(57)【要約】【課題】環境負荷が高く有毒な排ガスを連続的に確実に燃焼させて分解処理、無害化することに優れた排ガス燃焼処理装置とその燃焼処理方法を提供すること。【解決手段】炉内への排ガス導入ダクトを２つ以上有する略円筒形状の排ガス燃焼処理炉であって、その導入口が炉の端面の中心点を含む、中心軸方向に平行に取りつけられた１つのダクトＡおよび、炉の略円筒面の接面に対して９０°以外の方向で、少なくともその一部が略円筒面上に取りつけられた１つ以上のダクトＢを有し、ダクトＢの導入口がダクトＡのない端面よりもダクトＡのある端面に近い距離に取りつけられていることを特徴とする排ガス燃焼処理装置。【選択図】図１ａ
2006308275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内への排ガス導入ダクトを２つ以上有する略円筒状の排ガスの燃焼処理炉であって、
その導入口が炉の端面の中心点を含む、中心軸方向に並行に取りつけられた１つのダクト
Ａおよび、炉の略円筒面の接面に対して９０°以外の方向で、少なくともその一部が略円
筒面上に取りつけられた１つ以上のダクトＢを有し、ダクトＢの導入口がダクトＡのない
端面よりもダクトＡのある端面に近い側に取りつけられていることを特徴とする排ガス燃
焼処理装置。
【請求項２】
ダクトＢが排ガスの燃焼処理炉の略円筒面上または略円筒面と端面との縁に取りつけら
れ、その取りつけ方向が、ダクトＢの導入口を通る炉の略円筒面に略垂直な平面上におい
て傾けられた方向であることを特徴とする請求項１に記載の排ガス燃焼処理装置。
【請求項３】
排ガスの燃焼処理炉の形状について、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１また
は２に記載の排ガス燃焼処理装置。
Ｄ／Ｌ≦０．４
ただし、Ｄ：燃焼処理炉の平均炉幅
Ｌ：燃焼処理炉の炉長
【請求項４】
排ガスの燃焼処理炉内において、ダクトAのない端面とダクトBとの間に、板によって炉の断面開口部面積が狭められている部分が、少なくとも１箇所設けられてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の排ガス燃焼処理装置。
【請求項５】
板によって炉の断面開口部面積が狭められている部分における開口部面積が、炉の最も大きい断面開口部面積の60％以下であることを特徴とする請求項４に記載の排ガス燃焼処理装置。
【請求項６】
略円筒状の排ガスの燃焼処理炉において、処理する排ガスの全てを炉の中心軸方向に流
れる中心流として導入し、空気を炉の内壁部を旋廻流として１ヶ所以上の導入口から該燃
焼処理炉に導入することを特徴とする排ガス燃焼処理方法。
【請求項７】
略円筒状の排ガスの燃焼処理炉において、処理する排ガスの一部を炉の中心軸方向に流
れる中心流として該燃焼処理炉へ導入し、残りの処理する排ガスを炉の内壁部を旋廻しな
がら流れる旋廻流として１ヶ所以上の導入口から該燃焼処理炉に導入し、さらに空気を炉
の内壁部を旋廻流として排ガス導入口とは別の１ヶ所以上の導入口から該燃焼処理炉に導
入することを特徴とする排ガス燃焼処理方法。
【請求項８】
略円筒状の排ガスの燃焼処理炉において、処理する排ガスの一部を炉の中心軸方向に流
れる中心流として該燃焼処理炉へ導入し、残りの処理する排ガスを炉の内壁を旋回流とし
て１ヶ所以上の導入口から該燃焼処理炉に導入することを特徴とする排ガス燃焼処理方法
。
【請求項９】
略円筒状の排ガスの燃焼処理炉の内壁を旋廻流として導入される空気または高酸素濃度
の排ガスに、導入前に助燃用燃焼ガスを混合することを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載に排ガス燃焼処理方法。
【請求項１０】
略円筒状の排ガスの燃焼処理炉に導入する低酸素濃度である排ガスのうちの少なくとも
一部に、導入前に燃焼補助用として空気または高酸素濃度である排ガスを混合しておくこ
とを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の排ガス燃焼処理方法。
【請求項１１】
燃焼処理炉内に導入する排ガスについて、以下の式を満たすことを特徴とする請求項６
〜１０のいずれかに記載の排ガス燃焼処理方法。
Ｄｖ／Ｌｖ≦０．４
ただし、Ｄｖ：燃焼処理炉内での旋廻流の平均径
Ｌｖ：中心流の燃焼処理炉内通過部の長さ
【請求項１２】
燃焼処理炉内に導入する排ガスの流量について、以下の式を満たすことを特徴とする請
