JP3167837B2 - ガス冷却室及びガス冷却室を備えた廃棄物処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷却水の蒸発熱を利用
して高温ガスを冷却するガス冷却室及びこのガス冷却室
を備えた都市ごみ焼却施設等の廃棄物処理装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、都市ゴミ焼却施設等において
は、その焼却により発生した燃焼ガス等を冷却するため
にガス冷却室が設けられる（例えば特開平４−３０９７
１１号公報参照）。

【０００３】図５（ａ）は、一般的な都市ごみ焼却施設
の一例を示したものである。図において、都市ごみ焼却
炉１０で都市ごみが燃焼され、これにより発生した燃焼
ガスは、ガス冷却室１２で十分な温度まで冷却される。
このガスは、空気予熱器１４を通過後、排ガス処理装置
１６に導入されてガス中の塵等が除去され、誘引送風機
１８を経て煙突２０から排出される。

【０００４】上記排ガス処理装置１６は、その耐熱性に
限度があり、例えばこの排ガス処理装置１６に静電力を
利用した電気集塵機を用いる場合には、排ガス処理装置
１６に導入されるガスの温度を、予めガス冷却室１２に
よって 300℃程度に抑える必要がある。

【０００５】図６は、このようなガス冷却室１２の従来
例を示したものである。このガス冷却室１２は、耐火材
からなる側壁２１を有し、上端に燃焼ガス入口２２が、
下部に燃焼ガス出口２４がそれぞれ形成されている。底
壁上面にはダスト掻き寄せ機２６が旋回可能に設置さ
れ、底壁の所定部位にはダスト排出口２８が形成されて
いる。そして、底壁２１上部であって上記燃焼ガス入口
２２のすぐ下方の位置に、複数の水噴射ノズル３０が斜
め下方の向きに配設されている。

【０００６】このようなガス冷却室１２において、前記
都市ごみ焼却炉１０から送られてきた高温（約900℃）
の燃焼ガスは燃焼ガス入口２２から下向きにガス冷却室
１２内に導入され、この導入直後に水噴射ノズル３０か
ら冷却水が噴霧される。この冷却水の蒸発潜熱等によ
り、燃焼ガスは下降しながら最終的に約300℃まで冷却
され、燃焼ガス出口２４から排出される。具体的に、ガ
ス冷却室１２の高さ位置と燃焼ガス温度との関係は例え
ば図７の曲線３１に示されるようになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近年、排ガス中の微量
有害物質であるダイオキシンが300℃近くで増量するこ
とが明らかになり、これを防止するためにも排ガス処理
は250℃以下で行うよう指導されている。このため、従
来300℃で使用されていた電気集塵器に代え、新設のご
み処理施設では200℃程度で排ガスを処理するバグフィ
ルタが採用されるようになってきた。

【０００８】また、既設施設でも、電気集塵器の処理ガ
ス温度を早急に300℃から250℃に下げることが求められ
ている。

【０００９】このような背景から、上記ガス冷却室１２
の冷却性能を高めて出口温度を低下させることが急務と
なっており、その手段として、水噴射ノズル３０からの
冷却水噴霧量を増量することが考えられる。

【００１０】しかしながら、上記構造のガス冷却室１２
において、燃焼ガス温度を例えば900℃から300℃まで下
げ、噴霧水を完全蒸発させた状態で、さらに出口温度を
下げるために噴霧水量のみを増加させても、ガス冷却室
内での噴霧粒子の蒸発時間、すなわちガス及び粒子の滞
留時間が不足し、完全蒸発することなく水滴がガス冷却
室底部に落下し、下部のダストをぬらして安定したダス
トの排出を妨げるおそれがある。

【００１１】これらの関係を図で示すと、前記図７で示
した曲線３１で示されるように従来通り300℃に冷却で
きる冷却水量(ｗkg/h）の場合には、冷却水の粒子径は
その蒸発により降下とともに減少し、図８曲線４１に示
されるようにガス冷却室１２底部に至る前に完全蒸発す
るが、さらに出口温度を下げるため（ｗ＋α）kg/hまで
上記冷却水供給量を増やすと、ガス冷却室でギリギリ蒸
発できる点(図７の３２及び図８の４２）があり、さら
に水量を増す（（ｗ＋α＋β）kg/hr）と、図７の３３
及び図８の４３に示すようにその出口ガス温度は下がる
ものの噴霧冷却水の一部は蒸発しきれずにそのままガス
冷却室１２の底部に到達し、ドレンが発生することとな
る。

