(57)【要約】【課題】  焼却炉、ボイラ、エコノマイザ、エコノマイザをバイパスするバイパス煙道、ろ過式集塵器、及び、煙突を含む廃棄物焼却設備において、ろ過式集塵器を通る排ガス温度を適正温度に保ちつつ白煙の発生を防止し、更に排ガスからの熱回収量を最大化することを可能にする。【解決手段】  バイパス煙道２ｃを通る排ガス流量を制御することにより、バイパス煙道を通過した排ガスとエコノマイザ４を通過した排ガスとの混合温度を、可変設定温度に保持するステップと、ろ過式集塵器１３の出口又は入口の排ガス温度を検出するとともに、検出した排ガス温度が所定の設定温度となるように、ろ過式集塵器１３の入口側の排ガスに送風機１５から外気を混合するステップと、煙突２１出口の排ガスの水分率が白煙防止限界水分率を越えない範囲で白煙防止限界水分率に近付くように前記可変設定温度を調節するステップと、を含む。【選択図】  図１
2015014426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却炉、ボイラ、エコノマイザ、該エコノマイザをバイパスするバイパス煙道、ろ過式集塵器、及び、煙突を含む廃棄物焼却設備の白煙防止方法であって、
前記バイパス煙道を通る排ガス流量を制御することにより、バイパス煙道を通過した排ガスと前記エコノマイザを通過した排ガスとの混合温度を、可変設定温度に保持するステップと、
前記ろ過式集塵器の出口又は入口の排ガス温度を検出するとともに、検出した排ガス温度が所定の設定温度となるように、前記ろ過式集塵器の入口側の排ガスに送風機から外気を混合するステップと、
前記煙突出口の排ガスの水分率が白煙防止限界水分率を越えない範囲で該白煙防止限界水分率に近付くように前記可変設定温度を調節するステップと、
を含むことを特徴とする前記白煙防止方法。
【請求項２】
煙突出口の排ガスの水分率及び温度を測定するステップと、
煙突出口の外気の温度及び相対湿度を測定するステップと、
前記煙突出口の排ガスの温度、外気温度、及び外気相対湿度の測定値から排ガスの白煙防止限界水分率を演算し、前記煙突出口の排ガスの水分率の測定値と前記白煙防止限界水分率とを比較し、前記煙突出口の排ガスの水分率を前記白煙防止限界水分率より低い値で該白煙防止限界水分率に近付けるように前記可変設定温度を調節するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の白煙防止方法。
【請求項３】
煙突出口の排ガスの水分率及び温度を測定するステップと、
前記煙突出口の排ガスの測定温度、及び、予め定められた外気の温度条件及び相対湿度条件から排ガスの白煙防止限界水分率を演算し、前記煙突出口の排ガスの水分率の測定値と前記白煙防止限界水分率とを比較し、前記煙突出口の排ガスの水分率を前記白煙防止限界水分率より低い値で該白煙防止限界水分率に近付けるように前記可変設定温度を調節するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の白煙防止方法。
【請求項４】
煙突出口の排ガスの水分率を測定するステップと、
煙突出口の外気の温度及び相対湿度を測定するステップと、
前記ろ過式集塵器の入口又は出口の排ガスの温度、外気温度、及び外気相対湿度の測定値から排ガスの白煙防止限界水分率を演算し、前記煙突出口の排ガスの水分率の測定値と前記白煙防止限界水分率とを比較し、前記煙突出口の排ガスの水分率を前記白煙防止限界水分率より低い値で該白煙防止限界水分率に近付けるように前記可変設定温度を調節するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の白煙防止方法。
【請求項５】
煙突出口の排ガスの水分率を測定するステップと、
前記ろ過式集塵器の入口又は出口の排ガスの測定温度、及び、予め定められた外気の温度条件及び相対湿度条件から排ガスの白煙防止限界水分率を演算し、前記煙突出口の排ガスの水分率の測定値と前記白煙防止限界水分率とを比較し、前記煙突出口の排ガスの水分率を前記白煙防止限界水分率より低い値で該白煙防止限界水分率に近付けるように前記可変設定温度を調節するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の白煙防止方法。
【請求項６】
前記廃棄物焼却設備が排水クローズドシステムの廃棄物焼却施設内に設置されるとともに前記エコノマイザと前記ろ過式集塵器との間に水噴霧式減温塔を備え、該減温塔において前記廃棄物焼却施設外からの補給水を用いずに前記廃棄物焼却施設内の余剰水のみを減温水として噴射するように制御することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の白煙防止方法。
【請求項７】
焼却炉、ボイラ、エコノマイザ、該エコノマイザをバイパスさせるバイパス煙道、ろ過式集塵器、及び煙突を含む廃棄物焼却設備の白煙防止装置であって、
