(57)【要約】【課題】過給機が自立するまでの時間を短縮することが可能な廃棄物処理設備を提供すること。【解決手段】廃棄物処理設備であって、焼却炉（１０）と、過給機（２０）と、予熱器（３０）と、酸素含有ガス供給流路（Ｌ１）と、酸素含有ガス供給流路（Ｌ１）の中間部（Ｌ１Ｃ）に酸素含有ガスを供給可能なガス供給部（４０）と、酸素含有ガスを加熱する加熱部（５０）と、コンプレッサ（２１）から吐出された酸素含有ガスの全量が酸素含有ガス供給流路（Ｌ１）のうち中間部（Ｌ１Ｃ）よりも上流側の部位から酸素含有ガス供給流路（Ｌ１）の外部に排出される状態である排出モードと、予熱器（３０）から排出された酸素含有ガスの全量が中間部（Ｌ１Ｃ）に流入する状態である定常モードと、の間で予熱器（３０）から排出された酸素含有ガスのタービン（２２）への流入量を調整可能な調整部（６０）と、を備えること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を処理する廃棄物処理設備であって、
前記廃棄物を燃焼する焼却炉と、
酸素を含むガスである酸素含有ガスを圧縮するコンプレッサ、及び、前記コンプレッサに接続されており当該コンプレッサを駆動可能なタービンを含む過給機と、
前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスと前記焼却炉から排出された排ガスとを熱交換させることによって前記酸素含有ガスを加熱する予熱器と、
前記コンプレッサ、前記予熱器、前記タービン及び前記焼却炉をこの順に接続しており、前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスを前記焼却炉に供給するための酸素含有ガス供給流路と、
前記酸素含有ガス供給流路のうち前記予熱器と前記タービンとの間の部位である中間部に前記酸素含有ガスを供給可能なガス供給部と、
前記ガス供給部から供給される酸素含有ガスが前記タービンに流入する前に当該酸素含有ガスを加熱する加熱部と、
前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスの全量が前記酸素含有ガス供給流路のうち前記中間部よりも上流側の部位から当該酸素含有ガス供給流路の外部に排出される状態である排出モードと、前記予熱器から排出された酸素含有ガスの全量が前記中間部に流入する状態である定常モードと、の間で前記予熱器から排出された酸素含有ガスの前記タービンへの流入量を調整可能な調整部と、を備える、廃棄物処理設備。
【請求項２】
請求項１に記載の廃棄物処理設備において、
前記ガス供給部を制御するガス供給部制御部と、
前記加熱部を制御する加熱部制御部と、
前記調整部を制御する調整部制御部と、をさらに備え、
前記ガス供給部制御部は、前記調整部が前記排出モードである状態において前記ガス供給部を駆動し、
前記加熱部制御部は、前記調整部が前記排出モードである状態において前記加熱部を駆動し、
前記調整部制御部は、前記ガス供給部制御部による前記ガス供給部の駆動及び前記加熱部制御部による前記加熱部の駆動後、前記酸素含有ガス供給流路のうち前記調整部と前記コンプレッサとの間の部位の圧力の方が前記中間部の圧力よりも大きくなる状態が維持されるように前記調整部を前記排出モードから前記定常モードに切り替える、廃棄物処理設備。
【請求項３】
請求項２に記載の廃棄物処理設備において、
前記調整部制御部は、前記ガス供給部制御部による前記ガス供給部の駆動及び前記加熱部制御部による前記加熱部の駆動後、前記過給機の自立が可能となる条件である自立条件が成立したときに、前記酸素含有ガス供給流路のうち前記調整部と前記コンプレッサとの間の部位の圧力の方が前記中間部の圧力よりも大きくなる状態が維持されるように前記調整部を前記排出モードから前記定常モードに切り替える、廃棄物処理設備。
【請求項４】
請求項３に記載の廃棄物処理設備において、
前記コンプレッサを通過する前記酸素含有ガスの流量である通過流量と前記コンプレッサに吸い込まれる酸素含有ガスの圧力に対する前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスの圧力の比である圧縮比との関係を示すマップであって、前記コンプレッサの動作が不安定となる領域である不安定領域と前記コンプレッサの動作が安定する領域である安定領域との境界を示す境界ラインと、前記圧縮比が前記境界ラインの値から所定値低い値に設定された予防ラインと、が記憶されたものを格納する格納部をさらに備え、
前記加熱部制御部は、前記加熱部の駆動後、少なくとも前記自立条件が成立するまでの間、前記通過流量と前記圧縮比とに基づいて算出される値であって前記コンプレッサの現在の運転状態を示す現在値が前記マップの前記予防ラインを超えているときに、前記加熱部による前記酸素含有ガスの加熱量を増大させる、廃棄物処理設備。
【請求項５】
請求項４に記載の廃棄物処理設備において、
前記加熱部制御部は、前記現在値が前記予防ラインに維持されるように前記加熱部による前記酸素含有ガスの加熱量を調整する、廃棄物処理設備。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の廃棄物処理設備において、
前記酸素含有ガス供給流路のうち前記コンプレッサと前記予熱器との間の部位から前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスの一部を外部に取り出す取出流路と、
前記取出流路に設けられており開度調整が可能な開閉弁と、
前記開閉弁の開度を制御する開度制御部と、をさらに備え、
前記加熱部は、
バーナと、
前記バーナに燃料を供給するための燃料供給流路と、を有し、
前記開度制御部は、前記調整部が前記定常モードの状態において、前記バーナへの燃料の供給量が当該バーナの安定的な駆動に必要な燃料の供給量範囲の下限値であり、かつ、前記焼却炉への前記酸素含有ガスの供給量が目標値よりも大きいとき、前記開閉弁の開度を上げる、廃棄物処理設備。
【請求項７】
請求項６に記載の廃棄物処理設備において、
前記加熱部制御部は、前記コンプレッサを通過する前記酸素含有ガスの流量である通過流量に対する前記取出流路を流れる酸素含有ガスの流量の割合である取出率が設定値よりも大きいときに、前記バーナを消火する、廃棄物処理設備。
【請求項８】
請求項７に記載の廃棄物処理設備において、
前記ガス供給部制御部は、前記加熱部制御部による前記バーナの消火後、前記バーナへの燃焼用ガスの供給量が０Ｎｍ３／ｈである場合に前記ガス供給部を停止する、廃棄物処理設備。
【請求項９】
廃棄物を燃焼する焼却炉と、酸素を含むガスである酸素含有ガスを圧縮するコンプレッサ、及び、前記コンプレッサに接続されており当該コンプレッサを駆動可能なタービンを含む過給機と、前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスと前記焼却炉から排出された排ガスとを熱交換させることによって前記酸素含有ガスを加熱する予熱器と、前記コンプレッサ、前記予熱器、前記タービン及び前記焼却炉をこの順に接続しており、前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスを前記焼却炉に供給するための酸素含有ガス供給流路と、を備える廃棄物処理設備の立ち上げ方法であって、
前記酸素含有ガス供給流路のうち前記予熱器と前記タービンとの間の部位である中間部と前記酸素含有ガス供給流路のうち前記予熱器と前記中間部との間の部位である上流部との連通を遮断した状態で前記中間部に前記タービンを駆動可能な温度を有する前記酸素含有ガスを供給することによって前記タービンを駆動するとともに、前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスの全量を前記上流部から前記酸素含有ガス供給流路の外部に排出する第１工程と、
前記酸素含有ガス供給流路のうち前記予熱器と前記上流部との間の部位の温度が前記過給機の自立が可能となる温度に達したときに、前記中間部と前記上流部とを連通させる第２工程と、を備える、廃棄物処理設備の立ち上げ方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の廃棄物処理設備の立ち上げ方法において、
