JP2002186820A

JP2002186820A - 排ガス冷却装置

Info

Publication number: JP2002186820A
Application number: JP2000384535A
Authority: JP
Inventors: Hisao Haneda; 久男羽田; Yoshihiko Mochizuki; 美彦望月; Shinichi Kawabata; 進一川畑
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2002-07-02
Anticipated expiration: 2020-12-19
Also published as: JP4264792B2

Abstract

(57)【要約】【課題】スプレーノズルの汚染を防止してスプレーノ
ズルの長期使用を可能とするとともに、長期間にわたっ
て連続的に運転可能な排ガス冷却装置を提供する。【解決手段】排ガス２２の流通経路に、エア３４を供
給する外管３０と、冷却液３９を供給する内管３６とを
挿入する。外管３０と内管３６の先端部は、それぞれＬ
字状に屈曲して設けてあり、先端部を排ガス２２流通経
路の下流側に臨ませている。外管３０内に形成した環状
のエア流路３８の屈曲部入口側には、エア導入孔４４を
有した制御プレート４２を設けている。エア導入孔４４
は、制御プレート４２の中心線に対してオフセットした
位置に設けて、エア導入孔４４を通過して屈曲部に流入
するエア３８を旋回させて、外管３０より旋回流を供給
できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排ガスに冷却液を
噴霧して冷却する排ガス冷却装置に係り、特に、硫黄酸
化物等の有害成分を含む排ガスを冷却する排ガス冷却装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排ガス中の有害成分やダストの除去等を
行う湿式の排ガス処理装置には、当該排ガス処理装置の
入口部などに排ガス冷却装置を設けて、排ガスの加湿や
冷却を行わせている。

【０００３】図４は従来における排ガス冷却装置１ａの
一例を示す断面図である。排ガス冷却装置１ａは、二重
管構造のものが一般的に知られている。同図に示すよう
に排ガス２を流通させるダクト３の壁面に、外管４先端
部を取り付ける。前記外管４には、軸心に沿って内管５
が設けられており、当該内管５の基端側より冷却液６を
供給する。前記内管５の先端部にはスプレーノズル７が
取り付けてあり、当該スプレーノズル７より排ガス２流
路に霧状冷却水８を供給しているのである。また、外管
４は分岐管９を備えており、当該分岐管９よりエア１０
を外管４内に供給して、当該エア１０によりスプレーノ
ズル７の排ガス２からの冷却保護を図っていた。

【０００４】しかし、前記排ガス冷却装置１ａは、スプ
レーノズル７をダクト３壁面近くに設けているため、外
管４近傍のダクト３内で排ガス２の流れが乱されてしま
う。このため排ガス５成分の混入した霧状冷却水８が、
外管４先端面やダクト３壁面の下流側に付着する。そし
て、一定時間経過後には、前記付着した霧状冷却水８の
水分が蒸発して、排ガス中のダストや硫黄酸化物等から
なる汚染物１１が残存する。前記霧状冷却水８の付着が
連続的に起きると、それに伴い前記汚染物１１が堆積し
て成長してしまう。このため、汚染物１１の堆積した箇
所が腐食してしまうという不具合を生じていた。

【０００５】そこで、このような問題を改善するため
に、図５に示したような排ガス冷却装置１ｂが提案され
ている。図５は従来における排ガス冷却装置１ｂの断面
図である。前記排ガス冷却装置１ａと同様の部材につい
ては、同一の番号を付している。排ガス冷却装置１ｂに
おいては、内管５及び外管４の先端部がＬ型に屈曲して
おり、当該内管５及び外管４をスプレーノズル７の先端
部が排ガス２下流方向に向くように配置している。この
ように、スプレーノズル７をダクト３の壁面から離れた
位置に設けて、冷却液６を排ガス２下流方向に噴霧させ
ることで、外管４やダクト３に霧状冷却水８が付着する
ことの防止を図っている。この種の排ガス冷却装置とし
ては、特開平７−２５６０４６号公報に開示されたもの
や、特開平８−１０５５５号公報に開示されたものがあ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来における
排ガス冷却装置には、以下のような問題があった。図５
に示した排ガス冷却装置１ｂにおいては、外管４の屈曲
部１２（１２ａ、１２ｂ）でエア１０の流れが乱れてし
まい、エア１０の速度が外管４先端部で不揃いとなる。
エア１０の速度が排ガス２の速度より遅くなると、排ガ
ス２の流れが乱れ、排ガス２成分の混入した霧状冷却水
８があおられてスプレーノズル７や外管４先端部に付着
してしまう。このため、上記したように付着した箇所が
汚染されてしまう。特に、スプレーノズル７が汚染され
ると冷却水６の噴射機能に支障をきたすため、短期間で
スプレーノズル７を交換せざるを得ず、排ガス冷却装置
の長期運転にも支障をきたしていた。

