CN1121255C - 废气用热分解炉 - Google Patents

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Abstract

废气用热分解炉,将废气中所含的有害物质热分解而成为无害化,其特征在于,备有:加热上述废气的加热室;将上述废气导入上述加热室内的导入口;设在上述加热室内的至少一对电极;夹设在上述电极间的、以碳为主要成分的若干发光发热体,该发光发热体在加电压时产生放电;把上述废气被热分解后的分解气体排出上述加热室外的排气口。

Description

废气用热分解炉
技术领域
本发明涉及废气用热分解炉,该热分解炉将废气加热至高温,使该废气中含有的有害物质热分解而成为无害化。上述废气是对树脂和纸等的一般废弃物、工业废弃物、医疗废弃物、原油、废油、石油化学物质等进行焚烧处理时排出的废气。
背景技术
在废弃物处理设施或工厂等中,大量地焚烧处理各种废弃物、原油、废油、石油化学物质等。这时排出的废气中或排烟中,含有煤尘、二氧化碳、氯化氢等的氯化物、NOx等的氮化物、二噁烷等对环境和人体有不良影响的有害物质。为此,在世界上对废气或排烟中的有害物质含量都有限制。尤其是二噁烷,其毒性非常强,而且长期对人体有不良影响,所以必须严格控制其排出。
通常的废弃物处理设施或工厂等中,是采用所谓的自然焚烧炉进行焚烧处理,该自然焚烧炉是将空气供给废弃物或石油化学物质,使其燃烧的焚烧炉。该自然焚烧炉使废弃物等燃烧,并且燃烧温度是300~500℃的低温,所以总会生成二噁烷。
为了遵守二噁烷的排出限制,主要采取以下方法。
(1)分选生成二噁烷的废弃物和不生成二噁烷的废弃物,只对不生成二噁烷的废弃物进行焚烧处理。
(2)在焚烧炉中安装能去除或分解废气中所含二噁烷的装置。
(3)使用以不容易生成二噁烷的高温(800℃左右)燃烧废弃物的焚烧炉。
但是,上述(1)的方法,分选废弃物很麻烦,而且费用高。另外,要完全地分选实际上是不可能的,不可避免地会生成少量的二噁烷。
上述(2)的方法,能完全去除或分解二噁烷的低价的装置在目前尚未实用化,所以该方法不可行。
如上所述,废气中含有若干有害物质。为了将其全部除去或分解,必须把除去或分解有害物质的若干装置安装在焚烧炉内。因此,成本高,该焚烧炉的构造也复杂化。
上述(3)的方法,以上述高温焚烧废弃物的焚烧炉价格很高,所以,要废弃掉现有的焚烧炉,新设置以上述高温焚烧废弃物的焚烧炉,不是很容易的事。
本发明的目的是为了解决上述现有技术中的问题,提供一种低价的废气用热分解炉,本发明的废气用热分解炉,安装在排出含有害物质的废气、排烟的焚烧炉等装置、设施上,使有害物质热分解而成为无害。
发明内容
为了实现上述目的,废气用热分解炉,将废气中所含的有害物质热分解而成为无害化,其特征在于,备有:
加热上述废气的加热室;
将上述废气导入上述加热室内的导入口;
设在上述加热室内的至少一对电极;
夹设在上述电极间的、以碳为主要成分的若干发光发热体,该发光发热体在加电压时产生放电;
把上述废气被热分解后的分解气体排出上述加热室外的排气口;
而且,上述发光发热体处于无氧状态下,设置连接上述导入口和上述排气口的耐热管或连通上述导入口和排气口且在上述发光发热体上供上述废气通过的流路。
借助上述构造,在上述发光发热体之间产生放电。该放电部分的温度是3000℃左右的高温,所以,利用该高温,可同时地将废气中所含的二氧化碳、氯化合物、氮化合物、二噁烷等有害物质热分解。
另外,该废气用热分解炉,其构造简单,可低价地制造。另外,如果作为废气的最终通过炉安装在已有或新设的焚烧炉上,可以把该焚烧炉排出的废气中的有害物质热分解而成为无害化。因此,即使已有的焚烧炉是排出大量有害物质的焚烧炉,也不必新设置有害物质排出量少的焚烧炉,而可以继续使用它,所以,不增加大量的费用。
另外,上述发光发热体因处于无氧状态下。这样,上述发光发热体不容易氧化劣化,该发光发热体不容易变形,放电效率不容易降低,所以,可长时间地使用上述发光发热体。例如,当上述发光发热体是圆球形时,其放电效率非常高,但是如果因氧化劣化而变形时,其放电效率则降低。
虽然氧浓度越低越好,但只要在空气中的氧浓度以下就没有问题。如果氧浓度超过了空气中的氧浓度,则上述发光发热体容易氧化劣化。
另外,上述发光发热体处于真空状态这样清洁的环境下时,放电效率高,可容易得到高温。另外,用少的电力可以得到高温,上述废气用热分解炉的运转成本可降低。另外,与上述处在无氧状态下时同样地,上述发光发热体不容易劣化,可长时间使用。
另外,虽然真空度越高越好,但中真空(10-2Pa以上、10Pa以下)即足够,低真空也可以(10Pa以上、大气压以下)
