JP3859425B2 - ダスト捕集型減温塔 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダスト捕集型減温塔に関し、排ガスを旋回させることで、少ない蒸発空間内で完全に水粒子の蒸発を完了させ、かつ塔壁への水やダストの付着、塔壁の腐食を未然に防止する旋回式排ガス減温塔に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ごみ焼却炉から排出する排ガスの処理においては、２００〜２８０℃の排ガスを排ガス減温塔に導いて水噴霧によって１５０〜２００℃に減温し、その後に除塵装置へ導いている。この排ガス減温塔には、例えば図７に示すような旋回式排ガス減温塔がある。図７において、塔本体をなす外塔１は上部の蒸発部２と下部の直胴状のガス導入部３と塔底部のテーパ状のホッパ部４からなり、ガス導入部３の内部には蒸発部２に連通する内塔５を同心状に配置している。
【０００３】
内塔５は内部に水噴霧ノズル６を有し、下端開口７がガス導入部３の所定高さに位置している。ガス導入部３の側部には焼却炉の排ガス排出系に連通する入口ダクト部８を接線方向に接続しており、蒸発部２の頂部には次系の除塵装置へ接続する出口ダクト部９を設け、ホッパ部４の塔底面にダスト排出口１０を設けている。
【０００４】
図８および図９に示すように、ダスト排出口１０はホッパ部４の下端周縁部から所定距離だけ内側に配置しており、図１０に示すように、ホッパ部４の内部にはダスト排出口１０へダストを掻き寄せるロータリースクレーパ１１を設けている。
【０００５】
上記した構成により、焼却炉の排ガス排出系から入口ダクト部８を通してガス導入部３に流入する排ガスは、内塔５の周囲を旋回しながらホッパ部４に降下し、下端開口７から内塔５に流入する。内塔５において水噴霧ノズル６から噴霧する冷却水を伴った排ガスは蒸発部２に流入し、冷却水の蒸発によって所定温度に減温されて出口ダクト９から次系に排出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来の構成においてはダストを意図的に捕集する技術的概念はないが、排ガス中のダストがガス導入部３およびホッパ部４において重力沈降また排ガスの旋回により分離されて塔底部に堆積する。ガス減温塔の塔底部に堆積するダストの堆積量が一定量以上となると減温塔の減温機能が損なわれることになる。このために、従来の構成においては、塔底部に堆積するダストをロータリースクレーパ１１の回転駆動により掻き寄せてダスト排出口１０から塔外部へ排出している。
【０００７】
しかし、上記した従来の構成においては、ダストをロータリースクレーパ１１により機械的に排出しているが、製作コストが高く、定期的なメンテナンスの必要があり、ランニングコストが高くなる。
【０００８】
また、従来の構成においては、排ガス中の煤塵を減温塔において消極的に捕集して排出しているが、排ガス中の煤塵は以下のダストトラブルの原因となっている。
【０００９】
１．減温塔におけるトラブルとして蒸発部の塔壁面へのダスト付着がある。ダストが付着する最大の原因は水噴霧ノズルから噴霧する水粒子が壁面を濡らすことにあり、他の要因として排ガス中の煤塵濃度が高いことや、粒径、比重の大きい煤塵が遠心力を受けて容易に塔壁面に到達することがある。
【００１０】
２．減温塔の後段にはバグフィルターを設置していることが多く、バグフィルターは集塵装置としてのみならず、排ガス中の酸性ガスやダイオキシン類を除去するリアクターとしての性能も重要である。
【００１１】
そのために、バグフィルターの手前で粉体の薬剤を吹き込み、酸性ガスやダイオキシン類と反応させてその除去を行っている。しかし、排ガス中の煤塵は薬剤と酸性ガス、ダイオキシン類との反応を阻害する物質として作用し、その除去効率を低下させている。
