JP4264792B2 - 排ガス冷却装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガスに冷却液を噴霧して冷却する排ガス冷却装置に係り、特に、硫黄酸化物等の有害成分を含む排ガスを冷却する排ガス冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排ガス中の有害成分やダストの除去等を行う湿式の排ガス処理装置には、当該排ガス処理装置の入口部などに排ガス冷却装置を設けて、排ガスの加湿や冷却を行わせている。
【０００３】
図４は従来における排ガス冷却装置１ａの一例を示す断面図である。排ガス冷却装置１ａは、二重管構造のものが一般的に知られている。同図に示すように排ガス２を流通させるダクト３の壁面に、外管４先端部を取り付ける。前記外管４には、軸心に沿って内管５が設けられており、当該内管５の基端側より冷却液６を供給する。前記内管５の先端部にはスプレーノズル７が取り付けてあり、当該スプレーノズル７より排ガス２流路に霧状冷却水８を供給しているのである。また、外管４は分岐管９を備えており、当該分岐管９よりエア１０を外管４内に供給して、当該エア１０によりスプレーノズル７の排ガス２からの冷却保護を図っていた。
【０００４】
しかし、前記排ガス冷却装置１ａは、スプレーノズル７をダクト３壁面近くに設けているため、外管４近傍のダクト３内で排ガス２の流れが乱されてしまう。このため排ガス５成分の混入した霧状冷却水８が、外管４先端面やダクト３壁面の下流側に付着する。そして、一定時間経過後には、前記付着した霧状冷却水８の水分が蒸発して、排ガス中のダストや硫黄酸化物等からなる汚染物１１が残存する。前記霧状冷却水８の付着が連続的に起きると、それに伴い前記汚染物１１が堆積して成長してしまう。このため、汚染物１１の堆積した箇所が腐食してしまうという不具合を生じていた。
【０００５】
そこで、このような問題を改善するために、図５に示したような排ガス冷却装置１ｂが提案されている。図５は従来における排ガス冷却装置１ｂの断面図である。前記排ガス冷却装置１ａと同様の部材については、同一の番号を付している。排ガス冷却装置１ｂにおいては、内管５及び外管４の先端部がＬ型に屈曲しており、当該内管５及び外管４をスプレーノズル７の先端部が排ガス２下流方向に向くように配置している。このように、スプレーノズル７をダクト３の壁面から離れた位置に設けて、冷却液６を排ガス２下流方向に噴霧させることで、外管４やダクト３に霧状冷却水８が付着することの防止を図っている。この種の排ガス冷却装置としては、特開平７−２５６０４６号公報に開示されたものや、特開平８−１０５５５号公報に開示されたものがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来における排ガス冷却装置には、以下のような問題があった。
図５に示した排ガス冷却装置１ｂにおいては、外管４の屈曲部１２（１２ａ、１２ｂ）でエア１０の流れが乱れてしまい、エア１０の速度が外管４先端部で不揃いとなる。エア１０の速度が排ガス２の速度より遅くなると、排ガス２の流れが乱れ、排ガス２成分の混入した霧状冷却水８があおられてスプレーノズル７や外管４先端部に付着してしまう。このため、上記したように付着した箇所が汚染されてしまう。特に、スプレーノズル７が汚染されると冷却水６の噴射機能に支障をきたすため、短期間でスプレーノズル７を交換せざるを得ず、排ガス冷却装置の長期運転にも支障をきたしていた。
【０００７】
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決し、冷却水を噴霧するノズルを排ガスによる汚染から防止してノズルの長期使用を可能とするとともに、長期にわたり連続的に運転可能な排ガス冷却装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明における排ガス冷却装置は、排ガスの流通経路に、エアを噴出する外管と、冷却液を供給する内管とを配置して、前記外管の先端側にエア旋回手段を設けるとともに、前記内管の先端部にノズルを取り付けて冷却液を噴霧可能として、当該旋回手段にて旋回させたエアを排ガスの流通経路に供給可能としたこと、を特徴とする構成とした。上記のように構成すると、内管に供給される冷却液は、内管先端部より排ガス流通経路に供給されて、排ガスと混合して排ガスを冷却する。一方、外管のエア流路を流通するエアは、エア流路の先端側に形成した旋回手段にて旋回流とされて、前記内管先端部より供給された冷却液の外周方向に排ガス流通経路に供給される。