JP2009121778A - Pressurized fluidized incineration facility and operation method for pressurized fluidized incineration facility - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加圧流動焼却設備及び加圧流動焼却設備の運転方法に関するものである。より詳しくは、高含水率の被処理物を加圧下で流動燃焼し、この燃焼により発生した排ガスによってタービンを駆動し、このタービンの駆動によってコンプレッサーを駆動し、このコンプレッサーの駆動によって圧縮された空気を加圧流動炉内に供給する構成とされた加圧流動焼却設備及び加圧流動焼却設備の運転方法に関するものである。 The present invention relates to a pressurized fluidized incineration facility and a method for operating the pressurized fluidized incineration facility. More specifically, a high moisture content workpiece is fluidly combusted under pressure, a turbine is driven by exhaust gas generated by the combustion, a compressor is driven by the driving of the turbine, and the compressed air is driven by the driving of the compressor. The present invention relates to a pressurized fluidized incineration facility and a method for operating the pressurized fluidized incineration facility.
現在、石炭を燃料とする加圧流動床複合発電プラントが実用化されており、通常、プラントの立上げ時においては、タービンの過給機を電動機として使用して所定の圧力、温度まで起動している。もっとも、このように過給機を電動機として使用するシステムにおいては、過給機を起動用ブロワとして利用することができないため、大容量の起動用ブロワを別途備える場合が多い。 At present, a pressurized fluidized bed combined power plant using coal as fuel is put into practical use. Normally, when a plant is started up, a turbocharger of a turbine is used as an electric motor to start up to a predetermined pressure and temperature. ing. However, in such a system that uses a supercharger as an electric motor, since the supercharger cannot be used as a starter blower, a large-capacity starter blower is often separately provided.
ところで、タービンの排気を有効利用する方法として、本出願人は、特許文献1を開示した。しかしながら、特許文献1は、タービンの駆動によってコンプレッサーを駆動し、このコンプレッサーの駆動によって圧縮空気を生成し、この圧縮空気を有効利用することについては開示していない。 By the way, as a method of effectively using the exhaust of the turbine, the present applicant has disclosed Patent Document 1. However, Patent Document 1 does not disclose that a compressor is driven by driving a turbine, compressed air is generated by driving the compressor, and the compressed air is effectively used.
もっとも、コンプレッサーの駆動によって圧縮された空気の利用に関して、本出願人は、当該圧縮空気を加圧流動炉内に供給する特許文献2を開示した。しかしながら、被処理物が下水汚泥等の高含水率である場合は、加圧流動炉で発生した排ガスに水蒸気が含まれるため、加圧流動炉で必要な空気量以上に圧縮空気が発生することとなる。下水汚泥のような高含水率物(78〜85質量%)を燃焼する場合に、可燃分だけを燃焼させるために空気を100供給したとすると、排ガス中に水分が40〜50質量%程度含まれるので、タービンに導入される排ガスは160〜180となる。過給機効率等を考慮してもコンプレッサーで圧縮される空気は130〜150となる。したがって、加圧流動炉で必要となる燃焼空気100を差し引いても30〜50の余剰が生じる。以下、この余剰となる加圧空気を、単に「余剰空気」ともいう。 However, regarding use of air compressed by driving the compressor, the present applicant has disclosed Patent Document 2 that supplies the compressed air into a pressurized fluidized furnace. However, when the material to be treated has a high water content such as sewage sludge, the exhaust gas generated in the pressurized fluidized furnace contains water vapor, so that compressed air is generated in excess of the amount of air required in the pressurized fluidized furnace. It becomes. When burning high moisture content (78-85% by mass) such as sewage sludge, assuming that 100 air is supplied to burn only the combustible component, the exhaust gas contains about 40-50% by mass of water. Therefore, the exhaust gas introduced into the turbine is 160 to 180. Even if the supercharger efficiency is taken into consideration, the air compressed by the compressor is 130 to 150. Therefore, even if the combustion air 100 required in the pressurized fluidized furnace is subtracted, a surplus of 30 to 50 is generated. Hereinafter, this excess pressurized air is also simply referred to as “surplus air”.
