JP7278200B2

JP7278200B2 - 廃棄物処理設備及びその立ち上げ方法

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Publication number: JP7278200B2
Application number: JP2019213186A
Authority: JP
Inventors: 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: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2023-05-19
Anticipated expiration: 2039-11-26
Also published as: JP2021085577A

Description

本発明は、廃棄物処理設備及びその立ち上げ方法に関する。

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焼却する廃棄物処理設備であって、廃棄物の焼却に必要な空気を過給機によって焼却炉へ供給するものが知られている。このような過給式の廃棄物処理設備は、廃棄物を焼却する際に生じる排ガスの熱を利用して過給機を駆動させることにより焼却炉へ空気を供給可能であるため、省電力性等において優れた設備である。

過給式の廃棄物処理設備では、排ガスの温度が高温で安定する定常運転中は過給機が自立運転し、補助ブロワ等を用いずに焼却炉へ空気を継続的に供給することができる。一方、設備の立ち上げ運転中には、排ガスの温度が十分に上昇しておらず、過給機の自立運転が困難であるため、補助ブロワ及びバーナを用いて高温の空気が焼却炉へ供給される。特許文献１に記載された廃棄物処理設備は、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、コンプレッサから吐出された酸素含有ガスを焼却炉から排出された排ガスとの熱交換により加熱する予熱器と、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する酸素含有ガス供給流路と、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に酸素含有ガスを供給する１台のブロワと、当該ブロワから供給された酸素含有ガスをタービンへの流入前に加熱するバーナと、を備えている。

特開２０１９－１３２４８０号公報

特許文献１に記載された廃棄物処理設備では、補助ブロワが１台のみ設置されており、当該１台の補助ブロワからバーナ及び焼却炉の両方へ必要量の空気を供給する必要がある。この場合、焼却炉へは必要量の空気が供給される一方でバーナへの空気の供給量が不足するという状況が発生し、バーナの失火のリスクが生じるという課題がある。

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、設備の立ち上げ時におけるバーナの失火を抑制することが可能な過給式の廃棄物処理設備及びその立ち上げ方法を提供することである。

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、前記焼却炉へ燃焼用の空気を導くための空気導入経路と、前記空気導入経路から流入する空気を、前記焼却炉から排出される排ガスにより加熱する空気予熱器と、前記空気導入経路に配置された過給機であって、空気を圧縮して前記空気予熱器へ向かって吐出するコンプレッサと、前記空気予熱器で加熱された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、を含む前記過給機と、前記空気導入経路のうち前記コンプレッサと前記タービンとの間に位置する高圧経路に配置されたバーナと、前記バーナへ空気を供給する第１送風機と、前記第１送風機と前記バーナとを接続する第１空気供給経路と、前記第１空気供給経路における空気の流動状態を変化させる弁と、前記高圧経路へ空気を供給する第２送風機と、を備えている。前記第１送風機及び前記弁のうち一方は、前記第１空気供給経路における空気圧力を目標圧力になるように調整する。前記第１送風機及び前記弁のうち他方は、前記第１空気供給経路における空気流量を目標流量になるように調整する。前記第２送風機は、前記焼却炉への空気流量が目標流量になるように、前記高圧経路へ供給する空気の流量を調整する。

この廃棄物処理設備では、バーナへ空気を供給する第１送風機と、空気導入経路のうちコンプレッサとタービンとの間に位置する高圧経路へ空気を供給する第２送風機とがそれぞれ独立して設けられている。このため、従来の廃棄物処理設備とは異なり、焼却炉において必要な流量の空気を第２送風機から高圧経路へ供給しつつ、第１送風機及び弁により圧力及び流量が調整された空気をバーナへ供給することができる。これにより、高圧経路への空気の供給がバーナへの空気の供給に影響を及ぼすのを抑制することが可能になり、バーナにおいて燃焼の維持に必要な圧力及び流量の空気を第１送風機からバーナへ安定して供給することができる。したがって、上記廃棄物処理設備によれば、立ち上げ時におけるバーナの失火を抑制することができる。

上記廃棄物処理設備は、前記第１送風機及び前記弁を制御する制御部をさらに備えていてもよい。前記第１送風機は、前記制御部によって回転数が制御されることにより、前記第１空気供給経路における前記空気圧力を前記目標圧力になるように調整してもよい。前記弁は、開度調整可能な流量調整弁であり、前記制御部によって開度が制御されることにより、前記第１空気供給経路における前記空気流量を前記目標流量になるように調整してもよい。

この構成によれば、第１送風機の回転数及び流量調整弁の開度を制御することにより、バーナにおける燃焼の維持に必要な圧力及び流量の空気を、第１送風機からバーナへ安定して供給することができる。

上記廃棄物処理設備は、前記第１送風機を制御する制御部をさらに備えていてもよい。前記第１送風機は、前記制御部によって回転数が制御されることにより、前記第１空気供給経路における前記空気流量を前記目標流量になるように調整してもよい。前記弁は、設定圧力を前記目標圧力に設定可能な一次圧調整弁であって、前記第１空気供給経路における前記空気圧力を前記目標圧力に調整可能な位置に設けられていてもよい。

この構成によれば、第１送風機の回転数を制御すると共に一次圧調整弁を併用することにより、バーナにおける燃焼の維持に必要な圧力及び流量の空気を、第１送風機からバーナへ安定して供給することができる。

