特開 2023-128889 ガス冷却装置、及び、ガスの冷却方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023128889

(43)【公開日】2023-09-14

(54)【発明の名称】ガス冷却装置、及び、ガスの冷却方法

(51)【国際特許分類】

   C10B 27/06 20060101AFI20230907BHJP

   F28F 25/02 20060101ALN20230907BHJP

【ＦＩ】

C10B27/06 Z

F28F25/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022033552

(22)【出願日】2022-03-04

(71)【出願人】

【識別番号】306022513

【氏名又は名称】日鉄エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(72)【発明者】

【氏名】石川 翔太

(72)【発明者】

【氏名】石川 真也

(57)【要約】

【課題】熱交換器の設置スペースが低減されるとともに、ポンプの導入コスト及び動力コストを低減することが可能なガス冷却装置を提供すること。
【解決手段】ガスと液体とを向流接触させてガスを冷却するガス冷却装置１００であって、底部に液溜まり部５２を有する冷却塔５０と、液溜まり部５２から液体４５を導出し、液溜まり部５２よりも冷却塔５０の上部に設けられた第１導入口１１から液体を導入する第１流路１０と、液溜まり部５２に設けられ液体４５を冷却する熱交換器２０と、熱交換器２０に冷媒を供給する第２流路２２と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスと液体とを向流接触させて前記ガスを冷却するガス冷却装置であって、
底部に液溜まり部を有する冷却塔と、
前記液溜まり部から前記液体を導出し、当該液溜まり部よりも前記冷却塔の上部に設けられた第１導入口から前記液体を導入する第１流路と、
前記液溜まり部に設けられ前記液体を冷却する熱交換器と、
前記熱交換器に冷媒を供給する第２流路と、を備える、ガス冷却装置。

【請求項2】

前記冷却塔は前記液溜まり部に溢流堰を有し、前記熱交換器は前記溢流堰によって滞留する前記液体内に浸漬される、請求項１に記載のガス冷却装置。

【請求項3】

前記液溜まり部と前記第１導入口との間に設けられたチムニートレイで回収した前記液体を前記冷却塔から導出し、前記液溜まり部に導入する第３流路を備え、
前記第３流路は、前記熱交換器よりも下方に設けられた第２導入口から前記液溜まり部に前記液体を導入する、請求項１又は２に記載のガス冷却装置。

【請求項4】

前記第３流路は、前記チムニートレイで回収した前記液体をヘッド圧のみで前記第２導入口から前記液溜まり部に導入する、請求項３に記載のガス冷却装置。

【請求項5】

前記第３流路は流量調節弁を有し、当該流量調節弁で前記第３流路を流通する前記液体の流量を調節することによって前記チムニートレイにおける液位を所定の範囲に制御する、請求項３又は４に記載のガス冷却装置。

【請求項6】

前記第１流路はポンプを有し、前記第３流路は流量調節弁を有し、
当該流量調節弁で前記第３流路を流通する前記液体の流量を調節することによって前記液溜まり部の液位を所定の範囲に制御する、請求項３～５のいずれか一項に記載のガス冷却装置。

【請求項7】

前記冷却塔に導入される前記ガスはコークス炉ガスを含む、請求項１～６のいずれか一項に記載のガス冷却装置。

【請求項8】

前記液溜まり部の少なくとも一部は、前記冷却塔の前記液溜まり部以外の部分よりも水平方向に拡張されている、請求項１～７のいずれか一項に記載のガス冷却装置。

【請求項9】

冷却塔を用いてガスと液体とを向流接触させるガスの冷却方法であって、
前記冷却塔の底部の液溜まり部に設けられ、前記冷却塔の外部から冷媒が供給される熱交換器によって前記液体を冷却する工程と、
前記熱交換器で冷却された前記液体を前記液溜まり部から導出し、当該液溜まり部よりも前記冷却塔の上部に設けられた第１導入口から前記液体を導入することによって前記液体を循環する工程と、を有する、ガスの冷却方法。

【請求項10】

前記冷却塔の前記液溜まり部と前記第１導入口との間に設けられたチムニートレイで回収される前記液体を前記冷却塔から導出し、前記冷却塔の前記液溜まり部に導入する工程を有する、請求項９に記載のガスの冷却方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の一側面は、ガス冷却装置、及び、ガスの冷却方法に関する。