この点、当業者の通常の発想によれば、当該余剰空気は、下水処理設備に通常備わる曝気槽などにおいて利用することになる。しかしながら、曝気槽などは、通常、加圧流動焼却設備から離れた場所に存在するため、余剰空気を送るための流路が長くなり、その分、圧力損失が増える。したがって、エネルギーの有効利用という観点からは、余剰空気を加圧流動焼却設備系内で利用することが望まれる。
本発明が解決しようとする主たる課題は、コンプレッサーの駆動によって圧縮された余剰空気を加圧流動焼却設備系内で有効利用すること、好ましくは同時に設備コストやランニングコストを低減させることにある。 The main problem to be solved by the present invention is to effectively utilize surplus air compressed by the drive of the compressor in the pressurized flow incineration equipment system, and preferably to reduce equipment costs and running costs at the same time.
この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>
高含水率の被処理物を加圧下で流動燃焼させる加圧流動炉と、この燃焼により発生した排ガスによって駆動されるタービン及びこのタービンによって駆動され前記加圧流動炉内に供給する空気を圧縮するコンプレッサーを有する過給機と、前記タービンで膨張した排ガスから熱回収して大気中に放出する前の排ガスに混入する白煙防止用空気を予熱する白煙防止用予熱器と、この白煙防止用予熱器を通った前記大気中に放出する前の排ガスの清浄化を行う排煙処理塔と、を備えた加圧流動焼却設備であって、
前記コンプレッサーで圧縮された空気を前記加圧流動炉内に供給する経路と、この経路から分岐して前記白煙防止用予熱器に連なる分岐経路と、を有し、
この分岐経路を通して前記圧縮空気が前記白煙防止用空気として前記白煙防止用予熱器に導かれる構成とした、
ことを特徴とする加圧流動焼却設備。
The present invention that has solved this problem is as follows.
<Invention of Claim 1>
A pressurized fluidizing furnace that fluidizes and burns an object to be treated having a high water content under pressure, a turbine that is driven by exhaust gas generated by the combustion, and air that is driven by the turbine and that is supplied to the pressurized fluidizing furnace is compressed. A supercharger having a compressor, a white smoke prevention preheater for preheating white smoke prevention air mixed in the exhaust gas before being recovered from the exhaust gas expanded by the turbine and released into the atmosphere, and the white smoke prevention A flue gas treatment tower that purifies the exhaust gas before being discharged into the atmosphere through the preheater, and a pressurized fluidized incineration facility comprising:
A path for supplying air compressed by the compressor into the pressurized fluidized furnace, and a branch path branched from this path and connected to the white smoke prevention preheater,
The compressed air is led to the white smoke prevention preheater as the white smoke prevention air through this branch path,
A pressurized fluidized incineration facility characterized by that.
<請求項2記載の発明>
別途、前記白煙防止用予熱器の白煙防止用空気送気用ブロワを備えていない、請求項1記載の加圧流動焼却設備。
<Invention of Claim 2>
2. The pressurized fluidized incineration facility according to claim 1, wherein the white smoke prevention preheater is not provided with a white smoke prevention air supply blower.
<請求項3記載の発明>
前記タービンで膨張した排ガスから熱回収して蒸気を生成する蒸気ボイラと、この蒸気ボイラで生成された蒸気を前記タービン上流の排ガス処理系に導く経路と、を有する請求項1又は請求項2記載の加圧流動焼却設備。
<Invention of Claim 3>
The steam boiler which recovers heat from the exhaust gas expanded by the turbine to generate steam, and a path for guiding the steam generated by the steam boiler to an exhaust gas treatment system upstream of the turbine. Pressure fluidized incineration equipment.
<請求項4記載の発明>
高含水率の被処理物を加圧下で流動燃焼させる加圧流動炉と、この燃焼により発生した排ガスによって駆動されるタービン及びこのタービンによって駆動され前記加圧流動炉内に供給する空気を圧縮するコンプレッサーを有する過給機と、前記タービンで膨張した排ガスから熱回収して大気中に放出する前の排ガスに混入する白煙防止用空気を予熱する白煙防止用予熱器と、この白煙防止用予熱器を通った前記大気中に放出する前の排ガスの清浄化を行う排煙処理塔と、を備えた加圧流動焼却設備の運転方法であって、
前記コンプレッサーで圧縮された空気を、前記加圧流動炉内に供給するとともに、前記白煙防止用予熱器に前記白煙防止用空気として導く、
ことを特徴とする加圧流動焼却設備の運転方法。
<Invention of
A pressurized fluidizing furnace that fluidizes and burns an object to be treated having a high water content under pressure, a turbine that is driven by exhaust gas generated by the combustion, and air that is driven by the turbine and that is supplied to the pressurized fluidizing furnace is compressed. A supercharger having a compressor, a white smoke prevention preheater for preheating white smoke prevention air mixed in the exhaust gas before being recovered from the exhaust gas expanded by the turbine and released into the atmosphere, and the white smoke prevention A flue gas treatment tower that purifies the exhaust gas before being released into the atmosphere through the preheater for operation,
The air compressed by the compressor is supplied into the pressurized fluidized furnace and guided to the white smoke prevention preheater as the white smoke prevention air.
