廢氣用熱分解爐的製作方法
2023-06-16 05:40:41 2
專利名稱：廢氣用熱分解爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及廢氣用熱分解爐，該熱分解爐將廢氣加熱至高溫，使該廢氣中含有的有害物質熱分解而成為無害化。上述廢氣是對樹脂和紙等的一般廢棄物、工業廢棄物、醫療廢棄物、原油、廢油、石油化學物質等進行焚燒處理時排出的廢氣。
在廢棄物處理設施或工廠等中，大量地焚燒處理各種廢棄物、原油、廢油、石油化學物質等。這時排出的廢氣中或排煙中，含有煤塵、二氧化碳、氯化氫等的氯化物、NOx等的氮化物、二噁烷等對環境和人體有不良影響的有害物質。為此，在世界上對廢氣或排煙中的有害物質含量都有限制。尤其是二噁烷，其毒性非常強，而且長期對人體有不良影響，所以必須嚴格控制其排出。
通常的廢棄物處理設施或工廠等中，是採用所謂的自然焚燒爐進行焚燒處理，該自然焚燒爐是將空氣供給廢棄物或石油化學物質，使其燃燒的焚燒爐。該自然焚燒爐使廢棄物等燃燒，並且燃燒溫度是300～500℃的低溫，所以總會生成二噁烷。
為了遵守二噁烷的排出限制，主要採取以下方法。
(1)分選生成二噁烷的廢棄物和不生成二噁烷的廢棄物，只對不生成二噁烷的廢棄物進行焚燒處理。
(2)在焚燒爐中安裝能去除或分解廢氣中所含二噁烷的裝置。
(3)使用以不容易生成二噁烷的高溫(800℃左右)燃燒廢棄物的焚燒爐。
但是，上述(1)的方法，分選廢棄物很麻煩，而且費用高。另外，要完全地分選實際上是不可能的，不可避免地會生成少量的二噁烷。
上述(2)的方法，能完全去除或分解二噁烷的低價的裝置在目前尚未實用化，所以該方法不可行。
如上所述，廢氣中含有若干有害物質。為了將其全部除去或分解，必須把除去或分解有害物質的若干裝置安裝在焚燒爐內。因此，成本高，該焚燒爐的構造也複雜化。
上述(3)的方法，以上述高溫焚燒廢棄物的焚燒爐價格很高，所以，要廢棄掉現有的焚燒爐，新設置以上述高溫焚燒廢棄物的焚燒爐，不是很容易的事。
本發明的目的是為了解決上述現有技術中的問題，提供一種低價的廢氣用熱分解爐，本發明的廢氣用熱分解爐，安裝在排出含有害物質的廢氣、排煙的焚燒爐等裝置、設施上，使有害物質熱分解而成為無害。
藉助上述構造，在上述發光發熱體之間產生放電。該放電部分的溫度是3000℃左右的高溫，所以，利用該高溫，可同時地將廢氣中所含的二氧化碳、氯化合物、氮化合物、二噁烷等有害物質熱分解。
另外，該廢氣用熱分解爐，其構造簡單，可低價地製造。另外，如果作為廢氣的最終通過爐安裝在已有或新設的焚燒爐上，可以把該焚燒爐排出的廢氣中的有害物質熱分解而成為無害化。因此，即使已有的焚燒爐是排出大量有害物質的焚燒爐，也不必新設置有害物質排出量少的焚燒爐，而可以繼續使用它，所以，不增加大量的費用。
另外，上述發光發熱體最好處於無氧狀態下。這樣，上述發光發熱體不容易氧化劣化，該發光發熱體不容易變形，放電效率不容易降低，所以，可長時間地使用上述發光發熱體。例如，當上述發光發熱體是圓球形時，其放電效率非常高，但是如果因氧化劣化而變形時，其放電效率則降低。
雖然氧濃度越低越好，但只要在空氣中的氧濃度以下就沒有問題。如果氧濃度超過了空氣中的氧濃度，則上述發光發熱體容易氧化劣化。
另外，上述發光發熱體最好處於真空狀態下。處於真空狀態這樣清潔的環境下時，放電效率高，可容易得到高溫。另外，用少的電力可以得到高溫，上述廢氣用熱分解爐的運轉成本可降低。另外，與上述處在無氧狀態下時同樣地，上述發光發熱體不容易劣化，可長時間使用。
另外，雖然真空度越高越好，但中真空(10-2Pa以上、10Pa以下)即足夠，低真空也可以(10Pa以上、大氣壓以下)另外，在上述加熱室內，設置連接上述導入口和上述排氣口並供上述廢氣通過的流路，在該流路內部的至少一部分上，備有上述若干發光發熱體。
根據該構造，上述廢氣與上述發光發熱體直接接觸。這樣，由於上述廢氣被加熱到3000℃的高溫，所以可將幾乎所有的有害物質完全熱分解。
