(57)【要約】【課題】焼却炉へ供給する燃焼空気の流量を所定量に保つ制御と、過給機のコンプレッサ入口側に設けられる機器や配管の制御とを独立に行うことができ、かつ、設備を構成する設備機器をコンパクトにすることが可能となる加圧流動焼却炉設備を提供する。【解決手段】加圧流動焼却炉１と、タービン２ａと、コンプレッサ２ｂと、を有する過給機２と、加圧流動焼却炉１の燃焼開始時に、燃焼空気を加圧流動焼却炉１に供給する送風機４９＿１と、加圧流動焼却炉１の燃焼開始時に、送風機４９＿１からの吐出空気をコンプレッサ２ｂの空気入口側から空気出口側へと通し、加圧流動焼却炉１の燃焼開始後に、空気出口側の圧力が空気入口側の圧力より大きくなった後、空気出口側の圧力に応じて、コンプレッサ２ｂから加圧流動焼却炉１に供給される燃焼空気の一部を空気出口側から空気入口側へと循環させる過給機空気バイパス弁ＣＶ３と、を備える。【選択図】図１
2015049012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧流動焼却炉と、
当該加圧流動焼却炉から排出される燃焼排ガスにより回動されるタービンと、前記タービンの回動に伴って回動されるコンプレッサと、を有する過給機と、
前記コンプレッサの空気入口側に設けられ、前記加圧流動焼却炉の燃焼開始時に、燃焼空気を前記加圧流動焼却炉に供給する送風機と、
前記加圧流動焼却炉の燃焼開始時に、前記送風機からの吐出空気を前記コンプレッサの空気入口側から空気出口側へ通し、前記加圧流動焼却炉の燃焼開始後に、前記空気出口側の圧力が前記空気入口側の圧力より大きくなった後、前記空気出口側の圧力に応じて、前記コンプレッサから前記加圧流動焼却炉に供給される燃焼空気の一部を前記空気出口側から前記空気入口側へと循環させるバイパス流路と、
を備えることを特徴とする加圧流動焼却炉設備。
【請求項２】
前記タービンの燃焼排ガス入口側と、燃焼排ガス出口側とを連通する燃焼排ガスバイパス流路に設けられ、前記過給機からの排ガスのバイパス量を調整する調節弁と、
前記加圧流動焼却炉に前記コンプレッサから供給される燃焼空気の量を測定した結果である燃焼空気量測定値と、予め設定された流量設定値との偏差に基づいて、前記調節弁の開閉の程度を示す調節弁開度を算出し、算出した当該調節弁開度に応じて前記燃焼空気量測定値と前記流量設定値との偏差が予め設定された範囲内に入るように前記調節弁の開閉を制御する調節弁制御部と、
前記コンプレッサの空気入口側に前記送風機と並列に設けられる空気吸入弁と、
前記空気吸入弁の吐出側の圧力を測定した結果である過給機入口空気圧力と、予め設定される過給機入口空気圧力設定値との偏差に基づいて、前記空気吸入弁の開閉の程度を示す吸入弁開度を算出し、算出した当該吸入弁開度に応じて前記過給機入口空気圧力と前記過給機入口空気圧力設定値との偏差が予め設定された範囲内に入るように前記空気吸入弁の開閉を制御する吸入弁制御部と、
前記空気出口側の圧力を測定した結果である過給機出口空気圧力と、予め設定される過給機出口空気圧力設定値との偏差に基づいて、前記バイパス流路のバイパス量の程度を示すバイパス制御量を算出し、算出した当該バイパス制御量に応じて前記過給機出口空気圧力と前記過給機出口空気圧力設定値との偏差が予め設定された範囲内に入るように前記バイパス量を制御するバイパス量制御部と、
を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の加圧流動焼却炉設備。
【請求項３】
前記バイパス流路と前記コンプレッサの空気入口側との間に設けられる配管は、前記バイパス流路と前記配管との間を接続する第１配管と、前記コンプレッサの空気入口側と前記配管との間を接続する第２配管と、前記配管と前記空気吸入弁、及び前記送風機が接続される部分との間を接続する第３配管とのいずれの配管よりも大口径の配管である、
ことを特徴とする請求項２に記載の加圧流動焼却炉設備。
【請求項４】
加圧流動焼却炉と、当該加圧流動焼却炉から排出される燃焼排ガスにより回動されるタービンと、前記タービンの回動に伴って回動されるコンプレッサと、を有する過給機と、前記コンプレッサの空気入口側に設けられ、前記加圧流動焼却炉の燃焼開始時に、燃焼空気を前記加圧流動焼却炉に供給する送風機と、を備えた加圧流動焼却炉設備の制御方法であって、
前記加圧流動焼却炉の燃焼開始時に、前記送風機からの吐出空気を前記コンプレッサの空気入口側から空気出口側へ通すバイパス工程と、
前記加圧流動焼却炉の燃焼開始後に、前記空気出口側の圧力が前記空気入口側の圧力より大きくなった後、前記空気出口側の圧力に応じて、前記コンプレッサから前記加圧流動焼却炉に供給される燃焼空気の一部を前記空気出口側から前記空気入口側へと循環させる制御工程と、
を有することを特徴とする加圧流動焼却炉設備の制御方法。
【請求項５】
加圧流動焼却炉と、当該加圧流動焼却炉から排出される燃焼排ガスにより回動されるタービンと、前記タービンの回動に伴って回動されるコンプレッサと、を有する過給機と、前記コンプレッサの空気入口側に設けられ、前記加圧流動焼却炉の燃焼開始時に、燃焼空気を前記加圧流動焼却炉に供給する送風機と、前記コンプレッサの空気入口側と空気出口側とを連通するバイパス流路と、を備えた加圧流動焼却炉設備の制御方法であって、
調節弁制御部が、前記加圧流動焼却炉に前記コンプレッサから供給される燃焼空気の量を測定した結果である燃焼空気量測定値と、予め設定された流量設定値との偏差に基づいて、前記タービンの燃焼排ガス入口側と、燃焼排ガス出口側とを連通する燃焼排ガスバイパス流路に設けられ、前記過給機からの排ガスのバイパス量を調整する調節弁の開閉の程度を示す調節弁開度を算出し、算出した当該調節弁開度に応じて前記燃焼空気量測定値と前記流量設定値との偏差が予め設定された範囲内に入るように前記調節弁の開閉を制御する調節弁制御工程と、
吸入弁制御部が、前記コンプレッサの空気入口側に前記送風機と並列に設けられる空気吸入弁の吐出側の圧力を測定した結果である過給機入口空気圧力と、予め設定される過給機入口空気圧力設定値との偏差に基づいて、前記空気吸入弁の開閉の程度を示す吸入弁開度を算出し、算出した当該吸入弁開度に応じて前記過給機入口空気圧力と前記過給機入口空気圧力設定値との偏差が予め設定された範囲内に入るように前記空気吸入弁の開閉を制御する吸入弁制御工程と、
バイパス量制御部が、前記空気出口側の圧力を測定した結果である過給機出口空気圧力と、予め設定される過給機出口空気圧力設定値との偏差に基づいて、前記バイパス流路のバイパス量の程度を示すバイパス制御量を算出し、算出した当該バイパス制御量に応じて前記過給機出口空気圧力と前記過給機出口空気圧力設定値との偏差が予め設定された範囲内に入るように前記バイパス量を制御するバイパス量制御工程と、
を有することを特徴とする加圧流動焼却炉設備の制御方法。
【請求項６】
前記バイパス量制御工程は、前記バイパス流路が全開状態にあるとき、前記過給機出口空気圧力を前記過給機入口空気圧力に近づける前記バイパス制御量を算出し、前記バイパス流路を全閉状態にする、
ことを特徴とする請求項５に記載の加圧流動焼却炉設備の制御方法。
【請求項７】
前記バイパス量制御工程は、前記バイパス流路が全閉状態にあるとき、前記過給機出口空気圧力が、予め前記過給機出口空気圧力について設定された設定上限値に近づくと、前記過給機出口空気圧力が前記設定上限値を超えないように前記バイパス制御量を算出する、
ことを特徴とする請求項５または請求項６いずれかに記載の加圧流動焼却炉設備の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧流動焼却炉設備、及び加圧流動焼却炉設備の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加圧流動焼却炉設備は、加圧流動焼却炉から排出された燃焼排ガスによって回動されるタービンとタービンの回動に伴って回動されるコンプレッサと、を備える過給機を有し、コンプレッサで生成された圧縮空気を加圧流動焼却炉の加圧、流動用及び燃焼空気に利用する。通常運転においては、コンプレッサから排出される圧縮空気によって被処理物の必要燃焼空気全量を供給する自立運転状態となる。
【０００３】
