(57)【要約】【課題】耐震性を備えつつ、燃焼炉及びボイラを支持する架構を省略できる廃棄物ガス化溶融設備を提供すること。【解決手段】廃棄物をガス化、溶融するガス化溶融炉１と、ガス化により生成した可燃性ガスを燃焼する燃焼炉２と、燃焼炉２からの燃焼排ガスを冷却し、熱回収するボイラ３とを有する廃棄物ガス化溶融設備において、燃焼炉２とボイラ３を、共通の基礎架台１３上に、架構によって側面を支持されることなく自立して搭載し、基礎架台１３を、免震装置を介して基礎地盤に支持した。【選択図】図１
2008025930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物をガス化、溶融するガス化溶融炉と、ガス化により生成した可燃性ガスを燃焼する燃焼炉と、燃焼炉からの燃焼排ガスを冷却し、熱回収するボイラとを有する廃棄物ガス化溶融設備において、燃焼炉とボイラは、共通の基礎架台上に、架構によって側面を支持されることなく自立して搭載されており、前記基礎架台は、免震装置を介して基礎地盤に支持されている廃棄物ガス化溶融設備。
【請求項２】
燃焼炉は、その下端部が前記基礎架台に固定されて支持されており、前記可燃性ガスを燃焼させる燃焼バーナが燃焼炉の上部に配置されると共に、燃焼排ガスを排出するガス排出管が燃焼炉の下部に配置されており、
ボイラは、前記ガス排出管と剛結合により連結されると共に、その下端部が前記基礎架台上に配置したボイラ受け架台上に、水平方向の移動を自在にするすべり支承を介して支持されており、
さらに、ボイラの下端部とボイラ受け架台との間に、ボイラに作用する前記ガス排出管の軸線と直交する方向の水平力をボイラ受け架台に伝達すると共に前記ガス排出管の軸線方向の水平移動を拘束しない水平力受け機構が配置されている請求項１に記載の廃棄物ガス化溶融設備。
【請求項３】
燃焼炉は、その下端部が前記基礎架台に固定されて支持されており、前記可燃性ガスを燃焼させる燃焼バーナが燃焼炉の上部に配置されると共に、燃焼排ガスを排出するガス排出管が燃焼炉の下部に配置されており、
ボイラは、前記ガス排出管と剛結合により連結されると共に、その側壁下端部が前記基礎架台上に複数の支柱を介して支持されており、
前記複数の支柱は、その両端がそれぞれ前記基礎架台とボイラの側壁下端部にピン結合されることにより前記ガス排出管の軸線方向に沿って揺動可能であり、さらに、前記ガス排出管の軸線の軸線と直交する面には、前記支柱とボイラの側壁下端中央部とを接続する補強部材を設けてトラス構造体とした請求項１に記載の廃棄物ガス化溶融設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物をガス化、溶融するガス化溶融設備に関し、とくにガス化により生成した可燃性ガスを燃焼する燃焼炉と、燃焼炉からの燃焼排ガスを冷却し、熱回収するボイラの支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ごみや産業廃棄物などの廃棄物をガス化、溶融する廃棄物ガス化溶融設備は、おもに、廃棄物をガス化、溶融するガス化溶融炉と、ガス化により生成した可燃性ガスを燃焼する燃焼炉と、燃焼炉からの燃焼排ガスを冷却し、熱回収するボイラと、熱回収後の燃焼排ガスを無害化する排ガス処理装置とから構成される。
【０００３】
図８は、従来の廃棄物ガス化溶融設備におけるガス化溶融炉からボイラまでの一般的な立面図を示す。図８において、ごみピット８に貯留されたごみ９はごみクレーン１０によりガス化溶融炉１に炉上部より投入され、可燃分はガス化され、ガス化により生成した可燃性ガスはガス導入管４を経由して燃焼炉２の下部に設けられた燃焼バーナ１１部分に導入され、燃焼炉２内で完全燃焼される。燃焼後の高温の燃焼排ガスはガス排出管１２を経由してボイラ３に送られ、熱回収が行われる。熱回収後の燃焼排ガスは排ガス処理装置により無害化され煙突より排出される。
【０００４】