另外,在上述加热室内,设置连接上述导入口和上述排气口并供上述废气通过的流路,在该流路内部的至少一部分上,备有上述若干发光发热体。
根据该构造,上述废气与上述发光发热体直接接触。这样,由于上述废气被加热到3000℃的高温,所以可将几乎所有的有害物质完全热分解。
另外,在上述加热室内,设置连接上述导入口和上述排气口并供上述废气通过的耐热管,用上述若干发光发热体包围该耐热管的至少一部分。
根据该构造,上述废气在上述耐热管中被加热,由于上述废气与上述发光发热体不直接接触,所以,上述发光发热体不会被上述废气腐蚀而劣化。
另外,由于上述发光发热体与上述废气是分离的,所以,可将上述发光发热体置于高无氧状态下或真空状态下。这样,放电效率良好,容易得到高温。另外,可用少的电力得到高温,废气用热分解炉的运转成本可降低。另外,上述发光发热体不容易劣化,可长时间使用。
另外,上述耐热管是用以碳为主成分的部件构成的。这样,在包围上述耐热管的发光发热体与耐热管之间也产生放电,所以,可将耐热管加热到3000℃以上的高温。结果,可更有效地将上述废气热分解。该耐热管最好采用碳管。另外,上述耐热管最好具有有效产生放电的导电性。
另外,上述发光发热体,可以是从木炭和石墨中选出的至少一种。上述木炭例如可以是备长炭(日本有名的木炭的一种)等。但是,木炭和一般的石墨等那样的碳类,在其表面有很多细孔,将气体吸附在该细孔内。所以,存在着在高温下放出上述吸附气体的问题。因此,对木炭或一般的石墨等那样的碳类,要进行堵塞上述细孔等的防止气体吸附的加工。
另外,上述发光发热体最好具有不浸透性。这样,由于物质的吸附性低,所以不容易吸附废气中的有害物质,或者在使用时放出吸附气体等问题较少产生。另外,由于不容易被废气中的有害物质劣化或氧化引起的劣化,所以,可长时间使用上述发光发热体。另外,不浸透性是指存在于物体表面的细孔少,比表面积小,所以吸附性低,不容易受化学药品的腐蚀和氧化等性质的影响。
另外,上述发光发热体最好是球形。为了在发光发热体间有效产生放电,上述发光发热体相互间最好是点接触,如果是线接触或面接触,则通电多,放电效率降低。把上述发光发热体做成为球形,发光发热体相互间的接触必定是点接触,所以,可有效地进行放电,容易得到高温,可降低废气用热分解炉的运转成本。另外,上述发光发热体最好是正圆的球形。
另外,上述废气用热分解炉还备有过滤器,该过滤器由活性碳及木炭的至少一方构成,并且,供废气被热分解后的分解气体通过。这样,即使在分解气体中含有碳化氢、重金属、或未分解的有害物质时,也能由上述过滤器吸附它们,可防止将重金属等排出上述废气用热分解炉外。
附图说明
图1是表示本发明废气用热分解炉之第1实施例的立体图。
图2是表示本发明废气用热分解炉之第1实施例的纵断面图。
图3是表示本发明废气用热分解炉之第1实施例的水平断面图。
图4是表示本发明废气用热分解炉之第1实施例的局部放大图。
图5是说明发光发热体中的放电状况的概念图。
图6是表示第1实施例之变形例的图。
图7是表示第1实施例之变形例的图。
图8是表示第1实施例之变形例的图。
图9是表示第1实施例之另一变形例的图。
图10是表示第1实施例之另一变形例的图。
图11是表示本发明废气用热分解炉之第2实施例的立体图。
图12是表示本发明废气用热分解炉之第2实施例的水平断面图。
图13是表示本发明废气用热分解炉之第3实施例的水平断面图。
图14是表示本发明废气用热分解炉之第4实施例的水平断面图。
具体实施方式
下面,参照附图详细说明本发明废气用热分解炉的实施例。以下说明中的“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等表示方向的词,是指图中的各方向。
本发明不局限于下述实施例。(第1实施例)
图1是表示第1实施例的废气用热分解炉1外观的立体图。图2是其纵断面图。图3是图2中A-A线的水平断面图。图4是将废气用热分解炉1的开口部52的部分放大表示的图。
内部备有加热室10的废气用热分解炉1,在其一侧面备有将废气导入加热室10内的导入口20,在其上面备有排气口21,该排气口21将废气被热分解后的分解气体排出加热室10外。导入口20由陶瓷制外管20a和碳制内管20b构成的双重构造管构成。排气口21也同样地,由陶瓷制外管21a和碳制内管21b构成的双重构造管构成。
废气用热分解炉1的外壁11是双重构造,由外层的覆盖着耐热涂料的铁板12和内层的耐热耐火砖14构成。加热室10内虽然为3000℃的高温,但由于是无氧状态或真空状态,其热传导少,所以外壁11可以做成上述这样简单的构造。
被耐热耐火砖14包围着的长方体状空间,形成气密性的加热室10。从导入口20导入的废气在该加热室10内被加热而热分解,其分解气体从排气口21排出。另外,在耐热耐火砖14的砌缝部分,充填着耐火混凝土等的不定形耐火物(图未示),以提高加热室10的气密性。
