特開 2024-173347 焼却システム及び焼却方法

(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】P2024173347

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】焼却システム及び焼却方法

(51)【国際特許分類】

   F23G 5/50 20060101AFI20241205BHJP

   F23G 5/44 20060101ALI20241205BHJP

   F23L 5/02 20060101ALI20241205BHJP

   F23L 15/00 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

F23G5/50 H

F23G5/44 F

F23L5/02

F23L15/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023091702

(22)【出願日】2023-06-02

(71)【出願人】

【識別番号】507214083

【氏名又は名称】メタウォーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003421

【氏名又は名称】弁理士法人フィールズ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】台場 信弘

【テーマコード（参考）】

3K023

3K062

3K065

【Ｆターム（参考）】

3K023HA06

3K023HA20

3K023QA11

3K023QB18

3K023QB20

3K023QC08

3K062AA11

3K062AB01

3K062BA02

3K062CB04

3K062DA08

3K062DB06

3K065AA11

3K065AB01

3K065AC02

3K065BA02

3K065BA04

3K065BA06

3K065GA03

3K065GA12

3K065GA22

3K065GA27

3K065GA41

3K065GA46

3K065GA53

(57)【要約】

【課題】焼却炉に対して燃焼用空気を適切に供給する焼却システム及び焼却方法を提供する。
【解決手段】被処理物を焼却する焼却炉と、焼却炉に供給される空気の少なくとも一部を圧縮して圧縮空気を生成するコンプレッサとコンプレッサを駆動するタービンとを有する過給機と、圧縮空気を含む空気を焼却炉から排出された排ガスにより昇温する熱交換器と、空気を送風する送風機と、送風機から供給された空気をコンプレッサに供給可能であり、送風機とコンプレッサとのうちの少なくともいずれかから供給された空気を熱交換器に供給可能であり、熱交換器により昇温された空気の少なくとも一部をタービンに供給可能であり、かつ、タービンから排出された空気を焼却炉に供給可能な供給部と、排ガスの熱エネルギー量に応じて、送風機からコンプレッサに送風する空気の送風量を制御する制御装置と、を備える。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理物を焼却する焼却炉と、
前記焼却炉に供給される空気の少なくとも一部を圧縮して圧縮空気を生成するコンプレッサと前記コンプレッサを駆動するタービンとを有する過給機と、
前記圧縮空気を含む前記空気を前記焼却炉から排出された排ガスにより昇温する熱交換器と、
前記空気を送風する送風機と、
前記送風機から供給された前記空気を前記コンプレッサに供給可能であり、前記送風機と前記コンプレッサとのうちの少なくともいずれかから供給された前記空気を前記熱交換器に供給可能であり、前記熱交換器により昇温された前記空気の少なくとも一部を前記タービンに供給可能であり、かつ、前記タービンから排出された前記空気を前記焼却炉に供給可能な供給部と、
前記排ガスの熱エネルギー量に応じて、前記送風機から前記コンプレッサに送風する前記空気の送風量を制御する制御装置と、を備えた、焼却システム。

【請求項2】

前記制御装置は、
前記熱交換器に供給される前記空気の供給量についての第１測定値を取得し、
取得した前記第１測定値と、前記熱交換器に供給される前記空気の供給量についての第１設定値との関係が所定の条件を満たすか否かに応じて、前記送風量を制御する、請求項１に記載の焼却システム。

【請求項3】

前記制御装置は、前記第１測定値が前記第１設定値よりも第１閾値以上大きい場合、前記送風量を減少させる、請求項２に記載の焼却システム。

【請求項4】

前記制御装置は、前記第１測定値が前記第１設定値よりも第２閾値以上小さい場合、前記送風量を増加させる、請求項２に記載の焼却システム。

【請求項5】

前記制御装置は、
前記過給機の回転数についての第２測定値を取得し、
取得した前記第２測定値と、前記過給機の回転数についての第２設定値との関係が所定の条件を満たすか否かに応じて、前記送風量を制御する、請求項１に記載の焼却システム。

【請求項6】

前記制御装置は、
前記供給部における空気供給を制御することにより、前記送風機から供給された前記空気を前記コンプレッサに供給し、前記コンプレッサにより圧縮された前記圧縮空気を前記熱交換器に供給し、前記熱交換器により昇温された前記圧縮空気を前記焼却炉に供給する第１制御と、前記送風機から供給された前記空気を、前記コンプレッサを迂回して前記熱交換器に供給し、前記熱交換器により昇温された前記空気を、前記タービンを迂回して前記焼却炉に供給する第２制御とを含む複数の制御を行い、
前記第２制御から前記第１制御に切り替える際に、前記送風機から前記コンプレッサを迂回して前記熱交換器に供給される前記空気と前記送風機から前記コンプレッサに供給される前記空気とを供給可能にし、前記排ガスの熱エネルギー量に応じて前記送風量を制御する、請求項１に記載の焼却システム。

【請求項7】

被処理物を焼却する焼却炉と、前記焼却炉に供給される空気の少なくとも一部を圧縮して圧縮空気を生成するコンプレッサと前記コンプレッサを駆動するタービンとを有する過給機と、前記圧縮空気を含む前記空気を前記焼却炉から排出された排ガスにより昇温する熱交換器と、前記空気を送風する送風機と、前記送風機から供給された前記空気を前記コンプレッサに供給可能であり、前記送風機と前記コンプレッサとのうちの少なくともいずれかから供給された前記空気を前記熱交換器に供給可能であり、前記熱交換器により昇温された前記空気の少なくとも一部を前記タービンに供給可能であり、かつ、前記タービンから排出された前記空気を前記焼却炉に供給可能な供給部と、を備えた焼却システムにおける焼却方法であって、
前記排ガスの熱エネルギー量に応じて、前記送風機から前記コンプレッサに送風する前記空気の送風量を制御する、焼却方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、焼却システム及び焼却方法に関する。

