WO2000013769A1 - Four de decomposition thermique pour gaz d'emission - Google Patents

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WO2000013769A1
WO2000013769A1 PCT/JP1999/004762 JP9904762W WO0013769A1 WO 2000013769 A1 WO2000013769 A1 WO 2000013769A1 JP 9904762 W JP9904762 W JP 9904762W WO 0013769 A1 WO0013769 A1 WO 0013769A1
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pyrolysis furnace
heating chamber
heating element
heat
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PCT/JP1999/004762
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Hiroyuki Takahashi
Kiyoe Takahashi
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Kyowa Co.,Ltd.
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    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
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    • F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/818—Employing electrical discharges or the generation of a plasma

Definitions

  • the present invention heats exhaust gas discharged from incineration of general waste such as resin and paper, industrial waste, medical waste, and crude oil, waste oil, petrochemical substances, etc. It belongs to a thermal decomposition furnace that thermally decomposes harmful substances contained in steel. Background art
  • incineration is carried out using an incinerator of the type that supplies air to wastes and petrochemical substances and burns them, so-called natural incinerators.
  • a natural incinerator has the property that dioxin is inevitably generated because it burns waste and the combustion temperature is as low as 300 to 50 (TC is low temperature). ing.
  • the method (1) has a problem that it takes time and effort to separate the waste. Furthermore, complete fractionation is virtually impossible and the production of small amounts of dioxin is inevitable.
  • the method (2) described above is insufficient as a dioxin countermeasure because an inexpensive device capable of completely removing or decomposing dioxin has not been put into practical use at present.
  • the exhaust gas contains a plurality of harmful substances.
  • multiple incinerators must be installed to remove or decompose harmful substances. Therefore, there are problems such as high cost and complicated structure of the incinerator.
  • the present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and is attached to a device or facility such as an incinerator for discharging exhaust gas and smoke containing harmful substances.
  • the purpose is to provide an inexpensive pyrolysis furnace for exhaust gas. Disclosure of the invention
  • the present invention has the following configuration. That is, the present invention relates to an exhaust gas pyrolysis furnace for thermally decomposing harmful substances contained in exhaust gas to detoxify the exhaust gas, and introduces a heating chamber for heating the exhaust gas, and introducing the exhaust gas into the heating chamber.
  • this discharge part is as high as about 300 ° C, this high temperature is used to remove multiple harmful substances such as carbon dioxide, chlorine compounds, nitrogen compounds, dioxin and the like contained in the exhaust gas. It can be pyrolyzed at the same time.
  • such an exhaust gas pyrolysis furnace has a simple structure and can be manufactured at low cost. Furthermore, if it is installed in an existing or newly installed incinerator as a final exhaust gas passing furnace, harmful substances in the exhaust gas discharged from the incinerator can be decomposed by thermal decomposition. Therefore, even if the existing incinerator emits a large amount of harmful substances, it can be used as it is without the construction of a new incinerator, because it emits a small amount of harmful substances.
  • the luminescent heating element is placed in an oxygen-free state. Then, the light-emitting heating element is not easily deteriorated by oxidation, and the light-emitting heating element is less likely to be deformed to lower the discharge efficiency, so that the light-emitting heating element can be used for a long period of time. It is.
  • the discharge efficiency is very good. If the light-emitting heating element is deformed due to force / oxidation deterioration, the discharge efficiency will decrease. The lower the oxygen concentration, the better, but there is no problem if the oxygen concentration is lower than the oxygen concentration in the air. When the oxygen concentration exceeds the oxygen concentration in the air, the light emitting element tends to be oxidized and deteriorated.
  • the luminous heating element is placed in a vacuum state.
  • the discharge efficiency is good and high temperatures can be easily obtained.
  • a high temperature can be obtained with a small amount of electric power, and the operating cost of the exhaust gas pyrolysis furnace is low.
  • the light emitting heating element is not easily deteriorated, and can be used for a long time.
  • the degree of vacuum is preferably as high, it is sufficient at medium vacuum (less than 1 0- 2 P a more 1 OP a), no insert supporting source even low vacuum (less than 1 0 P a higher atmospheric pressure).
  • a flow path that communicates the exhaust gas with the introduction port and the exhaust port is provided in the heating chamber, and at least a part of the flow path is provided with the plurality of light-emitting heating elements. be able to.
  • the exhaust gas comes into direct contact with the luminescent heating element. Therefore, the exhaust gas is heated to a high temperature of about 300 ° C., so that almost all harmful substances can be almost completely thermally decomposed.
  • a heat-resistant tube for communicating the inlet and the exhaust port and for venting the exhaust gas is provided in the heating chamber, and at least a part of the heat-resistant tube is surrounded by the plurality of light emitting elements. Can be.
  • the exhaust gas is heated in the heat-resistant tube, and the exhaust gas does not come into contact with the luminescent heating element. Therefore, the luminescent heating element is corroded or deteriorated by the exhaust gas. None do.
  • the luminous heating element and the exhaust gas are separated, the luminous heating element can be placed under a high oxygen-free state or a vacuum state. Therefore, release Good electricity efficiency and easy to get high temperature. Further, a high temperature can be obtained with a small amount of electric power, and the operating cost of the exhaust gas pyrolysis furnace is low. Further, the luminescent heating element is not easily deteriorated, and can be used for a long time.
  • the heat-resistant tube can be made of a member containing carbon as a main component. Then, since a discharge also occurs between the light-emitting heating element surrounding the heat-resistant tube and the heat-resistant tube, the temperature of the heat-resistant tube can be raised to about 300 ° C. As a result, the exhaust gas can be more efficiently thermally decomposed. As such a heat resistant tube, a carbon tube is preferably used. In addition, it is preferable that the heat-resistant tube has conductivity such that electric discharge is efficiently generated.
  • the luminescent heating element may be at least one selected from charcoal and graphite.
  • the charcoal include Bincho charcoal.
  • carbons such as charcoal and general graphite have many pores on the surface, and gas is adsorbed in the pores. Therefore, there is a problem that the adsorbed gas is released at a high temperature. Therefore, carbons such as charcoal and general graphite need to be treated to prevent gas adsorption, such as blocking the pores.
  • the luminescent heating element has impermeability. Then, since the adsorbability of the substance is low, there is little risk of causing problems such as adsorption of harmful substances in exhaust gas and release of the adsorbed gas during use. Further, since the deterioration due to harmful substances and the like in the exhaust gas and the deterioration due to oxidation hardly occur, the luminescent heating element can be used for a long time.
  • impermeability means that the surface of the object has few pores and a small specific surface area, and therefore has low adsorbability and is resistant to corrosion and oxidation by chemicals.
  • the light emitting heating element is spherical.
  • the luminous heat In order for electric discharge to occur efficiently between the bodies, it is preferable that the light emitting heating elements are in point contact with each other, and in line contact or surface contact, a large amount of electricity is generated, and the discharge efficiency is reduced. . Therefore, by making the luminous heating elements spherical, the contact form between the luminous heating elements always becomes point contact, so that the discharge is efficiently performed and a high temperature is easily obtained, and further, the exhaust gas pyrolysis furnace The operating cost can be reduced. In addition, it is more preferable that the light emitting heating element has a spherical shape.
  • the exhaust gas pyrolysis furnace may be configured to include at least one of activated carbon and charcoal, and further include a filter through which a decomposition gas obtained by thermally decomposing the exhaust gas passes. Then, even if hydrocarbons, heavy metals, or undecomposed harmful substances are contained in the cracked gas, they are adsorbed by the above-mentioned filter and heavy metals are discharged to the outside of the exhaust gas pyrolysis furnace. Can be prevented.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of a pyrolysis furnace for exhaust gas of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of the exhaust gas pyrolysis furnace of the present invention.
  • FIG. 3 is a horizontal sectional view showing a first embodiment of the exhaust gas pyrolysis furnace of the present invention.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view showing a first embodiment of the exhaust gas pyrolysis furnace of the present invention.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a state of discharge in the light emitting heating element.
  • FIG. 6 is a view showing a modification of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing a modification of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a view showing a modification of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing another modified example of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing another modification of the first embodiment.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a second embodiment of the exhaust gas pyrolysis furnace of the present invention.
  • FIG. 12 is a horizontal sectional view showing a second embodiment of the exhaust gas pyrolysis furnace of the present invention.
  • FIG. 13 is a horizontal sectional view showing a third embodiment of the exhaust gas pyrolysis furnace of the present invention.
  • FIG. 14 is a horizontal sectional view showing a fourth embodiment of the pyrolysis furnace for exhaust gas of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of an exhaust gas pyrolysis furnace 1 of the first embodiment
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view thereof
  • FIG. 3 is a horizontal sectional view taken along a line AA in FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged view of an opening 52 of the exhaust gas pyrolysis furnace 1.
  • An exhaust gas pyrolysis furnace 1 having a heating chamber 10 therein has an inlet 20 for introducing exhaust gas into the heating chamber 10 on one side thereof, and the exhaust gas An exhaust port 21 is provided on an upper surface of the heating chamber 10 for discharging a pyrolysis gas decomposed outside the heating chamber 10.
  • the inlet 20 is composed of a pipe having a double structure consisting of an outer pipe 20a made of ceramic and an inner pipe 20b made of carbon. It is composed of a pipe having a double structure consisting of a ceramic outer pipe 21a and a carbon inner pipe 21b.
  • the outer wall 11 of the exhaust gas pyrolysis furnace 1 has a two-layer structure, and is composed of an iron plate 12 coated with an outer layer heat-resistant paint and an inner layer heat-resistant brick 14.
  • the inside of the heating chamber 10 has a high temperature of about 300 ° C. as described later, since the heat conduction is low due to the oxygen-free state or the vacuum state, the configuration of the outer wall 11 is such a simple structure. What is enough is enough.
  • the rectangular parallelepiped space surrounded by the heat-resistant refractory bricks 14 forms an airtight heating chamber 10, and the exhaust gas introduced from the inlet 20 is heated and thermally decomposed in the heating chamber 10.
  • the structure is such that the decomposition gas is exhausted from the exhaust port 21.
  • the joints of the heat-resistant refractory bricks 14 are filled with an irregular-shaped refractory such as fire-resistant concrete (not shown), and the airtightness of the heating chamber 10 is enhanced.
  • the heat-resistant tube 22 may be made of another material such as alumina as long as it can withstand a high temperature of about 300 ° C. Depending on the material, the structure may be a double structure in order to improve the heat resistance and strength of the heat-resistant tube 22.
  • the heat-resistant tube 22 is configured by alternately combining a horizontal portion and a vertical portion along the side surface of the heating chamber 10, and has a form extending in a vertical direction while meandering. . Further, the horizontal portion branches off into a plurality of (three in the example of FIG. 3) pipes on the way, and then merges into one. In other words, the heat-resistant tube 22 repeats branching, merging, and meandering. Have a state.
  • the heating chamber 10 other than the inside of the heat-resistant tube 22 is filled with a large number of spherical (diameter 30 to 50 mm) luminous heating elements 40 made of graphite.
  • Tube 2 surrounds 2 Since the light emitting element 40 is spherical, it is in point contact with the adjacent light emitting element 40. It is also in point contact with the heat-resistant tube 22. The configuration and manufacturing method of the luminescent heating element 40 will be described later in detail.
  • the luminous heating element 40 is composed of two carbon electrodes 3.
  • the structure is interposed between 0 and 30.
