JP2007196193A - 火の粉消火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造的に簡単で設置スペースを少なくして火の粉を含む排ガス中のダストを除去し、下流側での集塵器におけるバグの焼損などの問題点が解消できる火の粉消火装置を提供する。
【解決手段】ダストｄを空送するダクト２に接続される所要寸法の本体３内に、排気の流れに交差するダスト衝突板６が設けられ、そのダスト衝突板６の配置箇所の下側に水槽５を設けて、火の粉やダストｄを前記ダスト衝突板６に衝突させて水槽５内に落し、消火・収集させる構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄物の固形燃料化設備等で発生する高温の排ガスを処理する過程で、排ガス中に同伴する高温ダストの発火による集塵設備への影響を防止する火の粉消火装置に関するものである。

従来、例えばごみ固形燃料化設備などにおいて、被処理物の乾燥工程では、多くの粉塵が発生して作業環境が悪化するので、その作業環境の悪化を防止するため排気して除塵するようにされている。この排気に含まれるダストは高温状態で空送されるため、その空送途中で発火して下流に設置される集塵器に送込まれることがある。一般的に集塵器としては、バグフィルターが用いられている。そのために、発火したダストが集塵器に流入すると、その主要部であるバグ内に吸入されることになり、そのダストが多量の空気に伴われて移動することからバグに着火して焼損するおそれがある。

このような問題点を解決するためには、排気ガス中に含まれる高温のダストを集塵器への上流側で除去することが好ましい。通常、排気ガス中に含まれるダストを集塵器以外の手段で除去するには、例えば排ガスの流路に衝突板を設けて、流動するダストをその衝突板に衝突させて重力で落下させ、衝突板を配置した箇所の下側に設けられる収集器に集めて処理するような方式が知られている（例えば特許文献１）。あるいは、箱形の装置内部で排気ガスの流路を反転させるようにして分離するとともに、流路の途中に乾式フィルター要素を配置して除塵するような方式が特許文献２によって知られている。

特公平７−２４７３１号公報 特開２００３−２２２０１６号公報

従来公知の除塵技術にあっては、構造的に複雑になり、その取扱う排気ガスの発生源にもよるがどうしても大型化するという問題点がある。例えば、前記特許文献１によるものでは、排気ガスの流動方向に多数の邪魔板（衝突板）を千鳥配列で設けて、流動するダストの直進性を阻止するもので、確かに効果的であることは認められるが、排気ガスそのものの流動抵抗が大きくなり、これを一般的な排気ダクトに採用するとすれば、吸引する排風機の能力を高める必要があり、コストアップすることが避けられない。また、長期間使用することにより衝突板に付着するダストの清掃に際して多くの労力が必要とされるなどの問題点がある。一方、特許文献２によるものでは、前記特許文献１による装置と同様に構造上大型化するとともに、乾式フィルター要素を組み入れることから、その清掃が厄介である（実施形態として示される乾式フィルターとしては金網かごと粗面を持つセラミック球との組み合わせ構造になっている）。したがって、特定された処理設備に用いられ、固形燃料化設備等で発生する排ガスに含まれて発火するダストの処理に利用するにはコストアップになり、かつ設置スペースの確保が困難であるなどの問題がある

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、構造的に簡単で設置スペースを少なくして火の粉を含む排ガス中のダストを除去し、下流側での集塵器におけるバグの焼損などの問題点が解消できる火の粉消火装置を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明による火の粉消火装置は、
ダストを空送するダクトに接続される所要寸法の本体内に、流れに交差するダスト衝突板が設けられ、そのダスト衝突板の配置箇所の下側に水槽を設けて、火の粉を前記ダスト衝突板に衝突させて水槽内に落し消火させる構成であることを特徴とするものである（第１発明）。

前記発明において、前記本体内に設けられるダスト衝突板は、リボン状の板材を所要のリードでらせん状に配置されているのがよい（第２発明）。また、前記本体内に設けられるダスト衝突板は、下部をガスの流れ方向に傾斜させて配置されているのがよい（第３発明）。

