WO2020174730A1 - 燃焼排ガスの処理装置及び処理方法 - Google Patents

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combustion exhaust
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正泰 河岸
長沢　英和
常郎 倭
俊樹 小林
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月島機械株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a treatment device and a treatment method for combustion exhaust gas from a combustion means.
  • Exhaust gas from combustion means such as waste incinerators and sewage sludge incinerators is usually emitted at about 850°C to suppress the generation of dioxins. It is important to recover the heat of the high-temperature exhaust gas in the subsequent processing system to effectively utilize the heat.
  • Patent Document 1 Etc a method of using a supercharger provided with a turbine and a compressor rotating with the rotation of the turbine is disclosed in Patent Document 1 Etc.
  • This form is suitable for application to a fluidized incinerator that generates high-temperature combustion exhaust gas as a combustion means, and as a fluidized air of a fluidized medium of a fluidized incinerator, without using a dedicated blower,
  • the combustion exhaust gas drives the turbine, the compressor produces compressed air, and this compressed air can be used as the fluidizing air for the fluidizing medium of the fluidized incinerator, so the dedicated blower and the operating cost for operating it (electricity cost ) Is not necessary, and the heat can be effectively used as the entire equipment.
  • the combustion exhaust gas from combustion furnaces such as waste incinerators and sewage sludge incinerators contains Pb, Cd, As, Se, organic phosphorus, and various types of dust, and dust is removed to prevent their release into the atmosphere.
  • Various dust collectors are used for this dust removal.
  • combustion is performed so that the temperature of the combustion exhaust gas is usually about 850°C.
  • a ceramic filter, an electrostatic precipitator, or a cyclone is typically used as a means for removing dust from the high-temperature combustion exhaust gas at high temperature.
  • Ceramic filter In recent years, there are many examples in which a high temperature dust collector using a ceramic filter is used. While it has the advantage of ensuring high dust collection efficiency at high temperatures, the filter is a brittle material and requires careful handling. The high temperature dust collector itself becomes large, which is disadvantageous in terms of cost and installation space. Further, for example, in a sewage sludge incinerator, there is a problem that high temperature corrosion due to water vapor occurs in the casing.
  • Electrostatic precipitator The collection efficiency is determined by the electric resistance value of the dust, and the dust collection efficiency may drop significantly in high temperature regions. Moreover, since dust is scattered again when hammering, the dust collection efficiency is reduced.
  • the main problem of the present invention is to have a high dust collection efficiency and to effectively recover and utilize the heat of the combustion exhaust gas.
  • a reheating preheater that allows high-temperature flue gas to pass and reheats with this flue gas, A bag filter that removes dust in the combustion exhaust gas to obtain clean gas, A cooling unit that is provided in a path that guides the exhaust gas from the reheating preheater to the bag filter, and cools the exhaust gas by heat exchange to the operating temperature of the bag filter, Reheating return means for reheating the clean gas from the bag filter to the reheating preheater, Means for utilizing the reheated clean gas that has passed through the reheat preheater;
  • An apparatus for treating combustion exhaust gas comprising:
  • the exhaust gas from the reheating preheater has a cooling means for exchanging heat to cool the bag filter to the operating temperature.
  • the cooling means cools it to, for example, 250° C. or lower.
  • bag filters that remove dust at temperatures of 250° C. or lower (low temperature) and generally have high dust collection efficiency, so dust can be reliably removed.
  • the heat of the combustion exhaust gas can be recovered.
  • the cooling means for example, a waste heat boiler or a heat exchanger can be used, and the recovered heat can be used for a dry heat source or power generation.
  • the clean gas from the bag filter is guided (returned) to the reheating preheater for reheating.
  • the reheated clean gas can be used by a utilization means that requires a certain high temperature and that the gas is clean.
  • a waste heat boiler or a heat exchanger can be used as the cooling means, and it is desirable to increase the amount of heat recovered by the cooling means. If no cooling means (for example, a waste heat boiler or a heat exchanger) is provided, or if the cooling amount by the cooling means is small, it is necessary to increase the cooling heat exchange amount in the reheating preheater. Therefore, a large reheating preheater is required. In this case, in the reheating preheater, it is necessary to carry out cooling heat exchange of the combustion exhaust gas from a high temperature state to a low temperature, and the high temperature gas is introduced into the combustion exhaust gas inlet portion of the reheating preheater, particularly the tube plate portion of the heat transfer tube.
  • the burden (heat exchange amount) on the reheating preheater can be reduced, that is, The heating amount can be reduced, and the problem in the reheating preheater can be solved.
  • a turbocharger provided with a turbine driven by reheated clean gas and a compressor rotating with rotation of the turbine is used as an example of utilization means.
  • the compressed air generated by the compressor of the supercharger can be sent as fluidizing air of the fluidizing medium of the fluidized incinerator.
  • the type of utilization means is not limited, and in addition to the above-mentioned supercharger, for example, a catalytic reaction device utilizing a catalytic reaction, for example, a denitration device filled with a catalyst can be cited.
  • the waste heat boiler and the heat exchanger can be used as the cooling means, as described in the section of the description of the first aspect.
  • a second cooling means that is provided after the supercharger and receives the turbine exhaust gas of the supercharger can be provided. ..
  • each device and arrangement are designed in advance, and the actual equipment is operated.
  • a combustion furnace for example, a fluidized incinerator
  • the properties of the sewage sludge to be incinerated, in particular, the water content, the amount of sewage sludge to be treated per hour, and the like vary.
  • the outlet temperature of the reheating preheater fluctuates dependently (eventually). When this fluctuation occurs, a situation occurs in which the utilization means cannot exhibit the predetermined performance.
  • a bypass passage that connects the outlet side of the bag filter and the outlet side of the reheated clean gas of the reheating preheater and that can adjust the bypass amount, for example, a bypass passage having a bypass flow rate adjusting valve.
  • the exhaust gas temperature supplied from the reheating preheater to the utilization means can be made constant by adjusting the bypass amount according to the fluctuation of the combustion exhaust gas flowing into the reheating preheater.
  • the fifth aspect concerned is as follows.
