特開2022-135367熱処理炉のタール除去装置及びこれを備えた熱処理炉の操業方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022135367
(43)【公開日】2022-09-15
(54)【発明の名称】熱処理炉のタール除去装置及びこれを備えた熱処理炉の操業方法
(51)【国際特許分類】
F27D 17/00 20060101AFI20220908BHJP
【ＦＩ】
F27D17/00 104G
【審査請求】有
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021035120
(22)【出願日】2021-03-05
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2021-09-29
(71)【出願人】
【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】100094042
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 知
(72)【発明者】
【氏名】大下 修
(72)【発明者】
【氏名】森岡 福次郎
(72)【発明者】
【氏名】小林 駿己
(72)【発明者】
【氏名】臼田 淳一
(72)【発明者】
【氏名】寺田 真
【テーマコード（参考）】
4K056
【Ｆターム（参考）】
4K056AA09
4K056BA04
4K056CA02
4K056DB05
4K056DB26
(57)【要約】
【課題】熱処理炉の排気に含まれるタールを、真空ポンプよりも上流側で、より確実に除去することが可能な熱処理炉のタール除去装置と、当該装置を備えた熱処理炉を好適に操業することが可能な熱処理炉の操業方法を提供する。
【解決手段】熱処理炉のタール除去装置は、浸炭炉に接続された炉側排ガス管１と、真空ポンプに接続された排気管２と、炉側排ガス管及び排気管と連通されているタール除去チャンバー３とを備え、排気管は、タール除去チャンバー内に挿入され、挿入された管端開口２ａが、タール除去チャンバーの底蓋体８に対し、間隔を空けて対向され、タール除去チャンバー内には、管端開口よりも高い位置まで油４が充填されている。
【選択図】図１
【解決手段】熱処理炉のタール除去装置は、浸炭炉に接続された炉側排ガス管１と、真空ポンプに接続された排気管２と、炉側排ガス管及び排気管と連通されているタール除去チャンバー３とを備え、排気管は、タール除去チャンバー内に挿入され、挿入された管端開口２ａが、タール除去チャンバーの底蓋体８に対し、間隔を空けて対向され、タール除去チャンバー内には、管端開口よりも高い位置まで油４が充填されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱処理炉に接続された炉側排ガス管と、真空ポンプに接続された排気管と、上記炉側排ガス管及び上記排気管と連通されているタール除去チャンバーとを備え、
上記炉側排ガス管及び上記排気管のうちの一方は、上記タール除去チャンバー内に挿入され、挿入された管端開口が、該タール除去チャンバーの底面に対し、間隔を空けて対向され、
上記タール除去チャンバー内には、上記管端開口よりも高い位置まで液体が充填されていることを特徴とする熱処理炉のタール除去装置。
上記炉側排ガス管及び上記排気管のうちの一方は、上記タール除去チャンバー内に挿入され、挿入された管端開口が、該タール除去チャンバーの底面に対し、間隔を空けて対向され、
上記タール除去チャンバー内には、上記管端開口よりも高い位置まで液体が充填されていることを特徴とする熱処理炉のタール除去装置。
【請求項2】
前記管端開口は、櫛歯状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱処理炉のタール除去装置。
【請求項3】
前記管端開口は、網目状構造を有することを特徴とする請求項１または２に記載の熱処理炉のタール除去装置。
【請求項4】
前記タール除去チャンバーは、前記排気管の前記管端開口よりも高い位置に、前記液体の液位の上昇を規制する液体流出孔と、前記液体流出孔よりも低い位置に、前記液体を該タール除去チャンバー内に導入する液体導入孔とを備え、
上記液体流出孔と上記液体導入孔は、該液体流出孔からの液体を収容する液体収容部及び該液体収容部から該液体導入孔へ液体を循環させる循環ポンプを有する送液管で接続されていることを特徴とする請求項１～３いずれかの項に記載の熱処理炉のタール除去装置。
上記液体流出孔と上記液体導入孔は、該液体流出孔からの液体を収容する液体収容部及び該液体収容部から該液体導入孔へ液体を循環させる循環ポンプを有する送液管で接続されていることを特徴とする請求項１～３いずれかの項に記載の熱処理炉のタール除去装置。
【請求項5】
前記タール除去チャンバーは、前記管端開口よりも低い位置に、該タール除去チャンバーから前記液体を排出する排出孔を備えていることを特徴とする請求項１～４いずれかの項に記載の熱処理炉のタール除去装置。
【請求項6】
前記炉側排ガス管と前記排気管との間には、開閉バルブで開放されて、前記タール除去チャンバーを迂回するバイパス管が設けられていることを特徴とする請求項１～５いずれかの項に記載の熱処理炉のタール除去装置。
【請求項7】
前記排気管には、前記タール除去チャンバーの下流側に、二次捕集部材及び／または液体飛散防止部材が設けられていることを特徴とする請求項１～６いずれかの項に記載の熱処理炉のタール除去装置。
【請求項8】
前記二次捕集部材及び／または前記液体飛散防止部材に前記液体を掛け流す液体供給部を備えていることを特徴とする請求項７に記載の熱処理炉のタール除去装置。
【請求項9】
請求項４～８いずれかの項に記載の熱処理炉のタール除去装置を備えた熱処理炉であって、
前記タール除去チャンバー内の前記液体の液位を前記管端開口よりも低くして前記熱処理炉を運転する第１ステップと、
