JPH0933179A - 低温域ガス減温塔 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温域における運転においても、冷却水が塔
内壁に触れることなく完全に蒸発する低温域ガス減温塔
を提供する。 【解決手段】 外塔１１の下側内部に内塔１５を同心状
に設け、外塔１１と内塔１５の間に形成した環状の間隙
１６に連通し塔壁の接線方向に向けて開口するガス供給
口を設け、内塔の内部に冷却水噴霧ノズル１９を設け、
内塔１５と外塔１１の間の間隙１６を上端側で閉塞する
とともに、下端側で開放し、間隙１６の下端の開放口１
６ａにおける流路断面の形状を幅方向において狭く絞っ
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、都市ごみ焼却炉等
から排出する排ガスを低温域にまで減温する低温域ガス
減温塔に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば図４に示すように、都市ご
み焼却施設においては、焼却炉１の排ガス（８００〜９
００℃）２を排熱ボイラ３に導いて余熱を蒸気の形で取
り出し、プラントや給湯等の熱源として利用している。
また、排ガス２はガス減温塔４に導いて減温した後に、
バグフィルタ５ないしは電気集塵器に導いて、微細な煤
塵を捕集・除去し、その後に煙突６に導いている。

【０００３】ガス減温塔４の運転は中温域ないしは高温
域に限られており、中温域での運転においては４００〜
５００℃の排ガスを２５０〜３００℃に減温し、高温域
での運転においては８００〜９００℃の排ガスを３００
〜５００℃に減温している。これは、ガス減温塔４にお
いては、２００〜３００℃の排ガスを１４０〜１７０℃
に減温する低温域の運転が困難なためであった。

【０００４】ガス減温塔においては、塔内に流入する排
ガス中に冷却水を噴霧し、冷却水が排ガスから潜熱とし
て熱量を奪って蒸発することにより排ガスの冷却を行っ
ている。このため、ガス減温塔を低温域において運転す
る場合には、塔内に流入する排ガスの温度が２００〜３
００℃と低温域にあるので、冷却水の蒸発速度が遅く、
排ガスを所定の温度にまで冷却するに必要な冷却水を、
排ガスが塔内を通過する限られた時間において完全に蒸
発させることは困難であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、排ガス中に含ま
れる発癌性物質等の有害物質の有効な除去方法として、
排ガスを低温状態でバグフィルタに導いて濾過すること
が提唱されている。しかし、ガス減温塔において冷却水
が完全に蒸発しない場合には、ガス減温塔の後段に位置
するバグフィルタに未蒸発の冷却水が流入し、バグフィ
ルタの濾布が濡れ、濡れた濾布に煤塵が固着して目詰ま
る問題があった。

【０００６】また、従来のガス減温塔では、冷却水を塔
の中心位置において単一の噴霧ノズルから噴霧している
ので、排ガスを設定温度にまで減温するに要する水量を
単位時間内に噴霧するためには、水滴の粒径が大きくな
らざるを得なかった。この噴霧した冷却水は負荷として
ガス流に作用し、ガス流の中心付近における上昇力が弱
まり、ガス流の外層における旋回力が強く作用する。こ
のため、塔の中心側において下降流が生じて噴霧した水
滴の一部が塔底部側に降下する問題や、水滴の粒径が大
きくて旋回流による遠心力を受け易いために、水滴が塔
の内周面に達し、濡れた壁面に煤塵が付着してダストト
ラブルを引き起こす問題があった。

【０００７】本発明は上記した課題を解決するもので、
低温域における運転においても、冷却水が塔内壁に触れ
ることなく完全に蒸発する低温域ガス減温塔を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明の低温域ガス減温塔は、内部の通気路が
冷却対象のガスの冷却空間をなし、前記ガスが通気路を
旋回しながら上昇流となって流通する外塔を設け、外塔
の下側内部に内塔を同心状に設け、外塔と内塔の間に形
成した環状の間隙に連通し塔壁の接線方向に向けて開口
するガス供給口を設け、内塔の内部に冷却水噴霧ノズル
を設け、内塔と外塔の間の間隙を上端側で閉塞するとと
もに、下端側で開放し、間隙の下端の開放口における流
路断面の形状を幅方向において狭く絞った構成としたも
のである。

