JP3037483U - 白煙防止用空気加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ごみ焼却施設における白煙防止用空気加熱装置
の腐食を防止するとともに、白煙公害の発生を防止す
る。 【解決手段】一般廃棄物や産業廃棄物などのごみを焼却
するごみ焼却施設に備えられた排ガス加熱式の白煙防止
用空気加熱装置において、高温排ガスにさらされる外壁
築炉部内に、当該外壁築炉部の外壁冷却を兼ねた前置空
気加熱装置６が配設されるとともに、バグフィルタ装置
５１の入口側に配設され中温の排ガスにより加熱される
後置空気加熱装置４の空気入口側に、上記前置空気加熱
装置６により取得された高温空気を混入するための配管
４５が接続され、さらに後置空気加熱装置４により昇温
された白煙防止用空気の一部を該後置空気加熱装置４の
空気入口側に再循環させる配管設備４８、４９が設けら
れている。前記高温排ガスにさらされる外壁築炉部は、
焼却炉１、再燃焼室１２及びガス冷却設備１３の外壁築
炉部である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、一般廃棄物や産業廃棄物などのごみを焼却するごみ焼却施設の白煙 防止用空気加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ごみ焼却施設の排ガス処理設備は、ダイオキシン対策のため電気集じん器方式 からバグフィルタ方式へと変更され、それに伴って、排ガス処理設備に導入され る排ガスの温度は、濾布の耐熱温度等の制約により、以前の３００℃程度から１ ７０〜２００℃へと大幅に低下した。

【０００３】 そのため、外気温が低下する時間帯及び季節には、排ガス中に含有される水分 が白煙と化し、周辺住民のひんしゅくを買うため、ごみ焼却施設には白煙防止装 置が不可欠なものとなった。

【０００４】 図４は、従来の白煙防止装置を含むごみ焼却施設における排ガス及び空気に関 する概略フローの一例を示している。

【０００５】 まず、太線で示す排ガスの流れに沿って説明する。

【０００６】 図４において、焼却炉ａ内における水分を含んだごみの燃焼によって発生した ８００〜９５０℃の排ガスｂ₁ は、ガス冷却装置ｃによって４５０℃前後まで冷 却された高温の排ガスｂ₂ となり、次いで、余熱利用設備を構成する燃焼用空気 予熱器ｄ₁ 、温水用空気予熱器ｄ₂ 、及び白煙防止（以下、白防と略称する。） 用空気加熱装置ｅに流入する。この白防用空気加熱装置ｅは、複数基（図示例で は４基）の空気加熱器ｅ₁ 〜ｅ₄ で構成されている。

【０００７】 ここで、排ガスｂ₂ は、燃焼用空気予熱器ｄ₁ 及び温水用空気予熱器ｄ₂ にお いて、後述の熱交換を行い、３５０〜４００℃まで温度降下した排ガスｂ₃ とな る。

【０００８】 続いて、排ガスｂ₃ は白防用空気加熱装置ｅを通過することにより、さらに１ ７０〜２００℃まで減温された排ガスｂ₄ となり、バグフィルタｆに導入されて 、１５０〜１８０℃で相対湿度３０〜４０％の中温多湿の清浄ガスｂ₅ となり、 誘引通風機ｇに吸引されて混合煙道ｈに到達する。

【０００９】 次に、細い実線で示す空気の流れに沿って説明すると、燃焼用空気ｄ₁₁は、押 込送風機ｄ₁₂により、図示しないごみピット上部から常温で吸引され、燃焼用空 気予熱器ｄ₁ で昇温された燃焼空気ｄ₁₃となり、焼却炉ａの下方から炉内に送入 される。

【００１０】 また、温水用空気予熱器ｄ₂ により加温された空気ｄ₂₁は、温水用送風機ｄ₂₂ によって、温水用空気予熱器ｄ₂ と温水貯槽ｄ₂₃との間を循環して、温水貯槽ｄ ₂₃ 内の温水を昇温させる。