前記バイパス煙道を通過した排ガスとエコノマイザを通過した排ガスとの混合温度を検出するとともに、該混合温度が可変設定温度になるように前記バイパス煙道を通る排ガス流量を制御する第１温度検出制御装置と、
前記ろ過式集塵器の出口又は入口の排ガス温度を検出するとともに、該排ガス温度が所定の設定温度となるように、前記ろ過式集塵器の入口側の排ガスに外気を混合するとともに該送風機からの送風量を制御する第２温度検出制御装置と、
前記煙突出口の排ガス中の水分率を検出する水分率検出部と、
前記煙突出口の排ガス温度を検出する第１温度検出部と、
前記煙突出口の外気温度を検出する第２温度検出部と、
前記煙突出口の外気の相対湿度を検出する湿度検出部と、
前記第１温度検出部、第２温度検出部及び湿度検出部の検出値から排ガスの白煙防止限界水分率を演算し、前記水分率検出部の検出値と前記白煙防止限界水分率とを比較し、前記水分率検出部の検出値を前記白煙防止限界水分率より低い値で該白煙防止限界水分率に近付けるように前記可変設定温度を調節する水分率制御装置と、を更に備えることを特徴とする、前記白煙防止装置。
【請求項８】
焼却炉、ボイラ、エコノマイザ、該エコノマイザをバイパスさせるバイパス煙道、ろ過式集塵器、及び煙突を含む廃棄物焼却設備の白煙防止装置であって、
前記バイパス煙道を通過した排ガスとエコノマイザを通過した排ガスとの混合温度を検出するとともに、該混合温度が可変設定温度になるように前記バイパス煙道を通る排ガス流量を制御する第１温度検出制御装置と、
前記ろ過式集塵器の出口又は入口の排ガス温度を検出するとともに、該排ガス温度が所定の設定温度となるように、前記ろ過式集塵器の入口側の排ガスに外気を混合するとともに該送風機からの送風量を制御する第２温度検出制御装置と、
前記煙突出口の排ガス中の水分率を検出する水分率検出部と、
前記煙突出口の排ガス温度を検出する第１温度検出部と、
前記第１温度検出部の検出値、及び、予め定められた外気の温度条件及び相対湿度条件から排ガスの白煙防止限界水分率を演算し、前記水分率検出部の検出値と前記白煙防止限界水分率とを比較し、前記水分率検出部の検出値を前記白煙防止限界水分率より低い値で該白煙防止限界水分率に近付けるように前記可変設定温度を調節する水分率制御装置と、を更に備えることを特徴とする、前記白煙防止装置。
【請求項９】
焼却炉、ボイラ、エコノマイザ、該エコノマイザをバイパスさせるバイパス煙道、ろ過式集塵器、及び煙突を含む廃棄物焼却設備の白煙防止装置であって、
前記バイパス煙道を通過した排ガスとエコノマイザを通過した排ガスとの混合温度を検出するとともに、該混合温度が可変設定温度になるように前記バイパス煙道を通る排ガス流量を制御する第１温度検出制御装置と、
前記ろ過式集塵器の出口又は入口の排ガス温度を検出するとともに、該排ガス温度が所定の設定温度となるように、前記ろ過式集塵器の入口側の排ガスに外気を混合するとともに該送風機からの送風量を制御する第２温度検出制御装置と、
前記煙突出口の排ガス中の水分率を検出する水分率検出部と、
前記煙突出口の外気温度を検出する第２温度検出部と、
前記煙突出口の外気の相対湿度を検出する湿度検出部と、
前記第２温度検出制御装置において検出した排ガス温度、前記第２温度検出部の検出値、及び前記湿度検出部の検出値から排ガスの白煙防止限界水分率を演算し、前記水分率検出部の検出値と前記白煙防止限界水分率とを比較し、前記水分率検出部の検出値を前記白煙防止限界水分率より低い値で該白煙防止限界水分率に近付けるように前記可変設定温度を調節する水分率制御装置と、を更に備えることを特徴とする、前記白煙防止装置。
【請求項１０】
焼却炉、ボイラ、エコノマイザ、該エコノマイザをバイパスさせるバイパス煙道、ろ過式集塵器、及び煙突を含む廃棄物焼却設備の白煙防止装置であって、
前記バイパス煙道を通過した排ガスとエコノマイザを通過した排ガスとの混合温度を検出するとともに、該混合温度が可変設定温度になるように前記バイパス煙道を通る排ガス流量を制御する第１温度検出制御装置と、
前記ろ過式集塵器の出口又は入口の排ガス温度を検出するとともに、該排ガス温度が所定の設定温度となるように、前記ろ過式集塵器の入口側の排ガスに外気を混合するとともに該送風機からの送風量を制御する第２温度検出制御装置と、
前記煙突出口の排ガス中の水分率を検出する水分率検出部と、
前記第２温度検出制御装置において検出した排ガス温度、及び、予め定められた外気の温度条件及び相対湿度条件から排ガスの白煙防止限界水分率を演算し、前記水分率検出部の検出値と前記白煙防止限界水分率とを比較し、前記水分率検出部の検出値を前記白煙防止限界水分率より低い値で該白煙防止限界水分率に近付けるように前記可変設定温度を調節する水分率制御装置と、を更に備えることを特徴とする、前記白煙防止装置。
【請求項１１】
