JP3212489B2 - 低温域ガス減温塔 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみ焼却炉等
から排出する排ガスを低温域にまで減温する低温域ガス
減温塔に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば図３に示すように、都市ご
み焼却施設においては、焼却炉１の排ガス（８００〜９
００℃）２を排熱ボイラ３に導いて余熱を蒸気の形で取
り出し、プラントや給湯等の熱源として利用している。
また、排ガス２はガス減温塔４に導いて減温した後に、
バグフィルタ５ないしは電気集塵器に導いて、微細な煤
塵を捕集・除去し、その後に煙突６に導いている。

【０００３】ガス減温塔４の運転は中温域ないしは高温
域に限られており、中温域での運転においては４００〜
５００℃の排ガスを２５０〜３００℃に減温し、高温域
での運転においては８００〜９００℃の排ガスを３００
〜５００℃に減温している。これは、ガス減温塔４にお
いては、２００〜３００℃の排ガスを１４０〜１７０℃
に減温する低温域の運転が困難なためであった。

【０００４】ガス減温塔においては、塔内に流入する排
ガス中に冷却水を噴霧し、冷却水が排ガスから潜熱とし
て熱量を奪って蒸発することにより排ガスの冷却を行っ
ている。このため、ガス減温塔を低温域において運転す
る場合には、塔内に流入する排ガスの温度が２００〜３
００℃と低温域にあるので、冷却水の蒸発速度が遅く、
排ガスを所定の温度にまで冷却するに必要な冷却水を、
排ガスが塔内を通過する限られた時間において完全に蒸
発させることは困難であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、排ガス中に含ま
れる発癌性物質等の有害物質の有効な除去方法として、
排ガスを低温状態でバグフィルタに導いて濾過すること
が提唱されている。しかし、ガス減温塔において冷却水
が完全に蒸発しない場合には、ガス減温塔の後段に位置
するバグフィルタに未蒸発の冷却水が流入し、バグフィ
ルタの濾布が濡れ、濡れた濾布に煤塵が固着して目詰ま
る問題があった。

【０００６】また、従来のガス減温塔では、冷却水を塔
の中心位置において単一の噴霧ノズルから噴霧している
ので、排ガスを設定温度にまで減温するに要する水量を
単位時間内に噴霧するためには、水滴の粒径が大きくな
らざるを得なかった。この噴霧した冷却水は負荷として
ガス流に作用し、ガス流の中心付近における上昇力が弱
まり、ガス流の外層における旋回力が強く作用する。こ
のため、塔の中心側において下降流が生じて噴霧した水
滴の一部が塔底部側に降下する問題や、水滴の粒径が大
きくて旋回流による遠心力を受け易いために、水滴が塔
の内周面に達し、濡れた壁面に煤塵が付着してダストト
ラブルを引き起こす問題があった。

【０００７】本発明は上記した課題を解決するもので、
低温域における運転においても、冷却水が塔内壁に触れ
ることなく完全に蒸発する低温域ガス減温塔を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明の低温域ガス減温塔は、内部の通気路が
冷却対象のガスの冷却空間をなし、前記ガスが通気路を
旋回しながら上昇流となって流通する外塔を設け、外塔
の下側内部に内塔を同心状に配置するとともに、内塔と
外塔の間に形成する環状の間隙の上端側を閉塞し、外塔
と内塔の間に塔壁の接線方向に向けて開口するガス供給
口を形成し、内塔の上側内部に突出して配置する複数の
冷却水噴霧ノズルを内塔の周方向に沿って等間隔で設
け、冷却水噴霧ノズルのノズル口を内塔の壁面付近に設
けた構成としたものである。

【０００９】上記した構成により、ガス供給口から外塔
と内塔の間の間隙に接線方向に噴出する冷却対象のガス
は、外塔の内周面に沿って旋回しながら前記間隙を下端
の開放口に向けて下降流となって流れる。開放口に達し
たガス流は内塔の下端開口から内塔の内部に流入して上
方に転じ、一旦旋回径を小さくして内塔の内周面に沿っ
て旋回しながら上昇流となって流れ、内塔の上端開口か
ら外塔の通気路に旋回しながら流入する。