この廃棄物ガス化溶融設備を構成する各プラント機器の支持方法としては、ガス溶融炉１は強固な鉄筋コンクリート造りのごみビット８と一体的に形成された床梁で支持されている。また、プラント機器の中でとくに重量の大きい燃焼炉２及びボイラ３は架構６により、ごみビット８とは独立して支持されている。具体的には、燃焼炉２においてはａ部にて鉛直荷重を支持し、地震時には、ａ部及びｃ部にて水平荷重を支持する。
【０００５】
一方、ボイラ３においては、下部のｂ部にて鉛直荷重を支持し、地震時にはｂ及びｄ部にて水平荷重を支持する。また、ボイラ３においては高温（２２５〜２５０℃）の水冷壁が構造体となっているため、支持方法については熱膨張による配慮が必要であり、ｂ部では周囲の支持部の一点を固定部とし、他はすべり支承としている。さらに、ｄ部については予め熱膨張代をギャップとして設定しておく等の配慮が必要である。また、燃焼炉２は耐火物で内張りされているため鉄皮温度は６０〜８０℃程度と低いが、ボイラ３は上述のように高温のため、両者を連結するガス排出管１２には大きな高さ方向膨張差が発生する。そこで、この熱膨張差を吸収できるようにガス排出管１２には伸縮管７を設けている。
【０００６】
上述のとおり、廃棄物ガス化溶融設備を構成するプラント機器の中で燃焼炉２及びボイラ３は重量がとりわけ大きく、地震時には大きな水平力が作用する。また、両者とも重心位置が高いため、大きな転倒モーメント荷重が発生する。この地震荷重に対し、燃焼炉２及びボイラ３を安定的に支持するためには、架構６を上部まで組み上げる必要がある。地震時の水平震度（自重に対する水平力の比）は基礎地盤の条件にもよるが、通常０．３程度の値で弾性範囲に入るように設計される。このため従来の廃棄物ガス化溶融設備では、燃焼炉２及びボイラ３を支持する架構６やその基礎の構築にかかるコストが高くなるという問題がある。また、さらに大きな水平震度が想定される大地震における安全性が要求される場合には、より強固な構造が要求される。
【０００７】
これに対して、特許文献１及び特許文献２には、ごみ焼却プラントの制震架構及び免震架構が開示されているが、いずれもプラントの支持に架構を使用することを前提としているため、架構やその基礎の構築にかかるコストが高くなるという問題は解消されない。
【０００８】
ここで、架構にかかるコスト低減のため、図８において架構６の上部構造を廃止し、鉛直荷重を支持する支持部ａ，ｂ部までとし、地震発生時の転倒モーメントも支持部ａ，ｂ部で負担する構造とすることも考えられる。しかし、燃焼炉２とボイラ３とでは振動の固有周期が異なるため大きな相対変位が、ガス排出管１２に設けた伸縮管７に発生し、破断することが考えられる。このため、従来の廃棄物ガス化溶融設備では、図８に示すとおり、地震を想定した強固な架構６を上部まで組み上げている。
【０００９】
この架構は、法規上は建築物としては扱われないが、廃棄物処理設備の場合建築物に準じる耐震性が求められる場合が多く、大地震に耐える、強固な構造体とする必要がある。
【特許文献１】特開平９−２６４５０４号公報
【特許文献２】特開２００１−２５４９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、耐震性を備えつつ、燃焼炉及びボイラを支持する架構を省略できる廃棄物ガス化溶融設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
燃焼炉及びボイラは本来、鉄皮や水冷壁で囲まれた剛性の高いシェル構造体であり、本体を直接、地盤基礎と強固に接合すれば十分な地震強度を得ることができる。ただし、この場合、強い転倒モーメントに耐える基礎や杭を必要とする。
【００１２】
そこで、本発明では、基礎地盤上に免震装置を介して基礎架台を配置し、この基礎架台上に燃焼炉及びボイラを自立させて搭載するようにした。
【００１３】
すなわち、本発明は、廃棄物をガス化、溶融するガス化溶融炉と、ガス化により生成した可燃性ガスを燃焼する燃焼炉と、燃焼炉からの燃焼排ガスを冷却し、熱回収するボイラとを有する廃棄物ガス化溶融設備において、燃焼炉とボイラは、共通の基礎架台上に、架構によって側面を支持されることなく自立して搭載されており、前記基礎架台は、免震装置を介して基礎地盤に支持されていることを特徴とするものである。