【背景技術】

【0002】

コークス炉ガス、及び種々のガスを冷却するため、冷却塔が用いられている。ダイレクトクーラーとも称される冷却塔では、冷却塔の下部からコークス炉ガスを導入し、冷却塔の上部から冷却水を散水してガスと冷却水とを直接接触させている。例えば、特許文献１では、コークス炉で生成されドライメーンで処理されたコークス炉ガスと循環冷却水とを接触させる冷却塔を備える冷却装置が開示されている。この冷却塔の底部の集水部で集水された冷却水は冷却塔の外部に導出された後、ポンプによって冷却塔の外部に設けられた冷却器に導入され熱交換して冷却される。このようにして冷却された冷却水は冷却塔において循環使用される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－８９９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

冷却塔の外部に冷却器等の熱交換器を設けると、そのための設置スペースを確保することが必要となる。また、そのような熱交換器の内部を冷却水が流通する際には圧力損失が生じるため、ポンプの吐出圧を大きくする必要がある。本開示では、熱交換器の設置スペースが低減されるとともに、ポンプの導入コスト及び動力コストを低減することが可能なガス冷却装置及びガスの冷却方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、ガスと液体とを向流接触させて当該ガスを冷却するガス冷却装置であって、底部に液溜まり部を有する冷却塔と、液溜まり部から上記液体を導出し、当該液溜まり部よりも冷却塔の上部に設けられた第１導入口から液体を導入する第１流路と、液溜まり部に設けられ液体を冷却する熱交換器と、熱交換器に冷媒を供給する第２流路と、を備える、ガス冷却装置を提供する。

【0006】

上記ガス冷却装置は、冷却塔の底部の液溜まり部に熱交換器を備える。このため、冷却塔の外部に熱交換器を設置する場合に比べて、熱交換器の設置スペースを低減することができる。また、第２流路によって冷媒が供給される熱交換器は、液溜まり部に設けられる。このため、第１流路に熱交換器を設けなくても、ガスと向流接触する液体を冷却することができる。したがって、液体が第１流路を流通するために必要なポンプの能力を下げても十分に運転することが可能となり、ポンプの導入コスト及び動力コストを低減することができる。

【0007】

上記ガス冷却装置の冷却塔は液溜まり部に溢流堰を有し、熱交換器は溢流堰によって滞留する液体内に浸漬されてよい。これによって、液溜まり部において、熱交換器と液体とを十分に接触させることができる。したがって、熱交換器との熱交換によって液体を効率よく冷却することができる。

【0008】

上記ガス冷却装置のいずれかは、液溜まり部と第１導入口との間に設けられたチムニートレイで回収した液体を冷却塔から導出し、液溜まり部に導入する第３流路を備え、第３流路は、熱交換器よりも下方に設けられた第２導入口から液溜まり部に液体を導入してもよい。これによって、チムニートレイをオーバーフローして熱交換器と十分に接触せずに液溜まり部から導出される液体の量を低減することができる。したがって、ガスと接触して温度が高くなった液体と熱交換器とを十分に接触させることが可能となり、液体を効率よく冷却することができる。

【0009】

上記ガス冷却装置のいずれかにおいて、第３流路は、チムニートレイで回収した前記液体をヘッド圧のみで第２導入口から液溜まり部に導入してもよい。これによって、ポンプ等を設置することが不要となり、設備コスト及び動力コストを一層低減することができる。

【0010】

上記ガス冷却装置のいずれかにおいて、第３流路は流量調節弁を有し、当該流量調節弁で第３流路を流通する液体の流量を調節することによってチムニートレイにおける液位を所定の範囲に制御してもよい。これによって、チムニートレイのオーバーフローを抑制し、熱交換器と接触する液体の量を十分に多くすることができる。したがって、熱交換器によって液体を効率よく冷却することができる。

