JP2017181007A - ボイラの閉塞抑制装置及び閉塞抑制方法 - Google Patents

Abstract

【課題】廃棄物焼却炉に連設されるボイラ内の対流伝熱室の過熱器伝熱管群やエコノマイザ伝熱管群に付着する付着ダスト層の形成によって生じるボイラの閉塞の抑制を、効率よくかつ低い設備費、運転費で行う。【解決手段】廃棄物焼却炉１０に連設され排ガスから熱回収するための、上流側から、第１、第２放射室２６、２８及び対流伝熱室３０を備えるボイラ２０で、燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させ、対流伝熱室３０に配設された圧力波放出ノズルからボイラ２０内へ圧力波を放出する圧力波発生装置６１、６２の運転を制御する圧力波発生制御装置７０を用いて、炉内圧力計７１により測定する廃棄物焼却炉の炉内圧力測定値と、ボイラ出口圧力計７２により測定するボイラ出口圧力測定値との差圧値が所定圧力以上であるとき、圧力波放出ノズルから圧力波を放出する。【選択図】図１

Description

本発明は、ボイラの伝熱管に付着したダストによるボイラの閉塞抑制装置及び閉塞抑制方法に係り、特に、発電設備を有するごみ焼却施設に用いるのに好適な、ボイラ閉塞抑制装置及び閉塞抑制方法に関する。

発電設備を有するごみ焼却施設の運営において、発電量・売電量の維持と向上は、ごみの安定処理に次ぐ最重要項目のひとつである。ごみ焼却施設における発電は、焼却炉でのごみの燃焼から得られる高温の排ガスからボイラにて熱回収を行い、所定の温度・圧力の蒸気を発生させてタービン発電機に導入することにより行われている。ボイラは、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備える放射室、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生し更に過熱する対流伝熱室とを備えている。

放射室には、排ガス流路を囲む鋼製側壁の外側に加温水を流通させ放射加熱により蒸気を発生させる放射伝熱管が放射伝熱面として配設されている。対流伝熱室には、排ガス流路内に排ガスと接触して対流伝熱により蒸気を発生させ更に過熱する伝熱管（過熱器とも称する）が対流伝熱面として配設されている。対流伝熱面は水平方向に伝熱管が複数配設された伝熱管群が高さ方向に複数段配設されて構成されている。対流伝熱室には、排ガス流路内に水を加熱して加温水とする伝熱管を有するエコノマイザが配設されることがある。また、ボイラの下流側にボイラに供給する水を加熱するために排ガス流路内に水を加熱して加温水とする伝熱管を有する別置エコノマイザが連設されることもある。

ごみ焼却において発生する排ガス中には、塩素・硫黄・重金属類等を含む小粒径のダストが含まれるが、これらがボイラの放射伝熱面、対流伝熱面に付着すると、その付着ダストが断熱材の役割をするので伝熱効率が低下する。それにより、熱回収効率も低下する。その結果、蒸気発生量が低下し、タービン発電機の発電量が減少する。その他にも、伝熱管同士の間隙が付着ダストにより閉塞し、排ガスの流通に支障が生じることもある。

このため、付着したダストを定期的に除去する設備が必要となる。対流伝熱面に付着するダストを除去する技術として、石炭ボイラや多くのボイラでの実績のある装置として蒸気式スートブロワ（特許文献１参照）が挙げられる。蒸気式スートブロワは複数のノズルから水蒸気を伝熱管に向けて噴射し、伝熱管表面に付着したダストを剥離し除去するもので、定期的なタイミングで水蒸気を噴射する。

特開２００７−１８３０６９号公報

廃棄物焼却炉から排出される排ガスには、廃棄物に含まれる成分と排ガス中の塩化水素との反応により生成した塩化物が含まれている。これらの塩化物としては塩化カリウム、塩化ナトリウムが一般的に挙げられ、さらに、廃棄物に鉛や亜鉛が含まれる場合には、塩化鉛、塩化亜鉛が挙げられる。これらの塩化物の融点、沸点は以下のとおりである。
塩化カリウムと塩化ナトリウムの１：１混合塩の融点：６５７℃
塩化鉛の融点：５０１℃
塩化鉛の沸点：９５０℃
塩化亜鉛の融点：２７５℃
塩化亜鉛の沸点：７５６℃

