JP6271290B2 - 導風体並びにこれを具えた脱臭装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば下水汚泥やし尿汚泥などを乾燥・焼却処理する際に、乾燥機や焼却炉から排出される排ガスを脱臭処理する脱臭装置に関するものであり、特に脱臭効率の向上を実現し、この結果燃費を向上することのできる、新規な導風体並びにこれを具えた脱臭装置に係るものである。

近時、地球温暖化防止の推進等、環境保全の観点から、し尿残渣や汚泥等の有機性廃棄物の乾燥、廃棄物焼却等の際に発生する排ガスについては、有害物質や臭気を除去した上で大気中に放出することが求められ、その要求度合いも更に高まってきている。
このような排ガスの脱臭手法としては、従来より直接燃焼によるもの（いわゆる直燃式）が一般的であった（例えば特許文献１図２参照）。具体的には例えば焼却炉を経た後、乾燥機から排出される乾燥排ガスＧ０（被脱臭ガス）は、最終的に図３に示すような脱臭装置Ｄ′に送られ、ここで、バーナ１１′の炎Ｆによって燃焼されることにより、脱臭処理が施されるものである。

このような直燃式の脱臭装置Ｄ′にあっては、乾燥排ガスＧ０（被脱臭ガス）は、一旦ガス流入室２′の外周部を囲緯するように形成されたダクト２１′に供給され、ここからガス流入室２′の側周部に形成された通気孔２２′を通じて、側周部全域からガス流入室２′内に供給されるように構成が採られていた。
なお乾燥排ガスＧ０の供給部位を、燃焼室１′とすることなく、脱臭装置Ｄ′の中心寄りに位置するガス流入室２′とするのは、炎Ｆへの干渉を避け、炎Ｆによって十分に昇温された熱風Ｗ中に乾燥排ガスＧ０を混入させるためである。

そして本出願人は、このような従来の直燃式の脱臭装置Ｄ′の改良を試みた結果、以下に示すような点において改善の余地があることを見出した。
まず第一の点として、このような従来の直燃式の脱臭炉Ｄ′では、乾燥排ガスＧ０は、バーナ１１′によって生成される炎Ｆの前方に供給されているため、炎Ｆによって生成される熱風Ｗと乾燥排ガスＧ０との接触によって引き起こされる燃焼は、ガス流入室２′の次段に位置する中間室３′及び排気室４′において主に進行するものと考えられ、炉内空間の有効活用という点では更なる改善の可能性が考えられた。
また第二の点として、前記通気孔２２′は、ガス流入室２′の側周方向に数カ所（一例として１６カ所）形成されているものであるため、図３（ａ）に示すように乾燥排ガスＧ０は側面視において熱風Ｗに対してスポット的に供給されており、このため乾燥排ガスＧ０と熱風Ｗとの接触効率、混合状態は最良とは言い難く、脱臭効率を更に向上させる余地が残っていた。

特願２０１３−０２１４０８号

本発明は、このような背景を認識してなされたものであって、脱臭装置における被脱臭ガスの供給態様を見直すことにより、脱臭効率の向上を実現し、この結果燃費を向上することのできる、新規な導風体並びにこれを具えた脱臭装置の開発を技術課題としたものである。

まず請求項１記載の導風体は、バーナを具えた燃焼室と、被脱臭ガスが炉内に導入される部位であるガス流入室と、中間室と、排気室とが順次連設されて成り、被脱臭ガス中の臭気成分を、前記バーナによって生成される炎及び燃焼ガスと混合させて、炎及び燃焼ガスの熱により酸化分解するように構成された脱臭装置における、前記ガス流入室内に設けられる部材であって、この部材は、前記ガス流入室に形成される通気孔を、その内側から被覆するように設置されるものであり、前記通気孔からガス流入室内に流入する被脱臭ガスの中間室側への移動を制限する規制部と、被脱臭ガスの燃焼室側への移動を案内する導風部とを具えて成り、この導風部の燃焼室側の終端に、被脱臭ガスが燃焼室に向けて流入するための開口部である流出部が形成されるように構成されており、且つ前記規制部および導風部は、分割可能な複数の要素を組み合わせて構成され、規制部および／または導風部の室内側には、耐火断熱材が設けられて構成され、前記複数の要素を一体化するとともに、耐火耐熱材が設けられた状態で、前記ガス流入室内に設けられることを特徴として成るものである。

