JP4223162B2 - ガス減温装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物を焼却して得られるダイオキシン等の有害物質を含む高温燃焼ガスを減温して大気中に放出する減温装置（減温器という場合もある。）で、減温する過程でダイオキシン類が再合成によって増加することのないように考慮されたものに関し、ダイオキシン類を高温で分解するシステムに広く利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
従来から高温ガスを冷却する方法として熱交換器を用いて熱を奪う方法と高温ガス中に液を混入しその蒸発潜熱により温度を下げる方法が主流である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来は減温することだけが目的で減温過程で特に問題とする課題はなかった。従って減温器内では十分なガス滞留時間を確保し、徐冷としていた。このために減温器の容積も大きいものとなっている。
【０００４】
これに対し、ダイオキシン類を含むガスではダイオキシン類に成る前の前駆体が温度条件，滞留時間で再合成されダイオキシンと成る。従って再合成される条件をできるかぎり短時間で通過する必要がある。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑み、高温ガス流量分布，流速分布の均一化を図ることができ、ダイオキンの前駆体が再合成される以前に高温ガスの減温を行うことのできるガス減温装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
急速冷却するためにガスの保有している熱を短時間に奪うメカニズムが必要となる。更に減温装置内のガス滞留時間を短くするためには減温装置入口から出口までの間でガス流速が減速しないような構造とする。熱を短時間に奪うために減温器内に存在する高温ガス全体に均一に熱を奪うための物質を配置し、さらにこの物質が蒸発するための熱を効率良く受け瞬時に蒸発するような形状とすることができる。一方、ガス流速が減速しないようにするためにはガス温度の低下率にみあった流路幅にすることが重要となる。
【０００７】
このため、ダイオキシン等の有害物質を含む高温燃焼ガスに液冷媒を噴霧状に供給し、その噴霧粒子が蒸発熱を高温ガスから受け、それによって高温ガスの温度を低くして大気中に放出する系の減温装置において、ガス冷却室に流入する高温ガスの流入口を複数にし、ガス冷却室の高温ガス流量分布，流速分布を主流方向に直角な面でほぼ均一になるようにする。
【０００８】
減温装置の器体を二重構造とし、内筒と外筒の間にできる空間を高温ガスを均一に複数の流入口に分配するためのガス分配室とし、かつガス分配室に供給される高温ガス入口ノズルの数はガス冷却室に流入する高温ガスの流入口の個数以下とする。
【０００９】
また、複数個設けたガス冷却室に導くための高温ガスの流入口の開口面積をガス分配室内に生じる圧力分布によって、圧力の高い場所では小さく、圧力の低いところでは大きくなるように配列する。
【００１０】
本発明は、具体的には次に掲げる装置を提供する。
【００１１】
本発明は、ダイオキシン等の有害物質を含む高温ガスに液冷媒を噴霧状に供給し、その噴霧粒子が蒸発熱を高温ガスから受け、それによって高温ガスの温度を低くして大気中に放出するガス減温装置において、装置器体を外筒および該外筒内に配設される内筒から構成して外筒と内筒との間にガス分配室を形成し、外筒にガス入口を形成し、かつ内筒にガス分配口を形成し、内筒内に液冷媒を噴霧状に供給する供給装置を設けて内筒内にガス冷却室を形成した減温装置を提供する。
【００１２】
本発明は、更にガス分配口を複数個設け、ガス入口に近いガス分配口の開口面積をガス入口に遠いガス分配口の開口面積よりも小さくしたガス減温装置を提供する。
【００１３】
本発明は、更に外筒と内筒とを同心的に配設したガス減温装置を提供する。
【００１４】
本発明は、更に高温ガスは、ガス分配室からガス分配口を介して水平方向にガス冷却室に導入されて噴霧状の液冷媒と混合し、内筒内を垂直上方向に流れて内筒から流出するガス減温装置を提供する。
【００１５】
