(57)【要約】【課題】焼却炉に供給する補助燃料を削減することあるいは不要に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】水分を含むバイオマスを処理する廃棄物処理設備であって、焼却炉（１０）と、圧縮機（２１）及びタービン（２２）を含む過給機（２０）と、予熱器（３０）と、圧縮機（２１）から吐出された酸素含有ガスを焼却炉（１０）に供給するための酸素含有ガス供給流路（Ｌ１）と、焼却炉（１０）の上流側に設けられておりバイオマスを乾燥させる乾燥機（４０）と、を備えること。【選択図】図１
2019052804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分を含むバイオマスを処理する廃棄物処理設備であって、
前記バイオマスを焼却する焼却炉と、
酸素を含有するガスである酸素含有ガスを圧縮する圧縮機、及び、前記圧縮機に接続されており当該圧縮機を駆動可能なタービンを含む過給機と、
前記圧縮機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、
前記圧縮機、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、前記圧縮機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、
前記焼却炉の上流側に設けられており前記バイオマスを乾燥させる乾燥機と、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、
前記乾燥機から排出された排ガスを再び乾燥機に戻す循環流路と、
前記循環流路を流れる排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循環流路を流れる排ガスを加熱する加熱部と、をさらに備える、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、
前記加熱部は、
前記焼却炉の下流側でかつ前記予熱器の上流側に設けられており、前記循環流路を流れる排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循環流路を流れる排ガスを加熱する第１加熱器と、
前記予熱器の下流側に設けられており、前記循環流路を流れる排ガスと前記予熱器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循環流路を流れる排ガスを加熱する第２加熱器と、を有する、廃棄物処理設備。
【請求項４】
請求項１に記載の廃棄物処理設備において、
前記乾燥機から排出された排ガスを前記圧縮機に供給するための排ガス供給流路をさらに備える、廃棄物処理設備。
【請求項５】
請求項２又は３に記載の廃棄物処理設備において、
前記乾燥機から排出された排ガスを前記圧縮機に供給するための排ガス供給流路をさらに備える、廃棄物処理設備。
【請求項６】
請求項５に記載の廃棄物処理設備において、
前記排ガス供給流路は、前記循環流路のうち前記乾燥機と前記加熱部との間の部位と前記圧縮機とを接続する、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、
前記乾燥機から前記循環流路へ排出された排ガスのうち前記排ガス供給流路への流入量を調整する調整部をさらに備える、廃棄物処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマス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、下水の汚泥等の水分を含むバイオマス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、水分を含むバイオマスを燃焼する焼却炉と、コンプレッサー部及びタービン部を含む過給手段と、熱交換器と、燃焼空気供給流路と、を備える廃棄物処理設備が開示されている。
【０００３】
コンプレッサー部は、外部から吸い込んだ空気を圧縮する。タービン部は、コンプレッサー部に接続されており当該コンプレッサー部を駆動する。熱交換器は、コンプレッサー部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、コンプレッサー部、熱交換器、タービン部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、コンプレッサー部から吐出された空気を焼却炉でのバイオマス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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１６７３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されるような廃棄物処理設備では、コンプレッサー部から吐出され熱交換器を通過した燃焼空気の温度は、当該燃焼空気がタービン部を通過することによって低下する。そうすると、焼却炉におけるバイオマスの自燃が困難になる場合があり、この場合、焼却炉への補助燃料の供給が必要となる。