【００１２】これは、出口温度を下げるために噴霧水量
を増した場合には、その噴霧水を完全蒸発させるのに必
要な滞留時間が必要となるが、ガス冷却室の大きさが一
定の場合には、滞留時間が不足する点があることを示し
ている。特に、独立型のガス冷却室では、入口部ですべ
ての水が噴霧され、いわゆる並流型となるため、300℃
までの蒸発速度に比べて300℃から200℃への蒸発速度は
極端に低下し、200℃まで完全蒸発させるためには、十
分なガス冷却室の容積を確保する必要がある。これを既
設施設における実測数値で示すと、排ガスを900℃から3
00℃まで完全蒸発方式で冷却する時のガス冷却室の蒸発
熱負荷は約6.5×104kcal/m³ぐらいであるのに対し、900
℃から200℃まで冷却するための蒸発熱負荷は3.0×104k
cal/m³ぐらい下げる必要がある。これより300℃まで冷
却するガス冷却室に対して、200℃まで冷却するガス冷
却室では（6.5×104)/(3.0×104)＝約2.2倍の容積が必
要なことになる。

【００１３】このため、従来のガス冷却室１２において
不都合なく（すなわち未蒸発の冷却水を残すことなく）
燃焼ガス温度を250〜200℃まで下げるには、ガス冷却室
１２全体を大型化し、滞留時間を増して噴霧水の完全蒸
発を図るか、もしくは図５（ｂ）に示すように調整用ガ
ス冷却室１２′を増設してガス冷却を複数段階に分けて
行うかしなければならず、いずれの場合も設置スペース
及びコストの大幅な増加は免れ得ない。

【００１４】本発明は、このような事情に鑑み、有効容
積の拡大を伴うことなく、冷却性能を高めることができ
るガス冷却室及びガス冷却室を備えた廃棄物処理装置を
提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は、上部にガス入口が設けられ、
これよりも下方の位置にガス出口が設けられるととも
に、上記ガス入口から導入される高温ガスに対してこれ
よりも低温の冷却水を噴霧し、この冷却水が上記高温ガ
スと接触して蒸発する際の蒸発熱により上記高温ガスを
冷却しながら降下させて上記ガス出口から排出するよう
に構成されたガス冷却室において、上記ガス入口もしく
はこれよりも下方の位置に、このガス入口から導入され
る高温ガスに対して冷却水を噴霧する第１の噴霧手段を
設け、この第１の噴霧手段よりも下方であって上記ガス
出口よりも上方の位置に、上記第１の噴霧手段により噴
霧された冷却水の蒸発熱で冷却されたガスに対して新た
に冷却水を噴霧する第２の噴霧手段を設けるとともに、
この第２の噴霧手段による冷却水の噴霧方向を上向きに
設定したものである（請求項１）。

【００１６】上記第２の噴霧手段としては、ガス冷却室
の側壁から略水平方向内側に延び、その端部に上向きの
噴霧口をもつ噴霧管を備えたものが好適である（請求項
２）。さらに、上記噴霧管の径方向外側に、上記噴霧口
の周囲から上向きに噴霧口パージ用ガスを噴射するため
のパージ用ガス管を設ければより効果的である（請求項
４）。

【００１７】また、ガス冷却室のガス流れに偏流がある
場合には、第２の噴霧手段の噴射口は、同一断面の中心
ではなく、その流れの偏心方向に偏心させて設置するこ
とがより好ましい（請求項３）。

【００１８】上記第１の噴霧手段及び第２の噴霧手段
は、共通の冷却水供給手段に接続することがより好まし
い（請求項５）。

【００１９】さらに、上記ガス入口に導入されるガスの
温度を検出してこの検出温度に基づき上記第１の噴霧手
段からの冷却水噴霧量を制御する第１の噴霧量制御手段
と、上記ガス出口から排出されるガスの温度を検出して
この検出温度に基づき上記第２の噴霧手段からの冷却水
噴霧量を制御する第２の噴霧量制御手段とを備えること
により、後述のようなより優れた効果が得られる（請求
項６）。

【００２０】また本発明は、このガス冷却室と、廃棄物
を焼却してその燃焼ガスを上記ガス冷却室に排出する廃
棄物焼却炉と、ガス冷却室で冷却された燃焼ガスを処理
する排ガス処理装置とを備えるとともに、上記廃棄物焼
却炉の出口温度を検出して制御するように上記第１の噴
霧量制御手段を構成し、上記排ガス処理装置の入口温度
を検出して制御するように上記第２の噴霧量制御手段を
構成した廃棄物処理装置である（請求項７）。

【００２１】

【作用】請求項１記載のガス冷却室によれば、冷却器上
部のガス入口から導入された高温のガスにまず第１の噴
霧手段によって冷却水が噴霧され、この冷却水の蒸発に
よって上記ガスが次第に冷却されるが、下流になるほど
蒸発できる水量が減少し、温度の降下率が次第に小さく
なる。ここへ、第２の噴霧手段で冷却水が新たに噴霧さ
れることにより、再び蒸発すべき水分が保留され、ガス
温度との間にも十分な温度差が確保され、よって新たな
冷却水も十分な速度で蒸発する。従って、ガス冷却室有
効容積を一定とすると、上記第１の噴霧手段から一度に
全量の冷却水を噴霧する場合に比べてより多くの冷却水
を完全蒸発させることが可能であり、その分、出口ガス
温度をより低下させることができる。