另外，在上述加熱室內，設置連接上述導入口和上述排氣口並供上述廢氣通過的耐熱管，用上述若干發光發熱體包圍該耐熱管的至少一部分。
根據該構造，上述廢氣在上述耐熱管中被加熱，由於上述廢氣與上述發光發熱體不直接接觸，所以，上述發光發熱體不會被上述廢氣腐蝕而劣化。
另外，由於上述發光發熱體與上述廢氣是分離的，所以，可將上述發光發熱體置於高無氧狀態下或真空狀態下。這樣，放電效率良好，容易得到高溫。另外，可用少的電力得到高溫，廢氣用熱分解爐的運轉成本可降低。另外，上述發光發熱體不容易劣化，可長時間使用。
另外，上述耐熱管是用以碳為主成分的部件構成的。這樣，在包圍上述耐熱管的發光發熱體與耐熱管之間也產生放電，所以，可將耐熱管加熱到3000℃以上的高溫。結果，可更有效地將上述廢氣熱分解。該耐熱管最好採用碳管。另外，上述耐熱管最好具有有效產生放電的導電性。
另外，上述發光發熱體，可以是從木炭和石墨中選出的至少一種。上述木炭例如可以是備長炭(日本有名的木炭的一種)等。但是，木炭和一般的石墨等那樣的碳類，在其表面有很多細孔，將氣體吸附在該細孔內。所以，存在著在高溫下放出上述吸附氣體的問題。因此，對木炭或一般的石墨等那樣的碳類，要進行堵塞上述細孔等的防止氣體吸附的加工。
另外，上述發光發熱體最好具有不浸透性。這樣，由於物質的吸附性低，所以不容易吸附廢氣中的有害物質，或者在使用時放出吸附氣體等問題較少產生。另外，由於不容易被廢氣中的有害物質劣化或氧化引起的劣化，所以，可長時間使用上述發光發熱體。另外，不浸透性是指存在於物體表面的細孔少，比表面積小，所以吸附性低，不容易受化學藥品的腐蝕和氧化等性質的影響。
另外，上述發光發熱體最好是球形。為了在發光發熱體間有效產生放電，上述發光發熱體相互間最好是點接觸，如果是線接觸或面接觸，則通電多，放電效率降低。把上述發光發熱體做成為球形，發光發熱體相互間的接觸必定是點接觸，所以，可有效地進行放電，容易得到高溫，可降低廢氣用熱分解爐的運轉成本。另外，上述發光發熱體最好是正圓的球形。
另外，上述廢氣用熱分解爐還備有過濾器，該過濾器由活性碳及木炭的至少一方構成，並且，供廢氣被熱分解後的分解氣體通過。這樣，即使在分解氣體中含有碳化氫、重金屬、或未分解的有害物質時，也能由上述過濾器吸附它們，可防止將重金屬等排出上述廢氣用熱分解爐外。
圖2是表示本發明廢氣用熱分解爐之第1實施例的縱斷面圖。
圖3是表示本發明廢氣用熱分解爐之第1實施例的水平斷面圖。
圖4是表示本發明廢氣用熱分解爐之第1實施例的局部放大圖。
圖5是說明發光發熱體中的放電狀況的概念圖。
圖6是表示第1實施例之變形例的圖。
圖7是表示第1實施例之變形例的圖。
圖8是表示第1實施例之變形例的圖。
圖9是表示第1實施例之另一變形例的圖。
圖10是表示第1實施例之另一變形例的圖。
圖11是表示本發明廢氣用熱分解爐之第2實施例的立體圖。
圖12是表示本發明廢氣用熱分解爐之第2實施例的水平斷面圖。
圖13是表示本發明廢氣用熱分解爐之第3實施例的水平斷面圖。
圖14是表示本發明廢氣用熱分解爐之第4實施例的水平斷面圖。
本發明不局限於下述實施例。(第1實施例)圖1是表示第1實施例的廢氣用熱分解爐1外觀的立體圖。圖2是其縱斷面圖。圖3是圖2中A-A線的水平斷面圖。圖4是將廢氣用熱分解爐1的開口部52的部分放大表示的圖。
內部備有加熱室10的廢氣用熱分解爐1，在其一側面備有將廢氣導入加熱室10內的導入口20，在其上面備有排氣口21，該排氣口21將廢氣被熱分解後的分解氣體排出加熱室10外。導入口20由陶瓷製外管20a和碳制內管20b構成的雙重構造管構成。排氣口21也同樣地，由陶瓷製外管21a和碳制內管21b構成的雙重構造管構成。
廢氣用熱分解爐1的外壁11是雙重構造，由外層的覆蓋著耐熱塗料的鐵板12和內層的耐熱耐火磚14構成。加熱室10內雖然為3000℃的高溫，但由於是無氧狀態或真空狀態，其熱傳導少，所以外壁11可以做成上述這樣簡單的構造。
被耐熱耐火磚14包圍著的長方體狀空間，形成氣密性的加熱室10。從導入口20導入的廢氣在該加熱室10內被加熱而熱分解，其分解氣體從排氣口21排出。另外，在耐熱耐火磚14的砌縫部分，充填著耐火混凝土等的不定形耐火物(圖未示)，以提高加熱室10的氣密性。
