JPH0634092B2 - 排ガス冷却装置の制御方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、各種加熱処理施設の排ガス出口部に設置した
排ガス冷却装置を制御する方法及び装置に関するもので
ある。更に詳しく述べると本発明は、排ガス冷却装置を
通る高温排ガスの温度と、供給する冷却気体の流量とを
制御することにより、配管等に付着する粉塵量を低減す
る方法及びその方法を実施するための装置に関するもの
である。

この技術は、高レベル放射性廃液のガラス溶融炉、放射
性廃棄物溶融炉や放射性廃棄物焼却炉、その他一般産業
における加熱処理設備等で用いる排ガス冷却装置の制御
に適用できる。

［従来の技術］ 以下、第４図に示す高レベル放射性廃棄物のガラス溶融
炉を例にとって説明する。このガラス溶融炉１０は１０
００℃以上に加熱される高温ガラス１２を内蔵し、その
高温ガラス１２の上にガラス原料及び廃液１４を供給し
溶融する装置である。ガラス溶融炉は高温で廃液を処理
することから、排ガスは０．１ｇ／Ｎm³程度の高濃度の
粉塵を含み、排ガス温度は運転条件により２００〜１０
００℃程度まで変化する。排ガスは排ガス配管１９によ
り排ガス処理系２０に導かれ、そこで除塵、洗浄され
る。しかし排ガス配管１９は排ガス中の高濃度の粉塵に
よってしばしば閉塞する。

このためガラス溶融炉１０の排ガス出口部１６に排ガス
冷却装置１８を設置し、冷却した排ガスを排ガス処理系
２０に送っている。

排ガス冷却装置１８は例えば第５図に示すような構成で
ある。即ち、排ガス流通管（内管）２２と外管２４との
二重管構造をなし、排ガス流通管２２の管壁に冷却気体
流入穴２６を形成し、排ガス流通管２２と外管２４とか
らなる円筒状の空間２７と連通するように冷却気体入口
配管２８を設けてなる。冷却気体流入穴２６は冷却気体
が排ガスの流れ方向に吹き出すような向きで多数形成さ
れる。

ガラス溶融炉１０で発生した排ガスは排ガス流通管２２
を通る。このとき冷却気体３０が冷却気体入口配管２８
から入り、排ガス流通管２２と外管２４との間の空間２
７を通って冷却気体流入穴２６から排ガス流通管２２の
内壁に沿って吹き出し、流通する高温排ガスを冷却する
と共に、排ガス流通管２２の内壁に沿って冷却気体の薄
い層を形成し、粉塵の付着を防止するのである。

［発明が解決しようとする課題］ 従来技術では排ガス温度を排ガス中の低融点粉塵の溶融
温度以下に冷却することだけを目的として運転してお
り、冷却気体をそのまま（温度調節することなく）、ま
た流量も特に考慮することなくほぼ一定量で供給してい
た。そのためガラス原料及び廃液１４の供給速度が大き
くなった場合などにはガラス溶融炉１０の排ガス出口部
１６での排ガス温度が低くなり、排ガス中に含まれるホ
ウ酸、硝酸あるいは水蒸気が凝縮・析出し、あるいは排
ガス中に含まれる粉塵を同伴して排ガス流通管２２の内
面に付着し、それを閉塞させることがあった。

排ガス流量はガラス溶融炉の廃液供給速度及び運転温度
等の運転条件によって大きく変動する。しかし、従来技
術では冷却気体流量を一定に保って運転していたため
に、排ガス流量変動に対して冷却気体の流量が不適当に
なり、そのため安定な冷却気体の層が形成されず、排ガ
ス流通管２２の内面に粉塵が付着し、閉塞することがあ
った。

上記のいずれの場合でも、排ガス流通管２２の内面に粉
塵が付着し管の閉塞に至れば運転の中断となり、換気不
能になれば放射能の漏洩につながる可能性がある。例え
閉塞に至らない場合でも、実質的な配管径の減少となる
ため排ガス量が排気系の能力を上回り、運転の中断につ
ながる。

更に排ガス中の硝酸が凝縮し管壁に付着すると配管の腐
食を引き起こす可能性があり、保守・点検コストの増大
をもたらす。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消
し、配管の閉塞あるいは配管の腐食などの発生を防止
し、長期間にわたる連続運転を可能にすると共に、安全
性の向上、保守・点検頻度の低減を図ることができる排
ガス冷却装置のための制御技術を提供することにある。

