JPH09178367A - ガス冷却方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却水の蒸発区間を短かくし、且つ煙道を短
かくして設備の小型化を図る。 【解決手段】 高温の排ガスＨＧの煙道１４を、ガス冷
却室４の下部のガス入口部１３に接線方向より接続す
る。排ガスＨＧを入口部１３よりガス冷却室４内に導入
して旋回させながら流して整流させる。排ガスＨＧを下
から上向きに流して頂部のガス出口部１５より排出させ
るようにする。途中位置の冷却水噴霧ノズル１０から上
昇するガス流に対し冷却水を噴霧する。冷却水は上昇す
るガス流と接触し、ガス流とともに上昇する間に蒸発さ
れる。水の蒸発区画が短かくなり、ガス冷却室の高さを
低くできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はごみの焼却等で発生
した高温排ガスを処理するためのガス冷却方法及び装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ等焼却施設では、図６に概要を
示す如く、収集されたごみがピットに投入されると、ピ
ット内のごみをクレーンによりごみホッパ１内に移した
後、給塵機２によりごみ焼却炉３へ供給し、ここで燃焼
して生じた約８００℃〜９００℃の高温排ガスＨＧを処
理するため、ガス冷却室４で約４５０℃位まで排ガスＨ
Ｇを冷却し、更に空気加熱器５で空気Ａと熱交換させて
約３７０℃位にしてから減温反応塔６で約１８０℃まで
冷却し、集塵器７、誘引通風機８を経て煙突９より大気
へと排出させるようにしている。１０は冷却水噴霧ノズ
ルである。

【０００３】上記ごみ焼却炉３で発生した高温の排ガス
ＨＧを冷却する従来の冷却装置は、ごみ焼却炉３の頂部
から取り出した高温の排ガスを、ガス冷却室４内での流
れを整流させるために長い排ガスダクトからなる煙道１
１を通してガス冷却室４の頂部より下向きに導入させる
ようにして、ガス冷却室４の上部位置に設けた冷却水噴
霧ノズル１０より冷却水をガスの流れ方向と同方向とな
る下向きに噴霧させて冷却させるようにし、更に、下流
位置で空気加熱器５を通過した高温の排ガスを、減温反
応塔６内での流れを整流させるために長い排ガスダクト
からなる煙道１２で整流させてから減温反応塔６の頂部
から下向きに導入させるようにして、減温反応塔６の上
部位置に設けた冷却水噴霧ノズル１０より冷却水を下向
きに噴霧させて冷却させるようにしてある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のガス
冷却装置は、ごみ焼却炉３から排出された高温の排ガス
を冷却するガス冷却室４や、下流にあって排ガスを冷却
する減温反応塔６はいずれも排ガスを頂部から導入して
下方へ流して下から排出させるようにし、途中で上部位
置の冷却水噴霧ノズル１０から冷却水をガスの流れと同
方向に噴霧してガス冷却をするようにしてあるため、図
７にガス冷却室４について拡大して示す如く、円筒状に
形成されているガス冷却室４の上部位置より噴霧された
冷却水は、ガス冷却室４内を下向きに流れる排ガスの流
れに連れられて下方へ運ばれることと、冷却水の水滴に
働く重力の作用が相乗効果となって、冷却水と排ガスの
流れの相対速度が小さく、冷却水を蒸発させる区間の距
離を長くする必要が生じてガス冷却室４の上下方向長さ
（高さ）を大きくしなければならないという問題があ
る。そのため、従来では、水滴の蒸発時間は水滴径の２
乗に比例することに基いて、冷却水噴霧ノズル１０の性
能を高めて、噴霧される水滴径を小さくするようにする
ことが提案されているが、小径ノズルから噴霧させるた
めに圧縮機動力が大きくなるという問題がある。

【０００５】又、ガス冷却室４の頂部より導入して下方
へ流れるようにしてある構成上、ガス冷却室４の頂部に
入って来る排ガスを均一にすると共にガス冷却室４内で
の排ガスの流れを整流化するために充分な長さの煙道１
１を必要としている。排ガスの流れを整流させるために
必要な煙道１１の長さは、直径の１０倍程度とされてお
り、従来の煙道方式のガス冷却装置の場合、全体の高さ
が高くなり、設備が大型化する問題がある。

