JP4876621B2 - Exhaust gas treatment method for carbon fiber production - Google Patents
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Description
本発明は、炭素繊維製造時の排ガスを高温で燃焼させることにより分解処理する、炭素繊維製造時の排ガス処理方法に関する。 The present invention is decomposed by burning gas during carbon fiber production at a high temperature, an exhaust gas processing method when carbon fiber production.
産業から排出されるガスには毒性の高い有毒なガスを含んでいることが多く、該排ガス
の主要な処理方法の1つとして排ガスを500℃〜1000℃の高温で燃焼することによ
り分解処理し、無害化されたガスを排出する方法が従来から知られており、ここで用いら
れる燃焼処理装置には様々な形態のものがある。
Gases emitted from industry often contain toxic and highly toxic gases, and as one of the main treatment methods of the exhaust gas, the exhaust gas is decomposed by burning it at a high temperature of 500 ° C to 1000 ° C. A method for discharging detoxified gas has been conventionally known, and there are various types of combustion treatment apparatuses used here.
たとえば、廃棄物の焼却炉にて廃棄物焼却炉内で発生した可燃性ガス、すなわち焼却炉
内未燃ガスの熱処理炉での燃焼処理においては、該未燃ガスを燃焼補助用の高温空気と別
々にほぼ同じ場所で炉壁面に沿った方向に該熱処理炉に導入するとともに旋廻流を形成さ
せている(例えば、特許文献1参照)。
For example, in the combustion treatment in the heat treatment furnace of the combustible gas generated in the waste incinerator in the waste incinerator, that is, the unburned gas in the incinerator, the unburned gas is used as high temperature air for combustion assistance. Separately, it is introduced into the heat treatment furnace in a direction along the furnace wall surface at substantially the same location, and a whirling flow is formed (for example, see Patent Document 1).
また、別の廃棄物の燃焼処理装置においては、一次燃焼室での燃焼により生成された排
ガス中の未燃焼成分を燃焼処理する二次燃焼室にて、二次燃焼室内で旋廻流が生じるよう
に該排ガスの二次燃焼室への導入口を二次燃焼室の断面中心線よりも外側に偏心設置して
該排ガスが円筒面の接線方向に導入されている。さらに二次燃焼室での補助的に必要とな
る二次燃焼室への供給空気が旋廻流を生じるように、二次燃焼室への空気導入口が該排ガ
スの導入口とは異なる場所で二次燃焼室の断面中心線よりも外側に偏心設置して該空気が
円筒面の接線方向に導入することにより、該空気と該未燃焼成分が効率的に混合され、未
燃焼成分が完全に処理できるとしている(例えば、特許文献2参照)。
Further, in another waste combustion treatment apparatus, a swirl flow is generated in the secondary combustion chamber in the secondary combustion chamber in which the unburned components in the exhaust gas generated by the combustion in the primary combustion chamber are subjected to the combustion treatment. Further, the exhaust gas is introduced in the tangential direction of the cylindrical surface by introducing the exhaust gas into the secondary combustion chamber eccentrically outside the center line of the cross section of the secondary combustion chamber. Further, the air inlet to the secondary combustion chamber is located at a location different from the exhaust gas inlet so that the supply air to the secondary combustion chamber, which is supplementarily required in the secondary combustion chamber, is swirled. The air is introduced eccentrically outside the center line of the cross section of the next combustion chamber and the air is introduced in the tangential direction of the cylindrical surface, so that the air and the unburned components are efficiently mixed, and the unburned components are completely processed. (For example, refer to Patent Document 2).
しかしながら、旋廻流はその導入口での流速、円筒の内径、処理炉内の圧力差などによ
り処理炉内での旋廻するルートや数が異なる。したがって、これら複数の流体をともに旋
廻流として別々に導入し、炉内で混合燃焼させて分解処理することはその旋廻流のルート
や数の違いにより互いに旋廻の位相があわないため十分に混合されず、その結果、十分に
燃焼、分解処理されない可能性がある。
本発明の目的は、上記のような問題を解決すべく環境負荷が高く有毒な排ガスを連続的に確実に燃焼させて分解処理、無害化する、炭素繊維製造時の排ガス処理方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an exhaust gas treatment method at the time of carbon fiber production , in which a toxic exhaust gas having high environmental load is continuously burned reliably and decomposed to make it harmless in order to solve the above problems. It is in.
本発明は、上記課題を達成するため以下の構成を採用する。 The present invention adopts the following configuration in order to achieve the above-described problems .
(1)略円筒状の排ガスの燃焼処理炉を有する炭素繊維製造用排ガス燃焼処理装置において、処理する排ガスの一部を炉の中心軸方向に流れる中心流として該燃焼処理炉へ導入し、残りの処理する排ガスを炉の内壁部を旋廻しながら流れる旋廻流として1ヶ所以上の導入口から該燃焼処理炉に導入し、さらに空気を排ガス導入口とは別の1ヶ所以上の導入口から該燃焼処理炉に導入して旋廻流を形成することを特徴とする炭素繊維製造時の排ガス燃焼処理方法。
(2)燃焼処理炉内に導入する排ガスについて、以下の式を満たす、前記炭素繊維製造時の排ガス燃焼処理方法。
(1) In an exhaust gas combustion processing apparatus for producing carbon fiber having a substantially cylindrical exhaust gas combustion treatment furnace, a part of the exhaust gas to be treated is introduced into the combustion treatment furnace as a central flow flowing in the central axis direction of the furnace, and the rest The exhaust gas to be treated is introduced into the combustion treatment furnace from one or more inlets as a swirling flow that flows while rotating the inner wall of the furnace, and air is introduced from one or more inlets different from the exhaust gas inlet. An exhaust gas combustion treatment method for producing carbon fiber, which is introduced into a combustion treatment furnace to form a swirl flow .
