JP4578268B2 - 排ガス減温装置に於ける一流体噴霧ノズルの腐食防止方法 - Google Patents
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Description
ところで、近年、大気圧下での水の沸点よりも高い温度の加圧熱水を排ガス内へ噴霧するようにした排ガス減温装置が新たに開発され、特開2000−274654号公報(特許文献1)として公開されている。
尚、図3に於いて、40dは灰出口、46は気密保持装置(開閉ダンパ)、Cは灰、Sは加熱蒸気、Wは上水である。
そして、排ガス減温塔40内で所定の温度にまで減温された排ガスGlは、誘引通風機(図示省略)により排ガス出口40cを通して外部へ誘引され、バグフィルタ等のガス浄化装置(図示省略)へ流入し、ここで清浄化された後、煙突(図示省略)から大気中へ放出されて行く。
しかし、減温水噴霧ノズル42のターンダウン比が小さいために熱水流量の減少に伴って噴霧粒径の増加等の不都合が大きくなって来る。そのため、減温水噴霧ノズル42としては、小流量容量のものを複数個、然も排ガスGhの流れ方向に2〜5段に分けて設け、それらを適宜に切換作動させることにより熱水Whの噴霧量を制御するのが、最適の方法であることが判っている。
この場合、熱水Whの噴霧を停止した減温水噴霧ノズル42を排ガス冷却室40a内に配置しておくと、減温水噴霧ノズル42がHClやSOx等の酸性ガスやダストを多く含む排ガスGhに常時接触するため、減温水噴霧ノズル42内に酸性ガスが流入し、腐食を引き起こすと云う問題がある。又、減温水噴霧ノズル42のノズル孔に排ガスGh内のダストが付着してノズル孔を閉塞してしまうことがあり、次回噴霧する場合に噴霧不良の原因となる。
更に、熱水Whを減温水噴霧ノズル42から噴霧している途中で熱水Whの供給を停止すると、減温水噴霧ノズル42の通路内に於ける熱水Whの圧力が低下して噴霧状態が極端に悪化し、熱水Whが微粒化されずにそのまま流出して排ガス減温塔40内を熱水Whで濡らすことになり、ダスト付着の原因となる。
しかし、この場合には、排ガス減温塔40から減温水噴霧ノズル42を取り外さなければならないうえ、取り外した減温水噴霧ノズル42を再度使用する場合には、これを排ガス減温塔40へ取り付けなければならず、減温水噴霧ノズル42の取り外しや取り付けに多くの手数を要すると云う別の問題が発生することになる。
又、本発明は、一流体噴霧ノズル内に流入した新鮮な空気がノズル孔から噴出するため、一流体噴霧ノズルのノズル孔に排ガス中のダストが付着すると云うことが皆無となり、熱水又は加圧水の噴霧を停止している一流体噴霧ノズルのダストによる閉塞を防止することができ、噴霧を停止した一流体噴霧ノズルを再度使用する場合に熱水又は加圧水の噴霧を確実且つ良好に行えることになる。
更に、本発明は、酸性ガスによる一流体噴霧ノズルの腐食及び一流体噴霧ノズルへのダストの付着を防止できるため、熱水又は加圧水の噴霧を停止した一流体噴霧ノズルを排ガス減温塔から取り外したり、或いは一流体噴霧ノズルを排ガス減温塔へ取り付けたりする必要がなくなり、一流体噴霧ノズルの人的な交換を無くすことができる。
加えて、本発明は、一流体噴霧ノズルの噴霧を停止したときに、噴霧を停止した一流体噴霧ノズルの入口側に設けた遮断弁を閉鎖し、当該遮断弁の出口側に設けた液垂れ防止用の開閉弁を開放して一流体噴霧ノズル内の熱水又は加圧水を排ガス減温塔外へ排出するようにしているため、作動を停止した一流体噴霧ノズルから粒径の大きな熱水が放出されると云うことがなく、排ガス減温塔内が熱水によって濡れることにより起因する様々なトラブル(例えば、ダストの付着等)を完全に防止することができる。
図1は本発明の方法を実施する排ガス減温装置の一例を示し、当該排ガス減温装置は、ごみ焼却設備やボイラ設備等に設置されており、ごみ焼却炉等から排出された高温の排ガスGhを所定の温度まで減温するものである。