【００１２】
３．バグフィルターにおいては、煤塵濃度が高い場合にフィルター面での圧力損失が大きくなり、その濾過面積を大きく取る必要があり、装置が大型化してコスト面、設置スペースの点で大きなデメリットになっている。
【００１３】
本発明は上記した課題を解決するものであり、機械的設備を伴うことなく意図的にダストを捕集して排出することができ、機械設備のメンテナンスを不要とするダスト捕集型減温塔を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明のダスト捕集型減温塔は、塔本体をなす外塔に上部の蒸発部と下部のガス導入部と塔底部のテーパ状のホッパ部とを設け、ガス導入部の内部に蒸発部に連通する内塔を同心状に設けるとともに、内塔の下端開口をガス導入部の所定高さに配置し、内塔の内部に水噴霧ノズルを配置し、ガス導入部の側部に入口ダクト部を接線方向に接続し、蒸発部の頂部に出口ダクト部を設け、ホッパ部の塔底面の一部にダスト排出口をホッパ部の下端周縁部に隣接して設け、ダスト排出口が一部でホッパ部の下端周縁部に接し、排ガスに含まれたダストがガス導入部およびホッパ部を旋回する間に遠心力により排ガスから分離されて塔壁面に沿って旋回しながらホッパ部の塔底面にまで降下し、ダスト排出口から自重によって塔外へ流出するものである。
【００１５】
上記した構成により、入口ダクト部を通してガス導入部に流入する排ガスは、内塔の周囲を旋回しながらホッパ部に降下し、ホッパ部において向心回転流動し、漸次に塔中心付近で上昇流に転じて下端開口から内塔に流入する。内塔において水噴霧ノズルから噴霧する冷却水を伴った排ガスは蒸発部に流入し、冷却水の蒸発によって所定温度に減温されて出口ダクトから次系に排出される。
【００１６】
排ガスに含まれたダストはガス導入部およびホッパ部を旋回する間に遠心力により排ガスから分離されて塔壁面に沿って旋回しながらホッパ部の塔底面にまで降下し、ホッパ部の下端周縁部に隣接して開口するダスト排出口から自重によって塔外へ流出する。したがって、機械的な排出装置などの動力機器を必要とせずに、塔内における排ガス自身の旋回運動を利用して排ガス中のダストの捕集と排出を積極的に行うことができる。
【００１７】
より好ましくは、塔底面の外周における排ガスの旋回速度を約１０〜１２ｍ／ｓ以上に維持する。この旋回速度は排ガスから分離されたダストが塔底部に堆積することなくガス流によって運動する下限値である。
【００１８】
請求項２に係る本発明のダスト捕集型減温塔は、塔本体をなす外塔に上部の蒸発部と下部のガス導入部と塔底部のテーパ状のホッパ部とを設け、ガス導入部の内部に蒸発部に連通する内塔を同心状に設けるとともに、内塔の下端開口をガス導入部の所定高さに配置し、内塔の内部に水噴霧ノズルを配置し、ガス導入部の側部に入口ダクト部を接線方向に接続し、蒸発部の頂部に出口ダクト部を設け、ホッパ部の塔底面の一部にダスト排出口をホッパ部の下端周縁部に隣接して設け、ダスト排出口が一部にホッパ部の下端周縁部を含み、排ガスに含まれたダストがガス導入部およびホッパ部を旋回する間に遠心力により排ガスから分離されて塔壁面に沿って旋回しながらホッパ部の塔底面にまで降下し、ダスト排出口から自重によって塔外へ流出するものである。
【００１９】
上記した構成により、排ガスに含まれたダストはガス導入部およびホッパ部を旋回する間に遠心力により排ガスから分離されて塔壁面に沿って旋回しながらホッパ部の塔底面にまで降下し、ホッパ部の下端周縁部を含んで開口するダスト排出口から自重によって塔外へ流出する。したがって、機械的な排出装置を必要とせずに、塔内における排ガス自身の旋回運動を利用して排ガス中のダストの捕集と排出を積極的に行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図４において、ダスト捕集型減温塔２１は、塔本体をなす外塔２２が上部の蒸発部２３と下部のガス導入部２４と塔底部のテーパ状のホッパ部２５とからなり、ガス導入部２４の内部に蒸発部２３に連通する内塔２６を同心状に設けている。
