JP4085331B2 - 排ガス燃焼処理装置を用いた多孔の焼き物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は排ガス燃焼処理装置を用いた多孔の焼き物の製造方法に関する。

焼却炉や加熱炉から排出させる排ガスを燃焼させて無害化する排ガス燃焼処理装置としては排ガス燃焼部分に接触面積の大きい高温固体充填層（例えば、特許文献１。）や赤熱した燃焼担体（例えば、特許文献２。）を設けてそれらの隙間を通過する排ガスをそれらに接触させる方式が開示されている。この場合、高温固体充填層や燃焼担体が再燃用のバーナ火炎と接触した排ガスで加熱されるが、高温固体充填層の温度が過熱ぎみになることが懸念され、安定した処理を行うために複雑な温度管理を要する。排ガス燃焼部分にセラミック構造体を配して、そのセラミック構造体を電熱体で加熱する方式（例えば、特許文献３。）においてもセラミック構造体が排ガスでさらに過熱状態となることが懸念される。

又、これらの方式においては、一つの加熱炉が多目的に用いられ排ガスが無害であったり、加熱のステージによっては排ガスが無害であったりする場合は、排ガスの通過路に設置された燃焼担体や高温固体充填層が排ガスの通過抵抗となり加熱の効率を損なうことも懸念される。
特開２０００−２５７８３５号公報（特許請求の範囲） 特開平１０−８９６５４号公報（特許請求の範囲） 特開平１０−２２７４３７号公報（特許請求の範囲）

本発明は、これら問題点に鑑み、排ガスの安定した燃焼処理が簡単な操作で行なわれる、排ガス燃焼処理装置を用いた多孔の焼き物の製造方法を提供しようとする。又、発生する排ガスの状態に応じてその燃焼状態を調節でき、その排ガスが無害の場合には、排ガスを抵抗少なく通過させる、排ガス燃焼処理装置を用いた多孔の焼き物の製造方法を提供しようとする。

本発明においては、燃焼筒と、該燃焼筒内に設置されたバーナと、前記燃焼筒の一端開口から他端開口にかけて該燃焼筒内を通過する排ガスの上流側及び下流側に前記バーナを間にして設けられて該排ガスの通過を部分的に遮断可能能な複数の堰板とを含み、一の該堰板が前記燃焼筒の内壁面から内側に突出し、他の該堰板が該内壁面と対面する他の内壁面から内側に突出し、前記各堰板の突出長さを変更可能とされ、該長さを変えることにより前記燃焼筒の前記排ガスの流速が調節されるようになした排ガス燃焼処理装置が用いら れる。

又、本発明においては、燃焼筒と、該燃焼筒内に設置された加熱された担体と、前記燃焼筒の一端開口から他端開口にかけて該燃焼筒内を通過する排ガスの上流側及び下流側に前記担体を間にして設けられて該排ガスの通過を部分的に遮断可能な複数の堰板とを含み、一の該堰板が前記燃焼筒の内壁面から内側に突出し、他の該堰板が該内壁面と対面する他の内壁面から内側に突出し、各前記堰板の突出長さを変更可能とされ、該長さを変えることにより前記燃焼筒の前記排ガスの流速が調節されるようになした排ガス燃焼処理装置が用いられる。

前記排ガス燃焼処理装置は、前記燃焼筒内の温度を計測する温度計測手段を備え得、該温度計測手段により計測された温度に基づき前記堰板の前記長さが変更され得る。

前記燃焼筒の前記一端開口には、前記燃焼筒内に前記排ガスを導入する排ガス導入路が接続され得、該排ガス導入路の路壁に流量可変の空気導入口が設けられ得、前記燃焼筒内に空気を流量可変に導入可能とされ得る。

前記燃焼筒の前記他端開口には前記排ガスを排出する排ガス排出路が接続され得、該排ガス排出路の路壁に流量可変の空気導入口が設けられ得、前記排ガス排出路内に空気を流量可変に導入可能とされ得る。

又、本発明においては、陶土と焼失性充填物とが混在した被焼成物を焼成し該焼失性充填物を焼失させて多孔の焼き物を得る焼成装置、から排出される排ガスを処理する前記排ガス燃焼処理装置が用いられる。

前記排ガス燃焼処理装置においては、前記焼成装置が、燃焼室と、該燃焼室内に設けられ前記被焼成物を載置する載置部と、該燃焼室内に設けられ該載置部に載置された前記被焼成物の下方に配された焼成熱源と、前記燃焼室内で発生する排ガスを該燃焼室外に排出する排出口とを備え得、該排出口が前記載置部より低い位置に設けられ得る。

