JP5808899B2 - 湿式洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、耐蝕保護材を酸性条件下で耐熱温度以下に保つために施工される抗火石の使用量を最小化することを目的とする、廃棄物処理施設の湿式洗浄装置に関するものである。

廃棄物を焼却または溶融する際に発生する排ガス中の酸性ガスを除去する湿式洗浄装置は、図９（ａ）のように、冷却部２と排ガス中の酸性ガスの吸収・減湿部３が１つの塔１内に設けられている１塔式（例えば特許文献１）と、それらが別の塔に設けられている２塔式がある。何れも、塔１内のスプレー部４から多量の水を噴霧し、その水に酸性ガスを吸収させることで、酸性ガスを除去している。

前記湿式洗浄装置は、冷却部２内の排ガス温度が高い領域である、冷却部２の入口部２ａと、この入口部２ａに続く直胴部２ｂの一部に、図９（ｂ）に示すように、耐蝕保護材としてフレークライニング５を施工している（例えば特許文献２）。

そして、このフレークライニング５を、酸性条件下での耐熱温度（９０℃）以下に保つために、前記冷却部２の入口部２ａと、この入口部２ａに続く直胴部２ｂの一部に抗火石６を施工して保護している。なお、図９中の７は冷却部２と吸収・減湿部３を区画する通気可能なチムニー、８は吸収・減湿部３に設けられた充填物を示す。

フレークライニングを熱的に保護するための抗火石はポーラス構造で、熱伝導率がおよそ０．１５W／m²と高い断熱性能を有している。さらに、耐酸性もあり、比重が軽く、加工が容易であるため、大型装置の断熱材として抗火石に勝るものはないのが現状である。

しかしながら、抗火石は天然の火山石で、採掘可能な地域が限られており、現在は枯渇の危機に曝されている。このため、抗火石のコスト自体が上がりつつあり、抗火石を使用する湿式洗浄装置のコストも上がる可能性がある。

また、施設全体の建設費用の低減が要求されているので、効率的に排ガスを冷却することで、湿式洗浄装置を小型化する必要もある。

特公平６−１８６１２号公報 特公平７−２２２７号公報

本発明が解決しようとする問題点は、耐蝕保護材として施工しているフレークライニングを酸性条件下での耐熱温度以下に保つために施工している抗火石は、採掘可能地域が限られて現在は枯渇の危機に曝されているので、装置のコストアップにつながる可能性があるという点である。

本発明の湿式洗浄装置は、
抗火石の使用量を最小化して、耐蝕保護材を効果的に保護するために、
塔の下部に排ガスの冷却部を、当該冷却部の上部に酸性ガスの吸収・減湿部を備え、
前記冷却部では、当該冷却部の上流側に設けた入口部から入った排ガスを、スプレー部から噴霧する水によって気液接触処理して洗煙すると共に飽和状態まで増湿しつつ冷却し、
前記吸収・減湿部では、冷却部で前記処理を施された排ガスを、充填物及びスプレー部から噴霧する水と接触させて処理して洗煙すると共に減湿冷却した後出口から放出する湿式洗浄装置であって、
前記冷却部の入口部と直胴部の一部の内面に施工した耐蝕保護材を、酸性条件下での耐熱温度以下に保つべく、前記冷却部の入口部にのみ抗火石を施工する一方、前記冷却部の入口部に続く直胴部の前記入口部から流入した排ガスが衝突する領域には前記耐蝕保護材との間に空間が形成されるように水膜を形成し、また、直胴部における前記入口部の出口付近は水膜を薄く形成する水膜形成手段を設けて抗火石の施工を行わないことを最も主要な特徴としている。

本発明は、冷却部の直胴部の一部に水膜を形成することで、冷却部の直胴部の一部に施工した耐蝕保護材の表面温度を、抗火石を施工することなく耐熱温度以下に保って熱的に保護することができる。

本発明では、冷却部の直胴部の一部に水膜を形成して、冷却部の直胴部の一部に施工した耐蝕保護材の表面温度を、抗火石を施工することなく耐熱温度以下に保つので、抗火石の使用は冷却部の入口部だけで良くなって、抗火石の使用量を少なくすることができる。また、水膜により排ガス温度を効果的に低減することもできる。

（ａ）は本発明の湿式洗浄装置の第１の例の概略構成図、（ｂ）は（ａ）図におけるＡ部詳細図、（ｃ）は（ａ）図におけるＢ部拡大断面図である。 （ａ）は本発明の湿式洗浄装置の第２の例の概略構成図、（ｂ）は（ａ）図におけるＡ部詳細図である。 （ａ）（ｂ）は本発明の湿式洗浄装置における水膜形成手段の第３、第４の例を示した図である。 （ａ）（ｂ）は冷却部の入口部を水平に設けた場合の出口側端部の例を示した図である。 冷却部の入口部を下向きに設けた場合の図４と同様の図である。 本発明の湿式洗浄装置における水膜形成手段の推奨設置範囲を説明する図である。 （ａ）（ｂ）は本発明の湿式洗浄装置における水膜形成用の水の循環方法の例を説明する図である。 （ａ）（ｂ）は本発明の湿式洗浄装置における水膜形成用の水の循環方法の他の例を説明する図である。 （ａ）は従来の１塔式の湿式洗浄装置の概略構成を示した図、（ｂ）は（ａ）図のＡ部拡大断面図である。

本発明では、抗火石の使用量を最小化して、冷却部の入口部と、この入口部に続く直胴部の一部に施工した耐蝕保護材の表面温度を耐熱温度以下に保って効果的に保護するという目的を、冷却部の直胴部の一部に水膜を形成することで実現した。

以下、本発明を実施するための形態を、図１〜図８を用いて詳細に説明する。
１１は本発明の湿式洗浄装置であり、例えば塔１２の下部に前段部分である排ガスの冷却部１３を、その上部に後段部分である酸性ガスの吸収・減湿部１４を設けている。これら冷却部１３と吸収・減湿部１４は、通気が可能なチムニー１５によって区画されている。

前記冷却部１３の上流側には排ガスの入口部１３ａが設けられ、入口部１３ａから冷却部１３内に入った１５０〜１８０℃の排ガスは、冷却部１３内を上昇する過程でスプレー部１３ｂから噴霧される水によって気液接触処理されて洗煙されると共に、飽和状態まで増湿され、かつ冷却される。

冷却部１３で前記処理を施された排ガスは、チムニー１５を通過して吸収・減湿部１４に入り、充填物１４ａ及びスプレー部１４ｂから噴霧される水と接触して処理され、洗煙されると共に、減湿冷却される。

このようにして湿式処理された処理済みのガスは、出口１４ｃから系外に放出される。また、前記排ガスの処理に使用された水は、それぞれの底部から塔１２外に導かれた後、循環して再使用される。

前記湿式洗浄装置１１は、耐蝕保護材としてフレークライニング１６を冷却部１３の入口部１３ａと直胴部１３ｂの一部の内面に施工しているが、このフレークライニング１６を、酸性条件下での耐熱温度以下に保つための抗火石１７の施工を、本発明では入口部１３ａのみとしている。

そして、入口部１３ａに続く直胴部１３ｃの一部は、抗火石１７の施工に換えて、水膜を形成することで、フレークライニング１６を酸性条件下で耐熱温度以下に保つようにしている。

この水膜形成手段１８について、以下に説明する。
図１は、従来、抗火石を施工していた入口部１３ａに続く直胴部１３ｃの上部の内壁面全周に環状の樋１８ａを設け、この樋１８ａの底部の外周側にスリット１８ａａをあけたものである。この図１に示した水膜形成手段１８の場合、スリット１８ａａから流下した６０〜７０℃の水が入口部１３ａに続く直胴部１３ｃに沿った水膜１８ｂを形成する。