上記廃棄物処理設備において、前記一次圧調整弁は、設定圧力を可変に構成されていてもよい。

この構成によれば、バーナにおいて燃焼の維持に必要な空気圧力が変動した場合にも、一次圧調整弁の設定圧力を変えることにより対応可能になる。

上記廃棄物処理設備において、前記第２送風機は、前記高圧経路のうち前記空気予熱器よりも下流側で且つ前記バーナよりも上流側の部位に空気を供給してもよい。

この構成によれば、第２送風機から高圧経路へ供給された空気がバーナを流れ、当該空気によりバーナが冷却されるため、バーナ本体の過昇温による破損を防ぐことができる。

本発明の他の局面に係る廃棄物処理設備の立ち上げ方法は、廃棄物を焼却する焼却炉と、前記焼却炉へ燃焼用の空気を導くための空気導入経路と、前記空気導入経路から流入する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空気予熱器と、前記空気導入経路に配置された過給機であって、空気を圧縮して前記空気予熱器へ向かって吐出するコンプレッサと、前記空気予熱器で加熱された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、を含む前記過給機と、前記空気導入経路のうち前記コンプレッサと前記タービンとの間に位置する高圧経路に配置されたバーナと、前記バーナへ空気を供給する第１送風機と、前記第１送風機と前記バーナとを接続する第１空気供給経路と、前記第１空気供給経路における空気の流動状態を変化させる弁と、前記高圧経路へ空気を供給する第２送風機と、を備えた廃棄物処理設備の立ち上げ方法である。この方法は、前記第１送風機及び前記弁のうち一方により、前記第１空気供給経路における空気圧力を目標圧力になるように調整することと、前記第１送風機及び前記弁のうち他方により、前記第１空気供給経路における空気流量を目標流量になるように調整することと、前記焼却炉への空気流量が目標流量になるように、前記第２送風機から前記高圧経路へ供給される空気の流量を調整することと、を含む。

この方法によれば、焼却炉において必要な流量の空気を第２送風機から高圧経路へ供給しつつ、第１送風機及び弁により圧力及び流量が調整された空気をバーナへ供給することができる。これにより、高圧経路への空気の供給がバーナへの空気の供給に影響を及ぼすのを抑制することが可能になり、バーナにおいて燃焼の維持に必要な圧力及び流量の空気を第１送風機からバーナへ安定して供給することができる。したがって、立ち上げ時におけるバーナの失火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、設備の立ち上げ時におけるバーナの失火を抑制することが可能な過給式の廃棄物処理設備及びその立ち上げ方法を提供することができる。

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。本発明の実施形態１に係る廃棄物処理設備の立ち上げ方法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１に係る廃棄物処理設備の立ち上げ方法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１に係る廃棄物処理設備の立ち上げ方法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１に係る廃棄物処理設備の立ち上げ方法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に係る廃棄物処理設備の立ち上げ方法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。本発明の実施形態３に係る廃棄物処理設備の立ち上げ方法を説明するためのフローチャートである。本発明のその他実施形態に係る廃棄物処理設備の構成を模式的に示す図である。本発明のその他実施形態に係る廃棄物処理設備の構成を模式的に示す図である。

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及びその立ち上げ方法を詳細に説明する。

（実施形態１）
＜廃棄物処理設備＞
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に基づいて説明する。本実施形態に係る廃棄物処理設備１は、例えば下水汚泥等の廃棄物を焼却する設備である。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、空気予熱器３０と、排ガス経路４０と、コンプレッサ５１及びタービン５２を含む過給機５０と、バーナ６０と、第１送風機７０と、第１空気供給経路７１と、第２送風機８０と、第２空気供給経路８１と、制御部９０と、弁Ｖ１～Ｖ４と、圧力計１２０と、流量計１１０，１１１と、を主に備えている。以下、これらの構成要素についてそれぞれ説明する。

焼却炉１０は、下水汚泥等の廃棄物を焼却する設備であり、例えば流動床式の焼却炉である。焼却炉１０の下部には、燃焼用空気Ａ１を炉内へ導入するための空気入口１１が設けられており、焼却炉１０の上部には、廃棄物を焼却する際に生じる排ガスＧ１を炉外へ排出するための排ガス出口１２が設けられている。

図１に示すように、焼却炉１０内の下部には砂等の流動媒体が充填されることにより流動層１００が形成されており、当該流動層１００よりも上側の空間がフリーボードＦＢとなっている。空気入口１１から炉内へ導入される燃焼用空気Ａ１は、廃棄物の燃焼及び砂の流動化に用いられる。

空気導入経路２０は、焼却炉１０へ燃焼用空気Ａ１を導くための経路である。空気導入経路２０は、第１～第４経路２１～２４を有しており、燃焼用空気Ａ１は第１～第４経路２１～２４を順に通過して焼却炉１０内へ導入される。第１～第４経路２１～２４の各々は、燃焼用空気Ａ１の流路が形成された配管からなる。なお、本実施形態における燃焼用空気Ａ１は屋外の空気（外気）であるがこれに限定されず、屋内の空気であってもよい。

第１経路２１は、上流端側に燃焼用空気Ａ１の取込口（図示しない）が設けられており、下流端がコンプレッサ５１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５１の吐出口に接続されていると共に、下流端が空気予熱器３０の空気入口３１に接続されている。第３経路２３は、上流端が空気予熱器３０の空気出口３２に接続されていると共に、下流端がタービン５２の流入口に接続されている。第４経路２４は、上流端がタービン５２の流出口に接続されていると共に、下流端が焼却炉１０の空気入口１１に接続されている。

第２経路２２と第３経路２３とは、空気導入経路２０のうちコンプレッサ５１とタービン５２との間に位置する経路であって、コンプレッサ５１による昇圧後で且つタービン５２への通過により減圧される前の高圧の燃焼用空気Ａ１が流れる高圧経路２５を構成している。なお、本明細書での「空気導入経路２０における上流及び下流」は、焼却炉１０へ向かう燃焼用空気Ａ１の流れ方向を基準とする。