求項６〜１１のいずれかに記載の排ガス燃焼処理方法。
Ｖｒ／Ｖｃ≧７
ただし、Ｖｒ：旋廻流量の和
Ｖｃ：中心流量
【請求項１３】
燃焼処理炉内に導入する排ガスの燃焼熱量について、以下の式を満たすことを特徴とす
る請求項６〜１２のいずれかに記載の排ガス燃焼処理方法。
Ｑｂｅ‐ｒ／Ｑｂｅ‐ｃ≦０．３
ただし、Ｑｂｅ‐ｒ：旋廻流排ガス中に元来含まれる自燃成分の燃焼熱量
Ｑｂｅ‐ｃ：中心流排ガス中に元来含まれる自燃成分の燃焼熱量
【請求項１４】
燃焼処理炉内に導入されるガスの熱量について、以下の式を満たすことを特徴とする請
求項６〜１３のいずれかに記載の排ガス燃焼処理方法。
［Ｑｒ／Ｖｒ］／［Ｑｃ／Ｖｃ］≧０．１
ただし、
【数１】
2006308275.tif 000005
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境負荷の高い、有毒なガスを含む排ガスを高温で燃焼させることにより分
解処理するための排ガス処理装置および処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業から排出されるガスには毒性の高い有毒なガスを含んでいることが多く、該排ガス
の主要な処理方法の１つとして排ガスを５００℃〜１０００℃の高温で燃焼することによ
り分解処理し、無害化されたガスを排出する方法が従来から知られており、ここで用いら
れる燃焼処理装置には様々な形態のものがある。
【０００３】
たとえば、廃棄物の焼却炉にて廃棄物焼却炉内で発生した可燃性ガス、すなわち焼却炉
内未燃ガスの熱処理炉での燃焼処理においては、該未燃ガスを燃焼補助用の高温空気と別
々にほぼ同じ場所で炉壁面に沿った方向に該熱処理炉に導入するとともに旋廻流を形成さ
せている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、別の廃棄物の燃焼処理装置においては、一次燃焼室での燃焼により生成された排
ガス中の未燃焼成分を燃焼処理する二次燃焼室にて、二次燃焼室内で旋廻流が生じるよう
に該排ガスの二次燃焼室への導入口を二次燃焼室の断面中心線よりも外側に偏心設置して
該排ガスが円筒面の接線方向に導入されている。さらに二次燃焼室での補助的に必要とな
る二次燃焼室への供給空気が旋廻流を生じるように、二次燃焼室への空気導入口が該排ガ
スの導入口とは異なる場所で二次燃焼室の断面中心線よりも外側に偏心設置して該空気が
円筒面の接線方向に導入することにより、該空気と該未燃焼成分が効率的に混合され、未
燃焼成分が完全に処理できるとしている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
しかしながら、旋廻流はその導入口での流速、円筒の内径、処理炉内の圧力差などによ
り処理炉内での旋廻するルートや数が異なる。したがって、これら複数の流体をともに旋
廻流として別々に導入し、炉内で混合燃焼させて分解処理することはその旋廻流のルート
や数の違いにより互いに旋廻の位相があわないため十分に混合されず、その結果、十分に
燃焼、分解処理されない可能性がある。
【特許文献１】特開２０００−１９９６２０号公報
【特許文献２】特開平０７−２２９６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記のような問題を解決すべく環境負荷が高く有毒な排ガスを連続的
に確実に燃焼させて分解処理、無害化する排ガス燃焼処理装置とその燃焼処理方法を提供
することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を達成するため以下の構成を採用する。すなわち、
（１）炉内への排ガス導入ダクトを２つ以上有する略円筒状の排ガスの燃焼処理炉であっ
て、その導入口が炉の端面の中心点を含む、中心軸方向に並行に取りつけられた１つのダ
クトＡおよび、炉の略円筒面の接面に対して９０°以外の方向で、少なくともその一部が
略円筒面上に取りつけられた１つ以上のダクトＢを有し、ダクトＢの導入口がダクトＡの
ない端面よりもダクトＡのある端面に近い側に取りつけられていることを特徴とする排ガ
ス燃焼処理装置。
（２）ダクトＢが排ガスの燃焼処理炉の略円筒面上または略円筒面と端面との縁に取りつ
けられ、その取りつけ方向が、ダクトＢ導入口を通る炉の略円筒面に略垂直な平面上にお
いて傾けられた方向であることを特徴とする前記（１）に記載の排ガス燃焼処理装置。
（３）排ガスの燃焼処理炉の形状について、以下の式を満たすことを特徴とする前記（１
