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(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】P2024134021
(43)【公開日】2024-10-03
(54)【発明の名称】廃棄物処理設備及び廃棄物処理方法
(51)【国際特許分類】
F23L 15/00 20060101AFI20240926BHJP
F23J 15/04 20060101ALI20240926BHJP
F23J 15/00 20060101ALI20240926BHJP
F23G 5/46 20060101ALI20240926BHJP
F23L 5/02 20060101ALI20240926BHJP
F23G 7/00 20060101ALI20240926BHJP
F22B 1/18 20060101ALI20240926BHJP
F28F 21/08 20060101ALI20240926BHJP
F28G 1/16 20060101ALI20240926BHJP
B01D 53/50 20060101ALI20240926BHJP
B01D 53/68 20060101ALI20240926BHJP
【ＦＩ】
F23L15/00 B
F23J15/04 ZAB
F23J15/00 B
F23G5/46 A
F23J15/00 Z
F23J15/00 F
F23L5/02
F23G7/00 104A
F22B1/18 G
F28F21/08 G
F28F21/08 Z
F28G1/16 Z
B01D53/50 270
B01D53/68 120
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023044094
(22)【出願日】2023-03-20
(71)【出願人】
【識別番号】000192590
【氏名又は名称】株式会社神鋼環境ソリューション
(74)【代理人】
【識別番号】100115381
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 昌崇
(74)【代理人】
【識別番号】100109058
【弁理士】
【氏名又は名称】村松 敏郎
(72)【発明者】
【氏名】尾家 俊康
(72)【発明者】
【氏名】島村 育幸
(72)【発明者】
【氏名】中原 慎太郎
(72)【発明者】
【氏名】玉置 将吾
(72)【発明者】
【氏名】松井 朗
(72)【発明者】
【氏名】迫田 健吾
【テーマコード（参考）】
3K023
3K065
3K070
3K161
4D002
【Ｆターム（参考）】
3K023HA06
3K023QA11
3K023QB01
3K023QC01
3K023QC12
3K065AB01
3K065AC02
3K065BA01
3K065JA05
3K065JA14
3K065JA17
3K070DA04
3K070DA32
3K070DA37
3K070DA48
3K161AA02
3K161AA15
3K161AA18
4D002AA02
4D002AA19
4D002AC04
4D002BA02
4D002BA13
4D002BA14
4D002CA01
4D002DA35
4D002EA01
4D002EA02
4D002HA03
4D002HA07
4D002HA08
(57)【要約】
【課題】ガスと熱交換して得られる熱交換気体の温度を高くしながら、排ガス経路上に配置された熱交換器における腐食の発生を防止するとともに、排ガス経路上における上流側の熱交換器の位置の制限が厳しくなるのを防ぎ、且つ、焼却炉の運転条件が厳しくなるのを防ぐ。
【解決手段】廃棄物処理設備１は、排ガス経路４上において湿式洗煙装置１４の上流側に配置され、湿式洗煙処理前の排ガスと熱交換気体としての空気とを熱交換させることによりその空気を加熱する白煙防止予備熱交換器１２と、白煙防止予備熱交換器１２の上流側に配置され、白煙防止予備熱交換器１２において加熱された空気を排ガスとの熱交換によりさらに加熱する白煙防止主熱交換器８と、を備え、白煙防止予備熱交換器１２は、予備熱交換器排ガス流路４７を画定する部分の腐食を防止する腐食防止機能部１５を有する。
【選択図】図１
【解決手段】廃棄物処理設備１は、排ガス経路４上において湿式洗煙装置１４の上流側に配置され、湿式洗煙処理前の排ガスと熱交換気体としての空気とを熱交換させることによりその空気を加熱する白煙防止予備熱交換器１２と、白煙防止予備熱交換器１２の上流側に配置され、白煙防止予備熱交換器１２において加熱された空気を排ガスとの熱交換によりさらに加熱する白煙防止主熱交換器８と、を備え、白煙防止予備熱交換器１２は、予備熱交換器排ガス流路４７を画定する部分の腐食を防止する腐食防止機能部１５を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
廃棄物を処理する廃棄物処理設備であって、
前記廃棄物を焼却する焼却炉と、
前記焼却炉から排出される排ガスが流れる排ガス経路と、
前記排ガス経路に配置され、前記排ガスの湿式洗煙処理を行う湿式洗煙装置と、
前記排ガス経路上において前記湿式洗煙装置の上流側に配置され、前記湿式洗煙処理前の前記排ガスと熱交換気体とを熱交換させることにより前記熱交換気体を加熱する予備熱交換器と、
前記排ガス経路上において前記予備熱交換器の上流側に配置され、前記予備熱交換器において加熱された前記熱交換気体が導入されてその導入された熱交換気体を前記排ガスとの熱交換によりさらに加熱する主熱交換器と、を備え、
前記主熱交換器は、前記排ガスが導入されて流れる主熱交換器排ガス流路を有し、
前記予備熱交換器は、前記排ガスが導入されて流れる予備熱交換器排ガス流路を有するとともに、当該予備熱交換器のうち前記予備熱交換器排ガス流路を画定する部分の腐食を防止する腐食防止機能部を有する、廃棄物処理設備。
前記廃棄物を焼却する焼却炉と、
前記焼却炉から排出される排ガスが流れる排ガス経路と、
前記排ガス経路に配置され、前記排ガスの湿式洗煙処理を行う湿式洗煙装置と、
前記排ガス経路上において前記湿式洗煙装置の上流側に配置され、前記湿式洗煙処理前の前記排ガスと熱交換気体とを熱交換させることにより前記熱交換気体を加熱する予備熱交換器と、
前記排ガス経路上において前記予備熱交換器の上流側に配置され、前記予備熱交換器において加熱された前記熱交換気体が導入されてその導入された熱交換気体を前記排ガスとの熱交換によりさらに加熱する主熱交換器と、を備え、
前記主熱交換器は、前記排ガスが導入されて流れる主熱交換器排ガス流路を有し、
前記予備熱交換器は、前記排ガスが導入されて流れる予備熱交換器排ガス流路を有するとともに、当該予備熱交換器のうち前記予備熱交換器排ガス流路を画定する部分の腐食を防止する腐食防止機能部を有する、廃棄物処理設備。
【請求項2】
前記腐食防止機能部は、前記主熱交換器及び前記予備熱交換器のうちの前記予備熱交換器にのみ設けられている、請求項１に記載の廃棄物処理設備。
【請求項3】
前記腐食防止機能部は、前記予備熱交換器のうち前記予備熱交換器排ガス流路を画定する部分の材料によって当該部分の腐食を防止するものであり、当該部分の材料は、前記主熱交換器のうち前記主熱交換器排ガス流路を画定する部分よりも耐食性の高い材料である、請求項２に記載の廃棄物処理設備。
【請求項4】
前記予備熱交換器のうち前記予備熱交換器排ガス流路を画定する部分の材料は、ニッケルを４０質量％以上含むニッケル合金、純チタン、チタンを５０質量％以上含むチタン合金、のうちのいずれかである、請求項３に記載の廃棄物処理設備。
【請求項5】
加熱気体経路をさらに備え、
前記加熱気体経路は、前記主熱交換器で加熱されてその主熱交換器を通過した前記熱交換気体を前記排ガス経路の下流側の端部へ導いてその下流側の端部における前記排ガスに当該熱交換気体が添加されるように前記主熱交換器と前記排ガス経路の下流側の端部とを繋いでいる、請求項１に記載の廃棄物処理設備。
前記加熱気体経路は、前記主熱交換器で加熱されてその主熱交換器を通過した前記熱交換気体を前記排ガス経路の下流側の端部へ導いてその下流側の端部における前記排ガスに当該熱交換気体が添加されるように前記主熱交換器と前記排ガス経路の下流側の端部とを繋いでいる、請求項１に記載の廃棄物処理設備。
【請求項6】
前記主熱交換器で加熱されてその主熱交換器を通過した前記熱交換気体の熱エネルギを利用して発電を行う発電設備をさらに備える、請求項１に記載の廃棄物処理設備。
【請求項7】
前記排ガスに含まれる塵を捕集する集塵装置をさらに備え、
前記集塵装置は、前記排ガス経路上において前記予備熱交換器の上流側に配置されている、請求項１に記載の廃棄物処理設備。
前記集塵装置は、前記排ガス経路上において前記予備熱交換器の上流側に配置されている、請求項１に記載の廃棄物処理設備。
【請求項8】
前記集塵装置は、前記排ガス経路上において前記主熱交換器の下流側に配置されている、請求項６に記載の廃棄物処理設備。
【請求項9】
前記腐食防止機能部は、前記予備熱交換器排ガス流路内の洗浄を行う洗浄装置を有する、請求項１に記載の廃棄物処理設備。
【請求項10】
前記洗浄装置は、前記主熱交換器及び前記予備熱交換器のうちの前記予備熱交換器についてのみ設けられている、請求項９に記載の廃棄物処理設備。
【請求項11】
前記焼却炉において前記廃棄物の燃焼に用いられる燃焼用空気を前記焼却炉へ供給する燃焼用空気供給装置をさらに備え、
前記燃焼用空気供給装置は、前記排ガス経路上において前記主熱交換器の上流側の位置における前記排ガスの熱エネルギを利用して前記燃焼用空気を加熱し、その加熱した前記燃焼用空気を前記焼却炉に供給するように構成されている、請求項１に記載の廃棄物処理設備。
前記燃焼用空気供給装置は、前記排ガス経路上において前記主熱交換器の上流側の位置における前記排ガスの熱エネルギを利用して前記燃焼用空気を加熱し、その加熱した前記燃焼用空気を前記焼却炉に供給するように構成されている、請求項１に記載の廃棄物処理設備。
【請求項12】
請求項１～１１のいずれか１項に記載の廃棄物処理設備により廃棄物を処理する方法であって、
前記焼却炉において前記廃棄物を焼却し、その焼却により発生した排ガスが前記排ガス経路を流れて前記湿式洗煙装置により湿式洗煙処理される前に前記予備熱交換器において熱交換気体と熱交換することによりその熱交換気体が加熱され、前記予備熱交換器において加熱された熱交換気体が前記主熱交換器に導入されてその主熱交換器において前記排ガスと熱交換することによりさらに加熱される、廃棄物処理方法。
前記焼却炉において前記廃棄物を焼却し、その焼却により発生した排ガスが前記排ガス経路を流れて前記湿式洗煙装置により湿式洗煙処理される前に前記予備熱交換器において熱交換気体と熱交換することによりその熱交換気体が加熱され、前記予備熱交換器において加熱された熱交換気体が前記主熱交換器に導入されてその主熱交換器において前記排ガスと熱交換することによりさらに加熱される、廃棄物処理方法。
【請求項13】
前記焼却炉では前記廃棄物としてアンモニア成分を含むものが焼却され、当該廃棄物の焼却によってアンモニア成分を含む排ガスが生成される、請求項１２に記載の廃棄物処理方法。
【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方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、焼却炉において廃棄物を焼却し、その廃棄物の焼却によって発生する排ガスから熱回収を行うように構成された廃棄物処理設備が知られている。下記特許文献１には、このような廃棄物処理設備の一例が開示されている。