更に、本発明の要旨とするところは、前記排ガス燃焼処理装置及び前記被焼成物を準備する工程と、
前記焼成装置に前記被焼成物を収容する工程と、
前記焼成装置により前記被焼成物を前記陶土が焼結される温度より低温で焼成しつつ、前記バーナで前記焼成装置から排出される排ガスを燃焼する一次加熱工程と、
前記堰板の突出長さを前記燃焼工程における前記堰板の突出長さより低くして、前記被焼成物を前記陶土が焼結される温度で焼成する二次加熱工程と
を含む、排ガス燃焼処理装置を用いた多孔の焼き物の製造方法であることにある。

前記多孔の焼き物の製造方法においては、前記被焼成物に含まれる前記焼失性充填物が高分子多孔質体であり得、前記被焼成物が、該高分子多孔質体に前記陶土のスラリーを含浸させ乾燥したものであり得、前記一次加熱工程における焼成が２００〜６００℃で１〜８時間なされ得る。

本発明により、安定した燃焼処理が簡単な操作で行なわれる、排ガス燃焼処理装置を用 いた多孔の焼き物の製造方法が提供される。

更に、被焼成物の焼成や、廃材の焼却に用いる加熱炉で加熱あるいは燃焼により発生する排ガスの量や状態に応じて排ガス燃焼処理装置を通過する排ガスの流路抵抗を調整することができ、この加熱炉における円滑な加熱あるいは燃焼を実現することが出来る。

本発明に用いる排ガス燃焼処理装置をセラミックフィルタに用いる多孔の焼き物の焼成に適用して円滑な焼成と効率の良い排ガス処理を実現することが出来る。

本発明に係る態様を図面に基づいて詳しく説明する。図１は本発明に用いる排ガス燃焼処理装置２の態様を示す断面構成模式図である。排ガス燃焼処理装置２は、燃焼筒４と、燃焼筒４の中空部５に設置されて排ガスを燃焼させるバーナ７，７ａ，７ｂ，７ｃと、中空部５を通路として燃焼筒４の一端開口８から他端開口１０にかけて中空部５を通過する排ガスの上流側及び下流側に、バーナ７，７ａ，７ｂ，７ｃをそれぞれ間にして設けられてその通路の通過断面を部分的に遮断する複数の堰板１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄとを含んで構成される。排ガスは燃焼室４２内で発生したものであり、排ガス導入路１６と燃焼筒４の一端開口８を経由して中空部５に排ガスが導入される。

堰板１２が燃焼筒４の内壁面２０から内側に突出し、バーナ７を間にする堰板１２ａが内壁面２０と対面する他の内壁面２２から内側に突出し、中空部５を通過する排ガスが一の堰板１２と他の堰板１２ａとにより通路を阻まれて速度を落として矢印Ａのように蛇行しつつ中空部５を通過する。堰板１２ａ、バーナ７ａ、堰板１２ｂの関係も同様である。堰板１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、内壁面２０あるいは内壁面２２から先端までの長さＨ（突出長さ）を変更可能とされ、その長さを変えることにより排ガスの通路の通過断面を部分的に遮断して中空部５内の排ガスの蛇行の程度が変わり、これにより排ガスの流速や流れの状態が調節されるようになされている。

又、中空部５内には温度センサー２４が配され、温度センサー２４を含む不図示の温度計測手段により中空部５内の温度が計測される。この温度計測手段により計測された温度に基づき堰板１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの突出長さＨが変更され、これにより排ガスの流速や流れの状態が調節されて中空部５内の温度が調整される。

更に、排ガス導入路１６の路壁にはバルブ２６あるいはシャッターあるいはダンパー等の流量可変手段を備えた空気導入口３０が設けられてもよい。空気導入口３０から中空部５に導入される空気の流量を変えることにより、中空部５内の気体の流速や温度や排ガスと空気との混合比を調節することが出来る。

又、燃焼筒４の他端開口１０には排ガスを排出する排ガス排出路３２が接続され、排ガス排出路３２の路壁にバルブ２６あるいはシャッターあるいはダンパー等の流量可変手段を備えた流量可変の空気導入口３４が設けられ、排ガス排出路３２内に空気を流量可変に導入可能とされている。空気導入口３４から導入される空気の流量を変えることにより、中空部５内の気体の流速を調節することが出来る。

