JP2022170478A - 焼却システム及び焼却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被焼却物の乾燥を被焼却物の性状に合わせて行う焼却システム及び焼却方法を提供する。【解決手段】焼却炉と、焼却炉からの廃熱で加熱された第１熱媒の熱エネルギーにより発電する熱電併給システムと、第１熱媒の熱エネルギーで加熱された第２熱媒の熱エネルギーにより焼却炉に供給する被焼却物を乾燥する乾燥機と、前記第２熱媒の温度を調整する調整システムと、を備え、調整システムは、乾燥機と熱電併給システムとの間において第２熱媒が循環する循環経路に設けられ、第２熱媒と流体とを熱交換する熱交換器を備え、流体は、白煙防止空気、または、焼却炉から排出されたガスであって除塵未処理のガスである。【選択図】図１

Description

本発明は、焼却システム及び焼却方法に関する。

汚泥等の被焼却物（以下、単に被焼却物とも呼ぶ）を焼却する焼却炉の排ガスは、８００～９００℃程度の高温の排ガスである。そのため、例えば、この高温の排ガスをボイラーに導いて水蒸気を発生させ、蒸気タービンにより発電機を回転させる廃熱発電を行う廃熱発電システムを備えた焼却システムが提案されている。

そして、上記のような焼却システムでは、例えば、焼却前の被焼却物を乾燥する熱源として、廃熱発電システムから回収された熱エネルギーが利用される（特許文献１を参照）。

特開２０１７－０００９８３号公報

上記のような焼却システムでは、被焼却物の乾燥を被焼却物の性状に合わせて行うことが望まれている。

上記目的を達成するための本発明における焼却システムは、焼却炉と、前記焼却炉からの廃熱で加熱された第１熱媒の熱エネルギーにより発電する熱電併給システムと、前記第１熱媒の熱エネルギーで加熱された第２熱媒の熱エネルギーにより前記焼却炉に供給する被焼却物を乾燥する乾燥機と、前記第２熱媒の温度を調整する調整システムと、を備え、前記調整システムは、前記乾燥機と前記熱電併給システムとの間において前記第２熱媒が循環する循環経路に設けられ、前記第２熱媒と流体とを熱交換する熱交換器を備え、前記流体は、白煙防止空気、または、前記焼却炉から排出されたガスであって除塵未処理のガスである。

本発明における焼却システムによれば、被焼却物の乾燥を被焼却物の性状に合わせて行うことが可能になる。

図１は、比較例における焼却システム９００の構成例を説明する図である。 図２は、第１の実施の形態における焼却システム１００の構成例を説明する図である。 図３は、第２の実施の形態における焼却システム２００の構成例を説明する図である。 図４は、第３の実施の形態における焼却システム３００の構成例を説明する図である。 図５は、第４の実施の形態における焼却システム４００の構成例を説明する図である。 図６は、第５の実施の形態における焼却システム５００の構成例を説明する図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

［比較例における焼却システム９００］
初めに、比較例における焼却システム９００について説明を行う。図１は、比較例における焼却システム９００の構成例を説明する図である。なお、以下に示すライン（配管）やポンプ等の配置位置や数は、例示であり、これに限られるものではない。

焼却システム９００は、図１に示すように、例えば、焼却炉１と、熱媒ヒータ２と、白煙防止空気予熱器３と、排煙処理塔４と、乾燥機５と、スクラバ６と、熱電併給システム１０とを有する。

焼却炉１は、例えば、汚泥を焼却する流動焼却炉である。焼却炉１は、いわゆる流動層１ａを有する。また、焼却対象の汚泥は、脱水ケーキとも呼ばれる。以下、焼却炉１を流動焼却炉として説明を行う。

具体的に、焼却炉１は、例えば、ラインＬ１１を介して燃焼用空気ファンＰ１から供給された空気を燃焼用空気として用いることにより、乾燥機５から供給された汚泥Ｓ（以下、乾燥汚泥Ｓとも呼ぶ）を焼却する。ラインＬ１１は、少なくとも燃焼用空気ファンＰ１と焼却炉１とを接続する配管である。そして、焼却炉１は、汚泥Ｓを焼却することによって発生した排ガスＧ（以下、単にガスＧとも呼ぶ）をラインＬ２に排出する。ラインＬ２は、少なくとも焼却炉１と熱媒ヒータ２と白煙防止空気予熱器３と排煙処理塔４とを順に接続する配管である。

熱媒ヒータ２は、焼却炉１からラインＬ２を介して供給された排ガスＧと、ラインＬ３１を介して熱電併給システム１０から供給される流体との間において熱交換を行う。ラインＬ３１は、少なくとも熱媒ヒータ２と熱電併給システム１０とを接続する配管である。具体的に、熱媒ヒータ２は、焼却炉１から排出された排ガスＧを用いることによって流体を昇温し、昇温後の流体を熱電併給システム１０に供給する。そして、熱媒ヒータ２は、この流体を昇温した後の排ガスＧ（冷却された排ガスＧ）を、ラインＬ２を介して白煙防止空気予熱器３に供給する。