）または（２）に記載の排ガス燃焼処理装置。
【０００８】
Ｄ／Ｌ≦０．４
ただし、Ｄ：燃焼処理炉の平均炉幅
Ｌ：燃焼処理炉の炉長
（４）排ガスの燃焼処理炉内において、ダクトAのない端面とダクトBとの間に、板によって炉の断面開口部面積が狭められている部分が、少なくとも１箇所設けられてなることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の排ガス燃焼処理装置。
（５）板によって炉の断面開口部面積が狭められている部分における開口部面積が、炉の最も大きい断面開口部面積の60％以下であることを特徴とする前記（４）に記載の排ガス燃焼処理装置。
（６）略円筒状の排ガスの燃焼処理炉において、処理する排ガスの全てを炉の中心軸方向に流れる中心流として導入し、空気を炉の内壁部を旋廻流として１ヶ所以上の導入口から該燃焼処理炉に導入することを特徴とする排ガス燃焼処理方法。
（７）略円筒状の排ガスの燃焼処理炉において、処理する排ガスの一部を炉の中心軸方向に流れる中心流として該燃焼処理炉へ導入し、残りの処理する排ガスを炉の内壁部を旋廻しながら流れる旋廻流として１ヶ所以上の導入口から該燃焼処理炉に導入し、さらに空気を炉の内壁部を旋廻しながら流れる旋廻流として１ヶ所以上の排ガス導入口とは別の導入口から該燃焼処理炉に導入することを特徴とする排ガス燃焼処理方法。
（８）略円筒状の排ガスの燃焼処理炉において、処理する排ガスの一部を炉の中心軸方向に流れる中心流として該燃焼処理炉へ導入し、残りの処理する排ガスを炉の内壁を旋回流として１ヶ所以上の導入口から該燃焼処理炉に導入することを特徴とする排ガス燃焼処理方法。
（９）略円筒状の排ガスの燃焼処理炉の内壁を旋廻流として導入される空気または高酸素濃度の排ガスに、導入前に助燃用燃焼ガスを混合することを特徴とする前記（６）〜（８）のいずれかに記載に排ガス燃焼処理方法。
（１０）略円筒状の排ガスの燃焼処理炉に導入する低酸素濃度である排ガスのうちの少なくとも一部に、導入前に燃焼補助用として空気または高酸素濃度である排ガスを混合しておくことを特徴とする前記（６）〜（９）のいずれかに記載の排ガス燃焼処理方法。
（１１）燃焼処理炉内に導入する排ガスについて、以下の式を満たすことを特徴とする前記（６）〜（１０）のいずれかに記載の排ガス燃焼処理方法。
【０００９】
Ｄｖ／Ｌｖ≦０．４
ただし、Ｄｖ：燃焼処理炉内での旋廻流の平均径
Ｌｖ：中心流の燃焼処理炉内通過部の長さ
（１２）燃焼処理炉内に導入する排ガスの流量について、以下の式を満たすことを特徴とする前記（６）〜（１１）のいずれかに記載の排ガス燃焼処理方法。
【００１０】
Ｖｒ／Ｖｃ≧７
ただし、Ｖｒ：旋廻流量の和
Ｖｃ：中心流量
（１３）燃焼処理炉内に導入する排ガスの燃焼熱量について、以下の式を満たすことを特徴とする前記（６）〜（１２）のいずれかに記載の排ガス燃焼処理方法。
【００１１】
Ｑｂｅ‐ｒ／Ｑｂｅ‐ｃ≦０．３
ただし、Ｑｂｅ‐ｒ：旋廻流排ガス中に元来含まれる自燃成分の燃焼熱量
Ｑｂｅ‐ｃ：中心流排ガス中に元来含まれる自燃成分の燃焼熱量
（１４）燃焼処理炉内に導入されるガスの熱量について、以下の式を満たすことを特徴とする前記（６）〜（１３）のいずれかに記載の排ガス燃焼処理方法。
【００１２】
［Ｑｒ／Ｖｒ］／［Ｑｃ／Ｖｃ］≧０．１
ただし、
【００１３】
【数１】
2006308275.tif 000003
【発明の効果】
【００１４】
以下に説明するとおり、本発明の燃焼処理装置または燃焼処理方法では、燃焼処理炉内の温度斑が小さく、排ガスが高温部分に効率的に接触するため、排ガスを確実に燃焼させて分解処理、無害化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に示す実施態様に基づいて、本発明についてさらに詳細に説明する。
図１ａは本発明に係る排ガス燃焼処理装置の一例を示す見取り図で、図１ｂはその側面図、図１ｃは図１ｂで示すＡ−Ａ′矢視断面図である。
【００１６】
処理される排ガスは、導入ダクト２からと導入ダクト３−１、３−２の少なくとも一方とから導入され、燃焼処理炉１内で燃焼、分解されたのち、排出ダクト４より排出される。
【００１７】