【背景技術】

【0002】

被処理物（例えば、下水汚泥等の汚泥）を焼却する焼却炉では、例えば、熱交換器によって焼却炉から排出される高温の排ガスから廃熱を回収する。そして、焼却炉では、例えば、回収した廃熱により昇温された燃焼用空気（以下、単に空気とも呼ぶ）を用いることによって被焼却物を焼却する（特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－２２７４４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような焼却炉を含む焼却システム（以下、単に焼却システムとも呼ぶ）には、例えば、焼却炉内に燃焼用空気を供給する過給機が設けられる場合がある。焼却システムでは、この場合、例えば、燃焼用空気を供給する送風機等の稼働に要する電力を抑制することが可能になり、被処理物の焼却に要するコストを抑制することが可能になる。

【0005】

ここで、上記のような焼却システムでは、例えば、焼却炉から排出される廃熱量が変化する場合であっても、焼却炉に対して燃焼用空気を適切に供給することが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様における焼却システムは、被処理物を焼却する焼却炉と、前記焼却炉に供給される空気の少なくとも一部を圧縮して圧縮空気を生成するコンプレッサと前記コンプレッサを駆動するタービンとを有する過給機と、前記圧縮空気を含む前記空気を前記焼却炉から排出された排ガスにより昇温する熱交換器と、前記空気を送風する送風機と、前記送風機から供給された前記空気を前記コンプレッサに供給可能であり、前記送風機と前記コンプレッサとのうちの少なくともいずれかから供給された前記空気を前記熱交換器に供給可能であり、前記熱交換器により昇温された前記空気の少なくとも一部を前記タービンに供給可能であり、かつ、前記タービンから排出された前記空気を前記焼却炉に供給可能な供給部と、前記排ガスの熱エネルギー量に応じて、前記送風機から前記コンプレッサに送風する前記空気の送風量を制御する制御装置と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示の一態様における焼却システム及び焼却方法によれば、焼却炉に対して燃焼用空気を適切に供給することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１の実施の形態における焼却システム１００の構成例を説明する図である。

【図2】図２は、制御装置１０のハードウエア構成を説明する図である。

【図3】図３は、制御装置１０の機能について説明する図である。

【図4】図４は、供給制御について説明するフローチャート図である。

【図5】図５は、送風量制御について説明するフローチャート図である。

【図6】図６は、送風量制御について説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本開示の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる説明は限定的な意味に解釈されるべきではなく、特許請求の範囲に記載の主題を限定するものではない。また、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することがなく様々な変更や置換や改変をすることができる。また、異なる実施の形態を適宜組み合わせることができる。

【0010】

［第１の実施の形態における焼却システム１００］
初めに、第１の実施の形態における焼却システム１００について説明を行う。図１は、第１の実施の形態における焼却システム１００の構成例を説明する図である。なお、以下に示すライン（配管）や弁の配置位置や数は例示であり、これに限られるものではない。

【0011】

焼却システム１００は、図１に示すように、例えば、焼却炉１と、過給機２と、予熱器３と、送風機Ｂ１とを有する。送風機Ｂ１は、焼却炉１等に燃焼用空気（酸素を含む気体）を送風する機能を有する機器である。以下、送風機Ｂ１がブロワＢ１であるものとして説明を行う。また、以下、焼却炉１において焼却される被処理物が汚泥であるものとして説明を行う。

【0012】

焼却炉１は、例えば、ラインＬ１１を介して供給された汚泥（脱水ケーキ）を焼却する流動焼却炉であり、いわゆる流動層１ａを有する。ラインＬ１１は、例えば、焼却炉１の前段設備（例えば、汚泥乾燥機）と焼却炉１とを連結する配管である。以下、焼却炉１が流動焼却炉である場合について説明を行うがこれに限られない。具体的に、焼却炉１は、例えば、流動焼却炉以外の各種の焼却炉であってもよい。

【0013】

過給機２は、例えば、回転軸２ｃを介して接続されたコンプレッサ２ａ及びタービン２ｂを有する。

【0014】

具体的に、コンプレッサ２ａは、例えば、ラインＬ４１を介してブロワＢ１から供給された燃焼用空気、または、ラインＬ４１の一部及びラインＬ４２を介して供給された燃焼用空気（外気）を圧縮して圧縮空気を生成し、生成した圧縮空気を予熱器３に供給する。ラインＬ４１は、例えば、ブロワＢ１の出口側（２次側）とコンプレッサ２ａの入口側（１次側）とを連通する配管である。また、ラインＬ４２は、例えば、コンプレッサ２ａの入口側に連通し、燃焼用空気（外気）をコンプレッサ２ａの入口側に供給可能な配管である。なお、ラインＬ４２は、図１に示すように、例えば、ラインＬ４１とラインＬ４３との接続箇所（言い換えれば、ラインＬ４１からラインＬ４３が分岐する箇所）の上流側に連通するものであってよい。

【0015】

タービン２ｂは、例えば、予熱器３から供給された燃焼用空気（予熱器３によって昇温された高温空気）のエネルギー（熱エネルギー）を利用して回転軸２ｃを回転させる。そして、コンプレッサ２ａは、例えば、回転軸２ｃの回転に伴って駆動することにより圧縮空気を生成し、生成した圧縮空気を予熱器３に供給する。

【0016】

予熱器３は、例えば、焼却炉１に供給される空気を昇温（加熱）する熱交換器であり、焼却炉１から排出された排ガスと焼却炉１に供給する燃焼用空気との間において熱交換を行う。