【００２１】
内塔２６は下端開口２７をガス導入部２４の所定高さに配置し、内塔２６の内部に水噴霧ノズル２８を配置しており、水噴霧ノズル２８には減温用の冷却水を供給する冷却水系（図示省略）を接続している。
【００２２】
ガス導入部２４には側部に入口ダクト部２９を接線方向に接続しており、蒸発部２３の頂部には出口ダクト部３０を設けている。ホッパ部２５には塔底面にダスト排出口３１をホッパ部２５の下端周縁部に隣接して設けており、ダスト排出口３１は長方形または正方形（１辺が０．２ｍ以上）に開口し、一つの辺がホッパ部２５の下端周縁部に接している。ダスト排出口３１には逆流防止装置３２として二重ダンパやロータリーバブル、あるいは水封装置などを設け、空気の流入による再飛散を防止する。ダスト排出口３１は、図５〜図６に示すように、ホッパ部２５の塔底面の下端周縁部を含む位置に設けることも可能である。
【００２３】
蒸発部２３は直胴部２３ａと排出ダクト部３０に向けて縮径する頂部テーパ部２３ｂとからなり、内塔２６は下部の内塔直胴部２６ａと内塔直胴部２６ａから直胴部２３ａに向けて拡径する内塔テーパ部２６ｂとからなる。
【００２４】
ごみ焼却炉で発生する排ガス中の煤塵の粒子径は大きいものは数ｍｍであり、小さいものは１μｍ以下である。このうち、蒸発部２３の壁塔面に付着する可能性の高い３００μｍ以上のものを分離、排出することに適したダスト捕集型減温塔２１の寸法形状を以下に説明する。
【００２５】
図１において、蒸発部２３の内径寸法Ｄ0、ホッパ部２５の塔底面の内径寸法Ｄ1、排出ダクト部３０の内径寸法Ｄ2、内塔直胴部２６ａの内径寸法Ｄ3、直胴部２３ａの高さ寸法Ｌ0、頂部テーパ部２３ｂの高さ寸法Ｌ1、入口ダクト部２９の中心から直胴部２３ａの下端までの高さ寸法Ｌ3、入口ダクト部２９の中心からガス導入部部２４の下端までの高さ寸法Ｌ3、ホッパ部２５の高さ寸法Ｌ4、入口ダクト部２９の上端から直胴部２３ａの下端までの高さ寸法Ｌ5、入口ダクト部２９の高さ寸法Ｌ6とする。
【００２６】
図１における中のＤ1〜Ｄ3、Ｌ1〜Ｌ7の各パラメータはＤ0を基準として以下のように設定する。
Ｄ1：０．５〜０．６Ｄ0
Ｄ2：０．３〜０．４Ｄ0
Ｄ3：０．５〜０．６Ｄ0
Ｌ1：０．２５〜０．３５Ｄ0
Ｌ2：０．５〜０．６Ｄ0
Ｌ3：０．６〜０．７Ｄ0
Ｌ4：０．４５〜０．５５Ｄ0
Ｌ5：０．５０〜０．５５Ｄ0
Ｌ6：０．４５〜０．４０Ｄ0
Ｌ7：０．２５〜０．３０Ｄ0
蒸発部２３において排ガスが層流状に流れるとして、その排ガス流速の平均値が１．６〜１．８ｍ／ｓとなるように、入口ダクト部２９における排ガス流速、排ガス風量を設定する。この設定により、Ｄ0が１．５ｍ以上である場合、ホッパ部２５の塔底面の外周における排ガスの旋回速度が１２ｍ／ｓ以上となる。
【００２７】
上記した設定において、入口ダクト部２９を通してガス導入部２４に流入する排ガスは、内塔２６の周囲を旋回しながらホッパ部２５に降下し、ホッパ部２５において向心回転流動しながら漸次に塔中心付近で上昇流に転じて下端開口２７から内塔２６に流入する。
【００２８】
このとき、排ガスがガス導入部２４およびホッパ部２５を旋回する間に、排ガスに含まれたダストは遠心力によりサイクロンと同様の遠心沈降作用を受けて塔壁に向かい、排ガスから分離されてホッパ部２５のテーパ状の塔壁面に沿って旋回しながらホッパ部２５の塔底面にまで降下する。旋回しながらホッパ部２５の下端周縁部に隣接して開口するダスト排出口３１の上部に達したダストは自重によって塔外へ排出される。