(2) The exhaust gas combustion processing method at the time of the said carbon fiber manufacture which satisfy | fills the following formula | equation about the exhaust gas introduce | transduced in a combustion processing furnace.
Dv/Lv≦0.4
ただし、Dv:燃焼処理炉内での旋廻流の平均径、Lv:中心流の燃焼処理炉内通過部の長さ
(3)燃焼処理炉内に導入する排ガスの流量について、以下の式を満たす、前記炭素繊維製造時の排ガス燃焼処理方法。
Dv / Lv ≦ 0.4
However, Dv: Average diameter of the swirl flow in the combustion treatment furnace , Lv: Length of the central flow passage in the combustion treatment furnace
(3) The exhaust gas combustion processing method at the time of the said carbon fiber manufacture which satisfy | fills the following formula | equation about the flow volume of the exhaust gas introduce | transduced in a combustion processing furnace.
Vr/Vc≧7
ただし、Vr:旋廻流量の和、Vc:中心流量
(4)燃焼処理炉内に導入する排ガスの燃焼熱量について、以下の式を満たす、前記炭素繊維製造時の排ガス燃焼処理方法。
Vr / Vc ≧ 7
Where Vr: Sum of rotational flow rate , Vc: Center flow rate
(4) The exhaust gas combustion processing method at the time of the said carbon fiber manufacture which satisfy | fills the following formula | equation about the calorie | heat amount of the exhaust gas introduce | transduced in a combustion processing furnace.
Qbe‐r/Qbe‐c≦0.3
ただし、Qbe‐r:旋廻流排ガス中に元来含まれる自燃成分の燃焼熱量、Qbe‐c:中心流排ガス中に元来含まれる自燃成分の燃焼熱量
(5)燃焼処理炉内に導入されるガスの熱量について、以下の式を満たす、前記炭素繊維製造時の排ガス燃焼処理方法。
Qbe-r / Qbe-c ≦ 0.3
However, Qbe-r: the amount of combustion heat of the self-combustion component originally contained in the swirling exhaust gas , Qbe-c: the amount of combustion heat of the self-combustion component originally contained in the central flow exhaust gas
(5) The exhaust gas combustion processing method at the time of the carbon fiber production , which satisfies the following formula for the calorie of the gas introduced into the combustion processing furnace.
[Qr/Vr]/[Qc/Vc]≧0.1
ただし、
[Qr / Vr] / [Qc / Vc] ≧ 0.1
However,
以下に説明するとおり、本発明の炭素繊維製造時の排ガス燃焼処理方法では、燃焼処理炉内の温度斑が小さく、排ガスが高温部分に効率的に接触するため、排ガスを確実に燃焼させて分解処理、無害化することができる。 As explained below, in the exhaust gas combustion treatment method of the present invention for producing carbon fiber, the temperature spots in the combustion treatment furnace are small, and the exhaust gas efficiently contacts the high temperature portion, so that the exhaust gas is reliably burned and decomposed. Can be treated and detoxified.
以下、図面に示す実施態様に基づいて、本発明についてさらに詳細に説明する。
図1aは本発明に用いられる炭素繊維製造用排ガス燃焼処理装置の一例を示す見取り図で、図1bはその側面図、図1cは図1bで示すA−A′矢視断面図である。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on embodiments shown in the drawings.
FIG. 1a is a sketch showing an example of an exhaust gas combustion treatment apparatus for producing carbon fiber used in the present invention, FIG. 1b is a side view thereof, and FIG. 1c is a cross-sectional view taken along line AA 'shown in FIG. 1b.
処理される排ガスは、導入ダクト2からと導入ダクト3−1、3−2の少なくとも一方とから導入され、燃焼処理炉1内で燃焼、分解されたのち、排出ダクト4より排出される。
The exhaust gas to be treated is introduced from the
本発明に用いられる炭素繊維製造用排ガス処理装置における燃焼処理炉(以下、単に炉ということがある)1の例では排ガス導入のダクトを3つ有しており、形状は略円筒状である。ここで略円筒とは、両端面間6−1,6−2の間のどの断面においてもその形状が真円または楕円である円筒を含むものであり、楕円の場合はその楕円について、短径/長径≧0.8を満たすものであることが好ましい。また、計器のための孔や扉などによる凹凸や製作上形成される歪みや凹凸はその有無に関係なく略円筒に該当するとみなす。また略円筒面とは、略円筒の曲面を形成している側面のことである。ここで、略円筒状の端面6−1、6−2と円筒面5のなす角度θ1、θ2は90°が望ましいが、占めるスペースの観点から70°〜100°であってもよい。
An example of a combustion treatment furnace (hereinafter sometimes simply referred to as a furnace) 1 in an exhaust gas treatment apparatus for carbon fiber production used in the present invention has three exhaust gas introduction ducts, and has a substantially cylindrical shape. Here, the substantially cylinder includes a cylinder whose shape is a perfect circle or an ellipse in any cross section between both end surfaces 6-1 and 6-2. / A major axis ≧ 0.8 is preferable. Irregularities due to holes and doors for instruments, distortions and irregularities formed in production are considered to correspond to substantially cylinders regardless of their presence or absence. The substantially cylindrical surface is a side surface forming a substantially cylindrical curved surface. Here, the angles θ1 and θ2 formed by the substantially cylindrical end surfaces 6-1 and 6-2 and the
