JP2017089986A - Exhaust gas treatment device - Google Patents

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一知 宮崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust gas treatment device capable of stably detecting flame by an inexpensive method without using a UV sensor and a thermo couple using a photoelectron multiplier, by applying a method of detecting flame over water of wet wall from an outer side of a combustion chamber by utilizing the water of wet wall of heat-insulating mixed combustion method and the like.SOLUTION: An exhaust gas treatment device includes a combustion chamber 1 having the cylindrical container-shape closed at one end and opened at the other end and burning process gas, a water supply nozzle 5 disposed on an upper wall surface of the combustion chamber 1 and forming a water film on an inner peripheral face of the combustion chamber 1, and a flame detector 6 disposed on a wall surface of the combustion chamber 1 and detecting flame in the combustion chamber 1 over the water film formed on the inner peripheral face of the combustion chamber 1.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、半導体デバイス、液晶、LED等を製造する製造装置等から排出される排ガスを燃焼処理して無害化する排ガス処理装置に関するものである。   The present invention relates to an exhaust gas treatment apparatus for detoxifying an exhaust gas discharged from a manufacturing apparatus for producing a semiconductor device, a liquid crystal, an LED, or the like.

半導体製造装置からはシランガス(SiH)、或いはハロゲン系のガス(NF,ClF,SF,CHF,C,CF)等の有害可燃ガスを含むガスが排出されるが、このような排ガス(処理ガス)は、そのままでは大気に放出することはできない。そこで、これらの排ガスを除害装置に導いて、燃焼による酸化無害化処理を行うことが一般に行われている。この処理方法としては、燃料ガスを用いて炉内に火炎を形成し、排ガス処理を行う燃焼式排ガス処理装置(燃焼式除害装置)が広く採用されている。火炎に処理ガスを混合しガス処理を行うため、燃焼処理副生成物として多量の粉塵(主としてSiO)の発生や多量の酸性ガスの発生が見込まれる。 The semiconductor manufacturing apparatus emits gas containing toxic gas such as silane gas (SiH 4 ) or halogen-based gas (NF 3 , ClF 3 , SF 6 , CHF 3 , C 2 F 6 , CF 4 ). Such exhaust gas (process gas) cannot be released into the atmosphere as it is. Therefore, it is generally performed that these exhaust gases are guided to a detoxification device and subjected to oxidation detoxification treatment by combustion. As this treatment method, a combustion type exhaust gas treatment device (combustion type abatement device) that forms a flame in a furnace using fuel gas and performs exhaust gas treatment is widely adopted. Since the gas is processed by mixing the processing gas with the flame, a large amount of dust (mainly SiO 2 ) and a large amount of acid gas are expected as a by-product of the combustion process.

燃焼式除害装置や、ボイラーなどの燃焼器では、火炎の有無を光電子増倍管を使用したUVセンサや、熱電対またはフレームロッドでモニターしている。
光電子増倍管方式は、ガラス容器中に光電陰極、ダイノードと呼ばれる二次電子増倍電極、陽極、およびその他の電極を封入した構造を有する。2つの電極に初期印加電圧を印加し、火炎から放射された紫外線が電極面に当たると光電効果により光電子が放出され、封入したアルゴンガスをイオン化し、放電電流が流れる。この放電電流をフレームモニタリレーを経由して火炎信号として出力し、UVの有無を火炎の有無として捉え、火炎検知器として使用するものである。
In a combustion type abatement device or a combustor such as a boiler, the presence or absence of a flame is monitored by a UV sensor using a photomultiplier tube, a thermocouple, or a frame rod.
The photomultiplier tube system has a structure in which a photocathode, a secondary electron multiplier electrode called a dynode, an anode, and other electrodes are enclosed in a glass container. When an initial applied voltage is applied to the two electrodes and ultraviolet rays radiated from the flame hit the electrode surface, photoelectrons are emitted by the photoelectric effect, ionizing the enclosed argon gas, and a discharge current flows. This discharge current is output as a flame signal via a frame monitor relay, and the presence / absence of UV is regarded as the presence / absence of a flame and used as a flame detector.

特許第4497726号公報Japanese Patent No. 4497726

光電子増倍管は構造上、陰極と陽極の間のギャップの変化や、ガラス容器中に封入されたアルゴンガスの置換等により、火炎がなくUV光を受光していなくても自己放電現象を起こすことが知られている。この安全対策として、シャッター付で常時自己放電現象を確認するものや、UV管を複数設置することで、信頼性を確保するなどの処置が必要となるという問題がある。
また、光電子増倍管は、品質上の問題から初期不良率が高いことも知られている。さらに、光電子増倍管は、1年程度での定期的な交換が必要となるため、24時間稼働される半導体製造装置用の燃焼式除害装置で使用する場合にはメンテナンス頻度が高いという問題がある。またUV光を受光する部位には、SiOなどの副生成物の閉塞を防止するため、この部位を常時パージする必要があり、このパージしたガスも燃焼室内に投入されることとなるため、燃焼効率の低下を招く。
Photomultiplier tubes are structurally self-discharged due to changes in the gap between the cathode and anode, replacement of argon gas sealed in a glass container, etc. It is known. As a safety measure, there are problems that a self-discharge phenomenon is always confirmed with a shutter, and measures such as ensuring reliability are required by installing a plurality of UV tubes.
It is also known that photomultiplier tubes have a high initial failure rate due to quality problems. Furthermore, since the photomultiplier tube needs to be replaced regularly in about one year, the maintenance frequency is high when used in a combustion type abatement device for semiconductor manufacturing equipment that operates for 24 hours. There is. In addition, in order to prevent clogging of by-products such as SiO 2 at the site that receives the UV light, it is necessary to always purge this site, and this purged gas is also put into the combustion chamber. It causes a decrease in combustion efficiency.

一方、熱電対やフレームロッドなどの挿入式の検知器を燃焼式除害装置で使用する場合、検知する環境が燃焼室内の高温腐食環境下にあるため、部材の消耗により短期間での交換が使用の前提となる。またSiOなどの副生成物が直接接触するため、熱電対自体に生成物が堆積することで、安定した火炎検知を阻害し、さらに生成物の成長により火炎形成を阻害することもある。これを避けるために冷却部近辺に熱電対を設置した場合には、冷却水が熱電対測定部に接触することで、正確な高温ガス温度の測定が困難となり、安定した火炎検知を阻害するという問題がある。また失火発生時には、保有熱量が多い燃焼室の場合、温度降下に時間がかかることになるため、安定した火炎の検知法として問題がある。 On the other hand, when an insertion type detector such as a thermocouple or frame rod is used in a combustion type abatement device, the environment to be detected is in a high temperature corrosive environment in the combustion chamber. It is a prerequisite for use. In addition, since by-products such as SiO 2 are in direct contact with each other, the product is deposited on the thermocouple itself, which may inhibit stable flame detection and may further inhibit flame formation due to product growth. In order to avoid this, when a thermocouple is installed near the cooling section, it becomes difficult to accurately measure the high-temperature gas temperature because the cooling water comes into contact with the thermocouple measuring section, which inhibits stable flame detection. There's a problem. Further, when a misfire occurs, in the case of a combustion chamber having a large amount of heat, it takes time to lower the temperature, and thus there is a problem as a stable flame detection method.

上述したように、光電子増倍管を使用したUVセンサや、熱電対などの挿入式検知器で火炎を検知する場合には、種々の問題点がある。
本発明者らは、これらの問題点は、火炎を検知するための受光部や熱電対などの検知部が燃焼室内の高温腐食環境下やSiOなどの副生成物の生成環境下にあることに起因することに着目し、火炎を検知する検知部を燃焼室外に配置することを課題として検討を重ねた結果、本発明の創案に至ったものである。以下、本発明の創案の過程を説明する。
As described above, there are various problems in detecting a flame with a UV sensor using a photomultiplier tube or an insertion detector such as a thermocouple.
The present inventors have found that these problems are that the light-receiving unit for detecting the flame and the detection unit such as a thermocouple are in a high-temperature corrosive environment in the combustion chamber or in a production environment for by-products such as SiO 2. As a result of studying the problem of placing the detection unit for detecting the flame outside the combustion chamber, focusing on the fact that it is caused by the above, the present invention has been invented. Hereinafter, the inventive process will be described.

本発明者らは、先に特願2015−050041(2015年3月12日出願)の特許出願(未公開)において、燃料と支燃性ガスと処理ガスとを燃焼室の内周面の接線方向に向けて火炎の燃焼速度以上の流速で吹き込み、燃焼室内壁から浮いた三種混合の円筒状混合火炎を形成する断熱混焼方式の発明を提案した。この発明によれば、旋回遠心力により円筒状混合火炎の外側は温度が低く重い未燃の三種混合ガス、内側は温度が高く軽い三種混合の燃焼後ガスの分布が形成される。したがって、円筒状混合火炎は、温度の低い未燃の三種混合ガスに覆われた自己断熱された状態となるため、放熱による温度低下がなく、燃焼効率の高いガス処理が行われる。   In the patent application (unpublished) previously filed in Japanese Patent Application No. 2015-050041 (filed on Mar. 12, 2015), the inventors of the present invention connected fuel, combustion-supporting gas, and processing gas to the tangent line of the inner peripheral surface of the combustion chamber. The invention of the adiabatic mixed combustion method was proposed in which a cylindrical mixed flame of three kinds of mixture that blows in the direction at a flow rate higher than the combustion speed of the flame and floats from the combustion chamber wall is formed. According to the present invention, the swirling centrifugal force forms a distribution of the unburned ternary mixed gas having a low temperature on the outside of the cylindrical mixed flame, and a post-combustion gas having a high temperature and a light ternary mixture on the inside. Therefore, since the cylindrical mixed flame is in a self-insulated state covered with an unburned three-type mixed gas having a low temperature, there is no temperature decrease due to heat dissipation, and a gas treatment with high combustion efficiency is performed.

断熱混焼方式は、燃料と支燃性ガスと処理ガスの3種を混焼することで、自己断熱性が向上した火炎が形成されるため、円筒状火炎の外側、すなわち燃焼室の内壁に濡れ壁水を流しても、水と高温の火炎は直接接触しない。水の温度上昇が抑制されるため、燃焼効率を低下させることなく、濡れ壁の内側で混焼断熱火炎が形成できる。   In the adiabatic co-firing method, a flame with improved self-insulating properties is formed by co-firing three types of fuel, combustion-supporting gas, and processing gas, so a wet wall outside the cylindrical flame, that is, the inner wall of the combustion chamber Water and hot flames do not come in direct contact with water. Since the temperature rise of water is suppressed, a mixed fire heat insulation flame can be formed inside the wet wall without reducing the combustion efficiency.