【０００６】更に、従来のガス冷却装置の場合、ガス冷
却室４内を排ガスが上から下へ流れる構成のため、煙道
１１から入った排ガスが、ガス冷却室４の上部のコーン
部４ａから円筒部に移るときに、ガスの剥離現象が生じ
て噴霧水滴が蒸発前にガス冷却室４の内壁面に付着し、
内壁面上で蒸発乾燥してしまい、これが原因となってガ
ス冷却室４の内壁面にダストの付着を誘発させており、
定期的に清掃する必要があった。

【０００７】そこで、本発明は、噴霧した水滴の蒸発区
間を短かくすると共に煙道長を短かくして設備の小型化
を図り、更に、壁面への水滴の付着を防止できるように
しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、高温の排ガスを円筒状のガス冷却設備の
下部に導入して旋回させながら上昇させた後、上部より
排出させるようにし、上記上昇する排ガスの旋回流に冷
却水を噴霧し、水滴を上昇する排ガス流とともに上昇さ
せながらガスの冷却を行うようにする方法とし、高温の
排ガスを流す煙道を、円筒状のガス冷却設備の下部位置
に設けた入口部に、接線方向より接続して連通させると
共に、ガス冷却設備の頂部にガス出口部を設け、且つ途
中位置に上昇する排ガスの旋回流に対し冷却水を噴霧す
る冷却水噴霧ノズルを取り付けてなる装置とする。

【０００９】排ガスを旋回流とすることによりガス流が
整流されて、従来の如き長い煙道を不要にできる。又、
上昇するガス流に冷却水を噴霧するので、水滴は上昇す
るガス流によって上昇させられ、上部に達するまでに完
全蒸発され、冷却効果を高められて水滴の蒸発区間を短
かくでき、上記煙道を短かくできることと相俟って設備
の小型化が図れることになる。

【００１０】又、下部に絞りを設けて、絞りより上方で
はガス流を緩やかにすることにより、上部でのガスの旋
回流をより均一にできて、ここに噴霧される冷却水を壁
面に付着させることをより少なくできて完全蒸発させる
ことができることになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００１２】図１乃至図３は本発明の実施の一形態を示
すもので、図６に示してあるものと同様に、給塵機２に
てごみ焼却炉３内へ供給されたごみを、ごみ焼却炉３内
で燃焼し、生じた高温の排ガスを、下流側に配設したガ
ス冷却室４、空気加熱器５、減温反応塔６を順に通過さ
せることにより冷却処理し、集塵器７、誘引通風機８を
経て煙突９より大気へ放出させるようにしてある構成に
おいて、ガス冷却室４と減温反応塔６でのガス冷却を、
従来と異なる方法、装置で実施し、水滴の蒸発区間を短
かくでき、且つ短かい煙道でもガスの流れが整流され
て、設備の小型化が図れるようにする。なお、図１にお
いて図６と同一のものには同一符号が付してある。

【００１３】詳述すると、図２はガス冷却設備としてガ
ス冷却室４について概略を示すもので、ごみ焼却炉３で
発生した高温の排ガスＨＧの処理において、ごみ焼却炉
３とは別体にしてある円筒形状のガス冷却室４の下部に
ガス入口部１３を設けて、該ガス入口部１３に、ごみ焼
却炉３の頂部に接続してある短かい煙道１４の下流側端
部を接線方向に接続すると共に、ガス冷却室４の頂部に
ガス出口部１５を設けて、該ガス出口部１５に煙道１６
を接続して、ごみ焼却炉３から排出された高温の排ガス
ＨＧを、短かい煙道１４を通してガス冷却室４の下部に
接線方向より導入することにより、ガス冷却室４の下部
で旋回させるようにし、更に旋回させながら下から上へ
流して頂部の出口部１５から排出させるようにし、且つ
中間位置の側壁に、ガス冷却室４内に冷却水を噴霧する
ための冷却水噴霧ノズル１０を半径方向内方へ水平方向
に又は斜め上方向に挿入して設置し、旋回して上昇する
ガス流の中心部に向けて冷却水を噴霧して気液接触させ
るようにする。なお、ガス冷却室４の高さは、上昇する
排ガスの流れに冷却水を噴霧した際、冷却水を壁面に付
着させずに排ガスとともに上昇させ且つ上部に達するま
でに完全蒸発させるだけの高さとする。