在加热室10的内部,备有连接导入口20和排气口21的碳制耐热管22。该耐热管22也可以用氧化铝等其它材质构成,只要能经受3000℃左右的高温即可。根据其材质,为了提高耐热管22的耐热性和强度,也可以将其做成为双重构造。
耐热管22是由水平部分和沿加热室10侧面的垂直部分交互组合构成的。弯弯曲曲地朝上下方向延伸。上述水平部分在途中分支为若干根(图3中是3根)管,然后合流为一个管。即,耐热管22呈反复地分流、合流、弯曲的形态。
在耐热管22内部以外的加热室10内,充填着很多由石墨构成的球形(直径30~50mm)发光发热体40,该发光发热体40包围耐热管22的周围。由于发光发热体40是球形,所以,相邻发光发热体40是点接触,与耐热管22也是点接触。关于该发光发热体40的构造及制法将在后面说明。
在加热室10的上面和底面,配设着构成一对电极的2片板状碳电极30、30,发光发热体40夹在该2片碳电极30、30之间。在该碳电极30、30上安装着碳棒31、31,碳棒31贯穿外壁11伸到废气用热分解炉1的外部。碳棒31也可以是耐热耐火不锈钢制的棒。但是,如果是耐热耐火不锈钢制的棒贯穿碳电极30与发光发热体40接触的构造时,为了防止劣化,必须用碳制的罩覆盖该接触部分。
在加热室10与排气口21之间,安装着纤维状的活性碳过滤器50。在活性碳的表面有无数细孔(该细孔中,有直径20以下的微细孔、20以上1000以下的中间细孔、1000以上的大细孔),其比表面比较大,约为500~1700m2/g,所以活性碳具有强吸附性,可选择地吸附比较大的分子。另外,也可以采用粒状活性碳代替纤维状的活性碳过滤器50。
在排气口21安装着鼓风机51,该鼓风机51吸引从导入口20进来的废气,导入到加热室10内。鼓风机51也可以是真空泵。
在废气用热分解炉1的上面及底面的设有碳电极30的部分,设有开口部52,用于进行废气用热分解炉1内部检查和维修(发光发热体40、碳电极30、耐热耐火砖14等的劣化程度的检查、发光发热体40、碳电极30的更换)。铁制的板53覆盖着开口部52,并用若干螺栓54将该板53固定在外壁11上。在板53与外壁11的铁板12表面间,夹设着图未示的耐火片(密封材),所以,充分保持废气用热分解炉1内的气密性。另外,在碳电极30与板53之间备有耐火混凝土55,所以,充分保持废气用热分解炉1内的保温性。也可以用耐热耐火砖代替该耐火混凝土55。
下面,说明使用该废气用热分解炉1,将废气中的有害物质热分解的方法。
加热室10与图未示的真空泵连接,该真空泵使加热室10内成为真空状态(6.7×10-2Pa)。因此,充填在加热室10内的发光发热体40也处于真空状态下。
碳棒31、31连接着图未示的电源。对碳电极30、30加上约200V的电压时,在发光发热体40间产生放电,该放电在加热室10内所有的发光发热体40中进行。
下面,参照图5说明产生放电的构造。图5(a)表示发光发热体40相互呈点接触的形态。图5(b)是将其接触部分放大的图。
发光发热体40是球形的,所以其接触形态是点接触。但是,发光发热体40的表面有微小凹凸,所以在上述接触部分,存在着微小凸部之间接触的接触点和间隙部。往那里加电压时,虽然通过上述接触点产生通电,但是发光发热体40之间接触的面积小,不能通过大电流,所以在上述间隙部产生放电90。因此,如果发光发热体40之间呈线接触或面接触而接触面积增大时,多的电流通过,则放电效率降低。
另外,发光发热体40与耐热管22之间也产生放电。
为了稳定地产生放电,所加的电压为30V左右的低电压(电流300~400A)即可。
在与上述放电的同时也产生发光。在有害物质的热分解中,该发光具有促进其分解反应的效果。尤其是在二噁烷的热分解中,其效果更好。
该放电部分约为3000℃,在加电压后数十秒的短时间内,加热室10内成为约3000℃的高温。由于在发光发热管40与耐热管22间也产生放电,所以,耐热管22也成为约3000℃的高温。该高温使得导入耐热管22内的废气成为超过2000℃的高温。另外,在发光发热体40与耐热管22间不产生放电时,耐热管22内的废气的温度,为1600~2000℃。这时的废气用热分解炉1外壁11(铁板12)的温度为室温。另外,可通过所加的电压大小调节得到的温度,所以,也可以根据需要变化电压的大小。
把图未示的焚烧炉烟筒接到导入口20上时,从焚烧炉排出的废气被导入耐热管22内。由鼓风机51吸引耐热管22内的废气,所以,废气不会倒流,也不会滞留在耐热管22内。导入到耐热管22内的废气,暴露在超过2000℃的高温中,所以,废气中所含的煤尘、二氧化碳、氯化合物、氮化合物、二噁烷等有害物质不燃烧而是被热分解,成为无害的分解气体。
