特許 7156923 廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の運転方法

(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】

(24)【登録日】2022-10-11

(45)【発行日】2022-10-19

(54)【発明の名称】廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の運転方法

(51)【国際特許分類】

   F23L 5/02 20060101AFI20221012BHJP

【ＦＩ】

F23L5/02

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018223299

(22)【出願日】2018-11-29

(65)【公開番号】P2020085387

(43)【公開日】2020-06-04

【審査請求日】2021-06-18

(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

(74)【代理人】

【識別番号】100117972

【弁理士】

【氏名又は名称】河崎 眞一

(74)【代理人】

【識別番号】100190713

【弁理士】

【氏名又は名称】津村 祐子

(74)【代理人】

【識別番号】100197549

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 昌三

(72)【発明者】

【氏名】坂田 晃治

【審査官】藤原 弘

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１９０９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２１３１４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２０３４３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１６５５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１７０３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０２０６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－１９４３１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｌ ５／０２

Ｆ２３Ｌ １５／００

Ｆ２３Ｇ ５／４４

Ｆ２３Ｇ ５／５０

(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熱処理炉と、
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熱交換器と、
前記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、
を備えている廃棄物処理設備であって、
前記タービンへ供給する燃焼用空気の入熱量を調整する入熱量調整機構と、前記コンプレッサへ供給される燃焼用空気量が目標空気量となるように前記入熱量調整機構を調整する制御部を備え、
前記入熱量調整機構は、入熱量調整流路と、入熱量調整流路に直列接続されたＣｖ値が異なる複数の流量調整弁を備えて構成され、
前記Ｃｖ値が異なる複数の流量調整弁のうち、最小のＣｖ値に対する最大のＣｖ値の比が１．３より大きく２以下である廃棄物処理設備。

【請求項2】

前記入熱量調整流路は、前記コンプレッサから送出され前記熱交換器に導かれる空気の一部を直接前記タービンの送出ポート側に導くバイパス路で構成されている請求項１記載の廃棄物処理設備。

【請求項3】

前記入熱量調整流路は、前記コンプレッサから送出され前記熱交換器に導かれる空気の一部を直接前記タービンの導入ポート側に導くバイパス路で構成されている請求項１記載の廃棄物処理設備。

【請求項4】

前記入熱量調整流路は、前記熱交換器から送出され前記タービンの導入ポートに導かれる予熱空気の一部を直接前記タービンの送出ポート側に導くバイパス路で構成されている請求項１記載の廃棄物処理設備。

【請求項5】

汚泥等の廃棄物を焼却処理する熱処理炉と、
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熱交換器と、
前記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、
入熱量調整流路と、入熱量調整流路に直列接続されたＣｖ値が異なる複数の流量調整弁を備え、前記タービンへ供給される燃焼用空気の入熱量を調整する入熱量調整機構と、
を備えている廃棄物処理設備の運転方法であって、
前記コンプレッサへ供給される燃焼用空気量が目標空気量となるように、流量調整域に応じて前記Ｃｖ値が小さな流量調整弁と前記Ｃｖ値が大きな流量調整弁とを使い分けて、前記タービンへ供給される燃焼用空気の入熱量を調整するように構成され、前記Ｃｖ値が異なる複数の流量調整弁のうち、最小のＣｖ値に対する最大のＣｖ値の比が１．３より大きく２以下である廃棄物処理設備の運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、汚泥等の廃棄物を焼却処理する熱処理炉を備えている廃棄物処理設備の運転方法及び廃棄物処理設備に関する。

【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、または流動床炉及びシャフト炉を含む熱処理炉で焼却処理されている。

【0003】

このような熱処理炉では、押込み送風機を用いて十分な量の燃焼用空気を炉内に供給するとともに、誘引送風機を用いて排ガスを誘引して炉内を負圧に維持する必要があり、押込み送風機及び誘引送風機に要する動力コストつまり電力費が非常に高額になっている。

【0004】

特許文献１には、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が提案されている。当該廃棄物処理設備は、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、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熱交換器と、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、タービンの回転により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、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、を備えている。

