| 【発明の名称】 |
排気管閉塞防止方法及び装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】浅野 直紀
【氏名】池上 靖志
【氏名】大野 昭
【氏名】北村 正史
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| 【要約】 |
【課題】溶融炉本体等の排ガス発生源を稼働させたままで排気を安定して効率よく行ない、排気管内面への微細粒子の付着を確実に防止する。
【解決手段】内部にスリット１４を有して立ち上がり部７ａの下端部内に設けた空気膜形成筒１６と、空気膜形成筒１６に設けた送気口１９と、送気口１９にバルブ２１を介して接続した第１の送気手段２３と、空気膜形成筒１６の外部に設けて下端を排ガス発生源２に連通した外筒１８と、外筒１８に設けた混合気流口２４と、混合気流口２４に各々バルブ２６，３０を介して接続された第２の送気手段２８及び第１の給水手段３２と、横延設部７ｂ’における立ち上がり部７ａに最も近い位置にバルブ３４を介して接続された第２の給水手段３６と、排気管７を流れる排ガスの温度を検出する温度計３８と、温度計３８の検出温度に基づいて各バルブ２１，２６，３０，３４の開閉を制御する制御器３９とを備える。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 排ガス発生源に連通した立ち上がり部と該立ち上がり部の上端から横方向に延びてガス処理設備に接続される横延設部とを有している排気管の閉塞防止方法であって、排気管内の排ガス温度の上昇時に、立ち上がり部の下端部内に空気を供給して内面に空気膜を形成し且つ水と空気の混合気流を供給することにより霧を生じさせて、霧により排ガス発生源の微細粒子を冷却すると共に同伴させて立ち上がり部内を上昇させ、横延設部を経てガス処理設備に搬送するようにし、更に立ち上がり部に近い横延設部に水を供給して横延設部を洗浄することを特徴とする排気管閉塞防止方法。
【請求項２】 排ガス発生源に連通した立ち上がり部と該立ち上がり部の上端から曲り部を介して横方向に下り勾配で延びてガス処理設備に接続された横延設部とを有している排気管の閉塞防止装置であって、内部にスリットを有して立ち上がり部の下端部内に設けた空気膜形成筒と、該空気膜形成筒に設けた送気口と、該送気口にバルブを介して接続した第１の送気手段と、前記空気膜形成筒の外部に設けて下端を排ガス発生源に連通した外筒と、該外筒に設けた混合気流口と、該混合気流口に各々バルブを介して接続された第２の送気手段及び第１の給水手段と、横延設部における立ち上がり部に最も近い位置にバルブを介して接続された第２の給水手段と、排気管を流れる排ガスの温度を検出する温度計と、該温度計の検出温度に基づいて前記各バルブの開閉を制御する制御器とを備えたことを特徴とする排気管閉塞防止装置。
【請求項３】 排気管の横延設部の下り勾配が１／７以上の傾斜を有していることを特徴とする請求項２記載の排気管閉塞防止装置。
【請求項４】 排気管の直径Ｄに対して曲り部の曲率半径が５ＤＲ以下であることを特徴とする請求項２又は３記載の排気管閉塞防止装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス中の微細粒子の付着による管路の閉塞を防止する排気管閉塞防止方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】原子力施設において発生する放射性廃液は、廃液処理設備によってガラス固化体として処理された後、放射性廃棄物保管施設に保管される。
【０００３】上記の廃液処理設備においては、ガラス溶融炉の内部で原料ガラスを溶融させた溶融ガラスに放射性廃液を混入させ、この放射性廃液が混入した溶融ガラスを固化体容器に注入し、溶融ガラスを固化させることにより、ガラス固化体を形成させている。
