(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ごみ焼却炉やごみ溶融炉から排出した燃焼排ガスを排ガス減温塔内へ導入し、排ガス減温塔内に設けた噴射ノズルから噴射ポンプにより圧送した減温水を燃焼排ガス内へ噴霧することにより、高温燃焼排ガスの温度を最低で１２０℃まで減温するようにした燃焼排ガス減温方法に於いて、前記減温水の温度を５５℃〜６５℃の温度として、噴霧した減温水を急速に蒸発させて排ガスの温度を低下させると共に、排ガス減温塔の壁面への減温水の付着を防止する構成とした燃焼排ガス減温方法。
【請求項２】
ごみ焼却炉やごみ溶融炉から排出した燃焼排ガスを排ガス減温塔内へ導入し、排ガス減温塔内に設けた噴射ノズルから噴射ポンプにより圧送した水とアルカリ剤を混合して形成したスラリー状の減温剤を燃焼排ガス内へ噴霧することにより、高温燃焼排ガスの温度を最低で１２０℃まで減温するようにした燃焼排ガス減温方法に於いて、前記スラリー状減温剤の温度を５５℃〜６５℃の温度として、スラリー状減温剤内の水を急速に蒸発させて排ガスの温度を低下させると共に、排ガス減温塔の壁面への減温水の付着の防止及びアルカリ剤による排ガス成分の中和を図る構成とした燃焼排ガス減温方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ごみ焼却炉やボイラ等の燃焼装置から排出される排ガスの減温処理方法に関し、更に詳細には、減温水の温度を５５℃〜６５℃の範囲内に制御することにより、減温水を急速に蒸発させて排ガス内の固形成分やアルカリ剤が燃焼装置や排ガスダクト内に固着することを防止して、固着物の落下に起因する機器の破損やダクトの閉塞といったトラブルを未然に防止できる排ガス減温方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ごみ焼却炉やボイラ等の燃焼装置から排出される排ガスは、一般にガス浄化装置により浄化されたあと、大気中へ放散されて行く。
ところで、排ガスの浄化処理に際しては、使用するガス浄化装置の種類に応じて排ガス温度を適宜の温度、例えば約１２０℃〜２５０℃程度にまで減温しなければならないケースがあり、この様な場合には、一般に水を排ガス内へ噴霧し、水の液体顕熱、蒸発潜熱及び水蒸気顕熱を利用して排ガス温度を低下させるようにした排ガス減温装置が汎用されている。
【０００３】
図３は従来の一般的な排ガス減温装置の構成図である。図中、２１は排ガス減温塔、２１ａは排ガス入口、２１ｂは排ガス出口、２１ｃは灰出口、２２は減温水タンク、２３は噴射ポンプ、２４は噴射ノズル、２５は排ガス温度制御装置、２５ａは低温排ガス温度検出器、２６は流量制御弁、ＧHは高温排ガス、ＧLは低温排ガス、Ｃは灰である。
【０００４】
即ち、図３の排ガス減温装置においては、先ず、噴射ポンプ２３により減温水タンク２２から減温水Ｗが流量制御弁２６を介して供給され、排ガス入口部２１ａの近傍に設けた噴射ノズル２４を通して減温水Ｗが排ガス減温塔２１内へ噴霧される。噴霧された水は、高温排ガスＧHと接触することにより温度が上昇し、沸点に達すると蒸発して水蒸気となる。
【０００５】
一方、排ガス減温塔２１内の高温排ガスＧHは、噴霧された水に対し水顕熱と蒸発潜熱及び水蒸気顕熱を与えて冷却され、所定の温度にまで減温されたあと、低温排ガスＧLとなって、排ガス出口部２１ｂから後段の装置に出力される。
【０００６】
また、排ガス減温塔２１内へ噴霧される水の量は、低温排ガス温度検出器２５ａからの温度検出信号に基づいて、排ガス温度制御装置２５により流量制御弁２６の開度を調整することにより制御されている。つまり、低温排ガスＧLの温度が高ければ開度を増大し、低温排ガスＧLの温度が低ければ開度を減少させて減温水の流量制御が行なわれる。この減温水の流量制御により排ガス出口部２１ｂから導出される低温排ガスＧLの温度が、所望の温度に保持されている。
【０００７】
