(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体中に含まれる粒子に含有される有害ポリハロゲン化化合物を分解する方法であって、気体温度を有害ポリハロゲン化化合物の融点以下の温度とし、輻射体より発生する輻射熱により前記粒子を急速加熱することにより、有害ポリハロゲン化化合物を分解した後、前記粒子を前記気体で急速冷却することにより有害ポリハロゲン化化合物の再合成を防ぐことを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解方法。
【請求項２】
温度が有害ポリハロゲン化化合物の融点以下の温度とされた気体中の粒子に含まれる有害ポリハロゲン化化合物を分解する装置であって、当該気体の通路に、輻射体が設けられており、前記気体の通路が、前記輻射体が設けられている位置で拡大されており、前記輻射体は、前記気体の定常通路から離れた位置に設けられていることを特徴とする特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置。
【請求項３】
請求項２に記載の有害ポリハロゲン化化合物の分解装置であって、輻射体が加熱手段によって加熱された高温の固体壁であることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置。
【請求項４】
請求項３に記載の有害ポリハロゲン化化合物の分解装置であって、加熱手段が電気ヒータであることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置。
【請求項５】
請求項３に記載の有害ポリハロゲン化化合物の分解装置であって、加熱手段が、燃料の燃焼によって発生する火炎であることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置。
【請求項６】
請求項２から請求項５のうちいずれか１項に記載の有害ポリハロゲン化化合物の分解装置であって、加熱された粒子の表面温度を測定する温度計が設けられ、当該温度計で測定された粒子の表面温度が、常時、有害ポリハロゲン化化合物の熱分解温度以上となるように、輻射体からの熱輻射量を調整する調節手段が設けられていることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置。
【請求項７】
請求項２から請求項６のうちいずれか１項に記載の有害ポリハロゲン化化合物の分解装置であって、気体の通路が、輻射体が設けられている位置の上流側から輻射体が設けられている位置に向かって次第に拡大されていることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置。
【請求項８】
請求項２から請求項７のうちいずれか１項に記載の有害ポリハロゲン化化合物の分解装置であって、気体の通路が、輻射体が設けられている位置から輻射体が設けられている位置の下流側に向かって次第に縮小されていることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置。
【請求項９】
請求項２から請求項８のうちいずれか１項に記載の有害ポリハロゲン化化合物の分解装置であって、拡大された気体の通路部分における循環流の発生を阻止する手段が設けられていることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置。
【請求項１０】
請求項２から請求項９のうちいずれか１項に記載の有害ポリハロゲン化化合物の分解装置であって、輻射体と気体の定常通路との間に、別の気体が気体カーテン状に吹き込まれていることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置。
【請求項１１】
請求項２から請求項１０のうちいずれか１項に記載の有害ポリハロゲン化化合物の分解装置であって、輻射体が設けられている位置の上流側に、気体の流路の一部が下流に向かって細くなるような縮流部が設けられていることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置。
【請求項１２】
請求項２から請求項１１のうちいずれか１項に記載の有害ポリハロゲン化化合物の分解装置であって、輻射体が設けられている前後の気体の流路の壁面が冷却されていることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置。
【請求項１３】
請求項２から請求項１２のうちいずれか１項に記載の有害ポリハロゲン化化合物の分解装置であって、輻射体が設けられている位置の下流側の気体の流路に、冷却用の別の気体が吹き込まれていることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の有害ポリハロゲン化化合物の分解装置であって、前記冷却用の別の気体が、気体流路内に旋回流を形成するように吹き込まれていることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置。
【請求項１５】
請求項１３又は請求項１４に記載の有害ポリハロゲン化化合物の分解装置であって、前記冷却用の別の気体の吹き込み口の下流に気体温度計が設けられ、当該温度計で測定された気体の温度が、有害ポリハロゲン化化合物の融点以下となるように、前記冷却用の別の気体の吹き込み量を調整する調節する装置が設けられていることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置。
【請求項１６】
請求項２から請求項１５のうちいずれか１項に記載の有害ポリハロゲン化化合物の分解装置であって、輻射体が設けられている位置の上流側に、粒径の大きな粒子を捕集する集塵器が設けられていることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置
【請求項１７】
請求項２から請求項１６のうちいずれか１項に記載の有害ポリハロゲン化化合物の分解装置であって、輻射体が設けられている位置の上流側で、集塵器が設けられている場合は当該集塵器の後に、排気ファンが設けられていることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置。
【請求項１８】
請求項２から請求項１７のうちいずれか１項に記載の有害ポリハロゲン化化合物の分解装置であって、輻射体が設けられている位置の上流で、輻射体が設けられている位置の近傍に、乱れ格子が配設されていることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置。
【請求項１９】
請求項２から請求項１８のうちいずれか１項に記載の有害ポリハロゲン化化合物の分解装置であって、輻射体が設けられている位置の上流に、気体中の酸素濃度を低減させる装置が設けられていることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置。
【請求項２０】
請求項２から請求項１９のうちいずれか１項に記載の有害ポリハロゲン化化合物の分解装置であって、輻射体が設けられている位置の上流に、気流に脈動を付加する装置が設けられていることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置。
【請求項２１】
請求項２から請求項２０のうちいずれか１項に記載の有害ポリハロゲン化化合物の分解装置であって、輻射体が設けられている位置の上流に、整流板が設けられていることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置。
【請求項２２】
請求項２から請求項２１のうちいずれか１項に記載の有害ポリハロゲン化化合物の分解装置であって、気体の流れ方向が鉛直下向きであることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置。
【請求項２３】
請求項２から請求項２１のうちいずれか１項に記載の有害ポリハロゲン化化合物の分解装置であって、気体の流れ方向が水平方向であり、気体の通路の内壁の底部には、粒子の堆積を防ぐ装置が設けられていることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置。
