JP3820093B2 - ごみ焼却施設及び排ガス冷却方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ごみを焼却するごみ焼却施設、及びごみを焼却するとき発生した排ガスを冷却する排ガス冷却方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、各地にごみ焼却施設が設置されており、これらのごみ焼却施設では、一般に、高温（例えば９００℃〜９５０℃程度）でごみが焼却される。この焼却の際には、灰塵が含まれている高温の排ガスが発生する。しかし、この排ガスは、後工程での排ガス処理（大気汚染物質の除去処理等）の容易化およびダイオキシン類の低減化のために減温塔内で冷却される。
【０００３】
排ガスを冷却する技術の一つとして、霧状の冷却水を排ガスに直接に噴射する技術が知られている。この技術によれば、高温の排ガスに噴射された冷却水は排ガスから熱を奪ってこの排ガスを冷却する。冷却水を構成する多数の水滴それぞれは、排ガスからの熱によってその表面から水分が蒸発して小さくなりながら、完全に蒸発して消滅する。
【０００４】
ところで、噴射された冷却水は、噴射の勢いで排ガス中を進行する。この進行の途中で、上述したように、冷却水は蒸発して消滅するが、冷却水は進行している間に排ガス中の灰などに吸収される。冷却水を吸収した灰（湿灰）は、周囲の壁などに付着することが多い。この付着量が非常に多くなると、湿灰が排ガスの通路を閉塞するトラブルが発生することもある。
【０００５】
このように湿灰が壁などに多量に付着した場合、付着した湿灰を除去する除去作業が必要となる。除去作業のためには、ごみ焼却施設の操業が一時的に停止され、また、除去作業の費用もかかる。
【０００６】
そこで、噴射された冷却水の水滴をできるだけ微細化して冷却水を早期に完全に蒸発させるために、冷却水と共に加圧空気（アトマイジング空気）を噴射して噴射された冷却液を微細化（微粒化）する技術が提案されている。この技術では、噴射された加圧空気は直ちに膨張して水滴同士の合体等を防止する作用と、噴射された水滴を細粒化する作用とを有する。このため、水滴は排ガス中で早期に消滅する。従って、排ガスを冷却するための減温塔に水滴が滞留する時間は短いので、発生する湿灰の量は、加圧空気を噴射せずに冷却水のみを噴射する技術よりも減少する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、冷却水と共に加圧空気を噴射する技術であっても、排ガス通路の周囲の壁などに湿灰が付着して、排ガスの通路が塞がれるトラブルが発生することもある。このため、水滴の滞留時間をさらに短縮する技術が求められる。
【０００８】
ところで、冷却水や加圧空気を噴出するノズルでは、低温（例えば１６０℃以下の温度）で腐食が速やかに進行し易い。図１２に、管壁温度と腐食速度の関係を示す。図１２のグラフは、Ｖｏｎ．Ｋ．Ｆｕｂｌｅｒ，Ｈ．Ｌｅｉｂｕｎｄ，Ｈ．Ｓｐｕｈｎ：ＭＩＴＴＥＬＵＮＧＥＮ ＤＥＲ ＶＧＢ ４８ ＨｅｆｔＡｐｒｉｌ １９６８．「Ｋｏｒｒｏｓｉｏｎｅｎ ｕｎ Ｍｕｌｌ Ｖｅｒｂｒｅｎｎｕｎｇｓ Ｋｅｓｓｅｌｎ」から引用したものである。この図から、上記した減温塔の鉄皮の温度が露点温度（約１６０℃）以下のときは、腐食速度が急速に速くなることが分かる。この温度領域での腐食は低温腐食と呼ばれており、ノズルが早期に劣化する原因となる。従って、上記のように常温で冷却水を噴射した場合、ノズルが低温腐食し易い。
【０００９】
そこで、従来は、非腐食性ガス（例えば、腐食性ガスを含まない空気）でノズルの周囲を覆ってノズルの低温腐食を防止している。しかし、この技術では、ノズルの周囲を完全に非腐食性ガスで覆う構造にすることが難しく、ノズルが部分的に低温腐食することは免れない。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑み、湿灰に起因するトラブルを防止すると共に低温腐食も防止したごみ焼却施設及び排ガス冷却方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明のごみ焼却施設は、ごみを焼却することにより発生した排ガスに冷却液を噴射する冷却液噴射手段を備えたごみ焼却施設において、
（１）前記冷却液噴射手段から冷却液を噴射するに先立って該冷却液を加熱する冷却液加熱手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、上記のごみ焼却施設は、
（２）前記冷却液が所定温度になるように制御する冷却液温度制御装置を備えてもよい。
【００１３】
また、上記のごみ焼却施設は、
（３）噴射された冷却液を微細化するアトマイジング空気を噴射するアトマイジング空気噴射手段と、
