる。しかし、ＶＯＣの多くは、フェニル基（芳香族）、カルボニル基（−Ｃ＝Ｏ）等の二重結合をもつ分子が多く、これらを従来の方法で燃焼させると、バーナへのカーボンの堆積や、黒煙を発生させる場合が多いという問題や、ＶＯＣは炭素／水素比が比較的大きく、燃焼火炎が輻射の多い輝炎となるため、バーナ等の高温部の寿命が短くなる可能性が高いという問題、さらには、ＮＯＸ発生が増加する傾向にあるといった問題があった。
【０００４】
この問題を解決するための技術として、液体ＶＯＣを水蒸気により加熱して気化させる気化手段と、前記気化手段により生成した気体ＶＯＣを水蒸気と混合する混合手段と、前記混合手段により生成した混合ガスを燃焼する燃焼手段とを備え、前記気化手段において液体ＶＯＣの気化に使用された水蒸気の余剰分が前記混合手段において気体ＶＯＣと混合されるように構成されたことを特徴とする技術が開示されている（特許文献１）。しかし、この場合、ＶＯＣの組成によっては、次のような問題が発生する。
【０００５】
ＶＯＣの成分が揮発性の高いもののみの場合は問題ないが、回収したＶＯＣに揮発性の比較的低い成分が含まれている場合、従来技術（特許文献１）においては、気化手段としての熱交換器の内部に揮発性の低いＶＯＣ成分が気化せずに液のまま残留することになる。この状態が続くと、前記熱交換器においてＶＯＣの気化が阻害されることになり、燃焼装置に送られる気体ＶＯＣの量が減少し、燃焼装置の燃焼部において燃料／空気比が適正値以下に減少することになり、その結果、燃焼装置排気に白煙が生じる不具合が発生することになる。
【０００６】
更に、残留した揮発性の比較的低いＶＯＣ成分が前記熱交換器内に液体のまま残留していくと、ある時点で残留、蓄積した液体ＶＯＣが前記熱交換器からあふれ出し、燃焼装置に流入することになる。その結果、燃焼装置内で異常燃焼が起き、異常高温による燃焼装置の損傷が発生したり、燃焼装置の燃焼部において燃料／空気比が適正値以上に増大することにより燃焼装置排気に黒煙が生じる不具合が発生したりすることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１７−１０１８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、上記の問題を解決して、ＶＯＣに揮発性の比較的低い成分が含まれても、燃焼装置において異常高温による燃焼装置の損傷が発生したり、黒煙が発生したり、白煙が発生したりすることのないＶＯＣの燃焼処理装置及び燃焼処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のＶＯＣの燃焼処理装置は、液体ＶＯＣを貯蔵し送液する供給手段と、液体ＶＯＣを水蒸気により加熱して気化させる気化手段と、前記気化手段において気化しないで残る液体ＶＯＣを前記気化手段において生成した気体ＶＯＣとは別に排出する液体ＶＯＣ排出手段と、前記気化手段により生成した気体ＶＯＣを水蒸気と混合する混合手段と、前記混合手段により生成した混合ガスを燃焼する燃焼手段とを備え、前記液体ＶＯＣ排出手段において気体ＶＯＣを排出しないように構成されたことを特徴とする。
【００１０】
