特許 6367454 排ガス処理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6367454

(24)【登録日】2018年7月13日

(45)【発行日】2018年8月1日

(54)【発明の名称】排ガス処理システム

(51)【国際特許分類】

   F23G 7/06 20060101AFI20180723BHJP

   F23J 15/00 20060101ALI20180723BHJP

【ＦＩ】

   F23G7/06 101D

   F23J15/00 JZAB

   F23G7/06 103

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-232124(P2017-232124)

(22)【出願日】2017年12月1日

【審査請求日】2017年12月1日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000211123

【氏名又は名称】中外炉工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100118625

【弁理士】

【氏名又は名称】大畠 康

(74)【代理人】

【識別番号】100144200

【弁理士】

【氏名又は名称】奥西 祐之

(72)【発明者】

【氏名】武内 章

(72)【発明者】

【氏名】村元 俊博

【審査官】 柳本 幸雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１８−０１３３１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０５４１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０３４７４２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−０７２９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２６６３３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｇ ７／０６

Ｆ２３Ｊ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

排ガスに含まれる有機成分を処理する排ガス処理システムであって、
排ガスを燃焼処理する燃焼処理装置と、
前記燃焼処理装置で処理された処理済ガスに残存する有機成分をさらに除去する有機成分除去装置と、を備えており、
前記有機成分除去装置は、前記燃焼処理装置で処理された処理済ガスを濃縮処理する下流側濃縮装置であることを特徴とする、排ガス処理システム。

【請求項2】

前記下流側濃縮装置は、有機成分を吸着させる吸着体を、
処理済ガスが通過し、処理済ガスに含まれる有機成分を吸着させる吸着部、
高温の再生用ガスが供給され、吸着された有機成分を脱着して有機成分を含む濃縮ガスを生成する再生部、
冷気が供給され、高温の再生用ガスによって加熱された吸着体の部分が冷却される冷却部、
に順次移動させるようになっており、
前記濃縮ガスは、前記燃焼処理装置に供給される、請求項１記載の排ガス処理システム。

【請求項3】

前記冷気として、外気が使用され、
前記下流側濃縮装置の冷却部において加熱された吸着体の部分と熱交換した冷気が、前記下流側濃縮装置の再生部に供給される再生用ガスとして使用される、請求項１又は２に記載の排ガス処理システム。

【請求項4】

前記燃焼処理装置の排ガス上流側には、上流側濃縮装置が設けられ、
前記上流側濃縮装置で濃縮処理された排ガスは、前記下流側濃縮装置に供給される、請求項１〜３のいずれか１つに記載の排ガス処理システム。

【請求項5】

前記上流側濃縮装置は、有機成分を吸着させる吸着体を、
排ガスが通過し、排ガスに含まれる有機成分を吸着させる吸着部、
高温の再生用ガスが供給され、吸着された有機成分を脱着して有機成分を含む濃縮ガスを生成する再生部、
冷気が供給され、高温の再生用ガスによって加熱された吸着体の部分が冷却される冷却部、
に順次移動させるようになっており、
前記上流側濃縮装置の冷却部において加熱された吸着体の部分と熱交換した冷気が、前記上流側濃縮装置の再生部に供給される再生用ガスとして使用される、請求項４記載の排ガス処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、有機成分を含有する排ガスを処理する排ガス処理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

塗装工場等から排出される有機成分（Volative Organic Compounds：以下「ＶＯＣ」と称する）を含む排ガスは、蓄熱式燃焼脱臭装置（Regenerative Thermal Oxidizer：以下「ＲＴＯ」と称する）等の燃焼処理装置によって加熱分解処理される。基本的には、ＶＯＣは有機ガスであるので自己燃焼するが、工場の操業状態によっては、排ガス中のＶＯＣ濃度が小さくなり、自己燃焼しにくくなることがある。このような場合、バーナで追い焚きをすることが考えられるが、追い焚きによるバーナの燃料を削減するため、特許文献１に示されるように、排ガス中のＶＯＣを吸着体に吸着させ、ＶＯＣを濃縮させる濃縮装置が、ＲＴＯの排ガス上流側に配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−７２８９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、近年、排ガス規制において、外気へ排出される排ガス中のＶＯＣ除去効率をさらに向上させることが求められている。

【0005】

そこで本発明では、ＶＯＣ除去効率をさらに向上させることができる排ガス処理システム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】

【0006】

本発明は、
排ガスに含まれる有機成分を処理する排ガス処理システムであって、
排ガスを燃焼処理する燃焼処理装置と、
前記燃焼処理装置で処理された処理済ガスに残存する有機成分をさらに除去する有機成分除去装置と、を備えていることを特徴とする。

