(57)【要約】【課題】必要空気量が変動しても大型の押込み送風機の頻繁な始動停止を回避可能な廃棄物処理設備を提供する。【解決手段】汚泥等の廃棄物を焼却処理する熱処理炉２と、前記熱処理炉２の炉内燃焼熱及び／または煙道１０に導かれる排ガスの保有熱により燃焼用空気を予熱する第１熱交換器５と、前記第１熱交換器５で予熱された燃焼用空気により回転するタービン４０ｔと前記タービン４０ｔの回転により前記第１熱交換器５に燃焼用空気を供給するコンプレッサ４０ｃとを含む過給機４０と、燃焼用空気を予備圧縮して前記コンプレッサ４０ｃに供給する押込み送風機３０と、を備えている廃棄物処理設備１００であって、前記押込み送風機３０よりも低動力で前記押込み送風機３０から前記コンプレッサ４０ｃへの空気供給路３４に空気を供給する補助押込み送風機３０ａを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥等の廃棄物を焼却処理する熱処理炉と、
前記熱処理炉の炉内燃焼熱及び／または煙道に導かれる排ガスの保有熱により燃焼用空気を予熱する第１熱交換器と、
前記第１熱交換器で予熱された燃焼用空気により回転するタービンと前記タービンの回転により前記第１熱交換器に燃焼用空気を供給するコンプレッサとを含む過給機と、
燃焼用空気を前記コンプレッサに供給する押込み送風機と、
を備えている廃棄物処理設備であって、
前記押込み送風機よりも低動力で前記押込み送風機から前記コンプレッサへの空気供給路に空気を供給する補助押込み送風機を備えている廃棄物処理設備。
【請求項２】
前記押込み送風機によって前記コンプレッサへ供給すべき必要送風量が予め設定された下限送風量になると前記押込み送風機を停止する制御部を備えている請求項１記載の廃棄物処理設備。
【請求項３】
前記制御部は、前記押込み送風機を停止した状態で前記必要送風量が前記下限送風量を上回ると前記補助押込み送風機を作動させる請求項２記載の廃棄物処理設備。
【請求項４】
前記制御部は、前記必要送風量が前記下限送風量より多い起動送風量に達するまでの間は前記補助押込み送風機を作動させ、前記必要送風量が前記起動送風量を超えると前記補助押込み送風機に代えて前記押込み送風機を作動させる請求項３記載の廃棄物処理設備。
【請求項５】
前記タービンへ供給される燃焼用空気の入熱量を調整する入熱量調整機構を備えている請求項１から４の何れかに記載の廃棄物処理設備。
【請求項６】
前記入熱量調整機構は、前記コンプレッサへの空気供給路に設けられた流量調整機構で構成されている請求項５記載の廃棄物処理設備。
【請求項７】
前記流量調整機構は、前記押込み送風機をバイパスするバイパス路に設けられている請求項６記載の廃棄物処理設備。
【請求項８】
前記タービンから送出された予熱空気の温度を前記排ガスの保有熱により調整する第２熱交換器を備えている請求項１から７の何れかに記載の廃棄物処理設備。
【請求項９】
汚泥等の廃棄物を焼却処理する熱処理炉と、
前記熱処理炉の炉内燃焼熱及び／または煙道に導かれる排ガスの保有熱により燃焼用空気を予熱する第１熱交換器と、
前記第１熱交換器で予熱された燃焼用空気により回転するタービンと前記タービンの回転により前記第１熱交換器に燃焼用空気を供給するコンプレッサとを含む過給機と、
燃焼用空気を前記コンプレッサに供給する押込み送風機と、
前記押込み送風機と並列に接続され前記コンプレッサに空気を供給する前記押込み送風機よりも低動力である補助押込み送風機と、
を備えている廃棄物処理設備の運転方法であって、
前記熱処理炉への燃焼用空気の供給量が所定量に維持された状態で前記押込み送風機によって前記コンプレッサへ供給すべき必要送風量が予め設定された下限送風量になると前記押込み送風機を停止し、前記押込み送風機が停止した状態で前記必要送風量が前記下限送風量を上回ると前記補助押込み送風機を作動させる廃棄物処理設備の運転方法。
【請求項１０】
前記必要送風量が前記下限送風量より多い起動送風量に達するまでの間は前記補助押込み送風機を作動させ、前記必要送風量が前記起動送風量を超えると前記補助押込み送風機に代えて前記押込み送風機を作動させる請求項９記載の廃棄物処理設備の運転方法。
【請求項１１】
前記タービンへ供給される燃焼用空気の入熱量を調整する入熱量調整機構を前記廃棄物処理設備にさらに備え、
前記コンプレッサへ供給される燃焼用空気量が目標空気量となるように、前記入熱量調整機構を介して前記タービンへ供給される燃焼用空気の入熱量を調整する９または１０記載の廃棄物処理設備の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥等の廃棄物を焼却処理する熱処理炉を備えている廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な汚水が微生物を用いた生物処理により浄化された後に河川等に放流され、或いは再利用されている。このような生物処理によって発生する大量の汚泥は脱水処理された後に最終処分場に埋め立てられ、または流動床炉及びシャフト炉を含む熱処理炉で焼却処理されている。
