(57)【要約】【課題】  ごみ焼却炉等の燃焼排ガス冷却装置の減温水量の減少及び装置の小型化等を図る。【解決手段】  排ガス減温装置内で高温排ガスに減温水を噴霧するようにした排ガスの減温方法に於いて、排ガス減温装置の内方に複数個の減温水噴霧ノズルを設け、その内の一部の噴霧ノズルの予め定めた一定量の減温水を供給すると共に、残部の噴霧ノズルへ供給する減温水量を調整することにより、排ガス出口に於ける排ガス温度を設定値に保持するようにする。【選択図】  図１
2006002966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス減温装置内で高温排ガスに減温水を噴霧するようにした排ガスの減温方法に於いて、排ガス減温装置の内方に複数個の減温水噴霧ノズルを設け、その内の一部の噴霧ノズルに予め定めた一定量の減温水を供給すると共に、残部の噴霧ノズルへ供給する減温水量を調整することにより、排ガス出口に於ける排ガス温度を設定値に保持する構成としたことを特徴とする減温水の多段階噴霧式排ガス減温方法。
【請求項２】
排ガス減温装置の内部の上方と下方に減温水噴霧ノズルを配置すると共に、排ガス減温装置内へ高温排ガスを上向流で流通させ、前記上方部に位置する減温水噴霧ノズルへ一定量の減温水を供給すると共に、下方部に位置する減温水噴霧ノズルへ供給する減温水量を調整するようにした請求項１に記載の減温水の多段階噴霧式排ガス減温方法。
【請求項３】
排ガス減温装置の内部の上方と下方に減温水噴霧ノズルを配置すると共に、排ガス減温装置内へ高温排ガスを下向流で流通させ、前記下方に位置する減温水噴霧ノズルへ一定量の減温水を供給すると共に、上方に位置する減温水噴霧ノズルへ供給する減温水量を調整するようにした請求項１に記載の減温水の多段階噴霧式排ガス減温方法。
【請求項４】
排ガス減温装置及びこれに連接した排ガスダクト内で高温排ガスに減温水を噴霧するようにした排ガスの減温方法に於いて、排ガス減温装置及び排ガスダクトの内方に複数個の減温水噴霧ノズルを設け、その内の一部の噴霧ノズルに予め定めた一定量の減温水を供給すると共に、残部の噴霧ノズルへ供給する減温水量を調整することにより、排ガスダクトの排ガス出口に於ける排ガス温度を設定値に保持する構成としたことを特徴とする減温水の多段階噴霧式排ガス減温方法。
【請求項５】
排ガス減温装置の内部の上方と下方及び排ガスダクトの縦向き通路部に減温水噴霧ノズルを配置すると共に、排ガス減温装置内へ高温排ガスを上向流で流通させ、前記排ガス減温装置の上方部と排ガスダクト内に位置する減温水噴霧ノズルへ一定量の減温水を供給すると共に、排ガス減温装置の下方部に位置する減温水噴霧ノズルへ供給する減温水量を調整するようにした請求項4に記載の減温水の多段階噴霧式排ガス減温方法。
【請求項６】
排ガス減温装置の内部の上方と下方並びに排ガスダクトの縦向き通路内に減温水噴霧ノズルを配置すると共に、排ガス減温装置内へ高温排ガスを下向流で流通させ、前記排ガス減温装置の下方及び排ガスダクト内に位置する減温水噴霧ノズルへ一定量の減温水を供給すると共に、減温装置の上方に位置する減温水噴霧ノズルへ供給する減温水量を調整するようにした請求項4に記載の減温水の多段階噴霧式排ガス減温方法。
【請求項７】
減温水を、大気圧下での水の沸点よりも高い温度の加圧熱水、又は水と気体との混合体より成る流体とするようにした請求項１又は請求項４に記載の減温水の多段階噴霧式排ガス減温方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ごみ焼却炉、ごみ溶融炉、ごみ熱分解炉等を用いるごみ処理設備やボイラ設備等に於ける燃焼排ガスの減温方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ごみ焼却炉等から排出された高温燃焼排ガスは、排熱回収ボイラ等で熱を回収されたあと、減温装置内で噴霧水等により所定温度にまで減温され、バグフィルタ装置等で浄化したあと大気中へ放散されて行く。