本発明者らは、前記断熱混焼方式の特許出願(特願2015−050041)で提案されている燃焼室の内壁の濡れ壁水に着目し、燃焼室の外側から濡れ壁水越しに火炎を検知することを着想し、本発明の創案に至ったものである。   The present inventors pay attention to the wet wall water on the inner wall of the combustion chamber proposed in the patent application (Japanese Patent Application No. 2015-050041) for the heat insulation mixed combustion method, and detect the flame from the outside of the combustion chamber through the wet wall water. The idea of the present invention has been conceived and the present invention has been invented.

すなわち、本発明は、断熱混焼方式等の濡れ壁水を利用して燃焼室の外側から濡れ壁水越しに火炎を検知する方式を採用することにより、光電子増倍管を使用したUVセンサや熱電対を使用せず、安価な方式で安定して火炎を検知することができる排ガス処理装置を提供することを目的とする。   That is, the present invention employs a method of detecting a flame from the outside of the combustion chamber through the wet wall water using wet wall water such as an adiabatic mixed combustion method, thereby enabling a UV sensor or a thermoelectric device using a photomultiplier tube. An object of the present invention is to provide an exhaust gas treatment apparatus that can detect a flame stably and inexpensively without using a pair.

上述の目的を達成するため、本発明の排ガス処理装置は、処理ガスを燃焼処理して無害化する排ガス処理装置において、一端が閉塞され他端が開口した円筒容器状をなし、処理ガスを燃焼する燃焼室と、前記燃焼室の上部壁面に設置され、燃焼室の内周面に水膜(濡れ壁水)を形成するための水供給ノズルと、前記燃焼室の壁面に設置され、前記燃焼室の内周面に形成された水膜越し(濡れ壁水越し)に燃焼室内の火炎を検知する火炎検知器とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、火炎を検知する検知部を燃焼室の外側に配置し、燃焼室の内壁を流れる濡れ壁水越しに火炎を検知するように構成しているため、火炎を検知するための検知部が燃焼室内の高温腐食環境下やSiOなどの副生成物の生成環境下にはないので、検知部の部材の消耗の問題がなく、またSiOなどの副生成物が検知部に付着・堆積するなどの問題がない。したがって、安価な方式で安定して火炎を検知することができる。
In order to achieve the above-mentioned object, the exhaust gas treatment apparatus of the present invention is an exhaust gas treatment apparatus for detoxifying a process gas by burning it, and forms a cylindrical container with one end closed and the other end opened to burn the process gas. A combustion chamber, an upper wall surface of the combustion chamber, a water supply nozzle for forming a water film (wet wall water) on the inner peripheral surface of the combustion chamber, and a combustion chamber installed on the wall surface of the combustion chamber A flame detector for detecting a flame in the combustion chamber is provided over the water film (over the wet wall water) formed on the inner peripheral surface of the chamber.
According to the present invention, the detection unit for detecting the flame is arranged outside the combustion chamber, and is configured to detect the flame through the wet wall water flowing through the inner wall of the combustion chamber. since the detection unit is not under generation environment of by-products such as high-temperature corrosion environment or SiO 2 in the combustion chamber, without wasting problems detecting portion of the member, also to by-products such as SiO 2 is detected portion There are no problems such as adhesion and accumulation. Therefore, a flame can be detected stably by an inexpensive method.

本発明の好ましい態様によれば、前記火炎検知器は、前記燃焼室の壁面に設置されたのぞき窓と、該のぞき窓に隣接して設置され火炎を検知するセンサとから構成されることを特徴とする。   According to a preferred aspect of the present invention, the flame detector includes a viewing window installed on a wall surface of the combustion chamber, and a sensor that is installed adjacent to the viewing window and detects a flame. And

本発明の好ましい態様によれば、前記センサは、フォトダイオードからなることを特徴とする。
本発明によれば、火炎検知に半導体素子を使用するため、Si半導体素子の寿命といわれる10年程度以上が交換周期となるため、短期間での部材の消耗による定期的な交換が不要となる。また故障のモードは断線側となり、火炎がないと判断される安全サイドとなるため、光電子増倍管を使用する場合に必要な処置、すなわちUV管の複数設置やシャッター付の複雑な構造のものにする必要はない。
According to a preferred aspect of the present invention, the sensor includes a photodiode.
According to the present invention, since the semiconductor element is used for flame detection, the replacement period is about 10 years or more, which is said to be the life of the Si semiconductor element, so that periodic replacement due to member wear in a short period is unnecessary. . In addition, the failure mode is the disconnection side, which is a safe side where it is judged that there is no flame, so the necessary measures when using a photomultiplier tube, that is, the installation of multiple UV tubes and complicated structures with shutters There is no need to make it.

本発明の好ましい態様によれば、前記センサは、500nm〜1700nmの可視領域から近赤外線領域の発光を検知することにより、火炎を検知するように構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、可視領域から近赤外線領域の発光を検知することで、濡れ壁水通過による減衰はなく、安定した火炎検知が可能となる。すなわち可視領域から近赤外線領域の発光の検知は火炎そのものの発光の検知であるため誤検知がない。したがって、失火時には時間遅れなく失火と判断ができるため、装置の安全性向上に寄与する。
According to a preferred aspect of the present invention, the sensor is configured to detect a flame by detecting light emission in a near infrared region from a visible region of 500 nm to 1700 nm.
According to the present invention, by detecting light emission from the visible region to the near infrared region, there is no attenuation due to the passage of wet wall water, and stable flame detection is possible. That is, since detection of light emission from the visible region to the near infrared region is detection of light emission of the flame itself, there is no false detection. Therefore, it can be determined that there is no time delay at the time of misfire, which contributes to improvement of the safety of the apparatus.

本発明の好ましい態様によれば、前記燃焼室は、燃料と支燃性ガスと処理ガスとをそれぞれ燃焼室の内周面の接線方向に向けて吹き込む燃料用ノズルと支燃性ガス用ノズルと処理ガス用ノズルとを備え、前記燃料用ノズルと支燃性ガス用ノズルと処理ガス用ノズルは、前記燃焼室の軸線に直交する同一平面上に位置していることを特徴とする。ここで、同一平面上に位置しているとは、3つのノズルの燃焼室内周面側の開口の一部が同一平面上に位置していることをいう。
本発明によれば、円筒状の燃焼室の内周面の接線方向に、燃料(燃料ガス)と支燃性ガス(酸素含有ガス)と処理ガス(排ガス)とを同時に吹き込むことにより、燃料と処理ガスとを支燃性ガスにより燃焼させて円筒状混合火炎を形成する。すなわち、燃焼室において、同一の燃焼場で三種混合の円筒状混合火炎を形成して、処理ガスを燃焼させることができる。
According to a preferred aspect of the present invention, the combustion chamber includes a fuel nozzle and a combustion gas nozzle for blowing fuel, a combustion-supporting gas, and a processing gas in a tangential direction of the inner peripheral surface of the combustion chamber, respectively. A nozzle for processing gas, and the nozzle for fuel, the nozzle for supporting gas, and the nozzle for processing gas are located on the same plane orthogonal to the axis of the combustion chamber. Here, being located on the same plane means that a part of the opening of the three nozzles on the circumferential surface side of the combustion chamber is located on the same plane.
According to the present invention, fuel (fuel gas), combustion-supporting gas (oxygen-containing gas), and processing gas (exhaust gas) are simultaneously blown in the tangential direction of the inner peripheral surface of the cylindrical combustion chamber, so that the fuel and The processing gas is combusted with a combustion-supporting gas to form a cylindrical mixed flame. That is, in the combustion chamber, a three-mixed cylindrical mixed flame can be formed in the same combustion field, and the processing gas can be burned.

本発明の好ましい態様によれば、前記燃料と支燃性ガスと処理ガスとを前記燃焼室の内周面の接線方向に向けて吹き込むことにより、前記燃焼室内に円筒状混合火炎を形成することを特徴とする。
本発明によれば、旋回遠心力により円筒状混合火炎の外側は温度が低く重い未燃の三種混合ガス、内側は温度が高く軽い三種混合の燃焼後ガスの分布が形成される。したがって、円筒状混合火炎は、温度の低い未燃の三種混合ガスに覆われた自己断熱された状態となるため、放熱による温度低下がなく、燃焼効率の高いガス処理が行われる。
According to a preferred aspect of the present invention, a cylindrical mixed flame is formed in the combustion chamber by blowing the fuel, the combustion-supporting gas, and the processing gas toward the tangential direction of the inner peripheral surface of the combustion chamber. It is characterized by.
According to the present invention, the swirling centrifugal force forms a distribution of a three-mixed gas having a low temperature and a heavy unburned gas on the outside of the cylindrical mixed flame, and a three-mixed gas having a high temperature and a light temperature on the inside. Therefore, since the cylindrical mixed flame is in a self-insulated state covered with an unburned three-type mixed gas having a low temperature, there is no temperature decrease due to heat dissipation, and a gas treatment with high combustion efficiency is performed.

本発明の好ましい態様によれば、前記燃焼室は、燃料と支燃性ガスと処理ガスとをそれぞれ燃焼室の内周面の接線方向に向けて吹き込む燃料用ノズルと支燃性ガス用ノズルと処理ガス用ノズルとを備え、前記燃料用ノズルと支燃性ガス用ノズルと処理ガス用ノズルは、燃料と支燃性ガスと処理ガスとをそれぞれ燃焼室の内周面の接線方向に向けて吹き込んで、前記燃料と支燃性ガスと処理ガスの三種混合の旋回流を形成することを特徴とする。
本発明によれば、円筒状の燃焼室の内周面の接線方向に、燃料(燃料ガス)と支燃性ガス(酸素含有ガス)と処理ガス(排ガス)とを吹き込むことにより、燃料と支燃性ガスと処理ガスの三種混合の旋回流を形成する。これにより、燃料と処理ガスとを支燃性ガスにより燃焼させて円筒状混合火炎を形成する。すなわち、燃焼室において、三種混合の円筒状混合火炎を形成して、処理ガスを燃焼させることができる。
According to a preferred aspect of the present invention, the combustion chamber includes a fuel nozzle and a combustion gas nozzle for blowing fuel, a combustion-supporting gas, and a processing gas in a tangential direction of the inner peripheral surface of the combustion chamber, respectively. A nozzle for processing gas, the nozzle for fuel supporting gas, and the nozzle for processing gas directing the fuel, the supporting gas and the processing gas in the tangential direction of the inner peripheral surface of the combustion chamber, respectively. It blows in and forms the swirl | vortex flow of the 3 types of said fuel, supporting gas, and process gas, It is characterized by the above-mentioned.
According to the present invention, fuel (fuel gas), combustion-supporting gas (oxygen-containing gas), and processing gas (exhaust gas) are blown in the tangential direction of the inner peripheral surface of the cylindrical combustion chamber, thereby supporting the fuel. A swirling flow of a mixture of flammable gas and process gas is formed. As a result, the fuel and the processing gas are combusted by the combustion-supporting gas to form a cylindrical mixed flame. That is, in the combustion chamber, a three-type mixed cylindrical flame can be formed and the processing gas can be burned.