（４）該アトマイジング空気噴射手段からアトマイジング空気を噴射するに先立って該アトマイジング空気を加熱するアトマイジング空気加熱手段とを備えてもよい。
【００１４】
さらに、
（５）前記冷却液加熱手段に代えて、前記アトマイジング空気加熱手段を備えてもよい。
【００１５】
さらにまた、
（６）前記冷却液加熱手段は、前記排ガスの熱によって前記冷却液を加熱するものであってもよい。
【００１６】
さらにまた、
（７）前記アトマイジング空気加熱手段は、前記排ガスの熱によって前記アトマイジング空気を加熱するものであってもよい。
【００１７】
さらにまた、上記のごみ焼却施設は、
（８）前記アトマイジング空気が所定温度になるように制御する空気温度制御装置を備えてもよい。
【００１８】
また、上記目的を達成するための本発明の排ガス冷却方法は、ごみを焼却することにより発生した排ガスに冷却液を噴射してこの排ガスを冷却する排ガス冷却方法において、
（９）前記冷却液を噴射するに先立って該冷却液を加熱することを特徴とするものである。
【００１９】
さらに、
（１０）前記冷却液を加熱する際に、８０℃以上９９℃以下の範囲内の温度に該冷却液を加熱してもよい。
【００２０】
さらにまた、
（１１）前記冷却液を加熱する際に、９５℃以上９９℃以下の範囲内の温度に該冷却液を加熱してもよい。
【００２１】
さらにまた、
（１２）前記冷却液を噴射する際に、噴射された冷却液を微細化する空気も噴射してもよい。
【００２２】
さらにまた、
（１３）前記空気を噴射する際に、該空気を加熱した後に噴射してもよい。
【００２３】
さらにまた、
（１４）前記冷却液を加熱せずに、噴射する前記空気のみを加熱してもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、本発明のごみ焼却施設の一実施形態を説明する。
【００２５】
図１は、ごみ焼却施設の一例を示す模式図である。
【００２６】
ごみ焼却施設１０には、ごみを焼却するごみ焼却炉１２が備えられている。このごみ焼却炉１２に隣接して廃熱ボイラ１４が設置されている。ごみ焼却炉１２では、ごみを焼却するときに高温の燃焼ガスが発生する。発生した燃焼ガスは廃熱ボイラ１４に導かれる。この廃熱ボイラ１４では、燃焼ガスで水を加熱して蒸気を発生させる。
【００２７】
廃熱ボイラ１４に隣接して、燃焼ガス（排ガス）を冷却する減温塔３０が設置されている。減温塔３０では、廃熱ボイラ１４を通過した排ガスが冷却される。ごみ焼却施設１０では減温塔３０における冷却技術に特徴があり、この点については後述する。
【００２８】
減温塔３０に隣接して、減温塔３０を通過した排ガスから塵などを集める集塵機１６が設置されている。また、集塵機１６の近くには、集塵機１６から燃焼ガスを吸引して排出する誘引送風機１８が設置されている。誘引送風機１８に隣接して煙突２０が設置されている。誘引送風機１８によって集塵機１６から吸引された排ガスは煙突２０を通って大気に放出される。
【００２９】
図２及び図３を参照して、上記した減温塔３０と従来の減温塔５０とを比較しながら説明する。
【００３０】
図２は、本発明のごみ焼却施設に備えられた減温塔を示す模式図である。図３は、従来の減温塔を示す模式図である。
【００３１】
先ず、減温塔３０と減温塔５０が共通して備えている機器を説明する。
【００３２】
減温塔３０と減温塔５０は、これらの内部に冷却水（本発明にいう冷却液の一例である）を噴射するためのノズル（いわゆる一流体ノズル）３２，５２が取り付けられている。図２及び図３では、一つのノズルだけが示されているが、一般には、複数のノズルが取り付けられる。これらのノズル３２，５２の構造は同一である。なお、腐食防止などのために冷却水に薬液を混ぜた冷却液を噴射してもよい。
【００３３】
また、減温塔３０と減温塔５０の近くにはそれぞれ、ノズル３２，５２から噴射される冷却水用の水槽３４，５４が設置されている。水槽３４，５４の近くにはそれぞれ、水槽３４，５４から冷却水を吸い上げてノズルから噴射させる噴射水ポンプ３６，５６が設置されている。
【００３４】
上記したノズル３２，５２からは冷却水の一部が戻る構造になっている。この一部の冷却水は配管３７，５７を通って温度調節弁３８，５８を経て水槽３４，５４に戻される。なお、温度調節弁３８，５８には、制御器３９，５９が接続されている。制御器３９，５９は、減温塔３０，５０から排出された排ガスの温度に基づいて温度調節弁３８，５８の開閉の程度（開閉度）を調節する。例えば、減温塔３０，５０から排出された排ガスの温度が設定温度よりも高くなったときは、温度調節弁３８，５８をやや閉じて冷却水の戻る量を少なくし、ノズル３２，５２から噴射される冷却水の量を多くする。これにより、排ガスの温度が一定に保たれる。
【００３５】
上記した減温塔３０と減温塔５０の相違点を説明する。
【００３６】