【０００７】本発明の目的は、前記従来技術の問題点を
解決し、冷却水を噴霧するノズルを排ガスによる汚染か
ら防止してノズルの長期使用を可能とするとともに、長
期にわたり連続的に運転可能な排ガス冷却装置を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における排ガス冷却装置は、排ガスの流通経
路に、エアを噴出する外管と、冷却液を供給する内管と
を配置して、前記外管の先端側にエア旋回手段を設ける
とともに、前記内管の先端部にノズルを取り付けて冷却
液を噴霧可能として、当該旋回手段にて旋回させたエア
を排ガスの流通経路に供給可能としたこと、を特徴とす
る構成とした。上記のように構成すると、内管に供給さ
れる冷却液は、内管先端部より排ガス流通経路に供給さ
れて、排ガスと混合して排ガスを冷却する。一方、外管
のエア流路を流通するエアは、エア流路の先端側に形成
した旋回手段にて旋回流とされて、前記内管先端部より
供給された冷却液の外周方向に排ガス流通経路に供給さ
れる。このようにしたため、ノズルは周囲の旋回流にて
排ガスから保護され、排ガスによる汚染物がノズルに付
着して、ノズルを腐食することを防止できる。これによ
り、ノズルの寿命を長くすることができる。また、ノズ
ルを本来の予定寿命まで使用することができるため、ノ
ズルを短期間に交換する必要がなくなり、排ガス冷却装
置の長期間の連続運転を行うことができる。旋回流発生
手段としては、エア流路の先端側に羽車状の部材を設け
て形成してもよく、またエア流路の先端側に螺旋状にガ
イドを設けて形成してもよい。このとき、旋回流の旋回
方向の速さは、排ガスの速さと同等かそれ以上となるよ
うにすることが好ましい。このようにすると、旋回流内
側への排ガスの流入をより確実に防止することができ、
ノズルの腐食や汚染をより確実に防止することができ
る。また、前記エアの温度は、排ガスの温度と同程度と
しておくことが好ましい。このようにすると、外管先端
部などへの結露の発生を防止することができ、より一層
確実に外管先端部などの腐食や汚染を防止することがで
きる。また、前記ノズルは、噴射する冷却液が付着しな
いように、外管の先端部から一定程度を有するよう突出
させて設けることが好ましい。また、内管に供給される
冷却液は１種類に限らない。また、排ガス冷却装置は、
外管が内管を保護する２重管構造が好ましいが、これに
限らず多重管構造としてもよい。