在加熱室10的內部，備有連接導入口20和排氣口21的碳制耐熱管22。該耐熱管22也可以用氧化鋁等其它材質構成，只要能經受3000℃左右的高溫即可。根據其材質，為了提高耐熱管22的耐熱性和強度，也可以將其做成為雙重構造。
耐熱管22是由水平部分和沿加熱室10側面的垂直部分交互組合構成的。彎彎曲曲地朝上下方向延伸。上述水平部分在途中分支為若干根(圖3中是3根)管，然後合流為一個管。即，耐熱管22呈反覆地分流、合流、彎曲的形態。
在耐熱管22內部以外的加熱室10內，充填著很多由石墨構成的球形(直徑30～50mm)發光發熱體40，該發光發熱體40包圍耐熱管22的周圍。由於發光發熱體40是球形，所以，相鄰發光發熱體40是點接觸，與耐熱管22也是點接觸。關於該發光發熱體40的構造及製法將在後面說明。
在加熱室10的上面和底面，配設著構成一對電極的2片板狀碳電極30、30，發光發熱體40夾在該2片碳電極30、30之間。在該碳電極30、30上安裝著碳棒31、31，碳棒31貫穿外壁11伸到廢氣用熱分解爐1的外部。碳棒31也可以是耐熱耐火不鏽鋼製的棒。但是，如果是耐熱耐火不鏽鋼製的棒貫穿碳電極30與發光發熱體40接觸的構造時，為了防止劣化，必須用碳制的罩覆蓋該接觸部分。
在加熱室10與排氣口21之間，安裝著纖維狀的活性碳過濾器50。在活性碳的表面有無數細孔(該細孔中，有直徑20_以下的微細孔、20_以上1000_以下的中間細孔、1000_以上的大細孔)，其比表面比較大，約為500～1700m2/g，所以活性碳具有強吸附性，可選擇地吸附比較大的分子。另外，也可以採用粒狀活性碳代替纖維狀的活性碳過濾器50。
在排氣口21安裝著鼓風機51，該鼓風機51吸引從導入口20進來的廢氣，導入到加熱室10內。鼓風機51也可以是真空泵。
在廢氣用熱分解爐1的上面及底面的設有碳電極30的部分，設有開口部52，用於進行廢氣用熱分解爐1內部檢查和維修(發光發熱體40、碳電極30、耐熱耐火磚14等的劣化程度的檢查、發光發熱體40、碳電極30的更換)。鐵製的板53覆蓋著開口部52，並用若干螺栓54將該板53固定在外壁11上。在板53與外壁11的鐵板12表面間，夾設著圖未示的耐火片(密封材)，所以，充分保持廢氣用熱分解爐1內的氣密性。另外，在碳電極30與板53之間備有耐火混凝土55，所以，充分保持廢氣用熱分解爐1內的保溫性。也可以用耐熱耐火磚代替該耐火混凝土55。
下面，說明使用該廢氣用熱分解爐1，將廢氣中的有害物質熱分解的方法。
加熱室10與圖未示的真空泵連接，該真空泵使加熱室10內成為真空狀態(6.7×10-2Pa)。因此，充填在加熱室10內的發光發熱體40也處於真空狀態下。
碳棒31、31連接著圖未示的電源。對碳電極30、30加上約200V的電壓時，在發光發熱體40間產生放電，該放電在加熱室10內所有的發光發熱體40中進行。
下面，參照圖5說明產生放電的構造。圖5(a)表示發光發熱體40相互呈點接觸的形態。圖5(b)是將其接觸部分放大的圖。
發光發熱體40是球形的，所以其接觸形態是點接觸。但是，發光發熱體40的表面有微小凹凸，所以在上述接觸部分，存在著微小凸部之間接觸的接觸點和間隙部。往那裡加電壓時，雖然通過上述接觸點產生通電，但是發光發熱體40之間接觸的面積小，不能通過大電流，所以在上述間隙部產生放電90。因此，如果發光發熱體40之間呈線接觸或面接觸而接觸面積增大時，多的電流通過，則放電效率降低。
另外，發光發熱體40與耐熱管22之間也產生放電。
為了穩定地產生放電，所加的電壓為30V左右的低電壓(電流300～400A)即可。
在與上述放電的同時也產生發光。在有害物質的熱分解中，該發光具有促進其分解反應的效果。尤其是在二噁烷的熱分解中，其效果更好。