【０００４】図２は、ガラス溶融炉の一例を示すものであり、このガラス溶融炉は、溶融空間１が内部に形成された耐火材よりなる溶融炉本体２と、該溶融炉本体２の上部に設置され且つ溶融空間１を加熱するヒータ３と、端部が溶融空間１の上下方向中間部分に位置するように溶融炉本体２に設けられ且つ溶融空間１内の溶融ガラスＧに電流を通電してジュール加熱を行なう直接通電電極１１と、溶融空間１の液位を検出する液位計４とを備えている。
【０００５】溶融炉本体２の上部には、溶融空間１へガラス原料を供給するための原料供給管５と、溶融空間１へ廃液を供給するための廃液供給管６と、溶融空間１において発生した排ガスをガス処理設備１２へ送給するための排気管７とが設けられている。ガス処理設備１２は、排気管７を介して排ガスを吸引することにより、溶融炉本体２内の溶融空間１を負圧に維持して汚染した排ガスが溶融炉本体２外部に漏出されないようにしている。
【０００６】溶融炉本体２の下部には、廃液が混入した溶融ガラスＧを溶融空間１から流下させて固化体容器（図示せず）へ充填するための流下ノズル８が設けられている。流下ノズル８の周囲には、該流下ノズル８を加熱するための誘導加熱コイル９が配置され、また、流下ノズル８の近傍には、該流下ノズル８に対して冷却空気を噴射するための冷却空気噴射管１０が配置されている。
【０００７】誘導加熱コイル９によって流下ノズル８が昇温されていない状態では、該流下ノズル８内部でガラスが固化しているため、溶融炉本体２から外部への溶融ガラスＧの流下は行なわれない。また、誘導加熱コイル９によって流下ノズル８を溶融ガラスＧの融点以上に昇温させると、流下ノズル８の内部の固化していたガラスが溶融し、溶融炉本体２の内部の溶融ガラスＧが流下ノズル８を経て外部へ流下する。
【０００８】更に、誘導加熱コイル９による流下ノズル８の加熱を中止したうえ、冷却空気噴射管１０から流下ノズル８に対して冷却空気を噴射すると、流下ノズル８の温度の低下に伴って流下ノズル８の内部でガラスが固化し、溶融炉本体２から外部への溶融ガラスＧの流下が停止する。
【０００９】上記の溶融炉本体２において、直接通電電極１１及びヒータ３により加熱して溶融される溶融ガラスＧには、原料供給管５によりガラス原料が供給されると共に、廃液供給管６により廃液が供給されるが、この時、溶融空間１に微細粒子を含んだ排ガスが発生し、この排ガスは、排気管７を通ってガス処理設備１２に吸引される。
【００１０】ところが、図２に示すガラス溶融炉では、排気管７の内面に、排ガス中に含まれているガラス等の微細粒子が付着し、当該微細粒子の付着層の厚さが時間の経過に伴って増大することにより、排気管７が閉塞してガスの流通が阻害されることがある。
【００１１】このため、従来は、モータによりフレキシブルワイヤを排気管７内で往復動させたり、リーマを排気管７内に押し込んだりして、排気管７の内面に付着した微細粒子を除去していた。
【００１２】しかしながら、リーマにより削られた微細粒子がガスに随伴して排気管７の下流側、特に水平に延びる横延設部に堆積することがあり、溶融炉本体２を稼働させたままでの微細粒子除去作業は、リーマが排気管７内を往復動する際に排気管７の差圧が一時的に上昇して、ガス処理設備１２の負圧維持が難しいため、溶融炉本体２の稼働を停止して微細粒子の除去をしなければならなかった。
【００１３】このような問題を解決するための手段として、図３に示すような排気管閉塞防止装置が提案されている。
【００１４】図３の排気管閉塞防止装置は、下端がガラス溶融炉の溶融炉本体２（排ガス発生源）内部の溶融空間１に連通するように垂直方向に延びる立ち上がり部７ａと、該立ち上がり部７ａの上端から曲り部３７を有して略水平方向に延びる横延設部７ｂと、該横延設部７ｂの端部から下方に延びてガス処理設備１２へ連通する排気管７を有しており、排気管７は均一な管径を有する構造となっている。
