JP6507006B2 - Fluidized bed incinerator - Google Patents
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Description
本発明は、流動層焼却炉に供給される流動用空気によって被処理物を流動しつつ焼却する流動層焼却設備に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fluidized bed incineration apparatus which fluidizes and incinerates an object to be treated by flowing air supplied to a fluidized bed incinerator.
このような流動層焼却設備として、例えば特許文献1には、下水汚泥等の被処理物を流動用空気によって流動しつつ燃焼する流動層炉と、この流動層炉から排出された燃焼排ガスと流動用空気との間で熱交換を行う空気予熱器と、この空気予熱器から排出された燃焼排ガスの除塵を行う集塵機と、この集塵機で除塵された燃焼排ガスによって圧縮空気を発生する過給機(ターボチャージャ)を備えた加圧流動炉設備が記載されている。上記過給機によって発生した圧縮空気は、上記空気予熱器を経て流動層炉に流動用空気として供給される。 As such a fluidized bed incineration facility, for example, Patent Document 1 discloses a fluidized bed furnace which burns an object to be treated such as sewage sludge while flowing it with flowing air, combustion exhaust gas discharged from the fluidized bed furnace and a flow An air preheater that exchanges heat with the air, a dust collector that removes dust from the combustion exhaust gas discharged from the air preheater, and a turbocharger that generates compressed air from the combustion exhaust gas that is dusted by the dust collector ( A pressurized flow furnace installation with a turbocharger) is described. The compressed air generated by the supercharger is supplied as fluidizing air to the fluidized bed furnace through the air preheater.
ところで、このような流動層焼却設備では、流動層炉から排出された燃焼排ガスや空気予熱器から排出された燃焼排ガスの保有熱を廃熱ボイラーによって熱回収したり、除塵された燃焼排ガスを外部に排出するための処理を行う排煙処理塔の循環水から熱回収をしたりしている。ところが、特に被処理物が下水汚泥である場合に脱水設備の能力向上によって脱水汚泥の水分が低下した場合、流動層炉において補助燃料が不要な自燃運転が可能となり、このとき流動層炉における燃焼温度が高くなりすぎて燃焼排ガスから回収可能な熱量が多くなることがある。 By the way, in such a fluidized bed incineration facility, the waste heat of the combustion exhaust gas discharged from the fluidized bed furnace and the combustion exhaust gas discharged from the air preheater is recovered by the waste heat boiler, and the combustion exhaust gas removed of dust is externally removed. Heat is recovered from the circulating water of the flue gas treatment tower that carries out treatment to discharge the However, especially when the material to be treated is sewage sludge, when the water content of the dewatered sludge decreases due to the improvement of the capacity of the dewatering facility, self-combustion operation is possible in the fluid bed furnace without the need for auxiliary fuel. The temperature may become too high and the amount of heat that can be recovered from the flue gas may increase.
ここで、このような焼却熱量の増加に対応する手段として、燃焼排ガスから熱回収を行うことが考えられるが、例えば流動層炉内をボイラー構造として熱回収する手段では、設備の複雑化やコストの増大を招くのは勿論、特に特許文献1に記載された加圧流動炉設備では流動層炉の炉径が小さくなるため、ボイラー構造を採ること自体が難しい。また、ボイラーへの粉塵等の付着の問題も生じる。さらに、集塵機から排出された燃焼排ガスの排出経路に廃熱ボイラーを設けることも考えられるが、この場合には廃熱ボイラーの設置スペースを確保する必要があって設備を大型化せざるを得なくなる。 Here, as means for coping with such an increase in the amount of heat generated by incineration, it is conceivable to recover heat from the combustion exhaust gas. For example, with means for recovering heat in the fluidized bed furnace as a boiler structure, the equipment becomes complicated and the cost In particular, in the pressurized fluidized bed furnace described in Patent Document 1, it is difficult to adopt the boiler structure itself because the diameter of the fluidized bed furnace is reduced. In addition, the problem of adhesion of dust to the boiler also occurs. Furthermore, it is conceivable to provide a waste heat boiler in the discharge path of the combustion exhaust gas discharged from the dust collector, but in this case it is necessary to secure the installation space of the waste heat boiler and the facility will have to be enlarged. .
