WO2002016830A1

WO2002016830A1 - Procede et dispositif de traitement par combustion des gaz d'echappement

Info

Publication number: WO2002016830A1
Application number: PCT/JP2001/007136
Authority: WO
Inventors: Takeshi Tsuji; Kohtaro Kawamura; Masaru Nakaniwa; Kazutaka Okuda; Keiichi Ishikawa; Kazutomo Miyazaki; Rikiya Nakamura; Tetsuo Komai; Tomonori Ohashi; Yoshiro Takemura
Original assignee: Ebara Corporation
Priority date: 2000-08-22
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2002-02-28
Also published as: KR20030024892A; TW542886B; US20040028590A1; EP1312860A1; EP1312860A4

Description

明細書

燃焼式排ガス処理方法及び装置

技術分野

本発明は、半導体や液晶等の工業製品加工プロセスにより生じる排ガス、例えばシランガス（S i H ₄) 又はハロゲン系ガス（N F ₃、 C 1 F ₃、 S F ₆、 C H F ₃、 C ₂ F ₆、 C F ₄等）を含む有害可燃性又は難分解性の排ガス、を燃焼又は加熱分解及び /又は酸化分解により処理する燃焼式排ガス処理方法及び装置に関する。

背景技術

従来の燃焼式排ガス処理装置は、バ一ナ部と、パーナ部の下流側等に燃焼室を備え、パーナ部に可燃ガス（助燃ガス）を供給し、可燃ガスを燃焼させて火炎を形成し、この火炎により排ガスを燃焼させるように構成される。可燃ガスには、水素ガス、都市ガス、プロパンガス等の可燃ガスを燃料ガスとして用い、酸化剤としては、酸素若しくは空気が通常使用される。

従来の燃焼式排ガス処理装置においては、可燃ガスとして、水素ガス、都巿ガス、プロパンガス等の燃料ガスを使用するため、燃焼式排ガス処理装置までこれらの燃料ガスを供給するための配管を敷設しなければならない。また、都市ガスやプロパンガス等を燃料ガスとした場合、不完全燃焼時に毒性の高い一酸化炭素 ( C O) を発生するという問題もある。

水素ガスは、着火、爆発性を有するが、一度燃焼をはじめると火炎が吹き消えることは殆どなく、極めて安定した燃焼が得られるため燃焼式排ガス処理装置の燃焼用燃料ガスとして適するが、価格が高くランニングコストが高い欠点がある。水素ガスは、保存容器から、また排ガス処理装置に供給する配管が長ければ長い程配管継手部分でリークする恐れがある。

燃焼式排ガス処理装置において、燃焼火炎の着火確認方法として UV ( u 1 t r a V i o 1 e t =紫外線）センサを用いて燃焼火炎が検知され着火が確認される。ところが、この UVセンサを用いて燃焼火炎を検知する方法には、排ガス処理時のダスト等の副生成物が採光口を塞ぐという問題があった。また、 U Vセンサで燃焼火炎を検知する方法は、火炎の燃焼部内壁による反射光を検知する場合、 U V吸収特性をもつ副生成物が反応部の内壁に付着すると、 U V光が吸収されるため火炎を検知できないという問題もあった。また、反応部の高温により採光口が高温となり溶融腐食し閉塞するという問題もあった。

また燃焼式排ガス処理装置において、パーナ部への助燃ガスの供給は、パーナ部内壁面に開口するノズル口を通して行い、火炎はノズル口から噴射される助燃ガスが燃焼することにより形成されるが、パーナ部内に導入される排ガス流入量の変動により、火炎が吹き消えるという問題があった。また助燃ガスを供給する燃料配管等に逆火が発生する問題があつた。

発明の開示

(発明が解決しょうとする課題）

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、可燃性物質を貯留することなく、複雑な配管構成を要せず、且つガスもれ事故の生じ難い排ガス除害装置の提供を課題としており、即ち燃焼用燃料ガスとして水素ガスと酸素ガスの混合ガスを用レ設備費用及びランニングコストが安価で、水素ガスや酸素ガスのリークを殆ど無くすることができる燃焼式排ガス処理方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明は上述の問題点を除去し、 U Vセンサで常に燃焼火炎が存否を正確に検知できる燃焼式排ガス処理装置を提供することを目的とする。また、パーナ部内に導入される排ガス流入量の変動により、火炎が吹き消えることなく、安定した燃焼火炎を形成でき、助燃ガス供給配管への逆火の危険もない燃焼式排ガス処理装置を提供することを目的とする。

