(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス流路中に設けたスプレー冷却塔内にスプレー水を供給する手段と、前記スプレー冷却塔内に供給されたスプレー水量を検出する手段と、前記スプレー冷却塔へ流入する排ガス量を検出する手段と、前記スプレー冷却塔から流出する排ガス量を検出する手段と、前記スプレー水が全て蒸発したとして前記供給されたスプレー水量と前記流入する排ガス量より前記スプレー冷却塔から流出する排ガス量を算出する手段と、前記検出された流出排ガス量が前記算出された流出排ガス量よりも小さい間は前記供給されるスプレー水量を減少させ、前記検出された流出排ガス量が前記算出された流出排ガス量に等しくなると前記供給されるスプレー水量を増大させる手段とを具備するスプレー冷却塔の制御装置。
【請求項２】
排ガス流路中に設けたスプレー冷却塔内にスプレー水を供給する手段と、前記スプレー冷却塔内に供給されたスプレー水量を検出する手段と、前記スプレー冷却塔へ流入する排ガス量を検出する手段と、前記スプレー冷却塔へ流入する排ガスの温度を検出する手段と、前記スプレー冷却塔から流出する排ガスの温度を検出する手段と、前記スプレー水が全て蒸発したとして前記供給されたスプレー水量と前記流入する排ガス量より前記スプレー冷却塔から流出する排ガス量を算出する手段と、前記流入する排ガス量、前記流入する排ガスの温度、前記供給されたスプレー水量、および前記算出された流出排ガス量より前記スプレー冷却塔から流出する排ガスの温度を算出する手段と、前記算出された排ガス温度が前記検出された排ガス温度よりも低い間は前記スプレー水の供給量を減少させ、前記算出された排ガス温度が前記検出された排ガス温度に等しくなると前記スプレー水の供給量を増大させる手段とを具備するスプレー冷却塔の制御装置。
【請求項３】
排ガス流路中に設けたスプレー冷却塔から流出する排ガスの温度を検出する手段と、前記流出する排ガスの温度を設定値に維持すべくスプレー水の供給を制御する手段とを具備するスプレー冷却塔の制御装置において、前記スプレー冷却塔内へ供給されたスプレー水量を検出する手段と、前記スプレー冷却塔へ流入する排ガス量を検出する手段と、前記スプレー冷却塔から流出する排ガス量を検出する手段と、前記スプレー水が全て蒸発したとして前記供給されたスプレー水量と前記流入する排ガス量より前記スプレー冷却塔から流出する排ガス量を算出する手段と、前記検出された流出排ガス量が前記算出された流出排ガス量よりも小さい間は前記設定値を上昇させ、前記検出された流出排ガス量が前記算出された流出排ガス量に等しくなると前記設定値を下降させる手段とを具備するスプレー冷却塔の制御装置。
【請求項４】
排ガス流路中に設けたスプレー冷却塔から流出する排ガスの温度を検出する手段と、前記流出する排ガスの温度を設定値に維持すべくスプレー水の供給を制御する手段とを具備するスプレー冷却塔の制御装置において、前記スプレー冷却塔内へ供給されたスプレー水量を検出する手段と、前記スプレー冷却塔へ流入する排ガス量を検出する手段と、前記スプレー冷却塔へ流入する排ガスの温度を検出する手段と、前記スプレー水が全て蒸発したとして前記供給されたスプレー水量と前記流入する排ガス量より前記スプレー冷却塔から流出する排ガス量を算出する手段と、前記流入する排ガス量、前記流入する排ガスの温度、前記供給されたスプレー水量、および前記算出された排ガス量より前記スプレー冷却塔から流出する排ガスの温度を算出する手段と、前記算出された排ガス温度が前記検出された排ガス温度よりも低い間は前記設定値を上昇させ、前記算出された排ガス温度が前記検出された排ガス温度に等しくなると前記設定値を下降させる手段とを具備するスプレー冷却塔の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスプレー冷却塔の制御装置に関し、特に、電気炉等の排ガス経路に設けられるスプレー冷却塔の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電気炉等の排ガス中で有毒なダイオキシンを生じることが問題となっており、そこで従来は直引系集塵経路のバグフィルタの前段にスプレー冷却塔を設けて、このスプレー冷却塔で排ガスを急冷することによってダイオキシンの再生成を防止している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、排ガス量に対してスプレー冷却塔でのスプレー水の散布量が多すぎると、スプレー塔内から排出されるダストを含んだ汚水の量が過大となってその処理に難渋するとともに、ダストが水を含み過ぎて後段のバグフィルタへ通じるダクト内で付着堆積したり、さらにはバグフィルタが早期に目詰まりしてしまうという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、ダクト内でのダストの付着堆積やバグフィルタの早期の目詰まりを生じることなく、電気炉等からの排ガスを効果的に冷却してダイオキシンの生成を防止することができるスプレー冷却塔の制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本第１発明では、排ガス流路（Ｐ１，Ｐ２）中に設けたスプレー冷却塔（１）内にスプレー水を供給する手段（２）と、スプレー冷却塔（１）内に供給されたスプレー水量を検出する手段（５１）と、スプレー冷却塔（１）へ流入する排ガス量を検出する手段（５２）と、スプレー冷却塔（１）から流出する排ガス量を検出する手段（５３）と、スプレー水が全て蒸発したとして上記供給されたスプレー水量と上記流入する排ガス量よりスプレー冷却塔（１）から流出する排ガス量を算出する手段（４）と、上記検出された流出排ガス量が上記算出された流出排ガス量よりも小さい間は上記供給されるスプレー水量を減少させ、上記検出された流出排ガス量が上記算出された流出排ガス量に等しくなると上記供給されるスプレー水量を増大させる手段（４）とを具備している。
【０００６】
本第１発明において、上記検出された流出排ガス量が上記算出された流出排ガス量よりも小さいということは、スプレー冷却塔へ供給されたスプレー水が完全蒸発状態になっていないということであり、この場合は上記供給されるスプレー水量を減少させて、蒸発しきれないスプレー水の量を減らす。そして、上記検出された流出排ガス量が上記算出された流出排ガス量に等しくなってスプレー水が完全蒸発状態になると、スプレー冷却塔へ供給されるスプレー水量を再び増大させる。このような制御を行なうことによって、スプレー冷却塔内へ供給されたスプレー水は常に完全蒸発状態に維持され、この結果、蒸発しきれないスプレー水の存在によって、スプレー冷却塔内から排出されるダストを含んだ汚水の量が過大なものになったり、ダストが水を含み過ぎて後段のバグフィルタへ通じるダクト内で付着堆積し、あるいはバグフィルタが早期に目詰まりしてしまうという従来の問題が解消される。
【０００７】
本第２発明では、排ガス流路（Ｐ１，Ｐ２）中に設けたスプレー冷却塔（１）内にスプレー水を供給する手段（２）と、スプレー冷却塔（１）内に供給されたスプレー水量を検出する手段（５１）と、スプレー冷却塔（１）へ流入する排ガス量を検出する手段（５２）と、スプレー冷却塔（１）へ流入する排ガスの温度を検出する手段（６１）と、スプレー冷却塔（１）から流出する排ガスの温度を検出する手段（６２）と、スプレー水が全て蒸発したとして上記供給されたスプレー水量と上記流入する排ガス量よりスプレー冷却塔（１）から流出する排ガス量を算出する手段（４）と、上記流入する排ガス量、上記流入する排ガスの温度、上記供給されたスプレー水量、および上記算出された流出排ガス量よりスプレー冷却塔（１）から流出する排ガスの温度を算出する手段（４）と、上記算出された排ガス温度が上記検出された排ガス温度よりも低い間は上記スプレー水の供給量を減少させ、上記算出された排ガス温度が上記検出された排ガス温度に等しくなるとスプレー水の供給量を増大させる手段（４）とを具備している。
