(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塔本体をなす外塔に上部の蒸発部と下部のガス導入部と底部のテーパ状のホッパ部とを設け、ガス導入部の内部に蒸発部に連通する内塔を同心状に設けるとともに、内塔の下端開口をガス導入部の所定高さに配置し、内塔の内部に水噴霧ノズルを配置し、ガス導入部の側部に接続する入口ダクト部をガス導入部の接線方向と平行に、かつ入口ダクト部の開口に対して前記接線方向と平行な方向で内塔の一部が対向するように設け、蒸発部の頂部に出口ダクト部を設け、ホッパ部の塔底面にダスト排出口を設け、入口ダクト部からガス導入部へ流入する排ガスを、ガス導入部の内壁に沿って内塔の周囲を順方向に旋回する順方向旋回流と、内塔の壁面に衝突して内塔の周囲を逆方向に旋回する逆方向旋回流とに分流し、逆方向旋回流で順方向旋回流の旋回速度（角速度）を抑制して、旋回速度（角速度）が所定速度に調整された順方向旋回流となすことを特徴とする旋回式排ガス減温塔。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、旋回式排ガス減温塔に関し、排ガスを旋回させることで、少ない蒸発空間内で完全に水粒子の蒸発を完了させ、かつ塔壁への水やダストの付着、塔壁の腐食を未然に防止する技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ごみ焼却炉から排出する排ガスの処理においては、２００〜２８０℃の排ガスを排ガス減温塔に導いて水噴霧によって１５０〜２００℃に減温し、その後に除塵装置へ導いている。この排ガス減温塔には、例えば図３〜図４に示すような旋回式排ガス減温塔がある。図３〜図４において、塔本体をなす外塔１は上部の蒸発部２と下部の直胴状のガス導入部３と底部のテーパ状のホッパ部４からなり、ガス導入部３の内部には蒸発部２に連通する内塔５を同心状に配置している。
【０００３】
内塔５は内部に水噴霧ノズル６を有し、下端開口７がガス導入部３の所定高さに位置している。ガス導入部３の側部には焼却炉の排ガス排出系に連通する入口ダクト部８を接線方向に接続しており、蒸発部２の頂部には次系の除塵装置へ接続する出口ダクト部９を設け、ホッパ部４の塔底面にダスト排出口１０を設けている。
【０００４】
上記した構成により、焼却炉の排ガス排出系から入口ダクト部８を通してガス導入部３に流入する排ガスは、内塔５の周囲を旋回しながらホッパ部４に降下し、下端開口７から内塔５に流入する。内塔５において水噴霧ノズル６から噴霧する冷却水を伴った排ガスは蒸発部２に流入し、冷却水の蒸発によって所定温度に減温されて出口ダクト９から次系に排出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の構成において、少ない蒸発空間内で水粒子の蒸発を完全に完了させ、かつ塔壁への水やダストの付着、塔壁の腐食を未然に防止するためには、蒸発空間における排ガスの旋回速度（角速度）と水粒子の径のバランスを適正に調整することが重要であり、このために蒸発部２の蒸発空間における「排ガスの旋回速度（角速度）」を調整することが必要となる。
【０００６】
この排ガスの旋回速度（角速度）を調整するために、従来の構成では、蒸発部２の内径寸法Ｄ0、ホッパ部４の塔底面の内径寸法Ｄ1、内塔の内径寸法Ｄ2、入口ダクト部８の中心から蒸発部２の下端までの高さ寸法Ｌ1、入口ダクト部８の中心からガス導入部３の下端までの高さ寸法Ｌ2、ホッパ部４の高さ寸法Ｌ3、入口ダクト部２９の上端から蒸発部２の下端までの高さ寸法Ｌ4、入口ダクト部８の高さ寸法Ｌ5の各パラメータを設計時に調整していた。
【０００７】
しかし、蒸発部２の内径寸法Ｄ0に比べて排ガス量が多い場合に、Ｄ0〜Ｄ2、Ｌ1〜Ｌ5の各パラメータを調整しても旋回速度（角速度）が大きくなり、水粒子の径とのバランスを取ることができない。
【０００８】
蒸発部２の蒸発空間における排ガスの旋回速度（角速度）と水粒子の径とのバランスが崩れた状態で運転した場合に、水粒子にかかる上昇力と遠心力のバランスが崩れ、水粒子は塔壁に付着して塔壁を濡らす。一方、減温塔に流入する排ガスは除塵前であるためにダストを多く含んでおり、また酸性ガス成分（ＨＣＬ、ＳＯｘ）を含んでいる。このために、壁塔の濡れた部分にダストが付着してガス通路が閉塞し、ごみ焼却炉の長期連続運転の妨げとなる。また、濡れた部分でガス中のＨＣＬ、ＳＯｘが金属壁と反応して急激に腐食が進んで穴が開くなどのトラブルが生じる。
