(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
煤煙に含まれる煤煙粒子を除去する煤煙粒子除去装置であって
煤煙浄化槽と
燃焼炉から排出される排気ガスと煤煙粒子からなる煤煙を該煤煙浄化槽に導く煙導と
水蒸気発生装置と
該水蒸気発生装置から供給される水蒸気を該煙導内に噴出させる水蒸気噴出手段と
該煤煙浄化槽内の水及び空気を吸引するための減圧吸引装置と
を有し、
該減圧吸引装置の吸引力によって該燃焼炉より該煙導内に吸引される該煤煙と該水蒸気噴出手段が噴出する該水蒸気とが混合し含水蒸気煤煙となり、
該含水蒸気煤煙が該煙導内を該煤煙洗浄槽に向かって進行するうちに、温度低下により過飽和水蒸気状態となり、さらには該過飽和水蒸気が液化し、該含水蒸気煤煙に含まれる該煤煙粒子の表面に薄い水膜層を形成し、
該煤煙洗浄槽は吸煙口より、該含水蒸気煤煙を吸引し、
内部に蓄えた水を潜らせ、表面が薄い水膜で覆われた該煤煙粒子を該水に取り込み、
該煤煙粒子を取り込んだ該煤煙粒子含有水を該減圧吸引装置で吸引し、該煤煙浄化槽外へ排出することにより、
該煤煙に含まれる該煤煙粒子を除去することを特徴とする煤煙粒子除去装置。
【請求項２】
煤煙に含まれる煤煙粒子を除去する煤煙粒子除去装置であって、
煤煙浄化槽と
燃焼炉から排出される排気ガスと煤煙粒子からなる煤煙を該煤煙浄化槽へ導く煙導と
水蒸気発生装置と
該水蒸気発生装置から供給される水蒸気を該煙導内に噴出させる水蒸気噴出手段と
該煤煙浄化槽内の水を主に吸引する真空ポンプと
該煤煙浄化槽内の空気を排出する排気ファンと
該煤煙浄化槽内にあって吸煙口を介して該煙導と直接繋がった前室と該真空ポンプ及び該排気ファンと直接繋がった後室との間の隔壁を穿って、前後室を貫通し、かつ前室より後室にその内部の水及び該水に取り込まれた気体を押し流すスクリュウ羽付き水ポンプを内蔵する水導管と
を有し、
該スクリュウ羽付き水ポンプの作用によって該燃焼炉より該煙導内に吸引される該煤煙と該水蒸気噴出手段が噴出する該水蒸気とが混合し含水蒸気煤煙となり、
該含水蒸気煤煙が該煙道内を該煤煙洗浄槽に向かって進行するうちに、温度低下により過飽和水蒸気状態となり、さらには該過飽和水蒸気が液化し、該含水蒸気煤煙に含まれる該煤煙粒子の表面に薄い水膜層を形成し、
該煤煙洗浄槽は該前室の該吸煙口より、該含水蒸気煤煙を吸引し、
表面が薄い水膜層で覆われた該煤煙粒子を、該前室内に該水導管を覆う様に満たされた水が取り込み、
該煤煙粒子を取り込んだ該水は、該水導管内の該スクリュウ羽付き水ポンプの作用により、該水導管の該前室に設けられた吸水窓より、該水導管内に取り込まれ、該後室に押しやられ、該水導管の該後室に設けられた排水窓より、該後室に排出され、
さらに該水は該排水窓の直近に設置された該真空ポンプの吸入パイプに吸い上げられ、該煤煙浄化槽の外部に排水として排出されること、
を特徴とする煤煙粒子除去装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の煤煙粒子除去装置であって、
該水蒸気噴出手段の設置位置と該煤煙洗浄槽の該吸煙口との間の該煙導の長さが十分に長く、該煙導部分の外部空気による自然放熱によって、該含水蒸気煤煙が該煙導内を該煤煙洗浄槽に向かって進行するうちに、温度低下により過飽和水蒸気状態になり、さらに該過飽和水蒸気が水となり、該含水蒸気煤煙に含まれる該煤煙粒子の表面に薄い水膜層を形成する
ことを特徴とする煤煙粒子除去装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の煤煙粒子除去装置であって、
該水蒸気噴出手段の設置位置と該煤煙洗浄槽の該吸煙口と間の該煙導の周縁に設置された強制冷却手段をさらに有し、
該強制冷却手段の作用により、該煙導内を該煤煙浄化槽に向かって進行する該含水蒸気煤煙の温度が低下し、過飽和水蒸気状態になり、さらに該過飽和水蒸気が水となり、該含水蒸気煤煙に含まれる該煤煙粒子の表面に薄い水膜層を形成する
ことを特徴とする煤煙粒子除去装置。
【請求項５】
請求項１に記載の煤煙粒子除去装置であって、
