(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスに液体を噴霧する噴霧装置において、前記排ガス中に、液体配管を内臓し、かつ該排ガスよりも高い圧力の空気が管内に供給されている保護管を挿入し、該挿入した保護管に開口部を設け、該保護管の開口部より突出して液体配管に接続したスプレーノズルを設け、該スプレーノズルの保護管より突出させた部分は少なくとも表面を非金属で形成されていることを特徴とする排ガスへの液体噴霧装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、排ガスへの液体噴霧装置に係り、特に、腐食性ガスを含む排ガスへ水又は水含有液体を噴霧する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、排ガスへの水等の液体噴霧装置は、集じんや塩化水素、硫黄酸化物、窒素酸化物、その他有害ガス除去のための湿式排ガス処理の入口部などに使い、排ガスを湿らせ、かつ温度を下げ、除じんや有害ガスの吸収と同時に金属に対する腐食性を低減したり、セラミックや有機材料又はそれらの複合材料への熱ショックを防止したり、有機材料を使用可能とする。
また、該噴霧装置は、排ガス脱硝装置のアンモニア添加のためのアンモニア水を噴霧するためにも使えるし、カルシウム化合物での脱塩化水素反応を促進したり、排ガスのダイオキシン類合成を防いだり、バグフィルタを使用したり、活性炭などによる有害ガス吸着等を行うための排ガス温度を下げるための装置としても使用可能である。
【０００３】
従来、この種の噴霧装置は、図３に示されるように、排ガス流路５の壁１に設けられた空気ノズル２中に、噴霧水配管３に接続するスプレーノズル４を設けて、排ガスにスプレーノズルが接しない構造とするのが普通であった。
この改良型として、図４に示されるように、内部に空気７を供給した保護管２を排ガス５中に挿入し、その管２の窓９の内側に噴霧水配管３に接解したスプレーノズル４を設ける方法が行われていた。
【０００４】
ところで、図３の方式では、排ガス流路径が大きな場合は、特に噴霧水が流路断面に対して不均一となる。このため、後続の設備までの距離が十分でないと、完全に湿りとならないか、あるいは均一に水滴が蒸発しないままで、排ガスが流入して腐食やスケーリングその他のトラブルを引き起こしてしまう。このため、高価な耐熱、耐水ライニング付の長い排ガスダクトをレイアウトを工夫しながら設けざるを得なかった。
また、噴霧水が湿式排ガス処理設備の循環水の時など塩類を含有している時には、排ガスにあおられた噴霧水水滴が壁については乾くなどして析出した塩が重なり大きな塊を形成してしまう。
しかも、ノズル先端はシール空気で保護しているといっても、排ガスにあおられた噴霧水滴をあびることを完全にはさけられないため、激しい腐食にさらされてしまう。このため、しばしば運転を止めて付着塩を除去したり腐食したノズルを交換したりする必要があった。
【０００５】
図４は、これらを軽減するための改良型であるが、保護管自体によって発生する排ガスの乱れにより、噴霧水滴が保護管に吸い寄せられてしまうため、保護管の特に下流側が激しい腐食にさらされる。保護管に腐食で孔があくとシール空気が洩れてしまって保護管内に排ガスが浸入し、噴霧水の温度による結露や吸い寄せられたスプレーの水滴の作用で噴霧水配管やスプレーノズルチップまでも腐食してしまう。
このように、図４の改良型においても、腐食の問題は完全には解決できず、保護管やスプレーノズルチップ、保護管内の噴霧水配管をハステロイ、チタン等の高級材質として腐食性を改善し、実用に耐える３〜５年の寿命とするか、ＳＵＳ３１６Ｌ程度として３〜６か月毎に腐食状態をみはからっては交換することを繰り返すしかなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、比較的安価な材料を用いて長期にわたって腐食が防止できる排ガスへの液体噴霧装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、排ガスに液体を噴霧する噴霧装置において、前記排ガス中に、液体配管を内臓し、かつ該排ガスよりも高い圧力の空気が管内に供給されている保護管を挿入し、該挿入した保護管に開口部を設け、該保護管の開口部より突出して液体配管に接続したスプレーノズルを設け、該スプレーノズルの保護管より突出させた部分は少なくとも表面を非金属で形成されていることとしたものである。
