JP6404506B1 - 廃棄物処理設備 - Google Patents

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【課題】タービンの破損を抑制可能な廃棄物処理設備を提供すること。【解決手段】廃棄物処理設備であって、焼却炉(10)と、コンプレッサ(21)及びタービン(22)を含む過給機(20)と、予熱器(30)と、酸素含有ガス供給流路(L1)と、酸素含有ガス供給流路(L1)のうち予熱器(30)とタービン(22)との間の部位の温度が基準温度以上になったときにタービン(22)への酸素含有ガスの流入量を増大させる制御部(40)と、を備えること。【選択図】図1

Description

本発明は、廃棄物を処理する廃棄物処理設備に関するものである。
従来、廃棄物を処理する廃棄物処理設備が知られている。例えば、特許文献1には、廃棄物を燃焼する焼却炉と、コンプレッサ及びタービンを含む過給機と、予熱器と、燃焼空気供給流路と、を備える廃棄物処理設備が開示されている。コンプレッサは、外部から吸い込んだ空気を圧縮する。タービンは、コンプレッサに接続されており当該コンプレッサを駆動する。予熱器は、コンプレッサから吐出された空気と焼却炉から排出された排ガスとを熱交換させることによって空気を加熱する。燃焼空気供給流路は、コンプレッサ、予熱器、タービン及び焼却炉をこの順に接続している。つまり、燃焼空気供給流路は、コンプレッサから吐出された空気を焼却炉での廃棄物の焼却に必要な燃焼空気として焼却炉に導く流路である。
特開2007−170703号公報
特許文献1に記載されるような廃棄物処理設備では、予熱器において排ガスが空気に与える熱量が増大した場合、予熱器から排出される空気の温度が高くなる。また、タービンの回転数の低下に起因してコンプレッサからの空気の吐出量が低下した場合にも、予熱器から排出される空気の温度が高くなる。具体的に、予熱器において焼却炉から排出された排ガスが空気に与える熱量は急激には変動しないため、予熱器への空気の流入量が減少することにより、予熱器から排出される空気の温度が上昇する。
以上のようにして予熱器から排出される空気の温度が上昇すると、タービンが破損する懸念がある。
本発明の目的は、タービンの破損を抑制可能な廃棄物処理設備を提供することである。
前記課題を解決する手段として、本発明は、廃棄物を処理する廃棄物処理設備であって、前記廃棄物を燃焼する焼却炉と、酸素を含むガスである酸素含有ガスを圧縮するコンプレッサ、及び、前記コンプレッサに接続されており当該コンプレッサを駆動可能なタービンを含む過給機と、前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスと前記焼却炉から排出された排ガスとを熱交換させることによって前記酸素含有ガスを加熱する予熱器と、前記コンプレッサ、前記予熱器、前記タービン及び前記焼却炉をこの順に接続しており、前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスを前記焼却炉に供給するための酸素含有ガス供給流路と、自立運転状態において前記酸素含有ガス供給流路のうち前記予熱器と前記タービンとの間の部位の温度が基準温度以上になったときに前記タービンへの前記酸素含有ガスの流入量を増大させる制御部と、を備える、廃棄物処理設備を提供する。
本廃棄物処理設備では、酸素含有ガス供給流路のうち予熱器とタービンとの間の部位の温度が基準温度以上になったときにタービンへの酸素含有ガスの流入量が増大するので、タービンの回転数が増大する。そうすると、コンプレッサの回転数が増大するので、当該コンプレッサから吐出される酸素含有ガスの流量、つまり、予熱器への酸素含有ガスの流入量が増大する。一方、予熱器において焼却炉から排出された排ガスが酸素含有ガスに与える熱量は大きく変動しないため、予熱器への酸素含有ガスの流入量が増大することにより、予熱器から排出される酸素含有ガスの温度、つまり、タービンに流入する酸素含有ガスの温度が低下する。よって、タービンの破損が抑制される。
また、前記廃棄物処理設備において、前記酸素含有ガス供給流路のうち前記コンプレッサと前記予熱器との間の部位から前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスの一部を外部に取り出す取出流路と、前記取出流路に設けられており開度調整が可能な開閉弁と、をさらに備え、前記制御部は、前記開閉弁が開かれた状態において、前記酸素含有ガス供給流路のうち前記予熱器と前記タービンとの間の部位の温度が前記基準温度以上になったときに、前記開閉弁の開度を小さくする取出量調整部を有することが好ましい。