A method for operating a pressurized fluidized incinerator.
<請求項5記載の発明>
前記タービンで膨張した排ガスから熱回収して蒸気を生成し、この蒸気を前記タービン上流の排ガス処理系に導く、請求項4記載の加圧流動焼却設備の運転方法。
<Invention of Claim 5>
The operating method of the pressurized fluidized incineration equipment of
本発明によれば、コンプレッサーの駆動によって圧縮された余剰空気を加圧流動焼却設備系内で有効利用すること、同時に設備コストやランニングコストを低減させることができる。 According to the present invention, surplus air compressed by driving the compressor can be effectively used in the pressurized flow incineration equipment system, and at the same time, equipment cost and running cost can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を説明する。
本実施の形態の加圧流動焼却設備は、図1に示すように、高含水率の被処理物Sを燃焼させる加圧流動炉10と、この燃焼により発生した排ガスによって駆動されるタービン41及びこのタービン41によって駆動され、加圧流動炉10内に供給する空気を圧縮するコンプレッサー42を有する過給機40と、を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below.
As shown in FIG. 1, the pressurized fluidized incineration facility of the present embodiment includes a pressurized fluidized
加圧流動炉10には、バイオマスや都市ゴミ、下水汚泥の脱水ケーキ等の高含水率の、例えば、含水率78〜85質量%の被処理物Sが供給口から供給されるとともに、始動時において下部の始動用バーナー12から燃焼のための燃料及び燃焼用空気が供給されるようになっている。加圧流動炉10の下部からは、後述するように、圧縮空気が吹き込まれ、その流動化エネルギーによって被処理物Sが流動されながら、燃焼焼却されるようになっている。
The pressurized fluidized
この燃焼焼却により発生した排ガスは、流路71を通して空気予熱器20に送られ、その後に流路72を通してバグフィルタやセラミックフィルタなどの集塵機30を通った後に、流路73を通して過給機40のタービン41に導かれる。
この過給機40では、排ガスによってタービン41が駆動され、これに連結されたコンプレッサー42も駆動される。タービン41で膨張した排ガスは、流路74を通して白煙防止用予熱器50に導かれた後、流路75を通して排煙処理塔60に導かれ、この排煙処理塔60で清浄化された後に煙突62から大気中に放出される。
The exhaust gas generated by the combustion incineration is sent to the
In the
ただし、タービン41で膨張した排ガスは、白煙防止用予熱器50に導くに先立って、図2に示すように、流路74Aを通して蒸気ボイラ65に導くのが好ましい。この蒸気ボイラ65に導かれる排ガスは、例えば、400〜450℃、0.02〜0.05MPaの高温・高圧であり、したがって、熱回収して蒸気を生成することができる。この蒸気ボイラ65で生成された蒸気は、流路74Bを通して、タービン41上流の排ガス処理系に、図示例では加圧流動炉10からの排ガスを集塵機30からタービン41に導く流路73に導き、もって当該蒸気を流路73内の排ガスに混入する。これにより、タービン41に導かれる排ガスの量が増えるため、コンプレッサー42で圧縮される空気の量も増え、本加圧流動焼却設備全体の熱効率向上となる。
タービン41上流の排ガス処理系としては、図示例のように排ガスを集塵機30からタービン41に導く流路73のほか、例えば、排ガスを加圧流動炉10から空気予熱器20に導く流路71、排ガスを空気予熱器20から集塵機30に導く流路72、加圧流動炉10、空気予熱器20、集塵機30などを例示することができる。なお、空気予熱器20は、排ガスのもっている熱により、加圧流動炉10内に供給する圧縮空気を予熱するためのものである。
However, it is preferable that the exhaust gas expanded by the turbine 41 is led to the
As the exhaust gas treatment system upstream of the turbine 41, in addition to the
ところで、本形態においては、図1に示すように、コンプレッサー42に対して起動用ブロワ43が設けられている。この起動用ブロワ43からの空気は、切替え弁44を有する流路76を通してコンプレッサー42に送り、このコンプレッサー42で圧縮して、圧縮空気とする。この圧縮空気は、流路77及び流路78を通して空気予熱器20に導き、更に流路79を通して加圧流動炉10内に供給する。また、流路77からは、加圧流動炉10の始動用バーナー12に連なる分岐経路80が分岐している。当該圧縮空気は、加圧流動炉10のほか、この分岐経路80を通して始動用バーナー12に燃焼用空気として供給される。ここで、分岐経路80を設ける利点について、説明する。
