JPH04295120A - 排ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は各種車両、船舶、産業機
器等のエンジンから排出される可燃性微粒子を含むダス
トが混在する排ガス、例えばディーゼルエンジンの排ガ
ス、その他各種の工場から排出される可燃性微粒子を含
むダストが混在する種々の排ガスを処理するための排ガ
ス処理装置に関する。

【０００２】

【従来技術】各種の排ガス中には可燃性微粒子、不燃性
微粒子等種々の微粒子を含むダストが混在しており、か
かる排ガスを何等処理することなく大気に放出する場合
には大気汚染の原因となる。このため、従来各種の排ガ
ス処理方法や処理装置が提案され、かつ使用されている
。これらの排ガス処理方法および処理装置のー形式とし
て特開平１−１５９４０８号公報に示されているように
、ガス流入孔とガス流出孔を有するケーシング内の前記
流入孔と流出孔間に無機質材料からなる耐熱性のフイル
タを配設し、可燃性微粒子を含むダストが混在する被処
理ガスを前記ガス流入孔から前記ケーシング内に供給し
て前記フィルタを透過させ、同フィルタにて前記被処理
ガス中に混在するダストを捕集して清浄な処理ガスとし
、同処理ガスを前記ガス流出孔から前記ケーシング外へ
排出する排ガス処理装置が提案されている。

【０００３】かかる排ガス処理装置においては、ケーシ
ング内の底部がフィルタにて捕集された被処理ガス中の
ダストを捕集する捕集部に形成されていて、同捕集部に
燃焼用ヒータと同ヒータを支承する支承板が配設されて
いる。これにより、当該排ガス処理装置においては、フ
ィルタから脱落したダストを捕集部にて捕集するととも
に、捕集されたダスト群を燃焼して同ダスト群中の可燃
性微粒子を燃焼した後残存する塵灰をケーシング外へ排
出するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、上記した
排ガス処理装置においては、フィルタが配設されている
ケーシング内にて捕集されたダスト群を燃焼させるもの
であり、下記のごとき問題がある。すなわち、（１）ダ
ストの燃焼熱が周囲に逃げやすく燃焼効率が低い。 （２）排ガス中では燃焼に必要な酸素濃度が低くて、燃
焼速度が遅くかつ燃焼し難い。 （３）燃焼が激しくなると燃焼熱がフィルタに直接作用
して同フィルタを加熱してかなりの高温にし、フィルタ
に局部的な温度差による熱応力が発生して早期に破損す
るおそれがあるとともに、フィルタに付着するダストに
着火するおそれがある。 従って、本発明の目的はこれらの問題を、ケーシングと
は別体の燃焼炉を配設することによりに対処し、かつ同
燃焼炉が備えているヒータの耐久性を向上させるととも
に同燃焼炉でのダストの燃焼効率を向上させることにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した形式の
排ガス処理装置において、前記ケーシングの下方に燃焼
用ヒータを備えた燃焼炉を配設して同燃焼炉の上方に前
記ケーシングの下端開口部を臨ませ、かつ前記燃焼用ヒ
ータを耐熱性および耐触性の管体にて被覆したことを特
徴とするものである。しかして、本発明に係る排ガス処
理装置は下記の構成にすることが好ましい。

【０００６】（１）前記管体をセラミック質材料にて構
成すること。 （２）前記管体に温度検出センサを設けること。 （３）前記燃焼用ヒータを被覆する前記管体を複数本並
列して上下に１または複数段配設すること。 （４）前記各管体を燃焼炉の底部より所定高さ上方に配
設すると。 （５）前記燃焼炉における各管体の下方に燃焼用空気の
供給口を設けて、同供給口と前記各管体との間に供給さ
れた燃焼用空気を分散させる散気板を配設すること。 （６）前記燃焼炉における前記散気板の配設部位の上方
に、残存する塵灰のパージ用空気の供給口を複数並列し
て設けること。

