WO2014119499A1 - 加圧焼却設備及び加圧焼却方法 - Google Patents

加圧焼却設備及び加圧焼却方法 Download PDF

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WO2014119499A1
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supercharger
turbine impeller
pressurized
air
equipment
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PCT/JP2014/051632
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健 中野
平田　豊
祐輝 浅岡
和由 寺腰
俊樹 小林
隆文 山本
貴光 菅野
邦彦 古閑
友一 須山
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株式会社Ihi
月島機械株式会社
三機工業株式会社
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    • F23L2900/00—Special arrangements for supplying or treating air or oxidant for combustion; Injecting inert gas, water or steam into the combustion chamber
    • F23L2900/05021—Gas turbine driven blowers for supplying combustion air or oxidant, i.e. turbochargers

Definitions

  • the present invention relates to a pressure incineration facility and a pressure incineration method.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2013-015556 for which it applied to Japan on January 30, 2013, and uses the content here.
  • a pressurized incinerator facility provided with a blower for starting the supercharger on the upstream side of the air intake pipe of the supercharger and its startup A method is disclosed.
  • This pressurized incinerator facility is a supercharger that generates compressed air using high-temperature exhaust gas discharged from a pressurized fluidized bed incinerator and supplies the compressed air to the pressurized fluidized bed incinerator. Equipped with a machine.
  • the pressurized incinerator facility supplies start-up air from the blower to the compressor of the supercharger when the facility is activated.
  • Patent Document 2 discloses leakage of exhaust gas introduced into a turbine by a gasket that seals a gap by using gas pressure (bearing). A technology for preventing leakage of the image is disclosed.
  • the turbocharger supports a turbine shaft (rotary shaft) of a turbine impeller by a predetermined bearing mechanism, and this bearing mechanism exhibits bearing performance by a predetermined lubricating oil.
  • a bearing mechanism a gas bearing device that inserts a rotating shaft into a journal bearing with a predetermined gap and floats and supports the rotating shaft by pressurized air supplied from the outside is expensive because the device is complicated. There are no examples of mass production adoption.
  • the high-temperature exhaust gas discharged from the pressurized fluidized bed incinerator flows into the turbocharger as a driving fluid, and a part of this high-temperature exhaust gas acts on the lubricating oil of the bearing mechanism.
  • the lubricating oil may be deteriorated. That is, the component of the high-temperature exhaust gas seems to depend on the incineration object, the fuel for incineration, etc., but this component may contain a component that degrades the lubricating oil of the supercharger. In such a case, since the deterioration of the lubricating oil is promoted, the replacement frequency of the lubricating oil is increased, and as a result, the running cost is increased.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a pressure incineration facility and a pressure incineration method capable of suppressing deterioration of lubricating oil of a supercharger caused by at least exhaust gas of a pressure incinerator. With the goal.
  • a pressurized incinerator comprises a pressurized incinerator that incinerates an object to be treated under pressure by compressed air, and a combustion exhaust gas from the pressurized incinerator.
  • a turbocharger that generates the compressed air by being driven to rotate; and a sealing means that blows a seal gas into a back surface of a turbine impeller of the turbocharger.
  • the pressurized incineration facility in the first aspect further includes a blower that supplies start-up air to the pressurized incinerator when the facility is activated.
  • the sealing means takes in the starter air of the blower at the time of equipment startup and blows it as the seal gas to the back of the turbine impeller, and takes in the compressed air of the supercharger after the equipment startup. As described above, the turbine impeller is blown into the back surface.
  • the sealing means selects and discharges the starting air when the equipment is started up, and selects the compressed air after the equipment is started up.
  • Switching means for discharging and a seal gas passage provided in the supercharger having one end connected to the discharge port of the switching means and the other end opened in a housing facing the rear surface of the turbine impeller.
  • the sealing means is provided in the supercharger and guides the compressed air as the sealing gas to a housing facing the rear surface of the turbine impeller.
  • a sealing gas flow path is provided.
  • the sealing means includes a plurality of jet outlets for blowing the seal gas into a plurality of locations on the rear surface of the turbine impeller. .
  • the sealing means blows the seal gas toward the outer peripheral side of the turbine impeller on the rear surface of the turbine impeller.
  • a spout is provided.
  • the sealing means has a jet outlet that blows the seal gas concentrically with the turbine impeller to the back surface of the turbine impeller. Is provided.
  • the compressed air generated by the supercharger is supplied to the pressure incinerator to incinerate the workpiece under pressure.
  • the supercharger is rotated by combustion exhaust gas to generate the compressed air, and a seal gas is blown into the back surface of the turbine impeller in the supercharger.
  • the seal gas is blown into the back surface of the turbine impeller in the supercharger, it is possible to suppress or prevent the exhaust gas of the pressurized incinerator from entering the bearing mechanism of the supercharger. Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress or prevent the deterioration of the lubricating oil in the bearing mechanism of the supercharger.
  • a pressurized incinerator 100 includes a pressurized fluidized bed incinerator 1 (pressurized incinerator), a supply device 2, an air filter 3, a blower 4, a supercharger 5, The first on-off valve 6, the second on-off valve 7, the three-way valve 8 (switching means), the preheater 9, the first and second control valves 10A and 10B, the dust collector 11, the exhaust gas treatment device 12, the chimney 13 and the like It is prepared for. These components are interconnected by a predetermined pipe as shown in FIG.
  • the pressurized fluidized bed incinerator 1 is a substantially cylindrical incinerator.
  • the pressurized fluidized bed incinerator 1 is supplied with the starting air K supplied from the blower 4 through the first and second control valves 10A and 10B, or through the first and second control valves 10A and 10B.
  • the workpiece P is incinerated by a pressurized fluidized bed system.
  • the pressurized fluidized bed incinerator 1 discharges high-temperature and high-pressure combustion exhaust gas G generated by incineration of the workpiece P.
  • the pressurized fluidized bed incinerator 1 is provided with an activation facility for raising the temperature of the interior when the pressurized incineration facility 100 is activated (when the facility is activated).
  • This starting equipment is composed of an auxiliary fuel tank 1a and a temperature raising burner 1b.
  • This start-up facility uses the auxiliary fuel supplied from the auxiliary fuel tank 1a or an auxiliary fuel supply source (not shown) such as city gas to the temperature rising burner 1b in the pressurized fluidized bed incinerator 1 together with the starting air K.
  • a predetermined temperature for example, a temperature at which the workpiece P is spontaneously combusted.
  • the supply apparatus 2 is an apparatus which supplies the to-be-processed object P received from the outside to the pressurized fluidized bed incinerator 1, for example, a screw conveyor or a pump.
  • the to-be-processed object P which is the incineration object of the pressurized fluidized-bed incinerator 1 is combustible wastes, such as various biomass.
  • the air filter 3 is a device that removes dust in the air and cleans it, and supplies clean air obtained by cleaning the air in this way to the compressor (compressor) of the supercharger 5.
  • the blower 4 is a device that operates only when the equipment is started up, similarly to the start-up equipment of the pressurized fluidized bed incinerator 1, and starts the incineration processing of the workpiece P by the pressurized fluidized bed incinerator 1.
  • the starting air K is supplied to the pressurized fluidized bed incinerator 1.
  • the pressurized fluidized bed incinerator 1 when the equipment is started up, the pressurized fluidized bed incinerator 1 is not in a normal combustion state, so that sufficient combustion exhaust gas G to drive the supercharger 5 is supplied to the turbine of the supercharger 5 in the pressurized fluidized bed. It is not supplied from the incinerator 1. Therefore, as described later, the supercharger 5 cannot compress the air supplied from the air filter 3 and cannot supply the compressed air A to the pressurized fluidized bed incinerator 1. Instead of the supercharger 5 at the time of starting the equipment, the blower 4 supplies the startup air K taken from the outside air to the pressurized fluidized bed incinerator 1 as primary combustion air and secondary combustion air. Such a blower 4 stops its operation at the stage where the pressurized incineration equipment 100 has been activated and the pressurized incineration equipment 100 has reached a steady operation state (after the equipment has been activated).
  • the supercharger 5 is rotated by the combustion exhaust gas G of the pressurized fluidized bed incinerator 1 to compress the clean air sucked from the air filter 3 to generate compressed air A.
  • the supercharger 5 is a rotary machine in which a turbine impeller 5a and a compressor impeller 5b are respectively fixed to a rotary shaft 5c.
  • the supercharger 5 rotationally drives the compressor impeller 5b by rotational power generated when combustion exhaust gas G as a driving fluid is blown to the turbine impeller 5a, and generates compressed air A by the rotation of the compressor impeller 5b.
  • Such a supercharger 5 supplies the compressed air A to the second on-off valve 7.
  • the turbocharger 5 has a predetermined shape of an impeller in which the turbine impeller 5a and the compressor impeller 5b described above are fixed to each end of the rotary shaft 5c and integrated.
  • the housing is rotatably accommodated in the housing.
