(57)【要約】【課題】  下流側へ排出するガス量の低減化を図る。【解決手段】  排ガス処理設備１は、ガス冷却装置２と、集塵装置３とを上流側から順に備え、更に、ガス循環装置６を備える。ガス冷却装置２は、水噴霧ノズル４と、パージノズル５を備える。ガス循環装置６は、集塵装置３の下流側から処理ガスＧ１の一部をガス回収ライン１９へ回収し、回収した処理ガスＧ１を熱交換器２１で冷却した後、パージガスＧ２としてパージノズル５へ供給する機能を備える。ガス冷却装置２でパージノズル５から噴射するパージガスＧ２として、処理ガスＧ１を循環させて利用するので、下流側へ送られる処理ガスＧ１の量は、ガス冷却装置２へ流入する燃焼ガスＧに対応した量となる。【選択図】図１
2019113267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス冷却装置と、
集塵装置と、
ガス循環装置と、を備え、
前記ガス冷却装置は、
水噴霧ノズルと、
前記水噴霧ノズルの外周に配置されたパージノズルと、を備え、
前記ガス循環装置は、
前記集塵装置にて集塵処理されたガスの一部を回収する機能と、
前記回収されたガスを冷却処理する機能と、
前記冷却処理されたガスをパージガスとして前記パージノズルへ供給する機能と、を備えること
を特徴とする排ガス処理設備。
【請求項２】
前記ガス循環装置は、
前記回収されたガスを１００度未満に冷却処理する熱交換器を備えた
請求項１記載の排ガス処理設備。
【請求項３】
前記水噴霧ノズルに供給される水のタンクを備え、
前記熱交換器からドレンを排出するドレンラインを、前記タンクに接続した
請求項２記載の排ガス処理設備。
【請求項４】
前記熱交換器は、前記回収されたガスと冷却媒体との熱交換を行うものであり、
前記熱交換器には、熱交換後の昇温した冷却媒体を熱需要部へ送る送出ラインを接続した
請求項２または３記載の排ガス処理設備。
【請求項５】
前記ガス冷却装置は、
撹拌ノズルを備え、
前記ガス循環装置は、
前記冷却処理されたガスを、パージガスとして前記パージノズルへ供給すると共に、撹拌用ガスとして前記撹拌ノズルへ供給する機能を備えた
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の排ガス処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼装置で生じた燃焼ガスを冷却するガス冷却装置と、集塵装置とを備えた排ガス処理設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
焼却炉などの燃焼装置の下流側には、ガス冷却装置と、バグフィルタのような集塵装置とを備えた排ガス処理設備を備えて、燃焼装置で生じた燃焼ガスは、この排ガス処理設備で処理された後、煙突へ送られている。
【０００３】
集塵装置は、燃焼装置から排出される燃焼ガス中に含まれる煤塵などの固形物の集塵処理を行う装置である。
【０００４】
集塵装置は、濾材やその他の構成部材の耐熱温度の制限から、集塵装置で受け入れ可能な燃焼ガスの上限温度が定められている。たとえば、集塵装置の一つであるバグフィルタでは、受け入れ可能な燃焼ガスの上限温度は、１５０度から２００度程度に定められている。
【０００５】
一方、燃焼装置から排出される燃焼ガスの温度は、約９００度となっている。また、燃焼装置と排ガス処理設備との間に排熱回収用のボイラが設けられている場合であっても、このボイラから排出される燃焼ガスの温度は、約３００度となっている。
【０００６】
そのため、排ガス処理設備は、集塵装置の上流側に、燃焼ガスの温度を、集塵装置で受け入れ可能な温度まで冷却する装置として、ガス冷却装置を備えている。なお、ガス冷却装置は、ガス冷却塔、調温塔、ガス冷却室などとも称される。
【０００７】
