JP2008170092A - 廃油の燃焼装置及び燃焼方法 - Google Patents

Abstract

【課題】廃油の効率的再利用と新たな燃料を再製を可能とし、火炎温度の低下が少なく、ダイオキシン等の有害物質の発生が少なく、添加剤の付加も不要な廃油の燃焼装置及び燃焼方法を提供する。
【解決手段】廃油が燃焼される燃焼部に送り込まれる廃油を２分岐し、一方を燃焼筒状部の外周部に沿って巻回配設され、加圧された前記廃油をスパイラルパイプの一端側から取り入れ他端側から噴射する。燃焼筒状部に隣り合って設けられた加熱パイプには、２分割された廃油の他方が通過し、燃焼部から送風される熱で加熱される。不純物を濾過する濾過材料が配設された濾過タンクには、加熱パイプから出力される廃油が入力され、濾過されて貯蔵され、出力される。
【選択図】図１

Description

本発明は燃焼装置及び燃焼方法に関し、特に効率的な廃油の再利用を可能とする燃焼装置及び燃焼方法に関する。

廃油を燃料として再利用する技術は種々開発されている。例えば、脂分が含有されている廃水に有機溶媒を添加し、スカムやフロスなどの油脂分を溶解して、油脂分が溶解したヘキサンなどの有機溶媒から更に油脂分を分離回収することによって廃水から油脂分を効率的に分離し、このように分離回収された油脂分は燃料や肥料などとして再利用するとともに、油脂分が分離回収された有機溶媒はリサイクルして再利用するようにした廃水からの油脂分の回収方法や再利用方法は、特許文献１に開示されている。
特許公開２００３−２９０６０４ また、従来、てんぷら油等の廃油に水を混合して燃焼させて熱源として用いる廃油のリサイクル、有効活用を図るための燃焼装置が実用化されている。

いわゆるエマルジョン燃焼システムでは、石油５に対し水５の割合で加え、添加剤「ＡＳＴ−１」を少量添加して、混合攪拌したエマルジョン燃料を使用する燃焼装置が実用化されている。

しかしながら、従来の廃水からの油脂分の回収方法や再利用方法では、油脂分の回収や回収が主の目的であり、充分な再利用可能な燃料の供給ができない。

また、従来の燃焼装置は廃油のリサイクルという面では有効なものであるが、燃焼に際しての水の加熱により気化熱が発生して燃焼温度が低下してしまい、火炎温度が低下し、効率的な燃焼を行うことができないという問題だけでなく、ダイオキシン等の有害物質が発生するという問題が生ずる。

また、従来の燃焼装置では、水と廃油の混合比率は１：１が通常で、水をこれ以上の比率で混合させて効率的な燃焼を行うことができない。

更に、従来の燃焼装置では、燃焼効率を上げるために添加剤を使用することが原則である。燃料油添加剤は一般に液体燃料、特に重油などを対象にボイラ，加熱炉や，焼却炉などでの燃料に起因する障害を抑制するために用いられている。

例えば、重油中のスラッジ成分（残留炭素）が増加すると，噴霧燃焼時にセノスファと呼ばれる未燃カーボンが生じることに起因する排ガス中のばいじん量の増加を防止し、重油の熱分解促進作用および燃焼の触媒作用によって未燃カーボンを抑制するために添加剤が用いられる。

また、灰分改質剤と腐食防止剤として、重油に含まれる灰分（V，Na，Ni，Ca，Feなど）が，炉内の高温伝熱面に厚く付着して伝熱障害による熱効率の低下を防止するためにも添加剤が用いられる。

更には、ボイラの低温部（ガス/エアーヒーター，煙道，煙突）が燃料油中の硫黄化合物燃焼の結果生じた硫酸により腐食を生じる問題を解消するためにも、添加剤が用いられる。

近年、燃料価格の高騰や良質原油の入手難による重油の低質化、更にはリサイクル促進の要望が高まり、添加剤を不要とするだけでなく、油と混合する水の割合が高くても確実な燃焼を可能として燃料を節約したいとする要望も高まっているが、未だその実用化は果たされていないし提案もない。

また、上記従来の燃焼装置では、油と水の廃油を燃焼させるだけであり、更なる油と水の混合比率における水の比率を高めた効率的な燃焼を行うことが要望されている。更に新たな燃料の生成技術等も要望されているが、そのような技術の提案はない。