なお、以下、熱電併給システム１０に供給される流体が水（水蒸気）であるものとして説明を行うが、他の種類の流体（気体または液体）が熱電併給システム１０に供給されるものであってもよい。

白煙防止空気予熱器３は、熱媒ヒータ２の後段に配置された熱交換器であり、例えば、焼却炉１から排出された高温の排ガスＧが有する熱エネルギーを用いることによって、ラインＬ１２を介して白煙防止空気ファンＰ２から供給された空気を昇温して白煙防止空気Ａを生成する。白煙防止空気Ａは、煙突から放出される排ガスＧ中の水蒸気が白煙として見えることを防止するために用いられる加熱空気である。また、ラインＬ１２は、少なくとも白煙防止空気ファンＰ２と白煙防止空気予熱器３と排煙処理塔４（排煙処理塔４の煙突）とを順に接続する配管である。なお、白煙防止空気Ａの温度は、例えば、１００～２００℃程度である。また、白煙防止空気予熱器３を通過した排ガスＧの温度は、例えば、２００℃程度である。そして、白煙防止空気予熱器３は、焼却炉１から排出された排ガスＧを冷却し、ラインＬ２を介して冷却後の排ガスＧを排煙処理塔４に供給する。

排煙処理塔４は、白煙防止空気予熱器３の後段に配置され、例えば、塔の下部から排ガスＧを導入する。そして、排煙処理塔４は、上部の散水ノズル（図示せず）から散水される水に接触させることによって、排ガスＧ中のＳＯ_ＸやＨＣｌ等の成分を水に含ませて除去する。また、排煙処理塔４の上部には、排煙処理塔４において洗浄された排ガスＧを大気に放出する煙突が配置される。

誘引機Ｐ３は、例えば、焼却炉１から排出された排ガスＧを排煙処理塔４まで誘引するファンまたはブロアであり、排煙処理塔４において洗浄された排ガスＧを煙突に送出する。

熱電併給システム１０は、熱媒ヒータ２から供給された流体の熱エネルギーを回収して他のエネルギーに変換する機能を有し、例えば、蒸発器１１と、蒸気タービン１２と、発電機１３と、凝縮器１４とを有する。そして、熱電併給システム１０では、ラインＬ３２において作動媒体（図示せず）を循環させることによって、ランキンサイクルやカリーナサイクル等の熱サイクルを形成する。ラインＬ３２は、少なくとも蒸発器１１と蒸気タービン１２と凝縮器１４とを順に接続する配管であり、図示しない循環ポンプにより作動媒体がラインＬ３２を循環する。以下、熱電併給システム１０（ラインＬ３２）内を循環する作動媒体を第１熱媒とも呼ぶ。また、作動媒体は、作動流体とも呼ばれ、例えば、水より低沸点のフロン、代替フロン、アンモニアまたはアンモニアと水との混合流体等の低沸点媒体や、水より高沸点のオイル等の高沸点媒体である。なお、熱電併給システム１０は、例えば、ラインＬ３２において作動媒体を循環させる循環ポンプ（図示せず）を有するものであってよい。

蒸発器１１は、熱媒ヒータ２からラインＬ３１を介して供給された流体が有する熱エネルギーを用いることにより、作動媒体を蒸発させる。

蒸気タービン１２は、蒸発器１１によって生成された作動媒体の蒸気によって回転する。そして、蒸気タービン１２の回転軸に接続された発電機１３は、蒸気タービン１２の回転によって発電を行う。

凝縮器１４は、例えば、ラインＬ３３（以下、循環経路Ｌ３３とも呼ぶ）を介して乾燥機５から供給された熱媒（図示せず）によって蒸気タービン１２から出力された気体状の作動媒体を凝縮する。ラインＬ３３は、少なくとも凝縮器１４と乾燥機５とを接続する配管であり、図示しない循環ポンプにより熱媒がラインＬ３３を循環する。そして、凝縮器１４は、例えば、凝縮した作動媒体を循環ポンプによって蒸発器１１に供給する。以下、ラインＬ３３を循環する熱媒を第２熱媒とも呼ぶ。

なお、熱電併給システム１０は、例えば、蒸発器１１、蒸気タービン１２、発電機１３及び凝縮器１４に加えて、再生器（図示せず）を有するものであってもよい。再生器は、例えば、蒸気タービン１２から出力された第１熱媒の蒸気と、凝縮器１４によって凝縮済の第１熱媒との熱交換を行い、凝縮器１４から供給された第１熱媒を加熱してから蒸発器１１に供給する。そして、凝縮器１４は、この場合、再生器から供給された第１熱媒の蒸気を液体状の第２熱媒によって凝縮する。

乾燥機５は、例えば、水蒸気乾燥機であり、凝縮器１４から供給された気体状の第２熱媒が有する熱エネルギーを用いることにより、機内に投入された汚泥Ｓ（以下、脱水汚泥Ｓとも呼ぶ）を乾燥させる。そして、乾燥機５は、乾燥させた汚泥Ｓ（乾燥汚泥Ｓ）をラインＬ４に排出するとともに、汚泥Ｓの乾燥によって発生した空気をラインＬ１３に排出する。ラインＬ４は、少なくとも乾燥機５と焼却炉１とを接続する配管である。また、ラインＬ１３は、少なくとも乾燥機５とスクラバ６と焼却炉１とを順に接続する配管である。