【０００３】
このような熱処理炉では、押込み送風機を用いて十分な量の燃焼用空気を炉内に供給するとともに、誘引送風機を用いて排ガスを誘引して炉内を負圧に維持する必要があり、押込み送風機及び誘引送風機に要する動力コストつまり電力費が非常に高額になっている。
【０００４】
特許文献１には、押込み送風機に要する動力コストを抑制した操炉が可能な廃棄物処理設備が提案されている。当該廃棄物処理設備は、汚泥等の廃棄物を焼却処理する流動床炉及びシャフト炉を含む熱処理炉を備えている廃棄物処理設備であって、熱処理炉の炉内燃焼熱及び／または煙道に導かれる排ガスの保有熱により燃焼用空気を予熱する熱交換器と、熱交換器で予熱された燃焼用空気により回転するタービンと、タービンの回転により熱交換器に燃焼用空気を供給するコンプレッサとを含む過給機と、コンプレッサへ燃焼用空気を予備圧縮して供給する押込み送風機と、を備えている。
【０００５】
このような廃棄物処理設備では、コンプレッサによる圧縮仕事に押込み送風機による圧縮仕事が嵩上げされるので、熱処理炉に燃焼用空気を供給する際に生じる通気圧損等の損失分を差し引いても、十分に燃焼用空気を供給することができ、そのために要する押込み送風機の動力も、過給機と第１熱交換器を備えることにより十分に抑制でき、全体として動力コストを下げることができるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−１８０５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した廃棄物処理設備では、熱交換器による廃熱回収量の増加に伴って押込み送風機で供給すべき空気圧が低減し、その結果、押込み送風機に要する動力が抑制されるようになるのであるが、押込み送風機による送風が実質的に不要となる状況下で押込み送風機を停止すると、その後の僅かな変動で押込み送風機を再始動し或いは再停止するような状態が数分間隔で繰り返され、安定しなかった。
【０００８】
また、数十キロワットから数百キロワット級の大型の押込み送風機では、過大な始動電流を低減する必要があるため、スターデルタ始動法やコンドルファ始動法等を採用しており、それほど迅速に始動できないため、応答遅れによってさらに必要送風量の変動の程度が大きくなる虞もあった。そのため、容易に押込み送風機を停止することができなかった。
【０００９】
本発明の目的は、必要空気量が変動しても大型の押込み送風機の頻繁な始動停止を回避可能な廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の運転方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成するため、本発明による廃棄物処理設備の第一特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、汚泥等の廃棄物を焼却処理する熱処理炉と、前記熱処理炉の炉内燃焼熱及び／または煙道に導かれる排ガスの保有熱により燃焼用空気を予熱する第１熱交換器と、前記第１熱交換器で予熱された燃焼用空気により回転するタービンと前記タービンの回転により前記第１熱交換器に燃焼用空気を供給するコンプレッサとを含む過給機と、燃焼用空気を前記コンプレッサに供給する押込み送風機と、を備えている廃棄物処理設備であって、前記押込み送風機よりも低動力で前記押込み送風機から前記コンプレッサへの空気供給路に空気を供給する補助押込み送風機を備えている点にある。
【００１１】
押込み送風機を迅速に立ち上げ、或いは頻繁に始動と停止を繰り返す必要があるような場合に、押込み送風機よりも低動力の補助押込み送風機を駆動することにより、迅速に必要量の送風を行なえるようになり、また補助押込み送風機を繰返し始動または停止しても過大な始動電流の発生を回避することができる。
【００１２】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記押込み送風機によって前記コンプレッサへ供給すべき必要送風量が予め設定された下限送風量になると前記押込み送風機を停止する制御部を備えている点にある。
【００１３】
押込み送風機による必要送風量が予め設定された下限送風量になると制御部により、速やかに押込み送風機が停止され、無駄な電力の消費及び送風機で生じる圧損の発生が回避される。
【００１４】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第二の特徴構成に加えて、前記制御部は、前記押込み送風機を停止した状態で前記必要送風量が前記下限送風量を上回ると前記補助押込み送風機を作動させる点にある。
