JP4346380B2 - 三流体ノズルおよび該三流体ノズルを備えたごみ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、気体と２種類の液体の３つの流体を混合噴霧する三流体ノズル及び該三流体ノズルを備えたごみ処理装置に関し、ごみ処理装置のガス冷却塔において排ガス冷却用のノズルとして好適に用いられるものである。
詳しくは、排ガス中に含まれる酸性成分除去のために塩基性中和水溶液とその希釈液と空気との三流体を混合噴霧する排ガス冷却用ノズルにおいて、特に、希釈液としてプラント施設からの排水を循環させて用いた場合に、排水の含有物によるノズルに目詰まりを発生させないようにするものである。

ごみ焼却炉および該焼却炉で発生した焼却灰や焼却飛灰の溶融炉では、焼却時および溶融時に発生する高温ガス中に酸性ガス成分（ＨＣｌ、ＳＯｘ）が含まれているため、これら酸性ガス成分を除去した後に排気する必要がある。
上記酸性ガス成分の除去方法として、湿式方法、乾式方法、半湿式方法とがある。湿式方法では排ガスを塩基性水溶液の貯槽に通して酸性成分を吸収・中和している。
乾式方法では塩基性粉体を噴霧して粉体に酸性ガス成分を吸着させた後、排気ガスをバグフィルターなどの集塵機を通して排気している。
半湿式方法では塩基性水溶液を水で希釈してノズルよりガス冷却用噴霧として排ガスに噴霧する方法で、蒸発の過程で排ガスの冷却と排ガス中の酸性成分の吸収・中和を同時に行うものである。

上記湿式法は排水が発生する。ごみ焼却・溶解プラントでは、水についてはクローズドシステムが前提となり、排水を発生させない場合があるため、排水を発生させる湿式法を採用できない場合が多い。また、上記乾式法は塩基性粉体と排ガスとを接触させて直接反応させるため反応効率が低くなり、排ガス中に含まれる酸性ガス濃度が高くなると排出基準以下まで酸性成分を除去するのが困難となる。

これに対して、半湿式法は上記湿式法と乾式法の問題を解消できると共に、排ガスの冷却と同時に酸性成分の吸収・中和を行える利点を有する。
よって、焼却炉および溶融炉から排ガスを導入するガス冷却塔に、苛性ソーダ水溶液等の塩基性中和剤水溶液を排ガスに噴霧するノズルを取り付ける上記半湿式法が好適に用いられる。其の際、酸性成分の中和には苛性ソーダ等の塩基性中和剤は同じモル数であれば、濃度を低くして水溶液量が多い方が反応効率が良くなるため、苛性ソーダ水溶液を更に水で希釈して濃度を低めることが好ましい。
また、半湿式法では噴霧する塩基性水溶液の粒子径が小さい程、排ガスとの接触部分が増加して酸性成分の除去機能を高めることができる点、噴霧によりガス冷却塔内の濡れを防止する点、排ガスの冷却効率を高めてランニングコストを増大させない点から、噴霧を微粒化する必要がある。

噴霧を微粒化させるために、特開２００２−１５９８８９号公報（特許文献１）等に開示された液体に空気を混合して液体を微粒化させ、気液混合ミストを噴霧する二流体ノズルが排ガス冷却用ノズルとして好適に用いられる。

特開２００２−１５９８８９号公報

一方、ごみ焼却・溶融プラントで、水をクローズドシステムとして排水出来ない場合、ごみ焼却炉および熔解炉において灰ビットやスラグの水冷用の排水もプラント外に排出することはできない。この排水をガス冷却用ノズルに供給する塩基性水溶液の希釈液として用いると、排水を噴霧することで蒸発させて煙突から排出できるため、ガス冷却塔を排水処理装置としても利用することができる。

