WO2018034331A1

WO2018034331A1 - 排ガス処理装置用のバーナヘッドおよびその製造方法、ならびに、排ガス処理装置用の燃焼室、その製造方法およびメンテナンス方法

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Publication number: WO2018034331A1
Application number: PCT/JP2017/029588
Authority: WO
Inventors: 一知宮崎; 哲夫駒井; 誠司柏木; 和正細谷; 健江田
Original assignee: 株式会社荏原製作所
Priority date: 2016-08-19
Filing date: 2017-08-18
Publication date: 2018-02-22

Abstract

メンテナンスが容易な排ガス処理装置を実現するためのバーナヘッドおよびその製造方法、ならびに、そのようなバーナヘッドを有する排ガス処理装置用の燃焼室、その製造方法およびメンテナンス方法を提供する。　燃焼室本体の上部に取り付けることによって排ガス処理装置用の燃焼室を構成するバーナヘッドであって、下方が開口した円筒部を有し、前記燃焼室本体と取り外し可能に締結するための締結部が設けられた筐体と、燃料を前記円筒部内に吹き込む燃料用ノズルと、支燃性ガスを前記円筒部内に吹き込む支燃性ガス用ノズルと、処理ガスを前記円筒部内に吹き込む処理ガス用ノズルと、前記燃料および／または前記支燃性ガスに点火するパイロットバーナと、を備えるバーナヘッドが提供される。

Description

排ガス処理装置用のバーナヘッドおよびその製造方法、ならびに、排ガス処理装置用の燃焼室、その製造方法およびメンテナンス方法

　本開示は、排ガス処理装置用のバーナヘッドおよびその製造方法に関する。また、本開示は、排ガス処理装置用の燃焼室、その製造方法およびメンテナンス方法に関する。

　半導体製造装置からはシランガス（ＳｉＨ₄）、或いはハロゲン系のガス（ＮＦ₃，ＣｌＦ₃，ＳＦ₆，ＣＨＦ₃，Ｃ₂Ｆ₆，ＣＦ₄）等の有害可燃ガスを含むガスが排出されるが、このような排ガス（処理ガス）は、そのままでは大気に放出することはできない。そこで、これらの排ガスを除害装置に導いて、燃焼による酸化無害化処理を行うことが一般に行われている。この処理方法としては、燃料ガスを用いて炉内に火炎を形成し、排ガス処理を行う燃焼式の排ガス処理装置が広く採用されている。

特許第４９３７８８６号公報

　このような排ガス処理装置では粉塵が発生するため、定期的なメンテナンスが必要である。

　本開示はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、メンテナンスが容易な排ガス処理装置を実現するためのバーナヘッドおよびその製造方法、ならびに、そのようなバーナヘッドを有する排ガス処理装置用の燃焼室、その製造方法およびメンテナンス方法を提供することである。

　本開示によれば、燃焼室本体の上部に取り付けることによって排ガス処理装置用の燃焼室を構成するバーナヘッドであって、下方が開口した円筒部を有し、前記燃焼室本体と取り外し可能に締結するための締結部が設けられた筐体と、燃料を前記円筒部内に吹き込む燃料用ノズルと、支燃性ガスを前記円筒部内に吹き込む支燃性ガス用ノズルと、処理ガスを前記円筒部内に吹き込む処理ガス用ノズルと、前記燃料および／または前記支燃性ガスに点火するパイロットバーナと、を備えるバーナヘッドが提供される。

　前記燃料用ノズル、前記支燃性ガス用ノズルおよび前記処理ガス用ノズルは、前記円筒部の軸線に直交する同一平面上に位置しているのが望ましい。ここで、同一平面上に位置しているとは、３つのノズルの燃焼室内周面側の開口の一部が同一平面上に位置していることをいう。

　前記円筒部の側面には、前記燃料用ノズルが接続される第１開口と、前記支燃性ガス用ノズルが接続される第２開口と、前記処理ガス用ノズルが接続される第３開口と、が設けられ、前記第１開口、前記第２開口および前記第３開口の少なくとも一部は、前記円筒部の軸線に直交する同一平面上に位置しているのが望ましい。

　前記円筒部の側面には、前記処理ガス用ノズルが接続される第３開口が設けられ、前記第３開口の形状は、前記円筒部の長手方向に沿って延びるスリット状であるのが望ましい。

　前記パイロットバーナは、前記円筒部から取り外し可能であるのが望ましい。

　前記円筒部には、上方に向かって開口しており、ヒータを挿入可能な穴が設けられるのが望ましい。

　前記締結部は、前記筐体に溶接されているのが望ましい。

　前記燃料用ノズル、前記支燃性ガス用ノズルおよび前記処理ガス用ノズルは、前記円筒部に溶接されているのが望ましい。

　前記円筒部は肉厚管で構成されるのが望ましい。

　前記筐体は、前記円筒部と、前記円筒部に嵌められた円環部と、を有し、前記締結部は前記円環部の側面から外側に向かって突出するのが望ましい。

　バーナヘッドは、パージガスを前記円筒部内に吹き込むパージガス用ノズルを備えるのが望ましい。

　前記筐体は、前記円筒部と、前記円筒部に嵌められた円環部と、を有し、前記パージガス用ノズルは、前記円環部に設けられた開口を介して前記パージガスを前記円筒部内に吹き込むのが望ましい。

　前記燃料、前記支燃性ガスおよび前記処理ガスは、前記円筒部の内周面の接線方向に向けて吹き込まれるのが望ましい。

　また、本開示の別の態様によれば、燃焼室本体と、前記燃焼室本体の上部に取り外し可能に締結された上記のバーナヘッドと、を備える排ガス処理装置用の燃焼室が提供される。

　また、本開示の別の態様によれば、上記の燃焼室のメンテナンス方法であって、前記燃焼室本体から前記バーナヘッドを取り外すことと、上記の新たなバーナヘッドを前記燃焼室本体に締結することと、を含む燃焼室のメンテナンス方法が提供される。

　また、本開示の別の態様によれば、上記のバーナヘッドを燃焼室本体の上部に取り外し可能に締結することを含む、排ガス処理装置用の燃焼室の製造方法が提供される。

　また、本開示の別の態様によれば、燃焼室本体の上部に取り付けることによって排ガス処理装置用の燃焼室を構成するバーナヘッドの製造方法であって、筐体に、前記燃焼室本体と取り外し可能に締結するための締結部と、燃料を前記筐体内に吹き込む燃料用ノズルと、支燃性ガスを前記筐体内に吹き込む支燃性ガス用ノズルと、処理ガスを前記筐体内に吹き込む処理ガス用ノズルと、を溶接する工程を備えるバーナヘッドの製造方法が提供される。

　また、本開示の別の態様によれば、燃焼室本体の上部に取り付けることによって排ガス処理装置用の燃焼室を構成するバーナヘッドの製造方法であって、鋳造により、側面に設けられた第１開口に処理ガス用ノズルが接続された円筒部を形成する工程と、機械加工により、前記円筒部の側面に第２開口および第３開口を形成する工程と、溶接により、燃料を前記円筒部内に吹き込む燃料用ノズルを前記第２開口に取り付けるとともに、支燃性ガスを前記円筒部内に吹き込む支燃性ガス用ノズルを前記第３開口に取り付ける工程と、を備えるバーナヘッドの製造方法が提供される。