  • the back surface 5a1 of the turbine impeller 5a and the back surface 5b1 of the compressor impeller 5b are disposed so as to face each other.
  • FIG. 2 shows a state in which the turbocharger 5 shown in FIG. 1 is reversed left and right, that is, a state in which the turbine impeller 5a is on the left side and the compressor impeller 5b is on the right side.
  • the turbocharger 5 has a screw housing so that a turbine housing 5d that houses a turbine impeller 5a and a compressor housing 5e that houses a compressor impeller 5b sandwich a bearing housing 5f that houses a rotating shaft 5c. It is fixed and configured.
  • the bearing housing 5f accommodates, in addition to the rotating shaft 5c, a bearing mechanism 5g that rotatably supports the rotating shaft 5c.
  • An oil passage for supplying lubricating oil to the bearing mechanism 5g is formed in the bearing housing 5f.
  • a heat shield plate 5h is interposed between the turbine housing 5d and the bearing housing 5f for suppressing the heat of the combustion exhaust gas G from being transmitted to the bearing mechanism 5g.
  • the heat shield plate 5h is a substantially disk-shaped member having an opening through which the rotary shaft 5c is inserted at the center, and the outer periphery thereof is sandwiched between the turbine housing 5d and the bearing housing 5f.
  • a scroll flow path 5d1 and a turbine nozzle 5d2 are formed at positions radially outside the turbine impeller 5a.
  • the combustion exhaust gas G is blown from the radially outer side to the turbine impeller 5a via the scroll flow path 5d1 and the turbine nozzle 5d2, and generates rotational power in the turbine impeller 5a.
  • a diffuser 5e1 and a scroll channel 5e2 are formed inside the compressor housing 5e at a radially outer position of the compressor impeller 5b.
  • the clean air supplied from the air filter 3 is blown into the diffuser 5e1 by flowing from the front (right side in FIG. 2) of the rotating compressor impeller 5b, and the diffuser 5e1 and the scroll flow
  • the compressed air A is obtained by passing through the path 5e2.
  • the supercharger 5 is formed with a seal gas flow path 5i for supplying the seal gas S to the back surface 5a1 of the turbine impeller 5a. That is, the seal gas channel 5i supplies the seal gas S to the space between the back surface 5a1 of the turbine impeller 5a and the housing (heat shield plate 5h) of the supercharger 5.
  • the seal gas flow path 5i is formed inside the bearing housing 5f, and has a flow path having one end connected to the output port (discharge port) of the three-way valve 8, and the bearing housing 5f. And a gap between the heat shield plate 5h.
  • the other end (tip portion) of the seal gas flow path 5i is a spout N of the seal gas S formed by a gap between the bearing housing 5f and the heat shield plate 5h.
  • This jet port N opens in the housing facing the back surface 5a1 of the turbine impeller 5a. That is, the other end of the seal gas channel 5i is a nozzle that opens in an annular shape and narrowly around the rotation shaft 5c.
  • the spout N is formed concentrically with the turbine impeller 5a.
  • the jet nozzle N has a cross-sectional shape along the central axis of the rotary shaft 5c so that the seal gas S is blown toward the outer peripheral side of the turbine impeller 5a at the back surface 5a1 of the turbine impeller 5a. Is curved toward the outer peripheral side of the turbine impeller 5a.
  • the seal gas S ejected from the nozzle N toward the rear surface 5a1 and the outer peripheral side of the turbine impeller 5a forms an endless gas film around the rotary shaft 5c on the rear surface 5a1 of the turbine impeller 5a. Therefore, the seal gas S can suppress or prevent the combustion exhaust gas G that has entered the rear surface 5a1 of the turbine impeller 5a from entering the bearing mechanism 5g that supports the rotating shaft 5c.
  • the intrusion of the combustion exhaust gas G into the bearing mechanism 5g is prevented by forming an endless gas film at least around the rotating shaft 5c, so that the seal gas S is directed toward the outer peripheral side of the turbine impeller 5a. It is not essential to inject.
  • the seal gas S may be sprayed substantially perpendicularly to the back surface 5a1 of the turbine impeller 5a. In some cases, the seal gas S may be sprayed slightly toward the inside (rotation center side) of the turbine impeller 5a.
  • the facing distance between the jet outlet N and the rear surface 5a1 of the turbine impeller 5a (for example, the distance in the central axis direction of the rotating shaft 5c). Is preferably as small as possible.
  • the shapes of the bearing housing 5f and the heat shield plate 5h may be modified so that the facing distance becomes smaller.
  • a part of the starting air K is supplied as the sealing gas S to the seal gas flow path 5i through the three-way valve 8 when the equipment is started.
  • a part of the compressed air A is supplied after the equipment is started. Is supplied as the seal gas S.
  • the first on-off valve 6 is provided on the discharge side piping of the blower 4.
  • the first on-off valve 6 is set to a fully open state when the equipment is started, and is set to a fully closed state after the equipment is started.
  • the second on-off valve 7 is provided in a pipe connected to the discharge port of the compressor of the supercharger 5, that is, a pipe connected to the outlet of the scroll flow path 5e2.
  • the second on-off valve 7 is set to a fully closed state when the equipment is activated, and is set to a fully opened state after the equipment is activated. That is, only the starting air K discharged from the blower 4 when the equipment is started is supplied to the preheater 9 via the pipe.
  • the three-way valve 8 is a switching means having two input ports and one output port, and alternatively selects two input ports and connects them to the output port. As shown in FIGS. 1 and 2, the three-way valve 8 has one input port connected to the blower 4, and the other input port connected to the discharge port of the compressor of the supercharger 5 (that is, the scroll flow path 5e2). Connected to the exit). The output port of the three-way valve 8 is connected to one end (rear end) of the seal gas passage 5i.
  • Such a three-way valve 8 supplies the starting air K supplied from the blower 4 to the seal gas flow path 5i by selecting one input port at the time of equipment startup, while the other input after the equipment is started up. By selecting the port, the compressed air A supplied from the supercharger 5 is supplied to the seal gas passage 5i.
  • Such a three-way valve 8 and the above-described seal gas flow path 5i of the supercharger 5 are used as the seal gas S in the back surface 5a1 of the turbine impeller 5a by taking in the starting air K and the compressed air A in the pressurized incinerator 100.
  • the sealing means to blow in is comprised.
  • the blower 4 and the supercharger 5 also function as a gas supply source in the pressure incineration facility 100.
  • the preheater 9 is provided between the first and second on-off valves 6 and 7 and the first and second control valves 10A and 10B.
  • the preheater 9 uses the combustion exhaust gas G supplied from the pressurized fluidized bed incinerator 1, and the starting air K supplied from the blower 4 (at the time of starting the equipment) or the compression supplied from the supercharger 5. It is a heat exchanger that raises the temperature of the air A (after starting up the equipment).
  • the compressed air A is heated to a temperature equal to or higher than the temperature of clean air (substantially atmospheric temperature) by the compression action of the compressor impeller 5b.
  • the preheater 9 further heats the starter air K or the compressed air A by exchanging heat between the high-temperature combustion exhaust gas G and the starter air K or the compressed air A so that the first and second control valves 10A, 10B.
  • the preheater 9 discharges the combustion exhaust gas G, which has been lowered in temperature by heat exchange with the starting air K or the compressed air A, to the dust collector 11.
  • the first control valve 10A is a first control valve that adjusts the flow rate of the compressed air A (or starting air K) supplied as primary combustion air to the bottom of the pressurized fluidized bed incinerator 1.
  • the second control valve 10B is used for the compressed air A (or starting air K) supplied as secondary combustion air to a position higher in the vertical direction than the primary combustion air in the pressurized fluidized bed incinerator 1. It is the 2nd control valve which adjusts flow volume.
  • Such first and second control valves 10A and 10B are adjusted so that the combustion state of the workpiece P in the pressurized fluidized bed incinerator 1 is the best.
  • the dust collector 11 is a device that separates and removes solids such as dust contained in the combustion exhaust gas G supplied from the preheater 9, and is a bag filter, for example.
  • the dust collector 11 supplies the high-pressure combustion exhaust gas G from which solids are separated and removed to the turbine of the supercharger 5.
  • the combustion exhaust gas G is supplied to the exhaust gas treatment device 12 after being reduced in pressure and temperature by acting on the turbine impeller 5a.
  • the exhaust gas treatment device 12 is a device that removes impurities such as sulfur components and nitrogen components from the combustion exhaust gas G supplied from such a dust collector 11, and the exhaust gas purified by removing such impurities is a chimney 13.
  • the chimney 13 is a cylindrical structure having a predetermined height as is well known, and discharges the exhaust gas supplied from the exhaust gas treatment device 12 from the predetermined height to the atmosphere.
  • the operation when the pressurized incineration facility 100 is activated (when the facility is activated) will be described.
