(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ガスを導入して燃焼する燃焼モードと、未燃焼の処理ガスをパージするパージモードと、燃焼ガスを排気しながら熱回収する排気モードとを順に連続して切り替えるようにした蓄熱燃焼式バーナーを燃焼室に少なくとも４本以上備え、上記パージモードの運転時間を他のモードの運転時間よりも短く設定すると共に、これら各蓄熱燃焼式バーナーのパージモードが相互に重複しないように一定時間毎にずらし、いずれか一つの蓄熱燃焼式バーナーがパージモードになっている時間に残り全ての蓄熱燃焼式バーナーが燃焼モード及び排気モードのいずれかになるように各蓄熱燃焼式バーナーの切り替え時間を制御するようにしたことを特徴とする蓄熱燃焼式ガス処理装置の運転方法。
【請求項２】
上記処理ガスが、悪臭成分を含む臭気ガス又はダイオキシンを含む有害ガスであることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱燃焼式ガス処理装置の運転方法。
【請求項３】
上記燃焼室の壁面に設けられる各蓄熱燃焼式バーナーを、それぞれ対向する各蓄熱燃焼式バーナーの燃焼炎の吹き出し方向が同軸上にならないように上下左右或いは斜め方向にオフセットさせて配置される請求項１に記載の蓄熱燃焼式ガス処理装置の運転方法。
【請求項４】
上記燃焼室の壁面に設けられる隣接する蓄熱燃焼式バーナー間に、仕切板が設けられる請求項１又は２に記載の蓄熱燃焼式ガス処理装置の運転方法。
【請求項５】
上記各蓄熱燃焼式バーナーが、上記燃焼室内の壁面に上下多段に配置される請求項１又は２に記載の蓄熱燃焼式ガス処理装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼排ガスの排熱を回収して燃焼効率を高める蓄熱燃焼式バーナーを用いた蓄熱燃焼式ガス処理装置の運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、工業炉等の分野では、燃焼排ガスの排熱を回収して燃焼効率の向上を目的とした、いわゆる蓄熱式の燃焼炉が用いられている。
【０００３】
この蓄熱式燃料炉は、図９（１）に示すように、燃焼室１に、セラミックスのハニカム式蓄熱体２を備えた一対の蓄熱燃焼式バーナーＡ，Ｂを設置すると共に、これら蓄熱燃焼式バーナーＡ，Ｂの蓄熱室３，３にそれぞれ燃焼空気ライン４と排ガスライン５とを接続したものであり、燃焼空気ライン４から送られてくる燃焼空気及び燃料噴射部７から供給される都市ガス等の燃料によっていずれか一方の蓄熱燃焼式バーナー（以下、バーナーと略す）Ａをバーナーとして機能させると同時に、他方のバーナーＢを停止させて排気通路として機能させることで燃焼室１内で発生した燃焼排ガス中の排熱をバーナーＢ側のハニカム式蓄熱体２によって回収した後、一定時間経過後（例えば、約３０秒）、図９（２）に示すように、各ラインに設けられたバルブによってその機能を瞬時に切り替え、このハニカム式蓄熱体２の蓄熱によって燃焼空気を予熱することで容易に燃焼効率の向上と省エネを図るようにしたものである。
【０００４】
そして、このような蓄熱式燃料炉に供給する燃焼空気の全部あるいはその一部として、アンモニアや未燃炭化水素等の悪臭や有害物質を含むガスを供給するようにすれば、この蓄熱式燃料炉を単なる燃焼炉のみでなく、これら悪臭や有害物質を高温で熱分解して無臭，無害化できるガス処理装置として兼用させることが可能となる。
【０００５】
しかしながら、このような処理ガスを燃焼空気の全部あるいは一部として用いた場合、燃焼切り替え時において蓄熱室３内に溜まった処理ガスが未分解のまま燃焼排ガスと共に排ガスライン５から大気中に放出され、周囲の環境を悪化させてしまうといった不都合がある。
【０００６】
そこで、これを防止するために、図１０に示すように燃焼室１にさらにもう一つの蓄熱燃焼式バーナーＣを付け加えると共にこれら３つのバーナーＡ，Ｂ，Ｃにそれぞれパージライン８を接続し、排ガスライン５を流れる燃焼排ガスの一部をこのパージライン８側に流すことによって蓄熱室３内に溜まった臭気ガスを燃焼室１内に強制的にパージするようにしたガス処理装置が提案されている。
【０００７】