前記第２工程では、前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスの圧力の方が前記中間部の圧力よりも大きくなる状態が維持されるように前記中間部と前記上流部とを連通させる、廃棄物処理設備の立ち上げ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物を処理する廃棄物処理設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水の汚泥等の廃棄物を処理する廃棄物処理設備が知られている。例えば、特許文献１には、廃棄物を燃焼する焼却炉と、コンプレッサ及びタービンを含む過給機と、空気予熱器と、燃焼空気供給流路と、バイパス流路と、補助送風機と、を備える廃棄物処理設備が開示されている。
【０００３】
コンプレッサは、外部から吸い込んだ空気を圧縮する。タービンは、コンプレッサに接続されており当該コンプレッサを駆動する。空気予熱器は、コンプレッサから吐出された空気と焼却炉から排出された排ガスとを熱交換させることによって空気を加熱する。燃焼空気供給流路は、コンプレッサ、空気予熱器、タービン及び焼却炉をこの順に接続している。つまり、燃焼空気供給流路は、コンプレッサから吐出された空気を焼却炉での廃棄物の焼却に必要な燃焼空気として焼却炉に導く流路である。バイパス流路は、タービンをバイパスするように燃焼空気供給流路に接続されている。補助送風機は、燃焼空気供給流路のうちコンプレッサと空気予熱器との間の部位に空気を供給する。
【０００４】
特許文献１に記載の廃棄物処理設備では、当該設備の立ち上げ（始動）時には、補助送風機により空気予熱器に空気が供給され、空気予熱器から排出された空気は、バイパス流路を介して（タービンをバイパスして）焼却炉に供給される。この理由は、廃棄物処理設備の立ち上げ時には、空気予熱器に流入する排ガスの温度がそれほど高くはないので、空気予熱器から排出された空気ではタービンを安定的に駆動することが困難であるからである。そして、空気予熱器から排出された空気の温度がある程度上昇すると、その空気によってタービンを駆動することが可能となるので、バイパス流路が遮断され、空気予熱器から排出された空気がタービンに供給される。これにより、コンプレッサが駆動される。その後、空気予熱器から排出された空気の温度がさらに上昇することによって過給機が自立可能な状態になると、補助送風機が停止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２２７７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されるような廃棄物処理設備では、当該設備の立ち上げから過給機が自立するまで（コンプレッサから吐出された空気によってタービンが駆動可能な状態になるまで）に長い時間を要する。このため、当該設備の立ち上げから過給機が自立するまで駆動される補助送風機の消費電力が大きくなる。
【０００７】
本発明の目的は、過給機が自立するまでの時間を短縮することが可能な廃棄物処理設備及びその立ち上げ方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決する手段として、本発明は、廃棄物を処理する廃棄物処理設備であって、前記廃棄物を燃焼する焼却炉と、酸素を含むガスである酸素含有ガスを圧縮するコンプレッサ、及び、前記コンプレッサに接続されており当該コンプレッサを駆動可能なタービンを含む過給機と、前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスと前記焼却炉から排出された排ガスとを熱交換させることによって前記酸素含有ガスを加熱する予熱器と、前記コンプレッサ、前記予熱器、前記タービン及び前記焼却炉をこの順に接続しており、前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスを前記焼却炉に供給するための酸素含有ガス供給流路と、前記酸素含有ガス供給流路のうち前記予熱器と前記タービンとの間の部位である中間部に前記酸素含有ガスを供給可能なガス供給部と、前記ガス供給部から供給される酸素含有ガスが前記タービンに流入する前に当該酸素含有ガスを加熱する加熱部と、前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスの全量が前記酸素含有ガス供給流路のうち前記中間部よりも上流側の部位から当該酸素含有ガス供給流路の外部に排出される状態である排出モードと、前記予熱器から排出された酸素含有ガスの全量が前記中間部に流入する状態である定常モードと、の間で前記予熱器から排出された酸素含有ガスの前記タービンへの流入量を調整可能な調整部と、を備える、廃棄物処理設備を提供する。
【０００９】
本廃棄物処理設備では、当該設備の立ち上げ時に、調整部が排出モードとされた状態においてガス供給部及び加熱部が駆動されることにより、ガス供給部から供給された酸素含有ガスであって加熱部で加熱されたものがタービンに供給されるので、当該設備の立ち上げ時からタービンを駆動することが可能となる。そして、例えば予熱器から排出された酸素含有ガスの温度がある程度上昇したときに調整部を定常モードに切り替えることにより、コンプレッサから吐出された酸素含有ガスによってタービンを駆動することが可能となるので、過給機が自立するまでの時間が短縮される。また、ガス供給部から供給された酸素含有ガスは予熱器を通過しないため、当該予熱器の通過時における圧力損失の発生が回避される。
【００１０】
また、前記廃棄物処理設備において、前記ガス供給部を制御するガス供給部制御部と、前記加熱部を制御する加熱部制御部と、前記調整部を制御する調整部制御部と、をさらに備え、前記ガス供給部制御部は、前記調整部が前記排出モードである状態において前記ガス供給部を駆動し、前記加熱部制御部は、前記調整部が前記排出モードである状態において前記加熱部を駆動し、前記調整部制御部は、前記ガス供給部制御部による前記ガス供給部の駆動及び前記加熱部制御部による前記加熱部の駆動後、前記酸素含有ガス供給流路のうち前記調整部と前記コンプレッサとの間の部位の圧力の方が前記中間部の圧力よりも大きくなる状態が維持されるように前記調整部を前記排出モードから前記定常モードに切り替えることが好ましい。
【００１１】
このようにすれば、廃棄物処理設備の立ち上げ時に、ガス供給部から供給されかつ加熱部により加熱された酸素含有ガスによってタービンが有効に駆動され、また、酸素含有ガス供給流路のうち調整部とコンプレッサとの間の部位の圧力の方が中間部の圧力よりも大きくなる状態が維持されるように調整部が排出モードから定常モードに切り替えられるので、調整部が排出モードから定常モードに切り替わる際の中間部からコンプレッサへの酸素含有ガスの逆流が抑制される。
【００１２】
具体的に、前記調整部制御部は、前記ガス供給部制御部による前記ガス供給部の駆動及び前記加熱部制御部による前記加熱部の駆動後、前記過給機の自立が可能となる条件である自立条件が成立したときに、前記酸素含有ガス供給流路のうち前記調整部と前記コンプレッサとの間の部位の圧力の方が前記中間部の圧力よりも大きくなる状態が維持されるように前記調整部を前記排出モードから前記定常モードに切り替えることが好ましい。
【００１３】
このようにすれば、調整部が排出モードから定常モードに切り替えられる際におけるタービンの駆動状態が安定する。
【００１４】
また、前記廃棄物処理設備において、前記コンプレッサを通過する前記酸素含有ガスの流量である通過流量と前記コンプレッサに吸い込まれる酸素含有ガスの圧力に対する前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスの圧力の比である圧縮比との関係を示すマップであって、前記コンプレッサの動作が不安定となる領域である不安定領域と前記コンプレッサの動作が安定する領域である安定領域との境界を示す境界ラインと、前記圧縮比が前記境界ラインの値から所定値低い値に設定された予防ラインと、が記憶されたものを格納する格納部をさらに備え、前記加熱部制御部は、前記加熱部の駆動後、少なくとも前記自立条件が成立するまでの間、前記通過流量と前記圧縮比とに基づいて算出される値であって前記コンプレッサの現在の運転状態を示す現在値が前記マップの前記予防ラインを超えているときに、前記加熱部による前記酸素含有ガスの加熱量を増大させることが好ましい。
【００１５】
このようにすれば、少なくとも自立条件が成立するまでの間におけるコンプレッサの振動や騒音等が抑制される。具体的に、調整部が排出モードから定常モードに切り替わる際、酸素含有ガス供給流路のうち調整部とコンプレッサとの間の部位の圧力の上昇によって前記通過流量が低下するので、前記現在値が安定領域から不安定領域に向かう方向に移行するが、加熱部が駆動されることにより、タービンへ供給される酸素含有ガスの温度が上昇するので、タービンの回転数が増大する。そうすると、コンプレッサの回転数が増大するので、前記通過流量が増大し、これにより前記現在値がマップにおける安定領域に向けて移行する。よって、現在値が不安定領域に入ることが抑制される。