【0011】

上記ガス冷却装置のいずれかにおいて、第１流路はポンプを有し、第３流路は流量調節弁を有し、当該流量調節弁で第３流路を流通する液体の流量を調節することによって液溜まり部の液位を所定の範囲に制御してもよい。これによって、装置の立ち上げの際又は運転変動の際にも、液溜まり部の液位を確保することが可能となり、第１流路におけるポンプのキャビテーション及び空転等を十分に抑制することができる。

【0012】

上記ガス冷却装置のいずれかにおいて、冷却塔に導入されるガスはコークス炉ガスを含んでよい。コークス炉ガスの冷却装置は通常大型であり、その処理量は例えば１０万Ｎｍ^３／ｈ程度である。このように冷却装置が大型であることから、設置スペースの低減効果、並びにポンプの導入コスト及び動力コストの低減効果をより一層大きくすることができる。

【0013】

上記ガス冷却装置のいずれかにおいて、液溜まり部の少なくとも一部は、冷却塔の液溜まり部以外の部分よりも水平方向に拡張されていてもよい。これによって、熱交換器の大型化が可能になるとともに、熱交換器の設置作業及びメンテナンスを円滑に行うことができる。

【0014】

本開示は、冷却塔を用いてガスと液体とを向流接触させるガスの冷却方法であって、冷却塔の底部の液溜まり部に設けられ、冷却塔の外部から冷媒が供給される熱交換器によって液体を冷却する工程と、熱交換器で冷却された液体を液溜まり部から導出し、冷却塔の当該液溜まり部よりも冷却塔の上部に設けられた第１導入口から液体を導入することによって液体を循環する工程と、を有する、ガスの冷却方法を提供する。

【0015】

上記ガスの冷却方法は、冷却塔の底部の液溜まり部に設けられた熱交換器を用いてガスと接触する液体を冷却する。このため、冷却塔の外部に熱交換器を設置する場合に比べて、熱交換器の設置スペースを低減することができる。また、第１流路に熱交換器を設けなくても、ガスと向流接触する液体を冷却することができる。したがって、液体が第１流路を流通するために必要なポンプの能力を下げても十分に運転することが可能となり、ポンプの導入コスト及び動力コストを低減することができる。

【0016】

上記ガスの冷却方法は、冷却塔の液溜まり部と第１導入口との間に設けられたチムニートレイで回収される液体を冷却塔から導出し、冷却塔の液溜まり部に導入する工程を有してもよい。これによって、熱交換器と十分に接触せずに液溜まり部から導出される液体の量を低減することができる。したがって、ガスと接触して温度が高くなった液体と熱交換器とを十分に接触させることが可能となり、冷媒との熱交換によって液体を効率よく冷却することができる。

【発明の効果】

【0017】

熱交換器の設置スペースが低減されるとともに、ポンプの導入コスト及び動力コストを低減することが可能なガス冷却装置及びガスの冷却方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１実施形態のガス冷却装置を模式的に示す図である。

【図2】第２実施形態のガス冷却装置を模式的に示す図である。

【図3】第３実施形態のガス冷却装置を模式的に示す図である。

【図4】第４実施形態のガス冷却装置を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、場合により図面を参照して、本開示の実施形態を説明する。ただし、以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用い、場合により重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面の符号の向きを基準とする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

【0020】

図１に示す第１実施形態のガス冷却装置１００は、ＣＯＧ（コークス炉ガス）と液体４５とを冷却塔５０において向流接触させてＣＯＧを冷却する。液体４５は工業用水等の水であってよく、ＣＯＧに由来するアンモニアを含むアンモニア水であってもよい。冷却塔５０は、下部に液体が滞留する液溜まり部５２を有する。液溜まり部５２とは、ＣＯＧと接触した液体４５が一旦溜まる部分をいい、運転時に液体４５で満たされる部分をいう。

【0021】

冷却塔５０は、液溜まり部５２に滞留する液体４５を冷却塔５０の外部に導出するための第１導出口１５が設けられている。第１導出口１５から導出された液体４５は、第１流路１０を流通して冷却塔５０の上部に設けられた第１導入口１１から冷却塔５０に導入される。このように、冷却塔５０と第１流路１０によって、液体４５の循環経路が構成されている。第１導入口１１は、単なる貫通孔であってもよいし、先端にシャワー状に液体を放出する管状又は円環状のノズルを有していてもよい。