また請求項２記載の導風体は、前記要件に加え、前記流出部が、ガス流入室の横断面において周方向全域に亘って形成されるように構成されていることを特徴として成るものである。

また請求項３記載の脱臭装置は、バーナを具えた燃焼室と、被脱臭ガスが炉内に導入される部位であるガス流入室と、中間室と、排気室とが順次連設されて成り、被脱臭ガス中の臭気成分を、前記バーナによって生成される炎及び燃焼ガスと混合させて、炎及び燃焼ガスの熱により酸化分解するように構成された脱臭装置において、前記ガス流入室に形成される通気孔は、縦断面視において燃焼室側から中間室側に向かう斜面を形成するように穿孔されて成るものであり、この通気孔を内側から被覆するように前記請求項１または２記載の導風体が具えられていることを特徴として成るものである。
そしてこれら各請求記載の構成を手段として前記課題の解決が図られる。

まず請求項１記載の発明によれば、バーナの炎、熱風と被脱臭ガスとの接触効率、伝熱効率、混合効率が向上し、この結果、脱臭効率が向上するとともに脱臭装置の燃費を向上することができる。
具体的には、脱臭装置内における被脱臭ガスの有効滞留時間を稼ぐことができるため、脱臭効率を向上することができる。
またダストや臭気粒子を炎の近傍に送り込むことにより、これらへの伝熱を効果的に行い、燃焼を効果的に行うことができる。この結果、バーナの燃焼温度を低下させることが可能となり、燃費が向上する。
更にまた、被脱臭ガスによって燃焼室の内壁が冷却されるため、クリンカの付着等による燃焼阻害を防ぐことができる。
更に規制部および／または導風部の室内側が、熱風の熱から断熱されるとともに、その反対側が被脱臭ガスにより冷却されるため、導風体の損傷を回避することができる。
更にまた導風体の取り換えやメンテナンスを容易に行うことができる。また既存の脱臭装置に対して、後付けで導風体を設置することができる

また請求項２記載の発明によれば、被脱臭ガスを炎の近傍に送り込むことにより、熱風と被脱臭ガスとの接触効率、伝熱効率、混合効率がよりいっそう向上し、更なる脱臭効率の改善を図ることができる。

また請求項３記載の発明によれば、バーナの炎、熱風と被脱臭ガスとの接触効率、混合効率が向上し、この結果、脱臭効率が向上するとともに脱臭装置の燃費を向上することができる。
具体的には、脱臭装置内における被脱臭ガスの有効滞留時間を稼ぐことができるため、脱臭効率を向上することができる。
またダストや臭気粒子を炎の近傍に送り込むことにより、これらへの伝熱を効果的に行い、燃焼を効果的に行うことができる。この結果、バーナの燃焼温度を低下させることが可能となり、燃費が向上する。
更にまた、被脱臭ガスによって燃焼室の内壁が冷却されるため、クリンカの付着等による燃焼阻害を防ぐことができる。
更にまた、被脱臭ガスを炎の近傍に送り込むことにより、熱風と被脱臭ガスとの接触効率、伝熱効率、混合効率がよりいっそう向上し、更なる脱臭効率の改善を図ることができる。
更にまた、規制部および／または導風部の室内側が、熱風の熱から断熱されるとともに、その反対側が被脱臭ガスにより冷却されるため、導風体の損傷を回避することができる。
更にまた、導風体の取り換えやメンテナンスを容易に行うことができる。また既存の脱臭装置に対して、後付けで導風体を設置することができる。

本発明の脱臭装置を一部破断した状態で示す側面図（ａ）、並びに正面図（ｂ）である。 導風体が脱臭装置におけるガス流入室に取り付けられた状態を一部破断して示す斜視図（ａ）並びに分割可能な導風体を示す斜視図（ｂ）である。 従来の脱臭装置を一部破断した状態で示す側面図（ａ）、並びに正面図（ｂ）である。

