JP3990101B2 - Combustion exhaust gas treatment equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばシランガス(SiH4)、或いはハロゲン系ガス(NF3、ClF3、SF6、CHF3、C26、CF4等)を含む有害可燃性、若しくは難分解性の排ガスを燃焼処理するための燃焼式排ガス処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
上記のような燃焼式排ガス処理装置は、バーナ部と、該バーナ部の下流側に燃焼室を備え、バーナ部に助燃ガスを供給し、該助燃ガスを燃焼させて火炎を形成し、この火炎により排ガスを燃焼させるように構成されている。助燃ガスには、水素ガス、都市ガス、プロパンガス等を燃料ガスとして用い、酸化剤としては酸素若しくは空気が通常使用されている。
【0003】
上記のような燃焼式排ガス処理装置において、助燃ガスがバーナ部内で安定して燃焼火炎が得られ、燃料ガス配管への逆火や異常燃焼による圧力上昇による破壊、或いは燃料ガス供給ラインや酸素ガス供給ラインからの燃料ガスや酸素ガス漏れによる危険、特に燃料ガスとして水素ガスを用いる場合、水素ガス及び酸素ガスがリークすると爆発する危険性がある。そこで、これらの危険に対処でき、助燃ガスの燃焼が安定し、安全で且つ効率よく排ガスの燃焼処理ができる燃焼式排ガス処理装置の実現が要望されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、特に着火時や消火時には燃料ガス配管への逆火や異常燃焼による圧力上昇による破壊を防止でき、酸素ガスや燃料ガス漏れを簡単にチェックでき、助燃ガスの安定した燃焼が得られ安全で且つ効率よく排ガスの燃焼処理ができる燃焼式排ガス処理装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため請求項1に記載の発明は、バーナ部と、該バーナ部の下流側に燃焼室を備え、バーナ部より前記燃焼室に向けて燃焼火炎を形成し、該燃焼火炎に排ガスを導入して、該排ガスを酸化分解させる燃焼式排ガス処理装置において、バーナ部の外部に混合器を設け、該混合器に酸素ガス供給ラインから酸素ガスを燃料ガス供給ラインから燃料ガスを供給して混合し、該混合したガスをバーナ部に供給し、燃焼させて燃焼火炎を形成するように構成すると共に、バーナ部の外周に混合器からの混合ガスを供給する燃料ガス室を設け、該燃料ガス室からノズルを通してバーナ部内に混合ガスを噴射するように構成すると共に、該燃料ガス室内の温度を検出する温度センサを設け、該燃料ガス室内の温度が混合ガスの自然着火温度以下の所定の温度となった場合、自動的にバーナ部を消火させる手段を設けたことを特徴とする。
【0006】
上記のようにバーナ部の外部に混合器を設け、該混合器に酸素ガス供給ラインから酸素ガスと燃料ガス供給ラインから燃料ガスを供給して混合して、バーナ部に供給するので、混合器内での酸素ガスと燃料ガスの混合比を調整することが容易となり、排ガスの効率的な燃焼処理、着火時及び消火時の異常着火や逆火の防止が容易となる。
【0007】
また、上記のように燃料ガス室内の温度を検出する温度センサを設け、該燃料ガス室内の温度が混合ガスの自然着火温度以下の所定の温度となった場合、自動的にバーナ部を消火させる手段を設けたことにより、燃焼ガス室内の温度が混合ガスの自然着火温度以下の所定の温度となったら、自動的にバーナ部を消火させるので、逆火の恐れはなくなる。
【0009】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の燃焼式排ガス処理装置において、混合器の上流側の酸素ガス供給ライン及び燃焼ガス供給ラインの最下段のそれぞれに第1ストップ弁と第1逆止弁を順次設け、最上段のそれぞれに第2逆止弁と第2ストップ弁を設け、更に酸素ガス供給ライン及び燃料ガス供給ラインのそれぞれの第1ストップ弁と第2ストップ弁の間にリークチェック用ガスを注入する分岐弁を設けたことを特徴とする。
【0010】
上記のように酸素ガス供給ライン及び燃料ガス供給ラインの双方に逆止弁を設けることにより、これにより下流側の圧力上昇に対して、燃料ガス供給ラインから燃料ガスの酸素ガス供給ラインへの逆流、酸素ガス供給ラインから酸素ガスの燃料ガス供給ラインへの逆流を防止することができ、これら供給ラインの逆火を防止することができる。また、第1ストップ弁と第2ストップ弁の間にリークチェック用ガスを注入できる分岐弁を設けたことにより、リークチェックが極めて容易となる。特に燃料ガスにリークしやすい水素ガスを用いる場合は、簡単にリークをチェックできる。
【0011】
請求項に記載の発明は、請求項1又は2に記載の燃焼式排ガス処理装置において、混合器の上流側の酸素ガス供給ライン及び燃料ガス供給ラインのそれぞれに酸素ガス供給弁及び燃料ガス供給弁を設けると共に不燃ガス供給ラインを設け、該不燃ガス供給ラインからの不燃ガスを酸素ガス供給弁及び燃料ガス供給弁の下流側に注入する不燃ガス注入手段を設け、消火時に酸素ガス供給弁及び燃料ガス供給弁を閉じると共に、該酸素ガス供給ライン及び燃料ガス供給ラインに不燃ガスをパージガスとして供給することを特徴とする。
【0012】
上記のように、消火時に酸素ガス供給弁及び燃料ガス供給弁を閉じて該酸素ガス及び燃料ガスを止めた後、該酸素ガス供給ライン及び燃料ガス供給ラインに不燃ガスをパージガスとして供給することにより、流量の変動をなくすることができ、消火時の逆火を防止できる。
【0013】
請求項に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか1つに記載の燃焼式排ガス処理装置において、混合器は、酸素ガスを駆動力として燃料ガスを吸引混合させるエジェクターであることを特徴とする。
【0014】
上記のように、混合器は酸素ガスを駆動力として燃料ガスを吸引混合させるエジェクターであるので、例えばプロパンガスのような供給圧力の低い燃料ガスで、ガス供給圧力に所定範囲の変動若しくはバーナ部側の圧力変動があっても実際の燃料ガス流量変動を低く抑えることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る燃焼式排ガス処理装置の構成例を示す図である。同図において、矢印Aと矢印A、矢印Bと矢印B、矢印Cと矢印Cはそれぞれ接続される。本燃焼式排ガス処理装置は燃焼ガスに水素(H2)ガスを用い、該水素ガスに酸素(O2)ガスを混合させ燃焼火炎を形成し、該燃焼火炎に排ガスを導入して、該排ガスを酸化分解させる燃焼式排ガス処理装置である。図1において、10は排ガス処理装置本体であり、該排ガス処理装置本体10はバーナ部11と、該バーナ部11の下流側に燃焼室12を備えている。
【0016】
バーナ部11の外周上部には燃焼用空気を保持する空気室13、外周中部には水素ガスと酸素ガスの混合ガスを保持する燃料ガス室14、外周下部には冷却水を保持する冷却水室15が設けられている。バーナ部11の頂部には複数本(最大4本)の排ガス流入口管16が設けられ、各排ガス流入口管16はそれぞれ排ガス流入圧力センサ19及び排ガス流入温度センサ20が設けられている。バーナ部11の頂部中央にはパイロットバーナ17が設けられている。なお、排ガス処理装置本体10の詳細構造はPCT/JP99/00632の明細書及び図面に開示しており、本発明には直接関係が少ないのでその説明は省略する。
【0017】
燃焼室12に燃焼火炎を検出するためのUVセンサ18が設けられている。また、燃料ガス室14には燃料ガス室温度センサ21が設けられている。燃料ガス室14には、混合ガス配管22を通して混合器23が接続され、該混合ガス配管22には逆火検知用温度センサ24が設けられている。混合器23は酸素(O2)ガス供給ライン25と水素(H2)ガス供給ライン26が接続されている。
【0018】
酸素ガス供給ライン25には下流側からストップ弁27、逆止弁28、供給弁29、マスフローコントローラ30、減圧弁31、逆止弁32、ストップ弁33が順次接続され、更にマスフローコントローラ30と減圧弁31の間に酸素ガス圧を検出する酸素圧力センサ34、逆止弁32とストップ弁33の間にリークチェック用ガス注入のための分岐弁35が接続されている。また、酸素ガス供給ライン25は図示しない酸素源に接続されている。
【0019】
また、水素ガス供給ライン26には下流側からストップ弁36、逆止弁37、供給弁38、供給弁39、マスフローコントローラ40、減圧弁41、逆止弁42、ストップ弁43が順次接続され、更にマスフローコントローラ40と減圧弁41の間に水素ガス圧を検出する水素圧力センサ44、逆止弁42とストップ弁43の間にリークチェック用ガス注入のための分岐弁45が接続されている。また、水素ガス供給ライン26は図示しない水素ガス源に接続されている。
【0020】