該放電部分約為3000℃，在加電壓後數十秒的短時間內，加熱室10內成為約3000℃的高溫。由於在發光發熱管40與耐熱管22間也產生放電，所以，耐熱管22也成為約3000℃的高溫。該高溫使得導入耐熱管22內的廢氣成為超過2000℃的高溫。另外，在發光發熱體40與耐熱管22間不產生放電時，耐熱管22內的廢氣的溫度，為1600～2000℃。這時的廢氣用熱分解爐1外壁11(鐵板12)的溫度為室溫。另外，可通過所加的電壓大小調節得到的溫度，所以，也可以根據需要變化電壓的大小。
把圖未示的焚燒爐煙筒接到導入口20上時，從焚燒爐排出的廢氣被導入耐熱管22內。由鼓風機51吸引耐熱管22內的廢氣，所以，廢氣不會倒流，也不會滯留在耐熱管22內。導入到耐熱管22內的廢氣，暴露在超過2000℃的高溫中，所以，廢氣中所含的煤塵、二氧化碳、氯化合物、氮化合物、二噁烷等有害物質不燃燒而是被熱分解，成為無害的分解氣體。
該分解氣體中，除了無害的低分子量物質外，有時還含有碳化氫和重金屬等，這些物質被過濾器50吸附，所以，不從排氣口21排出到廢氣用熱分解爐1的外部。另外，雖然也可能殘存微量的有害物質，但它們也被活性碳過濾器50吸附，所以，不從排氣口21排出到廢氣用熱分解爐1的外部。
該活性碳過濾器50通過被120～200℃的水蒸氣吹噴，可以再生、重複使用。因此，在經濟性和防止二次公害方面具有優越性。另外，被吸附的重金屬的比率增高了的活性碳，通過用工業用研磨機等粉碎，利用比重進行篩分，可以回收重金屬。
導入口20、排氣口21、鼓風機51等在廢氣用熱分解爐1上的位置，並不限定於本實施例，可以設在其它位置，只要能達到本發明目的即可。例如，鼓風機51在本實施例中是安裝在排氣口21，但也可以安裝在排出廢氣的焚燒爐與導入口20之間。
當焚燒爐排出的廢氣量多時，也可以把若干個廢氣用熱分解爐1安裝在上述焚燒爐上。這時，採用將上述焚燒爐的煙筒與若干廢氣用熱分解爐1的導入口20連接的連接器，把來自上述焚燒爐的廢氣分支，供給到各廢氣用熱分解爐1。
本實施例中，為了使廢氣得到充分的加熱時間，耐熱管22是採用彎曲的形態。但是，根據廢氣中所含有害物質的種類、濃度、要分解處理的廢氣量等條件，耐熱管22的形態也可以自由設計，例如，也可以是直線形態等。本實施例中，耐熱管22是朝上下延伸的形態，但也可以是朝水平方向延伸的形態。朝水平方向延伸的形態時，可減少發光發熱體40的使用量和電力消耗。
例如，圖6和圖7表示該第1實施例的變形例。圖6是廢氣用熱分解爐1a的外觀立體圖。圖7(a)是廢氣用熱分解爐1a的縱斷面圖，圖7(b)是水平斷面圖。
該變形例中，耐熱管22是直線狀且朝水平方向延伸的形態。耐熱管22為該形態時，如圖8所示，在一個廢氣用熱分解爐上可容易地備有若干個耐熱管22、導入口20、排氣口21。該備有若干耐熱管22的廢氣用熱分解爐1b，廢氣的分解處理效率高，體積小。
作為另一變形例，有圖9所示的廢氣用熱分解爐1c。圖9(a)是廢氣用熱分解爐1c的外觀立體圖。圖9(b)是廢氣用熱分解爐1c的縱斷面圖。
該變形例中，耐熱管22是直線狀且朝水平方向延伸的形態。廢氣用熱分解爐1c是圓筒形，發光發熱體40均勻地包圍著耐熱管22。
如圖10所示，可把若干個(圖10例中是5個)廢氣用熱分解爐1c收容在大圓筒中形成為一體化，安裝在焚燒爐上。該一體化的廢氣用熱分解爐1d，廢氣的分解處理效率高，體積小。另外，圖10中的一體化廢氣用熱分解爐1d的中央部分的圓，是配線管。在該配線管中，向各廢氣用熱分解爐1c供給電力的配線纏繞在一起。
這些變形例中，在廢氣用熱分解爐1a、1b、1c的上面，設有用於進行其內部檢查或維修的檢查口60，可進行發光發熱體40、耐熱耐火磚14等的劣化程度的檢查、發光發熱體40的更換等。但是，在廢氣用熱分解爐1c中，與廢氣用熱分解爐1同樣地，開口部52兼作為檢查口60。
圖6～圖10中，與第1實施例相同或相當的部分，注以相同標記。(第2實施例)圖11是表示第2實施例之廢氣用熱分解爐2外觀的立體圖。圖12是其水平斷面圖。與第1實施例相同或相當的部分，注以相同標記。
與第1實施例的廢氣用熱分解爐1相同的部分，其說明從略，只說明不同的部分。
