JP2012067419A - Exhaust gas treatment apparatus for carbonization furnace - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、炭素繊維製造装置にあって、耐炎化処理された耐炎化繊維を高温下にある不活性雰囲気中で炭素化して炭素繊維を製造する際に発生する分解生成物が含まれた排ガスを燃焼処理する炭素化炉用排ガス処理装置に関する。 The present invention relates to a carbon fiber production apparatus, and an exhaust gas containing a decomposition product generated when carbon fiber is produced by carbonizing a flame-resistant fiber subjected to flame resistance treatment in an inert atmosphere at a high temperature. The present invention relates to an exhaust gas treatment apparatus for a carbonization furnace that combusts and processes.
炭素繊維は、比強度、比弾性率、耐熱性、耐薬品性等に優れ、各種プラスチック成形品の強化材として多用されている。炭素繊維は、例えば、前駆体繊維としてポリアクリロニトリル系繊維が一般的に用いられ、次のようにして製造される。まず、耐炎化工程にて、空気中、200〜300℃の温度で前駆体繊維を予備酸化して耐炎化繊維を得る。次いで、炭素化工程にて、不活性雰囲気中、300〜2000℃の温度で耐炎化繊維を炭素化して炭素繊維を得る。 Carbon fibers are excellent in specific strength, specific elastic modulus, heat resistance, chemical resistance and the like, and are frequently used as reinforcing materials for various plastic molded products. For example, polyacrylonitrile-based fibers are generally used as precursor fibers, and the carbon fibers are manufactured as follows. First, in the flameproofing step, the precursor fiber is pre-oxidized in air at a temperature of 200 to 300 ° C. to obtain a flameproof fiber. Next, in the carbonization step, the flame resistant fiber is carbonized at a temperature of 300 to 2000 ° C. in an inert atmosphere to obtain a carbon fiber.
耐炎化工程では、通常、酸化性気体の熱風を循環させる熱風循環型の耐炎化炉が用いられている。この熱風循環型の耐炎化炉では、該耐炎化炉内に設けられた熱処理室内に前駆体繊維である多数の前駆体繊維束をシート状に引き揃えて走行させ、シート状に並列された前駆体繊維束を、熱処理室の外部で一方と他方とに夫々備えられる多数の各ロールに掛け回し、上下に多段に走行させている。これら連続して走行する前駆体繊維束には、鉛直方向より200℃以上の熱風を吹き付けて加熱し、所望の耐炎化密度になるまで酸化反応されることで、耐炎化処理がなされる。 In the flameproofing step, a hot air circulation type flameproofing furnace that circulates hot air of an oxidizing gas is usually used. In this hot air circulation type flameproofing furnace, a large number of precursor fiber bundles, which are precursor fibers, are aligned and run in a heat treatment chamber provided in the flameproofing furnace, and precursors arranged in parallel in a sheet form are run. The body fiber bundle is wound around a large number of rolls provided on one and the other outside the heat treatment chamber, and is run in multiple stages up and down. These precursor fiber bundles that run continuously are heated by blowing hot air of 200 ° C. or more from the vertical direction, and subjected to an oxidation reaction until a desired flame resistance density is achieved, thereby performing a flame resistance treatment.
前記前駆体繊維束には、特に耐炎化工程にて前駆体繊維束を構成する単繊維同士が膠着しすいことから、予めシリコン系油剤が塗布されている。ここで、前駆体繊維束の耐炎化処理を長時間続けると、耐炎化炉内を循環する熱風(酸化性気体)中のシリコン系油剤に由来する揮発性珪素が高濃度となり、該揮発性珪素が珪素化合物などの粒子状物となって耐炎化炉内に蓄積するようになる。また、耐炎化工程においては、前駆体繊維束の酸化反応によって、耐炎化炉内でシアン化合物、アンモニア、一酸化炭素、タール分などの各種化合物(以下「炉内ガス」と省略する。)が発生する。 The precursor fiber bundle is preliminarily coated with a silicon-based oil agent because the single fibers constituting the precursor fiber bundle are easily stuck together in the flameproofing process. Here, if the flameproofing treatment of the precursor fiber bundle is continued for a long time, the volatile silicon derived from the silicon-based oil agent in the hot air (oxidizing gas) circulating in the flameproofing furnace becomes a high concentration, and the volatile silicon Becomes particulate matter such as a silicon compound and accumulates in the flameproofing furnace. In the flameproofing step, various compounds such as cyanide, ammonia, carbon monoxide and tar (hereinafter abbreviated as “furnace gas”) are produced in the flameproofing furnace by an oxidation reaction of the precursor fiber bundle. appear.