【０００９】内塔より下側の外塔底部を下方に向けて縮
径するホッパー部に形成した構成としたものである。内
塔の軸心方向長さｈ₁ を外塔の内径φＤの０．４〜０．
５倍となして内塔の下端側をホッパー部内に挿入し、水
平方向に対するホッパー部の内周面の傾斜角θを６５〜
７０°となし、外塔と内塔の間に形成した間隙の径方向
における幅Ａに対して開放口における流路断面の幅Ｂが
０．５〜０．８倍をなすように、ホッパー部の最上端か
ら内塔の下端までの距離ｈ₂ を設定し、ホッパー部の最
上端から最下端までの距離ｈ₃ を外塔の内径φＤの１．
０〜１．２倍となし、ガス供給口の塔軸心方向における
開口高さｈ₄ を内塔の最上端からホッパー部の最上端ま
での距離と同等に形成した構成としたものである。

【００１０】上記した構成により、ガス供給口から外塔
と内塔の間の間隙に接線方向に噴出する冷却対象のガス
は、外塔の内周面に沿って旋回しながら前記間隙を下端
の開放口に向けて下降流となって流れ、開放口から下方
に噴出する。このとき、間隙の下端の開放口における流
路断面の形状を幅方向において狭く絞っているので、開
放口において圧損が生じる。このため、ガス供給口から
間隙内に流入したガスは、間隙内で均一に拡散した後
に、周方向において均一な流れの旋回流となって開放口
から下方に噴出する。

【００１１】ガス流は外塔底部で反転した後に、上昇流
となって内塔の内部に流入し、一旦旋回径を小さくして
内塔の内周面に沿って旋回しながら内塔の上端開口から
外塔の通気路に流入する。内塔の上端開口付近におい
て、旋回するガス流に対して冷却水を冷却水噴霧ノズル
から噴霧する。冷却水の粒子は、ガスの旋回流による拡
散作用を受けて微細粒子となってガス流中に広範囲に拡
散し、微細粒子はガス流と共に外塔の通気路を塔頂部に
向けて上昇する。この間に冷却水はガスから潜熱として
熱量を奪って蒸発し、ガスを設定温度域にまで冷却す
る。

【００１２】上述の作用において、外塔におけるガス流
の流動状態は、開放口の絞りによって均一な流れの旋回
流となり、旋回軸が外塔の中心線に一致する。これによ
って、ガス流が外塔の通気路を上昇する間に、冷却水の
微細粒子は旋回径を広げながらも外塔の中心側を上昇
し、外塔内面に達することなく塔頂部に到達する。した
がって、外塔の内面が冷却水の付着によって濡れること
がなく、冷却水とともに煤塵が付着して生じるダストト
ラブルを防止できる。

【００１３】また、内塔より下側の外塔底部を下方に向
けて縮径するホッパー部に形成することにより、開放口
よりホッパー部内に噴出する旋回流は旋回径を絞りなが
ら下方へ進行し、ホッパー部の底部において旋回径の小
さな上昇流に転じる。このため、ガス流は内塔に流入す
るに際し、旋回径の小さな旋回流なって円滑に流入し、
内塔の内周面に沿って旋回しながら内塔の上端開口から
外塔の通気路に均一な流れの旋回流となって流入する。
このことにより、旋回流の流れをより安定した流れとな
し、冷却水の微細粒子が外塔の内面に付着することを防
止できる。