本発明を実施するための形態は、以下の実施例に述べるものをその一つとするとともに、更にその技術思想内において改良し得る種々の形態を含むものである。

本発明の脱臭装置Ｄは、一例として下水汚泥やし尿汚泥などを乾燥・焼却する施設の一部を構成するものであり、乾燥機から排出された乾燥排ガスＧ０を脱臭処理するものである。
また本発明の導風体５は、脱臭装置Ｄの被脱臭ガスである乾燥排ガスＧ０が、燃焼室１に向けて流入するとともに、ガス流入室２の横断面全域から流入することを可能とする部材である。
以下、本発明の導風体５並びにこれを具えた脱臭装置Ｄの構成について詳しく説明する。

まず脱臭装置Ｄについて説明すると、この装置は図１に示すように、燃焼室１、ガス流入室２、中間室３、排気室４として構成される部位が順次連設されて成り、これらが架台６上に固定されて成るものである。なお本発明の導風体５は前記ガス流入室２内に具えられる。
また脱臭装置Ｄは、重油などを燃焼させて乾燥排ガスＧ０中に含まれる臭気成分を燃焼分解するものであり、一般的な直接燃焼式（いわゆる直燃式）として構成されるものとする。

ここで脱臭装置Ｄの各部位について説明すると、まず前記燃焼室１は、バーナ１１によって生成される炎Ｆが位置する部位であり、この炎Ｆにより熱風Ｗが生起される部位である。

また前記ガス流入室２は、乾燥排ガスＧ０を脱臭装置Ｄ内に導入する部位であり、図１（ａ）に示すように円形状の横断面の周方向全域に亘って、複数（一例として１６個）の通気孔２２が円周方向に亘って均等に分布するように形成されている。この通気孔２２は、図１（ｂ）に示すように、縦断面視において燃焼室１側から中間室３側に向けて下降する斜面を形成するように穿孔されて成るものである。またこの実施例では、通気孔２２は一例として二列に形成されるとともに、各列が側面視において互いに一定角度ずれた状態とされている。このような通気孔２２は、一列または二列以上の複数列とすることもできる。
そして前記通気孔２２をガス流入室２の外側から囲緯するようにダクト２１が設けられるものであり、このダクト２１の上部には給気口２３が形成されることにより、ガス流入室２の横断面において周方向全域に亘って被脱臭ガス（乾燥排ガスＧ０）が到達するように構成されている。
なお前記通気孔２２は容易に塞ぐことができる構造であるため、被脱臭ガスの風量や、給気口２３が形成される位置との兼ね合いに応じてその一部を塞ぐことにより、容易に被脱臭ガスを導風体５の周方向全域に行き渡らせるようにすることができるものである。

また前記中間室３は、臭気（有機分）を持った被脱臭ガス（乾燥排ガスＧ０）を、バーナ１１によって生成される炎Ｆ及び燃焼ガス（熱風Ｗ）と混合させて、炎Ｆ及び燃焼ガス（熱風Ｗ）の熱により被脱臭ガス（乾燥排ガスＧ０）中の臭気成分の酸化分解を促進して脱臭排ガスＧ１とする部位である。

また前記排気室４は、脱臭排ガスＧ１を脱臭装置Ｄから排気口４１を通じて外部に排出する部位であるとともに、乾燥排ガスＧ０の脱臭を中間室３から継続しつつ完了させるための部位でもある。このような機能に着目すると、中間室３と排気室４とを格別区別することなく、単一の空間として扱うこともできる。
なお排気室４には、メンテナンス時等に開閉して内部の確認するための点検扉４２が設けられている。

そして前記導風体５は図２に示すように、前記通気孔２２を、その内側から被覆するように設置されるものであって、円筒状の導風部５２と、この導風部５２の一端にフランジ状に形成された規制部５１とが具えられて成るものである。
また導風部５２における規制部５１と逆側の一端に、固定枠５４が具えられるものであり、この固定枠５４は一例として８カ所に設けられた固定脚５５によって導風部５２と連結されている。