【0005】

このような廃棄物処理設備では、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、そのために要する押込み送風機の動力も、過給機と熱交換器を備えることにより十分に抑制でき、全体として動力コストを下げることができるようになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１６－１８０５２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述した廃棄物処理設備では、熱交換器による廃熱回収量の増加に伴って押込み送風機で供給すべき空気圧が低減し、その結果、押込み送風機に要する動力が抑制されるようになるのであるが、押込み送風機による送風が実質的に不要となる状況下で熱交換器による廃熱回収量が過大になると、熱処理炉に必要な燃焼用空気量となるように送風量を調整することができなくなり、熱処理炉の安定操炉が困難になる虞があった。

【0008】

そこで、本願発明者は、熱交換器による廃熱回収量が過大になるような状況下であっても、熱処理炉に燃焼用空気量を安定的に供給可能とするべく、タービンへ供給する燃焼用空気の入熱量を調整する入熱量調整機構を備えて、前記コンプレッサへ供給される燃焼用空気量が目標空気量となるように入熱量調整機構を調整することを提案している。

【0009】

そのために、入熱量調整機構として高圧空気の流量を調整可能な流量調整弁を用いる必要があるが、流量調整弁は流量範囲と精密性が逆の特性を示すため、精密性を求めると流量範囲が狭くなり、広い流量範囲を求めると精密性が低下し、適切な流量調整弁を選択することが困難であった。

【0010】

詳述すると、流量調整弁の流量特性は、弁の出入り口の差圧が１ｐｓｉとして華氏６０度の水を流した時の流量をＵＳガロン／ｍｉｎで表した容量係数Ｃｖ値で決まり、Ｃｖ＝Ｑ×（Ｇ／Δｐ）^１／２で求まる値である。ここに、Ｑは流量[ｇａｌ／ｍｉｎ]、Ｇは比重（水の場合は１）、Δｐは差圧[ｌｂｆ／ｉｎ^２]である。上式から明らかなように、Ｃｖ値は差圧と流量により定まるが、差圧と流量は相互に影響するため、設計段階で機種の選定が困難で、設備の設計時や機器の選定時に生じる見込み違いを完全に防止することは難しく、実際の機器の運転時に想定した特性の流量調整弁の特性から逸脱すると、操炉が困難になるという問題があった。

【0011】

本発明の目的は、タービンへ供給する燃焼用空気の入熱量を調整する入熱量調整機構として、流量調整範囲に融通性を持たせるとともに高い調整精度を実現できる廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の運転方法を提供する点にある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

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の特徴構成は、汚泥等の廃棄物を焼却処理する熱処理炉と、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熱交換器と、前記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、を備えている廃棄物処理設備であって、前記タービンへ供給する燃焼用空気の入熱量を調整する入熱量調整機構と、前記コンプレッサへ供給される燃焼用空気量が目標空気量となるように前記入熱量調整機構を調整する制御部を備え、前記入熱量調整機構は、入熱量調整流路と、入熱量調整流路に直列接続されたＣｖ値が異なる複数の流量調整弁を備えて構成され、前記Ｃｖ値が異なる複数の流量調整弁のうち、最小のＣｖ値に対する最大のＣｖ値の比が１．３より大きく２以下である点にある。

【0013】

熱交換器による廃熱回収量が過大になり、コンプレッサへの空気供給量つまりコンプレッサによる吸引空気量が目標空気量を超えるような場合に、入熱量調整機構によってタービンへ供給される燃焼用空気の入熱量が調整される。その結果、コンプレッサへの空気供給量を目標空気量に調整できるようになる。そして、入熱量調整機構は、入熱量調整流路と、入熱量調整流路に直列接続されたＣｖ値が異なる複数の流量調整弁を備えて構成されているため、Ｃｖ値の小さな流量調整弁により流量を精密に調整することができ、Ｃｖ値の小さな流量調整弁で調整が困難な大流量域や少流量域でＣｖ値の大きな流量調整弁を用いることにより流量範囲を広げることができ、流量調整範囲に融通性を持たせるとともに高い調整精度を実現できる。そして、最小のＣｖ値に対する最大のＣｖ値の比が１．３より大きく２以下に設定されていると、流量調整範囲を適切に調整しながらも高い調整精度を実現できる。