【００１０】このとき、内塔の上端開口付近において、
外塔の内径に比べて小さく旋回するガス流の外層に対し
て冷却水を複数の冷却水噴霧ノズルから噴霧する。冷却
水の粒子は、ガスの旋回流による拡散作用を受けて微細
粒子となってガス流中に広範囲に拡散し、微細粒子はガ
ス流と共に外塔の通気路を塔頂部に向けて上昇する。こ
の間に冷却水はガスから潜熱として熱量を奪って蒸発
し、ガスを設定温度域にまで冷却する。

【００１１】ガス流の外層に対して噴霧した冷却水の粒
子は、外層のガス流に負荷となって作用し、ガス流の外
層における旋回力を減じるので、外塔の通気路における
ガス流の流れは、外層における旋回力が弱く、塔中心側
の内層における上昇力が強いものとなる。このため、ガ
ス流が外塔の通気路を上昇する間に、冷却水の微細粒子
は旋回径を広げながらも外塔の中心側を上昇し、外塔内
面に達することなく塔頂部に到達する。したがって、外
塔の内面が冷却水の付着によって濡れることがなく、冷
却水とともに煤塵が付着して生じるダストトラブルを防
止できる。

【００１２】さらに、冷却水は、ガスを設定温度域まで
冷却するに要する水量を、複数の冷却水噴霧ノズルから
分散して噴霧するので、一つの冷却水噴霧ノズルにおけ
る単位時間内の噴霧水量が少なくなる。このため、冷却
水噴霧ノズルにおけるノズル穴を細かなものにして冷却
水を小さな粒子として噴霧することができるので、冷却
水の熱吸収効率を高めて低温度域においても冷却水の完
全蒸発を果たすことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１〜図２において、外塔１１
は内部の通気路１２が排ガス等の冷却対象をなすガス１
３の冷却空間をなしており、ガス１３が通気路１２を旋
回しながら上昇流となって流通する。外塔１１は塔頂部
が後段のバグフィルタ（図示せず）に連通しており、塔
底部にローダーバルブ１４が設けてある。

【００１４】外塔１１の下側内部には内塔１５が同心状
に配置してあり、内塔１５と外塔１１の間に環状の間隙
１６が設けてある。内塔１５の上端側は上方に向けて広
く拡径するガイド部１７が設けてあり、ガイド部１７の
上端縁が外塔１１の内周面に接合して間隙１６の上端側
を閉塞しており、間隙１６の下端は開放口を形成してい
る。外塔１１にはガス１３を導入するためのガス供給管
１８が接続しており、ガス供給管１８は外塔１１と内塔
１５の間の間隙１６に連通し、塔壁の接線方向に向けて
ガス供給口が１８ａが開口している。

【００１５】内塔１５の最上位の内部には複数の冷却水
噴霧ノズル１９が外塔１１および内塔１５を貫通して突
出しており、各冷却水噴霧ノズル１９は内塔１５の周方
向に沿って等間隔で設けてある。各冷却水噴霧ノズル１
９のノズル口部２０は内塔１５の内面から３００mmほど
離れた壁面付近に位置し、冷却水２１の噴霧方向が水平
に対して約６０°の仰角を持つように斜め上方を向いて
おり、ノズル口部２０には複数の細かなノズル穴が設け
てある。

【００１６】以下、上記した構成における作用を説明す
る。冷却対象として２００〜３００℃の低温のガス１３
を供給管１８を通して供給する。ガス１３は、ガス供給
口１８ａから外塔１１と内塔１５の間の間隙１６に接線
方向に向けて噴出し、外塔１１の内周面に沿って旋回し
ながら間隙１６を下端の開放口に向けて下降流となって
流れる。開放口に達したガス流は内塔１５の下端開口か
ら内塔１５の内部に流入して上方に転じ、内塔１５の内
周面に沿って旋回しながら上昇流となって流れ、内塔１
５の上端開口から外塔１１の通気路１２に旋回しながら
流入する。

