(57)【要約】【解決課題】  熱回収効率に優れた潜熱回収凝縮槽を提供する。【解決手段】  凝縮タンク１２の底部にガスが吹き出す孔を有する分散板１３を備えた潜熱回収凝縮槽１０１であって、分散板１３の下部に設けられた風箱１４と、風箱を仕切って複数の区画１６を形成する隔壁１５と、区画１６内にガスを注入するために区画ごとに設けられたガス注入手段１７と、ガス注入管１７から分散板１３へ直接的にガスが流れるのを遮る壁１８とを備え、複数の区画同士が、等圧化手段１９により連通している潜熱回収凝縮槽である。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝縮タンクの底部に水蒸気を含むガスが吹き出す孔を有する分散手段を備えた潜熱回収凝縮槽であって、
前記分散手段の下部に設けられた風箱と、
前記風箱を仕切って複数の区画を形成する区画化手段と、
前記区画内にガスを注入するために区画ごとに設けられたガス注入手段と、
前記ガス注入手段から前記分散手段へ直接的にガスが流れるのを遮る障害物とを備え、前記複数の区画同士が、等圧化手段により連通している潜熱回収凝縮槽。
【請求項２】
前記等圧化手段が、前記区画化手段に設けられた孔であることを特徴とする請求項１に記載の潜熱回収凝縮槽。
【請求項３】
前記等圧化手段が、前記区画化手段下部を開けることによって生じる空隙であることを特徴とする請求項１に記載の潜熱回収凝縮槽。
【請求項４】
前記障害物が、邪魔板であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の潜熱回収凝縮槽。
【請求項５】
前記凝縮タンク内の水がオーバーフローして供給される一時貯水部と、前記一時貯水部の水面部分の水を吸引するオーバーフロー排出管とをさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の潜熱回収凝縮槽。
【請求項６】
更に、前記オーバーフロー排出管が、二重バルブを備えたことを特徴とする請求項５に記載の潜熱回収凝縮槽。
【請求項７】
凝縮水との接触面が、コーティング層を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の潜熱回収凝縮槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潜熱回収凝縮槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ごみ、下水汚泥、産業用廃棄物、バイオマス等の有機系廃棄物からエネルギーを回収するために、廃棄物を加熱し熱分解ガスを生成し、生成されたガスをもとにエネルギーを生成する廃棄物ガス化システムが、環境保全および省資源の観点から注目されている。
【０００３】
廃棄物ガス化システムのなかでも特に、高含水率有機物のガス化システムにおいてはまず、高含水率有機物の乾燥を行う必要がある。この乾燥熱源として、熱分解ガスに５０〜６０％含まれる水蒸気を凝縮させる際発生する潜熱を利用することが考えられ、潜熱回収手段を設けたガス化システムが開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００４】
潜熱回収手段は、熱分解ガスに含まれる水蒸気を凝縮させ、凝縮水として循環水に取込み該循環水を蒸気発生器に送り込む潜熱回収ボイラ凝縮槽を含んでいる。
潜熱回収ボイラ凝縮槽においては、水蒸気を含む熱分解ガスが、凝縮タンクの底部に設けられた分散板の孔から気泡として継続的に吹き出している。この際凝縮水中に分散板各孔より、均等に気泡を発生させることが効率的な熱回収を行うために課題となっていた。
【特許文献１】特開２００５−１３９４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、熱回収効率に優れた潜熱回収凝縮槽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】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明に係る潜熱回収凝縮槽は、前記目的を達成するために、凝縮タンクの底部にガスが吹き出す孔を有する分散手段を備えた潜熱回収凝縮槽であって、前記分散手段の下部に設けられた風箱と、前記風箱を仕切って複数の区画を形成する区画化手段と、前記各区画内にガスを注入するために区画ごとに設けられたガス注入手段と、前記ガス注入手段から前記分散手段へ直接的にガスが流れるのを遮る障害物とを備え、前記複数の区画同士が、等圧化手段により連通している潜熱回収凝縮槽である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、凝縮タンク全体に均一なガスの気泡を形成することができ、よって効率的な凝縮が可能で熱回収効率に優れた潜熱回収凝縮槽を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明を、図面を参照して詳細に説明する。同じ部材には同じ符号を付して表した。なお、本発明は以下に説明する形態に制限されるものではない。
