JPH07133919A - 燃焼排ガス冷却室付着灰成長防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼排ガス冷却室内壁面上に付着する付着灰
が大規模な付着灰へ成長するのを防止する燃焼排ガス冷
却室付着灰成長防止装置を提供する。 【構成】 燃焼炉内で発生する灰分を含んだ燃焼排ガス
を水噴霧により冷却する燃焼排ガス冷却室の内壁面に付
着する付着灰の成長を防止する燃焼排ガス冷却室付着灰
成長防止装置であって、管状でガス冷却水噴霧ノズルを
内部に収めたノズルホルダー２の先端部が燃焼排ガス冷
却室７の内部に突出しており、燃焼排ガス冷却室内壁面
上のノズルホルダー２の下流側に上下方向に数段、横方
向に同一ピッチ又は不均等ピッチで多数配置した高圧流
体噴射ノズル１４と、高圧流体を貯留する高圧流体貯留
タンク８とを設け、コントロールバルブ９の開閉動作に
よって、間欠的に高圧流体噴射ノズル１４から高圧流体
を燃焼排ガス冷却室７の内壁面上に噴出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼炉内で発生する灰
分を含む燃焼排ガス、特に都市ごみ燃焼排ガスを、水噴
霧によって冷却する燃焼排ガス冷却室の内壁に付着する
付着灰の成長を防止する燃焼排ガス冷却室付着灰成長防
止装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】燃焼炉内で発生する灰分を含む燃焼排ガス
を、水噴霧によって冷却する燃焼排ガス冷却室におい
て、ガス冷却水噴霧ノズル１は第４図に示すように、燃
焼排ガスＦＧの高温による焼損を防止するため、管状の
ノズルホルダー２内に収め、燃焼排ガス冷却室７と反対
側の一端からノズル冷却空気ＣＡを流入させ他端開放部
２ａから燃焼排ガス冷却室７内に流出する構造を採用す
るのが普通であった。

【０００３】しかしながら、灰分を含んだ燃焼排ガスＦ
Ｇが燃焼排ガス冷却室７内のノズルホルダー２を通過し
た際、ノズルホルダー２の下流側に矢印Ａに示すように
後流が生じ、部分的に燃焼排ガスＦＧの主流方向とは逆
向きの流れが混在するよどみ領域を形成していた。

【０００４】更に、プラント全体のコンパクト化といっ
た点から、レイアウト的に燃焼排ガス冷却室７へ燃焼排
ガスが流入する経路に、整流を行なうだけの充分な直管
部を設けることが困難であり、燃焼ガスＦＧは偏流状態
で燃焼排ガス冷却室７内を通過するか、或いは燃焼排ガ
ス冷却室７内の平均流速を２〜４ｍ／ｓ以下に下げられ
ない場合はノズルホルダー２の周囲から下流側の流れは
より複雑となり、ガス冷却水噴霧ノズル１より噴射され
た水滴が蒸発前にノズルホルダー２の下流側の燃焼排ガ
ス冷却室７の内壁面上に到達しやすい状況となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにガス冷却
水噴霧ノズル１より噴射された水滴が燃焼排ガス冷却室
７の内壁面上に到達しやすい状況となると、到達した水
滴は、燃焼排ガス中の灰分と混在した状態で蒸発し、含
まれる可溶性塩類が蒸発乾固して灰をスケール化させる
現象が極端に加速し、燃焼排ガス冷却室７の内壁面に大
規模な付着灰を形成する。そしてこの燃焼排ガス冷却室
７の内壁面に付着した付着灰が大きく成長し、自重に耐
えきれず落下した場合、大規模な塊の形で落下する場合
が多いため、下方の機器に損傷を与えたり、閉塞を生じ
たりするという問題があった。

