JPH0633359Y2

JPH0633359Y2 - ガス冷却装置

Info

Publication number: JPH0633359Y2
Application number: JP9193789U
Authority: JP
Inventors: 幹夫茂木
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1989-08-04
Filing date: 1989-08-04
Publication date: 1994-08-31
Anticipated expiration: 2004-08-04
Also published as: JPH0331298U

Description

【考案の詳細な説明】「産業上の利用分野」本考案は、例えばごみ焼却プラントの排気ガス冷却用等
として利用されるガス冷却装置に係わり、詳しくは、ガ
ス流路に水噴射ノズルを設け、該ノズルから噴射される
水によってガスを強制的に冷却させるガス冷却装置に関
する。

「従来の技術」ごみ焼却プラントにおいては、炉出口の排ガスが750℃
〜950℃程度の高温になるため、後続する機器の保護の
ため適当な冷却手段を設け、300℃前後にまで冷却して
いる。第８図はそのガス冷却装置の一従来例を示すもの
である。

図において符号１はプラントの炉出口に配置されるガス
冷却塔で、上部にガス流入口1aがまた下部にガス流出口
1bがそれぞれ設けられている。２…はガス冷却塔１内に
突出状態に設けられた一般にリターン圧制御ノズルとよ
ばれる水噴射ノズルで、枝管３を介して環状に形成され
たサプライヘッダ４に接続される。サプライヘッダ４に
は水供給管５が接続され、ポンプ６によって水槽７に貯
えてある水が供給されると同時に圧力も一定に保たれ
る。９は環状に形成されたリターンヘッダで、前記水噴
射ノズル２に枝管10を介して接続される。リターンヘッ
ダ９からは戻り管11が前記水槽７まで延びて設けられ、
この戻り管11にはガス流出口1bを流れるガスの温度によ
って開度調整されるコントロール弁12が介装されてい
る。

上記ガス冷却装置では、焼却プラント内で生じる排気ガ
スが冷却塔１内を流れる際に次のようにして冷却され
る。すなわち、ポンプ６の始動によって水槽７内の水が
供給管５を通してサプライヘッダ４に供給され、該水は
各枝管３を介して水噴射ノズル２から冷却塔１内へ噴射
される。そして、噴射された水が冷却塔１内で気化する
際にガスから熱を奪い、この結果ガスを積極的に冷却す
る。このとき、戻り管11中に介装されたコントロール弁
12が流出ガスの温度によって開度調整され、これに伴
い、水噴射ノズル２から噴射される水量が調整され、も
って流出口1bの排気ガスの温度が設定した温度にほぼ一
定になるように制御される。

「考案が解決しようとする課題」上記した従来のガス冷却装置では、以下のような欠点が
あった。

上記水噴射ノズル２から噴射される水量の調整は、全
てのノズルの噴射量を合計した大流量のノズルが１本あ
ってそのリターン圧を制御するのと等しく、制御対象
（噴射水量）の範囲が広すぎるため、ガス量やガス温度
など入口ガス条件の比較的小さな変動に対する制御性が
悪く、ガス冷却塔の排ガスの出口温度がハンチングして
安定しない。

流出口1bの排ガス温度が安定しないため、ガス中の水
分量も不安定となり、当該ガス冷却装置出口側に電気集
塵器を接続する際に電気集塵器による荷電が不安定にな
り、効率が低下したり、また湿り灰が出るおそれもあ
る。

本考案は上記事情に鑑みてなされたもので、通常運転時
の制御性に優れ、小さな負荷変動にも自動的に対処でき
るガス冷却装置を提供することを目的とする。

「課題を解決するための手段」本考案では係る目的を達成するために、ガス流路中に複
数のリターン圧制御方式の水噴射ノズルが配置され、該
ノズルから噴射される水によってガスを冷却させるガス
冷却装置において、前記複数の水噴射ノズルは水供給系
に接続されるとともに個々の枝管を介して戻り管に接続
され、該個々の戻り側枝管のうち少なくとも一つには電
磁弁が介装され、かつ前記戻り管には流体圧調整用のコ
ントロール弁が介装されていることを特徴とするもので
ある。

「作用」プラントの通常運転中、負荷変動が大きい場合には、従
来と同様に枝管に付設した電磁弁を開状態にして水噴射
ノズル全てを対象にコントロール弁による一括した水量
調整を行う。これにより大きく変動する冷却負荷に対処
する。

また、負荷変動が比較的少ない場合には電磁弁の幾つか
を閉じる。これにより閉じた電磁弁につながる水噴射ノ
ズルは定流量系となり、残りの水噴射ノズルが可変流量
系となる。そして、定流量系の水噴射ノズルによってあ
る程度の変動しない範囲の冷却負荷をまかない、可変流
量系の水噴射ノズルによって残りの変動負荷分をまかな
う。