該第１ステップの後、上記タール除去チャンバー内の上記液体の液位を上記管端開口よりも高くして上記熱処理炉を運転する第２ステップとを含むことを特徴とするタール除去装置を備えた熱処理炉の操業方法。
前記タール除去チャンバー内の前記液体の液位を前記管端開口よりも低くして前記熱処理炉を運転する第１ステップと、
該第１ステップの後、上記タール除去チャンバー内の上記液体の液位を上記管端開口よりも高くして上記熱処理炉を運転する第２ステップとを含むことを特徴とするタール除去装置を備えた熱処理炉の操業方法。
【請求項10】
請求項６～８いずれかの項に記載の熱処理炉のタール除去装置を備えた熱処理炉であって、
前記開閉バルブを開放して前記熱処理炉を運転する第１ステップと、
前記タール除去チャンバー内の前記液体の液位が前記管端開口よりも高いことを条件に、上記第１ステップの後、上記開閉バルブを閉じて上記熱処理炉を運転する第２ステップとを含むことを特徴とするタール除去装置を備えた熱処理炉の操業方法。
前記開閉バルブを開放して前記熱処理炉を運転する第１ステップと、
前記タール除去チャンバー内の前記液体の液位が前記管端開口よりも高いことを条件に、上記第１ステップの後、上記開閉バルブを閉じて上記熱処理炉を運転する第２ステップとを含むことを特徴とするタール除去装置を備えた熱処理炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱処理炉の排気に含まれるタールをより確実に除去することが可能な熱処理炉のタール除去装置と、当該装置を備えた熱処理炉を好適に操業することが可能な熱処理炉の操業方法に関する。
【背景技術】
【0002】
熱処理炉では、低圧力で処理を行うために真空ポンプが多く使用されており、そのような炉の一つとして、真空浸炭炉がある。例えば、タール分が発生する浸炭炉等に関する技術として、例えば特許文献１～５が知られている。特許文献１の「真空浸炭炉」は、被処理物を収容するための加熱室と、その加熱室に連通して当該加熱室内を真空排気する排気用配管と、この加熱室に連通して当該加熱室内に真空浸炭用ガスを導入する雰囲気ガス導入用配管を備え、上記加熱室内を真空排気状態で被処理物を導入して加熱した状態で、当該加熱室内に真空浸炭用ガスを導入しつつ、この加熱室内の圧力を一定に保つべく内部の雰囲気ガスを所要の流量で排気しながら被処理物を浸炭する真空浸炭炉において、上記雰囲気ガス導入用配管が上記加熱室の底部で開口する複数のガス噴出孔を有し、かつ、上記排気用配管が上記加熱室の天井部で開口する複数本の配管を有しているとともに、この排気用配管を炉外で冷却する冷却手段を備えて構成されている。
【0003】
特許文献２の「真空浸炭方法および装置」は、真空浸炭方法は、減圧雰囲気下で、炭化水素ガスを主たる炭素源として供給しながら被処理物に浸炭処理を行う。この時、供給する炭化水素ガスに浸炭処理に使用済みの炭化水素ガスを混合する。真空浸炭装置には、浸炭室から排出するガスを浸炭室へ再び循環させる再循環ラインを設けている。
【0004】
特許文献３の「真空浸炭炉の真空排気装置」は、炉体に接続した排気管路に、真空排気用のポンプとして、油回転ポンプとその前段側に設けたメカニカルブースタポンプとをそなえた真空浸炭炉の真空排気装置において、油回転ポンプ用の油をメカニカルブースタポンプの吸気側の排気管路内に供給する油供給装置を設けている。
【0005】
特許文献４の「Ｃ／Ｃ複合材の焼成方法及び焼成装置」は、焼成炉のチャンバ内に置かれる焼成用ケースにパイプを貫通させて取付け、炉外でパイプに電磁弁経由で水槽ポンプを接続する。これを排気除去装置として焼成時に前駆体から発生するガス化したタールを系外に吸引除去する。真空ポンプを有する圧力調整系が別にあるのでチャンバ内圧力よりも焼成ケース内の圧力を低く保てば、発生したタールはチャンバ内に洩れず、チャンバ内のタール付着が無くなる構成としている。
【0006】
特許文献５の「Ｃ／Ｃ複合材の焼成方法及び加圧焼成装置」は、加圧焼成炉のチャンバ内に置かれる焼成用ケースの開口に蓋を取付け、さらにこの蓋ににパイプを貫通させて取付け、炉外でこのパイプに電磁弁経由で水槽ポンプを接続する。これを排気除去装置として加圧焼成時に焼成用ケース中の前駆体から発生するガス化したタールを系外に吸引除去する。真空ポンプを有する圧力調整系が別にあるのでチャンバ内圧力よりも焼成ケース内の圧力を低く保てば、発生したタールはチャンバ内に洩れず、チャンバ内のタール付着が無くなる構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特許第４５３９９０４号公報
【特許文献2】特開２００５－２２０３９０号公報
【特許文献3】特開２００７－１７７３１２号公報
【特許文献4】特開平７－１０９１８０号公報
【特許文献5】特開平７－１０９１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
熱処理炉、例えば浸炭炉では、浸炭ガスが変質してタールとなり、炉内の雰囲気を真空ポンプで吸引して排気する際に、タールが排気バルブや真空ポンプに付着してしまう。このため、排気バルブが閉止できなくなったり、真空ポンプの動作が悪くなったり、さらには排気の流路が狭くなるなどして、排気性能が低下してしまう場合があった。このようにタールが発生する処理と真空ポンプの組み合わせでは課題があった。
【0009】
特許文献１や特許文献２が開示している装置や方法では、タール発生の抑制は不確実であり、また温度管理装置を必要とするなど、コストが嵩んでしまうという課題があった。
【0010】
特許文献３では、油供給装置により、真空ポンプの上流から流した油にタールを吸収させて排気させている。特許文献４及び５では、水封ポンプを用い、水封用の水にタールを溶け込ませ、その水を外部に取り出して廃棄するようにしている。
【0011】
しかしながら、排ガスに含まれるタールを十分に除去することはできないという課題があった。