前記第２発明または第３発明において、前記ダスト衝突板は、その下部を下方に設けた水槽の水面下に沈めて、排気流路が水封構造となる構成であるのがよい（第４発明）。

前記第１発明または第４発明において、前記ダスト衝突板の下方に設けた水槽には、レベル計を設けて設定レベルで自動給水できるようにされ、オーバーフロー管を設けるとともにその端部を水槽外部で水封構造にされているのがよい（第５発明）。

また、前記第１発明〜第５発明において、ダスト衝突板が配置される区域のダクト内上部には、制御手段によって散水を制御される散水ノズルが設けられているのがよい（第６発明）。

本発明の火の粉消火装置によれば、火の粉を含むダストを空送するダクトの集塵装置上流位置に設置することにより、消火装置本体内に流入した火の粉を含むダストが流れに交差するようにして設けられたダスト衝突板に衝突して失速し、重力にて衝突板の配置箇所の下側に設けられた水槽内に落下して火の粉は消火される。もちろん高温状態のダストも捕集されて落下し、水槽内に沈降して冷却される。また、ダストを含んで空送される排気は、消火装置本体内で流路がダスト衝突板の下部で水封されるので、水槽内を潜って流動し、その際バブリングすることにより空気に同伴するダストの分離が容易になり、空気温度を低下させる効果も併せ得られる。こうして、火の粉の消火が確実に行えるので、下流側の集塵装置には火の粉が除かれて送られるので、バグの焼損が発生することもなく、除塵効果を高めることができる。

また、本発明によれば、水封機能を備えた消火装置におけるダスト衝突板を設けるに際し、そのダスト衝突板を排気の流れ方向に交差すると同時に、らせん面や平坦傾斜面など傾斜させた構成とされているので、ダストの衝突分離効果を得ると同時に排気の流動抵抗を少なくして排風機に掛かる負荷の増加を低減することができる。また、ダストを冷却回収する水槽は、自動的に水面レベルを維持できる構成とされているので、高温度の排気が長時間流動しても流路の水封機能を確保することができる。さらに、ダスト衝突板の配置箇所上部に散水ノズルを設けて散水によるダストの分離と排気の減温効果を図ることができ、併せて水槽の給水補助の効果も得られる。

次に、本発明による火の粉消火装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
図１には第１実施形態の火の粉消火装置の縦断面図が示されている。図２には図１におけるＡ−Ａ視断面図が示されている。

この実施形態の火の粉消火装置１は、例えばごみ固形燃料化設備における被処理物の粉砕乾燥工程など粉塵の発生が激しい箇所で、作業環境を良好に維持するため粉塵を排除する集塵設備に付帯して配置するものである。

このような乾燥工程で発生する粉塵を排除する集塵部から集塵装置（一般にバグフィルターが使用されている）に繋がるダクト２で空送されるダストｄには、発火しやすい有機物の固形粒子が多く含まれており、高温で酸素リッチな状態でダクト２内を流動するので、浮遊流動するダストｄの一部が発火して、いわゆる火の粉となって移動する。したがって、その火の粉がそのまま集塵装置のバグ内に流入することになるとバグを構成する布が焼損する危険に曝されることになる。この火の粉消火装置１は、前述のような危険性を回避して効果的に火の粉や発火し易い状態のダストｄを集塵装置の上流側で排除するのに使用されるものである。

この火の粉消火装置１は、軸線方向に所要長さで横断面がダクト２の口径よりも大きくされて、軸心位置から上半部を半円形にされ、下半部を半径方向に前記上半部よりも下方に延長して角型に形成された本体３と、この本体３の下方の部分で形成される水槽５と、本体３内部にて軸方向にらせん状にして配設されるダスト衝突板６および前記水槽５に付帯する給排水手段とで構成されている。

前記本体３は金属板で形成され、前述のようにダクト２の口径よりも大きい断面構造にされ、軸方向の両端部でダクト２との接続部４，４（例えばフランジ接続）が設けられている。また、前記本体３と一体に形成される水槽５は、底部５ａを角型に形成されて本体３の全長より短くて底面が軸線方向に下がり勾配で形成されている。なお、本体３の両端部はダクト２との接続部４へ絞られた形状にされ、排気の流れを損なわないようにされている。

