(57)【要約】【課題】従来の白煙防止予熱器や白防ファンの代りに高温排熱を白煙防止以外の用途に有効に利用できる白煙防止熱交換装置を提供する。【解決手段】脱水汚泥ケーキ焼却炉２から発生する燃焼排ガスの白煙防止のための白煙防止熱交換装置は、高温の１次側ガス流６ａ、６ｂと、低温の２次側ガス流６ｃ、６ｄのそれぞれに接触する一対のセラミック蓄熱放熱体群６３ａ、６３ｂを配設し、そのの前後には、４方切換え型の切換え弁６２ａ、６２ｂが配設されていて、この切換え弁を切り換えることによって、一方の前記蓄熱放熱体群６３ａを流通するそれまでの１次側ガス流６ａ、６ｂを２次側ガス流６ｃ、６ｂに切り換え、同時に他方の前記蓄熱放熱体群６３ｂを流通する２次側ガス流６ｃ、６ｄを１次側ガス流６ａ、６ｂに切り換え可能としているのである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排煙処理設備から煙突に送給する排ガスを加熱して白煙化を防止するため、排煙処理設備の前後に配設される白煙防止熱交換装置であって、排煙処理設備に送給される１次側ガス流と、同排煙処理設備から排出される２次側ガス流のそれぞれに接触する一対のセラミック蓄熱放熱体群を配設し、かつ該セラミック蓄熱放熱体群の前後に配設した切換え弁によって、該セラミック蓄熱放熱体群に接触するガス流を１次側から２次側へ、２次側から１次側へと順次切換え可能なものとし、前記１次側ガス流の保有熱を一方のセラミック蓄熱放熱体群に蓄熱するとともに、前記２次側ガス流を他方のセラミック蓄熱放熱体群の保有熱により加熱するようにしたことを特徴とする白煙防止熱交換装置。
【請求項２】
前記一対のセラミック蓄熱放熱体群がセラミックハニカム体からなる請求項１に記載の白煙防止熱交換装置。
【請求項３】
蓄熱に供する１次側ガス流を２５０℃以上の温度とし、排煙処理設備出口で４０℃以下に低下した２次側ガス流を白煙発生限界温度以上の温度に加熱して煙突から放出可能とした請求項１または２に記載の白煙防止熱交換装置。
【請求項４】
前記切換え弁がポペット弁を用いた４方切換え弁である請求項１または２また３に記載の白煙防止熱交換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却システムにおける排煙を対象とした白煙防止のための熱交換装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、焼却システムにおける排煙を対象とした白煙防止のための熱交換装置としては、図４に例示すような白煙防止予熱器１３（非特許文献１参照）が多く用いられている。
【０００３】
【非特許文献１】
書名「機械設備  標準仕様書  第１３章  流動焼却設備」、編者：日本下水道事業団、発行：平成１３年４月、第１３−１００頁
【０００４】
この事例は、下水汚泥焼却システムであって、含水率８０％程度の脱水汚泥ケーキを焼却する焼却炉１１の約８５０℃の燃焼排ガスは、流動空気予熱器１２、白煙防止予熱器１３を通って余熱が回収される。ここで、流動ブロワ１２ａによって取り込まれた外気は、流動空気予熱器１２を通過する際に加熱され６５０℃程度の燃焼用空気として前記焼却炉１１に送り込まれるよう構成されている。
【０００５】
熱交換され３００℃程度になった排ガスは、冷却塔１４を経て２００℃程度に冷却され、次のバグフィルタ１５で固形分が除去され、排煙処理塔１６に送られる。この排煙処理塔１６において有害ガス成分が湿式除去され、誘引ブロワ１６ｂを経て、上部に備えた煙突部１６ａから大気中に放出される。
この場合、誘引ブロワ１６ｂによって送り込まれる排ガスは、４０℃程度の温度になっているので、このまま放出されると外気によって冷却され含有水蒸気が煙霧となり排ガス全体が白煙状となって観察されるので、好ましくない。
【０００６】