【００１６】
この場合において、前記加熱部制御部は、前記現在値が前記予防ラインに維持されるように前記加熱部による前記酸素含有ガスの加熱量を調整することが好ましい。
【００１７】
このようにすれば、現在値が不安定領域に入ることの抑制と、加熱部での消費燃料の抑制と、の双方が達成される。
【００１８】
また、前記廃棄物処理設備において、前記酸素含有ガス供給流路のうち前記コンプレッサと前記予熱器との間の部位から前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスの一部を外部に取り出す取出流路と、前記取出流路に設けられており開度調整が可能な開閉弁と、前記開閉弁の開度を制御する開度制御部と、をさらに備え、前記加熱部は、バーナと、前記バーナに燃料を供給するための燃料供給流路と、を有し、前記開度制御部は、前記調整部が前記定常モードの状態において、前記バーナへの燃料の供給量が当該バーナの安定的な駆動に必要な燃料の供給量範囲の下限値であり、かつ、前記焼却炉への前記酸素含有ガスの供給量が目標値よりも大きいとき、前記開閉弁の開度を上げることが好ましい。
【００１９】
このようにすれば、バーナが安定的に駆動されつつ、焼却炉への酸素含有ガスの過剰供給に起因する焼却炉内の温度の低下が抑制される。具体的に、開閉弁の開度が上がることによってタービンへの酸素含有ガスの流入量が減少するので、タービンの回転数が減少する。これにより、コンプレッサからの酸素含有ガスの吐出量、つまり、焼却炉への酸素含有ガスの供給量が減少するので、焼却炉への酸素含有ガスの過剰供給が抑制される。
【００２０】
この場合において、前記加熱部制御部は、前記コンプレッサを通過する前記酸素含有ガスの流量である通過流量に対する前記取出流路を流れる酸素含有ガスの流量の割合である取出率が設定値よりも大きいときに、前記バーナを消火することが好ましい。
【００２１】
このようにすれば、タービンの安定的な駆動に必要とされる酸素含有ガスの流量が確保された状態でバーナが消火（停止）されるので、安定的なタービンの駆動とバーナでの消費燃料の削減との双方が達成される。
【００２２】
さらにこの場合において、前記ガス供給部制御部は、前記加熱部制御部による前記バーナの消火後、前記バーナへの燃焼用ガスの供給量が０Ｎｍ３／ｈである場合に前記ガス供給部を停止することが好ましい。
【００２３】
このようにすれば、タービンの安定的な駆動が確保された状態でガス供給部が停止されるので、安定的に定常運転に移行する。
【００２４】
また、本発明は、廃棄物を燃焼する焼却炉と、酸素を含むガスである酸素含有ガスを圧縮するコンプレッサ、及び、前記コンプレッサに接続されており当該コンプレッサを駆動可能なタービンを含む過給機と、前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスと前記焼却炉から排出された排ガスとを熱交換させることによって前記酸素含有ガスを加熱する予熱器と、前記コンプレッサ、前記予熱器、前記タービン及び前記焼却炉をこの順に接続しており、前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスを前記焼却炉に供給するための酸素含有ガス供給流路と、を備える廃棄物処理設備の立ち上げ方法であって、前記酸素含有ガス供給流路のうち前記予熱器と前記タービンとの間の部位である中間部と前記酸素含有ガス供給流路のうち前記予熱器と前記中間部との間の部位である上流部との連通を遮断した状態で前記中間部に前記タービンを駆動可能な温度を有する前記酸素含有ガスを供給することによって前記タービンを駆動するとともに、前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスの全量を前記上流部から前記酸素含有ガス供給流路の外部に排出する第１工程と、前記酸素含有ガス供給流路のうち前記予熱器と前記上流部との間の部位の温度が前記過給機の自立が可能となる温度に達したときに、前記中間部と前記上流部とを連通させる第２工程と、を備える、廃棄物処理設備の立ち上げ方法を提供する。
【００２５】
具体的に、前記第２工程では、前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスの圧力の方が前記中間部の圧力よりも大きくなる状態が維持されるように前記中間部と前記上流部とを連通させることが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明によれば、過給機が自立するまでの時間を短縮することが可能な廃棄物処理設備及びその立ち上げ方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態の廃棄物処理設備の概略を示す図である。
【図２】図１に示される廃棄物処理設備のコントローラの制御内容を示すフローチャートである。
【図３】図１に示される廃棄物処理設備のコントローラの制御内容を示すフローチャートである。
【図４】流量調整制御の制御内容を示すフローチャートである。
【図５】コンプレッサマップ制御の制御内容を示すフローチャートである。
【図６】格納部に記憶されたマップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の一実施形態の廃棄物処理システムについて、図１〜図６を参照しながら説明する。
【００２９】
図１に示されるように、本実施形態の廃棄物処理設備は、焼却炉１０と、過給機２０と、予熱器３０と、酸素含有ガス供給流路Ｌ１と、ガス供給部４０と、加熱部５０と、調整部６０と、取出流路Ｌ６と、開閉弁Ｖ６と、コントローラ７０と、を備えている。
【００３０】
焼却炉１０は、下水の汚泥等の廃棄物を焼却する炉である。
【００３１】
過給機２０は、コンプレッサ２１と、タービン２２と、を有している。コンプレッサ２１は、酸素を含有する酸素含有ガス（空気等）を圧縮する。タービン２２は、コンプレッサ２１に接続されている。このため、タービン２２の回転によりコンプレッサ２１が駆動される。
【００３２】
予熱器３０は、焼却炉１０から排出された排ガスによってコンプレッサ２１から吐出された酸素含有ガスを加熱する。本実施形態では、予熱器３０から排出された酸素含有ガスの温度は、例えば７００℃以下である。なお、予熱器３０において酸素含有ガスを加熱した後に当該予熱器３０から排出された排ガスは、予熱器３０の下流側に配置される処理設備で適宜処理される。
【００３３】
酸素含有ガス供給流路Ｌ１は、コンプレッサ２１、予熱器３０、タービン２２及び焼却炉１０をこの順に接続している。このため、コンプレッサ２１から吐出された酸素含有ガスは、予熱器３０及びタービン２２を経由して燃焼用ガスとして焼却炉１０に供給される。
【００３４】
ガス供給部４０は、酸素含有ガス供給流路Ｌ１のうち予熱器３０とタービン２２との間の部位である中間部Ｌ１Ｃに酸素含有ガスを供給する。本実施形態では、ガス供給部４０は、ブロワ４１と、送風流路Ｌ３と、開度調整が可能な第３流量調整弁Ｖ３と、を有する。送風流路Ｌ３は、ブロワ４１が生成した酸素含有ガス（本実施形態では空気）の気流を酸素含有ガス供給流路Ｌ１の中間部Ｌ１Ｃに供給するための流路である。送風流路Ｌ３の上流側の端部は、ブロワ４１に接続されており、送風流路Ｌ３の下流側の端部は、中間部Ｌ１Ｃに接続されている。第３流量調整弁Ｖ３は、送風流路Ｌ３に設けられている。このため、第３流量調整弁Ｖ３の開度が調整されることにより、ブロワ４１からタービン２２への酸素含有ガスの供給量が調整される。
【００３５】
加熱部５０は、ガス供給部４０から供給される酸素含有ガスがタービン２２に流入する前に当該酸素含有ガスを加熱する。本実施形態では、加熱部５０は、バーナ５１と、燃料ポンプ５２と、燃料供給流路Ｌ４と、開度調整が可能な第４流量調整弁Ｖ４と、燃焼用ガス供給流路Ｌ５と、開度調整が可能な第５流量調整弁Ｖ５と、を有している。
【００３６】
燃料供給流路Ｌ４は、バーナ５１に燃料を供給するための流路である。燃料供給流路Ｌ４の上流側の端部は、燃料ポンプ５２に接続されており、燃料供給流路Ｌ４の下流側の端部は、バーナ５１に接続されている。第４流量調整弁Ｖ４は、燃料供給流路Ｌ４に設けられている。このため、第４流量調整弁Ｖ４の開度が調整されることにより、燃料ポンプ５２からバーナ５１への燃料の供給量が調整される。
【００３７】
