(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動床式焼却炉と、流動床式焼却炉からの排ガスとの連続的なガス−ガス熱交換により、流動床式焼却炉に供給する燃焼用圧縮空気の予熱を行う第１の予熱器と、
第１の予熱器で加熱されて流動床式焼却炉に向かう燃焼用圧縮空気によってタービンが回転させられ、この回転によってコンプレッサで前記第１の予熱器に供給する圧縮空気の生成および送風を行う、第１の過給機と、
前記第１の予熱器より上流側に設けられ運転開始時に前記タービンを回転させる第１の始動用空気供給装置とを、備える、
ことを特徴とする廃棄物処理設備。
【請求項２】
流動床式焼却炉からの排ガスの湿式処理を行う排ガス湿式処理装置と、
流動床式焼却炉からの排ガスとの連続的なガス−ガス熱交換により、前記湿式処理装置で処理された排ガスに混合する圧縮空気を加熱するための第２の予熱器と、
第２の予熱器で加熱された加熱圧縮空気によってタービンが回転させられ、この回転によってコンプレッサで前記第２の予熱器に供給する圧縮空気の生成および送風を行う、第２の過給機とを備える、
請求項１記載の廃棄物処理設備。
【請求項３】
流動床式焼却炉から排出される排ガスによる連続的なガス−ガス熱交換によって、第１の予熱器にて前記流動床式焼却炉に供給する燃焼用圧縮空気の予熱を行い、
前記第１の予熱器より上流側に設けられた第１の始動用空気供給装置により、第１のターボ過給機のタービンの回転を始動させ、
前記第１の予熱器で加熱されて流動床式焼却炉に向かう燃焼用圧縮空気を、第１のターボ過給機に供給して前記タービンを継続的に回転させるとともに、当該過給機のコンプレッサにて前記第１の予熱器に供給する圧縮空気の生成および送風を行う、
ことを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項４】
前記排ガス湿式処理装置で処理された排ガスに対して加熱した圧縮空気を混合する白煙防止処理を行うにあたり、
この白煙防止処理に用いる圧縮空気の加熱を、流動床式焼却炉から排出される排ガスを熱源とする第２の予熱器を用いて連続的なガス−ガス熱交換により行ない、かつ、
前記第２の予熱器で加熱された加熱圧縮空気を第２の過給機に供給して前記タービンを継続的に回転させるとともに、当該過給機のコンプレッサにて前記第２の予熱器に供給する圧縮空気の生成および送風を行う、
請求項３記載の廃棄物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物の焼却処理技術に属し、特には、焼却炉および過給機を備えた廃棄物処理設備および過給機および焼却炉を用いた廃棄物処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２および図３に、従来の廃棄物焼却設備のブロック図を示す。
従来の廃棄物Ｘ１０の焼却処理設備１０１では、廃棄物Ｘ１０と適宜の燃料Ｘ２０との焼却処理に伴って焼却炉２０から排出される排ガスＸ４０を予熱器３０に導いて、焼却炉２０に供給する燃焼用圧縮空気Ｘ３０’の加温に用いることが行われる。
また、廃棄物Ｘ１０の焼却処理設備１０１では、焼却炉２０からの排ガスＸ４０を排ガス湿式処理装置７０で処理することがあり、この場合、排煙筒（煙突）９０から排出される排ガスの白煙防止処理が行なわれることが一般的となっている。そして、白煙防止の方法としては、排ガス湿式処理７０の前段に白煙防止用の空気予熱器５０を設け、この予熱器５０からの加熱圧縮空気Ｘ５０’を湿式処理された排ガスに混合することにより行われる。
そして、従来設備１０１では、これらの燃焼用圧縮空気Ｘ３０’用の予熱器３０や白煙防止用の予熱器５０に対しては、ブロアＢ１，Ｂ２を用いて熱交換用の空気Ｘ３０，Ｘ５０を供給している。
しかし、ブロアＢ１，Ｂ２の運転には、多大な電力が必要であるため削減が求められる。
そこで、焼却炉の排ガスを廃熱ボイラで蒸気として回収し、発電して得られる電力の一部をブロアの動力源として利用することが試みられている。
また、特に、図３に示す加圧流動床式焼却炉２０を採用する従来の廃棄物焼却設備１０１では、焼却炉２０からの高温高圧排ガスＸ４０を過給機４０に導入して、加圧空気を発生させて燃焼用空気等に利用することによりブロアＢ１を用いないようにすることも試みられている。