該煤煙粒子含有水と該燃焼炉の排気ガスとを一緒に該減圧吸引装置が吸引し、該煤煙洗浄槽の水位が一定レベルより高くならないように該煤煙含有水を排出することを特徴とする煤煙粒子除去装置。
【請求項６】
請求項２に記載の煤煙粒子除去装置であって、
該煤煙洗浄槽内の該前室に別途設けられた排水パイプ口をさらに有し、
スクリュー羽付き水ポンプの動作では該煤煙粒子含有水の排水が間に合わないときに、該別途設けられた排水パイプ経由でも該煤煙粒子含有水の排水を行い、該前室内の水位が一定レベルより高くならないようにすること
を特徴とする煤煙粒子除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば火力発電所や製鉄所、或いは産業廃棄物を焼却処理する工場等の煙突から大気中に放出される煤煙を浄化できる煤煙浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃焼排ガス等の気体に含まれる有害微粒子を除去するために、このような気体を水等の液体に接触させるように構成した有害微粒子除去装置が知られている。その方法は、大きく２つに分類される。その１は、水中に配置したノズルから上記の気体を噴出させ、水中を泡となって上昇する間に気体中の有害微粒子を水に吸着させ、分離するものである（特許文献１、２）。
【０００３】
その２は、有害微粒子を含む気体が通過する経路中に管端から水を噴射するようにしたノズルを配置し、水滴が有害微粒子に衝突する際にこの有害微粒子を吸着するようにしたものである（特許文献３、４、５）。
【０００４】
この他に、高温高圧の蒸気を使って、有害微粒子を水蒸気中に溶融溶解させ、これに水等を噴霧して、急速冷却することにより汚染含有溶液とする方法も提案されている（特許文献６）。
【特許文献１】特開平９−１９２４３８号公報
【特許文献２】特開平９−２７１６２３号公報
【特許文献３】特開２０００−２２９２１７号公報
【特許文献４】特開２０００−３１４００２号公報
【特許文献５】特開２０００−３０８８０８号公報
【特許文献６】特開２００７−９８３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
不完全燃焼により発生する微細な固形物すなわち煤煙粒子を含有する煤煙を除去するにも上記した先行技術の適用が考えられるが、特許文献１、２の技術では、泡を発生させ、発生した泡に煤煙粒子が吸着し、その泡を割ることによって、煤煙粒子を含む水を分離するわけであるが、泡を効率よく発生させるために界面活性剤が必要となり、さらに発生した泡を割るための仕掛けが必要でありコスト高となる問題がり、また、必ずしも、全煤煙粒子が泡に吸着しないので完全除去が難しいという問題がある。
特許文献３、４、５の技術では、逆に煤煙粒子を含む煙中に水を噴霧して、煤煙粒子に吸着させるものである。この方法では、噴霧される水滴の径と煤煙粒子の径は、どちらも１μから０．１μと同じくらいの大きさである。そのため水の表面張力によって、水滴が煤煙粒子に吸着し難い問題がある。その解決の１方策として、特許文献５では、煤煙粒子を含む気体と水の旋回流を発生、旋回流の中で水滴を激しく煤煙粒子に衝突させる方法が提案されているが、装置の複雑化という問題がある。
【０００６】
さらに、特許文献６の技術では、この問題を解決するために、高温高圧の蒸気を発生させ、煤煙粒子を蒸気内に溶融溶解させる方法が提案されているが、高温高圧の蒸気発生装置の必要性、反応補助剤（水等）の噴霧の必要性、冷却のための減圧分離室の必要性、急速冷却のための冷却装置の必要性等があり、装置の大型化およびコスト高の問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は係る問題に鑑み、煤煙に含まれる煤煙粒子を除去する煤煙粒子除去装置であって、煤煙洗浄槽と、燃焼炉から排出される排気ガスと煤煙粒子からなる煤煙を該煤煙洗浄槽に導く煙導と、水蒸気発生装置と、該水蒸気発生装置から供給される水蒸気を該煙導内に噴出させる水蒸気噴出手段、及び該煤煙洗浄槽内の水及び空気を吸引するための減圧吸引装置とを有し、
【０００８】