ガス冷却装置は、耐火材製の容器と、容器の頂部に設けられた燃焼ガスの入口と、容器の下部に設けられた燃焼ガスの出口と、前記入口から容器内へ流入する燃焼ガスに向けて水を噴霧する水噴霧ノズルと、水噴霧ノズルの外周に同心状に配置されたパージノズル（パージ管）とを備えた構成とされている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００８】
ガス冷却装置では、前記入口から容器内へ流入する燃焼ガスに対して水噴霧ノズルから水を噴霧することにより、この噴霧された水の蒸発潜熱などによって燃焼ガスから熱を奪い、所定の温度まで冷却された燃焼ガスが、前記出口から排出されて集塵装置へ導かれる。
【０００９】
更に、ガス冷却装置では、パージノズルから、水噴射ノズルの先端部の外周に向けてパージ用の空気を噴射することで、水噴霧ノズルに対するダストの付着、成長を防止するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−１３２９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、ガス冷却装置では、水噴霧ノズルから水を噴霧するときには、パージノズルからパージ用の空気を吹く必要がある。パージ管からの空気の吹き出し量は、水噴霧ノズル１本あたり、毎時１００立方メートルになることもある。
【００１２】
そのため、従来の排ガス処理設備では、集塵装置の下流側へ送られる処理ガスは、ガス冷却装置に流入する燃焼ガスに、ガス冷却装置でパージノズルから吹き込まれたパージ用の空気が足されたものとなっている。よって、従来の排ガス処理設備は、下流側へ送られる処理ガスの量が、燃焼装置から排出された燃焼ガスの量に比して増加しており、燃焼装置の規模によっては、増加率が１０％から１５％に達する場合もある。
【００１３】
したがって、従来は、排ガス処理設備の下流側に備える機器は、パージ用の空気による増量が行われた処理ガスの量に対応することが必要とされるため、機器の大型化やランニングコストの増加を招いているというのが実情である。
【００１４】
そこで、本発明は、ガス冷却装置と集塵装置とを備えた排ガス処理設備であって、下流側へ排出する処理ガスの量の低減化を図ることができる排ガス処理設備を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、前記課題を解決するために、ガス冷却装置と、集塵装置と、ガス循環装置と、を備え、前記ガス冷却装置は、水噴霧ノズルと、前記水噴霧ノズルの外周に配置されたパージノズルと、を備え、前記ガス循環装置は、前記集塵装置にて集塵処理されたガスの一部を回収する機能と、前記回収されたガスを冷却処理する機能と、前記冷却処理されたガスをパージガスとして前記パージノズルへ供給する機能と、を備える排ガス処理設備とする。
【００１６】
前記ガス循環装置は、前記回収されたガスを１００度未満に冷却処理する熱交換器を備えた構成としてもよい。
【００１７】
前記水噴霧ノズルに供給される水のタンクを備え、前記熱交換器からドレンを排出するドレンラインを、前記タンクに接続した構成としてもよい。
【００１８】
前記熱交換器は、前記回収されたガスと冷却媒体との熱交換を行うものであり、前記熱交換器には、熱交換後の昇温した冷却媒体を熱需要部へ送る送出ラインを接続した構成としてもよい。
【００１９】
前記ガス冷却装置は、撹拌ノズルを備え、前記ガス循環装置は、前記冷却処理されたガスを、パージガスとして前記パージノズルへ供給すると共に、撹拌用ガスとして前記撹拌ノズルへ供給する機能を備えた構成としてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の排ガス処理設備によれば、下流側へ排出する処理ガスの量の低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】排ガス処理設備の第１実施形態を示す概略図である。
