废气处理方法及废气处理装置

摘要

本发明提供一种废气处理方法及废气处理装置，其能够抑制NOX的产生，并能使用较少的燃料来处理第一废气及第二废气。本发明的废气处理方法包括：第一燃烧工序，用于处理第一废气，该第一废气排自在惰性气氛中对纤维状物质进行碳化的碳化炉及进行石墨化的石墨化炉；和第二燃烧工序，用于处理第二废气，该第二废气排自在空气气氛中对纤维状物质进行耐燃化的耐燃化炉。在第一燃烧工序中，在氧比为0.8以下的低氧比下进行所述第一废气的燃烧。在所述第二燃烧工序中，利用从所述第一燃烧工序中排出的第三废气的显热和潜热，进行所述第二废气的燃烧。

权利要求

1.一种废气处理方法，包括：第一燃烧工序，用于处理第一废气，该第一废气排自在惰性气氛中对纤维状物质进行碳化的碳化炉及进行石墨化的石墨化炉；和第二燃烧工序，用于处理第二废气，该第二废气排自在空气气氛中对纤维状物质进行耐燃化的耐燃化炉，所述废气处理方法的特征在于，在所述第一燃烧工序中，在氧比为0.8以下的低氧比下进行所述第一废气的燃烧，在所述第二燃烧工序中，利用从所述第一燃烧工序中排出的第三废气的显热和潜热，进行所述第二废气的燃烧。

2.根据权利要求1所述的废气处理方法，其特征在于，在所述第一燃烧工序中，在1000～1600℃下进行所述第一废气的燃烧，在所述第二燃烧工序中，在700～1200℃下进行所述第二废气的燃烧。

3.一种废气处理装置，具备：

第一燃烧炉，用于处理第一废气；

第二燃烧炉，用于处理第二废气；

第一废气供给单元，用于向所述第一燃烧炉内供给所述第一废气；

第二废气供给单元，用于向所述第二燃烧炉内供给所述第二废气；和第一燃烧器，设置在所述第一燃烧炉上，

在所述第一燃烧炉的二次侧设置有所述第二燃烧炉，并且，所述第一燃烧炉的内部空间和所述第二燃烧炉的内部空间连通。

4.根据权利要求3所述的废气处理装置，其特征在于，所述第一燃烧炉及所述第二燃烧炉分别具有开口部，所述开口部之间在彼此相对的状态下接合。

5.根据权利要求4所述的废气处理装置，其特征在于，所述第一燃烧炉和所述第二燃烧炉中的至少一个具有用于限制所述开口部的开口面积的节流部。

6.根据权利要求3所述的废气处理装置，其特征在于，进一步具备连通管，所述连通管设置在所述第一燃烧炉和所述第二燃烧炉之间，并且用于连通该第一燃烧炉的内部空间和该第二燃烧炉的内部空间。

7.根据权利要求3～6中的任一项所述的废气处理装置，其特征在于，进一步具备设置在所述第二燃烧炉上的第二燃烧器。

8.根据权利要求3～6中的任一项所述的废气处理装置，其特征在于，进一步具备：第一温度计，用于测量所述第一燃烧炉内的温度；

第二温度计，用于测量所述第二燃烧炉内的温度；和控制部，用于控制所述第一燃烧器的燃烧量，

所述废气处理装置根据从所述第一温度计及所述第二温度计获得的温度来控制所述第一燃烧器的燃烧量。

9.根据权利要求7所述的废气处理装置，其特征在于，进一步具备：第一温度计，用于测量所述第一燃烧炉内的温度；

第二温度计，用于测量所述第二燃烧炉内的温度；和控制部，用于控制所述第一燃烧器及所述第二燃烧器的燃烧量，所述废气处理装置根据从所述第一温度计及所述第二温度计获得的温度来控制所述第一燃烧器及所述第二燃烧器的燃烧量。

10.根据权利要求3～9中的任一项所述的废气处理装置，其特征在于，将氧浓度为25～100体积％的富氧空气用作设置在所述第一燃烧炉上的所述第一燃烧器的助燃性气体。

11.根据权利要求3～10中的任一项所述的废气处理装置，其特征在于，所述第一废气供给单元为所述第一燃烧器，由所述第一燃烧器供给所述第一废气。

12.根据权利要求3～10中的任一项所述的废气处理装置，其特征在于，所述第一废气供给单元为设置在所述第一燃烧炉的炉壁上的第一吹入口，由所述第一吹入口供给所述第一废气。

13.根据权利要求3～12中的任一项所述的废气处理装置，其特征在于，所述第二废气供给单元为设置在所述第二燃烧炉的炉壁上的第二吹入口，所述第二吹入口被设置为能够从所述第二燃烧炉的内周壁的切线方向吹入所述第二废气。

14.根据权利要求3～13中的任一项所述的废气处理装置，其特征在于，在所述废气处理装置的后段进一步具备换热器，所述废气处理装置利用从所述第二燃烧炉中排出的废气的显热来对所述第二废气进行预热。

