JP5438146B2

JP5438146B2 - 加圧流動炉システム

Info

Publication number: JP5438146B2
Application number: JP2012018206A
Authority: JP
Inventors: 俊樹小林; 隆文山本; 和由寺腰
Original assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Current assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2032-01-31
Also published as: JP2013155974A; CN103225810A; CN103225810B

Description

本発明は、下水汚泥、バイオマス、塵芥、屎尿汚泥、都市ゴミ等の被処理物を燃焼する加圧流動炉システムに関するものであり、より詳細には、加圧流動炉から排出される燃焼排ガスの利用率を高めるために、加圧流動炉に燃焼空気を供給する過給器の上流側と下流側にそれぞれ廃熱ボイラを備えた加圧流動炉システムに関する。

被処理物を加圧下で燃焼処理する加圧流動炉システムが知られている。このシステムでは、加圧流動炉から排出された燃焼排ガスの有する熱エネルギーおよび圧力を利用して過給機を駆動させ、圧縮空気を生成し、この圧縮空気を、加圧流動炉で燃焼に必要な燃焼空気とすることを特徴とする燃焼システムである。このように被処理物を燃焼処理させた際に生じる燃焼排ガスにより燃焼空気を生成できるため、燃焼空気を供給するためのブロワを設ける必要はなく、省エネルギー型の燃焼設備として開発が進められている。
このような加圧流動炉システムにおいては、加圧流動炉に燃焼空気を供給する過給器の下流側に廃熱ボイラを配置して、熱回収を行い、廃熱ボイラから排出される水蒸気を過給器の上流側に還元し、過給器に供給する燃焼排ガスの容量を増加させる加圧焼却炉設備が提案されている（特許文献１）。

特開２００８−２５９６５号公報

しかしながら、加圧流動炉から排出される燃焼排ガスは、相応の熱量を有しているものの特許文献１に記載された廃熱ボイラは、過給機の下流側にのみ配置されているため、途中の配管や機器からの放熱、また、過給機による熱エネルギーの消費により燃焼排ガスの熱回収率が低いというおそれがあった。

そこで、本発明の主たる課題は、加圧流動炉から排出される燃焼排ガスの熱回収率を高めた加圧流動炉システムを具現し、加圧流動炉に燃焼空気を供給する燃焼排ガスによって回動させられるタービンとタービンの回動に伴って回動させられるコンプレッサーを内装する過給機の安定的な駆動を具現することにある。

上記課題を解決した本発明及び作用効果は次のとおりである。
第１発明は、被処理物を燃焼させる加圧流動炉と、該加圧流動炉から排出された燃焼排ガスと加圧流動炉に供給される燃焼空気の熱交換を行なう空気予熱器と、該燃焼排ガスによって回動させられるタービンとタービンの回動に伴って回動させられるコンプレッサーを内装する過給機と、前記燃焼排ガス内の不純物を除去する排煙処理塔を備える加圧流動炉システムにおいて、
前記加圧流動炉と過給機の間に、前記空気予熱器と並列させて水蒸気を生成する第一廃熱ボイラを配置し、
前記過給機と排煙処理塔の間に、水蒸気を生成する第二廃熱ボイラを配置したことを特徴とする。

（作用効果）
加圧流動炉と過給機の間に、空気予熱器と並列させて水蒸気を生成する第一廃熱ボイラを配置し、前記過給機と排煙処理塔の間に、水蒸気を生成する第二廃熱ボイラを配置しているので、過給機で必要な熱エネルギーを残しつつ、余剰の熱エネルギーを回収することができる。したがって加圧流動炉から排出された燃焼排ガスからの熱回収率を向上させることが可能となる。

第２発明は、本第１発明の構成において、前記第一廃熱ボイラおよび第二廃熱ボイラの少なくとも一方から排出された水蒸気を発電装置に供給することを特徴とする。

（作用効果）
第一廃熱ボイラ、および第二廃熱ボイラの少なくとも一方から排出された水蒸気により発電する発電装置に供給するので、加圧流動炉から排出された燃焼排ガスの有するエネルギーを電気に替えて効率良く使用することができる。なお、発電した電気は、施設内で使用することが可能である。

第３発明は、第１又は２発明の構成において、前記廃熱ボイラのうち、第二廃熱ボイラにのみ、灰排出装置を設けていることを特徴とする。

（作用効果）
圧力が低下した焼排ガスが供給される第二廃熱ボイラにのみ灰排出装置を設けることで設備コストを低減しつつ、メンテナンス性を向上させることが可能となる。

第４発明は、第１〜３発明の構成において、前記第一廃熱ボイラ、第二廃熱ボイラおよび発電装置の少なくとも１つから排出された水蒸気を白煙防止用空気の温度を上昇させる白煙防止用熱交換器に供給することを特徴とする。

（作用効果）
第一廃熱ボイラ、第二廃熱ボイラおよび発電装置の少なくとも１つから排出された水蒸気を白煙防止用空気の温度を上昇させる白煙防止用熱交換器に供給するので、加圧流動炉から排出された燃焼排ガスの有するエネルギーを白煙防止用空気の温度の上昇に使用してより一層効率良く使用することができる。

第５発明は、第１〜４発明の構成において、前記空気予熱器の燃焼排ガスの排出口の下流側近傍に第一流量調整器を配置し、該第一流量調整器によって前記空気予熱器に流入する燃焼排ガスの流量を調整することを特徴とする。

（作用効果）
空気予熱器の下流側に第一流量調整器を配置し、第一流量調整器によって空気予熱器に流入する燃焼排ガスの流量を調整するので、加圧流動炉の温度を所定の温度に維持し、加圧流動炉から排出される燃焼排ガスによって過給機を安定に駆動することができる。なお、第一流量調整器として、ダンパや弁など開閉機構を備えた機器を用いることが好ましい。

第６発明は、第５発明の構成において、前記第一廃熱ボイラに水を供給するポンプを配置し、該ポンプによって前記過給機に供給する燃焼排ガスの温度を調整することを特徴とする。