本発明のＶＯＣの燃焼処理方法は、液体ＶＯＣを貯蔵し送液する供給ステップと、液体ＶＯＣを水蒸気により加熱して気化させる気化ステップと、前記気化ステップにおいて気化しないで残る液体ＶＯＣを前記気化ステップにおいて生成した気体ＶＯＣとは別に排出する液体ＶＯＣ排出ステップと、前記気化ステップにより生成した気体ＶＯＣを水蒸気と混合する混合ステップと、前記混合ステップにより生成した混合ガスを燃焼する燃焼ステップとを備え、前記液体ＶＯＣ排出ステップにおいて気体ＶＯＣを排出しないようにすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、気化手段に送られる液体ＶＯＣの流量は気化手段で気化されるＶＯＣの流量より多くなるよう設定されるため、気化手段において気化しないで残る液体ＶＯＣが生じる。この気化しないで残る液体ＶＯＣを気化手段の外部に排出する液体ＶＯＣ排出手段は気体ＶＯＣを排出せず、液体ＶＯＣのみを排出する構造を有している。これにより、気化手段に供給されるＶＯＣに揮発性の比較的低い成分が含まれていたとしても、それらは常に新たに供給される液体ＶＯＣに置換えられ、気化手段内で残留、蓄積することはない。これにより、気化手段内で新たに供給されるＶＯＣの気化が阻害されることはなく、また、気化手段内に残留、蓄積した液体ＶＯＣが気化手段からあふれ出し、燃焼装置に流入することはない。以上の構成により、従来技術において起こりうる燃焼装置における白煙発生、黒煙発生、異常高温による燃焼装置の損傷などの不具合の発生をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は液体ＶＯＣの燃焼処理装置の実施方法を示した全体構成図である。（実施例１）
【図２】図２は液体ＶＯＣの燃焼処理装置の実施方法を示した全体構成図である。（実施例２）
【図３】図３は液体ＶＯＣの燃焼処理装置の実施方法を示した全体構成図である。（実施例３）
【図４】図４は従来技術（特許文献１）の液体ＶＯＣの燃焼処理装置の実施方法を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のＶＯＣの燃焼処理装置及び燃焼処理方法について具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。
【実施例１】
【００１４】
はじめに、本発明のＶＯＣの燃焼処理装置の構成について説明する。
【００１５】
本発明のＶＯＣ燃焼処理装置の実施例１を示す図１において、１は液体ＶＯＣ貯蔵タンクであり、液体ＶＯＣ貯蔵タンク１には、ＶＯＣ送液ポンプ２を備えた液体ＶＯＣ供給ライン19が接続している。
【００１６】
３は多管式の熱交換器であり、熱交換器３の上部には、加熱流体としての水蒸気を供給する弁７を備えた水蒸気ライン16が接続している。熱交換器３の下部には、凝縮水を排出する排出ライン14、排水装置９（例えばスチームトラップ）、ドレンライン15が連なって接続している。一方、熱交換器３の底部には、ＶＯＣ送液ポンプ２を備えた液体ＶＯＣ供給ライン19が接続し、熱交換器３の頂部には気体ＶＯＣライン11が接続している。
【００１７】
４はインラインミキサーであり、弁６を備えた水蒸気ライン17と気体ＶＯＣライン11が接続している。また、インラインミキサー４と燃焼装置５（例えばボイラのバーナやガスタービンの燃焼器）には、混合気ライン18が接続している。
【００１８】
つぎに、動作について説明する。
【００１９】
液体ＶＯＣ貯蔵タンク１に貯蔵された液体ＶＯＣはＶＯＣ送液ポンプ２により液体ＶＯＣライン19に接続された熱交換器３に送られる。
【００２０】
熱交換器３では、液体ＶＯＣライン19から供給された液体ＶＯＣを、熱交換器３の底部から頂部へ向かって伝熱管の内側に流す。一方、蒸気ライン16から供給された水蒸気を、熱交換器３の上部から下部に向かって伝熱管の外側に流す。すなわち、液体ＶＯＣを下から上へ向かって、水蒸気を上から下へ向かって流す。これにより、伝熱管の内側の液体ＶＯＣと外側の水蒸気の間で熱交換が行われ、液体ＶＯＣが気化する。なお、水蒸気ライン16から供給される水蒸気は液体ＶＯＣを気化させた結果、凝縮、液化する。液化したドレンは熱交換器３の排出ライン14に接続されたスチームトラップ９により排出される。排出されたドレンに対応する量の水蒸気が新たに水蒸気ライン16から供給される。このドレン排出と新たな水蒸気の供給は連続的に行われる。以上の動作により、水蒸気ライン16から供給される水蒸気の量は、液体ＶＯＣを気化するために必要な量となっている。