  • Carbon rods 31, 31 are attached to the carbon electrodes 30, 30, and the carbon rods 31 project outside the exhaust gas pyrolysis furnace 1 through the outer wall 11.
  • the carbon rod 31 may be a rod made of heat-resistant and fire-resistant stainless steel. However, if the rod made of heat-resistant and fire-resistant stainless steel penetrates the carbon electrode 30 and comes into contact with the luminescent heating element 40, the contact part is made of a carbon cover material to prevent deterioration. It is necessary to cover with.
  • a fibrous activated carbon filter-50 is provided between the heating chamber 10 and the exhaust port 21.
  • Innumerable pores on the surface of the activated carbon (the pores include micropores with a diameter of 20 people or less, intermediate pores with a diameter of more than 20 A and less than 100 A, Activated carbon has a strong adsorptivity, and has a relatively large molecule of 500 to i 70 O m 2 / g. Can be physically adsorbed.
  • granular activated carbon may be used.
  • the exhaust port 21 is provided with a blower 51 that sucks exhaust gas from the inlet port 20 and introduces the exhaust gas into the heating chamber 10.
  • the blower 5 1 is true An empty pump may be used.
  • An opening 52 is provided at the top and bottom of the exhaust gas pyrolysis furnace 1 where the power electrode 30 is provided, so that the inside of the exhaust gas pyrolysis furnace 1 can be inspected or inspected. Maintenance (inspection of the degree of deterioration of the luminous heating element 40, the carbon electrode 30, the heat-resistant refractory brick 14 and the like, and replacement of the luminous heating element 40 and the carbon electrode 30) can be performed.
  • the plate 53 is fixed to the outer wall 11 with a plurality of bolts 54, and furthermore, the surface of the plate 53 and the iron plate 12 of the outer wall 11 is fixed.
  • a refractory sheet (seal material) (not shown) is interposed between the furnace and the exhaust gas pyrolysis furnace 1 to maintain sufficient airtightness. Furthermore, since refractory concrete 55 is provided between the power electrode 30 and the plate 53, the heat retention in the exhaust gas pyrolysis furnace 1 is sufficiently maintained.
  • the refractory concrete 55 may be a heat-resistant refractory brick.
  • Heating chamber 1 0 is not connected to a vacuum pump (not shown), more heating chamber 1 within 0 the vacuum pump is a vacuum (6. 7 X 1 0- 2 P a). Therefore, the luminous heating element 40 filled in the heating chamber 10 is also placed under vacuum.
  • a power source (not shown) is connected to the carbon slabs 3 1 and 3 1.
  • a voltage of about 200 V is applied to the pressure electrodes 30 and 30, a discharge is generated between the light-emitting heating elements 40, and the discharge is caused by all the light-emitting heating elements 4 in the heating chamber 10. It will be done at zero.
  • FIG. 5 (a) is a diagram showing a state where the light emitting heating elements 40 are in point contact with each other
  • FIG. 5 (b) is an enlarged view of the contact portion.
  • the contact form is point contact.
  • the surface of the light-emitting heating element 40 has microscopic irregularities when viewed in microscopic view, the contact portion where the microconvex portions are in contact with each other, Exists.
  • a voltage is applied thereto, energization occurs through the contact point.
  • the area in which the light emitting heating elements 40 are in contact is small and a large current cannot be applied, discharge 90 occurs in the gap. Will be done. Therefore, if the light emitting heating elements 40 are in line contact or surface contact with each other and the contacting area is large, a large amount of current flows, and the discharge efficiency is reduced.
  • discharge is also performed between the luminous heating element 40 and the heat-resistant tube 22.
  • the temperature of the discharge portion is about 300 ° C., and the temperature in the heating chamber 10 becomes high at about 300 ° C. in a short time of several tens of seconds after the application of the voltage. Since electric discharge is also generated between the luminous heating element 40 and the heat-resistant tube 22, the temperature of the heat-resistant tube 22 also becomes high at about 300 ° C. Due to this high temperature, the exhaust gas introduced into the heat-resistant tube 22 has a high temperature exceeding 200 (TC). If no discharge occurs between the luminescent heating element 40 and the heat-resistant tube 22, The temperature of the exhaust gas in the heat-resistant tube 22 is 160 to 200 ° C.
  • the temperature of the outer wall 1 1 (iron plate 12) of the exhaust gas thermal decomposition furnace 1 is: Note that the temperature to be obtained can be adjusted by the degree of the applied voltage, and the degree of the applied voltage may be changed as desired.
  • a chimney of an incinerator (not shown) is connected to the inlet 20, the exhaust gas discharged from the incinerator is introduced into the heat-resistant tube 22. Since the exhaust gas in the heat-resistant tube 22 is sucked by the blower 51, the exhaust gas does not flow backward or stay in the heat-resistant tube 22.
  • the exhaust gas introduced into the heat-resistant pipe 22 is exposed to a high temperature exceeding 200 (TC, so that harmful substances such as dust, carbon dioxide, chlorine compounds, nitrogen compounds, and dioxin contained in the exhaust gas do not burn. Thermally decomposed into harmless decomposition gas.
  • This cracked gas may contain hydrocarbons, heavy metals, and the like in addition to harmless low-molecular-weight substances, but these are absorbed by the activated carbon filter 50, and are discharged from the exhaust port 21 for exhaust gas. It is not discharged outside the pyrolysis furnace 1. There is also a possibility that a small amount of harmful substances may remain, but this is also absorbed by the activated carbon filter 50, so it is discharged from the exhaust port 21 to the outside of the exhaust gas pyrolysis furnace 1. There is no.
  • the activated carbon filter 50 can be regenerated by spraying water vapor of 120 to 200, and can be used repeatedly. For this reason, it is excellent in terms of economy and prevention of secondary pollution. Further, from the activated carbon filter 50 having an increased ratio of the heavy metal adsorbed, the heavy metal can be recovered by crushing with an industrial mill or the like and sieving at the specific gravity.
  • the position of the inlet 20, the outlet 21, the blower 51, etc. in the exhaust gas pyrolysis furnace 1 is limited to the present embodiment if the object of the present invention can be achieved. is not.
  • the blower 51 is attached to the exhaust port 21 in the present embodiment, but may be attached between the incinerator for discharging exhaust gas and the inlet port 20.
  • a plurality of exhaust gas pyrolysis furnaces 1 may be attached to the incinerator.
  • the exhaust gas from the incinerator is branched using an adapter for connecting the inlet of the incinerator to the inlets 20 of the plurality of exhaust gas pyrolysis furnaces 1, and the exhaust gas pyrolysis furnaces 1 To supply.
  • the heat-resistant pipe 22 has a meandering form in order to allow sufficient time for the exhaust gas to be heated.
  • the shape of the heat-resistant tube 22 can be freely designed according to the conditions such as the amount of the exhaust gas to be treated.
  • the heat-resistant tube 22 may have a linear shape.
  • the heat-resistant tube 22 is of a form extending vertically, but may of course be of a form extending horizontally. When it is configured to extend in the horizontal direction, it is possible to reduce the usage amount and power consumption of the light emitting heating element 40.
  • FIGS. 6 and 7 are modified examples of such a first embodiment, the one shown in FIGS. 6 and 7 can be mentioned.
  • Fig. 6 is a perspective view of the appearance of the exhaust gas pyrolysis furnace 1a.
  • Fig. 7 (a) is a longitudinal sectional view of the exhaust gas pyrolysis furnace 1a, and (b) is a horizontal sectional view. .
  • the heat-resistant tube 22 is straight and extends horizontally.
  • a plurality of heat-resistant pipes 22, an inlet port 20, and an exhaust port 21 may be provided in one exhaust gas pyrolysis furnace as shown in FIG. Easy.
  • the exhaust gas pyrolysis furnace 1b provided with such a plurality of heat-resistant tubes 22 has a high efficiency of the exhaust gas decomposition treatment and is compact.
  • FIG. 9 (a) is a perspective view of the appearance of the exhaust gas pyrolysis furnace 1c
  • FIG. 9 (b) is a longitudinal sectional view of the exhaust gas pyrolysis furnace 1c.
  • the heat-resistant tube 22 has a linear shape and extends in the horizontal direction, and the exhaust gas pyrolysis furnace 1 c has a cylindrical shape.
  • the heating element 40 has a structure in which the heat-resistant tube 22 is evenly surrounded.
  • FIG. 10 a plurality of (five in the example of FIG. 10) exhaust gas pyrolysis furnaces 1c are housed in a large cylinder to be integrated into an incinerator, etc. Can be attached to Such integrated exhaust gas pyrolysis furnace 1 d has high efficiency in the decomposition treatment of exhaust gas. It is a cut.
  • the circle in the center of the integrated exhaust gas pyrolysis furnace 1 d in FIG. 10 indicates a wiring pipe. In the wiring pipe, electric power is supplied to each exhaust gas pyrolysis furnace 1 c. Are provided together.
  • the inspection for the internal inspection and maintenance of the exhaust gas pyrolysis furnaces 1a, 1b, and lc was performed on the upper surface of the exhaust gas pyrolysis furnaces 1a, 1b, and 1c.
  • An opening 60 is provided so that the degree of deterioration of the luminous heating element 40 ⁇ heat-resistant refractory bricks 14 and the like can be checked, and the luminous heating element 40 can be replaced.
  • the opening 52 also serves as the inspection port 60 as in the case of the exhaust gas pyrolysis furnace 1. 6 to 10, the same or corresponding parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • FIG. 11 is a perspective view showing an appearance of an exhaust gas pyrolysis furnace 2 of a second embodiment
  • FIG. 12 is a horizontal sectional view thereof.
  • the same or corresponding parts as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • An exhaust gas pyrolysis furnace 2 having a heating chamber 10 therein has an inlet 20 for introducing exhaust gas into the heating chamber 10 on the front surface thereof, and the pyrolysis gas obtained by thermally decomposing the exhaust gas is provided.
  • An exhaust port 21 for exhausting outside the heating chamber 10 is provided on the rear surface.
  • the outer wall 11 of the exhaust gas pyrolysis furnace 2 has a two-layer structure as in the first embodiment, and the space surrounded by the innermost heat-resistant refractory brick 14 forms a heating chamber 10. .
  • a hole 15 penetrating the heat-resistant refractory brick 14 is provided in a portion where the inlet 20 and the exhaust port 21 of the heat-resistant refractory brick 14 are provided, so that exhaust gas can flow.
  • the heating chamber 10 is provided with a plurality of (two in the example of FIG. 12) bulkheads 16 made of heat-resistant refractory bricks. In the longitudinal direction of FIG. 2, it is divided into a plurality (three in the example of FIG. 12) of small parts ⁇ 10a, 10b, and 10c.
  • the frontmost small room 10a is connected to the inlet 20 and the rearmost small room 10c is connected to the exhaust port 21.
  • each partition 16 there are provided a plurality of holes 17 that penetrate the partition 16 and allow adjacent small rooms to communicate with each other.
  • the positions of the holes 17 in the partition walls 16 are alternately left and right in order from the frontmost partition wall 16 to the rearmost partition wall. From such a configuration, the small room 10a on the front side, the mosquito L17, the small room 1Ob in the center, the mosquito L17, and the small room 10c on the rear side meandered in this order.
  • An exhaust gas flow path is formed in the heating chamber 10.
  • the exhaust gas introduced from the inlet 20 passes through the small chambers 10 a, 10 b, and 10 c while meandering, and is discharged from the outlet 21.