【０００６】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、上記問題点の起因である燃焼排ガス冷却室内壁面上
に付着する付着灰が大規模な付着灰へ成長するのを防止
する燃焼排ガス冷却室付着灰成長防止装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、燃焼炉内で発生する灰分を含んだ燃焼排ガス
を水噴霧により冷却する燃焼排ガス冷却室の壁面に付着
する付着灰の成長を防止する燃焼排ガス冷却室付着灰成
長防止装置であって、図１、図２及び図４に示すよう
に、管状でガス冷却水噴霧ノズル１を内部に収めたノズ
ルホルダー２の先端部が燃焼排ガス冷却室７の内部に突
出しており、燃焼排ガス冷却室内壁面上のノズルホルダ
ー２の下流側に上下方向に数段で横方向に同一ピッチ又
は不均等ピッチで多数配置した高圧流体噴射ノズル１４
と、高圧流体を貯留する高圧流体貯留タンク８とを設
け、上下各段高圧流体噴射ノズル１４群毎に高圧流体貯
留タンク８を接続管１１で接続すると共に、該接続管１
１にコントロールバルブ９を設け、該コントロールバル
ブ９の開閉動作によって、間欠的に高圧流体噴射ノズル
１４から高圧流体を燃焼排ガス冷却室７の内壁面上に噴
出することを特徴とする。

【０００８】また、上記構成の燃焼排ガス冷却室付着灰
成長防止装置において、図３に示すように、高圧流体噴
射ノズル１４の燃焼排ガス冷却室内壁面に直交する面に
対する据付角度θが、下記の範囲内の値であることを特
徴とする。 ６０度≦θ≦８０度

【０００９】また、上記構成の燃焼排ガス冷却室付着灰
成長防止装置において、図３に示すように、付着灰除去
基準面２２を燃焼排ガス冷却室中心方向へ内壁から６０
０ｍｍ離れた面とし、これを基準に高圧流体噴射ノズル
１４のピッチを、上下方向ｐ１、横方向ｐ２に関して、
据付角度θに比例する下記の式で定まる値を上限とする
ことを特徴とする。 上下方向 ｐ１＝５５０ｍｍ＋４７０ｍｍ×（θ−６
０） 横方向 ｐ２＝２９５ｍｍ＋２８ｍｍ×（θ−６０）

【００１０】

【作用】本願発明は上記構成を採用することにより、燃
焼排ガス冷却室７のノズルホルダー２下流側の内壁面に
付着する付着灰が、厚みのある大規模な付着灰に成長す
る以前に、付着領域壁面の高圧流体噴射ノズル１４から
高圧流体貯留タンク８からの高圧流体をコントロールバ
ルブ９を介して間欠的に噴射することで、強制的に付着
灰の一部を吹き飛ばし、付着灰の成長を防止（阻止）で
きる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は燃焼排ガス冷却室付着灰成長防止装置のシ
ステム構成を示す図である。図１において、７は燃焼排
ガス冷却室であり、燃焼排ガスＦＧは該燃焼排ガス冷却
室７内に下方から流入し上方から流出するようになって
いる。８は高圧流体を貯留する高圧流体貯留タンクであ
り、９は該高圧流体貯留タンク８の出口に設置するコン
トロールバルブである。

【００１２】高圧流体は導入口１０より高圧流体貯留タ
ンク８内に流入し、一定圧力を保持した状態で貯留され
る。該高圧流体貯留タンク８内の高圧流体は、バルブ開
閉時間設定機能付きのコントロールバルブ９の開閉動作
によって該高圧流体貯留タンク８から間欠的に流出し、
接続管１１を通ってヘッダー管１２へと流れる。該ヘッ
ダー管１２は燃焼排ガス冷却室７の上部を取り囲む形で
設置されている。コントロールバルブ９の上流側に設置
する手動弁１３は、該コントロールバルブ９の作動異常
時に対処可能とするもので、通常運転時は該手動弁１３
は全開の状態にある。

【００１３】ヘッダー管１２及びコントロールバルブ９
は、上下方向各段の高圧流体噴射ノズル１４群毎に設置
した構成（図では３個）とし、これにより燃焼排ガス冷
却室７での高圧流体の噴出領域や噴出頻度等の条件をコ
ントロールバルブ９の開閉動作設定によって設定可能と
している。高圧流体貯留タンク８内の高圧流体はヘッダ
ー管１２より、高圧流体噴射ノズル１４へ接続している
枝管１５へと流入し、高圧流体噴射ノズル１４の先端よ
り燃焼排ガス冷却室７内へ噴射する。なお、図１の１６
はドレン抜きである。