【００１４】また、外塔におけるガス流の流動状態は、
内塔の軸心方向長さｈ₁ 、水平方向に対するホッパー部
の内周面の傾斜角θ、開放口における流路断面の大きさ
を規定するホッパー部の最上端から内塔の下端までの距
離ｈ₂ 、ホッパー部の最上端から最下端までの距離ｈ
₃ 、ガス供給口の塔軸心方向における開口高さｈ₄ によ
って変化する。このため、内塔の軸心方向長さｈ₁ を外
塔の内径φＤの０．４〜０．５倍となして内塔の下端側
をホッパー部内に挿入し、水平方向に対するホッパー部
の内周面の傾斜角θを６５〜７０°となし、外塔と内塔
の間に形成した間隙の径方向における幅Ａに対して開放
口における流路断面の幅Ｂが０．５〜０．８倍をなすよ
うに、ホッパー部の最上端から内塔の下端までの距離ｈ
₂ を設定し、ホッパー部の最上端から最下端までの距離
ｈ₃ を外塔の内径φＤの１．０〜１．２倍となし、ガス
供給口の塔軸心方向における開口高さｈ₄ を内塔の最上
端からホッパーの最上端までの距離と同等に形成するこ
とにより、旋回流の流れをより安定した流れとなし、冷
却水の微細粒子が外塔の内面に付着することを防止でき
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１〜図２において、外塔１１
は内部の通気路１２が排ガス等の冷却対象をなすガス１
３の冷却空間をなしており、ガス１３が通気路１２を旋
回しながら上昇流となって流通する。外塔１１は塔頂部
が後段のバグフィルタ（図示せず）に連通しており、塔
底部にローダーバルブ１４が設けてある。

【００１６】外塔１１の下側内部には内塔１５が同心状
に配置してあり、内塔１５と外塔１１の間に環状の間隙
１６が設けてある。外塔１１および内塔１５は、内塔１
５の内径φｄが外塔１１の内径φＤの０．５５〜０．６
５倍となるように形成している。内塔１５の上端側は上
方に向けて広く拡径するガイド部１７が設けてあり、ガ
イド部１７の上端縁が外塔１１の内周面に接合して間隙
１６の上端側を閉塞しており、間隙１６の下端は開放口
１６ａを形成している。外塔１１にはガス１３を導入す
るためのガス供給管１８が接続しており、ガス供給管１
８は外塔１１と内塔１５の間の間隙１６に連通し、塔壁
の接線方向に向けてガス供給口が１８ａが開口してい
る。

【００１７】内塔１５の最上位の内部には複数の冷却水
噴霧ノズル１９が外塔１１および内塔１５を貫通して突
出しており、各冷却水噴霧ノズル１９は内塔１５の周方
向に沿って等間隔で設けてある。各冷却水噴霧ノズル１
９のノズル口部２０は内塔１５の内面から３００mmほど
離れた壁面付近に位置し、冷却水２１の噴霧方向が水平
に対して約６０°の仰角を持つように斜め上方を向いて
おり、ノズル口部２０には複数の細かなノズル穴が設け
てある。

【００１８】また、内塔１５より下側の外塔底部を下方
に向けて縮径するホッパー部１１ａに形成し、内塔１５
の下端をホッパー部１１ａの内部に挿入することによ
り、間隙１６の下端の開放口１６ａにおける流路断面の
形状を幅方向において狭く絞っている。

【００１９】図３に詳細に示すように、内塔１５の軸心
方向長さｈ₁ は外塔１１の内径φＤの０．４〜０．５倍
をなし、水平方向に対するホッパー部１１ａの内周面の
傾斜角θは６５〜７０°である。外塔１１と内塔１５の
間に形成した間隙１６の径方向における幅Ａに対し、開
放口１６ａにおける流路断面の幅Ｂが０．５〜０．８倍
をなすように、ホッパー部１１ａの最上端（レベルＬ
₂ ）から内塔１５の下端までの距離ｈ₂ を設定してい
る。ホッパー部１１ａの最上端（レベルＬ₂ ）から最下
端までの距離ｈ₃ を外塔１１の内径φＤの１．０〜１．
２倍となしており、ガス供給口１８ａの塔軸心方向にお
ける開口高さｈ₄ を、内塔１５の最上端（レベルＬ₁ ）
からホッパー部１１ａの最上端（レベルＬ₂ ）までの距
離と同等に形成している。