すなわち、1年当たり1〜2回程度(多くとも数回)の立上げ運転だけのために、始動用バーナー12に燃焼用空気を送るための専用ブロワを設けることは、不経済であり、設備の高騰を招くだけである。特に、加圧流動炉10が所定の加圧状態の安定運転に達するまで容量的に大きい加圧流動炉に対して燃焼用空気を送り込むためには、専用ブロワを大型化するほかない。加圧流動炉10の圧力は、立上げ当初は低圧であるが、時間の経過とともに高圧にする必要がある。したがって、専用ブロワは、立上げ当初の低吐出圧力・低送風量から時間経過後の高吐出圧力・高送風量まで対応可能な容量を備えている必要があり、専用ブロワが大型化するのである。しかるに、本形態の加圧流動焼却設備は、コンプレッサー42に対して設けられた起動用ブロワ43からの空気を、コンプレッサー43を通して圧縮して加圧流動炉10に供給する経路(流路77〜79)のほか、この経路から分岐して加圧流動炉10の始動用バーナー12に連なる分岐経路(流路80)を有し、加圧流動炉10の立上げの際に、圧縮空気を、(加圧流動炉10のほか)分岐経路を通して始動用バーナー12に燃焼用空気として供給するものである。その結果、時間の経過に伴う燃焼の進行によって昇温し、加圧流動炉10内の圧力が上昇すると、コンプレッサー42の圧縮比が高くなり、コンプレッサー42で圧縮された空気の圧力は加圧流動炉10内の圧力よりも常に高くなる(加圧流動炉10内の流動部での圧力損失分を超える圧力分だけ高くなる)。そして、加圧流動炉10内の圧力上昇に伴って、コンプレッサー42出口側の風量も増加する。その結果、容量の小さい起動用ブロワ43であっても、時間経過後において高吐出圧力・高送風量を確保することができる。したがって、図1に符号43Aとして仮定的に図示した始動用バーナー12についての燃焼用空気を送るために専用ブロワを使用しないか、きわめて小型のもので足りるものとなり、設備コストやランニングコストを低減させることができる。また、加圧流動炉10内の圧力と、加圧流動炉10内へ燃焼用空気として吹き込む圧縮空気の圧力が連動しているので、始動用バーナー12における燃焼用空気量制御が容易になる利点もある。
By the way, in this embodiment, as shown in FIG. 1, a
That is, it is uneconomical to provide a dedicated blower for sending combustion air to the
一方、白煙防止用予熱器50は、従来の形態においては、符号52Aとして仮定的に図示した白煙防止ファンから送り込まれ大気中に放出する前の排ガスに混入する白煙防止用空気を、タービン41で膨張した排ガスから熱回収して予熱するものである。この予熱された白煙防止用空気によって、排煙処理塔60からの清浄空気が煙突62において加熱され、白煙が発生しないようになる。排煙処理塔60は、白煙防止用予熱器50を通った大気中に放出する前の排ガスの最終的な清浄化を図るものであり、湿式集塵方式などが採用される。
On the other hand, the white
ここで、本実施の形態においては、白煙防止ファン52Aが備えられておらず、コンプレッサー42で圧縮された空気を加圧流動炉10内に供給する流路77から分岐して白煙防止用予熱器50に連なる分岐経路たる流路52が備えられている。そして、この流路52を通して圧縮空気が白煙防止用空気として白煙防止用予熱器50に導かれる。前述したように被処理物Sが高含水率である場合は、高圧流動炉10からの排ガスに水蒸気が含まれるため、コンプレッサー42の駆動によって圧縮される空気の量も増え、この圧縮空気を加圧流動炉10内に供給するのみでは余剰が生じる。なお、始動用バーナー12の燃焼用空気としての使用は、立上げ運転時におけるものである。しかしながら、本形態においては、当該余剰空気が白煙防止用空気として有効利用される。この白煙防止用空気としての利用は、加圧流動焼却設備系内での利用であり、また、白煙防止ファン52Aを使用しないか、きわめて小型のものとすることができるため、設備コストやランニングコストを低減させることができる。この余剰空気の利用に関しては、圧縮空気が通る流路77に圧力計77Aを設け、この圧力計77Aで測定された圧力によって流路52に備わる調節弁47の開度を調節し、もって加圧流動炉10に導く圧縮空気と白煙防止用予熱器50に導く圧縮空気との割合を調節することができる。
Here, in the present embodiment, the white
一方、本形態においては、本設備周りの外部空気Aをコンプレッサー42に導く切替え弁45を有する供給流路81が設けられている。立上げ運転時においては、起動用ブロワ43からコンプレッサー42に空気を送り込み、所定の温度・圧力、例えば、タービン41の入口温度が350℃以上、圧力が0.11〜0.15MPaの条件を指標とした安定運転になった時点で、切替え弁44を閉じ、その代わりに切替え弁45を開として供給流路81を通して外部空気Aをコンプレッサー42に送り込む。以後、この条件が続行される。
On the other hand, in this embodiment, a
従来、焼却に用いられている加圧を行わない気泡流動炉では、常時流動用ブロワを運転し続け、また、煙突62から強制的に排気するための誘引ファンの設置が必要であるのに対し、本形態に係る加圧流動焼却設備では、起動時に起動用ブロワ43を使用するのみで足りるのでランニングコストが低減し、誘引ファンの設置が不要となる利点がある。
加圧流動炉10の運転条件に限定はないが、0.1〜0.3MPa程度に加圧し、ダイオキシン発生防止の観点から800〜850℃程度の温度条件にすることが望ましい。
Conventionally, in a bubbling flow furnace that does not perform pressurization that is used for incineration, it is necessary to continuously operate a flow blower and to install an induction fan for forcibly exhausting from the