（作用効果）
ポンプによって過給機に供給する燃焼排ガスの温度を調整するので、加圧流動炉から排出される燃焼排ガスによって過給機をより一層安定に駆動することができる。

第７発明は、第５発明の構成において、前記過給機の燃焼排ガスの供給口の上流側近傍と燃焼排ガスの排出口の過給側近傍を接続した分岐管に第二流量調整器を配置し、該第二流量調整器によって前記過給機に供給する燃焼排ガスの流量を調整することを特徴とする。

（作用効果）
過給機の燃焼排ガスの供給口の上流側近傍と燃焼排ガスの排出口の過給側近傍を接続した分岐管に第二流量調整器を配置し、第二流量調整器によって前記過給機に供給する燃焼排ガスの流量を調整するので、加圧流動炉から排出される燃焼排ガスによって過給機をより一層安定に駆動することができる。なお、第二流量調整器として、ダンパや弁など開閉機構を備えた機器を用いることが好ましい。

第８発明は、第１〜７発明の構成において、前記加圧流動炉に被処理物を供給する配管には、被処理を加熱する被処理物加熱装置が設けられていることを特徴とする。

（作用効果）
被処理物を加熱することで加圧流動炉への入熱を増やすことが可能となるとともに、被処理物の流動性が向上するため、投入ポンプの必要動力を低減させることができる。

加圧流動炉から排出される燃焼排ガスの利用率を高め、加圧流動炉に燃焼空気を供給する過給器を安定的に駆動させることができる加圧流動炉システムを提案する。

第１実施形態の加圧流動炉システムの説明図である。図１の部分拡大図である。図１の部分拡大図である。図１の部分拡大図である。第２実施形態の加圧流動炉システムの説明図である。図５の部分拡大図である。図５の部分拡大図である。図５の部分拡大図である。

以下、本発明の第１実施形態について添付図面を参照しつつ詳説する。なお、理解を容易にするため、便宜的に方向を示して説明しているが、これらにより構成が限定されるものではない。

＜第１実施形態＞
第１実施形態の加圧流動炉システム１を図１に示す。本システムは、下水汚泥や、都市ゴミ等の有機物が含有された被処理物を貯留する貯留装置１０と、被処理物を焼却する加圧流動炉２０と、燃焼排ガスと燃焼空気の熱交換を行なう空気予熱器４０と、燃焼排ガス中の燃焼灰や粉塵等を捕集する集塵機５０と、燃焼排ガスによって回動されるタービン６１とタービン６１の回動に伴って回動し加圧流動炉２０に燃焼空気を供給するコンプレッサー６２を内装する過給機６０と、燃焼排ガスを外部に排出する排煙処理塔８０を備えている。
また、加圧流動炉２０と集塵機５０の間には、蒸気を生成する第一廃熱ボイラ１００が気予熱器４０と並列して設けられており、過給機６０と排煙処理塔８０の間には、蒸気を生成する第二廃熱ボイラ１１０が設けられている。

（貯留装置）
貯留装置１０には、含水率を６５〜８５質量％程度に脱水処理された下水汚泥などの被処理物が貯留される。

貯留装置１０の下部には、図１、図２に示すように、加圧流動炉２０に所定量の被処理物を供給する定量フィーダ１１が配置される。定量フィーダ１１の下部には、加圧流動炉２０に被処理物を圧送する投入ポンプ１２が配置されている。なお、投入ポンプ１２としては、一軸ネジ式ポンプ、ピストンポンプ等を使用することができる。
投入ポンプ１２と加圧流動炉２０とを連通する配管には、被処理物を加温する被処理物加熱装置１３Ｃを設けても良い。被処理物加熱装置１３Ｃには、第一廃熱ボイラ、第二廃熱ボイラ、もしくは発電装置１２０から排出される水蒸気のうち少なくとも一つが供給され、被処理物を加熱する。被処理物加熱装置１３Ｃは、２重管式の熱交換器や、プレート式熱交換器などが適用できる。

（加圧流動炉）
加圧流動炉２０の下部には、流動媒体となる所定の粒径を有する砂等の固体粒子が充填されている。加圧流動炉２０は、供給される燃焼空気によって固体粒子からなる流動層（砂層）の流動状態を維持しつつ、外部から供給される被処理物、必要に応じて供給される都市ガス、重油等の補助燃料を燃焼させるものである。

加圧流動炉２０は、図１、図２に示すように、一側の側壁の下部には、砂層を加熱する補助燃料燃焼装置２１が配置され、補助燃料燃焼装置２１の上側近傍の部位には、始動時に砂層を加熱する始動用バーナ２２が配置されている。また、加圧流動炉２０の上部には、燃焼排ガスを冷却するためのウオータガン（図示省略）が配置され、燃焼排ガスの温度が所定温度以上に上昇した場合には冷却水を炉内に噴霧する。

加圧流動炉２０の他側の側壁の下部には、加圧流動炉２０の内部に燃焼空気を供給する燃焼空気供給管２４が配置され、上部の細径化された側壁には、被処理物、補助燃料等の燃焼によって発生した排ガス、水蒸気を外部に排出する排出口９０Ａが形成されている。
また、加圧流動炉２０の側壁には、加圧流動炉２０の内部の温度を測定するために、温度センサ（第一温度センサ）２０Ａが設置されている。なお、本明細書においては、排ガス、水蒸気を総称して燃焼排ガスというものとする。

（空気予熱器）
加圧流動炉２０からは排出された燃焼排ガスは、加圧流動炉２０の後段に設置された空気予熱器４０に配管９０を介して供給される。空気予熱器４０では、加圧流動炉２０に供給される燃焼空気の温度を上昇させるために、燃焼排ガスと燃焼空気を間接的に熱交換が行われる。なお、空気予熱器４０としては、シェルアンドチューブ式熱交換器を使用するのが望ましい。

