(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室の一対のガス流通口にそれぞれ蓄熱体を設けた脱臭装置と、ガスの流れを切換える切換手段を用い、乾燥炉等の臭気ガス供給手段からの臭気成分を含んだガスを一方の蓄熱体を通して予熱して燃焼室に導入してこれを燃焼させ、その燃焼排ガスを他方の蓄熱体を通して熱回収して排気脱臭すると共に、切換手段でガスの流れを切換えて蓄熱体によるガスの予熱と熱回収を交互に行う蓄熱燃焼式脱臭装置において、前記臭気ガス供給手段からの臭気成分を含んだガスの排気ラインに、それぞれ切換手段を介して前記脱臭装置を２段以上直列に接続し、前記臭気ガス供給手段が上流側脱臭装置からの燃焼排ガスの顕熱及び下流側脱臭装置からの燃焼排ガスの顕熱を回収し使用する熱回収手段を有し、前記臭気ガス供給手段が汚泥乾燥炉であり、前記熱回収手段が前記汚泥乾燥炉の外筒であり、燃焼排ガスの顕熱を回収し汚泥の加熱乾燥に使用するべく前記燃焼排ガスの排気ラインと前記汚泥乾燥炉の外筒とが接触していることを特徴とする蓄熱燃焼式脱臭装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、臭気成分を含んだガス等の脱臭方法及び装置に係り、特に、蓄熱燃焼式の燃焼炉を用いた脱臭方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蓄熱燃焼式の燃焼炉を用いた脱臭装置は、燃焼脱臭効率が良好であると共に、あらゆるガス種に対応可能であるため、近年、脚光を浴びている。
【０００３】
蓄熱燃焼式燃焼炉は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、燃焼室３１内に臨んで設けられるセラミックス等のハニカム式蓄熱体３２を備えた一対の蓄熱燃焼式バーナＡ，Ｂと、各蓄熱燃焼式バーナＡ，Ｂの蓄熱室３４にそれぞれ接続して設けられる供給ライン３５及び排気ライン３６とで構成されるものである。
【０００４】
供給ライン３５から送られてくる臭気成分を含んだガス（以下、臭気ガスと示す）等は、燃焼室３１内に臨んで、かつ、各蓄熱燃焼式バーナＡ，Ｂのハニカム式蓄熱体３２の近傍に設けられる燃料噴射ライン３７から供給される都市ガス等の燃料によって燃焼させられる。この時、図２（ａ）に示すように、一方の蓄熱燃焼式バーナＡがバーナとして機能すると共に、他方の蓄熱燃焼式バーナＢが排気通路として機能することになる。このため、燃焼室３１内で発生した燃焼排ガスの排熱（顕熱）は、他方の蓄熱燃焼式バーナＢのハニカム式蓄熱体３２によって回収される。
【０００５】
一定時間（例えば、約３０秒〜数分）の燃焼を行った後、各ライン３５，３６、３７に設けたバルブによって各蓄熱燃焼式バーナＡ，Ｂの機能を瞬時に切換えることで、今度は、図２（ｂ）に示すように、一方の蓄熱燃焼式バーナＡが排気通路として機能すると共に、他方の蓄熱燃焼式バーナＢがバーナとして機能する。この時、他方の蓄熱燃焼式バーナＢのハニカム式蓄熱体３２は、前ステップ時、燃焼排ガスの排熱によって予熱されていることから、このハニカム式蓄熱体３２を通して臭気ガスを燃焼室３１内に供給することで臭気ガスが加熱され、燃焼効率の向上と省エネ（省燃料）が図られる。
【０００６】
ところが、この蓄熱燃焼式燃焼炉においては、各蓄熱燃焼式バーナＡ，Ｂの燃焼切換え時、図２（ｂ）に示すように、一方の蓄熱燃焼式バーナＡのハニカム式蓄熱体３２及び蓄熱室３４内に溜まった未処理の臭気ガスが燃焼排ガスと共に排気ライン３６から大気中に放出され、周囲の環境を悪化させるおそれがある。
【０００７】
そこで、図３に示すように、燃焼室に臨んで更にもう一つの蓄熱燃焼式バーナＣを設けると共に、これら３つの蓄熱燃焼式バーナＡ，Ｂ，Ｃにそれぞれパージライン４８を接続したパージ式の脱臭装置が提案されている。このパージ式脱臭装置においては、排気ライン３６を流れる燃焼排ガスの一部をこのパージライン側に流すことによって、各蓄熱燃焼式バーナＡ，Ｂ，Ｃのハニカム式蓄熱体及び蓄熱室内に溜まった臭気ガスを燃焼室４１内に強制的にパージし、ハニカム式蓄熱体及び蓄熱室内に溜まった未処理の臭気ガスがそのまま排気ライン３６から大気中へ放出されてしまうといった不都合を未然に回避している。
