JPH0810555A - 排ガスへの液体噴霧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的安価な材料を用いて、長期にわたって
腐食が防止できる排ガスへの液体噴霧装置を提供する。 【構成】 排ガスに液体を噴霧する噴霧装置において、
前記排ガス５中に、液体配管３を内臓し、かつ該排ガス
よりも高い圧力の空気７が管内に供給されている保護管
２を挿入し、該保護管２の開口部９より突出して液体配
管に接続したスプレーノズル４を設け、該スプレーノズ
ル４の保護管より突出させた部分は少なくとも表面を非
金属で形成されていることとしたものであり、例えばス
プレーノズルは表面を緻密なカーボン製の保護カバーで
覆うのがよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排ガスへの液体噴霧装
置に係り、特に、腐食性ガスを含む排ガスへ水又は水含
有液体を噴霧する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、排ガスへの水等の液体噴霧装置
は、集じんや塩化水素、硫黄酸化物、窒素酸化物、その
他有害ガス除去のための湿式排ガス処理の入口部などに
使い、排ガスを湿らせ、かつ温度を下げ、除じんや有害
ガスの吸収と同時に金属に対する腐食性を低減したり、
セラミックや有機材料又はそれらの複合材料への熱ショ
ックを防止したり、有機材料を使用可能とする。また、
該噴霧装置は、排ガス脱硝装置のアンモニア添加のため
のアンモニア水を噴霧するためにも使えるし、カルシウ
ム化合物での脱塩化水素反応を促進したり、排ガスのダ
イオキシン類合成を防いだり、バグフィルタを使用した
り、活性炭などによる有害ガス吸着等を行うための排ガ
ス温度を下げるための装置としても使用可能である。

【０００３】従来、この種の噴霧装置は、図３に示され
るように、排ガス流路５の壁１に設けられた空気ノズル
２中に、噴霧水配管３に接続するスプレーノズル４を設
けて、排ガスにスプレーノズルが接しない構造とするの
が普通であった。この改良型として、図４に示されるよ
うに、内部に空気７を供給した保護管２を排ガス５中に
挿入し、その管２の窓９の内側に噴霧水配管３に接解し
たスプレーノズル４を設ける方法が行われていた。

【０００４】ところで、図３の方式では、排ガス流路径
が大きな場合は、特に噴霧水が流路断面に対して不均一
となる。このため、後続の設備までの距離が十分でない
と、完全に湿りとならないか、あるいは均一に水滴が蒸
発しないままで、排ガスが流入して腐食やスケーリング
その他のトラブルを引き起こしてしまう。このため、高
価な耐熱、耐水ライニング付の長い排ガスダクトをレイ
アウトを工夫しながら設けざるを得なかった。また、噴
霧水が湿式排ガス処理設備の循環水の時など塩類を含有
している時には、排ガスにあおられた噴霧水水滴が壁に
ついては乾くなどして析出した塩が重なり大きな塊を形
成してしまう。しかも、ノズル先端はシール空気で保護
しているといっても、排ガスにあおられた噴霧水滴をあ
びることを完全にはさけられないため、激しい腐食にさ
らされてしまう。このため、しばしば運転を止めて付着
塩を除去したり腐食したノズルを交換したりする必要が
あった。

【０００５】図４は、これらを軽減するための改良型で
あるが、保護管自体によって発生する排ガスの乱れによ
り、噴霧水滴が保護管に吸い寄せられてしまうため、保
護管の特に下流側が激しい腐食にさらされる。保護管に
腐食で孔があくとシール空気が洩れてしまって保護管内
に排ガスが浸入し、噴霧水の温度による結露や吸い寄せ
られたスプレーの水滴の作用で噴霧水配管やスプレーノ
ズルチップまでも腐食してしまう。このように、図４の
改良型においても、腐食の問題は完全には解決できず、
保護管やスプレーノズルチップ、保護管内の噴霧水配管
をハステロイ、チタン等の高級材質として腐食性を改善
し、実用に耐える３〜５年の寿命とするか、ＳＵＳ３１
６Ｌ程度として３〜６か月毎に腐食状態をみはからって
は交換することを繰り返すしかなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解決し、比較的安価な材料を用いて長期に
わたって腐食が防止できる排ガスへの液体噴霧装置を提
供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、排ガスに液体を噴霧する噴霧装置にお
いて、前記排ガス中に、液体配管を内臓し、かつ該排ガ
スよりも高い圧力の空気が管内に供給されている保護管
を挿入し、該保護管の開口部より突出して液体配管に接
続したスプレーノズルを設け、該スプレーノズルの保護
管より突出させた部分は少なくとも表面を非金属で形成
されていることとしたものである。本発明の排ガスと
は、水露点又は酸露点に達すると金属に対して強い腐食
性を有する塩化水素、硫黄酸化物等の酸性ガスを含む乾
いたガスで、例えば廃棄物焼却炉や、重油、オイルコー
クス、石炭、各種プロセス副成ガスや副成油を燃料とす
るボイラなどより排出される燃焼排ガスなどである。ま
た、液体は、主に水又は水を含む液体であるが、これら
に限定されるものではない。