【０００３】
而して、前記燃焼排ガスの減温は、通常図２に示すような、排ガス入口２０ａと排ガス出口２０ｂとを備えた縦円筒形冷却塔２０の上部中央に冷却水噴霧ノズル２１を設け、冷却水供給管２２を通して供給した減温水Ｗを高温排ガスＧ内へ噴霧することにより、水の顕熱と蒸発潜熱と水蒸気の顕熱によって高温排ガスＧを所定温度（例えば２００℃〜２５０℃）にまで冷却するようにしている。
尚、図２において２３はガス噴射口２３ａを有する中空体であり、冷却水供給管２２を囲繞する状態で設けられている。また、２４は複数のガス噴射口２４ａを有する中空体より成るスクレーパであり、冷却塔２０の内周面に沿って回動自在に配置されている（特開平６−２０１２９３号）。
【０００４】
上記図２の排ガス冷却等２０に於いては、冷却水供給管２２を覆う中空体２３からガスを噴出することにより、減温水Ｗがより微粒化されて冷却性能が向上すると共に、スクレーパ２４を回動させることにより冷却塔２０の内壁面に媒塵等が固着するのを防止でき、優れた実用的効用を奏するものである。
【０００５】
しかし、図２のような冷却塔２０の内部上方の一箇所から減温水Ｗを噴霧する構成の排ガス減温装置に於いては、減温水Ｗの供給圧を上昇したり、或いはガス噴出量を増加して噴霧水の粒径を微小化したとしても全体的な冷却能力の向上には限度があり、結果として噴霧水量（減温水量）の減少や冷却塔高さ（蒸発距離）の大幅な低減が図れないと云う難点がある。
【０００６】
一方、上記図２の冷却塔２０における排ガス冷却能力を高める方策として、塔内へ噴霧する減温水Ｗに予め炭酸水素ナトリウムを溶解させておき、この炭酸水素ナトリウムが温度上昇時に熱分解することによって発生する炭酸ガスを利用して、噴霧水の粒径をより微粒化させるようにした方法（特開２００２−１３８８０号）や、図３に示すように、水の沸点よりも高い温度の加圧熱水Ｗｔを減温水として高温排ガスＧ内噴霧し、霧化した水粒子の粒径を大幅に小粒径化させることによって冷却塔内での蒸発速度を高め、排ガス冷却能力の向上と排ガス冷却装置の小形化を可能にする方法（特開２０００−２７４６５４号）等が開発されている。尚、図３に於いて、２５は熱水製造装置、２６は加圧ポンプ、２７は流量制御弁、２７は温度制御器である。
【０００７】
しかし、前者の特開２００２−１３８８０号の減温方法では、薬剤費が増加するうえ薬剤を減温水内へ溶解するための工程が必要となり、排ガス減温装置のランニングコストが上昇すると云う難点がある。
また、後者の特開２０００−２７４６５４号の減温方法にあっても、熱水製造装置２５や熱水供給ポンプ２６が必要になり、設備費やランニングコストが高騰することになる。
【０００８】
更に、上記各従前の排ガス減温装置では、減温装置内の一箇所（例えば減温塔の上方中央部）から減温水を噴霧するようにしているため、減温装置内壁面へのダストの付着量が増加する傾向にあり、特に減温装置の出口における排ガス温度を１７０℃以下の低温度にするような場合には、ダスト付着量の増加を押えることが難しくなると云う問題がある。
【０００９】
【特許文献１】特開平６−２０１２９３号
【特許文献２】特開２００２−１３８８０号
