6490466 廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の操炉方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6490466

(24)【登録日】2019年3月8日

(45)【発行日】2019年3月27日

(54)【発明の名称】廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の操炉方法

(51)【国際特許分類】

   F23L 15/00 20060101AFI20190318BHJP

   F23L 15/04 20060101ALI20190318BHJP

   F23G 5/46 20060101ALI20190318BHJP

   F23G 5/30 20060101ALI20190318BHJP

   F23G 5/50 20060101ALI20190318BHJP

【ＦＩ】

   F23L15/00 A

   F23L15/04

   F23G5/46 A

   F23G5/30 B

   F23G5/50 H

   F23G5/50 N

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-60331(P2015-60331)

(22)【出願日】2015年3月24日

(65)【公開番号】特開2016-180528(P2016-180528A)

(43)【公開日】2016年10月13日

【審査請求日】2017年12月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】100107478

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 薫

(72)【発明者】

【氏名】坂田 晃治

(72)【発明者】

【氏名】西村 和基

【審査官】 柳本 幸雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１７０７０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２５９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０３０００９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭５７−１０２５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４４６８９２３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１３７５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２５９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１８３３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５７−１９９７３４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０４１１６００５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５２６１２２６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４４７６６７４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第０３２２５１４０（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−２２７７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１９４３０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｌ １５／００

Ｆ２３Ｇ ５／３０

Ｆ２３Ｇ ５／４６

Ｆ２３Ｇ ５／５０

Ｆ２３Ｌ １５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

汚泥等の廃棄物を焼却処理する流動床炉及びシャフト炉を含む熱処理炉を備えている廃棄物処理設備であって、
前記熱処理炉の炉内燃焼熱及び／または煙道に導かれる排ガスの保有熱により燃焼用空気を予熱する第１熱交換器と、
前記第１熱交換器で予熱された燃焼用空気により回転するタービンと、前記タービンの回転により前記第１熱交換器に燃焼用空気を供給するコンプレッサとを含む過給機と、
前記コンプレッサへ燃焼用空気を予備圧縮して供給する押込み送風機と、
前記第１熱交換機をバイパスするバイパス送風路と、
前記バイパス送風路に設けられ、前記バイパス送風路を通風する燃焼用空気を加熱する熱風炉と、
を備えている廃棄物処理設備。

【請求項2】

前記第１熱交換器が前記煙道に導かれる排ガスの保有熱により燃焼用空気を予熱するように構成され、前記煙道に前記第１熱交換器と並列または直列に第２熱交換器を配置して、前記タービンから排出された燃焼用空気を前記第２熱交換器でさらに予熱した後に前記熱処理炉へ供給する給気路を設けている請求項１記載の廃棄物処理設備。

【請求項3】

前記熱処理炉への燃焼用空気の供給量が目標量となるように前記押込み送風機の回転数を制御する制御部をさらに備えている請求項１または２記載の廃棄物処理設備。

【請求項4】

前記制御部は、少なくとも前記熱処理炉の排ガスに含まれる酸素濃度に基づいて前記目標量を設定するように構成されている請求項３記載の廃棄物処理設備。

【請求項5】

前記熱処理炉からの排ガスを引抜く誘引送風機を備えている請求項１から４の何れかに記載の廃棄物処理設備。

【請求項6】

汚泥等の廃棄物を焼却処理する流動床炉及びシャフト炉を含む熱処理炉を備えている廃棄物処理設備の操炉方法であって、
押込み送風機により予備圧縮された燃焼用空気をコンプレッサで圧縮する圧縮工程と、
前記圧縮工程で圧縮された燃焼用空気を、前記熱処理炉の炉内燃焼熱及び／または煙道に導かれる排ガスの保有熱により予熱する予熱工程と、
前記予熱工程で予熱された燃焼用空気でタービンを回転させて動力を前記コンプレッサへ伝える圧縮動力生成工程と、
前記圧縮動力生成工程で前記タービンから排気された燃焼用空気を前記熱処理炉に供給する燃焼用空気供給工程と、
少なくとも前記熱処理炉の始動時に、前記圧縮工程で圧縮された燃焼用空気を、前記予熱工程をバイパスするバイパス送風路に導き、前記バイパス送風路に備えた熱風炉で予熱する第二予熱工程と、
を含む廃棄物処理設備の操炉方法。

