JP2002079028A

JP2002079028A - 集塵部を備えた排ガス減温塔

Info

Publication number: JP2002079028A
Application number: JP2000269579A
Authority: JP
Inventors: Keizo Hamaguchi; 敬三浜口; Hiroshi Shimizu; 浩清水
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2000-09-06
Filing date: 2000-09-06
Publication date: 2002-03-19

Abstract

(57)【要約】【課題】ダイオキシンの発生を抑制しながら、甚大な
敷地面積を低減し、コンパクト化が達成可能な冷却・集
塵一体型装置である集塵部を備えた排ガス減温塔を提供
すること。【解決手段】ばいじんを含む排ガスを冷却し集塵する
排ガス減温塔であって、上記の排ガス減温塔１０を内筒
１と外筒２の二重筒によって構成し、内筒１の上部に排
ガス導入部３を設けて内筒１を排ガスを冷却する冷却手
段４と冷却空間５からなる冷却部６とし、内筒１の下部
は冷却された排ガスが外筒２へ流通できるように開放構
造とし、内筒１と外筒２の間の環状空間に集塵部７を形
成してこの集塵部７の上部に排ガス排出部８を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焼却、加熱、溶融
等の各種操作から排出されるばいじんを含む排ガスの冷
却および集塵を行う、集塵部を備えた排ガス減温塔に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来の代表的な排ガス処理フロー
の一例を示すブロック図である。図に示すように、焼却
炉３０から排出された８００℃以上の高温排ガスは、ボ
イラ３１やエコノマイザ（図示せず）等の熱エネルギー
回収手段を経て、例えば２５０〜３５０℃に冷却され、
続いて、ダイオキシンの発生の少ない２００℃以下に水
噴霧式の減温塔３２により冷却された後、反応集塵装置
であるバグフィルタ装置３３に導入される。ここで、反
応集塵とは、排ガスにＨＣＬ等の酸性成分やダイオキシ
ン等の微量有害成分が含まれる際に、消石灰や活性炭を
排ガスに添加し、排ガスに含まれるばいじんとともに集
塵する過程で、前記有害成分を除去する方式を指すが、
排ガスに有害成分を含まない場合は、バグフィルタ装置
３３は単に集塵装置として機能する。いずれにしても従
来は、排ガスをバグフィルタ装置３３に適した温度に冷
却するための減温塔３２と、少なくとも集塵を行うバグ
フィルタ装置３３が、別個の装置として配置されてい
た。

【０００３】反応集塵をなす場合は、薬剤供給機３４に
より、消石灰や活性炭が空気輸送手段により排ガス中に
供給され、バグフィルタ装置３３の集塵過程で、排ガス
中の酸性成分やダイオキシン類が除去される。バグフィ
ルタ装置３３を経た排ガスは、必要に応じて脱硝触媒筒
３５に導入され、排ガス中の窒素酸化物が除去された
後、煙突３６を介して大気放散される。

【０００４】次に、排ガス冷却と集塵に係る従来装置の
一例を、図１０を用いて説明する。バグフィルタ装置３
３に適した例えば２００℃以下の温度に排ガスを冷却す
るための減温塔３２が、バグフィルタ装置３３の上流側
に設置されている。減温塔３２に導入される排ガスは例
えば２５０℃程度であり、塔上部に設置した水噴霧式の
スプレーノズル３７により霧化した水滴が排ガス中に噴
霧され、噴霧水の蒸発潜熱により、排ガスが２００℃以
下の所定温度に冷却される。減温塔３２は、廃水を生じ
ないように完全蒸発を意図するので、減温塔３２の排ガ
ス滞留時間は、例えば５〜１５秒の範囲となるように装
置容量が予め設定される。

【０００５】減温塔３２を経た排ガスは、必要に応じ
て、消石灰や活性炭などの薬剤が薬剤供給機３４により
排ガス中に供給され、バグフィルタ装置３３に導入され
て、バグフィルタ装置３３内のろ布３８で排ガス中のば
いじんと薬剤が集塵され、同時に排ガス中の有害成分が
除去される。バグフィルタ装置３３は、ろ布３８の表面
での有害成分除去効率および集塵灰の払い落とし効率を
維持できるように、例えば、ろ過速度は１．０ｍ／ｍｉ
ｎ以下の低ろ過速度で運転され、該ろ過速度に相当する
ように多数のろ布３８が予め設置される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成した
冷却・集塵システム、すなわち排ガスを冷却するための
減温塔３２および集塵装置であるバグフィルタ装置３３
は、別個の装置として配置されているため両者とも装置
容量が大きく、これらの装置の設置に要する敷地面積
は、排ガス処理設備全体の中で大きくなり、甚大なもの
となっていた。すなわち、大きな設置面積を要するの
で、排ガス処理設備のイニシャルコストが甚大となると
いう問題点を生じていた。

