(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物焼却によって発生する高温の排ガスを減温塔内部に導入し、ノズルを介して前記減温塔内に噴射される冷却用水によってその排ガスを減温するガス減温装置において、
ａ）前記冷却用水を貯留する貯水タンク、
ｂ）この貯水タンクからポンプにより汲み上げられる冷却水を一時貯留する圧力水ヘッダ、
ｃ）この圧力水ヘッダから前記貯水タンクへの冷却用水の逆流を阻止する逆止弁、
ｄ）圧縮空気を一時貯留するとともに、この圧縮空気を前記圧力水ヘッダに導入する圧縮空気槽および、
ｅ）ポンプ作動時には前記圧縮空気槽から前記圧力水ヘッダへの圧縮空気の流通を阻止し、ポンプの停止時には前記圧縮空気槽から前記圧力水ヘッダへの圧縮空気の流通を許容する圧縮空気弁、
を備えることを特徴とするガス減温装置。
【請求項２】
前記ノズルには冷却用水と共に圧縮空気槽から供給される圧縮空気もしくは蒸気が導入される請求項１に記載のガス減温装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物焼却によって生じる高温排ガスを所定の温度まで減温するガス減温装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ごみ焼却炉、灰溶融炉などの焼却施設において、図４に示されるように、焼却炉１０１における廃棄物焼却時に発生する高温の排ガスは、ボイラー１０２によって排熱利用された後、減温塔１０３内に導入され、この減温塔１０３内に噴射される冷却用水によって減温塔より下流側に設けられる装置等の許容範囲以下に減温されて、減温塔１０３より下流側に設けられるバグフィルター１０４等の排ガス処理装置に導入され、そこで浮遊塵を除去され清浄され、排風機１０５にて吸引され、煙突１０６より大気中に放散されている。
【０００３】
ここで、前記減温塔１０３に設けられる水噴射ノズル１０７には、ポンプ１０８より汲み上げられた冷却用水と、空気圧縮機１０９により供給され圧縮空気槽１１０により一時貯留される圧縮空気とが導入され、この水噴射ノズル１０７を介して冷却用水が前記減温塔１０３内に噴射されるようになっている。
【０００４】
ところで、この種のシステムでは、緊急事態の発生に伴う前記ポンプ１０８の作動停止に伴い前記減温塔１０３内に噴出される冷却用水の供給が停止した場合、減温塔１０３内に導入される高温の排ガスは減温されないまま直接前記バグフィルター１０４を通過するため、バグフィルター１０４のろ布の燃焼等、前記冷却塔１０３より下流に設けられる装置等に損傷が発生するという問題点がある。
【０００５】
このような問題点を解決するために従来、減温塔１０３の下流側に設けられるバグフィルター１０４等の導入口側のダクトと排出口側のダクトをバイパス路１１１により連結し、導入口側のダクトの分岐点に安全装置１１２を取り付けるようにしている。
【０００６】
この安全装置１１２はダクトを通過する排ガスの温度が一定温度以下である場合、バイパス路１１１側方向への排ガスの流動を遮断し、前記バグフィルター１０４へ排ガスを導入するようにされているが、一定温度を越える排ガスが通過すると、自動的にバグフィルター１０４側の経路を遮断し、この排ガスを前記バイパス路１１１側方向へ導入するようにされている。
【０００７】
こうして、前記ポンプ１０８の作動停止に伴い前記減温塔１０３内に噴出する冷却用水の供給が停止し、減温塔１０３から下流機器の許容温度を越える高温の排ガスが排出された場合、この排ガスはバイパス路１１１方向へ導入され、下流機器を迂回して排出されるようにして、前述のバグフィルター１０４に用いられるろ布の燃焼等、減温塔１０３より下流側に設けられる機器類の損傷を未然に防ぐようにされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記安全装置１１２の経路切替の開始から終了までの間、３０秒程度の時間がかかるため、その間バグフィルター１０４等、減温塔１０３より下流側に設けられる機器類に高温の排ガスが直接導入されるため、これらの機器類の損傷を完全には防止できないという問題点と、前記安全装置１１２の経路切替時から排ガスをバグフィルター１０４等の下流機器を迂回させて排出させるため、浮遊塵が除去されていない排ガスによって外気が汚染されてしまうという問題点がある。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、緊急事態に伴いポンプ１０８の作動が停止した場合でも、ポンプ１０８の通常作動時と同様に減温塔１０３内に導入される高温の排ガスを、所定の温度まで減温することができるガス減温装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、第１発明によるガス減温装置は、廃棄物焼却によって発生する高温の排ガスを減温塔内部に導入し、ノズルを介して前記減温塔内に噴射される冷却用水によってその排ガスを減温するガス減温装置において、