前記ダスト衝突板６は、所要幅寸法の板材をらせん状に捻らせて形成されており、そのらせんピッチを、本体３内を流動する気流の速度が減速するに適した空間スペースが形成される間隔で配置されるように設定され、本体３の内面と例えば溶接して取り付けられている。なお、このダスト衝突板６は、後述する水槽５の水面下にらせんの一部が水没する状態をなすために、側面視（軸方向から見て）楕円形を描くらせん形状とされる。

前記水槽５には、外側面に給排水手段として、一側面の適所に給水口７が設けられ、この給水口７に給水管８が接続されている。また、その給水管８には電磁弁９が介挿されており、水槽５内に設置されたレベル計１０によってコントローラ（図示せず）を介して前記電磁弁９の開閉が制御されるようになされている。そして、水槽５の他側面（これに限定されない。）にはオーバーフロー部１１が設けられ、このオーバーフロー部１１に接続されて槽外部に設けられるオーバーフロー管１２の他端を水封槽１３に沈めて水槽５のレベルを維持するとともに、観測できるようにされている。なお、図中符号１４は排水口、１５は排水管、１６は水封槽の排水管、１７は排水バルブである。

また、本体３内の上部には、内部に配置されたらせん状のダスト衝突板６によって形成される区分に合わせて複数箇所に散水ノズル２０が軸心方向に向けて配設されている。それら各散水ノズル２０には散水配管２１が繋がれており、コントローラによりタイマー２２を介して電磁弁２３が開閉されて給水されるようになっている。

このように構成される火の粉消火装置１は、接続される図示されない集塵装置の上流側のダクト２に、水槽５を下にして本体３が組み込まれ設置される。そして、給水管８によって水槽５内に水Ｗが注入され、図１および図２で示されるように、ダスト衝突板６の下部が水面下に沈んでらせん状のダスト衝突板６のらせんピッチ（リード）ごとに本体３内の排気流路が水封分離される。なお、水槽５のレベルはレベル計１０によって設定され、一定に保たれる。

こうしてダスト発生源からダストｄの空送が開始されると、火の粉消火装置１の本体３内に流入する排気（粉塵を含むダスト搬送空気）は、一方のダクト接続部４（本体入口３ａ）から本体３内に流入すると、本体３側の口径が大きくされているので流速が減速される。同時に気流に載って本体３内に移動するダストｄは、らせん状に形成されるダスト衝突板６に衝突して急激に減速され、速度エネルギを消失したダストｄはダスト衝突板６から重力で下方の水槽５内に落下する。したがって、高温状態にあるダストｄは水槽５内に注入された水Ｗにより熱量を奪われて、発火状態にあっても消火され水槽５の内底に沈降する。

一方、本体３内に流入した排気は、ダスト衝突板６のらせん形状に沿って出口側に向かって流動するのであるが、らせん部の下部６ａが水槽５の水面下に沈められて水封されているので、図示されない集塵装置に付設される排風機の吸引力による本体３の出口３ｂ側との差圧によって水中を潜って次の区画に移動して、以後順次らせん状にされたダスト衝突板６による区画を経て本体３の出口３ｂから集塵装置へ導かれる。

こうして本体３内を流動する排気は、同伴するダストｄがダスト衝突板６との衝突ならびに接触により速度エネルギを消失して水槽５内に沈降分離される。なお、水封によって水中を潜る間に水Ｗとの接触によっても一部分離されて沈降する。また、排気は、水封部分でバブリングを繰り返し、次第に熱交換されて気体温度も減温され本体出口３ｂからダクト４を介して集塵装置に供給される。

また、本体３内の上部には散水ノズル２０が配設され、冷水を排気に向かって散布されるので、これら散水により分離されずに排気に同伴するダストの分離を促すとともに、流動する排気が減温される。この散水はタイマー２２により予め設定される時間散水される。ただし、必要に応じて連続的に散水することもできる。