【０００７】また、排ガスを水噴霧により２００℃以下
に冷却する減温塔３２は、スプレーノズル３７により霧
化した水滴を蒸発させて廃水を生じさせずに排ガスを冷
却させるので、噴霧水滴が十分微細でない場合や、排ガ
スの冷却温度が１５０℃と低い場合には、水滴の完全蒸
発に例えば５〜１５秒程度の排ガス滞留時間を要し、こ
れ相当の容積と敷地面積を必要としていた。また、排ガ
スを反応集塵するバグフィルタ装置３３は、反応効率お
よび集塵灰の払い落とし効率の確保のために、ろ過速度
を例えば１．０ｍ／ｍｉｎ程度またはこれ以下と小さく
設定することが多いので、ろ布３８の本数が多くなり、
それ相当の敷地面積を必要としていた。このように、減
温塔３２およびバグフィルタ装置３３は単独装置として
も、敷地面積をより多く確保せざるを得ない状況にあ
り、上述の敷地面積増大によるイニシャルコスト増大の
問題がより顕著になってきた。

【０００８】本発明は上記のような課題を解決するため
になされたもので、ダイオキシンの発生を抑制しなが
ら、上記の甚大な敷地面積を低減し、コンパクト化が達
成可能な冷却・集塵一体型装置である集塵部を備えた排
ガス減温塔を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】（１）本発明にかかる
集塵部を備えた排ガス減温塔は、ばいじんを含む排ガス
を冷却し集塵する排ガス減温塔であって、排ガス減温塔
を内筒と外筒の二重筒によって構成し、内筒上部に排ガ
ス導入部を設けて内筒を排ガスを冷却する冷却手段と冷
却空間からなる冷却部とし、内筒の下部は冷却された排
ガスが外筒へ流通できるように開放構造とし、内筒と外
筒の間の環状空間に集塵部を形成してこの集塵部の上部
に排ガス排出部を設けた。（２）上記（１）の集塵部を備えた排ガス減温塔にお
いて、集塵部の集塵手段は、複数の円筒型ろ布、または
複数のキャンドル型セラミックフィルタ、またはハニカ
ム型セラミックフィルタからなる。

【００１０】（３）上記（１）または（２）の集塵部
を備えた排ガス減温塔において、冷却手段が、内筒の冷
却空間に設置され、冷却媒体を流通させる間接熱交換器
である。（４）上記（１）または（２）の集塵部を備えた排ガ
ス減温塔において、冷却手段が、内筒上部に設置され、
噴霧水滴のザウター平均径が８０μｍ以下、または最大
水滴径が１６０μｍ以下となる水噴霧式のスプレーノズ
ルである。（５）上記（１）または（２）の集塵部を備えた排ガ
ス減温塔において、冷却手段が、内筒上部に設置され、
水の沸点以上の熱水を噴霧するスプレーノズルである。

【００１１】（６）上記（５）の集塵部を備えた排ガ
ス減温塔において、熱水が、温度が１４０℃以上、また
は圧力が３．５ｋｇｆ／ｃｍ²以上である。（７）上記（１）〜（６）の集塵部を備えた排ガス減
温塔において、排ガスに含まれる有害成分を除去する粉
末薬剤を排ガスに噴霧する薬剤噴霧手段を、集塵部また
は集塵部入口に設けた。（８）上記（１）〜（７）の集塵部を備えた排ガス減
温塔において、冷却空間における排ガス滞留時間が２〜
１０秒となるように冷却空間を構成した。

【００１２】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］図１（ａ）、
（ｂ）は本発明の実施の形態１の模式図およびそのＡ−
Ａ断面図である。図に示すように、ばいじんを含む排ガ
スを冷却し集塵する集塵部７を備えた排ガス減温塔１０
は、内筒１と外筒２の二重筒からなり、内筒１の上部に
排ガス導入部である排ガス導入ダクト３を設け、内筒１
を、排ガスを冷却する冷却手段４と冷却空間５（実施の
形態１では冷却手段４と冷却空間５は模式的に示してあ
る）からなる冷却部６とし、内筒１の下部は冷却された
排ガスが外筒２へ流通できるように開放構造とし、内筒
１と外筒２の間の環状空間に集塵部７を設け、この集塵
部７の上部に排ガス排出部である排ガス排出ダクト８を
設けたものである。なお、９は集塵手段としての円筒型
ろ布、８ａはダスト排出部である。

【００１３】上記のように構成した集塵部７を備えた排
ガス減温塔１０によれば、内筒１の上部に設けた排ガス
導入ダクト３から搭内部へ導入された例えば２５０℃の
排ガスは、内筒１内で、間接熱交換手段、スプーレーノ
ズルによる水噴霧手段などの排ガス冷却手段４により、
冷却空間５に滞留する間に、ダイオキシンの発生の少な
い２００℃以下の温度、例えば１８０℃に冷却され、内
筒１の下部から集塵部７に導入される。集塵部７に導入
された排ガスは、集塵手段である円筒型ろ布９表面のろ
過過程で、排ガス中の煤塵が集塵される。煤塵が除去さ
れた排ガスは、排ガス排出ダクト８を経て系外に排出さ
れ、別途脱硝処理等がなされる。

【００１４】図１には示してないが、排ガス中にＨＣ
Ｌ、ＳＯ_X等の酸性成分や、ダイオキシン等の有機ハロ
ゲン化合物を含む場合は、必要に応じて、これら有害成
分を除去するための薬剤として消石灰や活性炭などが選
ばれて、薬剤供給機により排ガス中に噴霧され、円筒型
ろ布９の集塵過程で該有害成分が除去される。一方、円
筒型ろ布９で集塵した集塵灰は、パルスジェット式等の
逆洗手段（図示せず）により払い落とされる。払い落と
された集塵灰はダスト排出部８ａより系外に排出され、
別途処理がなされる。