该分解气体中,除了无害的低分子量物质外,有时还含有碳化氢和重金属等,这些物质被过滤器50吸附,所以,不从排气口21排出到废气用热分解炉1的外部。另外,虽然也可能残存微量的有害物质,但它们也被活性碳过滤器50吸附,所以,不从排气口21排出到废气用热分解炉1的外部。
该活性碳过滤器50通过被120~200℃的水蒸气吹喷,可以再生、重复使用。因此,在经济性和防止二次公害方面具有优越性。另外,被吸附的重金属的比率增高了的活性碳,通过用工业用研磨机等粉碎,利用比重进行筛分,可以回收重金属。
导入口20、排气口21、鼓风机51等在废气用热分解炉1上的位置,并不限定于本实施例,可以设在其它位置,只要能达到本发明目的即可。例如,鼓风机51在本实施例中是安装在排气口21,但也可以安装在排出废气的焚烧炉与导入口20之间。
当焚烧炉排出的废气量多时,也可以把若干个废气用热分解炉1安装在上述焚烧炉上。这时,采用将上述焚烧炉的烟筒与若干废气用热分解炉1的导入口20连接的连接器,把来自上述焚烧炉的废气分支,供给到各废气用热分解炉1。
本实施例中,为了使废气得到充分的加热时间,耐热管22是采用弯曲的形态。但是,根据废气中所含有害物质的种类、浓度、要分解处理的废气量等条件,耐热管22的形态也可以自由设计,例如,也可以是直线形态等。本实施例中,耐热管22是朝上下延伸的形态,但也可以是朝水平方向延伸的形态。朝水平方向延伸的形态时,可减少发光发热体40的使用量和电力消耗。
例如,图6和图7表示该第1实施例的变形例。图6是废气用热分解炉1a的外观立体图。图7(a)是废气用热分解炉1a的纵断面图,图7(b)是水平断面图。
该变形例中,耐热管22是直线状且朝水平方向延伸的形态。耐热管22为该形态时,如图8所示,在一个废气用热分解炉上可容易地备有若干个耐热管22、导入口20、排气口21。该备有若干耐热管22的废气用热分解炉1b,废气的分解处理效率高,体积小。
作为另一变形例,有图9所示的废气用热分解炉1c。图9(a)是废气用热分解炉1c的外观立体图。图9(b)是废气用热分解炉1c的纵断面图。
该变形例中,耐热管22是直线状且朝水平方向延伸的形态。废气用热分解炉1c是圆筒形,发光发热体40均匀地包围着耐热管22。
如图10所示,可把若干个(图10例中是5个)废气用热分解炉1c收容在大圆筒中形成为一体化,安装在焚烧炉上。该一体化的废气用热分解炉1d,废气的分解处理效率高,体积小。另外,图10中的一体化废气用热分解炉1d的中央部分的圆,是配线管。在该配线管中,向各废气用热分解炉1c供给电力的配线缠绕在一起。
这些变形例中,在废气用热分解炉1a、1b、1c的上面,设有用于进行其内部检查或维修的检查口60,可进行发光发热体40、耐热耐火砖14等的劣化程度的检查、发光发热体40的更换等。但是,在废气用热分解炉1c中,与废气用热分解炉1同样地,开口部52兼作为检查口60。
图6~图10中,与第1实施例相同或相当的部分,注以相同标记。(第2实施例)
图11是表示第2实施例之废气用热分解炉2外观的立体图。图12是其水平断面图。与第1实施例相同或相当的部分,注以相同标记。
与第1实施例的废气用热分解炉1相同的部分,其说明从略,只说明不同的部分。
内部备有加热室10的废气用热分解炉2,在其前面备有将废气导入加热室10内的导入口20,在其后面备有排气口21,该排气口21把废气被热分解后的分解气体排出加热室10外。
该废气用热分解炉2的外壁11与第1实施例同样地是双层构造,由最内层耐热耐火砖14围成的空间,形成加热室10。耐热耐火砖14的备有导入口20及排气口21的部分,设有贯通耐热耐火砖14的贯通孔15,可供废气流通。
在该加热室10内,设有由耐热耐火砖构成的若干个(图12例中是2个)隔壁16,加热室10被该隔壁16在废气用热分解炉2的长度方向划分成若干个(图12例中是3个)小室10a、10b、10c。最前面侧的小室10a与导入口20相连,最后面侧的小室10c与排气口21相连。
在各隔壁16的一端部设有若干孔17,该孔17贯穿隔壁16使相邻小室连通。各隔壁16上的孔17的设置位置,从最前面侧的隔壁16到最后面侧的隔壁依次地左右交互。通过该构造,在加热室10内,形成按照最前面侧的小室10a、孔17、中央小室10b、孔17、最后面侧小室10c的顺序弯曲的废气的流路。这样,从导入口20导入的废气,弯曲地通过小室10a、10b、10c,从排气口21排出。
在小室10a、10b的左右两侧面,配设着板状碳电极30。在该碳电极30上安装着碳棒31,该碳棒31贯穿外壁11伸出到废气用热分解炉2的外部。
最后面侧的小室10c内备有纤维状活性碳过滤器50,在小室10a、10b内充填着与第1实施例同样的发光发热体40。