空気予熱器４０は、図１、図３に示すように、上部には、加圧流動炉２０から排出された圧力約１００〜２００ｋＰａ、温度約８５０℃の燃焼排ガスを機内に供給する供給口９０Ｂが形成され、一側の側壁の上部には、温度約１３０〜６５０℃の燃焼空気を機外に排出する排出口９１Ａが形成されている。また、燃焼排ガスの供給口９０Ｂは、配管９０を介して加圧流動炉２０の排出口９０Ａに接続され、燃焼空気の排出口９１Ａは、配管９１を介して加圧流動炉２０に設けられた燃焼空気供給管２４の後部に接続されている。

空気予熱器４０の他側の側壁の下部には、圧力約１００〜２００ｋＰａ、温度約２００〜７００℃の燃焼排ガスを機外に排出する排出口９２Ａが形成され、排出口９２Ａの上側近傍の部位には、圧力約１００〜２００ｋＰａ、温度約１０〜１４０℃の燃焼空気を機内に供給する供給口９５Ｂが形成されている。

（第一廃熱ボイラ）
第一廃熱ボイラ１００は、加圧流動炉２０の後段に空気予熱器４０と並列に配置され、加圧流動炉２０から排出される燃焼排ガスを有効に活用するために、加圧流動炉２０から供給された燃焼排ガスによって第一廃熱ボイラ１００に供給された水の温度を上昇させて水蒸気にする機器である。なお、第一廃熱ボイラ１００の設置位置は、空気予熱器４０と並列に限定されることはなく、加圧流動炉２０と過給機６０の間であれば、空気予熱器４０と直列に設置しても良い。なお、第一廃熱ボイラ１００には公知の廃熱ボイラを使用することができるが、特に水管ボイラを採用することが好ましい。
第一廃熱ボイラ１００は、図１、図３に示すように、上部には、加圧流動炉２０から排出された圧力約１００〜２００ｋＰａ、温度約８５０℃の燃焼排ガスを機内に供給する供給口９０Ｃが形成され、側壁の上部には、水蒸気を機外に排出する複数の排出口１０１Ａが形成されている。また、燃焼排ガスの供給口９０Ｃは、配管９０を介して加圧流動炉２０の排出口９０Ａに接続されており、配管９０は、中間部で第一廃熱ボイラ１００の供給口９０Ｃに延伸する分岐管を有している。

第一廃熱ボイラ１００の他側の側壁の下部には、燃焼排ガスを機外に排出する排出口９２Ｃが形成され、側壁の下部には、ポンプ８１Ｃを介して外部から供給される水を機内に供給する供給口１０１Ｃが形成されている。

第一廃熱ボイラ１００の上方には、第一廃熱ボイラ１００で生成された水蒸気を貯留する蒸気ドラム１０２が配置されている。
蒸気ドラム１０２の下部には、水蒸気を機内に供給する複数の供給口１０１Ｂが形成され、上部には、貯留された水蒸気を機外に排出する排出口１０３Ａが形成されている。また、水蒸気の供給口１０１Ｂは、配管１０１を介して第一廃熱ボイラ１００の排出口１０１Ａに接続されている。

第一廃熱ボイラ１００の下方には、蒸気ドラム１０２で貯留された水蒸気に含まれる水分を除去するスチームヘッダ１０４が配置されている。
スチームヘッダ１０４の上面の一側には、蒸気ドラム１０２で貯留された水蒸気を機内に供給する供給口１０３Ｂと、後述する第二廃熱ボイラ１１０から排出された水蒸気を機内に供給する供給口１０３Ｃが形成され、他側には、水分が除去された蒸気を機外に排出する排出口１０５Ａが形成されている。また、水蒸気の供給口１０３Ｂは、配管１０３を介して蒸気ドラム１０２の排出口１０３Ａに接続されており、供給口１０３Ｃは、配管１１２を介して第二廃熱ボイラ１１０の排出口１１０Ａに接続されている。

スチームヘッダ１０４の後段には、スチームを利用して発電する発電装置１２０が設置されている。発電装置１２０として、供給されたスチームによりスチームタービンや、スクリュウロータを回転させ発電する発電装置、スチームを利用して装置内を循環する熱媒を蒸発させ、蒸発した熱媒によりタービンを駆動させるランキンサイクルを利用した発電装置などを採用することができる。
発電装置１２０の上面の一側には、蒸気を供給する供給口１０５Ｂが形成され、他側には、第一廃熱ボイラ１００内を循環した蒸気を排出する排出口１０５Ｃが形成されている。また、蒸気を供給する供給口１０５Ｂは、配管１０５を介してスチームヘッダ１０４の排出口１０５Ａに接続されており、発電装置１２０の排出口１０５Ｃから排出された蒸気は、白煙防止用熱交換器７０に供給される。

（集塵機）
空気予熱器４０および第一廃熱ボイラ１００から排出された燃焼排ガスは、合流後、集塵機５０に供給される。集塵機５０では、燃焼排ガス中の焼却灰やダスト、流動砂等の不純物が除去される。なお、集塵機５０としては、セラミックバグフィルタ、サイクロンなど公知の集塵機を用いることができるが、特にセラミックバグフィルタが好適である。

集塵機５０は、図１、図３に示すように、一側の側壁の下部には、空気予熱器４０と第一廃熱ボイラ１００から排出された圧力１００〜２００ｋＰａ、温度２００〜７００℃の燃焼排ガスを機内に供給する供給口９２Ｂが形成され、上部には、不純物等が取除かれた燃焼排ガスを機外に排出する排出口９３Ａが形成されている。また、燃焼排ガスの供給口９２Ｂは、配管９２を介して空気予熱器４０の燃焼排ガスの排出口９２Ａと、第一廃熱ボイラ１００の燃焼排ガスの排出口９２Ｃに接続されており、排出口９２Ａ、９２Ｃの近傍には、それぞれダンパ等からなる流量調整器９２Ｇ、９２Ｈが設けられている。

