JP6490466B2 - Waste treatment facility and method of operating waste treatment facility - Google Patents
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Description
本発明は、廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の操炉方法に関する。 The present invention relates to a waste treatment facility and a furnace operation method for the waste treatment facility.
様々な汚水が微生物を用いた生物処理により浄化された後に河川等に放流され、或いは再利用されている。このような生物処理によって発生する大量の汚泥は脱水処理された後に最終処分場に埋め立てられ、または焼却処理若しくは溶融処理されている。 Various sewage is purified by biological treatment using microorganisms and then discharged into rivers or reused. A large amount of sludge generated by such biological treatment is dehydrated and then buried in a final disposal site, or is incinerated or melted.
図7には、このような汚泥等の廃棄物を焼却処理する従来の廃棄物処理設備100が示されている。当該廃棄物処理設備100は、流動床式焼却炉101と、押込み送風機102と、押込み送風機102で供給される燃焼用空気を流動床式焼却炉101の排熱で予熱する熱交換器103と、流動床式焼却炉101で生じた排ガスを浄化する排ガス処理設備104を備え、排ガス処理設備104の下流側には流動床式焼却炉101の炉内を負圧に維持する誘引送風機105を備えている。
FIG. 7 shows a conventional
特許文献1には、省エネルギー化を目指した廃棄物処理システムが開示されている。図8に示すように、当該廃棄物処理システムは、汚泥を燃料として燃焼させる汚泥処理システム200で、汚泥を燃焼させる流動床式の燃焼炉201と、燃焼炉201によって生成された燃焼ガスを利用して燃焼炉201に供給する圧縮空気を生成及び送風する過給機202とを備えている。
過給機202は、流動床式燃焼炉201から排出され排ガス処理設備206で浄化された排ガスで駆動されるタービン203と、タービン203の回転動力が伝達されるコンプレッサ204を備えて構成され、コンプレッサ204から出力される圧縮空気が熱交換器205で予熱された後に燃焼用空気として燃焼炉201に供給され、炉内は正圧で操炉される。 The supercharger 202 includes a turbine 203 driven by exhaust gas discharged from the fluidized bed combustion furnace 201 and purified by the exhaust gas treatment facility 206, and a compressor 204 to which the rotational power of the turbine 203 is transmitted. The compressed air output from 204 is preheated by the heat exchanger 205 and then supplied to the combustion furnace 201 as combustion air, and the inside of the furnace is operated at a positive pressure.
特許文献2,3には、燃焼用圧縮空気や白煙防止用圧縮空気を生成して予熱器に供給するための押込み送風機を必要とせず、エネルギー効率に優れる廃棄物焼却設備及び処理方法を提供することを目的とする廃棄物処理設備が開示されている。
図9に示すように、当該廃棄物処理設備300は、流動床式焼却炉301と、流動床式焼却炉301からの排ガスとの連続的なガス−ガス熱交換により流動床式焼却炉300に供給する燃焼用圧縮空気の予熱を行う第1の予熱器302と、第1の予熱器302で加熱されて流動床式焼却炉300に向かう燃焼用圧縮空気によってタービン303を回転し、この回転によってコンプレッサ304で第1の予熱器302に供給する圧縮空気の生成及び送風を行う第1の過給機305と、第1の予熱器302より上流側に設けられ運転開始時にタービン303を回転させる第1の始動用空気供給装置を備えている。また、第1の過給機305の動力で駆動される発電機を備えた構成も提案されている。
As shown in FIG. 9, the
しかし、図7に示した従来の廃棄物処理設備100では、流動床等で生じる通気圧損に抗して十分な量の燃焼用空気を押込み送風機102によって流動床式焼却炉101に供給するとともに、誘引送風機105で排ガスを誘引して炉内を負圧に維持する必要があるため、押込み送風機102及び誘引送風機105に要する動力コストつまり電力費が非常に高くなるという問題があった。
However, in the conventional
図8に示した廃棄物処理システムでは、誘引送風機を設置することなく燃焼用圧縮空気の残圧で煙道に排ガスを圧送するように構成されているので、正圧となる炉室や煙道に配置される各排ガス処理設備から高温の排ガスが噴き出すことが無いように確実にシールする必要があり、そのために設備コストが上昇するという問題や、仮にシールが破れると高温の排ガスが噴き出して重大な事故につながる虞があるという問題があった。 The waste treatment system shown in FIG. 8 is configured to pump exhaust gas to the flue with the residual pressure of the compressed air for combustion without installing an induction blower. It is necessary to ensure that high-temperature exhaust gas is not ejected from each exhaust gas treatment facility installed in the system, which increases the equipment cost, and if the seal is broken, high-temperature exhaust gas is ejected. There was a problem that could lead to a serious accident.