本排ガス処理装置における燃焼処理炉（以下、単に炉ということがある）１の例では排ガス導入のダクトを３つ有しており、形状は略円筒状である。ここで略円筒とは、両端面間６−１，６−２の間のどの断面においてもその形状が真円または楕円である円筒を含むものであり、楕円の場合はその楕円について、短径／長径≧０．８を満たすものであることが好ましい。また、計器のための孔や扉などによる凹凸や製作上形成される歪みや凹凸はその有無に関係なく略円筒に該当するとみなす。また略円筒面とは、略円筒の曲面を形成している側面のことである。ここで、略円筒状の端面６−１、６−２と円筒面５のなす角度θ１、θ２は９０°が望ましいが、占めるスペースの観点から７０°〜１００°であってもよい。
【００１８】
また、排ガス導入ダクトのうち、１つの導入ダクト２は、その導入口２−ａが炉１の端面６−１の中心点を含み、その取りつけ方向が略円筒の中心軸方向に並行となっており、残りの導入ダクト３−１、３−２はその取りつけ方向と、導入口３−１−ａ、３−２−ａにおける炉１の略円筒面５の接面７−１、７−２とのなす角度α１、α２が９０°以外となっている（図１ａでは接面７−１、角度α１を省略）ことが重要であり、角度α１、α２は２０°〜６０°であることが好ましい。ここで、導入ダクト３−１、３−２は略円筒面５のみに取りつけられていてもよいし、一部のみ、すなわち略円筒面５と端面６−１との間にまたがってとりつけられていてもよい。また、導入ダクト３−１、３−２の導入口３−１−ａ、３−２−ａは導入ダクト２の導入口２−ａのない端面６−２よりも導入ダクト２の導入口２−ａのある端面６−１に近い距離に取りつけられている。なお、導入ダクト３−１、３−２はガスの組成によっては一方がなくてもよく、または逆に同様の導入ダクトがさらに１つ以上あってもかまわない。
【００１９】
図２、図３は本発明の排ガス燃焼処理装置の他の実施例を示す側面図である。前述のとおり、図１ａ〜図１ｃに示す例の燃焼処理装置では図１ｃからわかるように、導入ダクト３−１、３−２はその取りつけ方向と該導入口３−１−ａ、３−２−ａにおける炉の略円筒面の接面７−１、７−２とのなす角度γ１、γ２が９０°以外であり、角度γ１、γ２は２０°〜６０°であることが好ましい。また図１ｂからわかるように、その取りつけ方向は、導入ダクト３−１、３−２の導入口３−１−ａ、３−２−ａを通る、炉の略円筒面に略垂直な平面８−１、８−２上にある。ここで、略垂直な平面というのは平面８−１や８−２の、炉の略円筒面とのなす角度β１、β２が８５°〜９５°であることが好ましい。この構成により、図２、図３に示すように、導入ダクト３−１、３−２の取りつけ方向がそれぞれ導入ダクト３−１、３−２の導入口３−１−ａ、３−２−ａを通る炉の略円筒面５に垂直な平面８−１、８−２上にない場合よりも円筒の燃焼処理炉１内での旋廻流の旋廻数が多くなり、炉壁部分での流れの斑がなくなるため、より確実に旋廻流が中心炎を包み込むことができ、排ガスをより効率的に分解させることができる。
【００２０】
また、導入ダクト２、３−１、３−２に流れるガスの種類によっては、それぞれ処理炉
導入前に予め燃焼補助用の空気を混合させるのがよい。
【００２１】
また、炉１の炉長Ｌと炉の平均炉幅Ｄ（図１ａ参照）について、Ｄ／Ｌ≦０．４であることが望ましく、０．１≦Ｄ／Ｌ≦０．４であることがより望ましい。以上のように構成することにより、中心火炎が炉壁部まで行き渡るため、機幅方向の温度斑が軽減し、効率的に分解することが可能となる。ここで、平均炉幅とは、略円筒断面のうち断面の面積が最大部の平均直径と最小部の平均直径の平均値とする。なお平均直径とは、断面の直径の最長部と最短部の平均値とする。
【００２２】
なお炉長Ｌや平均炉幅Ｄは本明細書では炉内部における長さをさす。
【００２３】
また炉内には図６，７に示すように、ダクトAのない端面とダクトBとの間に、板９によって炉の断面開口部面積が狭まっている部分を設けるとさらに好ましい。ここで、炉の断面とは、略円筒状の炉の長手方向に直交する面による炉の断面をいう。開口部を部分的に炉の最も大きい断面開口部よりも狭くすることにより、炉内でガスがより混合され機幅方向の温度斑が軽減され、排ガスをより効率的に分解することが可能となるからである。図６や７ではかかる部分を２箇所設けてある。その設置箇所は多いほど好ましいが、多すぎても効果の増加があまりみられないこともあり、また、圧損増加によって排ガスの送気により大きなエネルギーを消費するため、２箇所から４箇所とするのがより好ましい。
【００２４】
断面開口部面積が狭まっている部分における開口部の位置には特に制限はなく、図６，７に示すように炉の断面形状の片側一部の形状をした板の設置によって作られる位置でもよく、またパンチング状の板や、中心部がくりぬかれたドーナツ状の板の設置によって作られる位置でもよい。ただし断面開口部面積が狭まった場所を複数箇所設置する場合には、その隣合う２箇所の開口部の位置が重なり合わないように、たとえば、図６，７に示すように逆になるようにした方がよりガス混合効果が増すため好ましい。