【特許文献３】特開２０００−２７４６５４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、従前のこの種ごみ焼却炉等の燃焼排ガスの減温システムに於ける上述の如き問題、即ち減温装置の一層の小型化が困難なうえ、排ガス温度を１７０℃ぐらいの低温度にまで冷却するような場合には、減温装置内壁面へのダスト付着量が急増し、これを減少させることが出来ないと云う問題を解決せんとするものであり、減温水の噴霧箇所を適宜に分散させることにより、設備費の大幅な増加を招くことなしに減温水噴霧量の削減や減温装置の小型化、ダスト付着量の低減等を可能にしたごみ焼却炉等の高温燃焼排ガスの減温方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明者等は、減温水量の減少及び減温装置の小型化並びに媒塵付着量の削減を達成すべく、各種の従来型式の減温装置をを用いて多数の排ガス減温テストを繰り返した。そして、これらの試験結果とその解析から、本願発明者等は、従前の減温装置内部の一箇所から減温水を噴霧すると云う固定的な観念から離れ、減温装置内の複数個所から減温水を噴霧することにより、より少ない減温水量でもって排ガス温度を効率的に減温すると共に、減温装置内壁面への媒塵付着量を削減することを着想し、減温装置内に設ける噴霧ノズルの位置やその噴霧量等をパラメータにして各種の排ガス減温テストを繰り返した。
【００１２】
本願発明は、上述の如き過程を経て創作されたものであり、請求項１の発明は、排ガス減温装置内で高温排ガスに減温水を噴霧するようにした排ガスの減温方法に於いて、排ガス減温装置の内方に複数個の減温水噴霧ノズルを設け、その内の一部の噴霧ノズルに予め定めた一定量の減温水を供給すると共に、残部の噴霧ノズルへ供給する減温水量を調整することにより、排ガス出口に於ける排ガス温度を設定値に保持する構成としたことを発明の基本構成とするものである。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、排ガス減温装置の内部の上方と下方に減温水噴霧ノズルを配置すると共に、排ガス減温装置内へ高温排ガスを上向流で流通させ、前記上方部に位置する減温水噴霧ノズルへ一定量の減温水を供給すると共に、下方部に位置する減温水噴霧ノズルへ供給する減温水量を調整するようにしたものである。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、排ガス減温装置の内部の上方と下方に減温水噴霧ノズルを配置すると共に、排ガス減温装置内へ高温排ガスを下向流で流通させ、前記下方に位置する減温水噴霧ノズルへ一定量の減温水を供給すると共に、上方に位置する減温水噴霧ノズルへ供給する減温水量を調整するようにしたものである。
【００１５】
請求項４の発明は、排ガス減温装置及びこれに連接した排ガスダクト内で高温排ガスに減温水を噴霧するようにした排ガスの減温方法に於いて、排ガス減温装置及び排ガスダクトの内方に複数個の減温水噴霧ノズルを設け、その内の一部の噴霧ノズルに予め定めた一定量の減温水を供給すると共に、残部の噴霧ノズルへ供給する減温水量を調整することにより、排ガスダクトの排ガス出口に於ける排ガス温度を設定値に保持する構成としたことを発明の基本構成とするものである。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、排ガス減温装置の内部の上方と下方及び排ガスダクトの縦向き通路部に減温水噴霧ノズルを配置すると共に、排ガス減温装置内へ高温排ガスを上向流で流通させ、前記排ガス減温装置の上方部と排ガスダクト内に位置する減温水噴霧ノズルへ一定量の減温水を供給すると共に、排ガス減温装置の下方部に位置する減温水噴霧ノズルへ供給する減温水量を調整するようにしたものである。