【請求項7】

圧縮動力生成工程で前記タービンから排気された燃焼用空気を、前記熱処理炉の炉内燃焼熱及び／または煙道に導かれる排ガスの保有熱により再度予熱する第２予熱工程をさらに備え、
前記第２予熱工程で再度予熱された燃焼用空気を前記燃焼用空気供給工程に供給する請求項６記載の廃棄物処理設備の操炉方法。

【請求項8】

前記押込み送風機により予備圧縮された燃焼用空気が目標空気量となるように前記押込み送風機の回転数を制御する押込み送風機制御工程をさらに備えている請求項６または７記載の廃棄物処理設備の操炉方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の操炉方法に関する。

【背景技術】

【0002】

様々な汚水が微生物を用いた生物処理により浄化された後に河川等に放流され、或いは再利用されている。このような生物処理によって発生する大量の汚泥は脱水処理された後に最終処分場に埋め立てられ、または焼却処理若しくは溶融処理されている。

【0003】

図７には、このような汚泥等の廃棄物を焼却処理する従来の廃棄物処理設備１００が示されている。当該廃棄物処理設備１００は、流動床式焼却炉１０１と、押込み送風機１０２と、押込み送風機１０２で供給される燃焼用空気を流動床式焼却炉１０１の排熱で予熱する熱交換器１０３と、流動床式焼却炉１０１で生じた排ガスを浄化する排ガス処理設備１０４を備え、排ガス処理設備１０４の下流側には流動床式焼却炉１０１の炉内を負圧に維持する誘引送風機１０５を備えている。

【0004】

特許文献１には、省エネルギー化を目指した廃棄物処理システムが開示されている。図８に示すように、当該廃棄物処理システムは、汚泥を燃料として燃焼させる汚泥処理システム２００で、汚泥を燃焼させる流動床式の燃焼炉２０１と、燃焼炉２０１によって生成された燃焼ガスを利用して燃焼炉２０１に供給する圧縮空気を生成及び送風する過給機２０２とを備えている。

【0005】

過給機２０２は、流動床式燃焼炉２０１から排出され排ガス処理設備２０６で浄化された排ガスで駆動されるタービン２０３と、タービン２０３の回転動力が伝達されるコンプレッサ２０４を備えて構成され、コンプレッサ２０４から出力される圧縮空気が熱交換器２０５で予熱された後に燃焼用空気として燃焼炉２０１に供給され、炉内は正圧で操炉される。

【0006】

特許文献２，３には、燃焼用圧縮空気や白煙防止用圧縮空気を生成して予熱器に供給するための押込み送風機を必要とせず、エネルギー効率に優れる廃棄物焼却設備及び処理方法を提供することを目的とする廃棄物処理設備が開示されている。

【0007】

図９に示すように、当該廃棄物処理設備３００は、流動床式焼却炉３０１と、流動床式焼却炉３０１からの排ガスとの連続的なガス−ガス熱交換により流動床式焼却炉３００に供給する燃焼用圧縮空気の予熱を行う第１の予熱器３０２と、第１の予熱器３０２で加熱されて流動床式焼却炉３００に向かう燃焼用圧縮空気によってタービン３０３を回転し、この回転によってコンプレッサ３０４で第１の予熱器３０２に供給する圧縮空気の生成及び送風を行う第１の過給機３０５と、第１の予熱器３０２より上流側に設けられ運転開始時にタービン３０３を回転させる第１の始動用空気供給装置を備えている。また、第１の過給機３０５の動力で駆動される発電機を備えた構成も提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許第３７８３０２４号公報

【特許文献2】特許第４８３１３０９号公報

【特許文献3】特開２０１４−１６７３８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかし、図７に示した従来の廃棄物処理設備１００では、流動床等で生じる通気圧損に抗して十分な量の燃焼用空気を押込み送風機１０２によって流動床式焼却炉１０１に供給するとともに、誘引送風機１０５で排ガスを誘引して炉内を負圧に維持する必要があるため、押込み送風機１０２及び誘引送風機１０５に要する動力コストつまり電力費が非常に高くなるという問題があった。

【0010】

図８に示した廃棄物処理システムでは、誘引送風機を設置することなく燃焼用圧縮空気の残圧で煙道に排ガスを圧送するように構成されているので、正圧となる炉室や煙道に配置される各排ガス処理設備から高温の排ガスが噴き出すことが無いように確実にシールする必要があり、そのために設備コストが上昇するという問題や、仮にシールが破れると高温の排ガスが噴き出して重大な事故につながる虞があるという問題があった。

【0011】

特に、原理上、コンプレッサ２０４の入口からタービン２０３の入口までの間で昇圧する必要があり、この部位に異常が生じすると燃焼排ガスが吹き出して、重大な事故や災害を招く虞があった。また高温の排ガスに対応して耐熱性を備えた除塵装置を使用する必要があり、それだけ設備費が嵩むという問題もあった。

【0012】

さらに、特許文献２，３に開示された廃棄物処理設備３００では、コンプレッサで圧縮した空気を予熱器で予熱して燃焼空気として供給しても、流動層の通気圧損が大きいためにタービンで十分な膨張仕事が得られず、実質的に流動床式焼却炉に燃焼空気を送風することができなかった。尚、予熱器で燃焼空気の予熱量を大きくすることも考えられるが、その結果として高価な耐熱性の高いタービンや予熱器を用いなければならず現実的ではない。

【0013】

また、特許文献２に記載された廃棄物処理設備では、炉の立上げ時に過給機のコンプレッサによって高圧となった送風路に始動用空気を導入する必要があるため、吐出し圧力の大きな送風機を用いる必要があり、これにより設備コスト及び動力コストが上昇するという問題があった。また、コンプレッサ側への逆流の防止やこれに伴う締切空気の排除等を行なうために設備構成が複雑になり、立ち上げ時に複雑な操作が必要になるという問題もあった。

【0014】

本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、押込み送風機に要する動力コストを抑制した操炉が可能な廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の操炉方法を提供する点にある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

上述の目的を達成するため、本発明による廃棄物処理設備の第一特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、汚泥等の廃棄物を焼却処理する流動床炉及びシャフト炉を含む熱処理炉を備えている廃棄物処理設備であって、前記熱処理炉の炉内燃焼熱及び／または煙道に導かれる排ガスの保有熱により燃焼用空気を予熱する第１熱交換器と、前記第１熱交換器で予熱された燃焼用空気により回転するタービンと、前記タービンの回転により前記第１熱交換器に燃焼用空気を供給するコンプレッサとを含む過給機と、前記コンプレッサへ燃焼用空気を予備圧縮して供給する押込み送風機と、前記第１熱交換機をバイパスするバイパス送風路と、前記バイパス送風路に設けられ、前記バイパス送風路を通風する燃焼用空気を加熱する熱風炉と、を備えている点にある。

【0016】

送風路を経由して押込み送風機により予備圧縮された燃焼用空気がコンプレッサに供給されるので、コンプレッサのみならず押込み送風機でも圧縮された空気が第１熱交換器で予熱されるようになる。つまり、コンプレッサによる圧縮仕事に押込み送風機による圧縮仕事が嵩上げされるので、熱処理炉に燃焼用空気を供給する際に生じる通気圧損等の損失分を差し引いても、十分に燃焼用空気を供給することができる。また、そのために要する押込み送風機の動力は、燃焼用空気が過給機と第１熱交換器を経ることによる作用を受けることによって抑えられるため、全体として運転コストを下げることができる。