  • Exhaust gas from the reheating preheater is provided in a path leading to the bag filter, and cooling means for exchanging heat of the exhaust gas to cool to an operating temperature of the bag filter,
  • Reheating return means for reheating the clean gas from the bag filter to the reheating preheater, Utilizing the reheated clean gas that has passed through the reheat preheater,
  • the utilization means is a supercharger provided with a turbine driven by the reheated clean gas and a compressor rotating with rotation of the turbine, Compressed air generated by the compressor of the
  • the combustion exhaust gas from the fluidized incinerator is not directly passed through the reheating preheater, but is passed through the (combustion air) preheater in the preceding stage of the reheating preheater.
  • the generated compressed air is sent as fluidized air for the fluidized medium in a fluidized incinerator, it can be supplied to the combustion furnace as high-temperature compressed air, and incinerates sewage sludge that has a high water content or a small calorific value in the combustion furnace. Sometimes auxiliary fuel can be reduced or even eliminated.
  • means for increasing the temperature of the exhaust gas from the chimney to prevent white smoke can be incorporated.
  • the preheater for preventing white smoke can be provided in the rear stage of the turbine of the supercharger, and the temperature-raising air after heat exchange with the turbine can be introduced into the exhaust gas passage in the chimney.
  • a preheater for preventing white smoke is provided between the reheat preheater and the bag filter, and this white smoke preventive preheater heats the exhaust gas from the reheat preheater to operate the bag filter. It can be used as a cooling unit that cools to a temperature and guides the exhaust gas to the bag filter.
  • This white smoke prevention preheater cools the exhaust gas and then supplies it to the chimney to raise the temperature of the exhaust gas to prevent white smoke.
  • the inlet temperature of the bag filter is 250° C. or lower, and particularly 230° C. or lower is suitable.
  • the inlet temperature of the bag filter is preferably higher than the acid dew point temperature at which corrosion does not occur, for example, 190° C. or higher.
  • the bag-shaped filter material include cotton, nylon, metal fibers and glass fibers.
  • the inlet temperature of the cooling means is preferably 750 to 500°C. Then, the cooling means can cool the bag filter so that the inlet temperature becomes 250° C. or less, and a large amount of heat can be recovered. As a result of the large amount of heat recovered, the overall system (equipment) becomes highly energy efficient.
  • FIG. 1 shows an example of the first mode.
  • a fluidized incinerator 10 is an example in which the sewage sludge M is incinerated. Before charging into the fluidized incinerator 10, the water content of the raw sewage sludge M can be lowered by a concentrator and a dehydrator (not shown).
  • the example of FIG. 1 is an example of incinerating dehydrated sludge that self-burns without preheating combustion air.
  • the dewatered sludge M is loaded into the fluidized incinerator 10, and in the fluidized incinerator 10, fluidized air from a guide passage 53 blown from below through a dispersing means (not shown) such as a dispersion plate. Is blown up and incinerated while fluidizing with a fluid medium such as fluidized sand.
  • combustion/incineration is performed at a combustion temperature that prevents generation of dioxin, and high temperature combustion exhaust gas of, for example, about 850° C. is passed through the conduit 11 from the top thereof. It has a reheating preheater 20 for reheating with combustion exhaust gas. Further, the bag filter 40 that removes dust in the combustion exhaust gas and the exhaust gas from the reheating preheater 20 are heat-exchanged to cool to the operating temperature of the bag filter 40, and the exhaust gas is passed to the bag filter 40 via the conduit 31. And a cooling means 30 for guiding.
  • the clean gas treated by the bag filter 40 is provided with a guide passage 41 as a reheating returning means for guiding the clean gas to the reheating preheater 20 and reheating.
  • the first aspect is a supercharger 50 provided with a turbine 51 driven by reheated clean gas and a compressor 52 that is sub-rotated via a connecting shaft as the turbine 51 rotates.
  • the cooling means 30 heat-exchanges the exhaust gas (for example, 750 to 500° C.) from the reheating preheater 20 to the operating temperature of the bag filter 40 (for example, 190 to 250° C.), and the exhaust gas is supplied to the bag filter 40. It is guided through the conduit 31.
  • the cooling means 30 cools to, for example, 250° C. or lower.
  • the bag filter 40 removes dust under the condition of 250° C. or less.
  • There are many types of (low temperature) bag filters of this type and generally, since the dust collection efficiency is high, dust can be reliably removed.
  • the heat of the combustion exhaust gas can be recovered with the cooling by the cooling means 30.
  • the cooling means 30 for example, a waste heat boiler or a heat exchanger can be used, and can be effectively used as a heat source for power generation or a heat source for drying via the conduit 32.
  • the type of utilization means is not limited, and in addition to the supercharger 50, a catalytic reaction device, for example, a denitration device filled with a catalyst can be used.
  • a catalytic reaction device for example, a denitration device filled with a catalyst can be used.
  • An example of this denitration device will be described with reference to an example shown in FIG. 6 described later.
  • the denitration device can be composed of a catalyst device or the like for reducing and decomposing nitrogen oxides contained in the exhaust gas with ammonia and a catalyst.
  • a waste heat boiler or a heat exchanger can be used as described in the section of the description of the first aspect.
  • the cooling unit is provided in the latter stage of the supercharger 50 and receives the exhaust gas of the turbine 51 of the supercharger 50. It is possible to adopt a configuration in which a waste heat boiler or a heat exchanger that is the cooling means 70 is also provided.
  • the heat generated by the heat recovery in the cooling means 30 and the second heat recovery means 70 can be used as a heat source for drying or a heat source for power generation in a utilization device such as a dryer or a power generator.
  • the heat recovered by either the cooling means 30 or the second heat recovery means 70 can be used, but the heat recovered from each of the cooling means 30 and the heat recovery means 70 is directed to the utilization device.
  • the heating medium supplied to the cooling means 30 and the second heat recovery means 70 steam, hydraulic oil, air, heat medium oil or the like can be adopted.
  • a heating medium for example, hydraulic oil
  • the pressure adjustment of the heating medium is omitted, which is preferable.
  • the recovered heat may be used not only for a single purpose but also for a plurality of purposes, for example, as a heat source for drying and a heat source for power generation.
  • the cooling means for example, waste heat boiler or heat exchanger
  • the cooling heat exchange amount in the reheating preheater 20 is increased. This requires a large reheat preheater 20.
