(57)【要約】【課題】腐食抑制粒子の消費量が少なくてすむボイラの腐食抑制装置及び方法を提供することを課題とする。【解決手段】廃棄物焼却炉１０の排ガスを受けるボイラ１８の腐食抑制装置において、ボイラ１８の伝熱管群１９に対して排ガスの上流側でボイラ１８内の煙道１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの壁部に設けられて融点がボイラ内温度より高い腐食抑制粒子をボイラ内へ吹き込む腐食抑制粒子吹込装置２０と、ボイラ出口の下流側に設けられて排ガス中の腐食抑制粒子を捕集する集塵装置２３とを有し、集塵装置２３で捕集された腐食抑制粒子を上記腐食抑制粒子吹込装置２０へ帰還供給するように集塵装置と腐食抑制粒子吹込装置が接続されている。【選択図】図１
2016194382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物焼却炉の排ガスを受けるボイラの腐食抑制装置であって、
融点がボイラ内温度より高い腐食抑制粒子をボイラの伝熱管群の上流側煙道へ吹き込む腐食抑制粒子吹込装置と、
ボイラの下流側に設けられて排ガス中の腐食抑制粒子を捕集する集塵装置と、
集塵装置で捕集された腐食抑制粒子を上記腐食抑制粒子吹込装置へ帰還供給する腐食抑制粒子帰還装置とを備えることを特徴とするボイラの腐食抑制装置。
【請求項２】
腐食抑制粒子は、粒径が５０μｍ以上であることとする請求項１に記載のボイラの腐食抑制装置。
【請求項３】
集塵装置はサイクロン集塵機であることとする請求項１に記載のボイラの腐食抑制装置。
【請求項４】
廃棄物焼却炉の排ガスを受けるボイラの腐食抑制方法であって、
融点がボイラ内温度より高い腐食抑制粒子を、腐食抑制粒子吹込装置からボイラの伝熱管群の上流側煙道へ吹き込み、ボイラの下流側で排ガス中の腐食抑制粒子を捕集し、捕集された腐食抑制粒子を上記腐食抑制粒子吹込装置へ帰還供給することを特徴とするボイラの腐食抑制方法。
【請求項５】
腐食抑制粒子は、粒径が５０μｍ以上であることとする請求項４に記載のボイラの腐食抑制方法。
【請求項６】
腐食抑制粒子の捕集はサイクロン集塵機で行うこととする請求項４に記載のボイラの腐食抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物焼却炉の排ガスを受けるボイラ、特にボイラの伝熱管群の腐食抑制装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物焼却炉にボイラを併設して、廃棄物を該廃棄物焼却炉で燃焼させ、その燃焼により発生する排ガスが有する熱によってボイラの伝熱管群で蒸気を発生、過熱して、高温・高圧の過熱蒸気を発生させている。この過熱蒸気は、発電に利用することが多い。 
【０００３】
廃棄物焼却炉における廃棄物燃焼にあっては、廃棄物中に、例えばＮａＣｌ，ＫＣｌ等の塩類や、鉛及び亜鉛等の重金属を含んでいるので、廃棄物焼却炉でのこのような廃棄物の燃焼により、例えば、ＫＣｌ，ＮａＣｌ，ＺｎＣｌ２，Ｋ２ＳＯ４，Ｎａ２ＳＯ４等から成る低融点（３００°Ｃ程度）の溶融塩粒子が生成され、このような溶融塩粒子は、飛灰と共に後流側のボイラへ流入する。ボイラの伝熱管群は、上述した発電に利用される高温・高圧の蒸気を生成するために設けられていて、ボイラ内の排ガス温度は、蒸気温度より高い温度に設定されており、ボイラ内に流入した排ガス中のＫＣｌ，ＮａＣｌ，ＺｎＣｌ２，Ｋ２ＳＯ４，Ｎａ２ＳＯ４等から成る溶融塩粒子が、３００°Ｃ以上の高温の伝熱管群の伝熱管表面に溶融状態で付着することによって、伝熱管が腐食するという問題が生じる。
【０００４】
そこで、特許文献１では、この伝熱管群の腐食を防止するために腐食防止粒子を燃焼炉内へ供給することを提案している。
【０００５】
特許文献１の燃焼炉は縦長な流動層炉をなしていて、炉内下部に形成される流動層で廃棄物を燃焼させる。炉内へは、流動層上面よりも上方の空間へ１０〜２０μｍの粒径の腐食防止粒子が送入される。燃焼炉には、ボイラが接続されている。ボイラは、燃焼炉から排出される排ガスが有する熱によって伝熱管群で蒸気を過熱して、高温・高圧の過熱蒸気を発生させている。
【０００６】
