JP4093121B2 - 減温塔の排ガス出口温度制御方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ごみ処理施設やセメントプラント等の燃焼炉を有する燃焼設備において、排ガスを所要の設定温度まで減温させるために用いられる減温塔の排ガス出口温度制御方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ごみ処理施設やセメントプラント等の燃焼炉を有する燃焼設備において、ダストを含んだ排ガスの温度を減温する方法としては、排ガスに直接水を噴射して水の蒸発潜熱によって減温する方法がある。
【０００３】
近年、ごみ処理施設においてはダイオキシンの再合成防止の観点から、排ガスの温度を低下させる要求が多く発生しており、特に排熱ボイラを設置しないごみ処理施設の場合には、減温塔を設置して、高温の排ガスをダイオキシンの再合成が防止できる低温まで減温することが要求されている。
【０００４】
このため、従来より例えば、塔状容器内に排ガスを流入して冷却水を噴射することにより排ガスを冷却するようにしてある減温塔において、上部位置に噴射ノズルを設けた塔状容器と、塔状容器頂部の排ガス入口の上側に、一側より導入される排ガスをガイドベーンで周方向に分散させるようにし且つ底面中央部にガスの出口を設けた分散室と、分散室のガスの出口と塔状容器の排ガス入口との間に設けた垂直方向に延びる多数の細いガス流路を形成させる絞り部とからなるガス導入部を構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２１９３２３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１では、燃焼炉から導かれた排ガスは、先ず、ガス導入部の分散室内にてガイドベーンに邪魔されて、その流線が左右方向（周方向）に分散された後、絞り部に向かうようになり、次いで、該絞り部に形成された垂直方向に延びる多数の細い流路を通過することにより、流れ方向が垂直方向下向きに整流された状態になって、塔状容器の頂部中央の排ガス入口より塔状容器内に流入されるようになる。これにより、塔状容器内に流入する排ガスは、周方向に均等に且つ塔状容器中心部を垂直方向下向きに流されることから、噴射される冷却水と排ガスとの効率的な熱交換が行われ、このため冷却水はすべて蒸発させられ、ダストと共に塔状容器内壁面に付着することが防止されるとしている。
【０００７】
上記特許文献１による減温塔では、高温の排ガスを２５０℃程度まで減温する際には有効であった。
【０００８】
しかし、特許文献１の減温塔で排ガスを２５０℃以下の温度に減温しようとした場合には、排ガスの最終到達温度と水温とが近付くために完全蒸発を行わせることが困難であるという問題を有していた。
【０００９】
更に、上記特許文献１に示す如く従来の減温塔では、噴射ノズルを塔状容器上部の１個所（周方向には複数備えられているが、上下方向には１段）に設けている。そして、例えば９００℃の排ガスをダイオキシンの再合成が防止できる１８０℃程度まで減温する場合には、減温塔の出口温度を検出し該出口温度が１８０℃になるように流量制御弁の開度を調節して前記噴射ノズルの噴射量を制御する。しかし、このとき、減温塔に１段のみ設けている噴射ノズルと流量制御弁は、小噴射量から大噴射量まで調節できるよう元々大容量に構成しているために、出口温度の変化に応じて流量制御弁の開度を微調節しても、水の噴射量が大きく変化してしまい、このための応答遅れによる調整過剰によって出口温度を例えば１８０℃の設定温度に精度良く保持することができない。
【００１０】
また、特に、前記した如く減温塔上部の高さ方向１段に噴射ノズルを設けた構成では、噴射ノズルから大量の水を噴射したときに、水滴が微粒とならずに塊を生じたまま落下し易く、塊となった水滴は完全な蒸発が行われ難い。
【００１１】
上記したように、従来の減温塔では、排ガスの最終到達温度と水温とが近付くこと、水噴射の応答遅れ、噴射した水が塊を形成し易いこと等が相俟って、噴射した水の完全蒸発が行われず、そのために排ガス中のダストが湿りを生じ、湿ったダストは減温塔内下部に付着堆積する問題を生じる。更に、このような湿ったダストは、輸送や貯留時等のトラブルの原因となる。従って、従来の減温塔では１８０℃前後のような低温域まで排ガスを減温することは実際上問題を有していた。
【００１２】
本発明は、排ガス中のダストに湿りを生じさせることなく、減温塔出口の排ガス温度を設定温度に精度良く調節できるようにした減温塔の排ガス出口温度制御方法及び装置を提供しようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ガス導入口から排ガスを導入してガス導出口から導出する減温塔の前記ガス導入口側に、各々に流量調整弁を備えた噴射ノズルをガスの流動方向に所要の間隔を隔てて２段に設け、更にガス導出口に排ガス温度を検出する温度検出器を設け、一方の噴射ノズルに備えた流量調整弁は、短い時間間隔に設定した狭幅検出時間内における温度検出器の検出温度の平均値の変化に基づいて開度を調節し、他方の噴射ノズルに備えた流量調整弁は、長い時間間隔に設定した広幅検出時間内における検出温度の平均値の変化に基づいて開度を調節して、ガス導出口の排ガス温度を設定温度に保持することを特徴とする減温塔の排ガス出口温度制御方法、に係るものである。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、ガス導入口から排ガスを導入してガス導出口から導出する減温塔の前記ガス導入口側に、各々に流量調整弁を備えた噴射ノズルをガスの流動方向に所要の間隔を隔てて２段に設け、更にガス導出口に排ガス温度を検出する温度検出器を設け、一方の噴射ノズルに備えた流量調整弁は、温度検出器の検出温度に基づいて設定された流量調整範囲内で開度を調節し、他方の噴射ノズルに備えた流量調整弁は、前記一方の流量調整弁の開度が流量調整範囲の限界に達したときに温度検出器の検出温度に基づいて開度を調節して、ガス導出口の排ガス温度を設定温度に保持することを特徴とする減温塔の排ガス出口温度制御方法、に係るものである。