JP4771309B2 - 加圧流動焼却設備及びその立上げ方法 - Google Patents

Description

本発明は、加圧流動焼却設備及びその立上げ方法に関し、詳しくは被処理物を加圧下で燃焼し、この燃焼により発生した排ガスにより駆動されるタービンを備え、該タービンによってコンプレッサが駆動され、このコンプレッサの駆動によって生成された圧縮空気を加圧流動炉内に供給する構成とされた加圧流動焼却設備及びその立上げ方法に関するものである。

加圧流動炉では石炭を燃料とする加圧流動床複合発電プラントが実用化され、通常、立上げ時において、タービンの過給機を電動機として使用して所定の圧力、温度まで起動している。ここで、過給機を使用するシステムでは、過給機を起動時にブロワとして利用できないため大型の容量の起動用ブロアを使用する場合が多い。
特開平９−８９２３２号公報

しかしながら、起動用にしか使用しない起動用ブロアを大型化することは製造コストがかかるだけでなく、契約電源コストが大きくなるという問題があった。
そこで、本発明の主たる課題は、起動用ブロアを小型化して製造コストやランニングコストを低減させると共に、加圧流動炉内に供給する圧縮空気を生成するコンプレッサのサージングを避ける加圧流動焼却設備及びその立上げ方法を提供することにある。

上記課題を解決した本発明は、次のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
請求項１記載の発明は、被処理物を燃焼させる加圧流動炉と、この燃焼により発生した排ガスによって駆動されるタービン及びこのタービンによって駆動され、前記加圧流動炉内に供給する圧縮空気を生成するコンプレッサを有する過給機と、を備えた加圧流動焼却設備であって、前記加圧流動炉の立上げの際に稼動させる起動用ブロアと、この起動用ブロアにより発生した空気を加熱する燃焼器と、この燃焼器によって加熱された空気によって駆動される起動用過給機と、を備えた、ことを特徴とする加圧流動焼却設備である。

＜請求項２記載の発明＞
請求項２記載の発明は、前記起動用過給機により生成された圧縮空気は、前記起動用ブロアにより発生した空気と混合されると共に、前記燃焼器により加熱され、この加熱された圧縮空気は、起動用過給機のタービンを駆動させた後に、前記加圧流動炉内に供給される構成とされた、ことを特徴とする請求項１記載の加圧流動焼却設備である。

＜請求項３記載の発明＞
請求項３記載の発明は、被処理物を燃焼させる加圧流動炉と、この燃焼により発生した排ガスによって駆動されるタービン及びこのタービンによって駆動され、前記加圧流動炉内に供給する圧縮空気を生成するコンプレッサを有する過給機と、前記加圧流動炉の立上げの際に稼動させる起動用ブロアと、この起動用ブロアにより発生した空気を加熱する燃焼器と、この燃焼器によって加熱された空気によって駆動される起動用過給機と、を備えた加圧流動焼却設備の立上げ方法であって、加圧流動炉の立上げの際に、起動用ブロアにより発生した空気を燃焼器によって加熱し、この燃焼器によって加熱された空気によって起動用過給機を稼動させ、この起動用過給機により発生した圧縮空気を加圧流動炉内に供給する、ことを特徴とする加圧流動焼却設備の立上げ方法である。

（作用効果）
加圧流動炉の立上げの際に稼動させる起動用ブロアと、この起動用ブロアにより発生した空気によって駆動される起動用過給機と、を備えた構成とすることにより、排出される排ガスの容量を増加させることができ、ブロアを小型化してもタービン効率を落すことなくタービンを駆動させることができる。その結果、ブロアの小型化を実現できることで製造コストやランニングコストを低減させることが可能となる。
排出される排ガスの容量を増加させる構成としては、起動用過給機により生成された圧縮空気を、起動用ブロアにより発生した空気と混合すると共に、燃焼器により加熱し、この加熱された圧縮空気を、起動用過給機を駆動させた後に、加圧流動炉内に供給する構成とすることが考えられる。
そして、加圧流動炉の立上げの際に、ブロアにより発生した空気によって起動用過給機を稼動させ、発生した圧縮空気を加圧流動炉内に供給する立上げ方法によれば、加圧流動焼却設備におけるブロアの小型化を実現でき、製造コストやランニングコストを低減させることが可能となる。