  • the cooling means 30 to raise the outlet exhaust gas temperature of the reheating preheater 20
  • the load (heat exchange amount) on the reheating preheater 20 can be reduced, that is, The amount of reheating can be reduced, and the problem in the reheating preheater 20 can be solved.
  • the temperature difference between the combustion exhaust gas temperature at the inlet of the reheating preheater 20 and the reheating clean gas temperature at the outlet of the reheating preheater 20 is 300 to 550. It is preferable that the temperature is °C.
  • each device and arrangement are designed in advance, and the actual equipment is operated.
  • a combustion furnace for example, a fluidized incinerator
  • the properties of the sewage sludge to be incinerated, in particular, the water content, the amount of sewage sludge to be treated per hour, and the like vary.
  • the outlet temperature of the reheating preheater 20 changes dependently (eventually). When this fluctuation occurs, a situation occurs in which the utilization means cannot exhibit the predetermined performance.
  • a bypass passage that connects the outlet side of the bag filter 40 and the outlet side of the reheated clean gas of the reheat preheater 20 and is capable of adjusting the bypass amount, for example, a flow rate adjustment valve 101 for the bypass flow rate is provided. It is possible to provide a bypass passage 100 having the same.
  • the clean gas temperature supplied from the reheating preheater 20 to the utilization means is made constant by adjusting the bypass amount in accordance with the fluctuation of the combustion exhaust gas flowing into the reheating preheater 20. it can.
  • the utilization means can be operated at the most advantageous temperature because of its performance characteristics.
  • ⁇ Fifth aspect> As a suitable example when the water content of the dehydrated sludge that self-combusts when the combustion air is preheated is rather high, the high temperature combustion exhaust gas is not directly passed through the reheating preheater 20, but is provided in front of the reheating preheater 20 ( Combustion air) can be passed through the preheater 110.
  • Combustion air Combustion air
  • FIGS. 3, 4, and 5 can be given.
  • a preheater 110 for passing the high temperature combustion exhaust gas from the fluidized incinerator 10 is provided.
  • the combustion exhaust gas that has passed through the preheater 110 is sent to the reheating preheater 20 that is intended to be reheated.
  • the compressed air generated by the compressor 52 of the supercharger 50 is sent to the fluidized incinerator 10 through the preheater 110 and the conduit 111 as fluidized air of the fluidized medium.
  • the hot combustion exhaust gas is not directly passed through the reheat preheater 20, but is passed through the (combustion air) preheater 110 before the reheat preheater 20.
  • the compressed air generated in 52 is sent as fluidized air of the fluidized medium of the fluidized incinerator 10, it can be supplied to the combustion furnace 10 as high-temperature compressed air, and the sewage having a high water content or a small calorific value in the combustion furnace 10. It is possible to reduce or eliminate auxiliary fuel when incinerating sludge and the like.
  • a preheater 33 for preventing white smoke is provided between the reheating preheater 20 and the bag filter 40, and the preheater 33 for preventing white smoke is connected to the air from the fan 33a.
  • the exhaust gas from the reheating preheater 20 can be exchanged with heat to cool to the operating temperature of the bag filter 40, and a function of a cooling unit for sending the cooling gas to the bag filter 40 can be provided.
  • the white smoke prevention preheater 33 cools the exhaust gas and then supplies it to the chimney to raise the temperature of the exhaust gas to prevent white smoke.
  • a preheater 34 for preventing white smoke is provided in the rear stage of the turbine 51 of the supercharger 50, and heated air after heat exchange between the air from the fan 34a and the exhaust gas of the turbine 51 is performed. Can be introduced into the exhaust gas passage in the smoke treatment tower (chimney) 90. Further, in the example shown in FIG. 5, the cooler 35 for spraying and cooling the cooling water W is used as the cooling means for the exhaust gas flowing to the bag filter 40.
  • the combustion equipment according to the present invention may be a stalker furnace 10A as in the example of FIG. 6 in addition to the fluidized incinerator.
  • the utilization means may be, for example, a catalytic reaction device utilizing a catalytic reaction, such as a denitration device 54 filled with a catalyst.
  • the combustion exhaust gas from the stalker furnace 10A is passed through the reheating preheater 20 to preheat the clean gas of the bag filter 40, and the exhaust gas passing through the reheating preheater 20 is burned air preheater.
  • 36 and the white smoke prevention preheater 33 are passed through the two-stage cooling means to cool the bag filter 40 to the operating temperature.
  • the clean gas preheated by the reheating preheater 20 is sent to the denitration device 54, which constitutes a utilization means, and is then guided to the smoke exhaust treatment tower (chimney) 90.
  • the air sent by the fan 36a and the heated air heated by the combustion air preheater 36 are supplied to the stalker furnace 10A.
  • a fluidized incinerator and a stalker furnace are shown as the combustion equipment, but a multi-stage furnace may be used.
  • the burning target may be various wastes.
  • the reburning furnace of the sewage sludge fuel conversion facility can be targeted as the combustion facility. In this case, it is desirable to use a denitration device as the "utilizing means".