この実施形態に於いては、排ガス冷却室1a内の下方部に2本の一流体噴霧ノズル6を所定の間隔を空けて上下に配設しており、排ガス冷却室1a内を下方から上方へ向って流れる高温の排ガスGhにこれと同方向に前記各一流体噴霧ノズル6から熱水Whを噴霧できるようにしている。尚、各一流体噴霧ノズル6には、従来公知の定格噴霧量の小さいノンリターン型一流体フルコーンノズルを使用している。
この実施形態に於いては、低圧蒸気だめ16より圧力が0.49MPa、温度が220℃の加熱蒸気Sを蒸気式熱交換器18へ供給し、温度が120℃〜155℃、圧力が1.1MPa〜2.0MPaの加圧熱水Whを熱水タンク3内で製造するようにしている。
又、熱水タンク3には、蒸気式熱交換器18による上水Wの加熱昇温時に水膨張が起こり、熱水タンク3内の圧力が上昇するため、熱水タンク3内の圧力を制御する熱水排出用管路23、自動開閉弁24及び熱水タンク圧力制御装置25が設けられている。即ち、この熱水タンク3に於いては、水膨張により熱水タンク3内の圧力が所定値を超えると、熱水タンク圧力制御装置25により自動開閉弁24を開放し、熱水タンク3内の加圧熱水Whを熱水排出用管路23を通してブロータンク22内へ排出するようになっている。
この実施形態に於いては、熱水タンク3内の圧力が1.05MPaを超える状態が5sec継続されると、上限警報を発すると共に、熱水タンク圧力制御装置25により自動開閉弁24が瞬時に開放される。又、熱水タンク3内の圧力が0.95MPa以下の状態が20sec継続されると、下限警報を発すると共に、熱水タンク圧力制御装置25により自動開閉弁24が1sec経過後に閉鎖される。これにより、熱水供給用管路11内や機器内の過度な圧力上昇が防止されることになる。
この実施形態に於いては、熱水量制御弁8は、排ガス減温塔1の排ガス出口1bから排出される低温の排ガスGlの温度を180℃に保持するように、排ガス温度検出器9a及び排ガス温度制御装置9によりその開度が制御されている。
又、熱水量制御弁8の入口側の熱水供給用管路11には、衝撃吸収用のアキュムレータ29が分岐状に設けられており、熱水供給用管路11系の衝撃圧力の吸収が行われるようになっている。例えば、温度が130℃以上、圧力が1.0MPa以上の加圧熱水Whを一流体噴霧ノズル6から噴霧している際に、熱水量制御弁8や各遮断弁31,31′を急閉鎖したような場合には、熱水加圧ポンプ7による熱水加圧を急に停止することができないこととも相まって熱水供給用管路11内の圧力が上昇し、熱水加圧ポンプ7やその他の機器類への圧力負荷が上昇するが、当該アキュムレータ29を設けることにより、これらの衝撃圧力が有効に吸収されることになる。
即ち、加圧ポンプ7からの熱水Whの温度は、熱水温度制御装置21により設定値に保持されており、熱水Whの温度が高温側の設定値(155℃)を超えた場合には、熱水温度制御装置21により加熱蒸気量制御弁20が閉鎖(全閉)され、低圧蒸気だめ16から蒸気式熱交換器18への加熱蒸気Sの流入が停止される。又、熱水Whの温度が低温側の設定値(120℃)より低くなった場合には、熱水温度制御装置21により加熱蒸気量制御弁20が開放(全開)され、低圧蒸気だめ16から蒸気式熱交換器18へ加熱蒸気Sが流入される。
この実施形態に於いては、熱水供給用管路11内を流れる熱水Whの温度は、略135℃に保持されている。
即ち、加圧ポンプ7からの熱水Whの圧力は、熱水圧力制御装置28により設定値に保持されており、熱水Whの圧力が高圧側の設定値(2.0MPa)を超えた場合には、熱水圧力制御装置28により圧力逃し弁27が開放(全開)され、熱水Whが熱水循環用管路26を介して熱水タンク3内へ戻される。、又、熱水Whの圧力が低圧側の設定値(1.1MPa)より低くなった場合には、熱水圧力制御装置28により圧力逃し弁27が閉鎖(全閉)され、熱水Whの熱水タンク3へのリターンが無くなる。