また、排ガス導入ダクトのうち、1つの導入ダクト2は、その導入口2−aが炉1の端面6−1の中心点を含み、その取りつけ方向が略円筒の中心軸方向に並行となっており、残りの導入ダクト3−1、3−2はその取りつけ方向と、導入口3−1−a、3−2−aにおける炉1の略円筒面5の接面7−1、7−2とのなす角度α1、α2が90°以外となっている(図1aでは接面7−1、角度α1を省略)ことが重要であり、角度α1、α2は20°〜60°であることが好ましい。ここで、導入ダクト3−1、3−2は略円筒面5のみに取りつけられていてもよいし、一部のみ、すなわち略円筒面5と端面6−1との間にまたがってとりつけられていてもよい。また、導入ダクト3−1、3−2の導入口3−1−a、3−2−aは導入ダクト2の導入口2−aのない端面6−2よりも導入ダクト2の導入口2−aのある端面6−1に近い距離に取りつけられている。なお、導入ダクト3−1、3−2はガスの組成によっては一方がなくてもよく、または逆に同様の導入ダクトがさらに1つ以上あってもかまわない。
In addition, among the exhaust gas introduction ducts, one
図2、図3は本発明に用いられる炭素繊維製造用排ガス燃焼処理装置の他の実施例を示す側面図である。前述のとおり、図1a〜図1cに示す例の炭素繊維製造用排ガス燃焼処理装置では図1cからわかるように、導入ダクト3−1、3−2はその取りつけ方向と該導入口3−1−a、3−2−aにおける炉の略円筒面の接面7−1、7−2とのなす角度γ1、γ2が90°以外であり、角度γ1、γ2は20°〜60°であることが好ましい。また図1bからわかるように、その取りつけ方向は、導入ダクト3−1、3−2の導入口3−1−a、3−2−aを通る、炉の略円筒面に略垂直な平面8−1、8−2上にある。ここで、略垂直な平面というのは平面8−1や8−2の、炉の略円筒面とのなす角度β1、β2が85°〜95°であることが好ましい。この構成により、図2、図3に示すように、導入ダクト3−1、3−2の取りつけ方向がそれぞれ導入ダクト3−1、3−2の導入口3−1−a、3−2−aを通る炉の略円筒面5に垂直な平面8−1、8−2上にない場合よりも円筒の燃焼処理炉1内での旋廻流の旋廻数が多くなり、炉壁部分での流れの斑がなくなるため、より確実に旋廻流が中心炎を包み込むことができ、排ガスをより効率的に分解させることができる。
2 and 3 are side views showing another embodiment of the exhaust gas combustion treatment apparatus for producing carbon fiber used in the present invention. As described above, in the exhaust gas combustion processing apparatus for producing carbon fiber of the example shown in FIGS. 1a to 1c, as can be seen from FIG. 1c, the introduction ducts 3-1 and 3-2 have their mounting directions and the introduction ports 3-1- a. Angles γ1 and γ2 formed between the contact surfaces 7-1 and 7-2 of the substantially cylindrical surface of the furnace in 3-2-a are other than 90 °, and the angles γ1 and γ2 are 20 ° to 60 °. Is preferred. As can be seen from FIG. 1b, the mounting direction is a
また、導入ダクト2、3−1、3−2に流れるガスの種類によっては、それぞれ処理炉
導入前に予め燃焼補助用の空気を混合させるのがよい。
Further, depending on the type of gas flowing through the
また、炉1の炉長Lと炉の平均炉幅D(図1a参照)について、D/L≦0.4であることが望ましく、0.1≦D/L≦0.4であることがより望ましい。以上のように構成することにより、中心火炎が炉壁部まで行き渡るため、機幅方向の温度斑が軽減し、効率的に分解することが可能となる。ここで、平均炉幅とは、略円筒断面のうち断面の面積が最大部の平均直径と最小部の平均直径の平均値とする。なお平均直径とは、断面の直径の最長部と最短部の平均値とする。
Further, regarding the furnace length L of the
なお炉長Lや平均炉幅Dは本明細書では炉内部における長さをさす。 The furnace length L and the average furnace width D refer to the length inside the furnace in this specification.
また炉内には図6,7に示すように、ダクトAのない端面とダクトBとの間に、板9によって炉の断面開口部面積が狭まっている部分を設けるとさらに好ましい。ここで、炉の断面とは、略円筒状の炉の長手方向に直交する面による炉の断面をいう。開口部を部分的に炉の最も大きい断面開口部よりも狭くすることにより、炉内でガスがより混合され機幅方向の温度斑が軽減され、排ガスをより効率的に分解することが可能となるからである。図6や7ではかかる部分を2箇所設けてある。その設置箇所は多いほど好ましいが、多すぎても効果の増加があまりみられないこともあり、また、圧損増加によって排ガスの送気により大きなエネルギーを消費するため、2箇所から4箇所とするのがより好ましい。
Further, as shown in FIGS. 6 and 7, it is more preferable that a portion where the cross-sectional opening area of the furnace is narrowed by the
断面開口部面積が狭まっている部分における開口部の位置には特に制限はなく、図6,7に示すように炉の断面形状の片側一部の形状をした板の設置によって作られる位置でもよく、またパンチング状の板や、中心部がくりぬかれたドーナツ状の板の設置によって作られる位置でもよい。ただし断面開口部面積が狭まった場所を複数箇所設置する場合には、その隣合う2箇所の開口部の位置が重なり合わないように、たとえば、図6,7に示すように逆になるようにした方がよりガス混合効果が増すため好ましい。 The position of the opening in the area where the cross-sectional opening area is narrow is not particularly limited, and may be a position formed by installing a plate having a partial shape on one side of the cross-sectional shape of the furnace as shown in FIGS. Alternatively, it may be a position formed by installing a punching-like plate or a donut-like plate with a hollowed center. However, when installing a plurality of places where the cross-sectional opening area is narrowed, the positions of the two adjacent openings do not overlap, for example, as shown in FIGS. This is preferable because the gas mixing effect is further increased.
また、断面開口部面積が狭められている部分における開口部面積は、炉内で最も大きい断面開口部の断面積の60%以下、好ましくは20%以上60%以下であるのが良い。60%を超えるとそのガスの混合効果の低減につながり、20%未満であると圧損増加によって排ガスの送気により大きなエネルギーを消費するようになるためである。 Further, the opening area in the portion where the sectional opening area is narrowed is 60% or less, preferably 20% or more and 60% or less of the sectional area of the largest sectional opening in the furnace. This is because if it exceeds 60%, the mixing effect of the gas will be reduced, and if it is less than 20%, a large amount of energy will be consumed by exhaust gas supply due to an increase in pressure loss.