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項４の発明において、排ガス減温装置の内部の上方と下方並びに排ガスダクトの縦向き通路内に減温水噴霧ノズルを配置すると共に、排ガス減温装置内へ高温排ガスを下向流で流通させ、前記排ガス減温装置の下方及び排ガスダクト内に位置する減温水噴霧ノズルへ一定量の減温水を供給すると共に、減温装置の上方に位置する減温水噴霧ノズルへ供給する減温水量を調整するようにしたものである。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項１又は請求項４の発明において、減温水を、大気圧下での水の沸点よりも高い温度の加圧熱水、又は水と気体との混合体より成る流体とするようにしたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、高温排ガス内への減温水の噴霧箇所を複数個所に分散させているため、一箇所からの噴霧水量が少なくなり、結果として噴霧水と排ガスとの接触効率が向上して冷却能力が高まると共に、噴霧水粒の蒸発が容易となる。
これにより、従前の一箇所より減温水を噴霧する場合と対比して、必要とする総減温水量を減らせると共に減温装置の小型化、減温装置内壁面への媒塵付着量の低減等を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の実施対象である減温水の多段階噴霧式排ガス減温装置Ａの全体系統図である。
【００２１】
図１に於いて、Ａは多段階噴霧式排ガス減温装置、１は装置本体、１ａは高温排ガス入口、１ｂは排ガス出口、２は排ガスダクト、２ａは低温排ガス出口、３は第１段噴霧ノズル、４は第２段噴霧ノズル、５は第３段噴霧ノズル、Ｔ1 は高温排ガスの温度検出器、Ｔ2 は装置本体内部の排ガス温度検出器、Ｔ3 は装置本体の排ガス出口の排ガス温度検出器、Ｔ4 はダクト出口の排ガス温度検出器、６は温度制御器、７は減温水量制御器、８は加圧ポンプ、９ａ・９ｂ・９ｃは流量制御弁、１０は減温水タンクである。
【００２２】
前記排ガス減温装置Ａの本体１は従前の減温装置本体と略同一のものであり、縦形円筒状に形成され、その上方側部には排ガス出口１ｂが、また下方側部には排ガス入口１ａが夫々形成されている。尚、排ガス出口１ｂには排ガスダクト２が接続されており、その下流側は排ガス処理装置（図示省略）へ連結されている。
【００２３】
装置本体１の内部の下方位置と上方位置には第１段噴霧ノズル３と第２段噴霧ノズル４とが設けられており、高温排ガスＧは所謂上向流となって下方から上方へ向って流れ、これと同方向に減温水Ｗが噴霧される。
尚、前記第１段噴霧ノズル３は高温排ガス入口１ａとほぼ同じ高さ位置に配設されている。また、前記第３噴霧ノズルは排ガスダクト２内の縦向き流路部分に、排ガス流と同方向に噴霧水を噴出する姿勢で配設されている。
【００２４】
前記図１の実施形態では、合計３個の噴霧ノズル３、４、５を設けているが、ダクト２内のノズル５を取り除いて装置本体１内のみに３個の噴霧ノズルを設けてもよいし、或いは装置本体１及びダクト２内のノズル数を適宜に増減してもよいことは勿論である。
【００２５】
前記噴霧ノズル３、４、５に使用する噴霧ノズルの構造は、２流体方式のものを含めて如何なる構造のものであってもよく、可能な限り噴霧水の粒径を小さく出来るものが望ましい。
【００２６】
前記排ガス温度検出器Ｔ1 、Ｔ2 、Ｔ3 、Ｔ4 は、排ガス入口１ａの高温排ガス温度と、装置本体１の内部の両噴霧ノズル３、４間の排ガス温度と、装置本体１の排ガス出口１ｂの排ガス温度と、ダクト出口２ａの排ガス温度を夫々検出するものであり、温度制御器６及び減温水量制御器７を介して、各噴霧ノズル３、４、５へ供給する減温水量を自動調整する。
