JP2013024504A - Method and system for recovery and use of heat in intermittent operation type refuse incineration facility - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に都市ごみ等の廃棄物を焼却処理する間欠運転式のごみ焼却施設に於いて利用されるものであり、施設の運転中には、ごみの燃焼により発生した燃焼排ガスから熱を回収して蓄熱し、この蓄熱した熱を施設の起動時又は休止時に熱源として利用するようにした間欠運転式のごみ焼却施設の熱回収利用方法及び熱回収利用システムに関するものである。 The present invention is mainly used in an intermittent operation type waste incineration facility that incinerates waste such as municipal waste. During operation of the facility, heat is generated from combustion exhaust gas generated by combustion of waste. The present invention relates to a heat recovery use method and a heat recovery use system for an intermittent operation incineration facility in which the stored heat is stored and used as a heat source when the facility is started or stopped.
小規模のごみ焼却施設に於いては、ごみの処理量も少なく、運転コスト削減のため、間欠運転が一般的である。即ち、間欠運転式のごみ焼却施設に於いては、毎日処理するごみの処理量が少ないために、1日に数時間運転や十数時間運転を行い、焼却炉によりごみを焼却処理している。 In small-scale waste incineration facilities, intermittent operation is common in order to reduce the amount of waste and to reduce operating costs. That is, in the intermittent operation type waste incineration facility, since the amount of waste to be processed every day is small, the operation is performed for several hours or more than ten hours a day, and the waste is incinerated by the incinerator. .
図9は従来の間欠運転式のごみ焼却施設の一例を示すものであり、当該ごみ焼却施設は、ストーカ式の焼却炉1、排ガス減温塔2、白煙防止用空気加熱器3、集じん装置4、誘引通風機5及び煙突6等から構成されており、ストーカ式の焼却炉1から排出された高温の燃焼排ガスを排ガス減温塔2及び白煙防止用空気加熱器3により減温して温度調整してから集じん装置4に導き、集じん装置4で排ガス中の飛灰及び酸性ガス等を除去した後、クリーンになった燃焼排ガスを煙突6から大気中へ放出するようにしている。
FIG. 9 shows an example of a conventional intermittent operation type waste incineration facility, which includes a stoker-type incinerator 1, an exhaust gas
また、白煙防止用空気加熱器3で燃焼排ガスとの間接熱交換より加熱された空気は、余熱利用設備7へ供給され、ここで温水発生器7a等の熱源として利用された後、煙突6の入口側の燃焼排ガスに混合されて大気中へ放出されている。
The air heated by indirect heat exchange with the combustion exhaust gas in the white smoke
尚、図9に於いて、9は起動用バーナ、10はごみ投入ホッパ、11はごみ供給装置、12はストーカ、13は押込送風機、14は一次空気供給ダクト、15は一次空気用ダンパ、16は二次送風機、17は二次空気供給ダクト、18は二次空気用ダンパ、19は白煙防止用送風機、20は白煙防止用空気供給ダクト、21は消石灰貯留槽、22は助剤貯留槽、23は薬剤用送風機、24は飛灰搬送装置、25は飛灰貯留槽である。 In FIG. 9, 9 is an activation burner, 10 is a dust supply hopper, 11 is a dust supply device, 12 is a stalker, 13 is a forced air blower, 14 is a primary air supply duct, 15 is a primary air damper, 16 Is a secondary blower, 17 is a secondary air supply duct, 18 is a damper for secondary air, 19 is a blower for preventing white smoke, 20 is an air supply duct for preventing white smoke, 21 is a slaked lime storage tank, and 22 is an auxiliary agent storage A tank, 23 is a chemical blower, 24 is a fly ash transport device, and 25 is a fly ash storage tank.
ところで、上述した間欠運転式のごみ焼却施設に於いては、焼却炉1の起動と停止を毎日行わなければならないため、焼却炉1の停止中に焼却炉1内の温度が放熱等により低下することになる。
そのため、焼却炉1の起動時には、焼却炉1内に常温空気を挿入し、化石燃料(灯油等)を燃料とする起動用バーナ9の燃焼により炉内を昇温するようにしているため、加温空気を用いる場合に比較して化石燃料(灯油等)の消費量が多くなると云う問題があった。
By the way, in the intermittent operation type incineration facility described above, since the incinerator 1 must be started and stopped every day, the temperature in the incinerator 1 decreases due to heat radiation or the like while the incinerator 1 is stopped. It will be.
Therefore, when the incinerator 1 is started up, normal temperature air is inserted into the incinerator 1 and the inside of the furnace is heated by combustion of the
また、前記間欠運転式のごみ焼却施設に於いては、燃焼排ガスからの熱回収を白煙防止用空気加熱器3内で燃焼排ガスと空気の間接熱交換により行い、熱利用後の空気を煙突6の入口側で燃焼排ガスに混合して大気中へ放出するようにしているが、回収した熱量を有効に利用できない場合がある。何故なら、熱回収して高温になった空気は、施設内の給湯や暖房、排ガスの白煙防止用に利用するが一般的であり、冬季以外の季節や夜間では需要が少ないからである。
Further, in the intermittent operation incineration facility, heat recovery from the combustion exhaust gas is performed by indirect heat exchange between the combustion exhaust gas and air in the
更に、前記間欠運転式のごみ焼却施設に於いては、熱回収率の向上や温暖化ガスの排出抑制が要求される時流にもかかわらず、運転時期・時間と熱需要先・使用先での時期・時間とを合致させることが難しく、使い先のない回収熱を系外へ放出することが多かった。しかも、外部へ熱供給している施設に於いては、予備ボイラ等を設置したうえで化石燃料を使用して施設休止時の熱供給を維持することが少なくなく、施設起動時や施設休止時に於ける燃費向上及び回収熱の有効利用は殆ど考慮されていないのが実情である。 Furthermore, in the above intermittent operation type incineration facility, the operation time / time and the heat demand destination / use destination are in spite of the time flow required to improve the heat recovery rate and suppress the emission of greenhouse gases. It was difficult to match the time and time, and the recovered heat that was not used was often released outside the system. Moreover, in facilities that supply heat to the outside, it is not uncommon to maintain a heat supply during facility suspension using fossil fuels after installing a spare boiler, etc. The actual situation is that little consideration is given to the improvement of fuel consumption and the effective use of recovered heat.
一方、ごみ焼却施設に於いては、蓄熱装置を用いて燃焼排ガスの熱を蓄熱し、この蓄熱した熱を有効利用することが行われている。 On the other hand, in a waste incineration facility, heat of combustion exhaust gas is stored using a heat storage device, and the stored heat is effectively used.
従来、この種のごみ焼却施設としては、例えば、特開2001−065840号公報(特許文献1)や特開2010−151432号公報(特許文献2)、特開平08−061654号公報(特許文献3)、特開平08−068523号公報(特許文献4)、特開平08−189618号公報(特許文献5)に開示されたものが知られている。 Conventionally, as this kind of waste incineration facilities, for example, JP 2001-065840 (Patent Document 1), JP 2010-151432 (Patent Document 2), JP 08-066544 (Patent Document 3). ), JP-A-08-068523 (Patent Document 4), and JP-A-08-189618 (Patent Document 5) are known.
即ち、特許文献1に記載されたごみ焼却施設は、蓄熱式熱交換器を用いて高温除じん装置により煤塵を除去した燃焼排ガスから熱を回収して蓄熱すると共に、常温の空気を前記蓄熱式熱交換器に通して加熱し、この加熱した空気を蒸気発生器へ供給して蒸気を発生させた後、再加熱器へ供給して白煙防止用の空気として利用したり、或は加熱した空気を燃焼ガスタービンへ供給して燃焼ガスタービンの燃焼用空気として利用したりするものである。 That is, the waste incineration facility described in Patent Document 1 collects heat from the combustion exhaust gas from which dust has been removed by a high-temperature dust removal device using a heat storage heat exchanger and stores the heat, and stores air at normal temperature with the heat storage type. Heat is passed through a heat exchanger, and the heated air is supplied to a steam generator to generate steam, and then supplied to a reheater to be used as air for preventing white smoke or heated. The air is supplied to the combustion gas turbine and used as combustion air for the combustion gas turbine.
