JP2005226876A

JP2005226876A - 排ガス減温塔

Info

Publication number: JP2005226876A
Application number: JP2004033572A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Marumoto; 隆弘丸本; Kokichi Kameda; 耕吉亀田; Hiroyuki Fujimoto; 浩之藤本
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2005-08-25

Abstract

【課題】減温塔流入排ガスの偏流に起因する噴霧水滴及び灰の減温塔内壁への衝突を防止できる排ガス減温塔を提供する
【解決手段】排ガス減温塔において、減温塔内部に減温塔流入ダクト１を延長した形状の整流板７を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般廃棄物及び産業廃棄物処理施設の排ガス処理システムにおける排ガス減温塔に係り、特に塔内への灰の付着を防止する技術に関するものである。

従来の減温塔を図８に示す。減温塔胴体部３は円筒形状となっており、上部に流入ダクト１、下部に流出ダクト５が接続されている。水噴霧ノズル４は塔上部の拡大部２の周囲壁に設置され、斜め下方に水を噴霧するようになっている。また、塔底部には灰排出装置６が設置されており、灰を定期的に排出できるようになっている。

排ガスは減温塔上部に接続された流入ダクト１より流入するが、排ガス中には多量の飛灰が含まれており、排ガスに同伴されて減温塔に流入する。減温塔に流入する排ガス温度は２５０℃〜３００℃程度で、これを水噴霧によって１７０℃〜２００℃程度まで冷却する。

通常、設置スペースの関係などから減温塔上部に接続される流入ダクト１に十分な直線距離が確保されることはなく、ある程度の曲率をもって接続されている。このため、減温塔に流入する排ガスには速度分布が生じる。特に既設炉の改造等では設置スペースが確保できず、図９に示すように流入ダクト１をほぼＵ字状に形成して１８０°ターンさせる構造にせざるを得ない場合が多々ある。

このようなダクト構造では減温塔に流入する排ガスに著しい偏流を生じるため、噴霧水滴及び灰が減温塔内壁に衝突する頻度が増大し、図中のａに示すように広範囲に厚い付着灰層が形成される。付着灰層は一定の大きさまで成長すると、自重により剥離し塔底部に落下する。塔底部には灰排出装置６が設置されているが、このような多量の灰の排出は不可能であるため、最悪の場合、プラントを停止する等の措置が必要となる。

減温塔内壁への付着灰層形成を回避するため、下記特許文献1で開示されているように、排ガス流入ダクトに整流板を設置し、排ガスを整流する技術が知られている。
特開平５−１５７２１８号公報

しかしながら、前記特許文献で開示される技術では、十分なガス整流効果を得るために、複雑な構造の整流板を多数設置する必要があり、現実的ではない。また、これらの整流板を設置することにより圧力損失が増大し、運転動力が増大するという問題がある。

本発明は、減温塔内での流入排ガスの偏流に起因する噴霧水滴及び灰の減温塔内壁への衝突を防止できる排ガス減温塔を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の第１の手段は、減温塔胴体部と、その減温塔胴体部の上部に接続された流入ダクトと、前記減温塔胴体部の下部に接続された流出ダクトと、前記減温塔胴体部の上部に接続された水噴霧ノズルを備えた排ガス減温塔において、前記流入ダクトを前記減温塔胴体部内部にその減温塔胴体部の軸方向に延長した形状の整流板を設けたことを特徴とするものである。

本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記整流板の長さＬを前記流入ダクトの内径Ｄの０．２倍以上とすることを特徴とするとするものである。

本発明の第３の手段は前記第１または第２の手段において、前記整流板の先端部に絞り部を設けたことを特徴とするものである。

本発明の第４の手段は前記第１または第２の手段において、前記整流板の下端が前記水噴射ノズルの開孔部よりも上流側にあることを特徴とするものである。

本発明の第５の手段は前記第１の手段において、前記減温塔胴体部及び整流板の断面形状が共に円形であることを特徴とするものである。

本発明の第６の手段は前記第１の手段において、前記流入ダクトがほぼＵ字状に形成されて前記減温塔胴体部に接続されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、複雑な構造の整流板を多数設置せず、また、整流板設置による圧力損失の増大を招かずに減温塔内壁への灰付着量を大幅に低減することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明をごみ焼却施設の排ガス処理系統に設置される排ガス減温塔に適用した第１の実施形態を図１に示す。減温塔胴体部３は円筒形状となっており、上部に流入ダクト１、下部に流出ダクト５が接続されている。水噴霧ノズル４は塔上部の拡大部２の周囲壁に設置されており、斜め下方に水を噴霧するようになっている。

また、塔底部には灰排出装置６が設置されており、灰を定期的に排出できるようになっている。排ガスは約３００℃で減温塔上部に接続された流入ダクト１より流入し、減温塔内で水噴霧されることにより約１７０℃まで冷却されて流出ダクト５より流出する。

設置スペースの関係から流入ダクト１はほぼＵ字状に形成され１８０°ターンして減温塔に接続されており、流入ダクト１をそのまま減温塔胴体部３の軸方向に沿って塔内側に延長した円筒形状の整流板７を減温塔内に設置している。従って減温塔胴体部３と整流板７は共に円筒状をしており、両者はほぼ同心円状に配置されている。整流板７の垂直部の長さＬ(図１参照)は流入ダクト１の内径Ｄ(図１参照)の０.３倍とした。なお、整流板7の長さＬは、その下端が水噴霧ノズル４の先端の開孔部よりも上方になるように設計している。