【００２５】
また、断面開口部面積が狭められている部分における開口部面積は、炉内で最も大きい断面開口部の断面積の60％以下、好ましくは20％以上60%以下であるのが良い。60%を超えるとそのガスの混合効果の低減につながり、20%未満であると圧損増加によって排ガスの送気により大きなエネルギーを消費するようになるためである。
【００２６】
次に、本発明の排ガス燃焼処理装置を用いた排ガス燃焼処理方法について説明する。
【００２７】
本発明の排ガス燃焼処理方法の一実施態様として、燃焼処理させる排ガスは全て導入ダクト２より炉の中心軸方向に流れる中心流として燃焼処理炉１内へ導入させて炉内で中心火炎を形成させ、一方で導入ダクト３−１からは空気を導入させて旋廻流を形成させる方法がある。上記方法により、旋廻流が中心火炎を包みこむため中心流の壁部近くにおける温度低下が抑制され、また中心火炎の炉壁部への流出を防止することができるため、全体として排ガスの燃焼効率が高くなる。
【００２８】
しかしながら、処理排ガス量が燃焼処理炉１の大きさに対して過大である場合、すべて
導入ダクト２より中心流として導入するとそれに応じた旋廻流としての空気を導入しなけ
ればならないため、炉に投入させるガス総流量が莫大になり、滞留時間が低下し、燃焼効
率の低下につながる。このような場合で排ガスの種類が複数あり、かつ、各排ガスの燃焼
熱量に大きな差がある場合には、燃焼熱量の高い排ガスを導入ダクト２から中心流として
導入し、他の排ガスを、空気を導入する導入ダクト３−１とは別の導入ダクト３−２より
旋廻流として導入するとよい。この方法により導入ダクト３−１からの空気の流量を削減
でき、滞留時間の増加が図れるため燃焼効率が向上する。なおこの時、空気と排ガスを予
め混合してから導入ダクト３−１より導入してもよいが、導入ダクト３−１内の圧損上昇
を抑制するために導入口３−１−ａの面積を大きくせざるを得ず、旋廻流の形状が乱れや
すくなるため、別々の導入口より導入した方がより好ましい。
【００２９】
さらにこの時、燃焼熱量の低い方の排ガスの量が十分な場合には、空気自体は導入せず、旋廻流は全て該排ガスの導入により形成させて、排ガス分解処理をしてもよい。空気の使用量を完全に削減でき、また、滞留時間の増加が図れるため燃焼効率がより向上する。
【００３０】
一方で、排ガス中の成分の燃焼熱量のみではガスの分解に必要な燃焼温度まで温度上昇できない時は、導入前に空気に助燃用燃焼ガスを混合させて燃焼熱量を高くした後、バーナー炎状で炉の内壁部を旋回しながら流れる旋回流として燃焼処理炉１内に導入する。この方法により、排ガスの分解処理に必要な燃焼温度まで温度上昇できるのは無論、旋廻流の温度自体も高くなるため機幅方向での温度斑が軽減され、より排ガスの燃焼効率が高くなる。この時、空気の役割は酸素を供給して助燃用燃焼ガスの燃焼を促進させることであり、空気と助燃用燃焼ガスの流量比にはその助燃用燃焼ガスの種類より適した比があるので、その比になるように混合することが望ましい。またこの時、燃焼処理炉１に導入する１種類または複数種類の排ガスの中に高酸素濃度である排ガスがある場合には、空気の代用として該排ガスを用い、助燃用燃焼ガスを混合させて燃焼処理炉１内に旋廻流として導入してもよい。
【００３１】
また、燃焼処理炉１に導入する１種類または複数種類の排ガスの中に低酸素濃度である排ガスがある場合には、燃焼処理炉１への導入前に燃焼補助用空気を混合しておくことがよい。この方法により炉内での排ガスがより効率よく燃焼される。またこのとき、燃焼処理炉１に導入する１種類または複数種類の排ガスの中に高酸素濃度である排ガスがある場合には、燃焼補助用空気の代用として該排ガスを用いてもよい。この方法により燃焼処理炉１に投入する空気の量を削減できるので滞留時間の増加が図れ、燃焼効率が向上する。      
【００３２】
なお前述の低酸素濃度とは酸素濃度が５ｖｏｌ％未満であることをさし、高酸素濃度とは酸素濃度が５ｖｏｌ％以上であることをさす。
また、燃焼処理炉１内に導入する排ガスの流れについて以下の条件を満たすことが望ましい。
【００３３】
Ｄｖ／Ｌｖ≦０．４
より望ましくは、
０．１≦Ｄｖ／Ｌｖ≦０．４
である。
ただし、Ｄｖ：燃焼処理炉１内での旋廻流の平均径
Ｌｖ：中心流の燃焼処理炉１内通過部の長さ