说明书

废气处理方法及废气处理装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种废气处理方法及废气处理装置。

[0002] 本申请基于2015年1月21日在日本申请的专利申请2015-009572号要求优先权，并在此援引其内容。

背景技术

[0003] 碳纤维由于其比强度、比模量、耐热性和耐化学品性等优异，因此被用作各种原材料的补强材料。一般而言，在制造碳纤维时，为了获得期望的特性，实施由多个工序组成的处理。例如，在将丙烯酸纤维用作碳纤维的前体的情况下，首先，通过在空气中以200～300℃的温度进行预氧化而获得耐燃纤维(耐燃化工序)。接着，通过在惰性气氛中以300～2000℃的温度进行碳化而获得碳纤维(碳化工序)。此外，在获得高弹性模量纤维时，在惰性气氛中以2000～3000℃的温度进行石墨化(石墨化工序)。

[0004] 但是，在进行耐燃化工序、碳化工序及石墨化工序的各工序时会产生废气。具体而言，碳化工序及石墨化工序由于在惰性气氛中进行，因此会产生将氮等惰性气体作为基础气体的、包含作为耐燃纤维的分解成分的氰化氢、氨、一氧化碳、二氧化碳、甲烷和焦油成分等的气体(以下，将由碳化工序及石墨化工序产生的废气定义为“第一废气”)(专利文献3)。

[0005] 同样，耐燃化工序由于在空气中进行，因此会产生将氧、氮和氩作为基础气体的、包含作为丙烯酸纤维的分解生成物的氰化氢、氨、一氧化碳、二氧化碳、甲烷和焦油成分等的气体(以下，将由耐燃化工序产生的废气定义为“第二废气”)(专利文献2、4)。

[0006] 如此，由耐燃化工序、碳化工序及石墨化工序产生的废气中包含氰化氢和氨等毒性高的气体。因此，需要用于使由上述工序产生的废气无害化的废气处理方法。

[0007] 作为现有的废气处理方法，已知有向一个处理炉(燃烧室)中吹入第一废气和第二废气并经空气燃烧而进行分解处理的方法(例如，专利文献1)。另外，作为其他处理方法，已知有在不同的处理炉中通过空气燃烧对第一废气和第二废气分别进行分解处理的方法(例如，专利文献2)。

[0008] 专利文献1：日本专利公开2011-021779号公报

[0009] 专利文献2：日本专利公开2001-324119号公报

[0010] 专利文献3：日本专利公开2012-067419号公报

[0011] 专利文献4：日本专利公开2003-113538号公报

[0012] 但是，在第一废气和第二废气中氰化氢等的浓度不同，并且基础气体的组成(有无氧)也不同。因此，在一个处理炉中进行第一废气及第二废气的分解处理的情况下，具有如下的问题：即，无法充分分解氰化氢和氨等，并且伴随分解会产生大量的NOX。

[0013] 另外，在不同的处理炉中对第一废气及第二废气进行分解处理的情况下，虽然能够充分分解氰化氢和氨等，但具有在燃烧时使用的燃料量较多的问题。此外，由于需要两个处理设备，因此具有设备成本及维修成本高的问题。

发明内容

[0014] 因此，本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种废气处理方法及废气处理装置，其中，所述废气处理方法能够抑制NOX的产生，并且能够利用较少的燃料来进行第一废气及第二废气的处理，所述废气处理装置能够利用较少的燃料来进行第一废气及第二废气的处理。

[0015] 为了解决上述问题，本发明提供以下技术手段。

[0016] (1)一种废气处理方法，包括：第一燃烧工序，用于处理第一废气，该第一废气排自在惰性气氛中对纤维状物质进行碳化的碳化炉及进行石墨化的石墨化炉；和第二燃烧工序，用于处理第二废气，该第二废气排自在空气气氛中对纤维状物质进行耐燃化的耐燃化炉，所述废气处理方法的特征在于，在所述第一燃烧工序中，在氧比为0.8以下的低氧比下进行所述第一废气的燃烧，在所述第二燃烧工序中，利用由所述第一燃烧工序排出的第三废气的显热和潜热，进行所述第二废气的燃烧。

[0017] (2)根据上述(1)所述的废气处理方法，其特征在于，在所述第一燃烧工序中，在1000～1600℃下进行所述第一废气的燃烧，在所述第二燃烧工序中，在700～1200℃下进行所述第二废气的燃烧。

[0018] (3)一种废气处理装置，其特征在于，具备：第一燃烧炉，用于处理第一废气；第二燃烧炉，用于处理第二废气；第一废气供给单元，用于向所述第一燃烧炉内供给所述第一废气；第二废气供给单元，用于向所述第二燃烧炉内供给所述第二废气；和第一燃烧器，设置在所述第一燃烧炉上，在所述第一燃烧炉的二次侧设置有所述第二燃烧炉，并且所述第一燃烧炉的内部空间和所述第二燃烧炉的内部空间连通。

