(57)【要約】【課題】ＶＯＣガスと蒸気の混合した混合ガスを、ガスタービンの燃焼器等のような混合ガス供給先に供給する際に、ＶＯＣと蒸気との間で熱の授受があってもドレンが生じないようにする。【解決手段】液体状のＶＯＣを蒸気Ｖへ混入してＶＯＣガスと蒸気Ｖの混合ガスＧｍを生成させるＶＯＣ混合器７の下流側に混合ガスＧｍの加熱部７ｂを設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＶＯＣガスと蒸気との混合ガスを混合ガス供給先に供給するようにした方法において、ＶＯＣを蒸気により加熱してＶＯＣガスと蒸気の混合ガスを生成させる第一の加熱工程と、前記混合ガスからドレンが生じないよう前記混合ガスを加熱する第二の加熱工程を経ることを特徴とする供給方法。
【請求項２】
ＶＯＣガスと蒸気との混合ガスを混合ガス供給先に供給するようにしたシステムにおいて、ＶＯＣを蒸気により加熱してＶＯＣガスと蒸気の混合ガスを生成させる第一の加熱手段と、前記混合ガスからドレンが生じないよう前記混合ガスを加熱する第二の加熱手段を設けたことを特徴とする供給システム。
【請求項３】
第一の加熱手段はＶＯＣ混合器である請求項２に記載の供給システム。
【請求項４】
第一の加熱手段は、蒸気とＶＯＣガスが流通する管路である請求項２に記載の供給システム。
【請求項５】
第二の加熱手段は、触媒と、混合ガスに酸化剤を供給する手段を備えている請求項２乃至４の何れかに記載の供給システム。
【請求項６】
第二の加熱手段は、混合ガス中の蒸気及び／又はＶＯＣガスと反応する物質を当該加熱手段内に供給する手段を備えている請求項２乃至４の何れかに記載の供給システム。
【請求項７】
第二の加熱手段を複数組備えた請求項５又は６に記載の供給システム。
【請求項８】
第二の加熱手段で加熱した混合ガスが供給される混合ガス供給先を、ガスタービンや改質器の燃焼器とした請求項２乃至７の何れかに記載の供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、常温常圧においては液体である燃料、例えばトルエン、キシレン、クロロエタン、ベンゼン、エチルベンゼン等の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）のガス（ＶＯＣガス）と蒸気が混合した混合ガスからドレンが発生しないか、或はドレン発生量が減少するようにした供給方法及び供給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、トルエン、キシレン、クロロエタン、ベンゼン、エチルベンゼン等の揮発性有機化合物を使用する工場では、使用後の揮発性有機化合物が無害となるよう処理する必要がある。この方法の一つとして、ガスタービンの燃焼器で揮発性有機化合物を燃焼させることが提案されている（特許文献１）。而して、揮発性有機化合物は燃焼することにより高エネルギを出すため、助燃料として機能し、その結果、本来の燃料を節減することができる。
【０００３】
揮発性有機化合物を燃焼するための特許文献１のシステムの例を図４に示す。図中、１はガスタービンであって、タービン２、コンプレッサ３、燃焼器４を備えており、燃焼器４からの燃焼ガスＧｂによりタービン２が駆動され、タービン２の駆動によりコンプレッサ３、発電機５が駆動されるようになっている。
【０００４】
６はタービン２からの燃焼排ガスＧｈにより給水Ｗを加熱して飽和蒸気Ｖ（以下、蒸気Ｖという）を生成させるようにしたボイラ、７は別ラインから供給された液体状のトルエン、キシレン、クロロエタン、ベンゼン、エチルベンゼン等の揮発性有機化合物（以下、ＶＯＣという）をボイラ６からの蒸気Ｖにより加熱してガス化させ、揮発性有機化合物のガス（以下、ＶＯＣガスという）と蒸気Ｖとの混合ガスＧｍを生成させるためのＶＯＣ混合器である。ここで、ＶＯＣは、Ｖｏｌａｔｉｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄの略であり、揮発性有機化合物のことである。
