JP2000274644A - 蓄熱型排ガス処理装置及びそのバーンアウト運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】蓄熱体に付着したヤニを燃焼除去するバーンア
ウトを行うときに、排ガス処理を中断せず、また、蓄熱
体から排出される空気温度を低温に抑える。 【解決手段】未処理排ガスを蓄熱室（４）に導入させる
給気用開口部（９in）と処理済排ガスを蓄熱室（４）か
ら排出させる排気用開口部（９out ）とを形成したロー
タ (10) を回転させて、蓄熱室（４）に形成された熱交
換流路（７…）を通り排ガス処理室（３）に給排気され
る排ガスの給排気方向を連続的に切り換えながら排ガス
処理を行い、バーンアウト運転時に、蓄熱室（４）に配
された蓄熱体（８）のロータリーバルブ（５）側端部が
ヤニの気化温度まで加熱される程度に、ロータ(10)の回
転数を定常運転時の回転数よりも低い回転数で回転させ
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塗装ブースや塗装
用乾燥炉、その他の工業プラント等から排出される排ガ
スに含まれる可燃性有害悪臭成分を直接燃焼又は触媒燃
焼させて浄化すると共に、その処理済排ガスの熱を回収
して再利用する蓄熱型排ガス処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の蓄熱型排ガス処理装置は、排ガ
ス処理塔の上段に排ガスを加熱して浄化する排ガス処理
室が形成され、その中段に蓄熱体を充填した蓄熱室が形
成され、その下段に排ガス処理室に給排気される排ガス
の給排気方向を順次切り換えるロータリーバルブが形成
されている（特開平１０−６１９４０号公報）。

【０００３】蓄熱室は、例えば放射状に八つの部屋に仕
切られて、夫々に蓄熱体が充填されており、ロータリー
バルブにより、未処理排ガスを導入する三つの部屋と、
排ガス処理室で浄化された処理済排ガスを排出する四つ
の部屋と、その処理済排ガスの一部を還流させてパージ
を行う一つの部屋とを選択する。そして、これらの部屋
をロータリーバルブにより順次切り換えて、排ガス処理
室から排出される処理済排ガスと、前記排ガス処理室に
導入される未処理排ガスとの間で熱交換を行いながら連
続的に排ガス処理を行っている。

【０００４】すなわち、蓄熱室の各部屋は、まず、高温
の処理済排ガスを排出するときにその熱が蓄熱体に回収
されて蓄熱される。次いで、低温の未処理排ガスを導入
するときに蓄熱体の熱が放熱され、当該未処理排ガスが
予熱される。そして放熱が終了すると、処理済排ガスの
一部を導入して蓄熱体の内部に残存する未処理排ガスを
排ガス処理室内へ圧し出す。

【０００５】この場合に蓄熱室に充填された蓄熱体の温
度分布は、ロータリーバルブ側端部が排ガス処理室から
離れているので相対的に低い。したがって、低温の未処
理排ガスが導入されるとその温度がさらに低下して、１
００〜１５０℃程度まで低下したときに未処理排ガスに
含まれる有機溶剤成分が凝縮してヤニとなって蓄熱体に
付着し、これを放置すると成長して蓄熱体が目詰まりを
起こす。

【０００６】このため、従来より、蓄熱体が目詰まりを
起こさないように、定期的に、例えば１ケ月のメンテナ
ンス期間ごとに、蓄熱室内を高温にして蓄熱体に付着し
たヤニを気化させて除去するバーンアウト運転を行って
いる。

【０００７】このバーンアウト運転は、排ガス処理装置
から処理済排ガスを排出する排気流路と、排ガス処理装
置に未処理排ガスを導入する給気流路を互いに導通させ
て閉ループを形成し、排ガス処理室を高温に加熱して内
部空気を循環させることにより行う。これにより、排ガ
ス処理装置の蓄熱室の温度が徐々に昇温し、蓄熱体のロ
ータリーバルブ側端部が４００℃程度に加熱されて、蓄
熱体に付着したヤニが気化して除去される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、蓄熱体
のロータリーバルブ側端部を４００℃程度に加熱する
と、排気流路及び給気流路を循環する空気は６００℃程
度に達するので、排気流路及び給気流路に介装されたロ
ータリーバルブ，流路切換ダンパ，送風機等は耐熱温度
の高い高価なものを使用しなければならないという問題
があった。

【０００９】即ち、耐熱温度が比較的低い（４００℃程
度）ものは安価な国産品を使用しても耐久性に問題はな
いが、耐熱温度の高いものにあっては耐久性を考慮する
と高価な外国製品を使用せざるを得ず、装置全体の製造
コストが嵩むという問題があった。