一般的な廃棄物焼却炉において、焼却炉出口の排ガス温度は９００℃以上であるため、これらの塩化物は排ガス中に液体あるいは気体の状態で含まれ、ボイラに流入する。排ガスはボイラの放射室内に設けられた水冷壁で構成される放射伝熱面で熱回収されて温度が低下し、下流側の過熱器伝熱管群が設置されている対流伝熱室の入口で温度が約６００〜６５０℃となる。この対流伝熱室の入口の温度雰囲気は、塩化カリウム・塩化ナトリウム混合塩の融点以下であるため、混合塩は固体状態で存在する。また、塩化鉛や塩化亜鉛は、この温度雰囲気が融点と沸点の間の領域に当るため、液体と気体の混合物となっている。

排ガスが対流伝熱室の過熱器伝熱管群やエコノマイザ伝熱管群を通過して熱回収される際に、排ガス温度は徐々に低下し、エコノマイザ出口では１７０〜２５０℃にまで低下する。排ガスが対流伝熱室の入口から対流伝熱室の出口あるいはエコノマイザ出口まで流通する間に、排ガス温度の低下に伴って塩化鉛や塩化亜鉛の液体と気体の混合物は、液体の存在割合が増加し、その液体は過熱器伝熱管あるいはエコノマイザ伝熱管表面に付着する。これらの伝熱管表面に付着した塩化鉛や塩化亜鉛は液体状態であるため、他の飛散ダストが付着しやすく、時間経過に伴って伝熱管表面に付着ダスト層が形成される。この付着ダスト層の厚さが増加すると伝熱管の間隙が狭くなりボイラが閉塞することとなる。

特に、鉛や亜鉛の含有量の多い廃棄物を焼却炉に投入する場合、排ガス中の塩化鉛や塩化亜鉛の含有率が高く、ボイラの過熱器伝熱管群やエコノマイザ伝熱管群に付着する液体状の塩化鉛や塩化亜鉛量が増加する。そのため、過熱器伝熱管やエコノマイザ伝熱管表面の付着ダスト層の厚さが増加する速度が速くなる。通常、ボイラの伝熱管に付着したダストを除去するためには、１２〜２４時間間隔で蒸気を噴射するスートブロワが広く用いられているが、このような蒸気式スートブロワを用いても除去しきれないほどに付着ダスト層の厚さが増加して伝熱管の間隙が埋まり、排ガス流通経路が狭くなり、やがてボイラが閉塞する。そうなると、排ガスを煙突に導くことが不可能になり、焼却炉を緊急停止することとなるため、計画的な廃棄物焼却処理ができなくなるという問題が生じる。また、ボイラの閉塞を回避するために蒸気式スートブロワの運転間隔を短くすると、スートブロワで噴射するために多量の蒸気を消費することになり、タービン発電機に導入する蒸気量が減少して発電量が低下するという問題も生じる。

本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたもので、廃棄物焼却炉に連設されるボイラ内の対流伝熱室の過熱器伝熱管群やエコノマイザ伝熱管群に付着する付着ダスト層の形成によって生じるボイラの閉塞の抑制を、効率よくかつ低い設備費、運転費で行うことができるボイラの閉塞抑制装置及び閉塞抑制方法を提供することを課題とするものである。

本発明は、廃棄物焼却炉に連設され排ガスから熱回収するための、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部により区分された、上流側から、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備えた第１、第２放射室、及び、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生して更に過熱する対流伝熱室を備えるボイラで、前記対流伝熱室の伝熱管に付着したダストによるボイラの閉塞を抑制するボイラの閉塞抑制装置であって、燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させボイラ内へ圧力波を放出する圧力波発生装置を設け、該圧力波発生装置の圧力波放出ノズルを、前記対流伝熱室に配設すると共に、廃棄物焼却炉内の圧力を測定する炉内圧力計と、ボイラ出口の圧力を測定するボイラ出口圧力計と、圧力波発生装置の運転を制御する圧力波発生制御装置とを備え、該圧力波発生制御装置は、前記炉内圧力計による炉内圧力測定値と前記ボイラ出口圧力計によるボイラ出口圧力測定値との差圧値が所定値以上であるとき、前記圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置を制御することにより、前記課題を解決したものである。

ここで、前記圧力波発生制御装置は、前記炉内圧力測定値とボイラ出口圧力測定値との差圧値が、０．１〜０．３ｋＰａの範囲で予め定める所定値以上であるとき、圧力波を放出するように制御することができる。

