JPH058231U - 高温酸性ガスの急冷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ケーシング内壁が高温酸性ガスと冷却媒体と
に接触することなどを防止して酸露点等による酸腐食を
防止し、通常の炭素鋼を用いて構成しうる高温酸性ガス
の急冷装置を得る。 【構成】 上流側のケーシング２０の内周面部に周囲が
密閉され内周面２２を高温酸性ガスが通過するようにし
た空気断熱層２１を設け、空気断熱層２１の外側周囲に
全周にわたって空気断熱層２１と隙間３１を開けて下流
に延びる下流側ケーシング３０を配し、空気断熱層２１
の上部位置で下流側ケーシング３０の全周に隙間３１と
連通する冷却媒体の流入部３０ａを設け、冷却媒体流入
部３０ａと連通させて下流側ケーシング３０の外周部に
冷却媒体ジャケット４０を設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は硫黄酸化物等の腐食性成分を含んだ石炭燃焼ガス等の高温酸性ガスを 急冷する高温酸性ガスの急冷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば、火力発電所のボイラや化学工場、金属精錬所等の各種燃焼炉で石炭を 燃焼させる場合、この燃焼装置からは排ガスとして二酸化硫黄や三酸化硫黄など の有害な硫黄酸化物を含有した高温酸性ガスが排出されるので、公害防止等の見 地からこれら高温酸性ガス中の硫黄酸化物を除去する必要があり、この種の排ガ ス処理装置の上流側には高温酸性ガスを急冷する急冷装置が設けられている。 これらの急冷装置では、ケーシング内を通過する高温酸性ガスにスプレノズル から水などの冷却媒体を噴射して冷却するに際し、冷却媒体により硫黄酸化物が 冷却されて露点に達し硫酸として液滴化（結露）され、これによりケーシングが 腐食されるので、これを防止するため急冷部にニッケル、クロム等を多量に含有 したハステロイ（商品名）等の高価な材質の高級耐酸、耐食金属又は耐酸、耐食 性煉瓦等を使用して腐食を防止するようにしている。

【０００３】 また一方で、このような高価な材料の使用を避けるために、先に本出願人が出 願した実公平１−１３２３５号公報や実公平１−４０９９１号公報に示されてい るような構造や材質に特別の配慮をした急冷装置が知られている。 即ち、このような急冷装置は、高温酸性ガスが通過するケーシングの内周面部 に、ケーシング内周面と半径方向に所定間隔ほど開けて例えばカーボン繊維等の 強化繊維で補強した耐熱耐食性樹脂からなる保護板を設け、この保護板とケーシ ング内周面との間をガス断熱層とし、この保護板が位置する部分であり保護板の 内側のガス通路に高温酸性ガス用の冷却媒体供給スプレノズルを高温酸性ガス流 と対向させて設け、前記ガス断熱層内においてケーシングの内周面に耐食性ライ ニング材を設けて構成し、ケーシング内の保護板で囲まれた中で高温酸性ガスに 冷却媒体として水を散布することにより、水と高温酸性ガスとがケーシングの内 壁面で接触して硫黄酸化物が露点になり結露することを防ぐようにする等してケ ーシングの腐食を防止するようにしている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし前記のようにニッケル、クロム等を多量に含有した高級耐酸、耐食金属 等の材料を使用した腐食防止装置は装置が極めて高価な構造となり経済的に不利 である。 また、この事象を回避するための前記のようなケーシング内に特殊材質の保護 板を設けてその内部のガス通路でスプレノズルから冷却水を噴射する等の構成と した急冷装置は、冷却水の噴射が保護板の内部で行われるため、保護板の表面は 高温酸性ガスと水に接触するため、保護板は前記のようにカーボン繊維等の強化 繊維で補強した耐熱耐食性樹脂等の特殊材質の部材から構成する必要があり、ケ ーシングと同様に一般の炭素鋼を使用できず、製作も困難であるという問題があ る。

【０００５】 一方、前記のような構成において保護板の表面にスプレノズルの冷却水による 流下層を形成させて保護板の表面を高温酸性ガスから遮断し、該表面を保護しよ うとしても、スプレ散布であるのでその流下層はどうしても途切れ勝ちになるの で、保護板表面を酸性雰囲気から確実には保護することはできない。 また、前記のような構成では、ガス断熱層はその上端がガス通路に開口されて いるため、ガス断熱層の内部に高温酸性ガスが流入する構成であり、また、上方 へ向けて水を噴射しているためスプレ水もガス断熱層の内部に入り込み易い構成 となっている。このため、ガス断熱層の構成要素の一つであるケーシングの内壁 （鉄皮）が高温酸性ガスと水に晒されて内壁で硫酸が結露し腐食し易い。このた めにも、ケーシングの該内壁面に耐食性ライニングを張る必要があるが、この場 合、耐熱温度の高いライニング材を用いる必要がある。