また、特許文献2に記載されたごみ焼却施設は、廃熱ボイラとバグブィルタとの間に鉱物油を熱媒体とした熱交換器を設置すると共に、前記熱交換器に蓄熱装置を接続し、熱交換器により排ガスから熱を回収してこの熱を蓄熱装置に蓄熱し、蓄熱装置への蓄熱が完了すると、蓄熱装置を熱交換器から切り離して熱利用施設へ車両搬送し、熱利用施設で蓄熱装置の熱を利用するようにしたものである。
In addition, the waste incineration facility described in
更に、特許文献3に記載されたごみ焼却施設は、バグフィルタの入口側煙道及び出口側煙道に蓄熱材充填部を接続し、水冷塔を通過した排煙を蓄熱材充填部を通してバグフィルタに流し、排煙の温度が高ければ蓄熱材充填部に熱を吸収させ、また、排煙の温度が低ければ蓄熱材充填部に熱を放出させてバグフィルタに供給される排煙の温度変化を少なくし、更に、装置の起動時にバグフィルタの出口側の排煙を蓄熱材充填部に流して蓄熱を行うようにしたものである。
Furthermore, the waste incineration facility described in
更に、特許文献4に記載されたごみ焼却施設は、ごみ焼却炉の排ガス経路中にボイラーを設置すると共に、当該ボイラの出入口に蓄熱式の加熱バーナーをそれぞれ設置し、ごみ焼却炉の休止時に加熱バーナーを起動時間ごとに起動・停止を交互に繰返してボイラーを加熱して排ガス中の有害物質の結露による露点腐食を防止し、また、一方の蓄熱式の加熱バーナーの排ガスを有効利用して他方の蓄熱式の加熱バーナーの蓄熱体を加熱し、蓄熱体の熱で加熱バーナーの燃焼空気を加熱して燃費を向上させるようにしたものである。
Furthermore, the waste incineration facility described in
そして、特許文献5に記載されたごみ焼却施設は、一対の蓄熱体をごみ焼却炉内に設置し、一対の蓄熱体に燃焼排ガスと燃焼空気とを交互に供給し、燃焼排ガスにより加熱された一方の蓄熱体又は他方の蓄熱体に燃焼空気を接触させて加熱し、この加熱した燃焼空気をごみ焼却炉の燃焼室に供給するようにしたものである。
And the garbage incineration facility described in
蓄熱装置を用いた上述した各ごみ焼却施設に於いては、蓄熱及び放熱のタイミングとして、炉の運転中に蓄熱及び放熱を繰り返すもの、炉の運転中は使用せず、休止中にのみ蓄熱及び放熱を繰り返すもの、なりゆきで蓄熱及び放熱を繰り返すものである。また、用途としては、燃焼空気の加熱用、白煙防止用、バグフィルタの入口温度の調節用、休止時のボイラ水管の腐食防止用、施設外での熱源用として用いるものである。更に、蓄熱装置そのものの形態として、煙道に設置されているもの、煙道とは独立して設置されているもの、単槽で使用するもの、複数の蓄熱槽を切り替えて使用するものである。 In each of the above-mentioned waste incineration facilities using a heat storage device, as the timing of heat storage and heat release, heat storage and heat release are repeated during operation of the furnace, not used during operation of the furnace, It repeats heat dissipation and repeats heat storage and heat dissipation. Also, as uses, it is used for heating combustion air, preventing white smoke, adjusting the inlet temperature of the bag filter, preventing corrosion of boiler water pipes at rest, and for heat sources outside the facility. Furthermore, as a form of the heat storage device itself, one installed in the flue, one installed separately from the flue, one used in a single tank, one that switches between multiple heat storage tanks .
しかし、前記特許文献1〜5に記載されたごみ焼却施設に於いては、独立の蓄熱装置を設けている点、蓄熱装置と煙道との間を熱媒が循環している点、炉内加熱用バーナの燃焼空気をバーナの排熱を蓄熱して加熱する点、熱媒として空気を使用すれば、休炉中の低温腐食の問題は生じない点、准連続炉に適用する点が記載されているだけであり、焼却炉の運転中にごみの燃焼により発生した燃焼排ガスから熱を回収して蓄熱し、この蓄熱した熱を焼却炉の起動時に熱源として利用することは記載されておらず、図9に示すごみ焼却施設と同様に施設起動時や施設休止時に於ける燃費向上及び回収熱の有効利用は殆ど考慮されていない。 However, in the waste incineration facilities described in Patent Documents 1 to 5, a point where an independent heat storage device is provided, a point where a heat medium circulates between the heat storage device and the flue, It describes that the combustion air of the heating burner is heated by accumulating the exhaust heat of the burner, that if air is used as the heat medium, there is no problem of low-temperature corrosion during the shutdown, and that it is applied to a quasi-continuous furnace. However, it is not described that heat is collected from the combustion exhaust gas generated by the combustion of waste during operation of the incinerator and stored, and this stored heat is used as a heat source when the incinerator is started. As in the case of the waste incineration facility shown in FIG. 9, improvement in fuel consumption and effective use of recovered heat at the time of facility start-up and facility stop are hardly considered.
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、間欠運転式のごみ焼却施設の運転中には、ごみの燃焼により発生した燃焼排ガスから熱を回収して蓄熱し、この蓄熱した熱を施設の起動時又は休止時に熱源として利用するようにした間欠運転式のごみ焼却施設の熱回収利用方法及び熱回収利用システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to recover heat from combustion exhaust gas generated by combustion of waste during operation of an intermittent operation type waste incineration facility. An object of the present invention is to provide a heat recovery use method and heat recovery use system for an intermittent operation type incineration facility that stores heat and uses the stored heat as a heat source when the facility is started or stopped.
上記目的を達成するために、本発明の請求項1の発明は、間欠運転式のごみ焼却施設の焼却炉から排出されて減温処理された燃焼排ガスが流れる煙道に、燃焼排ガスと常温空気との間接熱交換により常温空気を加熱する蓄熱用空気加熱器を設け、前記蓄熱用空気加熱器により加熱された空気から熱を回収して蓄熱する蓄熱装置を煙道外に設け、少なくとも前記蓄熱用空気加熱器、蓄熱装置及び焼却炉に、常温空気及び加熱空気を適宜に供給し得る空気循環切替供給装置を接続し、蓄熱装置に蓄熱した熱を少なくとも焼却炉の起動時に熱源として利用するようにした間欠運転式のごみ焼却施設の熱回収利用方法であって、焼却炉の運転中には、空気循環切替供給装置により常温空気を蓄熱用空気加熱器と蓄熱装置との間で循環させて蓄熱用空気加熱器で加熱された空気の熱を蓄熱装置に蓄熱し、また、焼却炉の起動時には、空気循環切替供給装置を切替操作して常温空気を蓄熱用空気加熱器へ通さずに蓄熱装置に通して加熱し、この加熱空気を焼却炉の起動用バーナへ供給して起動用バーナの燃焼用空気として利用するようにしたことに特徴がある。 In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention provides a combustion exhaust gas and room temperature air in a flue through which a combustion exhaust gas discharged from an incinerator of an intermittent operation type incinerator and subjected to temperature reduction flows. A heat storage air heater that heats room temperature air by indirect heat exchange with the heat storage, and a heat storage device that collects heat from the air heated by the heat storage air heater and stores heat is provided outside the flue, at least for the heat storage Connect an air circulation switching supply device that can appropriately supply room temperature air and heated air to the air heater, heat storage device, and incinerator, and use the heat stored in the heat storage device as a heat source at least when starting up the incinerator This is a method of heat recovery and use for an intermittent operation type incineration facility, and during operation of the incinerator, the air circulation switching supply device circulates normal temperature air between the heat storage air heater and the heat storage device to store heat. For air The heat of the air heated by the heater is stored in the heat storage device, and when starting up the incinerator, the air circulation switching supply device is switched to pass room temperature air through the heat storage device without passing it through the heat storage air heater. The heated air is supplied to the starter burner of the incinerator and used as combustion air for the starter burner.
本発明の請求項2の発明は、間欠運転式のごみ焼却施設の焼却炉から排出されて減温処理された燃焼排ガスが流れる煙道に、燃焼排ガスと常温空気との間接熱交換により常温空気を加熱する蓄熱用空気加熱器を設け、前記蓄熱用空気加熱器により加熱された空気から熱を回収して蓄熱する蓄熱装置を煙道外に設け、少なくとも前記蓄熱用空気加熱器、蓄熱装置及び焼却炉に、常温空気及び加熱空気を適宜に供給し得る空気循環切替供給装置を接続し、蓄熱装置に蓄熱した熱を少なくとも焼却炉の起動時に熱源として利用するようにした間欠運転式のごみ焼却施設の熱回収利用方法であって、焼却炉の運転中には、空気循環切替供給装置により常温空気を蓄熱用空気加熱器と蓄熱装置との間で循環させて蓄熱用空気加熱器で加熱された空気の熱を蓄熱装置に蓄熱し、また、焼却炉の起動時には、空気循環切替供給装置を切替操作して常温空気を蓄熱用空気加熱器へ通さずに蓄熱装置に通して加熱し、この加熱空気を焼却炉の起動用バーナと焼却炉のストーカ下へそれぞれ供給して起動用バーナの燃焼用空気及びストーカ下空気として利用するようにしたことに特徴がある。 According to the second aspect of the present invention, the room temperature air is obtained by indirect heat exchange between the combustion exhaust gas and the room temperature air in the flue through which the combustion exhaust gas discharged from the incinerator of the intermittent operation type waste incineration facility and subjected to temperature reduction treatment flows. A heat storage air heater for heating the heat storage, and a heat storage device for recovering heat from the air heated by the heat storage air heater for heat storage is provided outside the flue, and at least the heat storage air heater, the heat storage device, and incineration An intermittent operation waste incineration facility in which an air circulation switching supply device capable of appropriately supplying normal temperature air and heated air is connected to the furnace, and the heat stored in the heat storage device is used as a heat source at least when the incinerator is started. During the operation of the incinerator, the room temperature air was circulated between the heat storage air heater and the heat storage device by the air circulation switching supply device and heated by the heat storage air heater. Air heat Heat is stored in the heat storage device, and when the incinerator starts up, the air circulation switching supply device is switched to heat normal temperature air through the heat storage device without passing through the heat storage air heater, and this heated air is incinerator It is characterized in that it is supplied to the starter burner and the stoker of the incinerator, respectively, and used as the combustion air of the starter burner and the air under the stoker.