內部備有加熱室10的廢氣用熱分解爐2，在其前面備有將廢氣導入加熱室10內的導入口20，在其後面備有排氣口21，該排氣口21把廢氣被熱分解後的分解氣體排出加熱室10外。
該廢氣用熱分解爐2的外壁11與第1實施例同樣地是雙層構造，由最內層耐熱耐火磚14圍成的空間，形成加熱室10。耐熱耐火磚14的備有導入口20及排氣口21的部分，設有貫通耐熱耐火磚14的貫通孔15，可供廢氣流通。
在該加熱室10內，設有由耐熱耐火磚構成的若干個(圖12例中是2個)隔壁16，加熱室10被該隔壁16在廢氣用熱分解爐2的長度方向劃分成若干個(圖12例中是3個)小室10a、10b、10c。最前面側的小室10a與導入口20相連，最後面側的小室10c與排氣口21相連。
在各隔壁16的一端部設有若干孔17，該孔17貫穿隔壁16使相鄰小室連通。各隔壁16上的孔17的設置位置，從最前面側的隔壁16到最後面側的隔壁依次地左右交互。通過該構造，在加熱室10內，形成按照最前面側的小室10a、孔17、中央小室10b、孔17、最後面側小室10c的順序彎曲的廢氣的流路。這樣，從導入口20導入的廢氣，彎曲地通過小室10a、10b、10c，從排氣口21排出。
在小室10a、10b的左右兩側面，配設著板狀碳電極30。在該碳電極30上安裝著碳棒31，該碳棒31貫穿外壁11伸出到廢氣用熱分解爐2的外部。
最後面側的小室10c內備有纖維狀活性碳過濾器50，在小室10a、10b內充填著與第1實施例同樣的發光發熱體40。
孔15、17的大小和形狀無特別限定，只要發光發熱體40不能通過即可。當發光發熱體40是球形時，上述孔最好採用三角形。另外，孔15、17的形狀也可以是朝水平方向或垂直方向延伸的縫隙狀。例如，將陶瓷製柱狀物平行排列，形成縫隙狀的孔17，以此代替開設著孔17的隔壁16。該形狀由於能加大孔15、17的開口部分面積，所以適合於廢氣流量大的情況。
在廢氣用熱分解爐2的上面，設有用於進行其內部檢查或維修的檢查口60，可進行發光發熱體40和耐熱耐火磚14等的劣化程度的檢查、發光發熱體40的更換等。
下面，說明使用該廢氣用熱分解爐2，將廢氣中的有害物質熱分解的方法。
在碳電極30上加電壓，使發光發熱體40間產生放電。若干碳電極30呈串聯排列，與圖未示電源連接。雖然也可以呈並聯配置，但串聯配置的放電效率高，容易得到高溫。
把圖未示的焚燒爐煙筒與導入口20連接時，從上述焚燒爐排出的廢氣被導入加熱室10內。由於鼓風機51吸引加熱室10內的廢氣，所以，廢氣不會倒流，也不會滯留在加熱室10內。當廢氣被導入加熱室10內時，加熱室10內成為無氧狀態，因此，充填在加熱室10內的發光發熱體40也處於無氧狀態下。
被導入的廢氣與在發光發熱體40間產生的約3000℃放電部分接觸，成為約3000℃的高溫，所以，廢氣中含有的煤塵、二氧化碳、氯化合物、氮化合物、二噁烷等有害物質不燃燒而被熱分解，成為無害的分解氣體。
與第1實施例同樣地，導入口20、排氣口21、檢查口60、鼓風機51等在廢氣用熱分解爐2上的位置，並不限定於本實施例，可以設在其它位置，只要能達到本發明目的即可。
另外，當焚燒爐排出的廢氣量多時，與第1實施例同樣地，也可以把若干個廢氣用熱分解爐2安裝在上述焚燒爐上。
另外，根據廢氣中所含有害物質的種類、濃度、要分解處理的廢氣量等條件，可以自由設計廢氣流路的形態，也可以適當調節小室數目和發光發熱體的數量等。另外，本實施例中，上述流路是朝水平方向延伸的形態，但也可以是朝垂直方向延伸的形態。(第3實施例)圖13是第3實施例之廢氣用熱分解爐3的水平斷面圖。第3實施例之廢氣用熱分解爐3的外觀，與第2實施例之廢氣用熱分解爐2同樣，所以，參照圖11說明。與第1及第2實施例中相同或相當的部分，注以相同標記。
第3實施例之廢氣用熱分解爐3，除了加熱室10內部的構造外，其餘部分與第2實施例之廢氣用熱分解爐2基本相同，相同部分的說明省略，只說明不同的部分。
在加熱室10設有由耐熱耐火磚構成的若干個(圖13例中是2個)隔壁16，加熱室10被該隔壁16在廢氣用熱分解爐3的長度方向劃分為若干個(圖13例中是3個)小室10a、10b、10c。最前面側的小室10a與導入口20相連，最後面側的小室10c與排氣口21相連。
