JPH025221Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は水噴霧ガス冷却方式を用いた、廃棄物
などの焼却設備において、焼却炉の排ガスから排
熱を回収する熱交換器に関するものである。

従来この種の施設は、例えば廃棄物の焼却設備
においては、廃棄物を焼却炉に投入、焼却させる
ことで発生した排ガスは700℃〜950℃程度の温度
と多量のダストや腐蝕性成分を伴つて炉頂より排
出され、ガス冷却室において水噴霧により降温せ
しめて温度調節され、同時にかなりのダストを沈
降分離せしめたのち、更に少なくとも除塵等のガ
ス処理設備を経て煙突から排出される。焼却炉内
は通常負圧で運転する必要から、ガス処理の前後
に誘引送風機を設けて排ガスを誘引している。高
度な除塵を行なうためには電気集塵器を用いるこ
とが多く、この場合、排ガスの温度は電気集塵器
入口で300℃前後とし、かつ誘引送風機は電気集
塵器の下流側に設けることになる。

この排ガスの熱は、熱交換器を用いて回収利用
することが多く、例えば燃焼用空気の予熱のため
の空気予熱器や、空調、暖房、給湯、あるいは温
水プール、温室等いろいろな目的に用いられる温
水のための温水発生器などに利用される。取付位
置は、主としてダストの付着を回避することを考
慮する場合は除塵処理以降の部分とするが、煙突
部における排ガス温度降下を避け、かつより少な
いダスト濃度と高温による伝熱面の保護等を主と
して考慮した場合はガス冷却室から除塵設備のあ
いだとすることもあるが、焼却炉〜ガス冷却室間
とすれば伝熱面の保護策とダスト対策を講じるこ
とで大きい輻射熱を大きな温度差を利用して他の
場合に比較し、数分の一の伝熱面積ですますこと
ができる。従来いずれの場合も熱交換器はガス冷
却室とは独立した排ガス流路に別個に設けられて
いた。

ガス冷却室は、一般に噴霧水粒子の蒸発をはか
り、かつ器壁への水噴霧粒子の付着を防止するた
め、１〜２ｍ以上の内径をもつ大きな容器であ
り、水噴霧域での剥離や逆流、偏流などを極力抑
えるための大きな導入部整流域を必要とする。

一方熱交換器も伝熱面挿入やダスト付着時の排
ガス流路閉息防止のために通常径１〜２ｍ以上の
排ガス流路径とする必要がある。

従来は、このようなガス冷却室と熱交換器とが
別個に排ガス流路中に設けられていたので、排ガ
ス流路は流路面積の拡大縮少を繰り返し、曲りも
多く冗長なものとなり、又、熱交換器用の架台、
歩廊、メンテナンス用のスペース等を用意せねば
ならず、配置的にかなりスペースを要するものと
なるなどの欠点があつた。

本考案は、従来のものの以上の欠点を除去し、
流路の形状を単純化し、流路の圧損を防ぎ、設備
費や動力費、保守費を低減することができる排熱
回収熱交換器を提供することを目的とするもので
ある。

本考案は、焼却炉３の排ガス流路中に水噴霧冷
却機構のスプレーノズル８を備えたガス冷却室６
に排ガスの排熱回収用の熱交換器４を配備したも
のにおいて、焼却炉３から導出される排ガス流路
のダスト１７をガス冷却室６の上流部に連結し、
かつ該ガス冷却室６の下流部を空気予熱器９を介
して送風機１０に接続配備して排ガスをガス冷却
室６内に流して系外に導出する構成であつて、前
記ガス冷却室６の上流部にスプレーノズル８から
なる水噴霧冷却機構を備えると共に、この水噴霧
冷却機構の上流側で、かつガス冷却室６の上流側
流路から前記水噴霧域までの流路がほぼ同一断面
形状となつているガス流路中に温水発生器５の熱
交換器４が前記排ガス流路のダクト１７の連通開
口部に対向して配備されていることを特徴とする
排熱回収熱交換器である。

本考案の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は都市ごみ焼却施設における実施例を示
し、都市ごみ１は給塵装置２によつて切り出され
都市ごみ焼却炉３に投入されて燃焼し、その時発
生する排ガスは焼却炉上部から排熱回収用の熱交
換器４を有する温水発生器５を上載したガス冷却
室６に導かれて温水発生器５で一部の熱を回収さ
れた後、電気集塵器７入口が300℃前後になる温
度まで水噴霧機構としてのスプレーノズル８から
の水噴射によつて冷却され、同時に粗粒子を中心
にガス冷却室６にてダストを沈降分離し、次の空
気予熱器９にて燃焼用空気予熱の形で熱が再び回
収された後、電気集塵器７にて残りのダストの大
部分が除去され、誘引送風機１０を経て煙突より
大気中に放出される。

