JP5509243B2 - 加圧流動炉システム及び加圧流動炉システムの臭気処理方法 - Google Patents
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Description
また、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(特許文献4参照)。
また、燃焼空気として利用することなく白煙防止用熱交換器に臭気を供給する方法は、資源の有効活用に反し経済的にも不利益となる虞があった。
<請求項1記載の発明>
硫化水素と水分を含有する被処理物を貯留する貯留装置と、該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る燃焼排ガスによって回動されるタービンとタービンの回動に伴って回動され前記加圧流動炉に燃焼空気を供給するコンプレッサーを内装する過給機と、該タービンから供給される燃焼排ガスによって白煙防止用空気を加熱する白煙防止用熱交換器と、を備える加圧流動炉システムにおいて、
前記コンプレッサーに吸引される空気を供給する第一流路と、
前記第一流路に連通し、前記貯留装置の被処理物から発生する臭気を供給する第二流路と、
前記第一流路とコンプレッサーを連通する第三流路と、
前記第一流路、第二流路、及び第三流路の少なくとも一流路と連通し、加圧流動炉から排出された燃焼排ガスによって昇温にされた気体を供給する第四流路とを有し、
前記加圧流動炉から排出された燃焼排ガスによって昇温にされた気体は、前記過給機よりも下流の流路から分岐した気体であることを特徴とする加圧流動炉システム。
コンプレッサーに吸引される空気を供給する第一流路と、第一流路に連通し、貯留装置の被処理物から発生する臭気を供給する第二流路と、第一流路とコンプレッサーを連通する第三流路と、 第一流路、第二流路、及び第三流路の少なくとも一流路と連通し、加圧流動炉から排出された燃焼排ガスによって昇温にされた気体を供給する第四流路とを備えているので、コンプレッサーに供給される臭気は露点温度よりも高い約30〜50℃に昇温されるために、臭気中に含まれる硫化水素と水分の結露によるコンプレッサーに作動不良を防止することができる。また、被処理物から発生する臭気をコンプレッサーから加圧流動炉に供給する燃焼空気の一部として利用しているために、ランニング費用等を低減することもできる。
また、加圧流動炉から排出された燃焼排ガスによって昇温にされた気体は、前記過給機よりも下流の流路から分岐した気体であるので、排気ガスを減圧する減圧装置等を別に備える必要もなく設備費用を低減することができる。
前記加圧流動炉から排出された燃焼排ガスによって昇温にされた気体は、白煙防止用熱交換器から排出される昇温された白煙防止用空気である請求項1記載の加圧流動炉システム。
加圧流動炉から排出された燃焼排ガスによって昇温にされた気体が白煙防止用熱交換器から排出される昇温された白煙防止用空気であるので、臭気を昇温にされた空気によって短時間で効率的に加熱することができ、昇温にされた空気を減圧する減圧装置等を別に備える必要もなく設備費用を低減することができる。
硫化水素と水分を含有する被処理物を貯留する貯留装置と、該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る燃焼排ガスによって回動されるタービンとタービンの回動に伴って回動され前記加圧流動炉に燃焼空気を供給するコンプレッサーを内装する過給機と、該タービンから供給される排気ガスによって白煙防止用空気を加熱する白煙防止用熱交換器と、を備える加圧流動炉システムにおいて、
前記コンプレッサーに吸引される空気を供給する第一流路と、
前記第一流路に連通し、前記貯留装置の被処理物から発生する臭気を供給する第二流路と、
前記第一流路とコンプレッサーを連通する第三流路と、
前記第一流路又は第二流路の少なくとも一方に、熱交換手段を設け、前記熱交換手段に供給される加熱媒体により、該熱交換手段を設置した流路内を流れる流体を間接的に昇温し、
前記加熱媒体は、加圧流動炉から排出された燃焼排ガスであって、該燃焼排ガスは、過給機よりも下流の流路から分岐した気体であることを特徴とする加圧流動炉システム。
コンプレッサーに吸引される空気を供給する第一流路と、第一流路に連通し、前記貯留装置の被処理物から発生する臭気を供給する第二流路と、第一流路とコンプレッサーを連通する第三流路と、第一流路又は第二流路の少なくとも一方に、熱交換手段を設け、熱交換手段に供給される加熱媒体により、熱交換手段を設置した流路内を流れる流体を間接的に昇温するので、臭気中に含まれる硫化水素と水分の結露によるコンプレッサーに作動不良を防止することができる。また、被処理物から発生する臭気をコンプレッサーから加圧流動炉に供給する燃焼空気の一部として利用しているために、ランニング費用等を低減することもできる。さらに、臭気を熱交換器により間接的に加熱するために、排気ガス等に含まれる煤等の不純物の堆積によるコンプレッサーの作動不良も防止することができる。
