JP7157688B2

JP7157688B2 - 廃棄物処理設備

Info

Publication number: JP7157688B2
Application number: JP2019048939A
Authority: JP
Inventors: 圭渡邉; 文宏眞野; 修史山口; 健吾迫田; 俊康尾家
Original assignee: Kobelco Eco Solutions Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 2019-03-15
Filing date: 2019-03-15
Publication date: 2022-10-20
Anticipated expiration: 2039-03-15
Also published as: JP2020148444A

Description

本発明は、廃棄物処理設備に関する。

従来、特許文献１に記載されているように、下水汚泥等の廃棄物を燃焼処理する廃棄物処理設備が知られている。特許文献１には、過給式の廃棄物処理設備が記載されており、当該廃棄物処理設備は、廃棄物を燃焼する燃焼炉と、当該燃焼炉の後段に設けられた予熱器と、当該予熱器に連結された過給機と、を有している。この廃棄物処理設備では、過給機のコンプレッサから吐出された圧縮空気が予熱器において燃焼炉からの排ガスにより加熱され、加熱された圧縮空気のエネルギーによってタービンが回転することによりコンプレッサが駆動する。そして、タービンから流出した圧縮空気が、燃焼用空気として燃焼炉内に供給される。このような過給式の廃棄物処理設備によれば、燃焼炉の運転が安定した状態においては、過給機によって燃焼炉内に燃焼用空気を自給することができる。

特開２００７－１７０７０３号公報

過給式の廃棄物処理設備では、排ガスの熱エネルギーを利用して過給機を自立運転させることにより、燃焼炉への空気の自給が可能であるが、種々の要因によって過給機の自立運転が困難になる場合がある。そして、この場合には、空気供給装置等を別途設けて、燃焼炉への空気供給を補助する必要がある。

特許文献１に記載された廃棄物処理設備では、過給機のコンプレッサから、予熱器、タービン、燃焼炉へと続く空気導入経路の外から当該経路内に空気を供給する空気供給装置が設けられている。本発明者等は、このような場合に、経路内の圧力よりも高圧の空気を経路外から押し込む必要があり、高スペックの空気供給装置が要求されるため、設備のコスト増加を招くという課題に着目した。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、過給機の自立運転を補助する流体機器を有する過給式の廃棄物処理設備においてコスト低減を図ることである。

本発明の一局面に係る廃棄物処理設備は、廃棄物を焼却する焼却炉と、廃棄物の焼却に用いられる燃焼用空気を前記焼却炉に導く経路であって、前記焼却炉に接続された一方の端部と、前記燃焼用空気を経路内に取り込むための取込口が設けられた他方の端部と、を有する空気導入経路と、前記空気導入経路を通じて前記焼却炉に導かれる前記燃焼用空気を、前記焼却炉から排出される排ガスにより加熱する予熱器と、前記空気導入経路に配置されると共に前記燃焼用空気を圧縮して前記予熱器側に吐出するコンプレッサと、前記空気導入経路に配置されると共に前記予熱器で加熱された前記燃焼用空気によって回転することにより前記コンプレッサを駆動させるタービンと、を有し、前記空気導入経路を通じて前記焼却炉に前記燃焼用空気を供給する過給機と、前記空気導入経路における前記タービンの出口側の位置及び前記空気導入経路における前記コンプレッサの出口側で且つ前記タービンの入口側の位置のうち少なくともいずれかの位置に配置された流体機器であって、前記燃焼用空気を吸入して吐出することにより前記流体機器よりも上流側において前記空気導入経路内の圧力を下げる前記流体機器と、を有する。

この廃棄物処理設備によれば、過給機の自立状態の維持が困難な場合に流体機器を作動させ、当該流体機器よりも上流側における空気導入経路内の圧力を下げることにより、タービンの出口圧及びコンプレッサの出口圧のうち少なくともいずれかを下げることができる。これにより、タービンの出入口の圧力差が増大し、又はコンプレッサの出入口の圧力差が小さくなり、コンプレッサの駆動力が上がるため、過給機の自立運転を補助することができる。この廃棄物処理設備では、流体機器が過給機のコンプレッサ及びタービンと同様に空気導入経路上に配置されているため、従来のように空気導入経路の外から空気を押し込む必要がない。このため、高スペックの流体機器を用いる必要がなく、設備コストを低減することができる。