該減圧吸引装置の吸引力によって該燃焼炉より該煙導内に吸引される該煤煙と該水蒸気噴出手段が噴出する該水蒸気とが混合し含水蒸気煤煙となり、該含水蒸気煤煙が該煙導内を該煤煙洗浄槽に向かって進行するうちに、温度低下により過飽和水蒸気状態となり、さらには該過飽和水蒸気が液化し、該含水蒸気煤煙に含まれる該煤煙粒子の表面に薄い水膜層を形成し、
【０００９】
該煤煙洗浄槽は吸煙口より、該含水蒸気煤煙を吸引し、内部に蓄えた水中を潜らせ、表面が薄い水膜層で覆われた該煤煙粒子を該水に取り込み、該煤煙粒子を取り込んだ該煤煙粒子含有水を該減圧吸引装置で吸引し、該煤煙洗浄槽外へ排出することにより、該煤煙に含まれる該煤煙粒子を除去することを特徴とする煤煙粒子除去装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、０．１μ〜１．０μの粒径を持つ煤煙粒子よりはるかに小さな１ｘ１０−４μ〜１ｘ１０−６μの径を持つ水蒸気によって、煤煙粒子を取り囲み、冷却と同時に煤煙粒子の表面に無数の水滴を発生さ  煤煙粒子を薄い水膜層で覆うことにより、容易にかつ完全に煤煙粒子を取り除くことができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、実施例に基ついて説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の煤煙粒子除去装置の実施例１の全体図を示す。
本煤煙粒子除去装置は、燃焼炉１０、水蒸気発生装置２０、煤煙洗浄槽３０、減圧吸引装置４０を含み、焼却炉１０の排出する燃焼排気ガスと煤煙粒子からなる煤煙を煤煙洗浄槽３０に導く煙導１５、該煙導１５へ水蒸気発生装置２０から水蒸気を供給する管路２５および煤煙洗浄槽３０から減圧吸引装置４０が煤煙から煤煙粒子の除去された燃焼排気ガスを吸引するための管路３５とを構成要素として有する。
【００１３】
燃焼炉１０の排出する煤煙１００は排煙口１３に接続されている煙導１５に排出される。煙導１５は、煤煙洗浄槽３０の吸煙口３３に接続されているが、その中間点に水蒸気供給用の管路２５が接続されている。
【００１４】
煙導１５と水蒸気供給用の管路２５の接続の様子を図３に示す。図３は煙導１５の外周の一部を取り除き、管路２５の接続を観察できるように展開して示したものである。管路２５には、図１に示すように、水蒸気発生装置２０が接続されており、水蒸気発生装置２０から発生した水蒸気６００が送られてきて、管路２５の端部に設置されたノズル２６の先端部より噴出する。水蒸気６００は、燃焼炉１０の排煙口１３より排出された煤煙１００と混合し、含水蒸気煤煙２００となる。なお水蒸気発生装置２０で発生する水蒸気の温度は１１０℃から１４０℃で十分であり、また圧力は大気圧より若干高目であればよいが、これに限定されるものではない。
【００１５】
図４は、煙導１５が接続されている煤煙洗浄槽３０の構成を示す。
煤煙洗浄槽３０は、吸煙口３３に煙導１５が接続され、排気口３６には管路３５が接続されている。煤煙洗浄槽３０の中には、吸煙口３３が十分に覆われるように浄化用水５００が貯水されている。減圧吸引装置４０が稼働すると管路３５を通して、煤煙洗浄槽３０の内部気体は吸引されるので、煤煙洗浄槽３０内の浄化気体３００は管路３５を通して、減圧吸引装置４０の排気パイプ４５に出力される。
【００１６】
さらに、減圧吸引装置４０が動作を続けるとその吸引力により、煤煙浄化装置３０内に浄化用に貯水されている水５００が浮きあがろうとするが、吸煙口３３を通して、煙導１５に繋がっているので、煙導１５内に充満している含水蒸気煤煙２００が吸引され、浄化用水５００の中を潜って、その際、該煤煙粒子は浄化用水５００の中に取り込まれ、それ以外の燃焼排気ガスと水蒸気が浄化気体３００として出てくる。
【００１７】
すなわち、含水蒸気煤煙２００は、燃焼炉１０より排出された煤煙１００と水蒸気発生装置２０で発生した水蒸気６００の混合したものであり、混合した当座は、温度は１００℃を超えているが、ノズル２６の先端部と煤煙洗浄槽３０の吸煙口３３までの煙導１５が十分に長いと煙導１５の外気温のために冷却され、煤煙洗浄槽３０に近づくに従い、低温となり、やがて水蒸気に関しては過飽和状態になる。
【００１８】