本発明の請求項3の発明は、間欠運転式のごみ焼却施設の焼却炉から排出されて減温処理された燃焼排ガスが流れる煙道に、燃焼排ガスと常温空気との間接熱交換により常温空気を加熱する蓄熱用空気加熱器を設け、前記蓄熱用空気加熱器により加熱された空気から熱を回収して蓄熱する蓄熱装置を煙道外に設け、少なくとも前記蓄熱用空気加熱器、蓄熱用空気加熱器の後段に設置した白煙防止用空気加熱器、蓄熱装置及び焼却炉に、常温空気及び加熱空気を適宜に供給し得る空気循環切替供給装置を接続し、蓄熱装置に蓄熱した熱を少なくとも焼却炉の起動時に熱源として利用するようにした間欠運転式のごみ焼却施設の熱回収利用方法であって、焼却炉の運転中には、空気循環切替供給装置により常温空気を白煙防止用空気加熱器、蓄熱用空気加熱器及び蓄熱装置に通して蓄熱用空気加熱器で加熱された空気の熱を蓄熱装置に蓄熱すると共に、蓄熱装置を通過した空気を白煙防止用空気加熱器及び蓄熱用空気加熱器に戻し、また、焼却炉の起動時には、空気循環切替供給装置を切替操作して常温空気を蓄熱装置に通して加熱し、この加熱空気を焼却炉の起動用バーナへ供給して起動用バーナの燃焼用空気として利用するようにしたことに特徴がある。 According to the third aspect of the present invention, the room temperature air is obtained by indirect heat exchange between the combustion exhaust gas and the room temperature air in the flue through which the combustion exhaust gas discharged from the incinerator of the intermittent operation type incineration facility flows. A heat storage air heater for heating the heat storage, and a heat storage device for recovering heat from the air heated by the heat storage air heater to store heat is provided outside the flue, and at least the heat storage air heater, heat storage air heating Connect the air circulation switching supply device that can supply normal temperature air and heated air to the air heater for preventing white smoke, the heat storage device and the incinerator installed at the rear stage of the cooler, and incinerate at least the heat stored in the heat storage device This is a method of heat recovery and use of an intermittent operation incineration facility that is used as a heat source when the furnace is started up. During operation of the incinerator, room temperature air is heated by air circulation switching supply equipment to prevent white smoke Heat storage The heat of the air heated by the heat storage air heater through the air heater and the heat storage device is stored in the heat storage device, and the air that has passed through the heat storage device is turned into a white smoke prevention air heater and a heat storage air heater. When the incinerator is started, the air circulation switching supply device is switched to heat normal temperature air through the heat storage device, and this heated air is supplied to the incinerator start burner to burn the start burner. It is characterized by the fact that it is used as working air.
本発明の請求項4の発明は、間欠運転式のごみ焼却施設の休止時に、空気循環切替供給装置により常温空気を蓄熱装置に通して加熱し、この加熱空気をごみ焼却施設以外の別施設の装置へ供給して外部熱供給用の熱源として利用するようにしたことに特徴がある。
In the invention of
本発明の請求項5の発明は、間欠運転式のごみ焼却施設の焼却炉から排出されて減温処理された燃焼排ガスから熱を回収して蓄熱し、この蓄熱した熱を少なくとも施設の起動時に熱源として利用するようにした間欠運転式のごみ焼却施設の熱回収利用システムであって、前記熱回収利用システムは、減温処理された燃焼排ガスが流れる煙道に設けられ、燃焼排ガスと常温空気との間接熱交換により常温空気を加熱する蓄熱用空気加熱器と、煙道外に設けられ、蓄熱用空気加熱器により加熱された空気から熱を回収して蓄熱する蓄熱装置と、少なくとも前記蓄熱用空気加熱器、蓄熱装置及び焼却炉に接続され、常温空気を蓄熱用空気加熱器と蓄熱装置との間で循環させ得ると共に、取り入れた常温空気を蓄熱用空気加熱器へ通さずに蓄熱装置に通して加熱してから少なくとも焼却炉の起動用バーナへ供給し得る空気循環切替供給装置とから構成されていることに特徴がある。
The invention of
本発明の請求項6の発明は、間欠運転式のごみ焼却施設の焼却炉から排出されて減温処理された燃焼排ガスから熱を回収して蓄熱し、この蓄熱した熱を少なくとも施設の起動時に熱源として利用するようにした間欠運転式のごみ焼却施設の熱回収利用システムであって、前記熱回収利用システムは、減温処理された燃焼排ガスが流れる煙道に設けられ、燃焼排ガスと常温空気との間接熱交換により常温空気を加熱する蓄熱用空気加熱器と、煙道外に設けられ、蓄熱用空気加熱器により加熱された空気から熱を回収して蓄熱する蓄熱装置と、少なくとも前記蓄熱用空気加熱器、蓄熱装置及び焼却炉に接続され、常温空気を蓄熱用空気加熱器と蓄熱装置との間で循環させ得ると共に、取り入れた常温空気を蓄熱用空気加熱器へ通さずに蓄熱装置に通して加熱してから少なくとも焼却炉の起動用バーナと焼却炉のストーカ下の両方へ供給し得る空気循環切替供給装置とから構成されていることに特徴がある。
The invention of
本発明の請求項7の発明は、間欠運転式のごみ焼却施設の焼却炉から排出されて減温処理された燃焼排ガスから熱を回収して蓄熱し、この蓄熱した熱を少なくとも施設の起動時に熱源として利用するようにした間欠運転式のごみ焼却施設の熱回収利用システムであって、前記熱回収利用システムは、減温処理された燃焼排ガスが流れる煙道に設けられ、燃焼排ガスと常温空気との間接熱交換により常温空気を加熱する蓄熱用空気加熱器と、煙道外に設けられ、蓄熱用空気加熱器により加熱された空気から熱を回収して蓄熱する蓄熱装置と、少なくとも前記蓄熱用空気加熱器、蓄熱用空気加熱器の後段に設置した白煙防止用空気加熱器、蓄熱装置及び焼却炉に接続され、常温空気を蓄熱用空気加熱器、白煙防止用空気加熱器及び蓄熱装置に通して蓄熱装置により加熱された空気を白煙防止用空気加熱器及び蓄熱用空気加熱器に戻し得ると共に、取り入れた常温空気を蓄熱装置に通して加熱してから少なくとも焼却炉の起動用バーナへ供給し得る空気循環切替供給装置とから構成されていることに特徴がある。
The invention according to
本発明の請求項8の発明は、蓄熱装置が、汽水ドラム付排熱回収ボイラから成ることに特徴がある。
The invention of
本発明の請求項9の発明は、蓄熱装置が、汽水ドラム付排熱回収ボイラと、汽水ドラム付排熱回収ボイラに連結され、汽水ドラム付排熱回収ボイラからの熱を蓄熱し得ると共に、汽水ドラム付排熱回収ボイラへ熱を供給し得るスチームアキュムレータとから成ることに特徴がある。
The invention of
本発明の請求項1の発明は、焼却炉の運転中には、空気循環切替供給装置により常温空気を蓄熱用空気加熱器と蓄熱装置との間で循環させて蓄熱用空気加熱器で加熱された空気の熱を蓄熱装置に蓄熱し、また、焼却炉の起動時には、空気循環切替供給装置を切替操作して常温空気を蓄熱用空気加熱器へ通さずに蓄熱装置に通して加熱し、この加熱空気を焼却炉の起動用バーナへ供給して起動用バーナの燃焼用空気として利用するようにしているため、起動時に於ける起動用バーナの燃料消費量を削減することができる。
また、本発明の請求項1の発明は、減温された燃焼排ガスが流れる煙道に蓄熱用空気加熱器を配設して燃焼排ガスから蓄熱装置に必要な熱を回収するようにしているため、例えば、蓄熱用空気加熱器の後段側に設けた白煙防止用空気加熱器(ガスと空気の間接熱交換器)により燃焼排ガスの冷却及び廃熱回収を行い、熱利用後の高温空気を煙突の入口側の燃焼排ガスに混合して大気中へ放出する施設に本発明を適用した場合に於いては、蓄熱用空気加熱器により燃焼排ガスが冷却されるので、蓄熱用空気加熱器の後段側での白煙防止用空気加熱器に必要な空気量が減少し、燃焼排ガスに混合する空気量も必然的に減少することになり、煙突の口径を小さくすることができる。
According to the first aspect of the present invention, during operation of the incinerator, normal temperature air is circulated between the heat storage air heater and the heat storage device by the air circulation switching supply device and is heated by the heat storage air heater. The air heat is stored in the heat storage device, and when the incinerator is started up, the air circulation switching supply device is switched to heat the room temperature air through the heat storage device without passing through the heat storage air heater. Since the heated air is supplied to the startup burner of the incinerator and used as the combustion air of the startup burner, the fuel consumption of the startup burner during startup can be reduced.