また、加熱媒体は、加圧流動炉から排出された燃焼排ガスであって、該燃焼排ガスは、過給機よりも下流の流路から分岐した気体であるので、排気ガスを減圧する減圧装置等を別に備える必要もなく設備費用を低減することができる。
硫化水素と水分を含有する被処理物を貯留する貯留装置と、該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る燃焼排ガスによって回動されるタービンとタービンの回動に伴って回動され前記加圧流動炉に燃焼空気を供給するコンプレッサーを内装する過給機と、該タービンから供給される排気ガスによって白煙防止用空気を加熱する白煙防止用熱交換器と、備える加圧流動炉システムの臭気除去方法であって、
前記貯留装置の被処理物から発生する臭気に、前記過給機よりも下流の流路から分岐した加圧流動炉から排出された燃焼排ガスによって昇温にされた気体を混合し、
前記被処理物から発生する臭気を30〜60℃に加熱した後に、昇温した臭気をコンプレッサーに供給することを特徴とする加圧流動炉システムの臭気処理方法。
貯留装置の被処理物から発生する臭気に、過給機よりも下流の流路から分岐した加圧流動炉から排出された燃焼排ガスによって昇温にされた気体を混合し、貯留装置の被処理物から発生する臭気を30〜60℃に加熱した後に、臭気をコンプレッサーに供給するので、排気ガスを減圧する減圧装置等を別に備える必要もなく設備費用を低減することができ、臭気中に含まれる硫化水素と水分の結露によるコンプレッサーに作動不良を防止することができる。
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。
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。
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)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40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。
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93B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。
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。
起動用ブロワ65は、加圧流動炉システム1の始動時に、加圧流動炉20の流動空気および、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、加圧流動炉20で発生する水蒸気が低減し、過給機60のタービン61の回転数が低回転になり、コンプレッサー62による外気の吸気が低減した場合に、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。
起動用ブロワ65は、配管66、68、96を介して加圧流動炉20に配置された始動用バーナ22の後部に接続され、配管66、68、95を介して空気予熱器40の燃焼空気の供給口95Bに接続され、配管66、67を介して過給機60のコンプレッサー62の供給口67Bに接続されている。
白煙防止用熱交換器70は、煙突87から外部に排出される燃焼排ガスの白煙を防止するために、過給機60から排出された燃焼排ガスと白煙防止ファンから供給される白煙防止用空気とを間接的に熱交換する機器である。熱交換により、燃焼排ガスは冷却されるとともに白煙防止用空気は昇温される。白煙防止用熱交換器70によって熱交換された後の燃焼排ガスは、後段の排煙処理塔80に送出される。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等を用いることができる。
排煙処理塔80は、機器外に燃焼排ガスに含まれる不純物等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。
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、白煙防止用熱交換器70から排出された燃焼排ガスを機器内に供給する供給口98Bが形成され、鋼板等を溶接して形成した煙突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87内に供給する供給口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を介して白煙防止用熱交換器70の下部に形成された燃焼排ガスの排出口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の上部に形成された白煙防止用空気の排出99Aに接続されている。
