JP6290348B2 - 排ガス燃焼装置 - Google Patents
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Description
有機成分を含んだ排ガスを燃焼させる処理に用いられる排ガス燃焼装置は、その燃焼室内に排ガスとともに、燃焼促進用の空気を導入し、排ガスを燃焼させ、排ガスに含まれる有機成分を熱分解によって除去する(例えば、特許文献1参照)。
この結果、燃焼促進用空気を常温で燃焼室に導入する場合と比較して、燃焼促進用空気を導入することにより生じる燃焼室内の温度の低下を抑制し、効率よく短時間で排ガスを燃焼させることができる。さらに、熱交換器により加熱された燃焼促進用空気を燃焼室の導入口側に導いて燃焼室内に導入する導入路が燃焼室内を通過して設けられているので、熱交換器により加熱された燃焼促進用空気の温度を低下させることなく、導入口側に導くことができる。この結果、燃焼室内の温度の低下をより抑制することができ、より効率よく短時間で排ガスを燃焼させることができる。
以上のように、本発明によれば、排熱を回収して効率よく排ガスを燃焼させることができるので、よりエネルギー効率を高めることができる。
また、前記熱交換器は、前記排気口内に配置され、前記燃焼促進用空気を通過させて加熱するための加熱経路を備え、前記加熱経路は、前記排気口内において前記燃焼室側に向く燃焼室側方向に沿って前記燃焼促進用空気を導く往路部と、前記往路部の先端から前記排気口内において前記燃焼室の外側に向く外側方向に沿って前記燃焼促進用空気を導く復路部と、を有する加熱部を備えていてもよい。
また、前記加熱部は、螺旋状に形成された螺旋状部を備えていてもよい。
さらに、前記排気口は、前記燃焼室の内外に連通する筒状空間を有し、前記加熱部は、前記燃焼室の外側から前記筒状空間に挿入されていてもよい。
この場合、熱交換器は、螺旋状部を備えることで、燃焼排気ガスと接触する表面積を増やすことができ、効率的に排熱の回収を行うことができる。
この場合、螺旋状部を筒状空間に挿入することで、熱交換器を容易に排気口に設けることができる。
図1において、排ガス燃焼装置1は、焼結部品等の脱バインダ処理等の熱処理によって生じる、有機溶剤ガス等の有機成分を含んだ排ガスを処理するための装置である。排ガス燃焼装置1は、このような有機成分を含んだ排ガスを燃焼させて、排ガスに含まれる有機成分を分解する。これによって、できるだけ前記排ガスが無害となるように処理する。
ケース5は、鋼板等を用いて形成された箱体であり、ケース5内側の上下面及び内側面には、耐火レンガやセラミックファイバ等の断熱材で形成された炉壁6(上面壁6a、下面壁6b、側面壁6c)が設けられている。側面壁6cは、断熱材と、この断熱材に一体に組み込まれた加熱用ヒータコイルとを含んで構成されている。この加熱用ヒータコイルは、マッフル4及びその内部を加熱するための熱源である。加熱用ヒータコイルは、図示しない制御部によって、マッフル4等が所定の設定温度となるように制御される。
マッフル4の燃焼室8内は、前記加熱用ヒータコイルによって、800〜900度に昇温される。昇温された燃焼室8内には、上述の排ガスに加え、燃焼促進用空気が導入される。
燃焼室8内に導入された排ガスは、燃焼促進用空気と混合されて加熱されることで燃焼し、当該排ガスに含まれる有機成分が分解される。
導入管10は、円筒状の部材であり、マッフル4の軸方向一端側の下側端面4aからマッフル4の軸心に沿って下方向に突設されている。
導入管10は、下面壁6b及び架台3の上面を貫通して設けられている貫通孔12に挿通されている。導入管10の先端部には、架台3に収容されているバインダ回収箱13に接続されている。また、導入管10の側面側には、外部から有機成分を含んだ排ガスを供給するための供給管14が接続されている。
導入管10は、マッフル4内部の燃焼室8とバインダ回収箱13との間、及び燃焼室8の一端側と供給管14との間をそれぞれ連通している。