本発明の好ましい態様によれば、前記燃料と支燃性ガスと処理ガスの三種混合の旋回流により、前記燃焼室内に円筒状混合火炎を形成することを特徴とする。
本発明によれば、旋回遠心力により円筒状混合火炎の外側は温度が低く重い未燃の三種混合ガス、内側は温度が高く軽い三種混合の燃焼後ガスの分布が形成される。したがって、円筒状混合火炎は、温度の低い未燃の三種混合ガスに覆われた自己断熱された状態となるため、放熱による温度低下がなく、燃焼効率の高いガス処理が行われる。
本発明の好ましい態様によれば、前記円筒状混合火炎の旋回力により、前記燃焼室の内周面上の水膜を旋回させることを特徴とする。
According to a preferred aspect of the present invention, a cylindrical mixed flame is formed in the combustion chamber by a swirling flow of a triple mixture of the fuel, the combustion-supporting gas, and the processing gas.
According to the present invention, the swirling centrifugal force forms a distribution of a three-mixed gas having a low temperature and a heavy unburned gas on the outside of the cylindrical mixed flame, and a three-mixed gas having a high temperature and a light temperature on the inside. Therefore, since the cylindrical mixed flame is in a self-insulated state covered with an unburned three-type mixed gas having a low temperature, there is no temperature decrease due to heat dissipation, and a gas treatment with high combustion efficiency is performed.
According to a preferred aspect of the present invention, the water film on the inner peripheral surface of the combustion chamber is swirled by the swirling force of the cylindrical mixed flame.

本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
(1)火炎を検知する検知部を燃焼室の外側に配置し、燃焼室の内壁を流れる濡れ壁水越しに火炎を検知するように構成しているため、火炎を検知するための検知部が燃焼室内の高温腐食環境下やSiOなどの副生成物の生成環境下にはないので、検知部の部材の消耗の問題がなく、またSiOなどの副生成物が検知部に付着・堆積するなどの問題がない。したがって、安価な方式で安定して火炎を検知することができる。
(2)濡れ壁水に覆われた火炎の発光を検知するため、火炎を検知する部分の周辺には赤熱した部位がない。近赤外線を検知することで、濡れ壁水通過による減衰はなく、安定した火炎検知が可能となる。すなわち近赤外線の検知は火炎そのものの発光の検知であるため誤検知がない。したがって、失火時には時間遅れなく失火と判断ができるため、装置の安全性向上に寄与する。
(3)放射温度計と同様にフォトダイオードの出力は温度との相関があり、非接触で濡れ壁水に覆われた火炎の温度を計測できるため、単なる火炎検知だけではなく、燃焼式除害装置の運転状態、安定した燃焼状態のモニターも可能となる。
(4)濡れ壁水越しに火炎を検知するため、常に水で洗われた光路が確保される。すなわち生成物による阻害を考慮する必要がなく、余分なパージガス等を燃焼室内に投入する必要がないため、省エネルギーに寄与する。
(5)火炎検知にフォトダイオードを使用し、フォトダイオードは半導体素子のため、寿命は10年程度以上となるので、短期間での部材の消耗による定期的な交換が不要となる。また故障のモードは断線側となり、火炎がないと判断される安全サイドとなるため、光電子増倍管を使用する場合に必要な処置、すなわちUV管の複数設置やシャッター付の複雑な構造のものにする必要はない。
The present invention has the following effects.
(1) Since the detection unit for detecting the flame is arranged outside the combustion chamber and configured to detect the flame through the wet wall water flowing through the inner wall of the combustion chamber, the detection unit for detecting the flame since not under generation environment of by-products such as high-temperature corrosion environment or SiO 2 in the combustion chamber, without wasting problems detecting portion of the member, also adhesion and deposition by-products such as SiO 2 is in the detection unit There is no problem to do. Therefore, a flame can be detected stably by an inexpensive method.
(2) Since the light emission of the flame covered with wet wall water is detected, there is no red-hot part around the part where the flame is detected. By detecting near infrared rays, there is no attenuation due to the passage of wet wall water, and stable flame detection is possible. That is, since detection of near infrared rays is detection of light emission of the flame itself, there is no false detection. Therefore, it can be determined that there is no time delay at the time of misfire, which contributes to improvement of the safety of the apparatus.
(3) Like a radiation thermometer, the output of a photodiode has a correlation with temperature, and the temperature of a flame covered with wet wall water can be measured in a non-contact manner. It is also possible to monitor the operating state of the device and the stable combustion state.
(4) Since a flame is detected over the wet wall water, an optical path always washed with water is secured. That is, it is not necessary to consider the inhibition by the product, and it is not necessary to introduce extra purge gas or the like into the combustion chamber, which contributes to energy saving.
(5) A photodiode is used for flame detection, and since the photodiode is a semiconductor element, the lifetime is about 10 years or more, so that periodic replacement due to member wear in a short period is unnecessary. In addition, the failure mode is the disconnection side, which is a safe side where it is judged that there is no flame, so the necessary measures when using a photomultiplier tube, that is, the installation of multiple UV tubes and complicated structures with shutters There is no need to make it.

図1は、本発明の排ガス処理装置の燃焼室の構成例を示す模式的断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a combustion chamber of an exhaust gas treatment apparatus of the present invention. 図2は、図1のII−II線断面図である。2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 図3(a),(b)は、燃料用ノズル、支燃性ガス用ノズル、処理ガス用ノズルのセットが単段(または2段の場合の上段)であって処理ガスの吹き込みノズルが少ない(一個の)場合を示す模式図であり、図3(a)は燃焼室の部分縦断面図、図3(b)は燃焼室の水平断面図である。FIGS. 3A and 3B show that the set of fuel nozzles, combustion-supporting gas nozzles, and process gas nozzles is a single stage (or the upper stage in the case of two stages), and there are few process gas blowing nozzles. FIG. 3A is a partial vertical cross-sectional view of the combustion chamber, and FIG. 3B is a horizontal cross-sectional view of the combustion chamber. 図4(a),(b)は、処理ガスの吹き込みノズルが単段には入りきらない場合に燃料用ノズル、支燃性ガス用ノズル、処理ガス用ノズルのセットを上下に2段設置した場合の下段のセットの一例を示す模式図であり、図4(a)は燃焼室の部分縦断面図、図4(b)は水平断面図である。4 (a) and 4 (b), when the process gas blowing nozzle does not fit in a single stage, a set of fuel nozzles, combustion-supporting gas nozzles, and process gas nozzles is installed in two stages up and down. It is a schematic diagram which shows an example of the lower set of the case, Fig.4 (a) is a partial longitudinal cross-sectional view of a combustion chamber, FIG.4 (b) is a horizontal sectional view. 図5(a),(b)は、処理ガスの吹き込みノズルが単段に入りきらない場合に上下に2段設置した場合の下段のセットの他の例を示す模式図であり、図5(a)は燃焼室の部分縦断面図、図5(b)は水平断面図である。FIGS. 5A and 5B are schematic views showing another example of a lower set when two or more stages are installed in the upper and lower directions when the process gas blowing nozzles cannot be fitted into a single stage. a) is a partial longitudinal sectional view of the combustion chamber, and FIG. 5B is a horizontal sectional view. 図6は、図1乃至図3に示す燃焼室を備えた排ガス処理装置の全体構成を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing an overall configuration of the exhaust gas treatment apparatus including the combustion chamber shown in FIGS. 1 to 3.

以下、本発明に係る排ガス処理装置の実施形態について図1乃至図6を参照して説明する。図1乃至図6において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図1は、本発明の排ガス処理装置の燃焼室の構成例を示す模式的断面図である。燃焼室1は、一端(図示例では上端)が閉塞され他端(図示例では下端)が開口した円筒容器状の燃焼室として構成されている。円筒容器状の燃焼室1には、閉塞側端部近傍で燃料(燃料ガス)と支燃性ガス(酸素含有ガス)と処理ガス(排ガス)とが吹き込まれるようになっている。燃焼室1の閉塞側端部には、着火用のパイロットバーナ2が設置されており、パイロットバーナ2には燃料と空気が供給されるようになっている。なお、図1においては、燃焼室1の下方にある洗浄部などは図示を省略している。
Hereinafter, an embodiment of an exhaust gas treatment apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. 1 to 6, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a combustion chamber of an exhaust gas treatment apparatus of the present invention. The combustion chamber 1 is configured as a cylindrical container-like combustion chamber having one end (upper end in the illustrated example) closed and the other end (lower end in the illustrated example) opened. Fuel (fuel gas), combustion-supporting gas (oxygen-containing gas), and processing gas (exhaust gas) are blown into the cylindrical container-like combustion chamber 1 in the vicinity of the closed end. An ignition pilot burner 2 is installed at the closed end of the combustion chamber 1, and fuel and air are supplied to the pilot burner 2. In FIG. 1, the illustration of the cleaning unit below the combustion chamber 1 is omitted.

図2は、図1のII−II線断面図である。図2に示すように、燃料を吹き込む燃料用ノズル3Aと、支燃性ガスを吹き込む支燃性ガス用ノズル3Bと、処理ガスを吹き込む処理ガス用ノズル3Cとが燃焼室1の内周面の接線方向に向けて設置されている。図3に示す例においては、燃料用ノズル3Aと支燃性ガス用ノズル3Bは各1個ずつ設置され、処理ガス用ノズル3Cは2個設置されているが、各ノズル3A,3B,3Cの個数は、燃焼室のサイズや設置スペース等に応じて適宜変更可能であり、同一平面上に設置する燃料用ノズル3Aと支燃性ガス用ノズル3Bと処理ガス用ノズル3Cのセットを複数段設置することも可能である。この場合、燃料流量と支燃性ガス流量と処理ガス流量のバランスを変えることで、火炎の安定性を向上させることができる。燃料を吹き込む燃料用ノズル3Aと、支燃性ガスを吹き込む支燃性ガス用ノズル3Bと、処理ガスを吹き込む処理ガス用ノズル3Cは、円筒状の燃焼室1の軸線に直交する同一平面上に位置している。ここで、同一平面上に位置しているとは、3つのノズルの燃焼室内周面側の開口の一部が同一平面上に位置していることをいう。   2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. As shown in FIG. 2, a fuel nozzle 3 </ b> A that blows fuel, a combustion-supporting gas nozzle 3 </ b> B that blows combustion-supporting gas, and a processing gas nozzle 3 </ b> C that blows processing gas are formed on the inner peripheral surface of the combustion chamber 1. It is installed in the tangential direction. In the example shown in FIG. 3, one fuel nozzle 3A and one fuel-supporting gas nozzle 3B are installed, and two process gas nozzles 3C are installed, but each of the nozzles 3A, 3B, 3C is provided. The number can be changed as appropriate according to the size of the combustion chamber, the installation space, etc., and a plurality of sets of fuel nozzles 3A, combustion-supporting gas nozzles 3B, and processing gas nozzles 3C installed on the same plane are installed. It is also possible to do. In this case, the stability of the flame can be improved by changing the balance of the fuel flow rate, the combustion-supporting gas flow rate, and the processing gas flow rate. The fuel nozzle 3A for injecting fuel, the nozzle 3B for supporting gas for injecting supporting gas, and the nozzle 3C for processing gas for injecting processing gas are on the same plane perpendicular to the axis of the cylindrical combustion chamber 1. positioned. Here, being located on the same plane means that a part of the opening of the three nozzles on the circumferential surface side of the combustion chamber is located on the same plane.