【請求項２４】
請求項２から請求項２３のうちいずれか１項に記載の有害ポリハロゲン化化合物の分解装置であって、その主要部分がユニット化され、既設の排ガスダクト又は煙突内に組み込める構造とされていることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置。
【請求項２５】
請求項２から請求項２２のうちいずれか１項に記載の有害ポリハロゲン化化合物の分解装置であって、輻射体が、煙突の頂部に設けられていることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ごみ焼却炉、電気炉、燒結炉、発電用ボイラ等の排ガスに含まれる微粒子に含有される、ダイオキシン等の有害ポリハロゲン化化合物を分解する方法及び分解装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ダイオキシンに代表されるポリハロゲン化化合物は、ごみ焼却炉、電気炉、焼結炉、発電用ボイラ等、多くの燃焼設備から発生し、その中には人体に有害なものが多く含まれている。これらのポリハロゲン化化合物の大部分は、これらの設備に設けられた集塵機によりダストとして回収され、焼却灰処理施設等において分解処理される。しかしながら、ポリハロゲン化化合物の中には、この集塵機を通過するような微小なダスト粒子に付着しているものがあり、これらのものは処理されることなく煙突等の排ガス放散設備から大気中に放出され、環境汚染の原因となる恐れがある。
【０００３】
そこで、このような微小な粒子に付着して大気中に放散されるポリハロゲン化化合物を分解して無害な物質とすることが必要となり、既にいくつかの方法が提案されている。
たとえば、特開平８−６６６２０号公報には、コロナ放電を利用して排ガス温度を高め、ポリハロゲン化化合物を分解する方法が開示されている（先行技術１）。
特開平７−２６５６５２号公報、特開平７−２６５６５３号公報には、ハニカム状の対向電極の中心にワイヤ型放電電極を配置し、プラズマを発生させて排ガス温度を高め、ポリハロゲン化化合物を分解する方法が開示されている（先行技術２）。
【０００４】
特開平６−３１２１１５号公報には、排ガス中に短パルス電荷を印加してコールドプラズマ状態を発生させ、ガス状のポリハロゲン化化合物を分解する方法が開示されている（先行技術３）。
実開平４−７０１２６号公報には、排ガスに紫外線を照射してポリハロゲン化化合物を分解する方法が開示されている（先行技術４）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの先行技術を実際の設備に適用した場合には、以下のような問題点がある。
（１）  電極等にダストが付着するので、長期的に安定して作動させることが困難である。（先行技術１〜３）
（２）  エネルギー効率が悪く、コスト高になる。（先行技術１〜４）
（３）  処理後の排ガス温度が高くなる（１３００℃前後）ため、その後の処理工程中でポリハロゲン化化合物が再合成する。（先行技術１、２）
（４）  設備コストが高価である。（先行技術１〜４）
（５）  光の照射用窓にダストが付着するため、頻繁に窓の清掃が必要となり、実用的でない。（先行技術４）
（６）  電極等を排ガスダクト中に挿入するため、通風抵抗が大きくなり、排気装置の所要電力が増大する。（先行技術１〜３）
【０００６】
これらの問題点のため、これらの設備を実用化するのは困難であり、従って、現在のところ、微小な粒子に付着して大気中に放散されるポリハロゲン化化合物を除去する実用的な方法は開発されていないのが実状である。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、比較的簡単で安価であって、長期的に安定して稼動し、微小な粒子に付着して大気中に放散されるポリハロゲン化化合物を分解して無害化できる、有害ポリハロゲン化化合物の分解方法及び分解装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第1の手段は、気体中に含まれる粒子に含有される有害ポリハロゲン化化合物を分解する方法であって、気体温度を有害ポリハロゲン化化合物の融点以下の温度とし、輻射体より発生する輻射熱により前記粒子を急速加熱することにより、有害ポリハロゲン化化合物を分解した後、前記粒子を前記気体で急速冷却することにより有害ポリハロゲン化化合物の再合成を防ぐことを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解方法（請求項１）である。
【０００９】
粒子を含んだ気体に輻射体より輻射熱を放射すると、通常、気体そのものは輻射熱で加熱されることはなく、固体である粒子のみが選択的に加熱される。輻射体よりの輻射熱を調整して、粒子を急速加熱することにより、粒子の周囲に付着している有害ポリハロゲン化化合物が溶融−蒸発する前に熱分解されるようにすることができる。通常、蒸発速度は熱分解速度より遅いので、急速加熱により、このようなことが可能である。一方、気体温度は有害ポリハロゲン化化合物の融点以下の温度とされているため、輻射加熱部を通過した粒子は、急速に気体で冷却されて熱分解した固体又は気体状の有害ポリハロゲン化化合物が再合成されることがない。気体温度は、当該気体の露点以上の温度とすることが好ましい。露点未満の温度とすると、気体中の水分が凝結して白煙が発生すると共に、ＨＣｌ等の有害成分が凝結して腐食等の問題を生じるので、これを防ぐためである。
【００１０】
前記課題を解決するための第２の手段は、温度が有害ポリハロゲン化化合物の融点以下の温度とされた気体中の粒子に含まれる有害ポリハロゲン化化合物を分解する装置であって、当該気体の通路に、輻射体が設けられており、前記気体の通路が、前記輻射体が設けられている位置で拡大されており、前記輻射体は、前記気体の定常通路から離れた位置に設けられていることを特徴とする特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置（請求項２）である。
【００１１】
本手段においては、輻射体より輻射される放射熱を利用して前記第１の手段に示したような動作を行わせることにより、有害ポリハロゲン化化合物を分解することができる。この装置においては、排ガス等の気体の通路に面して輻射体を設ければよく、気体の温度が有害ポリハロゲン化化合物の融点を超える場合にはこれに付加して気体冷却装置を設けるのみでよいので、比較的安価な設備とすることができる。又、通気抵抗を高めるものがないので、排気設備の所要電力が大きくなることもない。さらに、設備へのダストの付着も少ないので、長期間にわたって安定に作動させることができる。輻射体としては、高温固体壁、Xeランプ、レーザ、電気ヒータ、火炎等が使用できる。
又、輻射体を気体流路に近づけると、輻射体からの伝導伝熱及び対流伝熱により気体自身も加熱される。すると、有害ポリハロゲン化化合物が熱分解された後に粒子を急冷して有害ポリハロゲン化化合物の再合成を阻止する作用が弱まり好ましくない。この対策として、本手段においては、気体の通路を、輻射体が設けられている位置で拡大し、気体の定常通路から離れた位置に輻射体を設けるようにしている。これにより、定常通路を流れる気体に輻射体が接触しにくくなるので、伝導伝熱及び対流伝熱が発生しにくく、気体自身が加熱されることを防止できる。
さらに、この部分で気体の圧力が下がることにより、熱分解された気体が固体粒子から離脱しやすくなり、熱分解が促進される効果がある。加えて、気体流路が若干広がることにより、気体中の粒子の密集度が低くなり、放射熱が全体の粒子に当たりやすくなる。又、滞留時間が長くなることにより、粒子に吸収される輻射エネルギーの量を多くすることができる。
【００１２】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第２の手段であって、輻射体が加熱手段によって加熱された高温の固体壁であることを特徴とするもの（請求項３）である。
【００１３】