本発明は、このような背景の下になされたもので、設備の大型化や複雑化、コスト増大を招くことなく、長期に亙って安定的かつ効率的な燃焼排ガスからの熱回収を図ることが可能な流動層焼却設備を提供することを目的としている。 The present invention has been made under such a background, and aims to recover heat from combustion exhaust gas stably and efficiently over a long period of time without increasing the size and complexity of equipment and increasing costs. The purpose is to provide a fluid bed incinerator capable of
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の流動層焼却設備は、第1に、流動用空気によって被処理物を流動しつつ燃焼する流動層焼却炉と、この流動層焼却炉から排出された燃焼排ガスをフィルターによって除塵する集塵機とを備え、上記フィルターによって除塵された上記燃焼排ガスを排出する排出経路には、上記集塵機から排出された上記燃焼排ガスが通気する排ガスダクトに、複数のスターリングエンジン発電機が取り付けられており、上記複数のスターリングエンジン発電機は、上記排ガスダクトにおける上記燃焼排ガスの通気方向に間隔をあけるとともに、上記燃焼排ガスの通気方向に隣接する上記スターリングエンジン発電機同士が、上記排ガスダクトの周方向に異なる位置になるように、螺旋状に配置されて取り付けられていることを特徴とする。
また、本発明の流動層焼却設備は、第2に、流動用空気によって被処理物を流動しつつ燃焼する流動層焼却炉と、この流動層焼却炉から排出された燃焼排ガスをフィルターによって除塵する集塵機とを備え、上記フィルターによって除塵された上記燃焼排ガスを排出する排出経路には、複数のスターリングエンジン発電機が取り付けられており、上記集塵機は、下部に上記燃焼排ガスが流入する流入室が設けられるとともに上部には除塵された上記燃焼排ガスが排出される上記排出経路である排出室が設けられる容器と、この容器の上記流入室と上記排出室とを仕切る隔壁と、この隔壁に吊り下げられて内部が上記排出室に連通する上記フィルターとを備え、上記複数のスターリングエンジン発電機は、上記排出室の内壁面に周方向に間隔をあけて取り付けられているとともに、周方向に隣接するスターリングエンジン発電機同士の間には、上下方向に延びる整流板が上記内壁面に設けられていることを特徴とする。
In order to solve the above problems and achieve such an object, a fluidized bed incineration plant according to the present invention is firstly a fluidized bed incinerator which burns an object to be treated while flowing it by means of flowing air; And a dust collector for removing combustion exhaust gas discharged from the fluidized bed incinerator with a filter, and an exhaust gas for discharging the combustion exhaust gas discharged from the dust collector to a discharge path for discharging the combustion exhaust gas removed by the filter. A plurality of Stirling engine generators are attached to the duct, and the plurality of Stirling engine generators are spaced apart in the venting direction of the combustion exhaust gas in the exhaust gas duct and are adjacent to the venting direction of the combustion exhaust gas. Spirally arranged so that the Stirling engine generators are at different positions in the circumferential direction of the exhaust gas duct It is characterized in that it is attached to.
Second, in the fluidized bed incineration plant of the present invention, a fluidized bed incinerator which combusts an object to be treated while flowing it by flowing air and combusts the flue gas discharged from the fluidized bed incinerator by means of a filter. A plurality of Stirling engine generators are attached to a discharge path provided with a dust collector and discharging the combustion exhaust gas removed by the filter, and the dust collector is provided with an inflow chamber into which the combustion exhaust gas flows in at the lower part. A container provided with a discharge chamber, which is the discharge path from which the above-mentioned combustion exhaust gas is discharged to the upper part, is discharged, a partition separating the inflow chamber and the discharge chamber of the container, and The plurality of Stirling engine generators are circumferentially spaced on the inner wall surface of the discharge chamber. Only together are mounted, between the adjacent Stirling engine generator adjacent to the circumferential direction, the rectifying plate extending vertically and being provided on the inner wall surface.
スターリングエンジン発電機は、周知の通り、例えばシリンダー内に収容したディスプレーサピストンとパワーピストンとをクランクシャフトに連結し、このシリンダーの一端部をヒータ部(加熱部)とするとともに他端部を冷却部として、その温度差によるシリンダー内のガスの体積変化によってクランクシャフトを回転させ、このクランクシャフトに連結した発電機により発電を行うものであり、ヒータ部と冷却部との温度差が大きいほど大きな電力を発生する。 As is well known, a Stirling engine generator, for example, connects a displacer piston housed in a cylinder and a power piston to a crankshaft, makes one end of this cylinder a heater (heating unit) and the other end a cooling unit The crankshaft is rotated by the volume change of gas in the cylinder due to the temperature difference, power is generated by the generator connected to the crankshaft, and the larger the temperature difference between the heater part and the cooling part, the larger the electric power Generate.
従って、このようなスターリングエンジン発電機を、通常は450℃以上となる高温の燃焼排ガスの排出経路に取り付けた上記構成の流動層焼却設備では、燃焼排ガスの余剰熱を効率的に電力として回収することができる。また、当該流動層焼却設備に元々備えられている燃焼排ガスの排出経路にスターリングエンジン発電機を取り付ければよいので、設備の大型化や複雑化、コスト増大を招くことも少ない。 Therefore, in the fluidized bed incineration facility of the above configuration, in which such a Stirling engine generator is attached to the high temperature flue gas discharge path, which is usually 450 ° C. or higher, the excess heat of the flue gas is efficiently recovered as electric power. be able to. In addition, since the Stirling engine generator may be attached to the exhaust gas discharge path originally provided in the fluidized bed incineration facility, the facility does not become large in size, complicated, and cost-increasing.