スクラバ６は、例えば、乾燥機５から供給された空気に含まれている水蒸気を除去する。そして、スクラバ６は、例えば、燃焼用空気ファンＰ４を用いることによって、水蒸気を除去した空気を燃焼用空気として焼却炉１に供給する。

すなわち、水蒸気が十分に除去されてない空気が焼却炉１に供給されると、焼却炉１の温度を上げるための余分な熱が必要になる場合や、焼却炉１の後段（例えば、熱媒ヒータ２）において十分に熱回収を行うことができない場合等が発生し得る。そのため、焼却システム９００では、スクラバ６において水蒸気を除去した空気を焼却炉１に供給する。

また、焼却システム９００では、乾燥機５から供給された空気を燃焼用空気として焼却炉１において燃焼させることによって、乾燥機５から供給された空気についての脱臭処理を併せて行う。

以下に説明する第１～第５の実施の形態における焼却システムの概略について説明する。比較例で説明したように、熱電併給システム１０から回収した熱を、乾燥機５の熱源として利用する焼却システムにおいて、例えば、乾燥機５に供給する脱水汚泥の性状が変化することにより、乾燥機５に必要な熱量が予め定められた熱量範囲（換言すれば、設計段階で想定した熱量範囲）から外れる場合がある。

例えば、乾燥機５に必要な熱量が予め定められた熱量範囲よりも低い場合（換言すれば、必要量を超える熱量を乾燥機に供給した場合）、乾燥機５に供給する熱量を減らして、脱水汚泥の性状に適するように脱水汚泥を乾燥することが望まれる。なぜならば、必要量を超えた熱を乾燥機５に供給すると乾燥機５にダメージを与える、または、脱水汚泥が乾燥しすぎると後段の焼却炉１で不具合が生じる可能性がある。

一方、乾燥機５に必要な熱量が予め定められた熱量範囲よりも高い場合（換言すれば、必要量未満の熱量を乾燥機に供給した場合）、脱水汚泥が十分に乾燥せず後段の焼却炉１において脱水汚泥が十分に焼却されず、多くの補助燃焼が必要になる場合がある。

そこで、第１～第５の実施の形態では、乾燥機５に最適な熱を供給する焼却システムについて説明する。

［第１の実施の形態における焼却システム１００］
次に、第１の実施の形態における焼却システム１００について説明を行う。図２は、第１の実施の形態における焼却システム１００の構成例を説明する図である。

焼却システム１００は、図２に示すように、例えば、焼却炉１と、熱媒ヒータ２と、白煙防止空気予熱器３と、排煙処理塔４と、乾燥機５と、スクラバ６と、熱電併給システム１０と、熱交換器２１とを有する。なお、以下、比較例における焼却システム９００と異なる点についてのみ説明を行う。

熱交換器２１は、例えば、ラインＬ３３のうち、乾燥機５から凝縮器１４に第２熱媒を供給するライン上において配置された熱交換器であって、乾燥機５から供給された第２熱媒と白煙防止空気予熱器３から供給された白煙防止空気Ａとの間において熱交換を行う。焼却システム１００におけるラインＬ３３は、凝縮器１４、乾燥機５及び熱交換器２１を順に接続するラインであり、第２熱媒が循環する。そして、熱交換器２１は、白煙防止空気Ａとの熱交換によって冷却された第２熱媒を凝縮器１４に供給する。

ここで、熱交換器２１は、乾燥機５と熱電併給システム１０との間において第２熱媒が循環する循環経路（例えば、ラインＬ３３）に設けられ、第２熱媒と流体とを熱交換する熱交換器である。熱交換器２１は、乾燥機５に供給する第２熱媒の温度を調整する調整システムとして機能する。この流体は、例えば、白煙防止空気である。

熱交換器２１により第２熱媒が冷却されるので、冷却した第２熱媒が凝縮器１４により加熱されても、熱交換器２１がない場合（換言すれば、熱交換器２１を第２熱媒が通過しない場合）に比べて、乾燥機５に供給される第２熱媒の温度を低下させることができる。その結果、必要量を超えた熱エネルギーを乾燥機５に供給することを抑制できる。また、凝縮器１４は、冷却した第２熱媒により熱電併給システム１０の第１熱媒を冷却できるので、熱交換器２１がない場合に比べて、第１熱媒の温度を冷却できる（換言すれば、第１熱媒をより凝縮できる）ので、熱電併給システム１０の発電効率を上昇させることができる。

次に、脱水汚泥性状に応じて、乾燥機５に供給する熱量を動的に制御するシステムについて説明する。脱水汚泥Ｓの性状は、例えば、脱水汚泥Ｓの含水率や、脱水汚泥Ｓに含まれる有機物の発熱量や、脱水汚泥Ｓに含まれる有機物の量と無機物の量との割合等である。