整流板設置前後の減温塔内への灰付着量を図２に示す。整流板がない場合の灰付量に比べ整流板設置後の灰付着量は約１／１５に低下した。なお、整流板設置前後での圧力損失の増加はなく、逆に若干低下した。

図３に数値解析結果により得られた減温塔内での灰粒子の挙動を、従来例と本発明とを比較して示す。この図から明らかなように、従来例の場合は灰粒子が減温塔胴体部3の側壁に偏って移動しているが、本発明を適用することにより、灰粒子が減温塔胴体部3の側壁に偏ることなく、減温塔の中央部を移動していることが分かる。

図４は、水噴霧ノズル４から噴霧されたミストの挙動を、従来例と本発明とを比較して示している。この図から明らかなように、従来例の場合は水噴霧ノズル４から噴霧されたミストが減温塔胴体部3の側壁に衝突しているが、本発明を適用することにより、ミストの壁面への衝突が回避されていることが分かる。

図5に減温塔内部の排ガスの速度分布を示す。図の中央部が減温塔内部の中央部に相当し、図の左端が流入ダクト側の塔内壁に相当し、図の右端がそれとは反対側の塔内壁に相当する。

この図から明らかなように、従来のように整流板がない場合には、短い点線で示すように最大流速の位置が流入ダクトと反対側の壁近傍に存在する。これに対して本発明のように整流板を設置すると、実線で示すように減温塔内部の中心部に最大流速位置が存在し、排ガスの偏流が解消されていることがわかる。

また、整流板を設置した状態で水噴霧を停止すると、最大流速の位置が中心部から若干ずれることから、本発明の整流板は水噴霧を行った状態で最大の効果を発揮することが分かる。

図６は,（整流板長さＬ）／（流入ダクト内径Ｄ）と灰付着量の関係を示す特性図である。整流板長さＬが流入ダクト内径Ｄの０.２倍以上,例えば０．２〜０．３になると、急激に灰付着量が小さくなる。なお、整流板7の下端が水噴霧ノズル4の先端開孔部位置よりも下方になると、水噴霧ノズル4から噴霧されたミストが整流板7に衝突し、整流板7に灰の付着層が形成されるため、整流板7の長さＬは、その下端の位置が水噴霧ノズル4の先端開孔部位置よりも上方にあることが望ましい。

本発明の第２の実施形態を図７に示す。本実施形態では整流板７の先端部に絞り部８を形成しており、前述と同等の効果作用を有する。絞り部８を設けることで、排ガスが減温塔中心部に集中し易くなるため、灰付着量を低減できる。なお、この実施形態においてもＬ／Ｄは０.２倍以上,例えば０．２〜０．３としている。

本発明の第１の実施形態に係る排ガス減温塔の概略構成図である。整流板設置前後の減温塔内への灰付着量を比較して示す特性図である。減温塔内での灰粒子の挙動を従来例と本発明とを比較して示す図である。水噴霧ノズルから噴霧されたミストの挙動を従来例と本発明とを比較して示す図である。減温塔内部の排ガスの速度分布を従来例と本発明とを比較して示す図である。本発明において（整流板長さＬ）／（流入ダクト内径Ｄ）と灰付着量の関係を示す特性図である。本発明の第２の実施形態に係る排ガス減温塔の概略構成図である。従来例に係る排ガス減温塔の概略構成図である。従来例に係る排ガス減温塔の補足説明図である。

符号の説明

１：流入ダクト、２：減温塔上部拡大部、３：減温胴体部、４：水噴霧ノズル、５：流出ダクト、６：灰排出装置、７：整流板、８：絞り部、Ｌ：整流板の長さ、Ｄ：流入ダクトの内径。

Claims

減温塔胴体部と、その減温塔胴体部の上部に接続された流入ダクトと、前記減温塔胴体部の下部に接続された流出ダクトと、前記減温塔胴体部の上部に接続された水噴霧ノズルを備えた排ガス減温塔において、前記流入ダクトを前記減温塔胴体部内部にその減温塔胴体部の軸方向に延長した形状の整流板を設けたことを特徴とする排ガス減温塔。
請求項１記載の排ガス減温塔において、前記整流板の長さＬを前記流入ダクトの内径Ｄの０．２倍以上とすることを特徴とする排ガス減温塔。
請求項１または２記載の排ガス減温塔において、前記整流板の先端部に絞り部を設けたことを特徴とする排ガス減温塔。
請求項１または２記載の排ガス減温塔において、前記整流板の下端が前記水噴射ノズルの開孔部よりも上流側にあることを特徴とする排ガス減温塔。
請求項１記載の排ガス減温塔において、前記減温塔胴体部及び整流板の断面形状が共に円形であることを特徴とする排ガス減温塔。
請求項１記載の排ガス減温塔において、前記流入ダクトがほぼＵ字状に形成されて前記減温塔胴体部に接続されていることを特徴とする排ガス減温塔。