特許 7289777 廃棄物処理設備及びその運転方法

(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】2023-06-02

(45)【発行日】2023-06-12

(54)【発明の名称】廃棄物処理設備及びその運転方法

(51)【国際特許分類】

   F23L 5/02 20060101AFI20230605BHJP

   F23G 5/44 20060101ALI20230605BHJP

   F23L 15/00 20060101ALI20230605BHJP

【ＦＩ】

F23L5/02

F23G5/44 F ZAB

F23L15/00 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019213185

(22)【出願日】2019-11-26

(65)【公開番号】P2021085576

(43)【公開日】2021-06-03

【審査請求日】2022-06-08

(73)【特許権者】

【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】100187908

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 康平

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 圭

(72)【発明者】

【氏名】眞野 文宏

【審査官】河野 俊二

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１３２４８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１２８０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１４５７３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｌ ５／０２

Ｆ２３Ｇ ５／４４

Ｆ２３Ｌ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

廃棄物を焼却する焼却炉と、
前記焼却炉へ燃焼用空気を導くための空気導入経路と、
前記空気導入経路に配置され、前記焼却炉から排出される排ガスにより燃焼用空気を加熱する空気予熱器と、
前記空気導入経路に配置された過給機であって、燃焼用空気を圧縮して前記空気予熱器側へ吐出するコンプレッサと、前記空気予熱器で加熱された燃焼用空気によって回転することにより前記コンプレッサを駆動させるタービンとを含む前記過給機と、
前記空気導入経路のうち前記コンプレッサと前記タービンとの間の部位から燃焼用空気を取り出す第１空気取出部と、
前記空気導入経路のうち前記タービンの下流側の部位から燃焼用空気を取り出す第２空気取出部と、
前記空気導入経路のうち前記第１空気取出部と前記第２空気取出部との間における燃焼用空気の流量、温度、圧力及び前記タービンの回転数のうち少なくともいずれかを検知する第１検知部と、
前記空気導入経路のうち前記第２空気取出部の下流側における燃焼用空気の流量を検知する第２検知部と、
前記第１検知部の検知結果に基づいて前記第１空気取出部を制御すると共に、前記第２検知部の検知結果に基づいて前記第２空気取出部を制御する第１制御を実行する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記焼却炉の運転状態に基づいて前記第２検知部の目標流量を設定する設定部と、
前記設定部により設定された前記目標流量が、予め定められた基準流量を超えるか否かを判定する判定部と、
前記判定部により前記目標流量が前記基準流量を超えると判定された時に、前記第１制御から、前記第２検知部の検知結果に基づいて前記第１空気取出部を制御する第２制御へ切り替える切替部と、を含み、
前記基準流量は、前記過給機の自立運転を維持可能な燃焼用空気の流量である、廃棄物処理設備。

【請求項2】

前記判定部は、前記目標流量が前記基準流量以下であるか否かを判定し、
前記切替部は、前記判定部により前記目標流量が前記基準流量以下であると判定された時に、前記第２制御から前記第１制御へ切り替える、請求項１に記載の廃棄物処理設備。

【請求項3】

前記制御部は、前記第１制御において、前記第１検知部の検知結果に基づく前記第１空気取出部の制御を、前記第２検知部の検知結果に基づく前記第２空気取出部の制御よりも優先して実行する、請求項１又は２に記載の廃棄物処理設備。

【請求項4】

廃棄物を焼却する焼却炉と、前記焼却炉へ燃焼用空気を導くための空気導入経路と、前記空気導入経路に配置され、前記焼却炉から排出される排ガスにより燃焼用空気を加熱する空気予熱器と、前記空気導入経路に配置された過給機であって、燃焼用空気を圧縮して前記空気予熱器側へ吐出するコンプレッサと、前記空気予熱器で加熱された燃焼用空気によって回転することにより前記コンプレッサを駆動させるタービンとを含む前記過給機と、前記空気導入経路のうち前記コンプレッサと前記タービンとの間の部位から燃焼用空気を取り出す第１空気取出部と、前記空気導入経路のうち前記タービンの下流側の部位から燃焼用空気を取り出す第２空気取出部と、を備えた廃棄物処理設備を運転する方法であって、
前記空気導入経路のうち前記第１空気取出部と前記第２空気取出部との間における燃焼用空気の流量、温度、圧力及び前記タービンの回転数のうち少なくともいずれかに基づいて前記第１空気取出部を動作させると共に、前記空気導入経路のうち前記第２空気取出部の下流側における燃焼用空気の流量に基づいて前記第２空気取出部を動作させる第１動作工程と、
前記焼却炉の運転状態に基づいて、前記空気導入経路のうち前記第２空気取出部の下流側における燃焼用空気の目標流量を設定する設定工程と、
前記設定工程にて設定された前記目標流量が、予め定められた基準流量を超えるか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程において、前記目標流量が前記基準流量を超えると判定された場合に、前記第１動作工程から、前記空気導入経路のうち前記第２空気取出部の下流側における燃焼用空気の流量に基づいて前記第１空気取出部を動作させる第２動作工程に切替える切替え工程とを含み、
前記基準流量は、前記過給機の自立運転を維持可能な燃焼用空気の流量である、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、廃棄物処理設備及びその運転方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、特許文献１に記載されているように、下水汚泥等の廃棄物を焼却する廃棄物処理設備であって、廃棄物の焼却に必要な空気を過給機によって焼却炉へ供給するものが知られている。このような過給式の廃棄物処理設備は、廃棄物を焼却する際に生じる排ガスの熱を利用して過給機を駆動させることにより焼却炉へ空気を供給可能であるため、省電力性等において優れた設備である。