(課題を解決するための手段）

上記課題を解決するため第 1の発明は、燃焼火炎に排ガスを導入し、排ガス中の可燃性成分を加熱分解或いは酸化分解する燃焼式排ガス処理方法において、水の電気分解により水素ガスと酸素ガスを発生させ、該水素ガス及び酸素ガスを燃焼火炎を形成する燃焼用ガスとする。第 1の発明において、好ましくは、水素ガスと酸素ガスは、発生したガス比を変えることなく混合ガスとして燃焼火炎形成に供する。

第 2の発明は、燃焼式排ガス処理装置において、水素ガス及び酸素ガスから燃焼火炎を形成するパーナ部と、水素ガス及び酸素ガスを生成する水の電気分解装置を備える。第 2の発明は、好ましくは、パーナ部の下流に、対象排ガスを燃焼火炎に導入し、排ガスの加熱酸化分解を行う燃焼室を設ける。

上記課題を解決するため第 3の発明は、パーナ部、及びパーナ部の下流側に燃焼室を備える焼式排ガス処理装置を提供する。パーナ部に助燃ガスが供給され、パーナ部より燃焼室に向けて燃焼火炎を形成させる。この燃焼火炎に排ガスを導入して、排ガスを酸化分解させる。パーナ部壁の燃焼火炎の上流側に燃焼火炎を直視できる管又は孔を設け、管又は孔を通して燃焼火炎を検知する UVセンサを設ける。 '

燃焼火炎の下流側ではなく、上流側に燃焼火炎を直視できる管又は孔を設けることにより、排ガス処理時のダスト等の副生成物が採光口を塞いで、 UVセンサが燃焼火炎を検知できないという問題は起きない。また、管又は孔を通して燃焼火炎を直視しているため、 U V吸収特性を持つ副生成物が反応部内に付着しても、採光の妨害になることはなく、 UVセンサが燃焼火炎を検知するのに支障とならない。また、バーナ部側壁の比較的低温である燃焼火炎の上流側に該燃焼火炎を直視できる管又は孔を設けることにより、採光口部が高温による溶融や腐食により、閉塞することもなくなる。

第 3の発明において、好ましくは、燃焼火炎を直視できる管又は孔と U Vセンサの接続部に U V透光部材を配置して U Vセンサをパーナ部内雰囲気から遮断し、管又は孔内の該 U V透光部材からパーナ部側にパージ気体を流す。このように管又は孔と接続部に U V透光部材を配置して U Vセンサをパーナ部内雰囲気から遮断し、管又は孔内の U V透光部材からパーナ部側にパージ気体を流すことにより、副生成物等により採光口が塞がれるという問題はなくなる。

第 3の発明において、好ましくは、燃焼火炎を直視できる管又は孔の反パーナ部側端部を閉塞し、管又は孔内の燃焼火炎からの光を光ファイバを介して UVセンサに伝送する。このように管又は孔内の.燃焼火炎からの光を光ファイバを介して UVセンサに伝送するので、スペースや耐熱性の問題等により管又は孔の反バ一ナ部側端部に UVセンサを設置できない場合等に、 U Vセンサをスペースゃ耐熱性の問題のない場所に設置することができる。第 4の発明は、パーナ部と、パーナ部の下流側に燃焼室を備え、パーナ部に助燃ガスを供給し、パーナ部より燃焼室に向けて燃焼火炎を形成し、燃焼火炎に排ガスを導入して、排ガスを酸化分解させる燃焼式排ガス処理装置において、バーナ部への助燃ガスの供給は、パーナ部内壁面に開口するノズル口を通して行い、ノズル口は 3個以上接近してノズル口群を形成する。このように、ノズル口を 3 個以上の開口群で構成するので、パーナ部内に導入する排ガス流入量が変動しても燃焼火炎の吹き消え等を防止することができる。また、火炎の伝播速度の遅い炭素系の燃料ガスを助燃ガスに使用する場合は、ノズルロは 6個以上の開口群で構成することにより、排ガス流入量が変動しても燃焼火炎の吹き消え等を防止することができる。

第 4の発明において、好ましくはノズル口群から噴射される助燃ガス噴射速度を火炎の伝播速度より速くする。このようにノズル口から噴射される助燃ガス噴射速度を火炎の伝播速度より速くすることにより、助燃ガス供給配管等への逆火を防止できる。火炎の伝播速度は助燃ガスの燃料ガスの種類、予混合する空気又は酸素の混合比、ノズル口の形状や配置等により決まり、この助燃ガス噴射速度は助燃ガスの供給圧力やノズル口群の総断面積によって決まるから、これらを考慮して、助燃ガスの噴射速度が火炎の伝播速度より速くなるようにノズル口群の総開口断面積等を設定する。

