JPS6360283B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は公害防止のための熱再生型焼却装置に
関し、特に工業上又は商業上の非浄化放出流体の
大気への流出を減少するための装置及び方法に関
する。

熱再生型焼却装置は例えば1975年７月22日にジ
エームス・エツチ・ミユラー氏（James H.
Mueller）に付与された米国特許第3895918号に
も開示されているように公知である。この装置に
おいては、複数個の熱交換セクシヨンが中央の高
温室のまわりに配設され該高温室と連通してい
る。各熱交換セクシヨンは一つの熱交換ベツドを
含み、該ベツド内には多数の耐火性素材例えば石
質材が内側と外側の穴明き保持壁にさえぎられて
閉じ込められている。工場から排出された浄化す
べき放出流体は入口環状管に導入され、、該環状
導管に連通した枝導管群がこれらに連結した入口
弁が開放されたときはいつでも上記放出流体を選
定された熱交換セクシヨンに分配する。この場
合、上記放出流体は、前部内側の穴明き保持壁か
ら後部外側の穴明き保持壁にわたつて温度こう配
を有する熱交換ベツドを横断する。前部内側の穴
明き保持壁及び内側領域は、非常に高温な中央の
燃焼室すなわち焼却室に隣接しているので、これ
より外側方向にはなれて位置する領域よりも熱く
なつている。

また、全ての熱交換セクシヨンは枝導管群を介
して出口環状導管に連通し、該出口環状導管自体
は排風機に連通し、該排風機は出口環状導管内の
ガス状放出物を引き出してさらにこれを排出煙突
又はこれに相当する装置に移送する。

放出流体は先ず最初に、開放された入口弁（こ
のとき当該熱交換セクシヨンの出口弁は閉鎖され
ている）を通過後、入口熱交換セクシヨンの第１
の熱交換ベツドを横断し、それから中央の燃焼室
に導入されそこで高温酸化によつて浄化される。
それからこの浄化された放出流体は少くとも第２
の熱交換ベツドを介してその石質材領域に導入さ
れ、そこでこの浄化燃焼生成物はその非常な高熱
を失う。この第２の熱交換セクシヨンにおいて
は、その入口弁は閉鎖されこれに対して出口弁は
開放されている。

しかしながら、次のサイクルが開始するときは
第２の熱交換セクシヨンであつたものは入口熱交
換セクシヨンとして作動され、これに対して第１
の熱交換セクシヨンであつたものは出口熱交換セ
クシヨンとして作動するようにその役割が逆転さ
れる。従つて、次のサイクルにおいて第１になつ
た熱交換セクシヨンは閉鎖に切換えられた出口弁
と開放された入口弁とを有するようになり、これ
に対して第２になつた出口熱交換セクシヨンは丁
度反対の開閉状態の入口と出口弁を有するように
なる。しかし、次のサイクルが開始する前に、第
１であつた熱交換セクシヨンの両方の弁が切換え
られるまでの中間期間があり、従つてこの期間中
に該セクシヨンに残留した放出流体が排風機によ
つてもたらされた吸引力によつて引き出される。
さもなければ次のサイクルが開始し第１であつた
熱交換セクシヨンの両方の弁の開閉状態が逆転操
作されるときこの残留非浄化流体は、該第１熱交
換セクシヨンの熱交換ベツド、中央の燃焼室及び
第２の熱交換セクシヨンを通過することなく直接
に出口側の排出環状導管内に引き込まれる。この
ことは有害な危険ガスを大気に放出する結果をも
たらす。

各熱交換セクシヨンの入口及び出口に使用され
る弁は高温に巻込まれるのでしばしば金属対金属
で形成されたものが使用される。たとえ弁が形式
的に閉鎖されていても、弁の製造上の不完全、又
は熱や操作上の原因によつて弁に誘発した欠陥等
により入口及び出口弁を介して放出流体が漏洩す
る結果となり、特に熱交換セクシヨンの入口モー
ドから出口モードに切換えがあるときにこの放出
流体は直接出口の排出環状導管に流入し従つて熱
酸化行程を側路してしまう。

