JP2018155484A - 有機性廃棄物燃焼プラントの制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
洗浄時に排ガスは約40℃に冷却されるので、洗浄水は高温の排ガスとの接触により昇温され、また、排ガスに含まれる水蒸気の大部分がここで凝縮されその潜熱が洗浄水に吸収されるため、洗浄工程で用いられた洗浄水は、60〜80℃の温排水として多量に排出され、燃焼炉排ガスに含まれる熱エネルギーの大部分は、かかる多量の温排水に潜熱として移行する。
(i)複数熱源発電装置に用いられるエネルギーは、すべて燃焼排ガスに含まれる熱量からである。
(ii)燃焼排ガスに含まれる熱量は2つ部分からなる。
燃焼排ガスに含まれる顕熱と、燃焼排ガス中の水蒸気に含まれる潜熱である。
(iii)燃焼排ガスに含まれる熱量が一定で、廃棄物の含水率が高い場合、水分が蒸発する際に水蒸気に使用される熱(潜熱)が多くなるため、燃焼排ガスに含まれる顕熱が少なくなる廃棄物の含水率が低い場合、その逆である。
(iv)燃焼排ガスに含まれる顕熱は、複数熱源発電装置の高温熱源、又は低温熱源として利用可能である。
(v)燃焼排ガス中の水蒸気に含まれる潜熱は、複数熱源発電装置の低温熱源としてしか利用できない。
(vi)複数熱源発電装置の発電量は、タービン入口蒸気の過熱度と流量によって決められる。
(vii)複数熱源発電装置のタービン入口蒸気の過熱度は高温熱源によって決められ、タービン入口蒸気の流量は低温熱源によって決められる。
(viii)タービン入口蒸気の過熱度の複数熱源発電装置の発電量への影響は、タービン入口蒸気の流量の複数熱源発電装置の発電量への影響より大きい。このため、高温熱源と低温熱源の分配制御において、高温熱源のほうが優先的に確保し、余った熱量があれば、低温熱源へ移行させ、低温熱源を増やす。
(1)有機性廃棄物の燃焼手段、該燃焼手段からの排ガスを洗浄する排ガス洗浄手段、並びに該排ガス洗浄手段からの洗浄排水から回収される低温熱源及び該排ガス洗浄手段の上流側の排ガスから回収される高温熱源を利用する複数熱源発電装置、を備えた有機性廃棄物燃焼プラントにおいて、タービン前後の作動流体の有効熱落差が最大となるよう、前記排ガス洗浄手段に導入される排ガス温度を調整するか、及び/又は、前記燃焼手段の前段に備えられた有機性廃棄物の低含水化手段の含水率を調整する、ことを特徴とする有機性廃棄物燃焼プラントの制御方法。
(2)排ガス洗浄手段に導入される排ガス温度として、該排ガス洗浄手段の直前に設けられた乾式除塵装置に導入される排ガス温度を採用する(1)に記載の有機性廃棄物燃焼プラントの制御方法。
(3)高温熱源として排ガス洗浄手段の上流側の排ガスの排熱との熱交換によって得られた白煙防止用高温空気を利用する(1)又は(2)に記載の有機性廃棄物燃焼プラントの制御方法。
(4)有機性廃棄物の燃焼手段、該燃焼手段からの排ガスを洗浄する排ガス洗浄手段、該排ガス洗浄手段からの洗浄排水から回収される低温熱源及び該排ガス洗浄手段の上流側の排ガスから回収される高温熱源を利用する複数熱源発電装置、タービン前後の作動流体の有効熱落差測定手段、前記複数熱源発電装置における蒸気過熱器出口空気の温度測定手段、前記有効熱落差測定手段の測定値に基づいて、排ガス洗浄手段に導入される排ガス温度を調整する制御手段、及び/又は、低含水化手段における含水率を調整する制御手段、を備えた有機性廃棄物燃焼プラント。
(5)排ガス洗浄手段に導入される排ガス温度を調整する制御手段、及び/又は、低含水化手段における含水率を調整する制御手段が、前記有効熱落差測定手段の測定値及び前記蒸気過熱器出口空気の温度測定手段の測定値に基づいて制御する手段である(4)の有機性廃棄物燃焼プラント。
(6)排ガス洗浄手段に導入される排ガス温度として、該排ガス洗浄手段の直前に設けられた乾式除塵装置に導入される排ガス温度を採用する(4)又は(5)の有機性廃棄物燃焼プラント。
(7)高温熱源として排ガス洗浄手段の上流側の排ガスの排熱との熱交換によって得られた白煙防止用高温空気を利用する(4)ないし(6)のいずれかの有機性廃棄物燃焼プラント。
本発明では、排ガス中の水分が冷却されて生じた凝縮水や、排ガスの洗浄排水を前記比較的低温の熱源として利用することから、前記作動流体としてはアンモニアなどの低沸点流体を利用することが好ましい。
なお、ろ過式除塵機5は、排ガス洗浄をする洗浄塔6の直前に設けられ、ろ過式除塵機5前後の排ガスの温度変化は小さいので、排ガス洗浄手段である排ガス洗浄塔6で洗浄される洗浄排ガスの温度を測定する代わりに、本実施例では該ろ過式集塵機5の入口温度で代用している。そして、ろ過式除塵機5の入口温度は、前記白煙防止用空気加熱器4に導入する加熱用空気の流量を調節することによって、設定温度になるよう制御することができる。