【０００７】

【発明の作用・効果】本発明に係る排ガス処理装置にお
いては、可燃性微粒子を含むダストが混在する被処理ガ
スを前記ガス流入孔から前記ケーシング内に供給して前
記フィルタを透過させ、この間同フィルタのー側面にて
前記被処理ガス中に混在するダストを捕集して清浄な処
理ガスとし、同処理ガスを前記ガス流出孔から前記ケー
シング外へ排出するものである。また、当該排ガス処理
装置においてはフィルタにて所定量のダストが捕集され
ると、逆洗浄手段等によりフィルタにて捕集されたダス
トを剥離して脱落させる。剥離したダストはケーシング
の下方に配設された燃焼炉中に脱落し、同燃焼炉にて捕
集される。

【０００８】燃焼炉にて捕集されたダストは所定量堆積
してダスト群になった時点で燃焼され、同ダスト群中の
可燃性微粒子が燃焼される。かかる燃焼により燃焼熱が
発生するが、フィルタを配設したケーシングと燃焼炉と
は互に独立して構成されているため燃焼熱のフィルタに
及ぼす影響は少なく、燃焼熱によりフィルタが高温に加
熱されることはない。また、燃焼炉内の燃焼熱はケーシ
ング側へ逃げることが少ない。従って、フィルタは高温
になることがないため、局部的な温度差に起因する熱応
力が発生してフィルタが早期に破損するおそれがなくて
長期間の使用に耐えることができるとともに、フィルタ
に付着したダストが着火することもない。

【０００９】ところで、当該排ガス処理装置における捕
集ダストの燃焼時には、燃焼炉内に配設したヒータが通
常の耐熱メタル被覆のシースヒータであると同ヒータが
ダストに含まれるＳＯｘ，ＮＯｘ分と熱との相乗作用に
より劣化され、かつ断線に至るおそれがある。しかしな
がら、当該排ガス処理装置においては、ヒータが耐熱性
でかつ耐触性の管体例えばセラミック質材料からなる管
体にて被覆されているためヒータ自身ＳＯｘ，ＮＯｘ分
と熱との相乗作用の影響を受けることがなく、長期間の
使用に耐えることができる。

【００１０】しかして、上記したごとき管体により被覆
されたヒータによる燃焼炉内でのダストの燃焼過程は次
のごとくである。 （１）フィルタに付着したダストは順次燃焼炉内に落下
するが、ダストは燃焼炉の底部に堆積して管体の外周に
接触するまでは燃焼しない。（ダストに含まれる可燃性
物質は主としてすすであるが、すすは５００℃以上で着
火するのに対してヒータ加熱による管体の温度は放熱に
より３５０℃〜４００℃という低温である。）（２）ダ
ストが所定量堆積すると管体の底部がダストに覆われ、
同管体は放熱を抑制されて底部が局部的にダストの着火
温度以上に上昇する。このため、ダストは着火されて燃
焼を開始する。管体が堆積するダストにより全て覆われ
た状態においては管体からの放熱が阻止されるため、管
体は最高温度に達し、最大の燃焼能力を発揮する。

【００１１】（３）ダストが燃焼して高さを低下させて
管体から離間しても、ダストは自身燃焼（自燃という）
を継続する。 （４）ダストの自燃速度は残存する塵灰との影響もあっ
て一般には低いが、ダストの下方からの燃焼用空気の供
給によりダストが塵灰とともに流動またはそれに近い状
態になるため、塵灰と未燃のダストとがよく混合すると
ともに燃焼用空気が全体に十分にいきわたりダストの自
燃速度を高める。

【００１２】以上の燃焼過程から当該排ガス処理装置に
おいては、特に下記のごとき作用効果を奏するものであ
る。 （５）管体の表面がダストに対する加熱面となるため加
熱面積が大きく、ヒータを単独で使用する場合に比較し
てダストの燃焼効率を高めることがでる。 （６）ヒータはダストおよび燃焼ガスとは直接接触する
ことがなくてガスと燃焼熱との相乗作用による劣化を受
けることがなく、長い寿命を保持する。 （７）仮にヒータが断線しても外部からの操作によりヒ
ータを管体から取り出すことが可能であり、ヒータの保
守点検が容易である。 （８）ダストの自燃速度が高い。 （９）管体に温度検出センサを配設して管体の温度を測
定することによりダスト、残存する塵灰の堆積状態を知
ることができる。