【0003】
下記特許文献１に開示された廃棄物処理設備は、焼却炉と、燃焼用空気予熱器と、２段の高温熱交換器と、湿式排煙処理装置と、低温熱交換器と、を備えている。焼却炉のガス出口には一連の複数のガスダクトからなる排ガス経路が接続され、焼却炉から排出された排ガスは、この排ガス経路に流れるようになっている。焼却炉、燃焼用空気予熱器、２段の高温熱交換器、湿式排煙処理装置、及び、低温熱交換器は、この順番で排ガス経路上において上流側から下流側に向かって配置されている。
【0004】
低温熱交換器には、湿式排煙処理装置による湿式排煙処理後の排ガスと押込送風機により送り出された空気が導入される。低温熱交換器では、その導入された空気と排ガスとの間で熱交換が行われ、その熱交換によって加熱された空気は、低温熱交換器から排出されて２段の高温熱交換器のうちの上流側の高温熱交換器に導入される。その上流側の高温熱交換器では、導入された空気と排ガスとの間で熱交換が行われ、その熱交換によってさらに加熱された空気は、当該上流側の高温熱交換器から排出されてその下流側のもう１つの高温熱交換器に導入される。下流側の高温熱交換器では、導入された空気と排ガスとの間で熱交換が行われ、その熱交換によってさらに加熱された空気は、当該下流側の高温熱交換器から排出されて、前記低温熱交換器の下流側の位置で排ガス経路に導入される。この排ガス経路に導入された加熱空気は、排ガスの温度を上昇させ、排ガス経路の下流端から大気に放出される排ガスが大気で冷却されてその排ガス中の水蒸気が凝縮して白煙となるのを防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開昭５２－７４１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、特許文献１に開示された設備では、排ガスと熱交換して得られる空気（熱交換気体）の十分な温度上昇の確保と、前記２段の高温熱交換器のそれぞれにおける腐食の発生の防止のために、排ガス経路上における当該上流側の高温熱交換器の位置に著しい制限が生じるか、もしくは、焼却炉から排出される排ガスの温度について設備の運転条件が厳しくなる。
【0007】
具体的に、特許文献１に開示された設備では、湿式排煙処理装置の上流側に位置する２段の高温熱交換器のうちの下流側の高温熱交換器には、上流側の高温熱交換器での熱交換により温度が低下した排ガスが導入されるので、当該下流側の高温熱交換器では、熱交換後に得られる空気の温度は低くならざるを得ない。よって、特許文献１に開示された設備では、排ガスにて熱回収して得られる空気温度が低下する。
【0008】
また、特許文献１に開示された設備では、低温熱交換器において湿式排煙処理装置によ
る湿式排煙処理後の排ガスとの熱交換により加熱された空気が前記上流側の高温熱交換器に導入されるが、排ガスの温度は湿式排煙処理により著しく低下することから、低温熱交換器においてこの湿式排煙処理後の排ガスと熱交換した空気の温度は僅かしか上昇せず、このような温度の空気が低温熱交換器から前記上流側の高温熱交換器に導入されてその上流側の高温熱交換器で排ガスと熱交換すると、当該高温熱交換器の伝熱部の表面温度が低下し、その結果、当該高温熱交換器が腐食する可能性が高くなる。具体的には、熱交換器に腐食が発生する原因として腐食成分を含む排ガスの結露があり、上流側及び下流側の高温熱交換器において腐食の発生を確実に防止するためには、その熱交換器の伝熱面の温度（伝熱部の表面温度）が大きく低下しても排ガスの結露が生じる温度よりも高い温度域に維持される必要がある。排ガス経路上における排ガスの温度は下流側へ向かうにつれて低下することから、前記上流側及び下流側の高温熱交換器の伝熱部の表面温度を排ガスの結露が生じる温度よりも高い温度域に維持しようとすると、排ガス経路上における高温熱交換器の位置の制限が厳しくなる。特に熱回収を行う設備を複数設ける等の場合には、当該設備の設置位置や条件が制限される。もしくは、上流側の高温熱交換器において前記のように排ガスの温度が大きく低下するとしても、伝熱部の表面温度を排ガスの結露が生じる温度よりも高い温度域に維持できるように焼却炉から排出される排ガスの温度を制御する必要があり、焼却炉の運転条件が厳しくなる。
る湿式排煙処理後の排ガスとの熱交換により加熱された空気が前記上流側の高温熱交換器に導入されるが、排ガスの温度は湿式排煙処理により著しく低下することから、低温熱交換器においてこの湿式排煙処理後の排ガスと熱交換した空気の温度は僅かしか上昇せず、このような温度の空気が低温熱交換器から前記上流側の高温熱交換器に導入されてその上流側の高温熱交換器で排ガスと熱交換すると、当該高温熱交換器の伝熱部の表面温度が低下し、その結果、当該高温熱交換器が腐食する可能性が高くなる。具体的には、熱交換器に腐食が発生する原因として腐食成分を含む排ガスの結露があり、上流側及び下流側の高温熱交換器において腐食の発生を確実に防止するためには、その熱交換器の伝熱面の温度（伝熱部の表面温度）が大きく低下しても排ガスの結露が生じる温度よりも高い温度域に維持される必要がある。排ガス経路上における排ガスの温度は下流側へ向かうにつれて低下することから、前記上流側及び下流側の高温熱交換器の伝熱部の表面温度を排ガスの結露が生じる温度よりも高い温度域に維持しようとすると、排ガス経路上における高温熱交換器の位置の制限が厳しくなる。特に熱回収を行う設備を複数設ける等の場合には、当該設備の設置位置や条件が制限される。もしくは、上流側の高温熱交換器において前記のように排ガスの温度が大きく低下するとしても、伝熱部の表面温度を排ガスの結露が生じる温度よりも高い温度域に維持できるように焼却炉から排出される排ガスの温度を制御する必要があり、焼却炉の運転条件が厳しくなる。
【0009】
本発明の目的は、排ガスと熱交換して得られる熱交換気体の温度を高くしながら、排ガス経路上に配置された高温熱交換器における腐食の発生を防止するとともに、排ガス経路上における上流側の高温熱交換器の位置の制限が厳しくなるのを防ぎ、且つ、焼却炉の運転条件を緩和することが可能な廃棄物処理設備、及び、その廃棄物処理設備を用いた廃棄物処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一局面により提供されるのは、廃棄物を処理する廃棄物処理設備である。この廃棄物処理設備は、廃棄物を焼却する焼却炉と、前記焼却炉から排出される排ガスが流れる排ガス経路と、前記排ガス経路に配置され、前記排ガスの湿式洗煙処理を行う湿式洗煙装置と、前記排ガス経路上において前記湿式洗煙装置の上流側に配置され、前記湿式洗煙処理前の前記排ガスと熱交換気体とを熱交換させることにより前記熱交換気体を加熱する予備熱交換器と、前記排ガス経路上において前記予備熱交換器の上流側に配置され、前記予備熱交換器において加熱された前記熱交換気体が導入されてその導入された熱交換気体を前記排ガスとの熱交換によりさらに加熱する主熱交換器と、を備える。前記主熱交換器は、前記排ガスが導入されて流れる主熱交換器排ガス流路を有する。前記予備熱交換器は、前記排ガスが導入されて流れる予備熱交換器排ガス流路を有するとともに、当該予備熱交換器のうち前記予備熱交換器排ガス流路を画定する部分の腐食を防止する腐食防止機能部を有する。
【0011】
この廃棄物処理設備では、主熱交換器と予備熱交換器とのうち排ガス経路上において下流側に位置する予備熱交換器の次に上流側の主熱交換器という順番で熱交換気体を通して排ガスから熱交換気体に熱を回収できるため、主熱交換器における熱交換後の熱交換気体の出口温度を高くすることができ、また、主熱交換器において伝熱部の表面温度が排ガスの結露を生じる程度まで低下するのを防止できることから、主熱交換器と予備熱交換器とのうちの予備熱交換器のみが当該予備熱交換器の予備熱交換器排ガス流路を画定する部分の腐食を防止する腐食防止機能部を有するだけで主熱交換器と予備熱交換器のいずれにおいても腐食の発生を防止できるとともに、主熱交換器における伝熱部の表面温度を排ガスの結露が生じる温度よりも高い温度域に維持するために排ガス経路上における主熱交換器の位置の制限が厳しくなるのを防ぐことができ、また、その主熱交換器の伝熱部の表面温度を排ガスの結露が生じる温度よりも高い温度域に維持するために要求される焼却炉の運転条件を緩和することができる。
【0012】
具体的に、排ガス経路では下流側に向かうにつれて排ガスの温度が低下するため、この廃棄物処理設備のように、まず下流側の予備熱交換器において排ガスと熱交換気体とを熱交換させることによって排ガスから熱交換気体に熱を回収し、その後、その熱を回収した熱交換気体を上流側の主熱交換器に導入してその主熱交換器においてより高温の排ガスとさらに熱交換させることにより排ガスから熱交換気体にさらに熱を回収することで、排ガスとの熱交換により得られる熱交換気体の温度を高くすることができる。
【0013】
また、この廃棄物処理設備では、予備熱交換器において上流側よりは温度が低下しているものの湿式洗煙処理前であるため或る程度高い温度を保った排ガスと熱交換して加熱された熱交換気体が、主熱交換器に導入されてその主熱交換器で排ガスとさらに熱交換するため、この主熱交換器での熱交換によって当該主熱交換器の伝熱部の表面温度が排ガスの結露を生じる程度まで低下するのを防止できる。このため、主熱交換器と予備熱交換器とのうち排ガスの結露が生じるとすれば、より下流側に位置していて導入される排ガスの温度が上流側よりも低く且つ導入される熱交換気体の温度も低い予備熱交換器に限定される。このため、主熱交換器と予備熱交換器のうちの予備熱交換器のみがその予備熱交換器排ガス流路を画定する部分の腐食を防止する腐食防止機能部を有するだけで、主熱交換器と予備熱交換器のいずれにおいても排ガスの結露による腐食の発生を防止できる。
【0014】
また、排ガス経路では下流側へ向かうにつれて排ガスの温度が低下することから、仮に主熱交換器に導入される熱交換気体の温度が低くて主熱交換器の伝熱部の温度が低下したとしてもその伝熱部の表面温度が排ガスの結露を生じる温度よりも高い温度域に維持されるような排ガス経路上の位置に主熱交換器の位置を制限する必要があるが、この廃棄物処理設備では、前記のように予備熱交換器において湿式洗煙処理前の或る程度高い温度を保った排ガスとの熱交換により加熱された熱交換気体が主熱交換器に導入されるため、主熱交換器において排ガスの結露が生じる程度まで伝熱部の表面温度が低下しない。そのため、排ガス経路上における主熱交換器の位置の制限が厳しくなるのを防ぐことができる。また、主熱交換器において伝熱部の表面温度を排ガスの結露が生じる温度よりも高い温度域に維持するために焼却炉から排出される排ガスの温度についての当該焼却炉の運転条件を緩和できる。
【0015】
前記腐食防止機能部は、前記主熱交換器及び前記予備熱交換器のうちの前記予備熱交換器にのみ設けられていることが、好ましい。このことは、流れる排ガスの温度が低い前記予備熱交換器には前記腐食防止機能部を付与して確実な腐食防止を図りながら、流れる排ガスの温度が高くて腐食が生じにくい前記主熱交換器では前記腐食防止機能部の装備を省略してコストの低減を図ることを可能にする。
【0016】
前記腐食防止機能部は、前記予備熱交換器のうち前記予備熱交換器排ガス流路を画定する部分の材料によって当該部分の腐食を防止するものであり、当該部分の材料は、前記主熱交換器のうち前記主熱交換器排ガス流路を画定する部分よりも耐食性の高い材料であることが好ましい。
【0017】