以上のように、プラントの負荷変動が大きい場合のみな
らず、負荷変動が少ない場合にも対処でき、もって広い
範囲の負荷変動に渡って高精度のガス温度制御が実現で
きる。

「実施例」以下、本考案の一実施例を図面を参照して説明する。な
お、従来例と同一構成要素には同一符号を付してその説
明を省略する。

本考案にかかるガス冷却装置では、第１図に示すよう
に、水噴射ノズル２をリターンヘッダ９に接続する枝管
10の内幾つかに電磁弁20を介装する。電磁弁20を介装す
る枝管10の数は、通常運転時の負荷変動およびコントロ
ール弁12の精度等によって決定する。

電磁弁20の開閉は負荷変動の大きさによって定める。
（すなわち、負荷変動が大きい場合全ての電磁弁20を開
いておき、それから負荷変動が小さくなるにつれて漸次
閉状態の電磁弁20の数を増やしていく。逆に、負荷変動
が当初小さくそれから大きく変化する場合には、閉じて
いた電磁弁を漸次開いていく。）電磁弁20の具体的な開閉は種々考えられるが、例えば入
口ガス温度の安定条件や、もしくは、コントロール弁12
の開度変化状況に基づいて行ってもよい。なお、負荷が
急激に変動する場合には、直ちに全ての電磁弁20を開と
するインターロック機構を備えるものとする。また、戻
し管11に流量圧調整用のコントロール弁12を介装させ、
ガス流出口1b中のセンサ12aに基づき調整することによ
って、リターン圧調整を行うのは従来と同様である。

第２図は本実施例のガス冷却装置の配管系および制御系
をより具体的に表したものである。この図で示すよう
に、水供給管５にはコントロール弁22が介装されてい
る。コントロール弁22は冷却塔１の流出口1bに接続され
る電気集塵器（図示せず）に流入する排ガスの温度が所
定温度以上（例えば260℃以上）になると開になるよう
に制御される。すなわち、水噴射ノズル２からの水噴射
による強制冷却は排ガス温度が所定温度以上になったと
き初めて行われる。なお、コントロール弁22の前後には
開閉弁23が配置され、バイパス流路24aにも開閉弁24が
配置される。このような構成は、コントロール弁22をメ
ンテナンスする場合に利用される周知のもので、他のコ
ントロール弁にも適用されている。

また、25はエア供給源につながるエアヘッダであり、こ
こに貯えられたエアは前記各ノズル２の外筒へ送られ
て、ノズルの保護（冷却）用として利用される。

前記戻り管11に介装されたコントロール弁12は、従来例
のものと同様、冷却塔１の流出口1bの排ガス温度によっ
て、その開度が調整されるものである。

しかして、上記構成のガス冷却装置によれば、排ガスの
温度の変動に応じて次の２パターンに分かれる。すなわ
ち、 A.冷却負荷変動が大きい場合戻り側の枝管10に介装した電磁弁20を開き、リターン圧
制御方式の水噴射ノズル２すべてを用いてガス冷却を行
う（第３図参照）。

すなわち、冷却塔１に続く図示しない電気集塵器に流入
する排ガス温度が所定温度（例えば、260℃）以上にな
ると、ポンプ６が起動されるとともにコントロール弁22
が開かれ、水槽７内の水が供給管５を通してサプライヘ
ッダ４に供給される。

ここで、電磁弁20が開らかれたままであることから、全
ての水噴射ノズル２は可変流量系となる。すなわち、こ
れら水噴射ノズル２から噴射される水量は、流出口1bの
排ガス温度によってコントロール弁12が開度調整される
ことにより、言い換えれば、リターン圧が調整されるこ
とにより従来と同様に一括して制御される。その結果、
排ガスの温度はほぼ一定に保たれる。

B.冷却負荷変動が小さい場合冷却負荷変動の大きさに応じていくつかの電磁弁20を閉
状態にすることによって、閉状態とした電磁弁につなが
る水噴射ノズル２を最大水量が噴射される定流量系と
し、残りの水噴射ノズル２のみを可変流量系とする（第
４図参照）。こうすることによって、定流量系の水噴射
ノズルによって変動しない範囲の冷却負荷をまかない、
可変流量系の水噴射ノズルによって残りの変動負荷分を
まかなう。定流量系の水噴射ノズル2Aの本数（言い換え
れば閉状態とする電磁弁20の数）の決定は、冷却負荷変
動の大きさによって定まる。すなわち、負荷変動が大き
い場合は全ての電磁弁20を開いておき、負荷変動が小さ
くなるにつれて漸次閉状態の電磁弁20の数を増やしてい
く。逆に、負荷変動が当初小さくそれから大きく変化す
る場合には、閉じていた電磁弁を漸次開いていく。

