JP2021085573A - Waste treatment facility - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、廃棄物処理設備に関する。 The present invention relates to a waste treatment facility.
従来、特許文献1に記載されているように、下水汚泥等の廃棄物を焼却する廃棄物処理設備が知られている。特許文献1には、廃棄物を燃焼する燃焼炉と、当該燃焼炉の後段に配置された予熱器と、当該予熱器に連結された過給機と、を備えた廃棄物処理設備が記載されている。この廃棄物処理設備では、過給機のコンプレッサから吐出された圧縮空気が予熱器において燃焼炉からの排ガスにより加熱され、その後、過給機のタービンを通過して燃焼炉内に供給される。
Conventionally, as described in
廃棄物処理設備では、炉内温度が焼却炉や当該焼却炉の後段に位置する熱交換器の耐熱温度を超えないように制御を行う必要があるが、炉内温度は、炉内へ投入される廃棄物の性状(例えば、下水汚泥の含水率)や補助燃料の投入量あるいは炉内へ供給される燃焼用空気の温度に依存して変動する。例えば、炉内へ投入される下水汚泥の含水率が低い場合に高温の燃焼用空気を炉内に供給し続けると、炉内温度が耐熱温度を超えてしまう場合もある。 In the waste treatment facility, it is necessary to control the temperature inside the incinerator so that it does not exceed the heat resistant temperature of the incinerator or the heat exchanger located at the subsequent stage of the incinerator, but the temperature inside the furnace is input to the inside of the furnace. It varies depending on the properties of the waste (for example, the water content of sewage sludge), the amount of auxiliary fuel input, or the temperature of the combustion air supplied into the furnace. For example, if the water content of the sewage sludge charged into the furnace is low and the high temperature combustion air is continuously supplied to the furnace, the temperature inside the furnace may exceed the heat resistant temperature.
一方、特許文献1に記載された過給式の廃棄物処理設備は、排ガスの熱エネルギーを利用して過給機により炉内へ燃焼用空気を供給するものであり、タービンへ流入する燃焼用空気の温度が下がり過ぎると、過給機の自立運転を維持することが困難になる。したがって、従来の過給式の廃棄物処理設備では、過給機の自立運転を維持しつつ焼却炉内の過昇温を抑制するのが困難という課題があった。
On the other hand, the supercharged waste treatment facility described in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、過給機の自立運転を維持しつつ焼却炉内の過昇温を抑制することが可能な廃棄物処理設備を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a waste treatment facility capable of suppressing excessive temperature rise in an incinerator while maintaining self-sustaining operation of a turbocharger. That is.
本発明の一局面に係る廃棄物処理設備は、廃棄物を焼却する焼却炉と、前記焼却炉へ燃焼用空気を導くための空気導入経路と、前記空気導入経路を流通する前記燃焼用空気を、前記焼却炉から排出された排ガスにより加熱する空気予熱器と、前記空気導入経路に配置された過給機であって、前記燃焼用空気を圧縮すると共に圧縮された前記燃焼用空気を前記空気予熱器側へ吐出するコンプレッサと、前記空気予熱器で加熱された前記燃焼用空気によって回転することにより前記コンプレッサを駆動させるタービンと、を含む前記過給機と、前記空気導入経路のうち前記タービンと前記焼却炉との間に配置され、前記タービンから流出した前記燃焼用空気を冷却する冷却装置と、を備えている。 The waste treatment facility according to one aspect of the present invention includes an incinerator for incinerating waste, an air introduction path for guiding combustion air to the incinerator, and the combustion air flowing through the air introduction path. An air preheater that heats with the exhaust gas discharged from the incinerator and a supercharger arranged in the air introduction path that compresses the combustion air and compresses the compressed air into the air. The supercharger including a compressor that discharges to the preheater side and a turbine that drives the compressor by rotating with the combustion air heated by the air preheater, and the turbine in the air introduction path. It is provided with a cooling device, which is arranged between the incinerator and the incinerator and cools the combustion air flowing out of the turbine.
この廃棄物処理設備によれば、空気予熱器で加熱された高温の燃焼用空気をタービンへ流入させると共に、当該タービンから流出した後に冷却装置により冷却された燃焼用空気を焼却炉内へ導くことができる。これにより、炉内温度が焼却炉の耐熱温度を超えないために必要な燃焼用空気の温度が、過給機の自立運転を維持するために必要な燃焼用空気の温度より低い場合であっても、タービンから流出した後の燃焼用空気の温度を下げることにより対応可能となる。したがって、本発明の廃棄物処理設備によれば、過給機の自立運転を維持しつつ、焼却炉内の過昇温を抑制することができる。 According to this waste treatment facility, high-temperature combustion air heated by an air preheater flows into a turbine, and combustion air cooled by a cooling device after flowing out of the turbine is guided into an incinerator. Can be done. As a result, the temperature of the combustion air required so that the temperature inside the furnace does not exceed the heat resistant temperature of the incinerator is lower than the temperature of the combustion air required to maintain the self-sustaining operation of the turbocharger. However, this can be dealt with by lowering the temperature of the combustion air after it has flowed out of the turbine. Therefore, according to the waste treatment equipment of the present invention, it is possible to suppress excessive temperature rise in the incinerator while maintaining the self-sustaining operation of the turbocharger.
上記廃棄物処理設備において、前記焼却炉は、流動床式の焼却炉であってもよい。上記廃棄物処理設備は、前記冷却装置を迂回するように前記空気導入経路に接続されたバイパス経路と、前記焼却炉内のフリーボードの温度を検知するフリーボード温度検知部と、前記空気導入経路から前記バイパス経路への前記燃焼用空気の流入量と、前記空気導入経路から前記冷却装置への前記燃焼用空気の流入量との比率を調整する空気流入量調整部と、前記フリーボード温度検知部による検知温度が目標温度に近づくように、前記空気流入量調整部を制御する制御部と、をさらに備えていてもよい。 In the waste treatment facility, the incinerator may be a fluidized bed type incinerator. The waste treatment facility includes a bypass path connected to the air introduction path so as to bypass the cooling device, a free board temperature detection unit that detects the temperature of the free board in the incinerator, and the air introduction path. An air inflow adjusting unit that adjusts the ratio of the inflow of the combustion air from the bypass path to the inflow of the combustion air from the air introduction path to the cooling device, and the free board temperature detection. A control unit that controls the air inflow amount adjusting unit may be further provided so that the temperature detected by the unit approaches the target temperature.