この構成によれば、予備熱交換器のうち予備熱交換器排ガス流路を画定する部分に耐食性の高い材料を用いるという簡単な手段により当該予備熱交換器排ガス流路を画定する部分の腐食を防止できる。
【0018】
前記予備熱交換器のうち前記予備熱交換器排ガス流路を画定する部分の材料は、ニッケルを４０質量％以上含むニッケル合金、純チタン、チタンを５０質量％以上含むチタン合金、のうちのいずれかであることが好ましい。ニッケル合金としては、ハステロイ（登録商標）、ＡＬＬＯＹ、インコネル（登録商標）等が挙げられ、これらはニッケル４０質量％以上を主成分として含んでいる。なお、ニッケル合金に替えて純チタン、チタンを５０質量％以上含有するチタン合金が選択されてもよいし、あるいは、表面に銅やニッケルなどで保護性錆を形成した耐候性鋼（コールテン鋼）が選択されてもよい。
【0019】
前記廃棄物処理設備は、加熱気体経路をさらに備え、前記加熱気体経路は、前記主熱交換器で加熱されてその主熱交換器を通過した前記熱交換気体を前記排ガス経路の下流側の端部へ導いてその下流側の端部における前記排ガスに当該熱交換気体が添加されるように前記主熱交換器と前記排ガス経路の下流側の端部とを繋いでいることが好ましい。
【0020】
この構成によれば、排ガスが排ガス経路の下流側の端部から大気へ放出されるときに白煙となるのを防止できる。具体的に、排ガスは、排ガス経路の下流側の端部に至るまでに
温度が低下し、その排ガス経路の下流側の端部から大気へ放出されるときには大気でさらに冷却されてその排ガス中の水蒸気が凝縮して白煙となる場合がある。これに対し、本構成では、主熱交換器で加熱された熱交換気体を、加熱気体経路を通じて排ガス経路の下流側の端部に導入して排ガスに添加し、その加熱された熱交換気体によって排ガスを昇温させることができるので、排ガスが排ガス経路の下流側の端部から大気へ放出されるときに大気で冷却されても白煙となるのを防止できる。
温度が低下し、その排ガス経路の下流側の端部から大気へ放出されるときには大気でさらに冷却されてその排ガス中の水蒸気が凝縮して白煙となる場合がある。これに対し、本構成では、主熱交換器で加熱された熱交換気体を、加熱気体経路を通じて排ガス経路の下流側の端部に導入して排ガスに添加し、その加熱された熱交換気体によって排ガスを昇温させることができるので、排ガスが排ガス経路の下流側の端部から大気へ放出されるときに大気で冷却されても白煙となるのを防止できる。
【0021】
前記廃棄物処理設備は、前記主熱交換器で加熱されてその主熱交換器を通過した前記熱交換気体の熱エネルギを利用して発電を行う発電設備をさらに備えることが好ましい。
【0022】
この構成によれば、上記のように排ガスからの熱回収により得られる熱交換気体の温度を高くすることが可能な廃棄物処理設備においてその回収した熱エネルギを有効に活用して発電を行うことができる。さらに、前記発電設備で熱エネルギの一部が回収された後の前記熱交換気体の残りの熱エネルギを白煙防止に利用することも可能である。
【0023】
前記廃棄物処理設備は、前記排ガスに含まれる塵を捕集する集塵装置をさらに備え、前記集塵装置は、前記排ガス経路上において前記予備熱交換器の上流側に配置されていることが好ましい。
【0024】
この構成によれば、予備熱交換器排ガス流路の閉塞及びこれに起因する予備熱交換器での腐食の発生の促進を防止できる。具体的には、仮に排ガスが塵を含んだ状態で予備熱交換器排ガス流路に導入されると、その塵が予備熱交換器排ガス流路内で滞積し、予備熱交換器排ガス流路に閉塞が生じる虞がある。このような閉塞が生じると、予備熱交換器排ガス流路内で排ガスの結露が生じたときに、その腐食成分を含んだ結露が予備熱交換器排ガス流路内から抜けにくくなり、その結果、予備熱交換器において腐食が発生しやすくなる。これに対し、本構成では、予備熱交換器の上流側に位置する集塵装置により排ガスに含まれる塵が捕集されるので、予備熱交換器排ガス流路に導入される排ガスには塵が含まれず、その結果、前記のような予備熱交換器排ガス流路の閉塞が生じるのを防ぐことができる。このため、予備熱交換器排ガス流路の閉塞に起因した予備熱交換器での腐食の発生を防止できる。また、以上のように予備熱交換器排ガス流路の閉塞を防止できることから、当該予備熱交換器排ガス流路を狭くすることが可能であり、その結果、予備熱交換器を小さくすることも可能になる。
【0025】
前記集塵装置は、前記排ガス経路上において前記主熱交換器の下流側に配置されていることが好ましい。
【0026】
この構成によれば、集塵装置には主熱交換器において熱交換気体を加熱して温度が低下した排ガスが流入するため、集塵装置に高い耐熱性が要求されるのを回避できる。
【0027】
前記腐食防止機能部は、前記予備熱交換器排ガス流路内の洗浄を行う洗浄装置を有することが好ましい。
【0028】
この構成によれば、洗浄装置によって予備熱交換器排ガス流路の内壁面に付着した排ガス中の腐食成分を洗い流すことができ、予備熱交換器における腐食の発生を防止できる。
【0029】
前記洗浄装置は、前記主熱交換器及び前記予備熱交換器のうちの前記予備熱交換器についてのみ設けられていることが、好ましい。このことは、流れる排ガスの温度が低い前記予備熱交換器では前記洗浄装置による洗浄によって確実な腐食防止を図りながら、流れる排ガスの温度が高くて腐食が生じにくい前記主熱交換器では前記洗浄装置の付与を省略してコストの低減を図ることを可能にする。
【0030】
前記廃棄物処理設備は、前記焼却炉において前記廃棄物の燃焼に用いられる燃焼用空気を前記焼却炉へ供給する燃焼用空気供給装置をさらに備え、前記燃焼用空気供給装置は、前記排ガス経路上において前記主熱交換器の上流側の位置における前記排ガスの熱エネルギを利用して前記燃焼用空気を加熱し、その加熱した前記燃焼用空気を前記焼却炉に供給するように構成されていることが好ましい。
【0031】
この構成によれば、燃焼用空気の加熱及び焼却炉への供給のために別途消費されるエネルギを削減しつつ、主熱交換器における排ガスの結露による腐食の発生も防止できる。具体的には、仮に、焼却炉において廃棄物の燃焼に用いられる燃焼用空気を排ガスの熱エネルギとは関係のない別のエネルギで加熱して焼却炉に供給する場合には別途エネルギを消費する。これに対し、本構成では、燃焼用空気供給装置が排ガスの熱エネルギを利用して燃焼用空気を加熱して焼却炉に供給するため、別途消費されるエネルギを削減できる。また、本構成では、燃焼用空気供給装置が排ガス経路上において主熱交換器の上流側の位置における排ガスの熱エネルギを利用して燃焼用空気を加熱するため、当該燃焼用空気供給装置による排ガスの熱エネルギの利用によって温度が低下した排ガスが主熱交換器に導入される。この場合、主熱交換器の伝熱部の表面温度が排ガスの結露を生じる温度域まで低下することが心配されるが、上述のように主熱交換器に導入される熱交換気体は予備熱交換器において湿式洗煙処理前の排ガスにより加熱されて比較的高い温度まで昇温しているので、この熱交換気体と熱交換した排ガスの温度によって主熱交換器の伝熱部の表面温度が排ガスの結露を生じる温度まで低下するのが回避される。従って、本構成では、主熱交換器における排ガスの結露も防止でき、その排ガスの結露による主熱交換器での腐食の発生も防止できる。
【0032】
本発明の他の局面による廃棄物処理方法は、前記の廃棄物処理設備により廃棄物を処理する方法である。この廃棄物処理方法は、前記焼却炉において前記廃棄物を焼却し、その焼却により発生した排ガスが前記排ガス経路を流れて前記湿式洗煙装置により湿式洗煙処理される前に前記予備熱交換器において熱交換気体と熱交換することによりその熱交換気体が加熱され、前記予備熱交換器において加熱された熱交換気体が前記主熱交換器に導入されてその主熱交換器において前記排ガスと熱交換することによりさらに加熱される。
【0033】
この廃棄物処理方法によれば、前記廃棄物処理設備について説明した理由と同様の理由により、排ガスと熱交換して得られる熱交換気体の温度を高くしながら、排ガス経路上に配置された主熱交換器及び予備熱交換器の両方における腐食の発生を防止するとともに、排ガス経路上における主熱交換器の位置の制限が厳しくなるのを防ぎ、且つ、焼却炉の運転条件を緩和できる。
【0034】
前記焼却炉では前記廃棄物としてアンモニア成分を含むものが焼却され、当該廃棄物の焼却によってアンモニア成分を含む排ガスが生成されることが、好ましい。前記排ガスに含まれるアンモニアは、同じく排ガス中に含まれる酸と中和反応することにより、特に排ガス温度が低くて前記酸が生じやすい前記予備熱交換器における腐食の発生を抑制し、これにより、前記腐食防止機能部の簡素化（例えば予備熱交換器において耐食性の高い材料を使用する部分の節減）を行ってコストの低減を図ることを可能にする。
【発明の効果】
【0035】
以上説明したように、本発明によれば、排ガスと熱交換して得られる熱交換気体の温度を高くしながら、排ガス経路上に配置された主熱交換器及び予備熱交換器における腐食の発生を防止するとともに、排ガス経路上における上流側の主熱交換器の位置の制限が厳しくなるのを防ぎ、且つ、焼却炉の運転条件を緩和することが可能な廃棄物処理設備、及び、その廃棄物処理設備を用いた廃棄物処理方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】本発明の一実施形態による廃棄物処理設備を模式的に示す図である。
【図2】本発明の一実施形態による廃棄物処理設備の白煙防止予備熱交換器及び洗浄装置の模式図である。
【図4】比較例による廃棄物処理設備を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0037】
以下、図面に基づき、本発明の一実施形態による廃棄物処理設備１について詳細に説明する。
【0038】
図１は、本実施形態による廃棄物処理設備１を模式的に示している。この図１に示すよ
うに、本実施形態による廃棄物処理設備１は、焼却炉２と、排ガス経路４と、燃焼用空気供給装置６と、白煙防止主熱交換器８と、集塵装置１０と、白煙防止予備熱交換器１２と、湿式洗煙装置１４と、発電設備１６と、ブロワ１８と、白煙防止空気経路２０と、を備える。前記白煙防止主熱交換器８は「主熱交換器」の一例であり、前記白煙防止予備熱交換器１２は「予備熱交換器」の一例である。焼却炉２、燃焼用空気供給装置６、白煙防止主熱交換器８、集塵装置１０、白煙防止予備熱交換器１２、及び、湿式洗煙装置１４は、排ガス経路４上においてその排ガス経路４における排ガスの流れ方向で上流側からこの順で配置されている。なお、以下、排ガス経路４における排ガスの流れ方向において上流側を単に上流側と称し、同流れ方向において下流側を単に下流側と称する。
うに、本実施形態による廃棄物処理設備１は、焼却炉２と、排ガス経路４と、燃焼用空気供給装置６と、白煙防止主熱交換器８と、集塵装置１０と、白煙防止予備熱交換器１２と、湿式洗煙装置１４と、発電設備１６と、ブロワ１８と、白煙防止空気経路２０と、を備える。前記白煙防止主熱交換器８は「主熱交換器」の一例であり、前記白煙防止予備熱交換器１２は「予備熱交換器」の一例である。焼却炉２、燃焼用空気供給装置６、白煙防止主熱交換器８、集塵装置１０、白煙防止予備熱交換器１２、及び、湿式洗煙装置１４は、排ガス経路４上においてその排ガス経路４における排ガスの流れ方向で上流側からこの順で配置されている。なお、以下、排ガス経路４における排ガスの流れ方向において上流側を単に上流側と称し、同流れ方向において下流側を単に下流側と称する。
【0039】