また、図２は、前記樋１８ａの底部にスリット１８ａａをあけないものである。この図２に示した水膜形成手段１８の場合、樋１８ａの内周側側壁を越流した水が入口部１３ａに続く直胴部１３ｃに沿った水膜１８ｂを形成する。

これら水膜形成手段１８によって直胴部１３ｃに沿った水膜１８ｂを形成する場合は、少ない水量で安定した水膜１８ｂを形成することができる。その際、樋１８ａの内周側側壁を越流した水で水膜１８ｂを形成する場合は、水膜１８ｂと直胴部１３ｃに施工したフレークライニング１６の間に空間１９が形成されるので、更なる断熱効果が期待できる。この形成する空間１９の厚さは、断熱性を考慮した場合、７５〜１２５mmが望ましい。

また、図３（ａ）に示すように、前記樋１８ａの底部にスリット１８ａａをあけた部分とあけない部分を共に設けたものや、図３（ｂ）に示すように、前記樋１８ａの底部にあけるスリット１８ａａの位置を内周側から外周側に変更したものでも良い。

この場合、入口部１３ａから流入した排ガスが衝突する領域では、樋１８ａの内周側側壁を越流させるか、底部の内周側にスリット１８ａａをあけたものとするが、より高い断熱性を得るためには樋１８ａの内周側側壁を越流させるのが望ましい。一方、入口部１３ａの出口付近では、水膜１８ｂによる排ガス流の不安定化を避けるために、図４，５の（ｂ）図のように出口の上半分に水膜１８ｂをよける覆い２０を設ける場合がある。このような場合でも、スリット１８ａａを底部の外周側にあければ、壁面に沿った安定性の高い水膜を形成することで抗火石を施工する必要がある覆いの長さを短くできるので、抗火石の使用量が少なくて済む。また、入口部１３ａの出口付近は熱を受けにくいので水膜を薄く形成する一方、入口部１３ａから流入した排ガスが衝突する領域は熱を受けやすいので水膜を厚く形成するのが望ましい。この場合、桶の全周に亘って内周側側壁を越流させる場合よりも使用する水量を減量することができる。

ところで、前記水膜１８ｂを形成する樋１８ａの設置位置は、排ガス高温域よりも下流に設置する必要があり、図６に示すように、冷却部１３におけるフレークライニング１６の施工範囲の上部（下流）からチムニー１５までの間Ａに設置する。

その際、スプレー部１３ｂ（複数段ある場合は最上段）よりも上部（下流）に設置した場合は、水噴霧の挙動を阻害することがなく、樋１８ａを含む付帯装置が常時噴霧水に曝されることもないため、耐久性が良くなる。一方、スプレー部１３ｂ（複数段ある場合は最下段）よりも下部（上流）に設置した場合は、樋１８ａまで水を持ち上げるヘッドが小さくなるので、省エネルギ化が図れる。

また、水膜１８ｂを形成する水は、一旦、塔１２の底部に溜められるが、この溜めた水を、図７，８の（ａ）図に示すように塔１２の底面から、又は図７，８の（ｂ）図に示すように塔１２の側面から抜き出し、樋１８ａに戻すようにすれば、効果的にコストダウンが図れる。

その際、循環する水量は、図７に示すように、水膜１８ｂの形成に使用された全量とすることが望ましい。しかしながら、塩類等の濃度をある基準以下にするため、または循環水量を調整するため、図８に示すように、一部抜き出し、抜き出した量だけ供給するようにしても良い。

前記本発明の湿式洗浄装置１１では、入口部１３ａの出口正面の塔壁に形成される水膜１８ｂが、排ガスの衝突によって著しく乱れることがないように、冷却部１３に流入する排ガスの流速は、５〜２０m／secの範囲とすることが望ましい。その際、図５に示すように、入口部１３ａの出口を下方に向けて排ガスの衝突による衝撃を緩和することも有効である。本発明においては、入口部１３ａの角度θは、水平面に対して０〜６０°とすることが望ましい。