【０００５】
而して、ＶＯＣ混合器７からの混合ガスＧｍは、燃焼器４に供給され、混合ガスＧｍ中のＶＯＣガスは、別ラインから供給された燃料Ｆと共に、ガスタービン２により駆動される圧縮機５からの圧縮空気Ａｃと混合して燃焼し、燃焼ガスＧｂが生成されるようになっている。又、燃焼器４により生成された、蒸気を含む燃焼ガスＧｂはタービン２へ導入されて当該タービン２を駆動し得るようになっていると共に、タービン２によりコンプレッサ３及び発電機５を駆動し得るようになっている。
【０００６】
ボイラ６で生成された蒸気Ｖの一部は、直接、燃焼器４へも供給し得るようになっている。図中、７ａはＶＯＣ混合器７下端に接続されてＶＯＣ混合器７からのドレンＤを排出するためのドレン管、Ｇｅはボイラ６からの排ガスである。
【０００７】
上記発電システムにおいては、タービン２から排出された燃焼排ガスＧｈはボイラ６に供給され、給水Ｗが加熱されることにより蒸気Ｖが生成され、生成された蒸気Ｖの一部は、ＶＯＣ混合器７に供給される。ＶＯＣ混合器７では、別ラインから供給された液体状のＶＯＣが蒸気Ｖにより加熱されてガス化し、ＶＯＣガスと蒸気の混合ガスＧｍが生成される。因みに、供給される蒸気Ｖの質量割合１００に対し供給されるＶＯＣの質量割合は３０程度であり、これにより、ＶＯＣ混合器７においてＶＯＣの略全量をガス化することができる。
【０００８】
生成された混合ガスＧｍは燃焼器４へ送給され、別ラインから供給された燃料Ｆ、コンプレッサ３から供給された圧縮空気Ａｃと混合し、燃料Ｆ、圧縮空気Ａｃと共に燃焼して、燃焼ガスＧｂが得られ、得られた燃焼ガスＧｂは、ボイラ６からＶＯＣ混合器７を経ずに供給された蒸気Ｖと共に燃焼器４からタービン２へ導入されて当該タービン２を駆動する。而して、タービン２によりコンプレッサ３及び発電機５が駆動される。ＶＯＣガスは、燃焼器４で燃焼されると分解して無害化される。なお、ＶＯＣガスは燃焼器４で燃焼することにより、燃料を補助する助燃料として機能するため、燃料Ｆ（主燃料）の消費量を削減することができる。
【０００９】
ＶＯＣ混合器７においては、液体状のＶＯＣを気化温度以上に加熱することによってＶＯＶガスが得られる（例えば、トルエンの沸点は１１０．６℃）。このときＶＯＣと蒸気Ｖとの間の熱の授受により、蒸気Ｖが冷却されてその一部が液化することによりドレンが発生し、このドレンＤは、ＶＯＣ混合器７のドレン管７ａから外部へ排出される。又、ドレンＤにはＶＯＣの一部が混入する可能性がある。
【００１０】
而して、ＶＯＣガスと蒸気との混合ガスを供給するＶＯＣ混合システムの例は図５に示されている。図中、８は飽和蒸気等の蒸気Ｖが供給される蒸気管路、９は前述した液体状のＶＯＣを蒸気管路８に供給し得るよう蒸気管路８に接続されたＶＯＣ供給管路、１０は例えばガスタービンの燃焼器である混合ガス供給先、１１は蒸気管路８のＶＯＣ供給管路９接続部よりも下流側に接続されたドレン管である。
【００１１】
上記ＶＯＣ供給システムにおいては、蒸気Ｖは蒸気管路８を流通し、液体状のＶＯＣは、ＶＯＣ供給管路９を流通して蒸気管路８内に導入される。蒸気管路８内では、液体状のＶＯＣは蒸気Ｖにより加熱され、ガス化してＶＯＣガスと蒸気の混合ガスＧｍが生成される。この混合ガスＧｍは蒸気管路８を流通して混合ガス供給先１０へ供給される。而して、混合ガス供給先１０がガスタービンの燃焼器の場合は、燃焼器においては、主燃料や空気と共に混合ガスＧｍ中のＶＯＣガスが燃焼して燃焼ガスが生成される。この燃焼により、混合ガスは助燃料として機能するため、主燃料の消費量を削減することができる。