【図２】排ガス処理設備の第２実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の排ガス処理設備について、図面を参照して説明する。
【００２３】
［第１実施形態］
図１は、排ガス処理設備の第１実施形態を示す概略図である。
【００２４】
本実施形態の排ガス処理設備は、図１に符号１で示すもので、ガス冷却装置２と、バグフィルタのような集塵装置３とを上流側から順に備えた構成とされている。ガス冷却装置２は、水噴霧ノズル４と、水噴霧ノズル４の外周に配置されたパージノズル５とを備えた構成とされている。更に、本実施形態の排ガス処理設備１は、ガス循環装置６を備え、且つガス循環装置６が、集塵装置３で燃焼ガスＧを集塵処理することで清浄化されたガス（以下、処理ガスＧ１という）の一部を回収する機能と、回収した処理ガスＧ１を冷却処理する機能と、処理ガスＧ１が冷却処理された後のガスをパージガスＧ２としてガス冷却装置２のパージノズル５へ供給する機能とを備える構成とされている。
【００２５】
ガス冷却装置２は、耐火材製の容器７と、容器７の頂部に設けられた燃焼ガスＧの入口８と、容器７の下部に設けられた燃焼ガスＧの出口９とを備えている。更に、ガス冷却装置２は、容器７の上部における側壁の複数個所に、水噴霧ノズル４を、入口８の下方位置に向く姿勢で備えている。各水噴霧ノズル４の外周には、対応する水噴霧ノズル４と同心状に配置されたパージノズル５が設けられている。
【００２６】
ガス冷却装置２は、図示しないが、容器７の底部に、容器７内で落下して容器７の底部に溜まるダストを集めて容器７の外部へ取り出して回収するダスト回収装置を備えている。
【００２７】
容器７の入口８には、図示しないダクトの下流側端部が接続されている。このダクトの上流側端部は、燃焼装置、または、燃焼装置の下流側に設けられた排熱回収用のボイラに接続されている。これにより、ガス冷却装置２では、燃焼装置または排熱回収用のボイラからダクトを経て導かれる燃焼ガスＧが、入口８から容器７内へ下向きに流入する。
【００２８】
各水噴霧ノズル４には、水１０のタンク１１が、ポンプ１３を備えた水供給ライン１２を介して接続されている。なお、図１は、各水噴霧ノズル４が、高圧水を噴霧する一流体式噴霧ノズルとされた構成の例を示しているが、各水噴霧ノズル４は、図示しない圧縮空気の供給源が、空気供給ラインを介して接続された二流体式噴霧ノズルであってもよい。
【００２９】
これにより、各水噴霧ノズル４には、ポンプ１３の運転によりタンク１１から水供給ライン１２を経て水１０が供給されると共に、圧縮空気の供給源から空気供給ラインを経て圧縮空気が供給される。これにより、各水噴霧ノズル４は、圧縮空気の噴射と共に、水１０を容器７内へ噴霧する機能を備えている。
【００３０】
したがって、容器７内では、入口８から流入する燃焼ガスＧの流れに向けて、各水噴霧ノズル４から水１０の噴霧が行われるため、燃焼ガスＧは、容器７の下部に向けて移動する間に、噴霧された水１０の蒸発潜熱により熱が奪われることで冷却される。
【００３１】
よって、ガス冷却装置２では、容器７内で冷却処理された燃焼ガスＧが、出口９より排出される。なお、ガス冷却装置２は、出口９から排出される燃焼ガスＧの温度が、集塵装置３に供給する燃焼ガスＧに所望される１５０度から２００度程度の温度になるように、入口８からの燃焼ガスＧの流入量に応じて、水噴霧ノズル４からの水１０の噴霧量などが適宜調整される。
【００３２】
ガス冷却装置２の出口９は、接続管１４を介して集塵装置３のガス入口１５に接続されている。
【００３３】
集塵装置３は、ガス入口１５から流入する燃焼ガスＧを処理対象として濾材などによる集塵処理を行い、集塵処理された後の処理ガスＧ１をガス出口１６から排出する機能を備えている。
【００３４】
集塵装置３のガス出口１６には、誘引送風機１８を備えた排気ダクト１７の上流側端部が接続されている。排気ダクト１７の下流側は、煙突などの図示しない下流側の機器に接続されている。
【００３５】
