JP6394988B2 - 排ガス減温塔及び排ガス減温方法 - Google Patents

Description

本発明は、廃棄物を焼却あるいは溶融して処理する廃棄物処理炉からの排ガスを冷却水の噴霧により冷却する排ガス減温塔及び排ガス減温方法に関する。

廃棄物処理炉から排出される排ガスは、無害化処理における除塵工程に適した温度にまで降温させるために、排ガス減温塔で冷却水の噴霧を受ける。この種の排ガス減温塔は、例えば、特許文献１に開示されている。この特許文献１における排ガス減温塔は、上下に延びる円筒状の塔本体の下部に排ガスの入口が設けられているとともに、該入口よりも下方位置に周方向に対して傾いた冷却ガスノズルが設けられ、さらに、上記塔本体の頂部に、排ガスの出口と、冷却水を塔内へ下向きに噴霧する冷却水噴霧ノズルを有している。

このような特許文献１の排ガス減温塔では、入口から塔内へ導入された排ガスは上記冷却ガスノズルからの冷却空気により旋回流を形成しながら上昇して出口から排出される。

この排ガスは、上記旋回流の形成により冷却空気と混合され冷却されるとともに、旋回上昇中に、冷却水噴霧ノズルから冷却水の噴霧を受けて冷却されてから出口から排出される。

上昇旋回流を形成する冷却空気と混合された排ガスは、上記出口からの排出後、下流に位置する集塵機で除塵された後、誘引送風機により煙突へ導かれ、煙突から大気に放出される。

特開２００６−１８７７１２

しかしながら、特許文献１にあっては、排ガス減温塔の塔内での旋回流形成のために、冷却空気が廃棄物処理炉から煙突までの排ガス処理系の外部から取り込まれて塔内へ吹き込まれる。したがって、排ガス減温塔の出口から排出されて排ガス減温塔に対して下流位置に配された集塵機へもち込まれて除塵処理された後に誘引送風機で煙突へ導かれる排ガス総量は、廃棄物処理炉で排出され排ガス減温塔へ入口から導入される排ガスの量と、排ガス処理系の外部から冷却ガスノズルを経て吹き込まれる冷却空気の量との和ということになる。その結果、上記誘引送風機は、もともと廃棄物処理炉から排出された排ガスの量よりも上記冷却空気の量だけ増量した排ガス総量を誘引する能力を有している必要があり、装置が大型化しそして必要動力が増加するということになる。また、排ガス総量が増加することにより、集塵機や有害物処理系等の排ガス処理系装置類の規模が大きくなり、設備費用が嵩むことになる。

本発明は、かかる事情に鑑み、誘引送風機を大型化することなく、また、排ガス処理系装置類の規模を増大させることなく、排ガスを冷却する排ガス減温塔そして排ガス減温方法を提供することを課題とする。

本発明によれば、上述の課題は、次のような構成の排ガス減温塔そして排ガス減温方法のいずれによっても解決される。

＜排ガス減温塔＞
廃棄物を焼却あるいは溶融して処理する廃棄物処理炉から排出される排ガスを受け、該排ガスに冷却水を噴霧して該排ガスを降温させる排ガス減温塔において、
排ガス減温塔の上部に排ガス導入口と冷却水噴霧ノズルを、下部に排ガス排出口を備え、
排ガス減温塔の周壁上部に、該排ガス減温塔よりも下流位置で抜き出した冷却、除塵後の排ガスの一部を循環排ガスとして、排ガス減温塔内で下向き旋回流を生じさせるように排ガス減温塔へ吹き込む循環排ガスノズルが設けられていることを特徴とする排ガス減温塔。

＜排ガス減温方法＞
廃棄物を焼却あるいは溶融して処理する廃棄物処理炉から排出される排ガスを受け、該排ガスに冷却水を噴霧して該排ガスを降温させる排ガス減温方法において、
排ガス減温塔の上部から排ガスを導入するとともに冷却水を噴霧し、下部から排ガスを排出し、
該排ガス減温塔よりも下流位置で抜き出した冷却、除塵後の排ガスの一部を循環排ガスとして、排ガス減温塔内で下向き旋回流を生じさせるように排ガス減温塔へ吹き込むことを特徴とする排ガス減温方法。