図1に示すように、燃焼室1には、燃料,支燃性ガス,処理ガスの吹き込み位置のやや下方の位置に、燃焼室1の内壁面に濡れ壁(水膜)を形成するための水を供給する水供給ノズル5が設置されている。   As shown in FIG. 1, in the combustion chamber 1, a wet wall (water film) is formed on the inner wall surface of the combustion chamber 1 at a position slightly below the position where the fuel, combustion-supporting gas, and processing gas are blown. A water supply nozzle 5 for supplying water is installed.

図1および図2に示すように構成された燃焼室1において、燃料用ノズル3Aと支燃性ガス用ノズル3Bと処理ガス用ノズル3Cとから、燃料と支燃性ガスと処理ガスとを燃焼室1の内周面の接線方向に向けて、火炎の燃焼速度以上の流速で吹き込む。これにより、燃焼室1の内壁から浮いた三種混合の円筒状混合火炎が形成される。円筒状混合火炎は燃焼室1の軸線方向に沿って形成される。三種のガスを共に接線方向に吹き込むことで、旋回遠心力により円筒状混合火炎の外側は温度が低く重い未燃の三種混合ガス、内側は温度が高く軽い三種混合の燃焼後ガスの分布が形成される。したがって、円筒状混合火炎は、温度の低い未燃の三種混合ガスに覆われた自己断熱された状態となるため、放熱による温度低下がなく、燃焼効率の高いガス処理が行われる。また、処理ガスは通常Nガス等により希釈されて排ガス処理装置へ流入するので、このNガスを含む処理ガスを燃料と支燃性ガスと混焼することで、緩慢な燃焼となり、局所的な高温部が形成されないため、NOxの発生が抑制される。 In the combustion chamber 1 configured as shown in FIGS. 1 and 2, the fuel, the combustion-supporting gas, and the processing gas are combusted from the fuel nozzle 3A, the combustion-supporting gas nozzle 3B, and the processing gas nozzle 3C. It blows in the tangential direction of the inner peripheral surface of the chamber 1 at a flow rate equal to or higher than the combustion speed of the flame. Thereby, a three-mixed cylindrical mixed flame floating from the inner wall of the combustion chamber 1 is formed. The cylindrical mixed flame is formed along the axial direction of the combustion chamber 1. By blowing the three gases together in the tangential direction, a swirling centrifugal force forms a low-temperature, heavy, unburned three-way mixed gas on the outside of the cylindrical mixed flame, and a high-temperature, light, three-way mixed gas distribution on the inside. Is done. Therefore, since the cylindrical mixed flame is in a self-insulated state covered with an unburned three-type mixed gas having a low temperature, there is no temperature decrease due to heat dissipation, and a gas treatment with high combustion efficiency is performed. In addition, since the processing gas is usually diluted with N 2 gas or the like and flows into the exhaust gas processing apparatus, the processing gas containing this N 2 gas is mixed with the fuel and the combustion-supporting gas, so that the combustion becomes slow and local Since a high temperature part is not formed, the generation of NOx is suppressed.

また、Nガスを含む処理ガスを燃料と支燃性ガスと混焼することで、円筒状となる火炎の径が小さくなり、燃焼室1の内壁面温度が低下する。すなわち、本燃焼方式の特徴である火炎の断熱性が促進されるため、図1に示すように、燃焼室1の内壁面に濡れ壁(水膜)を形成しても水と高温の火炎は直接接触しないため、火炎および火炎内側の燃焼ガス温度が低下することはない。そして、燃焼後に生成されるSiO等の粉体は、ガス旋回流の遠心力により外側の濡れ壁水に捕集され下部へ洗い流されるため、燃焼室1の内壁面に堆積せず、また燃焼室で大部分の粉体が濡れ壁水に捕集されることとなるため、排ガス処理装置のスクラバー性能(粉体除去性能)が向上する。腐食性ガスも濡れ壁水により洗い流され、燃焼室1の内壁面の腐食を防止できる。さらに、濡れ壁水により燃焼室1の内壁面は低温に保たれるため、熱損傷することはなく、ステンレス鋼等の安価な材料で燃焼室1を構成することができ、製造コストを低減出来る。 Further, by co-firing the processing gas containing N 2 gas with the fuel and the combustion-supporting gas, the diameter of the cylindrical flame is reduced and the inner wall surface temperature of the combustion chamber 1 is reduced. That is, since the heat insulation of the flame, which is a feature of this combustion method, is promoted, even if a wet wall (water film) is formed on the inner wall surface of the combustion chamber 1 as shown in FIG. Since there is no direct contact, the flame and the combustion gas temperature inside the flame will not decrease. The powder such as SiO 2 produced after the combustion is collected in the outer wet wall water by the centrifugal force of the gas swirl flow and washed to the lower part, so that it does not accumulate on the inner wall surface of the combustion chamber 1 and burns. Since most of the powder is collected in the wet wall water in the chamber, the scrubber performance (powder removal performance) of the exhaust gas treatment device is improved. Corrosive gas is also washed away by wet wall water, and corrosion of the inner wall surface of the combustion chamber 1 can be prevented. Furthermore, since the inner wall surface of the combustion chamber 1 is kept at a low temperature by the wet wall water, the combustion chamber 1 can be configured with an inexpensive material such as stainless steel without thermal damage, and the manufacturing cost can be reduced. .

図1に示すように、燃焼室1の壁面には、水供給ノズル5の下方の位置において、濡れ壁水越し(水膜越し)に燃焼室1内の火炎を検知する火炎検知器6が設置されている。火炎検知器6は、燃焼室1の壁面に固定されたハウジング7と、ハウジング7内に収容された石英ガラス等の耐熱ガラス8と、ハウジング7内に収容されるとともに耐熱ガラス8に隣接して配置されたセンサ9とから構成されている。ハウジング7は、燃焼室1の壁面に固定されて濡れ壁水を耐熱ガラス8の前面まで導くパイプ状部分7aと、耐熱ガラス8とセンサ9とを収容する収容部7bとを有している。すなわち、濡れ壁水の外側にある燃焼室1の壁面に、ハウジング7と耐熱ガラス8とから構成されるのぞき窓VWを設置し、のぞき窓VWに近接(隣接)してセンサ9を設置している。センサ9は、Siフォトダイオードからなり、500nm〜1700nmの可視領域から近赤外線領域の発光を検知することにより、燃焼室1内の火炎を濡れ壁水越しに検知できるように構成されている。フォトダイオードは、Siフォトダイオードに限らず、ゲルマニウムやインジウム・ガリウム・ヒ素などのフォトダイオードなどを使用してもよい。   As shown in FIG. 1, a flame detector 6 is installed on the wall surface of the combustion chamber 1 at a position below the water supply nozzle 5 to detect the flame in the combustion chamber 1 over the wet wall water (over the water film). Has been. The flame detector 6 includes a housing 7 fixed to the wall surface of the combustion chamber 1, a heat resistant glass 8 such as quartz glass accommodated in the housing 7, and is accommodated in the housing 7 and adjacent to the heat resistant glass 8. It is comprised from the sensor 9 arrange | positioned. The housing 7 has a pipe-like portion 7 a that is fixed to the wall surface of the combustion chamber 1 and guides wet wall water to the front surface of the heat-resistant glass 8, and a housing portion 7 b that houses the heat-resistant glass 8 and the sensor 9. That is, the observation window VW composed of the housing 7 and the heat-resistant glass 8 is installed on the wall surface of the combustion chamber 1 outside the wet wall water, and the sensor 9 is installed close to (adjacent to) the observation window VW. Yes. The sensor 9 is composed of a Si photodiode, and is configured to detect the flame in the combustion chamber 1 through the wet wall water by detecting light emission in the near infrared region from the visible region of 500 nm to 1700 nm. The photodiode is not limited to a Si photodiode, and a photodiode such as germanium, indium, gallium, or arsenic may be used.

図1に示すように構成された火炎検知器6によれば、以下に列挙する作用効果を奏する。
(1)濡れ壁水に覆われた火炎の発光を検知するため、火炎を検知する部分の周辺には赤熱した部位がない。500nm〜1700nmの可視領域から近赤外線領域の発光を検知することで、濡れ壁水通過による減衰はなく、安定した火炎検知が可能となる。すなわち近赤外線の検知は火炎そのものの発光の検知であるため誤検知がない。したがって、失火時には時間遅れなく失火と判断ができるため、装置の安全性向上に寄与する。
(2)放射温度計と同様にフォトダイオードの出力は温度との相関があり、非接触で濡れ壁水に覆われた火炎の温度を計測できるため、単なる火炎検知だけではなく、燃焼式除害装置の運転状態、安定した燃焼状態のモニターも可能となる。
(3)濡れ壁水越しに火炎を検知するため、常に水で洗われた光路が確保される。すなわち生成物による阻害を考慮する必要がなく、余分なパージガス等を燃焼室内に投入する必要がないため、省エネルギーに寄与する。
(4)火炎検知にフォトダイオードを使用し、フォトダイオードは半導体素子のため、寿命は10年程度以上となるので、短期間での部材の消耗による定期的な交換が不要となる。また故障のモードは断線側となり、火炎がないと判断される安全サイドとなるため、光電子増倍管を使用する場合に必要な処置、すなわちUV管の複数設置やシャッター付の複雑な構造のものにする必要はない。
The flame detector 6 configured as shown in FIG. 1 has the following effects.
(1) Since the light emission of the flame covered with wet wall water is detected, there is no red-hot part around the part where the flame is detected. By detecting light emission in the near infrared region from the visible region of 500 nm to 1700 nm, there is no attenuation due to the passage of wet wall water, and stable flame detection becomes possible. That is, since detection of near infrared rays is detection of light emission of the flame itself, there is no false detection. Therefore, it can be determined that there is no time delay at the time of misfire, which contributes to improvement of the safety of the apparatus.
(2) Like a radiation thermometer, the output of a photodiode has a correlation with temperature, and the temperature of a flame covered with wet wall water can be measured in a non-contact manner. It is also possible to monitor the operating state of the device and the stable combustion state.
(3) Since the flame is detected through the wet wall water, an optical path always washed with water is secured. That is, it is not necessary to consider the inhibition by the product, and it is not necessary to introduce extra purge gas or the like into the combustion chamber, which contributes to energy saving.
(4) A photodiode is used for flame detection, and since the photodiode is a semiconductor element, the lifetime is about 10 years or more, so that periodic replacement due to member consumption in a short period of time becomes unnecessary. In addition, the failure mode is the disconnection side, which is a safe side where it is judged that there is no flame, so the necessary measures when using a photomultiplier tube, that is, the installation of multiple UV tubes and complicated structures with shutters There is no need to make it.