　前記円筒部を形成する工程では、前記円筒部の内面に突起を形成し、前記第２開口および前記第３開口を形成する工程では、前記円筒部の外面から前記突起に向かってドリルを貫通させるのが望ましい。

　排ガス処理装置における燃焼室のメンテナンスが容易となる。

排ガス処理装置用の燃焼室１の模式図。バーナヘッド１００の斜視図。円筒部１１ａの斜視図。円筒部１１ａの側面図。円環部１１ｂの斜視図。図３Ｃにおける円環部１１ｂの鉛直方向中心を通る水平断面図。図２に示すバーナヘッド１００における燃料用ノズル１３ａ、支燃性ガス用ノズル１３ｂおよび処理ガス用ノズル１３ｃを通る水平断面図。天井部１１ｃおよび突出部１１ｄの斜視図。図２における締結部１１ｂ１を含む燃焼室１の鉛直断面図（Ａ断面）。図２におけるパージガス用ノズル１３ｄを含む燃焼室１の鉛直断面図（Ｂ断面）。図７における水供給ノズル２３を含む水平方向断面図。図８ＡのＱ－Ｑ矢視図。筐体１１における円環部１１ｂの製造手順の一例を示す図。筐体１１における円環部１１ｂの製造手順の一例を示す図。筐体１１における円環部１１ｂの製造手順の一例を示す図。筐体１１における天井部１１ｃおよび突出部１１ｄの製造手順の一例を示す図。筐体１１における天井部１１ｃおよび突出部１１ｄの製造手順の一例を示す図。筐体１１における天井部１１ｃおよび突出部１１ｄの製造手順の一例を示す図。バーナヘッド１００の製造手順の一例を示す図。バーナヘッド１００の製造手順の一例を示す図。バーナヘッド１００の製造手順の一例を示す図。バーナヘッド１００の製造手順の一例を示す図。バーナヘッド１００の製造手順の一例を示す図。バーナヘッド１００の製造手順の一例を示す図。バーナヘッド１００の製造手順の別の例を示す図。バーナヘッド１００の製造手順の別の例を示す図。バーナヘッド１００の製造手順の別の例を示す図。バーナヘッド１００の製造手順の別の例を示す図。バーナヘッド１００の製造手順の別の例を示す図。バーナヘッド１００の製造手順の別の例を示す図。バーナヘッド１００の製造手順の別の例を示す図。バーナヘッド１００の製造手順の別の例を示す図。バーナヘッド１００の製造手順の別の例を示す図。燃焼室１の部分垂直面図。燃焼室１の水平断面図。燃焼室１の部分垂直面図。燃焼室１の水平断面図。燃焼室１の部分垂直面図。燃焼室１の水平断面図。燃焼室１を備えた排ガス処理装置の全体構成を示す模式図。

　以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。

　図１は、排ガス処理装置用の燃焼室１の模式図である。本実施形態では、燃焼室１がバーナヘッド１００および燃焼室本体２００から構成される。バーナヘッド１００は燃焼室本体２００と着脱可能であり、燃焼室本体２００の上部にバーナヘッド１００を締結することで燃焼室１が製造される。この燃焼室１内で排ガス（処理ガス）を燃焼することで排ガスを無害化する。

　燃焼室１を一部材で形成するより、バーナヘッド１００および燃焼室本体２００に分割することで全体の長さを抑えることができ、製造が容易となる。また、燃焼室１の上部内壁に粉塵などが堆積したような場合でも、燃焼室本体２００からバーナヘッド１００を取り外し、新たなバーナヘッド１００を燃焼室本体２００に締結することで、容易にメンテナンスができる。

　図２は、バーナヘッド１００の斜視図である。バーナヘッド１００は、筐体１１と、点火用のパイロットバーナ１２と、燃料用ノズル１３ａと、支燃性ガス用ノズル１３ｂと、処理ガス用ノズル１３ｃと、パージガス用ノズル１３ｄとを有する。

　図２および以下の例では、２つずつの燃料用ノズル１３ａおよび支燃性ガス用ノズル１３ｂと、４つの処理ガス用ノズル１３ｃとが設けられる。より具体的には、隣接する２つの処理ガス用ノズル１３ｃの間に、１つの燃料用ノズル１３ａまたは１つの支燃性ガス用ノズル１３ｂが配置されている。燃料用ノズル１３ａは、例えば空気比１．３程度で燃料流量と支燃性ガス流量を決めた場合に、支燃性ガス流量に対し、１／１５程度の流量となるため、相対的に細い管で構成され得る。支燃性ガス用ノズル１３ｂは、内壁に生成物の付着を防止するため、内壁で均一な接線方向の流れを確保するため、縦長の管で構成され得る。処理ガス用ノズル１３ｃは、昇華性生成物の付着による配管閉塞の可能性があるため、相対的に太い管で構成され得る。処理ガス用ノズル１３ｃは、なお、上記は一例にすぎず、燃料用ノズル１３ａ、支燃性ガス用ノズル１３ｂおよび処理ガス用ノズル１３ｃの数、形状、設置位置などに特に制限はない。

　筐体１１は、上方および下方が開口した円筒部１１ａと、円筒部１１ａの下部に嵌められた円環部１１ｂと、円筒部１１ａの上方開口に設けられて中央が開口した天井部１１ｃと、天井部１１ｃの開口から上向きに突出した突出部１１ｄとからなる。これらは一体であってもよいし、着脱可能な複数部材から構成されてもよい。

　筐体１１（より詳しくは、円筒部１１ａ）の側面に開口が設けられ、燃料用ノズル１３ａ、支燃性ガス用ノズル１３ｂおよび処理ガス用ノズル１３ｃから、それぞれ燃料、支燃性ガスおよび処理ガスが筐体１１内に吹き込まれる。処理ガス用導入ノズル１３ｃには、着火前に処理ガス導入ノズル部分に滞留したガス、生成物をブローするための処理ガス用ノズルパージガス導入ノズル１３ｅを設置する。

　図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ円筒部１１ａの斜視図および側面図である。円筒部１１ａは、例えば厚みが１０ｍｍ程度、内径が７０ｍｍ程度の肉厚管で形成される。肉厚管を用いることにより、円筒部１１ａの上方に向かって開口した穴１１ａ３を形成することが可能であり、カートリッジヒータ（不図示）を挿入できるようになっている。

　昇華性生成物の付着を防止するため、ステンレス製配管の内部表面温度を上げるため、通常は配管の外側からジャケットヒータを使用することが一般的であるが、肉厚管をカートリッジヒータで直接温めることで、ジャケットヒータより効率よく昇温できるため、省エネに寄与する。複雑形状のバーナヘッドの昇温も可能となる。またカートリッジヒータはジャケットヒータより安価なため、コストダウンとなる。

　そして、円筒部１１ａの側面に、燃料用ノズル１３ａ、支燃性ガス用ノズル１３ｂおよび処理ガス用ノズル１３ｃとそれぞれ接続される開口１５ａ～１５ｃが設けられる。これら開口１５ａ～１５ｃの少なくとも一部は、円筒部１１ａの軸線と直交する同一平面（図３Ｂの一点鎖線Ｐ）に位置するのが望ましい。