特に、原理上、コンプレッサ204の入口からタービン203の入口までの間で昇圧する必要があり、この部位に異常が生じすると燃焼排ガスが吹き出して、重大な事故や災害を招く虞があった。また高温の排ガスに対応して耐熱性を備えた除塵装置を使用する必要があり、それだけ設備費が嵩むという問題もあった。 In particular, in principle, it is necessary to increase the pressure between the inlet of the compressor 204 and the inlet of the turbine 203. If an abnormality occurs in this part, combustion exhaust gas may blow out, which may cause a serious accident or disaster. In addition, it is necessary to use a dust remover having heat resistance corresponding to high-temperature exhaust gas, and there is a problem that the equipment cost increases accordingly.
さらに、特許文献2,3に開示された廃棄物処理設備300では、コンプレッサで圧縮した空気を予熱器で予熱して燃焼空気として供給しても、流動層の通気圧損が大きいためにタービンで十分な膨張仕事が得られず、実質的に流動床式焼却炉に燃焼空気を送風することができなかった。尚、予熱器で燃焼空気の予熱量を大きくすることも考えられるが、その結果として高価な耐熱性の高いタービンや予熱器を用いなければならず現実的ではない。
Furthermore, in the
また、特許文献2に記載された廃棄物処理設備では、炉の立上げ時に過給機のコンプレッサによって高圧となった送風路に始動用空気を導入する必要があるため、吐出し圧力の大きな送風機を用いる必要があり、これにより設備コスト及び動力コストが上昇するという問題があった。また、コンプレッサ側への逆流の防止やこれに伴う締切空気の排除等を行なうために設備構成が複雑になり、立ち上げ時に複雑な操作が必要になるという問題もあった。
Further, in the waste treatment facility described in
本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、押込み送風機に要する動力コストを抑制した操炉が可能な廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の操炉方法を提供する点にある。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a waste treatment facility capable of operating a furnace with reduced power cost required for a forced blower and a method for operating the waste treatment facility.
上述の目的を達成するため、本発明による廃棄物処理設備の第一特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項1に記載した通り、汚泥等の廃棄物を焼却処理する流動床炉及びシャフト炉を含む熱処理炉を備えている廃棄物処理設備であって、前記熱処理炉の炉内燃焼熱及び/または煙道に導かれる排ガスの保有熱により燃焼用空気を予熱する第1熱交換器と、前記第1熱交換器で予熱された燃焼用空気により回転するタービンと、前記タービンの回転により前記第1熱交換器に燃焼用空気を供給するコンプレッサとを含む過給機と、前記コンプレッサへ燃焼用空気を予備圧縮して供給する押込み送風機と、前記第1熱交換機をバイパスするバイパス送風路と、前記バイパス送風路に設けられ、前記バイパス送風路を通風する燃焼用空気を加熱する熱風炉と、を備えている点にある。
In order to achieve the above-mentioned object, the first characteristic configuration of the waste treatment facility according to the present invention is a fluidized bed furnace for incinerating waste such as sludge, as described in
送風路を経由して押込み送風機により予備圧縮された燃焼用空気がコンプレッサに供給されるので、コンプレッサのみならず押込み送風機でも圧縮された空気が第1熱交換器で予熱されるようになる。つまり、コンプレッサによる圧縮仕事に押込み送風機による圧縮仕事が嵩上げされるので、熱処理炉に燃焼用空気を供給する際に生じる通気圧損等の損失分を差し引いても、十分に燃焼用空気を供給することができる。また、そのために要する押込み送風機の動力は、燃焼用空気が過給機と第1熱交換器を経ることによる作用を受けることによって抑えられるため、全体として運転コストを下げることができる。 Since the combustion air pre-compressed by the forced air blower is supplied to the compressor via the air passage, the air compressed not only by the compressor but also by the forced air blower is preheated by the first heat exchanger. In other words, since the compression work by the forced air blower is increased to the compression work by the compressor, the combustion air can be sufficiently supplied even if a loss such as a ventilation pressure loss generated when supplying the combustion air to the heat treatment furnace is subtracted. Can do. In addition, since the power of the forced blower required for this is suppressed by the action of the combustion air through the supercharger and the first heat exchanger, the operating cost can be reduced as a whole.
ところで、熱処理炉の始動時には炉の廃熱を利用することができず、また送風路や熱交換器の通風による圧力損失も生じる。しかし、熱処理炉の始動時に第1熱交換機をバイパスすることにより送風経路を短縮することができ、バイパス送風路に備えた熱風炉によって燃焼用空気を加熱することにより、タービンへの熱供給と熱処理炉の昇温が可能になる。尚、熱処理炉の立上げの後でもバイパス送風路への送風量を調整することにより、予熱空気温度を調整できるようになるため、過給機による増圧量や熱処理炉の温度調整も可能になる。By the way, when the heat treatment furnace is started, waste heat of the furnace cannot be used, and pressure loss due to ventilation of the air passage or the heat exchanger also occurs. However, by bypassing the first heat exchanger at the start of the heat treatment furnace, the air blowing path can be shortened, and the combustion air is heated by the hot air furnace provided in the bypass air passage so that the heat supply to the turbine and the heat treatment are performed. The furnace can be heated. In addition, since the preheated air temperature can be adjusted by adjusting the air flow rate to the bypass air passage even after the heat treatment furnace is started up, the amount of pressure increase by the turbocharger and the heat treatment furnace temperature can be adjusted. Become.