図６に示すように、含水蒸気煤煙２００の中では、最初、煤煙粒子７０と水蒸気粒子８０は、自由に飛び回っている（図６の（イ）断面図）が、煤煙粒子７０の大きさ（粒径１μから０．１μ）に対し水蒸気粒子の大きさ（粒径１ｘ１０−４μ〜１ｘ１０−６μ）は、１万分の１以下であるので、やがて水蒸気粒子８０は巨大な煤煙粒子７０に捕捉され、煤煙粒子７０を包むように配置される（図６の（ロ）断面図）。過飽和状態になると、煤煙粒子７０を包んでいた水蒸気粒子は、いち早く液化し、結果として、煤煙粒子７０の表面を薄く覆う水膜層９０が形成される（図６の（ハ）断面図）。
【００１９】
このように煤煙粒子７０の表面に薄い水膜層９０ができた状態で、含水蒸気煤煙２００は吸引され煤煙洗浄槽３０の浄化用水５００を潜ることになるので、表面の薄い水膜層の存在で煤煙粒子７０は、浄化用水５００に完全に取り込まれてしまう。したがって、含水蒸気煤煙２００内の煤煙粒子７０は、ほぼ完全に除去され燃焼排気ガスは水蒸気を含む浄化気体３００となる。  
【００２０】
この煤煙粒子除去を長時間継続していると、供給される水蒸気６００が、煤煙粒子７０と一緒に浄化用水５００の中に貯まってゆくので、浄化用水５００の水位は徐々に上昇し、やがて煤煙洗浄槽３０の排気口３６のレベルに到達する。
減圧吸引装置は、このとき浄化気体３００を吸引すると同時に浄化用水５００も併せて水混合気体４００として吸引し、浄化気体３００を出力パイプ４５に出力し、浄化用水５００を出力パイプ４６に分離して出力する。
この様にして、煤煙洗浄槽３０の槽内の浄化用水５００の水位レベルは、排気口３６を超えることなく一定に保たれる。
【００２１】
なお、上記説明において、煙導１５内の含水蒸気煤煙２００の温度が、煙導１５の外気温度によって冷却されることで説明したが、煙導１５の長さが十分に長く出来ないときには、図２に示すように冷却装置５０を設置し、冷却用パイプ５５を煙導１５に巻きつけ、混合気体２００を強制的に冷却することも有効ある。
【実施例２】
【００２２】
図７、図８は、本発明の煤煙粒子除去装置の実施例２の水導管付き煤煙洗浄槽の正面図、斜視図をそれぞれ示す。
本水導管付き煤煙洗浄槽３０００は、実施例１の煤煙洗浄槽３０に代わって用いられるものであって、煙導１５を吸煙口３２１０に接続して、含水蒸気煤煙２００を吸い込んで煤煙粒子の除去を行う。
【００２３】
本水導管付き煤煙洗浄槽３０００は、隔壁３１００によって、前室３２００及び後室３３００の２つの部屋に分割されており、隔壁３１００を穿って前後室を貫通する水導管３４００があり、該水導管３４００の内部にはスクリュウ羽付き水ポンプ３５００が設置されている。該前室３２００及び後室３３００には、該水導管３４００を覆う程度に浄化用水５００が満たされており、該スクリュウ羽付き水ポンプ３５００のシャフト３５１０は、外部に設置された電動モータ３６００に接続されていて、該電動モータ３６００の回転により、スクリュウ羽付き水ポンプ３５００は、前室３２００側から後室３３００側にその内部の浄化用水５００および該水に含まれる気体を押しやるように作動する。
【００２４】
前室３２００の吸煙口３２１０に接続されている煙導１５より取り込まれた含水蒸気煤煙２００は、前室３２００に到着するまでの間に温度低下により、過飽和水蒸気となり、さらには該過飽和水蒸気が水となり、該含水蒸気煤煙の煤煙粒子の表面を薄い水膜層で覆うので、該薄い水膜層で覆われた該煤煙粒子は、前室３２００内の浄化用水５００に取り込まれてゆく。
【００２５】
このような状態で、スクリュウ羽付き水ポンプ３５００が作動すると水導管３４００内の浄化用水５００は、前室３２００側より後室３３００側へと押しやられるので、前室３２００側にある該水導管３４００に開けられた吸水窓３４１０より、薄い水膜層で覆われた煤煙粒子が浄化用水５００と一緒に取り込まれ、スクリュウ羽付きポンプ３５００によって後室３３００側に押し込まれ、後室３３００側にある該水導管３４００に開けられた排水窓３４２０より浄化用水５００と一緒に後室３３００内に排出される。
【００２６】