【００１１】 さらに、白防用空気送風機ｅ₁₁によって吸引された、常温で湿度が低い白防冷 空気ｅ₁₂は、白防用空気加熱装置ｅで加熱されて１６０℃〜１８０℃の中温低湿 の白防温空気ｅ₁₃となって混合煙道ｈに送られ、上述の中温多湿の清浄ガスｂ₅ と混合して、白煙が発生しない状態である相対湿度１５〜１７％の清浄排ガスｊ となり、図示しない煙突から大気中に放出される。

【００１２】 ここで、ごみ焼却施設に搬入されるごみの性状は、ばらつきが多いために、焼 却状況は時々刻々と変化し、各調節機能を働かせても、発生する排ガスｂ₁ の温 度及び量を一定にすることはできない。

【００１３】 この排ガスｂ₁ の変動の上に、燃焼状況調節のための燃焼用空気予熱器ｄ₁ の 吸収熱量の変動と、間欠的に増減する温水用空気予熱器ｄ₂ の熱負荷変化が加わ るために、排ガスｂ₂ 、ｂ₃ の温度及びガス量は変動を続けるのが常である。

【００１４】 しかし、バグフィルタｆの耐熱性及び除去性能の関係から、排ガスｂ₄ のガス 量が変動しても、バグフィルタｆの入口ガス温度は略一定にする必要があるため 、ガス冷却装置ｃでの吸収熱量あるいは、白防冷空気ｅ₁₂の送風量の調節をして 対処するようになされている。

【００１５】 ここで、余熱利用設備を構成する各空気予熱器ｄ₁ 及びｄ₂ 、並びに白防用空 気加熱装置ｅ内の各伝熱管の表面温度は、排ガスｂ₁ 〜ｂ₄ に含まれる酸性物質 による低温腐食を防止するために、低温腐食限界温度である１５０℃以上を保つ ように設計されている。

【００１６】 しかし、以上述べた、排ガス温度の変動は、時によっては、当初設計時の想定 を上回る悪条件となり、余熱利用設備以降の各機器、特に白防用空気加熱装置ｅ に低温腐食による損傷を与えることが多い。

【００１７】 即ち、図５の最下段に示す第１基目の空気加熱器単体ｅ₁ の右側の白防冷空気 ｅ₁₂の入口部では、排ガスｂ₃ の下流側の伝熱管（図５の×印部分参照）が特に 腐食しやすい傾向にあり、特に、夜間操業を停止する准連続炉、及び機械化バッ チ炉等では、冬期間の低温腐食は顕著であり、白煙公害が発生し、補修費が嵩む ことになる。

【００１８】 これは、前述の温度変動に起因する低温腐食が主原因であり、腐食の起り易い 伝熱管の入口部を予め２重管構造にする対策が一般的である。

【００１９】 そして、上記２重管構造の場合、管の重複部を延長するほど腐食速度は低減す るものの、実効伝熱面積が減少する他、２重管部を通る排ガスｂ₃ の通気抵抗が 増加するため偏流を起すだけでなく、付着ダストの除去作業が十分に行えないこ と等が重なり、熱交換効率が低下するという問題があった。

【００２０】 また、水噴射冷却方式の場合、図４に示すガス冷却装置ｃの外板ｃ₁ が腐食す るとともに、外板ｃ₁ に内接する図示しない断熱材が崩落する現象が頻発してい る。これは、水噴射ノズル群ｃ₂ からの噴射水が排ガスｂ₁ に含まれる酸性物質 を溶解した状態で凝縮し、図示しない耐熱・耐水材に発生した割れ目から浸出し て外板ｃ₁ を腐食させ、断熱材を変質させるためであり、補修のための操業停止 と補修費の増加を招いていた。

【００２１】 そこで、これらの諸問題を解決するために、空気加熱装置のうち少なくとも１ 基を余熱利用設備の入口側に分離配設する方式の「白煙防止用空気加熱装置（特 開平８−２１６１７号）」（以下、先願という）が本出願人により提案されてい る。