【００１０】また、排ガス濃度が高くヤニの付着量が多
い場合、１ケ月のメンテナンス期間が経過する前に蓄熱
体が目詰まりを起こすおそれがある。しかし、バーンア
ウト運転を行うときは、閉ループを形成する関係上、排
ガス処理運転と同時に行うことはできない。このため、
操業中に目詰まりを起こしたときは、排ガス発生源とな
る塗装ラインなどを緊急に停止してバーンアウト運転を
行っているが、その間、生産作業を停止せざるを得ない
ため莫大な損害を被る。

【００１１】そこで本発明は、バーンアウトするときに
蓄熱体を通過して排出される空気がそれほど高温になら
ず、また、排ガス処理を中断することなくバーンアウト
できるようにすることを技術的課題としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明は、排ガスを加熱して浄化する排ガス処理室
と、当該排ガス処理室から排出される処理済排ガスの熱
を蓄熱して前記排ガス処理室に送給される未処理排ガス
を予熱する熱交換流路が形成された蓄熱室と、前記熱交
換流路を通り排ガス処理室に給排気される排ガスの給排
気方向を順次切り換えるロータリーバルブとを備えた蓄
熱型排ガス処理装置において、前記ロータリーバルブ
に、蓄熱室と対向して、未処理排ガスを蓄熱室に導入さ
せる給気用開口部と処理済排ガスを蓄熱室から排出させ
る排気用開口部とを形成したロータが回転可能に配設さ
れ、前記ロータを回転する駆動装置が、定常運転時と蓄
熱室に充填された蓄熱体に付着したヤニや煤を除去する
バーンアウト運転時とで回転数を可変に調整する回転数
調整器を備えると共に、バーンアウト運転時に蓄熱体の
ロータリーバルブ側端部がヤニの気化温度まで加熱され
る程度にその回転数が定常運転時の回転数よりも低く設
定されていることを特徴とする。

【００１３】本発明によれば、未処理排ガスが給気用開
口部に対向する蓄熱室の給気領域を通り排ガス処理室に
導入されて排ガス処理が行われ、処理済排ガスが排気用
開口部に対向する蓄熱室の排気領域を通り外部に排出さ
れる。したがって、ロータを連続的に回転させることに
より、排気領域と給気領域が回転移動し、高温の処理済
排ガスが排気領域となった熱交換流路を通過し、低温の
未処理排ガスが給気領域となった熱交換流路を通過す
る。これにより、排気領域では処理済排ガスの熱が蓄熱
体に蓄熱され、給気領域では蓄熱体の熱が放熱されて未
処理排ガスが予熱されるので、処理済排ガスと未処理排
ガス間で熱交換され、所定の熱効率で連続的に排ガス処
理が行われる。

【００１４】蓄熱室に形成された熱交換流路は、ロータ
に形成された排気用開口部の先頭側が到来してから後端
側が通過し終わるまでの間、排気領域の熱交換流路とし
て機能し、排ガス処理室から高温の処理済排ガスが流れ
込む。ここで、ロータの回転数を低下させると、排気領
域の移動速度が遅くなるので、個々の熱交換流路に高温
の処理済排ガスが長時間連続して流れ込み、当該熱交換
流路を介して蓄熱体が蓄熱され続けるので、相対的に温
度の低い蓄熱体のロータリーバルブ側端部も加熱され
る。したがって、バーンアウト運転時に、蓄熱体のロー
タリーバルブ側端部がヤニの気化温度まで加熱される程
度にその回転数を定常運転時の回転数よりも低く設定す
れば、蓄熱体に付着しているヤニが気化されて除去され
る。

【００１５】一方、排気領域及び給気領域が共に回転移
動するので、排気領域の先頭側は、それまで給気領域と
して放熱が完了した低温度の熱交換流路と連通し、その
後端側は、高温の処理済排ガスが長時間流入して十二分
に蓄熱された熱交換流路と連通している。

【００１６】したがって、排気領域の後端側の熱交換流
路を通る高温の処理済排ガスは熱を奪われることなく高
温のまま排出されるが、先頭側の熱交換流路を通る高温
の処理済排ガスは蓄熱体に熱を奪われて比較的低温で排
出される。このため、排気領域を通って排出される処理
済排ガスの平均温度は、その中間の温度となり比較的低
温に抑えられる。また、ロータの回転数を低下させれば
足り、閉ループを形成する必要がないので、未処理排ガ
スを排ガス処理室に導入して処理済排ガスを外部へ排出
する排ガス処理を行いながらバーンアウト運転を行うこ
とができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図１は本発明に係る蓄熱
型排ガス処理装置を示す概略構成図、図２はその内部構
造を示す断面斜視図、図３は蓄熱体の温度変化を示すグ
ラフ、図４は他の実施形態を示す説明図である。