この構成によれば、バイパス経路及び空気流入量調整部を用いてフリーボードの温度を目標温度に近づける制御を行うことにより、過給機の自立運転を維持しつつ、効率的に焼却炉内の過昇温を抑制することができる。 According to this configuration, by controlling the temperature of the free board to approach the target temperature by using the bypass path and the air inflow adjusting unit, the supercharger can be efficiently operated in the incinerator while maintaining the self-sustaining operation. It is possible to suppress overheating.
上記廃棄物処理設備において、前記焼却炉は、流動床式の焼却炉であってもよい。上記廃棄物処理設備は、前記冷却装置へ供給される熱媒体の流入量を調整する熱媒体流入量調整部と、前記焼却炉内のフリーボードの温度を検知するフリーボード温度検知部と、前記フリーボード温度検知部による検知温度が目標温度に近づくように、前記熱媒体流入量調整部を制御する制御部と、をさらに備えていてもよい。 In the waste treatment facility, the incinerator may be a fluidized bed type incinerator. The waste treatment facility includes a heat medium inflow adjusting unit that adjusts the inflow amount of the heat medium supplied to the cooling device, a freeboard temperature detecting unit that detects the temperature of the freeboard in the incinerator, and the above. A control unit that controls the heat medium inflow amount adjusting unit may be further provided so that the temperature detected by the free board temperature detecting unit approaches the target temperature.
この構成によれば、冷却装置へ供給される熱媒体の流入量の調整によってフリーボードの温度を目標温度に近づける制御を行うことにより、過給機の自立運転を維持しつつ、効率的に焼却炉内の過昇温を抑制することができる。 According to this configuration, the temperature of the free board is controlled to approach the target temperature by adjusting the inflow amount of the heat medium supplied to the cooling device, so that the supercharger can be efficiently incinerated while maintaining the independent operation. It is possible to suppress excessive temperature rise in the furnace.
上記廃棄物処理設備は、前記空気導入経路のうち前記冷却装置と前記焼却炉との間を流通する前記燃焼用空気の温度を検知する炉入口温度検知部をさらに備えていてもよい。前記制御部は、前記炉入口温度検知部による検知温度が目標温度に近づくように、前記空気流入量調整部を制御してもよい。前記炉入口温度検知部の目標温度は、前記フリーボード温度検知部の目標温度と前記廃棄物の性状とに基づいて算出される温度であってもよい。 The waste treatment equipment may further include a furnace inlet temperature detecting unit that detects the temperature of the combustion air flowing between the cooling device and the incinerator in the air introduction path. The control unit may control the air inflow amount adjusting unit so that the temperature detected by the furnace inlet temperature detecting unit approaches the target temperature. The target temperature of the furnace inlet temperature detection unit may be a temperature calculated based on the target temperature of the freeboard temperature detection unit and the properties of the waste.
上記廃棄物処理設備は、前記空気導入経路のうち前記冷却装置と前記焼却炉との間を流通する前記燃焼用空気の温度を検知する炉入口温度検知部をさらに備えていてもよい。前記制御部は、前記炉入口温度検知部による検知温度が目標温度に近づくように、前記熱媒体流入量調整部を制御してもよい。前記炉入口温度検知部の目標温度は、前記フリーボード温度検知部の目標温度と前記廃棄物の性状とに基づいて算出される温度であってもよい。 The waste treatment equipment may further include a furnace inlet temperature detecting unit that detects the temperature of the combustion air flowing between the cooling device and the incinerator in the air introduction path. The control unit may control the heat medium inflow amount adjusting unit so that the temperature detected by the furnace inlet temperature detecting unit approaches the target temperature. The target temperature of the furnace inlet temperature detection unit may be a temperature calculated based on the target temperature of the freeboard temperature detection unit and the properties of the waste.
この構成によれば、炉の入口温度を空気流入量調整部又は熱媒体流入量調整部の制御指標にすることにより、フリーボードの温度を制御指標にする場合に比べて、温度制御の安定性を向上させることができる。 According to this configuration, by using the inlet temperature of the furnace as a control index of the air inflow amount adjusting unit or the heat medium inflow amount adjusting unit, the stability of temperature control is compared with the case where the temperature of the freeboard is used as a control index. Can be improved.
上記廃棄物処理設備は、前記焼却炉内の流動層の温度を検知する流動層温度検知部をさらに備えていてもよい。前記制御部は、前記流動層温度検知部による検知温度が目標温度に近づくように、前記空気流入量調整部を制御してもよい。前記流動層温度検知部の目標温度は、前記フリーボード温度検知部の目標温度と、前記焼却炉におけるフリーボードの温度と前記流動層の温度との相関関係と、に基づいて設定されてもよい。 The waste treatment equipment may further include a fluidized bed temperature detection unit that detects the temperature of the fluidized bed in the incinerator. The control unit may control the air inflow amount adjusting unit so that the temperature detected by the fluidized bed temperature detection unit approaches the target temperature. The target temperature of the fluidized bed temperature detection unit may be set based on the target temperature of the freeboard temperature detection unit and the correlation between the temperature of the freeboard in the incinerator and the temperature of the fluidized bed. ..