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、ガス導入口から排ガスを導入してガス導出口から導出する減温塔の前記ガス導入口側にガスの流動方向に所要の間隔を隔てて２段に配置した噴射ノズルと、噴射ノズルの夫々に設けた流量調整弁と、前記ガス導出口に設置した温度検出器と、該温度検出器の検出温度を入力し、短い時間間隔に設定した狭幅検出時間内における温度検出器の検出温度の平均値の変化に基づいて一方の流量調整弁の開度を調節し、且つ長い時間間隔に設定した広幅検出時間内における温度検出器の検出温度の平均値の変化に基づいて他方の流量調整弁の開度を調整するようにした制御器と、を備えたことを特徴とする減温塔の排ガス出口温度制御装置、に係るものである。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、ガス導入口から排ガスを導入してガス導出口から導出する減温塔の前記ガス導入口側にガスの流動方向に所要の間隔を隔てて２段に配置した噴射ノズルと、噴射ノズルの夫々に設けた流量調整弁と、前記ガス導出口に設置した温度検出器と、温度検出器の検出温度に基づいて設定した流量調整範囲内で一方の流量調整弁の開度を調節し、且つ該一方の流量調整弁の開度が設定した流量制御範囲の限界に達したときに温度検出器の検出温度に基づいて他方の流量調整弁の開度を調節するようにした制御器と、を備えたことを特徴とする減温塔の排ガス出口温度制御装置、に係るものである。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記各流量調整弁は、各噴射ノズルに水を供給する給水管の戻り管に設けていることを特徴とする請求項３または４に記載の減温塔の排ガス出口温度制御装置、に係るものである。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、前記一方の流量調整弁は弁開度に対する噴射流量が小さい小流量調整弁であり、他方の流量調整弁は弁開度に対する噴射流量が大きい大流量調整弁であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載の減温塔の排ガス出口温度制御装置、に係るものである。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、前記大流量調整弁は、小流量調整弁に対してガス導入口に近い位置に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の減温塔の排ガス出口温度制御装置、に係るものである。
【００２０】
上記手段によれば、以下のように作用する。
【００２１】
温度検出器による検出温度が細かく変動する小さな変動に対しては、狭幅検出時間で捕えた検出温度の平均値によって一方の噴射ノズルに備えた流量調整弁を微調整して噴射ノズルによる噴射量を微調節し、一方、温度検出器による検出温度の大きな変動に対しては、広幅検出時間で捕えた検出温度の平均値によって他方の噴射ノズルに備えた流量調整弁を調節することで噴射ノズルの噴射量を大きな変化量でベースの調整を行うようにしたので、前記微調整とベースの調整が同時に行われることによって応答遅れを殆ど生じることなくガス導出口の排ガスの温度を精度良く設定温度に保持することができる。
【００２２】
一方の噴射ノズルに備えた流量調整弁は、温度検出器の検出温度に基づいて設定された流量調整範囲内で開度を調節し、他方の噴射ノズルに備えた流量調整弁は、前記一方の流量調整弁の開度が流量調整範囲の限界に達したときに温度検出器の検出温度に基づいて開度を調節するようにしたので、各流量調整弁の調節が１つの目標値に向かって制御されるようになり、よってガス導出口の排ガスの温度が変動することなく設定温度に精度良く制御されるようになる。
【００２３】
各流量調整弁を、各噴射ノズルに水を供給する給水管の戻り管に設けたことにより、噴射ノズルの入口圧力を安定させることができ、よって最大噴射量と最少噴射量の制御幅を広くでき、しかも全噴射域において微細な粒子による噴射が可能になってボタ落ちの問題を防止できる。
【００２４】
弁開度に対する噴射流量が大きい大流量調整弁をガス導入口に近い位置に設け、弁開度に対する噴射流量が小さい小流量調整弁をガス導入口から遠い位置に設けたことにより、噴射ノズルによる噴射水の完全蒸発が更に行われ易くなる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１は本発明の減温塔の排ガス出口温度制御装置の実施の一形態を示すもので、図中１は減温塔であり、該減温塔１は、上部のガス導入口２から排ガス３を導入し、下部のガス導出口４から排ガス３を導出するようにしている。
【００２７】
前記減温塔１の上部位置には、上下に所要の間隔を隔てて配置した２段の噴射ノズル５，６を設けている。上下二段に設けられる噴射ノズル５，６の夫々は、減温塔１を取り巻くように複数配置されている。
【００２８】
上段の噴射ノズル５には、給水ポンプ７と圧力調節弁８とを有して一端が給水タンク９に連通した給水管１０の他端が接続されている。更に、噴射ノズル５に形成された図示しない旋回室（ワールチャンバー）には戻り管１０ａが接続されており、該戻り管１０ａに流量調整弁１１を設置することによりフローバックノズルを構成している。このとき、前記流量調整弁１１は、弁開度に対する噴射流量が大きい大流量調整弁１１Ｍとしている。
【００２９】