【0012】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、熱処理炉の排気に含まれるタールを、真空ポンプよりも上流側で、より確実に除去することが可能な熱処理炉のタール除去装置と、当該装置を備えた熱処理炉を好適に操業することが可能な熱処理炉の操業方法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】
【0013】
本発明にかかる熱処理炉のタール除去装置は、熱処理炉に接続された炉側排ガス管と、真空ポンプに接続された排気管と、上記炉側排ガス管及び上記排気管と連通されているタール除去チャンバーとを備え、上記炉側排ガス管及び上記排気管のうちの一方は、上記タール除去チャンバー内に挿入され、挿入された管端開口が、該タール除去チャンバーの底面に対し、間隔を空けて対向され、上記タール除去チャンバー内には、上記管端開口よりも高い位置まで液体が充填されていることを特徴とする。
【0014】
前記管端開口は、櫛歯状に形成されていることを特徴とする。
【0015】
前記管端開口は、網目状構造を有することを特徴とする。
【0016】
前記タール除去チャンバーは、前記排気管の前記管端開口よりも高い位置に、前記液体の液位の上昇を規制する液体流出孔と、前記液体流出孔よりも低い位置に、前記液体を該タール除去チャンバー内に導入する液体導入孔とを備え、上記液体流出孔と上記液体導入孔は、該液体流出孔からの液体を収容する液体収容部及び該液体収容部から該液体導入孔へ液体を循環させる循環ポンプを有する送液管で接続されていることを特徴とする。
【0017】
前記タール除去チャンバーは、前記管端開口よりも低い位置に、該タール除去チャンバーから前記液体を排出する排出孔を備えていることを特徴とする。
【0018】
前記炉側排ガス管と前記排気管との間には、開閉バルブで開放されて、前記タール除去チャンバーを迂回するバイパス管が設けられていることを特徴とする。
【0019】
前記排気管には、前記タール除去チャンバーの下流側に、二次捕集部材及び／または液体飛散防止部材が設けられていることを特徴とする。
【0020】
前記二次捕集部材及び／または前記液体飛散防止部材に前記液体を掛け流す液体供給部を備えていることを特徴とする。
【0021】
本発明に係るタール除去装置を備えた熱処理炉の操業方法は、上記熱処理炉のタール除去装置を備えた熱処理炉であって、前記タール除去チャンバー内の前記液体の液位を前記管端開口よりも低くして前記熱処理炉を運転する第１ステップと、該第１ステップの後、上記タール除去チャンバー内の上記液体の液位を上記管端開口よりも高くして上記熱処理炉を運転する第２ステップとを含むことを特徴とする。
【0022】
また、本発明に係るタール除去装置を備えた熱処理炉の操業方法は、上記熱処理炉のタール除去装置を備えた熱処理炉であって、前記開閉バルブを開放して前記熱処理炉を運転する第１ステップと、前記タール除去チャンバー内の前記液体の液位が前記管端開口よりも高いことを条件に、上記第１ステップの後、上記開閉バルブを閉じて上記熱処理炉を運転する第２ステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0023】
本発明にかかる熱処理炉のタール除去装置にあっては、熱処理炉の排気に含まれるタールを、真空ポンプよりも上流側で、より確実に除去することができ、また、本発明にかかるタール除去装置を備えた熱処理炉の操業方法にあっては、タール除去装置を備えていても、熱処理炉を好適に操業することができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明に係る熱処理炉のタール除去装置の好適な一実施形態を示す断面図である。
【図2】本発明に係る熱処理炉のタール除去装置の変形例を示す断面図である。
【図3】本発明に係る熱処理炉のタール除去装置の他の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下に、本発明にかかる熱処理炉のタール除去装置の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【0026】
本実施形態に係る熱処理炉のタール除去装置は、図１に示すように、熱処理炉、例えば浸炭炉（不図示）と接続された炉側排ガス管１と、排気バルブ（不図示）が設けられ、真空ポンプ（不図示）に接続された排気管２と、炉側排ガス管１及び排気管２が連通され、内部に液体としての油４が充填されるタール除去チャンバー３とを備えて構成されている。
【0027】
また、タール除去チャンバー３内の油４の液位（高さ）を所定液位に維持する油循環装置５が備えられている。
【0028】
タール除去チャンバー３は、上下方向へ縦向きに配置される中空の円筒体６と、円筒体６の上端及び下端を各々塞ぐ上蓋体７及び底蓋体８とを有している。タール除去チャンバー３内には、底蓋体８側から上方に向けて油４が貯留される。
【0029】
タール除去チャンバー３の円筒体６には、その周側部に、浸炭炉からの排ガスＥａが流通される炉側排ガス管１が接続され、この炉側排ガス管１からタール除去チャンバー３内に排ガスＥａが導入される。
【0030】
他方、タール除去チャンバー３の上蓋体７には、排気管２が貫通され、排気管２の下端となる管端開口２ａは、タール除去チャンバー３内で、炉側排ガス管１の接続位置よりも低い位置に、底蓋体８に対しそれより上方向へ間隔を空けて配置されている。
【0031】
タール除去チャンバー３内に充填される油４は、当該管端開口２ａよりも高く、炉側排ガス管１の接続位置よりも低い高さ位置まで充填される。
【0032】
図示例では、浸炭炉からの排ガスＥａは、炉側排ガス管１内を下向きに流れてタール除去チャンバー３内に流入し、また、真空ポンプで吸引される排気Ｅｂは、排気管２内を上向きに流れるようになっている。
【0033】
タール除去チャンバー３は、円筒体６が外管となり、排気管２が内管となる二重管構造で構成され、炉側排ガス管１から排出される排ガスＥａは、円筒体６と排気管２との間の空間に充満される。