次に、本発明に係る、炭素繊維製造時の排ガス燃焼処理方法について説明する。 Next, the exhaust gas combustion processing method at the time of carbon fiber production according to the present invention will be described.
本発明の炭素繊維製造時の排ガス燃焼処理方法の一実施態様として、燃焼処理させる排ガスは全て導入ダクト2より炉の中心軸方向に流れる中心流として燃焼処理炉1内へ導入させて炉内で中心火炎を形成させ、一方で導入ダクト3−1からは空気を導入させて旋廻流を形成させる方法がある。上記方法により、旋廻流が中心火炎を包みこむため中心流の壁部近くにおける温度低下が抑制され、また中心火炎の炉壁部への流出を防止することができるため、全体として排ガスの燃焼効率が高くなる。
As one embodiment of the exhaust gas combustion processing method for producing carbon fiber of the present invention, all exhaust gas to be subjected to combustion processing is introduced into the
しかしながら、処理排ガス量が燃焼処理炉1の大きさに対して過大である場合、すべて導入ダクト2より中心流として導入するとそれに応じた旋廻流としての空気を導入しなければならないため、炉に投入させるガス総流量が莫大になり、滞留時間が低下し、燃焼効率の低下につながる。このような場合で排ガスの種類が複数あり、かつ、各排ガスの燃焼熱量に大きな差がある場合には、燃焼熱量の高い排ガスを導入ダクト2から中心流として導入し、他の排ガスを、空気を導入する導入ダクト3−1とは別の導入ダクト3−2より導入して旋廻流を形成するとよい。この方法により導入ダクト3−1からの空気の流量を削減でき、滞留時間の増加が図れるため燃焼効率が向上する。なおこの時、空気と排ガスを予め混合してから導入ダクト3−1より導入してもよいが、導入ダクト3−1内の圧損上昇を抑制するために導入口3−1−aの面積を大きくせざるを得ず、旋廻流の形状が乱れやすくなるため、別々の導入口より導入した方がより好ましい。
However, when the amount of the treated exhaust gas is excessive with respect to the size of the
さらにこの時、燃焼熱量の低い方の排ガスの量が十分な場合には、空気自体は導入せず、旋廻流は全て該排ガスの導入により形成させて、排ガス分解処理をしてもよい。空気の使用量を完全に削減でき、また、滞留時間の増加が図れるため燃焼効率がより向上する。 Further, at this time, if the amount of the exhaust gas having the lower combustion heat amount is sufficient, the air itself may not be introduced, and the entire revolving flow may be formed by introducing the exhaust gas, and the exhaust gas decomposition treatment may be performed. The amount of air used can be completely reduced, and the residence time can be increased, so that the combustion efficiency is further improved.
一方で、排ガス中の成分の燃焼熱量のみではガスの分解に必要な燃焼温度まで温度上昇できない時は、導入前に空気に助燃用燃焼ガスを混合させて燃焼熱量を高くした後、バーナー炎状で炉の内壁部を旋回しながら流れる旋回流として燃焼処理炉1内に導入する。この方法により、排ガスの分解処理に必要な燃焼温度まで温度上昇できるのは無論、旋廻流の温度自体も高くなるため機幅方向での温度斑が軽減され、より排ガスの燃焼効率が高くなる。この時、空気の役割は酸素を供給して助燃用燃焼ガスの燃焼を促進させることであり、空気と助燃用燃焼ガスの流量比にはその助燃用燃焼ガスの種類より適した比があるので、その比になるように混合することが望ましい。またこの時、燃焼処理炉1に導入する1種類または複数種類の排ガスの中に高酸素濃度である排ガスがある場合には、空気の代用として該排ガスを用い、助燃用燃焼ガスを混合させて燃焼処理炉1内に導入して旋廻流を形成してもよい。
On the other hand, when the temperature cannot be increased to the combustion temperature necessary for gas decomposition only by the amount of combustion heat of the components in the exhaust gas, the combustion heat amount is mixed with air before introduction to increase the combustion heat amount, then burner flame Then, it is introduced into the
また、燃焼処理炉1に導入する1種類または複数種類の排ガスの中に低酸素濃度である排ガスがある場合には、燃焼処理炉1への導入前に燃焼補助用空気を混合しておくことがよい。この方法により炉内での排ガスがより効率よく燃焼される。またこのとき、燃焼処理炉1に導入する1種類または複数種類の排ガスの中に高酸素濃度である排ガスがある場合には、燃焼補助用空気の代用として該排ガスを用いてもよい。この方法により燃焼処理炉1に投入する空気の量を削減できるので滞留時間の増加が図れ、燃焼効率が向上する。
In addition, when there is an exhaust gas having a low oxygen concentration in one or a plurality of types of exhaust gas to be introduced into the
なお前述の低酸素濃度とは酸素濃度が5vol%未満であることをさし、高酸素濃度とは酸素濃度が5vol%以上であることをさす。
また、燃焼処理炉1内に導入する排ガスの流れについて以下の条件を満たすことが望ましい。
The low oxygen concentration mentioned above means that the oxygen concentration is less than 5 vol%, and the high oxygen concentration means that the oxygen concentration is 5 vol% or more.
Moreover, it is desirable that the following conditions are satisfied for the flow of exhaust gas introduced into the
Dv/Lv≦0.4
より望ましくは、
0.1≦Dv/Lv≦0.4
である。
ただし、Dv:燃焼処理炉1内での旋廻流の平均径
Lv:中心流の燃焼処理炉1内通過部の長さ
ここで、旋廻流の平均径Dvは燃焼処理炉1の平均炉幅Dと同じ長さであり、中心流の燃焼処理炉内通過部の長さLvは燃焼処理炉の炉長Lと同じ長さと定義する。以上の条件を満たすことにより、中心火炎が炉壁部まで行き渡るため機幅方向の温度斑が軽減され、排ガスを効率的に分解することが可能となる。
Dv / Lv ≦ 0.4
More preferably,
0.1 ≦ Dv / Lv ≦ 0.4
It is.