【0007】

前記構成によれば、燃焼処理装置で処理した処理済ガスから、さらに有機成分を除去できるので、有機成分除去装置から排出されるガスに含まれる有機成分の除去効率を向上させることができる。

【0008】

本発明は、さらに、次のような構成を備えるのが好ましい。

【0009】

（１）前記有機成分除去装置は、前記燃焼処理装置で処理された処理済ガスを濃縮処理する下流側濃縮装置である。
（２）前記構成（１）において、前記下流側濃縮装置は、有機成分を吸着させる吸着体を、
処理済ガスが通過し、処理済ガスに含まれる有機成分を吸着させる吸着部、
高温の再生用ガスが供給され、吸着された有機成分を脱着して有機成分を含む濃縮ガスを生成する再生部、
冷気が供給され、高温の再生用ガスによって加熱された吸着体の部分が冷却される冷却部、
に順次移動させるようになっており、
前記濃縮ガスは、前記燃焼処理装置に供給される。
（３）前記構成（１）又は（２）において、前記冷気として、外気が使用され、
前記下流側濃縮装置の冷却部において加熱された吸着体の部分と熱交換した冷気が、前記下流側濃縮装置の再生部に供給される再生用ガスとして使用される。
（４）前記構成（１）〜（３）のいずれか１つにおいて、前記燃焼処理装置の排ガス上流側には、上流側濃縮装置が設けられ、
前記上流側濃縮装置で濃縮処理された排ガスは、前記下流側濃縮装置に供給される。
（５）前記構成（４）において、前記上流側濃縮装置は、有機成分を吸着させる吸着体を、
排ガスが通過し、排ガスに含まれる有機成分を吸着させる吸着部、
高温の再生用ガスが供給され、吸着された有機成分を脱着して有機成分を含む濃縮ガスを生成する再生部、
冷気が供給され、高温の再生用ガスによって加熱された吸着体の部分が冷却される冷却部、
に順次移動させるようになっており、
前記上流側濃縮装置の冷却部において加熱された吸着体の部分と熱交換した冷気が、前記上流側濃縮装置の再生部に供給される再生用ガスとして使用される。

【0010】

前記構成（１）によれば、有機成分除去装置に下流側濃縮装置を用いることにより、除去した有機成分を再び燃焼処理装置で燃焼させることができ、省エネが可能となる。

【0011】

前記構成（２）によれば、下流側濃縮装置で生成された濃縮ガスは、燃焼処理装置でさらに燃焼処理されるので、外部に排出されるガスに含まれる有機成分の除去効率をさらに向上させることができる。

【0012】

前記構成（３）によれば、吸着体の冷却には外気を用いるので、吸着体を冷却しても吸着体に有機成分が吸着されることはなく、吸着体の吸着効率を十分に回復させることができる。また、再生用ガスのための加熱手段の性能を抑制できるので、システムの熱効率を向上させることができる。

【0013】

前記構成（４）によれば、従来、燃焼処理装置の排ガス上流側に配置されている上流側濃縮装置からの排ガスは大気放出されているので、上記構成を採用することによって、有機成分の除去効率をさらに向上させた排ガス処理システムを提供できる。

【0014】

前記構成（５）によれば、再生用ガスのための加熱手段の性能を抑制できるので、システムの熱効率を向上させることができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によると、ＶＯＣ除去効率をさらに向上させることができる排ガス処理システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態に係る排ガス処理システムの概略図である。

【図2】下流側濃縮装置の概略斜視図である。

【図3】吸着体の概略斜視図である。

【図4】ケーシングの概略断面図である。

【図5】別の実施形態に係る排ガス処理システムの概略図である。

【図6】別の実施形態に係る排ガス処理システムの概略図である。

【図7】別の実施形態に係る、濃縮装置を直列に配置した排ガス処理システムの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１は、本発明の実施形態に係る排ガス処理システムの概略図である。図１に示されるように、排ガス処理システム９０は、排ガスを燃焼処理する燃焼処理装置２と、燃焼処理装置２で処理された処理済ガスの有機成分を吸着、分解等の作用によって除去する有機成分除去装置３０と、を備えている。また、有機成分除去装置３０としては、有機成分を活性炭等で吸着させたり、触媒や燃焼反応等で分解させたりするものがあるが、ここでは、（下流側）濃縮装置３として、有機成分を吸着させた後、濃縮して排出するものを示す。