[0019] (4)根据上述(3)所述的废气处理装置，其特征在于，所述第一燃烧炉及所述第二燃烧炉分别具有开口部，所述开口部之间在彼此相对的状态下接合。

[0020] (5)根据上述(4)所述的废气处理装置，其特征在于，所述第一燃烧炉和所述第二燃烧炉中的至少一个燃烧炉具有用于限制所述开口部的开口面积的节流部。

[0021] (6)根据上述(3)所述的废气处理装置，其特征在于，进一步具备连通管，所述连通管设置在所述第一燃烧炉与所述第二燃烧炉之间，并且用于连通该第一燃烧炉的内部空间和该第二燃烧炉的内部空间。

[0022] (7)根据上述(3)～(6)中的任一项所述的废气处理装置，其特征在于，进一步具备设置在所述第二燃烧炉上的第二燃烧器。

[0023] (8)根据上述(3)～(6)中的任一项所述的废气处理装置，其特征在于，进一步具备：第一温度计，用于测量所述第一燃烧炉内的温度；第二温度计，用于测量所述第二燃烧炉内的温度；和控制部，用于控制所述第一燃烧器的燃烧量，所述废气处理装置根据从所述第一温度计及所述第二温度计获得的温度来控制所述第一燃烧器的燃烧量。

[0024] (9)根据上述(7)所述的废气处理装置，其特征在于，进一步具备：第一温度计，用于测量所述第一燃烧炉内的温度；第二温度计，用于测量所述第二燃烧炉内的温度；和控制部，用于控制所述第一燃烧器及所述第二燃烧器的燃烧量，所述废气处理装置根据从所述第一温度计及所述第二温度计获得的温度来控制所述第一燃烧器及所述第二燃烧器的燃烧量。

[0025] (10)根据上述(3)～(9)中的任一项所述的废气处理装置，其特征在于，将氧浓度为25～100体积％的富氧空气用作设置在所述第一燃烧炉上的所述第一燃烧器的助燃性气体。

[0026] (11)根据上述(3)～(10)中的任一项所述的废气处理装置，其特征在于，所述第一废气供给单元为所述第一燃烧器，由所述第一燃烧器供给所述第一废气。

[0027] (12)根据上述(3)～(10)中的任一项所述的废气处理装置，其特征在于，所述第一废气供给单元为设置在所述第一燃烧炉的炉壁上的第一吹入口，由所述第一吹入口供给所述第一废气。

[0028] (13)根据上述(3)～(12)中的任一项所述的废气处理装置，其特征在于，所述第二废气供给单元为设置在所述第二燃烧炉的炉壁上的第二吹入口，所述第二吹入口设置为能够从所述第二燃烧炉的内周壁的切线方向吹入所述第二废气。

[0029] (14)根据上述(3)～(13)中的任一项所述的废气处理装置，其特征在于，在所述废气处理装置的后段进一步具备换热器，所述废气处理装置利用从所述第二燃烧炉中排出的废气的显热来对所述第二废气进行预热。

[0030] 由于本发明的废气处理方法为在氧比为0.8以下的低氧比下进行第一废气的燃烧的方法，因此能够抑制NOX的生成的同时进行第一废气的处理。另外，由于本发明的废气处理方法具备用于处理第一废气的第一燃烧工序和用于处理第二废气的第二燃烧工序，并且在第二燃烧工序中，利用由第一燃烧工序排出的废气的显热和潜热来进行第二废气的燃烧，因此能够降低燃料的使用量。此外，由于能够连续处理第一废气和第二废气，因此能够降低设备成本及维修成本。

[0031] 接着，由于本发明的废气处理装置具备：第一燃烧炉，用于处理第一废气；第二燃烧炉，用于处理第二废气；和第一燃烧器，设置在所述燃烧炉上，在所述第一燃烧炉的二次侧设置有第二燃烧炉，并且第一燃烧炉的内部空间和第二燃烧炉的内部空间连通，因此能够将在第一燃烧炉中燃烧后的第一废气供给到第二燃烧炉中。由此，在第二燃烧炉中，能够利用燃烧后的第一废气的显热及潜热来处理第二废气。其结果，能够降低燃料的使用量。此外，由于利用一个装置来处理第一废气及第二废气，因此能够降低设备成本及维修成本。

附图说明

[0032] 图1是作为应用本发明的第一实施方式的废气处理装置的剖视图。

[0033] 图2是作为应用本发明的第二实施方式的废气处理装置的剖视图。

[0034] 图3是作为应用本发明的第三实施方式的废气处理装置的剖视图。

[0035] 图4是表示从废气处理装置排出的废气中的NH3、NOX浓度与氧比之间的关系的图表。

[0036] 图5是表示反应分析下的HCN分解行为和NO生成及分解行为的图表。

[0037] 图6是表示反应分析下的添加NO的情况下的NO分解行为的图表。

具体实施方式

[0038] 下面，使用附图对作为本发明的一实施方式的废气处理方法及在该方法中使用的废气处理装置进行详细说明。此外，为了便于理解特征，在以下说明中使用的附图中为了方便起见有时候放大表示作为特征的部分，各结构要素的尺寸比率等并不一定与实际相同。