  • Fluidized incinerator 20 Reheating preheater 30 Cooling means 40 Bag filter 41 Conducting path (reheating returning means) 50 Supercharger (use method) 51 turbine 52 compressor 54 denitration device (utilization means) 70 2nd cooling means 90 Smoke exhaust treatment tower 100 Bypass passage 101 Flow control valve 110 Preheater

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Abstract

集塵効率が高く、燃焼排ガスのもっている熱を有効に回収及び利用を図る。高温の燃焼排ガスが通りこの燃焼排ガスにより再加熱を図る再加熱予熱器（２０）と、前記燃焼排ガス中の除塵を行い清浄ガスとするバグフィルタ（４０）と、前記再加熱予熱器（２０）からの排ガスを前記バグフィルタ（４０）に導く経路に設けられ、前記排ガスを熱交換して前記バグフィルタ（４０）の操作温度まで冷却し、前記バグフィルタ（４０）に排ガスを導く冷却手段（３０）と、前記バグフィルタ（４０）からの清浄ガスを前記再加熱予熱器（２０）に導き再加熱を図る再加熱戻り手段（４１）と、前記再加熱予熱器（２０）を通った再加熱清浄ガスの利用手段と、を有する燃焼排ガスの処理装置である。

Description

燃焼排ガスの処理装置及び処理方法
　本発明は、燃焼手段からの燃焼排ガスの処理装置及び処理方法に関する。
　燃焼手段、例えば廃棄物焼却炉、下水汚泥焼却炉などからの燃焼排ガスは、ダイオキシン発生の抑制のために通常８５０℃程度で排出される。係る高温の排ガスは、以降の処理系において熱回収して熱の有効利用を図ることが肝要である。
　この熱回収して運転コストの低減を図る方法の一つに、タービンとタービンの回転に伴って回転するコンプレッサとが設けられた過給機を利用する形態を、本出願人は、特許文献１などにより開示した。
　この形態は、燃焼手段として、高温の燃焼排ガスの発生する流動焼却炉に適用するのが適しており、流動焼却炉の流動媒体の流動化空気として、専用のブロワを使用することなく、高温の燃焼排ガスによりタービンを駆動し、コンプレッサにより圧縮空気を生成し、この圧縮空気を流動焼却炉の流動媒体の流動化空気として利用できるので、専用のブロワ及びそれを運転するための運転コスト（電力コスト）が不要となり、設備全体として熱の有効利用を図ることができるものである。
　一方、廃棄物焼却炉、下水汚泥焼却炉などの燃焼炉の燃焼排ガスには、Ｐｂ、Ｃｄ、Ａｓ、Ｓｅ、有機リン、各種塵埃が含まれており、これらの大気放出を防止するために除塵する必要がある。
　この除塵のために各種集塵機が用いられる。他方で、燃焼炉ではダイオキシン発生防止のために、燃焼排ガスの温度を通常は８５０℃程度となるように燃焼が行われる。この高温の燃焼排ガスについて、高温で除塵を図るための手段として、代表的にはセラミックフィルタ、電気集塵機、サイクロンが挙げられる。
　しかし、これらにはそれぞれ次の問題がある。
　（１）セラミックフィルタ
　近年では、セラミックフィルタを使用する高温集塵機が使用される例が多くなっている。高温域で高い集塵効率を確保できる利点がある一方で、フィルタが脆性材料であり取扱いに注意が必要である。高温集塵機自体が大型化し、コスト及び設置スペースの点で不利である。
　また、例えば、下水汚泥の焼却炉では、ケーシングにおいて水蒸気による高温腐食が生じるなどの問題がある。
　（２）電気集塵機
　捕集効率はダストの電気抵抗値によって決定され、高温域においては集塵効率が著しく下がる場合がある。また、槌打時に再飛散するため、集塵効率が低下する。
　（３）サイクロン
　遠心力により集塵するものである。大型化すると分離限界粒子径が大きくなり、集塵効率が低下する。
特許第５１８７７３１号公報
　そこで、本発明の主たる課題は、集塵効率が高く、燃焼排ガスがもっている熱を有効に回収及び利用を図ることにある。
　上記課題を解決した本発明の代表的態様は以下のとおりである。
　＜第１の態様＞
　高温の燃焼排ガスが通りこの燃焼排ガスにより再加熱を図る再加熱予熱器と、
　前記燃焼排ガス中の除塵を行い清浄ガスとするバグフィルタと、
　前記再加熱予熱器からの排ガスを前記バグフィルタに導く経路に設けられ、前記排ガスを熱交換して前記バグフィルタの操作温度まで冷却する冷却手段と、
　前記バグフィルタからの清浄ガスを前記再加熱予熱器に導き再加熱を図る再加熱戻り手段と、
　前記再加熱予熱器を通った再加熱清浄ガスの利用手段と、
　を有することを特徴とする燃焼排ガスの処理装置。
　この第１の態様では、再加熱予熱器からの排ガスを、熱交換してバグフィルタの操作温度まで冷却する冷却手段を有する。
　冷却手段により、例えば、２５０℃以下に冷却する。２５０℃以下で除塵する（低温）バグフィルタは種類が多く、概して，集塵効率が高いので、除塵を確実に行うことができる。
　冷却手段による冷却に伴って、燃焼排ガスの持っている熱を回収できる。冷却手段として、例えば、廃熱ボイラや熱交換器を使用でき、回収熱は乾燥熱源や発電に利用できる。
　バグフィルタからの清浄ガスは、前記再加熱予熱器に導かれ（戻され）再加熱が図られる。再加熱された清浄ガスは、ある程度高い温度が必要で、かつ、ガスが清浄であることが条件とされる利用手段により利用できる。
　冷却手段としては、廃熱ボイラや熱交換器を使用でき、冷却手段によって回収熱量を多くするのが望ましい。仮に、冷却手段（例えば廃熱ボイラや熱交換器）を設けない場合には、あるいは冷却手段による冷却量が少ない場合には、再加熱予熱器での冷却熱交換量を多くする必要があり、そのために大型の再加熱予熱器が必要となる。この場合には、再加熱予熱器において、燃焼排ガスを高温の状態から低い温度まで冷却熱交換する必要があり、再加熱予熱器の燃焼排ガスの入口部分、とりわけ伝熱管の管板部分に高温ガスが常時晒されることを原因とするクラックが発生するリスクが高まる。