  • plate-like carbon electrodes 30 are arranged on both left and right sides of the small chambers 10a and 1Ob.
  • a carbon rod 31 is attached to the carbon electrode 30, and the carbon rod 31 penetrates the outer wall i 1 and protrudes outside the exhaust gas pyrolysis furnace 2.
  • a fibrous activated carbon filter 50 is provided in the rearmost small room 10 c, and the small rooms i 0 a and 1 O b are the same as those in the first embodiment.
  • the luminescent heating element 40 is filled.
  • the size and shape of the holes 15 and 17 are not particularly limited as long as the light-emitting heating element 40 does not pass through.
  • a triangle is preferably employed.
  • the shape of the holes 15 and 17 may be a slit shape extending horizontally or vertically.
  • a slit 17 can be formed by arranging ceramic columns in parallel. Such a shape is preferable when the flow rate of exhaust gas is large, because the area of the opening of the holes 15 and 17 can be increased.
  • an inspection port 60 is provided on the upper surface of the exhaust gas pyrolysis furnace 2 for inspecting and maintaining the inside of the exhaust gas pyrolysis furnace 2. Inspection of the degree of deterioration of 4 etc. and replacement of the luminous heating element 40 can be performed.
  • a voltage is applied to the carbon electrode 30 to generate a discharge between the light emitting heating elements 40.
  • the plurality of carbon electrodes 30 are arranged in series and connected to a power source (not shown). Although they may be arranged in parallel, a series connection is preferable because the discharge efficiency is high and a high temperature can be easily obtained.
  • the exhaust gas discharged from the incinerator is introduced into the heating chamber 10. Since the exhaust gas in the heating chamber i 0 is sucked by the blower 51, the exhaust gas does not flow backward or stay in the heating chamber 10. When the exhaust gas is introduced into the heating chamber 10, the heating chamber 10 becomes anoxic, and therefore, the luminescent heating element 40 filled in the heating chamber 10 also becomes anoxic. Is placed.
  • the introduced exhaust gas is discharged at approximately 300 ° C between the luminous heating elements 40 Since it comes into contact with electrical components and reaches a high temperature of about 300 ° C, harmful substances such as dust, carbon dioxide, chlorine compounds, nitrogen compounds and dioxins contained in exhaust gas are thermally decomposed without burning. It becomes harmless decomposition gas.
  • the positions of the inlet 20, the outlet 21, the inspection port 60, the blower 51 and the like in the exhaust gas pyrolysis furnace 2 achieve the object of the present invention. If it is possible, it is not limited to this embodiment.
  • a plurality of exhaust gas pyrolysis furnaces 2 may be attached to the incinerator as in the case of the first embodiment.
  • the configuration of the exhaust gas flow path can be freely designed according to conditions such as the type and concentration of harmful substances contained in the exhaust gas and the amount of exhaust gas to be decomposed. May be appropriately adjusted.
  • the flow channel has a configuration extending in the horizontal direction, but may have a configuration extending in the vertical direction.
  • FIG. 13 is a horizontal sectional view of an exhaust gas pyrolysis furnace 3 of the third embodiment.
  • the appearance of the exhaust gas pyrolysis furnace 3 of the third embodiment is the same as that of the exhaust gas pyrolysis furnace 2 of the second embodiment, and will be described with reference to FIG. Further, the same or corresponding portions as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals.
  • the exhaust gas pyrolysis furnace 3 of the third embodiment is substantially the same as the exhaust gas pyrolysis furnace 2 of the second embodiment except for the configuration inside the heating chamber 10, and therefore, the description of the same parts is omitted. Only the different parts will be described.
  • the heating chamber 10 is provided with a plurality of (two in the example of FIG. 13) bulkheads 16 made of heat-resistant refractory bricks.
  • the heating chamber 10 is provided with a plurality of (two in the example of FIG. 13) bulkheads 16 made of heat-resistant refractory bricks.
  • the frontmost small room 10a is connected to the inlet 20 and the rearmost small room 10c is connected to the exhaust port 21.
  • each partition 16 Almost the entire surface of each partition 16 is provided with a plurality of holes 17 penetrating the partition 16 and allowing adjacent small houses to communicate with each other.
  • a linear exhaust gas flow path is formed in the heating chamber 10, and the exhaust gas entering from the inlet 20 flows through the heating chamber i 0 into the small frontmost side.
  • Room 1 0 a,? L 17, the central small room 10 b, the mosquito L 17, and the rearmost small room 10 c pass almost linearly and are discharged from the exhaust port 21. Since the hole 17 is provided on almost the entire surface of the partition wall 16, it is possible to increase the flow rate of the exhaust gas.
  • the positions of the inlet 20, the outlet 21, the inspection port 60, the blower 51 and the like in the exhaust gas pyrolysis furnace 3 achieve the object of the present invention. If it is possible, it is not limited to this embodiment.
  • a plurality of exhaust gas pyrolysis furnaces 3 may be attached to the incinerator as in the case of the first embodiment.
  • the configuration of the flow path of exhaust gas (linear, meandering, etc.) can be freely designed according to conditions such as the type and concentration of harmful substances contained in the exhaust gas and the amount of exhaust gas to be decomposed. Adjust the number of small rooms and the amount of luminous heating elements appropriately Is also good.
  • the flow channel has a shape extending in the horizontal direction, but may have a shape extending in the vertical direction.
  • FIG. 14 is a horizontal sectional view of the exhaust gas pyrolysis furnace 4 of the fourth embodiment. Note that the same or corresponding parts as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals.
  • Exhaust gas pyrolysis furnace 4 of the fourth embodiment is substantially the same as exhaust gas pyrolysis furnace 3 of the third embodiment, except for the configuration of outer wall 11, carbon electrode 30, and opening 52. Therefore, the description of the same parts will be omitted, and only different parts will be described.
  • the outer wall 11 of the pyrolysis furnace 4 for exhaust gas has a four-layer structure, consisting of heat-resistant firebricks 14, steel plates 12, fire-resistant concrete 13 and steel plates 12 coated with heat-resistant paint from the inner layer. .
  • the heating chamber 10 is provided with a plurality of (six in the example of FIG. 14) bulkheads 16 made of heat-resistant refractory bricks.
  • the furnace 4 is divided into a plurality (seven in the example of FIG. 14) of small chambers 10 a to 10 g in the longitudinal direction.
  • the front room 10a is connected to the inlet port 20a, and the rear room 10g is connected to the exhaust port 21.
  • each partition 16 Almost the entire surface of each partition 16 is provided with a plurality of holes 17 penetrating the partition 16 and allowing adjacent small houses to communicate with each other.
  • a linear exhaust gas flow path is formed in the heating chamber 10, and the exhaust gas entering from the inlet 20 flows through the heating chamber 10 through the small frontmost side.
  • a plate-like carbon electrode 30 is provided.
  • a carbon electrode 31 is attached to the carbon electrode 30, and a carbon rod 31 penetrates the outer wall 11 and protrudes outside the exhaust gas pyrolysis furnace 4.
  • the rearmost small room 1 Og is provided with a fibrous activated carbon filter 50 and bincho charcoal 58 for adsorbing hydrocarbons and heavy metals, etc.
  • the small room where is disposed is filled with the same luminous heating element 40 as in the first embodiment.
  • the fibrous activated carbon filter 50 may be granular activated carbon.
  • the opening 52 is covered with the iron plate 53, and the refractory concrete 55 is provided between the plate 53 and the carbon electrode 30.
  • the four members of the plate 53, the refractory concrete 55, the carbon electrode 30, and the carbon rod 31 have independent forms except for the combination of the carbon electrode 30 and the carbon rod 31. I was
  • the four members are integrated (the plate 53 is made of ceramic; however, an iron plate coated with an insulating material may be used) to form the electrode unit 57. Is formed. With such a configuration, it is not necessary to remove the plate 53, the refractory concrete 55, the power electrode 30 and the carbon rod 31 separately, and remove and replace the integrated electrode unit 57. The replacement of the carbon electrode 30 is easy because the carbon electrode 30 can be replaced by simply performing the replacement.
  • a rectangular iron cylinder 56 is provided so as to cover the cross-section of the refractory concrete 13.
  • the portion of the refractory concrete 55 facing the rectangular cylinder 56 is covered with an iron plate 59.
  • the rectangular cylindrical body 56 slides on the iron plate 59 so that the electrode unit 57 can easily move in and out of the opening 52.
  • the carbon electrode 30 does not protrude into the heating chamber 10 and is buried in the wall surface of the heating chamber 10. For this reason, the carbon electrode 30 is hardly deteriorated by harmful substances in exhaust gas or high temperature.
  • a plurality of exhaust gas pyrolysis furnaces 4 may be attached to the incinerator as in the case of the first embodiment.
  • the configuration of the flow path of exhaust gas (linear, meandering, etc.) can be freely designed according to conditions such as the type and concentration of harmful substances contained in the exhaust gas and the amount of exhaust gas to be decomposed.
  • the number of small rooms filled with the light-emitting heating element, the amount of the light-emitting heating element, and the like may be appropriately adjusted.
  • the flow channel has a configuration extending in the horizontal direction, but may have a configuration extending in the vertical direction.
  • phenolic resin or polydivinylbenzene resin as filler with 0.1 to 0.5 mm length of acrylic fiber or animal and plant fiber.
  • the mixture is filled in a mold, and heat and pressure sufficient to cure the resin are applied to the mixture to form a sphere, a hemisphere, a rectangular parallelepiped, a column, or the like.
  • a hemisphere the two hemispheres are integrated at this stage and I do.
  • the molded product is subjected to a flameproofing treatment in an inert gas at 250 to 300, and further carbonized at 100 to 150 ° C. Next, it is graphitized at 2000 to 300 ° C, and then subjected to sizing treatment (surface treatment).
  • graphite is formed by repeating calcination in an inert gas while isotropically applying a pressure of 300 kg / cm 2 or more by hot isostatic pressing (HIP). Increase density. HIP is a method that can apply pressure isotropically to a sphere. There are many pores on the surface of general graphite and carbon, and the surface area of the pores is usually about 25% of the total surface area. However, the above operation can reduce the surface area of the pores existing on the surface of the graphite to 10% or less of the total surface area, and in some cases, to 5% or less.
  • HIP hot isostatic pressing
  • impervious graphite When a resin is used as a filler, graphite having relatively few pores can be obtained, but by sintering while applying the above-mentioned pressure, impervious graphite can be obtained accurately.
  • impervious graphite is resistant to most chemicals over a wide operating temperature range. Also, it has extremely high thermal conductivity compared to general corrosion resistant materials. Furthermore, it has excellent thermal stability and is not easily affected by sudden temperature changes.
  • this impervious graphite is in the shape of a rectangular parallelepiped or a column, it is shaped into a sphere by polishing or the like and used as a luminescent heating element.
  • this luminescent heating element is made of impervious graphite, it has a gas adsorption property equal to or less than that of rubber. Yet, intensity 2-3 times graphite normal, hardness 6 5 above (6 8 in the case of this preparation), it density to adjust a ratio of mixing of 1. 8 7 gZcm 3 or more (fiber Possible) can be obtained.
  • the tensile strength is 17 O KgZcm 2 , the bending strength
  • the luminous heating element is made of the impervious graphite as described above, it has the following excellent characteristics.
  • a phenolic resin or a polydivinylbenzene resin in the form of a filler with an average particle diameter of about 1.0 m, a purity of 99.9% or more tungsten powder, and an average particle diameter of about 1.0 zm 9 At least one of 99.9% or more of titanium powder is mixed.
