JP2004183948A - 流動媒体回収設備 - Google Patents

Abstract

【課題】点検作業を容易に行うことができる流動媒体回収設備とする。
【解決手段】加圧流動炉２内の流動媒体を受け入れるホッパ５１と、受け入れに伴って流入したガス中に飛散する流動媒体を集塵する集塵手段５２とを備え、ホッパ５１内の流動媒体及び集塵手段５２で集塵した流動媒体を回収する構成とする。そして、集塵手段５２をホッパ５１の下流に備える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動媒体回収設備に関する。より詳しくは、加圧流動炉内の流動媒体を回収する設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球温暖化防止の観点から、下水汚泥や、都市ごみ、バイオマスなどの被処理物を燃焼又は熱分解（燃焼又は熱分解することを、単に熱処理ともいう。）した際に発生したエネルギーを最大限に利用しようと、種々の試みがなされている。その中の１つに、加圧流動炉で被処理物を熱処理し、その際に発生した高温・高圧の排ガスをガスタービンの駆動に利用してエネルギー回収を図るというものがある。
【０００３】
そして、かかるシステムに備えられた加圧流動炉内の流動媒体は、負荷減少に対応するために、あるいは入れ替えを行うために、適宜、加圧流動炉内から抜き出し、回収している。
【０００４】
この流動媒体を回収するための設備としては、例えば、加圧流動炉内の流動媒体を受け入れるホッパと、受け入れに伴って流入したガス中に飛散する流動媒体を集塵する集塵手段とを有し、ホッパ内の流動媒体及び集塵手段で集塵した流動媒体を回収するものがある。この従来の流動媒体回収設備においては、集塵手段がフィルタで形成されており、このフィルタは、流動媒体を受け入れるホッパの内部に備えられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】
特許第３０６３３６２号公報（３頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の流動媒体回収設備は、集塵手段たるフィルタがホッパの内部に備えられているため、ホッパや集塵手段の日常点検作業や異常発生時における点検作業を容易に行うことができなかった。
【０００６】
そこで、本発明の主たる課題は、点検作業を容易に行うことができる流動媒体回収設備を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明は、次のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
被処理物を燃焼又は熱分解する加圧流動炉を有する設備に備えられる設備であり、
前記加圧流動炉内の流動媒体を受け入れるホッパと、前記受け入れに伴って流入したガス中に飛散する流動媒体を集塵する集塵手段とを有し、前記ホッパ内の流動媒体及び前記集塵手段で集塵した流動媒体を回収する流動媒体回収設備であって、
前記集塵手段が前記ホッパの下流に備えられていることを特徴とする流動媒体回収設備。
【０００８】
（作用効果）
集塵手段がホッパの下流に備えられているので、ホッパの内部に集塵手段たるフィルタが備えられている従来の流動媒体回収設備に比して、点検作業を容易に行うことができる。
【０００９】
＜請求項２記載の発明＞
ホッパの上流に流動媒体の受け入れを遮断する第１の遮断弁が備えられ、前記ホッパと前記集塵手段との間に流入ガスの流れを遮断する第２の遮断弁が備えられ、前記集塵手段の下流に流入ガスの流量を制御する流量制御弁が備えられている請求項１記載の流動媒体回収設備。
【００１０】
（作用効果）
ホッパの上流に流動媒体の受け入れを遮断する第１の遮断弁が備えられているので、加圧流動炉からの流動媒体の受け入れを制御することができる。