However, Dv: Average diameter of the swirl flow in the
また、燃焼処理炉1内に導入する排ガスの流量について以下の条件を満たすことが望ましい。
Moreover, it is desirable that the following conditions are satisfied for the flow rate of the exhaust gas introduced into the
Vr/Vc≧7
より望ましくは、
7≦Vr/Vc≦20
である。
ただし、Vr:旋廻流量(の総和)
Vc:中心流量
以上の条件を満たすことにより、旋廻流が中心火炎を十分に包むことができるため、炉壁部の保温がなされ機幅方向の温度斑が軽減し、排ガスを分解することが可能となる。Vr/Vcが7未満では機幅方法の温度斑が増大して分解効率の低減につながり、20を超過すると相対的に中心火炎が小さくなり火炎の形状安定性が下がるため十分に燃焼できなくなる。
Vr / Vc ≧ 7
More preferably,
7 ≦ Vr / Vc ≦ 20
It is.
However, Vr: Turning flow rate (total)
Vc: Center flow rate By satisfying the above conditions, the swirling flow can sufficiently wrap the center flame, so that the furnace wall can be kept warm, temperature fluctuations in the machine width direction can be reduced, and the exhaust gas can be decomposed. It becomes. If Vr / Vc is less than 7, the temperature variation of the machine width method increases, leading to a reduction in decomposition efficiency. If it exceeds 20, the central flame becomes relatively small and the shape stability of the flame is lowered, so that the combustion becomes impossible.
また、燃焼処理炉1内に導入する排ガスの燃焼熱量について、以下の条件を満たすことが望ましい。
Moreover, it is desirable that the following conditions are satisfied for the amount of combustion heat of the exhaust gas introduced into the
Qbe‐r/Qbe‐c≦0.3
より望ましくは、
0.05≦Qbe‐r/Qbe‐c≦0.3
である。
ただし、Qbe‐r:旋廻流排ガス中に元来含まれる自燃成分の燃焼熱量
Qbe‐c:中心流排ガス中に元来含まれる自燃成分の燃焼熱量
以上の条件を満たすことにより、燃焼分解成分の多くが中心流に含まれ中心炎がより安定して形成されるため排ガスを効率的に分解することができる。
Qbe-r / Qbe-c ≦ 0.3
More preferably,
0.05 ≦ Qbe-r / Qbe-c ≦ 0.3
It is.
However, Qbe-r: Combustion calorie of the self-combustion component originally contained in the swirling exhaust gas Qbe-c: Combustion calorie of the self-combustion component originally contained in the central flow exhaust gas By satisfying the above conditions, Many are contained in the central flow, and the central flame is more stably formed, so that the exhaust gas can be decomposed efficiently.
また、燃焼処理炉1内に導入されるガスの熱量について、以下の条件を満たすことが望ましい。
Moreover, it is desirable that the following conditions are satisfied for the amount of heat of the gas introduced into the
[Qr/Vr]/[Qc/Vc]≧0.1
より望ましくは、
0.1≦[Qr/Vr]/[Qc/Vc]≦20
である。
ただし、
[Qr / Vr] / [Qc / Vc] ≧ 0.1
More preferably,
0.1 ≦ [Qr / Vr] / [Qc / Vc] ≦ 20
It is.
However,
以上の条件を満たせば、中心流の発熱反応による上昇温度よりも旋廻流の発熱反応による上昇温度の方が高くなるため両者の温度差が小さくなり、排ガスを効率的に分解することが可能となる。逆に[Qr/Vr]/[Qc/Vc]が0.1未満であると、中心流の発熱反応による上昇温度に対して旋廻流の発熱反応による上昇温度が著しく小さくなるため機幅方法の温度斑が増大して分解効率の低減につながり、また20を超過すると、炉壁部の温度が非常に高くなるため熱で内壁が割れるなど損傷する可能性が生じる。 If the above conditions are met, the temperature rise due to the exothermic reaction of the swirl flow is higher than the temperature rise due to the exothermic reaction of the central flow, so that the temperature difference between the two becomes small and the exhaust gas can be decomposed efficiently. Become. On the other hand, if [Qr / Vr] / [Qc / Vc] is less than 0.1, the temperature rise due to the exothermic reaction in the central flow is significantly smaller than the temperature rise due to the exothermic reaction in the central flow. The temperature spots increase and lead to a reduction in decomposition efficiency. If the temperature exceeds 20, the temperature of the furnace wall becomes very high, so that there is a possibility of damage such as cracking of the inner wall by heat.