【００１５】
押込み送風機を停止した状態で必要送風量が下限送風量を上回ると、制御部は押込み送風機に代えて補助押込み送風機を作動させる結果、熱処理炉への燃焼用空気の供給量を応答性良く目標量に調整でき、熱処理炉を安定した燃焼状態に制御することができる。
【００１６】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第三の特徴構成に加えて、前記制御部は、前記必要送風量が前記下限送風量より多い起動送風量に達するまでの間は前記補助押込み送風機を作動させ、前記必要送風量が前記起動送風量を超えると前記補助押込み送風機に代えて前記押込み送風機を作動させる点にある。
【００１７】
制御部は、押込み送風機に求められる必要送風量が下限送風量になると押込み送風機を停止し、停止した状態で必要送風量が下限送風量を超えても直ちに押込み送風機を作動させることなく、下限送風量より多い起動送風量に達すると押込み送風機を作動させるヒステリシス特性を持たせることにより、押込み送風機の頻繁な始動及び停止を回避するとともに、起動送風量に達するまでは押込み送風機に代えて始動特性に優れた補助押込み送風機を作動させることにより、送風量の変動に迅速に対応する。
【００１８】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記タービンへ供給される燃焼用空気の入熱量を調整する入熱量調整機構を備えている請求項１から４点にある。
【００１９】
第１熱交換器による廃熱回収量が過大になり、コンプレッサへの空気供給量つまりコンプレッサによる吸引空気量が必要量を超えるような場合に、入熱量調整機構によってタービンへの入熱が調整される。その結果、コンプレッサへの空気供給量を目標空気量に調整できるようになる。
【００２０】
同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第五の特徴構成に加えて、前記入熱量調整機構は、前記コンプレッサへの空気供給路に設けられた流量調整機構で構成されている点にある。
【００２１】
押込み送風機を停止した状態で第１熱交換器による廃熱回収量が過大になり、コンプレッサへの空気供給量つまりコンプレッサによる吸引空気量が必要量を超えるような場合に、コンプレッサへの空気供給路に設けられた流量調整機構を作動させて吸引空気量を絞ることにより、タービンへの入熱が調整される。
【００２２】
同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第六の特徴構成に加えて、前記流量調整機構は、前記押込み送風機をバイパスするバイパス路に設けられている点にある。
【００２３】
コンプレッサへの空気供給路に押込み送風機の風路が含まれていると、押込み送風機を停止した場合にファンが抵抗となって圧力損失が生じるが、バイパス路を設けておけば、そのような圧力損失が生じることがない。またコンプレッサによる吸引空気量が必要量を超えるような場合には、バイパス路に備えた流量調整機構によって速やかに吸引空気量を調整することができる。
【００２４】
同第八の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、上述の第一から第七の何れかの特徴構成に加えて、前記タービンから送出された予熱空気の温度を前記排ガスの保有熱により調整する第２熱交換器を備えている点にある。
【００２５】
入熱量調整機構が作動するとタービンから送出され燃焼用空気として熱処理炉に導かれる予熱空気の温度が変動して熱処理炉の安定操炉に支障を来す虞がある。そのような場合でも、第２熱交換器を備えることによりタービンから送出され熱処理炉に導かれる予熱空気の温度が適切な温度に調整できるようになる。
【００２６】
本発明による廃棄物処理設備の運転方法の第一の特徴構成は、同請求項９に記載した通り、汚泥等の廃棄物を焼却処理する熱処理炉と、前記熱処理炉の炉内燃焼熱及び／または煙道に導かれる排ガスの保有熱により燃焼用空気を予熱する第１熱交換器と、前記第１熱交換器で予熱された燃焼用空気により回転するタービンと前記タービンの回転により前記第１熱交換器に燃焼用空気を供給するコンプレッサとを含む過給機と、燃焼用空気を前記コンプレッサに供給する押込み送風機と、前記押込み送風機と並列に接続され前記コンプレッサに空気を供給する前記押込み送風機よりも低動力である補助押込み送風機と、を備えている廃棄物処理設備の運転方法であって、前記熱処理炉への燃焼用空気の供給量が所定量に維持された状態で前記押込み送風機によって前記コンプレッサへ供給すべき必要送風量が予め設定された下限送風量になると前記押込み送風機を停止し、前記押込み送風機が停止した状態で前記必要送風量が前記下限送風量を上回ると前記補助押込み送風機を作動させる点にある。