また、発明者らが数値シミュレーションを行った結果、蒸発水量と、フレークライニング１６を耐熱温度以下にするための水膜温度を保つために必要な最小流量の合計値は、０．６m³／m-hであった。この合計値により算出される、壁面に沿う必要水膜厚さは、０．３mmである。

これにより、排ガスの影響を受けても、安定して水膜１８ｂを形成するためには、少なくとも０．３mmの水膜１８ｂを形成する必要があることが分かる。一方、水量が多いと、ポンプや排水処理設備の大型化を招いて不経済であるので、２０mm以下とする。従って、壁面に沿って形成する水膜１８ｂは、０．３〜２０mm、より望ましくは０．３〜１０mmの範囲である。

また、フレークライニング１６と水膜１８ｂの間に空間１９が存在する場合、この空間１９による断熱性を考慮して前記と同様に数値シミュレーションを行った結果、形成する水膜１８ｂの厚さは、０．１〜２０mmの範囲である。

本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

例えば、上記の例では、水膜１８ｂを、樋１８ａから流下する水によってのみ形成するものを示したが、冷却部１３の内壁面に噴霧水を衝突させて水膜１８ｂの一部としても良い。この場合、望ましい噴霧角度は４５〜１５０°である。さらに噴霧のザウター平均粒子径は３０〜２０００μmの範囲とすることが望ましい。

また、上記の例では、入口部１３ａの出口の上半分に水膜１８ｂをよけるための覆い２０を設けているが、入口部１３ａの出口全体に覆いを設けても良い。

また、上記の例では、上記の保護構造を１塔式の湿式洗浄装置に適用したものついて説明したが、２塔式の湿式洗浄装置に適用することもできる。

１１ 湿式洗浄装置
１２ 塔
１３ 冷却部
１３ａ 入口部
１３ｂ スプレー部
１３ｃ 直胴部
１４ 吸収・減湿部
１４ａ 充填物
１４ｂ スプレー部
１４ｃ 出口
１５ チムニー
１６ フレークライニング
１７ 抗火石
１８ 水膜形成手段
１８ａ 樋
１８ａａ スリット
１８ｂ 水膜
１９ 空間

Claims (6)

1. 塔の下部に排ガスの冷却部を、当該冷却部の上部に酸性ガスの吸収・減湿部を備え、
   前記冷却部では、当該冷却部の上流側に設けた入口部から入った排ガスを、スプレー部から噴霧する水によって気液接触処理して洗煙すると共に飽和状態まで増湿しつつ冷却し、
   前記吸収・減湿部では、冷却部で前記処理を施された排ガスを、充填物及びスプレー部から噴霧する水と接触させて処理して洗煙すると共に減湿冷却した後出口から放出する湿式洗浄装置であって、
   前記冷却部の入口部と直胴部の一部の内面に施工した耐蝕保護材を、酸性条件下での耐熱温度以下に保つべく、前記冷却部の入口部にのみ抗火石を施工する一方、前記冷却部の入口部に続く直胴部の前記入口部から流入した排ガスが衝突する領域には前記耐蝕保護材との間に空間が形成されるように水膜を形成し、また、直胴部における前記入口部の出口付近は水膜を薄く形成する水膜形成手段を設けて抗火石の施工を行わないことを特徴とする湿式洗浄装置。
2. 前記水膜形成手段は、樋から水を流下させる構成であることを特徴とする請求項１に記載の湿式洗浄装置。
3. 前記樋は、前記耐蝕保護材の施工域より下流側の冷却部内に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の湿式洗浄装置。
4. 前記樋に供給する水は、循環使用するように構成したことを特徴とする請求項２又は３に記載の湿式洗浄装置。
5. 前記冷却部の入口部の出口に前記水膜をよけるための覆いを設置したことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の湿式洗浄装置。
6. 前記水膜は、冷却部の内壁面に噴霧水を衝突させることによっても形成することを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載の湿式洗浄装置。

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