【００１５】このように、排ガス減温塔１０を二重筒構
造とし、冷却部６である内筒１に対して、内筒１と外筒
２の間の環状空間に集塵部７を設けたので、従来、別に
必要としていたバグフィルタなどの集塵装置を省略で
き、集塵装置に要していた敷地面積を省略できるので、
大幅な省スペース化が図られ、排ガス処理設備のイニシ
ャルコストを大幅に低減できる。また、内筒壁により冷
却部６と集塵部７を分割し、内筒１の下部より外筒２へ
排ガスを導入させる構造としたので、冷却部６における
冷却途中の排ガス、例えば水噴霧を実施する際に未蒸発
水滴を含む排ガスが集塵部７に流出してろ布９などの集
塵手段を濡らしてしまう不具合を回避できる。また、排
ガスの冷却手段４により、排ガスを２００℃以下、望ま
しくは、１８０℃以下の温度に冷却すれば、ダイオキシ
ンの発生を抑制できるとともに、消石灰を排ガスに添加
している場合は、ＨＣＬ等の酸性成分の除去効率を上昇
させることができる。

【００１６】次に、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は、図
１の集塵部７の集塵手段を、複数の円筒型ろ布、または
複数のキャンドル型セラミックフィルタ、またはハニカ
ム型セラミックフィルタとしたことを示した斜視図であ
る。図２（ａ）は１本の円筒型ろ布１１を示すもので、
ガラス繊維からなり、径が２００ｍｍ程度、長さが５ｍ
程度で、排ガスがろ布の外面で集塵される外面ろ過タイ
プを示す。但し、この例示に限らず、セラミック繊維、
ポリイミド繊維など各種材質が用いられ、寸法も様々で
あり、内面ろ過式も採用される。また、表面のろ過面に
テフロン（登録商標）加工を施したり、各種薬剤をコー
ティングしてもよい。外面ろ過の場合はろ布１１の形状
を維持するために、内部にリテーナ１２が挿入される。
このような円筒型ろ布１１が集塵部７の上部に複数個吊
り下げられて排ガスの集塵を行う。

【００１７】図２（ｂ）は１本のキャンドル型セラミッ
クフィルタ１３を例示したもので、セラミックをキャン
ドル型に成型した外面ろ過式のろ過体（集塵手段）であ
る。セラミックの材質は、ムライト、コージェライトな
どの無機物を用いればよいが限定しない。また、表面に
シリコンカーバイドやその他薬剤でコーティングしたも
のを用いてもよい。このようなキャンドル型セラミック
フィルタ１３が、集塵部７の上部に複数個吊り下げられ
て排ガスの集塵を行う。

【００１８】図２（ｃ）は１ユニットのハニカム型セラ
ミックフィルタ１４を例示したものであり、セラミック
をハニカム型に成形したろ過体（集塵手段）である。排
ガス流路の一方が開口、他方が閉口となる単位流路
（目）を、互い違いに設置したハニカム型であり、一つ
おきの単位流路の内部で集塵を行う構造である。セラミ
ックの材質及び表面は上記と同様である。このようなハ
ニカム型セラミックフィルタ１４の複数ユニットが集塵
部７内に設置されて、排ガスの集塵を行う。

【００１９】これら図２（ａ）〜（ｃ）の集塵手段を用
いて集塵した集塵灰（排ガス中のばいじん、有害成分除
去のための薬剤粉および反応生成物などからなる）の逆
洗は、パルスジェット式（図示せず）が採用される。そ
の他に、逆風式、リバースジェット式、振動式などが上
げられるが、数ｋｇ／ｃｍ²Ｇの圧縮空気を０．１〜
０．３秒噴射する前記パルスジェット式が簡便である。

【００２０】このように集塵部７を、複数の円筒型ろ布
１１、または複数のキャンドル型セラミックフィルタ１
３、またはハニカム型セラミックフィルタ１４で構成し
たので、逆洗装置を、簡易型のパルスジェット式とする
ことができる。円筒型ろ布９の場合は、布製で円筒型で
あるので、逆洗作用が布に伝搬しやすく、集塵灰の払い
落としが容易である。キャンドル型セラミックフィルタ
１３またはハニカム型セラミックフィルタ１４は、材質
がセラミックであるので、強度、耐熱性、耐腐食性に優
れており、パルスジェットその他の方式で払い落としが
容易である。さらに、これらはろ過式集塵であるので、
集塵表面にばいじんの堆積層が形成されて、集塵効率を
上昇させることができ、特に、消石灰や活性炭等の薬剤
を排ガスに噴霧して、排ガス中のＨＣＬ等の酸性成分や
ダイオキシン等の有機ハロゲン化物を除去する際は、集
塵表面にばいじんと共に前記薬剤の堆積層が形成される
ので、排ガスが該堆積層を通過する際にこれら有害成分
を効率よく除去できる。

