JP2013200087A - 加圧流動炉システムの運転方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上記課題は、被処理物を燃焼させる加圧流動炉に被処理物を供給する供給装置の停止と同期させて起動用ブロワを再起動させ、起動用ブロワから過給機のコンプレッサーに空気を供給することによって解決される。
【選択図】図8
Description
また、下水汚泥、バイオマス、都市ゴミ等の被処理物を燃焼し、焼却炉から排出される燃焼排ガスの持つエネルギーを有効に取り出すことに着目した焼却設備として、加圧流動炉システムが知られている。加圧流動炉システムは、被処理物を燃焼させる加圧流動炉と、加圧流動炉から排出される燃焼排ガスによって回動されるタービンと、タービンと同軸に固着されたタービンの回動に伴って回動され圧縮空気を供給するコンプレッサーを内装する過給機を有することを特徴とするシステムである。加圧流動動炉システムでは、被処理物を完全燃焼させた際に生じる燃焼排ガスによって過給機のタービンを駆動し、コンプレッサーから排出される圧縮空気によって被処理物の燃焼及び流動床流動に必要な燃焼空気を全て賄う自立運転が可能となる。自立運転が可能となることで、従来、必要であった流動ブロワおよび誘引ファンが不要となり、ランニングコストが低減することが知られている(特許文献2参照)。
また、過給式流動設備においては、被処理物の燃焼排ガスを利用して、燃焼空気を供給しているため、被処理物の供給手段に作動不要が生じた場合や、設備の立ち下げ時に被処理物の供給装置が停止する場合には、燃焼排ガスの急激な量低下でタービンの駆動力が減少することで、コンプレッサーによる供給すべき燃焼空気の搬送力が急激に減少するので、炉内へ供給される燃焼空気が減少し、加圧流動内に残留する被処理物が不完全燃焼し、一酸化炭素、ダイオキシン等の有害物質が排出される虞があった。
すなわち、第1発明は、被処理物を燃焼させる加圧流動炉に被処理物を供給する被処理物の供給装置と、該加圧流動炉から排出される燃焼排ガスによって回動されるタービンとタービンの回動に伴って回動され前記加圧流動炉に燃焼空気を供給するコンプレッサーを内装する過給機と、起動時にバイパス流路を介して前記加圧流動炉及び空気流路を介して過給機に空気を供給した後停止する起動用ブロワと、前記加圧流動炉から排出される燃焼排ガス中の未燃焼ガス濃度を測定する第一濃度計と酸素濃度を測定する第二濃度計を備えた加圧流動炉システムの運転方法であって、
前記被処理物の供給装置の停止を条件に起動用ブロワを再起動させ、前記起動用ブロワから前記過給機のコンプレッサーに空気を供給することを特徴とする。
被処理物を燃焼させる加圧流動炉に被処理物を供給する供給装置の停止を条件に起動用ブロワを再起動させ、起動用ブロワから加圧流動炉に燃焼空気を供給する過給機のコンプレッサーに空気を供給するので、加圧流動炉の燃焼排ガスの発生量にかかわらず、加圧流動炉に残留した被処理物の燃焼に必要な燃焼空気を供給でき、残留した被処理物を完全燃焼でき、被処理物の不完全燃焼に起因する有害物質の発生を抑制することができる。
コンプレッサーから加圧流動炉に供給される燃焼空気が定格容量の50%未満、未燃焼ガス濃度が所定の設定値以上、又は前記起動用ブロワから排出された圧縮空気の圧力が前記コンプレッサーから排出された燃焼空気の圧力より高くなった場合、の少なくとも1つに該当した場合、過給機のコンプレッサーを介することなく起動用ブロワから加圧流動炉に直接的に空気を供給するので、無駄な送風動力を費やさずに加圧流動炉に残留した被処理物を最後まで完全燃焼することができる。
第一濃度計の測定値が一定値又は下降した後に、起動用ブロワの駆動を停止するので、加圧流動炉システムのシステム外に有害物質の排出を防止することができる。
第二濃度計の測定値が空気中の酸素濃度と略同一値となった後に、起動用ブロワの駆動を停止するので加圧流動炉システムの有害物質の排出防止性能をより向上させることができる。