焼却炉２は、例えば脱水汚泥等の廃棄物を焼却する。本実施形態における焼却炉２は、流動床式の焼却炉であるが、これに限定されない。焼却炉２では、廃棄物の焼却に伴って排ガスが発生する。この排ガス中には、例えば塩化水素等の塩素化合物や硫黄酸化物等の腐食成分が含まれる。焼却炉２は、当該焼却炉２における廃棄物の燃焼に用いられる燃焼用空気が導入される空気入口２ａと、当該焼却炉２内で発生した排ガスを排出する排ガス出口２ｂと、を有する。
【0040】
排ガス経路４は、焼却炉２から排出される排ガスが流れる経路であり、焼却炉２の排ガス出口２ｂに繋がっている。排ガス経路４は、第１経路部分２１と、第２経路部分２２と、第３経路部分２３と、第４経路部分２４と、第５経路部分２５と、第６経路部分２６と、を有する。
【0041】
第１経路部分２１は、焼却炉２の排ガス出口２ｂから排出される排ガスを燃焼用空気供給装置６の後述の燃焼用空気熱交換器２８の排ガス入口２８ａへ導くようにその排ガス出口２ｂと排ガス入口２８ａとを繋いでいる。第２経路部分２２は、後述の燃焼用空気熱交換器２８の排ガス出口２８ｂから出た排ガスを白煙防止主熱交換器８の排ガス入口８ａへ導くようにその排ガス出口２８ｂと排ガス入口８ａとを繋いでいる。第３経路部分２３は、白煙防止主熱交換器８の排ガス出口８ｂから出た排ガスを集塵装置１０の排ガス入口１０ａへ導くようにその排ガス出口８ｂと排ガス入口１０ａとを繋いでいる。第４経路部分２４は、集塵装置１０の排ガス出口１０ｂから出た排ガスを白煙防止予備熱交換器１２の排ガス入口１２ａへ導くようにその排ガス出口１０ｂと排ガス入口１２ａとを繋いでいる。第５経路部分２５は、白煙防止予備熱交換器１２の排ガス出口１２ｂから出た排ガスを湿式洗煙装置１４の排ガス入口１４ａへ導くようにその排ガス出口１２ｂと排ガス入口１４ａとを繋いでいる。第６経路部分２６は、湿式洗煙装置１４の排ガス出口１４ｂに接続され、その排ガス出口１４ｂから排出された排ガスが流れる部分である。この第６経路部分２６の下流側の端部、すなわち排ガス経路４の下流側の端部から排ガスが大気へ放出される。この第６経路部分２６の下流側の端部は、図示していないが、例えば、排ガスを大気へ放出するための煙突を有する。
【0042】
燃焼用空気供給装置６は、焼却炉２において廃棄物の燃焼に用いられる燃焼用空気を排ガスの熱エネルギを利用して加熱するとともにその加熱された燃焼用空気を焼却炉２へ供給する装置である。燃焼用空気供給装置６は、燃焼用空気熱交換器２８と、過給機３０と、燃焼用空気経路３２と、を有する。
【0043】
燃焼用空気熱交換器２８は、焼却炉２の排ガス出口２ｂから排出される排ガスと燃焼用空気とを熱交換させることにより排ガスの熱で燃焼用空気を加熱するものである。燃焼用空気熱交換器２８は、排ガス経路４上において焼却炉２の下流側に配置されている。燃焼用空気熱交換器２８は、排ガス入口２８ａと、排ガス出口２８ｂと、空気入口２８ｃと、空気出口２８ｄと、を有する。
【0044】
排ガス入口２８ａは、焼却炉２の排ガス出口２ｂから排出される排ガスが前記第１経路
部分２１を通じて導入される箇所であり、その第１経路部分２１の下流側の端部に接続されている。排ガス出口２８ｂは、燃焼用空気熱交換器２８において燃焼用空気と熱交換した後の排ガスを排出する箇所である。空気入口２８ｃは、過給機３０の後述の圧縮機３４から吐出される燃焼用空気が導入される箇所である。空気出口２８ｄは、燃焼用空気熱交換器２８において排ガスと熱交換して加熱された燃焼用空気を排出する箇所である。
部分２１を通じて導入される箇所であり、その第１経路部分２１の下流側の端部に接続されている。排ガス出口２８ｂは、燃焼用空気熱交換器２８において燃焼用空気と熱交換した後の排ガスを排出する箇所である。空気入口２８ｃは、過給機３０の後述の圧縮機３４から吐出される燃焼用空気が導入される箇所である。空気出口２８ｄは、燃焼用空気熱交換器２８において排ガスと熱交換して加熱された燃焼用空気を排出する箇所である。
【0045】
過給機３０は、燃焼用空気を圧縮し、その圧縮した燃焼用空気を燃焼用空気熱交換器２８へ送るものである。過給機３０は、圧縮機３４と、タービン３６と、を有する。
【0046】
圧縮機３４は、燃焼用空気を圧縮し、その圧縮した燃焼用空気を燃焼用空気熱交換器２８の空気入口２８ｃへ向けて吐出する。圧縮機３４は、燃焼用空気の導入口である圧縮機入口３４ａと、圧縮した燃焼用空気の吐出口である圧縮機出口３４ｂと、を有する。
【0047】
タービン３６は、圧縮機３４により圧縮されるとともに燃焼用空気熱交換器２８において加熱された燃焼用空気が導入されてその燃焼用空気の圧力及び熱エネルギにより駆動される。タービン３６は、導入された燃焼用空気の圧力及び熱エネルギにより回転駆される図略の回転体を有し、その回転体は当該回転体の回転運動が圧縮機３４に伝達されるようにその圧縮機３４と接続されている。圧縮機３４は、このタービン３６の回転体から伝達される回転運動により駆動されて前記のように燃焼用空気を圧縮する。タービン３６は、燃焼用空気の導入口であるタービン入口３６ａと、当該タービン３６を駆動した後の燃焼用空気の排出口であるタービン出口３６ｂと、を有する。
【0048】
燃焼用空気経路３２は、焼却炉２へ供給する燃焼用空気が流れる経路であり、燃焼用空気が圧縮機３４と燃焼用空気熱交換器２８とタービン３６とをこの順番で経て焼却炉２へ至るようにその圧縮機３４と燃焼用空気熱交換器２８とタービン３６と焼却炉２とを繋いでいる。燃焼用空気経路３２は、導入経路部分３７と、第１中間経路部分３８と、第２中間経路部分４０と、供給経路部分４２と、を有する。
【0049】
導入経路部分３７は、燃焼用空気を圧縮機３４へ導入する部分であり、圧縮機入口３４ａに接続されている。図１では、導入経路部分３７の上流側の端部は大気に開放されており、圧縮機３４の回転に伴って空気が導入経路部分３７に吸引される構成となっているが、これに限定されず、例えばブロワ等の送風装置を導入経路部分３７の上流側の端部に接続してその送風装置により強制的に空気を供給する構成としてもよい。この場合、導入経路部分３７は、その送風装置によって送り出される燃焼用空気を圧縮機入口３４ａへ導く。
【0050】
第１中間経路部分３８は、圧縮機３４から吐出される圧縮された燃焼用空気を燃焼用空気熱交換器２８へ導く部分であり、圧縮機出口３４ｂと燃焼用空気熱交換器２８の空気入口２８ｃとを繋いでいる。
【0051】
第２中間経路部分４０は、燃焼用空気熱交換器２８において加熱されてその燃焼用空気熱交換器２８から排出される燃焼用空気をタービン３６へ導く部分であり、燃焼用空気熱交換器２８の空気出口２８ｄとタービン入口３６ａとを繋いでいる。
【0052】
供給経路部分４２は、タービン３６から排出された燃焼用空気を焼却炉２へ導く部分であり、タービン出口３６ｂと焼却炉２の空気入口２ａとを繋いでいる。
【0053】
白煙防止主熱交換器８及び白煙防止予備熱交換器１２は、それぞれ、排ガスと白煙防止空気とを熱交換させて白煙防止空気を排ガスの熱により加熱するものである。白煙防止空気は、排ガス経路４の下流側の端部（第６経路部分２６の下流側の端部）から大気に放出
される排ガスの温度が低いことによりその排ガスが白煙となるのを防止するために排ガス経路４の下流側の端部において排ガスに添加されて当該排ガスの温度を上昇させるものである。すなわち、排ガス経路４の下流側の端部には、白煙防止予備熱交換器１２及び白煙防止主熱交換器８において加熱されることにより当該排ガス経路４の下流側の端部における排ガスの温度よりも高い温度を有する白煙防止空気が後述のように白煙防止空気経路２０を通じて導入されるようになっている。白煙防止主熱交換器８は本発明における主熱交換器の一例であり、白煙防止予備熱交換器１２は本発明における予備熱交換器の一例である。また、白煙防止空気は、本発明における熱交換気体の一例である。
される排ガスの温度が低いことによりその排ガスが白煙となるのを防止するために排ガス経路４の下流側の端部において排ガスに添加されて当該排ガスの温度を上昇させるものである。すなわち、排ガス経路４の下流側の端部には、白煙防止予備熱交換器１２及び白煙防止主熱交換器８において加熱されることにより当該排ガス経路４の下流側の端部における排ガスの温度よりも高い温度を有する白煙防止空気が後述のように白煙防止空気経路２０を通じて導入されるようになっている。白煙防止主熱交換器８は本発明における主熱交換器の一例であり、白煙防止予備熱交換器１２は本発明における予備熱交換器の一例である。また、白煙防止空気は、本発明における熱交換気体の一例である。
【0054】
白煙防止主熱交換器８と白煙防止予備熱交換器１２のうち白煙防止予備熱交換器１２の方が排ガス経路４上においてより下流側に位置し、当該白煙防止予備熱交換器１２は、湿式洗煙装置１４の上流側に位置する。白煙防止予備熱交換器１２には、白煙防止主熱交換器８に導入される排ガスよりも温度が低下した排ガスが導入される。また、後述のように、白煙防止予備熱交換器１２は、白煙防止空気経路２０における白煙防止空気の流れ方向において白煙防止主熱交換器８よりも上流側に位置する。
【0055】
白煙防止予備熱交換器１２は、排ガス入口１２ａと、排ガス出口１２ｂと、空気入口１２ｃと、空気出口１２ｄと、を有する。排ガス入口１２ａは、排ガスが導入される箇所であり、排ガス経路４の第４経路部分２４の下流側の端部に接続されている。排ガス出口１２ｂは、白煙防止予備熱交換器１２において白煙防止空気と熱交換した後の排ガスを排出する箇所であり、排ガス経路４の第５経路部分２５の上流側の端部に接続されている。空気入口１２ｃは、白煙防止空気が導入される箇所である。空気出口１２ｄは、白煙防止予備熱交換器１２において排ガスと熱交換して加熱された白煙防止空気を排出する箇所である。
【0056】
白煙防止予備熱交換器１２は、その内部に複数の予備熱交換器排ガス流路４７及び複数の予備熱交換器空気流路４８を有する。なお、図１では、予備熱交換器排ガス流路４７及び予備熱交換器空気流路４８を模式的に表しており、実際には、白煙防止予備熱交換器１２の内部に複数の予備熱交換器排ガス流路４７が並列に配置されているとともに複数の予備熱交換器空気流路４８が並列に配置されている。予備熱交換器排ガス流路４７は排ガスが導入されて流れる流路であり、予備熱交換器空気流路４８は白煙防止空気が導入されて流れる流路である。各予備熱交換器排ガス流路４７の上流側の端部は排ガス入口１２ａに繋がっており、各予備熱交換器排ガス流路４７の下流側の端部は排ガス出口１２ｂに繋がっている。各予備熱交換器空気流路４８の上流側の端部は空気入口１２ｃに繋がっており、各予備熱交換器空気流路４８の下流側の端部は空気出口１２ｄに繋がっている。
【0057】
白煙防止主熱交換器８と白煙防止予備熱交換器１２は、白煙防止主熱交換器８の回収熱量が白煙防止予備熱交換器１２の回収熱量の１～５倍となるように設置することが好ましい。白煙防止主熱交換器８の回収熱量を白煙防止予備熱交換器１２の回収熱量以上とすることにより、白煙防止主熱交換器８及び白煙防止予備熱交換器１２の合計の回収熱量を最大限確保しつつ、白煙防止予備熱交換器１２が大きくなることを抑制できる。
【0058】
白煙防止予備熱交換器１２は、図３に示すように、複数の第１プレート４９及び複数の第２プレート５０を有するいわゆるプレート熱交換器である予備熱交換器本体１３を備える。図３は、第１プレート４９及び第２プレート５０の板厚方向に沿う方向における予備熱交換器本体１３の断面を部分的に示している。第１プレート４９と第２プレート５０とは、交互に積層されて互いに接合されている。各第１プレート４９の板面には複数の溝が形成され、それらの溝の開口がその板面に接合された第２プレート５０によって封止されることにより複数の予備熱交換器排ガス流路４７が形成されている。また、各第２プレート５０の板面には複数の溝が形成され、それらの溝の開口がその板面に接合された第１プ