また、ホッパと集塵手段との間に流入ガスの流れを遮断する第２の遮断弁が備えられているので、加圧流動炉から流動媒体を受け入れながら、集塵手段の点検作業を行うことができる。
さらに、集塵手段の下流に流入ガスの流量を制御する流量制御弁が備えられているので、ホッパ内の圧力を制御することができる。
【００１１】
＜請求項３記載の発明＞
ホッパが加圧流動炉の下方に備えられ、流動媒体の受け入れに重力が利用される請求項１又は請求項２記載の流動媒体回収設備。
【００１２】
（作用効果）
ホッパが加圧流動炉の下方に備えられ、流動媒体の受け入れに重力が利用されるので、流動媒体を搬送するためのエネルギーが必要とならない。
【００１３】
＜請求項４記載の発明＞
集塵手段で集塵した流動媒体をホッパに返送する返送路が備えられ、この返送路に前記流動媒体の返送を遮断する返送遮断弁が備えられている請求項１〜３のいずれか１項に記載の流動媒体回収設備。
【００１４】
（作用効果）
集塵手段で集塵した流動媒体をホッパに返送する返送路が備えられているので、集塵手段で集塵した流動媒体を容易に回収することができる。また、かかる返送路に流動媒体の返送を遮断する返送遮断弁が備えられているので、集塵手段の点検作業を行うに際して、流動媒体の受け入れを停止する必要がない。
【００１５】
＜請求項５記載の発明＞
集塵手段が遠心式集塵装置又はセラミック若しくは耐熱繊維をろ材とするバグフィルタである請求項１〜４のいずれか１項に記載の流動媒体回収設備。
【００１６】
（作用効果）
本流動媒体回収設備に流入するガスは、高温であるが、集塵手段が遠心式集塵装置又はセラミック若しくは耐熱繊維をろ材とするバグフィルタであるので、十分に耐えうるものとなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１に、本発明の実施の形態に係る流動媒体回収設備５０が備えられた熱処理設備１の構成例を示した。
本熱処理設備１には、被処理物Ｐを燃焼又は熱分解する加圧流動炉２が備えられている。この加圧流動炉２の上側側部には、被処理物Ｐを投入するためのフィーダ３が接続されている。また、加圧流動炉２の下側側部には、燃焼用ガス、本実施の形態では燃焼用空気Ａを流入するための流入路（流入路は、例えば管などで構成することができる。以下で説明する供給路や、排気路、返送路についても同様である。）６が接続されている。
【００１８】
加圧流動炉２内において、フィーダ３から投入された被処理物Ｐは、流入路６から流入され、目皿あるいは本実施の形態のような散気管４を介して吹き上げられる燃焼用空気Ａによって砂などの流動媒体とともに流動化される。また、加圧流動炉２内は、燃焼用空気Ａの流入によって、加圧されている。
【００１９】
加圧流動炉２の炉底部には、流動媒体を排出する流動媒体排出口１０が設けられている。また、加圧流動炉２の炉頂部には、被処理物Ｐの熱処理によって発生したばいじんを含む排ガスＧを排気する排気口１１が設けられている。この排気口１１は、遠心式集塵機やバグフィルタなどの集塵装置１３と排気路１２を介して接続されている。
【００２０】
集塵装置１３は、排ガスＧ中のばいじんを集塵するためのものである。この集塵装置１３を設置しないと、排ガスＧ中のばいじんが後述するガスタービン１４に入り込み、タービンを損傷させ又はタービンに付着し、安定した運転を妨げるおそれがある。集塵装置１３を経た排ガス（清浄ガス）Ｇは、頂部燃焼器１９に排気路２４を介して送られる。
【００２１】
この頂部燃焼器１９には、排ガスＧを供給するための排気路２４のほか、燃焼用空気Ａの流入路６から分岐する供給路２６と、補助燃料Ｒの供給路２０と、ガスタービン１４に接続された排気路２１とが接続されている。補助燃料Ｒとしては、例えば、灯油、軽油等の液体燃料、都市ガス、消化ガス（例えば、下水汚泥を消化処理した場合などに発生するガス。）等の気体燃料、微粉炭等の固体燃料などを使用することができる。