  • the acryl fibers or animal and plant fibers used in Production Example 1 and Z or carbon black powder having excellent conductivity, coke or bincho charcoal fine powder may be further added.
  • the luminescent heating element By performing the same operation as in Production Example 1 on this mixture, a spherical luminescent heating element made of graphite with high density and few pores can be obtained.
  • the luminescent heating element contains at least one of tungsten and titanium, and the final step of graphitization is performed at about 300 ° C. in an inert gas in an inert gas. Heat treatment step.
  • Tungsten is treated with ditungsten monocarbide (W 2 C, formula weight 3 79.97, density 17.2 gZcm 3 , Mohs hardness 9, electrical resistivity 8 1 ⁇ / cm by heat treatment at about 300 ° C. (25 ° C)), and titanium is titanium carbide (TiC, formula weight 59.90, melting point 3140 ⁇ 90 ° C, boiling point 4300 ° C, The density is 4.94 g / cm 3 and the electrical resistivity is 19.3 QZcm (room temperature). Note that, when the ditungsten monocarbide is heated at 240 ° C. or higher, the crystal form becomes a stable / S type.
  • Titanium has a melting point of 1675 ° C, a boiling point of 3262 ° C, and a density of 4.54 g / cm 3 , but its melting point and boiling point are greatly increased by being titanium carbide. However, the density is also high.
  • the melting point of tungsten is 3387 ° C and the boiling point is 5962 ° C.
  • Such a luminous heating element made of impervious graphite containing ditungsten monocarbide and / or titanium carbide is described in the section of Production Example 1 above (1) to (4).
  • corrosion resistance, mechanical strength (high hardness, elasticity rate 3 1 6 0 0-4 4 8 0 0 a K g / mm 2), resistant to heat resistance (3 0 0 0 ° or C) is even better.
  • the electrical conductivity is excellent (the electrical resistivity is 70 ⁇ cm or less. In the case of this production example, it is 1 ⁇ / cm), and the discharge efficiency is good.
  • the heat treatment at about 300 ° C. in an inert gas has the following advantages.
  • a phenolic resin or a polydivinylbenzene resin is used as a binder, and carbon black powder, coke or bincho charcoal fine powder having excellent conductivity is used as a filler, and these are mixed.
  • carbon black powder, coke or bincho charcoal fine powder having excellent conductivity is used as a filler, and these are mixed.
  • one or both of the tungsten powder and the titanium powder may be mixed.
  • the luminescent heating element thus obtained has the same excellent properties as the luminescent heating element of Production Example 2. Industrial applicability
  • the exhaust gas pyrolysis furnace of the present invention is attached to a device or a facility such as an incinerator for discharging exhaust gas and smoke containing harmful substances, and pyrolyzes the harmful substances.
  • a device or a facility such as an incinerator for discharging exhaust gas and smoke containing harmful substances, and pyrolyzes the harmful substances.

Description

明 細 書 排ガス用熱分解炉 技術分野
本発明は、 樹脂， 紙等の一般廃棄物、 産業廃棄物、 医療廃棄物、 及び 原油， 廃油， 石油化学物質等を焼却処理した際に排出される排ガスを高 温に加熱して、 該排ガスが含有する有害物質を熱分解し無害化する熱分 解炉に属する。 背景技術
廃棄物処理施設や工場等においては、 様々な種類の廃棄物や原油， 廃 油， 石油化学物質等が、 大量に焼却処理されている。 その際に排出され る排ガスや排煙には、 煤塵， 二酸化炭素， 塩化水素等の塩素化合物， N 〇x等の窒素化合物， ダイォキシン等のような環境及び人体に対して悪 影響を及ぼす有害な物質が含まれている。 そのため、 排ガスや排煙中の 有害物質の含有量の規制が世界的に行われている。 特に、 ダイォキシン に関しては、 その毒性が非常に強く、 また、 人体に対して長期的に悪影 響を及ぼすこと力、ら、 厳しい排出規制が行われている。
一方、 通常の廃棄物処理施設や工場等においては、 廃棄物や石油化学 物質等に空気を供給して燃焼させるタイプの焼却炉、 いわゆる自然焼却 炉による焼却処理が行われている。 このような自然焼却炉は、 廃棄物等 を燃焼させていること、 及び燃焼温度が 3 0 0〜5 0 (TC程度の低温で あることから、 どうしてもダイォキシンが生成してしまうという性質を 有している。
そこで、 ダイォキシンの排出規制に対応するため、 主として以下のよ うな対策が取られていた。
( 1 ) ダイォキシンを生成しない廃棄物と、 ダイォキシンを生成する 廃棄物とを分別して、 ダイォキシンを生成しないもののみを焼却処理す ( 2 ) 排ガス中に含有するダイォキシンを除去又は分解する装置を焼 却炉に取り付ける。
( 3 ) ダイォキシンが生成しにくいような高温 （ 8 0 0 °C程度） で廃 棄物を燃焼する焼却炉を使用する。
しかしながら、 上記 （ 1 ) の方法は、 廃棄物を分別する手間やコスト がかかるという問題点がある。 さらに、 分別を完全に行うことは実質的 に不可能であり、 少量のダイォキシンの生成は避けられない。
また、 上記 （ 2 ) の方法は、 ダイォキシンを完全に除去又は分解でき る安価な装置が現状では実用化されていないため、 ダイォキシン対策と しては不十分である。
また、 前述のように排ガス中には複数の有害物質が含まれている。 そ の全てを除去又は分解するためには、 有害物質を除去又は分解するため の複数の装置を焼却炉に取り付けなければならない。 そのため、 高コス トとなる、 該焼却炉の構造が複雑化する等の問題点がある。
さらに、 上記 （ 3 ) の方法は、 前記の高温で廃棄物を焼却する焼却炉 が高価であるので、 従来の焼却炉を廃棄し前記の高温で廃棄物を焼却す る焼却炉を新設することは容易ではないという問題点を有している。 本発明は、 上記のような従来技術の問題点を解決し、 有害物質を含有 する排ガス， 排煙を排出する焼却炉等の装置， 施設に取り付けられて、 前記有害物質を熱分解して無害化する安価な排ガス用熱分解炉を提供す ることを目的としている。 発明の開示
前記目的を達成するため、 本発明は次のような構成からなる。 すなわ ち、 本発明は、 排ガス中に含有される有害物質を熱分解し無害化する排 ガス用熱分解炉であって、 前記排ガスを加熱する加熱室と、 前記排ガス を前記加熱室内に導入する導入口と、 前記加熱室内に設けられた少なく とも一対の電極と、 電圧が印加されると放電を生じるように前記電極間 に介装された、 炭素を主成分とする複数の発光発熱体と、 前記排ガスが 熱分解された分解ガスを前記加熱室外に排出する排気口と、 を備えるこ とを特徴とする。
上記のような構成から、 前記発光発熱体の間で放電が生じる。 この放 電部分の温度は 3 0 0 0 °C程度の高温であるため、 この高温を利用して、 排ガス中に含まれる二酸化炭素， 塩素化合物， 窒素化合物， ダイォキシ ン等の複数の有害物質を同時に熱分解することができる。
また、 このような排ガス用熱分解炉は、 その構造が単純であり安価に 製造することができる。 さらに、 排ガスの最終通過炉として既設又は新 設の焼却炉に取り付ければ、 該焼却炉から排出される排ガス中の有害物 質を熱分解して無害化することができる。 したがって、 既設の焼却炉が 有害物質を多量に排出するような焼却炉であつても、 有害物質の排出量 の少なレ、焼却炉を新設することなくそのまま使用できるので、 大きな費 用がかからない。
