JPH09229346A

JPH09229346A - 煙突

Info

Publication number: JPH09229346A
Application number: JP3586896A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Shimizu; 重雄清水; Ryuichi Hotta; 隆一堀田; Nobuhide Iwata; 信秀岩田; Keizo Nomachi; 啓造野町; Tsuneo Furumi; 常雄古見
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1996-02-23
Filing date: 1996-02-23
Publication date: 1997-09-05
Anticipated expiration: 2016-02-23
Also published as: JP3209912B2

Abstract

(57)【要約】【課題】煙突内面や排ガスダクトの内面に結露した水
滴による水滴ミストによる汚染や腐食公害を防止する。【解決手段】煙突本体１の下端部に設けられて排ガス
Ｇを旋回させて中心ガス流Giと外周混相流Goとに分離す
るガス旋回手段２と、煙突本体１の上端部に設けられて
内面に突設され中心ガス流Giから外周混相流Goを分離す
る衝突板６および分離口７からなる外周流分離手段と、
外周混相流Goをさらに下方に迂回させて外周混相流に含
まれる水滴ミストを分離する分離板８とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ごみ焼却炉などか
ら排出される腐食性ガスや水蒸気を含む排ガスを排出す
るための煙突に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、産業廃棄物や家庭ごみなどの有害
物質を含む廃棄物をごみ焼却炉で燃焼、焼却した場合、
燃焼により生じる腐食性ガスや、排ガス処理を目的とし
て温度を制御する冷却水を噴射するために多量の水蒸気
を含む排ガスが発生する。これを大気中に排出する煙突
では、低温部で水蒸気が結露して露点腐食が生じるのは
よく知られているが、この時排ガスに結露水や腐食金属
が同伴されて大気中に飛散され、ごみ焼却炉の周辺の地
域に水滴ミストとして落下し、汚染や腐食の問題を引き
起こすことが考えられる。

【０００３】近年住宅の開発が奥地まですすみ、過疎地
域に建設されていたごみ焼却炉の周辺にも沢山の住宅が
建設されるようになったこと、またごみ中にプラスチッ
ク類が増加した関係で燃焼温度が上がり、排ガス温度制
御のために排ガス中に冷却水を散布する量も増加してい
ること、地方に建設されるごみ焼却炉では小型のものが
多く、２４時間の連続操業を前提にしない炉が増加し、
週末ごとの停止する炉や毎日夜間停止する炉が増加し、
排ガスダクトおよび煙突の内面に結露が発生する機会が
増加したことなどの点から、水滴ミストの対策が重要視
されるに至っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、結露対策と
して、バーナ加熱や電熱による煙突や排ガスダクトの積
極保温や保温材の強化が考えられるが、バーナ加熱や電
熱は初期設備投資のほかに運転コストの嵩むという問題
があり、保温材の強化でも、運転停止時間が長くなると
効果に限度があるという問題がある。また結露対策とし
て、排ガスの除湿乾燥操作もあるが、大量の排ガスを一
度冷却除湿し、後昇温する方法はごみ焼却炉の処理コス
トに見合わない。

【０００５】本発明は、排ガスを旋回させることによ
り、水滴ミストをほとんど含まない中心ガス流と水滴ミ
ストを多く含む外周混相流に分離できる点に着目したも
ので、上記問題点を解決して、特に起動時に煙突内面や
排ガスダクトの内面に結露した水滴の排出を効果的に防
止できて、水滴ミストによる公害を防止できる煙突を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１記載の発明は、排ガスを旋回させて
中心ガス流と外周混相流とに分離するガス旋回手段と、
ガス旋回手段の下流側で煙突の内面に突設されて中心ガ
ス流から外周混相流を分離して煙突外側に誘導するとと
もに、煙突内面を伝って上昇する水膜を煙突外側に取出
す外周流分離手段と、外周流分離手段で分離された外周
混相流を下方に迂回させて外周混相流に含まれる水滴ミ
ストを分離するミスト分離手段とを具備したものであ
る。

【０００７】また請求項２記載の発明は、上記構成に、
水滴ミストが分離された外周混相流を中心ガス流に合流
させる外周流合流路を形成したものである。

【０００８】さらに請求項３記載の発明は、上記構成
に、中心ガス流を絞って流速を高める絞り部を形成し、
この絞り部の出口に前記外周流合流路の出口を接続し、
中心ガス流により絞り部に発生する吸引力を利用して外
周混相流を吸引合流させる外周流吸引手段を設けたもの
である。

