JP6297417B2

JP6297417B2 - 廃棄物処理設備および廃棄物処理方法

Info

Publication number: JP6297417B2
Application number: JP2014113227A
Authority: JP
Inventors: 正將井上; 晃山内; 直樹岸; 泰志小関
Original assignee: Metawater Co Ltd
Current assignee: Metawater Co Ltd
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2018-03-20
Anticipated expiration: 2034-05-30
Also published as: JP2015227747A

Description

本発明は、過給機を備えた廃棄物処理設備および廃棄物処理方法に関する。

下水汚泥等の脱水汚泥は、焼却、乾燥、炭化等の、汚泥の熱処理時の水分蒸発に多大なエネルギーが必要である。汚泥熱処理時の省エネルギーの観点から、そのエネルギーを有効に回収し、再利用することが期待されている。

図５は、従来技術による廃棄物処理設備を示すブロック図である。図５に示すように、従来の廃棄物処理設備１００は、燃焼炉１０２、熱交換器１０３，１０５、第１過給機１０４、第２過給機１０６、排ガス湿式処理装置１０７、誘引ファン１０８、排煙筒１０９、および始動用空気供給装置１１０，１１１を備えて構成されている（特許文献１参照）。この廃棄物処理設備１００は、下水処理場などにおいて水分を多量に含有する汚泥等の廃棄物を燃料として燃焼させて処理する設備である。また、特許文献１には、廃棄物処理設備１００において第１過給機１０４を始動させる方法として、ブロワや圧縮機などの始動用空気供給装置１１０から第１過給機１０４の上流側に燃焼用空気を供給する方法が記載されている。

特許第４８３１３０９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、始動時において始動用空気供給装置１１０の生成空気を、熱交換器１０３などの熱交換手段を介して過給手段である第１過給機１０４のタービン部に供給し、コンプレッサ部の生成空気を大気に放出している。そのため、本発明者が種々検討を行った結果、特許文献１に記載された技術では、過給手段のコンプレッサ部の生成空気を大気に放出する経路から、熱交換手段に供給する経路に切り替える際に、コンプレッサ部の出口での空気の圧力と始動用空気供給装置の出口での空気の圧力との間に圧力差が生じてしまう。本発明者の知見によれば、この構成においては、過給機の運転が不安定になるという問題が生じる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、過給手段から送出される気体の経路を、大気に放出する経路から熱交換手段に供給する経路に切り替える際に、過給機を安定して運転させることができる廃棄物処理設備および廃棄物処理方法を提供することにある。

上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係る廃棄物処理設備は、廃棄物を燃焼して排ガスを排出する燃焼手段と、燃焼手段から排出された排ガスと気体との間において熱交換を行う熱交換手段と、外部から供給された気体を熱交換手段に供給可能に構成されたコンプレッサ部と、熱交換手段を通過した気体を燃焼手段に供給可能に構成されたタービン部とを有する過給手段と、コンプレッサ部における気体の送出側に設けられ、コンプレッサ部から送出される気体の圧力を計測する第１圧力計測手段と、コンプレッサ部から送出される気体の圧力を調節するとともに、コンプレッサ部から送出される気体を外部に放出可能に構成された圧力調節手段と、外部から気体を供給可能に構成されているとともに、外部から供給された気体を熱交換手段に供給する気体供給手段と、気体供給手段における気体の送出側に設けられ、気体供給手段から熱交換手段に供給される気体の流量を計測する流量計測手段と、気体供給手段から熱交換手段に供給される気体の流量および圧力を調節する流量圧力調節手段と、気体供給手段における気体の送出側に設けられ、気体供給手段から熱交換手段に供給される気体の圧力を計測する第２圧力計測手段と、第１圧力計測手段により計測された気体の圧力が第２圧力計測手段により計測された気体の圧力より大きくなった段階で、圧力調節手段により、コンプレッサ部から送出される気体の外部への放出を停止しつつコンプレッサ部から送出される気体を熱交換手段に供給する切替制御を行う制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る廃棄物処理設備は、上記の発明において、制御手段は、流量計測手段により計測された気体の流量に基づいて流量圧力調節手段により気体供給手段から熱交換手段を通過してタービン部に送出される気体の流量を調節するとともに、第１圧力計測手段により計測された気体の圧力に基づいて、圧力調節手段によってコンプレッサ部から送出される気体を外部に放出しつつコンプレッサ部から送出される気体の圧力を調節することにより、過給手段を自立運転可能な状態にした後、切替制御を行うことを特徴とする。