【００１４】又、ガス冷却室４は、下部に絞り１７を入
れて内径を縮径させた形状として、ごみ焼却炉３から接
線方向に導入されて旋回させられる高温排ガスを、絞り
１７部を通過させてから上方へ移行させるようにするこ
とにより、上部でのガス流速を遅くしてより整流化させ
ることができる。絞り１７を設ける場合は、絞り１７部
より上方のコーン部１８に冷却水噴霧ノズル１０を設置
する。

【００１５】今、ごみ焼却炉３で発生した８００℃〜９
００℃という高温の排ガスＨＧを冷却する場合は、該高
温の排ガスＨＧをごみ焼却炉３の頂部から煙道１４を通
しガス冷却室４の下部の入口部１３に接線方向より導入
して、ガス冷却室４の下部で旋回させ、旋回流として上
昇させるようにする。これによりガス冷却室４に導入さ
れて上昇するガスの流れは、整流されることになり、従
来の煙道を長くしてガス流を整流させる必要がなくなっ
て、煙道１４を短かくすることができる。

【００１６】更に、旋回しながら上昇するガス流に対し
ては、途中位置の冷却水噴霧ノズル１０からガスの旋回
流の中心部に向けて冷却水（約５００μm 程度の水粒
子）が直角方向に、あるいはやや上向きに噴霧させられ
て気液接触させられる。これによりガスの冷却と水滴の
蒸発が行われながら、水滴はガス冷却室４の内壁面に付
着することなく排ガスの旋回流とともに上昇させられ、
上部に達するまでに完全蒸発させられる。

【００１７】本発明においては、排ガスを下から導入し
て旋回させながら上向きに流し、このガス流に冷却水を
直角あるいはやや上向きに噴霧させることから、従来の
排ガスを上から入れて下へ流し且つ冷却水を上部位置よ
り同方向に噴霧させる方式に比して、水滴の蒸発区間を
大幅に短かくでき、上記煙道を短かくできることと相俟
って全体的に小型化することができることになる。又、
旋回流として上昇させるガス流に冷却水を噴霧させるこ
とから、噴霧された水滴と排ガスとの相対速度が大きく
なり、レイノルズ数が大きくなって、熱伝達係数が大き
くなり、簡単な構造で高い冷却効率（１５０，０００Kc
al／ｍ³ ・ｈ）が得られる。

【００１８】次に、ガス冷却室４の下部に、図示の如く
絞り１７を設けるようにすると、下部に導入されて旋回
させられる排ガスの流れが絞り１７部を通過して上昇す
るときに、圧力損失が生じて絞り１７の上方へ移行した
ときには、図４にガス流線を示す如く緩やかな流れで且
つより均一化された流れになるので、このガス流に冷却
水を噴霧することにより、冷却水の壁面への付着をより
少なくすることができる。すなわち、上昇するガスの旋
回流に冷却水を噴霧した場合、旋回流に乗った水滴は、
ガスの旋回流によって流れの接線方向に運動することに
なり、ガス流の遠心力によって水滴がガス冷却室４の壁
面に付着し易くなるが、上述のように下部に絞り１７を
設けておくことにより、絞り１７の上方のコーン部１８
から円筒部に移ったところでは流速が落ちてより均一な
流れとなることから、遠心力で壁面への付着の度合いが
極めて少なくなり、上部に達するまでに完全蒸発するこ
とになる。

【００１９】図３はガス冷却設備として減温反応塔６に
ついて示すもので、上述したガス冷却室４の場合と同様
に、排ガスを下から導入して上から排出するようにし、
しかも接線方向より導入して旋回流を起こさせるように
したものである。そのために、下部にガス入口部１９を
設けると共に頂部にガス出口部２０を設け、煙道２１を
接線方向よりガス入口部１９に接続し、ガス出口部２０
に煙道２２を接続する。

【００２０】減温反応塔６でも、排ガスを下から入れて
旋回させながら上昇させ、途中で冷却水噴霧ノズル１０
から冷却水を噴霧させると、冷却水はガスの上昇流に乗
って上昇し、内壁面に付着することなく上部に達するま
でに蒸発させられることになる。これにより従来方式に
比して冷却水の蒸発区間を短かくできて高さを低くでき
ることになる。又、下部を絞って内径を縮径することに
より、絞り２３から上方ではガスの旋回流速を落すこと
ができて、図５に流線図の概要を示す如きガス流れとす
ることができ、絞り２３の上方で噴霧された冷却水を壁
面に付着させる度合いをより少なくすることができるこ
とになる。