  • the first on-off valve 6 is set to the fully open state
  • the second on-off valve 7 is set to the fully closed state
  • the three-way valve 8 as the switching means is set to select one input port. Is done.
  • the blower 4 By operating the blower 4 in this state, most of the starting air K discharged from the blower 4 is supplied to the pressurized fluidized bed incinerator 1, and a part of the starting air K passes through the three-way valve 8. To the seal gas flow path 5i of the supercharger 5.
  • the starting air K discharged from the blower 4 is supplied to the first and second control valves 10A and 10B via the first on-off valve 6 and the preheater 9, and the first and second control valves 10A and 10B are supplied.
  • the flow rate is finally adjusted by the control valves 10A and 10B and supplied to the pressurized fluidized bed incinerator 1 and the temperature raising burner 1b.
  • the pressurized fluidized bed incinerator 1 takes in the starting air K as primary combustion air and secondary combustion air, and the start-up equipment uses fuel as a primary combustion air and secondary combustion air as oxidants (auxiliary).
  • the temperature inside the furnace gradually rises by burning the fuel.
  • the supply device 2 When the temperature in the pressurized fluidized bed incinerator 1 is raised to a predetermined temperature (for example, the temperature at which the workpiece P spontaneously burns), the supply device 2 is activated to pressurize by supplying the workpiece P The fluidized bed incinerator 1 starts incineration processing (combustion processing) of the workpiece P. When the incineration process of the workpiece P is started in this manner, a sufficient amount of combustion exhaust gas G is generated in the pressurized fluidized bed incinerator 1 to drive the supercharger 5. The combustion exhaust gas G is supplied from the pressurized fluidized bed incinerator 1 to the turbine of the supercharger 5 via the preheater 9 and the dust collector 11. As a result, the supercharger 5 is rotationally driven by the combustion exhaust gas G supplied from the pressurized fluidized bed incinerator 1.
  • a predetermined temperature for example, the temperature at which the workpiece P spontaneously burns
  • the solid matter in the combustion exhaust gas G is separated and removed in the dust collector 11 and supplied to the supercharger 5, and the compressed air A supplied from the supercharger 5 is preheated by the preheater 9. Is done.
  • the combustion exhaust gas G used for driving the supercharger 5 is supplied from the supercharger 5 to the exhaust gas treatment device 12 to remove impurities, and then released from the chimney 13 into the atmosphere.
  • the compressed air A is preheated by the preheater 9 and the flow rate of the compressed air A is adjusted by the first and second control valves 10A and 10B to be supplied to the pressurized fluidized bed incinerator 1, and the primary combustion air and the secondary combustion are supplied.
  • the air is used for burning the workpiece P as air.
  • the above is the overall operation of the pressurized incineration facility 100, but the pressurized incineration facility 100 performs the following characteristic operations at the time of equipment startup and after the equipment startup.
  • a part of the starting air K is supplied to the seal gas passage 5i of the supercharger 5 through the three-way valve 8, and the turbine is discharged from the jet outlet N located at the tip of the seal gas passage 5i.
  • the impeller 5a is ejected as a seal gas S toward the back surface 5a1 and the outer periphery thereof. That is, a part of the starting air K is supplied as the seal gas S to the space between the rear surface 5a1 of the turbine impeller 5a and the housing (heat shield plate 5h) of the supercharger 5.
  • the seal gas S (starting air K) forms an endless gas film around the rotary shaft 5c on the back surface 5a1 of the turbine impeller 5a.
  • the second on-off valve 7 since the second on-off valve 7 is set to the fully closed state at the time of starting the equipment, a part of the starting air K discharged from the blower 4 is supplied to the discharge port in the compressor of the supercharger 5. It is prevented that disturbance is given to the compressor of the supercharger 5 by being supplied. Moreover, since the three-way valve 8 is set so as to select one of the input ports at the time of starting up the equipment, the supercharger 5 does not reach a steady rotational speed, so that the pressure is insufficient. Instead of the discharge air of the compressor of the machine 5, the starting air K given a predetermined flow rate by the blower 4 is supplied to the seal gas flow path 5i.
  • the combustion exhaust gas G that has entered the rear surface 5a1 of the turbine impeller 5a cannot enter the vicinity of the rotating shaft 5c due to the gas film formed by the seal gas S (starting air K), and therefore, the inside of the bearing housing 5f. It is not possible to enter the bearing mechanism 5g that supports the rotating shaft 5c. Therefore, it is possible to prevent the combustion exhaust gas G from coming into contact with the lubricating oil of the bearing mechanism 5g, so that deterioration of the lubricating oil can be prevented at the time of starting the equipment.
  • a part of the compressed air A discharged from the compressor of the supercharger 5 is sealed gas via the three-way valve 8. It is supplied to the flow path 5i.
  • the compressed air A is a gas discharged from the compressor of the supercharger 5 when the supercharger 5 rotates normally, and therefore has a sufficient pressure.
  • Such compressed air A is ejected as a seal gas S from the ejection port N toward the rear surface 5a1 of the turbine impeller 5a and toward the outer periphery thereof.
  • a part of the compressed air A is supplied as the seal gas S to the space between the rear surface 5a1 of the turbine impeller 5a and the housing (heat shield plate 5h) of the supercharger 5.
  • the seal gas S compressed air A
  • the combustion exhaust gas G that has entered the back surface 5a1 of the turbine impeller 5a cannot enter the vicinity of the rotary shaft 5c by the gas film formed by the seal gas S (compressed air A), and therefore, the inside of the bearing housing 5f. It is not possible to enter the bearing mechanism 5g that supports the rotating shaft 5c. Accordingly, it is possible to prevent the combustion exhaust gas G from coming into contact with the lubricating oil of the bearing mechanism 5g by the seal gas S (compressed air A), and therefore it is possible to prevent the deterioration of the lubricating oil even after the equipment is started.
  • the starting air K used as the seal gas S at the time of starting up the equipment may have a lower pressure than the compressed air A during normal operation of the supercharger 5.
  • the pressure of the combustion exhaust gas G at the time of starting the equipment is smaller than the pressure of the combustion exhaust gas G at the time of steady operation. That is, the injection pressure required for the seal gas S at the time of starting the equipment is lower than the injection pressure required for the seal gas S during steady operation. Therefore, by injecting the starting air K as the seal gas S to the back surface 5a1 of the turbine impeller 5a at the time of starting the equipment, it is possible to sufficiently prevent the combustion exhaust gas G from entering the bearing mechanism 5g.
  • the starting air K is used as the seal gas S when the equipment is started up
  • the compressed air A is used as the seal gas S after the equipment is started up.
  • the blower 4 is used as a supply source of the seal gas S when the equipment is started up, so that the combustion exhaust gas G is prevented from entering the bearing mechanism 5g, and the turbocharger 5 is connected to the seal gas S after the equipment is started up.
  • combustion gas G is prevented from entering the bearing mechanism 5g.
  • the above air supply source is used instead of the starter blower at the time of start-up, and switching is performed so that air as a seal gas is supplied from the supercharger after start-up. May be.
  • a separately prepared air supply source may be used both at the start and after the start.
  • the seal gas S is jetted to the rear surface 5a1 of the turbine impeller 5a not only after the equipment startup in which the pressurized incineration equipment is in a steady operation state but also at the time of equipment startup, but the present invention is not limited to this.
  • the amount of the combustion exhaust gas G generated at the time of starting the equipment is small and the pressure is low. Therefore, the possibility that the combustion exhaust gas G enters the bearing mechanism 5g is low.
  • the seal gas S is not ejected when the equipment is started. In this case, it is only necessary to supply the compressed air A to the seal gas flow path 5i after the equipment is started.
  • the sealing means in this case includes a supercharger 5 having a seal gas flow path 5i as a main component.
  • the heat shield plate 5h is composed of three unit plates 5h1, 5h2, and 5h3, so that the three outlets face the rear surface 5a1 of the turbine impeller 5a. You may provide path (branch flow path) 5i1, 5i2, 5i3.
  • the bearing housing 5f and the first unit plate 5h1 form a first flow path 5i1 for supplying the seal gas S to the back surface 5a1 of the turbine impeller 5a
  • the first unit plate 5h1 and the second unit plate 5h2 form a second flow path (branch flow path) 5i2 communicating with the first flow path 5i1
  • the second unit plate 5h2 and the third unit plate 5h3 A third flow path (branch flow path) 5i3 communicating with the second flow path 5i2 is formed.
  • the tip portions of the first to third flow paths 5i1 to 5i3 are narrow-width ejection ports N1 to N3 (nozzles) provided in a triple annular shape around the rotation shaft 5c.
  • the outlets N1 to N3 are respectively arranged concentrically with the turbine impeller 5a.
  • the first flow path 5i1 is formed by a gap between the bearing housing 5f and the first unit plate 5h1.
  • the second flow path 5i2 is formed by a through hole formed in the first unit plate 5h1 and a gap between the first unit plate 5h1 and the second unit plate 5h2.