また導風体５がガス流入室２内に装着された状態で、導風部５２の燃焼室１側の終端には、被脱臭ガスが燃焼室１に流入する部位となる開口部である流出部５３が形成されるものであり、この流出部５３は、ガス流入室２の横断面において周方向全域に亘って形成されることとなる。
そしてこのような形態が採られることにより、前記規制部５１は、通気孔２２からガス流入室２内に流入する被脱臭ガスの中間室３側への移動を制限することとなり、また導風部５２が被脱臭ガスの燃焼室１側への移動を案内することとなる。

なお前記規制部５１および／または導風部５２の室内側（熱風Ｗと触れることによって高温になる側）には、セラミックウール等の耐火断熱材５６が設けられることにより、熱による導風体５の損傷を回避することが可能となる（図１、２では、導風部５２の室内側にのみ、耐火断熱材５６が設けられている）。この耐火断熱材５６の固定は、規制部５１および／または導風部５２の室内側に立設されたアンカーロッド５７によって行われる。もちろんこのような耐火断熱材５６については、前記固定脚５５にも設けることが望ましい。

また前記導風体５を分割可能な複数の要素を組み合わせて構成することにより、既存の脱臭装置Ｄ（既にユーザーによって使用されている機器）におけるガス流入室２への設置を可能とし、更にその作業を容易に行うことが可能となる。
具体的には一例として図２（ｂ）に示すように、導風体５を四分割するような構成が採られるものであり、個々の分割片は、固定脚５５の延長線上に設けられたリブ５８同士を突き合せてボルト締めされることにより一体化されるような構成が採り得るものである。

本発明の導風体５並びにこれを具えた脱臭装置Ｄは、一例として上述したように構成されるものであり、以下、脱臭装置Ｄの作動態様と併せて導風体５の機能について説明する。
本発明の脱臭装置Ｄの処理対象となる乾燥排ガスＧ０は、一例としてし尿残渣や汚泥等の有機性廃棄物の乾燥、廃棄物焼却等の際に発生する排気ガスであり、本明細書中においては、焼却炉等から発生する排気ガスを含めて乾燥排ガスＧ０と呼ぶものとする。
そして前記乾燥排ガスＧ０は給気口２３に供給され、ダクト２１を通じてガス流入室２の周方向全域に分布する通気孔２２からガス流入室２内に進入する。

次いで、乾燥排ガスＧ０は、導風体５における規制部５１によって中間室３側への移動が制限されており、導風部５２に沿って燃焼室１側に向けて移動するように案内され、やがて流出部５３から燃焼室１内に流入することとなる。
この際、前記通気孔２２はガス流入室２の側周方向に複数個所形成されており、更に流出部５３は固定脚５５以外の部位において側面視で略連続的に開口した状態となっているため、乾燥排ガスＧ０は流出部５３全域から燃焼室１内に供給されることとなる。
またこの際、乾燥排ガスＧ０はバーナ１１によって生成される炎Ｆに向けてその近傍に供給されることとなるため、炎Ｆによって生成される熱風Ｗと乾燥排ガスＧ０との接触効率、伝熱効率、混合効率が向上し、この結果、脱臭効率が向上する。すなわち、乾燥排ガスＧ０は、燃焼室１、ガス流入室２、中間室３及び排気室４において燃焼することとなるため、接触効率、伝熱効率、混合効率が良好となり、燃焼効率ひいては脱臭効率が向上することとなるものである。

また脱臭装置Ｄ内における乾燥排ガスＧ０の有効滞留時間を、図３に示した従来の脱臭装置Ｄ′よりも稼ぐことができるため、このことも脱臭効率を向上する要因となっている。
また乾燥排ガスＧ０に含まれるダストや臭気粒子を炎Ｆの近傍に送り込むことにより、これらの燃焼が効果的に行われることとなる。
更にまた、燃焼室１の内壁が乾燥排ガスＧ０によって冷却されることとなるため、クリンカの付着等による燃焼阻害を防ぐことができる。
そして脱臭処理が施された乾燥排ガスＧ０は、脱臭排ガスＧ１となって排気口４１から外部に排出されることとなる。