【００２２】
頂部燃焼器１９においては、排ガスＧ及び補助燃料Ｒが燃焼用空気Ａによって燃焼されるので、排ガスＧの温度が高まる。この温度が高まった排ガスＧは、排気路２１を介してガスタービン１４に送られ、ガスタービン１４の駆動ガスとして利用される。排ガスＧは、頂部燃焼器１９での燃焼により高温化されているので、ガスタービン効率が向上する。
【００２３】
加圧流動炉２で発生した排ガスＧの圧力が低い場合などは、頂部燃焼器１９に供給する補助燃料Ｒの量を多くし、頂部燃焼器１９からガスタービン１４に送られる排ガスＧの量を増加させる。これにより、空気Ｃを十分な圧力にまで加圧して加圧流動炉２に流入することができ、加圧流動炉２内の高圧状態を安定的に維持することができる。ガスタービン１４の駆動に利用された排ガスＧは、更に供給路２８を介して予熱器１５に通され熱源として利用される。熱源として利用された排ガスＧは、供給路２９を介して排ガス処理装置１６に送られ、清浄化処理された後、大気中に放出される。
【００２４】
本実施の形態において、ガスタービン１４には、コンプレッサー１７が連結されており、ガスタービン１４の駆動にともなって、駆動されるようになっている。このコンプレッサー１７には、空気Ｃが供給される。コンプレッサー１７に供給された空気Ｃは、圧縮されて加圧された後、供給路３０を介して予熱器１５に送られる。予熱器１５において、圧縮空気Ｃは、排ガスＧの熱によって加熱され、高温・高圧の燃焼用空気Ａとして流入路６及びこの流入路６から分岐する供給路２６に送られる。このようにして加圧流動炉２には、コンプレッサー１７によって加圧された高圧の燃焼用空気Ａが流入されるので、加圧流動炉２内では常圧よりも高圧の状態（加圧下）で被処理物Ｐが燃焼又は熱分解されることになる。
【００２５】
この熱処理に際して発生した高温の排ガスＧは、加圧流動炉２内が高圧であることから高圧状態のまま排気口１１から排気される。したがって、その熱エネルギーを回収することができるとともに、その圧力（膨張）エネルギーをも回収することができる。本実施の形態では、ガスタービン１４によって、排ガスＧの圧力エネルギー及び熱エネルギーが回収され、また予熱器１５によってガスタービン１４を経てもなお残る熱エネルギーが回収される。
【００２６】
本実施の形態において、かかる加圧流動炉２内の圧力は、０．２〜１．５ＭＰａとなるように設定されている。加圧流動炉２内の圧力が０．２ＭＰａを下回ると、排気口１１から排気され排気路１２、頂部燃焼器１９及び排気路２１を介してガスタービン１４に供給される排ガスＧの圧力が小さくなる。したがって、頂部燃焼器１９に供給する補助燃料Ｒの量を増加させなければガスタービン１４を安定して駆動することができなくなり、効率的なエネルギー回収が阻害されるおそれがある。他方、加圧流動炉２内の圧力を１．５ＭＰａ超とするには、加圧流動炉２をより高強度の耐圧構造としなげればならない。したがって、エネルギーの回収効率が向上することを考慮してもかえって非経済的になるおそれがある。
【００２７】
本実施の形態においては、ガスタービン１４にコンプレッサー１７を介して発電機１８が連結されている。ガスタービン１４によって回収されたエネルギーにコンプレッサー１７を駆動してもまだ余剰がある場合は、かかる発電機１８が駆動される。これにより、排ガスＧのエネルギーが余すところなく回収される。
【００２８】
ただし、ガスタービン１４によって回収されたエネルギーの利用形態は、以上の形態に限られるものではない。例えば、加圧流動炉２に供給される燃焼用空気Ａとして、ガスタービン１４からのエネルギーによることなく独自に駆動するコンプレッサーで加圧したものを利用し、ガスタービン１４からのエネルギーが発電機１８によって全て利用されるようにすることもできる。
【００２９】