レート４９によって封止されることにより複数の予備熱交換器空気流路４８が形成されている。予備熱交換器排ガス流路４７を流れる排ガスと予備熱交換器空気流路４８を流れる白煙防止空気とは、その予備熱交換器排ガス流路４７と予備熱交換器空気流路４８との間の第１プレート４９もしくは第２プレート５０を介して熱交換するようになっている。
レート４９によって封止されることにより複数の予備熱交換器空気流路４８が形成されている。予備熱交換器排ガス流路４７を流れる排ガスと予備熱交換器空気流路４８を流れる白煙防止空気とは、その予備熱交換器排ガス流路４７と予備熱交換器空気流路４８との間の第１プレート４９もしくは第２プレート５０を介して熱交換するようになっている。
【0059】
白煙防止予備熱交換器１２は、予備熱交換器本体１３のうち予備熱交換器排ガス流路４７を画定する部分である第１プレート４９及び第２プレート５０の腐食を防止する腐食防止機能部１５を有する。本実施形態では、この腐食防止機能部１５は、第１プレート４９及び第２プレート５０の材料によって当該第１プレート４９及び第２プレート５０の腐食を防止する。換言すれば、第１プレート４９及び第２プレート５０自体がそれらの腐食を防止する腐食防止機能部１５を構成している。具体的に、これらの第１プレート４９及び第２プレート５０は、白煙防止主熱交換器８において後述の主熱交換器排ガス流路５１を画定する部分よりも耐食性の高い材料からなる。より具体的には、第１プレート４９及び第２プレート５０の材料は、例えば、ニッケルを４０質量％以上含むニッケル合金、純チタン、チタンを５０質量％以上含むチタン合金、のうちのいずれかである。前記ニッケル合金は、一例として、Ｎｉ－Ｃｒ－Ｆｅ系のニッケル合金であって、Ｎｉを３０～７６質量％、Ｃｒを１２～２３質量％、Ｆｅを２～４６質量％、それぞれ含むものであってもよい。また、前記ニッケル合金は、他の例として、Ｎｉ－Ｃｒ－Ｍｏ系のニッケルモリブデン合金であって、Ｎｉを４０～７１質量％、Ｃｒを１～３０質量％、Ｍｏを８～３０質量％、それぞれ含むものであってもよい。さらに、前記ニッケル合金としては、ハステロイ（登録商標）、ＡＬＬＯＹ、インコネル（登録商標）等が挙げられる。ハステロイとしては、例えば、ハステロイＣ－２２（鉄３質量％、ニッケル５６質量％、クロム２２質量％、モリブデン１３質量％、タングステン３質量％）、ハステロイＣ－２７６（鉄５質量％、ニッケル５７質量％、クロム１６質量％、モリブデン１６質量％、タングステン４質量％）、その他のハステロイ等が挙げられる。その他のハステロイとしては、ニッケルを４３～７１質量％含むハステロイであって、例えば、ハステロイＣ－４（ニッケル６５質量％、クロム１６質量％、モリブデン１６質量％）、ハステロイＣ－２２ＨＳ（ニッケル６１質量％、クロム２１質量％、モリブデン１７質量％）、ハステロイＣ－２０００（ニッケル５９質量％、クロム２３質量％、モリブデン１６質量％、銅１．６質量％）、ハステロイＨＹＢＲＩＤ－ＢＣ１（ニッケル６２質量％、クロム１５質量％、モリブデン２２質量％、マンガン０．２５質量％）が挙げられる。
【0060】
ＡＬＬＯＹとしては、例えば、ＡＬＬＯＹ２２（鉄２～６質量％、ニッケル約５６質量％、クロム２０～２２．５質量％、モリブデン１２．５～１４．５質量％、タングステン２．５～３．５質量％）、ＡＬＬＯＹ Ｃ－２７６（鉄４～７質量％、ニッケル約５７質量％、クロム１４．５～１６．５質量％、モリブデン１５～１７質量％、タングステン３～４．５質量％）等が挙げられる。
【0061】
インコネルとしては、インコネル６００（鉄６～１０質量％、ニッケル７２質量％、クロム１４～１７質量％）、インコネル６２５（ニッケル５８質量％、クロム２０～２３質量％、モリブデン８～１０質量％、ニオブ３．１５～４．１５質量％）、インコネル７１８（鉄少量、ニッケル５０～５５質量％、クロム１７～２１質量％、モリブデン２．８～３．３質量％、ニオブ４．７５～５．５質量％、チタン０．６５～１．１５質量％、アルミニウム０．２～０．８質量％）等が挙げられる。
【0062】
なお、ニッケル合金に替えて純チタン、チタンを５０質量％以上含有するチタン合金が選択されてもよいし、あるいは、表面に銅やニッケルなどで保護性錆を形成した耐候性鋼（コールテン鋼）が選択されてもよい。
【0063】
また、本実施形態では、腐食防止機能部１５は、洗浄装置１９（図２参照）を有する。洗浄装置１９は、予備熱交換器排ガス流路４７内の洗浄を行うものであり、予備熱交換器本体１３に取り付けられている。洗浄装置１９は、各予備熱交換器排ガス流路４７に通水することによりその各予備熱交換器排ガス流路４７内を洗浄するように構成されている。洗浄装置１９は、定期的に自動で各予備熱交換器排ガス流路４７内に通水するように構成されていてもよいし、操作者による操作に応じて各予備熱交換器排ガス流路４７内に通水するように構成されていてもよい。洗浄装置１９による洗浄により、腐食成分が洗い流される。
【0064】
白煙防止主熱交換器８には、白煙防止予備熱交換器１２において排ガスとの熱交換により加熱された白煙防止空気が導入される。白煙防止主熱交換器８は、排ガス経路４において白煙防止予備熱交換器１２よりも上流側に位置し、白煙防止予備熱交換器１２に導入される排ガスよりも高温の排ガスが当該白煙防止主熱交換器８に導入される。
【0065】
白煙防止主熱交換器８は、排ガス入口８ａと、排ガス出口８ｂと、空気入口８ｃと、空気出口８ｄと、を有する。排ガス入口８ａは、排ガスが導入される箇所であり、排ガス経路４の第２経路部分２２の下流側の端部に接続されている。排ガス出口８ｂは、白煙防止主熱交換器８において白煙防止空気と熱交換した後の排ガスを排出する箇所であり、排ガス経路４の第３経路部分２３の上流側の端部に接続されている。空気入口８ｃは、白煙防止予備熱交換器１２で加熱されてその白煙防止予備熱交換器１２から排出された白煙防止空気が導入される箇所である。空気出口８ｄは、白煙防止主熱交換器８において排ガスと熱交換して加熱された白煙防止空気を排出する箇所である。
【0066】
白煙防止主熱交換器８は、その内部に主熱交換器排ガス流路５１及び主熱交換器空気流路５２を有する。なお、図１では、白煙防止主熱交換器８の主熱交換器排ガス流路５１及び主熱交換器空気流路５２を模式的に表しており、白煙防止主熱交換器８の構造、及び、その内部の主熱交換器排ガス流路５１及び主熱交換器空気流路５２の構造及び配置としては、従来公知の様々な熱交換器及びその内部の流路と同様のものが適用される。白煙防止主熱交換器８としては、多管式熱交換器やプレート熱交換器を利用できる。塵を含む排ガスの熱交換において排ガス流路の閉塞を防ぐ観点では、白煙防止主熱交換器８として多管
式熱交換器が用いられることが望ましい。主熱交換器排ガス流路５１は排ガスが導入されて流れる流路であり、主熱交換器空気流路５２は白煙防止空気が導入されて流れる流路である。主熱交換器排ガス流路５１の上流側の端部は排ガス入口８ａに繋がっており、主熱交換器排ガス流路５１の下流側の端部は排ガス出口８ｂに繋がっている。主熱交換器空気流路５２の上流側の端部は空気入口８ｃに繋がっており、主熱交換器空気流路５２の下流側の端部は空気出口８ｄに繋がっている。
式熱交換器が用いられることが望ましい。主熱交換器排ガス流路５１は排ガスが導入されて流れる流路であり、主熱交換器空気流路５２は白煙防止空気が導入されて流れる流路である。主熱交換器排ガス流路５１の上流側の端部は排ガス入口８ａに繋がっており、主熱交換器排ガス流路５１の下流側の端部は排ガス出口８ｂに繋がっている。主熱交換器空気流路５２の上流側の端部は空気入口８ｃに繋がっており、主熱交換器空気流路５２の下流側の端部は空気出口８ｄに繋がっている。
【0067】
白煙防止予備熱交換器１２及び白煙防止主熱交換器８に供給される白煙防止空気は、ブロワ１８により送風されるものである。ブロワ１８は、白煙防止空気経路２０の上流側の端部に接続されている。
【0068】
白煙防止空気経路２０は、白煙防止空気が流れる経路である。この白煙防止空気経路２０は、第１空気経路部分５３と、第２空気経路部分５４と、第３空気経路部分５６と、第４空気経路部分５８と、を有する。第１空気経路部分５３は、ブロワ１８から送り出される白煙防止空気を白煙防止予備熱交換器１２へ導くようにブロワ１８と白煙防止予備熱交換器１２の空気入口１２ｃとを繋いでいる。第２空気経路部分５４は、白煙防止予備熱交換器１２の空気出口１２ｄから排出された白煙防止空気を白煙防止主熱交換器８の空気入口８ｃへ導くようにその空気出口１２ｄと空気入口８ｃとを繋いでいる。第３空気経路部分５６は、白煙防止主熱交換器８の空気出口８ｄから排出された白煙防止空気を発電設備１６の後述の温水ボイラ６２の空気入口６２ａへ導くようにその空気出口８ｄと空気入口６２ａとを繋いでいる。第４空気経路部分５８は、発電設備１６の後述の温水ボイラ６２の空気出口６２ｂから排出された出た白煙防止空気を排ガス経路４の下流側の端部（第６経路部分２６の下流側の端部）へ導くようにその空気出口６２ｂと排ガス経路４の下流側の端部とを繋いでいる。第３空気経路部分５６及び第４空気経路部分５８は、本発明における加熱気体経路の一例であり、白煙防止主熱交換器８で加熱されてその白煙防止主熱交換器８を通過した白煙防止空気を排ガス経路４の下流側に導いてその下流側の端部における排ガスに当該白煙防止空気を添加させるものである。
【0069】
以上のように、ブロワ１８から送り出される白煙防止空気が白煙防止空気経路２０を通って白煙防止予備熱交換器１２、白煙防止主熱交換器８、及び、発電設備１６の温水ボイラ６２をこの順で経て排ガス経路４の下流側の端部に導入されるようになっている。
【0070】
集塵装置１０は、排ガス経路４上において白煙防止予備熱交換器１２の上流側に配置されて排ガスに含まれる煤等の塵を捕集することによりその排ガスから塵を除去する装置である。本実施形態では、集塵装置１０は、排ガス経路４上において白煙防止予備熱交換器１２の上流側で且つ白煙防止主熱交換器８の下流側に位置する。すなわち、集塵装置１０は、白煙防止主熱交換器８を通過したその白煙防止主熱交換器８での熱交換後の排ガスであって白煙防止予備熱交換器１２に導入される前の排ガスから塵を除去する。従って、白煙防止予備熱交換器１２には、集塵装置１０により塵が除去された後の排ガスが導入される。
【0071】
集塵装置１０は、本実施形態では、いわゆるバグフィルタである。バグフィルタは、ろ布を有し、そのろ布を排ガスが通過する際にその排ガスに含まれる塵を当該ろ布に捕捉させて排ガスから塵を除去する装置である。集塵装置１０は、排ガスが導入される箇所である排ガス入口１０ａと、当該集塵装置１０において塵が除去された後の排ガスを排出する箇所である排ガス出口１０ｂと、を有する。排ガス入口１０ａは、排ガス経路４の第３経路部分２３の下流側の端部に接続されている。排ガス出口１０ｂは、排ガス経路４の第４経路部分２４の上流側の端部に接続されている。
【0072】
湿式洗煙装置１４は、排ガスの湿式洗煙処理を行う装置であり、排ガス経路４上におい
て白煙防止予備熱交換器１２の下流側に配置されている。この湿式洗煙装置１４は、塔状の筐体を有し、その筐体内に水等の洗浄液を散布してその散布された洗浄液と当該筐体の下部から当該筐体内に導入された排ガスとを接触させることにより、排ガスに含まれる塩化水素等の塩素化合物や硫黄酸化物等の有害成分を洗浄液に溶け込ませて排ガスから有害成分を除去する湿式洗煙処理を行う。洗浄液の温度は湿式洗煙装置１４に導入される排ガスの温度よりも低いため、湿式洗煙処理がなされた排ガスの温度は、湿式洗煙装置１４に導入される湿式洗煙処理前の排ガスの温度から低下する。