　開口１５ａ～１５ｃの数や形状は、燃料用ノズル１３ａ、支燃性ガス用ノズル１３ｂおよび処理ガス用ノズル１３ｃに合わせて設けられる。燃料と支燃性ガスの吹き出し流速は運動量がほぼ同一となるように吹き出し口径（開口）を設計する。図３Ａおよび図３Ｂに示す例では、燃料用の開口１５ａは、例えば鉛直方向に並ぶ３個の直径２ｍｍ程度の小孔の集合から形成され得る。支燃性ガス用の開口１５ｂは、例えば鉛直方向に並ぶ１０個の直径４ｍｍ程度の小孔の集合から形成され得る。処理ガス用の開口１５ｃは、直径２５ｍｍ程度の１つの孔から形成され得る。

　図３Ｃは、円環部１１ｂの斜視図である。また、図３Ｄは、図３Ｃにおける円環部１１ｂの鉛直方向中心を通る水平断面図である。円環部１１ｂには、側面から外側に向かって１０ｍｍ程度突出した１または複数（同図では等間隔に４つ）の締結部１１ｂ１が溶接により設けられる。締結部１１ｂ１には開口１１ｂ２が設けられ、後述するようにボルトで燃焼室本体２００と締結できるようになっている。

　また、円環部１１ｂには側面から内側に向かう２つの開口１１ｂ３が設けられており、これらの開口１１ｂ３のそれぞれにパージガス用ノズル１３ｄが取り付けられる。パージガス用ノズル１３ｄは円筒部１１ａの内周面の接線方向に向いている。

　図４は、図２に示すバーナヘッド１００における燃料用ノズル１３ａ、支燃性ガス用ノズル１３ｂおよび処理ガス用ノズル１３ｃを通る水平断面図である。図示のように、２つずつの燃料用ノズル１３ａおよび支燃性ガス用ノズル１３ｂならびに４つの処理ガス用ノズル１３ｃが、円筒部１１ａの側面に設けられた開口１５ａ～１５ｃの位置にそれぞれ取り付けられる。開口１５ａ～１５ｃの少なくとも一部が同一平面上にあるため、燃料用ノズル１３ａ、支燃性ガス用ノズル１３ｂおよび処理ガス用ノズル１３ｃも同一平面上にあると言える。

　燃料用ノズル１３ａ、支燃性ガス用ノズル１３ｂおよび処理ガス用ノズル１３ｃは円筒部１１ａの内周面の接線方向（あるいは、接線方向から若干傾いた方向、以下同様）に向いている。円筒部１１ａが１０ｍｍ程度の肉厚である場合、円筒部１１ａで助走距離を確保でき、整流された燃料、支燃性ガスおよび処理ガスが円筒部１１ａの接線方向に向かって供給される。

　図５は、天井部１１ｃおよび突出部１１ｄの斜視図である。
突出部１１ｄ内には、燃料および／または支燃性ガスに点火するパイロットバーナ１２が配置されている。そして、突出部１１ｄの側面には２つの開口（不図示）が設けられている。上方の開口を介して燃料供給ノズル１１ｄ１が突出部１１ｄ内に連通しており、燃料が供給される。また、下方の開口を介して空気供給ノズル１１ｄ２が突出部１１ｄ内に連通しており、空気が供給される。天井部１１ｃを円筒部１１ａから取り外し可能とするか、突出部１１ｄを天井部１１ｃから取り外し可能とし、パイロットバーナ１２を円筒部１１ａから取り外し可能とするのが望ましい。

　天井部１１ｃには、１または複数の穴１１ｃ１が形成されている。この穴１１ｃ１は円筒部１１ａにおける穴１１ａ３（図３Ａ参照）と対応する位置に設けられる。穴１１ｃ１を介して、上述したように穴１１ａ３にカートリッジヒータを差し込める。

　図６は、図２における締結部１１ｂ１を含む燃焼室１の鉛直断面図（Ａ断面）である。燃焼室本体２００は、上方（バーナヘッド１００側）および下方が開口した上側円筒部２１と、上側円筒部２１の下方開口から下方に延びる下側円筒部２２とを有する。これらは一体であってもよいし、複数部材から構成されてもよい。

　上側円筒部２１の直径は、バーナヘッド１００における円環部１１ｂの直径とほぼ等しい。そして、上側円筒部２１上に円環部１１ｂが配置される。バーナヘッド１００における円筒部１１ａの下部は、燃焼室本体２００における上側円筒部２１内にある。下側円筒部２２の直径は上側円筒部２１の直径より小さく、バーナヘッド１００における円筒部１１ａの直径とほぼ等しい。

　上側円筒部２１の上端から外側に向かって締結部２１ａが延びている。締結部２１ａには、バーナヘッド１００の締結部１１ｂ１に形成された開口と対向する位置に開口がある。締結部１１ｂ１，２１ａの開口に上方（バーナヘッド１００側）からボルト１４ａを挿入し、下方（燃焼室本体２００側）においてナット１４ｂをボルト１４ａの下部に嵌めることで、バーナヘッド１００と燃焼室本体２００とを締結できる。これにより、バーナヘッド１００および燃焼室本体２００が一体となって内部に円筒状の空洞を有する燃焼室１が構成される。

　図７は、図２におけるパージガス用ノズル１３ｄを含む燃焼室１の鉛直断面図（Ｂ断面）である。燃焼室本体２００における上側円筒部２１の側面に設けられた開口に水供給ノズル２３が連通しており、上側円筒部２１内に水が供給される。なお、水供給ノズル２３は必ずしもパージガス用ノズル１３ｄと同一平面内になくてもよい。

　また、円環部１１ｂに形成された開口１１ｂ３は、下方が開口した円形溝１１ｂ４に繋がっている。よって、パージガス用ノズル１３ｄからのパージガスは、開口１１ｂ３および円形溝１１ｂ４を通って上側円筒部２１内に供給される。

　なお、燃焼室１全体で見ると、最も上方にパイロットバーナ１２があり、その下方に燃料用ノズル１３ａ、支燃性ガス用ノズル１３ｂおよび処理ガス用ノズル１３ｃ（図７には不図示）があり、そのさらに下方にパージガス用ノズル１３ｄがあり、そのまたさらに下方に水供給ノズル２３がある。

　以下、水供給ノズル２３およびパージガス用ノズル１３ｄの役割について詳しく説明する。

　図７に示すように、燃焼室１には、燃料、支燃性ガスおよび処理ガスが吹き込まれる位置よりやや下方の位置に、燃焼室１の内壁面上に濡れ壁（水膜）２３ａを形成するための水を供給する水供給ノズル２３が設置されている。より詳しくは、水供給ノズル２３は、燃焼室本体２００における上側円筒部２１の側壁に設置されている。水供給ノズル２３からの水は上側円筒部２１に溜まるので、上側円筒部２１を水溜め部と呼ぶこともできる。

　上側円筒部２１は、下側円筒部２２の側壁から半径方向外側に延びて上側円筒部２１の底面を形成する環状の底板２１ｂと、底板２１ｂの外周端より略垂直方向に延びて上側円筒部２１の側壁を形成する円筒状の側板２１ｃとから構成されている。水供給ノズル２３は側板２１ｃに固定されている。水供給ノズル２３は上側円筒部２１の内周面の接線方向に向けて水を噴出するように配置されている。

　水供給ノズル２３から上側円筒部２１の内周面の接線方向に向けて水を噴出することにより、上側円筒部２１には、半径方向外側から内側に向かって斜め下方に傾斜した水面を有する旋回流からなる水膜が形成される。そして、傾斜した水面を有する旋回流（水膜）の下端かつ半径方向内端、すなわち上側円筒部２１の底板２１ｂの半径方向内端から水膜は下側円筒部２２の内壁に沿って流れ落ちていき、燃焼室１の内壁に濡れ壁水２３ａが形成される（この点については、後に詳述する）。