燃焼用ガス供給流路Ｌ５は、バーナ５１に燃焼用ガス（本実施形態では空気）を供給するための流路である。燃焼用ガス供給流路Ｌ５は、送風流路Ｌ３から分岐している。具体的に、燃焼用ガス供給流路Ｌ５の上流側の端部は、送風流路Ｌ３のうちブロワ４１と第３流量調整弁Ｖ３との間の部位に接続されており、燃焼用ガス供給流路Ｌ５の下流側の端部は、バーナ５１に接続されている。第５流量調整弁Ｖ５は、燃焼用ガス供給流路Ｌ５に設けられている。このため、第５流量調整弁Ｖ５の開度が調整されることにより、ブロワ４１からバーナ５１への燃焼用ガスの供給量が調整される。なお、バーナ５１に供給された燃焼用ガスは、バーナ５１から酸素含有ガス供給流路Ｌ１に排出される。
【００３８】
調整部６０は、コンプレッサ２１から吐出された酸素含有ガスの全量が酸素含有ガス供給流路Ｌ１のうち中間部Ｌ１Ｃよりも上流側の部位から当該酸素含有ガス供給流路Ｌ１の外部に排出される状態である排出モードと、予熱器３０から排出された（コンプレッサ２１から吐出された）酸素含有ガスの全量が中間部Ｌ１Ｃに流入する状態である定常モードと、の間で予熱器３０から排出された酸素含有ガスのタービン２２への流入量を調整可能である。本実施形態では、調整部６０は、酸素含有ガス供給流路Ｌ１のうち中間部Ｌ１Ｃと予熱器３０との間の部位に設けられている。つまり、本実施形態では、排出モードでは、予熱器３０から排出された酸素含有ガスの全量が酸素含有ガス供給流路Ｌ１のうち中間部Ｌ１Ｃと予熱器３０との間の部位から酸素含有ガス供給流路Ｌ１の外部に排出される。具体的に、調整部６０は、排気流路Ｌ２と、開度調整が可能な第１流量調整弁Ｖ１と、開度調整が可能な第２流量調整弁Ｖ２と、を有する。
【００３９】
排気流路Ｌ２は、予熱器３０から排出された酸素含有ガスを酸素含有ガス供給流路Ｌ１の外部に排出するための流路である。排気流路Ｌ２の上流側の端部は、酸素含有ガス供給流路Ｌ１のうち予熱器３０と中間部Ｌ１Ｃとの間の部位に接続されている。第１流量調整弁Ｖ１は、酸素含有ガス供給流路Ｌ１のうち排気流路Ｌ２の上流側の端部と中間部Ｌ１Ｃとの間の部位に設けられている。本実施形態では、第１流量調整弁Ｖ１として、開度調整が可能な逆止弁が用いられている。この第１流量調整弁Ｖ１は、予熱器３０から排出された酸素含有ガスが中間部Ｌ１Ｃへ向かうのを許容する一方、ガス供給部４０から供給された酸素含有ガスが中間部Ｌ１Ｃから予熱器３０を経由してコンプレッサ２１に向かうのを禁止する。第２流量調整弁Ｖ２は、排気流路Ｌ２に設けられている。このため、第１流量調整弁Ｖ１が全閉とされ、第２流量調整弁Ｖ２が全閉でない状態とされることにより、調整部６０は排出モードとなる。一方、第１流量調整弁Ｖ１が全開とされ、第２流量調整弁Ｖ２が全閉とされることにより、調整部６０は定常モードとなる。
【００４０】
取出流路Ｌ６は、酸素含有ガス供給流路Ｌ１のうちコンプレッサ２１と予熱器３０との間の部位から、コンプレッサ２１から吐出された酸素含有ガスの一部を外部に取り出すための流路である。この取出流路Ｌ６に、開度調整が可能な開閉弁Ｖ６が設けられている。このため、開閉弁Ｖ６の開度が調整されることにより、コンプレッサ２１を通過する酸素含有ガスの流量である通過流量に対する取出流路Ｌ６を流れる酸素含有ガスの流量の割合である取出率ｒが調整される。よって、取出率ｒが調整されることにより、コンプレッサ２１から吐出された酸素含有ガスの流量に対するタービン２２へ供給される酸素含有ガスの流量の割合が調整される。なお、コンプレッサ２１から吐出された酸素含有ガスの流量は、酸素含有ガス供給流路Ｌ１のうちコンプレッサ２１と取出流路Ｌ６との間の部位に設けられた流量センサ８６によって検出され、焼却炉１０に供給される酸素含有ガスの流量は、酸素含有ガス供給流路Ｌ１のうち焼却炉１０の上流側の部位に設けられた流量センサ８１によって検出され、取出流路Ｌ６を流れる酸素含有ガスの流量Ｆ６は、取出流路Ｌ６に設けられた流量センサ８２により検出される。つまり、取出率ｒは、流量センサ８２の検出値Ｆ６を流量センサ８６の検出値で除して１００を乗じることにより算出される。
【００４１】
コントローラ７０は、各弁Ｖ１〜Ｖ６、ブロワ４１、バーナ５１等を制御する。コントローラ７０は、廃棄物処理設備の立ち上げ時（起動時）には次の制御を行う。すなわち、コントローラ７０は、調整部６０が排出モードである状態（第１流量調整弁Ｖ１が全閉で第２流量調整弁Ｖ２が全開とされている状態）において、ガス供給部４０から供給されかつ加熱部５０で加熱された酸素含有ガスによってタービン２２が駆動されるようにガス供給部４０及び加熱部５０を制御し、その後、焼却炉１０から排出されて予熱器３０に流入する排ガスの温度（コンプレッサ２１から吐出された酸素含有ガスが予熱器３０で受け取る熱量）が増大することによって過給機２０の自立が可能となる条件である自立条件が成立すると、酸素含有ガス供給流路Ｌ１のうち調整部６０とコンプレッサ２１との間の部位の圧力Ｐ１の方が中間部Ｌ１Ｃの圧力Ｐ２よりも大きくなる状態が維持されるように調整部６０を排出モードから定常モードに切り替える。
【００４２】
なお、酸素含有ガス供給流路Ｌ１のうち調整部６０とコンプレッサ２１との間の部位の圧力Ｐ１は、酸素含有ガス供給流路Ｌ１のうちコンプレッサ２１と予熱器３０との間の部位に設けられた圧力センサ８３によって検出され、中間部Ｌ１Ｃの圧力Ｐ２は、当該中間部Ｌ１Ｃに設けられた圧力センサ８４によって検出される。
【００４３】
自立条件としては、予熱器３０から排出された酸素含有ガスの温度Ｔ１又は予熱器３０から排出された排ガスの温度が基準温度Ｔβ（例えば３５０℃）よりも大きくなることや、コンプレッサ２１から吐出された酸素含有ガスの圧力Ｐ１が第１流量調整弁Ｖ１の設定圧を超えることや、焼却炉１０内の温度が所定温度以上になることや、コントローラ７０によるガス供給部４０及び加熱部５０の駆動から所定時間が経過すること等が挙げられる。本実施形態では、自立条件として、予熱器３０から排出された酸素含有ガスの温度Ｔ１が基準温度Ｔβよりも大きくなることが採用されている。なお、予熱器３０から排出された酸素含有ガスの温度Ｔ１は、酸素含有ガス供給流路Ｌ１のうち予熱器３０と排気流路Ｌ２の上流側の端部との間の部位に設けられた温度センサ８５によって検出される。
【００４４】
具体的に、コントローラ７０は、ガス供給部制御部７１と、加熱部制御部７２と、調整部制御部７３と、開度制御部７４と、格納部７５と、を有している。
【００４５】
ガス供給部制御部７１は、ガス供給部４０を制御する。具体的に、ガス供給部制御部７１は、調整部６０が排出モードである状態においてガス供給部４０のブロワ４１を駆動する。
【００４６】
加熱部制御部７２は、加熱部５０を制御する。具体的に、加熱部制御部７２は、調整部６０が排出モードである状態において加熱部５０のバーナ５１を点火（駆動）する。加熱部制御部７２は、バーナ５１の点火後、少なくとも前記自立条件が成立するまでの間、通過流量と圧縮比とに基づいて算出される値であってコンプレッサ２１の現在の運転状態を示す現在値が図６に示されるマップの予防ラインＢ２を超えているときに、加熱部５０による酸素含有ガスの加熱量を増大させる（第４流量調整弁Ｖ４の開度及び第５流量調整弁Ｖ５の開度を上げる）。より詳細には、加熱部制御部７２は、現在値が予防ラインＢ２に維持されるように加熱部５０による酸素含有ガスの加熱量（第４流量調整弁Ｖ４の開度及び第５流量調整弁Ｖ５の開度）を調整する。この制御は、後述のコンプレッサマップ制御に相当する。
【００４７】
ここで、通過流量は、コンプレッサ２１を通過する酸素含有ガスの流量（コンプレッサ２１に吸い込まれる酸素含有ガスの流量又はコンプレッサ２１から吐出された酸素含有ガスの流量）を意味し、圧縮比は、コンプレッサ２１に吸い込まれる酸素含有ガスの圧力に対するコンプレッサ２１から吐出された酸素含有ガスの圧力の比を意味する。本実施形態では、通過流量は、前記流量センサ８６により検出され、コンプレッサ２１に吸い込まれる酸素含有ガスの圧力は、酸素含有ガス供給流路Ｌ１のうちコンプレッサ２１の上流側に設けられた圧力センサ８７により検出され、コンプレッサ２１から吐出された酸素含有ガスの圧力は、前記圧力センサ８３により検出される。
【００４８】
前記マップは、予め取得され、格納部７５に格納されている。このマップは、通過流量と圧縮比との関係を示すものである。図６に示されるように、マップには、コンプレッサ２１の動作が不安定となる（振動や騒音等が生じる）領域である不安定領域Ａ１とコンプレッサ２１の動作が安定する領域である安定領域Ａ２との境界を示す境界ラインＢ１と、圧縮比が境界ラインＢ１の値から所定値（例えば０．１）低い値に設定された予防ラインＢ２と、が記憶されている。
【００４９】