Although there is no limitation on the operating conditions of the pressurized
10…加圧流動炉、12…始動用バーナー、20…空気予熱器、30…集塵機、40…過給機、41…タービン、42…コンプレッサー、43…起動用ブロワ、50…白煙防止用予熱器、60…排煙処理塔、65…蒸気ボイラ、S…被処理物。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記コンプレッサーで圧縮された空気を前記加圧流動炉内に供給する経路と、この経路から分岐して前記白煙防止用予熱器に連なる分岐経路と、を有し、
この分岐経路を通して前記圧縮空気が前記白煙防止用空気として前記白煙防止用予熱器に導かれる構成とした、
ことを特徴とする加圧流動焼却設備。 A pressurized fluidizing furnace that fluidizes and burns an object to be treated having a high water content under pressure, a turbine that is driven by exhaust gas generated by the combustion, and air that is driven by the turbine and that is supplied to the pressurized fluidizing furnace is compressed. A supercharger having a compressor, a white smoke prevention preheater for preheating white smoke prevention air mixed in the exhaust gas before being recovered from the exhaust gas expanded by the turbine and released into the atmosphere, and the white smoke prevention A flue gas treatment tower that purifies the exhaust gas before being discharged into the atmosphere through the preheater, and a pressurized fluidized incineration facility comprising:
A path for supplying air compressed by the compressor into the pressurized fluidized furnace, and a branch path branched from this path and connected to the white smoke prevention preheater,
The compressed air is led to the white smoke prevention preheater as the white smoke prevention air through this branch path,
A pressurized fluidized incineration facility characterized by that.
前記コンプレッサーで圧縮された空気を、前記加圧流動炉内に供給するとともに、前記白煙防止用予熱器に前記白煙防止用空気として導く、
ことを特徴とする加圧流動焼却設備の運転方法。 A pressurized fluidizing furnace that fluidizes and burns an object to be treated having a high water content under pressure, a turbine that is driven by exhaust gas generated by the combustion, and air that is driven by the turbine and that is supplied to the pressurized fluidizing furnace is compressed. A supercharger having a compressor, a white smoke prevention preheater for preheating white smoke prevention air mixed in the exhaust gas before being recovered from the exhaust gas expanded by the turbine and released into the atmosphere, and the white smoke prevention A flue gas treatment tower that purifies the exhaust gas before being released into the atmosphere through the preheater for operation,
The air compressed by the compressor is supplied into the pressurized fluidized furnace and guided to the white smoke prevention preheater as the white smoke prevention air.
A method for operating a pressurized fluidized incinerator.
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