JP2009168381A - Exhaust gas cooling accelerating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダクト内を流送される高温排ガス中に冷却水を噴射して冷却する排ガス冷却促進装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas cooling acceleration device that cools by injecting cooling water into high temperature exhaust gas that is flowed through a duct.
蒸気流中に液滴を噴射して蒸気の温度を低下させるための「蒸気温度低減器」が特許文献1に開示されている。
この「蒸気温度低減器」は、管に設置されたスプレーノズルの下流側内周面に保護筒を内接配置するとともに、保護筒の内面に螺旋状突起を管軸に対して30°の捻り角で取り付け、螺旋状突起により蒸気流に旋回力を付与してスプレーノズルから供給された液滴を保護管の内面に分散付着させ、液滴を螺旋方向に流すことにより保護管を均一な温度分布とし、蒸気を冷却するものである。
This “steam temperature reducer” has a protective cylinder inscribed on the inner peripheral surface of the downstream side of the spray nozzle installed in the pipe, and a helical projection on the inner face of the protective cylinder with a twist of 30 ° with respect to the pipe axis. At the corner, the spiral projection gives a swirling force to the steam flow, the droplets supplied from the spray nozzle are dispersed and adhered to the inner surface of the protection tube, and the droplets flow in the spiral direction to keep the protection tube at a uniform temperature. The distribution is to cool the steam.
ところで、特許文献1では、螺旋状突起により蒸気流に強い旋回力を与えて液滴を保護管内面に分散付着させ、保護管内面の特定個所に集中して液滴が付着し冷却されるのを防止している。しかしながら、高温気流が気体中に多くのダストを含む排ガスである場合、スプレーノズルから噴射された液滴により濡れた管内面に、ダストが捕捉されて堆積固化し、成長して高温気流の流れを阻害するおそれがあった。 By the way, in Patent Document 1, the spiral projection gives a strong swirling force to the vapor flow to disperse and adhere the droplets on the inner surface of the protective tube, and the droplets adhere to a specific location on the inner surface of the protective tube and are cooled. Is preventing. However, when the high-temperature airflow is exhaust gas containing a lot of dust in the gas, the dust is trapped and solidified on the inner surface of the tube wetted by the droplets ejected from the spray nozzle, and grows to flow the high-temperature airflow. There was a risk of obstruction.
本発明は上記問題点を解決して、排ガスに含まれるダストがダクト内面に付着堆積するのを防止することができ、かつ蒸発に必要とする距離を短縮して蒸発効率を向上できる排ガス冷却促進装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above problems and can prevent dust contained in the exhaust gas from adhering and accumulating on the inner surface of the duct, and can reduce the distance required for evaporation to improve the evaporation efficiency and promote the exhaust gas cooling. An object is to provide an apparatus.
請求項1記載の発明は、ダクト内に流送される高温排ガス中に、ダクト軸心上に配置された噴射ノズルから冷却用の液滴を噴射して冷却する排ガス冷却促進装置であって、噴射ノズルの上流側のダクト内周面に、ダクト軸心の対称位置に配置されダクト軸心周りに180°にわたって取り付けられた螺旋状の一対のガイド板を突設し、ダクトの内径:Dとすると、ガイド板のダクト軸心方向の長さ:Lを、L=(0.62〜0.85)×Dの範囲内とし、ダクト内面から突出されるガイド板の高さ:Hを、H=(0.11〜0.27)×Dの範囲内としたものである。 The invention according to claim 1 is an exhaust gas cooling promotion device that cools a high temperature exhaust gas fed into a duct by injecting cooling droplets from an injection nozzle arranged on the duct axis, On the inner peripheral surface of the duct on the upstream side of the injection nozzle, a pair of spiral guide plates that are disposed at symmetrical positions of the duct axis and are attached to the circumference of the duct axis over 180 ° are projected, and the inner diameter of the duct: D Then, the length of the guide plate in the axial direction of the duct: L is set in the range of L = (0.62 to 0.85) × D, and the height of the guide plate protruding from the inner surface of the duct: H is set to H. = (0.11 to 0.27) × D.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の構成において、ダクトの内径:D=1000〜1600mmとし、排ガスの流量を8000〜22000Nm3/hrとし、噴射ノズルの噴射水供給量を200〜1000kg/hrとしたものである。
The invention according to
請求項1記載の発明によれば、噴射ノズルの上流側に、ダクト軸心の対称位置に配置された一対の螺旋状のガイド板の長さ:L=(0.62〜0.85)×Dの範囲内とし、ガイド板の高さ:H=(0.11〜0.27)Dの範囲内とすることにより、排ガス流に適度な旋回力を付与して旋回させ、これにより噴射ノズルから噴射された噴霧液滴がダクト内面に付着することなく、かつ適度な距離で蒸発させて排ガスを効果的に冷却することができる。したがって、排ガスに含まれるダストがダクト内面に付着堆積するのを未然に防止することができ、かつ蒸発に必要とする距離を十分に短縮して蒸発効率を向上することができ、排ガス冷却促進装置を小型化することができる。 According to the first aspect of the present invention, the length of the pair of spiral guide plates arranged at the symmetrical position of the duct axis on the upstream side of the injection nozzle: L = (0.62 to 0.85) × Within the range of D, the guide plate height: H = (0.11 to 0.27) By being within the range of D, an appropriate swirling force is imparted to the exhaust gas flow to cause swirling. The sprayed droplets ejected from the air can be evaporated at an appropriate distance without adhering to the inner surface of the duct, and the exhaust gas can be effectively cooled. Therefore, it is possible to prevent the dust contained in the exhaust gas from adhering and accumulating on the inner surface of the duct, and to sufficiently shorten the distance required for evaporation to improve the evaporation efficiency. Can be miniaturized.