さらに、 前記発光発熱体は無酸素状態下に置かれていることが望まし レ、。 そうすれば、 前記発光発熱体が酸化劣化しにく く、 前記発光発熱体 が変形して放電の効率が低下するということが起こりにくいので、 前記 発光発熱体を長期間にわたって使用することが可能である。 例えば、 前 記発光発熱体が真球状であった場合は、 放電の効率が非常に良好である 力 \ 酸化劣化により変形すると、 放電の効率が低下してしまう。 なお、 酸素濃度は低いほど好ましいが、 空気中の酸素濃度以下であれ ば問題ない。 酸素濃度が空気中の酸素濃度を越える値になると、 前記発 光発熱体が酸化劣化しやすくなる。
さらに、 前記発光発熱体は、 真空状態下に置かれていることが望まし い。 真空状態のような清浄な環境下に置かれていれば、 放電の効率が良 好で、 高温が得られやすい。 また、 少ない電力で高温を得ることができ て、 前記排ガス用熱分解炉の運転コストが安価である。 さらに、 前記無 酸素状態下に置かれた場合と同様に、 前記発光発熱体が劣化しにく く、 長期間の使用が可能である。
なお、 真空度は高いほど好ましいが、 中真空 （ 1 0— 2 P a以上 1 O P a未満） で十分であり、 低真空 （ 1 0 P a以上大気圧未満） でも差し支 元ない。
さらに、 前記導入口と前記排気口とを連通し前記排ガスを通気する流 路を前記加熱室内に設けて、 該流路内部の少なく とも一部に前記複数の 発光発熱体を備えた構成とすることができる。
このような構成により、 前記排ガスは前記発光発熱体と直接接触する。 よって、 前記排ガスは 3 0 0 0 °C程度の高温に加熱されるので、 ほとん ど全ての有害物質をほぼ完全に熱分解することが可能である。
さらに、 前記導入口と前記排気口とを連通し前記排ガスを通気する耐 熱管を前記加熱室内に設けて、 該耐熱管の少なく とも一部を前記複数の 発光発熱体で囲った構成とすることができる。
このような構成により、 前記排ガスは前記耐熱管の中で加熱され、 前 記排ガスと前記発光発熱体とが接触することがないので、 前記排ガスに より前記発光発熱体が腐食したり劣化したりすることがない。
また、 前記発光発熱体と前記排ガスとを分離したので、 前記発光発熱 体を高い無酸素状態下又は真空状態下に置く ことができる。 よって、 放 電の効率が良好で、 高温が得られやすい。 また、 少ない電力で高温を得 ることができて、 前記排ガス用熱分解炉の運転コストが安価である。 さ らに、 前記発光発熱体が劣化しにく く、 長期間の使用が可能である。 さらに、 前記耐熱管は、 炭素を主成分とする部材で構成するこ'とがで きる。 そうすれば、 前記耐熱管を囲っている前記発光発熱体と前記耐熱 管との間においても放電が生じるので、 前記耐熱管を 3 0 0 0 °C程度の 高温とすることが可能である。 その結果、 前記排ガスをより効率よく熱 分解することができる。 このような耐熱管としては、 炭素管が好ましく 使用される。 なお、 前記耐熱管は、 放電を効率よく生じるような導電性 を有することが好ましい。
さらに、 前記発光発熱体は、 木炭及び黒鉛から選ばれた少なく とも 1 種とすることができる。 前記木炭の例としては、 備長炭等があげられる。 ただし、 木炭や一般の黒鉛等のような炭素類は、 その表面に多数の細孔 を有していて、 その細孔内に気体を吸着している。 そのため、 高温下で は前記吸着した気体を放出するという問題点がある。 したがって、 木炭 や一般の黒鉛等のような炭素類には、 前記細孔を塞ぐ等の、 気体の吸着 を防止する加工を施す必要がある。
さらに、 前記発光発熱体は、 不浸透性を有することが望ましい。 そう すれば、 物質の吸着性が低いので、 排ガス中の有害物質を吸着したり、 吸着した気体を使用時に放出する等の問題を生じる恐れが少ない。 また、 排ガス中の有害物質等による劣化や、 酸化による劣化を起こしにくいの で、 前記発光発熱体を長期にわたって使用することが可能である。 なお、 不浸透性とは、 物体の表面に存在する細孔が少なく比表面積が小さいた めに、 吸着性が低く、 化学薬品による腐食や酸化等を受けにくい性質の 事を意味している。
さらに、 前記発光発熱体を球形とすることが望ましい。 前記発光発熱 体の間で効率よく放電が生じるためには、 前記発光発熱体同志が点接触 していることが好ましく、 線接触や面接触では多くの通電が生じて、 放 電の効率が低下してしまう。 よって、 前記発光発熱体を球形とすること により、 前記発光発熱体同志の接触形態が必ず点接触となるので、 放電 が効率良く行われ高温が得られやすく、 さらに、 前記排ガス用熱分解炉 の運転コストを安価とすることができる。 なお、 前記発光発熱体は真球 状であることが、 より好ましい。
さらに、 前記排ガス用熱分解炉を、 活性炭及び木炭の少なく とも一方 から構成され且つ排ガスが熱分解された分解ガスが通気するフィルター をさらに備えた構成とすることができる。 そうすれば、 分解ガスに炭化 水素や重金属、 あるいは未分解の有害物質が含まれていた場合でも、 前 記フィルターによりそれらを吸着して、 前記排ガス用熱分解炉の外部に 重金属等を排出することを防止することができる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の排ガス用熱分解炉の第一実施形態を示す斜視図で める。
第 2図は、 本発明の排ガス用熱分解炉の第一実施形態を示す縦断面図 である。
第 3図は、 本発明の排ガス用熱分解炉の第一実施形態を示す水平断面 図である。
第 4図は、 本発明の排ガス用熱分解炉の第一実施形態を示す部分拡大 図である。
第 5図は、 発光発熱体における放電の様子を説明する概念図である。 第 6図は、 第一実施形態の変形例を示す図である。
第 7図は、 第一実施形態の変形例を示す図である。 第 8図は、 第一実施形態の変形例を示す図である。
第 9図は、 第一実施形態の別の変形例を示す図である。
第 1 0図は、 第一実施形態の別の変形例を示す図である。
第 1 1図は、 本発明の排ガス用熱分解炉の第二実施形態を示す斜視図 である。
第 1 2図は、 本発明の排ガス用熱分解炉の第二実施形態を示す水平断 面図である。
第 1 3図は、 本発明の排ガス用熱分解炉の第三実施形態を示す水平断 面図である。
第 1 4図は、 本発明の排ガス用熱分解炉の第四実施形態を示す水平断 面図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明に係る排ガス用熱分解炉の実施の形態を、 図面を参照しながら 詳細に説明する。 以下の説明における 「上」 、 「下」 、 「前」 、 「後」 、 「左」 、 「右」 等の方向を示す用語は、 説明の便宜上、 各図面における それぞれの方向を意味するものである。
なお、 本発明は以下に説明する実施形態のみに限定されるものではな レヽ。
(第一実施形態）
第 1図は、 第一実施形態の排ガス用熱分解炉 1の外観を示す斜視図、 第 2図はその縦断面図、 第 3図は第 2図の A - A線の位置における水平 断面図、 第 4図は排ガス用熱分解炉 1の開口部 5 2の部分を拡大して示 した図である。
内部に加熱室 1 0を備えた排ガス用熱分解炉 1は、 排ガスを加熱室 1 0内に導入する導入口 2 0をその一側面に備えており、 そして、 排ガス が熱分解された分解ガスを加熱室 1 0外に排出する排気口 2 1をその上 面に備えている。 なお、 導入口 2 0は、 セラミ ツク製の外管 2 0 aと、 炭素製の内管 2 0 bとからなる 2重構造を有する管から構成されており、 排気口 2 1 も同様に、 セラミ ック製の外管 2 1 aと、 炭素製の内管 2 1 bとからなる 2重構造を有する管から構成されている。
排ガス用熱分解炉 1の外壁 1 1は 2層構造となっており、 外層の耐熱 塗料を被覆した鉄板 1 2と、 内層の耐熱耐火レンガ 1 4 とで構成されて いる。 加熱室 1 0内は後述のように 3 0 0 0 °C程度の高温となるが、 無 酸素状態又は真空状態であるために熱伝導が少ないので、 外壁 1 1の構 成はこのような簡易なものでも十分である。
耐熱耐火レンガ 1 4で囲まれた直方体状の空間は、 気密性の加熱室 1 0を形成していて、 導入口 2 0から導入された排ガスが該加熱室 1 0内 において加熱， 熱分解され、 その分解ガスが排気口 2 1から排出される ような構造となっている。 なお、 耐熱耐火レンガ 1 4の目地の部分には 耐火コンク リート等の不定形耐火物が充填されていて （図示せず） 、 加 熱室 1 0の気密性が高められている。
加熱室 1 0の内部には、 導入口 2 0 と排気口 2 1 とを連結する炭素製 の耐熱管 2 2が備えられている。 なお、 この耐熱管 2 2は、 3 0 0 0 °C 程度の高温に耐えるものであれば、 アルミナ等の他の材質で構成されて いてもよい。 その材質によっては、 耐熱管 2 2の耐熱性や強度を向上さ せるため、 その構造を二重構造にしてもよい。
耐熱管 2 2は、 水平な部分と、 加熱室 1 0の側面に沿った垂直な部分 とが、 交互に組み合わされて構成されていて、 蛇行しながら上下方向に 延びた形態を有している。 そしてさらに、 前記水平な部分は途中で複数 (第 3図の例では 3本） の管に分岐して、 その後 1つに合流する構造と なっている。 すなわち、 耐熱管 2 2は、 分流， 合流， 蛇行を繰り返す形 態を有している。
耐熱管 2 2の内部以外の加熱室 1 0内には、 黒鉛からなる球形 （直径 3 0〜5 0 mm ) の発光発熱体 4 0が多数充填されていて、 該発光発熱 体 4 0が耐熱管 2 2の周りを囲っている。 発光発熱体 4 0は球形である ので、 隣接する発光発熱体 4 0 とは点接触している。 また、 耐熱管 2 2 とも点接触している。 なお、 この発光発熱体 4 0の構成や製法について は、 後に詳述する。
加熱室 1 0の上面と底面とには、 一対の電極を構成する 2枚の板状の カーボン電極 3 0， 3 0が配設され、 発光発熱体 4 0が 2枚の力一ボン 電極 3 0， 3 0の間に介装された構造となっている。 該カーボン電極 3 0， 3 0には炭素棒 3 1 , 3 1が取り付けられ、 炭素棒 3 1 は外壁 1 1 を貫通して排ガス用熱分解炉 1の外部に突出している。 なお、 炭素棒 3 1は耐熱耐火ステンレス製の棒でもよい。 ただし、 耐熱耐火ステンレス 製の棒がカーボン電極 3 0を貫通して発光発熱体 4 0 と接触するような 構造となっている場合には、 劣化防止のため該接触部分を炭素製のカバ ー材で覆う必要がある。
また、 加熱室 1 0 と排気口 2 1 との間には、 繊維状の活性炭フィルタ - 5 0が装着されている。 活性炭の表面には無数の細孔 （この細孔には、 直径 2 0人以下のミ ク口細孔、 2 0 A超過 1 0 0 0 A未満の中間細孔、 1 0 0 0 A以上のマク口細孔がある。 ） があり、 その比表面積は 5 0 0 〜 i 7 0 O m 2 / gと大きいため、 活性炭は強い吸着性を有していて、 選択的に比較的大きい分子を物理的に吸着することができる。 なお、 繊 維状の活性炭フィルター 5 0の代わりに、 粒状の活性炭を使用してもよ い。
排気口 2 1 には、 導入口 2 0から排気ガスを吸引して加熱室 1 0内に 導入するブロワ一 5 1が取り付けられている。 なお、 ブロワ一 5 1 は真 空ポンプでもよい。