【０００８】
本第２発明において、上記算出された排ガス温度が上記検出された排ガス温度よりも低いということは、スプレー冷却塔へ供給されたスプレー水が完全蒸発状態になっていないということであり、この場合は上記供給されるスプレー水量を減少させて、蒸発しきれないスプレー水の量を減らす。そして、上記算出された排ガス温度が上記検出された排ガス温度に等しくなってスプレー水が完全蒸発状態になると、スプレー冷却塔へ供給されるスプレー水量を再び増大させる。このような制御を行なうことによって、スプレー冷却塔内へ供給されたスプレー水は常に完全蒸発状態に維持され、本第１発明と同様の効果が得られる。
【０００９】
本第３発明では、排ガス流路（Ｐ１，Ｐ２）中に設けたスプレー冷却塔（１）から流出する排ガスの温度を検出する手段（６２）と、上記流出する排ガスの温度を設定値に維持すべくスプレー水の供給を制御する手段（７）とを具備するスプレー冷却塔の制御装置において、スプレー冷却塔（１）内へ供給されたスプレー水量を検出する手段（５１）と、スプレー冷却塔（１）へ流入する排ガス量を検出する手段（５２）と、スプレー冷却塔（１）から流出する排ガス量を検出する手段（５３）と、スプレー水が全て蒸発したとして上記供給されたスプレー水量と上記流入する排ガス量よりスプレー冷却塔（１）から流出する排ガス量を算出する手段（４）と、上記検出された流出排ガス量が上記算出された流出排ガス量よりも小さい間は上記設定値を上昇させ、上記検出された流出排ガス量が上記算出された流出排ガス量に等しくなると上記設定値を下降させる手段（４）とを具備している。
【００１０】
本第３発明において、上記検出された流出排ガス量が上記算出された流出排ガス量よりも小さいということは、スプレー冷却塔へ供給されたスプレー水が完全蒸発状態になっていないということであり、この場合は温度設定値を上昇させてスプレー冷却塔へ供給されるスプレー水量を減少させ、蒸発しきれないスプレー水の量を減らす。そして、上記検出された流出排ガス量が上記算出された流出排ガス量に等しくなってスプレー水が完全蒸発状態になると、温度設定値を再び下降させてスプレー冷却塔へ供給されるスプレー水量を増大させる。このような制御を行なうことによって、スプレー冷却塔内へ供給されたスプレー水は常に完全蒸発状態に維持され、本第１発明と同様の効果が得られるとともに、流出排ガスの温度変動を小さく抑えることができる。
【００１１】
本第４発明では、排ガス流路（Ｐ１，Ｐ２）中に設けたスプレー冷却塔（１）から流出する排ガスの温度を検出する手段（６２）と、上記流出する排ガスの温度を設定値に維持すべくスプレー水の供給を制御する手段（７）とを具備するスプレー冷却塔の制御装置において、スプレー冷却塔（１）内へ供給されたスプレー水量を検出する手段（５１）と、スプレー冷却塔（１）へ流入する排ガス量を検出する手段（５２）と、スプレー冷却塔（１）へ流入する排ガスの温度を検出する手段（６１）と、スプレー水が全て蒸発したとして上記供給されたスプレー水量と上記流入する排ガス量よりスプレー冷却塔（１）から流出する排ガス量を算出する手段と、上記流入する排ガス量、上記流入する排ガスの温度、上記供給されたスプレー水量、および上記算出された排ガス量よりスプレー冷却塔（１）から流出する排ガスの温度を算出する手段（４）と、上記算出された排ガス温度が上記検出された排ガス温度よりも低い間は上記設定値を上昇させ、上記算出された排ガス温度が上記検出された排ガス温度に等しくなると上記設定値を下降させる手段（４）とを具備している。
【００１２】