【0014】

同第二の特徴構成は、上述の第一の特徴構成に加えて、前記入熱量調整流路は、前記コンプレッサから送出され前記熱交換器に導かれる空気の一部を直接前記タービンの送出ポート側に導くバイパス路で構成されている点にある。

【0015】

コンプレッサから送出され第１熱交換器に導かれる空気の一部がバイパス路を介してタービンの送出ポート側に導かれる。バイパス路に備えた流量調整機構により熱交換器に導かれる空気量が間接的に調整される結果、タービンへの入熱量が調整されるようになる。タービンから送出される予熱空気とバイパス路に導かれた空気が合流して燃焼用空気として熱処理炉に供給される。

【0016】

同第三の特徴構成は、上述の第一の特徴構成に加えて、前記入熱量調整流路は、前記コンプレッサから送出され前記熱交換器に導かれる空気の一部を直接前記タービンの導入ポート側に導くバイパス路で構成されている点にある。

【0017】

コンプレッサから送出され熱交換器に導かれる空気の一部がバイパス路を介してタービンの導入ポート側に導かれる。熱交換器により予熱された空気と流量調整機構を介してバイパス路に導かれた空気が合流してタービンに導入されることにより、タービンへの入熱量が調整される。

【0018】

同第四の特徴構成は、上述の第一の特徴構成に加えて、前記入熱量調整流路は、前記熱交換器から送出され前記タービンの導入ポートに導かれる予熱空気の一部を直接前記タービンの送出ポート側に導くバイパス路で構成されている点にある。

【0019】

コンプレッサから送出される空気の全量が第１熱交換器に導かれ、熱交換器で予熱された空気の一部が流量調整機構を介してバイパス路に案内され、その残余がタービンに導かれる結果、タービンへの入熱量が調整されるようになる。タービンから送出される予熱空気とバイパス路に導かれた予熱空気が合流して燃焼用空気として熱処理炉に供給される。

【0020】

本発明による廃棄物処理設備の運転方法の特徴構成は、汚泥等の廃棄物を焼却処理する熱処理炉と、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熱交換器と、前記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、入熱量調整流路と、入熱量調整流路に直列接続されたＣｖ値が異なる複数の流量調整弁を備え、前記タービンへ供給される燃焼用空気の入熱量を調整する入熱量調整機構と、を備えている廃棄物処理設備の運転方法であって、前記コンプレッサへ供給される燃焼用空気量が目標空気量となるように、流量調整域に応じて前記Ｃｖ値が小さな流量調整弁と前記Ｃｖ値が大きな流量調整弁とを使い分けて、前記タービンへ供給される燃焼用空気の入熱量を調整するように構成され、前記Ｃｖ値が異なる複数の流量調整弁のうち、最小のＣｖ値に対する最大のＣｖ値の比が１．３より大きく２以下である点にある。

【発明の効果】

【0021】

以上説明した通り、本発明によれば、タービンへ供給する燃焼用空気の入熱量を調整する入熱量調整機構として、流量調整範囲に融通性を持たせるとともに高い調整精度を実現できる廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の運転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】

【0022】

【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運転方法の説明図

【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、（ｄ）は送風機動力と廃熱回収量の相関関係を示す特性図

【図3】別実施形態を示し、本発明による廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の運転方法の説明図

【図4】別実施形態を示し、本発明による廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の運転方法の説明図

【図5】別実施形態を示し、本発明による廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の運転方法の説明図

【図6】別実施形態を示し、本発明による廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の運転方法の説明図

【図7】別実施形態を示し、本発明による廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の運転方法の説明図

【図8】入熱量調整流路に直列接続されたＣｖ値が異なる複数の流量調整弁の使用態様の説明図

【発明を実施するための形態】

【0023】

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運転方法の実施形態を説明する。

【0024】

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１００が示されている。廃棄物処理設備１００は、被焼却物である汚泥が貯留された汚泥貯留槽１と、汚泥投入機構１１と、熱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。