本手段においては、特別の輻射体を気体流路中に設けることなく、気体流路を取り囲む固体壁の一部を加熱して高温とし、その場所を輻射体として使用している。
【００１４】
これにより、腐食性を有する気体流路中に、耐腐食性を有する特別の加熱装置を設ける必要がなくなる。従って、気体流路の内部構造が簡単になる。又、加熱装置を外部に設けることができるようになるので、耐腐食性のものとする必要がなくなると共に、メンテナンスも容易になる。加熱される固体壁は、ＳｉＣ等の耐腐食性を有する物質で容易に構成することができる。
【００１５】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第３の手段であって、加熱手段が電気ヒータであることを特徴とするものである。
【００１６】
加熱手段を電気ヒータとすることにより、設備をコンパクトにすることができ、排ガス等の副次的な発生物をなくすることができる。又、固体壁の温度制御を行う場合には、制御が容易になるという特徴を有する。
【００１７】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第３の手段であって、加熱手段が、燃料の燃焼によって発生する火炎であることを特徴とするものである。
【００１８】
加熱を燃料の燃焼によって行うことにより、設備が複雑になり高価になるという欠点はあるものの、熱効率がよくなり、ランニングコストを安くすることができる。
【００１９】
前記課題を解決するための第６の手段は、前記第２の手段から第５の手段のいずれかであって、加熱された粒子の表面温度を測定する温度計が設けられ、当該温度計で測定された粒子の表面温度が、常時、有害ポリハロゲン化化合物の熱分解温度以上となるように、輻射体からの熱輻射量を調整する調節手段が設けられていることを特徴とするもの（請求項６）である。
【００２０】
加熱された粒子の表面温度は、気体中の粒子を撮像手段により撮像し、その輝度温度又は色温度を画像処理によって検出する方式の温度計により検出できる。そして、調節手段により、検出されたこの温度が、常時、有害ポリハロゲン化化合物の熱分解温度以上となるように、輻射体からの熱輻射量を調整することより、有害ポリハロゲン化化合物を確実に分解することができる。有害ポリハロゲン化化合物のほとんどは、粒子の表面に付着しているので、粒子の表面温度を有害ポリハロゲン化化合物の熱分解温度以上となるようにすれば、粒子の内部まで加熱する必要はない。
【００２４】
前記課題を解決するための第７の手段は、前記第２の手段から第６の手段のいずれかであって、気体の通路が、輻射体が設けられている位置の上流側から輻射体が設けられている位置に向かって次第に拡大されていることを特徴とするもの（請求項７）である。
【００２５】
輻射体からの輻射熱は、ある立体角を持って放射される。よって、この立体角内に気体通路の壁があると、その壁自身が輻射熱によって加熱され、前記のように伝導伝熱や対流伝熱により気体自身を加熱することになる。又、このような壁は、気体中の粒子への熱放射を遮り、粒子が加熱されるのを妨げることになる。
【００２６】
本手段においては、気体の通路が、輻射体が設けられている位置の上流側から輻射体が設けられている位置に向かって次第に拡大されているので、気体通路の壁を熱放射の立体角の端の方に位置させることができ、壁の加熱により間接的に空気が加熱されたり、壁により粒子への熱放射が妨げられることがなくなる。
【００２７】
前記課題を解決するための第８の手段は、前記第２の手段から第７の手段のいずれかであって、気体の通路が、輻射体が設けられている位置から輻射体が設けられている位置の下流側に向かって次第に縮小されていることを特徴とするもの（請求項８）である。
【００２８】
この手段においては、前記第７の手段の説明において述べたと同じように、壁の加熱により間接的に空気が加熱されたり、壁により粒子への熱放射が妨げられることが無くなる。また、流路が拡大されている部分の下部の水平部分が少なくなるので、この部分にダスト類が堆積する可能性が少なくなる。
【００２９】
前記課題を解決するための第９の手段は、前記第２の手段から第８の手段のうちのいずれかであって、拡大された気体の通路部分における循環流の発生を阻止する手段が設けられていることを特徴とするもの（請求項９）である。
【００３０】
前述のように、気体の流通路を拡大して、気体の定常通路から離れた位置に輻射体を設けることにより、輻射体からの伝導伝熱及び対流伝熱により気体自身が加熱されることを防止することができるが、流通路の拡大部には循環流が発生し、この循環流中の気体が輻射体からの伝導伝熱及び対流伝熱により加熱され、結局流通する気体全体の温度が上昇する恐れがある。
【００３１】
本手段においては、この循環流の発生を防止する手段が設けられているので、循環流の発生が妨げられ、これにより、気体の温度が上昇することが防止される。循環流の発生を妨げる手段としては、発生する循環流に向かって、その流れ方向と逆方向の気流を吹き付ける手段等が採用できる。
【００３２】
前記課題を解決するための第１０の手段は、前記第２の手段から第９の手段のいずれかであって、輻射体と気体の定常通路との間に、別の気体が気体カーテン状に吹き込まれていることを特徴とするもの（請求項１０）である。
【００３３】
気体カーテン状に吹き込まれた気体は、排ガス等の気体の定常通路を取り囲むように流れ、排ガスの定常通路が、通路の拡大部に拡大するのを防止する。よって、排ガス等の気体と輻射体との接触が防止され、輻射体からの伝導伝熱及び対流伝熱により気体自身が加熱されることを防ぐことができる。又、排ガス等の気体中の粒子が拡散して輻射体や壁面に付着するのを防止することができる。
【００３４】
前記課題を解決するための第１１の手段は、前記第２の手段から第１０の手段のいずれかであって、輻射体が設けられている位置の上流側に、気体の流路の一部が下流に向かって細くなるような縮流部が設けられていることを特徴とするもの（請求項１１）である。
【００３５】
本手段においては、縮流部で起こるコアンダ・スパイラル効果により、気体中の粒子が気流の中心近くに集められることになり、拡散しすぎることが抑制される。よって、排ガス等の気体中の粒子が拡散して輻射体や壁面に付着するのを防止することができる。又、気体流路を狭めることにより、上流での偏流や二次流れの影響を小さく抑えることができる。
なお、本手段と前記第８の手段を併用する場合は、本手段を前記第８の手段の上流に設置する必要がある。
【００３６】
前記課題を解決するための第１２の手段は、前記第２の手段から第１１の手段のいずれかであって、輻射体が設けられている前後の気体の流路の壁面が冷却されていることを特徴とするもの（請求項１２）である。
【００３７】
輻射体が設けられている前後の気体の流路の壁面を冷却することにより、壁面からの伝導伝熱や対流伝熱により気体の温度が上昇し、有害ポリハロゲン化化合物の融点を超えてしまって、有害ポリハロゲン化化合物が再合成されることを防止することができる。
【００３８】
前記課題を解決するための第１３の手段は、前記第２の手段から第１２の手段のいずれかであって、輻射体が設けられている位置の下流側の気体の流路に、冷却用の別の気体が吹き込まれていることを特徴とするもの（請求項１３）である。
【００３９】
有害ポリハロゲン化化合物の再合成を阻止するには、温度を再合成温度以下に急激に下げることが有効である。本手段においては、輻射体が設けられている位置の下流側の気体の流路に、冷却用の別の気体を吹き込むことにより、乱流を発生させ、粒子の温度を急激に下げるようにしているので、有害ポリハロゲン化化合物の再合成が確実に阻止される。
【００４０】
前記課題を解決するための第１４の手段は、前記第１３の手段であって、冷却用の別の気体が、気体流路内に旋回流を形成するように吹き込まれていることを特徴とするもの（請求項１４）である。
【００４１】
別の気体を、排ガス等の気体流路内に旋回流を形成するように吹き込むことにより、排ガス等の気体との拡散混合が起こり、粒子の温度を急激に下げることができる。
【００４２】
前記課題を解決する第１５の手段は、前記第１３の手段又は第１４の手段であって、冷却用の別の気体の吹き込み口の下流に気体温度計が設けられ、当該温度計で測定された気体の温度が、有害ポリハロゲン化化合物の融点以下となるように、前記冷却用の別の気体の吹き込み量を調整する調節する装置が設けられていることを特徴とするもの（請求項１５）である。
