JP2688655B2 - Combustion treatment method and equipment for toxic gas - Google Patents

Combustion treatment method and equipment for toxic gas

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JP2688655B2 JP63218389A JP21838988A JP2688655B2 JP 2688655 B2 JP2688655 B2 JP 2688655B2 JP 63218389 A JP63218389 A JP 63218389A JP 21838988 A JP21838988 A JP 21838988A JP 2688655 B2 JP2688655 B2 JP 2688655B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、アルシン(AsH3)、ホスフィン(PH3)、
ジボラン(B2H6)、モノシラン(SiH4)等で代表される
有毒性ガスを無害化するための燃焼処理方法及び装置に
関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to arsine (AsH 3 ), phosphine (PH 3 ),
The present invention relates to a combustion treatment method and apparatus for detoxifying a toxic gas represented by diborane (B 2 H 6 ) and monosilane (SiH 4 ).

〔従来技術及びその問題点〕[Prior art and its problems]

半導体製造工程からは、前記した如きガス状の有毒性
物質を含む有毒性排ガスが生成する。このような有毒性
排ガスは人体に対する毒性が極めて高いので、その大気
への放出に際しては、それに含まれる有毒性物質の完全
除去が要求される。
From the semiconductor manufacturing process, toxic exhaust gas containing the gaseous toxic substance as described above is generated. Since such toxic exhaust gas is extremely toxic to the human body, when it is released into the atmosphere, it is necessary to completely remove toxic substances contained therein.

排ガス中に含まれる有毒性物質を除去するための有効
な方法の1つとして、燃焼法が知られている(特開昭62
−134414号、特開昭62−152517号)。この方法は、排ガ
ス中の有毒性物質を燃焼条件で酸化分解し、単体元素や
酸化物の固体状物質に変換させて除去する方法である。
As one of effective methods for removing toxic substances contained in exhaust gas, a combustion method is known (Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-62).
-134414, JP-A-62-152517). This method is a method in which toxic substances in exhaust gas are oxidatively decomposed under combustion conditions, and converted into solid substances such as elemental elements and oxides to remove them.

この固体状物質も有毒であるため完全に燃焼ガス中か
ら除去されなければならないが、生成される固体状物質
は、気相で生成されるためサブミクロンサイズの微粉末
であることから、通常の数ミクロンサイズの微粉末に比
し燃焼ガス中のこの固体微粉末を燃焼ガスから完全除去
するのに著しい困難が生じる。前記従来の方法において
は、生成した微粉末を排ガス中に同伴させて燃焼炉外へ
導き、炉外に設けた湿式除塵装置を用いて排ガスから除
去している。
This solid substance is also toxic and must be completely removed from the combustion gas.However, since the solid substance produced is a submicron-sized fine powder because it is produced in the gas phase, the usual solid substance is produced. Significant difficulties arise in completely removing this solid fine powder in the combustion gas from the combustion gas compared to a fine powder of several microns in size. In the above-mentioned conventional method, the produced fine powder is entrained in the exhaust gas, guided to the outside of the combustion furnace, and removed from the exhaust gas by using a wet dust remover provided outside the furnace.

即ち、燃焼炉と湿式除塵装置をそれぞれ用いる2工程
で有毒性ガスを処理するため、効率的でない上、装置設
置スペースが大きくなる。また、従来の湿式除塵装置に
おける固体微粉末の除去率も高くない。さらに燃焼炉外
で固体微粉末を捕集するために、炉外に微粉末を導出し
なければならない。しかし微粉末を完全に炉外へ導出さ
せることは困難であり、燃焼炉壁等の固体表面に付着す
ることもある。このため、従来技術においては、燃焼炉
の排気口方向に比較的線速度の大きい空気流を強制的に
形成して炉壁への微粉末の付着の防止を提案している。
しかし、このような線速度の大きい空気流の形成は経済
的でないばかりか、これによっても炉壁への付着を完全
防止することは困難で、炉壁には依然として少量ながら
微粉末の付着が起る。そして、時間の経過とともにその
付着量は増加し、最終的には塊となって不規則的に炉壁
から落下し、装置の運転条件、特に圧力条件を変動させ
て有毒性ガスの完全燃焼を妨げる結果となる。また、微
粉末の高温炉壁への付着は、炉壁腐食の原因ともなり好
ましくない。さらに、アルシンやホスフィン等の火炎形
成がむつかしい有毒性ガスの燃焼では、微粉末の炉外へ
の排出効果を高めるために前記したように空気流の線速
度を増加させると、火炎の吹飛びが起りやすく、有毒性
ガスが未燃焼又は未分解のまま炉外へ排出されるという
危険がある。
That is, since the toxic gas is treated in two steps using the combustion furnace and the wet dust remover, respectively, it is not efficient and the equipment installation space becomes large. Further, the removal rate of solid fine powder in the conventional wet dust remover is not high. Furthermore, in order to collect the solid fine powder outside the combustion furnace, the fine powder must be discharged outside the furnace. However, it is difficult to completely remove the fine powder outside the furnace, and it may adhere to the solid surface such as the combustion furnace wall. Therefore, in the prior art, it is proposed to forcibly form an air flow having a relatively high linear velocity in the exhaust port direction of the combustion furnace to prevent the fine powder from adhering to the furnace wall.
However, the formation of such a high-velocity airflow is not economical, and it is difficult to completely prevent the adherence to the furnace wall, and even a small amount of fine powder adheres to the furnace wall. It Then, the adhered amount increases with the passage of time, and eventually it becomes a lump and drops irregularly from the furnace wall, and the operating conditions of the equipment, especially the pressure conditions, are changed to completely burn the toxic gas. This will result in hindrance. Further, the adhesion of fine powder to the high temperature furnace wall is not preferable because it causes the furnace wall corrosion. Furthermore, in the combustion of toxic gases such as arsine and phosphine where flame formation is difficult, if the linear velocity of the air flow is increased as described above in order to enhance the effect of discharging fine powder to the outside of the furnace, flame blow-off will occur. It is likely to occur, and there is a risk that toxic gas will be discharged to the outside of the furnace without being burnt or undecomposed.

前記のように、従来の方法では、有毒性ガスの燃焼処
理によって生成した固体微粉末は、燃焼ガスとともに炉
外へ排出し、湿式除塵装置及び気液分離器を用いて除去
されている。この場合、湿式除塵装置は、燃焼ガスの冷
却を兼ねるもので、スプレー塔、充填塔、ベンチュリー
スクラバー等が一般的である。
As described above, in the conventional method, the solid fine powder generated by the combustion process of the toxic gas is discharged to the outside of the furnace together with the combustion gas, and is removed using the wet dust remover and the gas-liquid separator. In this case, the wet dust remover also serves to cool the combustion gas, and is generally a spray tower, a packed tower, a venturi scrubber, or the like.

しかし、通常のスプレー塔や充填塔では、装置の圧力
損失はベンチュリースクラバーに比べれば小さいという
利点はあるものの、固体微粉末を完全除去することは非
常にむつかしい。一方、ベンチュリースクラバーでは、
固体微粉末の除去については通常のスプレー塔や充填塔
より効率が高いが、装置の圧力損失が大きくなるという
問題がある。さらに、これらの除塵装置では、大量の水
を必要とする上、固体微粉末を捕捉吸収した大量の排水
が生成し、その処理が困難であるという問題も生じる。
However, in an ordinary spray tower or packed tower, although the pressure loss of the apparatus is smaller than that of the Venturi scrubber, it is very difficult to completely remove the solid fine powder. On the other hand, in the Venturi Scrubber,
The removal of solid fine powder is more efficient than the usual spray tower and packed tower, but there is a problem that the pressure loss of the apparatus becomes large. Furthermore, in these dust removers, a large amount of water is required, and a large amount of wastewater that has captured and absorbed solid fine powder is generated, which makes it difficult to treat the wastewater.