また、噴射ノズル６には、給水ポンプ１２と圧力調節弁１３とを有して一端が給水タンク９に連通した給水管１４の他端が接続されている。更に、噴射ノズル６に形成された図示しない旋回室（ワールチャンバー）には戻り管１４ａが接続されており、該戻り管１４ａに流量調整弁１５を設置することによりフローバックノズルを構成している。このとき、前記流量調整弁１５は、弁開度に対する噴射流量が小さい小流量調整弁１５Ｌとしている。前記戻り管１０ａと戻り管１４ａは一本に連通されて給水タンク９に導かれている。
【００３０】
前記フローバックノズルの構成は、大流量調整弁１１Ｍ及び小流量調整弁１５Ｌが全開のときには、圧力調節弁８，１３の下流に圧力が立たないために噴射ノズル５，６からは水が噴射されず、一方、大流量調整弁１１Ｍ及び小流量調整弁１５Ｌの開度を絞ると、その開度に応じて圧力調節弁８，１３の下流に圧力が立つことによって噴射ノズル５，６から水が噴射されるようになっている。
【００３１】
前記ガス導出口４には温度検出器１６が設置してあり、該温度検出器１６の検出温度１７は制御器１８に入力されている。
【００３２】
制御器１８は、前記噴射ノズル５，６に供給する水の圧力が所定の一定圧力に保持されるように前記各圧力調節弁８，１３を制御する。
【００３３】
一方、前記制御器１８は、温度検出器１６の検出温度１７に基づいて、大流量調整弁１１Ｍ及び小流量調整弁１５Ｌの開度を調節し、前記噴射ノズル５，６から減温塔１内に噴射する水の量を調節することにより、ガス導出口４の排ガス温度が所定の設定温度Ｔ（例えば１８０℃）になるように制御している。
【００３４】
図１の構成において、噴射ノズル５，６よりも上流側の給水管１０，１４に、流量調整弁１１，１５を設置することも可能であるが、このようにした場合には、噴射ノズル５，６入口の圧力の一定保持が難しく、そのために最大噴射量と最少噴射量の制御幅が狭く制限され、しかも噴射量が小さい時にボタ落ちを生じる問題がある。これに対し、前記したように噴射ノズル５，６の戻り管１０ａ，１４ａに大流量調整弁１１Ｍ及び小流量調整弁１５Ｌを設置したフローバックノズルの構成によれば、噴射ノズル５，６の入口圧力を安定させることができ、よって最大噴射量と最少噴射量の制御幅を広くでき、しかも全噴射域において微細な粒子による噴射が可能になってボタ落ちの問題を防止できる。従って、図１の構成によれば、減温塔１によって高温の排ガス３を減温するのに好適に用いることができる。
【００３５】
また、噴射ノズル５，６に、専用の給水ポンプ７，１２を備えた独自の給水管１０，１４を接続して給水を行うようにしたので、１つの給水ポンプを供用した場合のように一方の噴射ノズルを噴射したときの圧力の変動の影響を他方の噴射ノズルが受けるという問題を防止でき、噴射ノズル５，６に対する給水の圧力の変動を更に低減できる。
【００３６】
次に、図１に示した構成において減温塔の出口温度を制御する２つの制御方法について説明する。
【００３７】
第１の制御方法について図１及び図２を参照して説明する。図２は、ガス導出口４の排ガス３の温度が変動したときの検出温度と時間との関係を模式的に表わした線図であり、図中Ｔは設定温度（例えば１８０℃）である。
【００３８】
制御器１８は、前記温度検出器１６の検出温度１７を入力しており、図２に示す如く、短い時間間隔に設定した狭幅検出時間Ｓ1内における温度を検出してその平均値Ｔ1を求めている。一方、長い時間間隔に設定した狭幅検出時間Ｓ2内における温度を検出してその平均値Ｔ2を求めている。
【００３９】
そして、狭幅検出時間Ｓ1で検出した検出温度１７の平均値Ｔ1の比較的小さい変化幅の変化に対しては小流量調整弁１５Ｌの開度を微調節して噴射ノズル６による噴射量を調整する。
【００４０】
一方、狭幅検出時間Ｓ2で検出した検出温度１７の平均値Ｔ2の比較的大きな変化幅の変化に対しては大流量調整弁１１Ｍの開度を調整することにより噴射ノズル６の噴射量を調整する。
【００４１】
図３は上記第１の制御方法を実施した小流量調整弁１５Ｌの弁開度Ａと、大流量調整弁１１Ｍの弁開度Ｂとを示したものであり、小流量調整弁１５Ｌの弁開度Ａは大きく変動しており、大流量調整弁１１Ｍの弁開度Ｂは小さい変動となっている。
【００４２】
上記した第１の制御方法によれば、温度検出器１６による検出温度１７が細かく変動する小さな変動に対しては、狭幅検出時間Ｓ1で捕えた検出温度１７の平均値Ｔ1によって小流量調整弁１５Ｌが図３に示す弁開度Ａの如く大きく変化（噴射流量の変化は小さい）されて噴射ノズル６の噴射量を微調整する。
【００４３】
一方、温度検出器１６による検出温度１７の大きな変動に対しては、広幅検出時間Ｓ2で捕えた検出温度１７の平均値Ｔ2によって大流量調整弁１１Ｍが図３に示す弁開度Ｂの如く小さく変化（噴射流量の変化は大きい）されて噴射ノズル５による大きな変化量での調整（ベースの調整）を行うようにしたので、微調整とベースの調整が同時に行われることによって応答遅れを殆ど生じることなくガス導出口４の排ガス３の温度を精度良く設定温度Ｔに保持することができる。
【００４４】
第２の制御方法について図１及び図４を参照して説明する。図４は、大流量調整弁１１Ｍ及び小流量調整弁１５Ｌの、開度と噴射流量との関係を模式的に表わした線図であり、大流量調整弁１１Ｍは弁開度に対する噴射流量が大きく、小流量調整弁１５Ｌは弁開度に対する噴射流量が小さくなっている。
【００４５】
更に、この場合の制御器１８’は、小流量調整弁１５Ｌによる開度を、例えば４０％〜６０％の範囲とする設定流量範囲Ｘを設定するようにしており、また、大流量調整弁１１Ｍの開度を前記設定流量範囲Ｘより大きい、例えば２０％〜８０％の使用範囲で制御するようにしている。
【００４６】
そして、制御器１８’は、前記温度検出器１６による検出温度１７が変化すると、検出温度１７が設定温度Ｔ（例えば１８０℃）になるように、まず小流量調整弁１５Ｌの開度を調節する。このとき、小流量調整弁１５Ｌは弁開度に対する噴射流量が小さいので、検出温度１７の小さな変化に対して精度良く追従し、微調整を効果的に実施できる。
【００４７】