【００１４】高圧流体噴射ノズル１４は該燃焼排ガス冷
却室７に取付られたノズルホルダー２の下流側に数段配
置されている。高圧流体噴射ノズル１４の配置のピッチ
については効率的な付着灰除去と適切な配置ピッチによ
る低コスト化の面から上下方向、横方向ともに、ある定
義に従って上限を規定している。上記高圧流体噴射ノズ
ル１４の先端からの高圧流体の噴出により、燃焼排ガス
冷却室７の内壁面上に付着する付着灰を吹き飛ばしその
成長を防止する。

【００１５】図２は高圧流体噴射ノズルの詳細な構造を
示す図である。高圧流体噴射ノズル１４は燃焼排ガス冷
却室７の内壁面に直交する面、即ち水平面１９に対する
据付角度θで先端を下方に傾斜させてノズル固定板２０
で据付けられている。高圧流体は枝管１５より高圧流体
噴射ノズル１４の内部に流入し、先端の噴出口１７より
燃焼排ガス冷却室７内に噴出する。高圧流体噴射ノズル
１４の後端にはノズル点検口１８が設けられており、該
ノズル点検口１８と噴出口１７は同一直線上にある構造
としている。このように高圧流体噴射ノズル１４を直管
形状とすることにより、ノズル点検口１８より高圧流体
噴射ノズル１４の内部の清掃を可能とし、噴出口１７の
閉鎖時に対処できるようにしている。

【００１６】高圧流体噴射ノズル１４の上記据付角度θ
は水平面１９を基準に６０度以上８０度以下としてい
る。この据付角度θは大きい程、ノズル中心（噴流中
心）がキャスタブル３の表面に沿う形となるため、内壁
面に付着する付着灰除去を目的とした場合、理想的とい
える。しかしながら、厚みのあるキャスタブル３に高圧
流体噴射ノズル１４を設けるための小口径の穴開け加工
を行なう際、加工精度の問題、加工機械の据付条件等の
制約から、６０度〜８０度の範囲で据付角度θの広角化
は上限と考えられる。

【００１７】高圧流体噴射ノズル１４の噴出口１７から
噴出される噴流の噴角αは、一般に軸対象乱流では１４
度程度であり、６０度〜８０度の据付角度θから見て、
燃焼排ガス冷却室７の内壁面に付着する付着灰の全面的
除去は不可能である。つまり、物理的に内壁面に付着す
る付着灰を一掃するとなると、高圧流体噴射ノズル１４
の本数が膨大となり、製造コストが嵩むばかりか、燃焼
排ガス冷却室７の強度的な問題も生じることになる。そ
こで付着灰が落下しても支障の無いレベルに、付着灰の
成長を防止できるように高圧流体噴射ノズル１４の配置
ピッチを規定することが必要となる。

【００１８】従来、付着灰の性状により大規模付着灰落
下時の付着灰厚さが異なっている場合が多かった。そこ
で付着灰落下量から、上記従来の問題が生じる付着灰厚
さをある一定値に規定し、これを満足するノズル配置ピ
ッチとすることで、大規模な付着灰の生成防止と製造コ
ストの低減を図ることにした。従来、問題が生じた時の
付着灰落下量は、経験的に１ｔ〜１．８ｔ程度である。
そこで１ｔ以上の付着灰が落下した場合に、前記従来の
問題が生じるものと判断し、付着灰の含水率を３０％、
付着灰落下面積を１ｍ²と仮定して、上記従来の問題と
なる付着灰厚さを約０．６ｍとした。つまり、全面付着
灰除去の可能な付着灰除去基準面｛図３（ｂ）参照｝
を、燃焼排ガス冷却室中心方向へ内壁面から６００ｍｍ
離れた面とし、これを満足する高圧流体噴射ノズル１４
の配置ピッチの上限を規定することによって、大規模な
付着灰の生成防止と製造コストの低減を図ることが可能
となる。

