JP2739427B2 - 高温pcb排ガスの水中冷却装置 - Google Patents

高温pcb排ガスの水中冷却装置

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JP2739427B2
JP2739427B2 JP6038412A JP3841294A JP2739427B2 JP 2739427 B2 JP2739427 B2 JP 2739427B2 JP 6038412 A JP6038412 A JP 6038412A JP 3841294 A JP3841294 A JP 3841294A JP 2739427 B2 JP2739427 B2 JP 2739427B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱媒等として従来使用
されていた有害物質PCB(ポリ塩化ビフェニール)の
廃棄による地球環境の汚染を防止するためのPCB廃棄
処理工程におけるPCBガス焼却炉からの高温排ガスの
強制急速冷却装置における水中冷却装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば大形のトランスや高圧コン
デンサ等の機器に含まれる汚染物質PCBを廃棄焼却処
理する方法としては、我が国にあっては燃焼温度1,1
50℃、滞溜時間2秒、過剰酸素3%でテストを行い分
解効率が99.9999%すなわち、6−ナインが確認
されることが方法実施のための必要最低限の条件であっ
た。
【0003】これらの条件を比較的小型の装置で、効率
的に処理を達成するために、例えば、本願発明と同一発
明者によりPCB廃油燃焼処理方法(特願平5−241
419号)及びこの方法に関連する廃油燃焼装置(特願
平5−229067号)等が提案開示されている。
【0004】しかしながら、以上のような従来の提案例
にあっては、PCBガスの焼却により排出される燃焼ガ
スは、1,400℃以上、例えば1,800℃の高温で
燃焼分解させるために、この焼却炉からの排ガス温度は
1,600℃以上のガスが排出され、これが冷却すると
き、温度範囲700〜200℃において有害物質ダイオ
キシンが発生する。このため別個にダイオキシン除去手
段を講ずる必要がある。
【0005】これらダイオキシンの発生を防止するた
め、上記のような高温の排ガスを強制急速冷却すること
により、ダイオキシンの化学反応時間である1/10秒
以内に、ガス温度を200℃以下とすることにより、ダ
イオキシンの発生を抑制するための強制急速冷却装置
が、本願発明と同一発明者により、特願平6−1179
2号で出願開示されている。
【0006】この方法/装置は、PCBガス焼却炉から
の1600℃以上の高温排ガスを急速に冷却するための
装置であって、一次及び二次の各冷却手段より成り、前
記一次冷却手段は、前記高温排ガスを導入して冷却水内
を通過させるためのガイド手段と、この通過ガスの温度
を、1/10秒以内に200℃以下に冷却するための第
一の高圧水スプレー手段と、この冷却済みガスを排出す
るための出口手段とを有すると共に、前記二次冷却手段
は、冷却水コイル管と、このコイル管を冷却するための
第二の高圧水スプレー手段と、前記一次冷却手段の冷却
水を前記冷却水コイル管内に供給するための高圧水ポン
プと、前記コイル管内の冷却済み高圧水を前記一次冷却
手段の第一の高圧水スプレー手段に供給するための高圧
送水管とを有するよう構成されたものである。
【0007】図3に、前記提案発明の強制急速冷却装置
の一実施例の概要構成図を引用して、その概要を説明す
る。この冷却装置は、一次及び二次冷却塔1,9より成
る。
【0008】1は一次ガス冷却塔で、前工程の1,80
0℃の高温で燃焼分解させる廃PCBガス焼却炉からの
1,600℃以上の高温排ガス2がダクトより、まず水
中冷却装置1aに導入される。これらの排ガス2が冷却
するとき、700〜200℃の温度範囲の間でダイオキ
シンが発生するので、その発生の化学反応時間1/10
秒以内に200℃以下に急速冷却しようとするものであ
る。
【0009】3は高温排ガス室で、高温排ガス2は、塔
1の頂部の冷却済ガス出口4から静圧−500mmHgで
吸引するよう構成されている。5aは塔1底部に溜めら
れた冷却水5のガイド弁、6は遮弊板、7は高圧送水
管、8は第一の高圧水スプレー装置、12は高圧水ポン
プ、13は、フロート弁13aを有する水位調整タン
ク、15は、塔1内の残留蒸気と塵とを除くためのデミ
スタ兼セパレータである。
【0010】また、二次冷却塔9は、塔内に冷却水コイ
ル管9aを有し、この冷却水コイル管9aには、一次冷
却塔1底部の冷却水5を高圧水ポンプ12により下方か
ら圧送し、管の上端部から前記高圧送水管7を通じて一
次冷却塔内の高圧水スプレー装置8に導いている。10
は高圧スプレー装置8の上方から下方に向けて通風する
ための送風機である。
【0011】二次冷却塔9内の冷却コイル管9a内の水
は、底部の冷却水16(14はそのフロート弁14a付
き水位調整タンク)を高圧水ポンプ11で導かれた高圧