しかも、流体機器を、空気導入経路におけるコンプレッサよりも上流側の位置ではなく、コンプレッサよりも下流側の位置に配置することにより、空気導入経路の耐圧性能を上げる設計変更も不要になる。すなわち、流体機器がコンプレッサよりも上流側に配置された場合には、コンプレッサの入口圧及び出口圧が共に上昇し、流体機器が配置されない場合に比べて高圧の燃焼用空気がコンプレッサの下流側を流れるため、それに応じた耐圧設計の変更が必要になる。これに対し、本発明では、コンプレッサによる圧縮後の燃焼用空気を流体機器により吸入して吐出するため、流体機器の配置前に比べて空気導入経路内の圧力が上昇せず、空気導入経路の耐圧設計の変更が不要になる。

上記廃棄物処理設備は、前記過給機の自立運転の安定状態を示す指標値が予め定められた設定値を超えた時に、又は、前記指標値が予め定められた設定値を下回る時に、前記流体機器が作動するように前記流体機器を制御する制御部をさらに有していてもよい。

この構成によれば、過給機の自立運転を維持するために必要な時にのみ流体機器を作動させることができるため、流体機器の作動に要する電力を抑えつつ過給機の自立運転を補助することができる。

上記廃棄物処理設備は、前記流体機器を迂回するように前記空気導入経路に接続されたバイパス経路と、前記空気導入経路から前記バイパス経路への前記燃焼用空気の流入及びその停止を切り替える切替部と、をさらに有していてもよい。前記制御部は、前記流体機器の作動が停止している状態において前記空気導入経路から前記バイパス経路への前記燃焼用空気の流入が許容されるように、前記切替部を制御してもよい。

この構成によれば、流体機器の作動を停止している間に、当該流体機器を迂回するように燃焼用空気を流すことができるため、流体機器が燃焼用空気の流動抵抗になるのを抑制することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、過給機の自立運転を補助する流体機器を有する過給式の廃棄物処理設備においてコスト低減を図ることができる。

本発明の実施形態１に係る廃棄物処理設備の構成を模式的に示す図である。上記廃棄物処理設備における流体機器の制御を説明するためのフローチャートである。本発明の実施形態２に係る廃棄物処理設備の構成を模式的に示す図である。本発明の実施形態２の変形例に係る廃棄物処理設備の構成を模式的に示す図である。本発明の実施形態３に係る廃棄物処理設備の構成を模式的に示す図である。上記廃棄物処理設備における過給機のコンプレッサマップを示すグラフである。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る廃棄物処理設備を詳細に説明する。

（実施形態１）
まず、本発明の実施形態１に係る廃棄物処理設備１の構成を、図１を参照して説明する。本実施形態に係る廃棄物処理設備１は、下水汚泥等の廃棄物を焼却処理する設備である。図１に示すように、廃棄物処理設備１は、焼却炉１０と、空気導入経路２０と、予熱器３０と、コンプレッサ４１及びタービン４２を含む過給機４０と、流体機器５０と、コンプレッサ入口温度測定部６０と、予熱器出口温度測定部６１と、コンプレッサ出口側排気路８０と、コンプレッサ出口側排気弁８１と、タービン出口側排気路８２と、タービン出口側排気弁８３と、制御部７０と、を主に有している。

なお、図１は、本実施形態に係る廃棄物処理設備１における主要な構成要素のみを示しているが、廃棄物処理設備１は、同図に現れていない他の構成要素もさらに備え得るものである。以下、廃棄物処理設備１の各構成要素についてそれぞれ詳細に説明する。

焼却炉１０は、下水汚泥等の廃棄物を焼却するものであり、例えば流動床式焼却炉である。焼却炉１０において廃棄物の焼却時に発生した高温の排ガスＧ１は、排ガス経路１１を通じて予熱器３０に導入される。そして、予熱器３０から流出した排ガスＧ１は、灰分や硫黄酸化物（ＳＯｘ）等が除去された後、煙突（図示しない）から大気中に放出される。

空気導入経路２０は、廃棄物の焼却に用いられる燃焼用空気Ａ１を焼却炉１０に導く経路（配管）である。燃焼用空気Ａ１は、例えば外気（屋外空間における常温の大気）である。図１に示すように、空気導入経路２０は、焼却炉１０の下部に接続された一方の端部２０Ａと、燃焼用空気Ａ１を経路内に取り込むための取込口が設けられた他方の端部２０Ｂと、をそれぞれ有している。当該取込口は、屋外空間に開放されている。