本実施形態では、加熱部制御部７２は、バーナ５１への燃料の供給量Ｆ４がバーナ５１の安定的な駆動に必要な燃料の供給量範囲の下限値である燃料下限値であり、かつ、バーナ５１への燃焼用ガスの供給量Ｆ３がバーナ５１の安定的な駆動に必要な燃焼用ガスの供給量範囲の下限値であるガス下限値である場合において、前記流量センサ８２の検出値Ｆ６が設定量Ｆα（例えば１００Ｎｍ３／ｈ）よりも大きいときに、バーナ５１を消火する。また、加熱部制御部７２によるバーナ５１の消火後、ガス供給部制御部７１は、前記供給量Ｆ３が０Ｎｍ３／ｈである場合にブロワ４１を停止する。なお、バーナ５１への燃料の供給量Ｆ４は、燃料供給流路Ｌ４に設けられた流量センサ８８によって検出され、バーナ５１への燃焼用ガスの供給量Ｆ３は、送風流路Ｌ３に設けられた流量センサ８９によって検出される。
【００５０】
調整部制御部７３は、調整部６０を制御する。具体的に、調整部制御部７３は、ガス供給部制御部７１によるブロワ４１の駆動及び加熱部制御部７２によるバーナ５１の点火後、より好ましくは自立条件の成立後、前記圧力Ｐ１（圧力センサ８３の検出値）の方が前記圧力Ｐ２（圧力センサ８４の検出値）よりも大きくなる状態が維持されるように、調整部６０を排出モードから定常モードに切り替える（第１流量調整弁Ｖ１及び第２流量調整弁Ｖ２の開度を制御する）。
【００５１】
開度制御部７４は、開閉弁Ｖ６の開度を制御する。具体的に、開度制御部７４は、バーナ５１への燃料の供給量Ｆ４が前記燃料下限値であり、かつ、バーナ５１への燃焼用ガスの供給量Ｆ３が前記ガス下限値である場合において、焼却炉１０への酸素含有ガスの供給量Ｆ１（流量センサ８１の検出値）が目標値Ｆ０よりも大きいとき、開閉弁Ｖ６の開度を上げる。
【００５２】
また、コントローラ７０は、流量調整制御と、コンプレッサマップ制御と、を行う。流量調整制御は、タービン２２への酸素含有ガスの流入量を調整する制御である。この流量調整制御は、ガス供給部制御部７１と開度制御部７４とにより行われる。コンプレッサマップ制御は、バーナ５１での消費燃料をできる限り抑えつつコンプレッサ２１を安定的に（振動や騒音等が回避される範囲で）運転する制御である。このコンプレッサマップ制御は、加熱部制御部７２により行われる。以下、図４を参照しながら流量調整制御について説明し、図５を参照しながら、コンプレッサマップ制御について説明する。
【００５３】
（流量調整制御）
図４に示されるように、流量調整制御が開始されると、コントローラ７０は、まず、ブロワ４１が駆動中か否かを判断する（ステップＳＴ１００）。この結果、ブロワ４１が停止している場合、流量調整制御を終了し、ブロワ４１が駆動中の場合、コントローラ７０は、開閉弁Ｖ６の使用が可能であることを示す信号がＯＮであるか否かを判断する（ステップＳＴ１０１）。この結果、前記信号がＯＮではない場合、つまり、開閉弁Ｖ６の開度の調整によるタービン２２への酸素含有ガスの流入量の調整ができない場合、コントローラ７０のガス供給部制御部７１は、焼却炉１０への酸素含有ガスの供給量Ｆ１（流量センサ８１の検出値）が目標値Ｆ０未満であるか否かを判断する（ステップＳＴ１０２）。その結果、供給量Ｆ１が目標値Ｆ０未満である場合、ガス供給部制御部７１は、第３流量調整弁Ｖ３の開度を上げ（ステップＳＴ１０３）、ステップＳＴ１００に戻る。これにより、タービン２２への酸素含有ガスの流入量が増大する。このため、タービン２２の回転数（コンプレッサ２１の回転数）が増大するので、コンプレッサ２１から吐出される酸素含有ガスの流量、つまり、焼却炉１０に供給される酸素含有ガスの流量が増大する。一方、供給量Ｆ１が目標値Ｆ０以上である場合（ステップＳＴ１０２でＮＯの場合）、ガス供給部制御部７１は、供給量Ｆ１が目標値Ｆ０よりも大きいか否かを判断する（ステップＳＴ１０４）。この結果、供給量Ｆ１が目標値Ｆ０よりも大きい場合、ガス供給部制御部７１は、第３流量調整弁Ｖ３の開度を下げ（ステップＳＴ１０５）、ステップＳＴ１００に戻る。これにより、タービン２２への酸素含有ガスの流入量が減少する。一方、供給量Ｆ１が目標値Ｆ０よりも大きくない場合（ステップＳＴ１０４でＮＯの場合）、つまり、供給量Ｆ１が目標値Ｆ０に等しい場合、ガス供給部制御部７１は、そのままステップＳＴ１００に戻る。
【００５４】
また、ステップＳＴ１０１において前記信号がＯＮである場合（ステップＳＴ１０１でＹＥＳの場合）、つまり、開閉弁Ｖ６の開度の調整によるタービン２２への酸素含有ガスの流入量の調整が可能である場合、コントローラ７０の開度制御部７４は、供給量Ｆ１が目標値Ｆ０未満であるか否かを判断する（ステップＳＴ１０６）。その結果、供給量Ｆ１が目標値Ｆ０未満である場合、開度制御部７４は、開閉弁Ｖ６の開度を下げる（ステップＳＴ１０７）。これにより、取出率ｒが低下する（酸素含有ガスのタービン２２への流入量が増大する）。このため、タービン２２の回転数（コンプレッサ２１の回転数）が増大するので、焼却炉１０に供給される酸素含有ガスの流量が増大する。一方、供給量Ｆ１が目標値Ｆ０以上である場合（ステップＳＴ１０６でＮＯの場合）、開度制御部７４は、供給量Ｆ１が目標値Ｆ０よりも大きいか否かを判断する（ステップＳＴ１０８）。この結果、供給量Ｆ１が目標値Ｆ０よりも大きい場合、開度制御部７４は、開閉弁Ｖ６の開度を上げる（ステップＳＴ１０９）。これにより、取出率ｒが上昇する（酸素含有ガスのタービン２２への流入量が減少する）。
【００５５】
そして、供給量Ｆ１が目標値Ｆ０よりも大きくない場合（ステップＳＴ１０８でＮＯの場合）、つまり、供給量Ｆ１が目標値Ｆ０に等しい場合、ステップＳＴ１０７の後、あるいは、ステップＳＴ１０９の後、コントローラ７０は、バーナ５１が点火中であるか否かを判断する（ステップＳＴ１１０）。この結果、バーナ５１が点火中である場合、コントローラ７０は、ステップＳＴ１００に戻る一方、バーナ５１が点火中ではない場合、コントローラ７０は、取出率ｒが規定値ｒ０（例えば１％）未満であるか否かを判断する（ステップＳＴ１１１）。この結果、取出率ｒが規定値ｒ０未満である場合、つまり、開閉弁Ｖ６の開度を小さくすることによってタービン２２への酸素含有ガスの流入量を増大させることが困難である場合、コントローラ７０のガス供給部制御部７１は、第３流量調整弁Ｖ３の開度を上げ（ステップＳＴ１１２）、ステップＳＴ１００に戻る。これにより、タービン２２への酸素含有ガスの流入量が増大する。一方、取出率ｒが規定値ｒ０以上である場合（ステップＳＴ１１１でＮＯの場合）、ガス供給部制御部７１は、取出率ｒが規定値ｒ０よりも大きいか否かを判断する（ステップＳＴ１１３）。この結果、取出率ｒが規定値ｒ０よりも大きい場合、つまり、タービン２２への酸素含有ガスの供給量が十分に確保された状態である場合、ガス供給部制御部７１は、第３流量調整弁Ｖ３の開度を下げ（ステップＳＴ１１４）、ステップＳＴ１００に戻る。これにより、タービン２２への酸素含有ガスの流入量が減少する。一方、取出率ｒが規定値ｒ０よりも大きくない場合、つまり、取出率ｒが規定値ｒ０に等しい場合、ガス供給部制御部７１は、そのままステップＳＴ１００に戻る。
【００５６】
（コンプレッサマップ制御）
図５に示されるように、コンプレッサマップ制御が開始されると、コントローラ７０の加熱部制御部７２は、まず、バーナ５１が点火中であるか否か、つまり、バーナ５１での酸素含有ガスの加熱量を調整可能な状態であるか否かを判断する（ステップＳＴ２０１）。その結果、バーナ５１が点火中である場合、加熱部制御部７２は、現在値が予防ラインＢ２を超えているか否かを判断する（ステップＳＴ２０２）。
【００５７】
そして、現在値が予防ラインＢ２を超えている場合、加熱部制御部７２、第４流量調整弁Ｖ４の開度及び第５流量調整弁Ｖ５の開度を上げ（ステップＳＴ２０３）、ステップＳＴ２０１に戻る。これにより、バーナ５１による酸素含有ガスの加熱量が増大するので、タービン２２へ供給される酸素含有ガスの温度が上昇する。そうすると、タービン２２の回転数、つまり、コンプレッサ２１の回転数が増大するので、通過流量が増大し、これにより現在値が予防ラインＢ２を下回る領域に向けて移行する。一方、現在値が予防ラインＢ２を超えていない場合（ステップＳＴ２０２でＮＯの場合）、加熱部制御部７２は、現在値が予防ラインＢ２を下回っているか否かを判断する（ステップＳＴ２０４）。この結果、現在値が予防ラインＢ２を下回っている場合、つまり、バーナ５１での消費燃料を削減する余地がある場合、加熱部制御部７２は、第４流量調整弁Ｖ４の開度及び第５流量調整弁Ｖ５の開度を下げ（ステップＳＴ２０５）、ステップＳＴ２０１に戻る。これにより、バーナ５１による酸素含有ガスの加熱量（バーナ５１での消費燃料）が減少するので、タービン２２へ供給される酸素含有ガスの温度が低下する。そうすると、タービン２２の回転数、つまり、コンプレッサ２１の回転数が低下するので、通過流量が減少し、これにより現在値が予防ラインＢ２に向けて移行する。一方、現在値が予防ラインＢ２を下回っていない場合（ステップＳＴ２０４でＮＯの場合）、つまり、現在値が予防ラインＢ２に等しい場合、加熱部制御部７２は、そのままステップＳＴ２０１に戻る。以上のようにして、できる限り少ない燃料で現在値が予防ラインＢ２付近に維持されるようにバーナ５１による酸素含有ガスの加熱量が制御される。