このような構成の本発明の排ガス減温塔そして排ガス減温方法にあっては、排ガス減温塔内での旋回流形成のために排ガス減温塔に吹き込まれるガスは、排ガス流路における排ガス減温塔よりも下流位置で抜き出した冷却、除塵後の排ガスの一部を循環排ガスとして用いるものであるので、廃棄物処理炉から煙突までの排ガス処理系へ、上記旋回流形成のための空気を外部から導入することがなく、上記誘引送風機の大型化も動力の増大もなく、排ガス処理系装置類の規模の増大もない。そのため、設備費用や運転費用が嵩むことを防止できる。

本発明において、循環排ガスノズルは、その吹込み方向が周方向での接線に対し１０〜８０°の範囲の角度をなし、俯角が１０〜８０°の範囲の角度であることが好ましい。循環排ガスノズルの吹込み方向が周方向での接線に対し１０°より小さいと、あるいは８０°より大きいと、吹き込む循環排ガスにより旋回流を形成することが困難であり、循環排ガスノズルの俯角が１０°より小さいと、下向きの旋回流を形成することが困難であり、８０°より大きいと、循環排ガスが排ガス減温塔内で排ガスと接触する時間を十分に確保することができないため不具合が生じる。

本発明において、循環排ガスノズルは、排ガス減温塔よりも下流側に設けられた集塵機の出口側から排ガスの一部を抜き出して供給する循環路が接続されているようにすることができる。

本発明は、以上のように、廃棄物処理炉から排ガス減温塔へ導入された排ガスを予冷するとともに旋回流とするために塔内へ吹き込まれるガスを排ガス処理系外から導入することなく、この排ガス処理系内で、排ガス減温塔よりも下流位置で抜き出した冷却、除塵後の排ガスの一部を用いることとしたので、誘引送風機で誘引する排ガス量を増大させることがなく、誘引送風機の大型化そして動力の増大を防止でき、排ガス処理系装置類の規模の増大をも防止でき、設備費用や運転費用が嵩むことを防止できる。

本発明の一実施形態としての排ガス減温塔を含む、廃棄物処理炉から煙突までの排ガス処理系を示す概要構成図である。 図１における本実施形態の排ガス減温塔を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に記載した内容により限定されるものではない。又、以下に記載した実施形態における構成要件には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。図１において、廃棄物処理炉としての廃棄物焼却炉１に隣接してボイラ２が配設されており、下流方向に向け、該ボイラ２から排気ダクト３を介して排ガス減温塔４、排気ダクト５を介して集塵機６の各種装置が配設されていて、該集塵機６は排気ダクト７に設けられた誘引送風機８を介して煙突９に接続されている。このように、廃棄物焼却炉１から煙突９までの間の各装置で排ガス処理系を形成している。次に、上述した各種装置について説明する。

廃棄物処理炉としての廃棄物焼却炉１は、本実施形態では火格子式廃棄物焼却炉であるが他の形式の廃棄物焼却炉であってもよい。また、廃棄物処理炉は、廃棄物焼却炉でなくとも、廃棄物溶融炉であってもよい。

図１に示されている火格子式廃棄物焼却炉１は、火格子上に供給された廃棄物が該火格子上を移送されながら焼却される炉である。すなわち、投入口１１より投入された廃棄物は給塵装置（図示せず）によって焼却炉本体１２の燃焼室１３の下部に位置する火格子１４上に連続的に供給され、火格子１４上を移送されている間に燃焼され灰化される。

投入口１１から投入された廃棄物は、まず火格子１４上で上流側の乾燥領域（図にて左側域）において、火格子１４の下方から吹き込まれる燃焼用空気と炉内の輻射熱によって乾燥されながら昇温して着火し、ついで燃焼領域（図にて中央域）に移送されて燃焼され、さらに後燃焼領域（図にて右側域）に移送されて灰化される。このようにして灰化された廃棄物の焼却灰の大部分（主灰）は火格子１４の下流側末端部の灰排出部１５から排出される。