また、本燃焼式排ガス処理装置は、逆止弁46を介して空気供給源(図示せず)に接続された空気供給ライン47、減圧弁49及び逆止弁48を介して窒素(N2)源(図示せず)に接続された窒素ガス供給ライン50を設けている。
【0021】
パイロットバーナ17には、水素ガス供給ライン26のマスフローコントローラ40の上流側から分岐するパイロットバーナ用水素ガス供給ライン83から水素ガスが供給されるようになっており、該パイロットバーナ用水素ガス供給ライン83には流量センサ(面積式流量計)51、供給弁52、供給弁53、逆止弁54及びストップ弁55が接続されている。また、パイロットバーナ17には、空気供給ライン47から減圧弁56、流量センサ(挿入型流量計)57、流量調整弁58、供給弁59及び逆止弁60を通して空気が供給できるようになっている。
【0022】
排ガス処理装置本体10の空気室13には空気供給ライン47から減圧弁61、流量センサ(挿入型流量計)62、流量調整弁63、供給弁64及び逆止弁65を通して空気が供給できるようになっている。また、排ガス処理装置本体10の燃焼室12の外周に設けられた断熱材充填室12aには空気供給ライン47から減圧弁66、流量センサ(挿入型流量計)67及び流量センサ(面積式流量計)68を通してパージ用空気が供給できるようになっている。また、UVセンサ18にもパージ用空気が供給され、該パージ用空気は流量センサ(面積式流量計)91で監視できるようになっている。
【0023】
水素ガス供給ライン26の逆止弁42とストップ弁43の間には窒素ガス供給ライン50からストップ弁69及び逆止弁70を通して窒素ガスが供給できるようになっている。酸素ガス供給ライン25の逆止弁28と供給弁29の間には窒素ガス供給ライン50から流量センサ(挿入型流量計)71、流量調整弁72、供給弁73及び逆止弁74を通して窒素ガスが供給できるようになっている。また、水素ガス供給ライン26の逆止弁37と供給弁38の間には窒素ガス供給ライン50から流量センサ(挿入型流量計)75、流量調整弁76、供給弁77及び逆止弁78を通して窒素ガスが供給できるようになっている。
【0024】
パイロットバーナ用水素ガス供給ライン83の供給弁53と逆止弁54の間には窒素ガス供給ライン50から流量センサ(挿入型流量計)79、流量調整弁80、供給弁81及び逆止弁82を通して窒素ガスが供給できるようになっている。また、排ガス処理装置本体10の冷却水室15には、図示しない冷水源から流量センサ(挿入型流量計)92、流量調整弁89を通して冷水(H2O)が供給され、該流量センサ92で監視されるようになっている。
【0025】
図2は本発明に係る燃焼式排ガス処理装置の構成例を示す図である。本燃焼式排ガス処理装置は燃焼ガスに、13A都市ガス等の低圧力(100kPa程度以下)で供給される燃料ガスやプロパンガスを用いる。ここでは該プロパンガスに酸素ガスを混合させ燃焼火炎を形成し、該燃焼火炎に排ガスを導入して、該排ガスを酸化分解させる燃焼式排ガス処理装置である。図2において、図1と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。図2において、矢印Aと矢印A、矢印Bと矢印B、矢印Cと矢印Cはそれぞれ接続される。
【0026】
本燃焼式排ガス処理装置が図1に示す燃焼式排ガス処理装置と大きく異なる点は、水素ガス供給ライン26に替えプロパンガス供給ライン87を設け、混合器23でプロパンガスと酸素ガスを混合するようにした点である。該プロパンガス供給ライン87には下流側から逆止弁37、供給弁38、供給弁39、流量センサ(面積式流量計)85及びストップ弁43を順次接続している。また、パイロットバーナ用プロパンガス供給ライン83’はプロパンガス供給ライン87のストップ弁43の上流側から分岐して設けられている。
【0027】
上記構成の燃焼式排ガス処理装置において、酸素ガス供給ライン25から供給される酸素と水素ガス供給ライン26から供給される水素(又はプロパンガス供給ライン87から供給されるプロパンガス)は混合器23で混合され、混合ガス配管22を通って、排ガス処理装置本体10の燃料ガス室14に供給され、該燃料ガス室14から燃料ガス噴射ノズル(図示せず)でバーナ部11内に供給される。また、空気室13から空気噴射ノズル(図示せず)を通して燃焼用空気がバーナ部11内に供給される。また、パイロットバーナ17に水素ガス(又はプロパンガス)及び空気を供給し、着火装置90で着火すると、水素(又はプロパンガス)と酸素の混合ガスは燃焼し燃焼火炎をバーナ部11から燃焼室12に向かって形成する。この燃焼火炎はバーナ部11から燃焼室12の中心部に向かって斜め下方に旋回するように形成するとよい。
【0028】
上記燃焼火炎に排ガス流入口管16を通して、半導体製造装置や液晶パネル製造装置からの、例えばシラン(SiH4)やジシラン(Si26)等の有害可燃ガスを含む排ガスを導入することにより、該排ガスを酸化分解させて無害化する。
【0029】
図1に示すように燃料に水素ガスを用い、混合器23で該水素ガスと酸素ガスを混合しバーナ部11に供給する配管について、下記のように構成することにより、安全で且つ確実に着火消火できるうえ、異常の検知ができる燃焼式排ガス処理装置となる。
【0030】
酸素ガス供給ライン25に下流側からストップ弁27、逆止弁28、供給弁29、マスフローコントローラ30、減圧弁31、逆止弁32、ストップ弁33を順次接続し、水素ガス供給ライン26に下流側からストップ弁36、逆止弁37、供給弁38、供給弁39、マスフローコントローラ40、減圧弁41、逆止弁42、ストップ弁43を順次接続している。これは、耐圧が弱い機器をより上流側に、耐圧が強いか若しくは壊れても問題になりにくい機器を下流側に配置することにより、燃焼等の現象が起こっている下流側が異常燃焼等により圧力が上昇した場合に、これら酸素ガス供給ライン25及び水素ガス供給ライン26を保護することが可能になる。なお、図2に示す燃料にプロパンガスを用いる燃焼式排ガス処理装置においても、同様なことが言える。
【0031】
また、酸素ガスと水素ガスを混合する混合器23の容積を小さくすると共に、該混合器23とバーナ部11を接続する混合ガス配管22の長さを短くする。これにより、逆火が発生した場合は、混合器23からバーナ部11にある混合ガスは一気に燃えてしまうが、混合器23の容積を小さく、混合ガス配管22の長さを短くすることにより、その燃焼エネルギーが小さくなり、配管の温度上昇や圧力上昇による機器の破損等を最小限に抑えることができる。
【0032】
また、混合器23の上流の酸素ガス供給ライン25と水素ガス供給ライン26の双方に逆止弁32、逆止弁42を設ける。これにより、下流の圧力上昇に対して、水素ガスの酸素ガス供給ライン25側へ、逆に酸素ガスの水素ガス供給ライン26側への逆流を防止することができ、酸素ガス供給ライン25又は水素ガス供給ライン26への逆火を防止することができる。
【0033】
排ガス流入口管16から流入する排ガスが極端に減少した場合に、それによって冷却されていたバーナ部11が加熱し、燃料ガス室14の温度が上昇し、燃料ガス(水素と酸素の混合ガス)が自然着火温度を超えると逆火が発生する。このため燃料ガス室温度センサ21で燃料ガス室14の温度を監視し、自然着火の恐れがある温度以下で所定の温度に達したら自動的に消火し、逆火の危険を防止する。
【0034】
マスフローコントローラ30及び40を流量計+流量調整弁のかわりに使用する場合、図3に示すように、マスフローコントローラ30をマスフローメータ30−1とマスフローコントローラ30−2、マスフローコントローラ40をマスフローメータ40−1とマスフローコントローラ40−2の組み合わせとする。なお、30−3、40−3はそれぞれ流量指示計である。この組合せで流量指示計30−3、40−3はマスフローメータ30−1、40−1の検出値を表示し、流量調整はマスフローコントローラ30−2、40−2単独に設定した値で行うようにする。これにより、マスフローメータ30−1、40−1の流量検出機能、若しくはマスフローコントローラ30−2、40−2の流量調整機能のどちらか一方が故障したとき、どちらの場合も表示値の異常として故障を検知できる。
【0035】
酸素ガス供給ライン25に酸素ガス圧を検知する酸素圧力センサ34を、水素ガス供給ライン26(又はプロパンガス供給ライン87)に水素ガス圧を検知する水素圧力センサ44(又はプロパンガス圧を検出するプロパンガス圧力センサ44’)を設け、供給する酸素ガス圧及び水素ガス圧(又はプロパンガス圧)を監視できるようにする。これにより、酸素ガスや水素ガス流量(又はプロパンガス流量)の変動の最大原因である供給圧力の変動を検出することができ、火炎の逆火や吹き消え等の原因となる流量変動が発生する前に、異常が検知できる。
【0036】
