JP3045974U - 排気ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気ガス中のノックス、ソックス等の気体状
態で存在する大気汚染公害物質を取り除き且つダイオキ
シン類を効率良く除去できるようにし、狭い場所でも容
易に設置できるように小型化を可能とし、製造コストを
低減する。 【解決手段】 円錐状筒体３の大径開口側である排気ガ
ス吸入口３Ｂから排気ガスを渦巻き回転しながら強制的
に小径開口側である排気ガス排出口３Ａへ誘導するよう
該排気ガス吸入口３Ｂ側に回転ファン２１を配し、回転
ファン２１下部から排気ガスの進行方向に沿って円錐状
筒体３内部へ向けて圧縮空気を噴出するよう排気ガス吸
入口３Ｂに噴出ノズル２４を配すことでサイクロン構成
体２Ａを形成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、主としてタイヤ、プラスチック、病院ゴミ等のゴミ焼却炉施設にお いて、微粉状固体の汚染物質と気体の大気汚染物質とが混存する排気ガスを処理 するための排気ガス処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般的に、排気ガス中には、窒素酸化物である通称ノックス（ＮＯｘ）、硫黄 酸化物である通称ソックス（ＳＯｘ）等の気体状態で存在する大気汚染物質の他 に、粉塵等の固体状態で存在する物質が混在している。そこで、排気ガス中の微 粉状固体を除去するものとしては、従来から電気集塵方式が行なわれている。こ れは直流高電圧電気によりコロナ放電を発生させた放電空間内に３００℃前後の 排気ガスを通過させるとダスト粒子が帯電し、これをクーロン力により集塵極板 側に付着させて除去させるものである。また、バグフィルタ方式があり、ろ過フ ィルタに排気ガスを通過させダスト粒子を捕集するもので、サブミクロン粒子ま では捕集可能であるがノックス（ＮＯｘ）、ソックス（ＳＯｘ）等は捕集不可能 である。さらに、スクラバ方式があり、水を利用して洗浄させるものである。こ れらのものはいずれも排気ガス中の微粉末固体だけを分離収集するもので、気体 状態の大気汚染物質までは、除去することがきず、そのほとんどが大気中に放出 されている。特に、ダイオキシン等の大気汚染物質は焼却炉の排ガスの３００℃ 程度の冷却や集塵過程で再合成されることが知られている。このとき、ダイオキ シンは排ガス温度１５０〜２８０℃ではダスト粒子に付着した微粒子状で存在す る。一方、集塵温度が２００℃以下であればダイオキシンの再合性は殆どおこら ないが、集塵効率が低下することが知られている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記した従来の各方式では今日最大の問題となっているダイオ キシンを処理できるものは存在せず、最近では大手企業がようやく０．１ナノグ ラムまでの大気汚染物質の処理が開発されているが、処理施設での装置そのもの が複雑で大型化し且つ製造コストが非常に高くかかってしまうため、一般の方式 では排気ガス中の微粉末固体を分離収集するのが現状であり、気体中の大気汚染 物質を除去することが不可能である等の問題点を有していた。

【０００４】 そこで本考案は、叙上のような従来存した問題点に鑑み創案されたもので、排 気ガス中のノックス（ＮＯｘ）、ソックス（ＳＯｘ）等の気体状態で存在する大 気汚染公害物質を取り除き且つダイオキシン類を効率良く除去できるようにし、 また、狭い場所でも容易に設置できるように小型化を可能とし、処理施設の製造 コストを低減させた排気ガス処理装置を提供することを目的としたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