【００２７】
同第二の特徴構成は、同請求項１０に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記必要送風量が前記下限送風量より多い起動送風量に達するまでの間は前記補助押込み送風機を作動させ、前記必要送風量が前記起動送風量を超えると前記補助押込み送風機に代えて前記押込み送風機を作動させる点にある。
【００２８】
同第三の特徴構成は、同請求項１１に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記タービンへ供給される燃焼用空気の入熱量を調整する入熱量調整機構を前記廃棄物処理設備にさらに備え、前記コンプレッサへ供給される燃焼用空気量が目標空気量となるように、前記入熱量調整機構を介して前記タービンへ供給される燃焼用空気の入熱量を調整する点にある。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明した通り、本発明によれば、必要空気量が変動しても大型の押込み送風機の頻繁な始動停止を回避可能な廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の運転方法を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の運転方法の説明図
【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は過給機のブレイトンサイクルを説明する線図、（ｄ）は送風機動力と廃熱回収量の相関関係を示す特性図
【図３】別実施形態を示し、本発明による廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の運転方法の説明図
【図４】別実施形態を示し、本発明による廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の運転方法の説明図
【図５】別実施形態を示し、本発明による廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の運転方法の説明図
【図６】別実施形態を示し、本発明による廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の運転方法の説明図
【図７】別実施形態を示し、本発明による廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の運転方法の説明図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明による廃棄物処理設備及び廃棄物処理設備の運転方法の実施形態を説明する。
【００３２】
図１には、汚泥等の廃棄物を焼却処理する廃棄物処理設備１００が示されている。廃棄物処理設備１００は、被焼却物である汚泥が貯留された汚泥貯留槽１と、汚泥投入機構１１と、熱処理炉の一例である流動床式焼却炉２と、排ガス処理設備等を備えている。
【００３３】
流動床式焼却炉２は、空気供給機構３から供給される高温空気によって形成される流動床に汚泥投入機構１１から供給される汚泥を投入して加熱し、ガス化された汚泥をフリーボード部２０で燃焼させる熱処理炉である。フリーボード部２０の下方には立上げ時に炉内を加熱する昇温バーナ２１が配置され、炉が昇温した後に汚泥の燃焼に必要な熱量を補う補助バーナ２２が設けられている。
【００３４】
流動床式焼却炉２の煙道１０に沿って順に、排ガスの保有熱により燃焼用空気を予熱する第１熱交換器５、煤塵を捕集する集塵装置６、アルカリ剤を噴霧して排ガス中の酸性ガス成分を中和する排煙処理塔７等が配置されている。
【００３５】
排煙処理塔７の下流側には煙道１０の排ガスを誘引して炉内を負圧に維持する誘引送風機８が設けられ、誘引送風機８によって誘引された排ガスが各排ガス処理設備で浄化された後に煙突９から排気される。
【００３６】
上述した空気供給機構３は、ターボファン型の押込み送風機３０，３０ａと、過給機４０と、第１熱交換器５を備えて構成されている。過給機４０は、駆動軸４０ａで一体に回転可能に連結されたコンプレッサ４０ｃ及びタービン４０ｔを備えている。
【００３７】
押込み送風機３０により約５ｋＰａに予備圧縮された燃焼用空気が過給機４０を構成するコンプレッサ４０ｃの給気口に供給されて約１００〜３００ｋＰａに圧縮された後に第１熱交換器５に供給される。
【００３８】
第１熱交換器５で８００〜１０００℃の排ガスと熱交換されて５００〜７５０℃に予熱された燃焼用空気が後段のタービン４０ｔに供給されて、タービン４０ｔが回転駆動され、駆動軸４０ａと連結されたコンプレッサ４０ｃが回転駆動される。
【００３９】