さらに、スターリングエンジン発電機が取り付けられるのは、集塵機のフィルターによって除塵された比較的清浄な燃焼排ガスの排出経路であるので、スターリングエンジン発電機のヒータ部を直接燃焼排ガスに晒して加熱しても、例えば除塵前の燃焼排ガスに晒して熱回収する場合のように燃焼排ガス中の粉塵等の付着によって発電量が低下することがなく、長期に亙って高い発電効率を得ることができる。また、除塵された燃焼排ガスは腐食性も低減しているため、スターリングエンジン発電機の材質の選択幅も広まり、より安価な材質を選ぶことができて低コストで済むという利点もある。 Furthermore, since the Stirling engine generator is attached to the discharge path of the relatively clean flue gas dusted off by the filter of the dust collector, the heater portion of the Stirling engine generator is directly exposed to the flue gas and heated. For example, there is no reduction in the amount of power generation due to adhesion of dust and the like in the combustion exhaust gas as in the case of heat recovery by exposure to the combustion exhaust gas before dust removal, and high power generation efficiency can be obtained over a long period of time. In addition, since the exhaust gas from which dust is removed is also reduced in corrosiveness, there is also an advantage that the selection range of the material of the Stirling engine generator is broadened, and a cheaper material can be selected to reduce the cost.
ここで、本発明の第1の流動層焼却設備では、このようなスターリングエンジン発電機が、上記集塵機から排出された燃焼排ガスが通気する排ガスダクトに取り付けられている。このような場合には、ヒータ部が排ガスダクトを貫通するようにスターリングエンジン発電機を取り付けることにより、上述のようにヒータ部を燃焼排ガスに直接晒して加熱することができ、より効率的な発電を行うことができる。 Here, in the first fluidized bed incineration facility of the present invention, such a Stirling engine generator is attached to an exhaust gas duct through which the combustion exhaust gas discharged from the dust collector passes . In such a case, by attaching a Stirling engine generator so that the heater portion penetrates the exhaust gas duct, as described above, the heater portion can be directly exposed to combustion exhaust gas to be heated, and more efficient power generation It can be performed.
また、こうして排ガスダクトにスターリングエンジン発電機を取り付けた本発明の第1の流動層焼却設備では、複数のスターリングエンジン発電機を排ガスダクトにおける燃焼排ガスの通気方向に間隔をあけて取り付けられており、排ガスダクトの内径が小さいときに上述のようにスターリングエンジン発電機の加熱部を排ガスダクト内に貫通させて取り付けたときでも、加熱部同士が干渉するのを防いで一層効率的な熱回収を行うことができるとともに、排ガスダクト内の燃焼排ガスの流れを妨げることもない。しかも、起動させるスターリングエンジン発電機の数を燃焼排ガスの温度に応じて調整することにより、排ガス温度が変化しても容易かつ細やかに対応することが可能である。 Further, in the first fluidized bed incineration facility of the present invention in which the Stirling engine generator is attached to the exhaust gas duct in this manner, a plurality of Stirling engine generators are attached at intervals in the ventilation direction of the combustion exhaust gas in the exhaust gas duct Even when the heating unit of the Stirling engine generator is penetrated into the exhaust gas duct and attached as described above when the inner diameter of the exhaust gas duct is small, interference between the heating parts is prevented to perform more efficient heat recovery As well as preventing the flow of the flue gas in the flue gas duct. Moreover, by adjusting the number of Stirling engine generators to be started according to the temperature of the combustion exhaust gas, it is possible to cope with the change of the exhaust gas temperature easily and finely.
そして、このように複数のスターリングエンジン発電機を排ガスダクトの燃焼排ガスの通気方向に間隔をあけて取り付けた本発明の第1の流動層焼却設備では、この通気方向に隣接するスターリングエンジン発電機同士を、排ガスダクトの周方向に異なる位置になるように、螺旋状に配置して取り付けることにより、通気方向側に位置するスターリングエンジン発電機への燃焼排ガスによる加熱が妨げられるのを防ぐとともに、排ガスダクト内の燃焼排ガスの流れを一層安定させることができる。また、同じく複数のスターリングエンジン発電機を燃焼排ガスの通気方向に間隔をあけて取り付ける場合に、これら複数のスターリングエンジン発電機のうち、最も集塵機側に位置するスターリングエンジン発電機から上記通気方向に向けて順次スターリングエンジン発電機を起動する制御手段を備えることにより、より高温の燃焼排ガスから熱回収を図ることができて効率的であるとともに、スターリングエンジン発電機を追加起動した際に、既に起動しているスターリングエンジン発電機に供給される燃焼排ガスの熱量が変動することがないため、安定した発電を行うことが可能となる。 And, in the first fluidized bed incinerator of the present invention in which a plurality of Stirling engine generators are attached at intervals in the ventilation direction of the combustion exhaust gas of the exhaust gas duct in this way, the Stirling engine generators adjacent to this ventilation direction By arranging them spirally so as to be at different positions in the circumferential direction of the exhaust gas duct, it is possible to prevent heating by the combustion exhaust gas to the Stirling engine generator located on the aeration direction side from being hindered and The flow of the flue gas in the duct can be further stabilized. In addition, when a plurality of Stirling engine generators are similarly installed at intervals in the ventilation direction of the combustion exhaust gas, among the plurality of Stirling engine generators, from the Stirling engine generator positioned closest to the dust collector side By providing control means for starting the Stirling engine generator sequentially, heat can be recovered from the combustion exhaust gas at a higher temperature, which is efficient, and when the Stirling engine generator is additionally started, it is already started. Because the amount of heat of the combustion exhaust gas supplied to the Stirling engine generator does not fluctuate, stable power generation can be performed.