【００２１】なお、上記実施の形態では、ガス冷却室
４、減温反応塔６について示したが、高温の排ガスを処
理する設備すべてに適用できること、その他本発明の要
旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論
である。

【００２２】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明のガス冷却方法
及び装置によれば、高温の排ガスを冷却するガス冷却室
や減温反応塔の如き竪型のガス冷却設備のガス冷却にお
いて、排ガスをガス冷却設備の下部に接線方向より導入
して、旋回流として下から上へ流し、頂部より取り出す
ようにし、上昇するガス流に、途中位置から冷却水を噴
霧して気液接触させて冷却するようにするので、次の如
き優れた効果を奏し得る。 (i) 従来の上から導入して下から排出させるようにガス
を流し且つ冷却水を上部位置で同方向に噴霧させるよう
にしているのに比して、上昇するガス流に噴霧された冷
却水はガス流とともに上昇して蒸発させられるため、蒸
発区間を短かくすることができる。 (ii)排ガスを旋回流として上昇させることから、ガス流
は整流化されるため、ガス流を整流化させるために長い
煙道を設ける必要をなくすことができる。 (iii) 上記(i) と(ii)により全体の高さを低くできて小
型化を図ることができる。 (iv)排ガスを旋回流として流すことにより整流化される
ことから、ガス流に偏流や剥離が生じにくくなって、内
壁面への水滴の付着を少なくでき、これに伴い内壁面へ
のダストの付着もなくなり、清掃する度合いを少なくす
ることができる。 (v) 排ガスを旋回流として上昇させることにより、噴霧
された冷却水の水滴と排ガスとの相対速度が速くなり、
レイノルズ数が大きくなり、熱伝達係数が大きくなって
冷却効果が高まる。 (vi)下部に絞りを設けることにより、該絞り部を通過し
て上昇した排ガスの旋回流の流速が落ち且つより均一な
流れとなるため、ガス流に噴霧された水滴が内壁面に付
着することをより極減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガス冷却装置を備えたごみ処理工程の
概要図である。

【図２】本発明のガス冷却装置をガス冷却室に適用した
一例を示すもので、（イ）は一部切断側面図、（ロ）は
II−II矢視図である。

【図３】本発明のガス冷却装置を減温反応塔に適用した
一例を示す一部切断側面図である。

【図４】図２の場合のガス流線図の概要図である。

【図５】図３の場合のガス流線図の概要図である。

【図６】従来のガス冷却装置を用いたごみ処理工程の概
要図である。

【図７】従来のガス冷却室の拡大側面図である。

【符号の説明】

３ ごみ焼却炉 ４ ガス冷却室（ガス冷却設備） ６ 減温反応塔（ガス冷却設備） １０ 冷却水噴霧ノズル １３ ガス入口部 １４ 煙道 １５ ガス出口部 １６ 煙道 １７ 絞り １８ コーン部 １９ ガス入口部 ２０ ガス出口部 ２１，２２ 煙道 ２３ 絞り ＨＧ 高温の排ガス

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温の排ガスを円筒状のガス冷却設備の
   下部に導入して旋回させながら上昇させた後、上部より
   排出させるようにし、上記上昇する排ガスの旋回流に冷
   却水を噴霧し、水滴を上昇する排ガス流とともに上昇さ
   せながらガスの冷却を行うようにすることを特徴とする
   ガス冷却方法。
2. 【請求項２】 下部に導入されて旋回させながら上昇さ
   せられる排ガスの流れを、上部で緩やかにするようにす
   る請求項１記載のガス冷却方法。
3. 【請求項３】 高温の排ガスを流す煙道を、円筒状のガ
   ス冷却設備の下部位置に設けた入口部に、接線方向より
   接続して連通させると共に、ガス冷却設備の頂部にガス
   出口部を設け、且つ途中位置に上昇する排ガスの旋回流
   に対し冷却水を噴霧する冷却水噴霧ノズルを取り付けて
   なることを特徴とするガス冷却装置。
4. 【請求項４】 ガス冷却設備の下部を絞り、該絞りと上
   部の円筒部との間に形成されるコーン部に、冷却水噴霧
   ノズルを取り付けた請求項３記載のガス冷却装置。