すなわち、図１０（１）に示すように、各ライン４，５，８のバルブをコントロールしてバーナーＡを燃焼モードにすると共にバーナーＢを排気通路として機能させた状態で一定時間経過後、図１０（２）に示すように、燃焼をバーナーＢ側に切り替え、バーナーＣを排気通路として機能させた場合には、排ガスライン５を流れる燃焼排ガスの一部をパージライン８を介してバーナーＡ側にパージすることでバーナーＡの蓄熱室３内に溜まった処理ガスが燃焼室１内に吹き出されて熱分解されて無臭・無害化された後、燃焼排ガスとなってバーナーＣから排気されることとなる。従って、この状態から一定時間経過した後、図１０（３）に示すように、燃焼をバーナーＣ側に切り替えると共にバーナーＡ側を排気通路として機能させた場合には、その蓄熱室３内には臭気ガスが存在していないため、上述したように蓄熱室３内に溜まった処理ガスがそのまま排ガスライン５から大気中へ放出されるといった不都合を未然に回避することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなパージ式のガス処理装置にあっては、図１１に示すように、いずれかのバーナーＡ，Ｂ，Ｃによって一定時間毎に行われるパージ時間が燃焼時間及び排気時間と同じであるため、過パージとなってしまい、排ガスを燃焼室１内に無駄に循環させるといった不都合がある。
【０００９】
すなわち、蓄熱室３内に溜まった処理ガスは、一般に極僅かな量であるのに対し、そのパージ時間は燃焼時間及び排気時間と同じであるため、燃焼に不要な燃焼排ガスが大量に燃焼室１内に流れ込んでしまい、その結果、燃焼室１内の温度を低下させたり、燃焼不足を招いてしまうといった問題が発生する。
【００１０】
そのため、燃焼時間及び排気時間を短縮することでパージ時間も短縮して過パージを防止することも考えられるが、そうすると、各バーナー内の蓄熱体２が十分に加熱されないうちに燃焼が切り替わってしまい、十分な蓄熱効果を得ることができないという問題がある。
【００１１】
また、パージ用のバルブの開き時間のみを短くすることで過パージを防止することも考えられるが、そうするとそのバーナーがパージが終了した時点から他の機能に切り替わるまでの間、全く機能していない状態が発生し、装置全体の機能を有効に利用できないといった不都合を招く。
【００１２】
さらに、このような全く機能していない状態を防止するために、このバーナーを排気通路として使用すると、既に蓄熱が行われている他のバーナーへの燃焼排ガス流量が減少してしまい十分な蓄熱効果を得ることができない上に、さらに燃焼モードが切り替わった場合に、このバーナーの蓄熱体が過加熱になってしまう等といった新たな問題が発生する。
【００１３】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その主な目的は、燃焼時間や排気時間を短縮することなく、パージ時間のみを短縮して無駄なパージを防止して燃焼効率を向上させることができる新規な蓄熱燃焼式ガス処理装置の運転方法を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、処理ガスを導入して燃焼する燃焼モードと、未燃焼の処理ガスをパージするパージモードと、燃焼ガスを排気しながら熱回収する排気モードとを順に連続して切り替えるようにした蓄熱燃焼式バーナーを燃焼室に少なくとも４本以上備え、上記パージモードの運転時間を他のモードの運転時間よりも短く設定すると共に、これら各蓄熱燃焼式バーナーのパージモードが相互に重複しないように一定時間毎にずらし、いずれか一つの蓄熱燃焼式バーナーがパージモードになっている時間に残り全ての蓄熱燃焼式バーナーが燃焼モード及び排気モードのいずれかになるように各蓄熱燃焼式バーナーの切り替え時間を制御するようにした蓄熱燃焼式ガス処理装置の運転方法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１６】
先ず、図１は本発明に係る蓄熱燃焼式ガス処理装置の実施の一形態を示したものである。
【００１７】
図示するように、燃焼室１の側面を区画する壁面には、上述したように蓄熱室３内にハニカム状の蓄熱体２が収容された６つのバーナーＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆが３つづつそれぞれ対向するように設けられている。
【００１８】
また、これら各バーナーＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆには、燃焼室１内に、アンモニアや未燃炭化水素等の悪臭成分や有害物質を含むガスを供給するための処理ガスライン１０と、燃焼室１内の燃焼排ガスを排気するための燃焼排ガスライン１１と、パージガスを吹き込むパージガスライン１２とがそれぞれ接続されており、さらにこれら処理ガスライン１０，燃焼排ガスライン１１，パージガスライン１２の各分岐部には、それらのガスの流れを瞬時に制御する電磁バルブＶがそれぞれ設けられている。さらに、この燃焼排ガスライン１１には、燃焼排ガスを強制的に排気するためのブロアー１３が設けられており、さらにこのブロアー１３の下流側には、パージガスライン１２がこれより分岐するように接続されている。すなわち、燃焼排ガスライン１１に流れ出た燃焼排ガスの一部はブロアー１３によってパージガスライン１２側に強制的に流され、パージガスの一部として利用されるようになっている。
