JP2001234708A - Water recovery apparatus for high humidity exhaust gas and water recovery method for high humidity exhaust gas - Google Patents

Water recovery apparatus for high humidity exhaust gas and water recovery method for high humidity exhaust gas

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JP2001234708A
JP2001234708A JP2000052255A JP2000052255A JP2001234708A JP 2001234708 A JP2001234708 A JP 2001234708A JP 2000052255 A JP2000052255 A JP 2000052255A JP 2000052255 A JP2000052255 A JP 2000052255A JP 2001234708 A JP2001234708 A JP 2001234708A
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exhaust gas
water
cooling water
humidity
flow path
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Japanese (ja)
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Shohei Numata
祥平 沼田
Mitsugi Nakahara
中原  貢
Shigeo Hatamiya
重雄 幡宮
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a water recovery apparatus capable of obtaining high temperature recovery water with high effective energy in compact and simple constitution. SOLUTION: This water recovery apparatus for high humidity exhaust gas is provided with an exhaust gas passage 7a for circulating exhaust gas and an atomizer 8 for atomizing and supplying cooling water into the exhaust gas passage. Cooling water is sprayed into high humidity exhaust gas circulating through the exhaust gas passage, the exhaust gas is cooled by direct contact between the exhaust gas and the sprayed cooling water, and water drops in the exhaust gas is recovered. The exhaust gas passage 7a is provided with a swirl current generating means 11 for generating a swirl current in the exhaust gas, and a water recovery means 12 for recovering water drops splashed to the inner and outer parts of the passage, such as the exhaust gas passage wall surface by the centrifugal force of the swirl exhaust gas.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は高湿分排ガスの水回
収装置およびHAT(高湿分ガスタービン)サイクル発
電プラントに係わり、特に排ガス流路内を流通している
高湿分排ガス中に冷却水を噴霧し、前記排ガスと前記噴
霧した冷却水との直接接触により排ガスを冷却し、排ガ
ス中の水滴を回収するようにした高湿分排ガスの水回収
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-humidity exhaust gas water recovery apparatus and a HAT (high-humidity gas turbine) cycle power generation plant, and more particularly to cooling high-humidity exhaust gas flowing in an exhaust gas passage. The present invention relates to a high-humidity exhaust gas water recovery device in which water is sprayed, the exhaust gas is cooled by direct contact between the exhaust gas and the sprayed cooling water, and water droplets in the exhaust gas are collected.

【0002】[0002]

【従来の技術】高湿分排ガスからの水回収は、HATサ
イクル等の湿分を利用したガスタービンサイクルにおい
ては特に重要となってきている。HATサイクルは、燃
焼器入口側で圧縮空気を加湿し、圧縮空気流量を増加さ
せて出力の増加と発電効率の向上を図るガスタービンサ
イクルである。
2. Description of the Related Art Water recovery from high-humidity exhaust gas has become particularly important in a gas turbine cycle utilizing moisture such as an HAT cycle. The HAT cycle is a gas turbine cycle in which compressed air is humidified on the inlet side of the combustor to increase the flow rate of compressed air to increase output and improve power generation efficiency.

【0003】この種の発電プラントで、発電効率を向上
させるには、ガスタービンで仕事をした後の燃焼排ガス
から廃熱を回収し、有効に利用すればよいが、排ガス中
の湿分が高いと、熱回収により排ガス温度が下がった場
合、煙突から放出する排ガスに白煙が生じることがあ
る。
[0003] In this type of power plant, to improve the power generation efficiency, waste heat may be recovered from the flue gas after working in a gas turbine and used effectively, but the moisture in the flue gas is high. When the temperature of the exhaust gas is lowered by heat recovery, white smoke may be generated in the exhaust gas discharged from the chimney.

【0004】これを防止するため、大気放出前に排ガス
から水を回収することが考えられ、一部採用されてい
る。その水回収の一つの策が、例えば特開平10−11
0628号公報などに開示されている。
In order to prevent this, it has been considered that water is recovered from exhaust gas before it is released to the atmosphere, and some of them have been adopted. One measure of the water recovery is disclosed in, for example,
No. 0628 and the like.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このように形成されて
いる高湿分ガスタービンサイクル発電プラントである
と、白煙の発生が防止されることは勿論のこと、水回収
の際に回収した熱の利用により発電効率の向上が図ら
れ、また回収した水を水処理装置で処理し再利用するこ
とにより、補給水量の低減などが図られ有効なものであ
る。
With the high-humidity gas turbine cycle power plant constructed as described above, it is possible not only to prevent the generation of white smoke but also to recover the heat recovered during water recovery. The use of water is effective in improving the power generation efficiency, and by treating the collected water with a water treatment device and reusing it, the amount of replenishment water can be reduced, and the like is effective.

【0006】しかし、この従来技術では、発電効率の向
上のためには、より低温度域まで、排ガスからの熱回収
を行えばよいことが示されている。しかしこのとき、排
ガスの上流で熱交換した高温の回収水と排ガスの下流で
熱交換した低温の回収水が混合されると、全体として回
収水温度が低下する。
However, this prior art shows that heat recovery from exhaust gas may be performed up to a lower temperature range in order to improve power generation efficiency. However, at this time, if the high-temperature recovered water heat-exchanged upstream of the exhaust gas and the low-temperature recovered water heat-exchanged downstream of the exhaust gas are mixed, the temperature of the recovered water decreases as a whole.

【0007】ところが、回収水を補給水として再利用す
る場合、高温水の方が有効エネルギーが高く、発電効率
向上の効果が高い。回収水を補給水以外の用途に利用す
る場合にも、高温水である方が熱源等に利用しやすい。
このため、回収水を高温水と低温水に分けて回収するこ
とが考えられ、特開平11−117764号公報では、
高温水回収を実現する水平直交流型直接接触を用いた構
造が考えられている。
However, when recovered water is reused as make-up water, high-temperature water has higher effective energy and is more effective in improving power generation efficiency. When the recovered water is used for purposes other than makeup water, high-temperature water is more easily used as a heat source.
For this reason, it is conceivable that the recovered water is separated into high-temperature water and low-temperature water for recovery.
A structure using horizontal cross-flow type direct contact to realize high-temperature water recovery has been considered.

【0008】このものでは、排ガスを水平方向に流し、
流れに沿って水回収装置を複数の水回収領域に分けてい
る。そして、前段の水回収領域で得られた低温の回収水
の一部を、排ガス上流部にあたる後段の水回収領域の冷
却に用いることを繰り返して、最終的に高温水の回収を
達成している。しかしこの構造では、回収水をスプレー
する構造が複数必要なため、ポンプ等の動力が大きくな
ることは勿論のこと、水平流路が長くなるため、大型と
なる嫌いがある。
In this device, the exhaust gas is caused to flow in a horizontal direction,
The water recovery device is divided into a plurality of water recovery areas along the flow. Then, by repeatedly using a part of the low-temperature recovered water obtained in the former-stage water recovery region for cooling the latter-stage water recovery region corresponding to the exhaust gas upstream portion, the high-temperature water is finally recovered. . However, in this structure, since a plurality of structures for spraying the recovered water are required, not only the power of the pump or the like is increased, but also the horizontal flow path becomes longer, so that the structure tends to be larger.

【0009】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、コンパクトかつ簡素な構成で、有
効エネルギーの高い高温の回収水を得ることが可能なこ
の種の水回収装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a water recovery apparatus of this kind which can obtain high-temperature recovered water having a high effective energy with a compact and simple structure. Is to do.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、排ガ
スが流通する排ガス流路と、この排ガス流路内に冷却水
を噴霧供給する噴霧装置とを備え、前記排ガス流路内を
流通している高湿分排ガス中に冷却水を噴霧し、前記排
ガスと前記噴霧した冷却水との直接接触により排ガスを
冷却し、排ガス中の水滴を回収するようにした高湿分排
ガスの水回収装置において、前記排ガス流路に、前記排
ガスに旋回流を発生させる旋回流発生手段と、旋回する
排ガスの遠心力により流路内外方部,例えば排ガス路壁
面にはね飛ばされた水滴を回収する水回収手段とを設け
所期の目的を達成するようにしたものである。
That is, the present invention comprises an exhaust gas flow path through which exhaust gas flows, and a spray device for spraying cooling water into the exhaust gas flow path. Cooling water is sprayed into the high-humidity exhaust gas, and the exhaust gas is cooled by direct contact between the exhaust gas and the sprayed cooling water to recover water droplets in the high-humidity exhaust gas. A swirling flow generating means for generating a swirling flow in the exhaust gas in the exhaust gas flow path; and a water recovery device for collecting water droplets splashed on the inner and outer portions of the flow path by the centrifugal force of the swirling exhaust gas. Means to achieve the intended purpose.

【0011】また、この場合、前記排ガス流路を、ガス
流通方向に流路断面積が次第に大きくなるように形成し
たものである。また前記噴霧装置のスプレー噴霧口を、
排ガスの流通方向に多段に設けるとともに、その各段に
おけるスプレー粒径をそれぞれ異るように形成したもの
である。また、前記排ガス中の水滴を回収する部分を、
回収水温が異なる複数の水滴回収口を有するように形成
したものである。また、前記水滴回収口から回収された
回収水のうち、総体的に低温の回収水の一部,あるいは
全部を、前記排ガスの高温部に再噴霧するようにしたも
のである。
In this case, the exhaust gas passage is formed such that the cross-sectional area of the passage gradually increases in the gas flow direction. Further, a spray spray port of the spray device,
It is provided in multiple stages in the flow direction of the exhaust gas, and is formed so that the spray particle diameter in each stage is different. Further, a part for collecting water droplets in the exhaust gas,
It is formed so as to have a plurality of water droplet recovery ports having different recovery water temperatures. Further, a part or all of the collected water having a low temperature as a whole among the collected water collected from the water droplet collecting port is re-sprayed to a high temperature portion of the exhaust gas.