このようにすれば、前記部位の温度が基準温度以上になったときに、取出流路への酸素含有ガスの流入量が減少するので、換言すれば、タービンへの酸素含有ガスの流入量が増大するので、タービンに流入する酸素含有ガスの温度が有効に低下する。
また、前記廃棄物処理設備において、前記酸素含有ガス供給流路のうち前記タービンと前記焼却炉との間の部位から前記タービンから排出された酸素含有ガスの一部を外部に抜き取る抜取流路をさらに備え、前記制御部は、前記タービンへの前記酸素含有ガスの流入量を増大させた後、前記焼却炉への前記酸素含有ガスの供給量が目標値を超えたときに、前記抜取流路を通じた前記酸素含有ガスの抜き取り量を増大させる抜取量調整部を有することが好ましい。
このようにすれば、タービンへの酸素含有ガスの供給量を増やすことによってタービンに流入する酸素含有ガスの温度を有効に下げつつ、酸素含有ガスの焼却炉への過剰供給を抑制することが可能となる。このため、酸素含有ガスの焼却炉への過剰供給に起因する焼却炉内の温度の低下が抑制される。
以上のように、本発明によれば、タービンの破損を抑制可能な廃棄物処理設備を提供することが可能となる。
本発明の一実施形態の廃棄物処理設備の概略を示す図である。 図1に示される廃棄物処理設備の制御部の制御内容を示すフローチャートである。 図1に示される廃棄物処理設備の制御部の制御内容を示すフローチャートである。
本発明の一実施形態の廃棄物処理システムについて、図1〜図3を参照しながら説明する。
図1に示されるように、本実施形態の廃棄物処理設備は、焼却炉10と、過給機20と、予熱器30と、酸素含有ガス供給流路L1と、取出流路L2と、抜取流路L3と、開閉弁V1と、流量調整弁V2と、制御部40と、を備えている。
焼却炉10は、下水の汚泥等の廃棄物を焼却する炉である。
過給機20は、コンプレッサ21と、タービン22と、を有している。コンプレッサ21は、酸素を含有する酸素含有ガス(空気等)を圧縮する。タービン22は、コンプレッサ21に接続されている。このため、タービン22の回転によりコンプレッサ21が駆動される。
予熱器30は、焼却炉10から排出された排ガスによってコンプレッサ21から吐出された酸素含有ガスを加熱する。本実施形態では、予熱器30から排出された酸素含有ガスの温度は、例えば700℃以下である。なお、予熱器30において酸素含有ガスを加熱した後に当該予熱器30から排出された排ガスは、予熱器30の下流側に配置される処理設備で適宜処理される。
酸素含有ガス供給流路L1は、コンプレッサ21、予熱器30、タービン22及び焼却炉10をこの順に接続している。このため、コンプレッサ21から吐出された酸素含有ガスは、予熱器30及びタービン22を経由して燃焼用空気として焼却炉10に供給される。
取出流路L2は、酸素含有ガス供給流路L1のうちコンプレッサ21と予熱器30との間の部位から、コンプレッサ21から吐出された酸素含有ガスの一部を外部に取り出すための流路である。この取出流路L2に、開度調整が可能な開閉弁V1が設けられている。この開閉弁V1の開度が調整されることにより、取出流路L2を通じた酸素含有ガス供給流路L1からの酸素含有ガスの取出量、つまり、タービン22への酸素含有ガスの流入量が調整される。
抜取流路L3は、酸素含有ガス供給流路L1のうちタービン22と焼却炉10との間の部位から、タービン22から排出された酸素含有ガスの一部を外部に抜き取るための流路である。この抜取流路L3に、開度調整が可能な流量調整弁V2が設けられている。この流量調整弁V2の開度が調整されることにより、抜取流路L3を通じた酸素含有ガス供給流路L1からの酸素含有ガスの抜取量、つまり、焼却炉10への酸素含有ガスの流入量が調整される。
制御部40は、酸素含有ガス供給流路L1のうち予熱器30とタービン22との間の部位の温度T1が基準温度Tβ(例えば645℃)以上になったときにタービン22への酸素含有ガスの流入量を増大させる。本実施形態では、制御部40は、取出量調整部41と、抜取量調整部42と、を有している。なお、酸素含有ガス供給流路L1のうち予熱器30とタービン22との間の部位の温度T1は、当該部位に設けられた温度センサ51により検出される。
取出量調整部41は、開閉弁V1が開かれた状態(開度がゼロではない状態)において、酸素含有ガス供給流路L1のうち予熱器30とタービン22との間の部位の温度T1が基準温度Tβ以上になったときに、開閉弁V1の開度を小さくする。これにより、取出流路L2を通じた酸素含有ガスの取出量が減少するので、タービン22への酸素含有ガスの流入量が増大する。