【0034】
管端開口２ａには、それより上方へ向けて窪む凹部２ｂが当該管端開口２ａの周方向全周に亘り複数設けられ、これにより、管端開口２ａは、所謂櫛歯状に形成されている。
【0035】
排気管２内には、図示したように、排気Ｅｂの排出方向であるタール除去チャンバー３の下流側、すなわち管端開口２ａよりも上方に、二次捕集部材としてのデミスター９と、液体飛散防止部材としてのバッフルプレート１０とを設けることも可能である。
【0036】
デミスター９は、排気管２内を排気Ｅｂと共に排出される油４や当該排気Ｅｂに残存するタールを、排気Ｅｂ中から分離除去する目的で設けられており、例えば、鉄やステンレス、真鍮などを細長い線状に加工して集成した部材で構成される。
【0037】
バッフルプレート１０は、管端開口２ａとデミスター９との間に、互いに高さを違えて複数枚（図示例では２枚）設けられている。
【0038】
各バッフルプレート１０は、排気管２の内部を部分的に塞ぐように、排気管２の内面から当該排気管２の内方へ迫り出すように設けられると共に、上下のバッフルプレート２同士は、重なり合わないように配置されている。
【0039】
バッフルプレート１０は、排気管２内を排気Ｅｂと共に排出される油４、タール分を含む油４を付着させて、タール除去チャンバー３内に滴下回収する目的で設けられている。
【0040】
タール除去チャンバー３の円筒体６の外周には、オーバーフロー孔６ａ、給油孔６ｂ及び排出孔６ｃが設けられている。そして、排出孔６ｃに接続される配管には、開閉弁１７が設けられている。
【0041】
オーバーフロー孔６ａは、タール除去チャンバー３内から余剰な油４を排出する孔であり、オーバーフロー孔６ａの高さにより、タール除去チャンバー３内に充填可能な油４の油面の高さが設定されている。オーバーフロー孔６ａは、管端開口２ａよりも高い位置に設けられ、油４の液位の上昇を規制するための液体流出孔に相当する。
【0042】
給油孔６ｂは、オーバーフロー孔６ａよりも低い位置に設けられている。給油孔６ｂは、タール除去チャンバー３内に油４を供給するための孔であり、油４をタール除去チャンバー３内に導入する液体導入孔に相当する。
【0043】
排出孔６ｃは、排気管２の管端開口２ａよりも低い位置に設けられている。排出孔６ｃは、油４の油面の高さを下げるために、タール除去チャンバー３から油４を排出するための孔である。
【0044】
管端開口２ａよりも低い位置に設けられている排出孔６ｃから油４を排出すると、油４の油面の高さが排出孔６ｃの高さ位置（管端開口２ａよりも低い高さ位置）Ｈ１まで下がるので、管端開口２ａを、タール除去チャンバー３内の油４上方に露出させることができる。
【0045】
排出孔６ｃは、油４の油面の高さを下げるときに、開閉バルブ１７を作動させて開かれ、常時は閉止されている。
【0046】
オーバーフロー孔６ａと給油孔６ｂとは、オーバーフロー孔６ａからの油４を収容する油収容容器１２及び油収容容器１２から給油孔６ｂへ油４を循環させる循環ポンプ１１が組み込まれた送液管としての送油管１３で接続されている。
【0047】
循環ポンプ１１により循環される油４は、送油管１３を介して、給油孔６ｂからタール除去チャンバー３内に導入され、タール除去チャンバー３内でオーバーフロー孔６ａの高さを超えた余剰な油４は、オーバーフロー孔６ａから排出されて、送油管１３を介して、油収容容器１２に回収される。
【0048】
すなわち、送油管１３を介してタール除去チャンバー３に接続した循環ポンプ１１及び油収容容器１２を備える油循環装置５は、油４を循環させながら、タール除去チャンバー３内の油４の油面の高さをオーバーフロー孔６ａの高さ位置（管端開口２ａよりも高い位置）Ｈ２に保ち、管端開口２ａが油４の中に浸されている状態を維持するようになっている。
【0049】
図示していないけれども、排出孔６ｃは、別途送油管１３により、油収容容器１２に接続するようにしてもよい。
【0050】
本実施形態に係る熱処理炉のタール除去装置及びこれを備えた熱処理炉の操業方法について説明する。
【0051】
熱処理炉の一例である浸炭炉の操業を開始する立ち上げ時など、真空ポンプにより炉内雰囲気を吸引排気することが行われる。
【0052】
立ち上げ時の炉内雰囲気には、タールが含まれていないため、タール除去チャンバー３内で油４に炉内雰囲気の排気Ｅｃを通過させる必要は無く、通過させると却って、油分を含んだ排気Ｅｃが真空ポンプに吸引されたり、真空ポンプの負荷が増して排気処理に時間がかかるという不都合がある。
【0053】
そこで本実施形態では、浸炭炉の立ち上げ時などに炉内雰囲気の排気Ｅｃを吸引排気するときは、排出孔６ｃを開いて、タール除去チャンバー３内の油４の油面の高さ位置を、管端開口２ａよりも低い高さ位置Ｈ１に下げ、これにより排気管２の管端開口２ａを油面上方に露出させて、真空ポンプを作動し浸炭炉を運転する（第１ステップ）。
【0054】
これにより、炉内雰囲気の排気Ｅｃは、油４を通過することなく、真空ポンプへ向けて素早く流通される。
【0055】
他方、第１ステップの後に続く、浸炭炉での浸炭処理では、排出孔６ｃを閉止した状態で循環ポンプ１１を稼働し、タール除去チャンバー３内の油４の油面の高さ位置を、管端開口２ａよりも高い高さ位置Ｈ２に上げ、これにより排気管２の管端開口２ａを油４中に沈めて、浸炭炉を運転する（第２ステップ）。
【0056】
第２ステップでは、炉側排ガス管１からタール除去チャンバー３内に進入した排ガスＥａは、真空ポンプからの負圧によって油４中に引き込まれ、油４にバブリングを生じさせる。このバブリング作用によって、浸炭処理で発生した排ガスＥａ中のタールが油４に溶け込み回収されて除去される。
【0057】
油４中を通過した排ガスＥａは、タールがほぼ除去された排気Ｅｂとして、タール除去チャンバー３から排気管２へと流入する。
【0058】
排気管２に流入した排気Ｅｂは、バッフルプレート１０及びデミスター９により、油（タール分を含む油もある）４が除去され、排気バルブを介して真空ポンプ側へ送られる。
