[发明专利]使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及有机化合物水溶液的燃烧方法以及装置，特别是使用醇水溶液等有机化合物水溶液和燃料的高温燃烧方法以及装置。

背景技术

以往，在使用液体燃料并添加包含有机化合物的加水燃料进行燃烧的方法中，作为有机化合物水溶液(以下，称为有机水溶液)的有机化合物，有醇类、有机酸类、醛酮类等，作为有机水溶液的一例，可举出作为产业废弃物的有机废水。

在使该有机水溶液燃烧的情况下，在燃烧器中一边使重油等燃烧，一边缓慢地添加有机水溶液进行燃烧的情况较多。该方法是一边用重油使有机废水的水蒸发一边对其中所含的有机化合物进行氧化处理的方法，基本上在能量上并没有贡献，而只是作为废水处理来进行。

此外，有在有机水溶液中添加并混合重油等，制作油包水型(W/O)的乳液而作为燃料进行处理的方法，虽然可以将有机水溶液中的有机化合物作为燃料利用，但不一定会特别高效率地燃烧。

在将乳液类型的加水燃料进行燃烧的情况下，在焚烧炉、内燃机中使用的大致都是油包水型(W/O型)乳液。这是因为，油包水型乳液中，油露出表面，因此有容易着火这样的优点。水包油型(O/W型)乳液中，油作为微粒包含在水中，因此有不易着火这样的问题。

然而，如果调查石油类与水的热导率可知，在360°K(87℃)时水为0.674W/mk，石油的一形态的癸烷(C₁₀H₂₂)为0.119W/mk，水具有5.6倍的热导率(非专利文献1：参照)。

另外，作为水蒸气爆炸条件的热迅速移动如果不能进行，则不引起水蒸气爆炸。因此，在完全相同条件下，O/W型中，热以比W/O型快约5倍的速度移动，因此容易发生水蒸气爆炸。

此外，水蒸气爆炸在熔化铁落下到水槽时、地下水与岩浆接触时发生(非专利文献2：参照)。

即使喷雾W/O型乳液，由于乳液的表面被油覆盖，因此热的传导率小，而且由于油的表面被油的蒸气膜覆盖(一般而言，气体的热导率为液体的1/10以下)，从而水蒸气爆炸的发生概率非常低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2008-81740号公报

专利文献2:日本特开2004-211970号公报

非专利文献

非专利文献1:“化学便览基础编II”(丸善株式会社昭和59年6月25日发行，第73页)

非专利文献2:“蒸气爆炸的科学”(高岛武雄·饭田嘉宏共著/株式会社裳华房1998年1月25日发行，第28～57页)

发明内容

发明所要解决的课题

本申请发明基于这些认识，设定确实地发生水蒸气爆炸(喷雾状的粒子等的微爆)的条件，利用水蒸气微爆的能量将水所含有的有机化合物分解，促进与水分子的水煤气反应、与空气的氧化反应而实现燃烧效率的增加。

首先，作为水蒸气微爆的发生条件，是将有机水溶液瞬时地升温至高温，例如使其与高温的固体表面碰撞而使水蒸气微爆炸。

如果不发生水蒸气微爆，则仅仅发生有机水溶液中所含的有机化合物与水蒸气的简单水煤气反应和通过空气进行的氧化反应，燃烧效率的大幅提高不可期望。根据本发明，使喷雾出的有机水溶液的液滴喷射到高温的环境内，引起水蒸气微爆，发生有机水溶液中所含的有机化合物的分解，水煤气反应、氧化反应进行，水煤气反应的吸热反应减少(键发生断裂等，则吸热反应变小)，结果是燃烧效率增大。实际上向加热至850℃的开有孔的铁制耐热反射板喷雾醇40体积%水溶液，结果铁制耐热反射板熔融而成为熔融块，因此设想水蒸气微爆与水煤气反应、氧化反应同时发生，温度一气上升。

用于解决课题的方法

本发明者鉴于上述情形进行深入研究，结果是，通过下述手段解决了该课题。

[1]一种使用燃料和有机化合物水溶液的高温燃烧方法，其特征在于，包括下述工序：在燃烧室内，(1)利用第1燃烧器使燃料喷雾燃烧，将燃烧室内温度加热至700℃以上的高温的工序；以及(2)接着利用第2燃烧器使有机化合物水溶液喷雾到由所述第1燃烧器得到的高温燃烧气体中进行混合、燃烧，使室内温度升温至更高温的工序。