JP3978702B2 - 排ガス冷却設備及びその運転方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はごみ焼却炉の排ガス冷却設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
排ガス冷却設備は、ごみが炉内で燃焼しそのときの高温ガス（８５０〜９５０℃）を排ガス処理設備等に適した温度（約２００℃）まで冷却するための設備であり、この排ガス冷却設備には、焼却炉一体形ガス冷却室と、焼却炉別置形ガス冷却室とがある。
燃焼ガスの冷却方式としては、廃熱ボイラに燃焼ガスの熱を吸収させることにより冷却する廃熱ボイラ式ガス冷却方式と、ガス冷却室に水を噴霧して冷却する水噴射式ガス冷却方式、及び廃熱ボイラと水噴射式を組合わせた半廃熱ボイラ式ガス冷却方式と呼ばれている冷却方式とがある。廃熱ボイラの設備されない中小のごみ焼却施設には水噴射によるガス冷却設備が好適に用いられる。また、熱交換器（空気予熱器）と水噴射式の組合せも多く用いられている。
最近、ダイオキシン類の低減化のために、集じん設備入口排ガス温度を１６０℃〜２００℃に低減させる計画がなされている。この場合、集じん設備の前に排ガスを冷却するための減温設備として減温塔（水噴射方式）を設ける場合が多くなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この減温塔で問題となるのは、水噴霧をすることによるガス冷却温度域がガス冷却室に較べ低いことである。すなわちガス冷却室は、８５０℃〜９５０℃の排ガスを４００℃前後まで冷却するものであるのに対し、減温塔は、入口ガス温度が２００℃〜２８０℃であり、減温塔出口において１７０℃程度まで減温する目的でガス冷却するという温度域の狭い使い方がなされている。したがって、水の噴霧粒径を１２０μｍ以下に小さくしないと噴射水を完全蒸発させることが難しい。
噴霧を行わせるノズルには一流体方式とこ流体方式とがあるが、後記の理由により、減温塔には一般的に二流体ノズルが用いられていた。
二流体ノズルは高圧空気で少量の水を霧状にすることのできるノズルである。しかしこの二流体ノズルは噴霧水量の１００倍〜２００倍の空気量を必要とするので、大きなコンプレッサ容量を必要とし、設備費が高くなる上に、維持管理費用も高いものとなっていた。
【０００４】
この二流体ノズルに対し、一流体で高圧の水を微粒子にするノズルがある。これを使用するときは、冷却水量を調整する必要があるので、一般にリターン式（循環式ともいう）水噴霧ノズルが用いられている。このリターンノズルは、リターン側の戻り水を電磁弁で止めたり、また流量調整弁を用いて、戻り水調整することにより、ノズル先端から噴霧される水の量を制御するものである。最大噴霧能力の１０〜１００％の範囲で調整可能であるが、ノズルの構造から６（ｌ／ｍｉｎ）以下の標準品はなく、特注品でも３（ｌ／ｍｉｎ）が最小限界であり、コストも高くつく。このため、減温塔は必要冷却水量が２〜８（ｌ／ｍｉｎ）であり少ない。このことから高価になるため、リターンノズルはガス冷却室には使用できても減温塔には使用されにくい。仮に使用したとしても、この小水量の水を２０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の水圧にするポンプはさらに特殊なポンプであり（一般の多段高圧ポンプの最低水量が１００（ｌ／ｍｉｎ）である）、一般的な多段高圧ポンプの３〜４倍の費用が掛かるため二流体ノズルが用いられるのが、通常であった。
【０００５】
このように従来の設備では、減温塔とガス冷却室とで必要とされている水噴霧ノズルが各々別構造のノズルであり、一方で使用できるものが他方では使用できないという問題がある。
さらに冷却水加圧ポンプについても、ガス冷却室用の多段高圧ポンプと、減温塔用ポンプとを、２個常備しておかなければならず、設備費が高価となるものであった。
【０００６】
