JP2003050001A - 廃熱ボイラ設備 - Google Patents
廃熱ボイラ設備Info
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Abstract
ダストの堆積による煙道の閉塞や高温腐食を来す虞の少
ない過熱器を備えた廃熱ボイラ設備を提供する。 【解決手段】 廃棄物を溶融処理する廃棄物溶融炉の煙
道に設置された廃熱ボイラと、前記廃熱ボイラで生成さ
れた蒸気を過熱する過熱器とからなる廃熱ボイラ設備で
あって、前記過熱器を、排ガス中に含まれるダストが気
相状態を保つ気相化温度以上の前記煙道領域内に設けて
ある廃熱ボイラ設備。
Description
する廃棄物溶融炉の煙道に設置された廃熱ボイラと、前
記廃熱ボイラで生成された蒸気を過熱する過熱器とから
なる廃熱ボイラ設備に関する。
鉛等の非鉄精練工場及び製紙工場などにおける処理炉に
併設される廃熱ボイラ設備は、処理炉から排出される高
温の排ガスを導く煙道壁部に設置された水管壁と、前記
水管壁で熱交換され汽水ドラムに集められた飽和蒸気を
過熱して乾き蒸気を得る過熱器とから構成される。前記
過熱器の伝熱管は高温の雰囲気に晒され、その管壁温
度、排ガス中の塩素含有量、付着灰(塩など)の影響に
より発生する高温腐食の問題で、炭素鋼管の場合、一般
には320℃の管壁温度を超えないように前記ボイラ水
管壁のさらに下流側煙道の低温域に、排ガス流に対して
小径の伝熱管群を直交流配列すると伴に、伝熱管群への
粉体ダストの付着による熱伝効率の低下回避、腐食回
避、さらには煙道の閉塞回避のために、スートブロー方
式やハンマリング方式によるダスト払い落とし機構を設
けていた。
効率発電などを行うべく、設備費は嵩むものの炉の外部
に都市ガスなどによる追炊き式の過熱器を別途設ける方
式も実施されていた。
観点からゴミ焼却炉などで生じた焼却灰や飛灰を埋立地
に埋立てる前に溶融炉により溶融処理して無害化された
スラグを建築骨材や道路舗装材として利用しているが、
そのような溶融炉においても熱エネルギーの有効利用の
ために上述した廃熱ボイラ設備を設置する試みがなされ
ている。
焼却物の燃焼などにより発生し排ガスに含まれるHC
l,SOxなどを除去するために添加された消石灰など
の中和剤により生じた多量のNa,Ca,Mgなどの塩
類やPb,Znなどの重金属が含まれており、そのよう
な被処理物を約1300℃に及ぶ高温で溶融処理する溶
融炉で生じた排ガスには多量の気化した塩などが含まれ
るために、上述した従来のように前記ボイラ水管壁のさ
らに下流側煙道の低温域に過熱器を設置すると、過熱器
の伝熱管群への固化した塩等のダストの付着堆積が著し
く、スートブロー方式やハンマリング方式によるダスト
払い落とし機構によるダスト除去にかかわらず伝熱管群
への付着堆積による熱交換効率の低下が顕著であり、さ
らには煙道の閉塞につながる虞があった。このようなダ
ストの多くは気化した塩が冷却され溶融状態から凝縮し
て固化したものであって、固化した塩は1〜2μmと微
少粒径であり、溶融状態の塩に比べて付着性は強くない
ものの排ガス中の水分を吸収して付着堆積し易く除去し
辛いという問題点が有った。
問題点を解消すべく、設備コストを押さえながらも、伝
熱管群へのダストの堆積による煙道の閉塞や高温腐食を
来す虞の少ない過熱器を備えた廃熱ボイラ設備を提供す
ることにある。
め、本発明による廃熱ボイラ設備の特徴構成は、特許請
求の範囲の欄の請求項1に記載した通り、廃棄物を溶融
処理する廃棄物溶融炉の煙道に設置された廃熱ボイラ
と、前記廃熱ボイラで生成された蒸気を過熱する過熱器
とからなる廃熱ボイラ設備であって、前記過熱器を、排
ガス中に含まれるダストが気相状態を保つ気相化温度以
上の前記煙道領域内に設けてある点に有る。好ましく
は、請求項2に記載した通り、上述の特徴構成に加え
て、前記過熱器を、排ガス温度が550℃以上の煙道領
域内に設けてある点に有る。さらに好ましくは、請求項
3に記載した通り、前記過熱器を、排ガス温度が600
℃以上の煙道領域内に設けてある点に有る。
効果を説明する。つまり、前記過熱器の伝熱管群を前記
排ガス中に含まれるダストが気相状態を保つ気相化温度
以上の温度の煙道領域内に設ける場合には、前記過熱器
管群表面には気相状態のダストが含まれる排ガスとの熱
交換により、初期には気相状態のダストが冷却され凝縮
した液状のダストが付着する。前記過熱器の管群を流れ
る過熱蒸気温度は通常約200〜400℃に設定される
ことからそれより数十度高温となる管群表面には次第に
冷却されて析出したダストが付着堆積して固体ダスト層
が成長する。固体ダスト層がある程度の厚さまで成長す
るとその表面温度がダストの液相化する液相化温度で固
液平衡状態となり、さらにその周辺の高温部では気液平