なお、ガス冷却室にて沈降分離したダストはガ
ス冷却室６の底部の灰排出機１１により排ガス系
外へ掻き出される。

ガス冷却室６では噴射水槽１２の水を噴射水加
圧ポンプ１３にて加圧したものを水スプレーノズ
ル８にて霧化しながら排ガスに添化し、その水滴
が排ガス中に水蒸気とて混入してしまうまでに奪
う潜熱や顕熱によつて排ガス温度を降下させる。

温水発生器５では、温水槽１４の温水を温水循
環ポンプ１５にて温水発生器に圧送し、温水発生
器５の直後のポツト１６から溢流させる形で温水
槽１４に再び環流させる形で循環させる。温水熱
利用は温水槽１４に設けられた別の温水循環ルー
プを用いて行なう。

なお、熱交換器４はこの位置では前述したよう
に大きい輻射熱と大きな温度差を利用できること
から高効率の伝熱が可能である。

第２図は第１図の実施例の温水発生器５から水
噴霧機構による水噴霧域までの部分の詳細を示し
たものである。温水発生器５の熱交換器４は水噴
霧域の上流側流路に備えられ、この上流側流路か
ら水噴霧域までの流路が、断面がほぼ同一の径を
有する円筒状の排ガス通路を形成し、焼却炉３か
らの排ガスを導入するダクト１７は温水発生器５
とほぼ同一レベルか又は若干高い位置の側壁に接
続させている。従つて、水噴霧域では急激な流路
拡大がないために排ガス流に剥離流が生じないの
で噴霧水滴の壁付着の心配はない。又、従来のガ
ス冷却室は排ガス導入部が整流のために水噴霧域
の上方に大きく突出する形となつていたので、本
実施例の様にガス冷却室６に温水発生器５を上載
しても全体の高さは従来のものに比べほとんど変
らない。なお、温水発生器５の熱交換器４は三つ
の伝熱ユニツト１８，１９，２０に分割され、水
平方向に抜出可能としてメンテナンスやダスト付
着対策を容易にしてある。

また、熱交換器４を排ガス導入ダクト１７に対
し反対側に偏心して配置することで排ガス導入ダ
クト１７からの流れが伝熱面にぶつかるようにし
ている。これにより、炉からの排ガスから効率よ
く熱を回収すると同時に伝熱管群が一種の邪魔板
的な役割を果たして排ガス導入ダクト１７から入
つて来た流れを急激に減衰拡散させるため、水ス
プレーに対して悪影響を及ぼさない程度まで偏流
を減衰させるのに第２図の様に短い排ガス導入部
〜水噴霧域の距離ですむ。

また、第２図で判るように、温水発生器５のた
めの架構は全く必要とせず、そのための歩廊も温
水発生器５を設けたガス冷却室６のケーシングで
ある円筒から張り出す程度でよく、特別なものは
必要としない。

第３図は温水発生器５の熱交換器４を天井から
挿入した別の実施例である。

ここで温水発生器５はボイラー、空気予熱器そ
の他熱回収の為の熱交換器であればいずれでもよ
く、又必ずしも水平方向から挿入する形式のもの
でなくても、例えば、第３図に示す実施例の様に
天井より吊り下げる形のものでもよく、管群でな
く板状のものでもよい。

第１，２図の実施例は、ガス冷却室６での排ガ
スが下降流のものを示したが、これは逆に上昇流
でも適用可能である。しかしながら、熱交換器４
が下に位置してしまうので壁面等に付着したスケ
ール等の落下による温水発生器５の損傷、水滴下
等による伝熱面の濡れとそれによるダスト付着等
の問題が予想されるので下降流の方が好ましい。

熱交換器４の排ガス流路への挿入は、必ずしも
第２図の様に排ガス導入ダクト１７に対し反対側
に偏心して配置する必要はなく、第３図に示した
実施例のように逆に排ガス導入ダクト１７側に偏
心させて取付ける方法もある。排ガス導入ダクト
１７から熱交換器４ないしガス冷却室６の平均流
速の緩やかな部分へ流入した排ガスの当初持つて
いる運動エネルギが多い部分に挿入、邪魔するこ
とで効果をあげることができる。なお、この邪魔
効果により排ガスの乱流が促進され、続く水噴霧
域での水滴の蒸発を助ける効果が生じるという利
点もある。