本発明に係る廃棄物処理設備は、上記の発明において、制御手段は、コンプレッサ部から送出される気体の圧力および流量をそれぞれ増加させるように、圧力調節手段および流量圧力調節手段を制御することを特徴とする。

本発明に係る廃棄物処理設備は、上記の発明において、制御手段は、切替制御を行うとともに、流量圧力調節手段により、気体供給手段から熱交換手段への気体の供給を停止するように制御することを特徴とする。

本発明に係る廃棄物処理設備は、上記の発明において、排ガスに対して所定の排ガス処理を行う排ガス処理手段をさらに備えることを特徴とする。

本発明に係る廃棄物処理設備は、廃棄物を燃焼して排ガスを排出する燃焼手段と、燃焼手段から排出された排ガスと気体との間において熱交換を行う熱交換手段と、外部から供給された気体を熱交換手段に供給可能に構成されたコンプレッサ部と、熱交換手段を通過した気体を燃焼手段に供給可能に構成されたタービン部とを有する過給手段と、コンプレッサ部における気体の送出側に設けられ、コンプレッサ部から送出される気体の圧力を計測する第１圧力計測手段と、コンプレッサ部から送出される気体の圧力を調節するとともに、コンプレッサ部から送出される気体を外部に放出可能に構成された圧力調節手段と、外部から気体を供給可能に構成されているとともに、外部から供給された気体を熱交換手段に供給する気体供給手段と、気体供給手段における気体の送出側に設けられ、気体供給手段から熱交換手段に供給される気体の流量を計測する流量計測手段と、気体供給手段における気体の送出側に設けられ、気体供給手段から熱交換手段に供給される気体の圧力を計測する第２圧力計測手段と、気体供給手段から熱交換手段に供給される気体の流量および圧力を調節する流量圧力調節手段と、少なくとも圧力調節手段および流量圧力調節手段を制御する制御手段と、を備える廃棄物処理設備における廃棄物処理方法であって、制御手段が、第１圧力計測手段により計測された気体の圧力が第２圧力計測手段により計測された気体の圧力より大きくなった段階で、圧力調節手段により、コンプレッサ部から送出される気体の外部への放出を停止するとともに、コンプレッサ部から送出される気体を熱交換手段に供給するように切替制御を行う切替ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る廃棄物処理設備は、上記の発明において、切替ステップの前に、制御手段により、流量計測手段により計測された気体の流量に基づいて流量圧力調節手段により気体供給手段から熱交換手段を通過してタービン部に送出される気体の流量を調節する第１調節ステップと、第１圧力計測手段により計測された気体の圧力に基づいて圧力調節手段によりコンプレッサ部から送出される気体を外部に放出しつつコンプレッサ部から送出される気体の圧力を調節する第２調節ステップとを連続または並行して繰り返して、過給手段を自立運転可能な状態にする調節ステップをさらに含むことを特徴とする。

本発明に係る廃棄物処理設備および廃棄物処理方法によれば、過給手段から送出される気体の経路を、大気に放出する経路から熱交換手段に供給する経路に切り替える際に、過給機を安定して運転させることが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態による廃棄物処理設備を示すブロック図である。図２は、本発明の一実施形態による廃棄物処理方法としての過給機の始動方法を説明するためのフローチャートである。図３は、本発明の一実施形態による廃棄物処理方法を説明するための廃棄物処理設備を示すブロック図である。図４は、本発明の一実施形態による廃棄物処理方法を説明するための廃棄物処理設備を示すブロック図である。図５は、従来技術による廃棄物処理設備を示すブロック図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の一実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する一実施形態によって限定されるものではない。なお、以下の説明において、前段および後段、ならびに上流および下流はそれぞれ、空気または燃焼排ガスの流れに沿った前段および後段、ならびに上流および下流を意味する。