［問題を解決するための手段］ 本発明は、排ガス流通管の管壁に冷却気体流入穴を形成
し、冷却気体を管内壁に沿って吹き出させることにより
高温排ガスを冷却する排ガス冷却装置を制御する方法で
ある。上記のような目的を達成するため本発明では、排
ガス温度を排ガス中成分の凝縮・析出温度以上で且つ排
ガス成分中の低融点物質の溶融温度以下に保つと共に、
冷却気体流入速度と排ガス流速との比を０．６〜１．４
の範囲内に制御する。

特に、高温排ガスがガラス溶融炉からの排ガスである場
合には、排ガス温度を１３０〜４００℃の範囲内に制御
するのが好ましい。

この方法を実施するための制御装置は、排ガス冷却装置
の出口部に設けた温度計及び流量計と、供給する冷却気
体の温度調節器及び流量調節弁と、前記温度計及び流量
計の測定結果に基づき前記温度調節器及び流量調節弁を
制御する制御部とによって構成できる。

［作用］ 各種加熱処理施設における排ガス出口部での粉塵付着や
配管閉塞の発生は、第２図及び第３図に示すように、排
ガスの温度や、排ガスと冷却気体の速度比と相関があ
る。排ガス温度を排ガス中成分の凝縮・析出温度以上で
且つ排ガス成分中の低融点物質の溶融温度以下に保つと
共に排ガス流速に合わせた冷却気体流入速度を設定する
と、排ガス流通管の内面に安定な冷却気体の層が形成さ
れ、排ガス出口部への粉塵付着・配管閉塞が生じ難くな
る。

排ガス温度の制御は供給する冷却気体の温度調整によっ
て行われ、冷却気体流入速度の制御は供給する冷却気体
の流量調整によって行なわれる。

［実施例］ 本発明に係る制御装置を高レベル放射性廃液のガラス溶
融炉に適用した例を第１図に示す。ガラス溶融炉１０自
体の基本的な構成は前記第４図に示すものと同様であっ
てよい。そこで説明を簡略化するため対応する部分には
同一符号を付し、それらについての詳細な説明は省略す
る。また排ガス冷却装置１８の構成は前記第５図に示す
ものと同様であってよいため、それを参照しながら説明
する。

ガラス溶融炉１０からの高温の排ガスは排ガス出口部１
６を通り排ガス冷却装置１８に導入され、排ガス流通管
２２内を流れる。冷却気体３０は排ガス冷却装置１８の
冷却気体入口配管２８から入り、排ガス流通管２２と外
管２４とからなる空間２７を通り、冷却気体流入穴２６
から下流側に向かって（排ガスの流通方向に）吹き出
す。これによって高温排ガスを冷却する。そして冷却さ
れた排ガスは排ガス配管１９を通って排ガス処理系２０
に至り、そこで除塵、洗浄される。

本発明では排ガス冷却装置１８の出口部に温度計３２と
流量計３４を設けると共に、冷却気体の供給路４２に冷
却気体の温度調節器３６と流量調節弁３８を設ける。ま
た前記温度計３２と流量計３４で測定した値に基づき温
度調節器３６及び流量調節弁３８を制御する制御部４０
を設ける。

ここで制御部４０では、排ガスの温度が排ガス中の成分
の凝縮・析出温度以上で、且つ付着粉塵の溶融温度以下
となるように制御する。ガラス溶融炉の場合、低温側の
析出成分はホウ酸が主成分である。ホウ酸析出温度の測
定結果を第２図に示す。このグラフから、供給する空気
（冷却気体）流量が大きい場合には排ガス温度を１３０
℃以上に設定すれば凝縮・析出は生じない。また高温側
に関しては排ガス流通管２２内面への付着粉塵の溶融温
度の測定結果から、４００℃以下に設定すれば粉塵の固
着防止が可能である。冷却気体としては、空気のほか水
蒸気などであってもよい。冷却気体の温度は、排ガス冷
却装置１８の排ガス出口部の温度を温度計３２で測定
し、それが所定の温度になるように制御部４０によって
温度調節器３６を制御することにより行う。