【０００６】
本発明の目的は、焼却炉に供給する補助燃料を削減することあるいは不要にすることが可能な廃棄物処理設備を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決する手段として、本発明は、水分を含むバイオマスを処理する廃棄物処理設備であって、前記バイオマスを焼却する焼却炉と、酸素を含有するガスである酸素含有ガスを圧縮する圧縮機、及び、前記圧縮機に接続されており当該圧縮機を駆動可能なタービンを含む過給機と、前記圧縮機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、前記圧縮機、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、前記圧縮機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、前記焼却炉の上流側に設けられており前記バイオマスを乾燥させる乾燥機と、を備える、廃棄物処理設備を提供する。
【０００８】
本廃棄物処理設備では、乾燥機によって焼却炉に供給されるバイオマスの水分が低減しているため、すなわち、焼却炉に供給されるバイオマスが焼却炉において自燃しやすくなっているため、酸素含有ガス（空気等）がタービンを通過することにより当該酸素含有ガスの温度が低下したとしても、焼却炉に供給する補助燃料を削減することあるいは不要にすることが可能となる。
【０００９】
また、前記廃棄物処理設備において、前記乾燥機から排出された排ガスを再び乾燥機に戻す循環流路と、前記循環流路を流れる排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循環流路を流れる排ガスを加熱する加熱部と、をさらに備えることが好ましい。
【００１０】
このようにすれば、乾燥機においてバイオマスを乾燥させるのに必要な熱を当該乾燥機に供給するための専用の熱源を不要にすること、あるいは、前記専用の熱源から乾燥機に供給する熱量を削減することが可能となる。
【００１１】
この場合において、前記加熱部は、前記焼却炉の下流側でかつ前記予熱器の上流側に設けられており、前記循環流路を流れる排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循環流路を流れる排ガスを加熱する第１加熱器と、前記予熱器の下流側に設けられており、前記循環流路を流れる排ガスと前記予熱器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循環流路を流れる排ガスを加熱する第２加熱器と、を有することが好ましい。
【００１２】
このようにすれば、循環流路を通じて乾燥機に供給される熱量がより確実に確保される。
【００１３】
また、前記廃棄物処理設備において、前記乾燥機から排出された排ガスを前記圧縮機に供給するための排ガス供給流路をさらに備えることが好ましい。
【００１４】
このようにすれば、酸素含有ガスがタービンを通過することによる当該酸素含有ガスの温度の低下が抑制される。具体的に、乾燥機から排出された排ガスには水蒸気が含まれており、当該排ガスの比熱は空気等の酸素含有ガスの比熱に比べて大きいので、この排ガスが排ガス供給流路を通じて圧縮機に供給されることにより、当該排ガスが圧縮機に供給されない場合に比べて圧縮機から吐出された酸素含有ガス（前記排ガスを含む）が予熱器で受け取る熱量が大きくなる。よって、酸素含有ガスがタービンを通過することによる当該酸素含有ガスの温度の低下が抑制される。さらに、循環流路を循環する排ガスの流量のうち乾燥機で必要な流量を超えた分が圧縮機に導かれることにより、前記排ガスの乾燥機での再利用と酸素含有ガスがタービンを通過することによる当該酸素含有ガスの温度の低下の抑制との双方が達成される。
【００１５】
この場合において、前記排ガス供給流路は、前記循環流路のうち前記乾燥機と前記加熱部との間の部位と前記圧縮機とを接続することが好ましい。
【００１６】
このようにすれば、乾燥機から排出された排ガスの一部が有効に圧縮機に供給される。
【００１７】
また、前記廃棄物処理設備において、前記乾燥機から前記循環流路へ排出された排ガスのうち前記排ガス供給流路への流入量を調整する調整部をさらに備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、焼却炉に供給する補助燃料を削減することあるいは不要にすることが可能な廃棄物処理設備を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一実施形態の廃棄物処理設備について、図１を参照しながら説明する。
【００２１】
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、乾燥機４０と、循環流路Ｌ２と、加熱部５０と、排ガス供給流路Ｌ３と、調整部６０と、を備えている。
【００２２】
焼却炉１０は、下水の汚泥等のバイオマスを焼却する炉である。
【００２３】