【００４３】
本手段においては、冷却用の別の気体の吹き込み口の下流の気体温度が、有害ポリハロゲン化化合物の融点以下となるように調整されているので、このような問題が発生することがない。
【００４４】
冷却された気体の温度は、有害ポリハロゲン化化合物の融点以下でなければならないが、温度を下げすぎると、吹き込む気体の量が多すぎて無駄であるばかりでなく、気体の温度が露点未満となるとＨＣｌ等の腐食性物質が液化したり、白煙が発生したりして有害であるので、温度調節装置により、あわせて露点以上の温度とするように制御することが好ましい。
【００４５】
前記課題を解決するための第１６の手段は、前記第２の手段から第１５の手段のうちのいずれかであって、輻射体が設けられている位置の上流側に、粒径の大きな粒子を捕集する集塵器が設けられていることを特徴とするもの（請求項１６）である。
【００４６】
気体中に余り大きな粒径の粒子が含まれると、放射熱の透過が悪くなり、全体の粒子を加熱することができなくなる恐れがあると共に、粒子の急速加熱をすることが困難となるので、気体中に含有される粒子の大きさは、直径数μｍ以下、できれば直径約３μｍ以下にすることが好ましい。本手段においては、輻射体が設けられている位置の上流側に、集塵器を設けることにより、粒径の大きな粒子を捕集するようにしているので、一部の粒子が加熱されなくなることがない。なお、粒子の粒径が輻射光中の熱線の波長（０．８〜３０μｍ）より小さくなると、粒子の加熱効率が低下するが、輻射体の温度を高めることにより熱線の波長を短波長とし、これに対処することができる。
【００４７】
前記課題を解決するための第１７の手段は、前記第２の手段から第１６の手段のいずれかであって、輻射体が設けられている位置の上流側で、集塵器が設けられている場合は当該集塵器の後に、排気ファンが設けられていることを特徴とするもの（請求項１７）である。
【００４８】
輻射体が設けられる位置での気体の流れが層流であると、中に含まれる粒子の相対位置が変化しない。このような場合、放射熱に対し、ある粒子が別の粒子の影になって加熱されないことが発生する恐れがある。
【００４９】
本手段においては、輻射体が設けられている位置の上流側に排気ファンが設けられているので、排気ファンによって気体流に微視的な乱れが発生する。これによって粒子の相対的な位置関係が時間的に変化するようになり、ある粒子が定常的に他の粒子の影になることが発生しないので、全粒子を加熱することができる。排気ファンを集塵機の後に置くのは、集塵機によって気体の流れが層流化され易いからである。
【００５０】
前記課題を解決するための第１８の手段は、前記第２の手段から第１７の手段のいずれかであって、輻射体が設けられている位置の上流で、輻射体が設けられている位置の近傍に、乱れ格子が配設されていることを特徴とするもの（請求項１８）である。
【００５１】
この手段も、前記第１７の手段の説明で述べたような問題点を解消するためのものである。輻射体が設けられている位置の上流で、輻射体が設けられている位置の近傍に、乱れ格子を配設することにより、気流中に微視的な乱れを作り出すことができる。乱れ格子としては、金網等周知のものを使用すればよい。
【００５２】
前記課題を解決するための第１９の手段は、前記第２の手段から第１８の手段のいずれかであって、輻射体が設けられている位置の上流に、気体中の酸素濃度を低減させる装置が設けられていることを特徴とするもの（請求項１９）である。
【００５３】
有害ポリハロゲン化化合物は、酸素濃度が低ければ低いほど分解しやすく、且つ再合成しにくい。よって、輻射体が設けられている位置の上流で、気体中の酸素濃度を低めてやることにより、輻射体からの輻射熱による有害ポリハロゲン化化合物の分解を促すことができる。気体中の酸素濃度を低減させる装置としては、排ガス循環設備や、排ガス流路中で排ガス中の酸素を酸化剤として追加燃焼を行う設備等が利用できる。
【００５４】
前記課題を解決するための第２０の手段は、前記第２の手段から第１９の手段のいずれかであって、輻射体が設けられている位置の上流に、気流に脈動を付加する装置が設けられていることを特徴とするもの（請求項２０）である。
【００５５】
脈動流を与えることにより、流れの境界層の厚みを小さくすることができる。すなわち、管径方向の流速分布がフラットになり、側壁直近まで速い流速が得られる。よって、側壁にダストが付着するのを防止できる。又、結合して大きくなっている粒子を砕き、小さな粒子とする効果を有するので、放射熱が透過しやすくなり、効果的に熱分解を行うことができるようになる。
【００５６】
気体に脈動流を付加する装置としては、パルス燃焼器を用いる方法や、高速作動バルブをオン・オフさせて他の気体を断続的に吹き込む等の方法等の周知の方法が使用できる。
【００５７】
前記課題を解決するための第２１の手段は、前記第２の手段から第２０の手段のいずれかであって、輻射体が設けられている位置の上流に、整流板が設けられていることを特徴とするもの（請求項２１）である。
【００５８】
実際の排気ガス配管にはいろいろな場所に曲がりがあり、有害ポリハロゲン化化合物の分解装置を曲がりの直後に設置しなければならない場合がある。このような曲がりの部分では２次流れが発生し、この影響により、気体中のダストの存在位置が一方に片寄ってしまう恐れがある。本手段においては、整流板を設けることにより２次流れの発生を防止し、この問題を回避している。整流板を設ける場所は、輻射体が設けられている場所の上流の曲がり部とすることが好ましい。
【００６１】
前記課題を解決するための第２２の手段は、前記第２の手段から第２１の手段のいずれかであって、気体の流れ方向が鉛直下向きであることを特徴とするもの（請求項２２）である。
【００６２】
流体を流す場合、温度が高い部分を上にし温度の低い部分を下にした方が、流れが安定になる。よって、気体の流れ方向を鉛直下向きとすることにより、無駄な乱流が発生せず、気体中の粒子が拡散することを防ぐことができる。また、気体中のダストが流路に堆積するのを防ぐことができる。
【００６３】
前記課題を解決するための第２３の手段は、前記第２の手段から第２１の手段のいずれかであって、気体の流れ方向が水平方向であり、気体の通路の内壁の底部には、粒子の堆積を防ぐ装置が設けられていることを特徴とするもの（請求項２３）である。
【００６４】
前記のように、有害ポリハロゲン化化合物の分解装置においては、気体の流れを鉛直下向きとすることが好ましいのであるが、設備の設置条件によっては、気体の流れ方向を水平方向とせざるを得ない場合がある。この場合には、気体中の粒子が気体通路の下部内壁に堆積しやすくなる。本手段においては、粒子の堆積を防ぐ装置が設けられているので、ダストの堆積によるトラブルを回避することができる。粒子の堆積を防ぐ装置の例としては、気体通路の下部を多孔質物質として、その下側から圧力を加えた空気を吹き出す装置、気体通路の下部に設けた空気吹き出し孔から、空気を斜めに吹き出すことにより、堆積した粒子を下流側に吹き飛ばす装置等が使用できる。
【００６５】
前記課題を解決するための第２４の手段は、前記第２の手段から第２３の手段のいずれかであって、その主要部分がユニット化され、既設の排ガスダクト又は煙突内に組み込める構造とされていることを特徴とするもの（請求項２４）である。
【００６６】
実際の排ガス配管は、所定の間隔をおいてフランジで接合されている。よって、有害ポリハロゲン化化合物の分解装置をユニット化し、フランジ間距離に合わせておけば、取付工事を大幅に簡素化することができる。又、このように、適当なフランジ間に入れることができない場合であっても、設備をユニット化することにより、設置工事を簡素化することができる。
【００６７】
前記課題を解決するための第２５の手段は、前記第２の手段から第２２の手段のいずれかであって、輻射体が、煙突の頂部に設けられていることを特徴とするもの（請求項２５）である。
【００６８】
輻射体を煙突の頂部に設けることにより、装置主要部を煙突の頂部に設けることができるようになり、既設の排ガス配管に手を加えることなく、有害ポリハロゲン化化合物の分解装置を既設設備に設置できる。さらに、処理された気体が外気によって冷却されるという効果が加わって、有害ポリハロゲン化化合物の再合成を確実に防ぐことができる。