【００２２】 以下、図６に先願の概略を示す。なお、前述した白煙防止装置を含むごみ焼却 施設と同一部材には同一符号を付して説明は省略する。

【００２３】 第１空気加熱器ｅ₁ は、ガス冷却装置ｃと燃焼用空気予熱器ｄ₁ との中間に分 離配置されており、その空気側は、連絡風道ｅ₂₁によりバグフィルタｆの入口側 に配設された後置の第２空気加熱器ｅ₂ の空気側に接続されている。

【００２４】 白防用送風機ｅ₁₁により、第１空気加熱器ｅ₁ で加熱されたのち、上記第２空 気加熱器ｅ₂ に送入された白防空気ｅ₁₄は、引続き第３、第４の空気加熱器ｅ₃ 、ｅ₄ で加熱されて高温の白防空気ｅ₁₃となり、混合用風道ｅ₂₂を経て混合煙道 ｈに到り、中温多湿の清浄ガスｂ₅ と混合され、白煙が発生しない程度の清浄排 ガスｊとなって、図示しない煙突から大気中に放出される。

【００２５】 また、一点鎖線で示す如く、白防用冷空気ｅ₁₂は白防用送風機ｅ₁₁により、ガ ス冷却装置外壁ｃ₁ の内側に形成された冷却空間ｃ₃ に送られて予熱されたのち 、第１空気加熱器ｅ₁ に供給される方法も、同時に提案されている。

【００２６】 なお、その他の装置は、図４に述べた従来例と同様である。

【００２７】

【考案が解決しようとする課題】

先願によって、低温腐食による白煙公害と補修費の増加を防止し、熱効率が向 上するとともに、付着ダストの掃除が容易になるという当面の問題は解決できた ものの、先願の白防空気加熱方式は、中温多湿の清浄ガスｂ₅ に混合すべき白防 空気の全量を白防用空気加熱装置ｅで取得するように計画されている。

【００２８】 従って、第１空気加熱器ｅ₁ 及び冷却空間ｃ₃ に大量の白防用冷空気ｅ₁₂を流 通させる必要があり、装置が大がかりになるだけでなく、連絡風道ｅ₂₁も大径と なり、施設費・配管費が嵩むだけでなく、余熱利用設備との間の配管工事が困難 になるという問題が残されていた。

【００２９】 さらに、排ガスｂ₁ 〜ｂ₅ の温度及びガス量変動に伴う白防空気ｅ₁₃の温度及 び送風量の適切な制御が困難であった。

【００３０】

【課題を解決するための手段】

本考案の請求項１記載の白煙防止用空気加熱装置は、一般廃棄物や産業廃棄物 などのごみを焼却するごみ焼却施設に備えられ、ごみ焼却炉から排出される排ガ ス中に含まれる水分に起因して発生する白煙を防止する排ガス加熱式の白煙防止 用空気加熱装置において、高温排ガスにさらされる外壁築炉部内に、当該外壁築 炉部の外壁冷却を兼ねた前置空気加熱装置が配設されるとともに、バグフィルタ 装置の入口側に配設され中温の排ガスにより加熱される後置空気加熱装置の空気 入口側に、上記前置空気加熱装置により取得された高温空気を混入するための配 管が接続され、さらに後置空気加熱装置により昇温された白煙防止用空気の一部 を該後置空気加熱装置の空気入口側に再循環させる配管設備が設けられたもので ある。

【００３１】 本考案の請求項２記載の白煙防止用空気加熱装置は、前記高温排ガスにさらさ れる外壁築炉部が、焼却炉、再燃焼室及びガス冷却設備の外壁築炉部である。

【００３２】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施の形態を図面を参照して説明する。

【００３３】 図１は、本考案に係る白防用空気加熱装置を含むごみ焼却施設における排ガス 及び空気に関する概略フローの一例であり、図２は、前置空気加熱装置の概要を 示す断面図である。

【００３４】 なお、ごみ焼却施設の全体構成及び概略フローは従来技術及び先願で述べたも のと略同様であるため、ここでは白防用空気加熱装置以外の詳細説明は省略する 。

【００３５】 図１及び図２において、１は、焼却炉本体１１と再燃室１２及びガス冷却室１ ３等から成る、耐火物及び鋼材等で構築された焼却炉であり、ガス冷却室１３出 口に取付けられた高架煙道２１によって、余熱利用設備３に連接されている。