なお、図示しないが、集塵装置３は、集塵処理によって燃焼ガスＧから分離されたダストを外部へ回収するための回収装置を備えている。
【００３６】
ガス循環装置６は、排気ダクト１７に上流側端部となる一端部が接続されたガス回収ライン１９と、ガス回収ライン１９に設けられた送風機２０と、ガス回収ライン１９の下流側端部となる他端部にガス入口２２が接続された熱交換器２１と、熱交換器２１のガス出口２３に上流側端部となる一端部が接続され、且つ下流側端部となる他端部がガス冷却装置２の各パージノズル５に接続されたパージガスライン２４と、を備えた構成とされている。
【００３７】
ガス循環装置６では、送風機２０を運転することにより、排気ダクト１７を流通する処理ガスＧ１の一部をガス回収ライン１９に回収することができる。このガス回収ライン１９に回収された処理ガスＧ１は、熱交換器２１のガス入口２２へ供給される。
【００３８】
熱交換器２１は、ガス入口２２からガス出口２３に至るガス流路２５と、冷却媒体２７の流路となる伝熱部２６とを備えた構成とされている。
【００３９】
伝熱部２６の入口２８には、供給ライン３０を介して図示しない冷却媒体２７の供給部が接続されている。伝熱部２６の出口２９には、昇温した冷却媒体２７ａを図示しない熱需要部へ送る送出ライン３１が接続されている。
【００４０】
これにより、熱交換器２１では、ガス流路２５を流通する処理ガスＧ１を、伝熱部２６を流通する冷却媒体２７と熱交換させることにより、処理ガスＧ１の温度を冷却することができる。
【００４１】
この際、熱交換器２１では、たとえば、ガス出口２３やパージガスライン２４に備えた温度センサによって検出されるガス温度が１００度未満となるように、伝熱部２６の入口２８へ供給される冷却媒体２７の量が適宜調整される。
【００４２】
したがって、熱交換器２１は、処理ガスＧ１が１００度未満の温度に冷却されたガスであるパージガスＧ２を、ガス出口２３からパージガスライン２４へ送り出すことができる。これにより、パージガスＧ２は、パージガスライン２４を通して、ガス冷却装置２の各パージノズル５に供給される。
【００４３】
したがって、ガス循環装置６では、各パージノズル５から噴射することが求められるパージガスＧ２の必要量が得られるように、図示しない制御器で送風機２０の運転を制御して、排気ダクト１７からガス回収ライン１９へ取り込む処理ガスＧ１の量が調整される。
【００４４】
更に、ガス循環装置６では、熱交換器２１に導かれた処理ガスＧ１が保有している熱で、冷却媒体２７を昇温させることができ、この昇温した冷却媒体２７が保有している熱を、熱需要部へ供給することができる。よって、本実施形態の排ガス処理設備１は、処理ガスＧ１が保有している熱を、冷却媒体２７を介し熱需要部へ供給して、有効利用を図ることができる。
【００４５】
冷却媒体２７としては、水を用いることが好ましい。これは、水は調達や取り扱いが容易であること、および、熱交換器２１で昇温した冷却媒体２７が温水となるので、熱需要先で暖房や給湯などに容易に利用することができるためである。しかし、冷却媒体２７は、水に限定されるものでないことは勿論である。
【００４６】
熱交換器２１における伝熱部２６は、伝熱管形式、フィンチューブ形式、プレート形式など、従来の気液熱交換器で用いられている任意の形式のものを採用してよいことは勿論である。また、図１は、熱交換器２１が、処理ガスＧ１の流れ方向と冷却媒体２７の流れ方向とが同一方向となる並流式熱交換器とされた構成の例を示しているが、熱交換器２１は、向流式熱交換器であってもよいことは勿論である。
【００４７】
ところで、ガス冷却装置２では、燃焼ガスＧを噴霧した水１０の蒸発潜熱を用いて冷却している。そのため、ガス冷却装置２から集塵装置３へ送られる燃焼ガスＧ、および、集塵装置３から排気ダクト１７へ排出される処理ガスＧ１は、水蒸気の状態で多くの水分を含んでいる。
【００４８】
