JP4092818B2 - 蓄熱燃焼式ガス処理装置の運転方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼排ガスの排熱を回収して燃焼効率を高める蓄熱燃焼式バーナーを用いた蓄熱燃焼式ガス処理装置の運転方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、工業炉等の分野では、燃焼排ガスの排熱を回収して燃焼効率の向上を目的とした、いわゆる蓄熱式の燃焼炉が用いられている。
【0003】
この蓄熱式燃料炉は、図9(1)に示すように、燃焼室1に、セラミックスのハニカム式蓄熱体2を備えた一対の蓄熱燃焼式バーナーA,Bを設置すると共に、これら蓄熱燃焼式バーナーA,Bの蓄熱室3,3にそれぞれ燃焼空気ライン4と排ガスライン5とを接続したものであり、燃焼空気ライン4から送られてくる燃焼空気及び燃料噴射部7から供給される都市ガス等の燃料によっていずれか一方の蓄熱燃焼式バーナー(以下、バーナーと略す)Aをバーナーとして機能させると同時に、他方のバーナーBを停止させて排気通路として機能させることで燃焼室1内で発生した燃焼排ガス中の排熱をバーナーB側のハニカム式蓄熱体2によって回収した後、一定時間経過後(例えば、約30秒)、図9(2)に示すように、各ラインに設けられたバルブによってその機能を瞬時に切り替え、このハニカム式蓄熱体2の蓄熱によって燃焼空気を予熱することで容易に燃焼効率の向上と省エネを図るようにしたものである。
【0004】
そして、このような蓄熱式燃料炉に供給する燃焼空気の全部あるいはその一部として、アンモニアや未燃炭化水素等の悪臭や有害物質を含むガスを供給するようにすれば、この蓄熱式燃料炉を単なる燃焼炉のみでなく、これら悪臭や有害物質を高温で熱分解して無臭,無害化できるガス処理装置として兼用させることが可能となる。
【0005】
しかしながら、このような処理ガスを燃焼空気の全部あるいは一部として用いた場合、燃焼切り替え時において蓄熱室3内に溜まった処理ガスが未分解のまま燃焼排ガスと共に排ガスライン5から大気中に放出され、周囲の環境を悪化させてしまうといった不都合がある。
【0006】
そこで、これを防止するために、図10に示すように燃焼室1にさらにもう一つの蓄熱燃焼式バーナーCを付け加えると共にこれら3つのバーナーA,B,Cにそれぞれパージライン8を接続し、排ガスライン5を流れる燃焼排ガスの一部をこのパージライン8側に流すことによって蓄熱室3内に溜まった臭気ガスを燃焼室1内に強制的にパージするようにしたガス処理装置が提案されている。
【0007】
すなわち、図10(1)に示すように、各ライン4,5,8のバルブをコントロールしてバーナーAを燃焼モードにすると共にバーナーBを排気通路として機能させた状態で一定時間経過後、図10(2)に示すように、燃焼をバーナーB側に切り替え、バーナーCを排気通路として機能させた場合には、排ガスライン5を流れる燃焼排ガスの一部をパージライン8を介してバーナーA側にパージすることでバーナーAの蓄熱室3内に溜まった処理ガスが燃焼室1内に吹き出されて熱分解されて無臭・無害化された後、燃焼排ガスとなってバーナーCから排気されることとなる。従って、この状態から一定時間経過した後、図10(3)に示すように、燃焼をバーナーC側に切り替えると共にバーナーA側を排気通路として機能させた場合には、その蓄熱室3内には臭気ガスが存在していないため、上述したように蓄熱室3内に溜まった処理ガスがそのまま排ガスライン5から大気中へ放出されるといった不都合を未然に回避することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなパージ式のガス処理装置にあっては、図11に示すように、いずれかのバーナーA,B,Cによって一定時間毎に行われるパージ時間が燃焼時間及び排気時間と同じであるため、過パージとなってしまい、排ガスを燃焼室1内に無駄に循環させるといった不都合がある。
【0009】
すなわち、蓄熱室3内に溜まった処理ガスは、一般に極僅かな量であるのに対し、そのパージ時間は燃焼時間及び排気時間と同じであるため、燃焼に不要な燃焼排ガスが大量に燃焼室1内に流れ込んでしまい、その結果、燃焼室1内の温度を低下させたり、燃焼不足を招いてしまうといった問題が発生する。
【0010】
そのため、燃焼時間及び排気時間を短縮することでパージ時間も短縮して過パージを防止することも考えられるが、そうすると、各バーナー内の蓄熱体2が十分に加熱されないうちに燃焼が切り替わってしまい、十分な蓄熱効果を得ることができないという問題がある。
【0011】