【００２９】
したがって、機械的な排出装置などの動力機器を必要とせずに、塔内における排ガス自身の旋回運動を利用して排ガス中のダストの捕集と排出を積極的に行うことができるので、初期費用の低減のみならず、メンテナンスなどの人的な負荷を低減することができる。
【００３０】
ダストを分離した排ガスは内塔２６に流入して上昇し、内塔２６において水噴霧ノズル２８から噴霧する冷却水を伴って蒸発部２３に流入し、冷却水の蒸発によって所定温度に減温されて出口ダクト部３０から次系に排出される。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、排ガスの旋回流によるサイクロン効果を利用して、排ガス中の煤塵を意図的、積極的に排ガスから分離して排出することができるので、減温塔おけるダストトラブルを低減することができるとともに、後段の設備におけるダストの悪影響を排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるダスト捕集型減温塔の構成を示す模式図である。
【図２】同ダスト捕集型減温塔を示す底面図である。
【図３】同ダスト捕集型減温塔のホッパ部を示す模式図である。
【図４】同ホッパ部を示す底面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態におけるダスト捕集型減温塔のホッパ部を示す模式図である。
【図６】同ホッパ部を示す底面図である。
【図７】従来のダスト捕集型減温塔の構成を示す模式図である。
【図８】同ダスト捕集型減温塔のホッパ部を示す模式図である。
【図９】同ホッパ部を示す底面図である。
【図１０】同ホッパ部の内部を示す拡大図である。
【符号の説明】
２１ ダスト捕集型減温塔
２２ 外塔
２３ 蒸発部
２３ａ 直胴部
２３ｂ 頂部テーパ部
２４ ガス導入部
２５ ホッパ部
２６ 内塔
２６ａ 内塔直胴部
２６ｂ 内塔テーパ部
２７ 下端開口
２８ 水噴霧ノズル
２９ 入口ダクト部
３０ 出口ダクト部
３１ ダスト排出口
３２ 逆流防止装置
Claims (2)
- 塔本体をなす外塔に上部の蒸発部と下部のガス導入部と塔底部のテーパ状のホッパ部とを設け、ガス導入部の内部に蒸発部に連通する内塔を同心状に設けるとともに、内塔の下端開口をガス導入部の所定高さに配置し、内塔の内部に水噴霧ノズルを配置し、ガス導入部の側部に入口ダクト部を接線方向に接続し、蒸発部の頂部に出口ダクト部を設け、ホッパ部の塔底面の一部にダスト排出口をホッパ部の下端周縁部に隣接して設け、ダスト排出口が一部でホッパ部の下端周縁部に接し、排ガスに含まれたダストがガス導入部およびホッパ部を旋回する間に遠心力により排ガスから分離されて塔壁面に沿って旋回しながらホッパ部の塔底面にまで降下し、ダスト排出口から自重によって塔外へ流出することを特徴とするダスト捕集型減温塔。
- 塔本体をなす外塔に上部の蒸発部と下部のガス導入部と塔底部のテーパ状のホッパ部とを設け、ガス導入部の内部に蒸発部に連通する内塔を同心状に設けるとともに、内塔の下端開口をガス導入部の所定高さに配置し、内塔の内部に水噴霧ノズルを配置し、ガス導入部の側部に入口ダクト部を接線方向に接続し、蒸発部の頂部に出口ダクト部を設け、ホッパ部の塔底面の一部にダスト排出口をホッパ部の下端周縁部に隣接して設け、ダスト排出口が一部にホッパ部の下端周縁部を含み、排ガスに含まれたダストがガス導入部およびホッパ部を旋回する間に遠心力により排ガスから分離されて塔壁面に沿って旋回しながらホッパ部の塔底面にまで降下し、ダスト排出口から自重によって塔外へ流出することを特徴とするダスト捕集型減温塔。
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