そこで、本発明の目的は、廃油を効率的に再利用可能とする廃油の燃焼装置及び燃焼方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、新たな燃料を再製可能な廃油の燃焼装置及び燃焼方法を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、火炎温度の低下が少なく、ダイオキシン等の有害物質の発生が少なく、水の混合割合が小さくても効率的な燃焼を可能とするだけでなく、添加剤の付加も不要な廃油の燃焼装置及び燃焼方法を提供することにある。

前述の課題を解決するため、本発明による廃油の燃焼装置及び燃焼方法は、次のような特徴的な構成を採用している。

（１）廃油が加圧されて燃焼装置に送り込まれて燃焼される燃焼装置において、
前記廃油が燃焼される燃焼部と、
前記燃焼部内に設置され、前記廃油が燃焼されて高温度になった空気が通過する燃焼筒状部と、
前記燃焼部に送り込まれる廃油を２分岐する分岐部と、
前記２分岐された廃油の一方を前記燃焼筒状部の外周部に沿って巻回配設され、加圧された前記廃油を一端側から取り入れ他端側から噴射するスパイラルパイプと、
前記燃焼筒状部に隣り合って設けられ、前記２分割された廃油の他方が通過し、前記燃焼室から送風される熱で加熱される加熱パイプと、
前記スパイラルパイプから噴射された廃油を燃焼させるための着火手段と、
不純物を濾過する濾過材料が配設され、前記加熱パイプから出力される廃油を濾過して貯蔵、出力する濾過タンクと、
を備え、前記スパイラルパイプから噴射された廃油を燃焼させて前記スパイラルパイプ内に存在する廃油を加熱して前記スパイラルパイプから噴射させて燃焼させ、前記濾過タンクからの出力を再製油として取り出すとともに、前記濾過材料が新たな燃料として取り出されるように構成されている燃焼装置。
（２）前記廃油は鉱物油または植物油である上記（１）の燃焼装置。
（３）前記加熱パイプは、前記スプラインパイプと隣接して設けられ、その筒状部の外周に巻回されたスプラインパイプである上記（１）又は（２）の燃焼装置。
（４）前記濾過タンクの濾過材料は、褐炭である上記（１）乃至（３）のいずれかの燃焼装置。
（５）前記廃油は鉱物油で３００℃に加熱される上記（１）乃至（４）のいずれかの燃焼装置。
（６）前記廃油は植物油で２００〜２５０℃に加熱される上記（１）乃至（４）のいずれかの燃焼装置。
（７）前記スパイラルパイプ内に存在する廃油の加熱温度は２５０℃以上で、２２５気圧以上で加圧されている上記（１）乃至（６）のいずれかの燃焼装置。
（８）前記スパイラルパイプの廃油の取り入れ及び出口部は、前記燃焼筒状部の一端側に位置する上記（１）乃至（７）のいずれかの燃焼装置。
（９）加熱された前記燃焼筒状部内の空気は、前記加熱部を通して送風機により外部に送風される上記（１）乃至（８）のいずれかの燃焼装置。
（１０）前記燃焼部室は、コンクリート壁で囲繞されている上記（１）乃至（９）のいずれかの燃焼装置。
（１１）廃油を加圧して燃焼部に送り込み燃焼させる燃焼方法において、
前記廃油が燃焼される燃焼部内に設置された燃焼筒状部で廃油が燃焼され、その内部で高温度になった空気をブロアで前記燃焼筒状部内部に送風し、
前記廃油を２分岐し、一方の廃油を前記燃焼筒状部の外周部に沿って巻回配設されたスパイラルパイプに、加圧した状態で一端側から取り入れ、他端側から噴射させ、
前記燃焼筒状部に隣り合って設けられた加熱パイプにより、前記２分割された廃油の他方を通過させて前記廃油を加熱し、
前記スパイラルパイプから噴射された廃油を着火させて燃焼させ、その後は通常の燃焼を行わせ、
前記加熱パイプから出力される廃油の不純物を濾過材料により濾過、貯蔵し、
前記スパイラルパイプから噴射された廃油を燃焼させて前記スパイラルパイプ内に存在する廃油を加熱して前記スパイラルパイプから噴射させて燃焼させ、前記濾過タンクからの出力を再製油として取り出すとともに、前記濾過材料は新たな燃料として取り出す燃焼方法。