【００６９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態を示す概略図である。図１において、１は上部排ガス配管、１’はその縮流部、２は上部拡大部、３は高温放射体、４は下部縮小部、５は下部排ガス配管、６はヒータ、７は水冷ジャケット、８はエアカーテン用配管、９はエアカーテン空気吹き込み口、１０はエアカーテン用空気通路、１１は排ガス又は排ガス流、１２はエアカーテン、１３は循環流、１４は急冷用空気吹き込み口、１５は熱電対、１６は温度調節装置、１７は流量調節弁、１８はごみ焼却炉と廃熱ボイラ、１９は減温装置、２０はバグフィルタ、２１は排ガスブロワ、２２は煙突である。
【００７０】
ごみ焼却炉と廃熱ボイラを通過した燃焼排ガスは、減温装置１９により、有害なポリハロゲン化化合物の融点以下で、望ましくは排ガスの露点以上の温度に減温される。排ガスは、バグフィルタ２０でダストを除去された後、排ガスブロワ２１を通って、煙突２２より大気に放散される。排ガス温度を露点以上とするのが好ましい理由は、露点より低くなると、ＨＣｌ等の腐食性物質が凝結して下流側の配管に有害となり、又、白煙が発生する可能性があるからである。
【００７１】
排ガスブロワ２１と煙突２２の間に、本発明の実施の形態の１例である有害ポリハロゲン化化合物分解装置が設けられている。すなわち、処理ガスである排ガスは、上部排ガス配管１から有害ポリハロゲン化化合物分解装置に導入される。有害ポリハロゲン化化合物分解装置の主要部は、配管の拡大部Ａに設けられており、拡大部Ａに高温放射体３が設けられている。この高温放射体３は、ＳｉＣ等の耐火物からなり、排ガス通路壁の一部を構成している。そして、高温放射体３は、その外側に設けられたヒータ６により加熱されている。高温放射体３の下側の配管は下部縮小部４となっており、下部排ガス配管５につながっている。
【００７２】
高温放射体３からの放射熱は、排ガス１１中に含まれる微粒子を急速に加熱する。これら微粒子は、バグフィルタ２０で捕捉できなかったほど細かなものであり、大きくても直径数μｍ、通常は直径３μｍ以下のものである。これら微粒子の表面には、有害なポリハロゲン化化合物が付着している。
【００７３】
高温放射体３からの放射熱により、微粒子の表面が急速加熱され、表面に付着している有害なポリハロゲン化化合物が熱分解される。加熱源が放射熱であるので、排ガス１１中の気体はほどんど加熱されることなく、排ガス１１中の微粒子のみが選択的に加熱される。
【００７４】
この際、有害ポリハロゲン化化合物の熱分解速度は、これら化合物の蒸発速度より大きいので、急速加熱を行うことにより、これら化合物が蒸発して気体となる前に熱分解を行うことができる。しかも、たとえ蒸発したとしても、加熱期間が短いので、この間での蒸気の移動距離が微粒子のごく近傍に限定されるため、この蒸気の温度は微粒子表面の温度に近い温度に保たれ熱分解が行われる。よって、有害ポリハロゲン化化合物の蒸気のまま存在する確率は極めて小さくなる。
【００７５】
さらに、微粒子は外表面から加熱されるため、その内部で発生した蒸気は、必ず高温の外表面を通過し、その際、有害ポリハロゲン化化合物が熱分解される。よって、有害ポリハロゲン化化合物の蒸気がそのまま外表面に到達することがない。
【００７６】
なお、粒子の大きさが小さい場合には、粒子の粒径が輻射光中の熱線の波長より小さくなって、加熱効率が低下する場合がある。このような場合には、熱放射体の温度を上げ、輻射光中の熱線の波長を短波長側にシフトさせることにより、加熱効率を上げることが有効である。
【００７７】
微粒子が高温放射体３からの熱放射を受ける部分を通りすぎると、微粒子表面は、低温のままの排ガス１１により急速に冷却される。よって、一旦分解された有害ポリハロゲン化化合物が再合成されることがない。本実施の形態においては、さらに、下部排ガス配管５に急冷用空気吹き込み口１４が設けられ、ここから急冷用の空気が吹き込まれている。すなわち、急冷用空気吹き込み口１４の下流側に熱電対１５が設けられ、この部分の排ガスの温度が検出される。そして、検出された排ガスの温度が有害ポリハロゲン化化合物の融点以下で、望ましくは排ガスの露点以上の温度となるように、温度調節装置１６によって流量調節弁１７の開度が調節され、それにより急冷用空気の流量が制御されている。
【００７８】
急冷用空気と排ガスの混合性を増すために、急冷用空気を、下部排ガス配管５の内部で旋回流が形成されるような方向に吹き込むことが望ましい。これにより、排ガスと気体との拡散混合が起こり、粒子の温度を急激に下げることができる。もちろん、急冷用空気を吹き込まなくても、排ガスの温度が有害ポリハロゲン化化合物の融点以下となる場合は、必ずしも急冷用空気を吹き込む必要はない。
【００７９】
本実施の形態において、排ガス配管に拡大部Ａを設けて、その部分に高温放射体３を設けているのは、なるべく排ガス流１１と高温放射体３を直接接触させないためである。排ガス流１１と高温放射体３が直接接触すると、伝導伝熱や対流伝熱により排ガスそのものが加熱されるので、これを防ぐ趣旨である。もちろん、ある程度の排ガス１１の加熱が許されるのであれば、拡大部Ａを設けず、直管部の壁に高温輻射体３を設けてもよいが、なるべく、本実施の形態のように拡大部Ａを設けることが好ましい。
【００８０】
又、本実施の形態においては、上部排ガス配管１の縮流部１’と高温放射体３の間の上部拡大部２は、管径が緩やかに拡大するようにされており、下部排ガス配管５と高温放射体３との間の下部縮小部４は緩やかに縮小するようにされている。これにより、高温放射体３よりの放射熱が、配管部に遮られることなく、大きな立体角で排ガス１１中の微粒子に達することができる。又、上部拡大部２、下部縮小部４に当たる放射熱が少なくなるので、この部分が加熱され、それが伝導伝熱や対流伝熱により排ガスを加熱することが少なくなる。本実施の形態においては、さらにこれら上部拡大部２、下部縮小部４の外側に水冷ジャケット７を設け、上部拡大部２、下部縮小部４の温度の上昇を防止している。下部縮小部４を設けられているのは、この他に後に述べる理由がある。
【００８１】
本実施の形態においては、排ガス１１の流れが拡大部Ａで広がって高温放射体３に接したり、拡大部Ａで必然的に生成される循環流１３が高温放射体に接して加熱されて排ガス中に流れ込んで排ガスが加熱されるのを防ぐため、排ガス１１をエアカーテン１２により高温放射体３から遮断している。すなわち、エアカーテン空気吹き込み口９より、上部排ガス配管１とエアカーテン用配管８の間に形成されたエアカーテン用空気通路１０に空気を吹き込み、排ガス１１の流れのまわりをエアカーテン１２で取り囲むようにしている。これにより、排ガス１１の流れの広がりを防止できる。又、必然的に発生する循環流１３はエアカーテン１２に遮られて排ガス１１に達することがないので、たとえ循環流１３が高温となっても、排ガス１１が加熱されることがなくなる。
【００８２】
なお、循環流１３は拡大部があると必然的に発生するものであるが、対流伝熱により多少は排ガス１１を加熱することは避けられないので、なるべく発生させないような手段を設けることが望ましい。このような手段としては、図示しないが、循環流１３の流れに逆らうような逆方向の流れの空気を、例えば下部縮小部５から循環流１３に向けて吹き付けてやる等の方法が考えられる。
【００８３】
本実施の形態においては、上部排ガス配管１の下部が縮流部１’となっている。これは、後に述べるように、排ガス１１中の微粒子を拡散させないようにするためである。
【００８４】
なお、本実施の形態においては、排ガス処理系統に集塵器であるバグフィルタ２０が設けられている。これら集塵器は、排ガス処理系統には標準的に設けられている場合が多いが、もし、排ガス処理系統自体では必要としない場合であっても、本発明に係る有害ハロゲン化化合物分解装置を設ける場合には、その本体上流側に設けることが好ましい。その理由は、排ガス中に数μｍを超える直径の粒子が含まれると、放射熱がこれら大きな粒子で妨げられて影ができ、他の微粒子を有効に急速加熱できない恐れがあるからである。よって、集塵器により大きな粒子を除去し、有害ハロゲン化化合物分解装置本体に入る排ガス中に含まれる微粒子の大きさは直径数μｍ以下、可能ならば直径３μｍ以下とすることが好ましい。