　上側円筒部２１の上方には、円形溝１１ｂ４および開口１１ｂ３からなるパージガス吹き込み部１１ｂ５が設けられる。パージガス吹き込み部１１ｂ５を介してパージガスを吹き込む複数のパージガス用ノズル１３ｄが円周方向に間隔をおいて形成されている。パージガス用ノズル１３ｄからパージバス吹き込み部１１ｂ５にパージガスが吹き込まれ、パージガスは円形溝１１ｂ４の下端開口から下方に噴出するようになっている。パージガスには空気または窒素が用いられ得る。

　より詳しくは、パージガスを吹き込むパージガス用ノズル１３ｄが円環部１１ｂから接線方向に向けて設置されており（図３Ｄも参照）、パージガスを円形溝１１ｂ４の外周側の面の接線方向に向けて吹き込むことにより、パージガスは円形溝１１ｂ４の全周に充満して円形溝１１ｂ４の下端開口の全周から下方に円環状に吹き出す。このように、円形溝１１ｂ４からパージガスを円環状に吹き出すことにより、濡れ壁水２３ａの上端部およびその近傍（すなわち、上側円筒部２１に形成されている水の旋回流（水膜）の上端部およびその近傍）の周辺雰囲気をパージガス（空気又は窒素）で置換することができる。

　図８Ａおよび図８Ｂは、上側円筒部２１に濡れ壁水２３ａの旋回流を形成するための構成を示す図である。より詳しくは、図８Ａは図７における水供給ノズル２３を含む水平方向断面図であり、図８Ｂは図８ＡのＱ－Ｑ矢視図である。

　図８Ａに示すように、濡れ壁水２３ａは、上側円筒部２１の側板２１ｃの内周の接線方向に設置された水供給ノズル２３からある流速で供給され、その運動エネルギーによって上側円筒部２１の壁面内周に沿って流れる。濡れ壁水２３ａは円周上を移動するために遠心力が働き、図８Ｂに示すように側板２１ｃの壁面に沿って周回を続けようとする一方で、水は連続して供給されるため、１周目、２周目、３周目と周回を重ねるほど上に押し上げられていく。

　ただし周回するにつれて摩擦により運動エネルギーが小さくなっていき、同時に遠心力も弱まるので、上に押し上げられた水は重力によって円周の内側に向けて流れ落ちていく。このようにして水撥ねが上がらず、途切れることのない、半径方向外側から内側に向かって斜め下方に傾斜した水面を有する水膜が形成される。この傾斜した水面を有する水膜は、図７に示すように、上側円筒部２１の底板２１ｂの内端から下側円筒部２２の内壁に沿って流れ落ちていき、燃焼室１の内壁に濡れ壁水２３ａが形成される。

　パージガス吹き込み部１１ｂ５からパージガスを適正な流量で吹き込むことで、燃焼室１の内壁に固形物が付着するのを防止できる。

　以上説明した燃焼室１において、燃料用ノズル１３ａ、支燃性ガス用ノズル１３ｂおよび処理ガス用ノズル１３ｃから、燃料、支燃性ガスおよび処理ガスをそれぞれ燃焼室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。

　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および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、ＮＯ_xの発生が抑制される。

　また、Ｎ₂ガスを含む処理ガスを燃料および支燃性ガスと混焼することで、円筒状となる火炎の径が小さくなり、燃焼室１の内壁面温度が低下する。すなわち、本燃焼方式の特徴である火炎の断熱性が促進されるため、図７に示すように、燃焼室１の内壁面に濡れ壁（水膜）を形成しても火炎および火炎内側の燃焼ガス温度が低下することはない。

　そして、燃焼後に生成されるＳｉＯ₂等の粉体は、ガス旋回流の遠心力により外側の濡れ壁水２３ａに捕集され下部へ洗い流されるため、燃焼室１の内壁面に堆積せず、また燃焼室１で大部分の粉体が濡れ壁水２３ａに捕集されることとなるため、排ガス処理装置のスクラバー性能（粉体除去性能）が向上する。腐食性ガスも濡れ壁水２３ａにより洗い流され、燃焼室１の内壁面の腐食を防止できる。

　以上説明したように、燃焼室１の内壁面ひいてはバーナヘッド１００における筐体１１の内壁面温度は低く、４０度程度である。仮に筐体１１の内壁面が数百度程度まで内壁面温度が上昇するのであれば、溶接で締結部１１ｂ１を取り付けることはできず、フランジを用いることとなり、燃焼室１が大型化せざるを得ない。

　これに対し、本実施形態では筐体１１の内壁面温度が低いため、熱による応力が低い。したがって、筐体１１（図２の例では円環部１１ｂ）に締結部１１ｂ１を溶接で取り付けることが可能となり、燃焼室１を小型化できる。また、燃料用ノズル１３ａ、支燃性ガス用ノズル１３ｂおよび処理ガス用ノズル１３ｃも溶接で筐体１１（図２の例では円筒部１１ａ）に取り付けることができる。

　次に、上述した燃焼室１による処理ガス（排ガス）の処理例を説明する。
処理ガスの燃焼室１への流入量により、処理ガス（主成分の一つにＮ₂ガスを含む）、燃料ガスおよび支燃性ガスの三種の混合気の組成を燃焼範囲としつつ、ガス処理に必要なガス温度を確保することができる適切な燃料および支燃性ガスの流量を設定する。以下、三種の組成と燃焼範囲との関係を燃料ガスをプロパンとした場合で説明する。

　支燃性ガスが純酸素で、処理ガスのＮ₂がない場合、混合気に対するプロパン成分％は、燃焼の下限界は２％で、上限界は４０％である。支燃性ガスを空気（Ｎ₂とＯ₂の組成比は７９：２１）とした場合、混合気に対するプロパン成分％は、燃焼の下限界は２％で上限界は１０％であることが知られている。

　これに処理ガスの主となるＮ₂が加わり、例えばＮ₂とＯ₂の組成比が、８５：１５となった場合、混合気に対するプロパン成分％は、燃焼の下限界は２％で上限界は６％であることが知られている。なお、燃料ガス（燃料）が都市ガス、天然ガス等の他のガスの場合には、プロパンが燃料ガスである場合と同様の手法により混合気の燃焼範囲を求めればよい。

　すなわち、燃料ガス、支燃性ガス（酸素と空気）および処理ガスのＮ₂の混合気の組成と燃焼範囲の関係をもとに調整することができる。同一平面上に設置する燃料用ノズル１３ａ、支燃性ガス用ノズル１３ｂおよび処理ガス用ノズル１３ｃのセットを、例えば２段設置した場合、燃料流量と支燃性ガス流量と処理ガス流量のバランス（組成比）を変え、例えば上段側の処理ガス流入量を減らし、下段側を増やすことで、火炎の安定性を向上させることができる。

　続いて、図２に示すバーナヘッド１００の製造方法を説明する。概略としては、筐体１１に、締結部１１ｂ１、燃料用ノズル１３ａ、支燃性ガス用ノズル１３ｂおよび処理ガス用ノズル１３ｃを任意の順で溶接することで、バーナヘッド１００が製造される。以下、より具体的な例を説明する。