また、燃焼処理炉1に投入する処理排ガスや空気等のガスの総流量は、炉内での排ガス混合性や、炉内温度むらなどによる燃焼分解効率への影響を考慮して1000〜40000Nm3/hであることが望ましい。
In addition, the total flow rate of the treated exhaust gas and air or the like to be introduced into the
参考実施例1
アクリル系繊維として、アクリロニトリル系の重合体を紡糸、延伸、水洗した後、油剤を付着し、繊維糸条を得た。この糸条の群を連続生産にて炭素繊維にすべく、この糸条の群の高温処理炉(1)入側での合計の通過量を200kg/hとして、高温熱処理炉(1)にて200℃〜300℃の空気雰囲気下で80分間熱処理したのち、高温熱処理炉(2)にて500℃〜1800℃の窒素雰囲気下で10分間熱処理し、炭素繊維を得た。この時、高温処理炉(1)での新鮮空気の給気流量、排ガス流量はともに3500Nm3/h、排ガス温度は200℃とした。また高温処理炉(2)での新鮮窒素の給気流量、排ガス流量はともに300Nm3/h、排ガス温度は400℃とした。これら排ガスには有毒で環境負荷の高いHCNが含まれている(排ガスを放出する前にHCNを分解処理する必要がある。)が、本例では高温熱処理炉(1)の排ガス中のHCNの濃度が0.1vol%、高温処理炉(2)からの排ガス中のHCNの濃度が2vol%であった。また、この時、各排ガスの自燃成分の燃焼熱量は、高温処理炉(1)からの排ガスで11kcal/Nm3、高温処理炉(2)からの排ガスで1250kcal/Nm3となった。
これらの排ガスを炉長Lが3m、炉幅Dが1.1mである図1a〜図1cに示す形式の炭素繊維製造用排ガス燃焼処理装置にて燃焼分解処理を実施した。導入ダクト2からは予め150Nm3/hの空気と混合させた高温熱処理炉(2)からの排ガス300Nm3/hを導入口2−aにて400℃で導入した。また、導入ダクト3−1からは灯油50l/hと高温熱処理炉(1)からの排ガスのうち500Nm3/hを混合したガスを導入口3−1−aにて200℃で導入し、導入口で点火させた。灯油の燃焼熱量は8000kcal/lであった。また導入ダクト3−2からは高温処理炉(1)からの残りの排ガス3000Nm3/hを導入口3−2−aにて200℃で導入した。以上のようにして燃焼分解処理を実施した結果、炉内燃焼温度は800℃となり、処理後排ガスのHCN濃度は5volppmとなり十分分解処理できていた。なお前述、及び後述の参考実施例、比較例における空気、排ガスの比熱はすべて0.35kcal/Nm3・℃であった。
Reference Example 1
As an acrylic fiber, an acrylonitrile polymer was spun, drawn, and washed with water, and then an oil agent was adhered to obtain a fiber yarn. In order to make this yarn group into carbon fiber by continuous production, the total passing amount of this yarn group at the entrance to the high-temperature treatment furnace (1) is set to 200 kg / h in the high-temperature heat treatment furnace (1). After heat treatment for 80 minutes in an air atmosphere at 200 ° C. to 300 ° C., heat treatment was performed in a high temperature heat treatment furnace (2) for 10 minutes in a nitrogen atmosphere at 500 ° C. to 1800 ° C. to obtain carbon fibers. At this time, the supply flow rate and exhaust gas flow rate of fresh air in the high-temperature treatment furnace (1) were both 3500 Nm 3 / h, and the exhaust gas temperature was 200 ° C. In addition, the supply flow rate and exhaust gas flow rate of fresh nitrogen in the high-temperature treatment furnace (2) were both 300 Nm 3 / h, and the exhaust gas temperature was 400 ° C. These exhaust gases contain HCN that is toxic and has a high environmental load (it is necessary to decompose HCN before releasing the exhaust gases). In this example, the HCN in the exhaust gas of the high-temperature heat treatment furnace (1) is used. The concentration was 0.1 vol%, and the concentration of HCN in the exhaust gas from the high temperature treatment furnace (2) was 2 vol%. At this time, heat of combustion of the self-retardant component of the exhaust gas, high temperature processing furnace (1) in the exhaust gas from 11kcal / Nm 3, it was a 1250kcal / Nm 3 in the exhaust gas from the high temperature processing furnace (2).
These exhaust gases were subjected to combustion decomposition treatment in an exhaust gas combustion treatment apparatus for producing carbon fibers having a furnace length L of 3 m and a furnace width D of 1.1 m, as shown in FIGS. From the
参考実施例2
参考実施例1において糸条の群3組を組別に高温熱処理炉(1)、高温熱処理炉(2)にて焼成し炭素繊維を得た。この時、各組にて糸条の群の高温熱処理炉(1)入側での合計の通過量を700kg/hとし、各組の高温処理炉(1)での新鮮空気の給気流量、排ガス流量はともに11500Nm3/h、各組の高温処理炉(2)での新鮮窒素の給気流量、排ガス流量はともに1000Nm3/hとし、残りの炉の条件は参考実施例1と同様とした。この時、各組の高温熱処理炉(1)の排ガス中のHCNの濃度が0.1vol%、各組の高温熱処理炉(2)からの排ガス中のHCNの濃度が2vol%であった。またこの時の排ガスの自燃成分の燃焼熱量は、高温熱処理炉(1)からの排ガスで各組10kcal/Nm3、各高温熱処理炉(2)からの排ガスで各組1310kcal/Nm3となった。
これら各組からの排ガスを高温熱処理炉別毎に混合させ、高温処理炉(1)からの総排ガス量34500Nm3/hと高温熱処理炉(2)からの総排ガス量3000Nm3/hを、炉長Lが6.2m、炉幅Dが2mである図1に示す形式の炭素繊維製造用排ガス燃焼処理装置にて燃焼分解処理を実施した。導入ダクト2からは予め1500Nm3/hの空気と混合させた高温熱処理炉(2)からの排ガス3000Nm3/hを導入口2−aにて400℃で導入した。また導入ダクト3−1からは灯油500l/hと高温熱処理炉(1)からの排ガスのうち5000Nm3/hを混合したガスを導入口3−1−aにて200℃で導入し、導入口で点火させた。灯油の燃焼熱量は8000kcal/lであった。また導入ダクト3−2からは高温処理炉(1)からの残りの排ガス29500Nm3/hを導入口3−2−aにて200℃で導入した。以上のようにして燃焼分解処理を実施した結果、炉内燃焼温度は800℃となり処理後排ガスのHCN濃度は5volppmとなり十分分解処理できていた。
Reference Example 2
In Reference Example 1, three sets of yarn groups were fired separately in a high temperature heat treatment furnace (1) and a high temperature heat treatment furnace (2) to obtain carbon fibers. At this time, the total passing amount of the yarn group in the high temperature heat treatment furnace (1) on the entry side is 700 kg / h in each group, and the fresh air supply flow rate in each high temperature treatment furnace (1), the flow rate of the flue gas together 11500Nm 3 / h, the air supply flow rate of fresh nitrogen at each set of high-temperature processing furnace (2), exhaust gas flow rate are both set to 1000 Nm 3 / h, the condition of rest of the furnace similar to reference example 1 did. At this time, the concentration of HCN in the exhaust gas from each set of high-temperature heat treatment furnaces (1) was 0.1 vol%, and the concentration of HCN in the exhaust gas from each set of high-temperature heat treatment furnaces (2) was 2 vol%. The heat of combustion of the self-retardant component of the exhaust gas at this time, each set 10 kcal / Nm 3 in the exhaust gas from the high-temperature heat treatment furnace (1), became each set 1310kcal / Nm 3 in the exhaust gas from the high-temperature heat treatment furnace (2) .
