专利名称：废气用热分解炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及废气用热分解炉，该热分解炉将废气加热至高温，使该废气中含有的有害物质热分解而成为无害化。上述废气是对树脂和纸等的一般废弃物、工业废弃物、医疗废弃物、原油、废油、石油化学物质等进行焚烧处理时排出的废气。
在废弃物处理设施或工厂等中，大量地焚烧处理各种废弃物、原油、废油、石油化学物质等。这时排出的废气中或排烟中，含有煤尘、二氧化碳、氯化氢等的氯化物、NOx等的氮化物、二噁烷等对环境和人体有不良影响的有害物质。为此，在世界上对废气或排烟中的有害物质含量都有限制。尤其是二噁烷，其毒性非常强，而且长期对人体有不良影响，所以必须严格控制其排出。
通常的废弃物处理设施或工厂等中，是采用所谓的自然焚烧炉进行焚烧处理，该自然焚烧炉是将空气供给废弃物或石油化学物质，使其燃烧的焚烧炉。该自然焚烧炉使废弃物等燃烧，并且燃烧温度是300～500℃的低温，所以总会生成二噁烷。
为了遵守二噁烷的排出限制，主要采取以下方法。
(1)分选生成二噁烷的废弃物和不生成二噁烷的废弃物，只对不生成二噁烷的废弃物进行焚烧处理。
(2)在焚烧炉中安装能去除或分解废气中所含二噁烷的装置。
(3)使用以不容易生成二噁烷的高温(800℃左右)燃烧废弃物的焚烧炉。
但是，上述(1)的方法，分选废弃物很麻烦，而且费用高。另外，要完全地分选实际上是不可能的，不可避免地会生成少量的二噁烷。
上述(2)的方法，能完全去除或分解二噁烷的低价的装置在目前尚未实用化，所以该方法不可行。
如上所述，废气中含有若干有害物质。为了将其全部除去或分解，必须把除去或分解有害物质的若干装置安装在焚烧炉内。因此，成本高，该焚烧炉的构造也复杂化。
上述(3)的方法，以上述高温焚烧废弃物的焚烧炉价格很高，所以，要废弃掉现有的焚烧炉，新设置以上述高温焚烧废弃物的焚烧炉，不是很容易的事。
本发明的目的是为了解决上述现有技术中的问题，提供一种低价的废气用热分解炉，本发明的废气用热分解炉，安装在排出含有害物质的废气、排烟的焚烧炉等装置、设施上，使有害物质热分解而成为无害。
借助上述构造，在上述发光发热体之间产生放电。该放电部分的温度是3000℃左右的高温，所以，利用该高温，可同时地将废气中所含的二氧化碳、氯化合物、氮化合物、二噁烷等有害物质热分解。
另外，该废气用热分解炉，其构造简单，可低价地制造。另外，如果作为废气的最终通过炉安装在已有或新设的焚烧炉上，可以把该焚烧炉排出的废气中的有害物质热分解而成为无害化。因此，即使已有的焚烧炉是排出大量有害物质的焚烧炉，也不必新设置有害物质排出量少的焚烧炉，而可以继续使用它，所以，不增加大量的费用。
另外，上述发光发热体最好处于无氧状态下。这样，上述发光发热体不容易氧化劣化，该发光发热体不容易变形，放电效率不容易降低，所以，可长时间地使用上述发光发热体。例如，当上述发光发热体是圆球形时，其放电效率非常高，但是如果因氧化劣化而变形时，其放电效率则降低。
虽然氧浓度越低越好，但只要在空气中的氧浓度以下就没有问题。如果氧浓度超过了空气中的氧浓度，则上述发光发热体容易氧化劣化。
另外，上述发光发热体最好处于真空状态下。处于真空状态这样清洁的环境下时，放电效率高，可容易得到高温。另外，用少的电力可以得到高温，上述废气用热分解炉的运转成本可降低。另外，与上述处在无氧状态下时同样地，上述发光发热体不容易劣化，可长时间使用。
另外，虽然真空度越高越好，但中真空(10-2Pa以上、10Pa以下)即足够，低真空也可以(10Pa以上、大气压以下)另外，在上述加热室内，设置连接上述导入口和上述排气口并供上述废气通过的流路，在该流路内部的至少一部分上，备有上述若干发光发热体。
根据该构造，上述废气与上述发光发热体直接接触。这样，由于上述废气被加热到3000℃的高温，所以可将几乎所有的有害物质完全热分解。
另外，在上述加热室内，设置连接上述导入口和上述排气口并供上述废气通过的耐热管，用上述若干发光发热体包围该耐热管的至少一部分。
