JP5468359B2 - 蓄熱式燃焼脱臭装置 - Google Patents

Description

本発明は、蓄熱式燃焼脱臭装置に関する。

塗装工場などから排出される有機性臭気成分を含んだ排ガスは、排出規制がなされており、スクラバーなどで有機成分を液体に吸着させて処理するのが一般的である。液体で有機成分を吸着する方法では、排ガス中の有機成分を完全に除去することはできず、ｐｐｍオーダーの有機成分が残留する。そこで、排ガス中の有機成分を火炎で燃焼させてすべて除去する燃焼脱臭装置が使用されており、中でも、蓄熱体を介して燃焼室に給排気することで、熱効率を高めた蓄熱式燃焼脱臭装置（Regenerative Thermal Oxidizer）が知られている。

蓄熱式燃焼脱臭装置において、燃焼室に排ガスを給気する経路の蓄熱体の内部には、有機成分を含んだ原ガスが充満する。このため、給気と排気とを切り替えた直後には、排気側の蓄熱体内部や直前の配管に取り残されている有機成分を含んだ原ガスが大気に放出されてしまう。

この問題を解決するために、例えば特許文献１乃至３に記載されているように、蓄熱体を３組備え、第１の蓄熱体を通して排ガスを燃焼室に供給し、第２の蓄熱体を通して燃焼処理されたガスを排気し、第３の蓄熱体に燃焼処理された排気の一部を通すことでその蓄熱体や直前の配管に取り残された原ガスを取り除く、いわゆるパージを行う３塔式の蓄熱式燃焼脱臭装置が利用されている。

蓄熱体は、その内部に、ガスが滞留し易い流れの悪い空間を有するため、蓄熱体の内部に残された原ガスを完全に取り除くには、ある程度まとまった量の処理された排ガスが蓄熱体を通過するようにしなければならない。

実際のプラントにおいて有機成分を含んだ排ガスの排出量は、操業状況によって大きく変化する。このため、蓄熱式燃焼脱臭装置では、排ガスの排出量に合わせてファンの回転数を変更して、処理ガスの流量を調整する。しかしながら、処理する排ガスの流量が低下しても、排ガス中の有機成分の濃度は低下しないため、蓄熱体には最大流量で運転するときと略同じ量の有機成分を含んだ原ガスが取り込まれる。したがって、蓄熱体のパージに関しては、最大流量で運転するときと略同じ流量を確保しないと、蓄熱体内部に残留する有機成分を含んだ原ガスを十分に取り除くことができない。

そこで、図５に示すように、蓄熱体２１を介して排ガスを燃焼室２２に供給するメインファン２３の回転数を低下させたときにも、パージ用のガスの流量を確保するために、パージ用のガスの流路にブースタファン２４を設けた蓄熱式燃焼脱臭装置が実在する。このようにブースタファン２４を設けた蓄熱式燃焼脱臭装置は、設備コストが高くなるだけでなく、ブースタファン２４の分だけ電力消費量が大きくなり、ランニングコストも高くなるという問題がある。

特開平９−２６２４３４号公報 特開平１０−０７１３２１号公報 特開平２００８−１８５２６７号公報

前記問題点に鑑みて、蓄熱体の十分なパージができる蓄熱式燃焼脱臭装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明による蓄熱式燃焼脱臭装置の第１の態様は、
バーナを備える燃焼室と、それぞれ、蓄熱体を備え、前記燃焼室と連通する３つ以上の蓄熱室と、ファンを備え、前記蓄熱室のいずれかを通して前記燃焼室に原ガスを供給する供給流路と、前記蓄熱室のいずれかを通して前記燃焼室から処理されたガスを排気する排気流路と、前記蓄熱室のいずれかを通して前記燃焼室から処理されたガスを抜き出し、前記供給流路の前記ファンの上流に環流させるパージ流路と、前記供給流路の前記パージ流路の合流点の上流側または前記排気流路に配設された調整ダンパとを備え、前記調整ダンパの開度制御し、前記供給流路の前記パージ流路の合流点の上流側または前記排気流路の流路抵抗を調整して、前記パージ流路のガス流量が一定になるようにするものとする。尚、本発明において、蓄熱体を備える蓄熱室とは、それぞれが壁で囲まれて独立した空間のみを意図するものではなく、蓄熱体自身の構造によって、３つ以上に区分された空間（ガスの流路）であってもよい。