ａ）前記冷却用水を貯留する貯水タンク、
ｂ）この貯水タンクからポンプにより汲み上げられる冷却水を一時貯留する圧力水ヘッダ、
ｃ）この圧力水ヘッダから前記貯水タンクへの冷却用水の逆流を阻止する逆止弁、
ｄ）圧縮空気を一時貯留するとともに、この圧縮空気を前記圧力水ヘッダに導入する圧縮空気槽および、
ｅ）ポンプ作動時には前記圧縮空気槽から前記圧力水ヘッダへの圧縮空気の流通を阻止し、ポンプの停止時には前記圧縮空気槽から前記圧力水ヘッダへの圧縮空気の流通を許容する圧縮空気弁、
を備えることを特徴とするものである
【００１１】
第１発明によるガス減温装置によると、廃棄物焼却に伴い発生する高温の排ガスは減温塔内に導入された後、この減温塔内で冷却用水が噴射されることによってバグフィルター等の減温塔より下流側に設けられている装置等の許容範囲以下に減温され排出される。その後、前記バグフィルター等の前記減温塔より下流に設けられる装置によって浮遊塵を除去され清浄され、外気に排出される。
【００１２】
また、前記減温塔内に噴射される冷却用水は、貯水タンクからポンプにて汲み上げられた後、圧力水ヘッダに一時貯留され、その後、前記減温塔に設けられる水噴射ノズルを介して減温塔内に噴射されるようにしている。なお、前記圧力水ヘッダには空気圧縮機によって供給される圧縮空気を一時貯留する圧縮空気槽が接続されているが、前記圧力水ヘッダと空気圧縮槽間には、前記ポンプの作動時には前記空気圧縮槽から圧力水ヘッダへの圧縮空気の流通を阻止し、ポンプの作動停止時には流通を許容する圧縮空気弁が備えられているため、ポンプが通常に作動している状態では、圧縮空気は圧力水ヘッダ内の冷却用水には何ら影響を及ぼさない。また、前記圧力水ヘッダと前記ポンプ間には逆止弁が設けられており、前記圧力水ヘッダから前記ポンプへの冷却用水の逆流を妨げるようにしている。
【００１３】
緊急時において、前記ポンプの作動が停止した場合、前記圧縮空気弁によって流動を妨げられていた圧縮空気が前記圧力水ヘッダ内に導入され、この内部に貯留されている冷却用水を加圧する。加圧された冷却用水は、前記減温塔に設けられる水噴射ノズルを介して減温塔内に噴射され、廃棄物焼却に伴い生じる高温の排ガスを減温する。なお、前記逆止弁によって、前記圧力水ヘッダから前記貯水タンクへの冷却用水の逆流を防止しているため、前記圧力水ヘッダ内に貯留されている冷却用水全てを減温用途に使用することができる。
【００１４】
このようにして、ポンプが停止している場合であっても、前記ポンプの正常作動時と同様に減温塔内に導入される高温の排ガスに冷却用水が噴射されるため、この排ガスは減温塔の下流側に設けられる装置の許容温度以下に減温され、下流側の装置に排出される。したがって、ポンプの作動停止に伴いポンプによる冷却用水の供給が停止したとしても、前記減温塔より下流側の機器が高温の排ガスによって損傷することはない。
【００１５】
本発明において、前記ノズルには冷却用水と共に圧縮空気槽から供給される圧縮空気もしくは蒸気が導入されることが好ましい（第２発明）。このようにすれば、細かい粒子径の冷却水が前記ノズルを介して前記減温塔内に噴出されるため、高温の排ガスをより効率よく減温できるという効果を奏する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるガス減温装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１には第１実施形態に係る二流体式の加圧噴射ノズルを用いたガス減温装置のシステム構成図が示されている。ここで二流体式加圧噴射ノズルとは、加圧された水と加圧された気体とを水噴射用のノズルより同時に噴射する方法であり、細かい粒子径の水を噴射することができるため、冷却用水の噴射方法として用いると減温塔内に導入される高温の排ガスを効率良く減温できるという特徴を持つ。