上記廃棄物処理設備は、前記焼却炉内の流動層の温度を検知する流動層温度検知部をさらに備えていてもよい。前記制御部は、前記流動層温度検知部による検知温度が目標温度に近づくように、前記熱媒体流入量調整部を制御してもよい。前記流動層温度検知部の目標温度は、前記フリーボード温度検知部の目標温度と、前記焼却炉におけるフリーボードの温度と前記流動層の温度との相関関係と、に基づいて設定されてもよい。 The waste treatment equipment may further include a fluidized bed temperature detection unit that detects the temperature of the fluidized bed in the incinerator. The control unit may control the heat medium inflow amount adjusting unit so that the temperature detected by the fluidized bed temperature detection unit approaches the target temperature. The target temperature of the fluidized bed temperature detection unit may be set based on the target temperature of the freeboard temperature detection unit and the correlation between the temperature of the freeboard in the incinerator and the temperature of the fluidized bed. ..
この構成によれば、流動層の温度を空気流入量調整部又は熱媒体流入量調整部の制御指標にすることにより、フリーボードの温度を制御指標にする場合に比べて、温度制御の安定性を向上させることができる。 According to this configuration, by using the temperature of the fluidized bed as a control index of the air inflow amount adjusting unit or the heat medium inflow amount adjusting unit, the stability of temperature control is compared with the case where the temperature of the freeboard is used as a control index. Can be improved.
上記廃棄物処理設備において、前記冷却装置は、前記タービンから流出した前記燃焼用空気と熱利用設備に供給される熱媒体との間で熱交換する熱交換器により構成されていてもよい。 In the waste treatment equipment, the cooling device may be composed of a heat exchanger that exchanges heat between the combustion air flowing out of the turbine and a heat medium supplied to the heat utilization equipment.
この構成によれば、燃焼用空気を冷却する際に当該燃焼用空気から回収した熱を、他の設備において有効利用することが可能になる。 According to this configuration, the heat recovered from the combustion air when the combustion air is cooled can be effectively used in other equipment.
上記廃棄物処理設備は、前記空気導入経路に接続され、前記空気導入経路を流通する前記燃焼用空気を前記空気導入経路の外へ放出するための放風経路をさらに備えていてもよい。前記冷却装置は、前記空気導入経路のうち前記放風経路の接続部よりも前記タービン側に配置されていてもよい。 The waste treatment facility may be further provided with an air blowing path connected to the air introduction path and for discharging the combustion air flowing through the air introduction path to the outside of the air introduction path. The cooling device may be arranged on the turbine side of the air introduction path with respect to the connection portion of the air release path.
この構成によれば、冷却装置が空気導入経路のうち放風経路の接続部よりも焼却炉側に配置される場合に比べて、熱媒体が燃焼用空気から回収する熱量が増加するため、熱の利用効率を向上させることができる。しかも、冷却後の燃焼用空気を空気導入経路の外へ放出することができるため、放風経路を構成する配管やダクトの径を小さくすることも可能である。 According to this configuration, the amount of heat recovered from the combustion air by the heat medium increases as compared with the case where the cooling device is arranged on the incinerator side of the air introduction path on the incinerator side of the connection part of the blow path, so that heat is generated. It is possible to improve the utilization efficiency of. Moreover, since the cooled combustion air can be discharged to the outside of the air introduction path, it is possible to reduce the diameter of the pipes and ducts constituting the air release path.
上記廃棄物処理設備は、前記空気導入経路に接続され、前記空気導入経路を流通する前記燃焼用空気を前記空気導入経路の外へ放出するための放風経路をさらに備えていてもよい。前記放風経路は、前記空気導入経路のうち前記冷却装置よりも下流側で且つ前記バイパス経路の下流端の接続部よりも上流側に接続されていてもよい。 The waste treatment facility may be further provided with an air blowing path connected to the air introduction path and for discharging the combustion air flowing through the air introduction path to the outside of the air introduction path. The air blowing path may be connected to the downstream side of the cooling device and upstream of the connecting portion at the downstream end of the bypass path in the air introduction path.
この構成によれば、冷却装置により冷却された燃焼用空気を、バイパス経路を流れる高温の燃焼用空気と混合される前に、空気導入経路の外へ放出することができる。これにより、バイパス経路を流れる高温の燃焼用空気と混合された後に放出する場合に比べて、放風経路を構成する配管やダクトの径をより小さくすることができる。 According to this configuration, the combustion air cooled by the cooling device can be discharged to the outside of the air introduction path before being mixed with the high-temperature combustion air flowing through the bypass path. As a result, the diameter of the pipes and ducts constituting the air discharge path can be made smaller than in the case where the air is mixed with the high-temperature combustion air flowing through the bypass path and then discharged.
上記廃棄物処理設備は、前記空気導入経路に接続され、前記空気導入経路を流通する前記燃焼用空気を前記空気導入経路の外へ放出するための放風経路をさらに備えていてもよい。前記冷却装置は、前記空気導入経路のうち前記放風経路の接続部よりも前記焼却炉側に配置されていてもよい。 The waste treatment facility may be further provided with an air blowing path connected to the air introduction path and for discharging the combustion air flowing through the air introduction path to the outside of the air introduction path. The cooling device may be arranged on the incinerator side of the air introduction path with respect to the connection portion of the air release path.
この構成によれば、冷却装置が空気導入経路のうち放風経路の接続部よりもタービン側に配置される場合に比べて、冷却装置に流入する燃焼用空気の量を減らすことができる。これにより、冷却装置への負荷をより軽減することが可能になる。 According to this configuration, the amount of combustion air flowing into the cooling device can be reduced as compared with the case where the cooling device is arranged on the turbine side of the connection portion of the air blowing path in the air introduction path. This makes it possible to further reduce the load on the cooling device.
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、過給機の自立運転を維持しつつ焼却炉内の過昇温を抑制することが可能な廃棄物処理設備を提供することができる。 As is clear from the above description, according to the present invention, it is possible to provide a waste treatment facility capable of suppressing excessive temperature rise in the incinerator while maintaining the self-sustaining operation of the turbocharger.