【００１５】排気管７の立ち上がり部７ａの下端部には、排気冷却装置１３が設けられている。排気冷却装置１３は、内部にスリット１４を形成するように排気管７と同一口径の短管１５を嵌合配置して下端が溶融炉本体２内側上部位置に達し、且つ上端が排気管７の外面に密着された空気膜形成筒１６と、該空気膜形成筒１６の下端部を周方向に取り囲み且つ下端がスリット１７を介して空気膜形成筒１６の下端部内側に連通し、且つ上端が空気膜形成筒１６の外面に密着した外筒１８とを備えている。
【００１６】空気膜形成筒１６には、該空気膜形成筒１６と短管１５との間に連通する送気口１９が設けられており、該送気口１９には、圧縮空気槽などの送気源２０にバルブ２１を介して接続された送気管２２を有する第１の送気手段２３が接続されている。
【００１７】外筒１８には、外筒１８と空気膜形成筒１６との間に連通する混合気流口２４が設けられており、該混合気流口２４には、圧縮空気槽などを有する送気源２５にバルブ２６を介して接続された送気管２７を有する第２の送気手段２８と、ポンプなどを有する送水源２９にバルブ３０を介して接続された送水管３１を有する第１の給水手段３２とが接続されている。この第１の給水手段３２のバルブ３０は、所定の時間間隔を置いて開閉して送水源２９から送水される洗浄水を間欠的に送給し得るようになっている。
【００１８】また、排気管７の横延設部７ｂの中間位置には、ポンプなどを有する送水源３３にバルブ３４を介して接続された送水管３５を有する第２の給水手段３６が接続されている。
【００１９】図３に示す排気管閉塞防止装置によって、排気管の閉塞を防止する際には、先ず第１の送気手段２３のバルブ２１を開放し、送気管２２及び送気口１９を介して送気源２０からの空気を空気膜形成筒１６と短管１５との間隙へ送給して、スリット１４から短管１５内部に空気を噴出することにより、短管１５の内面及び排気管７の内面に空気の膜を形成して冷却する。
【００２０】また、第２の送気手段２８のバルブ２６を開放し、送気管２７及び混合気流口２４を介して送気源２５からの空気を空気膜形成筒１６と外筒１８との間隙へ供給し、下部のスリット１７から空気膜形成筒１６の下端内側に向けて噴出すると共に、第１の給水手段３２のバルブ３０を一定時間ごとに（パルス的に）開閉して、送水管３１及び混合気流口２４を介して送水源２９からの洗浄水を空気膜形成筒１６と外筒１８との間隙へ間欠的に送給する。
【００２１】外筒１８内に送給される洗浄水は、第２の送気手段２８によって送給され且つ下端のスリット１７から放出される空気流によって撹乱され、霧状に拡散する。
【００２２】排気冷却装置１３の下端部から霧状に拡散された洗浄水は、溶融炉本体２（排ガス発生源）の溶融空間１内部で浮遊する微細粒子を同伴し、溶融炉本体２とガス処理設備１２との差圧によって排気管７の立ち上がり部７ａ内へ吸引される。この時、微細粒子は霧によって冷却され、空気流と共に立ち上がり部７ａの最上部の曲り部３７から横延設部７ｂへと導かれ、当該横延設部７ｂを通る間に冷却されて凝縮した洗浄水と排ガスはガス処理設備１２へ流入して処理される。
【００２３】この間、第２の給水手段３６のバルブ３４を開放して、送水管３５により送水源３３からの洗浄水を排気管７の横延設部７ｂ内へ送給し、排気管７内の微細粒子をガス処理設備１２へ押し流すことにより、排気管７の内面への微細粒子の付着及び堆積を抑止する。
【００２４】このように、図３に示す排気管閉塞防止装置においては、排気管７の立ち上がり部７ａの下端部へ間欠的に送給される洗浄水が霧状に拡散し、溶融炉本体２内で浮遊する微細粒子を同伴して排気管７へ導くことにより、微細粒子が冷却されて微細粒子が立ち上がり部７ａの内面に付着する問題を防止することができ、排気管７の横延設部７ｂで凝縮される洗浄水に含まれる微細粒子は、第２の給水手段３６によって送給される洗浄水によりガス処理設備１２へと押し流されるので、溶融炉本体２を稼動させた状態で、排気管７内面への微細粒子の付着による閉塞の問題を防止することができる。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記図３に示した装置においても、運転状態によっては、排ガスの安定した排気が行なわれなかったり、或いは特に排気管の横延設部に微細粒子が堆積し易いという問題があり、また、立ち上がり部７ａの上部で冷却された微細粒子を含む霧が曲り部３７で凝縮して洗浄水が立ち上がり部７ａを流下してしまうために、微細粒子の排気効果が低下する等の問題があり、このような問題を解決する必要があった。