前記廃棄物焼却設備が、完全クローズドシステムの廃棄物焼却施設内に設置されるとともに前記エコノマイザと前記ろ過式集塵器との間に水噴霧式減温塔を備え、該減温塔において前記廃棄物焼却施設外からの補給水を用いずに前記廃棄物焼却施設内の余剰水のみを減温水として噴射するように制御されることを特徴とする請求項７〜１０の何れかに記載の白煙防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物焼却炉、ボイラ、エコノマイザ、排ガス処理設備、煙突等を備える廃棄物焼却設備において、煙突からの白煙発生を防止する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の廃棄物焼却設備において、排ガス中の水分の割合を下げる、或いは、排ガスの温度を上げる、若しくはそれらの両方を適用することにより、煙突からの白煙発生を防止している（例えば、特許文献１〜４等）。
【０００３】
図３は、従来の廃棄物焼却設備の白煙防止装置の一例を示している。図３において、焼却炉１から排出される高温（例えば８５０℃程度）の排ガスは、誘引通風機２０により煙道内を誘引されるとともに、熱回収ボイラ３及びエコノマイザ４で熱回収されて減温され、さらに減温塔９で減温され、ろ過式集塵器１３で除塵された後、誘引通風機２０を通じて煙突２１から放出される。
【０００４】
一般に、廃棄物焼却設備においては、「廃棄物の処理及び清掃に関する法律」により、ダイオキシン類の発生を抑制するために焼却炉１で発生する燃焼排ガスを概ね２００℃以下に冷却し、ろ過式集塵器１３を通過させて除塵しなければならない。また、ろ過式集塵器１３において効率良くダイオキシン類を除去するためには、さらに排ガス温度を下げて、ろ過式集塵器１３の入口又は出口の排ガス温度を一定温度（例えば１６０℃）に保つ必要がある。
【０００５】
ろ過式集塵器１３の入口又は出口の排ガス温度を下げるために減温塔等で減温水を排ガスに噴霧した場合、排ガス中の水分含有率が増すことにより、煙突２１の出口で白煙が発生しやすくなる。
【０００６】
そのため、図３に示す廃棄物焼却設備においては、熱回収ボイラ３から高温蒸気を抽出し、抽出した高温蒸気を白煙防止用空気加熱器３０に送り、白煙防止用空気加熱器３０において白煙防止ファン３１から送風される空気を加熱し、加熱された空気を誘引通風機２０と煙突２１との間の煙道２ｇを通る排ガスに混合することで、排ガス中の水分含有率を減少させるとともに、煙突２１から放出される排ガスの温度を上げることにより、白煙を防止している。このように、排ガスを冷却するために減温塔９で減温水を噴霧した場合、煙突出口で白煙が発生しやすくなるため、図３に示すような白煙防止用空気加熱器３０、白煙防止ファン３１等の白煙防止装置や、熱風炉や減湿装置等の他の白煙防止装置が必要となり、コストアップにつながるとともに、白煙防止用空気加熱器３０での加熱を行うため、廃棄物焼却設備のエネルギー効率が低下する。
【０００７】
さらに、廃棄物焼却設備が設置されている廃棄物焼却施設（清掃工場）からは、ごみピット排水、プラント排水、排ガス洗浄水等の様々な排水が発生するが、廃棄物焼却施設で発生する全ての排水を適切に処理し、処理水は再利用し、残渣（汚泥）は焼却処分することで、排水をいっさい施設外に出さない排水クローズドシステム（完全クローズドシステムとも言う。）においては、水分含有率が高く発熱量の低い廃棄物（以下、「低質ごみ」という。）であっても、排水クローズドを達成するために、排水を処理してできる大量の処理水のうち再利用分を除いた余剰水の全てを減温塔９の減温水として消費できるようにする必要がある。このような排水クローズドシステムでは、一般に、排水の処理水を廃棄物焼却施設外に排出できる廃棄物焼却施設に比べて減温水の量が増す。減温塔９の下流側にはろ過式集塵器１３があり、ろ過式集塵器１３の入口の排ガス温度は１６０〜２００℃にする制約があるため、大量の処理水を減温塔９で全て処理するためには、必然的に、減温塔９の入口の排ガス温度、即ち、エコノマイザ４の出口の排ガス温度を高めに設定しなければならない。エコノマイザ４の出口の排ガス温度を高めに設定するには、熱回収ボイラ３及びエコノマイザ４の少なくとも一方を小型のものにして熱回収量を少なくしなければならず、熱回収効率が低下する。また、焼却される廃棄物には様々な種類の廃棄物が混在しているが、エコノマイザ４の出口の排ガス温度を高めに設計してあると、熱回収ボイラ３及び／又はエコノマイザ４の熱回収効率が低いため、水分が低く発熱量の高い廃棄物（以下、「基準ごみ」と言う。）を燃焼させる際には、ろ過式集塵器１３の入口の排ガス温度を所定の温度（１６０〜２００℃）まで減温するために、排水処理水の水量を越える減温水が必要になり、必要な減温水を確保するために追加される水道使用量が増加し、コストアップにつながっていた。
【０００８】