本実施の形態では、コンプレッサー１７と予熱器１５とを供給路３０を介して直接接続しているが、図１中に点線で示すように、コンプレッサー１７と予熱器１５との間に酸素ＰＳＡ装置２２を介装させることもできる。この点、酸素ＰＳＡ装置は、周知のとおり加圧された空気中の窒素を吸着し酸素濃度を増大させるためのものである。したがって、かかる形態（酸素ＰＳＡ２２を介装させた形態）とすると、燃焼用空気Ａの酸素濃度が増すことになるので、燃焼用空気Ａを加圧流動炉２に供給した際の被処理物Ｐの燃焼効率が向上する。
【００３０】
また、高酸素濃度の燃焼用空気Ａによって被処理物Ｐや補助燃料Ｒを燃焼した際に発生する排ガスＧは、その組成の大部分が水蒸気及び二酸化炭素になる。したがって、エネルギー回収の済んだ排ガスＧを、例えば、排ガス処理装置１６において冷却すれば、水蒸気が凝縮するので、排ガスＧは、二酸化炭素主体のものとなる。これにより、二酸化炭素の回収、除去が容易となり、地球温暖化の原因ともされる二酸化炭素の排出量を削減することができる。
【００３１】
ところで、加圧流動炉２内の流動媒体は、被処理物Ｐの量が減少した場合などの負荷減少に対応するために、あるいは入れ替えを行うために、加圧流動炉２の流動媒体排出口１０から外部に抜き出され、回収される。この回収は、流動媒体回収設備５０によってなされ、加圧状態にある加圧流動炉２内から、例えば、大気圧の環境下になされる。
【００３２】
本実施の形態の流動媒体回収設備５０は、加圧流動炉２内の流動媒体を受け入れる密閉構造とされたホッパ５１と、このホッパ５１の下流に備えられた集塵手段５２と、から主になる。ホッパ５１は、加圧流動炉２の流動媒体排出口１０と受け入れ管５３で接続され、ホッパ５１と集塵手段５２とは、連絡管５４で接続され、集塵手段５２は、先の供給路２９と排気管５５で接続されている。また、受け入れ管５３、連絡管５４、排気管５５には、それぞれ、第１の遮断弁５３Ａ、第２の遮断弁５４Ａ、流量制御弁５５Ａが備えられている。
【００３３】
本装置５０においては、まず、加圧流動炉２内の流動媒体が受け入れ管５３を介してホッパ５１内に受け入れられる。この流動媒体の受け入れ（加圧流動炉２からの流動媒体の抜き出し）は、第１の遮断弁５３Ａによって制御される。
【００３４】
本実施の形態では、特に、ホッパ５１が加圧流動炉２の下方に備えられ、流動媒体の受け入れに重力が利用される。
【００３５】
流動媒体の受け入れに際しては、第１の遮断弁５３Ａ及び第２の遮断弁５４Ａは開かれ、流量制御弁５５Ａ及び後述する返送遮断弁５６Ａは閉じられた状態となっている。したがって、流動媒体の受け入れとともにホッパ５１内に流入したガスは、連絡管５４を介して集塵手段５２に送られ、この集塵手段５２において、ガス中に飛散する流動媒体が集塵されることになる。
【００３６】
集塵手段５２は、特にその種類が限定されるものではないが、遠心式集塵装置又はセラミック若しくは耐熱繊維をろ材とするバグフィルタであるのが好ましい。
【００３７】
ホッパ５１内の流動媒体が所定量となったら、あるいは、流動媒体の受け入れを所定時間行ったら、第１の遮断弁５３Ａを閉じて流動媒体の受け入れを遮断するとともに、流量制御弁５５Ａを開いて集塵手段５２で集塵された流入ガス（清浄ガス）を、排気管５５を介して供給路２９内を流れる排ガスＧ中に混入する。また、第１の遮断弁５３Ａを閉じるとともに流量制御弁５５Ａを開くと、ホッパ５１内が減圧される。したがって、流量制御弁５５Ａを制御することでホッパ５１内の圧力を制御することができる。本実施の形態では、ホッパ５１内を大気圧まで減圧する。
【００３８】
ホッパ５１内を大気圧まで減圧したら、流量制御弁５５Ａを閉じ、ホッパ５１内の流動媒体をホッパ５１の下部に備わるスライドゲートや、ダブルダンパなどの流動媒体排出装置５７を通して系外に排出する。また、本実施の形態では、特に、集塵手段５２の底部とこの底部よりも下方に位置するホッパ５１の天部とを連通する、集塵手段５２で集塵した流動媒体をホッパ５１に返送する返送路５６が備えられている。したがって、返送路５６の途中に備えられた返送遮断弁５６Ａを開くと、集塵手段５２内の流動媒体は、重力によってホッパ５１内に返送され、ホッパ５１内の流動媒体とともに排出装置５７を通して系外に排出される。流動媒体の返送は、重力によらないこともできる。