一方、本発明の第2の流動層焼却設備では、上記集塵機が、下部に燃焼排ガスが流入する流入室が設けられるとともに上部には除塵された燃焼排ガスが排出される上記排出経路である排出室が設けられる容器と、この容器の流入室と排出室とを仕切る隔壁と、この隔壁に吊り下げられて内部が排出室に連通するフィルターとを備えたバグフィルター等である場合に、上記複数のスターリングエンジン発電機は、このバグフィルターの上記排出室に取り付けられている。この場合には、より高温の燃焼排ガスによって発電を行うことができるので、さらに効率的である。 On the other hand, in the second fluidized bed incinerator of the present invention, the dust collector, the discharge chamber to the upper together with the inflow chamber below the combustion exhaust gas flows is provided is the discharge path flue gas is dedusted is discharged a container is provided, a partition separates the discharge chamber and the inlet chamber of the container, when the internal hung on the partition wall is a bag filter or the like and a filter communicating with the discharge chamber, the plurality A Stirling engine generator is mounted in the discharge chamber of the bag filter . In this case, the power generation can be performed by the higher temperature flue gas, which is more efficient.
そして、この場合に、本発明の第2の流動層焼却設備では、複数のスターリングエンジン発電機を、上記排出室の内壁面に周方向に間隔をあけて取り付けるとともに、このとき周方向に隣接するスターリングエンジン発電機同士の間に、上下方向に延びる整流板を上記内壁面に設けており、これにより、フィルターを吊り下げる隔壁と整流板を干渉させることなく、除塵された燃焼排ガスの排出室内における流れを整えて個々のスターリングエンジン発電機を効率的に加熱することが可能となる。 And, in this case , in the second fluidized bed incineration facility of the present invention, a plurality of Stirling engine generators are attached to the inner wall surface of the discharge chamber at intervals in the circumferential direction, and at this time , they are adjacent in the circumferential direction. A vertically extending rectifying plate is provided on the inner wall surface between the Stirling engine generators , thereby allowing the filter to be suspended without interfering with the dividing wall and the rectifying plate in the discharge chamber of the dust exhaust combustion exhaust gas. The flow can be arranged to efficiently heat the individual Stirling engine generators.
さらに、加圧下の燃焼排ガスでは、対流熱伝達が大きくなることで輻射の効果も高くなり、その結果スターリングエンジン発電機におけるヒータ部の熱交換効率も高まるため、ヒータ部の小型化を図ることができる。従って、本発明の上記構成は、集塵機から排出された上記燃焼排ガスが上記流動用空気を加圧する過給機に供給され、従って燃焼排ガス自体も加圧される特許文献1に記載されたような加圧流動炉設備に適用して特に効果的である。 Furthermore, in the combustion exhaust gas under pressure, the convective heat transfer is enhanced, and the radiation effect is also enhanced. As a result, the heat exchange efficiency of the heater unit in the Stirling engine generator is also enhanced, so the heater unit can be miniaturized. it can. Therefore, the above-described configuration of the present invention is as described in Patent Document 1 in which the combustion exhaust gas discharged from the dust collector is supplied to a supercharger that pressurizes the flow air, and thus the combustion exhaust gas itself is also pressurized. It is particularly effective when applied to pressurized fluidized bed furnace equipment.
以上説明したように、本発明によれば、設備の大型化や複雑化、コスト増大を招くことなく、長期に亙って安定的かつ効率的に燃焼排ガスから熱回収を行うことができる。 As described above, according to the present invention, heat can be recovered from the combustion exhaust gas stably and efficiently over a long period of time without increasing the size and complexity of the equipment and increasing the cost.
図1ないし図3は、本発明の流動層焼却設備の一実施形態を示すものである。なお、開示の技術は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。図1において符号1で示すのは被処理物を流動させつつ燃焼する加圧式の流動層焼却炉であり、この流動層焼却炉1内には流動媒体が充填されていて、流動層焼却炉1内に供給された下水汚泥、し尿汚泥、食品廃棄物、生ごみや都市ゴミ等の被処理物が、炉床部から供給される高温、高圧の流動用空気Aによって流動媒体と流動させられつつ加熱されて燃焼させられる。流動層焼却炉1には、図示されない補助燃焼装置や始動用バーナと、炉内の燃焼温度や排ガス温度、圧力等の状態を測定し、同じく図示されない焼却設備の制御手段に出力する温度計や圧力計等の計装機器が備えられる。 1 to 3 show one embodiment of the fluidized bed incineration system of the present invention. The disclosed technology is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a pressurized fluidized bed incinerator which burns while moving an object to be treated, and a fluidized medium is filled in the fluidized bed incinerator 1. Material to be treated such as sewage sludge, human waste sludge, food waste, food waste, municipal waste, etc. supplied to the inside is made to flow with the fluid medium by the high temperature, high pressure fluid air A supplied from the hearth section. It is heated and burned. In the fluidized bed incinerator 1, a state of the combustion temperature, exhaust gas temperature, pressure, etc. in the furnace, which is not shown, is measured, and a thermometer or the like is output to the control means of the incinerator which is not shown. An instrumentation device such as a pressure gauge is provided.