【0012】また本発明は、排ガスが流通する排ガス流
路と、この排ガス流路内に冷却水を噴霧供給する噴霧装
置とを備え、前記排ガス流路内を流通している高湿分排
ガス中に冷却水を噴霧し、前記排ガスと前記噴霧した冷
却水との直接接触により排ガスを冷却し、排ガス中の水
滴を回収するようにした高湿分排ガスの水回収装置にお
いて、前記装置に、前記排ガス中に噴霧された噴霧液滴
に振動を与える超音波発生装置を設け、排ガス中の噴霧
液滴に振動を与えて熱伝達を促進するようにしたもので
ある。
Further, the present invention comprises an exhaust gas flow passage through which exhaust gas flows, and a spray device for spraying and supplying cooling water into the exhaust gas flow passage, wherein a high humidity exhaust gas flowing through the exhaust gas flow passage is provided. Spraying cooling water, cooling the exhaust gas by direct contact between the exhaust gas and the sprayed cooling water, in a water recovery device of the high humidity exhaust gas so as to collect water droplets in the exhaust gas, the device, An ultrasonic generator is provided for applying vibration to spray droplets sprayed into exhaust gas, and heat transfer is promoted by applying vibration to spray droplets in exhaust gas.

【0013】また、排ガスが流通する排ガス流路と、こ
の排ガス流路内に冷却水を噴霧供給する噴霧装置とを備
え、前記排ガス流路内を流通している高湿分排ガス中に
冷却水を噴霧し、前記排ガスと前記噴霧した冷却水との
直接接触により排ガスを冷却し、排ガス中の水滴を回収
するようにした高湿分排ガスの水回収装置において、前
記排ガス流路を、ガス流通方向にその流路断面積が次第
に変化するように形成し、排ガスの流速に変化をもたせ
るようにしたものである。
An exhaust gas passage through which the exhaust gas flows and a spraying device for spraying cooling water into the exhaust gas passage are provided, and the cooling water is introduced into the high-humidity exhaust gas flowing through the exhaust gas passage. In a water recovery device for high-humidity exhaust gas, the exhaust gas is cooled by direct contact between the exhaust gas and the sprayed cooling water, and water droplets in the exhaust gas are collected. The flow path cross-sectional area is formed so as to gradually change in the direction, so that the flow rate of the exhaust gas is changed.

【0014】また、排ガスが流通する排ガス流路と、こ
の排ガス流路内に冷却水を噴霧供給する噴霧装置とを備
え、前記排ガス流路内を流通している高湿分排ガス中に
冷却水を噴霧し、前記排ガスと前記噴霧した冷却水との
直接接触により排ガスを冷却し、排ガス中の水滴を回収
するようにした高湿分排ガスの水回収装置において、前
記水回収装置に、前記噴霧装置の噴霧口と前記水滴を回
収する回収口間に電場をかける電場装置を設け、排ガス
中の噴霧液滴を荷電又は分極させ、噴霧液滴の流速又は
流れ方向に変化をもたせるようにしたものである。
An exhaust gas passage through which the exhaust gas flows and a spray device for spraying cooling water into the exhaust gas passage are provided, and the cooling water is introduced into the high-humidity exhaust gas flowing through the exhaust gas passage. And cooling the exhaust gas by direct contact between the exhaust gas and the sprayed cooling water to collect water droplets in the exhaust gas. An electric field device for applying an electric field between a spray port of the apparatus and a recovery port for collecting the water droplets is provided, and the spray droplets in the exhaust gas are charged or polarized to change the flow velocity or the flow direction of the spray droplets. It is.

【0015】すなわちこのように形成された高湿分排ガ
スの水回収装置であると、排ガス流路に、排ガスに旋回
流を発生させる旋回流発生手段と、旋回する排ガスの遠
心力により流路内外方部にはね飛ばされた水滴を回収す
る水回収手段とが設けられていることから、前記旋回流
発生手段により、高温回収水が有効に分離されるととも
に、重力との釣り合いで冷却水滴が水回収装置内のある
位置に長時間滞留することになり、排ガスと冷却水の接
触時間が増加し、したがってこの構造により排ガスから
冷却水への熱伝達が促進され、コンパクトにして有効エ
ネルギーの高い高温の回収水を得ることが可能となるの
である。
That is, in the thus formed water recovery device for high-humidity exhaust gas, the swirl flow generating means for generating a swirl flow in the exhaust gas in the exhaust gas flow passage, and the inside and outside of the flow passage due to the centrifugal force of the swirling exhaust gas. Since water recovery means for recovering splashed water droplets is provided in one side, high-temperature recovery water is effectively separated by the swirling flow generation means, and cooling water droplets are balanced with gravity. It will stay at a certain position in the water recovery unit for a long time, and the contact time of the exhaust gas and the cooling water will increase, and therefore, this structure will promote the heat transfer from the exhaust gas to the cooling water, make it compact and have high effective energy High temperature recovered water can be obtained.

【0016】また、水回収装置の形状を、排ガスの流れ
方向にその断面積が徐々に大きく,あるいは小さくなる
よう設計することにより、排ガスによる吹き上げ力と重
力の釣り合いのため冷却水滴が水回収器内のある位置に
長時間滞留し、排ガスと冷却水の接触時間が増加する。
したがってこの構造により排ガスから冷却水への熱伝達
が促進されるのである。また、冷却水噴霧水滴を電場に
よって荷電あるいは分極させることにより、排ガスによ
る吹き上げ力と静電気力および重力の釣り合いのため、
冷却水滴が水回収装置内のある位置に長時間滞留し、排
ガスと冷却水の接触時間が増加する。したがってこの構
造により排ガスから冷却水への熱伝達が促進されるので
ある。
Further, by designing the shape of the water recovery device so that its cross-sectional area gradually increases or decreases in the flow direction of the exhaust gas, the cooling water droplets are formed by the water recovery device due to the balance between the blowing force by the exhaust gas and the gravity. For a long time, and the contact time between the exhaust gas and the cooling water increases.
Therefore, this structure promotes heat transfer from the exhaust gas to the cooling water. In addition, by charging or polarizing the cooling water spray water droplets by an electric field, the balance between the blowing force by the exhaust gas and the electrostatic force and gravity,
The cooling water droplets stay at a certain position in the water recovery device for a long time, and the contact time between the exhaust gas and the cooling water increases. Therefore, this structure promotes heat transfer from the exhaust gas to the cooling water.

【0017】また、超音波を用い水回収装置内の噴霧水
滴に振動を与える構造を採用することにより、水滴表面
に乱れが生じるとともに伝熱面積が増大し、排ガスから
冷却水への熱伝達が促進され、また、冷却水散水スプレ
ーを排ガスの流れ方向に多段に設置し、冷却水温度を排
ガス上流側ほど高くするとともに、例えば冷却水滴の粒
径を排ガス上流側ほど大きくすることによって、排ガス
と冷却水滴が十分に熱交換する領域を広く取ることがで
きる。したがって、排ガスから冷却水への熱伝達が促進
されるのである。
In addition, by employing a structure for applying vibration to the sprayed water droplets in the water recovery device using ultrasonic waves, the surface of the water droplets is disturbed and the heat transfer area is increased, so that the heat transfer from the exhaust gas to the cooling water is reduced. The cooling water spray is installed in multiple stages in the flow direction of the exhaust gas, and the cooling water temperature is increased toward the upstream side of the exhaust gas, and, for example, the particle size of the cooling water droplet is increased toward the upstream side of the exhaust gas. The area where the cooling water droplets exchange heat sufficiently can be widened. Therefore, heat transfer from the exhaust gas to the cooling water is promoted.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。図1にはその高湿分ガスタービ
ン(HAT)サイクル発電プラントの概略系統が示され
ている。1がガスタービンであり、2が圧縮機、3が発
電機、4が燃焼器、5が蒸気発生器、7が水回収装置で
ある。なお、14は煙突である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 shows a schematic system of the high humidity gas turbine (HAT) cycle power generation plant. 1 is a gas turbine, 2 is a compressor, 3 is a generator, 4 is a combustor, 5 is a steam generator, and 7 is a water recovery device. In addition, 14 is a chimney.

【0019】圧縮機の吸気である空気24は、圧縮機2
で圧縮された後、燃焼器4で燃料25、および蒸気発生
器5で発生した水蒸気26とともに燃焼し、高温の燃焼
ガスとなってガスタービン1に送られる。高温の燃焼ガ
スは、ガスタービン1を駆動し、その後、排ガス27と
なって放出される。この排ガス27は、蒸気発生器5で
熱回収された後、排ガス再加熱器6で70〜80℃に冷
却され、水蒸気を多く含んだ燃焼排ガス29として、図
中破線で囲んだ水回収装置7に導かれる。
The air 24, which is the intake air of the compressor, is supplied to the compressor 2
After that, the fuel is combusted with the fuel 25 in the combustor 4 and the steam 26 generated in the steam generator 5, and is sent to the gas turbine 1 as a high-temperature combustion gas. The high-temperature combustion gas drives the gas turbine 1 and thereafter is emitted as exhaust gas 27. This exhaust gas 27 is heat-recovered by the steam generator 5, then cooled to 70 to 80 ° C. by the exhaust gas reheater 6, and is converted into a combustion exhaust gas 29 containing a large amount of water vapor by a water recovery device 7 enclosed by a broken line in FIG. It is led to.

【0020】水蒸気を多く含んだ燃焼排ガス(高湿分排
ガス)29は、水回収装置筐体(排ガス流路)7aに送
られ、そこで噴霧装置,すなわち冷却水散水スプレー8
からスプレー噴霧される直径100〜400μm程度の
水滴と直接接触して冷却され、排ガス中の水蒸気が凝縮
し回収される。このとき冷却水30の温度は25〜35
℃程度であり、排ガス29は40℃程度にまで冷却され
る。
The combustion exhaust gas (high-humidity exhaust gas) 29 containing a large amount of water vapor is sent to a water recovery unit housing (exhaust gas passage) 7a, where it is sprayed, that is, a cooling water spray 8
Is cooled by direct contact with water droplets having a diameter of about 100 to 400 μm, which are sprayed and sprayed, and water vapor in the exhaust gas is condensed and recovered. At this time, the temperature of the cooling water 30 is 25 to 35.
° C, and the exhaust gas 29 is cooled to about 40 ° C.