本発明は、更にガス入口に対向する内筒の対向部を外してガス分配口を形成したガス減温装置を提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる一実施例を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１にガス減温システムの一実施例を示す。焼却炉１の燃焼過程で発生した比較的高濃度のダイオキシン類はダイオキシン分解装置入口７からダイオキシン分解装置２内に導かれ、８００℃以上に加熱され、数秒間滞留しながら分解される。ここでの加熱源は外部から燃料を投入しても良いし、焼却炉から発生する自身の改質ガスを用いても良い。分解された後のガス中には０.０１ｎｇ／Ｎｍ３程度の極微量のダイオキシン類及びその前駆体が残留しガス減温装置３に導かれる。しかし、ダイオキシン類あるいは前駆体を含むガスでは前駆体が温度条件，滞留時間で再合成されダイオキシとなる。従って再合成される条件をできるかぎり短時間で通過する必要がある。従って減温装置内に流入した高温ガスは液冷媒に効率良く熱を与え急激に温度を下げならがらダイオキシンの再合成が無い状態で煙突４に導かれ大気に放出される。一般にダイオキシンが再合成しにくい温度条件は２００℃付近以下とされており、８００℃以上の高温ガスを急激に２００℃以下に下げる必要がある。しかも減温装置出口ガス温度は常に２００℃以下である必要から高温ガスの温度，ガス量によって液冷媒の供給流量を制御する。減温装置出口温度はガス温度検知器１８で検出し、電気的信号として液冷媒流量制御弁２１に伝え、弁開度の制御により液冷媒タンク１９，液冷媒輸送ポンプ２０から液冷媒微粒化ノズル９に供給する液流量を制御する。減温装置内のガス滞留時間は仕様設計流量に対し一秒を超えることがない。
【００１８】
図２は減温装置構造の一実施例を示す。また図３は図２のＡ−Ａ断面を示す。これらの図において、装置器体１００は、同心的に配置された外筒１６および内筒１５から構成され、外筒１６と内筒１５との間にはガス分配室８が形成される。偏心して配置することも可能である。外筒１６にガス入口５を形成し、内筒１５にガス分配口１３を形成する。また、内筒１５内に液冷媒（例えば水）を噴霧状に供給する供給装置３０を設けて内筒１５内にガス冷却室１４を形成する。本図では高温ガス側と大気側の熱遮蔽構造として耐火材を使用しているが、耐火材の代わりに水冷二重構造ジャケットも可能である。ガス入口５はこの実施例の場合１個設けてあり、全高温ガスが導入される。減温器下方に設けたガス入口５から導入された高温ガスはガス冷却室１４の外周に形成される空間，ガス分配室８に流入し、一旦静圧に回復しながらガス分配室８内に充満し、その後複数個の分配口１３を通って、ガス冷却室１４内に流入する。ガス分配室８は機器寸法の制約上、十分に大きくとることが困難である場合はガス分配室８内の動圧の影響を極力小さくするために複数のガス分配口１３の開口面積を各々の場に合った値に設計し、ガス冷却室１４内への高温ガス流入量がほぼ均等になるようになっている。なおガス分配室８は減温器本体から分離して設けることも可能であるが、高温ガスをひきまわす流路を別に作る必要から、スペースが大きくなり価格が上昇するなどの問題がある。
【００１９】
ガス入口５より下方に設けた液冷媒微粒化ノズル９から噴霧された粒子１７と高温ガスとをガス冷却室１４で混合させ、高温ガスの温度を下げる。微粒化用空気流路１２を介して流入する微粒化用空気１０によって液冷媒１１は液冷媒微粒化ノズル９で噴霧化される。高温ガスは、ガス分配室８からガス分配口１３を介して水平方向にガス冷却室１４に導入されて液冷媒と混合し、内筒１４内を垂直上方に向けて流れてガス出口６から流出する。液冷媒微粒化ノズル９は液流量の大小に係わらず粒子を微細化できるように液と空気を高速で衝突させる構造になっている。微粒子は高温ガスの流れに乗りやすくするためにやや上向きに噴霧している。微粒化ノズルは複数本配置され一本当たりの流量制御と本数制御のいずれでも選択できるようになっている。
【００２０】
図３はガス分配室８とガス分配口１３，ガス入口５，ガス冷却室１４との位置関係の実施例を示している。ガス入口５に対向する内筒１４，対向部２１を外してガス分配口１３が形成してある。ガス入口５の近傍では高温ガスのもつ動圧の影響をまともに受けるために、その影響を避けるため、ガス分配口１３の面積は小さくしてある。一方、ガス入口５から離れたところでは高温ガス分配口１３の面積は大きくしてある。
【００２１】
高温ガス中に分散した液微粒子は高温ガスの流れに乗って移動し、微粒子周囲の高温ガスから熱をもらい蒸発しながら移動、ついにはガス状になって減温装置外に排出される。効率良く熱を受けるためには表面積が大きい方が良く、一方短時間にガス状になるためには微粒子の質量が小さいほど良い。両者を満足するために、必要とする冷媒量のすべてをできるだけ細かい微粒子にして高温ガス中に広く分散するのが望ましい。またガス温度と微粒子温度差が大きいほど大量の熱を短時間に受けられる。そのためには高温ガス流入口からガス冷却室に流入する高温ガスにできるだけ速やかに液微粒子を分散させる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、装置器体内のガス冷却室での高温ガス流量分布，流速分布の均一化が図られ、冷却時における温度分布が均一化され、ダイオキシン類の前駆動体が再合成される以前に冷却されて再合成が防止されるため、ダイオキシン類の排出を抑える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のガス減温システムを示す系統図。