ラインＬ３３は、熱交換器２１を迂回する迂回ラインＬ３４（以下、迂回経路Ｌ３４とも呼ぶ）と接続する。迂回ラインＬ３４には、弁Ｖ１１が取り付けられている。また、ラインＬ３３は、乾燥機５を迂回する迂回ラインＬ３５（以下、迂回経路Ｌ３５とも呼ぶ）と接続する。迂回ラインＬ３５には、弁Ｖ１２が取り付けられている。なお、以下、熱交換器２１、迂回ラインＬ３４、迂回ラインＬ３５、弁Ｖ１１及び弁Ｖ１２を総称して調整システムとも呼ぶ。

そして、作業者は、例えば、乾燥機５の前段に取り付けられた計器（図示せず）によって計測された脱水汚泥Ｓの性状に基づいて、弁Ｖ１１及び弁Ｖ１２のうちの少なくともいずれかの開閉制御を行うことにより、熱交換器２１に供給する第２熱媒の量を制御する。

具体的に、脱水汚泥Ｓに含まれる有機物の発熱量が所定の閾値より多い場合や、脱水汚泥Ｓの含水率が所定の閾値より低い場合や、脱水汚泥Ｓに含まれる有機物の量と無機物の量との割合で有機物の量の割合が所定の割合より多い場合を想定する。以下、この場合を、脱水汚泥Ｓの燃焼効率が良いと記す。脱水汚泥Ｓの燃焼効率が良い場合、乾燥機５において脱水汚泥Ｓの乾燥を十分に行う必要がない。

まず、作業者は、例えば、計測された脱水汚泥Ｓの性状を測定する。そして、作業者は、測定結果から、脱水汚泥Ｓの燃焼効率が良いと判定した場合（換言すれば、乾燥機５において脱水汚泥Ｓの乾燥を十分に行う必要がなく、凝縮器１４から供給された第２熱媒が有する熱エネルギーの全てを乾燥機５に供給することが適切でないと判定した場合）、弁Ｖ１１の閉制御を行うことにより、第２熱媒を熱交換器２１に供給して第２熱媒が有する熱エネルギーの一部を白煙防止空気Ａに移し、乾燥機５に供給する熱エネルギーの量を減少させる。また、作業者は、この場合、例えば、弁Ｖ１２の開制御を行うことにより、乾燥機５に供給する熱エネルギーの量をより減少させる。

これにより、本実施の形態における焼却システム１００は、例えば、脱水汚泥Ｓの乾燥に必要な量を超えた熱エネルギーの供給によって、乾燥機５がダメージを受けることの防止が可能になる。また、焼却システム１００は、例えば、脱水汚泥Ｓを乾燥し過ぎることによって、焼却炉１での焼却に不具合が生じることの防止が可能になる。

なお、作業者は、例えば、乾燥機５の後段であって焼却炉１の前段（ラインＬ４）に取り付けられた計器（図示せず）によって計測された乾燥汚泥Ｓの性状に基づいて、弁Ｖ１１及び弁Ｖ１２の開閉制御を行うものであってもよい。

また、焼却システム１００は、例えば、弁Ｖ１１及び弁Ｖ１２の開閉制御を行うことによって乾燥機５に供給する熱エネルギーの量を制御する制御装置（図示せず）を有するものであってもよい。制御装置は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｕｎｉｔ）及びメモリ等を有するコンピュータである。そして、制御装置は、例えば、脱水汚泥Ｓの性状に基づいて、弁Ｖ１１及び弁Ｖ１２の開閉制御を自動的に行うものであってもよい。

具体的に、制御装置は、例えば、脱水汚泥Ｓの含水率が所定の閾値よりも低い場合、弁Ｖ１１の閉制御及び弁Ｖ１２の開制御を行うことにより、乾燥機５に供給する熱エネルギーの量が減少するように制御を行うものであってよい。さらに具体的に、制御装置は、脱水汚泥Ｓの含水率が低いほど乾燥機５に供給する熱エネルギーの量が減少するように、弁Ｖ１１の閉制御及び弁Ｖ１２の開制御を行うものであってよい。

また、焼却システム１００は、例えば、白煙防止空気予熱器３と排煙処理塔４との間において、白煙防止空気予熱器３から供給される排ガスＧをさらに冷却する冷却塔（図示せず）を有するものであってもよい。さらに、焼却システム１００は、例えば、白煙防止空気予熱器３と排煙処理塔４との間において、冷却塔から供給された排ガスＧのばいじんを除去（除塵）する集塵機（図示せず）を有するものであってもよい。

また、上記の例では、乾燥機５が水蒸気乾燥機であり、乾燥機５と凝縮器１４との間（ラインＬ３３）を循環する第２熱媒が例えば水（水蒸気）である場合について説明を行ったが、これに限られない。具体的に、例えば、乾燥機５が熱媒油乾燥機であり、乾燥機５と凝縮器１４との間を熱媒油が循環するものであってもよい。

また、上記の例では、ラインＬ３３のうち、乾燥機５から凝縮器１４に第２熱媒を供給するライン上において熱交換器２１が配置されている場合について説明を行ったが、熱交換器２１は、ラインＬ３３のうち、凝縮器１４から乾燥機５に第２熱媒を供給するライン上に配置されるものであってもよい。