〔発明の課題〕[Problem of the Invention]

本発明は、従来技術に見られる前記問題を解決し、燃
焼炉を含む1つの装置内において燃焼により生成する有
毒性の固体微粉末を効率的に高除去率で除去し、さらに
炉壁面への固体微粉末の付着を実質上完全に防止するこ
とを可能とした有毒性ガスの燃焼処理方法及び装置を提
供することをその課題とする。
The present invention solves the above problems found in the prior art, efficiently removes toxic solid fine powder generated by combustion in one device including a combustion furnace at a high removal rate, and further It is an object of the present invention to provide a toxic gas combustion treatment method and apparatus capable of substantially completely preventing solid fine powder from adhering.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ね
た結果、本発明を完成するに到った。
The present inventors have completed the present invention as a result of earnest studies to solve the above problems.

即ち、本発明によれば、燃焼処理により固体微粉末を
生成する有毒性ガスを燃焼処理する方法において、該有
毒性ガスを、炉壁内面の上端部から下端部へ流下する水
膜を形成した燃焼炉内において燃焼処理し、該燃焼処理
により生成した固体微粉末を該流下水膜に捕捉吸収させ
るとともに、該燃焼処理により生成した燃焼ガスに水滴
を接触させて該燃焼ガス中に含まれる固体微粉末を該水
滴に捕捉吸収させ、これらの固体微粉末を捕捉吸収した
水と燃焼ガスを、該燃焼炉の底部に直結する気液分離器
に導いて気液分離することを特徴とする有毒性ガスの燃
焼処理方法及びその装置が提供される。
That is, according to the present invention, in a method of burning a toxic gas that produces solid fine powder by burning, a water film is formed to flow the toxic gas from the upper end to the lower end of the inner surface of the furnace wall. A solid contained in the combustion gas produced by the combustion treatment in the combustion furnace, the fine powder produced by the combustion treatment being captured and absorbed by the falling water film, and the water droplets being brought into contact with the combustion gas produced by the combustion treatment. It is characterized in that fine powder is captured and absorbed in the water droplets, and water and combustion gas that have captured and absorbed these solid fine powders are introduced into a gas-liquid separator directly connected to the bottom of the combustion furnace for gas-liquid separation. A method and apparatus for burning toxic gases are provided.

本発明で処理対象とする有毒性ガスは、燃焼処理によ
り固体微粉末を生成するものである。このような有毒性
ガスの代表例としては、アルシン、ホスフィン、ジボラ
ン、セレン化水素、モノシラン、クロロシラン、トリメ
チルガリウム、トリメチルインジウム、トリメチルアル
ミニウム等の周期律表III族〜V族の元素の化合物であ
り、常温で気体状態を示すものが挙げられる。こによう
な有毒性ガスは、半導体製造工程や、新素材製造工程、
高ファィバー製造工程等の反応工程から生成される排ガ
ス中に含まれる。このような排ガスにおいて、有毒性ガ
ス含有量は、容量%で、0.01〜50%であり、残部は、そ
の排ガスの種類に対応して、水素ガスや、窒素、アルゴ
ン等のガスからなる。なお、本明細書でいう有毒性ガス
とは、前記したガス状の有毒性物質からなるガスの他、
これを含む各種排ガスを意味するものである。
The toxic gas to be treated in the present invention generates solid fine powder by combustion treatment. Representative examples of such toxic gases include compounds of Group III to V elements of the periodic table such as arsine, phosphine, diborane, hydrogen selenide, monosilane, chlorosilane, trimethylgallium, trimethylindium, and trimethylaluminum. And those which show a gaseous state at room temperature. Such toxic gas is used in semiconductor manufacturing process, new material manufacturing process,
It is contained in the exhaust gas generated from the reaction process such as the high fiber manufacturing process. In such exhaust gas, the toxic gas content is 0.01% to 50% in volume%, and the balance consists of hydrogen gas, gases such as nitrogen and argon, etc., depending on the type of the exhaust gas. Incidentally, the toxic gas referred to in the present specification, in addition to the gas consisting of the above-mentioned gaseous toxic substance,
It means various exhaust gases including this.

また、排ガス中に可燃成分が少なく火炎形成の不十分
なときは、排ガスに、水素、メタン等の可燃性ガスを混
合してもよい。
Further, when the amount of combustible components in the exhaust gas is small and flame formation is insufficient, a combustible gas such as hydrogen or methane may be mixed in the exhaust gas.

前記のような有毒性ガスを燃焼処理すると、固体微粉
末を生成する。例えば、アルシンを燃焼処理すると、砒
素(As)や砒素酸化物(As2O3)、ホスフィンを燃焼処
理すると、隣(P)、リン酸化物(P2O5)、シランを燃
焼させると、硅素(Si)、硅素酸化物(SiO、SiO2)等
の固体微粉末がそれぞれ生成する。本発明においては、
この燃焼処理により生成した固体微粉末は、炉壁内面を
流下する水膜によって捕捉される。
When the above toxic gas is burned, solid fine powder is produced. For example, when arsine is burnt, arsenic (As) and arsenic oxide (As 2 O 3 ) and phosphine are burnt, and adjacent (P), phosphorous oxide (P 2 O 5 ) and silane are burnt. Solid fine powders such as silicon (Si) and silicon oxides (SiO, SiO 2 ) are produced respectively. In the present invention,
The solid fine powder generated by this combustion process is captured by the water film flowing down the inner surface of the furnace wall.

本発明を実施する場合、燃焼バーナから、燃焼ガス排
出口へ向うように炉内ガスを流してもよい。排出口へ向
う炉内ガスの線速度は、1m/秒以下、好ましくは0.05m/
秒以下、さらに好ましくは0.01m/秒以下にするのがよ
い。このような非常に遅い炉内の線速度では、固体微粉
末の炉内の滞留時間が長くなり、固体微粉末は炉内壁水
膜面と長く接触し、炉内壁水膜によって効率よく炉内ガ
スから除去される。特に火炎を下向きとした場合、炉内
ガスと逆向きの火炎からの上向きの熱対流による固体微
粉末の混合流動化を促進し、炉内壁水膜との接触を増長
し、捕捉効率を高めることができる。
When carrying out the present invention, the in-furnace gas may flow from the combustion burner toward the combustion gas outlet. The linear velocity of the gas in the furnace toward the outlet is 1 m / sec or less, preferably 0.05 m /
It is good to be below a second, More preferably, it is below 0.01 m / sec. At such a very low linear velocity in the furnace, the residence time of the solid fine powder in the furnace becomes long, the solid fine powder is in long contact with the water film surface of the inner wall of the furnace, and the inner wall water film efficiently causes the gas in the furnace Removed from. Especially when the flame is directed downward, promote the fluidization of solid fine powder by upward heat convection from the flame in the opposite direction to the gas in the furnace, increase the contact with the water film on the inner wall of the furnace, and improve the trapping efficiency. You can

本発明においては、この燃焼処理により生成する固体
微粉末は、燃焼炉を含む1つの筒体状の装置内で水に捕
捉吸収させて除去する。
In the present invention, the solid fine powder generated by this combustion treatment is captured and absorbed by water in one cylindrical device including a combustion furnace to be removed.

次に、本発明を図面によりさらに詳細に説明する。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

第1図は、本発明の方法を実施するための有毒性ガス
燃焼処理装置の説明断面図を示す。この装置は、燃焼炉
と燃焼炉の底部に直結された気液分離器とから構成さ
れ、全体は1つの筒体状に形成されている。この場合、
燃焼炉スプレー、充填層、気液分離器を縦型に並べるこ
とができ、設置スペースが極小化され、工業上実用的と
なる。第1図において、筒体部Aが燃焼炉Aを形成し、
筒体部Bが気液分離器Bを形成している。
FIG. 1 shows an explanatory sectional view of a toxic gas combustion processing apparatus for carrying out the method of the present invention. This device is composed of a combustion furnace and a gas-liquid separator directly connected to the bottom of the combustion furnace, and is formed in one tubular shape as a whole. in this case,
Combustion furnace spray, packed bed, gas-liquid separator can be arranged vertically, and the installation space is minimized, which is industrially practical. In FIG. 1, the cylindrical portion A forms the combustion furnace A,
The tubular portion B forms a gas-liquid separator B.

