特開 2017-215082 二酸化炭素・水性排気ガスの分離回収と再生エネルギー利用方法及びその製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-215082(P2017-215082A)

(43)【公開日】2017年12月7日

(54)【発明の名称】二酸化炭素・水性排気ガスの分離回収と再生エネルギー利用方法及びその製造装置

(51)【国際特許分類】

   F23K 1/00 20060101AFI20171110BHJP

【ＦＩ】

   F23K1/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】6

(21)【出願番号】特願2016-108403(P2016-108403)

(22)【出願日】2016年5月31日

(71)【出願人】

【識別番号】712006743

【氏名又は名称】宇野 薫

(72)【発明者】

【氏名】宇野 薫

(57)【要約】

【課題】本発明は、通常熱力学の燃焼利用によって排出されている二酸化炭素ガスや水性ガスの回収について、その排気ガスを分子レベルで剥離させて、再利用燃焼として再生エネルギーとして活用する技術である。その効果は排気ガス回収と再生エネルギー利用結果によって、基本利用燃料の抑制が二酸化炭素ガスの排出を実質上削減しており、更に同技術による1300℃以上の高温化によって汚染物質の溶融霧消も可能にする方法の発明である。
【解決手段】本発明の機器は、図の1の発明機器を燃焼利用する放射火炎口に設置する事で可能となる。その利用方法は対象となる、利用燃料の分子組成に応じて、図2のような、熱量と理論空気比に応じて、図1の3.5.7.9のような乖離室の形状と個数を増やすことで、随時特許請求範囲の燃料にその効果が最大になる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

本発明は、炭化燃料の液体化及び炭化水素系の液体燃料の利用に及ぶ。

【請求項2】

又本発明の応用利用として、固体燃料を粉体にして液化燃料と混合した同燃料主体の液体燃料の利用範囲に及ぶ。

【請求項3】

本発明は、１６００度以上の高温が生じる為に、廃棄物扱いの不燃性の材質を粉体にして混合した燃焼方法に及ぶ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、炭素系燃料を燃焼利用した場合に生ずる二酸化炭素・水性ガスを大幅に回収と再利用する事で、結果的に同排気ガスとして排出される二酸化炭素・水性ガス排出量を抑制する製造方法及び製造装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、炭素系燃料によって燃焼廃棄ガスに生じる二酸化炭素・水性ガスは空気中放出を抑制に関しては、排出二酸化炭素を分離回収して地下に貯留方法によって解決されている。又は緑化事業の延長のように、樹木の自然力の微生物等を利用予測して回収を進めているのが現状である。

【0003】

また二酸化炭素のみの分離回収や抑制する科学方式を利用する場合は、二酸化炭素ガス微粒子のみ採取するバグフィルター等の大型設備での回収方法が既存の技術方式であり、大量に容易にできる利用できるシステムでなかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許文献1:特開第2009-213972号 特許文献2:特許5449059号

【特許文献2】特許第5719093

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】非特許文献:日本エネルギー学会誌、78（798）、1999

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで二酸化炭素を回収して地下深部貯留層に圧入方式は、回収するには事前の二酸化炭素分離選別のコストと目的地に運ぶ設備に関わる費用は多大な労力が必要となっている。また大量の排出や小型設備施設での分離回収には、設備コストがかかり一般実用化に進んでいない。

【0007】

本発明は、二酸化炭素・水性ガスを炭素と水素と酸素の分子剥離回収して、直ちにその炭素・水素・酸素分子を再生エネルギーとして利用させる事である。さらにその分離回収方法は、複数回連続に繰り返すことで再生エネルギーとしての新燃料の創造も目的利用になるので、根本的な二酸化炭素の排出の抑制と炭素系燃料の資源保護も併せ持つ環境保全技術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】

【0008】

本発明による二酸化炭素・水性排気ガス分離回収の方法は、燃焼によって放出された排気ガスを高温・高圧下による工程を通過させることで、炭素基と水素基と酸素基に分子分離させる。全ての排気ガスは、炭素系燃料の燃焼後の排出処理するまでの工程間で、二酸化炭素分子組成と水性排出ガス組成が分子遊離回収を特徴とする。

【0009】

また、同時に上記のように高温・高圧下で回収した炭素基と水素基と酸素基は、同条件下で再利用エネルギーにすれば、純粋な再燃焼効果によるクリーンな再生エネルギー効果と効率が得られ、本技術を複数連続回収利用すれば多大な排気ガスの抑制と燃料消費の削減効果をも特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明による二酸化炭素と水性排気ガスの分離回収と再燃焼利用の方法及び製造装置では、環境汚染物質の排出削減を燃焼時の高温高圧の仕組みによって、非常に簡易に低コストで大幅に二酸化炭素と水性排気ガスを連続的に回収と再燃焼利用ができる。