より具体的には、空気導入経路２０は、第１～第４経路２１～２４を含み、燃焼用空気Ａ１は、過給機４０により第１～第４経路２１～２４を順に通過して焼却炉１０内に導入される。図１に示すように、第１経路２１は、上流端に燃焼用空気Ａ１の取込口が設けられていると共に、下流端がコンプレッサ４１の吸入口に接続されている。第２経路２２は、上流端がコンプレッサ４１の吐出口に接続されていると共に、下流端が予熱器３０の空気入口に接続されている。第３経路２３は、上流端が予熱器３０の空気出口に接続されていると共に、下流端がタービン４２の入口に接続されている。第４経路２４は、上流端がタービン４２の出口に接続されていると共に、下流端が焼却炉１０の下部に設けられた空気入口に接続されている。

予熱器３０は、空気導入経路２０を通じて焼却炉１０に導かれる燃焼用空気Ａ１を、焼却炉１０から排出される排ガスＧ１により加熱するものであり、空気導入経路２０（第２経路２２及び第３経路２３）及び排ガス経路１１にそれぞれ接続されている。具体的には、予熱器３０は、熱交換器であり、排ガス経路１１から流入する排ガスＧ１と空気導入経路２０（第２経路２２）から流入する燃焼用空気Ａ１との間で間接的に熱交換することにより、燃焼用空気Ａ１を加熱する。加熱された後の燃焼用空気Ａ１は、第３経路２３内に流出する。

過給機４０は、空気導入経路２０を通じて焼却炉１０に燃焼用空気Ａ１を供給するものである。図１に示すように、過給機４０は、空気導入経路２０において予熱器３０の上流側に配置されたコンプレッサ４１と、空気導入経路２０において予熱器３０の下流側に配置されたタービン４２と、を有している。なお、「上流側」及び「下流側」は、燃焼用空気Ａ１が空気導入経路２０を通じて焼却炉１０に向かって流れる向きを基準としている。

コンプレッサ４１は、空気導入経路２０（第１経路２１）から燃焼用空気Ａ１を吸入すると共に当該燃焼用空気Ａ１を所定の圧力まで圧縮し、圧縮した燃焼用空気Ａ１を予熱器３０側（第２経路２２内）に吐出する。コンプレッサ４１は、例えば遠心圧縮機であり、軸周りに回転することにより燃焼用空気Ａ１を昇圧する羽根車（図示しない）と、当該羽根車を収容するケーシング（図示しない）と、を含む。

タービン４２は、予熱器３０で加熱された燃焼用空気Ａ１によって回転することによりコンプレッサ４１を駆動させる。具体的には、タービン４２は、燃焼用空気Ａ１の流れを受けて軸周りに回転可能な翼車（図示しない）を有し、当該翼車の回転が回転軸４３を介してコンプレッサ４１の羽根車に伝達されることにより、コンプレッサ４１が駆動する。

流体機器５０は、例えばブロワ等の増圧機であり、図１に示す通り、本実施形態では空気導入経路２０におけるタービン４２の出口側の位置（第４経路２４）に配置されている。すなわち、流体機器５０は、空気導入経路２０上においてコンプレッサ４１及びタービン４２と直列に配置されている。当該ブロワは、モータの回転数をインバータによって制御することにより駆動する。また流体機器５０の増圧能力は、過給機４０のコンプレッサ４１よりも低くなっている。

流体機器５０は、タービン４２から流出した燃焼用空気Ａ１を吸入して焼却炉１０側へ吐出することにより、当該流体機器５０よりも上流側において空気導入経路２０（第４経路２４）内の圧力を下げる。すなわち、図１中において斜線で示されたタービン出口側領域１００（タービン４２と流体機器５０との間における領域）においては、流体機器５０が設置されない場合に比べて、空気導入経路２０（第４経路２４）内の圧力が小さくなる。

流体機器５０は、吸入した燃焼用空気Ａ１を羽根車（図示しない）の回転により増圧し、増圧された燃焼用空気Ａ１を焼却炉１０に向かって吐出する。このため、流体機器５０の出口側では、空気導入経路２０（第４経路２４内）の圧力が、流体機器５０が設置されない場合と同じになる。すなわち、流体機器５０は、当該流体機器５０よりも上流側の経路内を減圧すると共に、当該流体機器５０よりも下流側の経路内を上流側の減圧分に応じて増圧する。

コンプレッサ入口温度測定部６０は、コンプレッサ４１に吸入される前の燃焼用空気Ａ１の温度を測定する温度センサである。図１に示すように、コンプレッサ入口温度測定部６０は、第１経路２１に設けられており、当該第１経路２１内をコンプレッサ４１の吸入口に向かって流れる燃焼用空気Ａ１の温度を測定する。なお、コンプレッサ入口温度測定部６０は、第１経路２１内に取り込まれた燃焼用空気Ａ１の温度を測定するものに限定されず、第１経路２１内に取り込まれる前の燃焼用空気Ａ１の温度を測定するものであってもよい。