【０００８】
また、このパージ式脱臭装置にあっては、それぞれのガスの流れを各ライン３５，３６，４８に設けたバルブの開閉によって制御するようになっているが、一般にこれらのライン３５，３６，４８に設けられるバルブは、閉じた際にガスの流れを完全に止めることが困難であり、極僅か（例えば約１％程度）であるが、ガスの一部がリークしてしまう。このため、バルブとして低リークバルブ（又はノンリークバルブ）を用いるか、ダブルバルブにすることで、バルブからのリークを少なくする必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、新たに蓄熱燃焼式バーナＣを設けると共に、各バーナＡ，Ｂ，Ｃにパージライン４８を接続することによって、配管本数、バルブ数等が増えることから、装置構成の複雑化を招くという問題がある。また、バルブ数が増えると、バルブの開閉制御の複雑化も招いてしまう。さらに、低リークバルブ（又はノンリークバルブ）は高価であり、又、ダブルバルブは通常の２倍の数のバルブを必要とすることから、装置コストの上昇を招くという問題がある。
【００１０】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、装置構成が簡易・安価であると共に、脱臭効率が高い蓄熱燃焼式脱臭方法及び装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係る蓄熱燃焼式脱臭装置は、燃焼室の一対のガス流通口にそれぞれ蓄熱体を設けた脱臭装置と、ガスの流れを切換える切換手段を用い、乾燥炉等の臭気ガス供給手段からの臭気成分を含んだガスを一方の蓄熱体を通して予熱して燃焼室に導入してこれを燃焼させ、その燃焼排ガスを他方の蓄熱体を通して熱回収して排気脱臭すると共に、切換手段でガスの流れを切換えて蓄熱体によるガスの予熱と熱回収を交互に行う蓄熱燃焼式脱臭装置において、前記臭気ガス供給手段からの臭気成分を含んだガスの排気ラインに、それぞれ切換手段を介して前記脱臭装置を２段以上直列に接続し、前記臭気ガス供給手段が上流側脱臭装置からの燃焼排ガスの顕熱及び下流側脱臭装置からの燃焼排ガスの顕熱を回収し使用する熱回収手段を有し、前記臭気ガス供給手段が汚泥乾燥炉であり、前記熱回収手段が前記汚泥乾燥炉の外筒であり、燃焼排ガスの顕熱を回収し汚泥の加熱乾燥に使用するべく前記燃焼排ガスの排気ラインと前記汚泥乾燥炉の外筒とが接触していることを特徴とする。
【００１６】
以上の構成によれば、臭気ガスを２段以上の各脱臭装置でそれぞれ燃焼脱臭することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【００１８】
本発明方法に係る蓄熱燃焼式脱臭装置の実施の一形態を示す説明図を図１に示す。
【００１９】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、本発明方法に係る蓄熱燃焼式脱臭装置は、乾燥炉等（図１中ではキルン式汚泥乾燥炉１０）からの臭気ガスの排気ライン１１に、それぞれ切換手段１２ａ，１２ｂを介して脱臭装置（上流側脱臭装置及び下流側脱臭装置）１ａ，１ｂを２段直列に接続したものである。
【００２０】
脱臭装置１ａ，１ｂにおける燃焼室２は一対のガス流通口２ａ，２ｂを備えており、このガス流通口２ａ，２ｂに、それぞれセラミックス等のハニカム式蓄熱体３が設けられる。
【００２１】
ガス流通口２ａ，２ｂにおける燃焼室２側（図１中では上側）の各ハニカム式蓄熱体３の近傍には、燃料（例えば、都市ガス、灯油、プロパンガス等）を供給するための燃料噴射ライン７が接続される。また、燃料噴射ライン７は、電気信号によって瞬時に駆動される電磁バルブ等のバルブ８ａ，８ｂを有しており、どちらか一方のガス流通口２ａ，２ｂに燃料を噴射するように制御されている。さらに、ガス流通口２ａ，２ｂにおける非燃焼室２側（図１中では下側）には蓄熱室４が形成されており、この蓄熱室４にそれぞれ供給・排気ライン５が接続される。尚、図１においては、各ガス流通口２ａ，２ｂに燃料噴射ライン７を接続した場合について説明しているが、燃焼室２のガス流通口２ａ，２ｂ間に臨ませて１本の燃料噴射ライン７を設け、常時、燃料を噴射するようにしてもよい。