[0039] <第一实施方式>

[0040] (废气处理装置)

[0041] 首先，对作为应用本发明的第一实施方式的废气处理装置1进行说明。图1是作为应用本发明的第一实施方式的废气处理装置的剖视图。

[0042] 如图1所示，本实施方式的废气处理装置1大致被构造为具备第一燃烧炉10、第一燃烧器20、节流部30、第二燃烧炉40、吹入口(第二吹入口)50和排气口60。

[0043] 通过使用本实施方式的废气处理装置1，能够实施后述的本实施方式的废气处理方法。具体而言，能够利用第一燃烧炉10来处理从碳化炉及石墨化炉中排出的第一废气A，并且能够利用第二燃烧炉40来处理从耐燃化炉中排出的第二废气B。

[0044] 第一燃烧炉10为用于通过进行第一废气A的燃烧而使第一废气A中包含的氰化氢和氨等有害气体燃烧分解的筒状(例如，圆筒状)的炉。该第一燃烧炉10具有闭塞部12和内周壁14，并且在该第一燃烧炉10的内部具有一端闭塞且另一端开口的第一内部空间S1。第一燃烧炉10的材质虽然不受特别限定，但具体而言，例如可使用氧化铝材质的耐火材料、氧化铝-二氧化硅材质的耐火材料等。

[0045] 在第一燃烧炉10中设置有第一燃烧器20、第一温度计(未图示)和节流部30。

[0046] 第一燃烧器20设置为贯通闭塞部12的中央。并且，第一燃烧器20设置为与第一燃烧炉10同轴。由此，第一燃烧器20能够在第一内部空间S1内形成火焰，并且借助该火焰使该第一内部空间S1内的第一废气燃烧。可向第一燃烧器20供给燃料和助燃性气体，并且通过调整燃料及助燃性气体的流量来控制后述的燃烧量及氧比。可通过控制氧比来形成还原气氛的火焰。

[0047] 燃料虽然不受特别限定，但优选使用城市煤气、LPG等的气体燃料或者灯油、A重油等的液体燃料等。

[0048] 助燃性气体只要是含氧气体则不受特别限定，但优选使用氧浓度为20.8体积％(空气)～100体积％(纯氧)的气体。另外，从提高分解速度的观点来看，特别优选使用氧浓度为25～100体积％的气体。通过使用氧浓度高的气体，能够提高燃烧炉内的温度，并且能够加快分解速度。其结果，会缩短第一内部空间S1内的废气停留时间，因此能够缩小第一燃烧炉10。

[0049] 在本实施方式的废气处理装置1(或者第一燃烧器20)中设置有控制部(未图示)，所述控制部用于根据第一燃烧炉10内的温度及第二燃烧炉40内的温度来控制第一燃烧器20的燃烧量(将在后面描述)。

[0050] 在第一燃烧器20中设置有第一废气A的供给通道(未图示)。并且，在第一燃烧炉10内的朝向第一内部空间S1开口的第一燃烧器20的前端部设置有第一废气A的供给口(未图示)。由此，第一燃烧器20能够在第一内部空间S1内形成还原气氛的火焰，并将第一废气A供给到第一内部空间S1内。

[0051] 在内周壁14的开口部13侧设置有节流部30。通过节流部30，能够限制开口部13的开口面积。通过限制开口面积，能够防止后述的第二内部空间S2内的气体(包含氧)侵入第一内部空间S1中。其结果，能够将第一内部空间S1内保持为还原气氛。

[0052] 在第一燃烧炉10的二次侧设置有第二燃烧炉40。第二燃烧炉40为用于通过进行第二废气B的燃烧而使第二废气B中包含的氰化氢和氨等有害气体燃烧分解的筒状(例如，圆筒状)的炉。该第二燃烧炉40具有闭塞部42和内周壁44，并且在该第二燃烧炉40的内部具有一端闭塞且另一端开口的第二内部空间S2。第二燃烧炉40的材质虽然不受特别限定，但具体而言，例如可使用氧化铝材质的耐火材料或氧化铝-二氧化硅材质的耐火材料等。

[0053] 在本实施方式的废气处理装置1中，第一燃烧炉10的开口部13和第二燃烧炉40的开口部43在彼此相对的状态下接合，并且第一内部空间S1和第二内部空间S2连通。由此，能够将由第一废气A燃烧而成的第三废气从第一内部空间S1供给到第二内部空间S2中(以下，将第一废气在第一燃烧炉10中燃烧后的废气定义为“第三废气”)。