【0021】水回収装置筐体7aを出た水回収済み排ガ
ス28は、排ガス再加熱器6で白煙の放出を防ぐために
再加熱された後、煙突14を経由して大気に放出され
る。一方、水回収口12aより回収された高温回収水3
1は、ポンプ13により蒸気発生器5へ送られる。
The water-recovered exhaust gas 28 that has exited the water recovery device housing 7a is reheated by the exhaust gas reheater 6 to prevent the emission of white smoke, and is then discharged to the atmosphere via the chimney 14. On the other hand, the high temperature recovered water 3 recovered from the water recovery port 12a
1 is sent to the steam generator 5 by the pump 13.

【0022】水回収装置筐体7aは、下部に排ガスの流
入口9a、上部に排ガスの排出口10を有し、排ガス排
出口10の下部に冷却水散水スプレー8が設置されてい
る。この場合、排ガス流入口9aはディフューザ構造と
なっており、排ガス流出口10はレデューサ構造となっ
ている。また、排ガスの流入口9a側には、排ガス流入
口9aの上部に隣接してスワラー(旋回流発生手段)1
1が設けられ、また、このスワラー11の上部で、水回
収装置筐体(排ガス流路)7aの内壁面に水回収口12
aが設置されている。
The water recovery device housing 7a has an exhaust gas inlet 9a at the lower part, an exhaust gas outlet 10 at the upper part, and a cooling water spray 8 installed below the exhaust gas outlet 10. In this case, the exhaust gas inlet 9a has a diffuser structure, and the exhaust gas outlet 10 has a reducer structure. A swirler (swirl flow generating means) 1 is provided on the exhaust gas inlet 9a side adjacent to the upper portion of the exhaust gas inlet 9a.
A water recovery port 12 is provided above the swirler 11 on the inner wall surface of a water recovery device housing (exhaust gas channel) 7a.
a is installed.

【0023】スワラー11は、らせん状の流路を持った
構造になっており、下方から鉛直上向きに流入した流体
に対し、斜め方向に流線を曲げ、鉛直上向きの速度成分
の一部を旋回方向の速度成分に置換する。
The swirler 11 has a structure having a spiral flow path. The swirler 11 bends a streamline in an oblique direction with respect to a fluid flowing vertically upward from below and turns a part of a vertically upward velocity component. Replace with the velocity component in the direction.

【0024】このスワラー11を通り旋回流となった燃
焼排ガス29は、冷却水滴と接触し、徐々に熱交換をし
ながら水回収装置筐体7a内を上昇し、充分湿分が回収
されて水回収装置筐体7aから排出される。粒径が大き
い水滴ほど強い遠心力を受けるので、十分に熱交換をし
て水蒸気を凝縮回収し肥大化した液滴のみが遠心力によ
り壁面に付着し、重力を受けて壁面を伝い落下して、高
温水回収口12aから回収される。熱交換が不充分な粒
径の小さな水滴は排ガス29の流れに乗って旋回しなが
ら、熱交換が充分に行われるまで水回収装置筐体7a内
に留まることになる。したがってこの構造により熱交換
時間が増加し、排ガスと冷却水の熱伝達が促進される。
The swirling flue gas 29 passing through the swirler 11 comes into contact with the cooling water droplets and gradually rises in the water recovery unit housing 7a while gradually exchanging heat, so that sufficient moisture is recovered and the water is recovered. It is discharged from the recovery device housing 7a. Water droplets with a large particle size receive a strong centrifugal force, so only heat-exchanged water vapor is condensed and recovered, and only the enlarged droplets adhere to the wall surface due to centrifugal force and fall down along the wall surface under gravity. , From the high-temperature water recovery port 12a. Small water droplets having a particle size with insufficient heat exchange are swirled on the flow of the exhaust gas 29 and remain in the water recovery unit housing 7a until heat exchange is sufficiently performed. Therefore, the heat exchange time is increased by this structure, and the heat transfer of the exhaust gas and the cooling water is promoted.

【0025】図2は、第1の実施例におけるスワラー1
1を用いずに、旋回流を発生させる構造のその他の一実
施例を示した概要図である。すなわち、排ガス流入口9
aの代わりに旋回流発生構造を持ったサイクロン型排ガ
ス流入部9bを設置し、排ガス29を水平方向から水回
収装置筐体a内に導入し旋回流を発生させるようにした
ものである。
FIG. 2 shows a swirler 1 according to the first embodiment.
It is the schematic which showed the other one Example of the structure which generates a swirling flow, without using FIG. That is, the exhaust gas inlet 9
A cyclone-type exhaust gas inflow portion 9b having a swirl flow generating structure is installed instead of a, and the exhaust gas 29 is introduced into the water recovery apparatus housing a from a horizontal direction to generate a swirl flow.

【0026】図3は、このサイクロン型排ガス流入部9
bの構造の一例を示す平面図である。サイクロン型排ガ
ス流入部9bは二重円筒構造となっており、外部円筒の
側面に排ガス流入口を有し、内部円筒9cの側面には旋
回案内板9dが付随した数ヶ所の内部排ガス流入口を有
している。旋回案内板9dは、内部排ガス流入口の片側
に、外向きに付随している。9b内に流入した排ガス2
9は、旋回案内板9dによって、水回収装置筐体7aと
直結した内部円筒9c内に導入され旋回流となる。この
構造により小さな圧力損失で強い旋回流を作ることがで
きる。
FIG. 3 shows the cyclone type exhaust gas inflow section 9.
It is a top view showing an example of the structure of b. The cyclone-type exhaust gas inflow portion 9b has a double cylindrical structure, has an exhaust gas inlet on the side of the outer cylinder, and has several internal exhaust gas inlets with a swivel guide plate 9d on the side of the inner cylinder 9c. Have. The turning guide plate 9d is outwardly attached to one side of the internal exhaust gas inlet. Exhaust gas 2 flowing into 9b
9 is introduced into the internal cylinder 9c directly connected to the water recovery device housing 7a by the swirl guide plate 9d, and forms a swirling flow. With this structure, a strong swirling flow can be created with a small pressure loss.

【0027】また、図4はもう一つの例で、この場合に
は、水回収装置筐体7bの側壁面が傾斜しており、排ガ
ス流入口9aに比べて排ガス流出口10の水平断面積が
大きくなっている構造を有している。すなわち、排ガス
流路が、ガス流通方向に流路断面積が次第に大きくなる
ように形成されているのである。
FIG. 4 shows another example. In this case, the side wall surface of the water recovery unit housing 7b is inclined, and the horizontal cross-sectional area of the exhaust gas outlet 10 is smaller than that of the exhaust gas inlet 9a. It has a larger structure. That is, the exhaust gas passage is formed so that the passage cross-sectional area gradually increases in the gas flow direction.

【0028】この水回収装置筐体7bであると、水平断
面積が、排ガス流路に対し下部から上部へ次第に増加す
る構造となっているため、水回収装置筐体7b内を上昇
する排ガス29は徐々に鉛直上向き方向の流速が小さく
なる。したがって、排ガス下流では排ガスに吹き上げら
れる心配なしに、冷却水散水スプレー8において、低圧
力で微小水滴を噴霧することができる。この場合、噴霧
水滴の粒径を小さくすれば、同流量でも水滴を多数噴霧
できるため、伝熱面積が増加し熱伝達が促進される。ま
た、排ガス上流部では排ガス上昇流速が速いため排ガス
の吹き上げ力と重力が釣り合い、水滴が長時間滞留し、
熱交換時間が増加する。
In the case of the water recovery device housing 7b, since the horizontal cross-sectional area gradually increases from the lower portion to the upper portion with respect to the exhaust gas flow path, the exhaust gas 29 rising in the water recovery device housing 7b is formed. Gradually decreases the flow velocity in the vertical upward direction. Therefore, minute water droplets can be sprayed at a low pressure in the cooling water spray 8 without fear of being blown up by the exhaust gas downstream of the exhaust gas. In this case, if the particle size of the spray water droplet is reduced, many water droplets can be sprayed even at the same flow rate, so that the heat transfer area increases and heat transfer is promoted. In addition, since the exhaust gas ascending flow velocity is high in the exhaust gas upstream portion, the exhaust gas blowing force and gravity are balanced, and water droplets stay for a long time,
Heat exchange time increases.

【0029】図5は、スワラー11を組み込んだ水回収
装置において、水回収装置筐体7aの内壁面に回収水温
の異なる複数の水回収口12a、12cを設けた実施例
の一つを示す概要図である。
FIG. 5 is a schematic view showing an embodiment in which a plurality of water recovery ports 12a and 12c having different recovered water temperatures are provided on the inner wall surface of a water recovery apparatus housing 7a in a water recovery apparatus incorporating a swirler 11. FIG.

【0030】水回収装置筐体7aの内壁面において、排
ガスの上流側に高温水回収口12a、排ガスの下流側に
低温水回収口12cが設置されている。排ガス流入口9
aおよびスワラー11を通り水回収装置筐体7a内に流
入した排ガス29は、冷却水散水スプレー8から噴霧さ
れる冷却水滴と直接接触熱交換をしながら水回収装置筐
体7a内を上昇する。
On the inner wall surface of the water recovery unit housing 7a, a high-temperature water recovery port 12a is provided on the upstream side of the exhaust gas, and a low-temperature water recovery port 12c is provided on the downstream side of the exhaust gas. Exhaust gas inlet 9
The exhaust gas 29 flowing into the water recovery device housing 7a through the a and the swirler 11 rises in the water recovery device housing 7a while directly contacting heat exchange with cooling water droplets sprayed from the cooling water spray 8.

【0031】この場合、冷却水滴は粒径が大きいほど強
い遠心力を受けるので、十分に熱交換をして水蒸気を凝
縮回収し肥大化した液滴のみが、遠心力により壁面に付
着し、重力を受けて壁面を伝い落下して、高温水回収口
12aから回収される。熱交換が不充分な粒径の小さな
水滴は排ガス29の流れに乗って旋回しながら、熱交換
が充分に行われるまで水回収装置筐体7a内に留まるこ
とになる。したがって、この構造により熱交換時間が増
加し、排ガスと冷却水の熱伝達が促進される。
In this case, since the cooling water droplets receive a stronger centrifugal force as the particle size increases, only the droplets that have sufficiently exchanged heat to condense and recover water vapor and become enlarged are attached to the wall surface by the centrifugal force, and the gravity drops. In response, it falls along the wall surface and is collected from the high-temperature water collection port 12a. Small water droplets having a particle size with insufficient heat exchange are swirled on the flow of the exhaust gas 29 and remain in the water recovery unit housing 7a until heat exchange is sufficiently performed. Therefore, this structure increases the heat exchange time and promotes the heat transfer of the exhaust gas and the cooling water.