【0022】

冷却塔５０の液溜まり部５２には、熱交換器２０が内蔵されている。熱交換器２０は、液溜まり部５２に滞留する液体４５中に浸漬されている。熱交換器２０には、冷却塔５０の外部から冷媒を供給する第２流路２２が接続されている。第２流路２２は、冷却塔５０の外部から冷却塔５０の下部を貫通して熱交換器２０に接続されており、熱交換器２０に冷媒を導入するとともに、熱交換器２０内を流通し液体４５と熱交換した冷媒を冷却塔５０の外部に導出する。冷媒は、例えば、工業用水及び海水等の冷却水であってもよい。また、熱交換器２０と第２流路２２は、冷媒を冷却する冷却器（不図示）とともに、冷媒の循環経路を構成していてもよい。これによって、冷媒を循環しながら使用することができる。

【0023】

熱交換器２０としては、プレート式熱交換器、多管式熱交換器、及びチューブ型熱交換式など、種々の構造のものを用いることできる。このうち、小型化が容易であるうえに効率的に液体４５を冷却する観点から、プレート式熱交換器であってよい。熱交換器２０の個数は限定されず、１つであってもよいし、２つ以上であってもよい。

【0024】

第１導入口１１と液溜まり部５２の間には、上方から下方に向かって、充填層５６及びチムニートレイ３５がこの順に設けられている。充填層５６は、ＣＯＧと液体との接触効率を高くするために設けられるものであり、例えば、ラシヒリング等の充填物が充填されていてよい。第１導入口１１は充填層５６よりも上方に設けられ、チムニートレイ３５は充填層５６よりも下方に設けられている。これによって、第１導入口１１から導入された液体４５は充填層５６を通過した後、チムニートレイ３５に回収される。

【0025】

ＣＯＧを冷却塔５０に導入する第３導入口５１は、充填層５６とチムニートレイ３５との間に設けられている。第３導入口５１から導入されるＣＯＧは、冷却塔５０内を上昇して充填層５６を通過する。このとき、第１導入口１１から導入される液体と向流接触して冷却される。第３導入口５１から導入されるＣＯＧの温度は、例えば５０～８０℃であってよい。冷却塔５０内を上昇しながら液体４５と接触して冷却されたＣＯＧは、冷却塔５０（充填層５６）の上部に設けられた第２導出口５８から外部に導出される。冷却塔５０から外部に導出される際のＣＯＧの温度は、例えば３５～５０℃であってよい。

【0026】

冷却塔５０内でガスと接触した液体は、充填層５６の下方に設けられるチムニートレイ３５で回収される。ガス冷却装置１００は、チムニートレイ３５で回収された液体４５を、冷却塔５０から導出し、液溜まり部５２に導入する第３流路３０を備える。第３流路３０は、チムニートレイ３５よりも上方に設けられた第３導出口３８から液体４５を導出し、液溜まり部５２に設けられた第２導入口３２から液体４５を導入する。第３導出口３８からの液体４５の導出、第３流路３０の流通、及び第２導入口３２からの液体４５の導入は、液体４５のヘッド圧のみで行ってよい。これによって、設備コスト及び動力コストを低減することができる。

【0027】

液溜まり部５２は、溢流堰５４によって、互いに液位が異なる第１液溜まり部５２Ａと第２液溜まり部５２Ｂの２つに区画されている。上流側にある第１液溜まり部５２Ａは溢流堰５４によって液体が滞留するようになっている。このため、第１液溜まり部５２Ａの方が、下流側にある第２液溜まり部５２Ｂよりも液体４５の液位が高くなっている。第３流路３０を流通した液体４５が導入される第２導入口３２は第１液溜まり部５２Ａに設けられている。これによって、冷却塔５０内における液体４５の量が変動しても、熱交換器２０を第１液溜まり部５２Ａに滞留する液体４５中に十分に浸漬することができる。これによって、ガスと接触することによって温度が上昇した液体４５と熱交換器２０とを十分に接触させることができる。