集塵機５０内には、燃焼排ガスに混在する不純物等を取除くために、下部に形成された供給口９２Ｂと上部に形成された排出口９３Ａの上下方向に間の部位に、セラミックバグフィルタ等から選択されるフィルタ（図示省略）が内装されている。フィルタで取除かれた燃焼排ガス中の不純物等は、集塵機５０内の底部に一時的に貯留された後、定期的に外部に排出される。

（過給機）
過給機６０は、集塵機５０の後段に配置されており、集塵機５０から排出される燃焼排ガスによって回動されるタービン６１と、タービン６１の回動をコンプレッサー６２に伝動する軸６３と、軸６３を介して伝動されたタービン６１の回動に伴って回動して燃焼空気を生成するコンプレッサー６２とを備える機器である。

過給機６０には、図１、図３に示すように、タービン６１の下部には、集塵機５０から排出される圧力１００〜２００ｋＰａ、温度２００〜６５０℃の燃焼排ガスを機内に供給する供給口９３Ｅが形成され、タービン６１の側部には、燃焼排ガスを機外に排出する排出口９７Ｅが形成されている。また、燃焼排ガスの供給口９３Ｅは、配管９３を介して集塵機５０の排出口９３Ａに接続されており、供給口９３Ｅの近傍には、供給される燃焼排ガスの温度を測定する温度センサ（第二温度センサ）９３Ｆが配置されている。

過給機６０のコンプレッサー６２の側部には、空気を機内に供給する供給口６７Ｅが形成され、コンプレッサー６２の上部には、圧力１５０〜２００ｋＰａ、温度約１５〜１５０℃の燃焼空気を機外に排出する排出口９４Ｅが形成されている。
空気の供給口６７Ｅは、配管６７、６６を介して起動用ブロワ６５に接続され、燃焼空気の排出口９４Ｅは、配管９４、９６、９５を介して空気予熱器４０の供給口９５Ｂと、配管９４、９６を介して加圧流動炉２０の始動用バーナ２２の後部にそれぞれ接続されて制御されている。

（起動用ブロワ）
起動用ブロワ６５は、加圧流動炉システム１の始動時に、始動用バーナ２２に燃焼空気を供給する機器である。また、起動用ブロワ６５は、貯留装置１０からの被処理物の供給の中断等によって、過給機６０のタービン６１に供給される燃焼排ガスが減少し、コンプレッサー６２から排出される燃焼空気が減少した場合に、強制的にコンプレッサー６２に外気を供給する機能を併せ持っている。

被処理物から発生する臭気ガスを加圧流動炉２０で燃焼させて脱臭するため貯留装置１０は配管１５を介して配管１６に接続されている。また、過給機６０のコンプレッサー６２から排出される燃焼空気量を計測する流量計９５Ｇが設けられている。

（第二廃熱ボイラ）
第二廃熱ボイラ１１０は、過給機６０の後段に配置され、過給機６０から排出される燃焼排ガスを有効に活用するために、過給機６０から供給された燃焼排ガスによって第二廃熱ボイラ１１０に供給された水の温度を上昇させて水蒸気にする機器である。

第二廃熱ボイラ１１０は、図１、図４に示すように、一側の側壁には、過給機６０から排出された温度２００〜５５０℃の燃焼排ガスを機内に供給する供給口９７Ｂが形成され、他側の側壁には、燃焼排ガスを機外に排出する排気口９８Ａが設けられている。また、上部には、ポンプ８１Ｃを介して外部から供給される水を機内に供給する供給口１１０Ｂと、第二廃熱ボイラ１１０内で生成された水蒸気を機外に排出する排出口１１０Ａが設けられている。また、下部には、内部に堆積した粉塵などを排出するためのたとえば、バルブなどからなる、灰排出装置１１０Ｃが備えられている。なお、第二廃熱ボイラ１１０には、公知のボイラを採用することができるが、水管ボイラが好適である。

燃焼排ガスの供給口９７Ｂは、配管９７を介して過給機６０の排出口９７Ｅに接続されている。また、配管９３と配管９７は配管１１４で接続され、配管１１４には、過給機６０に供給される燃焼排ガスの流量を調整する流量調整器（第二流量調整器）１１４Ｄが設置されている。

（白煙防止用熱交換器）
白煙防止用熱交換器７０は、発電装置１２０から供給された水蒸気と白煙防止ファン６５Ａから供給された白煙防止用空気を間接的に熱交換する機器である。白煙防止用熱交換器７０としてシェルアンドチューブ式熱交換器やプレート式熱交換器を使用することができる。

白煙防止用熱交換器７０は、図１、図４に示すように、一側の側壁には、白煙防止ファン６５Ａから排出された圧力３〜１０ｋＰａ、温度約１０〜４０℃の白煙防止用空気を機内に供給する供給口７０Ａが形成され、下部には、第二廃熱ボイラ１１０から排出された水蒸気を機内に供給する供給口７０Ｂが形成されている。
また、他側の側壁には、熱交換によって温度約７０〜９５℃に上昇した白煙防止用空気を機外に排出する排出口７０Ｃが形成され、上部には、水蒸気を機外に排出する排出口７０Ｄが形成されている。

（排煙処理塔）
排煙処理塔８０は、燃焼排ガスに含まれる不純物等の外部への排出を防止する機器であり、排煙処理塔８０の上部には煙突８７が配置されている。なお、煙突８７は、排煙処理塔８０の上部に設置されているが、これに限定されることなく、排煙処理塔とは別に独立して設置しても良い。

排煙処理塔８０は、図１、図４に示すように、一側の側壁の下部には、第二廃熱ボイラ１１０から排出された燃焼排ガスを機内に供給する供給口９８Ｂが形成され、煙突８７の一側の側壁の下部には、白煙防止用熱交換器７０から排出された白煙防止用空気を煙突８７に供給する供給口９９Ｂが形成されている。また、燃焼排ガスの供給口９８Ｂは、配管９８を介して第二廃熱ボイラ１１０の側壁に形成された排出口９８Ａに接続され、白煙防止用空気の供給口９９Ｂは、配管９９を介して白煙防止用熱交換器７０の側壁に形成された排出口７０Ｃに接続されている。