減温塔３０には、噴射水ポンプ３６から出た冷却水を加熱する熱交換器４０が設置されている。熱交換器４０には、冷却水の温度を制御するための冷却水温度調節弁４２が接続されている。この冷却水温度調節弁４２の開閉度は、熱交換器４０から出た後の冷却水の温度に基づいて冷却水温度制御器４４によって調節される。熱交換器４０には、例えば廃熱ボイラ１４（図１参照）から高温の蒸気が供給され、この蒸気によって冷却水が加熱される。このような熱交換器４０、冷却水温度調節弁４２、及び冷却水温度制御器４４は、従来の減温塔５０には設置されていない。なお、冷却水温度調節弁４２と冷却水温度制御器４４によって、本発明にいう冷却液温度制御装置の一例が構成される。
【００３７】
また、減温塔３０では、熱交換器４０によって８０℃以上９９℃以下の範囲内の温度に加熱された冷却水がノズル３２から噴射される。即ち、冷却水はノズルから噴射されるに先立って加熱される。冷却水を加熱する温度は、減温塔３０の運転圧力における沸点近傍の温度（９５℃以上９９℃以下の範囲内の温度）であることが好ましい。
【００３８】
減温塔３０と減温塔５０では、上述したように、ノズル３２，５２から噴射される冷却水の温度が相違する。この温度の相違に起因してノズル３２，５２から噴射された後の冷却水の挙動が相違してくる。この相違を、図４及び図５を参照して説明する。
【００３９】
図４は、本発明のごみ焼却施設が有する減温塔の内部に噴射された冷却水の挙動を示す模式図である。図５は、従来の減温塔の内部に噴射された冷却水の挙動を示す模式図である。
【００４０】
図４に示すように、減温塔３０では、加熱された冷却水がノズル３２から噴射される。ノズル３２から噴射された冷却水は多数の水滴粒子の集合体であり、各水滴粒子は、例えば９５℃以上９９℃以下の範囲内の温度（水滴粒子の沸点に近い温度）に加熱されている。また、冷却水はノズル３２から高速で噴射され、ノズル３２から所定距離（比較的短い距離）までの第Ｉゾーンにおいては、冷却水の存在する領域は動圧分だけ負圧になっている。このため、第Ｉゾーンでは、ノズル３２から噴射された冷却水にその周辺の排ガスが誘引される（引き込まれる）。
【００４１】
上記のように第Ｉゾーンにおいては排ガスが誘引されるので、冷却水を構成する各水滴粒子に排ガスの熱が伝達される。このようにして、その沸点に近い温度まで既に加熱されている各水滴粒子が更に加熱されるので、各水滴粒子が早期に蒸発し始める（気化し始める）。
【００４２】
排ガスは、冷却水によって冷却されると共に各水滴粒子が気化する際の潜熱によっても冷却される。この状態で各水滴粒子はノズル３２の前方に進行して、第Ｉゾーンに隣接する第ＩＩゾーンでは各水滴粒子が完全に蒸発する。このように、各水滴粒子は早期に蒸発して消滅するので、排ガス中に存在する灰（飛灰）が水滴粒子を吸収しにくく、湿灰も発生しにくい。従って、湿灰が排ガスの通路などに堆積しにくい。また、冷却水が加熱されているのでノズル３２などが低温腐食することが防止される。
【００４３】
一方、図５に示す減温塔５０では、常温の冷却水がノズル５２から噴射される。ノズル５２から噴射された冷却水は多数の水滴粒子の集合体である。冷却水はノズル５２から高速で噴射されて、ノズル５２から所定距離までの第Ｉゾーンにおいては、冷却水の存在する領域は動圧分だけ負圧になっている。このため、第Ｉゾーンでは、ノズル５２から噴射された冷却水にその周辺の排ガスが誘引される。
【００４４】
冷却水はノズル５２の前方に更に進行し、第ＩＩゾーンでは、排ガスが多数の水滴粒子の中で拡散する。この状態で排ガスと多数の水滴粒子はノズル５２の前方に更に進行し、第ＩＩＩゾーンにおいて、排ガスの熱が各水滴粒子に伝達される。これにより、各水滴粒子はその表面から蒸発すると共に排ガスが冷却される。
【００４５】
この状態で排ガスと多数の水滴粒子はノズル５２の更に前方に進行し、第ＩＶゾーンにおいて、多数の水滴粒子によって排ガスが本格的に冷却されると共に多数の水滴粒子は加熱される。この加熱に伴って各水滴粒子はその表面からさらに蒸発して粒子径が小さくなり、完全に蒸発して消滅する。なお、ノズル５２からこの完全に蒸発するまでの空間では、冷却水が多数の水滴粒子として存在するので、冷却水は肉眼でも白色のものとして観測される。
【００４６】
上記したように、ノズル５２から噴射された冷却水は常温であるので、ノズル５２から遠く離れた第ＩＶゾーンにおいて完全に蒸発して消滅する。即ち、各水滴粒子はノズル５２から遠く離れた位置まで飛散し、その後に蒸発して消滅する。このため、排ガス中に存在する灰（飛灰）が水滴粒子を吸収し易く、湿灰が発生し易い。従って、湿灰が排ガスの通路などに堆積し易い。また、冷却水が常温であるのでノズル５２などが低温腐食し易い。
【００４７】
上記した例では、ノズル３２，５２として一流体ノズル（冷却液だけを噴射するノズル）を用いた例を説明した。次に、冷却液と共にアトマイジング空気を噴射する二流体ノズルの例を、図６及び図７を参照して説明する。