【００１３】

【実施例】以下本発明のー実施例を図面に基づいて説明
するに、図１には本発明に係る排ガス処理装置が示され
ている。当該排ガス処理装置Ｍは工場等にて発生するデ
ィーゼルエンジンの排ガスを処理するもので、前後方向
に複数台直列するとともに、左右に２列に並列して排ガ
ス処理システムを構成していて、左右の各排ガス処理装
置Ｍは各列間に配設された被処理ガスの供給路である供
給ダクト１１と処理ガスの排出路である排出ダクト１２
にそれぞれ接続されている。排ガス処理装置Ｍはケーシ
ング２０、捕集ダストの燃焼炉３０、フィルタ４０およ
び逆洗浄機構５０にて構成されている。

【００１４】排ガス処理装置Ｍのケーシング２０は缶体
２１および同缶体２１の下方に固定的に組付けられた角
錐状のホッパ２２により形成されていて、同ホツパ２２
の下方に燃焼炉３０が配置さている。ケーシング２０の
ホッパ２２は側壁に被処理ガスの流入孔２２ａを備えて
おり、同流入孔２２ａに供給ダクト１１が接続されてい
る。また、缶体２１は処理ガスの流出孔２１ａを備えて
おり、同流出孔２１ａに排出ダクト１２が接続されてい
る。ケーシング２０におけるホッパ２２の下方開口部は
燃焼炉３０の炉本体３１の上方に開口している。燃焼炉
３０は本発明の主要部を構成するものであり、同燃焼炉
３０に関しては後述する。

【００１５】また、ケーシング２０における缶体２１内
にはフィルタ４０が配設されているとともに、同フィル
タ４０の上方に逆洗浄機構５０の圧空供給パイプ５１が
臨んでいる。なお、図１において符号２３はスチーム噴
出機構を構成するスチーム供給パイプであり、かつ符号
２４は同パイプ２３に接続されたスチーム噴射ノズルで
ある。

【００１６】フィルタ４０は図１および図２に示すよう
にフィルタエレメント４１を複数本並列配列してなるも
ので、各フィルタエレメント４１はー対の側板４２，４
３で締付けられた状態にて同側板４２，４３により挟持
されているとともに、下端側にて支持部材４５により支
持されかつ上端側にて規制部材４４により長さ方向の移
動を規制されてケーシング２０の缶体２１内に配設され
ている。

【００１７】フィルタエレメント４１は多孔質のセラミ
ックス製のもので、図３および図４に示すようにハニカ
ム構造に形成されている。フィルタエレメント４１は四
角形状を呈する方形柱状のもので、内部には互いに並列
する多数の内孔４１ａ，４１ｂを備えている。かかるフ
ィルタエレメント４１においては、上端側がガス流の下
流側に対応するとともに下端側がガス流の上流側に対応
するもので、各内孔４１ａ，４１ｂにおいてはー方の開
口部が目封じされているととともに、他方の開口部が開
放されている。

【００１８】内孔の目封じは基本的には上流側および下
流側における市松模様状に位置する開口部になされてお
り、例外的にフィルタエレメント４１の各隅部の開口部
になされている。従って、各内孔４１ａの群は下流側が
目封じされかつ上流側が開放されていて被処理ガスの流
入通路を形成し、かつ各内孔４１ｂの群は上流側が目封
じされかつ下流側が開放されていて処理ガスの流出通路
を形成している。また、各内孔４１ａ，４１ｂを区画す
る画壁はフィルタ機能を有し、被処理ガス中のダストは
同ガスが隔壁を透過して各内孔４１ａから各内孔４１ｂ
に流入する間に各内孔４１ａ側壁面にて捕集される。