また排ガス中の粉塵の排ガス流通管２２への付着を抑制
するためには、冷却気体の流量を制御する。冷却気体流
入速度（冷却気体流入穴２６から流入する速度）と排ガ
ス速度との比に対する粉塵付着量の測定結果を第３図に
示す。同図から判るように冷却気体流入速度は排ガス速
度に近いことが望ましい。具体的には、速度比（冷却気
体流入速度／排ガス速度）が０．６〜１．４の範囲が好
ましく、特に１．０近傍に設定するのがよい。このよう
な値に設定すると、粉塵付着量を最小限度にできる。そ
のためには排ガス冷却装置１８の排ガス出口部の排ガス
流量を流量計３４で測定し、速度比がほぼ１．０になる
ように制御部４０によって流量調節弁３８の開閉状態を
調節し冷却気体の流量を制御すればよい。

本発明においては排ガス温度が低下した場合は、それを
温度計３２で検知し、温度調節器３６により昇温した冷
却気体（排ガスに対しては冷却となる）を冷却気体流入
穴２６から流入させる。それによって排ガス温度を制御
し排ガス中の成分の凝縮・析出を防止することが可能で
ある。また排ガス流量を増加した場合には、それを流量
計３４によって検知し、流量調節弁３８により冷却気体
流量を増加させ冷却気体流入速度を排ガス速度に合わせ
る。これらによって排ガス流通管２２内面への粉塵付着
を抑制でき、安定した運転を継続できる。

実験結果によれば、排ガス冷却装置１８への粉塵付着量
は、従来約１１０mg／ｈであったものが、本発明によっ
て７mg／ｈと約１／１６に低減できた。また粉塵の付着
状態は、従来の場合と異なり容易に剥離できるものであ
った。

なおガラス溶融炉の排ガス流量を安定している場合は、
冷却気体の流量調節弁を設けず温度調節器のみでも所期
の目的を達しうる。本発明は高レベル放射性廃液のガラ
ス溶融炉のみならず、粉塵を多量に含む排ガスが発生す
る各種加熱処理設備に適用できる。

［発明の効果］ 本発明は上記のように、排ガス冷却装置の出口部の温度
及び流量を測定し、排ガス温度を所定の温度になるよう
に供給する冷却気体の温度を制御し、更に冷却気体流入
速度を排ガス速度に合わせるように制御するようにした
から、排ガス冷却装置内部への粉塵付着速度が十分に遅
くなり、付着粉塵量を従来技術に比べて大幅に低減でき
る。

また付着粉塵は容易に除去できる状態であるために、仮
に粉塵の累積付着量が多くなった場合でも、通常の運転
停止時に簡単な粉塵除去装置により十分除去できる。こ
れらの結果、常時安定した運転性が得られ、保守・点検
の頻度も低下する。更に排ガス中の硝酸等の凝縮も防止
できるため、配管の腐食が生じ難く、配管の交換を行う
必要はほとんど無くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る制御装置をガラス溶融炉に適用し
た一例を示す説明図、第２図はホウ酸析出温度の測定結
果を示すグラフ、第３図は速度比と粉塵付着量との関係
の測定結果を示すグラフである。 第４図は従来のガラス溶融炉の一例を示す説明図、第５
図は排ガス冷却装置の一例を示す断面図である。 １０……ガラス溶融炉、１６……排ガス出口部、１８…
…排ガス冷却装置、２２……排ガス流通管、２４……外
管、２６……冷却気体流入穴、３０……冷却気体、３２
……温度計、３４……流量計、３６……温度調節器、３
８……流量調節弁、４０……制御部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】排ガス流通管の管壁に冷却気体流入穴を形
   成し、排ガス流通管の内壁に沿って冷却気体を吹き出さ
   せることにより高温排ガスを冷却する排ガス冷却装置を
   制御する方法であって、排ガス温度を排ガス中成分の凝
   縮・析出温度以上で且つ排ガス成分中の低融点物質の溶
   融温度以下に制御すると共に、冷却気体流入速度と排ガ
   ス流速との比を０．６〜１．４の範囲内に制御すること
   を特徴とする排ガス冷却装置の制御方法。
2. 【請求項２】高温排ガスがガラス溶融炉からの排ガスで
   あり、排ガス温度を１３０〜４００℃の範囲内に制御す
   る請求項１記載の制御方法。
3. 【請求項３】排ガス冷却装置の出口部に設けた温度計及
   び流量計と、供給する冷却気体の温度調節器及び流量調
   節弁と、前記温度計及び流量計の測定結果に基づき前記
   温度調節器及び流量調節弁を制御する制御部を備えてい
   る排ガス冷却装置の制御装置。