【００５８】
また、ステップＳＴ２０１において、バーナ５１が点火中ではない場合（ステップＳＴ２０１でＮＯの場合）、加熱部制御部７２は、コンプレッサマップ制御を終了する。
【００５９】
次に、図２及び図３を参照しながら、廃棄物処理設備の立ち上げ時（起動時）におけるコントローラ７０の具体的な制御内容を説明する。廃棄物処理設備の立ち上げ時は、調整部６０は排出モードとされている。つまり、第１流量調整弁Ｖ１が全閉で第２流量調整弁Ｖ２が全開とされている。
【００６０】
この状態において、ガス供給部制御部７１はブロワ４１を駆動し、加熱部制御部７２はバーナ５１を駆動し、ガス供給部制御部７１及び開度制御部７４は前記流量調整制御を開始する（ステップＳＴ１１）。なお、この時点では、開閉弁Ｖ６の使用が可能であることを示す信号はＯＦＦ（開閉弁Ｖ６の開度はゼロ）である。流量調整制御が継続されることにより、焼却炉１０から排出される排ガスの温度が次第に上昇する（予熱器３０において排ガスが酸素含有ガスに与える熱量が次第に増大する）ので、予熱器３０から排出される酸素含有ガスの温度Ｔ１（温度センサ８５の検出値）が上昇する。
【００６１】
そして、コントローラ７０は、温度Ｔ１が設定温度Ｔα（例えば３３０℃）よりも大きいか否かを判断する（ステップＳＴ１２）。この結果、温度Ｔ１が設定温度Ｔα以下であれば、コントローラ７０は、再び温度Ｔ１が設定温度Ｔαよりも大きいか否かを判断する一方、温度Ｔ１が設定温度Ｔαよりも大きい場合、コントローラ７０は、前記コンプレッサマップ制御を開始する（ステップＳＴ１３）。
【００６２】
その後、コントローラ７０の調整部制御部７３は、温度Ｔ１が基準温度Ｔβよりも大きいか否か（自立条件が成立したか否か）を判断する（ステップＳＴ１４）。この結果、温度Ｔ１が基準温度Ｔβ以下であれば、調整部制御部７３は、再び温度Ｔ１が基準温度Ｔβよりも大きいか否かを判断する一方、温度Ｔ１が基準温度Ｔβよりも大きい場合、調整部制御部７３は、コンプレッサ２１から吐出された酸素含有ガスの圧力Ｐ１（圧力センサ８３の検出値）が中間部Ｌ１Ｃの圧力Ｐ２（圧力センサ８４の検出値）に所定値αを加えた圧力Ｐ２＋αよりも大きいか否かを判断する（ステップＳＴ１５）。なお、この時点では開閉弁Ｖ６が閉じられているため、コンプレッサ２１から吐出された酸素含有ガスの圧力として、圧力センサ８３の検出値を参照可能である。
【００６３】
その結果、圧力Ｐ１が圧力Ｐ２＋α以下である場合、つまり、ガス供給部４０から供給された酸素含有ガスが中間部Ｌ１Ｃから予熱器３０側に逆流する懸念がある場合、コントローラ７０は、第２流量調整弁Ｖ２の開度を下げ（ステップＳＴ１６）、ステップＳＴ１５に戻る。これにより、圧力Ｐ１が上昇する。一方、圧力Ｐ１が圧力Ｐ２＋αよりも大きい場合、調整部制御部７３は、第１流量調整弁Ｖ１の開度が１００％であるか否かを判断し（ステップＳＴ１７）、第１流量調整弁Ｖ１の開度が１００％でない場合、第１流量調整弁Ｖ１の開度を上げ（ステップＳＴ１８）、ステップＳＴ１５に戻る。これにより、コンプレッサ２１から吐出された酸素含有ガスのタービン２２への流入量が増大する。一方、ステップＳＴ１７において第１流量調整弁Ｖ１の開度が１００％である場合（ステップＳＴ１７でＹＥＳの場合）、調整部制御部７３は、第２流量調整弁Ｖ２の開度を０％にする（ステップＳＴ１９）。これにより、調整部６０が排出モードから定常モードに切り替わる。
【００６４】
その後、焼却炉１０から排出される排ガスの温度が次第に上昇するので、タービン２２に流入する酸素含有ガスの温度及び流量が上昇する。このため、バーナ５１で必要となる酸素含有ガスの加熱量が次第に小さくなる。一方、この間も前記コンプレッサマップ制御が継続されているので、第４流量調整弁Ｖ４の開度及び第５流量調整弁Ｖ５の開度が次第に小さくなる（バーナ５１への燃料の供給量Ｆ４が燃料下限値に近付き、バーナ５１への燃焼用ガスの供給量Ｆ３がガス下限値に近付く）。
【００６５】
このため、コントローラ７０は、ステップＳＴ１９の後、まず、バーナ５１への燃料の供給量Ｆ４（流量センサ８８の検出値）が燃料下限値であるか否かを判断し（ステップＳＴ２０）、供給量Ｆ４が燃料下限値でない場合には再び供給量Ｆ４が燃料下限値であるか否かを判断する一方、供給量Ｆ４が燃料下限値である場合、コントローラ７０は、次に、バーナ５１への燃焼用ガスの供給量Ｆ３がガス下限値であるか否かを判断する（ステップＳＴ２１）。その結果、供給量Ｆ３がガス下限値でない場合、コントローラ７０は、ステップＳＴ２０に戻る。
【００６６】
ここで、供給量Ｆ３がガス下限値となった状態、すなわち、調整部６０が定常モードであり、かつ、供給量Ｆ４が燃料下限値であり供給量Ｆ３がガス下限値である状態は、タービン２２に酸素含有ガスが過剰に供給され得る状態である。具体的に、供給量Ｆ４が燃料下限値に維持されかつ供給量Ｆ３がガス下限値に維持されている状態は、コンプレッサ２１から吐出された酸素含有ガスが予熱器３０において十分に加熱されており、予熱器３０から排出された酸素含有ガスをバーナ５１でさらに加熱することが不要な状態（過給機２０が自立可能な状態）であるが、バーナ５１の安定的な駆動のために供給量Ｆ４が燃料下限値に維持され供給量Ｆ３がガス下限値に維持された状態となっている。タービン２２に酸素含有ガスが過剰に供給された場合、タービン２２の回転数（コンプレッサ２１の回転数）、すなわち、コンプレッサ２１から焼却炉１０への酸素含有ガスの供給量が過剰となるので、焼却炉１０内の温度が低下する懸念がある。そこで、コントローラ７０の開度制御部７４は、ステップＳＴ２１において供給量Ｆ３がガス下限値である場合（ステップＳＴ２１でＹＥＳの場合）、開閉弁Ｖ６の使用が可能であることを示す信号をＯＮにする（ステップＳＴ２２）。これにより、開閉弁Ｖ６の開度調整が可能な状態となる。そうすると、流量調整制御により、焼却炉１０への酸素含有ガスの供給量Ｆ１が目標値Ｆ０よりも大きい場合に開閉弁Ｖ６の開度が大きくなるので（ステップＳＴ１０９）、焼却炉１０への酸素含有ガスの過剰供給が抑制される。
【００６７】
その後、コントローラ７０の加熱部制御部７２は、取出流路Ｌ６を流れる酸素含有ガスの流量Ｆ６が設定量Ｆαよりも大きいか否かを判断し（ステップＳＴ２３）、流量Ｆ６が設定量Ｆα以下である場合、再び流量Ｆ６が設定量Ｆαよりも大きいか否かを判断する一方、流量Ｆ６が設定量Ｆαよりも大きい場合、加熱部制御部７２は、バーナ５１を消火する（ステップＳＴ２４）。そうすると、流量調整制御により、第３流量調整弁Ｖ３の開度が次第に小さくなる（ステップＳＴ１１４）。なお、この時点でコンプレッサマップ制御は終了する。
【００６８】
続いて、コントローラ７０のガス供給部制御部７１は、供給量Ｆ３が０Ｎｍ３／ｈであるか否かを判断し（ステップＳＴ２５）、供給量Ｆ３が０Ｎｍ３／ｈでない場合、再び供給量Ｆ３が０Ｎｍ３／ｈであるか否かを判断する一方、供給量Ｆ３が０Ｎｍ３／ｈである場合、ガス供給部制御部７１は、ブロワ４１を停止する（ステップＳＴ２６）。これにより、廃棄物処理設備の立ち上げが終了する（廃棄物処理設備が定常運転に移行する）。
【００６９】
以上に説明したように、本実施形態の廃棄物処理設備では、当該設備の立ち上げ時に、調整部６０が排出モードとされた状態においてガス供給部４０及び加熱部５０が駆動されることにより、ガス供給部４０から供給された酸素含有ガスであって加熱部５０で加熱されたものがタービン２２に供給されるので、当該設備の立ち上げ時からタービンを駆動することが可能となる。そして、例えば予熱器３０から排出された酸素含有ガスの温度がある程度上昇したときに調整部６０を定常モードに切り替えることにより、コンプレッサ２１から吐出された酸素含有ガスによってタービン２２を駆動することが可能となるので、過給機２０が自立するまでの時間が短縮される。また、ガス供給部４０から供給された酸素含有ガスは予熱器３０を通過しないため、当該予熱器３０の通過時における圧力損失の発生が回避される。
【００７０】
また、本実施形態の廃棄物処理設備では、当該設備の立ち上げ時に、ガス供給部４０から供給されかつ加熱部５０により加熱された酸素含有ガスによってタービン２２が有効に駆動され、また、酸素含有ガス供給流路Ｌ１のうち調整部６０とコンプレッサ２１との間の部位の圧力Ｐ１の方が中間部Ｌ１Ｃの圧力Ｐ２よりも大きくなる状態が維持されるように調整部６０が排出モードから定常モードに切り替えられるので、調整部６０が排出モードから定常モードに切り替わる際の中間部Ｌ１Ｃからコンプレッサ２１への酸素含有ガスの逆流が抑制される。
【００７１】