【特許文献１】特開２００５−０２８２５１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、焼却炉の排ガスを利用して発電する方法は、廃熱ボイラおよび蒸気タービン発電設備等の種々の設備が必要となり、設備面および維持管理面のコストが高いため、大規模設備ではエネルギー回収による経済的効果が得られるものの、その他の多くの中小規模設備ではかえって経済的負担が悪化するため適するものではない。
また、図３の方式は、高温高圧の排ガスＸ４１を過給機４０に導入する必要があるため、加圧式の燃焼炉２０が必須要件となる。このため、常圧近傍の焼却炉には適さない。
そこで、本発明の主たる課題は、常圧式の焼却炉であると加圧式の焼却炉であるとにかかわらず適用することができ、しかも、燃焼用圧縮空気や白煙防止用圧縮空気を生成し予熱器に供給するためのブロアを必要とせず、エネルギー効率に優れる、廃棄物焼却設備および処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決した本発明および作用効果は次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
流動床式焼却炉と、流動床式焼却炉からの排ガスとの連続的なガス−ガス熱交換により、流動床式焼却炉に供給する燃焼用圧縮空気の予熱を行う第１の予熱器と、
第１の予熱器で加熱されて流動床式焼却炉に向かう燃焼用圧縮空気によってタービンが回転させられ、この回転によってコンプレッサで前記第１の予熱器に供給する圧縮空気の生成および送風を行う、第１の過給機と、
前記第１の予熱器より上流側に設けられ運転開始時に前記タービンを回転させる第１の始動用空気供給装置とを、備える、
ことを特徴とする廃棄物処理設備。
【０００５】
（作用効果）
第１予熱器に供給する圧縮空気を生成するためのブロアが不要となる。また、当該圧縮空気得るために電力不要の過給機を用いることとしたため、電力削減が達成される。
【０００６】
＜請求項２記載の発明＞
流動床式焼却炉からの排ガスの湿式処理を行う排ガス湿式処理装置と、
流動床式焼却炉からの排ガスとの連続的なガス−ガス熱交換により、前記湿式処理装置で処理された排ガスに混合する圧縮空気を加熱するための第２の予熱器と、
第２の予熱器で加熱された加熱圧縮空気によってタービンが回転させられ、この回転によってコンプレッサで前記第２の予熱器に供給する圧縮空気の生成および送風を行う、第２の過給機とを備える、
請求項１記載の廃棄物処理設備。
【０００７】
（作用効果）
白煙防止処理がなされるとともに、第２予熱器に供給する圧縮空気を生成するためのブロアが不要となる。また、当該圧縮空気得るために電力不要の過給機を用いることとしたため、電力削減が達成される。
【０００８】
＜請求項３記載の発明＞
流動床式焼却炉から排出される排ガスによる連続的なガス−ガス熱交換によって、第１の予熱器にて前記流動床式焼却炉に供給する燃焼用圧縮空気の予熱を行い、
前記第１の予熱器より上流側に設けられた第１の始動用空気供給装置により、第１のターボ過給機のタービンの回転を始動させ、
前記第１の予熱器で加熱されて流動床式焼却炉に向かう燃焼用圧縮空気を、第１のターボ過給機に供給して前記タービンを継続的に回転させるとともに、当該過給機のコンプレッサにて前記第１の予熱器に供給する圧縮空気の生成および送風を行う、
ことを特徴とする廃棄物処理方法。
【０００９】
（作用効果）
請求項１記載の発明と同様の作用効果が得られる。
【００１０】
＜請求項４記載の発明＞
前記排ガス湿式処理装置で処理された排ガスに対して加熱した圧縮空気を混合する白煙防止処理を行うにあたり、
この白煙防止処理に用いる圧縮空気の加熱を、流動床式焼却炉から排出される排ガスを熱源とする第２の予熱器を用いて連続的なガス−ガス熱交換により行ない、かつ、
前記第２の予熱器で加熱された加熱圧縮空気を第２の過給機に供給して前記タービンを継続的に回転させるとともに、当該過給機のコンプレッサにて前記第２の予熱器に供給する圧縮空気の生成および送風を行う、
請求項３記載の廃棄物処理方法。
【００１１】
（作用効果）
請求項２記載の発明と同様の作用効果が得られる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、流動床式焼却炉で発生する排ガスと熱交換を行った圧縮空気で過給機のタービンを回転させるとともにコンプレッサで圧縮空気を得る。そして、この圧縮空気を予熱器に供給する。従って、従来、当該圧縮空気の生成するためにブロアを要し、またこの運転のための電力を要していたところ、このブロア（電力）が不要となり、経済的に優れるシステムである。