【0032】ここで、元々粒径が大きく熱伝達が悪い水
滴がある場合や、熱交換をせずに噴霧されてすぐ壁面に
付着してしまった冷却水がある場合、水回収口が一つし
かないと、低温水の混入により高温水の回収が妨げられ
る。元々粒径が大きく熱伝達が悪い水滴は、旋回流によ
り遠心力を受け、排ガス29の上流域まで降下する以前
に壁面に付着するので、スプレー直後に壁面に付着した
冷却水とともに、高温水回収口12aの上部にある低温
水回収口12cより低温回収水32bとして回収され
る。これにより、高温水回収口12aからは、充分に排
ガスと熱交換した高温水31のみが回収される。
Here, when there are water droplets having a large particle size and poor heat transfer, or when there is cooling water which is sprayed without heat exchange and immediately adheres to a wall surface, one water recovery port is provided. Otherwise, the collection of high-temperature water is hindered by the mixing of low-temperature water. Water droplets having a large particle size and poor heat transfer are subjected to centrifugal force due to the swirling flow and adhere to the wall surface before descending to the upstream region of the exhaust gas 29. Therefore, high-temperature water is collected together with the cooling water adhered to the wall surface immediately after spraying. The low temperature water is recovered as low temperature water 32b from a low temperature water recovery port 12c above the port 12a. As a result, only the high-temperature water 31 that has sufficiently exchanged heat with the exhaust gas is recovered from the high-temperature water recovery port 12a.

【0033】図6は冷却水滴の挙動制御のためにクーロ
ン力を利用した実施例の一つを示した概要図である。冷
却水散水スプレー8の上部に網目状の負電極15を設置
し、水回収口12aの位置に正電極16を設置する。こ
れにより水回収装置筐体7a内に電界が生じ、冷却水滴
が負に荷電され正電極16との間に引力が発生する。こ
のため冷却水滴は排ガス29の流れと逆向きに力を受
け、粒径が微小であっても排ガスに同伴されて水回収装
置筐体7a外に排出されてしまうことが少なくなる。し
たがって冷却水滴の粒径をより小さくして伝熱面積を増
加させ、排ガス29との熱交換を促進することが可能と
なる。
FIG. 6 is a schematic diagram showing one embodiment in which Coulomb force is used for controlling the behavior of a cooling water droplet. A mesh-shaped negative electrode 15 is provided above the cooling water spray 8, and a positive electrode 16 is provided at the position of the water recovery port 12a. As a result, an electric field is generated in the water recovery device housing 7a, the cooling water droplet is negatively charged, and an attractive force is generated between the cooling water droplet and the positive electrode 16. For this reason, the cooling water droplet receives a force in a direction opposite to the flow of the exhaust gas 29, and even if the particle diameter is minute, it is less likely that the cooling water droplet is accompanied by the exhaust gas and discharged to the outside of the water recovery device housing 7a. Therefore, the heat transfer area can be increased by making the particle size of the cooling water droplet smaller, and heat exchange with the exhaust gas 29 can be promoted.

【0034】図7は、排ガス29の上流部に超音波発振
器17を設置して熱伝達を促進する構造を持つ実施例の
一つを示している。高温水回収のためには、排ガス29
の上流部において小さな温度差での熱交換が行われるこ
とが重要である。この部分に超音波を当てることによ
り、水滴表面に振動が生じ、熱伝達面積が大きくなる。
また、振動に伴う乱流のために境界層が薄くなり、小さ
な温度差での熱伝達が可能となる。なお、超音波による
熱伝達の促進は排ガスの上流部に限るものではなく、水
回収装置筐体7a内全体に超音波を当てれば、より大き
な熱伝達促進の効果が得られる。
FIG. 7 shows an embodiment having a structure in which the ultrasonic oscillator 17 is provided upstream of the exhaust gas 29 to promote heat transfer. Exhaust gas 29 for hot water recovery
It is important that the heat exchange with a small temperature difference is performed in the upstream part of the apparatus. By applying ultrasonic waves to this portion, vibration occurs on the surface of the water droplet, and the heat transfer area increases.
Further, the boundary layer is thinned due to turbulence caused by vibration, and heat transfer with a small temperature difference is possible. The promotion of heat transfer by the ultrasonic wave is not limited to the upstream portion of the exhaust gas. If the ultrasonic wave is applied to the entire inside of the water recovery device housing 7a, a greater heat transfer promotion effect can be obtained.

【0035】図8は、スワラー11を備えた水回収装置
において、冷却水散水スプレー8a、8b、8cを排ガ
スの流れ方向に多段に設置し、冷却水温度と冷却水粒径
を各段ごとに異にした実施例の一つを示す概要図であ
る。水回収装置筐体7a内に、冷却水散水スプレーを排
ガス下流から8a、8b、8cの順に設置し、各冷却水
散水スプレーの下方、水回収装置筐体7a内壁面にそれ
ぞれ水回収口12a、12b、12cを設置する。排ガ
ス上流側の冷却水散水スプレーほど冷却水温度を高く
し、冷却水粒径を大きくする。
FIG. 8 shows a water recovery apparatus provided with a swirler 11, in which cooling water sprays 8a, 8b and 8c are installed in multiple stages in the flow direction of exhaust gas, and the cooling water temperature and the cooling water particle size are set for each stage. It is a schematic diagram showing one of different embodiments. In the water recovery device housing 7a, cooling water sprays are installed in the order of 8a, 8b, 8c from the exhaust gas downstream, and the water recovery ports 12a, 12b and 12c are installed. The cooling water temperature is increased and the particle diameter of the cooling water is increased as the spray of the cooling water on the exhaust gas upstream side increases.

【0036】排ガス流入口9aおよびスワラー11を通
り水回収装置筐体7a内に流入した排ガス29は、冷却
水散水スプレー8a、8b、8cから噴霧される冷却水
滴と直接接触熱交換により、湿分を回収されながら水回
収装置筐体7a内を上昇する。したがって排ガス29の
流量は下流に行くほど小さくなり、流速は水回収装置筐
体7aの入り口と比較して出口の方が一例として2割程
度小さくなる。このため、水回収装置筐体7a内におい
て高い位置ほど液滴に働く排ガス29の吹き上げ力が小
さくなっている。
The exhaust gas 29 flowing into the water recovery unit housing 7a through the exhaust gas inlet 9a and the swirler 11 is directly humidified by cooling water sprays 8a, 8b, and 8c. Rises inside the water recovery device housing 7a while being collected. Therefore, the flow rate of the exhaust gas 29 becomes lower toward the downstream, and the flow rate at the outlet is smaller by about 20% as an example than at the inlet of the water recovery device housing 7a. For this reason, the higher the position in the water recovery device housing 7a, the smaller the blowing force of the exhaust gas 29 acting on the droplet.

【0037】冷却水散水スプレー8cで噴霧された低温
冷却水30cは水回収口12cの位置する高さで重力と
排ガスの吹き上げ力が釣り合うような粒径で噴霧され、
この位置で熱交換に充分な滞留時間が経過した後、排ガ
ス中の水蒸気が凝縮して肥大化した水滴は旋回流による
遠心力によって壁面に付着し、重力を受けて壁面を伝い
落下して水回収口12cより低温回収水32bとして回
収される。
The low-temperature cooling water 30c sprayed by the cooling water spray 8c is sprayed with a particle size such that gravity and the exhaust gas blowing force are balanced at the height where the water recovery port 12c is located.
After sufficient residence time has passed for heat exchange at this position, water vapor in the exhaust gas condenses and the enlarged water droplets adhere to the wall surface due to the centrifugal force of the swirling flow, and fall along the wall surface under gravity to fall It is recovered as low-temperature recovery water 32b from the recovery port 12c.

【0038】同様に、冷却水散水スプレー8b、8aで
噴霧された中高温冷却水30b、30aは、それぞれ中
高温水回収口12b、12aの位置する高さで重力と排
ガスの吹き上げ力が釣り合うような粒径で噴霧され、熱
交換に充分な滞留時間を経て、排ガス中の水蒸気が凝縮
して大きな水滴となり、遠心力を受けてそれぞれ水回収
口12b、12aから中高温回収水32a、31として
回収される。ここで、噴霧液滴の粒径は、8c<8b<
8aであり、冷却水の温度はそれぞれ30c<30b<
30aである。
Similarly, the medium and high temperature cooling water 30b, 30a sprayed by the cooling water sprinkler sprays 8b, 8a is such that gravity and exhaust gas blowing force are balanced at the height where the medium and high temperature water recovery ports 12b, 12a are located, respectively. Sprayed with a large particle size, after a sufficient residence time for heat exchange, the water vapor in the exhaust gas is condensed into large water droplets, and subjected to centrifugal force to recover from the water recovery ports 12b, 12a as medium- and high-temperature recovered water 32a, 31, respectively. Collected. Here, the particle diameter of the spray droplet is 8c <8b <
8a, and the temperature of the cooling water is 30c <30b <
30a.

【0039】これにより、液滴が十分に熱交換する領域
が広くなり、熱交換がされない領域が大きい単段スプレ
ーや棚段式直接接触熱交換器の場合よりコンパクトな装
置で、十分な高温水が得られる。
By this means, the area in which the droplets exchange heat sufficiently is widened, and the apparatus is more compact than in the case of a single-stage spray or a tray-type direct contact heat exchanger in which the area in which heat exchange is not performed is large. Is obtained.