[0054] 在第二燃烧炉40中，可使用上述第三废气的显热及潜热来使第二废气B燃烧。通过进行第二废气B的燃烧，能够使第二废气B中包含的氰化氢等有害气体燃烧分解。

[0055] 在第二燃烧炉40中设置有吹入口(第二吹入口)50和排气口60。

[0056] 在第二燃烧炉40的内周壁44的开口部43侧设置有吹入口(第二吹入口)50。能够从吹入口50向第二内部空间S2供给第二废气B。吹入口50被设置为能够沿内周壁44的切线方向吹入第二废气B。由此，能够在第二内部空间S2内利用第三废气和第二废气B来形成旋回流，因此能够使第二废气B中包含的有害气体有效地燃烧分解。

[0057] 排气口60被设置为贯通第二燃烧炉40的闭塞部42。能够从排气口60将在第二内部空间S2内燃烧后的气体排出到外部。

[0058] (废气处理方法)

[0059] 接着，对使用上述废气处理装置1的本实施方式的废气处理方法进行说明。

[0060] 本实施方式的废气处理方法为如下方法：通过第一燃烧工序来处理第一废气A，并且通过第二燃烧工序来处理第二废气B。

[0061] 第一燃烧工序为在氧比为0.8以下的低氧比下进行第一废气A的燃烧的工序。具体而言，在第一燃烧工序中，首先将从碳化工序及石墨化工序排出的废气(第一废气A)从第一燃烧器20供给到第一内部空间S1中。接着，利用第一燃烧器20在1000～1600℃的温度范围下进行供给后的第一废气A的燃烧。利用第一温度计(未图示)测量第一燃烧炉10内的温度，并且利用第二温度计(未图示)测量第二燃烧炉40内的温度。通过以测量到的温度为基础借助控制部(未图示)控制第一燃烧器20的燃烧量来控制燃烧温度。另外，向第一燃烧器20供给燃料气体及助燃性气体，并且通过控制燃料气体及助燃性气体的供给量来控制燃烧量。

[0062] 此外，“燃烧量”为通过使燃料燃烧而产生的、单位时间的热量。由于燃烧量越多则单位时间内产生的热量也越多，因此第一内部空间S1的温度提高。

[0063] 但是，由于在第一燃烧炉10中处理的第一废气A为含有高浓度的氰化氢和氨等的以氮为基础的废气，因此如果在氧比高于化学计量比附近的条件(氧比高于0.8)下进行燃烧处理则会生成大量的NOX。因此，在第一燃烧炉10中，在氧比为0.8以下的燃烧条件下，形成还原气氛的同时进行处理。

[0064] 由此，能够抑制NOX的生成的同时进行燃烧分解。因此，在本实施方式的废气处理方法中，通过对燃料气体控制助燃性气体中包含的氧的比例来控制氧比。

[0065] 此外，“氧比”是指将供给到燃烧器中的氧量除以使供给到燃烧器中的燃料燃烧时所需要的理论必要氧量后的值。因此在理论上，氧比为1的状态是指能够使用恰当量的氧来进行完全燃烧的状态。

[0066] 通过进行第一废气A的燃烧，从而使第一废气A中包含的氰化氢和氨等的有害气体燃烧分解。将经过燃烧而生成的第三废气经由开口部13供给到第二燃烧炉40中。

[0067] 第二燃烧供给为在第二燃烧炉40中利用从上述第一燃烧工序排出的废气的湿热及潜热来使第二废气B燃烧的工序。

[0068] 但是，第二废气B为含有氰化氢和氨的以空气为基础的废气，与第一废气A相比排出量非常多。因此，在欲以与第一废气A相同的方式通过将氧比降低至0.8以下来进行燃烧分解的情况下，需要使用大量的燃料，从而不现实。另外，即使在存在氧的气氛下，也能在低温下进行氰化氢和氨的燃烧处理，从而抑制NOX的生成的同时分解氰化氢和氨。

[0069] 因此，在本实施方式的废气处理方法中，通过在700～1200℃的温度范围下进行第二废气B的燃烧，从而抑制NOX的生成的同时分解氰化氢和氨。

[0070] 具体而言，首先将从第一燃烧炉10供给的第三废气与从设置在第二燃烧炉40上的吹入口50供给的第二废气B混合。在第二内部空间S2中，通过混合第二废气B和第三废气，能够使第三废气中包含的CO和H2等气体和第二废气B中包含的氧进行燃烧，并且借助经燃烧而生成的热，将第二燃烧炉40内的温度提高至700℃以上。通过第二燃烧炉40内的温度为700℃以上，从而使第二废气B中包含的氰化氢等有害气体燃烧分解。如此，在第二燃烧工序中有效地利用从第一燃烧工序排出的第三废气的湿热及潜热(废气的燃烧热量)。

[0071] 此外，利用第二温度计(未图示)测量第二燃烧炉40内的温度。通过以测量到的温度为基础借助控制部(未图示)控制第一燃烧器20的氧比，来控制流入第二燃烧炉40中的未燃气体量。由此，能够控制第二燃烧炉40内的温度。