同第二の特徴構成は、同請求項2に記載した通り、上述した第一の特徴構成に加えて、前記第1熱交換器が前記煙道に導かれる排ガスの保有熱により燃焼用空気を予熱するように構成され、前記煙道に前記第1熱交換器と並列または直列に第2熱交換器を配置して、前記タービンから排出された燃焼用空気を前記第2熱交換器でさらに予熱した後に前記熱処理炉へ供給する給気路を設けている点にある。
In addition to the first characteristic configuration described above, the second characteristic configuration is the same as that described in
タービンから排出された燃焼用空気を第2熱交換器でさらに予熱することによって、バーナに多量の化石燃料を供給して加熱しなくても炉内の燃焼温度を維持することができるようになり、化石燃料の消費量を低減させることができるようになる。 By further preheating the combustion air discharged from the turbine with the second heat exchanger, the combustion temperature in the furnace can be maintained without supplying a large amount of fossil fuel to the burner and heating it. The consumption of fossil fuel can be reduced.
同第三の特徴構成は、同請求項3に記載した通り、上述した第一または第二の特徴構成に加えて、前記熱処理炉への燃焼用空気の供給量が目標量となるように前記押込み送風機の回転数を制御する制御部をさらに備えている点にある。 In addition to the first or second characteristic configuration described above, the third characteristic configuration is the above-described first or second characteristic configuration, so that the supply amount of combustion air to the heat treatment furnace becomes a target amount. It is in the point further provided with the control part which controls the number of rotations of a forced air blower.
コンプレッサによる圧縮仕事を利用するため、押込み送風機のみによって熱処理炉で生じる通気圧損以上の圧力で燃焼用空気を供給する必要がなく、制御部により押込み送風機の回転数を制御することによって熱処理炉への燃焼用空気の供給量を目標量に調整するようにする。その結果、ダンパ機構等の抵抗を設けて供給量を調整するような動力コストの嵩む構成を採用する必要がなくなる。尚、炉の立上げ時であっても立上げ後と異なる特段の制御を行なう必要がない。 Since the compression work by the compressor is used, it is not necessary to supply combustion air at a pressure higher than the ventilation pressure loss generated in the heat treatment furnace only by the forced blower, and by controlling the rotational speed of the forced blower by the control unit, Adjust the supply amount of combustion air to the target amount. As a result, it is not necessary to employ a configuration with high power cost such as providing a resistance such as a damper mechanism to adjust the supply amount. Even when the furnace is started up, it is not necessary to perform special control different from that after the start up.
同第四の特徴構成は、同請求項4に記載した通り、上述した第三の特徴構成に加えて、前記制御部は、少なくとも前記熱処理炉の排ガスに含まれる酸素濃度に基づいて前記目標量を設定するように構成されている点にある。 In the fourth feature configuration, as described in claim 4, in addition to the third feature configuration described above, the control unit is configured to control the target amount based on at least an oxygen concentration contained in the exhaust gas of the heat treatment furnace. The point is that it is configured to set.
通常、予め想定される理論空気量に基づいて完全燃焼に要する空気量が設定され、そのときに排ガスに残存する基準酸素濃度が設定される。酸素ガスセンサSgにより検出される排ガスの酸素濃度が基準酸素濃度より高い場合に目標空気量を減少し、排ガスの酸素濃度が基準酸素濃度より低い場合に目標空気量を増加するように制御部によって燃焼用空気の供給量が増減調整される。つまり、熱処理炉の排ガスに含まれる酸素濃度を指標に用いることにより、熱処理炉で燃焼する汚泥の有機成分に対して適正な量の燃焼用空気量が把握でき、その指標に基づいて目標量が設定されるので、必要量に対して大きく過不足することなく燃焼用空気を供給することができるようになる。 Usually, an air amount required for complete combustion is set based on a theoretical air amount assumed in advance, and a reference oxygen concentration remaining in the exhaust gas is set at that time. Combustion by the control unit so as to decrease the target air amount when the oxygen concentration of the exhaust gas detected by the oxygen gas sensor Sg is higher than the reference oxygen concentration and to increase the target air amount when the oxygen concentration of the exhaust gas is lower than the reference oxygen concentration The supply amount of irrigation air is adjusted up or down. In other words, by using the oxygen concentration contained in the exhaust gas of the heat treatment furnace as an index, an appropriate amount of combustion air can be grasped for the organic components of the sludge combusted in the heat treatment furnace, and the target amount is determined based on the index. Since it is set, it becomes possible to supply the combustion air without greatly exceeding the required amount.