被処理物の不完全燃焼に起因して発生する一酸化炭素、ダイオキシンの濃度を確実に測定することができる。
貯留装置10に貯留される被処理物は、主に含水率を70〜85%質量に脱水処理された下水汚泥であり、被処理物には、燃焼可能な有機物が含有されている。なお、被処理物は、含水有機物であれば下水汚泥に制限されることはなく、バイオマス、都市ゴミ等であっても良い。
加圧流動炉20は、流動媒体として所定の粒径を有する、流動砂等の固体粒子が炉内の下部に充填された燃焼炉であり、炉内に供給される燃焼空気によって流動層(以下、砂層という。)の流動状態を維持しつつ、外部から供給される被処理物および必要に応じて供給される補助燃料を燃焼させるものである。
図1、図2に示すように、一側の側壁の下部には、加圧流動炉20の内部に充填された粒径約400〜600μmの流動砂を加熱する補助燃料燃焼装置21が配置され、補助燃料燃焼装置21の上側近傍の部位には、始動時に流動砂を加熱する始動用バーナ22が配置され、始動用バーナ22の上側の部位には、被処理物の供給口13Bが設けられている。
また、加圧流動炉20の上部には、燃焼排ガスを冷却するためのウォータガン23が配置され、必要に応じ冷却水を炉内に噴霧することができる
加圧流動炉20の側壁には、炉内温度を測定するための温度センサ(図示省略)が高さ方向にそって所定間隔で複数設置されている。設置個所は、砂層およびフリーボード部であり、それぞれ2箇所から3箇所、計4〜6箇所となる。温度センサとしては、熱電対等を使用することが出来る。ここで、フリーボード部とは、加圧流動層燃焼炉11の内部において砂層の上層部を指す。これら温度センサは、それぞれの設置位置における炉内温度を示す電気信号を制御装置100に出力する。
空気予熱器40は、加圧流動炉20の後段に設置され、加圧流動炉20から排出された燃焼排ガスと燃焼空気とを間接的に熱交換することにより、燃焼空気を所定の温度まで昇温する機器である。
空気予熱器40は、図1、図3に示すように、一側の側壁の上部には、加圧流動炉20からの燃焼排ガスの供給口90Bが形成され、供給口90Bの下側近傍部位には、燃焼空気を機器外に排出する排出口91Aが形成されている。また、燃焼排ガスの供給口90Bは、配管90を介して加圧流動炉20の排出口90Aに接続され、燃焼空気の排出口91Aは、配管91を介して加圧流動炉20の燃焼空気供給管24の後部に接続されている。
集塵機50は、空気予熱器40の後段に設けられており、空気予熱器40から送出される燃焼排ガスに含まれるダスト、細粒化された流動砂等の不純物を除去する機器である。
集塵機50に内装されるフィルタとしては、例えばセラミックフィルタやバグフィルタを用いることができ、集塵機50は、一側の側壁の下部には、燃焼排ガスを機器内に供給する供給口92Bが形成され、上部には、不純物等が取除かれた清浄な燃焼排ガスを機器外に排出する排出口93Aが形成されている。また、燃焼排ガスの供給口92Bは、配管92を介して空気予熱器40の燃焼排ガスの排出口92Aに接続されている。
過給機60は、集塵機50の後段に設けられており、集塵機50から送出される燃焼排ガスによって回動されるタービン61と、タービン61の回動を伝達する軸63と、該タービンと同軸に固着されて軸63によって回動を伝達されることによって圧縮空気を生成するコンプレッサー62とから構成されている。生成された圧縮空気は、燃焼空気として加圧流動炉20へ供給される。
過給機60のタービン61側の側壁の下部(軸63と直交する部位)には、集塵機50によって不純物が除去された清浄な燃焼排ガスを機器内に供給する供給口93Bが形成され、タービン61側の側壁の下流側(軸63と平行する部位)には、燃焼排ガスを機器外に排出する排出口97Aが形成されている。また、清浄な燃焼排ガスの供給口93Bは、配管93を介して集塵機50の排出口93Aに接続されている。