一方、検出温度１７の変化が大きくなると、小流量調整弁１５Ｌに設定した設定流量範囲Ｘでは調節できない限界（４０％以下、及び６０％以上）になる。このように、小流量調整弁１５Ｌの開度が設定流量範囲Ｘの限界に達すると、制御器１８’は、前記温度検出器１６の検出温度１７に基づいて、大流量調整弁１１Ｍの開度を調節範囲Ｙ1及びＹ2内で調節し、検出温度１７が設定温度Ｔ（例えば１８０℃）になるように制御する。
【００４８】
上記した第２の制御方法によれば、小流量調整弁１５Ｌと大流量調整弁１１Ｍとの調節が１つの目標値に向かって制御されるようになるので、ガス導出口４の排ガス３の温度が変動することなく設定温度に精度良く制御されるようになる。
【００４９】
尚、図１の形態では戻り管１０ａ，１４ａに流量調整弁１１，１５を設けたフローバックノズルの構成とした場合について説明したが、戻り管を備えることなく、給水管に流量調整弁を設置した場合にも、前記フローバックノズルの構成による効果は期待できないが、２段に設けた噴射ノズルによる噴射を別個に制御することによって得られる効果は発揮することができる。
【００５０】
また、前記形態では、大流量調整弁１１Ｍをガス導入口２に近い上段に設け、小流量調整弁１５Ｌをガス導入口２から遠い下段に設けた場合について説明したが、大流量調整弁１１Ｍと小流量調整弁１５Ｌは上下を逆転して設けてもよく、また流量調整弁１１と流量調整弁１５を同等の性能（開度に対する噴射流量）を有したものとしてもよい。
【００５１】
更に、本発明は上記形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の如く優れた効果を奏し得る。
【００５３】
温度検出器による検出温度が細かく変動する小さな変動に対しては、狭幅検出時間で捕えた検出温度の平均値によって一方の噴射ノズルに備えた流量調整弁を微調整して噴射ノズルによる噴射量を微調節し、一方、温度検出器による検出温度の大きな変動に対しては、広幅検出時間で捕えた検出温度の平均値によって他方の噴射ノズルに備えた流量調整弁を調節することで噴射ノズルの噴射量を大きな変化量でベースの調整を行うようにしたので、前記微調整とベースの調整が同時に行われることにより、応答遅れを殆ど生じることなくガス導出口の排ガスの温度を精度良く設定温度に保持することができる。
【００５４】
一方の噴射ノズルに備えた流量調整弁は、温度検出器の検出温度に基づいて設定された流量調整範囲内で開度を調節し、他方の噴射ノズルに備えた流量調整弁は、前記一方の流量調整弁の開度が流量調整範囲の限界に達したときに温度検出器の検出温度に基づいて開度を調節するようにしたので、各流量調整弁の調節が１つの目標値に向かって制御されるようになり、よってガス導出口の排ガスの温度が変動することなく設定温度に精度良く制御されるようになる。
【００５５】
各流量調整弁を、各噴射ノズルに水を供給する給水管の戻り管に設けたことにより、噴射ノズルの入口圧力を安定させることができ、よって最大噴射量と最少噴射量の制御幅を広くでき、しかも全噴射域において微細な粒子による噴射が可能になってボタ落ちの問題を防止できる。
【００５６】
弁開度に対する噴射流量が大きい大流量調整弁をガス導入口に近い位置に設け、弁開度に対する噴射流量が小さい小流量調整弁をガス導入口から遠い位置に設けたことにより、噴射ノズルによる噴射水の完全蒸発が更に行われ易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の減温塔の排ガス出口温度制御装置の実施の一形態を示すブロック図である。
【図２】ガス導出口の排ガスの温度が変動したときの検出温度と時間との関係を模式的に表わした線図である。
【図３】小流量調整弁の弁開度と大流量調整弁の弁開度とを実測した値の線図である。
【図４】大流量調整弁及び小流量調整弁の、開度と噴射流量との関係を模式的に表わした線図である。
【符号の説明】
１ 減温塔
２ ガス導入口
３ 排ガス
４ ガス導出口
５ 噴射ノズル
６ 噴射ノズル
１０ 給水管
１０ａ 戻り管
１１ 流量調整弁
１１Ｍ 大流量調整弁
１４ 給水管
１４ａ 戻り管
１５ 流量調整弁
１５Ｌ 小流量調整弁
１６ 温度検出器
１７ 検出温度
１８ 制御器
１８’ 制御器
Ｓ1 狭幅検出時間
Ｓ2 広幅検出時間
Ｔ 設定温度
Ｔ1 平均値
Ｔ2 平均値
Ｘ 設定流量範囲
【発明の属する技術分野】
本発明は、ごみ処理施設やセメントプラント等の燃焼炉を有する燃焼設備において、排ガスを所要の設定温度まで減温させるために用いられる減温塔の排ガス出口温度制御方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ごみ処理施設やセメントプラント等の燃焼炉を有する燃焼設備において、ダストを含んだ排ガスの温度を減温する方法としては、排ガスに直接水を噴射して水の蒸発潜熱によって減温する方法がある。
【０００３】
近年、ごみ処理施設においてはダイオキシンの再合成防止の観点から、排ガスの温度を低下させる要求が多く発生しており、特に排熱ボイラを設置しないごみ処理施設の場合には、減温塔を設置して、高温の排ガスをダイオキシンの再合成が防止できる低温まで減温することが要求されている。
【０００４】
このため、従来より例えば、塔状容器内に排ガスを流入して冷却水を噴射することにより排ガスを冷却するようにしてある減温塔において、上部位置に噴射ノズルを設けた塔状容器と、塔状容器頂部の排ガス入口の上側に、一側より導入される排ガスをガイドベーンで周方向に分散させるようにし且つ底面中央部にガスの出口を設けた分散室と、分散室のガスの出口と塔状容器の排ガス入口との間に設けた垂直方向に延びる多数の細いガス流路を形成させる絞り部とからなるガス導入部を構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２１９３２３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１では、燃焼炉から導かれた排ガスは、先ず、ガス導入部の分散室内にてガイドベーンに邪魔されて、その流線が左右方向（周方向）に分散された後、絞り部に向かうようになり、次いで、該絞り部に形成された垂直方向に延びる多数の細い流路を通過することにより、流れ方向が垂直方向下向きに整流された状態になって、塔状容器の頂部中央の排ガス入口より塔状容器内に流入されるようになる。これにより、塔状容器内に流入する排ガスは、周方向に均等に且つ塔状容器中心部を垂直方向下向きに流されることから、噴射される冷却水と排ガスとの効率的な熱交換が行われ、このため冷却水はすべて蒸発させられ、ダストと共に塔状容器内壁面に付着することが防止されるとしている。