したがって、排気中に含まれて流動する火の粉はダスト衝突板６との衝突・接触により分離されて水槽５内に落下し消火され、粒度の大きいダストｄを積極的に分離捕集できるのである。また、同時に搬送空気（排気）の減温効果も併せ得られることになり、集塵装置におけるバグフィルターの焼損事故を未然に防止できるのである。なお、ダスト衝突板６の配置と水封による輸送空気（排気）の流動圧力損失は、衝突板をらせん状にして流動を大きく損なわない構成とされているので、最小限に留められ、既存排風機の能力内で運転可能である。

また、水槽５内の水Ｗは、本体３内上部に配される散水ノズル２０からの噴水により補充されるがレベル計１０により設定レベルを下回ると電磁弁９を開いて給水管８から補給され、一定レベルが維持される。そして、オーバーする場合は、オーバーフロー管１２によってオーバーフローさせ機能を阻害させることはない。また、オーバーフロー管１２は水封槽１３に端部を挿入して水封されているので、水位の変動に対応して支障を来たさない。そして、前記水封槽１３におけるレベルの変位によって水槽５の水位の変動を外部で観測することもできる。また、水槽５内に沈降したダストは、定期的に水槽５の水Ｗを抜いて回収すればよい。

（第２実施形態）
図３には第２実施形態の火の粉消火装置の縦断面図が示されている。また、図４には図３におけるＢ−Ｂ視断面図が示されている。

この実施形態の火の粉消火装置１Ａは、基本構成において前記第１実施形態の火の粉消火装置１と同様であるがダスト衝突板の構成において異なるものである。したがって、その異なる構成を中心にして説明し、前述のものと同一もしくは同様の構成部分については同一の符号を付して説明を省略するものとする。

本体３Ａは、接続されるダクト２の口径とほぼ同じ幅寸法で、軸線方向に所要長さにして両端部をダクトと接続されるように接続部４，４を形成され、中間の下半部にダスト回収部１８の空間を下向きに突出させて形成するとともに、そのダスト回収部１８の下側に水槽５Ａが一体に形成されている。また、本体３Ａの中間部にはダスト衝突板６Ａが排気の流れに交差するようにして、かつ軸線に対し所要の角度θで流動方向に対し後傾して設けてある。

前記ダスト衝突板６Ａは、本体３Ａ上部に形成された衝突板挿入スリット２５から内部に挿入され、前述のように所要の角度θで下端部が前記水槽５Ａに達する位置まで延びる一枚の板材にて形成されている。なお、このダスト衝突板６Ａは本体３Ａの両内側面に対向して設けられる各支持部片２６によって形成される溝部２６ａで左右両側部が摺動可能に支持されている。

前記水槽５Ａは、前記本体３Ａの中間下部に下方へ延長して形成されるダスト回収部１８の下側で、前記ダスト衝突板６Ａの先端を水面下に挿入させることで排気流路を水封できる深さ寸法で形成されている。なお、前記ダスト回収部１８における後部（排気の流れ方向に対して）の壁面３ｃは、前記ダスト衝突板６Ａの配置角度θとほぼ平行する角度に傾斜して、その内壁面３ｃとダスト衝突板６Ａとの間隔が排気の流れを加速させない程度に設定されるのが好ましい。

また、前記水槽５Ａには、外側面に給排水手段として、前記第１実施形態と同様に給水口７が設けられ、給水配管８が電磁弁９を介挿して接続されている。また、その電磁弁９は水槽５Ａ内に設けられたレベル計１０によって図示されないコントローラを介して自動開閉するようになっている。また、水槽５Ａの他の箇所にはオーバーフロー部１１が設けてあり、このオーバーフロー部１１に繋がるオーバーフロー管１２が水槽外部で水封槽１３に繋がれている。図中符号１６は排水管である。

また、本体３Ａの上部には、前記ダスト衝突板６Ａによって仕切られる内部の上流側３ａに散水ノズル２０が配置され、散水配管２１と接続され、その散水配管２１中に設けられた電磁弁２３をタイマー２２により所要時間開いて、流入するダストｄを含む排気に対して散水するようにされている。