【図２】本発明の実施例である減温器の構造を示す縦断面図。
【図３】本発明の実施例である減温器の構造を示す横断面図。
【符号の説明】
１…焼却炉、２…ダイオキシン分解装置、３…ガス減温装置、５…ガス入口、６…ガス出口、７…ダイオキシン分解装置入口、８…ガス分配室、９…液冷媒微粒化ノズル、１９…液冷媒タンク、２０…液冷媒輸送ポンプ、２１…液冷媒流量制御弁。
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物を焼却して得られるダイオキシン等の有害物質を含む高温燃焼ガスを減温して大気中に放出する減温装置（減温器という場合もある。）で、減温する過程でダイオキシン類が再合成によって増加することのないように考慮されたものに関し、ダイオキシン類を高温で分解するシステムに広く利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
従来から高温ガスを冷却する方法として熱交換器を用いて熱を奪う方法と高温ガス中に液を混入しその蒸発潜熱により温度を下げる方法が主流である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来は減温することだけが目的で減温過程で特に問題とする課題はなかった。従って減温器内では十分なガス滞留時間を確保し、徐冷としていた。このために減温器の容積も大きいものとなっている。
【０００４】
これに対し、ダイオキシン類を含むガスではダイオキシン類に成る前の前駆体が温度条件，滞留時間で再合成されダイオキシンと成る。従って再合成される条件をできるかぎり短時間で通過する必要がある。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑み、高温ガス流量分布，流速分布の均一化を図ることができ、ダイオキンの前駆体が再合成される以前に高温ガスの減温を行うことのできるガス減温装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
急速冷却するためにガスの保有している熱を短時間に奪うメカニズムが必要となる。更に減温装置内のガス滞留時間を短くするためには減温装置入口から出口までの間でガス流速が減速しないような構造とする。熱を短時間に奪うために減温器内に存在する高温ガス全体に均一に熱を奪うための物質を配置し、さらにこの物質が蒸発するための熱を効率良く受け瞬時に蒸発するような形状とすることができる。一方、ガス流速が減速しないようにするためにはガス温度の低下率にみあった流路幅にすることが重要となる。
【０００７】
このため、ダイオキシン等の有害物質を含む高温燃焼ガスに液冷媒を噴霧状に供給し、その噴霧粒子が蒸発熱を高温ガスから受け、それによって高温ガスの温度を低くして大気中に放出する系の減温装置において、ガス冷却室に流入する高温ガスの流入口を複数にし、ガス冷却室の高温ガス流量分布，流速分布を主流方向に直角な面でほぼ均一になるようにする。
【０００８】
減温装置の器体を二重構造とし、内筒と外筒の間にできる空間を高温ガスを均一に複数の流入口に分配するためのガス分配室とし、かつガス分配室に供給される高温ガス入口ノズルの数はガス冷却室に流入する高温ガスの流入口の個数以下とする。
【０００９】
また、複数個設けたガス冷却室に導くための高温ガスの流入口の開口面積をガス分配室内に生じる圧力分布によって、圧力の高い場所では小さく、圧力の低いところでは大きくなるように配列する。
【００１０】
本発明は、具体的には次に掲げる装置を提供する。
【００１１】
本発明は、ダイオキシン等の有害物質を含む高温ガスに液冷媒を噴霧状に供給し、その噴霧粒子が蒸発熱を高温ガスから受け、それによって高温ガスの温度を低くして大気中に放出するガス減温装置において、装置器体を外筒および該外筒内に配設される内筒から構成して外筒と内筒との間にガス分配室を形成し、外筒にガス入口を形成し、かつ内筒にガス分配口を形成し、内筒内に液冷媒を噴霧状に供給する供給装置を設けて内筒内にガス冷却室を形成した減温装置を提供する。
【００１２】
本発明は、更にガス分配口を複数個設け、ガス入口に近いガス分配口の開口面積をガス入口に遠いガス分配口の開口面積よりも小さくしたガス減温装置を提供する。
【００１３】
本発明は、更に外筒と内筒とを同心的に配設したガス減温装置を提供する。
【００１４】
本発明は、更に高温ガスは、ガス分配室からガス分配口を介して水平方向にガス冷却室に導入されて噴霧状の液冷媒と混合し、内筒内を垂直上方向に流れて内筒から流出するガス減温装置を提供する。
【００１５】
