(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次燃焼を行うための一次燃焼ゾーン、及び、一次燃焼で発生した未燃焼ガスを含む一次燃焼ガスを燃焼させる二次燃焼を行うための二次燃焼ゾーンを有する燃焼室と、前記二次燃焼ゾーンを通過した燃焼ガスと水とを熱交換する温水発生器と、を備える焼却設備において温水を発生させる温水発生方法において、
前記温水発生器には、前記燃焼ガスが通る直管の伝熱管が設けられるとともに、当該伝熱管の外側を前記水が通り、
前記温水発生器には、前記伝熱管が鉛直方向に沿うように配置され、前記燃焼ガスが流れる方向と、前記水が流れる方向と、が同一方向であり、
前記焼却設備には、前記燃焼ガスを前記温水発生器に供給する供給状態と、前記燃焼ガスを前記温水発生器に供給しない遮断状態と、の間で状態を切替可能な切替部が設けられており、
前記温水発生器に前記燃焼ガスを供給する箇所には、想定される燃焼ガス成分から算出される量の腐食低減用空気を注入させる空気供給系統が設けられており、当該空気供給系統から、当該燃焼ガスの水分濃度を低減させるための腐食低減用空気が前記温水発生器に供給されることを特徴とする温水発生方法。
【請求項２】
請求項１に記載の温水発生方法であって、
前記切替部は、
前記遮断状態において、前記温水発生器に供給される前記燃焼ガスの温度が安定しない又は当該温度が第１閾値よりも低い間は当該遮断状態を維持し、
前記供給状態において、前記温水発生器に供給される前記燃焼ガスの温度が安定しない又は当該温度が第２閾値よりも低くなった場合は、前記遮断状態に切り替えることを特徴とする温水発生方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の温水発生方法であって、
前記遮断状態であって、かつ、前記燃焼室による燃焼が行われている状況において、前記伝熱管には、当該伝熱管に残留した前記燃焼ガスの代わりに当該伝熱管の内部に位置させるための置換用空気が供給されることを特徴とする温水発生方法。
【請求項４】
請求項１から３までの何れか一項に記載の温水発生方法であって、
前記温水発生器から排出される前記水は、熱利用部を通過することで、当該水に含まれる熱が利用されており、
前記温水発生器に供給される前記水の温度が第３閾値よりも低い場合に、当該温水発生器から排出される水の少なくとも一部を前記熱利用部を経由させずに、当該温水発生器の供給側に戻して、当該温水発生器に供給しようとする前記水に混入させ、混合後の当該温水発生器に供給する前記水の温度を、前記第３閾値以上にすることを特徴とする温水発生方法。
【請求項５】
請求項１から４までの何れか一項に記載の温水発生方法であって、
前記焼却設備には、前記燃焼室に供給するための空気と、前記燃焼ガスと、の熱交換を行って当該空気を加熱する空気加熱室が設けられ、
外部から取り込んだ空気は、前記空気加熱室に供給される前に、先行加温装置に供給され、
前記先行加温装置は、外部から取り込んだ空気と、前記温水発生器から排出された前記水と、の熱交換を行うことを特徴とする温水発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、焼却設備で発生した熱を用いて温水を発生させる温水発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、廃熱ボイラが設けられていない焼却設備では、焼却設備で発生した熱を有効利用するために、この熱を用いて水を温水に変え、この温水を利用することが広く行われている。一般的な方法としては、焼却設備で廃棄物を燃焼することで発生する燃焼ガスを、腐食性ガス成分を低減させた後に、温水発生器に供給する。また、温水発生器には、水が供給される。これにより、燃焼ガスと水を熱交換させて熱回収を行う（温水を生成させる）。しかし、腐食性ガス成分を低減させた後の燃焼ガスであっても温水発生器にて腐食が発生し、温水発生器にて十分な耐久性が発揮できないという問題がある。
