(57)【要約】      （修正有）【課題】より燃費に優れる排ガス二次燃焼装置を提供する。【解決手段】排ガス供給口１０ａと排ガス排出口１０ｂとを有する燃焼管１０を備え、燃焼管１０が、内部に、熱媒体２０と、熱媒体２０を加熱するための加熱手段３０とを設けた。熱媒体２０は、加熱手段３０よって加熱されることにより得た熱量を利用して、排ガス中の有害物質を分解除去する。このような熱媒体２０を用いることにより、排ガス二次燃焼装置１００の運転においては、熱媒体２０が所定温度以上に保たれてさえいれば、加熱手段３０を常時稼働させなくとも有害物質を定常的に分解し続けることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス供給口と排ガス排出口とを有する燃焼管を備え、
該燃焼管が、内部に、熱媒体と、該熱媒体を加熱するための加熱手段と、を有する、
排ガス二次燃焼装置。
【請求項２】
前記燃焼管が、内面に、ライニング材を有する、
請求項１に記載の排ガス二次燃焼装置。
【請求項３】
前記熱媒体が、セラミック、煉瓦、及び香花石からなる群より選ばれる少なくとも１種である、
請求項１又は２に記載の排ガス二次燃焼装置。
【請求項４】
前記燃焼管の内部温度に応じて、前記加熱手段を制御して前記熱媒体を加熱させる制御機構を有する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の排ガス二次燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス二次燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物の処理においては、一般的に、焼却炉にて廃棄物を焼却することが行われている。しかし、この方法では、焼却温度が低い（８００℃未満）場合には焼却時及び排煙処理時にダイオキシン等の有害物質が発生するという問題がある。また、焼却温度が高い（８００℃以上）場合にも、重金属ガスが発生することや、化石燃料を使用した助燃装置によって二酸化炭素が大量に放出されることが問題となる。この問題を解決するために、最近では熱分解反応を用いて廃棄物を処理することが検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２００５／１１０６３４号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱分解反応を用いた処理装置（以下、「熱分解装置」ともいう。）では、初めに、廃棄物中の水分が熱によって除去され（乾燥工程）、次いで、乾燥した廃棄物が低酸素状態で炭化され（炭化工程）、炭化した廃棄物が熱分解によって灰化され（灰化工程）、灰化した廃棄物が最終的にセラミック状の灰となるまで熱分解される（セラミック化工程）。
【０００５】
熱分解装置においても、主に炭化工程でダイオキシン類や一酸化炭素などの有害物質を含むガスが発生するが、発生したガスに含まれる有害物質は、セラミック化工程において熾き火のような局部高温状態（７００〜１０００℃）となっているセラミック状の灰により分解される。そのため、熱分解装置は、従来の焼却炉を有する装置と比較して、クリーンな減容設備ということができる。
【０００６】
しかし、熱分解装置の時間当たりの廃棄物処理量には限界があり、この限界を超えて処理をしようとすれば、有害物質の分解が不十分となるため、最終的に廃棄される排ガス中に有害物質が含まれる可能性が高くなる。そのため、熱分解装置においては、廃棄物処理量を容易に増大できないという問題がある。
【０００７】
この問題を解決するために、熱分解装置から排出される排ガスを二次燃焼させることにより、排ガスに含まれ得る有害物質を分解することが考えられる。しかし、その二次燃焼を、例えばガスバーナーなどの加熱手段を用いて行うとすると、二次燃焼にかかるコストが増大するため実用化が困難である。
【０００８】
また、同様の問題は、燃焼反応を用いた処理装置（以下、「焼却装置」ともいう。）においても生じ得る。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、より燃費に優れる排ガス二次燃焼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】
【００１０】
本発明者らは、上記問題点を解決するために鋭意検討した。その結果、熱媒体を用いた管状の排ガス二次燃焼装置であれば、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、以下のとおりである。
〔１〕
排ガス供給口と排ガス排出口とを有する燃焼管を備え、
該燃焼管が、内部に、熱媒体と、該熱媒体を加熱するための加熱手段と、を有する、
排ガス二次燃焼装置。
〔２〕
前記燃焼管が、内面に、ライニング材を有する、
前項〔１〕に記載の排ガス二次燃焼装置。
〔３〕
前記熱媒体が、セラミック、煉瓦、及び香花石からなる群より選ばれる少なくとも１種である、
前項〔１〕又は〔２〕に記載の排ガス二次燃焼装置。
〔４〕
前記燃焼管の内部温度に応じて、前記加熱手段を制御して前記熱媒体を加熱させる制御機構を有する、