[0072] 接着，通过将经过第二内部空间S2内的燃烧而产生的废气从排气口60排出到外部来结束本实施方式的废气处理方法。

[0073] 如以上的说明，本实施方式的废气处理装置1具备：第一燃烧炉10，用于处理第一废气A；第一燃烧器20，设置在第一燃烧炉上；和第二燃烧炉40，用于处理第二废气B，在第一燃烧炉10的二次侧设置有第二燃烧炉40，并且第一燃烧炉10的第一内部空间S1和第二燃烧炉40的第二内部空间S2连通，本实施方式的废气处理装置1的能够将在第一燃烧炉10中燃烧后的第三废气供给到第二燃烧炉40中。由此，在第二燃烧炉40中，能够利用第三废气的显热及潜热来处理第二废气B。其结果，能够降低在处理第一废气A及第二废气B中需要的燃料的使用量。此外，由于能够利用一个装置来处理第一废气A及第二废气B，因此能够降低设备成本及维修成本。

[0074] 另外，本实施方式的废气处理装置1由于具备用于限制第一内部空间S1与第二内部空间S2之间的开口面积的节流部30，因此能够防止第二内部空间S2内的气体(含氧)侵入第一内部空间S1中，并能将第一内部空间S1内保持为还原化气氛。

[0075] 接着，本实施方式的废气处理方法由于在氧比为0.8以下的低氧比下进行第一废气A的燃烧，因此能够抑制NOX的生成的同时进行第一废气A的处理。

[0076] 另外，本实施方式的废气处理方法由于包括用于处理第一废气A的第一燃烧工序和用于处理第二废气B的第二燃烧工序，并且在第二燃烧工序中利用从第一燃烧工序排出的废气的湿热及潜热来进行第二废气B的燃烧，因此能够降低燃烧器的燃料使用量。此外，由于能够通过连续的工序来处理从碳化炉及石墨化炉中排出的废气和从耐燃化炉中排出的废气，因此能够降低设备成本和维修成本。

[0077] <第二实施方式>

[0078] 接着，对作为应用本发明的第二实施方式的废气处理装置进行说明。图2是作为应用本发明的第二实施方式的废气处理装置的剖视图。

[0079] 如图2所示，本实施方式的废气处理装置101大致被构造为具备第一燃烧炉10、第一燃烧器20、节流部30、第二燃烧炉40、吹入口(第二吹入口)50、排气口60和吹入口(第一吹入口)151。即，本实施方式的废气处理装置101在具备吹入口151这一点上为与上述废气处理装置1不同的结构。因此，对与废气处理装置1相同的结构使用相同的附图标记，并省略说明。

[0080] 在第一燃烧炉10的内周壁14的闭塞部12侧设置有吹入口(第一吹入口)151。可通过吹入口151将第一废气A供给到第一内部空间S1中。吹入口151可被设置为能够沿内周壁14的切线方向吹入第一废气A。由此，在第一内部空间S1内能够利用第一废气A形成旋回流，因此能够使第一废气A中包含的有害气体有效地燃烧分解。

[0081] 本实施方式的废气处理装置101为具备吹入口151的结构，可从第一燃烧炉10的内周壁14供给第一废气A。由此，第一废气A不会直接进入到存在氧的火焰附近，因此能够进一步抑制NOX的生成。

[0082] <第三方式>

[0083] 接着，图3是表示作为应用本发明的第三实施方式的废气处理装置的结构的图。

[0084] 如图3所示，本实施方式的废气处理装置201大致被构造为具备第一燃烧炉210、第一燃烧器20、第二燃烧炉240、吹入口(第二吹入口)250、排气口60、第二燃烧器221和连结管231。本实施方式的废气处理装置201具备第二燃烧器221，另外在第一燃烧炉210与第二燃烧炉240之间设置有连结管231，并且第一燃烧炉210和第二燃烧炉240由独立的炉体构造，在这一点上本实施方式的废气处理装置201为与上述废气处理装置1不同的结构。因此，对与废气处理装置1相同的结构使用相同的附图标记，并省略说明。

[0085] 第一燃烧炉210为用于通过进行第一废气A的燃烧而使第一废气A中包含的氰化氢和氨等有害气体燃烧分解的炉。第一燃烧炉210的形状为两端闭塞的筒状(例如，圆筒状)。在第一燃烧炉210的内部具有第一内部空间S1。另外，在第一燃烧炉210的内周壁的下底侧具有开口部213。第一燃烧炉210的材质虽然不受特别限定，但具体而言，例如可使用氧化铝材质的耐火材料或氧化铝-二氧化硅材质的耐火材料。

[0086] 在内周壁214上设置有第一温度计215。可利用第一温度计215来测量第一燃烧炉210内的温度。可通过控制部(未图示)根据第一燃烧炉210内的温度来控制第一燃烧器20的燃烧量。

[0087] 连结管231是为了将第一燃烧炉210内的第一内部空间S1和后述的第二燃烧炉240内的第二内部空间S2连通而设置的管道。具体而言，连结管231被设置为连接第一燃烧炉210的开口部213和后述的第二燃烧炉240的开口部243。连结管231的材质虽然不受特别限定，但具体而言，例如可使用氧化铝材质的耐火材料或氧化铝-二氧化硅材质的耐火材料等。