【００１４】
このように、燃焼炉及びボイラを基礎架台上に自立させて搭載することにより、燃焼炉及びボイラを支持する架構を省略することができる。また、燃焼炉及びボイラを搭載する基礎架台は、免震装置を介して基礎地盤に支持されているので耐震性も確保される。そして、免震装置を介して基礎架台を基礎地盤上に配置したことによって、耐震性を確保するために従来のような強固な基礎を構築する必要がなくなり、基礎構築コストを低減することもできる。
【００１５】
また、従来の廃棄物ガス化溶融設備においては、上述のとおり燃焼炉とボイラとを連結するガス排出管に設けた伸縮管が地震時に破断するおそれがあった。この伸縮管は、おもに燃焼炉２とボイラ３との間の高さ方向の膨張差を吸収するために設置したものである。したがって、このガス排出管の位置を下側の支持部近傍とすれば高さ方向膨張差に対する配慮は必要なくなる。
【００１６】
すなわち、本発明では、燃焼炉の下端部を前記基礎架台に固定して支持すると共に、ガス化溶融炉からの可燃性ガスを燃焼させる燃焼バーナを燃焼炉の上部に配置し、燃焼排ガスを排出するガス排出管を燃焼炉の下部に配置し、ボイラをガス排出管と剛結合により連結することが好ましい。このようにガス排出管を燃焼炉の下部に配置することで、従来必要であった伸縮管を設ける必要がなくなる。そして、燃焼炉とボイラとをガス排出管によって剛結合にて連結することで、地震時にガス排出管の軸線方向の水平力が互いに伝達される。その水平力は、燃焼炉及びボイラを搭載する基礎架台に伝達されるが、基礎架台は免震装置を介して基礎地盤に支持されているので、その水平力は大幅に抑えられ、転倒モーメントも小さくなり、耐震性が確保される。
【００１７】
また、基礎架台へのボイラ３の支持にあたっては、ボイラの熱膨張に対する配慮が必要である。そのため、本発明では、ボイラの下端部を基礎架台上に配置したボイラ受け架台上に、水平方向の移動を自在にするすべり支承を介して支持し、ボイラの下端部とボイラ受け架台との間に、ボイラに作用する前記ガス排出管の軸線と直交する方向の水平力をボイラ受け架台に伝達すると共に前記ガス排出管の軸線方向の水平移動を拘束しない水平力受け機構を配置することが好ましい。このような構成とすることで、ボイラの熱膨張を拘束せず、地震時に作用する水平力はガス排出管及び水平力受け機構によって基礎架台に伝達することができる。
【００１８】
別の構成として、ボイラの側壁下端部を基礎架台上に複数の支柱を介して支持し、この複数の支柱を、その両端をそれぞれ基礎架台とボイラの側壁下端部にピン結合することにより前記ガス排出管の軸線方向に沿って揺動可能とし、さらに、ガス排出管の軸線の軸線と直交する面には、前記支柱とボイラの側壁下端中央部とを接続する補強部材を設けてトラス構造体することもできる。この構成によっても、ボイラの熱膨張は拘束されず、地震時に作用する水平力はガス排出管及びトラス構造体によって基礎架台に伝達することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、燃焼炉及びボイラを基礎架台上に自立させて搭載することにより、燃焼炉及びボイラを支持する架構を省略することができる。また、燃焼炉及びボイラを搭載する基礎架台を、免震装置を介して基礎地盤に支持することにより、耐震性も確保することができる。そして、免震装置を介して基礎架台を基礎地盤上に配置したことによって、耐震性を確保するために従来のような強固な基礎を構築する必要がなくなり、基礎構築コストを低減することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【実施例】
【００２１】
図１は本発明の廃棄物ガス化溶融設備におけるガス化溶融炉からボイラまでの立面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視図、図３は図１のＢ−Ｂ矢視図、図４は図３のＩ部の拡大図を示す。
【００２２】