孔15、17的大小和形状无特别限定,只要发光发热体40不能通过即可。当发光发热体40是球形时,上述孔最好采用三角形。另外,孔15、17的形状也可以是朝水平方向或垂直方向延伸的缝隙状。例如,将陶瓷制柱状物平行排列,形成缝隙状的孔17,以此代替开设着孔17的隔壁16。该形状由于能加大孔15、17的开口部分面积,所以适合于废气流量大的情况。
在废气用热分解炉2的上面,设有用于进行其内部检查或维修的检查口60,可进行发光发热体40和耐热耐火砖14等的劣化程度的检查、发光发热体40的更换等。
下面,说明使用该废气用热分解炉2,将废气中的有害物质热分解的方法。
在碳电极30上加电压,使发光发热体40间产生放电。若干碳电极30呈串联排列,与图未示电源连接。虽然也可以呈并联配置,但串联配置的放电效率高,容易得到高温。
把图未示的焚烧炉烟筒与导入口20连接时,从上述焚烧炉排出的废气被导入加热室10内。由于鼓风机51吸引加热室10内的废气,所以,废气不会倒流,也不会滞留在加热室10内。当废气被导入加热室10内时,加热室10内成为无氧状态,因此,充填在加热室10内的发光发热体40也处于无氧状态下。
被导入的废气与在发光发热体40间产生的约3000℃放电部分接触,成为约3000℃的高温,所以,废气中含有的煤尘、二氧化碳、氯化合物、氮化合物、二噁烷等有害物质不燃烧而被热分解,成为无害的分解气体。
与第1实施例同样地,导入口20、排气口21、检查口60、鼓风机51等在废气用热分解炉2上的位置,并不限定于本实施例,可以设在其它位置,只要能达到本发明目的即可。
另外,当焚烧炉排出的废气量多时,与第1实施例同样地,也可以把若干个废气用热分解炉2安装在上述焚烧炉上。
另外,根据废气中所含有害物质的种类、浓度、要分解处理的废气量等条件,可以自由设计废气流路的形态,也可以适当调节小室数目和发光发热体的数量等。另外,本实施例中,上述流路是朝水平方向延伸的形态,但也可以是朝垂直方向延伸的形态。(第3实施例)
图13是第3实施例之废气用热分解炉3的水平断面图。第3实施例之废气用热分解炉3的外观,与第2实施例之废气用热分解炉2同样,所以,参照图11说明。与第1及第2实施例中相同或相当的部分,注以相同标记。
第3实施例之废气用热分解炉3,除了加热室10内部的构造外,其余部分与第2实施例之废气用热分解炉2基本相同,相同部分的说明省略,只说明不同的部分。
在加热室10设有由耐热耐火砖构成的若干个(图13例中是2个)隔壁16,加热室10被该隔壁16在废气用热分解炉3的长度方向划分为若干个(图13例中是3个)小室10a、10b、10c。最前面侧的小室10a与导入口20相连,最后面侧的小室10c与排气口21相连。
在各隔壁16的约全面上设有若干孔17,该孔17贯穿隔壁16使相邻小室连通。借助该构造,在加热室10内形成直线形态的废气流路,从导入口20进入的废气,按照最前面侧小室10a、孔17、中央小室10b、孔17、最后面侧小室10c的顺序,直线地通过加热室10内后,从排气口21排出。由于在隔壁16的约全面设置孔17,所以,可通过较多的废气的流量。
关于使用该废气用热分解炉3将废气中的有害物质热分解的方法,除了废气直线地通过加热室10内这一点外,其余与上述第2实施例相同,其说明从略。
另外,与第1实施例同样地,导入口20、排气口21、检查口60、鼓风机51等在废气用热分解炉3上的位置,并不限定于本实施例,可以设在其它位置,只要能达到本发明目的即可。
另外,当焚烧炉排出的废气量多时,与第1实施例同样地,也可以把若干个排气用热分解炉3安装在上述焚烧炉上。
另外,根据废气中所含有害物质的种类、浓度、要分解处理的废气量等条件,可以自由设计废气流路的形态(直线的、弯曲的等),也可以适当调节小室数目和发光发热体的数量。另外,本实施例中,上述流路是沿水平方向延伸的形态,但也可以做成为沿垂直方向延伸的形态。(第4实施例)
图14是第4实施例之废气用热分解炉4的水平断面图。与第1至第3实施例中相同或相当的部分,注以相同标记。
第4实施例之废气用热分解炉4,除了外壁11、碳电极30及开口部52部分的构造外,其余部分与第3实施例的废气用热分解炉3基本相同,所以,相同部分的说明省略,只说明不同的部分。
废气用热分解炉4的外壁11是4层构造,从内层起,由耐热耐火砖14、铁板12、耐火混凝土13、涂敷着耐热涂料的铁板12构成。
在加热室10内设有由耐热耐火砖构成的若干个(图14例中是6个)隔壁16,加热室10被该隔壁16在废气用热分解炉4长度方向划分为若干个(图14例中是7个)小室10a~10g。最前面侧的小室10a与导入口20相连,最后面侧的小室10g与排气口21相连。