根据该构造，上述废气在上述耐热管中被加热，由于上述废气与上述发光发热体不直接接触，所以，上述发光发热体不会被上述废气腐蚀而劣化。
另外，由于上述发光发热体与上述废气是分离的，所以，可将上述发光发热体置于高无氧状态下或真空状态下。这样，放电效率良好，容易得到高温。另外，可用少的电力得到高温，废气用热分解炉的运转成本可降低。另外，上述发光发热体不容易劣化，可长时间使用。
另外，上述耐热管是用以碳为主成分的部件构成的。这样，在包围上述耐热管的发光发热体与耐热管之间也产生放电，所以，可将耐热管加热到3000℃以上的高温。结果，可更有效地将上述废气热分解。该耐热管最好采用碳管。另外，上述耐热管最好具有有效产生放电的导电性。
另外，上述发光发热体，可以是从木炭和石墨中选出的至少一种。上述木炭例如可以是备长炭(日本有名的木炭的一种)等。但是，木炭和一般的石墨等那样的碳类，在其表面有很多细孔，将气体吸附在该细孔内。所以，存在着在高温下放出上述吸附气体的问题。因此，对木炭或一般的石墨等那样的碳类，要进行堵塞上述细孔等的防止气体吸附的加工。
另外，上述发光发热体最好具有不浸透性。这样，由于物质的吸附性低，所以不容易吸附废气中的有害物质，或者在使用时放出吸附气体等问题较少产生。另外，由于不容易被废气中的有害物质劣化或氧化引起的劣化，所以，可长时间使用上述发光发热体。另外，不浸透性是指存在于物体表面的细孔少，比表面积小，所以吸附性低，不容易受化学药品的腐蚀和氧化等性质的影响。
另外，上述发光发热体最好是球形。为了在发光发热体间有效产生放电，上述发光发热体相互间最好是点接触，如果是线接触或面接触，则通电多，放电效率降低。把上述发光发热体做成为球形，发光发热体相互间的接触必定是点接触，所以，可有效地进行放电，容易得到高温，可降低废气用热分解炉的运转成本。另外，上述发光发热体最好是正圆的球形。
另外，上述废气用热分解炉还备有过滤器，该过滤器由活性碳及木炭的至少一方构成，并且，供废气被热分解后的分解气体通过。这样，即使在分解气体中含有碳化氢、重金属、或未分解的有害物质时，也能由上述过滤器吸附它们，可防止将重金属等排出上述废气用热分解炉外。
图2是表示本发明废气用热分解炉之第1实施例的纵断面图。
图3是表示本发明废气用热分解炉之第1实施例的水平断面图。
图4是表示本发明废气用热分解炉之第1实施例的局部放大图。
图5是说明发光发热体中的放电状况的概念图。
图6是表示第1实施例之变形例的图。
图7是表示第1实施例之变形例的图。
图8是表示第1实施例之变形例的图。
图9是表示第1实施例之另一变形例的图。
图10是表示第1实施例之另一变形例的图。
图11是表示本发明废气用热分解炉之第2实施例的立体图。
图12是表示本发明废气用热分解炉之第2实施例的水平断面图。
图13是表示本发明废气用热分解炉之第3实施例的水平断面图。
图14是表示本发明废气用热分解炉之第4实施例的水平断面图。
本发明不局限于下述实施例。(第1实施例)图1是表示第1实施例的废气用热分解炉1外观的立体图。图2是其纵断面图。图3是图2中A-A线的水平断面图。图4是将废气用热分解炉1的开口部52的部分放大表示的图。
内部备有加热室10的废气用热分解炉1，在其一侧面备有将废气导入加热室10内的导入口20，在其上面备有排气口21，该排气口21将废气被热分解后的分解气体排出加热室10外。导入口20由陶瓷制外管20a和碳制内管20b构成的双重构造管构成。排气口21也同样地，由陶瓷制外管21a和碳制内管21b构成的双重构造管构成。
废气用热分解炉1的外壁11是双重构造，由外层的覆盖着耐热涂料的铁板12和内层的耐热耐火砖14构成。加热室10内虽然为3000℃的高温，但由于是无氧状态或真空状态，其热传导少，所以外壁11可以做成上述这样简单的构造。
被耐热耐火砖14包围着的长方体状空间，形成气密性的加热室10。从导入口20导入的废气在该加热室10内被加热而热分解，其分解气体从排气口21排出。另外，在耐热耐火砖14的砌缝部分，充填着耐火混凝土等的不定形耐火物(图未示)，以提高加热室10的气密性。