図１に示すように、第３経路２３のうちバーナ６０よりも上流側の部位Ｐ１には、放風経路６１の上流端が接続されている。放風経路６１は、燃焼用空気Ａ１を第３経路２３の外（外気中）へ放出するための経路であり、その下流端は外気中に開放されている。放風経路６１には、制御部９０により開度調整が可能な流量調整弁Ｖ１が設けられており、また第３経路２３のうち部位Ｐ１よりも下流側で且つバーナ６０よりも上流側の部位にも、制御部９０により開度調整が可能な流量調整弁Ｖ２が設けられている。

また第３経路２３のうちバーナ６０よりも下流側の部位には、流量計１１１が設けられている。流量計１１１は、バーナ６０を通過した後の燃焼用空気Ａ１の流量を計測し、その計測信号を制御部９０へ送信する。

空気予熱器３０は、空気導入経路２０（第２経路２２）から流入する燃焼用空気Ａ１を、焼却炉１０から排出される排ガスＧ１により加熱する熱交換器である。空気予熱器３０は、例えばシェル＆チューブ式熱交換器であり、燃焼用空気Ａ１が流れる空気流路３０Ａと、排ガスＧ１が流れる排ガス流路３０Ｂとを有しており、当該空気流路３０Ａと排ガス流路３０Ｂとの間で熱交換可能に構成されている。なお、空気予熱器は、シェル＆チューブ式熱交換器に限定されるものではない。

図１に示すように、排ガス経路４０は、上流端が焼却炉１０の排ガス出口１２に接続されると共に下流端が空気予熱器３０の排ガス入口３３に接続された第１経路４１と、上流端が空気予熱器３０の排ガス出口３４に接続された第２経路４２と、を有している。排ガスＧ１は、排ガス出口１２から焼却炉１０の外へ排出された後、第１経路４１を通過して空気予熱器３０の排ガス流路３０Ｂ内へ流入する。そして、排ガスＧ１は、空気予熱器３０において燃焼用空気Ａ１との熱交換により温度が低下した後、排ガス出口３４から空気予熱器３０の外へ流出する。その後、排ガスＧ１は、図略のボイラ、減温塔、バグフィルタ及び触媒反応塔等の各設備を順に通過し、煙突から排出される。

過給機５０は、空気導入経路２０に配置されており、コンプレッサ５１とタービン５２とが回転軸５３により互いに接続された構成を有している。図１に示すように、コンプレッサ５１は、空気導入経路２０のうち空気予熱器３０よりも上流側に配置されている。タービン５２は、空気導入経路２０のうち空気予熱器３０よりも下流側に配置されている。

コンプレッサ５１は、タービン５２から回転軸５３を介して伝達される回転力により駆動する。コンプレッサ５１は、第１経路２１から吸入した燃焼用空気Ａ１を圧縮して所定の圧力まで昇圧させ、当該昇圧後の燃焼用空気Ａ１を空気予熱器３０へ向かって吐出する。吐出後の燃焼用空気Ａ１は、第２経路２２を通過した後、空気予熱器３０の空気流路３０Ａ内へ流入する。コンプレッサ５１は、例えば遠心圧縮機であり、軸回りに回転して燃焼用空気Ａ１を昇圧する羽根車と、当該羽根車を収容するケーシングとを有している。

タービン５２は、空気予熱器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５１を駆動させる。具体的に、タービン５２は、燃焼用空気Ａ１の流れを受けて軸回りに回転する図略の翼車を有しており、当該翼車の回転が回転軸５３を介してコンプレッサ５１へ伝達される。

バーナ６０は、高圧経路２５に配置されている。より具体的には、バーナ６０は、第３経路２３のうち流量調整弁Ｖ２よりも下流側で且つ流量計１１１よりも上流側に配置されており、当該第３経路２３を流れる燃焼用空気Ａ１を加熱する。

図１に示すように、バーナ６０には、第１空気供給経路７１を介して第１送風機７０が接続されていると共に、燃料供給経路７４を介して燃料供給部７３が接続されている。バーナ６０は、燃料供給部７３により燃料供給経路７４を通じて供給される重油等の燃料を、第１送風機７０から第１空気供給経路７１を通じて供給される空気により燃焼させる。

第１送風機７０は、バーナ６０へ燃料燃焼用の空気を供給するものであり、回転数（出力）が可変に構成されたブロワである。第１送風機７０は、所定の圧力まで昇圧した空気をバーナ６０へ向かって送り出す。第１空気供給経路７１は、第１送風機７０とバーナ６０とを接続する経路であり、上流端が第１送風機７０のブロワ吐出口に接続されていると共に、下流端がバーナ６０の空気入口に接続されている。第１空気供給経路７１は、空気の通路が形成された配管からなる。第１空気供給経路７１には、当該第１空気供給経路７１における空気の流動状態を変化させる弁、具体的には当該第１空気供給経路７１における空気の流量を調整する開度調整可能な流量調整弁Ｖ３が設けられている。

図１に示すように、第１空気供給経路７１のうち流量調整弁Ｖ３よりも下流側（バーナ６０側）には、流量計１１０及び圧力計１２０がそれぞれ設けられている。流量計１１０は、第１空気供給経路７１における空気流量（バーナ６０へ供給される空気の流量）を計測し、その計測信号を制御部９０へ送信する。同様に、圧力計１２０は、第１空気供給経路７１における空気圧力（バーナ６０へ供給される空気の圧力）を計測し、その計測信号を制御部９０へ送信する。なお、流量計１１０及び圧力計１２０は、図１に示す位置に設けられる場合に限定されず、第１空気供給経路７１における任意の位置に設けられていてもよい。