【００２６】本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、溶融炉本体等の排ガス発生源を稼働させたままで排気を安定して効率よく行なうことができ、排気管内面への微細粒子の付着を確実に防止できるようにした排気管閉塞防止方法及び装置を提供することを目的とするものである。
【００２７】
【課題を解決するための手段】本発明は、排ガス発生源に連通した立ち上がり部と該立ち上がり部の上端から横方向に延びてガス処理設備に接続される横延設部とを有している排気管の閉塞防止方法であって、排気管内の排ガス温度の上昇時に、立ち上がり部の下端部内に空気を供給して内面に空気膜を形成し且つ水と空気の混合気流を供給することにより霧を生じさせて、霧により排ガス発生源の微細粒子を冷却すると共に同伴させて立ち上がり部内を上昇させ、横延設部を経てガス処理設備に搬送するようにし、更に立ち上がり部に近い横延設部に水を供給して横延設部を洗浄することを特徴とする排気管閉塞防止方法、に係るものである。
【００２８】また、本発明は、排ガス発生源に連通した立ち上がり部と該立ち上がり部の上端から曲り部を介して横方向に下り勾配で延びてガス処理設備に接続された横延設部とを有している排気管の閉塞防止装置であって、内部にスリットを有して立ち上がり部の下端部内に設けた空気膜形成筒と、該空気膜形成筒に設けた送気口と、該送気口にバルブを介して接続した第１の送気手段と、前記空気膜形成筒の外部に設けて下端を排ガス発生源に連通した外筒と、該外筒に設けた混合気流口と、該混合気流口に各々バルブを介して接続された第２の送気手段及び第１の給水手段と、横延設部における立ち上がり部に最も近い位置にバルブを介して接続された第２の給水手段と、排気管を流れる排ガスの温度を検出する温度計と、該温度計の検出温度に基づいて前記各バルブの開閉を制御する制御器とを備えたことを特徴とする排気管閉塞防止装置、に係るものである。
【００２９】上記手段において、排気管の横延設部の下り勾配は１／７以上の傾斜とすることができ、排気管の直径Ｄに対して曲り部の曲率半径は５ＤＲ以下とすることができる。
【００３０】上記手段によれば、次のような作用を有する。
【００３１】立ち上がり部の上部で冷却された微細粒子を含む霧は、曲り部で凝縮して曲り部内面に付着して洗浄水が立ち上がり部を流下しようとするが、曲り部の曲率半径を５ＤＲ以下としているので、曲り部を流れる排ガスの流速が高められて洗浄水は直ちに横延設部に向けて流され、よって洗浄水が立ち上がり部を流下するのを防止して、横延設部方向に押し流すようになるので、排ガス発生源の微細粒子を効率的に排出することができる。
【００３２】更に、横延設部における曲り部に近い位置に、第２の給水手段によって洗浄水を供給することにより、横延設部は洗浄され、この時横延設部が１／７以上の下り勾配を有していると、洗浄水は確実にガス処理設備に向かって流下し、よって排気管内に微細粒子が付着、堆積することを確実に防止できる。
【００３３】また、第１、第２の送気手段による送気、及び第１、第２の給水手段による給水を、排気管を流れる排ガスの温度を検出する温度計の検出温度に基づいて制御器にて制御するようにしているので、排気管内に対する微細粒子の付着、堆積の問題を自動的に防止できる。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図示例と共に説明する。