しかしながら、上記排水を苛性ソーダ水溶液等の塩基性水溶液苛性ソーダの希釈液として用いると、排水にはカルシウム分が溶け込んでおり、このカルシウム分が苛性ソーダと混合すると配管等にカルシウム水和物（スケール）が発生しやすい問題がある。また、粘度の上昇や排水中に含まれる異物が顕在化しやすい問題がある。
よって、苛性ソーダの希釈水として上記排水を用いた混合液体を、前記特許文献の二流体ノズルに使用した場合、特に、気液混合部で上記スケールや異物による詰まりが発生しやすくなる。本発明者の実験によると、排水中のカルシウムイオン濃度が１００ｍｇ／ｌを越えると数時間で噴霧が出来ない状態となる。詰まりが発生すると苛性ソーダ水溶液が十分に微粒化されずに噴霧されるため、排水の蒸発が完了せずに液体状態のまま冷却塔の下流に設置したバグフィルターにながれ、バグフィルターで目詰まりを生じさせる。この目詰まり状態が進行すると、排ガスが吸引できなくなり、プラントの運転ができなくなる。また、冷却塔内あるいは煙道にダストの析出を起こす、所謂ダストトラブルを引き起こし、プラントの運転に支障を来すこととなる。
これを防止するには、２流体ノズルのメンテナンスを頻繁に行う必要があるが、該メンテナンス作業は劇薬を扱う危険な作業となるため、安全上の観点からもノズルの詰まりを発生させないようにする必要がある。

なお、排水と塩基性中和剤水溶液（苛性ソーダ水溶液等）との混合流体をノズル内部に流通させることにより発生するノズルの詰まりを防止するため、排水と苛性ソーダ水溶液を別々のノズルより排ガスに噴霧させる方法もあるが、苛性ソーダ水溶液を水で希釈していないため、苛性ソーダの濃度が高くなる。苛性ソーダ濃度が高くなると排気ガスと苛性ソーダの接触部分が低くなり、排気ガス中の酸性ガスとの反応効率が低くなる。よって、酸性ガス濃度を規則値以下に低減できない一方、酸性ガス濃度を十分に低減するには苛性ソーダの使用量を増加させモル数を多くしなければならない問題が生じる。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、ノズルを別体とせず、１個のノズルより液体と、該液体と混合することにより固形物を発生させる液体と空気等の気体との三流体を混合して噴霧させると共に、上記２つの流体を混合すると発生する固形物により流路に詰まりを発生させないようにしたノズルを提供することを課題としている。

上記課題を解決するため、本発明は、第一に、気体、第１液体および第２液体を混合噴霧させる三流体ノズルであって、上記第１液体と第２液体とは混合により固形物を発生させる液体からなり、
上記気体、第１液体及び第２液体とが別々の配管より供給される３つの流路を備え、これら流路に上記気体と第１液体との混合部あるいは／および上記気体と第２液体との混合部を設けていると共に、上記第１液体あるいは該第１液体と上記気体との混合流体を噴射させる第１噴口と、第２液体あるいは該第２液体と上記気体との混合流体を噴射させる第２噴口とを設け、
上記第１噴口と第２噴口から噴射する流体を、これら噴口に達するまでは混合させずに外部混合させて噴霧を発生させる構成としていることを特徴とする三流体ノズルを提供している。

上記気体は圧搾空気、上記第２液体は第１液体の希釈液からなる。
上記三流体ノズルをごみ処理装置のガス冷却塔に設置する排ガス冷却用ノズルとして用いる場合には、第１液体は苛性ソーダ等を含む塩基性中和剤水溶液、第２液体は第１液体を希釈するカルシウム成分を含むごみ焼却炉や焼却灰の溶融炉より発生する排水からなり、第１液体と第２液体との混合でカルシウム水和物からなる固形物（スケール）が発生すると共に第２液体の排水中に含まれる異物を顕在化させ、さらに、粘度の上昇をもたらし、ノズルの流路、特に、混合部に詰まりを発生させやすいものである。

上記第一の発明の三流体ノズルでは、第１液体と第２液体とはノズル内部では混合させず、外部混合させているため、ノズル内部は第１液体と第２液体との混合により生ずる固形物で流路や混合部に詰まりを発生させない。 かつ、噴口近傍で、第１液体と第２液体とを混合させ、該第１液体と第２液体のいずれか一方はノズル内部で気体と混合して微粒化させており、この微粒化させた混合流体に、第１液体と第２液体のいずれか他方を外部混合しているため、外部混合される三流体の粒子はさらに微粒化される。

なお、本発明における外部混合とは、噴口から流体が噴射されると同時に混合が生じる噴口近傍での混合を指し、ノズル先端噴口から離れた位置の外部での混合のみを指すものではない。