【００２２】さらに、このガス冷却室では、上記第２の
噴霧手段により冷却水が一旦上向きに噴霧され、その後
下降するので、その往復分だけガス冷却室内での冷却水
の滞留時間と、高温ガスと噴霧粒子の接触する時間とが
長くなる。従って、このガス冷却室で完全蒸発させるこ
とができる冷却水の限界量を、有効容積の増大を伴わず
に高めることができ、その分出口ガス温度をより低下さ
せることができる。

【００２３】ここで、請求項２記載のガス冷却室では、
ガス冷却室の側壁から略水平方向内側に延びる噴霧管の
端部から上向きに冷却水を噴霧しているので、上記側壁
から直接冷却水を噴霧する場合と異なり、側壁近傍のみ
のガスが偏って冷却されることが防がれる。しかも、こ
の第２の噴霧手段による噴霧位置は第１の噴霧手段によ
る噴霧位置よりも下方であってガス温度が低いので、上
記噴霧管がガスの高温によって傷められることが避けら
れる。また、この噴霧管の突出により、ガス冷却室内の
ガスの流れが乱されるため、この流れの乱れによってガ
スの撹拌を促すこともできる。

【００２４】以上、請求項１及び２記載のガス冷却室で
は、入出口のガスダクトの接続形状やガス冷却室の寸法
等により、内部のガス流れに偏流が生じることがある。
その一例を図９のシミュレーション結果に示す。このよ
うな場合、請求項３記載のように、第２の噴霧手段の噴
霧口を、ガス冷却室の断面中心でなく、そのガス流れを
考慮し、そのガス流れの主流のある方向に偏心して配置
することにより、排ガスをより効果的に冷却することが
できる。

【００２５】さらに、請求項４記載のガス冷却室では、
上記噴霧管の径方向外側のパージ用ガス管を通じて上記
噴霧口の周囲から上向きに噴霧口パージ用ガスが噴射さ
れるため、上記噴霧口が上向きであっても、これにダス
ト等が付着して噴霧口が閉塞されることが防がれる。

【００２６】請求項５記載のガス冷却室では、共通の冷
却水供給手段から供給された冷却水が第１の噴霧手段と
第２の噴霧手段とに割り振られるため、第１の噴霧手段
での冷却水噴霧量を確実に少量に抑えることができ、こ
のため、第２の噴霧手段により新しく噴霧される冷却水
の温度とガス温度との十分な温度差及び蒸発速度をより
確実に保つことができ、全体としてより多くの水量を完
全蒸発させることができる。

【００２７】また、請求項６記載のガス冷却室では、上
記ガス入口に導入されるガスの温度に基づいて第１の噴
霧手段からの冷却水噴霧量を制御し、かつ、上記ガス出
口から排出されるガスの温度に基づいて第２の噴霧手段
からの冷却水噴霧量を制御する２段階制御が行われるの
で、ガス入口からの燃焼ガスの温度や導入流量が変動し
ても、これに迅速に対応した噴霧量制御によってガス出
口温度を安定した状態に保つことができる。

【００２８】具体的に、このガス冷却室を備えた請求項
７記載の廃棄物処理装置では、廃棄物焼却炉の出口温度
に基づいて第１の噴霧手段による冷却水噴霧量が制御さ
れると同時に、排ガス処理装置の入口温度に基づいて第
２の噴霧手段からの冷却水噴霧量が制御される。

【００２９】

【実施例】本発明の第１実施例を図１〜３に基づいて説
明する。なお、この実施例において図１に示すガス冷却
室１２が設置される都市ごみ焼却施設は、前記図５
（ａ）に示したものと同様で、都市ごみ焼却炉（廃棄物
焼却炉）１０、上記ガス冷却室１２、空気予熱器１４、
排ガス処理装置１６、誘引送風機１８、及び煙突２０を
備えたものであり、ここではその説明を省略する。

【００３０】上記ガス冷却室１２は、図１に示すよう
に、耐火材からなる側壁５０を有している。このガス冷
却室１２の上端には燃焼ガス入口５１が、下部には燃焼
ガス出口５２が各々形成され、上記燃焼ガス入口５１の
すぐ下方には、下方に向かうに従って拡径する円錐部５
４が形成されている。ガス冷却室１２の底壁５６上面に
はダスト掻き寄せ機５８が設置され、このダスト掻き寄
せ機５８は、モータ６０によって垂直軸回りに旋回駆動
されることにより、上記底壁５６上のダストを掻き寄せ
て底壁所定部位のダスト排出口６２から排出するように
構成されている。