【００２１】［実施の形態２］図３は本発明の実施の形
態２の模式図である。本実施の形態は、実施の形態１の
冷却手段４を、内筒１内の冷却空間５に設置されて冷却
媒体を流通させる間接熱交換器１５で構成したものであ
る。なお、図１と同一部分の説明は省略する。冷水、冷
空気その他冷却媒体を冷却管に流通させる間接熱交換器
１５を冷却手段とし、この冷却手段を内筒１内の冷却部
６に設置し、間接的に排ガスと熱交換することにより、
排ガスを冷却する。排ガス冷却性能は、一般に、冷却管
延べ面積（熱交換有効面積）および冷却媒体の温度、種
類によって決定され、所定の排ガス温度を達成できるよ
うに、これらは適宜設定される。排ガス中にはばいじん
を含むので、間接熱交換器１５の冷却管にばいじんが付
着する場合があるが、必要に応じて定期点検時に付着灰
を取り除くか、蒸気式または空気式のスートブロー装置
を設置し、一定時間ごとに付着灰の払い落としを行って
もよい。

【００２２】このように、本実施の形態においては、実
施の形態１の場合と同等の効果が得られると共に、冷却
手段として、冷水、冷空気、その他冷却媒体を冷却管内
部に流通させる間接熱交換器１５を用いて排ガスを冷却
するようにしたので、従来型の水噴霧式のスプレーノズ
ルを用いた際の未蒸発水滴が、集塵部７のろ布９に到達
してろ布９を濡らしてしまう不具合発生を回避すること
ができる。

【００２３】［実施の形態３］図４は本発明の実施の形
態３の模式図である。本実施の形態は、実施の形態１の
冷却手段４を、内筒１の上部に設置されて噴霧水滴のザ
ウター平均径が８０μｍ以下、または最大水滴径が１６
０μｍ以下となる水噴霧式のスプレーノズル１６で、特
に冷水とともに空気を同時に噴霧する二流体式スプレー
ノズルによって構成したものである。なお、図１と同一
部分には同じ符号を付し、説明を省略する。冷水供給管
１７と空気供給管１８には、スプレーノズル１６が連結
され、冷水と空気はそれぞれ所定噴霧圧で噴霧され、所
定の排ガス温度の冷却に必要な所定量の水量が噴霧され
る。図４では、噴霧水、噴霧空気の圧力ゲージ、流量
計、逆止弁などの表記を省略したが、これらは適宜設置
される。スプレーノズル１６は、噴霧水滴のザウター平
均径が８０μｍ以下、または最大水滴径が１６０μｍ以
下となる噴霧性能を有するものを採用する。スプレーノ
ズル１６の本数は、排ガス冷却負荷により異なるが、例
えば内筒１上部のテーパ部の周回方向に４本（図には３
本を例示）設置される。

【００２４】さて、噴霧水滴は、水滴系の大きさに関し
て分布を持ち、例えば、ロジンラムラー分布、片対数分
布、ときに正規分布などで近似することが可能である。
水滴径の測定は、レーザードップラー法（非接触法）や
従来からの液浸法（直接採取法）によって行うが、既成
のスプレーノズルの場合は、ザウター平均径等の各種性
能が表示されていることが多い。また、蒸発は水滴表面
でなされるので、面積に重みをおいたザウター平均径、
すなわち、面積平均径がしばしば採用される。ザウター
平均径（面積平均径）はＤ₃₂と記載されることが多く、
Σ（ｎｄ³）／Σ（ｎｄ²）で算出される。ザウター平均
径が小さいと単位質量当たりの外表面積が大きくなるの
で、蒸発速度が速くなり、蒸発時間が短くなる。

【００２５】次に、最大水滴径は、液浸法の場合は有限
個の調査であるので、採取した水滴で最も大きい水滴径
を採取すればよく、上記の各種分布（重量または体積基
準）で近似した場合は、ふるい上１％相当径を採用すれ
ばよい。水滴径が大きいほど、蒸発に要する時間が長い
ので、噴霧水滴全体が完全に蒸発するまでの時間の算定
は、しばしば最大水滴径によってなされる。すなわち、
最大水滴径が小さいほど、蒸発時間が短くて済み、排ガ
ス滞留時間を少なくできる。スプレーノズルによる噴霧
水滴に関して、ザウター平均径と最大水滴径は、１：
１．５〜１：３の範囲にあることが判明しているので、
ザウター平均径と最大水滴径の一方のみが判明すれば、
もう一方はある程度予測できる。

【００２６】ここで、図５は、最大水滴径と水滴蒸発時
間（水滴系分布、排ガス組成等を考慮した一次元流れ場
での解析結果）との関係を示す線図である。右の縦軸
は、最大水滴径に対しザウター平均径が１／２の場合を
示す。同図によると、最大水滴径またはザウター平均径
が小さくなると、水滴の蒸発時間が短くなることと、排
ガスの冷却温度が低くなると蒸発時間が長くなることを
示している。最大水滴径が１６０μｍ（ザウター平均径
８０μｍ）のときに、１８０℃に冷却すると、水滴蒸発
時間は約２秒、１５０℃に冷却すると、約３秒必要であ
ることが判明した。ここで示した水滴蒸発時間は、排ガ
ス流れに偏りのない安定場での蒸発時間であるので、実
装置における排ガス冷却に必要な排ガスの滞留時間の算
定には、この値に安全係数として１．５〜３程度乗ずる
必要がある。