酸素ガス供給ライン25と水素ガス供給ライン26のそれぞれ最下流側の逆止弁28、37と混合器23の間にストップ弁27、36を設け、最上流側の逆止弁32、42の上流側にストップ弁33、43を設けると共に、該ストップ弁33、43と逆止弁32、42の間にそれぞれ分岐弁35、45を設けているので、最下流のストップ弁27、36及び最上流のストップ弁33、43を閉じ、分岐弁35、45を通してリークチェック用ガス(例えばヘリウムガス、窒素ガス)を注入することにより、容易に気密試験(リークチェック試験)を実施することができる。このように、気密試験が容易に実施できることは、リークしやすい水素ガスを燃料とする場合、特に有効である。
【0037】
水素ガス供給ライン26、パイロットバーナ用水素ガス供給ライン83にそれぞれ供給弁38、39、供給弁52、53を2重に設けた。これにより、一方の水素ガス供給弁がゴミのかみ込み等の故障により確実に水素ガスを遮断できなくなっても、他方の供給弁がバックアップして水素ガスを遮断することができる。
【0038】
混合器23以降の混合ガス配管22の内部を流れる混合ガスの流速が燃焼速度よりも遅くなる様な配管径とする。また、混合器23の出口直後の混合ガス配管22に図4に示すように屈曲部22aを設け、そこに逆火検知用温度センサ24を設けて温度を監視するようにする。これらにより、逆火が発生した場合この屈曲部22aで流れの淀みが生じ、必ず火炎が形成されるから、確実に逆火を検知できる。
【0039】
特に、図2の燃料にプロパンガスを用いる燃焼式排ガス処理装置で、プロパンガスの供給圧力が低い(2kPa程度)燃料を使う場合、燃料であるプロパンガスと酸素ガスを混合される混合器として、図5に示すように酸素ガスを駆動力とし、吸引口の圧力を−15kPa以下とすることが可能なエジェクター100を使用した。これにより、低いプロパンガス供給圧力でも、1.5kPa以内のプロパンガス供給圧力変動若しくは、バーナ部11側の圧力変動が発生しても、実際の燃料流量変動を5%以内に抑えることができた。
【0040】
混合器23に図5に示すような構成のエジェクターを使用する場合、エジェクターの引圧センサ86を設け、吸引口圧力を監視し、少なくとも吸込口圧力が−15kPaとなった場合、異常と判断し、混合器23に流入する燃料ガスや酸素ガスを遮断するようにした。エジェクターの吸引圧力の上昇は、酸素ガス流量の低下や燃料配管の詰まり・下流のバーナ部11内での異常な圧力上昇により発生する。従って、上記のようにエジェクターの吸引圧力の上昇によって燃料ガスや酸素ガスを遮断することにより、異常燃焼や酸素のプロパンガス供給ライン側への逆流を防止できる。
【0041】
また、混合器23に図5に示す構成のエジェクターを使用する場合、駆動ガスである酸素ガスが供給されるノズル部101と実際に吸引圧力が発生するディフューザ部102に分割できる構造とし、ノズル部101のノズル101aの径とディフューザ部102のディフューザ102aの径の組合せを容易に変えることができるようにした。これにより、燃料であるプロパンガスの流量と酸素ガスの流量を変える場合に、必要な性能を持つエジェクターを容易に選定できる。
【0042】
また、上記のように、酸素ガス供給ライン25に窒素ガス供給ライン50から流量センサ71、流量調整弁72、供給弁73及び逆止弁74を通して窒素ガスが供給できるパージラインを設け、水素ガス供給ライン26に逆止弁37と供給弁38の間には窒素ガス供給ライン50から流量センサ75、流量調整弁76、供給弁77及び逆止弁78を通して窒素ガスが供給できるパージラインを設け、それぞれの注入点を供給弁29、供給弁38の下流側としたので、消火時に燃料ガス(水素ガス又はプロパンガス)と同量の窒素ガスと置きかえることができ、流量の変動が無くなって、消火時の逆火防止ができる。
【0043】
上記のように酸素ガスと燃料ガス(水素ガス又はプロパンガス)を混合器23で混合し、バーナ部11に供給し着火する燃焼式排ガス処理装置において、燃料ガス、特に図2に示すプロパンガスを燃料とするものにおいて、プロパンガスの供給圧力が低い(2kPa程度)、若しくは燃焼速度が遅い(空気中の燃焼速度が1m/s以下)燃料を使用する場合、バーナ部11の着火を下記の手順で行い、安全且つ確実に着火・燃焼させることができる。
【0044】
混合器23であるエジェクター(図5参照)に、着火時は当初駆動圧力として酸素ではなく、着火用空気の供給弁29、供給弁87’を開いて、空気供給ライン47から空気を流し、吸引圧力を確保した後、供給弁38、供給弁39を開いて燃料ガス(プロパンガス)を流し始め、それから供給弁87’を閉じるとともに、供給弁84を開いて着火空気から酸素に切替える。これにより、一時的に燃料ガスに対する酸素ガスの比率が高くなり、燃焼速度が上昇することによる逆火を防止することができる。
【0045】
パイロットバーナ17によるメインバーナであるバーナ部11への着火の際、バーナ部11の着火後に供給弁64を開いて空気供給ライン47から旋回空気を流入させる。もし使用する燃料が火炎の伝播速度の遅い燃料ならば、旋回空気の流入当初は1〜数回、1秒おきに供給弁64を開閉し流入・遮断を繰返す。これにより、メインバーナであるバーナ部11の着火後、一部の燃料噴射ノズルに未着火のものがあっても、強い流れの旋回空気により着火済み燃料噴射ノズルの火炎の向きが変化し、確実に全ての燃料噴射ノズルに火炎を形成できる。
【0046】
【発明の効果】
以上、説明したように各請求項に記載の発明によれば下記のような優れた効果が得られる。
【0047】
請求項1に記載の発明によれば、バーナ部の外部に混合器を設け、該混合器に酸素ガス供給ラインか酸素ガスと燃料ガス供給ラインから燃料ガスを供給して混合して、バーナ部に供給するので、混合器内での酸素ガスと燃料ガスの混合比を調整することが容易となり、排ガスの効率的な燃焼処理、着火時及び消火時の異常着火や逆火の防止が容易となる。
【0048】
また、請求項1に記載の発明によれば、燃料ガス室内の温度を検出する温度センサを設け、該燃料ガス室内の温度が混合ガスの自然着火温度以下の所定の温度となった場合、自動的にバーナ部を消火させる手段を設けたことにより、燃焼ガス室内の温度が混合ガスの自然着火温度以下の所定の温度となったら、自動的にバーナ部を消火させるので、逆火の恐れはなくなる。
【0050】
請求項2に記載の発明によれば、酸素ガス供給ライン及び燃料ガス供給ラインの双方に逆止弁を設けることにより、これにより下流側の圧力上昇に対して、燃料ガス供給ラインから燃料ガスの酸素ガス供給ラインへの逆流、酸素ガス供給ラインから酸素ガスの燃料ガス供給ラインへの逆流を防止することができ、これら供給ラインの逆火を防止することができる。また、第1ストップ弁と第2ストップ弁の間にリークチェック用ガスを注入できる分岐弁を設けたことにより、リークチェックが極めて容易となる。特に燃料ガスにリークしやすい水素ガスを用いる場合は、簡単にリークをチェックできる。
【0051】
請求項に記載の発明によれば、消火時に酸素ガス供給弁及び燃料ガス供給弁を閉じて酸素ガス及び燃料ガスを止めた後、酸素ガス供給ライン及び燃料ガス供給ラインに不燃ガスをパージガスとして供給することにより、流量の変動をなくすることができ、消火時の逆火を防止することが可能となる。
【0052】
請求項に記載の発明によれば、混合器は酸素ガスを駆動力として燃料ガスを吸引混合させるエジェクターであるので、例えばプロパンガスのような供給圧力の低い燃料ガスで、ガス供給圧力に所定範囲の変動若しくはバーナ部側の圧力変動があっても実際の燃料ガス流量変動を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る燃焼式排ガス処理装置の構成例を示す図である。
【図2】本発明に係る燃焼式排ガス処理装置の構成例を示す図である。
【図3】本発明に係る燃焼式排ガス処理装置に用いるマスフローコントローラの構成例を示す図である。
【図4】本発明に係る燃焼式排ガス処理装置の混合器の出口部近傍を示す図である。
【図5】本発明に係る燃焼式排ガス処理装置に用いる混合器の構成例を示す図である。
【符号の説明】
10 排ガス処理装置本体
11 バーナ部
12 燃焼室
13 空気室
14 燃料ガス室
15 冷却水室
16 排ガス流入口管
17 パイロットバーナ
18 UVセンサ
19 排ガス流入圧力センサ
20 排ガス流入温度センサ
21 燃料ガス室温度センサ
22 混合ガス配管
23 混合器
24 逆火検知用温度センサ
25 酸素ガス供給ライン
26 水素ガス供給ライン
27 ストップ弁
28 逆止弁
29 供給弁
30 マスフローコントローラ
31 減圧弁
32 逆止弁
33 ストップ弁
34 酸素圧力センサ
35 分岐弁
36 ストップ弁
37 逆止弁
38 供給弁
39 供給弁
40 マスフローコントローラ
41 減圧弁
42 逆止弁
43 ストップ弁
44 水素圧力センサ
44’ プロパンガス圧力センサ
45 分岐弁
46 逆止弁
47 空気供給ライン
48 逆止弁
49 減圧弁
50 窒素ガス供給ライン
51 流量センサ
52 供給弁
53 供給弁
54 逆止弁
55 ストップ弁
56 減圧弁
57 流量センサ
58 流量調整弁
59 供給弁
60 逆止弁
61 減圧弁
62 流量センサ
63 流量調整弁
64 供給弁
65 逆止弁