第１空気供給経路７１のうち流量調整弁Ｖ３よりも上流側（第１送風機７０側）の部位Ｐ４には、分岐経路７２の上流端が接続されており、当該分岐経路７２の下流端は第３経路２３のうちバーナ６０よりも上流側で且つ流量調整弁Ｖ２よりも下流側の部位Ｐ３に接続されている。分岐経路７２は、空気の通路が形成された配管からなる。これにより、第１送風機７０から圧送される空気のうちバーナ６０へ供給されない余剰の空気を、分岐経路７２を通じて第３経路２３のうちバーナ６０よりも上流側の部位へ送り込むことができる。図１に示すように、分岐経路７２には手動弁Ｖ４が設けられており、当該手動弁Ｖ４の開度により、第１空気供給経路７１から分岐経路７２へ分流する空気の流量が調整される。

第２送風機８０は、高圧経路２５へ燃焼用空気Ａ１を供給するものであり、第１送風機７０と同様に、回転数（出力）が可変に構成されたブロワである。本実施形態における第２送風機８０は、高圧経路２５のうち空気予熱器３０よりも下流側で且つバーナ６０よりも上流側の部位Ｐ２、より具体的には第３経路２３のうち流量調整弁Ｖ２よりも下流側で且つ部位Ｐ３よりも上流側の部位Ｐ２に空気を供給する。第２送風機８０は、所定の圧力まで昇圧した空気を第３経路２３の部位Ｐ２に向かって送り出す。第２送風機８０は、例えば第１送風機７０と同スペックのブロワであってもよいがこれに限定されず、第１送風機７０と異なるスペックのブロワであってもよい。

第２空気供給経路８１は、第２送風機８０と高圧経路２５とを接続する経路であり、燃焼用空気Ａ１の通路が形成された配管からなる。具体的には、図１に示すように、第２空気供給経路８１の上流端が第２送風機８０のブロワ吐出口に接続されていると共に、第２空気供給経路８１の下流端が第３経路２３の部位Ｐ２に接続されている。なお、第２空気供給経路８１には、逆止弁（図示しない）が設けられていてもよい。

制御部９０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り、受付部９１と、記憶部９２と、判定部９３と、開度制御部９４と、回転数制御部９５と、を含む。受付部９１、判定部９３、開度制御部９４及び回転数制御部９５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る。記憶部９２は、メモリ等の記憶装置により構成されている。

受付部９１は、流量計１１０，１１１及び圧力計１２０から出力される各計測信号を受信する。記憶部９２には、流量計１１０，１１１の目標流量の情報が格納されていると共に、圧力計１２０の目標圧力の情報が格納されている。なお、これらの目標流量及び目標圧力の設定値はいずれも変更可能である。判定部９３は、流量計１１０，１１１により計測される空気流量とそれらの目標流量とを比較すると共に両者の大小関係を判定し、また圧力計１２０により計測される空気圧力とその目標圧力とを比較すると共に両者の大小関係を判定する。

本実施形態において、第１送風機７０は、制御部９０によって回転数（出力）が制御されることにより、第１空気供給経路７１における空気圧力を目標圧力になるように調整する。具体的には、判定部９３による比較判定の結果、圧力計１２０により計測された空気圧力がその目標圧力よりも低い場合には、回転数制御部９５が第１送風機７０のブロワ回転数を増加させる。一方、圧力計１２０により計測された空気圧力がその目標圧力よりも高い場合には、回転数制御部９５が第１送風機７０のブロワ回転数を減少させる。

また本実施形態において、流量調整弁Ｖ３は、制御部９０によって開度が制御されることにより、第１空気供給経路７１における空気流量を目標流量になるように調整する。具体的には、判定部９３による比較判定の結果、流量計１１０により計測された空気流量がその目標流量よりも小さい場合には、開度制御部９４が流量調整弁Ｖ３の開度を増加させる。一方、流量計１１０により計測された空気流量がその目標流量よりも大きい場合には、開度制御部９４が流量調整弁Ｖ３の開度を減少させる。

第２送風機８０は、制御部９０によって回転数（出力）が制御されることにより、焼却炉１０への空気流量が目標流量になるように、高圧経路２５へ供給する空気の流量を調整する。具体的には、判定部９３による比較判定の結果、流量計１１１により計測された空気流量がその目標流量よりも小さい場合には、回転数制御部９５が第２送風機８０のブロワ回転数を増加させる。一方、流量計１１１により計測された空気流量がその目標流量よりも大きい場合には、回転数制御部９５が第２送風機８０のブロワ回転数を減少させる。

＜廃棄物処理設備の立ち上げ方法＞
次に、上記廃棄物処理設備１の立ち上げ方法を、図２～図５のフローチャートを参照して説明する。廃棄物処理設備１の立ち上げ初期は、流量調整弁Ｖ２が全閉で且つ流量調整弁Ｖ１が全開となっている（排出運転モード）。

この状態において、まず、制御部９０が第１送風機７０及び第２送風機８０をそれぞれ起動させると共に、バーナ６０を点火する（ステップＳ１０）。具体的には、燃料供給部７３からバーナ６０へ燃料供給を開始すると共に、第１送風機７０からバーナ６０へ燃焼用の空気を供給し、空気と混合された燃料を燃焼させる。これにより、第２送風機８０から第３経路２３の部位Ｐ２に送り込まれた空気は、バーナ６０において燃焼炎により加熱された後タービン５２へ流入し、その後第４経路２４を通じて焼却炉１０へ導入される。一方、コンプレッサ５１により圧縮された空気は、空気予熱器３０を通過した後、放風経路６１を通じて空気導入経路２０の外へ排出される。