予熱器出口温度測定部６１は、予熱器３０から空気導入経路２０（第３経路２３）内に流出する燃焼用空気Ａ１の温度を測定する温度センサである。図１に示すように、予熱器出口温度測定部６１は、第３経路２３において予熱器３０の空気出口の近傍に設けられている。この予熱器出口温度測定部６１により、予熱器３０において排ガスＧ１の熱により加熱された後の燃焼用空気Ａ１の温度が測定される。

コンプレッサ出口側排気路８０は、空気導入経路２０におけるコンプレッサ４１の下流側で且つ予熱器３０の上流側の位置Ｌ１（第２経路２２上における任意の位置Ｌ１）から、当該空気導入経路２０（第２経路２２）の外に燃焼用空気Ａ１を排出するための経路（配管）である。図１に示すように、コンプレッサ出口側排気路８０は、上流端が第２経路２２上における任意の位置Ｌ１に接続されていると共に、下流端が屋外空間に開放されている。

コンプレッサ出口側排気弁８１は、コンプレッサ出口側排気路８０に配置された弁であり、当該コンプレッサ出口側排気路８０を通じた燃焼用空気Ａ１の排気率を調整する。具体的には、コンプレッサ出口側排気弁８１は、開度調整可能な弁であり、その開度により空気導入経路２０（第２経路２２）からコンプレッサ出口側排気路８０に流入する燃焼用空気Ａ１の流量、すなわち第２経路２２からコンプレッサ出口側排気路８０を通じて大気中に放出される燃焼用空気Ａ１の流量を調整する。

図１に示すように、第２経路２２における位置Ｌ１よりも上流側には第１流量測定部６２が設けられており、コンプレッサ出口側排気路８０には第２流量測定部６３が設けられており、第２経路２２における位置Ｌ１よりも下流側には第３流量測定部６４が設けられている。第１流量測定部６２は、コンプレッサ出口側排気路８０により排気される前の第２経路２２内の燃焼用空気Ａ１の流量を測定する。第２流量測定部６３は、コンプレッサ出口側排気路８０内の燃焼用空気Ａ１の流量を測定する。第３流量測定部６４は、コンプレッサ出口側排気路８０により排気された後の第２経路２２内の燃焼用空気Ａ１の流量を測定する。

タービン出口側排気路８２は、空気導入経路２０におけるタービン４２の下流側の位置Ｌ２（第４経路２４上における流体機器５０よりも下流側の位置Ｌ２）から、空気導入経路２０（第４経路２４）の外に燃焼用空気Ａ１を排出するための経路である。図１に示すように、タービン出口側排気路８２は、上流端が第４経路２４上における位置Ｌ２に接続されていると共に、下流端が屋外空間に開放されている。

タービン出口側排気弁８３は、タービン出口側排気路８２に配置された弁であり、タービン出口側排気路８２を通じた燃焼用空気Ａ１の排気率を調整する。具体的に、タービン出口側排気弁８３は、開度調整可能な弁であり、その開度により空気導入経路２０（第４経路２４）からタービン出口側排気路８２に流入する燃焼用空気Ａ１の流量、すなわち第４経路２４からタービン出口側排気路８２を通じて大気中に放出される燃焼用空気Ａ１の流量を調整する。

図１に示すように、第４経路２４における位置Ｌ２よりも上流側で且つ流体機器５０よりも下流側には第４流量測定部６５が設けられており、タービン出口側排気路８２には第５流量測定部６６が設けられており、第４経路２４における位置Ｌ２よりも下流側には第６流量測定部６７が設けられている。第４流量測定部６５は、タービン出口側排気路８２により排気される前の第４経路２４内の燃焼用空気Ａ１の流量を測定する。第５流量測定部６６は、タービン出口側排気路８２内の燃焼用空気Ａ１の流量を測定する。第６流量測定部６７は、タービン出口側排気路８２により排気された後の第４経路２４内の燃焼用空気Ａ１の流量を測定する。

上記構成を有する本実施形態に係る廃棄物処理設備１によれば、流体機器５０（ブロワ）を作動させることにより、過給機４０による焼却炉１０への燃焼用空気Ａ１の供給を補助することができる。すなわち、廃棄物処理設備１の通常運転時には、図略のホッパ等を介して廃棄物が焼却炉１０内に供給されると共に、過給機４０により燃焼用空気Ａ１が空気導入経路２０を通じて焼却炉１０内に導入される。そして、焼却炉１０内において廃棄物が連続的に焼却処理されるが、種々の要因によって過給機４０の自立運転（コンプレッサ４１の回転）の維持が困難になる場合がある。