本発明の目的は、上記課題を解決するためになされたもので、減温塔とガス冷却室とで各々同種類のリターンノズルを利用することができるようになすと同時に、従来、減温塔側で使用されていたコンプレッサを不要にし、かつ、噴射ポンプはガス冷却室用ポンプを減温塔側の冷却水供給ポンプ兼用なものとして、専用の減温塔用ポンプを不要にすることにより排ガス冷却設備の設計、管理を容易にするとともに設備費及び維持管理費用を低廉にすることができる排ガス冷却設備を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、焼却炉と集じん装置との間の排ガス通路にガス冷却室と減温塔とを順次設けた形式の排ガス冷却設備において、減温塔に設ける冷却水噴射ノズルとしてガス冷却室と同種類のリターンノズルを使用すると共に、その供給水側のヘッダに電磁弁を設け、かつガス冷却室用噴射水ポンプを減温塔用噴射水ポンプ兼用なものとして、前記電磁弁のオン、オフにより減温塔冷却水を噴霧させることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２の発明は、焼却炉と集じん装置との間の排ガス通路にガス冷却室と減温塔とを順次設けた形式の排ガス冷却設備であって、減温塔に設ける冷却水噴射ノズルとしてガス冷却室と同種類のリターンノズルを使用すると共に、その供給水側のヘッダに電磁弁を設け、かつガス冷却室用噴射水ポンプを減温塔用噴射水ポンプ兼用なものとして、前記電磁弁のオン、オフにより減温塔冷却水を噴霧する排ガス冷却設備の運転方法において、減温塔出口排ガス温度もしくはガス冷却室出口排ガス温度のどちらか一方が温度設定条件を満たしたときガス冷却室噴射水量を増加し、減温塔出口排ガス温度が設定温度値を越えたとき減温塔冷却水を減温塔内に噴霧して、減温塔出口排ガス温度を設定温度域内に制御することを特徴としている。
また、減温塔で減温する温度の調節は、減温塔ノズル取付本数と、リターン側に流量調整弁を設け、電磁弁ＯＮ（開）のときに出る噴霧水量を調節しておくことにより調整できる。
【０００９】
ガス冷却室は、８５０℃〜９５０℃の排ガスを４００℃前後まで冷却するものであり、焼却炉の運転中は常に高圧水を供給し続けて、ノズル自体を冷却保護する必要がある。従って、戻り水側の背圧を制御することによって、燃焼ガスの熱量をうばい、燃焼ガスの温度を所定温度まで下げるための水量が出るように制御される。一方、減温塔側の排ガス温度は、入口ガス温度は２００℃〜２８０℃であり、減温塔出口において、１７０℃程度まで減温されるものである。従って水を噴霧して、ノズルの先端を冷却保養しておかなくても、ＳＵＳ材の腐食の恐れはないので、入口側のヘッダからの供給配管に電磁弁を設け、出口温度が所定の温度になるよう制御すれば良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明排ガス冷却設備を有するごみ焼却施設の一形態を示す構成図である。
図１に示すように、ごみ１０は、ピット１１内に一時的に滞留され、適宜、クレーン１２でホッパ１３に投入される。ホッパに投入されたごみ１０は給じん装置１４を介して焼却炉１５に送り込まれる。焼却炉１５は、炉内に送り込まれたごみ１０を乾燥・燃焼・後燃焼の各ゾーンで、火格子下より供給される押し込み空気（一次空気）１６と混合して、所定のごみ量を所定の時間内に乾燥・燃焼・後燃焼させる。一次空気による不完全燃焼は２次または３次空気１７，１８により完全燃焼させる。焼却灰等の不燃物は、炉下コンベヤ１９で炉外に排出される。高温の燃焼排ガスはガス冷却室２０と減温塔２１に導かれ、さらに排ガス処理装置であるバグフィルタ２２を経由して、クリーンな排ガスにして煙突２５より排出する。
なお図示の実施形態は、焼却炉別置形ガス冷却室が用いられ、前記のガス冷却室２０と減温塔２１との間の排ガス通路に、２台の熱交換器（空気余熱器）２３と２４が配置されている。
【００１１】
【実施例】
つぎに本発明の一実施例について説明する。図２は冷却水の流れ系統図であり、本発明は、ガス冷却室２０と減温塔２１に各々付設する水噴射ノズル３１，３２はリターンノズルを使用すると共に、従来、減温塔側で使用されていたコンプレッサを不要にし、かつ多段高圧ポンプ３３をガス冷却室と減温塔とに対し共用可能にして、減温塔用小型ポンプ１個を不要にしたものである。図２において、符号３０は噴射水槽、３４，３５は噴射ノズルの行きヘッダ、３６，３７は戻りヘッダ、３８，３９は電磁弁を示している。
【００１２】
ガス冷却室２０には水噴射ノズル３１を５〜１１本付設して、立上時はガス出口温度が３００℃になったらポンプ３３を起動し、４００℃以上になったら各電磁弁３８を順次閉じて１本ずつ吹き出す。ガス冷却室は８５０℃〜９５０℃の排ガスを４００℃前後まで冷却するものであり、焼却炉の運転中は常に高圧水を供給し続けて、ノズル自体を冷却保護する必要がある。従って、戻り水側の背圧を制御することによって、燃焼ガスの熱量をうばい、燃焼ガスの温度を所定温度まで下げるための水量が出るように制御される。