【０００３】
特許文献１は、この種の腐食の発生を防止する方法を開示する。具体的には、排ガス（燃焼ガス）と空気を熱交換させて高温空気を生成する。温水発生器は、この高温空気と水を熱交換させて熱回収を行う。高温空気には腐食性ガス成分が含まれないため、腐食の発生を防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−０６２１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の方法では、燃焼ガスと水を直接的に熱交換するのではなく、その間に空気を媒介させる必要がある。そのため、必要設備が複雑になる。また、燃焼ガスと空気で熱交換を行う際には、温水発生器に供給する燃焼ガス又は空気に関して温度条件等の制約があるため、燃焼ガスの熱を十分に回収できない可能性がある。
【０００６】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、簡単な構成で十分に熱を回収しつつ、腐食の進行を遅らせることが可能な温水発生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【０００８】
本発明の観点によれば、以下の温水発生方法が提供される。即ち、この温水発生方法は、焼却設備において温水を発生させる。この焼却設備は、一次燃焼を行うための一次燃焼ゾーン、及び、一次燃焼で発生した未燃焼ガスを含む一次燃焼ガスを燃焼させる二次燃焼を行うための二次燃焼ゾーンを有する燃焼室と、前記二次燃焼ゾーンを通過した燃焼ガスと水とを熱交換する温水発生器と、を備える。前記温水発生器には、前記燃焼ガスが通る直管の伝熱管が設けられるとともに、当該伝熱管の外側を前記水が通る。前記温水発生器には、前記伝熱管が鉛直方向に沿うように配置され、前記燃焼ガスが流れる方向と、前記水が流れる方向と、が同一方向である。前記焼却設備には、前記燃焼ガスを前記温水発生器に供給する供給状態と、前記燃焼ガスを前記温水発生器に供給しない遮断状態と、の間で状態を切替可能な切替部が設けられている。前記温水発生器に前記燃焼ガスを供給する箇所には、想定される燃焼ガス成分から算出される量の腐食低減用空気を注入させる空気供給系統が設けられており、当該空気供給系統から、当該燃焼ガスの水分濃度を低減させるための腐食低減用空気が前記温水発生器に供給される。
【０００９】
これにより、腐食低減用空気が供給されることで、燃焼ガスの水分濃度が低減する。その結果、伝熱管の内面に結露が生じにくくなるため、腐食の進行を遅らせることができる。また、伝熱管が鉛直方向に沿うように配置される直管であるため、仮に結露が発生しても、燃焼ガスの供給を続けることで、結露が解消され易い。また、燃焼ガスと水の流れる方向を同一方向とすることで、熱交換が進んだ後の低温の燃焼ガスが、熱交換が進んだ後の高温の水と熱交換を行う。そのため、低温の燃焼ガスと低温の水が熱交換を行う場合と比較して、燃焼ガスと接触する温水発生器内部の伝熱管内面の表面温度が下がり過ぎないので、結露を発生しにくくすることができる。以上により、腐食の進行を十分に遅らせることができる。また、燃焼ガスと水を直接的に熱交換することで、燃焼室で発生した熱を十分に回収できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡単な構成で十分に熱を回収しつつ、腐食の進行を遅らせることが可能な温水発生方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態の焼却設備の概略構成図。
【図２】温水発生器の構成を示す図。
【図３】熱交換用の水の流れを示す図。
【図４】第２実施形態の焼却設備の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