加圧流動焼却炉設備として、例えば、特許文献１に記載されたものがある。加圧流動焼却炉設備では、設備起動後に送風機により、加圧流動焼却炉へ空気を送り込むが、特許文献１に記載の設備構成では、送風機の吐出空気が過給機のコンプレッサへ流れるため、過給機のコンプレッサに空気を押し込む構成となっている。過給機は、本来、焼却炉内で高温燃焼された水蒸気を含む排ガスが過給機のタービンを通過することで回転するように作られている。しかし、設備起動後の焼却炉の温度が低いときには、排ガスの全量を過給機タービンに通しても十分な回転力を得られないため、特許文献１に記載の設備では、上述の通り過給機のコンプレッサに空気を押し込む構成となっている。
【０００４】
また、加圧流動焼却炉設備で使用する過給機は、船舶用等の汎用品を用いる事が多い。これら汎用過給機は、エンジンに接続して用いられることを前提にしており、エンジン部での圧力損失は大きくない。そのため、汎用過給機では、過給機のタービン入口における排ガス圧力（過給排ガス入口側圧力）と過給機のコンプレッサ出口側の圧力（過給機出口空気圧力）とが略等しくなるように、その動作特性が最適化されている。
ところで、加圧流動焼却炉設備では、燃焼用空気（燃焼空気）は、過給機のコンプレッサ出口側から流動用空気予熱器を経て焼却炉手前の流動空気ヘッダへ繋がり、そこから複数本の分散管を通して炉内砂層部へ送られる。また、焼却炉内の燃焼排ガスは、流動用空気予熱器を通り、バグフィルタを経由して過給機のタービン入口側へ送られる。これらの経路上では次のような圧力損失が生じる。
【０００５】
まず、焼却炉の分散管ノズルでは、流速に依存する圧力損失が生じ、砂層部では砂の流動により硅砂量に依存する圧力損失が生じる。また、配管の距離が短くないため、配管上の圧力損失を無視できず、バグフィルタや空気予熱器の機器による圧力損失も生じる。
これら各部の圧力損失により、加圧流動焼却炉設備では、過給機排ガス入口側圧力よりも過給機出口空気圧力の方が高くなる。そのため、過給機出口空気圧力の値が、運転中に過給機の動作特性やその他の構成機器の耐圧特性などから決まる適正値よりも高くなる傾向にある。
【０００６】
すなわち、汎用過給機を加圧式流動焼却炉設備に用いる場合、炉内の砂層部等の圧力損失のために過給機出口空気圧力が適正値よりも高くなる場合があり、この圧力を適正範囲に抑えるための機器構成と圧力制御が必要となる。
【０００７】
過給機出口空気圧力を抑制する構成として、例えば、特許文献２に記載されたものがある。特許文献２に記載の構成では、過給機のコンプレッサ出口側に設けられた空気配管を分岐して、その分岐先に調節弁を設けて、過給機の出口側空気の一部を大気圧近くまで開放する構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１３７５７５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３７５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の設備構成において、送風機の吐出空気を、ほとんど回転していない過給機のコンプレッサへ押し込むことは、流路に抵抗が生じることになる。そのため、過給機出口空気圧力よりも過給機のコンプレッサ入口側の圧力（過給機入口空気圧力）の方が高くなる。つまり、送風機には、本来必要な吐出圧に加えて、（過給機入口空気圧力−過給機出口空気圧力）に相当する圧力が上乗せされる。この上乗せされる圧力に相当する分を加えた吐出圧で空気を供給するため、送風機が、より大型化してしまうという問題がある。
【００１０】
また、上述の特許文献２に記載の設備構成では、過給機出口空気圧力を抑制するため、調節弁（特許文献１では加圧空気弁２８により例示）を設ける必要があるという問題がある。また、加圧式流動焼却炉設備においては、焼却炉へ供給する燃焼空気の流量を所定量に保つ制御を制御系により行う必要があるが、この制御系と、過給機のコンプレッサ入口側に設けられる機器や弁の制御を行う制御系とが互いに干渉し複雑になる問題がある。また、過給機のコンプレッサ入口側に設けられる機器や配管に流れる空気の流量を設計上考慮する必要があり、より太い配管や、能力の大きい機器が必要となるという問題がある。以下、これらの問題について、図面を参照して説明する。
【００１１】
図４は、加圧流動焼却炉設備において、過給機出口空気圧力を抑制する方法を説明するための図である。
図４は、過給機出口空気圧力を抑制する制御に係る部分を示しており、当該部分は、圧力計２４、圧力計５０、過給機２（タービン２ａ、及びコンプレッサ２ｂ）、加圧空気弁２８、機器・配管Ａから構成されている。
また、図４は、過給機２のコンプレッサ２ｂ周りの物質収支（空気量の収支）を示しており、矢印が付いた帯線が空気の流れの向き、帯線の太さが標準状態（２０℃、大気圧）での空気の流量を概念的に示している。
図４において、機器・配管Ａは、一例として、空気吸入弁や送風機、及び配管を含んで構成される。このうち、例えば送風機は、その回転数が流量制御される。また、空気吸込弁は過給機入口空気圧力Ｐ１をもとに圧力制御しているものの、流れる流量が変化すると弁開度が変化する。
【００１２】
図４に示すように、コンプレッサ２ｂが吸い込む空気の量である吸込空気流量を吸込空気流量Ｆａ、コンプレッサ２ｂにより圧縮され焼却炉へ送られる燃焼空気の流量である燃焼空気量を燃焼空気流量Ｆｂ、加圧空気弁２８が外部へ放出する圧縮空気の流量を外部放出流量Ｆｏｕｔとする。
吸込空気量Ｆａは、タービン２aに供給される燃焼排ガスの温度、圧力、流量等の特性、およびタービンやコンプレッサの口径やタービン羽根の形状など過給機２固有の性能によって定まる。
図４に示す構成では、コンプレッサ２ｂが吸い込む空気がコンプレッサ２ｂにより圧縮され、圧縮された燃焼空気の一部が焼却炉に送られ、圧縮された燃焼空気の残りが加圧空気弁２８により外部へ放出される。そのため、吸込空気流量Ｆａ、燃焼空気流量Ｆｂ、外部放出流量Ｆｏｕｔの関係は、次式で表すことができる。
吸込空気流量Ｆａ＝燃焼空気流量Ｆｂ＋外部放出流量Ｆｏｕｔ
この式が示す関係から、外部放出流量Ｆｏｕｔが増えると吸込空気流量Ｆａも増えることとなり、機器・配管Ａの部分を制御する制御系は、流量変化などの影響に応じて制御を行う必要が生じる。しかしながら、焼却設備としては、焼却炉へ供給する燃焼空気の燃焼空気流量Ｆｂを所定量に保つ制御系を有するので、外部放出流量Ｆｏｕｔが増えれば、機器・配管Ａの制御系はそれに合わせた制御が必要となり、これらの制御系が互いに干渉し複雑になる可能性がある。また、機器・配管Ａには、最大で（燃焼空気流量Ｆｂの最大値＋外部放出流量Ｆｏｕｔの最大値）の空気が流れることを設計上考慮する必要があり、機器・配管Ａを、より太い配管や、能力の大きい機器で設計する必要が生じる。
【００１３】
つまり、過給機出口空気圧力Ｐ２を抑制する制御を構築する場合、図４に示す構成では、まず、圧縮空気を外部放出するための新たな配管や弁類（加圧空気弁２８）の追加が必要となり、また機器・配管Ａ部の配管口径や機器能力に、外部放出流量Ｆｏｕｔ分を上乗せして設計する必要があるため、設備機器が大型化するという問題がある。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、過給機出口空気圧力抑制する制御を構築する場合、焼却炉へ供給する燃焼空気の流量を所定量に保つ制御と、過給機のコンプレッサ入口側に設けられる機器や弁の制御とを独立に行うことができ、かつ、設備を構成する設備機器、配管をコンパクトにすることが可能となる加圧流動焼却炉設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明の加圧流動焼却炉設備は、加圧流動焼却炉と、当該加圧流動焼却炉から排出される燃焼排ガスにより回動されるタービンと、前記タービンの回動に伴って回動されるコンプレッサと、を有する過給機と、前記コンプレッサの空気入口側に設けられ、前記加圧流動焼却炉の燃焼開始時に、燃焼空気を前記加圧流動焼却炉に供給する送風機と、前記加圧流動焼却炉の燃焼開始時に、前記送風機からの吐出空気を前記コンプレッサの空気入口側から空気出口側へ通し、前記加圧流動焼却炉の燃焼開始後に、前記空気出口側の圧力が前記空気入口側の圧力より大きくなった後、前記空気出口側の圧力に応じて、前記コンプレッサから前記加圧流動焼却炉に供給される燃焼空気の一部を前記空気出口側から前記空気入口側へと循環させるバイパス流路と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、上記加圧流動焼却炉設備において、前記タービンの燃焼排ガス入口側と、燃焼排ガス出口側とを連通する燃焼排ガスバイパス流路に設けられ、前記過給機からの排ガスのバイパス量を調整する調節弁と、前記加圧流動焼却炉に前記コンプレッサから供給される燃焼空気の量を測定した結果である燃焼空気量測定値と、予め設定された流量設定値との偏差に基づいて、前記調節弁の開閉の程度を示す調節弁開度を算出し、算出した当該調節弁開度に応じて前記燃焼空気量測定値と前記流量設定値との偏差が予め設定された範囲内に入るように前記調節弁の開閉を制御する調節弁制御部と、前記コンプレッサの空気入口側に前記送風機と並列に設けられる空気吸入弁と、前記空気吸入弁の吐出側の圧力を測定した結果である過給機入口空気圧力と、予め設定される過給機入口空気圧力設定値との偏差に基づいて、前記空気吸入弁の開閉の程度を示す吸入弁開度を算出し、算出した当該吸入弁開度に応じて前記過給機入口空気圧力と前記過給機入口空気圧力設定値との偏差が予め設定された範囲内に入るように前記空気吸入弁の開閉を制御する吸入弁制御部と、前記空気出口側の圧力を測定した結果である過給機出口空気圧力と、予め設定される過給機出口空気圧力設定値との偏差に基づいて、前記バイパス流路のバイパス量の程度を示すバイパス制御量を算出し、算出した当該バイパス制御量に応じて前記過給機出口空気圧力と前記過給機出口空気圧力設定値との偏差が予め設定された範囲内に入るように前記バイパス量を制御するバイパス量制御部と、を備える、ことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、上記加圧流動焼却炉設備において、前記バイパス流路と前記コンプレッサの空気入口側との間に設けられる配管は、前記バイパス流路と前記配管との間を接続する第１配管と、前記コンプレッサの空気入口側と前記配管との間を接続する第２配管と、前記配管と前記空気吸入弁、及び前記送風機が接続される部分との間を接続する第３配管とのいずれの配管よりも大口径の配管である、ことを特徴とする。
【００１８】
また、上記の課題を解決するために、本発明の加圧流動焼却炉設備の制御方法は、加圧流動焼却炉と、当該加圧流動焼却炉から排出される燃焼排ガスにより回動されるタービンと、前記タービンの回動に伴って回動されるコンプレッサと、を有する過給機と、前記コンプレッサの空気入口側に設けられ、前記加圧流動焼却炉の燃焼開始時に、燃焼空気を前記加圧流動焼却炉に供給する送風機と、を備えた加圧流動焼却炉設備の制御方法であって、
前記加圧流動焼却炉の燃焼開始時に、前記送風機からの吐出空気を前記コンプレッサの空気入口側から空気出口側へ通すバイパス工程と、前記加圧流動焼却炉の燃焼開始後に、前記空気出口側の圧力が前記空気入口側の圧力より大きくなった後、前記空気出口側の圧力に応じて、前記コンプレッサから前記加圧流動焼却炉に供給される燃焼空気の一部を前記空気出口側から前記空気入口側へと循環させる制御工程と、を有することを特徴とする。
【００１９】
また、上記の課題を解決するために、本発明の加圧流動焼却炉設備の制御方法は、加圧流動焼却炉と、当該加圧流動焼却炉から排出される燃焼排ガスにより回動されるタービンと、前記タービンの回動に伴って回動されるコンプレッサと、を有する過給機と、前記コンプレッサの空気入口側に設けられ、前記加圧流動焼却炉の燃焼開始時に、燃焼空気を前記加圧流動焼却炉に供給する送風機と、前記コンプレッサの空気入口側と空気出口側とを連通するバイパス流路と、を備えた加圧流動焼却炉設備の制御方法であって、調節弁制御部が、前記加圧流動焼却炉に前記コンプレッサから供給される燃焼空気の量を測定した結果である燃焼空気量測定値と、予め設定された流量設定値との偏差に基づいて、前記タービンの燃焼排ガス入口側と、燃焼排ガス出口側とを連通する燃焼排ガスバイパス流路に設けられ、前記過給機からの排ガスのバイパス量を調整する調節弁の開閉の程度を示す調節弁開度を算出し、算出した当該調節弁開度に応じて前記燃焼空気量測定値と前記流量設定値との偏差が予め設定された範囲内に入るように前記調節弁の開閉を制御する調節弁制御工程と、吸入弁制御部が、前記コンプレッサの空気入口側に前記送風機と並列に設けられる空気吸入弁の吐出側の圧力を測定した結果である過給機入口空気圧力と、予め設定される過給機入口空気圧力設定値との偏差に基づいて、前記空気吸入弁の開閉の程度を示す吸入弁開度を算出し、算出した当該吸入弁開度に応じて前記過給機入口空気圧力と前記過給機入口空気圧力設定値との偏差が予め設定された範囲内に入るように前記空気吸入弁の開閉を制御する吸入弁制御工程と、バイパス量制御部が、前記空気出口側の圧力を測定した結果である過給機出口空気圧力と、予め設定される過給機出口空気圧力設定値との偏差に基づいて、前記バイパス流路のバイパス量の程度を示すバイパス制御量を算出し、算出した当該バイパス制御量に応じて前記過給機出口空気圧力と前記過給機出口空気圧力設定値との偏差が予め設定された範囲内に入るように前記バイパス量を制御するバイパス量制御工程と、を有することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、上記加圧流動焼却炉設備の制御方法において、前記バイパス量制御工程は、前記バイパス流路が全開状態にあるとき、前記過給機出口空気圧力を前記過給機入口空気圧力に近づける前記バイパス制御量を算出し、前記バイパス流路を全閉状態にする、ことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、上記加圧流動焼却炉設備の制御方法において、前記バイパス量制御工程は、前記バイパス流路が全閉状態にあるとき、前記過給機出口空気圧力が、予め前記過給機出口空気圧力について設定された設定上限値に近づくと、前記過給機出口空気圧力が前記設定上限値を超えないように前記バイパス制御量を算出する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、バイパス流路を設けることにより、設備起動時には、このバイパス流路を全開にすることで、送風機からの吐出風量はバイパス流路を通ることになり、過給機コンプレッサ側にはほとんど流れない。そのため、過給機のコンプレッサへ押し込むことにより生じる圧力損失分を、送風機の吐出圧に含める必要がなくなり、使用する送風機として、必要最小限の能力をもつ製品を選定でき、設備機器をコンパクトにすることとが可能となる。
【００２３】
また、バイパス流路では、コンプレッサの空気出口側の圧力に応じて、コンプレッサから加圧流動焼却炉に供給される燃焼空気の一部を、コンプレッサの空気出口側からコンプレッサの空気入口側へと循環させる。これにより、過給機出口空気圧力を抑制するため、バイパス流路を作用させても、吸込空気流量Ｆａと燃焼空気流量Ｆｂとを等しい関係に保つことができる。そのため、焼却炉へ供給する燃焼空気の流量を所定量に保つ制御と、過給機のコンプレッサ入口側に設けられる機器や配管の制御とを独立に行うことができる。また、また機器・配管Ａの配管口径や機器能力に、外部放出量Ｆｏｕｔ分を上乗せして設計する必要がなくなり、設備機器をコンパクトにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態に係る加圧流動焼却炉設備の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】本実施形態に係る加圧流動焼却炉設備において、過給機出口空気圧力を抑制する方法を説明するための図である。
【図３】加圧流動焼却炉設備の動作について説明するフローチャートである。
【図４】加圧流動焼却炉設備において、過給機出口空気圧力を抑制する方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る加圧流動焼却炉設備の構成を示す概略ブロック図である。
本実施形態に係る加圧流動焼却炉設備は、図１に示すように、加圧流動焼却炉１、過給機２、空気予熱器４、高温集塵機５、流量計２６、流量調節制御部５２（調節弁制御部）、過給機排ガスバイパス弁ＣＶ２（調節弁）、圧力計５０、圧力調節制御部５７（吸入弁制御部）、圧力計２４、圧力調節制御部２５（バイパス量制御部）、過給機空気バイパス弁ＣＶ３、及び機器・配管Ａを含んで構成される。ここで、機器・配管Ａのうち、機器としては送風機４９＿１、４９＿２、インバータ（風量制御）４９ａ＿１、４９ａ＿２、空気吸入弁ＣＶ１（空気吸入弁）を、配管としては外気側空気供給流路１４、空気供給流路１３をそれぞれ示している。