具体的には、軸芯に沿って形成する中心流路、該中心流路を囲む中間流路、該中間流路を囲む外周流路を備える３重管構造とし、上記各流路の基端に上記気体、第１液体、第２液体の配管をそれぞれ接続している。
例えば、上記中心流路を塩基性水溶液の流路とし、中間流路を上記排水の流路とし、外周流路に圧搾空気の流路として、上記中間流路と外周流路とをノズル内部の噴口近傍で連通させて圧搾空気と排水との混合部を設け、この圧搾空気と排水との混合流体を上記中心流路先端の噴口から噴射させる塩基性水溶液と外部混合させている。

外部混合の形態としては、ノズルを単頭型とし、上記第１噴口を第２噴口で囲むと共に、第１噴口を第２噴口より突出させている。
あるいは、ノズル本体部の先端より複数の上記第２噴口を対向配置して突出した多頭型とすると共に、上記ノズル本体部の先端に上記第１噴口を設け、上記第１噴口及び第２噴口から噴射される流体を外部衝突混合させている。
上記単頭型ノズル、多頭型ノズルのいずれの場合も、上記第２噴口からは圧搾空気からなる気体と排水からなる第２液体との混合流体を噴射し、塩基性水溶液からなる第１液体を第１噴口より噴射して、第１液体と第２液体とは噴口の近傍外部で混合させることが好ましい。

上記ノズル内部で気体と第１液体との混合部、あるいは／および気体と第２液体との混合部では、一方の流体を流路周壁より流入させて他方の流体と衝突混合あるいは回転混合させる流体微粒化機構を設けていることが好ましい。
また、流体微粒化機構の他の手段として、上記中心流路、中間流路、外周流路のうち、少なくとも１つの流路中には、回転流を発生させて流体を微粒化するワーラを介在させていることが好ましい。なお、上記３つの全てにワーラを介在させてもよい。
上記のように微粒化機構を設けることにより、三流体を微粒子として噴霧でき、排ガス冷却用ノズルとして用いた場合に、排ガス中の酸性成分の除去効率、排ガスの冷却効率を高めることが出来ると共に、冷却塔内に濡れ発生の防止、ランニングコストの低減を図ることができる。

上記三流体ノズルは、三重管構造とし、排ガス冷却用ノズルとする場合には気体として圧搾空気、第１液体として塩基性水溶液、第２液体として排水を用い、流体微粒化機構を設けることが好ましい。

本発明は、第二に、前記三流体ノズルを、ごみ焼却炉あるいは／および焼却灰の溶融炉から発生する排ガスの冷却塔に高温排気ガス冷却用のノズルとして設置している三流体ノズルを備えたごみ処理装置を提供している。
この排ガス冷却用ノズルとする場合には、上記第１液体としてごみ焼却炉あるいは／および溶融炉で発生する排水を用いる排水循環手段を備え、水をクローズドシステムとしている。また、上記第２液体として苛性ソーダ水溶液を用い、排ガスを微粒化した液で吸収してから、排ガス中に含まれる酸性成分を苛性ソーダで中和しているため、酸性成分の除去を効率よく行うことができる。

上記冷却塔の下流にはバグフィルターを設置し、該バグフィルターで更に煤塵、酸性ガス、ダイオキシン類、重金属類を除去した後に煙突より排気していることが好ましい。

上述した如く、本発明によれば、第１液体と第２液体とをノズル内部では混合させずに噴口近傍の外部で混合させ、ノズル内部において第１液体と第２液体との混合により生ずる固形物で流路や混合部に詰まりが発生するのを防止できる。かつ、第１液体と第２液体のいずれか一方はノズル内部で気体と混合して微粒化させ、この微粒化させた混合流体に、第１液体と第２液体のいずれか他方を外部混合しているため、外部混合される三流体の粒子は十分に微粒化されることができる。