【０００７】
上記特許文献１による減温塔では、高温の排ガスを２５０℃程度まで減温する際には有効であった。
【０００８】
しかし、特許文献１の減温塔で排ガスを２５０℃以下の温度に減温しようとした場合には、排ガスの最終到達温度と水温とが近付くために完全蒸発を行わせることが困難であるという問題を有していた。
【０００９】
更に、上記特許文献１に示す如く従来の減温塔では、噴射ノズルを塔状容器上部の１個所（周方向には複数備えられているが、上下方向には１段）に設けている。そして、例えば９００℃の排ガスをダイオキシンの再合成が防止できる１８０℃程度まで減温する場合には、減温塔の出口温度を検出し該出口温度が１８０℃になるように流量制御弁の開度を調節して前記噴射ノズルの噴射量を制御する。しかし、このとき、減温塔に１段のみ設けている噴射ノズルと流量制御弁は、小噴射量から大噴射量まで調節できるよう元々大容量に構成しているために、出口温度の変化に応じて流量制御弁の開度を微調節しても、水の噴射量が大きく変化してしまい、このための応答遅れによる調整過剰によって出口温度を例えば１８０℃の設定温度に精度良く保持することができない。
【００１０】
また、特に、前記した如く減温塔上部の高さ方向１段に噴射ノズルを設けた構成では、噴射ノズルから大量の水を噴射したときに、水滴が微粒とならずに塊を生じたまま落下し易く、塊となった水滴は完全な蒸発が行われ難い。
【００１１】
上記したように、従来の減温塔では、排ガスの最終到達温度と水温とが近付くこと、水噴射の応答遅れ、噴射した水が塊を形成し易いこと等が相俟って、噴射した水の完全蒸発が行われず、そのために排ガス中のダストが湿りを生じ、湿ったダストは減温塔内下部に付着堆積する問題を生じる。更に、このような湿ったダストは、輸送や貯留時等のトラブルの原因となる。従って、従来の減温塔では１８０℃前後のような低温域まで排ガスを減温することは実際上問題を有していた。
【００１２】
本発明は、排ガス中のダストに湿りを生じさせることなく、減温塔出口の排ガス温度を設定温度に精度良く調節できるようにした減温塔の排ガス出口温度制御方法及び装置を提供しようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ガス導入口から排ガスを導入してガス導出口から導出する減温塔の前記ガス導入口側に、各々に流量調整弁を備えた噴射ノズルをガスの流動方向に所要の間隔を隔てて２段に設け、更にガス導出口に排ガス温度を検出する温度検出器を設け、一方の噴射ノズルに備えた流量調整弁は、短い時間間隔に設定した狭幅検出時間内における温度検出器の検出温度の平均値の変化に基づいて開度を調節し、他方の噴射ノズルに備えた流量調整弁は、長い時間間隔に設定した広幅検出時間内における検出温度の平均値の変化に基づいて開度を調節して、ガス導出口の排ガス温度を設定温度に保持することを特徴とする減温塔の排ガス出口温度制御方法、に係るものである。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、ガス導入口から排ガスを導入してガス導出口から導出する減温塔の前記ガス導入口側に、各々に流量調整弁を備えた噴射ノズルをガスの流動方向に所要の間隔を隔てて２段に設け、更にガス導出口に排ガス温度を検出する温度検出器を設け、一方の噴射ノズルに備えた流量調整弁は、温度検出器の検出温度に基づいて設定された流量調整範囲内で開度を調節し、他方の噴射ノズルに備えた流量調整弁は、前記一方の流量調整弁の開度が流量調整範囲の限界に達したときに温度検出器の検出温度に基づいて開度を調節して、ガス導出口の排ガス温度を設定温度に保持することを特徴とする減温塔の排ガス出口温度制御方法、に係るものである。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、ガス導入口から排ガスを導入してガス導出口から導出する減温塔の前記ガス導入口側にガスの流動方向に所要の間隔を隔てて２段に配置した噴射ノズルと、噴射ノズルの夫々に設けた流量調整弁と、前記ガス導出口に設置した温度検出器と、該温度検出器の検出温度を入力し、短い時間間隔に設定した狭幅検出時間内における温度検出器の検出温度の平均値の変化に基づいて一方の流量調整弁の開度を調節し、且つ長い時間間隔に設定した広幅検出時間内における温度検出器の検出温度の平均値の変化に基づいて他方の流量調整弁の開度を調整するようにした制御器と、を備えたことを特徴とする減温塔の排ガス出口温度制御装置、に係るものである。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、ガス導入口から排ガスを導入してガス導出口から導出する減温塔の前記ガス導入口側にガスの流動方向に所要の間隔を隔てて２段に配置した噴射ノズルと、噴射ノズルの夫々に設けた流量調整弁と、前記ガス導出口に設置した温度検出器と、温度検出器の検出温度に基づいて設定した流量調整範囲内で一方の流量調整弁の開度を調節し、且つ該一方の流量調整弁の開度が設定した流量制御範囲の限界に達したときに温度検出器の検出温度に基づいて他方の流量調整弁の開度を調節するようにした制御器と、を備えたことを特徴とする減温塔の排ガス出口温度制御装置、に係るものである。