排煙処理塔８０の他側の側壁の上部には、外部から供給される水を機内に噴霧する噴霧管８４が配置され、中間部と、下部には、それぞれ、循環ポンプ８３を介して排煙処理塔８０の底部に貯留された苛性ソーダが含有された苛性ソーダ水を機内に噴霧する噴霧管８５が配置されている。

排煙処理塔８０に貯留された苛性ソーダ水は、苛性ソーダポンプを介して苛性ソーダタンクから供給され、常時適正量に維持されている。また、排煙処理塔８０から排出される温度５０〜８０℃の排水を有する熱エネルギーを回収し、再利用する熱利用装置を設けることができる。熱利用装置として、バイナリー発電（図示省略）などを使用することが可能である。

排煙処理塔８０に供給された燃焼排ガスは、不純物等を除去された後、白煙防止用空気と混合され、煙突８７から外部に排出される。

（燃焼排ガスの制御）
加圧流動炉システム１の定常運転を維持するためには、加圧流動炉２０から排出された燃焼排ガスを過給機６０のタービン６１に所定量供給し、タービン６１の回動に伴って回動するコンプレッサー６２から排出された燃焼空気を加圧流動炉２０に所定量供給する必要がある。

先ず、第一ステップとして、加圧流動炉２０から排出される燃焼排ガスの温度を所定の温度に維持するために加圧流動炉２０の側壁に配置された第一温度センサ２０Ａの測定値に応じて、空気予熱器４０の排出口９２Ａの近傍に配置された流量調整器９２Ｇを駆動し、空気予熱器４０に供給される燃焼排ガスの供給量を調整する。

第一温度センサ２０Ａの測定値が所定の温度（６５０〜９００℃）よりも低い場合には、流量調整器（第一流量調整器）９２Ｇを開方向に駆動して、空気予熱器４０に供給される燃焼排ガスの供給量を増加させて、空気予熱器４０への供給熱量を増加させ、燃焼空気の温度を上昇させる。これにより、温度が上昇した燃焼空気が加圧流動炉２０に供給されるために加圧流動炉２０の温度が上昇し、加圧流動炉２０から排出される燃焼排ガスの温度を上昇させることができる。
一方、第一温度センサ２０Ａの測定値が所定の温度（６５０〜９００℃）よりも高い場合には、流量調整器（第一流量調整器）９２Ｇを閉方向に駆動して、空気予熱器４０に供給される燃焼排ガスの供給量を減少させて、空気予熱器への供給熱量を減少させ、燃焼空気の温度を下降させる。これにより、温度が下降した燃焼空気が加圧流動炉２０に供給されるために加圧流動炉２０の温度が下降し、加圧流動炉２０から排出される燃焼排ガスの温度が下降させることができる。
なお、第一ステップにあっては、空気予熱器４０の流量調整器（第一流量調整器）９２Ｇを駆動して空気予熱器４０に供給される燃焼排ガスの供給量を調整しているが、第一廃熱ボイラ１００の排出口９２Ｃの近傍に配置された流量調整器９２Ｈを駆動して空気予熱器４０に供給される燃焼排ガスの供給量を調整することもできる。

次に、第二ステップとして、過給機６０のコンプレッサー６２から排出される燃焼空気の排出量を所定の流量に維持するために、過給機６０と空気予熱器４０を接続する配管９５に配置された流量計９５Ｇの測定値に応じて、ポンプ８１Ｃを駆動し、第一廃熱ボイラ１００に供給される水の供給量を調整する。

流量計９５Ｇの測定値が補助燃料供給量、および被処理物供給量に基づいて算定した所定の設定値よりも低い場合、ポンプ８１Ｃの回転数を低下、および／または流量制御弁８１Ｅの開度を閉方向に調整して第一廃熱ボイラ１００に供給される水の供給量を減少させて、第一廃熱ボイラ１００から排出される燃焼排ガスの温度を上昇させる。これにより、温度が上昇した燃焼排ガスが過給機６０のタービン６１に供給されるためにタービン６１の回転数が増加し、タービン６１の回動に伴って回動する過給機６０のコンプレッサー６２から排出される燃焼空気の排出量が増加する。
一方、流量計９５Ｇの測定値が所定の設定値よりも高い場合、ポンプ８１Ｃの回転数を増加、および／または流量制御弁８１Ｅの開度を開方向に調整して、第一廃熱ボイラ１００に供給される水の供給量を増加させて、第一廃熱ボイラ１００から排出される燃焼空気の温度を低下させる。これにより、温度が低下した燃焼空気が過給機６０のタービン６１に供給されるためタービン６１の回転数が低下し、タービン６１の回動に伴って回動する過給機６０のコンプレッサー６２から排出される燃焼空気の排出量が減少する。

また、第二ステップに替えて、第三ステップとして過給機６０のコンプレッサー６２から排出される燃焼空気の排出量を所定の排出量に維持するために、過給機６０と空気予熱器４０を接続する配管９５に配置された流量計９５Ｇの測定値に応じて、配管１１４に配置された流量調整器１１４Ｄを駆動し、過給機６０を経由することなく配管１１４を介して第二廃熱ボイラ１１０に供給される燃焼排ガスの供給量を調整することもできる。

流量計９５Ｇの測定値が所定の設定値よりも低い場合、流量調整器１１４Ｄを駆動して、配管１１４を流れて第二廃熱ボイラ１１０に供給される燃焼排ガスの供給量を減少させる。これにより、多量の燃焼排ガスが過給機６０のタービン６１に供給されるためにタービン６１の回転数が増加し、タービン６１の回動に伴って回動する過給機６０のコンプレッサー６２から排出される燃焼空気の排出量が増加する。
一方、流量計９５Ｇの測定値が所定の設定値よりも低い場合、流量調整器１１４Ｄを駆動して、配管１１４を流れて第二廃熱ボイラ１１０に供給される燃焼排ガスの供給量を増加させる。これにより、少量の燃焼排ガスが過給機６０のタービン６１に供給されるためにタービン６１の回転数が低下し、タービン６１の回動に伴って回動する過給機６０のコンプレッサー６２から排出される燃焼空気の排出量が減少する。

