JP2002243133A - ガス処理装置 - Google Patents

ガス処理装置

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JP2002243133A
JP2002243133A JP2001037033A JP2001037033A JP2002243133A JP 2002243133 A JP2002243133 A JP 2002243133A JP 2001037033 A JP2001037033 A JP 2001037033A JP 2001037033 A JP2001037033 A JP 2001037033A JP 2002243133 A JP2002243133 A JP 2002243133A
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俊雄 黒坂
Shinji Ito
伸治 伊藤
Tomoya Fujimine
智也 藤峰
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Kobe Steel Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄熱体を複数の蓄熱要素に分割する方式を前
提としてガスのリークを防止する。 【解決手段】 蓄熱体13により、導入される被処理ガ
スを排ガス熱で予熱するガス処理装置において、蓄熱体
13を複数の蓄熱要素20…に分割するとともに、この
各蓄熱要素20…をそれぞれ独立した筒状の蓄熱容器2
1…に収容し、この各蓄熱容器21…の下端を共通の容
器支持板23に固定して熱膨張・収縮を妨げない状態で
支持した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は異臭や有樹物を含ん
だガスを燃焼させることによって脱臭や分解を行うガス
処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種のガス処理装置の中でも、近年、
省エネルギーの観点から、たとえば特開平6−2811
31号公報に示されているように処理済みガス(排ガ
ス)の熱を被処理ガスの予熱に利用する回転蓄熱バーナ
ー式のガス処理装置が注目されている。この回転蓄熱バ
ーナー式ガス処理装置の公知例を図5によって説明す
る。
【0003】同装置は、燃焼炉1の底壁部分に回転蓄熱
バーナー2を設けて構成される。
【0004】この回転蓄熱バーナー2は、バーナー本体
3と、このバーナー本体3を取り囲んで炉内に配置され
た蓄熱体4、及び炉外に配置された吸排ダクト5等によ
って構成され、バーナー本体3の噴射口3aから助燃剤
を噴射して火炎Aを発生させることにより炉内で被処理
ガスを燃焼させる。
【0005】蓄熱体4は通気性を有し、この蓄熱体4及
び吸排ダクト5を通して被処理ガスを炉内に導入し、排
ガスを炉外に排出することにより、蓄熱体3部分で排ガ
ス熱を被処理ガスの予熱に利用し、燃焼効率を高める。
【0006】また、吸排ダクト5は内部に回転ダクトを
有し、この回転ダクトを回転させることにより、蓄熱体
3に対する被処理ガス及び排ガスの通路を周方向に連続
して変化させ、熱交換作用が蓄熱体3の全周部分で均等
に効率良く行われるように構成されている。
【0007】ここで、蓄熱体3としては、通常、波板状
の耐熱性金属板をロール状に巻いて形成したコロケード
ハニカムが用いられる。
【0008】このコロケードハニカムは、比較的薄い金
属板をロール状に曲げるだけで安価に製造でき、しかも
表面積が大きくて高い熱交換効率が得られるという利点
がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところが、その反面、
このコロケードハニカム構造の蓄熱体の弱点として、長
期操業中に熱応力による変形によってガスがリークし、
被処理ガスが未処理のまま排出されて臭気成分や有機物
の除去率が低下するおそれがある。
【0010】なお、セラミックによってハニカム構造の
蓄熱体を製造することも可能であるが、熱交換効率を高
めるためにハニカムを構成する壁を薄く作る必要がある
ことから、長期操業中にこの壁が破損することによって