過給機２０は、圧縮機２１と、タービン２２と、を有している。圧縮機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、圧縮機２１に接続されている。このため、タービン２２の回転により圧縮機２１が駆動される。
【００２４】
予熱器３０は、焼却炉１０から排出された排ガスによって圧縮機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を通過した酸素含有ガスの温度は、例えば７００℃以下である。
【００２５】
酸素含有ガス供給流路Ｌ１は、圧縮機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、圧縮機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を経由して燃焼用空気として焼却炉１０に供給される。
【００２６】
乾燥機４０は、焼却炉１０の上流側に設けられている。乾燥機４０は、水分を含むバイオマスを熱風により乾燥させる。ただし、乾燥機４０は、電力を使用する形式（ジュール熱でバイオマスを加熱する形式）であってもよい。本実施形態の廃棄物処理設備は、バイオマスを乾燥機４０に供給するための第１流路４１と、前記バイオマスを乾燥機４０を迂回させて直接焼却炉１０に供給するための第２流路４２と、乾燥機４０から排出されたバイオマス（乾燥バイオマス）を第２流路４２に合流させる第３流路４３と、を備えている。第１流路４１及び第２流路４２には、それぞれ開度調整可能なバルブＶ１，Ｖ２が設けられている。本実施形態では、含水率が例えば７５％以上のバイオマスが第１流路４１に供給される。そして、含水率が例えば７５％未満の廃棄物が焼却炉１０へ供給されるように各バルブＶ１，Ｖ２の開度が調整される。
【００２７】
循環流路Ｌ２は、乾燥機４０から排出された排ガス（乾燥機排ガス）を再び乾燥機４０に戻す流路である。この循環流路Ｌ２には、送風機６１が設けられている。なお、乾燥機排ガスは、空気、水蒸気、その他臭気成分を含有するガスである。
【００２８】
加熱部５０は、循環流路Ｌ２を流れる乾燥機排ガスと焼却炉１０から排出された排ガスとを熱交換させることによって循環流路Ｌ２を流れる乾燥機排ガスを加熱する。つまり、乾燥機４０では、前記熱風として、乾燥機４０から排出された後に加熱部５０で加熱された乾燥機排ガスが利用される。本実施形態では、加熱部５０は、第１加熱器５１と、第２加熱器５２と、を有している。第１加熱器５１は、焼却炉１０の下流側でかつ予熱器３０の上流側に設けられており、循環流路Ｌ２を流れる乾燥機排ガスと焼却炉１０から排出された排ガスとを熱交換させることによって循環流路Ｌ２を流れる乾燥機排ガスを加熱する。第２加熱器５２は、予熱器３０の下流側（循環流路Ｌ２における第１加熱器５１の上流側）に設けられており、循環流路Ｌ２を流れる乾燥機排ガスと予熱器３０から排出された排ガスとを熱交換させることによって循環流路Ｌ２を流れる乾燥機排ガスを加熱する。なお、焼却炉１０から排出された排ガスであって第２加熱器５２において循環流路Ｌ２を流れる乾燥機排ガスを加熱した後の排ガスは、第２加熱器５２の下流側に配置される処理設備で適宜処理される。
【００２９】
排ガス供給流路Ｌ３は、乾燥機４０から排出された乾燥機排ガスを圧縮機２１に供給するための流路である。本実施形態では、排ガス供給流路Ｌ３は、循環流路Ｌ２を流れる乾燥機排ガスの一部を圧縮機２１に導いている。具体的に、排ガス供給流路Ｌ３の上流側の端部は、循環流路Ｌ２のうち乾燥機４０と第２加熱器５２との間の部位に接続されており、排ガス供給流路Ｌ３の下流側の端部は、圧縮機２１に酸素含有ガスを供給するための流路に接続されている。この排ガス供給流路Ｌ３には、スクラバ６２が設けられている。
【００３０】
調整部６０は、乾燥機４０から循環流路Ｌ２へ排出された乾燥機排ガスのうち排ガス供給流路Ｌ３への流入量を調整する。本実施形態では、調整部６０は、乾燥機４０に戻される乾燥機排ガスの流量が設定流量（乾燥機４０でのバイオマスの乾燥に必要な熱を供給可能な流量）となるように各バルブＶ３，Ｖ４の開度を調整する。バルブＶ３は、開度調整可能であり、循環流路Ｌ２のうち当該循環流路Ｌ２と排ガス供給流路Ｌ３の上流側の端部との接続部（循環流路Ｌ２から排ガス供給流路Ｌ３が分岐する部位）と第２加熱器５２との間の部位に設けられている。バルブＶ４は、開度調整可能であり、排ガス供給流路Ｌ３のうち前記接続部とスクラバ６２との間の部位に設けられている。なお、乾燥機４０に戻される乾燥機排ガスの流量は、循環流路Ｌ２のうちバルブＶ３と乾燥機４０との間の部位に設けられた流量センサ６３によって検出される。
【００３１】
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、乾燥機４０によって焼却炉１０に供給されるバイオマスの水分が低減されるため、すなわち、焼却炉１０に供給されるバイオマスが当該焼却炉１０において自燃しやすくなるため、酸素含有ガス（空気等）がタービン２２を通過することにより当該酸素含有ガスの温度が低下したとしても、焼却炉１０に供給する補助燃料を削減することあるいは不要にすることが可能となる。
【００３２】