次に、第１空気供給経路７１における空気流量の制御（図３）、第１空気供給経路７１における空気圧力の制御（図４）及び焼却炉１０への空気流量の制御（図５）をそれぞれ開始する（ステップＳ２０）。これらの制御はそれぞれ並行して行われる。以下、各制御の具体的な内容を説明する。

図３のフローチャートに示す制御では、流量調整弁Ｖ３により、第１空気供給経路７１における空気流量を目標流量となるように調整する。具体的には次の通りである。

まず、流量計１１０が第１空気供給経路７１における空気流量を計測し（ステップＳ２１）、その空気流量が目標流量Ｆ０未満であるか否かを判定部９３が判定する（ステップＳ２２）。そして、計測された空気流量が目標流量Ｆ０未満である場合は（ステップＳ２２のＹＥＳ）、開度制御部９４が流量調整弁Ｖ３の開度を増加させる（ステップＳ２３）。一方、計測された空気流量が目標流量Ｆ０以上である場合は（ステップＳ２２のＮＯ）、流量調整弁Ｖ３の開度を増加させずにステップＳ２４へ進む。

次に、計測された空気流量が目標流量Ｆ０を超えるか否かを判定部９３が判定する（ステップＳ２４）。そして、計測された空気流量が目標流量Ｆ０を超える場合は（ステップＳ２４のＹＥＳ）、開度制御部９４が流量調整弁Ｖ３の開度を減少させる（ステップＳ２５）。一方、計測された空気流量が目標流量Ｆ０と同じである場合は（ステップＳ２４のＮＯ）、流量調整弁Ｖ３の開度を維持する。上記ステップＳ２１～Ｓ２５による流量計測及び開度調整を繰り返す。

図４のフローチャートに示す制御では、第１送風機７０により、第１空気供給経路７１における空気圧力を目標圧力となるように調整する。具体的には次の通りである。

まず、圧力計１２０が第１空気供給経路７１における空気圧力を計測し（ステップＳ３１）、その空気圧力が目標圧力Ｐ０未満であるか否かを判定部９３が判定する（ステップＳ３２）。そして、計測された空気圧力が目標圧力Ｐ０未満である場合は（ステップＳ３２のＹＥＳ）、回転数制御部９５が第１送風機７０のブロワ回転数を増加させる（ステップＳ３３）。一方、計測された空気圧力が目標圧力Ｐ０以上である場合は（ステップＳ３２のＮＯ）、第１送風機７０のブロワ回転数を増加させずにステップＳ３４へ進む。

次に、計測された空気圧力が目標圧力Ｐ０を超えるか否かを判定部９３が判定する（ステップＳ３４）。そして、計測された空気圧力が目標圧力Ｐ０を超える場合は（ステップＳ３４のＹＥＳ）、回転数制御部９５が第１送風機７０のブロワ回転数を減少させる（ステップＳ３５）。一方、計測された空気圧力が目標圧力Ｐ０と同じである場合は（ステップＳ３４のＮＯ）、第１送風機７０のブロワ回転数を維持する。上記ステップＳ３１～Ｓ３５による圧力計測及び回転数調整を繰り返す。

図５のフローチャートに示す制御では、焼却炉１０への空気流量が目標流量になるように、第２送風機８０から高圧経路２５へ供給される空気の流量を調整する。具体的には次の通りである。

まず、流量計１１１が第３経路２３のうちバーナ６０よりも下流側における空気流量を計測する（ステップＳ４１）。この空気流量は、焼却炉１０へ供給される空気の流量と同じである。そして、当該空気流量が目標流量Ｆ０未満であるか否かを判定部９３が判定する（ステップＳ４２）。そして、計測された空気流量が目標流量Ｆ０未満である場合は（ステップＳ４２のＹＥＳ）、回転数制御部９５が第２送風機８０のブロワ回転数を増加させる（ステップＳ４３）。一方、計測された空気流量が目標流量Ｆ０以上である場合は（ステップＳ４２のＮＯ）、第２送風機８０のブロワ回転数を増加させずにステップＳ４４へ進む。

次に、計測された空気流量が目標流量Ｆ０を超えるか否かを判定部９３が判定する（ステップＳ４４）。そして、計測された空気流量が目標流量Ｆ０を超える場合は（ステップＳ４４のＹＥＳ）、回転数制御部９５が第２送風機８０のブロワ回転数を減少させる（ステップＳ４５）。一方、計測された空気流量が目標流量Ｆ０と同じである場合は（ステップＳ４４のＮＯ）、第２送風機８０のブロワ回転数を維持する。上記ステップＳ４１～Ｓ４５による流量計測及び回転数調整を繰り返す。

図２に示すように、過給機５０の接続条件が成立すると（ステップＳ５０のＹＥＳ）、例えば空気予熱器３０から流出した後の燃焼用空気Ａ１の温度が基準温度を超えると、開度制御部９４が流量調整弁Ｖ１を全開から全閉に切り替えると共に、流量調整弁Ｖ２を全閉から全開に切り替える（ステップＳ６０）。この時、コンプレッサ５１により昇圧された高圧の燃焼用空気Ａ１が流量調整弁Ｖ２よりも下流側の経路内にも流れるため、当該経路内の圧力が流量調整弁Ｖ２を開く前よりも上がる。このため、流量調整弁Ｖ２の全開後には、バーナ６０へ供給される空気の目標圧力（第１空気供給経路７１における空気の目標圧力）を当該流量調整弁Ｖ２の全開前よりも高くする。

