(57)【要約】【課題】焼却炉で廃棄物を焼却した時に生ずる高温の燃焼排ガスを被加熱空気と熱交換して熱エネルギー回収し、熱エネルギーの有効利用を図る。【解決手段】伝熱外管１と内管２よりなる２重管状の伝熱管３を高温ガス流路３４内に突出させ、該高温ガス流路３４内を通過する高温ガスｂによって前記伝熱外管と内管の間８を流れる被加熱空気ａを加熱するようにした高温空気加熱器。前記伝熱外管１の入口部を前記高温ガス流路３４の背面側に設けた被加熱空気導入ボックス５２に装着し、且つ、前記内管２の出口部を前記被加熱空気導入ボックス５２の背後に設けた被加熱空気排出管３６に装着する。更に、前記伝熱外管１の入口部及び前記内管２の出口部に対して各々遮蔽弁４９，５４を配設する。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱外管と該伝熱外管内に設けた内管よりなる２重管状の伝熱管を高温ガス流路内に突出させ、該高温ガス流路内を通過する高温ガスによって前記伝熱外管と前記内管の間を流れる被加熱空気を加熱するようにした高温空気加熱器において、前記伝熱外管の入口部を前記高温ガス流路の背面側に設けた被加熱空気導入ボックスに装着し、且つ、前記内管の出口部を前記被加熱空気導入ボックスの背後に設けた被加熱空気排出管に装着し、更に、前記伝熱外管の入口部及び前記内管の出口部に対して各々遮蔽弁を配したことを特徴とする高温空気加熱器。
【請求項２】
前記伝熱外管の入口部に円管状の被加熱空気流入部を装着して、該被加熱空気流入部と前記内管との間に円環状の被加熱空気流入口を形成し、且つ、該円環状の被加熱空気流入口に対してドーナツ状の遮蔽弁を配したことを特徴とする請求項１記載の高温空気加熱器。
【請求項３】
前記内管の出口部を、前記被加熱空気排出管内に若干突出させ、且つ、前記内管の開口部に対して遮断弁を配したことを特徴とする請求項１記載の高温空気加熱器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭やオフィスなどから出る一般廃棄物、廃プラスチック、カーシュレッダーダスト、廃オフィス機器、電子機器などの産業廃棄物などの廃棄物を都市ごみ焼却炉や産業廃棄物焼却炉で焼却した時に発生する高温の燃焼排ガスの熱エネルギーを被加熱空気と熱交換することにより回収し、熱エネルギーの有効利用を図るようにした高温空気加熱器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記のような高温空気加熱器としては、図９に示すように、伝熱外管１と、この伝熱外管１内に配置した内管２とよりなる伝熱管３を高温ガス流路４内に懸吊させた高温空気加熱器５において、高温空気加熱器５を、前記高温ガス流路４の上流側に配置された第１の空気加熱器６と、後流側に配置された第２の空気加熱器７とにより構成し、この第２の空気加熱器７に被加熱空気ａを供給して加熱し、前記第２の空気加熱器７によって加熱された被加熱空気ａを前記第１の空気加熱器６に供給して加熱するようにした高温空気加熱器がある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−１７０１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１は、第１の空気加熱器６の伝熱外管１と第２の空気加熱器７の伝熱外管１とが連結管９によって連結しているから、例えば、第２の空気加熱器７の伝熱外管１が破損した場合、この第２の空気加熱器７の伝熱外管１に被加熱空気ａを供給している被加熱空気ライン１０のバルブ（図示せず）を閉止して被加熱空気ａの供給を遮断すると、第１の空気加熱器６の伝熱外管１に第２の空気加熱器７の伝熱外管１を経て被加熱空気ａが供給されないため、高温排ガスｂの雰囲気に曝されている第１の空気加熱器６の伝熱外管１が熱損傷するという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、伝熱管の損傷が数本程度であれば、次の定期点検時まで運転を続行できる高温空気加熱器を提供することを目的とするものである。                            
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため、本発明は、次のように構成されている。
【０００６】