このようにしたため、ノズルは周囲の旋回流にて排ガスから保護され、排ガスによる汚染物がノズルに付着して、ノズルを腐食することを防止できる。これにより、ノズルの寿命を長くすることができる。また、ノズルを本来の予定寿命まで使用することができるため、ノズルを短期間に交換する必要がなくなり、排ガス冷却装置の長期間の連続運転を行うことができる。旋回流発生手段としては、エア流路の先端側に羽車状の部材を設けて形成してもよく、またエア流路の先端側に螺旋状にガイドを設けて形成してもよい。このとき、旋回流の旋回方向の速さは、排ガスの速さと同等かそれ以上となるようにすることが好ましい。このようにすると、旋回流内側への排ガスの流入をより確実に防止することができ、ノズルの腐食や汚染をより確実に防止することができる。また、前記エアの温度は、排ガスの温度と同程度としておくことが好ましい。このようにすると、外管先端部などへの結露の発生を防止することができ、より一層確実に外管先端部などの腐食や汚染を防止することができる。また、前記ノズルは、噴射する冷却液が付着しないように、外管の先端部から一定程度を有するよう突出させて設けることが好ましい。また、内管に供給される冷却液は１種類に限らない。また、排ガス冷却装置は、外管が内管を保護する２重管構造が好ましいが、これに限らず多重管構造としてもよい。
【０００９】
上記構成において、前記旋回流発生手段は、前記外管及び内管は、排ガスの流通経路に直交または斜交するように延在してなり、それぞれの先端側に屈曲部または湾曲部を有して、それぞれの先端を排ガス下流方向に向けて配置してなり、前記旋回手段は、前記外管の屈曲部または湾曲部の入口側に取り付けた、孔を有したプレートとして、当該孔より前記外管の屈曲部または湾曲部にエアを導入可能とし、前記孔は、エアを前記外管の接線方向に沿って導入可能な位置に形成してあることを特徴とする構成としてよい。上記のように構成すると、環状のエア流路を流れるエアは、前記プレートに設けた孔より屈曲部または湾曲部（以下、曲部、という）入口側に流入する。前記孔によりエア流路が狭まったため、エアは孔を通過する際に圧力が高められる。そして、前記孔は、エアを前記外管の接線方向に沿って導入可能な位置に形成してあるため、孔を通過して曲部に流入したエアは、曲部の内壁面に案内されて当該内壁面に沿って移動する。従って、エアは内管を中心軸として螺旋状に旋回しつつ外管先端方向に移動して、ノズルの周囲を回りつつ排ガス下流方向に供給される。このように、圧力の高められた旋回流をノズルの周囲に供給できるため、ノズルの腐食や汚染をより確実に防止することができる。また、外管の曲部を利用してエアを自然に旋回流としているため、旋回流を発生させるために動力を用いる必要もなくコスト的にもメリットがある。なお、前記孔は、旋回流が発生しやすいようにプレート周縁部の上流側に形成することが好ましい。また、孔の大きさや位置により、外管に流入するエアの速度が同じでも発生する旋回流の速度や圧力を調整することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態における排ガス冷却装置２０について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態における排ガス冷却装置２０の断面図である。本実施形態においては、火力発電所にて発生した排ガス２２を排ガス冷却装置２０にて冷却する場合について説明する。なお、排ガス冷却装置２０の適用対象としてはこれに限らず、排出されるガスを冷却する形態のものであれば適用することができるのはもちろんである。
【００１１】
本実施形態においては、図１に示した上下方向に、円筒形状のダクト２４を設けており、当該ダクト２４の軸心方向に沿って排ガス２４を上方から下方に流通させている。前記ダクト２４の側壁は開口部２６を有しており、当該開口部２６に連結管２８をダクト２４の外方に突出するようにはめ込んでいる。
【００１２】
そして、前記連結管２８は、軸心方向に沿って貫通するように、外管３０を保持している。前記外管３０は、連結管２８の基端面に設けたフランジ２９と、当該フランジ２９に当接する連結プレート３１とで固定支持されている。前記外管３０は、連結管２８より外側に分岐管３２を有している。前記分岐管３２にはエア供給源（図示せず）が接続してあり、当該エア供給源から分岐管３２を介して外管３０内にエア３４を流入できるようにしている。
【００１３】