【0018】

燃焼処理装置２は、ＲＴＯであり、バーナ等の燃焼手段２１を備えた燃焼室２２と、燃焼室２２に一端が連通する少なくとも２つ（図１では３つ）の蓄熱室２３と、蓄熱室２３の他端に連通すると共に、排ガスをいずれかの蓄熱室２３に供給し、他の蓄熱室２３から処理済ガスを排出することを交互に行わせる電動弁等の切替装置２４と、を備えている。

【0019】

塗装工場等から排出された排ガスは、供給ファン２５から、切替装置２４を介して、蓄熱室２３の１つに供給される。そして、排ガスは、蓄熱室２３の蓄熱体２６と熱交換して加熱され、燃焼室２２に至る。燃焼室２２に送られた排ガスは、燃焼手段２１によって燃焼処理される。具体的には、排ガス中のＶＯＣは、燃焼反応により無害化処理される。そして、燃焼処理された処理済ガスは他の蓄熱室２３を通り、その間に蓄熱室２３の蓄熱体２６と熱交換して冷却され、切替装置２４を介して、下流側濃縮装置３に送られる。

【0020】

図２は、下流側濃縮装置３の概略斜視図である。図２に示されるように、下流側濃縮装置３は、吸着体３１とケーシング１０とを備えている。図３は、吸着体３１の概略斜視図であり、図４は、ケーシング１０の概略断面図である。図２〜図４に示されるように、吸着体３１は、駆動手段により、軸Ｓを中心に一定速度又は間欠的に回転するようになっており、金属製のロータ本体３２と、ハニカム体３３とを有している。ロータ本体３２は、軸Ｓに固定される内筒３２１と、内筒３２１の外方にリブ３２２を介して同心円に配置された外筒３２３と、を有し、内筒３２１と外筒３２３との間に形成される空間に、疎水性ゼオライトからなる吸着材がハニカム状に加工され、軸方向に多数の通路Ｐを有するハニカム体３３が内蔵されている。

【0021】

ケーシング１０は、基台等に固定されると共に、軸Ｓが貫通するカップ状の第１ケーシング１０Ａと、第２ケーシング１０Ｂと、を有し、第１ケーシング１０Ａ及び第２ケーシング１０Ｂで吸着体３１の両端面を被覆している。

【0022】

第１ケーシング１０Ａの内部は、３枚の仕切板１１により３つの領域が形成され、大容積の第１区画室は処理済ガス供給部１２Ａ、第２区画室は濃縮ガス排気部１２Ｂ、第３区画室は冷却用ガス供給部１２Ｃを構成する。

【0023】

一方、第２ケーシング１０Ｂにも、第１ケーシング１０Ａの各区画に対応する第１ないし第３区画室が形成され、第１区画室は浄化ガス排気部１３Ａ、第２区画室は再生用ガス供給部１３Ｂ、第３区画室は冷却用ガス排気部１３Ｃを構成する。

【0024】

そして、吸着体３１の端面は、処理済ガス供給部１２Ａと対面するハニカム体３３の部分が吸着部、再生用ガス供給部１３Ｂと対面するハニカム体３３の部分が再生部、冷却用ガス供給部１２Ｃと対面するハニカム体３３の部分が冷却部となり、吸着体３１の回転によって、ハニカム体３３は、吸着部、再生部、冷却部を順次移動する。

【0025】

なお、疎水性ゼオライトは、低温（５０℃以下）で吸着能力を発揮し、温度が上昇（１００〜２００℃）すると、吸着能力が低下して吸着物質を脱着させる性質を有する。

【0026】

したがって、燃焼処理装置２で燃焼処理された処理済ガスは、処理済ガス供給部１２Ａから吸着体３１のハニカム体３３を通過することによって、処理済ガス中の有機成分が吸着除去され、有機成分が除去された浄化ガスは、浄化ガス排気部１３Ａから、排気筒４を介して、外気に放出される。

【0027】

そして、吸着体３１の回転に伴い、ハニカム体３３の有機成分を吸着した部分が浄化ガス排気部１３Ａに隣接する再生用ガス供給部１３Ｂに移動する。再生用ガス供給部１３Ｂでは、ヒータ５によって加熱された処理済ガスの風量より小風量の高温再生用ガス（１８０〜２００℃）によって、ハニカム体３３に吸着された有機成分が脱着して濃縮ガスが生成される。

【0028】

そして、吸着体３１の回転に伴い、再生用ガスの供給によって高温となったハニカム体３３は、濃縮ガス排気部１２Ｂに隣接する冷却用ガス供給部１２Ｃから供給される冷却用ガスで冷却され、吸着能力を回復する。