【００２７】
前記減温水Ｗは減温水タンク１０に貯留されており、本実施形態においては加圧ポンプ８により適宜圧に加圧した常温の減温水Ｗを各噴霧ノズル３、４、５へ供給している。
尚、減温水Ｗには常温水のみならず、所謂大気圧下での水の沸点よりも高い温度の加圧熱水を全噴霧ノズル３、４、５或いは一部の噴霧ノズル（例えば第２段噴霧ノズル４と第３段噴霧ノズル５）へ供給するようにしてもよい。
【００２８】
また、加圧熱水としてボイラ設備からの所謂ブロー水を利用してもよく、熱水噴霧の場合には、沸騰による微粒子化現象により、蒸発時間が常温水噴霧の場合よりも短縮するため、噴霧スペース（即ち装置本体１の高さ寸法）をより一層小さくすることが出来る。
【００２９】
更に、減温水Ｗを所謂二流体方式の減温水とし、水と空気等の混合流体を減温水Ｗとして用いることも可能である。
【００３０】
加えて図１の実施形態では高温排ガスＧを上向流としているが、高温排ガスＧを下向流としてもよいことは勿論のことである。尚，この場合には、排ガスダクトは装置本体の下方に設けた排ガス出口へ接続されることになる。
【００３１】
次に、本発明による高温排ガスＧの減温方法について説明する。
図１を参照して、先ず、排ガスダクト２内に第３段噴霧ノズル５を設置していない場合或いは第３段噴霧ノズル５を設置していてもそれを作動させない場合について説明する。
先ず、本体１の排ガス出口１ｂの排ガス温度Ｔ3ｓを設定する。次に、本体１の排ガス入口１ａより流入する高温排ガスＧの総流量と前記排ガス出口１ｂの排ガスの設定温度Ｔ3ｓ等とから、予め熱量計算により定た一定流量の減温水Ｗ2 を上方に位置する第２段噴霧水ノズル４へ定量供給し、高温排ガスＧ内へ噴霧する。
【００３２】
また、当該減温水Ｗ2 の噴霧と平行して、装置本体１の下方に位置する第１段噴霧ノズル３から噴霧する減温水Ｗ1 の流量を、排ガス温度検出器Ｔ3 の検出値に基づき温度制御器６を介して流量制御弁９ａの開度調整をすることにより制御し、前記排ガス出口１ｂの排ガス温度を設定温度Ｔ3ｓに保持する。
【００３３】
一例として、排ガス減温装置本体１内へ流入する高温排ガスＧの温度が２４０℃、流量５０，０００Ｎｍ3 ／ｍｉｎ、本体出口１ｂの排ガス温度設定値１６０℃、減温水Ｗの温度２０℃、加圧力５．０ｋｇ／ｃｍ2 のとき、第２段噴霧ノズル４への減温水供給量は４９０Ｌ／ｍｉｎの流量に設定され、且つその時の第１段噴霧ノズル３からの噴霧水量は約１４５０Ｌ／ｍｉｎを基準に、流量制御を行う。
【００３４】
尚、排ガスＧの流れが下向流の場合には、装置本体１の下方に位置する噴霧ノズルへ一定量の減温水を供給すると共に、装置本体１の上方に位置する噴霧ノズルへの減温水供給量を温度制御器６等を介して調整することになる。
また、装置本体１内に２個以上の噴霧ノズルを設けた場合には、それ等を適宜にグループ分けして、一方に一定量の減温水を供給すると共に、他方に流量制御をしつつ減温水を供給する。
更に、本実施形態では、上方に位置する第２段噴霧ノズル４へ一定量の減温水Ｗ2 供給すると共に、下方に位置する第１段噴霧ノズル３へ供給する減温水量Ｗ1 流量制御を行うようにしているが、これとは逆に、第１段噴霧ノズル３へ定流量の減温水Ｗ1 供給すると共に第２段噴霧ノズル４側の減温水量Ｗ2 流量を調整制御するようにしてもよい。
【００３５】
次に、排ガスダクト２内へも減温水Ｗ3 噴霧する場合について説明する。
この場合には、先ずダクト２の排ガス出口２ａにおける排ガス温度Ｔ4ｓを設定する（例えば１６０℃〜２００℃）。
次に、前記排ガス温度Ｔ4ｓと高温排ガスＧの温度及び流入量等から予め算定された流量の減温水Ｗ2 び減温水Ｗ3 を第２段噴霧ノズル４及び第３段噴霧ノズル５へ定量供給し、噴霧放射する。