【0003】

特許文献１には、廃棄物を焼却する焼却炉と、コンプレッサ及びタービンを有する過給機と、焼却炉から排出された排ガスによってコンプレッサから吐出された酸素含有ガスを加熱する予熱器と、コンプレッサ、予熱器、タービン及び焼却炉をこの順に接続する酸素含有ガス供給流路と、酸素含有ガス供給流路のうちコンプレッサと予熱器との間の部位から酸素含有ガスを外部に取り出すための取出流路と、当該取出流路に設けられた開閉弁と、を備えた廃棄物処理設備が記載されている。この廃棄物処理設備では、焼却炉の入口における酸素含有ガスの流量に基づいて上記開閉弁の開度が制御される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－１３２４８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

過給式の廃棄物処理設備では、過給機の駆動状態を安定させるために一定以上の流量の空気をタービンへ流入させる必要がある一方、焼却炉において必要な空気流量は廃棄物の投入量等により変動し、タービンで必要な空気流量より小さくなる場合もある。特許文献１に記載された廃棄物処理設備では、タービン及び焼却炉へ導入される空気の流量が、いずれも取出流路に設けられた開閉弁の開度により調整されるため、焼却炉へ導入される空気の目標流量が小さい場合には十分な流量の空気がタービンへ導入されず、過給機の駆動状態が不安定になるという課題がある。

【0006】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、過給機を安定に駆動させることが可能な廃棄物処理設備及びその運転方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一局面に係る廃棄物処理設備は、廃棄物を焼却する焼却炉と、前記焼却炉へ燃焼用空気を導くための空気導入経路と、前記空気導入経路に配置され、前記焼却炉から排出される排ガスにより燃焼用空気を加熱する空気予熱器と、前記空気導入経路に配置された過給機であって、燃焼用空気を圧縮して前記空気予熱器側へ吐出するコンプレッサと、前記空気予熱器で加熱された燃焼用空気によって回転することにより前記コンプレッサを駆動させるタービンとを含む前記過給機と、前記空気導入経路のうち前記コンプレッサと前記タービンとの間の部位から燃焼用空気を取り出す第１空気取出部と、前記空気導入経路のうち前記タービンの下流側の部位から燃焼用空気を取り出す第２空気取出部と、前記空気導入経路のうち前記第１空気取出部と前記第２空気取出部との間における燃焼用空気の流量、温度、圧力及び前記タービンの回転数のうち少なくともいずれかを検知する第１検知部と、前記空気導入経路のうち前記第２空気取出部の下流側における燃焼用空気の流量を検知する第２検知部と、前記第１検知部の検知結果に基づいて前記第１空気取出部を制御すると共に、前記第２検知部の検知結果に基づいて前記第２空気取出部を制御する第１制御を実行する制御部と、を備えている。

【0008】

この廃棄物処理設備によれば、タービンにおける燃焼用空気の流通状態やタービン回転数を第１空気取出部の制御により調整すると共に、焼却炉の入口側における燃焼用空気の流量を第２空気取出部の制御により調整することができる。このように、タービン入口側と焼却炉入口側とで空気取出の制御が互いに独立しているため、焼却炉の入口における空気の目標流量が小さい場合であっても、適切な条件で燃焼用空気をタービンへ流入させることが可能であり、過給機を安定に駆動させることができる。