【0025】

流動床式焼却炉２は、空気供給機構３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１１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２０で燃焼させる熱処理炉である。フリーボード部２０の下方には立上げ時に炉内を加熱する昇温バーナ２１が配置され、炉が昇温した後に汚泥の燃焼に必要な熱量を補う補助バーナ２２が設けられている。

【0026】

流動床式焼却炉２の煙道１０に沿って順に、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５、煤塵を捕集する集塵装置６、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７等が配置されている。第１熱交換器５が本発明の熱交換器として機能する。

【0027】

排煙処理塔７の下流側には煙道１０の排ガスを誘引して炉内を負圧に維持する誘引送風機８が設けられ、誘引送風機８によって誘引された排ガスが各排ガス処理設備で浄化された後に煙突９から排気される。

【0028】

上述した空気供給機構３は、押込み送風機３０と、過給機４０と、第１熱交換器５を備えて構成されている。過給機４０は、駆動軸４０ａで一体に回転可能に連結されたコンプレッサ４０ｃ及びタービン４０ｔを備えている。

【0029】

押込み送風機３０により約５ｋＰａに予備圧縮された燃焼用空気が過給機４０を構成するコンプレッサ４０ｃの給気口に供給されて約１００～３００ｋＰａに圧縮された後に第１熱交換器５に供給される。

【0030】

第１熱交換器５で８００～１０００℃の排ガスと熱交換されて５００～７５０℃に予熱された燃焼用空気が後段のタービン４０ｔに供給されて、タービン４０ｔが回転駆動され、駆動軸４０ａと連結されたコンプレッサ４０ｃが回転駆動される。

【0031】

タービン４０ｔから排出された４００～６５０℃、約４０ｋＰａの圧縮空気は、流動用及び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。

【0032】

押込み送風機３０により予備圧縮された燃焼用空気が過給機４０のコンプレッサ４０ｃに供給されるので、コンプレッサ４０ｃのみならず押込み送風機３０によっても圧縮された空気が、熱交換器３０で予熱されるようになる。これにより、タービン４０ｔの膨張仕事量が、コンプレッサ４０ｃの圧縮仕事量以上になり、過給機４０の駆動が維持されるため、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。

【0033】

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、コンプレッサでの圧縮プロセス（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）と、タービンでの膨張プロセス（図中、３→４）で構成される。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。

【0034】

しかし、図２（ｂ）に示すように、コンプレッサ４０ｃ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４０ｔ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で制約を受ける場合に、タービン４０ｔでの膨張仕事量ｘがコンプレッサ４０ｃでの圧縮仕事量ｙより少なくなり（ｘ＜ｙ）、過給機４０の駆動を維持できなくなる。

【0035】

そこで、押込み送風機３０から送風路を介してコンプレッサ４０ｃに空気を供給するように構成されている。

【0036】

図２（ｃ）に示すように、押込み送風機３０により予備圧縮された燃焼用空気がコンプレッサ４０ｃの給気口に供給されるので、コンプレッサ４０ｃ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４０の駆動を維持させることができるようになる。

【0037】

また、過給機４０を使用しない場合よりも押込み送風機３０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３０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の立上げ初期には専ら押込み送風機３０のみで流動床を形成するために送風圧力を上昇させる必要があるが、過給機４０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４０による動力コストの低減効果を得られる。

【0038】

廃棄物処理設備１００には制御部７０が備えられている。制御部７０は、フリーボード部２０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３０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、燃焼用空気の供給量を調整するように構成されている。

【0039】

制御部７０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所定の制御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。

【0040】

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。

【0041】

制御部７０は、押込み送風機３０とコンプレッサ４０ｃとの間に設置された流量計Ｓｑ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３０の目標回転数を算出し、押込み送風機３０が当該目標回転数となるようにインバータ７５を制御する。

【0042】

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。

【0043】

図２（ｄ）には、燃焼用空気量を一定に維持するとの前提の下で、第１熱交換器５による廃熱回収量と押込み送風機３０に要する動力との関係が示され、廃熱回収量が増加するに連れて押込み送風機３０に要する動力が低減されることが示されている。第１熱交換器５による廃熱回収量が増加するとコンプレッサ４０ｃで引き込まれる圧縮空気量で十分な量が得られ、押込み送風機３０による送風量が不要になる。