【0017】

具体的に、予熱器３は、例えば、ラインＬ２１を介して焼却炉１から供給された排ガスを用いることによって、ラインＬ３１を介して供給された燃焼用空気（例えば、コンプレッサ２ａから供給された圧縮空気）を昇温し、ラインＬ３２を介して昇温後の燃焼用空気をタービン２ｂに供給する。ラインＬ２１は、例えば、焼却炉１の出口側と予熱器３における排ガスの入口側とを連通する配管である。また、ラインＬ３１は、例えば、コンプレッサ２ａの出口側と予熱器３における燃焼用空気の入口側とを連通する配管である。さらに、ラインＬ３２は、例えば、予熱器３における燃焼用空気の出口側とタービン２ｂの入口側とを連通する配管である。

【0018】

そして、タービン２ｂは、例えば、ラインＬ３３を介して昇温後の燃焼用空気を焼却炉１（例えば、焼却炉１における流動層１ａ）に供給する。ラインＬ３３は、例えば、タービン２ｂの出口側と焼却炉１における燃焼用空気の入口側とを連通する配管である。

【0019】

また、ラインＬ４１とラインＬ３１との間には、例えば、ラインＬ４３が設けられる。ラインＬ４３は、例えば、ラインＬ４１とラインＬ３１とを連通する配管である。具体的に、ラインＬ４３は、例えば、ラインＬ４１におけるブロワＢ１の出口下流側とコンプレッサ２ａの入口上流側との間の箇所と、ラインＬ３１におけるコンプレッサ２ａの出口下流側と予熱器３における燃焼用空気の入口上流側との間の箇所とを連通する配管である。そして、ラインＬ４３は、例えば、ラインＬ４１を介してブロワＢ１から供給された燃焼用空気、または、ラインＬ４１の一部及びラインＬ４２を介して供給された燃焼用空気（外気）を予熱器３に直接供給する。

【0020】

すなわち、ラインＬ４３は、例えば、ラインＬ４１を介してブロワＢ１から供給された燃焼用空気、または、ラインＬ４１の一部及びラインＬ４２を介して供給された燃焼用空気（外気）を、コンプレッサ２ａを経由させることなく（言い換えれば、コンプレッサ２ａを迂回して）予熱器３に直接供給する場合に用いられる配管である。

【0021】

さらに、ラインＬ３２とラインＬ３３との間には、例えば、ラインＬ５１とバイパスＬ５２とが設けられる。ラインＬ５１とバイパス５２とのそれぞれは、例えば、ラインＬ３２における予熱器３における燃焼用空気の出口下流側とタービン２ｂの入口上流側との間の箇所と、ラインＬ３３におけるタービン２ｂの出口下流側と焼却炉１における燃焼用空気の入口側との間の箇所とを連通する配管である。そして、ラインＬ５１とバイパスＬ５２とのそれぞれは、例えば、予熱器３から供給された燃焼用空気を焼却炉１に直接供給する。なお、図１に示す例において、バイパスＬ５２は、ラインＬ５１よりもタービン２ｂに近い箇所においてラインＬ３２及びラインＬ３３と連通しているが、これに限られない。具体的に、バイパスＬ５２は、例えば、ラインＬ５１よりもタービン２ｂに遠い箇所においてラインＬ３２及びラインＬ３３と連通してもよい。

【0022】

すなわち、ラインＬ５１は、例えば、予熱器３から供給された燃焼用空気の少なくとも一部を、タービン２ｂを経由させることなく（言い換えれば、タービン２ｂを迂回して）焼却炉１に直接供給する場合に用いられる配管である。具体的に、焼却システム１００では、例えば、ラインＬ５１に設けられた弁Ｖ１（例えば、ダンパ）の開制御及び閉制御を行うことにより、予熱器３から供給された燃焼用空気の焼却炉１に対する供給量を調整する。なお、弁の開制御は、例えば、弁の開度を大きくする制御であり、弁の開度を１００パーセント（完全開）にする制御を含む。また、弁の閉制御は、例えば、弁の開度を小さくする制御であり、弁の開度を０パーセント（完全閉）にする制御を含む。

【0023】

また、バイパスＬ５２は、例えば、予熱器３から供給された燃焼用空気のタービン２ｂに対する供給量を調整する場合に用いられる配管である。具体的に、焼却システム１００では、例えば、バイパスＬ５２に設けられた弁Ｖ３の開制御及び閉制御を行うことにより、予熱器３から供給された燃焼用空気の一部がバイパスＬ５２を経由するように制御し、予熱器３から供給された燃焼用空気のタービン２ｂに対する供給量を調整する。以下、バイパスＬ５２を介して供給される燃焼用空気を迂回空気とも呼ぶ。

【0024】

また、バイパスＬ５２に設けられた弁Ｖ３の容量は、例えば、ラインＬ５１に設けられた弁Ｖ１やラインＬ４３に設けられた弁Ｖ２の容量よりも小さいものであってよい。これにより、焼却システム１００では、例えば、弁Ｖ１等の開度の調整に併せて弁Ｖ３の開度の調整を行うことで、タービン２ｂに対する燃焼用空気の供給量の調整を高精度に行うことが可能になる。

【0025】

供給部２０は、例えば、ブロワＢ１から供給された燃焼用空気をコンプレッサ２ａに供給可能であり、ブロワＢ１とコンプレッサ２ａとのうちの少なくともいずれかから供給された燃焼用空気を予熱器３に供給可能であり、予熱器３により昇温された燃焼用空気の少なくとも一部をタービン２ｂに供給可能であり、さらに、タービン２ｂから排出された燃焼用空気を焼却炉１に供給可能である。また、供給部２０は、例えば、予熱器３により昇温された燃焼用空気の一部を、タービン２ｂを迂回して焼却炉１に供給可能である。すなわち、供給部２０は、図１に示すように、例えば、ラインＬ３１、ラインＬ３２、ラインＬ３３、ラインＬ４１、ラインＬ４２、ラインＬ４３、ラインＬ５１、バイパスＬ５２、弁Ｖ１、弁Ｖ２、弁Ｖ３、弁Ｖ４及び弁Ｖ５を含むものであってよい。