【００８５】
なお、処理すべき気体中の粒子の平均粒径が、輻射光中の熱線の最小波長（０．８μｍ）より小さい場合には、輻射体の表面温度を高め（望ましくは１４００℃以上）に設定して、短波長領域での輻射強度を高めるとよい。
【００８６】
又、集塵器で微粒子を捕集して排ガス中に残存する微粒子の濃度を一定値以下に維持することにより、放射熱の伝達効率を高いレベルに維持することができ、これに伴って、排ガス中の有害ハロゲン化化合物の分解効率を上げることができる。
【００８７】
又、本実施の形態においては、排ガスブロワ２１が有害ポリハロゲン化化合物分解装置本体の上流部に設けられている。これは、有害ハロゲン化化合物分解装置に入る排ガスの流れに微視的な乱れを発生させるので好ましい。排ガスの流れが層流であると、中に含まれる粒子の相対位置が変化しない。このような場合、放射熱に対し、ある粒子が別の粒子の影になって加熱されないことが発生する恐れがある。
【００８８】
本実施の形態においては、排ガスブロワ２１によって排ガス主流の流れが乱されることにより、排ガスに含まれる微粒子間の相対位置が変化する。このため、高温放射体３からの熱輻射が、ある粒子によって妨げられて（影が形成されて）他の粒子に届かない状態が続くことが防止される。よって、どの粒子も均等に熱輻射を受けることができるようになる。なお、バグフィルタ２０のような集塵器が設けられる場合は、排ガスブロワ２１は集塵器の後に設置する必要がある。このようにしないと、せっかく排ガス流中に微視的な乱れができても、集塵器によって層流化されてしまう恐れがあるからである。
【００８９】
なお、図示しないが、排ガスの流れにこのような微視的な乱れを発生させるためには、有害ハロゲン化化合物分解装置本体上流側で、高温放射体３が設けられている位置の近傍に、乱れ格子を設けることも有効である。乱れ格子は、耐火物製又は金属製の格子であり、望ましくは１０ｍｍ角程度の穴を有するものを１段又は複数段配置する。簡易的な乱れ格子としては金網を用いてもよい。
【００９０】
又、乱れ格子にダストが堆積したり、乱れ格子がダストで詰まったりする恐れがあるため、その対策として、乱れ格子の上流側にパルスエアー発生用のノズルを配設し、必要に応じてパルスエアーを吹き込み、ダストの払い落としを行うことが好ましい。金属製の乱れ格子の場合は、加振器を取りつけて、その振動でダストを払い落とすようにしてもよい。
【００９１】
又、図示されていないが、上部排ガス配管１に、排ガス流に脈動を与える手段を付加してもよい。これにより、流れの境界層を小さくすることができる。すなわち、管径方向の流速分布がフラットになり、側壁直近まで早い流速が得られる。よって、側壁にダストが付着するのを防止できる。又、結合して大きくなっている粒子を砕き、小さな粒子とする効果を有するので、放射熱が透過しやすくなり、効果的に熱分解を行うことができるようになる。
【００９２】
このような方法を実現する手段としては、上部排ガス配管１の内側又は外側にパルス燃焼器を取り付け、パルス燃焼排ガスを排ガスの流れの中に吹き込む方法、高速作動バルブを介して別の気体を上部排ガス配管１の中に吹き込み、高速作動バルブをオン・オフさせる方法等が考えられる。
【００９３】
図１に示される実施の形態においては、ごみ焼却炉と廃熱ボイラ１８を、排ガス循環方式の燃焼を行うものとして、排ガス中の酸素濃度をなるべく低くすることが好ましい。有害ポリハロゲン化化合物は、酸素濃度が低ければ低いほど分解しやすい。よって、輻射体が設けられている位置の上流で、気体中の酸素濃度を低めてやることにより、輻射体からの輻射熱による有害ポリハロゲン化化合物の分解を促すことができる。排ガス中の酸素濃度は、排ガス流路中に、排ガス中の酸素を酸化剤として追加燃焼を行う設備を付属すること等によっても低減できる。
【００９４】
又、図１に示す例では、有害ポリハロゲン化化合物分解装置本体に至るまでの排ガス配管に曲がりがあり、特に、有害ポリハロゲン化化合物分解装置本体の入口である上部排ガス配管１に曲がりを設けなければならない場合がある。このような曲がりの部分では２次流れが発生し、この影響により、気体中のダストの存在位置が一方に片寄ってしまう恐れがある。このような場合には、曲がりの部分に、整流板を設けることにより２次流れの発生を防止することが好ましい。
【００９５】
なお、以上の実施の形態においては、有害ポリハロゲン化化合物分解装置の効率を上げるために、拡大部Ａを設けたり、排ガス配管１の下部に縮流部１’を設けたり、エアカーテン１２を設けたり、上部拡大部２、下部縮小部４を設けたり、水冷ジャケット７を設けたり、急冷用空気を吹き込んだり、循環流１３を遮ったり、排ガス中の粒子の大きさを制限したり、排ガス流に微視的な乱れを与えたり、脈動を与えたり、排ガス中の酸素濃度を低下させたり、排ガス配管の曲がり部に整流板を設ける等の例を説明したが、これらは各々必ずしも本発明に必須なものではなく、本発明の範囲はあくまで特許請求の範囲に記載された事項及びその均等物に基づいて定まることはいうまでもない。
【００９６】
図２は、本発明の第２の実施の形態を示す概略図である。以下の図において、前出の図に示された構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付してその説明を省略する。図２において、２３は断熱材、２４は上部フランジ、２５は下部フランジ、２６は外壁、２７はキャップ、２８は絶縁材、２９は発熱体、３０は導線、３１は水平部である。
【００９７】
本実施の形態においては、高温放射体３は耐火レンガで構成されており、その上面、外面、下面側には、断熱材２３が、上部フランジ２４、外壁２６、下部フランジ２５に囲まれて設けられ、配管部への熱の伝達を防止している。上部フランジ２４、下部フランジ２５にはキャップ２７がボルトで取り付けられており、両キャップ２７の間には、絶縁材２８を介して発熱体（電気ヒータ）２９とその導線３０が支えられている。発熱体２９に電流を流すと、発熱体２９が発熱するが、その熱は、上下面及び外面が断熱材で覆われているため、ほとんどが高温放射体３を加熱するのに使用される。これにより高温となった高温放射体３は、内側に放射熱を出し、前述のように排ガス中の微粒子を加熱する。高温放射体３の温度は、発熱体２９に流れる電流を制御することにより調整できる。
【００９８】
具体的な温度調整方法としては、排ガス中の粒子をＣＣＤカメラ等の撮像手段により撮像し、その輝度温度又は色温度を画像処理によって測定するという周知の方法で粒子の表面温度を測定し、粒子の表面温度が有害ポリハロゲン化化合物の熱分解温度以上となるように、調節装置によって発熱体２９に流す電流を調節する。
【００９９】
発熱体２９としては、温度レベルに応じて、ニクロム線、カンタル線、カンタルスーパ線、シリコニット発熱体等が使用できる。又、高温放射体３の背面にパネルヒータを密着させて配置するようにしてもよい。
【０１００】
なお、図２においては、発熱体２９は垂直方向に設けられているが、水平方向に設けてもよい。又、高温放射体３は熱応力で割れる可能性があるので、２つ以上の部材を組み合わせて構成し、その隙間により熱応力を吸収可能なようにするのが好ましい。
【０１０１】
本実施の形態においては、図１に示したものと異なり、上部拡大部を設けることなく、直ちに排ガスの流路を拡大している。しかし、下流側には下部縮小部４を設けている。このようにしているのは、下流側に設けられる水平部３１が大きくなると、この部分にダストが堆積しやすくなるので、水平部３１をできるだけ小さくするためである。このような目的のためには、下部縮小部４の傾斜角は、４５°程度にすることが好ましい。角度をこれ以上急勾配にすると、下部縮小部４の長さが長くなり、これ以上緩やかにするとダストが溜まりやすくなって、共に好ましくない。
【０１０２】
図３は、本発明の第３の実施の形態を示す概略図である。図３における示される実施の形態が図２に示した物と異なるのは、図１に示したエアカーテンの生成機構が設けられている点のみであるので、この点に絞って説明を行い、図２と同じ部分については説明を省略する。
【０１０３】