在加热室10的内部，备有连接导入口20和排气口21的碳制耐热管22。该耐热管22也可以用氧化铝等其它材质构成，只要能经受3000℃左右的高温即可。根据其材质，为了提高耐热管22的耐热性和强度，也可以将其做成为双重构造。
耐热管22是由水平部分和沿加热室10侧面的垂直部分交互组合构成的。弯弯曲曲地朝上下方向延伸。上述水平部分在途中分支为若干根(图3中是3根)管，然后合流为一个管。即，耐热管22呈反复地分流、合流、弯曲的形态。
在耐热管22内部以外的加热室10内，充填着很多由石墨构成的球形(直径30～50mm)发光发热体40，该发光发热体40包围耐热管22的周围。由于发光发热体40是球形，所以，相邻发光发热体40是点接触，与耐热管22也是点接触。关于该发光发热体40的构造及制法将在后面说明。
在加热室10的上面和底面，配设着构成一对电极的2片板状碳电极30、30，发光发热体40夹在该2片碳电极30、30之间。在该碳电极30、30上安装着碳棒31、31，碳棒31贯穿外壁11伸到废气用热分解炉1的外部。碳棒31也可以是耐热耐火不锈钢制的棒。但是，如果是耐热耐火不锈钢制的棒贯穿碳电极30与发光发热体40接触的构造时，为了防止劣化，必须用碳制的罩覆盖该接触部分。
在加热室10与排气口21之间，安装着纤维状的活性碳过滤器50。在活性碳的表面有无数细孔(该细孔中，有直径20_以下的微细孔、20_以上1000_以下的中间细孔、1000_以上的大细孔)，其比表面比较大，约为500～1700m2/g，所以活性碳具有强吸附性，可选择地吸附比较大的分子。另外，也可以采用粒状活性碳代替纤维状的活性碳过滤器50。
在排气口21安装着鼓风机51，该鼓风机51吸引从导入口20进来的废气，导入到加热室10内。鼓风机51也可以是真空泵。
在废气用热分解炉1的上面及底面的设有碳电极30的部分，设有开口部52，用于进行废气用热分解炉1内部检查和维修(发光发热体40、碳电极30、耐热耐火砖14等的劣化程度的检查、发光发热体40、碳电极30的更换)。铁制的板53覆盖着开口部52，并用若干螺栓54将该板53固定在外壁11上。在板53与外壁11的铁板12表面间，夹设着图未示的耐火片(密封材)，所以，充分保持废气用热分解炉1内的气密性。另外，在碳电极30与板53之间备有耐火混凝土55，所以，充分保持废气用热分解炉1内的保温性。也可以用耐热耐火砖代替该耐火混凝土55。
下面，说明使用该废气用热分解炉1，将废气中的有害物质热分解的方法。
加热室10与图未示的真空泵连接，该真空泵使加热室10内成为真空状态(6.7×10-2Pa)。因此，充填在加热室10内的发光发热体40也处于真空状态下。
碳棒31、31连接着图未示的电源。对碳电极30、30加上约200V的电压时，在发光发热体40间产生放电，该放电在加热室10内所有的发光发热体40中进行。
下面，参照图5说明产生放电的构造。图5(a)表示发光发热体40相互呈点接触的形态。图5(b)是将其接触部分放大的图。
发光发热体40是球形的，所以其接触形态是点接触。但是，发光发热体40的表面有微小凹凸，所以在上述接触部分，存在着微小凸部之间接触的接触点和间隙部。往那里加电压时，虽然通过上述接触点产生通电，但是发光发热体40之间接触的面积小，不能通过大电流，所以在上述间隙部产生放电90。因此，如果发光发热体40之间呈线接触或面接触而接触面积增大时，多的电流通过，则放电效率降低。
另外，发光发热体40与耐热管22之间也产生放电。
为了稳定地产生放电，所加的电压为30V左右的低电压(电流300～400A)即可。
在与上述放电的同时也产生发光。在有害物质的热分解中，该发光具有促进其分解反应的效果。尤其是在二噁烷的热分解中，其效果更好。