66 減圧弁
67 流量センサ
68 流量センサ
69 ストップ弁
70 逆止弁
71 流量センサ
72 流量調整弁
73 供給弁
74 逆止弁
75 流量センサ
76 流量調整弁
77 供給弁
78 逆止弁
79 流量センサ
80 流量調整弁
81 供給弁
82 逆止弁
83 パイロットバーナ用水素ガス供給ライン
83’ パイロットバーナ用プロパンガス供給ライン
84 供給弁
85 流量センサ
86 エジェクター引圧センサ
87 プロパンガス供給ライン
87’ 供給弁
88 流量センサ
89 流量調整弁
90 着火装置
91 流量センサ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, for example, silane gas (SiHFour) Or halogen gas (NF)Three, ClFThree, SF6, CHFThree, C2F6, CFFourThe present invention relates to a combustion type exhaust gas treatment apparatus for combustion treatment of harmful flammable or hardly decomposable exhaust gas including
[0002]
[Prior art]
The combustion type exhaust gas treatment apparatus as described above includes a burner section and a combustion chamber on the downstream side of the burner section, supplies auxiliary combustion gas to the burner section, and burns the auxiliary combustion gas to form a flame. It is comprised so that exhaust gas may be burned by. As the auxiliary gas, hydrogen gas, city gas, propane gas or the like is used as the fuel gas, and oxygen or air is usually used as the oxidant.
[0003]
In the combustion type exhaust gas treatment apparatus as described above, a combustion flame is stably obtained in the burner section, the fuel gas pipe is broken by backfire or pressure increase due to abnormal combustion, or the fuel gas supply line or oxygen gas Danger due to leakage of fuel gas and oxygen gas from the supply line, particularly when hydrogen gas is used as the fuel gas, there is a risk of explosion if hydrogen gas and oxygen gas leak. Therefore, there is a demand for the realization of a combustion type exhaust gas treatment apparatus that can cope with these dangers, stabilize combustion of auxiliary combustion gas, and can safely and efficiently perform exhaust gas combustion treatment.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above points. In particular, when ignition or extinguishing, the fuel gas piping can be prevented from being damaged by backfire or pressure increase due to abnormal combustion, and oxygen gas or fuel gas leakage can be easily checked. An object of the present invention is to provide a combustion type exhaust gas treatment apparatus that can stably burn the auxiliary combustion gas and can safely and efficiently treat the exhaust gas.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is provided with a burner portion and a combustion chamber on the downstream side of the burner portion, and a combustion flame is formed from the burner portion toward the combustion chamber. In a combustion exhaust gas treatment apparatus that introduces exhaust gas into the exhaust gas and oxidatively decomposes the exhaust gas, a mixer is provided outside the burner section, and oxygen gas is supplied from the oxygen gas supply line to the mixer, and fuel gas is supplied from the fuel gas supply line to the mixer. Supplying and mixing, supplying the mixed gas to the burner section and combusting to form a combustion flame;A fuel gas chamber for supplying the mixed gas from the mixer is provided on the outer periphery of the burner portion, and the mixed gas is injected from the fuel gas chamber through the nozzle into the burner portion, and the temperature in the fuel gas chamber is detected. A temperature sensor is provided, and means for automatically extinguishing the burner section when the temperature in the fuel gas chamber reaches a predetermined temperature lower than the natural ignition temperature of the mixed gas.It is provided.
[0006]
As described above, a mixer is provided outside the burner unit, and oxygen gas and fuel gas are supplied from the oxygen gas supply line to the mixer to be mixed and supplied to the burner unit. It becomes easy to adjust the mixing ratio of oxygen gas and fuel gas in the inside, and it becomes easy to efficiently treat exhaust gas and to prevent abnormal ignition and backfire during ignition and extinguishing.