　図９Ａ～図９Ｃは、筐体１１における円環部１１ｂの製造手順の一例を示す図である。まず、図９Ａに示すように、ステンレス製の環状部材１１ｂ２の側面に開口１１ｂ３および円形溝１１ｂ４（不図示）を形成する。続いて、図９Ｂに示すように、開口１１ｂ３の位置にパージガス用ノズル１３ｄを溶接する。次に、図９Ｃに示すように、４つの締結部１１ｂ１を環状部材１１ｂ２の側面であって、開口１１ｂ３とは異なる位置に等間隔に溶接する。これにより円環部１１ｂが出来上がる。

　図１０Ａ～図１０Ｃは、筐体１１における天井部１１ｃおよび突出部１１ｄの製造手順の一例を示す図である。図１０Ａに示すように、ステンレス製の円形部材１１ｃ２の外縁部に穴１１ｃ１を、中央部に開口１１ｃ３を形成して天井部１１ｃを作製する。続いて、図１０Ｂに示すように、開口１１ｃ３の位置に突出部１１ｄを取り付ける。次に、図１０Ｃに示すように、突出部１１ｄの上部に燃料供給ノズル１１ｄ１を、その下方に空気供給ノズル１１ｄ２を溶接する。これにより、天井部１１ｃおよび突出部１１ｄが出来上がる。

　図１１Ａ～図１１Ｆは、バーナヘッド１００の製造手順の一例を示す図である。まず、図１１Ａに示すように、ステンレス製で厚み１０ｍｍ、内径７０ｍｍ程度の肉厚管の側面に開口１５ａ～１５ｃを形成するとともに、上面に穴１１ａ３を形成し、円筒部１１ａを作製する。続いて、図１１Ｂに示すように、円筒部１１ａの上部に天井部１１ｃを取り付ける。この時、円筒部１１ａの穴１１ａ３と天井部１１ｃの穴１１ｃ１とが鉛直方向において一致するようにする。

　次に、図１１Ｃに示すように、予め作製した２つの支燃性ガス用ノズル１３ｂを円筒部１１ａの開口１５ｂの位置に溶接する。その後、図１１Ｄに示すように、円筒部１１ａの下方から円環部１１ｂを嵌めて固定する。次いで、図１１Ｅに示すように、予め作製した４つの処理ガス用ノズル１３ｃを円筒部１１ａの開口１５ｃの位置に溶接する。さらに、図１１Ｆに示すように、２つの燃料用ノズル１３ａを円筒部１１ａの開口１５ａの位置に溶接する。以上により、バーナヘッド１００が出来上がる。

　上述したバーナヘッド１００は、２つの燃料用ノズル１３ａ、２つの支燃性ガス用ノズル１３ｂおよび４つの処理ガス用ノズル１３ｃが円筒状の燃焼室１の軸線に直交する同一平面上に位置している場合を説明したが、これら燃焼室１の軸線方向にずれて配置されている場合であっても、下記の（１）および（２）の条件を満たせば、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。また、燃料用ノズル１３ａ、支燃性ガス用ノズル１３ｂおよび処理ガス用ノズル１３ｃは、複数に分割して燃焼室１の円周方向に離間させて配置しても良い。

（１）燃料用ノズル１３ａ、支燃性ガス用ノズル１３ｂおよび処理ガス用ノズル１３ｃが、燃料（燃料ガス）、支燃性ガスおよび処理ガスをそれぞれ燃焼室１の内周面の接線方向へ吹き込んで、燃料、支燃性ガスおよび処理ガスの三種混合の旋回流を形成する。

（２）燃焼室１に吹き込まれる燃料（燃料ガス）、支燃性ガスおよび処理ガスのうち、少なくとも１つのガスが燃焼室１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１３ａ、支燃性ガス用ノズル１３ｂおよび処理ガス用ノズル１３ｃの下流側（後段）に、さらに燃料用ノズル１３ａおよび処理ガス用ノズル１３ｃ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。

　次に、上記（１）および（２）の条件を満たす各種変形例について図面を参照して説明する。

　まず、燃焼室１に最初に吹き込まれて旋回流を最初に形成するノズル、すなわち旋回流を開始するノズルとして、燃料用ノズル１３ａ、支燃性ガス用ノズル１３ｂおよび処理ガス用ノズル１３ｃのうちどのノズルを選定するかを説明し、選定されたノズルを基準として旋回流の下流側に向かって他のノズルをいかに配置するかについて説明する。

　図１１Ａ～図１１Ｆは主に溶接によってバーナヘッド１００を製造する例を示したが、鋳物によって製造することもできる。

　まず、図１２Ａ～図１２Ｃに示す土台１０１を鋳造によって作成し、下面における湯口Ａの切断およびブラスト仕上げを行う。なお、図１２Ａ～図１２Ｃは、それぞれ土台１０１の上面図、斜視図および側面図である。この土台１０１は、主にバーナヘッド１００の円筒部１１ａ、円環部１１ｂおよび処理ガス用ノズル１３ｃに対応する。

　ここで、円筒部１１ａには処理ガス用ノズル１３ｃが接続される開口１５ｃが形成されている（図１２Ｂ）。開口１５ｃの形状は円筒部１１ａの長手方向（鉛直方向）に延びるスリット状とするのが望ましい。これにより、処理ガスが円筒部１１ａの内面に沿うように流れるので、酸化空気量が適切となる。その結果、火炎が消えづらくなる。また、バーナ天板（図２の天井部１１ｃ）付近のよどみが少なくなり、生成物の付着が抑制される。さらに、気液界面の水の飛沫が減り、生成物の付着が抑制される。鋳物によれば、開口１５ｃの形状を比較的自由に設計できる。

　なお、図１２Ａに示すように、円筒部１１ａの内側には突起１０２を形成するのが望ましい。その理由は後述する。

　この土台１０１の製法は種々考えられる。一例として、３Ｄプリンタを利用した直接鋳造で製造できる。すなわち、３Ｄプリンタを用いてターゲットとなる土台１０１と同型で樹脂製の型を形成する。この型にセラミックを吹き付けて焼くことで樹脂が溶け、内部が空洞となったセラミックの型ができる。この型に金属を流し込んで固め、セラミックの型を割ることで、金属製の土台１０１ができる。この手法によれば、安価かつ短時間で土台１０１を作成できる。

　その他、３Ｄプリンタを用いて金属製の土台１０１を作成してもよいし、通常の鋳型によって作成してもよい。

　続いて、土台１０１に対して次の機械加工を行い、図１３Ａ～図１３Ｃの状態とする。

　すなわち、円筒部１１ａに、燃料用ノズル１３ａが接続される開口１５ａおよび支燃性ガス用ノズル１３ｂが接続される開口１５ｂをドリル加工によって形成する（図１３Ｂ）。この際、円筒部１１ａの内側に突起１０２があることで、ドリルを円筒部１１ａの外面から内部の突起１０２に向かって貫通させる際の抜け先に垂直面が確保され、開口１５ａ，１５ｂの形成が容易となる。開口１５ａ，１５ｂの形成後、円筒部１１ａの内側の仕上げ切削により、突起１０２を削って内側を真円とする。

　また、円環部１１ｂの締結部１１ｂ１に、燃焼室本体２００とボルトで締結するための開口１１ｂ２を形成する。また、天井部１１ｃを取り付けるためのタップ穴１１ｃ１およびＯリング溝１１ｃ２を円筒部１１ａの上面に形成する。また円筒部１１ａの上面に、カートリッジヒータを挿入するための穴１１ａ３を形成する。