また、パージ用のバルブの開き時間のみを短くすることで過パージを防止することも考えられるが、そうするとそのバーナーがパージが終了した時点から他の機能に切り替わるまでの間、全く機能していない状態が発生し、装置全体の機能を有効に利用できないといった不都合を招く。
【0012】
さらに、このような全く機能していない状態を防止するために、このバーナーを排気通路として使用すると、既に蓄熱が行われている他のバーナーへの燃焼排ガス流量が減少してしまい十分な蓄熱効果を得ることができない上に、さらに燃焼モードが切り替わった場合に、このバーナーの蓄熱体が過加熱になってしまう等といった新たな問題が発生する。
【0013】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その主な目的は、燃焼時間や排気時間を短縮することなく、パージ時間のみを短縮して無駄なパージを防止して燃焼効率を向上させることができる新規な蓄熱燃焼式ガス処理装置の運転方法を提供するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、処理ガスを導入して燃焼する燃焼モードと、未燃焼の処理ガスをパージするパージモードと、燃焼ガスを排気しながら熱回収する排気モードとを順に連続して切り替えるようにした蓄熱燃焼式バーナーを燃焼室に少なくとも4本以上備え、上記パージモードの運転時間を他のモードの運転時間よりも短く設定すると共に、これら各蓄熱燃焼式バーナーのパージモードが相互に重複しないように一定時間毎にずらし、いずれか一つの蓄熱燃焼式バーナーがパージモードになっている時間に残り全ての蓄熱燃焼式バーナーが燃焼モード及び排気モードのいずれかになるように各蓄熱燃焼式バーナーの切り替え時間を制御するようにした蓄熱燃焼式ガス処理装置の運転方法である。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【0016】
先ず、図1は本発明に係る蓄熱燃焼式ガス処理装置の実施の一形態を示したものである。
【0017】
図示するように、燃焼室1の側面を区画する壁面には、上述したように蓄熱室3内にハニカム状の蓄熱体2が収容された6つのバーナーA,B,C,D,E,Fが3つづつそれぞれ対向するように設けられている。
【0018】
また、これら各バーナーA,B,C,D,E,Fには、燃焼室1内に、アンモニアや未燃炭化水素等の悪臭成分や有害物質を含むガスを供給するための処理ガスライン10と、燃焼室1内の燃焼排ガスを排気するための燃焼排ガスライン11と、パージガスを吹き込むパージガスライン12とがそれぞれ接続されており、さらにこれら処理ガスライン10,燃焼排ガスライン11,パージガスライン12の各分岐部には、それらのガスの流れを瞬時に制御する電磁バルブVがそれぞれ設けられている。さらに、この燃焼排ガスライン11には、燃焼排ガスを強制的に排気するためのブロアー13が設けられており、さらにこのブロアー13の下流側には、パージガスライン12がこれより分岐するように接続されている。すなわち、燃焼排ガスライン11に流れ出た燃焼排ガスの一部はブロアー13によってパージガスライン12側に強制的に流され、パージガスの一部として利用されるようになっている。
【0019】
次に、このような構成をした蓄熱燃焼式ガス処理装置の運転方法の一例を図2及び図3を参照しながら説明する。尚、図2は燃焼,排気,パージの各運転モードをバーナー毎に順を追って示した概念図、図3は、燃焼,排気,パージの各運転モードを同じくバーナー毎に時間を追って示したものである。
【0020】
図2(1)及び図3に示すように、先ず、運転開始直後においては、バーナーA及びBの2つを燃焼モードとすると同時に、他のバーナーD,E,Fを排気モードにする。この燃焼によって処理ガスライン10から供給された処理ガスは、アンモニアや未燃分等の臭気成分や有害物質が燃焼によって熱分解されて無臭,無害化された後、燃焼排ガスとなってバーナーD,E,Fを通過し、排ガスライン11から大気中に放出されることになる。また、この燃焼排ガスの通過に伴ってバーナーD,E,Fの各蓄熱体2が加熱され、燃焼排ガス中の熱を回収して蓄熱する。尚、この時、残りのバーナーCはその全ての電磁バルブVを閉じておくことにより、いずれのモードも行わない休止状態としておく。
【0021】