次に、図1および図2に示すように構成された燃焼室1による処理ガス(排ガス)の処理例を説明する。
処理ガスの燃焼室1への流入量により、処理ガス(主成分の一つにNガスを含む),燃料ガス,支燃性ガスの三種の混合気の組成を燃焼範囲としつつ、ガス処理に必要なガス温度を確保することができる適切な燃料および支燃性ガスの流量を設定する。三種の組成と燃焼範囲との関係を燃料ガスをプロパンとした場合で説明する。支燃性ガスが純酸素で、処理ガスのNがない場合、混合気に対するプロパン成分%が、燃焼の下限界は2%で、上限界は40%である。支燃性ガスを空気(NとOの組成比は79:21)とした場合、混合気に対するプロパン成分%が、燃焼の下限界は2%で上限界は10%であることが知られている。これに処理ガスの主となるNが加わり、例えばNとOの組成比が、85:15となった場合、混合気に対するプロパン成分%が、燃焼の下限界は2%で上限界は6%であることが知られている。なお、燃料ガス(燃料)が都市ガス、天然ガス等の他のガスの場合には、プロパンが燃料ガスである場合と同様の手法により混合気の燃焼範囲を求めればよい。すなわち、燃料ガスと支燃性ガス(酸素と空気)と処理ガスのNの混合気の組成と燃焼範囲の関係をもとに調整することができる。同一平面上に設置する燃料用ノズル3Aと支燃性ガス用ノズル3Bと処理ガス用ノズル3Cのセットを例えば、2段設置した場合、燃料流量と支燃性ガス流量と処理ガス流量のバランス(組成比)を変え、例えば上段側の処理ガス流入量を減らし、下段側を増やすことで、火炎の安定性を向上させることができる。
Next, an example of processing gas (exhaust gas) processing by the combustion chamber 1 configured as shown in FIGS. 1 and 2 will be described.
Depending on the amount of treatment gas flowing into the combustion chamber 1, the gas treatment is carried out with the composition of three types of mixture of treatment gas (including N 2 gas as one of the main components), fuel gas, and combustion-supporting gas within the combustion range. Appropriate fuel and combustion-supporting gas flow rates that can ensure the necessary gas temperature are set. The relationship between the three types of composition and the combustion range will be described by using propane as the fuel gas. In the combustion-supporting gas is pure oxygen, if there is no N 2 process gas, propane component% relative air-fuel mixture, under the limit of combustion is 2%, the upper limit boundary is 40%. When the combustion-supporting gas is air (composition ratio of N 2 and O 2 is 79:21), the propane component% relative to the mixture is known to have a lower limit of combustion of 2% and an upper limit of 10%. It has been. When N 2 which is the main processing gas is added to this, for example, when the composition ratio of N 2 and O 2 is 85:15, the propane component% with respect to the air-fuel mixture has a lower limit of combustion of 2% and an upper limit. Is known to be 6%. When the fuel gas (fuel) is another gas such as city gas or natural gas, the combustion range of the air-fuel mixture may be obtained by the same method as when propane is the fuel gas. That is, it can be adjusted based on the relationship between the composition of the fuel gas, the combustion-supporting gas (oxygen and air), and the N 2 mixture of the processing gas and the combustion range. For example, when two sets of the fuel nozzle 3A, the combustion-supporting gas nozzle 3B, and the processing gas nozzle 3C are installed on the same plane, the balance of the fuel flow rate, the combustion-supporting gas flow rate, and the processing gas flow rate ( The stability of the flame can be improved by changing the composition ratio), for example, decreasing the amount of processing gas inflow on the upper side and increasing the lower side.

図1および図2に示す実施形態では、燃料用ノズル3Aと支燃性ガス用ノズル3Bと処理ガス用ノズル3Cとが円筒状の燃焼室1の軸線に直交する同一平面上に位置している場合を説明したが、3つのノズル3A,3B,3Cが燃焼室1の軸線方向にずれて配置されている場合であっても、下記の(1)および(2)の条件を満たせば、燃焼室1の内壁から浮いた三種混合の円筒状混合火炎を形成することができる。なお、各ノズル3A,3B,3Cは複数に分割して、燃焼室1の円周方向に離間させて配置しても良い。
(1)燃料用ノズル3Aと支燃性ガス用ノズル3Bと処理ガス用ノズル3Cとが燃料(燃料ガス)と支燃性ガスと処理ガスとをそれぞれ燃焼室の内周面の接線方向へ吹き込んで、燃料と支燃性ガスと処理ガスの三種混合の旋回流を形成する。
(2)燃焼室に吹き込まれる燃料(燃料ガス)と支燃性ガスと処理ガスのうち、少なくとも1つのガスが燃焼室に最後に吹き込まれて三種混合の旋回流が形成されたときに、三種の混合気の組成が燃焼範囲に到達する。
上記(1)および(2)の条件を満たすことにより、燃焼室1の内壁から浮いた三種混合の円筒状混合火炎を形成することができるが、三種混合の円筒状混合火炎が形成された後においては、燃料用ノズル3A、支燃性ガス用ノズル3B、処理ガス用ノズル3Cの下流側(後段)に、さらに燃料用ノズル3Aおよび処理ガス用ノズル3Cを設け、これらのノズルから燃料と処理ガスを吹き込むことにより、燃焼温度を向上させ、ガス処理性能を向上させることもできる。
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the fuel nozzle 3 </ b> A, the combustion-supporting gas nozzle 3 </ b> B, and the processing gas nozzle 3 </ b> C are located on the same plane perpendicular to the axis of the cylindrical combustion chamber 1. Although the case has been described, even if the three nozzles 3A, 3B, and 3C are displaced in the axial direction of the combustion chamber 1, the combustion is performed if the following conditions (1) and (2) are satisfied. A three-mixed cylindrical mixed flame floating from the inner wall of the chamber 1 can be formed. The nozzles 3A, 3B, and 3C may be divided into a plurality of parts and spaced apart in the circumferential direction of the combustion chamber 1.
(1) Fuel nozzle 3A, combustion-supporting gas nozzle 3B, and processing gas nozzle 3C inject fuel (fuel gas), combustion-supporting gas, and processing gas in the tangential direction of the inner peripheral surface of the combustion chamber. Thus, a swirling flow of three kinds of mixture of fuel, supporting gas and processing gas is formed.
(2) When at least one of the fuel (fuel gas), the combustion-supporting gas, and the processing gas blown into the combustion chamber is blown into the combustion chamber lastly to form a swirling flow of three kinds, three kinds The composition of the air-fuel mixture reaches the combustion range.
By satisfying the above conditions (1) and (2), a three-mixed cylindrical mixed flame floating from the inner wall of the combustion chamber 1 can be formed, but after the three-mixed cylindrical mixed flame is formed. , A fuel nozzle 3A and a processing gas nozzle 3C are further provided on the downstream side (rear stage) of the fuel nozzle 3A, the combustion-supporting gas nozzle 3B, and the processing gas nozzle 3C, and fuel and processing are performed from these nozzles. By injecting the gas, the combustion temperature can be improved and the gas processing performance can be improved.

次に、上記(1)および(2)の条件を満たす各種態様について図面を参照して説明する。
まず、燃焼室1に最初に吹き込まれて旋回流を最初に形成するノズル、すなわち旋回流を開始するノズルとして、燃料用ノズル3A、支燃性ガス用ノズル3B、処理ガス用ノズル3Cのうちどのノズルを選定するかを説明し、選定されたノズルを基準として旋回流の下流側に向かって他のノズルをいかに配置するかについて説明する。
Next, various aspects satisfying the above conditions (1) and (2) will be described with reference to the drawings.
First, as a nozzle that is first blown into the combustion chamber 1 to form a swirl flow, that is, a nozzle that starts swirl flow, which of the fuel nozzle 3A, the combustion-supporting gas nozzle 3B, and the process gas nozzle 3C How to select a nozzle will be described, and how to arrange other nozzles toward the downstream side of the swirling flow based on the selected nozzle will be described.

図3(a),(b)は、燃料用ノズル3A、支燃性ガス用ノズル3B、処理ガス用ノズル3Cのセットが単段(または2段の場合の上段)であって処理ガスの吹き込みノズルが少ない(1個の)場合を示す模式図であり、図3(a)は燃焼室の部分縦断面図、図3(b)は燃焼室の水平断面図である。
支燃性ガスを空気として、空気比を1.3とした場合、燃料流量の約15倍の空気が必要となる。この場合、燃焼室内の旋回力を支配するのは、空気の流量,流速となる。したがって、図3(a),(b)に示すように、支燃性ガスとしての空気を吹き込む支燃性ガス用ノズル3Bを旋回流を開始するノズルに選定する。旋回流を開始するノズルとして支燃性ガス用ノズル3Bを選定することにより、燃焼室の天板は火炎が形成される直前の支燃性ガスにより冷却されるため、天板の放熱による熱量ロスを低減でき、省エネルギーに寄与する。
3 (a) and 3 (b) show that the set of the fuel nozzle 3A, the combustion-supporting gas nozzle 3B, and the processing gas nozzle 3C is a single stage (or the upper stage in the case of two stages), and the processing gas is injected. FIG. 3A is a schematic diagram showing a case where there are few (one) nozzles, FIG. 3A is a partial longitudinal sectional view of the combustion chamber, and FIG. 3B is a horizontal sectional view of the combustion chamber.
When the combustion-supporting gas is air and the air ratio is 1.3, air that is about 15 times the fuel flow rate is required. In this case, the air flow rate and flow velocity dominate the turning force in the combustion chamber. Therefore, as shown in FIGS. 3A and 3B, the combustion-supporting gas nozzle 3 </ b> B that blows in air as the combustion-supporting gas is selected as a nozzle that starts swirling flow. By selecting the combustion-supporting gas nozzle 3B as the nozzle for starting the swirling flow, the top plate of the combustion chamber is cooled by the combustion-supporting gas immediately before the flame is formed. This contributes to energy saving.