発明の作用

本発明は、水の電気分解装置を有する所謂 Η ₂ Ζθ ₂ジェネレータを設け、 H ₂ /O ₂ジエネレー夕で水の電気分解により水素ガスと酸素ガスを発生させ、発生した水素ガスと酸素ガスの混合ガスをパーナ部に供給するので、外部から酸化剤ガスの供給が不要である。 11₂/0₂ジエネレー夕をパーナ部の可能な限り近傍に配置して、水素と酸素の生成比での混合ガスをパーナ部に供給すれば配管が短くて済むと共に、水素ガスと酸素ガスを別々のラインで供給する必要がないので、配管の構成が単純となり敷設費用が安価となる。

勿論、 2種のガスを別ラインでパーナ部に供給し二重ノズル構造のバ一ナ等で混合燃焼すること等を妨げない。また、配管が短いことから、水素ガスや酸素ガスがリークする可能性が低下する。短い配管内においては、着火の可能性は低く、実施においてノズルからの逆火に構造的又は運用的に留意することは言うをまたない。また、水を電気分解してその場で燃料とするので、余剰の可燃性ガスを保留せず、緊急時には H ₂ /0 ₂ジェネレータの運転を停止することで即応が可能であるから安全であると共に、運転コストが安価になる。

図面の簡単な説明

図 1は、本発明の燃焼式排ガス処理装置のシステム構成例を示す図である。図 2は、本発明の燃焼式排ガス処理装置を含むュニット設備の構成例を示す図である。

図 3は、本発明の燃焼式排ガス処理装置の具体的構成例を示す縦断面図である。図 4は、図 3の A— A断面図である。

図 5は、本発明に係る燃焼式排ガス処理装置のバ一ナ部の構成例を示す図である。

図 6は、本発明に係る燃焼式排ガス処理装置の火炎直視管の取り付け構成例を示す図である。

図 7は、本発明に係る燃焼式排ガス処理装置の火炎直視管の取り付け構成例を示す図である。

図 8は、本発明に係る燃焼式排ガス処理装置のパーナ部の構成例を示す図である。

図 9は、本発明に係る燃焼式排ガス処理装置の助燃ガスノズル開口群の構成例を示す図である。

図 1 0は、本発明に係る燃焼式排ガス処理装置の全体構成例を示す図である。 (符号の説明）

1 ： H ₂ /0 ₂ジェネレータ、 2 ：排ガス処理装置、 3 ：配管、 4 ：排ガス流入管、 5 ：排気管、 1 0 ：パーナ部、 1 1 ：保炎部、 1 2 ：円筒体、 1 3 ：外筒、 1 4 :空気室、 1 5 ：燃焼用ガス室、 1 6 ：排ガス流入管、 1 7 ：空気ノズル、 1 8 ：燃焼用ガスノズル、 2 0 ：燃焼室、 2 1 ： 2次空気室、 2 2 ：仕切板、 2 3 ： 2次空気ノズル、 2 4 ：外側容器、 2 5 ：内壁、 2 6 ：空間、 2 7 ：断熱材、 2 8 ：パージ空気導入管、 2 9 ： U Vセンサ、 3 0 ：パイロットパーナ、 3 1 ：冷却部、 3 2 ：排出部、 3 3 ：ノズル、 3 4 ：排気管、 3 5 ：排水ポート、 3 6 ：内壁、 37 ：断熱材、 37' :空間、 38 ：パージ空気導入管、 39 ：パイロットパーナ、 40 ：冷却部、 41 ：排出部、 42 ：ノズル、 43 ：排気管、 4 4 ：排水ポート、 100 :筐体、 101 :排気ダクト、 115 :助燃ガス室、 1 18 ：助燃ガスノズル、 124 :燃焼火炎、 125 :火炎直視管、 126 ： UV センサ、 127 :接続部、 128 :石英ガラス板、 129 :シール部材、 13 0 :パージガス導入管、 131 :光ファイバ、 133 ：空気ノズル開口群、 13 4：助燃ガスノズル開口群、 135 :外側容器。

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図 1は本発明に係る燃焼式排ガス処理装置のシステム構成を示す図である。 1は水の電気分解により水素ガスと酸素ガスを発生する H₂Z0₂ジェネレータであり、 2は半導体製造装置からの有害で可燃性の排ガス G 1を加熱 ·酸化分解処理する排ガス処理装置である。 H₂/0₂ジェネレータ 1からの水素と酸素の混合ガス（H₂+ (1/ 2) 0₂) は配管 3を通って排ガス処理装置 2のパーナ部（後に詳述する）に供給される。