また、循環流路Ｌ２及び加熱部５０を備えるので、つまり、乾燥機４０から排出された乾燥機排ガス及び焼却炉１０から排出された排ガスの熱が有効に利用されるので、乾燥機４０においてバイオマスを乾燥させるのに必要な熱を当該乾燥機４０に供給するための専用の熱源を不要にすること、あるいは、前記専用の熱源から乾燥機４０に供給する熱量を削減することが可能となる。
【００３３】
また、乾燥機４０から排出された乾燥機排ガスを圧縮機２１に供給するための排ガス供給流路Ｌ３を備えているので、酸素含有ガスがタービン２２を通過することによる当該酸素含有ガスの温度の低下が抑制される。具体的に、乾燥機４０から排出された排ガスである乾燥機排ガスには水蒸気が含まれており、当該乾燥機排ガスの比熱は空気等の酸素含有ガスの比熱に比べて大きいので、この乾燥機排ガスが排ガス供給流路Ｌ３を通じて圧縮機２１に供給されることにより、当該乾燥機排ガスが圧縮機２１に供給されない場合に比べて圧縮機２１から吐出された酸素含有ガス（前記乾燥機排ガスを含む）が予熱器３０で受け取る熱量が大きくなる。よって、酸素含有ガスがタービン２２を通過することによる当該酸素含有ガスの温度の低下が抑制される。
【００３４】
さらに、循環流路Ｌ２を循環する乾燥機排ガスの流量のうち乾燥機４０での必要量を超えた分が排ガス供給流路Ｌ３を通じて圧縮機２１に導かれるため、乾燥機排ガスの乾燥機４０での再利用と酸素含有ガスがタービン２２を通過することによる当該酸素含有ガスの温度の低下の抑制との双方が達成される。
【００３５】
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。
【００３６】
例えば、第１加熱器５１及び第２加熱器５２の少なくとも一方は、省略されてもよい。
【００３７】
また、排ガス供給流路Ｌ３の上流側の端部は、乾燥機４０に接続されていてもよい。
【００３８】
また、調整部６０が省略され、各バルブＶ３，Ｖ４が手動で調整されてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１０    焼却炉
２０    過給機
２１    圧縮機
２２    タービン
３０    予熱器
４０    乾燥機
５０    加熱部
５１    第１加熱器
５２    第２加熱器
６０    調整部
Ｌ１    酸素含有ガス供給流路
Ｌ２    循環流路
Ｌ３    排ガス供給流路
【図１】
2019052804.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月29日(2017.11.29)
【手続補正１】
【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】
水分を含むバイオマスを処理する廃棄物処理設備であって、
前記バイオマスを焼却する焼却炉と、
酸素を含有するガスである酸素含有ガスを圧縮する圧縮機、及び、前記圧縮機に接続されており当該圧縮機を駆動可能なタービンを含む過給機と、
前記圧縮機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、
前記圧縮機、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、前記圧縮機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、
前記焼却炉の上流側に設けられており前記バイオマスを乾燥させる乾燥機と、
前記乾燥機から排出された排ガスを前記圧縮機に供給するための排ガス供給流路と、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、
前記乾燥機から排出された排ガスを再び乾燥機に戻す循環流路と、
前記循環流路を流れる排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循環流路を流れる排ガスを加熱する加熱部と、をさらに備える、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、
前記加熱部は、
前記焼却炉の下流側でかつ前記予熱器の上流側に設けられており、前記循環流路を流れる排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循環流路を流れる排ガスを加熱する第１加熱器と、
前記予熱器の下流側に設けられており、前記循環流路を流れる排ガスと前記予熱器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循環流路を流れる排ガスを加熱する第２加熱器と、を有する、廃棄物処理設備。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の廃棄物処理設備において、
前記排ガス供給流路は、前記循環流路のうち前記乾燥機と前記加熱部との間の部位と前記圧縮機とを接続する、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、
前記乾燥機から前記循環流路へ排出された排ガスのうち前記排ガス供給流路への流入量を調整する調整部をさらに備える、廃棄物処理設備。