【００３１】上記円錐部５４には、その周方向に沿って
複数の第１噴霧ノズル（第１の噴霧手段）６４が並設さ
れている。各第１噴霧ノズル６４は、上記円錐部５４の
壁面に固定されており、この第１噴霧ノズル６４の噴霧
口は水平あるいは斜め下方を向いている。

【００３２】これに対し、側壁５０において、上記第１
噴霧ノズル６４と燃焼ガス出口５２との略中間の位置に
は、周方向に沿って複数の第２噴霧ノズル（噴霧管）６
６が並設されている。各第２噴霧ノズル６６は、上記側
壁５０から略水平方向に沿って内側に延びる内延部６６
ａと、この内延部６６ａの端部から上方に延びる上延部
６６ｂとからなるＬ字状をなし、上延部６６ｂの上端に
上向きの噴霧口６６ｃを有している。

【００３３】この実施例では、上記噴霧ノズル６４，６
６には、その冷却水の返送流量によって冷却水噴霧量が
調節されるいわゆるリターン式ノズルが用いられてい
る。第１噴霧ノズル６４の近傍には、環状の第１給水ヘ
ッダ６８及び第１リターンヘッダ７２が設けられ、第１
給水ヘッダ６８が上記第１噴霧ノズル６４の冷却水入口
に、第１リターンヘッダ７２が同ノズル６４の冷却水出
口にそれぞれ接続されている。同様に、第２噴霧ノズル
６６の近傍には環状の第２給水ヘッダ７２及び第２リタ
ーンヘッダ７４が設けられ、第２給水ヘッダ７２が上記
第２噴霧ノズル６６の冷却水入口に、第２リターンヘッ
ダ７４が同ノズル６６の冷却水出口にそれぞれ接続され
ている。

【００３４】両給水ヘッダ６８，７２には、共通の冷却
水ポンプ（冷却水供給手段）７６を通じて噴射水槽７８
内の冷却水が供給され、両リターンヘッダ７０，７４内
の水は配管８０，８２をそれぞれ介して上記噴射水槽７
８に戻されるようになっている。各配管８０，８２の途
中には流量調節弁８４，８６がそれぞれ設けられ、各流
量調節弁８４，８６は開度調節用の空気式駆動装置８４
ａ，８６ａを備えている。

【００３５】さらに、この都市ごみ焼却施設には、炉出
口温度調節計８８及び集塵器入口温度調節計９０が設け
られている。炉出口温度調節計８８は、前記図５（ａ）
に示した都市ごみ焼却炉１０から排出される燃焼ガスの
温度（すなわちガス冷却室１２に導入されるガスの温
度）を検出し、この温度に基づいて、上記駆動装置８４
ａに制御信号を出力することにより流量調節弁８４の開
度を調節するものであり、集塵器入口温度調節計９０
は、前記図５（ａ）に示した排ガス処理装置１６の入口
温度（すなわちガス冷却室１２から排出されたガスの温
度）を検出し、この温度に基づいて、上記駆動装置８６
ａに制御信号を出力することにより流量調節弁８６の開
度を調節するものである。

【００３６】すなわち、上記炉出口温度調節計８８及び
流量調節弁８４により、都市ごみ焼却炉１０の出口温度
に基づいて第１噴霧ノズル６４からの冷却水噴霧量を制
御する第１の噴霧量制御手段が構成され、上記集塵器入
口温度調節計９０及び流量調節弁８６により、排ガス処
理装置１６の入口温度に基づいて第２噴霧ノズル６６か
らの冷却水噴霧量を制御する第２の噴霧量制御手段が構
成されている。

【００３７】次に、このガス冷却室１２の作用を説明す
る。

【００３８】まず、冷却水ポンプ７６の作動により、噴
射水槽７８内の水が両給水ヘッダ６８，７２に供給さ
れ、これらを通じて第１噴霧ノズル６４及び第２噴霧ノ
ズル６６にそれぞれ冷却水が供給される。そのうち、流
量調節弁８４，８６の開度で決まる所定量の冷却水はリ
ターンヘッダ７０，７４及び配管８２，８４を通じて噴
射水槽７８に戻され、残りの冷却水が第１噴霧ノズル６
４及び第２噴霧ノズル６６を通じてガス冷却室１２内に
噴霧されることになる。