本発明の潜熱回収凝縮槽が適用されるガス化システムについてまず、図１に基づき説明する。
図１に示すように、ガス化システムは、処理対象を下水汚泥とし、汚泥乾燥機１、ガス化炉２、改質炉３、顕熱回収ボイラ４、潜熱回収ボイラ５、発電機６を備える。
処理対象である下水汚泥は、図示しない脱水手段により脱水され、間接加熱式の乾燥手段である汚泥乾燥機１に投入し、乾燥処理する。
乾燥処理した下水汚泥は、ガス化炉２において、６００℃〜９００℃で水蒸気と空気もしくはO2富化媒体もしくはO2を用いてガス化され、ＣＯ、Ｈ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ、メタン、エタン、タール、すす等の熱分解ガスに変換する。
熱分解ガスは、改質炉３においてさらに低分子化され、水蒸気、Ｈ2、ＣＯ、ＣＯ2等を含む改質ガスとなり、顕熱回収ボイラ４に送られる。
顕熱回収ボイラ４は、改質炉３からの約１０００℃の改質ガスの顕熱で高圧蒸気を発生させる顕熱回収手段である。ここで顕熱を回収された改質ガスは、１５０℃程度となり、潜熱回収ボイラ５に送られる。
【０００９】
潜熱回収ボイラ５は、改質ガス中の水蒸気から潜熱を回収するための潜熱回収手段である。
潜熱回収ボイラ５は、改質ガスに含まれる水蒸気を凝縮させる循環水を湛えた凝縮タンクを擁する潜熱回収凝縮槽と、蒸気発生器とを備える。
潜熱回収凝縮槽において水蒸気と接触し潜熱を受け取った循環水は、蒸気発生器に送られ、熱交換によって低圧蒸気を発生する。低圧蒸気は、０．１〜１ａｔａであり、典型的には約０．３ａｔａ、約６９℃である。この低圧蒸気は、蒸気タービン７によって回転された蒸気圧縮機８に送られ、１〜１０ａｔａの中圧蒸気となって汚泥乾燥機１において乾燥に使用される。潜熱を回収された改質ガスは、洗浄され、さらに精製された後、発電機６に送られる。発電機６では、改質ガスを用いて発電が行われ、排出ガスは、煙突９から排出される。
【００１０】
本発明は、上述したようなガス化システムにおける潜熱回収ボイラ５に関する発明であり、特に潜熱回収凝縮槽に関するものである。
図２に、本発明に係る潜熱回収凝縮槽の一実施の形態を概念的に示す。
潜熱回収凝縮槽１０１は、凝縮タンク１２の底部に分散板１３を備えたものである。
分散板１３には、凝縮タンク１２の底面全体に均一に改質ガスの気泡が吹き出すように、均一に孔が設けられている。
凝縮タンク１２は水蒸気凝縮による潜熱を受け取るための約８０℃の水で満たされているが、この水は、上記分散板１３の孔から凝縮タンク１２内にガスがある程度の流速で吹き込むことにより、後述する風箱１４内に漏れ出さないようになっている。ガス流速は、通常、１０ｍ／ｓ〜３０ｍ／ｓ、より好ましい上限は、１５ｍ／ｓである。
分散板における孔の直径は、典型的には、１ｍｍ〜５ｍｍである。また、分散板における孔の数はガス流速により決まり、典型的には、
１０ｍ／ｓのガス流速において、２００個／ｍ2〜６０００個／ｍ2である。分散板１３としては、凝縮タンク１２の底面をできるだけ広範囲に覆うような形状を有していることが好ましい。
【００１１】
潜熱回収凝縮槽１０１は、該分散板１３の下部に風箱１４を備えたものである。
風箱１４は、垂直に延びる隔壁１５により分割され複数の区画１６を形成している。区画１６の数は、分散板のたわみ等が発生しない大きさもしくは分散板の強度によって決まり、好ましくは、４つ〜８つである。
前記複数の区画同士は、前記隔壁１５の下端と風箱底面との間の空隙１９により連通した構造になっている。これにより区画の内圧は均等となる。
空隙１９は、風箱の高さの２分の１から４分の１、好ましくは３分の１程度設けることが好ましい。
また、空隙１９に代えて、例えば、隔壁１５に孔を設けてもよい。
【００１２】
上記複数の区画１６の各々には、区画１６内にガスを注入するガス注入管１７が設けられている。
ガス注入管１７は、そのガス出口部に、邪魔板を備えている。
この邪魔板により、前記ガス注入手段から前記分散板への直接的なガス流れを遮ることができる。
なお、図３に示すように、邪魔板に代えて、ガス注入管の先端にガス流れ２１が衝突する壁１８を設け、さらにガス注入手段１７が角柱形状を有する場合は、側面四方向にガスが吹き出す孔２２を設けた構造にすることも可能である。
各区画にガス注入手段１７および邪魔板１８を設けることにより、凝縮タンク１２の底部全体に水蒸気を含む改質ガスが吹き出すようにすることができる。
【００１３】
以上の構成を備えた潜熱回収凝縮槽１０１は、分散板１３の各孔より均一に改質ガスを噴出し、気泡を発生させることができ、改質ガス中に含まれる水蒸気を凝縮タンク１２で効率的に凝縮させることができる。
【００１４】
このような潜熱回収凝縮槽は、凝縮タンクへの改質ガスの吹き込みにより、Ｎａ2Ｓ、タール等を含むと考えられるスカムと呼ばれる浮遊固形物が生じる可能性がある。そこでこのような浮遊固形物の除去について対策を講じた実施の形態を図４に示す。
【００１５】
図４に示す実施の形態では、潜熱回収凝縮槽は、凝縮タンク１２内の水がオーバーフローして供給される一時貯水部３１を備えている。