本発明は、又、廃棄物焼却炉に連設され排ガスから熱回収するための、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部により区分された、上流側から、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備えた第１、第２放射室、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生して更に過熱する対流伝熱室、及び、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換によりボイラに供給する水を加熱するエコノマイザを備えるボイラで、前記対流伝熱室及びエコノマイザの伝熱管に付着したダストによるボイラ及びエコノマイザの閉塞を抑制するボイラの閉塞抑制装置であって、燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させボイラ内とエコノマイザ内へ圧力波を放出する圧力波発生装置を設け、該圧力波発生装置の圧力波放出ノズルを、前記対流伝熱室とエコノマイザに配設すると共に、廃棄物焼却炉内の圧力を測定する炉内圧力計と、エコノマイザ出口の圧力を測定するエコノマイザ出口圧力計と、圧力波発生装置の運転を制御する圧力波発生制御装置とを備え、該圧力波発生制御装置は、前記炉内圧力計による炉内圧力測定値と前記エコノマイザ出口圧力計によるエコノマイザ出口圧力測定値との差圧値が所定値以上であるとき、前記圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置を制御することにより、同様に前記課題を解決したものである。

ここで、前記圧力波発生制御装置は、前記炉内圧力測定値とエコノマイザ出口圧力測定値との差圧値が、０．１〜０．３ｋＰａの範囲で予め定める所定値以上であるとき、圧力波を放出するように制御することができる。

本発明は、又、廃棄物焼却炉に連設され排ガスから熱回収するための、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部により区分された、上流側から、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備えた第１、第２放射室、及び、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生して更に過熱する対流伝熱室を備えるボイラで、前記対流伝熱室の伝熱管に付着したダストによるボイラの閉塞を抑制するボイラの閉塞抑制方法であって、燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させ、前記対流伝熱室に配設された圧力波放出ノズルからボイラ内へ圧力波を放出する圧力波発生装置の運転を制御する圧力波発生制御装置を用いて、炉内圧力計により測定する廃棄物焼却炉の炉内圧力測定値と、ボイラ出口圧力計により測定するボイラ出口圧力測定値との差圧値が所定圧力以上であるとき、前記圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置を制御することを特徴とするボイラの閉塞抑制方法を提供するものである。

ここで、前記圧力波発生制御装置を用いて、前記炉内圧力測定値とボイラ出口圧力測定値との差圧値が、０．１〜０．３ｋＰａの範囲で予め定める所定値以上であるとき、圧力波を放出するように制御することができる。

本発明は、又、廃棄物焼却炉に連設され排ガスから熱回収するための、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部により区分された、上流側から、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備えた第１、第２放射室、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生して更に過熱する対流伝熱室、及び、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換によりボイラに供給する水を加熱するエコノマイザを備えるボイラで、前記対流伝熱室及びエコノマイザの伝熱管に付着したダストによるボイラの閉塞を抑制するボイラの閉塞抑制方法であって、燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させ、前記対流伝熱室とエコノマイザに配設された圧力波放出ノズルからボイラ内とエコノマイザ内へ圧力波を放出する圧力波発生装置の運転を制御する圧力波発生制御装置を用いて、炉内圧力計により測定する廃棄物焼却炉の炉内圧力測定値と、エコノマイザ出口圧力計により測定するエコノマイザ出口圧力測定値との差圧値が所定圧力以上であるとき、前記圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置を制御することを特徴とするボイラの閉塞抑制方法を提供するものである。

ここで、前記圧力波発生制御装置を用いて、前記炉内圧力測定値とエコノマイザ出口圧力測定値との差圧値が、０．１〜０．３ｋＰａの範囲で予め定める所定値以上であるとき、圧力波を放出するように制御することができる。

本発明によれば、鉛や亜鉛を含む廃棄物が多量に焼却炉に投入された際にも、ボイラ過熱器伝熱管群およびエコノマイザ伝熱管群に付着する付着ダスト層の形成によって生じるボイラの閉塞を抑制でき、安定した焼却炉操業が可能となる。また、ボイラ閉塞抑制を効率よくかつ低い設備費、運転費で行うことができる。

本発明の第１実施形態の構成を示す断面図 本発明の第２実施形態の構成を示す断面図 本発明の実施形態である対流伝熱室の圧力波放出ノズルの配設位置を示す図

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態及び実施例に記載した内容により限定されるものではない。又、以下に記載した実施形態及び実施例における構成要件には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。