【0026】

そして、予熱器３から排出された排ガスは、例えば、白煙防止空気予熱器、スクラバ及び洗煙処理塔等を有する排ガス処理設備（図示せず）に供給される。

【0027】

具体的に、排ガス処理設備を構成する白煙防止空気予熱器は、排ガス用の熱交換器であり、例えば、焼却炉１から排出された排ガスの熱エネルギーを用いることによって、吸引した外気を昇温して白煙防止空気を生成する設備である。白煙防止空気は、煙突から放出される排ガス中の水蒸気が白煙として見えることを防止するために用いられる加熱空気である。

【0028】

また、排ガス処理設備を構成するスクラバは、白煙防止空気予熱器の後段に設置され、白煙防止空気予熱器から出力された排ガスの不純物を除去する設備である。

【0029】

さらに、排ガス処理設備を構成する排煙処理塔は、塔の下部から排ガスを導入し、上部から散水される洗煙水と接触させることによって排ガス中のＳＯ_Ｘ等の成分を除去する設備である。

【0030】

［第１の実施の形態における制御装置１０］
次に、第１の実施の形態における制御装置１０の構成について説明を行う。図２は、制御装置１０のハードウエア構成を説明する図である。また、図３は、制御装置１０の機能について説明する図である。

【0031】

焼却システム１００は、図２に示すように、例えば、焼却炉１に対する燃焼用空気の供給制御（以下、単に供給制御とも呼ぶ）を実行する制御装置１０を有する。供給制御には、例えば、弁Ｖ１、弁Ｖ２、弁Ｖ３、弁Ｖ４及びＶ５の開制御及び閉制御が含まれる。また、供給制御には、例えば、ブロワＢ１からの燃焼用空気の送風量を調整する制御（以下、単に送風量制御とも呼ぶ）が含まれる。具体的に、制御装置１０は、図３に示すように、供給制御として、例えば、ラインＬ３１、ラインＬ３２、ラインＬ３３及びラインＬ４１等に設けられた各種測定器（例えば、温度計、圧力計及び流量計等）からの測定値や回転軸２ｃの回転数を測定する回転数測定器からの測定値に基づいて、弁Ｖ１、弁Ｖ２、弁Ｖ３、弁Ｖ４、弁Ｖ５及びブロワＢ１等を制御する。

【0032】

制御装置１０は、図２に示すように、例えば、電子回路を有する電子機器である。具体的に、制御装置１０は、例えば、プロセッサであるＣＰＵ１０１と、メモリ１０２と、通信装置１０３と、記憶媒体１０４とを有するコンピュータ装置である。各部は、例えば、バス１０５を介して互いに接続される。

【0033】

記憶媒体１０４は、例えば、供給制御を行うためのプログラム１１０を記憶するプログラム格納領域（図示しない）を有する。また、記憶媒体１０４は、例えば、供給制御を行う際に用いられる情報を記憶する情報格納領域１３０を有する。なお、記憶媒体１０４は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）であってよい。

【0034】

ＣＰＵ１０１は、例えば、記憶媒体１０４からメモリ１０２にロードされたプログラム１１０を実行することによって供給制御を行う。

【0035】

通信装置１０３は、例えば、インターネット等のネットワーク（図示せず）を介して作業者が必要な情報の入力等を行う操作端末（図示せず）とアクセスを行う。

【0036】

なお、制御装置１０は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を有するものであってもよい。そして、供給制御は、例えば、ＦＰＧＡやＡＳＩＣにおいて実行されるものであってもよい。

【0037】

［供給制御の具体例］
次に、供給制御の具体例について説明を行う。図４は、供給制御について説明するフローチャート図である。

【0038】

制御装置１０は、図４に示すように、例えば、予熱器３において排ガスから回収される廃熱量に応じて、焼却炉１に対する燃焼用空気の供給を制御する。言い換えれば、制御装置１０は、例えば、ラインＬ３２を介して予熱器３からタービン２ｂに対して供給される燃焼用空気（高温空気）の熱エネルギーに応じて、焼却炉１に対する燃焼用空気の供給を制御する。

【0039】

具体的に、制御装置１０は、図４に示すように、例えば、供給制御を実行する時間（以下、単に制御実行時間とも呼ぶ）になるまで待機する（図４のステップＳ１０のＮＯ）。ここでの制御実行時間は、例えば、数秒から数十秒ごと等の定期的な時間であってよい。

【0040】

そして、制御実行時間になった場合（図４のステップＳ１０のＹＥＳ）、制御装置１０は、例えば、ラインＬ３２を介して予熱器３からタービン２ｂに対して供給される燃焼用空気の熱エネルギー量が過給機２を運転させるためのエネルギーとして十分であるか否かを判定する（図４のステップＳ１１）。

【0041】

具体的に、制御装置１０は、例えば、ラインＬ３１、ラインＬ３２、ラインＬ３３及びラインＬ４１に設けられた各種測定器によって測定された各測定値から、タービン２ｂに対して供給される熱エネルギー量が過給機２を運転させるためのエネルギーとして十分であるか否かを判定する。さらに具体的に、制御装置１０は、例えば、ラインＬ４１に設けられた圧力計が測定した圧力（コンプレッサ２ａの入口側の圧力）や、バイパスＬ５２に設けられた流量計が測定した燃焼用空気の流量や、ラインＬ３２に設けられた温度計が測定した燃焼用空気の温度から、タービン２ｂに対して供給される熱エネルギー量が過給機２を運転させるためのエネルギーとして十分であるか否かを判定する。