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記各流量調整弁は、各噴射ノズルに水を供給する給水管の戻り管に設けていることを特徴とする請求項３または４に記載の減温塔の排ガス出口温度制御装置、に係るものである。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、前記一方の流量調整弁は弁開度に対する噴射流量が小さい小流量調整弁であり、他方の流量調整弁は弁開度に対する噴射流量が大きい大流量調整弁であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載の減温塔の排ガス出口温度制御装置、に係るものである。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、前記大流量調整弁は、小流量調整弁に対してガス導入口に近い位置に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の減温塔の排ガス出口温度制御装置、に係るものである。
【００２０】
上記手段によれば、以下のように作用する。
【００２１】
温度検出器による検出温度が細かく変動する小さな変動に対しては、狭幅検出時間で捕えた検出温度の平均値によって一方の噴射ノズルに備えた流量調整弁を微調整して噴射ノズルによる噴射量を微調節し、一方、温度検出器による検出温度の大きな変動に対しては、広幅検出時間で捕えた検出温度の平均値によって他方の噴射ノズルに備えた流量調整弁を調節することで噴射ノズルの噴射量を大きな変化量でベースの調整を行うようにしたので、前記微調整とベースの調整が同時に行われることによって応答遅れを殆ど生じることなくガス導出口の排ガスの温度を精度良く設定温度に保持することができる。
【００２２】
一方の噴射ノズルに備えた流量調整弁は、温度検出器の検出温度に基づいて設定された流量調整範囲内で開度を調節し、他方の噴射ノズルに備えた流量調整弁は、前記一方の流量調整弁の開度が流量調整範囲の限界に達したときに温度検出器の検出温度に基づいて開度を調節するようにしたので、各流量調整弁の調節が１つの目標値に向かって制御されるようになり、よってガス導出口の排ガスの温度が変動することなく設定温度に精度良く制御されるようになる。
【００２３】
各流量調整弁を、各噴射ノズルに水を供給する給水管の戻り管に設けたことにより、噴射ノズルの入口圧力を安定させることができ、よって最大噴射量と最少噴射量の制御幅を広くでき、しかも全噴射域において微細な粒子による噴射が可能になってボタ落ちの問題を防止できる。
【００２４】
弁開度に対する噴射流量が大きい大流量調整弁をガス導入口に近い位置に設け、弁開度に対する噴射流量が小さい小流量調整弁をガス導入口から遠い位置に設けたことにより、噴射ノズルによる噴射水の完全蒸発が更に行われ易くなる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１は本発明の減温塔の排ガス出口温度制御装置の実施の一形態を示すもので、図中１は減温塔であり、該減温塔１は、上部のガス導入口２から排ガス３を導入し、下部のガス導出口４から排ガス３を導出するようにしている。
【００２７】
前記減温塔１の上部位置には、上下に所要の間隔を隔てて配置した２段の噴射ノズル５，６を設けている。上下二段に設けられる噴射ノズル５，６の夫々は、減温塔１を取り巻くように複数配置されている。
【００２８】
上段の噴射ノズル５には、給水ポンプ７と圧力調節弁８とを有して一端が給水タンク９に連通した給水管１０の他端が接続されている。更に、噴射ノズル５に形成された図示しない旋回室（ワールチャンバー）には戻り管１０ａが接続されており、該戻り管１０ａに流量調整弁１１を設置することによりフローバックノズルを構成している。このとき、前記流量調整弁１１は、弁開度に対する噴射流量が大きい大流量調整弁１１Ｍとしている。
【００２９】
また、噴射ノズル６には、給水ポンプ１２と圧力調節弁１３とを有して一端が給水タンク９に連通した給水管１４の他端が接続されている。更に、噴射ノズル６に形成された図示しない旋回室（ワールチャンバー）には戻り管１４ａが接続されており、該戻り管１４ａに流量調整弁１５を設置することによりフローバックノズルを構成している。このとき、前記流量調整弁１５は、弁開度に対する噴射流量が小さい小流量調整弁１５Ｌとしている。前記戻り管１０ａと戻り管１４ａは一本に連通されて給水タンク９に導かれている。
【００３０】
前記フローバックノズルの構成は、大流量調整弁１１Ｍ及び小流量調整弁１５Ｌが全開のときには、圧力調節弁８，１３の下流に圧力が立たないために噴射ノズル５，６からは水が噴射されず、一方、大流量調整弁１１Ｍ及び小流量調整弁１５Ｌの開度を絞ると、その開度に応じて圧力調節弁８，１３の下流に圧力が立つことによって噴射ノズル５，６から水が噴射されるようになっている。
【００３１】
前記ガス導出口４には温度検出器１６が設置してあり、該温度検出器１６の検出温度１７は制御器１８に入力されている。
【００３２】
制御器１８は、前記噴射ノズル５，６に供給する水の圧力が所定の一定圧力に保持されるように前記各圧力調節弁８，１３を制御する。
【００３３】
一方、前記制御器１８は、温度検出器１６の検出温度１７に基づいて、大流量調整弁１１Ｍ及び小流量調整弁１５Ｌの開度を調節し、前記噴射ノズル５，６から減温塔１内に噴射する水の量を調節することにより、ガス導出口４の排ガス温度が所定の設定温度Ｔ（例えば１８０℃）になるように制御している。
【００３４】