バーナ部では上記水素と酸素の混合ガスが燃焼し、燃焼室に向かって火炎を形成する。火炎中に排ガス流入管 4からの排ガス G1を導き、加熱 ·酸化分解させて除害処理した排ガスを排気管 5から排出する。 Η₂Ζθ₂ジェネレータ 1は既存のものを用いることができ、 H₂/0₂ジェネレータ 1をパーナ部の近傍に配置することにより、配管 3の長さが短くて済む。また、水素と酸素の混合ガスを供給すれば、水素ガスと酸素ガスを別々のラインで供給する必要がなくなるので、配管が単純になると同時に、配管 3が短い分内部保留量が減り、又リーク事故を無くすることができ、安全性が向上する。

本燃焼式排ガス処理装置は図 2に示すように、 H₂Z〇₂ジェネレータ 1とバーナ部 10を備えた燃焼室 20を近接して設けるので、これらを 1つの筐体 10 0にパッケージ化することもできる。この時該筐体 100には、排気ダク卜 10 1を設けることが望ましく、これにより配管にリークが起きた場合、より安全となる。また、工場内の据え付けが、水素ガスと酸素ガスが別体の場合よりも容易となる。排気ダクト 101を通った排気は工場の水スクラバ一を通って大気中に放出するようにする。

図 3及び図 4は第 1及び第 2発明の排ガス処理装置 2の具体的構成例を示す図で、図 3は縦断面図、図 4は図 3の A— A断面図である。排ガス処理装置は円筒状の密閉容器として構成され、上段のパーナ部 1 0と、中段の燃焼室（燃焼反応部） 2 0と、下段に冷却部 3 1、排出部 3 2とを備えている。冷却部 3 1の冷却媒体としては、例えば水等の液体や空気等の気体を用いる。

バーナ部 1 0は、燃焼室に向かって開口する保炎部 1 1を形成する円筒体 1 2 と、該円筒体 1 2の周囲を所定間隔離れて包囲する外筒 1 3とを有しており、円筒体 1 2と外筒 1 3との間には、燃焼用空気を保持する空気室 1 4と、燃焼用ガス室 1 5が形成されている。空気室 1 4は図示しない空気源に接続され、燃焼用ガス室 1 5は上記 H s ZO sジェネレータ 1に配管 3を介して接続されている。保炎部 1 1の上側を覆う円筒体 1 2の頂部には、半導体製造装置や液晶パネル製造装置等から排出される有害な排ガス G 1を導入するための排ガス流入管 1 6 (図 1の排ガス流入管 4に相当）が接続されている。排ガス G 1は必ずしも可燃性ガスである必要はなく、何であれ燃焼火炎を調整して保炎部 1 1で熱分解させればよい。また、円筒体 1 2には空気室 1 4と保炎部 1 1を連通する空気ノズル 1 7と、燃焼用ガス室 1 5と保炎部 1 1を連通する複数の燃焼用ガスノズル 1 8 が設けられている。

本例では、空気ノズル 1 7は図 4に示すように、円筒体 1 2の接線方向に対して所定の角度をもって延びており、保炎部 1 1内に旋回流を形成するように吹出すようになっている。燃焼用ガスノズル 1 8も同様に、円筒体 1 2の接線方向に対して所定の角度を持って延びており、保炎部 1 1に旋回流を形成するように燃焼用ガスを吹出すようになつている。空気ノズル 1 7、燃焼用ガスノズル 1 8.は円筒体 1 2の円周方向に均等に配置されている。

燃焼室 2 0は，パーナ部 1 0の後段で 2次空気を供給して排ガスを酸化分解させる空間であり、金属等から形成された気密な筒状の外側容器 2 4の内部に保炎部 1 1と連続するように配置された円筒状の内壁 2 5で区画されている。この内壁 2 5は、例えば繊維強化セラミックによって形成されている。また、内壁 2 5 と外側容器 2 4の間の空間 2 6に、多孔質セラミック製の断熱材 2 7が挿入されている。この外側容器 2 4には、空間 2 6にパージ用の空気を導入するパージ空気導入管 2 8が接続されている。

燃焼室 2 0には、火炎を検出するための U Vセンサ 2 9と、バ一ナ部 1 0の点火を行うパイロットパーナ 3 0が設けられている。燃焼室 2 0の下部には、冷却部 3 1の下縁部に複数のノズル 3 3が周方向に等間隔に設けられており、このノズル 3 3から中心に向けて水を噴射することによって水力一テンを形成して、排ガスの冷却と排ガス中の粒子の捕捉とを行うスクラバー装置になっている。排出部 3 2の側壁には処理済の排ガスを排出する排気管 3 4が、底部にはノズル 3 3 より噴射された水を排出する排水ポート 3 5が設けられている。