まず、本発明の一実施形態による廃棄物処理設備について説明する。図１は、この一実施形態による廃棄物処理設備を示すブロック図である。

図１に示すように、この一実施形態による廃棄物処理設備１は、焼却炉１１、過給機１２、補助送風機１３、空気予熱器１４、および排ガス処理設備１６と、これらを制御するための制御部１５を備えて構成されている。なお、排ガス処理手段としての排ガス処理設備１６は、図示省略した、集塵機、スクラバ、および誘引ファンを備え、スクラバには煙突１７が設けられている。ここで、制御手段としての制御部１５は、例えば、情報処理部および記憶領域、ならびに記録媒体を備えたコンピュータから構成される。また、集塵機、煙突１７が設けられたスクラバ、および誘引ファンを備える排ガス処理設備１６は、例えば従来公知の排ガス処理設備であり、煙突１７としては白煙防止が施された後に大気開放されるなどの従来公知の構成を採用できる。そのため、排ガス処理設備１６および煙突１７についての詳細な説明は省略する。

まず、燃焼手段としての焼却炉１１に供給される例えば汚泥などの廃棄物は、例えば、水分含有率が約９７％程度で固形分濃度が約３％の汚泥を回転加圧脱水機などによって、水分含有率を６５％〜８０％、好適には７５％以下程度まで脱水された脱水ケーキである。なお、廃棄物は汚泥以外のものであっても良く、必ずしも汚泥に限定されるものではない。脱水ケーキは、焼却炉１１に投入されて焼却される。焼却炉１１としては各種形式があるが、最近ではダイオキシンの発生防止や設備小型化の観点から、例えば流動焼却炉を採用するのが好ましい。なお、焼却炉１１内において廃棄物を自燃させることが困難である場合には、必要に応じて焼却炉１１内に補助燃料が供給される。また、焼却炉１１に供給される流動空気などの空気の温度および圧力はそれぞれ、温度計２１ａおよび圧力計２２ａにより計測される。温度計２１ａにより計測された温度および圧力計２２ａにより計測された圧力のそれぞれの計測データは、制御部１５に供給される。

焼却炉１１の後段には、熱交換手段としての空気予熱器１４が配置されている。空気予熱器１４は、焼却炉１１から排出される燃焼排ガスと外部から供給される空気との間において混合することなく間接的に熱交換を行う。すなわち、空気予熱器１４は、焼却炉１１での燃焼に用いる燃焼気体としての燃焼空気や、排気部としての煙突１７またはその他の熱を利用する熱利用手段を備えた排ガス処理設備１６に使用する流動空気や作動空気などの空気を、より高温の燃焼排ガスによって加熱する。空気予熱器１４を通過した燃焼排ガスは後段の排ガス処理設備１６に供給され、この燃焼排ガスに対して排ガス処理が行われる。

また、焼却炉１１の前段側には過給手段としての過給機１２が設けられている。過給機１２は、コンプレッサ部１２ａとタービン部１２ｂと回転数計１２ｃとを備える。過給機１２は、少なくとも焼却炉１１の前段側に設けられているとともに、さらに空気予熱器１４と連通可能に構成されている。

そして、過給機１２は、定常的に自立運転した状態である稼働定常状態において、コンプレッサ部１２ａによって外部から吸引した空気を空気予熱器１４に供給するとともに、空気予熱器１４を通過して加熱された空気がタービン部１２ｂに戻されることによって過給動作を行う。すなわち、空気予熱器１４によって加熱された空気のエネルギーによって過給機１２が駆動され、外部から空気を吸引して圧縮するとともに例えば回転力などの動力を出力する。換言すると、過給機１２は、焼却炉１１の廃熱を、空気予熱器１４を通じて駆動用の動力に変換している。なお、この過給機１２に例えばジェネレータなどを設け、過給機１２から出力された駆動用の動力を電力に変換して出力させるように構成しても良い。また、過給機１２の回転は回転数計１２ｃにより計測され、回転数の計測データは制御部１５に供給される。

過給機１２は、供給された空気の一部を、焼却炉１１における廃棄物の焼却に必要な燃焼空気として、焼却炉１１に供給する。このように、過給機１２の内部は主に清浄な空気が流れて腐食などが発生しにくくなるため、過給機１２の長寿命化を実現できる。一方、焼却炉１１に供給されない燃焼空気以外の空気の残部は、流量制御弁１８によって流量が制御されつつ、煙突１７に供給される。ここで、流量制御弁１８は、制御部１５による制御に応じて配管に流れる流量を制御する制御弁である。また、焼却炉１１に供給されない空気の残部の流量は、流量計２３ａにより計測されて制御部１５に供給される。燃焼空気以外の空気の残部を煙突１７に供給することにより、煙突１７から排気される燃焼排ガスの白煙を防止する。すなわち、過給機１２から煙突１７に供給される加熱された空気は、白煙防止用空気として用いられる。