ところで、炭素化がなされる炭素化炉からも、炉内ガスの低減のために高温の排出ガスが排気される。この排ガスにも上述の各種化合物が含まれる。該排出ガスは、熱交換器を用いて所定温度まで冷却されてから、フィルターによって珪素化合物などの粒子状物が除去された後、系外に排出される。なお、該フィルターの実用耐熱限界は通常200℃程度であり、炭素化炉からの高温の排出ガスをそのままフィルターに送入させるとフィルターの機能が損なわれる恐れがある。また、前記排出ガスには、前駆体繊維の添加物に由来する硫黄酸化物が含まれるため、排出ガスを冷却しすぎると、排出路内に排出ガスが結露し、該排出路が腐食する恐れがある。したがって、熱交換器から送出される排出ガスは、熱交換によって160〜180℃の温度範囲になるように調整される。 By the way, high temperature exhaust gas is exhausted from the carbonization furnace where carbonization is performed in order to reduce the gas in the furnace. This exhaust gas also contains the various compounds described above. The exhaust gas is cooled to a predetermined temperature using a heat exchanger, and after particulate matter such as a silicon compound is removed by a filter, the exhaust gas is discharged out of the system. The practical heat resistance limit of the filter is usually about 200 ° C., and if the high-temperature exhaust gas from the carbonization furnace is directly fed into the filter, the function of the filter may be impaired. Further, since the exhaust gas contains sulfur oxides derived from the precursor fiber additive, if the exhaust gas is cooled too much, the exhaust gas may condense in the exhaust passage and the exhaust passage may corrode. There is. Therefore, the exhaust gas delivered from the heat exchanger is adjusted to be in a temperature range of 160 to 180 ° C. by heat exchange.
図3は、本発明者等が先に提案し、特開2009−174077号公報(特許文献1)に開示された炭素繊維製造装置の一例を概略で示している。該炭素繊維製造装置は、熱風を循環させて前駆体繊維束Fを耐炎化処理する耐炎化炉1と、耐炎化炉1で耐炎化処理された耐炎化繊維を炭素化処理する炭素化炉2と、炭素化炉2から送出された排出ガスと外気との間で熱交換を行う熱交換器3と、熱交換器3から送出される加熱された外気(加熱外気)を耐炎化炉1に給気する加熱外気給気路4とを有している。さらに、この加熱外気給気路4を流れる加熱外気の風量を検出する風量検出手段5と、加熱外気給気路4を流れる加熱外気の風量を調整する風量調整バルブ6と、風量検出手段5からの情報に基づいて
、風量調整バルブ6を制御する制御手段7とを備えている。
FIG. 3 schematically shows an example of a carbon fiber production apparatus previously proposed by the present inventors and disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2009-174077 (Patent Document 1). The carbon fiber production apparatus includes a flameproofing furnace 1 for performing flameproofing treatment of the precursor fiber bundle F by circulating hot air, and a