【００２７】また、上記とは別の実施調査では、ザウタ
ー平均径が８０μｍ以上である１００μｍ、最大水滴径
が１６０μｍ以上である２２０μｍのスプレーノズルを
用いたときに、集塵部７のろ布９が濡れ面を形成して、
払い落としに支障を生ずる場合が発生した。一方、ザウ
ター平均径を８０μｍおよびこれ以下、最大水滴径を１
６０μｍおよびこれ以下としたときは、ろ布９に濡れ面
を形成する不具合は生じなかった。計算による水滴の蒸
発時間は、水滴径の変化とともに比較的リニアに変化す
るが、ろ布９に濡れ面を発生するかそうでないかは、上
記結果から限界点があると判明した。すなわち、ろ布９
に濡れ面を形成させない限界点として、ザウター平均径
８０μｍまたは最大水滴径１６０μｍを採択した。

【００２８】このように、本実施の形態においては、実
施の形態１の場合と同等の効果が得られると共に、冷却
手段として、噴霧水滴のザウター平均径が８０μｍ以
下、または最大水滴径が１６０μｍ以下となる水噴霧式
のスプレーノズル１６を用いて排ガスを冷却するように
したので、微細な水滴であるため、冷却温度が２００℃
以下の低温であっても、ごく短い蒸発時間で水滴が完全
に蒸発し、以て排ガスを短時間で冷却することができ、
未蒸発水滴が集塵部７のろ布９に到達してろ布９を濡ら
してしまう不具合発生の危険性を回避することができ
る。

【００２９】［実施の形態４］図６は本発明の実施の形
態４の模式図である。本実施の形態は、実施の形態１の
冷却手段４を、内筒１の上部に設置されて水の沸点以上
の熱水を噴霧するスプレーノズル２０で構成した。な
お、図１と同一部分には同じ符号を付し、説明を省略す
る。付帯施設の高圧蒸気、または外部過熱手段等により
製造した１００℃以上の熱水は、熱水タンク（図示せ
ず）に貯留され、熱水供給管１９を介して、これに連結
した一流体スプレーノズル２０により冷却空間５の排ガ
ス中に噴霧される。熱水は１００℃以上であるが、蒸発
潜熱が大きいので、排ガスを冷却することができ、１０
０℃以上かつ１ｋｇｆ／ｃｍ²の圧力であることによ
り、ノズル先端で噴霧される際に、フラッシュ蒸発作用
などにより、瞬時に微細な水滴が得られ、排ガス冷却効
率を高める。なお、図６では、熱水の圧力ゲージ、流量
計、逆止弁などの表記を省略したが、これらは適宜設置
される。スプレーノズル２０の本数は、排ガス冷却負荷
により異なるが、例えば内筒１上部のテーパ部の周回方
向に４本（図６には３本を例示）設置される。

【００３０】このように、本実施の形態においては、実
施の形態１の場合と同様の効果に併せて、冷却手段４と
して、水の沸点以上、すなわち、１００℃以上または１
ｋｇｆ／ｃｍ²以上の熱水を噴霧するスプレーノズル２
０を用いて排ガスを冷却するようにしたので、熱水がス
プレーノズル２０の先端から噴霧される際のフラッシュ
蒸発作用などにより、瞬時に微細な水滴が得られるた
め、冷却温度が２００℃以下の低温であっても、ごく短
い蒸発時間で水滴が完全蒸発し、以て排ガスを短時間で
冷却することができ、未蒸発水滴が集塵部７のろ布９に
到達してろ布９を濡らしてしまう不具合発生を回避する
ことができる。また、一流体式スプレーノズル２０を用
いるので、二流体式のスプレーノズルを採用する際に伴
う、噴霧空気用のコンプレッサを不要とし、比較的安価
なスプレーノズルで済ますことが可能となる。

【００３１】次に、図６で冷却空間５に噴霧する熱水
（実施の形態１に記載の熱水）は、温度が１４０℃以上
または圧力が３．５ｋｇｆ／ｃｍ²以上であることが望
ましい。ここで、図７は、一流体式スプレーノズル２０
を用いて、冷水（常温）と熱水（水の沸点以上）の噴霧
水滴径を比較した線図である。これによると、熱水は冷
水の噴霧水滴ザウター平均径の半分以下と小さく、熱水
を噴霧するとより微細な水滴が得られることが判明し
た。さらに、熱水の噴射圧力を３．５ｋｇｆ／ｃｍ²と
すると熱水温度はほぼ１４０℃となり、ザウター平均径
が１００μｍ以下が得られることが判明した。すなわ
ち、微細な水滴を安定して得るために、熱水を製造また
は貯留する熱水タンク（図示せず）圧力および噴射圧力
は、３．５ｋｇｆ／ｃｍ²以上（温度１４０℃以上）で
あることが望ましい。

【００３２】このように、噴霧する熱水を１４０℃以上
または３．５ｋｇｆ／ｃｍ²以上とすれば、より圧力の
高い熱水が得られ、排ガスに噴霧する際のフラッシュ蒸
発作用を高めることができ、実施の形態４の効果をより
確実なものとできる。１４０℃未満または３．５ｋｇｆ
／ｃｍ²未満とすると、例えば、熱水噴霧手段として公
知のスプレーノズルを採用する際に、十分な圧力が得ら
れないために、所望の噴霧水量が得られない不具合を生
じることや、熱水噴霧手段に熱水を供給する流路などで
放熱が生じた場合に、熱水の十分な霧化が得られにくく
なるおそれがあるので奨励しないが、もちろん、水の沸
点以上、すなわち、１００℃以上または１ｋｇｆ／ｃｍ
²以上であれば、効果の程度がやや低いのみである。