上記構成の排ガス処理装置において、燃焼用ガス室 1 5の燃焼用ガスを燃焼用ガスノズル 1 8を通して保炎部 1 1に向けて旋回流を作り出す。そして、パイ口ットバ一ナ 3 0により点火されると、円筒体（円筒） 1 2内に旋回する燃焼火炎を形成する。一方、処理すべき排ガス G 1は、円筒体 1 2の頂部内壁面に開口する排ガス流入管 1 6から保炎部 1 1に向けて噴出する。この噴出された排ガス G 1は燃焼用ガス（空気を含む）の旋回流と混合して燃焼し、更に燃焼室 2 0を通つて加熱 '酸化分解して除害処理され、ノズル 3 3からの水カーテンにより冷却され、排気管 3 4から排出される。

本発明に係る燃焼式排ガス処理装置のガス処理装置は図 2及び図 3に示す構成に限定されるものではなく、要はパーナ部と、該パーナ部の下流側に燃焼室を備え、バ一ナ部に燃焼用ガスを供給し、該燃焼用ガスを燃焼させて火炎を形成し、この火炎により排ガスを燃焼させるように構成しているものであればよい。即ち、本発明はバ一ナ部に供給する燃焼用ガスとして、水の電気分解により水素ガスと酸素ガスを発生する市販の H ₂Z〇₂ジェネレータからの水素と酸素の混合ガスを用いることに要点があるのであり、ガス処理装置の構成を格別限定するものではない。当然パーナ、空気供給等に関するノズルの数量配置についても限定されず、燃焼室 2 0以下の構成の有無も任意である。

図 5は第 3及び第 4の発明に係る燃焼式排ガス処理装置のパーナ部の構成を示す図である。バーナ部 1 0は、下方に位置する燃焼室 2 0に向かって開口する保炎部 1 1を形成する円筒体 1 2と、円筒体 1 2の周囲を所定間隔離れて包囲する外筒 1 3とを有しており、円筒体 1 2と外筒 1 3との間には、燃焼用空気を保持する空気室 1 4と、助熱ガス室 1 1 5が形成されている。空気室 1 4は図示しない空気源に接続され、助燃ガス室 1 1 5は助燃ガス供給配管（図示せず）を通して助燃ガス供給源に接続される。

保炎部 1 1の上側を覆う円筒体 1 2の頂部には、半導体製造装置や液晶パネル製造装置等から排出される有害で且つ可燃性の排ガス G 1を導入するための排ガス流入管 1 6が接続される。また、円筒体 1 2には空気室 1 4と保炎部 1 1を連通する空気ノズル 1 7と、助燃ガス室 1 1 5と保炎部 1 1を連通する複数の助燃ガスノズル 1 1 8が設けられる。

空気ノズル 1 7は後で、詳述するように、保炎部 1 1内に旋回流を形成するように吹出すようになつている。助燃ガスノズル 1 1 8も同様に、保炎部 1 1に旋回流を形成するように助燃ガスを吹出すようになつている。空気ノズル 1 7、助燃ガスノズル 1 1 8は円筒体 1 2の円周方向に均等に配置される。

保炎部 1 1と燃焼室 2 0の境界部の周囲には、保炎部 1 1の開口部を囲むように 2次空気室 2 1が形成されており、 2次空気室 2 1は 2次空気を供給するための空気源（図示せず）に連通する。 2次空気室 2 1と燃焼室 2 0との間を区画する仕切板 2 2には、燃焼室 2 0の内部に排ガスを酸化させるための 2次空気を吹出す 2次空気ノズル 2 3が周方向に均等に配置されて設けられる。また、空間 2 1に冷却媒体を流して冷却構造とする。冷却媒体には水等を使用する。これにより円筒体 1 2の開口部に形成される火炎により加熱された円筒体 1 2を冷却する。パーナ部 1 0の壁部となる円筒体 1 2と外筒 1 3を貫通して、助燃ガスノズル 1 1 8から噴射される助燃ガスが燃焼して形成される燃焼火炎 1 2 4を直視できる火炎直視管 1 2 5が設けられる。火炎直視管 1 2 5は図示するように、燃焼火炎 1 2 4の上流側に設けられ、火炎直視管 1 2 5の反パーナ部側端部に燃焼火炎 1 2 4を検知する U Vセンサ 1 2 6を設ける。

上記のように火炎直視管 1 2 5を燃焼火炎 1 2 4の下流側ではなく、上流側に設けることにより、排ガス処理時のダスト等の副生成物が火炎直視管 1 2 5の採光口を塞いで、 UVセンサ 1 2 6が燃焼火炎 1 2 4を検知できないということはなくなる。また、火炎直視管 1 2 5を通して燃焼火炎 1 2 4を直視するため、 U V吸収特性を持つ副生成物が反応部内（主に燃焼室 2 0内）に付着しても、採光の妨害になることはなく、 UVセンサ 1 2 6は燃焼火炎 1 2 4を検知することができる。また、バーナ部 1 0の壁部の比較的低温である燃焼火炎 1 2 4の上流側に火炎直視管 1 2 5を設けることにより、採光口部が高温により溶融したり腐食して、閉塞することもなくなる。