請求項2記載の構成によれば、適正なダクトの内径と排ガスの流量と噴射水供給量の範囲で、排ガスに含まれるダストの付着を効果的に防止しつつ、蒸発効率を向上させることができる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to improve the evaporation efficiency while effectively preventing the adhesion of dust contained in the exhaust gas within the range of the proper inner diameter of the duct, the flow rate of the exhaust gas, and the supply amount of the injection water. it can.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
[実施の形態1]
この排ガス冷却促進装置は、図1に示すように、たとえば金属などを溶融する溶融炉から排出されるダストを含む排ガスを冷却するためのもので、円筒状のダクト11の所定位置でダクト軸心上に、下流方向に向かって冷却水を噴射する噴射ノズル12が配置され、噴射ノズル12の直前の上流側に、排ガスに旋回力を付与する一対の螺旋状のガイド板13を突設している。噴射ノズル12は、ダクト11の内面にできるだけ噴霧液滴を付着させないように、ダクト軸心O上に配置されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Embodiment 1]
As shown in FIG. 1, this exhaust gas cooling promotion device is for cooling exhaust gas containing dust discharged from a melting furnace that melts, for example, metal or the like. An
ガイド板13は、ダクト軸心Oに対する捻り角:θを有し、ダクト軸心O方向の長さ、すなわちガイド長:Lの範囲内に、かつダクト軸心Oを中心として180°の範囲に同一形状のもの一対が、ダクト軸心Oを中心とする点対称位置に取り付けられている。そして、これらガイド板13は、ダクト11の内面から半径方向に突出する一定の高さ、すなわちガイド高:Hに形成されている。
The
ガイド板13は、ダクト11の内径:D、ガイド板13のガイド長:Lとすると、L=(0.62〜0.85)×D…(1)式の範囲となるように形成されている。(1)式により、tanθ=πD/2(0.62〜0.85)×D=2.6〜1.8、捻り角:θが約69°〜61°となる。
The
またガイド高:Hは、H/D=0.11〜0.27…(2)式の範囲となるように形成されている。
図2〜図4に、ガイド長:Lとダクト11の温度変化を解析した結果を示す。すなわち、この排ガス冷却促進装置の場合、噴射ノズル12から噴射された噴霧液滴がダクト11の壁面に付着すると、付着した噴霧液滴が蒸発することによりダクト11の壁面が冷却されるとともに、噴射された液滴が蒸発して冷却された排ガスを介してダクト11の壁面が冷却される。ここで本発明者等は、排ガスを介して冷却されたダクト11の壁面は、緩やかな温度勾配となるが、噴霧液滴が付着して冷却されたダクト11の壁面は、急な温度勾配となることに着目し、壁面の温度勾配から噴霧液滴の付着の有無を判断した。
Further, the guide height: H is formed such that H / D = 0.11 to 0.27 (2).