この実施形態に於いては、熱水供給用管路11内を流れる熱水Whの圧力は、略1.4MPaに保持されている。
この実施形態に於いては、熱水Whの圧力が1.5MPaを超える状態が15sec以上継続した場合には、上限警報が発せられると共に、上限警報の発信から10sec以内に作動制御装置36により第2の遮断弁31′が開放制御されて下側の一流体噴霧ノズル6が作動状態に切換えられる。このとき、作動制御装置36は、第2の開閉弁32′及び第2の大気開放弁33′の全閉を確認後、第2の遮断弁31′の開放を行う。
又、熱水Whの圧力が0.3MPa以下の状態が25sec以上継続した場合には、下限警報が発せられると共に、下限警報の発信から20sec後に作動制御装置36により第2の遮断弁31′が閉鎖制御されて下側の一流体噴霧ノズル6が非作動状態(停止状態)に切換えられる。このとき、作動制御装置36は、第2の遮断弁31′を全閉した後、液垂れ防止用の第2の開閉弁32′を開放して下側の一流体噴霧ノズル6内に残っている熱水Whを第2のドレン受け35′へ排出し、その数秒後に第2の開閉弁32′を全閉すると共に、第2の大気開放弁33′を全開する。その結果、排ガス減温塔1内の負圧により大気中の新鮮な空気が開放状態の第2の大気開放弁33′を通して下側の一流体噴霧ノズル6内へ流入し、当該一流体噴霧ノズル6から排ガス冷却室1a内へ噴出される。
一流体噴霧ノズル6から噴霧された熱水Whは、大気圧下に於ける水の沸点よりも高い温度の高圧水であるため、一流体噴霧ノズル6のノズル孔の出口近傍で急激に減圧沸騰をし、粒子径が数μm〜数十μmの微細粒子になると共に、瞬時に蒸発して水蒸気となり、排ガス冷却室1a内の高温の排ガスGhと熱交換して排ガスGhを冷却する。
所定の温度にまで減温された排ガスGlは、誘引通風機(図示省略)により排ガス出口1bを通して外部へ誘引され、バグフィルタ等のガス浄化装置(図示省略)へ流入し、ここで浄化された後、煙突(図示省略)から大気中へ放出されて行く。
即ち、上側及び下側の一流体噴霧ノズル6のうち、下側の一流体噴霧ノズル6の作動を停止させる場合には、作動制御装置36が第2の遮断弁31′を全閉すると共に、液垂れ防止用の第2の開閉弁32′を開放して下側の一流体噴霧ノズル6内に残っている熱水Whを第2のドレン受け35′へ排出し、その数秒後に作動制御装置36が第2の開閉弁32′を全閉すると共に、第2の大気開放弁33′を全開する。そうすると、排ガス減温塔1内の負圧により大気中の新鮮な空気が開放状態にある第2の大気開放弁33′を通して下側の一流体噴霧ノズル6内へ流入し、当該一流体噴霧ノズル6から排ガス冷却室1a内へ噴出される。
又、作動を停止した下側の一流体噴霧ノズル6を再作動させる場合には、作動制御装置36により第2の大気開放弁33′を全閉すると共に、第2の開閉弁32′及び第2の大気開放弁33′の全閉を確認した後、第2の遮断弁31′を開放する。これにより、熱水Whが下側の一流体噴霧ノズル6から排ガス冷却室1a内へ噴霧される。
又、排ガス減温装置は、熱水タンク3に熱水タンク3内の圧力を制御する熱水排出用管路23、自動開閉弁24及び熱水タンク圧力制御装置25を設けているため、常温の上水Wの加熱昇温時に万一水膨張が発生しても、自動開閉弁24の作動により熱水供給用管路11内や機器内の過度な圧力上昇を防止できる。
更に、排ガス減温装置は、蒸気式熱交換器18に流入する加熱蒸気Sの流量を制御する加熱蒸気量制御弁20と、熱水Whの検出温度に基づいて加熱蒸気量制御弁20を開閉制御する熱水温度制御装置21とから成る熱水温度制御機構10を備えているため、熱水Whの温度・圧力が常に設定値に保持されることになり、安定且つ良好な熱水Whの噴霧が可能となる。
