(57)【要約】【課題】臭気を含む排ガスの熱交換並びに触媒酸化を効率よく行わせ、脱臭効果を向上させる簡単な構成の脱臭装置を提供する。【解決手段】臭気を含む排ガスを受入れて浮遊塵などを除去する機能を備えた排ガス受入れチャンバー２と、このチャンバーに直結する吸引用のファン８と、前記ファン８によって吸引された排ガスを昇温させる熱交換器１０および触媒充填室２０とを含んで構成され、熱交換器１０からの加熱排出ガスを前記排ガス受入れチャンバー２内に導いて受入れた排ガスと混合して余熱するように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
臭気を含む排ガスを受入れて浮遊塵などを除去する機能を備えた排ガス受入れチャンバーと、この排ガス受入れチャンバーに直結する吸引用のファンと、前記ファンによって吸引された排ガスを昇温させる熱交換器および触媒充填室とを含んで構成され、熱交換器からの加熱排出ガスを前記排ガス受入れチャンバー内に導いて受入れた排ガスと混合して余熱するように構成されていることを特徴とする脱臭装置。
【請求項２】
前記熱交換器は、外套内部に軸線に沿って設けられる内套を排ガス流動部として、その内套の両側に形成される加熱ガス室間を、内套内部を横断する多数の熱交換チューブで接続され、一方の加熱ガス室に排気管接続口が設けられ、他方の加熱ガス室の端部にバーナーが取付けられ、前記内套の下流側上部に触媒充填室と通じる昇温されたガスの出口が形成されている構成である請求項１に記載の脱臭装置。
【請求項３】
外套の側部に設けられる排気管接続口は、前記内套を横断して設けられる多数の熱交換チューブの分布をほぼ等分する範囲の中程に位置するようにして複数設けられる請求項２に記載の脱臭装置。
【請求項４】
触媒充填室には、表面に触媒を担持させた多孔質の触媒ユニットを積層充填されている構成である請求項１に記載の脱臭装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、堆肥生成装置などで発生する臭気を効率よく除去できる脱臭装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
畜産施設などで発生する家畜ふんや水産物の処理場などで生じる解体廃棄物などの堆肥化処理施設では、その堆肥化処理に際して有機物の分解過程で臭気が発生する。そのために、臭気を含んだ排ガスは、周囲の環境に影響を与えない状態に脱臭処理して排出することが悪臭防止法によって義務付けられている。
【０００３】
臭気を含んだ排ガスの脱臭手段については、主に堆肥化処理設備の一部として燃焼、酸アルカリなどの薬液による洗浄、オゾンによる酸化分解、光触媒の活性を利用した分解、あるいは微生物による脱臭などの方法が知られている。しかしながら、これら方法による処理には多くの装置、施設やランニングコストがかかり、単独で利用されている場合が多く、充分な脱臭処理が困難な場合があるので、合理化しようとする試みがある（例えば特許文献１）。また、脱臭ガスの成分が堆肥化処理設備で発生するものと異なるが、化学プラントなどで発生する有臭ガスの脱臭処理を、ガスタービン装置からの排ガスを利用して触媒酸化方式で行う技術が特許文献２によって知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４４５３３号公報
【特許文献２】特開２００３−２５１１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記先行技術（特許文献１）による脱臭処理では、微生物による脱臭と、酸化チタンを光触媒とした有機物分解による脱臭とを併用する方法が開示されている。しかし、この先行技術のみならず排ガス処理に水を使用する設備では、ガス処理後の排水を系外（外部）に放出するにあたり浄化処理を必要とし、この水処理が十分でないと場合によっては二次的な弊害が発生することもある。
【０００６】