【００１７】このとき、内塔１５の上端開口付近におい
て外塔１１の内径に比べて小さく旋回しているガス流の
外層に対し、複数の冷却水噴霧ノズル１９のノズル口部
２０から上方に向けて冷却水２１を噴霧する。冷却水２
１の粒子は、ガス１３の旋回流による拡散作用を受けて
微細粒子となってガス流中に広範囲に拡散し、微細粒子
はガス流と共に外塔１１の通気路１２を塔頂部に向けて
上昇する。この間に冷却水２１の微細粒子は、ガス１３
から潜熱として熱量を奪って蒸発し、ガス１３を設定温
度域（１４０〜１７０℃）にまで冷却する。

【００１８】一方で、ガス流の外層に対して噴霧した冷
却水１３の粒子は、外層のガス流に負荷となって作用
し、ガス流の外層における旋回力を減じるので、外塔１
１の通気路１２におけるガス流の流れは、外層における
旋回力が弱く、塔中心側の内層における上昇力が強いも
のとなる。ラグランジェの方程式に従えば、冷却水２１
を噴霧する地点が旋回流の外側であるほど、冷却水２１
の粒子はガス流から旋回力を奪う。

【００１９】このために、ガス流が外塔１１の通気路１
２を上昇する間に、冷却水２１の微細粒子は、前半にお
いて幾分旋回し、旋回径を広げながらも外塔１１の中心
側を上昇し、後半においては旋回力を失って直上し、外
塔１１の内面に達することなく塔頂部に到達する。した
がって、外塔１１の内面が冷却水２１の付着によって濡
れることがなく、冷却水２１とともに煤塵が付着して生
じるダストトラブルを防止できる。

【００２０】さらに、冷却水２１は、ガス１３を設定温
度域まで冷却するに要する水量を、複数の冷却水噴霧ノ
ズル１９の各ノズル口部２０から分散して均等に噴霧す
るので、一つの冷却水噴霧ノズル１９における単位時間
内の噴霧水量が少なくなる。このため、冷却水噴霧ノズ
ル１９のノズル口部２０におけるノズル穴の数を多くす
るとともに径を小さく形成し、冷却水２１を小さな粒子
として噴霧することができ、冷却水２１の総表面積が大
きくなることにより、熱吸収効率を高めて低温度域にお
いても冷却水２１の完全蒸発を果たすことができる。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、内塔
の上端開口付近において、旋回するガス流の外層に対し
て冷却水を複数の冷却水噴霧ノズルから噴霧することに
より、ガス流の外層における旋回力を減じ、外層におけ
る旋回力を弱め、塔中心側の内層における上昇力の強い
ガス流を形成することができ、このガス流により冷却水
の微細粒子が外塔の内面に付着することを防止でき、冷
却水とともに煤塵が塔壁に付着して生じるダストトラブ
ルを防止できる。

【００２２】必要水量の冷却水を複数の冷却水噴霧ノズ
ルから分散して噴霧することにより、一つの冷却水噴霧
ノズルにおける噴霧水量を減じ、冷却水を小さな粒子と
して噴霧することができるので、冷却水の熱吸収効率を
高めて低温度域においても冷却水の完全蒸発を果たすこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における低温域ガス減温
塔を示す模式図である。

【図２】同実施の形態における低温域ガス減温塔の断面
を示す模式図である。

【図３】従来の焼却施設の構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１１ 外塔 １２ 通気路 １３ ガス １５ 内塔 １８ ガス供給管 １８ａ ガス供給口 １９ 冷却水噴霧ノズル ２０ ノズル口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−53351（ＪＰ，Ａ) 特公 昭41−5997（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23J 15/00 - 15/08 B01D 53/34 F28C 3/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部の通気路が冷却対象のガスの冷却空
   間をなし、前記ガスが通気路を旋回しながら上昇流とな
   って流通する外塔を設け、外塔の下側内部に内塔を同心
   状に配置するとともに、内塔と外塔の間に形成する環状
   の間隙の上端側を閉塞し、外塔と内塔の間に塔壁の接線
   方向に向けて開口するガス供給口を形成し、内塔の上側
   内部に突出して配置する複数の冷却水噴霧ノズルを内塔
   の周方向に沿って等間隔で設け、冷却水噴霧ノズルのノ
   ズル口を内塔の壁面付近に設けたことを特徴とする低温
   域ガス減温塔。