(57)【要約】【課題】水蒸気発生源から発生する白煙を低コストで、且つ、簡素な構成で確実に除去できる除去装置を提供する。【解決手段】外気を取り込み送風する送風機２と、送風機２が取り込んだ外気を送る送風流路３と、水蒸気発生源４の水蒸気排出流路５と送風流路３とを連通させ、水蒸気排出流路５から排出される水蒸気と送風流路３を介して送られる外気とを混合すると共に、内部に具備する攪拌装置６によって、混合された外気と水蒸気とを攪拌する混合・攪拌流路７と、混合・攪拌流路７の下流に設けられる排出口８とを備えた水蒸気発生源から発生する白煙の除去装置１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外気を取り込み送風する送風機と、
前記送風機が取り込んだ外気を送る送風流路と、
水蒸気発生源の水蒸気排出流路と前記送風流路とを連通させ、前記水蒸気排出流路から排出される水蒸気と前記送風流路を介して送られる外気とを混合すると共に、内部に具備する攪拌装置によって、混合された外気と水蒸気とを攪拌する混合・攪拌流路と、
前記混合・攪拌流路の下流に設けられる排出口とを備えたことを特徴とする水蒸気発生源から発生する白煙の除去装置。
【請求項２】
前記混合・攪拌流路に於いて、前記水蒸気排出流路から排出される水蒸気に対し、前記送風機から送られる外気を体積比で９倍以上混合させるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の水蒸気発生源から発生する白煙の除去装置。
【請求項３】
外気を取り込む工程と、
取り込んだ外気と水蒸気発生源から排出される水蒸気とを混合し、攪拌する工程と、
攪拌された混合気を排出する工程とを実行することを特徴とする水蒸気発生源から発生する白煙の除去方法。
【請求項４】
前記混合し、攪拌する工程に於いて、前記水蒸気に対し、前記外気を体積比で９倍以上混合させることを特徴とする請求項３記載の水蒸気発生源から発生する白煙の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水蒸気発生源から発生する白煙を低コストで、且つ、簡素な構成で確実に除去できる除去装置及び白煙除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水蒸気発生源から発生する白煙は、冷却されて復水した液体の微粒子であり、燃焼物から発生する煙とは異なり、公害の原因となるものではないが、水蒸気発生源から発生する白煙が立ち上ると、燃焼物から発生する煙と区別しにくいため、周辺地域から苦情が出るという問題がある。
そこで、白煙を除去するため、従来から既に種々の装置が開発されている。
【０００３】
この種従来の装置について第１〜４従来例を示して説明する。
図４は、第１従来例を示し、焼却炉５１や、熱交換器５２等から排出される水蒸気を長いダクト５３で放熱させ、最後に水５４と接触させて白煙を除去する装置５５である。
この装置５５の場合は、水蒸気が保有する熱を放散しきれず、白煙が止まらないという問題がある。
【０００４】
図５は、第２従来例を示し、焼却炉６１等から排出される水蒸気をバーナ６２の直火で炙る装置６３である。
この装置６３は、燃油の発熱で温度を維持しながら燃焼ガスで希釈しようとするものであるが、油の燃焼自体で燃焼ガスの１０％前後の水が発生することもあって白煙を完全に消すには膨大な燃油消費量を要するという問題がある。
【０００５】
図６は、第３従来例を示し、焼却炉７１等から排出される水蒸気を設備の高温部７２と熱交換させる等して過熱蒸気として放出する装置７３である。
この装置７３の場合は、過熱蒸気として放出する放出口７４直近では白煙が消えているが、その先１ｍ以内で白煙７５が生じる問題がある。
【０００６】
図７は、第４従来例を示し、水蒸気発生源８１等から排出される水蒸気をＧ−Ｇ（ガス−ガス＝水蒸気と外気）熱交換器８２を用いて送風機８３等から送られる外気で冷却し、全量を水に戻す装置８４である。
この装置８４の場合は、白煙を完全に無くすには非常に大きな送風機８３と伝熱面積の大きい熱交換器８２が必要で設備費が非常に高価となる問題がある。
【０００７】
尚、この種技術の先行文献としては、例えば特許文献１があり、特許文献１は、ガスタービン排ガスを焼却炉の煙道の途中に設けた白煙防止装置に供給し、白煙防止装置を通過する焼却炉排ガス中にガスタービン排ガスを直接に混気する技術が記載されている。
この技術は、図５に示した前記第２従来例の装置６３に類似するが、ガスタービン排ガスを利用する点で燃油消費量を削減できる利点がある。但し、ガスタービン排ガスを利用できる場合に限定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１１９９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述したように、水蒸気発生源から発生する白煙を除去するため、種々の白煙除去装置が開発されているが、夫々に問題があり、それらの問題を解決することが望まれている。
【００１０】
以上の現状に鑑み、本発明は、水蒸気発生源から発生する白煙を低コストで、且つ、簡素な構成で確実に除去できる除去装置及び白煙除去方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決すべく、本発明は以下の構成を提供する。