【0009】

上記廃棄物処理設備において、前記制御部は、前記焼却炉の運転状態に基づいて前記第２検知部の目標流量を設定する設定部と、前記設定部により設定された前記目標流量が、予め定められた基準流量を超えるか否かを判定する判定部と、前記判定部により前記目標流量が前記基準流量を超えると判定された時に、前記第１制御から、前記第２検知部の検知結果に基づいて前記第１空気取出部を制御する第２制御へ切り替える切替部と、を含んでいてもよい。前記基準流量は、前記過給機の自立運転を維持可能な燃焼用空気の流量であってもよい。

【0010】

この構成によれば、焼却炉の入口における燃焼用空気の目標流量が過給機の自立運転の維持に必要な空気流量を超える場合に、上記第１制御から第２空気取出部を用いない第２制御へ切り替えることができる。これにより、過給機の駆動状態を安定に維持しつつ、タービン出口側からの燃焼用空気の排出による熱エネルギーの損失を抑えることができる。

【0011】

上記廃棄物処理設備において、前記判定部は、前記目標流量が前記基準流量以下であるか否かを判定してもよい。前記切替部は、前記判定部により前記目標流量が前記基準流量以下であると判定された時に、前記第２制御から前記第１制御へ切り替えてもよい。

【0012】

この構成によれば、焼却炉の入口における燃焼用空気の目標流量が小さい時に第２制御から第１制御へ戻すことにより、安定した過給機の駆動状態を維持することができる。

【0013】

上記廃棄物処理設備において、前記制御部は、前記第１制御において、前記第１検知部の検知結果に基づく前記第１空気取出部の制御を、前記第２検知部の検知結果に基づく前記第２空気取出部の制御よりも優先して実行してもよい。

【0014】

この構成によれば、第１制御の実行中において第１検知部の検知結果に基づく第１空気取出部の制御を優先的に実行することにより、過給機の駆動状態をより確実に安定させることが可能になる。

【0015】

本発明の他の局面に係る廃棄物処理設備の運転方法は、廃棄物を焼却する焼却炉と、前記焼却炉へ燃焼用空気を導くための空気導入経路と、前記空気導入経路に配置され、前記焼却炉から排出される排ガスにより燃焼用空気を加熱する空気予熱器と、前記空気導入経路に配置された過給機であって、燃焼用空気を圧縮して前記空気予熱器側へ吐出するコンプレッサと、前記空気予熱器で加熱された燃焼用空気によって回転することにより前記コンプレッサを駆動させるタービンとを含む前記過給機と、前記空気導入経路のうち前記コンプレッサと前記タービンとの間の部位から燃焼用空気を取り出す第１空気取出部と、前記空気導入経路のうち前記タービンの下流側の部位から燃焼用空気を取り出す第２空気取出部と、を備えた廃棄物処理設備を運転する方法である。この方法では、前記空気導入経路のうち前記第１空気取出部と前記第２空気取出部との間における燃焼用空気の流量、温度、圧力及び前記タービンの回転数のうち少なくともいずれかに基づいて前記第１空気取出部を動作させると共に、前記空気導入経路のうち前記第２空気取出部の下流側における燃焼用空気の流量に基づいて前記第２空気取出部を動作させる。

【0016】

この運転方法によれば、タービンにおける燃焼用空気の流通状態やタービン回転数を第１空気取出部により調整すると共に、焼却炉の入口側における燃焼用空気の流量を第２空気取出部により調整することができる。このように、タービン入口側と焼却炉入口側とで空気の取出が互いに独立して実施されるため、焼却炉の入口における空気の目標流量が小さい場合であっても、適切な条件で燃焼用空気をタービンへ流入させることが可能であり、過給機を安定に駆動させることができる。

【発明の効果】

【0017】

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、過給機を安定に駆動させることが可能な廃棄物処理設備及びその運転方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態１に係る廃棄物処理設備の構成を模式的に示す図である。

【図2】本発明の実施形態１に係る廃棄物処理設備におけるタービン入口側の空気流量の制御を説明するためのフローチャートである。

【図3】本発明の実施形態１に係る廃棄物処理設備における焼却炉入口側の空気流量の制御を説明するためのフローチャートである。

【図4】本発明の実施形態２に係る廃棄物処理設備における制御部の構成を模式的に示すブロック図である。

【図5】本発明の実施形態２に係る廃棄物処理設備における第１制御から第２制御への切り替えを説明するためのフローチャートである。

【図6】本発明の実施形態２に係る廃棄物処理設備における第２制御の内容を説明するためのフローチャートである。

【図7】本発明の実施形態２に係る廃棄物処理設備における第２制御から第１制御への切り替えを説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る廃棄物処理設備及びその運転方法を詳細に説明する。