本発明によれば、起動用ブロアを小型化して製造コストやランニングコストを低減させる。と共に、加圧流動炉内に供給する圧縮空気を生成するコンプレッサのサージングを避けることができる等の利点がもたらされる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
本発明に係る加圧流動焼却装置は、被処理物Ｐを燃焼させる加圧流動炉１と、この燃焼により発生した排ガスＧによって駆動されるタービン２及びこのタービン２によって駆動され、加圧流動炉１内に供給する圧縮空気Ａを生成するコンプレッサ３を有する過給機１１と、を備えている。

加圧流動炉１には、バイオマス、都市ゴミや下水汚泥の脱水ケーキ等の被処理物Ｐが供給口（図示せず）から供給されると共に、下部の燃料供給口（図示せず）から燃焼のための燃料が供給されるようになっている。また、圧縮空気Ａが下部の調整弁２１を介して１次空気用として炉内に吹き込まれ、その残部が上部の調整弁２２を介して２次空気用として吹込まれるようになっており、圧縮空気Ａの充填により、加圧流動炉１内は、加圧されるようになっている。この加圧下で、被処理物Ｐが投入されると、吹き上げられる圧縮空気Ａに起因して高速で流動する砂などの流動媒体によって激しく混合・攪拌され、被処理物Ｐは焼却されるものである。なお、調整弁２１と調整弁２２により加圧流動炉１内に供給する圧縮空気Ａの量が調節されている。

加圧流動炉１では被処理物Ｐは加圧下で燃焼され、この燃焼により発生した排ガスＧを駆動ガスとしてタービン２を駆動させるようになっている。タービン２には、コンプレッサ３が連結されており、タービン２の駆動にともなって、駆動されるようになっており、コンプレッサ３には空気が供給されるようになっている。そして、このタービン２によって駆動されたコンプレッサ３の駆動によって生成された圧縮空気Ａは、排ガス流路３３の途中に設けた熱交換器からなる空気予熱器５に送られる。この空気予熱器５において、圧縮空気Ａは予熱され、高温・高圧の圧縮空気（燃焼用空気）Ａとして空気供給路３４から調整弁２２及び連通路３５を通って調整弁２１にそれぞれ送られる。このようにして加圧流動炉１内には、コンプレッサ３によって加圧された高圧の圧縮空気Ａが供給されるので、炉内では常圧よりも高圧の状態（加圧下）で被処理物Ｐが燃焼されることになる。なお、本実施の形態において、圧縮空気Ａの空気予熱器５への圧送は、空気供給路３４に取付けられた調整弁２６によって制御されている。調整弁２７は加圧流動炉１の運転終了時等の際に、圧縮空気Ａを大気中に排出するための弁である。

加圧流動炉１内は高圧・高温であることから高圧・高温状態のまま排ガスＧが排気される。この排ガスＧは、前述した空気予熱器５で熱エネルギーが回収（熱交換）され、そして集塵装置７に送られる。この集塵装置７は、排ガスＧ中の煤塵を除去するためのものである。この集塵装置７を設置しないと、排ガスＧ中の煤塵がタービン２に入り込み、タービンを損傷させ又はタービンに付着し、安定した運転を妨げる虞があり、それを防ぐためのものである。

集塵装置７において煤塵の除去された清浄ガス（排ガス）Ｇは、駆動ガスとしてタービン２を駆動させ、圧力（膨張）エネルギーが回収される。その後、排ガス流路３３を介して、排ガス処理設備８に送られた清浄ガス（排ガス）Ｇは煙突９から大気放出されるものである。

本発明に係る加圧流動焼却設備においては、加圧流動炉１の立上げの際に稼動させる起動用ブロア４と、この起動用ブロア４により発生した空気によって駆動される起動用過給機１５と、を備えている。起動用過給機１５は、起動用ブロア４により発生した空気によって駆動されるタービン１３及びこのタービン１３によって駆動され、加圧流動炉１内に供給する圧縮空気Ａを生成するコンプレッサ１４を有している。