  • the third channel 5i3 is formed by a through-hole formed in the second unit plate 5h2 and a gap between the second unit plate 5h2 and the third unit plate 5h3.
  • FIG. 4A shows a state in which the three ejection ports N1 to N3 are formed so that all of the three ejection ports N1 to N3 spray the seal gas S substantially vertically toward the rear surface 5a1 of the turbine impeller 5a. Yes.
  • the two outlets N1A and N2A closer to the rotating shaft 5c may be formed so as to blow the seal gas S toward the outer peripheral side of the turbine impeller 5a.
  • annular spout N is provided on the rear surface 5a1 of the turbine impeller 5a, but the present invention is not limited to this.
  • the combustion exhaust gas G enters the bearing mechanism 5g and acts on the lubricating oil. This can be more reliably prevented by the labyrinth seal 5k and the gas seal by the seal gas S.
  • the discharge port of the blower 4 is connected to the discharge port in the compression part of the supercharger 5 in the above embodiment, the present invention is not limited to this.
  • the blower 4 is interposed between the suction port in the compression unit of the supercharger 5 and the air filter 3, and the discharge port of the blower 4 and the suction port of the compression unit in the supercharger 5.
  • the second on-off valve 7A and the third on-off valve 14A are provided between the intake port and the discharge port in the compression section of the supercharger 5, and the bypass pipe is connected to the first on-off valve.
  • a configuration in which the on-off valve 6A is provided may be employed.
  • FIG. 1 A configuration in which the on-off valve 6A is provided may be employed.
  • this 4th on-off valve is connected to this 2nd bypass piping.
  • 14B is provided, and instead of the three-way valve 8, a fifth on-off valve 8A and a sixth on-off valve 8B are employed.
  • the operation of the blower 4 is stopped, the first on-off valve 6A and the third on-off valve 14A are fully closed, and the second on-off valve 7A and the fourth on-off valve 14B are fully open. Further, the fifth on-off valve 8A is set in a fully open state, and the sixth on-off valve 8B is set in a fully closed state.
  • the supercharger 5 that is rotationally driven by the combustion exhaust gas G sucks clean air supplied from the air filter 3 without going through the blower 4 to generate compressed air A, and a pressurized fluidized bed incinerator 1 is supplied.
  • a part of the compressed air A is supplied to the seal gas flow path 5i of the supercharger 5 through the fifth on-off valve 8A, and the seal gas is supplied to the back surface 5a1 of the turbine impeller 5a through the seal gas flow path 5i. It is ejected as S to prevent the combustion exhaust gas G from entering the bearing mechanism 5g. Also with such a pressure incinerator 200, the starter air K or compressed air A is jetted as the seal gas S to the rear surface 5a1 of the turbine impeller 5a, as in the above-described embodiment. Can be prevented, thereby preventing the deterioration of the lubricating oil.
  • the pressure incineration equipment 100 in the said embodiment you may use the 5th, 6th on-off valve 8A, 8B of the pressure incineration equipment 200 instead of the three-way valve 8.
  • the fifth and sixth on-off valves 8A and 8B may be used as the switching means of the present invention.
  • the pressurized fluidized bed incinerator 1 is used.
  • the pressurized incinerator of the present invention is not limited to the fluidized bed incinerator, and other types of pressurized incinerators. May be adopted.
  • the amount of combustion exhaust gas G discharged from the pressurized fluidized bed incinerator 1 at the time of starting the equipment is generally smaller than the amount discharged during steady operation. Even during operation, the discharge amount of the combustion exhaust gas G discharged from the pressurized fluidized bed incinerator 1 may change depending on the processing amount of the workpiece P or the like.
  • the flow rate of the compressed air A discharged from the supercharger 5, that is, the flow rate of the seal gas S is considered to change in proportion to the flow rate of the combustion exhaust gas G supplied to the supercharger 5. It may be preferable to adjust the flow rate of the seal gas S to be blown in order not to affect the turbine efficiency.