衡状態となり、固体ダスト層はそれ以上に成長する事は
ない。
着している溶融ダスト層を合わせた付着ダスト層の厚さ
は前記過熱器管群における排ガスとの熱交換に支障を来
たすことの殆ど無い、例えば約10mm程度以下の厚さ
でバランスされ、煙道を閉塞することは殆ど無くなり、
スートブローやハンマリングによるクリーニング機構が
無くとも長期にわたりメンテナンスの必要が無くなるの
である。
の被処理物に多く含まれる塩類のガス化温度である55
0℃を目安として排ガス温度が550℃以上の煙道領域
内に設けることにより、上述した作用を確実に奏するこ
とができる。
排ガス温度が600℃以上である前記煙道領域内に設け
ると、前記固体ダスト層の表面におけるダストの液化、
及び前記溶融ダスト層の表面におけるダストの気化が早
まり、そのため、前記付着ダスト層の厚さは薄くなり、
前記過熱器における排ガスとの熱交換効率が向上するの
である。
器は煙道の低温域に設置されるのが技術常識であったと
ころ、本発明によれば、前記固体ダスト層と前記溶融ダ
スト層から成る付着ダスト層の存在により、前記過熱器
表面の金属の腐蝕が抑制されるという極めて異質な効果
が見出されたのである。つまり、固体層により過熱器管
群を構成する金属と溶融層との接触が無くなり溶融塩腐
食が抑制され、固体層表面に形成される緻密な溶融固化
層により排ガス中の塩化水素や硫黄酸化物などの腐食性
ガスの侵入を遮断することができ、これにより前記過熱
器表面の金属のガス腐蝕が抑制されるのである。
コストを押さえながらも、伝熱管群へのダストの堆積に
よる煙道の閉塞や高温腐食を来す虞の少ない過熱器を備
えた廃熱ボイラ設備を提供することが可能となった。
備の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1に示す
ように、廃棄物溶融設備1は、被処理物の一例であるご
み焼却炉からの焼却灰や飛灰を溶融処理して溶融スラグ
にする回転式表面溶融炉Fを備え、前記回転式表面溶融
炉Fの床面に形成されたスラグポートF1から排出され
た1000℃以上の溶融排ガスは誘引送風機8により誘
引され、後燃焼室2に導かれて完全燃焼処理した後、煙
道に沿って配置された廃熱ボイラ設備3で約400℃に
冷却され、さらに炉内供給空気を余熱する空気余熱器
5、水噴霧ノズルから水を噴霧することにより排ガスを
冷却する水噴霧式ガス冷却塔6により200℃程度に冷
却された後、ダイオキシン及びその前駆物質を吸着処理
する活性炭粉末が噴射された後に飛灰や煤塵を除去する
バグフィルタ7、必要に応じて洗煙装置(図示せず)を
通過して煙突9から排気される。
融物は、バーナーF2により約1300℃に過熱された
炉内で表面から溶融して溶融スラグとなり、前記スラグ
ポートF1から下方の水槽に滴下して水砕スラグとして
排出される一方、溶融処理に伴って被溶融物中に含まれ
るNa,Ca,Mgなどの塩類やPb,Znなどの重金
属類は気化して排ガスとともに排気される。
方へ、そして上方から下方へと折れ曲った煙道の高温域
である上流側周壁部に上下に配設された複数の水管から
成る水管壁3bをドラム3aに連結してなる廃熱ボイラ
3と、ドラム(汽水ドラム)3aに集められた飽和蒸気
を過熱して乾き蒸気を得る過熱器4とから構成される。
ト、つまり気化した塩類が気相状態を保つ気相化温度以
上の前記煙道領域内に設けてある。具体的には、排ガス
温度が気化した主要な塩類の気化温度である約550℃
以上の温度を有する煙道領域内に設けてあり、550℃
以上の前記煙道領域内であれば、前記廃熱ボイラ3の上
流、下流を問わず、何れに設置することも可能である。
詳述すれば、前記過熱器4は、煙道を流れる排ガス流に
対して伝熱管の単位内部容積に対して出来るだけ大きな
伝熱面を有するようヘッダ(図示せず)に連結された小
径の伝熱管群4aを煙道の排ガス流に対して多段に直交
流配列してある。
要に応じて蒸気溜に蓄積され、蒸気タービン10に供給
されて発電に供され、前記蒸気タービン10からの排蒸
気は復水器11により復水された後に前記ドラム3aに
循環供給される。尚、必要に応じて前記水噴霧式ガス冷
却塔6に代えてエコノマイザを設けてボイラ復水を予熱
するように構成してもよい。
記過熱器の伝熱管群4a周辺の雰囲気中に存在する気相
状態のダストは、前記伝熱管群4aと接触することによ
り熱交換されてその表面に凝縮付着するが、次第に50
0℃以下の固相化温度にまで冷却されて固体ダスト層が
成長する。固体ダスト層がある程度の厚さまで成長する
とその固体ダスト層表面温度がダストの液相化する液相
化温度である500〜550℃で固液平衡状態となり、
さらにその表面周辺の高温部では気液平衡状態となり、
固体ダスト層はそれ以上に成長する事なく、前記固体ダ
スト層とその表面に付着している溶融ダスト層を合わせ
た付着ダスト層の厚さは前記過熱器管群における排ガス