　さらに、処理ガス用ノズル１３ｃ用のフランジ取り付け部Ｂ、燃焼室本体２００との締結部Ｃおよび湯口をかねていた唾下部Ｄをそれぞれ仕上げ切削する。

　その後、フランジ１３ｃ１を処理ガス用ノズル１３ｃに溶接し、かつ、燃料用ノズル１３ａを円筒部１１ａに形成された開口１５ａに溶接し、かつ、支燃性ガス用ノズル１３ｂを円筒部１１ａに形成された開口１５ｂに溶接し、図１４Ａ～図１４Ｃの状態とする。なお、蓋部１３ｂ１を介して支燃性ガス用ノズル１３ｂを円筒部１１ａに取り付けることで、蓋部１３ｂ１と円筒部１１ａの外面との間に空室が形成される。これにより、支燃性ガス用ノズル１３ｂから供給された燃料が上部の開口１５ｂから下部の開口１５ｂまで万遍なく到達し、均一に円筒部１１ａ内に支燃性ガスが供給される。燃料用ノズル１３ａも同様である。

　その後、天井部１１ｃ、突出部１１ｄおよびパイロットバーナ１２を円筒部１１ａ上に取り付けることで、バーナヘッド１００が出来上がる。

　図１５Ａおよび図１５Ｂは、燃料用ノズル１３ａ、支燃性ガス用ノズル１３ｂおよび処理ガス用ノズル１３ｃのセットが単段（または２段の場合の上段）であって処理ガスの吹き込みノズルが少ない（１個の）場合を示す模式図であり、図１５Ａは燃焼室１の部分垂直面図、図１５Ｂは燃焼室１の水平断面図である。

　支燃性ガスを空気として、空気比を１．３とした場合、燃料流量の約１５倍の空気が必要となる。この場合、燃焼室１内の旋回力を支配するのは、空気の流量および流速となる。したがって、図１５Ａおよび図１５Ｂに示すように、支燃性ガスとして空気を吹き込む支燃性ガス用ノズル１３ｂを、旋回流を開始するノズルに選定する。これにより、燃焼室１におけるバーナヘッド１００の天井部１１ｃは火炎が形成される直前の支燃性ガスにより冷却されるため、天井部１１ｃの放熱による熱量ロスを低減でき、省エネルギーに寄与する。

　そして、選定された支燃性ガス用ノズル１３ｂを基準として、旋回流の下流側に向かって処理ガス用ノズル１３ｃおよび燃料用ノズル１３ａの順に配置する。すなわち、支燃性ガス用ノズル１３ｂと燃料用ノズル１３ａの間に、希釈Ｎ₂を主体とした処理ガスを吹き込む処理ガス用ノズル１３ｃを設置することで、支燃性ガスは処理ガス（Ｎ₂主体）と混合した後に、燃料ガスを混合し着火するため、局所的高温部が形成されることなく、均一な温度場をもつ火炎が形成される。これにより、ガス処理性能は向上しつつ、サーマルＮＯ_xの発生を抑制することができる。

　図１５Ａおよび図１５Ｂにおいては、燃料用ノズル１３ａ、支燃性ガス用ノズル１３ｂおよび処理ガス用ノズル１３ｃが円筒状の燃焼室１の軸線に直交する同一平面上に位置している構成を例示したが、これらを燃焼室１の軸線方向にずらして配置する場合には、図５Ａにおいて、支燃性ガス用ノズル１３ｂを最上段に配置し、下方に向かって処理ガス用ノズル１３ｃおよび燃料用ノズル１３ａの順にずらして配置すればよい。なお、図１５Ａに示す断面図では、断面の手前側（前方側）に位置する処理ガス用ノズル１３ｃを仮想線で示している。以下の図面でも同様である。

　図１６Ａおよび図１６Ｂは、処理ガス用ノズル１３ｃが単段に収まらない場合に、燃料用ノズル１３ａ、支燃性ガス用ノズル１３ｂおよび処理ガス用ノズル１３ｃのセットを上下に２段設置した場合の下段のセットの一例を示す模式図であり、図１６Ａは燃焼室１の部分垂直断面図、図１６Ｂは水平断面図である。

　図１６Ａおよび図１６Ｂに示すように、下段のセットは、旋回流の最上流側に支燃性ガス用ノズル１３ｂを配置し、これを基準として旋回流の下流側に向かって処理ガス用ノズル１３ｃ－１、処理ガス用ノズル１３ｃ－２、燃料用ノズル１３ａおよび処理ガス用ノズル１３ｃ－３をこの順に配置して構成される。

　このように、下段のセットにも、燃料用ノズル１３ａ、支燃性ガス用ノズル１３ｂおよび処理ガス用ノズル１３ｃ－１～１３ｃ－３を設けることで、ガス混合度が均一化されるため、局所高温部を形成することなく、均一な温度場の火炎を形成することができる。これにより、ガス処理性能は向上しつつ、サーマルＮＯ_xの発生を抑制することができる。

　図１７Ａおよび図１７Ｂは、処理ガス用ノズル１３ｃが単段に収まらない場合に、上下に２段設置した場合の下段のセットの他の例を示す模式図であり、図１７Ａは燃焼室１の部分垂直断面図、図１７Ｂは水平断面図である。

　図１７Ａおよび図１７Ｂに示すように、下段のセットは、旋回流の最上流側に処理ガス用ノズル１３ｃ－１を配置し、これを基準として旋回流の下流側に向かって処理ガス用ノズル１３ｃ－２、燃料用ノズル１３ａおよび処理ガス用ノズル１３ｃ－３をこの順に配置して構成されている。

　難分解性ガスなどが処理ガスとして燃焼室１に流入する場合、支燃性ガスの空気に酸素を追加し、高温の温度場を形成する必要がある。この場合、上段のセットは、図１５Ａおよび図１５Ｂのセットと同様の構成にして、下段のセットは図１３Ａおよび図１３Ｂに示すセットから支燃性ガス用ノズル１３ｂを除いた図１７Ａおよび図１７Ｂに示すセットとして、上段のセットにのみ支燃性ガス用ノズル１３ｂを設ける。

　火炎の形成位置は、図１６Ａおよび図１６Ｂに示す下段のセットとした場合よりも旋回上流側に移動し、火炎体積を小さくすることができるため、より高温な温度場を形成できる。

　上述した燃焼室１において、燃料ガス、支燃性ガスおよび処理ガスは、火炎の燃焼速度以上の流速で吹き込む。この場合、燃料ガス、支燃性ガスおよび処理ガスの流速は、スワール数（旋回度合を表す無次元数）が５～４０になるように調整する。このようにスワール数を基準として燃料ガス、支燃性ガスおよび処理ガスの流速を調整することにより、所望の円筒状混合火炎を形成できる。また、火炎の安定性を向上させるため、パイロットバーナ１２が常時火炎を形成しておくのも好適である。

　図１８は、燃焼室１を備えた排ガス処理装置の全体構成を示す模式図である。図１８に示すように、排ガス処理装置は、処理ガス（排ガス）を燃焼して酸化分解する燃焼室１と、この燃焼室１の後段に配置された循環水タンク４０および排ガス洗浄部６０とを備えている。

　処理ガス（排ガス）は、バイパス弁（三方弁）３１を通じて燃焼室１におけるバーナヘッド１００の内周面の接線方向に供給される（図１８では、模式的に上方から供給されるように描いている）。排ガス処理装置に不具合がある場合には、バイパス弁３１が操作され、処理ガスが排ガス処理装置に導入されずに、図示しないバイパス管に送られるようになっている。同様に、燃料および支燃性ガスもバーナヘッド１００の内周面の接線方向に供給される。