燃焼炉Aは、天井部2を有する筒体1と、その天井部
2に配設した拡散型バーナ3と、その上端部に配設した
水噴射ノズル4(第2図参照)と、その下部に配設した
水スプレーノズル5を各備えている。さらに、必要に応
じ、炉内上部の炉壁の一部を外方へ突出する凹部壁6に
形成し、ここにパイロットバーナ7を配設し、また、こ
のパイロットバーナの対向炉壁に開口部を形成し、この
開口部をシールドガラス8で封止し、その後部に紫外線
検知装置を付設する。この紫外線検知装置は紫外線検知
管9とこれを支持する支持管10とから構成される。
The combustion furnace A includes a cylindrical body 1 having a ceiling portion 2, a diffusion burner 3 disposed on the ceiling portion 2, a water injection nozzle 4 disposed on the upper end portion thereof (see FIG. 2), and a lower portion thereof. Each is equipped with a water spray nozzle 5 arranged in. Further, if necessary, a part of the furnace wall in the upper part of the furnace is formed in the recess wall 6 projecting outward, the pilot burner 7 is disposed there, and an opening is formed in the counter furnace wall of this pilot burner. Is formed, the opening is sealed with the shield glass 8, and an ultraviolet ray detector is attached to the rear part. This ultraviolet ray detector comprises an ultraviolet ray detector tube 9 and a support tube 10 for supporting it.

炉内上端部に配設する水噴射ノズル4は、第2図に示
すように、その噴射方向が筒体1の周方向(接線方向)
に向けてあり、噴射水は旋回流となって炉内壁面に供給
される。このような噴射水の供給により、炉内壁面には
上端部から下部へ向けて流下する水膜11が形成される。
噴射水の形成は、例えば、ポンプによる圧縮水をノズル
から噴射することによって行うことができる他、好まし
くは、水に圧縮ガスを混合し、この混合物を炉内上端部
内壁面に対し接線方向に噴射することによって行うこと
ができる。圧縮ガスとしては、通常、空気が用いられ
る。
As shown in FIG. 2, the water jet nozzle 4 arranged at the upper end of the furnace has its jet direction in the circumferential direction (tangential direction) of the tubular body 1.
The jet water becomes a swirl flow and is supplied to the inner wall surface of the furnace. By supplying such jet water, a water film 11 that flows down from the upper end portion to the lower portion is formed on the inner wall surface of the furnace.
The injection water can be formed, for example, by injecting compressed water with a pump from a nozzle, and preferably, the water is mixed with a compressed gas, and the mixture is injected tangentially to the inner wall surface of the upper end of the furnace. Can be done by doing. Air is usually used as the compressed gas.

前記のようにして、炉内上端部に噴射水を炉内周方向
に旋回させて導入する時には、炉の傾きに大きく影響さ
れず、水膜を炉壁内面に容易に形成することができる。
また、圧縮ガスを混入して流速を上げて噴射する時に
は、噴射水に必要な水量が少なくてすむばかりか、天井
部に水膜を形成し、天井部を通じてバーナ外周表面にも
水膜を形成し得る利点がある。またバーナ外周表面に水
膜を形成させることにより、バーナ外周面やバーナ先端
部に付着する固体微粉末を捕捉除去することができ、固
体微粉末によるバーナの腐食や閉塞を防止することがで
きる。さらに、この場合、バーナ外周部に水冷ジャケッ
トを形成してバーナ温度を低下させ、バーナ外周面上の
水膜の蒸発を防止することにより、より少ない水量でバ
ーナ外周面に水膜を形成させることができる。
As described above, when the jet water is introduced into the upper end of the furnace while swirling in the inner peripheral direction of the furnace, the water film can be easily formed on the inner surface of the furnace wall without being largely affected by the inclination of the furnace.
In addition, when the compressed gas is mixed and the flow velocity is increased and the water is injected, not only does the amount of water required for the injected water be small, but a water film is formed on the ceiling, and a water film is also formed on the outer peripheral surface of the burner through the ceiling. There are possible advantages. Further, by forming a water film on the outer peripheral surface of the burner, it is possible to capture and remove the solid fine powder adhering to the outer peripheral surface of the burner and the tip of the burner, and prevent the burner from being corroded or blocked by the solid fine powder. Further, in this case, by forming a water cooling jacket on the outer peripheral portion of the burner to lower the burner temperature and prevent evaporation of the water film on the outer peripheral surface of the burner, a water film can be formed on the outer peripheral surface of the burner with a smaller amount of water. You can

本発明で用いる燃焼バーナとしては、拡散型バーナの
使用が好ましい。拡散型バーナでは、燃焼炉内のバーナ
先端において有毒性ガスと支燃ガスとの混合が行われ
る。燃焼炉に入る手前で有毒性ガスと支燃ガスとの混合
を行う予備混合方式のバーナでは、その有毒性ガスが高
反応性の場合、その有毒性ガスと支燃ガスとがノズル内
で反応し、固形分を生成するため、ノズル閉塞の問題が
生じるので好ましくない。この拡散型バーナの基本構造
は、有毒性ガス流通路と支燃ガス流路をそれぞれ独立し
て有するものであり、必要に応じ、可燃性ガス流路や不
活性ガス流路を有し、また外周部に水冷ジャケットを有
する。支燃ガスとしては、空気又は酸素が用いられる。
可燃性ガスとしては、水素、メタン、プロパン等が用い
られる。
As the combustion burner used in the present invention, it is preferable to use a diffusion type burner. In the diffusion type burner, the toxic gas and the combustion supporting gas are mixed at the burner tip in the combustion furnace. In a pre-mixing burner that mixes toxic gas and supporting gas before entering the combustion furnace, if the toxic gas is highly reactive, the toxic gas reacts with the supporting gas in the nozzle. However, since solid content is generated, the problem of nozzle clogging occurs, which is not preferable. The basic structure of this diffusion type burner has a toxic gas flow path and a supporting gas flow path independently, and has a flammable gas flow path and an inert gas flow path as necessary. The outer periphery has a water-cooled jacket. Air or oxygen is used as the combustion supporting gas.
As the combustible gas, hydrogen, methane, propane or the like is used.

有毒性ガス流路と支燃ガス流路との間に可燃性ガス流
路を介在させる時には、バーナ出口直後における有毒性
ガスと支燃ガスとの拡散混合を防止し得るので、固体微
粉末のバーナ先端部への付着が防止される。しかも、こ
の場合には、バーナ先端部では、支燃ガスは可燃性ガス
との反応により全て消費されて、有毒性ガス内まで拡散
しないので、バーナ先端部での有毒性ガスと酸素との反
応を確実に防止することができる。前記可燃性ガスに代
えて窒素ガス等の不活性ガスを使用することによって
も、バーナ先端部での有毒性ガスと支燃ガスとの拡散混
合を防止し得るが、この場合には、バーナ先端部での有
毒性ガスと酸素との反応を完全には、防止し得ないの
で、有毒性ガスが高温度である場合や、長時間の燃焼処
理を行う場合には、バーナ先端部への固体微粉末の付着
を十分には防止することができず、しかも燃焼効率が低
下するという問題がある。
When a flammable gas flow path is interposed between the toxic gas flow path and the supporting gas flow path, diffusion mixing of the toxic gas and the supporting gas immediately after the burner outlet can be prevented. Adhesion to the burner tip is prevented. Moreover, in this case, at the tip of the burner, the combustion-supporting gas is completely consumed by the reaction with the combustible gas and does not diffuse into the toxic gas, so the reaction between the toxic gas and oxygen at the tip of the burner. Can be reliably prevented. By using an inert gas such as nitrogen gas instead of the flammable gas, it is possible to prevent the toxic gas and the combustion-supporting gas from diffusing and mixing at the burner tip, but in this case, the burner tip is used. Since it is not possible to completely prevent the reaction between toxic gas and oxygen in the burner section, when the toxic gas is at a high temperature or when burned for a long time, the solids on the burner tip are There is a problem that the adhesion of fine powder cannot be sufficiently prevented and the combustion efficiency is lowered.

