JPS6332493B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は垂直な第一煙道と、垂直な第二煙道
と、これらの第一煙道と第二煙道を相互に接続し
ていてかつ第一煙道から第二煙道へ煙道ガス流を
導くようになつている下方の転向部と、転向部の
上方で且つ第二煙道の入口に設けられた熱交換器
とを備えた多煙道ボイラを有する燃焼炉の、特に
焼却炉の煙じん分離装置の改良に関するものであ
る。

蒸気発生器を組込んだ燃焼炉の場合に、燃焼室
に線状垂直ユニツトボイラーつまり単一煙道ボイ
ラーを配置することは一般に不可能であるから、
炉内の煙道ガス流路はいくつかの垂直な煙道の中
へと区分され、これらの煙道はそのガス転向地点
で90゜を２回又は180゜を１回の転向により相互に
接続され、垂直煙道の180゜転向部の下端に煙じん
除去用ホツパーが設けられている。煙道ガス流は
これらの下方転向部を流れるとき遠心力を受けて
分離されるので、煙道ガスは第２の垂直な煙道の
片側に向つて局部的に速度で流れ、さらに煙道ガ
スの遠心加送度により煙じんはその流れの外周部
へ運ばれる。粒径が約200ミクロンを越える比較
的大きな煙じん粒子はほぼ半円軌道で移動する煙
道ガス流によつて遠心的にダストホツパ内へ除去
され、他方細かい粒子は流れの方向を変えた煙道
ガス流の外周部に集まる。その結果大きな煙じん
濃度がその煙道ガス内に形成され、転向部内での
大きな煙道ガス速度の部位が大きな煙じん濃度の
部位とほぼ一致する。従つて第２の垂直な煙道内
に対流熱交換器例えばボイラ過熱器或は蒸発器が
補助加熱表面として組込まれていると、これらに
対向する煙道ガス流は不均等のまゝ特に煙じん粒
子がその融点に達して軟化されるならば、ガス速
度及び煙じん濃度の最高値をとる部分において大
きな汚染となる。加熱表面の汚染は高い融点を有
する煙じん即ち未軟化煙じん粒子の場合において
は小さいが、腐蝕によりこれらの煙じんは過熱器
或は蒸発器に重大な損傷を招くことになる。

公知の煙道ガス転向装置では、上記のように遠
心加速度又は遠心力が200ミクロン以下の小さな
煙じん粒子を煙道ガス流から十分に分離すること
ができず、又100ミクロン以上の大きな粒径を有
する煙じん粒子が第２煙道内に設けた対流熱交換
器の加熱表面に達するのを防止できない。このよ
うな大きな煙じん粒子の核部は軟かく或はプラス
チツクであり、粒子は加熱表面に当つて分解し、
汚染となる。しかしこれらの粒子が完全に凝固す
ると又は熱交換器表面に当つて軟化しないと、そ
の運動エネルギーのために著しい腐蝕の原因とな
り、これが熱交換器表面を相対的に早く破壊す
る。さらに第２煙道に向う煙道ガス流の偏つた流
れ、即ちそこに配設された熱交換器表面に対する
不均一な作用は、熱交換器の熱的負荷及びボイラ
の熱効率に対して不利な影響を与える。

本発明の目的は上述した従来装置の欠点を除去
するにある。

垂直な第一煙道と、垂直な第二煙道と、これら
の第一煙道と第二煙道を相互に接続していてかつ
第一煙道から第二煙道へ煙道ガス流を導くように
なつている下方の転向部と、転向部の上方で且つ
第二煙道の入口に設けられた熱交換器とを備えた
多煙道ボイラを有する燃焼炉の、特に焼却炉の煙
じん分離装置において、煙道ガス流を二つの分流
に分割する転向部内に位置する案内壁と、流れが
接する案内壁の片面に設けられた案内突部と、転
向部の後面を区画する壁に配置された第３案内部
材とからなり、これらの３つの案内部材により燃
焼炉における煙じんの分離を改良して上記欠点を
解決することに成功したのである。