[0007]
  Also, as aboveBy providing a temperature sensor for detecting the temperature in the fuel gas chamber and providing means for automatically extinguishing the burner when the temperature in the fuel gas chamber reaches a predetermined temperature lower than the natural ignition temperature of the mixed gas When the temperature in the combustion gas chamber reaches a predetermined temperature equal to or lower than the natural ignition temperature of the mixed gas, the burner portion is automatically extinguished, so there is no risk of backfire.
[0009]
  The invention described in claim 22. The combustion type exhaust gas treatment apparatus according to claim 1, wherein a first stop valve and a first check valve are sequentially provided in each of the lowermost stage of the oxygen gas supply line and the combustion gas supply line on the upstream side of the mixer, A second check valve and a second stop valve, and a branch valve for injecting a leak check gas between the first stop valve and the second stop valve of each of the oxygen gas supply line and the fuel gas supply line. TheIt is provided.
[0010]
  as mentioned aboveBy providing check valves on both the oxygen gas supply line and the fuel gas supply line, the reverse flow of the fuel gas from the fuel gas supply line to the oxygen gas supply line and the oxygen gas supply against the pressure increase downstream. Backflow of oxygen gas from the line to the fuel gas supply line can be prevented, and backfire of these supply lines can be prevented. In addition, since the branch valve capable of injecting the leak check gas is provided between the first stop valve and the second stop valve, the leak check becomes extremely easy. In particular, when using hydrogen gas that easily leaks as a fuel gas, the leak can be easily checked.
[0011]
  Claim3The invention described in claim 1Or 2In the described combustion exhaust gas treatment device,An oxygen gas supply valve and a fuel gas supply valve are provided on each of the oxygen gas supply line and the fuel gas supply line on the upstream side of the mixer, and an incombustible gas supply line is provided, and oxygen gas is supplied from the incombustible gas supply line. Incombustible gas injection means for injecting downstream of the valve and the fuel gas supply valve is provided, the oxygen gas supply valve and the fuel gas supply valve are closed at the time of fire extinguishing, and the nonflammable gas is used as a purge gas in the oxygen gas supply line and the fuel gas supply line SupplyIt is characterized by that.
[0012]
  as mentioned above,After the oxygen gas supply valve and the fuel gas supply valve are closed during fire extinguishing, the oxygen gas and the fuel gas are stopped, and then the non-combustible gas is supplied as a purge gas to the oxygen gas supply line and the fuel gas supply line. It can be eliminated, and backfire during fire extinguishing can be prevented.
[0013]
  Claim4The invention according to claim 1 is the combustion exhaust gas treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3,The mixer is an ejector that sucks and mixes fuel gas using oxygen gas as the driving force.It is characterized by that.
[0014]
  as mentioned above,Since the mixer is an ejector that sucks and mixes fuel gas using oxygen gas as the driving force, for example, fuel gas with a low supply pressure, such as propane gas, has a predetermined range fluctuation or a pressure fluctuation on the burner side. Even if it exists, an actual fuel gas flow rate fluctuation | variation can be restrained low.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a combustion type exhaust gas treatment apparatus according to the present invention. In the figure, arrow A and arrow A, arrow B and arrow B, arrow C and arrow C are connected, respectively. This combustion exhaust gas treatment device uses hydrogen (H2Gas) and oxygen (O2) Combustion type exhaust gas treatment apparatus that mixes gas to form a combustion flame, introduces exhaust gas into the combustion flame, and oxidatively decomposes the exhaust gas. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes an exhaust gas processing apparatus main body, and the exhaust gas processing apparatus main body 10 includes a burner portion 11 and a combustion chamber 12 on the downstream side of the burner portion 11.
[0016]
An air chamber 13 for holding combustion air is provided at the upper outer periphery of the burner portion 11, a fuel gas chamber 14 for holding a mixed gas of hydrogen gas and oxygen gas is provided at the outer peripheral middle portion, and a cooling water chamber for holding cooling water at the lower outer periphery. 15 is provided. A plurality of (up to four) exhaust gas inlet pipes 16 are provided at the top of the burner unit 11, and each exhaust gas inlet pipe 16 is provided with an exhaust gas inflow pressure sensor 19 and an exhaust gas inflow temperature sensor 20. A pilot burner 17 is provided at the center of the top of the burner portion 11. The detailed structure of the exhaust gas treatment apparatus main body 10 is disclosed in the specification and drawings of PCT / JP99 / 00632, and the description thereof is omitted because it is not directly related to the present invention.
[0017]
A UV sensor 18 for detecting a combustion flame is provided in the combustion chamber 12. The fuel gas chamber 14 is provided with a fuel gas chamber temperature sensor 21. A mixer 23 is connected to the fuel gas chamber 14 through a mixed gas pipe 22, and a backfire detection temperature sensor 24 is provided in the mixed gas pipe 22. The mixer 23 is oxygen (O2) Gas supply line 25 and hydrogen (H2) A gas supply line 26 is connected.
[0018]
A stop valve 27, a check valve 28, a supply valve 29, a mass flow controller 30, a pressure reducing valve 31, a check valve 32, and a stop valve 33 are sequentially connected to the oxygen gas supply line 25 from the downstream side. An oxygen pressure sensor 34 for detecting an oxygen gas pressure is connected between the valves 31, and a branch valve 35 for leak check gas injection is connected between the check valve 32 and the stop valve 33. The oxygen gas supply line 25 is connected to an oxygen source (not shown).
[0019]
Further, a stop valve 36, a check valve 37, a supply valve 38, a supply valve 39, a mass flow controller 40, a pressure reducing valve 41, a check valve 42, and a stop valve 43 are sequentially connected to the hydrogen gas supply line 26 from the downstream side. Further, a hydrogen pressure sensor 44 for detecting the hydrogen gas pressure is connected between the mass flow controller 40 and the pressure reducing valve 41, and a branch valve 45 for leak check gas injection is connected between the check valve 42 and the stop valve 43. The hydrogen gas supply line 26 is connected to a hydrogen gas source (not shown).
[0020]
In addition, the combustion exhaust gas treatment apparatus has an air supply line 47 connected to an air supply source (not shown) via a check valve 46, a pressure reducing valve 49, and a nitrogen (N2) A nitrogen gas supply line 50 connected to a source (not shown) is provided.
[0021]
The pilot burner 17 is supplied with hydrogen gas from a pilot burner hydrogen gas supply line 83 branched from the upstream side of the mass flow controller 40 of the hydrogen gas supply line 26, and the pilot burner hydrogen gas supply line A flow sensor (area type flow meter) 51, a supply valve 52, a supply valve 53, a check valve 54 and a stop valve 55 are connected to 83. In addition, air can be supplied to the pilot burner 17 from the air supply line 47 through a pressure reducing valve 56, a flow sensor (insertion type flow meter) 57, a flow rate adjusting valve 58, a supply valve 59 and a check valve 60. .
[0022]
Air can be supplied from the air supply line 47 to the air chamber 13 of the exhaust gas treatment apparatus main body 10 through the pressure reducing valve 61, the flow rate sensor (insertion type flow meter) 62, the flow rate adjusting valve 63, the supply valve 64 and the check valve 65. It has become. Further, a heat-insulating material filling chamber 12 a provided on the outer periphery of the combustion chamber 12 of the exhaust gas processing apparatus main body 10 is connected to a pressure reducing valve 66, a flow sensor (insertion type flow meter) 67 and a flow rate sensor (area type flow meter) from the air supply line 47. ) 68 can be supplied with purge air. Further, purge air is also supplied to the UV sensor 18, and the purge air can be monitored by a flow rate sensor (area type flow meter) 91.