このような場合に流体機器５０を作動させ、当該流体機器５０よりも上流側における空気導入経路２０（第４経路２４）内の圧力を下げることにより、タービン４２の出口圧を下げることができる。これにより、タービン４２の出入口の圧力差が増大し、タービン４２の回転数が増大する。その結果、コンプレッサ４１の駆動力が上がるため、過給機４０の自立運転を維持することが可能になる。本実施形態に係る廃棄物処理設備１では、流体機器５０が過給機４０のコンプレッサ４１及びタービン４２と同様に空気導入経路２０上に配置されているため、空気導入経路２０の外から空気を押し込む場合と異なり、高スペックの流体機器を設置する必要がなく、設備コストの面でも有利である。

本実施形態では、上記流体機器５０の作動が制御部７０により制御される。以下、当該制御部７０の構成及びその制御内容について説明する。なお、上記流体機器５０は、制御部７０により自動制御される場合に限定されず、手動制御されてもよい。

制御部７０は、廃棄物処理設備１の各種動作を制御するコントローラである。制御部７０は、受付部７１と、判定部７２と、流体機器（ブロワ）制御部７３と、弁制御部７４と、記憶部７５と、演算部７６と、を有している。受付部７１、判定部７２、ブロワ制御部７３、弁制御部７４及び演算部７６は、上記コントローラを構成する中央演算処理装置（ＣＰＵ；ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）により実行される各機能であり、記憶部７５はメモリにより構成されている。

制御部７０は、過給機４０の自立運転の安定状態を示す指標値が予め定められた設定値を超えた時に、流体機器５０が作動するように当該流体機器５０を制御する。本実施形態では、一例として、コンプレッサ入口温度測定部６０の測定値を当該指標値とする場合を、図２のフローチャートに従って説明する。

まず、廃棄物処理設備１の上記通常運転中において、コンプレッサ４１に吸入される前の燃焼用空気Ａ１の温度がコンプレッサ入口温度測定部６０により測定され（ステップＳ１０）、当該測定値のデータが受付部７１に入力される。そして、当該測定値が予め定められたコンプレッサ入口温度の設定値を超えるか否かを、判定部７２において判定する（ステップＳ２０）。この設定値のデータは、記憶部７５に格納されている。

そして、当該測定値が設定値を超える時は（ステップＳ２０のＹＥＳ）、流体機器５０（ブロワ）が作動するように当該流体機器５０を流体機器制御部７３により制御する（ステップＳ３０）。具体的には、インバータ制御により、流体機器５０（ブロワ）を駆動させる。この時、ブロワを停止状態から駆動させてもよいし、駆動状態のブロワの回転数を増大させてもよい。一方、コンプレッサ入口温度測定部６０の測定値が設定値以下である時は（ステップＳ２０のＮＯ）、ステップＳ１０に戻り、コンプレッサ４１の入口温度の測定が継続される。

コンプレッサ４１の入口温度が高い場合には、コンプレッサ４１に吸入される燃焼用空気Ａ１の密度が下がる。この場合、コンプレッサ４１及びタービン４２を通過する燃焼用空気Ａ１の質量流量が低下し、コンプレッサ４１の駆動状態の維持が困難になる。したがって、上述の通り、コンプレッサ入口温度測定部６０の測定値を過給機４０の自立運転の安定状態を示す指標値とし、当該測定値が設定値を超えたタイミングで流体機器５０を作動させることにより、ブロワの駆動に要する電力を抑えつつ過給機４０の自立運転を維持することができる。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係る廃棄物処理設備１Ａについて、図３を参照して説明する。実施形態２に係る廃棄物処理設備１Ａは、基本的に上記実施形態１に係る廃棄物処理設備１と同様の構成を有し且つ同様の作用効果を奏するものであるが、流体機器５０が空気導入経路２０におけるコンプレッサ４１の出口側で且つタービン４２の入口側の位置に配置されている点で上記実施形態１と異なっている。以下、上記実施形態１と異なる点についてのみ説明する。