【００１８】図１及び図２に示す蓄熱型排ガス処理装置
１は、円筒型の処理塔２の上段に排ガスを浄化処理する
排ガス処理室３が形成され、中段に排ガス処理室３から
排出される処理済排ガスと排ガス処理室３に導入される
未処理排ガスの間で熱交換を行う蓄熱室４が形成され、
下段に蓄熱室４を通る排ガスの給排気方向を順次切り換
えるロータリーバルブ５が形成されて構成されている。

【００１９】排ガス処理室３には、バーナ６が配設され
て、排ガスを所定の処理温度（７５０〜８５０℃）まで
加熱することにより、当該排ガス中に含まれる可燃性有
害悪臭成分を直接燃焼させて浄化するようになされてい
る。蓄熱室４には、熱交換流路７…となる無数の流路が
上下に貫通されたハニカム状のセラミック製又は金属製
蓄熱体８が充填されている。

【００２０】ロータリーバルブ５は、蓄熱室４と対向し
て、未処理排ガスを蓄熱室４に導入させる給気用開口部
９inと、処理済排ガスを蓄熱室４から排出させる排気用
開口部９out と、パージ用開口部９ｐ，９ｐを形成した
ロータ１０が、バルブケーシング１１内に回転可能に配
設されて形成されている。

【００２１】このロータ１０には、その回転軸１０ａの
軸方向に沿って、バルブケーシング１１内を、給気用開
口部９inに連通した給気室１３inと、パージ用開口部９
ｐ，９ｐに連通したパージ室１３ｐと、排気用開口部９
out に連通した排気室１３out に仕切る回転円板１２
ａ，１２ｂが所定間隔で取り付られている。

【００２２】また、給気室１３inには塗装用乾燥炉など
の排ガス発生源から未処理排ガスを送給する給気ダクト
１４inが接続され、排気室１３out には処理済排ガスを
外部へ排出する排気ダクト１４out が接続され、当該排
気ダクト１４outから分岐されたパージダクト１４ｐが
パージ室１３ｐに接続されている。

【００２３】また、ロータ１０を回転する駆動装置１５
は、モータ１６と、その回転数を可変制御する回転数調
整器１７を備えている。回転数調整器１７は、所定の熱
交換効率で排ガス処理を行う定常運転時と蓄熱室４に充
填された蓄熱体８に付着したヤニを除去するバーンアウ
ト運転時とで回転数を可変制御し、バーンアウト運転時
に、蓄熱体８のロータリーバルブ５側端部がヤニの気化
温度まで加熱される程度にその回転数が定常運転時の回
転数よりも低く設定されている。例えば、定常運転時の
ロータ１０の回転数が１〜２ｒｐｍに設定されている場
合に、バーンアウト運転時の回転数は１／10〜１／５ｒ
ｐｍに設定されている。

【００２４】以上が本発明に係る蓄熱型排ガス処理装置
の一例構成であって、次に、定常運転方法及びバーンア
ウト運転方法について説明する。まず、定常運転時は、
ロータ１０を１ｒｐｍで回転させながら、給気ダクト１
４inを介して塗装用乾燥炉などの排ガス発生源から未処
理排ガスを送給する。

【００２５】給気ダクト１４inを介して送給された未処
理排ガスは、給気室１３in−給気用開口部９in−蓄熱室
４の給気領域４inを通り、排ガス処理室３に導入されて
浄化処理される。また、排ガス処理室３で浄化処理され
た処理済排ガスは、蓄熱室４の排気領域４out −排気用
開口部９out −排気室１３out を通り、排気ダクト１４
out を介して外部に排出される。

【００２６】そして、ロータ１０の回転に伴い、給気領
域４inと排気領域４outが回転移動し、高温の処理済排
ガスが排気領域４out となった熱交換流路７…を通過す
ると共に、低温の未処理排ガスが給気領域４inとなった
熱交換流路７…を通過する。これにより、排気領域４ou
t では処理済排ガスの熱が蓄熱体８に蓄熱され、給気領
域４inでは蓄熱体８の熱が放熱されて未処理排ガスが予
熱されるので、処理済排ガスと未処理排ガス間で熱交換
され、９５％の熱効率で連続的に排ガス処理を行うこと
ができる。