本発明は、更にガス入口に対向する内筒の対向部を外してガス分配口を形成したガス減温装置を提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる一実施例を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１にガス減温システムの一実施例を示す。焼却炉１の燃焼過程で発生した比較的高濃度のダイオキシン類はダイオキシン分解装置入口７からダイオキシン分解装置２内に導かれ、８００℃以上に加熱され、数秒間滞留しながら分解される。ここでの加熱源は外部から燃料を投入しても良いし、焼却炉から発生する自身の改質ガスを用いても良い。分解された後のガス中には０.０１ｎｇ／Ｎｍ３程度の極微量のダイオキシン類及びその前駆体が残留しガス減温装置３に導かれる。しかし、ダイオキシン類あるいは前駆体を含むガスでは前駆体が温度条件，滞留時間で再合成されダイオキシとなる。従って再合成される条件をできるかぎり短時間で通過する必要がある。従って減温装置内に流入した高温ガスは液冷媒に効率良く熱を与え急激に温度を下げならがらダイオキシンの再合成が無い状態で煙突４に導かれ大気に放出される。一般にダイオキシンが再合成しにくい温度条件は２００℃付近以下とされており、８００℃以上の高温ガスを急激に２００℃以下に下げる必要がある。しかも減温装置出口ガス温度は常に２００℃以下である必要から高温ガスの温度，ガス量によって液冷媒の供給流量を制御する。減温装置出口温度はガス温度検知器１８で検出し、電気的信号として液冷媒流量制御弁２１に伝え、弁開度の制御により液冷媒タンク１９，液冷媒輸送ポンプ２０から液冷媒微粒化ノズル９に供給する液流量を制御する。減温装置内のガス滞留時間は仕様設計流量に対し一秒を超えることがない。
【００１８】
図２は減温装置構造の一実施例を示す。また図３は図２のＡ−Ａ断面を示す。これらの図において、装置器体１００は、同心的に配置された外筒１６および内筒１５から構成され、外筒１６と内筒１５との間にはガス分配室８が形成される。偏心して配置することも可能である。外筒１６にガス入口５を形成し、内筒１５にガス分配口１３を形成する。また、内筒１５内に液冷媒（例えば水）を噴霧状に供給する供給装置３０を設けて内筒１５内にガス冷却室１４を形成する。本図では高温ガス側と大気側の熱遮蔽構造として耐火材を使用しているが、耐火材の代わりに水冷二重構造ジャケットも可能である。ガス入口５はこの実施例の場合１個設けてあり、全高温ガスが導入される。減温器下方に設けたガス入口５から導入された高温ガスはガス冷却室１４の外周に形成される空間，ガス分配室８に流入し、一旦静圧に回復しながらガス分配室８内に充満し、その後複数個の分配口１３を通って、ガス冷却室１４内に流入する。ガス分配室８は機器寸法の制約上、十分に大きくとることが困難である場合はガス分配室８内の動圧の影響を極力小さくするために複数のガス分配口１３の開口面積を各々の場に合った値に設計し、ガス冷却室１４内への高温ガス流入量がほぼ均等になるようになっている。なおガス分配室８は減温器本体から分離して設けることも可能であるが、高温ガスをひきまわす流路を別に作る必要から、スペースが大きくなり価格が上昇するなどの問題がある。
【００１９】
ガス入口５より下方に設けた液冷媒微粒化ノズル９から噴霧された粒子１７と高温ガスとをガス冷却室１４で混合させ、高温ガスの温度を下げる。微粒化用空気流路１２を介して流入する微粒化用空気１０によって液冷媒１１は液冷媒微粒化ノズル９で噴霧化される。高温ガスは、ガス分配室８からガス分配口１３を介して水平方向にガス冷却室１４に導入されて液冷媒と混合し、内筒１４内を垂直上方に向けて流れてガス出口６から流出する。液冷媒微粒化ノズル９は液流量の大小に係わらず粒子を微細化できるように液と空気を高速で衝突させる構造になっている。微粒子は高温ガスの流れに乗りやすくするためにやや上向きに噴霧している。微粒化ノズルは複数本配置され一本当たりの流量制御と本数制御のいずれでも選択できるようになっている。
【００２０】
図３はガス分配室８とガス分配口１３，ガス入口５，ガス冷却室１４との位置関係の実施例を示している。ガス入口５に対向する内筒１４，対向部２１を外してガス分配口１３が形成してある。ガス入口５の近傍では高温ガスのもつ動圧の影響をまともに受けるために、その影響を避けるため、ガス分配口１３の面積は小さくしてある。一方、ガス入口５から離れたところでは高温ガス分配口１３の面積は大きくしてある。
【００２１】
高温ガス中に分散した液微粒子は高温ガスの流れに乗って移動し、微粒子周囲の高温ガスから熱をもらい蒸発しながら移動、ついにはガス状になって減温装置外に排出される。効率良く熱を受けるためには表面積が大きい方が良く、一方短時間にガス状になるためには微粒子の質量が小さいほど良い。両者を満足するために、必要とする冷媒量のすべてをできるだけ細かい微粒子にして高温ガス中に広く分散するのが望ましい。またガス温度と微粒子温度差が大きいほど大量の熱を短時間に受けられる。そのためには高温ガス流入口からガス冷却室に流入する高温ガスにできるだけ速やかに液微粒子を分散させる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、装置器体内のガス冷却室での高温ガス流量分布，流速分布の均一化が図られ、冷却時における温度分布が均一化され、ダイオキシン類の前駆動体が再合成される以前に冷却されて再合成が防止されるため、ダイオキシン類の排出を抑える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のガス減温システムを示す系統図。