請求項１に記載の発明は、伝熱外管と該伝熱外管内に設けた内管よりなる２重管状の伝熱管を高温ガス流路内に突出させ、該高温ガス流路内を通過する高温ガスによって前記伝熱外管と前記内管の間を流れる被加熱空気を加熱するようにした高温空気加熱器において、前記伝熱外管の入口部を前記高温ガス流路の背面側に設けた被加熱空気導入ボックスに装着し、且つ、前記内管の出口部を前記被加熱空気導入ボックスの背後に設けた被加熱空気排出管に装着し、更に、前記伝熱外管の入口部及び前記内管の出口部に対して各々遮蔽弁を配設したことを特徴とする高温空気加熱器である。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記伝熱外管の入口部に円管状の被加熱空気流入部を装着して、該被加熱空気流入部と前記内管との間に円環状の被加熱空気流入口を形成し、且つ、該円環状の被加熱空気流入口に対してドーナツ状の遮蔽弁を配したことを特徴とする請求項１記載の高温空気加熱器である。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記内管の出口部を、前記被加熱空気排出管内に若干突出させ、且つ、前記内管の開口部に対して遮断弁を配したことを特徴とする請求項１記載の高温空気加熱器である。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように、請求項１に記載の発明は、伝熱外管と該伝熱外管内に設けた内管よりなる２重管状の伝熱管を高温ガス流路内に突出させ、該高温ガス流路内を通過する高温ガスによって前記伝熱外管と前記内管の間を流れる被加熱空気を加熱するようにした高温空気加熱器において、前記伝熱外管の入口部を前記高温ガス流路の背面側に設けた被加熱空気導入ボックスに装着し、且つ、前記内管の出口部を前記被加熱空気導入ボックスの背後に設けた被加熱空気排出管に装着し、更に、前記伝熱外管の入口部及び前記内管の出口部に対して各々遮蔽弁を配設したので、損傷した伝熱管における伝熱外管の入口部及び内管の出口部のみを遮蔽弁で遮蔽することにより、損傷した伝熱管からの被加熱空気の流出を停止させることができる。
【００１０】
その結果、高温空気加熱器、強いては、廃棄物処理装置の運転を、次の定期点検時まで延長することができ、以て、高温空気加熱器、強いては、廃棄物処理装置の稼働率を向上させることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記伝熱外管の入口部に円管状の被加熱空気流入部を装着して、該被加熱空気流入部と前記内管との間に円環状の被加熱空気流入口を形成し、且つ、該円環状の被加熱空気流入口に対してドーナツ状の遮蔽弁を配したので、伝熱外管の入口部に設けた円管状の被加熱空気流入部と前記内管との間に形成した円環状の被加熱空気流入口をドーナツ状の遮蔽弁によって円滑に遮断することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記内管の出口部を、前記被加熱空気排出管内に若干突出させ、且つ、前記内管の開口部に対して遮断弁を配したので、廃棄物処理装置の運転中に損傷した伝熱管の内管を円滑に遮蔽することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る高温空気加熱器を備えた廃棄物処理装置の一例を示す概略構成図である。
【００１５】
図１に示すように、この廃棄物処理装置２０は、スクリューフィーダー２１、熱分解ドラム２２、排出装置２３、燃焼炉２４、高温空気加熱器２５、廃熱ボイラ２６、節炭器２７、集塵器２８、誘引通風機（図示せず）などを備え、前記高温空気加熱器２５によって熱分解ドラム用の被加熱空気ａを加熱するようになっている。
【００１６】
都市ごみ等の廃棄物ｃは、スクリューフィーダー２１を経て熱分解ドラム２２に供給される。熱分解ドラム２２内に供給された廃棄物ｃは、燃焼炉２４の後流側に配置された高温空気加熱器２５によって加熱され、被加熱空気供給ライン２９を経て供給される高温被加熱空気ａにより、３００〜６００℃程度、通常は、４５０℃程度に加熱される。
【００１７】
熱分解ドラム２２から排出された低温被加熱空気ａ’は、被加熱空気供給ライン３０を経て再び高温空気加熱器２５に供給されるようになっている。
【００１８】