【００２６】
加圧流動焼却炉１は、外部からフィーダ等の被処理物を供給する供給流路９によって投入される被処理物を焼却する。汚泥は、被処理物の一例であり、例えば、下水処理場やし尿処理場などから生じた可燃性の廃棄物である。被処理物は、汚泥に限定されることはなく、食品廃棄物や木質系バイオマスなど可燃性物質を含むものであればよい。
加圧流動焼却炉１は、設備起動時に焼却炉内を加熱する始動用バーナー１ａ、および被処理物燃焼中に熱源を付加する図示しない補助燃料装置を備える。
【００２７】
過給機２は、タービン２ａと、タービン２ａの回動にともなって回転するコンプレッサ２ｂからなる。加圧流動焼却炉１から排出される燃焼排ガスがタービン２ａに供給され、タービン２ａの駆動に用いられる。タービン２ａの回動に伴ってコンプレッサ２ｂが回転を始め、圧縮空気が生成される。
空気予熱器４は、過給機２からの圧縮空気と加圧流動焼却炉１から排出される燃焼排ガスとを熱交換し、加圧流動焼却炉１内に供給される圧縮空気を予熱する。
高温集塵機５は、空気予熱器４から排出される燃焼排ガス中の粉塵などを集塵処理する。高温集塵機５として、具体的にはセラミックフィルタなどが使用される。
【００２８】
過給機２には、コンプレッサ２ｂから空気予熱器４を介して圧縮空気を加圧流動焼却炉１に供給する第一空気供給流路１０が配置されていると共に、第一空気供給流路１０のコンプレッサ２ｂと空気予熱器４との間から分岐して空気を加圧流動焼却炉１の始動用バーナー１ａに供給する第二空気供給流路１１が配置されている。
【００２９】
過給機２で生成された圧縮空気の一部は、第一空気供給流路１０を通過して空気予熱器４で加熱されたのち加圧流動焼却炉１へ被処理物の燃焼空気として供給される。過給機２で生成された圧縮空気の他の一部は第二空気供給流路１１を通過して加圧流動焼却炉１に設けられた始動用バーナー１ａの燃焼空気や、加圧流動焼却炉１に設けられた各種ノズルや圧力計などの計装機器用パージ空気などとして加圧流動焼却炉１へ供給される。
【００３０】
また、過給機２には、加圧流動焼却炉１から排出される燃焼排ガスが空気予熱器４と高温集塵機５とを通過した後、タービン２ａに供給されるための排出流路１２が配置されている。燃焼排ガスの一部は、タービン２ａの駆動に用いられる。また、タービン２ａを通過した排ガスは、排出流路１２から後段に設けられる白煙防止熱交換機や排煙処理塔（図１において不図示）を通過することで所定の処理が行われ、煙突などから外部に排出される。
【００３１】
また、過給機２のコンプレッサ２ｂ側には、送風機４９から空気を供給する空気供給流路１３が配置されており、空気供給流路１３には、過給機２のコンプレッサ２ｂの駆動に伴って外気から空気を吸引する外気側空気供給流路１４が空気吸入弁ＣＶ１を介して接続されている。
【００３２】
過給機排ガスバイパス弁ＣＶ２は、タービン２ａの燃焼排ガス供給側（燃焼排ガス入口側）に接続される排出流路１２と、タービン２ａの燃焼排ガス排出側（燃焼排ガス出口側）に接続される排出流路１２とを連通し、タービン２ａをバイパスする燃焼排ガスバイパス流路である。
過給機排ガスバイパス弁ＣＶ２は、過給機２をバイパスする排ガス流量（バイパス量）を調整する。過給機排ガスバイパス弁ＣＶ２は、流量調節制御部５２からの制御量（調節弁開度；以下、過給機排ガスバイパス弁開度ともいう）に応じて開度を変化させることができ、これによりバイパス量を制御量に応じて変化させることができる。
【００３３】
流量計２６は、第二空気供給流路１１との分岐点より過給機２側の第一空気供給流路１０に設けられ、過給機２から加圧流動焼却炉１に供給される圧縮空気の全流量を燃焼空気の流量（流量を燃焼空気流量Ｆｂとする）として測定する。ところで、過給機２から加圧流動焼却炉１に供給される圧縮空気の８０％以上（多くの場合９０％以上）が空気予熱器４を介して供給される。そのため、流量計２６は、第二空気供給流路１１の分岐点より空気予熱器側の第一空気供給流路に設置し、空気予熱器４を介して供給される圧縮空気のみを燃焼空気として測定対象としても、設備の運転に影響はない。したがって、本発明において流量計２６が測定する燃焼空気は、少なくとも空気予熱器４を介して供給される圧縮空気が含まれていれば良い。
【００３４】
流量調節制御部５２は、加圧流動焼却炉１に供給される燃焼空気の流量が流量計２６によって測定された結果であり、信号ライン５１を介して入力される燃焼空気流量ＰＶ（燃焼空気量測定値）と、予め自身に設けられた記憶領域に記憶された燃焼空気流量設定値ＳＶ（流量設定値）との偏差が予め設定された範囲（幅０に対してマージンを持たせた範囲）に入るように、過給機排ガスバイパス弁ＣＶ２を開閉する制御量、すなわち過給機排ガスバイパス弁開度ＭＶを算出する。
過給機排ガスバイパス弁ＣＶ２には、この過給機排ガスバイパス弁開度ＭＶが信号ライン５３を介して入力され、燃焼排ガスのタービン２ａに流れる流量を過給機排ガスバイパス弁開度ＭＶに応じて変化させる。
従って、過給機排ガスバイパス弁開度ＭＶは、燃焼空気流量ＰＶが燃焼空気流量設定値ＳＶと等しく制御されている状態においては、加圧流動焼却炉１からの燃焼排ガス量に対する、タービン２ａの回動には用いられない余剰な燃焼排ガス量の余裕値をも示している。
【００３５】
送風機４９＿１、４９＿２は、過給機２のコンプレッサ２ｂ側の空気入口側である空気供給流路１３に設けられる。送風機４９＿１は、加圧流動焼却炉１の燃焼開始時に、すなわち過給機２の起動時において空気供給流路１３を介してコンプレッサ２ｂ側へ空気（吐出空気）を吐出する。ただし、このとき、後述するバイパス流路における過給機空気バイパス弁ＣＶ３が全開状態にあるため、送風機４９＿１の吐出する空気は、そのほぼ全量が、過給機空気バイパス弁ＣＶ３を介して第一空気供給流路１０へと供給される。一方、送風機４９＿２は、送風機４９＿１より吐出圧が低く、一例として水処理施設や汚泥貯留施設で発生する臭気を含む空気を供給するために使用する。送風機４９＿１が送風停止可能な状態の後に、運転を送風機４９＿１から送風機４９＿２に切り替えて、使用することが好ましい。なお、送風機４９＿２は、必要に応じて選択的に設置すれば良い。
【００３６】
インバータ４９ａ＿１、４９ａ＿２は、それぞれ送風機４９＿１、４９＿２の羽根の回転数を広範囲で可変とする電力変換装置である。インバータ４９ａ＿１、４９ａ＿２は、それぞれ交流電力（商用電源）を直流電力に変換し、変換後の直流電力を交流電力に変換して、送風機４９＿１、４９＿２の羽根の回転軸を回転駆動する電動機に交流電力を供給する。なお、インバータ４９ａ＿１、４９ａ＿２を、それぞれ高調波ノイズを抑制するために有効であるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）コンバータと、汎用のＤＣ−ＡＣインバータとを組み合わせる構成とすることもできる。
【００３７】
空気吸込弁ＣＶ１は、外気側空気供給流路１４と、送風機４９から燃焼空気を供給する空気供給流路１３との間に、送風機４９＿１等と並列に設けられている。空気吸込弁ＣＶ１は、空気の吸引量を調整し得る吸込弁である。空気吸込弁ＣＶ１は、信号ライン５８により圧力調節制御部（ＰＣ）５７と接続され、圧力調節制御部５７から入力される吸入弁開度ＭＶ（空気吸入弁の開閉の程度を示す吸入弁開度）により、その開度が調整される。
【００３８】
圧力計５０は、空気供給流路１３において、コンプレッサ２ｂの入口側におけるバイパス流路（詳細後述）を構成する配管３２に設けられている。圧力計５０は、送風機４９＿１の吐出側の圧力、すなわちコンプレッサ２ｂの入口側の圧力を計測する。以下、測定結果である圧力値を過給機入口空気圧力Ｐ１とする。
【００３９】
圧力調節制御部５７は、コンプレッサ２ｂの入口側の圧力が圧力計５０によって計測された結果であり、信号ライン５６を介して入力される過給機入口空気圧力ＰＶ（＝過給機入口空気圧力Ｐ１）と、予め自身に設けられた記憶領域に記憶された過給機入口空気圧力設定値ＳＶとの偏差が予め設定された範囲（幅０に対してマージンを持たせた範囲）に入るように、空気吸込弁ＣＶ１を開閉する制御量、すなわち吸入弁開度ＭＶを算出する。
空気吸入弁ＣＶ１には、この吸入弁開度ＭＶが信号ライン５８を介して入力され、過給機入口空気圧力Ｐ１を吸入弁開度ＭＶに応じて変化させる。
【００４０】