本実施例では、作動流体として沸点が−33℃の液体アンモニアと水との混合流体を使用している。
また、蒸気過熱器75出口部の高温空気の温度は、蒸気過熱器75の出口部に設けられた温度計T2により測定される。
タービンの発電量が最大値を下回っている場合、温度計T1で測定されるタービン入口蒸気温度(実測値:PV1)がタービン入口蒸気設定温度の上限値に達しているか否かを判断する。本実施例において、タービン入口蒸気設定温度上限値とは、タービンの耐熱限界温度である。
具体的には、まずタービンの発電量が最大となっているか否かを判断する。タービンの発電量が最大値を下回っている場合、温度計T1で測定されるタービン入口蒸気温度(PV1)がタービン入口蒸気の設定温度の上限値に達しているか否かを判断し、もしタービン入口蒸気温度(PV1)がタービン入口蒸気の設定温度の上限値に達していない場合は、脱水機1による脱水有機廃棄物の含水率(SV2)がその設定含水率の下限値か否かを判断し、脱水機1による脱水有機廃棄物の含水率(SV2)がその設定含水率の下限値より高い場合は、脱水機1による脱水有機廃棄物の含水率がその設定含水率の下限値に近付く方向にβ%だけ低くなるように脱水機1の運転条件を調整する。脱水処理された有機廃棄物の含水率が低くなると排ガス中の水蒸気量が減り、流動燃焼炉2から排出される排ガス温度が高くなるので、温度計T1型の検出信号に基づいて制御弁9の開度が広げられ、白煙防止用空気の流量が増加し、複数熱源発電装置7の蒸気過熱器75の伝熱量が増加し、タービンの発電量も増加する。この操作を、タービン入口蒸気温度(PV1)が、その設定温度の上限値となるか、脱水機1による脱水有機廃棄物の含水率がその設定含水率の下限値となるまで繰り返す。このような操作により、有機廃棄物の含水率を低くし、燃焼排気ガスに含まれる顕熱量を増し、高温熱源を増やすことができるので、タービン前後の作動流体の有効熱落差が増加し、脱水機の能力の範囲内でタービンの耐熱温度を維持したまま発電量を最大にすることができる。
本操作条件は、タービン入口蒸気の過熱度が最大化し、高温熱源がまだ余った場合(過熱器の出口の空気温度がその設定温度の下限値を上回っていること)に相当し、含水率を上方に調整することによって、排ガスに含まれる熱量(顕熱)を水蒸気(潜熱)に移動させる量を増やし、低温熱源を増やすことができる。
具体的には、まずタービンの発電量が最大となっているか否かを判断し、タービンの発電量が最大値を下回っている場合、温度計T1で測定されるタービン入口蒸気温度(PV1)がタービン入口蒸気設定温度の上限値に達しているか否かを判断する。
タービン入口蒸気温度(PV1)がタービン入口温度設定温度の上限値に達していない場合は、温度計T3で測定されるセラミックフィルタ入口の排ガス温度(SV1)がセラミックフィルタ入口設定温度の下限値となっているか否かを判断する。
セラミックフィルタ入口の排ガス温度(SV1)がセラミックフィルタ入口における排ガスの設定温度の下限値を上回っている場合、前記前記セラミックフィルタ入口の排ガス温度(SV1)が前記セラミックフィルタ入口における排ガスの設定温度の下限値に近付く方向にα℃だけ低くなるように、制御弁9の開度を大きくし、前記白煙防止用空気加熱器4に供給する空気の流量を増加させる。この操作を、タービン入口蒸気温度(PV1)が、その設定温度の上限値になるか、セラミックフィルタ入口温度がその設定温度の下限値になるまで繰り返す。
前記白煙防止用空気加熱器4に供給する空気の流量を増加させることにより、セラミックフィルタ入口の排ガス温度がその設定温度の下限値になっても、タービン入口蒸気温度(PV1)が、その設定温度上限値に達していない場合、さらに、脱水機1による脱水有機廃棄物の含水率(SV2)がその設定含水率の下限値か否かを判断し、脱水機1による脱水有機廃棄物の含水率(SV2)がその設定含水率の下限値より高い場合は、脱水機1による脱水有機廃棄物の含水率が、その設定含水率の下限値に近付く方向にβ%だけ低くなるように、脱水機1の運転条件を調整する。脱水処理された汚泥の含水率が低くなると排ガス中の水蒸気量が減り、流動燃焼炉2から排出される排ガス温度が高くなるので、温度計T3の検出信号に基づいて制御弁9の開度が広げられ、白煙防止用空気の流量が増加し、複数熱源発電装置7の蒸気過熱器75の伝熱量が増加し、タービンの発電量も増加する。この調整を、タービン入口蒸気温度(PV1)が、その設定温度の上限値になるか、脱水機による脱水有機廃棄物の含水率(SV2)がその設定含水率の下限値になるまで繰り返す。このような調整により、脱水機の能力の範囲内、且つセラミックフィルタ入口設定温度範囲内で、タービン入口温度の上限値を維持したまま、発電量を最大にすることができる。