そして、選定された支燃性ガス用ノズル3Bを基準として旋回流の下流側に向かって処理ガス用ノズル3C、燃料用ノズル3Aの順に配置する。すなわち、支燃性ガス用ノズル3Bと燃料用ノズル3Aの間に、希釈Nを主体とした処理ガスを吹き込む処理ガス用ノズル3Cを設置することで、支燃性ガスは処理ガス(N主体)と混合した後に、燃料ガスを混合し着火するため、局所的高温部が形成されることなく、均一な温度場をもつ火炎が形成される。これにより、ガス処理性能は向上しつつ、サーマルNOxの発生を抑制することができる。
図3(a),(b)においては、燃料用ノズル3A、支燃性ガス用ノズル3B、処理ガス用ノズル3Cが円筒状の燃焼室1の軸線に直交する同一平面上に位置している構成を例示したが、3つのノズル3A,3B,3Cを燃焼室1の軸線方向にずらして配置する場合には、図3(a)において支燃性ガス用ノズル3Bを最上段に配置し、下方に向かって処理ガス用ノズル3C、燃料用ノズル3Aの順にずらして配置すればよい。なお、図3(a)に示す断面図では、断面の手前側(前方側)に位置するノズル3Cを仮想線で示している。以下の図面でも同様である。
Then, the processing gas nozzle 3 </ b> C and the fuel nozzle 3 </ b> A are arranged in this order toward the downstream side of the swirl flow with the selected combustion-supporting gas nozzle 3 </ b> B as a reference. That is, by providing the processing gas nozzle 3C for blowing the processing gas mainly composed of the diluted N 2 between the combustion supporting gas nozzle 3B and the fuel nozzle 3A, the supporting gas is processed gas (N 2 Since the fuel gas is mixed and ignited after mixing with the main body), a flame having a uniform temperature field is formed without forming a local high temperature portion. Thereby, generation | occurrence | production of thermal NOx can be suppressed, improving gas processing performance.
3A and 3B, the fuel nozzle 3 </ b> A, the combustion-supporting gas nozzle 3 </ b> B, and the processing gas nozzle 3 </ b> C are located on the same plane perpendicular to the axis of the cylindrical combustion chamber 1. Although the configuration has been illustrated, when the three nozzles 3A, 3B, 3C are shifted in the axial direction of the combustion chamber 1, the combustion-supporting gas nozzle 3B is arranged in the uppermost stage in FIG. The processing gas nozzle 3C and the fuel nozzle 3A may be shifted in the order downward. In the cross-sectional view shown in FIG. 3A, the nozzle 3C located on the near side (front side) of the cross section is indicated by a virtual line. The same applies to the following drawings.

図4(a),(b)は、処理ガスの吹き込みノズルが単段には入りきらない場合に燃料用ノズル3A、支燃性ガス用ノズル3B、処理ガス用ノズル3Cのセットを上下に2段設置した場合の下段のセットの一例を示す模式図であり、図4(a)は燃焼室の部分縦断面図、図4(b)は水平断面図である。
図4(a),(b)に示すように、下段のセットは、旋回流の最上流側に支燃性ガス用ノズル3Bを配置し、支燃性ガス用ノズル3Bを基準として旋回流の下流側に向かって処理ガス用ノズル3C−1、処理ガス用ノズル3C−2、燃料用ノズル3A、処理ガス用ノズル3C−3の順に配置して構成されている。
このように、下段のセットにも、3種のノズル3A、3B、3C−1,3C−2,3C−3を設けることで、ガス混合度が均一化されるため、局所高温部を形成することなく、均一な温度場の火炎を形成することができる。これにより、ガス処理性能は向上しつつ、サーマルNOxの発生を抑制することができる。
4 (a) and 4 (b) show that the set of the fuel nozzle 3A, the combustion-supporting gas nozzle 3B, and the processing gas nozzle 3C is vertically moved up and down when the processing gas blowing nozzles cannot enter a single stage. It is a schematic diagram which shows an example of the set of the lower stage at the time of installing in stages, Fig.4 (a) is a partial longitudinal cross-sectional view of a combustion chamber, FIG.4 (b) is a horizontal sectional view.
As shown in FIGS. 4A and 4B, in the lower set, the combustion-supporting gas nozzle 3B is disposed on the most upstream side of the swirling flow, and the swirling flow nozzle 3B is used as a reference. A processing gas nozzle 3C-1, a processing gas nozzle 3C-2, a fuel nozzle 3A, and a processing gas nozzle 3C-3 are arranged in this order toward the downstream side.
Thus, since the gas mixing degree is made uniform by providing three types of nozzles 3A, 3B, 3C-1, 3C-2, and 3C-3 in the lower set as well, a local high temperature portion is formed. Without any problem, a flame having a uniform temperature field can be formed. Thereby, generation | occurrence | production of thermal NOx can be suppressed, improving gas processing performance.

図5(a),(b)は、処理ガスの吹き込みノズルが単段に入りきらない場合に上下に2段設置した場合の下段のセットの他の例を示す模式図であり、図5(a)は燃焼室の部分縦断面図、図5(b)は水平断面図である。
図5(a),(b)に示すように、下段のセットは、旋回流の最上流側に処理ガス用ノズル3C−1を配置し、処理ガス用ノズル3C−1を基準として旋回流の下流側に向かって処理ガス用ノズル3C−2、燃料用ノズル3A、処理ガス用ノズル3C−3の順に配置して構成されている。
難分解性ガスなどが処理ガスとして燃焼室に流入する場合、支燃性ガスの空気に酸素を追加し、高温の温度場を形成する必要がある。高温の温度場を形成する必要がある場合、上段のセットは、図3(a),(b)のセットと同様の構成にして、下段のセットは図4(a),(b)に示すセットから支燃性ガス用ノズルを除いた図5(a),(b)に示すセットとして、上段のセットにのみ支燃性ガス用ノズルを設ける。火炎の形成位置は、図4(a),(b)に示す下段のセットとした場合よりも旋回上流側に移動し、火炎体積を小さくすることができるため、より高温な温度場を形成できる。
FIGS. 5A and 5B are schematic views showing another example of a lower set when two or more stages are installed in the upper and lower directions when the process gas blowing nozzles cannot be fitted into a single stage. a) is a partial longitudinal sectional view of the combustion chamber, and FIG. 5B is a horizontal sectional view.
As shown in FIGS. 5A and 5B, in the lower set, the processing gas nozzle 3C-1 is arranged on the uppermost stream side of the swirling flow, and the swirling flow is set with reference to the processing gas nozzle 3C-1. The processing gas nozzle 3C-2, the fuel nozzle 3A, and the processing gas nozzle 3C-3 are arranged in this order toward the downstream side.
When a hardly decomposable gas or the like flows into the combustion chamber as a processing gas, it is necessary to add oxygen to the air of the combustion supporting gas to form a high temperature field. When it is necessary to form a high temperature field, the upper set has the same configuration as the set of FIGS. 3A and 3B, and the lower set is shown in FIGS. 4A and 4B. As the set shown in FIGS. 5A and 5B excluding the nozzle for supporting gas from the set, the nozzle for supporting gas is provided only in the upper set. The formation position of the flame moves to the swirl upstream side as compared with the case of the lower set shown in FIGS. 4A and 4B, and the flame volume can be reduced, so that a higher temperature field can be formed. .

図1乃至図3に示すように構成された燃焼室1において、燃料ガスと支燃性ガスと処理ガスは、火炎の燃焼速度以上の流速で吹き込む。この場合、燃料ガスと支燃性ガスと処理ガスの流速は、スワール数(旋回度合を表す無次元数)が5〜40になるように調整する。このようにスワール数を基準に燃料ガスと支燃性ガスと処理ガスの流速を調整することにより、所望の円筒状混合火炎を形成できる。   In the combustion chamber 1 configured as shown in FIGS. 1 to 3, the fuel gas, the combustion-supporting gas, and the processing gas are blown at a flow rate that is equal to or higher than the combustion speed of the flame. In this case, the flow rates of the fuel gas, the combustion-supporting gas, and the processing gas are adjusted so that the swirl number (a dimensionless number representing the degree of turning) is 5-40. Thus, a desired cylindrical mixed flame can be formed by adjusting the flow rates of the fuel gas, the combustion-supporting gas, and the processing gas based on the swirl number.

図6は、図1乃至図3に示す燃焼室1を備えた排ガス処理装置の全体構成を示す模式図である。図6に示すように、排ガス処理装置は、処理ガス(排ガス)を燃焼して酸化分解する燃焼室1(図1参照)と、この燃焼室1の後段に配置された排ガス洗浄部30とを備えている。燃焼室1は接続管19によって下方に延びている。処理ガス(排ガス)は、バイパス弁(三方弁)23を通じて円筒状の燃焼室1の内周面の接線方向に供給される。排ガス処理装置に不具合がある場合には、バイパス弁23が操作され、処理ガスが排ガス処理装置に導入されずに、図示しないバイパス管に送られるようになっている。燃料と支燃性ガスも、同様に、円筒状の燃焼室1の内周面の接線方向に供給されるようになっている。このように、燃料と支燃性ガスと処理ガスとを燃焼室1の内周面の接線方向に向けて、火炎の燃焼速度以上の流速で吹き込むことにより、燃焼室1の内壁から浮いた三種混合の円筒状混合火炎が形成される。燃焼室1の上部には水供給ノズル5から水Wが供給されており、この水Wは燃焼室1の内面に沿って流下し、燃焼室の内面に濡れ壁(水膜)を形成する。この濡れ壁水により、処理ガスの燃焼により生成したSiO等の粉体は捕集される。燃焼室1の壁面には、水供給ノズル5の下方の位置において、濡れ壁水越し(水膜越し)に燃焼室1内の火炎を検知する火炎検知器6が設置されている。 FIG. 6 is a schematic diagram showing an overall configuration of the exhaust gas treatment apparatus including the combustion chamber 1 shown in FIGS. 1 to 3. As shown in FIG. 6, the exhaust gas treatment apparatus includes a combustion chamber 1 (see FIG. 1) that combusts a process gas (exhaust gas) and oxidatively decomposes, and an exhaust gas cleaning unit 30 that is disposed downstream of the combustion chamber 1. I have. The combustion chamber 1 extends downward by a connecting pipe 19. The processing gas (exhaust gas) is supplied through the bypass valve (three-way valve) 23 in the tangential direction of the inner peripheral surface of the cylindrical combustion chamber 1. When there is a problem with the exhaust gas treatment device, the bypass valve 23 is operated, and the processing gas is not introduced into the exhaust gas treatment device, but is sent to a bypass pipe (not shown). Similarly, the fuel and the combustion-supporting gas are supplied in the tangential direction of the inner peripheral surface of the cylindrical combustion chamber 1. As described above, the fuel, the combustion-supporting gas, and the processing gas are directed toward the tangential direction of the inner peripheral surface of the combustion chamber 1 at a flow rate equal to or higher than the combustion speed of the flame. A mixed cylindrical mixed flame is formed. Water W is supplied from the water supply nozzle 5 to the upper part of the combustion chamber 1, and this water W flows down along the inner surface of the combustion chamber 1, and forms a wet wall (water film) on the inner surface of the combustion chamber. The wet wall water collects powder such as SiO 2 generated by the combustion of the processing gas. On the wall surface of the combustion chamber 1, a flame detector 6 that detects the flame in the combustion chamber 1 over the wet wall water (over the water film) is installed at a position below the water supply nozzle 5.