まず、本発明が適用される廃棄物焼却炉と連設されるボイラについて説明する。

図１に示す如く、焼却炉１０に連設され、排ガスから熱回収するためのボイラ２０は、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部２１、２２により区分され、排ガス流れ方向の上流側から、第１放射室２６、第２放射室２８、及び対流伝熱室３０を備えている。焼却炉１０から排ガスを受け入れる第１放射室２６の入口近傍はガス混合室２４となっている。焼却炉１０から導入される排ガスは、第１放射室２６の下方から上方へ、第２放射室２８の上方から下方へ、対流伝熱室３０の下方から上方へ流通される。

前記第１放射室２６及び第２放射室２８は、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面をそれぞれ備えている。

前記対流伝熱室３０は、排ガス流れ方向の上流側から、スクリーン管３２、２次過熱器３４、３次過熱器３６、１次過熱器３８、及び第２エコノマイザ４２を備えている。２次過熱器３４、３次過熱器３６、１次過熱器３８は、それぞれ、水平方向に配列した複数の伝熱管を高さ方向に多段に設けた伝熱管群を備え、該伝熱管群が対流伝熱面を構成しており、排ガスとの熱交換により蒸気を発生して更に過熱するようにされている。スクリーン管３２には伝熱管が旗形に備えられ、対流伝熱室３０に導入される排ガスを冷却するようにされている。

本発明を実施するため、本発明の第１実施形態においては、対流伝熱室３０の伝熱管に付着したダストによるボイラ２０の閉塞を抑制するボイラの閉塞抑制装置として、燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させボイラ２０内へ圧力波を放出する圧力波発生装置６１、６２を設け、該圧力波発生装置６１、６２の圧力波放出ノズル（図示省略）を、前記対流伝熱室３０に配設している。

前記圧力波発生装置６１、６２の圧力波放出ノズルは、前記対流伝熱室３０の対流伝熱管群近傍に、例えばそれぞれ、スクリーン管３２と２次過熱器３４との間、及び、３次過熱器３６と１次過熱器３８との間に設けることができる。また、これらの位置に設けられたマンホール（図示省略）に圧力波放出ノズルを取り付けることもできる。

圧力波放出ノズルからの圧力波放出を制御するため、廃棄物焼却炉１０内の圧力を測定する焼却炉内圧力計７１と、ボイラ２０出口の圧力を測定するボイラ出口圧力計７２と、圧力波発生装置６１、６２の運転を制御する圧力波発生制御装置７０とを備え、該圧力波発生制御装置７０は、焼却炉内圧力計７１による炉内圧力測定値とボイラ出口圧力計７２によるボイラ出口圧力測定値との差圧値が所定値以上であるとき、圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように圧力波発生装置６１、６２を制御する。

具体的には、圧力波発生制御装置７０は、炉内圧力測定値とボイラ出口圧力測定値との差圧値が、０．１〜０．３ｋＰａの範囲で予め定める所定値以上であるとき、圧力波を放出するように制御する。

ここで、予め定める差圧値の所定値として０．１ｋＰａ未満の差圧値とすると、ダスト付着層の形成による差圧値の増加とは異なる原因による差圧値の増加（焼却炉内の焼却状況の変動の影響など）に対しても圧力波を放出することになり、燃料ガスや酸化剤ガスの使用量が多くなり運転コストが嵩むため好ましくない。

逆に、予め定める差圧値の所定値として０．３ｋＰａより高い差圧値とすると、ダスト付着層の形成が進行していて、圧力波を放出しても付着ダストの剥離除去が困難であることとなり好ましくない。

前記圧力波発生装置６１、６２は、その混合ガスホルダに燃料ガス（例えばメタンガス）と酸化剤ガス（例えば酸素ガス）を高圧下で充填、混合し、前記圧力波発生制御装置７０から与えられる指示により混合ガスを点火プラグで着火し、爆発燃焼させて圧力波を発生させる。爆発燃焼時の混合ガスホルダ内の圧力は例えば最高５３．２ｂａｒに達する。これにより、ボイラ２０内の圧力波放出ノズル先端からボイラ２０内部に圧力波が放出される。その際、対流伝熱管に振動及び風圧を与え、付着ダストを剥離し除去する。これにより、前記対流伝熱室３０の対流伝熱面の伝熱面に付着したダストが除去される。