在各隔壁16的约全面上设有若干孔17,该孔17贯穿隔壁16使相邻小室连通。借助该构造,在加热室10内形成直线形态的废气流路,从导入口20进入的废气,按照最前面侧的小室10a、孔17、小室10b、孔17、小室10c、孔17、小室10d、孔17、小室10e、孔17、小室10f、孔17、最后面侧小室10g的顺序,约直线地通过加热室10内后,从排气口21排出。
在最后面侧小室10g以外的任意小室(图14例中是从前面侧数起第2个及第5个小室10b、10e)的左右两侧面,配设着板状碳电极30。在该碳电极30上安装着碳棒31,该碳棒31贯穿外壁11伸出到废气用热分解炉4的外部。
在最后面侧的小室10g内,备有用于吸附碳化氢和重金属的、纤维状活性碳过滤器50和备长碳58,在配设着上述碳电极30的小室内,充填着与第1实施例同样的发光发热体40。另外,也可以用粒状活性碳代替纤维状的活性碳过滤器50。
第1至第3实施例中,铁制的板53覆盖着开口部52,在该板53与碳电极30之间备有耐火混凝土55。板53、耐火混凝土55、碳电极30和碳棒31这4个部件,除了碳电极30和碳棒31的组合以外,分别具有独立的形态。
但是本实施例中,上述4个部件成一体化,(板53是陶瓷制。但也可以是覆盖了绝缘材的铁板)形成电极单元57。借助该构造,更换碳电极30时,不必分别地取下板53、耐火混凝土55、碳电极30和碳棒31,只要取下一体化的电极单元57进行更换,就可以更换碳电极30,所以碳电极30的更换作业容易。
在开口部52的侧面,备有覆盖耐火混凝土13断面部分的铁制四方形筒状物56。耐火混凝土55的与四方形筒状物56相向的部分由铁板59覆盖着,通过四方形筒状物56与铁板59滑动,电极单元57可容易地出入开口部52。
碳电极30不伸出到加热室10内,而是埋没在加热室10的壁面内。这样,碳电极30不容易受废气中的有害物质或高温的影响而劣化。
关于使用该废气用热分解炉4将废气中的有害物质热分解的方法,除了废气直线地通过加热室10内这一点外,其余与上述第2实施例相同,其说明从略。
另外,当焚烧炉排出的废气量多时,与第1实施例同样地,也可以把若干个废气用热分解炉4安装在上述焚烧炉上。
另外,根据废气中所含有害物质的种类、浓度、要分解处理的废气量等条件,可以自由设计废气流路的形态(直线的、弯曲的等),也可以适当调节充填发光发热体的小室的数目和发光发热体的数量。另外,本实施例中,上述流路是朝水平方向延伸的形态,但也可以是朝垂直方向延伸的形态。
下面,详细说明上述第1至第4实施例中使用的、由石墨构成的球形发光发热体的制造方法及物性。(制造例1)
把酚醛系树脂或聚二乙烯苯树脂作为充填料,混入0.1~0.5mm长度的丙烯腈系纤维或动植物纤维。将该混合物充填到金属模具中,施加使该树脂硬化的热和压力,成形为半球体、长方体、圆柱形等的形状。形成为半球体时,在该阶段将2个半球体一体化而成形为球体。然后,对该成形物在不活性气体中用250~300℃实施耐火化处理,再用1000~1500℃碳化。接着,用2000~3000℃使其石墨化,再实施整形处理(表面处理)。
在碳化和石墨化工序中,用热静水压成形(HIP)法各向同性地一边施加300kg/cm2以上的压力,一边反复地进行在不活性气体中的烧结,这样,使石墨高密度化。HIP法是对于球体也各向同性地施加压力的方法。通常,石墨和碳类的表面存在很多细孔,这些细孔的表面积一般为全表面积的25%左右。但是,通过上述的操作,可以使存在于该石墨表面的细孔的表面积,减少到全表面积的10%以下,有时可减少到5%以下。
使用树脂作为填充料时,可得到细孔较少的石墨,采用一边施加上述压力一边烧结的方式,可得到精度好、不浸透性的石墨。该不浸透性的石墨在较大的实用温度范围内,几乎对所有的化学药品有耐蚀性。并且,与一般的耐蚀性材料相比,具有极高的热传导性。另外,热稳定性好,对于急剧的温度变化也不容易受不良影响。
该不浸透性石墨在长方体、圆柱形等形状时,用研磨等成形为球形,作为发光发热体使用。
由于该发光发热体由不浸透性石墨构成,所以,只具有与橡胶同程度或其以下的气体吸附性。而且,强度是通常石墨的2至3倍,硬度在65以上(本制造例中是68),密度在1.87g/cm3以上(可用纤维的混合比例调节)。另外,张拉强度是170kg/cm2,弯曲强度是360kg/cm2,压缩强度是1000kg/cm2,弹性率是1300kg/mm2以上,热膨胀系数是3.0×10-6/℃,热传导度是130kcal/m·h·℃,耐热温度是3000℃。另外,其化学性质方面,对于浓硫酸、硝酸等强酸性药品、氢氧化钠水溶液等强碱性药品具有良好的耐蚀性。但是,以酚醛系树脂作为原料时,耐碱性稍差。其耐蚀性试验的结果如表1~3表示。各表中的浓度项中的“全”,表示“全浓度”。
由于发光发热体由上述那样的不浸透性石墨构成,所以,具有以下的优良特性。