排水窓３４２０の直近にまで、水汲み上げ用の真空ポンプ３７００の吸水パイプ３７１０が張り出して設置されているので、該排水窓３４２０からほとばしでる該煤煙粒子を含む浄化用水５００は、該吸水パイプ３７１０に取り込まれ、真空ポンプ３７００より、排水パイプ３７２０を経てグリストラップ３８００に送られ、グリストラップ３８００で該煤煙粒子より溶けだした油脂が取り除かれて、排水パイプ３８１０を経て、外部へ排水として排出される。              
【００２７】
一方、該吸煙口３２１０より前室３２００に取り込まれた含水蒸気煤煙２００の該煤煙粒子以外の気体も該スクリュウ羽付き水ポンプ３５００の作動により、前室３２００内の吸水窓３４１０より吸引され、後室３３００の排水窓３４２０より、後室３３００内に排出され、筺体３９１０，３９２０，３９３０を経て、排気ファン３９００の作用により、外部に排出される。
【００２８】
図９は、含水蒸気煤煙２００を構成する薄い水膜層で覆われた該煤煙粒子と該煤煙粒子以外の燃焼排気ガスを主体とする気体が前室３２００の吸水窓３４１０より水導管３４００に取り込まれ、後室３３００の排水窓３４２０より排出され、それぞれ給水ポンプ３７００、排気ファン３９００により外部へ排出される流路を示したものである。  
【００２９】
また、前室３２００の外壁には、内部の浄化用水５００の水位を適切なレベルに保つために排水口４０００が設けられており、スクリュウ羽付き水ポンプ３５００の作動による該煤煙粒子を含む浄化用水５００の後室３３００への送り込みだけでは、処理が間に合わず必要以上に浄化用水５００の水位が高くなるとこの排水口４０００、排水パイプ４０１０、グリストラップ４０２０、排水パイプ４０３０経由でも該煤煙粒子を含む浄化用水５００は排水される。外部に排出する前にグリストラップ４０２０で環境汚染となる油脂を取り除いて、排水として排出される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１の煤煙粒子除去装置の全体図
【図２】実施例１の煤煙粒子除去装置の全体図（強制冷却）
【図３】煙導と水蒸気用路管の接続点の展開図
【図４】煤煙洗浄槽
【図５】減圧吸引装置
【図６】煤煙粒子と水蒸気粒子の断面図
【図７】実施例２の煤煙洗浄槽の正面図
【図８】実施例２の煤煙洗浄槽の斜視図
【図９】実施例２の煤煙洗浄槽の含水蒸気煤煙等の流れ
【符号の説明】
【００３１】
１０  ：    燃焼炉
１３  ：    排煙口
１５  ：    煙導
２０  ：    水蒸気発生装置
２５  ：    水蒸気供給用管路
２６  ：    水蒸気噴出用先端ノズル
３０  ：    煤煙洗浄槽
３３  ：    吸煙口
３５  ：    浄化気体用管路
３６  ：    排気口
４０  ：    減圧吸引装置
４５  ：    浄化気体排気口
４６  ：    浄化用水排水口
５０  ：    冷却装置
５５  ：    冷却用パイプ
７０  ：    煤煙粒子
８０  ：    水蒸気粒子
９０  ：    薄い水の膜
１００  ：  煤煙
２００  ：  含水蒸気煤煙
３００  ：  浄化気体
４００  ：  水混合気体
５００  ：  浄化用水
３０００：  水導管付き煤煙洗浄槽
３１００：  隔壁
３２００：  前室
３２１０：  吸気口
３３００：  後室
３４００：  水導管
３４１０：  吸水窓
３４２０：  排水窓
３５００：  スクリュウ羽付き水ポンプ
３５１０：  水ポンプのシャフト
３６００：  電動モータ
３７００：  真空ポンプ
３７１０：  吸水パイプ
３７２０：  排水パイプ
３８００：  グリストラップ
３８１０：  排水パイプ
３９００：  排気ファン
３９１０、３９２０、３９３０；  排気用筺体
４０００：  排水口
４０１０：  排水パイプ
４０２０：  グリストラップ
４０３０：  排水パイプ
【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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【図８】
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【図９】
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