図４は、減温塔を備えていない従来の廃棄物焼却設備の白煙防止装置の例を示している。減温塔を備えないため、エコノマイザ４から排出された排ガス（２５０℃）をろ過式集塵器１３の適正温度（１６０〜２００℃）に減温するため、集塵器１３の上流側の排ガスに送風機１５から冷空気（外気）を送って混合するように構成されている。送風機１５から送られる冷空気は、風量調節ダンパ１９によって流量が制御される。風量調節ダンパ１９は、制御モータ１８により駆動し、制御モータ１８は第２温度制御装置１２によって制御される。第４温度検出部１７によりろ過式集塵器１３の出口の排ガス温度が検出され、検出した排ガス温度が適正温度（１６０〜２００℃）になるように、第２温度制御装置１２が制御モータ１８を制御して風量調節ダンパ１９の開度を調整する。しかしながら、図４に示された例では、ろ過式集塵器１３の運転温度が低下しすぎないよう、エコノマイザ４の出口での排ガス温度を高めに設計する必要があり、熱回収率の低下につながっていた。また、減温塔を省略しているため、排水クローズドシステムの制限がある廃棄物焼却施設では適用困難であった。
【０００９】
廃棄物焼却設備ではないが、ガスタービンや燃焼ボイラ等の燃焼機器からの排ガスの白煙防止装置として、排ガス系統のエコノマイザをバイパスするバイパス路を設け、該バイパス路の流量を制御して、排ガスの白煙を防止するように算出された設定温度以下に制御することにより、排ガスの白煙を防止する技術が開示されている（特許文献５，６等）。しかしながら、例えばエコノマイザをバイパスするバイパス路の流量を制御して単純に排ガス温度を上昇させるだけでは、廃棄物焼却設備の排ガス系統のようにエコノマイザの下流にろ過式集塵器を備える場合に、ろ過式集塵器入口の排ガス温度を所定温度（例えば２００℃）以下にしなければならないという制約の下では、適切に白煙の発生を防止する制御ができない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−２９７９１８号公報
【特許文献２】特開２０００−２８３４４９号公報
【特許文献３】特開２００３−０５６８３３号公報
【特許文献４】特開１９９５−１１９９５１号公報
【特許文献５】特開平１１−８１９１８号公報
【特許文献６】特開２００９−２６４６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記背景技術における種々の問題点に鑑み、本発明は、焼却炉、ボイラ、エコノマイザ及びろ過式集塵器を備える廃棄物焼却設備の白煙防止方法及び装置であって、ろ過式集塵器を通る排ガス温度を適正温度に保ちつつ白煙の発生を防止し、更に排ガスからの熱回収量を最大化することを可能にする、廃棄物焼却設備の白煙防止方法及び装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は、焼却炉、ボイラ、エコノマイザ、該エコノマイザをバイパスするバイパス煙道、ろ過式集塵器、及び、煙突を含む廃棄物焼却設備の白煙防止方法であって、前記バイパス煙道を通る排ガス流量を制御することにより、バイパス煙道を通過した排ガスと前記エコノマイザを通過した排ガスとの混合温度を、可変設定温度に保持するステップと、前記ろ過式集塵器の出口又は入口の排ガス温度を検出するとともに、検出した排ガス温度が所定の設定温度となるように、前記ろ過式集塵器の入口側の排ガスに送風機から外気を混合するステップと、前記煙突出口の排ガスの水分率が白煙防止限界水分率を越えない範囲で該白煙防止限界水分率に近付くように前記可変設定温度を調節するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明は、上記白煙防止方法において、煙突出口の排ガスの水分率及び温度を測定するステップと、煙突出口の外気の温度及び相対湿度を測定するステップと、前記煙突出口の排ガスの温度、外気温度、及び外気相対湿度の測定値から排ガスの白煙防止限界水分率を演算し、前記煙突出口の排ガスの水分率の測定値と前記白煙防止限界水分率とを比較し、前記煙突出口の排ガスの水分率を前記白煙防止限界水分率より低い値で該白煙防止限界水分率に近付けるように前記可変設定温度を調節するステップと、を含むことが好ましい。
【００１４】
或いは、本発明は、上記白煙防止方法において、煙突出口の排ガスの水分率及び温度を測定するステップと、前記煙突出口の排ガスの測定温度、及び、予め定められた外気の温度条件及び相対湿度条件から排ガスの白煙防止限界水分率を演算し、前記煙突出口の排ガスの水分率の測定値と前記白煙防止限界水分率とを比較し、前記煙突出口の排ガスの水分率を前記白煙防止限界水分率より低い値で該白煙防止限界水分率に近付けるように前記可変設定温度を調節するステップと、を含むことが好ましい。
【００１５】
或いは、本発明は、上記白煙防止方法において、煙突出口の排ガスの水分率を測定するステップと、煙突出口の外気の温度及び相対湿度を測定するステップと、前記ろ過式集塵器の入口又は出口の排ガスの温度、外気温度、及び外気相対湿度の測定値から排ガスの白煙防止限界水分率を演算し、前記煙突出口の排ガスの水分率の測定値と前記白煙防止限界水分率とを比較し、前記煙突出口の排ガスの水分率を前記白煙防止限界水分率より低い値で該白煙防止限界水分率に近付けるように前記可変設定温度を調節するステップと、を含むことが好ましい。
【００１６】