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る廃棄物処理設備を詳細に説明する。 Hereinafter, the waste treatment equipment according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態1)
まず、本発明の実施形態1に係る廃棄物処理設備1の構成を、図1及び図2に基づいて説明する。本実施形態に係る廃棄物処理設備1は、例えば下水汚泥等の廃棄物を焼却する設備である。図1に示すように、廃棄物処理設備1は、焼却炉10と、空気導入経路40と、空気予熱器30と、コンプレッサ51及びタービン52を含む過給機50と、冷却装置80と、バイパス経路83と、空気流入量調整部90と、放風経路64と、を主に備えている。
(Embodiment 1)
First, the configuration of the
焼却炉10は、下水汚泥等の廃棄物を焼却するものであり、例えば流動床式の焼却炉である。図1に示すように、焼却炉10内の下部には砂等の流動媒体が充填された流動層16が形成されており、当該流動層16の上方の空間がフリーボードFBとなっている。
The
焼却炉10の上部には、排ガス出口10Aが形成されている。空気導入経路40は、焼却炉10へ燃焼用空気A1を導くための経路である。空気導入経路40は第1〜第4経路41〜44を有しており、燃焼用空気A1は第1〜第4経路41〜44を順に流通して焼却炉10内へ導入される。
An
第1経路41は、上流端に燃焼用空気A1の取込口(図示しない)が設けられていると共に、下流端がコンプレッサ51の吸入口に接続されている。第2経路42は、上流端がコンプレッサ51の吐出口に接続されていると共に、下流端が空気予熱器30の入口に接続されている。第3経路43は、上流端が空気予熱器30の出口に接続されていると共に、下流端がタービン52の吸入口に接続されている。第4経路44は、上流端がタービン52の吐出口に接続されていると共に、下流端が焼却炉10の燃焼用空気入口10Bに接続されている。
The
空気予熱器30は、空気導入経路40を流通する燃焼用空気A1を、焼却炉10から排出された排ガスG1により加熱する。空気予熱器30は、熱交換器により構成されており、排ガス経路20から導入される排ガスG1と第2経路42から導入される燃焼用空気A1との間で熱交換を行う。
The
過給機50は、空気導入経路40に配置されており、空気導入経路40のうち空気予熱器30の上流側に配置されたコンプレッサ51と、空気導入経路40のうち空気予熱器30の下流側に配置されたタービン52と、を有している。コンプレッサ51とタービン52とは、回転軸53により互いに接続されている。なお、空気導入経路40における「上流側」及び「下流側」は、焼却炉10へ向かって燃焼用空気A1が流れる向きを基準としている。
The
コンプレッサ51は、第1経路41から吸入した燃焼用空気A1を圧縮すると共に、圧縮された燃焼用空気A1を空気予熱器30側へ吐出する。タービン52は、空気予熱器30で加熱された燃焼用空気A1によって回転することによりコンプレッサ51を駆動させる。すなわち、タービン52の回転が回転軸53を介してコンプレッサ51へ伝達され、これによりコンプレッサ51が駆動する。本実施形態では、一例として、500〜650℃程度の燃焼用空気A1がタービン52に流入し、400〜550℃程度の燃焼用空気A1がタービン52から流出するが、これに限定されない。
The
冷却装置80は、タービン52から流出した燃焼用空気A1を冷却するものであり、空気導入経路40のうちタービン52と焼却炉10との間(第4経路44)に配置されている。本実施形態における冷却装置80は、熱交換器により構成されており、タービン52から流出した燃焼用空気A1が流通する高温側流路81と、例えば冷却水や冷却空気等の熱媒体H1(タービン52から流出した燃焼用空気A1よりも低温の媒体)が流通する低温側流路82と、を有している。冷却装置80は、高温側流路81を流通する燃焼用空気A1と低温側流路82を流通する熱媒体H1との間で熱交換を行うことにより、燃焼用空気A1を冷却する。本実施形態では、熱媒体H1は、燃焼用空気A1から熱回収した後に、例えばバイナリー発電装置等の熱利用設備に供給されてもよい。
The
バイパス経路83は、冷却装置80を迂回するように空気導入経路40に接続されている。図1に示すように、バイパス経路83は、第4経路44のうちタービン52と冷却装置80との間の部位に接続された上流端83Aと、第4経路44のうち冷却装置80と焼却炉10との間の部位に接続された下流端83Bと、を有している。
The
空気流入量調整部90は、第4経路44からバイパス経路83への燃焼用空気A1の流入量と、第4経路44から冷却装置80(高温側流路81)への燃焼用空気A1の流入量との比率を調整するものである。具体的に、空気流入量調整部90は、冷却入口ダンパ91と、冷却出口ダンパ92と、バイパスダンパ93と、を有している。
The air
図1に示すように、冷却入口ダンパ91は第4経路44のうちバイパス経路83の上流端83Aと冷却装置80との間の部位に配置されており、バイパスダンパ93はバイパス経路83に配置されている。また第4経路44のうち冷却装置80とバイパス経路83の下流端83Bとの間の部位には、冷却出口ダンパ92が配置されている。冷却入口ダンパ91及び冷却出口ダンパ92のうちいずれか一方のダンパと、バイパスダンパ93とは、いずれも開度調整可能に構成されている。
As shown in FIG. 1, the cooling
放風経路64は、空気導入経路40を流通する燃焼用空気A1を当該空気導入経路40の外へ放出するための経路である。図1に示すように、本実施形態では、放風経路64の一端が第4経路44のうちバイパス経路83の下流端83Bの接続部よりも下流側の部位に接続されており、放風経路64の他端が外気中に開放されている。すなわち、本実施形態における冷却装置80は、第4経路44のうち放風経路64の接続部よりもタービン52側(上流側)に配置されている。放風経路64には放風弁V1が配置されており、当該放風弁V1を開くことにより、冷却装置80(高温側流路81)から流出した燃焼用空気A1が、放風経路64を通じて外気中へ放出される。
The
廃棄物処理設備1は、フリーボード温度検知部11と、流動層温度検知部12と、炉入口温度検知部13と、をさらに備えている。フリーボード温度検知部11は、焼却炉10内のフリーボードFBの温度を検知するセンサであり、検知温度に応じた信号を出力する。フリーボード温度検知部11は、焼却炉10の側部のうち流動層16よりも上方に設けられている。