本発明の好適な実施例を図面について説明す
る。第１図には、従来の焼却炉の多煙道ボイラの
垂直な二つの煙道の縦断面を示す。これらの二つ
の煙道は、垂直な隔壁３により互いに分離され、
かつその下端が、全体的に４で示した普通の180゜
の従来の転向部により相互に接続されている。転
向部４は斜めの前壁５と垂直の後壁６をもつてダ
スト除去ホツパー７を形成し、煙道ガスから分離
された煙じんが下部の開口７ａから除去される。
第１煙突１を上方から下方へ流動する煙道ガス流
８は転向部４において流れの方向を180゜変換し、
個々の流線８ａで示される煙道ガス流はこの転向
で生ずる遠心加速度又は遠心力のため煙道ガス流
は可能な最大の半径で転向して下方から上方へと
第２煙道２へ入り、転向部４を流れるときの遠心
力によつて隔壁の下端部３ａから離れるのでその
領域において乱流９が形成され、煙道ガスが水平
な入口面Ａ１−Ａ２を有する第２煙道２に向つて
高速度で流入し、煙じん粒子は遠心力のために煙
道ガス流８のほぼ半円軌道に沿うて外周部へ移動
する。この結果約200ミクロン以上の粒径を有す
る大きな粒子は煙道ガス流８によりダスト除去ホ
ツパー７へ遠心的に排出され、他方細かい粒子
（約200ミクロン以下）は流れの方向を変えた煙道
ガス流８の外周部に集つて転向部４を上方へ運ば
れ、第２煙道２に設けられた蒸発器や過熱器など
の対流熱交換器１０にぶつかる。第２煙道の入口
面Ａ１−Ａ２における煙道ガスの煙じん濃度は、
ホツパーの後壁６に近接する最外側部で最高値に
達し、この後壁６は第２煙道２の後壁６ａと真直
ぐに連続している。他方第２煙道の入口面の内側
部即ち隔壁３の下端域においては、前述した分離
乱流９により大きく制御された分離ゾーン１１が
発生し、これは下端部３ａでの煙道ガス流８の分
離により又個々の流線８ａの比較的大きな転向半
径により生ずる。

分離ゾーン１１は第２煙道２の入口面Ａ１−Ａ
２と関連して隔壁の下端部３ａ域はＡ１の地点で
は比較的大きいので、第２煙道の熱交換器１０に
対して１つの大きな非対称な流れが存在し、これ
により第２図に定性的に示すように煙じん濃度は
Ａ２の地点に向つて右側に大きく増える。このこ
と即ち煙じん濃度がＡ２の地点に向つて右側に増
加することは、熱交換器１０の非均等な熱的負荷
のみならず、煙じん粒子の偏りによる衝撃のた
め、汚染及び機械的にも不均等な応力に導く。

第２図は第２煙道２の水平な入口面Ａ１−Ａ２
における、第１図の転向部４によるガス速度と煙
じん濃度の特性を示し、横軸Ａ１−Ａ２は第２煙
道の入口面の内側幅と一致し、隔壁の下端３ａを
Ａ１としてこれからの距離を示し、煙道ガスのガ
ス速度を左側の縦軸１２にとつて実線１４で示
し、煙道ガスの煙じん濃度（例えばmg／Ｎm³）を
右側の縦軸１３にとつて点線１５で示す。なおす
でに強調しているようにこれらの２つの曲線１４
と１５は第２煙道の入口面Ａ１−Ａ２における傾
向を定性的にのみ表わしている。

第２図によればガス速度１４と煙じん濃度１５
は共にＡ２に向つて即ち後壁６或は６ａへ至るに
従つて大きく増加している。ガス速度１４は隔壁
の下端部３ａ即ちＡ１では実際には負になつてお
り、煙道ガス流は希望の流れ方向に対して逆に流
れている。これは分離ゾーン１１における分離乱
流９のためである。又ガス速度１４はＡ１とＡ２
の中間で急激に増大しており、ホツパの後壁６と
の摩擦によりＡ２の手前で少し減少している。

第３図は本発明に係る分離装置の実施例を示す
もので、第１図の転向部における各部材について
は同じ符号が使用されている。

この実施例は煙道ガス流の転向部４に設けられ
た３つの案内部材或は転向部材１６，１７，１８
から実質的に構成され、煙道ガス流８を２つの分
流１９，２０に区分する案内壁は１６で示され、
その流出側１６ａに設けた案内突部は１７で示さ
れ、ホツパーの後壁６に設けた第３の案内部材は
１８で示される。転向部４における流れを図示す
る個々の流線は、２つの煙道ガス分流１９，２０
に対してそれぞれ１９ａ，２０ａで示される。第
１煙道１から転向部４へ流入した煙道ガス流８は
案内壁１６により区分されて２つの分流１９，２
０となり、これらの分流は後述するように第１図
の転向部４における全煙道ガス流８よりも極めて
小さな半径でもつて転向される。一般に遠心加速
度は流れの転向半径に反比例するので、湾曲して
流れる煙じん粒子を外側へ変位させる遠心力は、
第１図の大きな半径によつて生じるものよりもつ
と大きく、その結果２つの煙道ガス流１９，２０
からの煙じん粒子の分離は相当大きくなる。