【０００９】さらにまた請求項４記載の発明は、ミスト
分離手段の下方に分離水を受ける集水トレイを配置し、
この集水トレイから分離水を排出する排水手段を設けた
ものである。

【００１０】上記請求項１記載の発明によれば、ガス旋
回手段により、ガス流を水滴ミストをほとんど含まない
中心ガス流と、水滴ミストを多く含む外周混相流に分離
するとともに、煙突内面に水滴ミストが付着された水膜
を効果的に上昇移動させる。そして外周流分離手段によ
り、外周混相流を衝突させて煙突外に誘導し、中心ガス
流から外周混相流を分離して外周混相流の流れ方向を変
向させて水滴ミストを分離するとともに、煙突内面を上
昇する水膜を煙突外に取り出す。さらにミスト分離手段
により、外周混相流を下方に迂回させてさらに流速を低
下させ、外周混相流に含まれる水滴ミストを分離する。
これにより、煙突内を排出される排ガスから水滴ミスト
を効果的に分離除去することができる。

【００１１】また請求項２記載の発明によれば、外周流
合流路により、分離後の外周混相流を中心ガス流に戻
し、煙突周辺の大気汚染を防止できる。

【００１２】さらに請求項３記載の発明によれば、絞り
部に発生する中心ガス流によるベンチュリー効果によ
り、外周流合流路の外周混相流を積極的に吸引して中心
ガス流に同伴させ、効果的に上空に排出することがで
き、排ガスが煙突周辺に滞留することもない。

【００１３】さらにまた請求項４記載の発明によれば、
集水トレイにより上昇した水膜による水滴と、外周混相
流から分離された水滴を集めて排水手段により排水でき
るので、分離された水を確実に排水処理することができ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】ここで、本発明の煙突の実施の形
態を図１〜図３に基づいて説明する。図１において、１
はごみ焼却炉から排出される排ガスＧを排出する円筒状
の煙突本体で、煙突本体１の下端部にには、煙突本体１
内で排ガスＧを旋回させて中心流Ｇｉと外周混相流Ｇｏ
とに分離するガス旋回手段２が設けられ、煙突本体１の
上端部には中心ガス流Ｇｉから外周混相流Ｇｏを分離
し、外周混相流Ｇｏから水滴ミストを分離排出するミス
ト分離部３が設けられ、このミスト分離部２の下部に分
離水排出部４が設けられている。

【００１５】前記ガス旋回手段２は、煙突本体１の内部
に旋回羽根を設けたものでもよいが、流体抵抗ができる
だけ少ないものが好ましく、ここでは図３に示すよう
に、排ガス管５を煙突本体１の基端部に偏心した位置に
接続して煙突本体１の接線方向に排ガスＧを吹き込み旋
回流Ｇｍを形成するように構成される。このように排ガ
スＧが煙突本体１内で旋回されることにより、排ガスＧ
に含まれる水滴ミストが遠心力により外周側に付勢され
て、水滴ミストをほとんど含まない中心ガス流Ｇｉと水
滴ミストを多量に含む外周ガス流Ｇｏとに分離される。
さらに外周混相流Ｇｏでは、水滴ミストが煙突本体１の
内面に押し付けられて凝固し水膜を形成して外周混相流
Ｇｏに同伴され、斜め上方に移送される。

【００１６】ミスト分離部３は、図２に示すように、煙
突本体１の内面から全周にわたって中心側に突出され中
心ガス流Ｇｉから外周混相流Ｇｏを分離する湾曲状の衝
突板６と、衝突板６に衝突した外周混相流Ｇｏを煙突本
体１の外側に導出する分離口７からなる外周流分離手段
が設けられている。また分離された外周混相流Ｇｏを煙
突本体１の外側で下方に案内した後さらに上方に迂回さ
せることにより、外周混相流Ｇｏに含まれる水滴ミスト
を分離するミスト分離手段である分離板８が衝突板６に
連続して設けられ、さらに分離板８の外周部で迂回され
た外周混相流Ｇｏを上方に案内する円筒状のカバー体９
が配置され、分離板８の下部とカバー体９内に外周流迂
回路１０が形成されている。

【００１７】分離板８の下方には、外周部がカバー体９
に接続された集水トレイ１１が設けられ、複数の連通口
８ａが形成された分離板８の下端部が集水トレイ１１の
底板に連結されている。また、この集水トレイ１１に
は、排水手段である単数または複数の排水筒１２が接続
され、排水筒１２は半円筒状または円筒状で煙突本体１
の外面に沿って下方に取り付けられている。