【００２０】以下、上記した構成における作用を説明す
る。冷却対象として２００〜３００℃の低温のガス１３
を供給管１８を通して供給する。ガス１３は、ガス供給
口１８ａから外塔１１と内塔１５の間の間隙１６に接線
方向に向けて噴出し、外塔１１の内周面に沿って旋回し
ながら間隙１６を下端の開放口に向けて下降流となって
流れ、開放口１６ａから下方に噴出する。

【００２１】このとき、開放口１６ａにおける流路断面
の形状を幅方向において狭く絞っているので、開放口１
６ａにおいて圧損が生じる。このため、ガス供給口１８
ａから間隙内に流入したガス１３は、間隙１６内で均一
に拡散した後に、周方向において均一な流れの旋回流と
なって開放口１６ａから下方に噴出する。

【００２２】ガス流は開放口１６ａよりホッパー部１１
ａ内に噴出する旋回流は旋回径を絞りながら下方へ進行
し、ホッパー部１１ａの底部において旋回径の小さな上
昇流に転じる。ガス流は一旦旋回径を小さくして内塔１
５の内周面に沿って旋回しながら内塔１５の上端開口か
ら外塔１１の通気路１２に流入する。

【００２３】このとき、内塔１５の上端開口付近におい
て外塔１１の内径に比べて小さく旋回しているガス流の
外層に対し、複数の冷却水噴霧ノズル１９のノズル口部
２０から上方に向けて冷却水２１を噴霧する。冷却水１
３の粒子は外層のガス流に負荷となって作用し、外層に
おける旋回力を減じるので、ガス流の流れは、外層にお
ける旋回力が弱く、塔中心側の内層における上昇力が強
いものとなる。冷却水２１の粒子は、ガス１３の旋回流
による拡散作用を受けて微細粒子となってガス流中に広
範囲に拡散し、微細粒子はガス流と共に外塔１１の通気
路１２を塔頂部に向けて上昇する。この間に冷却水２１
の微細粒子は、ガス１３から潜熱として熱量を奪って蒸
発し、ガス１３を設定温度域（１４０〜１７０℃）にま
で冷却する。

【００２４】上述の作用において、開放口１６ａの絞り
による間隙１６におけるガスの均一な拡散や、ホッパー
部１１ａにおいて旋回流が旋回径を絞りながら下方へ進
行し、ホッパー部１１ａの底部において旋回径の小さな
上昇流に転じることにより、外塔１１の通気路１２にお
けるガス流の流動状態は、旋回軸が外塔１１の中心線に
一致する安定したものとなり、ガス流が外塔１１の通気
路１２を上昇する間に、冷却水２１の微細粒子は旋回径
を広げながらも外塔１１の中心側を上昇し、外塔内面に
達することなく塔頂部に到達する。したがって、外塔１
１の内面が冷却水２１の付着によって濡れることがな
く、冷却水２１とともに煤塵が付着して生じるダストト
ラブルを防止できる。

【００２５】このように、外塔１１におけるガス流の流
動状態は、内塔１５の軸心方向長さｈ₁ 、水平方向に対
するホッパー部１１ａの内周面の傾斜角θ、開放口１６
ａにおける流路断面の大きさを規定するホッパー部１１
ａの最上端から内塔の下端までの距離ｈ₂ 、ホッパー部
１１ａの最上端から最下端までの距離ｈ₃ 、ガス供給口
１８ａの塔軸心方向における開口高さｈ₄ を要因として
変化する。