或いは、本発明は、上記白煙防止方法において、煙突出口の排ガスの水分率を測定するステップと、前記ろ過式集塵器の入口又は出口の排ガスの測定温度、及び、予め定められた外気の温度条件及び相対湿度条件から排ガスの白煙防止限界水分率を演算し、前記煙突出口の排ガスの水分率の測定値と前記白煙防止限界水分率とを比較し、前記煙突出口の排ガスの水分率を前記白煙防止限界水分率より低い値で該白煙防止限界水分率に近付けるように前記可変設定温度を調節するステップと、を含むことが好ましい。
【００１７】
或いは、本発明は、上記白煙防止方法において、前記廃棄物焼却設備が排水クローズドシステムの廃棄物焼却施設内に設置されるとともに前記エコノマイザと前記ろ過式集塵器との間に水噴霧式減温塔を備え、該減温塔において前記廃棄物焼却施設外からの補給水を用いずに前記廃棄物焼却施設内の余剰水のみを減温水として噴射するように制御することが好ましい。
【００１８】
また、本発明は、焼却炉、ボイラ、エコノマイザ、該エコノマイザをバイパスさせるバイパス煙道、ろ過式集塵器、及び煙突を含む廃棄物焼却設備の白煙防止装置であって、前記バイパス煙道を通過した排ガスとエコノマイザを通過した排ガスとの混合温度を検出するとともに、該混合温度が可変設定温度になるように前記バイパス煙道を通る排ガス流量を制御する第１温度検出制御装置と、前記ろ過式集塵器の出口又は入口の排ガス温度を検出するとともに、該排ガス温度が所定の設定温度となるように、前記ろ過式集塵器の入口側の排ガスに外気を混合するとともに該送風機からの送風量を制御する第２温度検出制御装置と、前記煙突出口の排ガス中の水分率を検出する水分率検出部と、前記煙突出口の排ガス温度を検出する第１温度検出部と、前記煙突出口の外気温度を検出する第２温度検出部と、前記煙突出口の外気の相対湿度を検出する湿度検出部と、前記第１温度検出部、第２温度検出部及び湿度検出部の検出値から排ガスの白煙防止限界水分率を演算し、前記水分率検出部の検出値と前記白煙防止限界水分率とを比較し、前記水分率検出部の検出値を前記白煙防止限界水分率より低い値で該白煙防止限界水分率に近付けるように前記可変設定温度を調節する水分率制御装置と、を更に備えることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、焼却炉、ボイラ、エコノマイザ、該エコノマイザをバイパスさせるバイパス煙道、ろ過式集塵器、及び煙突を含む廃棄物焼却設備の白煙防止装置であって、前記バイパス煙道を通過した排ガスとエコノマイザを通過した排ガスとの混合温度を検出するとともに、該混合温度が可変設定温度になるように前記バイパス煙道を通る排ガス流量を制御する第１温度検出制御装置と、前記ろ過式集塵器の出口又は入口の排ガス温度を検出するとともに、該排ガス温度が所定の設定温度となるように、前記ろ過式集塵器の入口側の排ガスに外気を混合するとともに該送風機からの送風量を制御する第２温度検出制御装置と、前記煙突出口の排ガス中の水分率を検出する水分率検出部と、前記煙突出口の排ガス温度を検出する第１温度検出部と、前記第１温度検出部の検出値、及び、予め定められた外気の温度条件及び相対湿度条件から排ガスの白煙防止限界水分率を演算し、前記水分率検出部の検出値と前記白煙防止限界水分率とを比較し、前記水分率検出部の検出値を前記白煙防止限界水分率より低い値で該白煙防止限界水分率に近付けるように前記可変設定温度を調節する水分率制御装置と、を更に備えることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、焼却炉、ボイラ、エコノマイザ、該エコノマイザをバイパスさせるバイパス煙道、ろ過式集塵器、及び煙突を含む廃棄物焼却設備の白煙防止装置であって、前記バイパス煙道を通過した排ガスとエコノマイザを通過した排ガスとの混合温度を検出するとともに、該混合温度が可変設定温度になるように前記バイパス煙道を通る排ガス流量を制御する第１温度検出制御装置と、前記ろ過式集塵器の出口又は入口の排ガス温度を検出するとともに、該排ガス温度が所定の設定温度となるように、前記ろ過式集塵器の入口側の排ガスに外気を混合するとともに該送風機からの送風量を制御する第２温度検出制御装置と、前記煙突出口の排ガス中の水分率を検出する水分率検出部と、前記煙突出口の外気温度を検出する第２温度検出部と、前記煙突出口の外気の相対湿度を検出する湿度検出部と、前記第２温度検出制御装置において検出した排ガス温度、前記第２温度検出部の検出値、及び前記湿度検出部の検出値から排ガスの白煙防止限界水分率を演算し、前記水分率検出部の検出値と前記白煙防止限界水分率とを比較し、前記水分率検出部の検出値を前記白煙防止限界水分率より低い値で該白煙防止限界水分率に近付けるように前記可変設定温度を調節する水分率制御装置と、を更に備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、焼却炉、ボイラ、エコノマイザ、該エコノマイザをバイパスさせるバイパス煙道、ろ過式集塵器、及び煙突を含む廃棄物焼却設備の白煙防止装置であって、前記バイパス煙道を通過した排ガスとエコノマイザを通過した排ガスとの混合温度を検出するとともに、該混合温度が可変設定温度になるように前記バイパス煙道を通る排ガス流量を制御する第１温度検出制御装置と、前記ろ過式集塵器の出口又は入口の排ガス温度を検出するとともに、該排ガス温度が所定の設定温度となるように、前記ろ過式集塵器の入口側の排ガスに外気を混合するとともに該送風機からの送風量を制御する第２温度検出制御装置と、前記煙突出口の排ガス中の水分率を検出する水分率検出部と、前記第２温度検出制御装置において検出した排ガス温度、及び、予め定められた外気の温度条件及び相対湿度条件から排ガスの白煙防止限界水分率を演算し、前記水分率検出部の検出値と前記白煙防止限界水分率とを比較し、前記水分率検出部の検出値を前記白煙防止限界水分率より低い値で該白煙防止限界水分率に近付けるように前記可変設定温度を調節する水分率制御装置と、を更に備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明は、上記白煙防止装置において、前記廃棄物焼却設備が、完全クローズドシステムの廃棄物焼却施設内に設置されるとともに前記エコノマイザと前記ろ過式集塵器との間に水噴霧式減温塔を備え、該減温塔において前記廃棄物焼却施設外からの補給水を用いずに前記廃棄物焼却施設内の余剰水のみを減温水として噴射するように制御されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ろ過式集塵器を通る排ガス温度を適正温度に保ちつつ白煙の発生を防止し、更に排ガスからの熱回収量を最大化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る廃棄物焼却設備の白煙防止装置の一実施形態を示す概略システム図である
【図２】排ガスの温度と絶対湿度の関係を示すグラフである。
【図３】従来の廃棄物焼却設備の白煙防止装置の一例を示す概略システム図である。
【図４】従来の廃棄物焼却設備の白煙防止装置の他の例を示す概略システム図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明を実施するための形態について、以下に図１及び図２を参照しつつ説明する。図１は、本発明に係る廃棄物焼却設備の白煙防止装置の一実施形態を示す概略システム図である。
【００２６】
図１において、焼却炉１において廃棄物を燃焼させ、燃焼により発生した排ガスは、煙道２ａを通って排熱回収用のボイラ３に入り、ボイラ３を通過する際に排熱を回収されて冷却された後、煙道２ｂを通ってエコノマイザ４に入り、エコノマイザ４を通過する際にボイラ給水を加熱することにより更に熱回収されて冷却される。
【００２７】
エコノマイザ４をバイパスするバイパス煙道２ｃが煙道２ｂ、２ｄに接続されている。バイパス煙道２ｃにはガス流量制御用ダンパ５が介在されている。第１温度検出制御装置６は、エコノマイザ４を通過した排ガスとバイパス煙道２ｃを通過した排ガスとの混合後の排ガス温度を、煙道２ｄに設けた第３温度検出部７により検出し、第３温度検出部７の検出温度が設定された可変設定温度（例えば２００℃）となるように、制御モータ８を制御することによりガス流量制御用ダンパ５の開度を増減し、バイパス煙道２ｃを通る排ガスの流量（バイパス流量）を制御する。第１温度検出制御装置６の可変設定温度は、後述するように、煙突２１から放出される排ガスの状態に応じて増減される。
【００２８】
エコノマイザ４で冷却された排ガスは、煙道２ｄから減温塔９に入り、減温塔９において減温水が噴霧されて減温される。廃棄物焼却設備１０が排水クローズドの廃棄物焼却施設１１内に設置されている場合、廃棄物焼却施設１１内の余剰水のみを減温塔９で噴霧する。
【００２９】
減温塔９で減温された煙道２ｅを流れる排ガスは、第２温度検出制御装置１２によって、ろ過式集塵器１３に入る前に、ろ過式集塵器１３に適した所定の設定温度（１６０〜２００℃）に調整される。第２温度検出制御装置１２は、ろ過式集塵器１３の入口側の排ガスに、煙道２ｅに接続された送風管１４を通じて外気を混合する送風機１５と、ろ過式集塵器１３の出口の排ガス温度を第４温度検出部１７で検出するとともに検出した排ガス温度が予め設定した所定の設定温度となるように制御モータ１８を制御して風量調節ダンパ１９を制御することにより、送風機１５から排ガスに混合する外気の送風量を制御する。なお、風量調整ダンパ１９による風量制御に代えて送風機１５をＶＶＦ制御しても良いし、第４温度検出部１７をろ過式集塵器１３の出口ではなく入口側に設けても良い。
【００３０】
ろ過式集塵器１３で除塵された排ガスは、煙道２ｆから誘引通風機２０を介し、煙道２ｇを経て煙突２１から放出される。尚、図１は概略のシステム図であり、脱硝装置等の有害ガス処理装置等は図示省略されている。
【００３１】