【００１８】
第１実施形態における排ガス処理システムにおいては、焼却炉１、ボイラー２、減温塔３、バグフィルター４、送風機５、煙突６がダクトを介して接続されている。
【００１９】
また、前記減温塔３外部には貯水タンク７、電動式ポンプ８、圧力水ヘッダ９が水導入配管１０を介して接続されており、同時に、前記圧力水ヘッダ９には、空気圧縮機１１及び圧縮空気槽１２が空気導入配管１３を介して接続されている。さらに、前記空気圧縮機１１および圧縮空気槽１２とは別個に空気圧縮機１４および圧縮空気槽１５が設けられている。
【００２０】
前記減温塔３には水噴射ノズル１６が取り付けられており、この水噴射ノズル１６には前記圧力水ヘッダ９が水導入配管１７を介して接続されている。また前記水噴射ノズル１６には同時に圧縮空気槽１５が空気導入配管１８を介して接続されている。
【００２１】
また、前記電動式ポンプ８と前記圧力水ヘッダ９とを接続する前記水導入配管１０の途中には逆止弁１９が、前記圧縮空気槽１２と前記圧力水ヘッダ９とを接続する前記空気導入配管１３の途中には電磁弁（圧縮空気弁）２０がそれぞれ介挿されている。
【００２２】
このような構成において、前記電動式ポンプ８によって汲み上げられる前記貯水タンク７内の冷却用水は、前記水導入配管１０を介して前記圧力水ヘッダ９へ導入され、そこで一旦貯水された後、前記水導入配管１７を介して前記水噴射ノズル１６に導入される。同時に、前記空気圧縮機１４によって供給される圧縮空気は前記圧縮空気槽１５に貯留された後、前記空気導入配管１８を介して前記水噴射ノズル１６に送られる。こうして、前記水噴射ノズル１６に導入される冷却用水および圧縮空気は、前記減温塔３内に噴射される。なお、空気導入配管１３に設けられている電磁弁２０は通常は閉状態にあるため、前記空気圧縮機１１より供給された後、前記圧縮空気槽１２にて貯留される圧縮空気は、その電磁弁２０によって前記圧力水ヘッダ９への流通が阻止されているため、前記電動式ポンプ８が正常に作動している状態では何ら影響を及ぼさない。
【００２３】
このような構成において、廃棄物焼却に伴い焼却炉１から発生する高温の排ガスはボイラー２によって排熱利用された後、減温塔３内の排ガス導入口から減温塔３内に導入され、この減温塔３内において、前述の過程を経て減温塔３内に噴射される冷却水によって減温された後、減温塔３内の排ガス排出口よりバグフィルター４に送られ、その後バグフィルター４で除塵され清浄されて排風機５に吸引され煙突６にて外気に排出される。
【００２４】
停電等の緊急事態により前記電動式ポンプ８の作動が停止した場合、前記電磁弁２０が開作動されるため、その電磁弁２０によって流通が妨げられていた圧縮空気が、この電動式ポンプ８の正常作動中に前記圧力水ヘッダ９に導入されて貯留されている冷却用水を加圧する。これによって、前記圧力水ヘッダ９内の冷却用水が圧縮空気によって加えられた圧力によって加圧されるため冷却用水は前記水噴出用ノズル１６方向へのみ流動する。なお、前記逆止弁１９により、冷却用水の前記電動式ポンプ８、貯水タンク７方向への逆流が妨げられているため、冷却用水を無駄なく前記水噴射用ノズル１６に導入することができる。
【００２５】
また、前記圧縮空気槽１５に貯留されている圧縮空気は、前記電動ポンプ８の通常作動時と同様に前記水噴射ノズル１６に導入されている。
【００２６】
このようにして、前記水噴射ノズル１６には通常時と同様に、冷却用水および圧縮空気が導入されており、前記電動式ポンプ８の作動停止中であっても前記水噴射ノズル１６では通常作動時と同一の状態が維持されているため、前記減温塔３内においては通常時と同様に冷却用水が前記水噴射ノズル１６より噴射され、この冷却用水によって減温塔３内に導入される高温の排ガスは、前記電動式ポンプ８の正常作動時と変わり無く、前記バグフィルター４の許容温度まで減温される。
【００２７】
したがって、停電等によって、前記電動式ポンプ８の作動が停止したとしても、減温塔より下流に設けられる前記バグフィルター４等が損傷することは無く、また排ガスが外気を汚染することもない。なお、第１実施形態に用いられる気体としては、前記空気圧縮機１４にて圧縮され最終的に前記水噴射ノズル１６にて冷却用水と共に噴射される気体については、明らかに危険な気体以外であれば特に限定されるものではないが、前記空気圧縮機１１にて圧縮され、前記電動式ポンプの作動停止時において前記貯水タンク９内の冷却用水を加圧する圧縮空気については、貯水タンク９内の冷却用水を効率的に加圧させる必要があるため、窒素やヘリウム等、水に対して溶解しにくい気体を用いる必要がある。