【0059】
本実施形態にかかる熱処理炉のタール除去装置にあっては、排気管２がタール除去チャンバー３内に挿入され、その管端開口２ａが、タール除去チャンバー３の底面をなす底蓋体８から間隔を空けて、タール除去チャンバー３内の油４の中に沈められている。
【0060】
炉側排ガス管１からタール除去チャンバー３を通過して排気管２に至る排ガスＥａは、必ずタール除去チャンバー３内の油４の中を流通するので、この油４によって、浸炭炉から排出される排ガスＥａに含まれるタールを除去することができる。
【0061】
タール除去チャンバー３内では、浸炭炉からの排ガスＥａにより油４がバブリングされて撹拌されるので、効率よくタールを除去することができる。これにより、排気バルブや真空ポンプにタールが付着することを抑制することができる。
【0062】
油４の中に挿入されている管端開口２ａは、櫛歯状に形成されているので、バブリングで発生する気泡を分解して排ガスＥａ中のタールと油４との接触を促進でき、これによりタールの回収率を格段に高めることができる。
【0063】
具体的には、管端開口２ａが平坦であると、バブリングを生じる排ガスＥａは、大きな気泡となってかつ間欠的に油４中を通過することとなり、このために排ガスＥａの流れに脈動が生じてしまって、浸炭炉の炉内圧力が安定しなくなってしまう。
【0064】
この点を考慮し、本実施形態では、管端開口２ａを、多数の隙間（凹部２ｂ）を有する櫛歯状としたことにより、排ガスＥａの気泡が細かく連続的に発生して油４中を通過することができ、排ガスＥａの脈動を抑制できて炉内圧力を安定させることができ、油４の撹拌作用も促進できて、タールの除去効率を向上することができる。
【0065】
管端開口２ａは、櫛歯状に形成することに代えて、網目状構造を有するように構成してもよい。あるいは、櫛歯状に形成することに加えて、網目状構造を有するように構成してもよい。図示しないけれども、網目状構造は、管端開口２ａに金網などのメッシュ材を設けることで構成される。「網目状」は、「多孔状」を含む意味である。網目状構造を備えることでも、櫛歯状の場合と同様にして、タールの回収率を高めることができる。
【0066】
タール除去チャンバー３では、管端開口２ａよりも高い位置に設けられたオーバーフロー孔６ａと、オーバーフロー孔６ａよりも低い位置に設けられた給油孔６ｂとが、油収容容器１２及び循環ポンプ１１を有する送油管１３によって接続されているので、油収容容器１２の油４を、循環ポンプ１１により給油孔６ｂからタール除去チャンバー３内に導入しつつ、タール除去チャンバー３内の油４の油面の高さを、オーバーフロー孔６ａの高さＨ２に保つことができる。これにより、管端開口２ａが油４の油面から露出してしまうことを防止することができる。
【0067】
なお、このような循環ポンプ１１を用いず、油４をタール除去チャンバー３内に溜めたままであっても必要な作用を得ることができる。さらには、大量の油４を使って循環させることにより、汚れた油を交換するまでのメンテナンス期間を長くすることもできる。
【0068】
タール除去チャンバー３は、管端開口２ａよりも低い位置に、タール除去チャンバー３内から油４を排出する排出孔６ｃを備えていて、排出孔６ｃから油４を排出することによりいつでも、管端開口２ａを油４から露出させることができる。
【0069】
このため、浸炭炉内の炉内雰囲気を排気する場合で、タールを除去する必要がないときには、炉内雰囲気の排気Ｅｃを、油４の中に流通させることなく、円滑に排出することができる。
【0070】
従って、本実施形態に係る熱処理炉の操業方法では、タール除去装置を備えていても、運転ステップに応じて、浸炭炉の排気時間が延長されることなく操業することができる。
【0071】
排気管２には、排気Ｅｂの排出方向下流側に、デミスター９及びバッフルプレート１０が設けられているので、タール除去チャンバー３内からの排気Ｅｂに含まれる油分や残存するタールをデミスター９及びバッフルプレート１０でさらに取り除くことができる。
【0072】
本実施形態に係る熱処理炉のタール除去装置を備えた浸炭炉の操業では、タール除去チャンバー３内の油４を、浸炭炉から排出される排ガスによってバブリングすることにより、効率よくタールを除去することができ、排気バルブや真空ポンプにタールが付着することを抑制することができる。
【0073】
図２には、上記実施形態の変形例が示されている。上記実施形態においては、浸炭炉の操業を開始する立ち上げ時など、排気Ｅｃにタールが含まれていないときには、排出孔６ｃからタール除去チャンバー３内の油４を排出して、排気管２の管端開口２ａを油４中から露出させる例について説明したが、これに限られるものではない。
【0074】
例えば、タール除去チャンバー３の円筒体６を下方に移動させたり、あるいは排気管２を上方に移動させることにより、管端開口２ａを油４中から露出させるようにしてもよい。
【0075】
他方、図２に示すように、タール除去チャンバー３の外部において、炉側排ガス管１と排気管２との間に、開閉バルブ１４で開放されて、タール除去チャンバー３を迂回するバイパス管１５を設けるようにしてもよい。
【0076】
バイパス管１５と開閉バルブ１４を備えた構成では、浸炭炉の操業方法において、管端開口２ａに対する油４の液位を問わずに、好ましくは管端開口２ａに対する油４の液位が高い状態として、第１ステップでは、開閉バルブ１４を開放して浸炭炉を運転し、その後の第２ステップでは、タール除去チャンバー３内の油４の液位が管端開口２ａよりも高いことを条件に、開閉バルブ１４を閉じて浸炭炉を運転する。
【0077】
すなわち、開閉バルブ１４を開閉する操作だけで済み、第１ステップから第２ステップにわたり管端開口２ａを油４中に沈めたままの状態に維持できて、油４の液位を変更して管端開口２ａを油４中に出し入れする操作を不要にすることができる。従って、上記第１ステップから第２ステップへ、容易かつ短時間に移行することができ、浸炭炉の操業を円滑化することができる。第１ステップで、必ずしも管端開口２ａが油４中に沈められている必要はない。