第3図に拡散型バーナの説明横断面図を示す。 FIG. 3 shows an explanatory transverse sectional view of the diffusion type burner.

第3図(a)は4重管構造のバーナの説明図である。
中心部に位置する第1導管41は有毒性ガスノズルを形成
し、その外側に位置する第2導管42は1次支燃ガスノズ
ルを形成し、その外側に位置する第3導管43は2次支燃
ガスノズルを形成し、その外側の第4導管44はその先端
が封止され、冷却ジャケットを形成する。
FIG. 3A is an explanatory view of a burner having a quadruple tube structure.
The first conduit 41 located in the central part forms a toxic gas nozzle, the second conduit 42 located outside thereof forms the primary combustion-supporting gas nozzle, and the third conduit 43 located outside thereof forms the secondary combustion-supporting gas nozzle. Forming a gas nozzle, the fourth conduit 44 on the outside is sealed at its tip and forms a cooling jacket.

第3図(b)は3重管構造のバーナの説明断面図であ
る。中心部に位置する第1導管41は有毒性ガスノズルを
形成し、その外側に位置する第2導管42は支燃ガスノズ
ルを形成し、その外側に位置する第3導管43はその先端
が封止されて冷却ジャケットを形成する。
FIG. 3B is an explanatory sectional view of a burner having a triple tube structure. The first conduit 41 located in the central part forms a toxic gas nozzle, the second conduit 42 located outside thereof forms a combustion-supporting gas nozzle, and the third conduit 43 located outside thereof has its tip sealed. To form a cooling jacket.

第3図(c)は、他の4重管構造のバーナの説明断面
図である。中心部に位置する第1導管41は有毒性ガスノ
ズルを形成し、その外側に位置する第2導管42′は可燃
性ガスノズルを形成し、その外側に位置する第3導管43
は支燃ガスノズルを形成し、その外側に位置する第4導
管44はその先端が封止されて冷却ジャケットを形成す
る。
FIG. 3C is an explanatory sectional view of another burner having a quadruple pipe structure. A centrally located first conduit 41 forms a toxic gas nozzle and an outer second conduit 42 'forms a flammable gas nozzle and an outer third conduit 43.
Forms a combustion-supporting gas nozzle, and the fourth conduit 44 located outside thereof is sealed at its tip to form a cooling jacket.

第3図(d)はさらに他の4重管構造のバーナの説明
断面図である。中心部に位置する第1導管41′は可燃性
ガスノズルを形成し、その外側に位置する導管42′は有
毒性ガスノズルを形成し、その外側に位置する導管43′
は可燃性ガスノズルを形成し、その外側に位置する導管
44′は支燃ガスノズルを形成する。
FIG. 3D is an explanatory cross-sectional view of yet another burner having a quadruple pipe structure. A centrally located first conduit 41 'forms a flammable gas nozzle and an outer conduit 42' forms a toxic gas nozzle and an outer conduit 43 '.
Is the conduit that forms the flammable gas nozzle and is located outside it
44 'forms a combustion-supporting gas nozzle.

第3図(e)は、2重管の中心部に複数の導管を挿入
した構造のバーナの説明図である。中心部の複数の導管
41は有毒性ガスノズルを形成し、それを包囲する導管45
は可燃性ガスノズル、その外側に位置する導管42は支燃
性ガスノズルを形成する。
FIG. 3 (e) is an explanatory view of a burner having a structure in which a plurality of conduits are inserted in the central portion of the double pipe. Multiple conduits in the center
41 is a conduit 45 forming a toxic gas nozzle and surrounding it
Is a combustible gas nozzle, and the conduit 42 located outside thereof is a combustible gas nozzle.

第1図に示した装置の燃焼炉Aにおいて、炉内下部壁
に配設されたスプレーノズル5は、炉内に水滴を噴射
し、燃焼ガスに衝突させて、燃焼ガスを急冷するととも
に、炉内壁水膜を併せて燃焼ガス中の固体微粉末を除去
するために設けられたものである。即ち、燃焼ガスを急
冷することにより、ガス中の水蒸気が固体微粉末を核と
して凝縮して水滴化し、固体微粉末を水滴中に取込み除
去するものであり、また、固体微粉末と噴射水滴とが衝
突することにより、固体微粉末が水滴中に取込まれ除去
される。この水滴噴射は炉内壁水膜と共に、炉内におけ
る固体微粉末の除去を効率的に行わせる。
In the combustion furnace A of the apparatus shown in FIG. 1, the spray nozzle 5 arranged on the lower wall of the furnace injects water droplets into the furnace to collide with the combustion gas to rapidly cool the combustion gas. The inner wall water film is also provided to remove the solid fine powder in the combustion gas. That is, by rapidly cooling the combustion gas, the water vapor in the gas is condensed with the solid fine powder as nuclei to form water droplets, and the solid fine powder is taken up and removed in the water droplets. The solid fine powder is taken into and removed by the water droplets due to the collision with. This water droplet injection makes it possible to efficiently remove the solid fine powder in the furnace together with the water film on the inner wall of the furnace.

また、炉内上部の凹部壁6には、第4図に示すよう
に、パイロットバーナ7とともに、点火プラグ12が配置
されている。点火プラグ12の外周面は絶縁碍子から構成
され、その碍子面と凹部壁面との間の距離a及びその碍
子面とパイロットバーナの外面との間の距離bは少なく
とも約数mmの長さに保持されている。点火プラグの先端
放電部は、第4図に示すようにカギ型にするのが好まし
い。このようにしてパイロットバーナ及び点火プラグを
配置する時には、パイロットバーナの先端部及び点火プ
ラグの先端部が水膜によって連絡するのが回避され、点
火プラグとパイロットバーナとの間の短絡や点火プラグ
以外の個所における火花発生が防止される。しかも、パ
イロットバーナ及び点火プラグの表面上には、その上方
の水膜が形成された炉壁面から水滴が落下し、パイロッ
トバーナ及び点火プラグの各表面を濡らし、パイロット
バーナ及び点火プラグへの固体微粉末の付着が防止され
る。パイロットバーナの先端部や点火プラグの先端部に
固体微粉末が付着すると、パイロットバーナの点火が困
難になる等の不都合が生じるが、前記のようにしてパイ
ロットバーナを配置することによってこのような不都合
の発生は防止され、確実な点火を得ることができる。ま
た点火プラグ12の絶縁碍子部分に、例えば空気等のガス
を導入するようにして絶縁碍子部を乾燥させるようにし
てもよい。パイロットバーナ用の可燃性ガスとしては、
水素ガスが好ましく使用される。水素ガスの使用は、メ
タンやプロパン等の可燃性ガスの使用に比べ、燃焼範囲
(混合比、線速度)が広がり、パイロットバーナを小型
化することが可能で、しかも線速を速めても火炎の吹飛
びが起らないという利点がある。
Further, as shown in FIG. 4, an ignition plug 12 is arranged together with the pilot burner 7 on the recess wall 6 in the upper part of the furnace. The outer peripheral surface of the spark plug 12 is made of an insulator, and the distance a between the insulator surface and the recess wall surface and the distance b between the insulator surface and the outer surface of the pilot burner are kept at least about several mm. Has been done. It is preferable that the tip discharge portion of the spark plug is formed in a hook shape as shown in FIG. When arranging the pilot burner and the spark plug in this way, it is avoided that the tip part of the pilot burner and the tip part of the spark plug are connected by a water film, and a short circuit between the spark plug and the pilot burner or other than the spark plug A spark is prevented from being generated at this location. Moreover, on the surfaces of the pilot burner and the spark plug, water droplets drop from the furnace wall surface on which the water film is formed, wet the surfaces of the pilot burner and the spark plug, and the solid particles on the pilot burner and the spark plug are wetted. Powder adhesion is prevented. If solid fine powder adheres to the tip of the pilot burner or the tip of the spark plug, it causes inconvenience such as difficulty in ignition of the pilot burner. However, by disposing the pilot burner as described above, such inconvenience occurs. Is prevented, and reliable ignition can be obtained. Further, gas such as air may be introduced into the insulator portion of the ignition plug 12 to dry the insulator portion. As flammable gas for pilot burner,
Hydrogen gas is preferably used. Compared to the use of combustible gases such as methane and propane, the use of hydrogen gas expands the combustion range (mixing ratio, linear velocity), and allows the pilot burner to be downsized. It has the advantage that no blowout of

炉内上部壁にシールドガラス8を介して配設した紫外
線検知装置は、パイロットバーナの火炎の有無を検知す
るものである。本発明の場合には、シールドガラスは水
膜で洗浄され、固体微粉末の付着が防止され、火炎の検
知を確実に行うことができる。
The ultraviolet ray detection device arranged on the upper wall of the furnace via the shield glass 8 detects the presence or absence of flame in the pilot burner. In the case of the present invention, the shield glass is washed with a water film, solid fine powder is prevented from adhering, and flame detection can be reliably performed.