　これに対して、第１の態様に従って、冷却手段を設けて、再加熱予熱器の出口排ガス温度を高くすることは、前記再加熱予熱器での負担（熱交換量）を小さくでき、すなわち再加熱量を少なくでき、再加熱予熱器における問題を解消できる。
　＜第２の態様＞
　高温の燃焼排ガスの発生源が流動焼却炉である場合に、利用手段の例として、再加熱清浄ガスにより駆動されるタービンとタービンの回転に伴って回転するコンプレッサとが設けられた過給機を挙げることができる。
　この過給機のコンプレッサで生成した圧縮空気は、前記流動焼却炉の流動媒体の流動化空気として送ることができる。
　係る構成により、流動焼却炉の流動媒体の流動化空気として送るブロワを用意する必要がなくなり、運転コスト（ブロワの運転に要する電力コスト）を削減できる。
　利用手段の種類は限定されるものではなく、前記過給機のほか、例えば、触媒反応を利用した触媒反応装置、例えば触媒を充填した脱硝装置などを挙げることができる。
　＜第３の態様＞
　冷却手段として、廃熱ボイラや熱交換器を使用できることは前述の第１の態様の説明の欄で述べたとおりである。
　回収熱量を多くするために、バグフィルタに供給する排ガスを冷却する冷却手段のほか、過給機の後段に設けられ、前記過給機のタービン排ガスを受ける第２の冷却手段も設けることができる。
　再加熱予熱器の出口温度が高くないにもかかわらず、ある程度の回収熱量を確保したい場合には、冷却手段を大型化する必要があり、経済的に得策ではない。
　これらの理由に鑑みて、例えば第３の態様に従って、冷却手段のほか、過給機の後段に設けられる第２の冷却手段によっても熱回収することが望ましい。これにより、冷却手段を大型化する必要がなくなる。
　また、再加熱予熱器とバグフィルタとの間に複数の冷却手段を設けることもできる。
　＜第４の態様＞
　燃焼手段、例えば燃焼炉の大きさ及び運転条件などにより、予め各機器及び配置などを設計し、実設備を稼働させる。しかし、燃焼炉、例えば流動焼却炉の場合、焼却対象の下水汚泥の性状、特に含水率、下水汚泥の時間当たりの投入処理量などが変動する。
　これらの変動に伴って、再加熱予熱器の出口温度が従属的に（成り行きで）変動する。この変動が生じると、利用手段が所定の性能を発揮できない事態を生じる。
　例えば、予め再加熱予熱器の出口温度との関係で、所定の性能を発揮するように過給機の選定を行ったとしても、本来の性能を発揮しない事態が生じることがある。
　そこで、バグフィルタの出側と前記再加熱予熱器の再加熱清浄ガスの出側を繋ぐ、バイパス量を調整可能なバイパス路、例えばバイパス流量の調整弁を有するバイパス路を設けることができる。
　係る態様によれば、再加熱予熱器内に流入する燃焼排ガスの変動に対応して、バイパス量を調整することにより、再加熱予熱器から利用手段へ供給される排ガス温度を一定にできる。その結果、利用手段を、その性能特性上、最も有利な温度で運転できる利点がある。
　＜第５の態様＞
　高温の燃焼排ガスを直接、再加熱予熱器に通すのではなく、再加熱予熱器の前段に（燃焼空気）予熱器に通すことができる。係る第５の態様は次のとおりである。
　流動焼却炉からの燃焼排ガスを通す予熱器と、
　前記予熱器を通った燃焼排ガスにより再加熱を図る再加熱予熱器と、
　前記燃焼排ガス中の除塵を行い清浄ガスとするバグフィルタと、
　前記再加熱予熱器からの排ガスを前記バグフィルタに導く経路に設けられ、前記排ガスを熱交換して前記バグフィルタの操作温度まで冷却する冷却手段と、
　前記バグフィルタからの清浄ガスを前記再加熱予熱器に導き再加熱を図る再加熱戻り手段と、
　前記再加熱予熱器を通った再加熱清浄ガスの利用手段と、を有し、
　前記利用手段が、再加熱清浄ガスにより駆動されるタービンとタービンの回転に伴って回転するコンプレッサとが設けられた過給機であり、
　前記過給機のコンプレッサで生成した圧縮空気は、前記予熱器を通して、前記流動焼却炉の流動媒体の流動化空気として送られる構成とされている、
　ことを特徴とする燃焼排ガスの処理装置。
　第５の態様に従って、流動焼却炉からの燃焼排ガスを直接、再加熱予熱器に通すのではなく、再加熱予熱器の前段で（燃焼空気）予熱器に通すことにより、過給機のコンプレッサで生成した圧縮空気を流動焼却炉の流動媒体の流動化空気として送る際に、高温の圧縮空気として燃焼炉に供給でき、燃焼炉において含水率が高かったり、発熱量が小さい下水汚泥等を焼却する時に補助燃料を削減もしくは不要とすることができる。
　＜第６の態様＞
　前述の態様において、煙突からの排ガスの温度を高めて白煙防止を図る手段を組み込むことができる。この白煙防止用の予熱器は、過給機のタービンの後方段に設け、タービンと熱交換後の昇温空気を、煙突における排ガス流路に投入することができる。
　他方、再加熱予熱器とバグフィルタとの間に白煙防止用の予熱器を設け、この白煙防止用の予熱器を、再加熱予熱器からの排ガスを、熱交換してバグフィルタの操作温度まで冷却し、前記バグフィルタに排ガスを導く冷却手段とすることができる。この白煙防止用の予熱器は、排ガスの冷却を図った後、煙突に供給し、排ガスの温度を高めて白煙防止を図る。
　＜処理方法の態様＞
　前述の各態様をもって、燃焼排ガスの処理が可能である。
　この処理方法としてバグフィルタの入口温度を２５０℃以下とするのが望ましく、特には２３０℃以下が好適である。バグフィルタの入口温度としては腐食が起こらない酸露点温度より高い温度、例えば１９０℃以上が望ましい。
　袋状のフィルタ素材としては、コットン、ナイロン、金属繊維、ガラス繊維などを挙げることができる。
　他方、冷却手段の入口温度としては、７５０～５００℃が望ましい。そして、冷却手段によりバグフィルタの入口温度が２５０℃以下となるように冷却して、大量の回収熱量とすることができる。回収熱量が大量となる結果、システム（設備）全体としてエネルギー効率の高いものとなる。