【００１８】煙突本体１の上端部には、水滴ミストが分
離された外周混相流Ｇｏを中心ガス流Ｇｉに合流させる
外周流吸引手段１３が設けられている。この外周流吸引
手段１３は、煙突本体１の上端部で上端ほど縮径されて
中心ガス流Ｇｉの流速を高め吸引力を発生する絞り部１
３ａと、前記カバー体９の上部で上端ほど縮径されて外
周流迂回路１０の出口を絞り部１３ａの出口に接続する
テーパ筒１３ｂとで構成されている。

【００１９】分離水排出部４には、リング形の集水升１
４が煙突本体１の外周部に取り付けられ、排水筒１２の
出口が開放されている。またこの集水升１４には排水ホ
ース１５が接続され、分離水を集めて排水することがで
きる。

【００２０】上記構成において、排ガス管５から排出さ
れた排ガスＧは、煙突本体１の下端部でガス旋回手段２
により旋回流Ｇｍが形成され、その遠心力により水滴ミ
ストをほとんど含まない中心ガス流Ｇｉと、水滴ミスト
を多量に含む外周混相流Ｇｏに分離されて、煙突本体１
に沿って上昇される。また上昇中に外周混相流Ｇｏが接
触した煙突本体１の内面には、水滴ミストが凝縮、液膜
化され、これが外周混相流Ｇｏに押されて内面に沿って
上昇される。

【００２１】ミスト分離部３に達すると、外周混相流Ｇ
ｏは衝突板６に衝突して分離口７から外周流迂回路１０
に流出され、また水膜は分離口７から排出される。この
時、外周混相流Ｇｏは衝突板６に衝突して方向転換され
ることにより、水滴ミストが分離され、さらに分離板８
に沿って下方に案内されることにより流速が低下されて
水滴ミストが凝縮され滴下される。これら分離水は液滴
となって集水トレイ１１に滴下され、排水筒１２から集
水升１４に送られて排水ホース１５から排出される。

【００２２】一方、中心ガス流Ｇｉは絞り部１３ａで流
路が絞られることにより流速が高まり、外周流迂回路１
０の外周混相流Ｇｏを吸引して中心ガス流Ｇｉに合流さ
せ、外部に排出される。

【００２３】ここで上記実施の形態に至った実験例を図
４〜図７を参照して説明する。実験例１図４に示すように、垂直に設置された内径１００ｍｍ、
長さ１０００ｍｍの透明アクリルパイプ２１の下方にフ
ァン２２とスプレイノズル２３を配置するとともに、パ
イプ２１の下端入口に旋回流を形成する誘導フィン２４
を設けた。そして、ファン２２により、約１０ｍ／秒で
送風し、同時にスプレーノズル２３から水を噴霧した。

【００２４】この結果、パイプ２１の中心部には、水滴
ミストをほとんど含まない中心空気流Ａｉが見られ、ま
た外周部には水滴ミスとを多く含んだ混相空気流Ａｏが
見られた。この混相空気流Ａｏにおいては、パイプ２１
の内面に水膜が生じ、旋回する混相空気流Ａｏに押され
て上昇し、パイプ２１の上端から上方に吹き飛ばされ、
周囲に落下するのが観察された。水膜の移動方向は旋回
流に沿う斜め上方でパイプ２１の内面に押し付けられて
移送されていた。次に誘導フィン２４を外して同じ実験
を行うと、またパイプ２１の内面を上昇する水膜は場所
によっては乱れ、パイプの中心にも水滴ミストが上昇す
るのが見られた。

【００２５】したがって、旋回流の遠心力（サイクロン
効果）を利用することにより、水滴ミストをほとんど含
まない中心空気流Ａｉと、水滴ミストを多量に含む混相
空気流Ａｏに分離できることが判明した。またパイプ２
１の内面を伝って上昇する水膜も、旋回流中ではガス流
に伴って良好に上昇され排水も効果的に行えることが推
測できた。

【００２６】実験例２図５に示すように、図４の実験装置のパイプ２１の上端
部に所定隙間３２（５ｍｍ）をあけて、内径９０ｍｍ、
外形１３０ｍｍで、パイプ２１内に５ｍｍはみ出すリン
グ状フランジ板（衝突板）３１を配置した。そして、フ
ァン２２により、約１０ｍ／秒で送風して同時にスプレ
ーノズル２３から水を噴霧し、誘導フィン２４によりパ
イプ２１内に旋回流を形成した。