耐炎化炉1には、更に加熱外気を同炉1内に給気するための加熱外気給気口8と、耐炎化炉1内の熱風の一部を系外に排出するための熱風排出口9とが設けられている。この熱風排出口9から揮発性珪素を含む熱風が排出されることにより、熱風流路内の揮発性珪素の濃度が低減され、前駆体繊維束Fのケバ発生や異物の付着を低減する。なお、耐炎化炉1の具体的構成に関しては上記特許文献1に詳しく述べられており、本発明の炭素化炉用排ガス処理装置とは直接関係するものでないため、ここでは簡単な説明に止める。
The flameproofing furnace 1 further includes a heated
一方、上記炭素化炉2から排出される排出ガスは、炭素化炉用排ガス処理装置10、熱交換器3、温度検出手段11、フィルター12、第1送風機13を介して、最終的に系外に排出される。炭素化炉用排出ガス処理装置10にあっては、炭素化炉2からの排出ガスを燃焼させ、排出ガスに含まれるシアン、アンモニア、一酸化炭素、タール分などを分解処理する。具体的には、炭素化炉排出ガス処理装置10の燃焼室10aに燃料および空気を供給し、燃焼室にて燃料を燃焼させる。このとき同時に、前記排出ガスを燃焼室10aに導入することによって、排出ガスを燃焼処理する。熱交換器3は、ケースと、ケース内を貫通する熱交換路とにより構成され、熱交換路3aを流れる外気と、排ガス通路14から熱交換器3内に送入された排出ガスとの間で熱交換を行うために設けられている。
On the other hand, the exhaust gas discharged from the
フィルター12は、珪素化合物などの粒子状物を除去するために設置されている。フィルター12としては、捕捉粒子径、圧損、耐熱温度、耐久性等を考慮し適宜選定されるが、フッ素樹脂、ガラス繊維、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド等を含有する耐熱バグフィルターが好ましく用いられる。温度検出手段11は、フィルター12に送入される排出ガスの温度を検出するために設けられている。温度検出手段11としては、熱電対、測温抵抗体などの温度計が挙げられる。温度検出手段11と第2送風機15とは、インバーターなどの制御手段7を介して接続され、温度検出手段11により検出された温度検出信号により、第2送風機15を制御する。
The
図4は、上記特許文献1と同様に本発明者等により先に提案され、特開2001−324119号公報(特許文献2)として公開されている炭素化炉用排ガス処理装置10の概略構成を模式的に示している。
FIG. 4 shows a schematic configuration of the exhaust
ここに例示された炭素化炉用排ガス処理装置10によると、前段の処理工程にて耐炎化処理を終えた耐炎化繊維を炭素化炉2にて炭素化するときに発生する排ガスを、炭素化炉2から垂直に立ち上がる垂直排ガス通路14aと同垂直排ガス通路14aから水平に延びて燃焼室10aに開口する水平排ガス通路14bとを介して燃焼室10aへと導入している。また、前記燃焼室10aには、自動混合弁により最適な流量比に自動調整された空気と燃料との混合気体が燃料配管19を介して供給される。この燃料配管19を通って供給される混合気体を図示せぬバーナーによって燃焼させて、燃焼室10a内に導入される排ガスに着火するとともに、燃焼室10a内を加熱する。
According to the exhaust
図4に示す炭素化炉用排ガス処理装置10にあっては、上記水平排ガス通路14bの内部に排ガス流量調整弁20が設けられている。この排ガス流量調整弁20は水平排ガス通路14bの開口から燃焼室10aへと導入される排ガスの流量を適正な量に調整するためのものである。従来は、前記排ガス流量調整弁20に相当する調整弁として、一般的にバタフライ弁やゲート弁などが用いられている。しかしながら、図4に示す排ガス流量調整弁20の例では、同図に示すとおり、側面視で高さ方向の一辺がそれぞれ上底と下底とを直角に結ばれ、他の一辺がそれぞれ上記開口とは反対側にした傾斜する直線にて結ばれる台形を呈し、正面視では上記水平排ガス通路14bの断面形状に近似させて、排ガス流量調整弁20と水平排ガス通路14bとの間に、排ガス流量調整弁20が水平排ガス通路1
4bの内部を摺動可能となるように、所望のクリアランスをもたせている。
In the exhaust
A desired clearance is provided so that the inside of 4b can be slid.