また、廃棄物処理設備１において、制御部１５によって開度制御可能に構成された調節弁１９ａは、空気予熱器１４の後段側において、過給機１２のタービン部１２ｂの上流側の配管と下流側の配管との連結した部分に設けられている。

また、過給機１２のコンプレッサ部１２ａの下流側である空気の送出側において分岐された配管には、コンプレッサ部１２ａが高圧になった緊急時に排気を行う緊急弁としてのバルブ２０が設けられている。このバルブ２０は、手動または制御部１５により開閉制御される。また、コンプレッサ部１２ａの下流側かつ空気予熱器１４の上流側には、流量計２３ｂおよび第１圧力計測手段としての圧力計２２ｂが設けられている。これらの流量計２３ｂおよび圧力計２２ｂによって、コンプレッサ部１２ａの空気の送出側における空気の流量および圧力がそれぞれ計測される。流量計２３ｂによって計測された流量および圧力計２２ｂによって計測された圧力のそれぞれの計測データは、制御部１５に供給される。

また、圧力計２２ｂの下流側においては、空気予熱器１４に連通する配管が少なくとも２つに分岐して設けられ、それぞれの配管に調節弁１９ｂ，１９ｃがそれぞれ設けられている。調節弁１９ｂ，１９ｃは、制御部１５によって開度制御可能に構成され、開度を全開または全閉にすることによって開閉制御可能に構成されている。また、それぞれの調節弁１９ｂ，１９ｃの下流側には、配管内における空気の逆流を抑制するための逆止弁２４ｂ，２４ｃがそれぞれ設けられている。そして、制御部１５によって調節弁１９ｂ，１９ｃの開度を調整制御することにより、空気予熱器１４において熱交換を行う空気の流路距離や通過時間を調整制御できる。空気予熱器１４内における空気の流路距離や通過時間を調整することによって、燃焼排ガスから空気に移動する熱量を調整できる。

また、調節弁１９ｂの下流側かつ逆止弁２４ｂの上流側において配管が分岐されている。分岐された配管には、制御部１５によって開度を制御可能な第１調節弁１９ｄが設けられているとともに、配管の分岐された一端側に対する他端側は大気開放されている。これにより、調節弁１９ｃを閉状態かつ調節弁１９ｂを開状態にし、第１調節弁１９ｄの開度を制御することによって、コンプレッサ部１２ａから送出された空気のうち、空気予熱器１４に供給せずに外部に放出させて大気開放させる空気の流量を制御できる。すなわち、制御部１５によって圧力調節手段としての第１調節弁１９ｄの開度を制御することにより、コンプレッサ部１２ａから空気予熱器１４に供給される空気の圧力および流量、ならびに大気開放される空気の圧力および流量を制御できる。

また、空気予熱器１４内において燃焼排ガスから熱量が移動して昇温され、送出された空気の温度（出口空気温度）は、空気予熱器１４の後段側かつタービン部１２ｂの前段側に設けられた、温度計測手段としての温度計２１ｂによって計測される。温度計２１ｂにより計測された出口空気温度の計測データは、制御部１５に供給される。

また、過給機１２のコンプレッサ部１２ａの上流側である空気の流入側には、圧力計２２ｃが設けられている。圧力計２２ｃは、コンプレッサ部１２ａに供給される空気の圧力を計測し、計測した圧力の計測データを制御部１５に供給する。

また、空気予熱器１４における過給機１２側とは異なる上流側に、逆止弁２４ａ、流量計２３ｃ、圧力計２２ｄ、補助送風機１３、および第２調節弁１９ｅが設けられている。気体供給手段としての補助送風機１３は、外部から空気などの気体を供給可能に構成されている。流量計測手段としての流量計２３ｃおよび第２圧力計測手段としての圧力計２２ｄはそれぞれ、補助送風機１３の下流側かつ空気予熱器１４の上流側に設けられている。これらの流量計２３ｃおよび圧力計２２ｄによって、補助送風機１３から空気予熱器１４に供給される空気の流量および圧力がそれぞれ計測される。流量計２３ｃおよび圧力計２２ｄによって計測された流量および圧力のそれぞれの計測データは、制御部１５に供給される。逆止弁２４ａは、補助送風機１３から送出された空気の配管内における逆流を抑制するための弁である。