ここで、旋廻流の平均径Ｄｖは燃焼処理炉１の平均炉幅Ｄと同じ長さであり、中心流の燃焼処理炉内通過部の長さＬｖは燃焼処理炉の炉長Ｌと同じ長さと定義する。以上の条件を満たすことにより、中心火炎が炉壁部まで行き渡るため機幅方向の温度斑が軽減され、排ガスを効率的に分解することが可能となる。
【００３４】
また、燃焼処理炉１内に導入する排ガスの流量について以下の条件を満たすことが望ましい。
【００３５】
Ｖｒ／Ｖｃ≧７
より望ましくは、
７≦Ｖｒ／Ｖｃ≦２０
である。
ただし、Ｖｒ：旋廻流量（の総和）
Ｖｃ：中心流量
以上の条件を満たすことにより、旋廻流が中心火炎を十分に包むことができるため、炉壁部の保温がなされ機幅方向の温度斑が軽減し、排ガスを分解することが可能となる。Ｖｒ／Ｖｃが７未満では機幅方法の温度斑が増大して分解効率の低減につながり、２０を超過すると相対的に中心火炎が小さくなり火炎の形状安定性が下がるため十分に燃焼できなくなる。
【００３６】
また、燃焼処理炉１内に導入する排ガスの燃焼熱量について、以下の条件を満たすことが望ましい。
【００３７】
Ｑｂｅ‐ｒ／Ｑｂｅ‐ｃ≦０．３
より望ましくは、
０．０５≦Ｑｂｅ‐ｒ／Ｑｂｅ‐ｃ≦０．３
である。
ただし、Ｑｂｅ‐ｒ：旋廻流排ガス中に元来含まれる自燃成分の燃焼熱量
Ｑｂｅ‐ｃ：中心流排ガス中に元来含まれる自燃成分の燃焼熱量
以上の条件を満たすことにより、燃焼分解成分の多くが中心流に含まれ中心炎がより安定して形成されるため排ガスを効率的に分解することができる。
【００３８】
また、燃焼処理炉１内に導入されるガスの熱量について、以下の条件を満たすことが望ましい。
【００３９】
［Ｑｒ／Ｖｒ］／［Ｑｃ／Ｖｃ］≧０．１
より望ましくは、
０．１≦［Ｑｒ／Ｖｒ］／［Ｑｃ／Ｖｃ］≦２０
である。
ただし、
【００４０】
【数２】
2006308275.tif 000004
【００４１】
以上の条件を満たせば、中心流の発熱反応による上昇温度よりも旋廻流の発熱反応による上昇温度の方が高くなるため両者の温度差が小さくなり、排ガスを効率的に分解することが可能となる。逆に［Ｑｒ／Ｖｒ］／［Ｑｃ／Ｖｃ］が０．１未満であると、中心流の発熱反応による上昇温度に対して旋廻流の発熱反応による上昇温度が著しく小さくなるため機幅方法の温度斑が増大して分解効率の低減につながり、また２０を超過すると、炉壁部の温度が非常に高くなるため熱で内壁が割れるなど損傷する可能性が生じる。
【００４２】
また、燃焼処理炉１に投入する処理排ガスや空気等のガスの総流量は、炉内での排ガス混合性や、炉内温度むらなどによる燃焼分解効率への影響を考慮して１０００〜４００００Ｎｍ３／ｈであることが望ましい。
【実施例】
【００４３】
実施例１
アクリル系繊維として、アクリロニトリル系の重合体を紡糸、延伸、水洗した後、油剤を付着し、繊維糸条を得た。この糸条の群を連続生産にて炭素繊維にすべく、この糸条の群の高温処理炉（１）入側での合計の通過量を２００ｋｇ／ｈとして、高温熱処理炉（１）にて２００℃〜３００℃の空気雰囲気下で８０分間熱処理したのち、高温熱処理炉（２）にて５００℃〜１８００℃の窒素雰囲気下で１０分間熱処理し、炭素繊維を得た。この時、高温処理炉（１）での新鮮空気の給気流量、排ガス流量はともに３５００Ｎｍ３／ｈ、排ガス温度は２００℃とした。また高温処理炉（２）での新鮮窒素の給気流量、排ガス流量はともに３００Ｎｍ３／ｈ、排ガス温度は４００℃とした。これら排ガスには有毒で環境負荷の高いＨＣＮが含まれている（排ガスを放出する前にＨＣＮを分解処理する必要がある。）が、本例では高温熱処理炉（１）の排ガス中のＨＣＮの濃度が０．１ｖｏｌ％、高温処理炉（２）からの排ガス中のＨＣＮの濃度が２ｖｏｌ％であった。また、この時、各排ガスの自燃成分の燃焼熱量は、高温処理炉（１）からの排ガスで１１ｋｃａｌ／Ｎｍ３、高温処理炉（２）からの排ガスで１２５０ｋｃａｌ／Ｎｍ３となった。これらの排ガスを炉長Ｌが３ｍ、炉幅Ｄが１．１ｍである図１ａ〜図１ｃに示す形式の燃焼処理装置にて燃焼分解処理を実施した。導入ダクト２からは予め１５０Ｎｍ３／ｈの空気と混合させた高温熱処理炉（２）からの排ガス３００Ｎｍ３／ｈを導入口２−ａにて４００℃で導入した。また、導入ダクト３−１からは灯油５０ｌ／ｈと高温熱処理炉（１）からの排ガスのうち５００Ｎｍ３／ｈを混合したガスを導入口３−１−ａにて２００℃で導入し、導入口で点火させた。灯油の燃焼熱量は８０００ｋｃａｌ／ｌであった。また導入ダクト３−２からは高温処理炉（１）からの残りの排ガス３０００Ｎｍ３／ｈを導入口３−２−ａにて２００℃で導入した。以上のようにして燃焼分解処理を実施した結果、炉内燃焼温度は８００℃となり、処理後排ガスのＨＣＮ濃度は５ｖｏｌｐｐｍとなり十分分解処理できていた。なお前述、及び後述の実施例、比較例における空気、排ガスの比熱はすべて０．３５ｋｃａｌ／Ｎｍ３・℃であった。