The
流動層温度検知部12は、焼却炉10内の流動層16の温度を検知するセンサであり、検知温度に応じた信号を出力する。炉入口温度検知部13は、第4経路44のうち冷却装置80と焼却炉10との間を流通する燃焼用空気A1の温度を検知するセンサであり、検知温度に応じた信号を出力する。図1に示すように、本実施形態における炉入口温度検知部13は、第4経路44のうち放風経路64の接続部と焼却炉10との間の部位に配置されている。しかし、炉入口温度検知部13の位置はこれに限定されず、例えば焼却炉10における流動層16よりも下側の風箱(図示しない)に炉入口温度検知部13が配置されていてもよい。
The fluidized bed
廃棄物処理設備1は、フリーボード温度検知部11による検知温度が目標温度に近づくように空気流入量調整部90を制御する制御部100(図2)をさらに備えている。図2は、制御部100の各機能を示すブロック図である。図2に示すように、制御部100は、受付部101と、判定部102と、開度制御部103と、演算部104と、を含む。
The
受付部101は、フリーボード温度検知部11、流動層温度検知部12及び炉入口温度検知部13の各々から検知信号を受信する。判定部102は、受付部101に入力された検知データと目標温度とを比較し、その大小関係を判定する。開度制御部103は、判定部102による判定結果に基づいて、冷却入口ダンパ91及び冷却出口ダンパ92のうちいずれか一方のダンパ及びバイパスダンパ93の各開度を制御する。演算部104は、フリーボード温度検知部11の目標温度と焼却炉10内へ投入される廃棄物の性状(例えば、下水汚泥の含水率)とに基づいて、炉入口温度検知部13の目標温度を算出する。受付部101、判定部102、開度制御部103及び演算部104は、制御部100を構成するコンピュータの中央演算処理装置により実行される各機能である。
The
本実施形態では、制御部100は、炉入口温度検知部13による検知温度が目標温度に近づくように空気流入量調整部90を制御する。すなわち、炉入口温度検知部13による検知温度を目標温度に近づける制御により、結果として、フリーボード温度検知部11による検知温度が目標温度に近づく。以下、この制御を図3のフローチャートに従って説明する。
In the present embodiment, the
まず、炉入口温度検知部13の目標温度を設定する(ステップS10)。具体的には、フリーボード温度検知部11の目標温度と、焼却炉10内へ投入される廃棄物の性状(例えば、下水汚泥の含水率等)とに基づいて、フリーボード温度検知部11による検知温度を目標温度にするために必要な炉入口温度検知部13の目標温度を熱収支計算により算出し、設定する。この算出及び設定は、演算部104により行われてもよいし、目標温度の設定については実際の運転状態に応じて適宜手動で行われてもよい。
First, the target temperature of the furnace inlet
フリーボード温度検知部11の目標温度は、本実施形態では、一例として850〜880℃に設定され、これと下水汚泥の含水率とに基づいて、炉入口温度検知部13の目標温度が例えば300℃に設定される。
In the present embodiment, the target temperature of the free board
次に、廃棄物処理設備1の定常運転中において、すなわち燃焼用空気A1がコンプレッサ51、空気予熱器30、タービン52を順に通過して焼却炉10へ導入される間に、炉入口温度検知部13により燃焼用空気A1の温度が検知され(ステップS20)、その検知信号が受付部101に入力される。そして、当該検知温度が上記ステップS10で設定された目標温度を超えているか否かについて、判定部102により判定される(ステップS30)。
Next, during the steady operation of the
そして、検知温度が目標温度を超えていると判定された場合には(ステップS30のYES)、開度制御部103が、冷却入口ダンパ91の開度を増加させると共に、バイパスダンパ93の開度を減少させる(ステップS40)。これにより、冷却装置80への燃焼用空気A1の流入量が増加すると共に、バイパス経路83への燃焼用空気A1の流入量が減少する。なお、開度制御部103は、バイパスダンパ93の開度を変えずに冷却入口ダンパ91の開度のみ増加させてもよいし、冷却入口ダンパ91の開度を変えずにバイパスダンパ93の開度のみ減少させてもよい。
When it is determined that the detected temperature exceeds the target temperature (YES in step S30), the opening
次に、冷却入口ダンパ91及びバイパスダンパ93の開度変更後又は炉入口温度検知部13による検知温度が目標温度を超えていない場合(ステップS30のNO)、炉入口温度検知部13による検知温度が目標温度未満であるか否かについて、判定部102により判定される(ステップS50)。そして、当該検知温度が目標温度未満である場合には(ステップS50のYES)、開度制御部103が、冷却入口ダンパ91の開度を減少させると共に、バイパスダンパ93の開度を増加させる(ステップS60)。これにより、冷却装置80への燃焼用空気A1の流入量が減少すると共に、バイパス経路83への燃焼用空気A1の流入量が増加する。なお、開度制御部103は、バイパスダンパ93の開度を変えずに冷却入口ダンパ91の開度のみ減少させてもよいし、冷却入口ダンパ91の開度を変えずにバイパスダンパ93の開度のみ増加させてもよい。
Next, after changing the opening degree of the
そして、冷却入口ダンパ91及びバイパスダンパ93の開度変更後又は炉入口温度検知部13による検知温度が目標温度未満ではない場合(ステップS50のNO)、ステップS70に進み、制御の終了条件が成立するか否かを判定する。そして、当該終了条件が成立する場合は(ステップS70のYES)制御を終了し、当該終了条件が成立しない場合は(ステップS70のNO)ステップS20に戻ってダンパの開度制御を継続する。
Then, after changing the opening degree of the