Further, according to the first aspect of the present invention, a heat storage air heater is disposed in the flue through which the temperature-reduced combustion exhaust gas flows to recover heat necessary for the heat storage device from the combustion exhaust gas. For example, combustion exhaust gas is cooled and waste heat is recovered by an air heater for preventing white smoke (indirect heat exchanger for gas and air) provided on the rear side of the air heater for heat storage, and high-temperature air after heat utilization is recovered. In the case where the present invention is applied to a facility that is mixed with combustion exhaust gas at the inlet side of the chimney and released into the atmosphere, the combustion exhaust gas is cooled by the heat storage air heater, so that the latter stage of the heat storage air heater The amount of air required for the air heater for preventing white smoke on the side is reduced, and the amount of air mixed into the combustion exhaust gas is inevitably reduced, so that the diameter of the chimney can be reduced.
本発明の請求項2の発明は、焼却炉の運転中には、空気循環切替供給装置により常温空気を蓄熱用空気加熱器と蓄熱装置との間で循環させて蓄熱用空気加熱器で加熱された空気の熱を蓄熱装置に蓄熱し、また、焼却炉の起動時には、空気循環切替供給装置を切替操作して常温空気を蓄熱用空気加熱器へ通さずに蓄熱装置に通して加熱し、この加熱空気を焼却炉の起動用バーナと焼却炉のストーカ下へそれぞれ供給して起動用バーナの燃焼用空気及びストーカ下空気として利用するようにしているため、本発明の請求項1の発明と同様の作用効果を奏することができる。
しかも、本発明の請求項2の発明は、蓄熱装置で加熱された空気をストーカ下へ供給してストーカ下空気として利用するようにしているため、焼却炉の起動時のごみ投入開始後、しばらくの間は、押込送風機とストーカとの間に設けた空気予熱器を使用せずに、ストーカ上のごみの乾燥及び燃焼を良好且つ確実に行える。
According to the second aspect of the present invention, during operation of the incinerator, normal temperature air is circulated between the heat storage air heater and the heat storage device by the air circulation switching supply device and is heated by the heat storage air heater. The air heat is stored in the heat storage device, and when the incinerator is started up, the air circulation switching supply device is switched to heat the room temperature air through the heat storage device without passing through the heat storage air heater. Since the heated air is supplied to the starter burner of the incinerator and the stoker of the incinerator, respectively, and is used as the combustion air of the starter burner and the air under the stoker, the same as the invention of claim 1 of the present invention The effect of this can be achieved.
Moreover, in the invention of
本発明の請求項3の発明は、焼却炉の運転中には、空気循環切替供給装置により常温空気を白煙防止用空気加熱器、蓄熱用空気加熱器及び蓄熱装置に通して蓄熱用空気加熱器で加熱された空気の熱を蓄熱装置に蓄熱すると共に、蓄熱装置を通過した空気を白煙防止用空気加熱器及び蓄熱用空気加熱器に戻し、また、焼却炉の起動時には、空気循環切替供給装置を切替操作して常温空気を蓄熱装置に通して加熱し、この加熱した空気を焼却炉の起動用バーナへ供給して起動用バーナの燃焼用空気として利用するようにしているため、本発明の請求項1の発明と同様の作用効果を奏することができる。 According to the third aspect of the present invention, during operation of the incinerator, the air circulation switching supply device passes normal temperature air through the air heater for preventing white smoke, the air heater for heat storage, and the heat storage device to heat the air for heat storage. The heat of the air heated by the cooler is stored in the heat storage device, and the air that has passed through the heat storage device is returned to the white smoke prevention air heater and the heat storage air heater, and when the incinerator starts up, the air circulation is switched. Since the normal temperature air is heated through the heat storage device by switching the supply device, this heated air is supplied to the start burner of the incinerator and used as the combustion air of the start burner. The same effect as that of the invention of claim 1 can be obtained.
本発明の請求項4の発明は、請求項1、請求項2又は請求項3の発明に於いて、間欠運転式のごみ焼却施設の休止時に、空気循環切替供給装置により常温空気を蓄熱装置に通して加熱し、この加熱した空気をごみ焼却施設以外の別施設の装置(例えば、給湯装置や暖房装置等)へ供給して外部熱供給用の熱源として利用するようにしているため、本発明の請求項1〜3の発明と同様の作用効果を奏することができるうえ、施設休止時に於いても回収熱の有効利用を図ることができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first, second or third aspect of the present invention, when the intermittent operation type waste incineration facility is stopped, the air circulation switching supply device converts the room temperature air into the heat storage device. Since this heated air is supplied to a device (for example, a hot water supply device or a heating device) in another facility other than the waste incineration facility and used as a heat source for external heat supply, the present invention The effects similar to those of the first to third aspects of the invention can be obtained, and the recovered heat can be effectively used even when the facility is stopped.
本発明の請求項5の熱回収利用システムは、燃焼排ガスと常温空気との間接熱交換により常温空気を加熱する蓄熱用空気加熱器と、蓄熱用空気加熱器により加熱された空気から熱を回収して蓄熱する蓄熱装置と、常温空気を蓄熱用空気加熱器と蓄熱装置との間で循環させ得ると共に、取り入れた常温空気を蓄熱用空気加熱器へ通さずに蓄熱装置に通して加熱してから少なくとも焼却炉の起動用バーナへ供給し得る空気循環切替供給装置とを備えているため、本発明の請求項1に記載の方法を好適に実施することができると共に、本発明の請求項1の発明と同様の作用効果を奏することができる。
The heat recovery and utilization system according to
本発明の請求項6の熱回収利用システムは、燃焼排ガスと常温空気との間接熱交換により常温空気を加熱する蓄熱用空気加熱器と、蓄熱用空気加熱器により加熱された空気から熱を回収して蓄熱する蓄熱装置と、常温空気を蓄熱用空気加熱器と蓄熱装置との間で循環させ得ると共に、取り入れた常温空気を蓄熱用空気加熱器へ通さずに蓄熱装置に通して加熱してから少なくとも焼却炉の起動用バーナと焼却炉のストーカ下の両方へ供給し得る空気循環切替供給装置とを備えているため、本発明の請求項2に記載の方法を好適に実施することができると共に、本発明の請求項2の発明と同様の作用効果を奏することができる。
The heat recovery and utilization system according to
本発明の請求項7の熱回収利用システムは、燃焼排ガスと常温空気との間接熱交換により常温空気を加熱する蓄熱用空気加熱器と、蓄熱用空気加熱器により加熱された空気から熱を回収して蓄熱する蓄熱装置と、常温空気を蓄熱用空気加熱器、白煙防止用空気加熱器及び蓄熱装置に通して蓄熱装置により加熱された空気を白煙防止用空気加熱器及び蓄熱用空気加熱器に戻し得ると共に、取り入れた常温空気を蓄熱装置に通して加熱してから少なくとも焼却炉の起動用バーナへ供給し得る空気循環切替供給装置とを備えているため、本発明の請求項3に記載の方法を好適に実施することができると共に、本発明の請求項3の発明と同様の作用効果を奏することができる。
The heat recovery and utilization system according to
本発明の請求項8の熱回収利用システムは、蓄熱装置が汽水ドラム付排熱回収ボイラから成るため、蓄熱装置の新たな技術開発が不要となり、既存の汽水ドラム付排熱回収ボイラを使用することができ、至極便利である。
In the heat recovery and utilization system according to
本発明の請求項9の熱回収利用システムは、蓄熱装置が汽水ドラム付排熱回収ボイラ及びスチームアキュムレータから成るため、蓄熱容量を増加させることができる。 In the heat recovery utilization system according to the ninth aspect of the present invention, the heat storage device is composed of the exhaust heat recovery boiler with the steam drum and the steam accumulator, so that the heat storage capacity can be increased.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明を適用した間欠運転式のごみ焼却施設の一例を示す概略系統図であり、当該ごみ焼却施設は、都市ごみ等を焼却するストーカ式の焼却炉1と、焼却炉1から排出された高温の燃焼排ガスを減温する排ガス減温塔2と、排ガス減温塔2で減温された燃焼排ガスを更に減温すると共に、白煙防止用の空気を加熱する白煙防止用空気加熱器3と、排ガス中の飛灰及び酸性ガス等を除去する集じん装置4と、焼却炉1内の燃焼排ガスを吸引する誘引通風機5と、燃焼排ガスを大気中へ放出する煙突6と、白煙防止用空気加熱器3からの加熱された空気を熱源として利用する温水発生器7a等から成る余熱利用設備7と、焼却炉1から排出された燃焼排ガスから熱を回収して蓄熱し、この蓄熱した熱を施設の起動時又は休止時に熱源として利用する熱回収利用システム8とから構成されており、焼却炉1の運転中には、熱回収利用システム8を用いて焼却炉1から排出された燃焼排ガスから熱を回収して蓄熱し、また、焼却炉1の起動時には、熱回収利用システム8を用いて蓄熱した熱により常温空気を加熱し、この加熱空気を焼却炉1の起動用バーナ9へ供給して起動用バーナ9の燃焼用空気として利用するようにしている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic system diagram showing an example of an intermittent operation type waste incineration facility to which the present invention is applied. The waste incineration facility is a stoker-type incinerator 1 for incinerating municipal waste and the like and discharged from the incinerator 1. Exhaust gas
尚、図1に於いて、10はごみ投入ホッパ、11はごみ供給装置、12はストーカ、13は押込送風機、14は一次空気供給ダクト、15は一次空気用ダンパ、16は二次送風機、17は二次空気供給ダクト、18は二次空気用ダンパ、19は白煙防止用送風機、20は白煙防止用空気供給ダクト、21は消石灰貯留槽、22は助剤貯留槽、23は薬剤用送風機、24は飛灰搬送装置、25は飛灰貯留槽である。
また、熱回収利用システム8以外の設備及び機器(焼却炉1、排ガス減温塔2、白煙防止用空気加熱器3、集じん装置4、誘引通風機5及び余熱利用設備7等)は、従来公知のものと同様構造に構成されているため、ここではその詳細な説明を省略する。
In FIG. 1, 10 is a waste hopper, 11 is a dust supply device, 12 is a stalker, 13 is a pusher fan, 14 is a primary air supply duct, 15 is a damper for primary air, 16 is a secondary fan, 17 Is a secondary air supply duct, 18 is a secondary air damper, 19 is a blower for preventing white smoke, 20 is an air supply duct for preventing white smoke, 21 is a slaked lime storage tank, 22 is an auxiliary agent storage tank, and 23 is for a medicine. A blower, 24 is a fly ash transport device, and 25 is a fly ash storage tank.