【0028】

溢流堰５４は、平板状の部材で構成され、上端から液体４５が溢流する構成であってよい。ただし、このような形状に限定されず、例えば、液体４５が流通可能な貫通孔を有する板状部材であってもよい。この場合、貫通孔から液体４５が溢流する。貫通孔の位置によって、第１液溜まり部５２Ａの液位を調節することができる。

【0029】

チムニートレイ３５で回収された液体を導入する第２導入口３２は、熱交換器２０よりも下方に設けられている。熱交換器２０よりも下方から導入された液体４５は、溢流堰５４の上端に向かって流通する。このため、熱交換器２０と第２導入口３２から導入された液体４５とが十分に接触する。したがって、循環使用される液体４５を十分に冷却することができる。第２導入口３２から導入される液体と熱交換器２０との接触効率を一層高くする観点から、液溜まり部５２を平面視したときに、第２導入口３２と溢流堰５４の中央部と間に熱交換器２０が配置されるようにしてもよい。

【0030】

第１液溜まり部５２Ａで熱交換器２０と接触して十分に冷却された液体４５は、溢流堰５４の上端を超えて第２液溜まり部５２Ｂへ溢流する。第２液溜まり部５２Ｂには液体４５を第１流路１０に導出するための第１導出口１５が設けられている。第２液溜まり部５２Ｂに溢流した液体４５は第１導出口１５から導出され第１流路１０を流通して、充填層５６よりも上方に設けられた第１導入口１１から冷却塔５０の内部に導入される。

【0031】

第１流路１０は、配管１４と、液体４５を吸引及び吐出するポンプ１２と、を備える。ガス冷却装置１００では、冷却塔５０に内蔵された熱交換器２０を用いて液体４５を冷却できるため、第１流路１０は熱交換器を備えていなくてよい。これによって、熱交換器の設置スペースが不要となり、ガス冷却装置１００全体の設置スペースを低減することができる。また、ポンプ１２の能力を削減することができる。したがって、設備コスト及び動力コストを低減することができる。

【0032】

図２に示す第２実施形態のガス冷却装置１０２では、冷却塔５０Ａが下部に水平方向（径方向）に拡がる拡張部５７を備える。拡張部５７は、冷却塔５０Ａの他の部分よりも水平方向に拡張されている。冷却塔５０Ａにおいて、液溜まり部５２は、拡張部５７に含まれている。このため、液溜まり部５２の体積が、図１の冷却塔５０よりも大きくなっている。したがって、液溜まり部５２に配置される熱交換器２０を大型化して、液体４５の冷却をより円滑に行うことができる。また、熱交換器２０の設置作業及びメンテナンス作業を円滑にすることができる。

【0033】

拡張部５７のサイズ及び位置は特に限定されない。例えば、図２では液溜まり部５２を含む部分が拡張部５７となっているが、液溜まり部５２の一部が拡張されるような構造であってもよい。ガス冷却装置１０２は、冷却塔５０Ａが拡張部５７を備えること以外は、第１実施形態のガス冷却装置１００と同様の構成を有する。したがって、第１実施形態のガス冷却装置１００の説明内容を適用することができる。

【0034】

図３に示す第３実施形態のガス冷却装置１０３では、チムニートレイ３５上に滞留する液体４５の液位を検知する液位検知部３７と、第３流路３０を流通する液体４５の流量を調節する流量調節弁３４と、を備える。流量調節弁３４で液体４５の流量を調節することによって、チムニートレイ３５上に滞留する液体４５の液位を所定の範囲に制御してもよい。これによって、液体４５がチムニートレイ３５をオーバーフローして、液溜まり部５２に流下することを抑制し、第３流路３０を経由して液溜まり部５２に導入される液体の量を十分に多くすることができる。したがって、熱交換器２０によって液体を効率よく冷却することができる。チムニートレイ３５上に滞留する液体４５の液位の制御は、例えばＰＩＤ制御によって行ってもよい。

【0035】

ガス冷却装置１０３は、液位検知部３７及び流量調節弁３４を備えること以外は、第１実施形態のガス冷却装置１００と同様の構成を有する。したがって、第１実施形態のガス冷却装置１００の説明内容を適用することができる。