上述したように、変動しない水量分を定流量系の噴射ノ
ズル２から噴射させ、負荷変動分を戻り管11の圧力制御
で水量調整するものであるから、可変流量群の水噴射ノ
ズル2Bのリターン側の圧力制御範囲が広がり、制御性が
向上する。

上記圧力制御範囲が広がることについて補足説明する
と、従来の方式は１個のコントロール弁12で全ての水噴
射ノズルの流量制御を行うものであり、各ノズルから噴
射される水量はすべて同じ値である。例えば、第５図に
示すように、１本当たり調整できる水量が5l／min〜30l
／minである所定径のノズルを４本用いて制御する場合
であって、実際の排ガス冷却条件下で必要な水量制御が
70l／min〜100l／minである場合を仮定すると、ノズル
１本当たり17.5l／min〜25l／min流量制御する必要があ
る。これをコントロール弁12で圧力制御するには、リタ
ーン圧を7kg／cm^２〜8kg／cm^２の範囲変化させなければ
ならないことが第５図からわかる。

一方、本実施例の如く例えば４個ある水噴射ノズルのう
ち２個のノズルを定流量群の水噴射ノズルとしそこから
最大水量の常時合計60l／minの水を噴射させるとともに
残りの２本のノズルを可変流量群の水噴射ノズル2Bと
し、この可変流量ノズル2Bで負荷変動分（10lmin〜40l
／min）をおぎなおうとすると、可変流量水噴射ノズル
１本当たり5l／min〜20l／min流量制御する必要があ
る。この場合、コントロール弁12で制御する圧力範囲は
1kg／cm^２〜7.3kg／cm^２となる。

つまり、コントロール弁12の圧力制御範囲を見ると、従
来の装置を本考案に変えることによって圧力制御範囲が
7kg／cm^２〜8kg／cm^２から1kg／cm^２〜7.3kg／cm^２に広
がるのがわかる。

このように、変動しない負荷分を常時一定量の水を噴射
させることで対処し、主に変動負荷分をリターン圧制御
する可変流量系の水噴射ノズル2Bで補うものとすると、
同じコントロール弁12を用いる場合であっても、変動に
対する制御範囲が広がることから、制御性が良くなり、
その結果、流出口の排ガス温度は従来方式に比べ非常に
安定する。

なお、上記実施例では、本考案をごみ焼却プラントの排
気ガス処理用に用いた例について説明したが、本考案は
他のガス処理用としても勿論利用できる。

「考案の効果」以上説明したように本考案によれば、以下の効果を奏す
る。

プラントの通常運転中における負荷変動が大きい場合
のみならず、小さな負荷変動にも対処でき、もって広い
範囲の負荷変動に渡って高精度のガス温度制御が実現で
きる。第６図は従来装置における通常運転中の冷却塔出
口排ガスの温度変化を、第７図は本考案にかかる冷却装
置における通常運転中の冷却塔出口排気ガスの温度変化
をそれぞれ示したもので、これら図の比較からも高精度
の温度制御が実現できるのがわかる。

上記高精度のガス温度制御が実現できることから、処
理以降のガスの水分量などの性状および流量が安定し、
もってガス中に含まれる灰が湿るおそれも少なくなる。

配管径路を若干変更するとともに戻り側の枝管中に開
閉弁を配設するだけの作業で、既設の設備にも簡単に装
備することができる。

後段に電気集塵器を設ける場合、ガス中の水分量が安
定するため荷電が安定し集塵効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本考案の一実施例を示し、第１図は装
置全体の構成図、第２図は本装置の配管系および制御系
を表す説明図、第３図および第４図は本装置の作用説明
図、第５図は水噴射ノズルの特性図、第６図は従来のガ
ス冷却装置によって制御した場合のガス温度変化図、第
７図は本考案装置によって制御した場合のガス温度変化
図、第８図は従来装置を表す構成図である。１……ガス冷却塔、 2A……定流量群の水噴射ノズル、 2B……可変流量群の水噴射ノズル、３……枝管、４……サプライヘッダ、６……ポンプ、９……リターンヘッダ、 10……枝管、 11……戻り管、 12……コントロール弁、 20……電磁弁、

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】ガス流路中に複数のリターン圧制御方式の
水噴射ノズルが配置され、該ノズルから噴射される水に
よってガスを冷却させるガス冷却装置において、前記複数の水噴射ノズルは水供給系に接続されるととも
に個々の枝管を介して戻り管に接続され、該個々の戻り
側枝管のうち少なくとも一つには電磁弁が介装され、か
つ前記戻り管には流体圧調整用のコントロール弁が介装
されていることを特徴とするガス冷却装置。