【００２７】なお、処理済排ガスの一部が、排気ダクト
１４out からパージダクト１４ｐを通りパージ室１３ｐ
に供給され、パージ用開口部９ｐ，９ｐに対向する蓄熱
室４のパージ領域４ｐを通って排ガス処理室３に送給さ
れるので、給気領域４inであった熱交換流路７…内に残
る未処理排ガスが排ガス処理室３に圧し戻され、外部に
漏洩することはない。また、パージ領域４ｐ，４ｐによ
り給気領域４in及び排気領域４out が隔絶されるので、
未処理排ガスが処理されないまま排気領域４out を通っ
て外部に漏洩することもない。

【００２８】次に、バーンアウト運転を行う場合は、回
転数調整器１７によりロータ１０の回転数が１／20〜１
／５ｒｐｍまで低下するようにモータ１６の回転数を低
下させる。蓄熱体８を貫通する熱交換流路７…は、ロー
タ１０に形成された排気用開口部９out の先頭側が到来
してから後端側が通過し終わるまでの間、排気領域４ou
tの熱交換流路７…として機能し、排ガス処理室３から
高温の処理済排ガスが流れ込む。

【００２９】ここで、ロータ１０の回転数を１／20〜１
／５ｒｐｍに低下させると、排気領域４out の移動速度
が遅くなるので、個々の熱交換流路７…に高温の処理済
排ガスが長時間連続して流れ込み、当該熱交換流路７…
を介して蓄熱体８が蓄熱され続ける。したがって、相対
的に温度の低い蓄熱体８のロータリーバルブ５側端部も
ヤニの気化温度まで加熱され、当該蓄熱体８に付着して
いるヤニが気化されて除去される。

【００３０】例えば、排ガス処理室３で未処理排ガスを
バーナ６により直接燃焼する場合に、蓄熱体８のロータ
リーバルブ５側端部の温度を検出すると、定常運転を行
っているときはロータ１０の回転が比較的速いので、図
３破線で示すように、短い周期で温度が１５０℃〜２５
０℃の間で昇降する。そして、長期間運転しているうち
に、比較的低温の蓄熱体８のロータリーバルブ５側端部
にヤニが付着し、これが成長していく。

【００３１】ここで、バーンアウト運転を行うとロータ
１０の回転数が低下され、図３実線で示すように、周期
が長くなって、温度が１５０℃〜４５０℃の間で昇降す
るので、ヤニの気化温度（４００℃）を超えたときにヤ
ニが除去される。

【００３２】さらに、排気領域４out 及び給気領域４in
が共に回転移動するので、排気領域４out の先頭側は、
それまで給気領域４inとして放熱が完了した低温度の熱
交換流路７…と連通し、その後端側は、高温の処理済排
ガスが長時間流入して十二分に蓄熱された熱交換流路７
…と連通している。

【００３３】したがって、排気領域４out の後端側の熱
交換流路７…を通る高温の処理済排ガスは熱を奪われる
ことなく高温のまま排出されるが、先頭側の熱交換流路
７…を通る高温の処理済排ガスは蓄熱体８に熱を奪われ
て比較的低温で排出される。

【００３４】このため、排気領域４out を通って排出さ
れる処理済排ガスの平均温度は、その中間の温度とな
り、従来のように閉ループを形成してバーンアウト運転
を行う場合に比して低温に抑えられるので、ロータリー
バルブ５や排気ダクト１４out 及びこれらに介装される
送風機やダンパなども耐熱温度の低いもので足りる。

【００３５】また、バーンアウト運転は、ロータ１０の
回転数を低下させるだけで足り、定常運転と全く同様
に、未処理排ガスを排ガス処理室３に導入して浄化処理
を行い、処理済排ガスを外部へ排出するので、熱交換効
率は多少低下するが、排ガス処理をしながらバーンアウ
トを行うことができる。

【００３６】なお、上述の説明では、排ガス処理装置１
として直接燃焼タイプのものを例にとって説明したが、
本発明はこれに限らず、触媒燃焼タイプのものであって
もよい。触媒燃焼タイプとする場合は、排ガス処理室３
に対面する蓄熱体８の開口面に触媒層を形成すればよ
い。

【００３７】また、蓄熱室４にハニカム状の蓄熱体８を
充填する場合に限らず、図４に示すように、蓄熱室４を
仕切って多数の熱交換流路７を形成し、各熱交換流路７
にペレット型、サドル型、ビード型等任意の形状の蓄熱
体８を充填してもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、定
常運転時よりもロータの回転数を低下させるだけで、定
常運転時と同様に未処理排ガスを浄化処理しながら、蓄
熱体に付着したヤニを除去するバーンアウト運転を行う
ことができるという大変優れた効果を有する。