流動層焼却炉1において被処理物が燃焼させられて発生した通常は800℃以上(例えば850℃)の高温の燃焼排ガスBは、例えばシェルアンドチューブ式の空気予熱器2に供給され、流動層焼却炉1に供給される流動用空気Aとの間で熱交換されることにより、この流動用空気Aを加熱して例えば650℃程度に昇温する。次いで、こうして空気予熱器2において流動用空気Aを加熱して450℃〜600℃程度となった燃焼排ガスBは、後述する集塵機3に供給されて、この集塵機のフィルター3Aにより該燃焼排ガスBに含有された粉塵等のダストが除塵される。流動層焼却炉1の燃焼排ガス出口と空気予熱器2とを連結する燃焼排ガス用ダクトには、燃焼排ガス温度を測定し、上記制御手段に出力する図示しない温度計が備えられている。
High-temperature flue gas B at a temperature of usually 800 ° C. or higher (for example, 850 ° C.) generated by burning the material to be treated in the fluidized bed incinerator 1 is supplied to, for example, a shell-and-
さらに、この集塵機3において清浄化された燃焼排ガスBは、排出管4を介して過給機5に供給される。この過給機5は、清浄化された燃焼排ガスBが供給されて高速回転させられるタービンと、このタービンに同軸に連結されて一体に高速回転することにより高圧の圧縮空気を発生するコンプレッサーとを備えた周知の、いわゆるターボチャージャーである。この過給機5のコンプレッサーには大気Cがフィルター等を介して吸引されて供給され、該コンプレッサーにおいて発生した圧縮空気は上記流動用空気Aとして空気予熱器2に供給されて、上述のように燃焼排ガスBとの間で熱交換された後に流動層焼却炉1に供給される。なお、排出管4には、過給機5との連結部近傍に、過給機5に供給する燃焼排ガス温度を測定し、上記制御手段に出力する図示しない温度計が備えられている。
Furthermore, the combustion exhaust gas B cleaned in the dust collector 3 is supplied to the
こうして過給機5において圧縮空気を発生させた燃焼排ガスBは、白煙防止熱交換器6に供給されて白煙防止用空気Dとの間で熱交換された後、排煙処理塔7において苛性ソーダ水および水が噴霧されることにより、不純物等が除去されるとともに冷却処理される。さらに、冷却された燃焼排ガスBは煙突8に供給されて、白煙防止熱交換器6で熱交換した白煙防止用空気Dと混合されて加熱され、白煙の発生が防止された状態で外部に排出される。
In this way, after the flue gas B which generated compressed air in the
そして、本実施形態では、まず第1に、上記集塵機3においてフィルター3Aにより除塵された燃焼排ガスBを過給機5に供給する燃焼排ガスBの排出経路である排出管4に排ガスダクト9が直列に接続されて設けられており、この排ガスダクト9にはスターリングエンジン発電機10が取り付けられている。排ガスダクト9は、排出管4の管径がスターリングエンジン発電機10のヒータ部10Aの長さに対して小さい場合や圧力損失が大きくなりすぎる場合に、排出管4の途中に取り付けられるものであって、中央部が排出管4より大径の円筒状に形成されるとともに、両端部は先細りとなる円錐台状に形成されて排出管4に気密に接続される。
Then, in the present embodiment, firstly, the exhaust gas duct 9 is connected in series to the
また、スターリングエンジン発電機10は、例えば上述のようにクランクシャフトに連結されたディスプレーサピストンとパワーピストンがシリンダー内に収容されて、このシリンダーの一端部が上記ヒータ部(加熱部)10Aとされるとともに、他端部は冷却水が供給されて冷却される冷却部10Bとされ、またクランクシャフトが収容されたケース10Cには発電機10Dが連結されている。本実施形態のスターリングエンジン発電機10は、上記ヒータ部10Aを排ガスダクト9の外部から内部に貫通させるとともに、冷却部10B、ケース10C、および発電機10Dは排ガスダクト9の外部に位置させて、排ガスダクト9に気密に取り付けられている。
Further, in the
さらに、本実施形態では、複数(例えば図2に示すように4つ)のスターリングエンジン発電機10が、図2(b)に示すように排ガスダクト9における燃焼排ガスBの通気方向Fに間隔をあけて取り付けられている。また、このうち燃焼排ガスBの通気方向Fに隣接するスターリングエンジン発電機10同士は、排ガスダクト9の周方向に異なる位置に取り付けられている。
Furthermore, in the present embodiment, a plurality of (for example, four as shown in FIG. 2)
具体的に、本実施形態の複数のスターリングエンジン発電機10は、図2に示すように上記通気方向Fに等間隔に配設されるとともに、この通気方向Fに隣接するもの同士は排ガスダクト9の周方向にも等間隔に位置をずらして配設されている。しかも、これらのスターリングエンジン発電機10は、通気方向Fに向けて一方の周方向(本実施形態では通気方向F側から見て時計回り方向)に位置をずらして排ガスダクト9を一周するように配設されていて、すなわち螺旋状に配置されている。なお、スターリングエンジン発電機10は、排出管4の過給機5との連結部近傍に備えられた図示されない上記温度計に対して集塵機3寄りに設置することが好ましい。
Specifically, as shown in FIG. 2, the plurality of
ここで、供給される被処理物の性状等の変動により、燃焼排ガスBの排ガス温度が高くなることが想定される。この場合、過給機5の入口温度が予め設定した温度を維持できる範囲で、スターリングエンジン発電機10の運転台数を決定する。具体的には、スターリングエンジン発電機10の運転を上記制御手段によって制御して、過給機5との連結部近傍に備えられた図示しない上記温度計の測定結果に基づいて起動するスターリングエンジン発電機10を決定する。より具体的には、複数のスターリングエンジン発電機10のうち、最も集塵機3側の1つのスターリングエンジン発電機10を始めに起動し、その後、過給機5の入口温度が設定温度以上の場合は、残るスターリングエンジン発電機10について集塵機3側から通気方向Fに向けて順次起動する。