線状に構成された案内壁１６は少くとも略平行
で平坦な主表面を備えており、その上端１６ａは
第２煙道２の水平な入口面Ａ１−Ａ２の直前に配
置される。２つの分流１９，２０の流れ方向にあ
る案内壁１６はホツパーの後壁６に対して僅かに
傾いており、煙道ガス流８の一部を拾い上げて隔
壁３の下端部３ａの後方へ案内し、そこで煙道ガ
ス分流１９が第２煙道２へ第１図に示す非区分煙
道ガス流８の場合よりもつと小さな半径で流れて
分離が再び起り、その結果分離乱流９は第１図の
場合よりも小さくなり、分流１９に運ばれる粒径
100ミクロンを越える比較的大きな煙じん粒子は
その分流における遠心力のため案内壁１６の流入
側１６ｃにある定流ゾーン２１へ排出される。こ
の煙じん粒子は定流ゾーン２１から下方へ案内壁
１６に沿つてその下端１６ｂへ落ち、そこで案内
壁１６の底端を回流する外方の分流２０により拾
い上げられる。

煙道ガス分流２０の半径は内方の又は上部の煙
道ガス分流１９の半径と少くとも同じ大きさであ
るので、前述の煙じん粒子は遠心力のため外方分
流２０により２回目の分離作用を受けることにな
り、それから遠心力により外方分流２０に最初か
ら存在していた大きな粒子（同様に100ミクロン
以上）と共にホツパ７内に排出される。案内壁の
流出側の全幅に設けられてその上端１６ａに至る
案内突部１７は、内方分流１９から煙じんを分離
させるのに必要な安定流ゾーン２１をつくる。同
時にこの案内突部は分離乱流により大きく制御さ
れる分離ゾーン１１の方へ内方分流１９を変位さ
せ、この結果隔壁の下端部３ａにおける小さな流
路半径により第１図の場合より常に小さい分離ゾ
ーン１１はさらに収縮される。

ホツパーの後壁６に設けられ、案内突部１７の
下縁とほぼ同じ高さにある第３案内部材１８は、
後壁６に沿つてほぼ三角形の断面を有する。この
案内部材１８のために案内壁１６の底端を回流す
る外方分流２０の転向半径は小さくなり、又これ
は対流熱交換器１０の加熱表面に対し対称な流れ
を作る一因となる。第３の案内部材１８はその流
出側のゾーン２２に比較的限られた分離を生起す
るので、この分離ゾーン２２にはそれに応じた小
さな分離乱流２３が形成される。しかし分離ゾー
ン２２は案内壁１６の流出側に形成される分離ゾ
ーン２４を小さくし、そこに生起される乱流２５
と共に十分に持続し、これらの空白部分によつて
外方分流２０が転向され、これが案内壁の上端１
６ａで他の内方分流１９と合流し、対流熱交換器
１０の加熱表面に対しているほぼ垂直な対称流と
なり、つまり第２煙突２の入口面Ａ１−Ａ２を均
等な流れとなつて通過する。

２つの煙道ガス分流１９，２０の流線群１９
ａ，２０ａの位置と構成を関数として案内壁１
６、案内突部１７、第３案内部材１８の相互作用
が第２煙道２に設けた熱交換器１０に対し非常に
有利な流れを生起し、これは第１図に示すよう
な、区分されない煙道ガス流８、それも単一群の
流線８ａでかつ案内部材のない転向部４による場
合よりもはるかによい結果をもたらす。第１図の
公知の転向部４と比較すると、本実施例では煙じ
ん粒子の分離により対流熱交換器１０の加熱表面
における局部的な過剰汚染と機械的な過剰応力と
が防止され、この加熱表面における熱的過剰負荷
も防止される。