前記外管３０は、ダクト２４の略中心方向に向かって排ガス２２流路を横断するように連結管２８に保持されている。そして、前記外管３０の先端部は略Ｌ字形状に屈曲しており、当該屈曲部は軸心が外管３０の中心軸と直交するような円筒形状をなしている。そして、本実施形態においては、図１に示したように、前記外管屈曲部４１の先端を下方に向けて、外管屈曲部４１の軸心がダクト２４の軸心と一致するように設けている。
【００１４】
そして、前記外管３０は、軸心方向に沿って貫通させた内管３６を保持している。前記内管３６は、外管３０の基端面に設けたフランジ３５と、当該フランジ３５に当接して固着した連結プレート３７とで固定支持されている。また、内管３６は、外管３０と同様に、先端側が略Ｌ字状に屈曲している。そして、内管屈曲部４３も外管屈曲部４１の軸心（本実施形態においてはダクト２４の軸心と一致している）に沿って配置しており、内管屈曲部４３先端を排ガス下流方向に臨ませている。このように内管３６を配置したことにより、外管３０内のエア流路３８が環状に形成される。
【００１５】
内管３６の基端側は図示しない冷却液供給源に接続され、当該冷却液供給源により冷却液３９が内管３６に供給される。一方、内管屈曲部４３先端には、スプレーノズル４０が取り付けてあり、内管３６を流入する冷却液３９を噴霧できるようにしている。また、本実施形態においては、スプレーノズル４０を外管３０の先端部に対して１０ｍｍ程度突出させて設けている。これにより、スプレーノズル４０からの噴霧液４８が外管３０の先端部に付着することを防止して、外管３０先端部の保護効果を高めている。
【００１６】
本実施形態においては、外管屈曲部４１の入口側に、旋回手段を構成するプレート４２を設けている。図２は、図１に示した排ガス冷却装置２０のＡＡ断面図である。そして、前記プレート４２にはエア導入孔４４を、エア３４を前記外管３０の接線方向に沿って導入可能な位置に形成してあり、詳細を後述するように旋回流４６を発生させることができる。なお、前記エア導入孔４４は、旋回流が発生しやすいようにプレート４２周縁部の上流側に設けることが好ましい。また、前記エア導入孔４４の大きさや位置により、外管３０に流入するエア３４の速度が同じでも発生する旋回流３６の速度や圧力を調整することができる。
【００１７】
上記のように構成した排ガス冷却装置２０の作用について説明する。ダクト２４内には、排ガス２２がダクト２４の軸心方向に沿って上側から下側に向かって流通している。そして、排ガス冷却装置２０の内管３６には、基端側に接続した冷却液供給源より冷却液３９が供給されて、内管３６の先端に設けたスプレーノズル４０より排ガス２２流路の下流側に噴霧液４８を供給する。上記したように、内管屈曲部４３の軸心はダクト２４の軸心と一致しているため、冷却液３９を排ガス２２流路に放射状にほぼ均等に供給することができ、効率よく排ガス２２の冷却を行わせることができる。
【００１８】
また、排ガス冷却装置２０の外管３０には、分岐管３２よりエア３４が供給され、供給されたエア３４は環状に形成されたエア流路３８をダクト２４の軸心方向に向けて流入する。前記環状のエア流路３８を流れるエア３４は、前記プレート４２にて流れが遮断されて、前記プレート４２に設けたエア導入孔４４より外管屈曲部４１のエア流路３８に流入する。図３は、図１に示した排ガス冷却装置２０のＢＢ断面図である。図３に示したように、前記エア導入孔４４を通過する際にエア流路が大きく狭まる。このため、エア導入孔４４を通過したエア３４は通過前よりエア３４の圧力が高くなっている。また、同図に示したように前記エア導入孔４４は、エア３４を前記外管３０の接線方向に沿って導入可能な位置に形成してあるため、前記エア導入孔４４を通過して外管屈曲部４１に流入したエア３４は、外管屈曲部４１の内壁面に沿って移動して、エア３４の軌道が前記内壁面の周方向に沿って曲げられる。前記エア３４は先端側に向かう圧力を受けるため、内管３６を中心軸とした螺旋状の旋回流４６となり、外管３０先端方向に移動してスプレーノズル４０の周囲を回りつつ、排ガス２２下流方向に供給される。このように、圧力の高められた旋回流４６をスプレーノズル４０の周囲に供給できるため、スプレーノズル４０の腐食や汚染をより確実に防止することができる。また、本実施形態においては、外管屈曲部４１のエア流路３８の入口側に孔４４を有したプレート４２を取り付けることで旋回流発生手段を形成することができ、また屈曲部を利用してエア３４を旋回流４６としているため、旋回流４６を発生させるための動力も不要である。従って、低コストかつ容易に旋回流４６を発生させることができる。また、上記のように発生させた旋回流４６は発生時に圧力が高められているため、スプレーノズル４６の保護効果が高い。