また、本実施形態において、バイパス流路は、コンプレッサ２ｂの空気出口側から第一空気供給流路１０を介して過給機空気バイパス弁ＣＶ３までの経路、過給機空気バイパス弁ＣＶ３と配管３２とを接続する配管３１（第１配管）からなる経路、配管３２、及び配管３２とコンプレッサ２ｂの空気入口側とを接続する配管３３（第２配管）からなる経路から構成される。配管３２は、空気供給流路１３に接続され、空気供給流路１３側から空気（流量を吸込空気流量Ｆａとする）が供給される。過給機入口空気圧力Ｐ１を測定する圧力計５０が設けられる配管３２は、前後の配管（配管３１、配管３２、及び空気供給流路１３を構成する第３配管）に比べて太く、すなわち口径が大きく設計されている。これは、過給機空気バイパス弁ＣＶ３が開いた状態において、過給機入口空気圧力Ｐ１を安定に保つ効果がある。
【００４１】
圧力計２４は、コンプレッサ２ｂの出口側において、第一空気供給流路１０に設けられている。圧力計２４は、コンプレッサ２ｂの出口側の圧力を計測する。以下、測定結果である圧力値を過給機出口空気圧力Ｐ２とする。
【００４２】
圧力調節制御部２５は、コンプレッサ２ｂの出口側の圧力が圧力計２４によって計測された結果であり、信号ライン６１を介して入力される過給機出口空気圧力ＰＶ（＝過給機出口空気圧力Ｐ２）と、過給機出口空気圧力設定値ＳＶとの偏差が予め設定された範囲（幅０に対してマージンを持たせた範囲）に入るように、過給機空気バイパス弁ＣＶ３を開閉する制御量、すなわち過給機吸入弁開度ＭＶ（バイパス流路のバイパス量の程度を示すバイパス制御量）を算出する。
過給機空気バイパス弁ＣＶ３には、この過給機吸入弁開度ＭＶが信号ライン６２を介して入力され、過給機出口空気圧力Ｐ２を過給機吸入弁開度ＭＶに応じて変化させる。
【００４３】
なお、圧力調節制御部２５は、詳細は動作フローの説明において説明するが、タービン２ａの回転数が、設備が十分稼働した状態を想定して予め設定されている設定回転数より大きくなった後、過給機空気バイパス弁開度ＭＶを算出する。圧力調節制御部２５は、過給機空気バイパス弁開度ＭＶを算出する際、過給機入口空気圧力Ｐ１＞過給機出口空気圧力Ｐ２（過給機空気バイパス弁ＣＶ３が空気を空気供給流路１３から第一空気供給流路１０へ流す状態）の場合、上記過給機出口空気圧力設定値ＳＶを過給機入口空気圧力Ｐ１として算出する。すなわち、圧力調節制御部２５は、過給機入口空気圧力Ｐ１と過給機出口空気圧力Ｐ２との差が予め設定された範囲（設定値Ａとする）に入るように、過給機空気バイパス弁開度ＭＶを算出する。
【００４４】
また、圧力調節制御部２５は、過給機空気バイパス弁開度ＭＶを算出する際、過給機入口空気圧力Ｐ１＜過給機出口空気圧力Ｐ２（過給機空気バイパス弁ＣＶ３が空気を第一空気供給流路１０から配管３２へ流す状態）の場合、上記過給機出口空気圧力設定値ＳＶを予め過給機出口空気圧力Ｐ２に対して上限として設定された値（Ｐ２上限値とする）として算出する。すなわち、圧力調節制御部２５は、Ｐ２上限値と過給機出口空気圧力Ｐ２との偏差が予め設定された範囲（設定値Ｂとする）に入るように、過給機吸入弁開度ＭＶを算出する。
なお、Ｐ２上限値は、過給機出口空気圧力Ｐ２を適正範囲に制御するため、運用上の適正上限として決められた値であり、Ｐ２上限値は予め実験結果により適正値を設定しておいてもよいし、過給機２の動作特性（仕様）と燃焼空気量Ｆｂとの関係を示す数式等から求めておいてもよい。
【００４５】
次に、図２は、本実施形態に係る加圧流動焼却炉設備において、過給機出口空気圧力を抑制する方法を説明するための図である。図２は、図４と同じく、過給機２のコンプレッサ２ｂ周りの物質収支（空気量の収支）を示しており、矢印が付いた帯線が空気の流れの向き、帯線の太さが標準状態（２０℃、大気圧）での空気の流量を示している。なお、図２において、図４と同一の部分には同一の符号を付している。
図２に示すように、吸込空気流量Ｆａは、過給機２のコンプレッサ２ｂを通過し、過給機２にて断熱圧縮される。圧縮されて圧力上昇とともに実流量は少なくなるが、標準状態では流量値は変化しないため、吸込空気流量Ｆａと同じ幅のままで燃焼空気流量Ｆｂへと帯線が繋がっている。すなわち、燃焼空気流量Ｆｂ＝吸込空気流量Ｆａの関係がある。
【００４６】
ここで、過給機２のコンプレッサ２ｂ側バイパス流路にある過給機空気バイパス弁ＣＶ３を開くと、図２に示す空気循環の流れができる。過給機出口側空気は、過給機空気バイパス弁ＣＶ３を通り断熱膨張して過給機入口側空気側に繋がり、その空気の流れが過給機２のコンプレッサ２ｂを通して、再度過給機出口空気側へ繋がる。この循環流量を循環流量Ｆｒで表す。標準状態表記のためＦｒの幅も一定である。ここで、循環流量Ｆｒの値が変化しても、燃焼空気流量Ｆｂ＝吸込空気流量Ｆａの関係が維持されたままとなるのが、本実施形態の特徴である。
なお、図２において、機器・配管Ａとして示した箇所は、例として図１に同じ符号で示した機器・配管Ａにおける弁や送風機、及び配管で構成されている。このうち、例えば送風機は風量（＝吸込空気流量Ｆａ）に比例するようその回転数が流量制御されていたり、空気吸込弁ＣＶ１は圧力Ｐ１をもとに圧力制御しているものの、流れる流量が変化すると弁開度（図１に示す弁開度ＭＶ）が変化する。しかし、燃焼空気流量Ｆｂ＝吸込空気流量Ｆａの関係が維持されたままであれば、過給機のタービン２ａに供給される燃焼排ガスの流量が変化し、循環流量Ｆｒが変化しても、機器・配管Ａの部分の各制御系は影響を受けずに独立して制御でき、結果、設備全体の安定制御に繋げることができる。
【００４７】
加圧流動焼却炉設備において、過給機出口空気圧力Ｐ２を抑制する制御を構築する場合、図１、及び図２に示す構成は制御系の独立が保たれるとともに、空気を過給機２のコンプレッサ２ｂへ送る部分の機器や配管構成（機器・配管Ａ部）は、炉へ送る燃焼空気量Ｆｂのみを考慮して設計できる利点がある。また、図２に示す構成は図４に示す構成に比べて、圧縮空気を外部放出するための新たな配管や弁類の追加が不要であり、また機器・配管Ａ部の配管口径や機器能力には、外部放出流量Ｆｏｕｔ分を上乗せせずに設計できるため、設備機器がコンパクトになるとともに、経済的にも有利である。
【００４８】
次に、本実施形態の加圧流動焼却炉設備の運転方法について、図１、及び図３を参照して説明する。図３は、加圧流動焼却炉設備の動作について説明するフローチャートである。
加圧流動焼却炉設備の設備起動指令後、圧力調節制御部２５は、過給機空気バイパス弁開度ＭＶを過給機空気バイパス弁ＣＶ３に出力し、過給機空気バイパス弁ＣＶ３を全開状態にする（ステップＳＴ１）。
これにより、送風機４９＿１が動作してから加圧流動焼却炉１の温度が高まるまでの期間は、過給機空気バイパス弁ＣＶ３は全開状態であり、送風機４９＿１から送られる殆どの流量は、過給機空気バイパス流路（バイパス流路）を通って、加圧流動焼却炉１側へ送られる。
【００４９】
加圧流動焼却炉１の温度が十分高まり、炉内に水分を含む汚泥等の可燃性廃棄物が投入されると、図１に示す流量調節制御部５２による制御（ＦＣ２制御）が働き、過給機２の排ガスバイパス弁ＣＶ２を徐々に閉じ、過給機２の回転数を上昇させる。なお、このとき、送風機４９＿１はインバータ４９ａ−１を用いて回転数を少しずつ下げる制御が行われている。
圧力調節制御部２５は、過給機２の回転数（過給機回転数）が、設備が十分稼働した状態（加圧流動焼却炉１の燃焼開始後の状態）を想定して予め設定されている設定回転数（設定回転数）より大きくなったか否かを判定する（ステップＳＴ２）。
【００５０】
圧力調節制御部２５は、過給機回転数が設定回転数より大きくなったとき（ステップＳＴ２−Ｙｅｓ）、ＣＶ３開度判定処理に進む。
圧力調節制御部２５は、過給機入口空気圧力Ｐ１と過給機出口空気圧力Ｐ２との差が予め設定された設定値Ａに入るか否か、また、圧力差がマイナスであるか否かの判定を行う。
この判定により、過給機排ガスバイパス弁開度ＭＶは、判定結果１＿１〜判定結果１＿３の３つの判定結果となる。圧力調節制御部２５は、これらの判定結果に基づき、過給機空気バイパス弁ＣＶ３を開閉する制御量、すなわち過給機吸入弁開度ＭＶを、ケース１〜ケース３のように算出する。
（ケース１）過給機入口空気圧力Ｐ１−過給機出口空気圧力Ｐ２≧設定値Ａの場合、圧力調節制御部２５は、ステップＳＴ４に進み、ＣＶ３開度制御を行う（ステップＳＴ４）。この場合、圧力調節制御部２５は、過給機空気バイパス弁ＣＶ３が開くように、過給機空気バイパス弁開度ＭＶを算出する。過給機空気バイパス弁ＣＶ３は、空気供給流路１３から配管３１を介して第一空気供給流路１０へ繋がるバイパス流路の圧力損失を減らす方向に動作する。