【0042】

その結果、例えば、タービン２ｂに対して供給される熱エネルギー量が過給機２を運転させるためのエネルギーとして十分であると判定した場合（図４のステップＳ１２における廃熱量大）、制御装置１０は、ブロワＢ１からコンプレッサ２ａに対する燃焼用空気の供給を行うことなく過給機２を運転させる制御（以下、自立運転制御とも呼ぶ）を行う（図４のステップＳ１３）。なお、制御装置１０は、例えば、タービン２ｂに対して供給される熱エネルギー量が予め定められた閾値以上である場合に、自立運転制御を開始するものであってよい。

【0043】

すなわち、制御装置１０は、この場合、例えば、ブロワＢ１からコンプレッサ２ａに対する燃焼用空気の供給を行わない場合であっても、過給機２の運転に必要な熱エネルギーをタービン２ｂに供給することが可能であると判定する。そのため、制御装置１０は、この場合、自立運転制御の実行を選択する。

【0044】

具体的に、制御装置１０は、例えば、ラインＬ４２に設けられた弁Ｖ４の開制御及びラインＬ４１におけるラインＬ４３との分岐点の下流側（コンプレッサ２ａの入口側）に設けられた弁Ｖ５の開制御を行うことにより、コンプレッサ２ａに対して燃焼用空気（外気）を供給する。また、制御装置１０は、例えば、ラインＬ５１に設けられた弁Ｖ１及びラインＬ４３に設けられた弁Ｖ２が開いている場合、これらの弁の閉制御を行う。

【0045】

なお、制御装置１０は、この場合、例えば、バイパスＬ５２に設けられた弁Ｖ３の開度を適宜調整することによって、タービン２ｂに対する燃焼用空気の供給量を調整するものであってよい。具体的に、制御装置１０は、例えば、ラインＬ３１等に設けられた各種測定器によって測定された各測定値から、タービン２ｂに対して供給される熱エネルギー量が増加傾向にあると判定した場合、弁Ｖ３の開度を大きくすることによってタービン２ｂに対する燃焼用空気（高温空気）の供給量を減少させるものであってよい。また、制御装置１０は、例えば、ラインＬ３１等に設けられた各種測定器によって測定された各測定値から、タービン２ｂに対して供給される熱エネルギー量が減少傾向にあると判定した場合、弁Ｖ３の開度を小さくすることによってタービン２ｂに対する燃焼用空気（高温空気）の供給量を増加させるものであってよい。

【0046】

これにより、制御装置１０は、例えば、タービン２ｂに対して供給される熱エネルギー量を適切な量に調整することが可能になる。

【0047】

図４に戻り、例えば、タービン２ｂに対して供給される熱エネルギー量が過給機２を運転させるためのエネルギーとして十分でないと判定した場合であっても、ブロワＢ１を用いてコンプレッサ２ａに燃焼用空気を供給することによって、過給機２を運転させるための十分なエネルギーを供給可能であると判定した場合（図４のステップＳ１２における廃熱量中）、制御装置１０は、ブロワＢ１からコンプレッサ２ａに対する燃焼用空気の供給を行うことによって過給機２を運転させる制御（以下、アシスト運転制御または第１制御とも呼ぶ）を行う（図４のステップＳ１４）。なお、制御装置１０は、例えば、タービン２ｂに対して供給される熱エネルギー量が予め定められた閾値以上である場合に、アシスト運転制御を開始するものであってよい。

【0048】

すなわち、制御装置１０は、この場合、例えば、ブロワＢ１からコンプレッサ２ａに対して燃焼用空気の供給を行わなければ、過給機２の運転に必要なエネルギーをタービン２ｂに供給することができないと判定する。そのため、制御装置１０は、この場合、アシスト運転制御の実行を選択する。

【0049】

具体的に、制御装置１０は、例えば、ラインＬ４１に設けられた弁Ｖ５が閉じられている場合、弁Ｖ５の開制御を行う。そして、制御装置１０は、例えば、ブロワＢ１の起動を行うことにより、ブロワＢ１からコンプレッサ２ａに対して燃焼用空気の供給を行う。また、制御装置１０は、例えば、ラインＬ５１に設けられた弁Ｖ１及びラインＬ４３に設けられた弁Ｖ２が開いている場合、これらの弁の閉制御を行う。

【0050】

なお、制御装置１０は、この場合、自立運転制御の場合と同様に、例えば、バイパスＬ５２に設けられた弁Ｖ３の開度を適宜調整することによって、タービン２ｂに対する燃焼用空気の供給量を調整するものであってよい。

【0051】

図４に戻り、例えば、ブロワＢ１を用いてタービン２ｂに供給される燃焼用空気のエネルギーを増加させる場合であっても、過給機２を運転させるための十分なエネルギーを供給できないと判定した場合（図４のステップＳ１２における廃熱量小）、制御装置１０は、過給機２の運転を停止するとともに、ブロワＢ１から予熱器３に対して燃焼用空気を直接供給する制御（以下、オフライン運転制御または第２制御とも呼ぶ）を行う（図４のステップＳ１５）。なお、制御装置１０は、例えば、タービン２ｂに対して供給される熱エネルギー量が予め定められた閾値未満である場合に、オフライン運転制御を行うものであってよい。

【0052】

すなわち、制御装置１０は、この場合、例えば、ブロワＢ１からコンプレッサ２ａに対する空気の供給を行う場合であっても、過給機２の運転に必要なエネルギーをタービン２ｂに供給することができないと判定する。そのため、制御装置１０は、この場合、オフライン運転制御の実行を選択する。

【0053】

具体的に、制御装置１０は、例えば、ラインＬ５１に設けられた弁Ｖ１及びラインＬ４３に設けられた弁Ｖ２の開制御を行うことにより、ブロワＢ１から予熱器３に対して燃焼用空気を直接供給する。また、制御装置１０は、例えば、ラインＬ４２に設けられた弁Ｖ４及びラインＬ４１に設けられた弁Ｖ５が開いている場合、これらの弁の閉制御を行う。

