JPH0960850A - 排ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃焼効率に優れ、かつ設備を小型化できる排ガ
ス処理装置を提供する。 【解決手段】炉本体２０と、炉本体の内部に配置された
燃焼管２４と、炉本体と燃焼管との間に形成され、終端
側が閉じられるとともに、始端側が燃焼管の始端側開口
に連通した排ガス予熱流路２７と、排ガス予熱流路の終
端側に形成され、可燃成分を含む排ガスが供給される排
ガス供給口２８と、炉本体の始端側に、火炎が燃焼管の
始端側開口内を向くように配置されたバーナー２２とを
備える。排ガス供給口２８から供給された排ガスは、排
ガス予熱流路２７の中を終端側から始端側に向かって旋
回しながら流れ、その間に活性化しやすい温度まで予熱
される。バーナー２２の火炎の持つ誘引作用により排ガ
スは燃焼管２４内に引き込まれ、火炎により燃焼管２４
内で短時間に燃焼される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はセラミック焼成炉な
どから排出される排ガスを燃焼処理する排ガス処理装
置、特にガス燃焼式の排ガス処理装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、有機バインダを含んだセラミック
生シートを焼成する場合、２００〜４００℃の温度でセ
ラミック生シートを加熱し、セラミック生シート中の有
機バインダを燃焼させて除去する脱バインダ処理を行っ
ている。しかし、この脱バインダ処理で有機バインダを
完全燃焼させることは難しく、有機バインダの大部分は
不完全燃焼のまま排ガスとして大気中に排出される。こ
の排ガスは異臭を放つ公害源となるため、そのまま大気
に放出することはできず、そのため、従来から種々の排
ガス処理装置（例えば特開平１−２９１０１２号公報，
特開平６−１４７４５１号公報）を用いて排ガスを燃焼
処理している。

【０００３】図１は代表的な電気加熱式の排ガス処理装
置を示す。図において、１は断熱材よりなる炉本体、２
は炉本体１の内部に形成された加熱室、３は加熱室２の
始端側に形成された排ガス供給口、４は加熱室２の内部
に取り付けられた複数の棒状ヒータ、５は排ガスを分散
させるための多孔板、６は炉本体１の終端側に形成され
た冷却室である。この電気加熱式の排ガス処理装置の場
合、排ガスの持つ可燃成分のみによる燃焼反応を期待し
ているため、排ガスそのものを反応が確実に起こる温度
まで加熱し、かつ反応が完結するまでの間保持する必要
がある。そのため、排ガスを高温（例えば１０００℃）
に加熱しなければならず、非常に効率が悪く、多大の電
力を消費するとともに、処理時間がかかる欠点があっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図２は代表的なガス燃
焼式の排ガス処理装置を示す。図において、１０は炉本
体、１１は炉本体１０の内部に形成された燃焼室、１２
は炉本体１０の始端側に設けられたバーナー、１３は炉
本体１０の始端側近傍に形成された排ガス供給口、１４
はベンチュリータイル、１５は火格子である。排ガスは
バーナー１２の火炎によって引き込まれ、赤熱している
火格子１５に当てて熱分解を行う。この場合には、バー
ナー１２の火炎の持つ活性粒子による燃焼反応の促進効
果のため、電気加熱式に比べて排ガス中の可燃成分の燃
焼効率が向上する利点がある。しかしながら、排ガス供
給口１３から供給された比較的低温（例えば２００℃）
の排ガスをバーナー１２の火炎で直ちに燃焼・分解させ
ることは難しく、そのため、燃焼室１１の室長Ｌを延長
せざるを得ず、設備が大型化する欠点があった。特に、
排ガスが高分子ガスを含む場合、分子質量が大きいため
に活性化しにくく、一層燃焼しにくい。

【０００５】そこで、本発明の目的は、燃焼効率に優
れ、かつ設備を小型化できる排ガス処理装置を提供する
ことにある。また、他の目的は、燃焼しにくい高分子ガ
スでも効果的に燃焼させることができる排ガス処理装置
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、排ガス中に含まれる可燃成分を燃焼処理
する排ガス処理装置において、炉本体と、炉本体の内部
に配置された燃焼管と、炉本体と燃焼管との間に形成さ
れ、終端側が閉じられるとともに、始端側が燃焼管の始
端側開口に連通した排ガス予熱流路と、排ガス予熱流路
の終端側に形成され、可燃成分を含む排ガスが供給され
る排ガス供給口と、炉本体の始端側に、火炎が燃焼管の
始端側開口内を向くように配置されたバーナーとを備え
たことを特徴とする。

【０００７】本発明の排ガス処理装置において、円環状
の排ガス予熱流路が形成されるように、燃焼管を炉本体
の内部に同心的に配置し、排ガス供給口から供給された
排ガスが排ガス予熱流路の中を一方向に旋回して流れる
ように、排ガス供給口をその軸線が燃焼管の軸線に対し
オフセットした位置に配置するのが望ましい。