このため、本考案にあっては、一端から他端に向かうにつれて次第に縮径され ている円錐状筒体と、該円錐状筒体の大径開口側である排気ガス吸入口から排気 ガスを渦巻き回転させながら強制的に小径開口側である排気ガス排出口へ誘導さ せるよう該排気ガス吸入口側に配した回転ファンと、該回転ファン下部から排気 ガスの進行方向に沿って円錐状筒体内部へ向けて圧縮空気を噴出させるよう排気 ガス吸入口に配した噴出ノズルとからサイクロン構成体を形成したことで、上述 した課題を解決した。 また、前記サイクロン構成体の二つを互いに排気ガス排出口を上方に向けて直 列に接続配置させ、下方に微粉状固体を落下集塵させる第１サイクロン室と、該 第１サイクロン室からの排気ガスを冷却する冷却タンクと、前記サイクロン構成 体の二つを互いに排気ガス排出口を上方に向けて直列に接続配置させ、該冷却タ ンクにより冷却された排気ガスがブロアを介して外気と共に給送され、下方に微 粉状固体を落下集塵させる第２サイクロン室と、該第２サイクロン室に連通管を 介して接続され、下方に微粉状固体を落下集塵させ、前記サイクロン構成体の二 つを互いに排気ガス吸入口を上方に向けて直列に接続配置させた第３サイクロン 室と、該第３サイクロン室に連通管を介して接続され前記サイクロン構成体の二 つを互いに排気ガス吸入口を上方に向けて直列に接続配置させた第４サイクロン 室とを有するものとしたことで、同じく上述した課題を解決した。 さらに、前記第１サイクロン室側を焼却炉に接続させたことで、同じく上述し た課題を解決した。 そして、前記第４サイクロン室側をバグフィルター室に接続させたことで、同 じく上述した課題を解決した。 また、第１サイクロン室と第４サイクロン室とを連通管を介して接続させ、第 ４サイクロン室からの排気ガスを第４サイクロン室内の排気ガスの圧力によって 第１サイクロン室側へ循環させたことで、同じく上述した課題を解決した。 さらに、第２サイクロン室と第４サイクロン室とを連通管を介して接続させ、 第４サイクロン室からの排気ガスを第４サイクロン室内の排気ガスの圧力によっ て第２サイクロン室側へ循環させたことで、同じく上述した課題を解決した。 また、前記焼却炉、第１サイクロン室、第２サイクロン室、第３サイクロン室 、第４サイクロン室、バグフィルター室相互の周囲壁面部を２重構造と成して空 隙部を形成し、該空隙部内に冷却水を循環させたことで、同じく上述した課題を 解決した。

【０００６】 本考案に係る排気ガス処理装置にあって、サイクロン構成体は、回転ファンの 高速回転により煙、排気ガス等を大径開口の排気ガス吸入口から回転させながら 吸い込ませ、小径開口の排気ガス排出口から吐き出させる。 このとき、サイクロン構成体の内部には一種のブラックホール現象が発生し、 遠心力によりサイクロン中心部が空洞化されて、サイクロン構成体の中に入った 全ての物質を円錐状筒体の内周壁面を這うようにしながら竜巻き状に回転させ攪 拌渦流状態となり、ノックス、ソックス、ダイオキシンなる大気汚染物質と固体 状態で存在する粉塵、灰塵等の微粉状粒子とのサイクロン構成体の内部での滞留 時間が増加されて同士の接触衝突確率を高めさせる。 また、排気ガス吸入口に配した噴出ノズルは、圧縮空気をブラックホール状の 壁面部に衝突させ進行方向へ送り込む。このとき、外部からの圧縮空気とサイク ロン構成体内部の渦巻き回転している高温の排気ガスとが衝突し合いサイクロン 構成体の中は冷却状態となり、公害物質であるノックス、ソックス、ダイオキシ ン、粉塵、灰塵等の混合状態の中で回転しながらノックス、ソックス、ダイオキ シンなる大気汚染物質を固体状態で存在する粉塵、灰塵に吸着させ、微粉状固体 となってサイクロン室内の底部に落下集塵させて回収し除去させる。 さらに、第１サイクロン、第２サイクロン、第３サイクロン、第４サイクロン の４つのサイクロン工程を経て繰り返し何回ものノックス、ソックス、ダイオキ シンなる大気汚染物質を粉塵、灰塵に吸着させ落下集塵させて回収させることで 、排気ガス中の大気汚染物質の含有量を次第に低減させる。 そして、冷却タンクは、燃焼炉から第１サイクロン室を経てきた約９００℃以 上の高温排気ガスを例えば約１５０〜２００℃程度に冷却させ、ダイオキシンの 再合成を抑止させる。 さらに、バグフィルターは各段階のサイクロン室を通過してきた排気ガス中の 微粉状固体の汚染物質を略完全に捕集回収させ、無公害の清浄な空気となって大 気中へ放出させる。