図１において、ごみピット８に貯留されたごみ９はごみクレーン１０によりガス化溶融炉１に炉上部より投入され、可燃分はガス化され、ガス化により生成した可燃性ガスはガス導入管４を経由して燃焼炉２の上部に設けられた燃焼バーナ１１部分に導入され、燃焼炉２内で完全燃焼される。燃焼後の高温の燃焼排ガスは燃焼炉２の下部に設置したガス排出管１２を経由してボイラ３に送られ、熱回収が行われる。熱回収後の燃焼排ガスは排ガス処理装置により無害化され煙突より排出される。
【００２３】
燃焼炉２は、その下端部がスカート支持構造により基礎架台１３に直接支持されている。基礎架台１３は鋼製あるいは鉄筋コンクリート製とすることができる。
【００２４】
一方、ボイラ３はガス排出管１２と剛結合により連結されており、その下端部が基礎架台１３上に形成されたボイラ受け架台１６を介してｂ部で支持されている。ｂ部は複数の支持点を含み、いずれもスライド式の支承部、すなわちすべり支承としている。このすべり支承には摩擦係数の小さいテフロン（登録商標）樹脂等を用いることが好ましい。このすべり支承によるスライド機構により、ボイラ３本体の熱膨張や燃焼炉２との間の熱膨張を自由にしている。
【００２５】
基礎架台１３と基礎地盤との間には免震装置が設置されている。図５は免震装置の設置例を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその正面図である。免震装置としては様々の形式のものが提案されているが、本例ではすべり支承１９とＵ形ダンパ２０の組み合わせで免震を行う場合を示している。すべり支承１９の設置数は本例では６箇所であるが、荷重条件や機器構成により設定される。免震装置としては積層ゴム式や積層ゴムとすべり支承とを組み合わせた例もある。
【００２６】
次に、地震による水平力成分を図２に示すＸ、Ｙ方向に分け、地震による力の伝達挙動を説明する。基礎地盤の地震動に対し、スライド支承１９とＵ型ダンパ２０とで構成される免震装置によって、地震加速度としては１／２から１／３程度に減衰されて基礎架台１３に伝達し、燃焼炉２及びボイラ３に伝えられ、慣性による水平力が基礎架台１３に作用する。
【００２７】
燃焼炉２は、その下端部が基礎架台１３と直結しているため、燃焼炉２には、Ｘ、Ｙ方向ともに直接、水平力が伝達される。一方、ボイラ３は、その下端部がｂ部のすべり支承で支持されているため、基礎架台１３への力の伝達が異なる。Ｘ方向成分の水平力、すなわちガス排出管１２の軸線方向の水平力は、ガス排出管１２を介して燃焼炉２に伝達される。また、Ｙ方向成分の水平力、すなわちガス排出管１２軸線と直交する方向の水平力は、図３のＩ部に示す位置に設置した水平力受け機構によって伝達される。この水平力受け機構は、その中心がガス排出管１２の軸線を含む鉛直面内に位置するように、反燃焼炉側と燃焼炉側の２箇所に設置されている、この水平力受け機構の具体的な構成としては、図４に示すように、ボイラ３側に設けられたボイラ側ブラケット１４を挟持するようにボイラ受け架台１６側から水平力受けブラケット１５が設けられている。ただし、水平力受けブラケット１５は、ボイラ３のＸ方向の熱膨張移動を妨げないように、ボイラ側ブラケット１４をＸ方向にスライド可能に挟持している。すなわち、この水平力受け機構により、ボイラ３の熱膨張を妨げることなく、ボイラ３に作用するＹ方向の水平力を基礎架台１３へ伝達することが可能である。なお、Ｘ方向の水平力は上述のとおり、ガス排出管１２を介して燃焼炉２に伝達され、最終的には基礎架台１３に伝達される。このように、燃焼炉２及びボイラ３に作用する水平力は、いずれも最終的には基礎架台１３に伝達され、基礎架台１３が免震装置を介して基礎地盤に支持されていることで、耐震性が確保される。しかも、上述のような水平力受け機構を設置することで、ボイラ３の熱膨張が妨げられることもない。
【００２８】
図６は、燃焼炉２及びボイラ３の支持構造の他の例を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図である。この例では、ボイラ３の自重を複数の支柱２１で支えるようにしている。
【００２９】