図 6は本発明に係る燃焼式排ガス処理装置の火炎直視管の別の取り付け構成例を示す図である。なお、図 6において、図 5と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。また、他の図面においても同様とする。図示するように、火炎直視管 1 2 5と UVセンサ 1 2 6の接続部 1 2 7に UVを透光する石英ガラス板 1 2 8を配置し、石英ガラス板 1 2 8と接続部 1 2 7との間にシ一ル部材 1 2 9 を介在させて、 UVセンサ 1 2 6をバ一ナ部 1 0の内部雰囲気から遮断する。そして火炎直視管 1 2 5にパージガス導入管 1 3 0を接続し、火炎直視管 1 2 5内にパージガス P G (例えば、空気）を流すようにしている。

上記のように火炎直視管 1 2 5と U Vセンサ 1 2 6の接続部 1 2 7に石英ガラス板 1 2 8を配置し、 UVセンサ 1 2 6をバ一ナ部 1 0の内部雰囲気から遮断し、火炎直視管 1 2 5にパージガス P Gを流すことにより、火炎直視管 1 2 5の採光口が副生成物等により塞がれるということはなくなる。なお、石英ガラス板 1 2 8はバーナ部 1 0の内圧に耐え得るだけの厚さを有する。また、シール部材 1 2 9には耐熱パツキンを用いる。

図 7は本発明に係る燃焼式排ガス処理装置の火炎直視管の別の取り付け構成例を示す図である。図示するように、火炎直視管 1 2 5の反パーナ部側端部を閉塞し、火炎直視管 1 2 5にパージガズ導入管 1 3 0を接続しパージガス（P G) を流すことができるようにすると共に、火炎直視管 1 2 5内の燃焼火炎 1 2 4からの光を光ファイバ 1 3 1を介して U Vセンサ 1 2 6に伝送するようにしている。上記のように火炎直視管 1 2 5内の燃焼火炎 1 2 4からの光を光ファイバ 1 3 1を介して U Vセンサ 1 2 6に伝送するので、スペースや耐熱性の問題等により火炎直視管 1 2 5の反パーナ部側端部に UVセンサ 1 2 6を設置できない場合等に、 UVセンサ 1 2 6をスペースや耐熱性の問題のない場所に設置することができる。なお、上記例では、パーナ部 1 0の側壁が円筒体 1 2と外筒 1 3で構成され、その間に空気室 1 4が存在するので、これらを貫通させて火炎直視管 1 2 5 を設けたが、バーナ部 1 0の側壁が 1枚で構成されている場合は、側壁の燃焼火炎の上流側に火炎直視用の孔を設け、ここに U Vセンサを取り付けてもよい。図 8は本発明に係る燃焼式排ガス処理装置のパーナ部の構成例を示す図である。図示するように、バ一ナ部の円筒体 1 2の内壁面には空気ノズル 1 7の開口（空気噴射口） 1 7 aが複数個（図では 5個）上下方向に直列に配置されてなる空気ノズル開口群 1 3 3が円周方向で等間隔に形成される。また、空気ノズル開口群 1 3 3の下方には助燃ガスノズル 1 1 8の開口（助燃ガス噴射口） 1 1 8 aが複数個（図では 3個）集まって（接近して）なる助燃ガスノズル開口群 1 3 4が円周方向に等間隔で配置されている。なお、助燃ガスノズル開口群 1 3 4を構成する助燃ガスノズル 1 1 8の開口 1 1 8 aは 3個に限定されものではなく、 3個以上であればよい。

助燃ガスノズル開口群 1 3 4を構成する個々の助燃ガスノズル 1 1 8の開口 1 1 8 aから噴射され助燃ガスが燃焼して燃焼火炎 2 4 (図 1参照）が形成される。即ち、各開口 1 1 8 aは火炎形成口となる。この開口 1 1 8 aが個々に離散して配置される場合は、バ一ナ部 1 0内に導入する排ガス G 1の流入量変動により、燃焼火炎 1 2 4が吹き消される場合がある。ここでは、上記のように助燃ガスノズル開口群 1 3 4を構成する助燃ガスノズル 1 1 8の開口 1 1 8 aの数を 3個以上とすることにより、パーナ部 1 0内に導入する排ガス G 1の流入量が変動しても燃焼火炎の吹き消え等を防止することができる。