【0036】

図４に示す第４実施形態のガス冷却装置１０４では、第２液溜まり部５２Ｂに滞留する液体４５の液位を検知する液位検知部３６と、第３流路３０を流通する液体４５の流量を調節する流量調節弁３４と、を備える。流量調節弁３４で液体４５の流量を調節することによって、第２液溜まり部５２Ｂに滞留する液体４５の液位を所定の範囲に制御する。これによって、例えば、第１流路１０に備えられるポンプ１２のキャビテーション及び空転の発生を十分に抑制することができる。特に、ガス冷却装置１０４の運転を開始する際、又は運転変動の際に冷却塔５０の液量が変動する場合があるため、このようなときに第２液溜まり部５２Ｂに滞留する液体４５の液位が所定の範囲になるように流量調節弁３４で液体４５の流量を調節することが有効である。第２液溜まり部５２Ｂに滞留する液体４５の液位の制御は、例えばＰＩＤ制御によって行ってもよい。

【0037】

ガス冷却装置１０４は、液位検知部３６及び流量調節弁３４を備えること以外は、第１実施形態のガス冷却装置１００と同様の構成を有する。したがって、第１実施形態のガス冷却装置１００の説明内容を適用することができる。

【0038】

ガス冷却装置の幾つかの実施形態を説明したが、本開示のガス冷却装置は上記実施形態に限定されない。例えば、変形例では、各実施形態の構成を兼ね備えていてもよい。すなわち、第３実施形態及び第４実施形態の変形例では、冷却塔５０の代わりに、第２実施形態の拡張部５７を有する冷却塔５０Ａを備えていてもよい。第３実施形態の変形例では、液位検知部３７とともに、第４実施形態の液位検知部３６を備えていてもよい。この場合、例えば、運転開始時又は運転変動時は、第２液溜まり部５２Ｂの液位を検知する液位検知部３６の検知信号に基づいて流量調節弁３４の流量を調節し、定常運転時はチムニートレイ３５上に滞留する液体４５の液位を検知する液位検知部３７に基づいて流量調節弁３４の流量を調節するようにしてもよい。

【0039】

上記各実施形態ではＣＯＧを冷却しているが、冷却するガスはＣＯＧに限定されず、ＣＯＧを含むガスであってよく、ＣＯＧを含まないガスであってもよい。そのようなガスとしては、ボイラの排ガス、高炉ガス、その他のプラントで発生する排ガス等が挙げられる。なお、通常ＣＯＧの冷却設備は大型であることから、ＣＯＧの冷却設備が上記各実施形態又はその変形例のガス冷却装置を備えることによって、設置スペースの低減効果、並びにポンプの導入コスト及び動力コストの低減効果を、より一層大きくすることができる。

【0040】

上述の実施形態では、いずれも液体４５を循環して使用している。各ガス冷却装置は、循環する液体４５の量の増減に応じて、液体４５を補給するための補給部、及び／又は、液体４５を排出するための排出部を有していてもよい。例えば、水分濃度が飽和しているＣＯＧを冷却すると液体４５の量が増加するため、排出部で液体４５を排出して液体４５の量を調整してもよい。また、冷却塔５０，５０Ａは、例えば円柱形状を有しているが、この形状も特に限定されない。第２導入口３２及び第１導出口１５を冷却塔５０，５０Ａの側面に設けることは必須ではなく、冷却塔５０，５０Ａの底面に設けてもよい。冷却塔５０，５０Ａ内で液体を回収するのはチムニートレイ３５に限定されない。冷却塔の内部を流下する液体４５の少なくとも一部を回収することが可能なものであればよい。

【0041】

各実施形態の変形例では、液溜まり部５２に溢流堰５４を設けなくてもよい。また、液溜まり部５２に２つ以上の溢流堰５４を並べ、液溜まり部５２を３つ以上に区画してもよい。この場合、各液溜まり部５２に熱交換器２０を設けてもよい。

【0042】

一実施形態に係るガスの冷却方法は、冷却塔を用いてガスと液体とを向流接触させるガスの冷却方法であって、冷却塔の底部の液溜まり部に設けられ、冷却塔の外部から冷媒が供給される熱交換器によって液体を冷却する冷却工程と、熱交換器で冷却された液体を液溜まり部から導出し、当該液溜まり部よりも冷却塔の上部に設けられた第１導入口から液体を導入することによって液体を循環する循環工程と、を有する。