以上の通り、本実施形態に係る廃棄物処理設備1によれば、空気予熱器30で加熱された高温(500〜700℃程度)の燃焼用空気A1をタービン52へ流入させると共に、タービン52から流出した後に冷却装置80により冷却された燃焼用空気A1を焼却炉10内へ導くことができる。これにより、焼却炉10内の温度が当該焼却炉10や当該焼却炉10の後段に位置する熱交換器(空気予熱器30)の耐熱温度を超えないために必要な燃焼用空気A1の温度が、過給機50の自立運転を維持するために必要な燃焼用空気A1の温度より低い場合であっても、タービン52から流出した後の燃焼用空気A1の温度を下げることにより対応可能となる。したがって、本実施形態に係る廃棄物処理設備1によれば、過給機50の自立運転を維持しつつ、焼却炉10内の過昇温を抑制することが可能になる。
As described above, according to the
なお、本実施形態では、フリーボード温度検知部11による検知温度を空気流入量調整部90の制御指標とせず、炉入口温度検知部13による検知温度を当該制御指標としたが、図3の制御中に、炉入口温度検知部13の目標温度を変更してもよい。具体的には、廃棄物処理設備1の定常運転中にフリーボード温度検知部11による温度検知を継続し、炉入口温度検知部13による検知温度が目標温度であるにも関わらずフリーボード温度検知部11による検知温度が目標温度よりも高い場合には、炉入口温度検知部13の目標温度を下げてもよい。また、炉入口温度検知部13による検知温度が目標温度であるにも関わらずフリーボード温度検知部11による検知温度が目標温度よりも低い場合には、炉入口温度検知部13の目標温度を上げてもよい。
In the present embodiment, the temperature detected by the freeboard
(実施形態2)
次に、本発明の実施形態2に係る廃棄物処理設備1Aを、図4に基づいて説明する。実施形態2に係る廃棄物処理設備1Aは、基本的に実施形態1に係る廃棄物処理設備1と同様の構成を備え且つ同様の効果を奏するものであるが、冷却装置80と放風経路64との位置関係において実施形態1と異なっている。以下、実施形態1と異なる点についてのみ説明する。
(Embodiment 2)
Next, the
図4に示すように、本実施形態における冷却装置80は、空気導入経路40(第4経路44)のうち放風経路64の接続部よりも焼却炉10側(下流側)に配置されている。より具体的には、放風経路64の一端が第4経路44のうちタービン52よりも下流側で且つバイパス経路83の上流端83Aよりも上流側に接続されており、放風経路64の他端が外気中に開放されている。また実施形態2では、燃焼用空気A1の冷却に用いられた熱媒体H1は、熱利用設備に送られて熱利用に供されてもよいし、熱利用設備に送られずに廃棄されてもよい。
As shown in FIG. 4, the
実施形態2に係る廃棄物処理設備1Aによれば、タービン52から流出した後、放風経路64により一部放出された後の燃焼用空気A1が冷却装置80に流入する。このため、実施形態1のように冷却装置80が第4経路44のうち放風経路64の接続部よりもタービン52側に配置される場合に比べて、冷却装置80に流入する燃焼用空気A1の量を減らすことができる。これにより、冷却装置80への負荷をより軽減することができる。
According to the
(実施形態3)
次に、本発明の実施形態3に係る廃棄物処理設備1Bを、図5〜図7に基づいて説明する。実施形態3に係る廃棄物処理設備1Bは、基本的に実施形態1に係る廃棄物処理設備1と同様の構成を備え且つ同様の効果を奏するものであるが、バイパス経路83、冷却入口ダンパ91、冷却出口ダンパ92及びバイパスダンパ93に代えて、熱媒体流入量調整部84を備えている点において実施形態1と異なっている。以下、実施形態1と異なる点についてのみ説明する。
(Embodiment 3)
Next, the
熱媒体流入量調整部84は、冷却装置80へ供給される熱媒体H1の流入量を調整するものであり、開度調整可能なバルブにより構成されている(熱媒体入口バルブ)。図5に示すように、熱媒体流入量調整部84は、冷却装置80の低温側流路82に接続された熱媒体流路80Aのうち冷却装置80よりも上流側に配置されている。
The heat medium inflow
制御部100は、フリーボード温度検知部11による検知温度が目標温度に近づくように、熱媒体流入量調整部84を制御する(図6,7)。図7は、制御部100(開度制御部103)による熱媒体流入量調整部84(熱媒体入口バルブ)の開度制御を示すフローチャートである。図7の制御フローは、図3と比較して、ステップS40において冷却入口ダンパ91の開度を増加させ且つバイパスダンパ93の開度を減少させるのに代えて熱媒体入口バルブの開度を増加させ(ステップS41)、ステップS60において冷却入口ダンパ91の開度を減少させ且つバイパスダンパ93の開度を増加させるのに代えて熱媒体入口バルブの開度を減少させる(ステップS61)点を除いて、図3の制御フローと同様である。
The
(実施形態4)
次に、本発明の実施形態4に係る廃棄物処理設備1Cを、図8に基づいて説明する。実施形態4に係る廃棄物処理設備1Cは、基本的に実施形態1に係る廃棄物処理設備1と同様の構成を備え且つ同様の効果を奏するものであるが、放風経路64の接続位置において実施形態1と異なっている。以下、実施形態1と異なる点についてのみ説明する。
(Embodiment 4)
Next, the
図8に示すように、放風経路64の上流端は、空気導入経路40(第4経路44)のうち冷却装置80よりも下流側で且つバイパス経路83の下流端83Bの接続部よりも上流側に接続されている。より具体的には、放風経路64の上流端は、第4経路44のうち冷却出口ダンパ92よりも焼却炉10側(下流側)に接続されている。
As shown in FIG. 8, the upstream end of the
これにより、冷却装置80により冷却された燃焼用空気A1を、バイパス経路83を流れる高温の燃焼用空気A1(冷却装置80により冷却されていない燃焼用空気A1)と混合される前に、第4経路44の外へ放出することができる。これにより、上記実施形態1のようにバイパス経路83を流れる高温の燃焼用空気A1と混合された後に放出する場合に比べて、放風経路64を構成する配管やダクトの径をより小さくすることができる。
As a result, before the combustion air A1 cooled by the cooling
(その他実施形態)
ここで、本発明のその他実施形態について説明する。
(Other embodiments)
Here, other embodiments of the present invention will be described.