第４図は第３図のように案内部材１６，１７，
１８を備えた転向部４について、第２煙道２の入
口面Ａ１−Ａ２におけるガス速度と煙じん濃度と
の特性を示す。第２図における公知の転向部４の
特性曲線と比較すると、まづ明白なことは本実施
例における煙道ガスのガス速度１４は横軸（第２
煙道の入口面）Ａ１−Ａ２の中央の比較的広い区
域にわたつて配分される。このガス速度１４は２
つの煙道ガス分流１９，２０に関連して２つのピ
ークＳ１９，Ｓ２０を有するが、それらの高さは
この中央域における平均速度１４ａに比較してわ
ずかに大きく、それ故にガス速度１４はこの相対
的に広い中央域にわたつて平均速度１４ａの値で
ほぼ一定である。第３図における２つの分離乱流
９，２３に関連してガス速度は２回、即ちＡ１の
付近とＡ２の付近で負の値に変つており、その負
値区域は公知の転向部（第２図）に形成された大
きな分離乱流９によるＡ１付近の負値範囲よりも
小さい。この結果煙道ガス第２煙道の入口面Ａ１
−Ａ２の中央域を平均のガス速度で流入して対流
熱交換器１０と比較的広い範囲で均等に接触し、
その後煙道ガスは第１図の公知例と異つて第２煙
道２の全断面にわたつて均等に配分される。

公知の転向部４について第２図に示す煙道ガス
の煙じん濃度１５と比較して、本実施例では煙じ
ん濃度１５が横軸（第２煙道の入口面）Ａ１−Ａ
２にわたつて均等に分布される。また２つのピー
クSa１９，Sa２０が煙じん濃度の最高値を示す
が、これらの値は第２図の煙じん濃度１５の場合
よりも小さくまた横軸Ａ１−Ａ２の全体にわたつ
て平均化されている。

第３図に示す案内部材１６，１７，１８につい
てその構成を詳しく説明する。図面が平坦な一定
厚さの板材で構成される案内壁１６は第２煙道２
の２つの平行な側壁２ａに対して直角に設けら
れ、前後に延びて側壁２ａに固定され、水平な上
端１６ａは入口面Ａ１−Ａ２のほぼ中央に配置さ
れている。案内壁１６は符号２６，２６に示すよ
うに部分的に冷却管を具備してもよく、これらは
蒸発管として第２煙道２に組込まれた対流熱交換
器が属する複合ボイラーの蒸発装置に接続され
る。又案内壁１６は案内突部１７と一緒に装着さ
れるようにした冷却管で全体を構成してもよい。
この場合これらの冷却管は底端から上方へ壁面の
長手方向へ推移し、第２煙道の側壁２ａに対して
直角に配置される。これらの冷却管は、ラミング
材で内張りされたスタツド付きパイプが好まし
く、その際冷却管を隆起付きパイプとして一緒に
溶接するか、またはひれ付きパイプとして作るこ
とができる。しかしながら、案内壁１６は冷却し
ないもので、かつ耐火鋼または安全に耐火煉瓦で
作ることができる。案内壁１６は別に冷却するこ
とができ、すなわち流動可能な熱担持媒体が流れ
るパイプにより作ることができる。また第二煙道
に組み込まれた補助の加熱表面が定期的にいわゆ
る「球形のシヤワー」により掃除される場合に
は、少なくともシヤワーにさらされる案内壁１６
の部分、案内突部１７および第三案内部材１８を
装甲板でおおうことができる。

なお前面のみ傾斜したホツパーに代えて前後の
両面が傾斜するものを転向部に設けてもよい。案
内壁は部分的に曲げて円形、長円形、放物線状或
は双曲線状弧形等の幾何学的母線にしても使用し
うる。