前項〔１〕〜〔３〕のいずれか１項に記載の排ガス二次燃焼装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、より燃費に優れる排ガス二次燃焼装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の排ガス二次燃焼装置の斜視図である。
【図２】第１実施形態の排ガス二次燃焼装置の断面図である。
【図３】第２実施形態の排ガス二次燃焼装置の斜視図である。
【図４】第２実施形態の排ガス二次燃焼装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右などの位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００１５】
〔排ガス二次燃焼装置〕
本実施形態の排ガス二次燃焼装置は、排ガス供給口と排ガス排出口とを有する燃焼管を備え、該燃焼管が、内部に、熱媒体と、熱媒体を加熱するための加熱手段と、を有する。本実施形態の排ガス二次燃焼装置は、熱分解炉及び焼却炉等の一次処理装置の排ガスを燃焼する装置として用いることができる。以下、具体的な装置構成について、図１乃至図４を参照してさらに説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の排ガス二次燃焼装置の斜視図であり、図２はその断面図である。熱分解炉や焼却炉から排出される排ガスは、排ガス二次燃焼装置１００に備えられる燃焼管１０の排ガス供給口１０ａから燃焼管１０内に供給される（矢印Ｆ）。燃焼管１０内においては、熱媒体２０が加熱手段３０により所定の温度に加熱されており、有害物質を含む排ガスは、加熱された熱媒体２０により二次燃焼される。これにより、排ガス中の有害物質を分解除去することができる。その後、燃焼管１０の排ガス排出口１０ｂから有害物質が除去された排ガスが排出される。
【００１７】
燃焼管１０は、その管長を長くすることにより、燃焼管１０内における有害物質の滞留時間を増加させ、有害物質の除去をより進行させることができる。そのため、廃棄物処理量に応じて排ガス中の有害物質が増加した場合であっても、これを処理可能なように比較的自由に排ガス二次燃焼装置を設計することができる。なお、バッチ式の二次燃焼炉を用いる場合は、このような設計の自由がなく、廃棄物処理量に応じて排ガス中の有害物質が増加した場合に対応することが困難となる。
【００１８】
また、排ガス供給口１０ａから排ガス排出口１０ｂに排ガスが通過できる燃焼管１０を用いることにより、排ガスを連続的に処理することが可能となる。これにより、熱分解炉又は焼却炉から連続的に発生する排ガスを貯留する設備を設けずに排ガスを処理することが可能となる。
【００１９】
なお、燃焼管１は、管状構造を有するものであればその形状は特に制限されず、断面形状が円形であっても多角形であってもよい。さらに、排ガス供給口１０ａ及び排ガス排出口１０ｂは、燃焼管１０の末端に設けられても側面に設けられてもよい。
【００２０】
燃焼管１０は、内面にライニング材を有してもよい。ライニング材を有することにより、排ガス二次燃焼装置の耐久背がより向上する傾向にある。このようなライニング材としては、特に限定されないが、例えば、耐火セラミック（不定形耐火物）が挙げられる。
【００２１】
熱媒体２０は、加熱手段３０よって加熱されることにより得た熱量を利用して、排ガス中の有害物質を分解除去する。このような熱媒体２０を用いることにより、排ガス二次燃焼装置１００の運転においては、熱媒体２０が所定温度以上に保たれてさえいれば、加熱手段３０を常時稼働させなくとも有害物質を定常的に分解し続けることが可能となる。その結果、排ガス二次燃焼装置１００の燃費をより向上させることができる。
【００２２】
排ガス二次燃焼装置１００は、燃焼管１０の内部温度に応じて、加熱手段３０を制御して熱媒体２０を加熱させる制御機構（不図示）を有していてもよい。また、熱媒体２０の温度に応じて加熱手段３０を制御して熱媒体２０を加熱させる制御機構（不図示）を有することもできる。これにより、燃焼管１０の内部温度又は熱媒体２０の温度をより安定させることができ、排ガス二次燃焼装置１００の燃費をより向上させることができる他、排ガスの不完全燃焼なども避けることが可能となる。なお、燃焼管１０の内部又は熱媒体２０の設定温度は、有害物質、特にダイオキシンを分解する観点から８００℃以上が好ましい。
【００２３】
熱媒体２０の１０００℃の状態における比熱は、好ましくは９００〜１５００であり、より好ましくは９５０〜１４００であり、さらに好ましくは１０００〜１３５０である。熱媒体２０の比熱が上記範囲内であることにより、燃費がより向上する傾向にある。
【００２４】
熱媒体２０としては、特に限定されないが、例えば、セラミック、煉瓦、及び香花石からなる群より選ばれる少なくとも１種が挙げられる。
【００２５】
セラミックとしては、特に限定されないが、例えば、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化クロム、酸化ケイ素、酸化マグネシウムなどの酸化物；炭化ケイ素、炭化硼素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化ニオブ、炭化クロム、炭化タングステンなどの炭化物；窒化硼素、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ニオブ、窒化アルミなどの窒化物；硼化アルミニウム、硼化ケイ素、硼化チタン、硼化ジルコニウム、硼化クロムなどの硼化物；これらのうち２つ以上の混合物が挙げられる。このなかでも、酸化カルシウム、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化チタンを含むセラミックが好ましい。セラミックは１種単独で用いても２種以上を併用してもよい。