また、本発明による蓄熱式燃焼脱臭装置の第２の態様は、バーナを備える燃焼室と、それぞれ、蓄熱体を備え、前記燃焼室と連通する３つ以上の蓄熱室と、前記蓄熱室のいずれかを通して前記燃焼室に原ガスを供給する供給流路と、ファンを備え、前記蓄熱室のいずれかを通して前記燃焼室から処理されたガスを排気する排気流路と、前記ファンの下流側において前記排気流路から分岐し、前記排気流路のガスの一部を前記蓄熱室のいずれかを通して前記燃焼室に環流させるパージ流路と、前記排気流路の前記パージ流路の分岐点の下流側に配設された調整ダンパとを備え、前記調整ダンパの開度制御し、前記排気流路の前記パージ流路の分岐点の下流側の流路抵抗を調整して、前記パージ流路のガス流量が一定になるようにするものとする。

これらの構成によれば、調整ダンパの開度によって、ファンの吸込または吐出側の流路抵抗を調整し、パージ流路のガスの流量を一定に保つので、排気流路に接続する前に、蓄熱体内部に取り残された有機成分を含む原ガスを十分に除去して、有機成分が大気に放出されないようにできる。また、これらの構成によれば、パージ流路の流量を一定に保つために専用のファンを必要としないので、動力エネルギーの消費が少ない。

また、本発明の蓄熱式燃焼脱臭装置の第１の態様および第２の態様において、前記ファンは、前記供給流路の最上流の圧力を一定に保つように回転数が制御されてもよい。

この構成によれば、処理すべき排ガスの排出量に合わせて運転できる。

また、本発明の蓄熱式燃焼脱臭装置の第１の態様および第２の態様において、前記調整ダンパは、当該蓄熱式燃焼脱臭装置の最大処理量において、略全開となってもよい。

この構成によれば、最大処理量において、調整ダンパによる流路抵抗が最小になるので、ファンの負荷が小さく、エネルギー効率が高い。

以上のように、本発明によれば、調整ダンパによって、パージ流路の流量を一定に保つので、少ないエネルギー消費で、蓄熱体の十分なパージを行うことができる。

本発明の第１実施形態の蓄熱式燃焼脱臭装置の構成図である。 本発明の第２実施形態の蓄熱式燃焼脱臭装置の構成図である。 本発明の第３実施形態の蓄熱式燃焼脱臭装置の構成図である。 本発明の第４実施形態の蓄熱式燃焼脱臭装置の構成図である。 従来の蓄熱式燃焼脱臭装置の構成図である。

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１に、本発明の第１実施形態の蓄熱式燃焼脱臭装置１を示す。蓄熱式燃焼脱臭装置１は、バーナ２を備える燃焼室３と、それぞれ蓄熱体４を備え、燃焼室３に連通した３つの蓄熱室５と、ファン６を備え、有機成分を含む原ガスを、蓄熱室５を通して燃焼室３に供給する供給流路７と、蓄熱室５を通して燃焼室３で燃焼処理したガスを大気に放出する排気流路８と、蓄熱室５を通して燃焼室３から燃焼処理したガスの一部を抜き出して、供給流路７のファン６の上流に環流させるパージ流路９とを有する。

供給流路７、排気流路８、およびパージ流路９は、それぞれ、いずれの蓄熱室５に接続するかを選択する３つの開閉バルブ１０，１１，１２を備えている。供給流路７は、パージ流路９の合流点の上流側に、開度調節可能な調整ダンパ１３と、最上流側に原ガスの圧力を検出する圧力検出器１４を備えている。また、パージ流路９は、ガスの流量を検出する流量検出器１５を備えている。流量検出器１５は、例えば、ピトー管流量計、オリフィス流量計、渦流量計、その他いかなるタイプのものであってもよい。

蓄熱式燃焼脱臭装置１は、不図示の排ガス発生源で発生した原ガスを、供給流路７を介して燃焼室３に導入し、原ガス中の有機成分を燃焼（酸化）させることで、排ガスの臭気を除去し、排気流路８から大気に放出する。その際、燃焼処理した高温の排ガスの熱を蓄熱体４で回収し、熱回収した蓄熱体４を通して原ガスを燃焼室に３に供給することで、原ガスを予熱し、バーナ２の燃料消費を低減したものである。