【００３９】このガス冷却室１２に対し、前記都市ごみ
焼却炉１０から送られてきた高温（約900℃）の燃焼ガ
スは、燃焼ガス入口２２から下向きに導入され、この導
入直後にまず第１噴射ノズル６４から冷却水の噴霧を受
ける。この冷却水の蒸発潜熱等により、燃焼ガスは冷却
されるが、この第１噴霧ノズル６４による冷却水噴霧量
は第２噴霧ノズル６６からの噴霧水量があるため従来よ
りも少ない水量となり、適切な蒸発速度で効率良く完全
蒸発できる状況になっており、図２において、上記燃焼
ガスの温度は第１噴霧点Ｐ１を通過した後、従来のガス
冷却室におけるガス冷却温度（図２実線３１）よりもゆ
っくりと下がるため、従来よりも高いガス温度曲線とな
る（同図破線３４）。

【００４０】そして、この燃焼ガスに対して第２噴霧ノ
ズル６６の噴霧口６６ｃから上向きに新たな冷却水が噴
霧される。この新たな冷却水の温度は、上記第１噴霧ノ
ズル６４で噴霧され未蒸発で降下してきた（すなわち燃
焼ガスとの熱交換で温められた）冷却水粒子の温度より
も低く、排ガス温度に対して十分な温度差を確保でき、
さらに新しい噴霧粒子であるため、十分な伝熱表面積す
なわち蒸発表面積をもった粒子であるため、新たに噴霧
された冷却水は迅速に高効率で完全蒸発し、その蒸発潜
熱等により、ガスの冷却速度は図２に示す第２噴霧点Ｐ
２からさらに加速された十分な程度降下曲線（同図破線
３５）で排ガスを冷却する。

【００４１】従って、この装置によれば、ガス冷却室１
２の有効容積を拡大することなく、従来のガス冷却室、
すなわち第１噴霧ノズル６４から冷却水を全量噴霧する
冷却器よりも完全蒸発可能な冷却水量を多くすることが
でき、これにより出口ガスをより低温まで冷却すること
ができる。

【００４２】さらに、第２噴霧ノズル６６からの噴霧方
向を上向きに設定しているので、この噴霧された冷却水
が一旦上昇してから下降を開始する分、同冷却水のガス
冷却室１２内での滞留時間を延ばすことができる。従っ
て、ガス冷却室１２の有効容積を増やすことなく、完全
蒸発可能な冷却水量をさらに増大させることができ、そ
の分出口ガス温度をさらに下げることができる。

【００４３】また、この実施例装置では、次の効果も得
ることができる。

【００４４】(a) 第２噴霧ノズル６６を、ガス冷却室１
２の側壁５０から略水平方向内側に延びる形状とし、そ
の端部から上向きに冷却水を噴霧しているので、上記側
壁５０から直接冷却水を横向きに噴霧する場合と異な
り、ガス冷却室内のガス流れの主流中に直接冷却水を噴
霧し冷却するので、この側壁５０近傍での偏った冷却が
防がれる。また、この第２噴霧ノズル６６は第１の噴霧
ノズル６４よりも低い位置にあり、その分燃焼ガス温度
が低くなっているので、第２噴霧ノズル６６は燃焼ガス
流路に突出していても、この第２噴霧ノズル６６はガス
温度に耐えることができ、損傷を避けることができる。
さらに、この第２噴霧ノズル６６をガスの主流中に突出
させることにより、上記燃焼ガスの流れを乱し、それよ
りも下方の空間でうず流も形成できるので、この渦によ
ってガスの撹拌を促すこともできる。

【００４５】(b) 共通の冷却水ポンプ７６から吐出され
た冷却水は第１噴霧ノズル６４側と第２噴霧ノズル６６
とに割り振っているので、第１噴霧ノズル６４からの冷
却水噴霧量は従来のものより少なく、確実に蒸発できる
量となっており、その蒸発後、さらに第２噴霧ノズル６
６から新しい水を噴射することにより、水の温度と燃焼
ガスの温度との十分な温度差Δｔと、上記冷却水の蒸発
速度を良好に維持することができる。

【００４６】(c) 図５（ａ）に示される都市ごみ焼却炉
１０の出口温度に基づいて第１噴霧ノズル６４からの冷
却水噴霧量を制御し、かつ、排ガス処理装置１６の入口
温度に基づいて第２噴霧ノズル６６からの冷却水噴霧量
を制御する２段階制御を行っているので、上記都市ごみ
焼却炉１０から導入される燃焼ガスの温度や流量が大き
く変動しても、これに迅速に対応して冷却水噴霧量を適
正に制御することにより、ガス出口温度を安定した状態
に保つことができる。

【００４７】これらの状況を実際のガス冷却室内のガス
分布シュミレーション結果及び温度分布のシミュレーシ
ョン結果で示すと、図９，図１０，図１１となる。

【００４８】図９は、ガス冷却室内の流れに偏流が起こ
っている状況を示し、図１０はこのようなガス冷却室内
に従来の方法で上部の第１噴霧ノズル６４のみで冷却水
を噴霧した時のガス冷却室内の温度分布パターンを示し
ている。この場合、主流部１００のかなり下部の部分が
高温のまま残っていることがよくわかる。これに対し、
図１１は、本発明の第２噴霧ノズル６６を用いた場合の
温度分布パターンを示しており、ガス冷却室の中間部で
ほぼ均一な温度となり、非常に効率的な冷却が行われて
いることを示している。