【０００７】

【考案の実施の形態】

以下、図面を参照して本考案の実施の形態を説明するに、図において示される 符号１は、例えばゴミ焼却炉施設において、微粉状固体の汚染物質と気体の大気 汚染物質とが混存する排気ガスを処理するための排気ガス処理装置であり、該排 気ガス処理装置１は、図１に示すように、後述する二つの同一構成によるサイク ロン構成体２Ａを互いに排気ガス排出口３Ａを上方に向けて仕切り板４Ａを介し て直列に接続配置させて上下に連接したサイクロン室を設け、下側サイクロン室 の下方には微粉状固体を落下集塵させるストックタンク５Ａを設け且つストック タンク５Ａ内に貯溜堆積された粉塵を回収除去させるバルブ６Ａを取り付けて成 り、且つ下側のサイクロン室を焼却炉８の排気口８Ａに接続させた第１サイクロ ン室７Ａを備えている。

【０００８】 また、第１サイクロン室７Ａ内から排気ガスを導出させる蛇行状の導管９を冷 却し、燃焼炉８から第１サイクロン室７Ａを経てきた約９００℃以上の高温排気 ガスを例えば約１５０〜２００℃程度に冷却させるために該第１サイクロン室７ Ａに接続させた冷却タンク１０を備えている。

【０００９】 さらに、前記サイクロン構成体２Ａと同一構成のサイクロン構成体２Ｂの二つ を互いに排気ガス排出口３Ｂを上方に向けて仕切り板４Ｂを介して直列に接続配 置させて上下に連接したサイクロン室を設け、下側サイクロン室の下方には微粉 状固体を落下集塵させるストックタンク５Ｂを設け、ストックタンク５Ｂ内に貯 溜堆積された粉塵を回収除去させるバルブ６Ｂを取り付けて成り、且つ前記冷却 タンク１０により冷却された排気ガスがブロア１１を介して外気と共に下側サイ クロン室内へ給送されるようにした第２サイクロン室７Ｂを備えてある。

【００１０】 そして、前記サイクロン構成体２Ａと同一構成のサイクロン構成体２Ｃの二つ を互いに排気ガス吸入口３Ｂを上方に向けて仕切り板４Ｃを介して直列に接続配 置させて上下に連接したサイクロン室を設け、上側サイクロン室と前記第２サイ クロン室７Ｂの上側サイクロン室とを連通管１２を介して接続させ、下側サイク ロン室の下方には微粉状固体を落下集塵させるストックタンク５Ｃを設け且つス トックタンク５Ｃ内に貯溜堆積された粉塵を回収除去させるバルブ６Ｃを取り付 けて成る第３サイクロン室７Ｃを備えている。

【００１１】 また、前記サイクロン構成体２Ａと同一構成のサイクロン構成体２Ｄの二つを 互いに排気ガス吸入口３Ｂを上方に向けて仕切り板４Ｄを介して直列に接続配置 させて上下に連接したサイクロン室を設け、該上側サイクロン室と前記第２サイ クロン室７Ｃの下側サイクロン室とを二つに分岐させた連通管１３Ａ、１３Ｂを 介して上下２箇所に亙って接続させた第４サイクロン室７Ｄを備えている。

【００１２】 さらに、前記第４サイクロン室７Ｄの下側サイクロン室を連通管１４を介して バグフィルター室１５に接続させてあり、各段階のサイクロン室７Ａ，７Ｂ，７ Ｃ，７Ｄを通過してきた排気ガス中の微粉状固体の汚染物質をここで略完全に捕 集回収させ、煙突１６を介して無公害の清浄な空気となって大気中へ放出するよ うにしてある。

