JPH0472572B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 本発明は、石油などの燃料の燃焼により製造し
た高温の燃焼ガス（少量の酸素を含有するか、ま
つたく酸素を含まず、実質上支燃性可燃性がない
ので、不活性ガスという。）に、海水で冷却する
ことにより生起する微粒の塩化ナトリウムの混入
を防止して冷却洗滌するコンパクトな装置に関す
るものである。

〔産業上の利用分野〕

石油などの燃焼により生成した不活性ガスは冷
却したのちタンカー（石油、LNG、LPG等の輸
送船を総称する）に設置されたタンクのシールに
使用する。

〔従来の技術〕

石油ガスから得る不活性ガスの先行技術として
は例えば特公昭59−1375公報がある。この際不活
性ガス中の酸素、一酸化炭素を可及的に少なくす
ることが望ましいので、理論空気比またはその近
辺で燃焼が行われ、燃焼後のガス温度は、約1000
℃以上、大型燃焼炉では1500℃以上になる。高温
の不活性ガスは、通常、海水と直接接触させて、
冷却と同時にSO_Xなどの有害物を除いた後、乾燥
し又はせずに所用に供しているが、塩化ナトリウ
ム粒子の除去が不充分で、貯蔵タンクや、配管中
などに沈着してトラブルの原因になつている。ガ
ス中の同伴された固体塩化ナトリウム粒子は吸湿
すると塩化ナトリウム水の粒子になるが、本発明
では両者を区別せず、簡単に塩化ナトリウム粒子
と呼ぶ。海水中に含まれる他の水溶性塩、例え
ば、塩化マグネシウムなども、塩化ナトリウムと
類似の挙動をするので、本発明で言う塩化ナトリ
ウムは、この種不純物を含んだものを総称する。

さて、高温の不活性ガスを海水により冷却する
装置として、充填塔方式あるいはスプレー方式を
用いるのが経済的で、通常用いられているが、充
填層を通過し、またはスプレーされた海水は雨状
に海水溜に落下する。この部分では、海水滴側か
ら言うと、噴霧接触の状態になつて、伝熱面積が
大となり、特に小径の液滴は急速に濃縮乾燥させ
るが粒子の表面が濡れている間は、粒子表面は湿
球温度に近く、沸騰を起こし難いなどの現象が見
られる。しかしながら、前述のとおり、不活性ガ
スの温度は1000℃以上の高温であるので（噴射乾
燥では他の理由にもよるが、600℃以下が普通で
ある。）、水海水滴は、乾燥して無水物になつた
後、さらに温度上昇を起こす。塩化ナトリウムは
約600℃以上で実質的な蒸気圧を示し、融点約800
℃において、１mmHg、1020℃で10mmHg、1220℃
で100mmHgと、温度に対しほぼ指数的に蒸気圧を
増す。かくして高温度の下で気化した塩化ナトリ
ウムは、冷却により再固化するが、その際、分子
オーダーから始まる種種のサイズの塩化ナトリウ
ム粒子を生じる。またこれが核となた液滴ができ
る。これらのうち、特に微粒のものは、終末沈降
速度が遅く、しかもブラウン運動を行い、いわゆ
る慣性衝突法による分離は困難で、充填層を通過
させてもほとんど捕捉されず、冷却した不活性ガ
スの乾燥装置、貯蔵タンク、さらに、タンクシー
ル部に達して、長時間のうちに、種種のトラブル
を起こす。

燃焼ガスを海水と直接接触冷却するに先立つて
所定温度以下とし、その後噴霧状の海水によつて
冷却すれば、この接触で海水粒子が蒸発しても析
出した塩化ナトリウム粒子は温度が低いため揮散
再凝縮による微粒とはならず大粒となり、以後の
分離は容易となつて上記トラブルは解決される。
この燃焼ガスの冷却に間接冷却器を用いる先行技
術は特開昭59−4438号公報に記載されているが、
これに連絡する直接接触冷却器は別装置となつて
両者はダクトで連絡された構成となつており、尨
大な設備となり、設置面積に制限のあるタンカー
用には不向きとなる。