同様にガスのリークが発生するおそれがある。
【0011】そこで、新たな方式として、蓄熱体を複数
の蓄熱要素に分割し、この各蓄熱要素間を隔壁で区画す
る方法も提案された。隔壁は、中心のバーナー本体と、
蓄熱体を取り囲む周壁との間に放射状に配置され、溶接
固定される。
【0012】この構成によると、各蓄熱要素は独立して
いるため、それぞれに作用する膨張・収縮による応力を
抑えることができる。
【0013】しかし、この各蓄熱要素を区画する隔壁
は、周壁及びバーナー本体に固定されているため、この
固定部分に大きな熱応力が作用する。これは、高温が作
用する炉内側(蓄熱体上部)でとくに顕著となり、この
熱応力により隔壁と周壁の溶接部分に亀裂が入るおそれ
がある。
【0014】従って、この分割方式によっても、ガスの
リークが発生し、解決には至らなかった。
【0015】そこで本発明は、蓄熱体を複数の蓄熱要素
に分割する方式を前提としてガスのリークを防止するこ
とができるガス処理装置を提供するものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、燃焼
炉に蓄熱バーナーを設け、この蓄熱バーナーは、炉内で
被処理ガスを燃焼させるバーナー本体と、このバーナー
本体を取り囲んで配置した蓄熱体及び吸排ダクトを具備
し、この吸排ダクトを蓄熱体に対して相対回転させなが
ら、蓄熱体により、炉外に排出される排ガスの熱で上記
吸排ダクトから導入される被処理ガスを予熱するように
構成したガス処理装置において、上記蓄熱体を複数の蓄
熱要素に分割するとともに、この各蓄熱要素をそれぞれ
独立した筒状の蓄熱容器に収容し、この各蓄熱容器を、
熱膨張・収縮を妨げない状態で支持してなるものであ
る。
【0017】請求項2の発明は、請求項1の構成におい
て、各蓄熱容器の下端部を共通の容器支持体に固定する
ことにより、熱膨張・収縮を妨げない状態で支持したも
のである。
【0018】請求項3の発明は、請求項2の構成におい
て、各蓄熱容器の内周面と蓄熱要素との間の隙間部分
に、ガスを通過させない状態で蓄熱要素を保持する保持
部材を設けたものである。
【0019】請求項4の発明は、請求項1乃至3のいず
れかの構成において、各蓄熱要素の上端に燃焼炉内に向
けて延長通路を設けたものである。
【0020】上記構成によると、 分割方式であるため、各蓄熱要素に作用する熱応力
が小さく、この熱応力による蓄熱要素そのものの破損等
の可能性が低くなる。
【0021】 各蓄熱要素を収容する空間を、固定さ
れた隔壁で区画する従来の分割方式と異なり、各蓄熱要
素を各個独立した蓄熱容器に収容する構成であること、
及びこの各蓄熱容器は熱膨張・収縮を妨げない状態で
(請求項2では容器下端部を共通の容器支持体に固定す
ることによって)支持されていることにより、蓄各熱容
器に働く熱応力も小さくてすむ。
【0022】 もし、特定の蓄熱容器に破損が起こっ
ても、ガスが他の蓄熱容器(蓄熱要素)内に侵入するお
それがない。
【0023】以上の点により、ガスのリークを防止し、
長期に亘って一定のガス処理性能を維持することが可能
となる。
【0024】また、請求項3の構成によると、各蓄熱容
器の内周面と蓄熱要素との間の隙間部分に、ガスを通過
させない状態で蓄熱要素を保持する保持部材を設けたか
ら、容器内周面と蓄熱要素の接触を防止しながら上記隙
間部分の気密性を保つことができる。
【0025】請求項4の構成によると、各蓄熱要素の上
端に炉内に向けて延長通路を設けたから、給気側から排
気側へのガスのショートパスを防止し、被処理ガスを炉
内の長い区間で予熱して燃焼効率を高めることができ
る。
【0026】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図1〜図4に
よって説明する。
【0027】このガス処理装置は、図1に示すように基
本的には図5に示す従来装置と同様に、燃焼炉11内に
回転蓄熱バーナー12が設けられて構成される。
【0028】回転蓄熱バーナー12は、燃焼炉11の底
壁中央部に設けられた蓄熱体13と、この蓄熱体13の
中心部を貫通して設けられたバーナー本体14と、この
バーナー本体14を取り囲むようにして炉外に設けられ
た吸排ダクト15等によって構成され、バーナー本体1