【００４８】
図６は、本発明のごみ焼却施設に備えられた減温塔に二流体ノズルが取り付けられた例を示す模式図である。図７は、従来の減温塔に二流体ノズルが取り付けられた例を示す模式図である。これらの図では、図２と図３に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。
【００４９】
先ず、減温塔３０と減温塔５０が共通して備えている機器を説明する。
【００５０】
減温塔３０と減温塔５０は、これらの内部に冷却水（本発明にいう冷却液の一例である）を噴射するためのノズル（いわゆる二流体ノズル）６２，８２が取り付けられている。図６と図７では、一つのノズルだけが示されているが、一般には、複数のノズルが取り付けられる。これらのノズル６２，８２の構造は同一である。
【００５１】
また、減温塔３０と減温塔５０にはそれぞれ、水槽３４，５４や噴射水ポンプ３６，５６が設置されている。これらの装置は、図２，図３に示すものと同様のものである。また、減温塔３０には、熱交換器４０を出てノズル６２に向かう冷却水の量を調節する調節弁６４が取り付けられている。この調節弁６４には、調節弁６４の開閉度を調節する制御器６６が接続されている。制御器６６は、減温塔３０から排出された排ガスの温度に基づいて調節弁６４の開閉の程度を調節する。
【００５２】
また、ノズル６２，８２からは冷却水が噴射されるだけでなく、噴射された冷却水を微細化（微粒化）するアトマイジング空気も噴射される。アトマイジング空気をノズル６２，８２から噴射するために、ノズル６２，８２には空気圧縮器６８，８８（圧縮空気源）が接続されている。
【００５３】
上記した減温塔３０と減温塔５０の相違点を説明する。
【００５４】
減温塔３０には、上記した熱交換器４０や冷却水温度調節弁４２などが取り付けられているが、上述したように、このような装置は減温塔５０には取り付けられていない。また、減温塔３０では、空気圧縮器６８から出た後の圧縮空気（アトマイジング空気）を熱交換器７０（本発明にいう空気加熱手段の一例である）で加熱する。従って、加熱されたアトマイジング空気がノズル６２から減温塔３０の内部に冷却液と共に噴射される。即ち、アトマイジング空気はノズル６２から噴射されるに先立って加熱されることとなる。なお、減温塔３０の二流体ノズルでは、アトマイジング空気を加熱せずに使用する場合もある。
【００５５】
アトマイジング空気は、熱交換器７０によって例えば２００℃以上３００℃以下の範囲内の温度に加熱される。熱交換器７０には、例えば排ガスボイラ１４（図１参照）から高温の蒸気が供給される。アトマイジング空気の温度を調節するに当たっては、熱交換器７０を出た後のアトマイジング空気の温度に基づいて空気温度制御器７２が温度調節弁７４の開閉度を調節する。これにより、熱交換器７０に供給される高温の蒸気の量が調節されてアトマイジング空気の温度が制御される。なお、上記した熱交換器４０，７０に代えて、蒸気以外の熱源を利用したヒータなどを設置してもよい。
【００５６】
減温塔３０と減温塔５０では、上述したように、ノズル６２，８２から噴射される冷却水及びアトマイジング空気の温度が相違する。この温度の相違に起因してノズル６２，８２から噴射された後の冷却水の挙動が相違してくる。この相違を、図８及び図９を参照して説明する。
【００５７】
図８は、本発明のごみ焼却施設が有する減温塔の内部に噴射された冷却水とアトマイジング空気の挙動を示す模式図である。図９は、従来の減温塔の内部に噴射された冷却水とアトマイジング空気の挙動を示す模式図である。
【００５８】
図８に示すように、減温塔３０では、加熱された冷却水と加熱されたアトマイジング空気がノズル６２から噴射される。ノズル６２から噴射された冷却水は多数の水滴粒子の集合体であり、各水滴粒子は、例えば９５℃以上９９℃以下の範囲内の温度（減温塔３０内における水滴粒子の沸点に近い温度）に加熱されている。また、ノズル６２からはアトマイジング空気も噴射される。噴射されたアトマイジング空気は噴射直後に膨張する。これにより、噴射された多数の水滴粒子が微細化される。
【００５９】
冷却水はノズル６２から高速で噴射され、ノズル６２から所定距離（比較的短い距離）までの第Ｉゾーンにおいては、冷却水と空気の存在する領域は動圧分だけ負圧になっている。このため、第Ｉゾーンでは、ノズル６２から噴射された冷却水と空気に排ガスが誘引される。
【００６０】
上記のように第Ｉゾーンにおいては、排ガスが誘引されるので、冷却水を構成する各水滴粒子に排ガスの熱が伝達されると共に、アトマイジング空気の膨張によって各水滴粒子が微細化される。このようにして、その沸点に近い温度まで既に加熱されている各水滴粒子が更に加熱されると共に、アトマイジング空気の膨張によって各水滴粒子が微細化されるので、各水滴粒子が早期に蒸発し始める（気化し始める）。
【００６１】