【００１３】 また、第４サイクロン室７Ｄの上側サイクロンを二つに分岐させた連通管１７ Ａ，１７Ｂを介して第１サイクロン室７Ａの下側サイクロン室と、第２サイクロ ン室７Ｂの下側サイクロン室とに夫々接続し、第４サイクロン室７Ｄからの排気 ガスを第４サイクロン室７Ｄ内の排気ガスの圧力によって第１サイクロン室７Ａ および第２サイクロン室７Ｂ側へ帰還させることにより排気ガスを循環させるよ うにしてある。尚、前記した全ての仕切り板４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄには、図４ に示すように、排気ガス排出口３Ａを中心にしてその周囲に上側サイクロン室と 下側サイクロン室とを接続させる複数（図中４個）の連通孔１８を設け、上側サ イクロン室内に生じた排気ガス中の微粉状固体の汚染物質を該連通孔１８を介し て底部のストックタンク５Ａ，５Ｂ，５Ｃ側へ自由落下させるようにしてある。

【００１４】 上記したサイクロン構成体２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄは、図３に示すように、一 端から他端に向かうにつれて次第に縮径されている円錐状筒体３と、該円錐状筒 体３の大径開口側を排気ガス吸入口３Ｂとし、該排気ガス吸入口３Ｂから排気ガ スを渦巻き回転させながら強制的に他端の小径開口側である排気ガス排出口３Ａ へ誘導させるために該排気ガス吸入口３Ｂ側には例えばジェットエンジン用の二 重回転羽根構造等の高速回転またはジェット回転による排気ガス吸引用の回転フ ァン２１を高速回転モーター等の駆動源２２に直結させて設けてある。また、該 回転ファン２１の下部から排気ガスの進行方向に沿って円錐状筒体３内部へ向け て圧縮空気を噴出させるようコンプレッサー２３に直結した噴出ノズル２４を排 気ガス吸入口３Ｂの複数箇所に配してある。具体的にはこの噴出ノズル２４を図 ２に示すように、円錐状筒体３の排気ガス吸入口３Ｂの壁面周囲に沿って１２０ 度間隔の３箇所、または９０度間隔の４箇所、さらには５箇所以上に設けても良 い。また、噴出ノズル２４の円錐状筒体３内部に対する噴出角度を調整するため の噴出角度調整機構（図示せず）を円錐状筒体３外壁に付設しても良い。

【００１５】 また、前記焼却炉８、第１サイクロン室７Ａ、第２サイクロン室７Ｂ、第３サ イクロン室７Ｃ、第４サイクロン室７Ｄ、バグフィルター室１５相互の周囲壁面 部は２重構造に形成してあり、この２重構造の空隙部Ｐ内に給水口２５と排水口 ２６を介して冷却水を循環させることにより、これらを外側と内側とで同時に冷 却させるようにしてある。このとき、焼却炉８側の空隙部Ｐを介して炉内にブロ ア（図示せず）等にて空気を送り炉内温度が約９００℃以上まで容易に昇温でき るようにしてある。

【００１６】 次に、本考案の使用の一例を説明するに、図１、図２に示すように、最初焼却 炉８中を８００〜９００℃まで昇温し、炉内で燃えた廃棄物の排気ガスを第１サ イクロン室７Ａ内に導入させ、サイクロン構成体２Ａの回転ファン２１の高速回 転により煙、排気ガス等を大径開口の排気ガス吸入口３Ｂから回転しながら吸い 込ませ、小径開口の排気ガス排出口３Ａから吐き出させる。このとき、図３、図 ５に示すように、サイクロン構成体２Ａの内部には一種のブラックホール現象が 発生し、遠心力によりサイクロン中心部が空洞化されて、サイクロン構成体２Ａ の中に入った全ての物質を円錐状筒体３の内周壁面を這うようにしながら竜巻き 状に回転させ攪拌渦流状態となる。

【００１７】 そして、排気ガス吸入口３Ｂに配した噴出ノズル２４により圧縮空気をブラッ クホール状の壁面部に衝突させ進行方向へ送り込む。このとき、外部からの圧縮 空気とサイクロン構成体２Ａ内部の渦巻き回転している高温の排気ガスとが衝突 し合いサイクロン構成体の中は冷却状態となり、公害物質であるノックス、ソッ クス、ダイオキシン、粉塵、灰塵等の混合状態の中で回転しながらノックス、ソ ックス、ダイオキシンなる大気汚染物質を固体状態で存在する粉塵、灰塵に吸着 させ、微粉状固体となって第１サイクロン室７Ａ内の底部に落下集塵させて回収 し除去させる。このとき、比較的大きなサイズの灰塵、粉塵等が先ず最初にスト ックタンク５Ａにより回収される（図１参照）。