【0020】

（実施形態１）
＜廃棄物処理設備＞
まず、本発明の実施形態１に係る廃棄物処理設備１の構成を、図１に基づいて説明する。本実施形態に係る廃棄物処理設備１は、例えば下水汚泥等の廃棄物を焼却する設備である。図１に示すように、廃棄物処理設備１は、焼却炉１０と、空気導入経路２０と、空気予熱器３０と、排ガス経路４０と、コンプレッサ５１及びタービン５２を含む過給機５０と、第１空気取出部８０と、第２空気取出部６０と、第１検知部５３と、第２検知部６３と、制御部７０と、を主に備えている。以下、これらの構成要素についてそれぞれ説明する。

【0021】

焼却炉１０は、下水汚泥等の廃棄物を焼却する設備であり、例えば流動床式の焼却炉である。焼却炉１０の下部には、燃焼用空気Ａ１を炉内へ導入するための空気入口１１が設けられており、焼却炉１０の上部には、廃棄物を焼却する際に生じる排ガスＧ１を炉外へ排出するための排ガス出口１２が設けられている。

【0022】

図１に示すように、焼却炉１０内の下部には、例えば砂等の流動媒体が充填されることにより流動層１００が形成されており、当該流動層１００の上側の空間がフリーボードＦＢとなっている。空気入口１１から炉内へ導入される燃焼用空気Ａ１は、廃棄物の燃焼及び砂の流動化に用いられる。

【0023】

空気導入経路２０は、焼却炉１０へ燃焼用空気Ａ１を導くための経路である。空気導入経路２０は、第１～第４経路２１～２４を有しており、燃焼用空気Ａ１は第１～第４経路２１～２４を順に通過して焼却炉１０内へ導入される。第１～第４経路２１～２４のそれぞれは、燃焼用空気Ａ１の流路が形成された配管からなる。なお、本実施形態における燃焼用空気Ａ１は屋外の空気（外気）であるがこれに限定されず、屋内の空気であってもよい。

【0024】

第１経路２１は、上流端側に燃焼用空気Ａ１の取込口（図示しない）が設けられており、下流端がコンプレッサ５１の吸入口に接続されている。本実施形態では、当該取込口が外気中に開放されている。第２経路２２は、上流端がコンプレッサ５１の吐出口に接続されていると共に、下流端が空気予熱器３０の空気入口３１に接続されている。第３経路２３は、上流端が空気予熱器３０の空気出口３２に接続されていると共に、下流端がタービン５２の流入口に接続されている。第４経路２４は、上流端がタービン５２の流出口に接続されていると共に、下流端が焼却炉１０の空気入口１１に接続されている。なお、本明細書での「空気導入経路２０における上流及び下流」は、焼却炉１０へ向かう燃焼用空気Ａ１の流れ方向を基準とする。

【0025】

空気予熱器３０は、空気導入経路２０及び排ガス経路４０に配置された熱交換器であり、焼却炉１０から排出される排ガスＧ１により燃焼用空気Ａ１を加熱する。空気予熱器３０は、例えばシェル＆チューブ式熱交換器であり、燃焼用空気Ａ１が流れる空気流路３０Ａと、排ガスＧ１が流れる排ガス流路３０Ｂとを有しており、当該空気流路３０Ａと排ガス流路３０Ｂとの間で熱交換可能に構成されている。なお、空気予熱器は、シェル＆チューブ式熱交換器に限定されるものではない。

【0026】

図１に示すように、排ガス経路４０は、上流端が焼却炉１０の排ガス出口１２に接続されると共に下流端が空気予熱器３０の排ガス入口３３に接続された第１経路４１と、上流端が空気予熱器３０の排ガス出口３４に接続された第２経路４２と、を有している。排ガスＧ１は、排ガス出口１２から焼却炉１０の外へ排出された後、第１経路４１を通過して空気予熱器３０の排ガス流路３０Ｂ内へ流入する。そして、排ガスＧ１は、空気予熱器３０において燃焼用空気Ａ１との熱交換により温度が低下した後、排ガス出口３４から空気予熱器３０の外へ流出する。その後、排ガスＧ１は、図略のボイラ、減温塔、バグフィルタ及び触媒反応塔等の各設備を順に通過し、煙突から排出される。

【0027】

本実施形態では、排ガスＧ１に含まれる酸素の濃度を検知する酸素濃度検知部４３が、第２経路４２に設けられている。酸素濃度検知部４３は、空気予熱器３０から流出した排ガスＧ１中の酸素濃度を検知し、その検知信号を制御部７０へ送信する。なお、酸素濃度検知部４３は、第２経路４２に設けられる場合に限定されず、例えば第１経路４１に設けられていてもよい。