第1図において、前記燃焼炉Aの底部に直結された気
液分離器Bは、筒体21と、その上部に配置された燃焼ガ
ス排気管22と、その底部の液溜部26に配設された排水管
23を備え、さらに、その筒内に充填層24を備えている。
In FIG. 1, a gas-liquid separator B directly connected to the bottom of the combustion furnace A is provided in a cylinder 21, a combustion gas exhaust pipe 22 arranged above the cylinder 21, and a liquid reservoir 26 at the bottom thereof. Drain pipe
23, and further, a filling layer 24 is provided in the cylinder.

気液分離器Bは、基本的には、燃焼炉Aで生成された
固体微粉末を捕捉吸収した水と燃焼ガスとをそれぞれに
分離し得る構造のものであればよく、充填層24の配置は
必ずしも必要とされない。しかし、充填層24を配設する
時には、この充填層において、燃焼ガスと水との十分な
気液接触が達成されるので、燃焼炉Aからの燃焼ガス中
に残存固体微粉末が含まれる場合にはこれと接触する水
に捕捉吸収され、燃焼炉から排出された燃焼ガス中に残
存する有毒な固体微粉末の除去を容易に行うことができ
る。従って、この場合には、燃焼ガス中に含まれる固体
微粉末の除去を、燃焼炉において必ずしも完全に行う必
要がないことから、燃焼炉Aで用いる水量が少なくてす
み、燃焼炉の運転条件が著しく緩和されるとともに、燃
焼炉自体も小型化することができる。
The gas-liquid separator B may basically have a structure capable of separating the water and the combustion gas, which have captured and absorbed the solid fine powder generated in the combustion furnace A, into which the packed bed 24 is arranged. Is not necessarily required. However, when the packed bed 24 is provided, sufficient gas-liquid contact between the combustion gas and water is achieved in this packed bed, so that the residual solid fine powder is contained in the combustion gas from the combustion furnace A. In addition, it is possible to easily remove the toxic solid fine powder that is captured and absorbed by the water that comes into contact therewith and that remains in the combustion gas discharged from the combustion furnace. Therefore, in this case, the solid fine powder contained in the combustion gas does not necessarily have to be completely removed in the combustion furnace, so the amount of water used in the combustion furnace A can be small, and the operating conditions of the combustion furnace are The combustion furnace itself can be downsized as well as being remarkably relaxed.

充填層24の構造は任意であり、燃焼炉Aからの燃焼ガ
スと水との気液接触を行い得る構造のものであればよ
い。例えば、筒体21の上部に充填層を設け、その下方を
空間部とし、更にその下部に液溜部26を設けることもで
きる。この場合、排水管23はその底部の液溜部に、及び
排気管22はその中間の空間部に各配設する。
The structure of the packed bed 24 is arbitrary, and any structure may be used as long as it allows gas-liquid contact between the combustion gas from the combustion furnace A and water. For example, a filling layer may be provided on the upper part of the cylindrical body 21, a space below the filling layer may be provided, and a liquid reservoir 26 may be provided below the space. In this case, the drainage pipe 23 is provided in the liquid reservoir at the bottom thereof, and the exhaust pipe 22 is provided in the space portion in the middle thereof.

本発明に用いて好適な充填層は、第1図に示す如く、
充填層の上部が、炉壁内面を流下する水膜と、スプレー
ノズルにより形成された降下する水滴を合流混合し得る
形状、例えば、下向きの円錐形とし、下部が、下方に液
溜部26の上部にまで延びた柱形状とし、その外部に空間
部25を配置した構造のものである。このような構造の充
填層を用いる時には、その柱形状の充填層下端から気液
混相流が液溜部26の水面に衝突するので効率よく気液分
離することができる。また、充填層の上部から下部に気
液混相流が流通することにより生じる微細な気泡が充填
層下端部から噴出し、水面上に気泡層が形成されるの
で、気泡内の気体の運動エネルギーによる気泡と気相を
包む水膜との効率的接触が得られ、その結果、ガス中に
含まれる固体微粉末は効率よく水中に捕捉吸収される。
この場合、充填層24外部の空間部25の全部又は一部を充
填層24とは別途に充填層とし、この充填層の上部に水を
供給して気液接触を再度行ってもよい。これによりさら
に固体微粉末の捕捉率を高めることができる。
A packing layer suitable for use in the present invention is as shown in FIG.
The upper part of the packed bed has a shape capable of confluently mixing the water film flowing down the inner surface of the furnace wall and the falling water droplets formed by the spray nozzle, for example, a downward conical shape, and the lower part of the liquid reservoir part 26 downward. The structure has a pillar shape extending to the upper part, and a space 25 is arranged outside the pillar. When the packed bed having such a structure is used, the gas-liquid mixed phase flow collides with the water surface of the liquid reservoir 26 from the lower end of the column-shaped packed bed, so that the gas-liquid separation can be efficiently performed. Further, since fine bubbles generated by the flow of the gas-liquid mixed phase flow from the upper part to the lower part of the packed bed are ejected from the lower end of the packed bed to form a bubble layer on the water surface, the kinetic energy of the gas in the bubbles causes Efficient contact between the bubbles and the water film enclosing the gas phase is obtained, and as a result, the solid fine powder contained in the gas is efficiently captured and absorbed in water.
In this case, all or part of the space 25 outside the packed bed 24 may be a packed bed separately from the packed bed 24, and water may be supplied to the upper part of this packed bed to perform gas-liquid contact again. This can further increase the capture rate of the solid fine powder.

充填層の形成に用いる充填材としては、気液接触に用
いられている一般の充填材(例えば、ラーシッヒリン
グ、ボール等)を用いることもできるが、本発明の場
合、通常の精溜塔に用いられるような気液接触を効率よ
く行える充填物、例えば、10〜100メッシュの金網の小
片(寸法:5〜30mm程度)を用いるのが好ましい。金網の
小片は、円筒状、サドル型等の形状として用いるのが好
ましい。この金網の充填層の上部から下部へ気液混相流
を通過させると、液体は金網表面に均一に分散して液膜
となり、その液膜を燃焼ガスが通過するようになるた
め、良好な気液接触が起り、同時に微細な気泡が多量生
じる。そして、この気泡においては、気泡内の気体の運
動エネルギーによって気体が激しく運動するためこれを
包囲する液膜との効率的な接触が得られる。このように
して、圧力損失を小さくして、燃焼ガス中の固体微粉末
を効率よく水相に移行させ、除去することができる。
As the packing material used for forming the packing layer, a general packing material used for gas-liquid contact (for example, Raschig ring, ball, etc.) can be used, but in the case of the present invention, a normal rectification column It is preferable to use a packing material that can be efficiently contacted with gas and liquid as used in, for example, a small piece (size: about 5 to 30 mm) of a wire mesh of 10 to 100 mesh. The small pieces of wire mesh are preferably used in the shape of a cylinder, a saddle, or the like. When a gas-liquid multiphase flow is passed from the top to the bottom of the packed bed of the wire mesh, the liquid is evenly dispersed on the wire mesh surface to form a liquid film, and the combustion gas passes through the liquid film. Liquid contact occurs, and at the same time a large amount of fine bubbles are generated. Then, in this bubble, the gas moves violently due to the kinetic energy of the gas in the bubble, so that efficient contact with the liquid film surrounding the gas can be obtained. In this way, the pressure loss can be reduced, and the solid fine powder in the combustion gas can be efficiently transferred to the water phase and removed.