Here, it is assumed that the exhaust gas temperature of the combustion exhaust gas B becomes high due to the fluctuation of the property etc. of the processing object supplied. In this case, the number of operating
また、本実施形態において集塵機3はバグフィルターであり、上記空気予熱器2から排出された燃焼排ガスBが流入する流入室3Bが下部に設けられるとともに、上部にはフィルター3Aによって除塵された燃焼排ガスBが排出される排出室3Cが設けられる断面円形の容器3Dと、この容器3Dの流入室3Bと排出室3Cとを仕切る略水平な隔壁3Eとを備え、この隔壁3Eには図示されない多数の貫通孔が形成されている。
Further, in the present embodiment, the dust collector 3 is a bag filter, and the
さらに、上記フィルター3Aは、例えば断面U字の有底円筒状に形成されたセラミックフィルターであって、その上端開口部が隔壁3Eの上記貫通孔に接合されて内部が排出室3Cに連通するように隔壁3Eから流入室3B内に吊り下げられており、微小な細孔を有するこのフィルターを燃焼排ガスBが通過する際に、燃焼排ガスB中の粉塵等のダストが捕集されて除塵されることにより、燃焼排ガスBを清浄化する。
Furthermore, the
そして、本実施形態では、第2に、上記集塵機3においても、そのフィルター3Aによって除塵された後の燃焼排ガスBの排出経路である上記排出室3Cに、スターリングエンジン発電機10が取り付けられている。ここで、この集塵機3のスターリングエンジン発電機10も、そのヒータ部10Aを上記排出室3Cにおける容器3Dの外部から内部に貫通させるとともに、冷却部10B、ケース10C、および発電機10Dは容器3Dの外部に位置させて、この容器3Dに気密に取り付けられている。
In the present embodiment, secondly, also in the dust collector 3, the
また、この集塵機3においても、複数のスターリングエンジン発電機10が取り付けられている。ただし、これら集塵機3における複数のスターリングエンジン発電機10は、上下方向には略等しい位置で、排出室3Cの内壁面に周方向に間隔をあけて取り付けられている。さらに、周方向に隣接するスターリングエンジン発電機10同士の間には、上下方向に延びる整流板3Fが内壁面から突出するように設けられている。本実施形態では、これら複数のスターリングエンジン発電機10と整流板3Fは、周方向に略交互かつ等間隔に配置されており、ただし排出室3Cからの燃焼排ガスBの排出口3Gには整流板3Fは設けられていない。
Also in the dust collector 3, a plurality of
このようなスターリングエンジン発電機10は、クランクシャフトの回転が止まって停止している状態から起動するまでの起動時間が短いとともに、ヒータ部10Aと冷却部10Bとの温度差が大きいほど大きな電力を発生する。従って、そのようなスターリングエンジン発電機10を、上述のように450℃以上の高温となる燃焼排ガスBの排出経路に取り付けることにより、上記構成の流動層焼却設備によれば、燃焼排ガスBの余剰熱を効率的に電力として回収することができる。
Such a
また、集塵機3における燃焼排ガスBの排出室3Cや、この集塵機3のフィルター3Aによって除塵された燃焼排ガスBの排出経路は、元々このような流動層焼却設備に備えられているものであり、そのような排出経路にスターリングエンジン発電機10を取り付ければよいので、設備の大型化や複雑化、コスト増大を招くことも少ない。
Further, the
そして、さらにこのスターリングエンジン発電機10が取り付けられるのは、集塵機3のフィルター3Aによって粉塵等のダストが除塵された比較的清浄な燃焼排ガスBの排出経路である。従って、上述のようにスターリングエンジン発電機10のヒータ部10Aを燃焼排ガスBに直接晒して加熱しても、例えば流動層焼却炉1から集塵機3の流入室3Bの間の排出経路にスターリングエンジン発電機10を取り付ける場合のように除塵前の燃焼排ガスB中の粉塵等の付着によって発電量が低下することはない。
Further, the
このため、上記構成の流動層焼却設備によれば、長期に亙って安定して高い発電効率を得ることができる。しかも、除塵された燃焼排ガスBは腐食性も低減しているため、スターリングエンジン発電機10のヒータ部10A等の材質としても、より安価なものを選択することが可能となり、一層のコストの低減を図ることができる。
For this reason, according to the fluidized bed incinerator of the above configuration, high power generation efficiency can be stably obtained over a long period of time. In addition, since the dust combustion exhaust gas B is also reduced in corrosiveness, it is possible to select a cheaper one as the material of the
また、本実施形態では、第1に、集塵機3のフィルター3Aによって除塵された燃焼排ガスBの排出経路として、集塵機3から排出された燃焼排ガスBが通気する排ガスダクト9にスターリングエンジン発電機10が取り付けられている。従って、上述のようにヒータ部10Aが排ガスダクト9を貫通するようにスターリングエンジン発電機10を取り付けるのも比較的容易であり、効率的かつ経済的な熱回収を行うことができる。
Further, in the present embodiment, first, the
さらに、本実施形態では、複数のスターリングエンジン発電機10が、この排ガスダクト9における燃焼排ガスBの通気方向Fに間隔をあけて取り付けられており、排ガスダクト9の内径が小さい場合にスターリングエンジン発電機10のヒータ部10Aを貫通させて取り付けても、通気方向Fに隣接するスターリングエンジン発電機10のヒータ部10Aが干渉し合うのを防ぐことができる。しかも、起動させるスターリングエンジン発電機10の数を燃焼排ガスBの温度に応じて調整することにより、排ガス温度が変化しても容易かつ細やかに対応することが可能である。
Furthermore, in the present embodiment, a plurality of