排ガス排出路３２及び燃焼筒４は通常縦に立設されており、煙突効果により高温の排ガスが燃焼筒４内と排ガス排出路３２内とを上昇して排ガスの外部への排出が助長される。

燃焼筒４内には、排ガスの発生源である焼成装置４０から排ガス導入路１６を経由して排ガスが導入される。焼成装置４０は燃焼室４２を備え、燃焼室４２の内部には、被焼成物４３を載置する載置部４４と、載置部４４に載置された被焼成物４３の下方に配された焼成用バーナ４６のような焼成熱源４７と、燃焼室４２内で発生する排ガスを室外に排出する排出口５０とを備えている。

燃焼室４２内では、焼成熱源４７により加熱された気体が矢印Ｂの方向に循環対流し、燃焼室４２内が均一に加熱される。排出口５０が載置部４４の下方即ち被焼成物４３の下方に設けられているため、前述の煙突効果により燃焼室４２内の気体が吸引されてもこの循環対流の状態が大きくは妨げられないので、燃焼室４２の内部が均一に加熱される。排出口５０が被焼成物４３の上方に設けられている場合は、焼成熱源４７により加熱された気体が前述の煙突効果によりが吸引されてそのまま燃焼室４２から排出されるため、この循環対流の状態が大きく妨げられ、燃焼室４２の内部が均一に加熱されない。

排ガス燃焼処理装置２は一般のゴミや廃材の焼却用にも用いることが出来るが、特には、多孔の焼き物の焼成工程に好適に用いられる。以下にこの態様を説明する。

多孔の焼き物を得るには被焼成物４３として、陶土と焼失性充填物とが混在した被焼成物が用いられる。このような被焼成物を焼成しその焼失性充填物を焼失させてその焼失跡が空隙として残った被焼成物をひきついで焼成し陶土を焼結させて多孔の焼き物を得る。

陶土と焼失性充填物とが混在した被焼成物としては、例えば粘土と粉体状あるいは繊維状の高分子とを混練し、成形、乾燥したものや、図３に示すような高分子多孔質体５１に陶土のスラリーを含浸させ乾燥した図４に示す被焼成物５２が挙げられる。前者では粉体状の高分子を構成する高分子の粒子あるいは繊維が焼失性充填物であり、後者では高分子多孔質体が焼失性充填物である。

粉体状の高分子の素材としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、アクリル系樹脂、ポリエステル、セルロース等の天然高分子、等が挙げられるが、焼成により焼失する物質であればこれらに限定されない。

高分子多孔質体としてはポリウレタン系のスポンジのような連通気泡を有する発泡樹脂体や、レーヨン系のスポンジや、フェルト状の繊維集合体等が挙げられる。

陶土と焼失性充填物とが混在した被焼成物は載置部４４に載置されて一気に陶土の焼結温度で加熱されるよりも、先ず焼失性充填物が燃焼する最低の温度に近い温度で一次加熱して焼失性充填物が焼失後に陶土の焼結温度で二次加熱されることが型崩れやヒビの発生を防止するうえで好ましい。

一次加熱においては、多量の有害な排ガスが発生するので、この排ガスを燃焼筒４に導いてバーナ７，７ａ，７ｂ，７ｃにより燃焼させ無害化する。このとき、バーナ付近を通過する排ガスは堰板に阻まれて流速が低下しかつ流路長が長くなるのでバーナ付近での滞留時間が長くなり燃焼が促進される。この燃焼の温度は内壁面２０あるいは内壁面２２から堰板の先端までの長さを変えることにより、バーナ付近を通過する排ガスの通過状態を調節して変えることが出来る。これにより、温度センサー２４により中空部５の温度を計測し中空部５が最適な温度、例えば８００〜１０００℃に維持出来る。

更に、空気導入口３０や空気導入口３４を設けて、中空部５あるいは排ガス排出路３２内に導入される空気の流量を調節して中空部５内の気体の流速や温度や排ガスと空気との混合比を調節し排ガスの燃焼状態を最適化することができる。

焼失性充填物としてポリウレタン系のスポンジを用いた場合、一次加熱が温度２００〜６００℃で、時間が１〜８時間であることが焼結体の型崩れやひび割れが少なく好ましい。二次加熱の温度は１１００〜１３５０℃であることが焼結体の型崩れやひび割れが少なくかつ強度が大きくなり好ましい。