また、熱交換器４の挿入部壁は必ずしもガス冷
却室６と同様の形状である必要はなく、少なくと
も熱交換器４の挿入部下流側端から下流側がガス
冷却室６と同様の形状であればよい。ただし、水
スプレー挿入長Ｌに対し半分以下の長さ程度での
壁面の凸凹は、それによる排ガス流の乱れの水噴
霧域に対する影響は通常生じないので無視してよ
い。

以上の如き実施例においてはガス冷却室６の排
ガス導入部整流域に熱交換器４を位置せしめるこ
とで、効率の高い熱交換器４と同時に改善された
ガス冷却室６とを得ることができる。従つて従来
熱交換器４やそれに付属する架構、歩廊等がしめ
ていた空間が不要となり、又、排ガス流路も大巾
に曲りや縮小拡大部がなくなり単純化されるので
設備全体がすつきりしたコンパクトなものとな
り、大きな設備費の低減や操業性の向上がはかれ
る。さらに、排ガス誘引動力も排ガス流路の改善
によつて圧損が小さくなるため低減されるが、焼
却施設全体の運転動力にしめる割合が通常数十％
となり大きなため、省エネルギ効果も大きい。こ
の様に機能、設備費、運転費、操業或いはメンテ
ナンスなどに対する改善効果は非常に大きなもの
といえる。

本考案は、排ガスをガス冷却室６内に流して系
外に導出する構成であつて、前記ガス冷却室６の
上流部にスプレーノズル８からなる水噴霧冷却機
構を備えると共に、この水噴霧冷却機構の上流側
で、かつガス冷却室６の上流側流路から前記水噴
霧域までの流路がほぼ同一断面形状となつている
ガス流路中に温水発生器５の熱交換器４が前記排
ガス流路のダクト１７の連通開口部に対向して配
備されていることにより、水噴霧域では急激な流
路拡大がないため、排ガス流に剥離流が生じない
で噴霧水滴の壁付着の心配がないし、熱交換器の
伝熱管群が一種の邪魔板的な役割をはたして流れ
を急激に減衰拡散させて下流側の水噴霧域のスプ
レーに対して短い距離で構成でき、熱交換器や付
属架構が小型となり、排ガス流路が単純でコンパ
クトとなつてスペースが小となるほか、圧損が減
少して送風機動力が大幅に低減し、設備費、運転
費、保守費が軽減される排熱回収熱交換器を提供
することができ、実用上極めて大なる効果を奏す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例に関するもので、第１図
はフロー図、第２図ａは熱交換器部の断面平面
図、ｂはその断面正面図、第３図は別の実施例
の、ａは熱交換器部の断面平面図、ｂは断面正面
図である。 １……都市ごみ、２……給塵装置、３……焼却
炉、４……熱交換器、５……温水発生器、６……
ガス冷却室、７……電気集塵器、８……スプレー
ノズル、９……空気予熱器、１０……送風機、１
１……灰排出機、１２……噴射水槽、１３……噴
射水加圧ポンプ、１４……温水槽、１５……温水
循環ポンプ、１６……ポツト、１７……ダクト、
１８，１９，２０……伝熱ユニツト。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 焼却炉３の排ガス流路中の水噴霧冷却機構のス
   プレーノズル８を備えたガス冷却室６に排ガスの
   排熱回収用の熱交換器４を配備したものにおい
   て、焼却炉３から導出される排ガス流路のダクト
   １７をガス冷却室６の上流部に連結し、かつ該ガ
   ス冷却室６の下流部を空気予熱器９を介して送風
   機１０に接続配備して排ガスをガス冷却室６内に
   流して系外に導出する構成であつて、前記ガス冷
   却室６の上流部にスプレーノズル８からなる水噴
   霧冷却機構を備えると共に、この水噴霧冷却機構
   の上流側で、かつガス冷却室６の上流側流路から
   前記水噴霧域までの流路がほぼ同一断面形状とな
   つているガス流路中に温水発生器５の熱交換器４
   が前記排ガス流路のダクト１７の連通開口部に対
   向して配備されていることを特徴とする排熱回収
   熱交換器。