また、本発明の三流体ノズルをごみ処理装置のガス冷却塔に取り付け、排ガス冷却ノズルとし、第１液体として排ガス中の酸性成分を吸収中和する苛性ソーダ水溶液等の塩基性水溶液を用いると共に、該塩基性水溶液の希釈液としてごみ焼却炉および溶融炉で発生する排水を利用した場合、排水と塩基性水溶液との混合で生じるスケールの発生、異物の顕在化を防止でき、スケールおよび異物によるノズルの詰まり無くすことができ、ノズルのメンテナンスを最小に押さえることができる。また、ノズルより噴射する三流体噴霧を微粒化しているため、排ガスとの接触部が増加し、排ガス中の酸性成分の除去性能を高めることができると共に、排水をクローズドシステムで処理することができる利点も有する。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の三流体ノズルを使用するごみ処理装置の概略図を示す。
図１中に示すように、ごみ焼却炉１の下流に第１ガス冷却塔２、第１バグフィルター３、第１ファン４、煙突５を導管Ｌ１を介して接続している。
上記ごみ焼却炉１で高温加熱によるごみ焼却後に発生する焼却灰、第１ガス冷却塔２および第１バグフィルター３で発生する焼却飛灰を溶融炉６へ投入し高温で溶融している。
上記溶融炉６の下流に第２ガス冷却塔７、第２バグフィルター８、第２ファン９を導管Ｌ２を介して接続し、第２ファン９を通過後のガスを上記煙突５に導入して、ごみ焼却炉１側のガスと共に大気に放出している。

上記第１ガス冷却塔２および第２ガス冷却塔７には、模式的に示すように、本発明の三流体ノズル１０を取り付けている。該三流体ノズル１０には苛性ソーダ水溶液の貯留槽１１より苛性ソーダ水溶液Ｎ、ごみ焼却炉１および溶融炉６で発生する排水Ｗ、コンプレッサー１２より圧搾空気Ａの三流体を配管Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を介して供給している。
ごみ焼却炉１および溶融炉６の排水を三流体ノズル１０に循環させることにより、排水をごみ処理装置外には排出しないクローズドシステムとしている。

図２および図３は第１実施形態の三流体ノズル１０を示す。
三流体ノズル１０は、内管１５、中管１６、外管１７とからなる三重管構造で、内管１５の中空部を苛性ソーダ水溶液Ｎを流通させる中心流路Ｒ１、内管１５と中管１６の間は排水Ｗを流路させる中間流路Ｒ２、中管１６と外管１７の間は圧搾空気Ａを流通させる外周流路Ｒ３としている。

上記内管１５、中管１６、外管１７ｃの噴射側先端は順次寸法をあけて前方へ突出させ、キャップ１８で外嵌している。キャップ１８の先端中央に開口を設け、該開口から内管１５の噴射端部１５ａを突出させ、その先端開口を第１噴口２０とし、苛性ソーダ水溶液Ｎを噴射させている。該第１噴口２０を囲むキャップ１８の先端開口を第２噴口２１とし、排水Ｗと圧搾空気Ａとの混合流体を噴射させている。

上記中心流路Ｒ１を形成する内管１５の後端に苛性ソーダ水溶液供給口１５ｂを設けて配管Ｔ１と接続し、中間流路Ｒ２を形成する中管１６の後端側の周壁に排水供給口１６ｂを設けて配管Ｔ２と接続し、外周流路Ｒ３を形成する外管１７の後端側周壁に圧搾空気供給口１７ｂを設けて配管Ｔ３と接続している。

中管１６には内管１５の外周面に当接させる仕切壁部１６ｃを突設すると共に、該仕切壁部１６ｃに周方向に間隔をあけてオリフィス１６ｄを穿設し、噴射側下流にむけて排水Ｗの流速を高めている。
仕切壁部１６ｃより上流側は内周面に段差を設けて縮径化させていると共に、仕切壁部１６ｃより噴射側下流の周壁に周方向に間隔をあけて圧搾空気流入穴１６ｅを設け、仕切壁部１６ｃより噴射側下流は混合部２２とし、中管１６の先端はキャップ１８の内面に当接させている。

外管１７の先端開口はキャップ１８の内面と中管１６に囲まれた中空部２３に連通させている。この中空部２３に圧搾空気Ａを流入させ、中空部２３に面する中管１６の圧搾空気流入穴１６ｅを通して混合部２２に流入させ、排水Ｗと圧搾空気Ａとを混合させている。混合部２２はキャップ１８内の段状に縮径させた第２噴口２１に連通させ、該第２噴口２１から排水Ｗと圧搾空気Ａとの混合流体を噴射させている。