このような漏洩に関する範囲では弁に関しての
問題があるけれども、いまだかつて、このような
漏洩を測定するための実用的手段が例示のような
装置に取り付けられたことがない。単体の弁はそ
の漏洩を周囲の空気を用いて試験台上で測定され
ることができるが、該空気は実際の操作ガスの温
度より非常に低温なのでこのような試験はあまり
有効でない。また実際の操作温度を擬態するには
精巧な熱交換装置及び他の高価な装置を必要とす
る。さらに工場での実際の加工及び許容公差のた
めに、同一であると仮定された２つの弁が同一の
漏洩率を有するものではない。漏洩は１％以下で
あるとしても、この少量でさえ公害防止条令がき
びしく規制されている地域においては許容されな
い。

この漏洩を防止するためいくつかの方法が提案
されてきた。その中の１つの方法は入口と出口弁
にそれぞれ直列の２重弁が使用され、この各弁を
横切る異なつた圧力を減少して漏洩率と量を減少
するようにしている。この提案は再熱型焼却炉用
２重弁型漏洩防止装置（Double Valve Anti−
Leak System for Thermal Regeneration
Incinerators）の名称で米国に同時係属出願され
た出願番号第52670号に記載されている。この装
置はその出願書類で説明しているように浄化され
た放出ガスの一部を加圧してこれを各組の直列弁
間の空間に供給することによつてさらに改良され
たものである。この装置は漏洩防止のためには有
効な手段であるが、使用する弁の数が２倍とそれ
に附属する制御装置が必要である。

本発明の目的は産業上の処理等から生じた非浄
化放出流体を浄化する進歩した熱再生型焼却装
置、殊に従来の熱再生型装置よりもより高度の浄
化放出流体が得られる熱再生型焼却装置を提供す
ることである。

非浄化放出流体は焼却装置の燃焼室内で燃焼さ
せることによつて酸化させることができる不純物
を含む。熱再生焼却装置は一つ以上の熱交換セク
シヨンと、熱交換セクシヨンに連通した一つの高
温燃焼室と、非浄化放出流体を熱交換セクシヨン
に供給する弁制御された入口導管と、浄化された
放出流体を熱交換セクシヨンから排出させる弁制
御された出口導管とを備える。

このような熱再生型焼却装置にあつては、ガス
状の非浄化放出流体を燃焼室に供給し、次いでガ
ス状の浄化放出流体を燃焼室から排出するために
各熱交換は交互に作動される。非浄化放出流体を
燃焼室に供給する時は入口弁が開放され出口弁が
僅か又は形式的に閉鎖される。従つて非浄化放出
流体が燃焼室に流れる時に熱交換セクシヨンを通
過し、非浄化放出流体は熱交換セクシヨンを流れ
る際に予熱される。出口弁は僅か閉鎖されている
が非浄化放出流体が僅か閉鎖した出口弁から洩れ
て焼却装置から出た浄化された放出流体の浄化度
を低下させる。このことは出口弁が高温下で作動
され弁が機械的に見て完全ではないこと等に原因
する。

同様に浄化した放出流体を燃焼室から排出し従
つて熱交換セクシヨンが浄化放出流体から再び熱
を得る時には出口弁は開放され、入口弁は僅か閉
鎖される。しかし僅か閉鎖された入口弁を通つて
ガス状の非浄化放出流体が洩れ次いでガス状の非
浄化放出流体は直接出口弁に流れて燃焼室をバイ
パスする。この場合も洩れたガス状の非浄化放出
流体によつて焼却装置から排出された放出流体の
浄化度を低下させる。