In addition, facilities and equipment other than the heat recovery utilization system 8 (incinerator 1, exhaust gas
前記熱回収利用システム8は、焼却炉1から排出されて減温処理された燃焼排ガスが流れる煙道に設けられ、燃焼排ガスと常温空気との間接熱交換により常温空気を加熱する蓄熱用空気加熱器26と、煙道外に設けられ、蓄熱用空気加熱器26により加熱された空気から熱を回収して蓄熱する蓄熱装置27と、前記蓄熱用空気加熱器26、蓄熱装置27及び焼却炉1に接続され、常温空気を蓄熱用空気加熱器26と蓄熱装置27との間で循環させ得ると共に、取り入れた常温空気を蓄熱用空気加熱器26へ通さずに蓄熱装置27に通して加熱してから少なくとも焼却炉1の起動用バーナ9へ供給し得る空気循環切替供給装置28とから構成されている。
The heat recovery and
具体的には、前記蓄熱用空気加熱器26は、燃焼排ガスの温度が概ね450℃以下で且つ概ね300℃以上になる煙道に設けられており、焼却炉1の運転時に燃焼排ガスと空気を間接熱交換し、概ね300℃以下の高温の空気を得られるようにしている。
Specifically, the heat
この実施の形態では、蓄熱用空気加熱器26は、鋼板製のケーシング26aとケーシング26a内に配設した伝熱管26bとから成り、排ガス減温塔2と白煙防止用空気加熱器3との間の煙道で且つ白煙防止用空気加熱器3の入口側に設けられている。
In this embodiment, the heat
尚、蓄熱用空気加熱器26を設置する個所を概ね450℃以下とするのは、鋼板製のケーシング26aの耐熱温度及び伝熱管26bのガス側の高温腐食を避けるためであり、また、概ね300℃以上とするのは、加熱後の空気温度を250℃以上まで昇温できるようにし、蓄熱装置27内の圧力を高めることで蓄熱量を増加させるためである。更に、常温空気の通気時に低温腐食を回避することにもなる。
The reason for installing the heat
前記蓄熱装置27は、焼却炉1の運転時に高温空気と熱媒液を間接熱交換して熱媒液に蓄熱し、蓄熱した熱を焼却炉1停止後の次回焼却炉1起動時に常温空気の昇温用として利用するものであり、熱媒液が水の場合には、圧力容器内に密封されて大気圧以上で且つ概ね4MPa以下まで昇圧されるようになっている。また、熱媒液として熱媒体油を用いる場合には、沸点以下の運転温度として設計圧力1MPa程度の装置とすることも可能である。
The
この実施の形態では、蓄熱装置27には、水を熱媒とした汽水ドラム付排熱回収ボイラ、或は、汽水ドラム付排熱回収ボイラとスチームアキュムレータ33とを組み合わせたものが使用されている。
In this embodiment, the
特に、後者の蓄熱装置27は、汽水ドラム付排熱回収ボイラにスチームアキュムレータ33を併設して蓄熱量を増加させることができるものであり、汽水ドラム付排熱回収ボイラの熱量で不足する場合に、スチームアキュムレータ33で蓄熱量を補うものである。
尚、スチームアキュムレータ33は、ボイラからの蒸気をタンク内部の熱水中に吹き込むことにより飽和熱水として蓄積しておき、必要に応じてタンク内で自己蒸発する蒸気を取り出して使用するように構成されている。
In particular, the latter
The steam accumulator 33 is configured to accumulate steam as hot water by blowing steam from the boiler into the hot water inside the tank, and take out and use the steam that self-evaporates in the tank as necessary. Has been.
図2は汽水ドラム付排熱回収ボイラから成る蓄熱装置27を示し、当該蓄熱装置27は、空気入口29a及び空気出口29bを備えたケーシング29と、ケーシング29の上部に配設した汽水ドラム30と、ケーシング29の下部に配設した水ドラム31と、ケーシング29内に配設され、汽水ドラム30と水ドラム31を連結する水管群32とから構成されている。
FIG. 2 shows a
図3は汽水ドラム付排熱回収ボイラ及びスチームアキュムレータ33から成る蓄熱装置27を示し、当該蓄熱装置27は、上述した汽水ドラム付排熱回収ボイラの汽水ドラム30及び水ドラム31に上部連結管34及び下部連結管35を介してスチームアキュムレータ33を接続したものであり、両者の水位を平衡させるようになっている。
つまり、汽水ドラム付排熱回収ボイラで発生した蒸気がスチームアキュムレータ33へ送られ、スチームアキュムレータ33の水位が上昇すると、下部連結管35を通して汽水ドラム付排熱回収ボイラへ高温水が供給されるようになっている。
また、起動の際の空気加熱時には、スチームアキュムレータ33の上部から蒸気を抜き出し、蒸気供給管36を介して汽水ドラム付排熱回収ボイラへ供給し、汽水ドラム付排熱回収ボイラの内部の水を加熱するようになっている。
FIG. 3 shows a
That is, when steam generated in the exhaust heat recovery boiler with a brackish water drum is sent to the steam accumulator 33 and the water level of the steam accumulator 33 rises, high temperature water is supplied to the exhaust heat recovery boiler with a braid water drum through the lower connecting
Further, when the air is heated at the time of start-up, steam is extracted from the upper part of the steam accumulator 33 and supplied to the exhaust heat recovery boiler with the steam drum via the
前記汽水ドラム付排熱回収ボイラから成る蓄熱装置27は、高温空気の通気により内部の水(熱媒液)が昇温・昇圧され、最高で概ね4MPa(飽和温度約254℃)まで昇圧されるようになっている。
The
尚、水(熱媒液)を4MPaまで昇圧するのは、蓄熱用空気加熱器26で得られる高温空気の最高温度(概ね300℃)による蓄熱装置27の経済的設計の視点、高温空気の最高温度が蓄熱用空気加熱器26の入口側の燃焼排ガスの最高温度450℃に基づく経済的設計の視点から決まる。
また、蓄熱装置27は、図示していないが、保温を充分に行って停止中の放熱を極力減らせるように工夫されている。
It should be noted that the pressure of water (heat medium liquid) is increased to 4 MPa because the economical design viewpoint of the
Further, although not shown, the
前記空気循環切替供給装置28は、蓄熱用空気加熱器26と蓄熱装置27と焼却炉1とに接続されており、常温空気を蓄熱用空気加熱器26と蓄熱装置27との間で循環させ得ると共に、取り入れた常温空気を蓄熱用空気加熱器26へ通さずに蓄熱装置27に通して加熱してから焼却炉1の起動用バーナ9へ供給し得るものであり、焼却炉1の運転中には、常温空気を蓄熱用空気加熱器26と蓄熱装置27との間で循環させて蓄熱用空気加熱器26で加熱された空気の熱を蓄熱装置27に蓄熱し、また、焼却炉1の起動時には、常温空気を蓄熱用空気加熱器26へ通さずに蓄熱装置27に通して加熱し、この加熱空気を焼却炉1の起動用バーナ9へ供給できるようになっている。
The air circulation switching
この実施の形態では、空気循環切替供給装置28は、蓄熱用空気加熱器26の出口と蓄熱装置27の入口並びに蓄熱用空気加熱器26の入口と蓄熱装置27の出口をそれぞれ連結する空気循環用ダクト37と、蓄熱装置27の入口側に連結した空気循環用ダクト37に介設した蓄熱用空気循環送風機38と、蓄熱用空気加熱器26の出入口側で空気循環用ダクト37に介設した空気用ダンパ39と、蓄熱用空気循環送風機38と空気用ダンパ39との間で空気循環用ダクト37に分岐状に接続され、常温空気を起動用の空気として取り入れる空気取入用ダクト40と、空気取入用ダクト40に介設した常温空気用ダンパ41と、蓄熱装置27の出口と空気用ダンパ39の間で空気循環用ダクト37に分岐状に接続され、蓄熱装置27により加熱された空気を起動用バーナ9へ燃焼用空気として供給するバーナ用空気ダクト42と、バーナ用空気ダクト42に介設した加熱空気用ダンパ43とから構成されている。
In this embodiment, the air circulation switching
また、前記空気循環切替供給装置28は、蓄熱装置27に蓄えられた熱が必要な容量を超えないように、加熱空気を大気中へ放出して蓄熱装置27内の蓄熱量を調整する蓄熱調整用ダクト44を備えており、当該蓄熱調整用ダクト44は焼却炉1の運転中に使用されるものである。
In addition, the air circulation switching
前記蓄熱調整用ダクト44は、蓄熱装置27の出口と空気用ダンパ39の間で空気循環用ダクト37に分岐状に接続されており、この蓄熱調整用ダクト44には、加熱空気の放出量を調整する蓄熱調整用ダンパ46が介設されている。
尚、蓄熱調整用ダクト44及び蓄熱調整用ダンパ46を使用する時には、空気取入用ダクト40及び常温空気用ダンパ41を用いて常温空気を取り入れる。
The heat
When the heat
而して、上述した熱回収利用システム8を用いた間欠運転式のごみ焼却施設に於いては、焼却炉1の運転中には、焼却炉1から排出された燃焼排ガスから熱を回収して蓄熱し、焼却炉1の起動時には、蓄熱した熱を熱源として利用できるようになっている。
Thus, in the intermittent operation type incineration facility using the heat
即ち、焼却炉1の運転中は、蓄熱用空気加熱器26の出入口側の空気用ダンパ39を開くと共に、常温空気用ダンパ41、加熱空気用ダンパ43、蓄熱調整用ダンパ46を閉じ、この状態で蓄熱用空気循環送風機38を稼働し、空気循環用ダクト37内や蓄熱装置27内等にある空気を蓄熱用空気加熱器26と蓄熱装置27との間で循環させる。
That is, during the operation of the incinerator 1, the