【0029】

前記構成の排ガス処理システム９０によれば、次のような効果を発揮できる。

【0030】

燃焼処理装置２で処理した処理済ガスをさらに下流側濃縮装置３で有機成分を除去できるので、下流側濃縮装置３から排出されるガスに含まれる有機成分の除去効率をさらに向上させることができる。

【0031】

（別の実施形態１）
上記実施形態に加え、下流側濃縮装置３の冷却用ガスとして外気が使用され、下流側濃縮装置３で生成された濃縮ガスは、燃焼処理装置２で処理されてもよい。

【0032】

図５は、本発明に係る別の実施形態１であって、下流側濃縮装置３の冷却用ガスとして外気が使用され、外気は合流部Ｘを通じて供給ファン２５の吸引力によってフィルタ１４から流入し、下流側濃縮装置３で生成された濃縮ガスは、燃焼処理装置２で処理される排ガス処理システムの概略図である。別の実施形態は、下流側濃縮装置３の冷却用ガスとして外気が使用され、下流側濃縮装置３で生成された濃縮ガスは、燃焼処理装置２で処理される点で上記実施形態と異なっており、その他の構成は上記実施形態と同じである。このため、別の実施形態の説明においては、上記実施形態と同じ部分には同じ符号を付し、それらの内容については詳しい説明を省略する。

【0033】

図５に示されるように、再生用ガスの供給によって高温となったハニカム体３３は、冷却用ガス供給部１２Ｃから供給される外気で冷却され、吸着力を回復する。

【0034】

ハニカム体３３を冷却した外気は、冷却用ガス排気部１３Ｃからヒータ５に送られ加熱されて、高温再生用ガスとして、再生用ガス供給部１３Ｂに供給される。再生用ガスは、ハニカム体３３に吸着された有機成分を脱着し、有機成分を含む濃縮ガスとして、濃縮ガス排気部１２Ｂから排出される。排出された濃縮ガスは、供給ファン２５の上流側に戻され、供給ファン２５によって再度燃焼処理装置２に送られて、燃焼処理される。

【0035】

前記構成の排ガス処理システム９０によれば、次のような効果を発揮できる。

【0036】

下流側濃縮装置３で生成された濃縮ガスは、燃焼処理装置２でさらに燃焼処理されるので、外部に排出されるガスに含まれる有機成分の残存率を低下させ、その除去効率をさらに向上させることができる。

【0037】

吸着体３１の冷却には外気を用いるので、吸着体３１を冷却しても吸着体３１に有機成分が吸着されることはなく、吸着体３１の吸着効率を十分に回復させることができる。

【0038】

下流側濃縮装置３の冷却部において加熱された部分と熱交換した外気が、下流側濃縮装置３の再生部に供給される再生用ガスとして使用されるので、再生用ガスのための加熱手段の性能を抑制でき、すなわち、ヒータ５の性能を抑制でき、システムの熱効率を向上させることができる。

【0039】

（別の実施形態２）
塗装工場等から排出された排ガス中に含まれる有機成分の濃度が小さい場合、上記別の実施形態１に加え、燃焼処理装置２の上流側にさらに上流側濃縮装置６が設けられてもよい。

【0040】

図６は、本発明に係る別の実施形態２であって、燃焼処理装置２の上流側に上流側濃縮装置６が配置される排ガス処理システムの概略図である。別の実施形態２は、燃焼処理装置２の上流側に上流側濃縮装置６が配置される点で上記別の実施形態１と異なっており、その他の構成は上記別の実施形態１と同じである。このため、別の実施形態２の説明においては、上記別の実施形態１と同じ部分には同じ符号を付し、それらの内容については詳しい説明を省略する。

【0041】

図６に示されるように、燃焼処理装置２の上流側には上流側濃縮装置６が配置されている。塗装工場等から排出された有機成分を含んだ排ガスは、供給ファン２５から、上流側濃縮装置６に供給される。上流側濃縮装置６の構成は、下流側濃縮装置３の構成と同様である。ここで、上流側濃縮装置６は、燃焼処理装置２からの処理済ガスではなく、工場等からの排ガスが供給されるので、下流側濃縮装置３における処理済ガス供給部１２Ａは、上流側濃縮装置６では、排ガス供給部１２Ｄと言い換えることとする。

【0042】

供給ファン２５から供給された排ガスは、排ガス供給部１２Ｄから吸着体３１のハニカム体３３を通過することによって、排ガス中の有機成分が吸着除去される。ここで、上流側濃縮装置６において有機成分が除去された浄化ガスは、下流側濃縮装置３からの浄化ガスと異なり、外気に放出されず、浄化ガス排気部１３Ａから下流側濃縮装置３に送られる。