[0023]
Between the check valve 42 and the stop valve 43 of the hydrogen gas supply line 26, nitrogen gas can be supplied from the nitrogen gas supply line 50 through the stop valve 69 and the check valve 70. Between the check valve 28 and the supply valve 29 of the oxygen gas supply line 25, the nitrogen gas is supplied from the nitrogen gas supply line 50 through a flow sensor (insertion type flow meter) 71, a flow rate adjustment valve 72, a supply valve 73 and a check valve 74. Can be supplied. Further, between the check valve 37 and the supply valve 38 of the hydrogen gas supply line 26, a flow rate sensor (insertion type flow meter) 75, a flow rate adjustment valve 76, a supply valve 77 and a check valve 78 are passed from the nitrogen gas supply line 50. Nitrogen gas can be supplied.
[0024]
Between the supply valve 53 and the check valve 54 of the pilot burner hydrogen gas supply line 83, a flow rate sensor (insertion type flow meter) 79, a flow rate adjustment valve 80, a supply valve 81 and a check valve 82 are connected from the nitrogen gas supply line 50. Nitrogen gas can be supplied through. Further, the cooling water chamber 15 of the exhaust gas treatment apparatus main body 10 is supplied with cold water (H through a flow rate sensor (insertion type flow meter) 92 and a flow rate adjustment valve 89 from a cold water source (not shown).2O) is supplied and is monitored by the flow sensor 92.
[0025]
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a combustion exhaust gas treatment apparatus according to the present invention. This combustion type exhaust gas treatment apparatus uses fuel gas or propane gas supplied at a low pressure (about 100 kPa or less) such as 13A city gas as the combustion gas. Here, it is a combustion type exhaust gas treatment apparatus in which oxygen gas is mixed with the propane gas to form a combustion flame, exhaust gas is introduced into the combustion flame, and the exhaust gas is oxidized and decomposed. 2, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts. In FIG. 2, arrow A and arrow A, arrow B and arrow B, arrow C and arrow C are connected, respectively.
[0026]
The combustion-type exhaust gas treatment apparatus differs greatly from the combustion-type exhaust gas treatment apparatus shown in FIG. 1 in that a propane gas supply line 87 is provided in place of the hydrogen gas supply line 26 and the propane gas and oxygen gas are mixed by the mixer 23. This is the point. A check valve 37, a supply valve 38, a supply valve 39, a flow sensor (area type flow meter) 85, and a stop valve 43 are sequentially connected to the propane gas supply line 87 from the downstream side. The pilot burner propane gas supply line 83 ′ is branched from the upstream side of the stop valve 43 of the propane gas supply line 87.
[0027]
In the combustion type exhaust gas treatment apparatus having the above-described configuration, oxygen supplied from the oxygen gas supply line 25 and hydrogen supplied from the hydrogen gas supply line 26 (or propane gas supplied from the propane gas supply line 87) are mixed in the mixer 23. The mixed gas is supplied to the fuel gas chamber 14 of the exhaust gas treatment apparatus body 10 through the mixed gas pipe 22, and is supplied from the fuel gas chamber 14 into the burner unit 11 by a fuel gas injection nozzle (not shown). Further, combustion air is supplied from the air chamber 13 into the burner unit 11 through an air injection nozzle (not shown). Further, when hydrogen gas (or propane gas) and air are supplied to the pilot burner 17 and ignited by the ignition device 90, the mixed gas of hydrogen (or propane gas) and oxygen is combusted, and the combustion flame is transferred from the burner unit 11 to the combustion chamber 12. Form towards. This combustion flame is preferably formed so as to swirl diagonally downward from the burner portion 11 toward the center portion of the combustion chamber 12.
[0028]
For example, silane (SiH) from a semiconductor manufacturing apparatus or a liquid crystal panel manufacturing apparatus is passed through the exhaust gas inlet pipe 16 through the combustion flame.Four) And disilane (Si2H6By introducing exhaust gas containing harmful combustible gas such as), the exhaust gas is oxidatively decomposed and rendered harmless.
[0029]
As shown in FIG. 1, the hydrogen gas is used as the fuel, the hydrogen gas and the oxygen gas are mixed in the mixer 23, and the piping that supplies the burner unit 11 is configured as follows, thereby igniting safely and reliably. In addition to being able to extinguish fire, it becomes a combustion exhaust gas treatment device that can detect abnormalities.
[0030]
A stop valve 27, a check valve 28, a supply valve 29, a mass flow controller 30, a pressure reducing valve 31, a check valve 32, and a stop valve 33 are sequentially connected to the oxygen gas supply line 25 from the downstream side, and downstream to the hydrogen gas supply line 26. A stop valve 36, a check valve 37, a supply valve 38, a supply valve 39, a mass flow controller 40, a pressure reducing valve 41, a check valve 42, and a stop valve 43 are sequentially connected from the side. This is because the equipment with weak pressure resistance is arranged on the upstream side, and the equipment with high pressure resistance or is not likely to cause problems even if it breaks down on the downstream side. It is possible to protect the oxygen gas supply line 25 and the hydrogen gas supply line 26 when the temperature rises. The same applies to the combustion type exhaust gas treatment apparatus using propane gas as the fuel shown in FIG.
[0031]
Further, the volume of the mixer 23 for mixing the oxygen gas and the hydrogen gas is reduced, and the length of the mixed gas pipe 22 connecting the mixer 23 and the burner unit 11 is shortened. Thereby, when a backfire occurs, the mixed gas in the burner unit 11 from the mixer 23 burns at once, but by reducing the volume of the mixer 23 and shortening the length of the mixed gas pipe 22, The combustion energy is reduced, and damage to the equipment due to temperature rise and pressure rise of the pipe can be minimized.
[0032]
Further, a check valve 32 and a check valve 42 are provided on both the oxygen gas supply line 25 and the hydrogen gas supply line 26 upstream of the mixer 23. As a result, it is possible to prevent the backflow of hydrogen gas to the oxygen gas supply line 25 side and, conversely, backflow of oxygen gas to the hydrogen gas supply line 26 side with respect to the downstream pressure rise. Backfire to the gas supply line 26 can be prevented.
[0033]
When the exhaust gas flowing in from the exhaust gas inlet pipe 16 is extremely reduced, the burner portion 11 that has been cooled thereby is heated, the temperature of the fuel gas chamber 14 is increased, and the fuel gas (mixed gas of hydrogen and oxygen) When the temperature exceeds the natural ignition temperature, flashback occurs. For this reason, the temperature of the fuel gas chamber 14 is monitored by the fuel gas chamber temperature sensor 21, and when it reaches a predetermined temperature below the temperature at which spontaneous ignition may occur, the fire is automatically extinguished to prevent the risk of backfire.
[0034]
When the mass flow controllers 30 and 40 are used instead of a flow meter and a flow rate adjustment valve, as shown in FIG. 1 and the mass flow controller 40-2. Reference numerals 30-3 and 40-3 are flow rate indicators, respectively. With this combination, the flow indicators 30-3 and 40-3 display the detection values of the mass flow meters 30-1 and 40-1, and the flow rate adjustment is performed with values set for the mass flow controllers 30-2 and 40-2 alone. To. As a result, when either one of the flow rate detection function of the mass flow meters 30-1 and 40-1 or the flow rate adjustment function of the mass flow controllers 30-2 and 40-2 fails, in either case, the display value is abnormal. Can be detected.
[0035]
An oxygen pressure sensor 34 for detecting the oxygen gas pressure is detected in the oxygen gas supply line 25, and a hydrogen pressure sensor 44 (or propane gas pressure) for detecting the hydrogen gas pressure is detected in the hydrogen gas supply line 26 (or propane gas supply line 87). A propane gas pressure sensor 44 ′) is provided so that the supplied oxygen gas pressure and hydrogen gas pressure (or propane gas pressure) can be monitored. As a result, it is possible to detect fluctuations in supply pressure, which is the largest cause of fluctuations in oxygen gas and hydrogen gas flow rates (or propane gas flow rates), and flow rate fluctuations that cause flame backfire and blowout occur. Anomalies can be detected before.