煙突２１から大気に放出される排ガスは、大気中で冷却されると、排ガス中の水分が凝集することにより白煙を生じる場合が有る。この白煙は、排ガスの温度及び水分率、煙突２１出口付近の外気温度及び煙突２１出口付近の外気の相対湿度が発生因子となって発生する。従って、煙突２１出口の排ガス温度及び外気の温度、相対湿度から、白煙が生じない煙突２１出口の排ガスの水分率の最大値（白煙防止限界水分率）を計算で求めることができる。
【００３２】
ここで、本発明における「水分率」とは、排ガス中の水分の割合、即ち水分含有率又は水分濃度のことである。水分率は、例えば、公知の水分計を用いて、ガス中に含まれる水分の体積分率として測定することができる。水分率（ｍ３Ｎ／ｍ３Ｎ）は、例えば、京都電子工業株式会社製の水分・塩化水素濃度計（ＤＨＬ−３６Ｎ）により測定することができる。
【００３３】
図２は温度と絶対湿度との関係を示すグラフであり、このグラフを参照すると、煙突から放出された排ガスＡは、煙突出口周囲の大気と混合して温度と水蒸気分圧が下がり、外気と同じ温度Ｔと絶対湿度Ｂになる。この過程は図２のグラフに示すように直線Ｌ１で表すことができる。この直線Ｌ１が水分飽和線Ｃを越える範囲では白煙が発生するため、図１の直線Ｌの場合は白煙が発生する。
【００３４】
外気の温度Ｔと絶対湿度Ｂを通り、水分飽和線Ｃに接する点線で示す直線（白煙防止限界線）Ｌ２を越えなければ（即ち直線Ｌ２より傾きが大きくならなければ）白煙は発生しない。従って、白煙防止限界線Ｌ２上で排ガスＡと同じ温度における水分率（Ｄ）が、白煙が発生しない煙突出口の排ガスの水分率の最大基準値（白煙防止限界水分率）となる。
【００３５】
例えば、９１００ｋＪ／ｋｇの基準ごみについて白煙が発生しない条件を確認する。煙突出口における、排気ガスの温度を１５５℃、外気条件を気温５℃、相対湿度を５０％とする。先ず、外気条件における絶対湿度を算出すると、絶対湿度は０．００４３ｍ３Ｎ／ｍ３Ｎとなる。次に、図２を参照して、外気温度５℃、相対湿度５０％の点を通る白煙防止限界線は、傾きａ＝０．００１２８、切片ｂ＝−０．００２となるので、１５５℃における白煙防止限界水分率は、０．００１２８×１５５−０．００２＝０．１９６４ｍ３Ｎ／ｍ３Ｎとなる。基準ごみの煙突出口排ガス水分率の理論計算値は０．１９３８ｍ３Ｎ／ｍ３Ｎ（＜０．１９６４ｍ３Ｎ／ｍ３Ｎ）であるので、白煙が発生しないことが確認できる。
【００３６】
本発明では、バイパス煙道２ｃのガス流量制御用ダンパ５の開度を増減することにより、排ガス中の水分率が白煙防止限界水分率を越えない範囲で白煙防止限界水分率にできるだけ近づけるように制御する。
【００３７】
そのため、図１に示す白煙防止装置は、煙突２１出口の排ガス中の水分率を検出する水分率検出部２２と、煙突２１出口の排ガス温度を検出する第１温度検出部２３と、煙突２１出口の外気温度を検出する第２温度検出部２４と、煙突２１出口の外気の相対湿度を検出する湿度検出部２５と、第１温度検出部２３、第２温度検出部２４及び湿度検出部２５の検出値から排ガスの白煙防止限界水分率を演算し、水分率検出部２２の検出値と前記白煙防止限界水分率とを比較し、水分率検出部２２の検出値を白煙防止限界水分率より低い値で白煙防止限界水分率に近付けるように第１温度検出制御装置６の可変設定温度を増減する水分率制御装置２６と、を備えている。
【００３８】
水分率制御装置２６では、現在の外気の温度と相対湿度から、第１温度検出部２３の指示値における白煙防止限界水分率を計算するか、或いは、予め定められた白煙防止設計条件（例えば、煙突出口における外気温度５℃以上、相対湿度５０％以下において白煙を生じないこと。）から、第１温度検出部２３の指示値における白煙防止限界水分率を計算する。従って、予め定められた白煙防止設計条件から白煙防止限界水分率を計算する場合は、第２温度検出部２４と湿度検出部２５とは省略することもできる。
【００３９】
水分率検出部２２の指示値が白煙防止限界水分率以上の場合、水分率制御装置２６からの指示により、白煙の発生を防ぐため、第１温度検出制御装置６の可変設定温度を所定温度（例えば２３０℃）まで上昇させる。第１温度検出制御装置６の可変設定温度が上昇すると、第１温度検出制御装置６は、バイパス煙道２ｃの排ガス流量を増加させる。バイパス煙道２ｃの排ガス流量が増加すると、第２温度検出制御装置１２の第４温度検出部１７で検出する排ガス温度が上昇するため、第２温度検出制御装置１２は、第４温度検出部１７の検出温度を予め定められた所定の設定温度に戻すために、風量調節ダンパ１９の開度を増加させて排ガスに混合する冷却空気（外気）の空気量を増大させる。送風機１５から排ガスに混合される冷却空気量が増大すると、排ガス中の水分率が相対的に低下するため、水分率検出部２２で検出される水分率が低下する。
【００４０】