【００４９】図３は、従来のガス冷却室及び本実施例に
おけるガス冷却室での出口温度と空気蒸発ができる限界
蒸発熱負荷との関係を示したものである。この図に示さ
れるように、ガス冷却室出口温度にかかわらず、本実施
例におけるガス冷却室での完全蒸発可能な条件での限界
蒸発熱負荷は従来のそれと比べて平均して約２×10⁴kca
l/m³h向上しており、その分、新設の場合にはガス冷却
室全体の小型化及び低廉化を果たせることが理解でき
る。

【００５０】次に、第２実施例を図４に基づいて説明す
る。

【００５１】この実施例では、前記第１実施例で示した
第２噴霧ノズル６６の径方向外側にパージ用ガス管９２
が配され、全体が二重管構造とされている。このパージ
用ガス管９２は、上記第２噴霧ノズル６６を覆う形状、
すなわち、第２噴霧ノズル６６と同様に内延部９２ａ及
び上延部９２ｂからなるＬ字状をなし、第２噴霧ノズル
６６の噴霧口６６ｃの周囲に環状のパージ用ガス噴射口
９２ｃを形成している。このパージ用ガス管９２におい
て上記側壁５４よりも外側の部分にはパージ用ガス供給
口９３が形成され、これにパージ用ガス供給装置９４
（ファンまたはコンプレッサ等）が接続されている。

【００５２】このような装置によれば、図４に示すよう
に、上記パージ用ガス供給装置９４からエア等のパージ
用ガスＰＡを吐出させてパージ用ガス管９２と第２噴霧
ノズル６６との間の空間に導入し、第２噴霧ノズル６６
から噴霧される冷却水Ｗの周囲から上向きに噴射させる
ことにより、上向きの噴霧口６６ｃにダスト等が付着し
て閉塞を起こすのを未然に防ぐことができる。

【００５３】なお、本発明は以上のような実施例に限定
されるものでなく、例として次のような態様をとること
も可能である。

【００５４】(1) 上記第２噴霧ノズル６６の高さ位置
は、適当に設定すれば良いが、その噴霧方向を上向きに
設定した場合、噴霧された冷却水粒子が第１噴霧ノズル
６４から噴霧された冷却水粒子と直接接触しない程度ま
で両噴霧ノズル６４，６６を離間させることがより好ま
しい。一般には、両ノズル６４，６６を２.５〜３ｍ以
上離間させることが好ましい。第１噴霧ノズル６４の位
置についても、上記ガス入口５１もしくはこれより下方
の位置であれば良く、この範囲で適宜設定すればよい。

【００５５】また、第２噴霧ノズル６６における噴霧口
６６ｃの水平方向の位置も略中央に位置に限らず、図９
に例示したようにガス冷却器１２の胴部におけるガスの
偏流や向流による渦の発生に留意し、実際のガスの流れ
を実測する等して、最も効率の良い位置に定めることが
より好ましい。

【００５６】(2) 両噴霧ノズル６４，６６に共通の冷却
水ポンプ７６を接続する場合、その冷却水流量の割合は
原則として概ね１：１に設定すれば良いが、この割合は
運転条件に応じて適宜設定、調節することがより好まし
い。

【００５７】(3) 上記実施例では、両噴霧ノズル６４，
６６としてリターン式ノズルを用いたものを示したが、
本発明では両噴霧手段の具体的な構造を問わない。例え
ば、冷却水の圧力だけでなく、圧縮空気の圧力を利用し
て噴霧を行う２流体型のノズルを用いても良い。

【００５８】(4) 上記実施例では、すべての第１噴霧ノ
ズル６４を共通のヘッダ６８，７０に接続し、すべての
第２噴霧ノズルを共通のヘッダ７２，７４に接続したも
のを示したが、各噴霧ノズルをより細かいグループに分
割して各グループ毎に噴霧量を制御するようにしても良
い。また上記実施例では、第１噴霧ノズル６４による噴
霧量と第２噴霧ノズル６６による噴霧量とを個別に制御
するものを示したが、通常は両者の制御を共通に行い、
異常時（例えばガス冷却室入口またはガス処理装置入口
等、いずれかの検出温度が異常に高まった時）にのみ個
別制御を行うようにしてもよい。

【００５９】(5) 本発明では、噴霧ノズル６４による噴
霧方向を問わない。ただし、第２噴霧ノズル６６につい
ては、上記のように上向きに設定することにより、冷却
水の冷却器内滞留時間をさらに延長させるという効果を
得ることができる。