上記構成からなる三流体ノズル１０では、配管Ｔ１から供給される苛性ソーダ水溶液Ｎは中心流路Ｒ１を流通して第１噴口２０から噴射される。配管Ｔ２から中間流路Ｒ２に供給される排水Ｗはオリフィス１６ｄを通って混合部２２に流入する。配管Ｔ３から外周流路Ｒ３に供給される圧搾空気Ａは、外周流路Ｒ３から圧搾空気流入穴１６ｅを通って中間流路Ｒ２の混合部２２に流入する。混合部において外周より中心に向けて流入する圧搾空気Ａとオリフィス１６ｄを通って流速が高められている排水Ｗとが衝突混合し、排水Ｗと圧搾空気Ａとの混合流体の微粒化が図られる。

上記微粒化された混合流体は第２噴口２１より気液混合ミストＭとして噴射される。第２噴口２１の中心より第１噴口２０が突出し、該第１噴口２０より苛性ソーダ水溶液Ｎが噴射されることにより、第２噴口２１より噴射される圧搾空気Ｎを排水との微粒化された気液混合ミストＭは苛性ソーダ水溶液Ｎの噴霧を囲む状態で外部混合される。

上記構成とすると、排水Ｗと苛性ソーダ水溶液Ｎとは三流体ノズル１０内部では混合されず、第１噴口２０の外部で混合されるため、三流体ノズル１０内部はカルシウム成分を含む排水Ｗと塩基性中和剤である苛性ソーダ水溶液Ｎとの混合により生ずる固形物（カルシウム水和物）は生成されず、ノズル内部流路や混合部に詰まりが発生することが防止できる。
また、排水Ｗは混合部２２で圧搾空気Ａと混合して微粒化され、この微粒化させた混合流体に、第１噴口２０近傍で苛性ソーダ水溶液Ｎを外部混合しているため、苛性ソーダ水溶液Ｎは気液混合ミストＭとの混合で微粒化される。

このように、ガス冷却用ノズルから苛性ソーダ水溶液を微粒化して噴霧しているため、排ガスとの接触面積が増加し、排ガス中の酸性成分を吸収率が高まりると共に排ガスの冷却効率を高めることができる。しかも、焼却炉や溶融炉で発生する排水を苛性ソーダ水溶液の希釈液および排ガスの冷却液に利用しているため、排水をクローズドシステムで処理することができる。

図４（Ａ）（Ｂ）は第２実施形態を示す。
第１実施形態との相違点は、第１実施形態ではノズル先端を単頭型としているが、第２実施形態の三流体ノズル３０は多頭型としている点である。

三流体ノズル３０は、内管１５’、中管１６’、外管１７’の下流端に多頭型のＹ字状のアダプタ３２を接続している。該アダプタ３２の分岐部３２ａの先端に互い近接する方向に突出させた一対のチップ取付部３２ｂを設けている。

アダプタ３２の基部３２ｃの中心に内管１５’と連通する中心流路部Ｒ１’を設け、基部３２の先端に第１噴口２０’を設け、苛性ソーダ水溶液を噴射している。
また、アダプタ３２の基部３２ｃから両側の分岐部３２ａに排水Ｗが流通する中間流路Ｒ２’と圧搾空気Ａが流通する外周流路Ｒ３’を夫々設けている。

上記一対のチップ取付部３２ｂにはノズルチップ３３を内嵌固定すると共に、近接して対向する先端に排水Ｗと圧搾空気Ａとの気液混合ミストＭを噴霧する第２噴口２１’を設けている。
上記ノズルチップ３３内に設けた圧搾空気流路３３ａは外周流路Ｒ３’とを連通させると共に排水流路３３ｂは中間流路Ｒ２’と連通させ、かつ、ノズルチップ３３の軸芯を流通する圧搾空気Ａに混合部３３ｄで排水Ｗを外周側より流入させ、排水Ｗａを微粒化させて混合させている。この混合部３３ｄに連続して小径部３３ｅ、大径部３３ｆ、小径部３３ｇを通して、上記第２噴口２１’より気液混合ミストＭを噴霧している。

第２実施形態の三流体ノズル３０では、圧搾空気Ａと排水Ｗをノズルチップ３３で混合して第２噴口２１’より対向噴射して衝突混合させている。かつ、この衝突混合位置に対して苛性ソーダ水溶液Ｎを第１噴口２０’より噴射しているため、圧搾空気Ａと排水Ｗの気液混合ミストＭに苛性ソータ水溶液Ｎが更に衝突混合される。このように、苛性ソータ水溶液Ｎを気液混合ミストＭに外部衝突混合させることにより、三流体ノズル３０の内部で固形物を発生させず、かつ、苛性ソータ水溶液を超微粒化させて噴霧できるため、排ガスの酸性成分の除去機能および排ガスの冷却効率を高めることができる。
他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。