【００１３】
減温塔には水噴射ノズル３２を３〜５本付設し、各電磁弁３９は、立上時は閉として、減温塔出口温度が１６０℃以上（１６０℃〜２００℃目的制御温度）になったら順次開放する。減温塔側の入口ガス温度は２００℃〜２８０℃であり、低温・高温腐食の間である金属腐食安定域であるため水を噴霧して、ノズルの先端を冷却保護しておかなくても、ＳＵＳ材の腐食の恐れはないので、入口側のヘッダからの供給配管に電磁弁３９を設け、出口温度が所定の温度になるよう制御すれば良い。
また噴射方式の別例を図３に示したように、戻り側に流量調整弁４０を設け、供給側の電磁弁３９をオン（開）し、給水・噴霧開始後の水量を所定範囲にセットすることもできる。これにより入口・出口間減温温度を（３０℃〜１２０℃）調節することができる。
【００１４】
【発明の効果】
この請求項１の発明により、
１．コンプレッサが不用となる。
２．噴霧ノズルは、ガス冷却室と減温塔で同じ種類のノズルを使用する設計ができ、互換性が生まれる。
３．噴射水加圧ポンプが共用でき、減温塔用冷却水供給ポンプは不用となる（噴射水加圧ポンプの容量は変えないで対応可能）。
４．減温塔に設ける冷却水噴射ノズルとしてガス冷却室と同種類のリターンノズルを使用することができ、その使用方法としては、ノズル流量特性中の最小噴霧流量で使用し、かつ供給水側を電磁弁でオン、オフにすることで制御するので、リターンノズルを用いても減温塔の小水量に対応できる。また、戻り側に流量調整弁を設け、供給側の電磁弁をオン（開）し、給水・噴霧開始後の水量を所定の範囲にセットすることもできる。これにより入口・出口間減温温度を（３０℃〜１２０℃）調節することができる。また、自動流調弁等で減温操作し、バグフィルタ入口温度を制御することもできる。
また、請求項２の運転方法によれば、
減温塔出口排ガス温度もしくはガス冷却室出口排ガス温度のどちらか一方が温度設定条件を満たしたときガス冷却室噴射水量を増加し、減温塔出口排ガス温度が設定温度値を越えたとき減温塔冷却水を減温塔内に噴霧するので、ガス冷却室と減温塔との中間に設ける熱交換器の熱交換量が変化しても、常に、減温塔出口排ガス温度を設定温度域内に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明排ガス冷却設備の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】図２は本発明に用いるリターン式冷却水の系統図である。
【図３】図３は減温塔に設けるノズルの噴射方式の一例を示す図である。
【符号の説明】
１１ ピット
１２ クレーン
１３ ホッパ
１４ 給じん装置
１５ 燃焼炉
１６，１７，１８ 押し込み空気
１９ 炉下コンベヤ
２０ ガス冷却室
２１ 減温塔
２２ バグフィルタ
２３，２４ 熱交換器
２５ 煙突
３０ 噴射水槽
３１，３２ リターンノズル
３３ 噴射ポンプ（多段高圧ポンプ）
３４，３５ 行きヘッダ
３６，３７ 戻りヘッダ
３８，３９ 電磁弁
４０ 流量調節弁

Claims (2)

1. 焼却炉と集じん装置との間の排ガス通路にガス冷却室と減温塔とを順次設けた形式の排ガス冷却設備において、減温塔に設ける冷却水噴射ノズルとしてガス冷却室と同種類のリターンノズルを使用すると共に、その供給水側のヘッダに電磁弁を設け、かつガス冷却室用噴射水ポンプを減温塔用噴射水ポンプ兼用なものとして、前記電磁弁のオン、オフにより減温塔冷却水を噴霧させることを特徴とする排ガス冷却設備。
2. 焼却炉と集じん装置との間の排ガス通路にガス冷却室と減温塔とを順次設けた形式の排ガス冷却設備であって、減温塔に設ける冷却水噴射ノズルとしてガス冷却室と同種類のリターンノズルを使用すると共に、その供給水側のヘッダに電磁弁を設け、かつガス冷却室用噴射水ポンプを減温塔用噴射水ポンプ兼用なものとして、前記電磁弁のオン、オフにより減温塔冷却水を噴霧する排ガス冷却設備の運転方法において、減温塔出口排ガス温度もしくはガス冷却室出口排ガス温度のどちらか一方が温度設定条件を満たしたときガス冷却室噴射水量を増加し、減温塔出口排ガス温度が設定温度値を越えたとき減温塔冷却水を減温塔内に噴霧して、減温塔出口排ガス温度を設定温度域内に制御することを特徴とする運転方法。

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