【００１９】図３は、高圧流体噴射ノズル１４から噴出
する高圧流体噴射を示す図で、同図（ａ）は正面、同図
（ｂ）は側面を示す。高圧流体噴射ノズル１４の噴出口
１７から噴射される高圧流体の噴角αを１４度、高圧流
体噴射ノズル１４の据付角度θを、６０度≦θ≦８０度
とし、噴出高圧流体の流速が燃焼排ガスＦＧによる減衰
がないと仮定したとき、付着灰除去基準面２２での高圧
流体噴出領域２１における、横方向での最大直径ｈは約
２９５ｍｍ〜８４８ｍｍである。そこで各据付角度θに
おける噴射領域最大直径ｈを、横方向での高圧流体噴射
ノズル１４の配置ピッチｐ２とし、下式で定まる値を上
限とした。 ｐ２＝２９５ｍｍ＋２８ｍｍ×（θ−６０）

【００２０】上下方向における高圧流体噴射ノズル１４
の配置ピッチｐ１についても、高圧流体の噴角αを１４
度、高圧流体噴射ノズル１４の据付角度θを、６０度≦
θ≦８０度とし、噴出流体の流速が燃焼排ガスによる減
衰のない場合と仮定したとき、付着灰除去基準面２２に
おいて全面除去可能なノズル配置ピッチｐ１は５５０ｍ
ｍ〜９４１４ｍｍとなる。そこで各据付角度θにおける
上下方向の高圧流体噴射ノズル１４の配置ピッチｐ１
は、下式で定まる値を上限とした。 ｐ１＝５５０ｍｍ＋４４３ｍｍ×（θ−６０） 以上により、大規模な付着灰への成長防止及び高圧流体
噴射ノズル１４の本数適正化による製造コスト低減を、
高圧流体噴射ノズル配置ピッチの上限規定により可能と
した。

【００２１】燃焼炉内で発生する灰分を含んだ燃焼排ガ
スを水噴霧により冷却する燃焼排ガス冷却室に上記構成
の付着灰成長防止装置を設置した場合について詳述す
る。実際に対象とした都市ごみ焼却プラントにおける燃
焼排ガス冷却室は、燃焼炉上に搭載したレイアウトとな
っており、その形状は円筒状で内径は３５６２ｍｍであ
る。そして設置した付着灰成長防止装置の基本的なレイ
アウトは、図１に準じたものとし、噴射する高圧流体に
は、圧力６Ｋｇ／ｃｍ２Ｇの高圧空気を用い、高圧流体
貯留タンク８の容量は、０．０４ｍ³、高圧流体噴射ノ
ズルの口径については１２ｍｍのものを選定した。

【００２２】高圧流体噴射ノズル１４群の配置要領につ
いては、ノズルホルダー２下流側に据付角度θ＝６０度
で、配列間隔５５０ｍｍで上下方向に３段配置し、横方
向の配置ピッチｐ２は上記定義式より上限値の２９５ｍ
ｍとした。コントロールバルブ９については、図１と同
様高圧流体貯留タンク８の出口に３個配置し、上下各段
の高圧流体噴射ノズル１４群毎に独立配置とした３個の
ヘッダー管１２について、各々噴射時間を設定できるレ
イアウトとしている。但し、ここでは、噴射時間に当た
るコントロールバルブ９の開時間設定を全バルブ同一と
し、５秒とした。

【００２３】各コントロールバルブ９間の開動作間隔に
ついては２５秒とし、この時間内で、高圧流体貯留タン
ク８に高圧空気を流入、貯留し、次のコントロールバル
ブ９の開動作待ちとした。また、噴射周期については、
１サイクル３０分として運転をおこなった。

【００２４】以上の条件下で、約６カ月運転を行なった
結果、燃焼排ガス冷却室７のノズルホルダー２下流側の
内壁面上の付着灰に大規模な成長は見られず、上記構成
の燃焼排ガス冷却室付着灰成長防止装置が付着灰成長防
止に効果的であることが確認できた。