また、 排ガス用熱分解炉 1の上面及び底面の力一ボン電極 3 0が設け られている部分には、 開口部 5 2が設けられていて、 排ガス用熱分解炉 1の内部の点検やメ ンテナンス （発光発熱体 4 0、 カーボン電極 3 0、 耐熱耐火レンガ 1 4等の劣化の程度の点検や、 発光発熱体 4 0、 カーボ ン電極 3 0の交換） が行えるようになつている。 なお、 鉄製の板 5 3で 開口部 5 2を覆った上、 該板 5 3を複数のボルト 5 4で外壁 1 1 に固定 し、 さらに、 板 5 3 と外壁 1 1の鉄板 1 2の表面との間には図示しない 耐火シート （シール材） が介装されているので、 排ガス用熱分解炉 1内 の気密性は十分に保たれている。 さらにまた、 力一ボン電極 3 0 と板 5 3 との間には耐火コンクリート 5 5が備えられているので、 排ガス用熱 分解炉 1内の保温性は十分に保たれている。 なお、 耐火コンクリート 5 5は、 耐熱耐火レンガでもよい。
次に、 このような排ガス用熱分解炉 1を使用して、 排ガス中の有害物 質を熱分解する方法を説明する。
加熱室 1 0は図示しない真空ポンプと連結していて、 該真空ポンプに より加熱室 1 0内は真空状態 （ 6 . 7 X 1 0— 2 P a ) となっている。 し たがって、 加熱室 1 0内に充塡されている発光発熱体 4 0 も、 真空状態 下に置かれている。
炭素捧 3 1 , 3 1には図示しない電源が接続されている。 そして、 力 —ボン電極 3 0 , 3 0に約 2 0 0 Vの電圧を印加すると、 発光発熱体 4 0の間に放電が生じ、 該放電は加熱室 1 0内の全ての発光発熱体 4 0に おいて行われるようになる。
放電が生じる仕組みを第 5図を参照して説明する。 第 5図の （a ) は、 発光発熱体 4 0が相互に点接触をしている様子を示す図であり、 （b ) は、 その接触部分を拡大した図である。 発光発熱体 4 0は球形であるので、 その接触形態は点接触となってい る。 ただし、 発光発熱体 4 0の表面は、 ミ クロ的に見れば小さい凹凸を 有しているので、 前記接触部分においては、 ミ クロな凸部同志が接触し ている接触点と、 間隙部とが存在する。 そこに電圧を印加すると、 前記 接触点を通じて通電が起こるが、 発光発熱体 4 0同志が接触している面 積が小さく大電流を通電することはできないため、 前記間隙部において 放電 9 0が発生することとなる。 したがって、 発光発熱体 4 0同志が線 接触や面接触をしていて、 接触している面積が大きいと、 多くの電流が 通電してしまうため、 放電の効率が低下する。
また、 発光発熱体 4 0 と耐熱管 2 2との間にも、 放電が行われるよう になる。
放電が安定して生じるようになれば、 印加する電圧は 3 0 V程度の低 電圧 （電流は 3 0 0〜4 0 O A ) で十分である。
なお、 前記放電と共に発光も生じる。 この発光は、 有害物質の熱分解 において、 その分解反応を促進する効果があると考えられる。 特に、 ダ ィォキシンの熱分解においては、 その効果が高いと考えられる。
この放電部分は約 3 0 0 0 °Cであり、 電圧を印加してから数十秒とい う短時間で加熱室 1 0内が約 3 0 0 0での高温となる。 発光発熱体 4 0 と耐熱管 2 2との間においても放電が生じているので、 耐熱管 2 2も約 3 0 0 0 °Cの高温となる。 この高温により、 耐熱管 2 2内に導入された 排ガスは、 2 0 0 (TCを越える高温となる。 なお、 発光発熱体 4 0 と耐 熱管 2 2との間において放電が生じていない場合は、 耐熱管 2 2内の排 ガスの温度は、 1 6 0 0〜2 0 0 0 °Cである。 このときの排ガス用熱分 解炉 1の外壁 1 1 (鉄板 1 2 ) の温度は、 室温程度である。 なお、 印加 する電圧の程度により、 得られる温度を調節することが可能であるので、 所望により印加する電圧の程度を変化させてもよい。 図示しない焼却炉の煙突を導入口 2 0に接続すると、 前記焼却炉から 排出された排ガスが耐熱管 2 2内に導入される。 ブロワ一 5 1 により耐 熱管 2 2内の排ガスを吸引するので、 排ガスが逆流したり耐熱管 2 2内 に滞留したりすることはない。 耐熱管 2 2に導入された排ガスは、 2 0 0 (TCを越える高温に晒されるため、 排ガス中に含まれる煤塵， 二酸化 炭素， 塩素化合物， 窒素化合物， ダイォキシン等の有害物質は燃焼する ことなく熱分解されて、 無害な分解ガスとなる。
この分解ガスには、 無害な低分子量物質の他に、 炭化水素や重金属等 が含まれている場合があるが、 これらは活性炭フィルター 5 0により吸 着されるので、 排気口 2 1から排ガス用熱分解炉 1の外部に排出される ことはない。 また、 微量の有害物質が残存している可能性もあるが、 こ れも活性炭フィルター 5 0により吸着されるので、 排気口 2 1から排ガ ス用熱分解炉 1の外部に排出されることはない。
この活性炭フィルター 5 0は 1 2 0〜2 0 0 の水蒸気を吹き付ける ことにより、 再生して、 繰り返し使用することが可能である。 このため、 経済性及び二次公害防止上の面から優れている。 また、 吸着されている 重金属の比率が高まった活性炭フィルター 5 0からは、 工業用ミル等で 粉砕し、 その比重で篩分けすることにより、 重金属を回収することも可 であ 。
なお、 導入口 2 0 , 排気口 2 1 , ブロワ一 5 1等の排ガス用熱分解炉 1 における位置は、 本発明の目的を達成することができるならば、 本実 施形態に限定されるものではない。 例えば、 ブロワ一 5 1 は、 本実施形 態では排気口 2 1 に取り付けたが、 排ガスを排出する焼却炉と導入口 2 0との間に取り付けてもよい。
また、 焼却炉が排出する排ガスが多量である場合には、 複数の排ガス 用熱分解炉 1を前記焼却炉に取り付けてもよい。 その場合には、 前記焼 却炉の堙突と複数の排ガス用熱分解炉 1の導入口 2 0とを接続するため のアダプターを用いて、 前記焼却炉からの排ガスを分岐させて、 各排ガ ス用熱分解炉 1 に供給する。
さらに、 本実施形態においては、 排ガスが加熱される時間を十分に取 るために、 耐熱管 2 2の形態には蛇行した形態を採用したが、 排ガスに 含まれる有害物質の種類， 濃度や分解処理する排ガスの量等の条件に応 じて、 耐熱管 2 2の形態は自由に設計可能であり、 例えば、 直線状の形 態等であっても差し支えない。 また、 本実施形態においては、 耐熱管 2 2は上下に延びた形態であつたが、 水平方向に延びた形態であってもよ いことは勿論である。 水平方向に延びた形態とすると、 発光発熱体 4 0 の使用量、 及び消費電力を少なくすることができる。
例えば、 このような第一実施形態の変形例としては、 第 6 , 7図に示 すようなものがあげられる。 第 6図は、 排ガス用熱分解炉 1 aの外観の 斜視図であり、 第 7図の （a ) は排ガス用熱分解炉 1 aの縦断面図で、 ( b ) は水平断面図である。
この変形例においては、 耐熱管 2 2は直線状で、 水平方向に延びた形 態である。 耐熱管 2 2がこのような形態である場合には、 第 8図のよう に複数の耐熱管 2 2、 導入口 2 0、 及び排気口 2 1 を 1つの排ガス用熱 分解炉に備えることが容易である。 このような複数の耐熱管 2 2を備え た排ガス用熱分解炉 1 bは、 排ガスの分解処理効率が高く、 コンパク ト である。
また、 他の変形例としては、 第 9図に示すような排ガス用熱分解炉 1 cがあげられる。 第 9図の （a ) は排ガス用熱分解炉 1 cの外観の斜視 図、 （b ) は排ガス用熱分解炉 1 cの縦断面図である。
この変形例においては、 耐熱管 2 2は直線状で、 水平方向に延びた形 態であり、 さらに、 排ガス用熱分解炉 1 cが円筒形となっていて、 発光 発熱体 4 0が耐熱管 2 2を均等に囲った構造となっている。
このような形態から、 第 1 0図のように複数 （第 1 0図の例において は 5つ） の排ガス用熱分解炉 1 cを、 大きな円筒に収納することにより 一体化して、 焼却炉等に取り付けることができる。 このような一体化さ れた排ガス用熱分解炉 1 dは、 排ガスの分解処理効率が高く、 コ ンノ、。ク トである。 なお、 第 1 0図における一体化された排ガス用熱分解炉 1 d の中央部分の円は、 配線管を示しており、 該配線管の中には、 各排ガス 用熱分解炉 1 cに電力を供給する配線が、 一つに纏めて備えられている。 なお、 これらの変形例においては、 排ガス用熱分解炉 1 a , 1 b , 1 cの上面に、 排ガス用熱分解炉 1 a , 1 b， l cの内部の点検やメンテ ナンスを行うための点検口 6 0が設けられており、 発光発熱体 4 0ゃ耐 熱耐火レンガ 1 4等の劣化の程度の点検や、 発光発熱体 4 0の交換等が 行えるようになつている。 ただし、 排ガス用熱分解炉 1 cの場合は、 排 ガス用熱分解炉 1 と同様に、 開口部 5 2が点検口 6 0を兼ねている。 また、 第 6図〜第 1 0図においては、 第一実施形態と同一又は相当す る部分には、 同一の符号を付している。
(第二実施形態）
第 1 1図は、 第二実施形態の排ガス用熱分解炉 2の外観を示す斜視図 であり、 第 1 2図はその水平断面図である。 なお、 第一実施形態と同一 又は相当する部分には、 同一の符号を付している。
第一実施形態の排ガス用熱分解炉 1 と同様の部分の説明は省略し、 異 なる部分のみ説明する。
内部に加熱室 1 0を備えた排ガス用熱分解炉 2は、 排ガスを加熱室 1 0内に導入する導入口 2 0をその前面に備えており、 そして、 排ガスが 熱分解された分解ガスを加熱室 1 0外に排出する排気口 2 1をその後面 に備えている。 この排ガス用熱分解炉 2の外壁 1 1は第一実施形態と同様に 2層構造 となっていて、 最内層の耐熱耐火レンガ 1 4で囲まれた空間は加熱室 1 0を形成している。 耐熱耐火レンガ 1 4の導入口 2 0及び排気口 2 1力 備えられている部分には、 耐熱耐火レンガ 1 4を貫通する孔 1 5が設け られていて、 排ガスが流通可能となっている。
この加熱室 1 0には耐熱耐火レンガからなる複数 （第 1 2図の例では 2つ） の隔壁 1 6が設けられていて、 加熱室 1 0はこの隔壁 1 6により、 排ガス用熱分解炉 2の長手方向に複数 （第 1 2図の例では 3つ） の小部 垦 1 0 a , 1 0 b , 1 0 cに分けられている。 そして、 最も前面側の小 部屋 1 0 aが導入口 2 0 と連結しており、 最も後面側の小部屋 1 0 c力、 排気口 2 1 と連結している。
各隔壁 1 6の一端部には、 隔壁 1 6を貫通していて、 隣接する小部屋 同志を連通させる複数の孔 1 7が設けられている。 そして、 各隔壁 1 6 における孔 1 7の設けられている位置は、 最も前面側の隔壁 1 6から最 も後面側の隔壁に向かって順番に左右交互となっている。 このような構 成から、 最も前面側の小部屋 1 0 a， 孑 L 1 7 , 中央の小部屋 1 O b , 孑 L 1 7 , 最も後面側の小部屋 1 0 cの順に蛇行した形態の排ガスの流路が、 加熱室 1 0内に形成されている。 かく して、 導入口 2 0から導入された 排ガスは、 各小部屋 1 0 a , 1 0 b , 1 0 cを蛇行しながら通過して、 排気口 2 1から排出されることとなる。
小部屋 1 0 a , 1 O bの左右両側面には、 板状のカーボン電極 3 0力 配設されている。 該カ一ボン電極 3 0には炭素棒 3 1が取り付けられ、 炭素棒 3 1 は外壁 i 1を貫通して排ガス用熱分解炉 2の外部に突出して いる。