〔この発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記のトラブルを含む問題点を、不活
性ガスの冷却の際に塩化ナトリウムの微粒子の生
成をできるだけ少なくすることによつて解決し、
不活性ガスの乾燥装置、貯蔵タンク、シール部等
への塩化ナトリウムの附着沈積を防ぎ、かつタン
カーへの搭載に適するコンパクトな構造とするた
めになされたものである。

それゆえ、本発明は、高温不活性ガス製造に再
し、廃熱ボイラ等を設置しない場合に特に効果的
であり、海上輸送タンカーはどのように、このた
めの冷却用に外部にボイラーを設置することがス
ペースの有効利用の見地から好ましくない。もし
くは経済的でない場合がこれに該当する。

上記の問題点を解決するために、本発明の装置
においては、高温の不活性ガスを、先ず間接冷却
器を使用して所定の温度、例えば約900℃以下ま
で温度を下げた後に、次に海水を用いて冷却洗滌
することにより、海水の微粒子から水が蒸発逸散
して、後に残つた塩化ナトリウムがさらに昇温し
ても、実質的な蒸気圧を持つ温度以下、すなわ
ち、例えば、600〜800℃以下になるようにしたも
のであり、この際上記海水表面からの塩分揮散の
機構から見て、冷却後のガスが始めに海水と接触
する部分のガス側の混流拡散力は低いほど塩化ナ
トリウムが揮散し難くなるので好ましく間接冷却
器出口で適宜の減速整流を行つてから接触を開始
せしめる手段の採用は一層効果的となる 〔問題点を解決するための手段〕 このため本発明は次の手段を採用した。即ち (1) 容器内部に配置した燃焼室で燃焼ガス出口を
下向きとした不活性ガス発生装置において、燃
焼ガス下流側に位置して燃焼ガスを所定の温度
以下に冷却する間接冷却器と、前記燃焼室及び
間接冷却器をとりまき燃焼ガスが反転上昇する
空間と、該空間内に設けた冷却水による直接接
触冷却器と、該空間内に設けた不活性ガス取出
口と、底部に設けた排水口とを備えてなる不活
性ガス冷却洗滌装置。

(2) 間接冷却器は多管式であり、高熱流束による
変形に対して逃げ手段を設けた第１項記載の不
活性ガス冷却洗滌装置。

(3) 間接冷却器はフイン附コイルであり、管束上
部のフインを疎にし、あるいは裸管とした第１
項記載の不活性ガス冷却洗滌装置。

(4) 間接冷却器は外壁より着脱自在とした第１項
記載の不活性ガス冷却洗滌装置。

(5) 間接冷却器下端に邪魔板を設けた第１項記載
の不活性ガス冷却洗滌装置。

(6) 間接冷却器外壁は潅水冷却壁で直接冷却室の
壁を兼ねた第１項記載の不活性ガス冷却洗滌装
置。

〔作用〕

上記の構成により石油類の燃料がバーナーでほ
ぼ理論空気量で燃焼し、燃焼ガスは下向して流
れ、例えば水を冷媒とする間接冷却器の冷却管束
の間隙を通過して所定温度以下、例えば約900℃
以下の温度まで冷却され、下部に設けた邪魔板に
よつて減速整流して次工程である海水との直接接
触への工程を引き伸ばし、次いで反転し燃焼室及
び間接冷却器をとりまく空間を上昇し、そこで噴
霧海水と直接接触して冷却洗滌され、微粒塩化ナ
トリウムを含まない不活性ガスとして上部より取
出される。

ここに使用する間接冷却部は高温燃焼ガスによ
る変形に対する逃げ手段、例えばヘアピン形、コ
イル状あるいは遊動端等を有する多管式冷却管を
用い破損を防止する。またフイン付多重コイル使
用の場合は高温燃焼ガスとの接触部分はフインを
疎に形成したまたは裸管とし、更に間接冷却器の
周壁を潅水冷却壁として保護し、かつ直接冷却室
の壁を兼ねたコンパクトな構成とし、また焼損時
の取替を容易にする構造としている。

