JP3096032B1 - 多重管式煙突を用いた排煙方法 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 多重管式煙突に少なくとも温度の異なる排ガ
スを通すようにして、単独の煙突を複数管で設置するの
に比べて、全体の口径面積を縮小でき、単一の機械基礎
とすることにより、省スペースを図り、かつ、煤塵降
下、スタックレイン現象、低温腐食又は／及び高温腐食
を防止又は抑制する。 【解決手段】 太さの異なる複数の管１０、１２を同心
状に設け、隣接する管の間に形成される空隙１４、及び
最も内側の管１２に、少なくとも温度の異なる排ガスを
導入するための排ガス導入管１８、２０をそれぞれ接続
し、内側の管１２の壁面で伝熱による熱交換が行われる
ように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単独の煙突を複数
本設置するのに比べて、全体での口径面積を縮小するこ
とができ、このため省スペースを図ることができ、か
つ、煤塵降下、スタックレイン現象（雨降り現象）、低
温腐食及び高温腐食の少なくともいずれかを防止又は抑
制することができる多重管式煙突を用いた排煙方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、排ガスの湿度、温度、排ガスが自
然通風によるものか又は強制通風によるものか等により
性質・性状の異なる排ガスを排煙する場合、異なる排ガ
ス毎にそれぞれ単独の煙突を必要とするため、例えば、
自然通風排ガスと強制通風排ガスとを混合した場合、自
然通風排ガスの通風機能が低下して排出し難くなり、そ
れぞれの排ガスに単独の煙突を要するため、煙突の設置
面積、建設費用、耐久寿命等に問題があった。

【０００３】従来構造の煙突においては、硫化ミスト、
煤塵、水分等が煙突内表面で冷やされて、スノーマット
を形成し、これが剥がれて煙突内で降下煤塵となるの
で、保温施工をして防止しなければならない。また、湿
度の高い排ガスは煙突壁面で冷やされて、飽和あるいは
過飽和でドレインを含む排ガスとなり、煙突の頂部壁面
から飛散するスタックレイン現象（雨降り現象）が生じ
る場合がある。また、湿度の高い排ガスは煙突内で冷や
され、排ガス中の酸性成分を溶かし込んで酸性ドレイン
となり低温腐食が生じる。さらに、高温の排ガスの場
合、純化学的腐食、すなわち高温腐食が生じる。このた
め、煙突内面に断熱ライニングを施工する必要があり、
この断熱ライニング荷重を支えなければならないので、
重厚な構造が必要であった。

【０００４】特開昭６０−１６２１１８号公報には、煙
突を外筒及び内筒よりなる二重筒型式とし、ダンパー操
作により、外側部の煙突には常に排ガスが流れるように
することにより、煙突の電気化学的腐食を防止するとと
もに、経済性、効率性の向上を図るようにした二重筒式
煙突が記載されている。また、実公昭６０−９５６６号
公報には、煙突における排ガス腐食対策として、外筒内
に内筒を設置する二重筒構造とし、外筒の下部のブロッ
クを取外し可能とし、内筒と外筒の対向面に突設された
被支持片と支持片とを係脱せしめるようにして、外筒か
ら内筒を取外す作業が非常に容易で短時間で内筒を補修
できるようにした二重筒型煙筒が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６０−１６２１１８号公報記載の二重筒式煙突は、清掃
工場における複数の炉からの排ガスを排煙する場合のも
のである。したがって、各炉からの排ガスの性質・性状
は同一ないしはほぼ同一であり、温度が異なる上に、他
の性質・性状の異なる排ガスを対象とするものではな
い。また、実公昭６０−９５６６号公報記載の二重筒型
煙筒は、内筒の取外しを容易にするためのものであり、
外筒は内筒の支持体に過ぎず、内筒と外筒との間の空隙
には排ガスは流れない構造である。