最後に入口弁と出口弁の両方が閉鎖された時に
（これは熱交換セクシヨンがガス状の非浄化放出
流体を燃焼室に供給する場合と同一の熱交換セク
シヨンで浄化放出流体を燃焼室から排出する場合
との中間時期である）僅か閉鎖した入口弁と熱交
換セクシヨンと僅か閉鎖した出口弁とを通しての
非浄化放出流体の洩れを生ずる。この非浄化放出
流体の洩れによつても浄化放出流体の浄化度が低
下する。

従つて入口弁又は出口弁のいずれかを通る非浄
化放出流体の洩れによつて、閉鎖時に完成シール
できる弁を用いた焼却装置と比較して焼却装置か
ら排出される放出流体の浄化度が低下する。

従つて本発明の目的は、入口弁と出口弁の一方
又は両方を通過する非浄化放出流体の洩れを減少
させて、焼却装置から排出される放出流体の浄化
度を向上させることである。

本発明の焼却装置を要約すると、該装置の排出
装置内の浄化された放出流体の一部を再循環さ
せ、該装置の各熱交換セクシヨンに連通する入口
及び／又は出口導管内に配設された弁の少くとも
一方の側を遮蔽して、上記弁が形式的閉鎖状態の
とき該装置の燃焼室を通過する通路を避けて上記
弁を介して漏洩する非浄化放出流体を防止するも
のである。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説
明する。本発明の実施例の説明に先立つて第１図
及び第２図についてミユラー氏の特許の構造を説
明する。図において、複数個の熱交換セクシヨン
１６がバーナ３１を有する中央の燃焼室１８のま
わりに等角間隔で配設されかつ該燃焼室１８に連
通している。各熱交換セクシヨン１６は垂直の穴
明き壁１６ｂと１６ｃによつて保持された熱交換
用セラミツク素材１６ｄからなる熱交換ベツドを
有している。工場から放出された焼却すべき放出
流体は入口導管５を介して入口環状導管１４に導
入され、さらに該環状導管１４に連通した垂直導
管１５によつて各熱交換セクシヨンの穴明き保持
壁１６ｂの外側に導入される。入口環状導管１４
の下方に出口に相当する出口環状導管２０を配設
し、該環状導管２０は排風機７に連通している。
出口環状導管２０内に生じられた負圧によつて放
出流体は入口環状導管１４から一つ又は２つ以上
の熱交換セクシヨンを介しさらにこれに設けられ
た熱交換素材１６ｄを経由して高熱燃焼室１８内
に吸入され、しかる後に上記熱交換セクシヨンと
別の熱交換セクシヨンを介して垂直導管１９を経
由して出口環状導管２０内に吸入される。勿論上
記の如き経路を流れるために、それぞれの熱交換
セクシヨン１６の入口と出口における弁を特定操
作する必要がある。従つて、放出流体が第２図に
示した熱交換セクシヨンを通過するときは、入口
弁２２は開放され、これに対して出口弁２６は閉
鎖される。同時に別の熱交換セクシヨンにおいて
は入口弁２２は閉鎖され、出口弁２６は開放され
る。煙突６は導管９を介して排風機７と連通して
外気に放出物を放散する。

熱交換セラミツク素材１６ｄは、すでにそこを
通過して燃焼室１８内で加熱されたガス状の放出
流体によつて加熱される。燃焼室１８を出たガス
状の放出流体は熱再生装置から排出される前に熱
交換セクシヨンの一つを通る。この場合入口弁２
２は僅か閉鎖され出口弁２６は開閉されている。
従つて、もしそうでなくて燃焼室１８から外気に
直接放出されて失われていた熱がセラミツク素材
１６ｄによつて再捕獲される。次いで出口弁２６
を閉鎖し、入口弁２２を開放すると焼却すべきガ
ス状の産業放出流体は熱交換セクシヨン１６に流
入し、熱交換素材１６ｄのベツドを通つて燃焼室
１８に流入する。ガス状産業放出流体が熱交換素
材１６ｄに接触するので、素材１６ｄから非浄化
放出流体に熱が伝導される。非浄化放出流体の上
記の予熱によつて、酸化浄化によつて非浄化放出
流体を浄化させるために燃焼室１８内の非浄化放
出流体に供給すべき熱量を減少させることができ
る。上記の熱交換セクシヨンの構造及び作動は公
知である。