　以上のとおり、本発明によれば、集塵効率が高く、燃焼排ガスがもっている熱を有効に回収及び利用を図ることできる等の利点がもたらされる。
本発明の実施の形態を示す概要図である。 他の実施の形態を示す概要図である。 さらに別の実施の形態を示す概要図である。 本発明の異なる他の実施の形態を示す概要図である。 本発明のさらに異なる他の実施の形態を示す概要図である。 本発明に係る他の実施の形態を示す概要図である。
　以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。なお、機能が共通な部分には同一の符号を付してある。したがって、同一の符号の部分についての技術的意義に関する説明は省略することがある。
　また、以下に説明する実施の形態については、種々の変更が可能であることに留意されたい。図面に括弧内に示した数値は、例示又は代表的な含水率及び温度であって、以下の各例において、そのような含水率及び温度に限定されるものではない。
　＜第１の態様＞
　図１に第１の態様の例を示す。１０は流動焼却炉であり、例えば下水汚泥Ｍを焼却対象としている例である。
　流動焼却炉１０内に装入する前に，原下水汚泥Ｍの含水率を濃縮機及び脱水機(図示せず)により下げることができる。この図１の例は，燃焼空気を予熱しないで自燃する脱水汚泥を焼却する例である。
　脱水汚泥Ｍは、流動焼却炉１０内に装入され、流動焼却炉１０内においては、分散板などの分散手段（図示せず）を介して、下方から吹き込まれる導路５３からの流動化空気が吹き上げられ、流動砂などの流動媒体と共に流動化しながら焼却がなされる。
　第１の態様においては、流動焼却炉１０ではダイオキシンの発生を防止する燃焼温度での燃焼・焼却が行われ、その頂部から例えば８５０℃程度の高温の燃焼排ガスが導路１１を通され、この燃焼排ガスにより再加熱を図る再加熱予熱器２０を有する。
　また、燃焼排ガス中の除塵を行うバグフィルタ４０と、再加熱予熱器２０からの排ガスを、熱交換してバグフィルタ４０の操作温度まで冷却し、排ガスをバグフィルタ４０に導路３１を介して導く冷却手段３０とを有する。
　前記バグフィルタ４０で処理された清浄ガスについては、再加熱予熱器２０に導き再加熱を図るための再加熱戻り手段としての導路４１が設けられている。
　他方、再加熱予熱器２０を通った再加熱された清浄ガスは、導路２１を介しての再加熱清浄ガス利用手段に導かれる。
　第１の態様においては、再加熱清浄ガスにより駆動されるタービン５１とタービン５１の回転に伴って連結軸を介して従回転するコンプレッサ５２とが設けられた過給機５０である。
　冷却手段３０は、再加熱予熱器２０からの排ガス（例えば７５０～５００℃）を、熱交換してバグフィルタ４０の操作温度（例えば１９０～２５０℃）まで冷却し、バグフィルタ４０に排ガスを、導路３１を介して導くものである。
　冷却手段３０により、例えば、２５０℃以下に冷却する。バグフィルタ４０においては、２５０℃以下の条件で除塵する。この種の（低温）バグフィルタは種類が多く、概して，集塵効率が高いので、除塵を確実に行うことができる。
　冷却手段３０による冷却に伴って、燃焼排ガスのもっている熱を回収できる。冷却手段３０として、例えば、廃熱ボイラや熱交換器を使用でき、導路３２を介して発電用熱源や乾燥用熱源として有効利用できる。
　＜第２の態様＞
　前述のように、利用手段としては、図１～図５に示すように、再加熱清浄ガスにより駆動されるタービン５１とタービン５１の回転に伴って回転するコンプレッサ５２とが設けられた過給機５０を挙げることができる。
　この過給機５０のコンプレッサ５２で生成した圧縮空気は、流動焼却炉１０の流動媒体の流動化空気として送ることができる。
　係る構成により、流動焼却炉１０の流動媒体の流動化空気として送るブロワを用意する必要がなくなり、運転コスト（ブロワの運転に要する電力コスト）を削減できる。
　利用手段の種類は限定されるものではなく、前記過給機５０のほか、触媒反応装置、例えば、触媒を充填した脱硝装置などを挙げることができる。この脱硝装置の例は、後述する図６に示す例によって説明する。脱硝装置としては、アンモニア等と触媒によって排ガス中に含まれる窒素酸化物を還元分解する触媒器等から構成できる。
　＜第３の態様＞
　冷却手段３０としては、廃熱ボイラや熱交換器を使用できることは前述の第１の態様の説明の欄で述べたとおりである。
　回収熱量を多くするために、バグフィルタ４０に排ガスを導く冷却手段のほか、図１に示すように、過給機５０の後段に設けられ、過給機５０のタービン５１の排ガスを受ける第２の冷却手段７０である廃熱ボイラや熱交換器も設ける構成とすることができる。
　ここで、冷却手段３０と第２の熱回収手段７０での熱回収による熱は、乾燥機や発電装置などの利用装置における乾燥用熱源や発電用熱源として仕向けることができる。
　このとき冷却手段３０と第２の熱回収手段７０のいずれか一方で回収した熱のみを利用することができるが、冷却手段３０と熱回収手段７０のそれぞれから回収した熱を利用装置に仕向けることが好ましい。
　冷却手段３０および第２の熱回収手段７０に供給する加熱媒体は、水蒸気、作動油、空気、熱媒体油などが採用可能である。特に冷却手段３０および熱回収手段７０から回収した熱を同一の利用装置で利用する場合、回収した熱を液状で利用装置に供給できる加熱媒体（例えば作動油など）を採用することは、冷却手段３０および熱回収手段７０での交換熱量が異なったとしても加熱媒体の圧力調整が省略となる点で好ましい。
　なお、回収した熱の利用にあたっては、単一の利用目的のみならず複数の利用目的、例えば乾燥用熱源および発電用熱源として仕向けることも可能である。
　ところで、仮に、冷却手段（例えば廃熱ボイラや熱交換器）３０を設けない場合には、あるいは冷却手段による冷却量が少ない場合には、再加熱予熱器２０での冷却熱交換量を多くする必要があり、そのために大型の再加熱予熱器２０が必要となる。これらの場合には、再加熱予熱器２０において、燃焼排ガスを高温の状態から低い温度まで冷却熱交換する必要があり、再加熱予熱器２０の燃焼排ガスの入口部分、とりわけ伝熱管の管板部分に高温ガスが常時晒されることを原因とするクラックが発生するリスクが高まる。