本発明の廃油の燃焼装置及び燃焼方法によれば、使われる廃油の再利用を促進するとともに燃焼に伴い新たな燃料を生成が可能となる。また、新たな燃料も簡単に生成できる。更に、火炎温度の低下が少なく、ダイオキシン等の有害物質の発生が少なく、水の混合割合が小さくても効率的な燃焼を可能とするだけでなく、添加剤の付加も不要な燃焼装置及び燃焼方法が得られる。

以下、本発明による燃焼装置と燃焼方法並びに廃油の再利用装置と方法の好適実施例の構成および動作について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の好適実施例の全体構成を示す簡略化された系統図である。
本発明の実施例による燃焼装置は、廃油を貯蔵して送出する廃油タンク１、廃油を加圧して燃焼させる燃焼装置２、加熱部３、濾過タンク４、廃油が燃焼されて高温となっている空気を外部に送出する送風機（ブロア）６を含んで構成される。

廃油タンク１には基本的な燃料となる油、例えば、エンジンオイル、ギヤオイル、てんぷら等で使用済みの油等の廃油が貯蔵されている。

廃油タンク１の廃油は、フィルタ１１で不純物が濾過され、送りパイプ１２を通って、プランジャーポンプ１３で加圧されて一部が送りポンプ１５に残りがバルブ１６を介して送りポンプ１７に送出される。

本実施例では、廃油の一部を燃焼用に使い、残りを再利用のために使う。プランジャーポンプ１３からの廃油は、バルブ１４で油量が調整され、例えば、全体の１０％が送りパイプ１５に送出され、残りの９０％がバルブ１６を介して送りパイプ１７に送出される。

送りパイプ１５は燃焼装置２内にまで延出しており、燃焼装置２には、太筒部２１と細筒部２２から成る燃焼筒部であるケーシング２０が設置されている。太筒部２１は、燃焼装置２内に設置されており。その外周部にはスパイラル状（コイル状）に巻き付けられて構成された送りパイプ１５と結合されたスパイラルパイプ２３が設けられている。図中、送りパイプ２３の左側から廃油が加圧されて送り込まれ、スパイラルパイプ２３に流入する。スパイラルパイプ２３には、プランジャーポンプ１３から送出される廃油がスパイラルパイプ２３の左側から入力され、太筒部２１の周囲を回って終端出口となる出口（ノズル）２４から噴射、出力される。

本実施例の一例では、プランジャーポンプ１３から送出される廃油の加圧圧力は１００気圧、１０Ｌ／分の流量として設定されており、送りパイプ１５には１Ｌ／分の流量が流れ、送りパイプ１６には残りの９Ｌ／分の流量が流れるようにバルブ１４で調整される。濾過タンク４内に送り込まれる廃油は、スパイラルパイプ２３内で、鉱物油で３００℃前後、植物油で２００〜２５０℃に加熱されるように調整される。この加熱温度の調整は、バルブ１６等により廃油量を調整して行われる。

図２には、ケーシング２０近傍のより詳細な構造の略式化された断面図が示されている。ケーシング２０内の太筒部２１の外周部にスパイラルパイプ２３が、図２の巻き始め部２３Ｘから巻き始められ、巻き終わり部２３Ｙで巻き終わるように構成される。スパイラルパイプ２３の巻き始め部２３Ｘはプランジャーポンプ１３で加圧された廃油が送り込まれる。太筒部２１の外周部に巻きつけられたスパイラルパイプ２３内を流れる廃油は、巻き終わり部２３Ｙに至る途中で上記高温に加熱され、送りパイプ４７（図１には図示せず）を通って出口４７Ａ（ノズル構造）から噴出される。噴出された（加圧、加熱された）廃油は着火バーナー７２に結合されたノズル７４からの火炎（点火）により燃焼される。

本燃焼装置の動作開始時には、スパイラルパイプ２３の出口（ノズル）２４からは加圧された廃油が噴出され、ノズル７４から出る火炎によって燃焼される。ノズル７４は、ＬＰＧポンプ７３から供給されるガスが着火バーナー７２により発火される火炎がパイロットブロワー７１により燃焼室２に送り込まれている。