燃焼室１８には油式又は電気式の少なくとも一
つのバーナー３１が取付けられている。バーナー
３１は燃焼室１８の壁に設けた開口を通して内部
に突出している。バーナー３１は燃焼室内に約
760〜982℃の高い熱を発生し、これによつて産業
処理で生じたガス状放出流体中に存在する非浄化
物を焼き切るか或は炭化する。

このようにして有害ガス即ち非浄化放出流体の
流れは入口導管５（第１図）、上記の環状導管１
４、所定の垂直導管１５（第２図）、所定の入口
弁２２、を介して所定の熱交換セクシヨン１６に
入る。上記の所定の熱交換セクシヨン用の出口弁
２６が僅か閉鎖されているので、ガス状の放出流
体の大部分は燃焼室１８に流入し、そこで燃焼さ
れて浄化放出流体となる。しかし出口弁２６が完
全シール性を持たぬ限りは若干の非浄化流体が出
口弁２６から洩れ、垂直導管１９、出口環状導管
２０、煙突６を介して外気に出る。

燃焼されたガス即ち浄化放出流体の流れは燃焼
室１８から出口弁２６が開放されかつ入口弁２２
が僅か閉鎖された熱交換セクシヨン１６に入る。
浄化された放出流体は出口弁２６、垂直導管１
９、出口環状導管２０を介して排風機７（第１
図）に流れ、導管９から煙突６に流れ、該煙突か
ら外気に排出される。

上記は主としてミユラー氏の特許を元にした従
来技術の構造を述べたものである。

本発明によると、熱交換セクシヨン１６の外側
にもう一つの環状導管１０を配設し、該導管１０
と垂直導管１５に連通する導管１２を設け該導管
１２の自由端が各入口弁２２の直上部に配置する
ように構成されている。この環状導管１０は入口
環状導管１４よりもきわめて細いものであつて、
導管８を介して排出用の煙突６に連通している。
通常は装置全体に対する排風機の作動によつて入
口弁２２の直上側に−63.5mm水栓（−2.5インチ
水栓）程度の負圧が発生する。この負圧による吸
引力は煙突６を経由して浄化された放出流体の一
部を吸入するのに十分であつて、入口弁２２が閉
鎖しているときに該弁２２直上側の遮蔽領域に上
記放出流体の一部を吸入する。このようにしてこ
の浄化された温かい流体が入口弁２２の直上部の
空間を絶えず占めているので、この排出装置によ
つて垂直導管１５内に誘発された負圧が入口弁２
２が閉鎖しているときでも該弁２２を介して上記
浄化された流体を吸引できるならば、熱交換セク
シヨン１６の穴明き壁１６ｂの外側部に流入する
のは入口環状導管１４内の非浄化放出流体でなく
てこの浄化された放出ガスであつて、従つて、入
口弁２２が閉鎖状態に保持されているとき放出流
体は入口環状導管１４から熱交換セクシヨン１６
に進行しないので、垂直導管１９に配設され形式
的に閉鎖された出口弁２６を通過して出口環状導
管２０に流入することはない。