［第２の実施の形態における焼却システム２００］
次に、第２の実施の形態における焼却システム２００について説明を行う。図３は、第２の実施の形態における焼却システム２００の構成例を説明する図である。なお、以下、比較例における焼却システム９００と異なる点についてのみ説明を行う。

焼却システム２００は、図３に示すように、例えば、焼却炉１と、熱媒ヒータ２と、白煙防止空気予熱器３と、排煙処理塔４と、乾燥機５と、スクラバ６と、熱電併給システム１０と、熱交換器２２とを有する。

熱交換器２２は、例えば、ラインＬ３３のうち、凝縮器１４から乾燥機５に第２熱媒を供給するライン上において配置された熱交換器であって、凝縮器１４から供給された第２熱媒と熱媒ヒータ２から供給された排ガスＧとの間において熱交換を行う。焼却システム２００におけるラインＬ３３は、乾燥機５、凝縮器１４及び熱交換器２２を接続するラインである。そして、熱交換器２２は、排ガスＧとの熱交換によって昇温された気体状の第２熱媒を乾燥機５に供給する。

ここで、熱交換器２２は、乾燥機５と熱電併給システム１０との間において第２熱媒が循環する循環経路（例えばラインＬ３３）に設けられ、第２熱媒と流体とを熱交換する熱交換器である。熱交換器２１は、乾燥機５に供給する第２熱媒の温度を調整する調整システムとして機能する。この流体は、焼却炉１から排出された排ガスＧであって、この排ガスＧは除塵未処理のガスである。除塵未処理のガスとは、ラインＬ２において熱交換器２２の配置位置の上流側の排ガスであって、除塵機によりばいじんが除かれていないガスを示す。

除塵機に排ガスを供給する際には、排ガスの温度を低下させる必要がある。特に、除塵機がバグフィルタの場合、排ガスの温度を大幅に低下させる必要がある。これに対して、熱交換器２２には、除塵未処理の排ガスＧが供給される。そのため、熱交換器２２は、除塵機通過に伴う温度低下がない排ガスから熱を回収することができ、第２熱媒をより昇温できる。

熱交換器２２により第２熱媒を昇温しているので、熱交換器２２がない場合（換言すれば、熱交換器２２を第２熱媒が通過しない場合）に比べて、乾燥機５に供給される第２熱媒の温度を上昇させることができる。その結果、必要量未満の熱エネルギーを乾燥機５に供給することを抑制できる。

次に、脱水汚泥性状に応じて、乾燥機５に供給する熱量を動的に制御するシステムについて説明する。

ラインＬ３３は、熱交換器２２を迂回する迂回ラインＬ３６と接続する。迂回ラインＬ３６には、弁Ｖ２が取り付けられている。なお、以下、熱交換器２２、迂回ラインＬ３６及び弁Ｖ２を総称して調整システムとも呼ぶ。

そして、作業者は、例えば、乾燥機５の前段に取り付けられた計器（図示せず）によって計測された脱水汚泥Ｓの性状に基づいて、弁Ｖ２の開閉制御を行うことにより、熱交換器２２に供給する第２熱媒の量を制御する。

具体的に、脱水汚泥Ｓに含まれる有機物の発熱量が所定の閾値より少ない場合や、脱水汚泥Ｓの含水率が所定の閾値より高い場合や、脱水汚泥Ｓに含まれる有機物の量と無機物の量との割合で有機物の量の割合が所定の割合より少ない場合を想定する。以下、この場合、脱水汚泥Ｓの燃焼効率が悪いと記す。脱水汚泥Ｓの燃焼効率が悪い場合、乾燥機５において脱水汚泥Ｓを十分に乾燥して焼却炉１における燃焼効率の悪化を抑制する必要がある。

まず、作業者は、例えば、計測された脱水汚泥Ｓの性状を測定する。そして、作業者は、測定結果から、脱水汚泥Ｓの燃焼効率が悪いと判定した場合（換言すれば、乾燥機５において脱水汚泥Ｓの乾燥を十分に行う必要があり、凝縮器１４から供給された第２熱媒が有する熱エネルギーよりも多くの熱エネルギーを乾燥機５に供給することが適切であると判定した場合）、弁Ｖ２の閉制御を行うことにより、第２熱媒を熱交換器２２に供給して排ガスＧが有する熱エネルギーを回収し、凝縮器１４から供給された第２熱媒が有する熱エネルギーに加え、排ガスＧから回収した熱エネルギーを乾燥機５に供給する。

さらに具体的に、作業者は、例えば、計測された脱水汚泥Ｓの含水率が所定の閾値よりも高い場合に、弁Ｖ２の閉制御を行う。

これにより、本実施の形態における焼却システム２００は、例えば、脱水汚泥Ｓの乾燥に必要な量の熱エネルギーが乾燥機５に供給されないことによって、焼却炉１における脱水汚泥Ｓの焼却が不十分になることの防止が可能になる。また、焼却システム２００は、例えば、脱水汚泥Ｓの乾燥に必要な量の熱エネルギーが乾燥機５に供給されないことによって、脱水汚泥Ｓの焼却に用いる燃料が増加することの防止が可能になる。