　燃料、支燃性ガスおよび処理ガスを燃焼室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が形成される。燃焼室本体２００の上部には水供給ノズル２３から水Ｗが供給されており、この水Ｗは燃焼室本体２００の内面に沿って流下し、内面に濡れ壁（水膜）を形成する。この濡れ壁水２３ａにより、処理ガスの燃焼により生成したＳｉＯ₂等の粉体は捕集される。

　燃焼室１は接続管３２によって下方に延びて、下方に配置された循環水タンク４０に到達している。循環水タンク４０の内部には堰４１が設けられており、この堰４１によって上流側の第１の槽４０Ａと下流側の第２の槽４０Ｂとに区画されている。濡れ壁水２３ａに捕集された粉体生成物は、接続管３２を介して循環水タンク４０の第１の槽４０Ａ内に落下し、第１の槽４０Ａの底部に堆積する。また、燃焼室１の内面を流下した濡れ壁水２３ａは第１の槽４０Ａに流入する。第１の槽４０Ａの水は、堰４１をオーバーフローして第２の槽４０Ｂに流れ込む。

　燃焼室１は冷却部５０を介して排ガス洗浄部６０と連通している。この冷却部５０は、接続管３２に向かって延びる配管５１と、この配管５１内に配置されたスプレー水供給ノズル５２とを有している。スプレー水供給ノズル５２は、配管５１を流れる排ガスに対向するように水を噴射する。したがって、燃焼室１で処理された排ガスは、スプレー水供給ノズル５２から噴射される水によって冷却される。噴射された水は、配管５１を通って循環水タンク４０に回収される。

　冷却された排ガスは、次に排ガス洗浄部６０に導入される。この排ガス洗浄部６０は、水で排ガスを洗浄し、排ガスに含まれる微小な粉塵を除去する。この粉塵は主として燃焼室１での酸化分解（燃焼処理）により生成された粉体生成物である。

　排ガス洗浄部６０は、ガス流路６１を形成する壁部材６２と、ガス流路６１内に配置される第１のミストノズル６３Ａ、第１の水膜ノズル６３Ｂ、第２のミストノズル６４Ａ、および第２の水膜ノズル６４Ｂとを備えている。これらミストノズル６３Ａ，６４Ａおよび水膜ノズル６３Ｂ，６４Ｂは、ガス流路６１の中心部に位置し、ほぼ直線状に配列されている。第１のミストノズル６３Ａおよび第１の水膜ノズル６３Ｂは第１のノズルユニット６３を構成し、第２のミストノズル６４Ａおよび第２の水膜ノズル６４Ｂは第２のノズルユニット６４を構成する。したがって、本実施形態では、２組のノズルユニット６３，６４が設けられている。なお、ノズルユニットは１組でもよく、３組以上のノズルユニットを設けてもよい。

　第１のミストノズル６３Ａは、第１の水膜ノズル６３Ｂよりも、排ガスの流れ方向において上流側に配置されている。同様に、第２のミストノズル６４Ａは、第２の水膜ノズル６４Ｂよりも上流側に配置されている。すなわち、ミストノズルと水膜ノズルとが交互に配置されている。ミストノズル６３Ａ，６４Ａ、水膜ノズル６３Ｂ，６４Ｂ、壁部材６２は、耐腐食性のある樹脂（例えばＰＶＣ：ポリ塩化ビニル）から構成されている。

　第１のミストノズル６３Ａの上流側には、排ガスの流れを整流する整流部材６５が配置されている。この整流部材６５は、排ガスの圧力損失を生じさせて、ガス流路６１中の排ガスの流れを均一にする。整流部材６５は、酸による腐食を防ぐために、金属以外の材料で構成されていることが望ましい。整流部材６５の例として、樹脂で構成された不織材や、複数の開孔が形成された樹脂プレートが挙げられる。整流部材６５の上流側には、ミストノズル６６が配置されている。ミストノズル６３Ａ，６４Ａ，６６および水膜ノズル６３Ｂ，６４Ｂは、壁部材６２に取り付けられている。

　排ガスは配管５１から排ガス洗浄部６０の内部に導入される。排ガスは、排ガス洗浄部６０内を下から上に流れる。より詳しくは、配管５１から導入された排ガスは、まず、排ガス洗浄部６０のミストノズル６６に向かう。そして、排ガスは、ミストノズル６６により形成されたミストを通過し、整流部材６５により整流される。整流部材６５を通過した排ガスは均一な流れを形成し、ガス流路６１を低速で上昇する。ガス流路６１には、ミスト、水膜、ミスト、および水膜がこの順に形成されている。

　排ガスに含まれている直径１μｍ未満の微小な粉塵は、拡散作用（ブラウン運動）によりミストを構成する水粒に容易に付着し、これによりミストに捕捉される。直径１μｍ以上の粉塵も、その多くは同様に水粒に捕捉される。水粒の径は約１００μｍであるので、この水粒に付着した粉塵のサイズ（径）は見かけ上大きくなる。したがって、粉塵を含む水粒は、下流側の水膜に慣性衝突により容易にぶつかり、水粒とともに粉塵は排ガスから除去される。ミスト捕捉されなかった比較的径の大きい粉塵も、同様にして水膜に捕捉され除去される。このようにして水により洗浄された排ガスは、壁部材６２の上端部から排出される。

　図１８に示すように、排ガス洗浄部６０の下方には、上述した循環水タンク４０が位置している。ミストノズル６３Ａ，６４Ａ，６６および水膜ノズル６３Ｂ，６４Ｂから供給された水は、循環水タンク４０の第２の槽４０Ｂに回収される。第２の槽４０Ｂに貯留された水は、循環水ポンプＰによりミストノズル６３Ａ，６４Ａ，６６および水膜ノズル６３Ｂ，６４Ｂに供給される。同時に、循環水は、水Ｗとして水供給ノズル２３に送られ、上述したように、燃焼室１における燃焼室本体２００の内面に濡れ壁水２３ａを形成する。

　ミストノズル６３Ａ，６４Ａおよび水膜ノズル６３Ｂ，６４Ｂに供給される水は、循環水タンク４０に回収された水であり、粉塵（粉体生成物など）を含んでいる。したがって、ガス流路６１を洗浄するために、シャワーノズル６７から市水がガス流路６１に供給されるようになっている。シャワーノズル６７の上方には、ミストトラップ６８が設けられている。このミストトラップ６８は、その内部に複数の邪魔板を有しており、ミストを捕捉することができる。このようにして、処理されて無害化された排ガスは、排気ダクトを介して最終的に大気に放出される。

　循環水タンク４０には水位センサ４２が設けられている。この水位センサ４２は第２の槽４０Ｂの水位を監視し、第２の槽４０Ｂの水位が所定の範囲に制御できる。また、循環水ポンプＰによって移送される水の一部は、給水管３３を介して循環水タンク４０内に設置された複数のエダクター４３に供給される。給水管３３には開閉弁Ｖ１が設置されており、開閉弁Ｖ１を開くことにより、エダクター４３に給水できる。循環水タンク４０には、循環水タンク４０内を排水するための排水弁Ｖ２が設けられている。