【００１８】 次いで、図１に示すように、排気ガスは冷却タンク１０に導かれて約１５０〜 ２００℃程度に冷却される。そして、冷却された排気ガスは第２サイクロン室７ Ｂ内に導かれてそこで前記第１サイクロン室７Ａの作用と同様にしてサイクロン 構成体２Ｂは再度排気ガス中の気体状態の大気汚染物質を除去させると同時に灰 塵、粉塵等がストックタンク５Ｂにより回収される。さらに、排気ガスは第３サ イクロン室７Ｃ内に導かれてそこで前記第１サイクロン室７Ａの作用と同様にし てサイクロン構成体２Ｃは再度排気ガス中の気体状態の大気汚染物質を除去させ ると同時に灰塵、粉塵等がストックタンク５Ｃにより回収される。さらに、排気 ガスは第４サイクロン室７Ｄ内に導かれてそこで前記第１サイクロン室７Ａの作 用と同様にしてサイクロン構成体２Ｄは再度排気ガス中の気体状態の大気汚染物 質を除去させる。

【００１９】 そして、第４サイクロン室７Ｄの下側サイクロン室から連通管１４を介して排 気ガスをバグフィルター室１５へ導入させ、各段階のサイクロン室７Ａ，７Ｂ， ７Ｃ，７Ｄを通過してきた排気ガス中の微粉状固体の汚染物質をここで略完全に 捕集回収させ、煙突１６を介して無公害の清浄な空気となって大気中へ放出させ るのである。また、第４サイクロン室７Ｄからの排気ガスを第４サイクロン室７ Ｄ内の排気ガスの圧力によって連通管１７Ａ，１７Ｂを介して再度第１サイクロ ン室７Ａおよび第２サイクロン室７Ｂ側へ帰還させることにより排気ガスを循環 させて繰り返し排気ガス中の気体状態の大気汚染物質を除去させ且つ排気ガス中 の微粉状固体の汚染物質を繰り返し捕集回収させるようにすれば良い。

【００２０】

【考案の効果】

本考案は以上のように構成されており、特に、排気ガス中のノックス（ＮＯｘ ）、ソックス（ＳＯｘ）等の気体状態で存在する大気汚染公害物質を取り除き且 つダイオキシン類を効率良く除去できるようにし、また、狭い場所でも容易に設 置できるように小型化を可能とし、処理施設の製造コストを低減させることがで きる。

【００２１】 また、外部からの圧縮空気とサイクロン構成体内部の渦巻き回転している高温 の排気ガスとの衝突によりサイクロン構成体の中は冷却状態となり、公害物質で あるノックス、ソックス、ダイオキシン、粉塵、灰塵等の混合状態の中で回転し ながらノックス、ソックス、ダイオキシンなる大気汚染物質を固体状態で存在す る粉塵、灰塵に効率良く吸着させ、且つ微粉状固体として容易に集塵回収し除去 させることができる。

【００２２】 さらに、第１サイクロン室、第２サイクロン室、第３サイクロン室、第４サイ クロン室の４つのサイクロン工程を繰り返し循環させて何回ものノックス、ソッ クス、ダイオキシンなる大気汚染物質を粉塵、灰塵に吸着させた状態で落下集塵 させて回収させることができ、最後にバグフィルター室を加えることで排気ガス 中の大気汚染物質の含有量を繰り返し低減させることを可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施の形態を示した排気ガス処理装置
の概略断面図である。

