JP4406210B2

JP4406210B2 - 排ガス冷却塔

Info

Publication number: JP4406210B2
Application number: JP2003059532A
Authority: JP
Inventors: 健一薗田; 信浩森; 晃西尾; 悦男越野
Original assignee: Metawater Co Ltd
Current assignee: Metawater Co Ltd
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2023-03-06
Also published as: JP2004267856A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却炉などから排出された燃焼排ガスを水と接触させて冷却する排ガス冷却塔に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２００２−１０２６４７号公報(図３)
【特許文献２】
特開２００１−２７２０２３号公報（図１）
【０００３】
廃棄物や下水汚泥の焼却炉などから排出される高温の燃焼排ガス中には、多量の灰やダストが含有されている。このため集塵機でこれらを除去する必要があり、多くの場合はバグフィルタによる集塵が行われている。ところがバグフィルタは一般に、可燃性の繊維質のろ布を用いているために耐熱性が低く、排ガス温度が２５０℃を越えることは好ましくない。そこで上記の特許文献１，２に示されるように、その前段に廃熱ボイラや熱交換器等を設置して排ガス冷却を行っている。
【０００４】
また本発明のように、バグフィルタの前段に燃焼排ガスを冷却するための排ガス冷却塔を設置する場合もある。この排ガス冷却塔は図３に示されるように、塔本体１の内部にノズル２を設置しておき、この塔本体１の塔頂部の排ガス導入管３から４００℃前後の燃焼排ガスを導入し、ノズル２から噴霧される冷却水と接触させて冷却する構造のものである。冷却水との接触により２００℃以下にまで冷却された排ガスは、後段のバグフィルタ４に送られ集塵される。また噴霧された水は塔本体１の内部ですべて蒸発し、湿灰が生じないように設計されている。
【０００５】
ところが、塔本体１の内部におけるガス滞留時間が水乾燥時間に対して十分であるように設計しても、実設備では湿灰が塔本体１の内壁面やスプレーノズル周辺部に強固に付着して成長することがあった。またそのような状態ではノズル２から噴霧された水と排ガスとの接触が不均一となるため、高温の排ガスの一部が十分に冷却されないおそれがあった。なお、塔本体１の下部には灰排出口５が設けられており、二重ダンパ６を介して取り出された灰を図示しない灰ホッパに空気輸送しているが、湿灰が成長すると硬い凝固灰となり、灰排出口５から取り出しても灰ホッパに輸送できないという問題もあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、噴霧された水と排ガスとの接触を均一化させて塔本体の内壁面やスプレーノズル周辺部への湿灰の付着を防止するとともに、排ガスの均一冷却を行うことができるようにした排ガス冷却塔を提供することを主な目的とするものである。また本発明の第２の目的は、湿灰が発生した場合にも灰ホッパへの空気輸送に支障を生じないようにした排ガス冷却塔を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記の問題を解決するために塔本体の内壁面への湿灰の付着メカニズムを検討した結果、塔頂部の排ガス導入管から塔本体内に導入される排ガスが偏流することが原因であることを確認した。すなわち一般に排ガス導入管は塔頂部において水平から下向きに屈曲されているため、屈曲部の内側部分と外側部分とで速度差が発生し、塔本体の内部に均一に拡散しない。このためノズルから均一に噴霧される水との接触も不均一になり、接触不足の部分で湿灰が発生することが判明した。
【０００８】
本発明は上記した知見に基づいてなされたものであり、燃焼排ガスを塔頂部から導入し、塔本体内部に設置されたノズルから冷却水を噴霧して冷却する排ガス冷却塔において、塔頂部直上の排ガス導入管に、排ガス導入管よりも大径で内部を単なる空間とした整流塔を設置するとともに、この整流塔の底面を整流塔の水平断面径よりも小径の接続部を介して塔頂部に接続したことを特徴とするものである。この整流塔の内径Ｄ₃を、塔本体の内径Ｄ₁の1/2〜1/3としておくことが好ましい。また第２の目的を達成するためには、塔本体の下部の灰排出口に、凝固灰の破砕機を設置することが好ましく、この破砕機がスクリーンを備え、凝固灰を空気輸送可能な粒度に破砕する一軸高速回転型の破砕機であることが好ましい。
【０００９】
本発明によれば、塔頂部直上の排ガス導入管に、排ガス導入管よりも大径で内部を単なる空間とした整流塔を設置し、この整流塔の底面を整流塔の水平断面径よりも小径の接続部を介して塔頂部に接続して塔頂部の排ガス導入管から塔本体内に導入される排ガスの偏流を防止したので、ノズルから噴霧される水との接触が均一に行われ、湿灰の発生を防止することができる。また仮に湿灰が成長して硬い凝固灰が生じても、塔本体の下部の灰排出口に設けた破砕機が一軸式の破砕機であり高速回転であるために細かく破砕でき、灰ホッパへの空気輸送に支障を生じない。さらに、破砕機がスクリーンを持つ構造である場合、自由に破砕機の粒度をコントロールすることができるため空気輸送に支障がない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