更に図示例にあっては、前記排ガス流量調整弁20の燃焼室10a側の前面から、燃焼室10aを横切って水平に延びる操作杆21の基端が固設されている。その操作杆21の先端操作部21aは室外に延出されており、その先端操作部21aを室外から押し引き操作することによって前記排ガス流量調整弁20を水平排ガス通路14b内を前進・後退させて、排ガス流量調整弁20の燃焼室10aへの突出量を調整し、前記水平排ガス通路14bの上記開口における開口面積を調整して、排出ガスの排出量を調整する。排ガス流量調整弁20は、操作杆21の押し引き操作により、前記開口の入口周辺に付着する珪素化合物などの粒子状物を除去するとともに、上記タール分などの各種化合物を燃焼室10a内に掻き落とす。
なお、前記水平排ガス通路14bの断面形状は、矩形、円形、楕円形、その他の多様な断面が採用できるが、矩形断面又は円形断面であることが水平排ガス通路14bの製作の容易性及び炭素化炉からの排出ガスの流動の円滑性が得られることから好ましい。
Further, in the illustrated example, a base end of an
The horizontal
特許文献2に開示された炭素化炉用排ガス処理装置10にあって、排ガス流量調整弁20が、上述のような特殊の形状を有することにより、水平排ガス通路14bの開口に付着しやすいシリコン系油剤に由来する珪素化合物などの粒子状物や、炭素化炉内においても多く発生して前記水平排ガス通路14bの内壁面に蓄積されるタール分などの各種化合物を効率よく燃焼室内へと排除燃焼されるため、特に前記タール分などが、炭素化炉内を走行する耐炎化繊維上に垂直排ガス通路14aを通して落下させることなく、排ガス流量調整弁20の前面にて、確実に燃焼室へと押し出し、確実に燃焼させたに室外へと排出できる。その結果、炭素化炉内を通過する炭素繊維上に珪素化合物などの粒子状物やタール分などが付着することが少なくなり、糸切れや毛羽立ちが減少して工程の安定化し、歩留りが向上する。
In the exhaust
しかるに、この特許文献2に開示された排ガス流量調整弁20の操作杆21は、上述し図4に示すように、その排ガス流量調整弁20の燃焼室10a側の前面から、燃焼室10aを横切って水平に延びて室外へと突出させ、その操作杆21の先端操作部21aを室外から押し引き操作することによって、水平排ガス通路14b内を前進・後退させている。そのため、操作杆21は燃焼室10aの稼働中、常に高温下に曝された状態にあり、仮に耐熱性に優れた材質のものを使ったとしても、熱変形を避けることは難しく、水平排ガス通路14bと開口との間を水平排ガス通路14bに沿って円滑に進退させることが難しくなり、結果として開口や水平排ガス通路14bに蓄積される珪素化合物などの粒子状物やタール分などによる水平排ガス通路と排ガス流量調整弁20との間に形成される開口を所望の面積に調整することが困難となる。
However, the operating
本発明は、こうした課題を解決すべくなされたものであり、具体的には上述のように水平動作をする排ガス流量調整弁の進退動作を円滑化して、開口の周辺や水平排ガス通路内に蓄積される珪素化合物などの粒子状物やタール分などの燃焼室内への確実な排出ができると同時に、排ガス流量調整弁の操作杆の耐久性が確保される炭素化炉用排ガス処理装置10を提供することを目的としている。
The present invention has been made to solve these problems. Specifically, as described above, the advancing and retreating operation of the exhaust gas flow rate adjusting valve that performs the horizontal operation is smoothed and accumulated in the vicinity of the opening and in the horizontal exhaust gas passage. Provided is an exhaust
かかる目的は、本発明の基本構成である、耐炎化繊維を高温の不活性雰囲気中で炭素化する炭素化炉から排出される排ガスの処理装置であって、炭素化炉の上方に配された燃焼室と、炭素化炉から前記燃焼室の側方まで立ち上がる第1排ガス通路と、該第1排ガス通路と交差して前記燃焼室の開口へと延びる第2排ガス通路と、該第2排ガス通路内に配され、同通路内を前記開口を挟んで前記第2排ガス通路と燃焼室内との間を進退して、その燃焼室内への突出量を調整することにより排ガスの流量を調整する排ガス流量調整弁とを備え、前記排ガス流量調整弁は、前記開口とは反対側の背面から前記第1排ガス通路を横切って装置外に延び、その背面側端部に操作部をもつロッド状の操作杆を有している、炭素化炉用排ガス処理装置によって、効果的に達成される。
燃焼室の側方まで立ち上がる前記第1排ガス通路は、垂直に立ち上げることが好ましいが、必ずしも垂直である必要はなく、例えば傾斜させたり、或いは途中を曲げて立ち上げるようにしてもよい。また上記第1排ガス通路と燃焼室を連絡する第2排ガス通路も、必ずしも水平である必要はなく、例えば多少斜めに傾斜させて配してもよい。ただし、排ガス流量調整弁を操作するため直線的である必要がある。
This object is a treatment apparatus for exhaust gas discharged from a carbonization furnace that carbonizes flameproof fibers in a high-temperature inert atmosphere, which is a basic configuration of the present invention, and is disposed above the carbonization furnace. A combustion chamber, a first exhaust gas passage rising from a carbonization furnace to a side of the combustion chamber, a second exhaust gas passage extending across the first exhaust gas passage and extending to the opening of the combustion chamber, and the second exhaust gas passage An exhaust gas flow rate that adjusts the flow rate of the exhaust gas by adjusting the amount of protrusion into the combustion chamber by advancing and retreating between the second exhaust gas passage and the combustion chamber across the opening in the passage. The exhaust gas flow rate adjusting valve extends from the back side opposite to the opening across the first exhaust gas passage to the outside of the device, and has a rod-like operating rod having an operating part at the back side end thereof. The exhaust gas treatment device for carbonization furnace , It is effectively achieved.