図３においては、上部排ガス配管１の周囲にエアカーテン用配管８が設けられ、これらの配管により２重間が形成され、その２重間の間がエアカーテン用空気通路１０となっている。そして、このエアカーテン用空気通路１０に、エアカーテン空気吹き込み口９よりエアカーテン用空気が吹き込まれている。エアカーテン用空気は、エアカーテン用空気通路１０内を気流となって流れ、排ガスの流れである主流を包み込むように流れる。よって、図１にも示したように、主流を構成する排ガスは、エアカーテンによって遮断され、高温放射体３に接触することがなくなる。循環流１３は高温となる可能性があるが、エアカーテンによってさえぎられて排ガス中には流れ込まないので、排ガスが加熱されることはない。
【０１０４】
エアカーテン用気体としては、空気が一般的であるが、この他に、Ｎ２、ＣＯ２等不燃性で有害でない気体であればよい。又、エアカーテン用気体は、点線の矢印Ｂのように、図３に気流として示されている方向と逆方向から吹き込んでエアカーテンを形成するようにしてもよい。この場合には、主流である排ガスによって形成される循環流を弱め、高温放射体３から排ガスへの熱伝達を弱めることができる。また、これらの両方から吹き込むようにしてもよい。両方から吹き込む場合には、上方からのエアカーテン用気体の気流により形成される循環流を弱め、同様に、高温放射体３から排ガスへの熱伝達を弱めることができる。
【０１０５】
図４は、本発明の第４の実施の形態を示す概略図である。図４において３２は旋回羽根である。図４における示される実施の形態が図２に示した物と異なるのは、上部排ガス配管１に縮流部１’が設けられていることと、縮流部１’の上流に旋回羽根３２が設けられていることのみであるので、この部分についてのみの説明を行い、他の部分の説明を省略する。
【０１０６】
本実施の形態においては、縮流部１’が設けられていることにより、排ガスの流速ベクトルを半径方向内向きにし、コアンダ・スパイラル効果によって縮流部１’に形成される自己発生旋回流により、質量の大きな粒子を排ガス流れの中心に集め、拡大部Ａにおいて粒子が拡散されて拡大部の壁に付着、堆積したり、高温放射体３に溶着するのを防止することができる。
【０１０７】
また、自己発生旋回流により、排ガス主流の流れが乱されることによって、排ガスに含まれる微粒子間の相対位置が変化する。このため、高温放射体３からの熱輻射が、ある粒子によって妨げられて（影が形成されて）他の粒子に届かない状態が続くことが防止される。よって、どの粒子も均等に熱輻射を受けることができるようになる。
【０１０８】
前記排ガス主流の流れを乱すためには、積極的に旋回流を形成してやるのが効果的であり好ましい。このために、本実施の形態においては、縮流部１’の上流側に旋回羽根３２が設けられている。旋回羽根３２は、上部排ガス配管１内において、排ガスの流れに旋回流を起こすように、周知の方法で構成されている。また、積極的に旋回流を形成するためには、上部排ガス配管１内に上部から排ガスを吹き込まず、その側面から壁面の円周に沿うような形で吹き込むようにすることもできる。なお、このような、積極的に旋回流を形成する方法は、本発明に必須のものではなく、必要に応じて設ければよい。
【０１０９】
図５は、本発明の第５の実施の形態を示す概略図である。図５において、３３は燃焼室、３４は予混合気入口、３５は排ガス出口、３６は管状火炎、３７は燃焼室外壁、３８は燃焼室内壁である。図５における示される実施の形態が図２に示した物と異なるのは、高温放射体３の構造と、高温放射体３の加熱方法のみであるので、この点に絞って説明を行い、他の部分の説明は省略する。
【０１１０】
この実施の形態は、高温放射体３は、中央部に空洞を持つ円板状の耐火物で構成され、空洞部が燃焼室３３となっている。そして、予混合気入口３４からは、燃料と燃焼空気が混合された予混合気が供給され、燃焼室３３内部で燃焼を行って高温放射体３を加熱する。燃焼排ガスは、排ガス出口３５から排出される。
【０１１１】
燃焼室３３への実際の予混合気の入れ方と、排ガスの引き出し方を図６（ａ）に示す。図に示すように、予混合気は、円板状中空部である燃焼室３３の外側面３７の円周に沿うような形で燃焼室３３内に高速（望ましくは１０〜２０ｍ／ｓ）で流入し、点火プラグで点火されて燃焼する。そして、管状の火炎（Ｔｕｂｕｌａｒ  Ｆｌａｍｅ）が形成される。この火炎からの輻射により、高温放射体３が加熱される。排ガスは、排ガス配管３５から外部に放出される。
【０１１２】
予混合気の空気比を１から遠ざけるか、又は流量を増加させることによって、火炎を燃焼室内壁３８に近づけることができ、輻射の発生部に近い領域を選択的に加熱することが可能となる。また、輻射発生部の表面温度は、空気比又は燃料流量を制御することにより調整が可能である。
【０１１３】
具体的な温度調整方法としては、排ガス中の粒子をＣＣＤカメラ等の撮像手段により撮像し、その輝度温度又は色温度を画像処理によって測定するという周知の方法で粒子の表面温度を測定し、粒子の表面温度が有害ポリハロゲン化化合物の熱分解温度以上となるように、調節装置によって空気比又は燃料を調節する。
【０１１４】
又、管状火炎３６は、図６（ｂ）に示すように、予混合気入口３４から予混合気の代わりに空気（Ｏ２）を吹き込み、排ガス出口３５から排ガスを排出する変わりに燃料を吹き込んで、これらを燃焼室３３内で混合して燃焼させるようにしてもよい。なお、図６（ｂ）には図示しないが、この場合には、排ガスの出口を別に設ける必要があるのはいうまでもない。
【０１１５】
本実施の形態は、加熱源として燃料を使用しているので、図２に示した実施の形態に比して構造が複雑であり高価になる。しかし、電熱で加熱する図２に示した実施の形態に比して熱効率は良く、ランニングコストは安い。
【０１１６】
以上、図１から図５に示した実施の形態においては、いずれも排ガスの流れの方向は上側から下側に向かう方向となっている。流体を流す場合、温度が高い部分を上にし温度の低い部分を下にした方が、流れが安定になる。よって、排ガスの流れ方向を鉛直下向きとすることにより、無駄な乱流が発生せず、気体中の粒子が拡散することを防ぐことができる。また、排気ガス中のダストが流路に堆積するのを防ぐことができる。
【０１１７】
しかしながら、設備の設置条件によっては、このような配置をとることができず、排気ガスの流れを水平方向にせざるを得ない場合がある。この場合には、排気ガス中の粒子が気体通路の下部内壁に堆積しやすくなる。これを防ぐためには、気体の通路の内壁の底部に粒子の堆積を防ぐ装置を設けることが好ましい。これにより、ダストの堆積によるトラブルを回避することができる。
【０１１８】
粒子の堆積を防ぐ装置の例としては、気体通路の下部を多孔質物質として、その下側から圧力を加えた空気を吹き出す装置、気体通路の下部に設けた空気吹き出し孔から、空気を斜めに吹き出すことにより、堆積した粒子を下流側に吹き飛ばす装置等が使用できる。
【０１１９】
排ガス流路は、多くの配管がフランジで接合されて形成されているのが普通である。このような排ガス流路中に本発明に係る有害ポリハロゲン化化合物分解装置を設置するためには、図２〜図５に示されるような有害ポリハロゲン化化合物分解装置の本体部をユニット化し、これら配管の一部をフランジ部で取り外し、その代わりにユニット化された本体部を、取り外した配管の代わりにフランジで接続することが工事の簡単化の上から好ましい。
【０１２０】
又、排ガス処理系統に煙突を有する場合は、高温放射体を煙突の頂部に設けることにより、装置主要部を煙突の頂部に設けることができるようになり、既設の排ガス配管に手を加えることなく、有害ポリハロゲン化化合物の分解装置を既設設備に設置できる。
【０１２１】
図１に示す実施の形態は、ごみ焼却炉と廃熱ボイラ１８の排ガス処理系に有害ポリハロゲン化化合物分解装置を設けたものであるが、上部排ガス配管１中又はその上流で、他のプロセスによって発生した微細ダストを排ガス配管中に吹き込み、本有害ポリハロゲン化化合物分解装置で分解するようにしてもよい。又、本有害ポリハロゲン化化合物分解装置を排ガス処理系とは関係無く単独で設け、その入側から微細ダストを気体に混合して吹き込み、有害ポリハロゲン化化合物を分解するようにしてもよい。