在各隔壁16的約全面上設有若干孔17，該孔17貫穿隔壁16使相鄰小室連通。藉助該構造，在加熱室10內形成直線形態的廢氣流路，從導入口20進入的廢氣，按照最前面側小室10a、孔17、中央小室10b、孔17、最後面側小室10c的順序，直線地通過加熱室10內後，從排氣口21排出。由於在隔壁16的約全面設置孔17，所以，可通過較多的廢氣的流量。
關於使用該廢氣用熱分解爐3將廢氣中的有害物質熱分解的方法，除了廢氣直線地通過加熱室10內這一點外，其餘與上述第2實施例相同，其說明從略。
另外，與第1實施例同樣地，導入口20、排氣口21、檢查口60、鼓風機51等在廢氣用熱分解爐3上的位置，並不限定於本實施例，可以設在其它位置，只要能達到本發明目的即可。
另外，當焚燒爐排出的廢氣量多時，與第1實施例同樣地，也可以把若干個排氣用熱分解爐3安裝在上述焚燒爐上。
另外，根據廢氣中所含有害物質的種類、濃度、要分解處理的廢氣量等條件，可以自由設計廢氣流路的形態(直線的、彎曲的等)，也可以適當調節小室數目和發光發熱體的數量。另外，本實施例中，上述流路是沿水平方向延伸的形態，但也可以做成為沿垂直方向延伸的形態。(第4實施例)圖14是第4實施例之廢氣用熱分解爐4的水平斷面圖。與第1至第3實施例中相同或相當的部分，注以相同標記。
第4實施例之廢氣用熱分解爐4，除了外壁11、碳電極30及開口部52部分的構造外，其餘部分與第3實施例的廢氣用熱分解爐3基本相同，所以，相同部分的說明省略，只說明不同的部分。
廢氣用熱分解爐4的外壁11是4層構造，從內層起，由耐熱耐火磚14、鐵板12、耐火混凝土13、塗敷著耐熱塗料的鐵板12構成。
在加熱室10內設有由耐熱耐火磚構成的若干個(圖14例中是6個)隔壁16，加熱室10被該隔壁16在廢氣用熱分解爐4長度方向劃分為若干個(圖14例中是7個)小室10a～10g。最前面側的小室10a與導入口20相連，最後面側的小室10g與排氣口21相連。
在各隔壁16的約全面上設有若干孔17，該孔17貫穿隔壁16使相鄰小室連通。藉助該構造，在加熱室10內形成直線形態的廢氣流路，從導入口20進入的廢氣，按照最前面側的小室10a、孔17、小室10b、孔17、小室10c、孔17、小室10d、孔17、小室10e、孔17、小室10f、孔17、最後面側小室10g的順序，約直線地通過加熱室10內後，從排氣口21排出。
在最後面側小室10g以外的任意小室(圖14例中是從前面側數起第2個及第5個小室10b、10e)的左右兩側面，配設著板狀碳電極30。在該碳電極30上安裝著碳棒31，該碳棒31貫穿外壁11伸出到廢氣用熱分解爐4的外部。
在最後面側的小室10g內，備有用於吸附碳化氫和重金屬的、纖維狀活性碳過濾器50和備長碳58，在配設著上述碳電極30的小室內，充填著與第1實施例同樣的發光發熱體40。另外，也可以用粒狀活性碳代替纖維狀的活性碳過濾器50。
第1至第3實施例中，鐵製的板53覆蓋著開口部52，在該板53與碳電極30之間備有耐火混凝土55。板53、耐火混凝土55、碳電極30和碳棒31這4個部件，除了碳電極30和碳棒31的組合以外，分別具有獨立的形態。
但是本實施例中，上述4個部件成一體化，(板53是陶瓷製。但也可以是覆蓋了絕緣材的鐵板)形成電極單元57。藉助該構造，更換碳電極30時，不必分別地取下板53、耐火混凝土55、碳電極30和碳棒31，只要取下一體化的電極單元57進行更換，就可以更換碳電極30，所以碳電極30的更換作業容易。
在開口部52的側面，備有覆蓋耐火混凝土13斷面部分的鐵製四方形筒狀物56。耐火混凝土55的與四方形筒狀物56相向的部分由鐵板59覆蓋著，通過四方形筒狀物56與鐵板59滑動，電極單元57可容易地出入開口部52。
碳電極30不伸出到加熱室10內，而是埋沒在加熱室10的壁面內。這樣，碳電極30不容易受廢氣中的有害物質或高溫的影響而劣化。