该放电部分约为3000℃，在加电压后数十秒的短时间内，加热室10内成为约3000℃的高温。由于在发光发热管40与耐热管22间也产生放电，所以，耐热管22也成为约3000℃的高温。该高温使得导入耐热管22内的废气成为超过2000℃的高温。另外，在发光发热体40与耐热管22间不产生放电时，耐热管22内的废气的温度，为1600～2000℃。这时的废气用热分解炉1外壁11(铁板12)的温度为室温。另外，可通过所加的电压大小调节得到的温度，所以，也可以根据需要变化电压的大小。
把图未示的焚烧炉烟筒接到导入口20上时，从焚烧炉排出的废气被导入耐热管22内。由鼓风机51吸引耐热管22内的废气，所以，废气不会倒流，也不会滞留在耐热管22内。导入到耐热管22内的废气，暴露在超过2000℃的高温中，所以，废气中所含的煤尘、二氧化碳、氯化合物、氮化合物、二噁烷等有害物质不燃烧而是被热分解，成为无害的分解气体。
该分解气体中，除了无害的低分子量物质外，有时还含有碳化氢和重金属等，这些物质被过滤器50吸附，所以，不从排气口21排出到废气用热分解炉1的外部。另外，虽然也可能残存微量的有害物质，但它们也被活性碳过滤器50吸附，所以，不从排气口21排出到废气用热分解炉1的外部。
该活性碳过滤器50通过被120～200℃的水蒸气吹喷，可以再生、重复使用。因此，在经济性和防止二次公害方面具有优越性。另外，被吸附的重金属的比率增高了的活性碳，通过用工业用研磨机等粉碎，利用比重进行筛分，可以回收重金属。
导入口20、排气口21、鼓风机51等在废气用热分解炉1上的位置，并不限定于本实施例，可以设在其它位置，只要能达到本发明目的即可。例如，鼓风机51在本实施例中是安装在排气口21，但也可以安装在排出废气的焚烧炉与导入口20之间。
当焚烧炉排出的废气量多时，也可以把若干个废气用热分解炉1安装在上述焚烧炉上。这时，采用将上述焚烧炉的烟筒与若干废气用热分解炉1的导入口20连接的连接器，把来自上述焚烧炉的废气分支，供给到各废气用热分解炉1。
本实施例中，为了使废气得到充分的加热时间，耐热管22是采用弯曲的形态。但是，根据废气中所含有害物质的种类、浓度、要分解处理的废气量等条件，耐热管22的形态也可以自由设计，例如，也可以是直线形态等。本实施例中，耐热管22是朝上下延伸的形态，但也可以是朝水平方向延伸的形态。朝水平方向延伸的形态时，可减少发光发热体40的使用量和电力消耗。
例如，图6和图7表示该第1实施例的变形例。图6是废气用热分解炉1a的外观立体图。图7(a)是废气用热分解炉1a的纵断面图，图7(b)是水平断面图。
该变形例中，耐热管22是直线状且朝水平方向延伸的形态。耐热管22为该形态时，如图8所示，在一个废气用热分解炉上可容易地备有若干个耐热管22、导入口20、排气口21。该备有若干耐热管22的废气用热分解炉1b，废气的分解处理效率高，体积小。
作为另一变形例，有图9所示的废气用热分解炉1c。图9(a)是废气用热分解炉1c的外观立体图。图9(b)是废气用热分解炉1c的纵断面图。
该变形例中，耐热管22是直线状且朝水平方向延伸的形态。废气用热分解炉1c是圆筒形，发光发热体40均匀地包围着耐热管22。
如图10所示，可把若干个(图10例中是5个)废气用热分解炉1c收容在大圆筒中形成为一体化，安装在焚烧炉上。该一体化的废气用热分解炉1d，废气的分解处理效率高，体积小。另外，图10中的一体化废气用热分解炉1d的中央部分的圆，是配线管。在该配线管中，向各废气用热分解炉1c供给电力的配线缠绕在一起。
这些变形例中，在废气用热分解炉1a、1b、1c的上面，设有用于进行其内部检查或维修的检查口60，可进行发光发热体40、耐热耐火砖14等的劣化程度的检查、发光发热体40的更换等。但是，在废气用热分解炉1c中，与废气用热分解炉1同样地，开口部52兼作为检查口60。
图6～图10中，与第1实施例相同或相当的部分，注以相同标记。(第2实施例)图11是表示第2实施例之废气用热分解炉2外观的立体图。图12是其水平断面图。与第1实施例相同或相当的部分，注以相同标记。
与第1实施例的废气用热分解炉1相同的部分，其说明从略，只说明不同的部分。