また、逆止弁２４ａ、流量計２３ｃおよび圧力計２２ｄの上流側、かつ補助送風機１３の下流側において配管が分岐されている。分岐された配管には、制御部１５によって開度が制御可能な第２調節弁１９ｅが設けられているとともに、配管の分岐された一端側に対する他端側が大気開放されている。そして、制御部１５によって第２調節弁１９ｅの開度を制御することにより、補助送風機１３から送出された空気のうち、空気予熱器１４に供給せずに大気開放させる空気の流量を制御できる。すなわち、制御部１５によって流量圧力調節手段としての第２調節弁１９ｅの開度を制御することにより、補助送風機１３から空気予熱器１４に供給される空気の圧力および流量、ならびに大気開放される空気の圧力および流量を制御できる。なお、空気の流動に必要なエネルギーは、補助送風機１３による送風エネルギーから得られる。

以上の構成によって、この一実施形態による廃棄物処理設備１においては、補助送風機１３により外部から供給された空気のうちの、空気予熱器１４に供給する空気の流量を制御できる。一方、コンプレッサ部１２ａにより外部から吸引された空気のうちの、空気予熱器１４に供給する空気の流量を制御できる。そして、外部から供給された空気が、焼却炉１１から排出される燃焼排ガスの熱によって加熱されてタービン部１２ｂに供給され、空気予熱器１４と焼却炉１１とに順次供給可能に構成されている。

（過給機の始動方法）
次に、以上のように構成されたこの一実施形態の廃棄物処理設備１による廃棄物処理方法としての、過給機１２の始動方法について説明する。図２は、この過給機１２の始動方法を示すフローチャートである。図３および図４は、この一実施形態による過給機１２の始動方法を説明するためのブロック図である。なお、図３および図４において、空気が流動している配管部分を実線で示し、流動していない配管部分を破線で示す。また、以下に説明する過給機１２の始動方法に伴う算出および制御は、制御部１５によって実行される。

まず、図２および図３に示すように、廃棄物処理設備１の運転が開始される時間において、制御部１５によって、調節弁１９ａ，１９ｃを閉状態にするとともに、調節弁１９ｂ、第１調節弁１９ｄ、および第２調節弁１９ｅを開状態にする。この状態において、補助送風機１３から空気を送出する。補助送風機１３から送り出された空気のうちの一部が第２調節弁１９ｅを通じて大気に開放されるとともに、残部が空気予熱器１４に供給される。そして、空気予熱器１４に供給された空気は、空気予熱器１４を通過した後に過給機１２のタービン部１２ｂを回転させつつ経由して、燃焼空気として焼却炉１１に供給される（図２中、ステップＳＴ１）。

その後、タービン部１２ｂの回転に伴って、外部からコンプレッサ部１２ａに空気が供給される。その後、コンプレッサ部１２ａから送出された空気は、第１調節弁１９ｄを通じて大気に放出される（図２中、ステップＳＴ２）。ここで、第１調節弁１９ｄが開状態になっていることにより、補助送風機１３から送出される空気の圧力も低い状態である。また、第２調節弁１９ｅが開状態であって、コンプレッサ部１２ａから送出される空気が大気開放されていることにより、コンプレッサ部１２ａにおける空気の流量が０から増加する一方、空気の圧力は大気圧程度の低い状態で推移する。

その後、図３に示すように、焼却炉１１が稼働を開始すると、燃焼空気が供給された焼却炉１１の内部温度が上昇するとともに、この内部温度の上昇に伴って、焼却炉１１から排出されて空気予熱器１４に供給される燃焼排ガスの温度も上昇する（図２中、ステップＳＴ３）。なお、焼却炉１１内の昇温は、焼却炉１１内に空気が供給されて燃焼されることにより、例えば８５０℃程度の所定温度に上昇するまで段階的に継続する。

また、焼却炉１１から排出される燃焼排ガスの温度の上昇に伴って、空気予熱器１４において燃焼排ガスから熱量が熱伝導される空気の温度が上昇し、タービン部１２ｂに流入する空気の回収温度も上昇する（図２中、ステップＳＴ４）。温度計２１ｂにより計測された回収温度の計測データは、制御部１５に供給されてモニタリングされる。