同第五の特徴構成は、同請求項5に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記熱処理炉からの排ガスを引抜く誘引送風機を備えている点にある。
The fifth characterizing feature of the can, as noted in the
上述の構成によれば、炉内を負圧に維持しながら安全に操炉することができるようになる。 According to the above configuration, the furnace can be safely operated while maintaining the inside of the furnace at a negative pressure.
本発明による廃棄物処理設備の操炉方法の特徴構成は、同請求項6に記載した通り、汚泥等の廃棄物を焼却処理する流動床炉及びシャフト炉を含む熱処理炉を備えている廃棄物処理設備の操炉方法であって、押込み送風機により予備圧縮された燃焼用空気をコンプレッサで圧縮する圧縮工程と、前記圧縮工程で圧縮された燃焼用空気を、前記熱処理炉の炉内燃焼熱及び/または煙道に導かれる排ガスの保有熱により予熱する予熱工程と、前記予熱工程で予熱された燃焼用空気でタービンを回転させて動力を前記コンプレッサへ伝える圧縮動力生成工程と、前記圧縮動力生成工程で前記タービンから排気された燃焼用空気を前記熱処理炉に供給する燃焼用空気供給工程と、少なくとも前記熱処理炉の始動時に、前記圧縮工程で圧縮された燃焼用空気を、前記予熱工程をバイパスするバイパス送風路に導き、前記バイパス送風路に備えた熱風炉で予熱する第二予熱工程と、を含む点にある。
Characteristic feature of the furnace operation method of waste disposal plant according to the invention, the as described in
同第二の特徴構成は、同請求項7に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、圧縮動力生成工程で前記タービンから排気された燃焼用空気を、前記熱処理炉の炉内燃焼熱及び/または煙道に導かれる排ガスの保有熱により再度予熱する第2予熱工程をさらに備え、前記第2予熱工程で再度予熱された燃焼用空気を前記燃焼用空気供給工程に供給する点にある。
As described in
同第三の特徴構成は、同請求項8に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記押込み送風機により予備圧縮された燃焼用空気が目標空気量となるように前記押込み送風機の回転数を制御する押込み送風機制御工程をさらに備えている点にある。 In the third feature configuration, as described in claim 8 , in addition to the first or second feature configuration described above, the combustion air pre-compressed by the forced air blower becomes a target air amount. It is in the point further provided with the pushing air blower control process which controls the rotation speed of the said pushing air blower.
以上説明した通り、本発明によれば、押込み送風機に要する動力コストを抑制した操炉が可能な廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の操炉方法を提供することができるようになった。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a waste treatment facility capable of operating a furnace with reduced power cost required for a forced blower and a method for operating the waste treatment facility.
以下、本発明による廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の操炉方法の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the waste treatment facility and the furnace operation method of the waste treatment facility according to the present invention will be described.
図1には、汚泥等の廃棄物を焼却処理する廃棄物処理設備1が示されている。廃棄物処理設備1は、汚泥が貯留された汚泥貯留槽20と、汚泥投入機構21と、廃棄物処理炉の一例である流動床式焼却炉2と、排ガス処理設備等を備えている。
FIG. 1 shows a
流動床式焼却炉2は、空気供給機構Aから供給される高温空気によって形成される流動床に汚泥投入機構21から供給される汚泥を投入して加熱し、ガス化された汚泥をフリーボード部で燃焼させる処理炉である。符号14aは、立上げ時に炉内を加熱する昇温バーナで、炉が昇温した後には符号14bの補助バーナで燃焼に必要な熱量を補って操炉される。
The
流動床式焼却炉2の煙道に沿って、排ガスの保有熱により燃焼用空気を予熱する第1熱交換器3、煤塵を捕集する集塵装置9、アルカリ剤を噴霧して排ガス中の酸性ガス成分を中和する排煙処理塔10等が順に配置されている。
Along the flue of the
排煙処理塔10の下流側には炉内を負圧に維持する誘引送風機11が設けられ、誘引送風機11によって誘引された排ガスが煙突12から排気される。
An
上述した空気供給機構Aは、押込み送風機5と、過給機4と、第1熱交換器3とを備えて構成されている。押込み送風機5により1〜19kPaに予備圧縮された燃焼用空気が送風路8を介して過給機4を構成するコンプレッサ4bの給気口に供給され、コンプレッサ4bで0.1〜0.3MPaに圧縮された空気が第1熱交換器3で予熱された後にタービン4aに供給され、タービン4aから排気された圧縮空気が流動床式焼却炉2に供給される。
