JP5656535B2

JP5656535B2 - ベンチュリスクラバ

Info

Publication number: JP5656535B2
Application number: JP2010220444A
Authority: JP
Inventors: 弘樹永原
Original assignee: Dowa Eco Systems Co Ltd
Current assignee: Dowa Eco Systems Co Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: JP2012075967A

Description

本発明は、排ガス中のガス成分や煤塵などを吸収液によって除去するベンチュリスクラバに関する。

例えば産業廃棄物焼却炉で発生する排ガス中には、ＨＣｌ、ＳＯｘを始めとする酸性ガスが高濃度で含有されている。排ガス中の酸性ガスの含有量は焼却物によって変動はあるものの、高い場合には５０００ｐｐｍもの濃度となる。また、排ガス中には、２０ｇ／Ｎｍ^３程度の煤塵も含まれている。

そのような排ガスをそのまま大気中に排出すると環境汚染を引き起こす。そのため、排ガスを洗浄する排ガス洗浄装置が用いられている。かかる排ガス洗浄装置として、排ガスを通過させるベンチュリ部に吸収液を供給し、ベンチュリ部で高速になった排ガスによって吸収液を微細化させて、気液接触により排ガス中の酸性ガスや煤塵を捕集させるベンチュリスクラバが知られている（例えば特許文献１、２）。

特開２００９−２４０９０８号公報特開２００３−１０６２２号公報

一般にベンチュリスクラバでは、ベンチュリ部での排ガスの流速を所定の大きさに設定する必要がある。そのため、ベンチュリ部に可動式の邪魔板を配置し、排ガスの流量の増減に応じて邪魔板の大きさや角度を変えることにより、ベンチュリ部の横断面積を調整している。しかしながら、邪魔板の大きさや角度を変える構造は複雑であり、制御も困難である。そのため従来は、ベンチュリスクラバの建設費や維持コストが高価であった。

本発明の目的は、簡単な構造でベンチュリ部の横断面積を調整できるベンチュリスクラバを提供することにある。

前記の目的を達成するため、本発明によれば、排ガスを洗浄するベンチュリスクラバであって、排ガスを通過させるベンチュリ部の内部の横断面積を縮小可能な邪魔部材を有し、前記ベンチュリ部の壁面に、前記邪魔部材を挿入させる開口部が、前後方向に対をなして設けられ、前記邪魔部材は、前記ベンチュリ部の外部から前記ベンチュリ部の内部に挿入及び抜き取り自在であり、前記邪魔部材は、一対の前記開口部の両方に挿入されて前記ベンチュリ部の内部を貫通することを特徴とする、ベンチュリスクラバが提供される。

前記邪魔部材は例えばパイプである。また、排ガスの流れの方向に沿って、前記邪魔部材が複数配置されても良い。また、排ガスの流れと交差する方向に沿って、前記邪魔部材が複数配置されても良い。

本発明によれば、簡単な構造でありながらベンチュリ部の横断面積を容易に調整できるベンチュリスクラバを提供できる。本発明のベンチュリスクラバは、制御が簡単で、設置費用も安価である。

排ガス処理設備の全体図である。本発明の実施の形態にかかるベンチュリスクラバの正面図である。本発明の実施の形態にかかるベンチュリスクラバの側面図である。図３中のＡ−Ａ部分における拡大断面図である。図２中のＢ−Ｂ部分における拡大断面図であり、ベンチュリ部の内部に邪魔部材を配置した状態を示している。図２中のＢ−Ｂ部分における拡大断面図であり、ベンチュリ部の内部から邪魔部材を抜き取った状態を示している。液ガス比と圧力損失および酸性排ガス除去率の関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、排ガス処理設備１の全体図である。この排ガス処理設備１は、産業廃棄物などの原料を燃焼させるロータリーキルン１０の出口側（図１では右側）に二つの二次燃焼炉（ＳＣＣ）１１、１２、ベンチュリスクラバ１３、エリミネーター１４、誘引排風機１５、再加熱炉１６、煙突１７を順に接続した構成である。ロータリーキルン１０の入口側（図１では左側）では、原料フィーダー１８により産業廃棄物などの原料がロータリーキルン１０の内部にチャージされ、原料がロータリーキルン１０の内部において燃焼される。この燃焼で発生した排ガスは、二つの二次燃焼炉１１、１２に導入されて、アフターバーナーにより完全燃焼させられる。また、ロータリーキルン１０の内部の燃焼で発生した残渣は、二次燃焼炉１１の下部から系外に排出される。