二次加熱時には被焼成物から発生する排ガスに有害な排ガスが殆んど含まれていないので燃焼筒４で排ガスを燃焼させる必要がなく、従って堰板で排ガスの通過を阻む必要がない。このときには、燃焼筒４の煙突効果を充分に発揮させて焼成用バーナ４６を効率良く作動させることが好ましい。本発明に用いる排ガス燃焼処理装置２においては、すべての堰板を矢印Ｃ（図１）の方向に後退させて、図２に示すように、内壁面２０あるいは内壁面２２から堰板１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが突出しない状態にすることができるので、この状態で燃焼筒４の煙突効果を充分に発揮させて焼成用バーナ４６（図１）を効率良く作動させることができる。

なお、燃焼筒４は斜めあるいは横倒しに設置されてもよいが、良好な煙突効果を得るためには縦に立設されることが好ましい。燃焼筒４は斜めあるいは横倒しに設置されて縦型の煙突に接続されてもよい。

又、図１においては、バーナがバーナ７をはじめとして４段設置された態様が示されているが、それ以外の段数のバーナが配されてもよい。例えばバーナが５〜８段配されてもよい。

燃焼筒４内のバーナは、燃料ガスが燃焼筒４の断面方向に燃焼筒４の中心軸に向けて吐出される態様のものであってもよい。バーナが各堰板に固定されて堰板とともに移動する態様であってもよい。

堰板は個々に独立で開方向及び閉方向に移動可能であるが、複数の堰板が一斉に同期して移動される構成も可能である。堰板は水平方向に摺動して開閉移動するものであってもよい。燃焼筒４の中心軸に対して斜め方向に開閉移動するものであってもよい。

本発明に用いる排ガス燃焼処理装置が他の態様の焼却炉や加熱炉と組み合わせて用いられるときにも、状況に応じて堰板を中空部５内に出し入れすることにより排ガスの発生度合いに応じて燃焼度合いを調節したり、堰板を後退させて燃焼筒４の煙突効果を充分に発揮させて焼却炉や加熱炉における加熱を効率良く行わせることができる。

本発明に用いる排ガス燃焼処理装の他の態様においては、図５の排ガス燃焼処理装２ａに示すように、中空部５内を通過する排ガスが、高温の接触担体６０を介して加熱されてもよい。排ガスはバーナ６２により５００〜１３００℃に加熱された接触担体６０に触れて加熱され燃焼する。接触担体６０は上下の堰板の間に位置し、堰板１２、１２ａ１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの左右の移動によりこれらの堰板の突出長さが変わり、排ガスの流速や流れの状態が調節されて最適の燃焼状態が得られるようになされている。接触担体６０としては、例えば、多孔質のセラミクスや、格子状に成形されたセラミクスや、格子状あるいは環状に成形された金属が挙げられる。接触担体６０の加熱は電気ヒータにより行なわれてもよい。

以上本発明の態様を説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変形を加えた態様で実施し得るものであり、これらの態様はいずれも本発明の範囲に属するものである。

本発明に用いる排ガス燃焼処理装置は、ゴミや廃材の焼却炉、産業用の加熱炉、焼成炉から排出される排ガスの燃焼による無害化に適用出来る。

本発明に用いる排ガス燃焼処理装置の構成の一例を示す側面からの断面構成模式図である。 本発明に用いる排ガス燃焼処理装置の構成の一例を示す正面からの断面構成模式図である。 本発明に用いる排ガス燃焼処理装置において、堰板が後退した状態を示す断面構成模式図である。 本発明に用いる排ガス燃焼処理装置を適用して焼成される被焼成物の構成原料のひとつである高分子多孔質体を示す斜視模式図である。 本発明に用いる排ガス燃焼処理装置を適用して焼成される被焼成物の構成を示す斜視模式図である。 本発明に用いる排ガス燃焼処理装置の構成の他の一例を示す断面構成模式図である。

２、２ａ：排ガス燃焼処理装置
４：燃焼筒
５：中空部
８：一端開口
１０：他端開口
７，７ａ，７ｂ，７ｃ：バーナ
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ：堰板
１４：燃焼室
１６：排ガス導入路
２０：内壁面
２２：他の内壁面
２４：温度センサー
２６：バルブ
３０：空気導入口
３２：排ガス排出路
２６：バルブ
３４：空気導入口
４０：焼成装置
４２：燃焼室
４３，５２：被焼成物
４４：載置部
４６：焼成用バーナ
４７：焼成熱源
５０：排出口
５１：高分子多孔質体
６０：接触担体

Claims (7)