また、触媒酸化方式によるガス中の臭気を脱臭する方式では、処理過程で水を使用しないで処理できるので、廃水処理を要しない利点があるが、前記特許文献２に記載されているように、化学プラントでの排ガス脱臭処理の技術をそのまま処理規模の小さい設備に適用することは困難である。すなわち、触媒酸化の活性化のため非処理ガスを昇温させる熱交換器では、加熱するためにバーナーで燃料を燃やし触媒装置に送られる排ガスを所要温度に昇温させる方式が採用されるのでどうしても熱効率が低く、効率を高めようとすると、加熱のための燃料消費量が増加して燃料コストがアップするという問題がある。また、触媒装置における排ガスと触媒との接触効果を高めることが重要である。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、臭気を含む排ガスの熱交換並びに触媒酸化を効率よく行わせ、脱臭効果を向上させる簡単な構成の脱臭装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明による脱臭装置は、
臭気を含む排ガスを受入れて浮遊塵などを除去する機能を備えた排ガス受入れチャンバーと、この排ガス受入れチャンバーに直結する吸引用のファンと、前記ファンによって吸引された排ガスを昇温させる熱交換器および触媒充填室とを含んで構成され、熱交換器からの加熱排出ガスを前記排ガス受入れチャンバー内に導いて受入れた排ガスと混合して余熱するように構成されていることを特徴とするものである（第１発明）。
【０００９】
前記発明において、前記熱交換器は、外套内部に軸線に沿って設けられる内套を排ガス流動部として、その内套の両側に形成される加熱ガス室間を、内套内部を横断する多数の熱交換チューブで接続され、一方の加熱ガス室に排気管接続口が設けられ、他方の加熱ガス室の端部にバーナーが取付けられ、前記内套の下流側上部に触媒充填室と通じる昇温されたガスの出口が形成されている構成であるのがよい（第２発明）。
【００１０】
前記第２発明において、外套の側部に設けられる排気管接続口は、前記内套を横断して設けられる多数の熱交換チューブの分布をほぼ等分する範囲の中程に位置するようにして複数設けられるのがよい（第３発明）。
【００１１】
前記第１発明において、触媒充填室には、多孔質のセラミック層の表面に触媒を担持させてなる触媒ユニットを積層充填されている構成であるのがよい（第４発明）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、臭気を含む排ガスを受入れる排ガス受入れチャンバーに、触媒酸化の活性化を促進させるための熱交換処理後の加熱排出ガスを受入れて、その加熱排出ガスと新たに送り込まれる前記排ガスとを混合させ、熱交換器に導入される前の低温の被処理排ガスを予熱するようにされているので、熱交換器による所要温度までの昇温を短時間で高めることができる。しかも、加熱には多数の熱交換チューブが配される内套部を被処理排ガスが横断するようにさせるので、気体−気体の熱交換であるにもかかわらず伝熱効果を高めることができ、予熱効果と相俟って加熱を有効に行うことができ、燃料消費量を低減できて運転コストの削減を図ることができる。さらに、触媒との接触効率を高めて臭気成分の酸化分解を促進させ、簡単な設備で短時間に無臭化処理する、すなわち、脱臭できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明に係る脱臭装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
図１には堆肥化処理設備で発生する排ガスの脱臭に適用される本実施形態の脱臭装置の外観正面図が示されている。図２には図１の平面図が、図３には脱臭装置に組み込まれている熱交換器の縦断面図が、図４には図３のＡ−Ａ視図が、図５には触媒充填室に組み込まれる触媒ユニットの一例を表わす図が、それぞれ示されている。
【００１５】
この実施形態の脱臭装置１は、堆肥化処理設備からの排気ダクト３と接続されて排ガスを受入れる排ガス受入れチャンバー２と、この排ガス受入れチャンバー２に直結する吸引用のファン８と、そのファン８によって送り込まれる臭気を含む排ガスを昇温させる熱交換器１０および触媒充填室２０とで構成されている。
【００１６】