【0044】

そのような状態でさらに第１熱交換器５による廃熱回収量が増加すると、制御部７０によって流動床式焼却炉２に必要な燃焼用空気量となるように送風量を調整することができなくなり、流動床式焼却炉２の安定操炉が困難になる虞がある。

【0045】

そのため、コンプレッサ４０ｃへの空気供給量が目標空気量となるように、タービン４０ｔへの入熱量を調整する入熱量調整機構５０を備えている。第１熱交換器５による廃熱回収量が過大になり、コンプレッサ４０ｃへの空気供給量つまりコンプレッサ４０ｃによる吸引空気量が必要量を超えるような場合に、入熱量調整機構５０によってタービン４０ｔへの入熱量が調整される。その結果、コンプレッサ４０ｃの回転数が低下して空気供給量を目標空気量に調整できるようになる。

【0046】

図１に示すように、入熱量調整機構５０は、コンプレッサ４０ｃから送出され第１熱交換器５に導かれる空気の一部を直接タービン４０ｔの送出ポート側に導く入熱量調整流路としてのバイパス路５１と、バイパス路５１に直列に接続された流量調整機構５２であるＣｖ値が異なる複数の流量調整弁５２ａ，５２ｂで構成されている。

【0047】

コンプレッサ４０ｃから送出され第１熱交換器５に導かれる空気の一部がバイパス路５１を介してタービン４０ｔの送出ポート側に導かれる。バイパス路５１に備えた流量調整機構５２によりタービン４０ｔへの入熱量及び空気量が調整されるようになる。タービン４０ｔから送出される予熱空気とバイパス路５１に導かれた空気が合流して燃焼用空気として流動床式焼却炉２に供給される。

【0048】

入熱量調整機構５０は、入熱量調整流路であるバイパス路５１と、バイパス路５１に直列接続されたＣｖ値が異なる２つの流量調整弁５２ａ，５２ｂを備えて構成されているため、Ｃｖ値の小さな流量調整弁５２ａにより流量を精密に調整することができ、Ｃｖ値の小さな流量調整弁５２ａで調整が困難な大流量域や少流量域でＣｖ値の大きな流量調整弁５２ｂを用いることにより流量範囲を広げることができ、流量調整範囲に融通性を持たせるとともに高い調整精度を実現できるようになる。この様な流量調整弁５２ａ，５２ｂとしてニードル弁が好適に使用できる。本実施形態では、Ｃｖ値が異なる２つの流量調整弁５２ａ，５２ｂを備えた例を説明したが、Ｃｖ値が異なる２つ以上の複数の流量調整弁を備えてもよい。

【0049】

図８に示すように、中流量域でＣｖ値の小さな流量調整弁５２ａを用いて高い流量調整精度で流量調整し、流量調整弁５２ａによる流量調整範囲が下限に達するとＣｖ値の大きな流量調整弁５２ｂの開度を絞って流量を減少させることにより流量調整弁５２ａの調整代を確保するとともに、流量調整弁５２ａによる流量調整範囲が上限に達するとＣｖ値の大きな流量調整弁５２ｂの開度を大きくして流量を増大させることにより流量調整弁５２ａの調整代を確保する。

【0050】

例えば、入熱量調整機構５０としてバイパス路５１に単一の流量調整弁のみを備える場合、脱水汚泥処理量１００ｔ／日規模で送風量が７０００ｍ^３Ｎ／ｈ程度の設備では、Ｃｖ＝３０（２０～４０）程度の弁を選定する。

【0051】

単一の流量調整弁に替えて、主制御用としてＣｖ値（Ｃｖ１）の小さな流量調整弁５２ａ、補助調整用としてＣｖ値（Ｃｖ２）の大きな流量調整弁５２ｂを選定する場合には、Ｃｖ１＝１．５Ｃｖ～２．０Ｃｖ（４５～６０）、Ｃｖ２＝２Ｃｖ～４Ｃｖ（６０～１２０）程度の弁を選定することにより制御性を改善することができる。なお、後に図６で説明するが、コンプレッサ出口（約１６０℃）からバイパスする場合よりも、タービン入口（約５２０℃）からバイパスする場合は、Ｃｖは３５％程度大きくなるように、使用条件に合わせて適切なＣｖ値の流量調整弁を選定することになる。