關於使用該廢氣用熱分解爐4將廢氣中的有害物質熱分解的方法，除了廢氣直線地通過加熱室10內這一點外，其餘與上述第2實施例相同，其說明從略。
另外，當焚燒爐排出的廢氣量多時，與第1實施例同樣地，也可以把若干個廢氣用熱分解爐4安裝在上述焚燒爐上。
另外，根據廢氣中所含有害物質的種類、濃度、要分解處理的廢氣量等條件，可以自由設計廢氣流路的形態(直線的、彎曲的等)，也可以適當調節充填發光發熱體的小室的數目和發光發熱體的數量。另外，本實施例中，上述流路是朝水平方向延伸的形態，但也可以是朝垂直方向延伸的形態。
下面，詳細說明上述第1至第4實施例中使用的、由石墨構成的球形發光發熱體的製造方法及物性。(製造例1)把酚醛系樹脂或聚二乙烯苯樹脂作為充填料，混入0.1～0.5mm長度的丙烯腈系纖維或動植物纖維。將該混合物充填到金屬模具中，施加使該樹脂硬化的熱和壓力，成形為半球體、長方體、圓柱形等的形狀。形成為半球體時，在該階段將2個半球體一體化而成形為球體。然後，對該成形物在不活性氣體中用250～300℃實施耐火化處理，再用1000～1500℃碳化。接著，用2000～3000℃使其石墨化，再實施整形處理(表面處理)。
在碳化和石墨化工序中，用熱靜水壓成形(HIP)法各向同性地一邊施加300kg/cm2以上的壓力，一邊反覆地進行在不活性氣體中的燒結，這樣，使石墨高密度化。HIP法是對於球體也各向同性地施加壓力的方法。通常，石墨和碳類的表面存在很多細孔，這些細孔的表面積一般為全表面積的25％左右。但是，通過上述的操作，可以使存在於該石墨表面的細孔的表面積，減少到全表面積的10％以下，有時可減少到5％以下。
使用樹脂作為填充料時，可得到細孔較少的石墨，採用一邊施加上述壓力一邊燒結的方式，可得到精度好、不浸透性的石墨。該不浸透性的石墨在較大的實用溫度範圍內，幾乎對所有的化學藥品有耐蝕性。並且，與一般的耐蝕性材料相比，具有極高的熱傳導性。另外，熱穩定性好，對於急劇的溫度變化也不容易受不良影響。
該不浸透性石墨在長方體、圓柱形等形狀時，用研磨等成形為球形，作為發光發熱體使用。
由於該發光發熱體由不浸透性石墨構成，所以，只具有與橡膠同程度或其以下的氣體吸附性。而且，強度是通常石墨的2至3倍，硬度在65以上(本製造例中是68)，密度在1.87g/cm3以上(可用纖維的混合比例調節)。另外，張拉強度是170kg/cm2，彎曲強度是360kg/cm2，壓縮強度是1000kg/cm2，彈性率是1300kg/mm2以上，熱膨脹係數是3.0×10-6/℃，熱傳導度是130kcal/m·h·℃，耐熱溫度是3000℃。另外，其化學性質方面，對於濃硫酸、硝酸等強酸性藥品、氫氧化鈉水溶液等強鹼性藥品具有良好的耐蝕性。但是，以酚醛系樹脂作為原料時，耐鹼性稍差。其耐蝕性試驗的結果如表1～3表示。各表中的濃度項中的「全」，表示「全濃度」。
由於發光發熱體由上述那樣的不浸透性石墨構成，所以，具有以下的優良特性。
(1)不容易被廢氣中的有害物質劣化。
(2)不容易與廢氣中的氧或者廢氣分解生成的氧反應，不容易劣化，另外，幾乎不產生一氧化碳或二氧化碳。
(3)由於強度高，所以磨耗少，耐久性好。
(4)由於細孔少，所以不容易將有害物質吸附到發光發熱體上。另外，由於幾乎不吸附氣體等，所以，在高溫下極少放出吸附氣體。
表1
1)A完全不被浸蝕B幾乎不被浸蝕表2A完全不被浸蝕B幾乎不被浸蝕表3
1)A完全不被浸蝕B幾乎不被浸蝕2)道化學社制的熱媒體(製造例2)把酚醛系樹脂或聚二乙烯苯樹脂形成為填充物狀，混入平均粒徑為1.0μm左右的、純度為99.9％以上的鎢粉末和/或平均粒徑為1.0μm左右的、純度為99.9％以上的鈦粉末。
另外，也可以加入在製造例1中使用的丙烯腈系纖維或動植物纖維和/或導電性好的碳黑粉、焦炭或備長炭的微粉。
對該混合物實施與製造例1同樣的操作，得到由密度高、細孔少的石墨構成的球形發光發熱體。但是，與製造例1不同的是，發光發熱體至少含有鎢和鈦中的至少一方。另外，在石墨化的最終工序，有在不活性氣體中進行約3000℃熱處理的工序。