The air supply mechanism A described above includes a
コンプレッサ4bで圧縮された空気は、第1熱交換器3で800〜1000℃の排ガスと熱交換されて500〜750℃に予熱された後にタービン4aに供給される。
The air compressed by the
第1熱交換器3で予熱された圧縮空気がタービン4aに供給されることによってタービン4aが回転駆動され、さらに駆動軸と連結されたコンプレッサ4bが駆動されるようになる。タービン4aから排出された400〜650℃,0.02〜0.04MPaの圧縮空気は流動用空気つまり燃焼用空気として流動床式焼却炉2に供給されて流動床が形成される。尚、本明細書で説明する圧力はゲージ圧である。
When the compressed air preheated by the
押込み送風機5により予備圧縮された燃焼用空気が過給機4のコンプレッサ4bに供給されるので、コンプレッサ4bのみならず押込み送風機5によっても圧縮された空気が、第1熱交換器3で予熱されるようになる。これにより、タービン4aの膨張仕事量が、コンプレッサ4bの圧縮仕事量以上になり、流動床式焼却炉2に流動床を形成する際の通気圧損より高い圧力で燃焼用空気を供給することができるように構成されている。
Since the combustion air pre-compressed by the
図2(a)に示すように、ガスタービンや過給機はブレイトンサイクルに従って動作する装置であり、コンプレッサでの断熱圧縮による昇圧プロセス(図中、1→2)と、燃焼器や熱交換器での給熱プロセス(図中、2→3)、タービンでの断熱膨張による降圧プロセス(図中、3→4)が繰り返される。タービンでの膨張仕事がコンプレッサでの圧縮仕事を上回る場合に回転が維持される。 As shown in FIG. 2 (a), the gas turbine and the supercharger are devices that operate according to the Brayton cycle, and a pressure increasing process (1 → 2 in the figure) by adiabatic compression in the compressor, a combustor and a heat exchanger. The heat supply process (2 → 3 in the figure) and the pressure reduction process (3 → 4 in the figure) by adiabatic expansion in the turbine are repeated. Rotation is maintained when the expansion work at the turbine exceeds the compression work at the compressor.
しかし、図2(b)に示すように、コンプレッサ4bの給気口を大気開放して外気を直接吸引するような構成を採用すると、タービン4aでの膨張仕事量xが流動床への通気圧損x1と通風抵抗x2で制約を受けるため、タービン4aでの膨張仕事量xが、コンプレッサ4bでの圧縮仕事量yより少なくなり(x<y)、過給機4を運転できなくなる。
However, as shown in FIG. 2B, when a configuration is adopted in which the air supply port of the
そこで、本発明では、押込み送風機5から送風路8を介してコンプレッサ4bに空気を供給するように構成されている。
図2(c)に示すように、押込み送風機5により予備圧縮された燃焼用空気がコンプレッサ4bの給気口に供給されるので、コンプレッサ4bでの圧縮仕事量yが予備圧縮分y1だけ実質的に小さくなり(x>y)、流動床への通気圧損x1と通風抵抗x2があっても過給機4を適正に稼働させることができるようになる。
Therefore, in the present invention, air is supplied from the
As shown in FIG. 2 (c), the combustion air pre-compressed by the
また、過給機4を使用しない場合よりも押込み送風機5による吐出圧力を低下させることができるので、押込み送風機5の消費電力を低減させることができる。但し、流動床式焼却炉2の立上げ時には専ら押込み送風機5のみで流動床を形成する必要があるが、過給機4の通風抵抗は小さく、立ち上げにより昇温されるに伴い過給機4による動力コストの低減効果を得られる。
Moreover, since the discharge pressure by the
尚、始動時には、過給機が機能しないため、押込み送風機からの送風圧力を上昇させる必要があるが、立上げ時の昇温初期の期間に限られるので、運転コストの増大にはつながらないし、特許文献2に開示されたような複雑な操作も不要になる。
At the time of start-up, since the supercharger does not function, it is necessary to increase the air pressure from the pusher fan, but it is limited to the initial temperature rise period at the time of start-up, so it does not increase the operating cost, A complicated operation as disclosed in
再び図1を参照して説明する。廃棄物処理設備1には制御部6が備えられている。制御部6は、フリーボード部の出口部に備えた酸素ガスセンサSgにより検出される排ガスの酸素濃度に基づいて押込み送風機5の回転数を制御することにより、流動床式焼却炉2が適切な燃焼状態に維持されるように、流動床式焼却炉2への燃焼用空気の供給量を調整するように構成されている。
A description will be given with reference to FIG. 1 again. The
制御部6は、酸素ガスセンサSgにより検出される排ガスの酸素濃度と目標酸素濃度との偏差に基づいて演算を行なうことにより、炉内に供給されるべき目標空気量を算出する。予め想定される理論空気量に基づいて完全燃焼に要する空気量を設定し、そのときに排ガスに残存する基準酸素濃度が算出されている。酸素ガスセンサSgにより検出される排ガスの酸素濃度が基準酸素濃度より高い場合に目標空気量を減少し、排ガスの酸素濃度が基準酸素濃度より低い場合に目標空気量を増加するようにフィードバック演算が行なわれる。