圧力波放出ノズルから放出される圧力波が、対流伝熱面に付着ダストを剥離させる程度の振動及び風圧を与える範囲は、圧力波放出ノズルから上方及び下方へそれぞれ３．５ｍ程度の範囲である。そのため、対流伝熱室３０における圧力波放出ノズルの高さ方向配設間隔を７ｍ以下とすることが好ましく、付着ダストを剥離させる作用が及ぶ範囲を、隣接する範囲との間に隙間が生じることなく設けることができる。さらに、圧力波放出ノズルの高さ方向配設間隔を３ｍ以上とすることが好ましく、隣接する圧力波放出ノズルから放出する圧力波同士が干渉して圧力波の作用効果が低下することなく、付着ダストを確実に剥離させることができる。このように、対流伝熱室３０の伝熱管群に十分な振動と風圧を与えるためには、圧力波放出ノズルの高さ方向配設間隔を３ｍ以上７ｍ以下とすることが好ましい。

次に、図２に示す如く、ボイラ２０の下流側に別置エコノマイザ５０が付設される場合に適用した本発明の第２実施形態について説明する。

本実施形態では、別置エコノマイザ５０内には第１エコノマイザ５１が配設され、該別置エコノマイザ５０の第１エコノマイザ５１と対流伝熱室３０内の第２エコノマイザ４２には伝熱管が配設され、排ガスとの熱交換により水が加熱され加温水が生成され、ボイラ２０に供給される。

本実施形態においても、図２に示す如く、燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させボイラ２０内とエコノマイザ５１内へ圧力波を放出する圧力波発生装置６１〜６３を設け、該圧力波発生装置６１〜６３の圧力波放出ノズル（図示省略）を、前記対流伝熱室３０と別置エコノマイザ５０に配設する。

そして、廃棄物焼却炉１０内の圧力を測定する焼却炉内圧力計７１と、エコノマイザ出口の圧力を測定するエコノマイザ出口圧力計７３と、圧力波発生装置６０の運転を制御する圧力波発生制御装置７０とを備え、圧力波発生制御装置７０は、焼却炉内圧力計７１による炉内圧力測定値とエコノマイザ出口圧力計７３によるエコノマイザ出口圧力測定値との差圧値が所定値以上であるとき、圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように制御する。

具体的には、圧力波発生制御装置７０は、炉内圧力測定値とエコノマイザ出口圧力測定値との差圧値が、０．１〜０．３ｋＰａの範囲で予め定める所定値以上であるとき、圧力波を放出するように制御する。

ここで、予め定める差圧値の所定値として０．１ｋＰａ未満の差圧値とすると、ダスト付着層の形成による差圧値の増加とは異なる原因による差圧値の増加（焼却炉内の焼却状況の変動の影響など）に対しても圧力波を放出することになり、燃料ガスや酸化剤ガスの使用量が多くなり運転コストが嵩むため好ましくない。

逆に、予め定める差圧値の所定値として０．３ｋＰａより高い差圧値とすると、ダスト付着層の形成が進行していて、圧力波を放出しても付着ダストの剥離除去が困難であることとなり好ましくない。

本発明により、ボイラの運転中にスートブロワを運転しなくてもボイラ内壁に付着したダストを効率的に除去することが可能になり、ボイラの収熱量を維持することができる。スートブロワの運転がなくなるので、前述したドレンアタックに起因する腐食・減肉トラブルがなくなり、経済的である。また、スートブロワを用いる場合に生じる前述の問題を防ぐことができる。

また、スートブロワの運転は一般的に一日あたり１回あるいは２回であるのに対し、圧力波発生装置は１時間から６時間の間に１回以上運転する。つまり、短時間の間にダストを除去することになる。そうすると、付着するダスト量を低減することが可能になるので、付着したダスト中に含まれる重金属類、塩類などによるボイラ内壁面、伝熱管表面の腐食進行を防止することができ、メンテナンス費を下げ、運転管理も容易な廃棄物焼却施設ボイラ操業が可能になる。加えて必要最低限の圧力波発生装置の設置により、経済面にも有利な装置運用が可能となる。

なお、第２実施形態では、圧力波放出ノズルを対流伝熱室３０に２個、別置エコノマイザ５０に少なくとも１個配設していたが、圧力波放出ノズルの配設位置及び個数はこれに限定されず、別置エコノマイザ５０の圧力波放出ノズルを省略したり、対流伝熱室３０に圧力波放出ノズルを１個配設することもできる。