抜取量調整部42は、取出量調整部41がタービン22への酸素含有ガスの流入量を増大させた後、焼却炉10への酸素含有ガスの供給量F1が目標値F0を超えたときに、抜取流路L3を通じた酸素含有ガスの抜き取り量を増大させる。具体的に、抜取量調整部42は、焼却炉10への酸素含有ガスの供給量F1が目標値F0を超えたときに、流量調整弁V2の開度を上げる。なお、焼却炉10への酸素含有ガスの供給量F1は、酸素含有ガス供給流路L1のうち抜取流路L3の上流側の端部(酸素含有ガス供給流路L1と抜取流路L3との接続部)と焼却炉10との間の部位に設けられた流量センサ52により検出される。
以下、図2及び図3を参照しながら、制御部40の具体的な制御内容を説明する。
制御部40は、焼却炉10及び過給機20が運転されている状態において、まず、温度センサ51の検出値T1が基準温度Tβよりも高い設定温度Tα(例えば650℃)よりも大きいか否かを判断する(ステップST11)。
この結果、検出値T1が設定温度Tαよりも大きい場合、制御部40は、検出値T1が基準温度Tβよりも大きいか否かを判断する(ステップST12)。その結果、検出値T1が基準温度Tβよりも大きい場合、制御部40の取出量調整部41は、開閉弁V1の開度を下げる(ステップST13)。これにより、酸素含有ガスのタービン22への流入量が増大する。一方、検出値T1が基準温度Tβ以下である場合、制御部40は、検出値T1が基準温度Tβ未満であるか否かを判断する(ステップST14)。その結果、検出値T1が基準温度Tβ未満である場合、制御部40の取出量調整部41は、開閉弁V1の開度を上げる(ステップST15)。これにより、酸素含有ガスのタービン22への流入量が減少する。
そして、制御部40は、ステップST13の後又はステップST15の後、流量センサ52の検出値F1が目標値F0未満であるか否かを判断する(ステップST16)。この結果、検出値F1が目標値F0未満である場合、つまり、焼却炉10への酸素含有ガスの供給量が不足している場合、制御部40の抜取量調整部42は、流量調整弁V2の開度を下げる(ステップST17)。これにより、焼却炉10への酸素含有ガスの供給量が増大する。一方、検出値F1が目標値F0以上である場合、制御部40は、検出値F1が目標値F0よりも大きいか否かを判断する(ステップST18)。その結果、検出値F1が目標値F0よりも大きい場合、つまり、焼却炉10への酸素含有ガスの供給量が過剰である場合、制御部40の抜取量調整部42は、流量調整弁V2の開度を上げる(ステップST19)。これにより、焼却炉10への酸素含有ガスの供給量が減少する。
続いて、制御部40は、ステップST17の後又はステップST19の後、流量調整弁V2が全閉であるか否か(流量調整弁V2の開度がゼロであるか否か)を判断する(ステップST20)。その結果、流量調整弁V2が全閉でない場合、制御部40は、再びステップST12に戻り、流量調整弁V2が全閉である場合、制御部40は、ステップST11へ戻る。
そして、検出値T1が設定温度Tα以下である場合(ステップST11でNOの場合)、制御部40は、検出値F1が目標値F0未満であるか否かを判断する(ステップST21)。この結果、検出値F1が目標値F0未満である場合、制御部40は、開閉弁V1の開度を下げる(ステップST22)。これにより、酸素含有ガスのタービン22への流入量が増大するので、コンプレッサ21からの酸素含有ガスの吐出量、すなわち、焼却炉10への酸素含有ガスの供給量が増大する。一方、検出値F1が目標値F0以上である場合、制御部40は、検出値F1が目標値F0よりも大きいか否かを判断する(ステップST23)。その結果、検出値F1が目標値F0よりも大きい場合、制御部40は、開閉弁V1の開度を上げる(ステップST24)。これにより、酸素含有ガスのタービン22への流入量が減少するので、コンプレッサ21からの酸素含有ガスの吐出量、すなわち、焼却炉10への酸素含有ガスの供給量が減少する。
次に、制御部40は、焼却炉10を停止するか否か(焼却炉10の停止を指示する指示信号を受信したか否か)を判断する(ステップST25)。その結果、焼却炉10を停止しない場合、制御部40は、再びステップST11に戻り、焼却炉10を停止する場合、制御部40は、制御を終了する。