て白煙防止予備熱交換器１２の下流側に配置されている。この湿式洗煙装置１４は、塔状の筐体を有し、その筐体内に水等の洗浄液を散布してその散布された洗浄液と当該筐体の下部から当該筐体内に導入された排ガスとを接触させることにより、排ガスに含まれる塩化水素等の塩素化合物や硫黄酸化物等の有害成分を洗浄液に溶け込ませて排ガスから有害成分を除去する湿式洗煙処理を行う。洗浄液の温度は湿式洗煙装置１４に導入される排ガスの温度よりも低いため、湿式洗煙処理がなされた排ガスの温度は、湿式洗煙装置１４に導入される湿式洗煙処理前の排ガスの温度から低下する。
【0073】
湿式洗煙装置１４は、排ガスが導入される箇所である排ガス入口１４ａと、当該湿式洗煙装置１４において湿式洗煙処理された後の排ガスを排出する箇所である排ガス出口１４ｂと、を有する。排ガス入口１４ａは、排ガス経路４の第５経路部分２５の下流側の端部に接続されている。排ガス出口１４ｂは、排ガス経路４の第６経路部分２６の上流側の端部に接続されている。
【0074】
発電設備１６は、白煙防止主熱交換器８で加熱された後の白煙防止空気の熱エネルギを利用して発電を行う装置である。すなわち、発電設備１６には、白煙防止主熱交換器８で加熱されてその白煙防止主熱交換器８を通過した白煙防止空気が導入され、発電設備１６は、その導入された白煙防止空気の熱エネルギを利用して発電を行うように構成されている。この発電設備１６は、温水ボイラ６２と、発電装置６４と、循環回路６６と、を有する。
【0075】
温水ボイラ６２は、白煙防止主熱交換器８で加熱されてその白煙防止主熱交換器８を通過した白煙防止空気の熱エネルギを利用して水を加熱し、温水を生成するものである。温水ボイラ６２は、白煙防止空気経路２０上における白煙防止空気の流れ方向において白煙防止主熱交換器８の下流側に配置されている。温水ボイラ６２は、白煙防止空気が導入される箇所である空気入口６２ａと、当該温水ボイラ６２において水を加熱した後の白煙防止空気を排出する箇所である空気出口６２ｂと、を有する。空気入口６２ａは、第３空気経路部分５６の下流側の端部に接続されている。空気出口６２ｂは、第４空気経路部分５８の上流側の端部に接続されている。
【0076】
発電装置６４は、温水ボイラ６２で生成された温水を熱源として発電を行うものである。発電装置６４は、循環回路６６により温水ボイラ６２と接続されている。この循環回路６６を通って、温水ボイラ６２で生成された温水が発電装置６４に導入されるとともに、発電装置６４において発電に利用された後、発電装置６４から排出された温水が温水ボイラ６２に戻るようになっている。
【0077】
本実施形態では、発電装置６４は、いわゆるバイナリ発電装置である。具体的には、図示は省略するが、この発電装置６４は、低沸点冷媒である作動媒体が循環する循環回路と、当該循環回路に配置された蒸発器、膨張機、凝縮器及び作動媒体ポンプと、膨張機に接続された発電機と、を含む。温水ボイラ６２から発電装置６４に導入される温水は、前記蒸発器に導入される。作動媒体ポンプは、循環回路において作動媒体を循環させ、蒸発器では、導入された温水と作動媒体との間で熱交換が行われ、その熱交換により作動媒体が蒸発して作動媒体の蒸気が発生する。この作動媒体の蒸気は、膨張機に導入され、膨張機を回転させる。この膨張機の回転運動は、その膨張機に接続された発電機に伝達され、それによって発電機が作動して発電を行う。膨張機から排出される作動媒体の蒸気は、凝縮器に導入され、その凝縮器において凝縮して液体になり、その作動媒体の液体は蒸発器に戻される。なお、バイナリ発電装置の膨張機の形式は限定されず、例えばラジアルタービン式やスクリュータービン式、その他の方式のものが採用されてもよい。
【0078】
次に、本実施形態による廃棄物処理設備１を用いた廃棄物処理方法について説明する。
【0079】
本実施形態による廃棄物処理方法では、焼却炉２において廃棄物を焼却し、その廃棄物の焼却によって発生した排ガスが焼却炉２の排ガス出口２ｂから排ガス経路４の第１経路部分２１へ排出される。この排出された排ガスは、第１経路部分２１から燃焼用空気供給装置６の燃焼用空気熱交換器２８に導入される。
【0080】
また、燃焼用空気熱交換器２８には、燃焼用空気経路３２を通って燃焼用空気が導入される。燃焼用空気熱交換器２８では、導入された排ガスと燃焼用空気との熱交換が行われ、それによって加熱された燃焼用空気は、燃焼用空気熱交換器２８から出てタービン３６に導入される。このタービン３６に導入された燃焼用空気は、当該タービン３６を駆動し、そのタービン３６の駆動に伴って圧縮機３４が作動する。これにより、圧縮機３４は、燃焼用空気を圧縮し、その圧縮した燃焼用空気を圧縮機出口３４ｂから燃焼用空気経路３２の第１中間経路部分３８を通じて燃焼用空気熱交換器２８へ送る。燃焼用空気熱交換器２８では、導入された圧縮した燃焼用空気と排ガスとの熱交換が行われ、その圧縮した燃焼用空気が排ガスの熱によって加熱される。この加熱された圧縮した燃焼用空気、すなわち加熱及び加圧された燃焼用空気は、燃焼用空気熱交換器２８からタービン３６に導入されてタービン３６を駆動した後、そのタービン３６から燃焼用空気経路３２の供給経路部分４２を通って焼却炉２に導入される。焼却炉２では、導入された燃焼用空気を用いて廃棄物の燃焼が行われる。
【0081】
燃焼用空気熱交換器２８における排ガスと燃焼用空気との間での熱交換により、排ガスの温度は低下し、その熱交換後の排ガスは、燃焼用空気熱交換器２８の排ガス出口２８ｂから排ガス経路４の第２経路部分２２に排出される。燃焼用空気熱交換器２８の排ガス出口２８ｂにおける排ガスの温度は、例えば４００℃～６５０℃である。第２経路部分２２に排出された排ガスは、その第２経路部分２２を通って白煙防止主熱交換器８の排ガス入口８ａに導かれ、その排ガス入口８ａから主熱交換器排ガス流路５１に導入される。白煙防止主熱交換器８の排ガス入口８ａにおける排ガスの温度は、燃焼用空気熱交換器２８の排ガス出口２８ｂにおける排ガスの温度と同様の温度であり、例えば４００℃～６５０℃である。
【0082】
白煙防止主熱交換器８では、後述のように主熱交換器空気流路５２を流れる白煙防止空気と主熱交換器排ガス流路５１を流れる排ガスとの間で熱交換が行われる。この白煙防止主熱交換器８における熱交換によって、排ガスの温度は低下する。白煙防止主熱交換器８において白煙防止空気と熱交換した後の排ガスは、主熱交換器排ガス流路５１の下流端から排ガス出口８ｂを通って排ガス経路４の第３経路部分２３に排出される。白煙防止主熱交換器８の排ガス出口８ｂにおける排ガスの温度は、例えば１８０℃～３００℃、より好ましくは２００℃～２５０℃である。
【0083】
白煙防止主熱交換器８の排ガス出口８ｂから第３経路部分２３に排出された排ガスは、その第３経路部分２３を通って集塵装置１０に導入される。集塵装置１０では、導入された排ガスから塵が除去される。塵が除去された排ガスは、集塵装置１０の排ガス出口１０ｂから排ガス経路４の第４経路部分２４に排出される。
【0084】
集塵装置１０の排ガス出口１０ｂから第４経路部分２４に排出された排ガスは、その第４経路部分２４を通って白煙防止予備熱交換器１２の排ガス入口１２ａに導かれ、その排ガス入口１２ａから各予備熱交換器排ガス流路４７に導入される。白煙防止予備熱交換器１２の排ガス入口１２ａにおける排ガスの温度、換言すれば各予備熱交換器排ガス流路４７の上流端における排ガスの温度は、白煙防止主熱交換器８の排ガス出口８ｂにおける排ガスの温度と同様の温度であり、例えば１８０℃～３００℃、より好ましくは２００℃～２５０℃である。
【0085】
白煙防止予備熱交換器１２では、後述のように各予備熱交換器空気流路４８を流れる白煙防止空気と各予備熱交換器排ガス流路４７を流れる排ガスとの間で熱交換が行われる。この白煙防止予備熱交換器１２における熱交換によって、排ガスの温度は低下する。白煙防止予備熱交換器１２において白煙防止空気と熱交換した後の排ガスは、各予備熱交換器排ガス流路４７の下流端から排ガス出口１２ｂを通って排ガス経路４の第５経路部分２５に排出される。白煙防止予備熱交換器１２の排ガス出口１２ｂにおける排ガスの温度は、例えば５０℃～１５０℃、より好ましくは８０℃～１２０℃である。
【0086】
白煙防止予備熱交換器１２の排ガス出口１２ｂから第５経路部分２５に排出された排ガスは、その第５経路部分２５を通って湿式洗煙装置１４の排ガス入口１４ａに導かれ、その排ガス入口１４ａから湿式洗煙装置１４内に導入される。湿式洗煙装置１４の排ガス入口１４ａにおける排ガスの温度は、白煙防止予備熱交換器１２の排ガス出口１２ｂにおける排ガスの温度と同様の温度であり、例えば５０℃～１５０℃、より好ましくは８０℃～１２０℃である。
【0087】
湿式洗煙装置１４では、排ガスの湿式洗煙処理が行われ、その排ガスに含まれる有害成分が除去される。この湿式洗煙処理により排ガスの温度は低下する。湿式洗煙処理後の排ガスは、湿式洗煙装置１４の排ガス出口１４ｂから排ガス経路４の第６経路部分２６に排出される。湿式洗煙装置１４の排ガス出口１４ｂにおける湿式洗煙処理後の排ガスの温度は、例えば３０℃～７０℃、より好ましくは３０℃～５０℃である。第６経路部分２６に排出された排ガスは、その第６経路部分２６の下流側の端部から大気へ放出される。
【0088】
一方、ブロワ１８から送り出される白煙防止空気が第１空気経路部分５３を通って白煙防止予備熱交換器１２の空気入口１２ｃに導かれ、その空気入口１２ｃから各予備熱交換器空気流路４８に導入される。白煙防止予備熱交換器１２の空気入口１２ｃにおける白煙防止空気の温度、換言すれば各予備熱交換器空気流路４８の上流端における白煙防止空気の温度は、例えば外気温と同じであり２０℃～３０℃である。
【0089】
白煙防止予備熱交換器１２では、各予備熱交換器空気流路４８を流れる白煙防止空気と各予備熱交換器排ガス流路４７を流れる排ガスとの間で熱交換が行われ、白煙防止空気が排ガスの熱によって加熱される。白煙防止予備熱交換器１２において加熱された白煙防止空気は、各予備熱交換器空気流路４８の下流端から空気出口１２ｄを通って第２空気経路部分５４に排出される。白煙防止予備熱交換器１２の空気出口１２ｄにおける白煙防止空気の温度、換言すれば各予備熱交換器空気流路４８の下流端における白煙防止空気の温度は、例えば５０℃～２２０℃である。
【0090】
白煙防止予備熱交換器１２の空気出口１２ｄから第２空気経路部分５４に排出された白煙防止空気は、その第２空気経路部分５４を通って白煙防止主熱交換器８の空気入口８ｃに導かれ、その空気入口８ｃから主熱交換器空気流路５２に導入される。白煙防止主熱交換器８の空気入口８ｃにおける白煙防止空気の温度、換言すれば主熱交換器空気流路５２の上流端における白煙防止空気の温度は、白煙防止予備熱交換器１２の空気出口１２ｄにおける白煙防止空気の温度と同様の温度であり、例えば５０℃～２２０℃である。
【0091】
白煙防止主熱交換器８では、主熱交換器空気流路５２を流れる白煙防止空気と主熱交換器排ガス流路５１を流れる排ガスとの間で熱交換が行われ、白煙防止空気が排ガスの熱によってさらに加熱される。白煙防止主熱交換器８において加熱された白煙防止空気は、主熱交換器空気流路５２の下流端から空気出口８ｄを通って第３空気経路部分５６に排出される。白煙防止主熱交換器８の空気出口８ｄにおける白煙防止空気の温度、換言すれば主熱交換器空気流路５２の下流端における白煙防止空気の温度は、例えば３００℃～５５０℃である。
【0092】