【００３６】 排ガスダクト２２により余熱利用設備３の下流側に接続される、先願と同様の 構造である複数基（図示例では３基）の空気加熱器群４１〜４３は、排ガスダク ト２３、２４、２５により、バグフィルタ５１、誘引通風機５２及び混合煙道５ ３に連接されたのち、排ガスダクト２６により図示しない煙突に接続される。

【００３７】 ここで、外板２１１及び断熱材２１２で構成された高架煙道２１の内面側には 、鋼板製の中空箱状の高架煙道冷却器６１が配設されるとともに、外枠１３１、 断熱材１３２及び耐熱・耐水材１３３で構築されたガス冷却室１３側壁の断熱材 １３２と耐熱・耐水材１３３との中間には、上記高架煙道冷却器６１と同様のガ ス冷却室冷却器６２が配設されている。

【００３８】 また、再燃室１２側壁の断熱材１２２と耐火材１２３との中間にも、前記ガス 冷却室１３に配設されたガス冷却室冷却器６２と同様構造の再燃室側壁冷却器６ ３が配設されるほか、再燃室１２とガス冷却室１３との境界の耐火物１２４内に は、再燃室天井冷却器６４が、焼却炉本体１１と再燃室１２との境界に位置する 耐火物製の輻射天井部１２５内には、同じく輻射天井冷却器６５が埋設されてい る。

【００３９】 また、高架煙道２１付近に設置された比較的小容量（例えば白防空気総量の２ 割程度）の加熱用送風機６６から出た配管は、上述の各冷却器６１〜６５を相互 に連結したあと、後述の連絡風道４５により、第１空気加熱器４１の空気側へと 接続される。

【００４０】 以上の各冷却器６１〜６５及び加熱用送風機６６により、前置空気加熱装置６ が構成されている。

【００４１】 前述の第１空気加熱器４１の空気入口側には可変速の白防用送風機４４が設置 されるとともに、前置空気加熱装置６からの比較的小径の連絡風道４５が接続さ れ、一方、第３空気加熱器４３の空気出口側には、混合煙道５３に至る混合用風 道４６及び混合用風道４６と白防用送風機４４の吸込側配管４７とを連結する循 環配管４８と循環ダンパ４９とが接続されている。

【００４２】 以上の空気加熱器群４１〜４３と、白防用送風機４４及び各風道４５〜４８並 びに循環ダンパ４９により、後置空気加熱装置４が構成されている。

【００４３】 さらに、上述各機器及び配管の高温部には、適宜、保温工事が施工されている 。

【００４４】 次に、以上のように構成された白防用空気加熱装置の運営状況について説明す る。

【００４５】 図３は、白防空気の流れ及び各部位の計算温度の一例を示すブロック線図であ る。

【００４６】 まず、加熱用送風機６６によって吸引された常温で低湿度の白防冷空気７１は 、高架煙道冷却器６１、ガス冷却室冷却器６２、再燃室天井冷却器６４、再燃室 側壁冷却器６３及び輻射天井冷却器６５の内部空間を順次通過して、熱伝導率の 高い各装置外壁築炉部を冷却することにより次第に昇温され、例えば２４５℃の 高温低湿の白防熱風７２となって、連絡風道４５を経て、後置空気予熱装置４へ と送出される。

【００４７】 一方、白防用送風機４４により吸引された大量（例えば白防空気総量の８割程 度）の常温低湿の白防冷空気７３は風量を調節しながら、連絡風道４５からの比 較的少量の白防熱風７２と混合され、例えば６５℃の白防空気７４となって、空 気加熱器群４１〜４３に送入され、排ガスダクト２２から流入する中温多湿の排 ガス８１と熱交換される。

【００４８】 その結果、白防空気７４は、例えば１７０℃の中温低湿の白防中温空気７５と なり、混合用風道４６を経て混合煙道５３に至り、多湿清浄ガス８２と混合され て、白煙が発生しない状態である、相対湿度１５〜１７％で１５０〜１８０℃の 低湿清浄ガス８３となって、図示しない煙突から排出される。