タービン４０ｔから排出された４００〜６５０℃、約３０〜４０ｋＰａの圧縮空気は、流動用及び燃焼用空気として流動床式焼却炉２に供給されて流動床が形成される。尚、本明細書で説明する圧力はゲージ圧である。
【００４０】
押込み送風機３０により予備圧縮された燃焼用空気が過給機４０のコンプレッサ４０ｃに供給されるので、コンプレッサ４０ｃのみならず押込み送風機３０によっても圧縮された空気が、熱交換器５で予熱されるようになる。これにより、タービン４０ｔの膨張仕事量が、コンプレッサ４０ｃの圧縮仕事量以上になり、過給機４０の駆動が維持されるため、流動床式焼却炉２に流動床を形成する際の通気圧損より高い圧力で燃焼用空気を供給することができるように構成されている。
【００４１】
図２（ａ）に示すように、ガスタービンや過給機はブレイトンサイクルに従って動作する装置であり、コンプレッサでの圧縮プロセス（図中、１→２）と、燃焼器や熱交換器での給熱プロセス（図中、２→３）と、タービンでの膨張プロセス（図中、３→４）で構成される。タービンでの膨張仕事がコンプレッサでの圧縮仕事を上回る場合に回転が維持される。
【００４２】
しかし、図２（ｂ）に示すように、コンプレッサ４０ｃの給気口を大気開放して外気を直接吸引するような構成を採用すると、タービン４０ｔでの膨張仕事量ｘが流動床への通気圧損ｘ１と通風抵抗ｘ２で制約を受ける場合に、タービン４０ｔでの膨張仕事量ｘがコンプレッサ４０ｃでの圧縮仕事量ｙより少なくなり（ｘ＜ｙ）、過給機４０の駆動を維持できなくなる。
【００４３】
そこで、押込み送風機３０から送風路を介してコンプレッサ４０ｃに空気を供給するように構成されている。
【００４４】
図２（ｃ）に示すように、押込み送風機３０により予備圧縮された燃焼用空気がコンプレッサ４０ｃの給気口に供給されるので、コンプレッサ４０ｃでの圧縮仕事量ｙが予備圧縮分ｙ１だけ実質的に小さくなり（ｘ＞ｙ）、流動床への通気圧損ｘ１と通風抵抗ｘ２があっても過給機４０の駆動を維持させることができるようになる。
【００４５】
また、過給機４０を使用しない場合よりも押込み送風機３０による吐出圧力を低下させることができるので、押込み送風機３０の消費電力を低減させることができる。但し、流動床式焼却炉２の立上げ初期には専ら押込み送風機３０のみで流動床を形成するために送風圧力を上昇させる必要があるが、過給機４０の通風抵抗は小さく、立ち上げにより昇温されるに伴い過給機４０による動力コストの低減効果を得られる。
【００４６】
廃棄物処理設備１００には制御部７０が備えられている。制御部７０は、フリーボード部２０の出口部に備えた酸素ガスセンサＳｇにより検出される排ガスの酸素濃度に基づいて押込み送風機３０の回転数を制御することにより、流動床式焼却炉２が適切な燃焼状態に維持されるように、燃焼用空気の供給量を調整するように構成されている。
【００４７】
制御部７０は、酸素ガスセンサＳｇにより検出される排ガスの酸素濃度と目標酸素濃度との偏差に基づいて所定の制御演算を行なうことにより、炉内に供給されるべき目標空気量を算出する。
【００４８】
予め想定される理論空気量に基づいて完全燃焼に要する空気量を設定し、そのときに排ガスに残存する基準酸素濃度が算出されている。酸素ガスセンサＳｇにより検出される排ガスの酸素濃度が基準酸素濃度より高い場合に目標空気量を減少し、排ガスの酸素濃度が基準酸素濃度より低い場合に目標空気量を増加するようにフィードバック演算が行なわれる。
【００４９】
制御部７０は、押込み送風機３０とコンプレッサ４０ｃとの間に設置された流量計Ｓｑで検知された空気量と目標空気量との偏差に基づいて押込み送風機３０の目標回転数を算出し、押込み送風機３０が当該目標回転数となるようにインバータ７５を制御する。
【００５０】
排ガスに含まれる酸素濃度を指標に用いることにより、流動床式焼却炉２で燃焼する汚泥の有機成分に対して適正な量の燃焼用空気量が把握でき、その指標に基づいて目標量が設定されるので、必要量に対して大きく過不足することなく燃焼用空気を供給することができるようになる。
【００５１】
図２（ｄ）には、燃焼用空気量を一定に維持するとの前提の下で、第１熱交換器５による廃熱回収量と押込み送風機３０に要する動力との関係が示されている。廃熱回収量が増加するに連れて過給機４０の回転数が上がるため、押込み送風機３０によってコンプレッサ４０Ｃへ供給すべき送風量、つまり必要送風量が減少し、それに伴って押込み送風機３０に要する動力が低減されることが示されている。第１熱交換器５による廃熱回収量が増加するとコンプレッサ４０ｃで引き込まれる圧縮空気量で十分な量が得られ、押込み送風機３０による送風量が不要になるため、押込み送風機３０が停止される。
【００５２】