【0078】
図３には、他の変形例が示されている。本変形例は、排気管２内に、デミスター９及びバッフルプレート１０よりも排気Ｅｂの排出方向下流側に配置して、これらデミスター９及びバッフルプレートに油を掛け流して洗浄するための液体供給部としてシャワー１６が設けられている。油は、タール除去チャンバー３内の油４と同じものが用いられる。
【0079】
シャワー１６の配管は、図示しないけれども、下端が開放され、上部はＬ字状に屈曲されて、排気管２の外部へと引き出されている。
【0080】
シャワー１６からデミスター９及びバッフルプレート１０に油４を噴霧することにより、これらデミスター９及びバッフルプレート１０に付着した油分やタール分を除去することができる。
【0081】
シャワー１６は、タール除去チャンバー３の上方に配置されているので、噴霧した油４はタール除去チャンバー３内に滴下され、タール除去チャンバー３内の油４と一緒に取り扱って、廃棄するなどの処理を行うことができる。
【0082】
上記実施形態においては、タール除去チャンバー３に関し、円筒体６に炉側排ガス管１を接続し、上蓋体７を貫通させて排気管２を接続する例について説明したが、接続関係を入れ替えて、円筒体６に排気管２を接続し、上蓋体７を貫通させて炉側排ガス管１を接続するようにし、炉側排ガス管１の管端開口を油４中に沈めて配置するようにしてもよい。
【0083】
上記実施形態においては、排ガスＥａに含まれるタールを除去するための液体として油４を例に挙げて説明したが、これに限らず、タールを除去可能な液体であればどのようなものであってもよい。
【0084】
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。
【符号の説明】
【0085】
１ 炉側排ガス管
２ 排気管
２ａ 管端開口
２ｂ 凹部
３ タール除去チャンバー
４ 油
５ 油循環装置
６ 円筒体
６ａ オーバーフロー孔
６ｂ 給油孔
６ｃ 排出孔
７ 上蓋体
８ 底蓋体
９ デミスター
１０ バッフルプレート
１１ 循環ポンプ
１２ 油収容容器
１３ 送油管
１４ 開閉バルブ
１５ バイパス管
１６ シャワー
１７ 開閉弁
Ｅａ 排ガス
Ｅｂ 排気
Ｅｃ 炉内雰囲気の排気
２ 排気管
２ａ 管端開口
２ｂ 凹部
３ タール除去チャンバー
４ 油
５ 油循環装置
６ 円筒体
６ａ オーバーフロー孔
６ｂ 給油孔
６ｃ 排出孔
７ 上蓋体
８ 底蓋体
９ デミスター
１０ バッフルプレート
１１ 循環ポンプ
１２ 油収容容器
１３ 送油管
１４ 開閉バルブ
１５ バイパス管
１６ シャワー
１７ 開閉弁
Ｅａ 排ガス
Ｅｂ 排気
Ｅｃ 炉内雰囲気の排気
【図1】
【図2】
【図3】
【手続補正書】
【提出日】2021-07-16
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱処理炉に接続された炉側排ガス管と、真空ポンプに接続された排気管と、上記炉側排ガス管及び上記排気管と連通されているタール除去チャンバーとを備え、
上記炉側排ガス管及び上記排気管のうちの一方は、上記タール除去チャンバー内に挿入され、挿入された管端開口が、該タール除去チャンバーの底面に対し、間隔を空けて対向され、
前記タール除去チャンバーは、前記排気管の前記管端開口よりも高い位置に、前記液体の液位の上昇を規制する液体流出孔を備え、
上記タール除去チャンバー内には、上記管端開口よりも高い位置まで液体が充填されていることを特徴とする熱処理炉のタール除去装置。
上記炉側排ガス管及び上記排気管のうちの一方は、上記タール除去チャンバー内に挿入され、挿入された管端開口が、該タール除去チャンバーの底面に対し、間隔を空けて対向され、
前記タール除去チャンバーは、前記排気管の前記管端開口よりも高い位置に、前記液体の液位の上昇を規制する液体流出孔を備え、
上記タール除去チャンバー内には、上記管端開口よりも高い位置まで液体が充填されていることを特徴とする熱処理炉のタール除去装置。
【請求項2】
熱処理炉に接続された炉側排ガス管と、真空ポンプに接続された排気管と、上記炉側排ガス管及び上記排気管と連通されているタール除去チャンバーとを備え、
上記炉側排ガス管及び上記排気管のうちの一方は、上記タール除去チャンバー内に挿入され、挿入された管端開口が、該タール除去チャンバーの底面に対し、間隔を空けて対向され、
前記タール除去チャンバーは、前記排気管の前記管端開口よりも高い位置に、前記液体の液位の上昇を規制する液体流出孔と、前記液体流出孔よりも低い位置に、前記液体を該タール除去チャンバー内に導入する液体導入孔とを備え、
上記タール除去チャンバー内には、上記管端開口よりも高い位置まで液体が充填されていることを特徴とする熱処理炉のタール除去装置。
上記炉側排ガス管及び上記排気管のうちの一方は、上記タール除去チャンバー内に挿入され、挿入された管端開口が、該タール除去チャンバーの底面に対し、間隔を空けて対向され、
前記タール除去チャンバーは、前記排気管の前記管端開口よりも高い位置に、前記液体の液位の上昇を規制する液体流出孔と、前記液体流出孔よりも低い位置に、前記液体を該タール除去チャンバー内に導入する液体導入孔とを備え、
上記タール除去チャンバー内には、上記管端開口よりも高い位置まで液体が充填されていることを特徴とする熱処理炉のタール除去装置。
【請求項3】
熱処理炉に接続された炉側排ガス管と、真空ポンプに接続された排気管と、上記炉側排ガス管及び上記排気管と連通されているタール除去チャンバーとを備え、
上記炉側排ガス管及び上記排気管のうちの一方は、上記タール除去チャンバー内に挿入され、挿入された管端開口が、該タール除去チャンバーの底面に対し、間隔を空けて対向され、
前記タール除去チャンバーは、前記排気管の前記管端開口よりも高い位置に、前記液体の液位の上昇を規制する液体流出孔と、前記液体流出孔よりも低い位置に、前記液体を該タール除去チャンバー内に導入する液体導入孔とを備え、