The exhaust gases from these respective sets were mixed in a high-temperature heat treatment furnace by each, the total amount of exhaust gas 3000 Nm 3 / h of the total quantity of exhaust gas 34500Nm 3 / h and the high-temperature heat treatment furnace from the high temperature processing furnace (1) (2), the furnace Combustion decomposition treatment was carried out in an exhaust gas combustion treatment apparatus for carbon fiber production of the type shown in FIG. 1 having a length L of 6.2 m and a furnace width D of 2 m. From the
参考実施例3
図2で示す形式の炭素繊維製造用排ガス燃焼処理装置を用い、参考実施例1と同様な条件でガスを燃焼処理炉1に導入して燃焼分解処理を行った。このときの炉内燃焼温度も800℃となり、処理後排ガスのHCN濃度は15volppmとなり分解処理できていた。
Reference Example 3
Using an exhaust gas combustion treatment apparatus for carbon fiber production of the type shown in FIG. 2, gas was introduced into the
参考実施例4
参考実施例1において旋廻流と中心流の比をかえるべく、高温熱処理炉(1)からの排ガスのうち500Nm3/hを高温処理炉(2)からの排ガス300Nm3/hと混合させた。高温熱処理炉(1)からの排ガスには空気が十分含まれているため参考実施例1のような空気とのあらたな混合はせず、この排ガスを導入ダクト2より導入口2−aにて350℃で燃焼処理炉1内に導入した。また導入ダクト3−1からは灯油45l/hと高温熱処理炉(1)からの排ガスのうち450Nm3/hを混合して導入口3−1−aにて200℃で導入し、点火させた。また、導入ダクト3−2からは高温処理炉(1)からの残りの排ガス2550Nm3/hを導入口3−2−aにて200℃で導入し、他の条件は参考実施例1と同様として燃焼分解処理を行った。この時炉内燃焼温度は800℃となり、処理後のHCNの濃度は20volppmとなり、やや分解処理能力は減少していた。
Reference Example 4
To change the ratio of the rotational flow and the central stream in Reference Example 1 was mixed with the exhaust gas 300 Nm 3 / h of 500 Nm 3 / h of exhaust gas from the high-temperature heat treatment furnace (1) from the high temperature processing furnace (2). Since the exhaust gas from the high-temperature heat treatment furnace (1) contains air sufficiently, it is not mixed with air as in Reference Example 1, and this exhaust gas is introduced from the
参考実施例5
参考実施例1において、炉長Lが2.5m、炉幅Dは1.5mである図1a〜図1cで示す形式の炭素繊維製造用排ガス燃焼処理装置を用い、他の条件は同様にして燃焼分解処理を行なった。この時炉内燃焼温度は800℃となり、処理後のHCNの濃度は20volppmとなりやや分解処理能力は減少していた。
Reference Example 5
In Reference Example 1, an exhaust gas combustion treatment apparatus for carbon fiber production of the type shown in FIGS. 1a to 1c in which the furnace length L is 2.5 m and the furnace width D is 1.5 m is used under the same conditions. Combustion decomposition treatment was performed. At this time, the combustion temperature in the furnace was 800 ° C., and the concentration of HCN after the treatment was 20 vol ppm, and the decomposition treatment capacity was slightly reduced.
参考実施例6
参考実施例1において、導入ダクト2からは、高温熱処理炉(1)からの排ガスのうち75Nm3/hと高温処理炉(2)からの排ガスのうち225Nm3/hと空気150Nm3/hを混合したガスを、導入口2−aにて400℃にて導入した。また導入ダクト3−1からは灯油50l/hと高温熱処理炉(1)からの排ガスのうち500Nm3/hを混合したガスを、導入口3−1−aにて200℃で導入し、点火させた。また導入ダクト3−2からは高温熱処理炉(1)からの残りの排ガス2925Nm3/hと高温処理炉(2)からの残りの排ガス75Nm3/hを混合したガスを、導入口3−2−aにて200℃で導入し、他の条件は参考実施例1と同様として燃焼分解処理を行った。この時炉内燃焼温度は800℃となり、処理後のHCNの濃度は20volppmとなりやや分解処理能力は減少していた。
Reference Example 6
In Reference Example 1, from the
参考実施例7
図6で示すように、板9の設置によって2箇所で断面開口部面積を狭めた以外は参考実施例1と同様な装置、条件でガスを燃焼処理炉1に導入して燃焼分解処理を行った。なお、板9を設置した部分の断面開口部面積は、板9を設置していない部分の断面開口部面積の70%であった。このときの炉内燃焼温度は800℃となり、処理後排ガスのHCN濃度は4volppmとなり参考実施例1よりもさらに十分な分解処理ができていた。
Reference Example 7
As shown in FIG. 6, the gas is introduced into the
参考実施例8
図7で示すように、板9の設置によって2箇所で断面開口部面積が狭めた以外は参考実施例1と同様な装置、条件でガスを燃焼処理炉1に導入して燃焼分解処理を行った。なお、板9を設置した部分の断面開口部面積は、板9を設置していない部分の断面開口部面積の40%であった。このときの炉内燃焼温度は800℃となり、処理後排ガスのHCN濃度は2volppmとなり参考実施例7よりもさらに十分な分解処理ができていた。
Reference Example 8
As shown in FIG. 7, the gas is introduced into the
比較例1
図1a〜図1cに示す炭素繊維製造用排ガス燃焼処理装置において、図4に示す導入ダクト2がない形式の炭素繊維製造用排ガス燃焼処理装置を用いて参考実施例1と同様に排出される排ガスに対し、導入ダクト3−1からは、高温処理炉(1)からの排ガスのうち500Nm3/hと灯油501/hとを混合させたガスを導入口3−1−aにて200℃で燃焼処理炉1内に導入し、点火させた。また導入ダクト3−2からは高温処理炉(1)からの残りの排ガス3000Nm3/hと高温処理炉(2)から排出される300Nm3/hとを混合させたガスを導入口3−2−aにて200℃で燃焼処理炉1内に導入した。以上のようにして燃焼分解処理を行った結果、炉内燃焼温度は800℃となったが、旋廻流しか生じていないため、処理後のHCNの濃度は200volppmとなり分解処理能力は不十分であった。