【００４４】
実施例２
実施例１において糸条の群３組を組別に高温熱処理炉（１）、高温熱処理炉（２）にて焼成し炭素繊維を得た。この時、各組にて糸条の群の高温熱処理炉（１）入側での合計の通過量を７００ｋｇ／ｈとし、各組の高温処理炉（１）での新鮮空気の給気流量、排ガス流量はともに１１５００Ｎｍ３／ｈ、各組の高温処理炉（２）での新鮮窒素の給気流量、排ガス流量はともに１０００Ｎｍ３／ｈとし、残りの炉の条件は実施例１と同様とした。この時、各組の高温熱処理炉（１）の排ガス中のＨＣＮの濃度が０．１ｖｏｌ％、各組の高温熱処理炉（２）からの排ガス中のＨＣＮの濃度が２ｖｏｌ％であった。またこの時の排ガスの自燃成分の燃焼熱量は、高温熱処理炉（１）からの排ガスで各組１０ｋｃａｌ／Ｎｍ３、各高温熱処理炉（２）からの排ガスで各組１３１０ｋｃａｌ／Ｎｍ３となった。これら各組からの排ガスを高温熱処理炉別毎に混合させ、高温処理炉（１）からの総排ガス量３４５００Ｎｍ３／ｈと高温熱処理炉（２）からの総排ガス量３０００Ｎｍ３／ｈを、炉長Ｌが６．２ｍ、炉幅Ｄが２ｍである図１に示す形式の燃焼処理装置にて燃焼分解処理を実施した。導入ダクト２からは予め１５００Ｎｍ３／ｈの空気と混合させた高温熱処理炉（２）からの排ガス３０００Ｎｍ３／ｈを導入口２−ａにて４００℃で導入した。また導入ダクト３−１からは灯油５００ｌ／ｈと高温熱処理炉（１）からの排ガスのうち５０００Ｎｍ３／ｈを混合したガスを導入口３−１−ａにて２００℃で導入し、導入口で点火させた。灯油の燃焼熱量は８０００ｋｃａｌ／ｌであった。また導入ダクト３−２からは高温処理炉（１）からの残りの排ガス２９５００Ｎｍ３／ｈを導入口３−２−ａにて２００℃で導入した。以上のようにして燃焼分解処理を実施した結果、炉内燃焼温度は８００℃となり処理後排ガスのＨＣＮ濃度は５ｖｏｌｐｐｍとなり十分分解処理できていた。  
【００４５】
実施例３
図２で示す形式の燃焼処理装置を用い、実施例１と同様な条件でガスを燃焼処理炉１に導入して燃焼分解処理を行った。このときの炉内燃焼温度も８００℃となり、処理後排ガスのＨＣＮ濃度は１５ｖｏｌｐｐｍとなり分解処理できていた。
【００４６】
実施例４
実施例１において旋廻流と中心流の比をかえるべく、高温熱処理炉（１）からの排ガスのうち５００Ｎｍ３／ｈを高温処理炉（２）からの排ガス３００Ｎｍ３／ｈと混合させた。高温熱処理炉（１）からの排ガスには空気が十分含まれているため実施例１のような空気とのあらたな混合はせず、この排ガスを導入ダクト２より導入口２−ａにて３５０℃で燃焼処理炉１内に導入した。また導入ダクト３−１からは灯油４５ｌ／ｈと高温熱処理炉（１）からの排ガスのうち４５０Ｎｍ３／ｈを混合して導入口３−１−ａにて２００℃で導入し、点火させた。また、導入ダクト３−２からは高温処理炉（１）からの残りの排ガス２５５０Ｎｍ３／ｈを導入口３−２−ａにて２００℃で導入し、他の条件は実施例１と同様として燃焼分解処理を行った。この時炉内燃焼温度は８００℃となり、処理後のＨＣＮの濃度は２０ｖｏｌｐｐｍとなり、やや分解処理能力は減少していた。
【００４７】
実施例５
実施例１において、炉長Ｌが２．５ｍ、炉幅Ｄは１．５ｍである図１ａ〜図１ｃで示す形式の燃焼処理装置を用い、他の条件は同様にして燃焼分解処理を行なった。この時炉内燃焼温度は８００℃となり、処理後のＨＣＮの濃度は２０ｖｏｌｐｐｍとなりやや分解処理能力は減少していた。
【００４８】
実施例６
実施例１において、導入ダクト２からは、高温熱処理炉（１）からの排ガスのうち７５Ｎｍ３／ｈと高温処理炉（２）からの排ガスのうち２２５Ｎｍ３／ｈと空気１５０Ｎｍ３／ｈを混合したガスを、導入口２−ａにて４００℃にて導入した。また導入ダクト３−１からは灯油５０ｌ／ｈと高温熱処理炉（１）からの排ガスのうち５００Ｎｍ３／ｈを混合したガスを、導入口３−１−ａにて２００℃で導入し、点火させた。また導入ダクト３−２からは高温熱処理炉（１）からの残りの排ガス２９２５Ｎｍ３／ｈと高温処理炉（２）からの残りの排ガス７５Ｎｍ３／ｈを混合したガスを、導入口３−２−ａにて２００℃で導入し、他の条件は実施例１と同様として燃焼分解処理を行った。この時炉内燃焼温度は８００℃となり、処理後のＨＣＮの濃度は２０ｖｏｌｐｐｍとなりやや分解処理能力は減少していた。
【００４９】
実施例７