【０００６】 本考案はこのような従来の急冷装置のもつ欠点を解消し、急冷装置をケーシン グの内壁が高温酸性ガスと水などの冷却媒体とに接触することなどを防止して酸 露点等による腐食を防止できるようにし、通常の炭素鋼を用いて構成しうる高温 酸性ガスの急冷装置を得ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するために、本考案の高温酸性ガスの急冷装置は、 （１）ケーシング中を流れる高温酸性ガスをケーシング内で冷却媒体により急冷 するようにした高温酸性ガスの急冷装置において、上流側のケーシングの内周面 部に周囲が密閉され内周面を高温酸性ガスが通過するようにした空気断熱層を設 け、この空気断熱層の外側周囲に全周にわたって空気断熱層と隙間を開けて下流 に延びる下流側ケーシングを配し、空気断熱層の上部位置で下流側ケーシングの 全周に前記隙間と連通する冷却媒体の流入部を設け、この冷却媒体流入部と連通 させて下流側ケーシングの外周部に冷却媒体ジャケットを設けたものである。 （２）前記（１）の構成において、前記隙間と連通する冷却媒体の流入部は下流 側ケーシングの上端の全周にわたって鋸刃状の三角堰を形成して構成したもので ある。 （３）前記（１）又は（２）の構成において、前記隙間の部分およびその下流部 分の下流側ケーシングの内壁面に耐食性ライニングを張り付けて構成したもので ある。

【０００８】

【作用】

（１）高温酸性ガスは急冷装置の上流側ケーシング内に送られて空気断熱層の内 周面部を通過し下流側ケーシング内へと送られる。一方、空気断熱層の外側周囲 に下流側ケーシングとの間で全周にわたって形成されている隙間には、空気断熱 層の上部位置で冷却媒体が冷却媒体ジャケットから下流側ケーシングの全周に設 けた流入部から流入する。従って、下流側ケーシングの全周の内壁面には該内壁 面に沿って下降する濡れ壁、即ち、冷却媒体のカーテンが形成される。高温酸性 ガスはこの濡れ壁により急冷作用を受けるが、このとき、まず、冷却媒体が急冷 装置に取り入れられる部分の上流側ケーシング内には空気断熱層が位置している ため、この空気断熱層の作用により高温酸性ガスは急冷されず、従って、急冷開 始部（境界部）においてケーシング内壁や空気断熱層の内周面は酸露点に達する ことが防止され、硫酸の結露が避けられる。

【０００９】 そして、高温酸性ガスは空気断熱部を通過すると、濡れ壁により急冷作用を受 ける。しかして、このときは下流側ケーシングの全周の内壁面には濡れ壁が形成 されているので、下流側ケーシング内壁面は高温酸性ガスから遮断され高温酸性 ガスとの接触は防がれる。これにより、該内壁面での結露が防止される。 これによって、高温酸性ガスの急冷装置は腐食から保護される。従って、急冷 装置は炭素鋼を用いて形成することができる。 （２）隙間と連通する冷却媒体の流入部を下流側ケーシング上端の全周にわたっ て形成した鋸刃状の三角堰とすることにより、冷却媒体ジャケットの冷却媒体が この三角堰から溢流（オーバーフロー）して隙間に全周からより均等に流入し、 冷却媒体が下流側ケーシング内壁面全体をより均等に流される。そして、冷却媒 体の供給量の変動や、下流側ケーシングに若干の傾きが存在しても下流側ケーシ ング内面が全面的に濡れ壁になるようにすることができる。従って、下流側ケー シング内壁面は高温酸性ガスから、より確実に遮断される。

【００１０】 （３）隙間の部分およびその下流部分の内壁面に耐食性ライニングを張り付ける と、冷却媒体カーテンが不測の事態で途切れた場合、または、冷却媒体ジャケッ ト内へ供給される冷却媒体が急冷装置を通過した後、循環されて使用されて酸性 分を含んだ液になるような場合、或いは、濡れ壁となって下流側ケーシングの内 面を下降する途中で希硫酸等、酸性になったりした場合でも耐食性ライニングに より下流側ケーシングの内面の腐食を防ぐことができる。また、この場合に用い られる耐食性ライニングは下流側ケーシングの内面部は濡れ壁により冷却されて いるので、耐熱温度の低いライニング材を用いることができる。