【0052】

つまり、Ｃｖ値が異なる複数の流量調整弁のうち、最小のＣｖ値に対する最大のＣｖ値の比が１．３より大きく４以下、好ましくは２以下になるように、複数の流量調整弁を選定することが好ましい。

【0053】

制御部７０は、第１熱交換器５での熱交換量が上昇して、流量計Ｓｑで検知された空気量が目標量よりも上昇すると、バイパス路５１でバイパスされる空気量を増加させるように流量調整機構５２を調整することにより、タービン４０ｔへの入熱量を低下させ、逆に第１熱交換器５での熱交換量が下降して、流量計Ｓｑで検知された空気量が目標量よりも低下すると、バイパス路５１でバイパスされる空気量を増加させるように流量調整機構５２を調整することにより、タービン４０ｔへの入熱量を上昇させるように制御するように構成されている。

【0054】

入熱量調整機構５０は、押込み送風機３０が予め設定された低電力状態になると押込み送風機３０を停止することなく作動するように制御されることが好ましい。大型の押込み送風機３０を一端停止すると、その後必要なときに直ちに起動するのが困難なためである。

【0055】

押込み送風機３０が予め設定された低電力状態になると、その状態を維持して入熱量調整機構５０を作動させることにより、コンプレッサ４０ｃへの空気供給量を目標空気量に調整し、入熱量調整機構５０により空気供給量を目標空気量に調整できない場合には直ちにインバータ７５を制御して押込み送風機３０による送風量を増加できるようになる。

【0056】

なお、押込み送風機３０が予め設定された低電力状態になると、押込み送風機３０を停止するように構成してもよいことはいうまでもない。また、押込み送風機３０が予め設定された低電力状態になると入熱量調整機構５０を作動させる例を説明したが、押込み送風機３０への給電電力にかかわらず入熱量調整機構５０を作動させるように構成されていてもよい。

【0057】

上述したように、本発明による廃棄物処理設備の運転方法は、制御部７０によって実行され、上述した廃棄物処理設備に対して、コンプレッサ４０ｃへの空気供給量が目標空気量となるように、入熱量調整機構５０を介してタービン４０ｔへの入熱量を調整するように構成されている。

【0058】

そして、押込み送風機３０が予め設定された低電力状態になると、コンプレッサ４０ｃへ供給される燃焼用空気量が目標空気量となるように、入熱量調整機構５０を介してタービン４０ｔへ供給される燃焼用空気の入熱量を調整するように構成されている。

【0059】

以下、本発明による廃棄物処理設備及びその運転方法の別実施形態を説明する。
図３に示すように、入熱量調整機構５０の作動時にタービン４０ｔから送出された予熱空気の温度を調整する第２熱交換器４を備えていることが好ましい。

【0060】

そして、タービン４０ｔから送出される予熱空気を第２熱交換器４に導く流路にバイパス路６１を設けるとともにバイパス路６１に流量調整機構６２としてのバルブ機構を設けた温度調整機構６０を備え、第２熱交換器４により加熱された空気とバイパス路６１を通過した空気を合流させた燃焼用空気を流動床式焼却炉２へ供給するように構成することが好ましい。

【0061】

この場合、流動床式焼却炉２への燃焼用空気の供給部に温度センサＳｔを備え、制御部７０が温度センサＳｔにより検出された温度が目標温度となるように流量調整機構６２を制御するように構成されていることが好ましい。

【0062】

入熱量調整機構５０が作動して、タービン４０ｔから送出され燃焼用空気として流動床式焼却炉２に導かれる予熱空気の温度が変動して流動床式焼却炉２の安定操炉に支障を来す虞がある場合でも、第２熱交換器４を備えることによりタービン４０ｔから送出され流動床式焼却炉２に導かれる予熱空気の温度が適切な温度に調整できるようになる。