内部备有加热室10的废气用热分解炉2，在其前面备有将废气导入加热室10内的导入口20，在其后面备有排气口21，该排气口21把废气被热分解后的分解气体排出加热室10外。
该废气用热分解炉2的外壁11与第1实施例同样地是双层构造，由最内层耐热耐火砖14围成的空间，形成加热室10。耐热耐火砖14的备有导入口20及排气口21的部分，设有贯通耐热耐火砖14的贯通孔15，可供废气流通。
在该加热室10内，设有由耐热耐火砖构成的若干个(图12例中是2个)隔壁16，加热室10被该隔壁16在废气用热分解炉2的长度方向划分成若干个(图12例中是3个)小室10a、10b、10c。最前面侧的小室10a与导入口20相连，最后面侧的小室10c与排气口21相连。
在各隔壁16的一端部设有若干孔17，该孔17贯穿隔壁16使相邻小室连通。各隔壁16上的孔17的设置位置，从最前面侧的隔壁16到最后面侧的隔壁依次地左右交互。通过该构造，在加热室10内，形成按照最前面侧的小室10a、孔17、中央小室10b、孔17、最后面侧小室10c的顺序弯曲的废气的流路。这样，从导入口20导入的废气，弯曲地通过小室10a、10b、10c，从排气口21排出。
在小室10a、10b的左右两侧面，配设着板状碳电极30。在该碳电极30上安装着碳棒31，该碳棒31贯穿外壁11伸出到废气用热分解炉2的外部。
最后面侧的小室10c内备有纤维状活性碳过滤器50，在小室10a、10b内充填着与第1实施例同样的发光发热体40。
孔15、17的大小和形状无特别限定，只要发光发热体40不能通过即可。当发光发热体40是球形时，上述孔最好采用三角形。另外，孔15、17的形状也可以是朝水平方向或垂直方向延伸的缝隙状。例如，将陶瓷制柱状物平行排列，形成缝隙状的孔17，以此代替开设着孔17的隔壁16。该形状由于能加大孔15、17的开口部分面积，所以适合于废气流量大的情况。
在废气用热分解炉2的上面，设有用于进行其内部检查或维修的检查口60，可进行发光发热体40和耐热耐火砖14等的劣化程度的检查、发光发热体40的更换等。
下面，说明使用该废气用热分解炉2，将废气中的有害物质热分解的方法。
在碳电极30上加电压，使发光发热体40间产生放电。若干碳电极30呈串联排列，与图未示电源连接。虽然也可以呈并联配置，但串联配置的放电效率高，容易得到高温。
把图未示的焚烧炉烟筒与导入口20连接时，从上述焚烧炉排出的废气被导入加热室10内。由于鼓风机51吸引加热室10内的废气，所以，废气不会倒流，也不会滞留在加热室10内。当废气被导入加热室10内时，加热室10内成为无氧状态，因此，充填在加热室10内的发光发热体40也处于无氧状态下。
被导入的废气与在发光发热体40间产生的约3000℃放电部分接触，成为约3000℃的高温，所以，废气中含有的煤尘、二氧化碳、氯化合物、氮化合物、二噁烷等有害物质不燃烧而被热分解，成为无害的分解气体。
与第1实施例同样地，导入口20、排气口21、检查口60、鼓风机51等在废气用热分解炉2上的位置，并不限定于本实施例，可以设在其它位置，只要能达到本发明目的即可。
另外，当焚烧炉排出的废气量多时，与第1实施例同样地，也可以把若干个废气用热分解炉2安装在上述焚烧炉上。
另外，根据废气中所含有害物质的种类、浓度、要分解处理的废气量等条件，可以自由设计废气流路的形态，也可以适当调节小室数目和发光发热体的数量等。另外，本实施例中，上述流路是朝水平方向延伸的形态，但也可以是朝垂直方向延伸的形态。(第3实施例)图13是第3实施例之废气用热分解炉3的水平断面图。第3实施例之废气用热分解炉3的外观，与第2实施例之废气用热分解炉2同样，所以，参照图11说明。与第1及第2实施例中相同或相当的部分，注以相同标记。
第3实施例之废气用热分解炉3，除了加热室10内部的构造外，其余部分与第2实施例之废气用热分解炉2基本相同，相同部分的说明省略，只说明不同的部分。
在加热室10设有由耐热耐火砖构成的若干个(图13例中是2个)隔壁16，加热室10被该隔壁16在废气用热分解炉3的长度方向划分为若干个(图13例中是3个)小室10a、10b、10c。最前面侧的小室10a与导入口20相连，最后面侧的小室10c与排气口21相连。