又、第２放射室２８に圧力波発生装置の圧力波放出ノズルまたは水噴射装置を設置して、第２放射室２８内の水冷壁面（放射伝熱面）に付着したダストを除去するようにして、水冷壁での熱回収効率の低下を防止し、第２放射室２８から対流伝熱室３０入口部へ流入する排ガス温度が所定温度より高く上昇することを抑制することにより、排ガス中の液体状態の酸化鉛、酸化亜鉛の存在割合の増加を防ぎ、付着ダスト層の形成を抑制することもできる。

図３に、本発明の実施形態である対流伝熱室３０内の圧力波放出ノズルの配設位置を示す。実施形態Ａは、対流伝熱室３０が排ガス流れ方向で上流側からスクリーン管３２、２次過熱器３４、３次過熱器３６及び１次過熱器３８を有するボイラで、前記対流伝熱室３０の対流伝熱面に付着したダストによるボイラの閉塞を抑制するボイラの閉塞抑制装置において、燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させボイラ内へ圧力波を放出する圧力波発生装置を設け、該圧力波発生装置の圧力波放出ノズルを、前記スクリーン管３２と前記２次過熱器３４との間と、前記３次過熱器３６と前記１次過熱器３８との間に配設している。

なお、実施形態Ａ’のように、前記１次過熱器３８の下流側（即ち最下流側）に第２エコノマイザ４２が設けられていたり、実施形態Ａ”のように、同じく前記１次過熱器３８の下流側（即ち最下流側）に水平蒸発管４４が設けられていても良い。

ここで、前記水平蒸発管４４は、エコノマイザにより加温された水を加熱し、蒸気を発生させる伝熱管である。

実施形態Ａ'''は、対流伝熱室３０が排ガス流れ方向で上流側からスクリーン管３２、
３次過熱器３６、２次過熱器３４及び１次過熱器３８を有するボイラ２０で、圧力波発生装置の圧力波放出ノズルを、前記スクリーン管３２と前記３次過熱器３６との間と、前記２次過熱器３４と前記１次過熱器３８との間に配設している。さらに、前記１次過熱器３８の下流側（即ち最下流側）に第２エコノマイザ４２が設けられていたり、同じく前記１次過熱器３８の下流側（即ち最下流側）に水平蒸発管４４が設けられていても良い。

実施形態Ｂは、前記対流伝熱室３０が排ガス流れ方向で上流側からスクリーン管３２、水平蒸発管４４、２次過熱器３４、１次過熱器３８及び第２エコノマイザ４２を有するボイラで、前記対流伝熱室３０の対流伝熱面に付着したダストによるボイラの閉塞を抑制するボイラの閉塞抑制装置において、燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させボイラ内へ圧力波を放出する圧力波発生装置を設け、該圧力波発生装置の圧力波放出ノズルを、前記水平蒸発管４４と前記２次過熱器３４との間と、前記１次過熱器３８と前記第２エコノマイザ４２との間に配設している。

なお、上記実施形態Ａ、Ａ’、Ａ”、Ａ'''、Ｂでは、いずれも図２に示した別置エコノマイザ５０が設けられ、その中に第１エコノマイザ５１が設けられている。

次に、別置エコノマイザ５０を設けず、対流伝熱室３０内に第１エコノマイザ５１及び第２エコノマイザ４２を設けた実施形態Ｂ’、Ｃ、Ｄについて説明する。

実施形態Ｂ’では、実施形態Ｂと同様の構成において、対流伝熱室３０内の第２エコノマイザ４２の下流側（即ち最下流側）に第１エコノマイザ５１が設けられており、実施形態Ｂと同様に、圧力波発生装置の圧力波放出ノズルを、前記水平蒸発管４４と前記２次過熱器３４との間と、前記１次過熱器３８と前記第２エコノマイザ４２との間に配設している。

又、実施形態Ｃは、前記対流伝熱室３０が排ガス流れ方向で上流側からスクリーン管３２、２次過熱器３４、１次過熱器３８、水平蒸発管４４及び第１、第１エコノマイザ５１、第２エコノマイザ４２を有するボイラで、前記対流伝熱室３０の対流伝熱面に付着したダストによるボイラの閉塞を抑制するボイラの閉塞抑制装置において、燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させボイラ内へ圧力波を放出する圧力波発生装置を設け、該圧力波発生装置の圧力波放出ノズルを、前記スクリーン管３２と前記２次過熱器３４との間と、前記水平蒸発管４４と前記第１エコノマイザ５１との間に配設している。