【００３５】図１は本発明の排気管閉塞防止装置の実施の形態の一例を示すもので、図中、図２、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００３６】図１に示すように、排ガス発生源である溶融炉本体２とガス処理設備１２との間に設けられる排気管７は、溶融炉本体２に接続された立ち上がり部７ａと、該立ち上がり部７ａの上端から曲り部３７を介して横方向に下り勾配で延びてガス処理設備１２に接続された横延設部７ｂ’とにより形成している。
【００３７】上記排気管７の横延設部７ｂ’は、１／７以上の下り勾配としている。また、排気管７の直径Ｄに対して曲り部３７の曲率半径は５ＤＲ以下のできるだけ急峻な曲り形状としている。
【００３８】更に、排気管７における横延設部７ｂ’に、横延設部７ｂ’内を流れる排ガスの温度を検出する温度計３８と、該温度計３８の検出温度に基づいて、第１の送気手段２３のバルブ２１と、第２の送気手段２８のバルブ２６と、第１の給水手段３２のバルブ３０と、第２の給水手段３６のバルブ３４の開閉を制御する制御器３９を設けている。
【００３９】図１に示す排気管閉塞防止装置によって、排気管７の閉塞を防止する際の作用を説明する。
【００４０】図２の溶融炉本体２において、直接通電電極１１及びヒータ３により加熱して溶融される溶融ガラスＧには、原料供給管５によりガラス原料が供給されると共に、廃液供給管６により廃液が供給される。この時、溶融空間１には微細粒子を含んだ排ガスが発生し、この排ガスは、排気管７を通ってガス処理設備１２に吸引される。
【００４１】この時、排気管７に設けた温度計３８がガス処理設備１２に導かれる排ガスの温度を検出しており、その検出温度が制御器３９に入力されているので、制御器３９は前記溶融炉本体２の加熱により排ガスの温度が所定温度に上昇すると、自動的に第１の送気手段２３のバルブ２１と、第２の送気手段２８のバルブ２６と、第１の給水手段３２のバルブ３０と、第２の給水手段３６のバルブ３４の開閉を制御する。
【００４２】排気管７の閉塞を防止する操作は、先ず第１の送気手段２３のバルブ２１を開放し、送気管２２及び送気口１９を介して送気源２０からの空気を空気膜形成筒１６と短管１５との間隙へ送給して、スリット１４から短管１５内部に空気を供給することにより、短管１５の内面及び排気管７の内面に空気の膜を形成して冷却する。
【００４３】続いて、第２の送気手段２８のバルブ２６を開放し、送気管２７及び混合気流口２４を介して送気源２５からの空気を空気膜形成筒１６と外筒１８との間隙へ供給し、下部のスリット１７から空気膜形成筒１６の下端に向けて空気を放出すると共に、第１の給水手段３２のバルブ３０を一定時間ごとに（パルス的に）開閉して、送水管３１及び混合気流口２４を介して送水源２９からの洗浄水を空気膜形成筒１６と外筒１８との間隙へ間欠的に送給する。
【００４４】外筒１８内に送給される洗浄水は、第２の送気手段２８によって送給され且つ下端のスリット１７から放出される空気流によって撹乱され、霧状に拡散する。
【００４５】排気冷却装置１３の下端部から霧状に拡散された洗浄水は、溶融炉本体２（排ガス発生源）の溶融空間１内部で浮遊する微細粒子を同伴し、溶融炉本体２とガス処理設備１２との差圧によって排気管７の立ち上がり部７ａ内へ吸引される。この時、微細粒子は霧によって冷却され、空気流と共に立ち上がり部７ａの最上部の曲り部３７から横延設部７ｂ’へと導かれ、当該横延設部７ｂ’を通る間に冷却されて凝縮した洗浄水と排ガスはガス処理設備１２へ流入して処理される。
【００４６】この間、第２の給水手段３６のバルブ３４を開放して、送水管３５を介して送水源３３からの洗浄水を排気管７の横延設部７ｂ’内へ送給し、排気管７内の微細粒子をガス処理設備１２へ押し流すことにより、排気管７の内面への細粒子の付着及び堆積を防止する。
【００４７】一方、排気管７の立ち上がり部７ａ内を上昇する排ガス及び霧の上昇速度が１４ｍ／ｓ〜１８ｍ／ｓ程度となるように、第１の送気手段２３と第２の送気手段２８とによる送気量を調節する。ガス処理設備１２の吸引によって溶融炉本体２内に外部のガス（空気）が漏洩・吸引されることによる排気管７の排ガスの流速は、一定で予め分かっており、且つ排気管７の直径Ｄも予め分かっているので、第１の送気手段２３と第２の送気手段２８からの空気の供給量を変えることによって、立ち上がり部７ａの排ガスの流速を１４ｍ／ｓ〜１８ｍ／ｓ程度になるように調節することができる。