【０１２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のうち請求項１に係る発明、及び請求項２に係る発明においては、気体温度を有害ポリハロゲン化化合物の融点以下の温度とし、輻射体より発生する輻射熱により前記粒子を急速加熱することにより、有害ポリハロゲン化化合物を分解するようにしているので、有害ポリハロゲン化化合物を確実に分解することができ、かつ再結合を防ぐことができる。
又、気体の通路が、輻射体が設けられている位置で拡大されており、気体の定常通路から離れた位置に輻射体が設けられているので、伝導伝熱及び対流伝熱が発生しにくく、気体自身が加熱されることを防止できる。
【０１２３】
請求項３に係る発明においては、輻射体を加熱手段によって加熱された高温の固体壁としているので、耐腐食性を有する特別の加熱装置を配管内部に設ける必要がなくなる。従って、気体流路の内部構造が簡単になる。又、加熱装置を外部に設けることができるようになるので、耐腐食性のものとする必要がなくなると共に、メンテナンスも容易になる。
【０１２４】
請求項４に係る発明においては、加熱手段を電気ヒータとしているので、設備をコンパクトにすることができ、排ガス等の副次的な発生物をなくすることができる。
【０１２５】
請求項５に係る発明においては、加熱手段を、燃料の燃焼によって発生する火炎としているので、熱効率がよくなり、ランニングコストを安くすることができる。
【０１２６】
請求項６に係る発明においては、粒子の温度を有害ポリハロゲン化化合物の熱分解温度以上に制御しているので、有害ポリハロゲン化化合物を確実に分解することができる。
【０１２８】
請求項７に係る発明においては、気体の通路が、輻射体が設けられている位置の上流側から輻射体が設けられている位置に向かって次第に拡大されているので、壁の加熱により間接的に空気が加熱されたり、壁により粒子への熱放射が妨げられることがなくなる。
【０１２９】
請求項８に係る発明においては、気体の通路が、輻射体が設けられている位置から輻射体が設けられている位置の下流側に向かって次第に縮小されているので、請求項８に係る発明と同様の効果を奏すると共に、流路が拡大されている部分の下部の水平部分にダスト類が堆積する可能性が少なくなる。
【０１３０】
請求項９に係る発明においては、拡大された気体の通路部分における循環流の発生を阻止する手段が設けられているので、循環流中の気体が輻射体からの伝導伝熱及び対流伝熱により加熱され、結局流通する気体全体の温度が上昇するようなことがなくなる。
【０１３１】
請求項１０に係る発明においては、輻射体と気体の定常通路との間に、別の気体が気体カーテン状に吹き込まれているので、排ガス等の気体と輻射体との接触が防止され、輻射体からの伝導伝熱及び対流伝熱により気体自身が加熱されることを防ぐことができる。又、排ガス等の気体中の粒子が拡散して輻射体や壁面に付着するのを防止することができる。
【０１３２】
請求項１１に係る発明においては、輻射体が設けられている位置の上流側に、気体の流路の一部が下流に向かって細くなるような縮流部が設けられているので、排ガス等の気体中の粒子が拡散して輻射体や壁面に付着するのを防止することができる。又、気体流路を狭めることにより、上流での偏流や二次流れの影響を小さく抑えることができる。
【０１３３】
請求項１２に係る発明においては、輻射体が設けられている前後の気体の流路の壁面が冷却されているので、壁面からの伝導伝熱や対流伝熱により気体の温度が上昇するのを防止することができる。
【０１３４】
請求項１３に係る発明においては、輻射体が設けられている位置の下流側の気体の流路に、冷却用の別の気体が吹き込まれているので、粒子の温度を急激に下げることができ、有害ポリハロゲン化化合物の再合成が確実に阻止される。
【０１３５】
請求項１４に係る発明においては、冷却用の別の気体が、気体流路内に旋回流を形成するように吹き込まれているので、排ガス等の気体との拡散混合が起こり、粒子の温度を急激に下げることができる。
【０１３６】
請求項１５に係る発明においては、輻射体の下流側の気体の温度が制御されているので、気体の温度を確実に有害ポリハロゲン化化合物の融点以下の温度に保つことができる。
【０１３７】
請求項１６に係る発明においては、輻射体が設けられている位置の上流側に、粒径の大きな粒子を捕集する集塵器が設けられているので、大きな粒子で輻射熱が妨げられ、他の粒子が加熱されなくなることを防ぐことができる。
【０１３８】
請求項１７に係る発明においては、輻射体が設けられている位置の上流側に排気ファンが設けられているので、粒子の相対的な位置関係が時間的に変化するようになり、ある粒子が定常的に他の粒子の影になることが発生しない。
【０１３９】
請求項１８に係る発明においては、輻射体が設けられている位置の近傍に乱れ格子が配設されているので、粒子の相対的な位置関係が時間的に変化するようになり、ある粒子が定常的に他の粒子の影になることが発生しない。
【０１４０】
請求項１９に係る発明においては、輻射体が設けられている位置の上流に、気体中の酸素濃度を低減させる装置が設けられているので、有害ポリハロゲン化化合物の分解を促すことができる。
【０１４１】
請求項２０に係る発明においては、輻射体が設けられている位置の上流に、気流に脈動を付加する装置が設けられているので、側壁にダストが付着するのを防止できると共に、結合して大きくなっている粒子を砕き、小さな粒子とすることができる。
【０１４２】
請求項２１に係る発明においては、輻射体が設けられている位置の上流に、整流板が設けられているので、曲がり部で２次流れが発生し、この影響により、気体中のダストの存在位置が一方に片寄ってしまうのを防止することができる。
【０１４４】
請求項２２に係る発明においては、気体の流れ方向が鉛直下向きとなっているので、無駄な乱流が発生せず、気体中の粒子が拡散することを防ぐことができる。
【０１４５】
請求項２３に係る発明においては、気体の流れ方向が水平方向である場合に、気体の通路の内壁の底部には、粒子の堆積を防ぐ装置が設けられているので、ダストの堆積によるトラブルを回避することができる。
【０１４６】
請求項２４に係る発明においては、主要部分がユニット化され、既設の排ガスダクト又は煙突内に組み込める構造とされているので、取り付け工事が容易となる。
【０１４７】
請求項２５に係る発明においては、輻射体が、煙突の頂部に設けられているので、既設の排ガス配管に手を加えることなく、有害ポリハロゲン化化合物の分解装置を既設設備に設置できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１の例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の第２の例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の第３の例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態の第４の例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態の第５の例を示す図である。
【図６】燃料の吹き込み方法を示す図である。
【符号の説明】
１…上部排ガス配管、１’…その縮流部、２…上部拡大部、３…高温放射体、４…下部縮小部、５…下部排ガス配管、６…ヒータ、７…水冷ジャケット、８…エアカーテン用配管、９…エアカーテン空気吹き込み口、１０…エアカーテン用空気通路、１１…排ガス又は排ガス流、１２…エアカーテン、１３…循環流、１４…急冷用空気吹き込み口、１５…熱電対、１６…温度調節装置、１７…流量調節弁、１８…ごみ焼却炉と廃熱ボイラ、１９…減温装置、２０…バグフィルタ、２１…排ガスブロワ、２２…煙突、２３…断熱材、２４…上部フランジ、２５…下部フランジ、２６…外壁、２７…キャップ、２８…絶縁材、２９…発熱体、３０…導線、３１…水平部、３２…旋回羽根、３３…燃焼室、３４…予混合気入口、３５…排ガス出口、３６…管状火炎、３７…燃焼室外壁、３８…燃焼室内壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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