【０００６】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、本発明の目的は、多重管式煙突の各空間に、性状・
性質、少なくとも温度の異なる排ガスを流すように構成
することにより、単独の煙突を複数管（筒）で設置する
よりも、全体での口径面積を縮小して省スペースが可能
となり、かつ、壁面での伝熱による熱交換を利用して、
煤塵降下、スタックレイン現象、低温腐食及び高温腐食
の少なくともいずれかを防止又は抑制することができる
多重管式煙突を用いた排煙方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、多重管式煙突の各空間に、
少なくとも温度の異なる排ガスとして、自然通風の排ガ
ス又は弱強制通風の排ガスと、強制通風の排ガスとを自
在に組み合わせてそれぞれ別々に流すことにより、煤塵
降下、スタックレイン現象、低温腐食及び高温腐食の少
なくともいずれかを防止又は抑制することができる上
に、強制通風の排ガスのエジェクション効果により自然
通風の排ガス又は弱強制通風の排ガスを円滑に排出する
多重管式煙突を用いた排煙方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の多重管式煙突を用いた排煙方法は、太さ
の異なる複数の管を同心状に設けてなる多重管式煙突の
隣接する管の間に形成される空隙、及び最も内側の管内
に少なくとも温度の異なる排ガスを通し、内側の管の壁
面での伝熱による熱交換を利用して、煤塵降下、スタッ
クレイン現象、低温腐食及び高温腐食の少なくともいず
れかを防止又は抑制するように構成されている（図１〜
図６参照）。多重管式煙突としては、二重管構造でもよ
く（図１、図２、図５参照）、又は三重以上の管構造で
もよい（図３、図４、図６参照）。また、少なくとも温
度の異なる排ガスとは、温度が異なる上に、他の性質又
は／及び性状の異なる排ガスを言い、湿度の異なる排ガ
ス、自然通風の排ガス又は弱強制通風の排ガス、強制通
風の排ガス、これらの少なくとも二つ以上を組み合わせ
た排ガス等である。例えば、少なくとも温度の異なる排
ガスが自然通風排ガス又は弱強制通風排ガスと、強制通
風排ガスとである場合は、壁面での伝熱による熱交換を
利用して、煤塵降下、スタックレイン現象、低温腐食及
び高温腐食の少なくともいずれかを防止又は抑制するこ
とができる上に、強制通風排ガスのエジェクション効果
により自然通風排ガス又は弱強制通風排ガスを円滑に排
出することができる（図５、図６参照）。なお、自然通
風を利用した排ガスは摩擦抵抗を抑えるためにガス流速
が遅く、送風機を利用した強制通風排ガスは摩擦抵抗を
上まわる圧力で送風することができるので、排出ガス速
度は速い。

【０００８】上記の排煙方法を実施するための多重管式
煙突は、太さの異なる複数の管を同心状に設け、隣接す
る管の間に形成される空隙、及び最も内側の管に、少な
くとも温度の異なる排ガスを導入するための排ガス導入
管をそれぞれ接続し、内側の管の壁面で伝熱による熱交
換が行われるように構成されている（図１〜図６参
照）。多重管構造は、それぞれのスペースに使用条件を
合わせた配置計画をする。本発明においては、単一の機
械基礎とすることができるので、省スペースが可能であ
る。また、排ガス通風管理と排ガス温度管理を容易に行
うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することができる
ものである。図１は本発明の実施の第１形態による排煙
方法を実施する多重管式煙突（一例として二重管構造の
場合）の縦断面を示し、図２は図１におけるＡ−Ａ線拡
大断面を示している。１０は外管（外筒）で、この外管
１０内に空隙１４が生じるように内管（内筒）１２を同
心状に挿入配置して二重管式煙突１６が形成されてい
る。外管１０と内管１２との間に形成される空隙１４、
及び内管１２には、少なくとも温度の異なる排ガスを導
入するための排ガス導入管１８、２０がそれぞれ接続さ
れている。２２は保温材である。内管１２は、内管１２
の壁面で伝熱による熱交換が行われるように、熱伝達率
の大きい材質、例えばステンレススチール（一例として
ＳＵＳ３１６）、アルミニウム等で形成されている。

【００１０】上記のように構成された二重管式煙突にお
いて、外管と内管との間の空隙１４及び内管１２内に温
度が異なる上に、他の性質又は／及び性状が異なる排ガ
スを導入する。異なる排ガスとしては自然通風排ガス、
強制通風排ガス、高温ドライガス、低温ウェットガス、
常温ライン臭気ガス等があるが、本実施形態において
は、例えば、低温ウェットガスを排ガス導入管２０から
内筒１２内に導入し、高温ドライガスを排ガス導入管１
８から外管と内管との間の空隙１４に導入する。