【0017】

ところで、熱処理炉の始動時には炉の廃熱を利用することができず、また送風路や熱交換器の通風による圧力損失も生じる。しかし、熱処理炉の始動時に第１熱交換機をバイパスすることにより送風経路を短縮することができ、バイパス送風路に備えた熱風炉によって燃焼用空気を加熱することにより、タービンへの熱供給と熱処理炉の昇温が可能になる。尚、熱処理炉の立上げの後でもバイパス送風路への送風量を調整することにより、予熱空気温度を調整できるようになるため、過給機による増圧量や熱処理炉の温度調整も可能になる。

【0018】

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述した第一の特徴構成に加えて、前記第１熱交換器が前記煙道に導かれる排ガスの保有熱により燃焼用空気を予熱するように構成され、前記煙道に前記第１熱交換器と並列または直列に第２熱交換器を配置して、前記タービンから排出された燃焼用空気を前記第２熱交換器でさらに予熱した後に前記熱処理炉へ供給する給気路を設けている点にある。

【0019】

タービンから排出された燃焼用空気を第２熱交換器でさらに予熱することによって、バーナに多量の化石燃料を供給して加熱しなくても炉内の燃焼温度を維持することができるようになり、化石燃料の消費量を低減させることができるようになる。

【0020】

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述した第一または第二の特徴構成に加えて、前記熱処理炉への燃焼用空気の供給量が目標量となるように前記押込み送風機の回転数を制御する制御部をさらに備えている点にある。

【0021】

コンプレッサによる圧縮仕事を利用するため、押込み送風機のみによって熱処理炉で生じる通気圧損以上の圧力で燃焼用空気を供給する必要がなく、制御部により押込み送風機の回転数を制御することによって熱処理炉への燃焼用空気の供給量を目標量に調整するようにする。その結果、ダンパ機構等の抵抗を設けて供給量を調整するような動力コストの嵩む構成を採用する必要がなくなる。尚、炉の立上げ時であっても立上げ後と異なる特段の制御を行なう必要がない。

【0022】

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述した第三の特徴構成に加えて、前記制御部は、少なくとも前記熱処理炉の排ガスに含まれる酸素濃度に基づいて前記目標量を設定するように構成されている点にある。

【0023】

通常、予め想定される理論空気量に基づいて完全燃焼に要する空気量が設定され、そのときに排ガスに残存する基準酸素濃度が設定される。酸素ガスセンサＳｇにより検出される排ガスの酸素濃度が基準酸素濃度より高い場合に目標空気量を減少し、排ガスの酸素濃度が基準酸素濃度より低い場合に目標空気量を増加するように制御部によって燃焼用空気の供給量が増減調整される。つまり、熱処理炉の排ガスに含まれる酸素濃度を指標に用いることにより、熱処理炉で燃焼する汚泥の有機成分に対して適正な量の燃焼用空気量が把握でき、その指標に基づいて目標量が設定されるので、必要量に対して大きく過不足することなく燃焼用空気を供給することができるようになる。

【0024】

同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記熱処理炉からの排ガスを引抜く誘引送風機を備えている点にある。

【0025】

上述の構成によれば、炉内を負圧に維持しながら安全に操炉することができるようになる。

【0026】

本発明による廃棄物処理設備の操炉方法の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、汚泥等の廃棄物を焼却処理する流動床炉及びシャフト炉を含む熱処理炉を備えている廃棄物処理設備の操炉方法であって、押込み送風機により予備圧縮された燃焼用空気をコンプレッサで圧縮する圧縮工程と、前記圧縮工程で圧縮された燃焼用空気を、前記熱処理炉の炉内燃焼熱及び／または煙道に導かれる排ガスの保有熱により予熱する予熱工程と、前記予熱工程で予熱された燃焼用空気でタービンを回転させて動力を前記コンプレッサへ伝える圧縮動力生成工程と、前記圧縮動力生成工程で前記タービンから排気された燃焼用空気を前記熱処理炉に供給する燃焼用空気供給工程と、少なくとも前記熱処理炉の始動時に、前記圧縮工程で圧縮された燃焼用空気を、前記予熱工程をバイパスするバイパス送風路に導き、前記バイパス送風路に備えた熱風炉で予熱する第二予熱工程と、を含む点にある。