【0063】

さらに、図４に示すように、流動床式焼却炉２に供給する燃焼用空気の温度を調整すべく、第２熱交換器４に配した伝熱管を流れる排ガスの流れ方向に沿って最下流側と最下流側よりも上流側の２か所に燃焼用空気を供給する空気流入部４ａ，４ｂを設けるとともに、タービン４０ｔから送出された空気を第２熱交換器４に導く流路７１に、空気流入部４ａ及び空気流入部４ｂから流入する空気量を調整する流量調整機構７２としてのバルブ機構を設けてもよい。

【0064】

この場合も、流動床式焼却炉２への燃焼用空気の供給部に温度センサＳｔを備え、制御部７０が温度センサＳｔにより検出された温度が目標温度となるように流量調整機構７２を制御するように構成すればよい。

【0065】

図５に示すように、入熱量調整機構５０の構成は、図１に示した構成に限るものではなく、コンプレッサ４０ｃから送出され第１熱交換器５に導かれる空気の一部を直接タービン４０ｔの導入ポート側に導くバイパス路５１と、バイパス路５１に設けられた流量調整機構５２であるＣｖ値が異なる２つの流量調整弁５２ａ，５２ｂとで構成されていてもよい。

【0066】

コンプレッサ４０ｃから送出され第１熱交換器５に導かれる空気の一部がバイパス路５１を介してタービン４０ｔの導入ポート側に導かれる。第１熱交換器５により予熱された空気と流量調整機構５２を介してバイパス路５１に導かれた空気が合流してタービン４０ｔに導入されることにより、タービン４０ｔへの入熱量が調整される。

【0067】

図６に示すように、入熱量調整機構５０は、第１熱交換器５から送出されタービン４０ｔの導入ポートに導かれる予熱空気の一部を直接タービン４０ｔの送出ポート側に導くバイパス路５１と、バイパス路５１に設けられた流量調整機構５２としてのＣｖ値が異なる２つの流量調整弁５２ａ，５２ｂで構成されていてもよい。

【0068】

コンプレッサ４０ｃから送出される空気の全量が第１熱交換器５に導かれ、第１熱交換器５で予熱された空気の一部が流量調整機構５２を介してバイパス路５１に案内され、その残余がタービン４０ｔに導かれる結果、タービン４０ｔへの入熱量が調整されるようになる。タービン４０ｔから送出される予熱空気とバイパス路５１に導かれた予熱空気が合流して燃焼用空気として流動床式焼却炉２に供給される。

【0069】

図３及び図４に示した実施形態では、煙道１０に沿って上流側に第２熱交換器４が配され、その下流側に第１熱交換器５が配された例を説明したが、図７に示すように、煙道１０に配置される第２熱交換器４と第１熱交換器５とが排ガスの流れ方向に沿って並列配置されるように配置されていてもよい。

【0070】

上述した実施形態では、第１熱交換器５が煙道１０に配され、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た例を説明したが、第１熱交換器５は流動床式焼却炉２に設けられ、炉内燃焼熱により燃焼用空気を予熱するように構成されていてもよい。

【0071】

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。

【0072】

上述した複数の実施形態を適宜組み合わせて構成してもよい。例えば図１、図６に示した入熱量調整機構５０と、図３、図４に示した第２熱交換器４とを組み合わせて廃棄物処理設備を構成してもよい。

【0073】

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、各流量調整弁のＣｖ値は上述した値に限るものではなく、適用される廃棄物処理設備の仕様により適宜設定できることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0074】

１００：廃棄物処理設備
２：流動床式焼却炉（熱処理炉）
３：空気供給機構
４：第２熱交換器
５：第１熱交換器
１０：煙道
３０：押込み送風機
４０：過給機
４０ｃ：コンプレッサ
４０ｔ：タービン
５０：入熱量調整機構
５１：バイパス路
５２：流量調整機構
５２ａ：Ｃｖ値が小さな流量調整弁
５２ｂ：Ｃｖ値が大きな流量調整弁
７０：制御部
７５：インバータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】