【００１９】各フィルタエレメント４１は外周をシール
部材４６ａ，４６ｂにて包囲された状態で縦横同数に並
列的に配設されていて、両側板４２，４３にて外周から
締付けられて挟持され、かつ規制部材４４と支持部材４
５に上下各端部側を支持されてフィルタ４０を構成して
いる。各シール部材４６ａ，４６ｂはセラミックファイ
バーからなるシート状物で、各フィルタエレメント４１
における上流側と下流側の外周に無機接着剤により接着
され、その後両端に表面硬化剤が塗布されたものである
。各シール部材４６ａ，４６ｂは各フィルタエレメント
４１間、および各フィルタエレメント４１と各側板４２
，４３間にて上流側と下流側とに介在している。

【００２０】かかる構成のフィルタ４０においては、そ
の下端側をケーシング２０における缶体２１の底板２１
ｂ上に脱着可能に組付けられ、かつその上端を内向フラ
ンジ部２１ｃに脱着可能に組付けられて缶体２１内に配
置されている。同缶体２１内には逆洗浄機構５０を構成
する圧空の供給パイプ５１が延びていて、同パイプ５１
に設けた各導出パイプ５２が規制部材４４の各桁部内に
臨み、各フィルタエレメント４１の下流側端に対向して
いる。

【００２１】燃焼炉３０は図１、図５〜図７に示すよう
に、炉本体３１内に多孔板３２およびセラミック質の管
体３３に挿通された複数本のヒータ３４を配設してなる
もので、空気供給機構３０ａおよび高圧集塵機３０ｂを
備えている。炉本体３１は内部を耐火煉瓦によるライニ
ングを施されているもので、上部にケーシング２０を構
成するホッパ２２に対する接続口３１ａを備えていると
ともに、周壁部に空気供給機構３０ａに対する上下の流
入孔３１ｂ，３１ｃおよび高圧集塵機３０ｂに対する塵
灰排出孔３１ｄを備えている。上方流入孔３１ｂは図７
に示すように互いに並列して３個形成されて多孔板３２
の上方に位置し、かつ下方流入孔３１ｃは１個形成され
ていて多孔板３２の下方に位置している。また、排出孔
３１ｄは上方流入孔３１ｂに対応する炉本体３１の反対
側部に１個形成されており、当該部位の炉本体３１の内
周壁の角部は曲面形状に形成されている。

【００２２】多孔板３２は燃焼用空気を分散させる機能
を有する本発明の散気板に該当するもで、炉本体３１内
の底部に配置した支持台３２ａに載置されて、同底部か
ら所定の高さに位置しているとともにヒータ３４を被覆
するセラミック管体３３より所定の下方に位置している
。１本のセラミック管体３３の外周の上下の略中央部に
は温度検出センサ３３ａが配設されている。

【００２３】炉本体３１の接続口３１ａにはケーシング
２０を構成するホッパ２２の下端開口部が接続されてい
る。ー方、炉本体３１の流入孔３１ｂに接続されている
空気供給機構３０ａは圧力供給源３５ａと下方流入孔３
１ｃとを接続する主管路３５と、同主管路３５を迂回す
る副管路３６を備えていて、同副管路３６には電磁弁３
６ａが介装されて上方流入孔３１ｂにそれぞれ接続され
ている。また、炉本体３１の排出孔３１ｄに接続されて
いる高圧集塵機構３０ｂは吸引機３７ａと排出孔３１ｄ
とを接続する管路３７を備えているとともに、同管路３
７に電磁弁３７ｂが介装されている。

【００２４】本実施例にかかる排ガス処理装置Ｍは以上
の構成からなり、工場等から発生したディーゼルエンジ
ン等の排ガスが供給ダクト１１からケーシング２０のホ
ッパ２２内に供給される。供給された被処理排ガスはフ
ィルタ４０における各内孔４１ａ内に流入し、各隔壁を
透過して各内孔４１ｂ内に流入して同内孔４１ｂの下流
側から流出し、かつ缶体２１の流出孔２１ａから排出ダ
クト１２を経て排出される。被処理ガス中のダストは各
隔壁を透過する際に同隔壁の内孔４１ａの側壁面にて捕
集される。