また、既存の設備に過給機を設置するだけでよいため簡易に施工できる。さらには、従来の電力回収方法による省エネルギー化と異なり、発電設備などが不要で、小中規模設備においても、省エネルギーの効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明に係る汚泥処理設備および方法の一実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る廃棄物処理方法を用いる廃棄物処理設備１のブロック図である。この図において、符号２は気泡流動床炉（燃焼炉）、３は第１予熱器（熱交換器）、４は第１過給機（ターボチャージャー）、５は第２予熱器（熱交換器）、６は第２過給機（ターボチャージャー）、７は排ガス湿式処理装置、８は誘引ファン、９は排煙筒、１０，１１は始動用空気供給装置である。
【００１４】
本廃棄物処理設備１は、例えば下水処理場において水分を多量に含有する汚泥等の廃棄物Ｘ１を燃料として燃焼させることによって処理するものである。なお、本実施形態における廃棄物処理設備１の気泡流動床炉２は、一日当り２０〜３００ｔ程度の廃棄物Ｘ１を処理する能力を有しており、本実施形態における廃棄物処理設備１は、このような廃棄物Ｘ１の処理能力が３５ｔ／日程度の小形流動床炉２に対してエネルギー効率が高いシステム構成を有している。
【００１５】
気泡流動床炉２は、外部から供給された廃棄物Ｘ１及び必要に応じて供給される助燃燃料Ｘ２を燃料として燃焼を行うものである。この気泡流動床炉２は、下部から供給される圧縮空気Ｘ３’によって炉内の流動状態を維持することによって、連続的な廃棄物Ｘ１の燃焼処理を可能としたものである。
【００１６】
なお、助燃燃料Ｘ２としては重油、灯油あるいは都市ガスや石炭等の可燃物質が挙げられるが、上記圧縮空気Ｘ３’の圧力及び温度が充分に高い場合や汚泥Ｘ１の保有エネルギーが高い場合には、助燃燃料Ｘ２を気泡流動床炉２に供給しなくとも廃棄物Ｘ１を連続的に燃焼させることが可能である。
【００１７】
第１予熱器３は、気泡流動床炉２の後段に設けられており、気泡流動床炉２によって生成された排ガスＸ４と圧縮空気Ｘ３とを間接的に熱交換することによって、圧縮空気Ｘ３を所定の温度まで加温するものである。
【００１８】
第１過給機４は第１予熱器３に連結されている。第１過給機４は、第１予熱器３を流通する排ガスＸ４との間接的な熱交換により加熱された圧縮空気Ｘ３’によって回転駆動されるタービン４ｂ及び当該タービン４ｂの回転動力を伝達されることによって外気より圧縮空気Ｘ３を生成して第１予熱器３内に送気するコンプレッサ４ａから構成されている。すなわち、第１過給機４の動力源となった圧縮空気Ｘ３’が燃焼用圧縮空気として気泡流動床炉２に供給される。ここで、本発明者らは、第１過給機４で圧縮した圧縮空気Ｘ３を第１予熱器３で予熱して得られる圧縮空気Ｘ３’によりタービン４ｂを回転させ、さらにこの動力源となった圧縮空気Ｘ３’を燃焼用空気として気泡流動床炉２に供給するサイクルが十分に成り立つことを知見している。なお、始動方法の一例としては、ブロワや圧縮機などの始動用空気供給装置１０から燃焼用空気を供給し、バーナーの着火、炉の昇温を行う。その過程で、過給機のコンプレッサ空気と燃焼空気との流路をバルブ等で切り換える。
【００１９】
この第１過給機４としては、舶用のものを用いることが好ましい。これは、舶用の過給機が既に世の中に広く普及しており豊富な種類が用意されているためである。
【００２０】
第２予熱器５は、第１予熱器の後段に設置され、第１予熱器を流通した排ガスＸ４が流通される。この排ガスＸ４と第２過給機６から送気される圧縮空気Ｘ５とが間接的に熱交換されて、当該圧縮空気Ｘ５の加熱が行なわれる。
【００２１】
第２過給機６は第２予熱器５に連結されている。第２過給機６は、第２予熱器５を流通する排ガスＸ４との熱交換により加熱された圧縮空気Ｘ５’によって回転駆動されるタービン６ｂ及び当該タービン６ｂの回転動力を伝達されることによって外気より圧縮空気Ｘ５を生成して第２予熱器５内に送気するコンプレッサ６ａから構成されている。加熱された圧縮空気Ｘ５’は、後述の白煙防止用圧縮空気として利用される。ここで、本発明者らは、第２過給機６で圧縮した圧縮空気Ｘ５を第２予熱器５で予熱して得られる圧縮空気Ｘ５’によりタービン６ｂを回転させ、さらにこの動力源となった圧縮空気Ｘ５’を白煙防止用の圧縮空気として利用するサイクルが十分に成り立つことを知見している。