図６で示すように、板９の設置によって２箇所で断面開口部面積を狭めた以外は実施例１と同様な装置、条件でガスを燃焼処理炉１に導入して燃焼分解処理を行った。なお、板９を設置した部分の断面開口部面積は、板９を設置していない部分の断面開口部面積の７０％であった。このときの炉内燃焼温度は８００℃となり、処理後排ガスのＨＣＮ濃度は４ｖｏｌｐｐｍとなり実施例１よりもさらに十分な分解処理ができていた。
【００５０】
実施例８
図７で示すように、板９の設置によって２箇所で断面開口部面積が狭めた以外は実施例１と同様な装置、条件でガスを燃焼処理炉１に導入して燃焼分解処理を行った。なお、板９を設置した部分の断面開口部面積は、板９を設置していない部分の断面開口部面積の４０％であった。このときの炉内燃焼温度は８００℃となり、処理後排ガスのＨＣＮ濃度は２ｖｏｌｐｐｍとなり実施例７よりもさらに十分な分解処理ができていた。
【００５１】
比較例１
図１ａ〜図１ｃに示す燃焼処理装置において、図４に示す導入ダクト２がない形式の燃焼処理装置を用いて実施例１と同様に排出される排ガスに対し、導入ダクト３−１からは、高温処理炉（１）からの排ガスのうち５００Ｎｍ３／ｈと灯油５０１／ｈとを混合させたガスを導入口３−１−ａにて２００℃で燃焼処理炉１内に導入し、点火させた。また導入ダクト３−２からは高温処理炉（１）からの残りの排ガス３０００Ｎｍ３／ｈと高温処理炉（２）から排出される３００Ｎｍ３／ｈとを混合させたガスを導入口３−２−ａにて２００℃で燃焼処理炉１内に導入した。以上のようにして燃焼分解処理を行った結果、炉内燃焼温度は８００℃となったが、旋廻流しか生じていないため、処理後のＨＣＮの濃度は２００ｖｏｌｐｐｍとなり分解処理能力は不十分であった。
【００５２】
比較例２
図１に示す燃焼処理装置において、図５に示す導入ダクト３−１，３−２がない形式の
燃焼処理装置を用いて、実施例１と同様に排出される排ガスに対し、導入ダクト２から高
温処理炉（１）からの排ガス３５００Ｎｍ３／ｈと灯油５０ｌと高温処理炉（２）からの排出ガス３００Ｎｍ３／ｈを予め混合した後、導入口２−ａにて２００℃で燃焼処理炉１に導入して点火し、燃焼分解処理を行った。この時炉内燃焼温度は８００℃となったが、中心流しか生じていないため処理後のＨＣＮの濃度は５００ｖｏｌｐｐｍとなり分解処理能力は不十分であった。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１ａ】本発明の排ガス燃焼処理装置の一例を示す見取り図である。
【図１ｂ】図１ａの側面図である。
【図１ｃ】図１ｂのＡ−Ａ’矢視図である。
【図２】本発明の排ガス燃焼処理装置の他の実施例を示す側面図である。
【図３】本発明の排ガス燃焼処理装置のさらに他の実施例を示す側面図である。
【図４】従来の排ガス燃焼処理装置の一例を示す見取り図である。
【図５】従来の排ガス燃焼処理装置の他の一例を示す見取り図である。
【図６】本発明の排ガス燃焼処理装置のさらに他の実施例を示す透視側面図である。
【図７】本発明の排ガス燃焼処理装置のさらに他の実施例を示す透視側面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１：燃焼処理炉
２：導入ダクト
２−ａ：導入ダクト２の導入口
３−１：導入ダクト
３−１−ａ：導入ダクト３−１の導入口
３−２：導入ダクト
３−２−ａ：導入ダクト３−２の導入口
４：排出ダクト
５：略円筒面
６−１：燃焼処理炉の端面
６−２：燃焼処理炉の端面
７−１：導入ダクト３−１の導入口３−１−ａにおける、炉の略円筒面５の接面（仮想面）
７−２：導入ダクト３−２の導入口３−２−ａにおける、炉の略円筒面５の接面（仮想面）
８−１：導入ダクト３−１の導入口３−１−ａを通る、炉の略円筒面５に垂直な平面（仮想面）
８−２：導入ダクト３−２の導入口３−２−ａを通る、炉の略円筒面５に垂直な平面（仮想面）
９：板
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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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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【図７】
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