  • a flow rate adjusting device (adjusting valve) may be provided at any position in the flow path from the three-way valve 8 to the ejection port N. Further, a control device or the like for controlling the flow rate adjusting device may be provided based on information such as the processing amount of the pressurized fluidized bed incinerator 1, the amount of combustion exhaust gas G discharged, or the rotational speed of the supercharger 5. Good.
  • the present invention can be used in a pressure incineration facility and a pressure incineration method for incinerating a workpiece under pressure with compressed air.

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Abstract

　この加圧焼却設備（１００，２００）は、圧縮空気（Ａ）による加圧下で被処理物（Ｐ）を焼却処理する加圧式焼却炉（１）と、この加圧式焼却炉の燃焼排ガス（Ｇ）によって回転駆動されることによって前記圧縮空気を生成する過給機（５）と、前記過給機のタービンインペラ（５ａ）の背面（５ａ１）にシールガス（Ｓ）を吹き込むシール手段（５ｉ）と、を備える。

Description

加圧焼却設備及び加圧焼却方法
　本発明は、加圧焼却設備及び加圧焼却方法に関する。
　本願は、２０１３年１月３０日に日本に出願された特願２０１３－０１５５５６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　下記特許文献１には、製造コストやランニングコストを低減させるために、過給機の空気吸入管上流側に上記過給機を始動させるための送風機を設けた加圧焼却炉設備及びその立上げ方法が開示されている。この加圧焼却炉設備は、加圧流動床式焼却炉から排出される高温排気ガスを利用した圧縮空気の生成とこの圧縮空気の上記加圧流動床式焼却炉への供給とを行う過給機を備える。加圧焼却炉設備は、設備起動時に送風機から過給機の圧縮機に始動用空気を供給する。
　さらに、後述の過給機の軸受に対するタービン側ガスシールの技術として、例えば特許文献２には、ガス圧を利用して隙間を塞いでシールするガスケットにより、タービンに導入される排ガスの漏洩（軸受への漏洩）を防ぐ技術が開示されている。
日本国特開２００８－２５９６６号公報 日本国特開２０００－２６５８４５号公報
　周知のように上記過給機は、タービンインペラのタービン軸（回転軸）を所定の軸受機構によって支持しており、この軸受機構は所定の潤滑油によって軸受性能を発揮する。軸受機構の一例としての、回転軸をジャーナル軸受に所定の隙間を空けて挿入し、外部から供給される加圧空気により回転軸を浮上させ支持する気体軸受装置は、装置が複雑であるため高額であり、量産採用の実例はない。上記加圧焼却炉設備では、加圧流動床式焼却炉から排出された高温排気ガスが駆動流体として過給機に流入するが、この高温排気ガスの一部が上記軸受機構の潤滑油に作用して潤滑油を劣化させる場合がある。すなわち、高温排気ガスの成分は焼却対象物や焼却用燃料等に依存すると思われるが、この成分には過給機の潤滑油を劣化させる成分が含まれている場合がある。このような場合には、潤滑油の劣化が促進されるので、潤滑油の交換頻度が高くなり、この結果としてランニングコストを上昇させる。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、少なくとも加圧式焼却炉の排気ガスに起因する、過給機の潤滑油の劣化を抑制できる加圧焼却設備及び加圧焼却方法の提供を目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の第１の態様における加圧焼却設備は、圧縮空気による加圧下で被処理物を焼却処理する加圧式焼却炉と、この加圧式焼却炉の燃焼排ガスによって回転駆動されることによって前記圧縮空気を生成する過給機と、前記過給機のタービンインペラの背面にシールガスを吹き込むシール手段と、を備える。
　また、本発明の第２の態様では、上記第１の態様における加圧焼却設備は、設備起動時において前記加圧式焼却炉に始動用空気を供給する送風機をさらに備える。また、前記シール手段は、前記送風機の前記始動用空気を設備起動時に取り込んで前記シールガスとして前記タービンインペラの背面に吹き込み、設備起動後には前記過給機の前記圧縮空気を取り込んで前記シールガスとして前記タービンインペラの背面に吹き込むように構成されている。
　また、本発明の第３の態様では、上記第２の態様において、前記シール手段は、設備起動時においては前記始動用空気を選択して吐出し、設備起動後においては前記圧縮空気を選択して吐出する切替手段と、前記過給機に設けられ、一端が前記切替手段の吐出口に接続され、他端が前記タービンインペラの背面に対向するハウジングにおいて開口するシールガス流路とを備える。
　また、本発明の第４の態様では、上記第１の態様において、前記シール手段は、前記過給機に設けられると共に前記タービンインペラの背面に対向するハウジングに前記圧縮空気を前記シールガスとして案内するシールガス流路を備える。
　また、本発明の第５の態様では、上記第１～第４のいずれか一つの態様において、前記シール手段は、前記タービンインペラの背面の複数個所に前記シールガスを吹き込む複数の噴出口を備える。
　また、本発明の第６の態様では、上記第１～第５のいずれか一つの態様において、前記シール手段は、前記タービンインペラの背面において前記シールガスを前記タービンインペラの外周側に向けて吹き込む噴出口を備える。
　また、本発明の第７の態様では、上記第１～第６のいずれか一つの態様において、前記シール手段は、前記タービンインペラの背面に前記シールガスを前記タービンインペラと同心円状に吹き込む噴出口を備える。
　さらに、本発明の第８の態様における加圧焼却方法は、過給機で生成した圧縮空気を加圧式焼却炉に供給して加圧下で被処理物を焼却処理し、前記加圧式焼却炉の燃焼排ガスによって前記過給機を回転駆動して前記圧縮空気を生成し、過給機におけるタービンインペラの背面にシールガスを吹き込む。
　本発明によれば、過給機におけるタービンインペラの背面にシールガスを吹き込むので、加圧式焼却炉の排気ガスが過給機の軸受機構に侵入することを抑制あるいは防止することが可能である。したがって、本発明によれば、過給機の軸受機構における潤滑油の劣化を抑制あるいは防止することができる。
本発明の一実施形態に係る加圧焼却設備のシステム構成図である。 本発明の一実施形態における過給機の全体的な構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態における過給機の要部構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態における過給機の要部構成の第１の変形例を示す断面図である。 図４Ａの変形例を示す断面図である。 本発明の一実施形態における過給機の要部構成の第２の変形例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る加圧焼却設備の変形例を示すシステム構成図である。
　以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
　本実施形態に係る加圧焼却設備１００は、図１に示すように、加圧流動床式焼却炉１（加圧式焼却炉）、供給装置２、エアフィルタ３、送風機４、過給機５、第１の開閉弁６、第２の開閉弁７、三方弁８（切替手段）、予熱器９、第１、第２の調節弁１０Ａ、１０Ｂ、集塵機１１、排ガス処理装置１２及び煙突１３等を備えて構成されている。なお、これら各構成要素は、図１に示すように所定の配管によって相互接続されている。
　加圧流動床式焼却炉１は、略円筒状の焼却炉である。加圧流動床式焼却炉１は、第１、第２の調節弁１０Ａ、１０Ｂを介して送風機４から供給される始動用空気Ｋ、あるいは第１、第２の調節弁１０Ａ、１０Ｂを介して過給機５から給供される圧縮空気Ａを、一次燃焼空気、二次燃焼空気として取り込むことにより、被処理物Ｐを加圧流動床方式で焼却処理する。この加圧流動床式焼却炉１は、被処理物Ｐを焼却処理することによって生成された高温高圧の燃焼排ガスＧを排出する。
　また、この加圧流動床式焼却炉１には、加圧焼却設備１００の起動時（設備起動時）に内部を昇温させるための起動設備が付属的に設けられている。この起動設備は、補助燃料タンク１ａと昇温バーナ１ｂ等から構成されている。この起動設備は、補助燃料タンク１ａまたは都市ガス等の補助燃料供給源（図示略）から昇温バーナ１ｂに供給された補助燃料を上記始動用空気Ｋと共に加圧流動床式焼却炉１内で燃焼させることにより、加圧流動床式焼却炉１内を所定温度（例えば被処理物Ｐが自発燃焼する温度）まで昇温させる。
　供給装置２は、外部から受け入れた被処理物Ｐを加圧流動床式焼却炉１に供給する装置であり、例えばスクリューコンベアまたはポンプである。ここで、加圧流動床式焼却炉１の焼却対象である被処理物Ｐは、各種バイオマス等の可燃性廃棄物である。