よって、ガス循環装置６における熱交換器２１では、前記したように、排気ダクト１７から回収した処理ガスＧ１を１００度未満に冷却すると、処理ガスＧ１に含まれていた水分が凝縮してドレン３２が生じる。この熱交換器２１で生じたドレン３２は、熱交換器２１の底部に溜まり、ガス出口２３より排出されるパージガスＧ２とは分離される。
【００４９】
したがって、ガス循環装置６は、熱交換器２１からパージガスライン２４を経て各パージノズル５へ送られるパージガスＧ２を、処理ガスＧ１に比して、水蒸気として含まれる水分量が低減したガス、すなわち、処理ガスＧ１よりも乾燥したガスとすることができる。
【００５０】
また、本実施形態の排ガス処理設備１は、熱交換器２１からドレン３２を排出するドレンライン３３を、タンク１１に接続した構成とすることが好ましい。この構成によれば、熱交換器２１で生じるドレン３２を、ガス冷却装置２の水噴霧ノズル４から噴霧する水１０として循環利用することができる。また、この構成では、タンク１１へ外部から供給する水１０の量の低減化を図ることができるため、たとえば、タンク１１へ供給する水１０として、工業用水を購入して使用している場合は、そのコストの低減化を図る効果が期待できる。
【００５１】
以上の構成としてある本実施形態の排ガス処理設備１は、使用時には、誘引送風機１８の運転を行うと共に、ガス循環装置６における送風機２０を運転して、ガス冷却装置２の各パージノズル５からのパージガスＧ２の噴射を行う。更に、本実施形態の排ガス処理設備１は、ポンプ１３を運転して、ガス冷却装置２の各水噴霧ノズル４からの水１０の噴霧を行う。
【００５２】
この状態で、本実施形態の排ガス処理設備１は、図示しない燃焼装置または排熱回収用のボイラから導かれる燃焼ガスＧを、ガス冷却装置２にて、水噴霧ノズル４からの水１０の噴霧により冷却することができる。更に、本実施形態の排ガス処理設備１は、冷却された燃焼ガスＧを、集塵装置３で集塵処理した後、処理ガスＧ１として排気ダクト１７を通して、図示しない煙突などの下流側の機器へ送ることができる。
【００５３】
更に、本実施形態の排ガス処理設備１は、ガス循環装置６を備えた構成として、ガス冷却装置２のパージノズル５から噴射するパージガスＧ２として、排気ダクト１７より回収した処理ガスＧ１を熱交換器２１で冷却処理してなるガスを用いることができる。
【００５４】
したがって、本実施形態の排ガス処理設備１は、ガス冷却装置２で使用するパージガスＧ２は、処理ガスＧ１の一部を循環させることで得ることができるため、本実施形態の排ガス処理設備１から、下流側へ送られる処理ガスＧ１の量は、燃焼装置または排熱回収用のボイラからガス冷却装置２へ受け入れた燃焼ガスＧに対応した量とすることができる。よって、本実施形態の排ガス処理設備１は、従来の排ガス処理設備に比して、下流側へ排出する処理ガスＧ１の量の低減化を図ることができる。
【００５５】
また、仮に、水分を多く含む処理ガスＧ１を単にそのままガス冷却装置２のパージノズル５へ循環供給した場合は、ガス冷却装置２内には、パージノズル５から水分を多く含んだガスが噴射される。したがって、ガス冷却装置２内では、水噴霧ノズル４から噴霧される水１０が気化（蒸発）する効率が低下する。
【００５６】
これに対し、本実施形態の排ガス処理設備１は、ガス循環装置６に備えた熱交換器２１で処理ガスＧ１を冷却処理し、この冷却処理によってドレン３２が分離された後のパージガスＧ２、すなわち、より乾燥した状態のパージガスＧ２を、ガス冷却装置２のパージノズルから噴射することができる。このため、ガス冷却装置２内では、水噴霧ノズル４から噴霧される水１０が気化する効率の向上化を図ることができる。
【００５７】
更に、ガス循環装置６では、熱交換器２１で処理ガスＧ１を１００度未満に冷却処理してパージガスＧ２としているため、各パージノズル５へ供給されるパージガスＧ２は、熱交換器２１における冷却処理によって凝縮する成分が除去される。したがって、本実施形態の排ガス処理設備１は、処理ガスＧ１よりも清浄化されたパージガスＧ２をガス冷却装置２のパージノズル５へ供給することができる。