The first exhaust gas passage that rises to the side of the combustion chamber is preferably raised vertically, but is not necessarily vertical. For example, the first exhaust gas passage may be inclined or bent halfway. Further, the second exhaust gas passage connecting the first exhaust gas passage and the combustion chamber is not necessarily horizontal, and may be disposed, for example, slightly inclined. However, it is necessary to be linear in order to operate the exhaust gas flow rate adjustment valve.
また、第2排ガス通路を傾斜させて配する場合、好適には同第2排ガス通路を燃焼室の前記開口に向けて下傾斜させるとよい。更に好ましくは、前記排ガス流量調整弁の後退側の前記背面を後退側に向けて下傾斜するテーパー面に形成されている。 Further, when the second exhaust gas passage is inclined and arranged, it is preferable that the second exhaust gas passage is inclined downward toward the opening of the combustion chamber. More preferably, the exhaust gas flow rate adjusting valve is formed in a tapered surface inclined downward toward the backward side of the back side of the exhaust gas flow rate adjusting valve.
本発明は、上記構成を備えることにより、排ガス流量調整弁の操作杆が第2排ガス通路内に収容され、燃焼室の高温の影響を直接受けることがないため、同操作杆の耐久性が大幅に延びる。また、燃焼室に向けて進退する排ガス流量調整弁の進退動作も円滑化が達成され、燃焼室及び第2排ガス通路の前記開口付近に蓄積される珪素化合物などの粒子状物やタール分などを燃焼室内へと確実に送出されて燃焼処理されるようになり、その結果、糸切れや毛羽立ちが減少して工程が安定化し、高品位の炭素繊維が安定して得られ、歩留りが向上する。 Since the present invention has the above-described configuration, the operating rod of the exhaust gas flow rate adjusting valve is accommodated in the second exhaust gas passage and is not directly affected by the high temperature of the combustion chamber, so the durability of the operating rod is greatly increased. Extend to. In addition, the advancing and retreating operation of the exhaust gas flow rate adjustment valve that advances and retreats toward the combustion chamber is also smoothed, and particulate matter such as silicon compounds accumulated in the vicinity of the opening of the combustion chamber and the second exhaust gas passage, tar content, etc. As a result, the yarn is surely delivered into the combustion chamber and subjected to combustion treatment. As a result, yarn breakage and fluffing are reduced, the process is stabilized, high-quality carbon fibers are stably obtained, and the yield is improved.