このような特許文献１にあっては、燃焼炉内へ供給された腐食防止粒子は、この燃焼炉内で発生する溶融塩粒子に混合される。この混合によって、溶融塩粒子の表面が腐食防止粒子によって取り囲まれた状態となり、溶融塩粒子を腐食防止粒子によって希釈する。そして、この希釈された溶融塩粒子が腐食防止粒子とともに、下流側のボイラの伝熱管群の管表面に付着することになるので、伝熱管群の表面に付着する溶融塩粒子の濃度及び接触面積が、腐食防止粒子によって低減される。その結果、伝熱管群の腐食が防止される。 
【０００７】
特許文献１で用いられる腐食防止粒子は、その融点が燃焼炉の燃焼温度より高く、燃焼炉及び過熱器付近では溶融しないものであり、かつ、塩素分濃度、Ｎａ濃度、Ｋ濃度、重金属濃度が各々１０００ｐｐｍ以下のものである。 
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３０８１７９
【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、特許文献１のボイラの腐食防止方法では、燃焼炉で生成される溶融塩粒子の表面に腐食防止粒子を付着させて、溶融塩粒子が伝熱管群に直接に接触して付着しないようにして、伝熱管群の腐食を防止するので、当該燃焼炉で生成される溶融塩粒子の量に応じて多量の腐食防止粒子を燃焼炉内に供給する必要があり、腐食防止粒子のコストが嵩むと共に、この腐食防止粒子を含む排ガス中のダストを集塵装置で捕集することとなるため、捕集ダスト量が多くなりダスト処理のためのコストも嵩む。 
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によると、上述の課題は、次のボイラの腐食抑制装置そしてその方法により解決される。
【００１１】
本発明のボイラの腐食抑制装置は、廃棄物焼却炉の排ガスを受けるボイラの腐食抑制装置であって、融点がボイラ内温度より高い腐食抑制粒子をボイラの伝熱管群の上流側煙道へ吹き込む腐食抑制粒子吹込装置と、ボイラの下流側に設けられて排ガス中の腐食抑制粒子を捕集する集塵装置と、集塵装置で捕集された腐食抑制粒子を上記腐食抑制粒子吹込装置へ帰還供給する腐食抑制粒子帰還装置とを備えることを特徴としている。
【００１２】
本発明において、腐食抑制粒子は、粒径が５０μｍ以上であることが好ましい。
【００１３】
本発明において、集塵装置はサイクロン集塵機とすることができる。
【００１４】
本発明のボイラの腐食抑制方法は、廃棄物焼却炉の排ガスを受けるボイラの腐食抑制方法であって、融点がボイラ内温度より高い腐食抑制粒子を、腐食抑制粒子吹込装置からボイラの伝熱管群の上流側煙道へ吹き込み、ボイラの下流側で排ガス中の腐食抑制粒子を捕集し、捕集された腐食抑制粒子を上記腐食抑制粒子吹込装置へ帰還供給することを特徴としている。
【００１５】
本発明において、腐食抑制粒子は、粒径が５０μｍ以上であることが好ましい。
【００１６】
本発明において、腐食抑制粒子の捕集はサイクロン集塵機で行うことができる。
【００１７】
本発明において、腐食抑制粒子としては、カルサイト、シリカ、アルミナ、酸化鉄等ボイラ伝熱管を腐食させない成分を含有して構成される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、廃棄物焼却炉の排ガスを受けるボイラの腐食抑制装置であって、以上のように、融点がボイラ内温度より高い腐食抑制粒子をボイラの伝熱管群の上流側煙道へ吹き込む腐食抑制粒子吹込装置と、ボイラの下流側に設けられて排ガス中の腐食抑制粒子を捕集する集塵装置と、集塵装置で捕集された腐食抑制粒子を上記腐食抑制粒子吹込装置へ帰還供給する腐食抑制粒子帰還装置とを備えることとしたので、ボイラの伝熱管群の上流側煙道へ直接に腐食抑制粒子を吹き込むことで、少ない量の腐食抑制粒子でもボイラの伝熱管群の表面を効果的に覆う。したがって、本発明では、次々と発生する溶融塩粒子に対して腐食抑制粒子を付着させる必要がなく、腐食抑制粒子が一旦伝熱管群の表面を覆ってしまうと、連続してボイラ内に流入してくる溶融塩粒子は上記伝熱管群の表面に接触できず、付着しない。さらに、本発明では、腐食抑制粒子は捕集回収されて腐食抑制粒子吹込装置へ帰還供給されることで再利用されるので、少量の腐食抑制粒子の使用で済みそのコストの低減が図れ、また排ガスの集塵においても、その分だけ集塵量が減少するので、ここでもコストの低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態装置を示す概要構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面にもとづき、本発明の一実施形態を説明する。