そこで、これを防止するため、外気を白防ファン１３ａによって前記白煙防止予熱器１３に送り込み、３００℃程度に予熱した加熱空気を煙突１６ａに送り込んで、先の誘引ブロワ１６ｂによって送り込まれる排ガスに混合し、約１９０℃の温度にして白煙化を防止しているのである。しかし、このような従来技術では、前記白煙防止予熱器によって約５００℃の排ガスから熱回収しているものの、その用途が白煙防止のみであって、高温排熱の有効利用という面では検討する余地があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、従来の白煙防止予熱器や白防ファンを省略し、高温排熱を白煙防止以外の用途に有効に利用できる白煙防止熱交換装置を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の問題は、排煙処理設備から煙突に送給する排ガスを加熱して白煙化を防止するため、排煙処理設備の前後に配設される白煙防止熱交換装置であって、排煙処理設備に送給される１次側ガス流と、同排煙処理設備から排出される２次側ガス流のそれぞれに接触する一対のセラミック蓄熱放熱体群を配設し、かつ該セラミック蓄熱放熱体群の前後に配設した切換え弁によって、該セラミック蓄熱放熱体群に接触するガス流を１次側から２次側へ、２次側から１次側へと順次切換え可能なものとし、前記１次側ガス流の保有熱を一方のセラミック蓄熱放熱体群に蓄熱するとともに、前記２次側ガス流を他方のセラミック蓄熱放熱体群の保有熱により加熱するようにしたことを特徴とする本発明の白煙防止熱交換装置によって、解決することができる。
【０００９】
また、本発明は、前記一対のセラミック蓄熱放熱体群がセラミックハニカム体からなるのが好ましい。さらに、蓄熱に供する前記１次側ガス流を２５０℃以上の温度とし、排煙処理設備出口で４０℃以下に低下した２次側ガス流を白煙発生限界温度以上の温度に加熱して煙突に送給するようにした形態の前記白煙防止熱交換装置に具体化できる。さらに、それらは、前記切換え弁がポペット弁を用いた４方切換え弁である形態の白煙防止熱交換装置としても好ましく具体化される。なお、処理排ガス量が多い場合や、排ガス温度の変動を抑えたい場合等には、本発明の白煙防止熱交換装置を並列に複数系列設置することも可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の白煙防止熱交換装置に係る実施形態について、図１、２、３を参照しながら説明する。
図１は、本発明の白煙防止熱交換装置を用いた下水汚泥焼却システムの１例を示すブロック図であり、含水率８０％程度の脱水汚泥ケーキを焼却する焼却炉２から発生する約８５０℃の燃焼排ガスは、流動空気予熱器３において、流動ブロワ３ａによって送り込まれた外気を燃焼用空気として利用するため６５０℃程度に加熱する熱源として余熱回収される。さらに、本発明では、廃熱ボイラ４などの余熱利用設備の熱源として利用されるよう構成されている。
【００１１】
次いで、熱交換され約２５０℃程度になった排ガスは、セラミックフィルタ５において固形分が除去され、排煙処理塔７に送られるのであるが、ここにおいて、本発明の特徴である白煙防止熱交換装置６が配置されているが、その内容については以下に詳述する。
なお、この排煙処理塔７において有害ガス成分が湿式除去された排ガスは、誘引ブロワ７ｂから再び白煙防止熱交換装置６を経て、上部に備えた煙突部７ａから大気中に放出される。
【００１２】
ここに用いられている本発明の白煙防止熱交換装置は、図１に示すような、排煙処理設備７から煙突７ａに送給する排ガスを加熱して白煙化を防止するため、排煙処理設備７の前後に配設される白煙防止熱交換装置６であって、図２に示すように、排煙処理設備７に入口配管７１経由で送給される１次側ガス流６ａ、６ｂと、排煙処理設備７から出口配管７２経由で排出される２次側ガス流６ｃ、６ｄのそれぞれに接触して熱授受を行う一対のセラミック蓄熱放熱体群６３ａ、６３ｂを配設している。
【００１３】
そして、このセラミック蓄熱放熱体群６３ａ、６３ｂの前後には、４方切換え型の切換え弁６２ａ、６２ｂが配設されていて、この一方の切換え弁６２ａには排ガス導入配管６１、排ガス排出配管７３が接続され、他方の切換え弁６２ｂには排煙処理設備７に連なる入口配管７１、出口配管７２が接続されている。
【００１４】
そして、この切換え弁６２ａ、６２ｂの弁方向を切り換えることによって、一方のセラミック蓄熱放熱体群６３ａを流通するガス流をそれまでの１次側ガス流６ａ、６ｂから２次側ガス流６ｃ、６ｂに切り換え、同時に他方のセラミック蓄熱放熱体群６３ｂを流通するガス流をそれまでの２次側ガス流６ｃ、６ｄから１次側ガス流６ａ、６ｂに切り換えるように、ガス流を切り換え可能としているのである。
【００１５】
このように、セラミック蓄熱放熱体群６３ａ、６３ｂに対するガス流の切り換えを行うことにより、前記１次側ガス流の保有熱を一方のセラミック蓄熱放熱体群（６３ａまたは６３ｂ）に蓄熱するとともに、前記２次側ガス流を他方のセラミック蓄熱放熱体群（６３ｂまたは６３ａ）の保有熱により加熱する運転を交互に繰り返すことができる。かくして、排煙処理前の１次側ガス流の保有熱は排煙処理後の２次側ガス流に熱交換され、適宜温度に加熱された２次側ガス流の排ガスは、排ガス排出配管７３経由で煙突７ａに送られ、白煙化することなく放出されるという利点が得られるのである。