なお、作業者は、例えば、乾燥機５の後段であって焼却炉１の前段（ラインＬ４）に取り付けられた計器（図示せず）によって計測された乾燥汚泥Ｓの性状に基づいて、弁Ｖ２の開閉制御を行うものであってもよい。

また、焼却システム２００は、例えば、弁Ｖ２の開閉制御を行うことによって乾燥機５に供給する熱エネルギーの量を制御する制御装置（図示せず）を有するものであってもよい。そして、制御装置は、例えば、脱水汚泥Ｓの性状に基づいて、弁Ｖ２の開閉制御を自動的に行うものであってもよい。

具体的に、制御装置は、例えば、脱水汚泥Ｓの含水率が所定の閾値よりも高い場合、弁Ｖ２の閉制御を行うことにより、乾燥機５に供給する熱エネルギーの量が増加するように制御を行うものであってよい。さらに具体的に、制御装置は、脱水汚泥Ｓの含水率が高いほど乾燥機５に供給する熱エネルギーの量が増加するように、弁Ｖ２の閉制御を行うものであってよい。

また、上記の例では、乾燥機５が水蒸気乾燥機であり、乾燥機５と凝縮器１４との間（ラインＬ３３）を循環する第２熱媒が例えば水（水蒸気）である場合について説明を行ったが、これに限られない。具体的に、例えば、乾燥機５が熱媒油乾燥機であり、乾燥機５と凝縮器１４との間を熱媒油が循環するものであってもよい。

また、上記の例では、ラインＬ３３のうち、凝縮器１４から乾燥機５に第２熱媒を供給するライン上において熱交換器２２が配置されている場合について説明を行ったが、熱交換器２２は、ラインＬ３３のうち、乾燥機５から凝縮器１４に第２熱媒を供給するライン上に配置されるものであってもよい。

［第３の実施の形態における焼却システム３００］
次に、第３の実施の形態における焼却システム３００について説明を行う。図４は、第３の実施の形態における焼却システム３００の構成例を説明する図である。なお、以下、比較例における焼却システム９００、第１の実施の形態における焼却システム１００及び第２の実施の形態における焼却システム２００と異なる点についてのみ説明を行う。

焼却システム３００は、図４に示すように、例えば、焼却炉１と、熱媒ヒータ２と、白煙防止空気予熱器３と、排煙処理塔４と、乾燥機５と、スクラバ６と、熱電併給システム１０と、熱交換器２１と、熱交換器２２とを有する。

焼却システム３００は、焼却システム１００（第１の実施の形態）が有する熱交換器２１と、焼却システム２００（第２の実施の形態）が有する熱交換器２２との両方を有する。

これにより、本実施の形態における焼却システム３００は、脱水汚泥Ｓの性状から脱水汚泥Ｓの乾燥を十分に行う必要がないと判定した場合、弁Ｖ１１及び弁Ｖ１２の開閉制御を行うことにより、乾燥機５に供給する熱エネルギーの量を減少させることが可能になるともに、脱水汚泥Ｓの性状から脱水汚泥Ｓの乾燥を十分に行う必要があると判定した場合、弁Ｖ２の開閉制御を行うことにより、乾燥機５に供給する熱エネルギーの量を増加させることが可能になる。

具体的に、本実施の形態における焼却システム３００では、例えば、計測された脱水汚泥Ｓの性状から、乾燥機５において脱水汚泥Ｓの乾燥を十分に行う必要がなく、凝縮器１４から供給された第２熱媒が有する熱エネルギーの全てを乾燥機５に供給することが適切でないと判定された場合、弁Ｖ１１の閉制御、弁Ｖ１２の開制御及び弁Ｖ２の開制御を行う。一方、焼却システム３００では、例えば、計測された脱水汚泥Ｓの性状から、乾燥機５において脱水汚泥Ｓの乾燥を十分に行う必要があり、凝縮器１４から供給された第２熱媒が有する熱エネルギーよりも多くの熱エネルギーを乾燥機５に供給することが適切であると判定した場合、弁Ｖ１１の開制御、弁Ｖ１２の閉制御及び弁Ｖ２の閉制御を行う。

［第４の実施の形態における焼却システム４００］
次に、第４の実施の形態における焼却システム４００について説明を行う。図５は、第４の実施の形態における焼却システム４００の構成例を説明する図である。なお、以下、第１の実施の形態における焼却システム１００と異なる点についてのみ説明を行う。

焼却システム４００は、図５に示すように、例えば、焼却炉１と、白煙防止空気予熱器３と、排煙処理塔４と、乾燥機５と、スクラバ６と、熱電併給システム１０と、熱交換器２１とを有する。

熱電併給システム１０は、焼却炉１から排出された排ガスＧの熱エネルギーを回収して他のエネルギーに変換する機能を有し、例えば、蒸発器１１と、蒸気タービン１２と、発電機１３と、凝縮器１４とを有する。

そして、蒸発器１１は、焼却炉１からラインＬ２を介して供給された排ガスＧが有する熱エネルギーを用いることにより、作動媒体を蒸発させる。その後、蒸発器１１は、排ガスＧを白煙防止空気予熱器３に供給する。