由於約3000℃的熱處理，鎢變成了一碳化二鎢(W2C，式量379.71，密度17.2g/cm3，莫氏硬度9，電阻率81μΩ/cm(25℃)。另外，鈦變成了碳化鈦(TiC，式量59.9，熔點3140±90℃，沸點4300℃，密度4.94g/cm3，電阻率193μΩ/cm(室溫)。一碳化二鎢被加熱到2400℃以上時，其結晶形成為穩定的β型。
鈦的熔點是1675℃，沸點是3262℃，密度是4.54g/cm2，成為碳化鈦後，其熔點、沸點大幅度上升，密度也成為高密度。另外，鎢的熔點是3387℃，沸點是5962℃。
由含有該一碳化二鎢和/或碳化鈦的不浸透性石墨構成的發光發熱體，除了具有製造例1中的上述(1)～(4)的特徵外，與製造例1中的不含一碳化二鎢和/或碳化鈦的發光發熱體相比，其耐蝕性、機械強度(硬度高、彈性率31600～44800kg/mm2)、耐熱性(經受3000℃以上)更好。另外，電氣通電性好(電阻率在70μΩ/cm以下。本製造例中是10μΩ/cm)。放電效率良好。
另外，在不活性氣體中的約3000℃的熱處理，具有以下優點。
(a)熱處理後，不必對發光發熱體進行光輝熱處理(使發光發熱體的表面具有光澤的處理)等的修整處理或精加工。
(b)使用時發光發熱體的變形小。
(c)無公害。(製造例3)把酚醛系樹脂或聚二乙烯苯樹脂作為粘接劑，把導電性好的碳黑粉、焦炭或備長炭微粉作為填充料，將它們混合。另外，也可以混入上述鎢粉和/或上述鈦粉。
對該混合物實施與製造例2同樣的操作，可得到由密度高、細孔少的石墨構成的球狀發光發熱體。
這樣得到的發光發熱體，具有與製造例2的發光發熱體同樣優良的特性。
工業實用性本發明的廢氣用熱分解爐，安裝在排出有害物質的廢氣、排煙的焚繞爐等裝置、設施上，是可將上述有害物質熱分解而成為無害化的低價的廢氣用熱分解爐。
權利要求
1．廢氣用熱分解爐，將廢氣中所含的有害物質熱分解而成為無害化，其特徵在於，備有加熱上述廢氣的加熱室；將上述廢氣導入上述加熱室內的導入口；設在上述加熱室內的至少一對電極；夾設在上述電極間的、以碳為主要成分的若干發光發熱體，該發光發熱體在加電壓時產生放電；把上述廢氣被熱分解後的分解氣體排出上述加熱室外的排氣口。
2．如權利要求1所述的廢氣用熱分解爐，其特徵在於，上述發光發熱體處於無氧狀態下。
3．如權利要求1所述的廢氣用熱分解爐，其特徵在於，上述發光發熱體處於真空狀態下。
4．如權利要求1至3中任一項所述的廢氣用熱分解爐，其特徵在於，在上述加熱室內，設置連接上述導入口和上述排氣口並供上述廢氣通過的流路，在該流路內部的至少一部分上，備有上述若干發光發熱體。
5．如權利要求1至3中任一項所述的廢氣用熱分解爐，其特徵在於，在上述加熱室內，設置連接上述導入口和上述排氣口並供上述廢氣通過的耐熱管，用上述若干發光發熱體包圍該耐熱管的至少一部分。
6．如權利要求5所述的廢氣用熱分解爐，其特徵在於，上述耐熱管是用以碳為主成分的部件構成的。
7．如權利要求1至5中任一項所述的廢氣用熱分解爐，其特徵在於，上述發光發熱體，是從木炭和石墨中選出的至少一種。
8．如權利要求1至5和7中的任一項所述的廢氣用熱分解爐，其特徵在於，上述發光發熱體具有不浸透性。
9．如權利要求1至5以及7、8中的任一項所述的廢氣用熱分解爐，其特徵在於，上述發光發熱體是球形。
10．如權利要求1至9中的任一項所述的廢氣用熱分解爐，其特徵在於，還備有過濾器，該過濾器由活性碳和木炭的至少一方構成，並且，供廢氣被熱分解後的分解氣體通過。
全文摘要
廢氣用熱分解爐,將廢氣中所含的有害物質熱分解而成為無害化,其特徵在於,備有:加熱上述廢氣的加熱室;將上述廢氣導入上述加熱室內的導入口;設在上述加熱室內的至少一對電極;夾設在上述電極間的、以碳為主要成分的若干發光發熱體,該發光發熱體在加電壓時產生放電;把上述廢氣被熱分解後的分解氣體排出上述加熱室外的排氣口。
文檔編號B01D53/70GK1297369SQ99805176
公開日2001年5月30日 申請日期1999年9月2日 優先權日1998年9月3日
發明者高橋博之, 高橋淨惠 申請人:協和股份有限公司