そのような状態で第１熱交換器５による廃熱回収量が減少すると、過給機４０のタービン４０ｔへの入熱量が低下するため、制御部７０によって流動床式焼却炉２に必要な燃焼用空気量となるように、押込み送風機３０を再度立ち上げる必要があるが、数十キロワット以上の大型の押込み送風機３０を始動する際には始動電流を抑制するための始動回路が設けられており、それほど急に立ち上げることができない。そのため、遅延により制御特性が低下して押込み送風機３０による送風量が変動して安定的な設備の運転ができない虞がある。
【００５３】
そこで、廃棄物処理設備１００には、前者の課題に対応して、押込み送風機３０よりも低動力で押込み送風機３０からコンプレッサ４０ｃへの空気供給路３４に空気を供給する補助押込み送風機３０ａを備えるとともに、後者の課題に対応して、押込み送風機３０を停止した状態で、コンプレッサ４０ｃへの空気供給量が目標空気量となるように、タービン４０ｔへの入熱量を調整する入熱量調整機構５０を備えている。押込み送風機３０よりも低動力の補助押込み送風機３０ａとは、必要とされる送風量が少ない場合に、押込み送風機３０と同程度の送風量を確保でき、その際に必要とされる吐出圧力が低いために低い動力で作動させることができる送風機をいう。
【００５４】
補助押込み送風機３０ａとして、１０キロワット程度のターボファン送風機を好適に採用できる。この様な補助押込み送風機３０ａであれば始動電流を抑制しながらも良好な立上り特性が得られる。
【００５５】
制御部７０は、例えば、流動床式焼却炉２への燃焼用空気の供給量が所定量に維持された状態で、押込み送風機３０による必要送風量が予め設定された下限送風量になると押込み送風機３０を停止し、押込み送風機３０を停止した状態で必要送風量が下限送風量を上回ると押込み送風機３０に代えて補助押込み送風機３０ａを作動させるように制御する。下限送風量の具体的な値は特に限定されるものではないが、例えば図２（ｄ）の特性線とｘ軸との交点近傍の送風機動力となる値を適宜設定すればよい。
【００５６】
そして、制御部７０は、必要送風量が下限送風量より多い起動送風量に達するまでの間は補助押込み送風機３０ａを作動させ、必要送風量が起動送風量を超えると補助押込み送風機３０ａに代えて押込み送風機３０を作動させるように構成されている。
【００５７】
押込み送風機３０を停止した状態で必要送風量が下限送風量を超えても直ちに押込み送風機３０を作動させることなく、下限送風量より多い起動送風量に達すると押込み送風機３０を作動させるヒステリシス特性を持たせることにより、押込み送風機３０の頻繁な始動及び停止を回避するとともに、起動送風量に達するまでは押込み送風機３０に代えて始動特性に優れた補助押込み送風機３０ａを作動させる。この様な構成により、送風量の変動に迅速に対応して、流動床式焼却炉２への燃焼用空気の供給量を応答性良く目標量に調整することができ、流動床式焼却炉２を安定した燃焼状態に制御することができる。
【００５８】
具体的に、押込み送風機３０の作動時には、コンプレッサ４０ｃへの空気供給路３４に導かれるバイパス路３５及び補助押込み送風機３０ａを備えた補助空気供給路３６に備えた流量調整機構としてのダンパ３２，３３を閉塞し、押込み送風機３０の停止時には押込み送風機３０の出口に備えた流量調整機構としてのダンパ３１を閉塞するとともに、コンプレッサ４０ｃによる空気供給となるバイパス路３５に備えたダンパ３２を開放する。後述するように、これらの流量調整機構は、タービン４０ｔへの入熱量を調整する入熱量調整機構５０として機能する。
【００５９】
この状態で過渡的に送風が必要な場合には、補助空気供給路３６に備えたダンパ３３を開放するとともに、補助押込み送風機３０ａを作動させるのである。なお、空気供給路３４、バイパス路３５及び補助空気供給路３６の上流側は、汚泥の発生源である水処理設備や汚泥貯留設備に備えた臭気ガス収集部に接続され、流動床式焼却炉２で燃焼脱臭するように構成されている。
【００６０】
上述した入熱量調整機構５０について説明する。第１熱交換器５による廃熱回収量が過大になり、コンプレッサ４０ｃへの空気供給量つまりコンプレッサ４０ｃによる吸引空気量が必要量を超えるような場合に、入熱量調整機構５０によってタービン４０ｔへの入熱量が調整される。その結果、コンプレッサ４０ｃの回転数が低下して空気供給量を目標空気量に調整できるようになる。
【００６１】
図１に示すように、入熱量調整機構５０は、コンプレッサ４０ｃから送出され第１熱交換器５に導かれる空気の一部を直接タービン４０ｔの導入ポート側に導くバイパス路５１と、バイパス路５１に設けられた流量調整機構５２としてのダンパ機構で構成されている。
【００６２】
コンプレッサ４０ｃから送出され第１熱交換器５に導かれる空気の一部がバイパス路５１を介してタービン４０ｔの導入ポート側に導かれる。第１熱交換器５により予熱された空気と流量調整機構５２を介してバイパス路５１に導かれた空気が合流してタービン４０ｔに導入されることにより、タービン４０ｔへの入熱量が調整される。
【００６３】