さらに、調整部制御部７３は、ガス供給部制御部７１によるブロワ４１の駆動及び加熱部制御部７２によるバーナ５１の点火後、自立条件が成立したときに、前記圧力Ｐ１の方が前記圧力Ｐ２よりも大きくなる状態が維持されるように調整部６０を排出モードから定常モードに切り替える。このため、調整部６０が排出モードから定常モードに切り替えられる際におけるタービン２２の駆動状態が安定する。
【００７２】
また、加熱部制御部７２は、バーナ５１の駆動後、少なくとも自立条件が成立するまでの間、現在値がマップの予防ラインＢ２を超えているときに加熱部５０による酸素含有ガスの加熱量を増大させる。このため、少なくとも自立条件が成立するまでの間におけるコンプレッサ２１の振動や騒音等が抑制される。具体的に、調整部６０が排出モードから定常モードに切り替わる際、酸素含有ガス供給流路Ｌ１のうち調整部６０とコンプレッサ２１との間の部位の圧力Ｐ１の上昇によって前記通過流量が低下するので、現在値が安定領域Ａ２から不安定領域Ａ１に向かう方向に移行するが、加熱部５０が駆動されることにより、タービン２２へ供給される酸素含有ガスの温度が上昇するので、タービン２２の回転数が増大する。そうすると、コンプレッサ２１の回転数が増大するので、通過流量が増大し、これにより現在値がマップにおける安定領域Ａ２に向けて移行する。よって、現在値が不安定領域Ａ１に入ることが抑制される。
【００７３】
さらに、加熱部制御部７２は、現在値が予防ラインＢ２に維持されるように加熱部５０による酸素含有ガスの加熱量を調整するので（コンプレッサマップ制御を行うので）、現在値が不安定領域Ａ１に入ることの抑制と、バーナ５１での消費燃料の抑制と、の双方が達成される。
【００７４】
また、開度制御部７４は、調整部６０が定常モードの状態において、バーナ５１への燃料の供給量が燃料下限値であり、かつ、焼却炉１０への酸素含有ガスの供給量Ｆ１が目標値Ｆ０よりも大きいとき、開閉弁Ｖ６の開度を上げる。このため、バーナ５１が安定的に駆動されつつ、焼却炉１０への酸素含有ガスの過剰供給に起因する焼却炉１０内の温度の低下が抑制される。具体的に、開閉弁Ｖ６の開度が上がることによってタービン２２への酸素含有ガスの流入量が減少するので、タービン２２の回転数が減少する。これにより、コンプレッサ２１からの酸素含有ガスの吐出量、つまり、焼却炉１０への酸素含有ガスの供給量Ｆ１が減少するので、焼却炉１０への酸素含有ガスの過剰供給が抑制される。
【００７５】
その後、加熱部制御部７２は、前記流量Ｆ６が設定量Ｆαよりも大きいときにバーナ５１を消火する。つまり、タービン２２の安定的な駆動に必要とされる酸素含有ガスの流量が確保された状態でバーナ５１が消火（停止）される。よって、安定的なタービン２２の駆動とバーナ５１での消費燃料の削減との双方が達成される。
【００７６】
さらにその後、ガス供給部制御部７１は、バーナ５１への燃焼用ガスの供給量Ｆ３が０Ｎｍ３／ｈである場合にブロワ４１を停止することが好ましい。
【００７７】
このようにすれば、タービン２２の安定的な駆動が確保された状態でブロワ４１が停止されるので、安定的に定常運転に移行する。
【００７８】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７９】
例えば、取出流路Ｌ６、開閉弁Ｖ６及び開度制御部７４は、省略されてもよい。この場合、酸素含有ガス供給流路Ｌ１のうちタービン２２と流量センサ８１との間の部位にタービン２２から排出された酸素含有ガスの一部を外部に抜き取る抜取流路が設けられるとともにその抜取流路に開度調整が可能な排気弁が設けられ、ステップＳＴ１０７では排気弁の開度が下げられ、ステップＳＴ１０９では排気弁の開度が上げられる。
【００８０】
また、第１流量調整弁Ｖ１及び第２流量調整弁Ｖ２の代わりに、酸素含有ガス供給流路Ｌ１と排気流路Ｌ２の上流側の端部との接続部に三方弁が設けられてもよい。
【００８１】
また、調整部６０は、酸素含有ガス供給流路Ｌ１のうちコンプレッサ２１と予熱器３０との間の部位に設けられてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１０    焼却炉
２０    過給機
２１    コンプレッサ
２２    タービン
３０    予熱器
４０    ガス供給部
４１    ブロワ
５０    加熱部
５１    バーナ
５２    燃料ポンプ
６０    調整部
７０    コントローラ
７１    ガス供給部制御部
７２    加熱部制御部
７３    調整部制御部
７４    開度制御部
７５    格納部
Ａ１    不安定領域
Ａ２    安定領域
Ｂ１    境界ライン
Ｂ２    予防ライン
Ｌ１    酸素含有ガス供給流路
Ｌ１Ｃ  中間部
Ｌ２    排気流路
Ｌ３    送風流路
Ｌ４    燃料供給流路
Ｌ５    燃焼用ガス供給流路
Ｌ６    取出流路
Ｖ１    第１流量調整弁
Ｖ２    第２流量調整弁
Ｖ３    第３流量調整弁
Ｖ４    第４流量調整弁
Ｖ５    第５流量調整弁
Ｖ６    開閉弁
【図１】
2019132480.tif 000003
【図２】
2019132480.tif 000004
【図３】
2019132480.tif 000005
【図４】
2019132480.tif 000006
【図５】
2019132480.tif 000007
【図６】
2019132480.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月7日(2018.6.7)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、この出願の第１の発明に係る前記廃棄物処理設備は、前記ガス供給部を制御するガス供給部制御部と、前記加熱部を制御する加熱部制御部と、前記調整部を制御する調整部制御部と、をさらに備え、前記ガス供給部制御部は、前記調整部が前記排出モードである状態において前記ガス供給部を駆動し、前記加熱部制御部は、前記調整部が前記排出モードである状態において前記加熱部を駆動し、前記調整部制御部は、前記ガス供給部制御部による前記ガス供給部の駆動及び前記加熱部制御部による前記加熱部の駆動後、前記酸素含有ガス供給流路のうち前記調整部と前記コンプレッサとの間の部位の圧力の方が前記中間部の圧力よりも大きくなる状態が維持されるように前記調整部を前記排出モードから前記定常モードに切り替える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
具体的に、前記調整部制御部は、前記ガス供給部制御部による前記ガス供給部の駆動及び前記加熱部制御部による前記加熱部の駆動後、前記過給機の自立が可能となる条件である自立条件が成立したときに、前記酸素含有ガス供給流路のうち前記調整部と前記コンプレッサとの間の部位の圧力の方が前記中間部の圧力よりも大きくなる状態が維持されるように前記調整部を前記排出モードから前記定常モードに切り替える。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、前記廃棄物処理設備において、前記コンプレッサを通過する前記酸素含有ガスの流量である通過流量と前記コンプレッサに吸い込まれる酸素含有ガスの圧力に対する前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスの圧力の比である圧縮比との関係を示すマップであって、前記コンプレッサの動作が不安定となる領域である不安定領域と前記コンプレッサの動作が安定する領域である安定領域との境界を示す境界ラインと、前記圧縮比が前記境界ラインの値から所定値低い値に設定された予防ラインと、が記憶されたものを格納する格納部をさらに備え、前記加熱部制御部は、前記加熱部の駆動後、少なくとも前記自立条件が成立するまでの間、前記通過流量と前記圧縮比とに基づいて算出される値であって前記コンプレッサの現在の運転状態を示す現在値が前記マップの前記予防ラインを超えているときに、前記加熱部による前記酸素含有ガスの加熱量を増大させる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、この出願の第２の発明に係る前記廃棄物処理設備は、前記酸素含有ガス供給流路のうち前記コンプレッサと前記予熱器との間の部位から前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスの一部を外部に取り出す取出流路と、前記取出流路に設けられており開度調整が可能な開閉弁と、前記開閉弁の開度を制御する開度制御部と、をさらに備え、前記加熱部は、バーナと、前記バーナに燃料を供給するための燃料供給流路と、を有し、前記開度制御部は、前記調整部が前記定常モードの状態において、前記バーナへの燃料の供給量が当該バーナの安定的な駆動に必要な燃料の供給量範囲の下限値であり、かつ、前記焼却炉への前記酸素含有ガスの供給量が目標値よりも大きいとき、前記開閉弁の開度を上げる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