すなわち、本実施の形態における焼却システム４００では、例えば、焼却炉１からラインＬ２を介して供給された排ガスＧと、熱電併給システム１０に熱エネルギーを供給するための流体との間において熱交換を行うための熱交換器（焼却システム１００における熱媒ヒータ２）を用いない代わりに、焼却炉１から排出された排ガスＧを蒸発器１１に直接供給し、排ガスＧが有する熱エネルギーによって熱電併給システム１０における第１熱媒を直接加熱する。

すなわち、蒸発器１１は、焼却炉１からの排ガスの熱エネルギーにより、他の熱媒を介在することなく第１熱媒を直接加熱して蒸発させている。換言すれば、本実施の形態における焼却システム４００では、排ガスＧの熱エネルギーを、焼却システム１００における熱媒ヒータ２を介さずに、蒸発器１１で直接回収し、回収した熱エネルギーを第１熱媒に供給している。

これにより、本実施の形態における焼却システム４００では、熱交換器の数を抑えることが可能になり、熱交換器における熱交換による熱エネルギーのロスを低減することが可能になる。そのため、本実施の形態における焼却システム４００では、熱電併給システム１０における発電量を増加させることが可能になる。

なお、上記の例では、焼却システム１００（第１の実施の形態）に対して熱媒ヒータ２が配置されていない焼却システム（焼却システム４００）について説明を行ったが、焼却システム２００（第２の実施の形態）に対して熱媒ヒータ２が配置されていない焼却システムや、焼却システム３００（第３の実施の形態）に対して熱媒ヒータ２が配置されていない焼却システムであってもよい。

［第５の実施の形態における焼却システム５００］
次に、第５の実施の形態における焼却システム５００について説明を行う。図６は、第５の実施の形態における焼却システム５００の構成例を説明する図である。なお、以下、第４の実施の形態における焼却システム４００と異なる点についてのみ説明を行う。

焼却システム５００は、図６に示すように、例えば、焼却炉１と、白煙防止空気予熱器３と、排煙処理塔４と、乾燥機５と、スクラバ６と、熱電併給システム１０と、熱交換器２１とを有する。

本実施の形態における熱電併給システム１０は、焼却炉１からの廃熱で直接的または間接的に加熱された第１熱媒の熱エネルギーにより発電する。ここで、間接的に加熱とは、図２で説明したように、他の熱交換器（例えば、図２の熱媒ヒータ２）を利用して、焼却炉１からの廃熱で第１熱媒を加熱することを意味する。具体的に、熱電併給システム１０は、焼却炉１から排出された排ガスＧの熱エネルギーを回収して他のエネルギーに変換する機能を有し、例えば、蒸発器１１と、蒸気タービン１２と、発電機１３とを有する。そして、本実施の形態における熱電併給システム１０は、ラインＬ３２（以下、循環経路Ｌ３２とも呼ぶ）において作動媒体（図示せず）を循環させることによって、ランキンサイクルやカリーナサイクル等の熱サイクルを形成する。本実施の形態におけるラインＬ３２は、少なくとも蒸発器１１と蒸気タービン１２と乾燥機５と熱交換器２１とを順に接続する配管である。

すなわち、本実施の形態における焼却システム５００では、熱電併給システム１０が凝縮器を有しない代わりに、乾燥機５に対して第１熱媒を直接供給することによって乾燥機５を凝縮器としても機能させる。

これにより、本実施の形態における焼却システム５００では、配置する熱交換器の数をより抑えることが可能になり、熱交換器における熱交換による熱エネルギーのロスをより低減することが可能になる。そのため、本実施の形態における焼却システム５００では、熱電併給システム１０における発電量をより増加させることが可能になる。

また、本実施の形態における焼却システム５００では、例えば、焼却システム１００において用いられる第２熱媒が不要になるため、第２熱媒の循環に要する電力を削減することが可能になる。

なお、本実施の形態における焼却システム５００では、焼却システム１００の場合と同様に、乾燥機５として水蒸気乾燥機や熱媒油乾燥機を用いるものであってよい。そして、本実施の形態における焼却システム５００では、例えば、乾燥機５として水蒸気乾燥機を用いる場合、蒸発器１１として廃熱ボイラーを用いるものであってよく、ラインＬ３２を循環する第１熱媒として水を用いるものであってよい。

また、上記の例では、焼却システム１００（第１の実施の形態）に対して熱媒ヒータ２及び凝縮器１４が配置されていない焼却システム（焼却システム５００）について説明を行ったが、焼却システム２００（第２の実施の形態）に対して熱媒ヒータ２及び凝縮器１４が配置されていない焼却システムや、焼却システム３００（第３の実施の形態）に対して熱媒ヒータ２及び凝縮器１４が配置されていない焼却システムであってもよい。

以上説明した本発明では、例えば、脱水汚泥Ｓの性状に基づいて、熱交換器２１や熱交換器２２に供給する第１熱媒の量を調整することにより、乾燥機５に供給する熱エネルギーの量の制御を行うことが可能になり、乾燥機５において脱水汚泥Ｓの性状に応じた乾燥を行うことが可能になる。そのため、本発明では、乾燥機５における脱水汚泥Ｓの乾燥の過不足によって、焼却炉１における脱水汚泥Ｓの焼却において不具合が生じることの防止が可能になる。