【０００９】上記構成において、前記旋回流発生手段
は、前記外管及び内管は、排ガスの流通経路に直交また
は斜交するように延在してなり、それぞれの先端側に屈
曲部または湾曲部を有して、それぞれの先端を排ガス下
流方向に向けて配置してなり、前記旋回手段は、前記外
管の屈曲部または湾曲部の入口側に取り付けた、孔を有
したプレートとして、当該孔より前記外管の屈曲部また
は湾曲部にエアを導入可能とし、前記孔は、エアを前記
外管の接線方向に沿って導入可能な位置に形成してある
ことを特徴とする構成としてよい。上記のように構成す
ると、環状のエア流路を流れるエアは、前記プレートに
設けた孔より屈曲部または湾曲部（以下、曲部、とい
う）入口側に流入する。前記孔によりエア流路が狭まっ
たため、エアは孔を通過する際に圧力が高められる。そ
して、前記孔は、エアを前記外管の接線方向に沿って導
入可能な位置に形成してあるため、孔を通過して曲部に
流入したエアは、曲部の内壁面に案内されて当該内壁面
に沿って移動する。従って、エアは内管を中心軸として
螺旋状に旋回しつつ外管先端方向に移動して、ノズルの
周囲を回りつつ排ガス下流方向に供給される。このよう
に、圧力の高められた旋回流をノズルの周囲に供給でき
るため、ノズルの腐食や汚染をより確実に防止すること
ができる。また、外管の曲部を利用してエアを自然に旋
回流としているため、旋回流を発生させるために動力を
用いる必要もなくコスト的にもメリットがある。なお、
前記孔は、旋回流が発生しやすいようにプレート周縁部
の上流側に形成することが好ましい。また、孔の大きさ
や位置により、外管に流入するエアの速度が同じでも発
生する旋回流の速度や圧力を調整することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態における排ガス
冷却装置２０について図面を用いて詳細に説明する。図
１は、本実施形態における排ガス冷却装置２０の断面図
である。本実施形態においては、火力発電所にて発生し
た排ガス２２を排ガス冷却装置２０にて冷却する場合に
ついて説明する。なお、排ガス冷却装置２０の適用対象
としてはこれに限らず、排出されるガスを冷却する形態
のものであれば適用することができるのはもちろんであ
る。

【００１１】本実施形態においては、図１に示した上下
方向に、円筒形状のダクト２４を設けており、当該ダク
ト２４の軸心方向に沿って排ガス２４を上方から下方に
流通させている。前記ダクト２４の側壁は開口部２６を
有しており、当該開口部２６に連結管２８をダクト２４
の外方に突出するようにはめ込んでいる。

【００１２】そして、前記連結管２８は、軸心方向に沿
って貫通するように、外管３０を保持している。前記外
管３０は、連結管２８の基端面に設けたフランジ２９
と、当該フランジ２９に当接する連結プレート３１とで
固定支持されている。前記外管３０は、連結管２８より
外側に分岐管３２を有している。前記分岐管３２にはエ
ア供給源（図示せず）が接続してあり、当該エア供給源
から分岐管３２を介して外管３０内にエア３４を流入で
きるようにしている。

【００１３】前記外管３０は、ダクト２４の略中心方向
に向かって排ガス２２流路を横断するように連結管２８
に保持されている。そして、前記外管３０の先端部は略
Ｌ字形状に屈曲しており、当該屈曲部は軸心が外管３０
の中心軸と直交するような円筒形状をなしている。そし
て、本実施形態においては、図１に示したように、前記
外管屈曲部４１の先端を下方に向けて、外管屈曲部４１
の軸心がダクト２４の軸心と一致するように設けてい
る。

【００１４】そして、前記外管３０は、軸心方向に沿っ
て貫通させた内管３６を保持している。前記内管３６
は、外管３０の基端面に設けたフランジ３５と、当該フ
ランジ３５に当接して固着した連結プレート３７とで固
定支持されている。また、内管３６は、外管３０と同様
に、先端側が略Ｌ字状に屈曲している。そして、内管屈
曲部４３も外管屈曲部４１の軸心（本実施形態において
はダクト２４の軸心と一致している）に沿って配置して
おり、内管屈曲部４３先端を排ガス下流方向に臨ませて
いる。このように内管３６を配置したことにより、外管
３０内のエア流路３８が環状に形成される。

【００１５】内管３６の基端側は図示しない冷却液供給
源に接続され、当該冷却液供給源により冷却液３９が内
管３６に供給される。一方、内管屈曲部４３先端には、
スプレーノズル４０が取り付けてあり、内管３６を流入
する冷却液３９を噴霧できるようにしている。また、本
実施形態においては、スプレーノズル４０を外管３０の
先端部に対して１０ｍｍ程度突出させて設けている。こ
れにより、スプレーノズル４０からの噴霧液４８が外管
３０の先端部に付着することを防止して、外管３０先端
部の保護効果を高めている。