図１の構成において、噴射ノズル５，６よりも上流側の給水管１０，１４に、流量調整弁１１，１５を設置することも可能であるが、このようにした場合には、噴射ノズル５，６入口の圧力の一定保持が難しく、そのために最大噴射量と最少噴射量の制御幅が狭く制限され、しかも噴射量が小さい時にボタ落ちを生じる問題がある。これに対し、前記したように噴射ノズル５，６の戻り管１０ａ，１４ａに大流量調整弁１１Ｍ及び小流量調整弁１５Ｌを設置したフローバックノズルの構成によれば、噴射ノズル５，６の入口圧力を安定させることができ、よって最大噴射量と最少噴射量の制御幅を広くでき、しかも全噴射域において微細な粒子による噴射が可能になってボタ落ちの問題を防止できる。従って、図１の構成によれば、減温塔１によって高温の排ガス３を減温するのに好適に用いることができる。
【００３５】
また、噴射ノズル５，６に、専用の給水ポンプ７，１２を備えた独自の給水管１０，１４を接続して給水を行うようにしたので、１つの給水ポンプを供用した場合のように一方の噴射ノズルを噴射したときの圧力の変動の影響を他方の噴射ノズルが受けるという問題を防止でき、噴射ノズル５，６に対する給水の圧力の変動を更に低減できる。
【００３６】
次に、図１に示した構成において減温塔の出口温度を制御する２つの制御方法について説明する。
【００３７】
第１の制御方法について図１及び図２を参照して説明する。図２は、ガス導出口４の排ガス３の温度が変動したときの検出温度と時間との関係を模式的に表わした線図であり、図中Ｔは設定温度（例えば１８０℃）である。
【００３８】
制御器１８は、前記温度検出器１６の検出温度１７を入力しており、図２に示す如く、短い時間間隔に設定した狭幅検出時間Ｓ1内における温度を検出してその平均値Ｔ1を求めている。一方、長い時間間隔に設定した狭幅検出時間Ｓ2内における温度を検出してその平均値Ｔ2を求めている。
【００３９】
そして、狭幅検出時間Ｓ1で検出した検出温度１７の平均値Ｔ1の比較的小さい変化幅の変化に対しては小流量調整弁１５Ｌの開度を微調節して噴射ノズル６による噴射量を調整する。
【００４０】
一方、狭幅検出時間Ｓ2で検出した検出温度１７の平均値Ｔ2の比較的大きな変化幅の変化に対しては大流量調整弁１１Ｍの開度を調整することにより噴射ノズル６の噴射量を調整する。
【００４１】
図３は上記第１の制御方法を実施した小流量調整弁１５Ｌの弁開度Ａと、大流量調整弁１１Ｍの弁開度Ｂとを示したものであり、小流量調整弁１５Ｌの弁開度Ａは大きく変動しており、大流量調整弁１１Ｍの弁開度Ｂは小さい変動となっている。
【００４２】
上記した第１の制御方法によれば、温度検出器１６による検出温度１７が細かく変動する小さな変動に対しては、狭幅検出時間Ｓ1で捕えた検出温度１７の平均値Ｔ1によって小流量調整弁１５Ｌが図３に示す弁開度Ａの如く大きく変化（噴射流量の変化は小さい）されて噴射ノズル６の噴射量を微調整する。
【００４３】
一方、温度検出器１６による検出温度１７の大きな変動に対しては、広幅検出時間Ｓ2で捕えた検出温度１７の平均値Ｔ2によって大流量調整弁１１Ｍが図３に示す弁開度Ｂの如く小さく変化（噴射流量の変化は大きい）されて噴射ノズル５による大きな変化量での調整（ベースの調整）を行うようにしたので、微調整とベースの調整が同時に行われることによって応答遅れを殆ど生じることなくガス導出口４の排ガス３の温度を精度良く設定温度Ｔに保持することができる。
【００４４】
第２の制御方法について図１及び図４を参照して説明する。図４は、大流量調整弁１１Ｍ及び小流量調整弁１５Ｌの、開度と噴射流量との関係を模式的に表わした線図であり、大流量調整弁１１Ｍは弁開度に対する噴射流量が大きく、小流量調整弁１５Ｌは弁開度に対する噴射流量が小さくなっている。
【００４５】
更に、この場合の制御器１８’は、小流量調整弁１５Ｌによる開度を、例えば４０％〜６０％の範囲とする設定流量範囲Ｘを設定するようにしており、また、大流量調整弁１１Ｍの開度を前記設定流量範囲Ｘより大きい、例えば２０％〜８０％の使用範囲で制御するようにしている。
【００４６】
そして、制御器１８’は、前記温度検出器１６による検出温度１７が変化すると、検出温度１７が設定温度Ｔ（例えば１８０℃）になるように、まず小流量調整弁１５Ｌの開度を調節する。このとき、小流量調整弁１５Ｌは弁開度に対する噴射流量が小さいので、検出温度１７の小さな変化に対して精度良く追従し、微調整を効果的に実施できる。
【００４７】
一方、検出温度１７の変化が大きくなると、小流量調整弁１５Ｌに設定した設定流量範囲Ｘでは調節できない限界（４０％以下、及び６０％以上）になる。このように、小流量調整弁１５Ｌの開度が設定流量範囲Ｘの限界に達すると、制御器１８’は、前記温度検出器１６の検出温度１７に基づいて、大流量調整弁１１Ｍの開度を調節範囲Ｙ1及びＹ2内で調節し、検出温度１７が設定温度Ｔ（例えば１８０℃）になるように制御する。
【００４８】
上記した第２の制御方法によれば、小流量調整弁１５Ｌと大流量調整弁１１Ｍとの調節が１つの目標値に向かって制御されるようになるので、ガス導出口４の排ガス３の温度が変動することなく設定温度に精度良く制御されるようになる。
【００４９】
尚、図１の形態では戻り管１０ａ，１４ａに流量調整弁１１，１５を設けたフローバックノズルの構成とした場合について説明したが、戻り管を備えることなく、給水管に流量調整弁を設置した場合にも、前記フローバックノズルの構成による効果は期待できないが、２段に設けた噴射ノズルによる噴射を別個に制御することによって得られる効果は発揮することができる。
【００５０】
また、前記形態では、大流量調整弁１１Ｍをガス導入口２に近い上段に設け、小流量調整弁１５Ｌをガス導入口２から遠い下段に設けた場合について説明したが、大流量調整弁１１Ｍと小流量調整弁１５Ｌは上下を逆転して設けてもよく、また流量調整弁１１と流量調整弁１５を同等の性能（開度に対する噴射流量）を有したものとしてもよい。
【００５１】
更に、本発明は上記形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の如く優れた効果を奏し得る。
【００５３】