また、筒体21において気液分離を行うために、燃焼炉
Aからの水と燃焼ガスをロート状の捕集管で捕集し、こ
れを液溜部26の水中にバブリングさせて気液接触を行わ
せた後、水中から燃焼ガスを分離し、これを系外へ排気
することもできる。
Further, in order to perform gas-liquid separation in the cylindrical body 21, water and combustion gas from the combustion furnace A are collected by a funnel-shaped collection pipe, and this is bubbled into water in the liquid reservoir 26 to make gas-liquid contact. It is also possible to separate the combustion gas from the water and to exhaust this to the outside of the system.

次に、第1図に示した装置を用いて本発明を実施する
場合の具体例について説明する。
Next, a specific example in which the present invention is carried out using the apparatus shown in FIG. 1 will be described.

先ず、液溜部26に水を充填し、この水を排水管23、ポ
ンプ32、導管36及び導管38を通して燃焼炉Aの上端部か
ら、導管39からの加圧空気とともに炉内周方向に噴射
し、また導管37を通し、スプレーノズル5から水を炉内
に噴出させる。炉上端部からの水の噴射により、炉内壁
面には流下する水膜が形成される。この場合、水の噴射
方向を上方に幾分傾けることにより、炉の天井部に水膜
を形成することができ、また、この天井部の水膜を通じ
てバーナ3の外周面にも水膜を形成することができる。
First, the liquid reservoir 26 is filled with water, and this water is injected from the upper end of the combustion furnace A through the drain pipe 23, the pump 32, the conduit 36 and the conduit 38 in the inner circumferential direction of the furnace together with the pressurized air from the conduit 39. Then, water is jetted from the spray nozzle 5 into the furnace through the conduit 37. A water film flowing down is formed on the inner wall surface of the furnace by the water jet from the upper end of the furnace. In this case, a water film can be formed on the ceiling part of the furnace by inclining the water injection direction slightly upward, and a water film is also formed on the outer peripheral surface of the burner 3 through the water film on the ceiling part. can do.

次に、パイロットバーナ7において水素ガスを空気で
燃焼させて水素炎を形成し、バーナ3(第3図(a)に
示した4重管構造の拡散バーナを参照)の端封止の第4
導管44に水を送入して水冷ジャケットを形成し、第3導
管43に2次酸素、第2導管42に1次酸素及び第1導管41
に有毒性ガスを導入し、これらのガスをバーナ先端から
噴出させ、パイロットバーナの水素炎で着火し、燃焼さ
せる。このようにして有毒性ガスを燃焼処理することに
より、固体微粉末が生成されるが、この固体微粉末は、
炉壁に形成された水膜に捕捉吸収されるとともに、スプ
レーノズル5から噴射される水滴によっても捕捉吸収さ
れる。そして、固体微粉末を捕捉吸収した水と燃焼ガス
はそれに直結された気液分離器Bに送られ、燃焼ガス中
に残存する固体微粉末を充填層でさらに捕捉した後、気
液分離される。
Next, in the pilot burner 7, hydrogen gas is combusted with air to form a hydrogen flame, and the fourth end-sealing of the burner 3 (see the diffusion burner having the quadruple tube structure shown in FIG. 3A) is performed.
Water is introduced into the conduit 44 to form a water cooling jacket, with secondary oxygen in the third conduit 43, primary oxygen in the second conduit 42 and first conduit 41.
Toxic gases are introduced into the fuel cell, and these gases are ejected from the burner tip, ignited by the hydrogen flame of the pilot burner, and burned. By burning the toxic gas in this manner, solid fine powder is produced.
It is captured and absorbed by the water film formed on the furnace wall, and also captured and absorbed by the water droplets ejected from the spray nozzle 5. Then, the water and the combustion gas that have captured and absorbed the solid fine powder are sent to the gas-liquid separator B directly connected to the solid fine powder, and the solid fine powder remaining in the combustion gas is further captured by the packed bed, and then separated into gas and liquid. .

即ち、炉壁内面を水膜として流下する水と、スプレー
ノズルからの噴射によって形成された水滴として降下す
る水と、燃焼ガスは、充填層24の上部で合流混合され、
充填層内を気液混相流として通過し、充填層の下端部か
ら液溜部26の水面上に気泡を含む気液混相流として噴出
し、ここで気液分離される。分離された燃焼ガスは空間
部25から排気管22を通って系外へ排出される。
That is, the water that flows down as a water film on the inner surface of the furnace wall, the water that drops as water droplets formed by the spray from the spray nozzle, and the combustion gas are combined and mixed at the upper part of the packed bed 24,
It passes through the packed bed as a gas-liquid mixed phase flow, and is jetted from the lower end of the packed bed onto the water surface of the liquid reservoir 26 as a gas-liquid mixed phase flow containing bubbles, where it is separated into gas and liquid. The separated combustion gas is discharged from the space 25 through the exhaust pipe 22 to the outside of the system.

液溜部26の水は、排水管23を通ってポンプ32により燃
焼炉の上端部へ循環されるが、この循環水は冷却器34に
より所定温度(約30℃)に冷却される。
The water in the liquid reservoir 26 is circulated through the drain pipe 23 to the upper end of the combustion furnace by the pump 32, and the circulating water is cooled to a predetermined temperature (about 30 ° C.) by the cooler 34.

液溜部26の水面は、水面計35と、排水タンク31に連結
する導管31′に付設された水面調節弁33によって一定の
水位に保持される。即ち、有毒性ガスの燃焼処理におい
ては、水が副生するが、この副生水は系内における余剰
水を形成する。この余剰水は、その水面計35と水面調節
弁33によって、ライン31′を通り、タンク31に貯溜され
る。
The water level of the liquid reservoir 26 is maintained at a constant water level by a water level gauge 35 and a water level control valve 33 attached to a conduit 31 'connected to the drain tank 31. That is, in the combustion process of toxic gas, water is by-produced, and this by-product water forms surplus water in the system. This surplus water is stored in the tank 31 through the line 31 'by the water level gauge 35 and the water level control valve 33.

本発明では、有毒性ガスの燃焼処理により生成した固
体微粉末の殆んど全てを装置内において水に捕捉吸収さ
せることができる。
In the present invention, almost all of the solid fine powder generated by the combustion process of the toxic gas can be captured and absorbed by water in the device.

本発明を実施する場合、炉内の上方から下方に向う炉
内ガスの線速度は、1m/秒以下、好ましくは0.05m/秒以
下にするのがよい。このような非常に遅い炉内ガスの線
速度では、固体微粉末は炉壁面と長く接触し、炉壁水膜
によって効率よく炉内ガスから除去される。
When carrying out the present invention, the linear velocity of the in-furnace gas going from the upper side to the lower side in the furnace is preferably 1 m / sec or less, and more preferably 0.05 m / sec or less. At such a very low linear velocity of the gas in the furnace, the solid fine powder is in long contact with the wall surface of the furnace and is efficiently removed from the gas in the furnace by the water film on the wall of the furnace.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、有毒性ガスの燃焼処理によって生成
される固体微粉末は、燃焼炉A内において、炉壁内表面
に形成された水膜によって捕捉吸収され、また燃焼ガス
に接触させるスプレーノズルからの水滴によって捕捉吸
収される。さらに、気液分離器Bにおける気液接触によ
っても水に捕捉吸収される。さらに気液分離器に充填層
を設置し、気液接触率を高め、固体微粉末をより捕捉吸
収することができる。従って、本発明では、燃焼ガスと
ともに炉外へ排出される固体微粉末の量を非常に少なく
することができ、場合によっては、ほぼ零にすることが
できる。それ故、本発明では、炉外においては、小型の
フィルターを設け、燃焼ガスをこのフィルターを通すこ
とによって完全に無害化することができる。
According to the present invention, in the combustion furnace A, the solid fine powder generated by the combustion process of the toxic gas is captured and absorbed by the water film formed on the inner surface of the furnace wall, and is also brought into contact with the combustion gas. It is captured and absorbed by water droplets from the. Furthermore, the gas-liquid contact in the gas-liquid separator B is also captured and absorbed in water. Furthermore, a packed bed can be installed in the gas-liquid separator to increase the gas-liquid contact rate and to capture and absorb the solid fine powder. Therefore, according to the present invention, the amount of the fine solid powder discharged to the outside of the furnace together with the combustion gas can be made extremely small, and in some cases, can be made substantially zero. Therefore, in the present invention, a small filter is provided outside the furnace, and the combustion gas can be made completely harmless by passing through this filter.