出口弁２６を清浄するために類似の装置を使用
することができる。そのためには、ブラケツト２
９に支持されたもう一つの環状導管２８が設けら
れ該導管２８は垂直導管３２を介して送風機３４
と連通し、さらにこの送風機３４の吸込み側は水
平導管３３を介して煙突６と連通している。送風
機３４は煙突６から比較的熱い浄化ガスを引き出
しエルボ３５を介して出口弁２６の直上部領域に
該流体を供給する。この送風機３４は入口弁２２
と出口弁２６との直上部における大きな圧力差を
生じさせるために必要である。例えば前者におけ
る圧力は−63.5mm水栓（−2.5インチ水栓）で、
これに対して後者における圧力は−127mm水栓
（−５インチ水栓）〜−279mm水栓（−11インチ水
栓）である。特定の熱交換セクシヨン１６の入口
弁と出口弁の両方が閉鎖されているとき該セクシ
ヨン１６の穴明き壁１６ｂの外側空間に放出流体
の一部が残留する。浄化された高温の放出流体で
占められた出口弁２６の直上部領域を設けること
によつて、この浄化放出流体が上記残留放出流体
に代つて位置を占め、さらに形式的に閉鎖された
出口弁２６を介して出口環状導管２０に導入され
る。

従つて、上述の装置を使用することにより、入
口弁２２又は出口弁２６が形式的に閉鎖されてい
るときこれらの弁を通過して漏洩する非浄化放出
流体の悪影響がきわめて軽減されるので非浄化放
出流体が出口環状導管２０に流入される機会がき
わめて少い。熱い浄化放出流体が閉鎖した入口弁
２２を通過して下方に吸入された量に関して又は
エルボ３５によつて供給された熱い浄化放出流体
が形式的に閉鎖した出口弁２６を通つて漏洩しな
い量に関しては、これらの熱い浄化放出流体は熱
交換ベツドを通過して中央の燃焼室に流入する。
どんな不完全燃焼化合物が放出流体に存在してい
てもこのように再循環するのでこれらの残留化合
物はさらにまた焼却及び浄化行程に導入される。
例えば装置全体の流れの約５％がこの弁の遮蔽領
域に再循環されると浄化度は１％増大する。また
この浄化放出流体は装置に供給される通常の放出
流体よりかなり高温なのでこれを再循環させるこ
とにより熱効率を援助する。

冒頭で言及したミユラー氏の特許で指摘したよ
うに、入口弁２２と出口弁２６の双方が同時に閉
鎖されると仮定したとき熱交換セクシヨン１６の
穴明き壁１６ｂの外側空間を清浄又は一杯にする
ために浄化された排出ガスを添加して使用する。
この空間に存在しがちなどんな残留放出流体でも
排出ガスの一部を第３の環状導管２１に再循環さ
せることによつて効果的に清浄される。この環状
導管２１は水平導管２５を介して煙突６と連通し
かつ弁２４が配設されたエルボ２３を介して熱交
換セクシヨン１６と連通しているものである。

本発明を３個又はそれ以上の熱交換セクシヨン
を有する再熱型焼却装置という特定のことばによ
つて説明したが、本発明はまたガス状放出物用の
他の焼却装置にも適用することが可能であつて、
その場合は導入された放出流体に対して通常に通
過すべき熱交換室又は燃焼室を側路させることが
可能である。この場合は入口弁の上流側は前述し
たように浄化された放出流体で占められる。