排ガスは、冷却水によって冷却されると共に各水滴粒子が気化する際の潜熱によっても冷却される。この状態で各水滴粒子はノズル６２の前方に進行して、第Ｉゾーンに隣接する第ＩＩゾーンでは各水滴粒子が完全に蒸発して消滅する。このように、各水滴粒子は早期に蒸発して消滅するので、排ガス中に存在する灰（飛灰）が水滴粒子を吸収しにくく、湿灰も発生しにくい。従って、湿灰が排ガスの通路などに堆積しにくい。また、冷却水及びアトマイジング空気が加熱されているので、ノズル６２などが低温腐食することが防止される。
【００６２】
一方、図９に示すように、減温塔５０では、常温の冷却水とアトマイジング空気がノズル８２から噴射される。ノズル８２から噴射された冷却水は多数の水滴粒子の集合体である。冷却水とアトマイジング空気はノズル８２から高速で噴射されて、ノズル８２から所定距離までの第Ｉゾーンにおいては、冷却水とアトマイジング空気（既に膨張している）の存在する領域は動圧分だけ負圧になっている。このため、第Ｉゾーンでは、ノズル８２から噴射された冷却水とアトマイジング空気に排ガスが誘引される。
【００６３】
冷却水とアトマイジング空気はノズル８２の前方に更に進行し、第ＩＩゾーンでは、排ガスが多数の水滴粒子の中で拡散する。この状態で排ガスと多数の水滴粒子はノズル８２の前方に更に進行し、第ＩＩＩゾーンにおいて、排ガスの熱が各水滴粒子に伝達され、各水滴粒子が加熱されると共に排ガスが冷却される。
【００６４】
この状態で排ガスと多数の水滴粒子はノズル８２の前方に更に進行し、第ＩＶゾーンにおいて、多数の水滴粒子によって排ガスが本格的に冷却されると共に多数の水滴粒子が加熱される。この加熱に伴って各水滴粒子はその表面からさらに蒸発して粒子径が小さくなり、完全に蒸発して消滅する。なお、ノズル８２からこの完全に蒸発するまでの空間では、冷却水が多数の水滴粒子として存在するので、冷却水は肉眼でも白色のものとして観測される。
【００６５】
上記したように、ノズル８２から噴射された冷却水は常温であるので、ノズル８２から遠く離れた第ＩＶゾーンにおいて完全に蒸発して消滅する。即ち、各水滴粒子はノズル８２から遠く離れた位置まで飛散し、その後に蒸発して消滅する。このため、排ガス中に存在する灰が水滴粒子を吸収し易く、湿灰が発生し易い。従って、湿灰が排ガスの通路などに堆積し易い。また、冷却水及びアトマイジング空気が常温であるので、ノズル８２などが低温腐食し易い。
【００６６】
図１０を参照して、二流体ノズルが取り付けられた減温塔の他の例を説明する。
【００６７】
図１０は、二流体ノズルが取り付けられた減温塔の他の例を示す模式図である。この図では、図６に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。
【００６８】
図６に示す減温塔３０では、噴射水ポンプ３６を出た冷却水を熱交換器７０で加熱したが、図１０に示す減温塔９０では、水槽３４に貯えられている冷却水を熱交換器９２で加熱する。水槽３４には、配管９４を通して常温の水が供給される。水槽３４に設置された熱交換器９２には、例えば廃熱ボイラ１４（図１参照）から高温の蒸気が供給される。この蒸気によって水槽３４内の冷却水が加熱される。この熱交換器９２に接続された配管９６には温度調節弁９８が取り付けられている。温度調節弁９８には、この温度調節弁９８の開閉度を調節する冷却水温度制御器１００が接続されている。温度調節弁９８と冷却水温度制御器１００によって、本発明にいう冷却液温度制御装置の一例が構成されている。
【００６９】
冷却水温度制御器１００は、水槽３４内の冷却水の温度に基づいて温度調節弁９８の開閉度を調節する。これにより、水槽３４内の冷却水は所定温度に加熱される。加熱された冷却水は噴射水ポンプ３６によって複数のノズル６２（図１０では２つのノズルを示す）から噴射される。なお、熱交換器９２を通った蒸気からは配管１０２を通してドレンが集められる。
【００７０】
ところで、減温塔９０の内壁面は排ガスが直接に接触する部分であり、この内壁面にはキャスタ（耐火物）１０４が貼られている。このキャスタ１０４の外周面は鉄板１０６で覆われている。鉄板１０６の外周面には、保温材１０８が貼り付けられている。減温塔９０では、鉄板１０６と保温材１０８の間にパイプ１１０が巻き付けられている。
【００７１】
パイプ１１０には空気ブロワ１１２から常温のアトマイジング空気が送り込まれる。パイプ１１０に送り込まれたアトマイジング空気は減温塔９０で加熱されてノズル６２に送られる。従って、ノズル６２から噴射されるアトマイジング空気は、この噴射に先立って加熱されることとなる。この場合の加熱温度は鉄板１０６や保温材１０８などの温度に依存するが、１００℃を超える温度となる。ここでは、減温塔９０やパイプ１１０が、本発明にいう空気加熱手段の一例である。
【００７２】