初めに、図１を参照して、本実施形態の焼却設備１について説明する。図１は、第１実施形態の焼却設備１の概略構成図である。なお、以下の説明では、単に上流、下流と記載したときは、空気及び燃焼ガス等が流れる方向の上流及び下流を意味するものとする。
【００１３】
焼却設備１は、廃棄物を焼却する焼却炉を有する設備である。焼却設備１が有する焼却炉は、特に限定されず、例えば火格子式焼却炉であってもよいし、流動床式焼却炉であってもよいし、固定床式焼却炉であってもよい。焼却設備１は、燃焼室２と、燃焼ガス冷却室３と、空気加熱室４と、集じん装置５と、温水発生器１０と、を備える。
【００１４】
燃焼室２は、投入された廃棄物を燃焼させるための空間を有する。具体的には、燃焼室２は、一次燃焼ゾーン２ａと二次燃焼ゾーン２ｂとを含んでいる。一次燃焼ゾーン２ａには、一次燃焼のための空気等が供給される。一次燃焼ゾーン２ａでは、廃棄物を燃焼（例えば火炎燃焼）させる。二次燃焼ゾーン２ｂには、二次燃焼のための空気等が供給される。二次燃焼とは、一次燃焼で発生した未燃焼ガスを空気と反応させて燃焼させることである。以下の説明では、燃焼室２（二次燃焼ゾーン２ｂ）から排出される気体を二次燃焼ガスと称する。また、二次燃焼ゾーン２ｂには、二次燃焼ゾーン２ｂの温度（以下、二次燃焼温度）を検出する燃焼ガス温度センサ３１が設けられている。
【００１５】
燃焼室２から排出された燃焼ガスは、燃焼ガス冷却室３及び温水発生器１０へ供給される。燃焼ガス冷却室３には、冷却水を噴射する噴射装置が設けられている。燃焼ガス冷却室３では、燃焼ガスに冷却水が噴射されることで、燃焼ガスが冷却される。冷却後の燃焼ガスは空気加熱室４へ供給される。
【００１６】
また、焼却設備１には送風機６が設けられている。送風機６は、外部から空気を取り込んで、燃焼室２、空気加熱室４、及び温水発生器１０等へ供給する。
【００１７】
空気加熱室４には、気体同士で熱交換を行うための熱交換器が設けられている。空気加熱室４では、冷却後の燃焼ガスと、送風機６が供給した空気と、の熱交換が行われる。これにより、燃焼ガスは更に冷却され、空気は加熱される。空気加熱室４を通過することで更に冷却された燃焼ガスは、集じん装置５で、有害物質が除去された後に、煙突等を介して外部へ排出される。空気加熱室４を通過することで加熱された空気は、一次燃焼ゾーン２ａに供給される。
【００１８】
温水発生器１０には、燃焼室２から排出された燃焼ガスと、熱交換用の水と、が供給される。熱交換用の水は、真水に限られず、例えば添加剤が含まれていてもよい。また、熱交換用の水を、以下では単に水と称することがある。温水発生器１０には、後述の熱交換器が設けられている。温水発生器１０では、燃焼ガスと水との熱交換が行われる。これにより、燃焼ガスは冷却され、水は加熱される。以上により、温水発生器１０は温水を発生させる。また、温水発生器１０が発生させた温水は、給湯又は暖房等に利用される。
【００１９】
次に、図２を参照して、温水発生器１０の構成について説明する。温水発生器１０は、熱交換器１１と、切替ダンパ（切替部）１６と、点検口１７と、を備える。
【００２０】
熱交換器１１は、燃焼ガスと水とを熱交換する。熱交換器１１は、容器１２と、伝熱管１３と、を備える。
【００２１】
容器１２は、例えば円筒状の容器である。熱交換器１１には、容器１２の下部に繋がる水入口１２ａが設けられるとともに、容器１２の上部に繋がる水出口１２ｂが設けられている。水は、水入口１２ａを介して容器１２の下部に供給され、容器１２の上部において水出口１２ｂから排出される。水出口１２ｂを上部にすることで、容器１２内を水で満たすことができる。
【００２２】
伝熱管１３は、容器１２の内部に並べて複数設けられている。伝熱管１３は、円筒状の直管であり、鉛直方向に沿うように配置されている。熱交換器１１には、伝熱管１３の下部に繋がる燃焼ガス入口１３ａが設けられるとともに、伝熱管１３の上部に繋がる燃焼ガス出口１３ｂが設けられている。燃焼ガスは、燃焼ガス入口１３ａを介して伝熱管１３の下部に供給され、伝熱管１３の上部において燃焼ガス出口１３ｂから排出される。