燃焼室1の下方には循環水タンク20が配置されている。循環水タンク20の内部には堰21が設けられており、この堰21によって上流側の第1の槽20Aと下流側の第2の槽20Bとに区画されている。濡れ壁水に捕集された粉体生成物は、接続管13を介して循環水タンク20の第1の槽20A内に落下し、第1の槽20Aの底部に堆積する。また、燃焼室1の内面を流下した濡れ壁水は第1の槽20Aに流入する。第1の槽20Aの水は、堰21をオーバーフローして第2の槽20Bに流れ込むようになっている。   A circulating water tank 20 is disposed below the combustion chamber 1. A dam 21 is provided inside the circulating water tank 20, and is divided into an upstream first tank 20A and a downstream second tank 20B. The powder product collected in the wet wall water falls into the first tank 20A of the circulating water tank 20 through the connection pipe 13, and accumulates at the bottom of the first tank 20A. Further, the wet wall water flowing down the inner surface of the combustion chamber 1 flows into the first tank 20A. The water in the first tank 20A overflows the weir 21 and flows into the second tank 20B.

燃焼室1は冷却部25を介して排ガス洗浄部30と連通している。この冷却部25は、接続管13に向かって延びる配管26と、この配管26内に配置されたスプレーノズル27とを有している。スプレーノズル27は、配管26を流れる排ガスに対向するように水を噴射する。したがって、燃焼室1により処理された排ガスは、スプレーノズル27から噴射される水によって冷却される。噴射された水は、配管26を通って循環水タンク20に回収されるようになっている。   The combustion chamber 1 communicates with the exhaust gas cleaning unit 30 via the cooling unit 25. The cooling unit 25 includes a pipe 26 extending toward the connection pipe 13 and a spray nozzle 27 disposed in the pipe 26. The spray nozzle 27 injects water so as to face the exhaust gas flowing through the pipe 26. Therefore, the exhaust gas treated by the combustion chamber 1 is cooled by the water ejected from the spray nozzle 27. The injected water is collected in the circulating water tank 20 through the pipe 26.

冷却された排ガスは、次に排ガス洗浄部30に導入される。この排ガス洗浄部30は、水により排ガスを洗浄し、排ガスに含まれる微小な粉塵を除去する装置である。この粉塵は、主として、燃焼室1での酸化分解(燃焼処理)により生成された粉体生成物である。   The cooled exhaust gas is then introduced into the exhaust gas cleaning unit 30. The exhaust gas cleaning unit 30 is an apparatus that cleans the exhaust gas with water and removes fine dust contained in the exhaust gas. This dust is mainly a powder product generated by oxidative decomposition (combustion treatment) in the combustion chamber 1.

排ガス洗浄部30は、ガス流路32を形成する壁部材31と、ガス流路32内に配置される第1のミストノズル33A、第1の水膜ノズル33B、第2のミストノズル34A、および第2の水膜ノズル34Bとを備えている。これらミストノズル33A,34A及び水膜ノズル33B,34Bは、ガス流路32の中心部に位置し、略直線状に配列されている。第1のミストノズル33Aおよび第1の水膜ノズル33Bは第1のノズルユニット33を構成し、第2のミストノズル34Aおよび第2の水膜ノズル34Bは第2のノズルユニット34を構成する。したがって、本実施形態では、2組のノズルユニット33,34が設けられている。なお、ノズルユニットは1組でもよく、3組以上のノズルユニットを設けてもよい。   The exhaust gas cleaning unit 30 includes a wall member 31 that forms a gas flow path 32, a first mist nozzle 33A, a first water film nozzle 33B, a second mist nozzle 34A, and the like disposed in the gas flow path 32. A second water film nozzle 34B. The mist nozzles 33A and 34A and the water film nozzles 33B and 34B are located in the center of the gas flow path 32 and are arranged in a substantially linear shape. The first mist nozzle 33A and the first water film nozzle 33B constitute a first nozzle unit 33, and the second mist nozzle 34A and the second water film nozzle 34B constitute a second nozzle unit 34. Therefore, in this embodiment, two sets of nozzle units 33 and 34 are provided. One nozzle unit may be provided, or three or more nozzle units may be provided.

第1のミストノズル33Aは、第1の水膜ノズル33Bよりも、排ガスの流れ方向において上流側に配置されている。同様に、第2のミストノズル34Aは、第2の水膜ノズル34Bよりも上流側に配置されている。すなわち、ミストノズルと水膜ノズルとが交互に配置されている。ミストノズル33A,34A、水膜ノズル33B,34B、壁部材31は、耐腐食性のある樹脂(例えばPVC:ポリ塩化ビニル)から構成されている。   The first mist nozzle 33A is disposed upstream of the first water film nozzle 33B in the exhaust gas flow direction. Similarly, the second mist nozzle 34A is arranged on the upstream side of the second water film nozzle 34B. That is, mist nozzles and water film nozzles are alternately arranged. The mist nozzles 33A and 34A, the water film nozzles 33B and 34B, and the wall member 31 are made of a corrosion-resistant resin (for example, PVC: polyvinyl chloride).

第1のミストノズル33Aの上流側には、排ガスの流れを整流する整流部材40が配置されている。この整流部材40は、排ガスの圧力損失を生じさせて、ガス流路32中の排ガスの流れを均一にする。整流部材40は、酸による腐食を防ぐために、金属以外の材料で構成されていることが望ましい。整流部材40の例として、樹脂で構成された不織材や、複数の開孔が形成された樹脂プレートが挙げられる。整流部材40の上流側には、ミストノズル41が配置されている。ミストノズル33A,34A,41および水膜ノズル33B,34Bは、壁部材31に取り付けられている。   On the upstream side of the first mist nozzle 33A, a rectifying member 40 that rectifies the flow of exhaust gas is disposed. The rectifying member 40 causes a pressure loss of the exhaust gas to make the flow of the exhaust gas in the gas flow path 32 uniform. The rectifying member 40 is preferably made of a material other than metal in order to prevent acid corrosion. Examples of the rectifying member 40 include a non-woven material made of resin and a resin plate in which a plurality of openings are formed. A mist nozzle 41 is disposed on the upstream side of the rectifying member 40. The mist nozzles 33A, 34A, 41 and the water film nozzles 33B, 34B are attached to the wall member 31.

図6に示すように、排ガスは、排ガス洗浄部30の下部に設けられた配管26から排ガス洗浄部30の内部に導入される。排ガスは、排ガス洗浄部30内を下から上に流れる。より詳しくは、配管26から導入された排ガスは、まず、排ガス洗浄部30のミストノズル41に向かう。そして、排ガスは、ミストノズル41により形成されたミストを通過し、整流部材40により整流される。整流部材40を通過した排ガスは均一な流れを形成し、ガス流路32を低速で上昇する。ガス流路32には、ミスト、水膜、ミスト、及び水膜がこの順に形成されている。   As shown in FIG. 6, the exhaust gas is introduced into the exhaust gas cleaning unit 30 from a pipe 26 provided in the lower part of the exhaust gas cleaning unit 30. The exhaust gas flows from the bottom to the top in the exhaust gas cleaning unit 30. More specifically, the exhaust gas introduced from the pipe 26 first goes to the mist nozzle 41 of the exhaust gas cleaning unit 30. The exhaust gas passes through the mist formed by the mist nozzle 41 and is rectified by the rectifying member 40. The exhaust gas that has passed through the rectifying member 40 forms a uniform flow and moves up the gas flow path 32 at a low speed. In the gas flow path 32, a mist, a water film, a mist, and a water film are formed in this order.

排ガスに含まれている直径1μm未満の微小な粉塵は、拡散作用(ブラウン運動)により、ミストを構成する水粒に容易に付着し、これによりミストに捕捉される。直径1μm以上の粉塵も、その多くは同様に水粒に捕捉される。水粒の径は約100μmであるので、この水粒に付着した粉塵のサイズ(径)は見かけ上大きくなる。したがって、粉塵を含む水粒は、下流側の水膜に慣性衝突により容易にぶつかり、水粒とともに粉塵は排ガスから除去される。ミスト捕捉されなかった比較的径の大きい粉塵も、同様にして水膜に捕捉され、除去される。このようにして水により洗浄された排ガスは、壁部材31の上端部から排出される。   The fine dust having a diameter of less than 1 μm contained in the exhaust gas easily adheres to the water droplets constituting the mist by the diffusion action (Brownian motion), and is thereby captured by the mist. Most of the dust having a diameter of 1 μm or more is also trapped in the water droplets. Since the diameter of the water droplet is about 100 μm, the size (diameter) of the dust adhered to the water droplet is apparently increased. Therefore, the water droplets containing dust easily collide with the downstream water film due to inertial collision, and the dust is removed from the exhaust gas together with the water particles. Dust having a relatively large diameter that has not been captured by mist is also captured and removed by the water film in the same manner. The exhaust gas thus washed with water is discharged from the upper end of the wall member 31.

図6に示すように、排ガス洗浄部30の下方には、上述した循環水タンク20が位置している。ミストノズル33A,34A,41および水膜ノズル33B,34Bから供給された水は、循環水タンク20の第2の槽20Bに回収される。第2の槽20Bに貯留された水は、循環水ポンプPによりミストノズル33A,34A,41および水膜ノズル33B,34Bに供給される。同時に、循環水は、水Wとして燃焼室1の上部に送られ、上述したように、燃焼室1の内面に濡れ壁を形成する。   As shown in FIG. 6, the circulating water tank 20 described above is located below the exhaust gas cleaning unit 30. The water supplied from the mist nozzles 33A, 34A, 41 and the water film nozzles 33B, 34B is collected in the second tank 20B of the circulating water tank 20. The water stored in the second tank 20B is supplied to the mist nozzles 33A, 34A, 41 and the water film nozzles 33B, 34B by the circulating water pump P. At the same time, the circulating water is sent to the upper portion of the combustion chamber 1 as water W, and forms a wet wall on the inner surface of the combustion chamber 1 as described above.