【００１１】内管１２内に導入された低温ウェットガス
は、内管１２の外側の空隙１４を上昇する高温ドライガ
スにより、内管１２の壁面での伝熱による熱交換で加熱
される。このため、低温ウェットガスは飽和あるいは過
飽和でドレインを含むことはなく、スタックレイン現象
（雨降り現象）が防止又は抑制されるとともに、低温ウ
ェットガス中の水分が少なくなるので、排ガス中の酸性
成分が溶解した酸性ドレインが生ずることが減少し（抑
制され）、低温腐食が防止又は抑制される。また、内管
１２に導入される低温ウェットガスに硫化ミスト、煤塵
等が含まれる場合は、低温ウェットガスが伝熱・加熱さ
れるので、スノーマットは形成されず、したがって、内
管１２内での煤塵降下を防止又は抑制することができ
る。さらに、空隙１４に導入された高温ドライガスは内
管１２内の低温ウェットガスにより内管１２の壁面を介
して伝熱・冷却され、純化学的腐食（高温腐食）を防止
又は抑制することができる。このため、管内面の断熱ラ
イニングを無くすか、又は薄くすることができる。な
お、内管１２に高温ドライガスを、空隙１４に低温ウェ
ットガスを導入するように構成することも可能である。

【００１２】図３は本発明の実施の第２形態による排煙
方法を実施する多重管式煙突（一例として三重管構造の
場合）の縦断面を示し、図４は図３におけるＢ−Ｂ線拡
大断面を示している。１０は外管（外筒）で、この外管
１０内に空隙２４が生じるように中間管（中間筒）２６
を同心状に挿入配置し、さらに、この中間管２６内に空
隙２８が生じるように内管（内筒）１２を同心状に挿入
配置して三重管式煙突１６ａが形成されている。外管１
０と中間管２６との間に形成される空隙２４、中間管２
６と内管１２との間に形成される空隙２８、及び内管１
２には、少なくとも温度の異なる排ガスを導入するため
の排ガス導入管３０、３２、３４がそれぞれ接続されて
いる。２２は保温材である。内側の管、すなわち内管１
２及び中間管２６は、それぞれの管壁面で伝熱による熱
交換が行われるように、熱伝達率の大きい材質、例えば
ステンレススチール（一例としてＳＵＳ３１６）、アル
ミニウム等で形成されている。

【００１３】上記のように構成された三重管式煙突にお
いて、外管と中間管との間の空隙２４、中間管と内管と
の間の空隙２８及び内管１２内に温度が異なる上に、他
の性質又は／及び性状の異なる排ガスを導入する。異な
る排ガスとしては自然通風排ガス又は弱強制通風排ガ
ス、強制通風排ガス、高温ドライガス、低温ウェットガ
ス、常温ライン臭気ガス等があるが、本実施形態におい
ては、例えば、低温ウェットガスを排ガス導入管３４か
ら内筒１２内に導入し、高温ドライガスを排ガス導入管
３２から外管と中間管との間の空隙２８に導入し、この
高温ドライガスと温度及び他の性質・性状の異なる第３
の排ガスを排ガス導入管３０から外管と中間管との間の
空隙２４に導入する。

【００１４】内管１２内に導入された低温ウェットガス
は、内管１２の外側の空隙２８を上昇する高温ドライガ
スにより、内管１２の壁面での伝熱による熱交換で加熱
される。このため、低温ウェットガスは飽和あるいは過
飽和でドレインを含むことはなく、スタックレイン現象
（雨降り現象）が防止又は抑制されるとともに、低温ウ
ェットガスは水分が少なくなるので、排ガス中の酸性成
分が溶解した酸性ドレインが生ずることはなく、低温腐
食が防止又は抑制される。また、内管１２に導入される
低温ウェットガスに硫化ミスト、煤塵等が含まれる場合
は、低温ウェットガスが伝熱・加熱されるので、スノー
マットは形成されず、したがって、内管１２内での煤塵
降下を防止又は抑制することができる。さらに、空隙２
８に導入された高温ドライガスは内管１２内の低温ウェ
ットガスにより内管１２の壁面を介して伝熱・冷却さ
れ、純化学的腐食（高温腐食）を防止又は抑制すること
ができる。このため、管内面の断熱ライニングを無くす
か、又は薄くすることができる。空隙２８に導入された
高温ドライガスは、中間管２６の外側の空隙２４に導入
された第３のガスと、中間管２６の管壁を介して熱交換
される。本実施形態では、一例として三重管式煙突の場
合について説明したが、四重以上の多重管式煙突とする
ことも可能である。また、内管１２に高温ドライガス
を、空隙２８に低温ウェットガスを導入するように構成
することも可能である。