【００１２】
上記ＶＯＣ供給システムにおいては、ＶＯＣと蒸気Ｖとの間の熱の授受により、蒸気Ｖが冷却されてその一部が液化することによりドレンが発生する。ドレンはドレン管から外部へ排出される。そして、このドレンにはＶＯＣの一部が混入する可能性がある。又、蒸気管路８内での混合ガスＧｍの搬送中に、混合ガスＧｍの温度が下降して冷却されることにより、混合ガスの一部が液化してドレンが発生し、このドレンＤは、液体状のＶＯＣの一部が混入した状態でドレン管１１から外部へ排出される。
【００１３】
又、従来の技術として、液体燃料をガス化させて、燃料ガスとして供給先に供給する燃料蒸発装置は特許文献２にある。この燃料蒸発装置では、燃料供給装置内に供給される燃料の一部を燃焼するよう空気を供給し、その燃焼熱により残留した燃料を蒸発させるようにしている。
【００１４】
又、ＶＯＣガスをガスタービンの燃焼器で燃焼させるようにしたＶＯＣ燃焼装置としては特許文献３がある。該ＶＯＣ燃焼装置においては、ＶＯＣを含む空気は混合管で燃料と共に内筒内に噴射されて燃焼し、ＶＯＣは熱分解される。
【特許文献１】国際公開第２００６／０１９１３１号公報
【特許文献２】特開２００４−２１７４３９号公報
【特許文献３】特開２００６−１１８４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
図４に示す発電システムのＶＯＣ混合器７では、ドレン管７ａからドレンＤと共にＶＯＣの一部が排出されるため、燃焼器４へ導入されるＶＯＣガス量が減少し、その結果、燃焼器４においてＶＯＣガスを効率的に助燃料として使用することができず、又、ＶＯＣの一部が混入したドレンＤが外部へ排出されると、排水による公害問題が生じる虞があり、更に、ドレンＤ中に混入しているＶＯＣを処理するためには処理施設が必要となり、コストアップを招来する虞がある。
【００１６】
特許文献２では、液体燃料の一部を燃焼させて、その燃焼熱により残留した燃料をガス化させるようにしているが、蒸気を使用していないため、ＶＯＣと蒸気との混合や、ドレンについては特に考慮されてはいない。又、特許文献３では、ＶＯＣガスをガスタービンの燃焼器で燃焼させるようにしてはいるが、蒸気の使用については何等記載されてはいない。
【００１７】
本発明は、上記実情に鑑み、ＶＯＣガスと蒸気の混合した混合ガスをガスタービンの燃焼器等に供給する際に、ＶＯＣと蒸気との間で熱の授受があって蒸気が冷却されてもドレンが生じないようにした供給方法及び供給システムを提供することを目的としてなしたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の請求項１の供給方法は、ＶＯＣガスと蒸気との混合ガスを混合ガス供給先に供給するようにした方法において、ＶＯＣを蒸気により加熱してＶＯＣガスと蒸気の混合ガスを生成させる第一の加熱工程と、前記混合ガスからドレンが生じないよう前記混合ガスを加熱する第二の加熱工程を設けたものである。
【００１９】
本発明の請求項２の供給システムは、ＶＯＣガスと蒸気との混合ガスを混合ガス供給先に供給するようにしたシステムにおいて、ＶＯＣを蒸気により加熱してＶＯＣガスと蒸気の混合ガスを生成させる第一の加熱手段と、前記混合ガスからドレンが生じないよう前記混合ガスを加熱する第二の加熱手段を設けたものである。
【００２０】