The
さらに、制御部6は、押込み送風機5とコンプレッサ4bとの間に設置された流量計Mで検知された空気量と目標空気量との偏差に基づいて押込み送風機5の目標回転数を算出し、押込み送風機5が当該目標回転数となるようにインバータ7を制御する。
Further, the
排ガスに含まれる酸素濃度を指標に用いることにより、流動床式焼却炉2で燃焼する汚泥の有機成分に対して適正な量の燃焼用空気量が把握でき、その指標に基づいて目標量が設定されるので、必要量に対して大きく過不足することなく燃焼用空気を供給することができるようになる。
By using the oxygen concentration contained in the exhaust gas as an indicator, it is possible to grasp the appropriate amount of combustion air for the organic components of the sludge combusted in the
気体は温度と圧力が変化することにより体積が変化するため、流量を計測する場合は温度と圧力に応じて補正をかける必要がある。そのため温度や圧力が想定域から外れた場合は誤差が大きくなるので、できれば温度や圧力の変化が少ないところに流量計Mを設置することが望ましい。尚、押込み送風機への空気の流入側は温度及び圧力の変化が最も小さいが、流量計Mを設置するための新たな配管が必要になる。また、コンプレッサの出口側、熱交換器の出口側、タービンの出口側の何れであっても温度及び/または圧力が上昇するため、押込み送風機からコンプレッサへの送風路に流量計Mを備えるのが好ましい。 Since the volume of gas changes due to changes in temperature and pressure, it is necessary to make corrections according to temperature and pressure when measuring the flow rate. For this reason, if the temperature or pressure deviates from the assumed range, the error increases. Therefore, it is desirable to install the flow meter M where there is little change in temperature or pressure if possible. In addition, although the change of temperature and pressure is the smallest in the inflow side of the air to a forced air blower, the new piping for installing the flow meter M is needed. Further, since the temperature and / or pressure rises at any of the outlet side of the compressor, the outlet side of the heat exchanger, and the outlet side of the turbine, a flow meter M is provided in the air passage from the pusher fan to the compressor. preferable.
また、押込み送風機5の燃焼用空気の供給量の調整方法は、動力コストが嵩む要因となるダンパ機構等の抵抗を受けて調整する方法ではなく、押込み送風機5の回転数を制御する方法による。この方法により、動力コストや装置コストの抑制を図れることに加えて、より簡便な制御方法を提供できることになる。
Moreover, the adjustment method of the supply amount of the combustion air of the
即ち、上述の廃棄物処理設備で、押込み送風機により予備圧縮された燃焼用空気をコンプレッサで圧縮する圧縮工程と、圧縮工程で圧縮された燃焼用空気を、熱処理炉の炉内燃焼熱及び/または煙道に導かれる排ガスの保有熱により予熱する予熱工程と、予熱工程で予熱された燃焼用空気でタービンを回転させて動力をコンプレッサへ伝える圧縮動力生成工程と、圧縮動力生成工程でタービンから排気された燃焼用空気を熱処理炉に供給する燃焼用空気供給工程と、を含む廃棄物処理設備の操炉方法が実現される。 That is, in the above-described waste treatment facility, a compression process in which combustion air pre-compressed by an indenter blower is compressed by a compressor, and combustion air compressed in the compression process is converted into in-core combustion heat of a heat treatment furnace and / or A preheating process that preheats with the retained heat of the exhaust gas that is led to the flue, a compression power generation process that rotates the turbine with the combustion air preheated in the preheating process and transmits the power to the compressor, and an exhaust from the turbine in the compression power generation process And a combustion air supply step of supplying the burned combustion air to the heat treatment furnace.