【００２８】
図２には第２実施形態における、ガス減温装置のシステム構成図が図示されている。本実施形態では、水噴射ノズルより冷却用水と共に噴射する気体と、ポンプ作動停止中に圧力水ヘッダ９内の冷却用水を加圧する気体とが同一種類である。なお、基本構成については、第１実施例と同様であり、同様の構成に対しては同一の符号を用いた。
【００２９】
第２実施形態におけるガス減温装置は、空気圧縮機２１より供給される圧縮空気を貯留する圧縮空気槽２２が、空気導入配管２３から分岐する各分岐配管２３ａ、２３ｂを介して圧力水ヘッダ９および水噴射ノズル１６にそれぞれ接続されていて、この分岐配管２３ａの途中に電磁弁２０が取り付けられている他は、第１実施形態と同様の構成である。
【００３０】
電動式ポンプ８の正常作動時において、前記貯水タンク内の冷却用水は前記電動式ポンプ８によって汲み上げられ圧力水ヘッダ９内に一時貯留された後、水噴射ノズル１６に導入されている。同時に、前記空気圧縮機２１によって供給された後前記圧縮空気槽２２に貯留されている圧縮空気もまた前記水噴射ノズル１６に導入されている。そして、前記水噴射ノズル１６にて冷却用水と圧縮空気が同時に前記減温塔３内に噴出され、廃棄物焼却に伴い発生する高温の排ガスが減温される。なお、前記電磁弁２０により、前記圧縮空気槽２２から前記圧力水ヘッダ９への圧縮空気の流動が妨げられているため、圧縮空気は前記圧力水ヘッダ９内の冷却用水に何ら影響を及ぼさない。
【００３１】
停電などによる前記電動式ポンプ８の作動停止時には、前記電磁弁２０によって妨げられていた、前記圧縮空気槽２２に貯留されている圧縮空気が前記圧力水ヘッダ９内に導入されるため、前記圧力水ヘッダ９内に貯留されている冷却用水はこの圧縮空気による加圧によって、前記水噴射ノズル１６へ導入される。なお、この冷却用水は前記逆止弁１９によって、前記電動式ポンプ１９方向への逆流が妨げられているため、無駄なく前記水噴射ノズル１６へ導入される。また、前記圧縮空気槽２２内の圧縮空気は前記圧力水ヘッダ９だけでなく、前記水噴射ノズル１６にも導入されている。
【００３２】
このように、前記水噴射ノズル１６には冷却用水と、圧縮ガスが導入されていて、前記電動式ポンプ８の通常作動時と同一の状態が維持されているため、前記減温塔３内には通常と変わり無く冷却用水が噴射され、この減温塔３に導入される廃棄物焼却に伴い発生する高温の排ガスを所定の温度まで減温することができる。したがって、前記電動式ポンプ８の作動停止時においても前記バグフィルター４等が損傷することはない。
【００３３】
第２実施形態では、前記水噴射ノズル１６および前記圧力水ヘッダ９に導入する圧縮空気を１台の空気圧縮機２１にて供給し、１台の圧縮空気槽２２で一時貯留するため、前記圧縮空気槽２２を大型にすることが必要となる。また、この空気圧縮機２１で加圧する気体は、前記圧力水ヘッダ９内の冷却用水を加圧するためにも用いられるため、窒素やヘリウム等の水に溶けにくい気体を用いる必要がある。
【００３４】
なお、本発明によるガス減温装置は、二流体式ノズルだけでなく、一流体式ノズルを用いた減温装置においても有効である。ここで一流体式ノズルとは、水噴出用のノズルの噴き出し口を狭く絞り、このノズルの導入口に水を導入させることで、勢い良く水を噴出させる方法である。
【００３５】
ここで、図３には第３実施形態による一流体式の水噴射ノズルを用いたガス減温塔のシステム構成図が図示されている。
【００３６】
第３実施形態によるガス減温装置においては、貯水タンク７および電動式ポンプ８が水導入配管１０を介して、圧力水ヘッダ９に接続され、同時に、空気圧縮機１１および圧縮空気槽１２が空気導入配管１３を介して前記圧力水ヘッダ９に接続され、さらにこの圧力水ヘッダ９と減温塔３に設けられる水噴射ノズル２４が水導入配管１７を介して接続されている。また、前記圧力水ヘッダ９と電動式ポンプ８とを結ぶ水導入配管１０には逆止弁１９が、前記圧力水ヘッダ９と前記圧縮空気槽１２を接続する空気導入配管１３には電磁弁２０が設けられている。なお、図示を省略したが前記減温塔３の上流側に設けられる焼却炉１、ボイラー２、及び下流側に設けられるバグフィルター４、排風機５及び煙突６については前記各実施形態と同様である。
【００３７】