このため、特に図2(a)に示したようにヒータ部10Aが排ガスダクト9の中心を超えて突出するように貫通している場合でも、干渉を生じることなく複数のスターリングエンジン発電機10を配設して確実な熱回収を図ることができる。また、通気方向Fの同じ位置にヒータ部10Aが突出している場合のように排ガスダクト9内の燃焼排ガスBの安定した流れが妨げられるのも防ぐことができる。さらに、こうして通気方向Fに間隔をあけたスターリングエンジン発電機10を、最も集塵機3側のスターリングエンジン発電機10から起動するように制御することにより、より高温の流動用空気Aから熱回収を図ることができるので効率的である。加えて、最も集塵機3側に位置するスターリングエンジン発電機10から順に起動させることで、スターリングエンジン発電機10が追加起動した際に、既に起動しているスターリングエンジン発電機10に供給される燃焼排ガスBの熱量が変動することがないため、安定した発電を行うことが可能となる。
Therefore, as shown in FIG. 2A, particularly, even when the
また、本実施形態では、こうして複数のスターリングエンジン発電機10が燃焼排ガスBの通気方向Fに間隔をあけて取り付けられているのに併せて、この通気方向Fに隣接するスターリングエンジン発電機10同士が、排ガスダクト9の周方向にも異なる位置に取り付けられている。従って、通気方向Fの手前側(集塵機3側)のスターリングエンジン発電機10のヒータ部10Aによって通気方向F側(過給機51側)に隣接するスターリングエンジン発電機10のヒータ部10Aへの燃焼排ガスBによる加熱が妨げられるような事態を防いで、さらに確実な熱回収を図ることができるとともに、排ガスダクト9内の燃焼排ガスBの流れを一層安定化することもできる。
Further, in the present embodiment, the
特に、本実施形態では、上述したようにスターリングエンジン発電機10が排ガスダクト9に螺旋状に配設されており、この螺旋が1周するまでは、通気方向F側のスターリングエンジン発電機10の通気方向Fと反対側に次のスターリングエンジン発電機10のヒータ部10Aが突出することはない。このため、スターリングエンジン発電機10のシリンダーの少なくとも他端部側においては、ヒータ部10Aを高温の燃焼排ガスBに晒すことができて、一層効率的な熱回収を図ることができる。
In particular, in the present embodiment, as described above, the
なお、本実施形態では、集塵機3から過給機5に燃焼排ガスBを排出する排出管4の途中に、この排出管4よりも大径の排ガスダクト9が接続されて複数のスターリングエンジン発電機10が取り付けられているが、排出管4が十分に大径であれば、このような排ガスダクト9を別に接続することなく、排出管4自体を排ガスダクトとして複数のスターリングエンジン発電機10を取り付けてもよい。
In the present embodiment, an exhaust gas duct 9 having a diameter larger than that of the
さらに、図1および図2では排ガスダクト9が垂直方向に延びているが、水平方向に延びる排ガスダクト9に複数のスターリングエンジン発電機10が取り付けられていてもよい。また、集塵機3と過給機5の間にスターリングエンジン発電機10を取り付けるのに併せて、あるいはこれに代えて、過給機5と白煙防止熱交換器6の間や、白煙防止熱交換器6と排煙処理塔7との間にスターリングエンジン発電機10を取り付けてもよい。
Furthermore, although the exhaust gas duct 9 extends in the vertical direction in FIGS. 1 and 2, a plurality of
また、本実施形態では、複数のスターリングエンジン発電機10を過給機5の入口温度に基づいて上記制御手段により制御して集塵機3側から順次起動しているが、予め設定した所定温度以上となった場合に複数台同時に起動する制御を行ってもよい。さらに、スターリングエンジン発電機10の起動条件を過給機5の入口温度に限定せず、流動層焼却炉1の炉内温度、空気予熱器2出口の燃焼排ガス温度、集塵機3入口、集塵機3出口の燃焼排ガス温度等を採用してもよい。
Further, in the present embodiment, the plurality of
一方、本実施形態では、上述のようなスターリングエンジン発電機10が、燃焼排ガスBを除塵するフィルター3Aを備えた集塵機3の容器3D内において、除塵された燃焼排ガスBが排出される排出室3Cにも取り付けられている。このため、除塵された後では最も高温となる燃焼排ガスBによって発電を行って熱回収することができるので、さらに効率的である。
On the other hand, in the present embodiment, in the
また、この集塵機3にも、複数のスターリングエンジン発電機10が、排出室3Cの内壁面に周方向に間隔をあけて取り付けられており、フィルター3Aから隔壁3Eの貫通孔を通って排出される燃焼排ガスBによって効率的な熱回収を行うことが可能となる。さらに、周方向に隣接するスターリングエンジン発電機10同士の間には、上下方向に延びる整流板3Fが設けられており、隔壁3Eの貫通孔から排出室3Cに排出される燃焼排ガスBが確実に個々のスターリングエンジン発電機10に当たるように流れを整えて効率的な加熱を促すことができる。しかも、これらの整流板3Fは、排出室3Cの内壁面に設けられているので、フィルター3Aを吊り下げる隔壁3Eと干渉することもない。
In addition, a plurality of
なお、加圧下の燃焼排ガスBでは、対流熱伝達が大きくなることで輻射の効果も高くなり、その結果としてスターリングエンジン発電機10におけるヒータ部10Aの熱交換効率も高まるため、このヒータ部10Aの小型化を図ることができる。従って、上記構成の流動層焼却設備は、集塵機3から排出された燃焼排ガスBが過給機5に供給されることにより流動用空気Aが加圧されて流動層焼却炉1に供給され、これに伴い流動層焼却炉1から排出される燃焼排ガスB自体も加圧される本実施形態のような加圧流動炉設備に適用して特に効果的である。また、本実施形態では、集塵機3の排出室3Cと集塵機3からの燃焼排ガスBの排出経路との双方にスターリングエンジン発電機10が取り付けられているが、いずれか一方だけに取り付けられていてもよい。