【図２】同じくサイクロン構成体の排気ガス吸入口周辺
の断面図である。

【図３】同じくサイクロン構成体の排気ガス吸入口周辺
の斜視図である。

【図４】同じく仕切り板の平面図である。

【図５】本考案の動作を示した説明図である。

【符号の説明】

１…排気ガス処理装置 ２Ａ…サイクロ
ン構成体 ２Ｂ…サイクロン構成体 ２Ｃ…サイク
ロン構成体 ２Ｄ…サイクロン構成体 ３…円錐状
筒体 ３Ａ…排気ガス排気口 ３Ｂ…排気ガ
ス吸入口 ４Ａ…仕切り板 ４Ｂ…仕切り
板 ４Ｃ…仕切り板 ４Ｄ…仕切り
板 ５Ａ…ストックタンク ５Ｂ…ストッ
クタンク ５Ｃ…ストックタンク ６Ａ…バルブ ６Ｂ…バルブ ６Ｃ…バルブ ７Ａ…第１サイクロン室 ７Ｂ…第２サ
イクロン室 ７Ｃ…第３サイクロン室 ７Ｄ…第４サ
イクロン室 ８…焼却炉 ８Ａ…排気口 ９…導管 １０…冷却タン
ク １１…ブロア １２…連通管 １４…連通管 １３Ａ…連通管 １３Ｂ…連通管 １７Ａ…連通
管 １７Ｂ…連通管 １５…バグ
フィルター室 １６…煙突 １８…連通孔 ２１…回転ファン ２２…駆動源 ２３…コンプレッサー ２４…噴出ノ
ズル ２５…給水口 ２６…排水口 Ｐ…空隙部

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 Ｆ２７Ｄ 17/00 １０４

Claims (7)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端から他端に向かうにつれて次第に縮
   径されている円錐状筒体と、該円錐状筒体の大径開口側
   である排気ガス吸入口から排気ガスを渦巻き回転させな
   がら強制的に小径開口側である排気ガス排出口へ誘導さ
   せるよう該排気ガス吸入口側に配した回転ファンと、該
   回転ファン下部から排気ガスの進行方向に沿って円錐状
   筒体内部へ向けて圧縮空気を噴出させるよう排気ガス吸
   入口に配した噴出ノズルとからサイクロン構成体を形成
   したことを特徴とする排気ガス処理装置。
2. 【請求項２】 前記サイクロン構成体の二つを互いに排
   気ガス排出口を上方に向けて直列に接続配置させ、下方
   に微粉状固体を落下集塵させる第１サイクロン室と、該
   第１サイクロン室からの排気ガスを冷却する冷却タンク
   と、前記サイクロン構成体の二つを互いに排気ガス排出
   口を上方に向けて直列に接続配置させ、該冷却タンクに
   より冷却された排気ガスがブロアを介して外気と共に給
   送され、下方に微粉状固体を落下集塵させる第２サイク
   ロン室と、該第２サイクロン室に連通管を介して接続さ
   れ、下方に微粉状固体を落下集塵させ、前記サイクロン
   構成体の二つを互いに排気ガス吸入口を上方に向けて直
   列に接続配置させた第３サイクロン室と、該第３サイク
   ロン室に連通管を介して接続され前記サイクロン構成体
   の二つを互いに排気ガス吸入口を上方に向けて直列に接
   続配置させた第４サイクロン室とを有することを特徴と
   する請求項１記載の排気ガス処理装置。
3. 【請求項３】 前記第１サイクロン室側を焼却炉に接続
   させた請求項１または２記載の排気ガス処理装置。
4. 【請求項４】 前記第４サイクロン室側をバグフィルタ
   ー室に接続させた請求項１乃至３のいずれか記載の排気
   ガス処理装置。
5. 【請求項５】 第１サイクロン室と第４サイクロン室と
   を連通管を介して接続させ、第４サイクロン室からの排
   気ガスを第４サイクロン室内の排気ガスの圧力によって
   第１サイクロン室側へ循環させた請求項１乃至４のいず
   れか記載の排気ガス処理装置。
6. 【請求項６】 第２サイクロン室と第４サイクロン室と
   を連通管を介して接続させ、第４サイクロン室からの排
   気ガスを第４サイクロン室内の排気ガスの圧力によって
   第２サイクロン室側へ循環させた請求項１乃至５のいず
   れか記載の排気ガス処理装置。
7. 【請求項７】 前記焼却炉、第１サイクロン室、第２サ
   イクロン室、第３サイクロン室、第４サイクロン室、バ
   グフィルター室相互の周囲壁面部を２重構造と成して空
   隙部を形成し、該空隙部内に冷却水を循環させた請求項
   １乃至６のいずれか記載の排気ガス処理装置。