図1、図3に示すように、貯留装置10に貯留される下水汚泥等の被処理物から発生する臭気ガスは、臭気ガスを燃焼させ脱臭するために、配管(請求項における「第二流路」)15を介して配管(第一流路)16に供給され、配管(請求項における「第一流路」)16の端部から供給された空気と混合され、配管(請求項における「第三流路」)66、67を介して過給機60のコンプレッサー62に供給される。なお、配管16は、配管66の仕切弁66Cの下流側の部位に接続されている。このとき燃焼脱臭させる臭気は、貯留装置10から発生する臭気に限らず、外部に設けられた汚泥脱水設備やゴミ処理設備から生じる臭気を配管16に接続してもよい。
また、第2の変形例を図6および図7に示す。第2の変形例は、配管15に供給される臭気を間接的に加熱し、過給機60内の硫酸腐食を防止する点で第1の変形例と異なる。
図6(a)は、配管97を流れる約400〜500℃の燃焼排ガスで加熱するために、配管97から配管97Xを分岐させ熱交換器(熱交換手段)18に接続し、熱交換器で臭気ガスを30℃〜50℃程度に昇温させる場合を示し、図6(b)は、配管99を流れる約200〜300℃の高温の燃焼排ガスで加熱するために、配管99から配管99Xを分岐させ空気予熱器18に接続した場合を示している。なお、燃焼排ガスを熱源とする廃熱ボイラが設置されている場合には、廃熱ボイラで生成されるスチームを熱源として使用することができる。
また、図7(a)、(b)には、高温気体以外の加熱源を用いた実施形態を示す。図7(a)は、外部から供給される温水で加熱する場合を示し、図7(b)は、電気ヒータで加熱する場合を示している。
10 貯留装置
15 配管(第二流路)
16 配管(第一流路)
17 配管(第四流路)
18 熱交換器(熱交換手段)
20 加圧流動炉
21 補助燃料燃焼装置
22 始動用バーナ
24 燃焼吸気供給管
60 過給機
61 タービン
62 コンプレッサー
66 配管(第三流路)
67 配管(第三流路)
70 白煙防止用熱交換器
80 排煙処理塔
87 煙突
97 配管
97X 配管
98 配管
99 配管
99X 配管
Claims (4)
- 硫化水素と水分を含有する被処理物を貯留する貯留装置と、該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る燃焼排ガスによって回動されるタービンとタービンの回動に伴って回動され前記加圧流動炉に燃焼空気を供給するコンプレッサーを内装する過給機と、該タービンから供給される燃焼排ガスによって白煙防止用空気を加熱する白煙防止用熱交換器と、を備える加圧流動炉システムにおいて、
前記コンプレッサーに吸引される空気を供給する第一流路と、
前記第一流路に連通し、前記貯留装置の被処理物から発生する臭気を供給する第二流路と、
前記第一流路とコンプレッサーを連通する第三流路と、
前記第一流路、第二流路、及び第三流路の少なくとも一流路と連通し、加圧流動炉から排出された燃焼排ガスによって昇温にされた気体を供給する第四流路とを有し、
前記加圧流動炉から排出された燃焼排ガスによって昇温にされた気体は、前記過給機よりも下流の流路から分岐した気体であることを特徴とする加圧流動炉システム。 - 前記加圧流動炉から排出された燃焼排ガスによって昇温にされた気体は、白煙防止用熱交換器から排出される昇温された白煙防止用空気である請求項1記載の加圧流動炉システム。
- 硫化水素と水分を含有する被処理物を貯留する貯留装置と、該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る燃焼排ガスによって回動されるタービンとタービンの回動に伴って回動され前記加圧流動炉に燃焼空気を供給するコンプレッサーを内装する過給機と、該タービンから供給される排気ガスによって白煙防止用空気を加熱する白煙防止用熱交換器と、を備える加圧流動炉システムにおいて、
前記コンプレッサーに吸引される空気を供給する第一流路と、
前記第一流路に連通し、前記貯留装置の被処理物から発生する臭気を供給する第二流路と、
前記第一流路とコンプレッサーを連通する第三流路と、
前記第一流路又は第二流路の少なくとも一方に、熱交換手段を設け、前記熱交換手段に供給される加熱媒体により、該熱交換手段を設置した流路内を流れる流体を間接的に昇温し、
前記加熱媒体は、加圧流動炉から排出された燃焼排ガスであって、該燃焼排ガスは、過給機よりも下流の流路から分岐した気体であることを特徴とする加圧流動炉システム。 - 硫化水素と水分を含有する被処理物を貯留する貯留装置と、該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る燃焼排ガスによって回動されるタービンとタービンの回動に伴って回動され前記加圧流動炉に燃焼空気を供給するコンプレッサーを内装する過給機と、該タービンから供給される排気ガスによって白煙防止用空気を加熱する白煙防止用熱交換器と、備える加圧流動炉システムの臭気除去方法であって、
前記貯留装置の被処理物から発生する臭気に、前記過給機よりも下流の流路から分岐した加圧流動炉から排出された燃焼排ガスによって昇温にされた気体を混合し、
前記被処理物から発生する臭気を30〜60℃に加熱した後に、昇温した臭気をコンプレッサーに供給することを特徴とする加圧流動炉システムの臭気処理方法。
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