JP6659471B2 - 排ガス処理装置 - Google Patents
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Description
燃焼処理副生成物として多量の粉塵(主としてSiO2)は、有害ガスの燃焼開始とともに発生し燃焼室内の内壁に堆積し、燃焼時間の経過とともにその付着面積、厚みが増加する。その結果、有害ガスと燃料ガス、空気、酸素等との均一な混合が妨げられて完全燃焼が阻害され、燃焼温度の低下、処理対象の有害ガスの分解率の低下を生じるだけでなく、粉化物の堆積量が多大な場合は失火する恐れがある。そのため、燃焼室の内壁面に付着堆積した粉体を除去するため、スクレーパなどの機構を追加することで、燃焼室の内壁面を定期的に掻き取ることが必要であった。
本発明者らは、前記断熱混焼方式の特許出願(特願2015−050041)で提案されている燃焼方式において、処理ガス流入ポート部周辺および燃焼室天板への生成物付着を防止するため、燃焼室内の旋回力の主となる支燃性ガスに水を混入し、旋回力により、吹き込んだ水を処理ガスの流入ポート部周辺および天板に沿わして流すことで、付着した粉体を洗い流すことを着想し、本発明の創案に至ったものである。
すなわち、本発明は、排ガスを燃焼分解している間に、濡れ壁水を流すことができない処理ガス流入ポート部周辺および燃焼室天板に付着する生成物を水で洗い流すことで、メンテナンス周期を大幅に延長することができる排ガス処理装置を提供することを目的とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記燃焼室には、前記燃料、支燃性ガスおよび処理ガスの吹き込み位置から前記燃焼室の軸線方向に離間した位置に、燃焼室の内周面に水膜を形成するための水供給ノズルが設置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記燃料と支燃性ガスと処理ガスとをそれぞれ燃焼室の内周面の接線方向へ吹き込んで、前記燃料と支燃性ガスと処理ガスの3種混合の旋回流を形成することにより、前記燃焼室内に円筒状混合火炎を形成することを特徴とする。
図1は、本発明の排ガス処理装置の燃焼室の構成例を示す模式的断面図である。燃焼室1は、一端(図示例では上端)が閉塞され他端(図示例では下端)が開口した円筒容器状の燃焼室として構成されている。円筒容器状の燃焼室1には、閉塞端部近傍で燃料(燃料ガス)と支燃性ガス(酸素含有ガス)と処理ガス(排ガス)とが吹き込まれるようになっている。
洗浄水なしで或る一定時間処理運転を行い、SiO2の粉体が燃焼室壁面に厚さ3mm、処理ガス流入ポートに厚さ5mmで付着することを確認した。
次に、支燃性ガス流入ポートおよび処理ガス流入ポートから洗浄水を流して同一時間処理運転を行い、洗浄水を流していてもガス処理性能が低下しないことを確認し、かつ処理運転後の燃焼室壁面や処理ガス流入ポートへの粉体付着が0.1mm以下の厚さであることを確認した。
図1乃至図3に示すように構成された燃焼室1において、燃料用ノズル3Aと支燃性ガス用ノズル3Bと処理ガス用ノズル3Cとから、燃料と支燃性ガスと処理ガスとを燃焼室1の内周面の接線方向に向けて、火炎の燃焼速度以上の流速で吹き込む。これにより、燃焼室1の内壁から浮いた三種混合の円筒状混合火炎が形成される。円筒状混合火炎は燃焼室1の軸線方向に沿って形成される。三種のガスを共に接線方向に吹き込むことで、旋回遠心力により円筒状混合火炎の外側は温度が低く重い未燃の三種混合ガス、内側は温度が高く軽い三種混合の燃焼後ガスの分布が形成される。したがって、円筒状混合火炎は、温度の低い未燃の三種混合ガスに覆われた自己断熱された状態となるため、放熱による温度低下がなく、燃焼効率の高いガス処理が行われる。上述したように、支燃性ガスおよび処理ガスには、それぞれ細かい水滴が含まれているが、水滴はガスよりも重いため、未燃の三種混合ガスよりもさらに壁面際を周回し、燃焼の障害にはならない。また、処理ガスは通常N2ガス等により希釈されて排ガス処理装置へ流入するので、このN2ガスを含む処理ガスを燃料と支燃性ガスと混焼することで、緩慢な燃焼となり、局所的な高温部が形成されないため、NOxの発生が抑制される。
(1)燃料用ノズル3Aと支燃性ガス用ノズル3Bと処理ガス用ノズル3Cとが燃料(燃料ガス)と支燃性ガスと処理ガスとをそれぞれ燃焼室の内周面の接線方向へ吹き込んで、燃料と支燃性ガスと処理ガスの三種混合の旋回流を形成する。
(2)燃焼室に吹き込まれる燃料(燃料ガス)と支燃性ガスと処理ガスのうち、少なくとも1つのガスが燃焼室に最後に吹き込まれて三種混合の旋回流が形成されたときに、三種の混合気の組成が燃焼範囲に到達する。
上記(1)および(2)の条件を満たすことにより、燃焼室1の内壁から浮いた三種混合の円筒状混合火炎を形成することができるが、三種混合の円筒状混合火炎が形成された後においては、燃料用ノズル3A、支燃性ガス用ノズル3B、処理ガス用ノズル3Cの下流側(後段)に、さらに燃料用ノズル3Aおよび処理ガス用ノズル3Cを設け、これらのノズルから燃料と処理ガスを吹き込むことにより、燃焼温度を向上させ、ガス処理性能を向上させることもできる。
2 パイロットバーナ
3A 燃料用ノズル
3B 支燃性ガス用ノズル
3C 処理ガス用ノズル
5 水供給ノズル
6 水溜め部
10 洗浄水供給配管
Claims (5)
- 処理ガスを燃焼処理して無害化する排ガス処理装置において、
処理ガスを燃焼する円筒状の燃焼室は、燃料と支燃性ガスと処理ガスとをそれぞれ燃焼室の内周面の接線方向に向けて吹き込む燃料用ノズルと支燃性ガス用ノズルと処理ガス用ノズルとを備え、
前記支燃性ガス用ノズルに洗浄水供給配管を接続し、前記支燃性ガス用ノズルから支燃性ガスを洗浄水とともに前記燃焼室の内周面の接線方向に向けて吹き込むようにし、
前記処理ガス用ノズルに第2洗浄水供給配管を接続し、前記処理ガス用ノズルから処理ガスを洗浄水とともに前記燃焼室の内周面の接線方向に向けて吹き込むようにしたことを特徴とする排ガス処理装置。 - 前記支燃性ガス用ノズル内を流れる支燃性ガスに前記洗浄水供給配管から洗浄水を合流させることにより洗浄水を細粒化し、細粒化した洗浄水を含む支燃性ガスを前記燃焼室に吹き込むようにしたことを特徴とする請求項1記載の排ガス処理装置。
- 前記第2洗浄水供給配管にはキャリアガス供給配管が接続され、キャリアガスによって洗浄水を細粒化させるようにしたことを特徴とする請求項1記載の排ガス処理装置。
- 前記燃焼室には、前記燃料、支燃性ガスおよび処理ガスの吹き込み位置から前記燃焼室の軸線方向に離間した位置に、燃焼室の内周面に水膜を形成するための水供給ノズルが設置されていることを特徴とする請求項1記載の排ガス処理装置。
- 前記燃料と支燃性ガスと処理ガスとをそれぞれ燃焼室の内周面の接線方向へ吹き込んで、前記燃料と支燃性ガスと処理ガスの3種混合の旋回流を形成することにより、前記燃焼室内に円筒状混合火炎を形成することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
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