【０００８】本発明で使用できるノズル表面に形成する
非金属としては、ノズル温度が２００℃前後までは、ガ
ラスの細かい薄片（フレーク）をビニールエステル樹脂
等の耐熱性の高いプラスチックで結合し、硬い数ｍｍの
層を作ったもの、即ちガラスフレークと硬化性樹脂を混
ぜて塗布するフレークライニング等が好ましい。このフ
レークライニングは、表層が損傷を受けてはがれてもよ
く、ガラスの強度をもち、水蒸気等の浸透もしにくく、
また、プラスチックとの複合でありきわめて割れにくい
特性を有する。ノズル温度が、３００℃前後までは、緻
密なカーボン製が好ましい。これは腐食せずに、水がか
かっても割れたり溶けたりせず問題がない。ノズル本体
とは、かぶせてエポキシ等の硬化性樹脂接着材で密着さ
せるのがよい。また、ノズル温度が３００℃より高温の
場合は、セラミックス溶射層を形成するのが好ましい。
これは、ノズルにアルミナ等を溶射し、封孔処理を行っ
たものがよく、１ｍｍ以下と薄いため温度がノズル金属
部とほとんど一致し、サーマルショックや熱膨張による
破損が生じにくい。封孔処理をすれば、排ガスがノズル
金属部まで浸透できず腐食から守られる。

【０００９】

【作用】排ガス流路中に突出した形式の噴霧装置におい
ては、保護管の排ガス下流側に保護管によって生じた排
ガスの乱れが生じている。本発明では、スプレーノズル
先端を排ガスの乱れが生ずる領域外まで突出させている
ため、スプレーノズルから噴出する水滴は排ガスの乱れ
に巻きこまれて保護管に吸い寄せられることがなくな
り、保護管の腐食が防止できる。また、スプレーノズル
の表面は非金属製としたことにより、スプレーノズルの
腐食も防止することができた。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図面を用いて具体的に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例１ 図１（ａ）に本発明の排ガス中への液体噴霧装置の正断
面図を示し、図１（ｂ）に図１（ａ）の側断面図を示
す。図２に図１のスプレーノズルの拡大断面図を示す。
図１において、１は排ガス流路の壁（鋼板ダクト）であ
り、該流路中に保護管２が設けられている。保護管２に
は、内部に噴霧水配管３が配され、その配管３の先端に
はスプレーノズル４が保護管２の窓９から突出して設け
られている。また、噴霧水配管３には噴霧水６が、保護
管２にはシールエア７が接続されている。

【００１１】上記装置において、スプレーノズル４突出
方向が排ガス流向下流側にほぼ一致している場合にはス
プレーノズル４の保護管２からの突出長さは、保護管断
面形状が円の場合、その半径程度以上あればよい。ま
た、保護管２挿入位置を図１（ｂ）の様に排ガスダクト
１中心から外した場合、スプレーノズル４突出方向を排
ガスダクト中心に２０〜３０°程度ふる様にすれば、排
ガスに対し効果的に噴霧水をあびせることができる。こ
の様な場合、保護管２によって生じた排ガスの乱れによ
り保護管へと吸い寄せられる流れが生じる領域外に、ス
プレーノズル噴霧端をより確実に出すことができる。

【００１２】突出させる向きは、挿入保護管２の位置や
取付ノズル４の個数によって異なるが、上流側に噴霧さ
れた水滴が排ガスによって運ばれ保護管２をぬらす事を
防ぐには、少くとも排ガスの流向に対して直角方向か、
それよりも下流側とする必要がある。ただし、下流側か
ら上流側の方へと突出方向をふればふるほど排ガスの流
れを止めた際に噴霧水でダクト壁１がぬれる領域が上流
側へのびるため、耐熱耐水ライニング領域が広くなり好
ましくなく、できればふる角度は３０°以下にとどめる
のがよい。また、シールエア７が、保護管内に排ガスが
逆流することのないように、外の排ガスよりも若干高く
なる程度の圧力で保護管２に供給されており、そしてシ
ールエア７はスプレーノズル４を突出させるための保護
管２の開口９とスプレーノズル４とのすきまより吹き出
している。このため、噴霧水はシールエアによっても排
ガスの方に押しやる状態としており、スプレーノズル４
をつたって噴霧水が保護管２の方にもどってくる事はな
い。