【００２１】
図１において、火格子式廃棄物焼却炉１０は、火格子上に供給された廃棄物が火格子上を移送されながら焼却される炉である。すなわち、投入口１１より投入された廃棄物Ｗは給塵装置（図示せず）によって焼却炉本体１２の燃焼室１３の下部に位置する火格子１４上に連続的に供給され、火格子１４上を移送されている間に燃焼され灰化される。
【００２２】
投入口１１から投入された廃棄物Ｗは、まず火格子１４上で上流側の乾燥領域（図にて左側域）において、火格子１４の下方から吹き込まれる燃焼用空気と炉内の輻射熱によって乾燥されながら昇温して着火し、ついで燃焼領域（図にて中央域）に移送されて燃焼され、さらに後燃焼領域（図にて右側域）に移送されて灰化される。このようにして灰化された廃棄物Ｗの焼却灰の大部分（主灰）は火格子１４の後流側末端部の灰排出部１５から排出される。
【００２３】
上記燃焼室１３の下流側上部に位置する排ガス排出口１６には二次燃焼室１７が接続して設けられており、廃棄物を熱分解して生成した可燃性ガスを燃焼する。該二次燃焼室１７は、二次燃焼のための空気を吹き込む空気送風口（図示せず）が設けられている。
【００２４】
該二次燃焼室１７には、該二次燃焼室１７で可燃性ガスを燃焼した排ガスから熱回収するボイラ１８が隣接して設けられている。
【００２５】
上記ボイラ１８内は、上記排ガスの流路となる第一煙道１８Ａ、第二煙道１８Ｂそして第三煙道１８Ｃが上端そして下端で屈曲する連続した流路を形成しており、第一煙道１８Ａと第二煙道１８Ｂには内壁に沿って縦方向に延びる放射伝熱管（図示せず）が、そしてその下流側の第三煙道１８Ｃには水平方向に延びる接触伝熱管が横置されて形成する伝熱管群１９が多段をなして設けられている。
【００２６】
本実施形態では、炉外で上記ボイラ１８の上方位置に、カルサイト、シリカ、アルミナ、酸化鉄等のボイラ伝熱管に腐食をもたらせない成分を含有する腐食抑制粒子を貯留する粒子貯留槽２１を有していて、ボイラ１８の第三煙道１８Ｃに隣接して上流側に位置する第二煙道１８Ｂの上壁に設けられた粒子吹込口２２から上記腐食抑制粒子を炉内へ吹き込むようになっている。粒子吹込口２２はその粒子吹込量が調整可能となっている。上記粒子貯留槽２１と粒子吹込口２２とで腐食抑制粒子吹込装置２０を構成している。
【００２７】
炉外には、上記第三煙道１８Ｃの上端となる排ガス出口１８Ｄから溶融塩粒子を含む飛灰そして腐食抑制粒子を含む排ガス受けて集塵する第一集塵装置２３、減温塔２４、第二集塵装置２５が順次接続されていて、第二集塵装置２５は、誘引ファン２６を介して煙突２７に接続されていて排ガスを煙突２７から大気に放出するようになっている。
【００２８】
第一集塵装置２３は、好ましくはサイクロン集塵機であって、大粒径の粒子を捕集し、小粒径の粒子を排ガスとともに排出して、これらを分離する。第一集塵装置２３は、大粒径の粒子を捕集し、装置下部から大粒径の粒子を粒子貯留槽２１へ帰還させるように該粒子貯留槽２１に接続されている。
【００２９】
第一集塵装置２３としてのサイクロン集塵機で捕集された大粒径の粒子は、好ましくは粒径が５０μｍ以上の腐食抑制粒子であり、小粒径の粒子は飛灰である。したがって、腐食抑制粒子は上記粒子貯留槽２１へ帰還され、飛灰は次の減温塔２４へ送られる。
【００３０】
減温塔２４から第二集塵装置２５へ排ガスを導く煙道には排ガスから有害物質を除去して該排ガスを無害化する有害物質除去装置２８が接続されていて、上記減温塔２４では、排ガスに冷却水を噴霧して排ガスを有害物質除去装置２８で処理するのに適切な温度としている。有害物質除去装置２８は排ガス中の酸性ガスを中和するための中和剤としての粉末アルカリ剤、ダイオキシン類等の有害物質を吸着する吸着剤、例えば活性炭吸着剤を上記煙道内へ供給する。また、第二集塵装置２５は、種々の集塵形式が適用できるが、例えばバグフィルタ等が用いられ、排ガス中の飛灰、粉末アルカリ剤反応生成物、活性炭吸着剤が捕集されて、無害化された排ガスが排出される。
【００３１】