また、火炎の伝播速度の遅い炭素系の燃料ガス（都市ガス、プロパンガス等）を助燃ガスの燃料ガスに使用する場合は、助燃ガスノズル開口群 3 4を構成する助燃ガスノズル 1 8の開口 1 8 aは、図 9に示すように 6個以上とすることにより、互いの開口 1 8 aから助燃ガスが噴射され、火力が増強されるから、排ガス流入量が変動しても燃焼火炎の吹き消え等を防止することができる。

また、助燃ガス室 1 1 5及び該助燃ガス室 1 1 5に助燃ガスを供給する助燃ガス配管への逆火を防止するため、助燃ガスノズル開口群 1 3 4から噴射される助燃ガスの噴射速度を火炎の伝播速度より速くする。この火炎の伝播速度は助燃ガスの燃料ガスの種類、予混合する空気又は酸素の混合比、助燃ガスノズル開口群 1 3 4の形状や配置等により決まる。また、助燃ガス噴射速度は助燃ガスの供給圧力（ここでは助燃ガス室 1 1 5の内圧）や助燃ガスノズル開口群 1 3 4の総開口断面積によって決まる。これらを考慮して、助燃ガス噴射速度が火炎の伝播速度より速くなるように助燃ガスノズル開口群 1 3 4の総開口断面積等を設定する。次に、本発明に係る燃焼式排ガス処理装置の全体構成例及びその動作について説明する。図 1 0は排ガス処理装置の構成例を示す縦断面図であり、図 1 0の A 一 A断面図は、図 4に等しい。排ガス処理装置は全体として円筒状の密閉容器として構成され、上段のパーナ部 1 0と、中段の燃焼室（燃焼反応部） 2 0と、下段に冷却部 4 0、排出部 4 1とを備えている。冷却部 4 0の冷却媒体としては、例えば水等の液体や空気等の気体を用いる。

空気ノズル 1 7は図 4に示すように、円筒体 1 2の接線方向に対して所定の角度をもって延びており、保炎部 1 1内に旋回流を形成するように吹出すようになつている。助燃ガスノズル 1 1 8も同様に、円筒体 1 2の接線方向に対して所定の角度を持って延びており、保炎部 1 1に旋回流を形成するように助燃ガスを吹出すようになつている。空気ノズル 1 7、助燃ガスノズル 1 1 8は円筒体 1 2の円周方向に均等に配置される。

燃焼室 2 0は，バーナ部 1 0の後段で排ガスを酸化分解させる空間であり、金属等から形成された気密な筒状の外側容器 1 3 5の内部に保炎部 1 1と連続するように配置された円筒状の内壁 3 6で区画されている。この内壁 3 6は、例えば繊維強化セラミックによって形成されている。また、内壁 3 6と外側容器 1 3 5 の間の空間 3 7 ' に、多孔質セラミック製の断熱材 3 7が挿入される。この外側容器 1 3 5には、空間 3 7 ' にパージ用の空気を導入するパージ空気導入管 3 8 が接続される。

燃焼室 2 0の下部にある冷却部 4 0には下縁部に複数のノズル 4 2が周方向に等間隔に設けられており、このノズル 4 2から中心に向けて水を噴射することによって水カーテンを形成して、排ガスの冷却と排ガス中の粒子の捕捉とを行うようになつている。排出部 4 1の側壁には処理済の排ガスを排出する排気管 4 3が、底部にはノズル 4 2より噴射された水を排出する排水ポート 4 4が設けられる。上記構成の排ガス処理装置において、助燃ガス室 1 5の助燃ガスを助燃ガスノズル 1 8を通して保炎部 1 1に向けて旋回流を作り出す。そして、パイロットバ —ナ 3 9により点火されると、円筒体（円筒） 1 2内に旋回する燃焼火炎を形成する。一方、処理すべき排ガス G 1は、円筒体 1 2の頂部内壁面に開口する排ガス流入管 1 6から保炎部 1 1に向けて噴出する。この噴出された排ガス G 1は助燃ガスの旋回流と混合して燃焼し、更に燃焼室 2 0を通って加熱分解して除害処理され、ノズル 4 2からの水カーテンにより冷却され、排気管 4 3から排出される。

発明の効果

【発明の効果】

本発明によれば、燃料ガスタンクに代えて、電気分解装置を有する、所謂 H ₂ / O ₂ジェネレータを設け、 H ₂ Z 0₂ジェネレータで水の電気分解により水素ガスと酸素ガスを発生させ、該発生した水素ガスと酸素ガスをパーナ部に供給するので、単純な配管構成で安全な運転ができる。更に Η ₂ Ζθ ₂ジェネレータをバーナ部の近傍に配置すれば、水素ガスと酸素ガスの混合ガスをパーナ部に供給するための配管が短くて済む。特に混合ガスとして供給すれば、水素ガスと酸素ガスを別々のラインで供給する必要がない。