【００１９】
次に、このような構成をした蓄熱燃焼式ガス処理装置の運転方法の一例を図２及び図３を参照しながら説明する。尚、図２は燃焼，排気，パージの各運転モードをバーナー毎に順を追って示した概念図、図３は、燃焼，排気，パージの各運転モードを同じくバーナー毎に時間を追って示したものである。
【００２０】
図２（１）及び図３に示すように、先ず、運転開始直後においては、バーナーＡ及びＢの２つを燃焼モードとすると同時に、他のバーナーＤ，Ｅ，Ｆを排気モードにする。この燃焼によって処理ガスライン１０から供給された処理ガスは、アンモニアや未燃分等の臭気成分や有害物質が燃焼によって熱分解されて無臭，無害化された後、燃焼排ガスとなってバーナーＤ，Ｅ，Ｆを通過し、排ガスライン１１から大気中に放出されることになる。また、この燃焼排ガスの通過に伴ってバーナーＤ，Ｅ，Ｆの各蓄熱体２が加熱され、燃焼排ガス中の熱を回収して蓄熱する。尚、この時、残りのバーナーＣはその全ての電磁バルブＶを閉じておくことにより、いずれのモードも行わない休止状態としておく。
【００２１】
次に、このような状態で所定時間経過後、例えば、本実施の形態にあっては約１０秒後に、燃焼モードとなっているバーナーＡ及びＢのうち、バーナーＢのみを停止すると同時に、バーナーＦを着火して排気モードから燃焼モードに切り替える（図２（２））。これによって、バーナーＦに供給される処理ガスが燃焼直前にその蓄熱体２によって効率的に予熱されるため、優れた燃焼効率を発揮することができる。また、図示するように、このバーナーＦの着火と同時にバーナーＢを瞬時にパージモードに切り替えることによってバーナーＢの蓄熱室３及びその電磁バルブに至るまでの処理ガスライン１０内の未処理の処理ガスがパージガスライン１２から送り込まれるパージガスによって強制的に燃焼室１内に送り込まれて熱分解され、無害，無臭化された後、バーナーＣ，Ｄ，Ｅを通過して排気される。尚、この電磁弁の切り替え制御や各バーナーへの燃料供給・着火制御は、図示しないマイクロコンピュータ等の制御手段によって時間の経過に従って自動的に行われるようになっている。
【００２２】
次に、このような状態から約１０秒経過したならば、図２（３）に示すように、既に約２０秒間連続して燃焼モードとなっているバーナーＡをパージモードに切り替えると同時にバーナーＥを燃焼モードに切り替える。これによって上記と同様にバーナーＡ側にあっては残りの臭気ガスがパージされると共に、バーナーＥ側にあってはその蓄熱体２に蓄えられた熱が有効利用されることになる。
【００２３】
さらに、このような状態から約１０秒経過したならば、図２（４）に示すように、既に約２０秒間連続して燃焼モードとなっているバーナーＦをパージモードに切り替えると同時にバーナーＤを燃焼モードに切り替えることによって上記と同様な効果を得ることができる。そして、その後、図２（５）に示すようにさらにこの状態から約１０秒経過した後にバーナーＥをパージモードに切り替えるとと同時にバーナーＣを燃焼モードに切り替え、その後、約１０秒経過した後に図２（６）に示すようにバーナーＤをパージモードに切り替えると同時にバーナーＢを燃焼モードに切り替えて約１０秒経過した後、再度、図２（１）に示すモードに戻って１０秒毎に同様なモード切替を繰り返して燃焼を継続することになる。
【００２４】
従って、本発明のような運転方法によれば、図３に示すように、各バーナーにおけるパージモード時間がいずれも燃焼モード時間に比べて大幅に短縮されて無駄なパージが抑制されることになるため、上述したように無駄な燃焼排ガスが燃焼室１内に流れ込むことがなくなり、燃焼室１内の温度低下や燃焼空気不足による燃焼効率の悪化を未然に抑制することが可能となる。また、同図に示すように、パージモードの時間を他のモードの時間よりも半分以下に短く設定しているにも拘わらず、いずれのバーナーにおいても燃焼，パージ，排気の各モードが途切れることなく順に連続して切り替わって行われるようになるため、運転開始直後を除いて無駄にバーナーを休止させることなく全てのバーナーを有効利用することが可能となり、優れた運転効率を発揮することができる。
【００２５】
尚、本実施の形態では一つの燃焼室１に対して６つの蓄熱燃焼式バーナーを備えた場合で説明したが、この蓄熱燃焼式バーナーの数は６つに限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載したように、その設置数は少なくとも４つ以上あれば、本発明の目的を達成することができ、しかもその設置数は多くなる程、パージモード時間をより短縮することが可能となる。すなわち、４つの蓄熱式バーナーを使用した場合には、燃焼，パージ，排気といった一連のモードを４つの時間帯に分け、その一つの時間帯のみをパージモードとして使用し、残りの３つの時間帯のうちの一つあるいは２つを燃焼又は排気モードとして利用すれば、パージ時間を他のモードより短縮することができると同時に上述したようにいずれのバーナーを休止させることなく全てのバーナーを有効利用することが可能となる。また、実機において、各バーナー内の蓄熱室３等内に残っている処理ガスは極僅かであり、パージに要する時間は約１〜２秒程度で十分である。従って、各バーナーのパージ時間をより短縮するためにバーナーの設置数を増やすことで無駄なパージ、すなわち、燃焼に悪影響を及ぼす燃焼排ガスの流入量を大幅に減少することができる。