上記した図１０で示すように冷却水とアトマイジング空気を加熱してノズル６２から噴射することにより、図６に示す減温塔３０と同様の効果を奏する。
【００７３】
図１１を参照して、二流体ノズルが取り付けられた更に他の減温塔の例を説明する。
【００７４】
図１１は、二流体ノズルが取り付けられた減温塔の更に他の例を示す模式図である。この図では、図１０に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。
【００７５】
図１０に示す減温塔９０では、鉄板１０６と保温材１０８の間にパイプ１１０を巻き付けたが、図１１に示す減温塔１２０では、キャスタ１０４と鉄板１０６の間にパイプ１２２を巻き付けた点に特徴がある。このように鉄板１０６の内周面にパイプ１２２を巻き付け、このパイプ１２２に空気ブロワ１１２から常温のアトマイジング空気を送り込むことにより、アトマイジング空気をいっそう高温に加熱できる。なお、図１０に示す減温塔９０と図１１に示す減温塔１２０とでは、パイプ１２２を除く他の構造は同一である。
【００７６】
上述したように加熱された冷却水やアトマイジング空気をノズルから噴射する場合と、加熱されずに常温のままの冷却水や空気をノズルから噴射する場合とでは、噴射ノズルから減温塔内に吹き込まれた霧状の冷却水粒子は、吹き込まれる際の温度の相違により挙動が異なり、減温塔内に液体として滞在する時間に差が生じ、その結果発生する湿灰の量に差が生じる。また、これら２つの場合では、排ガスが冷却される温度などにも差が生じる。このような各種の差を測定した試験例を、表１と表２を参照して説明する。
【００７７】
表１と表２では、試験１から試験５までの試験結果が示されている。試験１から試験３までは二流体ノズルを用いた場合であり、試験４，５は一流体ノズルを用いた場合である。
【００７８】
【表１】

【００７９】
【表２】

試験１では、排ガスを冷却する冷却水の温度を２０℃（常温）とし、アトマイジング空気の温度も２０℃とした従来の排ガス冷却方法である。
【００８０】
試験２では、排ガスを冷却する冷却水の温度を９８℃とし、アトマイジング空気の温度を１００℃とした。試験２の方法は本発明の排ガス冷却方法であり、冷却水及びアトマイジング空気双方が加熱された後に噴射された。
【００８１】
また、試験３では、排ガスを冷却する冷却水の温度を９８℃とし、アトマイジング空気の温度を２２０℃とした。試験３の方法は本発明の排ガス冷却方法であり、冷却水及びアトマイジング空気双方が加熱された後に噴射された。
【００８２】
上記した試験１から試験３までにおいては、表１に示すように、減温塔に入る排ガスの量を一定とした。減温塔入口ガス流量（Ｗｅｔ）は、排ガス中の水分をガス量中に含めた流量である。この減温塔入口ガス流量は、ＪＩＳ Ｚ ８８０８に規定されたピトー管法により、入口ダクトで測定された。
【００８３】
一方、減温塔入口ガス流量（Ｄｒｙ）は、排ガス中の水分をガス量中に含めない流量である。この減温塔入口ガス流量は、ＪＩＳ Ｚ ８８０８に規定された吸湿管法で水分測定し、Ｗｅｔの値から水分を差し引いて得られた。減温塔において、排ガスは２７１℃（減温塔の入口における温度）から１７０℃（減温塔の出口における温度）まで冷却された。
【００８４】
減温塔入口ガス温度は、ＪＩＳ Ｚ ８７０４に規定されたＫ型熱電対により、入口ダクトで測定された。一方、減温塔出口ガス温度は、ＪＩＳ Ｚ ８７０４に規定されたＫ型熱電対により、出口ダクトで測定された。また、噴射水温度は、デジタル温度計によって噴射水配管の温度を測定することにより得られた。アトマイジング空気温度は、デジタル温度計によって空気配管の温度を測定することにより得られた。
【００８５】
また、噴射水ノズル一本当たりの水量は、オリフィス流量計で総水量を計測し、この総水量から計算して得られた。アトマイジング空気量は、空気圧縮機の性能から計算して得られた。気水比は、計算から得られた。交換熱量は、入口及び出口におけるエンタルピーの差から計算して得られた。
【００８６】
表２において、噴霧水滴の径は、ノズル先端から３００ｍｍの位置で光学測定して得られた。また、完全蒸発までの所要時間は、計算により得られた。時間差間に進む距離は、計算により得られた。完全蒸発までの飛距離は、計算により得られた。
【００８７】
表２に示すように、試験２，３ではノズルから噴射される冷却水及びアトマイジング空気の温度が試験１の場合よりも高い。このため、噴射された冷却水の量は、試験２，３では試験１に比べて１４％〜１５％程度増えた。また、試験３では、アトマイジング空気の温度が２２０℃であり、この温度は、減温塔の出口における排ガスの温度よりも高い。このため、アトマイジング空気による交換熱量はマイナスの値を示したが、水噴霧による交換熱量に比べて微少であり、無視できる程度のものである。
【００８８】
試験４は、一流体ノズルを用い、排ガスを冷却する冷却水の温度を２０℃（常温）とした従来の排ガス冷却方法である。