本発明の請求項３の供給システムにおいては、第一の加熱手段はＶＯＣ混合器であり、請求項４の供給システムにおいては、第一の加熱手段は、蒸気とＶＯＣガスが流通する管路であり、請求項５の加熱システムにおいては、第二の加熱手段は、触媒と、混合ガスに酸化剤を供給する手段を備えたものであり、請求項６の供給システムにおいては、第二の加熱手段は、混合ガス中の蒸気及び／又はＶＯＣガスと反応する物質を当該加熱手段内に供給する手段を備えており、請求項７の供給システムは、第二の加熱手段を複数組備えており、請求項８の供給システムは、第二の加熱手段で加熱した混合ガスが供給される混合ガス供給先をガスタービンとしている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の請求項１〜８に記載の供給方法及び供給システムによれば、下記の如き種々の優れた効果を奏することができる。
Ｉ）ＶＯＣと蒸気の間で熱の授受が行なわれても、第二の加熱工程或は第二の加熱手段においてＶＯＣガス及び蒸気の混合ガスは加熱されるため、蒸気及びＶＯＣガスは冷却されない。
ＩＩ）従って、混合ガス供給先に供給される混合ガスからは、ドレンは発生しないか、発生してもごく僅かとすることができる。
ＩＩＩ）ドレンが発生する場合でも量的にごく僅かであるため、ドレンと共に外部に排出されるＶＯＣの量が減少し、ガスタービンの燃焼器で混合ガスを助燃料として効率良く使用することができ、主燃料の削減が可能となる。
ＩＶ）ドレン及びドレンに混入するＶＯＣの量も少なくてすむため、処理施設も小型で良い。
Ｖ）請求項７の場合は、混合ガスが供給される管路が長くても、ドレンは発生しないか、発生してもごく僅かとすることができ、この場合でも、上記各効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１は本発明を実施する形態の一例であって、図４の発電システムのＶＯＣ混合器７に適用した例である。すなわち、ＶＯＣ混合器７内に液体状のＶＯＣを供給するノズル管１２を略水平設置して、該ノズル管１２の先端ノズル部からＶＯＣ混合器７内に液体状のＶＯＣを噴霧し得るようにし、ＶＯＣ混合器７の底面に白金、バナジウム等の貴金属系や、アルミナ系、セリア（ＣｅＯ２）等の触媒１３を配置し、触媒１３とノズル管１２との間に位置するよう、ＶＯＣ混合器７の高さ方向所要位置には、ＶＯＣ混合器７内に酸化剤Ａｏ（例えば空気）を供給するためのノズル管１４を設ける。
【００２３】
而して、ＶＯＣ混合器７の下部容器部、該下部容器部に収納された触媒１３、及び触媒１３の上部に酸化剤Ａｏを供給するノズル管１４により、加熱手段である加熱部７ｂが形成されている。なお、図中、図４に示すものと同一の符号のものは同一のものを表している。
【００２４】
次に、上記した実施の形態の作動を図４をも参照しつつ説明する。
図４に示すボイラ６で生成された蒸気Ｖは、ＶＯＣ混合器７へ導入されて、ノズル管１２からＶＯＣ混合器７へ導入された液体状のトルエン、キシレン、クロロエタン、ベンゼン、エチルベンゼン等のＶＯＣを加熱しガス化してＶＯＣガスを生成させる。このため、ＶＯＣ混合器７内では、ＶＯＣガスと蒸気の混合ガスＧｍが生成される。
【００２５】
又、ＶＯＣガスと蒸気の混合ガスＧｍがＶＯＣ混合器７内において加熱部７ｂの触媒１３部に供給されると、ＶＯＣは、触媒１３の存在下でノズル管１４から供給された、酸化剤Ａｏ中の酸素と化合して発熱反応するため、混合ガスＧｍは冷却されることなく加熱される。触媒１３は反応を促進させるために機能する。
【００２６】
例えば、蒸気Ｖは飽和蒸気で２ＭＰａ、２１０℃、液体状のＶＯＣはトルエン、トルエンの供給量は質量割合で蒸気Ｖの３０％程度とする。トルエンと蒸気の混合ガスを生成する場合、トルエンの質量割合で供給された量の５％程度を加熱部７ｂにおいて酸素と反応させれば、トルエンを気化させて蒸気温度と同程度の温度まで加熱することができる。
