JP2007263420A - 蓄熱式燃焼脱臭装置及び燃焼脱臭方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄熱部が２つであるにもかかわらず、ガス排出部における種々の部材にかかる熱的負担が比較的少ない蓄熱式燃焼脱臭装置を提供する。
【解決手段】被処理ガスを熱処理する加熱処理部２と加熱処理部２に導入する被処理ガスＡを予熱するための２つの蓄熱部３とを備え、熱処理前の被処理ガスＡが一方の蓄熱部３に導入され予熱されてから加熱処理部２に導入され、加熱処理部２による熱処理後の被処理ガスＡが他方の蓄熱部３に導入され吸熱されてからガス排出部４を介して外部に排出されるように構成され、且つ、熱処理前の被処理ガスＡが導入される蓄熱部３と熱処理後の被処理ガスＡが導入される蓄熱部３とが交互に切り替え可能に構成されてなり、更に、ガス排出部４内を冷却すべく、ガス排出部４に冷却用ガスＢを導入する冷却用ガス導入手段８が備えられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主として工場等から排出される被処理ガスを脱臭するための蓄熱式燃焼脱臭装置等に関し、とりわけ、揮発性有機化合物（以下、「ＶＯＣ」という）等の有機物を含んだ被処理ガスの脱臭に好適な蓄熱式燃焼脱臭装置等に関する。

従来、工場等から排出されＶＯＣを含んだ被処理ガスの脱臭装置としては、図６に示すような蓄熱式燃焼脱臭装置が知られている（例えば、下記特許文献１）。
即ち、従来の該蓄熱式燃焼脱臭装置１０１は、一般に、被処理ガスを熱処理するための加熱処理部１０２と、該加熱処理部１０２へ導入する被処理ガスを予熱するための３つの蓄熱部１０３とを備えて構成されている。各蓄熱部１０３内には、例えばハニカム状の蓄熱材が収容されており、一方、加熱処理部１０２には、該加熱処理部内を所定の温度に保持するための加熱装置１０４（例えば、バーナー）が１基又は複数基備えられている。

該蓄熱式燃焼脱臭装置は、被処理ガスを何れか一つの蓄熱部（第１の蓄熱部）に導入して予熱し、次いで、加熱処理部へと導入し、該加熱処理部にて熱処理した後、他の何れか一方の蓄熱部（第２の蓄熱部）を通して排出するように運転され、被処理ガスとの熱交換によって排出側の蓄熱部が吸熱し次第に高温となるため、所定時間毎に入口側となる蓄熱部と出口側となる蓄熱部とを切り替えることにより、吸熱により高温となった蓄熱部が被処理ガスの予熱を行う蓄熱部として作用させることができ、熱処理による熱を有効利用することができる。

また、この種の蓄熱式燃焼脱臭装置に於いては、被処理ガス中に含まれる有機物等が蓄積して蓄熱部内のガス流路を閉塞させる虞があることから、通常、蓄積した有機物等を熱分解させるベークアウト（空焼）という処理が行われている。
即ち、何れか２つの蓄熱部（第１、第２の蓄熱部）を、被処理ガスを導入して予熱する蓄熱部及び被処理ガスとの熱交換により吸熱する蓄熱部として被処理ガスを流し、更に、定期的に流れを逆にして連続的に運転する間、残った蓄熱部（第３の蓄熱部）における被処理ガスの流れを停止して、加熱処理部から伝達される熱によって高温（例えば５００℃以上）に加熱することにより、該第３の蓄熱部に蓄積した高沸点有機微粒子やオイル成分、固形樹脂成分等を熱分解させて除去している。

該蓄熱式燃焼脱臭装置は、斯かるベークアウトという処理を各蓄熱部に於いて行うことにより、各蓄熱部に於いて高沸点有機微粒子、オイル成分、固形樹脂成分等の蓄積による流路の閉塞等といったことが防止されることとなる。