【００２１】
液体ＶＯＣの気化により生じた気体ＶＯＣは、気体ＶＯＣライン11からインラインミキサー４へ向かう。液体ＶＯＣの気化に使用された水蒸気は凝縮してドレンとなり、ドレンライン15から排出される。
【００２２】
ＶＯＣ送液ポンプ２により熱交換器３に供給される液体ＶＯＣの流量は熱交換器３で気化されるＶＯＣの流量より多くなるよう設定されるため、熱交換器３の熱交換部上部の出口からは気体ＶＯＣと液体ＶＯＣの一部が気液混相流の形態で排出される。この気液混相流のＶＯＣは熱交換器３の頂部に備えられた気液分離器10（例えばデミスター）により気体ＶＯＣと液体ＶＯＣに分離される。分離された気体ＶＯＣは熱交換器の頂部の出口に接続された気体ＶＯＣライン11に向かう。また、分離された液体ＶＯＣはいったん熱交換器３の熱交換部上部の出口近傍に滞留し、その後、液体ＶＯＣ排出装置８（例えばスチームトラップ）により液体ＶＯＣ排出ライン13に排出される。液体ＶＯＣ排出装置８は液体ＶＯＣのみを排出し、気体ＶＯＣは排出しない構造になっている。
【００２３】
インラインミキサー４では、気体ＶＯＣと弁６で計量された水蒸気が混合されて混合ガスが生成する。この混合ガスは、混合気ライン18から燃焼装置５に向かい、燃焼装置５に備えられているバーナの燃焼域に注入されて燃焼する。
【００２４】
以上のように、本実施例の液体ＶＯＣの燃焼処理装置は、液体ＶＯＣを貯蔵し送液する供給手段としての液体ＶＯＣ貯蔵タンク１とＶＯＣ送液ポンプ２と、液体ＶＯＣを水蒸気により加熱して気化させる気化手段としての熱交換器３と、前記気化手段において気化しないで残る液体ＶＯＣを前記気化手段において生成した気体ＶＯＣとは別に排出する排出手段としての液体ＶＯＣ排出装置８と、前記気化手段により生成した気体ＶＯＣを水蒸気と混合する混合手段としてのインラインミキサー４と、前記混合手段により生成した混合ガスを燃焼する燃焼手段としての燃焼装置５とを備え、前記液体ＶＯＣ排出装置８において液体ＶＯＣのみを排出し、気体ＶＯＣは排出しないように構成されたものである。
【００２５】
また、本発明のＶＯＣの燃焼処理方法は、液体ＶＯＣを貯蔵し送液する供給ステップと、液体ＶＯＣを水蒸気により加熱して気化させる気化ステップと、前記気化ステップにおいて気化しないで残る液体ＶＯＣを前記気化ステップにおいて生成した気体ＶＯＣとは別に排出する液体ＶＯＣ排出ステップと、前記気化ステップにより生成した気体ＶＯＣを水蒸気と混合する混合ステップと、前記混合ステップにより生成した混合ガスを燃焼する燃焼ステップとを備え、前記液体ＶＯＣ排出ステップにおいて気体ＶＯＣを排出しないようにするものである。
【００２６】
本実施例によれば、気化手段に供給される液体ＶＯＣに揮発性の比較的低い成分が含まれていたとしても、それらは常に新たに供給される液体ＶＯＣに置換えられ、熱交換器３の内部に残留、蓄積することはない。これにより、熱交換器３においてＶＯＣの気化が阻害されることはなく、また、熱交換器３の内部に残留、蓄積した液体ＶＯＣが熱交換器３からあふれ出し、燃焼装置５に流入することもなくなるため、従来技術において起こりうる燃焼装置における白煙発生、黒煙発生、異常高温による燃焼装置の損傷などの不具合の発生をなくすことができる。
【００２７】