以下、本発明の代表的な実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。図1は、本発明の炭素化炉用排ガス処理装置100の一例を示す断面図である。この炭素化炉用排ガス処理装置100の本発明の特徴部と直接的に関連しない細部の構成については、上記特許文献2に開示されているため、ここではその説明を省略する。
Hereinafter, typical embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an exhaust
図1によれば、耐炎化工程にて耐炎化された耐炎化繊維を炭素化炉2において炭素化するときに発生する排出ガスを、炭素化炉2から垂直に起立して配された垂直排ガス通路14a、及び同垂直排ガス通路14aと連通し、燃焼室101に開口する水平に延設された水平排ガス通路14bを通して前記燃焼室101に導入する。なお、前記垂直排ガス通路14aは、本発明における第1排ガス通路に相当するが、この第1排ガス通路は垂直に立ち上がる必要はなく、例えば傾斜して立ち上げたり、屈曲させたり湾曲させながら立ち上
げることもできる。
According to FIG. 1, the exhaust gas generated when the flame-resistant fiber that has been flame-resistant in the flame-proofing process is carbonized in the
ここで、炭素化炉2で発生し、前記垂直排ガス通路14a及び水平排ガス通路14bから燃焼室101に導入される排出ガスの導入量は、燃焼室101内の温度に応じて空気と燃料とを混合した混合気体の燃焼室101内への供給量を適切に調整される必要がある。空気と燃料とは図示せぬ自動混合弁を介して混合され、燃焼室101内の温度情報に基づいて、その混合気体の供給流量が図示せぬ制御機構により自動的に制御されて、燃料配管19を通して燃焼室101に供給される。
Here, the amount of exhaust gas generated in the
前記燃焼室101は、煉瓦などの耐火材で形成された筒状の炉であり、燃焼室101には、上記特許文献2に開示されていると同様、排出ガス水平排ガス通路14bを介して導入する開口101aと、排出ガスを燃焼させるための空気を取り入れる空気供給管10bの図示せぬ空気取入口と、燃焼された排出ガスを排気する図示せぬ排気口とが設けられている。開口から導入される排ガスの流量は、開口101a内に挿入された排ガス流量調整弁20によって調整され、空気取入口から取り入れられる空気の流量は、空気取入口に連結された空気供給管に設けられた空気流量調整弁10cによって調整される。
The
前記排ガス流量調整弁20は、上記特許文献2に開示された排ガス流量調整弁20と同様の構成を備えており、その形状も、側面視で高さ方向の一辺がそれぞれ上底と下底とを直角に結ばれ、他の一辺がそれぞれ上記開口とは反対側にした傾斜する直線にて結ばれる台形を呈し、正面視では上記水平排ガス通路14bの断面形状に近似させて、排ガス流量調整弁20と水平排ガス通路14bとの間に、排ガス流量調整弁20が水平排ガス通路14bの内部を摺動可能となるように、所望のクリアランスをもたせている。
The exhaust gas flow
ここで、本発明では操作杆210が前記排ガス流量調整弁20の垂直排ガス通路14a側の背面であるテーパ面の中央から垂直排ガス通路14aを横切って水平に延びており、その操作杆210の他端側の操作部211は室外に延出されている点で、特許文献2に開示された操作杆21とは大きく異なっている。この操作杆210の操作部211を、特許文献2と同様に、室外にて押し引き操作することによって、前記排ガス流量調整弁20を水平排ガス通路14b内で前進・後退させて、排ガス流量調整弁20の燃焼室101への突出量を調整し、前記水平排ガス通路14bの上記開口における開口面積を調整して、排出ガスの燃焼室101への導入量を調整する。操作杆210の押し引き操作により、排ガス流量調整弁20は、前記開口101aの周辺に付着する珪素化合物などの粒子状物を除去するとともに、上記タール分などの各種化合物を燃焼室101内に掻き落とす点でも上記特許文献2に開示された排ガス流量調整弁20と同じである。
Here, in the present invention, the operating
このように、本発明における上記操作杆210と特許文献2に開示された操作杆21とは、その配設位置が逆となることにより、本発明における操作杆210は、排ガス流量調整弁20と共に排出ガスの燃焼室101内への導入通路である水平排ガス通路14bの内部に完全に収納されることになり、操作杆210は燃焼室101の高温下に曝されることがなくなり、熱劣化や熱変形が低減でき耐用期間を大幅に増やすことが可能となるばかりでなく、水平排ガス通路14bの内部、排ガス流量調整弁20及び操作杆210に対するメンテナンスが容易となる。
As described above, the
その結果、操作杆210の破損が大幅に減少し、排ガス流量調整弁20の進退操作も円滑になされるようになり、水平排ガス通路14bの燃焼室101への排ガス導入口である開口周辺に付着する珪素化合物などの粒状物や、水平排ガス通路14bの内面に蓄積されるタール分などの化合物を確実に燃焼室101へと排出でき、炭素化炉2内に落下する異物の量が著しく減少し、炭素化炉2を走行する炭素繊維の糸切れや毛羽の発生が低減でき、炭素化工程の安定化が増して高品位の炭素繊維を得ることができるようになる。
As a result, the breakage of the operating