本第４発明において、上記算出された排ガス温度が上記検出された排ガス温度よりも低いということは、スプレー冷却塔へ供給されたスプレー水が完全蒸発状態になっていないということであり、この場合は温度設定値を上昇させてスプレー冷却塔へ供給されるスプレー水量を減少させて、蒸発しきれないスプレー水の量を減らす。そして、上記算出された排ガス温度が上記検出された排ガス温度に等しくなってスプレー水が完全蒸発状態になると、温度設定値を再び下降させてスプレー冷却塔へ供給されるスプレー水量を再び増大させる。このような制御を行なうことによって、スプレー冷却塔内へ供給されたスプレー水は常に完全蒸発状態に維持され、本第３発明と同様の効果が得られる。
【００１３】
なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１において、スプレー冷却塔１は電気炉等の排ガスダクトＰ１，Ｐ２の途中に設けられており、塔側壁にはスプレーノズル２が先端を炉内へ突出させて設置されている。スプレーノズル２にはスプレー水供給管２１を経てポンプ２２から所要量のスプレー水が供給されて塔内へ散布され、その気化熱によって、排ガスダクトＰ１，Ｐ２を流通する（図中矢印）高温の排ガスが急冷される。ポンプ２２を駆動する三相モータ（図示略）はインバータ３に接続されており、詳細を後述する制御回路４の出力信号に応じてポンプ回転数が変更されて、スプレー冷却塔１内へ供給されるスプレー水量が調整される。なお、制御回路４は演算部、メモリ部、インターフェース部等を有するコンピュータで構成されている。
【００１５】
スプレー水供給管２１には途中にスプレー水の供給量を検出する流量検出器５１が設けられて、その出力信号が制御回路４へ入力している。また、スプレー冷却塔１の上流側ダクトＰ１には塔内へ流入する排ガス量を検出するための流量検出器５２が設けられるととともに、スプレー冷却塔１の下流側ダクトＰ２には塔内から流出する排ガス量を検出するための流量検出器５３が設けられている。
【００１６】
制御回路４では、スプレー冷却塔１へ供給されたスプレー水が全て蒸発したものとして式（１）によりスプレー冷却塔１から流出する排ガス量Ｑcalc［Ｎｍ3／min］を算出する。なお、式（１）中、Ｑin［Ｎｍ3／min］はスプレー冷却塔１へ流入する排ガス量、Ｗ［Ｋｇ／min］はスプレー冷却塔１へ供給されたスプレー水量である。
【００１７】
Ｑcalc＝Ｑin＋２２．４×Ｗ／１８…（１）
【００１８】
制御回路４は上記排ガス量Ｑcalcを、実際にスプレー冷却塔１から流出する排ガス量Ｑoutと比較する。そして、Ｑcalc＞Ｑoutである間は、スプレー冷却塔１内へ供給されたスプレー水が完全蒸発していないものとして、所定の演算周期毎にこの時点で供給されているスプレー水量を一定量づつ減少させる。Ｑcalc＝Ｑoutになると、制御回路４はスプレー水が完全蒸発したものとして、今度は所定の演算周期毎にこの時点で供給されているスプレー水量を一定量づつ増大させる。
【００１９】
このような制御によって、スプレー冷却塔１内へ供給されたスプレー水は常に完全蒸発状態に維持される。したがって、蒸発しきれないスプレー水の存在によって、スプレー冷却塔１内から排出されるダストを含んだ汚水の量が過大なものになったり、ダストが水を含み過ぎて後段のバグフィルタへ通じるダクトＰ２内で付着堆積し、あるいはバグフィルタが早期に目詰まりしてしまうという従来の問題が解消される。
【００２０】
（第２実施形態）
本実施形態では図２に示すように、第１実施形態の構成に加えて、スプレー冷却塔１の上流側ダクトＰ１に、塔内へ流入する排ガスの温度を検出するための温度センサ６１を設けるととともに、スプレー冷却塔１の下流側ダクトＰ２には、塔内から流出する排ガスの温度を検出するための温度センサ６２を設ける。
【００２１】
制御回路４は、式（２）によりスプレー冷却塔１から流出する排ガスの温度Ｔcalc［℃］を算出する。式（２）中、Ｔin［℃］，Ｃin［Ｋcal／Ｎｍ3・℃］はそれぞれスプレー冷却塔１内へ流入する排ガスの温度および比熱、Ｔout［℃］，Ｃout［Ｋcal／Ｎｍ3・℃］はそれぞれスプレー冷却塔１から流出する排ガスの温度および比熱である。また、Ｈ［Ｋcal／Ｋｇ］はスプレー水の潜熱である。また、Ｑcalcは既に説明したように式（１）で算出される。