【0028】

過給機５０は、空気導入経路２０に配置されており、コンプレッサ５１とタービン５２とが回転軸５０Ａにより互いに接続された構成を有している。図１に示すように、コンプレッサ５１は、空気導入経路２０のうち空気予熱器３０よりも上流側に配置されている。タービン５２は、空気導入経路２０のうち空気予熱器３０よりも下流側に配置されている。

【0029】

コンプレッサ５１は、タービン５２から回転軸５０Ａを介して伝達される回転力により駆動する。コンプレッサ５１は、第１経路２１から吸入した燃焼用空気Ａ１を圧縮して所定の圧力まで昇圧させ、当該昇圧後の燃焼用空気Ａ１を空気予熱器３０側へ吐出する。吐出後の燃焼用空気Ａ１は、第２経路２２を通過した後、空気予熱器３０の空気流路３０Ａ内へ流入する。コンプレッサ５１は、例えば遠心圧縮機であり、軸回りに回転して燃焼用空気Ａ１を昇圧する羽根車と、当該羽根車を収容するケーシングとを有している。

【0030】

タービン５２は、空気予熱器３０で加熱された燃焼用空気Ａ１によって回転することにより、コンプレッサ５１を駆動させる。具体的に、タービン５２は、燃焼用空気Ａ１の流れを受けて軸回りに回転する図略の翼車を有しており、当該翼車の回転が回転軸５０Ａを介してコンプレッサ５１へ伝達される。

【0031】

第１空気取出部８０は、空気導入経路２０のうちコンプレッサ５１とタービン５２との間の部位Ｐ１から、燃焼用空気Ａ１を空気導入経路２０の外へ取り出す。本実施形態における第１空気取出部８０は、第２経路２２から外気中へ燃焼用空気Ａ１を排出するものであり、第１取出経路８１と、第１取出弁８２と、を有している。第１取出経路８１は、上流端が第２経路２２における任意の部位Ｐ１に接続されていると共に、下流端が外気中に開放されている。第１取出弁８２は、開度調整可能に構成された弁であり、第１取出経路８１に設けられている。

【0032】

第２空気取出部６０は、空気導入経路２０のうちタービン５２の下流側の部位Ｐ２から燃焼用空気Ａ１を取り出すものであり、第２取出経路６１と、第２取出弁６２と、を有している。第２取出経路６１は、上流端が第４経路２４における任意の部位Ｐ２に接続されていると共に、下流端が外気中に開放されている。第２取出弁６２は、開度調整可能に構成された弁であり、第２取出経路６１に設けられている。

【0033】

第１検知部５３は、空気導入経路２０のうち第１空気取出部８０と第２空気取出部６０との間における燃焼用空気Ａ１の流量を検知するセンサである。本実施形態における第１検知部５３は、第３経路２３に設けられている。第１検知部５３は、空気予熱器３０から流出した後タービン５２へ流入する前の燃焼用空気Ａ１の流量を検知し、その検知信号を制御部７０へ送信する。

【0034】

第２検知部６３は、空気導入経路２０のうち第２空気取出部６０の下流側における燃焼用空気Ａ１の流量を検知するセンサである。図１に示すように、第２検知部６３は、第４経路２４のうち第２取出経路６１が接続された部位Ｐ２よりも下流側に設けられている。第２検知部６３は、タービン５２から流出した後焼却炉１０へ導入される前の燃焼用空気Ａ１の流量を検知し、その検知信号を制御部７０へ送信する。

【0035】

制御部７０は、廃棄物処理設備１の各種動作を制御するコントローラであり、受付部７１と、記憶部７２と、判定部７３と、開度制御部７４と、を含む。受付部７１、判定部７３及び開度制御部７４は、上記コントローラを構成する中央演算処理装置（ＣＰＵ；Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）により実行される各機能である。記憶部７２は、メモリ等の記憶装置により構成されている。

【0036】

受付部７１は、第１検知部５３、第２検知部６３及び酸素濃度検知部４３のそれぞれから出力される検知信号を受信する。記憶部７２には、第１検知部５３の目標流量及び第２検知部６３の目標流量の情報がそれぞれ格納されている。第１検知部５３の目標流量は、過給機５０の自立運転を維持可能な燃焼用空気Ａ１の流量である。一方、第２検知部６３の目標流量は、排ガスＧ１中の酸素濃度を所望の濃度とするために焼却炉１０へ導入されるべき燃焼用空気Ａ１の流量であり、本実施形態では第１検知部５３の目標流量よりも小さい値に設定されている。判定部７３は、第１検知部５３及び第２検知部６３により検知される空気流量とそれらの目標流量とを比較し、両者の大小関係を判定する。開度制御部７４は、判定部７３による比較判定の結果に基づいて、第１取出弁８２及び第２取出弁６２の開度をそれぞれ制御する。