以下、本発明の別実施形態を説明する。
図3に示すように、排ガスの流れ方向に沿って第1熱交換器3と直列になるように煙道に第2熱交換器13を配置して、タービン4aから排出された高温の圧縮空気を第2熱交換器13でさらに予熱した後に、流動床式焼却炉2へ燃焼用空気として供給する給気路17を備えていることが好ましい。
Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 3, the high-temperature compressed air discharged from the
タービン4aから排出された高温の圧縮空気を第2熱交換器13でさらに予熱することによって、被処理物が含水率の高い汚泥であっても、補助バーナ14bに化石燃料を供給して加熱することなく、炉内の燃焼温度を適切な状態に維持することができる。これによって、化石燃料の消費量を低減させることができる。
By further preheating the high-temperature compressed air discharged from the
図4に示すように、排ガスの流れ方向に沿って第2熱交換器13を第1熱交換器3と並列となるように煙道に配置してもよい。
As shown in FIG. 4, the
尚、炉内に供給する圧縮空気の温度を調整すべく、第2熱交換器13をバイパスするバイパス管15を設けて、第2熱交換器13で加熱された圧縮空気との混合量を調整可能に構成してもよい。
In order to adjust the temperature of the compressed air supplied into the furnace, a
バイパス管15及び第2熱交換器13への給気管夫々に流量調整バルブを設けて、各バルブの開度を調整することにより、流動床式焼却炉2に供給される燃焼用空気の温度を目標温度に調整することができる。
A flow rate adjusting valve is provided in each of the air supply pipes to the
上述した実施形態では押込み送風機5が目標回転数となるようにインバータ7を制御する例を説明したが、インバータ7を用いずに押込み送風機5とコンプレッサ4bとの間の通風経路にバルブV1を設けるとともに、通風経路を大気開放可能なバルブV2(図5参照)を設けて送風量を調整してもよい。
In the embodiment described above, the example in which the
図5に示すように、炉の立上げ時にはバルブV1を開いて押込み送風機5から送風し、炉が立ち上がった後にはバルブV2を開放して外気の吸引を許容することで押込み送風機5により送風しなくても必要な燃焼用空気の供給量が確保できるように構成してもよい。
As shown in FIG. 5, when the furnace is started up, the valve V1 is opened and air is blown from the
さらに、流動床式焼却炉2で発熱量が高い被処理物を焼却する場合には、燃焼温度を抑えるために、炉内温度を低下させる冷却機構や抽熱機構を備えればよい。
Furthermore, when incinerating an object to be processed having a high calorific value in the
例えば、流動床部に2流体ノズルを備えた冷却装置16aを設置したり、フリーボード部に水噴霧機構を備えた冷却装置16bを配置したりすればよい。制御部6によって2流体ノズルからの水噴霧量や水噴霧機構からの水噴霧量を調整し、蒸発潜熱を利用して温度を調整することができる。
For example, a
上述した実施形態では、何れも第1熱交換器3が煙道に導かれる排ガスの保有熱により圧縮空気を予熱するように構成された例を説明したが、第1熱交換器3は煙道に設置される態様に限るものではなく、例えば流動床式焼却炉2のフリーボード部に設置して炉内燃焼熱により圧縮空気を予熱するように構成されていてもよい。
In the above-described embodiments, the
図6には、図1に示した廃棄物処理設備を円滑に立ち上げるための好ましい構成が示されている。第1熱交換機3をバイパスするバイパス送風路8bを備え、バイパス送風路8bを通風する燃焼用空気を加熱する熱風炉14cを備えている。さらに、第1熱交換機3の上流側近傍にバルブV3、バイパス送風路8bの熱風炉14c上流側にバルブV4を備えている。
FIG. 6 shows a preferred configuration for smoothly starting up the waste treatment facility shown in FIG. A
立上げ時にバルブV3を閉じるとともにバルブV4を開放して、押込み送風機5からの燃焼用空気を熱風炉14cで加熱してタービン4aに供給する。炉内の昇温の程度に応じてバルブV3の開度を次第に大きく、バルブV4の開度を次第に小さく調整することにより、第1熱交換機3への空気分配量を増し、定常運転時には熱風炉14cを停止して燃料消費量を抑制する。バイパス送風路8bへの通気量を調整することによって、予熱空気温度を調整することができるので、過給機4による増圧量や流動床式焼却炉の燃焼温度の制御も可能になる。尚、立ち上げ時に炉の昇温バーナ14aを同時に用いることも可能であり、何れか一方のみ用いてもよい。何れか一方のみ用いる場合には炉内の均一な加熱という観点で熱風炉14cを用いる方が好ましい。
When starting up, the valve V3 is closed and the valve V4 is opened, and the combustion air from the forced
熱処理炉の立上げ時には炉の廃熱を利用することができず、また送風路や熱交換器の通風による圧力損失も生じる。しかし、熱処理炉の立上げ時に第1熱交換機をバイパスすることにより送風経路を短縮することができ、熱風炉によって燃焼用空気を加熱することにより、タービンへの熱供給と熱処理炉の昇温が可能になる。尚、熱処理炉の立上げの後でもバイパス送風路への送風量を調整することにより、予熱空気温度を調整できるようになるため、過給機による増圧量や熱処理炉の温度調整も可能になる。 When the heat treatment furnace is started up, waste heat of the furnace cannot be used, and pressure loss due to ventilation of the air passage or the heat exchanger occurs. However, by bypassing the first heat exchanger when starting up the heat treatment furnace, the air flow path can be shortened, and by heating the combustion air with the hot air furnace, the heat supply to the turbine and the temperature rise of the heat treatment furnace can be reduced. It becomes possible. In addition, since the preheated air temperature can be adjusted by adjusting the air flow rate to the bypass air passage even after the heat treatment furnace is started up, the amount of pressure increase by the turbocharger and the heat treatment furnace temperature can be adjusted. Become.