【００８９】
試験５では、一流体ノズルを用い、排ガスを冷却する冷却水の温度を９８℃とした。試験５の方法は本発明の排ガス冷却方法であり、冷却水は加熱された後に噴射された。
【００９０】
試験４と試験５では、表１に示すように、減温塔に入る排ガスの量を一定とした。減温塔入口ガス流量（Ｗｅｔ）は、排ガス中の水分をガス量中に含めた流量である。一方、減温塔入口ガス流量（Ｄｒｙ）は、排ガス中の水分をガス量中に含めない流量である。減温塔において、排ガスは２７１℃（減温塔の入口における温度）から１７０℃（減温塔の出口における温度）まで冷却された。
【００９１】
試験５ではノズルから噴射される冷却水の温度が試験４の場合よりも高い。このため、噴射された冷却水の量は、試験５では試験４に比べて約１３．６％増えた。しかし、試験５では、噴射されて冷却水が完全に蒸発するまでの時間は、試験４の場合に比べて４．６％減少した。この減少の時間は数値的には僅差に見える。しかし、この時間の短縮による湿灰の発生を抑制する効果や、ノズルなどの低温腐食を防止する効果は大きい。
【００９２】
上記した試験１から試験５で判明したことは、二流体ノズルでは高温のアトマイジング空気を噴射できるので、二流体ノズルを用いた方が、一流体ノズルを用いるよりも、噴射された冷却水が完全に蒸発するまでの時間を短縮できる。従って、一流体ノズルを用いるよりも二流体ノズルを用いた方が、本発明による湿灰の発生を抑制する効果やノズルなどの低温腐食を防止する効果が高い。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のごみ焼却施設によれば、噴射された冷却液が加熱されているので、この冷却液が加熱されていないときに比べて冷却液は短時間で蒸発する。このため、排ガスに含まれている灰などが冷却液の水分を吸収しにくく、湿灰が発生しにくい。このため、排ガスが通過する領域に多量の湿灰が堆積したりこの領域が湿灰で閉塞したりすることが防止される。また、噴射された冷却液が加熱されているので、この冷却液を噴射するノズルなどの低温腐食を防止できる。
【００９４】
ここで、上記冷却液加熱手段は、上記冷却液に熱を与えてこの冷却液を加熱する熱交換器である場合は、簡易な構成の加熱手段が得られる。
【００９５】
さらに、上記冷却液が所定温度になるように制御する冷却液温度制御装置を備えた場合は、湿灰の発生を最小限に抑えられる温度になるように冷却液を加熱できるので、湿灰の発生を最小限に抑えられる。
【００９６】
また、本発明のごみ焼却施設によれば、加熱された冷却液とこの冷却液を微細化する空気（アトマイジング空気）を同時に噴射するので、冷却液は更に短時間で蒸発する。このため、排ガスに含まれている灰などが冷却液の水分を吸収しにくく、湿灰が非常に発生しにくい。このため、排ガスが通過する領域に多量の湿灰が堆積したりこの領域が湿灰で閉塞したりすることがいっそう確実に防止される。また、噴射された冷却液が加熱されているので、この冷却液を噴射するノズルなどの低温腐食を防止できる。
【００９７】
ここで、上記冷却液加熱手段に代えて、上記空気を噴射するに先立ってこの空気を加熱する空気加熱手段を備えた場合は、加熱された空気が、噴射された冷却液を加熱するので、上記と同様に、湿灰が非常に発生しにくい。また、上記と同様に、ノズルなどの低温腐食を防止できる。
【００９８】
また、ごみ焼却施設が、上記空気を噴射するに先立ってこの空気を加熱する空気加熱手段を備えた場合は、冷却液及び空気双方が加熱されて噴射されるので、冷却液は更に短時間で蒸発する。このため、排ガスに含まれている灰などが冷却液の水分を吸収しにくく、湿灰が極めて発生しにくい。このため、排ガスが通過する領域に多量の湿灰が堆積したりこの領域が湿灰で閉塞したりすることがいっそう確実に防止される。また、噴射された冷却液と空気が加熱されているので、この冷却液を噴射するノズルなどの低温腐食を防止できる。
【００９９】
さらに、上記冷却液加熱手段は、上記冷却液に熱を与えてこの冷却液を加熱する熱交換器であり、上記空気加熱手段は、上記空気に熱を与えてこの空気を加熱する熱交換器である場合は、簡易な構成の冷却液加熱手段及び空気加熱手段が得られる。
【０１００】
さらにまた、上記空気加熱手段は、上記排ガスの熱によって上記空気を加熱するものである場合は、低コストの空気加熱手段が得られる。
【０１０１】
さらにまた、ごみ焼却施設は、上記冷却液が所定温度になるように制御する冷却液温度制御装置を備えた場合は、湿灰の発生を最小限に抑えられる温度になるように冷却液を加熱できるので、湿灰の発生を最小限に抑えられる。
【０１０２】
さらにまた、ごみ焼却施設は、上記空気が所定温度になるように制御する空気温度制御装置を備えた場合は、湿灰の発生を最小限に抑えられる温度になるように空気を加熱できるので、湿灰の発生を最小限に抑えられる。