【0027】

同第二の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、圧縮動力生成工程で前記タービンから排気された燃焼用空気を、前記熱処理炉の炉内燃焼熱及び／または煙道に導かれる排ガスの保有熱により再度予熱する第２予熱工程をさらに備え、前記第２予熱工程で再度予熱された燃焼用空気を前記燃焼用空気供給工程に供給する点にある。

【0028】

同第三の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記押込み送風機により予備圧縮された燃焼用空気が目標空気量となるように前記押込み送風機の回転数を制御する押込み送風機制御工程をさらに備えている点にある。

【発明の効果】

【0029】

以上説明した通り、本発明によれば、押込み送風機に要する動力コストを抑制した操炉が可能な廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の操炉方法を提供することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明による廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の操炉方法の説明図

【図2】（ａ），（ｂ），（ｃ）は過給機のブレイトンサイクルを説明する線図

【図3】別実施形態を示す廃棄物処理設備の説明図

【図4】別実施形態を示す廃棄物処理設備の説明図

【図5】別実施形態を示す廃棄物処理設備の説明図

【図6】別実施形態を示す廃棄物処理設備の説明図

【図7】従来技術の廃棄物処理設備の説明図

【図8】従来技術の廃棄物処理設備の説明図

【図9】従来技術の廃棄物処理設備の説明図

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、本発明による廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の操炉方法の実施形態を説明する。

【0032】

図１には、汚泥等の廃棄物を焼却処理する廃棄物処理設備１が示されている。廃棄物処理設備１は、汚泥が貯留された汚泥貯留槽２０と、汚泥投入機構２１と、廃棄物処理炉の一例である流動床式焼却炉２と、排ガス処理設備等を備えている。

【0033】

流動床式焼却炉２は、空気供給機構Ａから供給される高温空気によって形成される流動床に汚泥投入機構２１から供給される汚泥を投入して加熱し、ガス化された汚泥をフリーボード部で燃焼させる処理炉である。符号１４ａは、立上げ時に炉内を加熱する昇温バーナで、炉が昇温した後には符号１４ｂの補助バーナで燃焼に必要な熱量を補って操炉される。

【0034】

流動床式焼却炉２の煙道に沿って、排ガスの保有熱により燃焼用空気を予熱する第１熱交換器３、煤塵を捕集する集塵装置９、アルカリ剤を噴霧して排ガス中の酸性ガス成分を中和する排煙処理塔１０等が順に配置されている。

【0035】

排煙処理塔１０の下流側には炉内を負圧に維持する誘引送風機１１が設けられ、誘引送風機１１によって誘引された排ガスが煙突１２から排気される。

【0036】

上述した空気供給機構Ａは、押込み送風機５と、過給機４と、第１熱交換器３とを備えて構成されている。押込み送風機５により１〜１９ｋＰａに予備圧縮された燃焼用空気が送風路８を介して過給機４を構成するコンプレッサ４ｂの給気口に供給され、コンプレッサ４ｂで０．１〜０．３ＭＰａに圧縮された空気が第１熱交換器３で予熱された後にタービン４ａに供給され、タービン４ａから排気された圧縮空気が流動床式焼却炉２に供給される。

【0037】

コンプレッサ４ｂで圧縮された空気は、第１熱交換器３で８００〜１０００℃の排ガスと熱交換されて５００〜７５０℃に予熱された後にタービン４ａに供給される。

【0038】

第１熱交換器３で予熱された圧縮空気がタービン４ａに供給されることによってタービン４ａが回転駆動され、さらに駆動軸と連結されたコンプレッサ４ｂが駆動されるようになる。タービン４ａから排出された４００〜６５０℃，０．０２〜０．０４ＭＰａの圧縮空気は流動用空気つまり燃焼用空気として流動床式焼却炉２に供給されて流動床が形成される。尚、本明細書で説明する圧力はゲージ圧である。