特開平９−２６４５２１号公報

ところで、この種の蓄熱式燃焼脱臭装置に於いては、装置の簡略化、コンパクト化等の観点から、蓄熱部を２つのみとした脱臭装置が提案されている。
しかしながら、このような蓄熱部を２つとした蓄熱式燃焼脱臭装置に於いては、蓄熱部が２つしか無いことから、１つの蓄熱部を被処理ガスの流れを停止させて該蓄熱部のベークアウトを行うといったことが不可能となる。
即ち、ベークアウトを行うには、一方の蓄熱部を入口側の蓄熱部（即ち、導入された被処理ガスを予熱して加熱処理部に供給する蓄熱部）とし、他方の蓄熱部を出口側の蓄熱部（即ち、加熱処理部から導入された被処理ガスから吸熱し、該被処理ガスをガス排出部に供給する蓄熱部）としつつ、出口側の蓄熱部が有機物等の熱分解温度以上となるまで入口側及び出口側の蓄熱部を切り替えずに運転を継続する必要がある。

従って、出口側の蓄熱部からは非常に高温の被処理ガスが排出されることとなり、ガス排出部における種々の部材（例えば、ダクト、フレキ継手、ファン等）にかかる熱的負担が非常に大きく、各部材を極めて耐熱性の高い高価なものにする必要が生じることとなる。

そこで、本発明は、蓄熱部が２つであるにもかかわらず、ベークアウトの際に、ガス排出部における種々の部材にかかる熱的負担が比較的少ない蓄熱式燃焼脱臭装置及び該装置を用いた燃焼脱臭方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決すべく、本発明は、被処理ガスを熱処理する加熱処理部と該加熱処理部に導入する被処理ガスを予熱するための２つの蓄熱部とを備え、熱処理前の被処理ガスが一方の蓄熱部に導入され予熱されてから前記加熱処理部に導入され、加熱処理部による熱処理後の被処理ガスが他方の蓄熱部に導入され吸熱されてからガス排出部を介して外部に排出されるように構成され、且つ、熱処理前の被処理ガスが導入される蓄熱部と熱処理後の被処理ガスが導入される蓄熱部とが交互に切り替えられるように構成されてなり、
更に、前記ガス排出部内を冷却すべく、前記ガス排出部に冷却用ガスを導入する冷却用ガス導入手段が備えられていることを特徴とする蓄熱式燃焼脱臭装置を提供する。
また、本発明は、該蓄熱式燃焼脱臭装置を用いて、有機物を含む被処理ガスを熱処理することにより、被処理ガスを脱臭する燃焼脱臭方法を提供する。

本発明に係る蓄熱式燃焼脱臭装置は、高温の被処理ガスがガス排出部に導入されても冷却用ガス導入手段によりガス排出部内に冷却用ガスを導入することができるので、ガス排出部内の温度を低くすることができる。従って、蓄熱部が２つであるにもかかわらず、ベークアウトの際に、ガス排出部における種々の部材にかかる熱的負担が比較的少ないものとなる。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態の蓄熱式燃焼脱臭装置を示した斜視模式図であり、図２、３は、同装置の側面視模式図である。
図１、２、３に示すように、本実施形態の蓄熱式燃焼脱臭装置は、被処理ガスＡを熱処理する加熱処理部２と該加熱処理部２に導入する被処理ガスＡを予熱するための二つの蓄熱部３と、熱処理前の被処理ガスＡを蓄熱部３に導入するガス供給部５と、熱処理され蓄熱部３を経た被処理ガスＡを外部（系外）に排出するためのガス排出部４（図２、３参照）とを備えた、いわゆる２塔式の蓄熱式燃焼脱臭装置として構成されている。
前記加熱処理部２は、被処理ガスＡを加熱して該被処理ガスＡ中に含まれるＶＯＣ等の有機物を酸化分解する燃焼室２ａを備え、また、前記蓄熱部３は、塔状に形成され且つ内部に蓄熱材（図示せず）を備えている。

図１に示すように、前記加熱処理部２は、燃焼室２ａが略直方体形状に形成され、その頂部又は側部には該燃焼室２ａ内の温度を所定の温度に保つべく加熱手段としてのバーナ２１が備えられている。
一方、前記蓄熱材としては、例えば、ハニカム状のガス流路が形成された、セラミック製の蓄熱材等が好適に使用されている。
前記加熱処理部２の熱処理温度、即ち、燃焼室２ａ内温度は、被処理ガスに含まれるＶＯＣ等の有機物成分や濃度によって適宜設定されるが、有機物を十分に熱分解させる観点から、通常７００〜９００℃、好ましくは８００〜８５０℃に設定されている。