二次燃焼炉１１、１２で完全燃焼された排ガスは、ベンチュリスクラバ１３で急速冷却と洗浄が行われた後、ベンチュリスクラバ１３の出口に設置してあるエリミネーター１４で排ガス中の水滴が除去される。その後、排ガスは誘引排風機１５で引き込まれ、再加熱炉１６で過熱されて白煙（水蒸気）の防止が施された後、煙突１７から大気中に放出される。

図２、３に示すように、本発明の実施の形態にかかるベンチュリスクラバ１３は、ベンチュリ部２０の内部に複数の邪魔部材２１を挿入した構成を有している。ベンチュリ部２０は中空であり、ベンチュリ部２０の上端に二次燃焼炉１２の下端が連通して接続されている。また、ベンチュリ部２０の下端はエリミネーター１４に連通して接続されている。二次燃焼炉１２からベンチュリ部２０の上端に流入した排ガスは、ベンチュリ部２０の内部を上から下に通過した後、ベンチュリ部２０の下端からエリミネーター１４に流出する。

ベンチュリ部２０の内部は、下に行くほど狭くなる角錐形状もしくは円錐形状になっており、ベンチュリ部２０は、角錐形状もしくは円錐形状の底面を上に向け、頂点を下に向けた姿勢である。したがって、ベンチュリ部２０の底面に二次燃焼炉１２の下端が接続され、ベンチュリ部２０の頂点がエリミネーター１４に接続されている。

邪魔部材２１は、汎用の円管パイプを適当な長さに切断したものである。適当な長さの円管パイプからなる構成の複数本の邪魔部材２１が、水平にされ、かつ、互いに平行に隙間を空けた状態にされて、ベンチュリ部２０の内部にそれぞれ挿入されている。なお、邪魔部材は、ベンチュリ内部の横断面積を変更できるものであればよく、パイプの他には、鋼管、銅管などの棒材、板材を使用できる。

ベンチュリ部２０の壁面には、邪魔部材２１をベンチュリ部２０の外部からベンチュリ部２０の内部に挿入させる開口部２２が複数個所に設けられている。開口部２２は、ベンチュリ部２０の前後の壁面に対をなして設けられている。邪魔部材２１は、ベンチュリ部２０の前後の壁面に設けられた一対の開口部２２の両方に挿入されて、ベンチュリ部２０の内部を前後方向に水平に貫通した状態で、ベンチュリ部２０の内部に配置される。邪魔部材２１は、ベンチュリ部２０の内部を前後方向に水平に貫通するのに十分な長さを有する。このようにベンチュリ部２０の内部に邪魔部材２１が挿入されることにより、排ガスを上下方向に通過させるベンチュリ部２０の内部の横断面積が狭められる。

排ガスの流れの方向に沿って（即ち、この実施の形態では上下方向に沿って）、ベンチュリ部２０の壁面に複数の開口部２２が配置されている。また、いずれの開口部２２も、ベンチュリ部２０の前後の壁面に対をなして設けられている。このため、各開口部２２に邪魔部材２１を挿入させて、ベンチュリ部２０の内部を前後方向に水平に貫通させるように邪魔部材２１を配置することにより、ベンチュリ部２０の複数の高さ位置において、ベンチュリ部２０の内部の横断面積を縮小することが可能である。

また、ベンチュリ部２０の高さ位置によっては、排ガスの流れと交差する方向に沿って（即ち、この実施の形態では水平方向に沿って）、ベンチュリ部２０の壁面に複数の開口部２２が配置されている。なお同様に、いずれの開口部２２もベンチュリ部２０の前後の壁面に対をなして設けられている。このため、各開口部２２に邪魔部材２１を挿入させて、ベンチュリ部２０の内部を前後方向に水平に貫通させるように邪魔部材２１を配置することにより、ベンチュリ部２０の高さ位置によっては、同じ高さに複数の邪魔部材２１を配置することができ、それら複数の邪魔部材２１によってベンチュリ部２０の内部の横断面積を縮小することが可能である。

図４に示すようにベンチュリ部２０の高さ位置を上から順に高さａ、ｂ、ｃ、ｄと４段階に定義すると、この実施の形態では、４段階の各高さａ、ｂ、ｃ、ｄの位置の全部に、邪魔部材２１が配置させることができる。また、もっとも上の高さａと上から３番目の高さｃには、それぞれ２つの邪魔部材２１を配置させることができる。一方、上から２番目の高さｂと最も下の高さｄには、それぞれ１つの邪魔部材２１を配置させることができる。