（ケース２）一方、過給機入口空気圧力Ｐ１−過給機出口空気圧力Ｐ２＜設定値Ａの場合、圧力調節制御部２５は、ケース１と同じく、ステップＳＴ４に進み、ＣＶ３開度制御を行う。この場合、圧力調節制御部２５は、過給機空気バイパス弁ＣＶ３が閉じるように、過給機空気バイパス弁開度ＭＶを算出する。過給機空気バイパス弁ＣＶ３は、空気供給流路１３から配管３１を介して第一空気供給流路１０へ繋がるバイパス流量を流れる空気の量を減らす方向に動作する。
（ケース３）また、過給機回転数が高くなるにつれ、過給機出口空気圧力Ｐ２の値が高くなり、ケース２よりさらに進んだ状態となる。過給機入口空気圧力Ｐ１−過給機出口空気圧力Ｐ２＜０となると、圧力調節制御部２５は、ステップＳＴ５に進み、ＣＶ３が全閉する（全閉状態とする）ように、過給機空気バイパス弁開度ＭＶを算出する。過給機空気バイパス弁ＣＶ３は、全閉する（ステップＳＴ５）。
このように、ステップＳＴ３、及びステップＳＴ４を繰り返し、やがてステップＳＴ５に至ることにより、過給機空気バイパス弁ＣＶ３を全閉にして、燃焼に必要な空気の全量を過給機２のコンプレッサ２ｂを通して加圧流動焼却炉１へ供給することができる。
【００５１】
以降、加圧流動焼却炉１へ投入する汚泥等の可燃性廃棄物の量を増やすことで発生する排ガス量が増え、図１に示す流量調節制御部５２による制御（ＦＣ２制御）により過給機排ガスバイパス弁ＣＶ２が徐々に閉じて、過給機回転数が上昇するとともに過給機２のコンプレッサ２ｂを流れる風量が、燃焼空気量Ｆｂの設定値を満たすように増えていく。燃やす量が増えれば燃焼空気量Ｆｂの設定も増加するため、燃焼空気量Ｆｂの設定量増加に対応するように、ＦＣ２制御により、さらに過給機２のコンプレッサ２ｂを流れる燃焼排ガス流量が変化する。
過給機２の回転が高まるとともに、過給機入口空気圧力Ｐ１が下がり、規定値まで下がったときに空気吸込弁ＣＶ１が開くとともに、送風機４９＿１は送風停止可能な状態となる。その後、図１に示す圧力調節制御部５７による制御（ＰＣ１制御）により、過給機入口圧力Ｐ１が所定の値となるよう空気吸込弁ＣＶ１の開度制御などが行われる。
【００５２】
続いて、圧力調節制御部２５は、Ｐ２上限値と過給機出口空気圧力Ｐ２との偏差が予め設定された設定値Ｂに入るように、過給機吸入弁開度ＭＶを算出する。これは、次の理由によるものである。
加圧式流動焼却設備は、燃焼物が廃棄物系であることから、その量や構成成分が運転中に変化しやすい。量だけでなく、構成成分である水分量や、可燃分比率が変化するために過給機排ガスバイパス弁ＣＶ２が同一開度であっても、過給機２のタービン２ａを通過する燃焼排ガス量やそのエネルギー量が変動し、適正な燃焼空気流量Ｆｂの値も変動する。これら広範囲の燃焼条件へ対応した機器構成や制御が必要となるが、過給機空気バイパス弁ＣＶ３を閉じたままでは、上述したように過給機出口空気圧力Ｐ２が必要以上に高くなる場合がある。そのため、過給機出口空気圧力Ｐ２を構成機器の仕様や、過給機の動作特性より求まる所定の圧力に抑えた制御を行わないと、広範囲な運転条件への対応が行えない。そこで、圧力調節制御部２５は、ステップＳＴ６〜ＳＴ８において、ＣＶ３の開度制御を行う。
【００５３】
圧力調節制御部２５は、過給機出口空気圧力Ｐ２が、（Ｐ２上限値−設定値Ｂ）より大きいか否かの判定を行う（ステップＳＴ６）。
過給機出口空気圧力Ｐ２が、（Ｐ２上限値−設定値Ｂ）より大きい場合（ステップＳＴ６−Ｙｅｓ）、圧力調節制御部２５は、ＣＶ３開度制御を行う（ステップＳＴ７）。
この場合、圧力調節制御部２５は、過給機空気バイパス弁ＣＶ３が開くように、過給機空気バイパス弁開度ＭＶを算出する。過給機空気バイパス弁ＣＶ３は、第一空気供給流路１０から配管３２へ流す空気の量を増やす。
一方、過給機出口空気圧力Ｐ２が、（Ｐ２上限値−設定値Ｂ）以下である場合（ステップＳＴ６−Ｎｏ）、圧力調節制御部２５は、過給機２の停止指令が設備の運転操作等により出力されていないか否かを判定する（ステップＳＴ８）。過給機２の停止指令が出されていない場合（ステップＳＴ８−Ｎｏ）、ステップＳＴ５を介して、ステップＳＴ６に戻り、圧力Ｐ２の実測値＜Ｐ２の適正上限となるように、ＣＶ３の開度制御を行う（ステップＳＴ６〜ＳＴ７）。
このように、ステップＳＴ６、及びステップＳＴ７を繰り返すことにより、過給機出口空気圧力Ｐ２が（Ｐ２上限値−設定値Ｂ）、すなわち設定上限値を超えることがないように、圧力調節制御部２５は、過給機空気バイパス弁ＣＶ３の開度制御を行う。
【００５４】
ここで、過給機空気バイパス弁ＣＶ３が開くと、図２に示す空気循環ラインができるが、それは図１に示す圧力調節制御部５７による制御（ＰＣ１制御）などの機器・配管Ａの部分への制御系へは影響しない。また、燃焼空気流量Ｆｂが一定であれば、循環流量Ｆｒが増えても機器・配管Ａ部の流量が増えることは無い。
一方、この空気循環ラインの途中にある過給機入口空気圧力Ｐ１は、この部分の配管３２が前後配管（図１に示す配管３１、配管３３、空気供給流路１３）より口径が大きいため、過給機空気バイパス弁ＣＶ３をゆっくり開けば、圧力変化はほとんど生じず安定した値を維持する。過給機空気バイパス弁ＣＶ３は、過給機出口空気圧力Ｐ２の圧力抑制の目的で使うため、循環流量Ｆｒの値は吸込空気流量Ｆａよりも十分小さい範囲での運用が可能となる。
この圧力調節制御部２５による圧力制御（ＰＣ３制御）実行中は、流量調節制御部５２による制御（ＦＣ２制御）による燃焼空気量Ｆｂを所定量にする制御が合わせて実行されるため、過給機空気バイパスＣＶ３を開いて過給機２のコンプレッサ２ｂに流れる流量が増えると、過給機回転数が直前の値のままでは燃料空気量Ｆｂの実測値が設定量より小さくなる。そのため、ＦＣ２制御により過給機排ガスバイパス弁ＣＶ２が閉方向になり過給機回転数が高まることで、燃料空気量Ｆｂの値が維持できるようになっている。
つまり、本実施形態に係る加圧流動焼却炉設備において、加圧流動焼却炉１の燃焼に必要な空気量は、過給機排ガス側のバイパス弁（過給機排ガスバイパス弁ＣＶ２）を用いて制御され、炉へ送られる圧縮空気の圧力（過給機出口空気圧力Ｐ２）は、過給機空気側のバイパス弁（過給機空気バイパス弁ＣＶ３）により適正範囲に同時に制御される仕組みである。
【００５５】
図３に戻って、圧力調節制御部２５は、過給機２の停止指令が出されている場合（ステップＳＴ８−Ｙｅｓ）、ステップＳＴ９〜ステップＳＴ１３においてＣＶ３の全開制御を行う。なお、これらの処理は、ステップＳＴ１〜ステップＳＴ５とは逆の処理であり、過給機空気バイパス弁ＣＶ３は、（過給機出口空気圧力Ｐ２−過給機入口空気圧力Ｐ１）＜０の場合、全開の状態になり、制御が終了する。
【００５６】
上述のように、本実施形態の加圧流動焼却炉設備によれば、バイパス流路を設けることにより、設備起動時には、このバイパス流路を全開にすることで、送風機４９＿１からの吐出風量はバイパス流路を通ることになり、過給機２のコンプレッサ２ｂ側にはほとんど流れない。そのため、過給機２のコンプレッサ２ｂへ押し込むことにより生じる圧力損失分を、送風機４９＿１の吐出圧に含める必要がなくなり、使用する送風機として、必要最小限の能力をもつ製品を選定でき、設備機器をコンパクトにすることとが可能となる。
【００５７】
また、バイパス流路では、コンプレッサ２ｂの空気出口側の圧力に応じて、コンプレッサ２ｂから加圧流動焼却炉１に供給される燃焼空気の一部を、コンプレッサの空気出口側からコンプレッサの空気入口側へと循環させる。これにより、過給機出口空気圧力Ｐ２を抑制することができるが、バイパス流路を作用させても、吸込空気流量Ｆａと燃焼空気流量Ｆｂとを等しい関係に保つことができる。そのため、加圧流動焼却炉１へ供給する燃焼空気の流量（Ｆｂ）を所定量に保つ制御と、過給機のコンプレッサ入口側に設けられる機器や配管の制御とを独立に行うことができる。また、また機器・配管Ａの配管口径や機器能力に、外部放出量Ｆｏｕｔ分を上乗せして設計する必要がなくなり、設備機器をコンパクトにすることが可能となる。
【００５８】