【００２３】
なお、直管とは、伝熱管１３を全体的に見たときに管の軸方向が実質的に直線であればよい。従って、例えば端部等の主要でない部分に曲げが含まれていてもよいし、僅かな範囲に曲げが含まれていてもよいし、非常に緩やかな角度の曲げが含まれていてもよい。
【００２４】
次に、温水発生器１０の構成により、腐食の進行が遅くなることについて説明する。
【００２５】
初めに、熱交換器１１で生じ得る腐食について説明する。一般に、焼却炉から排出される燃焼ガスには上記の酸性ガス等の腐食性成分及び水分が含有されているため、当該燃焼ガスの温度を水分濃度に見合う結露温度以下に下げると、凝縮・結露することになる。また、燃焼ガスに含有される酸性ガスは水への溶解度が高いために、当該結露によって生じた結露水に継続的に溶け込んでいくことになるが、時間の経過によって、結露水が１００℃以上の温度の燃焼ガスによってその一部が蒸発してしまう反応も起きるために、当該結露水に含有される酸性ガス成分割合が上昇する、いわゆる濃縮がおき、結露水の発生部は腐食され易くなる。この原理で起きる鉄製品等の腐食が低温腐食と称される。そのため、熱交換器１１の伝熱管１３の内面には腐食が生じる可能性がある。
【００２６】
ここで、伝熱管１３に大きな曲げ等が含まれている場合、例えば曲げの内側（曲率半径が小さい側）等において燃焼ガスが十分に流れないことがある。その結果、この部分の温度が局所的に低くなって結露が生じ易い。この点、伝熱管１３を実質的に直管にすることで、燃焼ガスの流れが均一になり、温度分布を均一化できる。また、仮に結露が生じた場合であっても、直管の場合は結露に燃焼ガスがあたり易いため、結露が蒸発し易い。更に、伝熱管１３が鉛直方向に沿うように配置されているので、仮に結露が生じても、自重で下に流れ易い。以上により、本実施形態では、伝熱管１３に長時間にわたって結露が生じにくいので、腐食の進行を遅くすることができる。
【００２７】
また、燃焼ガスの温度が下がり過ぎると、温水発生器１０内部の伝熱管１３内面の表面温度が下がり過ぎるので、結露が生じ易くなる。そのため、例えば、熱交換後の低温の燃焼ガスと、熱交換前の低温の水と、の熱交換を避けることが好ましい。この点、本実施形態では、燃焼ガスと水が流れる方向が同一方向である。そのため、熱交換器１１の下部において、熱交換前の高温の燃焼ガスと、熱交換前の低温の水と、が熱交換を行う。また、熱交換器１１の上部において、熱交換後の低温の燃焼ガスと、熱交換後の高温の水と、が熱交換を行う。従って、燃焼ガスと接触する温水発生器１０内部の伝熱管１３内面の表面温度が下がり過ぎないので、腐食の進行を遅くすることができる。なお、水と燃焼ガスの入口を上部にし、水と燃焼ガスの出口を下部にしてもよい。
【００２８】
切替ダンパ１６は、燃焼ガス入口１３ａを開閉可能である。具体的には、切替ダンパ１６は、燃焼ガスを温水発生器１０に供給する供給状態（図の実線）と、燃焼ガスを温水発生器１０に供給しない遮断状態（図の鎖線）と、の間で状態（位置）を切替可能である。切替ダンパ１６は、例えば、制御装置３０の制御によって状態が切り替わる。
【００２９】
制御装置３０は、ＣＰＵ等の演算装置と、フラッシュメモリ等の記憶装置と、を備えており、演算装置がプログラムを実行することで、例えば切替ダンパ１６の状態を切り替える制御を行う。また、燃焼ガス温度センサ３１が検出した二次燃焼温度は制御装置３０へ出力される。
【００３０】