　各エダクター４３に循環水タンク４０内の水を循環水ポンプＰにより加圧して供給し、各エダクター４３のノズルにより水の流れを絞る際に発生する圧力低下を利用してエダクター４３の吸込口よりエダクター４３内に循環水タンク４０内の水を吸い込み、この吸い込んだ水をエダクター４３のノズルから放出される水とともにエダクター４３の吐出口から循環水タンク４０の底部に噴射する。エダクター４３の吐出口から噴射される噴射水の噴射打力により、循環水タンク４０の底部にある粉体を解砕して浮遊させ、循環水タンク４０の排水口４０Ｄから、排水とともに粉体を自動で排出する。

　以上説明したように、本実施形態では、排ガス処理装置の燃焼室１をバーナヘッド１００および燃焼室本体２００から構成する。そのため、メンテナンスが容易になる。

１　燃焼室
１１　筐体
１１ａ　円筒部
１１ａ３　穴
１１ｂ　円環部
１１ｂ１　締結部
１１ｂ２，１１ｂ３　開口
１１ｂ４　円形溝
１１ｂ５　パージガス吹き込み部
１１ｃ　天井部
１１ｃ１　穴
１１ｄ　突出部
１１ｄ１　燃料供給ノズル
１１ｄ２　空気供給ノズル
１２　パイロットバーナ
１３ａ　燃料用ノズル
１３ｂ　支燃性ガス用ノズル
１３ｃ　処理ガス用ノズル
１３ｄ　パージガス用ノズル
１３ｅ　処理ガス用ノズルパージガス導入ノズル
１４ａ　ボルト
１４ｂ　ナット
１５ａ～１５ｃ　開口
１００　バーナヘッド
２１　上側円筒部
２１ａ　締結部
２１ｂ　底板
２１ｃ　側板
２２　下側円筒部
２３　水供給ノズル
２３ａ　濡れ壁水
２００　燃焼室本体
３１　バイパス弁
３２　接続管
３３　給水管
４０　循環水タンク
４０Ａ，４０Ｂ　槽
４１　堰
４２　水位センサ
４３　エダクター
５０　冷却部
５１　配管
５２　スプレーノズル
６０　排ガス洗浄部
６１　ガス流路
６２　壁部材
６３Ａ，６４Ａ，６６　ミストノズル
６３Ｂ，６４Ｂ　水膜ノズル
６３，６４　ノズルユニット
６５　整流部材
６７　シャワーノズル
６８　ミストトラップ

Claims

　燃焼室本体の上部に取り付けることによって排ガス処理装置用の燃焼室を構成するバーナヘッドであって、
　下方が開口した円筒部を有し、前記燃焼室本体と取り外し可能に締結するための締結部が設けられた筐体と、
　燃料を前記円筒部内に吹き込む燃料用ノズルと、
　支燃性ガスを前記円筒部内に吹き込む支燃性ガス用ノズルと、
　処理ガスを前記円筒部内に吹き込む処理ガス用ノズルと、
　前記燃料および／または前記支燃性ガスに点火するパイロットバーナと、を備えるバーナヘッド。
　前記燃料用ノズル、前記支燃性ガス用ノズルおよび前記処理ガス用ノズルは、前記円筒部の軸線に直交する同一平面上に位置している、請求項１に記載のバーナヘッド。
　前記円筒部の側面には、
　　前記燃料用ノズルが接続される第１開口と、
　　前記支燃性ガス用ノズルが接続される第２開口と、
　　前記処理ガス用ノズルが接続される第３開口と、が設けられ、前記第１開口、前記第２開口および前記第３開口の少なくとも一部は、前記円筒部の軸線に直交する同一平面上に位置している、請求項１または２に記載のバーナヘッド。
　前記円筒部の側面には、前記処理ガス用ノズルが接続される第３開口が設けられ、
　前記第３開口の形状は、前記円筒部の長手方向に沿って延びるスリット状である、請求項１または２に記載のバーナヘッド。
　前記パイロットバーナは、前記円筒部から取り外し可能である、請求項１乃至４のいずれかに記載のバーナヘッド。
　前記円筒部には、上方に向かって開口しており、ヒータを挿入可能な穴が設けられる、請求項１乃至５のいずれかに記載のバーナヘッド。
　前記締結部は、前記筐体に溶接されている、請求項１乃至６のいずれかに記載のバーナヘッド。
　前記燃料用ノズル、前記支燃性ガス用ノズルおよび前記処理ガス用ノズルは、前記円筒部に溶接されている、請求項１乃至７のいずれかに記載のバーナヘッド。
　前記円筒部は肉厚管で構成される、請求項１乃至８のいずれかに記載のバーナヘッド。
　前記筐体は、前記円筒部と、前記円筒部に嵌められた円環部と、を有し、
　前記締結部は前記円環部の側面から外側に向かって突出する、請求項１乃至９のいずれかに記載のバーナヘッド。
　パージガスを前記円筒部内に吹き込むパージガス用ノズルを備える請求項１乃至１０のいずれかに記載のバーナヘッド。
　前記筐体は、前記円筒部と、前記円筒部に嵌められた円環部と、を有し、
　前記パージガス用ノズルは、前記円環部に設けられた開口を介して前記パージガスを前記円筒部内に吹き込む、請求項１１に記載のバーナヘッド。
　前記燃料、前記支燃性ガスおよび前記処理ガスは、前記円筒部の内周面の接線方向に向けて吹き込まれる、請求項１乃至１２のいずれかに記載のバーナヘッド。
　燃焼室本体と、
　前記燃焼室本体の上部に取り外し可能に締結された請求項１乃至１３のいずれかに記載のバーナヘッドと、を備える排ガス処理装置用の燃焼室。
　請求項１４に記載の燃焼室のメンテナンス方法であって、
　前記燃焼室本体から前記バーナヘッドを取り外すことと、
　請求項１乃至１３のいずれかに記載の新たなバーナヘッドを前記燃焼室本体に締結することと、を含む燃焼室のメンテナンス方法。
　請求項１乃至１３のいずれかに記載のバーナヘッドを燃焼室本体の上部に取り外し可能に締結することを含む、排ガス処理装置用の燃焼室の製造方法。
　燃焼室本体の上部に取り付けることによって排ガス処理装置用の燃焼室を構成するバーナヘッドの製造方法であって、
　筐体に、前記燃焼室本体と取り外し可能に締結するための締結部と、燃料を前記筐体内に吹き込む燃料用ノズルと、支燃性ガスを前記筐体内に吹き込む支燃性ガス用ノズルと、処理ガスを前記筐体内に吹き込む処理ガス用ノズルと、を溶接する工程を備えるバーナヘッドの製造方法。
　燃焼室本体の上部に取り付けることによって排ガス処理装置用の燃焼室を構成するバーナヘッドの製造方法であって、
　鋳造により、側面に設けられた第１開口に処理ガス用ノズルが接続された円筒部を形成する工程と、
　機械加工により、前記円筒部の側面に第２開口および第３開口を形成する工程と、
　溶接により、燃料を前記円筒部内に吹き込む燃料用ノズルを前記第２開口に取り付けるとともに、支燃性ガスを前記円筒部内に吹き込む支燃性ガス用ノズルを前記第３開口に取り付ける工程と、を備えるバーナヘッドの製造方法。
　前記円筒部を形成する工程では、前記円筒部の内面に突起を形成し、
　前記第２開口および前記第３開口を形成する工程では、前記円筒部の外面から前記突起に向かってドリルを貫通させる、請求項１８に記載のバーナヘッドの製造方法。