【００３６】
また、前記減温水Ｗ2 及び減温水Ｗ3 の供給と平行して第１段噴霧ノズル３から噴霧する減温水Ｗ1 の流量を、前述と同様に流量制御弁９ａの開度調整によって制御し、前記ダクト排ガス出口２ａの排ガス温度を設定温度Ｔ4ｓに保持するようにする。
【００３７】
一例として、高温排ガスＧの温度２４０℃、流入流量５０，０００Ｎｍ3 ／ｍｉｎ、本体出口１ｂの排ガス温度設定値１７０℃、ダクト出口２ｂの排ガス温度設定値１６０℃、減温水Ｗの温度２０℃、加圧力５．０ｋｇ／ｃｍ2 のとき、第２段噴霧ノズル４への減温水供給量７３０Ｌ／ｍｉｎ、第３段噴霧ノズル５への減温水供給量２３０Ｌ／ｍｉｎに設定され、且つその時の第１段噴霧ノズル３からの噴霧水量は約９００Ｌ／ｍｉｎを基準に、流量制御を行う。
【００３８】
前記排ガスダクト２内へ減温水を同時に噴霧する場合に於いても、装置本体１の上方部に位置する第２段噴霧ノズル４へ供給する減温水量Ｗ2 を流量制御し、下方に位置する第１段噴霧ノズル３へ定量の減温水Ｗ1 を供給するようにしてもよい。
また、排気ダクト２内に複数の噴霧ノズルを配設し、排気ダクト２内のみで高温排ガスを所定の温度にまで減温させること、即ち、排気ダクト２そのものを減温装置Ａの本体１として活用して、高温排ガスの減温を行うことも勿論可能である。
【実施例１】
【００３９】
同一外形寸法の減温装置Ａを用い、高温排ガスＧの流入量や温度、減温水Ｗの温度及び加圧力等を同一にして、第１段噴霧ノズル３のみから減温水Ｗを噴霧した場合と、本発明の２段階方式により減温水Ｗ1 、Ｗ2 を噴霧するようにした場合とを対比した。
【００４０】
その結果、噴霧減温水量を同一にしたときには、本発明に於いては排ガス出口１ｂに於ける排ガス温度を前者の場合に比較して約１０℃低くすることができた。
【００４１】
また、排ガス出口１ｂに於ける排ガス温度を同一にすると、縦噴霧水量が１段階噴霧の場合に比較して約２０％少なくなった。
【００４２】
更に、減温装置本体の内壁面に付着する媒塵量についても対比を行ったが、一箇所から大量の減温水を集中的に噴霧する場合に対して同一条件下に於いて、付着媒塵量が約７０％減少することが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明はごみ焼却炉やごみ溶融炉、ごみガス化処理炉等を用いたごみ処理設備やボイラ設備等から排出される燃焼排ガスの冷却に主として適用されるものであり、所謂冷却塔等の排ガス冷却装置のみならず、排ガスダクト内等に於ける排ガス冷却にも適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明を適用した多段階噴霧式排ガス減温装置の全体系統図である。
【図２】従前の排ガス減温装置の一例を示す縦断面概要図である。
【図３】従前の他の排ガス減温装置の一例を示す系統図である。
【符号の説明】
【００４５】
Ａは多段階噴霧式排ガス減温装置
Ｇは高温排ガス
ＧOは低温排ガス
１は排ガス減温装置の本体
１ａは高温排ガス入口
１ｂは排ガス出口
２は排ガスダクト
２ａは低温排ガスの出口
３は第１段噴霧ノズル
４は第２段噴霧ノズル
５は第３段噴霧ノズル
Ｔ1は高温排ガスの温度検出器
Ｔ2は本体内部の排ガス温度検出器
Ｔ3は本体排ガス出口の排ガス温度検出器
Ｔ4はダクト出口の排ガス温度検出器
Ｔ3S、・Ｔ4Sは排ガス温度の設定値
６は温度制御器
７は減温水量制御器
８は加圧ポンプ
９ａ・９ｂ・９ｃは流量制御弁
１０は減温水タンク
【図１】
2006002966.tif 000003
【図２】
2006002966.tif 000004
【図３】
2006002966.tif 000005