【0011】

又同時に回収方法が炭素と水素と酸素の分子解離させる方法である為に、再生エネルギーとして利用効果として臨めるために、新たな熱量効果が生まれるので、当初の利用炭素系燃料の削減効果も大幅に抑制出来る。それは更なる熱効率と基本燃料の抑制効果が生じて、基本結果的として二酸化炭素の排出原因の抑制になる。それは実質上排出ガスの二酸化炭素の回収抑制後に炭素燃料として再生エネルギー利用によって燃料削減効果と共に二酸炭素が50%以上削減ができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図1はは、本発明の二酸化炭素と水性ガスの分離方法に関わる高温・高圧下を発生させる装置の一例であり、その立面図を斜視として表記している。図内の2と4と8は二酸化炭素・水性ガス排気ガス通過する排気口である。図の3は、通常の炭素系燃料の燃焼室である。そして図の5と7はその燃焼後の二酸化炭素・水性排気ガスの分離回収方法技術のガス圧縮室である。この圧縮室によって二酸化炭素と水性ガスを炭素分子・水素分子と酸素分子乖離回収させるガス乖離室である。図内の10と11は、本発明に必要な高温条件と高圧条件を同ガス乖離室で起こさせるための、必要となる高温化と高圧化状態にさせる為の基本技術方法である。そして図の9の圧縮室は、純粋な炭素基と水素基と酸素基が分離状態となり、直ちに再生エネルギーとして再燃焼させる燃焼室になる。図の1Bはその再生エネルギー燃焼を促す、完全燃焼の役割を果たすものである。

【図2】図の2は、本発明技術1つの要因である燃焼方法による発熱放射熱量の根拠である。本発明は、二酸化炭素ガスを炭素基と酸素基に分子剥離に要するエネルギーを１４００度の高温下条件で証明している。その必要温度が得られるのが、酸素燃焼と空気燃焼の理論燃焼温度が示している。いわば、通常燃焼から酸素燃焼の外的条件を変えると約50%近くの熱量温度が得られる表である。その温度に比例して有効排ガスも伸びる方法の根拠である。

【図3】図3において実証結果の例と説明をする。図の3の周辺雰囲気温度を測定した途中結果で約1450度を示している。実験ノズルは市販の２流体(燃料と一次空気)ノズルで燃焼したものであ。空気燃焼だけでは1000度以上の記録はできなかった。この実験方法は、図1の乖離室No,5を測定したものである。そして燃料は、特許文献の2の酸素基のある新燃料を利用した結果である。この温度を図の7.9のように排ガス滞留させて放射熱量を増幅させる。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明に二酸化炭素・水性ガスの炭素基と水素基と酸素基の分離回収は、炭素系燃料の燃焼熱を利用してその放射熱量を一定量常に留める仕組みによって、二酸化炭素と水性排気ガスの剥離回収に必要な高温条件と高圧条件に上げて行く方法で、二酸化炭素と水性排気ガスを自ら発生させた放射熱量を利用して分子乖離させる方法を特徴とするものである。

【0014】

水性排気ガスは高圧化で1100度から１２００度によって、炭素との水性ガス反応シフトが起きる事が通常燃焼技術で利用されており、二酸化炭素ガスは高圧化での1400度以上で炭素基と酸素基に分子剥離される科学的熱条件があり、その条件を揃えば分離させる事ができるが、その為の熱エネルギー新たな熱源の為に本技術が利用されていなかった。しかし本発明装置その新たな熱源による高温条件と高圧条件のエネルギーを排出される排ガスの基本熱貯蔵利用方式で外部熱源の利用せずに実現させている。その熱源エネルギー確保は、図面の装置全体で高熱を保持耐熱材のセラミック材や鋼材を利用することで一定の高熱下に燃焼熱を滞留させることで可能となる。そのためには、図の3・5・7・8の高温と高圧下条件の乖離室で可能となる。それによって乖離室温度は1400度に達する。本目的温度になれば、二酸化炭素ガスの剥離回収が容易に進み、再生炭素燃料エネルギーとして再利用燃焼によってさらなる放射熱利用が1Bから得られる事が出来る。

【0015】

高温・高圧下の排気ガス剥離圧縮室はボイル・シャルルの法則と酸素燃焼理論によって証明される。基本の熱力学では、発熱反応熱量と吸熱反応熱量が放射熱量として利用さてきたが、この方法理論数値には外部の変数が加味されていない。
則本法則がが、本発明装置の必要基本技術は高温を如何に効率よく組成させるかが重要である。それは、燃焼室を直列的に配置する事で燃焼温度を上昇させる事が可能となる。

【実施例】

【0016】

本発明の実施例は、二酸化炭素ガスを排出する燃焼バーナー火炎口に、発明の図1を設置をする。図のナンバー3.5.7.9乖離室の温度をモニターして投入燃料の量を調整すれば、利用燃料に応じて分子乖離温度と量を調整して決める。燃焼温度と放射熱量の質量を増加させるのは以下に説明する。

【0017】

分子が乖離する場合は、当然吸熱反応が熱力学として数式で現れる。要するに発熱した結合化学式を分離させるには熱を奪われるので従来の技術方法では、排気ガスの分離回収には新たな熱エネルギーが必要となり熱力学のエネルギーの法則として利用できるコストに合わなかった。本発明はその吸熱反応と発熱反応の差が大きれば経済効果に出ることを示している。その理論根拠は下記に説明する。