蒸気加熱器75の高温空気出口温度(PV2)がその設定温度の下限値を上回っている場合、さらに、セラミックフィルタ入口の排ガス温度がその設定値の上限に達しているか否かを判断する。
セラミックフィルタ入口の排ガス温度(SV1)がセラミックフィルタ入口における排ガスの設定温度の上限値に達していない場合、前記セラミックフィルタ入口の排ガス温度(SV1)がその設定温度の上限値に近付く方向でα℃だけ高くなるよう、制御弁9を絞り前記白煙防止用空気加熱器4に供給する空気の流量を減少させる。この調整は、蒸気加熱器75の高温空気出口温度がその設定温度の下限値になるか、セラミックフィルタ入口の排ガス温度(SV1)が、その設定温度の上限値になるまで繰り返す。
上記のような調整により、焼却炉の受け入れ可能な含水率の範囲内、且つセラミックフィルタ入口設定温度範囲内で、タービン入口温度の上限値を維持したまま、タービンの発電量を最大にすることができる。
2 燃焼炉
3 流動空気予熱器
4 白煙防止用空気加熱器
5 ろ過式除塵機
6 排ガス洗浄塔
7 複数熱源発電装置
8 煙突
9 制御弁
61 第1スプレー塔
62 充填層部
63 第2スプレー塔
71 ポンプ
72 再生器
73 蒸発器
74 分離器
75 蒸気過熱器
76 タービン発電機
77 吸収器
78 凝縮器
79 タンク
T1、T2、T3 温度計
Claims (4)
- 有機性廃棄物を燃焼手段によって焼却する有機性廃棄物焼却ステップと、
前記燃焼手段から排出された焼却排ガスを熱交換手段によって空気と熱交換する高温熱回収ステップと、
前記熱交換後の焼却排ガスを前記排ガス洗浄手段によって洗浄する焼却排ガス洗浄ステップと、
前記焼却排ガス洗浄ステップから得られた洗浄排水を用いて発電装置のタービンを駆動させる作動流体を気化蒸発させ、前記高温熱回収ステップから得られた高温空気を用いて前記気化蒸発させた蒸気を過熱し、当該過熱蒸気を前記発電装置のタービンに供与して発電する発電ステップと
を備えた有機性廃棄物燃焼プラントの運転方法であって、
前記発電装置のタービン入り口の過熱蒸気の温度を測定し、当該過熱蒸気の測定温度が所定の上限値に達していない場合、所定の上限値になるよう前記高温熱回収ステップにおける熱交換用の空気の流量を増加させ、前記過熱蒸気の測定温度が所定の上限値を上回っている場合、所定の上限値になるように前記高温熱回収ステップにおける熱交換用の空気の流量を減少させることを特徴とする有機性廃棄物燃焼プラントの運転方法。 - 前記排ガス洗浄手段に導入される洗浄排ガスの温度を測定し、当該洗浄排ガスの測定温度が所定の下限値を上回っており、前記過熱蒸気の測定温度が所定の上限値を下回っている場合、前記洗浄排ガスの測定温度が所定の下限値に近づくように高温熱回収ステップにおける熱交換用の空気の流量を増加させることを特徴とする請求項1に記載の有機性廃棄物燃焼プラントの運転方法。
- 請求項1に記載の有機性廃棄物燃焼プラント運転方法において、前記有機性廃棄物焼却ステップの前段に更に有機性廃棄物の低含水化手段で前記有機性廃棄物を設定含水率に脱水処理する有機性廃棄物脱水処理ステップを備え、
前記過熱蒸気の測定温度が所定の上限値を下回っており、前記設定含水率が所定の下限値を上回っている場合、前記有機性廃棄物の含水率が所定の下限値に近づくよう再設定し、前記再設定の含水率に基づいて、前記前記低含水化手段の運転条件を調整することを特徴とする有機性廃棄物燃焼プラントの運転方法。 - 請求項2に記載の有機性廃棄物燃焼プラント運転方法において、前記有機性廃棄物焼却ステップの前段に更に有機性廃棄物の低含水化手段で前記有機性廃棄物を設定含水率に脱水処理する有機性廃棄物脱水処理ステップを備え、
前記排ガス洗浄手段に導入される洗浄排ガスの測定温度が所定の下限値になっても、前記過熱蒸気の測定温度が所定の上限値に達せず、前記設定含水率が所定の下限値より上回っている場合、前記有機性廃棄物の含水率を所定の下限値に近づくよう再設定し、当該再設定の含水率に基づいて前記前記低含水化手段の運転条件を調整することを特徴とする有機性廃棄物燃焼プラントの運転方法。
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