【００２２】
Ｔcalc＝（Ｃin・Ｑin・Ｔin−Ｈ・Ｗ）／Ｃout・Ｑcalc…（２）
【００２３】
制御回路４は上記温度Ｔcalcを、実際にスプレー冷却塔１から流出する排ガスの温度Ｔoutと比較する。そして、Ｔcalc＜Ｔoutである間は、スプレー冷却塔１内へ供給されたスプレー水が完全蒸発していないものとして、所定の演算周期毎にこの時点で供給されているスプレー水量を一定量づつ減少させる。Ｔcalc＝Ｔoutになると、制御回路４はスプレー水が完全蒸発したものとして、今度は所定の演算周期毎にこの時点で供給されているスプレー水量を一定量づつ増大させる。このような実施形態によっても第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００２４】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１実施形態の構成（図１参照）に加えて、温度調節計７が設けられ、その設定値が制御回路４から与えられるとともに、スプレー冷却塔１の下流側ダクトＰ２には、塔内から流出する排ガスの温度を検出するための温度センサ６２が設けられて、その出力が温度調節計７へフィードバックされている。温度調節計７の出力はインバータ３を介してポンプ２２へ与えられ、これにより、スプレー冷却塔１から流出する排ガスの温度が上記設定値に追従するようにスプレー水の供給量が調整される。
【００２５】
制御回路４は、スプレー冷却塔１へ供給されたスプレー水が全て蒸発したものとして第１実施形態と同様に式（１）によってスプレー冷却塔１から流出する排ガス量Ｑcalcを算出し、この排ガス量Ｑcalcを、実際にスプレー冷却塔１から流出する排ガス量Ｑoutと比較する。Ｑcalc＞Ｑoutである間は、スプレー冷却塔１内へ供給されたスプレー水が完全蒸発していないものとして、所定の演算周期毎にこの時点の温度設定値を一定量づつ上昇させる。Ｑcalc＝Ｑoutになると、制御回路４はスプレー水が完全蒸発したものとして、今度は所定の演算周期毎にこの時点の温度設定値を一定量づつ下降させる。本実施形態によっても第１実施形態と同様の効果が得られるとともに、スプレー冷却塔１から流出する排ガス温度が大きく変動するのを防止することができる。
【００２６】
（第４実施形態）
本実施形態では第２実施形態の構成（図２参照）に加えて温度調節計７が設けられ、その設定値が制御回路４から与えられるとともに、温度センサ６２の出力が制御回路４と温度調節計７へフィードバックされている。温度調節計７の出力はインバータ３を介してポンプ２２へ与えられ、これにより、スプレー冷却塔１から流出する排ガスの温度が上記設定値に追従するようにスプレー水の供給量が調整される。
【００２７】
制御回路４は、第２実施形態と同様に式（２）によってスプレー冷却塔１から流出する排ガスの温度Ｔcalcを算出し、これを、実際にスプレー冷却塔１から流出する排ガスの温度Ｔoutと比較する。そして、Ｔcalc＜Ｔoutである間は、スプレー冷却塔１内へ供給されたスプレー水が完全蒸発していないものとして、所定の演算周期毎にこの時点の温度設定値を一定量づつ上昇させる。Ｔcalc＝Ｔoutになると、制御回路４はスプレー水が完全蒸発したものとして、今度は所定の演算周期毎にこの時点の温度設定値を一定量づつ下降させる。このような実施形態によっても第２実施形態と同様の効果が得られるとともに、スプレー冷却塔１から流出する排ガス温度が大きく変動するのを防止することができる。
【００２８】
（第５実施形態）
本実施形態では、図５に示すように、スプレー冷却塔１の出口側ダクトＰ２に湿度センサ８１が設けられて、スプレー冷却塔１から流出する排ガスの湿度を検出している。湿度センサ８１の出力は湿度調節計８へフィードバックされ、湿度設定値との偏差に応じた出力がインバータ装置３へ与えられて、ポンプ２２によるスプレーノズル２へのスプレー水供給が制御されている。