前記排ガス受入れチャンバー２は、一側面に前記堆肥化処理設備からの排気ダクト３との接続口４が設けられ、その排ガス流入の接続口４を備える面とは交差する向きの側面に排ガス出口５が設けられ、この排ガス出口５の手前側にフィルター６が配置されている。なお、このフィルター６は、図示省略するが、排ガス受入れチャンバー２内から取外して清掃容易に組み付けられている。また、前記排ガス流入の接続口４に平行して後述する加熱排出ガスの吹込み口７が設けられている。そして、この排ガス受入れチャンバー２の内部には、図示省略するが、接続口４から導入される臭気を帯びた排ガスと加熱排ガス（後述）との混合を促進するために、ガイド板が配置されている。また、前記フィルター６としては、金属製の耐熱フィラメントで構成されるものを用いるのが好ましい。前記ファン８は、耐熱製で、その吸引口８ａ側を吸引ダクト９によって前記排ガス受入れチャンバー２の排ガス出口５と接続され、送風口８ｂを後述する熱交換器１０の排ガス入口１４に接続されるように設けられる。
【００１７】
前記熱交換器１０は、図３および図４にその一実施形態が示されている。この熱交換器１０は周囲を閉じた直方体で耐熱構造にされ、その外套１１の内部に長手方向軸線に沿って所要内法で内套１３が配置され、この内套１３の一端に前記ファン８の送風口８ｂ側とダクト１４ａで接続される排ガス入口１４が設けられ、長手方向軸線に沿って前記内套１３の左右両側に所要の空間の加熱ガス室１５，１５′が形成されている。さらに、前記内套１３には、その軸線に直交して多数の熱交換チューブ１７が内套１３を形成する両側板１３ａ，１３ａに端部を溶接されて配置されている。前記両加熱ガス室１５，１５′はそれら熱交換チューブ１７によって連通するようにされており、一方の加熱ガス室１５の後端部（排ガス入口１４と反対の側）に加熱用のバーナー１６が軸線を熱交換器の軸線に平行して設けられる取付管１５ｂに支持され取付けられている。また、他方の加熱ガス室１５′には、加熱排出ガス出口１８，１８が二箇所に設けられ、それら加熱排出ガス出口１８，１８と前記排ガス受入れチャンバー２の吹込み口７とを配管１９によって接続されている。なお、外套１１の外側は断熱材１２によって被覆されている。
【００１８】
前記熱交換器１０における加熱排出ガス出口１８，１８は、内套１３に設けられた多数の熱交換チューブ１７群の分布をほぼ等分する範囲の中程に位置するようにして設けられ、熱交換チューブ１７を通じて流動する加熱ガスが、全体の熱交換チューブ１７で平均して流動し熱交換が行えるように設けられている。
【００１９】
前記触媒充填室２０は、ボックス構造にされて前記熱交換器１０の後部上に搭載され、前記内套１３の後上部と開放された下面で連通するようにされている。そして、内部には多孔質のセラミックに、例えば白金またはバナジウムなど白金族系金属を付着させた触媒ユニット２５を積層充填されており、頂部に処理済排ガス出口２２が設けられている。この処理済排ガス出口２２には排気ダクト（図示省略）を接続して、排ガスを大気に放出するようにされている。なお、前記触媒充填室２０の下部は、前記触媒ユニット２５を充填支持して、かつ昇温された排ガスが触媒との接触を有効にできるよう開口する構造にされている。
【００２０】
前記触媒ユニット２５としては、例えば、図５によって例示するように、気孔が無数に形成された三次元構造のセラミック製基板２５ａを、その周囲を金属製の枠体２５ｂで囲って保形されている。そして、その基板２５ａを構成する立体構造のセラミックの表面に白金族系金属（白金、バナジュウムなど）を担持されてなるものである（特開２０００−１５４０７０号公報参照）。ただし、これに限定されるものではない。
【００２１】
このように構成される本実施形態の脱臭装置１は、例えば堆肥化処理設備に併設して、その処理設備で発生する臭気を含む排ガスを排気ダクト３によって排ガス受入れチャンバー２内に導入させる。排ガス受入れチャンバー２に導入された前記排ガスは、このチャンバー内において吹込み口７から送り込まれる加熱排出ガスとを混合させる。こうすることで、加熱排出ガスの顕熱を利用して低温の臭気を含む排ガスを予熱する。
【００２２】
前記排ガス受入れチャンバー２において予熱された排ガスは、ファン８による吸引でフィルター６を通過して含有する粉塵などが除去されて、排ガス出口５を経てファン８により送風口８ｂから熱交換器１０の排ガス入口１４より内套１３に送り込まれる。
【００２３】