排ガス供給手段が供給する排ガスは、供給管14を通じて導入管10に導入され、さらに導入管10を通じて、マッフル4内部の燃焼室8内に導入される。燃焼室8内に供給される排ガスの流量は、排ガス供給手段、又は燃焼室8までの排ガスの経路に設けられた流量調整器(図示せず)によって設定される。
なお、燃焼促進用空気は、後述する空気導入管30によって燃焼室8内に導入される。
燃焼室8内で燃焼を終えた排ガスは、燃焼排気ガスとなって、燃焼室8の他端側に到達する。
排気管11は、上面壁6a及びケース5上面を貫通して設けられている貫通孔に挿通されている。排気管11の先端部は、ケース5の上面から突出しており、マッフル4内部の燃焼室8と外部との間を連通している。
よって、燃焼室8内で生じる燃焼排気ガスは、燃焼室8の他端側に到達すると、排気管11から外部に向けて排気される。
筒状空間15には、熱交換器20が配置されている。この熱交換器20は、排気管11から排気される燃焼排気ガスから排熱を回収し、燃焼室8内に供給される燃焼促進用空気を加熱するための機能を有している。
図2は、熱交換器20の外観図である。熱交換器20は、内部を燃焼促進用空気が通過する加熱経路としてのステンレス鋼製のパイプ25を用いて形成されており、空気供給部21から、加熱部22、取出部23に亘って連通されている。
加熱部22は、パイプ25を螺旋状に形成することで、外観形状が円筒状となるように形成された螺旋状部26を有している。
螺旋状部26を通過した燃焼促進用空気は、螺旋状部26の上端に繋がっている取出部23から取り出される。
ここで、熱交換器20の加熱部22は、パイプ25が螺旋状に形成された螺旋状部26を備えているので、燃焼排気ガスと接触する表面積を増やすことができる。この結果、効率的に排熱の回収を行うことができる。
よって、既存の排ガス燃焼装置1等に対しても、大がかりな設計変更や改造を行うことなく、熱交換器20を設置することができる。
空気導入管30は、ケース5の上面側から下方向に向けて直線状に延ばされ、マッフル4内部の燃焼室8に挿入されている。空気導入管30の先端部30aは開口しており、取出部23と、燃焼室8とを連通する。よって、熱交換器20を通過して加熱された燃焼促進用空気は、空気導入管30を通じて、先端部30aから燃焼室8内に導入される。
空気導入管30の先端部30aは、図に示すように、燃焼室8内の最下方であって一端側に位置する空間に開口している。よって、空気導入管30は、加熱された燃焼促進用空気を、熱交換器20から燃焼室8内の導入管10側に導いて、燃焼室8内に導入する。
燃焼室8内の導入管10側(一端側)では、導入管10から導入される排ガスと、空気導入管30から導入される燃焼促進用空気とが混合され、燃焼に供される。
この結果、燃焼促進用空気を常温で燃焼室に導入する場合と比較して、燃焼促進用空気を導入することにより生じる燃焼室内の温度の低下を抑制し、効率よく短時間で排ガスを燃焼させることができる。さらに、熱交換器20により加熱された燃焼促進用空気を燃焼室8の導入管10側に導いて燃焼室8内に導入する空気導入管30が燃焼室8内を通過して設けられているので、熱交換器20により加熱された燃焼促進用空気の温度を低下させることなく、導入管10側に導くことができる。この結果、燃焼室8内の温度の低下をより抑制することができ、より効率よく短時間で排ガスを燃焼させることができる。
以上のように、本実施形態によれば、排熱を回収して効率よく排ガスを燃焼させることができるので、よりエネルギー効率を高めることができる。
検証試験に用いた装置としては、実施例品として、上記実施形態にて示した排ガス燃焼装置1を用いた。また、比較例品として、常温の燃焼促進用空気を排ガスとともに導入管10から導入する従来構成の排ガス燃焼装置(比較例品1)、及び排気管11に上記実施形態にて示した熱交換器20を備え、加熱した燃焼促進用空気を燃焼室8内に導く空気導入管が燃焼室の外側に設けられている構成の排ガス燃焼装置(比較例品2)を用いた。