又、実施形態Ｄは、前記対流伝熱室３０が排ガス流れ方向で上流側からスクリーン管３２、過熱器４６、第１エコノマイザ５１及び第２エコノマイザ４２を有するボイラで、前記対流伝熱室３０の対流伝熱面に付着したダストによるボイラの閉塞を抑制するボイラの閉塞抑制装置において、燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させボイラ内へ圧力波を放出する圧力波発生装置を設け、該圧力波発生装置の圧力波放出ノズルを、前記スクリーン管３２と前記過熱器４６との間と、前記第１エコノマイザ５１と前記第２エコノマイザ４２との間に配設している。

実施形態Ａ、Ａ’、Ａ”、Ａ'''、Ｄでは、前記対流伝熱室３０の過熱器へ、放射室の
放射伝熱面で加熱され発生した蒸気を供給し、蒸気を加熱して加熱蒸気とするが、実施形態Ｂ、Ｂ’、Ｃのように、水平蒸発管４４を設ける場合は、これに加えて対流伝熱室３０でも蒸気を発生させる。

なお、前記対流伝熱室３０の高さは１０ｍ以上２０ｍ以下とし、前記圧力波放出ノズルの高さ方向配設間隔は３ｍ以上７ｍ以下とすることができる。

タイヤ等の亜鉛を多く含む廃棄物と電子基板などの鉛を多く含む廃棄物とを焼却処理した場合、焼却処理開始から３０日後に焼却炉内圧力が−０．１ｋＰａ、エコノマイザ出口圧力が−０．３ｋＰａとなり、差圧が０．２ｋＰａを超過した。そのまま焼却処理運転を継続したところ、廃棄物焼却施設内の排ガス誘引ファンが焼却炉排ガスを排出できなくなって焼却炉の緊急停止に到った。ボイラ内を点検したところ、ボイラ過熱器伝熱管はダストで覆われて排ガス流路が狭められて閉塞していた。ボイラ過熱器伝熱管の複数個所で付着ダストを採取して分析した亜鉛、鉛の含有率を表１に示す。また鉛、亜鉛をあまり含まない廃棄物を焼却する通常運転を実施した後に実施したボイラ内点検時に採取したダストの分析結果も表１に示す。

表１に示されるように、ボイラ閉塞が生じ焼却炉の緊急停止に到った場合には、過熱器伝熱管表面に付着したダストには亜鉛化合物、鉛化合物が多く含まれている。このことから、ボイラ過熱器伝熱管群において塩化亜鉛、塩化鉛の付着により付着ダスト層が形成されてボイラ閉塞に到ったことが確認できる。

ボイラの対流伝熱室の過熱器伝熱管群に圧力波発生装置を設置し、焼却炉内圧力とエコノマイザ出口圧力の差圧が０．２ｋＰａを超過した際に圧力波発生装置を運転し圧力波を放出するようにした。その結果、タイヤ等の亜鉛を多く含む廃棄物と電子基板などの鉛を多く含む廃棄物を焼却処理した場合でも、ボイラ過熱器伝熱管に付着ダスト層が形成されてボイラ閉塞することなく、安定して焼却炉施設の運転を継続することができた。

なお、前記説明では、本発明を都市ごみ焼却炉に連設されたボイラに適用していたが、本発明の適用対象はこれに限定されない。

１０…焼却炉
２０…ボイラ
２１、２２…変向部
２６…第１放射室
２８…第２放射室
３０…対流伝熱室
３２…スクリーン管
３４…２次過熱器
３６…３次過熱器
３８…１次過熱器
４２…第２エコノマイザ
４４…水平蒸発管
４６…過熱器
５０…別置エコノマイザ
５１…第１エコノマイザ
６１、６２、６３…圧力波発生装置
７０…圧力波発生制御装置
７１…焼却炉内圧力計
７２…ボイラ出口圧力計
７３…エコノマイザ出口圧力計

Claims (8)