【００５８】
［第２実施形態］
図２は、排ガス処理設備の第２実施形態を示す概略図である。
【００５９】
なお、図２において、第１実施形態と同一のものには同一符号を付して、その説明を省略する。
【００６０】
本実施形態の排ガス処理設備１は、図２に示すように、第１実施形態と同様の構成において、ガス冷却装置２が、撹拌用ガスＧ３を噴射する撹拌ノズル３４を更に備える構成としたものである。
【００６１】
すなわち、本実施形態におけるガス冷却装置２は、容器７における各水噴霧ノズル４の設置個所よりも下方となる位置の周方向の複数個所に、撹拌ノズル３４を設けた構成とされている。
【００６２】
各撹拌ノズル３４は、平面視で、それぞれの撹拌ノズル３４の設置位置を基準として、撹拌ノズル３４の設置位置と容器７の軸心位置とを結ぶ直線に対して右方向に設定された角度で傾斜した姿勢とされていることが好ましい。あるいは、各撹拌ノズル３４は、平面視で、それぞれの撹拌ノズル３４の設置位置を基準として、撹拌ノズル３４の設置位置と容器７の軸心位置とを結ぶ直線に対して左方向に設定された角度で傾斜した姿勢とされていてもよい。これらの構成によれば、ガス冷却装置２では、各撹拌ノズル３４から噴射される撹拌用ガスＧ３により、容器７内で旋回流を形成することができる。なお、図２では、ガス冷却装置２における各撹拌ノズル３４の設置部分の構成は簡略化して示してある。
【００６３】
更に、本実施形態では、ガス循環装置６は、パージガスライン２４から分岐させた撹拌ガスライン３５を備え、この撹拌ガスライン３５が、各撹拌ノズル３４に接続されている。したがって、ガス冷却装置２にて各撹拌ノズル３４から噴射される撹拌用ガスＧ３は、パージガスＧ２と同じガスである。
【００６４】
以上の構成としてある本実施形態の排ガス処理設備１は、第１実施形態と同様に使用して同様の効果を得ることができる。
【００６５】
更に、本実施形態におけるガス冷却装置２は、各撹拌ノズル３４から噴射する撹拌用ガスＧ３により、燃焼ガスＧと水噴霧ノズル４から噴霧された水１０との混合を促進することができて、燃焼ガスＧ中に含まれているダストが湿ることを、より抑制することができる。
【００６６】
本実施形態の排ガス処理設備１は、ガス冷却装置２にて、各撹拌ノズル３４から撹拌用ガスＧ３を噴射する構成を採用しても、撹拌用ガスＧ３は、処理ガスＧ１の一部を循環させることで得ることができるため、本実施形態の排ガス処理設備１から、下流側へ送られる処理ガスＧ１の量は、燃焼装置または排熱回収用のボイラからガス冷却装置２へ受け入れた燃焼ガスＧに対応した量とすることができる。よって、本実施形態の排ガス処理設備１は、ガス冷却装置に撹拌ノズルを備える形式の従来の排ガス処理設備に比して、下流側へ排出する処理ガスＧ１の量の低減化を図ることができる。
【００６７】
なお、本発明は、前記各実施形態にのみ限定されるものではない。
【００６８】
図１、図２に示したガス冷却装置２と、集塵装置３と、ガス循環装置６の各構成機器の形状や配置やサイズは、図示するための便宜上のものであって、実際の形状や配置やサイズを反映したものではない。
【００６９】
本開示の排ガス処理設備１は、ガス冷却装置２のすぐ上流側に、燃焼装置と排熱回収ボイラ以外の設備が設けられていてもよい。
【００７０】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００７１】
２  ガス冷却装置
３  集塵装置
４  水噴霧ノズル
５  パージノズル
６  ガス循環装置
１０  水
１１  タンク
２１  熱交換器
２７  冷却媒体
２７ａ昇温した冷却媒体
３１  送出ライン
３２  ドレン
３３  ドレンライン
３４  撹拌ノズル
Ｇ１  処理ガス（ガス）
Ｇ２  パージガス
Ｇ３  撹拌用ガス
【図１】
2019113267.tif 000003
【図２】
2019113267.tif 000004