被加熱空気ａにより加熱された廃棄物ｃは、熱分解して熱分解ガスｄと、主として不揮発性成分からなる熱分解残渣ｅとからなり、排出装置２３で分離される。排出装置２３で分離された熱分解ガスｄは、排出装置２３の上部から熱分解ガスライン３１を経て燃焼炉２４のバーナ３２に供給される。排出装置２３の下部から排出された熱分解残渣ｅは、比較的高温、例えば、４５０℃程度であるから、冷却装置（図示せず）によって８０℃程度まで冷却された後、公知の選別機（図示せず）によって用途毎に選別されるようになっている。
【００１９】
燃焼炉２４で生じた高温排ガスｂは、本発明の高温空気加熱器２５を経て廃熱ボイラ２６及び節炭器２７で熱回収され、集塵器２８で除塵され、クリーンな排ガスｂ’となって図示しない煙突から大気中に放出される。廃熱ボイラ２６で生成した蒸気ｆは、蒸気タービンを有する発電機で発電される。
【００２０】
上記高温空気加熱器２５は、図１に示すように、燃焼炉２４と廃熱ボイラ２６とを結ぶ水平な高温ガス流路３４に設けられている。また、この高温空気加熱器２５は、図２に示すように、多数の伝熱管３を有し、これらの伝熱管３は、横断面長方形の高温ガス流路３４の上面部３５より高温ガス流路３４内に懸架されている。
【００２１】
伝熱管３は、図３に示すように、先端が封止されたセラミックス製の伝熱外管１と、先端が開放された金属製の内管２とからなる二重管構造となっている。この伝熱外管１は、高温ガス流路３４の上面部３５に装着され、内管２は、後述する被加熱空気排出管３６より懸架されている。
【００２２】
具体的に説明すると、伝熱外管１のフランジ１４には、図４に示すように、円管状のシール金物３７と円管状の被加熱空気流入部３８とが装着されている。伝熱外管１のフランジ１４の上下両面に設けたシール材３９は、シール金物３７のフランジ４０と、加熱空気流入部３８のフランジ４１とにより挟持されている。
【００２３】
上記伝熱外管１は、シール金物３７を介して高温ガス流路３４の上面部３５に設けた穴、即ち、高温ガス流路３４の上面部３５に設置した座板４２の穴４３に装着されているが、座板４２の穴４３の上部周縁に設けた傾斜部４４と、シール金物３７の中間部に設けた傾斜部４５の間に装着したシール材４６を、伝熱外管１の自重によって押圧するようになっている。
【００２４】
上記の被加熱空気流入部３８は、円管状の被加熱空気流入部３８と内管２に嵌合したリング４７との隙間が円環状の被加熱空気流入口４８になっており、この円環状の被加熱空気流入口４８の上方にドーナツ状の遮蔽弁４９を設けている。
【００２５】
このドーナツ状の遮蔽弁４９は、ボルトによって支持部材５０の下面に取り付けられている。この支持部材５０には、二本のロッド５１が設けられ、後述する被加熱空気導入ボックス５２の外部から手動によって操作できるようになっている。
【００２６】
また、上記内管２は、図５に示すように、その上端部２ａが被加熱空気排出管３６内に若干突出するように、被加熱空気排出管３６に取り付けられている。また、内管２の上端開口部５３の真上に遮断弁５４を有している。この遮断弁５４は、被加熱空気排出管３６の管壁を貫通するロッド５５を有し、被加熱空気排出管３６の外部から手動によって操作できるようになっている。この遮断弁５４は、円錐台状に形成されているため、内管２の上端開口部５３の内縁を傾斜面５６としている。この傾斜面５６の傾斜角θは、３０度が好ましい。
【００２７】
他方、伝熱管３は、図２に示すように、上流側の燃焼炉２４から下流側の廃熱ボイラ２６に向って第１、第２、第３、及び第４の四つのブロック５７に分割されている。そして、高温ガス流路３４の上面部３５の上には、各ブロック５７毎に被加熱空気導入ボックス５２を設け、各被加熱空気導入ボックス５２毎に被加熱空気ａを導入するようになっている。
【００２８】
図６及び図７に示すように、被加熱空気導入ボックス５２内には、多数の伝熱外管１の上部（入口部）が突出し、被加熱空気導入ボックス５２内の被加熱空気ａを、直接、導入するようになっている。また、被加熱空気排出管３６には、内管２が数本（例えば、４本）ずつ取り付けられている。
【００２９】
図８は、被加熱空気の供給及び排出ラインの構成図であり、第１、第２、第３、第４の被加熱空気導入ボックス５２内には、複数（例えば、２０本）の伝熱外管１が碁盤の目のように整然と設けられている。他方、伝熱外管１内に設けられた内管２は、数本（例えば、４本）ずつ１本に被加熱空気排出管３６に接続されている。
【００３０】