【００４８】上記した排ガスの流速を確保すると、立ち上がり部７ａ内を混合気流に同伴された微細粒子は安定して上昇し搬送される。
【００４９】更に、上記において、立ち上がり部７ａの上部で冷却された微細粒子を含む霧は曲り部３７で凝縮して曲り部３７内面に付着して洗浄水が立ち上がり部７ａを流下しようとするが、曲り部３７の曲率半径を５ＤＲ以下としているので、曲り部３７を流れる排ガスの流速が高められて直ちに横延設部７ｂ’に向けて流され、よって洗浄水が立ち上がり部７ａを流下することが防止されて横延設部７ｂ’方向に押し流されるので、排ガス発生源の微細粒子を効率的に排出することができる。
【００５０】更に、この時、横延設部７ｂ’における曲り部３７に近い位置に、第２の給水手段３６によって洗浄水を供給することにより、横延設部７ｂ’は洗浄され、この時横延設部７ｂ’が１／７以上の下り勾配を有していることにより洗浄水は確実にガス処理設備１２に向かって流下し、よって排気管７内に微細粒子が付着、堆積することを確実に防止できる。
【００５１】なお、本発明の排気管閉塞防止方法及び装置は上述した実施の形態のみに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】以上述べたように、本発明の排気管閉塞防止方法及び装置によれば、下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
【００５３】立ち上がり部の上部で冷却された微細粒子を含む霧は、曲り部で凝縮して曲り部内面に付着して洗浄水が立ち上がり部を流下しようとするが、曲り部の曲率半径を５ＤＲ以下としているので、曲り部を流れる排ガスの流速が高められて洗浄水は直ちに横延設部に向けて流され、よって洗浄水が立ち上がり部を流下するのを防止して、横延設部方向に押し流すようになるので、排ガス発生源の微細粒子を効率的に排出することができる。
【００５４】更に、横延設部における曲り部に近い位置に、第２の給水手段によって洗浄水を供給することにより、横延設部は洗浄され、この時横延設部が１／７以上の下り勾配を有していると、洗浄水は確実にガス処理設備に向かって流下し、よって排気管内に微細粒子が付着、堆積することを確実に防止できる。
【００５５】また、第１、第２の送気手段による送気、及び第１、第２の給水手段による給水を、排気管を流れる排ガスの温度を検出する温度計の検出温度に基づいて制御器にて制御するようにしているので、排気管内に対する微細粒子の付着、堆積の問題を自動的に防止できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２２４７５４
【氏名又は名称】核燃料サイクル開発機構
【識別番号】０００００００９９
【氏名又は名称】石川島播磨重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年９月１７日（１９９９．９．１７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６２２３６
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 恒光 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−９１１６５（Ｐ２００１−９１１６５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月６日（２００１．４．６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２６３３１６ |
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