図３に示すように、実施形態２に係る廃棄物処理設備１Ａでは、流体機器５０は、空気導入経路２０におけるコンプレッサ４１よりも下流側で且つ予熱器３０よりも上流側の位置、すなわち第２経路２２上に配置されている。流体機器５０は、上記実施形態１と同様に例えばブロワであり、コンプレッサ４１から吐出された燃焼用空気Ａ１を吸入して予熱器３０側へ吐出することにより、当該流体機器５０よりも上流側において空気導入経路２０（第２経路２２）内の圧力を下げる。

すなわち、図３中において斜線で示されたコンプレッサ出口側領域１０１（コンプレッサ４１と流体機器５０との間における領域）においては、流体機器５０が設置されない場合に比べて、空気導入経路２０（第２経路２２）内の圧力が小さくなる。流体機器５０は、吸入した燃焼用空気Ａ１を増圧し、増圧された燃焼用空気Ａ１を予熱器３０に向かって吐出する。このため、流体機器５０の出口側では、空気導入経路２０（第２経路２２内）の圧力が、流体機器５０が設置されない場合と同じになる。

実施形態２に係る廃棄物処理設備１Ａによれば、過給機４０の自立状態の維持が困難な場合に流体機器５０を作動させ、流体機器５０よりも上流側における空気導入経路２０（第２経路２２）内の圧力を下げることにより、コンプレッサ４１の出口圧を下げることができる。これにより、コンプレッサ４１の出入口間の圧力差が減少し、コンプレッサ４１の羽根車が回転し易くなるため、上記実施形態１と同様に過給機４０の自立運転を補助することができる。

また図４に示す変形例に係る廃棄物処理設備１Ｂのように、流体機器５０は、空気導入経路２０における予熱器３０よりも下流側で且つタービン４２よりも上流側の位置、すなわち第３経路２３上に配置されていてもよい。この場合でも、図３に示した実施形態と同様に、コンプレッサ４１の出口圧を下げることができる。

（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３に係る廃棄物処理設備１Ｃについて、図５を参照して説明する。実施形態３に係る廃棄物処理設備１Ｃは、基本的に上記実施形態１に係る廃棄物処理設備１と同様の構成を有し且つ同様の作用効果を奏するものであるが、流体機器５０を迂回するバイパス経路９０をさらに有している点で上記実施形態１と異なっている。以下、上記実施形態１と異なる点についてのみ説明する。

図５に示すように、実施形態３に係る廃棄物処理設備１Ｃは、上記実施形態１において説明した構成要素に加えて、バイパス経路９０と、切替部９３と、をさらに有している。バイパス経路９０は、流体機器５０を迂回するように空気導入経路２０（第４経路２４）に接続されている。具体的には、図５に示すように、バイパス経路９０は、第４経路２４における流体機器５０よりも上流側の位置Ｌ３に接続された上流端と、第４経路２４における流体機器５０よりも下流側で且つ位置Ｌ２よりも上流側の位置Ｌ４に接続された下流端と、を有する。

切替部９３は、空気導入経路２０（第４経路２４）からバイパス経路９０への燃焼用空気Ａ１の流入及びその停止を切り替えるものである。具体的には、切替部９３は、第４経路２４における位置Ｌ３よりも下流側で且つ流体機器５０よりも上流側に配置された主経路弁９１と、バイパス経路９０に配置されたバイパス経路弁９２と、を有する。主経路弁９１及びバイパス経路弁９２は、いずれも開閉弁であり、各弁が配置された経路内における燃焼用空気Ａ１の流通及びその遮断を切り替える。

制御部７０（弁制御部７４）は、流体機器５０の作動が停止している状態において空気導入経路２０（第４経路２４）からバイパス経路９０への燃焼用空気Ａ１の流入が許容されると共に流体機器５０への燃焼用空気Ａ１の流入が阻止されるように、切替部９３を制御する。具体的には、流体機器５０の作動が停止している状態において、弁制御部７４は、主経路弁９１を閉じると共にバイパス経路弁９２を開く。

これにより、流体機器５０の作動が停止している状態では、タービン４２から流出した燃焼用空気Ａ１が流体機器５０を通過せず、位置Ｌ３からバイパス経路９０内に流入し、流体機器５０を迂回するようにバイパス経路９０内を流れる。そして当該燃焼用空気Ａ１は、位置Ｌ４において第４経路２４内に流入し、焼却炉１０に向かって流れる。

また弁制御部７４は、流体機器５０が作動している状態においては、空気導入経路２０（第４経路２４）からバイパス経路９０への燃焼用空気Ａ１の流入が阻止されると共に流体機器５０への燃焼用空気Ａ１の流入が許容されるように、切替部９３を制御する。具体的には、流体機器５０が作動している状態において、弁制御部７４は、主経路弁９１を開くと共にバイパス経路弁９２を閉じる。

