JP3025497B1 - 放電式排ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 排ガス中の有害物質の高温熱分解を、効率よ
く、コストを抑制して、行うことを可能とする排ガス処
理装置を提供する。 【解決手段】 上記装置は、排ガスを導入する手段、外
部電極からなるかあるいは誘電体とその外面に配設され
た外部電極とからなる横長四角筒状外側部材と、該外側
部材の内部空間の中心部に配設された板状内部電極と、
該内部電極を該外側部材に固定保持する支持体とからな
る放電エレメントを複数積み重ねたスタック構造の放電
ユニットであって、各外側部材と各内部電極との間の空
間部を排ガス通路とした排ガス放電処理手段、各電極に
通電することにより放電させる電源、及び放電処理され
た排ガスを排出する手段を備える。排ガスを導入する手
段に、あるいはこの手段と排ガス放電処理手段との間に
排ガスを無酸素状態にする手段を設けるのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電式排ガス処理
装置に関するものである。さらに詳しくいえば、本発明
は、焼却炉、ボイラー、内燃機関等の燃焼装置や熱機関
から排出された排煙、排気ガス等を放電処理してダイオ
キシン等の有害物質を熱分解して無害化する排ガス処理
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ごみや産業廃棄物の焼却施設や、ボイラ
ー、内燃機関等の熱機関から出る排煙や排ガス中にはダ
イオキシン、一酸化炭素、窒素酸化物、硫黄酸化物等各
種有害物質が含まれ、これが大気汚染や環境破壊の原因
となっている。

【０００３】このような有害物質を除去するため、種々
の燃焼炉が用いられ、例えば灯油や重油等の石油燃料と
空気との混合気を供給して廃棄物と共に８００℃程度以
下の温度で燃焼させるものが知られている。このような
燃焼炉では燃焼温度がまだ低く、廃棄物に含有される塩
化ビニル樹脂を始めとする種々の含塩素化合物等の含ハ
ロゲン物質による種々の化学反応等でダイオキシン等の
ポリハロゲン化有機化合物のような有害物質が生じやす
くなるし、また排煙や排ガス中にはこのような有害物質
がもともと存在するため、より高温下で初めて無害化さ
れる有害物質、例えば１４００℃以上の高温で分解され
るダイオキシン等を無害化することはできない。

【０００４】他方、高温での燃焼を可能とするものとし
てアーク炉が知られている。しかしながら、アーク炉は
エネルギー効率等の効率が良好でなく、コスト高となる
のを免れない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情の下、排ガス中の有害物質の高温熱分解を、効率よ
く、コストを抑制して、行うことを可能とする排ガス処
理装置を提供することを目的としてなされたものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記した
好ましい排ガス処理装置を開発するために種々研究を重
ねた結果、特定形状のスタック型放電ユニットを採択す
ることにより、その目的を達成しうることを見出し、こ
の知見に基づいて本発明を完成するに至った。

【０００７】すなわち、本発明は、排ガスを導入する手
段、外部電極からなるかあるいは誘電体とその外面に配
設された外部電極とからなる横長四角筒状外側部材と、
該外側部材の内部空間の中心部に配設された板状内部電
極と、該内部電極を該外側部材に固定保持する支持体と
からなる放電エレメントを複数積み重ねたスタック構造
の放電ユニットであって、各外側部材と各内部電極との
間の空間部を排ガス通路とした排ガス放電処理手段、各
電極に通電することにより放電させる電源、及び放電処
理された排ガスを排出する手段を備えたことを特徴とす
る放電式排ガス処理装置を提供するものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明装置は、排ガス放電処理手
段を主体とし、この手段には排ガスを導入する手段及び
放電処理された排ガスを排出する手段が接続されてい
る。この排ガス導入手段としては、例えば、その排ガス
導入口を、焼却炉や燃焼装置等に接続された排気ダクト
の排出側に接続させ、吸込ファンにより排ガスを吸気す
る形式のものが挙げられる。この排ガス排出手段として
は、例えば、その流入口を、排ガス放電処理手段の下流
側あるいは流出側に接続させ、吸込ファンにより放電処
理された排ガスを吸気する形式のものが挙げられる。こ
の排ガス放電処理手段は、横長四角筒状外側部材と、そ
の内部空間の中心部に、支持体により該外側部材に固定
保持して配設された板状内部電極と、該支持体とからな
る放電エレメントを複数積み重ねてスタック構造とした
放電ユニットであって、各外側部材と各内部電極との間
の空間部を排ガス通路としたものである。この放電エレ
メントにおける外側部材は横長の四角形状である角筒に
形成されていることが必要であり、この外側部材は上下
に等分される分割材からなるものであってもよい。この
外側部材は外部電極だけからなるか、あるいは誘電体と
その外面に接して設けた外部電極とからなるものであ
る。外部電極の材料としては金属や炭素質材料が用いら
れ、金属としてはステンレス鋼やアルミニウムが好まし
く、炭素質材料としてはグラファイトや無定形炭素が好
ましい。