本実施形態の蓄熱式燃焼脱臭装置は、ガス供給部５を介して熱処理前の被処理ガスＡが一方の蓄熱部３に導入され、該蓄熱部３にて予熱されてから前記燃焼室２ａに導入され、燃焼室２ａ内の燃焼による熱処理後の被処理ガスＡが他方の蓄熱部３に導入され、該他方の蓄熱部３にて吸熱されてからガス排出部４を介して外部に排出されるように構成され、且つ、熱処理前の被処理ガスＡが導入される蓄熱部３と熱処理後の被処理ガスＡが導入される蓄熱部３とが交互に切り替わるように構成されている。

詳しくは、図２、３に示すように、前記ガス供給部５は、前記蓄熱部３の何れにも熱処理前の被処理ガスＡを供給できるように配された配管５ａを備え且つ各配管５ａにバルブ５ｂが介装されて選択的に何れか一方の蓄熱部３に被処理ガスＡを導入しうるように構成されている。一方、前記ガス排出部４は、前記蓄熱部３の何れからも熱処理後の被処理ガスＡが導入されるように配された配管４ａを備え且つ各配管４ａにバルブ４ｂが介装されて選択的に何れか一方の蓄熱部３から被処理ガスＡが導入されうるように構成されている。
そして、各バルブ４ｂ、５ｂの開閉の調整によって、ガス供給部５から被処理ガスＡが一方の蓄熱部３に導入され、他方の蓄熱部３から吸熱された被処理ガスＡがガス排出部４に導入されるように構成され（図２参照）、他方の蓄熱部３の蓄熱材が十分に熱を吸収して加熱されると、逆に該他方の蓄熱部３にガス供給部５から被処理ガスＡが導入され、該一方の蓄熱部３からガス排出部４に被処理ガスＡが導入されるように構成されている（図３参照）。

また、前記ガス供給部５は、選択的に被処理ガスＡに代えて外気Ｂを前記蓄熱部３に導入しうるように構成され、具体的には、それぞれバルブ７ｂ、８ｂの介装された配管７ａ、８ａにより構成された被処理ガス供給経路７及び外気供給経路８を供給ブロア９の上流側に備え、バルブ７ｂ、８ｂの開閉により選択的に被処理ガスＡ又は外気Ｂを前記蓄熱部３に導入できるようになっている。
更に、前記ガス供給部５は、外気Ｂを蓄熱部３のみならず前記ガス排出部４に冷却用ガスとして供給すべく、冷却用ガス導入手段５ｃを備えている。
詳しくは、冷却用ガス導入手段５ｃとして、蓄熱部３に連通する配管５ａから分岐して前記ガス排出部４に連通する配管５ｃ１と該配管５ｃ１に介装された流量調整可能なバルブ５ｃ２とを備え、ガス供給部５内の外気Ｂの一部を、好ましくは、前記ガス排出部４内の温度が２００〜２５０℃となるような量の外気Ｂを、冷却用として前記ガス排出部４に導入しうるように構成されている。

本実施形態の蓄熱式燃焼脱臭装置に於いて、通常運転時には、各バルブ５ｂ、４ｂの調整によって、先ずガス供給部５から何れか一方の蓄熱部３に被処理ガスＡが供給され、蓄熱部３内の蓄熱材により熱を受けて十分に予熱される。
ガス供給部５における被処理ガスＡは、通常、常温（１０〜４０℃程度）であるが、蓄熱部３による予熱によって、蓄熱部３の加熱処理部側の端部領域では、例えば、被処理ガス中の各ＶＯＣ成分が自然燃焼する温度域（５００〜６００℃）まで予熱される。
次いで、予熱された被処理ガスＡは、加熱処理部２の燃焼室２ａ内に導入され、バーナー２１による燃焼加熱により、例えば７００〜９００℃に加熱（熱処理）される。
斯かる熱処理によって、被処理ガスＡ中に含まれる有機物は十分に燃焼若しくは熱分解され、被処理ガスＡは脱臭されることとなる。
次いで、熱処理された被処理ガスＡは、他方の蓄熱部３に導入され、該蓄熱部３内の蓄熱材に熱が吸収され、通常、一方の蓄熱部３の被処理ガスＡが導入される入口温度＋２０〜４０℃までに冷却される。一方、蓄熱材は被処理ガスＡから熱を吸収し蓄熱し昇温する。
尚、他方の蓄熱部３に導入され冷却された被処理ガスＡは、ガス排出部４のファン６を介して系外に排出される。
そして、一方の蓄熱部３のガス供給部５側端部（即ち、入口である上流側端部）が所定温度以下となるか若しくは他方の蓄熱部３に於けるガス供給部５側端部（即ち、出口である下流側端部）が所定温度以上となると、各バルブ４ｂ、５ｂの調整によって入口側となる蓄熱部３と出口側となる蓄熱部３とが切り替えられ（即ち、熱効率等を考慮して、適宜最適なタイミングで被処理ガスＡの流れが逆方向となるように切り替えられ）、ガス供給部５から他方の蓄熱部３に被処理ガスＡが導入されて予熱され、加熱処理部２にて加熱処理された後、一方の蓄熱部３に導入されて吸熱され、ガス排出部４を介して外部に排出される。