【００２７】この結果、パイプ２１の内面に形成されて
上昇する水膜は、フランジ板３１に衝突し、混相空気量
Ａｏと共に隙間から外方に、略水平方向に吹き飛ばされ
るのが観察された。したがって、パイプ２１の内面を伝
って上昇する水膜は、フランジ板３１と隙間３２を使っ
てパイプ２１の外側に誘導することにより、周囲への飛
散を防止できることがわかった。また、外周混相流がこ
のフランジ板３１に衝突して流れが急変し減速されるこ
とにより、水滴ミストの分離効果が働くことも判明し
た。

【００２８】実用に際しては、このフランジ板３１の形
状は、空力特性を考慮してガス流に無理なく圧損を最小
にできるように、衝突面を図２に示すような湾曲面に形
成することが望ましい。

【００２９】実験例３図６に示すように、図５の実験装置のフランジ板３１の
外周部に所定の間隔をあけて内径１４０ｍｍ、長さ１０
０ｍｍの透明アクリルパイプ４１（カバー体９に相当。
以下外パイプ４１という。）を同一軸心状に配置した。
そして、ファン２２により、約１０ｍ／秒で送風して同
時にスプレーノズル２３から水を噴霧し、誘導フィン２
４によりパイプ２１内に旋回流を形成した。

【００３０】この結果、フランジ板３１により略水平方
向外方に噴出した混相空気流Ａｏは、さらに外パイプ４
１の内面に衝突し、水分はほとんどが分離されて捕捉さ
れ下方に流下された。また衝突後の混相空気流Ａｏは上
昇流と下降流に分離され、上昇流に水滴ミストはほとん
ど確認できなかった。これは、空気流が外側に広がるに
従って流速が低下し、外パイプ４１の内面に衝突する時
には、水滴ミストの分離可能な流速にまで低下し、水滴
ミストを同伴可能なエネルギーを消失しているためと推
測される。

【００３１】実用に際しては、煙突頂部での水平方向の
張出しは強度および美観上好ましくなく、またガス流の
圧損を少なくする上で、図２に示すようにフランジ板３
１の外周側を延長して下方に湾曲させることにより流速
を遅くし、旋回流による水滴ミストのサイクロン分離と
重力分離を併用するほうがよい。

【００３２】実験例４図７に示すように、図６の実験装置のパイプ２１の上端
部に絞り筒５１（頂部内径６０ｍｍ、長さ１００ｍｍ）
を取り付け、さらに外パイプ４１の上端部にもテーパ筒
５２（頂部内径７０ｍｍ、長さ１００ｍｍ）を取り付け
た。そして、ファン２２により、約１０ｍ／秒で送風し
て同時にスプレーノズル２３から水を噴霧し、誘導フィ
ン２４によりパイプ２１内に旋回流を形成した。

【００３３】この結果、パイプ２１からの中心空気流の
流速は増大して上方に放出され、その時に外パイプ４１
内の空気流Ａｏ′を強く吸引することが判明した。この
ように上昇噴出される空気流には水滴ミストはほとんど
含まれない。

【００３４】実用に際しては、実験例２および３で脱ミ
スト後に外方に排出される排ガスは、煙突の周辺に滞留
させておくことができないため、吸引処理する必要があ
る。現在の煙突頂部の構造を改良することで、ベンチュ
リー効果を利用して中心ガス流に吸引させ、水滴ミスト
分離後の外周混相流を中心ガス流に同伴させて排出し、
上空に拡散することができる。

【００３５】上記実施の形態によれば、ガス旋回手段２
により、煙突本体１内を上昇する排ガスＧを、水滴ミス
トをほとんど含まない中心ガス流Ｇｉと、水滴ミストを
多く含む外周混相流Ｇｏに分離することができ、また煙
突本体１の内面に水滴ミストが付着して形成された水膜
を効果的に上昇移動させることができる。また衝突板６
と分離口７からなる外周流分離手段により、中心ガス流
Ｇｉから外周混相流Ｇｏを衝突させて分離し、煙突本体
１外に誘導するとともに、流れ方向を転換させることに
より、水滴ミストを分離するとともに、煙突本体１の内
面を上昇する水膜を分離口７から煙突本体１の外側に取
出すことができる。さらにミスト分離手段である分離板
８により、外周混相流Ｇｏの流れを下方に案内して迂回
させ流速を低下させることにより、外周混相流Ｇｏに含
まれる水滴ミストを分離することができる。したがっ
て、煙突本体１から排出される排ガスＧから水滴ミスト
を効果的に分離除去することができる。