【００３３】［実施の形態５］図８は本発明の実施の形
態５の模式図である。本実施の形態においては、粉末薬
剤を排ガスに噴霧して排ガスに含まれる有害成分を除去
する薬剤供給手段２１を備え、この薬剤供給手段２１に
より薬剤を集塵部７または集塵部７の入口から噴霧する
ように構成したもので、例えば薬剤噴霧口２２を集塵部
７の入口の周回方向に４つ（図８には手前側の２つを例
示）設置した。排ガスに含まれるＨＣＬ、ＳＯ_X等の酸
性成分は、排ガス中の接触過程とろ布面の集塵過程で、
例えば、薬剤である消石灰粉との中和反応により除去で
きる。排ガスに含まれるダイオキシン等の有機ハロゲン
化合物や水銀等の重金属は、上記と同様の過程で、例え
ば、薬剤である活性炭粉との吸着反応により除去でき
る。また、必要に応じて珪藻土などの助剤を噴霧し、ろ
布（集塵手段）をコーティングしたり、払い落とし効果
を高めることができる。

【００３４】これら薬剤は、送風ブロワ、薬剤サイロ、
切り出し機（図示せず）などからなる空気搬送式の薬剤
供給機２３により、薬剤供給管２４を介して、集塵部７
の入口に位置する排ガス減温塔の外筒２に設けた薬剤噴
霧口２２から装置内部の排ガスに噴霧され、薬剤に対応
した有害成分の除去または効果を得ることができる。薬
剤噴霧口２２の設置位置は、図８では集塵部７の入口と
したが、さらに上側の集塵部７であってもよい。薬剤噴
霧口２２は単に開口としてもよいし、ノズル型としても
よく、また、さらに分散板を薬剤噴霧口２２に設置して
薬剤を分散させる構造としてもよい。薬剤を噴霧する位
置は、上記の通り、集塵部７または集塵部７の入口がよ
く、冷却部６または冷却部６より上流側で噴霧すると、
ホッパ部に薬剤が未反応のまま堆積するか、水噴霧ノズ
ルの水滴により濡れを生じて、集塵部７に到達しない薬
剤の量が多くなるおそれがあるので、相対的に好ましく
ない。

【００３５】このように、排ガスに、有害成分として、
例えばＨＣＬ、ＳＯ_X等の酸性成分やダイオキシン等の
有機ハロゲン化合物が含まれる場合に、薬剤として、消
石灰や活性炭を排ガス中に噴霧するので、集塵部７の空
間およびろ布９のろ過集塵過程で、これらの有害成分を
除去することができる。また、薬剤を噴霧する位置を集
塵部７の入口または集塵部７としたので、薬剤が未反応
のまま下部に落下し排出されることが少なく、薬剤が集
塵部７の集塵表面へ無駄なく到達することができ、有害
成分の除去効率を高めることができる。

【００３６】［実施の形態６］本発明の集塵部７を備え
た排ガス減温塔１０は、冷却空間５における排ガス滞留
時間が２〜１０秒となるように、冷却空間５を構成する
ことが好ましい。実施の形態２〜４に記載の各要件を満
たすように、本発明の集塵部７を備えた排ガス減温塔を
実施すれば、冷却部６の冷却空間５における排ガス滞留
時間、すなわち、排ガスを冷却するのに必要な時間を２
〜１０秒の範囲で設定することができ、以て相対的に小
さい容量の排ガス減温塔１０となすことができる。

【００３７】排ガス滞留時間を２秒未満とすると、上記
各種冷却手段４による冷却効果が十分に得られないこ
と、また、スプレーノズルで水噴霧する際は、未蒸発水
滴の発生の恐れがあることにより好ましくない。排ガス
滞留時間が１０秒を超えると、排ガス冷却空間５の容量
が大きくなって排ガス減温搭１０が必要以上に大きくな
ってしまい、本発明のコンパクト化の効果が相対的に小
さくなるので好ましくない。但し、敷地にゆとりがある
場合は、必ずしも１０秒を上限とするものではない。ま
た、排ガス滞留時間の設定、すなわち、冷却空間の容量
の設定は、排ガスの冷却温度にも影響されるので、より
低温に冷却する場合は、２〜１０秒の範囲でより長い排
ガス滞留時間を設定するのが好ましい。

【００３８】以上のとおり、図１〜図８を用いて本発明
の実施の形態を説明したが、補足事項を以下に述べる。
本発明の冷却部６に設置するスプレーノズルは、冷水
（常温水）を噴霧する場合、空気を同時に噴霧する二流
体ノズルとしたが、噴霧水の圧力を１０ｋｇｆ／ｃｍ²
以上の高圧にするなどすれば微細水滴が得られるので、
一流体スプレーノズルを用いてもよい。また、熱水を噴
霧する場合、一流体ノズルとしたが、熱水と空気を同時
に噴霧する二流体ノズルを用いてもよく、同等以上に微
細な水滴が得られる。

【００３９】本発明の冷却部６に設置するスプレーノズ
ルは、ノズルの耐久性を確保するために、ノズルの外周
に保護管を取り付けてもよいし、ノズルと保護管の間か
らパージエアーを噴射するか、単にノズルの外周または
近傍からパージエアーを噴射して、ノズルへのダスト
（ばいじん）堆積を回避するように工夫してもよい。ス
プレーノズルによる水または熱水の噴霧量は、所定の排
ガス冷却温度となるように、集塵部７出口の温度を監視
してフィードバック制御などを用いて制御されるが、フ
ィードフォワード制御や組み合わせ制御を用いてもよ
い。また、排ガス中の酸性成分およびダイオキシンを除
去するために、消石灰、苛性ソーダなどの中和剤や活性
炭を噴霧水に溶解、添加、懸濁させて、スプレーノズル
により噴霧してもよい。