【0040】図9は、スワラー11を設けた水回収装置
において、冷却水散水スプレーと水回収口を排ガスの流
れ方向に多段に設置し、低温の回収水を排ガス高温部に
再噴霧する構造の一実施例を示した概要図である。水回
収装置筐体7a内に冷却水散水スプレーを、排ガス下流
から8a,8b、8cの順に設置し、各冷却水散水スプ
レーの下方、水回収装置筐体7a内壁面にそれぞれ水回
収口12a、12b、12cを設置する。
FIG. 9 shows a water recovery apparatus provided with a swirler 11 having a structure in which cooling water sprinkling sprays and water recovery ports are installed in multiple stages in the flow direction of exhaust gas, and low-temperature recovered water is re-sprayed to a high temperature portion of the exhaust gas. It is the schematic diagram which showed one Example. Cooling water sprays are installed in the water recovery device housing 7a in the order of 8a, 8b, and 8c from the exhaust gas downstream, and the water recovery ports 12a and 12c are provided on the inner wall surface of the water recovery device housing 7a below each cooling water spray. 12b and 12c are installed.

【0041】排ガス流入口9aおよびスワラー11を通
り水回収装置筐体7a内に流入した排ガス29は、冷却
水散水スプレー8a、8b、8cから噴霧される冷却水
滴と直接接触により熱交換を行いながら、水回収装置筐
体7a内を上昇する。
The exhaust gas 29 which has flowed into the water recovery unit housing 7a through the exhaust gas inlet 9a and the swirler 11 is subjected to heat exchange by direct contact with cooling water droplets sprayed from the cooling water sprays 8a, 8b, 8c. , Rises inside the water recovery device housing 7a.

【0042】冷却水30cは、冷却水散水スプレー8c
から噴霧され、排ガスと熱交換して排ガス中の水蒸気を
凝縮回収する。これにより肥大化した水滴は、旋回流に
よる遠心力を受け壁面に付着し、重力により壁面を伝い
落下して水回収口12cから低温回収水32bとして回
収される。
The cooling water 30c is sprayed with the cooling water spray 8c.
And heat exchange with the exhaust gas to condense and recover the water vapor in the exhaust gas. The water droplets enlarged by the centrifugal force due to the swirling flow adhere to the wall surface, fall along the wall surface due to gravity, and are collected as low-temperature recovered water 32b from the water recovery port 12c.

【0043】この低温回収水32bは、ポンプ18bに
より、中温度の冷却水30bとして排ガス上流側の冷却
水散水スプレー8bから再噴霧される。排ガスから水蒸
気を回収し肥大化した水滴は、旋回流による遠心力を受
け壁面に付着し、重力により壁面を伝い落下して水回収
口12bで回収され、ポンプ18aにより、高温の冷却
水30aとして排ガス最上流部に設置された冷却水散水
スプレー8aから噴霧される。噴霧された冷却水滴は、
排ガス入口付近で充分に熱交換して肥大化し、旋回流に
よる遠心力を受け壁面に付着し、重力により壁面を伝い
落下して水回収口12cから高温の回収水31として回
収される。
The low-temperature recovered water 32b is re-sprayed by the pump 18b as the middle-temperature cooling water 30b from the cooling water spray 8b on the exhaust gas upstream side. Water droplets obtained by collecting water vapor from the exhaust gas and enlarging the water droplets receive centrifugal force due to the swirling flow, adhere to the wall surface, fall along the wall surface due to gravity, are collected at the water recovery port 12b, and are converted into high-temperature cooling water 30a by the pump 18a. It is sprayed from the cooling water spray 8a installed at the most upstream part of the exhaust gas. The sprayed cooling water droplets
The heat is sufficiently exchanged in the vicinity of the exhaust gas inlet to be enlarged, the centrifugal force generated by the swirling flow adheres to the wall surface, the water flows down the wall surface by gravity, and is recovered as high-temperature recovered water 31 from the water recovery port 12c.

【0044】この構造により、液滴が十分に熱交換する
領域が広くなり、熱交換がされない領域が大きい単段ス
プレーや棚段式直接接触熱交換器の場合よりコンパクト
な装置で、高温水が得られる。また、排ガスと冷却水の
温度差を熱交換が可能な限り小さくすることができるた
め、排ガス入口温度に近い、高温の回収水を得ることが
できる。
With this structure, the area where the droplets sufficiently exchange heat is widened, and the apparatus is more compact than a single-stage spray or a shelf-type direct contact heat exchanger where the area where heat exchange is not large is performed. can get. Further, since the temperature difference between the exhaust gas and the cooling water can be made as small as possible for heat exchange, high-temperature recovered water close to the exhaust gas inlet temperature can be obtained.

【0045】図10は、排ガス流入口9aに比べて排ガ
ス流出口10の水平断面積が大きくなっている構造を持
つ水回収装置筐体7b内にスワラー11および電極1
5、16を組み込み、回収水を再噴霧する構造を採用し
た一実施例を示した概要図である。
FIG. 10 shows a swirler 11 and an electrode 1 in a water recovery unit housing 7b having a structure in which the horizontal sectional area of the exhaust gas outlet 10 is larger than that of the exhaust gas inlet 9a.
It is the schematic which showed one Example which incorporated the structures 5 and 16 and adopted the structure which re-sprays collected water.

【0046】水回収装置筐体7bにおいて、水平断面積
が、排ガス流路に対し下部から上部へ次第に増加する構
造となっているため、水回収装置筐体7b内を上昇する
排ガス29は徐々に鉛直上向き方向の流速が小さくな
る。これに加えて、負電極15および正電極16により
発生した電場のため、負に荷電した冷却水滴は排ガス上
流方向に向かってクーロン力を受ける。したがって、排
ガスに吹き上げられる心配なしに、冷却水散水スプレー
8aおよび8cにおいて低圧力で微小水滴を噴霧するこ
とができる。噴霧水滴の粒径を小さくすれば、同流量で
も水滴を多数噴霧できるため、伝熱面積が増加し熱伝達
が促進される。
Since the horizontal cross-sectional area of the water recovery device housing 7b is gradually increased from the lower portion to the upper portion with respect to the exhaust gas channel, the exhaust gas 29 rising in the water recovery device housing 7b is gradually reduced. The flow velocity in the vertical upward direction decreases. In addition, due to the electric field generated by the negative electrode 15 and the positive electrode 16, the negatively charged cooling water droplet receives Coulomb force in the exhaust gas upstream direction. Therefore, fine water droplets can be sprayed at a low pressure in the cooling water sprays 8a and 8c without fear of being blown up by the exhaust gas. If the particle size of the spray water droplet is reduced, many water droplets can be sprayed at the same flow rate, so that the heat transfer area increases and heat transfer is promoted.

【0047】排ガス下流において十分な熱交換を行い粒
径が大きくなった液滴は、旋回流の遠心力によって壁面
に付着し、重力を受けて壁面を伝い落下して低温水回収
口12cから低温回収水32bとして回収され、ポンプ
18aにより高温の冷却水30aとして冷却水散水スプ
レー8aから排ガス上流域に再噴霧される。
The droplets having a large particle size due to sufficient heat exchange downstream of the exhaust gas adhere to the wall surface due to the centrifugal force of the swirling flow, fall along the wall surface under gravity, and fall through the low-temperature water recovery port 12c. It is recovered as recovered water 32b, and is re-sprayed as high-temperature cooling water 30a from the cooling water spray 8a to the exhaust gas upstream region by the pump 18a.

【0048】排ガス上流域では、水回収装置筐体7bの
流路断面積が小さくなっているため、排ガスの流速が大
きいが、正電極に近いため液滴が受けるクーロン力も大
きくなっており、微小な水滴の噴霧が可能である。した
がって、大きな相対速度で粒径の小さい水滴を噴霧する
ことで、熱伝達を促進することができる。十分な熱交換
を行い粒径が大きくなった液滴は、旋回流の遠心力によ
って壁面に付着し、重力を受けて壁面を伝い落下して高
温水回収口12aから回収され、高温水31が得られ
る。
In the upstream region of the exhaust gas, the flow rate of the exhaust gas is large because the cross-sectional area of the flow passage of the water recovery device housing 7b is small, but the Coulomb force received by the droplet is large because it is close to the positive electrode. It is possible to spray fresh water drops. Therefore, heat transfer can be promoted by spraying water droplets having a small particle diameter at a large relative speed. The droplets having a large particle size after sufficient heat exchange adhere to the wall surface by the centrifugal force of the swirling flow, fall down along the wall surface under gravity, and are collected from the high-temperature water recovery port 12a. can get.

【0049】この構造により、液滴が十分に熱交換する
領域が広くなり、熱交換がされない領域が大きい単段ス
プレーや棚段式直接接触熱交換器の場合よりコンパクト
な装置で、高温水が得られる。特に排ガスの上流部で、
大きな熱伝達が得られるため、高温の回収水が効果的に
得られる。
With this structure, the area in which the droplets can sufficiently exchange heat is widened, and the apparatus is more compact than a single-stage spray or a tray-type direct contact heat exchanger in which the area where heat exchange is not large. can get. Especially in the upstream part of the exhaust gas,
Since large heat transfer is obtained, high-temperature recovered water can be effectively obtained.

【0050】図11は、排ガス流入口9aに比べて排ガ
ス流出口10の水平断面積が大きくなっている構造を持
つ水回収装置筐体7b内にスワラー11および超音波発
振器17を組み込み、回収水を再噴霧する構造を採用し
た一実施例を示した概要図である。
FIG. 11 shows a case where the swirler 11 and the ultrasonic oscillator 17 are incorporated in a water recovery unit housing 7b having a structure in which the horizontal cross-sectional area of the exhaust gas outlet 10 is larger than that of the exhaust gas inlet 9a. FIG. 3 is a schematic view showing an embodiment employing a structure for re-spraying.

【0051】水回収装置筐体7bにおいて、水平断面積
が、排ガス流路に対し下部から上部へ次第に増加する構
造となっているため、水回収装置筐体7b内を上昇する
排ガス29は徐々に鉛直上向き方向の流速が小さくな
る。したがって、排ガスに吹き上げられる心配なしに、
排ガス下流の冷却水散水スプレー8cにおいて低圧力で
微小水滴を噴霧することができる。噴霧水滴の粒径を小
さくすれば、同流量でも水滴を多数噴霧できるため、伝
熱面積が増加し熱伝達が促進される。
Since the horizontal cross-sectional area of the water recovery device housing 7b is gradually increased from the lower portion to the upper portion with respect to the exhaust gas flow path, the exhaust gas 29 rising inside the water recovery device housing 7b gradually increases. The flow velocity in the vertical upward direction decreases. Therefore, without worrying about being blown up by exhaust gas,
Fine water droplets can be sprayed at low pressure in the cooling water spray 8c downstream of the exhaust gas. If the particle size of the spray water droplet is reduced, many water droplets can be sprayed at the same flow rate, so that the heat transfer area increases and heat transfer is promoted.