【０１０３】
また、本発明の排ガス冷却方法によれば、加熱された冷却液を噴射するので、冷却液が加熱されていないときに比べて冷却液は短時間で蒸発する。このため、排ガスに含まれている灰などが冷却液の水分を吸収しにくく、湿灰が発生しにくい。このため、排ガスが通過する領域に多量の湿灰が堆積したりこの領域が湿灰で閉塞したりすることが防止される。また、噴射された冷却液が加熱されているので、この冷却液を噴射するノズルなどの低温腐食を防止できる。
【０１０４】
ここで、上記冷却液を加熱する際に、８０℃以上９９℃以下の範囲内の温度にこの冷却液を加熱する場合は、冷却液が高温に加熱されるので、冷却液がいっそう短時間で蒸発する。また、低温腐食をいっそう確実に防止できる。
【０１０５】
また、上記冷却液を加熱する際に、９５℃以上９９℃以下の範囲内の温度にこの冷却液を加熱する場合は、冷却液が高温に加熱されるので、冷却液がいっそう短時間で蒸発する。また、低温腐食をいっそう確実に防止できる。
【０１０６】
さらに、上記冷却液を噴射する際に、噴射された冷却液を微細化する空気も噴射する場合は、噴射された空気によって冷却液が微細化されるので、冷却液がさらにいっそう短時間で蒸発する。
【０１０７】
さらにまた、上記空気を噴射する際に、この空気を加熱した後に噴射する場合は、空気も加熱されるので、湿灰がいっそう発生しにくい。また、ノズル等の低温腐食もいっそう確実に防止される。
【０１０８】
さらにまた、上記冷却液を加熱せずに、噴射する上記空気のみを加熱する場合は、上記と同様に、湿灰が発生しにくく、また、ノズル等の低温腐食も確実に防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ごみ焼却施設の一例を示す模式図である。
【図２】本発明のごみ焼却施設に備えられた減温塔を示す模式図である。
【図３】従来の減温塔を示す模式図である。
【図４】本発明のごみ焼却施設が有する減温塔の内部に噴射された冷却水の挙動を示す模式図である。
【図５】従来の減温塔の内部に噴射された冷却水の挙動を示す模式図である。
【図６】本発明のごみ焼却施設に備えられた減温塔に二流体ノズルが取り付けられた例を示す模式図である。
【図７】従来の減温塔に二流体ノズルが取り付けられた例を示す模式図である。
【図８】本発明のごみ焼却施設が有する減温塔の内部に噴射された冷却水とアトマイジング空気の挙動を示す模式図である。
【図９】従来の減温塔の内部に噴射された冷却水とアトマイジング空気の挙動を示す模式図である。
【図１０】二流体ノズルが取り付けられた減温塔の他の例を示す模式図である。
【図１１】二流体ノズルが取り付けられた減温塔の更に他の例を示す模式図である。
【図１２】管壁温度と腐食速度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ ごみ焼却施設
３０，９０，１２０ 減温塔
３２，６２ ノズル
３４ 水槽
３６ 噴射水ポンプ
３８，６４ 温度調節弁
３９，６６ 制御器
４０，７０，９２ 熱交換器
４２，９８ 冷却水温度調節弁
４４，１００ 冷却水温度制御器
６８，１１２ 空気圧縮機（ブロワ）
７２ アトマイジング空気温度制御器
７４ 温度調節弁
１１０，１２２ パイプ

Claims (6)

1. ごみを焼却することにより発生した排ガスに冷却液を噴射する冷却液噴射手段を備えたごみ焼却施設において、
   前記冷却液噴射手段から冷却液を噴射するに先立って該冷却液を加熱する冷却液加熱手段と、
   前記冷却液噴射手段から噴射された冷却液を微細化するアトマイジング空気を噴射するアトマイジング空気噴射手段と、
   該アトマイジング空気噴射手段からアトマイジング空気を噴射するに先立って該アトマイジング空気を加熱するアトマイジング空気加熱手段とを備えたことを特徴とするごみ焼却施設。
2. 前記冷却液加熱手段及び前記アトマイジング空気加熱手段は、
   前記排ガスの熱によって前記冷却液及び前記アトマイジング空気を加熱するものであることを特徴とする請求項１に記載のごみ焼却施設。
3. ごみを焼却することにより発生した排ガスに冷却液を噴射してこの排ガスを冷却する排ガス冷却方法において、
   前記冷却液を噴射するに先立って該冷却液を、９５℃以上９９℃以下の範囲内の温度に加熱することを特徴とする排ガス冷却方法。
4. 前記冷却液を噴射する際に、
   噴射された冷却液を微細化する空気も噴射することを特徴とする請求項３に記載の排ガス冷却方法。
5. 前記空気を噴射する際に、
   該空気を加熱した後に噴射することを特徴とする請求項４に記載の排ガス冷却方法。
6. 前記冷却液を加熱せずに、噴射する前記空気のみを加熱することを特徴とする請求項５に記載の排ガス冷却方法。

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