また、タービン部１２ｂに流入する空気の昇温に伴って、制御部１５によって第１調節弁１９ｄを調節制御することにより、コンプレッサ部１２ａの送出側の空気の圧力を増加させる（図２中、ステップＳＴ５）。具体的には、第１調節弁１９ｄの開度を小さくして絞ることにより、コンプレッサ部１２ａの出口側の圧力を増加させる。コンプレッサ部１２ａの出口側の圧力が増加すると、コンプレッサ部１２ａから送出される空気の流量が減少する。そこで、制御部１５によって第２調節弁１９ｅの開度を調節制御して、具体的には開度を小さくして絞ることにより、補助送風機１３からの空気の送出流量を増加させる（図２中、ステップＳＴ６）。これにより、補助送風機１３から空気予熱器１４を経由してタービン部１２ｂに供給される空気の流量が増加するため、タービン部１２ｂの回転によって回転されるコンプレッサ部１２ａから送出される空気の流量が増加する。なお、ステップＳＴ５，ＳＴ６は連続していれば逆順に実行しても良い。

これらのステップＳＴ５，ＳＴ６を連続または並行して実行することにより、コンプレッサ部１２ａから送出される空気の流量は、所定流量の近傍に維持、または増加される。他方で、ステップＳＴ５，ＳＴ６を連続または並行して実行することにより、コンプレッサ部１２ａにおける圧力が増加して大気圧に対する圧縮比が増加する。

その後、ステップＳＴ７に移行して、制御部１５によって、補助送風機１３からの空気の送出流量が、設定流量以上になるか否かの判定が行われる。そして、補助送風機１３からの空気の送出流量が設定流量未満になっている間（ステップＳＴ７：Ｎｏ）、ステップＳＴ３〜ＳＴ７を繰り返し実行する。なお、設定流量は、過給機１２の断熱性能曲線（コンプレッサマップ）の作動領域内における流量範囲内からあらかじめ設定された流量である。

さらに、燃焼空気が供給された焼却炉１１の内部温度が上昇するとともに、この内部温度の上昇に伴って、焼却炉１１から排出されて空気予熱器１４に供給される燃焼排ガスの温度の上昇も継続する。この間において、図２に示すステップＳＴ３〜ＳＴ７を繰り返し実行することにより、コンプレッサ部１２ａにおける圧縮比（圧力）および流量をそれぞれ増加させて、過給機１２のコンプレッサマップの作動領域内とする。

また、タービン部１２ｂに流入する空気の温度が上昇するのに伴って、コンプレッサ部１２ａにおける流量を一定に維持した場合であっても、コンプレッサ部１２ａにおける圧縮比が増加する。タービン部１２ｂに流入する空気の回収温度は、温度計２１ｂにより計測される。換言すると、タービン部１２ｂに流入する空気の回収温度の上昇には、焼却炉１１から排出されて空気予熱器１４に供給される燃焼排ガスの温度の上昇が必要であり、燃焼排ガスの昇温のためには焼却炉１１内の燃焼温度の上昇が必要になる。

そして、補助送風機１３からの空気の送出流量が定格流量以上になった段階（ステップＳＴ７：Ｙｅｓ）で、ステップＳＴ８に移行する。ステップＳＴ８においては、制御部１５によって、圧力計２２ｂにより計測されるコンプレッサ部１２ａの送出側の圧力が、圧力計２２ｄにより計測される補助送風機１３の送出側の圧力より大きいか否かの判定が行われる。コンプレッサ部１２ａの送出側の圧力が補助送風機１３の送出側の圧力以下の場合（ステップＳＴ８：Ｎｏ）、ステップＳＴ３〜ＳＴ８が繰り返し実行される。そして、コンプレッサ部１２ａの送出側の圧力が補助送風機１３の送出側の圧力より大きくなった段階（ステップＳＴ８：Ｙｅｓ）で、ステップＳＴ９に移行する。

ステップＳＴ９においては、図４に示すように、制御部１５によって、第１調節弁１９ｄの開度を徐々に小さくして全閉状態にするとともに、第２調節弁１９ｅの開度を徐々に大きくして全開状態にする。これにより、コンプレッサ部１２ａから送出される圧縮空気が空気予熱器１４に供給されるとともに、補助送風機１３から空気予熱器１４を通じてタービン部１２ｂに供給されていた空気の供給が停止される。そして、過給機１２が自立運転を開始（図２中、ステップＳＴ１０）した後、補助送風機１３を停止させる（図２中、ステップＳＴ１１）。以上により、過給機１２が始動して、廃棄物処理設備１が稼働定常状態となる。