在各隔壁16的约全面上设有若干孔17，该孔17贯穿隔壁16使相邻小室连通。借助该构造，在加热室10内形成直线形态的废气流路，从导入口20进入的废气，按照最前面侧小室10a、孔17、中央小室10b、孔17、最后面侧小室10c的顺序，直线地通过加热室10内后，从排气口21排出。由于在隔壁16的约全面设置孔17，所以，可通过较多的废气的流量。
关于使用该废气用热分解炉3将废气中的有害物质热分解的方法，除了废气直线地通过加热室10内这一点外，其余与上述第2实施例相同，其说明从略。
另外，与第1实施例同样地，导入口20、排气口21、检查口60、鼓风机51等在废气用热分解炉3上的位置，并不限定于本实施例，可以设在其它位置，只要能达到本发明目的即可。
另外，当焚烧炉排出的废气量多时，与第1实施例同样地，也可以把若干个排气用热分解炉3安装在上述焚烧炉上。
另外，根据废气中所含有害物质的种类、浓度、要分解处理的废气量等条件，可以自由设计废气流路的形态(直线的、弯曲的等)，也可以适当调节小室数目和发光发热体的数量。另外，本实施例中，上述流路是沿水平方向延伸的形态，但也可以做成为沿垂直方向延伸的形态。(第4实施例)图14是第4实施例之废气用热分解炉4的水平断面图。与第1至第3实施例中相同或相当的部分，注以相同标记。
第4实施例之废气用热分解炉4，除了外壁11、碳电极30及开口部52部分的构造外，其余部分与第3实施例的废气用热分解炉3基本相同，所以，相同部分的说明省略，只说明不同的部分。
废气用热分解炉4的外壁11是4层构造，从内层起，由耐热耐火砖14、铁板12、耐火混凝土13、涂敷着耐热涂料的铁板12构成。
在加热室10内设有由耐热耐火砖构成的若干个(图14例中是6个)隔壁16，加热室10被该隔壁16在废气用热分解炉4长度方向划分为若干个(图14例中是7个)小室10a～10g。最前面侧的小室10a与导入口20相连，最后面侧的小室10g与排气口21相连。
在各隔壁16的约全面上设有若干孔17，该孔17贯穿隔壁16使相邻小室连通。借助该构造，在加热室10内形成直线形态的废气流路，从导入口20进入的废气，按照最前面侧的小室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、最后面侧小室10g的顺序，约直线地通过加热室10内后，从排气口21排出。
在最后面侧小室10g以外的任意小室(图14例中是从前面侧数起第2个及第5个小室10b、10e)的左右两侧面，配设着板状碳电极30。在该碳电极30上安装着碳棒31，该碳棒31贯穿外壁11伸出到废气用热分解炉4的外部。
在最后面侧的小室10g内，备有用于吸附碳化氢和重金属的、纤维状活性碳过滤器50和备长碳58，在配设着上述碳电极30的小室内，充填着与第1实施例同样的发光发热体40。另外，也可以用粒状活性碳代替纤维状的活性碳过滤器50。
第1至第3实施例中，铁制的板53覆盖着开口部52，在该板53与碳电极30之间备有耐火混凝土55。板53、耐火混凝土55、碳电极30和碳棒31这4个部件，除了碳电极30和碳棒31的组合以外，分别具有独立的形态。
但是本实施例中，上述4个部件成一体化，(板53是陶瓷制。但也可以是覆盖了绝缘材的铁板)形成电极单元57。借助该构造，更换碳电极30时，不必分别地取下板53、耐火混凝土55、碳电极30和碳棒31，只要取下一体化的电极单元57进行更换，就可以更换碳电极30，所以碳电极30的更换作业容易。
在开口部52的侧面，备有覆盖耐火混凝土13断面部分的铁制四方形筒状物56。耐火混凝土55的与四方形筒状物56相向的部分由铁板59覆盖着，通过四方形筒状物56与铁板59滑动，电极单元57可容易地出入开口部52。
碳电极30不伸出到加热室10内，而是埋没在加热室10的壁面内。这样，碳电极30不容易受废气中的有害物质或高温的影响而劣化。
关于使用该废气用热分解炉4将废气中的有害物质热分解的方法，除了废气直线地通过加热室10内这一点外，其余与上述第2实施例相同，其说明从略。