尚、蓄熱用空気加熱器26の入口側の空気温度は、蓄熱装置27の温度(内部圧力)により変化する。また、焼却炉1起動完了直後の運転当初は、蓄熱装置27に熱が殆ど残っておらず、蓄熱装置27は常温に近い。
The air temperature on the inlet side of the heat
従って、蓄熱装置27内等にある空気は、常温空気となっており、この常温空気は、蓄熱用空気加熱器26に入ってここで燃焼排ガスとの間接熱交換により昇温(例えば、100℃に昇温)された後、蓄熱装置27に入る。
Accordingly, the air in the
蓄熱装置27に入った加熱空気は、蓄熱装置27内で熱媒液を加温(例えば、熱媒液がボイラ水の場合、ボイラ水を50℃に加温)すると共に、熱媒液により減温(例えば、加熱空気が70℃に減温)される。
The heated air that has entered the
蓄熱装置27内で減温された空気は、蓄熱用空気加熱器26に入ってここで燃焼排ガスとの間接熱交換により再び昇温(例えば、150℃に昇温)されてから再度蓄熱装置27に入り、蓄熱装置27内で熱媒液を加温(例えば、熱媒液がボイラ水の場合、ボイラ水を100℃に加温)すると共に、熱媒液により減温(例えば、120℃に減温)される。
The air whose temperature has been reduced in the
このようにして、蓄熱装置27の入口側の空気温度が300℃、熱媒液(ボイラ水)の温度が250℃、蓄熱装置27の出口側の空気温度が270℃程度になるまで、加熱した空気を蓄熱用空気加熱器26と蓄熱装置27との間で循環させ、蓄熱装置27に蓄熱する。
In this way, heating was performed until the air temperature on the inlet side of the
また、焼却炉1の停止に際しては、蓄熱用空気加熱器26、蓄熱装置27及び蓄熱用空気循環送風機38を停止させると共に、蓄熱用空気加熱器26の出入口側に設けた空気用ダンパ39を閉じ、ごみ焼却炉1の次の起動時まで停止状態を維持する。
When the incinerator 1 is stopped, the heat
そして、焼却炉1の起動時には、空気取入用ダクト40及びバーナ用空気ダクト42に設けた常温空気用ダンパ41及び加熱空気用ダンパ43を開き、この状態で蓄熱用空気循環送風機38を起動する。
When the incinerator 1 is started, the room
そうすると、空気取入用ダクト40から流入した常温空気は、蓄熱用空気循環送風機38及び蓄熱装置27の入口側の空気循環用ダクト37を通って蓄熱装置27内に入り、ここで加温されてから蓄熱装置27の出口側の空気循環用ダクト37及びバーナ用空気ダクト42を通って起動用バーナ9へ供給され、起動用バーナ9の燃焼用空気として利用される。
Then, the normal temperature air flowing in from the
尚、起動当初は、蓄熱装置27の温度が高いので、蓄熱装置27の出口側の空気温度も高くできる(例えば、200℃)。起動が進むにつれて蓄熱装置27の温度が低下するため、それに伴って蓄熱装置27の出口側の空気温度も低下する。
従って、蓄熱装置27は、焼却炉1の起動が完了するまでに必要な熱量を貯蔵できるように設計されている。
また、蓄熱装置27内の熱量が不足する場合、蓄熱装置27には、汽水ドラム付排熱回収ボイラとスチームアキュムレータ33とを組み合わせたものを使用し、スチームアキュムレータ33により蓄熱量を補うようにする。
In addition, since the temperature of the
Therefore, the
When the amount of heat in the
上述した間欠運転式のごみ焼却施設は、熱回収利用システム8を用い、焼却炉1の運転中には、焼却炉1から排出された燃焼排ガスから熱を回収して蓄熱し、焼却炉1の起動時には、蓄熱した熱を熱源として利用し、起動用バーナ9へ供給する空気を蓄熱した熱により加熱してこの加熱空気を燃焼用空気として利用しているため、焼却炉1の起動時に於ける起動用バーナ9の燃料消費量を削減することができる。
また、この間欠運転式のごみ焼却施設は、白煙防止用空気加熱器3の前段側に蓄熱用空気加熱器26を配設し、燃焼排ガスから蓄熱装置27に必要な熱を回収するようにしているため、燃焼排ガスが白煙防止用空気加熱器3に入るまでに蓄熱用空気加熱器26により冷却され、蓄熱用空気加熱器26の後段側に設置した白煙防止用空気加熱器3での必要空気量が減少し、煙突6の入口側で燃焼排ガスに混合する空気量も必然的に減少することになり、煙突6の口径を小さくすることができる。
The intermittent operation type incineration facility described above uses the heat
In addition, in this intermittent operation type incineration facility, a heat
図4は本発明を適用した間欠運転式のごみ焼却施設の他の例を示す概略系統図であり、当該ごみ焼却施設は、熱回収利用システム8の空気循環切替供給装置28に改良を加えたものであり、焼却炉1の運転中には、熱回収利用システム8を用いて焼却炉1から排出された燃焼排ガスから熱を回収して蓄熱し、また、焼却炉1の起動時には、熱回収利用システム8を用いて蓄熱した熱により常温空気を加熱し、この加熱した空気を焼却炉1の起動用バーナ9と焼却炉1のストーカ下へそれぞれ供給して起動用バーナ9の燃焼用空気及びストーカ下空気として利用するようにしたものである。
FIG. 4 is a schematic system diagram showing another example of the intermittent operation type waste incineration facility to which the present invention is applied, and the waste incineration facility has improved the air circulation switching
即ち、前記熱回収利用システム8の空気循環切替供給装置28は、図4に示す如く、蓄熱用空気加熱器26の出口と蓄熱装置27の入口並びに蓄熱用空気加熱器26の入口と蓄熱装置27の出口をそれぞれ連結する空気循環用ダクト37と、蓄熱装置27の入口側に連結した空気循環用ダクト37に介設した蓄熱用空気循環送風機38と、蓄熱用空気加熱器26の出入口側で空気循環用ダクト37に介設した空気用ダンパ39と、蓄熱用空気循環送風機38と空気用ダンパ39との間で空気循環用ダクト37に分岐状に接続され、常温空気を起動用の空気として取り入れる空気取入用ダクト40と、空気取入用ダクト40に介設した常温空気用ダンパ41と、蓄熱装置27の出口と空気用ダンパ39の間で空気循環用ダクト37に分岐状に接続され、蓄熱装置27により加熱された空気を起動用バーナ9へ燃焼用空気として供給するバーナ用空気ダクト42と、バーナ用空気ダクト42に介設した加熱空気用ダンパ43と、加熱空気用ダンパ43の下流側でバーナ用空気ダクト42及び一次空気供給ダクト14に分岐状に接続され、蓄熱装置27により加熱された空気を一次空気供給ダクト14へ流して焼却炉1のストーカ下空気として供給するストーカ下空気ダクト48と、ストーカ下空気ダクト48に介設した加熱空気用ダンパ43とから構成されている。
That is, the air circulation switching
尚、前記空気循環切替供給装置28以外の設備及び機器(焼却炉1、排ガス減温塔2、白煙防止用空気加熱器3、集じん装置4、余熱利用設備7、蓄熱用空気加熱器26、蓄熱装置27等)は、図1に示すごみ焼却施設と同じ構造に構成されており、図1に示すごみ焼却施設と同じ部位・部材には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
It should be noted that facilities and equipment other than the air circulation switching supply device 28 (incinerator 1, exhaust gas
図4に示す熱回収利用システム8を用いた間欠運転式のごみ焼却施設に於いては、焼却炉1の運転中は、熱回収利用システム8が図1に示す間欠運転式のごみ焼却施設の熱回収利用システム8と同様の働きをし、焼却炉1から排出された燃焼排ガスから蓄熱用空気加熱器26により熱を回収して蓄熱装置27に蓄熱し、また、焼却炉1の停止に際しては、図1に示す間欠運転式のごみ焼却施設と同様に、蓄熱用空気加熱器26、蓄熱装置27及び蓄熱用空気循環送風機38を停止させると共に、蓄熱用空気加熱器26の出入口側に設けた空気用ダンパ39等を閉じ、ごみ焼却炉1の次の起動時まで停止状態を維持する。
In the intermittent operation type waste incineration facility using the heat
そして、焼却炉1の起動時には、空気取入用ダクト40、バーナ用空気ダクト42及びストーカ下空気ダクト48に設けた常温空気用ダンパ41及び加熱空気用ダンパ43を開き、この状態で蓄熱用空気循環送風機38を起動する。
When the incinerator 1 is started, the room
そうすると、押込送風機13から空気取入用ダクト40に流入した常温空気は、蓄熱用空気循環送風機38及び蓄熱装置27の入口側の空気循環用ダクト37を通って蓄熱装置27内に入り、ここで加温されてから蓄熱装置27の出口側の空気循環用ダクト37、バーナ用空気ダクト42、ストーカ下空気ダクト48及び一次空気供給ダクト14を介して起動用バーナ9及びストーカ下へそれぞれ供給され、起動用バーナ9の燃焼用空気及びストーカ下空気として利用される。
Then, the room temperature air that has flowed into the
上述した図4に示す間欠運転式のごみ焼却施設は、図1に示す間欠運転式のごみ焼却施設と同様の作用効果を奏することができる。
特に、このごみ焼却施設は、蓄熱装置27で加熱された空気をストーカ下へも供給してストーカ下空気として利用するようにしているため、焼却炉1の起動時のごみ投入開始後、しばらくの間は、押込送風機13とストーカ12との間に設けた空気予熱器(図示省略)を使用せずに、ストーカ上のごみの乾燥及び燃焼を良好且つ確実に行える。
The intermittent operation type waste incineration facility shown in FIG. 4 described above can achieve the same effects as the intermittent operation type waste incineration facility shown in FIG.