高温排ガスＧHにはガス状成分だけでなく固形成分も含まれている。この固形成分は排ガス減温塔２１の中で灰分となり、灰出口部２１ｃから灰Ｃとして放出回収される。減温水タンク２２には水Ｗが常時供給されており、水位が一定になるように調整されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の排ガス減温装置において、減温水Ｗの温度は夏場でも２０℃〜３０℃程度と低いため、排ガス減温塔２１に噴霧された減温水が蒸発するまでに２〜３秒程度の時間を要していた。この蒸発までの数秒間に、噴霧水を含む排ガス流が減温塔２１の壁面やダクト等の壁面に接触すると、これらの表面に水滴が付着することがよくある。
【０００９】
表面に付着した水滴は、内部にダストを吸収し、水滴が蒸発してもダストは壁面に固着したまま残留する。この固着したダストを核にして他のダストが堆積し、壁面でダストの固着トラブルを生起していた。
【００１０】
特に、アルカリ剤を減温水と混合してスラリーとし、このスラリーを排ガス減温塔２１内に噴霧する排ガス減温装置においては、噴霧されたスラリーが水分の蒸発前に壁面に接触すると、ダストに加えてアルカリ剤を含む固形物が壁面に固着することが多い。
【００１１】
このアルカリ剤には消石灰などが含まれ、固着した固形物は次第に大きくなる。この固形物が落下した場合には、落下衝撃で機器が破損したり、またダクトを閉塞したりする危険があった。これらのトラブルのために、焼却炉やボイラー等の運転が困難になる事も度々みられた。
【００１２】
従って、本発明に係る排ガス減温方法及びその装置は、排ガス減温塔内に噴射される減温水が蒸発するまでに要する時間を短縮させることによって、壁面への減温水の付着を防止し、これによってダストやアルカリ剤が壁面に固着するのを防止することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ごみ焼却炉やごみ溶融炉から排出した燃焼排ガスを排ガス減温塔内へ導入し、排ガス減温塔内に設けた噴射ノズルから噴射ポンプにより圧送した減温水を燃焼排ガス内へ噴霧することにより、高温燃焼排ガスの温度を最低で１２０℃まで減温するようにした燃焼排ガス減温方法に於いて、前記減温水の温度を５５℃〜６５℃の温度として、噴霧した減温水を急速に蒸発させて排ガスの温度を低下させると共に、排ガス減温塔の壁面への減温水の付着を防止する構成とした燃焼排ガス減温方法である。
【００１４】
請求項２の発明は、ごみ焼却炉やごみ溶融炉から排出した燃焼排ガスを排ガス減温塔内へ導入し、排ガス減温塔内に設けた噴射ノズルから噴射ポンプにより圧送した水とアルカリ剤を混合して形成したスラリー状の減温剤を燃焼排ガス内へ噴霧することにより、高温燃焼排ガスの温度を最低で１２０℃まで減温するようにした燃焼排ガス減温方法に於いて、前記スラリー状減温剤の温度を５５℃〜６５℃の温度として、スラリー状減温剤内の水を急速に蒸発させて排ガスの温度を低下させると共に、排ガス減温塔の壁面への減温水の付着の防止及びアルカリ剤による排ガス成分の中和を図る構成とした燃焼排ガス減温方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
排ガス減温塔に噴霧される減温水の温度が低いほど、減温水の熱量吸収能力は高くなる。従って、一般に使用されている減温水の温度は常温であり、平均で約１５℃、夏場でも２０℃〜３０℃である。また、減温水には加熱や冷却などの処理は全く行なわれていない。
【００１８】
減温水が吸収できる熱量は、１００℃に達するまでの水顕熱、１００℃の水から１００℃の水蒸気に相変化するための潜熱及び１００℃の水蒸気から任意温度の水蒸気に昇温するための水蒸気顕熱の３種類である。
【００１９】
一方、ダストやアルカリ剤が壁面に固着しないようにするには、減温水の水滴が壁面に付着しないようにすればよい。そのためには、減温水が壁面に付着する前に、減温水を早期に水蒸気に相変化させる必要があり、そのように減温水の初期温度を設定しなければならない。
【００２０】