上記燃焼室１３の下流側上部に位置する排ガス排出口１６には二次燃焼室１７が接続して設けられており、廃棄物を熱分解して生成した可燃性ガスを燃焼する。該二次燃焼室１７は、二次燃焼のための空気を吹き込む空気送風口（図示せず）が設けられている。

該二次燃焼室１７には、該二次燃焼室１７で可燃性ガスを燃焼した排ガスから熱回収する上記ボイラ２が隣接して設けられている。

上記ボイラ２内は、上記排ガスの流路となる第一煙道２Ａ、第二煙道２Ｂそして第三煙道２Ｃが上端そして下端で屈曲する連続した流路を形成しており、第一煙道２Ａと第二煙道２Ｂには内壁に沿って縦方向に延びる放射伝熱管（図示せず）が、そしてその下流側の第三煙道２Ｃには水平方向に延びる接触伝熱管が横置されて形成する伝熱管群（図示せず）が多段をなして設けられている。

ボイラ２の最終煙道となる第三煙道２Ｃの出口（上端）には排気ダクト３の一端が接続され、該排気ダクト３の他端が排ガス減温塔４の頂部の排ガス導入口４Ｂに接続されていて、ボイラ２からの排ガスが排ガス減温塔４の頂部から塔内へ送入するようになっている。

排ガス減温塔４は、図２（Ａ），（Ｂ）に見られるように、その塔本体４Ａが縦長筒体で、例えば略円筒体をなしていて、頂部には、上記排ガス導入口４Ｂに加え、冷却水を下方に向け塔内に噴霧する冷却水噴霧ノズル４Ｃが設けられている。上記塔本体４Ａの下部は、下向きに細いテーパ筒部をなし、その周壁下部に冷却後の排ガスを排出する排ガス排出口４Ｄが設けられている。さらには、塔本体４Ａの周壁上部には、複数の循環排ガスノズル４Ｅが設けられている。

上記循環排ガスノズル４Ｅは、排ガス減温塔４で冷却された後に集塵機６で除塵された排ガスの一部が、循環排ガスとして帰還されて塔内に吹き込むようになっている。図２（Ｂ）の例では、循環排ガスノズル４Ｅは、塔本体４Ａの周方向で等間隔をなして４箇所に設けられていて、いずれも、上記周方向での接線に対し角度ψをなし、また、水平線に対する角（俯角）θをなしている。このような角度ψ、θを有して循環排ガスノズル４Ｅから上記冷却除塵後の排ガスが循環排ガスとして吹き込まれると、排ガス導入口４Ｂから導入された排ガスは循環排ガスにより旋回流が形成される。排ガスは下向きの旋回流を形成しながら排ガス減温塔４内を下降し上記排ガス排出口４Ｄから排出される。排ガスは旋回流を形成しているため、排ガス減温塔４内で循環排ガスと十分に混合され効率よく冷却される。図２（Ｂ）では、循環排ガスノズル４Ｅは４箇所に設けられているとしたが、これに限定されるものではなく、適宜複数個所に設けてよい。

排ガス減温塔４では、冷却水噴霧ノズル４Ｃから冷却水が下向きに噴霧されていて、旋回流を形成している上記排ガスは冷却水と十分に混合されさらに冷却される。冷却に供した冷却水噴霧は排ガスとの熱交換により昇温して蒸発気化される。

上記排ガス減温塔４の排ガス排出口４Ｄには排気ダクト５を介して集塵機６が接続されている。該集塵機６は、排ガス中のダストを集塵除去するために設けられており、バグフィルタ形式、電気集塵形式等種々の形式の集塵方式の装置が適用可能である。

上記集塵機６の出口部には除塵後の排ガスを煙突９へ送り出すための排気ダクト７が接続されていて、該排気ダクト７には、集塵機６から排ガスを誘引して煙突９へ送り出すための誘引送風機８が設けられている。

本実施形態では、上記集塵機６を煙突９に接続している排気ダクト７から、誘引送風機８の上流側位置で、排気ダクト７中の排ガスの一部を抜き出して、循環排ガスとして排ガス減温塔４の循環排ガスノズル４Ｅへ導くように分岐された循環路１０が延び該循環排ガスノズル４Ｅに接続されている。循環路１０に循環排ガスを送気するため、循環排ガス送気ファンを設けることが望ましい。