【００４９】 ここで、従来技術で述べた如く、多湿排ガス８１のガス量、温度及び湿度は常 に変動を繰り返しているために、上述の対策のみでは、白煙が発生する場合があ る。その対策として、排ガスダクト２６または煙突出口に温度計、湿度計または ＩＴＶ等の白煙監視装置９を設け、その検出状況に基づいて、循環配管４８に挿 入された循環ダンパ４９を制御して、白防中温空気７５の１部を吸込側配管４７ に環流させることにより、白防空気７４の温度を例えば８５〜１０５℃に上昇さ せて、低湿清浄ガス８３の白煙を消去させるようになされている。

【００５０】 なお、本実施の形態において、ガス冷却室１３は、水噴射冷却方式のものを図 示したが、ボイラ冷却方式でもよく、白防用送風機４４は可変速方式と説明した が、定速でダンパによる風量調節方式を採用してもよい。

【００５１】 また、前置空気加熱装置６は、高架煙道２１から輻射天井部１２５までの間に 配設したが、高温排ガスにさらされる外壁築炉部内であれば、設置場所はどこで もよく、耐火物被覆の熱交換器を高温排ガス経路内に追設してもよい。

【００５２】

【考案の効果】

以上述べたように、本考案によれば、高温排ガスにさらされる外壁築炉部内に 配設された前置空気加熱装置は、当該外壁築炉部を構成する耐火材等で排ガス中 の腐食性ガスから保護されているため、熱交換器に起りがちな高／低温腐食のお それはなく、付着ダスト清掃の必要もない。さらに、前置空気加熱装置が配設さ れた外壁築炉部が常時冷却されているために、当該外壁築炉部の損傷を延引でき るだけでなく、各冷却部通過風量が少ないために、装置が簡単なもので済み、経 費節減可能である。

【００５３】 また、後置空気加熱装置は、予熱した空気が導入されるために、従来例の如き 伝熱管の低温腐食の虞がないだけでなく、循環方式を採用することにより、白防 空気の量及び温度が調節可能となり、白煙発生を確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る白防用空気加熱装置を含むごみ焼
却施設における排ガス及び空気に関する概略フローの一
例を示す図である。

【図２】前置空気加熱装置の概要を示す断面図である。

【図３】白防空気の流れ及び各部位の計算温度の一例を
示すブロック線図である。

【図４】従来の白煙防止装置を含むごみ焼却施設におけ
る排ガス及び空気に関する概略フローの一例を示す図で
ある。

【図５】従来の空気加熱器の構成と腐食状況を示す概略
図である。

【図６】従来の白煙防止装置を含むごみ焼却施設におけ
る排ガス及び空気に関する概略フローの一例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 焼却炉 １１ 焼却炉本体 １２ 再燃室 １３ ガス冷却室 ４ 後置空気加熱装置 ４８ 循環風道 ５１ バグフィルタ ６ 前置空気加熱装置

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般廃棄物や産業廃棄物などのごみを焼
   却するごみ焼却施設に備えられ、ごみ焼却炉から排出さ
   れる排ガス中に含まれる水分に起因して発生する白煙を
   防止する排ガス加熱式の白煙防止用空気加熱装置におい
   て、 高温排ガスにさらされる外壁築炉部内に、当該外壁築炉
   部の外壁冷却を兼ねた前置空気加熱装置が配設されると
   ともに、バグフィルタ装置の入口側に配設され中温の排
   ガスにより加熱される後置空気加熱装置の空気入口側
   に、上記前置空気加熱装置により取得された高温空気を
   混入するための配管が接続され、さらに後置空気加熱装
   置により昇温された白煙防止用空気の一部を該後置空気
   加熱装置の空気入口側に再循環させる配管設備が設けら
   れたことを特徴とする白煙防止用空気加熱装置。
2. 【請求項２】 前記高温排ガスにさらされる外壁築炉部
   は、焼却炉、再燃焼室及びガス冷却設備の外壁築炉部で
   ある請求項１記載の白煙防止用空気加熱装置。