In the case of the combustion exhaust gas B under pressure, the convective heat transfer is enhanced, and the radiation effect is also enhanced. As a result, the heat exchange efficiency of the
1 流動層焼却炉
2 空気予熱器
3 集塵機
3A フィルター
3B 流入室
3C 排出室
3D 容器
3E 隔壁
3F 整流板
3G 排出口
4 燃焼排ガスBの排出管
5 過給機
6 白煙防止熱交換器
7 排煙処理塔
8 煙突
9 排ガスダクト
10 スターリングエンジン発電機
10A ヒータ部
10B 冷却部
10C ケース
10D 発電機
A 流動用空気
B 燃焼排ガス
C 大気
D 白煙防止用空気
F 通気方向
1
Claims (4)
上記複数のスターリングエンジン発電機は、上記排ガスダクトにおける上記燃焼排ガスの通気方向に間隔をあけるとともに、上記燃焼排ガスの通気方向に隣接する上記スターリングエンジン発電機同士が、上記排ガスダクトの周方向に異なる位置になるように、螺旋状に配置されて取り付けられていることを特徴とする流動層焼却設備。 A fluidized bed incinerator which burns an object to be treated by flowing air while flowing, and a dust collector which removes the flue gas discharged from the fluidized bed incinerator with a filter, and the flue gas which has been subjected to dust removal by the filter In the discharge path to be discharged, a plurality of Stirling engine generators are attached to an exhaust gas duct through which the combustion exhaust gas discharged from the dust collector passes .
The plurality of Stirling engine generators are spaced apart in the ventilation direction of the combustion exhaust gas in the exhaust gas duct, and the Stirling engine generators adjacent to each other in the ventilation direction of the combustion exhaust gas are different in the circumferential direction of the exhaust gas duct A fluidized bed incinerator characterized in that it is helically arranged and mounted so as to be in position .
上記集塵機は、下部に上記燃焼排ガスが流入する流入室が設けられるとともに上部には除塵された上記燃焼排ガスが排出される上記排出経路である排出室が設けられる容器と、この容器の上記流入室と上記排出室とを仕切る隔壁と、この隔壁に吊り下げられて内部が上記排出室に連通する上記フィルターとを備え、
上記複数のスターリングエンジン発電機は、上記排出室の内壁面に周方向に間隔をあけて取り付けられているとともに、周方向に隣接するスターリングエンジン発電機同士の間には、上下方向に延びる整流板が上記内壁面に設けられていることを特徴とする流動層焼却設備。 A fluidized bed incinerator which burns an object to be treated by flowing air while flowing, and a dust collector which removes the flue gas discharged from the fluidized bed incinerator with a filter, and the flue gas which has been subjected to dust removal by the filter A number of Stirling engine generators are attached to the discharge path that discharges,
The dust collector is provided at the lower portion thereof with an inflow chamber into which the combustion exhaust gas flows, and at the upper portion is a container provided with a discharge chamber which is the discharge passage from which the dust is discharged. A partition separating the discharge chamber and the discharge chamber, and the filter suspended by the partition and the inside of which communicates with the discharge chamber;
The plurality of Stirling engine generators are mounted on the inner wall surface of the discharge chamber at intervals in the circumferential direction, and flow straightening plates extending in the vertical direction between the Stirling engine generators adjacent in the circumferential direction A fluidized bed incinerator characterized in that the above inner wall surface is provided .
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