こうしてスパイラルパイプ２３の出口４７Ａから噴出する廃油は、初期時の点火によるノズル７４からの火炎によって燃焼（プラグ点火）されるので、太筒部２１は加熱される。この加熱によりスプライラルパイプ２３が加熱され、その内部を通っている廃油も高温度（２５０℃以上）になり、噴射される。その結果、廃油の燃焼は非常に高効率になり、その後は、ノズルからの火炎がなくともその燃焼動作は維持される。

すなわち、このような初期燃焼の開始後５〜１０分程度でケーシング２０の燃焼筒部（太筒部２１）の温度は６００℃以上になり、その余熱で燃焼筒の外周のスパイラルパイプ２３が加熱され、その中の廃油も加熱される。その後、プランジャーポンプ１３により送りパイプ１５内の圧力を２２５気圧（臨界圧）以上になるようにし加圧し、通常運転に至る。通常運転では、廃油は加熱のため粒子が微細化されて燃焼効率が向上する。その結果、燃焼温度は１２００℃以上にもなり、ダイオキシン等の有害物質の発生もない。

送風機６からは風量調整ダンパー６１により調整されたエアが燃焼室２内に送り込まれ、ケーシング２０の燃焼筒部を構成する太筒部２１内で非常に高温度まで加熱されて外部に送出され、筒状の加熱部の内部と乾燥炉５に向けて送風される。

このように燃焼室２において廃油が高効率で燃焼されているので、廃油はノズルからの火炎がなくとも継続的に高温度に加熱され、送りパイプ１５から新たに流入される廃油も高温になり高い燃焼効率が維持されるだけでなく、従来と比較して水の割合が油と比較して大きくとも燃焼が維持できる。本発明では、水と油の比率を水１：油９であっても正常な燃焼を確認できた。また、ダイオキシン等の有害物質の発生もないことも確認された。

図１に示す本実施例の構成では、プランジャーポンプ１３から送出される加圧された廃油（バルブで調整された）は分配され、一部が送りパイプ１５に残りが送りパイプ１７に送出される。例えば、１０％の廃油が送りパイプ１５に、残りの９０％の廃油が、再利用、精製するために送りパイプ１７に送出される。

上述のように、送りパイプ１５は、スパイラルパイプ２３に結合されて、その出口２４から廃油が噴出されて燃焼されるので、燃焼室２のケーシング２０内は高温度に加熱され、スパイラルパイプ２３も加熱される。その結果、スパイラルパイプ２３内を通る廃油も加熱され、出口４７Ａから噴出される高温の廃油は、非常に効率的な燃焼を促す。

燃焼室２のケーシング２０には筒状の加熱部３が隣接、当接して設置されている。筒状の加熱部３の外周にはスパイラルパイプ２３と同様なスパイラルパイプ３１が巻回され、その出口３３は出口パイプ１７に結合されている。

このような構造において、送りパイプ１７から送出される廃油は、スパイラルパイプ３１の入口３１から入力され、出口３２から出口パイプ１７を経て濾過タンク４に出力される。この経路における廃油は、スパイラルパイプ３１内で高温まで加熱されて濾過タンク４に入力される。

濾過タンク４には、例えば、濾過材としての褐炭（亜炭）層４２が設置されており、高温の廃油４１が濾過されて、出口４３から再製油燃料として外部に取り出される。濾過材としては褐炭（亜炭）以外の材料を用いることができることは勿論である。

以上のように、スパイラルパイプ３１を経由して高温度に加熱された廃油が通過する褐炭は、からあげ状態に至り、水分が瞬時に蒸発し、炭化が進行して廃油の不純物が褐炭の表面に付着して廃油が再製される。このように長時間にわたる処理によって、使用された褐炭は、炭化が進み水分がなくなり、表面の膜により空気中の水分を吸収することもなく石炭と同様な燃料としての再利用が可能となる。

以上、本発明による廃油の燃焼装置及び燃焼方法の好適実施例の構成および動作を詳述した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。