本発明の排ガスとは、水露点又は酸露点に達すると金属に対して強い腐食性を有する塩化水素、硫黄酸化物等の酸性ガスを含む乾いたガスで、例えば廃棄物焼却炉や、重油、オイルコークス、石炭、各種プロセス副成ガスや副成油を燃料とするボイラなどより排出される燃焼排ガスなどである。また、液体は、主に水又は水を含む液体であるが、これらに限定されるものではない。
【０００８】
本発明で使用できるノズル表面に形成する非金属としては、ノズル温度が２００℃前後までは、ガラスの細かい薄片（フレーク）をビニールエステル樹脂等の耐熱性の高いプラスチックで結合し、硬い数ｍｍの層を作ったもの、即ちガラスフレークと硬化性樹脂を混ぜて塗布するフレークライニング等が好ましい。このフレークライニングは、表層が損傷を受けてはがれてもよく、ガラスの強度をもち、水蒸気等の浸透もしにくく、また、プラスチックとの複合でありきわめて割れにくい特性を有する。
ノズル温度が、３００℃前後までは、緻密なカーボン製が好ましい。これは腐食せずに、水がかかっても割れたり溶けたりせず問題がない。ノズル本体とは、かぶせてエポキシ等の硬化性樹脂接着材で密着させるのがよい。
また、ノズル温度が３００℃より高温の場合は、セラミックス溶射層を形成するのが好ましい。これは、ノズルにアルミナ等を溶射し、封孔処理を行ったものがよく、１ｍｍ以下と薄いため温度がノズル金属部とほとんど一致し、サーマルショックや熱膨張による破損が生じにくい。封孔処理をすれば、排ガスがノズル金属部まで浸透できず腐食から守られる。
【０００９】
【作用】
排ガス流路中に突出した形式の噴霧装置においては、保護管の排ガス下流側に保護管によって生じた排ガスの乱れが生じている。本発明では、スプレーノズル先端を排ガスの乱れが生ずる領域外まで突出させているため、スプレーノズルから噴出する水滴は排ガスの乱れに巻きこまれて保護管に吸い寄せられることがなくなり、保護管の腐食が防止できる。
また、スプレーノズルの表面は非金属製としたことにより、スプレーノズルの腐食も防止することができた。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明を図面を用いて具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例１
図１（ａ）に本発明の排ガス中への液体噴霧装置の正断面図を示し、図１（ｂ）に図１（ａ）の側断面図を示す。図２に図１のスプレーノズルの拡大断面図を示す。
図１において、１は排ガス流路の壁（鋼板ダクト）であり、該流路中に保護管２が設けられている。保護管２には、内部に噴霧水配管３が配され、その配管３の先端にはスプレーノズル４が保護管２の窓９から突出して設けられている。また、噴霧水配管３には噴霧水６が、保護管２にはシールエア７が接続されている。
【００１１】
上記装置において、スプレーノズル４突出方向が排ガス流向下流側にほぼ一致している場合にはスプレーノズル４の保護管２からの突出長さは、保護管断面形状が円の場合、その半径程度以上あればよい。
また、保護管２挿入位置を図１（ｂ）の様に排ガスダクト１中心から外した場合、スプレーノズル４突出方向を排ガスダクト中心に２０〜３０°程度ふる様にすれば、排ガスに対し効果的に噴霧水をあびせることができる。この様な場合、保護管２によって生じた排ガスの乱れにより保護管へと吸い寄せられる流れが生じる領域外に、スプレーノズル噴霧端をより確実に出すことができる。
【００１２】
突出させる向きは、挿入保護管２の位置や取付ノズル４の個数によって異なるが、上流側に噴霧された水滴が排ガスによって運ばれ保護管２をぬらす事を防ぐには、少くとも排ガスの流向に対して直角方向か、それよりも下流側とする必要がある。ただし、下流側から上流側の方へと突出方向をふればふるほど排ガスの流れを止めた際に噴霧水でダクト壁１がぬれる領域が上流側へのびるため、耐熱耐水ライニング領域が広くなり好ましくなく、できればふる角度は３０°以下にとどめるのがよい。
また、シールエア７が、保護管内に排ガスが逆流することのないように、外の排ガスよりも若干高くなる程度の圧力で保護管２に供給されており、そしてシールエア７はスプレーノズル４を突出させるための保護管２の開口９とスプレーノズル４とのすきまより吹き出している。このため、噴霧水はシールエアによっても排ガスの方に押しやる状態としており、スプレーノズル４をつたって噴霧水が保護管２の方にもどってくる事はない。