【0037】

制御部７０は、第１検知部５３の検知結果に基づいて第１空気取出部８０を制御すると共に、第２検知部６３の検知結果に基づいて第２空気取出部６０を制御する第１制御を実行するように構成されている。以下、当該第１制御の具体的な内容について、図２及び図３のフローチャートに従って説明する。

【0038】

＜廃棄物処理設備の運転方法＞
本実施形態に係る廃棄物処理設備の運転方法は、上記廃棄物処理設備１において、空気導入経路２０のうち第１空気取出部８０と第２空気取出部６０との間における燃焼用空気Ａ１の流量に基づいて第１空気取出部８０を動作させると共に、空気導入経路２０のうち第２空気取出部６０の下流側における燃焼用空気Ａ１の流量に基づいて第２空気取出部６０を動作させる方法であり、以下の通り、制御部７０が実行する第１制御によるものである。

【0039】

はじめに、第１検知部５３の検知結果に基づく第１空気取出部８０の制御（タービン入口流量制御）を、図２のフローチャートに従って説明する。まず、第１検知部５３が第３経路２３における燃焼用空気Ａ１の流量（Ｆ１流量）を検知し（ステップＳ１０）、その流量が第１検知部５３の目標流量を超えるか否かを判定部７３が判定する（ステップＳ２０）。そして、検知された空気流量が目標流量を超える場合は（ステップＳ２０のＹＥＳ）、開度制御部７４が第１取出弁８２の開度を増加させる（ステップＳ３０）。一方、検知された空気流量が目標流量以下である場合は（ステップＳ２０のＮＯ）、第１取出弁８２の開度を増加させずにステップＳ４０へ進む。

【0040】

次に、検知された空気流量が目標流量未満であるか否かを判定部７３が判定する（ステップＳ４０）。そして、検知された空気流量が目標流量未満である場合は（ステップＳ４０のＹＥＳ）、開度制御部７４が第１取出弁８２の開度を減少させる（ステップＳ５０）。一方、検知された空気流量が目標流量と同じである場合は（ステップＳ４０のＮＯ）、第１取出弁８２の開度を維持する。上記ステップＳ１０～Ｓ５０によるタービン５２の上流側での燃焼用空気Ａ１の流量検知及び第１取出弁８２の開度制御を、廃棄物処理設備１の定常運転中において繰り返し行う。

【0041】

次に、第２検知部６３の検知結果に基づく第２空気取出部６０の制御（炉入口流量制御）を、図３のフローチャートに従って説明する。当該制御は、基本的に図２の制御フローと同様であり、第１検知部５３の検知結果に基づく第１空気取出部８０の制御と並行して実行される。

【0042】

図３に示すように、まず、第２検知部６３が第４経路２４における燃焼用空気Ａ１の流量（Ｆ２流量）を検知し（ステップＳ１１）、その流量が第２検知部６３の目標流量を超えるか否かを判定部７３が判定する（ステップＳ２１）。そして、検知された空気流量が目標流量を超える場合は（ステップＳ２１のＹＥＳ）、開度制御部７４が第２取出弁６２の開度を増加させる（ステップＳ３１）。一方、検知された空気流量が目標流量以下である場合は（ステップＳ２１のＮＯ）、第２取出弁６２の開度を増加させずにステップＳ４１へ進む。

【0043】

次に、検知された空気流量が目標流量未満であるか否かを判定部７３が判定する（ステップＳ４１）。そして、検知された空気流量が目標流量未満である場合は（ステップＳ４１のＹＥＳ）、開度制御部７４が第２取出弁６２の開度を減少させる（ステップＳ５１）。一方、検知された空気流量が目標流量と同じである場合は（ステップＳ４１のＮＯ）、第２取出弁６２の開度を維持する。上記ステップＳ１１～Ｓ５１による焼却炉１０の入口側における燃焼用空気Ａ１の流量検知及び第２取出弁６２の開度制御を、廃棄物処理設備１の定常運転中において繰り返し行う。