さらに、第二ステップ、第三ステップに替えてあるいは第四ステップとして、過給機６０のコンプレッサー６２から排出される燃焼空気の排出量を所定流量に維持するために、過給機６０の供給口９３Ｅの近傍に配置された第二温度センサ９３Ｆの測定値に応じて、ポンプ８１Ｃの回転数、および／または流量制御弁８１Ｅの開度を調整し、第一廃熱ボイラ１００に供給される水の供給量を調整することもできる。
なお、第一ステップ乃至第四ステップは、制御順序を特定する必要はなく、それぞれを同時に行うことが好ましい。

第二温度センサ９３Ｆの測定値が所定の設定値（２５０〜６５０℃）よりも低い場合、ポンプ８１Ｃの回転数を低下、および／または流量制御弁８１Ｅの開度を閉方向を調整して第一廃熱ボイラ１００に供給される水の供給量を減少させて、第一廃熱ボイラ１００から排出される燃焼排ガスの温度を上昇させる。これにより、温度が上昇した燃焼排ガスが過給機６０のタービン６１に供給されるためにタービン６１の回転数が増加し、タービン６１の回動に伴って回動する過給機６０のコンプレッサー６２から排出される燃焼空気の排出量が増加する。
一方、第二温度センサ９３Ｆの測定値が所定の設定値（２５０〜６５０℃）よりも高い場合、ポンプ８１Ｃの回転数を増加、または流量制御弁８１Ｅの開度を開方向に調整して、第一廃熱ボイラ１００に供給される水の供給量を増加させて、第一廃熱ボイラ１００から排出される燃焼空気の温度を低下させる。これにより、温度が低下した燃焼排ガスが過給機６０のタービン６１に供給されるためタービン６１の回転数が低下し、タービン６１の回動に伴って回動する過給機６０のコンプレッサー６２から排出される燃焼空気の排出量が減少する。

次に、第五ステップとして、加圧流動炉２０の炉内温度を所定の温度に維持するために過給機６０と空気予熱器４０を接続する配管９５に配置された流量計９５Ｇの測定値に応じて、ポンプ８１Ｃを駆動等し、過給機６０を介して加圧流動炉２０に供給される燃焼空気量を調整する。なお、第五ステップは、第一ステップによって空気予熱器４０に供給する燃焼排ガス量を最低量まで低下させても、依然として炉内温度が所定の温度（６５０〜９００℃）まで低下しない場合に行なう。

第五ステップでは、炉内温度を低下させるために、第二ステップの補助燃料供給量、被処理物供給量に基づいて算定した設定値よりも流量が多い第２設定値を設定し、流量計９５Ｇの測定値が第２設定値よりも低い場合、第二ステップと同様に、ポンプ８１Ｃの回転数を低下、および／または流量制御弁８１Ｅの開度を閉方向に調整して第一廃熱ボイラ１００に供給される水の供給量を減少させて、第一廃熱ボイラ１００から排出される燃焼排ガスの温度を上昇させる。これにより、温度が上昇した燃焼排ガスが過給機６０のタービン６１に供給されるためにタービン６１の回転数が増加し、タービン６１の回動に伴って回動する過給機６０のコンプレッサー６２から排出される燃焼空気の排出量が増加し、炉内温度を低下させることができる。また、第二ステップに替えて、前記第三ステップ、第四ステップを、第二ステップに替えて、第二ステップ、前記第三ステップ、第四ステップを組合せて行なうこともできる。
なお、燃焼排ガスから燃焼空気を排出する加圧流動炉システムにおいては、追加の動力を要することなく燃焼空気量を増やすことが可能となるので、流動ブロワにより燃焼空気量を制御する常圧の焼却炉と比較して、第五ステップが有効に作用する。

加圧流動炉２０の炉内温度を効率的に低下させるため、第五ステップの前後に、または、第五ステップと同時に、第六ステップとして投入ポンプ１２の回転数を低下、または、被処理物の供給配管に設置された流量調整弁１３Ｅを閉方向に調整し、加圧流動炉に供給される被処理物の供給量を減少させることも可能である。なお、第六ステップは、廃熱ボイラでの熱回収量減少に繋がるため、第五ステップより後に行うことが好ましい。

次に、本発明の第２実施形態について添付図面を参照しつつ詳説する。なお、同一機器、部材については同一符号を付し、重複した説明は省略する。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の加圧流動炉システム１を図５に示す。第１実施形態に対し、過給機を２機、並列に設置した点で異なる。これらの過給機をそれぞれ第１過給機６０Ａ、および第２過給機６０Ｂという。更に第２過給機６０Ｂで生成される圧縮空気を白煙防止用空気として利用できるよう、エゼクタ７１を設けている。

次にその概要を示す。第２実施形態の加圧流動炉システム１は、有機物が含有された被処理物を貯留する貯留装置１０と、被処理物を焼却する加圧流動炉２０と、燃焼排ガスと燃焼空気の熱交換を行なう空気予熱器４０と、燃焼排ガス内の粉塵等を除去する集塵機５０と、燃焼排ガスによって回動されるタービン６１Ａとタービン６１Ａの回動に伴って回動し加圧流動炉２０に燃焼空気を供給するコンプレッサー６２Ａを内装する第一過給機６０Ａと、燃焼排ガスによって回動されるタービン６１Ｂとタービン６１Ｂの回動に伴って回動し白煙防止用熱交換器７０に燃焼空気を供給するコンプレッサー６２Ｂを内装する第二過給機６０Ｂと、燃焼排ガスを外部に排出する排煙処理塔８０を備えている。
また、加圧流動炉２０と集塵機５０の間には、蒸気を生成する第一廃熱ボイラ１００が気予熱器４０と並列して設けられており、過給機６０と排煙処理塔８０の間には、蒸気を生成する第二廃熱ボイラ１１０が設けられている。