上述した実施形態は、熱処理炉として流動床式焼却炉2を採用した場合について説明したが、本発明が適用される焼却炉は流動床式焼却炉2に限らず、流動床式焼却炉2と同様に通気圧損が大きいシャフト炉等の他の形式の工業炉にも適用可能である。例えば、底部にコークスベッドが形成され、当該コークスベッドに燃焼用空気を供給する羽口が形成されたシャフト炉の上方から汚泥を投入して溶融するような熱処理炉やスクラップを投入して溶解するキュポラ等であっても、本発明が適用可能である。
Although embodiment mentioned above demonstrated the case where the fluidized-
上述した実施形態は、何れも本発明の一例であり、当該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。 Each of the above-described embodiments is an example of the present invention, and the present invention is not limited by the description. The specific configuration of each part can be appropriately changed and designed within the range where the effects of the present invention are exhibited. Needless to say.
1:廃棄物処理設備
2:流動床式焼却炉
3:第1熱交換器
4:過給機
4a:タービン
4b:コンプレッサ
5:押込み送風機
6:制御部
8:送風路
13:第2熱交換器
1: Waste treatment facility 2: Fluidized bed incinerator 3: First heat exchanger 4:
Claims (8)
前記熱処理炉の炉内燃焼熱及び/または煙道に導かれる排ガスの保有熱により燃焼用空気を予熱する第1熱交換器と、
前記第1熱交換器で予熱された燃焼用空気により回転するタービンと、前記タービンの回転により前記第1熱交換器に燃焼用空気を供給するコンプレッサとを含む過給機と、
前記コンプレッサへ燃焼用空気を予備圧縮して供給する押込み送風機と、
前記第1熱交換機をバイパスするバイパス送風路と、
前記バイパス送風路に設けられ、前記バイパス送風路を通風する燃焼用空気を加熱する熱風炉と、
を備えている廃棄物処理設備。 A waste treatment facility equipped with a heat treatment furnace including a fluidized bed furnace and a shaft furnace for incinerating waste such as sludge,
A first heat exchanger that preheats combustion air using in-furnace combustion heat of the heat treatment furnace and / or retained heat of exhaust gas guided to a flue;
A turbocharger comprising: a turbine rotating by combustion air preheated by the first heat exchanger; and a compressor for supplying combustion air to the first heat exchanger by rotation of the turbine;
A forced blower for precompressing and supplying combustion air to the compressor;
A bypass air passage that bypasses the first heat exchanger;
A hot stove for heating combustion air provided in the bypass air passage and passing through the bypass air passage;
Waste treatment facility equipped with.
押込み送風機により予備圧縮された燃焼用空気をコンプレッサで圧縮する圧縮工程と、
前記圧縮工程で圧縮された燃焼用空気を、前記熱処理炉の炉内燃焼熱及び/または煙道に導かれる排ガスの保有熱により予熱する予熱工程と、
前記予熱工程で予熱された燃焼用空気でタービンを回転させて動力を前記コンプレッサへ伝える圧縮動力生成工程と、
前記圧縮動力生成工程で前記タービンから排気された燃焼用空気を前記熱処理炉に供給する燃焼用空気供給工程と、
少なくとも前記熱処理炉の始動時に、前記圧縮工程で圧縮された燃焼用空気を、前記予熱工程をバイパスするバイパス送風路に導き、前記バイパス送風路に備えた熱風炉で予熱する第二予熱工程と、
を含む廃棄物処理設備の操炉方法。 A method of operating a waste treatment facility comprising a heat treatment furnace including a fluidized bed furnace and a shaft furnace for incinerating waste such as sludge,
A compression step of compressing the combustion air pre-compressed by the forced blower with a compressor;
A preheating step in which the combustion air compressed in the compression step is preheated by the in-furnace combustion heat of the heat treatment furnace and / or the retained heat of the exhaust gas guided to the flue;
A compression power generation step of rotating the turbine with combustion air preheated in the preheating step and transmitting power to the compressor;
A combustion air supply step of supplying the combustion air exhausted from the turbine in the compression power generation step to the heat treatment furnace;
At least at the time of starting the heat treatment furnace, the combustion air compressed in the compression step is led to a bypass air passage bypassing the preheating step, and preheated in a hot air furnace provided in the bypass air passage;
Of waste treatment facilities including
前記第2予熱工程で再度予熱された燃焼用空気を前記燃焼用空気供給工程に供給する請求項6記載の廃棄物処理設備の操炉方法。 A second preheating step of preheating the combustion air exhausted from the turbine in the compression power generation step again by the in-furnace combustion heat of the heat treatment furnace and / or the retained heat of the exhaust gas guided to the flue;
The furnace operation method for a waste treatment facility according to claim 6 , wherein the combustion air preheated again in the second preheating step is supplied to the combustion air supply step.
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