図示を省略している上記制御機構は、同じく図示を省略した処理部とインターフェース部とを有しており、処理部はインターフェース部を介して自動混合弁、バーナー及び温度計と電気的に接続されており、温度計からの温度情報に基づいて、燃焼室101内の燃焼温度を設定温度にするために必要なバーナーへの燃料および空気の供給量を計算し、この計算結果に基づいて、自動混合弁における燃料および空気の流量、バーナーの点火、消火やその時間等を制御する。
The control mechanism (not shown) includes a processing unit and an interface unit (not shown), and the processing unit is electrically connected to the automatic mixing valve, the burner, and the thermometer via the interface unit. Based on the temperature information from the thermometer, the amount of fuel and air supplied to the burner required to set the combustion temperature in the
なお、前記処理部は専用のハードウエアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよび中央演算装置(CPU)によって構成され、処理部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。また、前記制御機構には、周辺機器として、ディスプレイタッチパネル、スイッチパネル、キーボード等などの入力装置、CRTや液晶表示装置などの表示装置が接続される。 The processing unit may be realized by dedicated hardware, and is configured by a memory and a central processing unit (CPU), and a program for realizing the function of the processing unit is loaded into the memory. The function may be realized by executing the function. The control mechanism is connected with an input device such as a display touch panel, a switch panel, and a keyboard, and a display device such as a CRT and a liquid crystal display device as peripheral devices.
次に、この炭素化炉用排ガス処理装置10を用いた炭素化炉2からの排ガス処理方法について説明する。まず、炭素化炉2から排出ガスを導入する前に、予め燃焼室101内の温度が750℃以上となるように、バーナーによって燃焼室101内を加熱しておく。
Next, an exhaust gas treatment method from the
次いで、排ガス流量調整弁20と空気供給管102に設けられた空気流量調整弁103とを開いて、燃焼室101内に排出ガス及び空気を導入して排出ガスの燃焼を開始する。一度着火した排出ガスは、炭素化炉2から安定して排ガスが導入され続けるかぎり、燃焼室101内において750℃以上の燃焼温度で自燃し続ける。
Next, the exhaust gas flow
運転開始直後の繊維の処理量が少ないときや、工程トラブルなどによって、炭素化炉2で炭素化処理する繊維の時間当たりの処理量が減少し、燃焼室101内に導入される排ガスの量が減少すると、燃焼室101内の燃焼温度は低下する。この温度の低下は、温度計から制御機構に随時、伝達される温度情報に基づいて、制御機構で検知される。燃焼室101内の温度が低下し、750℃に近づいた際には、制御機構によって、燃料と空気の自動混合弁を調整して、バーナーに供給する燃料及び空気の流量を増す。バーナーを消火している場合はバーナーを点火し、燃焼室101内の加熱を行う。燃焼室101内で燃焼され、無害化された排ガスは、図示せぬ排気口から排出され、大気中に放出される。
When the processing amount of the fiber immediately after the start of operation is small or due to a process trouble, the processing amount per time of the fiber to be carbonized in the
燃焼室101内における排ガスの燃焼温度は、750℃以上であり、好ましくは800〜900℃である。排ガスの燃焼温度が750℃未満では、排ガス中の分解生成物、特にシアン化水素が完全に燃焼酸化されないおそれがある。一方、900℃を超える温度で排ガスを燃焼させても、燃料の消費量が多くなる場合もあり、また、燃焼室101の耐火材の劣化を早めるだけであり、好ましくない。このとき、排ガス流量調整弁20に取り付けられた操作杆210を操作することにより排出ガスの燃焼室101への流量を調整することによって、燃焼室101内の温度が上がりすぎないようにすることが可能である。
The combustion temperature of the exhaust gas in the