このように構成される火の粉消火装置１Ａにおいては、ダスト発生源から空送されるダストｄが気流に載って本体３Ａ内に流入すると、その流速による慣性で傾斜するダスト衝突板６Ａに衝突して失速し、重力によりダスト回収部１８に落下してその下の水槽５Ａ内に沈降する。高温状態のダストｄは、水槽５Ａ内で水Ｗにより熱量を奪われて発火状態にあっても消火され、水槽５Ａの内底に沈降する。なお、本体３Ａ内に流入したダストｄを含む排気には、ダスト衝突板６Ａによって仕切られる上流側３ａで、散水ノズル２０からの散水により気体温度の低減と浮遊するダストの一部の分離落下が促される。

一方、排気はダスト衝突板６Ａの先端が水槽５Ａの水面下に挿入されていると、流路が水封されるので、本体３Ａ内の上流側（本体入口３ａ）と下流側（本体出口３ｂ）との圧力差により水中を潜って本体３Ａ内出口３ｂ側に流動する。したがって、水封箇所で排気がバブリングして流動し、この際衝突により分離されずに同伴するダストの一部が分離して水槽５Ａ内に沈降する。また、排気の熱は水封箇所を潜る際に水と熱交換して減温されて本体出口側からダクトを通じて集塵装置に送られる。

したがって、排気中に含まれて流動する火の粉は、前記実施形態の消火装置１と同様に、ダスト衝突板６Ａとの衝突・接触による分離で水槽５Ａ内に落下して消火され、発火状態でないダストｄも積極的に分離されて水槽５Ａ内に落下して捕集されるのである。また、排気は散水と水封箇所の通過によって減温され、下流の集塵装置に送られて除塵されるのであり、バグフィルターのバグを焼損する恐れなく処理することができる。

なお、水槽５Ａ内の水位は前記実施形態と同様に機能して維持される。また、この消火装置１Ａにおいて処理する排気に火の粉が含まれない状態の場合には、前記ダスト衝突板６Ａを水封状態から適宜量引き上げることで、水槽５Ａの水面とそのダスト衝突板６Ａの下端との間に空隙（図３における符号Ｐ参照）を形成して排気を通過させるようにすることができる。

この実施形態の火の粉消火装置１Ａは、構造が簡単であるから、処理ガス（排気）量の比較的少ない場合に用いて効果的である。なお、この装置において前記傾斜するダスト衝突板６Ａは、スライドさせずに固定的に設けることも可能である。

第１実施形態の火の粉消火装置の縦断面図 図１におけるＡ−Ａ視断面図 第２実施形態の火の粉消火装置の縦断面図 図３におけるＢ−Ｂ視断面図

符号の説明

１，１Ａ 火の粉消火装置
２ ダクト
３，３Ａ 本体
５，５Ａ 水槽
６，６Ａ ダスト衝突板
１０ レベル計
１２ オーバーフロー管
１３ 水封槽
２０ 散水ノズル

Claims (6)

1. ダストを空送するダクトに接続される所要寸法の本体内に、流れに交差するダスト衝突板が設けられ、そのダスト衝突板の配置箇所の下側に水槽を設けて、火の粉を前記ダスト衝突板に衝突させて水槽内に落し消火させる構成であることを特徴とする火の粉消火装置。
2. 前記本体内に設けられるダスト衝突板は、リボン状の板材を所要のリードでらせん状に配置されている請求項１に記載の火の粉消火装置。
3. 前記本体内に設けられるダスト衝突板は、下部をガスの流れ方向に傾斜させて配置されている請求項１に記載の火の粉消火装置。
4. 前記ダスト衝突板は、その下部を下方に設けた水槽の水面下に沈めて、ガス流路が水封構造となる構成である請求項２または３に記載の火の粉消火装置。
5. 前記ダスト衝突板の下方に設けた水槽には、レベル計を設けて設定レベルで自動給水できるようにされ、オーバーフロー管を設けるとともにその端部を水槽外部で水封構造にされている請求項１または４に記載の火の粉消火装置。
6. ダスト衝突板が配置される区域のダクト内上部には、制御手段によって散水を制御される散水ノズルが設けられている請求項１〜５のいずれかに記載の火の粉消火装置。

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