【００３９】また、排気領域からは排気用開口部を通っ
て比較的高温の処理済排ガスと比較的低温の処理済排ガ
スが混合して排出され、処理済排ガスの平均温度はその
中間に抑えられて、閉ループを形成する場合に比して低
温になるので、排気ダクトなどに介装される送風機やダ
ンパなどは耐熱温度の低い安価なものを使用することが
でき、装置全体の製造コストを低減することができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る蓄熱型排ガス処理装置を示す概略
構成図。

【図２】内部構造を示す断面斜視図。

【図３】蓄熱体の温度変化を示すグラフ。

【図４】他の実施形態を示す説明図。

【符号の説明】

１・・・・蓄熱型排ガス処理装置 ３・・・・排ガ
ス処理室 ４・・・・蓄熱室 ４in・・・給気
領域 ４out ・・排気領域 ５・・・・ロー
タリーバルブ ７・・・・熱交換流路 ８・・・・蓄熱
体 ９in・・・給気用開口部 ９out ・・排気
用開口部 １０・・・・ロータ １５・・・・駆
動装置 １６・・・・モータ １７・・・・回
転数調整器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐 野 善 博 愛知県豊田市柿本町一丁目９番地 トリニ ティ工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3K078 AA03 BA01 BA06 BA23 CA01 CA09 EA01 EA09 4D002 AB03 AC10 BA05 BA12 BA13 CA05 CA20 EA01 EA05 EA13 GA01 GA02 GA03 GB01 GB02 GB03 GB11 GB20 HA03 HA06 HA08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】排ガスを加熱して浄化する排ガス処理室
   （３）と、当該排ガス処理室（３）から排出される処理
   済排ガスの熱を蓄熱して前記排ガス処理室（３）に送給
   される未処理排ガスを予熱する熱交換流路（７…）が形
   成された蓄熱室（４）と、前記熱交換流路（７…）を通
   り排ガス処理室（３）に給排気される排ガスの給排気方
   向を順次切り換えるロータリーバルブ（５）とを備えた
   蓄熱型排ガス処理装置において、 前記ロータリーバルブ（５）に、蓄熱室（４）と対向し
   て、未処理排ガスを蓄熱室（４）に導入させる給気用開
   口部（９in）と処理済排ガスを蓄熱室（４）から排出さ
   せる排気用開口部（９out ）とを形成したロータ（10）
   が回転可能に配設され、 前記ロータ（10）を回転する駆動装置（15）が、定常運
   転時と蓄熱室（４）に充填された蓄熱体（８）に付着し
   たヤニや煤を除去するバーンアウト運転時とで回転数を
   可変に調整する回転数調整器（17）を備えると共に、バ
   ーンアウト運転時に蓄熱体（８）のロータリーバルブ
   （５）側端部がヤニの気化温度まで加熱される程度にそ
   の回転数が定常運転時の回転数よりも低く設定されてい
   ることを特徴とする蓄熱型排ガス処理装置。
2. 【請求項２】前記熱交換流路（７…）が、蓄熱室（４）
   に充填されたハニカム状の蓄熱体（８）に貫通形成され
   たハニカム流路である請求項１記載の蓄熱型排ガス処理
   装置。
3. 【請求項３】前記熱交換流路（７…）が前記蓄熱室
   （４）を仕切って形成されると共に、当該各熱交換流路
   （７…）に蓄熱体（８）が充填されて成る請求項１記載
   の蓄熱型排ガス処理装置。
4. 【請求項４】排ガスを加熱して浄化する排ガス処理室
   （３）と、当該排ガス処理室（３）から排出される処理
   済排ガスの熱を蓄熱して前記排ガス処理室（３）に送給
   される未処理排ガスを予熱する熱交換流路（７）が形成
   された蓄熱室（４）と、前記熱交換流路（７）を通る排
   ガスの給排気方向を順次切り換えるロータリーバルブ
   （５）とを備え、前記ロータリーバルブ（５）に、蓄熱
   室（４）と対向して、未処理排ガスを蓄熱室（４）に導
   入させる給気用開口部（９in）と処理済排ガスを蓄熱室
   （４）から排出させる排気用開口部（９out ）とを形成
   したロータ（10）が回転可能に配設された蓄熱型排ガス
   処理装置のバーンアウト運転方法において、 前記蓄熱室（４）に充填された蓄熱体（８）に付着した
   ヤニを除去するバーンアウト運転時に、蓄熱体（８）の
   ロータリーバルブ（５）側端部がヤニの気化温度まで加
   熱される程度の回転数でロータ（10）を駆動することを
   特徴とする蓄熱型排ガス処理装置のバーンアウト運転方
   法。