また、燃焼ガスの温度が下がり過ぎると、燃焼ガスと接触する温水発生器１０内部の伝熱管１３内面の表面温度が下がり過ぎることになり、結露が生じ易くなる。従って、例えば熱交換前の燃焼ガスの温度が低い場合も、結露が生じ易くなる。そのため、制御装置３０は、現在が遮断状態の場合、二次燃焼温度が第１閾値よりも低い間は遮断状態を維持し、二次燃焼温度が第１閾値以上になったタイミングで切替ダンパ１６を供給状態に切り替える。同様に、制御装置３０は、現在が供給状態の場合、二次燃焼温度が第２閾値以上である間は供給状態を維持し、二次燃焼温度が第２閾値よりも低くなったタイミングで切替ダンパ１６を遮断状態に切り替える。第１閾値と第２閾値は異なる値であるが、同じ値であってもよい。なお、二次燃焼温度が安定していない（大きく上下している）場合は、燃焼室２での燃焼が安定していない可能性があるため、この場合においても、制御装置３０は、切替ダンパ１６を遮断状態とする。
【００３１】
また、温水発生器１０に供給される燃焼ガスの流量が低くなるほど、熱交換時に燃焼ガスの温度が低くなり易い。従って、焼却設備１は、温水発生器１０に供給される燃焼ガスの流量が安定して高くなる構成であることが好ましい。ここで、温水発生器１０に供給される燃焼ガスの流量が例えば焼却設備１の作業者等によって容易に変更可能である場合、温水発生器１０に供給される燃焼ガスの流量が低くなる可能性がある。そのため、焼却設備１は、温水発生器１０に供給される燃焼ガスの流量を調整できる調整用ダンパが設けられていないか、仮に設けられていても焼却設備１の作業者が設定を変更できない構成（焼却設備１の提供者のみが設定を変更できる構成）であることが好ましい。
【００３２】
点検口１７は、容器１２の上部に形成されている。点検口１７は、開閉可能に構成されており、点検口１７を開放させることで、容器１２の内部（特に、伝熱管１３の内部）が視認可能となる。また、燃焼ガスに含まれる灰が伝熱管１３の内部に堆積している場合、例えば棒状の洗浄道具を用いて、この灰を取り除くことができる。
【００３３】
次に、熱交換器１１（伝熱管１３）に供給する空気について説明する。
【００３４】
伝熱管１３の腐食の進行を遅くするためには、燃焼ガスの温度を高くすることに加え、燃焼ガスの水分量を低くすることが非常に重要となる。燃焼ガスの水分濃度が高くなるに連れて、結露が生じ易くなるからである。ただし、燃焼ガスの水分濃度は、廃棄物の性状に応じて変化するため、制御できる対象ではない。そのため、本実施形態では、外部から取り込んだ空気（以下、腐食低減用空気）を燃焼ガスと混合する処理を行う。この処理を行うために、焼却設備１には、腐食低減用空気を温水発生器１０（伝熱管１３）に供給するための供給系統（具体的には、送風機６が外部から取り込んだ空気を温水発生器１０に供給するための配管等）が設けられている。
【００３５】
これにより、燃焼ガスが薄まるため、燃焼ガスの水分濃度が低下する。なお、燃焼ガスは数百度であるのに対し、外部から取り込んだ腐食低減用空気は数十度である。そのため、仮に腐食低減用空気の水分率が高くても水分量（絶対量）は、燃焼ガスと比較すると非常に少ない。従って、腐食低減用空気の水分率に関係なく、腐食低減用空気を供給するだけで、燃焼ガスの水分濃度を下げることができる。
【００３６】
腐食低減用空気を供給することで、燃焼ガスの温度は下がるが、それでも１００度を大きく上回る温度を維持する。温水発生器１０は水を１００度以上にする必要はないため、腐食低減用空気を供給しても、温水の発生（熱回収）には支障がない。しかしながら、腐食低減用空気量が過大であると、温水発生器１０で冷却された後の燃焼ガスの温度が過剰に下がってしまうことになり、腐食防止の目的に反して燃焼ガス中の水分が結露し、腐食の抑制効果が出ないこともある。そのため、本実施形態では、燃焼ガスの供給系統を流れる燃焼ガスについて、処理対象の多様な廃棄物を処理した際の、想定される成分範囲を踏まえて算出される量の腐食低減目的の空気を供給する。なお、処理対象の廃棄物の変動は予め予測が困難なので、腐食低減用空気の供給量は調整せずに、常に一定値の流量の腐食低減用空気を供給するようにする。なお、この一定値は、例えば焼却設備１の設計時において、燃焼ガスの水分濃度の予測値に加え、温水発生器１０の構成等に基づいて決定される。また、腐食低減用空気の供給量を変更可能な構成であってもよい。