另外，当焚烧炉排出的废气量多时，与第1实施例同样地，也可以把若干个废气用热分解炉4安装在上述焚烧炉上。
另外，根据废气中所含有害物质的种类、浓度、要分解处理的废气量等条件，可以自由设计废气流路的形态(直线的、弯曲的等)，也可以适当调节充填发光发热体的小室的数目和发光发热体的数量。另外，本实施例中，上述流路是朝水平方向延伸的形态，但也可以是朝垂直方向延伸的形态。
下面，详细说明上述第1至第4实施例中使用的、由石墨构成的球形发光发热体的制造方法及物性。(制造例1)把酚醛系树脂或聚二乙烯苯树脂作为充填料，混入0.1～0.5mm长度的丙烯腈系纤维或动植物纤维。将该混合物充填到金属模具中，施加使该树脂硬化的热和压力，成形为半球体、长方体、圆柱形等的形状。形成为半球体时，在该阶段将2个半球体一体化而成形为球体。然后，对该成形物在不活性气体中用250～300℃实施耐火化处理，再用1000～1500℃碳化。接着，用2000～3000℃使其石墨化，再实施整形处理(表面处理)。
在碳化和石墨化工序中，用热静水压成形(HIP)法各向同性地一边施加300kg/cm2以上的压力，一边反复地进行在不活性气体中的烧结，这样，使石墨高密度化。HIP法是对于球体也各向同性地施加压力的方法。通常，石墨和碳类的表面存在很多细孔，这些细孔的表面积一般为全表面积的25％左右。但是，通过上述的操作，可以使存在于该石墨表面的细孔的表面积，减少到全表面积的10％以下，有时可减少到5％以下。
使用树脂作为填充料时，可得到细孔较少的石墨，采用一边施加上述压力一边烧结的方式，可得到精度好、不浸透性的石墨。该不浸透性的石墨在较大的实用温度范围内，几乎对所有的化学药品有耐蚀性。并且，与一般的耐蚀性材料相比，具有极高的热传导性。另外，热稳定性好，对于急剧的温度变化也不容易受不良影响。
该不浸透性石墨在长方体、圆柱形等形状时，用研磨等成形为球形，作为发光发热体使用。
由于该发光发热体由不浸透性石墨构成，所以，只具有与橡胶同程度或其以下的气体吸附性。而且，强度是通常石墨的2至3倍，硬度在65以上(本制造例中是68)，密度在1.87g/cm3以上(可用纤维的混合比例调节)。另外，张拉强度是170kg/cm2，弯曲强度是360kg/cm2，压缩强度是1000kg/cm2，弹性率是1300kg/mm2以上，热膨胀系数是3.0×10-6/℃，热传导度是130kcal/m·h·℃，耐热温度是3000℃。另外，其化学性质方面，对于浓硫酸、硝酸等强酸性药品、氢氧化钠水溶液等强碱性药品具有良好的耐蚀性。但是，以酚醛系树脂作为原料时，耐碱性稍差。其耐蚀性试验的结果如表1～3表示。各表中的浓度项中的“全”，表示“全浓度”。
由于发光发热体由上述那样的不浸透性石墨构成，所以，具有以下的优良特性。
(1)不容易被废气中的有害物质劣化。
(2)不容易与废气中的氧或者废气分解生成的氧反应，不容易劣化，另外，几乎不产生一氧化碳或二氧化碳。
(3)由于强度高，所以磨耗少，耐久性好。
(4)由于细孔少，所以不容易将有害物质吸附到发光发热体上。另外，由于几乎不吸附气体等，所以，在高温下极少放出吸附气体。
表1
1)A完全不被浸蚀B几乎不被浸蚀表2A完全不被浸蚀B几乎不被浸蚀表3
1)A完全不被浸蚀B几乎不被浸蚀2)道化学社制的热媒体(制造例2)把酚醛系树脂或聚二乙烯苯树脂形成为填充物状，混入平均粒径为1.0μm左右的、纯度为99.9％以上的钨粉末和/或平均粒径为1.0μm左右的、纯度为99.9％以上的钛粉末。
另外，也可以加入在制造例1中使用的丙烯腈系纤维或动植物纤维和/或导电性好的碳黑粉、焦炭或备长炭的微粉。
对该混合物实施与制造例1同样的操作，得到由密度高、细孔少的石墨构成的球形发光发热体。但是，与制造例1不同的是，发光发热体至少含有钨和钛中的至少一方。另外，在石墨化的最终工序，有在不活性气体中进行约3000℃热处理的工序。