[0088] 通过限制连结管231的内径和开口部213及开口部243的开口面积，能够防止第二内部空间S2内的气体(含氧)侵入第一内部空间S1中。其结果，能够将第一内部空间S1内保持为还原化气氛。

[0089] 第二燃烧炉240为用于通过进行第二废气B的燃烧而使第二废气B中包含的氰化氢和氨等有害气体燃烧分解的炉。在第一燃烧炉210的二次侧经由连结管231设置有第二燃烧炉240。第二燃烧炉240的形状为两端闭塞的筒状(例如，圆筒状)。在第二燃烧炉240的内部具有第二内部空间S2。另外，在第二燃烧炉240的内周壁的下底侧具有开口部243。第二燃烧炉240的材质虽然不受特别限定，但具体而言，例如可使用氧化铝材质的耐火材料或氧化铝-二氧化硅材质的耐火材料等。

[0090] 在第二燃烧炉240的内周壁244的吹入口250侧设置有第二燃烧器221。能够通过第二燃烧器221稳定地进行第二废气B和第三废气的燃烧。向第二燃烧器221供给燃料和助燃性气体，并且通过调整燃料及助燃性气体的流量，能够控制燃烧量及后述的氧比。燃料及助燃性气体可使用与第一燃烧器20相同的燃料及助燃性气体。也可以不总是使第二燃烧器221燃烧，还可以在第二燃烧炉240内的温度为规定温度以下的情况下使第二燃烧器240点燃。

[0091] 在第二燃烧炉240的开口部243的对面设置有吹入口(第二吹入口)250。可从吹入口250将第二废气B供给到第二内部空间S2中。吹入口250可被设置为能够沿内周壁244的切线方向吹入第二废气B。由此，能够在第二内部空间S2内利用第二废气B形成旋回流，因此能够促进第二废气与第三废气之间的混合，并能使第二废气B中包含的有害气体有效地燃烧分解。

[0092] 在内周壁244上设置有第二温度计245。可利用第二温度计245来测量第二燃烧炉240内的温度。可通过控制部(未图示)根据第二燃烧炉240内的温度来控制第二燃烧器221的燃烧量及氧比。

[0093] 本实施方式的废气处理装置201由于具备第二燃烧器221，因此能够稳定地进行第二废气B和第三废气的燃烧。

[0094] 另外，本实施方式的废气处理装置201由于在第一燃烧炉210与第二燃烧炉240之间设置有连结管231，并且第一燃烧炉210和第二燃烧炉240由独立的炉体构造，因此能够调整炉的长度，在竖立设置的情况下能够降低炉的高度，并能扩大炉的设置自由度。

[0095] 此外，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内能够加以各种变更。例如，在上述实施方式的废气处理装置1、101、201中，对经由排气口60将在第二燃烧炉40中燃烧后的废气排出到外部的例进行了说明，但也可以将排气口60与换热器连接，并利用从排气口60排出的废气的显热来对第二废气进行预热。由此，能够降低燃料的使用量。

[0096] 另外，在上述实施方式的废气处理装置1、101、201中，对接合两个燃烧炉的例进行了说明，但也可以是将一个燃烧炉内的空间分割为两个内部空间的形式。此时，在燃烧炉的内侧具有节流部30的情况下，将节流部30的一次侧空间设为第一燃烧炉，将二次侧空间设为第二燃烧炉。另外，在燃烧炉的内侧不具有节流部30的情况下，将吹入口(第二吹入口)50的一次侧空间设为第一燃烧炉，将二次侧空间设为第二燃烧炉。

[0097] 另外，在上述实施方式的废气处理装置1、101中，对在第一燃烧炉10的开口部13侧设置有节流部30的例进行了说明，但也可以在第二燃烧炉40的内周壁44的开口部43侧设置节流部30。

[0098] 另外，在上述实施方式的废气处理装置1、101中，对在第二燃烧炉40上未设置燃烧器的例进行了说明，但也可以以贯通第二燃烧炉40的内周壁44的方式设置第二燃烧器。通过第二燃烧器能够稳定地进行第二废气B和第三废气的燃烧。

[0099] <实施例1>

[0100] (与直燃方式的比较)

[0101] 使用图1所示的本实施方式的废气处理装置1及作为现有技术的直燃方式的废气处理装置，并利用从碳化炉及石墨化炉中排出的第一废气及从耐燃化炉中排出的第二废气的模拟气体进行处理试验。

[0102] 在表1中示出第一废气和第二废气的模拟气体的组成及流量。作为模拟气体使用NO以代替HCN(在后面描述将NO用作模拟气体的妥当性)。在本处理试验中，在三种条件下对模拟气体进行试验(条件1-1、1-2、1-3)。