試験条件としては、炉内温度800度、排ガス導入量100L/minに設定した。この試験条件下で各装置を運転したときの消費電力を測定し、その測定結果をそれぞれ比較した。
さらに、実施例品では、比較例品1に対して、消費電力が25.6%削減された。
なお、比較例品2では、燃焼室内に導入される直前の加熱された燃焼促進用空気の温度は、約385度であった。
なお、実施例品では、熱交換器から取り出された直後であって、空気導入管に導入される前における燃焼促進用空気の温度は、約430度であった。従って、このまま、空気導入管を通過することで、800度に設定された燃焼室内を通過する燃焼促進用空気は、さらに加熱されるため、燃焼室内に導入されるときには、より高温となっていると思われる。つまり、実施例品では、比較例品2と比べて、燃焼促進用空気の温度低下をより抑制できることが確認できる。
熱交換器20の加熱部22が、パイプ25を螺旋状に形成した螺旋状部26を有する構成を例示したが、例えば、集熱フィンを設け、燃焼排気ガスと接触する表面積を増やすように構成してもよい。
図3(a)は、熱交換器の他の例を示す外観図であり、図3(b)は、(a)中、B−B線矢視断面図である。熱交換器20の加熱部22は、例えば図3に示すように、直線状のパイプ25の外周面に、パイプ25の長手方向に沿って延びる複数(図例では6つ)の集熱フィン40を設けてもよい。この場合も燃焼排気ガスと接触する表面積を増やすことができ、効率的に排熱の回収を行うことができる。
また、図4(b)に示すように、燃焼室8内で蛇行させた蛇行部32を設けることもできる。蛇行部32を設けることで、空気導入管30の燃焼室8内における表面積を増加させることができ、燃焼促進用空気の加熱を促進することができる。
11 排気管(排気口) 15 筒状空間 20 熱交換器
26 螺旋状部 30 空気導入管(導入路)
31 集熱フィン(集熱手段) 32 蛇行部(集熱手段)
Claims (4)
- 有機成分を含んだ排ガスを燃焼させる排ガス燃焼装置であって、
一端側に前記排ガスを導入するための導入管が接続された導入口を有するとともに、他端側に前記排ガスが加熱燃焼されることで生じる燃焼排気ガスを排気するための排気口を有する燃焼室と、
前記排気口に設けられ、前記燃焼排気ガスから排熱を回収することで、外部から供給される燃焼促進用空気を加熱する熱交換器と、
前記熱交換器により加熱された前記燃焼促進用空気を、前記熱交換器から前記燃焼室の前記導入口側に導いて前記燃焼室内に導入する導入路と、を備え、
前記燃焼室は、前記一端側から前記他端側に亘って複数の空間に区画され、前記一端側から前記他端側に至るまでに前記複数の空間を蛇行しながら前記排ガスを通過させる経路を有し、
前記導入路が、前記燃焼室の他端側から一端側に向けて前記燃焼室内を通過するように前記複数の空間を横断して設けられ、
前記熱交換器、及び前記燃焼室内を通過する前記導入路によって加熱された前記燃焼促進用空気を、前記導入路を通じて前記燃焼室の一端側に導入し、さらに、前記排ガスを前記導入管を通じて前記燃焼室の一端側に導入し、前記燃焼促進用空気と、前記排ガスとを前記燃焼室内で混合して燃焼させることを特徴とする排ガス燃焼装置。 - 前記熱交換器は、前記排気口内に配置され、前記燃焼促進用空気を通過させて加熱するための加熱経路を備え、
前記加熱経路は、前記排気口内において前記燃焼室側に向く燃焼室側方向に沿って前記燃焼促進用空気を導く往路部と、前記往路部の先端から前記排気口内において前記燃焼室の外側に向く外側方向に沿って前記燃焼促進用空気を導く復路部と、を有する加熱部を備えている
請求項1に記載の排ガス燃焼装置。 - 前記加熱部は、螺旋状に形成された螺旋状部を備えている請求項2に記載の排ガス燃焼装置。
- 前記排気口は、前記燃焼室の内外に連通する筒状空間を有し、
前記加熱部は、前記燃焼室の外側から前記筒状空間に挿入されている請求項2又は請求項3に記載の排ガス燃焼装置。
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