【００３６】またカバー体９により形成される外周流合
流路１０により、水滴ミスト分離後の外周混相流Ｇｏを
案内して中心ガス流Ｇｉに合流させ、さらに中心ガス流
Ｇｉにより絞り部１３ａに発生するベンチュリー効果に
より、外周流合流路１０の外周混相流Ｇｏを積極的に吸
引して中心ガス流Ｇｉに合流させることができ、排ガス
を煙突周辺に滞留させることなく上空に効果的に排出す
ることができる。

【００３７】さらにまた、集水トレイ１１により、煙突
本体１の内面を伝って上昇した水膜を取り出した水滴
と、外周混相流Ｇｏから分離された水滴を集めて排水筒
１２から排水できるので、煙突本体１の上端部で分離回
収した水が飛散されることなく、確実に回収できて処理
することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上にのべたごとく本発明の請求項１の
発明によれば、ガス旋回手段により、煙突を上昇するガ
ス流を、水滴ミストをほとんど含まない中心ガス流と、
水滴ミストを多く含む外周混相流に分離できるととも
に、煙突内面に水滴ミストが付着された水膜を効果的に
上昇移動させることができる。また外周流分離手段によ
り、中心ガス流から外周混相流を分離して煙突外に誘導
し外周混相流の流れ方向を変向させて水滴ミストを分離
できるとともに、煙突内面を上昇する水膜を煙突外に取
出すことができる。さらにミスト分離手段により、外周
混相流を下方に迂回させて流速を更に低下させ外周混相
流に含まれる水滴ミストをほとんど分離することができ
る。したがって、煙突内を排出される排ガスから水滴ミ
ストを効果的に分離除去することができ、起動時に煙突
内面や排ガスダクトの内面に結露した水滴の排出を効果
的に防止できて、水滴ミストによる公害を防止すること
ができる。

【００３９】また請求項２記載の発明によれば、外周流
合流路により、分離後の外周混相流を中心ガス流に戻す
ことができ、排ガスの煙突周辺の滞留を防止できる。さ
らに請求項３記載の発明によれば、絞り部に発生する中
心ガス流によるベンチュリー効果により、外周流合流路
の外周混相流を積極的に吸引して中心ガス流に合流さ
せ、効果的に上空に排出することができ、排ガスが煙突
周辺に滞留することもない。

【００４０】さらにまた請求項４記載の発明によれば、
集水トレイにより水膜から回収した水滴と、外周混相流
から分離された水滴を集めて排水手段により排水できる
ので、分離された水を確実に回収処理することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る煙突の実施の形態を示す側面断面
図である。

【図２】同煙突の要部拡大断面図である。

【図３】同煙突の外旋回手段を示す平面断面図である。

【図４】実験例１の試験装置を示す斜視図である。

【図５】実験例２の試験装置を示す部分断面図である。

【図６】実験例３の試験装置を示す部分断面図である。

【図７】実験例４の試験装置を示す部分断面図である。

【符号の説明】

Ｇ排ガスＧｍ旋回流Ｇｉ中心ガス流Ｇｏ外周混相流１煙突本体２ガス旋回手段３ミスト分離部４分離水排出部５排ガス管６衝突板７分離口８分離板９カバー体１０外周流迂回路１１集水トレイ１２排水筒１３外周流吸引手段１３ａ絞り部１３ｂテーパ筒

フロントページの続き (72)発明者野町啓造大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号日立造船株式会社内 (72)発明者古見常雄大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号日立造船株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排ガスを旋回させて中心ガス流と外周混相
流とに分離するガス旋回手段と、ガス旋回手段の下流側
で煙突の内面に突設されて中心ガス流から外周混相流を
分離して煙突外側に誘導するとともに、煙突内面を伝っ
て上昇する水膜を煙突外側に取出す外周流分離手段と、
外周流分離手段で分離された外周混相流を下方に迂回さ
せて外周混相流に含まれる水滴ミストを分離するミスト
分離手段とを具備したことを特徴とする煙突。
【請求項２】水滴ミストが分離された外周混相流を中心
ガス流に合流させる外周流合流路を形成したことを特徴
とする請求項１記載の煙突。
【請求項３】中心ガス流を絞って流速を高める絞り部を
形成し、この絞り部の出口に外周流合流路の出口を接続
し、中心ガス流により絞り部に発生する吸引力を利用し
て外周混相流を吸引合流させる外周流吸引手段を設けた
ことを特徴とする請求項２記載の煙突。
【請求項４】ミスト分離手段の下方に分離水を受ける集
水トレイを配置し、この集水トレイから分離水を排出す
る排水手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至３の
いずれかに記載の煙突。