【図２】本発明の実施例である減温器の構造を示す縦断面図。
【図３】本発明の実施例である減温器の構造を示す横断面図。
【符号の説明】
１…焼却炉、２…ダイオキシン分解装置、３…ガス減温装置、５…ガス入口、６…ガス出口、７…ダイオキシン分解装置入口、８…ガス分配室、９…液冷媒微粒化ノズル、１９…液冷媒タンク、２０…液冷媒輸送ポンプ、２１…液冷媒流量制御弁。
Claims (5)
- ダイオキシン等の有害物質を含む高温ガスに液冷媒を噴霧状に供給し、その噴霧粒子が蒸発熱を高温ガスから受け、それによって高温ガスの温度を低くして大気中に放出するガス減温装置において、
装置器体を外筒および該外筒内に配設される内筒から構成して外筒と内筒との間にガス分配室を形成し、
外筒にガス入口を形成し、かつ内筒には、前記ガス入口に対向する横断面位置に複数のガス分配口を形成し、
前記ガス分配口から水平方向に流入する高温ガスに噴霧状の液冷媒を混合させるように内筒内に配設した液冷媒微粒化ノズルを備えて、液冷媒を供給する供給装置を設けて内筒内にガス冷却室を形成したこと
を特徴とするガス減温装置。 - 請求項１において、
複数個設けた前記ガス分配口は、ガス入口に近いガス分配口の開口面積をガス入口に遠いガス分配口の開口面積よりも小さくしたことを特徴とするガス減温装置。 - 請求項１において、外筒と内筒とを同心的に配設したことを特徴とするガス減温装置。
- 請求項１において、高温ガスは、ガス分配室からガス分配口を介して水平方向にガス冷却室に導入されて噴霧状の液冷媒と混合し、内筒内を垂直上方向に流れて内筒から流出することを特徴とするガス減温装置。
- 請求項１において、ガス入口に対向する内筒の対向部を外してガス分配口を形成したことを特徴とするガス減温装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29850499A JP4223162B2 (ja) | 1999-10-20 | 1999-10-20 | ガス減温装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29850499A JP4223162B2 (ja) | 1999-10-20 | 1999-10-20 | ガス減温装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001113114A JP2001113114A (ja) | 2001-04-24 |
| JP4223162B2 true JP4223162B2 (ja) | 2009-02-12 |
Family
ID=17860578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29850499A Expired - Fee Related JP4223162B2 (ja) | 1999-10-20 | 1999-10-20 | ガス減温装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4223162B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102538505B (zh) * | 2012-01-04 | 2013-03-13 | 李伟 | 高温蒸汽冷凝液的连续回收输送装置 |
-
1999
- 1999-10-20 JP JP29850499A patent/JP4223162B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2001113114A (ja) | 2001-04-24 |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071225 |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080201 |
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| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
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