【０００９】
排ガスの旋回速度（角速度）を調整する手段として、特許公報第２９０２６２７号に記載するものがある。これは内塔の内側に可変式の旋回調整羽根を設け、旋回調整羽根によって排ガスの旋回速度（角速度）を調整している。しかし、可変式の旋回調整羽根では機械装置であるためにメンテナンスを必要とし、コストが高くなる問題があった。
【００１０】
本発明は上記した課題を解決するものであり、機械装置を使用することなく、蒸発空間における排ガスの旋回速度（角速度）と水粒子の径とのアンバランスによって水粒子が壁面に付着すること、およびそのことに起因するトラブルを未然に防ぐことができる旋回式排ガス減温塔を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の旋回式排ガス減温塔は、塔本体をなす外塔に上部の蒸発部と下部のガス導入部と底部のテーパ状のホッパ部とを設け、ガス導入部の内部に蒸発部に連通する内塔を同心状に設けるとともに、内塔の下端開口をガス導入部の所定高さに配置し、内塔の内部に水噴霧ノズルを配置し、ガス導入部の側部に接続する入口ダクト部をガス導入部の接線方向と平行に、かつ入口ダクト部の開口に対して前記接線方向と平行な方向で内塔の一部が対向するように設け、蒸発部の頂部に出口ダクト部を設け、ホッパ部の塔底面にダスト排出口を設け、入口ダクト部からガス導入部へ流入する排ガスを、ガス導入部の内壁に沿って内塔の周囲を順方向に旋回する順方向旋回流と、内塔の壁面に衝突して内塔の周囲を逆方向に旋回する逆方向旋回流とに分流し、逆方向旋回流で順方向旋回流の旋回速度（角速度）を抑制して、旋回速度（角速度）が所定速度に調整された順方向旋回流となすものである。
【００１２】
上記した構成により、入口ダクト部を通してガス導入部に流入する排ガスは、内塔の周囲を旋回しながらホッパ部に降下し、ホッパ部において向心回転流動し、漸次に塔中心付近で上昇流に転じて下端開口から内塔に流入する。内塔において水噴霧ノズルから噴霧する冷却水を伴った排ガスは蒸発部に流入し、冷却水の蒸発によって所定温度に減温されて出口ダクトから次系に排出される。
【００１３】
排ガスは入口ダクト部からガス導入部へ流入する時に、内塔の壁面に衝突することなく内塔の周囲をガス導入部の内壁に沿って順方向に旋回する順方向旋回流と、内塔の壁面に衝突して逆方向に旋回する逆方向旋回流とに分流し、内塔の周囲において逆方向旋回流が順方向旋回流の旋回速度（角速度）を抑制する作用を果たすことで、順方向旋回流の旋回速度（角速度）が所定速度に調整される。
【００１４】
したがって、排ガスを分流させて得られる逆方向旋回流を利用して排ガスの旋回速度（角速度）を調整することによって、排ガス量が多い場合にあっても機械的な調整手段を使用することなく、排ガスの旋回速度（角速度）と水粒子の径とのバランスを適正に調整することができ、蒸発部の壁面に対する水粒子の付着およびそのことに起因するトラブルを防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。旋回式排ガス減温塔は、先に図３において説明したものと基本的に同様であり、同様の作用を行なう部材については同一番号を付して説明を省略する。
【００１７】
図１〜図２において、ガス導入部３の側部に接続する入口ダクト部８は、ガス導入部３に対する接線方向と平行に、かつ入口ダクト部８の開口に対して内塔５の一部が対向するように設けている。
【００１８】
この入口ダクト部８の接続構造に関して一例を以下に詳細に説明する。水噴霧ノズル６から内塔５の内部に噴霧する冷却水の水粒子の径は最大値１５０μｍとする。この値は現在、旋回式ガス減温塔において使用する水噴霧ノズル６において最も微細に噴霧することができる最良のものである。
【００１９】
水粒子の径が最大値で１５０μｍとし、蒸発部２における排ガス流速の平均値が２．０〜２．４ｍ／ｓとなるように設定する場合において、排ガスの旋回速度（角速度）の最適値を以下のようにして設定する。