上記液体流出孔と上記液体導入孔は、該液体流出孔からの液体を収容する液体収容部及び該液体収容部から該液体導入孔へ液体を循環させる循環ポンプを有する送液管で接続され、
上記タール除去チャンバー内には、上記管端開口よりも高い位置まで液体が充填されていることを特徴とする熱処理炉のタール除去装置。
上記炉側排ガス管及び上記排気管のうちの一方は、上記タール除去チャンバー内に挿入され、挿入された管端開口が、該タール除去チャンバーの底面に対し、間隔を空けて対向され、
前記タール除去チャンバーは、前記排気管の前記管端開口よりも高い位置に、前記液体の液位の上昇を規制する液体流出孔と、前記液体流出孔よりも低い位置に、前記液体を該タール除去チャンバー内に導入する液体導入孔とを備え、
上記液体流出孔と上記液体導入孔は、該液体流出孔からの液体を収容する液体収容部及び該液体収容部から該液体導入孔へ液体を循環させる循環ポンプを有する送液管で接続され、
上記タール除去チャンバー内には、上記管端開口よりも高い位置まで液体が充填されていることを特徴とする熱処理炉のタール除去装置。
【請求項4】
前記管端開口は、櫛歯状に形成されていることを特徴とする請求項１～３いずれかの項に記載の熱処理炉のタール除去装置。
【請求項5】
前記管端開口は、網目状構造を有することを特徴とする請求項１～４いずれかの項に記載の熱処理炉のタール除去装置。
【請求項6】
前記タール除去チャンバーは、前記管端開口よりも低い位置に、該タール除去チャンバーから前記液体を排出する排出孔を備えていることを特徴とする請求項１～５いずれかの項に記載の熱処理炉のタール除去装置。
【請求項7】
前記排気管には、前記タール除去チャンバーの下流側に、二次捕集部材及び／または液体飛散防止部材が設けられていることを特徴とする請求項１～６いずれかの項に記載の熱処理炉のタール除去装置。
【請求項8】
前記二次捕集部材及び／または前記液体飛散防止部材に前記液体を掛け流す液体供給部を備えていることを特徴とする請求項７に記載の熱処理炉のタール除去装置。
【請求項9】
前記炉側排ガス管と前記排気管との間には、開閉バルブで開放されて、前記タール除去チャンバーを迂回するバイパス管が設けられていることを特徴とする請求項１～８いずれかの項に記載の熱処理炉のタール除去装置。
【請求項10】
熱処理炉に接続された炉側排ガス管と、真空ポンプに接続された排気管と、上記炉側排ガス管及び上記排気管と連通されているタール除去チャンバーとを備え、
上記炉側排ガス管及び上記排気管のうちの一方は、上記タール除去チャンバー内に挿入され、挿入された管端開口が、該タール除去チャンバーの底面に対し、間隔を空けて対向され、
上記タール除去チャンバー内には、上記管端開口よりも高い位置まで液体が充填され、
前記炉側排ガス管と前記排気管との間には、開閉バルブで開放されて、前記タール除去チャンバーを迂回するバイパス管が設けられていることを特徴とする熱処理炉のタール除去装置。
上記炉側排ガス管及び上記排気管のうちの一方は、上記タール除去チャンバー内に挿入され、挿入された管端開口が、該タール除去チャンバーの底面に対し、間隔を空けて対向され、
上記タール除去チャンバー内には、上記管端開口よりも高い位置まで液体が充填され、
前記炉側排ガス管と前記排気管との間には、開閉バルブで開放されて、前記タール除去チャンバーを迂回するバイパス管が設けられていることを特徴とする熱処理炉のタール除去装置。
【請求項11】
請求項１～９いずれかの項に記載の熱処理炉のタール除去装置を備えた熱処理炉であって、
前記タール除去チャンバー内の前記液体の液位を前記管端開口よりも低くして前記熱処理炉を運転する第１ステップと、
該第１ステップの後、上記タール除去チャンバー内の上記液体の液位を上記管端開口よりも高くして上記熱処理炉を運転する第２ステップとを含むことを特徴とするタール除去装置を備えた熱処理炉の操業方法。
前記タール除去チャンバー内の前記液体の液位を前記管端開口よりも低くして前記熱処理炉を運転する第１ステップと、
該第１ステップの後、上記タール除去チャンバー内の上記液体の液位を上記管端開口よりも高くして上記熱処理炉を運転する第２ステップとを含むことを特徴とするタール除去装置を備えた熱処理炉の操業方法。
【請求項12】
熱処理炉に接続された炉側排ガス管と、真空ポンプに接続された排気管と、上記炉側排ガス管及び上記排気管と連通されているタール除去チャンバーとを備え、
上記炉側排ガス管及び上記排気管のうちの一方は、上記タール除去チャンバー内に挿入され、挿入された管端開口が、該タール除去チャンバーの底面に対し、間隔を空けて対向され、
上記タール除去チャンバー内には、上記管端開口よりも高い位置まで液体が充填され、
前記炉側排ガス管と前記排気管との間には、開閉バルブで開放されて、前記タール除去チャンバーを迂回するバイパス管が設けられている熱処理炉のタール除去装置を備えた熱処理炉であって、
前記開閉バルブを開放して前記熱処理炉を運転する第１ステップと、
前記タール除去チャンバー内の前記液体の液位が前記管端開口よりも高いことを条件に、上記第１ステップの後、上記開閉バルブを閉じて上記熱処理炉を運転する第２ステップとを含むことを特徴とするタール除去装置を備えた熱処理炉の操業方法。
上記炉側排ガス管及び上記排気管のうちの一方は、上記タール除去チャンバー内に挿入され、挿入された管端開口が、該タール除去チャンバーの底面に対し、間隔を空けて対向され、
上記タール除去チャンバー内には、上記管端開口よりも高い位置まで液体が充填され、
前記炉側排ガス管と前記排気管との間には、開閉バルブで開放されて、前記タール除去チャンバーを迂回するバイパス管が設けられている熱処理炉のタール除去装置を備えた熱処理炉であって、
前記開閉バルブを開放して前記熱処理炉を運転する第１ステップと、
前記タール除去チャンバー内の前記液体の液位が前記管端開口よりも高いことを条件に、上記第１ステップの後、上記開閉バルブを閉じて上記熱処理炉を運転する第２ステップとを含むことを特徴とするタール除去装置を備えた熱処理炉の操業方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0013】