　これに対して、本発明に係る冷却手段３０を設けて、再加熱予熱器２０の出口排ガス温度を高くすることは、前記再加熱予熱器２０での負担（熱交換量）を小さくでき、すなわち再加熱量を少なくでき、再加熱予熱器２０における問題を解消できる。
　また、再加熱予熱器２０での冷却熱交換量としては、再加熱予熱器２０の入口の燃焼排ガス温度と、再加熱予熱器２０の出口の再加熱清浄ガス温度との温度差が３００～５５０℃であることが望ましい。
　＜第４の態様＞
　燃焼手段、例えば燃焼炉の大きさ及び運転条件などにより、予め各機器及び配置などを設計し、実設備を稼働させる。しかし、燃焼炉、例えば流動焼却炉の場合、焼却対象の下水汚泥の性状、特に含水率、下水汚泥の時間当たりの投入処理量などが変動する。
　これらの変動に伴って、再加熱予熱器２０の出口温度が従属的に（成り行きで）変動する。この変動が生じると、利用手段が所定の性能を発揮できない事態を生じる。
　例えば、予め再加熱予熱器２０の出口温度との関係で、所定の性能が発揮するように過給機５０の選定を行ったとしても、本来の性能を発揮しない事態が生じることがある。
　そこで、図２に示すように、バグフィルタ４０の出側と再加熱予熱器２０の再加熱清浄ガスの出側を繋ぐ、バイパス量を調整可能なバイパス路、例えばバイパス流量の流量調整弁１０１を有するバイパス路１００を設けることができる。
　係る態様によれば、再加熱予熱器２０内に流入する燃焼排ガスの変動に対応して、バイパス量を調整することにより、再加熱予熱器２０から利用手段へ供給される清浄ガス温度を一定にできる。その結果、利用手段を、その性能特性上、最も有利な温度で運転できる利点がある。
　＜第５の態様＞
　燃焼空気を予熱すれば自燃する脱水汚泥の含水率がやや高い場合に好適な例として、高温の燃焼排ガスを直接、再加熱予熱器２０に通すのではなく、再加熱予熱器２０の前段に（燃焼空気）予熱器１１０に通すことができる。係る第５の態様の例として、図３、図４及び図５の例を挙げることができる。
　この態様においては、図３に示されるように、流動焼却炉１０からの高温の燃焼排ガスを通す予熱器１１０が設けられる。
　この予熱器１１０を通った燃焼排ガスは、再加熱を図る再加熱予熱器２０に送られる。
　そして、過給機５０のコンプレッサ５２で生成した圧縮空気は、予熱器１１０を通して、流動焼却炉１０に導路１１１を通して流動媒体の流動化空気として送られる構成とされている。
　第５の態様に従って、高温の燃焼排ガスを直接、再加熱予熱器２０に通すのではなく、再加熱予熱器２０の前段に（燃焼空気）予熱器１１０に通すことにより、過給機５０のコンプレッサ５２で生成した圧縮空気を流動焼却炉１０の流動媒体の流動化空気として送る際に、高温の圧縮空気として燃焼炉１０に供給でき、燃焼炉１０において含水率が高かったり、発熱量が小さい下水汚泥等を焼却する時に補助燃料を削減もしくは不要とすることができる。
　＜第６の態様＞
　排煙処理塔（煙突）９０からの排ガスの温度を高めて白煙防止を図る手段を組み込むことができる。
　例えば、図４に示すように、再加熱予熱器２０とバグフィルタ４０との間に白煙防止用の予熱器３３を設け、この白煙防止用の予熱器３３を、ファン３３ａからの空気と再加熱予熱器２０からの排ガスとを熱交換してバグフィルタ４０の操作温度まで冷却して、バグフィルタ４０に冷却ガスを送る冷却手段の機能を持たすことができる。この白煙防止用の予熱器３３は、排ガスの冷却を図った後、煙突に供給し、排ガスの温度を高めて白煙防止を図る。
　他方、図５に示すように、過給機５０のタービン５１の後方段に白煙防止用の予熱器３４を設け、ファン３４ａからの空気とタービン５１の排ガスとの熱交換後の昇温空気を、排煙処理塔（煙突）９０における排ガス流路に投入することができる。
　また、図５に示す例においては、バグフィルタ４０へ向かう排ガスに対して冷却手段として、冷却水Ｗを散布して冷却する冷却器３５を使用している。
　本発明に係る燃焼設備として流動焼却炉のほか、図６の例のようにストーカー炉１０Ａであってもよい。また、利用手段としては、過給機５０のほか、例えば、触媒反応を利用した触媒反応装置、例えば触媒を充填した脱硝装置５４などでもよい。
　図６に示す例においては、ストーカー炉１０Ａからの燃焼排ガスを再加熱予熱器２０に通して、バグフィルタ４０の清浄ガスを予熱し、再加熱予熱器２０を通った排ガスは、燃焼空気予熱器３６及び白煙防止用の予熱器３３の二段の冷却手段を通し、バグフィルタ４０の操作温度まで冷却するものである。
　再加熱予熱器２０で予熱された清浄ガスは、利用手段を構成する脱硝装置５４に送られた後、排煙処理塔（煙突）９０に導かれる。
　ストーカー炉１０Ａに対しては、ファン３６ａにより送られた空気が、燃焼空気予熱器３６により加熱された加熱空気が供給される。
　以上の例においては、燃焼設備として流動焼却炉とストーカー炉の例を示したが、多段炉であってもよい。また、燃焼対象物は下水汚泥のほか、各種の廃棄物などでもよい。
　その他、燃焼設備として下水汚泥燃料化設備の再燃炉も対象とすることができる。この場合においては「利用手段」としては脱硝装置とするのが望ましい。
　１０　　流動焼却炉
　２０　　再加熱予熱器
　３０　　冷却手段
　４０　　バグフィルタ
　４１　　導路（再加熱戻り手段）
　５０　　過給機（利用手段）
　５１　　タービン
　５２　　コンプレッサ
　５４　　脱硝装置（利用手段）
　７０　　第２の冷却手段
　９０　　排煙処理塔
１００　　バイパス路
１０１　　流量調整弁
１１０　　予熱器

Claims (13)

  1. 　高温の燃焼排ガスが通りこの燃焼排ガスにより再加熱を図る再加熱予熱器と、
    　前記燃焼排ガス中の除塵を行い清浄ガスとするバグフィルタと、
    　前記再加熱予熱器からの排ガスを前記バグフィルタに導く経路に設けられ、前記排ガスを熱交換して前記バグフィルタの操作温度まで冷却する冷却手段と、
    　前記バグフィルタからの清浄ガスを前記再加熱予熱器に導き再加熱を図る再加熱戻り手段と、