由于约3000℃的热处理，钨变成了一碳化二钨(W2C，式量379.71，密度17.2g/cm3，莫氏硬度9，电阻率81μΩ/cm(25℃)。另外，钛变成了碳化钛(TiC，式量59.9，熔点3140±90℃，沸点4300℃，密度4.94g/cm3，电阻率193μΩ/cm(室温)。一碳化二钨被加热到2400℃以上时，其结晶形成为稳定的β型。
钛的熔点是1675℃，沸点是3262℃，密度是4.54g/cm2，成为碳化钛后，其熔点、沸点大幅度上升，密度也成为高密度。另外，钨的熔点是3387℃，沸点是5962℃。
由含有该一碳化二钨和/或碳化钛的不浸透性石墨构成的发光发热体，除了具有制造例1中的上述(1)～(4)的特征外，与制造例1中的不含一碳化二钨和/或碳化钛的发光发热体相比，其耐蚀性、机械强度(硬度高、弹性率31600～44800kg/mm2)、耐热性(经受3000℃以上)更好。另外，电气通电性好(电阻率在70μΩ/cm以下。本制造例中是10μΩ/cm)。放电效率良好。
另外，在不活性气体中的约3000℃的热处理，具有以下优点。
(a)热处理后，不必对发光发热体进行光辉热处理(使发光发热体的表面具有光泽的处理)等的修整处理或精加工。
(b)使用时发光发热体的变形小。
(c)无公害。(制造例3)把酚醛系树脂或聚二乙烯苯树脂作为粘接剂，把导电性好的碳黑粉、焦炭或备长炭微粉作为填充料，将它们混合。另外，也可以混入上述钨粉和/或上述钛粉。
对该混合物实施与制造例2同样的操作，可得到由密度高、细孔少的石墨构成的球状发光发热体。
这样得到的发光发热体，具有与制造例2的发光发热体同样优良的特性。
工业实用性本发明的废气用热分解炉，安装在排出有害物质的废气、排烟的焚绕炉等装置、设施上，是可将上述有害物质热分解而成为无害化的低价的废气用热分解炉。
权利要求
1．废气用热分解炉，将废气中所含的有害物质热分解而成为无害化，其特征在于，备有加热上述废气的加热室；将上述废气导入上述加热室内的导入口；设在上述加热室内的至少一对电极；夹设在上述电极间的、以碳为主要成分的若干发光发热体，该发光发热体在加电压时产生放电；把上述废气被热分解后的分解气体排出上述加热室外的排气口。
2．如权利要求1所述的废气用热分解炉，其特征在于，上述发光发热体处于无氧状态下。
3．如权利要求1所述的废气用热分解炉，其特征在于，上述发光发热体处于真空状态下。
4．如权利要求1至3中任一项所述的废气用热分解炉，其特征在于，在上述加热室内，设置连接上述导入口和上述排气口并供上述废气通过的流路，在该流路内部的至少一部分上，备有上述若干发光发热体。
5．如权利要求1至3中任一项所述的废气用热分解炉，其特征在于，在上述加热室内，设置连接上述导入口和上述排气口并供上述废气通过的耐热管，用上述若干发光发热体包围该耐热管的至少一部分。
6．如权利要求5所述的废气用热分解炉，其特征在于，上述耐热管是用以碳为主成分的部件构成的。
7．如权利要求1至5中任一项所述的废气用热分解炉，其特征在于，上述发光发热体，是从木炭和石墨中选出的至少一种。
8．如权利要求1至5和7中的任一项所述的废气用热分解炉，其特征在于，上述发光发热体具有不浸透性。
9．如权利要求1至5以及7、8中的任一项所述的废气用热分解炉，其特征在于，上述发光发热体是球形。
10．如权利要求1至9中的任一项所述的废气用热分解炉，其特征在于，还备有过滤器，该过滤器由活性碳和木炭的至少一方构成，并且，供废气被热分解后的分解气体通过。
全文摘要
废气用热分解炉,将废气中所含的有害物质热分解而成为无害化,其特征在于,备有:加热上述废气的加热室;将上述废气导入上述加热室内的导入口;设在上述加热室内的至少一对电极;夹设在上述电极间的、以碳为主要成分的若干发光发热体,该发光发热体在加电压时产生放电;把上述废气被热分解后的分解气体排出上述加热室外的排气口。
文档编号B01D53/70GK1297369SQ99805176
公开日2001年5月30日 申请日期1999年9月2日 优先权日1998年9月3日
发明者高桥博之, 高桥净惠 申请人:协和股份有限公司