この実施形態の排ガス冷却塔は下水汚泥焼却炉とバグフィルタとの間に設置されたものであるが、前段の焼却炉の種類は任意である。
図１において、１０は略円筒状の排ガス冷却塔の塔本体であり、その内部上方には冷却水を均一に噴霧するためのノズル１１が適当数設置されている。１２は塔頂部から高温の燃焼排ガスを塔本体１０の内部に導入する排ガス導入管、１３は冷却された燃焼排ガスを取り出して後段のバグフィルタに送るため、塔本体１０の下部側方に接続された排ガス導出管である。
【００１１】
本発明においては、塔頂部直上の排ガス導入管１２に、整流塔１４が設けられている。この整流塔１４は排ガス導入管１２よりも大径のもので、この実施形態では中空円筒である。排ガス導入管１２を通じて送られてきた燃焼排ガスは側面から整流塔１４に入り、整流塔１４の内部で下向きに方向を変換したうえ、短い接続部１５を通過して塔本体１０の中心に導入される。整流塔１４の内部は単なる空間とすればよく、特別な整流用部材を設置する必要はない。
【００１２】
ここで塔本体１０の内径をＤ₁，接続部１５の内径をＤ₂，整流塔１４の内径をＤ₃，排ガス導入管１２の内径をＤ₄とすると、Ｄ₁>Ｄ₃>Ｄ₂>Ｄ₄であり、Ｄ₂＝Ｄ₁/5〜Ｄ₁/3、Ｄ₃＝Ｄ₁/3〜Ｄ₁/2とすることが好ましい。また整流塔１４の高さＨは、排ガス導入管１２の内径をＤ₄の２〜３倍とすることが好ましい。整流塔１４のサイズをこれより小さくすると整流効果が減少し、大きくしてもそれ以上の整流効果の向上はなく、コスト高となるからである。
【００１３】
このような整流塔１４を経由して燃焼排ガスを塔本体１０の内部に導入すると、燃焼排ガスは整流塔１４の内部で一度広がったうえで、内径の小さい接続部１５を経由して塔本体１０内に流れ込む。この結果、整流塔１４のなかった従来構造に比較して塔本体１０内における偏流が防止され、塔本体１０の中心部を含む全面にほぼ均一な状態で燃焼排ガスが供給される。そのためノズル１１から噴霧される冷却水との接触が全周にわたり均一に行われ、湿灰の発生を防止することができる。また冷却も均一に行われるので冷却効率も高まり、冷却水の使用量も抑制できる。このようにして２００℃以下に冷却された排ガスは、排ガス導出管１３から後段のバグフィルタに送られて集塵される。
【００１４】
このため、本発明の排ガス冷却塔では従来のように塔本体１０の内壁に付着した湿灰が次第に成長することを防止できるが、それでもなお長期間の運転中に徐々に湿灰が発生し、硬い凝固灰となる可能性は皆無ではない。そこで図１に示すように、塔本体１０の下部の灰排出口１６に、凝固灰の破砕機１７を設置することが好ましい。
【００１５】
この破砕機１７は図２に示すように、一軸高速回転型の破砕機であることが好ましい。すなわちこの破砕機１７は、単一の高速回転軸１８に多数枚の破砕刃１９をわずかに位相をずらせて固定した構造であり、上方から落下してきた灰中の凝固灰を破砕刃１９により細かく破砕する構造となっている。このような一軸回転型の破砕機１７は凝固灰（凝固物）が噛み込みにくく、二軸等の多軸式の破砕機と比べ、高速で回転させることができる利点があり、仮に金属片のような異物が混入していても故障することがない。また、スクリーン２２を設けているため、破砕後の凝固物をリターンさせて再破砕し、より細かくする事ができる。
【００１６】
破砕機１７の下方には従来と同様に二重ダンパ２０が設けられており、空気輸送管２１を用いて灰を図示しない灰ホッパに輸送する。灰中の凝固灰は破砕機１７により細かく破砕されているため、支障なく空気輸送することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の排ガス冷却塔は塔頂部直上の排ガス導入管に、排ガス導入管よりも大径の整流塔を設置したことにより偏流を防止することができ、噴霧された水と排ガスとの接触を均一化させて塔本体の内壁面やスプレーノズル周辺部への湿灰の付着を防止することができる。また塔本体の下部の灰排出口に、凝固灰の破砕機を設置しておけば、湿灰による硬い凝固灰（凝固物）が発生した場合にも確実に粉砕することができ、灰ホッパへの空気輸送に支障を生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す断面図である。
【図２】一軸高速回転型の破砕機を示す図であり、(A)は縦断面図、(B)は水平断面図である。
【図３】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
１従来の排ガス冷却塔の塔本体、２ノズル、３排ガス導入管、４バグフィルタ、５灰排出口、６二重ダンパ、１０本発明の排ガス冷却塔の塔本体、１１ノズル、１２排ガス導入管、１３排ガス導出管、１４整流塔、１５接続部、１６灰排出口、１７破砕機、１８高速回転軸、１９破砕刃、２０二重ダンパ、２１空気輸送管、２２スクリーン

Claims

燃焼排ガスを塔頂部から導入し、塔本体内部に設置されたノズルから冷却水を噴霧して冷却する排ガス冷却塔において、塔頂部直上の排ガス導入管に、排ガス導入管よりも大径で内部を単なる空間とした整流塔を設置するとともに、この整流塔の底面を整流塔の水平断面径よりも小径の接続部を介して塔頂部に接続したことを特徴とする排ガス冷却塔。
整流塔の内径Ｄ₃を、塔本体の内径Ｄ₁の1/2〜1/3としたことを特徴とする請求項１記載の排ガス冷却塔。
塔本体の下部の灰排出口に、凝固灰の破砕機を設置したことを特徴とする請求項１記載の排ガス冷却塔。
破砕機がスクリーンを備え、凝固灰を空気輸送可能な粒度に破砕する一軸高速回転型の破砕機であることを特徴とする請求項３記載の排ガス冷却塔。