(1)不容易被废气中的有害物质劣化。
(2)不容易与废气中的氧或者废气分解生成的氧反应,不容易劣化,另外,几乎不产生一氧化碳或二氧化碳。
(3)由于强度高,所以磨耗少,耐久性好。
(4)由于细孔少,所以不容易将有害物质吸附到发光发热体上。另外,由于几乎不吸附气体等,所以,在高温下极少放出吸附气体。表1化学药品名             浓度(重量%)    温度(℃)    耐蚀性1)[酸]盐酸                      全            沸点          A硝酸                      10~40        60            B氢氟酸                    48            沸点          A氢氟酸                    48~60        90            A硫酸                      25~75        130           A磷酸                      85            沸点          A磷酸                      96            100           A铬酸                      10            93            B醋酸                      全            沸点          A草酸                      全            沸点          A亚硫酸(亚硫酸气体饱和)    -             室温          A盐酸(盐酸气体饱和)        20            沸点          A氢氟酸+硝酸               5/15          93            A
1)A:完全不被浸蚀
   B:几乎不被浸蚀
表2化学药品名       浓度(重量%)    温度(℃)    耐蚀性1)[碱]人造丝纺丝液         -            沸点          A苛性钠水溶液         67           沸点          A苛性钠水溶液         67~80       125           A[盐类水溶液]氯化锌               全           沸点          A氯化铁               全           100           A氯化钠               全           沸点          A次亚氯酸钠           5            室温          A过硫酸铵             全           18            A硫酸铜               全           沸点          A[卤素]氯                   100          170           A氯水                 饱和         室温          A
1)A:完全不被浸蚀
   B:几乎不被浸蚀
表3化学药品名    浓度(重量%)     温度(℃)    耐蚀性1)[有机化合物]丙酮              100           沸点          A乙醇              95            沸点          A四氯化碳          100           沸点          A四氯乙烷          100           沸点          A氯仿              100           沸点          A煤油              100           沸点          A道萨姆热媒2)     100           170           A苯                100           沸点          A苯(氯饱和)        100           60            A苄基氯化物        100           170           A甲醇              100           沸点          A一氯苯            100           沸点          A
1)A:完全不被浸蚀
   B:几乎不被浸蚀