白煙防止主熱交換器８の空気出口８ｄから第３空気経路部分５６に排出された白煙防止空気は、その第３空気経路部分５６を通って発電設備１６の温水ボイラ６２に導入される。温水ボイラ６２では、導入された白煙防防止空気により水が加熱されて温水が生成される。この温水ボイラ６２で生成された温水は、発電装置６４に導入される。発電装置６４では、導入された温水を熱源として発電を行う。発電装置６４において発電に利用された温水は、温水ボイラ６２に戻り、その温水ボイラ６２において白煙防止空気により再度加熱される。すなわち、温水ボイラ６２と発電装置６４との間で水が循環する。
【0093】
温水ボイラ６２において水を加熱した白煙防止空気は、その温度が低下し、温水ボイラ６２の空気出口６２ｂから第４空気経路部分５８に排出される。温水ボイラ６２の空気出口６２ｂにおける白煙防止空気の温度は、例えば１００℃～１５０℃である。
【0094】
温水ボイラ６２の空気出口６２ｂから第４空気経路部分５８に排出された白煙防止空気は、その第４空気経路部分５８を通って排ガス経路４のうち湿式洗煙装置１４よりも下流側の部位、具体的には排ガス経路４の下流側の端部（第６経路部分２６の下流側の端部）に導入されて排ガスに添加される。この排ガス経路４に導入される白煙防止空気の温度は、前記温水ボイラ６２の空気出口６２ｂにおける白煙防止空気の温度と同様の温度であり、排ガス経路４の下流側の端部における排ガスの温度よりも高い。このため、この白煙防止空気は、排ガスの温度を上昇させ、それによって、排ガス経路４の下流側の端部から大気に放出される排ガスが大気で冷却されたとしてもその排ガス中の水蒸気が凝縮して白煙となるのを防止する。
【0095】
本実施形態による廃棄物処理方法は、以上のような一連のプロセスにより行われる。そして、この廃棄物処理方法では、廃棄物の処理開始後、ある期間ごとに洗浄装置１９により予備熱交換器排ガス流路４７内の洗浄が行われる。具体的には、洗浄装置１９により予備熱交換器排ガス流路４７に通水され、それによって予備熱交換器排ガス流路４７内が洗浄される。
【0096】
本実施形態では、排ガス経路４上において湿式洗煙装置１４の上流側に位置する白煙防止主熱交換器８と白煙防止予備熱交換器１２とのうち下流側の白煙防止予備熱交換器１２の次に上流側の白煙防止主熱交換器８という順番で白煙防止空気を通して排ガスから白煙防止空気に熱を回収できるため、白煙防止空気の温度を高くすることができる。
【0097】
具体的に、例えば図４に示す比較例による廃棄物処理設備１０１では、焼却炉１０２から排出された排ガスが排ガス経路１０４を通じて燃焼用空気熱交換器１０６、白煙防止第１主熱交換器１０８、白煙防止第２主熱交換器１０９、湿式洗煙装置１１０、白煙防止予備熱交換器１１２の順番で流れ、ブロワ１２０から送り出された空気がまず湿式洗煙装置１１０の下流側の白煙防止予備熱交換器１１２に導入されてその白煙防止予備熱交換器１１２において排ガスとの熱交換により加熱され、その後、その空気は、白煙防止第１主熱交換器１０８に導入されて排ガスとの熱交換により加熱された後、その白煙防止第１主熱交換器１０８の下流側の白煙防止第２主熱交換器１０９に導入されて排ガスとの熱交換によりさらに加熱されるようになっている。排ガス経路１０４では下流側へ向かうにつれて排ガスの温度が低下するため、この比較例による廃棄物処理設備１０１のように、白煙防止第１主熱交換器１０８と白煙防止第２主熱交換器１０９とのうち上流側に位置する白煙防止第１主熱交換器１０８において排ガスと空気とを熱交換させることによって排ガスから空気に熱を回収し、その後、その空気を下流側の白煙防止第２主熱交換器１０９に導入してその白煙防止第２主熱交換器１０９において排ガスとさらに熱交換させることによって排ガスから空気に熱を回収する場合には、先に高温の排ガスとの熱交換により熱を回収した空気を次により低温の排ガスと熱交換させて熱を回収することになり、白煙防止空気
の温度が低くなる。
の温度が低くなる。
【0098】
これに対し、本実施形態では、まず下流側の白煙防止予備熱交換器１２において排ガスと白煙防止空気とを熱交換させることによって排ガスから白煙防止空気に熱を回収し、その後、その熱を回収した白煙防止空気を上流側の白煙防止主熱交換器８に導入してその白煙防止主熱交換器８においてより高温の排ガスとさらに熱交換させることにより排ガスから白煙防止空気にさらに熱を回収するため、排ガスとの熱交換により得られる白煙防止空気の温度を高くすることができる。
【0099】
また、本実施形態では、白煙防止主熱交換器８において伝熱部の表面温度が排ガスの結露を生じる程度まで低下するのを防止できることから、白煙防止主熱交換器８と白煙防止予備熱交換器１２とのうち白煙防止予備熱交換器１２の予備熱交換器排ガス流路４７を画定する第１プレート４９及び第２プレート５０に耐食性の高い材料を用いるだけで白煙防止主熱交換器８と白煙防止予備熱交換器１２のいずれにおいても排ガスの結露に起因する腐食の発生を防止できる。
【0100】
具体的に、例えば図４に示す比較例による廃棄物処理設備１０１では、白煙防止予備熱交換器１１２において湿式洗煙装置１１０による湿式洗煙処理後の排ガスと空気とを熱交換させるため、この湿式洗煙処理により温度が著しく低下した排ガスとの熱交換により加熱される空気の温度の上昇は僅かである。このため、その空気が白煙防止予備熱交換器１１２から上流側の白煙防止第１主熱交換器１０８に導入されると、その白煙防止第１主熱交換器１０８では当該空気と排ガスとの熱交換により排ガスの温度が著しく低下し、その白煙防止第１主熱交換器１０８に導入される排ガスの温度が元々あまり高くない場合には当該白煙防止第１主熱交換器１０８での熱交換によって排ガスの温度が排ガスの結露を生じる温度まで低下し、排ガスの結露が発生する可能性がある。また、その白煙防止第１主熱交換器１０８の下流側に位置する白煙防止第２主熱交換器１０９では、排ガスの温度がより低下するため、白煙防止第１主熱交換器１０８で排ガスの結露が発生する場合には、当該白煙防止第２主熱交換器１０９においても排ガスの結露が発生する。従って、この比較例による廃棄物処理設備１０１では、湿式洗煙装置１１０の上流側に位置する白煙防止第１主熱交換器１０８及び白煙防止第２主熱交換器１０９のいずれにおいても、排ガスの結露が発生する可能性があり、その排ガスの結露に起因して腐食が発生する虞がある。
【0101】
これに対し、本実施形態では、湿式洗煙装置１４の上流側に位置する白煙防止予備熱交換器１２において、それよりも上流側よりは温度が低下しているものの湿式洗煙処理前であるため或る程度高い温度を保った排ガスと熱交換して加熱された白煙防止空気を、さらに上流側の白煙防止主熱交換器８に導入してその白煙防止主熱交換器８でより高温の排ガスと熱交換させるため、当該白煙防止主熱交換器８での熱交換によって伝熱部の表面温度が排ガスの結露を生じる程度まで低下するのを防止できる。このため、白煙防止主熱交換器８と白煙防止予備熱交換器１２とのうち排ガスの結露が生じるとすれば、より下流側に位置していて導入される排ガスの温度が上流側よりも低く且つ導入される白煙防止空気の温度も低い白煙防止予備熱交換器１２に限定される。このため、白煙防止予備熱交換器１２のうち予備熱交換器排ガス流路４７を画定する第１プレート４９及び第２プレート５０が白煙防止主熱交換器８のうち主熱交換器排ガス流路５１を画定する部分よりも耐食性の高い材料からなるだけで、すなわち白煙防止予備熱交換器１２と白煙防止主熱交換器８とのうち白煙防止予備熱交換器１２の予備熱交換器排ガス流路４７を画定する第１プレート４９及び第２プレート５０に耐食性の高い材料を用いるだけで、白煙防止主熱交換器８と白煙防止予備熱交換器１２のいずれにおいても排ガスの結露に起因する腐食の発生を防止できる。
【0102】
また、本実施形態では、白煙防止主熱交換器８において伝熱部の表面温度が排ガスの結
露を生じる程度まで低下するのを防止できることから、その白煙防止主熱交換器８における伝熱部の表面温度を排ガスの結露が生じる温度よりも高い温度域に維持するために排ガス経路４上における白煙防止主熱交換器８の位置の制限が厳しくなるのを防ぐことができるとともに、焼却炉２の運転条件を緩和できる。
露を生じる程度まで低下するのを防止できることから、その白煙防止主熱交換器８における伝熱部の表面温度を排ガスの結露が生じる温度よりも高い温度域に維持するために排ガス経路４上における白煙防止主熱交換器８の位置の制限が厳しくなるのを防ぐことができるとともに、焼却炉２の運転条件を緩和できる。
【0103】
具体的に、排ガス経路４では下流側へ向かうにつれて排ガスの温度が低下することから、仮に白煙防止主熱交換器８に導入される白煙防止空気の温度が低くて当該白煙防止主熱交換器８の伝熱部の温度が低下したとしてもその伝熱部の表面温度が排ガスの結露を生じる温度よりも高い温度域に維持されるような排ガス経路４上の位置に白煙防止主熱交換器８の位置を制限する必要がある。これに対し、本実施形態では、前記のように白煙防止予備熱交換器１２において湿式洗煙処理前の或る程度高い温度を保った排ガスとの熱交換により加熱された白煙防止空気が白煙防止主熱交換器８に導入されるため、白煙防止主熱交換器８において排ガスの結露が生じる程度まで伝熱部の表面温度が低下しない。そのため、排ガス経路４上における白煙防止主熱交換器８の位置の制限が厳しくなるのを防ぐことができる。また、白煙防止主熱交換器８において伝熱部の表面温度を排ガスの結露が生じる温度よりも高い温度域に維持するために焼却炉２から排出される排ガスの温度についての当該焼却炉２の運転条件を緩和できる。
【0104】
また、本実施形態では、白煙防止主熱交換器８で加熱されてその白煙防止主熱交換器８を通過した白煙防止空気が白煙防止空気経路２０の第３空気経路部分５６及び第４空気経路部分５８を通って排ガス経路４の下流側の端部に導入される。このため、その排ガス経路４の下流側の端部に導入される白煙防止空気により排ガスを昇温させてその排ガスが当該下流側の端部から大気へ放出されるときに白煙となるのを防止できる。
【0105】
また、本実施形態では、白煙防止主熱交換器８において加熱されてその白煙防止主熱交換器８を通過した白煙防止空気が発電設備１６に導入され、発電設備１６は、その導入された白煙防止空気の熱エネルギを利用して発電を行う。このため、上記のように排ガスからの熱回収により得られる白煙防止空気の温度を高くすることが可能な廃棄物処理設備１においてその回収した熱エネルギを有効に活用して発電を行うことができる。
【0106】
また、本実施形態では、排ガス経路４上において白煙防止予備熱交換器１２の上流側に位置する集塵装置１０により排ガスに含まれる塵が除去されることから、白煙防止予備熱交換器１２の予備熱交換器排ガス流路４７に導入される排ガスには塵が含まれず、その塵による予備熱交換器排ガス流路４７の閉塞が生じるのを防ぐことができる。さらに、予備熱交換器排ガス流路４７内で排ガスの結露が生じたとしても、腐食成分を含んだ結露が前記閉塞によって予備熱交換器排ガス流路４７から抜けにくくなるといった事態が生じるのを回避でき、このようにして、前記閉塞に起因した白煙防止予備熱交換器１２における腐食の発生の促進を防ぐことができる。また、以上のように予備熱交換器排ガス流路４７の閉塞を防止できることから、当該予備熱交換器排ガス流路４７を狭くすることが可能であり、その結果、白煙防止予備熱交換器１２を小さくすることも可能になる。
【0107】
また、集塵装置１０は、排ガス経路４上において白煙防止主熱交換器８の下流側に位置するため、当該集塵装置１０には白煙防止主熱交換器８において白煙防止空気を加熱して温度が低下した排ガスが流入する。このため、集塵装置１０に高い耐熱性が要求されるのを回避できる。