4の噴射口14aから助燃剤が噴射されて火炎が発生す
ることにより炉内で被処理ガスが燃焼する。
【0029】また、蓄熱体13及び吸排ダクト15を通
して被処理ガスが炉内に導入されるとともに排ガスが炉
外に排出されることにより、蓄熱体13部分で排ガス熱
が被処理ガスの予熱に利用される。
【0030】図1中、16は補助バーナー、17はパイ
ロットバーナー、18は処理済みガスを吸排ダクト15
外に吸引する吸引ファン、19は煙突である。
【0031】吸排ダクト15は内部に回転ダクト(図示
しない)を有し、この回転ダクトが回転することによ
り、熱交換作用が蓄熱体13の全周部分で均等に効率良
く行われる。
【0032】このガス処理装置において、蓄熱体13
は、図2に示すようにコージェライト等を素材とするハ
ニカム構造を有する複数の蓄熱要素20…に分割され、
この各蓄熱要素20…が、それぞれ独立した筒状の蓄熱
容器21…に収容されている。
【0033】なお、蓄熱体13…及び蓄熱容器21…
は、図3に示すように四角筒状としてもよいし、図4に
示すように円筒状に形成してもよい。
【0034】各蓄熱要素20…は、図2に示すようにさ
らに複数の蓄熱ピース20a…に分割され、これらが蓄
熱容器21内で上下に積層されている。
【0035】また、蓄熱容器21の内周面には、ヤーン
ロープのような耐熱性とクッション性を有し、かつ、ガ
スを通過させない素材から成る保持部材22が、蓄熱容
器21の内周面と蓄熱要素20との間の隙間部分を埋め
る形で設けられている。
【0036】この保持部材22により、容器内周面と蓄
熱要素20の接触が防止されながら上記隙間部分の気密
性が保たれる。
【0037】一方、各蓄熱容器21…は、共通の容器支
持板(容器支持体)23上に、図3に示すようにリング
状(図示のような四角形リング状でもよいし円形リング
状でもよい)に配置され、それぞれの下端が容器支持板
23に溶接等によって固定されている。
【0038】このように、蓄熱体13が複数の蓄熱要素
20…に分割されているため、各蓄熱要素20…に作用
する熱応力が小さく、この熱応力による蓄熱要素20…
そのものの破損等の可能性が低くなる。
【0039】しかも、(i)各蓄熱要素20…は各個独
立した蓄熱容器21…に収容され、(ii)この各蓄熱
容器21…は共通の容器支持板23に下端のみが固定さ
れ、全体として熱膨張・収縮を妨げられない状態で支持
されているため、蓄各熱容器21…に働く熱応力も小さ
くてすむ。
【0040】とくに、蓄熱要素20…及び蓄熱容器21
…を図4に示す円筒状に形成すれば、熱応力の集中や歪
みが生じにくいため、破損や亀裂が起こりにくい。
【0041】また、もし特定の蓄熱容器21に破損が起
こっても、ガスが他の蓄熱容器21(蓄熱要素20)内
に侵入するおそれがない。
【0042】以上の点により、長期に亘って蓄熱体13
でのガスのリークが確実に防止される。
【0043】一方、各蓄熱要素20…の上端(最上段蓄
熱ピース20aの上端)に、耐熱性断熱材(たとえば石
膏ボード)からなる四角筒状の延長管24が上向きに
(炉内に向けて)延設され、これによって蓄熱要素20
…の上方に連なる延長通路25が形成されている。
【0044】この延長通路25により、給気側から排気
側へのガスのショートパスが防止されるとともに、被処
理ガスが排ガス熱及び炉熱によって長い区間で予熱され
ることにより燃焼効率が高められる。
【0045】実験例 上記実施形態の装置(蓄熱容器21は図3の四角筒状の
もの、各蓄熱要素20はコージェライト製)を用い、下
記の条件で性能確認試験を行った。なお、下記結果中の
例1〜例3は延長通路25を設け、例4については延長
通路25を設けなかった。
【0046】 (運転条件) 処理ガス量: 2.5〜4.2Nm3/min 補助燃料及び使用量: プロパン 7.5L/min 給気ガス成分: トルエン濃度100〜200ppmの空気 炉内代表温度: 約900゜C それぞれの処理ガス量で各4時間運転し、分解率は4時
間後の給気ガス及び排ガスをサンプリングして計算し
た。
【0047】 結果 処理ガス量Nm3/min 分解率(%) 例1 2.5 89.2 例2 3.8 89.6 例3 4.2 91.8 例4 3.5 72.0 分解率=(給気中トルエン量−排気中トルエン量)/給気中トルエン量 ×100 上記のように、どの処理ガス量においても除去率が70