【0039】

押込み送風機５により予備圧縮された燃焼用空気が過給機４のコンプレッサ４ｂに供給されるので、コンプレッサ４ｂのみならず押込み送風機５によっても圧縮された空気が、第１熱交換器３で予熱されるようになる。これにより、タービン４ａの膨張仕事量が、コンプレッサ４ｂの圧縮仕事量以上になり、流動床式焼却炉２に流動床を形成する際の通気圧損より高い圧力で燃焼用空気を供給することができるように構成されている。

【0040】

図２（ａ）に示すように、ガスタービンや過給機はブレイトンサイクルに従って動作する装置であり、コンプレッサでの断熱圧縮による昇圧プロセス（図中、１→２）と、燃焼器や熱交換器での給熱プロセス（図中、２→３）、タービンでの断熱膨張による降圧プロセス（図中、３→４）が繰り返される。タービンでの膨張仕事がコンプレッサでの圧縮仕事を上回る場合に回転が維持される。

【0041】

しかし、図２（ｂ）に示すように、コンプレッサ４ｂの給気口を大気開放して外気を直接吸引するような構成を採用すると、タービン４ａでの膨張仕事量ｘが流動床への通気圧損ｘ１と通風抵抗ｘ２で制約を受けるため、タービン４ａでの膨張仕事量ｘが、コンプレッサ４ｂでの圧縮仕事量ｙより少なくなり（ｘ＜ｙ）、過給機４を運転できなくなる。

【0042】

そこで、本発明では、押込み送風機５から送風路８を介してコンプレッサ４ｂに空気を供給するように構成されている。
図２（ｃ）に示すように、押込み送風機５により予備圧縮された燃焼用空気がコンプレッサ４ｂの給気口に供給されるので、コンプレッサ４ｂでの圧縮仕事量ｙが予備圧縮分ｙ１だけ実質的に小さくなり（ｘ＞ｙ）、流動床への通気圧損ｘ１と通風抵抗ｘ２があっても過給機４を適正に稼働させることができるようになる。

【0043】

また、過給機４を使用しない場合よりも押込み送風機５による吐出圧力を低下させることができるので、押込み送風機５の消費電力を低減させることができる。但し、流動床式焼却炉２の立上げ時には専ら押込み送風機５のみで流動床を形成する必要があるが、過給機４の通風抵抗は小さく、立ち上げにより昇温されるに伴い過給機４による動力コストの低減効果を得られる。

【0044】

尚、始動時には、過給機が機能しないため、押込み送風機からの送風圧力を上昇させる必要があるが、立上げ時の昇温初期の期間に限られるので、運転コストの増大にはつながらないし、特許文献２に開示されたような複雑な操作も不要になる。

【0045】

再び図１を参照して説明する。廃棄物処理設備１には制御部６が備えられている。制御部６は、フリーボード部の出口部に備えた酸素ガスセンサＳｇにより検出される排ガスの酸素濃度に基づいて押込み送風機５の回転数を制御することにより、流動床式焼却炉２が適切な燃焼状態に維持されるように、流動床式焼却炉２への燃焼用空気の供給量を調整するように構成されている。

【0046】

制御部６は、酸素ガスセンサＳｇにより検出される排ガスの酸素濃度と目標酸素濃度との偏差に基づいて演算を行なうことにより、炉内に供給されるべき目標空気量を算出する。予め想定される理論空気量に基づいて完全燃焼に要する空気量を設定し、そのときに排ガスに残存する基準酸素濃度が算出されている。酸素ガスセンサＳｇにより検出される排ガスの酸素濃度が基準酸素濃度より高い場合に目標空気量を減少し、排ガスの酸素濃度が基準酸素濃度より低い場合に目標空気量を増加するようにフィードバック演算が行なわれる。