上記実施形態1,3では、炉入口温度検知部13による検知温度に基づいて空気流入量調整部90のダンパ開度又は熱媒体流入量調整部84のバルブ開度を制御する場合を説明したが、これに限定されない。上記実施形態1において、制御部100は、流動層温度検知部12による検知温度が目標温度に近づくように、空気流入量調整部90を制御してもよい。この場合、炉入口温度に代えて流動層温度を制御指標にする点を除いて、図3のフローチャートと同様にしてダンパ開度が制御される。また流動層温度検知部12の目標温度は、フリーボード温度検知部11の目標温度と、焼却炉10におけるフリーボードFBの温度と流動層16の温度との相関関係と、に基づいて設定される。この相関関係は、廃棄物処理設備1の過去の運転実績から得られる。なお、流動層温度検知部12の目標温度を、上記相関関係に基づいて設定された値に維持してもよいし、フリーボードFBの検知温度に基づいて流動層温度検知部12の目標温度を適宜変更してもよい。
In the first and third embodiments, the case where the damper opening degree of the air inflow
また上記実施形態3において、制御部100は、流動層温度検知部12による検知温度が目標温度に近づくように、熱媒体流入量調整部84を制御してもよい。この場合、炉入口温度に代えて流動層温度を制御指標にする点を除いて、図7のフローチャートと同様にしてバルブ開度が制御される。また上記同様に、流動層温度検知部12の目標温度は、フリーボード温度検知部11の目標温度と、焼却炉10におけるフリーボードFBの温度と流動層16の温度との相関関係と、に基づいて設定される。
Further, in the third embodiment, the
また上記実施形態1,3において、フリーボード温度検知部11による検知温度に基づいて、空気流入量調整部90のダンパ開度又は熱媒体流入量調整部84のバルブ開度を制御してもよい。これらの場合でも、図3,7のフローチャートと同様の制御が可能である。また上記実施形態3において、熱媒体流入量調整部84は、冷却装置80の低温側流路82に接続された熱媒体流路80Aのうち、冷却装置80よりも下流側に配置されていてもよい。
Further, in the first and third embodiments, the damper opening degree of the air inflow
上記実施形態1の廃棄物処理設備1において、焼却炉10内(フリーボードFB)に散水するための散水部や汚泥投入機内に加水する加水部がさらに設けられていてもよい。これらは、冷却装置80のみによるフリーボードFBの温度制御が困難な場合に、冷却装置80と併せて補助的に用いることができる。
In the
上記実施形態1では、冷却入口ダンパ91及びバイパスダンパ93の開度を制御部100により自動制御する場合を説明したが、冷却入口ダンパ91及びバイパスダンパ93の開度を手動で制御してもよい。
In the first embodiment, the case where the opening degree of the
上記実施形態1では、焼却炉の一例として流動床式の焼却炉を説明したが、他の焼却炉にも適用可能である。また廃棄物の種類は下水汚泥に限定されず、例えば都市ごみ等であってもよい。 In the first embodiment, the fluidized bed type incinerator has been described as an example of the incinerator, but it can also be applied to other incinerators. The type of waste is not limited to sewage sludge, and may be, for example, municipal waste.
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
10 焼却炉
11 フリーボード温度検知部
12 流動層温度検知部
13 炉入口温度検知部
30 空気予熱器
40 空気導入経路
50 過給機
51 コンプレッサ
52 タービン
64 放風経路
80 冷却装置
83 バイパス経路
84 熱媒体流入量調整部
90 空気流入量調整部
100 制御部
A1 燃焼用空気
FB フリーボード
G1 排ガス
H1 熱媒体
10
Claims (11)
前記焼却炉へ燃焼用空気を導くための空気導入経路と、
前記空気導入経路を流通する前記燃焼用空気を、前記焼却炉から排出された排ガスにより加熱する空気予熱器と、
前記空気導入経路に配置された過給機であって、前記燃焼用空気を圧縮すると共に圧縮された前記燃焼用空気を前記空気予熱器側へ吐出するコンプレッサと、前記空気予熱器で加熱された前記燃焼用空気によって回転することにより前記コンプレッサを駆動させるタービンと、を含む前記過給機と、
前記空気導入経路のうち前記タービンと前記焼却炉との間に配置され、前記タービンから流出した前記燃焼用空気を冷却する冷却装置と、を備えた、廃棄物処理設備。 An incinerator that incinerates waste and
An air introduction path for guiding combustion air to the incinerator,
An air preheater that heats the combustion air flowing through the air introduction path with the exhaust gas discharged from the incinerator, and an air preheater.
A supercharger arranged in the air introduction path, which is heated by a compressor that compresses the combustion air and discharges the compressed combustion air to the air preheater side, and the air preheater. The turbocharger including a turbine that drives the compressor by being rotated by the combustion air, and the turbocharger.
A waste treatment facility provided with a cooling device arranged between the turbine and the incinerator in the air introduction path to cool the combustion air flowing out of the turbine.
前記冷却装置を迂回するように前記空気導入経路に接続されたバイパス経路と、
前記焼却炉内のフリーボードの温度を検知するフリーボード温度検知部と、
前記空気導入経路から前記バイパス経路への前記燃焼用空気の流入量と、前記空気導入経路から前記冷却装置への前記燃焼用空気の流入量との比率を調整する空気流入量調整部と、
前記フリーボード温度検知部による検知温度が目標温度に近づくように、前記空気流入量調整部を制御する制御部と、をさらに備えた、請求項1に記載の廃棄物処理設備。 The incinerator is a fluidized bed type incinerator.