【００２６】
また、上記の形態にあっては、燃焼室１に対するガスの流出入量が増大した場合や運転モードによっては、図４に示すように、燃焼室１内の燃焼炎が排気ガスの流れによって対向するバーナーや隣接するバーナー側に引き込まれてその燃焼ガスが直ちに燃焼室１外へ流れ出てしまい（ショートパス）、燃焼室１内における燃焼時間が短くなって臭気成分等が十分熱分解されないうちに排気ガスと共に排出されてしまうといった不都合が考えられる。この原因としては、第一に燃焼室１のサイズが小さいといったことが挙げられるが、その他に隣接するバーナー間の距離が短いこと及び対向するバーナーが同軸上に配置されていることが考えられる。
【００２７】
そのため、例えば、図５に示すように隣接する各バーナー間に仕切板１４，１４…を設けたり、図６に示すように対向するバーナーが同軸上に位置しないように左右，上下或いは斜め方向に相互にオフセットさせて配置すれば、隣接するバーナーや対向するバーナー側への燃焼炎のショートパスが防止されて燃焼室１内における燃焼時間（燃焼ガスの対流時間）が長くなるため、流れ込んだ臭気成分等を燃焼室１内において十分に燃焼分解することができる。
【００２８】
また、上述したように、本発明装置及び運転方法は使用するバーナーの数が多くなるほど優れた効果を発揮できるが、このバーナーを増やすにあたって、図７に示すように、幅方向に並べて設置するとそれだけ燃焼室１も幅方向に増大するため、広大な設置スペースを要したり、燃焼室１の面積が増大して熱効率が低下するおそれがある。そのため、バーナーを増やす場合には横方向に増加させるのではなく、図８に示すように例えば３つのバーナーを一組として上下多段に設置するようにすれば、上下空間が有効利用されて燃焼室１もコンパクトとなる上に、燃焼室１の表面積も小さくなるため、燃焼効率も良好となる。
【００２９】
また、本発明に適用する処理ガスとして、上述したようにアンモニアや未燃炭化水素等の悪臭成分や有害物質を含むガスの他に、ゴミ焼却炉等から排出される燃焼排ガス、すなわち、ダイオキシンを含むガスを供給すれば、従来のゴミ焼却炉や排煙処理設備では除去が困難なダイオキシンを高温で確実に熱分解して無害化することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、燃焼モードや排気モードの時間を短縮することなく、パージ時間のみを短縮することができるため、無駄なパージを効果的に抑制することができる。その結果、燃焼に悪影響を及ぼす燃焼排ガスの燃焼室内への流入量を大幅に減少することができるため、燃焼室の温度低下や燃焼空気不足等が防止され、優れた燃焼効率を発揮することができる等といった優れた効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る蓄熱燃焼式ガス処理装置の実施の一形態を示す構成図である。
【図２】本発明に係る蓄熱燃焼式ガス処理装置の運転方法の実施の一形態を示す工程図である。
【図３】本発明に係る蓄熱燃焼式ガス処理装置の運転方法の実施の一形態を示すグラフ図である。
【図４】本発明に係る蓄熱燃焼式ガス処理装置の燃焼室内における燃焼炎の影響を示す概念図である。
【図５】本発明に係る蓄熱燃焼式ガス処理装置の他の実施の形態を示す構成図である。
【図６】本発明に係る蓄熱燃焼式ガス処理装置の他の実施の形態を示す構成図である。
【図７】燃焼室に対する蓄熱式燃焼バーナーの配置例を示す側面図である。
【図８】燃焼室に対する蓄熱式燃焼バーナーの配置例を示す側面図である。
【図９】従来の蓄熱式燃料炉及びその運転方法を示す説明図である。
【図１０】従来の蓄熱式燃料炉を応用した脱臭装置及びその運転方法を示す説明図である。
【図１１】従来の蓄熱式燃料炉を応用した脱臭装置の運転方法を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１  燃焼室
２  蓄熱体
３  蓄熱式
10  処理ガスライン
11  排ガスライン
12  パージガスライン
14  仕切板
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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