【００１５】図５は本発明の実施の第３形態による排煙
方法を実施する多重管式煙突１６ｂの平断面拡大図であ
る。本実施形態は、内管１２に例えば、強制通風排ガス
である高温ボイラーガスを送り込み、空隙１４に自然通
風ガス又は強制通風力の弱い（弱強制通風の）ガスであ
る常圧ライン臭気ガスを導入するように構成したもので
ある。この場合、中心管（内管）に強制通風排ガスを流
し、周囲管に自然通風排ガス又は弱強制通風排ガスを流
すことにより、エジェクション効果が得られ、すなわ
ち、煙突の頂部から高速で吹き出す強制通風排ガスに低
速の自然通風排ガス又は弱強制通風排ガスが引き込まれ
て円滑なガス排出が行われる。なお、中心管に自然通風
排ガス又は弱強制通風排ガスを流し、周囲管に強制通風
排ガスを流すように構成することも可能である。他の構
成及び作用は実施の第１形態の場合と同様である。

【００１６】図６は本発明の実施の第４形態による排煙
方法を実施する多重管式煙突１６ｃの平断面拡大図であ
る。本実施形態は、内管１２に例えば、強制通風排ガス
である高温ボイラーガスを送り込み、空隙２８に自然通
風ガス又は弱強制通風ガスである常圧ライン臭気ガスを
導入するように構成したものである。この場合、中心管
（内管）に強制通風排ガスを流し、周囲管に自然通風排
ガス又は弱強制通風排ガスを流すことにより、エジェク
ション効果が得られ、すなわち、煙突の頂部から高速で
吹き出す強制通風排ガスに低速の自然通風排ガス又は弱
強制通風排ガスが引き込まれて円滑なガス排出が行われ
る。なお、中心管に自然通風排ガス又は弱強制通風排ガ
スを流し、周囲管に強制通風排ガスを流すように構成す
ることも可能である。他の構成及び作用は実施の第２形
態の場合と同様である。

【００１７】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。（１） 太さの異なる
複数の管を同心状に設けて多重管式煙突とし少なくとも
温 度の異なる排ガスを通すように構成することにより、単
独の煙突を複数管で設置するのに比べて、全体の口径面
積を縮小でき、単一の機械基礎とすることができるの
で、省スペースを図ることができる。さらに、多重管式
煙突に高温排ガスと低温排ガスとを別々に導入し煙突壁
面の熱伝播の組み合わせにより、効果的な排ガス拡散、
円滑な排ガス通風を行うことができ、かつ、煤塵降下、
スタックレイン現象、低温腐食又は／及び高温腐食等を
防止又は抑制することができる。 （２） 温度が異なる上に、他の性質・性状の異なる排
ガスを自在に組み合わせて排煙することができる。例え
ば、温度が異なる自然通風排ガス又は弱強制通風排ガス
と、強制通風排ガスとを排煙する場合、上記（１）の効
果に加えて、エジェクション効果が得られ、排煙を円滑
に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態による排煙方法を実施
する多重管式煙突の縦断面図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図である。

【図３】本発明の実施の第２形態による排煙方法を実施
する多重管式煙突の縦断面図である。

【図４】図３におけるＢ−Ｂ線拡大断面図である。

【図５】本発明の実施の第３形態による排煙方法を実施
する多重管式煙突の平断面拡大図である。

【図６】本発明の実施の第４形態による排煙方法を実施
する多重管式煙突の平断面拡大図である。

【符号の説明】

１０ 外管 １２ 内管 １４、２４、２８ 空隙 １６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ 多重管式煙突 １８、２０、３０、３２、３４ 排ガス導入管 ２２ 保温材 ２６ 中間管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長岡 秀恭 東京都中央区日本橋堀留町１丁目８番９ 号 渡菊ビル４階 長岡鉄筋コンクリー ト株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−162118（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23J 13/00 E04H 12/28 F23J 13/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太さの異なる複数の管を同心状に設けて
   なる多重管式煙突の隣接する管の間に形成される空隙、
   及び最も内側の管内に少なくとも温度の異なる排ガスを
   通し、内側の管の壁面での伝熱による熱交換を利用し
   て、煤塵降下、スタックレイン現象、低温腐食及び高温
   腐食の少なくともいずれかを防止又は抑制することを特
   徴とする多重管式煙突を用いた排煙方法。
2. 【請求項２】 少なくとも温度の異なる排ガスが自然通
   風排ガス又は弱強制通風排ガスと、強制通風排ガスとで
   あり、強制通風排ガスのエジェクション効果により自然
   通風排ガス又は弱強制通風排ガスを円滑に排出する請求
   項１記載の多重管式煙突を用いた排煙方法。