図５（Ａ）（Ｂ）は第３実施形態を示す。
この第３実施形態の三流体ノズル４０と前記第１実施形態のノズル１０との相違点は、三流体ノズル内部で中心流路Ｒ１を流通する苛性ソーダ水溶液Ｎにも外周流路Ｒ３を流通する圧搾空気Ａを混合し、第１噴口２０から苛性ソーダ水溶液Ｎと圧搾空気Ａとの気液混合ミストＭ１を噴射させている点である。第１噴口２０の外周の第２噴口２１からは第１実施形態と同様に排水Ｗと圧搾空気Ａとの気液混合ミストＭ２を噴射させ、気液混合ミストＭ１とＭ２とを外部混合させ、苛性ソーダ水溶液Ｎと排水Ｗとは第１実施形態と同様にノズル内部では混合していない。

図５（Ａ）に拡大して示すように、中管１６”に設けた穴１６ｂ”と内管１５”に設けた穴１５ｂ”との間に、外周流路Ｒ３から中心流路Ｒ１へ圧搾空気Ａを流入させる連通用小径筒４１を取り付けている。この連通用小径筒４１は周方向に間隔をあけて複数本設け、噴射側へ傾斜させた状態で中間流路Ｒ２を横断させて取り付けている。上記連通用小径筒４１は内管１６”の穴１６ｂ”より中心流路Ｒ１内に突出し、中心流路Ｒ１内において外周側より噴射側に向けて圧搾空気Ａを流入させている。かつ、連通用小径筒４１を突出させる穴１５ｂ”の後部周縁にはオリフィス１５ｃ”を設け、該オリフィス１５ｃ”を流通した苛性ソーダ水溶液Ｎに連通用小径筒４１から流入する圧搾空気Ａを外周側より混合して苛性ソーダ水溶液Ｎの微粒化を図っている。

中管１６”の噴射側に圧搾空気流入穴１６ｃ”を設け、外周流路Ｒ３から中間流路Ｒ２に圧搾空気Ａを流入し、排水Ｗと混合している構成は第１実施形態と同様である。よって、第３実施形態では、まず、苛性ソーダ水溶液Ｎと圧搾空気Ａとを混合させた後に、排水Ｗと圧搾空気Ａとを混合させている。
よって、第１噴口２０からは苛性ソーダ水溶液Ｎと圧搾空気Ａの気液混合ミストＭ１が噴射されると共に、第１噴口２０を囲む第２噴口２１からは排水Ｗと圧搾空気Ａの気液混合ミストＭ２が噴射され、これら気液混合ミストＭ１とＭ２とが第１噴口２０の近傍で外部混合される。
なお、他の構成および作用は第１実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。

図６（Ａ）（Ｂ）は参考第１実施形態を示す。
参考第１実施形態の三流体ノズル５０は、第１噴口２０”の内部で苛性ソーダ水溶液Ｎと排水Ｗとを混合して噴射すると共に、第１噴口２０”を囲む第２噴口２１”から圧搾空気Ａを噴射して、これら三流体を噴口近傍の外部で混合している。

参考第１実施形態では、内管１５"'の内部に旋回流れを発生させるＸ状のワーラ５１を取り付けると共に、噴射側前部の極小径筒部１５ｃ"'を中管１６"'の先端開口よりも内方に位置させて開口している。一方、中管１６"'の噴射側前部を内管１５"'より突出させると共に先端内面を内向きテーパ部とし、該テーパ部に囲まれた部分を比較的大面積で且つ流路長さを有する第１噴口２０”としている。この第１噴口２０”の内部中心位置に上記極小径筒部１５ｃ"'の先端開口を位置させ、噴射直前位置の第１噴口２０”の内部で苛性ソーダ水溶液Ｎと排水Ｗとを混合させて、第１噴口２０”より噴射している。

噴射側先端に取り付けるキャップ１８’は外管１７"'の噴射側に外嵌して取り付け、その前壁中央に設けた開口より噴射側中管１６"'の噴射側を突出させた状態で間隔をあけて囲み、上記第１噴口２０”の外周に細幅円環状の第２噴口２１”を設け、該第２噴口２１”より圧搾空気Ａを噴射させている。