図８中、符号６１は第１枝管、６２は第２枝管、６３は第３枝管、６４は第４枝管であり、第１枝管６１には、バルブ６５を介して数本（例えば、５本）ずつ被加熱空気排出管３６が接続されている。また、被加熱空気導入ボックス５２には、複数（例えば、２本）の配管６６を介して第２枝管６２が接続している。更に、第３枝管６３は、配管６７を介して上流側の片側２本の第１枝管６１が接続している。
【００３１】
更に、第４枝管６４は、上流側の２本の第２枝管６２が配管６８を介して接続する一方、配管６９を介して下流側の第１枝管６１が接続している。更に、下流側の片側２本の第２枝管６２には、被加熱空気供給ライン３０が接続し、上流側の第３枝管６３には被加熱空気供給ライン２９が接続している。
【００３２】
その上、上記配管６７及び配管６９には、流量計５８と温度計５９とを設け被加熱空気供給ライン２９を流れる被加熱空気ａの流量と温度計とを計測するようになっている。
【００３３】
しかして、図８に示すように、被加熱空気供給ライン３０から低温の被加熱空気ａ’が供給されると、この低温被加熱空気ａ’は、下流側の各第２枝管６２を経て下流側の２基の被加熱空気導入ボックス５２に流入する。被加熱空気導入ボックス５２内に流入した低温被加熱空気ａ’は、図７に示すように、伝熱管３の伝熱外管１と内管２との間（隙間）８を通過する間に加熱される。加熱された被加熱空気ａは、被加熱空気排出管３６から排出される。
【００３４】
被加熱空気排出管３６から排出された被加熱空気ａは、第４枝管６４及び上流側の第２枝管６２を経て上流側の２基の被加熱空気導入ボックス５２に流入する。被加熱空気導入ボックス５２に流入した被加熱空気ａは、図７に示すように、伝熱管３の伝熱外管１と内管２の間８を通過する間に加熱される。加熱された被加熱空気ａは、被加熱空気排出管３６から排出される。
【００３５】
被加熱空気排出管３６から排出された被加熱空気ａは、上流側の第１枝管６１及び第３枝管６３を経て被加熱空気供給ライン２９から熱分解ドラム２２に供給される。
【００３６】
ところで、伝熱管３の伝熱外管１が損傷して、損傷箇所から高温ガス流路３４内に被加熱空気ａが流出した場合には、配管６７及び配管６９に設けた流量計５８、あるいは温度計５９の計測データに異変が表れるので、破損した伝熱管３の所属するブロック５７が分かる。その後、該当するブロック５７の被加熱空気排出管３６に設けられているバルブ６５を開閉したり、或いは、高温ガス流路３４の壁面に設けられている覗き窓（図示せず）から覗いて破損した伝熱管３を特定する。
【００３７】
破損した伝熱管３を特定した後、図４に示すように、ロッド５１を手動によって矢印方向に押し下げ、被加熱空気流入部３８と内管２に嵌合したリング４７との間にある円環状の被加熱空気流入口４８をドーナツ状の遮蔽弁４９によって２点鎖線で示すように遮蔽する。
【００３８】
更に、図５に示すように、ロッド５１を手動で矢印方向に押し下げて、内管２の上端開口部５３を、遮断弁５４によって２点鎖線で示すように遮蔽する。
【００３９】
上記の説明では、伝熱管３を高温ガス流路３４の上面部３５から懸吊させた、所謂縦差し方式の場合について説明したが、伝熱管３を高温ガス流路３４の垂直面から横差し方式の場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る高温空気加熱器を備えた廃棄物処理装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】廃棄物処理装置の要部拡大断面図である。
【図３】本発明にかかる高温空気加熱器の要部拡大断面図である。
【図４】図３の符号Ｘ部分の拡大図である。
【図５】図３の符号Ｙ部分の拡大図である。
【図６】図２のＺ−Ｚ断面図である。
【図７】図６の斜視図である。
【図８】被加熱空気の供給及び排出ラインの構成図である。
【図９】従来の高温空気加熱器の断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
ａ  被加熱空気
ｂ  高温ガス
１  伝熱外管
２  内管
５  高温空気加熱器
３４  高温ガス流路
３６  被加熱空気排出管
４９，５４  遮蔽弁
５２  被加熱空気導入ボックス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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