　エアフィルタ３は、空気中のゴミや塵埃等を取り除いて清浄化する装置であり、このように空気を清浄化して得られる清浄空気を過給機５のコンプレッサ（圧縮機）に供給する。
　送風機４は、加圧流動床式焼却炉１の上記起動設備と同様に設備起動時にのみ作動する装置であり、加圧流動床式焼却炉１による被処理物Ｐの焼却処理を開始する際に、始動用空気Ｋを加圧流動床式焼却炉１に供給する。
　すなわち、設備起動時には、加圧流動床式焼却炉１が通常の燃焼状態にないので、過給機５のタービンにはこの過給機５を駆動するに十分な燃焼排ガスＧが加圧流動床式焼却炉１から供給されない。そのため、後述するように過給機５はエアフィルタ３から供給される空気を圧縮できず、圧縮空気Ａを加圧流動床式焼却炉１に供給できない。このような設備起動時における過給機５の代わりに、送風機４は、外気から取り込んだ始動用空気Ｋを一次燃焼空気、二次燃焼空気として加圧流動床式焼却炉１に供給する。このような送風機４は、加圧焼却設備１００の起動が完了して加圧焼却設備１００が定常運転状態に至った段階（設備起動後）においては作動を停止する。
　過給機５は、加圧流動床式焼却炉１の燃焼排ガスＧによって回転駆動されることによってエアフィルタ３から吸い込んだ清浄空気を圧縮して圧縮空気Ａを生成する。この過給機５は、タービンインペラ５ａとコンプレッサインペラ５ｂとが回転軸５ｃに各々固定された回転機械である。過給機５は、駆動流体としての燃焼排ガスＧがタービンインペラ５ａに吹き付けられて発生する回転動力によってコンプレッサインペラ５ｂを回転駆動し、コンプレッサインペラ５ｂの回転によって圧縮空気Ａを生成する。このような過給機５は、上記圧縮空気Ａを第２の開閉弁７に供給する。
　さらに詳しく説明すると、この過給機５は、図２に示すように、上述したタービンインペラ５ａとコンプレッサインペラ５ｂとが回転軸５ｃの各端部に固定されて一体化された翼車が所定形状のハウジング内に回転可能に収容されて構成されている。タービンインペラ５ａの背面５ａ１とコンプレッサインペラ５ｂの背面５ｂ1とは、互いに対向するように配置されている。なお、この図２では、便宜上、図１に示した過給機５が左右反転した状態、つまりタービンインペラ５ａを左側とし、コンプレッサインペラ５ｂを右側とした状態を示している。
　過給機５のハウジングは、図２に示すように、タービンインペラ５ａを収容するタービンハウジング５ｄとコンプレッサインペラ５ｂを収容するコンプレッサハウジング５ｅとが回転軸５ｃを収容する軸受ハウジング５ｆを挟むようにネジ止め固定されて構成されている。なお、軸受ハウジング５ｆは、回転軸５ｃに加えて、この回転軸５ｃを回転可能に支持する軸受機構５ｇをも収容する。また、軸受ハウジング５ｆの内部には軸受機構５ｇに潤滑油を供給する油流路が形成されている。
　また、このようなタービンハウジング５ｄと軸受ハウジング５ｆとの間には、燃焼排ガスＧの熱が軸受機構５ｇに伝達することを抑制するための遮熱板５ｈが介装されている。
　この遮熱板５ｈは、中心に回転軸５ｃが挿通される開口が形成された略円板状の部材であり、その外周部がタービンハウジング５ｄと軸受ハウジング５ｆとによって挟持されている。
　タービンハウジング５ｄ内には、タービンインペラ５ａの径方向外側の位置にスクロール流路５ｄ１とタービンノズル５ｄ２とが形成されている。このようなタービンハウジング５ｄ内において、燃焼排ガスＧは、スクロール流路５ｄ１及びタービンノズル５ｄ２を経由して径方向外側からタービンインペラ５ａに吹き付けられ、このタービンインペラ５ａに回転動力を発生させる。
　一方、コンプレッサハウジング５ｅの内部には、コンプレッサインペラ５ｂの径方向外側の位置にディフューザー５ｅ１及びスクロール流路５ｅ２が形成されている。このようなコンプレッサハウジング５ｅ内において、エアフィルタ３から供給される清浄空気は、回転状態のコンプレッサインペラ５ｂの前方（図２における右側）から流入することによりディフューザー５ｅ１に吹き込まれ、ディフューザー５ｅ１及びスクロール流路５ｅ２を通過することにより圧縮空気Ａとなる。
　さらに、図２及び図３に示すように、過給機５にはタービンインペラ５ａの背面５ａ１にシールガスＳを供給するシールガス流路５ｉが形成されている。すなわちシールガス流路５ｉは、タービンインペラ５ａの背面５ａ１と過給機５のハウジング（遮熱板５ｈ）との間の空間にシールガスＳを供給する。このシールガス流路５ｉは、図２及び図３に示すように、軸受ハウジング５ｆの内部に形成され、一端が三方弁８の出力ポート（吐出ポート）に接続された流路と、軸受ハウジング５ｆと遮熱板５ｈとの隙間とを含んで構成されている。このようなシールガス流路５ｉの他端（先端部）は、軸受ハウジング５ｆと遮熱板５ｈとの隙間によって形成されたシールガスＳの噴出口Ｎである。
　この噴出口Ｎは、タービンインペラ５ａの背面５ａ１に対向するハウジングにおいて開口する。つまり、シールガス流路５ｉの他端は、回転軸５ｃの回りに円環状かつ狭幅に開口するノズルである。噴出口Ｎは、タービンインペラ５ａと同心円状に形成されている。
　また、この噴出口Ｎは、図３に示すように、シールガスＳをタービンインペラ５ａの背面５ａ１においてタービンインペラ５ａの外周側に向けて吹き込むように、回転軸５ｃの中心軸に沿った断面形状がタービンインペラ５ａの外周側に向けて湾曲している。このような噴出口Ｎからタービンインペラ５ａの背面５ａ１かつ外周側に向けて噴き出したシールガスＳは、タービンインペラ５ａの背面５ａ１において回転軸５ｃの回りに無端状のガス膜を形成する。よって、このシールガスＳにより、タービンインペラ５ａの背面５ａ１に侵入した燃焼排ガスＧが回転軸５ｃを支持する軸受機構５ｇまで侵入することを抑制あるいは防止できる。
　ここで、燃焼排ガスＧの軸受機構５ｇへの侵入は、少なくとも回転軸５ｃの回りに無端状のガス膜が形成されることで防止されるので、シールガスＳをタービンインペラ５ａの外周側に向けて噴射することは必須ではない。例えば、タービンインペラ５ａの背面５ａ１に略垂直にシールガスＳを吹き付けてもよい。また場合によっては、タービンインペラ５ａの多少内側（回転中心側）に向けてシールガスＳを吹き付けてもよい。
　また、燃焼排ガスＧの侵入に安定して対抗し得るガス膜を形成するためには、噴出口Ｎとタービンインペラ５ａの背面５ａ１との対向距離（例えば回転軸５ｃの中心軸方向での距離）をできるだけ小さくすることが好ましい。例えば、この対向距離がより小さくなるように軸受ハウジング５ｆ及び遮熱板５ｈの形状を変形させてもよい。このようなシールガス流路５ｉには、三方弁８を介することにより、設備起動時には始動用空気Ｋの一部がシールガスＳとして供給され、一方、設備起動後においては圧縮空気Ａの一部がシールガスＳとして供給される。
　第１の開閉弁６は、図１に示すように、送風機４の吐出側配管に設けられている。この第１の開閉弁６は、設備起動時には全開状態に設定され、一方、設備起動後においては全閉状態に設定される。
　第２の開閉弁７は、図１に示すように、過給機５の圧縮機の吐出口に接続された配管、つまりスクロール流路５ｅ２の出口に接続された配管に設けられている。この第２の開閉弁７は、設備起動時には全閉状態に設定され、一方、設備起動後においては全開状態に設定される。すなわち、設備起動時には送風機４から吐出された始動用空気Ｋのみが、配管を介して予熱器９に供給される。
　三方弁８は、２つの入力ポートと１つの出力ポートとを備える切替手段であり、２つの入力ポートを択一的に選択して出力ポートと接続する。この三方弁８は、図１、図２に示すように一方の入力ポートが送風機４に接続され、一方、他方の入力ポートが過給機５の圧縮機の吐出口（つまりスクロール流路５ｅ２の出口）に接続されている。また、この三方弁８の出力ポートは、シールガス流路５ｉの一端（後端）に接続されている。このような三方弁８は、設備起動時には一方の入力ポートを選択することにより送風機４から供給される始動用空気Ｋをシールガス流路５ｉに供給し、一方、設備起動後においては他方の入力ポートを選択することにより過給機５から供給される圧縮空気Ａをシールガス流路５ｉに供給する。
　このような三方弁８及び上述した過給機５のシールガス流路５ｉは、加圧焼却設備１００において、始動用空気Ｋや圧縮空気Ａを取り込んでタービンインペラ５ａの背面５ａ１にシールガスＳとして吹き込むシール手段を構成している。また、送風機４及び過給機５は、加圧焼却設備１００におけるガス供給源としても機能する。
　予熱器９は、第１、第２の開閉弁６，７と第１、第２の調節弁１０Ａ、１０Ｂとの間に設けられている。予熱器９は、加圧流動床式焼却炉１から供給された燃焼排ガスＧを利用して、送風機４から供給される始動用空気Ｋ（設備起動時）あるいは過給機５から供給された圧縮空気Ａ（設備起動後）を昇温させる熱交換器である。圧縮空気Ａはコンプレッサインペラ５ｂによる圧縮作用によって清浄空気の温度（略大気温度）以上に昇温される。予熱器９は、高温な燃焼排ガスＧと始動用空気Ｋあるいは圧縮空気Ａとを熱交換させることによって始動用空気Ｋあるいは圧縮空気Ａをさらに昇温させて第１、第２の調節弁１０Ａ、１０Ｂに供給する。なお、この予熱器９は、始動用空気Ｋあるいは圧縮空気Ａとの熱交換によって低温化された燃焼排ガスＧを集塵機１１に排出する。
　第１の調節弁１０Ａは、加圧流動床式焼却炉１の底部に一次燃焼空気として供給される圧縮空気Ａ（又は始動用空気Ｋ）の流量を調節する第１の制御弁である。一方、第２の調節弁１０Ｂは、加圧流動床式焼却炉１において上記一次燃焼空気よりも鉛直方向で高い位置に二次燃焼空気として供給される圧縮空気Ａ（又は始動用空気Ｋ）の流量を調節する第２の制御弁である。このような第１、第２の調節弁１０Ａ、１０Ｂは、加圧流動床式焼却炉１内における被処理物Ｐの燃焼状態が最も良好となるように調節される。