【0043】

また、再生用ガスの供給によって高温となったハニカム体３３は、冷却用ガス供給部１２Ｃから供給される外気で冷却され、吸着力を回復する。

【0044】

ハニカム体３３を冷却した外気は、冷却用ガス排気部１３Ｃからヒータ７に送られ加熱されて、高温再生用ガスとして、再生用ガス供給部１３Ｂに供給される。再生用ガスは、ハニカム体３３に吸着された有機成分を脱着し、有機成分を含む濃縮ガスとして、濃縮ガス排気部１２Ｂから排出される。排出された濃縮ガスは、燃焼処理装置２に送られて、燃焼処理される。

【0045】

前記構成の排ガス処理システム９０によれば、次のような効果を発揮できる。

【0046】

従来、燃焼処理装置の排ガス上流側に配置されている上流側濃縮装置からの浄化ガスは大気放出されているので、この浄化ガスを下流側濃縮装置３で再度濃縮処理することによって、有機成分の除去効率をさらに向上させた排ガス処理システムを提供できる。

【0047】

上流側濃縮装置６においても、吸着体３１の冷却には外気を用いるので、吸着体３１を冷却しても吸着体３１に有機成分が吸着されることはなく、吸着体３１の吸着効率を十分に回復させることができる。

【0048】

上流側濃縮装置６の冷却部において加熱された部分と熱交換した外気が、上流側濃縮装置６の再生部に供給される再生用ガスとして使用されるので、再生用ガスのための加熱手段の性能を抑制でき、すなわち、ヒータ７の性能を抑制でき、システムの熱効率を向上させることができる。

【0049】

上記実施形態及び別の実施形態１、２では、燃焼処理装置は蓄熱式燃焼脱臭装置であるが、本発明の燃焼処理装置は蓄熱式脱臭装置に限定されず、有機成分を含む排ガスを燃焼処理する装置であればよい。

【0050】

上記実施形態及び別の実施形態１、２では、下流側濃縮装置及び上流側濃縮装置は、それぞれ１つずつ配置されているが、それぞれ複数配置されてもよく、また、配置については、並列に配置されてもよく、図７に示されるように、直列に配置されてもよい。

【0051】

また、下流側濃縮装置及び上流側濃縮装置について、同じ構造の濃縮装置を使用してもよく、異なる構造の濃縮装置を使用してもよい。例えば、上流側濃縮装置の吸着体を活性炭で構成し、下流側濃縮装置の吸着体をゼオライトで構成してもよい。また、吸着体３１の構造はハニカム体３３としたが、それ以外の構造であってもよい。

【0052】

濃縮装置が並列に配置される場合、再生用ガスのための加熱手段は、濃縮装置間で共有されることが好ましい。

【0053】

特許請求の範囲に記載された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、各種変形及び変更を行うことも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0054】

本発明では、ＶＯＣ除去効率をさらに向上させることができる排ガス処理システムを提供できるので、産業上の利用価値が大である。

【符号の説明】

【0055】

２ 燃焼処理装置
２１ 燃焼手段 ２２ 燃焼室 ２３ 蓄熱室 ２４ 切替装置
２５ 供給ファン ２６ 蓄熱体
３ 下流側濃縮装置
３０ 有機成分除去装置
３１ 吸着体
３２ ロータ本体
３２１ 内筒 ３２２ リブ ３２３ 外筒
３３ ハニカム体
４ 排気筒
５ ヒータ
６ 上流側濃縮装置
７ ヒータ
１０ ケーシング
１０Ａ 第１ケーシング １０Ｂ 第２ケーシング
１１ 仕切板
１２Ａ 処理済ガス供給部 １２Ｂ 濃縮ガス排気部 １２Ｃ 冷却用ガス供給部
１３Ａ 浄化ガス排気部 １３Ｂ 再生用ガス供給部 １３Ｃ 冷却用ガス排気部
１２Ｄ 排ガス供給部
１４ フィルタ
９０ 排ガス処理システム
Ｓ 軸
Ｘ 合流部

【要約】

【課題】ＶＯＣ除去効率をさらに向上させることができる排ガス処理システムを提供する。
【解決手段】排ガスに含まれる有機成分を処理する排ガス処理システム９０であって、排ガスを燃焼処理する燃焼処理装置２と、燃焼処理装置２で処理された処理済ガスに残存する有機成分をさらに除去する有機成分除去装置３０と、を備えていることを特徴とする。
【選択図】図５

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】