【００１３】
水噴霧される前の排ガスは熱回収や集じん後であれば、ほとんどの場合１５０〜３５０℃の範囲にある。このため、保護管２は非常停止などの特別な場合でも３５０〜４００℃の耐熱があれば問題なく、ＳＵＳ系の金属が使える。
保護管２は、ＳＵＳ３１６Ｌ程度であれば申し分なく、ＳＵＳ３０４でも運転状態が変化して噴霧水をあびるような事がなければ十分使用できる。シール空気量はせまい保護管とスプレーノズルのすきまから吹き出す程度の少量であるため、大気に近い温度であっても保護管を露点まで冷却する心配はなく、排ガスに近い温度である。従って噴霧水の飛沫をかぶらぬ限り低温腐食はないといってよい。
【００１４】
保護管より突出させた部分は、金属とすると噴霧水の温度にひきずられて排ガスの露点、少くとも酸露点以下となっしまうため、激しい腐食雰囲気に曝される事になる。この対策として図２で示すように、例えば緻密なカーボン製の保護カバー８付のスプレーノズルチップ１０とし、耐熱耐食性を持たせる必要がある。特に緻密カーボンは２００〜３００℃の通常のボイラ出口排ガスやそれ以上の温度に耐え、酸等に対しての耐食性は完全であり、耐水耐スポーリング性もあり、サーマルショックに対しても熱伝導性がよいために耐える事ができるなど本発明にきわめて合致した材料といえる。
【００１５】
内部は噴霧水配管３にネジ込等で接続させるため、金属製が好ましく、ＳＵＳ３１６等でも十分使用できる。ただし、噴霧水に接しているため、ポリプロピレン等の樹脂製でもよい。カーボン等の外側の保護カバー８と内部スプレーノズルチップ１０は体積収縮の少い例えばエポキシ系の接着剤１１を用い、すきまをなくすようにすれば湿式排ガス処理設備循環水などの塩類を含む噴霧水であってもすきま腐食の心配がない。なお、この形式とすれば市販の金属スプレーノズルチップ１０を使用する事ができるため、安価でかつ代品を容易に得られるため都合がよい。上記接着剤１１は内部金属スプレーノズルチップ１０が噴霧水により冷却されその温度に近いために、６０〜７０℃の耐熱性があればよく、容易に入手可能である。
【００１６】
排ガス温度が１５０℃弱と比較的低ければ例えばポリプロピレン性の市販ノズルチップ１０をそのまま用い、接続配管で保護管から出ている部分はＦＲＰパイプとしてやれば、内部の噴霧水により冷却されているために問題なく使用できる。
なお、前記の説明は全てスプレーノズルが１個の場合で行ったが、スプレーノズルは１個に限らず、複数であっても当然よい。保護管に設けるスプレーノズルは、できればシール空気の効果を考えて１つの保護管に１個とするのが好ましいが、１本の保護管に２〜４個を互いに離して設けてもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、従来、激しい腐食により、ハステロイやチタンなどの高級材料で作っても数年の寿命であり、メンテナンスに多大の負担を要していたものが、本発明により、市販性のあるノズルチップを用いＳＵＳ３１６Ｌ程度の容易に入手できるものでよくなった。
また、本発明の液体噴霧装置は、従来排ガス中への液体噴霧に用いられている噴霧装置のすべてに使用でき、これらを使用する施設、例えば湿式排ガス処理設備等のコストダウン、メンテナンス軽減、信頼性向上に多大な効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液体噴霧装置の一例を示し、（ａ）は正断面図、（ｂ）は側断面図。
【図２】図１のスプレーノズルの拡大断面図。
【図３】従来の液体噴霧装置で（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面図。
【図４】従来の液体噴霧装置の他の例を示し、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ′断面図。
【符号の説明】
１：排ガス流路の壁、２：保護管、３：噴霧水配管、４：スプレーノズル：５：排ガス流れ、６：噴霧水、７：シールエア、８：保護カバー、９：保護管の窓、１０：ノズルチップ、１１：接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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