上記構成とすると、中心流路Ｒ１を流通する苛性ソーダ水溶液Ｎは、ワーラ５１を通過して旋回流とされた状態で極小径筒部１５ｃ"'より第１噴口２０”の内部に噴射される一方、中間流路Ｒ２を流通する排水Ｗは第１噴口２０”から噴射され、第１噴口２０”の内部及び噴口近傍の外部で噴射される苛性ソーダ水溶液Ｎと混合される。
上記排水Ｗと苛性ソーダ水溶液Ｎとの混合噴霧を囲むように、外周の第２噴口２１”より圧搾空気Ａが噴射され、第１、第２噴口の近傍外部で圧搾空気Ａは排水Ｗおよび苛性ソーダ水溶液Ｎとの外部混合され、気液混合ミストとして噴霧される。

上記三流体ノズル５０では、苛性ソーダ水溶液Ｎは旋回流を形成して微粒化していると共に、排水Ｗと第１噴口２０”の内部で混合され、スケールの発生が抑制される。かつ、第１噴口２０”を比較的広い断面積としているためノズル内部の流路に目詰まりを発生させることもない。
なお、他の構成および作用は第１実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。

図７は参考第２実施形態を示す。
参考第２実施形態の三流体ノズル６０は、ノズル内部において圧搾空気Ａと苛性ソーダ水溶液Ｎとを混合させ、この気液混合流体にノズル内部で且つ噴口近傍において排水Ｗを混合させ、三流体をノズル内部で混合した状態で１つの噴口６１より噴霧している。

内管１５０、中管１６０、外管１７０の三重管構造からなる点は第１実施形態と同様であるが、内管１５０で構成する中心流路Ｒ１を配管Ｔ３と接続して圧搾空気Ａの流路とし、内管１５０と中管１６０との間の中間流路Ｒ２を配管Ｔ１と接続して苛性ソーダ水溶液Ｎの流路とし、中管１６０と外管１７０の間の外周流路Ｒ３を配管Ｔ２と接続して排水Ｗの流路としている。上記苛性ソーダ水溶液Ｎを流通させる環状の中間流路Ｒ２の流路幅は、排水Ｗを流通させる環状の外周流路Ｒ３の流路幅より小さくしている。

詳細には、内管１５０の先端側に小径部１５０ａを設け、該小径部１５０ａの先端に開口１５０ｂを設け、この開口１５０ｂを中管１６０の先端テーパ部１６０ａで空隙をあけて囲み、該空隙を一次混合部６２としている。該一次混合部６２の先端中央に開口１６０ｂを設けていると共に、該一次混合部６１への中間流路Ｒ２に周方向に間隔をあけて穴６５ａを設けたスペーサ６５を介在させている。 外管１７０の先端テーパ部１７０ａで中管１６０の先端テーパ部１６０ａを小径外周流路Ｒ３’”をあけて囲み、その中央に開口１７０ｂを設けている。
外管１７０にキャップ６３を介してノズルチップ６５を取り付け、外管１７０の先端面との間に大径の二次混合部６６を設けると共に、該二次混合部６６の先端側に段状に縮径する噴口６１を設けている。
上記内管１５０の先端開口１５０ｂ、中管１６０の先端開口１６０ｂと、外管１７０の先端開口１７０ｂは噴口６１と共にノズルの軸芯に沿った位置に直列に設けている。

上記構成の三流体ノズル６０では、内管１５０の小径部１５０ｂを通って流速をあげた圧搾空気Ａを一次混合部６２の中央に流入させると共に、スペーサ６５の流路６５ａを通して流速をあげた苛性ソーダ水溶液Ｎを一次混合部６１の外周側から流入し、一次混合部６１で圧搾空気Ａと苛性ソーダ水溶液Ｎとを混合している。この一次混合された気液混合流体は、開口１６０ｂより小径外周流路Ｒ３’、開口１７０ｂを通して二次混合部６６へ流入する。該気液混合流体が小径外周流路Ｒ３'"を通る時に、外周より排水Ｗが衝突混合され、排水Ｗも開口１７０ｂを通って二次混合部６６へ流入する。この二次混合部６６で三流体が均等に撹拌混合され、噴口６１より噴射される。