本発明の装置は、燃焼炉、充填層、気液分離器を縦型
に直結して小型化でき、設置スペースも極めて小さくな
り、工業的実用性に富むものである。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The apparatus of the present invention can be downsized by directly connecting a combustion furnace, a packed bed, and a gas-liquid separator in a vertical type, and the installation space is extremely small, which is highly industrially practical.

また、燃焼炉壁への水膜の形成は、炉壁の冷却及び腐
食防止の点でも非常に有利である。
Further, the formation of the water film on the combustion furnace wall is very advantageous in terms of cooling the furnace wall and preventing corrosion.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

実施例1 第1図に示した装置を用い、有毒性ガスの燃焼処理を
行った。この場合、有毒性ガスとしては、ホスフィン
(PH3)5容量%と水素ガス95容量%からなるガスを用
いた。
Example 1 A toxic gas combustion treatment was performed using the apparatus shown in FIG. In this case, a gas composed of 5% by volume of phosphine (PH 3 ) and 95% by volume of hydrogen gas was used as the toxic gas.

第1図に示した装置において、導管36からの水と導管
39からの空気との混合物を燃焼炉Aの最上部から円周方
向に噴射して、炉壁に流下水膜を形成するとともに、パ
イロットバーナ7で水素を燃焼させて水素炎を形成し、
そして、スプレーノズル5から水を噴出させて、炉内に
水滴を分散させた。また、気液分離器Bの液溜部26の水
は、第1図に示すようにしてこれを前記導管38に循環
し、再使用した。なお、充填層24は、サドル型金網(メ
ッシュ:48、寸法:15mm)をロート状の支持部材に充填
し、これを気液分離用の筒体21に配置固定して形成し
た。
In the device shown in FIG. 1, water from conduit 36 and conduit
A mixture with air from 39 is injected in the circumferential direction from the top of the combustion furnace A to form a falling water film on the furnace wall, and hydrogen is burned by the pilot burner 7 to form a hydrogen flame,
Then, water was ejected from the spray nozzle 5 to disperse water droplets in the furnace. Further, the water in the liquid reservoir 26 of the gas-liquid separator B was circulated through the conduit 38 and reused as shown in FIG. The filling layer 24 was formed by filling a funnel-shaped support member with a saddle-type wire mesh (mesh: 48, size: 15 mm), and disposing the same in the gas-liquid separation cylinder 21.

次に、前記有毒性ガスを燃焼処理するために、拡散型
バーナ3(第3図(a)参照)の導管42を通して1次酸
素、導管43を通して2次酸素をそれぞれ炉内に導入する
とともに、導管41を通して前記有毒性ガスを炉内に導入
して燃焼させた。また、先端封止の導管44には水を装入
して水冷ジャケットを形成した。
Next, in order to burn the toxic gas, primary oxygen is introduced into the furnace through the conduit 42 of the diffusion burner 3 (see FIG. 3 (a)), and secondary oxygen is introduced into the furnace through the conduit 43. The toxic gas was introduced into the furnace through the conduit 41 and burned. Further, water was charged into the conduit 44 with the tip sealed to form a water cooling jacket.

次に、具体的操作条件を示す。 Next, specific operating conditions will be described.

〔燃焼条件〕[Combustion conditions]

(1)有毒性ガス(導管15,導管41) 流量:12Nl/分 (2)1次酸素(導管42) 流量:6Nl/分 (3)2次酸素(導管43) 流量:10Nl/分 〔水膜形成条件〕 (1)循環水量(導管36):7/分 (2)空気量(導管39):5/分 〔水滴形成条件〕 (1)噴水量(スプレーノズル5):19/分 〔パイロットバーナー操作条件〕 (1)水素ガス 流量:2.5Nl/分 空気量:2.5Nl/分 前記のようにして有毒性ガスを燃焼処理した結果、排
気管22から排出される燃焼ガス中にはホスフィンは全く
検出されなかった(1PPb以下)。また、燃焼ガス中に含
まれる固体微粉末(P2O5)を測定し、この測定量と全有
毒性ガス処理量に基づく固体微粉末生成量とから、装置
内における固体微粉末除去率を算出した結果、P2O5の除
去率98.6%の成績が得られる。
(1) Toxic gas (conduit 15, conduit 41) Flow rate: 12Nl / min (2) Primary oxygen (conduit 42) Flow rate: 6Nl / min (3) Secondary oxygen (conduit 43) Flow rate: 10Nl / min [Water Film formation conditions] (1) Circulating water amount (conduit 36): 7 / min (2) Air amount (conduit 39): 5 / min [Water droplet forming conditions] (1) Fountain amount (spray nozzle 5): 19 / min [ Pilot burner operating conditions] (1) Hydrogen gas flow rate: 2.5 Nl / min Air amount: 2.5 Nl / min As a result of burning the toxic gas as described above, the combustion gas discharged from the exhaust pipe 22 contains phosphine. Was not detected at all (less than 1PPb). In addition, the solid fine powder (P 2 O 5 ) contained in the combustion gas was measured, and the solid fine powder removal rate in the equipment was calculated from this measured amount and the solid fine powder production amount based on the total toxic gas treatment amount. As a result of the calculation, a P 2 O 5 removal rate of 98.6% is obtained.

また、前記燃焼処理試験終了後(試験開始100時間
後)、バーナー先端部及び炉内壁面への固体微粉末の付
着の有無を調べたところ、固体微粉末の付着は全く認め
られなかった。
Further, after the completion of the combustion treatment test (100 hours after the start of the test), the presence or absence of solid fine powder on the burner tip and the inner wall of the furnace was examined, and no solid fine powder was found to be deposited.

実施例2 実施例1において、有毒性ガスとしてモノシラン(Si
H4)5容量%と水素ガス95容量%との混合物を用いると
ともに、導管39からの空気量を40/分にした以外は同
様にして実験を行った。その結果、排気管22から排出さ
れる燃焼ガス中にはモノシランは全く検出されなかった
(0.1ppm以下)。または、装置内における固体微粉末の
除去率は93.4%であった。
Example 2 In Example 1, monosilane (Si
The same experiment was conducted except that a mixture of 5% by volume of H 4 ) and 95% by volume of hydrogen gas was used, and the amount of air from the conduit 39 was changed to 40 / min. As a result, monosilane was not detected at all in the combustion gas discharged from the exhaust pipe 22 (0.1 ppm or less). Alternatively, the removal rate of solid fine powder in the apparatus was 93.4%.

実施例3 実施例1において、有毒性ガスとしてアルシン(As
H3)2容量%と水素98容量%を用いた以外は全く同様に
して実験を行った。その結果、排気管22から排出される
燃焼ガス中にはアルシンは全く検出されず(4PPb以
下)、固体微粉末(AS2O3)の装置内における除去率は9
8.1%であった。
Example 3 In Example 1, as a toxic gas, arsine (As
The experiment was conducted in exactly the same manner except that 2% by volume of H 3 ) and 98% by volume of hydrogen were used. As a result, no arsine was detected in the combustion gas discharged from the exhaust pipe 22 (4 PPb or less), and the solid fine powder (AS 2 O 3 ) removal rate in the device was 9%.
It was 8.1%.