【００２９】
このような構成において、湿度設定値を９５％程度に設定して、これに基づいてスプレー水の供給を制御すれば、スプレー冷却塔１内へ供給されたスプレー水は常に完全蒸発に近い状態に維持される。これにより、蒸発しきれないスプレー水の存在によって、スプレー冷却塔１内から排出されるダストを含んだ汚水の量が過大なものになったり、ダストが水を含み過ぎて後段のバグフィルタへ通じるダクト内で付着堆積し、あるいはバグフィルタが早期に目詰まりしてしまうという従来の問題は解消される。
【００３０】
（第６実施形態）
本実施形態では、温度調節計７が設けられ、その設定値が制御回路４から与えられるとともに、スプレー冷却塔１の下流側ダクトＰ２には、塔内から流出する排ガスの温度を検出するための温度センサ６２が設けられて、その出力が温度調節計７へフィードバックされている。温度調節計７の出力はインバータ３を介してポンプ２２へ与えられ、これにより、スプレー冷却塔１から流出する排ガスの温度が上記設定値に追従するようにスプレー水の供給量が調整される。また、下流側ダクトＰ２に設けられた湿度センサ８１の出力が制御回路４へ入力している。
【００３１】
制御回路４は湿度センサ８１の出力に応じて例えば、図７に示すように温度設定値をステップ的に変更して温度調節計７へ与える。これにより、スプレー冷却塔１内へ供給されたスプレー水は常に完全蒸発に近い状態に維持されて第５実施形態と同様の効果が得られるとともに、スプレー冷却塔１から流出する排ガス温度の変動が抑えられる。
【００３２】
第１〜第４実施形態において、スプレー冷却塔における、リークや吸い込み、アトマイズエアの流入、あるいは熱放散等を考慮した算出式を使用すれば、さらに正確なスプレー水制御が可能となる。また、第６実施形態において、湿度センサに代えて、排ガスないしダストを一定時間毎にサンプリングして、この結果によって温度設定値を変更するようにしても良い。さらに、第１〜第６実施形態において、スプレー冷却塔の底部に水レベル計等を設けて、所定量の水が底部に溜まった時に警報を発するようにしても良い。また、上記各実施形態において、インバータ装置３によりポンプ２２の回転数を制御するのに代えて、スプレー水供給管２１中に制御弁を設けて、その開度によってスプレー水量を変更するようにしても良い。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明のスプレー冷却塔の制御装置によれば、電気炉等からの排ガスを効果的に冷却してダイオキシンの生成を有効に防止しつつ、ダクト内でのダストの付着堆積やバグフィルタの早期の目詰まり、あるいはスプレー塔内から排出される汚水量の増大を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における、スプレー冷却塔の制御系統図である。
【図２】本発明の第２実施形態における、スプレー冷却塔の制御系統図である。
【図３】本発明の第３実施形態における、スプレー冷却塔の制御系統図である。
【図４】本発明の第４実施形態における、スプレー冷却塔の制御系統図である。
【図５】本発明の第５実施形態における、スプレー冷却塔の制御系統図である。
【図６】本発明の第６実施形態における、スプレー冷却塔の制御系統図である。
【図７】湿度に応じた温度設定値の変化を示す図である。
【符号の説明】
１…スプレー冷却塔、２…スプレーノズル、４…制御回路、５１，５２，５３…流量検出器、６１,６２…温度センサ、７…温度調節計、Ｐ１…上流側ダクト、Ｐ２…下流側ダクト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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