【０００９】また、外部電極とともに前記誘電体を用い
る場合、これら誘電体と外部電極とは、少なくともいず
れか一方、特に少なくとも誘電体が横長の四角形状であ
る角筒に形成されているのが好ましく、例えば誘電体を
このような角筒に形成した場合、外部電極は該角筒状誘
電体の外周に金属ペーストを塗布し焼成して被着した
り、金属コイルを巻回したり、金属や炭素質材料製の角
筒で誘電体を被嵌したりして配設され、また外部電極を
このような角筒に形成した場合、誘電体は該角筒状外部
電極の内面にセラミックスペーストを塗布し焼成して被
着したり、同様の角筒として外部電極に嵌挿させたりし
て配設される。該誘電体の材料としては、セラミック
ス、中でも耐熱性セラミックス、特にアルミナが好まし
い。また、外側部材の四隅については、少なくともその
内面を丸みをつけてＲに形成するのが好ましい。

【００１０】また、内部電極の材料としては、耐熱性金
属や炭素質物質が用いられ、耐熱性金属としてはステン
レス鋼のような耐熱鋼が好ましく、炭素質物質としては
グラファイトや無定形炭素が好ましい。内部電極の形態
としては板状であれば特に制限はないが、表面積を大き
くさせたもの、例えば凹凸部を連続して形成したものが
好ましい。凹凸部としては、例えば三角形状、台形状、
波面状のものや、エンボス加工したものなどが挙げられ
る。また、内部電極において、前記横長角筒の外側部材
の四隅に対応する両端部は、外側部材の四隅の内面に形
成させた丸みに対応して丸みをつけてＲに形成するのが
好ましい。このような丸みをつけたＲ形成により、丸み
をつけなかった場合に生じる、角部にプラズマが集中す
るという不都合を防止することができる。また、前記し
たようにスタック構造とすることにより、排ガス処理量
が増大し、処理能力や処理効率を高めることができる。

【００１１】この内部電極を前記外側部材に固定保持す
る支持体については内部電極が外側部材の内部空間の中
心部に配設されるものであれば特に限定されず、好まし
くは該外側部材の内部空間にその内面に対し内部電極の
表面がほぼ等間隔になるように配設させるものである。
このように外側部材−内部電極間を等間隔とすることに
より、プラズマをほぼ均等に発生させることができる。
この支持体としては、例えば外側部材の両端に内部電極
を挟持しうる中央部と、内部電極の上下の外側部材との
間にその間隔を一定に維持するように挿入しうる端部を
有する嵌挿具などが用いられる。

【００１２】本発明装置においては、排ガス放電処理手
段の各電極に通電することにより放電させる電源が配設
される。

【００１３】また、本発明装置においては、放電により
発生させたプラズマを排ガス放電処理手段内に閉じ込め
る磁界発生手段を備えるのが好ましい。それにより、プ
ラズマ、ひいてはそれによる高温部を、磁界により発生
させた磁力線で、各放電エレメントの上記角筒のより内
部に押し込めることができる。

【００１４】また、本発明装置においては、排ガスを導
入する手段に、あるいはこの手段と排ガス放電処理手段
との間に、排ガスを無酸素状態にする手段、例えば脱酸
素剤や酸素吸着剤や還元剤を配設した帯域を設けるのが
好ましい。このようにして処理された排ガスは酸素を実
質的に有しないので、高温下で酸素と反応性を示す材
料、例えば炭素質材料であっても使用することができ
る。

【００１５】また、本発明装置においては、各外側部材
と各内部電極との間の空間部に炭素質粒体からなる導電
性発熱体を充填するのが、放電がさらに活発になり、高
温化しうるので好ましい。この炭素質粒体としては、丸
みを帯びたものと角張ったものとの混合物が、放電領域
が広がるので好ましい。

【００１６】また、本発明装置においては、導電性発熱
体を、外側部材と各内部電極との間の空間部で上下に二
分する隔板又は仕切り板を付設するのが、該発熱体を該
空間部に分散性よく分布させることができるので好まし
い。

【００１７】

【実施例】本発明装置について添付図面によりさらに詳
細に説明する。図１は、従来のごみや産業廃棄物の焼却
処理設備において、焼却炉に設けた排気ダクトと排気の
冷却装置との間に本発明装置の１例を組み込んだ設備の
説明図であり、さらに詳しくは焼却炉からの排ガスを排
気ダクトを介して冷却装置に通して冷却したのちに煙突
から排気する、従来の焼却処理設備において、排気ダク
ト−冷却装置間に本発明装置例を組み込んだ設備の説明
図である。