【００４０】本発明で述べた排ガスに含まれる有機ハロ
ゲン化合物とは、厚生省により清掃工場へのガイドライ
ンが毒性換算値により指定されているダイオキシン類お
よび、ダイオキシン類の前駆物質、関連物質と称される
クロロベンゼン、クロロフェノール、ＰＣＢなどや、塩
素以外のハロゲン元素で一部が置換されたこれらの化合
物の総称である。さらに、ダイオキシン類とは、ポリジ
ベンゾパラジオキシンとポリジベンゾフランの総称であ
って、通常毒性換算濃度によって評価されるものであ
る。本発明においては、上記の有機ハロゲン化合物やダ
イオキシン類を単にダイオキシンと略記している場合が
あることを付け加えておく。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
にかかる集塵部を備えた排ガス減温塔は、ばいじんを含
む排ガスを冷却し集塵する排ガス減温塔であって、排ガ
ス減温塔を内筒と外筒の二重筒によって構成し、内筒上
部に排ガス導入部を設けて内筒を排ガスを冷却する冷却
手段と冷却空間からなる冷却部とし、内筒の下部は冷却
された排ガスが外筒へ流通できるように開放構造とし、
内筒と外筒の間の環状空間に集塵部を形成してこの集塵
部の上部に排ガス排出部を設けたので、従来、別に必要
としていたバグフィルタなどの集塵装置を省略でき、こ
の集塵装置に要していた敷地面積を省略できるので、大
幅な省スペース化が図れ、排ガス処理設備のイニシャル
コストを大幅に低減することができる。

【００４２】また、内筒壁により冷却部と集塵部を分割
し、内筒下部より外筒へ排ガスを導入させる構造とした
ので、冷却部における冷却途中の排ガス、例えば、水噴
霧を実施する際に未蒸発水滴を含む排ガスが集塵部に流
出してろ布などの集塵手段を濡らしてしまう不具合を回
避できる。さらに、排ガスの冷却手段により、排ガスを
２００℃以下、好ましくは、１８０℃以下の温度に冷却
すれば、ダイオキシンの発生を抑制できるとともに、消
石灰を排ガスに添加している場合は、ＨＣＬ等の酸性成
分の除去効率を上昇させることができる。

【００４３】また、本発明にかかる集塵部を備えた排ガ
ス減温塔は、集塵部の集塵手段を、複数の円筒型ろ布、
または複数のキャンドル型セラミックフィルタ、または
ハニカム型セラミックフィルタで構成したので、逆洗装
置を簡易型のパルスジェット式とすることができる。円
筒型ろ布の場合は、布製で円筒型であるので逆洗作用が
布に伝搬しやすく、集塵灰の払い落としが容易である。
キャンドル型セラミックフィルタ、またはハニカム型セ
ラミックフィルタは、材質がセラミックであるので、強
度、耐熱性、耐腐食性に優れており、パルスジェットそ
の他の方式で払い落としが容易である。さらに、これら
はろ過式集塵であるので、集塵表面はばいじんの堆積層
が形成されて集塵効率を上昇させることができ、特に、
消石灰や活性炭等の薬剤を排ガスに噴霧して、排ガス中
のＨＣＬ等の酸性成分やダイオキシンなどの有機ハロゲ
ン化物を除去する際は、集塵表面にばいじんとともに薬
剤の堆積層が形成されるので、排ガスが堆積層を通過す
る際にこれら有害成分を効率よく除去できる。

【００４４】さらに、本発明にかかる集塵部を備えた排
ガス減温塔は、冷却手段を、冷却媒体を流通させる間接
熱交換器で構成したので、排ガスを冷却する際に、従来
型の水噴霧式のスプレーノズルを用いた際の未蒸発水滴
が、集塵部のろ布に到達してろ布を濡らしてしまう不具
合発生を回避することができる。

【００４５】また、本発明にかかる集塵部を備えた排ガ
ス減温塔は、冷却手段を、噴霧水滴のザウター平均径が
８０μｍ以下、または最大水滴径が１６０μｍ以下とな
る水噴霧式のスプレーノズルで構成たので、排ガスを冷
却する際に、微細な水滴であるため、冷却温度が２００
℃以下の低温であっても、ごく短い蒸発時間で水滴が完
全蒸発し、以て排ガスを短時間で冷却することができ、
未蒸発水滴が集塵部のろ布に到達してろ布を濡らしてし
まう不具合発生を回避することができる。

【００４６】さらに、本発明にかかる集塵部を備えた排
ガス減温塔は、冷却手段を、水の沸点以上の熱水を噴霧
するスプレーノズルで構成したので、排ガスを冷却する
際に、熱水がスプレーノズルの先端から噴霧される際の
フラッシュ蒸発作用などにより、瞬時に微細な水滴が得
られるため、冷却温度が２００℃以下の低温であって
も、ごく短い蒸発時間で水滴が完全蒸発し、以て排ガス
を短時間で冷却することができ、未蒸発水滴が集塵部の
ろ布に到達してろ布を濡らしてしまう不具合発生を回避
することができる。また、一流体式スプレーノズルを用
いたので、二流体式のスプレーノズルを採用する際に伴
う噴霧空気用のコンプレッサを不要とし、比較的安価な
スプレーノズルで済ますことが可能となる。