なお、乾燥機５は、熱風乾燥機やバンド乾燥機でもよい。乾燥機５が熱風乾燥機やバンド乾燥機の場合、乾燥機５に供給する乾燥用空気を吐出する乾燥用空気ファンと、熱交換器とを別途設ける。

第１～第４の実施の形態では、この熱交換器は、乾燥用空気ファンが吐出する乾燥用空気と第２熱媒とを熱交換して、乾燥用空気を昇温する。また、ラインＬ３３は、熱電併給システム１０とこの熱交換器との間に第２熱媒が循環するように配置される。

第５の実施の形態では、この熱交換器は、乾燥用空気ファンが吐出する乾燥用空気と第１熱媒とを熱交換して、乾燥用空気を昇温する。また、ラインＬ３２は、少なくとも蒸発器１１と蒸気タービン１２と熱交換器２１と、別途設けられたこの熱交換器を順に接続する配管であり、図示しない循環ポンプにより第１熱媒がラインL３２を循環する。

乾燥機５は、昇温された乾燥用空気により汚泥を乾燥する。乾燥機５は、乾燥後の乾燥用空気の全部を焼却炉１に供給してもよいし、または、乾燥後の乾燥用空気の一部を焼却炉１に供給し、他の乾燥後の乾燥用空気を乾燥用空気ファンの１次側に供給してもよい。

１：焼却炉 １ａ：流動層
２：熱媒ヒータ ３：白煙防止空気予熱器
４：排熱処理塔 ５：乾燥機
６：スクラバ １０：熱電併給システム
１１：蒸発器 １２：蒸気タービン
１３：発電機 １４：凝縮器
１００：焼却システム ２００：焼却システム
Ａ：白煙防止空気 Ｇ：排ガス
Ｌ１：ライン Ｌ２：ライン
Ｌ１１：ライン Ｌ１２：ライン
Ｌ１３：ライン Ｌ３１：ライン
Ｌ３２：ライン Ｌ３３：ライン
Ｌ３４：迂回ライン Ｌ３５：迂回ライン
Ｌ３６：迂回ライン Ｐ１：燃焼用空気ファン
Ｐ２：白煙防止空気ファン Ｐ３：誘引機
Ｐ４：燃焼用空気ファン Ｓ：汚泥
Ｖ１１：弁 Ｖ１２：弁
Ｖ２：弁

Claims (6)

1. 焼却炉と、
   前記焼却炉からの廃熱で加熱された第１熱媒の熱エネルギーにより発電する熱電併給システムと、
   前記第１熱媒の熱エネルギーで加熱された第２熱媒の熱エネルギーにより前記焼却炉に供給する被焼却物を乾燥する乾燥機と、
   前記第２熱媒の温度を調整する調整システムと、を備え、
   前記調整システムは、前記乾燥機と前記熱電併給システムとの間において前記第２熱媒が循環する循環経路に設けられ、前記第２熱媒と流体とを熱交換する熱交換器を備え、
   前記流体は、白煙防止空気、または、前記焼却炉から排出されたガスであって除塵未処理のガスである、焼却システム。
2. 焼却炉と、
   前記焼却炉からの廃熱で加熱された第１熱媒の熱エネルギーにより発電する熱電併給システムと、
   前記第１熱媒の熱エネルギーで加熱された第２熱媒の熱エネルギーにより前記焼却炉に供給する被焼却物を乾燥する乾燥機と、
   前記被焼却物の性状に応じて、前記第２熱媒の温度を調整する調整システムと、を備えた、焼却システム。
3. 焼却炉と、
   前記焼却炉からの廃熱で直接または間接的に加熱された第１熱媒の熱エネルギーにより発電する熱電併給システムと、
   前記第１熱媒の熱エネルギーにより前記焼却炉に供給する被焼却物を乾燥する乾燥機と、
   前記被焼却物の性状に応じて、前記第１熱媒の温度を調整する調整システムと、を備えた、焼却システム。
4. 前記調整システムは、前記乾燥機と前記熱電併給システムとの間において前記第２熱媒が循環する循環経路に設けられ、前記第２熱媒と流体とを熱交換する熱交換器と、前記循環経路において前記熱交換器を迂回する迂回経路とを備えた、請求項２に記載の焼却システム。
5. 前記調整システムは、前記被焼却物の性状に応じて、前記熱交換器と前記迂回経路とのそれぞれに供給する前記第２熱媒の量を調整する制御装置を備えた、請求項４に記載の焼却システム。
6. 焼却炉と、前記焼却炉からの廃熱で加熱された第１熱媒の熱エネルギーにより発電する熱電併給システムと、前記第１熱媒の熱エネルギーで加熱された第２熱媒の熱エネルギーにより前記焼却炉に供給する被焼却物を乾燥する乾燥機と、前記第２熱媒の温度を調整する調整システムと、を備える、焼却システムにおける焼却方法であって、
   前記被焼却物の性状に応じて、前記第２熱媒の温度を調整する、焼却方法。

Images