その後、バーナ６０を消火し（ステップＳ７０）、制御部９０が第１送風機７０及び第２送風機８０をそれぞれ停止させる（ステップＳ８０）。そして、図３～図５を参照して説明した流量制御及び圧力制御も終了し（ステップＳ９０）、廃棄物処理設備１の立ち上げが完了する。以後、廃棄物処理設備１の定常運転モードでは、基本的に第１送風機７０及び第２送風機８０を起動させず、過給機５０のみによって焼却炉１０へ燃焼用空気Ａ１が継続的に供給される。

以上の通り、本実施形態に係る廃棄物処理設備１では、バーナ６０へ空気を供給する第１送風機７０と、空気導入経路２０のうちコンプレッサ５１とタービン５２との間に位置する高圧経路２５へ空気を供給する第２送風機８０とがそれぞれ独立して設けられている。このため、焼却炉１０において必要な流量の空気を第２送風機８０から高圧経路２５へ供給しつつ、第１送風機７０及び流量調整弁Ｖ３により圧力及び流量が調整された空気をバーナ６０へ供給することができる。これにより、高圧経路２５への空気の供給がバーナ６０への空気の供給に影響を及ぼすのを抑制することが可能になり、バーナ６０において燃焼の維持に必要な圧力及び流量の空気を第１送風機７０からバーナ６０へ安定して供給することができる。したがって、廃棄物処理設備１によれば、立ち上げ時におけるバーナ６０の失火を抑制することができる。

（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を、図６に基づいて説明する。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と同様の構成を備え且つ同様の効果を奏するものであるが、第２送風機８０から圧送された燃焼用空気Ａ１の一部を焼却炉１０内のフリーボードＦＢへ二次空気として供給可能に構成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。

実施形態２に係る廃棄物処理設備１Ａは、上記実施形態１に係る廃棄物処理設備１の構成に加えて、二次空気供給経路８２と、流量調整弁Ｖ５，Ｖ６と、流量計１１２と、をさらに備えている。図６に示すように、二次空気供給経路８２は、上流端が第２空気供給経路８１の部位Ｐ５に接続されると共に、下流端が焼却炉１０の側部のうち流動層１００よりも上側の部位１３に接続されている。

流量調整弁Ｖ５，Ｖ６は、それぞれ開度制御部９４によって開度調整が可能に構成されている。図６に示すように、流量調整弁Ｖ５は二次空気供給経路８２のうち流量計１１２よりも上流側（第２空気供給経路８１側）に設けられており、流量調整弁Ｖ６は第２空気供給経路８１のうち部位Ｐ５よりも下流側（第３経路２３側）に設けられている。流量計１１２は、二次空気供給経路８２に設けられており、当該二次空気供給経路８２における空気流量を計測すると共に、その計測信号を制御部９０（受付部９１）へ送信する。

実施形態２に係る廃棄物処理設備１Ａの立ち上げ方法は、基本的に上記実施形態１（図２～図５）と同様であるが、図２中のステップＳ２０～Ｓ９０の間に、図７のフローチャートに従った二次空気の流量制御が図３～図５の各制御と並行して行われる。具体的には次の通りである。

まず、流量計１１２が二次空気供給経路８２における空気流量を計測し（ステップＳ９１）、その空気流量が目標流量Ｆ０未満であるか否かを判定部９３が判定する（ステップＳ９２）。そして、計測された空気流量が目標流量Ｆ０未満である場合は（ステップＳ９２のＹＥＳ）、開度制御部９４が流量調整弁Ｖ５の開度を増加させると共に流量調整弁Ｖ６の開度を減少させる（ステップＳ９３）。この時、流量調整弁Ｖ５の開度を維持しつつ流量調整弁Ｖ６の開度を減少させてもよいし、流量調整弁Ｖ６の開度を維持しつつ流量調整弁Ｖ５の開度を増加させてもよい。一方、計測された空気流量が目標流量Ｆ０以上である場合は（ステップＳ９２のＮＯ）、流量調整弁Ｖ５，Ｖ６の開度変更を行わずにステップＳ９４へ進む。

次に、計測された空気流量が目標流量Ｆ０を超えるか否かを判定部９３が判定する（ステップＳ９４）。そして、計測された空気流量が目標流量Ｆ０を超える場合は（ステップＳ９４のＹＥＳ）、開度制御部９４が流量調整弁Ｖ５の開度を減少させると共に流量調整弁Ｖ６の開度を増加させる（ステップＳ９５）。この時、流量調整弁Ｖ５の開度を維持しつつ流量調整弁Ｖ６の開度を増加させてもよいし、流量調整弁Ｖ６の開度を維持しつつ流量調整弁Ｖ５の開度を減少させてもよい。一方、計測された空気流量が目標流量Ｆ０と同じである場合は（ステップＳ９４のＮＯ）、流量調整弁Ｖ５，Ｖ６の開度を維持する。上記ステップＳ９１～Ｓ９５による流量計測及び開度調整を繰り返す。

本実施形態に係る廃棄物処理設備１Ａによれば、第２送風機８０から圧送される燃焼用空気Ａ１を、タービン５２を経由して焼却炉１０の下部から一次空気として供給するだけでなく、焼却炉１０内のフリーボードＦＢへ二次空気としても供給することができる。ここで、タービン５２へ流入する空気や焼却炉１０へ導入される一次空気では、多少の流量変動が許容される。このため、第２送風機８０からの燃焼用空気Ａ１の送り先を複数設けた場合でも（タービン５２及びフリーボードＦＢ）、各送り先への空気流量の制御を両立させることができる。