    　前記再加熱予熱器を通った再加熱清浄ガスの利用手段と、
    　を有することを特徴とする燃焼排ガスの処理装置。
  2. 　前記燃焼排ガスは流動焼却炉から排出されるものであり、
    　前記利用手段が、再加熱清浄ガスにより駆動されるタービンとタービンの回転に伴って回転するコンプレッサとが設けられた過給機であり、
    　前記過給機のコンプレッサで生成した圧縮空気は、前記流動焼却炉の流動媒体の流動化空気として送られる構成とされた請求項１記載の燃焼排ガスの処理装置。
  3. 　前記燃焼排ガスは流動焼却炉から排出されるものであり、
    　前記利用手段が、再加熱清浄ガスにより駆動されるタービンとタービンの回転に伴って回転するコンプレッサとが設けられた過給機であり、
    　前記過給機のコンプレッサで生成した圧縮空気は、前記流動焼却炉の流動媒体の流動化空気として送られる構成とされ、
    　前記冷却手段は、廃熱ボイラ又は熱交換器からなり、熱交換による回収熱を、乾燥用熱源及び発電用熱源の少なくとも一方の熱源とする構成とした請求項１記載の燃焼排ガスの処理装置。
  4. 　前記燃焼排ガスは流動焼却炉から排出されるものであり、
    　前記利用手段が、再加熱清浄ガスにより駆動されるタービンとタービンの回転に伴って回転するコンプレッサとが設けられた過給機であり、
    　前記過給機のコンプレッサで生成した圧縮空気は、前記流動焼却炉の流動媒体の流動化空気として送られる構成とされ、
    　前記冷却手段は、廃熱ボイラ又は熱交換器からなる第１の冷却手段であり、前記過給機の後段に設けられ、前記過給機のタービン排ガスを受けて熱交換を行う第２の冷却手段を有し、
    　前記第１の冷却手段及び前記第２の冷却手段における熱交換による回収熱を、乾燥用熱源及び発電用熱源の少なくとも一方の熱源とする構成とした請求項１記載の燃焼排ガスの処理装置。
  5. 　前記利用手段が、触媒反応装置である請求項１記載の燃焼排ガスの処理装置。
  6. 　高温の燃焼排ガスが通りこの燃焼排ガスにより再加熱を図る再加熱予熱器と、
    　前記燃焼排ガス中の除塵を行い清浄ガスとするバグフィルタと、
    　前記再加熱予熱器からの排ガスを前記バグフィルタに導く経路に設けられ、前記排ガスを熱交換して前記バグフィルタの操作温度まで冷却する冷却手段と、
    　前記バグフィルタからの清浄ガスを前記再加熱予熱器に導き再加熱を図る再加熱戻り手段と、
    　前記再加熱予熱器を通った再加熱清浄ガスの利用手段と、
    　前記バグフィルタの出側と前記再加熱予熱器の再加熱清浄ガスの出側を繋ぐ、バイパス量を調整可能なバイパス路と、
    　を有することを特徴とする燃焼排ガスの処理装置。
  7. 　流動焼却炉からの燃焼排ガスを通す予熱器と、
    　前記予熱器を通った燃焼排ガスにより再加熱を図る再加熱予熱器と、
    　　前記燃焼排ガス中の除塵を行い清浄ガスとするバグフィルタと、
    　前記再加熱予熱器からの排ガスを前記バグフィルタに導く経路に設けられ、前記排ガスを熱交換して前記バグフィルタの操作温度まで冷却する冷却手段と、
    　前記バグフィルタからの清浄ガスを前記再加熱予熱器に導き再加熱を図る再加熱戻り手段と、
    　前記再加熱予熱器を通った再加熱清浄ガスの利用手段と、を有し、
    　前記利用手段が、再加熱清浄ガスにより駆動されるタービンとタービンの回転に伴って回転するコンプレッサとが設けられた過給機であり、
    　前記過給機のコンプレッサで生成した圧縮空気は、前記予熱器を通して、前記流動焼却炉の流動媒体の流動化空気として送られる構成とされている、
    　ことを特徴とする燃焼排ガスの処理装置。
  8. 　前記冷却手段は間接式の空冷熱交換手段であり、熱交換後の昇温空気を排ガスの白煙防止用熱源とする請求項７記載の燃焼排ガスの処理装置。
  9. 　前記冷却手段は直接式の水冷手段であり、
    　前記過給機のタービンの後方段に白煙防止用空気予熱器を有し、熱交換後の昇温空気を排ガスの白煙防止用熱源とする請求項７記載の燃焼排ガスの処理装置。
  10. 　請求項１から請求項９のうちいずれか１項に記載の燃焼排ガスの処理装置を備えた焼却設備。
  11. 　高温の燃焼排ガスにより再加熱を図る再加熱予熱工程と、
    　バグフィルタにより前記燃焼排ガス中の除塵を行い清浄ガスとする除塵工程と、
    　前記再加熱予熱工程からの排ガスを前記バグフィルタに導く経路において、前記排ガスを熱交換してバグフィルタの操作温度まで冷却する冷却工程と、
    　前記バグフィルタからの清浄ガスを前記再加熱予熱器に導き再加熱を図る再加熱戻り工程と、
    　前記再加熱予熱器を通った再加熱清浄ガスを利用する利用工程と、
    　を有することを特徴とする燃焼排ガスの処理方法。
  12. 　流動焼却炉からの燃焼排ガスを予熱器に通す予熱工程と、
    　バグフィルタにより前記燃焼排ガス中の除塵を行い清浄ガスとする除塵工程と、
    　前記予熱器を通った燃焼排ガスにより再加熱を図る再加熱予熱工程と、
    　前記再加熱予熱工程からの排ガスを前記バグフィルタに導く経路において、前記排ガスを熱交換してバグフィルタの操作温度まで冷却する冷却工程と、
    　前記バグフィルタからの清浄ガスを前記再加熱予熱工程に導き再加熱を図る再加熱戻り工程と、
    　前記再加熱予熱器を通った再加熱清浄ガスを利用する利用工程と、
    を有し、
    　前記利用工程が、再加熱清浄ガスにより駆動されるタービンとタービンの回転に伴って回転するコンプレッサとが設けられた過給機を含み、
    　前記過給機のコンプレッサで生成した圧縮空気を、前記予熱器を通して前記流動焼却炉の流動媒体の流動化空気として送る、
    　ことを特徴とする燃焼排ガスの処理方法。
  13. 　前記バグフィルタの入口温度を２５０℃以下とする請求項１１又は１２記載の燃焼排ガスの処理方法。
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