【００１６】本実施形態においては、外管屈曲部４１の
入口側に、旋回手段を構成するプレート４２を設けてい
る。図２は、図１に示した排ガス冷却装置２０のＡＡ断
面図である。そして、前記プレート４２にはエア導入孔
４４を、エア３４を前記外管３０の接線方向に沿って導
入可能な位置に形成してあり、詳細を後述するように旋
回流４６を発生させることができる。なお、前記エア導
入孔４４は、旋回流が発生しやすいようにプレート４２
周縁部の上流側に設けることが好ましい。また、前記エ
ア導入孔４４の大きさや位置により、外管３０に流入す
るエア３４の速度が同じでも発生する旋回流３６の速度
や圧力を調整することができる。

【００１７】上記のように構成した排ガス冷却装置２０
の作用について説明する。ダクト２４内には、排ガス２
２がダクト２４の軸心方向に沿って上側から下側に向か
って流通している。そして、排ガス冷却装置２０の内管
３６には、基端側に接続した冷却液供給源より冷却液３
９が供給されて、内管３６の先端に設けたスプレーノズ
ル４０より排ガス２２流路の下流側に噴霧液４８を供給
する。上記したように、内管屈曲部４３の軸心はダクト
２４の軸心と一致しているため、冷却液３９を排ガス２
２流路に放射状にほぼ均等に供給することができ、効率
よく排ガス２２の冷却を行わせることができる。

【００１８】また、排ガス冷却装置２０の外管３０に
は、分岐管３２よりエア３４が供給され、供給されたエ
ア３４は環状に形成されたエア流路３８をダクト２４の
軸心方向に向けて流入する。前記環状のエア流路３８を
流れるエア３４は、前記プレート４２にて流れが遮断さ
れて、前記プレート４２に設けたエア導入孔４４より外
管屈曲部４１のエア流路３８に流入する。図３は、図１
に示した排ガス冷却装置２０のＢＢ断面図である。図３
に示したように、前記エア導入孔４４を通過する際にエ
ア流路が大きく狭まる。このため、エア導入孔４４を通
過したエア３４は通過前よりエア３４の圧力が高くなっ
ている。また、同図に示したように前記エア導入孔４４
は、エア３４を前記外管３０の接線方向に沿って導入可
能な位置に形成してあるため、前記エア導入孔４４を通
過して外管屈曲部４１に流入したエア３４は、外管屈曲
部４１の内壁面に沿って移動して、エア３４の軌道が前
記内壁面の周方向に沿って曲げられる。前記エア３４は
先端側に向かう圧力を受けるため、内管３６を中心軸と
した螺旋状の旋回流４６となり、外管３０先端方向に移
動してスプレーノズル４０の周囲を回りつつ、排ガス２
２下流方向に供給される。このように、圧力の高められ
た旋回流４６をスプレーノズル４０の周囲に供給できる
ため、スプレーノズル４０の腐食や汚染をより確実に防
止することができる。また、本実施形態においては、外
管屈曲部４１のエア流路３８の入口側に孔４４を有した
プレート４２を取り付けることで旋回流発生手段を形成
することができ、また屈曲部を利用してエア３４を旋回
流４６としているため、旋回流４６を発生させるための
動力も不要である。従って、低コストかつ容易に旋回流
４６を発生させることができる。また、上記のように発
生させた旋回流４６は発生時に圧力が高められているた
め、スプレーノズル４６の保護効果が高い。

【００１９】実施形態においては、内管３６及び外管３
０の先端部が屈曲している場合に旋回流発生手段を構成
する、孔４４を備えたプレート４２を設けた場合につい
て説明したが、内管３６及び外管３０の先端部が湾曲し
ている場合にも適用することができる。また、実施形態
においては、内管３６及び外管３０が排ガス２２の流路
に対して直交するように設けた場合について説明した
が、斜交するように設けてもよい。