このように構成される本実施形態では、投入口１１へ廃棄物Ｗが投入されると、落下した廃棄物Ｗは図示しない廃棄物供給装置により燃焼室１３内に供給され、火格子１４上に堆積され、該火格子１４の動作により移動して、該火格子１４上に廃棄物Ｗの層を形成する。該火格子１４は、該火格子１４の直下に設けられた風箱（図示せず）を経て、燃焼用の一次空気を受けており、これにより火格子１４上の廃棄物Ｗは乾燥そして燃焼される。
【００３２】
火格子１４上では廃棄物Ｗが乾燥された後に、下流側へ移動しながら燃焼し、さらに廃棄物Ｗの熱分解、部分酸化が行われ可燃性ガスが発生し、その可燃性ガスが火炎を伴って燃焼するとともに、廃棄物Ｗ中の固形分の燃焼が行われる。火格子１４上において廃棄物Ｗの燃焼は実質的に完了し、下流端に達するまでに完全燃焼される。完全燃焼した後の飛灰は、灰排出部１５より落下排出される。
【００３３】
既述のごとく、燃焼室１３の出口に、二次燃焼室１７とボイラ１８が連設されていて、燃焼室１３で燃焼後の排ガスに含まれる未燃ガスが二次燃焼室１７で燃焼される。二次燃焼室１７で燃焼後の排ガスは該ボイラ１８で熱回収される。
【００３４】
二次燃焼室１７での燃焼後にボイラ１８へ流入する排ガスには、溶融塩粒子が含まれていて該ボイラ１８で浮遊している。上記ボイラ１８の第二煙道１８Ｂの上壁に粒子吹込口２２が設けられていて、粒子貯留槽２１から供給される腐食抑制粒子が上記粒子吹込口２２からボイラ１８内に吹き込まれる。上記排ガスは、第一煙道１８Ａから第二煙道１８Ｂを経て第三煙道１８Ｃへ流入する際、上記腐食抑制粒子を第三煙道１８Ｃへ搬送する。排ガスが第三煙道１８Ｃ内を上昇流動する際、腐食抑制粒子は上昇中に伝熱管群１９に付着し表面を覆う。その結果、連続してボイラ１８内を流動する排ガスに含まれる溶融塩粒子は、上記伝熱管群１９の表面を覆っている腐食抑制粒子により伝熱管群１９の表面への付着が阻まれる。かくして、伝熱管群１９は溶融塩粒子の付着による腐食が防止され保護される。
【００３５】
上記腐食抑制粒子は粒径が大きいので、多くが第三煙道１８Ｃ内に留まって、効果的に伝熱管群１９の表面を覆うこととなる。その際、腐食抑制粒子は融点がボイラ内温度よりも高いので、ボイラ内壁に融着することはない。
【００３６】
このように、腐食抑制粒子の多くは伝熱管群１９を覆っている第三煙道１８Ｃに留まるので、排ガスとともに腐食抑制粒子が炉外へ排出される従来の方法に比し、必要な腐食抑制粒子の量は大幅に削減される。
【００３７】
ボイラ１８で熱回収された排ガスは飛灰を伴って排ガス出口１８Ｄを経て第一集塵装置２３へ送られるが、その際、第三煙道１８Ｃ内に留まりきれなかった腐食抑制粒子も第一集塵装置２３へ送られる。例えば、サイクロン集塵機として構成される第一集塵装置２３は、流入してきた排ガスに含まれる大粒径粒子を分離する。腐食抑制粒子は大粒径なので、分離され上記第一集塵装置２３の下部に降下した後に抜きだされて粒子貯留槽２１へ帰還返送され、粒子吹込口２２からの吹込みに再利用される。上記第一集塵装置２３の側部からは飛灰を含む排ガスが排出され、減温塔２４へ送られ、次の第二集塵装置２５での集塵に適切な温度にまで冷却される。
【００３８】
排ガスは減温塔２４から第二集塵装置２５へ送られる煙道内で有害物質除去装置２８から供給される中和剤により酸性ガスが中和され、有害物質が吸着剤により吸着される。しかる後、排ガスは第二集塵装置２５に送られ、中和剤による中和反応生成物、活性炭、ダストなどが回収される。上記第二集塵装置２５で集塵され、無害化された後の排ガスは、誘引ファン２６により誘引され、煙突２７から大気中に放出される。なお、上記第二集塵装置２５としては、例えば、バグフィルタ方式、電気集塵方式等の集塵装置を用いることができる。
【００３９】
本発明において、腐食抑制粒子吹込装置２０の粒子吹込口２２は、図示された第二煙道１８Ｂでなくとも、第三煙道１８Ｃよりも上流側であれば、図中、破線で示されたように第一煙道１８Ａに設けてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１０  廃棄物焼却炉
１８  ボイラ
１８Ａ  （第一）煙道
１８Ｂ  （第二）煙道
１８Ｃ  （第三）煙道
１９  伝熱管群
２０  腐食抑制粒子吹込装置
２３  （第一）集塵装置
【図１】
2016194382.tif 000003