なお、図６では、二次空気供給経路８２の上流端が第２空気供給経路８１に接続されているが、これに限定されない。例えば、二次空気供給経路８２の上流端が、第３経路２３のうち部位Ｐ２よりも下流側で且つ流量計１１１よりも上流側の部位に接続されていてもよい。

（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１Ｂを、図８に基づいて説明する。実施形態３に係る廃棄物処理設備１Ｂは、基本的に上記実施形態１に係る廃棄物処理設備１と同様の構成を備え且つ同様の効果を奏するものであるが、第１送風機７０により第１空気供給経路７１における空気流量を調整すると共に、一次圧調整弁Ｖ３１（リリーフ弁）により第１空気供給経路７１における空気圧力を調整す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。

実施形態３において、第１送風機７０は、制御部９０によって回転数（出力）が制御されることにより、第１空気供給経路７１における空気流量を目標流量になるように調整する。具体的には、判定部９３による比較判定の結果、流量計１１０により計測された空気流量がその目標流量よりも小さい場合には、回転数制御部９５が第１送風機７０のブロワ回転数を増加させる。一方、流量計１１０により計測された空気流量がその目標流量よりも大きい場合には、回転数制御部９５が第１送風機７０のブロワ回転数を減少させる。

一次圧調整弁Ｖ３１は、その設定圧力を第１空気供給経路７１における空気の目標圧力に設定可能である。具体的には、一次圧調整弁Ｖ３１は、制御部９０により設定圧力を可変に構成された可変リリーフ弁である。一次圧調整弁Ｖ３１は、上記実施形態１における流量調整弁Ｖ３と同様に第１空気供給経路７１における空気の流動状態を変化させる弁であり、当該第１空気供給経路７１における空気圧力を目標圧力に調整可能な位置に設けられている。

具体的には、図８に示すように、一次圧調整弁Ｖ３１は分岐経路７２に設けられており、第１空気供給経路７１における空気圧力が設定圧力（目標圧力）を超えた時に閉状態から開状態へ切り替わり、分岐経路７２を通じた第３経路２３（部位Ｐ３）への空気の流入が許容される。これにより、第１空気供給経路７１における空気圧力が一次圧調整弁Ｖ３１の設定圧力、すなわち当該第１空気供給経路７１における空気の目標圧力に調整される。

実施形態３に係る廃棄物処理設備１Ｂの立ち上げ方法は、基本的に上記実施形態１（図２～図５）と同様であるが、図３のフローによる流量制御の代わりに図９のフローによる流量制御が行われ、且つ図４のフローによる圧力制御の代わりに一次圧調整弁Ｖ３１によるバーナ６０の入口側における空気圧力の制御が行われる。具体的には次の通りである。

まず、流量計１１０が第１空気供給経路７１における空気流量を計測し（ステップＳ１０１）、その空気流量が目標流量Ｆ０未満であるか否かを判定部９３が判定する（ステップＳ１０２）。そして、計測された空気流量が目標流量Ｆ０未満である場合は（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、回転数制御部９５が第１送風機７０のブロワ回転数を増加させる（ステップＳ１０３）。一方、計測された空気流量が目標流量Ｆ０以上である場合は（ステップＳ１０２のＮＯ）、第１送風機７０のブロワ回転数を増加させずにステップＳ１０４へ進む。

次に、計測された空気流量が目標流量Ｆ０を超えるか否かを判定部９３が判定する（ステップＳ１０４）。そして、計測された空気流量が目標流量Ｆ０を超える場合は（ステップＳ１０４のＹＥＳ）、回転数制御部９５が第１送風機７０のブロワ回転数を減少させる（ステップＳ１０５）。一方、計測された空気流量が目標流量Ｆ０と同じである場合は（ステップＳ１０４のＮＯ）、第１送風機７０のブロワ回転数を維持する。上記ステップＳ１０１～Ｓ１０５による流量計測及び回転数調整を繰り返す。

このようにして第１送風機７０のブロワ回転数を制御している間に、第１空気供給経路７１における空気圧力が設定圧力（第１空気供給経路７１における空気の目標圧力）を超えると、一次圧調整弁Ｖ３１が閉状態から開状態へ切り替わる。これにより、第１空気供給経路７１内の空気が分岐経路７２を通じて第３経路２３へ放出され、第１空気供給経路７１における空気圧力が目標圧力になるように調整される。

（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。

図１０に示す廃棄物処理設備１Ｃのように、第２送風機８０は、高圧経路２５のうちバーナ６０よりも下流側の部位Ｐ６に空気を送り込むように、第２空気供給経路８１を介して高圧経路２５（第３経路２３）に接続されていてもよい。

第１送風機７０及び第２送風機８０は、それぞれ複数台設けられていてもよい。

第１送風機７０と第２送風機８０とを入れ替えて使用するための経路及び弁（送風機入替機構１３０）がさらに設けられてもよい。具体的には、図１１に示すように、第１入替用経路８３と、第２入替用経路７５と、開閉弁Ｖ７～Ｖ１０とが、送風機入替機構１３０として設けられていてもよい。第１入替用経路８３は、第１空気供給経路７１のうち部位Ｐ４よりも上流側（第１送風機７０側）の部位Ｐ７と第２空気供給経路８１の部位Ｐ８とを接続する。第２入替用経路７５は、第１空気供給経路７１のうち部位Ｐ７よりも上流側（第１送風機７０側）の部位Ｐ９と第２空気供給経路８１のうち部位Ｐ８よりも下流側（第３経路２３側）の部位Ｐ１０とを接続する。開閉弁Ｖ７は、第２空気供給経路８１のうち部位Ｐ８と部位Ｐ１０との間に設けられている。開閉弁Ｖ８は、第１入替用経路８３に設けられている。開閉弁Ｖ９は、第１空気供給経路７１のうち部位Ｐ７と部位Ｐ９との間に設けられている。開閉弁Ｖ１０は、第２入替用経路７５に設けられている。この構成によれば、開閉弁Ｖ７，Ｖ９が閉状態で且つ開閉弁Ｖ８，Ｖ１０が開状態で第１送風機７０及び第２送風機８０をそれぞれ起動させることにより、第１送風機７０からの空気が第２入替用経路７５及び第２空気供給経路８１を通じて第３経路２３へ供給され、一方で第２送風機８０からの空気が第１入替用経路８３及び第１空気供給経路７１を通じてバーナ６０へ供給される。