詳述すると、制御部７０は、第１熱交換器５での熱交換量が上昇して、流量計Ｓｑで検知された空気量が目標量よりも上昇すると、バイパス路５１でバイパスされる空気量を増加させるように流量調整機構５２を調整することにより、タービン４０ｔへの入熱量を低下させ、逆に第１熱交換器５での熱交換量が下降して、流量計Ｓｑで検知された空気量が目標量よりも低下すると、バイパス路５１でバイパスされる空気量を増加させるように流量調整機構５２を調整することにより、タービン４０ｔへの入熱量を上昇させるように制御するように構成されている。なお、押込み送風機３０の状態にかかわらず、入熱量調整機構５０を作動させるように構成されていてもよいことはいうまでもない。
【００６４】
押込み送風機３０をバイパスするバイパス路３５に設けたダンパ３２により流量調整機構５２としての機能を発揮させることも可能である。例えば、第１熱交換器５での熱交換量が上昇して、流量計Ｓｑで検知された空気量が目標量よりも上昇すると、ダンパ３２の開度を絞ってバイパス路３５から空気供給路３４に供給される空気量を制限することで、流動床式焼却炉２への燃焼用空気の供給量を安定させることができる。即ち、バイパス路３５及びダンパ３２は、押込み送風機３０を停止した状態で、コンプレッサ４０ｃへの空気供給量が目標空気量となるように、タービン４０ｔへの入熱量を調整する入熱量調整機構５０として機能する。
【００６５】
逆に第１熱交換器５での熱交換量が下降して、流量計Ｓｑで検知された空気量が目標量よりも低下すると、ダンパ３２の開度を大きくしてバイパス路３５から空気供給路３４に供給される空気量を増やすことも可能である。ダンパ３２とダンパ５２の双方を同時に制御するように構成してもよい。
【００６６】
制御部７０は、第１熱交換器５での熱交換量が下降して、流量計Ｓｑで検知された空気量が目標量よりも低下する場合に、上述した補助押込み送風機３０ａによる送風量の増加制御と、入熱量調整機構５０による第１熱交換器５に対するバイパス量の抑制制御を同時に行なうことにより、より制御の応答性を良くすることができる。
【００６７】
また、第１熱交換器５での熱交換量が上昇して、流量計Ｓｑで検知された空気量が目標量よりも上昇する場合に、上述したダンパ３２の開度を絞ることによる送風量の減少制御と、入熱量調整機構５０による第１熱交換器５に対するバイパス量の増量制御を同時に行なうことにより、より制御の応答性を良くすることができる。
【００６８】
上述したように、本発明による廃棄物処理設備の運転方法は、制御部７０によって実行され、流動床式焼却炉２への燃焼用空気の供給量が所定量に維持された状態で押込み送風機３０による必要送風量が予め設定された下限送風量になると押込み送風機３０を停止し、押込み送風機３０を停止した状態で必要送風量が下限送風量を上回ると押込み送風機３０に代えて補助押込み送風機３０ａを作動させるように構成されている。
【００６９】
具体的に、必要送風量が下限送風量より多い起動送風量に達するまでの間は補助押込み送風機３０ａを作動させ、必要送風量が起動送風量を超えると補助押込み送風機３０ａに代えて押込み送風機３０を作動させる。
【００７０】
また、コンプレッサ４０ｃへの空気供給量が目標空気量となるように、熱量調整機構５０を介してタービン４０ｔへの入熱量を調整するように構成されている。
【００７１】
以下、本発明による廃棄物処理設備及びその運転方法の別実施形態を説明する。上述した実施形態では、補助押込み送風機３０ａによる送風量の調整機構と入熱量調整機構５０の双方を備えた例を説明したが、本発明は少なくとも補助押込み送風機３０ａを備えていればよく、入熱量調整機構５０を備えていなくてもよい。
【００７２】
なお、入熱量調整機構５０を備える場合には、図３に示すように、入熱量調整機構５０の作動時にタービン４０ｔから送出された予熱空気の温度を調整する第２熱交換器４を備えていることが好ましい。
【００７３】
そして、タービン４０ｔから送出される予熱空気を第２熱交換器４に導く流路にバイパス路６１を設けるとともにバイパス路６１に流量調整機構６２としてのダンパ機構を設けた温度調整機構６０を備え、第２熱交換器４により加熱された空気とバイパス路６１を通過した空気を合流させた燃焼用空気を流動床式焼却炉２へ供給するように構成することが好ましい。
【００７４】
この場合、流動床式焼却炉２への燃焼用空気の供給部に温度センサＳｔを備え、制御部７０が温度センサＳｔにより検出された温度が目標温度となるように流量調整機構６２を制御するように構成されていることが好ましい。
【００７５】
入熱量調整機構５０が作動して、タービン４０ｔから送出され燃焼用空気として流動床式焼却炉２に導かれる予熱空気の温度が変動して流動床式焼却炉２の安定操炉に支障を来す虞がある場合でも、第２熱交換器４を備えることによりタービン４０ｔから送出され流動床式焼却炉２に導かれる予熱空気の温度が適切な温度に調整できるようになる。