【００２２】
これらガス流通口２ａ（又は２ｂ）、ハニカム式蓄熱体３、蓄熱室４、及び燃料噴射ライン７で蓄熱燃焼式バーナＡ（又はＢ）が構成される。
【００２３】
切換手段１２ａ，１２ｂは、蓄熱燃焼式バーナＡ，Ｂの各供給・排気ライン５と排気ライン１１とを接続するものであり、これによって、脱臭装置１ａ，１ｂにおけるガス（臭気ガス又は燃焼排ガス）の流れの切換えを行っている。この切換手段１２ａ，１２ｂとしては、従来のような、高価な低リークバルブ（又はノンリークバルブ）やバルブ制御が複雑なダブルバルブなどではなく、極僅かながら（例えば、１％程度）ガスのリークがある慣用のバルブが挙げられ、特に、低コスト・長寿命の四方弁が好ましい。
【００２４】
上流側の脱臭装置１ａからの燃焼排ガスが流れる排気ライン１１および下流側の脱臭装置１ｂからの燃焼排ガスが流れる排気ライン１１は、熱回収手段（図１中ではキルン式汚泥乾燥炉１０）と熱交換するようになっている。尚、図１においては、臭気ガスの供給手段である乾燥炉等と熱回収手段が同一の場合について説明しているが、これらは別々のものであってもよい。即ち、熱回収手段としては、キルン式汚泥乾燥炉１０以外に、ゴミ気流選別乾燥機、吸収式冷凍機、吸着式冷凍機、給湯機などが挙げられる。
【００２５】
次に、以上のような構成をした蓄熱燃焼式脱臭装置を用いた本発明の脱臭方法の一例を図１を参照しながら説明する。
【００２６】
先ず、図１（ａ）に示すように、キルン式汚泥乾燥炉１０からの臭気ガスを、上流側の脱臭装置１ａに供給する。この時、排気ライン１１の上流側と脱臭装置１ａ，１ｂのバーナＢ側の供給・排気ライン５、および脱臭装置１ａ，１ｂのバーナＡ側の供給・排気ライン５と排気ライン１１の下流側を切換手段１２ａ，１２ｂにより予め接続しておき、臭気ガス又は燃焼排ガスをバーナＢ側の供給・排気ライン５に流すようにしておく。
【００２７】
脱臭装置１ａのバーナＢ側の供給・排気ライン５を介して蓄熱燃焼式バーナＢに供給された臭気ガスは、蓄熱室４及び蓄熱体３を通して燃焼室２内に導入される。この時、燃料噴射ライン１０のバルブ８ａを閉に、バルブ８ｂを開にして、バーナＢ側に燃料を噴射し、燃焼室２内に導入された臭気ガスを燃焼させる。
【００２８】
燃焼後の燃焼排ガスは、蓄熱燃焼式バーナＡの蓄熱体３及び蓄熱室４を通して供給・排気ライン５から排気される。この時、高温の燃焼排ガスの排熱は、蓄熱燃焼式バーナＡの蓄熱体３に蓄熱されるため、バーナＡ側の供給・排気ライン５から排気される燃焼排ガスの温度は約１５０℃まで低下する。
【００２９】
バーナＡ側の供給・排気ライン５から排気された燃焼排ガスは、排気ライン１１を介して下流側の脱臭装置１ｂに導かれる。この時、燃焼排ガスを直接下流側の脱臭装置１ｂに供給して燃焼脱臭を行うと、再燃焼後の燃焼排ガスの温度が２５０℃以上になってしまい、この燃焼排ガスを大気放出することは著しい熱損失となると共に、２５０℃以上の高温に対する耐熱性を考慮する必要が生じる。そこで、排気ライン１１と熱回収手段であるキルン式汚泥乾燥炉１０の外筒（図示せず）とを接触させて燃焼排ガスの顕熱を回収し、汚泥の加熱・乾燥に用いる。これによって、汚泥に含まれる臭気成分の発生がより促進され、汚泥からの臭気成分の除去効率が向上する。この熱回収によって、燃焼排ガスの温度は約５０℃まで低下する。
【００３０】
この熱回収後の燃焼排ガスを下流側の脱臭装置１ｂに供給する。その後は脱臭装置１ａと同様にして燃焼脱臭を行い、脱臭装置１ｂにおけるバーナＡ側の供給・排気ライン５から再燃焼後の燃焼排ガスを排気する。この燃焼排ガスについても、キルン式汚泥乾燥炉１０で顕熱を回収して温度を約５０℃まで低下させた後、大気放出する。
【００３１】