【００２５】当該排ガス処理装置Ｍにおいては、予め設
定された時間被処理ガスの処理運転中に逆洗浄処理機構
５０を間欠的に運転して逆洗浄処理を行う。逆洗浄処理
においては、圧空が供給パイプ５１から各導出パイプ５
２に供給され、導出パイプ５２からフィルタ４０を構成
する各フィルタエレメント４１の下流側端に向けて噴出
される。噴出された圧空は規制部材４４の各桁の作用に
て各フィルタエレメント４１の各内孔４１ｂ内に導かれ
て各隔壁を透過し、この間隔壁に付着するダストが剥離
されてホツパ２２内に脱落する。ホッパ２２内に脱落し
たダストは燃焼炉３０を構成する炉本体３１内に脱落し
、同炉本体３１内の多孔板３２上に堆積する。

【００２６】炉本体３１内に堆積したダスト群は定期的
に燃焼される。燃焼に際しては、空気供給機構３０ａか
ら主管路３５を通して空気が炉本体３１内に供給され、
供給された空気は炉本体３１内にて多孔板３２の作用で
炉本体３１内全体に分散される。この状態でヒータ３４
に通電して同ヒータ３４および同ヒータ３４を被覆する
セラミック管体３３を加熱する。しかして、セラミック
管体３３により被覆されたヒータ３４による炉本体３１
内でのダストの燃焼過程は次の通りである。

【００２７】（１）フィルタ４０に付着したダストは順
次炉本体３１内に落下して炉本体３１の底部にて多孔板
３２上に堆積するが、セラミック管体３３の外周に接触
するまでは燃焼しない。ダストに含まれる可燃性物質は
主としてすすであり、すすは５００℃以上で着火するの
に対してヒータ３４による加熱によりセラミック管体３
３の温度は放熱の影響により３５０℃〜４００℃という
低温であるためである。 （２）ダストが所定量堆積するとセラミック管体３３の
底部がダストに覆われ、同管体３３は放熱を抑制されて
底部が局部的にダストの着火温度以上に上昇する。この
ため、ダストはセラミック管体３３に接触している部位
に着火されて燃焼を開始する。セラミック管体３３が堆
積するダストにより全て覆われた状態においてはセラミ
ック管体３３からの放熱が阻止されるため、同管体３３
は最高温度に達し、最大の燃焼能力を発揮する。

【００２８】（３）ダストが燃焼して高さを低下させて
セラミック管体３３から離間しても、ダストは自身燃焼
を継続する。 （４）ダストのかかる自燃速度は残存する塵灰との影響
もあって一般には低いが、ダストの下方から多孔板３２
を通して供給される燃焼用空気によりダストが塵灰とと
もに流動またはそれに近い状態になるため、塵灰と未燃
のダストとがよく混合するとともに燃焼用空気が全体に
十分にいきわたりダストの自燃速度を高めるべく助成す
る。

【００２９】かかるの燃焼過程から当該排ガス処理装置
Ｍにおいては、特に下記のごとき作用効果を奏するもの
である。すなわち、セラミック管体３３の表面がダスト
に対する加熱面となるため加熱面積が大きく、ヒータ３
４を単独で使用する場合に比較してダストの燃焼効率を
高めることがでる。また、ヒータ３４はダストおよび燃
焼ガスとは直接接触することがなくてガスと燃焼熱との
相乗作用による劣化を受けることがなく、長い寿命を保
持することができる。なお、仮にヒータ３４が断線して
も外部からの操作によりヒータ３４をセラミック管体３
３から取り出すことが可能であり、ヒータ３４の保守点
検が容易である。また、多孔板３２の下方から供給され
る燃焼用空気の作用によりダストの自燃速度が高い。ま
た、セラミック管体３３の外周に温度検出センサ３３ａ
を配設して同管体３３の温度を測定することによりダス
ト、残存する塵灰の堆積状態を知ることができる。