加圧流動炉１の立ち上げの際には、調整弁２３を開くと共に、前述した起動用ブロア４を駆動させ、空気を第１の起動用空気供給路３１を介して燃焼器１２へ送る。この燃焼器１２によって加熱された空気は、タービン１３に送られ、タービン１３に連結されたコンプレッサ１４を駆動させる。ここで、コンプレッサ１４の駆動によって生成された圧縮空気Ａは、調整弁２４を介して第２の起動用空気供給路３２を通って第１の起動用空気供給路３１へ送られる。そして、この圧縮空気Ａは、起動用ブロア４で発生した空気と混合される共に燃焼器１２で加熱され、タービン１３に送られる。そして、タービン１３を駆動させた後、第１の起動用空気供給路３１から調整弁２１及び連通路３５を通って調整弁２２にそれぞれ送られ、これらを介して炉内に送られる。この圧縮空気Ａは、炉内を所定の圧力・温度まで高めるよう、炉内に供給される燃料を燃焼させるために使用され、排出された排ガスＧは排ガス流路３３を通ってタービン２に送られ、このタービン２を徐々に駆動させるようになる。その後、空気供給路３４の途中に設けられた調整弁２６を開くことによって、コンプレッサ３の駆動によって生成された圧縮空気Ａに供給を切り替える。この切替に前後して、炉内に供給される燃料を増量して、昇圧・昇温し、定格の圧力と温度にする。

なお、切り替え前後に起動用ブロア４の運転は停止されると共に、調整弁２３が閉じられる。切り換え後、タービン１３を経た空気は、調整弁２８を介し排気流路３６を通って排ガス処理設備８に送られ、煙突９から大気放出される。そして、調節弁２９は閉じられる。

上記のように、加圧流動炉１の立上げの際に、起動用ブロア４でタービン１３を駆動させ、発生した圧縮空気を炉内に送る構成であることにより、タービン２に送られる排ガスＧの量が増加され、起動用ブロア４を小型化してもタービン効率を落すことなく、タービン２を駆動させることができる。その結果、起動用ブロア４の小型化（例えば、最大静圧で通常４５ｋＰａＧのブロアが必要なところ、３０ｋＰａＧ以下のものを用いることができる。）を実現できることで製造コストやランニングコストを低減させることが可能となる。また、過給機のコンプレッサは低流量、高圧力比でサージングを起こしやすいが、排ガス増加によりサージングを起こし難い条件で昇温ができ、加圧流動焼却設備の制御の余裕を増すことができる。

本発明に係る加圧流動焼却装置の構成例である。

１…加圧流動炉、２…ガスタービン、３…空気圧縮機、４…起動用ブロア、５…空気予熱器、７…集塵装置、８…排ガス処理設備、９…煙突、１１…過給機、１２…燃焼器、１３…タービン、１４…コンプレッサ、１５…起動用過給機、２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８、２９…調整弁、３１…第１の起動用空気供給路、３２…第２の起動用空気供給路、３３…排ガス流路、３４…空気供給路、３５…連通路、３６…排気流路、Ａ…圧縮空気、Ｐ…被処理物、Ｇ…排ガス。

Claims (3)

1. 被処理物を燃焼させる加圧流動炉と、この燃焼により発生した排ガスによって駆動されるタービン及びこのタービンによって駆動され、前記加圧流動炉内に供給する圧縮空気を生成するコンプレッサを有する過給機と、を備えた加圧流動焼却設備であって、
   前記加圧流動炉の立上げの際に稼動させる起動用ブロアと、この起動用ブロアにより発生した空気を加熱する燃焼器と、この燃焼器によって加熱された空気によって駆動される起動用過給機と、を備えた、
   ことを特徴とする加圧流動焼却設備。
2. 前記起動用過給機により生成された圧縮空気は、前記起動用ブロアにより発生した空気と混合されると共に、前記燃焼器により加熱され、
   この加熱された圧縮空気は、起動用過給機のタービンを駆動させた後に、前記加圧流動炉内に供給される構成とされた、ことを特徴とする請求項１記載の加圧流動焼却設備。
3. 被処理物を燃焼させる加圧流動炉と、この燃焼により発生した排ガスによって駆動されるタービン及びこのタービンによって駆動され、前記加圧流動炉内に供給する圧縮空気を生成するコンプレッサを有する過給機と、前記加圧流動炉の立上げの際に稼動させる起動用ブロアと、この起動用ブロアにより発生した空気を加熱する燃焼器と、この燃焼器によって加熱された空気によって駆動される起動用過給機と、を備えた加圧流動焼却設備の立上げ方法であって、
   加圧流動炉の立上げの際に、起動用ブロアにより発生した空気を燃焼器によって加熱し、この燃焼器によって加熱された空気によって起動用過給機を稼動させ、この起動用過給機により発生した圧縮空気を加圧流動炉内に供給する、
   ことを特徴とする加圧流動焼却設備の立上げ方法。

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