このような状態で一定時間（例えば、約３０秒〜数分）の燃焼を行った後、図１（ｂ）に示すように、燃料噴射ライン７のバルブ８ａ，８ｂおよび切換手段１２ａ，１２ｂを瞬時に切換え、バルブ８ａを開にバルブ８ｂを閉にすると共に、排気ライン１１の上流側と脱臭装置１ａ，１ｂのバーナＡ側の供給・排気ライン５、および脱臭装置１ａ，１ｂのバーナＢ側の供給・排気ライン５と排気ライン１１の下流側を接続する。即ち、各蓄熱燃焼式バーナＡ，Ｂの機能を瞬時に切換える。これによって、キルン式汚泥乾燥炉１０からの臭気ガスは、脱臭装置１ａのバーナＡ側の供給・排気ライン５を介して蓄熱燃焼式バーナＡに供給されるようになり、臭気ガスの流れが反対になる。
【００３２】
脱臭装置１ａの蓄熱燃焼式バーナＡに供給された臭気ガスは、蓄熱室４及び蓄熱体３を通して燃焼室２内に導入されるが、バーナＡ側の蓄熱体３は、前ステップ時、燃焼排ガスの排熱によって予熱されている。この蓄熱体３を通して臭気ガスを燃焼室２内に供給することで臭気ガスが加熱される。この加熱された臭気ガスを燃料と共に燃焼させ、燃焼後の燃焼排ガスを蓄熱燃焼式バーナＢの蓄熱体３及び蓄熱室４を通して供給・排気ライン５から排気する。この時、高温の燃焼排ガスの排熱は、バーナＢ側の蓄熱体３に蓄熱される。このように、蓄熱体３による臭気ガスの予熱と燃焼排ガスの排熱回収を、蓄熱燃焼式バーナＡ，Ｂで交互に行うことで、燃焼脱臭効率の向上と消費燃料の節約（省エネ）を図ることができる。
【００３３】
ここで、臭気ガスの流れを切換える直前、脱臭装置１ａの蓄熱燃焼式バーナＢの蓄熱体３及び蓄熱室４内には未脱臭の臭気ガスが滞留しているが、臭気ガスの流れを切換えた際、この未脱臭の臭気ガスがバーナＢ側の供給・排気ライン５を介して排気ライン１１にリークしてしまう。また、切換手段１２ａ，１２ｂとして慣用のバルブを用いているため、この切換手段１２ａ，１２ｂからも未脱臭の臭気ガスが排気ライン１１にリークしてしまう。
【００３４】
しかし、本発明に係る蓄熱燃焼式脱臭方法においては、上流側の脱臭装置１ａからの未脱臭の臭気ガスを含んだ燃焼排ガスを、下流側の脱臭装置１ｂにおいて再燃焼脱臭している。このため、上流側の脱臭装置１ａから未脱臭の臭気ガスが少量リークしていても、最終的に大気放出される燃焼排ガスの脱臭効率を高くすることができる。
【００３５】
上流・下流側の脱臭装置の組合せにおいて、例えば、脱臭装置の脱臭効率（％）及び／又はリーク率（％）が異なる組合せを１０パターン用意し、各組合せパターンにおける上流・下流側脱臭装置通過後の燃焼排ガスの脱臭率（以下、上流側脱臭率、下流側脱臭率と示す（％））をそれぞれ表１に示す。
【００３６】
【表１】
0004265086.tif 000002
【００３７】
表１に示すように、パターン１の脱臭効率が１００．０％、リーク率が５．０％の脱臭装置が１台だけでは上流側脱臭率が９５．０％にしかならず、あまり十分とは言えないが、同じ脱臭装置を２段直列に接続する（組合せる）ことで、下流側脱臭率を９９．７５％まで高めることができる。また、脱臭効率が１００．０％、リーク率が１０．０％の脱臭装置と脱臭効率が１００．０％、リーク率が５．０％の脱臭装置とを組合わせたパターン２、および脱臭効率が１００．０％、リーク率が１０．０％の脱臭装置同士を組合せたパターン３においても、下流側脱臭率を９９．５０％、９９．００％まで高めることができる。
【００３８】
また、脱臭効率が８０．０％、リーク率が５．０％の脱臭装置と脱臭効率が１００．０％、リーク率が５．０％の脱臭装置とを組合わせたパターン４、および脱臭効率が８０．０％、リーク率が５．０％の脱臭装置と脱臭効率が１００．０％、リーク率が１０．０％の脱臭装置とを組合わせたパターン５においても、下流側脱臭率を９８．８０％、９７．６０％まで高めることができる。しかし、脱臭効率が８０．０％、リーク率が５．０％の脱臭装置同士を組合せたパターン６においては、下流側脱臭率が９４．２４％にしかならず、パターン１の上流側脱臭率よりも低いため、脱臭装置としてはコスト面から不適当である。
【００３９】