【0047】

さらに、制御部６は、押込み送風機５とコンプレッサ４ｂとの間に設置された流量計Ｍで検知された空気量と目標空気量との偏差に基づいて押込み送風機５の目標回転数を算出し、押込み送風機５が当該目標回転数となるようにインバータ７を制御する。

【0048】

排ガスに含まれる酸素濃度を指標に用いることにより、流動床式焼却炉２で燃焼する汚泥の有機成分に対して適正な量の燃焼用空気量が把握でき、その指標に基づいて目標量が設定されるので、必要量に対して大きく過不足することなく燃焼用空気を供給することができるようになる。

【0049】

気体は温度と圧力が変化することにより体積が変化するため、流量を計測する場合は温度と圧力に応じて補正をかける必要がある。そのため温度や圧力が想定域から外れた場合は誤差が大きくなるので、できれば温度や圧力の変化が少ないところに流量計Ｍを設置することが望ましい。尚、押込み送風機への空気の流入側は温度及び圧力の変化が最も小さいが、流量計Ｍを設置するための新たな配管が必要になる。また、コンプレッサの出口側、熱交換器の出口側、タービンの出口側の何れであっても温度及び／または圧力が上昇するため、押込み送風機からコンプレッサへの送風路に流量計Ｍを備えるのが好ましい。

【0050】

また、押込み送風機５の燃焼用空気の供給量の調整方法は、動力コストが嵩む要因となるダンパ機構等の抵抗を受けて調整する方法ではなく、押込み送風機５の回転数を制御する方法による。この方法により、動力コストや装置コストの抑制を図れることに加えて、より簡便な制御方法を提供できることになる。

【0051】

即ち、上述の廃棄物処理設備で、押込み送風機により予備圧縮された燃焼用空気をコンプレッサで圧縮する圧縮工程と、圧縮工程で圧縮された燃焼用空気を、熱処理炉の炉内燃焼熱及び／または煙道に導かれる排ガスの保有熱により予熱する予熱工程と、予熱工程で予熱された燃焼用空気でタービンを回転させて動力をコンプレッサへ伝える圧縮動力生成工程と、圧縮動力生成工程でタービンから排気された燃焼用空気を熱処理炉に供給する燃焼用空気供給工程と、を含む廃棄物処理設備の操炉方法が実現される。

【0052】

以下、本発明の別実施形態を説明する。
図３に示すように、排ガスの流れ方向に沿って第１熱交換器３と直列になるように煙道に第２熱交換器１３を配置して、タービン４ａから排出された高温の圧縮空気を第２熱交換器１３でさらに予熱した後に、流動床式焼却炉２へ燃焼用空気として供給する給気路１７を備えていることが好ましい。

【0053】

タービン４ａから排出された高温の圧縮空気を第２熱交換器１３でさらに予熱することによって、被処理物が含水率の高い汚泥であっても、補助バーナ１４ｂに化石燃料を供給して加熱することなく、炉内の燃焼温度を適切な状態に維持することができる。これによって、化石燃料の消費量を低減させることができる。

【0054】

図４に示すように、排ガスの流れ方向に沿って第２熱交換器１３を第１熱交換器３と並列となるように煙道に配置してもよい。

【0055】

尚、炉内に供給する圧縮空気の温度を調整すべく、第２熱交換器１３をバイパスするバイパス管１５を設けて、第２熱交換器１３で加熱された圧縮空気との混合量を調整可能に構成してもよい。

【0056】

バイパス管１５及び第２熱交換器１３への給気管夫々に流量調整バルブを設けて、各バルブの開度を調整することにより、流動床式焼却炉２に供給される燃焼用空気の温度を目標温度に調整することができる。

【0057】

上述した実施形態では押込み送風機５が目標回転数となるようにインバータ７を制御する例を説明したが、インバータ７を用いずに押込み送風機５とコンプレッサ４ｂとの間の通風経路にバルブＶ１を設けるとともに、通風経路を大気開放可能なバルブＶ２（図５参照）を設けて送風量を調整してもよい。