【００２７】
上述のように、混合ガスＧｍは、ＶＯＣ混合器７の下部に設けた加熱部７ｂで加熱されるため、ＶＯＣ混合器７内で揮発性有機化合物と蒸気Ｖとの間の熱の授受により蒸気Ｖが冷却されても蒸気は液化することなく、ドレンが発生することを防止することができる。従って、ＶＯＣガスと蒸気の混合ガスＧｍを確実に混合ガス供給先であるガスタービン１の燃焼器４へ供給することができる。而して、燃焼器４で燃焼したＶＯＣガスは、分解されて無害となる。
【００２８】
又、例えドレンが生じても量的に僅かであるため、ドレンに同伴されるＶＯＣは少量であり、十分な量のＶＯＣが燃焼器４へ供給されるため、ＶＯＣは助燃料として有効に機能し得て主燃料を節減することができる。又、ドレン及びドレンに同伴されるＶＯＣは少量であるため、ドレンＤの処理は小規模な装置で行なうことができるため、容易且つ安価に処理できる。
【００２９】
ＶＯＣがトルエンの場合、加熱部７ｂにおけるトルエンと酸化剤（酸素）との化学反応は[化１]のようになる。而して、この反応は発熱反応であり、混合ガスＧｍを所望の温度まで加熱することができる。
[化１]
Ｃ７Ｈ８＋９Ｏ２＝７ＣＯ２＋４Ｈ２Ｏ
【００３０】
又、揮発性有機化合物がベンゼンの場合、加熱部７ｂにおけるベンゼンと酸化剤（酸素）との化学反応は[化２]のようになる。而して、この反応も発熱反応であり、混合ガスＧｍを所望の温度まで加熱することができる。
[化２]
Ｃ６Ｈ６＋７．５Ｏ２＝６ＣＯ２＋３Ｈ２Ｏ
【００３１】
ＶＯＣ混合器７内における触媒１３の部分で加熱された混合ガスＧｍは上述したように燃焼器４へ送給され、ＶＯＣガスは、燃料Ｆ、圧縮空気Ａｃと共に燃焼されて燃焼ガスＧｂが生成される。
【００３２】
本図示例においては、ＶＯＣと蒸気Ｖとの間で熱の授受が行なわれて蒸気Ｖが冷却されても、加熱を行なうようにしているため、ドレンは発生しないか、発生してもごく僅かとすることができる。その結果、ＶＯＣガスを燃焼器４へ効率良く確実に供給できるため、ＶＯＣガスは助燃料として有効に機能し、主燃料の削減を図ることができ、又、仮にドレンが生じてもごく少量であるため、ＶＯＣ処理施設も簡易な構造で且つ小型で良く、ドレンの処理を容易且つ迅速に行なうことができる。
【００３３】
図２は本発明を実施する形態の第二例で、混合ガスを加熱させるために、蒸気及び／又はＶＯＣガスと反応する物質を供給する形態の例である。本図示例においては、蒸気管路８のＶＯＣ供給管路９接続部よりも下流側で混合ガス供給先１０の入口よりも上流側に加熱手段１５を設けている。加熱手段１５に接続した管路１６には、混合ガスＧｍを加熱させるために蒸気及び／又はＶＯＣと反応する反応物質Ｍを供給し得るようになっている。反応物質Ｍとしては、例えば、水（蒸気）と反応して発熱する水酸化ナトリウムやＶＯＣと反応して発熱する酸化剤（空気）等が考えられる。
【００３４】
本図示例においては、蒸気管路８を流通する蒸気ＶとＶＯＣ供給管路９から蒸気管路８内に導入された液体状のトルエン、キシレン、クロロエタン、ベンゼン、エチルベンゼン等のＶＯＣは、蒸気管路８とＶＯＣ供給管路９との接続部よりも蒸気管路８下流側において混合し、蒸気ＶによりＶＯＣが加熱されてＶＯＣガスが生成され、その結果、ＶＯＣガスと蒸気の混合ガスＧｍが生成される。生成された混合ガスＧｍは蒸気管路８から加熱手段１５内に導入され、加熱手段１５内においては、管路１６から供給される反応物質Ｍと蒸気及び／又はＶＯＣとが反応して発熱する。このため、ＶＯＣガスと蒸気Ｖの混合ガスＧｍは加熱される。
【００３５】