%以上と、トルエンを高度に除去できることが確認でき
た。とくに延長通路25を設ける(例1〜例3)ことで
除去率が約90%となり、トルエンがさらに高度に除去
できることが確認された。
【0048】
【発明の効果】上記のように本発明によるときは、蓄熱
体を複数の蓄熱要素に分割するとともに、この各蓄熱要
素をそれぞれ独立した筒状の蓄熱容器に収容し、この各
蓄熱容器を熱膨張・収縮を妨げない状態で支持したか
ら、 各蓄熱要素に作用する熱応力が小さく、この熱応力
による蓄熱要素そのものの破損等の可能性が低くなるこ
と、 蓄各熱容器に働く熱応力も小さくてすむこと、 もし、特定の蓄熱容器に破損が起こっても、ガスが
他の蓄熱容器内に侵入するおそれがないこと により、ガスのリークを防止し、長期に亘って一定のガ
ス処理性能を維持することが可能となる。
【0049】また、請求項3の発明によると、各蓄熱容
器の内周面と蓄熱要素との間の隙間部分に、ガスを通過
させない状態で蓄熱要素を保持する保持部材を設けたか
ら、容器内周面と蓄熱要素の接触を防止しながら上記隙
間部分の気密性を保つことができる。
【0050】さらに、請求項4の発明によると、各蓄熱
要素の上端にガス延長通路を設けたから、給気側から排
気側へのガスのショートパスを防止し、被処理ガスをよ
り長い区間で予熱して燃焼効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態にかかるガス処理装置の全体
概略断面図である。
【図2】同装置における蓄熱体の拡大断面図である。
【図3】図1のIII−III線断面図である。
【図4】蓄熱体の各蓄熱要素及び蓄熱容器を円筒状とし
た場合の図3相当図である。
【図5】従来のガス処理装置の全体概略断面図である。
【符号の説明】
11 燃焼炉 12 蓄熱バーナー 13 蓄熱体 14 バーナー本体 15 吸排ダクト 20 蓄熱体を構成する蓄熱要素 21 蓄熱容器 22 保持部材 23 容器支持板(容器支持体) 25 延長通路
フロントページの続き (72)発明者 黒坂 俊雄 神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会 社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 伊藤 伸治 東京都港区海岸一丁目5番20号 東京瓦斯 株式会社内 (72)発明者 藤峰 智也 東京都港区海岸一丁目5番20号 東京瓦斯 株式会社内 Fターム(参考) 3K078 AA04 BA17 BA21 EA01 EA08

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼炉に蓄熱バーナーを設け、この蓄熱
    バーナーは、炉内で被処理ガスを燃焼させるバーナー本
    体と、このバーナー本体を取り囲んで配置した蓄熱体及
    び吸排ダクトを具備し、この吸排ダクトを蓄熱体に対し
    て相対回転させながら、蓄熱体により、炉外に排出され
    る排ガスの熱で上記吸排ダクトから導入される被処理ガ
    スを予熱するように構成したガス処理装置において、上
    記蓄熱体を複数の蓄熱要素に分割するとともに、この各
    蓄熱要素をそれぞれ独立した筒状の蓄熱容器に収容し、
    この各蓄熱容器を、熱膨張・収縮を妨げない状態で支持
    してなることを特徴とするガス処理装置。
  2. 【請求項2】 各蓄熱容器の下端部を共通の容器支持体
    に固定することにより、熱膨張・収縮を妨げない状態で
    支持したことを特徴とする請求項1記載のガス処理装
    置。
  3. 【請求項3】 各蓄熱容器の内周面と蓄熱要素との間の
    隙間部分に、ガスを通過させない状態で蓄熱要素を保持
    する保持部材を設けたことを特徴とする請求項1または
    2記載のガス処理装置。
  4. 【請求項4】 各蓄熱要素の上端に燃焼炉内に向けて延
    長通路を設けたことを特徴とする請求項1乃至3のいず
    れかに記載のガス処理装置。
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