上記構成とすると、苛性ソーダ水溶液Ｎは先に圧搾空気Ａと混合させているため微粒化が図られ、この微粒化させた混合流体を排水Ｗとを噴口６７の直前に混合させることにより、より微粒化させた三流体の混合噴霧を発生させることができる。
なお、外周流路Ｒ３に苛性ソーダ水溶液Ｎを流通させて、中間流路Ｒ２に排水Ｗを流通させ、圧搾空気Ａと排水Ｗとを先に混合し、この混合流体に噴口直線で苛性ソーダ水溶液Ｎを混合させてもよい。
他の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

本発明の実施形態の三流体ノズルが使用されるごみ処理装置の全体概略図である。 第１実施形態の三流体ノズルを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は正面図である。 第１実施形態の三流体ノズルの要部拡大図である。 第２実施形態の三流体ノズルを示し、（Ａ）は要部拡大断面図、（Ｂ）は正面図である。 第３実施形態の三流体ノズルを示し、（Ａ）は要部拡大断面図、（Ｂ）は正面図である。 参考第１実施形態の三流体ノズルを示し、（Ａ）は要部拡大断面図、（Ｂ）は正面図である。 参考第２実施形態の三流体ノズルの断面図である。

符号の説明

１ ごみ焼却炉
２ 第１ガス冷却塔
６ 溶融炉
７ 第２ガス冷却塔
１０ 三流体ノズル
１５ 内管
１６ 中管
１７ 外管
１８ キャップ
２０ 第１噴口
２１ 第２噴口
２２ 混合部
Ｒ１ 中心流路
Ｒ２ 中間流路
Ｒ３ 外周流路
Ａ 圧搾空気
Ｎ 苛性ソーダ水溶液
Ｗ 排水
Ｔ１ 苛性ソーダ水溶液の配管
Ｔ２ 排水の配管
Ｔ３ 圧搾空気の配管

Claims (9)

1. 気体、第１液体および第２液体を混合噴霧させる三流体ノズルであって、上記第１液体と第２液体とは混合により固形物を発生させる液体からなり、
   上記気体、第１液体及び第２液体とが別々の配管より供給される３つの流路を備え、これら流路に上記気体と第１液体との混合部あるいは／および上記気体と第２液体との混合部を設けていると共に、上記第１液体あるいは該第１液体と上記気体との混合流体を噴射させる第１噴口と、第２液体あるいは該第２液体と上記気体との混合流体を噴射させる第２噴口とを設け、
   上記第１噴口と第２噴口から噴射する流体を、これら噴口に達するまでは混合させずに外部混合させて噴霧を発生させる構成としていることを特徴とする三流体ノズル。
2. 上記気体は圧搾空気、上記第２液体は第１液体の希釈液からなる請求項１に記載の三流体ノズル。
3. 上記第１液体は苛性ソーダ等を含む塩基性中和剤水溶液、第２液体は第１液体を希釈するカルシウム成分を含む排水からなり、第１液体と第２液体との混合でカルシウム水和物からなる上記固形物が発生すると共に第２液体中に含まれる異物を顕在化させるものである請求項２に記載の三流体ノズル。
4. 軸芯に沿って形成する中心流路、該中心流路を囲む中間流路、該中間流路を囲む外周流路を備える３重管構造とし、上記各流路の基端に上記気体、第１液体、第２液体の配管をそれぞれ接続している請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の三流体ノズル。
5. 上記第１噴口を第２噴口で囲むと共に、第１噴口を第２噴口より突出させている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の三流体ノズル。
6. ノズル本体部の先端より複数の上記第２噴口を対向配置して突出した多頭型とすると共に、上記ノズル本体部の先端に上記第１噴口を設け、上記第１噴口及び第２噴口から噴射される流体を外部衝突混合させている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の三流体ノズル。
7. 上記中心流路、中間流路、外周流路のうち、少なくとも１つの流路には回転流を発生させて流体を微粒化するワーラを介在させている請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の三流体ノズル。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の三流体ノズルを、ごみ焼却炉あるいは／および焼却灰の溶融炉から発生する排ガスの冷却塔に排ガス冷却用のノズルとして設置している三流体ノズルを備えたごみ処理装置。
9. 上記第１液体としてごみ焼却炉あるいは／および溶融炉で発生する排水を用いる排水循環手段を備え、上記第２液体として苛性ソーダ水溶液を用いている請求項８に記載の三流体ノズルを備えたごみ処理装置。

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