[0103] 在表2中示出本实施方式的废气处理装置1和直燃方式的废气处理装置的燃烧器的燃烧条件。

[0104] 此外，本实施例在第一燃烧器20中使用氧浓度为100％的纯氧以作为助燃性气体，并在0.7的氧比下进行燃烧。关于燃烧炉的温度，第一燃烧炉10为1600℃，第二燃烧炉40为1000℃。

[0105] 另外，在直燃方式的处理装置中，在1000℃下进行处理。

[0106] [表1]

[0107]

[0108] [表2]

[0109]  废气处理装置1 直燃方式
民用燃气流量[Nm3/h] 1.3 3
氧流量[Nm3/h] 2.1 -
空气流量[Nm3/h] - 33
助燃性气体的氧浓度[vol％] 100 20.8

[0110] 在表3中示出试验结果。由本结果确认，在本实施方式的废气处理装置1中，即使在以最高浓度添加NO和NH3的条件1-1下，也能够将氨(NH3)分解至极低浓度，从而能够将NOX的生成抑制在90ppm左右。另一方面，在直燃方式的废气处理装置中确认当要分解NO和NH3时NOX浓度较高。

[0111] 另外，在本实施方式的废气处理装置1中确认能够利用与直燃方式相比较少的燃料来处理第一废气及第二废气。

[0112] [表3]

[0113]

[0114] <实施例2>

[0115] (氧比的影响)

[0116] 使用与实施例1相同的废气处理装置1，并且如表4所示那样改变第一燃烧器20的氧比来确认对表3的条件1-2所示的第一废气及第二废气的模拟气体进行处理后的废气中包含的NH3和NOX的浓度。

[0117] [表4]

[0118]

[0119] 图4表示从废气处理装置1的排气口60排出的、经处理后的废气中的NH3及NOX的浓度与氧比之间的关系。

[0120] 由本结果确认，NH3在所有条件下为0.1ppm，能够分解几乎所有的NH3。

[0121] 另外确认，当第一燃烧器20的氧比大于0.8时，表现出NHx急剧增加的倾向，通过将氧比设为0.8以下，能够抑制NOX的生成的同时进行第一废气的处理。

[0122] <实施例3>

[0123] (中试设备中的试验)

[0124] 使用图3所示的本实施方式的废气处理装置201，在中试设备中进行废气处理。

[0125] 在表5中示出第一废气及第二废气的模拟气体的组成和流量。在第二废气的流量为300、600、900Nm3/h这三个条件下实施废气处理(条件3-1、3-2、3-3)。另外，在表6中示出上述各废气条件下的燃烧器的燃烧条件。

[0126] [表5]

[0127]

[0128] [表6]

[0129]

[0130] 在表7中示出从废气处理装置201的排气口60排出的、经处理后的废气中的NH3和NOX的浓度。由本结果确认，在本实施方式的废气处理装置201中能够将NH3分解至极低浓度，并且能够抑制伴随燃烧而生成的NOX。

[0131] [表7]

[0132]

[0133] <实施例4>

[0134] (关于模拟气体的妥当性验证)

[0135] 使用NO作为代替HCN的模拟气体。通过利用仿真的反应分析来验证使用NO作为模拟气体的妥当性。

[0136] 使用CHEMKIN-PRO(反应设计公司(Reaction Design)制造，详细化学反应分析支持软件)进行反应分析。在表8中示出分析条件。条件4-1表示向还原燃烧气氛下的第一燃烧炉10中添加HCN的情况，条件4-2表示添加NO的情况。

[0137] [表8]

[0138]

[0139] 图5表示条件4-1的反应分析下的HCN分解行为和NO生成及分解行为。另外，图6表示条件4-2的反应分析下的添加NO的情况下的NO分解行为。

[0140] 从图5可见，HCN在还原燃烧气氛下急剧分解，并且伴随此急剧生成NOX之后缓慢分解NOX。在对图5和图6的NO浓度变化进行比较时，分解行为表现出同样的倾向，能够通过将NO用作模拟气体来评价伴随HCN的分解而生成的NO的分解行为。

[0141] 产业上的可利用性

[0142] 本发明的废气处理方法及废气处理装置能够应用在用于处理包含氰化氢和氨等的废气的装置及方法。

[0143] 附图标记说明

[0144] 1、101、201  废气处理装置

[0145] 10、210      第一燃烧炉

[0146] 11          炉壁

[0147] 12          闭塞部

[0148] 13、213      开口部

[0149] 14、214      内周壁

[0150] 20          第一燃烧器

[0151] 30          节流部

[0152] 40、240      第二燃烧炉

[0153] 41          炉壁

[0154] 42          闭塞部

[0155] 43、243      开口部

[0156] 44、244     内周壁

[0157] 50、250     吹入口(第二吹入口)

[0158] 60          排气口

[0159] 151         吹入口(第一吹入口)

[0160] 215         第一温度计

[0161] 221         第二燃烧器

[0162] 222         点火燃烧器

[0163] 231         连结管

[0164] 245         第二温度计

[0165] S1          第一内部空间

[0166] S2          第二内部空间

[0167] A           第一废气

[0168] B           第二废气