【００２５】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば下
記のような優れた効果が得られる。燃焼炉内で発生する
灰分を含んだ燃焼排ガスを水噴霧により冷却する燃焼排
ガス冷却室に本発明の付着灰成長防止装置を設置するこ
とにより、ガス冷却水噴霧ノズル保護管に相当するノズ
ルホルダー下流側の燃焼排ガス冷却室内壁面上に付着す
る付着灰の成長を防止することが可能となる。従って、
従来問題となっていた大規模付着灰の落下に起因する問
題は解決可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃焼排ガス冷却室付着灰成長防止装置
のシステム構成を示す図である。

【図２】本発明の燃焼排ガス冷却室付着灰成長防止装置
に用いる高圧流体噴射ノズルの詳細な構造を示す図であ
る。

【図３】高圧流体噴射ノズルから噴出する高圧流体噴射
を示す図で、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図
である。

【図４】燃焼排ガス冷却室のガス冷却水噴霧ノズルの取
付状態を示す図である。

【符号の説明】

１ ガス冷却水噴霧ノズル ２ ノズルホルダー ３ キャスタブル ４ キャスタブルアンカー ５ 燃焼排ガス冷却室管壁 ６ ノズル座 ７ 燃焼排ガス冷却室 ８ 高圧流体貯留タンク ９ コントロールバルブ １０ 導入口 １１ 接続管 １２ ヘッダー管 １３ 手動弁 １４ 高圧流体噴射ノズル １５ 枝管 １６ ドレン抜き １７ 噴出口 １８ ノズル点検口 １９ 水平面 ２０ ノズル固定板 ２１ 高圧流体噴射領域 ２２ 付着灰除去基準面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼炉内で発生する灰分を含んだ燃焼排
   ガスを水噴霧により冷却する燃焼排ガス冷却室の壁面に
   付着する付着灰の成長を防止する燃焼排ガス冷却室付着
   灰成長防止装置であって、 管状でガス冷却水噴霧ノズルを内部に収めたノズルホル
   ダーの先端部が前記燃焼排ガス冷却室内部に突出してお
   り、 該燃焼排ガス冷却室内壁面上の前記ノズルホルダーの下
   流側に上下方向に数段、横方向に同一ピッチ又は不均等
   ピッチで多数配置した高圧流体噴射ノズルと、高圧流体
   を貯留する高圧貯留タンクとを設け、 前記上下各段高圧流体噴射ノズル群毎に前記高圧流体貯
   留タンクを配管で接続すると共に、該配管中にバルブを
   設け、 前記バルブの開閉動作によって、間欠的に前記高圧流体
   噴射ノズルから高圧流体を前記燃焼排ガス冷却室内壁面
   上に噴出することを特徴とする燃焼排ガス冷却室付着灰
   成長防止装置。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の燃焼排ガス冷却室
   付着灰成長防止装置において、 前記高圧流体噴射ノズルの燃焼排ガス冷却室内壁面に直
   交する面に対する据付角度θが、下記の範囲内の値であ
   ることを特徴とする燃焼排ガス冷却室付着灰成長防止装
   置。 ６０度≦θ≦８０度
3. 【請求項３】 前記請求項１又は請求項２に記載の燃焼
   排ガス冷却室付着灰成長防止装置において、 付着灰除去基準面を前記燃焼排ガス冷却室中心方向へ内
   壁から６００ｍｍ離れた面とし、これを基準に前記高圧
   流体噴射ノズルピッチを、上下方向ｐ１、横方向ｐ２に
   関して、前記据付角度θに比例する下記の式で定まる値
   を上限とすることを特徴とする燃焼排ガス冷却室付着灰
   成長防止装置。 上下方向 ｐ１＝５５０ｍｍ＋４７０ｍｍ×（θ−６
   ０） 横方向 ｐ２＝２９５ｍｍ＋２８ｍｍ×（θ−６０）