【００３９】
本実施の形態の流動媒体回収設備５０は、ホッパ５１の下流に集塵手段５２が備えられているので、ホッパ５１や、集塵手段５２などの点検作業を容易に行うことができる。さらに、本実施の形態では、このことに加え、ホッパ５１と集塵手段５２とを連絡する連絡管５４に第２の遮断弁５４Ａが備えられているので、加圧流動炉２から流動媒体を受け入れながら、集塵手段５２の点検作業を行うことができる。この点検作業を行う際には、第１の遮断弁５３Ａを開きつつ、第２の遮断弁５４Ａ、流量制御弁５５Ａ及び返送遮断弁５６Ａを閉じることになる。
【００４０】
（その他）
（１） 以上の説明では、集塵装置１３からの排ガス（清浄ガス）Ｇを、排気路２４を介して頂部燃焼炉１９に送る形態としたが、この形態に限られるものではない。例えば、集塵装置１３からの排ガスＧを、直接ガスタービン１４に送る形態とすることもできる。
【００４１】
（２） 同様に、本実施の形態においては、集塵手段５２からの流入ガスを、供給路２９内の排ガスＧに混入する形態としたが、この形態に限られるものではない。例えば、ホッパ内を大気圧まで減圧しない場合であれば、排気路２４内の排ガスＧに混入する形態とすることや、頂部燃焼器１９、ガスタービン１４に送る形態、頂部燃焼器１９とガスタービン１４との間の排気路２１内の排ガスＧに混入する形態とすることもできる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、点検作業を容易に行うことができる流動媒体回収設備となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の流動媒体回収設備が備えられた熱処理設備の構成例である。
【符号の説明】
１…熱処理設備、２…加圧流動炉、３…フィーダ、４…散気管、１３…集塵装置、１４…ガスタービン、１５…予熱器、１６…排ガス処理装置、１７…コンプレッサー、１８…発電機、１９…頂部燃焼器、２２…酸素ＰＳＡ装置、５０…流動媒体回収設備、５１…ホッパ、５２…集塵手段、Ａ…燃焼用空気、Ｃ…空気、Ｇ…排ガス、Ｐ…被処理物、Ｒ…補助燃料。

Claims (5)

1. 被処理物を燃焼又は熱分解する加圧流動炉を有する設備に備えられる設備であり、
   前記加圧流動炉内の流動媒体を受け入れるホッパと、前記受け入れに伴って流入したガス中に飛散する流動媒体を集塵する集塵手段とを有し、前記ホッパ内の流動媒体及び前記集塵手段で集塵した流動媒体を回収する流動媒体回収設備であって、
   前記集塵手段が前記ホッパの下流に備えられていることを特徴とする流動媒体回収設備。
2. ホッパの上流に流動媒体の受け入れを遮断する第１の遮断弁が備えられ、前記ホッパと前記集塵手段との間に流入ガスの流れを遮断する第２の遮断弁が備えられ、前記集塵手段の下流に流入ガスの流量を制御する流量制御弁が備えられている請求項１記載の流動媒体回収設備。
3. ホッパが加圧流動炉の下方に備えられ、流動媒体の受け入れに重力が利用される請求項１又は請求項２記載の流動媒体回収設備。
4. 集塵手段で集塵した流動媒体をホッパに返送する返送路が備えられ、この返送路に前記流動媒体の返送を遮断する返送遮断弁が備えられている請求項１〜３のいずれか１項に記載の流動媒体回収設備。
5. 集塵手段が遠心式集塵装置又はセラミック若しくは耐熱繊維をろ材とするバグフィルタである請求項１〜４のいずれか１項に記載の流動媒体回収設備。

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