【００２６】このため、より望ましくは、内塔１５の軸
心方向長さｈ₁ を外塔１１の内径φＤの０．４〜０．５
倍となし、水平方向に対するホッパー部１１ａの内周面
の傾斜角θを６５〜７０°となし、外塔１１と内塔１５
の間に形成した間隙１６の径方向における幅Ａに対して
開放口１６ａにおける流路断面の幅Ｂが０．５〜０．８
倍をなすように、ホッパー部１１ａの最上端から内塔１
５の下端までの距離ｈ ₂ を設定し、ホッパー部１１ａの
最上端から最下端までの距離ｈ₃ を外塔１１の内径φＤ
の１．０〜１．２倍となし、ガス供給口１８ａの塔軸心
方向における開口高さｈ₄ を内塔１５の最上端からホッ
パー部１１ａの最上端までの距離と同等に形成すること
により、旋回流の流れをより安定した流れとなし、冷却
水２１の微細粒子が外塔１１の内面に付着することをよ
り確実に防止できる。

【００２７】また、内塔１５の内径φｄを外塔１１の内
径φＤの０．５５〜０．６５倍に形成することにより、
外塔１１におけるガス流の流動状態を、より安定したも
のとなすことができる。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、開放
口の絞りによって均一な流れの旋回流を形成することに
よって、外塔の内面が冷却水の付着によって濡れること
や、ダストトラブルを防止できる。また、ホッパー部に
おいてガス流を旋回径の小さな旋回流として反転させる
ことにより、旋回流の流れをより安定した流れとなすこ
とができる。また、外塔および内塔の各寸法を適宜の値
に設定することにより、旋回流の流れをより安定した流
れとなして冷却水の微細粒子が外塔の内面に付着するこ
とを確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における低温域ガス減温
塔を示す模式図である。

【図２】同実施の形態における低温域ガス減温塔の断面
を示す模式図である。

【図３】同実施の形態における低温域ガス減温塔の要部
拡大図である。

【図４】従来の焼却施設の構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１１ 外塔 １２ 通気路 １３ ガス １５ 内塔 １６ 間隙 １６ａ 開放口 １８ ガス供給管 １８ａ ガス供給口 １９ 冷却水噴霧ノズル ２０ ノズル口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芝軒 悟 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内 (72)発明者 田島 博 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内 (72)発明者 清田 哲夫 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部の通気路が冷却対象のガスの冷却空
   間をなし、前記ガスが通気路を旋回しながら上昇流とな
   って流通する外塔を設け、外塔の下側内部に内塔を同心
   状に設け、外塔と内塔の間に形成した環状の間隙に連通
   し塔壁の接線方向に向けて開口するガス供給口を設け、
   内塔の内部に冷却水噴霧ノズルを設け、内塔と外塔の間
   の間隙を上端側で閉塞するとともに、下端側で開放し、
   間隙の下端の開放口における流路断面の形状を幅方向に
   おいて狭く絞ったことを特徴とする低温域ガス減温塔。
2. 【請求項２】 内塔より下側の外塔底部を下方に向けて
   縮径するホッパー部に形成したことを特徴とする請求項
   １記載の低温域ガス減温塔。
3. 【請求項３】 内塔の軸心方向長さｈ₁ を外塔の内径φ
   Ｄの０．４〜０．５倍となして内塔の下端側をホッパー
   部内に挿入し、水平方向に対するホッパー部の内周面の
   傾斜角θを６５〜７０°となし、外塔と内塔の間に形成
   した間隙の径方向における幅Ａに対して開放口における
   流路断面の幅Ｂが０．５〜０．８倍をなすように、ホッ
   パー部の最上端から内塔の下端までの距離ｈ₂ を設定
   し、ホッパー部の最上端から最下端までの距離ｈ₃ を外
   塔の内径φＤの１．０〜１．２倍となし、ガス供給口の
   塔軸心方向における開口高さｈ₄ を内塔の最上端からホ
   ッパー部の最上端までの距離と同等に形成したことを特
   徴とする請求項２記載の低温域ガス減温塔。