次に、このような状態で所定時間経過後、例えば、本実施の形態にあっては約10秒後に、燃焼モードとなっているバーナーA及びBのうち、バーナーBのみを停止すると同時に、バーナーFを着火して排気モードから燃焼モードに切り替える(図2(2))。これによって、バーナーFに供給される処理ガスが燃焼直前にその蓄熱体2によって効率的に予熱されるため、優れた燃焼効率を発揮することができる。また、図示するように、このバーナーFの着火と同時にバーナーBを瞬時にパージモードに切り替えることによってバーナーBの蓄熱室3及びその電磁バルブに至るまでの処理ガスライン10内の未処理の処理ガスがパージガスライン12から送り込まれるパージガスによって強制的に燃焼室1内に送り込まれて熱分解され、無害,無臭化された後、バーナーC,D,Eを通過して排気される。尚、この電磁弁の切り替え制御や各バーナーへの燃料供給・着火制御は、図示しないマイクロコンピュータ等の制御手段によって時間の経過に従って自動的に行われるようになっている。
【0022】
次に、このような状態から約10秒経過したならば、図2(3)に示すように、既に約20秒間連続して燃焼モードとなっているバーナーAをパージモードに切り替えると同時にバーナーEを燃焼モードに切り替える。これによって上記と同様にバーナーA側にあっては残りの臭気ガスがパージされると共に、バーナーE側にあってはその蓄熱体2に蓄えられた熱が有効利用されることになる。
【0023】
さらに、このような状態から約10秒経過したならば、図2(4)に示すように、既に約20秒間連続して燃焼モードとなっているバーナーFをパージモードに切り替えると同時にバーナーDを燃焼モードに切り替えることによって上記と同様な効果を得ることができる。そして、その後、図2(5)に示すようにさらにこの状態から約10秒経過した後にバーナーEをパージモードに切り替えるとと同時にバーナーCを燃焼モードに切り替え、その後、約10秒経過した後に図2(6)に示すようにバーナーDをパージモードに切り替えると同時にバーナーBを燃焼モードに切り替えて約10秒経過した後、再度、図2(1)に示すモードに戻って10秒毎に同様なモード切替を繰り返して燃焼を継続することになる。
【0024】
従って、本発明のような運転方法によれば、図3に示すように、各バーナーにおけるパージモード時間がいずれも燃焼モード時間に比べて大幅に短縮されて無駄なパージが抑制されることになるため、上述したように無駄な燃焼排ガスが燃焼室1内に流れ込むことがなくなり、燃焼室1内の温度低下や燃焼空気不足による燃焼効率の悪化を未然に抑制することが可能となる。また、同図に示すように、パージモードの時間を他のモードの時間よりも半分以下に短く設定しているにも拘わらず、いずれのバーナーにおいても燃焼,パージ,排気の各モードが途切れることなく順に連続して切り替わって行われるようになるため、運転開始直後を除いて無駄にバーナーを休止させることなく全てのバーナーを有効利用することが可能となり、優れた運転効率を発揮することができる。
【0025】
尚、本実施の形態では一つの燃焼室1に対して6つの蓄熱燃焼式バーナーを備えた場合で説明したが、この蓄熱燃焼式バーナーの数は6つに限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載したように、その設置数は少なくとも4つ以上あれば、本発明の目的を達成することができ、しかもその設置数は多くなる程、パージモード時間をより短縮することが可能となる。すなわち、4つの蓄熱式バーナーを使用した場合には、燃焼,パージ,排気といった一連のモードを4つの時間帯に分け、その一つの時間帯のみをパージモードとして使用し、残りの3つの時間帯のうちの一つあるいは2つを燃焼又は排気モードとして利用すれば、パージ時間を他のモードより短縮することができると同時に上述したようにいずれのバーナーを休止させることなく全てのバーナーを有効利用することが可能となる。また、実機において、各バーナー内の蓄熱室3等内に残っている処理ガスは極僅かであり、パージに要する時間は約1〜2秒程度で十分である。従って、各バーナーのパージ時間をより短縮するためにバーナーの設置数を増やすことで無駄なパージ、すなわち、燃焼に悪影響を及ぼす燃焼排ガスの流入量を大幅に減少することができる。
【0026】
また、上記の形態にあっては、燃焼室1に対するガスの流出入量が増大した場合や運転モードによっては、図4に示すように、燃焼室1内の燃焼炎が排気ガスの流れによって対向するバーナーや隣接するバーナー側に引き込まれてその燃焼ガスが直ちに燃焼室1外へ流れ出てしまい(ショートパス)、燃焼室1内における燃焼時間が短くなって臭気成分等が十分熱分解されないうちに排気ガスと共に排出されてしまうといった不都合が考えられる。この原因としては、第一に燃焼室1のサイズが小さいといったことが挙げられるが、その他に隣接するバーナー間の距離が短いこと及び対向するバーナーが同軸上に配置されていることが考えられる。
【0027】