熱交換器１０では、外套１１内の一方の加熱ガス室１５端部に設けられるバーナー１６の作動によってその加熱ガス室１５内が加熱され、加熱ガスが内套１３の側壁に開口する多数の熱交換チューブ１７内を流れて他方の加熱ガス室１５′に流動する。バーナー１６によって燃焼される加熱ガスは、熱交換器１０の長手方向軸線に平行して燃焼炎が噴出されるように配されていて、内套１３に配設される熱交換チューブ１７がその内套１３の側壁に交差して開口されているので、加熱ガスが加熱ガス室１５に一旦滞留した状態から各熱交換チューブ１７内に流入し、他方の加熱ガス室１５′へ移動する。したがって、全体の熱交換チューブ１７にはほぼ平衡して加熱ガスが送り込まれることになる。
【００２４】
こうして熱交換チューブ１７に送り込まれる加熱ガスは、内套１３内に送り込まれる予熱された排ガス（被処理ガス）と熱交換してその排ガスを加熱する。熱交換を終えた加熱排出ガスは、他方の加熱ガス室１５′に一旦受入れられてから加熱排出ガス出口１８，１８より配管１９によって排ガス受入れチャンバー２に送り込まれる。以後この動作を繰り返し継続して送り込まれる排ガス（被処理ガス）が加熱される。
【００２５】
熱交換器１０に送り込まれる被処理ガスは、内套１３内を入口側から出口まで流動する間に熱交換チューブ１７群によって加熱され、２００〜３００℃までの範囲に加熱され、その内套１３に連通して上側に配置されている触媒充填室２０に流動する。この触媒充填室２０においては、立体構造で多孔質のセラミック製基板２５ａの表面に触媒（白金族系金属）を付着担持させてなるものを多段に積層充填されているので、加熱された被処理ガスがそのセラミック基板２５ｂの空隙を縫って上昇する間に触媒と接して、含有する臭気成分が公知の反応によって酸化分解して脱臭されるのである。この触媒酸化作用は排ガス温度が２００〜３００℃において効果的に行われる。特に、この触媒充填室２０では、前述のように立体構造で多孔質のセラミック基板２５ｂに触媒が付着される構成のものを採用することで、排ガスがその基板２５ｂ内部の空隙を通過するときの触媒付着表面との接触率が高いので、有効に触媒酸化作用が行われ、脱臭効果が高められるのである。なお、前記触媒ユニット２５は、積層充填に際して、上下方向でのユニット間の隙間の連通が生じないように、その触媒ユニット２５を組合わせておくことで上昇する被処理ガスと触媒との接触効率をよくして、酸化分解機能を確実に発揮できるようにされる。
【００２６】
こうして触媒反応で臭気を分解処理された排ガスは無臭となって触媒充填室２０を通過し、その頂部に設けられている処理済排ガス出口２２から排気ダクトを通じて大気中に放散されるのである。
【００２７】
このように本実施形態の脱臭装置によれば、触媒酸化による脱臭処理を行うにあたり、その酸化活性化のために被処理排ガスを加熱するための加熱操作で使用済みとなった加熱排出ガスを、そのまますべて被処理排ガスの予熱に使用することで、エネルギーの回収を行うようにされ、また、昇温のための熱交換に際しても効率よく伝熱操作を行うことで、燃料の消費を低減させることができ、装置全体を小型化して効率よく臭気ガスの処理が行えるのである。したがって、畜産処理施設や水産物の加工工場その他中小規模の悪臭発生施設での処理に使用して効果的であるといえる。
【００２８】
なお、本発明に趣旨に則すれば、上記実施形態に限定されるものではなく、触媒充填室の構成や被処理排ガス受入れチャンバーについて、改変することも任意なし得るものであり、それは本発明の技術的範疇に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】堆肥化処理設備で発生する排ガスの脱臭に適用される本実施形態の脱臭装置の外観正面図
【図２】図１の平面図
【図３】脱臭装置に組み込まれている熱交換器の縦断面図
【図４】図３のＡ−Ａ視図
【図５】触媒充填室に組み込まれる触媒ユニットの一例を表わす図
【符号の説明】
【００３０】
１    脱臭装置
２    排ガス受入れチャンバー
３    堆肥化処理設備からの排気ダクト
４    接続口
６    フィルター
８    ファン
１０    熱交換器
１１    外套
１３    内套
１４    排ガス入口
１５，１５′    加熱ガス室
１６    バーナー
１７    熱交換チューブ
１８    加熱排出ガス出口
１９    配管
２０    触媒充填室
２５    触媒ユニット
【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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