（第一過給機）
第一過給機６０Ａは、集塵機５０の後段に配置されており、集塵機５０から排出される燃焼排ガスによって回動されるタービン６１Ａと、タービン６１Ａの回動をコンプレッサー６２Ａに伝動する軸６３Ａと、軸６３Ａを介して伝動されたタービン６１Ａの回動に伴って回動して燃焼空気を生成するコンプレッサー６２Ａとを備える機器である。

第一過給機６０Ａには、図５、図７に示すように、タービン６１Ａの下部には、集塵機５０から排出される圧力約１００〜２００ｋＰａ、温度２００〜６５０℃の燃焼排ガスを機内に供給する供給口９３Ｂが形成され、タービン６１Ａの側部には、燃焼排ガスを機外に排出する排出口９７Ａが形成されている。また、燃焼排ガスの供給口９３Ｂは、配管９３を介して集塵機５０の排出口９３Ａに接続されている。なお、後述する、配管９３の分岐管に設置された流量調整器９３Ｄを調整することによって、加圧流動炉２０に必要な燃焼空気を供給する第一過給機６０Ａのタービン６１Ａに集塵機５０から排出された５０〜９０％の燃焼排ガスを供給している。流量調整器９３Ｄとしては、流量調整ダンパ、流量調整バルブなどを用いることができる。この流量調整器９３Ｄは、第一過給機６０Ａから供給される圧縮空気の流量、圧力を測定する測定手段（図示せず）で検出した測定値に基づいて制御される。具体的には測定値が所定の値となるよう第一過給機６０Ａに供給する燃焼排ガスを制御するものである。

第一過給機６０Ａのコンプレッサー６２Ａの側部には、空気を機内に供給する供給口６７Ｂが形成され、コンプレッサー６２の上部には、圧力５０〜２００ｋＰａ、温度１５〜２００℃の燃焼空気を機外に排出する排出口９４Ａが形成されている。
空気の供給口６７Ｂは、配管６７、６６を介して起動用ブロワ６５に接続され、燃焼空気の排出口９４Ａは、配管９４、９６、９５を介して空気予熱器４０の供給口９５Ｂと、配管９４、９６を介して加圧流動炉２０の始動用バーナ２２の後部にそれぞれ接続されて制御されている。

（第二過給機）
第二過給機６０Ｂは、集塵機５０の後段に第一過給機６０Ａと並列して配置されており、集塵機５０から排出される燃焼排ガスによって回動されるタービン６１Ｂと、タービン６１Ｂの回動をコンプレッサー６２Ｂに伝動する軸６３Ｂと、軸６３Ｂを介して伝動されたタービン６１Ｂの回動に伴って回動して白煙防止用空気を生成するコンプレッサー６２Ｂとを備える機器である。

第二過給機６０Ｂには、図５、図７に示すように、タービン６１Ｂの下部には、集塵機５０から排出される圧力１００〜２００ｋＰａ、温度２５０〜６５０℃の燃焼排ガスを機内に供給する供給口９３Ｃが形成され、タービン６１Ｂの側部には、燃焼排ガスを機外に排出する排出口９７Ｃが形成されている。
燃焼排ガスの供給口９３Ｃは、配管９３を介して集塵機５０の排出口９３Ａに接続されており、配管９３は、中間部で第二過給機６０Ｂの供給口９３Ｃに延伸する分岐管を有している。また、配管９３の分岐管と配管９７の分岐管は配管１１１で接続され、配管１１１には、第二過給機６０Ｂに供給される燃焼排ガスの流量を調整する流量調整器１１１Ｄが設置されている。流量調整器１１１Ｄによって、集塵機５０から排出された１０〜５０％の燃焼排ガスが第二過給機６０Ｂに供給される。流量調整器１１１Ｄとしては、流量調整ダンパ、流量調整バルブなどを用いることができる。この流量調整器１１１Ｄは、第二過給機６０Ｂから供給される圧縮空気の流量、圧力を測定する測定手段（図示せず）で検出した測定値に基づいて制御される。具体的には測定値が所定の値となるよう第二過給機６０Ｂに供給する燃焼排ガスを制御するものである。

第二過給機６０Ｂのコンプレッサー６２Ｂの側部には、空気を機内に吸気する供給口６７Ｃが形成され、コンプレッサー６２Ｂの上部には、圧力８０〜１５０ｋＰａ、温度７０〜１２０℃の白煙防止用空気を機外に排出する排出口９４Ｃが形成されている。
配管７２を介して空気の供給口６７Ｃには空気が供給され、白煙防止用空気の排出口９４Ｃは、配管７４、エゼクタ７１、配管７３を介して白煙防止用熱交換器７０の供給口７０Ａに接続されている。白煙防止用熱交換器７０は、一方の側壁に白煙防止用空気を機内に供給する供給口７０Ａが形成され、下部には、発電装置１２０から排出された水蒸気を機内に供給する供給口７０Ｂが形成されている。また、他側の側壁には、熱交換によって温度７０〜９５℃に上昇した白煙防止用空気を機外に排出する排出口７０Ｃが形成され、上部には、水蒸気を機外に排出する排出口７０Ｄが形成されている。
白煙防止用熱交換器に供給する水蒸気は、発電装置１２０から排出される水蒸気に限定されるものではなく、第一廃熱ボイラや第二廃熱ボイラから排出されるものでも良いし、スチームヘッダ１１０を介して供給されても良い。

（第二廃熱ボイラ）
第二廃熱ボイラ１１０は、第一過給機６０Ａ、第二過給機、６０Ｂの後段に配置される。第一過給機６０Ａ、第二過給機６０Ｂから排出された燃焼排ガスは、配管９７を介して第二廃熱ボイラ１１０に供給される。