【0052】排ガス下流において十分な熱交換を行い粒
径が大きくなった液滴は、旋回流の遠心力によって壁面
に付着し、重力を受けて壁面を伝い落下して低温水回収
口12cから低温回収水32bとして回収され、ポンプ
18aにより高温の冷却水30aとして冷却水散水スプ
レー8aから排ガス上流域に再噴霧される。排ガス上流
域では、水回収装置筐体7bの流路断面積が小さくなっ
ているため、排ガスの流速が大きく、排ガスに吹き上げ
られないためには、大きな流速で、大きな粒径の液滴を
噴霧しなければならない。しかし、この部分に超音波を
当てることで、流速が大きく、乱流に近くなっている水
滴表面がさらに乱れを受け、大きな熱伝達が得られる。
十分な熱交換を行い粒径が大きくなった液滴は、旋回流
の遠心力によって壁面に付着し、重力を受けて壁面を伝
い落下して高温水回収口12aから回収され、高温水3
1が得られる。
The droplets having a large particle size after sufficient heat exchange downstream of the exhaust gas adhere to the wall surface due to the centrifugal force of the swirling flow, fall along the wall surface under gravity, and fall through the low-temperature water recovery port 12c. It is recovered as recovered water 32b, and is re-sprayed as high-temperature cooling water 30a from the cooling water spray 8a to the exhaust gas upstream region by the pump 18a. In the exhaust gas upstream region, the flow path cross-sectional area of the water recovery device housing 7b is small, so that the flow velocity of the exhaust gas is large. Must. However, by applying ultrasonic waves to this portion, the surface of the water droplet having a large flow velocity and being close to a turbulent flow is further disturbed, and a large heat transfer can be obtained.
The droplets having a large particle size after sufficient heat exchange adhere to the wall surface due to the centrifugal force of the swirling flow, fall down along the wall surface under gravity, and are collected from the high-temperature water recovery port 12a.
1 is obtained.

【0053】この構造により、液滴が十分に熱交換する
領域が広くなり、熱交換がされない領域が大きい単段ス
プレーや棚段式直接接触熱交換器の場合よりコンパクト
な装置で、高温水が得られる。特に排ガスの上流部で、
大きな熱伝達が得られるため、高温の回収水が効果的に
得られる。
With this structure, the area where the liquid droplets sufficiently exchange heat is widened, and the apparatus is more compact than a single-stage spray or a tray-type direct contact heat exchanger in which the area where heat exchange is not large. can get. Especially in the upstream part of the exhaust gas,
Since large heat transfer is obtained, high-temperature recovered water can be effectively obtained.

【0054】図12は、本発明の水回収装置を組み込ん
だHATサイクル発電プラントの一実施例を示した概要
図である。空気24は圧縮機2で圧縮された後、空気冷
却器22で110℃程度にまで冷却されて低温圧縮空気
34aとなり、加湿器23で絶対湿度20%程度に湿分
を添加される。ここで添加される水は空気冷却器22お
よび節炭器21で熱交換した160℃程度の高温高圧水
33である。加湿器23で湿分を添加された圧縮空気3
4aは、再生器20において550℃程度に加熱され、
高温高湿の圧縮空気34bとなる。
FIG. 12 is a schematic diagram showing one embodiment of a HAT cycle power plant incorporating the water recovery apparatus of the present invention. After the air 24 is compressed by the compressor 2, it is cooled to about 110 ° C. by the air cooler 22 to become the low-temperature compressed air 34 a, and the humidifier 23 adds moisture to the absolute humidity of about 20%. The water added here is high-temperature high-pressure water 33 of about 160 ° C. that has been heat-exchanged in the air cooler 22 and the economizer 21. Compressed air 3 to which moisture has been added by the humidifier 23
4a is heated to about 550 ° C. in the regenerator 20;
It becomes high temperature and high humidity compressed air 34b.

【0055】この圧縮空気34bは燃焼器4で燃料25
ともに燃焼し、1300℃程度の燃焼ガスとなってガス
タービン1に送られる。ガスタービン1は発電機3を駆
動した後、600℃程度の排気ガス27を放出する。こ
の排ガスは再生器20および節炭器21で熱回収された
後、排ガス再加熱器6で80℃程度に冷却され、破線で
囲んだ本発明の水回収領域に導かれる。
The compressed air 34b is supplied from the combustor 4 to the fuel 25.
Together, they are burned to become a combustion gas of about 1300 ° C. and sent to the gas turbine 1. After driving the generator 3, the gas turbine 1 emits exhaust gas 27 at about 600 ° C. This exhaust gas is heat-recovered by the regenerator 20 and the economizer 21, cooled to about 80 ° C. by the exhaust gas reheater 6, and led to the water recovery area of the present invention surrounded by a broken line.

【0056】水蒸気を多く含んだ燃焼排ガス29は、水
回収装置筐体7aに送られ、そこで冷却水散水スプレー
8からスプレー噴霧される直径100〜400μm程度
の水滴と直接接触して冷却されて、排ガス中の水蒸気が
凝縮し回収される。このとき冷却水30の温度は25〜
35℃程度であり、排ガス29は40℃程度にまで冷却
される。
The combustion exhaust gas 29 containing a large amount of water vapor is sent to the water recovery unit housing 7a, where it is cooled by coming into direct contact with water droplets having a diameter of about 100 to 400 μm sprayed from the cooling water spray 8 and Water vapor in the exhaust gas is condensed and collected. At this time, the temperature of the cooling water 30 is 25 to
The temperature is about 35 ° C., and the exhaust gas 29 is cooled to about 40 ° C.

【0057】水回収装置筐体7aを出た水回収済み排ガ
ス28は、排ガス再加熱器6で白煙の放出を防ぐために
再加熱された後、煙突14を経由して大気に放出され
る。一方、水回収口12aより回収された高温回収水3
1は、ポンプ13により節炭器21へ送られ、加湿用高
温水33として再利用される。
The water-recovered exhaust gas 28 that has exited the water recovery device housing 7a is reheated by the exhaust gas reheater 6 to prevent the emission of white smoke, and is then released to the atmosphere via the chimney 14. On the other hand, the high temperature recovered water 3 recovered from the water recovery port 12a
1 is sent to the economizer 21 by the pump 13 and reused as high-temperature water for humidification 33.

【0058】排ガス流入口9aから水回収装置筐体7a
内に流入し、スワラー11を通り旋回流となった燃焼排
ガス29は、冷却水滴と接触し、徐々に熱交換をしなが
ら水回収装置筐体7a内を上昇し、充分湿分を回収され
て水回収装置筐体7aから排出される。粒径が大きい水
滴ほど強い遠心力を受けるので、十分に熱交換をして水
蒸気を凝縮回収し肥大化した液滴のみが遠心力により壁
面に付着し、重力を受けて壁面を伝い落下して、高温水
回収口12aから回収される。
From the exhaust gas inlet 9a to the water recovery device housing 7a
The flue gas 29 that has flowed into the inside and swirled through the swirler 11 comes into contact with the cooling water droplets and rises in the water recovery device housing 7a while gradually exchanging heat, so that sufficient moisture is recovered. It is discharged from the water recovery device housing 7a. Water droplets with a large particle size receive a strong centrifugal force, so only heat-exchanged water vapor is condensed and recovered, and only the enlarged droplets adhere to the wall surface due to centrifugal force and fall down along the wall surface under gravity. , From the high-temperature water recovery port 12a.

【0059】このとき、熱交換が不充分な粒径の小さな
水滴は、排ガス29の流れに乗って旋回しながら、熱交
換が充分に行われるまで水回収装置筐体7a内に留まる
ことになる。したがってこの構造により熱交換時間が増
加し、排ガスと冷却水の熱伝達が促進される。
At this time, small water droplets having a particle size with insufficient heat exchange, while rotating along with the flow of the exhaust gas 29, remain in the water recovery unit housing 7a until the heat exchange is sufficiently performed. . Therefore, the heat exchange time is increased by this structure, and the heat transfer of the exhaust gas and the cooling water is promoted.

【0060】ここで、元々粒径が大きく熱伝達が悪い水
滴は、旋回流により遠心力を受け、排ガス29の上流域
まで降下する以前に壁面に付着するので、熱交換をせず
にスプレー直後に壁面に付着した冷却水とともに、高温
水回収口12aの上部にある低温水回収口12cより低
温回収水32bとして回収される。この低温回収水32
bはポンプ18aにより冷却器19に送られ、冷却水3
0として再利用される。これにより、高温水回収口12
aからは、充分に排ガスと熱交換した高温水31のみが
回収される。
Here, the water droplets having a large particle size and poor heat transfer originally receive centrifugal force due to the swirling flow and adhere to the wall surface before descending to the upstream region of the exhaust gas 29. Therefore, immediately after spraying without heat exchange. Together with the cooling water adhering to the wall surface, is collected as low-temperature recovered water 32b from a low-temperature water recovery port 12c above the high-temperature water recovery port 12a. This low temperature recovered water 32
b is sent to the cooler 19 by the pump 18a and the cooling water 3
Reused as 0. Thereby, the high-temperature water recovery port 12
From a, only the high-temperature water 31 that has sufficiently exchanged heat with the exhaust gas is recovered.