このように、実施形態３に係る廃棄物処理設備１Ｃでは、バイパス経路９０及び切替部９３を設けることにより、流体機器５０の作動が停止している間に当該流体機器５０を迂回するように燃焼用空気Ａ１を流すことができる。これにより、過給機４０の自立運転が安定していて流体機器５０の作動が不要である場合に、流体機器５０が燃焼用空気Ａ１の流動抵抗になるのを抑制することができる。

また本実施形態では、流体機器５０が第４経路２４に配置されている場合においてバイパス経路９０及び切替部９３が設けられる場合について説明したが、図３及び図４に示した形態においてバイパス経路９０及び切替部９３が同様に設けられてもよい。すなわち、図３の形態において、流体機器５０を迂回するように第２経路２２に両端が接続されたバイパス経路９０と、第２経路２２からバイパス経路９０への燃焼用空気Ａ１の流入及びその停止を切り替える切替部９３と、が設けられてもよい。また図４の形態において、流体機器５０を迂回するように第３経路２３に両端が接続されたバイパス経路９０と、第３経路２３からバイパス経路９０への燃焼用空気Ａ１の流入及びその停止を切り替える切替部９３と、が設けられてもよい。

（その他実施形態）
ここで、本発明のその他実施形態について説明する。

上記実施形態１～３では、流体機器５０が空気導入経路２０上における１箇所にのみ配置される場合を説明したがこれに限定されず、流体機器５０が空気導入経路２０上における複数の箇所に配置されていてもよい。例えば、流体機器５０は、空気導入経路２０におけるタービン４２の出口側の位置（第４経路２４）及び空気導入経路２０におけるコンプレッサ４１の出口側で且つタービン４２の入口側の位置（第２経路２２又は第３経路２３）の両方に配置されていてもよい。この場合、各位置に配置された流体機器５０を作動させることにより、タービン４２の出口圧及びコンプレッサ４１の出口圧の両方を下げることが可能になり、過給機４０の自立運転をより確実に維持することができる。

上記実施形態１では、流体機器の一例としてブロワを挙げて説明したがこれに限定されず、例えばブロワよりも増圧能力が低い送風機であるファンが流体機器として用いられてもよい。またブロワやファンの種類としては、例えば軸流式や遠心式等種々のものを採用することができる。

上記実施形態１では、過給機４０の自立運転の安定状態を示す指標値として、コンプレッサ入口温度測定部６０の測定値を採用する場合について説明したが、以下の通り、他のパラメータを当該指標値として採用することも可能である。

例えば、予熱器出口温度測定部６１の測定値が、過給機４０の自立運転の安定状態を示す指標値として採用されてもよい。この場合、当該測定値が予め定められた設定値を下回る時に、流体機器５０を作動させる。予熱器３０の出口温度が低い場合には、タービン４２に流入する燃焼用空気Ａ１の熱エネルギーが低く過給機４０の自立運転が困難になるため、当該出口温度を指標にすることができる。

またコンプレッサ４１の出口側排気率、すなわち第１流量測定部６２の測定値に対する第２流量測定部６３の測定値の比率が、過給機４０の自立運転の安定状態を示す指標値として採用されてもよい。この場合、当該比率が予め定められた設定値を下回る時に、流体機器５０を作動させる。なお、この制御を行う前提として、第２経路２２における燃焼用空気Ａ１の流量（第３流量測定部６４の測定値）が一定に維持されるように、弁制御部７４がコンプレッサ出口側排気弁８１の開度を制御する。

このように、コンプレッサ出口側排気弁８１により第２経路２２における燃焼用空気Ａ１の流量を維持する制御を行う場合において、コンプレッサ４１の出口側排気率が低いことは、コンプレッサ４１から吐出される燃焼用空気Ａ１の流量が少なく、過給機４０の自立運転の維持が困難であることの指標になる。したがって、当該排気率に基づいて、流体機器５０の作動タイミングを適切に制御することができる。

またコンプレッサ４１の出口側排気率に代えて、コンプレッサ４１の出口側における燃焼用空気Ａ１の非排気率、すなわち第１流量測定部６２の測定値に対する第３流量測定部６４の測定値の比率を指標値としてもよい。この場合、当該比率が予め定められた設定値を超える時に、流体機器５０を作動させる。