上述のようにベンチュリ部２０の内部は、下に行くほど狭くなる角錐形状もしくは円錐形状になっているので、ベンチュリ部２０の内部を上から下に通過していく過程で排ガスの流速は徐々に高くなっていく。加えて、ベンチュリ部２０の各高さａ、ｂ、ｃ、ｄには１つ或いは２つの邪魔部材２１が配置されているので、各高さａ、ｂ、ｃ、ｄにおいて、邪魔部材２１によってベンチュリ部２０の内部の横断面積が狭められることにより、ベンチュリ部２０の各高さａ、ｂ、ｃ、ｄでは、排ガスの流速は更に高められることになる。

この実施の形態では、図４に示すようにベンチュリ部２０のもっとも上の高さａと上から３番目の高さｃに２つの邪魔部材２１が配置され、上から２番目の高さｂと最も下の高さｄに１つの邪魔部材２１が配置された状態では（即ち、ベンチュリ部２０の壁面に形成された複数の開口部２２の全部に邪魔部材２１を挿入した状態では）、ベンチュリ部２０のもっとも上の高さａと上から２番目の高さの位置（1stステージ）では排ガスの流速が１０ｍ／ｓ程度となり、上から３番目の高さｃの位置（2ndステージ）では排ガスの流速が２０ｍ／ｓ程度となり、最も下の高さｄの位置（3rdステージ）では排ガスの流速が４０ｍ／ｓ程度となるように、ベンチュリ部２０の内部形状と、各邪魔部材２１の配置、太さ等が設定されている。

図５に示すように、ベンチュリ部２０の壁面に形成された各開口部２２には、邪魔部材２１を受け入れるためのリング部材（フランジ）２３が取り付けてある。各開口部２２に取り付けられたリング部材２３に邪魔部材２１の両端を受容させた状態で、ベンチュリ部２０の内部に邪魔部材２１が水平に配置される。

また、図６に示すように、邪魔部材２１は、各開口部２２に取り付けられたリング部材２３から抜き取ることも可能である。そのように邪魔部材２１を開口部２２に取り付けられたリング部材２３から抜き取った場合は、リング部材２３の外側にブラインドフランジ（フランジ蓋）２５が取り付けられる。これにより、各開口部２２はブラインドフランジ２５で塞がれて、ベンチュリ部２０の内部を通過する排ガスが、ベンチュリ部２０の外部に漏れ出ないようにシールされる。

図２に示すように、ベンチュリ部２０の上方には、ベンチュリ部２０の内部に吸収液を噴霧する複数のノズル２６が設けられている。これら複数のノズル２６により、ベンチュリ部２０の内部の壁面全体および各高さａ、ｂ、ｃ、ｄに配置された邪魔部材２１に吸収液が供給される。なお、吸収液としては、例えば濃度３ｗｔ％程度の苛性ソーダ溶液等のアルカリ水溶液が主に使われる。

かくして、この実施の形態にかかるベンチュリスクラバ１３にあっては、二次燃焼炉１２からベンチュリ部２０の上端に約８００℃程度の排ガスが流入させられ、ベンチュリ部２０の内部を上から下に通過した後、ベンチュリ部２０の下端からエリミネーター１４に排ガスが流出させられる。ここで、ベンチュリ部２０の内部では、複数のノズル２６から吸収液が供給され、吸収液は排ガスと接触することで蒸発させられて、排ガスと一緒にベンチュリ部２０の内部を上から下に通過していく。

そして、ベンチュリ部２０の内部を通過中に、完全に蒸発せずに液滴となっていた吸収液は、ベンチュリ部２０のもっとも上の高さａと上から２番目の高さの位置（1stステージ）を通過する際に、流速が１０ｍ／ｓ程度の排ガスと一緒に流動して、霧化分散される。そして、ベンチュリ部２０のもっとも上の高さａと上から２番目の高さの位置（1stステージ）に配置された邪魔部材２１による激しい撹乱作用を受けて更なる霧化分散と気液接触が行われ、排ガス中の酸性ガスと吸収液との中和反応が進行していく。更に、ベンチュリ部２０の上から３番目の高さｃの位置（2ndステージ）と、最も下の高さｄの位置（3rdステージ）でも、邪魔部材２１によって更なる激しい撹乱作用を受けて霧化分散と気液接触が進行し、排ガス中の酸性ガスと吸収液との中和反応が進行していく。こうして、最終的にベンチュリ部２０の下端からエリミネーター１４に流出させられる際には、排ガス中の酸性ガス成分を酸性ガス濃度５，０００ｐｐｍ程度に於いて例えば９９．５％以上の除去率で洗浄できるようになる。