以上説明した本発明の一実施形態によれば、補助送風機１３を空気予熱器１４に直接的に連通させ、コンプレッサ部１２ａの送出側に、圧力調節弁としての第１調節弁１９ｄを設けるとともに、補助送風機１３の送出側に逃がし調節弁としての第２調節弁１９ｅを設ける。そして、第２調節弁１９ｅによって、補助送風機１３の送出側の空気の流量を調節するとともに、第１調節弁１９ｄによってコンプレッサ部１２ａの送出側の空気の圧力を調節しつつ、補助送風機１３からの空気の供給によって過給機１２を運転させる。コンプレッサ部１２ａの送出側の空気の圧力が補助送風機１３の送出側の空気の圧力に到達した時点で、制御部１５により、第１調節弁１９ｄを徐々に閉状態に切り替えつつ、第２調節弁１９ｅを開状態にして補助送風機１３を大気開放させるように切り替える切替制御が行われる。これにより、コンプレッサ部１２ａから送出される空気を、大気開放から空気予熱器１４への供給に切り替える際に、過給機１２を安定的に運転することができる。

さらに、この一実施形態によれば、空気予熱器１４により加熱された空気の一部を、過給機１２によって白煙防止用空気として煙突１７に供給して白煙を防止している。これにより、白防空気熱交換器を設ける必要がないため、廃棄物処理設備１における消費電力量を従来に比して大幅に低減可能になる。さらに、焼却炉１１の廃熱を利用して過給機１２を駆動させ、いわゆる廃熱を動力に変換していることにより、この動力によって空気を燃焼空気として焼却炉１１に供給できるとともに、余剰な廃熱がある場合にはジェネレータなどを設けることによって発電することも可能になる。

以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いても良い。

上述した一実施形態においては、排ガス処理設備１６としては、従来公知の構成を採用したが、必ずしも従来公知の構成に限られず、排ガスに対して種々の排ガス処理を行う設備を採用することが可能である。

１廃棄物処理設備
１１焼却炉
１２過給機
１２ａコンプレッサ部
１２ｂタービン部
１２ｃ回転数計
１３補助送風機
１４空気予熱器
１５制御部
１６排ガス処理設備
１７煙突
１８流量制御弁
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ調節弁
１９ｄ第１調節弁
１９ｅ第２調節弁
２０バルブ
２１ａ，２１ｂ温度計
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ圧力計
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ流量計
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ逆止弁