【0058】

図５に示すように、炉の立上げ時にはバルブＶ１を開いて押込み送風機５から送風し、炉が立ち上がった後にはバルブＶ２を開放して外気の吸引を許容することで押込み送風機５により送風しなくても必要な燃焼用空気の供給量が確保できるように構成してもよい。

【0059】

さらに、流動床式焼却炉２で発熱量が高い被処理物を焼却する場合には、燃焼温度を抑えるために、炉内温度を低下させる冷却機構や抽熱機構を備えればよい。

【0060】

例えば、流動床部に２流体ノズルを備えた冷却装置１６ａを設置したり、フリーボード部に水噴霧機構を備えた冷却装置１６ｂを配置したりすればよい。制御部６によって２流体ノズルからの水噴霧量や水噴霧機構からの水噴霧量を調整し、蒸発潜熱を利用して温度を調整することができる。

【0061】

上述した実施形態では、何れも第１熱交換器３が煙道に導かれる排ガスの保有熱により圧縮空気を予熱するように構成された例を説明したが、第１熱交換器３は煙道に設置される態様に限るものではなく、例えば流動床式焼却炉２のフリーボード部に設置して炉内燃焼熱により圧縮空気を予熱するように構成されていてもよい。

【0062】

図６には、図１に示した廃棄物処理設備を円滑に立ち上げるための好ましい構成が示されている。第１熱交換機３をバイパスするバイパス送風路８ｂを備え、バイパス送風路８ｂを通風する燃焼用空気を加熱する熱風炉１４ｃを備えている。さらに、第１熱交換機３の上流側近傍にバルブＶ３、バイパス送風路８ｂの熱風炉１４ｃ上流側にバルブＶ４を備えている。

【0063】

立上げ時にバルブＶ３を閉じるとともにバルブＶ４を開放して、押込み送風機５からの燃焼用空気を熱風炉１４ｃで加熱してタービン４ａに供給する。炉内の昇温の程度に応じてバルブＶ３の開度を次第に大きく、バルブＶ４の開度を次第に小さく調整することにより、第１熱交換機３への空気分配量を増し、定常運転時には熱風炉１４ｃを停止して燃料消費量を抑制する。バイパス送風路８ｂへの通気量を調整することによって、予熱空気温度を調整することができるので、過給機４による増圧量や流動床式焼却炉の燃焼温度の制御も可能になる。尚、立ち上げ時に炉の昇温バーナ１４ａを同時に用いることも可能であり、何れか一方のみ用いてもよい。何れか一方のみ用いる場合には炉内の均一な加熱という観点で熱風炉１４ｃを用いる方が好ましい。

【0064】

熱処理炉の立上げ時には炉の廃熱を利用することができず、また送風路や熱交換器の通風による圧力損失も生じる。しかし、熱処理炉の立上げ時に第１熱交換機をバイパスすることにより送風経路を短縮することができ、熱風炉によって燃焼用空気を加熱することにより、タービンへの熱供給と熱処理炉の昇温が可能になる。尚、熱処理炉の立上げの後でもバイパス送風路への送風量を調整することにより、予熱空気温度を調整できるようになるため、過給機による増圧量や熱処理炉の温度調整も可能になる。

【0065】

上述した実施形態は、熱処理炉として流動床式焼却炉２を採用した場合について説明したが、本発明が適用される焼却炉は流動床式焼却炉２に限らず、流動床式焼却炉２と同様に通気圧損が大きいシャフト炉等の他の形式の工業炉にも適用可能である。例えば、底部にコークスベッドが形成され、当該コークスベッドに燃焼用空気を供給する羽口が形成されたシャフト炉の上方から汚泥を投入して溶融するような熱処理炉やスクラップを投入して溶解するキュポラ等であっても、本発明が適用可能である。

【0066】

上述した実施形態は、何れも本発明の一例であり、当該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0067】

１：廃棄物処理設備
２：流動床式焼却炉
３：第１熱交換器
４：過給機
４ａ：タービン
４ｂ：コンプレッサ
５：押込み送風機
６：制御部
８：送風路
１３：第２熱交換器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】