また、図１における圧力調節制御部２５の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより調節弁の制御を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００５９】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【００６０】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。例えば、過給機空気バイパス弁ＣＶ３は、１台の弁でなく、大口径弁と小口径弁の並列接続でもよい。並列接続の構成の場合、次のような使い方のバリエーションがある。例えば、大口径弁と小口径弁で流れ方向を使い分けする。大口径弁が起動時の大風量通過用であり、小口径弁が図２に示す循環流量Ｆｒ用とする。これは、実際に、市販されている弁の多くが、流れ方向が片方向に限定されているため、２つの弁で双方向流れに対応してもよいからである。また、大口径弁と小口径弁は各々双方向流れに対応し、少量流す場合は小口径弁のみ使用し、大流量流す場合は２つの弁を併用する構成としてもよい。なお、実施形態において、過給機空気バイパス弁ＣＶ３を弁類として説明したが、流路の絞りが調整できるものであれば弁でなくともよい。
【符号の説明】
【００６１】
１  加圧流動焼却炉
２  過給機
４  空気予熱器
５  高温集塵機
２４  圧力計
２５  圧力調節制御部
２６  流量計
４９  送風機
５０  圧力計
５２  流量調節制御部
５７  圧力調節制御部
ＣＶ１  空気吸入弁
ＣＶ２  過給機排ガスバイパス弁
ＣＶ３  過給機空気バイパス弁
【図１】
2015049012.tif 000003
【図２】
2015049012.tif 000004
【図３】
2015049012.tif 000005
【図４】
2015049012.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月9日(2014.9.9)
【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】
加圧流動焼却炉と、
当該加圧流動焼却炉から排出される燃焼排ガスにより回動されるタービンと、前記タービンの回動に伴って回動されるコンプレッサと、を有する過給機と、
前記コンプレッサの空気入口側に設けられ、前記加圧流動焼却炉の燃焼開始時に、燃焼空気を前記加圧流動焼却炉に供給する送風機と、
前記コンプレッサの空気入口側と前記コンプレッサの空気出口側との間に設けられるバイパス流路と、
前記バイパス流路に設けられ、前記バイパス流路のバイパス量の程度を示すバイパス制御量により開閉状態が制御される過給機空気バイパス弁と、
前記バイパス制御量を算出し、前記過給機空気バイパス弁を制御するバイパス量制御部と、
前記コンプレッサの空気入口側の圧力である過給機入口空気圧力を計測する第１圧力計と、
前記コンプレッサの空気出口側の圧力である過給機出口空気圧力を計測する第２圧力計と、
を備え、
前記バイパス量制御部は、
過給機入口空気圧力が過給機出口空気圧力よりも大きい場合、過給機出口空気圧力設定値を前記過給機入口空気圧力とし、前記過給機出口空気圧力設定値と前記過給機出口空気圧力との偏差が予め設定された第１の範囲内に入るように、前記バイパス流路のバイパス量の程度を示すバイパス制御量を算出し、算出した当該バイパス制御量に応じて前記過給機空気バイパス弁を制御し、
過給機入口空気圧力が過給機出口空気圧力よりも小さい場合、予め過給機出口空気圧力に対して上限値として設定される値を前記過給機出口空気圧力設定値とし、前記過給機出口空気圧力設定値と前記過給機出口空気圧力との偏差が予め設定された第２の範囲内に入るように、前記バイパス流路のバイパス量の程度を示すバイパス制御量を算出し、算出した当該バイパス制御量に応じて前記過給機空気バイパス弁を制御する、
ことを特徴とする加圧流動焼却炉設備。
【請求項２】
前記タービンの燃焼排ガス入口側と、燃焼排ガス出口側とを連通する燃焼排ガスバイパス流路に設けられ、前記過給機からの排ガスのバイパス量を調整する調節弁と、
前記加圧流動焼却炉に前記コンプレッサから供給される燃焼空気の量を測定した結果である燃焼空気量測定値と、予め設定された流量設定値との偏差に基づいて、前記調節弁の開閉の程度を示す調節弁開度を算出し、算出した当該調節弁開度に応じて前記燃焼空気量測定値と前記流量設定値との偏差が予め設定された範囲内に入るように前記調節弁の開閉を制御する調節弁制御部と、
前記コンプレッサの空気入口側に前記送風機と並列に設けられる空気吸入弁と、
前記空気吸入弁の吐出側の圧力を測定した結果である過給機入口空気圧力と、予め設定される過給機入口空気圧力設定値との偏差に基づいて、前記空気吸入弁の開閉の程度を示す吸入弁開度を算出し、算出した当該吸入弁開度に応じて前記過給機入口空気圧力と前記過給機入口空気圧力設定値との偏差が予め設定された範囲内に入るように前記空気吸入弁の開閉を制御する吸入弁制御部と、
を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の加圧流動焼却炉設備。
【請求項３】
前記バイパス流路と前記コンプレッサの空気入口側との間に設けられる配管は、前記過給機空気バイパス弁と前記配管との間を接続する第１配管と、前記コンプレッサの空気入口側と前記配管との間を接続する第２配管と、前記配管と前記空気吸入弁、及び前記送風機が接続される部分との間を接続する第３配管とのいずれの配管よりも大口径の配管である、
ことを特徴とする請求項２に記載の加圧流動焼却炉設備。
【請求項４】
加圧流動焼却炉と、当該加圧流動焼却炉から排出される燃焼排ガスにより回動されるタービンと、前記タービンの回動に伴って回動されるコンプレッサと、を有する過給機と、
前記コンプレッサの空気入口側に設けられ、前記加圧流動焼却炉の燃焼開始時に、燃焼空気を前記加圧流動焼却炉に供給する送風機と、前記コンプレッサの空気入口側と前記コンプレッサの空気出口側との間に設けられるバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ、前記バイパス流路のバイパス量の程度を示すバイパス制御量により開閉状態が制御される過給機空気バイパス弁と、前記バイパス制御量を算出し、前記過給機空気バイパス弁を制御するバイパス量制御部と、前記コンプレッサの空気入口側の圧力である過給機入口空気圧力を計測する第１圧力計と、前記コンプレッサの空気出口側の圧力である過給機出口空気圧力を計測する第２圧力計と、を備えた加圧流動焼却炉設備の制御方法であって、
前記バイパス量制御部が、過給機入口空気圧力が過給機出口空気圧力よりも大きい場合、過給機出口空気圧力設定値を前記過給機入口空気圧力とし、前記過給機出口空気圧力設定値と前記過給機出口空気圧力との偏差が予め設定された第１の範囲内に入るように、前記バイパス流路のバイパス量の程度を示すバイパス制御量を算出し、算出した当該バイパス制御量に応じて前記過給機空気バイパス弁を制御する第１の制御工程と、
前記バイパス量制御部が、過給機入口空気圧力が過給機出口空気圧力よりも小さい場合、予め過給機出口空気圧力に対して上限値として設定される値を前記過給機出口空気圧力設定値とし、前記過給機出口空気圧力設定値と前記過給機出口空気圧力との偏差が予め設定された第２の範囲内に入るように、前記バイパス流路のバイパス量の程度を示すバイパス制御量を算出し、算出した当該バイパス制御量に応じて前記過給機空気バイパス弁を制御する第２の制御工程と、
を有することを特徴とする加圧流動焼却炉設備の制御方法。
【請求項５】
前記バイパス量制御部が、前記過給機の回転数が予め設定されている設定回転数より大きくなったとき、前記第１の制御工程を開始する、
ことを特徴とする請求項４に記載の加圧流動焼却炉設備の制御方法。
【請求項６】
前記バイパス量制御部が、前記第１の制御工程が終了し、前記過給機空気バイパス弁が全閉状態になったあと、前記第２の制御工程を開始する、
ことを特徴とする請求項４または請求項５いずれかに記載の加圧流動焼却炉設備の制御方法。
【請求項７】
加圧流動焼却炉と、当該加圧流動焼却炉から排出される燃焼排ガスにより回動されるタービンと、前記タービンの回動に伴って回動されるコンプレッサと、を有する過給機と、前記コンプレッサの空気入口側に設けられ、前記加圧流動焼却炉の燃焼開始時に、燃焼空気を前記加圧流動焼却炉に供給する送風機と、前記コンプレッサの空気入口側と空気出口側とを連通するバイパス流路と、を備えた加圧流動焼却炉設備の制御方法であって、