つまり、減温水の水顕熱による熱吸収の過程を短縮することによって、減温水の早期相変化を実現できる。換言すると、減温水の初期温度を高くすることによって水蒸気への変化を速める事ができる。
【００２１】
しかし、このことは減温水の単位質量当たりの熱吸収量を低下させることになるから、排ガス減温塔において同じ量の熱吸収を実現するには、減温水の供給流量を増大させることが必要になる。
【００２２】
本発明者等は、減温水の初期温度の上昇と供給流量の増大とのバランスを取りながら鋭意研究した結果、減温水の初期温度を５５℃〜６５℃に設定することによって、ダストやアルカリ剤を壁面に固着させずに排ガスの温度低下を実現できることを認識するに到った。
【００２３】
排ガス減温塔に供給される減温剤には、減温水だけの場合と、減温水とアルカリ剤を混合したスラリーの場合の２種類が存在する。どちらの場合も、排ガスの冷却は水によって達成されるから、減温水もスラリーも５５℃〜６５℃に設定されることによって、壁面への固形物の固着を防止しながら減温の効率化を実現することができる。
【００２４】
以下に、本発明に係る排ガス減温方法及びその装置の実施形態を図面に従って詳細に説明する。
【００２５】
図１は本発明に係る排ガス減温装置の第１実施形態の構成図である。図中、２１は排ガス減温塔、２１ａは排ガス入口部、２１ｂは排ガス出口部、２１ｃは灰出口部、２２は減温水タンク、２３は噴射ポンプ、２４は噴射ノズル、２５は排ガス温度制御装置、２５ａは低温排ガス温度検出器、２６は流量制御弁、ＧHは高温排ガス、ＧLは低温排ガス、Ｃは灰、Ｗは減温水である。
これらの部材の作用効果は、従来例である図３に示された同符号の部材の作用効果と同一であるから、その詳細な説明は省略される。
【００２６】
次に、本発明の特徴を与える部材を説明する。減温水タンク２２には減温水Ｗが常時一定量だけ貯留されるように水Ｗが供給されている。減温水タンク２２には、減温水を５５℃〜６５℃の間の所望温度に設定するために加熱装置３０が付設されている。
【００２７】
加熱装置３０としては、電気ヒータだけでなく、焼却装置やボイラー装置の熱量を利用した熱交換器を用いることができる。この熱交換器では蒸気や温水・熱水の熱量を減温水Ｗに付与するものである。
【００２８】
温度検出器３２が減温水タンク２２に配置され、貯留されている減温水Ｗの温度を常時計測している。この温度検出器３２の計測温度が前述した５５℃〜６５℃の間の所望温度になるように、加熱装置３０を制御する温度制御装置３４が配置されている。
【００２９】
加熱装置３０が電気ヒータの場合には、温度制御装置３４として加熱電流や加熱電圧を制御する電子制御回路を用いることができ、加熱装置３０が熱交換器の場合には、温度制御装置３４として蒸気や熱水などの流量を調整するバルブ制御装置を用いることができる。
【００３０】
この温度制御装置３４により加熱装置３０が作動して、減温水タンク２２内の減温水Ｗの温度を設定した適正温度（５５℃〜６５℃の間の所望温度）に保持する。この減温水Ｗが噴射ポンプ２３の作動によって流量制御弁２６を介して噴霧ノズル２４から排ガス減温塔２１内に噴霧される。
【００３１】
この減温水Ｗは高温排ガスＧHと接触してその熱量を吸収し、急速に水蒸気になる。高温排ガスＧHは急速に低温化して低温排ガスＧLに変化する。水蒸気は排ガス減温塔２１や図示しないダクトの内壁面に付着することなく、低温排ガスＧLと共に後段の装置に輸送されてゆく。
【００３２】
この第１実施形態では、減温水Ｗは急速に水蒸気に変化するから、水蒸気が装置やダクトの壁面に付着することはなく、排ガス中の固形成分がそれらの壁面に固着することも無い。従って、装置やダクトの内壁面がいつも清浄に保持され、固着物の落下による破損やダクトの閉塞も無いので、焼却装置やボイラー装置の耐久性を向上させることができる。
【００３３】
図２は本発明に係る排ガス減温装置の第２実施形態の構成図である。図中、２１は排ガス減温塔、２１ａは排ガス入口部、２１ｂは排ガス出口部、２１ｃは灰出口部、２２は減温水タンク、２３は噴射ポンプ、２４は噴射ノズル、２５は排ガス温度制御装置、２５ａは低温排ガス温度検出器、２６は流量制御弁、ＧＨは高温排ガス、ＧＬは低温排ガス、Ｃは灰であり、これらの部材の作用効果も、図３に示された同符号の部材の作用効果と同一であるから、その詳細な説明は省略する。