1. 廃棄物焼却炉に連設され排ガスから熱回収するための、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部により区分された、上流側から、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備えた第１、第２放射室、及び、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生して更に過熱する対流伝熱室を備えるボイラで、前記対流伝熱室の伝熱管に付着したダストによるボイラの閉塞を抑制するボイラの閉塞抑制装置であって、
   燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させボイラ内へ圧力波を放出する圧力波発生装置を設け、該圧力波発生装置の圧力波放出ノズルを、前記対流伝熱室に配設すると共に、
   廃棄物焼却炉内の圧力を測定する炉内圧力計と、ボイラ出口の圧力を測定するボイラ出口圧力計と、圧力波発生装置の運転を制御する圧力波発生制御装置とを備え、
   該圧力波発生制御装置は、前記炉内圧力計による炉内圧力測定値と前記ボイラ出口圧力計によるボイラ出口圧力測定値との差圧値が所定値以上であるとき、前記圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置を制御することを特徴とするボイラの閉塞抑制装置。
2. 前記圧力波発生制御装置は、前記炉内圧力測定値とボイラ出口圧力測定値との差圧値が、０．１〜０．３ｋＰａの範囲で予め定める所定値以上であるとき、圧力波を放出するように制御することを特徴とする請求項１に記載のボイラの閉塞抑制装置。
3. 廃棄物焼却炉に連設され排ガスから熱回収するための、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部により区分された、上流側から、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備えた第１、第２放射室、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生して更に過熱する対流伝熱室、及び、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換によりボイラに供給する水を加熱するエコノマイザを備えるボイラで、前記対流伝熱室及びエコノマイザの伝熱管に付着したダストによるボイラ及びエコノマイザの閉塞を抑制するボイラの閉塞抑制装置であって、
   燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させボイラ内とエコノマイザ内へ圧力波を放出する圧力波発生装置を設け、該圧力波発生装置の圧力波放出ノズルを、前記対流伝熱室とエコノマイザに配設すると共に、
   廃棄物焼却炉内の圧力を測定する炉内圧力計と、エコノマイザ出口の圧力を測定するエコノマイザ出口圧力計と、圧力波発生装置の運転を制御する圧力波発生制御装置とを備え、
   該圧力波発生制御装置は、前記炉内圧力計による炉内圧力測定値と前記エコノマイザ出口圧力計によるエコノマイザ出口圧力測定値との差圧値が所定値以上であるとき、前記圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置を制御することを特徴とするボイラの閉塞抑制装置。
4. 前記圧力波発生制御装置は、前記炉内圧力測定値とエコノマイザ出口圧力測定値との差圧値が、０．１〜０．３ｋＰａの範囲で予め定める所定値以上であるとき、圧力波を放出するように制御することを特徴とする請求項３に記載のボイラの閉塞抑制装置。
5. 廃棄物焼却炉に連設され排ガスから熱回収するための、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部により区分された、上流側から、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備えた第１、第２放射室、及び、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生して更に過熱する対流伝熱室を備えるボイラで、前記対流伝熱室の伝熱管に付着したダストによるボイラの閉塞を抑制するボイラの閉塞抑制方法であって、
   燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させ、前記対流伝熱室に配設された圧力波放出ノズルからボイラ内へ圧力波を放出する圧力波発生装置の運転を制御する圧力波発生制御装置を用いて、
   炉内圧力計により測定する廃棄物焼却炉の炉内圧力測定値と、ボイラ出口圧力計により測定するボイラ出口圧力測定値との差圧値が所定圧力以上であるとき、前記圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置を制御することを特徴とするボイラの閉塞抑制方法。
6. 前記圧力波発生制御装置を用いて、前記炉内圧力測定値とボイラ出口圧力測定値との差圧値が、０．１〜０．３ｋＰａの範囲で予め定める所定値以上であるとき、圧力波を放出するように制御することを特徴とする請求項５に記載のボイラの閉塞抑制方法。
7. 廃棄物焼却炉に連設され排ガスから熱回収するための、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部により区分された、上流側から、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備えた第１、第２放射室、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生して更に過熱する対流伝熱室、及び、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換によりボイラに供給する水を加熱するエコノマイザを備えるボイラで、前記対流伝熱室及びエコノマイザの伝熱管に付着したダストによるボイラの閉塞を抑制するボイラの閉塞抑制方法であって、
   燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させ、前記対流伝熱室とエコノマイザに配設された圧力波放出ノズルからボイラ内とエコノマイザ内へ圧力波を放出する圧力波発生装置の運転を制御する圧力波発生制御装置を用いて、
   炉内圧力計により測定する廃棄物焼却炉の炉内圧力測定値と、エコノマイザ出口圧力計により測定するエコノマイザ出口圧力測定値との差圧値が所定圧力以上であるとき、前記圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置を制御することを特徴とするボイラの閉塞抑制方法。
8. 前記圧力波発生制御装置を用いて、前記炉内圧力測定値とエコノマイザ出口圧力測定値との差圧値が、０．１〜０．３ｋＰａの範囲で予め定める所定値以上であるとき、圧力波を放出するように制御することを特徴とする請求項７に記載のボイラの閉塞抑制方法。

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