【０００８】排ガス供給口から供給された排ガスは、排
ガス予熱流路に流れ込む。排ガス予熱流路に入った排ガ
スは、燃焼管の外周を終端側から始端側に向かって流れ
ながら熱交換され、活性化しやすい温度まで予熱され
る。バーナーの火炎は燃焼管の始端側開口に向かって噴
射されているので、火炎の持つ誘引作用により排ガス予
熱流路内の排ガスは燃焼管の始端側開口に向かって引き
込まれる。そのため、燃焼管内に入った排ガスは火炎に
より急速に拡散・混合され、燃焼管内で短時間に燃焼が
完結する。

【０００９】炉本体と燃焼管との間に円環状の排ガス予
熱流路を形成し、排ガスを燃焼管の軸線に対しオフセッ
トした状態で導入すれば、排ガスは排ガス予熱流路の中
を終端側から始端側に向かって一方向に旋回しながら予
熱される。このように構成すれば、排ガスを排ガス予熱
流路内で均等に予熱できるとともに、予熱時間を稼ぐこ
とができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図３〜図５は本発明にかかる排ガ
ス処理装置の一例を示す。図において、２０は内面が円
筒形断熱材２１でライニングされた炉本体である。炉本
体２０の始端側には例えばガス式のバーナー２２が設置
され、終端側には排気口２３が形成されている。

【００１１】炉本体２０の内部には円筒状の燃焼管２４
が配置され、この燃焼管２４の始端側と終端側はそれぞ
れ支持煉瓦２５，２６によって断熱材２１と同心状に支
持されている。そのため、断熱材２１と燃焼管２４との
間に、円環状の排ガス予熱流路２７が形成されている。
燃焼管２４の素材としては、耐熱性と熱伝導性に優れた
材料が望ましく、例えば炭化珪素やムライト質のような
セラミックス材料が用いられる。なお、始端側の支持煉
瓦２５は、排ガス予熱流路２７を燃焼管２４の始端側開
口２４ａと連通させるよう、燃焼管２４の周囲に間欠的
に配置されている。また、終端側の支持煉瓦２６は排ガ
ス予熱流路２７の終端側を閉じている。

【００１２】上記バーナー２２の火炎が燃焼管２４の始
端側開口２４ａ内を向くように、バーナー２２の軸線と
燃焼管２４の軸線とは一致している。なお、バーナー２
２と燃焼管２４の始端部との間には、一定の隙間（例え
ば４０ｍｍ）が設けられており、この隙間を通って排ガ
スは燃焼管２４に引き込まれる。排ガス予熱流路２７の
終端側には、例えばセラミック生シートの焼成炉等から
排出される排ガスを導入する排ガス供給口２８が設けら
れている。この供給口２８の軸線は、図５のように燃焼
管２４の中心より若干下方へオフセットＳした位置に設
定されている。そのため、排ガス供給口２８から供給さ
れた排ガスは燃焼管２４の周面に当り、燃焼管２４の熱
を効率よく受けるとともに、排ガス予熱流路２７の中を
一方向に旋回しながら流れる（図４参照）。なお、燃焼
管２４の終端側開口２４ｂの後方には、燃焼ガスの燃焼
効率を高める目的で、火格子２９が設けられている。

【００１３】つぎに、上記構成の排ガス処理装置に作動
を説明する。バーナー２２から火炎を発生すると、火炎
の誘引作用により周囲の空気は燃焼管２４内に引き込ま
れる。一方、排ガスは排ガス供給口２８から排ガス予熱
流路２７の中にほぼ接線方向に供給されるので、排ガス
は燃焼管２４の周囲を旋回しながら終端側から始端側へ
と流れる。燃焼管２４はバーナー２２の火炎によって高
温に熱せられるので、排ガス予熱流路２７を流れる間に
排ガスは燃焼管２４との間で熱交換され、活性化しやす
い温度まで予熱される。予熱された排ガスは、始端側開
口２４ａから燃焼管２４の中へ引き込まれる。燃焼管２
４内に引き込まれた排ガスは、バーナー２２の火炎によ
って拡散・混合され、燃焼管２４内で短時間に燃焼され
る。特に、この排ガスの可燃成分は排ガス予熱流路２７
で活性化しやすい状態となっているので、燃焼管２４内
で即座に熱分解され、燃焼効率が著しく向上する。な
お、燃焼管２４から出た燃焼ガスの中には、多少の未燃
焼成分が含まれている可能性があるが、燃焼管２４の後
方には赤熱している火格子２９が配置されているため、
燃焼ガスはこの火格子２９に当たって拡散され、未燃焼
成分が完全に燃焼・分解される。

【００１４】一般に、タール分や有機バインダを含む高
分子ガスは分子質量が大きいので、活性化しにくい。そ
のため、短時間で燃焼を完結することは難しいが、上記
のように排ガスを排ガス予熱流路２７の中に流せば、活
性化しやすい状態まで予熱できるので、短時間で燃焼を
完結することが可能である。例えば、従来のガス燃焼式
の排ガス処理装置（図２参照）の場合、有機バインダを
含む排ガスを処理しようとすれば、燃焼室の室長Ｌは４
〜５ｍ程度必要であったが、本実施例の場合には、燃焼
室の室長（バーナー２２から火格子２９までの距離）Ｌ
を約半分（例えば１．６ｍ程度）に短縮できた。