なお、始動方法の一例として、最初にブロワや圧縮機などの始動用空気供給装置１１から空気を第二予熱器５に供給する。第２過給機６からの圧縮空気Ｘ５は大気へ放風する。排ガスＸ４の温度が高くなった後、始動用空気供給装置１１からの空気と第２過給機６からの圧縮空気Ｘ５とをバルブ等を使い切り換える。
【００２２】
排ガス湿式処理装置７は、前記第２予熱器５の後段に設けられている。排ガス湿式処理装置は、燃焼ガスＸ４に、例えば水、アルカリ液などを噴射して排ガス中の硫黄成分等の有害成分等を洗浄処理するものである。散布液は、排ガス性状により適宜選択される。
【００２３】
排ガス湿式処理装置７の後段には、排煙筒９が設けられている。排煙筒９から処理排ガスは最終的に大気開放される。
【００２４】
排ガス湿式処理装置７から排煙筒９に続く管路の途中には、誘引ファン８が設けられている。この誘引ファン８により、排ガス湿式処理装置７から排煙筒９に処理排ガスＸ６を誘導される。なお、この誘引ファンは、必要ない場合もある。
【００２５】
誘引ファン８から排煙筒９に続く管路の途中には、前記第２過給機６のタービン６ｂから続く管路５Ｐが接続されている。排ガス湿式処理装置７では、高温の排ガスに対して液体を散布等するため、多量の蒸気が発生する。従って、処理したのちに処理済みガスをそのまま後段の排煙筒９に供給されると、排煙筒から白煙があがるが、本設備では第２過給機６の動作により得られる加熱された圧縮空気Ｘ５’が適宜、排煙筒９の前段で処理排ガスＸ６に対して混合されるので、処理排ガスＸ６が再加温されて白煙防止がなされる。なお、図示はしないが、圧縮空気Ｘ５’の混合比率等は管路５Ｐに設けたバルブおよびこの開閉を制御する適宜の制御装置を用いる。
【００２６】
以上の本発明にかかる設備では、従来設備同様、燃焼用圧縮空気の生成および排ガスの白煙防止処理を行うが、いずれも電力を必要としない過給機を用いて生成する。従って、従来設備と比較して、経済的な廃棄物処理設備および廃棄物処理方法である。
【００２７】
ここで、本設備の運転実施例を、１日あたり３５ｔ程度の下水汚泥を処理する廃棄物処理設備を例に示す。この規模の設備で第１予熱器に供給される排ガスの一般的な流量および温度から、第１過給機は０．１２ＭＰａＧ、流量２６００ｍ3Ｎ／ｈの圧縮空気を第１予熱器に供給することができ、それとともに０．０３２ＭＰａＧ、６００℃の圧縮空気Ｘ３’を得ることができる。十分に過給機の運転ができるうえに、気泡焼却炉内に燃焼用圧縮空気を供給することが可能である。
【００２８】
さらに、第２過給機は、０．０３６ＭＰａＧ、４０００ｍ3Ｎ／ｈの圧縮空気を第２予熱器に供給することが可能であり、０．００３ＭＰａＧ、温度３００℃の圧縮空気を得ることが可能である。十分に過給機の運転が可能であるうえに、十分な温度および量の白煙防止用圧縮空気を得ることができる。
【００２９】
同規模の処理能力の図２に示す従来設備では、燃焼用圧縮空気を得るためのブロアで概ね９０ｋｗ、白煙防止用の圧縮空気を得るブロアで１８．５ｋｗを要している。
【００３０】
してみると、本発明にかかる設備は、加圧式ではない気泡流動床炉でも過給機の運転が可能で適用可能であり、しかも、ブロアを用いる従来設備と比較して電力を要しない分、省エネルギー化が図られている。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、流動床式焼却炉を用いた各種廃棄物処理に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る廃棄物処理方法を用いる廃棄物処理設備のブロック図である。
【図２】従来の廃棄物処理方法を用いる廃棄物処理設備のブロック図である。
【図３】従来の他の廃棄物処理方法を用いる廃棄物処理設備のブロック図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…汚泥処理設備、２…気泡流動床炉、３…第１予熱器、４…第１過給機、４ａ…コンプレッサ、４ｂ…タービン、５…第２予熱器、６…第２過給機、６ａ…コンプレッサ、６ｂ…タービン、７…湿式排ガス処理装置、８，８０…誘引ファン、９…排煙筒、２０…焼却炉、３０…予熱器、４０…過給機、５０…予熱器。
【図１】
0004831309.tif 000002
【図２】
0004831309.tif 000003
【図３】
0004831309.tif 000004