【0044】

以上の通り、本実施形態に係る廃棄物処理設備１によれば、タービン５２の入口側における燃焼用空気Ａ１の流量を第１取出弁８２の開度制御により調整すると共に、焼却炉１０の入口側における燃焼用空気Ａ１の流量を第２取出弁６２の開度制御により調整することができる。このように、第１取出弁８２の開度制御と第２取出弁６２の開度制御とを併用し、タービン５２の入口側と焼却炉１０の入口側とで空気取出の制御を互いに独立させることにより、焼却炉１０の入口における空気の目標流量（第２検知部６３の目標流量）が小さい場合であっても、過給機５０の自立運転の維持に必要な流量の燃焼用空気Ａ１をタービン５２へ流入させることができる。したがって、過給機５０を安定に駆動させることが可能になる。

【0045】

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係る廃棄物処理設備を、図４～図６に基づいて説明する。実施形態２に係る廃棄物処理設備は、基本的に上記実施形態１に係る廃棄物処理設備１と同様の構成を備え且つ同様の効果を奏するものであるが、第１制御（第１取出弁８２と第２取出弁６２の併用制御）に加えて、第２検知部６３の検知結果に基づいて第１空気取出部８０を制御する第２制御をさらに実行する点で上記実施形態１と異なっている。以下、上記実施形態１と異なる点についてのみ説明する。

【0046】

図４は、実施形態２における制御部７０の構成を示す機能ブロック図である。図４に示すように、制御部７０は、受付部７１、記憶部７２、判定部７３及び開度制御部７４に加えて、設定部７５及び切替部７６をさらに含む。設定部７５及び切替部７６は、受付部７１、判定部７３及び開度制御部７４と同様に、コントローラを構成するＣＰＵにより実行される各機能である。

【0047】

設定部７５は、焼却炉１０の運転状態に基づいて、第２検知部６３の目標流量を設定する。本実施形態では、設定部７５は、受付部７１が受信した酸素濃度検知部４３による検知結果に基づいて第２検知部６３の目標流量を算出する。算出された目標流量は、記憶部７２に格納される。

【0048】

判定部７３は、設定部７５により設定された第２検知部６３の目標流量と予め定められた基準流量とを比較し、当該目標流量が当該基準流量を超えるか否かを判定する。この「基準流量」は、過給機５０の自立運転を維持可能な燃焼用空気Ａ１の流量であり、記憶部７２にその情報が格納されている。

【0049】

切替部７６は、判定部７３により第２検知部６３の目標流量が上記基準流量を超えると判定された時に、上記第１制御から、第２検知部６３の検知結果に基づいて第１空気取出部８０を制御する第２制御へ切り替える。具体的には、図５のフローチャートに示す通りである。

【0050】

上記第１制御の実行中において、まず、酸素濃度検知部４３（図１）が排ガスＧ１中の酸素濃度を検知し（ステップＳ１２）、当該検知濃度に基づいて設定部７５が第２検知部６３の目標流量を設定する（ステップＳ２２）。次に、判定部７３が第２検知部６３の目標流量と上記基準流量とを比較し、第２検知部６３の目標流量が上記基準流量を超えるか否かを判定する（ステップＳ３２）。そして、第２検知部６３の目標流量が基準流量以下である場合は（ステップＳ３２のＮＯ）、上記第１制御がそのまま継続される（ステップＳ４２）。一方、第２検知部６３の目標流量が基準流量を超える場合は（ステップＳ３２のＹＥＳ）、切替部７６が制御モードを第１制御から第２制御へ切り替える（ステップＳ５２）。

【0051】

第２制御では、第２取出弁６２を閉状態（全閉）に維持しつつ、第２検知部６３の検知結果に基づいて第１空気取出部８０が制御される。具体的には、第２制御は、図６のフローチャートに従って実行される。図６の制御フローは、第２取出弁６２に代えて第１取出弁８２の開度を制御する点以外は図３の制御フローと同じであるため、詳細な説明は省略する。

【0052】

実施形態２では、焼却炉１０の入口における燃焼用空気Ａ１の目標流量（第２検知部６３の目標流量）が過給機５０の自立運転の維持に必要な空気流量を超える場合に、第１制御から第２取出弁６２を使用しない第２制御へ切り替えることができる。これにより、過給機５０の駆動状態を安定に維持しつつ、タービン５２の出口側からの燃焼用空気Ａ１の排出による熱エネルギーの損失を抑えることができる。

【0053】

また図７は、上記第２制御から第１制御への切り替えを説明するためのフローチャートである。上記第２制御の実行中において、酸素濃度検知部４３（図１）が排ガスＧ１中の酸素濃度を検知し（ステップＳ１４）、当該検知濃度に基づいて設定部７５（図４）が第２検知部６３の目標流量を設定する（ステップＳ２４）。そして、判定部７３（図４）が第２検知部６３の目標流量と上記基準流量とを比較し、第２検知部６３の目標流量が上記基準流量以下であるか否かを判定する（ステップＳ３４）。そして、第２検知部６３の目標流量が上記基準流量以下である場合は（ステップＳ３４のＹＥＳ）、切替部７６（図４）が制御モードを第２制御から第１制御へ切り替える（ステップＳ５４）。一方、第２検知部６３の目標流量が上記基準流量を超える場合には（ステップＳ３４のＮＯ）、第２制御がそのまま継続する（ステップＳ４４）。