そのうえ、排ガス減温装置は、熱水Whの一部を熱水タンク3内へ戻す熱水循環用管路26と、熱水循環用管路26に介設した圧力逃し弁27と、熱水Whの検出圧力に基づいて圧力逃し弁27を開閉制御する熱水圧力制御装置28とから成る循環圧力制御機構12を備えているため、運転開始時や低量熱水噴霧時に於いても、熱水Whの温度・圧力の低下を防止できると共に、熱水供給用管路11内の熱水Whの温度・圧力を必要な値に保持できる。
加えて、排ガス減温装置は、熱水量制御弁8の入口側に衝撃吸収用のアキュムレータ29を設けているため、熱水量制御弁8や各遮断弁31,31′を急閉鎖しても、ウォータハンマーによる衝撃エネルギーがアキュムレータ29に吸収されることになり、熱水供給用管路11や機器類に悪影響を与えない。
即ち、上側及び下側の一流体噴霧ノズル6のうち、下側の一流体噴霧ノズル6の作動を停止させる場合には、作動制御装置36が第2の遮断弁31′を全閉すると共に、液垂れ防止用の第2の開閉弁32′を開放して下側の一流体噴霧ノズル6内に残っている熱水Whを第2のドレン受け35′へ排出し、その数第2の開閉弁32′を開放状態のままにしておく。そうすると、第2の開閉弁32′の出口側が大気開放型の第2のドレン受け35′に連通していることとも相まって、排ガス減温塔1内の負圧により大気中の新鮮な空気が開放状態にある第2の開閉弁32′を通して下側の一流体噴霧ノズル6内へ流入し、当該一流体噴霧ノズル6から排ガス冷却室1a内へ噴出される。
又、作動を停止した下側の一流体噴霧ノズル6を再度作動させる場合には、作動制御装置36により第2の開閉弁32′を全閉すると共に、第2の遮断弁31′を開放する。これにより、熱水Whが下側の一流体噴霧ノズル6から排ガス冷却室1a内へ噴霧される。
Claims (2)
- 大気圧下での水の沸点よりも高い温度の加圧熱水又は常温の加圧水を減温水として複数の一流体噴霧ノズルから内部が負圧に保たれている排ガス減温塔内の高温の排ガスへ噴霧するようにした排ガス減温装置に於いて、各一流体噴霧ノズルの入口側の管路に遮断弁を夫々介設すると共に、各遮断弁と各一流体噴霧ノズルとの間の各管路に液垂れ防止用の開閉弁と大気開放弁を夫々分岐状に接続し、複数の一流体噴霧ノズルのうち、一部の一流体噴霧ノズルの噴霧を停止したときに、噴霧を停止した一流体噴霧ノズルの入口側に設けた遮断弁を閉鎖すると共に、当該遮断弁の出口側に設けた開閉弁を開放して噴霧を停止した一流体噴霧ノズル内の熱水又は加圧水の残圧抜きを行い、その後前記開閉弁を閉鎖すると共に、当該開閉弁の出口側に設けた大気開放弁を開放し、排ガス減温塔内の負圧を利用して大気中の新鮮な空気を前記大気開放弁から噴霧を停止した一流体噴霧ノズル内へ流入させるようにしたことを特徴とする排ガス減温装置に於ける一流体噴霧ノズルの腐食防止方法。
- 大気圧下での水の沸点よりも高い温度の加圧熱水又は常温の加圧水を減温水として複数の一流体噴霧ノズルから内部が負圧に保たれている排ガス減温塔内の高温の排ガスへ噴霧するようにした排ガス減温装置に於いて、各一流体噴霧ノズルの入口側の管路に遮断弁を夫々介設すると共に、各遮断弁と各一流体噴霧ノズルとの間の各管路に出口側が大気開放型のドレン受けに連通する液垂れ防止用の開閉弁を夫々分岐状に接続し、複数の一流体噴霧ノズルのうち、一部の一流体噴霧ノズルの噴霧を停止したときに、噴霧を停止した一流体噴霧ノズルの入口側に設けた遮断弁を閉鎖すると共に、当該遮断弁の出口側に設けた開閉弁を開放して噴霧を停止した一流体噴霧ノズル内の熱水又は加圧水の残圧抜きを行い、その後前記開閉弁を開放状態のままにし、排ガス減温塔内の負圧を利用して大気中の新鮮な空気を前記開閉弁から噴霧を停止した一流体噴霧ノズル内へ流入させるようにしたことを特徴とする排ガス減温装置に於ける一流体噴霧ノズルの腐食防止方法。
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