A bypass path connected to the air introduction path so as to bypass the cooling device,
A freeboard temperature detector that detects the temperature of the freeboard in the incinerator,
An air inflow adjusting unit that adjusts the ratio of the inflow amount of the combustion air from the air introduction path to the bypass path and the inflow amount of the combustion air from the air introduction path to the cooling device.
The waste treatment facility according to claim 1, further comprising a control unit that controls the air inflow amount adjusting unit so that the temperature detected by the free board temperature detecting unit approaches the target temperature.
前記冷却装置へ供給される熱媒体の流入量を調整する熱媒体流入量調整部と、
前記焼却炉内のフリーボードの温度を検知するフリーボード温度検知部と、
前記フリーボード温度検知部による検知温度が目標温度に近づくように、前記熱媒体流入量調整部を制御する制御部と、をさらに備えた、請求項1に記載の廃棄物処理設備。 The incinerator is a fluidized bed type incinerator.
A heat medium inflow adjusting unit that adjusts the inflow of the heat medium supplied to the cooling device, and a heat medium inflow adjusting unit.
A freeboard temperature detector that detects the temperature of the freeboard in the incinerator,
The waste treatment facility according to claim 1, further comprising a control unit that controls the heat medium inflow amount adjusting unit so that the temperature detected by the freeboard temperature detecting unit approaches the target temperature.
前記制御部は、前記炉入口温度検知部による検知温度が目標温度に近づくように、前記空気流入量調整部を制御し、
前記炉入口温度検知部の目標温度は、前記フリーボード温度検知部の目標温度と前記廃棄物の性状とに基づいて算出される温度である、請求項2に記載の廃棄物処理設備。 Further, a furnace inlet temperature detecting unit for detecting the temperature of the combustion air flowing between the cooling device and the incinerator in the air introduction path is further provided.
The control unit controls the air inflow amount adjusting unit so that the temperature detected by the furnace inlet temperature detecting unit approaches the target temperature.
The waste treatment facility according to claim 2, wherein the target temperature of the furnace inlet temperature detection unit is a temperature calculated based on the target temperature of the free board temperature detection unit and the properties of the waste.
前記制御部は、前記炉入口温度検知部による検知温度が目標温度に近づくように、前記熱媒体流入量調整部を制御し、
前記炉入口温度検知部の目標温度は、前記フリーボード温度検知部の目標温度と前記廃棄物の性状とに基づいて算出される温度である、請求項3に記載の廃棄物処理設備。 Further, a furnace inlet temperature detecting unit for detecting the temperature of the combustion air flowing between the cooling device and the incinerator in the air introduction path is further provided.
The control unit controls the heat medium inflow amount adjusting unit so that the temperature detected by the furnace inlet temperature detecting unit approaches the target temperature.
The waste treatment facility according to claim 3, wherein the target temperature of the furnace inlet temperature detection unit is a temperature calculated based on the target temperature of the free board temperature detection unit and the properties of the waste.
前記制御部は、前記流動層温度検知部による検知温度が目標温度に近づくように、前記空気流入量調整部を制御し、
前記流動層温度検知部の目標温度は、前記フリーボード温度検知部の目標温度と、前記焼却炉におけるフリーボードの温度と前記流動層の温度との相関関係と、に基づいて設定される、請求項2に記載の廃棄物処理設備。 Further provided with a fluidized bed temperature detector for detecting the temperature of the fluidized bed in the incinerator.
The control unit controls the air inflow amount adjusting unit so that the temperature detected by the fluidized bed temperature detecting unit approaches the target temperature.
The target temperature of the fluidized bed temperature detection unit is set based on the target temperature of the freeboard temperature detection unit and the correlation between the temperature of the freeboard in the incinerator and the temperature of the fluidized bed. The waste treatment facility according to Item 2.
前記制御部は、前記流動層温度検知部による検知温度が目標温度に近づくように、前記熱媒体流入量調整部を制御し、
前記流動層温度検知部の目標温度は、前記フリーボード温度検知部の目標温度と、前記焼却炉におけるフリーボードの温度と前記流動層の温度との相関関係と、に基づいて設定される、請求項3に記載の廃棄物処理設備。 Further provided with a fluidized bed temperature detector for detecting the temperature of the fluidized bed in the incinerator.
The control unit controls the heat medium inflow amount adjusting unit so that the temperature detected by the fluidized bed temperature detecting unit approaches the target temperature.
The target temperature of the fluidized bed temperature detection unit is set based on the target temperature of the freeboard temperature detection unit and the correlation between the temperature of the freeboard in the incinerator and the temperature of the fluidized bed. The waste treatment facility according to Item 3.
前記冷却装置は、前記空気導入経路のうち前記放風経路の接続部よりも前記タービン側に配置されている、請求項8に記載の廃棄物処理設備。 Further provided with an air blowing path connected to the air introduction path and for discharging the combustion air flowing through the air introduction path to the outside of the air introduction path.
The waste treatment facility according to claim 8, wherein the cooling device is arranged on the turbine side of the air introduction path with respect to the connection portion of the air release path.
前記放風経路は、前記空気導入経路のうち前記冷却装置よりも下流側で且つ前記バイパス経路の下流端の接続部よりも上流側に接続されている、請求項2、4及び6のうちいずれか1項に記載の廃棄物処理設備。 Further provided with an air blowing path for discharging the combustion air flowing through the air introduction path to the outside of the air introduction path.
Any of claims 2, 4 and 6, wherein the air release path is connected to the downstream side of the cooling device and upstream of the connection portion at the downstream end of the bypass path in the air introduction path. The waste treatment equipment described in item 1.
前記冷却装置は、前記空気導入経路のうち前記放風経路の接続部よりも前記焼却炉側に配置されている、請求項1〜7のいずれか1項に記載の廃棄物処理設備。 Further provided with an air blowing path connected to the air introduction path and for discharging the combustion air flowing through the air introduction path to the outside of the air introduction path.
The waste treatment facility according to any one of claims 1 to 7, wherein the cooling device is arranged on the incinerator side of the air introduction path with respect to the connection portion of the air release path.
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