　集塵機１１は、予熱器９から供給された燃焼排ガスＧに含まれる粉塵等の固形物を分離除去する装置であり、例えばバグフィルタである。この集塵機１１は、固形物が分離除去された高圧の燃焼排ガスＧを過給機５のタービンに供給する。この燃焼排ガスＧは、タービンインペラ５ａに作用することによって低圧かつ低温化された後に排ガス処理装置１２に供給される。
　排ガス処理装置１２は、このような集塵機１１から供給される燃焼排ガスＧから硫黄成分や窒素成分等の不純物を除去する装置であり、このような不純物が除去されて清浄化された排ガスを煙突１３に供給する。煙突１３は、周知のように所定高さを持つ筒状構造物であり、排ガス処理装置１２から供給される排ガスを所定の高所から大気中に放出する。
　次に、加圧焼却設備１００の動作、特に加圧焼却設備１００において特徴的な構成要素であるシール手段の動作について詳しく説明する。
　最初に、加圧焼却設備１００の起動時（設備起動時）の動作について説明する。この設備起動時において、第１の開閉弁６は全開状態、第２の開閉弁７は全閉状態にそれぞれ設定され、さらに切替手段である三方弁８は一方の入力ポートを選択するように設定される。この状態において送風機４が作動することにより、送風機４から吐出される始動用空気Ｋの殆どが加圧流動床式焼却炉１に供給され、また始動用空気Ｋの一部が三方弁８を介して過給機５のシールガス流路５ｉに供給される。
　すなわち、送風機４から吐出される始動用空気Ｋは、第１の開閉弁６、予熱器９を経由して第１、第２の調節弁１０Ａ、１０Ｂに供給され、これら第１、第２の調節弁１０Ａ、１０Ｂによって流量が最終的に調整されて加圧流動床式焼却炉１及び昇温バーナ１ｂに供給される。この加圧流動床式焼却炉１は、上記始動用空気Ｋを一次燃焼空気及び二次燃焼空気として取り込むことにより、また起動設備が一次燃焼空気及び二次燃焼空気を酸化剤として用い燃料（補助燃料）を燃焼させることにより炉の内部が徐々に昇温する。
　加圧流動床式焼却炉１内の温度が所定温度（例えば被処理物Ｐが自発燃焼する温度）まで昇温されると、供給装置２が作動し被処理物Ｐを供給することによって加圧流動床式焼却炉１が被処理物Ｐの焼却処理（燃焼処理）を開始する。このようにして被処理物Ｐの焼却処理が始まると、加圧流動床式焼却炉１内では過給機５を駆動するのに十分な量の燃焼排ガスＧが発生する。この燃焼排ガスＧは、加圧流動床式焼却炉１から予熱器９及び集塵機１１を経由して過給機５のタービンに供給される。この結果、過給機５は、加圧流動床式焼却炉１から供給される燃焼排ガスＧによって回転駆動される。
　このようにして過給機５が燃焼排ガスＧによって回転駆動される状態に至ると、送風機４の作動が停止され、また第１の開閉弁６が全閉状態、第２の開閉弁７が全開状態にそれぞれ設定変更され、さらに三方弁８は他方の入力ポートを選択するように設定される。この結果、加圧焼却設備１００は、設備起動状態（設備起動時）から定常運転状態（設備起動後）に移行する。
　このような設備起動後では、集塵機１１において燃焼排ガスＧ中の固形物が分離除去されて過給機５に供給されると共に、過給機５から供給された圧縮空気Ａが予熱器９によって予熱される。過給機５の駆動に供された燃焼排ガスＧは、過給機５から排ガス処理装置１２に供給されて不純物が除去された後、煙突１３から大気中に放出される。また、圧縮空気Ａは、予熱器９で予熱された後に第１、第２の調節弁１０Ａ、１０Ｂで流量調節されて加圧流動床式焼却炉１に供給され、一次燃焼空気及び二次燃焼空気として被処理物Ｐの燃焼に供される。
　以上が加圧焼却設備１００の全体的な動作であるが、加圧焼却設備１００は設備起動時及び設備起動後において以下のような特徴的動作を行う。
　すなわち、設備起動時には、始動用空気Ｋの一部が三方弁８を介して過給機５のシールガス流路５ｉに供給され、このシールガス流路５ｉの先端に位置する噴出口Ｎからタービンインペラ５ａの背面５ａ１かつその外周側に向けてシールガスＳとして噴き出す。すなわち始動用空気Ｋの一部が、タービンインペラ５ａの背面５ａ１と過給機５のハウジング（遮熱板５ｈ）との間の空間にシールガスＳとして供給される。このシールガスＳ（始動用空気Ｋ）は、タービンインペラ５ａの背面５ａ１において回転軸５ｃの回りに無端状のガス膜を形成する。
　ここで、このような設備起動時には、第２の開閉弁７が全閉状態に設定されるので、送風機４から吐出した始動用空気Ｋの一部が過給機５の圧縮機における吐出口に供給されて過給機５の圧縮機に外乱を与えることが防止される。また、このような設備起動時には、一方の入力ポートを選択するように三方弁８が設定されるので、過給機５が定常的な回転数に達していないために圧力が不十分な過給機５の圧縮機の吐出空気ではなく、送風機４によって所定の流速が与えられた始動用空気Ｋがシールガス流路５ｉに供給される。
　この結果として、タービンインペラ５ａの背面５ａ１に侵入した燃焼排ガスＧは、シールガスＳ（始動用空気Ｋ）が形成するガス膜によって回転軸５ｃ近傍に侵入することができず、よって軸受ハウジング５ｆ内において回転軸５ｃを支持する軸受機構５ｇまで侵入することはできない。したがって、軸受機構５ｇの潤滑油に燃焼排ガスＧが接触することを防止することができるので、設備起動時において潤滑油の劣化を防止することができる。
　一方、設備起動後においては、送風機４から吐出した始動用空気Ｋの一部に代えて、過給機５の圧縮機から吐出される圧縮空気Ａの一部が三方弁８を介してシールガス流路５ｉに供給される。この圧縮空気Ａは、過給機５が定常回転することによって過給機５の圧縮機から吐出される気体であるため、十分な圧力を有している。このような圧縮空気Ａは、シールガスＳとして噴出口Ｎからタービンインペラ５ａの背面５ａ１かつその外周側に向けて噴き出す。すなわち圧縮空気Ａの一部が、タービンインペラ５ａの背面５ａ１と過給機５のハウジング（遮熱板５ｈ）との間の空間にシールガスＳとして供給される。このシールガスＳ（圧縮空気Ａ）は、タービンインペラ５ａの背面５ａ１において回転軸５ｃの回りに無端状のガス膜を形成する。
　この結果として、タービンインペラ５ａの背面５ａ１に侵入した燃焼排ガスＧは、上記シールガスＳ（圧縮空気Ａ）が形成するガス膜によって回転軸５ｃ近傍に侵入することができず、よって軸受ハウジング５ｆ内において回転軸５ｃを支持する軸受機構５ｇまで侵入することはできない。したがって、シールガスＳ（圧縮空気Ａ）によって軸受機構５ｇの潤滑油に燃焼排ガスＧが接触することを防止することができるので、設備起動後においても潤滑油の劣化を防止することができる。
　ここで、設備起動時にシールガスＳとして用いる始動用空気Ｋは、過給機５の定常運転時における圧縮空気Ａに比べて圧力が低い場合がある。しかしながら、設備起動時における燃焼排ガスＧの圧力は、定常運転時における燃焼排ガスＧの圧力よりも小さい。すなわち、設備起動時においてシールガスＳに要求される噴射圧力は、定常運転時においてシールガスＳに要求される噴射圧力よりも低い。したがって、設備起動時において始動用空気ＫをシールガスＳとしてタービンインペラ５ａの背面５ａ１に噴き出すことにより、燃焼排ガスＧの軸受機構５ｇへの侵入を十分に防止することができる。
　このように、本実施形態では、設備起動時に始動用空気ＫをシールガスＳとして用い、また設備起動後においては圧縮空気ＡをシールガスＳとして用いる。すなわち、本実施形態では、設備起動時には送風機４をシールガスＳの供給源として用いることにより燃焼排ガスＧの軸受機構５ｇへの侵入を防止し、また設備起動後には過給機５をシールガスＳの供給源として用いることにより燃焼排ガスＧの軸受機構５ｇへの侵入を防止する。このような本実施形態によれば、設備起動時及び設備起動後の何れにおいても燃焼排ガスＧの軸受機構５ｇへの侵入を防止することが可能であり、以って潤滑油の劣化を抑制することができる。
　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。上記実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨を逸脱しない範囲において設計要求等に基づき、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では設備起動時に始動用空気ＫをシールガスＳとして用い、また設備起動後（定常運転状態）においては圧縮空気ＡをシールガスＳとして用いるが、本発明はこれに限定されない。例えば、別途用意した空気供給源（例えばコンプレッサ）を用いる場合には、起動時に起動用送風機に代えて上記空気供給源を用い、起動後に過給機からシールガスとしての空気を供給するように切り替えてもよい。また、起動時には、起動用送風機からシールガスとしての空気を供給し、起動後、別途用意した空気供給源に切り替えることも可能である。なお、起動時、起動後ともに別途用意した空気供給源を用いてもよい。
（２）本実施形態では、加圧焼却設備が定常運転状態にある設備起動後だけではなく設備起動時にもシールガスＳをタービンインペラ５ａの背面５ａ１に噴き出すが、本発明はこれに限定されない。設備起動時において発生する燃焼排ガスＧは、量も少なく、また圧力が低いので、燃焼排ガスＧが軸受機構５ｇ内に侵入する可能性が低い。この点を考慮すると、設備起動時におけるシールガスＳの噴出を行わないことも考えられる。この場合には、設備起動後に圧縮空気Ａをシールガス流路５ｉに供給するだけでよいので、三方弁８を省略して過給機５の圧縮機の吐出空気をシールガス流路５ｉに直接供給すればよい。すなわち、この場合のシール手段は、シールガス流路５ｉを備える過給機５を主な構成として備える。
（３）上記実施形態ではタービンインペラ５ａの背面５ａ１に円環状の噴出口Ｎを１つだけ設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば図４Ａ及び図４Ｂに示すように、遮熱板５ｈを３枚のユニット板５ｈ１，５ｈ２，５ｈ３から構成することにより、タービンインペラ５ａの背面５ａ１にその噴出口が対向するように３つの流路（分岐流路）５ｉ１，５ｉ２，５ｉ３を設けてもよい。