【0061】以上種々の例を挙げて説明してきたよう
に、このように形成された高湿分排ガスの水回収装置で
あると、排ガスと噴霧水が直接接触する水回収装置にお
いて、特に特殊な装置を用いることなく有効エネルギー
の高い高温の回収水を得ることができるのである。すな
わち、熱伝達を促進する構成とすることにより小さな温
度差で水回収を行うことができ、したがってコンパクト
かつ簡素な構造で高温水を回収することができるのであ
る。
As described above with reference to various examples, the water recovery device for high-humidity exhaust gas thus formed is particularly special in a water recovery device in which exhaust gas and spray water come into direct contact. Thus, high-temperature recovered water with high effective energy can be obtained without using a device. That is, by adopting a configuration that promotes heat transfer, water can be recovered with a small temperature difference, and thus high-temperature water can be recovered with a compact and simple structure.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、コンパクトかつ簡素な構成で、有効エネルギーの高
い高温水を回収することが可能なこの種の水回収装置を
得ることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a water recovery apparatus of this kind which can recover high-temperature water having high effective energy with a compact and simple structure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の高湿分排ガスの水回収装置を備えたH
AT(高湿分ガスタービン)サイクル発電プラントの一
実施例を示す概略系統図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of an H gas equipped with a high-humidity exhaust gas water recovery apparatus according to the present invention
1 is a schematic system diagram showing an embodiment of an AT (high humidity gas turbine) cycle power plant.

【図2】本発明の高湿分排ガスの水回収装置の他の実施
例を示す縦断面線図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the high humidity exhaust gas water recovery apparatus of the present invention.

【図3】図2のA−A線に沿う断面線図である。FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 2;

【図4】本発明の高湿分排ガスの水回収装置の他の実施
例を示す縦断面線図である。
FIG. 4 is a vertical sectional view showing another embodiment of the high humidity exhaust gas water recovery apparatus of the present invention.

【図5】本発明の高湿分排ガスの水回収装置の他の実施
例を示す縦断面線図である。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the high humidity exhaust gas water recovery apparatus of the present invention.

【図6】本発明の高湿分排ガスの水回収装置の他の実施
例を示す縦断面線図である。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the high humidity exhaust gas water recovery apparatus of the present invention.

【図7】本発明の高湿分排ガスの水回収装置の他の実施
例を示す縦断面線図である。
FIG. 7 is a vertical sectional view showing another embodiment of the high humidity exhaust gas water recovery apparatus of the present invention.

【図8】本発明の高湿分排ガスの水回収装置の他の実施
例を示す縦断面線図である。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the high humidity exhaust gas water recovery apparatus of the present invention.

【図9】本発明の高湿分排ガスの水回収装置の他の実施
例を示す縦断面線図である。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the high humidity exhaust gas water recovery apparatus of the present invention.

【図10】本発明の高湿分排ガスの水回収装置の他の実
施例を示す縦断面線図である。
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the high humidity exhaust gas water recovery apparatus of the present invention.

【図11】本発明の高湿分排ガスの水回収装置の他の実
施例を示す縦断面線図である。
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the high humidity exhaust gas water recovery apparatus of the present invention.

【図12】本発明の高湿分排ガスの水回収装置を備えた
HAT(高湿分ガスタービン)サイクル発電プラントの
他の実施例を示す概略系統図である。
FIG. 12 is a schematic system diagram showing another embodiment of a HAT (high humidity gas turbine) cycle power plant equipped with the high humidity exhaust gas water recovery apparatus of the present invention.

【符号の説明】 1…ガスタービン、2…圧縮機、3…発電機、4…燃焼
器、5…蒸気発生器、6…排ガス再加熱器、7…水回収
装置、7a…水回収装置筐体(排ガス流路)、7b…変
形水回収装置筐体、8…冷却水散水スプレー(噴霧装
置)、8a…高温冷却水散水スプレー、8b…中温冷却
水散水スプレー、8c…低温冷却水散水スプレー、9a
…排ガス入口、9b…サイクロン型排ガス入口部、9c
…内部円筒、9d…旋回案内板、10…排ガス出口、1
1…スワラー(旋回流発生手段)、12a…高温水回収
口、12b…中温水回収口、12c…低温水回収口、1
3…ポンプ、14…煙突、15…負電極、16…正電
極、17…超音波発振器、18a…ポンプa、18b…
ポンプb、19…冷却器、20…再生器、21…節炭
器、22…空気冷却器、23…加湿器、24…空気、2
5…燃料、26…水蒸気、27…高温排ガス、28…水
回収済み排ガス、29…低温高湿分排ガス、30…冷却
水、30a…高温冷却水、30b…中温冷却水、30c
…低温冷却水、31…高温回収水、32a…中温回収
水、32b…低温回収水、33…高温高圧水、34a…
低温圧縮空気、34b…高温高湿圧縮空気。
[Description of Signs] 1 ... Gas turbine, 2 ... Compressor, 3 ... Generator, 4 ... Combustor, 5 ... Steam generator, 6 ... Exhaust gas reheater, 7 ... Water recovery device, 7a ... Water recovery device housing Body (exhaust gas flow path), 7b: Deformed water recovery unit housing, 8: Cooling water spray (spray device), 8a: High-temperature cooling water spray, 8b: Medium-temperature cooling water spray, 8c: Low-temperature cooling water spray , 9a
... exhaust gas inlet, 9b ... cyclone type exhaust gas inlet, 9c
... Inner cylinder, 9d ... Swirl guide plate, 10 ... Exhaust gas outlet, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Swirler (rotating flow generation means), 12a ... High temperature water recovery port, 12b ... Medium temperature water recovery port, 12c ... Low temperature water recovery port, 1
3 ... pump, 14 ... chimney, 15 ... negative electrode, 16 ... positive electrode, 17 ... ultrasonic oscillator, 18a ... pump a, 18b ...
Pump b, 19: cooler, 20: regenerator, 21: economizer, 22: air cooler, 23: humidifier, 24: air, 2
5 ... Fuel, 26 ... Steam, 27 ... High-temperature exhaust gas, 28 ... Water-collected exhaust gas, 29 ... Low-temperature high-humidity exhaust gas, 30 ... Cooling water, 30a ... High-temperature cooling water, 30b ... Medium-temperature cooling water, 30c
... low-temperature cooling water, 31 ... high-temperature recovery water, 32a ... medium-temperature recovery water, 32b ... low-temperature recovery water, 33 ... high-temperature high-pressure water, 34a ...
Low-temperature compressed air, 34b: High-temperature, high-humidity compressed air.

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年4月11日(2000.4.1
1)
[Submission date] April 11, 2000 (2004.1.
1)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0001[Correction target item name] 0001

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は高湿分排ガスの水回
収装置およびHAT(高湿分ガスタービン)サイクル発
電プラントに係わり、特に排ガス流路内を流通している
高湿分排ガス中に冷却水を噴霧し、前記排ガスと前記噴
霧した冷却水との直接接触により排ガスを冷却し、排ガ
ス中の湿分を回収するようにした高湿分排ガスの水回収
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-humidity exhaust gas water recovery apparatus and a HAT (high-humidity gas turbine) cycle power generation plant, and more particularly to cooling high-humidity exhaust gas flowing in an exhaust gas passage. sprayed with water and the exhaust gas is cooled by direct contact with cooling water having the spray and the flue gas, to a water recovery device of high humidity exhaust gas so as to recover the moisture in the exhaust gas.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0006[Correction target item name] 0006

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0006】の従来技術では、発電効率の向上のため
には、より低温度域まで、排ガスからの熱回収を行えば
よいことが示されている。しかしこのとき、排ガスの上
流で熱交換した高温の回収水と排ガスの下流で熱交換し
た低温の回収水が混合されると、全体として回収水温度
が低下する。
[0006] In the prior art this is to improve the power generation efficiency, until a lower temperature region, it has been shown that it is sufficient to heat recovery from the exhaust gas. However, at this time, if the high-temperature recovered water heat-exchanged upstream of the exhaust gas and the low-temperature recovered water heat-exchanged downstream of the exhaust gas are mixed, the temperature of the recovered water decreases as a whole.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0011[Correction target item name] 0011

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0011】また、この場合、前記排ガス流路を、ガス
流通方向に流路団面積が次第に大きくなるように形成し
たものである。また前記噴霧装置のスプレー噴霧口を、
排ガスの流通方向に多段に設けるとともに、その各段に
おけるスプレー粒径をそれぞれ異るように形成したもの
である。また、前記排ガス中の水滴を回収する部分を、
回収水温が異なる複数の水滴回収口を有するように形成
したものである。また、前記水滴回収口から回収された
回収水のうち、相対的に低温の回収水の一部,あるいは
全部を、前記排ガスの高温部に再噴霧するようにしたも
のである。
Further, in this case, the exhaust gas passage is formed such that the area of the passage group gradually increases in the gas flow direction. Further, a spray spray port of the spray device,
It is provided in multiple stages in the flow direction of the exhaust gas, and is formed so that the spray particle diameter in each stage is different. Further, a part for collecting water droplets in the exhaust gas,
It is formed so as to have a plurality of water droplet recovery ports having different recovery water temperatures. Also, among the recovered water recovered from the water droplet collection port, a portion of the relatively low temperature of the recovered water, or all, is obtained so as to re-spray the high-temperature portion of the exhaust gas.

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0017[Correction target item name] 0017

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0017】また、超音波を用い水回収装置内の噴霧水
滴に振動を与える構造を採用することにより、水滴表面
に乱れが生じるとともに伝熱面積が増大し、排ガスから
冷却水への熱伝達が促進され、また、冷却水散水スプレ
ーを排ガスの流れ方向に多段に設置し、冷却水温度を排
ガス上流側ほど高くするとともに、例えば冷却水滴の粒
径を排ガス上流側ほど小さくすることによって、排ガス
と冷却水滴が十分に熱交換する領域を広くとることがで
きる。したがって、排ガスから冷却水への熱伝達が促進
されるのである。
In addition, by employing a structure for applying vibration to the sprayed water droplets in the water recovery device using ultrasonic waves, the surface of the water droplets is disturbed and the heat transfer area is increased, so that the heat transfer from the exhaust gas to the cooling water is reduced. is promoted, also by the coolant water spray sprayed placed in multiple stages in the flow direction of the exhaust gas, cooling water temperature as well as higher the exhaust-gas upstream side, for example the particle size of the water droplets smaller etc. ho exhaust-gas upstream side, the exhaust gas And a region where the cooling water droplets sufficiently exchange heat can be widened. Therefore, heat transfer from the exhaust gas to the cooling water is promoted.