この第３実施形態によると、前記電動式ポンプ８の通常作動時において、前記貯水タンク７に貯留されている冷却用水がこの電動式ポンプ８によって汲み上げられ前記圧力水ヘッダ９にて一時貯留された後、前記水噴射ノズル２４を介して前記減温塔３内に噴出され減温塔３内に導入される高温の排ガスを減温する。また通常（ポンプの通常作動時）、前記電磁弁２０は前記圧縮空気槽１２から前記圧力水ヘッダ９の圧縮空気の流動を妨げている。
【００３８】
停電等による前記電動式ポンプ８の作動停止時、前記電磁弁２０が開作動されるため、圧縮空気が前記圧力水ヘッダ９内の冷却用水を加圧するため、この冷却用水は前記水噴射ノズル２４に導入される。なお、逆止弁１９によって逆流が妨げられているため、この冷却用水全てを前記水噴射ノズル２４へ導入することができる。この際、前記水噴射ノズル２４へ導入される冷却用水が、前記電動式ポンプ８の通常作動時と同様の状態であるように圧縮空気で加圧されるようにしている。したがって、前記減温塔３内には、通常時と変わり無く、前記水噴射ノズル２４を介して冷却用水が噴射されるため、廃棄物焼却に伴い発生する高温の排ガスを、所定の温度まで減温し、排出することができ、バグフィルター４等が損傷することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１実施形態に係るガス減温装置を示すシステム構造図である。
【図２】図２は、第２実施形態に係るガス減温装置を示すシステム構造図である。
【図３】図３は、第３実施形態に係るガス減温装置を示すシステム構造図である。
【図４】図４は、従来技術に係るシステム構造図である。
【符号の説明】
１                                        焼却炉
２                                        ボイラー
３                                        減温塔
４                                        バグフィルター
５                                        排風機
６                                        煙突
７                                        水槽
８                                        電動式ポンプ
９                                        圧力水ヘッダ
１０                                      水導入配管
１１                                      空気圧縮機
１２                                      圧縮空気槽
１３                                      空気導入配管
１４                                      空気圧縮機
１５                                      圧縮空気槽
１６                                      水噴射ノズル
１７                                      水導入配管
１８                                      空気導入配管
１９                                      逆止弁
２０                                      電磁弁
２１                                      空気圧縮機
２２                                      圧縮空気槽
２３                                      空気導入配管
２３ａ、２３ｂ                            分岐配管
２４                                      水噴射ノズル
【図１】
0003868768.tif 000002
【図２】
0003868768.tif 000003
【図３】
0003868768.tif 000004
【図４】
0003868768.tif 000005