温度検出器による検出温度が細かく変動する小さな変動に対しては、狭幅検出時間で捕えた検出温度の平均値によって一方の噴射ノズルに備えた流量調整弁を微調整して噴射ノズルによる噴射量を微調節し、一方、温度検出器による検出温度の大きな変動に対しては、広幅検出時間で捕えた検出温度の平均値によって他方の噴射ノズルに備えた流量調整弁を調節することで噴射ノズルの噴射量を大きな変化量でベースの調整を行うようにしたので、前記微調整とベースの調整が同時に行われることにより、応答遅れを殆ど生じることなくガス導出口の排ガスの温度を精度良く設定温度に保持することができる。
【００５４】
一方の噴射ノズルに備えた流量調整弁は、温度検出器の検出温度に基づいて設定された流量調整範囲内で開度を調節し、他方の噴射ノズルに備えた流量調整弁は、前記一方の流量調整弁の開度が流量調整範囲の限界に達したときに温度検出器の検出温度に基づいて開度を調節するようにしたので、各流量調整弁の調節が１つの目標値に向かって制御されるようになり、よってガス導出口の排ガスの温度が変動することなく設定温度に精度良く制御されるようになる。
【００５５】
各流量調整弁を、各噴射ノズルに水を供給する給水管の戻り管に設けたことにより、噴射ノズルの入口圧力を安定させることができ、よって最大噴射量と最少噴射量の制御幅を広くでき、しかも全噴射域において微細な粒子による噴射が可能になってボタ落ちの問題を防止できる。
【００５６】
弁開度に対する噴射流量が大きい大流量調整弁をガス導入口に近い位置に設け、弁開度に対する噴射流量が小さい小流量調整弁をガス導入口から遠い位置に設けたことにより、噴射ノズルによる噴射水の完全蒸発が更に行われ易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の減温塔の排ガス出口温度制御装置の実施の一形態を示すブロック図である。
【図２】ガス導出口の排ガスの温度が変動したときの検出温度と時間との関係を模式的に表わした線図である。
【図３】小流量調整弁の弁開度と大流量調整弁の弁開度とを実測した値の線図である。
【図４】大流量調整弁及び小流量調整弁の、開度と噴射流量との関係を模式的に表わした線図である。
【符号の説明】
１ 減温塔
２ ガス導入口
３ 排ガス
４ ガス導出口
５ 噴射ノズル
６ 噴射ノズル
１０ 給水管
１０ａ 戻り管
１１ 流量調整弁
１１Ｍ 大流量調整弁
１４ 給水管
１４ａ 戻り管
１５ 流量調整弁
１５Ｌ 小流量調整弁
１６ 温度検出器
１７ 検出温度
１８ 制御器
１８’ 制御器
Ｓ1 狭幅検出時間
Ｓ2 広幅検出時間
Ｔ 設定温度
Ｔ1 平均値
Ｔ2 平均値
Ｘ 設定流量範囲
Claims (7)
- ガス導入口から排ガスを導入してガス導出口から導出する減温塔の前記ガス導入口側に、各々に流量調整弁を備えた噴射ノズルをガスの流動方向に所要の間隔を隔てて２段に設け、更にガス導出口に排ガス温度を検出する温度検出器を設け、一方の噴射ノズルに備えた流量調整弁は、短い時間間隔に設定した狭幅検出時間内における温度検出器の検出温度の平均値の変化に基づいて開度を調節し、他方の噴射ノズルに備えた流量調整弁は、長い時間間隔に設定した広幅検出時間内における検出温度の平均値の変化に基づいて開度を調節して、ガス導出口の排ガス温度を設定温度に保持することを特徴とする減温塔の排ガス出口温度制御方法。
- ガス導入口から排ガスを導入してガス導出口から導出する減温塔の前記ガス導入口側に、各々に流量調整弁を備えた噴射ノズルをガスの流動方向に所要の間隔を隔てて２段に設け、更にガス導出口に排ガス温度を検出する温度検出器を設け、一方の噴射ノズルに備えた流量調整弁は、温度検出器の検出温度に基づいて設定された流量調整範囲内で開度を調節し、他方の噴射ノズルに備えた流量調整弁は、前記一方の流量調整弁の開度が流量調整範囲の限界に達したときに温度検出器の検出温度に基づいて開度を調節して、ガス導出口の排ガス温度を設定温度に保持することを特徴とする減温塔の排ガス出口温度制御方法。
- ガス導入口から排ガスを導入してガス導出口から導出する減温塔の前記ガス導入口側にガスの流動方向に所要の間隔を隔てて２段に配置した噴射ノズルと、噴射ノズルの夫々に設けた流量調整弁と、前記ガス導出口に設置した温度検出器と、該温度検出器の検出温度を入力し、短い時間間隔に設定した狭幅検出時間内における温度検出器の検出温度の平均値の変化に基づいて一方の流量調整弁の開度を調節し、且つ長い時間間隔に設定した広幅検出時間内における温度検出器の検出温度の平均値の変化に基づいて他方の流量調整弁の開度を調整するようにした制御器と、を備えたことを特徴とする減温塔の排ガス出口温度制御装置。
- ガス導入口から排ガスを導入してガス導出口から導出する減温塔の前記ガス導入口側にガスの流動方向に所要の間隔を隔てて２段に配置した噴射ノズルと、噴射ノズルの夫々に設けた流量調整弁と、前記ガス導出口に設置した温度検出器と、温度検出器の検出温度に基づいて設定した流量調整範囲内で一方の流量調整弁の開度を調節し、且つ該一方の流量調整弁の開度が設定した流量制御範囲の限界に達したときに温度検出器の検出温度に基づいて他方の流量調整弁の開度を調節するようにした制御器と、を備えたことを特徴とする減温塔の排ガス出口温度制御装置。
- 前記各流量調整弁は、各噴射ノズルに水を供給する給水管の戻り管に設けていることを特徴とする請求項３または４に記載の減温塔の排ガス出口温度制御装置。
- 前記一方の流量調整弁は弁開度に対する噴射流量が小さい小流量調整弁であり、他方の流量調整弁は弁開度に対する噴射流量が大きい大流量調整弁であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載の減温塔の排ガス出口温度制御装置。
- 前記大流量調整弁は、小流量調整弁に対してガス導入口に近い位置に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の減温塔の排ガス出口温度制御装置。
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