また、図４に示す従来技術（特許文献１）においては、熱交換器３において液体ＶＯＣの気化に使用された水蒸気の余剰分がインラインミキサー４において気体ＶＯＣと混合されるが、この余剰分の水蒸気には、熱交換器３で発生する水ドレンの一部がミストとして伴送される。従って、実際の対応においては、インラインミキサー３に接続される水蒸気ライン17には伴送されるドレンを排除するためのドレンセパレータを装備する必要がある。これに対して、本実施例では、弁６で計量される水蒸気は弁６で減圧され、等エンタルピー膨張されるため、過熱蒸気となる。また、従来技術のように熱交換器３で発生する水ドレンの一部がミストとして伴送されることもないため、水蒸気ライン17にドレンセパレータを装備する必要がなくなり、コストダウンが図れる。
【実施例２】
【００２８】
本発明のＶＯＣ燃焼処理装置の実施例２を示す図２において、混合手段としてのインラインミキサー4をエゼクター４’に置き換えていること及び実施例１における弁６を不要としていることを除いては実施例１を示す図１と同じである。
【００２９】
エゼクター４’の駆動流体入口に水蒸気ライン17が接続され、被駆動流体入口に気体ＶＯＣライン11が接続される。
【００３０】
エゼクター４’はインラインミキサーとしての機能も有しており、気体ＶＯＣと水蒸気との混合は十分なされるため、実施例１を示す図１におけるインラインミキサー４は不要となる。
【００３１】
つぎに、動作について説明する。
【００３２】
エゼクター４’において、駆動流体として水蒸気ライン17から導入された水蒸気はノズルの絞りにより高速気流となる。この絞りが実施例１を示す図１における弁６と同様の計量手段として機能する。水蒸気が高速気流となることで、気流周辺の空間の静圧が低下する。この空間に気体ＶＯＣライン11を接続することにより、熱交換器３において気化されたＶＯＣは容易にエゼクター内に吸引され駆動流体である水蒸気と混合しＶＯＣと水蒸気の混合ガスを生成する。
【実施例３】
【００３３】
本発明のＶＯＣ燃焼処理装置の実施例３を示す図３において、液体ＶＯＣ排出ライン13が液体ＶＯＣ貯蔵タンク１に接続していることを除いては実施例１を示す図１と同じである。
【００３４】
実施例１において、液体ＶＯＣ供給ライン19から供給される液体ＶＯＣに含まれる比較的揮発性の高い成分が所定の量より多く含まれる場合、液体ＶＯＣの気化が不十分となり、本来、気化すべき液体ＶＯＣの成分の一部が気化されずに液体のまま液体ＶＯＣ排出ライン13から排出されることになる。
【００３５】
そこで、図３に示すように液体ＶＯＣ排出ライン13を液体ＶＯＣ貯蔵タンク１に接続することにより、本来、気化すべき比較的揮発性の高い成分を再度熱交換器３に送って気化させることが可能となる。
【００３６】
以上のように、本実施例によれば、本来、熱交換器３において気化されるべき比較的揮発性の高い成分の一部が気化されずに液体のまま排出されてしまうことなく、確実に気化されて燃焼装置で燃料として使用できるようにすることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  液体ＶＯＣ貯蔵タンク
２  ＶＯＣ送液ポンプ
３  熱交換器
４  インラインミキサー
４’  エゼクター
５  燃焼装置
６、７  弁
８  液体ＶＯＣ排出装置
９  排水装置
10  気液分離器
11  気体ＶＯＣライン
12、13  液体ＶＯＣ排出ライン
14  排出ライン
15  ドレンライン
16、17  水蒸気ライン
18  混合気ライン
19  液体ＶＯＣ供給ライン
【図１】
2019199996.tif 000003
【図２】
2019199996.tif 000004
【図３】
2019199996.tif 000005
【図４】
2019199996.tif 000006