（燃焼排ガスの制御）
加圧流動炉システム１の定常運転を維持するためには、加圧流動炉２０から排出された燃焼排ガスを第一過給機６０Ａのタービン６１Ａに所定量供給し、タービン６１Ａの回動に伴って回動するコンプレッサー６２Ａから排出された燃焼空気を加圧流動炉２０に所定量供給する必要がある。

先ず、第一ステップとして、加圧流動炉２０から排出される燃焼排ガスの温度を所定の温度に維持するために加圧流動炉２０の側壁に配置された第一温度センサ２０Ａの測定値に応じて、空気予熱器４０の排出口９２Ａの近傍に配置された流量調整器９２Ｇを駆動し、空気予熱器４０に供給される燃焼排ガスの供給量を調整する。なお、第一ステップにあっては、空気予熱器４０の流量調整器９２Ｇを駆動して空気予熱器４０に供給される燃焼排ガスの供給量を調整しているが、第一廃熱ボイラ１００の排出口９２Ｃの近傍に配置された流量調整器９２Ｈを駆動して空気予熱器４０に供給される燃焼排ガスの供給量を調整することもできる。

次に、第二ステップとして、第一過給機６０Ａのコンプレッサー６２Ａから排出される燃焼空気の排出量を所定の排出量に維持するために、第一過給機６０Ａと空気予熱器４０を接続する配管９５に配置された流量計９５Ｇの測定値に応じて、ポンプ８１Ｃの回転数を低下、および／または流量制御弁８１Ｅの開度を調整して第一廃熱ボイラ１００に供給される水の供給量を調整する。

また、第二ステップに替えて、第三ステップとして第一過給機６０Ａのコンプレッサー６２Ａから排出される燃焼空気の排出量を所定の排出量に維持するために、第一過給機６０Ａと空気予熱器４０を接続する配管９５に配置された流量計９５Ｇの測定値に応じて、配管９３の分岐管に配置された流量調整器９３Ｄを駆動し、第一過給機６０Ａを経由することなく配管９３の分岐管を介して第二過給機６０Ｂに供給される燃焼排ガスの供給量を調整することもできる。

さらに、第二ステップ、第三ステップに替えて第四ステップとして、第一過給機６０Ａのコンプレッサー６２Ａから排出される燃焼空気の排出量を所定の排出量に維持するために、過第一過給機６０Ａの供給口９３Ｅの近傍に配置された第二温度センサ９３Ｆの測定値に応じて、ポンプ８１Ｃの回転数を低下、および／または流量制御弁８１Ｅの開度を調整して第一廃熱ボイラ１００に供給される水の供給量を調整することもできる。なお、重複を避け説明は省略するが、第一〜四ステップと共に前記した第五、六ステップを用いることもできる。

第２実施形態においては、第２過給機６０Ｂにより生成された圧縮空気をエゼクタ７１の駆動源として利用し、風量を増大させたことにより、白煙防止用ファンを設置することなく白煙防止用空気を得ることが可能となる。これにより燃焼排ガスの効率的な熱回収だけでなく、設備全体の消費電力を低減させることができ、より省エネルギーな燃焼設備を提供することができる。

１加圧流動炉システム
１０貯留装置
１３Ｃ被処理物加熱装置
２０加圧流動炉
４０空気予熱器
５０集塵機
６０過給機
６１タービン
６２コンプレッサー
７０白煙防止用熱交換器
８０排煙処理塔
８１Ｃポンプ
８１Ｅ流量調整弁
８７煙突
９２Ｇ流量調整器（第一流量調整器）
９２Ｈ流量調整器
１００第一廃熱ボイラ
１１０第二廃熱ボイラ
１１０Ｃ灰排出装置
１１４Ｄ流量調整器（第二流量調整器）
１２０発電装置

Claims

被処理物を燃焼させる加圧流動炉と、該加圧流動炉から排出された燃焼排ガスと加圧流動炉に供給される燃焼空気の熱交換を行なう空気予熱器と、該燃焼排ガスによって回動させられるタービンとタービンの回動に伴って回動させられるコンプレッサーを内装する過給機と、前記燃焼排ガス内の不純物を除去する排煙処理塔を備える加圧流動炉システムにおいて、
前記加圧流動炉と過給機の間に、前記空気予熱器と並列させて水蒸気を生成する第一廃熱ボイラを配置し、
前記過給機と排煙処理塔の間に、水蒸気を生成する第二廃熱ボイラを配置したことを特徴とする加圧流動炉システム。
前記第一廃熱ボイラおよび第二廃熱ボイラの少なくとも一方から排出された水蒸気を発電装置に供給する請求項１記載の加圧流動炉システム。
前記廃熱ボイラのうち、第二廃熱ボイラにのみ、灰排出装置を設けている請求項１又は２記載の加圧流動炉システム。
前記第一廃熱ボイラ、第二廃熱ボイラおよび発電装置の少なくとも１つから排出された水蒸気を白煙防止用空気の温度を上昇させる白煙防止用熱交換器に供給する請求項１〜３のいずれか１項に記載の加圧流動炉システム。
前記空気予熱器の燃焼排ガスの排出口の下流側近傍に第一流量調整器を配置し、該第一流量調整器によって前記空気予熱器に流入する燃焼排ガスの流量を調整する請求項１〜４のいずれか１項に記載の加圧流動炉システム。
前記第一廃熱ボイラに水を供給するポンプを配置し、該ポンプによって前記過給機に供給する燃焼排ガスの温度を調整する請求項５記載の加圧流動炉システム。
前記過給機の燃焼排ガスの供給口の上流側近傍と燃焼排ガスの排出口の過給側近傍を接続した分岐管に第二流量調整器を配置し、該第二流量調整器によって前記過給機に供給する燃焼排ガスの流量を調整する請求項５記載の加圧流動炉システム。
前記加圧流動炉に被処理物を供給する配管には、被処理を加熱する被処理物加熱装置が設けられている請求項１〜７のいずれか１項に記載の加圧流動炉システム。