1. 燃焼筒と、該燃焼筒内に設置されたバーナと、前記燃焼筒の一端開口から他端開口にかけ て該燃焼筒内を通過する排ガスの上流側及び下流側に前記バーナを間にして設けられて該 排ガスの通過を部分的に遮断可能な複数の堰板とを含み、一の該堰板が前記燃焼筒の内壁 面から内側に突出し、他の該堰板が該内壁面と対面する他の内壁面から内側に突出し、各 前記堰板の突出長さを変更可能とされ、該長さを変えることにより前記燃焼筒の前記排ガ スの流速が調節されるようになし、陶土と焼失性充填物とが混在した被焼成物を焼成し該 焼失性充填物を焼失させて多孔の焼き物を得る焼成装置、から排出される排ガスを処理す る排ガス燃焼処理装置、及び前記被焼成物を準備する工程と、
   前記焼成装置に前記被焼成物を収容する工程と、
   前記焼成装置により前記被焼成物を前記陶土が焼結される温度より低温で焼成しつつ、前記バーナで前記焼成装置から排出される排ガスを燃焼する一次加熱工程と、
   前記堰板の突出長さを前記燃焼工程における前記堰板の突出長さより低くして、前記被焼成物を前記陶土が焼結される温度で焼成する二次加熱工程と
   を含む、排ガス燃焼処理装置を用いた多孔の焼き物の製造方法。
2. 燃焼筒と、該燃焼筒内に設置された加熱された担体と、前記燃焼筒の一端開口から他端開 口にかけて該燃焼筒内を通過する排ガスの上流側及び下流側に前記担体を間にして設けら れて該排ガスの通過を部分的に遮断可能な複数の堰板とを含み、一の該堰板が前記燃焼筒 の内壁面から内側に突出し、他の該堰板が該内壁面と対面する他の内壁面から内側に突出 し、各前記堰板の突出長さを変更可能とされ、該長さを変えることにより前記燃焼筒の前 記排ガスの流速が調節されるようになし、陶土と焼失性充填物とが混在した被焼成物を焼 成し該焼失性充填物を焼失させて多孔の焼き物を得る焼成装置、から排出される排ガスを 処理する排ガス燃焼処理装置、及び前記被焼成物を準備する工程と、
   前記焼成装置に前記被焼成物を収容する工程と、
   前記焼成装置により前記被焼成物を前記陶土が焼結される温度より低温で焼成しつつ、前記バーナで前記焼成装置から排出される排ガスを燃焼する一次加熱工程と、
   前記堰板の突出長さを前記燃焼工程における前記堰板の突出長さより低くして、前記被焼成物を前記陶土が焼結される温度で焼成する二次加熱工程と
   を含む、排ガス燃焼処理装置を用いた多孔の焼き物の製造方法。
3. 前記燃焼筒内の温度を計測する温度計測手段を備え、該温度計測手段により計測された温度に基づき前記堰板の前記長さが変更される請求項１又は２に記載の多孔の焼き物の製造 方法。
4. 前記燃焼筒の前記一端開口に、前記燃焼筒内に前記排ガスを導入する排ガス導入路が接続され、該排ガス導入路の路壁に流量可変の空気導入口が設けられ、前記燃焼筒内に空気を流量可変に導入可能とされた請求項１乃至３のいずれかに記載の多孔の焼き物の製造方法。
5. 前記燃焼筒の前記他端開口に前記排ガスを排出する排ガス排出路が接続され、該排ガス排出路の路壁に流量可変の空気導入口が設けられ、前記排ガス排出路内に空気を流量可変に導入可能とされた請求項１乃至４のいずれかに記載の多孔の焼き物の製造方法。
6. 前記焼成装置が、燃焼室と、該燃焼室内に設けられ前記被焼成物を載置する載置部と、該燃焼室内に設けられ該載置部に載置された前記被焼成物の下方に配された焼成熱源と、前記燃焼室内で発生する排ガスを該燃焼室外に排出する排出口とを備え、該排出口が前記載置部より低い位置に設けられた請求項１乃至５のいずれかに記載の多孔の焼き物の製造方 法。
7. 前記被焼成物に含まれる前記焼失性充填物が高分子多孔質体であり、前記被焼成物が、該高分子多孔質体に前記陶土のスラリーを含浸させ乾燥したものであり、前記一次加熱工程における焼成が２００〜６００℃で１〜８時間なされる焼成を含む、請求項１乃至６のい ずれかに記載の多孔の焼き物の製造方法。

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