以上に説明したように、本廃棄物処理設備では、取出量調整部41は、酸素含有ガス供給流路L1のうち予熱器30とタービン22との間の部位の温度T1が基準温度Tβ以上になったときに、開閉弁V1の開度を小さくする(タービン22への酸素含有ガスの流入量を増大させる)。これにより、タービン22の回転数が増大する。そうすると、コンプレッサ21の回転数が増大するので、当該コンプレッサ21から吐出される酸素含有ガスの流量、つまり、予熱器30への酸素含有ガスの流入量が増大する。一方、予熱器30において焼却炉10から排出された排ガスが酸素含有ガスに与える熱量は大きく変動しないため、予熱器30への酸素含有ガスの流入量が増大することにより、予熱器30から排出される酸素含有ガスの温度、つまり、タービン22に流入する酸素含有ガスの温度が低下する。よって、タービン22の破損が抑制される。
また、抜取量調整部42は、焼却炉10への酸素含有ガスの供給量F1が目標値F0を超えたときに、流量調整弁V2の開度を大きくする(抜取流路L3を通じた酸素含有ガスの抜き取り量を増大させる)ので、酸素含有ガスの焼却炉10への過剰供給が抑制される。このため、酸素含有ガスの焼却炉10への過剰供給に起因する焼却炉10内の温度の低下が抑制される。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
例えば、タービン22に対して、又は、酸素含有ガス供給流路L1のうち予熱器30とタービン22との間の部位に対して、予熱器30から排出された酸素含有ガスの温度よりも低温の酸素含有ガス(空気等)を供給可能な低温ガス供給部(送風機等)をさらに備え、制御部40は、酸素含有ガス供給流路L1のうち予熱器30とタービン22との間の部位の温度T1が基準温度Tβ以上になったときに低温ガス供給部を駆動してもよい。
この態様では、タービン22への酸素含有ガスの流入量が増大し、さらに、予熱器30から排出された酸素含有ガスの温度よりも低温の酸素含有ガスが供給されるので、タービン22に供給される酸素含有ガスの温度が有効に低減される。
また、取出流路L2の下流側の端部は、酸素含有ガス供給流路L1のうち予熱器30とタービン22との間の部位に接続されてもよい。つまり、取出流路L2は、予熱器30をバイパスするように酸素含有ガス供給流路L1に接続されてもよい。
10 焼却炉
20 過給機
21 コンプレッサ
22 タービン
30 予熱器
40 制御部
41 取出量調整部
42 抜取量調整部
L1 酸素含有ガス供給流路
L2 取出流路
L3 抜取流路
V1 開閉弁
V2 流量調整弁

Claims (3)

  1. 廃棄物を処理する廃棄物処理設備であって、
    前記廃棄物を燃焼する焼却炉と、
    酸素を含むガスである酸素含有ガスを圧縮するコンプレッサ、及び、前記コンプレッサに接続されており当該コンプレッサを駆動可能なタービンを含む過給機と、
    前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスと前記焼却炉から排出された排ガスとを熱交換させることによって前記酸素含有ガスを加熱する予熱器と、
    前記コンプレッサ、前記予熱器、前記タービン及び前記焼却炉をこの順に接続しており、前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスを前記焼却炉に供給するための酸素含有ガス供給流路と、
    自立運転状態において前記酸素含有ガス供給流路のうち前記予熱器と前記タービンとの間の部位の温度が基準温度以上になったときに前記タービンへの前記酸素含有ガスの流入量を増大させる制御部と、を備える、廃棄物処理設備。
  2. 請求項1に記載の廃棄物処理設備において、
    前記酸素含有ガス供給流路のうち前記コンプレッサと前記予熱器との間の部位から前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスの一部を外部に取り出す取出流路と、
    前記取出流路に設けられており開度調整が可能な開閉弁と、をさらに備え、
    前記制御部は、前記開閉弁が開かれた状態において、前記酸素含有ガス供給流路のうち前記予熱器と前記タービンとの間の部位の温度が前記基準温度以上になったときに、前記開閉弁の開度を小さくする取出量調整部を有する、廃棄物処理設備。
  3. 請求項1又は2に記載の廃棄物処理設備において、
    前記酸素含有ガス供給流路のうち前記タービンと前記焼却炉との間の部位から前記タービンから排出された酸素含有ガスの一部を外部に抜き取る抜取流路をさらに備え、
    前記制御部は、前記タービンへの前記酸素含有ガスの流入量を増大させた後、前記焼却炉への前記酸素含有ガスの供給量が目標値を超えたときに、前記抜取流路を通じた前記酸素含有ガスの抜き取り量を増大させる抜取量調整部を有する、廃棄物処理設備。
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