請求項１に係る発明は、外気を取り込み送風する送風機と、
前記送風機が取り込んだ外気を送る送風流路と、
水蒸気発生源の水蒸気排出流路と前記送風流路とを連通させ、前記水蒸気排出流路から排出される水蒸気と前記送風流路を介して送られる外気とを混合すると共に、内部に具備する攪拌装置によって、混合された外気と水蒸気とを攪拌する混合・攪拌流路と、
前記混合・攪拌流路の下流に設けられる排出口とを備えたことを特徴とする水蒸気発生源から発生する白煙の除去装置を提供するものである。
【００１２】
請求項２に係る発明は、前記混合・攪拌流路に於いて、前記水蒸気排出流路から排出される水蒸気に対し、前記送風機から送られる外気を体積比で９倍以上混合させるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の水蒸気発生源から発生する白煙の除去装置を提供するものである
【００１３】
請求項３に係る発明は、外気を取り込む工程と、
取り込んだ外気と水蒸気発生源から排出される水蒸気とを混合し、攪拌する工程と、
攪拌された混合気を排出する工程とを実行することを特徴とする水蒸気発生源から発生する白煙の除去方法を提供するものである。
【００１４】
請求項４に係る発明は、前記混合し、攪拌する工程に於いて、前記水蒸気に対し、前記外気を体積比で９倍以上混合させることを特徴とする請求項３記載の水蒸気発生源から発生する白煙の除去方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１記載の発明によれば、水蒸気発生源から発生する白煙を低コストで、且つ、簡素な構成で確実に除去できる除去装置を提供することができる。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加え、水蒸気に十分な外気を混合させることによって、水蒸気を外気によって十分に希釈し、水蒸気が「可視」の状態に至らないうちに拡散させることができる。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、水蒸気発生源から発生する白煙を低コストで、且つ、簡単確実に除去できる除去方法を提供することができる。
【００１８】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の発明の効果に加え、水蒸気に十分な外気を混合させることによって、水蒸気を外気によって十分に希釈し、水蒸気が「可視」の状態に至らないうちに拡散させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の水蒸気発生源から発生する白煙の除去装置の概略図である。
【図２】本発明の水蒸気発生源から発生する白煙の除去方法のフローチャート図である。
【図３】本発明の水蒸気発生源から発生する白煙の除去装置に関する試験装置の概略図である。
【図４】第１従来例の白煙除去装置の概略図である。
【図５】第２従来例の白煙除去装置の概略図である。
【図６】第３従来例の白煙除去装置の概略図である。
【図７】第４従来例の白煙除去装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、実施例を示した図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１に於いて、１は、本発明の水蒸気発生源から発生する白煙の除去装置を示し、水蒸気発生源から発生する白煙の除去装置１は、外気を取り込み送風する送風機２と、送風機２が取り込んだ外気を送る送風流路３と、水蒸気発生源４の水蒸気排出流路５と送風流路３とを連通させ、水蒸気排出流路５から排出される水蒸気と送風流路３を介して送られる外気とを混合すると共に、内部に具備する攪拌装置（スタビライザー）６によって、混合された外気と水蒸気とを攪拌する混合・攪拌流路７と、混合・攪拌流路７の下流に設けられる排出口８とを備えたものである。尚、送風流路３は、例えば、配管又はホース等で形成され、水蒸気排出流路５は、例えば、配管等で形成され、混合・攪拌流路７は、例えば、混合ダクト等で形成される。
【００２２】
そして、混合・攪拌流路７に於いて、水蒸気排出流路５から排出される水蒸気に対し、送風機２から送られる外気を体積比で９倍以上、好適には１０倍混合させるように構成される。即ち、前記混合割合となるように、水蒸気量に合わせて、送風機２の送風量を調整する。
【００２３】
而して、図２に従い、図１を参照しながら、前記水蒸気発生源から発生する白煙の除去装置１を用いて水蒸気発生源４から発生する白煙を除去する方法について説明する。
送風機２によって、外気を取り込み（ステップＳ１）、送風流路３を介して外気を混合・攪拌流路７に送り、混合・攪拌流路７に於いて、送風流路３を介して送られてきた外気と、水蒸気発生源４で発生し、水蒸気排出流路５を介して排出された水蒸気とを混合させ、攪拌装置６によって外気と水蒸気とを攪拌し（ステップＳ２）、攪拌された混合気を排出口８から排出する（ステップＳ３）。
【００２４】
そして、混合・攪拌流路７に於いて、外気と水蒸気とを混合させる時、水蒸気に対し、体積比で９倍以上、好適には１０倍の外気を混合させる。