一時貯水部３１に流入した水は、凝縮タンク１２で水蒸気潜熱を受け取った水であることから温度が上昇しており、循環水輸送管３４を通して蒸気発生器に輸送される。循環水輸送管３４は、図４では、一時貯水部３１下部に接続しているが、後述するオーバーフロー排出管３３より低い位置に接続していればよい。
【００１６】
潜熱回収凝縮槽は、さらに、前記一時貯水部３１の水面部分の水を吸引するオーバーフロー排出管３３を一時貯水部３１と接続するように備えている。
オーバーフロー排出管３３と一時貯水部３１との接続位置３８が、凝縮タンク１２と一時貯水部３１とを隔てる隔壁３２より低い場合、隔壁３２の高さが凝縮水のオーバーフローライン３５を規定する。
一方、上記接続位置が、隔壁３２の高さと同じか、隔壁３２より高い場合、上記接続位置が凝縮水のオーバーフローライン３５を規定することになる。即ち、オーバーフローライン３５を隔壁３２より高くすることができる。
後者の構成は、凝縮タンクで生じた固形浮遊物の一時貯水部への移動が隔壁３２によって妨げられることがなくなるので好ましい。
ここで、上記接続位置３８は、隔壁３２より、１ｃｍ〜５０ｃｍ高くすることが望ましい。
オーバーフロー排出管３３は、オーバーフローした水とともにスカムが流れるように一時貯水部３１との接続位置３８から下方に傾斜して伸びており、その傾斜角度は、通常、凝縮する水量もしくは排水量及びオーバーフローライン３５の管径により規定される。
【００１７】
以上の構成によれば、凝縮タンクで生成したスカムは、ガスが吹き出さない一時貯水部側に引き寄せられ、オーバーフローライン３５を超える水とともにオーバーフロー排出管３３から排出タンク３７へと排出される。
よってスカムが凝縮タンク１２内に残留し、水蒸気の凝縮を妨げたり、循環水輸送管３４から蒸気発生器へ送られ、熱交換を妨げたりするのを防止することができる。
【００１８】
また、水面上の浮遊固形物が循環水に混入してポンプ・計器等が故障する心配がなくなり、浮遊固形物が計測機器や凝縮糟の側面等に付着し、腐食することも防止できるので、メンテナンスコストの低減につながることに加え、凝縮槽制御装置等が不要となり、製作コストが削減される。
さらに、潜熱回収凝縮槽から蒸気発生器を経て、再度潜熱回収凝縮槽に循環する水の量を一定に保つことができる。
【００１９】
前記オーバーフロー排出管３３は、管の途中に二重バルブ３６を備えていることが好ましい。
二重バルブ３６を備えることにより、有毒ガスを含む改質ガスが系外に漏出するのを防ぐことができ、潜熱回収ボイラが運転中であっても排水タンク３７に溜まった固形浮遊物の継続的な除去が可能となる。
【００２０】
本発明の潜熱回収凝縮槽は、全体の部材としてＳＵＳ３０４等のステンレス材を用いるが、凝縮タンクや一時貯水部の内面等、蒸発器の凝縮水の触れる部分においては、酸腐食もしくは応力腐食割れを防ぐため、ステンレス材の表面にコーティング層を有するものであることが好ましい。
前記コーティング層は、フッ素樹脂等の耐酸性材料を含むものであることが好ましい。
前記コーティング層は、１つの実施の形態として、凝縮水との接触面全体に形成する。凝縮水との接触面とは、凝縮タンクや一時貯水部の内面全体のほか、図４に示す隔壁３２外表面を含む。
前記コーティング層は、他の実施の形態として、凝縮タンクや一時貯水部の腐食のおそれが特に大きいオーバーフローライン近傍のみに形成する。この形態によれば製造コストとの兼ね合いでコーティング層の形成部位を他の部位に広げていくことになる。
このように凝縮水との接触面をコーティングすることでステンレス材の酸腐食もしくは応力腐食割れを防ぐことができ、さらには該酸腐食もしくは応力腐食割れの防止に従来使用している苛性ソーダ等の薬品の使用量を削滅することができ、運転コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明に係る潜熱回収凝縮槽を採用しうるガス化システムの一例を示す概念図である。
【図２】図２は、本発明に係る潜熱回収凝縮槽の分散板下部に設けられた風箱構造の一例を示す概念的断面図である。
【図３】図３は、本発明に係る潜熱回収凝縮槽のガス注入手段の一例を示す概念的断面図である。
【図４】図４は、本発明に係る潜熱回収凝縮槽の一実施の形態を示す概念的断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  汚泥乾燥機
２  ガス化炉
３  改質炉
４  顕熱回収ボイラ
５  潜熱回収ボイラ
６  発電機
７  蒸気タービン
８  蒸気圧縮機
９  煙突
１２  凝縮タンク
１３  分散板
１４  風箱
１５  隔壁
１６  区画
１７  ガス注入管
１８  壁
１９  空隙
２２  孔
３１  一時貯水部
３２  隔壁
３３  オーバーフロー排出管
３４  循環水輸送管
３５  オーバーフローライン
３６  二重バルブ
３７  排水タンク
３８  接続位置
１０１  潜熱回収凝縮槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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