【００１８】図１において、Ｘ及びＹは従来の焼却処理
設備における上記排気ダクト及び冷却装置をそれぞれ示
し、排気ダクトＸの排出側には、本発明の排ガス処理装
置の１例が接続されている。この排ガス処理装置におい
ては、排ガス中から酸素を除去して排ガスを無酸素状態
とする脱酸素帯域が付設された、排ガスを吸込ファンに
より吸気する排ガス導入装置Ａの流出側あるいは下流側
に、排ガス放電処理装置Ｂが接続され、排ガス放電処理
装置Ｂで放電処理され無害化された排ガスは、排ガス放
電処理装置Ｂの流出側あるいは下流側に接続された排ガ
ス排出装置Ｃの吸込ファンにより吸気される。この排ガ
ス排出装置Ｃは、冷却装置Ｙに接続されている。排ガス
放電処理装置Ｂにおける、後述する外部電極と内部電極
間には通電することにより放電させる電源Ｄが設けられ
ている。排ガス放電処理装置Ｂは、耐火レンガやアルミ
ナのような耐熱性セラミックスなどでその作動時におけ
る高温領域を囲い込むのが、熱や電気の面からの安全性
が向上するので好ましい。

【００１９】図２は、この排ガス放電処理装置Ｂにおけ
る放電ユニットの１例の概略図であって、放電ユニット
１は、放電エレメント２…を、多段に積み重ねてスタッ
ク構造に形成されている。放電エレメント２は、ステン
レス鋼やアルミニウムなどの金属製あるいはグラファイ
ト製の外部電極２１１と誘電体２１２とをともに横長四
角筒状に形成し、外部電極２１１を外側に、誘電体２１
２を内側にして嵌合一体化させてなる外側部材２１に対
し、グラファイト製の板状内部電極２２が、支持体２３
により該内部電極の表面と該外側部材の内面すなわち誘
電体内面との間隔が全体にわたり等しくなるように配設
されている。ここで、誘電体内面の四隅及びこれに対応
する板状内部電極の両端部は丸みをつけてＲに形成され
ている。この支持体は、耐熱性絶縁体であって、内部電
極を挟持する中央部及び外側部材と内部電極との空間部
に嵌挿される端部とを一体化して形成されている。

【００２０】

【発明の効果】本発明の排ガス処理装置は、排ガス中の
有害物質の高温熱分解を、効率よく、コストを抑制し
て、行うのを可能とし、例えば既存の焼却炉等の燃焼装
置を利用し、その燃焼処理後の排ガス送出部から冷却装
置までの間に本発明装置を組み込むことで排ガス処理を
経済的に行えるという顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の排ガス処理設備において、排気ダクト
と冷却装置との間に本発明装置の１例を組み込んだ設備
の説明図。

【図２】 本発明装置の放電ユニットの１例の概略図。

【符号の説明】

Ａ 排ガス導入装置 Ｂ 排ガス放電処理装置 Ｃ 排ガス排出装置 Ｄ 電源 Ｘ 従来の焼却処理設備における排気ダクト Ｙ 従来の焼却処理設備における冷却装置 １ 放電ユニット ２ 放電エレメント ２１ 外側部材 ２１１ 外部電極 ２１２ 誘電体 ２２ 内部電極 ２３ 支持体

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排ガスを導入する手段、外部電極からな
   るかあるいは誘電体とその外面に配設された外部電極と
   からなる横長四角筒状外側部材と、該外側部材の内部空
   間の中心部に配設された板状内部電極と、該内部電極を
   該外側部材に固定保持する支持体とからなる放電エレメ
   ントを複数積み重ねたスタック構造の放電ユニットであ
   って、各外側部材と各内部電極との間の空間部を排ガス
   通路とした排ガス放電処理手段、各電極に通電すること
   により放電させる電源、及び放電処理された排ガスを排
   出する手段を備えたことを特徴とする放電式排ガス処理
   装置。
2. 【請求項２】 横長四角筒状外側部材が上下に等分され
   る分割材からなる請求項１記載の放電式排ガス処理装
   置。
3. 【請求項３】 さらに放電により発生させたプラズマを
   排ガス放電処理手段内に閉じ込める磁界発生手段を備え
   てなる請求項１又は２記載の放電式排ガス処理装置。
4. 【請求項４】 排ガスを導入する手段に、あるいはこの
   手段と排ガス放電処理手段との間に排ガスを無酸素状態
   にする手段を設けた請求項１、２又は３記載の放電式排
   ガス処理装置。
5. 【請求項５】 各外側部材と各内部電極との間の空間部
   に炭素質粒体からなる導電性発熱体を充填した請求項４
   記載の放電式排ガス処理装置。
6. 【請求項６】 炭素質粒体が丸みを帯びたものと角張っ
   たものとの混合物である請求項５記載の放電式排ガス処
   理装置。
7. 【請求項７】 導電性発熱体を、外側部材と各内部電極
   との間の空間部で上下に二分する隔板を付設した請求項
   ５又は６記載の放電式排ガス処理装置。