また、 最も後面側の小部屋 1 0 cには繊維状の活性炭フィルター 5 0 が備えられており、 小部屋 i 0 a , 1 O bには、 第一実施形態と同様の 発光発熱体 4 0が充填されている。
なお、 孔 1 5 , 1 7の大きさ， 形状は、 発光発熱体 4 0が通過しない ものであれば、 特に限定されるものではない。 発光発熱体 4 0が球形の 場合には、 三角形が好ましく採用される。 また、 孔 1 5 , 1 7の形状を、 水平方向又は垂直方向に延びたスリ ツ ト状としてもよい。 例えば、 孔 1 7の開いた隔壁 1 6を使用する代わりに、 セラミ ック製の柱状物を平行 に並べることにより、 スリ ッ ト状の孔 1 7を形成することができる。 こ のような形状は、 孔 1 5 , 1 7の開口部分の面積を大きくできるので、 排ガスの流量が多い場合等には好ましい。
また、 排ガス用熱分解炉 2の上面には、 排ガス用熱分解炉 2の内部の 点検やメンテナンスを行うための点検口 6 0が設けられており、 発光発 熱体 4 0や耐熱耐火レンガ 1 4等の劣化の程度の点検や、 発光発熱体 4 0の交換等が行えるようになつている。
次に、 このような排ガス用熱分解炉 2を使用して、 排ガス中の有害物 質を熱分解する方法を説明する。
カーボン電極 3 0に電圧を印加して、 発光発熱体 4 0の間に放電を生 じさせる。 なお、 複数のカーボン電極 3 0は直列に配列されて、 図示し ない電源と接続してある。 並列に配列されていても差し支えないが、 直 列の方が放電の効率が高く、 高温が得られやすいので好ましい。
図示しない焼却炉の煙突を導入口 2 0に接続すると、 前記焼却炉から 排出された排ガスが加熱室 1 0内に導入される。 ブロワ一 5 1により加 熱室 i 0内の排ガスを吸引するので、 排ガスが逆流したり加熱室 1 0内 に滞留したりすることはない。 加熱室 1 0内に排ガスが導入されると、 加熱室 1 0内は無酸素状態となり、 したがって、 加熱室 1 0内に充塡さ れている発光発熱体 4 0 も、 無酸素状態下に置かれる。
導入された排ガスは、 発光発熱体 4 0の間に生じた約 3 0 0 0 °Cの放 電部分と接触して約 3 0 0 0 °Cの高温となるため、 排ガス中に含まれる 煤塵， 二酸化炭素， 塩素化合物， 窒素化合物， ダイォキシン等の有害物 質は燃焼することなく熱分解されて、 無害な分解ガスとなる。
なお、 第一実施形態の場合と同様に、 導入口 2 0 , 排気口 2 1 , 点検 口 6 0、 ブロワ一 5 1等の排ガス用熱分解炉 2における位置は、 本発明 の目的を達成することができるならば、 本実施形態に限定されるもので はない。
また、 焼却炉が排出する排ガスが多量である場合には、 第一実施形態 の場合と同様に、 複数の排ガス用熱分解炉 2を前記焼却炉に取り付けて もよい。
さらに、 排ガスに含まれる有害物質の種類， 濃度や分解処理する排ガ スの量等の条件に応じて、 排ガスの流路の形態は自由に設計可能であり、 小部屋の数や発光発熱体の量等を適切に調整してもよい。 また、 本実施 形態においては、 前記流路は水平方向に延びた形態であつたが、 垂直方 向に延びた形態であってもよい。
(第三実施形態）
第 1 3図は、 第三実施形態の排ガス用熱分解炉 3の水平断面図である。 なお、 第三実施形態の排ガス用熱分解炉 3の外観は、 第二実施形態の排 ガス用熱分解炉 2と同様であるので、 第 1 1図を用いて説明する。 また、 第一及び第二実施形態と同一又は相当する部分には、 同一の符号を付し ている。
第三実施形態の排ガス用熱分解炉 3は、 加熱室 1 0の内部の構成以外 は第二実施形態の排ガス用熱分解炉 2とほぼ同様であるので、 同様の部 分の説明は省略し、 異なる部分のみ説明する。
加熱室 1 0には耐熱耐火レンガからなる複数 （第 1 3図の例では 2つ） の隔壁 1 6が設けられていて、 加熱室 1 0はこの隔壁 1 6により、 排ガ ス用熱分解炉 3の長手方向に複数 （第 1 3図の例では 3つ） の小部屋 1 0 a , 1 0 b , 1 0 cに分けられている。 そして、 最も前面側の小部屋 1 0 aが導入口 2 0 と連結しており、 最も後面側の小部屋 1 0 cが排気 口 2 1 と連結している。
各隔壁 1 6のほぼ全面には、 隔壁 1 6を貫通していて、 隣接する小部 屋同志を連通させる複数の孔 1 7が設けられている。 このような構成か ら、 直線的な形態の排ガスの流路が加熱室 1 0内に形成されていて、 導 入口 2 0から入った排ガスは、 加熱室 i 0内を、 最も前面側の小部屋 1 0 a , ？ L 1 7， 中央の小部屋 1 0 b， 孑 L 1 7 , 最も後面側の小部屋 1 0 cの順に、 ほぼ直線的に通過して、 排気口 2 1から排出されることとな る。 隔壁 1 6のほぼ全面に孔 1 7が設けられているので、 排ガスの流量 を多くすることが可能である。
このような排ガス用熱分解炉 3を使用して排ガス中の有害物質を熱分 解する方法については、 排ガスが加熱室 1 0内をほぼ直線的に通過する ことを除いては、 前記第二実施形態の場合と同様であるので、 説明は省 略する。
なお、 第一実施形態の場合と同様に、 導入口 2 0 , 排気口 2 1 , 点検 口 6 0、 ブロワ一 5 1等の排ガス用熱分解炉 3における位置は、 本発明 の目的を達成することができるならば、 本実施形態に限定されるもので はない。
また、 焼却炉が排出する排ガスが多量である場合には、 第一実施形態 の場合と同様に、 複数の排ガス用熱分解炉 3を前記焼却炉に取り付けて もよい。
さらに、 排ガスに含まれる有害物質の種類， 濃度や分解処理する排ガ スの量等の条件に応じて、 排ガスの流路の形態 （直線的， 蛇行等） は自 由に設計可能であり、 小部屋の数や発光発熱体の量等を適切に調整して もよい。 また、 本実施形態においては、 前記流路は水平方向に延びた形 態であつたが、 垂直方向に延びた形態であつてもよい。
(第四実施形態）
第 1 4図は、 第四実施形態の排ガス用熱分解炉 4の水平断面図である。 なお、 第一〜第三実施形態と同一又は相当する部分には、 同一の符号を 付している。
第四実施形態の排ガス用熱分解炉 4は、 外壁 1 1 , カーボン電極 3 0 及び開口部 5 2の部分の構成を除いては、 第三実施形態の排ガス用熱分 解炉 3とほぼ同様の構成であるので、 同様の部分の説明は省略し、 異な る部分のみ説明する。
排ガス用熱分解炉 4の外壁 1 1 は 4層構造となっており、 内層から耐 熱耐火レンガ 1 4、 鉄板 1 2、 耐火コンクリート 1 3、 耐熱塗料を被覆 した鉄板 1 2で構成されている。
加熱室 1 0には耐熱耐火レンガからなる複数 （第 1 4図の例では 6つ） の隔壁 1 6が設けられていて、 加熱室 1 0はこの隔壁 1 6により、 排ガ ス用熱分解炉 4の長手方向に複数 （第 1 4図の例では 7つ） の小部屋 1 0 a〜 1 0 gに分けられている。 そして、 最も前面側の小部屋 1 0 a力 導入口 2 0 と連結しており、 最も後面側の小部屋 1 0 gが排気口 2 1 と 連結している。
各隔壁 1 6のほぼ全面には、 隔壁 1 6を貫通していて、 隣接する小部 屋同志を連通させる複数の孔 1 7が設けられている。 このような構成か ら、 直線的な形態の排ガスの流路が加熱室 1 0内に形成されていて、 導 入口 2 0から入った排ガスは、 加熱室 1 0内を、 最も前面側の小部屋 1 0 a , 孔 i 7 , 小部屋 1 0 b , 孔 1 7 , 小部屋 1 0 c , 孔 1 7 , 小部屋 1 0 d , 孑 L 1 7 , 小部屋 1 0 e， 孔 1 7， 小部屋 1 0 f , 孔 1 7， 最も 後面側の小部屋 1 0 gの順にほぼ直線的に通過して、 排気口 2 1から排 出されることとなる。
最も後面側の小部屋 1 0 g以外の任意の小部屋 （第 1 4図の例では、 前面側から 2番目及び 5番目の各小部屋 1 O b , 1 0 e ) の左右両側面 には、 板状のカーボン電極 3 0が配設されている。 該カ一ボン電極 3 0 には炭素捧 3 1が取り付けられ、 炭素棒 3 1 は外壁 1 1 を貫通して排ガ ス用熱分解炉 4の外部に突出している。
そして、 最も後面側の小部屋 1 O gには、 炭化水素や重金属等を吸着 するための、 繊維状の活性炭フィルター 5 0及び備長炭 5 8が備えられ ており、 前記力一ボン電極 3 0が配設されている小部屋には、 第一実施 形態と同様の発光発熱体 4 0が充塡されている。 なお、 繊維状の活性炭 フィルター 5 0は、 粒状の活性炭でもよい。
第一〜第三実施形態においては、 開口部 5 2を鉄製の板 5 3が覆って いて、 該板 5 3とカーボン電極 3 0との間に耐火コンクリート 5 5が備 えられていた。 そして、 板 5 3 , 耐火コンクリート 5 5 , カーボン電極 3 0 ,. 及び炭素棒 3 1の 4つの部材は、 カーボン電極 3 0 と炭素棒 3 1 との組み合わせ以外は、 それぞれ独立した形態を有していた。
しかし、 本実施形態においては、 前記 4つの部材は一体化されて （な お、 板 5 3はセラミ ック製である。 ただし、 絶縁材を被覆した鉄板でも よい。 ） 、 電極ュニッ ト 5 7を形成している。 このような構成から、 板 5 3 , 耐火コンクリート 5 5 , 力一ボン電極 3 0， 及び炭素棒 3 1を、 それぞれ別々に取り外す必要がなく、 一体化した電極ュニッ ト 5 7を取 り外し交換するだけでカーボン電極 3 0を交換できるので、 カーボン電 極 3 0の交換作業が容易である。
なお、 開口部 5 2の側面には、 耐火コンクリート 1 3の断面部分を覆 うように鉄製の四角形筒状物 5 6が備えられている。 そして、 耐火コン クリート 5 5の四角形筒状物 5 6 と対向する部分は鉄板 5 9で覆われて いて、 四角形筒状物 5 6 と鉄板 5 9 とが摺動して、 電極ュニッ ト 5 7力、 開口部 5 2から出し入れし易いようになっている。
また、 カーボン電極 3 0は、 加熱室 1 0内に突出しておらず、 加熱室 1 0の壁面に埋没している形態となっている。 このため、 カーボン電極 3 0は、 排ガス中の有害物質や高温により劣化しにくい。
このような排ガス用熱分解炉 4を使用して排ガス中の有害物質を熱分 解する方法については、 排ガスが加熱室 1 0内をほぼ直線的に通過する ことを除いては、 前記第二実施形態の場合と同様であるので、 説明は省 略する。
なお、 焼却炉が排出する排ガスが多量である場合には、 第一実施形態 の場合と同様に、 複数の排ガス用熱分解炉 4を前記焼却炉に取り付けて もよい。
さらに、 排ガスに含まれる有害物質の種類， 濃度や分解処理する排ガ スの量等の条件に応じて、 排ガスの流路の形態 （直線的， 蛇行等） は自 由に設計可能であり、 発光発熱体を充塡する小部屋の数や発光発熱体の 量等を適切に調整してもよい。 また、 本実施形態においては、 前記流路 は水平方向に延びた形態であつたが、 垂直方向に延びた形態であっても よい。
次に、 上記の第一〜第四実施形態において使用された、 黒鉛で構成さ れた球形の発光発熱体の製造方法及び物性を詳細に説明する。
(製造例 1 )