【００４７】また、本発明にかかる集塵部を備えた排ガ
ス減温塔は、上記熱水を、温度が１４０℃以上、または
圧力が３．５ｋｇｆ／ｃｍ²以上で噴霧するようにした
ので、より圧力の高い熱水が得られ、排ガスに噴霧する
際のフラッシュ蒸発作用を高めることができ、上記の効
果をより確実なものとできる。

【００４８】さらに、本発明にかかる集塵部を備えた排
ガス減温塔は、排ガスに含まれる有害成分を除去する粉
末薬剤を排ガスに噴霧する薬剤噴霧手段を、集塵部また
は集塵部入口に設けたので、薬剤が未反応のまま下部ホ
ッパ部へ落下し排出されることが少なく、薬剤が集塵部
の集塵表面へ無駄なく到達することができ、有害成分の
除去効率を高めること等ができる。

【００４９】また、本発明にかかる集塵部を備えた排ガ
ス減温塔は、冷却空間における排ガス滞留時間が２〜１
０秒となるように冷却空間を構成し、あるいは上記の各
要件を満たすように、本発明の集塵部を備えた排ガス減
温塔を実施すれば、冷却部の冷却空間における排ガス滞
留時間、すなわち、排ガスを冷却するに必要な時間を２
〜１０秒の範囲で設定することができ、以て相対的に小
さい容量の排ガス減温塔となすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の模式図およびそのＡ
−Ａ断面図である。

【図２】図１の要部の斜視図である。

【図３】本発明の実施の形態２の模式図である。

【図４】本発明の実施の形態３の模式図である。

【図５】最大水滴径と水滴の蒸発時間等との関係を示
す線図である。

【図６】本発明の実施の形態４の模式図である。

【図７】一流体式スプレーノズルの噴射圧力と噴霧水
滴のザウター平均径等との関係を示す線図である。

【図８】本発明の実施の形態５の模式図である。

【図９】従来の排ガス処理フローの一例を示すブロッ
ク図である。

【図１０】従来の排ガス冷却と集塵に係る装置の一例
を示す模式図である。

【符号の説明】

１内筒２外筒３排ガス導入ダクト４冷却手段５冷却空間６冷却部７集塵部８排ガス排出ダクト９，１１円筒型ろ布１０排ガス減温塔１３キャンドル型セラミックフィルタ１４ハニカム型セラミックフィルタ１５間接熱交換器１６冷水噴霧式のスプレーノズル２０熱水噴霧式のスプレーノズル２１薬剤供給手段２２薬剤噴霧口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K070 DA07 DA17 DA27 DA32 DA37 DA48 4D058 JA02 JA04 JA32 JB06 LA01 QA01 QA30 TA02 UA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ばいじんを含む排ガスを冷却し集塵する
排ガス減温塔であって、該排ガス減温塔を内筒と外筒の
二重筒によって構成し、前記内筒上部に排ガス導入部を
設けて該内筒を排ガスを冷却する冷却手段と冷却空間か
らなる冷却部とし、前記内筒の下部は冷却された排ガス
が前記外筒へ流通できるように開放構造とし、前記内筒
と外筒の間の環状空間に集塵部を形成して該集塵部の上
部に排ガス排出部を設けたことを特徴とする集塵部を備
えた排ガス減温搭。
【請求項２】集塵部の集塵手段は、複数の円筒型ろ
布、または複数のキャンドル型セラミックフィルタ、ま
たはハニカム型セラミックフィルタからなることを特徴
とする請求項１記載の集塵部を備えた排ガス減温塔。
【請求項３】冷却手段が、内筒の冷却空間に設置さ
れ、冷却媒体を流通させる間接熱交換器であることを特
徴とする請求項１または２記載の集塵部を備えた排ガス
減温塔。
【請求項４】冷却手段が、内筒上部に設置され、噴霧
水滴のザウター平均径が８０μｍ以下、または最大水滴
径が１６０μｍ以下となる水噴霧式のスプレーノズルで
あることを特徴とする請求項１または２記載の集塵部を
備えた排ガス減温塔。
【請求項５】冷却手段が、内筒上部に設置され、水の
沸点以上の熱水を噴霧するスプレーノズルであることを
特徴とする請求項１または２記載の集塵部を備えた排ガ
ス減温塔。
【請求項６】熱水が、温度が１４０℃以上、または圧
力が３．５ｋｇｆ／ｃｍ²以上であることを特徴とする
請求項５記載の集塵部を備えた排ガス減温塔。
【請求項７】排ガスに含まれる有害成分を除去する粉
末薬剤を排ガスに噴霧する薬剤噴霧手段を、集塵部また
は集塵部入口に設けたことを特徴とする請求項１，２，
３，４，５，６のいずれかに記載の集塵部を備えた排ガ
ス減温塔。
【請求項８】冷却空間における排ガス滞留時間が２〜
１０秒となるように冷却空間を構成したことを特徴とす
る請求項１，２，３，４，５，６，７のいずれかに記載
の集塵部を備えた排ガス減温塔。