ミストノズル33A,34Aおよび水膜ノズル33B,34Bに供給される水は、循環水タンク20に回収された水であり、粉塵(粉体生成物など)を含んでいる。したがって、ガス流路32を洗浄するために、シャワーノズル50から市水がガス流路32に供給されるようになっている。シャワーノズル50の上方には、ミストトラップ51が設けられている。このミストトラップ51は、その内部に複数の邪魔板を有しており、ミストを捕捉することができる。このようにして、処理されて無害化された排ガスは、排気ダクトを介して最終的に大気に放出される。   The water supplied to the mist nozzles 33A, 34A and the water film nozzles 33B, 34B is water collected in the circulating water tank 20, and contains dust (powder product etc.). Accordingly, city water is supplied from the shower nozzle 50 to the gas flow path 32 in order to clean the gas flow path 32. A mist trap 51 is provided above the shower nozzle 50. The mist trap 51 has a plurality of baffle plates therein and can capture the mist. In this way, the treated and detoxified exhaust gas is finally released to the atmosphere through the exhaust duct.

循環水タンク20には水位センサ55が設けられている。この水位センサ55は第2の槽20Bの水位を監視し、第2の槽20Bの水位が所定の範囲に制御できるようになっている。また、循環水ポンプPによって移送される水の一部は、給水管52を介して循環水タンク20内に設置された複数のエダクター53に供給されるようになっている。給水管52には開閉弁V1が設置されており、開閉弁V1を開くことにより、エダクター53に給水できるようになっている。循環水タンク20には、循環水タンク20内を排水するための排水弁V2が設けられている。   The circulating water tank 20 is provided with a water level sensor 55. The water level sensor 55 monitors the water level of the second tank 20B and can control the water level of the second tank 20B within a predetermined range. A part of the water transferred by the circulating water pump P is supplied to a plurality of eductors 53 installed in the circulating water tank 20 through the water supply pipe 52. The water supply pipe 52 is provided with an on-off valve V1, and the eductor 53 can be supplied with water by opening the on-off valve V1. The circulating water tank 20 is provided with a drain valve V2 for draining the circulating water tank 20.

各エダクター53に循環水タンク20内の水を循環水ポンプPにより加圧して供給し、各エダクター53のノズルにより水の流れを絞る際に発生する圧力低下を利用してエダクター53の吸込口よりエダクター53内に循環水タンク20内の水を吸い込み、この吸い込んだ水をエダクター53のノズルから放出される水とともにエダクター53の吐出口から循環水タンク20の底部に噴射する。エダクター53の吐出口から噴射される噴射水の噴射打力により、循環水タンク20の底部にある粉体を解砕して浮遊させ、循環水タンク20の排水口20Dから、排水とともに粉体を自動で排出する。   The water in the circulating water tank 20 is pressurized and supplied to each eductor 53 by the circulating water pump P, and the pressure drop generated when the water flow is throttled by the nozzles of each eductor 53 from the suction port of the eductor 53. The water in the circulating water tank 20 is sucked into the eductor 53, and the sucked water is jetted from the discharge port of the eductor 53 to the bottom of the circulating water tank 20 together with the water discharged from the nozzle of the eductor 53. The powder at the bottom of the circulating water tank 20 is crushed and floated by the jetting force of the jet water jetted from the discharge port of the eductor 53, and the powder together with the waste water is discharged from the drain port 20D of the circulating water tank 20. Discharge automatically.

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。   Although the embodiment of the present invention has been described so far, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that the present invention may be implemented in various different forms within the scope of the technical idea.

1 燃焼室
1a 開口
2 パイロットバーナ
3A 燃料用ノズル
3B 支燃性ガス用ノズル
3C,3C−1,3C−2,3C−3 処理ガス用ノズル
5 水供給ノズル
6 火炎検知器
7 ハウジング
7a パイプ状部分
7b 収容部
8 耐熱ガラス
9 センサ
19 接続管
20 循環水タンク
20A,20B 槽
20D 排水口
21 堰
23 バイパス弁(三方弁)
25 冷却部
26 配管
27 スプレーノズル
30 排ガス洗浄部
31 壁部材
32 ガス流路
33A 第1のミストノズル
33B 第1の水膜ノズル
34A 第2のミストノズル
34B 第2の水膜ノズル
40 整流部材
41 ミストノズル
50 シャワーノズル
51 ミストトラップ
52 給水管
53 エダクター
55 水位センサ
AR 空気室
MR 混合気室
P 循環水ポンプ
PF パイロット火炎
V1 開閉弁
V2 排水弁
VW のぞき窓
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Combustion chamber 1a Opening 2 Pilot burner 3A Fuel nozzle 3B Combustion gas nozzle 3C, 3C-1, 3C-2, 3C-3 Process gas nozzle 5 Water supply nozzle 6 Flame detector 7 Housing 7a Pipe-shaped part 7b Housing 8 Heat-resistant glass 9 Sensor 19 Connection pipe 20 Circulating water tank 20A, 20B Tank 20D Drain port 21 Weir 23 Bypass valve (three-way valve)
25 cooling section 26 piping 27 spray nozzle 30 exhaust gas cleaning section 31 wall member 32 gas flow path 33A first mist nozzle 33B first water film nozzle 34A second mist nozzle 34B second water film nozzle 40 rectifying member 41 mist Nozzle 50 Shower nozzle 51 Mist trap 52 Water supply pipe 53 Eductor 55 Water level sensor AR Air chamber MR Mixture chamber P Circulating water pump PF Pilot flame V1 Open / close valve V2 Drain valve VW Peep window

Claims (9)

処理ガスを燃焼処理して無害化する排ガス処理装置において、
一端が閉塞され他端が開口した円筒容器状をなし、処理ガスを燃焼する燃焼室と、
前記燃焼室の上部壁面に設置され、燃焼室の内周面に水膜を形成するための水供給ノズルと、
前記燃焼室の壁面に設置され、前記燃焼室の内周面に形成された水膜越しに燃焼室内の火炎を検知する火炎検知器とを備えたことを特徴とする排ガス処理装置。
In exhaust gas treatment equipment that detoxifies the treatment gas by burning it,
A cylindrical chamber with one end closed and the other end open, and a combustion chamber for burning process gas;
A water supply nozzle installed on the upper wall surface of the combustion chamber, for forming a water film on the inner peripheral surface of the combustion chamber;
An exhaust gas treatment apparatus comprising: a flame detector that is installed on a wall surface of the combustion chamber and detects a flame in the combustion chamber through a water film formed on an inner peripheral surface of the combustion chamber.
前記火炎検知器は、前記燃焼室の壁面に設置されたのぞき窓と、該のぞき窓に隣接して設置され火炎を検知するセンサとから構成されることを特徴とする請求項1に記載の排ガス処理装置。   2. The exhaust gas according to claim 1, wherein the flame detector includes an observation window installed on a wall surface of the combustion chamber, and a sensor that is installed adjacent to the observation window and detects a flame. Processing equipment. 前記センサは、フォトダイオードからなることを特徴とする請求項2に記載の排ガス処理装置。   The exhaust gas treatment apparatus according to claim 2, wherein the sensor is a photodiode. 前記センサは、500nm〜1700nmの可視領域から近赤外線領域の発光を検知することにより、火炎を検知するように構成されていることを特徴とする請求項2または3に記載の排ガス処理装置。   The exhaust gas treatment apparatus according to claim 2 or 3, wherein the sensor is configured to detect a flame by detecting light emission in a near infrared region from a visible region of 500 nm to 1700 nm. 前記燃焼室は、燃料と支燃性ガスと処理ガスとをそれぞれ燃焼室の内周面の接線方向に向けて吹き込む燃料用ノズルと支燃性ガス用ノズルと処理ガス用ノズルとを備え、
前記燃料用ノズルと支燃性ガス用ノズルと処理ガス用ノズルは、前記燃焼室の軸線に直交する同一平面上に位置していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
The combustion chamber includes a fuel nozzle, a fuel-supporting gas nozzle, and a processing gas nozzle that blow fuel, a combustion-supporting gas, and a processing gas toward the tangential direction of the inner peripheral surface of the combustion chamber, respectively.
5. The fuel nozzle, the combustion-supporting gas nozzle, and the processing gas nozzle are located on the same plane orthogonal to the axis of the combustion chamber. The exhaust gas treatment apparatus described.
前記燃料と支燃性ガスと処理ガスとを前記燃焼室の内周面の接線方向に向けて吹き込むことにより、前記燃焼室内に円筒状混合火炎を形成することを特徴とする請求項5に記載の排ガス処理装置。   6. A cylindrical mixed flame is formed in the combustion chamber by blowing the fuel, a combustion-supporting gas, and a processing gas toward a tangential direction of an inner peripheral surface of the combustion chamber. Exhaust gas treatment equipment. 前記燃焼室は、燃料と支燃性ガスと処理ガスとをそれぞれ燃焼室の内周面の接線方向に向けて吹き込む燃料用ノズルと支燃性ガス用ノズルと処理ガス用ノズルとを備え、
前記燃料用ノズルと支燃性ガス用ノズルと処理ガス用ノズルは、燃料と支燃性ガスと処理ガスとをそれぞれ燃焼室の内周面の接線方向に向けて吹き込んで、前記燃料と支燃性ガスと処理ガスの三種混合の旋回流を形成することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
The combustion chamber includes a fuel nozzle, a fuel-supporting gas nozzle, and a processing gas nozzle that blow fuel, a combustion-supporting gas, and a processing gas toward the tangential direction of the inner peripheral surface of the combustion chamber, respectively.
The nozzle for fuel, the nozzle for combustion-supporting gas, and the nozzle for processing gas blow the fuel, the combustion-supporting gas, and the processing gas toward the tangential direction of the inner peripheral surface of the combustion chamber, respectively. The exhaust gas treatment apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein a swirling flow of three kinds of a mixed gas and a processing gas is formed.
前記燃料と支燃性ガスと処理ガスの三種混合の旋回流により、前記燃焼室内に円筒状混合火炎を形成することを特徴とする請求項7記載の排ガス処理装置。   8. The exhaust gas treatment apparatus according to claim 7, wherein a cylindrical mixed flame is formed in the combustion chamber by a swirling flow of a triple mixture of the fuel, a combustion-supporting gas, and a processing gas. 前記円筒状混合火炎の旋回力により、前記燃焼室の内周面上の水膜を旋回させることを特徴とする請求項6または8に記載の排ガス処理装置。   The exhaust gas treatment apparatus according to claim 6 or 8, wherein a water film on an inner peripheral surface of the combustion chamber is swirled by a swirling force of the cylindrical mixed flame.
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