【００２０】なお、旋回流発生手段としては、エア流路
３８の先端側に羽車状の部材を設けて形成してもよく、
またエア流路３８の先端側に螺旋状にガイドを設けて形
成してもよい。このとき、旋回流４６の速さは、排ガス
２２の速さと同等かそれ以上となるようにすることが好
ましい。このようにすると、旋回流４６内側への排ガス
２２の流入をより確実に防止することができ、スプレー
ノズル４０の腐食や汚染をより確実に防止することがで
きる。また、前記エア３４の温度は、排ガス２２の温度
と同程度としておくことが好ましい。このようにする
と、外管３０先端部などへの結露の発生を防止すること
ができ、より一層確実に腐食や汚染を防止することがで
きる。また、内管３６に供給される冷却液３９は１種類
に限らない。また、排ガス冷却装置２０は、外管３０が
内管３６を保護する２重管構造が好ましいが、これに限
らず多重管構造としてもよい。また、ノズルの形態は、
スプレーノズル４０に限らず、他の形態を用いてもよ
い。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において、
ノズルは周囲の旋回流にて排ガスから保護され、排ガス
による汚染物のノズルへの付着、汚染物によるノズルの
腐食をそれぞれ防止することができるため、ノズルの寿
命を長くすることができる。また、ノズルを短期間に交
換する必要がなくなるため、排ガス冷却装置の長期間の
連続運転を行うことができる。

【００２２】また、本発明においては、圧力の高められ
た旋回流をノズルの周囲に供給できるため、ノズルの腐
食や汚染をより確実に防止することができる。また、本
発明においては、旋回流発生手段を容易に形成すること
ができ、旋回流を発生させるために動力を用いる必要も
ないため、コスト的にもメリットがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における排ガス冷却装置を示
す断面図である。

【図２】図１に示した排ガス冷却装置のＡＡ断面図であ
る。

【図３】図１に示した排ガス冷却装置のＢＢ断面図であ
る。

【図４】従来における排ガス冷却装置を示す断面図であ
る。

【図５】従来における排ガス冷却装置を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ａ………排ガス冷却装置、１ｂ………排ガス冷却装
置、２………排ガス、３………ダクト、４………外管、
５………内管、６………冷却水、７………スプレーノズ
ル、８………霧状冷却水、９………分岐管、１０………
エア、１１………汚染物、１２………屈曲部、２０……
…排ガス冷却装置、２２………排ガス、２４………ダク
ト、２６………開口部、２８………連結管、２９………
フランジ、３０………外管、３１………連結プレート、
３２………分岐管、３４………エア、３５………フラン
ジ、３６………内管、３７………連結プレート、３８…
……エア流路、３９………冷却液、４０………スプレー
ノズル、４１………外管屈曲部、４２………制御プレー
ト、４３………内管屈曲部、４４………エア導入孔、４
６………旋回流、４８………霧状冷却水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K070 DA03 DA07 DA37 DA47 3L044 AA02 BA05 CA02 DA01 DB01 FA09 KA04 4D002 AA02 BA13 CA01 EA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排ガスの流通経路に、エアを噴出する外
管と、冷却液を供給する内管とを配置して、前記外管の先端側にエア旋回手段を設けるとともに、前
記内管の先端部にノズルを取り付けて冷却液を噴霧可能
として、当該旋回手段にて旋回させたエアを排ガスの流
通経路に供給可能としたこと、を特徴とする排ガス冷却
装置。
【請求項２】前記外管及び内管は、排ガスの流通経路
に直交または斜交するように延在してなり、それぞれの
先端側に屈曲部または湾曲部を有して、それぞれの先端
を排ガス下流方向に向けて配置してなり、前記旋回手段は、前記外管の屈曲部または湾曲部の入口
側に取り付けた、孔を有したプレートとして、当該孔よ
り前記外管の屈曲部または湾曲部にエアを導入可能と
し、前記孔は、エアを前記外管の接線方向に沿って導入可能
な位置に形成してあることを特徴とする請求項１に記載
の排ガス冷却装置。