起動用ブロワ65は、加圧流動炉システム1の始動時に、加圧流動炉20の始動用バーナ22及び燃焼空気供給管24に燃焼空気を供給する機器である。また、起動用ブロワ65は、貯留装置10からの被処理物の供給の中断等によって、加圧流動炉20で発生する水蒸気が低減し、過給機60のタービン61の回転数が低回転になり、コンプレッサー62による外気の吸気が低減した場合に、強制的にコンプレッサー62に配管66,67を介して外気を供給する機能を併せ持っている。
起動用ブロワ65は、配管66、68、96を介して加圧流動炉20に配置された始動用バーナ22の後部に接続され、配管66、68、95を介して空気予熱器40の燃焼空気の供給口95Bに接続され、配管66、67を介して過給機60のコンプレッサー62の供給口67Bに接続されている。なお、配管66には、起動用ブロワ65の吐出圧を測定する第2の圧力センサ112が備えられている。ここで測定された圧力は制御装置100に出力され、ダンパ68Cの開閉制御などに利用される。
白煙防止用予熱器70は、煙突87から外部に排出される燃焼排ガスの白煙を防止するために、過給機60から排出された燃焼排ガスと白煙防止ファンから供給される白煙防止用空気とを間接的に熱交換する機器である。熱交換により、燃焼排ガスは冷却されるとともに白煙防止用空気は昇温される。白煙防止用予熱器70によって熱交換され冷却された燃焼排ガスは、後段の排煙処理塔80に送出される。白煙防止用予熱器70としてシェルアンドチューブ式熱交換器やプレート式熱交換器等を用いることができる。
排煙処理塔80は、機器外に燃焼排ガスに含まれる不純物等の排出を防止する機器であり、排煙処理塔80の上部には煙突87が配置されている。
排煙処理塔80は、図1、図4に示すように、一側の側壁の下部には、白煙防止用予熱器70から排出された燃焼排ガスを機器内に供給する供給口98Bが形成され、煙突87の一側の側壁の下部には、白煙防止用予熱器70から排ガスと熱交換され温まって排出された白煙防止用空気を煙87内に供給する供給口99Bが形成されている。また、燃焼排ガスの供給口98Bは、配管98を介して白煙防止用予熱器70の下部に形成された燃焼排ガスの排出口98Aに接続され、白煙防止用空気の供給口99Bは、配管99を介して白煙防止用予熱器70の上部に形成された白煙防止用空気の排出99Aに接続されている。白煙防止用予熱器70の白煙防止用空気は、白煙防止用空気送風機101により配管103を介して白煙防止用予熱器70に供給され、間接的に燃焼排ガスと熱交換されて、排出口99Aから暖められて排出される。煙突87では、湿潤で空気中凝結して霧状になりがちな出口の燃焼排ガスに、暖められて乾いた白煙防止用空気を供給口99Bで混合して、燃焼排ガスの相対湿度を低下させることで白煙防止を図る。
燃焼空気の補助供給装置は、被処理物の供給装置である定量フィーダ11の駆動状態を操作するスイッチ11Cと、起動用ブロワ65の駆動状態を操作するスイッチ65Cと、バイパス流路である配管68の連通を行なうダンパ68Cと、空気予熱器40などで熱を回収され温度低下した燃焼排ガスに含まれる一酸化炭素、酸素の容量を測定する一酸化炭素濃度計(第一濃度計)98C、酸素濃度計(第二濃度計)98Dと、入力状態に対応して出力状態を制御する制御装置100により構成される。
次に被処理物の供給が停止した場合における燃焼空気の補助供給装置を用いた運転方法について説明する。