さらに、脱臭効率が８０．０％、リーク率が１０．０％の脱臭装置と脱臭効率が１００．０％、リーク率が５．０％の脱臭装置とを組合わせたパターン７、および脱臭効率が８０．０％、リーク率が１０．０％の脱臭装置と脱臭効率が１００．０％、リーク率が１０．０％の脱臭装置とを組合わせたパターン８においても、下流側脱臭率を９８．６０％、９７．２０％まで高めることができる。しかし、脱臭効率が８０．０％、リーク率が１０．０％の脱臭装置と脱臭効率が８０．０％、リーク率が５．０％の脱臭装置とを組合わせたパターン９、および脱臭効率が８０．０％、リーク率が１０．０％の脱臭装置同士を組合せたパターン１０においては、下流側脱臭率が９３．２８％、９２．１６％にしかならず、パターン１の上流側脱臭率よりも低いため、脱臭装置としてはコスト面から不適当である。
【００４０】
即ち、パターン１〜５，７，８においては、単独では十分な脱臭効果を得ることができない脱臭装置を２台直列に接続することで、十分な脱臭効果を得ることができている。また、上流側・下流側脱臭装置では、未脱臭の臭気ガス又は燃焼排ガスが多少（５〜１０％）リークするが、最終的に大気放出される燃焼排ガスの脱臭効率を高くすることができる。よって、低コスト・長寿命ではあるものの、リーク率が高いため、脱臭装置の切換手段（バルブ）としてはあまり好ましくなかった四方弁を、本発明に係る蓄熱燃焼式脱臭装置においては切換手段１２ａ，１２ｂとして使用することが可能となる。これによって、蓄熱燃焼式脱臭装置全体のバルブ数を少なくすることができると共に、バルブの開閉制御が容易となる。また、上流側の脱臭装置１ａから未脱臭の臭気ガスがリークしても、下流側の脱臭装置１ｂで略完全に燃焼脱臭することができるため、パージラインを必要としない。尚、上流側の脱臭装置は、必ずしも脱臭効率が１００％のものである必要がないことから、燃焼室がそれ程大きくない脱臭装置で十分である。
【００４１】
また、脱臭装置１ａ，１ｂの燃焼排ガスの温度を下げるべく、燃焼排ガスの顕熱を乾燥炉等（図１中ではキルン式汚泥乾燥炉１０）で回収し使用することで、汚泥に含まれる臭気成分がより積極的に除去され、乾燥効率を高くすることができる。特に、本発明においては、臭気ガスの供給手段である乾燥炉等に供給する乾燥空気（ガス）の温度が低い程、脱臭装置１ａ，１ｂからの燃焼排ガスの温度を下げる効果が高まる。このため、低温の乾燥空気を用いても、汚泥に含まれる臭気成分を十分に除去することができる。
【００４２】
以上、本実施の形態では、脱臭装置を２段直列に接続した例で説明したが、脱臭装置の接続段数は２段に限定されるものではなく、設置スペースを確保できるのであれば接続段数は３段以上であってもよいことは言うまでもない。その場合、２段接続の場合に使用した脱臭装置よりも、脱臭効率及びリーク率が劣る脱臭装置を使用することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００４４】
（１）  脱臭装置を２段直列に接続し、臭気ガスを上流側の脱臭装置と下流側の脱臭装置の２段階に分けて燃焼脱臭するため、上流側の脱臭装置から未脱臭の臭気ガスが少量リークしたとしても、下流側の脱臭装置で略完全に脱臭処理することができ、しかも脱臭装置の燃焼排ガスの温度を下げるべく、燃焼排ガスの顕熱を臭気ガス供給手段である汚泥乾燥炉で回収し使用するため、汚泥に含まれる臭気成分をより積極的に除去することができると共に、脱臭装置からの燃焼排ガスの温度を下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法に係る蓄熱燃焼式脱臭装置の実施の一形態を示す説明図である。
【図２】従来の蓄熱燃焼式燃焼炉及びその運転方法を示す説明図である。
【図３】パージラインを備えた蓄熱燃焼式燃焼炉を用いた脱臭装置及びその運転方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ  脱臭装置
２  燃焼室
２ａ，２ｂ  ガス流通口
３  蓄熱体
１０  キルン式汚泥乾燥炉（乾燥炉）
１１  排気ライン
１２ａ，１２ｂ  切換手段
【図１】
0004265086.tif 000003
【図２】
0004265086.tif 000004
【図３】
0004265086.tif 000005