原ガスが通過していた蓄熱体４の内部には、有機成分を含む原ガスが残留しているため、燃焼処理されて大気に放出されるガスから熱回収を行う前に、当該蓄熱体４を通して燃焼処理されたガスの一部を抜き出し、パージ流路９を介して供給流路７に環流させることによって、蓄熱体４内に残留する有機成分を含む原ガスを除去（パージ）する。したがって、開閉バルブ１０，１１，１２は、蓄熱式燃焼脱臭装置１の各蓄熱室５を、順番に、供給流路７、パージ流路９、排気流路８に接続するように開閉される。

ファン６は、インバータ１６で駆動され、例えばＰＩＤコントローラからなる圧力制御装置１７によって、圧力検出器１４の検出圧力を一定に保つように、回転数が制御される。これにより、蓄熱式燃焼脱臭装置１で処理する原ガスの量を、不図示の排ガス発生源で発生した原ガスの量にバランスさせる。

調整ダンパ１３は、例えばＰＩＤコントローラからなる流量制御装置１８によって、流量検出器１５の検出流量が一定（ファン６の最大風量の５〜１０％程度）になるように開度制御される。つまり、パージ流路９のガス流量が所定の設定流量よりも小さい場合、調整ダンパ１３の開度を小さくすることによって、ファン６の吸い込み側の圧力を低下させ、パージ流路９からファン６が吸い込むガスの量を増加させる。また、パージ流路９のガス流量が所定の設定流量よりも大きい場合、調整ダンパ１３の開度を大きくすることによって、ファン６の吸い込み側の圧力を上昇させ、パージ流路９からファン６が吸い込むガスの量を低下させる。このようにして、蓄熱式燃焼脱臭装置１は、蓄熱体４をパージするガスの流量を確保することによって、原ガスに含まれる有機成分を大気中に放出しないようにする。

尚、蓄熱式燃焼脱臭装置１は、設計上、原ガスの最大処理量において調整ダンパ１３が略全開になり、ファン６の吸込抵抗を最小にするように、供給流路７、排気流路８、およびパージ流路９の口径等が選択されている。実際的には、原ガスの処理量が設計上の最大量よりも少し少ないときに、調整ダンパ１３が全開になり、原ガスの処理量がそれ以上になれば、調整ダンパ１３の調整可能範囲を超えるために、パージ流路９のガス流量が設定流量よりも僅かに多くなるように設計される。また、設計段階において、供給流路７、排気流路８およびパージ流路９のガス流量を正確に予測することは困難であるので、パージ流路９の配管抵抗を小さめに設計し、パージ流路９のガス流量が過大になり、原ガスの最大処理量が制限された場合には、例えば、パージ流路９にオリフィスを挿入して、適切なガス流量のバランスを実現できるように調整するようにしてもよい。

また、調整ダンパ１３は、蓄熱式燃焼脱臭装置１の運転停止時には、全閉され、原ガス発生源から分離するためのストップ弁としても利用される。

本発明では、調整ダンパ１３によって蓄熱体４をパージするガスの流量を確保するので、パージ流路９にガスをブーストするためのファンを必要とせず、動力エネルギーの消費が少ない。蓄熱式燃焼脱臭装置１において、調整ダンパ１３がファン６の吸い込み抵抗を増加させるのは、排ガス発生源の原ガス発生量が低下した場合である。したがって、ファン６は、従来の装置に使用されるものと同じ容量のものでよい。

続いて、図２に、本発明の第２実施形態の蓄熱式燃焼脱臭装置１ａを示す。尚、以降の実施形態では、先に説明したものと同じ構成要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。

本実施形態の蓄熱式燃焼脱臭装置１ａは、燃焼室３の内圧とパージ流路９の内圧との差圧を検出する差圧検出器１５ａを有し、圧力制御装置１８ａによって、差圧検出器１５ａの検出値が一定になるように、調整ダンパ１３の開度を制御している。つまり、本実施形態では、パージ流路９のガス流量を直接検出するのではなく、パージ流路９のガス流量を決定する燃焼室３とパージ流路９との差圧を検出して、パージ流路９のガス流量を間接的に制御している。