上記実施形態３に係る廃棄物処理設備１Ｂにおいて、上記実施形態２で説明した二次空気供給経路８２及び流量調整弁Ｖ５，Ｖ６がさらに設けられてもよい。

上記実施形態１では、バーナ６０が高圧経路２５のうち空気予熱器３０よりも下流側に配置される場合を説明したが、当該高圧経路２５のうち空気予熱器３０よりも上流側に配置されてもよい。

上記実施形態１では、第１空気供給経路７１における空気流量及び空気圧力並びに高圧経路２５における空気流量を、制御部９０を用いた自動制御により制御する場合を説明したが、手動制御してもよい。

上記実施形態１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、例えば都市ごみ等の他の廃棄物が焼却炉１０において焼却されてもよい。また上記実施形態１では、流動床式焼却炉を焼却炉の一例として説明したがこれに限定されず、例えばストーカ式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空気予熱器
５０過給機
５１コンプレッサ
５２タービン
６０バーナ
７０第１送風機
７１第１空気供給経路
８０第２送風機
９０制御部
Ａ１燃焼用空気
Ｇ１排ガス
Ｖ３流量調整弁
Ｖ３１一次圧調整弁

Claims

廃棄物を焼却する焼却炉と、
前記焼却炉へ燃焼用の空気を導くための空気導入経路と、
前記空気導入経路から流入する空気を、前記焼却炉から排出される排ガスにより加熱する空気予熱器と、
前記空気導入経路に配置された過給機であって、空気を圧縮して前記空気予熱器へ向かって吐出するコンプレッサと、前記空気予熱器で加熱された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、を含む前記過給機と、
前記空気導入経路のうち前記コンプレッサと前記タービンとの間に位置する高圧経路に配置されたバーナと、
前記バーナへ空気を供給する第１送風機と、
前記第１送風機と前記バーナとを接続する第１空気供給経路と、
前記第１空気供給経路における空気の流動状態を変化させる弁と、
前記高圧経路へ空気を供給する第２送風機と、を備え、
前記第１送風機及び前記弁のうち一方は、前記第１空気供給経路における空気圧力を目標圧力になるように調整し、
前記第１送風機及び前記弁のうち他方は、前記第１空気供給経路における空気流量をその目標流量であるバーナ供給目標流量になるように調整し、
前記第２送風機は、前記焼却炉への空気流量がその目標流量である焼却炉供給目標流量になるように、前記高圧経路へ供給する空気の流量を調整する、廃棄物処理設備。
前記第１送風機及び前記弁を制御する制御部をさらに備え、
前記第１送風機は、前記制御部によって回転数が制御されることにより、前記第１空気供給経路における前記空気圧力を前記目標圧力になるように調整し、
前記弁は、開度調整可能な流量調整弁であり、前記制御部によって開度が制御されることにより、前記第１空気供給経路における前記空気流量を前記バーナ供給目標流量になるように調整する、請求項１に記載の廃棄物処理設備。
前記第１送風機を制御する制御部をさらに備え、
前記第１送風機は、前記制御部によって回転数が制御されることにより、前記第１空気供給経路における前記空気流量を前記バーナ供給目標流量になるように調整し、
前記弁は、設定圧力を前記目標圧力に設定可能な一次圧調整弁であって、前記第１空気供給経路における前記空気圧力を前記目標圧力に調整可能な位置に設けられている、請求項１に記載の廃棄物処理設備。
前記一次圧調整弁は、設定圧力を可変に構成されている、請求項３に記載の廃棄物処理設備。
前記第２送風機は、前記高圧経路のうち前記空気予熱器よりも下流側で且つ前記バーナよりも上流側の部位に空気を供給する、請求項１～４のいずれか１項に記載の廃棄物処理設備。
廃棄物を焼却する焼却炉と、前記焼却炉へ燃焼用の空気を導くための空気導入経路と、前記空気導入経路から流入する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空気予熱器と、前記空気導入経路に配置された過給機であって、空気を圧縮して前記空気予熱器へ向かって吐出するコンプレッサと、前記空気予熱器で加熱された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、を含む前記過給機と、前記空気導入経路のうち前記コンプレッサと前記タービンとの間に位置する高圧経路に配置されたバーナと、前記バーナへ空気を供給する第１送風機と、前記第１送風機と前記バーナとを接続する第１空気供給経路と、前記第１空気供給経路における空気の流動状態を変化させる弁と、前記高圧経路へ空気を供給する第２送風機と、を備えた廃棄物処理設備の立ち上げ方法であって、
前記第１送風機及び前記弁のうち一方により、前記第１空気供給経路における空気圧力を目標圧力になるように調整することと、
前記第１送風機及び前記弁のうち他方により、前記第１空気供給経路における空気流量をその目標流量であるバーナ供給目標流量になるように調整することと、
前記焼却炉への空気流量がその目標流量である焼却炉供給目標流量になるように、前記第２送風機から前記高圧経路へ供給される空気の流量を調整することと、を含む、廃棄物処理設備の立ち上げ方法。