本図示例においては、加熱手段１５により混合ガスＧｍを加熱しているため、混合ガスＧｍ中のＶＯＣと蒸気に熱の授受があっても蒸気の液化は生じず、ドレンは発生しないか、発生してもごく僅かとすることができる。このため、ＶＯＣガスを効率良く燃焼器４へ供給することができる結果、混合ガスを助燃剤として有効に使用できて主燃料の削減を図ることができ、又ドレンの処理施設も簡易な構造で且つ小型で良く、ドレンの処理を容易且つ迅速に行なうことができる。
【００３６】
図３は本発明の実施の形態の第三例で、蒸気管路８のＶＯＣ供給管路９接続部から混合ガス供給先１０までの距離Ｓが長い場合の例である。すなわち、距離Ｓが長いと、混合ガスＧｍを１基の加熱手段１５で加熱しても供給途中で温度が下降し、ドレンが発生する虞がある。そこで、本図示例では、蒸気管路８のＶＯＣ供給管路９接続部と混合ガス供給先１０との間に、複数（図示例では３基）の加熱手段１５を設けている。なお、図３のように加熱手段１５を複数設けた場合においても、各加熱手段に１５内に図１に示すような触媒を設けて反応物質Ｍとして空気等の酸化剤を供給するようにしても良い。
【００３７】
斯かる構成とすると、蒸気管路８のＶＯＣ供給管路９接続部と混合ガス供給先１０との間の距離Ｓが長い場合であっても、ドレンが発生せず、又、ドレンが発生しても少量であるため、ＶＯＣガスを助燃料として効率良く燃焼器へ供給できて主燃料の削減を図ることができ、更にドレンを処理する機器は簡易な構造で且つ小型で良く、ドレンの処理も容易且つ迅速に行なうことができる。
【００３８】
なお、本発明の供給方法及び供給システムにおいては、混合ガスを加熱する手段としては、触媒を設けた空間内の混合ガスに空気のような酸化剤を供給する手段を設ける場合、及び、混合ガスに水酸化ナトリウムのような蒸気と発熱反応する物質及び／又は空気のようなＶＯＣと発熱反応する物質を供給する手段を設ける場合について説明したが、これらに限らず、種々の加熱手段を採用することができること、適用する燃料は、ＶＯＣに限らず種々の液体燃料（灯油、軽油、ガソリン等）を用いることができること、更には、蒸気温度よりも低温のガス燃料を用いることもできること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の供給方法及び供給システムを説明するための実施の形態の第一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の供給方法及び供給システムを説明するための実施の形態の第二例の概略フロー図である。
【図３】本発明の供給方法及び供給システムを説明するための実施の形態の第三例の概略フロー図である。
【図４】ＶＯＣガスと蒸気の混合ガスが使用される従来の発電システムの概要を示す概要図である。
【図５】ＶＯＣガスと蒸気の混合ガスが供給される従来の供給システムの概要を示す概要図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  ガスタービン
４  燃焼器（混合ガス供給先）
７  ＶＯＣ混合器(第一の加熱手段)
７ｂ        加熱部（第二の加熱手段）
８  蒸気管路（管路）（第一の加熱手段）
９  ＶＯＣ供給管路
１０  混合ガス供給先
１３  触媒
１４  ノズル管（酸化剤を供給する手段）
１５  加熱手段（第二の加熱手段）
１６  管路（供給する手段）
Ｖ  蒸気
Ｄ  ドレン
Ｇｍ  混合ガス
Ｍ  反応物質（蒸気及び／又は混合ガスと反応する物質）
【図１】
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【図２】
2008298393.tif 000004
【図３】
2008298393.tif 000005
【図４】
2008298393.tif 000006
【図５】
2008298393.tif 000007