このように、水蒸気に十分な外気を混合させることによって、水蒸気を外気によって十分に希釈し、水蒸気が「可視」の状態に至らないうちに拡散させることによって、水蒸気の白煙化を防止することができる。
但し、詳細は後述するが、水蒸気と外気の混合ガスの温度が１００℃よりも低い温度にならないように外気の量を調節することが望ましい。
【００２５】
図３は、前記水蒸気発生源から発生する白煙の除去装置（図１に於いて１）の効果を実証するために行なった実験装置を示している。
図に於いて、３１は、実験装置を示し、実験装置３１は、ガスコンロ３２でタンク３３に入れた水を沸騰させ、タンク３３で発生した水蒸気を混合・攪拌用配管３４内に排出させ、一方、混合・攪拌用配管３４内に送風機３５から外気を送り、混合・攪拌用配管３４内で、外気と水蒸気とを混合させ、更に、混合・攪拌用配管３４内に備えたスクリューリボン３６によって、外気と水蒸気とを攪拌し、混合・攪拌した水蒸気・空気混合ガスを混合・攪拌用配管３４の下流に配設された排出口３７から排出するものである。
実験装置３１による実験によると、排出口３７から排出される水蒸気・空気混合ガスには、白煙が全く見られなかった。
又、ベニヤ板によって、送風機３５の吸込み口の断面積の１／２強を閉塞しても白煙は見られなかった。
【００２６】
次に、本発明の水蒸気発生源から発生する白煙の除去装置１の白煙の除去の原理について説明する。
水蒸気の保有する蒸発潜熱は非常に大きく、気体である水蒸気の体積の１０倍量の空気を混入しても蒸発潜熱は失われることなく、後述する計算結果からもわかるようにまだ蒸発潜熱が残っている。
即ち、１０倍量の空気と混合しても限りなく１００℃に近い温度を保持できることになる。
一方、空気は温度の上昇と共にその「飽和水蒸気」量が飛躍的に増加し、１００℃近い温度の空気は自身の体積の何倍もの水を気体として保持できる。
そこで、所謂「白煙」は気体ではなく冷却されて復水した液体の微粒子であるから、水蒸気に一定量の空気を加えて攪拌・混合し、一定の温度を維持させたまま、水蒸気が十分希釈された「気体」の状態で放出すれば、水蒸気は、「可視」の状態に至らないうちに拡散してしまうことになる。
【００２７】
次に、水蒸気を空気で希釈する場合の水蒸気の温度について検討する。
（１）設定条件
仮に、３０００ｋｇ／ｈの冷却水を蒸発させている設備があるとし、この水蒸気を１０倍量の空気で希釈した場合についてその温度低下について検討する。
（２）水蒸気が保有する蒸発潜熱
１００℃の水蒸気の蒸発潜熱を５３８．８ｋｃａｌ／ｋｇとすると３０００ｋｇ／ｈの水蒸気が保有する蒸発潜熱は次のとおりである。
５３８．８×３０００＝１，６１６，４００ｋｃａｌ／ｈ…………（ａ）
【００２８】
（３）空気量
３０００ｋｇ／ｈの水蒸気の体積は
３０００×２２．４／１８＝３７３３．３３３Ｎｍ３／ｈ
であるからその１０倍の空気の体積は次のとおりである。
３７３３．３３３×１０＝３７３３３．３３Ｎｍ３／ｈ
（４）空気の温度を１００℃まで上昇させるのに必要な熱量
１００℃に対する空気の平均定圧ガス比熱を０．３１２ｋｃａｌ／Ｎｍ３・℃とし、外気の温度を０℃とすると
０．３１２×３７３３３．３３×１００＝１，１６４，５００ｋｃａｌ／ｈ………（ｂ）
（５）結論
前記（ａ）と（ｂ）とを比較すると（ａ）＞（ｂ）となり、その熱量比は、
（ａ）／（ｂ）＝（１，６１６，４００）／（１，６１６４，８００）＝１．３８８
となるので、水蒸気を１０倍量の空気で希釈しても十分な余裕を以って『「限りなく１００℃に近い温度」を維持できる』と言える。
【００２９】
前述したように、１００℃近い温度の空気は自身の体積の何倍もの水を気体として保持できる。
水蒸気に一定量以上の空気を加えて攪拌・混合し、一定の温度を維持させたまま、水蒸気が十分希釈された「気体」の状態で放出すれば「可視」の状態に至らないうちに拡散させてしまうことができる。これによって白煙化の防止が可能となる。
【００３０】
然しながら、水蒸気を多量の空気で希釈しすぎると、空気が１００℃まで上昇せず、即ち、水蒸気と空気の混合ガスの温度を１００℃に維持できなくなり、空気が保持できる蒸気の量は減少することから蒸気の白煙化を招く虞があるため、希釈する空気の量にも限度がある。
本発明の水蒸気発生源から発生する白煙の除去装置１に於いて、水蒸気量に対し混合する外気量の体積の上限は、施工現場に於いて、白煙を発生しない範囲に送風機２の風量を調節することにより決定すれば良い。又、水蒸気量に対し混合する外気量の体積の下限も、施工現場に於いて、白煙を発生しない範囲に送風機２の風量を調節することにより決定しても良い。
【００３１】
本発明の水蒸気発生源から発生する白煙の除去装置１によると、確実に「白煙」を消し、或いは、発生させないようにすることができると共に、「熱交換器」が不要であり、又、送風機も図７に示すような大型のものは必要なく、小型のもので良いため、イニシャルコストもランニングコストも安価になる利点がある。
【符号の説明】
【００３２】
１  水蒸気発生源から発生する白煙の除去装置
２  送風機
３  送風流路
４  水蒸気発生源
５  水蒸気排出流路
６  攪拌装置
７  混合・攪拌流路
８  排出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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