In particular, since this waste incineration facility supplies the air heated by the
図5は本発明を適用した間欠運転式のごみ焼却施設の更に他の例を示す概略系統図であり、当該ごみ焼却施設は、熱回収利用システム8に改良を加え、図1及び図4に示す蓄熱用空気循環送風機38を省略して白煙防止用送風機19により蓄熱用の空気を送るようにしたものであり、焼却炉1の運転中には、熱回収利用システム8を用いて焼却炉1から排出された燃焼排ガスから熱を回収して蓄熱し、また、焼却炉1の起動時には、熱回収利用システム8を用いて蓄熱した熱により常温の空気を加熱し、この加熱した空気を焼却炉1の起動用バーナ9へ供給して起動用バーナ9の燃焼用空気として利用するようにしたものである。
FIG. 5 is a schematic system diagram showing still another example of the intermittent operation type waste incineration facility to which the present invention is applied. The waste incineration facility is improved in the heat
即ち、前記熱回収利用システム8は、図5に示す如く、白煙防止用空気加熱器3の入口側の煙道に設けられ、燃焼排ガスと常温空気との間接熱交換により常温空気を加熱する蓄熱用空気加熱器26と、煙道外に設けられ、蓄熱用空気加熱器26により加熱された空気から熱を回収して蓄熱する蓄熱装置27と、前記蓄熱用空気加熱器26、蓄熱用空気加熱器26の後段に設置した白煙防止用空気加熱器3、蓄熱装置27及び焼却炉1に接続され、常温空気を蓄熱用空気加熱器26、白煙防止用空気加熱器3及び蓄熱装置27に通して蓄熱装置27により加熱された空気を白煙防止用空気加熱器3及び蓄熱用空気加熱器26に戻し得ると共に、取り入れた常温空気を蓄熱装置27に通して加熱してから焼却炉1の起動用バーナ9へ供給し得る空気循環切替供給装置28とから構成されている。
That is, as shown in FIG. 5, the heat
尚、熱回収利用システム8の空気循環切替供給装置28以外の設備及び機器(焼却炉1、排ガス減温塔2、白煙防止用空気加熱器3、集じん装置4、余熱利用設備7、蓄熱用空気加熱器26、蓄熱装置27等)は、図1に示すごみ焼却施設と同じ構造に構成されており、図1に示すごみ焼却施設と同じ部位・部材には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
また、図示していないが、空気切替供給装置には、蓄熱調整用ダクト44が接続されている。
Equipment and equipment other than the air circulation switching
Although not shown, a heat
前記熱回収利用システム8の空気循環切替供給装置28は、白煙防止用送風機19と、蓄熱用空気加熱器26の入口及び白煙防止用空気加熱器3の入口に接続されると共に、白煙防止用送風機19に接続された白煙防止用空気供給ダクト20と、蓄熱用空気加熱器26の出口と蓄熱装置27の入口とを連結する空気循環用ダクト37と、蓄熱用空気加熱器26の出口側で空気循環用ダクト37に介設した空気用ダンパ39と、蓄熱装置27の出口に接続されて白煙防止用送風機19の上流側ダクト49に分岐状に接続された加熱空気供給ダクト50と、加熱空気供給ダクト50に介設した空気用ダンパ39と、加熱空気供給ダクト50に分岐状に接続され、蓄熱装置27により加熱された空気を起動用バーナ9へ燃焼用空気として供給するバーナ用空気ダクト42と、バーナ用空気ダクト42に介設した加熱空気用ダンパ43とから構成されている。
The air circulation switching
図5に示す熱回収利用システム8を用いた間欠運転式のごみ焼却施設に於いては、焼却炉1の運転中は、空気循環用ダクト37の空気用ダンパ39及び加熱空気供給ダクト50の空気用ダンパ39を開くと共に、加熱用空気ダンパ43を閉じ、この状態で白煙防止用送風機19を稼働し、常温空気を白煙防止用空気加熱器3、蓄熱用空気加熱器26及び蓄熱装置27に通す。
In the intermittent operation type waste incineration facility using the heat
尚、蓄熱用空気加熱器26の入口側の空気温度は、蓄熱装置27の温度(内部圧力)により変化する。また、焼却炉1起動完了直後の運転当初は、蓄熱装置27に熱が殆ど残っておらず、蓄熱装置27は常温に近い。
The air temperature on the inlet side of the heat
従って、蓄熱装置27内等にある空気は、常温空気となっており、この常温空気は、蓄熱用空気加熱器26に入ってここで燃焼排ガスとの間接熱交換により昇温(例えば、100℃に昇温)された後、蓄熱装置27に入る。
Accordingly, the air in the
蓄熱装置27に入った加熱空気は、蓄熱装置27内で熱媒液を加温(例えば、熱媒液がボイラ水の場合、ボイラ水を50℃に加温)すると共に、熱媒液により減温(例えば、加熱空気が70℃に減温)される。
The heated air that has entered the
蓄熱装置27を出た空気は、白煙防止用送風機19の入口側で上流側ダクト49内を流れる常温空気と混合され、その一部が白煙防止用空気加熱器3に送られる。白煙防止用空気加熱器3で昇温された空気(例えば、170℃の空気)は、余熱利用設備7へ供給されてここで温水発生器7a等の熱源として利用された後、煙突6の入口側で燃焼排ガスと混合されて大気中へ放出されている。
The air exiting the
一方、白煙防止用送風機19により送られた残りの空気(例えば、45℃の空気)は、蓄熱用空気加熱器26に入ってここで燃焼排ガスとの間接熱交換により再び昇温(例えば、125℃に昇温)されてから再度蓄熱装置27に入る。
On the other hand, the remaining air (for example, air at 45 ° C.) sent by the white
蓄熱装置27に入った加熱された空気は、再び蓄熱装置27内で熱媒液を加温(例えば、熱媒液がボイラ水の場合、ボイラ水を75℃に加温)すると共に、熱媒液により減温(例えば、空気が95℃に減温)される。
The heated air that has entered the
このようにして、蓄熱装置27の入口側の空気温度が300℃、熱媒液(ボイラ水)の温度が250℃、蓄熱装置27の出口側の空気温度が270℃程度になるまで、加熱された空気を蓄熱用空気加熱器26及び蓄熱装置27に通し、蓄熱装置27に蓄熱する。
In this way, heating is performed until the air temperature on the inlet side of the
また、焼却炉1の停止に際しては、蓄熱用空気加熱器26、蓄熱装置27及び白煙防止用送風機19を停止させると共に、空気循環用ダクト37に設けた空気用ダンパ39及び加熱空気供給ダクト50に設けた空気用ダンパ39等を閉じ、ごみ焼却炉1の次の起動時まで停止状態を維持する。
When the incinerator 1 is stopped, the heat
そして、焼却炉1の起動時には、空気循環用ダクト37及びバーナ用空気ダクト42に設けた空気用ダンパ39及び加熱空気用ダンパ43を開き、白煙防止用送風機19を起動する。
When the incinerator 1 is started, the
そうすると、白煙防止用送風機19の上流側ダクト49から流入した常温空気は、白煙防止用送風機19、白煙防止用空気供給ダクト20、蓄熱用空気加熱器26、空気循環用ダクト37を通って蓄熱装置27内に入り、ここで加温されてから加熱空気供給ダクト50及びバーナ用空気ダクト42を通って起動用バーナ9へ供給され、起動用バーナ9の燃焼用空気として利用される。
Then, the room temperature air flowing from the
上述した図5に示す間欠運転式のごみ焼却施設は、図1に示す間欠運転式のごみ焼却施設と同様の作用効果を奏することができる。
特に、このごみ焼却施設は、白煙防止用送風機19を用いて蓄熱用の空気を蓄熱用空気加熱器26及び蓄熱装置27等へ送るようにしているため、図1及び図4に示す蓄熱用空気循環送風機38を省略することができてコスト低減を図れる。
また、この間欠運転式のごみ焼却施設は、蓄熱装置27を出た空気を白煙防止用送風機19の入口側で上流側ダクト49内を流れる常温空気と混合するようにしているため、白煙防止用空気加熱器3に送られる空気が昇温されるので、図1及び図3に示すごみ焼却施設のように、白煙防止用空気加熱器3の低温腐食を防止するために白煙防止用空気加熱器3の出口側の加熱された空気を白煙防止用送風機19の入口側に戻すためのダクトを省略することができる。
The intermittent operation type waste incineration facility shown in FIG. 5 described above can achieve the same effects as the intermittent operation type waste incineration facility shown in FIG.