【００１９】
実施形態においては、内管３６及び外管３０の先端部が屈曲している場合に旋回流発生手段を構成する、孔４４を備えたプレート４２を設けた場合について説明したが、内管３６及び外管３０の先端部が湾曲している場合にも適用することができる。また、実施形態においては、内管３６及び外管３０が排ガス２２の流路に対して直交するように設けた場合について説明したが、斜交するように設けてもよい。
【００２０】
なお、旋回流発生手段としては、エア流路３８の先端側に羽車状の部材を設けて形成してもよく、またエア流路３８の先端側に螺旋状にガイドを設けて形成してもよい。このとき、旋回流４６の速さは、排ガス２２の速さと同等かそれ以上となるようにすることが好ましい。このようにすると、旋回流４６内側への排ガス２２の流入をより確実に防止することができ、スプレーノズル４０の腐食や汚染をより確実に防止することができる。また、前記エア３４の温度は、排ガス２２の温度と同程度としておくことが好ましい。このようにすると、外管３０先端部などへの結露の発生を防止することができ、より一層確実に腐食や汚染を防止することができる。また、内管３６に供給される冷却液３９は１種類に限らない。また、排ガス冷却装置２０は、外管３０が内管３６を保護する２重管構造が好ましいが、これに限らず多重管構造としてもよい。また、ノズルの形態は、スプレーノズル４０に限らず、他の形態を用いてもよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明において、ノズルは周囲の旋回流にて排ガスから保護され、排ガスによる汚染物のノズルへの付着、汚染物によるノズルの腐食をそれぞれ防止することができるため、ノズルの寿命を長くすることができる。また、ノズルを短期間に交換する必要がなくなるため、排ガス冷却装置の長期間の連続運転を行うことができる。
【００２２】
また、本発明においては、圧力の高められた旋回流をノズルの周囲に供給できるため、ノズルの腐食や汚染をより確実に防止することができる。また、本発明においては、旋回流発生手段を容易に形成することができ、旋回流を発生させるために動力を用いる必要もないため、コスト的にもメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における排ガス冷却装置を示す断面図である。
【図２】図１に示した排ガス冷却装置のＡＡ断面図である。
【図３】図１に示した排ガス冷却装置のＢＢ断面図である。
【図４】従来における排ガス冷却装置を示す断面図である。
【図５】従来における排ガス冷却装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１ａ………排ガス冷却装置、１ｂ………排ガス冷却装置、２………排ガス、
３………ダクト、４………外管、５………内管、６………冷却水、
７………スプレーノズル、８………霧状冷却水、９………分岐管、
１０………エア、１１………汚染物、１２………屈曲部、
２０………排ガス冷却装置、２２………排ガス、２４………ダクト、
２６………開口部、２８………連結管、２９………フランジ、３０………外管、３１………連結プレート、３２………分岐管、３４………エア、
３５………フランジ、３６………内管、３７………連結プレート、
３８………エア流路、３９………冷却液、４０………スプレーノズル、
４１………外管屈曲部、４２………制御プレート、４３………内管屈曲部、
４４………エア導入孔、４６………旋回流、４８………霧状冷却水

Claims (2)

1. 排ガスの流通経路に、エアを噴出する外管と、冷却液を供給する内管とを配置して、
   前記外管の先端側にエア旋回手段を設けるとともに、前記内管の先端部にノズルを取り付けて冷却液を噴霧可能として、当該旋回手段にて旋回させたエアを排ガスの流通経路に供給可能としたこと、を特徴とする排ガス冷却装置。
2. 前記外管及び内管は、排ガスの流通経路に直交または斜交するように延在してなり、それぞれの先端側に屈曲部または湾曲部を有して、それぞれの先端を排ガス下流方向に向けて配置してなり、
   前記旋回手段は、前記外管の屈曲部または湾曲部の入口側に取り付けた、孔を有したプレートとして、当該孔より前記外管の屈曲部または湾曲部にエアを導入可能とし、
   前記孔は、エアを前記外管の接線方向に沿って導入可能な位置に形成してあることを特徴とする請求項１に記載の排ガス冷却装置。

Images