【００１１】

【実施例】

次に、図面に示した実施例により本考案を詳細に説明する。 図１は本考案の高温酸性ガスの急冷装置の実施例を示す縦断面図である。 １０はケーシングであり、二酸化硫黄等の腐食性ガスを含有した高温酸性ガス が送られている。ケーシング１０のガス流の下流側には高温酸性ガス急冷装置の 上流側ケーシング２０が位置しており、この上流側ケーシング２０の内周面部に はガス流れ方向に所定長さを有した空気断熱層２１が形成されている。この空気 断熱層２１は、上流側ケーシング２０の内周面部において該ケーシング２０の内 壁から所定距離隔てて位置した垂直状の内周部材２１ａと上部の逆円錐状部材２ １ｂおよび下部の水平状部材２１ｃとによって、内部に空気が封入されて周囲が 密閉された状態の環状空間として形成されている。この空気断熱層２１の内周部 材２１ａの内周面２２の内部は高温酸性ガスが通過する。

【００１２】 一方、前記空気断熱層２１の外側周囲には上流側ケーシング２０の外面と所要 の隙間３１を開けられて下流側ケーシング３０が配置されており、下流側ケーシ ング３０の上端３０ａは前記空気断熱層２１の上部の位置で、かつ、空気断熱層 ２１の上端から所定距離Ｈ下の位置に位置されている。そして、該下流側ケーシ ング３０の上端３０ａは冷却媒体としての冷却水の流入部として形成されており 、この流入部には下流側ケーシング３０の上端３０ａの全周に鋸刃状の三角堰３ ４が形成されている。下流側ケーシング３０の上部外周部には外壁が下流側ケー シング３０の上端３０ａの冷却水流入部を越えて上方に延びた水ジャケット４０ が取付けられている。４１は水ジャケット４０の下部周囲に適宜数設けられた冷 却水供給口である。下流側ケーシング３０の隙間３１の部分およびその下流部分 の内壁面には耐食性ライニング３２が張り付けられている。

【００１３】 このような構成において、高温酸性ガスはケーシング１０内を送られて来て、 急冷装置の上流側ケーシング２０の空気断熱層２１部に到り、ここの内周面２２ を通過して下流側へと流れる。一方、水ジャケット４０内の冷却水は下流側ケー シング３０の上端３０ａの全周に形成されている冷却水の流入部である鋸刃状三 角堰３４から溢流して隙間３１内に流入し、下流側ケーシング３０の内面の耐食 性ライニング３２の表面を下降しこの表面には濡れ壁（水カーテン）３３が形成 される。しかして、急冷装置の急冷開始部分である冷却水の隙間３１内への導入 部においては、隙間３１の内側である上流側ケーシング２０の内周面部に空気断 熱層２１が形成されているため、空気断熱層２１の内周面２２は急冷されずこの 部分において高温酸性ガスが急冷されて硫酸が結露することが防がれると共に、 冷却水はこの空気断熱層２１の上端から所定距離Ｈ下方位置で隙間３１内へ流入 されるため、空気断熱層２１部への高温酸性ガスの流入部付近、即ち、逆円錐状 部材２１ｂの内面やその上部分の上流側ケーシング２０の内壁面部等、冷却水流 入部の周辺の内壁部も急冷されることがなく、該部の結露も防止され酸露点によ る腐食も防止される。

【００１４】 そして、高温酸性ガスは空気断熱層２１部を通過して下流側ケーシング３０の 下流方向へと流入、水カーテンによる濡れ壁３３によって急冷作用を受ける。こ のとき、下流側ケーシング３０内にはこの濡れ壁３３が形成されているので、該 内壁面の耐食性ライニング３２はもとより、該内壁面自体が高温酸性ガスから遮 断され、該部分の腐食が防止される。このとき、濡れ壁３３は冷却水が鋸刃状三 角堰３４から溢流して隙間３１内に流入することにより形成されているので、途 切れが極力防止された状態で連続した流れとして形成されており、急冷作用はも とより、腐食防止作用が確実に行われる。 そして、ここで急冷された高温酸性ガスはさらに下流方向へと流れて脱硫装置 等のガス処理装置へ導入されて排ガス処理がされる。また、冷却に供せられた冷 却水は下流側ケーシング３０の図示しない下流側で回収され、別途設けられた冷 却器等で所定温度に冷却されて再度水ジャケット４０内へ冷却水供給口４１から 導入されて使用される。