本発明にかかる熱処理炉のタール除去装置は、熱処理炉に接続された炉側排ガス管と、真空ポンプに接続された排気管と、上記炉側排ガス管及び上記排気管と連通されているタール除去チャンバーとを備え、上記炉側排ガス管及び上記排気管のうちの一方は、上記タール除去チャンバー内に挿入され、挿入された管端開口が、該タール除去チャンバーの底面に対し、間隔を空けて対向され、前記タール除去チャンバーは、前記排気管の前記管端開口よりも高い位置に、前記液体の液位の上昇を規制する液体流出孔を備え、上記タール除去チャンバー内には、上記管端開口よりも高い位置まで液体が充填されていることを特徴とする。あるいは、本発明にかかる熱処理炉のタール除去装置は、熱処理炉に接続された炉側排ガス管と、真空ポンプに接続された排気管と、上記炉側排ガス管及び上記排気管と連通されているタール除去チャンバーとを備え、上記炉側排ガス管及び上記排気管のうちの一方は、上記タール除去チャンバー内に挿入され、挿入された管端開口が、該タール除去チャンバーの底面に対し、間隔を空けて対向され、前記タール除去チャンバーは、前記排気管の前記管端開口よりも高い位置に、前記液体の液位の上昇を規制する液体流出孔と、前記液体流出孔よりも低い位置に、前記液体を該タール除去チャンバー内に導入する液体導入孔とを備え、上記タール除去チャンバー内には、上記管端開口よりも高い位置まで液体が充填されていることを特徴とする。もしくは、本発明にかかる熱処理炉のタール除去装置は、熱処理炉に接続された炉側排ガス管と、真空ポンプに接続された排気管と、上記炉側排ガス管及び上記排気管と連通されているタール除去チャンバーとを備え、上記炉側排ガス管及び上記排気管のうちの一方は、上記タール除去チャンバー内に挿入され、挿入された管端開口が、該タール除去チャンバーの底面に対し、間隔を空けて対向され、前記タール除去チャンバーは、前記排気管の前記管端開口よりも高い位置に、前記液体の液位の上昇を規制する液体流出孔と、前記液体流出孔よりも低い位置に、前記液体を該タール除去チャンバー内に導入する液体導入孔とを備え、上記液体流出孔と上記液体導入孔は、該液体流出孔からの液体を収容する液体収容部及び該液体収容部から該液体導入孔へ液体を循環させる循環ポンプを有する送液管で接続され、上記タール除去チャンバー内には、上記管端開口よりも高い位置まで液体が充填されていることを特徴とする。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0020】
前記二次捕集部材及び／または前記液体飛散防止部材に前記液体を掛け流す液体供給部を備えていることを特徴とする。前記炉側排ガス管と前記排気管との間には、開閉バルブで開放されて、前記タール除去チャンバーを迂回するバイパス管が設けられていることを特徴とする。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0021】
本発明にかかる熱処理炉のタール除去装置は、熱処理炉に接続された炉側排ガス管と、真空ポンプに接続された排気管と、上記炉側排ガス管及び上記排気管と連通されているタール除去チャンバーとを備え、上記炉側排ガス管及び上記排気管のうちの一方は、上記タール除去チャンバー内に挿入され、挿入された管端開口が、該タール除去チャンバーの底面に対し、間隔を空けて対向され、上記タール除去チャンバー内には、上記管端開口よりも高い位置まで液体が充填され、前記炉側排ガス管と前記排気管との間には、開閉バルブで開放されて、前記タール除去チャンバーを迂回するバイパス管が設けられていることを特徴とする。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0022】
本発明に係るタール除去装置を備えた熱処理炉の操業方法は、上記熱処理炉のタール除去装置を備えた熱処理炉であって、前記タール除去チャンバー内の前記液体の液位を前記管端開口よりも低くして前記熱処理炉を運転する第１ステップと、該第１ステップの後、上記タール除去チャンバー内の上記液体の液位を上記管端開口よりも高くして上記熱処理炉を運転する第２ステップとを含むことを特徴とする。または、本発明に係るタール除去装置を備えた熱処理炉の操業方法は、熱処理炉に接続された炉側排ガス管と、真空ポンプに接続された排気管と、上記炉側排ガス管及び上記排気管と連通されているタール除去チャンバーとを備え、上記炉側排ガス管及び上記排気管のうちの一方は、上記タール除去チャンバー内に挿入され、挿入された管端開口が、該タール除去チャンバーの底面に対し、間隔を空けて対向され、上記タール除去チャンバー内には、上記管端開口よりも高い位置まで液体が充填され、前記炉側排ガス管と前記排気管との間には、開閉バルブで開放されて、前記タール除去チャンバーを迂回するバイパス管が設けられている熱処理炉のタール除去装置を備えた熱処理炉であって、前記開閉バルブを開放して前記熱処理炉を運転する第１ステップと、前記タール除去チャンバー内の前記液体の液位が前記管端開口よりも高いことを条件に、上記第１ステップの後、上記開閉バルブを閉じて上記熱処理炉を運転する第２ステップとを含むことを特徴とする。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0023】
本発明にかかる熱処理炉のタール除去装置にあっては、熱処理炉の排気に含まれるタールを、真空ポンプよりも上流側で、より確実に除去することができ、また、本発明にかかるタール除去装置を備えた熱処理炉の操業方法にあっては、タール除去装置を備えていても、熱処理炉を好適に操業することができる。特に、タール除去チャンバーは、排気管の管端開口よりも高い位置に、液体の液位の上昇を規制する液体流出孔を備えていて、タール除去チャンバー内に充填可能な液体の高さを設定でき、タール除去チャンバーから余剰な液体を排出できる。