　すなわち、図４Ａに示すように、軸受ハウジング５ｆと第１のユニット板５ｈ１とによってタービンインペラ５ａの背面５ａ１にシールガスＳを供給する第１の流路５ｉ１を形成し、また第１のユニット板５ｈ１と第２のユニット板５ｈ２とによって第１の流路５ｉ１に連通する第２の流路（分岐流路）５ｉ２を形成し、さらに第２のユニット板５ｈ２と第３のユニット板５ｈ３とによって第２の流路５ｉ２に連通する第３の流路（分岐流路）５ｉ３を形成する。これら第１～第３の流路５ｉ１～５ｉ３の先端部は、回転軸５ｃの回りに３重円環状に設けられた狭幅の噴出口Ｎ１～Ｎ３（ノズル）である。噴出口Ｎ１～Ｎ３は、それぞれタービンインペラ５ａと同心円状に配置されている。
　第１の流路５ｉ１は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、軸受ハウジング５ｆと第１のユニット板５ｈ１との隙間によって形成されている。第２の流路５ｉ２は、第１のユニット板５ｈ１に形成された貫通孔及び第１のユニット板５ｈ１と第２のユニット板５ｈ２との隙間によって形成されている。第３の流路５ｉ３は、第２のユニット板５ｈ２に形成された貫通孔及び第２のユニット板５ｈ２と第３のユニット板５ｈ３との隙間によって形成されている。このような３つの噴出口Ｎ１～Ｎ３を備えることにより、回転軸５ｃの回りに３重のガスシールが施されるので、燃焼排ガスＧが軸受機構５ｇ内に侵入して潤滑油に作用することをより確実に防止することができる。
　ここで、図４Ａでは、３つの噴出口Ｎ１～Ｎ３の全てがタービンインペラ５ａの背面５ａ１に向けて略垂直にシールガスＳを吹き付けるように３つの噴出口Ｎ１～Ｎ３を形成した状態を示している。しかし、例えば図４Ｂに示すように、回転軸５ｃにより近い２つの噴出口Ｎ１Ａ，Ｎ２Ａについては、タービンインペラ５ａの外周側に向けてシールガスＳを吹き付けるように形成してもよい。
（４）上記実施形態ではタービンインペラ５ａの背面５ａ１に円環状の噴出口Ｎを１つだけ設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば図５に示すように、遮熱板５ｈにおけるタービンインペラ５ａと最も近接する部位にラビリンスシール５ｋを追加して設けることにより、燃焼排ガスＧが軸受機構５ｇ内に侵入して潤滑油に作用することをラビリンスシール５ｋとシールガスＳによるガスシールとによってより確実に防止することができる。
（５）上記実施形態では過給機５の圧縮部における吐出口に送風機４の吐出口を接続したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図６に示すように過給機５の圧縮部における吸入口とエアフィルタ３との間に送風機４を介装し、また送風機４の吐出口と過給機５における圧縮部の吸入口との間に第２の開閉弁７Ａ及び第３の開閉弁１４Ａを設け、さらに過給機５の圧縮部における吸入口と吐出口との間をバイパス配管で接続すると共にこのバイパス配管に第１の開閉弁６Ａを設ける構成を採用してもよい。また、図６によれば、エアフィルタ３と過給機５との間が送風機４をバイパスするように第２のバイパス配管で接続されると共に、この第２のバイパス配管に第４の開閉弁１４Ｂが設けられ、また三方弁８に代えて第５の開閉弁８Ａ及び第６の開閉弁８Ｂが採用されている。
　このような加圧焼却設備２００では、設備起動時には、第１の開閉弁６Ａ及び第３の開閉弁１４Ａが全開状態、かつ第２の開閉弁７Ａ及び第４の開閉弁１４Ｂが全閉状態にそれぞれ設定され、さらに第５の開閉弁８Ａは全閉状態、第６の開閉弁８Ｂは全開状態に設定される。この状態において送風機４が作動することにより、送風機４から吐出される始動用空気Ｋの殆どが第１の開閉弁６Ａを介して加圧流動床式焼却炉１に供給され、また始動用空気Ｋの一部が第６の開閉弁８Ｂを介して過給機５のシールガス流路５ｉに供給される。この始動用空気Ｋは、シールガス流路５ｉを介してタービンインペラ５ａの背面５ａ１にシールガスＳとして噴き出し、燃焼排ガスＧの軸受機構５ｇへの侵入を防止する。
　一方、設備起動後には、送風機４の作動が停止し、第１の開閉弁６Ａ及び第３の開閉弁１４Ａが全閉状態、かつ第２の開閉弁７Ａ及び第４の開閉弁１４Ｂが全開状態にそれぞれ設定され、さらに第５の開閉弁８Ａは全開状態、第６の開閉弁８Ｂは全閉状態となるように設定される。この結果、燃焼排ガスＧで回転駆動される過給機５は、送風機４を介さずにエアフィルタ３から供給される清浄空気を吸引して圧縮空気Ａを生成し、加圧流動床式焼却炉１に供給する。また、圧縮空気Ａの一部が第５の開閉弁８Ａを介して過給機５のシールガス流路５ｉに供給され、このシールガス流路５ｉを介してタービンインペラ５ａの背面５ａ１にシールガスＳとして噴き出して燃焼排ガスＧの軸受機構５ｇへの侵入を防止する。
　このような加圧焼却設備２００によっても、上述した実施形態と同様に、始動用空気Ｋあるいは圧縮空気ＡがシールガスＳとしてタービンインペラ５ａの背面５ａ１に噴き出すので、燃焼排ガスＧの軸受機構５ｇへの侵入を防止し、以って潤滑油の劣化を抑制することができる。
　なお、上記実施形態における加圧焼却設備１００において、三方弁８の代わりに、加圧焼却設備２００の第５、第６の開閉弁８Ａ、８Ｂを用いてもよい。すなわち、第５、第６の開閉弁８Ａ、８Ｂを本発明の切替手段として使用してもよい。
（６）上記実施形態では、加圧流動床式焼却炉１が用いられているが、本発明の加圧式焼却炉は流動床式の焼却炉に限定されず、他の種類の加圧式焼却炉を採用してもよい。
（７）上述したように、設備起動時において加圧流動床式焼却炉１から排出される燃焼排ガスＧの排出量は、定常運転時の排出量よりも少ないことが一般的であるが、定常運転中においても、被処理物Ｐの処理量等に応じて加圧流動床式焼却炉１から排出される燃焼排ガスＧの排出量が変化する場合がある。過給機５に供給される燃焼排ガスＧの流量に比例して、過給機５から吐出される圧縮空気Ａの流量、すなわちシールガスＳの流量も変化すると考えられるが、過給機５のタービン効率に影響を与えないために、吹き込まれるシールガスＳの流量を調整することが好ましい場合もある。このような場合には、三方弁８から噴出口Ｎまでの流路のいずれかの位置に流量調整装置（調整弁）を設けてもよい。また、加圧流動床式焼却炉１の処理量、燃焼排ガスＧの排出量、又は過給機５の回転速度等の情報に基づいて、上記流量調整装置を制御する制御装置等を設けてもよい。
　本発明は、圧縮空気による加圧下で被処理物を焼却処理するための加圧焼却設備及び加圧焼却方法に利用することができる。
１　加圧流動床式焼却炉（加圧式焼却炉）
２　供給装置
３　エアフィルタ
４　送風機
５　過給機
５ａ　タービンインペラ
５ａ１　背面
５ｂ　コンプレッサインペラ
５ｃ　回転軸
５ｄ　タービンハウジング
５ｅ　コンプレッサハウジング
５ｆ　軸受ハウジング
５ｇ　軸受機構
５ｈ　遮熱板
５ｉ　シールガス流路（シール手段）
６　第１の開閉弁
７　第２の開閉弁
８　三方弁（切替手段）
８Ａ　第５の開閉弁
８Ｂ　第６の開閉弁
９　予熱器
１０Ａ　第１の調節弁
１０Ｂ　第２の調節弁
１１　集塵機
１２　排ガス処理装置
１３　煙突
１４Ａ　第３の開閉弁
１４Ｂ　第４の開閉弁
１００，２００　加圧焼却設備
Ａ　圧縮空気
Ｇ　燃焼排ガス
Ｋ　始動用空気
Ｐ　被処理物
Ｓ　シールガス
Ｎ　噴出口

Claims (8)

  1. 　圧縮空気による加圧下で被処理物を焼却処理する加圧式焼却炉と、
    　前記加圧式焼却炉の燃焼排ガスによって回転駆動されることによって前記圧縮空気を生成する過給機と、
    　前記過給機のタービンインペラの背面にシールガスを吹き込むシール手段と
    　を備える加圧焼却設備。
  2. 　設備起動時において前記加圧式焼却炉に始動用空気を供給する送風機をさらに備え、
    　前記シール手段は、設備起動時には前記送風機の前記始動用空気を取り込んで前記シールガスとして前記タービンインペラの背面に吹き込み、設備起動後には前記過給機の前記圧縮空気を取り込んで前記シールガスとして前記タービンインペラの背面に吹き込むように構成されている請求項１記載の加圧焼却設備。
  3. 　前記シール手段は、
    　　設備起動時においては前記始動用空気を選択して吐出し、設備起動後においては前記圧縮空気を選択して吐出する切替手段と、
    　　前記過給機に設けられ、一端が前記切替手段の吐出口に接続され、他端が前記タービンインペラの背面に対向するハウジングにおいて開口するシールガス流路と
    　を備える請求項２記載の加圧焼却設備。
  4. 　前記シール手段は、前記過給機に設けられると共に前記タービンインペラの背面に対向するハウジングに前記圧縮空気を前記シールガスとして案内するシールガス流路を備える請求項１記載の加圧焼却設備。
  5. 　前記シール手段は、前記タービンインペラの背面の複数個所に前記シールガスを吹き込む複数の噴出口を備える請求項１～４のいずれか一項に記載の加圧焼却設備。
  6. 　前記シール手段は、前記タービンインペラの背面において前記シールガスを前記タービンインペラの外周側に向けて吹き込む噴出口を備える請求項１～５のいずれか一項に記載の加圧焼却設備。
  7. 　前記シール手段は、前記タービンインペラの背面に前記シールガスを前記タービンインペラと同心円状に吹き込む噴出口を備える請求項１～６のいずれか一項に記載の加圧焼却設備。
  8. 　過給機で生成した圧縮空気を加圧式焼却炉に供給して加圧下で被処理物を焼却処理し、
    　前記加圧式焼却炉の燃焼排ガスによって前記過給機を回転駆動して前記圧縮空気を生成し、
    　前記過給機におけるタービンインペラの背面にシールガスを吹き込む加圧焼却方法。
     
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