【００１６】
なお、このような用途のセラミック蓄熱放熱体としては、多数の貫通孔を透設した耐食性セラミックハニカム体、あるいは多数のセラミックパイプを束ねた管集合体を用いるのが、耐食性、耐熱性、熱容量、通気抵抗などの点から好ましい。そして、本発明のセラミック蓄熱放熱体群は、これら単体のセラミック蓄熱放熱体を複数個、直列あるいは並列に配列して構成される。
【００１７】
さらに、前記１次側、２次側ガス流の温度条件として、蓄熱に供する前記１次側ガス流を２５０℃以上の温度とし、排煙処理設備出口で４０℃以下に低下した２次側ガス流を白煙発生限界温度（大気温度０℃、相対湿度７０％の場合、約９１℃）以上の温度に加熱して煙突から放出するよう設定可能なものとするのが白煙防止の観点から好ましい。
【００１８】
さらに、前記セラミック蓄熱放熱体群６３ａ、６３ｂの前後に配設される４方切換え型の切換え弁６２ａ、６２ｂとして、ボールタイプ弁を用いた４方切換え弁、あるいはポペット弁を用いた４方切換え弁が利用可能であるが、耐熱仕様に構成しやすいこと、大容量の風量が扱えること、補修が容易なことなどから、ポペット弁が好ましい。
【００１９】
このポペット弁を用いた４方切換え弁を用いた白煙防止熱交換装置６のフロー概要を図３に示す。一対のポペット弁を用いた４方切換え弁６４ａ、６４ｂの切り換え機構に対応して、排ガス導入配管６１、排煙処理設備７に接続される入口配管７１、出口配管７２や、１次側ガス流６ａ、６ｂと２次側ガス流６ｃ、６ｄの配管、煙突７ａ（図示せず）に連なる排ガス配管７３などを、図２の場合に順じて配設して構成すればよく、またその運転操作は先の説明と変わりはない。
【００２０】
次に本発明の利点について要約する。
▲１▼：従来の白煙防止予熱器と同ブロワが不要となり、高温排ガスの回収熱量を有効に利用できるようになる。例えば、脱水汚泥処理量１００ｔ／日の下水汚泥焼却施設の場合、白煙防止ブロワの所要電力約３０ｋＷの省エネとなり、廃熱ボイラ４による回収蒸気量は２ｔ／ｈｒにも達する。
【００２１】
▲２▼：蓄熱放熱体として耐酸性、耐食性、耐熱性に優れたセラミック製を用いているので、集塵機以降の酸露点を有する比較的低温ガスが強力な腐食性を持つにもかかわらず、その保有熱の利用効率が向上する。さらに、排煙処理塔入口の温度を低くできるから、処理用供給水が少量となり、返流水量も減少できる利点もある。
▲３▼：ポペット弁式４方切り換え弁を使用する場合は、大量の排ガスを処理でき、機器の耐用年数も長くなる利点もある。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の白煙防止熱交換装置は、以上説明したように構成されているので、従来の白煙防止予熱器や白防ファンを省略し、高温排熱を白煙防止以外の用途に有効に利用することが可能となる。また、その高耐酸性、耐食性により装置の腐食を防止できるうえ、より低い温度の排ガスの保有熱を利用でき、排ガス処理装置の使用水を削減できるなどという優れた効果がある。よって本発明は、従来の問題点を解消した白煙防止熱交換装置として、実用的価値はきわめて大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される下水汚泥焼却設備の流れを示す要部フローブロック図。
【図２】本発明の実施形態を示す要部フローブロック図。
【図３】本発明の他の実施形態を示す要部フローブロック図。
【図４】従来の下水汚泥焼却設備を示すフローブロック図。
【符号の説明】
２  焼却炉、３  流動空気予熱器、３ａ  流動ブロワ、４  廃熱ボイラ、５  セラミックフィルタ、６  白煙防止熱交換装置、６ａ、６ｂ  １次側ガス流、６ｃ、６ｄ  ２次側ガス流、６１  ガス導入配管、６２ａ、６２ｂ  切換え弁、６３ａ、６３ｂ  セラミック蓄熱放熱体群、７  排煙処理塔、７ａ  煙突部、７ｂ  誘引ブロワ、７１  入口配管、７２  出口配管、７３  排ガス排出配管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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