【００１３】水噴霧される前の排ガスは熱回収や集じん
後であれば、ほとんどの場合１５０〜３５０℃の範囲に
ある。このため、保護管２は非常停止などの特別な場合
でも３５０〜４００℃の耐熱があれば問題なく、ＳＵＳ
系の金属が使える。保護管２は、ＳＵＳ３１６Ｌ程度で
あれば申し分なく、ＳＵＳ３０４でも運転状態が変化し
て噴霧水をあびるような事がなければ十分使用できる。
シール空気量はせまい保護管とスプレーノズルのすきま
から吹き出す程度の少量であるため、大気に近い温度で
あっても保護管を露点まで冷却する心配はなく、排ガス
に近い温度である。従って噴霧水の飛沫をかぶらぬ限り
低温腐食はないといってよい。

【００１４】保護管より突出させた部分は、金属とする
と噴霧水の温度にひきずられて排ガスの露点、少くとも
酸露点以下となっしまうため、激しい腐食雰囲気に曝さ
れる事になる。この対策として図２で示すように、例え
ば緻密なカーボン製の保護カバー８付のスプレーノズル
チップ１０とし、耐熱耐食性を持たせる必要がある。特
に緻密カーボンは２００〜３００℃の通常のボイラ出口
排ガスやそれ以上の温度に耐え、酸等に対しての耐食性
は完全であり、耐水耐スポーリング性もあり、サーマル
ショックに対しても熱伝導性がよいために耐える事がで
きるなど本発明にきわめて合致した材料といえる。

【００１５】内部は噴霧水配管３にネジ込等で接続させ
るため、金属製が好ましく、ＳＵＳ３１６等でも十分使
用できる。ただし、噴霧水に接しているため、ポリプロ
ピレン等の樹脂製でもよい。カーボン等の外側の保護カ
バー８と内部スプレーノズルチップ１０は体積収縮の少
い例えばエポキシ系の接着剤１１を用い、すきまをなく
すようにすれば湿式排ガス処理設備循環水などの塩類を
含む噴霧水であってもすきま腐食の心配がない。なお、
この形式とすれば市販の金属スプレーノズルチップ１０
を使用する事ができるため、安価でかつ代品を容易に得
られるため都合がよい。上記接着剤１１は内部金属スプ
レーノズルチップ１０が噴霧水により冷却されその温度
に近いために、６０〜７０℃の耐熱性があればよく、容
易に入手可能である。

【００１６】排ガス温度が１５０℃弱と比較的低ければ
例えばポリプロピレン性の市販ノズルチップ１０をその
まま用い、接続配管で保護管から出ている部分はＦＲＰ
パイプとしてやれば、内部の噴霧水により冷却されてい
るために問題なく使用できる。なお、前記の説明は全て
スプレーノズルが１個の場合で行ったが、スプレーノズ
ルは１個に限らず、複数であっても当然よい。保護管に
設けるスプレーノズルは、できればシール空気の効果を
考えて１つの保護管に１個とするのが好ましいが、１本
の保護管に２〜４個を互いに離して設けてもよい。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、従来、激しい腐食によ
り、ハステロイやチタンなどの高級材料で作っても数年
の寿命であり、メンテナンスに多大の負担を要していた
ものが、本発明により、市販性のあるノズルチップを用
いＳＵＳ３１６Ｌ程度の容易に入手できるものでよくな
った。また、本発明の液体噴霧装置は、従来排ガス中へ
の液体噴霧に用いられている噴霧装置のすべてに使用で
き、これらを使用する施設、例えば湿式排ガス処理設備
等のコストダウン、メンテナンス軽減、信頼性向上に多
大な効果をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体噴霧装置の一例を示し、（ａ）は
正断面図、（ｂ）は側断面図。

【図２】図１のスプレーノズルの拡大断面図。

【図３】従来の液体噴霧装置で（ａ）は正断面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面図。

【図４】従来の液体噴霧装置の他の例を示し、（ａ）は
正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ′断面図。

【符号の説明】

１：排ガス流路の壁、２：保護管、３：噴霧水配管、
４：スプレーノズル：５：排ガス流れ、６：噴霧水、
７：シールエア、８：保護カバー、９：保護管の窓、１
０：ノズルチップ、１１：接着剤

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排ガスに液体を噴霧する噴霧装置におい
   て、前記排ガス中に、液体配管を内臓し、かつ該排ガス
   よりも高い圧力の空気が管内に供給されている保護管を
   挿入し、該保護管の開口部より突出して液体配管に接続
   したスプレーノズルを設け、該スプレーノズルの保護管
   より突出させた部分は少なくとも表面を非金属で形成さ
   れていることを特徴とする排ガスへの液体噴霧装置。