このような炭素化炉からの排ガス処理方法にあっては、燃焼室101内を加熱できるように設けられたバーナーの点火や消火を制御したり、排ガス流量調整弁20の進退位置を調整することによって、燃焼室101内の燃焼温度を750℃以上に保ちながら、排ガスを効率的に燃焼させることができる。これにより、水平排ガス通路14bの開口周辺に付着する珪素化合物及び排ガス中のシアン化水素等の有害物質を完全に処理することができるため、炭素化炉2内を走行する繊維の糸切れや毛羽立ちが大幅に減少し、安定した工程通過性が確保され、良質の炭素繊維が得られる。
In such an exhaust gas treatment method from a carbonization furnace, ignition and extinguishing of a burner provided so that the inside of the
図1に示す上記説明では、第1排ガス通路及び第2排ガス通路を、垂直上方に立ち上が
る垂直排ガス通路14aと、該垂直排ガス通路14aから水平に燃焼室101へと延びる水平排ガス通路14bとして説明したが、第1排ガス通路及び第2排ガス通路は既述したとおり必ずしも垂直であったり水平でなくともよく、例えば図2に示すように、第2排ガス通路を燃焼室101に向けて傾斜させて設けることもできる。この場合には、上記開口101aの周辺に付着する珪素化合物などの粒子状物やタールなどが第1排ガス通路側へと移動しにくくなり、排ガス流量調整弁20により掻き出される粒子状物やタールを燃焼室101内へと効率よく排出することができる。
In the above description shown in FIG. 1, the first exhaust gas passage and the second exhaust gas passage are described as the vertical
1 耐炎化炉
2 炭素化炉
3 熱交換器
3a 熱交換路
4 加熱外気給気路
5 風量検出手段
6 風量調整バルブ
7 (温度及び風量の)制御手段
8 加熱外気給気口
9 熱風排出口
10,100 炭素化炉用排ガス処理装置
10a,101 燃焼室
101a 開口
10b,102 空気供給管
10c,103 空気流量調整弁
11 温度検出手段
12 フィルター
13 第1送風機
14 排ガス通路
14a 垂直排ガス通路(第1排ガス通路)
14b 水平排ガス通路(第2排ガス通路)
15 第2送風機
19 燃料配管
20 排ガス流量調整弁
21,210 操作杆
21a 先端操作部
211 操作部
F 前駆体繊維束
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
14b Horizontal exhaust gas passage (second exhaust gas passage)
15
Claims (2)
炭素化炉から前記燃焼室の側方まで立ち上がる第1排ガス通路と、
該第1排ガス通路と交差して前記燃焼室の開口へと延びる第2排ガス通路と、
該第2排ガス通路内に配され、同通路内を前記開口を挟んで前記第2排ガス通路と燃焼室内との間を進退し、その燃焼室内への突出量を調整することにより排ガスの流量を調整する排ガス流量調整弁と、を備え、
前記排ガス流量調整弁は、前記開口とは反対側の背面から前記第1排ガス通路を横切って装置外に延び、その背面側の端部に操作を操作部を有してなるロッド状の操作杆を有してなる、
炭素化炉用排ガス処理装置。 An apparatus for treating exhaust gas discharged from a carbonization furnace that carbonizes flameproof fibers in a high-temperature inert atmosphere,
A first exhaust gas passage rising from a carbonization furnace to the side of the combustion chamber;
A second exhaust gas passage that intersects the first exhaust gas passage and extends to the opening of the combustion chamber;
It is arranged in the second exhaust gas passage, moves forward and backward between the second exhaust gas passage and the combustion chamber across the opening in the passage, and adjusts the amount of protrusion into the combustion chamber to adjust the flow rate of the exhaust gas. An exhaust gas flow rate adjusting valve to be adjusted,
The exhaust gas flow rate adjusting valve extends from the back surface opposite to the opening across the first exhaust gas passage to the outside of the apparatus, and has a rod-shaped operation rod having an operation portion at an end portion on the back surface side. Having
Exhaust gas treatment equipment for carbonization furnace.
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