【0018】

図2に示すように、空気燃焼の場合と酸素燃焼に比べた場合の熱効果が40%以上伸びる事が理論値で判明している。但し酸素供給を40%以上の前提条件が必要となる例である。そこで本発明は、特許文献2のような酸素基を含んだ燃料を利用した場合には、この乖離室を設けることで排ガスが滞留しやすい結果、1300度超の高温に達し易いことが実験結果で得られた。その結果次なる乖離室を設けることで、高温排ガス滞留を促す結果、二酸化炭素・水性排気ガスの分子乖離と再燃焼結果が得られた。それによって、1600度以上の排気ガス温度と放射熱量が同時に得られた。その学術根拠は下記に証明する。

【0019】

その根拠となるのは、空気燃焼と酸素燃焼の高温と排気ガス利用効率は酸素による場合でもあるが、実際の燃焼効率の最大の変数は窒素による素因が発熱量と温度低下の原因と考えられる。実験を繰り返した場合、乖離室直後の場合の分子組成は、炭素基と水素基と酸素基が直ぐに分子同士が存在する。その分子が１４００度以上のケースの場で、乖離した場合個別観測は不可能だが、直ちに炭素基と酸素基が結合燃焼し、水素基と酸素基が結合燃焼するのは推測に容易い事が理解できる。その証明は、乖離室を増やすことでその温度が上昇したことで証明ができる。では実施利用可能性は下記に説明する。

【産業上の利用可能性】

【0020】

本発明の実験例と発熱温度と放射発熱量は、排ガス乖離室の形状と個数によって、高温と放射熱量がコントロールできる。これは古来の炭焼小屋や瀬戸物焼の登り窯方式と同じ原理で産業別の消費熱量と温度によって同室の形状を変えることで、容易にできる。実例として下記に述べる。

【0021】

例えば、産業廃棄物燃焼に利用する場合は、1200度以上によって廃棄物の溶融処理出来る利用価値があるが、それらの場合は乖離室を2.3室で希望温度と熱量供給が出来る。又インゴットの製鋼関係の高熱利用する場合は、乖離室をさらに増やすことで1600度以上の高熱処理利用と再生エネルギー熱量利用が可能である。

【符号の説明】

【0022】

図1は、本発明の二酸化炭素ガスと水性ガスの排気ガスの分子乖離方法を可能にする、高温・高圧条件を出す燃焼システムの全体像と分子乖離室の形状の一例わ図柄にしたものである。

【0023】

図2は、図1の二酸化炭素ガスと水性ガスの高温と高圧による分子乖離条件に出す証明根拠の科学的実験データである。本データは純酸素燃焼と空気燃焼の温度比較データが上記に記載されているものである。空気燃焼は通常の燃焼で、純酸素燃焼に比べて、約47%の効率の低さが出る実測データである。このデータは実際の熱力学ヘスの法則下の燃料熱量が、外部変数の前提条件下によって大きく変わることの証明である。これは、同量の燃料の利用方法と利用条件を変えることで、放射熱温度も熱量も変わる変数曲線を示したものである。本発明の二酸化炭素ガスの分子分離に必要な温度は約1400℃であるが、通常空気燃焼では実現できない事が観測データでている。しかし酸素富化燃焼かそれに準じた前提条件を本発明でラジカル反応燃焼を起こさせる、図1の乖離室で起こすことで、１４００度以上の放射熱反応が得られた実験データは下記の証明する。

【0024】

図の3は、上記のラジカル熱反応を温度計測反応した実測データである。計測データは、１５３1度を指針している。本温度は、通常空気燃焼では放射しない温度であるが、本発明の分子乖離後のそく再生エネルギー利用することで、純酸素燃焼したことが証明できた熱量温度と言える。以下参照の図面と実際の利用による温度上昇と科学反応による放射熱量の推移を述べる。

【0025】

以下に基本利用燃料の熱量に対して、燃焼環境前提の変数的条件を変えることで、新たな熱量なり温度が効率よく出せるか検証する。図1のように燃焼室を多段式に据えて、燃焼温度を上げる方法は、日本古来の登り窯の燃焼温度の上昇方法でも証明されている。しかし図2の示すように1400℃の高温に達する為の条件が図1の分子乖離室のように多段に設けることで、それ以上の温度上昇が可能となる。よって、通常燃焼から生じる熱放射を多孔質材質材料を使い、又多段燃焼室の連続利用によって高温度化に進めているのが本発明の特徴である。その結果１４００度超に生じる二酸化炭素ガス分子分離による炭素基と酸素基の剥離が生じて、その場の再生エネルギー燃焼が高温下・高圧下によって爆発が起きると考えられる。この条件での化学反応下では、直ちに炭素基と酸素基が激突燃焼は容易に起きる為に、純粋な酸素富化燃焼状態が起きる事は容易である。図の2の証明する高温熱と放射熱が、この燃焼条件には、窒素等の空気燃焼による阻害要因がないので、放射熱量ともに従来の熱量の分子剥離のよる吸熱反応も発熱反応熱量が上回り、燃焼効果が生じる。図3は雰囲気温度1531℃を計測しているがその化学反応の証明であると考察する。

【図1】

【図2】

【図3】