[0036]
Stop valves 27 and 36 are provided between the check valves 28 and 37 on the most downstream side of the oxygen gas supply line 25 and the hydrogen gas supply line 26 and the mixer 23, respectively, and upstream of the check valves 32 and 42 on the most upstream side. Since stop valves 33 and 43 are provided on the side, and branch valves 35 and 45 are provided between the stop valves 33 and 43 and the check valves 32 and 42, respectively, the most downstream stop valves 27 and 36 and the most upstream By closing the stop valves 33 and 43 and injecting a leak check gas (for example, helium gas or nitrogen gas) through the branch valves 35 and 45, an airtight test (leak check test) can be easily performed. Thus, the ability to easily carry out the airtight test is particularly effective when hydrogen gas that is likely to leak is used as the fuel.
[0037]
The hydrogen gas supply line 26 and the pilot burner hydrogen gas supply line 83 are provided with supply valves 38 and 39 and supply valves 52 and 53, respectively. Thereby, even if one of the hydrogen gas supply valves cannot reliably shut off the hydrogen gas due to a failure such as a bite of dust, the other supply valve can back up and shut off the hydrogen gas.
[0038]
The pipe diameter is set such that the flow velocity of the mixed gas flowing in the mixed gas pipe 22 after the mixer 23 is slower than the combustion speed. Further, a bent portion 22a is provided in the mixed gas pipe 22 immediately after the outlet of the mixer 23 as shown in FIG. 4, and a temperature sensor 24 for detecting backfire is provided there to monitor the temperature. As a result, when backfire occurs, the stagnation of the flow occurs at the bent portion 22a, and a flame is always formed. Therefore, the backfire can be reliably detected.
[0039]
In particular, in the combustion type exhaust gas treatment apparatus using propane gas as the fuel in FIG. 2, when a fuel having a low supply pressure of propane gas (about 2 kPa) is used, as a mixer for mixing propane gas and oxygen gas as fuel, As shown in FIG. 5, an ejector 100 was used in which oxygen gas was used as the driving force, and the suction port pressure could be −15 kPa or less. As a result, even if a propane gas supply pressure fluctuation within 1.5 kPa or a pressure fluctuation on the burner unit 11 side occurs even at a low propane gas supply pressure, the actual fuel flow fluctuation can be suppressed to within 5%. .
[0040]
When using the ejector having the configuration shown in FIG. 5 for the mixer 23, the suction pressure sensor 86 of the ejector is provided, the suction port pressure is monitored, and if at least the suction port pressure becomes −15 kPa, it is determined as abnormal. The fuel gas and oxygen gas flowing into the mixer 23 are shut off. The increase in the suction pressure of the ejector is caused by a decrease in the oxygen gas flow rate, clogging of the fuel pipe, or an abnormal pressure increase in the burner portion 11 downstream. Therefore, by blocking the fuel gas and oxygen gas by increasing the suction pressure of the ejector as described above, abnormal combustion and backflow of oxygen to the propane gas supply line can be prevented.
[0041]
Further, when the ejector having the configuration shown in FIG. 5 is used for the mixer 23, the nozzle unit 101 can be divided into a nozzle unit 101 to which oxygen gas as a driving gas is supplied and a diffuser unit 102 that actually generates suction pressure. The combination of the diameter of the 101 nozzle 101a and the diameter of the diffuser 102a of the diffuser portion 102 can be easily changed. Thereby, when changing the flow volume of the propane gas which is a fuel, and the flow volume of oxygen gas, the ejector which has required performance can be selected easily.
[0042]
Further, as described above, the oxygen gas supply line 25 is provided with a purge line that can supply nitrogen gas from the nitrogen gas supply line 50 through the flow rate sensor 71, the flow rate adjustment valve 72, the supply valve 73, and the check valve 74 to supply hydrogen gas. A purge line is provided between the check valve 37 and the supply valve 38 in the line 26 so that nitrogen gas can be supplied from the nitrogen gas supply line 50 through the flow rate sensor 75, the flow rate adjustment valve 76, the supply valve 77, and the check valve 78. Since the injection point is on the downstream side of the supply valve 29 and the supply valve 38, the same amount of nitrogen gas as the fuel gas (hydrogen gas or propane gas) can be replaced at the time of fire extinguishing, and the fluctuation in flow rate is eliminated. Can prevent backfire.
[0043]
As described above, in the combustion type exhaust gas treatment apparatus in which oxygen gas and fuel gas (hydrogen gas or propane gas) are mixed in the mixer 23 and supplied to the burner unit 11 to ignite, the fuel gas, particularly the propane gas shown in FIG. In the case where fuel is used, the propane gas supply pressure is low (about 2 kPa) or the combustion speed is slow (the combustion speed in air is 1 m / s or less). Can be ignited and burned safely and reliably.
[0044]
In the ejector (see FIG. 5), which is the mixer 23, at the time of ignition, not the oxygen as the initial drive pressure but the ignition air supply valve 29 and the supply valve 87 ′ are opened, air is supplied from the air supply line 47, and suction is performed. After securing the pressure, the supply valve 38 and the supply valve 39 are opened to start the flow of fuel gas (propane gas), and then the supply valve 87 ′ is closed and the supply valve 84 is opened to switch from ignition air to oxygen. As a result, the ratio of oxygen gas to fuel gas temporarily increases, and backfire due to an increase in combustion speed can be prevented.
[0045]
When the pilot burner 17 ignites the burner unit 11, which is the main burner, the supply valve 64 is opened after the burner unit 11 is ignited, and swirling air is introduced from the air supply line 47. If the fuel to be used is a fuel having a slow flame propagation speed, the supply valve 64 is opened and closed once every one second at the beginning of the inflow of swirling air, and the inflow and the interruption are repeated. As a result, after ignition of the burner portion 11 which is the main burner, even if some of the fuel injection nozzles are not ignited, the direction of the flame of the ignited fuel injection nozzle is changed by the strong flow of swirling air, so that In addition, a flame can be formed in all the fuel injection nozzles.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the invention described in each claim, the following excellent effects can be obtained.
[0047]
According to the first aspect of the present invention, the mixer is provided outside the burner unit, and the mixer is supplied with the fuel gas from the oxygen gas supply line or the oxygen gas and the fuel gas supply line, and mixed. Therefore, it is easy to adjust the mixing ratio of oxygen gas and fuel gas in the mixer, and it is easy to efficiently treat exhaust gas and prevent abnormal ignition and backfire during ignition and extinguishing. Become.
[0048]
  According to the invention of claim 1,By providing a temperature sensor for detecting the temperature in the fuel gas chamber and providing means for automatically extinguishing the burner when the temperature in the fuel gas chamber reaches a predetermined temperature lower than the natural ignition temperature of the mixed gas When the temperature in the combustion gas chamber reaches a predetermined temperature equal to or lower than the natural ignition temperature of the mixed gas, the burner portion is automatically extinguished, so there is no risk of backfire.
[0050]
  According to invention of Claim 2,By providing check valves on both the oxygen gas supply line and the fuel gas supply line, the reverse flow of the fuel gas from the fuel gas supply line to the oxygen gas supply line and the oxygen gas supply against the pressure increase downstream. Backflow of oxygen gas from the line to the fuel gas supply line can be prevented, and backfire of these supply lines can be prevented. In addition, since the branch valve capable of injecting the leak check gas is provided between the first stop valve and the second stop valve, the leak check becomes extremely easy. In particular, when using hydrogen gas that easily leaks as a fuel gas, the leak can be easily checked.