本実施形態が示すように、本発明では、パージ流路９のガス流量をいかなる指標によって検知してもよい。

図３に、本発明の第３実施形態の蓄熱式燃焼脱臭装置１ｂを示す。この蓄熱式燃焼脱臭装置１ｂでは、調整ダンパ１３が、排気流路８に設けられ、供給流路７には、排ガス発生源から切り離すためのストップ弁１９が設けられている。

本実施形態では、パージ流路９のガス流量が減少したなら、排気流路８の流路抵抗を増加させることで、燃焼室３の内圧を高め、蓄熱体４を通してパージ流路９に流れ込むガスの流量を増加させる。また、パージ流路９のガス流量が増加したなら、排気流路８の流路抵抗を低下させることで、燃焼室３の内圧を下げ、蓄熱体４を通してパージ流路９に流れ込むガスの流量を減少させる。

さらに、図４に、本発明の第４実施形態の蓄熱式燃焼脱臭装置１ｃを示す。この蓄熱式燃焼脱臭装置１ｃでは、排気流路８にファン６が設けられており、パージ流路９は、排気流路８のファン６の下流から分岐して、ガスの一部を蓄熱室５に環流させるようになっている。そして、本実施形態において、調整ダンパ１３は、排気流路８のパージ流路９の分岐点のさらに下流側に設けられている。

本実施形態では、ファン６を排気流路８に設けることによって、蓄熱式燃焼脱臭装置１ｃの系内を負圧にし、リークによる装置外装部品等の腐食を防止している。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ…蓄熱式燃焼脱臭装置
２…バーナ
３…燃焼室
４…蓄熱体
５…蓄熱室
６…ファン
７…供給流路
８…排気流路
９…パージ流路
１０，１１，１２…開閉バルブ
１３…調整ダンパ
１４…圧力検出器
１５…流量検出器
１５ａ…差圧検出器
１６…インバータ
１７…圧力制御装置
１８…流量制御装置
１８ａ…圧力制御装置
１９…ストップ弁

Claims (4)

1. バーナを備える燃焼室と、
   それぞれ、蓄熱体を備え、前記燃焼室と連通する３つ以上の蓄熱室と、
   ファンを備え、前記蓄熱室のいずれかを通して前記燃焼室に原ガスを供給する供給流路と、
   前記蓄熱室のいずれかを通して前記燃焼室から処理されたガスを排気する排気流路と、
   前記蓄熱室のいずれかを通して前記燃焼室から処理されたガスを抜き出し、前記供給流路の前記ファンの上流に環流させるパージ流路と、
   前記供給流路の前記パージ流路の合流点の上流側または前記排気流路に配設された調整ダンパとを備え、
   前記調整ダンパの開度制御し、前記供給流路の前記パージ流路の合流点の上流側または前記排気流路の流路抵抗を調整して、前記パージ流路のガス流量が一定になるようにすることを特徴とする蓄熱式燃焼脱臭装置。
2. バーナを備える燃焼室と、
   それぞれ、蓄熱体を備え、前記燃焼室と連通する３つ以上の蓄熱室と、
   前記蓄熱室のいずれかを通して前記燃焼室に原ガスを供給する供給流路と、
   ファンを備え、前記蓄熱室のいずれかを通して前記燃焼室から処理されたガスを排気する排気流路と、
   前記ファンの下流側において前記排気流路から分岐し、前記排気流路のガスの一部を前記蓄熱室のいずれかを通して前記燃焼室に環流させるパージ流路と、
   前記排気流路の前記パージ流路の分岐点の下流側に配設された調整ダンパとを備え、
   前記調整ダンパの開度制御し、前記排気流路の前記パージ流路の分岐点の下流側の流路抵抗を調整して、前記パージ流路のガス流量が一定になるようにすることを特徴とする蓄熱式燃焼脱臭装置。
3. 前記ファンは、前記供給流路の最上流の圧力を一定に保つように回転数が制御されることを特徴とする請求項１または２に記載の蓄熱式燃焼脱臭装置。
4. 前記調整ダンパは、当該蓄熱式燃焼脱臭装置の最大処理量において、略全開となることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の蓄熱式燃焼脱臭装置。

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