尚、本発明の他の適用及び実施例が可能なこと
は本明細書と図面を通読することにより当業者に
対して明白である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による実施例の再熱型焼却装置
の平面図、第２図は第１図の２−２線に沿つた部
分断面図である。 ５……入口導管、６……煙突、７……排風機、
８，９，１２……導管、１０，２８……環状導
管、１４……入口環状導管、１５，１９，３２…
…垂直導管、１６……熱交換セクシヨン、１６
ｂ，１６ｃ……穴明き壁、１６ｄ……セラミツク
素材、１８……燃焼室、２０……開口環状導管、
２１……第３環状導管、２２……入口弁、２３，
３５……エルボ、２４……弁、２５，３３……水
平導管、２６……出口弁、３４……送風機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高温燃焼室に連通する熱交換セクシヨンを少
   くとも一つ有しガス状放出流体ないしは類似物を
   通常に前記熱交換セクシヨンと燃焼室を通過させ
   排出路に導びいて浄化する焼却装置において、下
   記(イ)、(ロ)及び(ハ)の構成、すなわち、 (イ) 前記熱交換セクシヨンの選定された各一つに
   連通する少くとも一つの導管装置を備え該導管
   装置は前記放出物を導びくために使用され、 (ロ) 前記導管装置に少くとも一つの弁装置を備
   え、 (ハ) 前記導管装置と排出路を連通する手段を設け
   て前記弁装置が形式的に閉鎖状態であるときに
   前記排出路内のガス状放出物の予め定めた一部
   を前記弁装置の予め定めた側に導びき該側をお
   おうようにした構成の組合せから成る熱再生型
   焼却装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の焼却装置におい
   て、前記導管装置が入口導管であつて該導管を介
   して浄化されるべき放出流体が前記熱交換セクシ
   ヨンの定めた一つに導びかれるようにし、また前
   記(ハ)項の導管装置と排出路を連結する手段は前記
   弁装置の上流側の入口導管と排出路間を連結する
   第１導管を含んでなる熱再生型焼却装置。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の焼却装置におい
   て、前記導管装置は浄化された放出流体を導びく
   出口導管を含み、該出口導管は前記排出路に連通
   し、また前記(ロ)項の弁装置は前記出口導管内に別
   の弁装置を含み、さらに前記(ハ)項の導管装置と排
   出路を連結する手段は前記別の弁装置の上流側の
   出口導管と前記排出路間を連結する第２導管を追
   加して含んでなる熱再生型焼却装置。 ４ 特許請求の範囲第２項記載の焼却装置におい
   て、複数個の前記熱交換セクシヨンとこれに相当
   する数の入口導管を備え、さらに前記(ハ)項の導管
   装置と排出路を連結する手段は前記入口導管に連
   通する入口第１環状導管を含み、該環状導管は前
   記放出流体の供給源に連結されて使用されるよう
   にした熱再生型焼却装置。 ５ 特許請求の範囲第３項記載の焼却装置におい
   て、複数個の前記熱交換セクシヨンとこれに相当
   する数の出口導管を備え、さらに前記(ハ)項の導管
   装置と排出装置を連結する手段は前記出口導管に
   連通する出口環状導管を含んでなる熱再生型焼却
   装置。 ６ 特許請求の範囲第２項又は第３項いずれかに
   記載の焼却装置において、前記排出路は一つの煙
   突からなり、前記第１及び第２導管は該煙突と連
   通してなる熱再生型焼却装置。 ７ 特許請求の範囲第３項記載の焼却装置におい
   て、前記排出路から第２導管を介して前記追加の
   弁装置の上流側に浄化された放出流体を押し進め
   るために送風装置を配設した熱再生型焼却装置。 ８ 特許請求の範囲第２項又は第３項いずれかに
   記載の焼却装置において、前記第１及び第２導管
   の対応する端部が前記弁装置の上流側に近接して
   配置された熱再生型焼却装置。 ９ ガス状放出物を通常に弁装置、熱交換領域及
   び高温燃焼領域を通して排出路に導びいて浄化す
   る焼却装置において、形式的には閉鎖された弁装
   置を横切るガス状放出物の漏洩防止方法であつ
   て、次の過程すなわち、 (イ) 前記燃焼領域で浄化されたガス状放出物の予
   め定めた一部を取得する過程、および、 (ロ) 前記弁装置が形式的に閉鎖されたときに該弁
   装置の上流側をおおうために前記浄化されたガ
   ス状放出物の一部を該上流側に供給するように
   した過程からなるガス状放出物漏洩防止方法。 １０ 特許請求の範囲第９項記載の漏洩防止方法
   において、前記弁装置が入口弁装置であつて、さ
   らに出口弁装置を設けて該出口弁装置の上流側を
   おおうために前記浄化ガス状放出物の別の一部を
   該上流側に供給する過程からなるガス状放出物漏
   洩防止方法。