本発明装置より得られる効果は特に第２煙道又
はそこに配設される対流熱交換器への入射流が公
知の転向部の場合よりも平均化され、従つて熱交
換器の局部的な過剰汚染及び／又は機械的な過剰
応力が防止され、装置への適用性を高めることで
ある。さらに熱的負荷も同様に均等に及ぶ。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の転向部を備える２つの煙道の縦
断面図、第２図は第１図のＡ１−Ａ２線における
ガス速度と煙じん濃度の特性図、第３図は本発明
による転向部を備えた２つの煙道の縦断面図、第
４図は第３図のＡ１−Ａ２線におけるガス速度と
煙じん濃度の特性図である。 なお１は第１煙道、２は第２煙道、２ａは側
壁、３は隔壁、４は転向部、５は前壁、６は後
壁、６ａは第２煙道の後壁、７はダスト除去ホツ
パー、８は煙道ガス流、１０は熱交換器、１６は
案内壁、１６ａはその上端、１７は案内突部、１
８は第３案内部材、１９と２０は分流である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 垂直な第一煙道と、垂直な第二煙道と、これ
   らの第一煙道と第二煙道を相互に接続していてか
   つ第一煙道から第二煙道へ煙道ガス流を導くよう
   になつている下方の転向部と、転向部の上方で且
   つ第二煙道の入口に設けられた熱交換器とを備え
   た多煙道ボイラを有する燃焼炉の、特に焼却炉の
   煙じん分離装置において、煙道ガス流を二つの分
   流に分割する転向部内に位置する案内壁と、流れ
   が接する案内壁の片面に設けられた案内突部と、
   転向部の後面を区画する壁に配置された第３案内
   部材とからなることを特徴とする装置。 ２ 案内壁が第二煙道の二つの側壁に対し直角に
   かつこれらの側壁に固定され、案内壁の水平な上
   端が二つの煙道の隔壁の端部と第二煙道の後壁と
   の間の水平距離のほぼ中央に配置された、特許請
   求の範囲第１項に記載の装置。 ３ 案内壁の流入側が少なくとも部分的にこの案
   内壁の平坦な表面により形成された、特許請求の
   範囲第１項または第２項に記載の装置。 ４ 案内壁を、両端が平坦な一定厚さの板材で構
   成した、特許請求の範囲第１項から第３項までの
   うちのいずれか一つに記載の装置。 ５ 一定の断面を有する案内壁の全幅にわたつて
   水平の延びる案内突部が案内壁の後方端に設けら
   れ、かつその後端縁を形成する、特許請求の範囲
   第１項または第２項に記載の装置。 ６ 案内突部が案内壁の流出側の全幅にわたつて
   突出しており、案内壁が流入側から案内突部まで
   一定の厚さを有する、特許請求の範囲第１項また
   は第２項に記載の装置。 ７ 第三案内部材が第二煙道の全内側幅にわたつ
   て水平に延びていて、案内壁の後方部分に向かつ
   て転向部内へ突出している、特許請求の範囲第１
   項または第２項に記載の装置。 ８ 第三案内部材が転向部の後方の境界壁に設け
   られ、しかも煙道ガス流路から見て少なくとも案
   内突部の下縁とほぼ同じ高さに位置する、特許請
   求の範囲第１項、第２項、第６項および第７項の
   うちのいずれかに記載の装置。 ９ 転向部内に設けられた案内壁が外方の分流路
   から見て前方に配置され、案内壁の水平端がダス
   ト除去ホツパーを形成する転向部の傾斜前壁から
   隔置されており、案内壁が第一煙道から流出する
   分割されない煙道ガス流の一部を拾い上げ、これ
   を内側分流として第一煙道と第二煙道の隔壁の背
   後へ案内する、特許請求の範囲第１項または第２
   項に記載の装置。 １０ 二つの分流の流れ方向で、案内壁が、転向
   部の後ろ側の境界となる垂直壁に向かつて傾斜し
   ている、特許請求の範囲第１項、第２項および第
   ４項のうちのいずれか一つに記載の装置。 １１ 案内壁が少なくとも部分的に蒸気またはボ
   イラの蒸発装置に接続された冷却管からなる、特
   許請求の範囲第１項または第２項に記載の装置。 １２ 案内壁がラミング材で内張りされたスタツ
   ド付きパイプからなる、特許請求の範囲第１１項
   に記載の装置。 １３ 冷却管が隆起付きパイプとして作られる
   か、またはひれ付きパイプとして溶接される、特
   許請求の範囲第１２項に記載の装置。 １４ 案内壁が冷却されないで、かつ耐火鋼また
   は耐火煉瓦造りからなるか、または案内壁パイプ
   を通る熱担持体により別に冷却される、特許請求
   の範囲第１項に記載の装置。 １５ 垂直な第二煙道に配置された補助加熱面を
   掃除するための球形のシヤワーにさらされる少な
   くとも案内壁の部分、案内突部および第三案内部
   材が装甲板でおおわれている、特許請求の範囲第
   １項から第１４項までのうちのいずれか一つに記
   載の装置。