との熱交換に支障を来たすことの殆ど無い、例えば約1
0mm程度以下の厚さでバランスされ、しかも前記付着
ダスト層の存在により、前記付着ダスト層が前記過熱器
4表面を腐蝕から保護する保護膜としての役割を果たす
ため、前記過熱器4表面の金属のガス腐蝕や溶融塩腐蝕
が抑制される。
記過熱器を、排ガス温度が550℃以上の煙道領域内に
設けてあるものを説明したが、前記過熱器を、排ガス温
度が600℃以上の煙道領域内に設けてもよい。この
時、前記固体ダスト層の表面におけるダストの液化、及
び前記溶融ダスト層の表面におけるダストの気化が早ま
り、そのため、前記付着ダスト層の厚さは薄くなり、前
記過熱器4における排ガスとの熱交換効率が向上する。
上述した実施形態では、回転式表面溶融炉の煙道に廃熱
ボイラ設備を併設したものを説明したが、溶融炉Fとし
ては表面溶融炉以外に旋回式溶融炉、ガス化溶融炉及び
電気溶融炉などの他の方式の溶融炉に適用可能であり、
被溶融物も焼却灰は飛灰の溶融以外に、これらと他の廃
棄物とを共に溶融処理する溶融炉に適用可能である。
Claims (3)
- 【請求項1】 廃棄物を溶融処理する廃棄物溶融炉の煙
道に設置された廃熱ボイラと、前記廃熱ボイラで生成さ
れた蒸気を過熱する過熱器とからなる廃熱ボイラ設備で
あって、 前記過熱器を、排ガス中に含まれるダストが気相状態を
保つ気相化温度以上の前記煙道領域内に設けてある廃熱
ボイラ設備。 - 【請求項2】 前記過熱器を、排ガス温度が550℃以
上の煙道領域内に設けてある請求項1に記載の廃熱ボイ
ラ設備。 - 【請求項3】 前記過熱器を、排ガス温度が600℃以
上の煙道領域内に設けてある請求項1に記載の廃熱ボイ
ラ設備。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001237767A JP2003050001A (ja) | 2001-08-06 | 2001-08-06 | 廃熱ボイラ設備 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001237767A JP2003050001A (ja) | 2001-08-06 | 2001-08-06 | 廃熱ボイラ設備 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003050001A true JP2003050001A (ja) | 2003-02-21 |
Family
ID=19068791
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001237767A Pending JP2003050001A (ja) | 2001-08-06 | 2001-08-06 | 廃熱ボイラ設備 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003050001A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2001
- 2001-08-06 JP JP2001237767A patent/JP2003050001A/ja active Pending
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Title |
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"2.1.1 SH材料の高温腐食性の評価及び高温除塵システムの開発[三井造船(株)]", 高効率廃棄物発電技術開発(廃棄物ガス化溶融発電技術開発)平成10年度報告書, vol. 第2分冊, JPN4006021239, March 1999 (1999-03-01), JP, pages 25 - 50, ISSN: 0000789335 * |
"2.1.1 SH材料の高温腐食性の評価及び高温除塵システムの開発[三井造船(株)]", 高効率廃棄物発電技術開発(廃棄物ガス化溶融発電技術開発)平成10年度報告書, vol. 第2分冊, JPN4007002758, March 1999 (1999-03-01), JP, pages 25 - 50, ISSN: 0000817168 * |
"2.1.1 SH材料の高温腐食性の評価及び高温除塵システムの開発[三井造船(株)]", 高効率廃棄物発電技術開発(廃棄物ガス化溶融発電技術開発)平成10年度報告書, vol. 第2分冊, JPNX007032983, March 1999 (1999-03-01), JP, pages 25 - 50, ISSN: 0000866047 * |
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