このような本実施形態の排ガス減温塔４にあっては、該排ガス減温塔４で冷却された後に上記集塵機６で除塵された排ガスの一部が循環排ガスとして上記循環路１０を経て、排ガス減温塔４の循環排ガスノズル４Ｅから塔内に吹き込まれる。該循環排ガスノズル４Ｅから塔内に吹き込まれた循環排ガスは、既述したように、排ガス導入口４Ｂから塔内に導入された排ガスに下向き旋回流を形成させる。そして、排ガスは下向きの旋回流を形成しながら排ガス減温塔４内を下降し上記排ガス排出口４Ｄから排出される。排ガスは旋回流を形成しているため、排ガス減温塔４内で循環排ガスと十分に混合され効率よく冷却される。

下向き旋回流を形成している排ガスは、冷却水噴霧ノズル４Ｃから冷却水の噴霧を受けて、排ガスは冷却水と十分に混合されさらに冷却される。冷却に寄与した冷却水は排ガスとの熱交換で蒸発する。冷却後の排ガスは、排ガス排出口４Ｄにより集塵機６へもたらされて、除塵される。

かくして、本実施形態では、排ガス減温塔４に旋回流を生じさせるのに、排ガス処理系の外部から空気の供給を受けることなく、排ガス処理系内である集塵機６と誘引送風機８とを接続する排気ダクト７から循環路１０により冷却除塵後の排ガスを循環排ガスとして循環排ガスノズル４Ｅへ供給することで、誘引送風機８を大型化そして動力を増大することがなく、排ガス処理系装置類の規模の増大をも防止でき、設備費用や運転費用が嵩むことを防止できる。

１ 廃棄物処理炉（廃棄物焼却炉）
４ 排ガス減温塔
４Ｂ 排ガス導入口
４Ｃ 冷却水噴霧ノズル
４Ｄ 排ガス排出口
４Ｅ 循環排ガスノズル

Claims (4)

1. 廃棄物を焼却あるいは溶融して処理する廃棄物処理炉から排出される排ガスを受け、該排ガスに冷却水を噴霧して該排ガスを降温させる排ガス減温塔において、
   排ガス減温塔の上部に排ガス導入口と冷却水噴霧ノズルを、下部に排ガス排出口を備え、
   排ガス減温塔の周壁上部に、該排ガス減温塔よりも下流位置で抜き出した冷却、除塵後の排ガスの一部を循環排ガスとして、排ガス減温塔内で下向き旋回流を生じさせるように排ガス減温塔へ吹き込む循環排ガスノズルが設けられており、循環排ガスノズルは、その吹込み方向が周方向での接線に対し１０〜８０°の範囲の角度をなし、俯角が１０〜８０°の範囲の角度であることを特徴とする排ガス減温塔。
2. 循環排ガスノズルは、排ガス減温塔よりも下流側に設けられた集塵機の出口側から排ガスの一部を抜き出して供給する循環路が接続されていることとする請求項１に記載の排ガス減温塔。
3. 廃棄物を焼却あるいは溶融して処理する廃棄物処理炉から排出される排ガスを受け、該排ガスに冷却水を噴霧して該排ガスを降温させる排ガス減温方法において、
   排ガス減温塔の上部から排ガスを導入するとともに冷却水を噴霧し、下部から排ガスを排出し、
   該排ガス減温塔よりも下流位置で抜き出した冷却、除塵後の排ガスの一部を循環排ガスとして、排ガス減温塔内で下向き旋回流を生じさせるように排ガス減温塔へ吹き込み、循環排ガスを、周方向での接線に対し１０〜８０°の範囲の角度で、かつ俯角が１０〜８０°の範囲の角度で吹き込むことを特徴とする排ガス減温方法。
4. 循環排ガスは、排ガス減温塔よりも下流側に設けられた集塵機の出口側から抜き出された排ガスの一部であることとする請求項３に記載の排ガス減温方法。

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