【００２０】
入口ダクト部８の流路における水平方向の長さ：Ｃ、蒸発部２の内径：Ｄ0として、Ｃを０．２５×Ｄ0とする。入口ダクト部８の平面図における中心線ｆとガス導入部３の塔壁との交点をｇとし、交点ｇと塔中心Ｏとを結ぶ線分をｉとし、塔中心Ｏを通って入口ダクト部８の中心線ｆと直交する直線をｊとし、直線ｊと線分ｉとがなす角度をｈとし、排ガス流速の平均値をＶとして各パラメータが次式を満たすものとする。
【００２１】
角度ｈ（°）＝７２−Ｄ０（ｍ）／[０．４２×Ｖ（ｍ／ｓ）]…１式
また、ガス導入部３の半径をＤ０／２とし、内塔５の半径をＤ２／２とし、塔中心Ｏを通って直線ｊと直交する直線をｋとし、直線ｋと中心線ｆとの距離をｅとし、直線ｊと直交するガス導入部３の接線をｌとし、接線ｌと入口ダクト部８の距離をｄとして各パラメータが次式を満たすものとする。
Ｄ０／２−Ｄ２／２＞ｃの場合に、
ｄ＜（Ｄ０／２−Ｄ２／２）／３となり、
Ｄ０／２−Ｄ２／２＜ｃ＜２（Ｄ０／２−Ｄ２／２）の場合に、
ｅ＜Ｄ２／２となり、
２（Ｄ０／２−Ｄ２／２）≦ｃ＜Ｄ０／２の場合に、
ｅ＜Ｄ０／４となる。
【００２２】
この構成により、図２に示すように、排ガスは入口ダクト部８からガス導入部３へ流入する時に、内塔５の壁面に衝突することなく内塔５の周囲をガス導入部３の内壁に沿って順方向に旋回する順方向旋回流Ａと、内塔の壁面に衝突して逆方向に旋回する逆方向旋回流Ｂとに分流し、内塔５の周囲において逆方向旋回流Ｂが順方向旋回流Ａの旋回速度（角速度）を抑制する作用を果たす。
【００２３】
このため、蒸発部２の内径Ｄ0に対して排ガス量が多く、蒸発部２の排ガス流速の平均値を２．０ｍ／ｓ以上に大きく設定した場合でも、角度ｈ°を１式のように設定することで、水粒子の径に対する排ガスの順方向旋回流Ａの旋回速度（角速度）を最適値に調整できる。
【００２４】
したがって、排ガスを分流させて得られる逆方向旋回流Ｂを利用して排ガスの旋回速度（角速度）を調整することによって、排ガス量が多い場合にあっても機械的な調整手段を使用することなく、排ガスの旋回速度（角速度）と水粒子の径とのバランスを適正に調整することができ、蒸発部２の壁面に対する水粒子の付着およびそのことに起因するトラブルを防止することができる。
【００２５】
また、この構造によって、排ガス量に対する蒸発部２の内径Ｄ０を小さく設定することができ、減温塔全体をコンパクト化することが可能となる。
因みに、上述した構造を使用しない場合には、蒸発部２の内径Ｄ０に対して排ガス量が多くなると排ガス流速が大きくなるので、図３に示すＤ０〜Ｄ２、Ｌ１〜Ｌ５の調整だけでは水粒子の径に対して排ガスの旋回速度が大きくなり、水粒子に作用する上昇力と遠心力のバランスが崩れて水粒子が塔壁面に付着し、ダストトラブルの原因となる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、排ガスを分流させて得られる逆方向旋回流を利用して排ガスの旋回速度（角速度）を調整することによって、排ガス量が多い場合にあっても機械的な調整手段を使用することなく、排ガスの旋回速度（角速度）と水粒子の径とのバランスを適正に調整することができ、蒸発部の壁面に対する水粒子の付着およびそのことに起因するトラブルを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における旋回式排ガス減温塔の要部を示す断面図である。
【図２】同旋回式排ガス減温塔のガス導入部におけるガス流を示す模式図である。
【図３】従来の旋回式排ガス減温塔を示す全体構成図である。
【図４】同旋回式排ガス減温塔のガス導入部におけるガス流を示す模式図である。
【符号の説明】
１    外塔
２    蒸発部
３    ガス導入部
４    ホッパ部
５    内塔
６    水噴霧ノズル
７    下端開口
８    入口ダクト部
９    出口ダクト部
１０    ダスト排出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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