加えて、この実施の形態にかかるベンチュリスクラバ１３にあっては、ベンチュリ部２０の各高さａ、ｂ、ｃ、ｄの位置において、邪魔部材２１を挿入した状態と抜き取った状態とに任意に変更でき、各高さａ、ｂ、ｃ、ｄでのベンチュリ部２０の内部の横断面積の狭め具合を操業を中断せずに容易に調整することができる。更に、ベンチュリ部２０において吸収液によって排ガスの徐塵および急速冷却を一緒に行うことができ、急冷塔やバグフィルターなども省略、簡略化でき、建設費や維持費が軽減される。

図２、３に示す構成のベンチュリスクラバを図１に示す排ガス処理設備に用いて、液ガス比と圧力損失および酸性排ガス除去率に与える影響を調べた。具体的には、ベンチュリ部２０の横断面積はａ位置（最上部）、ｂ、ｃ、ｄ位置（最下部）の順に０．６６、０．５０、０．３１、０．１４ｍ^２であり、最上部から最下部までの長さが、０．８１ｍであり、ＳＵＳ３１６Ｌを素材としてなるベンチュリスクラバを用いた。邪魔部材２１は、各開口部２２に取り付けられたリング部材２３は、外径１６８．２ｍｍで、ＳＵＳ３１６Ｌを素材としてなるものをａ，ｃの位置に２箇所，ｂ,ｄの位置に１箇所ずつ用いた。

ベンチュリスクラバにＳＯｘを４，２００ｐｐｍの濃度で含有する酸化性排ガスを、入口温度８００℃で３２５ｍ^３／分の流量にて導入し、ノズル２６からは３ｗｔ％ＮａＯＨ溶液を９００Ｌ／分の噴射量で供給して浄化処理した。このときの圧力損失（処理静圧）ΔＰは、ａ，ｂ，ｃ，ｄの各位置を水圧法（ＪＩＳ１０９２高水圧法）により測定した。液ガス比は、断熱冷却後の排ガスに対するＮａＯＨ溶液の量（Ｌ／ｍ^３）より求めた。除去率は、酸化性ガスの入り口濃度に対するｄ位置での濃度を測定することとした。

以上の試験の結果、図７に示すように、ａ，ｂ，ｃ，ｄの各位置に於ける酸性ガス除去率は凡そ９０％→９５％→１００％へ推移することが確認された。また、徐塵能力においても各ステージに於いて霧化分散された液滴が煤塵を拿捕する事で、ほぼ１００％に近い効率を達成した。

本発明は、産業廃棄物焼却炉で排出される排ガスをはじめとする、高濃度の酸性ガス、煤塵を含有する排ガスの処理に有用である。

１排ガス処理設備
１０ロータリーキルン
１１、１２二次燃焼炉
１３ベンチュリスクラバ
１４エリミネーター
１５誘引排風機
１６再加熱炉
１７煙突
１８原料フィーダー
２０ベンチュリ部
２１邪魔部材
２２開口部
２３リング部材
２５ブラインドフランジ
２６ノズル

Claims

排ガスを洗浄するベンチュリスクラバであって、
排ガスを通過させるベンチュリ部の内部の横断面積を縮小可能な邪魔部材を有し、
前記ベンチュリ部の壁面に、前記邪魔部材を挿入させる開口部が、前後方向に対をなして設けられ、前記邪魔部材は、前記ベンチュリ部の外部から前記ベンチュリ部の内部に挿入及び抜き取り自在であり、
前記邪魔部材は、一対の前記開口部の両方に挿入されて前記ベンチュリ部の内部を貫通することを特徴とする、ベンチュリスクラバ。
前記邪魔部材はパイプであることを特徴とする、請求項１に記載のベンチュリスクラバ。
排ガスの流れの方向に沿って、前記邪魔部材が複数配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載のベンチュリスクラバ。
排ガスの流れと交差する方向に沿って、前記邪魔部材が複数配置されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のベンチュリスクラバ。