ベークアウトを行う際には、被処理ガスＡに代えて外気Ｂがガス供給部５から加熱処理部２に導入され、加熱処理後の外気Ｂが他方の蓄熱部３に導入されて冷却され、ガス排出部４を介して外部に排出されるという運転が継続されることにより、他方の蓄熱部３の下流側端部が好ましくは４５０〜５５０℃となるまで該他方の蓄熱部３が加熱される。
斯かる操作により、他方の蓄熱部３は十分に加熱され、蓄熱材表面等に付着する高沸点有機微粒子、オイル成分、固形樹脂成分等が分解され、目詰まり等が解消されることとなる。
尚、各バルブ４ｂ、５ｂの調整により外気Ｂの流れを逆にして、熱処理前の外気Ｂが導入される蓄熱部３と熱処理後の外気Ｂが導入される蓄熱部３とを切り替えて同様の操作をすることにより、前記一方の蓄熱部３もベークアウトの処理が施されることとなる。

本来、ベークアウトを行っている際には、蓄熱部３からガス排出部４に導入されるガスが非常に高温となりガス排出部４に於けるダクト、フレキ継手、ファン６等に非常に大きな熱的負荷がかかるが、本実施形態に於いては、冷却用ガス導入手段によってガス供給部５内に於ける外気Ｂの一部を冷却用ガスとして、ガス排出部４に導入できることから、ガス排出部４内の温度を十分に低減することができ、上記の如き熱的負荷を軽減することができる。
従って、ガス排出部４に於ける種々の部材を、高価な高耐熱性のものとする必要性が無く、装置全体のコスト低減が可能となる。
尚、ガス供給部５内に於ける外気Ｂ、即ち、冷却用ガスたる外気Ｂとしては、通常、常温大気（０〜４０℃程度）が用いられる。

また、本来、ベークアウトを行っている際には、蓄熱部３からガス排出部４に導入されるガスが非常に高温（例えば、５００℃）となることから、十分な冷却には多量の冷却用の外気Ｂが必要となり、ガス排出部４の容量を、装置全体の脱臭処理能力の割りに極端に大きいものとする必要があるが、本実施形態に於いては、本来蓄熱部３に導入される流量の一部を冷却用として利用するため、蓄熱部３に導入され熱処理されて高温となるガス流量が少なくなり且つ少なくなった分が冷却用に回されることから、ガス排出部４に於ける容量を過大とする必要がなく、よりコンパクトな装置となりうる。
さらに、本実施形態に於いては、選択的に被処理ガスＡに代えて外気Ｂを前記蓄熱部３に導入しうるように構成され且つその一部を冷却用の外気Ｂとして利用できるように構成されてなるので、上記の如く装置のコンパクト化が達成されると共に、ベークアウトの際に、有機物を含有する被処理ガスＡが熱処理されずに排出される虞がない。
即ち、装置のコンパクト化等の観点から、上記の如く蓄熱部３に供給される一部を熱処理せずに冷却用に利用するよう構成した場合に於いて、仮にガス供給部５が蓄熱部３に被処理ガスＡのみしか導入できない構成であれば、一部を冷却用に利用するとその一部は熱処理を経ずに外部に排出されることとなるが、本実施形態に於いては、ベークアウトの際には外気Ｂを利用できるように構成されてなるので、悪臭の元となる有機物を含む被処理ガスＡが熱処理されずに外部に排出される虞が防止されることとなる。