支柱２１は、ボイラ３の側壁下端部の少なくとも四隅部に配置され、その両端がそれぞれ基礎架台１３とボイラ３の側壁下端部にピン結合されることにより、ガス排出管１２の軸線方向に沿って揺動可能となっている。
【００３０】
図６（ａ）において、二点鎖線は燃焼炉２とボイラ３の間の熱膨張及びボイラ３の熱膨張を誇張して示したものであるが、上述のようにボイラ３を支柱２１により支持しているため熱膨張が妨げられることはない。また、ガス排出管１２の軸線方向に沿った水平力（図２におけるＸ方向成分の水平力）はガス排出管１２によって燃焼炉２に伝達される。
【００３１】
一方、ガス排出管１２の軸線と直交する面においては、図６（ｂ）に示すように、支柱２１とボイラ３と補強部材（ブレス）２２とでトラス構造体を構成している。この面においても、図６（ｂ）に二点鎖線で誇張して示すようにボイラ３の熱膨張が妨げられることはないが、この面の水平力（図２におけるＹ方向成分の水平力）はトラス構造体により基礎架台１３に伝達される。
【００３２】
この支持構造においても燃焼炉２及びボイラ３に作用する水平力は、いずれも基礎架台１３に伝達され、基礎架台１３が免震装置を介して基礎地盤に支持されていることで、耐震性が確保される。しかも、上述のような支柱２１による支持機構を採用することで、ボイラ３の熱膨張が妨げられることもない。
【００３３】
ここで、上述のような免震構造の採用により、地震発生時の設備に作用する水平地震力は大幅に低減されるが、基礎地盤との相対変位は大きくなることが想定される。したがって、免震構造採用の場合はこのための配慮が必要となる。
【００３４】
そこで、図１の例では、ガス化溶融炉１が剛性の高いごみビット８と一体的に形成されているに対し、燃焼炉２は免震されているため、両者間をつなぐガス導入管４には地震時に相互の相対変位を吸収する構造を採用している。図７はその説明図である。すなわち、伸縮管５を管路に２台、間隔をあけて配置することにより、１台の伸縮管では吸収できない変位を、２台の伸縮管の角変位で吸収するものである。同様な考え方をボイラ出口管１７での伸縮管１８にも採用している。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の廃棄物ガス化溶融設備におけるガス化溶融炉からボイラまでの立面図を示す。
【図２】図２は図１のＡ−Ａ矢視図を示す。
【図３】図１のＢ−Ｂ矢視図を示す。
【図４】図３のＩ部の拡大図を示す。
【図５】免震装置の設置例を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその正面図である。
【図６】燃焼炉及びボイラの支持構造の他の例を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図である。
【図７】地震による変位を配管で吸収する構造例を示す。
【図８】従来の廃棄物ガス化溶融設備におけるガス化溶融炉からボイラまでの一般的な立面図を示す。
【符号の説明】
【００３６】
１  ガス化溶融炉
２  燃焼炉
３  ボイラ
４  ガス導入管
５  伸縮管
６  架構
７  伸縮管
８  ごみビット
９  ごみ
１０  ごみクレーン
１１  燃焼バーナ
１２  ガス排出管
１３  基礎架台
１４  ボイラ側ブラケット
１５  水平力受けブラケット
１６  ボイラ受け架台
１７  ボイラ出口管
１８  伸縮管
１９  すべり支承
２０  Ｕ型ダンパ
２１  支柱
２２  補強部材（ブレス）
ａ、ｃ  燃焼炉の支持部
ｂ、ｄ  ボイラの支持部
Ｉ  水平力受け機構
【図１】
2008025930.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008025930.tif 000006
【図５】
2008025930.tif 000007
【図６】
2008025930.tif 000008
【図７】
2008025930.tif 000009
【図８】
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