スイッチ11Cが開放されたと制御装置100に信号が入力(定量フィーダ11の駆動が停止)された場合、図6に示すように、加圧流動炉20内に残留した不完全燃焼される被処理物から発生する一酸化炭素等の有害物質を低減するために、制御装置100から起動用ブロワ65の運転信号が出力されスイッチ65Cが接続されることで起動用ブロワ65を駆動させ、コンプレッサー62、空気予熱器40等を介して加圧流動炉20の燃焼空気供給管24に燃焼空気を供給する。上述の通り起動用ブロワ65の起動条件を、定量フィーダ11の駆動停止としているが、たとえば、一酸化炭素濃度計98Cの測定値が所定の設定値以上となった場合、コンプレッサー62から排出される燃焼空気が、定格容量の50%未満となった場合などを追加要件として加えることもできる。なお、本実施例では、定量フィーダ11の駆動が停止後、起動用ブロワ65の運転信号を出力するが、例えば制御装置100にタイマーなどを設け、定量フィーダ11の駆動が停止から一定時間経過後、起動用ブロワ65に運転信号が出力することもできる。
次に、加圧流動炉システム1を立ち下げる場合の運転方法を以下に示す。
図7に示すように、供給装置である貯留装置10の定量フィーダ11と投入ポンプ12の駆動を停止し、貯留装置10から加圧流動炉20内への被処理物の供給を停止する。被処理物の供給が停止されることによって、加圧流動炉20内から排出される燃焼排ガスは低減し、過給機60のタービン61の回動が徐々に低速となり、コンプレッサー62から排出される燃焼空気の流量、圧力ともに徐々に低減する。一方、起動用ブロワ65は、被処理物の供給装置の停止を受け、再起動される。起動用ブロワ65から供給される燃焼空気は、コンプレッサー62を介してコンプレッサー62、空気予熱器40等を介して加圧流動炉20の燃焼空気供給管24に燃焼空気を供給する。
図8に示すように、貯留装置10の定量フィーダ11の駆動が停止した後に起動用ブロワ65を起動することによって、加圧流動炉20内に残留した被処理物を完全燃焼させ、被処理物の不完全燃焼によって発生する一酸化炭素等の有害物質の発生を防止することができる停止方法である。
10 貯留装置
11 定量フィーダ
12 投入ポンプ
20 加圧流動炉
21 補助燃料燃焼装置
22 始動用バーナ
24 燃焼空気供給管
60 過給機
61 タービン
62 コンプレッサー
65 起動用ブロワ
70 白煙防止用予熱器
80 排煙処理塔
87 煙突
98C 一酸化炭素濃度計(第一濃度計)
98D 酸素濃度計(第二濃度計)
100 制御装置
Claims (5)
- 被処理物を燃焼させる加圧流動炉に被処理物を供給する被処理物の供給装置と、該加圧流動炉から排出される燃焼排ガスによって回動されるタービンとタービンの回動に伴って回動され前記加圧流動炉に燃焼空気を供給するコンプレッサーを内装する過給機と、起動時にバイパス流路を介して前記加圧流動炉及び空気流路を介して過給機に空気を供給した後停止する起動用ブロワと、前記加圧流動炉から排出される燃焼排ガス中の未燃焼ガス濃度を測定する第一濃度計と酸素濃度を測定する第二濃度計を備えた加圧流動炉システムの運転方法であって、
前記被処理物の供給装置の停止を条件に起動用ブロワを再起動させ、前記起動用ブロワから前記過給機のコンプレッサーに空気を供給する
ことを特徴とする加圧流動炉システムの運転方法。 - 前記コンプレッサーから加圧流動炉に供給される燃焼空気が定格容量の50%未満、前記未燃焼ガス濃度が所定の設定値以上、又は前記起動用ブロワから排出された圧縮空気の圧力が前記コンプレッサーから排出された燃焼空気の圧力より高くなった場合、の少なくとも1つに該当した場合に、前記バイパス流路を開放して、前記バイパス流路を介して前記起動用ブロワから前記加圧流動炉に空気を供給する請求項1記載の加圧流動炉システムの運転方法。
- 前記第一濃度計の測定値が一定値又は所定の設定値より下降した後に、前記起動用ブロワの駆動を停止する請求項1又は2記載の加圧流動炉システムの運転方法。
- 前記第二濃度計の測定値が空気中の酸素濃度と略同一値となった後に、前記起動用ブロワの駆動を停止する請求項3記載の加圧流動炉システムの運転方法。
- 前記第一濃度計が一酸化炭素濃度計又はダイオキシン濃度計である請求項1又は3記載の加圧流動炉システムの運転方法。
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