【００３０】なお、ダストの燃焼が完全に終了して後塵
灰が冷却した所定時間経過後、高圧集塵機構３０ｂを構
成する電磁弁３７ｂを開成するとともに吸引機３７ａの
運転を開始し、同時に空気供給機構３０ａを再運転する
。この場合には、空気供給機構３０ａの電磁弁３６ａを
開成して副管路３６から大量の空気を供給して塵灰をパ
ージする。パージされた塵灰は吸引機３７ａによる吸引
作用により炉本体３１内に沿って管路３７内へ流出して
回収装置に回収されるが、上方流入孔３１ｂが３本並列
して設けられているため、塵灰は極めて効果的にパージ
される。。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のー実施例に係る排ガス処理装置の縦断
側面図である。

【図２】同排ガス処理装置を構成するフィルタの縦断側
面図である。

【図３】同フィルタを構成するフィルタエレメントの部
分底面図である。

【図４】同フィルタエレメントの部分平面図である。

【図５】同排ガス処理装置を構成する燃焼炉のー縦断側
面図である。

【図６】同燃焼炉の他縦断側面図である。

【図７】同燃焼炉の上方流入孔の位置における横断平面
図である。

【符号の説明】

Ｍ…排ガス処理装置、１１…供給ダクト、１２…排出ダ
クト、２０…ケーシング、２１…缶体、２２…ホッパ、
３０…燃焼炉、３０ａ…空気供給機構、３０ｂ…高圧集
塵機構、３１…炉本体、３１ｂ，３１ｃ…流入孔、３１
ｄ…排出孔、３２…多孔板、３３…セラミック管体、３
４…ヒータ、４０…フィルタ、４１…フィルタエレメン
ト、４１ａ，４１ｂ…内孔、５０…逆洗浄機構。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス流入孔とガス流出孔を有するケーシン
   グ内の前記流入孔と流出孔間に無機質材料からなる耐熱
   性のフイルタを配設し、可燃性微粒子を含むダストが混
   在する被処理ガスを前記ガス流入孔から前記ケーシング
   内に供給して前記フィルタを透過させ、同フィルタにて
   前記被処理ガス中に混在するダストを捕集して清浄な処
   理ガスとし、同処理ガスを前記ガス流出孔から前記ケー
   シング外へ排出する排ガス処理装置において、前記ケー
   シングの下方に燃焼用ヒータを備えた燃焼炉を配設して
   同燃焼炉の上方に前記ケーシングの下端開口部を臨ませ
   、かつ前記燃焼用ヒータを耐熱性および耐触性の管体に
   て被覆したことを特徴とする排ガス処理装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の排ガス処理装置において
   、前記管体をセラミック質材料にて構成したことを特徴
   とする排ガス処理装置。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の排ガス処理装置
   において、前記管体に温度検出センサを設けたことを特
   徴とする排ガス処理装置。
4. 【請求項４】請求項１，２または３に記載の排ガス処理
   装置において、前記燃焼用ヒータを被覆する前記管体を
   複数本並列して上下に１または複数段配設したことを特
   徴とする排ガス処理装置。
5. 【請求項５】請求項４に記載の排ガス処理装置において
   、前記各管体を燃焼炉の底部より所定高さ上方に配設し
   たことを特徴とする排ガス処理装置。
6. 【請求項６】請求項５に記載の排ガス処理装置において
   、前記燃焼炉における各管体の下方に燃焼用空気の供給
   口を設けて、同供給口と前記各管体との間に供給された
   燃焼用空気を分散させる散気板を配設したことを特徴と
   する排ガス処理装置。
7. 【請求項７】請求項６に記載の排ガス処理装置において
   、前記燃焼炉における前記散気板の配設部位の上方に、
   残存する塵灰のパージ用空気の供給口を複数並列して設
   けたことを特徴とする排ガス処理装置。