【0054】

すなわち、廃棄物処理設備１の定常運転中には、酸素濃度検知部４３により常時又は所定の時間間隔で排ガスＧ１中の酸素濃度が検知され、その検知濃度に基づいて第２検知部６３の目標流量が更新される。そして、更新された第２検知部６３の目標流量と上記基準流量との比較結果に基づいて、第１制御と第２制御との間で制御モードの切り替えが繰り返される。

【0055】

（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３に係る廃棄物処理設備について説明する。実施形態３に係る廃棄物処理設備は、基本的に上記実施形態１に係る廃棄物処理設備１と同様の構成を備え且つ同様の効果を奏するものであるが、制御部７０が上記第１制御において第１検知部５３の検知結果に基づく第１空気取出部８０の制御（図２の制御）を、第２検知部６３の検知結果に基づく第２空気取出部６０の制御（図３の制御）よりも優先して実行する点で上記実施形態１と異なっている。

【0056】

例えば、制御部７０は、第１検知部５３の検知結果に基づく第１空気取出部８０の制御の実行周期を、第２検知部６３の検知結果に基づく第２空気取出部６０の制御の実行周期よりも短く設定する（例えば、前者の制御を１秒に１回の周期で実行し、後者の制御を５秒に１回の周期で実行する）。これにより、両制御の干渉を抑制し、タービン５２の入口側における燃焼用空気Ａ１の流量制御を優先させることにより、過給機５０の駆動状態をより確実に安定させることが可能になる。なお、上記実施形態１だけでなく、上記実施形態２においても、第１検知部５３の検知結果に基づく第１空気取出部８０の制御を優先させてもよい。

【0057】

（その他実施形態）
ここで、本発明のその他実施形態について説明する。

【0058】

上記実施形態１では、第１検知部５３が燃焼用空気Ａ１の流量を検知する場合のみ説明したが、これに限定されない。第１検知部５３は、空気導入経路２０のうち第１空気取出部８０と第２空気取出部６０との間における燃焼用空気Ａ１の温度や圧力を検知するセンサであってもよいし、タービン５２の回転数を検知するセンサであってもよいし、これらのセンサを組み合わせたものであってもよい。この場合でも、図２のフローチャートと同様に、各パラメータの実際の検知値とその目標値との対比に基づく第１取出弁８２の開度制御が実行される。

【0059】

上記実施形態１では、第１取出経路８１の下流端が外気中に開放されている場合を一例として説明したが、当該下流端が第１経路２１に接続されていてもよい。また第１取出経路８１の上流端が第３経路２３に接続されていてもよい。この場合、第１取出経路８１の下流端は外気中に開放されていてもよい。

【0060】

上記実施形態１では、第１検知部５３が第３経路２３に設けられる場合を説明したがこれに限定されず、第４経路２４のうち第２取出経路６１が接続された部位Ｐ２よりも上流側に設けられていてもよい。

【0061】

上記実施形態２では、設定部７５（図４）が排ガスＧ１中の酸素濃度に基づいて第２検知部６３の目標流量を設定する場合を説明したが、例えば焼却炉１０への廃棄物の投入量や流動層１００の温度等に基づいて当該目標流量が設定されてもよい。

【0062】

上記実施形態１では、廃棄物の一例として下水汚泥を説明したがこれに限定されず、例えば都市ごみ等の他の廃棄物が焼却されてもよい。また焼却炉は流動床式のものに限定されず、例えばストーカ式焼却炉が用いられてもよい。

【0063】

上記実施形態１に係る廃棄物処理設備の運転方法では、第１取出弁８２及び第２取出弁６２の開度を自動制御する場合を一例として説明したが、当該開度が手動制御されてもよい。

【0064】

今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0065】

１ 廃棄物処理設備
１０ 焼却炉
２０ 空気導入経路
３０ 空気予熱器
５０ 過給機
５１ コンプレッサ
５２ タービン
５３ 第１検知部
６０ 第２空気取出部
６３ 第２検知部
７０ 制御部
７３ 判定部
７５ 設定部
７６ 切替部
８０ 第１空気取出部
Ａ１ 燃焼用空気
Ｇ１ 排ガス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】