本実施形態の蓄熱式燃焼脱臭装置は、上記の如く構成され上記の如き効果を奏するものであるが、本発明の蓄熱式燃焼脱臭装置は、上記構成に限定されず、適宜設計変更可能である。
例えば、本実施形態に於いては、冷却用ガス導入手段５ｃとして、ガス供給部５からガス排出部４に冷却用の外気Ｂが供給されるように構成されたが、本発明に於いては、斯かる構成に限定されず、例えば図４に示すように、ガス供給部５とガス排出部４とを直接つなぐ経路が備えられておらず、別途ガス排出部４に外気Ｂを導入する冷却用ガス導入手段１０が備えられてなる構成であってもよい。
斯かる構成の蓄熱式燃焼脱臭装置に於いては、ガス供給部５から被処理ガスＡが熱処理されずにガス排出部４に導入される経路がないため、熱処理されずに被処理ガスＡが排出されること無く、被処理ガスＡを流してベークアウトを行うことができる。即ち、ベークアウトと同時に被処理ガスＡの熱処理をも行うことができる。
尚、斯かる構成に於いては、被処理ガスＡを流してベークアウトを行うことができるため、ガス供給部５は、外気Ｂを蓄熱部３に導入できない構成であってもよい。

また、本実施形態に於いては、選択的に被処理ガスＡに代えて外気Ｂを前記蓄熱部３に導入しうるように構成され且つその一部を冷却用の外気Ｂとして利用できるように構成されたが、例えば図５に示すように、ガス供給部５が外気Ｂを選択的に前記蓄熱部３に導入しうるように構成されておらず、冷却用ガス導入手段５ｃとして熱処理されていないガス供給部５内の被処理ガスＡの一部を冷却用ガスとして、ガス排出部４に供給するように構成されていてもよい。
但し、斯かる構成によれば、悪臭の元となる有機物を含む被処理ガスＡの一部が熱処理されずに外部に排出されることとなる。

一実施形態の蓄熱式燃焼脱臭装置を示した斜視模式図。 同実施形態の蓄熱式燃焼脱臭装置の一状態を示す側面模式図。 同実施形態の蓄熱式燃焼脱臭装置の一状態を示す側面模式図。 他実施形態の蓄熱式燃焼脱臭装置を示す側面模式図。 他実施形態の蓄熱式燃焼脱臭装置を示す側面模式図。 従来の蓄熱式燃焼脱臭装置を示す斜視模式図。

符号の説明

２・・・加熱処理部
３・・・蓄熱部
Ａ・・・被処理ガス
Ｂ・・・外気

Claims (4)

1. 被処理ガスを熱処理する加熱処理部と該加熱処理部に導入する被処理ガスを予熱するための２つの蓄熱部とを備え、熱処理前の被処理ガスが一方の蓄熱部に導入され予熱されてから前記加熱処理部に導入され、加熱処理部による熱処理後の被処理ガスが他方の蓄熱部に導入され吸熱されてからガス排出部を介して外部に排出されるように構成され、且つ、熱処理前の被処理ガスが導入される蓄熱部と熱処理後の被処理ガスが導入される蓄熱部とが交互に切り替えられるように構成されてなり、
   更に、前記ガス排出部内を冷却すべく、前記ガス排出部に冷却用ガスを導入する冷却用ガス導入手段が備えられていることを特徴とする蓄熱式燃焼脱臭装置。
2. 前記冷却用ガスが外気である請求項１記載の蓄熱式燃焼脱臭装置。
3. 熱処理前の被処理ガスを前記蓄熱部に導入するガス供給部を備え、該ガス供給部は、被処理ガスの前記蓄熱部への供給を停止し且つ外気を該蓄熱部へ供給すると共に、前記冷却用ガス導入手段として前記ガス排出部にも外気を供給するように構成されてなる請求項２記載の蓄熱式燃焼脱臭装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の蓄熱式燃焼脱臭装置を用いて、有機物を含む被処理ガスを熱処理することにより、被処理ガスを脱臭する燃焼脱臭方法。

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