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0018[Correction target item name] 0018

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。図1にはその高湿分利用ガスタ
ービンサイクル発電プラントの概略系統が示されてい
る。1がガスタービンであり、2が圧縮機、3が発電
機、4が燃焼器、5が蒸気発生器、7が水回収装置であ
る。なお、14は煙突である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the illustrated embodiments. Figure 1 shows the high humidity gas
Schematic system of Binsa cycle power plant is shown. 1 is a gas turbine, 2 is a compressor, 3 is a generator, 4 is a combustor, 5 is a steam generator, and 7 is a water recovery device. In addition, 14 is a chimney.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02C 3/30 B01D 53/34 G (72)発明者 幡宮 重雄 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 Fターム(参考) 4D002 AA40 AC10 BA02 BA11 BA13 BA16 BA20 CA01 DA35 EA03 GA02 GB03 HA07 HA08 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02C 3/30 B01D 53/34 G (72) Inventor Shigeo Hatamiya 7-2, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 F-term in Hitachi, Ltd. Electric Power & Electric Development Laboratory 4D002 AA40 AC10 BA02 BA11 BA13 BA16 BA20 CA01 DA35 EA03 GA02 GB03 HA07 HA08

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 排ガスが流通する排ガス流路と、該排ガ
ス流路内に冷却水を噴霧供給する噴霧装置とを備え、前
記排ガス流路内を流通している高湿分排ガス中に冷却水
を噴霧し、前記排ガスと前記噴霧した冷却水との直接接
触により排ガスを冷却し、排ガス中の水滴を回収するよ
うにした高湿分排ガスの水回収装置において、 前記排ガス流路に、前記排ガスに旋回流を発生させる旋
回流発生手段と、旋回する排ガスの遠心力により流路内
外方部にはね飛ばされた水滴を回収する水回収手段とを
設けたことを特徴とする高湿分排ガスの水回収装置。
An exhaust gas flow path through which exhaust gas flows, and a spraying device that sprays cooling water into the exhaust gas flow path, wherein cooling water flows into the high-humidity exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path. In a water collection device for high-humidity exhaust gas, which cools the exhaust gas by direct contact between the exhaust gas and the sprayed cooling water and collects water droplets in the exhaust gas, A high-humidity exhaust gas, comprising: a swirl flow generating means for generating a swirling flow in the water; and a water collecting means for collecting water droplets splashed inside and outside the flow path by the centrifugal force of the swirling exhaust gas. Water recovery equipment.
【請求項2】 排ガスが流通する排ガス流路と、該排ガ
ス流路内に冷却水を噴霧供給する噴霧装置とを備え、前
記排ガス流路内を流通している高湿分排ガス中に冷却水
を噴霧し、前記排ガスと前記噴霧した冷却水との直接接
触により排ガスを冷却し、排ガス中の水滴を回収するよ
うにした高湿分排ガスの水回収装置において、 前記排ガス流路に、前記排ガスに旋回流を発生させる旋
回流発生手段を設けるとともに、前記排ガス路に、排ガ
ス路壁面に付着した水滴を回収する水回収手段を設けた
ことを特徴とする高湿分排ガスの水回収装置。
2. An exhaust gas flow path through which exhaust gas flows, and a spray device for spraying cooling water into the exhaust gas flow path, wherein cooling water is contained in high-humidity exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path. In a water collection device for high-humidity exhaust gas, which cools the exhaust gas by direct contact between the exhaust gas and the sprayed cooling water and collects water droplets in the exhaust gas, A high-humidity exhaust gas water collecting apparatus, further comprising: a swirling flow generating means for generating a swirling flow; and a water collecting means for collecting water droplets attached to an exhaust gas path wall surface in the exhaust gas path.
【請求項3】 前記排ガス流路が、ガス流通方向に流路
断面積が次第に大きくなるように形成されたものである
請求項1または2記載の高湿分排ガスの水回収装置。
3. The high-humidity exhaust gas water recovery apparatus according to claim 1, wherein the exhaust gas flow path is formed so that a cross-sectional area of the flow path gradually increases in a gas flow direction.
【請求項4】 前記噴霧装置のスプレー噴霧口を、排ガ
スの流通方向に多段に設けるとともに、その各段におけ
るスプレー粒径をそれぞれ異るように形成したものであ
る請求項1、2または3記載の高湿分排ガスの水回収装
置。
4. The spraying device according to claim 1, wherein the spraying ports of the spraying device are provided in multiple stages in the flow direction of the exhaust gas, and are formed so that the spray particle diameter in each stage is different from each other. High humidity exhaust gas water recovery equipment.
【請求項5】 前記排ガス中の水滴を回収する部分が、
回収水温が異なる複数の水滴回収口を有するものである
請求項1〜3いずれかに記載の高湿分排ガスの水回収装
置。
5. A part for collecting water droplets in the exhaust gas,
The water recovery device for high-humidity exhaust gas according to any one of claims 1 to 3, further comprising a plurality of water droplet recovery ports having different recovery water temperatures.
【請求項6】 前記水滴回収口から回収された回収水の
うち、総体的に低温の回収水の一部,あるいは全部を、
前記排ガスの高温部に再噴霧するようにしたものである
請求項5記載の高湿分排ガスの水回収装置。
6. A part or all of recovered water having a low temperature as a whole among recovered water recovered from the water droplet recovery port.
The high-humidity exhaust gas water recovery device according to claim 5, wherein the high-temperature portion of the exhaust gas is resprayed.
【請求項7】 排ガスが流通する排ガス流路と、該排ガ
ス流路内に冷却水を噴霧供給する噴霧装置とを備え、前
記排ガス流路内を流通している高湿分排ガス中に冷却水
を噴霧し、前記排ガスと前記噴霧した冷却水との直接接
触により排ガスを冷却し、排ガス中の水滴を回収するよ
うにした高湿分排ガスの水回収装置において、 前記装置に、前記排ガス中に噴霧された噴霧液滴に振動
を与える超音波発生装置を設け、排ガス中の噴霧液滴に
振動を与えて熱伝達を促進するようにしたことを特徴と
する高湿分排ガスの水回収装置。
7. An exhaust gas flow path through which exhaust gas flows, and a spraying device for spraying cooling water into the exhaust gas flow path, wherein cooling water is contained in high-humidity exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path. In a water recovery device for high-humidity exhaust gas, which cools the exhaust gas by direct contact between the exhaust gas and the sprayed cooling water, and collects water droplets in the exhaust gas. A high-humidity exhaust gas water recovery device, comprising: an ultrasonic generator for applying vibration to sprayed spray droplets, wherein vibration is applied to spray droplets in exhaust gas to promote heat transfer.
【請求項8】 排ガスが流通する排ガス流路と、該排ガ
ス流路内に冷却水を噴霧供給する噴霧装置とを備え、前
記排ガス流路内を流通している高湿分排ガス中に冷却水
を噴霧し、前記排ガスと前記噴霧した冷却水との直接接
触により排ガスを冷却し、排ガス中の水滴を回収するよ
うにした高湿分排ガスの水回収装置において、 前記排ガス流路を、ガス流通方向にその流路断面積が次
第に変化するように形成し、排ガスの流速に変化をもた
せるようにしたことを特徴とする高湿分排ガスの水回収
装置。
8. An exhaust gas flow path through which exhaust gas flows, and a spraying device for spraying cooling water into the exhaust gas flow path, wherein cooling water is contained in high-humidity exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path. In a water recovery device for high-humidity exhaust gas, the exhaust gas is cooled by direct contact between the exhaust gas and the sprayed cooling water, and water droplets in the exhaust gas are collected. A high-humidity exhaust gas water recovery apparatus characterized in that the cross-sectional area of the flow path is gradually changed in the direction, so that the flow rate of the exhaust gas is varied.
【請求項9】 排ガスが流通する排ガス流路と、該排ガ
ス流路内に冷却水を噴霧供給する噴霧装置とを備え、前
記排ガス流路内を流通している高湿分排ガス中に冷却水
を噴霧し、前記排ガスと前記噴霧した冷却水との直接接
触により排ガスを冷却し、排ガス中の水滴を回収するよ
うにした高湿分排ガスの水回収装置において、 前記水回収装置に、前記噴霧装置の噴霧口と前記水滴を
回収する回収口間に電場をかける電場装置を設け、排ガ
ス中の噴霧液滴を荷電又は分極させ、噴霧液滴の流速又
は流れ方向に変化をもたせるようにしたことを特徴とす
る高湿分排ガスの水回収装置。
9. An exhaust gas flow path through which exhaust gas flows, and a spray device for spraying cooling water into the exhaust gas flow path, wherein the cooling water flows into the high-humidity exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path. A high-humidity exhaust gas water recovery device that cools the exhaust gas by direct contact between the exhaust gas and the sprayed cooling water and collects water droplets in the exhaust gas. An electric field device for applying an electric field between the spray port of the apparatus and the recovery port for collecting the water droplets is provided, and the spray droplets in the exhaust gas are charged or polarized to change the flow velocity or flow direction of the spray droplets. A water recovery device for high-humidity exhaust gas.
【請求項10】 排ガス流路内を流通している高湿分排
ガス中に冷却水を噴霧供給し、排ガスと前記噴霧した冷
却水との直接接触により排ガスを冷却し、排ガス中の水
を回収するようにした高湿分排ガスの水回収方法におい
て、 前記排ガス流路を流通している排ガス中に冷却水を噴霧
供給するとともに、排ガスに旋回流を発生させて遠心力
によりガス中の湿分を流路壁面に飛ばし、壁面に付着し
た液滴を回収して、排ガス中の水を回収するようにした
ことを特徴とする高湿分排ガスの水回収方法。
10. Cooling water is sprayed and supplied into high-humidity exhaust gas flowing in an exhaust gas passage, and the exhaust gas is cooled by direct contact between the exhaust gas and the sprayed cooling water to recover water in the exhaust gas. In the water recovery method for high-humidity exhaust gas, the cooling water is spray-supplied into the exhaust gas flowing through the exhaust gas channel, and a swirl flow is generated in the exhaust gas to generate a moisture component in the gas by centrifugal force. The water in the exhaust gas is collected by collecting the liquid droplets adhered to the wall surface by collecting the water droplets on the flow channel wall surface.
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