Claims

廃棄物を燃焼して排ガスを排出する燃焼手段と、
前記燃焼手段から排出された前記排ガスと気体との間において熱交換を行う熱交換手段と、
外部から供給された気体を前記熱交換手段に供給可能に構成されたコンプレッサ部と、前記熱交換手段を通過した気体を前記燃焼手段に供給可能に構成されたタービン部とを有する過給手段と、
前記コンプレッサ部における気体の送出側に設けられ、前記コンプレッサ部から送出される気体の圧力を計測する第１圧力計測手段と、
前記コンプレッサ部から送出される気体の圧力を調節するとともに、前記コンプレッサ部から送出される気体を外部に放出可能に構成された圧力調節手段と、
外部から気体を供給可能に構成されているとともに、外部から供給された気体を前記熱交換手段に供給する気体供給手段と、
前記気体供給手段における気体の送出側に設けられ、前記気体供給手段から前記熱交換手段に供給される気体の流量を計測する流量計測手段と、
前記気体供給手段から前記熱交換手段に供給される気体の流量および圧力を調節する流量圧力調節手段と、
前記気体供給手段における気体の送出側に設けられ、前記気体供給手段から前記熱交換手段に供給される気体の圧力を計測する第２圧力計測手段と、
制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記流量圧力調節手段を制御することで、前記気体供給手段から前記熱交換手段を介して前記タービン部に気体を供給させ、前記圧力調節手段を制御することで、前記コンプレッサ部が外部から吸引した気体を外部に放出させつつ、前記コンプレッサ部からの気体の圧力を上昇させ、
前記コンプレッサ部からの気体の圧力を上昇させている際に、前記流量圧力調節手段を制御することで、前記気体供給手段から前記タービン部に供給する気体の流量を増加させ、
前記流量計測手段に計測された前記気体供給手段からの気体の流量が設定流量以上になり、かつ、前記第１圧力計測手段により計測された前記コンプレッサ部からの気体の圧力が、前記第２圧力計測手段により計測された前記気体供給手段からの気体の圧力より大きくなった段階で、前記圧力調節手段により、前記コンプレッサ部から送出される気体の外部への放出を停止しつつ前記コンプレッサ部から送出される気体を前記熱交換手段に供給する切替制御を行うことを特徴とする廃棄物処理設備。
前記制御手段は、前記流量計測手段により計測された気体の流量に基づいて前記流量圧力調節手段により前記気体供給手段から前記熱交換手段を通過して前記タービン部に送出される気体の流量を調節するとともに、前記第１圧力計測手段により計測された気体の圧力に基づいて、前記圧力調節手段によって前記コンプレッサ部から送出される気体を外部に放出しつつ前記コンプレッサ部から送出される気体の圧力を調節することにより、前記過給手段を自立運転可能な状態にした後、前記切替制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理設備。
前記制御手段は、前記コンプレッサ部から送出される気体の圧力および流量をそれぞれ増加させるように、前記圧力調節手段および前記流量圧力調節手段を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の廃棄物処理設備。
前記制御手段は、前記切替制御を行うとともに、前記流量圧力調節手段により、前記気体供給手段から前記熱交換手段への気体の供給を停止するように制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の廃棄物処理設備。
前記排ガスに対して所定の排ガス処理を行う排ガス処理手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の廃棄物処理設備。
廃棄物を燃焼して排ガスを排出する燃焼手段と、
前記燃焼手段から排出された前記排ガスと気体との間において熱交換を行う熱交換手段と、
外部から供給された気体を前記熱交換手段に供給可能に構成されたコンプレッサ部と、前記熱交換手段を通過した気体を前記燃焼手段に供給可能に構成されたタービン部とを有する過給手段と、
前記コンプレッサ部における気体の送出側に設けられ、前記コンプレッサ部から送出される気体の圧力を計測する第１圧力計測手段と、
前記コンプレッサ部から送出される気体の圧力を調節するとともに、前記コンプレッサ部から送出される気体を外部に放出可能に構成された圧力調節手段と、
外部から気体を供給可能に構成されているとともに、外部から供給された気体を前記熱交換手段に供給する気体供給手段と、
前記気体供給手段における気体の送出側に設けられ、前記気体供給手段から前記熱交換手段に供給される気体の流量を計測する流量計測手段と、
前記気体供給手段における気体の送出側に設けられ、前記気体供給手段から前記熱交換手段に供給される気体の圧力を計測する第２圧力計測手段と、
前記気体供給手段から前記熱交換手段に供給される気体の流量および圧力を調節する流量圧力調節手段と、
少なくとも前記圧力調節手段および前記流量圧力調節手段を制御する制御手段と、
を備える廃棄物処理設備における廃棄物処理方法であって、
前記制御手段が、前記流量圧力調節手段を制御することで、前記気体供給手段から前記熱交換手段を介して前記タービン部に気体を供給させ、前記圧力調節手段を制御することで、前記コンプレッサ部が外部から吸引した気体を外部に放出させつつ、前記コンプレッサ部からの気体の圧力を上昇させ、
前記コンプレッサ部からの気体の圧力を上昇させている際に、前記流量圧力調節手段を制御することで、前記気体供給手段から前記タービン部に供給する気体の流量を増加させ、
前記流量計測手段に計測された前記気体供給手段からの気体の流量が設定流量以上になり、かつ、前記第１圧力計測手段により計測された前記コンプレッサ部からの気体の圧力が、前記第２圧力計測手段により計測された前記気体供給手段からの気体の圧力より大きくなった段階で、前記圧力調節手段により、前記コンプレッサ部から送出される気体の外部への放出を停止しつつ前記コンプレッサ部から送出される気体を前記熱交換手段に供給する切替制御を行う切替ステップと、
を含むことを特徴とする廃棄物処理方法。
前記切替ステップの前に、前記制御手段により、前記流量計測手段により計測された気体の流量に基づいて前記流量圧力調節手段により前記気体供給手段から前記熱交換手段を通過して前記タービン部に送出される気体の流量を調節する第１調節ステップと、前記第１圧力計測手段により計測された気体の圧力に基づいて前記圧力調節手段により前記コンプレッサ部から送出される気体を外部に放出しつつ前記コンプレッサ部から送出される気体の圧力を調節する第２調節ステップとを連続または並行して繰り返して、前記過給手段を自立運転可能な状態にする調節ステップをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の廃棄物処理方法。