【0108】
また、本実施形態では、洗浄装置１９により予備熱交換器排ガス流路４７内を洗浄することができるので、予備熱交換器排ガス流路４７の内壁面に付着した排ガス中の腐食成分を洗い流すことができる。そのため、白煙防止予備熱交換器１２における腐食の発生をより確実に防止できる。
【0109】
また、本実施形態では、燃焼用空気供給装置６が排ガスの熱エネルギを利用して燃焼用空気を加熱して焼却炉２に供給するように構成されている。仮に、排ガスの熱エネルギとは関係のない別のエネルギで燃焼用空気を加熱して焼却炉２に供給する場合には別途エネルギを消費するが、本実施形態では、前記のように燃焼用空気供給装置６が排ガスの熱エネルギを利用して燃焼用空気を加熱して焼却炉２に供給するため、別途消費するエネルギを削減できる。
【0110】
また、燃焼用空気供給装置６は排ガス経路４上において白煙防止主熱交換器８の上流側の位置における排ガスの熱エネルギを利用して燃焼用空気の加熱を行うため、その燃焼用空気供給装置６による排ガスの熱エネルギの利用によって温度が低下した排ガスが白煙防止主熱交換器８に導入される。この場合、白煙防止主熱交換器８の伝熱部の表面温度が排ガスの結露を生じる温度域まで低下することが心配されるが、上述のように白煙防止主熱交換器８に導入される白煙防止空気は白煙防止予備熱交換器１２において湿式洗煙処理前の排ガスにより加熱されて比較的高い温度まで昇温しているので、この白煙防止空気と熱交換した排ガスの温度によって白煙防止主熱交換器８の伝熱部の表面温度が排ガスの結露を生じる温度域まで低下するのが回避される。従って、本実施形態では、燃焼用空気の加熱及び焼却炉２への供給のために別途消費するエネルギを削減しつつ、白煙防止主熱交換器８における排ガスの結露による腐食の発生も防止できる。
【0111】
前記焼却炉２において焼却される廃棄物の種類は特に限定されないが、当該焼却路２では、前記廃棄物としてアンモニア成分を含むものが焼却され、当該廃棄物の焼却によってアンモニア成分を含む排ガスが生成されることが、好ましい。アンモニア成分を含む廃棄物としては、例えば汚泥が挙げられる。汚泥としては、下水や廃水の処理で生じた汚泥を脱水処理した脱水汚泥や乾燥処理した乾燥汚泥などがあるが、これに限定されない。前記排ガスに含まれるアンモニアは、同じく排ガス中に含まれて腐食の要因となる酸と中和反応することにより、特に排ガス温度が低くて前記酸が発生しやすい予備熱交換器における腐食の発生を抑制し、これにより、前記腐食防止機能部の簡素化（例えば予備熱交換器において耐食性の高い材料を使用する部分の節減）を行ってコストの低減を図ることを可能にする。
【0112】
例えば、前記廃棄物の焼却によりＳＯｘまたはＨＣｌを含む排ガスが発生すると、そのＳＯｘやＨＣｌが比較的低い温度下において硫酸または塩酸となり、腐食の要因となり得るが、前記汚泥を含む廃棄物の焼却は、下記の（化１）及び（化２）のような中和反応をすることが可能なアンモニアの発生を伴い、当該中和反応によって（特に排ガス温度の低い）予備熱交換器での酸による腐食を抑制することができる。
【0113】
Ｈ２ＳＯ４＋２ＮＨ３→（ＮＨ４）２ＳＯ４ （化１）
【0114】
ＨＣｌ＋ＮＨ３→ＮＨ４Ｃｌ （化２）
【0115】
排ガス中にアンモニアが存在しない場合、熱交換器の伝熱部（例えば伝熱板や伝熱管）には高温高濃度の酸（例えば１４０°Ｃ；６０ｗｔ％の硫酸）が付着して腐食による減肉を加速させるおそれがあるが（例えば２０ｍｍ／年程度）、汚泥を含む廃棄物の焼却により生成される排ガスに含まれるアンモニアは、前記の腐食による減肉を有効に抑止し、前記伝熱部の寿命を飛躍的に向上させることが可能である。このことは、前記伝熱部での耐腐食性の高い材料の使用量を節減してコストの削減を図ることも可能にする。
【0116】
（変形例）
本発明による廃棄物処理設備及びそれを用いた廃棄物処理方法は、前記のようなものに必ずしも限定されない。例えば、本発明による廃棄物処理設備及び廃棄物処理方法に以下のような構成を採用可能である。
本発明による廃棄物処理設備及びそれを用いた廃棄物処理方法は、前記のようなものに必ずしも限定されない。例えば、本発明による廃棄物処理設備及び廃棄物処理方法に以下のような構成を採用可能である。
【0117】
集塵装置として、バグフィルタの代わりにいわゆるセラミックフィルタやサイクロンが用いられてもよい。セラミックフィルタは、排ガスから塵を捕捉するろ材としてセラミック製のろ材が採用されたものであり、高い耐熱性を有する。また、バグフィルタを利用する場合、バグフィルタの前段にガス冷却器を設けてもよい。
【0118】
集塵装置は、排ガス経路上において主熱交換器の上流側に配置されて主熱交換器に導入される前の排ガスから塵を除去してもよい。この場合、集塵装置に導入される排ガスの温度は、前記実施形態のように白煙防止主熱交換器８の下流側で且つ白煙防止予備熱交換器１２の上流側に配置された集塵装置１０に導入される排ガスの温度よりも高くなる。このため、このように集塵装置を主熱交換器の上流側に配置する場合には、その集塵装置として耐熱性の高いセラミックフィルタを用いることが好ましい。
【0119】
発電設備は、主熱交換器において加熱されてその主熱交換器を通過した空気が導入されて駆動される蒸気タービンを有していてその蒸気タービンの駆動により発電を行うように構成されたものであってもよい。発電設備に温水ボイラを利用する場合、その温水ボイラによって加熱された温水は１００℃以上の加熱水でもよい。また、発電設備は、温水ボイラや蒸気タービンを使用せずに、白煙防止空気を直接熱源として発電装置に供給して発電する構成であってもよい。あるいは、前記発電設備で熱エネルギの一部が回収された後の熱交換気体の残りの熱エネルギを白煙防止に利用することも可能である。
【0120】
本発明において、燃焼用空気供給装置は、タービンが排ガスによって駆動されるように構成されたものであってもよい。具体的には、タービンが排ガス経路上に配置されてその排ガス経路から排ガスが導入されるようになっており、その導入された排ガスによってタービンが駆動され、そのタービンの駆動に伴って圧縮機が作動するようになっていてもよい。また、燃焼用空気供給装置は、過給機を用いたものでなくてもよく、流動ブロワと空気予熱器によって構成されたものであってもよい。
【0121】
本発明における主熱交換器は、排ガス経路上に並んで配置された複数段の熱交換器を含み、その複数段の熱交換器において空気を順次排ガスと熱交換させるように構成されていてもよい。
【0122】
また、本発明における予備熱交換器及び主熱交換器は、白煙防止空気を加熱するためのものに必ずしも限定されない。すなわち、予備熱交換器及び主熱交換器は、排ガス経路の下流側の端部から大気へ放出される排ガスが白煙となるのを防止するためにその下流側の端部において排ガスの温度を上昇させるべくその排ガスに添加する空気と排ガスとを熱交換させるものに限らず、単に排ガスから熱回収するために熱交換気体と排ガスとを熱交換させるものであってもよい。
【0123】
予備熱交換器の内部に設けられる予備熱交換器排ガス流路及び予備熱交換器空気流路は、直線形状のものに限らず、蛇行形状やその他の形状のものであってもよい。また、予備熱交換器排ガス流路及び予備熱交換器空気流路は、その内部を流体が入口から出口へ向かって流れることが可能な空間であればよく、流路幅に対して流路長が著しく大きい細長い形状のものにも限定されない。
【0124】
また、予備熱交換器に用いられるプレート熱交換器において、互いに積層された第１プレートと第２プレートの一方のみに流路を形成するための溝が形成され、他方には溝が形成されていなくてもよい。すなわち、流路を形成するための溝が形成されたプレートと溝が形成されていない平板状のプレートとが交互に積層されて、その積層方向において隣り合う流路同士の間に、溝が形成されていない平板状のプレートが介在するようにしてもよい。
【0125】
また、本発明における腐食防止機能部は、必ずしも予備熱交換器のうち予備熱交換器排ガス流路を画定する部分の材料によって当該部分の腐食を防止することを必須とするものではない。すなわち、予備熱交換器のうち予備熱交換器排ガス流路を画定する部分の材料は、主熱交換器のうち主熱交換器排ガス流路を画定する部分と同等以下の耐食性を有する材料であってもよい。この場合、腐食防止機能部は、他の手段、例えば予備熱交換器排ガス流路内の洗浄を行う洗浄装置によって、予備熱交換器排ガス流路を画定する部分の腐食を防止するものであってもよい。
【0126】
また、逆に、本発明における腐食防止機能部は、予備熱交換器のうち予備熱交換器排ガス流路を画定する部分の材料の高い耐食性のみによって当該部分の腐食を防止するものであってもよい。この場合、腐食防止機能部は、洗浄装置を有していなくてもよい。
【0127】
また、予備熱交換器に送られる熱交換気体は、ブロワ等の送風装置により送風される外気からなる白煙防止空気に必ずしも限定されない。例えば、湿式洗煙装置（排煙処理塔）での湿式洗煙処理後の排ガスを熱交換気体として予備熱交換器に供給してもよい。湿式洗煙装置の後段には一般的に当該湿式洗煙装置から湿式洗煙処理後の排ガスを誘引するための誘引ファンが設けられるため、その誘引ファンを利用して湿式洗煙装置から誘引された湿式洗煙処理後の排ガスの一部又は全部を予備熱交換器に熱交換気体として供給すればよい。この場合、予備熱交換器に熱交換気体を送る送風装置を別途設ける必要がない。そして、予備熱交換器に供給した熱交換気体としての湿式洗煙処理後の排ガスをその予備熱交換器において加熱した後、主熱交換器へ供給し、その主熱交換器でさらに加熱すればよい。湿式洗煙処理後の排ガスの一部が熱交換気体として予備熱交換器を経て主熱交換器に供給される場合には、主熱交換器で加熱された湿式洗煙処理後の排ガスを、排ガス経路の下流側の端部において排ガスに添加してその下流側の端部から排出される排ガスが白煙となるのを防止するために用いてもよい。この場合、主熱交換器で加熱された湿式洗煙処理後の排ガスの保有する熱エネルギを用いて上記実施形態に記載の発電と同様の発電を行ってもよい。また、湿式洗煙処理後の排ガスの全部が熱交換気体として予備熱交換器を経て主熱交換器に供給される場合には、主熱交換器から排出される湿式洗煙処理後の排ガスが白煙を生じない温度になるように予備熱交換器及び主熱交換器で当該湿式洗煙処理後の排ガスを加熱し、そのように加熱された排ガスをそのまま大気へ放出するか、もしくは、その加熱された排ガスを白煙が生じない温度に維持しつつ当該排ガスから熱回収した上で大気へ放出するようにしてもよい。
【符号の説明】
【0128】
１ 廃棄物処理設備
２ 焼却炉
４ 排ガス経路
６ 燃焼用空気供給装置
８ 白煙防止主熱交換器（主熱交換器）
１０ 集塵装置
１２ 白煙防止予備熱交換器（予備熱交換器）
１４ 湿式洗煙装置
１５ 腐食防止機能部
１６ 発電設備
１９ 洗浄装置
４７ 予備熱交換器排ガス流路
５１ 主熱交換器排ガス流路
５６ 第３空気経路部分（加熱気体経路）
５８ 第４空気経路部分（加熱気体経路）
２ 焼却炉
４ 排ガス経路
６ 燃焼用空気供給装置
８ 白煙防止主熱交換器（主熱交換器）
１０ 集塵装置
１２ 白煙防止予備熱交換器（予備熱交換器）
１４ 湿式洗煙装置
１５ 腐食防止機能部
１６ 発電設備
１９ 洗浄装置
４７ 予備熱交換器排ガス流路
５１ 主熱交換器排ガス流路
５６ 第３空気経路部分（加熱気体経路）
５８ 第４空気経路部分（加熱気体経路）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