そのため、例えば、図5に示すように隣接する各バーナー間に仕切板14,14…を設けたり、図6に示すように対向するバーナーが同軸上に位置しないように左右,上下或いは斜め方向に相互にオフセットさせて配置すれば、隣接するバーナーや対向するバーナー側への燃焼炎のショートパスが防止されて燃焼室1内における燃焼時間(燃焼ガスの対流時間)が長くなるため、流れ込んだ臭気成分等を燃焼室1内において十分に燃焼分解することができる。
【0028】
また、上述したように、本発明装置及び運転方法は使用するバーナーの数が多くなるほど優れた効果を発揮できるが、このバーナーを増やすにあたって、図7に示すように、幅方向に並べて設置するとそれだけ燃焼室1も幅方向に増大するため、広大な設置スペースを要したり、燃焼室1の面積が増大して熱効率が低下するおそれがある。そのため、バーナーを増やす場合には横方向に増加させるのではなく、図8に示すように例えば3つのバーナーを一組として上下多段に設置するようにすれば、上下空間が有効利用されて燃焼室1もコンパクトとなる上に、燃焼室1の表面積も小さくなるため、燃焼効率も良好となる。
【0029】
また、本発明に適用する処理ガスとして、上述したようにアンモニアや未燃炭化水素等の悪臭成分や有害物質を含むガスの他に、ゴミ焼却炉等から排出される燃焼排ガス、すなわち、ダイオキシンを含むガスを供給すれば、従来のゴミ焼却炉や排煙処理設備では除去が困難なダイオキシンを高温で確実に熱分解して無害化することができる。
【0030】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、燃焼モードや排気モードの時間を短縮することなく、パージ時間のみを短縮することができるため、無駄なパージを効果的に抑制することができる。その結果、燃焼に悪影響を及ぼす燃焼排ガスの燃焼室内への流入量を大幅に減少することができるため、燃焼室の温度低下や燃焼空気不足等が防止され、優れた燃焼効率を発揮することができる等といった優れた効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る蓄熱燃焼式ガス処理装置の実施の一形態を示す構成図である。
【図2】本発明に係る蓄熱燃焼式ガス処理装置の運転方法の実施の一形態を示す工程図である。
【図3】本発明に係る蓄熱燃焼式ガス処理装置の運転方法の実施の一形態を示すグラフ図である。
【図4】本発明に係る蓄熱燃焼式ガス処理装置の燃焼室内における燃焼炎の影響を示す概念図である。
【図5】本発明に係る蓄熱燃焼式ガス処理装置の他の実施の形態を示す構成図である。
【図6】本発明に係る蓄熱燃焼式ガス処理装置の他の実施の形態を示す構成図である。
【図7】燃焼室に対する蓄熱式燃焼バーナーの配置例を示す側面図である。
【図8】燃焼室に対する蓄熱式燃焼バーナーの配置例を示す側面図である。
【図9】従来の蓄熱式燃料炉及びその運転方法を示す説明図である。
【図10】従来の蓄熱式燃料炉を応用した脱臭装置及びその運転方法を示す説明図である。
【図11】従来の蓄熱式燃料炉を応用した脱臭装置の運転方法を示すグラフ図である。
【符号の説明】
1 燃焼室
2 蓄熱体
3 蓄熱式
10 処理ガスライン
11 排ガスライン
12 パージガスライン
14 仕切板
Claims (5)
- 処理ガスを導入して燃焼する燃焼モードと、未燃焼の処理ガスをパージするパージモードと、燃焼ガスを排気しながら熱回収する排気モードとを順に連続して切り替えるようにした蓄熱燃焼式バーナーを燃焼室に少なくとも4本以上備え、上記パージモードの運転時間を他のモードの運転時間よりも短く設定すると共に、これら各蓄熱燃焼式バーナーのパージモードが相互に重複しないように一定時間毎にずらし、いずれか一つの蓄熱燃焼式バーナーがパージモードになっている時間に残り全ての蓄熱燃焼式バーナーが燃焼モード及び排気モードのいずれかになるように各蓄熱燃焼式バーナーの切り替え時間を制御するようにしたことを特徴とする蓄熱燃焼式ガス処理装置の運転方法。
- 上記処理ガスが、悪臭成分を含む臭気ガス又はダイオキシンを含む有害ガスであることを特徴とする請求項1に記載の蓄熱燃焼式ガス処理装置の運転方法。
- 上記燃焼室の壁面に設けられる各蓄熱燃焼式バーナーを、それぞれ対向する各蓄熱燃焼式バーナーの燃焼炎の吹き出し方向が同軸上にならないように上下左右或いは斜め方向にオフセットさせて配置される請求項1に記載の蓄熱燃焼式ガス処理装置の運転方法。
- 上記燃焼室の壁面に設けられる隣接する蓄熱燃焼式バーナー間に、仕切板が設けられる請求項1又は2に記載の蓄熱燃焼式ガス処理装置の運転方法。
- 上記各蓄熱燃焼式バーナーが、上記燃焼室内の壁面に上下多段に配置される請求項1又は2に記載の蓄熱燃焼式ガス処理装置の運転方法。
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