スプレー装置17により冷却されて、高圧送水管7を通
じて一次冷却塔1内の第二の高圧スプレー装置8に導か
れて、冷却水5内を通過した高温ガス2を急速冷却させ
る。
【0012】以上のように、一次冷却塔1内では、高温
排ガス2の冷却水5中、及び高圧スプレー8による急速
冷却により、ガスの高熱を水蒸気に変え、蒸発熱でガス
熱を奪っているため、莫大な水蒸気が発生する。これを
抑制するため、上方からこれらの水蒸気を高圧水スプレ
ー8を下方に叩き付けて水蒸気温度を低下させ、同塔1
内でガスの冷却と水蒸気の冷却とを行う。塔1内は密閉
されており、排ガスならびに水蒸気のいずれも外部への
漏れを生じないよう密閉処理を行っている。
【0013】上記動作を要約すると、冷却済ガス出口4
より−500mmHgの静圧で一次冷却塔1のガス室3内
に引込まれた1,600℃の高温排ガス2は、遮弊板6
の下を冷却水5の中を潜り抜け、ガイド弁5aを通って
出口4へ進もうとする。この時、水5と高温排ガス2と
が接触し、発生した大量の水蒸気を、高圧送水管7(管
内の冷却水はここでは50℃以下である)からの高圧水
スプレー8を、高熱化された水蒸気に吹付けて急速冷却
するもので、このスプレー8の水量は、ガス1m3 に対
して例えば33l/s、即ち、1秒間に33lを33m
3 のガスに吹付けるように構成され、その水の速度は1
6m/sである。
【0014】高圧送水管7中の冷却水は二次冷却塔9の
中で、高圧水ポンプ11により循環されており、冷却塔
9は冷却水コイル管9aでこの冷却水を50℃以下に冷
却している。また塔底部の水16は、高圧水ポンプ11
により、高圧スプレー17に送られ、ここから噴出され
る高圧のスプレー水は大形送風機10により周囲大気と
熱交換を行うように構成されている。
【0015】以上の冷却装置により、高温排ガス2は1
/10秒以内に200℃以下(実際には約100℃)に
急冷されて、ダイオキシンを発生することなく、次工程
で例えばNOx 等の有害成分を取除いて大気中に無公害
排出することができるよう意図されたものである。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来の提案例にあっては、高温の排ガス2を、ま
ず一次ガス冷却塔1の水中冷却装置1aにおける冷却水
5中を潜らせてガスの気泡を生成させ、それを高圧スプ
レー8により1/10s以内の短時間で強制急速冷却し
ようとするとき、前記実施例のように、ガイド弁5aを
介して水中を自然通過させるだけでは、生成された複数
の高温ガス気泡がすぐに合体して大形気泡となり、また
高温のためその浮上速度が極めて大きいため、急速に水
中より浮上してしまう傾向となるため、冷却水5と接触
する冷却面積及び時間の、その気泡ガス量に対する比率
が極めて小さくなって水5による冷却効果が低下し、所
望の冷却速度を得ようとすると、必然的に関連装置の相
当の大形化を伴うという問題点があった。
【0017】この発明は、以上のような従来提案例の問
題点にかんがみてなされたもので、関連装置の大形化を
必要とすることなしに、多数の小径の高温ガス気泡を生
成させると共に、これらを冷却水5中のより長い径路を
通過させて冷却効果を高めるための手段の提供を目的と
している。
【0018】
【課題を解決するための手段】このため、本発明におい
ては、この種の高温PCB排ガスの水中冷却装置を、冷
却水槽の上部を水平に密封的に覆うよう設けた上方の遮
蔽板と下方の取付板との間に形成され、その一部に高温
排ガス入口と、その中央部に、その底部より頂部に至る
垂直開口部とをそれぞれ備えた高温排ガス室と、前記取
付板上の複数の円形穴にそれぞれ連通して下方の冷却水
中に垂下するよう固設され、その長さ中間部の管壁に多
数のガス噴射穴を穿設した各ガス吹出管と、この各ガス
吹出管の上部周囲に近接して配設され、下方向けの複数
の吹出口を有する高圧水室と、この各高圧水室にそれぞ
れ前記冷却水の高圧水を配送するための高圧ポンプ手段
と高圧水配管とを備えるよう構成することにより、前記
目的を達成しようとするものである。
【0019】
【作用】以上のような本発明に係る水中冷却装置によれ
ば、高温のPCB排ガスは多数の小径の気泡が比較的長
時間冷却水の乱流中に滞留するようになるので、極めて
冷却効率がよく、関連装置の大形化を伴うことなく廃P
CB液のPCBガス焼却炉からの高温排ガスの温度を、
ダイオキシンを発生する化学反応温度範囲700〜20
℃以下にその反応所要時間1/10s以内で効率的に
強制急速冷却することができ、ダイオキシンを発生させ
ることなく、次の有害物質除去工程に移して無公害大気
排出を実現することができる。
【0020】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて説明する。
図1に、本発明に係るPCB高温排ガス強制冷却装置の
一次冷却塔における高温排ガス入口部の水中冷却装置部
の縦断面図(a)及びそのA−A断面斜視図(b)を、
また図2に、図1(a)のB部拡大図(a)及びそのC
−C断面斜視図(b)を示す。なお、前記従来提案例図