フエノール系樹脂又はポリジビニルベンゼン樹脂をフィ ラーとしたも のに、 0 . 1〜0 . 5 m mの長さのアクリル繊維又は動植物繊維を混合 する。 この混合物を金型に充填し、 これに該樹脂が硬化するのに十分な 熱と圧力とをかけて、 球体， 半球体， 直方体， 円柱形等の形状に成形す る。 なお、 半球体の場合は、 この段階で 2つの半球体を一体化し球体と する。 そして、 該成形物を不活性ガス中、 2 5 0〜3 0 0でで耐炎化処 理を施し、 さらに、 1 0 0 0〜 1 5 0 0 °Cで炭化する。 次いで、 2 0 0 0〜3 0 0 0°Cで黒鉛化し、 さらに、 サイジング処理 （表面処理） を施 す。
炭化及び黒鉛化の工程においては、 熱間静水圧成形 （H I P) で 3 0 0 Kg/cm2 以上の圧力を等方的にかけながら、 不活性ガス中での焼 成を繰り返すことによって、 黒鉛を高密度化する。 なお、 H I Pは、 球 体にも等方的に圧力をかけることができる方法である。 一般の黒鉛や炭 素類の表面には多数の細孔が存在し、 細孔部分の表面積は全表面積の 2 5 %程度であることが通常である。 しかし、 前記のような操作によって 該黒鉛の表面に存在する細孔の表面積を、 全表面積の 1 0 %以下にまで、 場合によっては 5 %以下にまで低減することができる。
フィラーとして樹脂を使用すると、 細孔が比較的少ない黒鉛が得られ るが、 前記のような圧力を加えながらの焼成によって、 精度よく不浸透 性の黒鉛を得ることができる。 このような、 不浸透性の黒鉛は、 広い実 用温度範囲にわたって、 ほとんどの化学薬品に対して耐食性を有する。 また、 一般の耐食性材料と比較して、 極めて高い熱伝導性を有している。 さらに、 熱安定性に優れており、 急激な温度変化にも悪影響を受けにく い。
この不浸透性の黒鉛を、 直方体， 円柱形等の形状の場合には研磨等に より球体に成形し、 発光発熱体として用いる。
この発光発熱体は不浸透性の黒鉛で構成されているため、 ゴムと同程 度か、 それ以下の気体の吸着性しか備えていない。 なおかつ、 強度は通 常の黒鉛の 2〜3倍、 硬度は 6 5以上 （本製造例の場合は 6 8) 、 密度 は 1. 8 7 gZcm3 以上 （繊維の混合の割合で調節することが可能） を得ることができる。 なお、 引張強度は 1 7 O KgZcm2 、 曲げ強度
9 9 は 3 6 0 K g c m 2 、 圧縮強度は 1 0 0 0 K g Z c m 2 、 弾性率は 1 3 0 0 K g/mm2 以上、 熱膨張係数は 3. 0 x 1 0 -ゾ 、 熱伝導度 は 1 3 0 K c a 1 /m · h · °C、 耐熱温度は 3 0 0 0 °Cである。 また、 化学的性質は、 濃硫酸、 硝酸等の強酸性の薬品や、 水酸化ナトリウム水 溶液等の強アル力リ性の薬品等に対して優れた耐食性を示す。 ただし、 フニノール系樹脂を原料とした場合は、 耐アルカリ性が若干劣る。 耐食 性試験の結果を表 1〜 3にまとめて示す。 なお、 各表中の濃度の項の 「 全」 は、 「全ての濃度」 を意味する。
発光発熱体は上記のような不浸透性の黒鉛からなるので、 以下のよう な優れた特性を有する。
( 1 ) 排ガス中の有害物質により劣化しにくい。
( 2) 排ガス中の酸素や、 排ガスが分解して生成した酸素と反応しにく いため、 劣化しにく く、 また、 一酸化炭素や二酸化炭素を発生すること がほとんどない。
( 3 ) 強度が高いため、 摩耗が少なく耐久性に優れる。
( 4 ) 細孔が少ないため、 有害物質等を発光発熱体中に吸着しにくレ、。 また、 気体等をほとんど吸着していないので、 高温下で吸着ガスを発す ることが極めて少ない。
(表 1 ) 化学薬品名 温度 耐食性 1 )
〔酸〕
塩酸 全 沸点 A 硝酸 1 0〜4 0 6 0 B フッ化水素酸 4 8 沸点 A フッ化水素酸 4 8〜 6 0 9 0 A 硫酸 2 5〜7 5 1 3 0 A リン酸 8 5 沸点 A リ ン酸 9 6 1 0 0 A クロ厶酸 1 0 9 3 B 酢酸 全 沸点 A シユウ酸 全 沸点 A 亜硫酸 （亜硫酸ガス飽和） - 室温 A 塩酸 （塩素ガス飽和） 2 0 沸点 A フッ化水素酸 +硝酸 5 / 1 5 9 3 A
1 ) A ： まったく浸食されない
B ： ほとんど浸食されない (表 2) 化学薬品名 温度 耐食性'
(重量％) (°C)
〔アル力 リ〕
レーョン紡糸液 沸点 A 苛性ソーダ水溶液 6 7 沸点 A 苛性ソーダ水溶液 6 7-8 0 1 2 5 A
〔塩類水溶液〕
塩化亜鉛 全 沸点 A 塩化鉄 全 1 0 0 A 塩化ナ ト リウム 全 沸点 A 次亜塩素酸ナ ト リ ウム 5 A 過硫酸アンモニゥ厶 全 1 8 A 硫酸銅 全 沸点 A
〔ハ nゲ
1 0 0 1 7 0 A 塩素水 飽和 A
1 ) A ： まったく浸食されない
B ： ほとんど浸食されない (表 3) 化学薬品名 温度 耐食性 n
(°C)
〔有機化合物〕
ァセ トン 1 00 沸点 A エチルアルコール 95 沸点 A 四塩化炭素 1 00 沸点 A 四塩化工夕ン 1 00 沸点 A クロ口ホルム 1 00 沸点 A ケロシン 1 00 沸点 A ダウサ一ム 2) 1 00 1 70 A ベンゼン 1 00 沸点 A ベンゼン （塩素飽和） 1 00 60 A ベンジルクロライ ド 1 00 1 70 A メチルアルコール 1 00 沸点 A モノ クロルベンゼン 1 0 0 沸点 A
1 ) A： まったく浸食されない
B ： ほとんど浸食されない
2) ダウケミカル社製の熱媒体 (製造例 2)
フエノ一ル系樹脂又はポリジビニルベンゼン樹脂をフィラ一状とした ものに、 平均粒径 1. 0 m程度の純度 9 9. 9 %以上のタングステン 粉末、 及び平均粒径 1. 0 zm程度の純度 9 9. 9 %以上のチタン粉末 の少なく とも一方を混合する。
なお、 製造例 1において使用したァクリル繊維又は動植物繊維、 及び Z又は、 導電性に優れるカーボンブラック粉， コ一クス又は備長炭の微 粉を、 さらに加えてもよい。
この混合物に製造例 1 と同様の操作を施すことにより、 高密度で細孔 が少ない黒鉛からなる球体の発光発熱体が得られる。 ただし、 製造例 1 の場合とは異なり、 発光発熱体はタングステン及びチタンの少なく とも 一方を含有しており、 また、 黒鉛化の最終工程には不活性ガス中、 約 3 0 0 0 °Cでの熱処理工程を有している。
タングステンは約 3 0 0 0 °Cでの熱処理により一炭化二タングステン (W2 C、 式量 3 7 9. 7 し 密度 1 7. 2 gZcm3 、 モース硬度 9、 電気抵抗率 8 1 Ω/ c m ( 2 5 °C) ) となっており、 また、 チタンは 炭化チタン （T i C、 式量 5 9. 9 0、 融点 3 1 4 0 ± 9 0°C、 沸点 4 3 0 0 °C、 密度 4. 9 4 g/cm3 、 電気抵抗率 1 9 3 QZcm (室 温） ） となっている。 なお、 一炭化二タングステンは 2 4 0 0 °C以上で 加熱された場合は、 その結晶形は安定な /S型となる。
チタンは、 融点が 1 6 7 5 °C、 沸点が 3 2 6 2 °C、 密度が 4. 5 4 g /cm3 であるが、 炭化チタンとなることによって、 融点， 沸点が大幅 に上昇し、 密度も高密度となる。 なお、 タングステンの融点は 3 3 8 7 °C, 沸点は 5 9 6 2 °Cである。
このような一炭化二タングステン及び/又は炭化チタンを含有する不 浸透性の黒鉛からなる発光発熱体は、 製造例 1の項に前記した （ 1 ) 〜 (4 ) のような特徴を有することに加えて、 製造例 1の一炭化二夕ング ステン及び/又は炭化チタンを含有しないものと比較して、 耐食性、 機 械的強度 （硬度が高く、 弾性率は 3 1 6 0 0〜4 4 8 0 0 K g/mm2 である） 、 耐熱性 （ 3 0 0 0 °C以上に耐える） がさらに優れている。 ま た、 電気通電性に優れ （電気抵抗率は 7 0 ΩΖ cm以下である。 本製 造例の場合は、 1 Ο ζΩ/cmである。 ） 、 放電の効率が良好である。 なお、 不活性ガス中、 約 3 0 0 0 °Cでの熱処理は、 下記のような利点 がある。
(a) 熱処理後に、 発光発熱体に光輝熱処理 （発光発熱体の表面を光 沢を有する状態にする処理） 等の仕上げ処理や仕上げ加工を施す必要が ない。
(b) 使用時に発光発熱体の変形が小さい。
( c) 無公害である。
(製造例 3)
フエノール系樹脂又はポリジビニルベンゼン樹脂をバインダ一として、 導電性に優れるカーボンブラック粉， コークス又は備長炭の微粉をフィ ラ一として使用し、 これらを混合する。 なお、 これに前記タングステン 粉末及び前記チタン粉末の、 一方又は両方を混合してもよい。
この混合物に製造例 2と同様の操作を施すことにより、 高密度で細孔 が少ない黒鉛からなる球体の発光発熱体が得られる。
こうして得られた発光発熱体は、 製造例 2の発光発熱体と同様の優れ た特性を有している。 産業上の利用可能性
本発明の排ガス熱分解炉は、 有害物質を含有する排ガス， 排煙を排出 する焼却炉等の装置， 施設に取り付けられて、 前記有害物質を熱分解し て無害化する安価な排ガス用熱分解炉である ,

Claims

求 の 範 囲
1 . 排ガス中に含有される有害物質を熱分解し無害化する排ガス用熱 分解炉であって、
前記排ガスを加熱する加熱室と、
前記排ガスを前記加熱室内に導入する導入口と、
前記加熱室内に設けられた少なく とも一対の電極と、
電圧が印加されると放電を生じるように前記電極間に介装された、 炭 素を主成分とする複数の発光発熱体と、
前記排ガスが熱分解された分解ガスを前記加熱室外に排出する排気口 と、
を備えることを特徴とする排ガス用熱分解炉。
2 . 前記発光発熱体が無酸素伏態下に置かれていることを特徴とする 請求の範囲第 1項記載の排ガス用熱分解炉。
3 . 前記発光発熱体が真空状態下に置かれてし、ることを特徴とする請 求の範囲第 1項記載の排ガス用熱分解炉。
4 . 前記導入口と前記排気口とを連通し前記排ガスを通気する流路を 前記加熱室内に設けて、 該流路内部の少なく とも一部に前記複数の発光 発熱体を備えたことを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 3項のいずれか に記載の排ガス用熱分解炉。
5 . 前記導入口と前記排気口とを連通し前記排ガスを通気する耐熱管 を前記加熱室内に設けて、 該耐熱管の少なく とも一部を前記複数の発光 発熱体で囲ったことを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 3項のいずれか に記載の排ガス用熱分解炉。
6 . 前記耐熱管を、 炭素を主成分とする部材で構成したことを特徴とす る請求の範囲第 5項記載の排ガス用熱分解炉。
7 . 前記発光発熱体が、 木炭及び黒鉛から選ばれた少なく とも 1種で あることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 5項のいずれかに記載の排 ガス用熱分解炉。
8 . 前記発光発熱体が不浸透性を有することを特徴とする請求の範囲 第 1項〜第 5項及び第 7項のいずれかに記載の排ガス用熱分解炉。
9 . 前記発光発熱体が球形であることを特徴とする請求の範囲第 1項 〜第 5項及び第 7 , 8項のいずれかに記載の排ガス用熱分解炉。
1 0 . さらに、 活性炭及び木炭の少なく とも一方から構成され且つ排 ガスが熱分解された分解ガスが通気するフィルターを備えたことを特徴 とする請求の範囲第 1項〜第 9項のいずれかに記載の排ガス用熱分解炉。
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