【００７６】
さらに、図４に示すように、流動床式焼却炉２に供給する燃焼用空気の温度を調整すべく、第２熱交換器４に配した伝熱管を流れる排ガスの流れ方向に沿って最下流側と最下流側よりも上流側の２か所に燃焼用空気を供給する空気流入部４ａ，４ｂを設けるとともに、タービン４０ｔから送出された空気を第２熱交換器４に導く流路７１に、空気流入部４ａ及び空気流入部４ｂから流入する空気量を調整する流量調整機構７２としてのダンパ機構を設けてもよい。
【００７７】
この場合も、流動床式焼却炉２への燃焼用空気の供給部に温度センサＳｔを備え、制御部７０が温度センサＳｔにより検出された温度が目標温度となるように流量調整機構７２を制御するように構成すればよい。
【００７８】
図５に示すように、入熱量調整機構５０の構成は、図１に示した構成に限るものではなく、コンプレッサ４０ｃから送出され第１熱交換器５に導かれる空気の一部を直接タービン４０ｔの送出ポート側に導くバイパス路５１と、バイパス路５１に設けられた流量調整機構５２としてのダンパ機構とで構成されていてもよい。
【００７９】
バイパス路５１に備えた流量調整機構５２により第１熱交換器５に導かれる空気量が間接的に調整される結果、タービン４０ｔへの入熱量が調整されるようになる。タービン４０ｔから送出される予熱空気とバイパス路５１に導かれた空気が合流して燃焼用空気として流動床式焼却炉２に供給される。
【００８０】
図６に示すように、入熱量調整機構５０は、第１熱交換器５から送出されタービン４０ｔの導入ポートに導かれる予熱空気の一部を直接タービン４０ｔの送出ポート側に導くバイパス路５１と、バイパス路５１に設けられた流量調整機構５２としてのダンパ機構で構成されていてもよい。
【００８１】
なお、何れの流量調整機構も、ダンパ機構を採用する例に限るものではなく、バルブ機構など公知の流量調整機構を適宜採用できることはいうまでもない。
【００８２】
コンプレッサ４０ｃから送出される空気の全量が第１熱交換器５に導かれ、第１熱交換器５で予熱された空気の一部が流量調整機構５２を介してバイパス路５１に案内され、その残余がタービン４０ｔに導かれる結果、タービン４０ｔへの入熱量が調整されるようになる。タービン４０ｔから送出される予熱空気とバイパス路５１に導かれた予熱空気が合流して燃焼用空気として流動床式焼却炉２に供給される。
【００８３】
図３及び図４に示した実施形態では、煙道１０に沿って上流側に第２熱交換器４が配され、その下流側に第１熱交換器５が配された例を説明したが、図７に示すように、煙道１０に配置される第２熱交換器４と第１熱交換器５とが排ガスの流れ方向に沿って並列配置されるように配置されていてもよい。
【００８４】
上述した実施形態では、第１熱交換器５が煙道１０に配され、煙道に導かれる排ガスの保有熱により燃焼用空気を予熱するように構成された例を説明したが、第１熱交換器５は流動床式焼却炉２に設けられ、炉内燃焼熱により燃焼用空気を予熱するように構成されていてもよい。
【００８５】
上述した実施形態は、熱処理炉として流動床式焼却炉２を採用した場合について説明したが、本発明が適用される焼却炉は流動床式焼却炉２に限らず、流動床式焼却炉２と同様に通気圧損が大きいシャフト炉等の他の形式の工業炉にも適用可能である。例えば、底部にコークスベッドが形成され、当該コークスベッドに燃焼用空気を供給する羽口が形成されたシャフト炉の上方から汚泥を投入して溶融するような熱処理炉やスクラップを投入して溶解するキュポラ等であっても、本発明が適用可能である。
【００８６】
上述した複数の実施形態を適宜組み合わせて構成してもよい。例えば図５、図６に示した入熱量調整機構５０と、図３、図４に示した第２熱交換器４とを組み合わせて廃棄物処理設備を構成してもよい。
【００８７】
上述した実施形態は、何れも本発明の一例であり、当該記載により本発明が限定されるものではなく、夫々の特徴構成を適宜向き合わせてもよく、また各部の具体的構成を本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計してもよいことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００８８】
１００：廃棄物処理設備
２：流動床式焼却炉（熱処理炉）
３：空気供給機構
４：第２熱交換器
５：第１熱交換器
１０：煙道
３０：押込み送風機
３０ａ：補助押込み送風機
３１，３２，３３：ダンパ
４０：過給機
４０ｃ：コンプレッサ
４０ｔ：タービン
５０：入熱量調整機構
５１：バイパス路
５２：流量調整機構（ダンパ機構）
７０：制御部
７５：インバータ
【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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