3におけると同一(相当)構成要素は同一符号で表わ
し、個々の重複説明は省略する。
【0021】(構成)図1において、1bは、一次ガス
冷却塔の下部を形成する本発明に係る水中冷却装置の一
実施例の構成図を示す。2は、約1600℃の高温PC
B排ガスの入口部で、3は、それぞれ中央部にほぼ正方
形開口20を有する上方の遮蔽板21及び下方の取付板
22、ならびに冷却塔1の外壁及び垂直の開口部側壁2
3により閉鎖された高温排ガス室を示す。
【0022】取付板22には、図1(b)に示すよう
に、多数の小径の円形穴が穿設され、それぞれの円形穴
の下方にはこれと同一直径の所定長さのガス吹出管24
が冷却水5中に垂下するよう固設されている。各ガス吹
出管24の長さ方向中間部には、管の周壁に多数の小直
径のガス噴射穴25が比較的密に穿設されている。
【0023】取付板24の裏面には、それぞれのガス吹
出管24に近接してこれを囲むよう環状の各高圧水室2
6が配設されており、その下面にはそれぞれ下向きに複
数の吹出口27を備えている。これらの各高圧水室26
は、冷却水槽部の外部に配設された高圧水ポンプ28に
より、それぞれ高圧水配管29を介して高圧の冷却水が
供給されるように連通している。
【0024】(動作)つぎに、以上のような構成による
高温排ガスの水中冷却動作について説明する。
【0025】高温排ガス2の入口部より、高温排ガス室
3に導入された高温排ガスは、その圧力により各ガス吹
出管24より冷却水5中に放出され、その一部は各管2
4の中間部に設けられた多数のガス噴射穴25を通って
連続的に無数の小気泡となって水中に飛出し拡散してそ
れぞれ冷却水5と接触する。
【0026】一方各ガス吹出管24の上部に配設された
環状の各高圧水室26からは、各管24の周囲にほぼ下
向きに高圧水が勢いよく冷却水5中に噴射されているた
め、水中に飛出した上記の各ガス小気泡は、その下向き
の対流によって吸込まれ、各小気泡同志が合体して大形
化する機会がなしに冷却水の乱流中に比較的長い距離を
比較的長い時間滞留して気泡外面の温度を極めて効率的
に低下させるよう機能する。
【0027】実験の結果によれば、極めて短時間10/
1000秒内に入口における1600℃の高温排ガス
を、放出部の冷却水5水面において250℃、また前記
図3における冷却済ガス出口部4において約75℃程度
に低下させることが確認された。
【0028】なお、本発明構成は、図例の実施態様のみ
に限定されるものでなく、各ガス吹出管24の直径や
数、配設密度、あるいはガス噴射穴25の分布、また高
圧水室26の形状や吹出口27の数や方向性等、本発明
原理を実現するための広汎な変形例であっても差支えな
いことはもちろんである。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による水中
冷却装置によれば、高温のPCB排ガスは多数の小径の
気泡が比較的長時間冷却水の乱流中に滞留するようにな
るので、極めて冷却効率がよく、関連装置の大形化を伴
うことなく、廃PCB液のPCBガス焼却炉からの高温
排ガスの温度を、ダイオキシンを発生する化学反応温度
範囲700〜200℃以下にその反応所要時間1/10
s以内で強制急速冷却することができ、ダイオキシンを
発生させることなく、次の有害物質除去工程に移して無
公害大気排出を実現することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る水中冷却装置の縦断面図及びそ
のA−A断面斜視図
【図2】 図1B部の拡大図及びそのC−C断面斜視図
【図3】 従来の提案発明の強制急速冷却装置の一実施
例の概要説明図
【符号の説明】 1 一次ガス冷却塔 1a,1b 水中冷却装置 2 高温排ガス 4 冷却済ガス出口 5,16 冷却水 5a 冷却水ガイド 7 高圧送水管 8,17 高圧水スプレー装置 9 二次冷却塔 9a 冷却水コイル管 11,12 高圧水ポンプ 20 開口 21 遮蔽板 22 取付板 24 ガス吹出管 25 ガス噴射穴 26 高圧水室 27 吹出口 28 高圧水ポンプ 29 高圧水配管

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷却水槽の上部を水平に密封的に覆うよ
    う設けた上方の遮蔽板と下方の取付板との間に形成さ
    れ、その一部に高温排ガス入口と、その中央部に、その
    底部より頂部に至る垂直開口部とをそれぞれ備えた高温
    排ガス室と、前記取付板上の複数の円形穴にそれぞれ連
    通して下方の冷却水中に垂下するよう固設され、その長
    さ中間部の管壁に多数のガス噴射穴を穿設した各ガス吹
    出管と、この各ガス吹出管の上部周囲に近接して配設さ
    れ、下方向けの複数の吹出口を有する高圧水室と、この
    各高圧水室にそれぞれ前記冷却水の高圧水を配送するた
    めの高圧ポンプ手段と高圧水配管とを備えたことを特徴
    とする高温PC排ガスの水中冷却装置。
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