【００１５】実施例のように、排ガスを燃焼管２４の周
囲を旋回させながら流した場合、燃焼管２４との熱交換
が十分かつ均等に行われ、予熱効果が高い。例えば、排
ガス供給口２８に流入した当初の排ガスの温度が２００
℃の場合、燃焼管２４内に引き込まれる直前では約５０
０℃まで予熱することができた。そのため、従来の電気
加熱式の排ガス処理装置の場合には、ヒータを約１００
０℃程度まで加熱する必要があったのに対し、本実施例
の場合には、７００℃程度まで加熱することで十分に燃
焼処理を行うことができた。また、排ガスを予熱すると
いうことは、炉材（燃焼管２４および断熱材２１）を冷
却することにもなるので、炉材の過度な温度上昇を抑制
でき、炉材の耐久性を向上させることができる。

【００１６】図６は本発明の他の実施例を示す。この実
施例において、図３に示す実施例と同一部品には同一符
号を付して説明を省略する。この実施例では、複数の排
ガス供給口３０が炉本体２０の周囲に環状に均等配列さ
れ、排ガス予熱流路２７に向かって排ガスを斜め方向に
吹き出すように形成されている。これら供給口３０は環
状空間３１に接続され、環状空間３１は例えばセラミッ
ク焼成炉等と配管３２を介して接続されている。この場
合には、排ガス供給口３０から供給された排ガスは、排
ガス予熱流路２７の中を始端側に向かってほぼ軸方向に
流れ、その間に予熱される。また、排ガス供給口３０は
環状に均等配置されているので、排ガス予熱流路２７内
で排ガスが偏らず、均等に予熱される。そのため、第１
実施例とほぼ同様の作用効果を達成できる。

【００１７】なお、上記２つの実施例において、燃焼管
２４から排ガスへの熱伝達を促進するため、燃焼管２４
の周囲に放熱フィンを設けたり、排ガス予熱流路２７内
の排ガスの流れを攪拌するための攪拌板などを設けても
よい。また、本発明の排ガス処理装置は、セラミック焼
成炉から出る排ガスの処理のみに用いられるものではな
く、他の種類の排ガス処理にも適用できることは勿論で
ある。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、排ガス供給口から供給された排ガスを排ガス予
熱流路の中に送り込み、排ガス予熱流路を始端側に向か
って流れる間に燃焼管の熱によって予熱するようにした
ので、燃焼管に入る前に排ガスは活性化しやすい状態に
なる。そして、バーナーの火炎の持つ誘引作用により排
ガス予熱流路内の排ガスを燃焼管内に引込み、燃焼する
ようにしたので、燃焼管内に入った排ガスは火炎により
急速に拡散・混合され、燃焼管内で短時間に燃焼され
る。そのため、従来のガス燃焼式の排ガス処理装置に比
べて、燃焼室の室長を短縮でき、設備を大幅に小型化で
きる。また、排ガスは排ガス予熱流路の中を流れる間に
活性化しやすい温度まで予熱されるので、燃焼しにくい
高分子ガスを含む排ガスでも効率よく燃焼処理できる。
さらに、予熱流路を流れる排ガスは燃焼管や炉壁から余
分な熱を奪うので、燃焼管や炉壁を冷却でき、炉材の耐
久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の代表的な電気加熱式の排ガス処理装置を
示す。

【図２】従来の代表的なガス燃焼式の排ガス処理装置を
示す。

【図３】本発明にかかる排ガス処理装置の一例の平断面
図である。

【図４】図３の排ガス処理装置の要部拡大図である。

【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。

【図６】本発明にかかる排ガス処理装置の他の実施例の
平断面図である。

【符号の説明】

２０ 炉本体 ２１ 断熱材 ２２ バーナー ２４ 燃焼管 ２７ 排ガス予熱流路 ２８ 排ガス供給口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】排ガス中に含まれる可燃成分を燃焼処理す
   る排ガス処理装置において、 炉本体と、 炉本体の内部に配置された燃焼管と、 炉本体と燃焼管との間に形成され、終端側が閉じられる
   とともに、始端側が燃焼管の始端側開口に連通した排ガ
   ス予熱流路と、 排ガス予熱流路の終端側に形成され、可燃成分を含む排
   ガスが供給される排ガス供給口と、 炉本体の始端側に、火炎が燃焼管の始端側開口内を向く
   ように配置されたバーナーとを備え、 排ガス供給口から供給された排ガスは排ガス予熱流路の
   中を終端側から始端側に向かって流れることにより予熱
   され、かつバーナーの火炎の誘引作用により燃焼管の始
   端側開口より燃焼管内に引き込まれ、火炎によって燃焼
   処理される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、 円環状の排ガス予熱流路が形成されるように、燃焼管は
   炉本体の内部に同心的に配置され、 排ガス供給口から供給された排ガスが排ガス予熱流路の
   中を一方向に旋回して流れるように、排ガス供給口はそ
   の軸線が燃焼管の軸線に対しオフセットした位置に配置
   されていることを特徴とする排ガス処理装置。