In particular, this waste incineration facility uses a white
In addition, this intermittent operation type incineration facility mixes the air exiting the
次に、同じ規模の従来の間欠運転式のごみ焼却施設(以下、従来システムと云う)と本発明の熱回収利用システム8を用いた間欠運転式のごみ焼却施設(以下、本システムと云う)の起動時に於ける燃料消費量を比較して見る。
尚、従来システム及び本システムの規模は、何れも1時間当り約3tonのごみを焼却処理でき、一日に8時間運転を行うものを想定している。
Next, a conventional intermittent operation type waste incineration facility (hereinafter referred to as a conventional system) of the same scale and an intermittent operation type waste incineration facility using the heat
The scale of the conventional system and the present system is assumed to be able to incinerate about 3 tons of waste per hour and operate for 8 hours per day.
下記の表1は、従来システムで常温の空気(起動用バーナ9の燃焼用及び炉内への洩れ込み)10,000m3Nを用いて灯油を燃焼し、1.5時間後に400℃の燃焼排ガスを得る場合についての試算例を示すものであり、また、本システムで同量の燃焼排ガスを得るために200℃から50℃へ変化する空気を使用した場合を比較対照用に示すものである。尚、灯油の低位発熱量は、34.1MJ/Lとした。
Table 1 below shows that kerosene was burned with 10,000 m 3 N at normal temperature (combustion of
表1の結果に基づいて炉立上げ時の空気温度、空気量、灯油使用量の時間変化をグラフで示すと、図6、図7、図8に示すようなグラフになる。
図8のグラフより起動時の灯油消費量を求める(グラフの面積により計算する)と、従来システムが242Lの灯油を使用するのに対し、本システムでは使用する灯油が180Lで済み、灯油を約25%削減することができる。
Based on the results shown in Table 1, the time variation of the air temperature, the amount of air, and the amount of kerosene used at the time of startup of the furnace is shown in a graph as shown in FIGS.
When the kerosene consumption at the time of start-up is calculated from the graph of FIG. 8 (calculated by the area of the graph), the conventional system uses 242L of kerosene, whereas in this system, the kerosene used is 180L, and the kerosene is about It can be reduced by 25%.
また、本システムに於ける必要蓄熱量は、蓄熱装置27の放熱も含めて2802MJであり、定常運転時(発熱量10MJ/kg、ごみ処理量3t/h、運転時間6hr)ごみ入熱の1.56%に相当する。蓄熱用空気加熱器26の入口の排ガス温度を350℃とすると、蓄熱用空気加熱器26の出口の排ガス温度は337.5℃となる。従って、蓄熱用空気加熱器26の後段に白煙防止用空気加熱器3を設置した場合でも、白煙防止及び余熱利用設備7での温水発生に必要な熱量を十分にまかなえる。
In addition, the necessary heat storage amount in this system is 2802 MJ including the heat radiation of the
下記の表2は、上述した従来システムと本システムの定常運転時に於ける煙突6からの燃焼排ガス量を比較したものである。
尚、白煙防止条件は、大気温度5℃、相対湿度50%、余熱利用設備7の温水発生器7aでの回収熱量を約180kWとした。
Table 2 below compares the amount of combustion exhaust gas from the
The white smoke prevention conditions were an atmospheric temperature of 5 ° C., a relative humidity of 50%, and the amount of heat recovered by the
表2からも明らかなように、本システムに於いては、白煙防止用空気混合後の排ガス量(煙突6入口側の排ガス量)が従来システムに比較して2370m3 N/h(3.6%)減少し、煙突6の口径を30mm(1.9%)小さくすることができる。
更に、蓄熱調整ラインを併用し、必要熱量と同量の熱量を大気へ放出した場合には、これらの効果はより大きくなる。具体的には、排出ガス量が4750m3 N/h(7.2%)減少し、煙突6の口径を60mm(3.8%)小さくすることができる。
As is clear from Table 2, in this system, the amount of exhaust gas after mixing with air for preventing white smoke (the amount of exhaust gas on the inlet side of the chimney 6) is 2370 m 3 N / h (3. 6%), and the diameter of the
Furthermore, when the heat storage adjustment line is used in combination, and the amount of heat equal to the required amount of heat is released to the atmosphere, these effects become greater. Specifically, the amount of exhaust gas is reduced by 4750 m 3 N / h (7.2%), and the diameter of the
尚、図1、図4及び図5に示す間欠運転式のごみ焼却施設に於いては、焼却炉1の運転中に燃焼排ガスから熱を回収してこの熱を蓄熱し、焼却炉1の起動時に起動用バーナ9に供給される燃焼用空気やストーカ下に供給されるストーカ下空気を蓄熱した熱を利用して加熱するようにしているが、他の実施の形態に於いては、図示していないが、間欠運転式のごみ焼却施設の休止時に、常温の空気を熱回収利用システム8の蓄熱装置27に通して加熱し、この加熱した空気をごみ焼却施設以外の別施設の装置(例えば、給湯装置や暖房装置等)へ供給して外部熱供給用の熱源として利用するようにしても良い。
1, 4 and 5, the intermittent operation type incineration facility shown in FIG. 1, FIG. 4 and FIG. 5 collects heat from the combustion exhaust gas during operation of the incinerator 1, stores this heat, and starts the incinerator 1. The combustion air supplied to the
例えば、平日にごみ焼却施設を24時間運転して熱回収利用システム8の蓄熱装置27に蓄熱し、ごみ焼却施設休止中の週末に熱回収利用システム8の蓄熱装置27を外部熱供給用の熱源として利用し、蓄熱装置27により加熱した空気をごみ焼却施設以外の別施設の装置(給湯装置や暖房装置等)へ供給して利用するようにしても良い。
このようにすれば、ごみ焼却施設の休止時に於ける回収熱の有効利用を図ることができる。
For example, a waste incineration facility is operated for 24 hours on weekdays to store heat in the
In this way, it is possible to effectively use the recovered heat when the waste incineration facility is stopped.
また、図5に示す間欠運転式のごみ焼却施設に於いては、焼却炉1の起動時には、空気循環切替供給装置28を切替操作して常温空気を蓄熱装置27に通して加熱し、この加熱した空気を焼却炉1の起動用バーナ9へ供給して起動用バーナ9の燃焼用空気として利用するようにしたが、他の実施の形態に於いては、焼却炉1の起動時に、蓄熱装置27を通って加熱空気された空気を焼却炉1の起動用バーナ9と焼却炉1のストーカ下へそれぞれ供給し、起動用バーナの燃焼用空気及びストーカ下空気として利用するようにしても良い。
Further, in the intermittent operation type incineration facility shown in FIG. 5, when the incinerator 1 is started, the air circulation switching
本発明は、都市ごみ等の廃棄物を焼却処理する間欠運転式のごみ焼却施設に適用したが、燃焼排ガスを排出する施設であれば、他の施設でも適用可能である。例えば、本発明は、燃料を燃焼させて発電を行うようにした間欠運転式の燃料燃焼施設に於いても適用可能である。 The present invention is applied to an intermittent operation type waste incineration facility that incinerates waste such as municipal waste. However, the present invention can be applied to other facilities as long as it emits combustion exhaust gas. For example, the present invention can be applied to an intermittently operated fuel combustion facility in which fuel is burned to generate power.
1焼却炉、3は白煙防止用空気加熱器、8は熱回収利用システム、9は起動用バーナ、12はストーカ、26は蓄熱用空気加熱器、27は蓄熱装置、28は空気循環切替供給装置、33はスチームアキュムレータ。 1 is an incinerator, 3 is an air heater for preventing white smoke, 8 is a heat recovery system, 9 is a starter burner, 12 is a stoker, 26 is an air heater for heat storage, 27 is a heat storage device, and 28 is an air circulation switching supply Device 33 is a steam accumulator.
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