[0051]
  Claim3According to the invention described inAfter the oxygen gas supply valve and the fuel gas supply valve are closed at the time of fire extinguishing, the oxygen gas and the fuel gas are stopped, and then the non-combustible gas is supplied as a purge gas to the oxygen gas supply line and the fuel gas supply line, thereby eliminating fluctuations in the flow rate. It is possible to prevent backfire during fire extinguishing.
[0052]
  Claim4According to the invention described inSince the mixer is an ejector that sucks and mixes fuel gas using oxygen gas as the driving force, for example, fuel gas with a low supply pressure, such as propane gas, has a predetermined range fluctuation or a pressure fluctuation on the burner side. Even if it exists, an actual fuel gas flow rate fluctuation | variation can be restrained low.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a combustion exhaust gas treatment apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a combustion exhaust gas treatment apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a mass flow controller used in a combustion exhaust gas treatment apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a view showing the vicinity of the outlet of the mixer of the combustion exhaust gas treatment apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a mixer used in the combustion exhaust gas treatment apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Exhaust gas treatment device body
11 Burner
12 Combustion chamber
13 Air chamber
14 Fuel gas chamber
15 Cooling water chamber
16 Exhaust gas inlet pipe
17 Pilot burner
18 UV sensor
19 Exhaust gas inflow pressure sensor
20 Exhaust gas inflow temperature sensor
21 Fuel gas chamber temperature sensor
22 Mixed gas piping
23 Mixer
24 Temperature sensor for detecting backfire
25 Oxygen gas supply line
26 Hydrogen gas supply line
27 Stop valve
28 Check valve
29 Supply valve
30 Mass flow controller
31 Pressure reducing valve
32 Check valve
33 Stop valve
34 Oxygen pressure sensor
35 Branch valve
36 Stop valve
37 Check valve
38 Supply valve
39 Supply valve
40 Mass Flow Controller
41 Pressure reducing valve
42 Check valve
43 Stop valve
44 Hydrogen pressure sensor
44 'propane gas pressure sensor
45 Branch valve
46 Check valve
47 Air supply line
48 Check valve
49 Pressure reducing valve
50 Nitrogen gas supply line
51 Flow sensor
52 Supply valve
53 Supply valve
54 Check valve
55 Stop valve
56 Pressure reducing valve
57 Flow sensor
58 Flow control valve
59 Supply valve
60 Check valve
61 Pressure reducing valve
62 Flow sensor
63 Flow control valve
64 Supply valve
65 Check valve
66 Pressure reducing valve
67 Flow sensor
68 Flow sensor
69 Stop valve
70 Check valve
71 Flow sensor
72 Flow control valve
73 Supply valve
74 Check valve
75 Flow sensor
76 Flow control valve
77 Supply valve
78 Check valve
79 Flow sensor
80 Flow control valve
81 Supply valve
82 Check valve
83 Hydrogen gas supply line for pilot burner
83 'Propane gas supply line for pilot burner
84 Supply valve
85 Flow sensor
86 Ejector pressure sensor
87 Propane gas supply line
87 'supply valve
88 Flow sensor
89 Flow control valve
90 Ignition system
91 Flow sensor

Claims (4)

バーナ部と、該バーナ部の下流側に燃焼室を備え、バーナ部より前記燃焼室に向けて燃焼火炎を形成し、該燃焼火炎に排ガスを導入して、該排ガスを酸化分解させる燃焼式排ガス処理装置において、
前記バーナ部の外部に混合器を設け、該混合器に酸素ガス供給ラインから酸素ガスを燃料ガス供給ラインから燃料ガスを供給して混合し、該混合したガスを前記バーナ部に供給し、燃焼させて前記燃焼火炎を形成するように構成すると共に、
前記バーナ部の外周に前記混合器からの混合ガスを供給する燃料ガス室を設け、該燃料ガス室からノズルを通してバーナ部内に混合ガスを噴射するように構成すると共に、該燃料ガス室内の温度を検出する温度センサを設け、該燃料ガス室内の温度が混合ガスの自然着火温度以下の所定の温度となった場合、自動的にバーナ部を消火させる手段を設けたことを特徴とする燃焼式排ガス処理装置。
Combustion exhaust gas comprising a burner section and a combustion chamber on the downstream side of the burner section, forming a combustion flame from the burner section toward the combustion chamber, introducing exhaust gas into the combustion flame, and oxidizing and decomposing the exhaust gas In the processing device,
A mixer is provided outside the burner unit, oxygen gas is supplied from the oxygen gas supply line to the mixer, fuel gas is supplied from the fuel gas supply line, and the mixed gas is supplied to the burner unit for combustion. And configured to form the combustion flame,
A fuel gas chamber for supplying a mixed gas from the mixer is provided on the outer periphery of the burner portion, and the mixed gas is injected into the burner portion from the fuel gas chamber through a nozzle. Combustion-type exhaust gas characterized in that a temperature sensor for detecting is provided, and means for automatically extinguishing the burner part when the temperature in the fuel gas chamber reaches a predetermined temperature lower than the natural ignition temperature of the mixed gas Processing equipment.
請求項1に記載の燃焼式排ガス処理装置において、
前記混合器の上流側の前記酸素ガス供給ライン及び燃焼ガス供給ラインの最下段のそれぞれに第1ストップ弁と第1逆止弁を順次設け、最上段のそれぞれに第2逆止弁と第2ストップ弁を設け、更に酸素ガス供給ライン及び燃料ガス供給ラインのそれぞれの第1ストップ弁と第2ストップ弁の間にリークチェック用ガスを注入する分岐弁を設けたことを特徴とする燃焼式排ガス処理装置。
In the combustion type exhaust gas treatment apparatus according to claim 1,
A first stop valve and a first check valve are sequentially provided in the lowermost stage of the oxygen gas supply line and the combustion gas supply line upstream of the mixer, respectively, and a second check valve and a second check valve are provided in the uppermost stage respectively. the stop valve is provided, further combustion type, characterized in that a branch valve for injecting a leak check gas between each first stop valve and the second stop valve of the oxygen gas supply line and the fuel gas supply line Exhaust gas treatment equipment.
請求項1又は2に記載の燃焼式排ガス処理装置において、
前記混合器の上流側の前記酸素ガス供給ライン及び燃料ガス供給ラインのそれぞれに酸素ガス供給弁及び燃料ガス供給弁を設けると共に不燃ガス供給ラインを設け、該不燃ガス供給ラインからの不燃ガスを前記酸素ガス供給弁及び燃料ガス供給弁の下流側に注入する不燃ガス注入手段を設け、消火時に前記酸素ガス供給弁及び燃料ガス供給弁を閉じると共に、該酸素ガス供給ライン及び燃料ガス供給ラインに不燃ガスをパージガスとして供給することを特徴とする燃焼式排ガス処理装置。
In the combustion type exhaust gas treatment apparatus according to claim 1 or 2,
An oxygen gas supply valve and a fuel gas supply valve are provided in each of the oxygen gas supply line and the fuel gas supply line upstream of the mixer, and an incombustible gas supply line is provided, and the incombustible gas from the incombustible gas supply line is supplied to the oxygen gas supply line and the fuel gas supply line. Incombustible gas injection means for injecting downstream of the oxygen gas supply valve and the fuel gas supply valve is provided, and when the fire is extinguished, the oxygen gas supply valve and the fuel gas supply valve are closed, and the oxygen gas supply line and the fuel gas supply line are incombustible. A combustion-type exhaust gas treatment apparatus, wherein gas is supplied as purge gas.
請求項1乃至は3のいずれか1つに記載の燃焼式排ガス処理装置において、
前記混合器は、酸素ガスを駆動力として燃料ガスを吸引混合させるエジェクターであることを特徴とする燃焼式排ガス処理装置。
The combustion-type exhaust gas treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The combustion-type exhaust gas treatment apparatus, wherein the mixer is an ejector that sucks and mixes fuel gas using oxygen gas as a driving force.
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