調節弁制御部が、前記加圧流動焼却炉に前記コンプレッサから供給される燃焼空気の量を測定した結果である燃焼空気量測定値と、予め設定された流量設定値との偏差に基づいて、前記タービンの燃焼排ガス入口側と、燃焼排ガス出口側とを連通する燃焼排ガスバイパス流路に設けられ、前記過給機からの排ガスのバイパス量を調整する調節弁の開閉の程度を示す調節弁開度を算出し、算出した当該調節弁開度に応じて前記燃焼空気量測定値と前記流量設定値との偏差が予め設定された範囲内に入るように前記調節弁の開閉を制御する調節弁制御工程と、
吸入弁制御部が、前記コンプレッサの空気入口側に前記送風機と並列に設けられる空気吸入弁の吐出側の圧力を測定した結果である過給機入口空気圧力と、予め設定される過給機入口空気圧力設定値との偏差に基づいて、前記空気吸入弁の開閉の程度を示す吸入弁開度を算出し、算出した当該吸入弁開度に応じて前記過給機入口空気圧力と前記過給機入口空気圧力設定値との偏差が予め設定された範囲内に入るように前記空気吸入弁の開閉を制御する吸入弁制御工程と、
バイパス量制御部が、前記空気出口側の圧力を測定した結果である過給機出口空気圧力と、予め設定される過給機出口空気圧力設定値との偏差に基づいて、前記バイパス流路のバイパス量の程度を示すバイパス制御量を算出し、算出した当該バイパス制御量に応じて前記過給機出口空気圧力と前記過給機出口空気圧力設定値との偏差が予め設定された範囲内に入るように前記バイパス量を制御するバイパス量制御工程と、
を有することを特徴とする加圧流動焼却炉設備の制御方法。
【請求項８】
前記バイパス量制御工程は、前記バイパス流路が全開状態にあるとき、前記過給機出口空気圧力を前記過給機入口空気圧力に近づける前記バイパス制御量を算出し、前記バイパス流路を全閉状態にする、
ことを特徴とする請求項７に記載の加圧流動焼却炉設備の制御方法。
【請求項９】
前記バイパス量制御工程は、前記バイパス流路が全閉状態にあるとき、前記過給機出口空気圧力が、予め前記過給機出口空気圧力について設定された設定上限値に近づくと、前記過給機出口空気圧力が前記設定上限値を超えないように前記バイパス制御量を算出する、
ことを特徴とする請求項７または請求項８いずれかに記載の加圧流動焼却炉設備の制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明の加圧流動焼却炉設備は、加圧流動焼却炉と、当該加圧流動焼却炉から排出される燃焼排ガスにより回動されるタービンと、前記タービンの回動に伴って回動されるコンプレッサと、を有する過給機と、前記コンプレッサの空気入口側に設けられ、前記加圧流動焼却炉の燃焼開始時に、燃焼空気を前記加圧流動焼却炉に供給する送風機と、前記コンプレッサの空気入口側と前記コンプレッサの空気出口側との間に設けられるバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ、前記バイパス流路のバイパス量の程度を示すバイパス制御量により開閉状態が制御される過給機空気バイパス弁と、前記バイパス制御量を算出し、前記過給機空気バイパス弁を制御するバイパス量制御部と、前記コンプレッサの空気入口側の圧力である過給機入口空気圧力を計測する第１圧力計と、前記コンプレッサの空気出口側の圧力である過給機出口空気圧力を計測する第２圧力計と、を備え、前記バイパス量制御部は、過給機入口空気圧力が過給機出口空気圧力よりも大きい場合、過給機出口空気圧力設定値を前記過給機入口空気圧力とし、前記過給機出口空気圧力設定値と前記過給機出口空気圧力との偏差が予め設定された第１の範囲内に入るように、前記バイパス流路のバイパス量の程度を示すバイパス制御量を算出し、算出した当該バイパス制御量に応じて前記過給機空気バイパス弁を制御し、過給機入口空気圧力が過給機出口空気圧力よりも小さい場合、予め過給機出口空気圧力に対して上限値として設定される値を前記過給機出口空気圧力設定値とし、前記過給機出口空気圧力設定値と前記過給機出口空気圧力との偏差が予め設定された第２の範囲内に入るように、前記バイパス流路のバイパス量の程度を示すバイパス制御量を算出し、算出した当該バイパス制御量に応じて前記過給機空気バイパス弁を制御する、ことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、本発明は、上記加圧流動焼却炉設備において、前記タービンの燃焼排ガス入口側と、燃焼排ガス出口側とを連通する燃焼排ガスバイパス流路に設けられ、前記過給機からの排ガスのバイパス量を調整する調節弁と、前記加圧流動焼却炉に前記コンプレッサから供給される燃焼空気の量を測定した結果である燃焼空気量測定値と、予め設定された流量設定値との偏差に基づいて、前記調節弁の開閉の程度を示す調節弁開度を算出し、算出した当該調節弁開度に応じて前記燃焼空気量測定値と前記流量設定値との偏差が予め設定された範囲内に入るように前記調節弁の開閉を制御する調節弁制御部と、前記コンプレッサの空気入口側に前記送風機と並列に設けられる空気吸入弁と、前記空気吸入弁の吐出側の圧力を測定した結果である過給機入口空気圧力と、予め設定される過給機入口空気圧力設定値との偏差に基づいて、前記空気吸入弁の開閉の程度を示す吸入弁開度を算出し、算出した当該吸入弁開度に応じて前記過給機入口空気圧力と前記過給機入口空気圧力設定値との偏差が予め設定された範囲内に入るように前記空気吸入弁の開閉を制御する吸入弁制御部と、を備える、ことを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、本発明は、上記加圧流動焼却炉設備において、前記バイパス流路と前記コンプレッサの空気入口側との間に設けられる配管は、前記過給機空気バイパス弁と前記配管との間を接続する第１配管と、前記コンプレッサの空気入口側と前記配管との間を接続する第２配管と、前記配管と前記空気吸入弁、及び前記送風機が接続される部分との間を接続する第３配管とのいずれの配管よりも大口径の配管である、ことを特徴とする。
【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、上記の課題を解決するために、本発明の加圧流動焼却炉設備の制御方法は、加圧流動焼却炉と、当該加圧流動焼却炉から排出される燃焼排ガスにより回動されるタービンと、前記タービンの回動に伴って回動されるコンプレッサと、を有する過給機と、前記コンプレッサの空気入口側に設けられ、前記加圧流動焼却炉の燃焼開始時に、燃焼空気を前記加圧流動焼却炉に供給する送風機と、前記コンプレッサの空気入口側と前記コンプレッサの空気出口側との間に設けられるバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ、前記バイパス流路のバイパス量の程度を示すバイパス制御量により開閉状態が制御される過給機空気バイパス弁と、前記バイパス制御量を算出し、前記過給機空気バイパス弁を制御するバイパス量制御部と、前記コンプレッサの空気入口側の圧力である過給機入口空気圧力を計測する第１圧力計と、前記コンプレッサの空気出口側の圧力である過給機出口空気圧力を計測する第２圧力計と、を備えた加圧流動焼却炉設備の制御方法であって、前記バイパス量制御部が、過給機入口空気圧力が過給機出口空気圧力よりも大きい場合、過給機出口空気圧力設定値を前記過給機入口空気圧力とし、前記過給機出口空気圧力設定値と前記過給機出口空気圧力との偏差が予め設定された第１の範囲内に入るように、前記バイパス流路のバイパス量の程度を示すバイパス制御量を算出し、算出した当該バイパス制御量に応じて前記過給機空気バイパス弁を制御する第１の制御工程と、前記バイパス量制御部が、過給機入口空気圧力が過給機出口空気圧力よりも小さい場合、予め過給機出口空気圧力に対して上限値として設定される値を前記過給機出口空気圧力設定値とし、前記過給機出口空気圧力設定値と前記過給機出口空気圧力との偏差が予め設定された第２の範囲内に入るように、前記バイパス流路のバイパス量の程度を示すバイパス制御量を算出し、算出した当該バイパス制御量に応じて前記過給機空気バイパス弁を制御する第２の制御工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明は、上記加圧流動焼却炉設備の制御方法において、前記バイパス量制御部が、前記過給機の回転数が予め設定されている設定回転数より大きくなったとき、前記第１の制御工程を開始する、ことを特徴とする。
また、本発明は、上記加圧流動焼却炉設備の制御方法において、前記バイパス量制御部が、前記第１の制御工程が終了し、前記過給機空気バイパス弁が全閉状態になったあと、前記第２の制御工程を開始する、ことを特徴とする。