【００３４】
次に、この第２実施形態の特徴を与える部材を説明する。消石灰などのアルカリ剤Ａと水Ｗを混合器３６に供給してスラリーＳを形成し、このスラリーＳを減温剤タンク２８に貯留する。即ち、この実施形態ではスラリーＳを減温剤として利用し、水だけからなる減温水は使用しない。
【００３５】
減温剤タンク２８には、貯留されているスラリーＳの温度を計測する温度検出器３２、スラリーを加熱する加熱装置３０、この加熱装置３０を制御してスラリーを５５℃〜６５℃の範囲内の所望値に設定する温度制御装置３４が配置されている。
【００３６】
加熱装置３０として電気ヒータ装置や熱交換器が利用でき、温度制御装置３４として電子制御装置やバルブ制御装置が利用できることは前述した第１実施形態と同様である。
【００３７】
噴射ポンプ２３によりスラリーＳを噴霧ノズル２４から排ガス減温塔２１内に噴霧する。スラリーＳは水Ｗとアルカリ剤Ａの混合物であり、水Ｗは高温排ガスＧHを低温排ガスＧLにまで低温化させ、アルカリ剤Ａは酸性の排ガスを中性化する作用をする。
【００３８】
スラリーＳは５５℃〜６５℃の間の所望温度に設定されており、その中に含有されている水Ｗも当然同じ温度に設定されている。従って、水Ｗは高温排ガスＧHから吸熱して急速に水蒸気に変化し、この水蒸気は低温排ガスＧLと一緒に後段の装置に送られる。
【００３９】
次に、アルカリ剤Ａの作用を詳しく説明しておく。排ガスには塩化水素や硫黄酸化物が含まれており、これらの粒子は噴霧ノズル２４から噴霧されたスラリー水滴の中に溶解して塩酸や亜硫酸となる。これらの酸は消石灰などのアルカリ剤Ａと反応し、塩化カルシウムや亜硫酸カルシウムなどの中和塩となる。これらの中和塩は灰Ｃと一緒に回収される。
【００４０】
このように、スラリーＳを噴霧する場合には、高温排ガスＧHを中和すると同時に、低温排ガスＧLにまで減温できるので、排ガス処理工程の短縮化を実現できる。
【００４１】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々の変形例や設計変更などをその技術的範囲内に包含するものであることは云うまでもない。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、５５℃〜６５℃の温度を有する温水を減温水として使用するから、水蒸気になるまで時間が短いため、水滴が壁面に付着する前に水蒸気になり、その結果排ガスの固形成分が減温塔やダクトなどの壁面に固着し難くなり、排ガス減温装置の耐久性を高めることができる。
【００４３】
請求項２の発明によれば、水とアルカリ剤を混合してスラリー状にし、このスラリーの温度を５５℃〜６５℃に調節し、この温度調整されたスラリーを減温剤として使用するから、排ガスの熱量を吸収して水分が急速に水蒸気に変化し、排ガス中の固形成分が壁面などに固着し難くなる。同時に、アルカリ成分によって排ガスの中和処理も行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排ガス減温装置の第１実施形態の構成図である。
【図２】本発明に係る排ガス減温装置の第２実施形態の構成図である。
【図３】従来の一般的な排ガス減温装置の構成図である。
【符号の説明】
２１は排ガス減温塔、２１ａは排ガス入口、２１ｂは排ガス出口、２１ｃは灰出口、２２は減温水タンク、２３は噴射ポンプ、２４は噴霧ノズル、２５は排ガス温度制御装置、２５ａは低温排ガス温度検出器、２８は減温剤タンク、３０は加熱装置、３２は温度検出器、３４は温度制御装置、Ａはアルカリ剤、Ｃは灰、ＧＨは高温排ガス、ＧＬは低温排ガス、Ｓはスラリー、Ｗは減温水（水）。
【図１】
0003854477.tif 000002
【図２】
0003854477.tif 000003
【図３】
0003854477.tif 000004