またタービン４２の出口側排気率、すなわち第４流量測定部６５の測定値に対する第５流量測定部６６の測定値の比率が、過給機４０の自立運転の安定状態を示す指標値として採用されてもよい。この場合、当該比率が予め定められた設定値を下回る時に、流体機器５０を作動させる。なお、この制御を行う前提として、第４経路２４における燃焼用空気Ａ１の流量（第６流量測定部６７の測定値）が一定に維持されるように、弁制御部７４がタービン出口側排気弁８３の開度を制御する。

このように、タービン出口側排気弁８３により第４経路２４における燃焼用空気Ａ１の流量を維持する制御を行う場合において、タービン４２の出口側排気率が低いことは、タービン４２から流出する燃焼用空気Ａ１の流量が少なく、過給機４０の自立運転の維持が困難であることの指標になる。したがって、当該排気率に基づいて、流体機器５０の作動タイミングを適切に制御することができる。

またタービン４２の出口側排気率に代えて、タービン４２の出口側における燃焼用空気Ａ１の非排気率、すなわち第４流量測定部６５の測定値に対する第６流量測定部６７の測定値の比率を指標値としてもよい。この場合、当該比率が予め定められた設定値を超える時に、流体機器５０を作動させる。

またコンプレッサマップ上における現在値が、過給機４０の自立運転の安定状態を示す指標値として採用されてもよい。図６は、過給機４０のコンプレッサマップを示しており、横軸がコンプレッサ４１に吸入される燃焼用空気Ａ１の流量を示し、縦軸はコンプレッサ４１に吸入される燃焼用空気Ａ１の圧力に対するコンプレッサ４１から吐出された燃焼用空気Ａ１の圧力の比である圧縮比を示している。また当該コンプレッサマップは、コンプレッサ４１の動作が安定する安定領域Ｒ１１とコンプレッサ４１の動作が不安定になる不安定領域Ｒ２１との境界ラインＢ１と、圧縮比が境界ラインＢ１の値から所定値低い値に設定された予防ラインＢ２と、を示している。図６のコンプレッサマップ上における現在値が予防ラインＢ２を超えている時に、流体機器５０を作動させてもよい。

上記実施形態では、下水汚泥を廃棄物の一例として説明したがこれに限定されず、例えば都市ゴミ等の他の廃棄物の焼却処理に本発明の廃棄物処理設備が適用されてもよい。

上記実施形態では、流動床式焼却炉を一例として説明したがこれに限定されず、固定床式の焼却炉が用いられてもよい。

今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ廃棄物処理設備
１０焼却炉
２０空気導入経路
３０予熱器
４０過給機
４１コンプレッサ
４２タービン
５０流体機器
９０バイパス経路
９３切替部
Ａ１燃焼用空気
Ｇ１排ガス

Claims

廃棄物を焼却する焼却炉と、
廃棄物の焼却に用いられる燃焼用空気を前記焼却炉に導く経路であって、前記焼却炉に接続された一方の端部と、前記燃焼用空気を経路内に取り込むための取込口が設けられた他方の端部と、を有する空気導入経路と、
前記空気導入経路を通じて前記焼却炉に導かれる前記燃焼用空気を、前記焼却炉から排出される排ガスにより加熱する予熱器と、
前記空気導入経路に配置されると共に前記燃焼用空気を圧縮して前記予熱器側に吐出するコンプレッサと、前記空気導入経路に配置されると共に前記予熱器で加熱された前記燃焼用空気によって回転することにより前記コンプレッサを駆動させるタービンと、を有し、前記空気導入経路を通じて前記焼却炉に前記燃焼用空気を供給する過給機と、
前記空気導入経路における前記タービンの出口側の位置及び前記空気導入経路における前記コンプレッサの出口側で且つ前記タービンの入口側の位置のうち少なくともいずれかの位置に配置された流体機器であって、前記燃焼用空気を吸入して吐出することにより前記流体機器よりも上流側において前記空気導入経路内の圧力を下げる前記流体機器と、
前記過給機の自立運転の安定状態を示す指標値が予め定められた設定値よりも過給機の自立状態の維持が困難である範囲にある時に、前記流体機器が作動するように前記流体機器を制御する制御部と、を有する、廃棄物処理設備。
前記流体機器を迂回するように前記空気導入経路に接続されたバイパス経路と、
前記空気導入経路から前記バイパス経路への前記燃焼用空気の流入及びその停止を切り替える切替部と、をさらに有し、
前記制御部は、前記流体機器の作動が停止している状態において前記空気導入経路から前記バイパス経路への前記燃焼用空気の流入が許容されるように、前記切替部を制御する、請求項１に記載の廃棄物処理設備。