〔実施例〕

次に１実施例を示す。

本発明の装置は、不活性ガスを作り冷却洗滌す
るのが目的で、そのために、熱エネルギーを捨て
なければならない点で、ボイラーその他の炉にお
けるエネルギー有効利用法とまつたく異なつてい
る点に注意しながら、第１図について説明を行
う。

不活性ガス発生装置１は容器２の中央部に配置
された燃焼室３を有し、燃料供給管４に連結する
バーナー５が設けられて燃焼ガスの出口７が下向
きに形成され、上方に空気導入管６が開口してい
る。この燃焼室３は旋回流燃焼形式の中空炉体で
あつて、下部の出口７は絞られた円錐台状を経し
て末広がりの入口ダクト８を連絡し、その先端に
間接冷却器９が設けられ、清水のごとき冷媒が入
口管１０、出口管１１を通過し燃焼ガスを間接冷
却する。該間接冷却器９の下部には外方に広がる
邪魔板１２が設けられている。前記下部出口７は
円錐台状に限らず間接冷却器９の形状に応じて円
形、長方形の異形レジユーサー状などとしてもよ
い。

前記燃焼室３及び間接冷却器９と容器２との間
には環状その他の形状の空間１３が形成され、該
空間１３には海水導入管１４と噴出口１５及びそ
の下方の充填層１６とで構成する直接接触冷却器
１７が設置され、上方には不活性ガス取出口１
８、底部には排水口１９が開口している。

燃焼室３の周壁２０は、周知の耐火構造例えば
耐火煉瓦のごとき内張りのほか、水を用いて冷却
するジヤケツト構造など、装置の規模、冷却の要
求度などに対応して適宜選択する。間接冷却器９
の周壁２１は流下する海水の水膜で高熱から保護
する。

上記のように構成した不活性ガス冷却洗滌装置
において、燃料はバーナー５で空気比1.0または
僅かに高い空気比で燃焼して下方に噴出し、出口
７及び入口ダクト８を経て間接冷却器９に至り所
定温度以下、即ち約1000℃以下であつて例えば
900℃以下、好ましくは800〜600℃の高温にまで
部分冷却される。冷却された不活性ガスは邪魔板
１２により流れが迂回し早期に液滴との接触は防
止でき、整流減速しながら下降したのちガスは方
向転換して反転し、直接接触冷却器１７を流下す
る液滴と直接接触し、次いで充填層１６を上方に
通過して、噴出口１５から噴出する海水と向流と
なつて冷却洗滌される。このようにして低温とな
り清浄となつた不活性ガスは塩化ナトリウム微粒
子を含まず取出口１８から他の使用設備へ送られ
る。

ここに使用する間接冷却器９は例えば第２図、
第３図、４図に示すように長方形の投影を有する
多管式とする場合、上方管束２２は生成不活性ガ
ス流による伝熱以外に火焔または輻射などの高熱
流速を受けるので、下方管束に比べて熱応力は大
となるから、図示のようにヘアピン形２３として
変形に対する逃げ手段を持たせ、また管束２２を
疎とした構成とし、更には損時交換可能となるよ
うに外壁にフランジ２４で止着し着脱自在な構造
とする。なお多管式の代りにフイン附多重コイル
を使用するときは、上部管束のフインを疎にする
か、あるいは裸管として熱流束の分布に対応する
構造とする。熱歪に対する逃げ手段はヘアピン形
のほか、コイル状、遊動端など適宜採用できる。

また間接冷却器９に使用する冷却媒体は、万一
漏洩の場合を想定すれば不活性ガス流に混入して
も害を及ぼさない清水が好ましいが、海水を使用
する場合には、冷却器における冷却管が損傷して
も海水が不活性ガス中に浸入しないよう、管内圧
力の設定値を低目に選ぶなど高温部での海水との
接触を避ける手段を講ずべきである。

上記の説明は本発明装置の基本的構成を述べた
に過ぎず、例えば、流動状態を改善するために入
口ダクト８の内部に整流板を設けたり、充填層１
６の上部に、水切り用の網板を設けるなど、多く
の改良、変形が可能であるが、これらの特許請求
の範囲に直接関係のない設計上の微差により、本
発明が影響を受けないことは言うまでもない。