【００６０】

【発明の効果】以上のように本発明は、第１の噴霧手段
よりも下方であってガス出口よりも上方の位置に、上記
第１の噴霧手段による噴霧で冷却されたガスに対して新
たに冷却水を噴霧する第２の噴霧手段を設けたものであ
るので、上記第１の噴霧手段から全量の冷却水を噴霧す
る従来のガス冷却室と比べ、蒸発熱負荷を高める、すな
わち一定の有効容積で完全蒸発可能な冷却水供給量を増
加させることができ、このため、ガス冷却室の大型化を
伴うことなく、しかも冷却器内に未蒸発の冷却水を残す
ことなく、ガス出口温度をより低下させることができる
効果がある。

【００６１】さらに、上記第２の噴霧手段による冷却水
の噴霧方向を上向きに設定しているので、この冷却水が
一旦上昇してから下降する分、その滞留時間を延長する
ことができる。従って、ガス冷却室の有効容積を増やす
ことなく完全蒸発可能な冷却水量をさらに増大させて冷
却性能を高めることができる効果がある。

【００６２】ここで、請求項２記載のガス冷却室は、上
記第２の噴霧手段として、ガス冷却室の側壁から略水平
方向内側に延び、その端部に上向きの噴霧口をもつ噴霧
管を備えたものであるので、上記側壁から直接冷却水を
噴霧する場合と異なり、側壁近傍でガス温度が偏って低
下するのを防ぐことができる。しかも、この第２の噴霧
手段による噴霧位置は第１の噴霧手段による噴霧位置よ
りも下方であってガス温度が低いので、上記噴霧管が高
温のガスによって傷められることが避けられる。また、
この噴霧管の突出でガス冷却室内のガスの流れを乱すこ
とにより、ガスの撹拌を促すこともできる効果がある。

【００６３】請求項３記載のガス冷却室では、第２の噴
霧手段の噴霧口を、ガス冷却室内の流れパターンの偏流
に合せて、最もガス流れの多い位置に配置することがで
き、より効率的なガス冷却を実現することができる。

【００６４】請求項４記載のガス冷却室では、上記噴霧
口の周囲から上向きに噴霧口パージ用ガスを噴射するた
めのパージ用ガス管を設けているので、このパージ用ガ
ス管からのパージ用ガスの噴射により、上記噴霧口が上
向きであっても、これにダスト等が付着して噴霧口を閉
塞するのを未然に防ぐことができる。

【００６５】請求項５記載のガス冷却室では、上記第１
の噴霧手段及び第２の噴霧手段を共通の冷却水供給手段
に接続しているので、この冷却水供給手段から供給され
た冷却水を第１の噴霧手段と第２の噴霧手段とに割り振
ることにより、第１の噴霧手段での冷却水噴霧量を確実
に抑えることができ、このため、第２の噴霧手段により
噴霧される冷却水の温度とガス温度との温度差及び噴霧
水の蒸発表面積を大きくすることができ、新しい冷却水
の蒸発速度を十分に確保し、完全蒸発を十分に保つこと
ができる効果がある。

【００６６】さらに、請求項６記載のガス冷却室は、上
記ガス入口に導入されるガスの温度を検出してこの検出
温度に基づき上記第１の噴霧手段からの冷却水噴霧量を
制御する第１の噴霧量制御手段と、上記ガス出口から排
出されるガスの温度を検出してこの検出温度に基づき上
記第２の噴霧手段からの冷却水噴霧量を制御する第２の
噴霧量制御手段とを備えたものであるので、これらによ
る２段階制御により、ガス入口からの燃焼ガスの温度や
導入流量が変動しても、ガス出口温度を安定した状態に
保つことができる効果がある。

【００６７】より具体的に、請求項７記載の廃棄物処理
装置では、廃棄物焼却炉の出口温度に基づいて第１の噴
霧手段による冷却水噴霧量を制御すると同時に、排ガス
処理装置の入口温度に基づいて第２の噴霧手段からの冷
却水噴霧量を制御するようにしているので、上記廃棄物
焼却炉からの燃焼ガスの温度や流量が変動しても、排ガ
ス処理装置に導入されるガスの温度を安定した状態に保
つことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例におけるガス冷却室の全体
構成図である。