また、上記構成により、水素ガスや酸素ガスがリークする可能性が低下する。また、水を電気分解して燃料ガスを生成させるので、高価な水素ガスを必要とせず、必要量を要除害ガス量に応じて供給できる。

本発明によれば、燃焼火炎の上流側に燃焼火炎を直視できる管又は孔を設けることにより、排ガス処理時のダスト等の副生成物が採光口を塞いだり、 UV吸収特性を持つ副生成物が反応部内に付着しても採光の妨害になることはなく、 UV センサは燃焼火炎の存否を正しく検知することができる。また、バ一ナ部側壁の比較的低温である燃焼火炎の上流側に該燃焼火炎を直視できる管又は孔を設けることにより、採光口部が高温により溶融したり腐食して、閉塞することもない。また、管又は孔と接続部に UV透光部材を配置して UVセンサをパーナ部内雰囲気から遮断し、管又は孔内の該 UV透光部材からバ一ナ部側にパージ気体を流すことにより、副生成物等により採光口が塞がれるということはなくなる。更に、管又は孔内の燃焼火炎からの光を光ファイバを介して UVセンサに伝送するので、スペースや耐熱性の問題等により管又は孔の反バーナ部側端部に uv センサを設置できない場合等に、 UVセンサをスペースや耐熱性の問題のない場所に設置することができる。

本発明によれば、 3個以上接近してノズル口群を形成するので、パーナ部内に導入する排ガス流入量が変動しても燃焼火炎の吹き消え等を防止することができる。また、ノズル口から噴射される助燃ガス噴射速度を火炎の伝播速度より速くすることにより、助燃ガス供給配管への逆火を防止できる。

Claims

請求の範囲

1 . 燃焼火炎に排ガスを導入し、排ガス中の可燃性成分を加熱分解或いは酸化分解する燃焼式排ガス処理方法であって、水の電気分解により水素ガスと酸素ガスを発生させ、該水素ガス及び酸素ガスを前記燃焼火炎を形成する燃焼用ガスとして供給する燃焼式排ガス処理方法。

2 . 前記水素ガスと前記酸素ガスは、発生したガス比を変えることなく燃焼火炎形成に供給される請求項 1の燃焼式排ガス処理方法。

3 . 水素ガス及び酸素ガスを生成する水の電気分解装置、並びに水の電気分解装置により発生された水素ガス及び酸素ガスから燃焼火炎を形成するバーナ部を備える燃焼式排ガス処理装置。

4 . 前記燃焼火炎に排ガスを導入し排ガスの加熱 ·酸化分解を行う燃焼室が前記パーナ部の下流に設けられる請求項 3の燃焼式排ガス処理装置。

5 . パーナ部及びパーナ部の下流側に位置される燃焼室を備え、パーナ部に助燃ガスを供給し、パーナ部より燃焼室に向けて燃焼火炎を形成し、燃焼火炎に排ガスを導入し排ガスを酸化分解させる燃焼式排ガス処理装置であって、

燃焼火炎の上流側のバ一ナ部の壁に形成される燃焼火炎を直視できる管又は孔、並びに該管又は孔を通して燃焼火炎を検知する UVセンサを備える燃焼式排ガス処理装置。

6 . 前記燃焼火炎を直視できる管又は孔と前記 U Vセンサの接続部に U V透光部材を配置して U Vセンサをパーナ部内雰囲気から遮断し、管又は孔内の U V透光部材からパーナ部側にパージ気体を流す請求項 5の燃焼式排ガス処理装置。

7 . 前記燃焼火炎を直視できる管又は孔の反パーナ部側端部を閉塞し、管又は孔内の燃焼火炎からの光を光ファイバを介して UVセンサに伝送する請求項 5の燃焼式排ガス処理装置。

8 . パーナ部及びパーナ部の下流側に位置される燃焼室を備え、パーナ部に助 • 燃ガスを供給し、パーナ部より燃焼室に向けて燃焼火炎を形成し、燃焼火炎に排ガスを導入し排ガスを酸化分解させる燃焼式排ガス処理装置であって、

助燃ガスはバ一ナ部内壁面に開口するノズル口を通してパーナ部へ供給され、該ノズル口は 3個以上接近してノズル口群を形成する燃焼式排ガス処理装置。

9 . 前記ノズル口群から噴射される助燃ガス噴射速度を火炎の伝播速 i より速くする請求項 8の燃焼式排ガス処理装置。