さらに、充填層１６を単なる空筒、邪魔板構造
に変更し、また、冷却不活性ガスの通路にサイク
ロン、メツシ・デミスター、電気収塵器を設置す
るなどの改良を行うことができるが、これらの改
良は、本発明の技術範囲を限縮するものではな
い。

〔発明の効果〕

本発明は容器内部に配置した燃焼室で燃焼ガス
出口を下向きとした不活性ガス発生装置におい
て、燃焼ガス下流側に位置して燃焼ガスを所定温
度以下に冷却する間接冷却器と、前記燃焼室及び
間接冷却器をとりまき燃焼ガスが反転上昇する空
間と、該空間内に設けた冷却水による直接接触冷
却器と、該空間内上方に設けた不活性ガス取出口
と、底部に設けた排水口とを備えてなる不活性ガ
ス冷却洗滌装置であるから、同一容器内で燃焼ガ
スの間接冷却と直接冷却の異なる形態の冷却が実
施でき装置はコンパクトにまとまり、タンカー用
には好適となる。また間接冷却器は洗滌冷却水が
噴出する直接冷却器で包囲して形成したから高温
に晒される間接冷却器は側壁が水膜によつて保護
され耐熱性が向上する。又同時に間接冷却面の一
部として作用させることが出来る。

しかも燃焼室の高温燃焼ガスは海水による冷却
の前に間接冷却器によつて約900℃以下に冷却さ
れ、しかるのち噴霧状の海水と始めて接触する
が、この接触で海水粒子が蒸発しても析出した塩
化ナトリウム粒子は温度が低いため揮散再凝縮に
よる微粒とはならず大粒となり、ガス流に同伴さ
れても充填層及び噴出水によつて洗滌冷却して除
去され、後続の不活性ガス使用設備で塩化ナトリ
ウム微粒子によるトラブルは防止できる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示し、第１図はその断
面説明図、第２図以下は間接冷却器の断面説明図
であり、第２図は縦断面説明図、第３図は第２図
−線断面説明図、第４図は第３図−線断
面説明図である。 １……不活性ガス発生装置、２……容器、３…
…燃焼室、４……燃料供給管、５……バーナー、
６……空気導入管、７……出口、８……入口ダク
ト、９……間接冷却器、１０……入口管、１１…
…出口管、１２……邪魔板、１３……空間、１４
……海水導入管、１５……噴出口、１６……充填
層、１７……直接接触冷却器、１８……不活性ガ
ス取出口、１９……排水口、２０……周壁、２１
……間接冷却器周壁、２２……上方管束、２３…
…ヘアピン形、２４……フランジ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 容器内部に配置した燃焼室で燃焼ガス出口を
   下向とした不活性ガス発生装置において、燃焼ガ
   ス下流側に位置して燃焼ガスを所定の温度以下に
   冷却する間接冷却器と、前記燃焼室及び間接冷却
   器をとりまき燃焼ガスが反転上昇する空間と、該
   空間内に設けた冷却水による直接接触冷却器と、
   該空間内に設けた不活性ガス取出口と、底部に設
   けた排水口とを備えてなる不活性ガス冷却洗滌装
   置。 ２ 間接冷却器は多管式であり、高熱流束による
   変形に対して逃げ手段を設けた特許請求の範囲第
   １項記載の不活性ガス冷却洗滌装置。 ３ 間接冷却器はフイン附コイルであり、管束上
   部のフインを疎にし、あるいは裸管とした特許請
   求の範囲第１項記載の不活性ガス冷却洗滌装置。 ４ 間接冷却器は外壁より着脱自在とした特許請
   求の範囲第１項記載の不活性ガス冷却洗滌装置。 ５ 間接冷却器下端に邪魔板を設けた特許請求の
   範囲第１項記載の不活性ガス冷却洗滌装置。 ６ 間接冷却器外壁は潅水冷却壁で直接冷却室の
   壁を兼ねた特許請求の範囲第１項記載の不活性ガ
   ス冷却洗滌装置。