【0054】

このように、制御装置１０は、自立運転制御、アシスト運転制御及びオフライン運転制御のそれぞれを随時切り替えることによって、例えば、焼却炉１から排出される排ガスの廃熱量が変化する場合であっても、焼却炉１に対する燃焼用空気の供給を安定的に行うことが可能になる。

【0055】

ここで、制御装置１０は、オフライン運転制御の実行中において、例えば、焼却炉１から排出される排ガスの廃熱量が増加し、ラインＬ３２を介して予熱器３から供給される熱エネルギーの量が予め定められた閾値よりも大きくなった場合、タービン２ｂに対して供給される熱エネルギーの量を徐々に増加させる制御を行う。

【0056】

すなわち、制御装置１０は、例えば、焼却炉１から排出される排ガスの廃熱量の増加に伴って、オフライン運転制御からアシスト運転制御への移行を徐々に進める。具体的に、制御装置１０は、この場合、例えば、ラインＬ５１に設けられた弁Ｖ１の開度を徐々に小さくすることにより、タービン２ｂを迂回して焼却炉１に供給される燃焼用空気の量を徐々に減少させるとともに、タービン２ｂを経由して焼却炉１に供給される燃焼用空気の量を徐々に増加させる。そして、制御装置１０は、例えば、タービン２ｂに対して供給される熱エネルギーの量を徐々に増加させることにより、過給機２（回転軸２ｃ）の回転速度を徐々に増速させる。

【0057】

しかしながら、焼却システム１００では、例えば、タービン２ｂに供給される燃焼用空気の量が徐々に増加するように制御を行う場合であっても、タービン２ｂに供給される熱エネルギーの量の変動により、過給機２の回転速度の増速ペースが変動し、コンプレッサ２ａの出口側における燃焼用空気の量が変動する場合がある。そのため、焼却システム１００では、例えば、焼却炉１に供給される燃焼用空気の量が変動する場合がある。

【0058】

具体的に、焼却システム１００では、例えば、タービン２ｂに供給される熱エネルギーの量が一時的に増加することにより、過給機２の回転速度の増速ペースが一時的に上昇し、コンプレッサ２ａが吸引する燃焼用空気の量が一時的に増加する場合がある。また、焼却システム１００では、例えば、タービン２ｂに供給される熱エネルギーの量が一時的に減少することにより、過給機２の回転速度の増速ペースが一時的に低下し、コンプレッサ２ａが吸引する燃焼用空気の量が一時的に減少する場合がある。

【0059】

この点、制御装置１０は、例えば、バイパスＬ５２に設けられた弁Ｖ３の開度を調整することによって、タービン２ｂに供給される熱エネルギーの量を調整し、コンプレッサ２ａの出口側における燃焼用空気の量の変動を抑制することが可能である。

【0060】

しかしながら、弁Ｖ３の開度調整による燃焼用空気の供給制御では、例えば、焼却炉１から排出される排ガスの廃熱量が大きくなるほど、タービン２ｂに供給される熱エネルギーの量の調整が困難になる。そのため、弁Ｖ３の開度調整による燃焼用空気の供給制御では、例えば、コンプレッサ２ａの出口側における燃焼用空気の量の変動を抑制することができない場合がある。

【0061】

そこで、本実施の形態における制御装置１０は、例えば、焼却炉１から排出される排ガスの廃熱量に応じて、ブロワＢ１からコンプレッサ２ａに送風する燃焼用空気の送風量制御を行う。

【0062】

具体的に、本実施の形態における制御装置１０は、例えば、予熱器３に供給される燃焼用空気の供給量（コンプレッサ３ａの出口側における燃焼用空気の流量）についての測定値（ＰＶ値：Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｖａｒｉａｂｌｅ）を取得する。そして、制御装置１０は、例えば、取得した測定値と、予熱器３に供給される燃焼用空気の供給量についての設定値（ＳＶ値：Ｓｅｔ ｐｏｉｎｔ Ｖａｒｉａｂｌｅ）との関係が予め定められた条件（以下、所定の条件とも呼ぶ）を満たすか否かに応じて、ブロワＢ１からコンプレッサ２ａに送風する燃焼用空気の送風量を制御する。以下、予熱器３に供給される燃焼用空気の供給量についての測定値を単に測定値または第１測定値とも呼ぶ。また、以下、予熱器３に供給される燃焼用空気の供給量についての設定値を単に設定値または第１設定値とも呼ぶ。

【0063】

さらに具体的に、本実施の形態における制御装置１０は、例えば、測定値が設定値よりも閾値（以下、第１閾値とも呼ぶ）以上大きい場合、ブロワＢ１からコンプレッサ２ａに送風する燃焼用空気の送風量を減少させる。一方、制御装置１０は、例えば、測定値が設定値よりも他の閾値（以下、第２閾値とも呼ぶ）以上小さい場合、ブロワＢ１からコンプレッサ２ａに送風する燃焼用空気の送風量を増加させる。なお、第２閾値は、例えば、第１閾値と異なる値であってもよいし、第１閾値と同じ値であってもよい。

【0064】

すなわち、本実施の形態における制御装置１０は、例えば、予熱器３に対する燃焼用空気の実際の供給量（測定値）が予熱器３に対する燃焼用空気の供給量についての目標値（設定値）から乖離していると判定した場合、ブロワＢ１からコンプレッサ２ａに供給する燃焼用空気の量を調整し、焼却炉１に対する燃焼用空気の供給量の変動を抑制する。