2)道化学社制的热媒体(制造例2)
把酚醛系树脂或聚二乙烯苯树脂形成为填充物状,混入平均粒径为1.0μm左右的、纯度为99.9%以上的钨粉末和/或平均粒径为1.0μm左右的、纯度为99.9%以上的钛粉末。
另外,也可以加入在制造例1中使用的丙烯腈系纤维或动植物纤维和/或导电性好的碳黑粉、焦炭或备长炭的微粉。
对该混合物实施与制造例1同样的操作,得到由密度高、细孔少的石墨构成的球形发光发热体。但是,与制造例1不同的是,发光发热体至少含有钨和钛中的至少一方。另外,在石墨化的最终工序,有在不活性气体中进行约3000℃热处理的工序。
由于约3000℃的热处理,钨变成了一碳化二钨(W2C,式量379.71,密度17.2g/cm3,莫氏硬度9,电阻率81μΩ/cm(25℃)。另外,钛变成了碳化钛(TiC,式量59.9,熔点3140±90℃,沸点4300℃,密度4.94g/cm3,电阻率193μΩ/cm(室温)。一碳化二钨被加热到2400℃以上时,其结晶形成为稳定的β型。
钛的熔点是1675℃,沸点是3262℃,密度是4.54g/cm2,成为碳化钛后,其熔点、沸点大幅度上升,密度也成为高密度。另外,钨的熔点是3387℃,沸点是5962℃。
由含有该一碳化二钨和/或碳化钛的不浸透性石墨构成的发光发热体,除了具有制造例1中的上述(1)~(4)的特征外,与制造例1中的不含一碳化二钨和/或碳化钛的发光发热体相比,其耐蚀性、机械强度(硬度高、弹性率31600~44800kg/mm2)、耐热性(经受3000℃以上)更好。另外,电气通电性好(电阻率在70μΩ/cm以下。本制造例中是10μΩ/cm)。放电效率良好。
另外,在不活性气体中的约3000℃的热处理,具有以下优点。
(a)热处理后,不必对发光发热体进行光辉热处理(使发光发热体的表面具有光泽的处理)等的修整处理或精加工。
(b)使用时发光发热体的变形小。
(c)无公害。(制造例3)
把酚醛系树脂或聚二乙烯苯树脂作为粘接剂,把导电性好的碳黑粉、焦炭或备长炭微粉作为填充料,将它们混合。另外,也可以混入上述钨粉和/或上述钛粉。
对该混合物实施与制造例2同样的操作,可得到由密度高、细孔少的石墨构成的球状发光发热体。
这样得到的发光发热体,具有与制造例2的发光发热体同样优良的特性。
工业实用性
本发明的废气用热分解炉,安装在排出有害物质的废气、排烟的焚绕炉等装置、设施上,是可将上述有害物质热分解而成为无害化的低价的废气用热分解炉。

Claims (9)

1.废气用热分解炉,将废气中所含的有害物质热分解而成为无害化,其特征在于,备有:
加热上述废气的加热室;
将上述废气导入上述加热室内的导入口;
设在上述加热室内的至少一对电极;
夹设在上述电极间的、以碳为主要成分的若干发光发热体,该发光发热体在加电压时产生放电;
把上述废气被热分解后的分解气体排出上述加热室外的排气口;
而且,上述发光发热体处于无氧状态下,设置连接上述导入口和上述排气口的耐热管或连通上述导入口和排气口且在上述发光发热体上供上述废气通过的流路。
2.废气用热分解炉,将废气中所含的有害物质热分解而成为无害化,其特征在于,备有:
加热上述废气的加热室;
将上述废气导入上述加热室内的导入口;
设在上述加热室内的至少一对电极;
夹设在上述电极间的、以碳为主要成分的若干发光发热体,该发光发热体在加电压时产生放电;
把上述废气被热分解后的分解气体排出上述加热室外的排气口;
而且,上述发光发热体处于真空状态下,设置连接上述导入口和上述排气口的耐热管或连通上述导入口和排气口且在上述发光发热体上供上述废气通过的流路。
3.如权利要求1或2中任一项所述的废气用热分解炉,其特征在于,在上述加热室内,设置连接上述导入口和上述排气口并供上述废气通过的流路,在该流路内部的至少一部分上,备有上述若干发光发热体。
4.如权利要求1或2中任一项所述的废气用热分解炉,其特征在于,在上述加热室内,设置连接上述导入口和上述排气口并供上述废气通过的耐热管,用上述若干发光发热体包围该耐热管的至少一部分。
5.如权利要求4所述的废气用热分解炉,其特征在于,上述耐热管是用以碳为主成分的部件构成的。
6.如权利要求1或2所述的废气用热分解炉,其特征在于,上述发光发热体,是从木炭和石墨中选出的至少一种。
7.如权利要求1或2所述的废气用热分解炉,其特征在于,上述发光发热体具有不浸透性。
8.如权利要求1或2所述的废气用热分解炉,其特征在于,上述发光发热体是球形。
9.如权利要求1或2所述的废气用热分解炉,其特征在于,还备有过滤器,该过滤器由活性碳和木炭的至少一方构成,并且,供废气被热分解后的分解气体通过。
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