【００２６】
煉瓦としては、特に限定されないが、例えば、マグネシア・クロム質煉瓦、マグネシア・スピネル質煉瓦、マグネシア・ドロマイト質煉瓦、マグネシア・カーボン質煉瓦などのマグネシア質煉瓦；アルミナ・カーボン質煉瓦、アルミナ・炭化ケイ素・カーボン質煉瓦、アルミナ・マグネシア・カーボン質煉瓦などのカーボン質煉瓦；ボーキサイト質煉瓦、シリマナイト質煉瓦、純アルミナ質煉瓦、ムライト質煉瓦等のアルミナ質煉瓦；粘土質煉瓦；珪石質煉瓦；灰珪質煉瓦；ジルコン質煉瓦が挙げられる。このなかでも、マグネシア質煉瓦、珪石質煉瓦、及び粘土質煉瓦が好ましい。は１種単独で用いても２種以上を併用してもよい。
【００２７】
加熱手段３０としては、特に限定されないが、例えば、ガス燃料や石油のような液体燃料を燃焼させるバーナー、電熱ヒーター、マイクロ波加熱装置、熱風やスチーム等を用いた熱交換器が挙げられる。このなかでも、加熱効率の観点からバーナーが好ましい。
【００２８】
加熱手段３０は、熱媒体２０を直接的又は間接的に加熱するように配置されていれば特に制限されない。例えば、熱媒体２０の加熱効率の観点から、燃焼管１０の壁に複数本のバーナーを挿入して配置することができる（図２）。このように熱媒体２０を間接的に加熱する場合には、バーナーは、燃焼管１０を通過する排ガスと熱媒体２０の両方を加熱することができる。なお、バーナーが２本以上設置されている場合には、熱媒体２０の加熱効率の観点から、２本のバーナーの噴射方向がなす角度Ｒが、９０〜１５０°であることが好ましい。
【００２９】
なお、排ガスに含まれうる有害物質としては、ダイオキシン類、及び一酸化炭素が挙げられる。
【００３０】
（第２実施形態）
図３は、第２実施形態の排ガス二次燃焼装置の斜視図であり、図４はその断面図である。排ガス二次燃焼装置２００は、熱媒体２０及び加熱手段３０に代えて熱媒体２１及び加熱手段３１を備えること以外は、排ガス供給口１１ａと排ガス排出口１１ｂとを有する燃焼管１１等を含め図１に示す排ガス二次燃焼装置２００と実質的に同様に構成されたものである。
【００３１】
熱媒体２１は、中空筒形状に形成されており、その内側を排ガスが通過できるように構成されている。これにより、排ガスに接する熱媒体２１の表面積がより向上し、有害物質の除去効率がより向上する傾向にある。さらに、熱媒体２１の内側（煙道）に突起状構造（フィン）を形成して排ガスに接する熱媒体２１の表面積をさらに向上させてもよい。
【００３２】
加熱手段３１は、中空筒形状の外側から熱媒体２１を加熱するよう構成されている。加熱手段３１は、熱媒体２１の加熱効率の観点から、複数の方向から熱媒体２１を加熱するよう配置することができる（図３）。
【００３３】
また、排ガス排出口１１ｂは、図３に示すように燃焼管１１の側面に配してもよい。このようにすることで、排ガスが粉塵などを含む場合においては、排ガスと粉塵とを分離することが可能となる。この点については、排ガス供給口１１ａについても同様であり、排ガス供給口１１ａを燃焼管１１の側面に配することもできる。
【００３４】
〔熱分解装置〕
本実施形態の熱分解装置は、熱分解炉と、上記排ガス二次燃焼装置と、を備える。熱分解炉としては、廃棄物中の水分が熱によって除去され（乾燥工程）、次いで、乾燥した廃棄物が低酸素状態で炭化され（炭化工程）、炭化した廃棄物が熱分解によって灰化され（灰化工程）、灰化した廃棄物が最終的にセラミック状の灰となるまで熱分解される（セラミック化工程）ように構成されていれば特に制限されない。具体的には、特開２００４−３３９６６号公報の図１において開示されるような構成を有する者が挙げられる。
【００３５】
〔焼却装置〕
本実施形態の焼却装置は、焼却炉と、上記排ガス二次燃焼装置と、を備える。焼却炉としては、廃棄物の焼却に一般的に使用されているものを特に制限されず用いることができる。
【００３６】
なお、上述したとおり、本発明は、上記の実施の形態、及び、既に述べた変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において様々な変形が可能である。すなわち、上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、廃棄物処理炉に対する排ガス二次燃焼装置として、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００３８】
１０，１１    …燃焼管
１０ａ，１１ａ…排ガス供給口
１０ｂ，１１ｂ…排ガス排出口
２０，２１    …熱媒体
３０，３１    …加熱手段
１００，２００…排ガス二次燃焼装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
2016090146.tif 000005
【図４】
2016090146.tif 000006