2 to 4 show the results of analyzing the guide length: L and the temperature change of the
ここで解析した条件は、ダクト11の内径:Dが1300mm、排ガス流量が8000Nm3/hr、噴射ノズル12の噴射水供給量が450kg/hrである。まずここで、ガイド高:H=200mmで一定とし、ガイド板13のガイド長:Lを、300mmから1100mmまで順次変化させた。そして、噴射ノズル12の上流側から高温排ガスを流送し、ダクト11の底面温度(入口排ガス温度の近似値)が330℃から、噴射ノズル12の下流側のダクト11の底面温度(出口排ガス温度の近似値)が250℃まで冷却される冷却距離:Lcを求めた。ここで解析により温度を求めた個所を、ダクト11の底面としたのは、噴射ノズル12から噴射された噴霧液滴が重力により落下して付着しやすいためである。
The conditions analyzed here are the inside diameter D of the
図2(a)〜(d)に示すように、ガイド板13のガイド長:L=300〜600mm[L=(0.23〜0.46)×D]では、冷却距離:Lcと、ガイド板13のガイド長:Lとが同程度で、急な温度勾配であるのに対して、図2(e)に示すガイド長:L=700mmを越えると、冷却距離:Lcが徐々に長くなり、ダクト11の底面が緩やかな温度勾配になるのが確認できた。したがって、ガイド板13のガイド長:L=600mm以下の図2(a)〜(d)では、噴射ノズル12から噴射された噴霧液滴が直接ダクト11の底面に付着して冷却されたと判断できる。また図2(f)に示すガイド長:L=700mmを越えるケースでは、排ガスを介して間接的にダクト11の底面を冷却していると判断できる。また図3(i)に示すように、ガイド長:L=1100mmを越えると、冷却距離:Lcが2900mmを越えるため、液滴の蒸発に必要とする距離が長くなって、冷却促進装置が大型化するという問題が生じる。
2A to 2D, when the guide length of the
したがって、ガイド板13は、ガイド長:L=800mm以上、1100mm以下[L=(0.62〜0.85)×D、Lc=(1.3〜2.2)×D、捻り角:θ=69°〜61°]が適正値となる。さらに効果的な冷却を行うことができる最適値は、ガイド板13のガイド長:L=900mm以上、1100mm以下[L=(0.70〜0.85)×D、Lc=(1.6〜2.2)×D、捻り角:θ=67°〜61°]である。
Therefore, the
また同様の条件で、ガイド板13のガイド高:Hを、100mmから400mmまで順次変化させた解析結果を図5および図6に示す。この解析でのガイド長L=1000mm、捻り角:θ≒63°と一定である。図5(a)(d)に示すように、ガイド板13のガイド高:H=100mm(H/D=0.08)およびH=400mm(H=0.31×D)のケースでは、冷却距離:Lcが1200mm以下と短くて急な温度勾配であるため、噴射ノズル12から噴射された噴霧液滴が直接ダクト11の底面に付着して冷却されたと判断できる。また図5(b)(c)に示すように、ガイド板13のガイド高:H=200〜300mmのケースでは、冷却距離:Lcが2000mm以上で緩やかな温度勾配であるため、排ガスを介して間接的にダクト11の底面を冷却していると判断できる。
Moreover, the analysis result which changed guide height: H of the
したがって、図5に示すように、ガイド長:Lの適正値と同様に、Lc/D=1.3〜2.2に対応して、ガイド板13のガイド高:Hが140mm以上、350mm以下[L=(0.11〜0.27)×D、Lc/D=(1.3〜2.2)×D]を適正値とすることができる。さらに効果的な冷却を行うことができる最適値は、ガイド高:Hが170mm以上、315mm以下[H=(0.13〜0.24)×D、Lc/D=(1.6〜2.2)×D]である。
Therefore, as shown in FIG. 5, the guide height: H of the
なお、上記解析条件は、ダクト11の内径:D=1300mm、排ガスの流量を8000Nm3/hr、噴射ノズル12の噴射水供給量を450kg/hrとしたが、ダクト11の内径:D=1000〜1600mm、排ガスの流量を8000〜22000Nm3/hr、噴射ノズル12の噴射水供給量を200〜1000kg/hrの範囲で同様の作用効果を奏することができることを確認している。
The analysis conditions were as follows: the inner diameter of the duct 11: D = 1300 mm, the flow rate of the exhaust gas was 8000 Nm 3 / hr, and the injection water supply amount of the
上記実施の形態1によれば、ダクト11の対称位置に配置された一対の螺旋状のガイド板13のガイド長:Lを、(0.62〜0.85)×Dの範囲内とし、ガイド高:Hを、(0.11〜0.27)×Dの範囲内とすることにより、排ガス流に適度な旋回力を付与して旋回させ、これにより噴射ノズル12から噴射された噴霧液滴がダクト11の内面に付着することなく、かつ適度な範囲で蒸発させて排ガスを効果的に冷却することができる。したがって、排ガスに含まれるダストがダクト11の内面に付着堆積するのを未然に防止しつつ、蒸発に必要とする距離を十分に短縮して蒸発効率を向上でき、排ガス冷却促進装置を小型化することができる。
According to the first embodiment, the guide length: L of the pair of
また最適値として、ガイド長:Lを(0.70〜0.85)×Dの範囲とし、ガイド高:Hを(0.13〜0.24)×Dの範囲とすることにより、さらに効果的にダストの付着を防止しつつ、蒸発効率を向上させることができる。 Further, as an optimum value, the guide length: L is set in the range of (0.70 to 0.85) × D, and the guide height: H is set in the range of (0.13 to 0.24) × D. In particular, the evaporation efficiency can be improved while preventing the adhesion of dust.