本発明による廃油の燃焼装置についての好適実施例の構成を示す簡略化された装置構成図である。 図１の実施例におけるケーシング２０構造を示す略式化された断面図である。

符号の説明

１ 廃油タンク
２ 燃焼装置
３ 加熱部
４ 濾過タンク
５ 乾燥炉
６ 送風機（ブロア）
１１ フィルタ
１２、１５、１７、４７ 送りパイプ
１３ プランジャーポンプ
１４、１６ バルブ
２０ ケーシング
２１ 太筒部
２２ 細筒部
２３、３１ スパイラルパイプ
２４ 出口（ノズル）
３２ 加熱部の入口
３３ 加熱部の出口
４１ 高温廃油
４２ 褐炭
４３ 出口
４７Ａ 出口（ノズル構造）
６１ ダンパー
７１ ブロワー
７２ 着火バーナー
７３ ＬＰＧガスボンベ
７４ ノズル

Claims (11)

1. 廃油が加圧されて燃焼装置に送り込まれて燃焼される燃焼装置において、
   前記廃油が燃焼される燃焼部と、
   前記燃焼部内に設置され、前記廃油が燃焼されて高温度になった空気が通過する燃焼筒状部と、
   前記燃焼部に送り込まれる廃油を２分岐する分岐部と、
   前記２分岐された廃油の一方を前記燃焼筒状部の外周部に沿って巻回配設され、加圧された前記廃油を一端側から取り入れ他端側から噴射するスパイラルパイプと、
   前記燃焼筒状部に隣り合って設けられ、前記２分割された廃油の他方が通過し、前記燃焼室から送風される熱で加熱される加熱パイプと、
   前記スパイラルパイプから噴射された廃油を燃焼させるための着火手段と、
   不純物を濾過する濾過材料が配設され、前記加熱パイプから出力される廃油を濾過して貯蔵、出力する濾過タンクと、
   を備え、前記スパイラルパイプから噴射された廃油を燃焼させて前記スパイラルパイプ内に存在する廃油を加熱して前記スパイラルパイプから噴射させて燃焼させ、前記濾過タンクからの出力を再製油として取り出すとともに、前記濾過材料が新たな燃料として取り出されるように構成されていることを特徴とする燃焼装置。
2. 前記廃油は鉱物油または植物油であることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
3. 前記加熱パイプは、前記スプラインパイプと隣接して設けられ、その筒状部の外周に巻回されたスプラインパイプであることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼装置。
4. 前記濾過タンクの濾過材料は、褐炭であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の燃焼装置。
5. 前記廃油は鉱物油で３００℃に加熱されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の燃焼装置。
6. 前記廃油は植物油で２００〜２５０℃に加熱されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の燃焼装置。
7. 前記スパイラルパイプ内に存在する廃油の加熱温度は２５０℃以上で、２２５気圧以上で加圧されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の燃焼装置。
8. 前記スパイラルパイプの廃油の取り入れ及び出口部は、前記燃焼筒状部の一端側に位置することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の燃焼装置。
9. 加熱された前記燃焼筒状部内の空気は、前記加熱部を通して送風機により外部に送風されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の燃焼装置。
10. 前記燃焼部室は、コンクリート壁で囲繞されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の燃焼装置。
11. 廃油を加圧して燃焼部に送り込み燃焼させる燃焼方法において、
    前記廃油が燃焼される燃焼部内に設置された燃焼筒状部で廃油が燃焼され、その内部で高温度になった空気をブロアで前記燃焼筒状部内部に送風し、
    前記廃油を２分岐し、一方の廃油を前記燃焼筒状部の外周部に沿って巻回配設されたスパイラルパイプに、加圧した状態で一端側から取り入れ、他端側から噴射させ、
    前記燃焼筒状部に隣り合って設けられた加熱パイプにより、前記２分割された廃油の他方を通過させて前記廃油を加熱し、
    前記スパイラルパイプから噴射された廃油を着火させて燃焼させ、その後は通常の燃焼を行わせ、
    前記加熱パイプから出力される廃油の不純物を濾過材料により濾過、貯蔵し、
    前記スパイラルパイプから噴射された廃油を燃焼させて前記スパイラルパイプ内に存在する廃油を加熱して前記スパイラルパイプから噴射させて燃焼させ、前記濾過タンクからの出力を再製油として取り出すとともに、前記濾過材料は新たな燃料として取り出すことを特徴とする燃焼方法。

Images