逆に、水分率検出部２２の検出した水分率が白煙防止限界水分率より低い場合は、水分率制御装置２６からの指示により、煙突２１の出口の水分率を白煙防止限界水分率を越えない範囲で白煙防止限界水分率に近づけるため、第１温度検出制御装置６の可変設定温度を所定温度（例えば２２０℃）まで低下させる。第１温度検出制御装置６の可変設定温度が低下させると、第１温度検出制御装置６は、バイパス煙道２ｃの排ガス流量を減少させる。バイパス煙道２ｃの排ガス流量が減少すると、第２温度検出制御装置１２の第４温度検出部１７で検出する排ガス温度が低下するため、第２温度検出制御装置１２は、第４温度検出部１７の検出温度を予め定められた所定の設定温度に戻すために、風量調節ダンパ１９の開度を減少させて排ガスに混合する冷却空気（外気）の空気量を減少させる。風量調節ダンパ１９の開度を減少させることで送風機１５から排ガスに混合される冷却空気量が減少すると、排ガス中の水分率が相対的に上昇するため、水分率検出部２２で検出される水分率が上昇する。
【００４１】
上記のように、水分率検出部２２で検出される水分率が白煙防止限界水分率以上の場合は第１温度検出制御装置６の可変設定温度を上昇させ、水分率検出部２２で検出される水分率が白煙防止限界水分率より小さい場合は第１温度検出制御装置６の可変設定温度を減少させ、前記可変設定温度を調節することにより、白煙防止限界水分率より低い範囲で白煙防止限界水分率に近づくように自動制御される。斯かる制御により、可変設定温度を上昇させた場合はバイパス流量が増加するが、可変設定温度を減少させた場合はバイパス流量が減少するため、ろ過式集塵器１３を通る排ガス温度をろ過式集塵器１３に適した所望の温度範囲に制御しつつ、白煙が発生しない範囲で、バイパス煙道２ｃを通る排ガスの流量を最小化するため、排ガスからの熱回収量を最大化することができる。すなわち、上記実施形態では、排ガス中の水分率を、白煙の発生を防ぐぎりぎりの水分率に制御することで、エコノマイザ４での熱回収量を最大化する。
【００４２】
また、減温塔９では、減温塔９に供給する減温水を溜める減温水槽（図示せず。）の減温水レベルが一定の範囲内に収まるように減温水噴霧量を制御することにより、廃棄物焼却施設の余剰水のみを減温塔で噴霧する。これにより、従来では減温水噴霧量に対して廃棄物焼却施設の余剰水で不足する分を上水等で補給していたが、本発明では補給水をゼロにすることができる。
【００４３】
第２温度検出制御装置１２によりろ過式集塵器１３の出口又は入口の位置（第４温度検出部１７）で排ガスの温度が所定の設定温度になるように制御しているため、第１温度検出部２３の排ガス検出温度は途中経路の放熱等の影響を若干受けるものの、ほぼ一定の値となるので、第１温度検出部２３を省略し、ろ過式集塵器１３の出口又は入口の第４温度検出部１７を、第１温度検出部２３に代用することもできる。
【００４４】
さらに、水分率検出部２２、第１温度検出部２３、水分率制御装置２６を省略し、運転員が目視或いはＩＴＶ監視画像により白煙の有無を確認して、白煙が発生したら可変設定温度を手動で上げ、白煙が発生しなければ可変設定温度を手動で下げることにより、第１温度検出制御装置６の可変設定温度を手動で増減させ、白煙が発生しない範囲で前記バイパス煙道を通過する排ガス流量を最小化するように調整することもできる。
【００４５】
廃棄物焼却施設が排水クローズドでない場合は減温塔９を省略することができ、その場合、排熱回収用ボイラ３出口の排ガス温度を低く設計することができるので、排ガスからの回収熱量が増加する。
【００４６】
また、本発明と白煙防止のための各種装置を併用するプラントにおいては、白煙防止のための各種装置の設備容量を縮小できる。
【実施例】
【００４７】
７６トン／日の廃棄物焼却炉について、図１に示す本発明の実施設備と、図３に示した従来の廃棄物焼却設備とで、排ガスからの熱回収量の差を表１に示す。
【００４８】
【表１】
2015014426.tif 000003
【００４９】
従来の廃棄物焼却設備では、低質ごみにおいても排水クローズドの達成に必要な減温水量３００ｋｇ／時を確保するため、低質ごみのエコノマイザ出口ガス温度が２１５℃となり、基準ごみのエコノマイザ出口ガス温度は２２５℃まで上昇する。しかし、本発明の実施設備では、低質ごみのエコノマイザ出口ガス温度は２１５℃から２７５℃まで上昇するが、基準ごみでは２２５℃から２２０℃まで下げることができるため、熱回収量が増加する。なお、表１は、低質ごみ及び基準ごみの低位発熱量をそれぞれ６４００ｋＪ／ｋｇ、９１００ｋＪ／ｋｇと仮定した場合の基準ごみにおける算出結果である。
【符号の説明】
【００５０】
１  焼却炉
２ａ、２ｂ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ  煙道
２ｃ  バイパス煙道
３  ボイラ
４  エコノマイザ
６  第１温度検出制御装置
９  減温塔
１０  廃棄物焼却設備
１１  廃棄物焼却施設
１２  第２温度検出制御装置
１３  ろ過式集塵器
２０  誘引送風機
２１  煙突
２２  水分率検出部
２３  第１温度検出部
２４  第２温度検出部
２５  湿度検出部
２６  水分率制御装置
【図１】
2015014426.tif 000004
【図２】
2015014426.tif 000005
【図３】
2015014426.tif 000006
【図４】
2015014426.tif 000007