Comparative Example 1
In the exhaust gas combustion treatment apparatus for carbon fiber production shown in FIGS. 1a to 1c, exhaust gas discharged in the same manner as in Reference Example 1 using the exhaust gas combustion treatment apparatus for carbon fiber production shown in FIG. On the other hand, from the introduction duct 3-1, a gas obtained by mixing 500 Nm 3 / h and kerosene 501 / h in the exhaust gas from the high-temperature treatment furnace (1) at 200 ° C. at the introduction port 3-1-a. It was introduced into the
比較例2
図1に示す炭素繊維製造用排ガス燃焼処理装置において、図5に示す導入ダクト3−1,3−2がない形式の炭素繊維製造用排ガス燃焼処理装置を用いて、参考実施例1と同様に排出される排ガスに対し、導入ダクト2から高温処理炉(1)からの排ガス3500Nm3/hと灯油50lと高温処理炉(2)からの排出ガス300Nm3/hを予め混合した後、導入口2−aにて200℃で燃焼処理炉1に導入して点火し、燃焼分解処理を行った。この時炉内燃焼温度は800℃となったが、中心流しか生じていないため処理後のHCNの濃度は500volppmとなり分解処理能力は不十分であった。
Comparative Example 2
In the exhaust gas combustion treatment apparatus for carbon fiber production shown in FIG. 1, the exhaust gas combustion treatment apparatus for carbon fiber production shown in FIG. 5 having no introduction ducts 3-1 and 3-2 is used in the same manner as in Reference Example 1. After exhaust gas 3500 Nm 3 / h from the high-temperature treatment furnace (1), kerosene 50 l and exhaust gas 300 Nm 3 / h from the high-temperature treatment furnace (2) are mixed in advance with the
1:燃焼処理炉
2:導入ダクト
2−a:導入ダクト2の導入口
3−1:導入ダクト
3−1−a:導入ダクト3−1の導入口
3−2:導入ダクト
3−2−a:導入ダクト3−2の導入口
4:排出ダクト
5:略円筒面
6−1:燃焼処理炉の端面
6−2:燃焼処理炉の端面
7−1:導入ダクト3−1の導入口3−1−aにおける、炉の略円筒面5の接面(仮想面)
7−2:導入ダクト3−2の導入口3−2−aにおける、炉の略円筒面5の接面(仮想面)
8−1:導入ダクト3−1の導入口3−1−aを通る、炉の略円筒面5に垂直な平面(仮想面)
8−2:導入ダクト3−2の導入口3−2−aを通る、炉の略円筒面5に垂直な平面(仮想面)
9:板
1: Combustion treatment furnace 2: Introduction duct 2-a: Introduction port of
7-2: Contact surface (virtual surface) of the substantially
8-1: A plane (virtual plane) passing through the inlet 3-1-a of the introduction duct 3-1 and perpendicular to the substantially
8-2: A plane (virtual plane) passing through the introduction port 3-2-a of the introduction duct 3-2 and perpendicular to the substantially
9: Board
Claims (5)
Dv/Lv≦0.4
ただし、Dv:燃焼処理炉内での旋廻流の平均径、Lv:中心流の燃焼処理炉内通過部の長さ The exhaust gas combustion processing method at the time of carbon fiber production according to claim 1 , wherein the exhaust gas introduced into the combustion processing furnace satisfies the following formula.
Dv / Lv ≦ 0.4
However, Dv: Average diameter of the swirl flow in the combustion treatment furnace , Lv: Length of the central flow passage in the combustion treatment furnace
Vr/Vc≧7
ただし、Vr:旋廻流量の和、Vc:中心流量 The exhaust gas combustion processing method at the time of carbon fiber production according to claim 1 or 2 , wherein a flow rate of exhaust gas introduced into the combustion processing furnace satisfies the following formula.
Vr / Vc ≧ 7
Where Vr: Sum of rotational flow rate , Vc: Center flow rate
Qbe‐r/Qbe‐c≦0.3
ただし、Qbe‐r:旋廻流排ガス中に元来含まれる自燃成分の燃焼熱量、Qbe‐c:中心流排ガス中に元来含まれる自燃成分の燃焼熱量 The exhaust gas combustion processing method at the time of carbon fiber manufacture in any one of Claims 1-3 which satisfy | fills the following formula | equation about the combustion calorie | heat amount of the exhaust gas introduce | transduced in a combustion processing furnace.
Qbe-r / Qbe-c ≦ 0.3
However, Qbe-r: the amount of combustion heat of the self-combustion component originally contained in the swirling exhaust gas , Qbe-c: the amount of combustion heat of the self-combustion component originally contained in the central flow exhaust gas
[Qr/Vr]/[Qc/Vc]≧0.1
ただし、
[Qr / Vr] / [Qc / Vc] ≧ 0.1
However,
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