【００１５】 この場合、冷却水が下流側ケーシング３０内壁面を下降するときなどに酸性ガ ス等によって希硫酸等、酸性を帯びたとしても、耐食性ライニング３２によって 下流側ケーシング３０内壁面の腐食が防止される。また、耐食性ライニング３２ は冷却されていることにより、耐熱度の低いものを用いることができる。 以上説明したように、急冷装置を構成する部材は高温酸性ガスと水に同時に接 触することが防止されると共に、急冷が開始される部分のガス上流側付近のガス の急冷が避けられる。従って、その構成部材の上流側ケーシング２０やその内部 の空気断熱層２２および下流側ケーシング３０は炭素鋼で構成することが可能と される。 また、本考案では、空気断熱層２１の内部空間部には高温酸性ガスが侵入する ことはなく従来のガス断熱層のように断熱層内部での酸露点による腐食の心配が ない。

【００１６】 なお、以上の実施例では隙間３１への冷却水の流入部は鋸刃状三角堰３４を形 成した場合を示したが、本考案では必ずしもこれに限定されず、単に下流側ケー シング３０の上端部３０ａを水平状に切って開口させたものでもよい。 また、高温酸性ガスが隙間３１内を上昇して上端開口の冷却水の流入部から漏 れるのを確実に防ぐようにするために、下流側ケーシング３０の上端３０ａと上 流側ケーシング２０側との間に全周にわたって例えば該上端３０ａから上方へ延 びる円錐状の覆いを形成し、冷却水流入部が常に冷却水で浸漬されるようにスリ ット状の冷却水流入部を全周に形成するようにしてもよい。この場合、このスリ ット状の冷却水流入部は前記のような鋸刃状三角堰とすることもできる。 さらに、内面の耐食性ライニング３２も必ずしも必須のものでもなく、例えば 酸性分を含まないような新たな冷却水を給水量をより多くして用いること等によ り、炭素鋼で形成したケーシングの腐食を防止することができる。

【００１７】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなように、本考案によれば、 請求項１の構成とすることにより、高温酸性ガスと接触する部分が冷却によっ て酸露点に達したり、または、直接、高温酸性ガスと冷却媒体とが接触して酸化 腐食したりすることを防ぐことができるので、高温酸性ガスの急冷装置を構成す る部材は、耐熱、耐酸、耐食性等の高級部材を用いる必要がなくなり、例えば排 ガスダクトを構成するケーシングと同等の炭素鋼を用いて急冷装置を構成するこ とができ、製作を容易にして、価格面、構造的にも経済的な急冷装置を得ること ができる。 請求項２の構成とすることにより、急冷装置の下流側ケーシング内壁面の酸性 ガスとの接触を一層確実に防止することができ、該内壁の腐食を一層確実に防止 することができるため、炭素鋼部材の使用の確実性を一層高めることができる。 請求項３の構成とすることにより、酸性雰囲気に対して一層強い内壁面が形成 されるので、炭素鋼により形成される下流側ケーシングの寿命を長く保つことが できると共に、ライニング材自体も冷却されるので耐熱温度の低い例えばゴムラ イニング材を用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の高温酸性ガスの急冷装置の実施例を示
す縦断面図である。

【符号の説明】

２０ 上流側ケーシング ２１ 空気断熱層 ２２ 空気断熱層内周面 ３０ 下流側ケーシング ３０ａ 下流側ケーシング上端（冷却水流入
部） ３１ 隙間 ３２ 耐食性ライニング ３３ 濡れ壁（水カーテン） ３４ 鋸刃状三角堰 ４０ 水ジャケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 古田 真一 山口県宇部市大字小串字沖の山1980番地 宇部興産株式会社宇部機械製作所内

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング中を流れる高温酸性ガスをケ
   ーシング内で冷却媒体により急冷するようにした高温酸
   性ガスの急冷装置において、上流側のケーシングの内周
   面部に周囲が密閉され内周面を高温酸性ガスが通過する
   ようにした空気断熱層を設け、この空気断熱層の外側周
   囲に全周にわたって空気断熱層と隙間を開けて下流に延
   びる下流側ケーシングを配し、空気断熱層の上部位置で
   下流側ケーシングの全周に前記隙間と連通する冷却媒体
   の流入部を設け、この冷却媒体流入部と連通させて下流
   側ケーシングの外周部に冷却媒体ジャケットを設けたこ
   とを特徴とする高温酸性ガスの急冷装置。
2. 【請求項２】 前記隙間と連通する冷却媒体の流入部は
   下流側ケーシングの上端の全周にわたって鋸刃状の三角
   堰が形成されてなるものであることを特徴とする請求項
   １の高温酸性ガスの急冷装置。
3. 【請求項３】 前記隙間の部分およびその下流部分の下
   流側ケーシングの内壁面に耐食性ライニングを張り付け
   たことを特徴とする請求項１又は２の高温酸性ガスの急
   冷装置。