【0065】

具体的に、制御装置１０は、例えば、測定値が設定値よりも第１閾値以上大きいと判定した場合、ブロワＢ１の周波数を一度に数Ｈｚ程度下げることにより、ブロワＢ１からコンプレッサ２ａに送風する燃焼用空気の送風量を減少させる。また、制御装置１０は、例えば、測定値が設定値よりも第２閾値以上小さいと判定した場合、ブロワＢ１の周波数を一度に数Ｈｚ程度上げることにより、ブロワＢ１からコンプレッサ２ａに送風する燃焼用空気の送風量を増加させる。

【0066】

これにより、本実施の形態における制御装置１０は、例えば、オフライン運転制御からアシスト運転制御に移行する場合において、過給機２の回転速度の変動を抑制することが可能になり、コンプレッサ２ａの出口側における燃焼用空気の量の変動を抑制することが可能になる。そのため、制御装置１０は、例えば、焼却炉１に供給される燃焼用空気の量の変動を抑制することが可能になる。

【0067】

なお、制御装置１０は、例えば、オフライン運転制御からアシスト運転制御に移行する場合において、ラインＬ４１に設けられた弁Ｖ５が閉じられている場合、この弁の開制御を行ってから送風量制御を行う。すなわち、制御装置１０は、例えば、ラインＬ４３に設けられた弁Ｖ２とラインＬ４１に設けられた弁Ｖ５とが開かれている状態において送風量制御を行う。

【0068】

［送風量制御の具体例］
次に、供給制御のうちの送風量制御の具体例について説明を行う。図５は、送風量制御について説明するフローチャート図である。また、図６は、送風量制御について説明する図である。

【0069】

制御装置１０は、図５に示すように、例えば、送風量制御を実行する時間（以下、単に制御実行時間とも呼ぶ）になるまで待機する（図５のステップＳ２０のＮＯ）。ここでの制御実行時間は、例えば、数秒から数十秒ごと等の定期的な時間であってよい。

【0070】

そして、制御実行時間になった場合（図５のステップＳ２０のＹＥＳ）、制御装置１０は、例えば、予熱器３に対する燃焼用空気の供給量についての測定値を取得する（図５のステップＳ２１）。具体的に、制御装置１０は、図６に示すように、例えば、予熱器３の入口側（ラインＬ３１及びラインＬ４３の合流点の下流側）に設けられた流量計Ｆによって測定された測定値を取得する。

【0071】

さらに、制御装置１０は、この場合、例えば、取得した測定値と、予熱器３に対する燃焼用空気の供給量についての設定値とを比較する（図５のステップＳ２１）。なお、予熱器３に対する燃焼用空気の供給量についての設定値は、例えば、メモリ１０２や情報格納領域１３０に予め記憶されている値であってよい。

【0072】

その結果、測定値が設定値以上であると判定した場合（図５のステップＳ２１のＹＥＳ）、制御装置１０は、例えば、測定値と設定値との差が第１閾値以上であるか否かを判定する（図５のステップＳ２２）。

【0073】

そして、測定値と設定値との差が第１閾値以上であると判定した場合（図５のステップＳ２２のＹＥＳ）、制御装置１０は、例えば、ブロワＢ１からコンプレッサ２ａに対する燃焼用空気の供給量を減少させる制御を行う（図５のステップＳ２３）。

【0074】

具体的に、制御装置１０は、この場合、例えば、予め定められた所定時間内における燃焼用空気の供給量の減少量が予め定められた所定量以上になるように制御を行う。さらに具体的に、制御装置１０は、この場合、例えば、ブロワＢ１の周波数を一度に数Ｈｚ程度下げる制御を行う。

【0075】

すなわち、制御装置１０は、例えば、コンプレッサ２ａから予熱器３に対する燃焼用空気の供給量についての測定値が増加しており、かつ、設定値から乖離していると判定した場合、ブロワＢ１からコンプレッサ２ａに対する燃焼用空気の供給量を減少させる制御を行う。

【0076】

一方、測定値と設定値との差が第１閾値以上でないと判定した場合（図５のステップＳ２２のＮＯ）、制御装置１０は、例えば、図５のステップＳ２３を行わない。

【0077】

すなわち、制御装置１０は、この場合、例えば、コンプレッサ２ａから予熱器３に対する燃焼用空気の供給量についての測定値が設定値から大きく乖離していないと判定し、ブロワＢ１からコンプレッサ２ａに対する燃焼用空気の供給量を減少させる制御を行わない。

【0078】

また、図５のステップＳ２１において、測定値が設定値以上でないと判定した場合（図５のステップＳ２１のＮＯ）、制御装置１０は、例えば、測定値と設定値との差が第２閾値以上であるか否かを判定する（図５のステップＳ２４）。

【0079】

そして、測定値と設定値との差が第２閾値以上であると判定した場合（図５のステップＳ２４のＹＥＳ）、制御装置１０は、例えば、ブロワＢ１からコンプレッサ２ａに対する燃焼用空気の供給量を増加させる制御を行う（図５のステップＳ２５）。

【0080】

具体的に、制御装置１０は、この場合、例えば、予め定められた所定時間内における燃焼用空気の供給量の増加量が予め定められた所定量以上になるように制御を行う。さらに具体的に、制御装置１０は、この場合、例えば、ブロワＢ１の周波数を一度に数Ｈｚ程度上げる制御を行う。

【0081】

すなわち、制御装置１０は、例えば、コンプレッサ２ａから予熱器３に対する燃焼用空気の供給量についての測定値が減少しており、かつ、設定値から大きく乖離していると判定した場合、ブロワＢ１からコンプレッサ２ａに対する燃焼用空気の供給量を増加させる制御を行う。

【0082】

一方、測定値と設定値との差が第２閾値以上でないと判定した場合（図５のステップＳ２４のＮＯ）、制御装置１０は、例えば、図５のステップＳ２５を行わない。

【0083】

すなわち、制御装置１０は、この場合、例えば、コンプレッサ２ａから予熱器３に対する燃焼用空気の供給量についての測定値が設定値から大きく乖離していないと判定し、ブロワＢ１からコンプレッサ２ａに対する燃焼用空気の供給量を増加させる制御を行わない。