図7は、ガイド板の変形例を示し、(a)のガイド板23は、ガイド板本体23aの先端部の一面側に、所定幅のリブ23bを垂設したものである。また(b)のガイド板33は、ガイド板本体33aの先端部の両面側に、所定幅のフランジ33bを垂設したものである。このように、ガイド板本体23a,33aにリブ23bまたはフランジ33bを設けることにより、リブ23bまたはフランジ33bの作用で、短いガイド長で排ガス流に十分な旋回力を付与することができる。
FIG. 7 shows a modified example of the guide plate. The
図8は、エルボ41や湾曲ダクトなどの湾曲流路11Rの下流側に設置された排ガス冷却促進装置を示す。湾曲流路11Rの下流側では、湾曲内周側の排ガス流速Viから湾曲外周側の排ガス流速Voほど高速となる。これに対して、一対のガイド板13は対称位置に配置され、旋回力の付与能力が低いガイド板13の両端部が180°対称位置に位置している。したがって、図9に示すように、ガイド板13の両端部の一方が湾曲外周側の高速部に配置されると、排ガスを効果的に旋回させることができない。このため、本発明では、図8に示すように、ガイド板13の両端部がそれぞれ湾曲内外周の中間位置になるように配置している。これにより、湾曲外周側に配置された螺旋状ガイド板13が、湾曲外周側の高速の排ガス流速Voに効果的に作用して十分な旋回力を付与することができる。
FIG. 8 shows an exhaust gas cooling promotion device installed on the downstream side of the
なお、上記実施の形態では、上記ガイド板13,23,33を噴射ノズル12の直前の上流位置に配置したが、噴射ノズル12の上流側に、ダクト内径:Dの0.2倍の間隔をあけて配置しても、同様の作用効果を奏することができる。
In the above embodiment, the
11 ダクト
12 噴射ノズル
13 ガイド板
L ガイド長
D 内径
Lc 冷却距離
23 ガイド板
23b リブ
33 ガイド板
33b フランジ
11
Claims (2)
噴射ノズルの上流側のダクト内周面に、ダクト軸心の対称位置に配置されダクト軸心周りに180°にわたって取り付けられた螺旋状の一対のガイド板を突設し、
ダクトの内径:Dとすると、ガイド板のダクト軸心方向の長さ:Lを、
L=(0.62〜0.85)×Dの範囲内とし、
ダクト内面から突出されるガイド板の高さ:Hを、
H=(0.11〜0.27)×Dの範囲内とした
ことを特徴とする排ガス冷却促進装置。 An exhaust gas cooling promotion device that cools by injecting cooling droplets from an injection nozzle disposed on a duct axis into high-temperature exhaust gas that is fed into a duct,
A pair of spiral guide plates that are arranged at symmetrical positions of the duct shaft center and are attached to the circumference of the duct shaft center over 180 ° on the inner peripheral surface of the duct on the upstream side of the injection nozzle,
If the inner diameter of the duct: D, the length of the guide plate in the axial direction of the duct: L,
L = (0.62-0.85) × D
Height of the guide plate protruding from the inner surface of the duct: H
H = (0.11 to 0.27) × D.
排ガスの流量を8000〜22000Nm3/hrとし、
噴射ノズルの噴射水供給量を200〜1000kg/hrとした
ことを特徴とする請求項1記載の排ガス冷却促進装置。 The inner diameter of the duct: D = 1000 to 1600 mm,
The flow rate of the exhaust gas is set to 8000 to 22000 Nm 3 / hr,
The exhaust gas cooling promotion device according to claim 1, wherein the supply amount of spray water from the spray nozzle is 200 to 1000 kg / hr.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2008
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