【図２】上記ガス冷却室における高さ位置とガス温度と
の関係を示すグラフである。

【図３】従来のガス冷却室及び本発明のガス冷却室にお
ける冷却器出口温度と完全蒸発時の限界蒸発熱負荷との
関係を示すグラフである。

【図４】本発明の第２実施例におけるガス冷却室の要部
を示す断面図である。

【図５】（ａ）（ｂ）は都市ごみ焼却施設のフローシー
トである。

【図６】従来のガス冷却室の一例を示す一部断面斜視図
である。

【図７】上記ガス冷却室における高さ位置とガス温度と
の関係を示すグラフである。

【図８】上記ガス冷却室における高さ位置と冷却水の粒
子径との関係を示すグラフである。

【図９】ガス冷却室内の流れのシミュレーションの一例
を示した図である。

【図１０】従来のガス冷却室内の温度分布の一例を示し
た図である。

【図１１】本発明のガス冷却室内の温度分布の一例を示
した図である。

【符号の説明】

１０ 都市ごみ焼却炉（廃棄物焼却炉） １２ ガス冷却室 １６ 排ガス処理装置 ５１ ガス入口 ５２ ガス出口 ６４ 第１噴霧ノズル（第１の噴霧手段） ６６ 第２噴霧ノズル（第２の噴霧手段） ６６ｃ 噴霧口 ７６ 冷却水ポンプ（冷却水供給手段） ８４ 流量調節弁（第１の噴霧量制御手段） ８６ 流量調節弁（第２の噴霧量制御手段） ８８ 炉出口温度調節計（第１の噴霧量制御手段） ９０ 集塵器出口温度調節計（第２の噴霧量制御手段） ９２ パージ用ガス管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ２８Ｃ 3/08 Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｃ (72)発明者 小山 謙一 神戸市中央区脇浜町１丁目３番18号 株 式会社神戸製鋼所 神戸本社内 (56)参考文献 特開 昭62−83019（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−183815（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−89267（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−83027（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 5/00,5/50 F23J 15/02 F28C 3/08 B01D 51/00 B03C 3/014

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部にガス入口が設けられ、これよりも
   下方の位置にガス出口が設けられるとともに、上記ガス
   入口から導入される高温ガスに対してこれよりも低温の
   冷却水を噴霧し、この冷却水が上記高温ガスと接触して
   蒸発する際の蒸発熱により上記高温ガスを冷却しながら
   降下させて上記ガス出口から排出するように構成された
   ガス冷却室において、上記ガス入口もしくはこれよりも
   下方の位置に、このガス入口から導入される高温ガスに
   対して冷却水を噴霧する第１の噴霧手段を設け、この第
   １の噴霧手段よりも下方であって上記ガス出口よりも上
   方の位置に、上記第１の噴霧手段により噴霧された冷却
   水の蒸発熱で冷却されたガスに対して新たに冷却水を噴
   霧する第２の噴霧手段を設けるとともに、この第２の噴
   霧手段による冷却水の噴霧方向を上向きに設定したこと
   を特徴とするガス冷却室。
2. 【請求項２】 請求項１記載のガス冷却室において、上
   記第２の噴霧手段として、ガス冷却室の側壁から略水平
   方向内側に延び、その端部に上向きの噴霧口をもつ噴霧
   管を備えたことを特徴とするガス冷却室。
3. 【請求項３】 請求項２記載のガス冷却室において、上
   記第２の噴霧手段の噴霧口位置を、その断面内での中心
   位置より、ガス流れが偏心している方向に偏心させたこ
   とを特徴とするガス冷却室。
4. 【請求項４】 請求項２または３記載のガス冷却室にお
   いて、上記噴霧管の径方向外側に、上記噴霧口の周囲か
   ら上向きに噴霧口パージ用ガスを噴射するためのパージ
   用ガス管を設けたことを特徴とするガス冷却室。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載のガス冷
   却室において、上記第１の噴霧手段及び第２の噴霧手段
   を共通の冷却水供給手段に接続したことを特徴とするガ
   ス冷却室。
6. 【請求項６】 請求項１〜５記載のガス冷却室におい
   て、上記ガス入口に導入されるガスの温度を検出してこ
   の検出温度に基づき上記第１の噴霧手段からの冷却水噴
   霧量を制御する第１の噴霧量制御手段と、上記ガス出口
   から排出されるガスの温度を検出してこの検出温度に基
   づき上記第２の噴霧手段からの冷却水噴霧量を制御する
   第２の噴霧量制御手段とを備えたことを特徴とするガス
   冷却室。
7. 【請求項７】 廃棄物を焼却してその燃焼ガスを排出す
   る廃棄物焼却炉と、この廃棄物焼却炉から排出されたガ
   スを冷却する請求項６記載のガス冷却室と、このガス冷
   却室で冷却された燃焼ガスを処理する排ガス処理装置と
   を備えるとともに、上記廃棄物焼却炉の出口温度を検出
   して制御するように上記第１の噴霧量制御手段を構成
   し、上記排ガス処理装置の入口温度を検出して制御する
   ように上記第２の噴霧量制御手段を構成したことを特徴
   とするガス冷却室を備えた廃棄物処理装置。