【0084】

これにより、制御装置１０は、例えば、コンプレッサ２ａの出口側における燃焼用空気の量の変動を抑制することが可能になる。そのため、制御装置１０は、例えば、焼却炉１に供給される燃焼用空気の量の変動を抑制することが可能になる。

【0085】

なお、制御装置１０は、例えば、上記の送風量制御を、バイパスＬ５２に設けられた弁Ｖ３の開度調整と併せて行うものであってもよい。

【0086】

このように、本実施の形態における焼却システム１００は、例えば、被処理物を焼却する焼却炉１と、焼却炉１に供給される燃焼用空気の少なくとも一部を圧縮して圧縮空気を生成するコンプレッサ２ａとコンプレッサ２ａを駆動するタービン２ｂとを有する過給機２と、圧縮空気を含む燃焼用空気を焼却炉１から排出された排ガスにより昇温する予熱器３と、燃焼用空気を送風する送風機Ｂ１と、送風機Ｂ１から供給された燃焼用空気をコンプレッサ２ａに供給可能であり、送風機Ｂ１とコンプレッサ２ａとのうちの少なくともいずれかから供給された燃焼用空気を予熱器３に供給可能であり、予熱器３により昇温された燃焼用空気の少なくとも一部をタービン２ｂに供給可能であり、かつ、タービン２ｂから排出された燃焼用空気を焼却炉１に供給可能な供給部２０と、排ガスの熱エネルギー量に応じて、送風機Ｂ１からコンプレッサ２ａに送風する燃焼用空気の送風量を制御する制御装置１０と、を備える。

【0087】

具体的に、制御装置１０は、例えば、予熱器３に供給される燃焼用空気の供給量についての第１測定値を取得し、取得した第１測定値と、予熱器３に供給される燃焼用空気の供給量についての第１設定値との関係が所定の条件を満たすか否かに応じて、送風機Ｂ１からコンプレッサ２ａに送風する燃焼用空気の送風量を制御する。

【0088】

さらに具体的に、制御装置１０は、例えば、第１測定値が第１設定値よりも第１閾値以上大きい場合、送風機Ｂ１からコンプレッサ２ａに送風する燃焼用空気の送風量を減少させる。また、制御装置１０は、例えば、第１測定値が第１設定値よりも第２閾値以上小さい場合、送風機Ｂ１からコンプレッサ２ａに送風する燃焼用空気の送風量を増加させる。

【0089】

また、制御装置１０は、例えば、供給部２０における空気供給を制御することにより、送風機Ｂ１から供給された燃焼用空気をコンプレッサ２ａに供給し、コンプレッサ２ａにより圧縮された圧縮空気を予熱器３に供給し、予熱器３により昇温された圧縮空気を焼却炉１に供給するアシスト運転制御と、送風機Ｂ１から供給された燃焼用空気を、コンプレッサ２ａを迂回して予熱器３に供給し、予熱器３により昇温された燃焼用空気を、タービン２ｂを迂回して焼却炉１に供給するオフライン運転制御とを含む複数の制御を行う。そして、制御装置１０は、例えば、オフライン運転制御からアシスト運転制御に切り替える際に、送風機Ｂ１からコンプレッサ２ａを迂回して予熱器３に供給される燃焼用空気と送風機Ｂ１からコンプレッサ２ａに供給される燃焼用空気とを供給可能にし、排ガスの熱エネルギー量に応じて送風機Ｂ１からコンプレッサ２ａに送風する燃焼用空気の送風量を制御する。

【0090】

これにより、本実施の形態における焼却システム１００では、例えば、オフライン運転制御からアシスト運転制御に移行する場合において、過給機２の回転速度の変動を抑制することが可能になり、コンプレッサ２ａの出口側における燃焼用空気の量の変動を抑制することが可能になる。

【0091】

なお、上記の例では、予熱器３に供給される燃焼用空気の供給量についての測定値に応じて送風量制御を行う場合について説明を行ったが、これに限られない。

【0092】

具体的に、制御装置１０は、例えば、回転軸２ｃの回転数を測定する回転数測定器から、過給機２の回転数についての測定値（以下、第２測定値とも呼ぶ）を取得するものであってもよい。そして、制御装置１０は、例えば、取得した第２測定値と、過給機２の回転数についての設定値（以下、第２設定値とも呼ぶ）との関係が所定の条件を満たすか否かに応じて、送風機Ｂ１からコンプレッサ２ａに送風する燃焼用空気の送風量を制御するものであってもよい。

【0093】

これにより、本実施の形態における焼却システム１００は、例えば、予熱器３に供給される燃焼用空気の供給量についての測定値を参照する場合と同様に、過給機２の回転速度の変動を抑制することが可能になり、コンプレッサ２ａの出口側における燃焼用空気の量の変動を抑制することが可能になる。そのため、本実施の形態における制御装置１０では、この場合においても、例えば、焼却炉１に供給される燃焼用空気の量の変動を抑制することが可能になる。

【符号の説明】

【0094】

１：焼却炉 １ａ：流動層
２：過給機 ２ａ：コンプレッサ
２ｂ：タービン ２ｃ：回転軸
３：予熱器 １０：制御装置
２０：供給部 １００：焼却システム
Ｂ１：ブロワ Ｆ：流量計
Ｌ１１：ライン Ｌ２１：ライン
Ｌ３１：ライン Ｌ３２：ライン
Ｌ３３：ライン Ｌ４１：ライン
Ｌ４２：ライン Ｌ４３：ライン
Ｌ５１：ライン Ｌ５２：バイパス
Ｖ１：弁 Ｖ２：弁
Ｖ３：弁 Ｖ４：弁
Ｖ５：弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】