なお前記乾燥排ガスＧ０は、一例として約２００℃の比較的低温度状態であり、適宜熱交換器等によって昇温されて（一例として４５０℃）、この状態で脱臭装置Ｄに供給されることとなる。そして一例として脱臭排ガスＧ１が６００℃となるような設定にて運転することにより、良好な脱臭処理を行うことができることが確認されている。
因みに図３に示した従来の脱臭装置Ｄ′を用いて同じ処理量での運転を行った場合、単位時間あたりの処理量を同一にするためには、脱臭排ガスＧ１が６５０℃となるような設定にて運転しなければならないことが確認されており、本発明の脱臭装置Ｄを用いた場合には、約５％の燃費削減及びＣＯ₂ 削減が実現されていることが確認されている。

本発明の導風体５並びにこれを具えた脱臭装置Ｄは一例として上述した実施例を基本となる実施例とするものであるが、本発明の技術的思想の範囲内において以下に示すような改変を行うこともできる。
具体的な図示は省略するが、前記導風部５２の形状を、側面視において傾斜を付けるようにしてもよく、バーナ１１によって形成される炎Ｆの形態に応じて流出部５３の開口範囲を決定することにより、乾燥排ガスＧ０と炎Ｆとの接触状態を良好なものとすることが可能となる。
また前記導風部５２に螺旋状の傾斜をつけることにより、流出部５３から流出する乾燥排ガスＧ０を旋回流とすることができ、乾燥排ガスＧ０と熱風Ｗとの混合状態を良好なものとすることが可能となる。

Ｄ 脱臭装置
１ 燃焼室
１１ バーナ
２ ガス流入室
２１ ダクト
２２ 通気孔
２３ 給気口
３ 中間室
４ 排気室
４１ 排気口
４２ 点検扉
５ 導風体
５１ 規制部
５２ 導風部
５３ 流出部
５４ 固定枠
５５ 固定脚
５６ 耐火断熱材
５７ アンカーロッド
５８ リブ
６ 架台
Ｆ 炎
Ｇ０ 乾燥排ガス
Ｇ１ 脱臭排ガス
Ｗ 熱風（燃焼ガス）

Claims (3)

1. バーナを具えた燃焼室と、被脱臭ガスが炉内に導入される部位であるガス流入室と、中間室と、排気室とが順次連設されて成り、被脱臭ガス中の臭気成分を、前記バーナによって生成される炎及び燃焼ガスと混合させて、炎及び燃焼ガスの熱により酸化分解するように構成された脱臭装置における、前記ガス流入室内に設けられる部材であって、
   この部材は、前記ガス流入室に形成される通気孔を、その内側から被覆するように設置されるものであり、
   前記通気孔からガス流入室内に流入する被脱臭ガスの中間室側への移動を制限する規制部と、被脱臭ガスの燃焼室側への移動を案内する導風部とを具えて成り、
   この導風部の燃焼室側の終端に、被脱臭ガスが燃焼室に向けて流入するための開口部である流出部が形成されるように構成されており、
   且つ前記規制部および導風部は、分割可能な複数の要素を組み合わせて構成され、
   規制部および／または導風部の室内側には、耐火断熱材が設けられて構成され、
   前記複数の要素を一体化するとともに、耐火耐熱材が設けられた状態で、前記ガス流入室内に設けられることを特徴とする導風体。
   
2. 前記流出部が、ガス流入室の横断面において周方向全域に亘って形成されるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の導風体。
   
3. バーナを具えた燃焼室と、被脱臭ガスが炉内に導入される部位であるガス流入室と、中間室と、排気室とが順次連設されて成り、被脱臭ガス中の臭気成分を、前記バーナによって生成される炎及び燃焼ガスと混合させて、炎及び燃焼ガスの熱により酸化分解するように構成された脱臭装置において、
   前記ガス流入室に形成される通気孔は、縦断面視において燃焼室側から中間室側に向かう斜面を形成するように穿孔されて成るものであり、この通気孔を内側から被覆するように前記請求項１または２記載の導風体が具えられていることを特徴とする脱臭装置。

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