【0043】

上記方法は、冷却塔の液溜まり部と第１導入口との間に設けられたチムニートレイで回収される液体を冷却塔から導出し、冷却塔の液溜まり部に導入する導入工程を有していてもよい。

【0044】

上述のガスの冷却方法は、上述のガス冷却装置１００，１０２，１０３，１０４及びこれらの変形例のいずれかを用いて行ってもよい。したがって、上述のガス冷却装置の説明内容は、本実施形態のガスの冷却方法にも適用される。

【0045】

例えば、ガス冷却装置１００，１０２，１０３，１０４のいずれかを用いるガスの冷却方法では、冷却工程は、複数に区画される液溜まり部５２のうち、上流側に配置される第１液溜まり部５２Ａで行ってよい。冷却工程の後、冷却工程で冷却された液体４５が、溢流堰５４を溢流して第２液溜まり部５２Ｂに溢流する流出工程を有していてもよい。流出工程の後、第２液溜まり部５２Ｂに設けられた第１導出口１５から液体を導出する循環工程を行ってよい。

【0046】

例えば、ガス冷却装置１０３を用いてガスの冷却方法を行う場合、チムニートレイ３５上に滞留する液体４５の液位を検知する第１検知工程と、当該液位に基づいて第３流路３０を流通する液体４５の流量を調節する流量調節工程とを行ってもよい。これによって、液体４５がチムニートレイ３５をオーバーフローして、液溜まり部５２に流下することを抑制し、第３流路３０を経由して液溜まり部５２に導入される液体の量を十分に多くすることができる。したがって、熱交換器２０によって液体４５を効率よく冷却することができる。

【0047】

例えば、ガス冷却装置１０４を用いてガスの冷却方法を行う場合、第２液溜まり部５２Ｂに滞留する液体４５の液位を検知する第２検知工程と、当該液位に基づいて第３流路３０を流通する液体４５の流量を調節する流量調節工程とを行ってもよい。これによって、例えば、第１流路１０に備えられるポンプ１２のキャビテーション及び空転の発生を十分に抑制することができる。

【0048】

上述のガスの冷却方法は、いずれも、冷却塔５０，５０Ａの底部の液溜まり部５２（第１液溜まり部５２Ａ）に設けられた熱交換器２０を用いてガスと接触する液体４５を冷却する。このため、冷却塔５０，５０Ａの外部に熱交換器を設置する場合に比べて、設置スペースを低減することができる。また、第１流路１０に熱交換器を設けなくても、ガスと向流接触する液体４５を冷却することができる。したがって、液体４５が第１流路１０を流通するために必要なポンプの能力を下げても十分に運転することが可能となり、ポンプの導入コスト及び動力コストを低減することができる。

【0049】

本実施形態のガスの冷却方法は、上述のガス冷却装置１００，１０２，１０３，１０４及びこれらの変形例とは異なるガス冷却装置を用いて行ってもよい。

【0050】

以上、幾つかの実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、上述の各実施形態では、冷却塔５０に一つの充填層５６が設けられていたが、充填層５６はなくてもよいし、２つ以上の充填層が設けられていてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0051】

本開示によれば、熱交換器の設置スペースが低減されるとともに、ポンプの導入コスト及び動力コストを低減することが可能なガス冷却装置及びガスの冷却方法を提供することができる。

【符号の説明】

【0052】

１０…第１流路、１１…第１導入口、１２…ポンプ、１４…配管、１５…第１導出口、２０…熱交換器、２２…第２流路、３０…第３流路、３２…第２導入口、３４…流量調節弁、３５…チムニートレイ、３６，３７…液位検知部、３８…第３導出口、４５…液体、５０，５０Ａ…冷却塔、５１…第３導入口、５２…液溜まり部、５２Ａ…第１液溜まり部、５２Ｂ…第２液溜まり部、５４…溢流堰、５６…充填層、５７…拡張部、５８…第２導出口、１００，１０２，１０３，１０４…ガス冷却装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】