また、この出願では、廃棄物を燃焼する焼却炉と、酸素を含むガスである酸素含有ガスを圧縮するコンプレッサ、及び、前記コンプレッサに接続されており当該コンプレッサを駆動可能なタービンを含む過給機と、前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスと前記焼却炉から排出された排ガスとを熱交換させることによって前記酸素含有ガスを加熱する予熱器と、前記コンプレッサ、前記予熱器、前記タービン及び前記焼却炉をこの順に接続しており、前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスを前記焼却炉に供給するための酸素含有ガス供給流路と、を備える廃棄物処理設備の立ち上げ方法であって、前記酸素含有ガス供給流路のうち前記予熱器と前記タービンとの間の部位である中間部と前記酸素含有ガス供給流路のうち前記予熱器と前記中間部との間の部位である上流部との連通を遮断した状態で前記中間部に前記タービンを駆動可能な温度を有する前記酸素含有ガスを供給することによって前記タービンを駆動するとともに、前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスの全量を前記上流部から前記酸素含有ガス供給流路の外部に排出する第１工程と、前記酸素含有ガス供給流路のうち前記予熱器と前記上流部との間の部位の温度が前記過給機の自立が可能となる温度に達したときに、前記中間部と前記上流部とを連通させる第２工程と、を備える、廃棄物処理設備の立ち上げ方法が開示される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を処理する廃棄物処理設備であって、
前記廃棄物を燃焼する焼却炉と、
酸素を含むガスである酸素含有ガスを圧縮するコンプレッサ、及び、前記コンプレッサに接続されており当該コンプレッサを駆動可能なタービンを含む過給機と、
前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスと前記焼却炉から排出された排ガスとを熱交換させることによって前記酸素含有ガスを加熱する予熱器と、
前記コンプレッサ、前記予熱器、前記タービン及び前記焼却炉をこの順に接続しており、前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスを前記焼却炉に供給するための酸素含有ガス供給流路と、
前記酸素含有ガス供給流路のうち前記予熱器と前記タービンとの間の部位である中間部に前記酸素含有ガスを供給可能なガス供給部と、
前記ガス供給部から供給される酸素含有ガスが前記タービンに流入する前に当該酸素含有ガスを加熱する加熱部と、
前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスの全量が前記酸素含有ガス供給流路のうち前記中間部よりも上流側の部位から当該酸素含有ガス供給流路の外部に排出される状態である排出モードと、前記予熱器から排出された酸素含有ガスの全量が前記中間部に流入する状態である定常モードと、の間で前記予熱器から排出された酸素含有ガスの前記タービンへの流入量を調整可能な調整部と、
前記ガス供給部を制御するガス供給部制御部と、
前記加熱部を制御する加熱部制御部と、
前記調整部を制御する調整部制御部と、
格納部と、を備え、
前記ガス供給部制御部は、前記調整部が前記排出モードである状態において前記ガス供給部を駆動し、
前記加熱部制御部は、前記調整部が前記排出モードである状態において前記加熱部を駆動し、
前記調整部制御部は、前記ガス供給部制御部による前記ガス供給部の駆動及び前記加熱部制御部による前記加熱部の駆動後、前記酸素含有ガス供給流路のうち前記調整部と前記コンプレッサとの間の部位の圧力の方が前記中間部の圧力よりも大きくなる状態が維持されるように前記調整部を前記排出モードから前記定常モードに切り替えるものであって、前記ガス供給部制御部による前記ガス供給部の駆動及び前記加熱部制御部による前記加熱部の駆動後、前記過給機の自立が可能となる条件である自立条件が成立したときに、前記酸素含有ガス供給流路のうち前記調整部と前記コンプレッサとの間の部位の圧力の方が前記中間部の圧力よりも大きくなる状態が維持されるように前記調整部を前記排出モードから前記定常モードに切り替えるものであり、
前記格納部は、前記コンプレッサを通過する前記酸素含有ガスの流量である通過流量と前記コンプレッサに吸い込まれる酸素含有ガスの圧力に対する前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスの圧力の比である圧縮比との関係を示すマップであって、前記コンプレッサの動作が不安定となる領域である不安定領域と前記コンプレッサの動作が安定する領域である安定領域との境界を示す境界ラインと、前記圧縮比が前記境界ラインの値から所定値低い値に設定された予防ラインと、が記憶されたものを格納し、
前記加熱部制御部は、前記加熱部の駆動後、少なくとも前記自立条件が成立するまでの間、前記通過流量と前記圧縮比とに基づいて算出される値であって前記コンプレッサの現在の運転状態を示す現在値が前記マップの前記予防ラインを超えているときに、前記加熱部による前記酸素含有ガスの加熱量を増大させる、廃棄物処理設備。
【請求項２】
請求項１に記載の廃棄物処理設備において、
前記加熱部制御部は、前記現在値が前記予防ラインに維持されるように前記加熱部による前記酸素含有ガスの加熱量を調整する、廃棄物処理設備。
【請求項３】
廃棄物を処理する廃棄物処理設備であって、
前記廃棄物を燃焼する焼却炉と、
酸素を含むガスである酸素含有ガスを圧縮するコンプレッサ、及び、前記コンプレッサに接続されており当該コンプレッサを駆動可能なタービンを含む過給機と、
前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスと前記焼却炉から排出された排ガスとを熱交換させることによって前記酸素含有ガスを加熱する予熱器と、
前記コンプレッサ、前記予熱器、前記タービン及び前記焼却炉をこの順に接続しており、前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスを前記焼却炉に供給するための酸素含有ガス供給流路と、
前記酸素含有ガス供給流路のうち前記予熱器と前記タービンとの間の部位である中間部に前記酸素含有ガスを供給可能なガス供給部と、
前記ガス供給部から供給される酸素含有ガスが前記タービンに流入する前に当該酸素含有ガスを加熱する加熱部と、
前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスの全量が前記酸素含有ガス供給流路のうち前記中間部よりも上流側の部位から当該酸素含有ガス供給流路の外部に排出される状態である排出モードと、前記予熱器から排出された酸素含有ガスの全量が前記中間部に流入する状態である定常モードと、の間で前記予熱器から排出された酸素含有ガスの前記タービンへの流入量を調整可能な調整部と、
前記酸素含有ガス供給流路のうち前記コンプレッサと前記予熱器との間の部位から前記コンプレッサから吐出された酸素含有ガスの一部を外部に取り出す取出流路と、
前記取出流路に設けられており開度調整が可能な開閉弁と、
前記開閉弁の開度を制御する開度制御部と、を備え、
前記加熱部は、
バーナと、
前記バーナに燃料を供給するための燃料供給流路と、を有し、
前記開度制御部は、前記調整部が前記定常モードの状態において、前記バーナへの燃料の供給量が当該バーナの安定的な駆動に必要な燃料の供給量範囲の下限値であり、かつ、前記焼却炉への前記酸素含有ガスの供給量が目標値よりも大きいとき、前記開閉弁の開度を上げる、廃棄物処理設備。
【請求項４】
請求項３に記載の廃棄物処理設備において、
前記加熱部制御部は、前記コンプレッサを通過する前記酸素含有ガスの流量である通過流量に対する前記取出流路を流れる酸素含有ガスの流量の割合である取出率が設定値よりも大きいときに、前記バーナを消火する、廃棄物処理設備。
【請求項５】
請求項４に記載の廃棄物処理設備において、
前記ガス供給部制御部は、前記加熱部制御部による前記バーナの消火後、前記バーナへの燃焼用ガスの供給量が０Ｎｍ３／ｈである場合に前記ガス供給部を停止する、廃棄物処理設備。