実施例4 実施例1において、導管39からの空気量を40にした
以外は同様にして実験を行った。その結果、この場合に
も、排気管22から排出される燃焼ガス中にはホスフィン
は全く検出されず、また固体微粉末(P2O5)の装置内に
おける除去率は96.6%であった。
Example 4 An experiment was conducted in the same manner as in Example 1 except that the air amount from the conduit 39 was changed to 40. As a result, also in this case, no phosphine was detected in the combustion gas discharged from the exhaust pipe 22, and the removal rate of the solid fine powder (P 2 O 5 ) in the apparatus was 96.6%.

実施例5 実施例4において充填層を用いない以外は同様にして
実験を行った結果、排気管22から排出される燃焼ガス中
はホスフィンは全く検出されず、また装置内の固体微粉
末(P2O5)除去率は90.8%であった。
Example 5 As a result of conducting an experiment in the same manner as in Example 4 except that the packed bed was not used, no phosphine was detected in the combustion gas discharged from the exhaust pipe 22, and the solid fine powder (P The 2 O 5 ) removal rate was 90.8%.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の方法を実施するための装置の説明断面
図であり、第2図は炉上端部に配設した噴射ノズルの配
置説明図である。 第3図(a)〜(e)は燃焼バーナの先端部の説明横断
面図である。 第4図はパイロットバーナを配設した凹部炉壁部の拡大
図である。 1……燃焼炉用筒体部、2……炉天井部、3……燃焼バ
ーナ、4……水噴射ノズル、5……水スプレーノズル、
6……凹部炉壁、7……パイロットバーナ、8……シー
ルドガラス、9……紫外線検知管、11……水膜、21……
気液分離用筒体部、22……排気管、23……排水管、24…
…充填層、25……空間部、26……液溜部、31……貯水タ
ンク、32……ポンプ、34……冷却器、35……水面計、36
……水面調節弁。
FIG. 1 is an explanatory sectional view of an apparatus for carrying out the method of the present invention, and FIG. 2 is an arrangement explanatory view of an injection nozzle arranged at the upper end of the furnace. 3 (a) to 3 (e) are explanatory transverse sectional views of the tip of the combustion burner. FIG. 4 is an enlarged view of the recessed furnace wall portion provided with the pilot burner. 1 ... Combustion furnace cylinder part, 2 ... Furnace ceiling part, 3 ... Combustion burner, 4 ... Water injection nozzle, 5 ... Water spray nozzle,
6 ... Recessed furnace wall, 7 ... Pilot burner, 8 ... Shield glass, 9 ... UV detector tube, 11 ... Water film, 21 ...
Gas-liquid separation cylinder, 22 ... Exhaust pipe, 23 ... Drain pipe, 24 ...
… Packed bed, 25 …… Space, 26 …… Liquid reservoir, 31 …… Water tank, 32 …… Pump, 34 …… Cooler, 35 …… Water level gauge, 36
...... Water level control valve.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F23J 15/04 F23J 15/00 D (72)発明者 中村 宗和 神奈川県横浜市保土ケ谷区今井町220― 17 (72)発明者 小島 千秋 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソ ニー株式会社内 (72)発明者 金子 邦雄 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソ ニー株式会社内 (72)発明者 森 芳文 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソ ニー株式会社内 (72)発明者 石川 秀人 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−134414(JP,A) 特開 昭56−34017(JP,A) 実開 昭50−126742(JP,U) 特公 昭63−2204(JP,B2)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical display location F23J 15/04 F23J 15/00 D (72) Inventor Munekazu Nakamura Imai-cho, Hodogaya-ku, Yokohama-shi, Kanagawa 220-17 (72) Inventor Chiaki Kojima 6-735 Kitashinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation (72) Inventor Kunio Kaneko 6-735 Kitashinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation (72) Inventor Yoshifumi Mori 6-735 Kitashinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation (72) Hideto Ishikawa 6-35 Kitashinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation (56) References JP-A-62-134414 (JP, A) JP-A-56-34017 (JP, A) Actually-laid-open Sho-50-126742 (JP, U) JP-B-63-2204 (JP, B2)

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】燃焼処理により固体微粉末を生成する有毒
性ガスを燃焼処理する方法において、該有毒性ガスを、
炉壁内面の上端部から下端部へ流下する水膜を形成した
燃焼炉内において燃焼処理し、該燃焼処理により生成し
た固体微粉末を該流下水膜に捕捉吸収させるとともに、
該燃焼処理により生成した燃焼ガスに水滴を接触させて
該燃焼ガス中に含まれる固体微粉末を該水滴に捕捉吸収
させ、これらの固体微粉末を捕捉吸収した水及び燃焼ガ
スを、該燃焼炉の底部に直結する気液分離器に導いて気
液分離することを特徴とする有毒性ガスの燃焼処理方
法。
1. A method of burning a toxic gas for producing a solid fine powder by the burning process, wherein the toxic gas is
Combustion treatment is performed in a combustion furnace in which a water film flowing down from the upper end to the lower end of the inner surface of the furnace wall is formed, and solid fine powder produced by the combustion treatment is captured and absorbed by the falling water film,
Water droplets are brought into contact with the combustion gas generated by the combustion treatment to capture and absorb the solid fine powder contained in the combustion gas into the water droplets. A method for combustion treatment of toxic gas, characterized by leading to a gas-liquid separator that is directly connected to the bottom of the tank to separate gas-liquid.
【請求項2】該固体微粉末を捕捉吸収した水と燃焼ガス
を充填層を通して気液接触を行わせた後、気液分離する
請求項1の方法。
2. The method according to claim 1, wherein water and combustion gas which have captured and absorbed the solid fine powder are brought into gas-liquid contact through a packed bed, and then gas-liquid separation is performed.
【請求項3】該充填層が10〜100メッシュの金網の小片
から形成されている請求項1又は2の方法。
3. The method of claim 1 or 2 wherein the packed bed is formed from pieces of wire mesh of 10 to 100 mesh.
【請求項4】該気液分離器で分離された水を再び前記水
膜及び水滴形成用に循環使用する請求項1〜3のいずれ
かの方法。
4. The method according to claim 1, wherein the water separated by the gas-liquid separator is reused again for forming the water film and water droplets.
【請求項5】縦型の燃焼炉と、該燃焼炉の底部に直結す
る気液分離器とからなり、該燃焼炉は、その天井部に拡
散型バーナ、その上端部に周方向に向う水噴射ノズル及
びその下部に水スプレーノズルをそれぞれ備え、該気液
分離器は、その上部に燃焼ガス排気管及びその底部に排
水管を備えていることを特徴とする有毒性ガス燃焼処理
装置。
5. A vertical combustion furnace and a gas-liquid separator directly connected to the bottom of the combustion furnace. The combustion furnace has a diffusion burner at its ceiling and water directed in the circumferential direction at its upper end. A toxic gas combustion treatment apparatus, comprising: an injection nozzle and a water spray nozzle at a lower portion thereof; and the gas-liquid separator having a combustion gas exhaust pipe at an upper portion thereof and a drain pipe at a lower portion thereof.
【請求項6】該気液分離器の内部に充填層を設置した請
求項5の装置。
6. The apparatus according to claim 5, wherein a packed bed is installed inside the gas-liquid separator.
【請求項7】該充填層の上部が下向きの円錐形で、その
下部が下方に延びた柱形状である請求項6の装置。
7. The apparatus of claim 6, wherein the top of said packed bed is downwardly conical and the bottom thereof is downwardly extending post-shaped.
【請求項8】該充填層が10〜100メッシュの金網の小片
から形成されている請求項6又は7の装置。
8. A device according to claim 6 or 7, wherein the packed bed is formed from pieces of wire mesh of 10 to 100 mesh.
【請求項9】該気液分離器の排水管を、ポンプを介して
該燃焼炉上端部の水噴射ノズル及び該燃焼炉下部の水ス
プレーノズルに連結させた請求項5〜8のいずれかの装
置。
9. A drainage pipe of the gas-liquid separator is connected to a water injection nozzle at the upper end of the combustion furnace and a water spray nozzle at the lower part of the combustion furnace via a pump. apparatus.
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