【００３７】
また、上述のように切替ダンパ１６が供給状態から閉鎖状態に切り替わった場合、伝熱管１３に存在する燃焼ガスは下流側に排出されずに、伝熱管１３に残り続ける。この状態で、水が循環すると、伝熱管１３の温度が低くなり、結露が生じる。これを防止するため、制御装置３０は、切替ダンパ１６を閉鎖状態に切り替える場合、空気（以下、置換用空気）を伝熱管１３に供給する。
【００３８】
これにより、伝熱管１３の内面の周囲に存在する燃焼ガスが空気に置換されるため、結露を防止できる。その後、制御装置３０は、切替ダンパ１６を供給状態に切り替えた場合、置換用空気の供給を停止する。なお、置換用空気の単位時間あたりの流量は、腐食低減用空気の単位時間あたりの流量よりも少ない値で十分である。また、置換用空気と腐食低減用空気の供給経路は、共通であってもよいし、異なっていてもよい。
【００３９】
また、本実施形態で行う温水発生方法では、特許文献１のような燃焼ガスと媒介空気の熱交換を行わずに、燃焼ガスと水を直接的に熱交換する。そのため、熱交換器１１の高温側と低温側の温度差がかなり大きく取れる。従って、特許文献１の方法と比較して、大きな熱交換能力を実現できる。そのため、燃焼室２で発生した熱を簡単な構成で十分に回収できる。
【００４０】
次に、図３を参照して、熱交換用の水に関する制御を行って、腐食を防止する方法について説明する。
【００４１】
図３に示すように、温水発生器１０で高温となった水は、温水貯留タンク（熱利用部）２１に貯留される。温水貯留タンク２１に貯留される水は、給湯及び暖房等に利用される。従って、熱交換用の水は、温水貯留タンク２１を通過することで、温度が低下する。また、温水貯留タンク２１に貯留される水は、供給ポンプ２３によって、再び温水発生器１０に供給される。このようにして水を循環させることで、温水貯留タンク２１の温度を維持できる。
【００４２】
ここで、温水発生器１０に供給される水の温度が低くなるほど、燃焼ガスと接触する温水発生器１０内部の伝熱管１３内面の表面温度が低くなる。この表面温度が低くなれば、それだけ、燃焼ガスからの結露が発生し易くなる。この点、本実施形態では、温水発生器１０に供給される水の温度が低くなり過ぎないようにするための制御を行う。具体的には、温水発生器１０から温水貯留タンク２１に向かう経路と、温水貯留タンク２１から温水発生器１０に向かう経路と、を接続するバイパス経路２４が設けられている。バイパス経路２４は、高温となった水を、温水貯留タンク２１を経由させずに、再び温水発生器１０に戻す経路である。バイパス経路２４を設けることで、温水発生器１０に供給される水の温度を高くすることができる。
【００４３】
また、熱交換用の水の循環経路には、温度調整弁２２と水温センサ３２とが設けられている。温度調整弁２２は、バイパス経路２４に設けられており、バイパス経路２４を通過する水の流量を調整可能である。温度調整弁２２は、制御装置３０によって制御されている。水温センサ３２は、温水発生器１０の近傍に設けられており、温水発生器１０に供給される水の温度を検出して制御装置３０へ出力する。
【００４４】
制御装置３０は、水温センサ３２の検出値が所定値又は所定範囲となるように温度調整弁２２を制御する。具体的には、水温センサ３２の検出値が第３閾値よりも低い場合に、温度調整弁２２を開放して、高温の水を温水発生器１０に供給する。第３閾値は、伝熱管１３に結露が発生する可能性がある水温である。なお、制御装置３０は、水温センサ３２の検出値が第３閾値（又はそれより大きい第４閾値）以上となった場合に、温度調整弁２２を閉鎖する。また、制御装置３０は、水温センサ３２の検出値に応じて、温度調整弁２２の開口面積（即ち、高温の水の単位時間あたりの流量）を変更してもよい。
【００４５】
本実施形態では、水温センサ３２の検出値に基づいて制御装置３０が温度調整弁２２を制御する。この構成に代えて、内部を通過する流体の温度に応じて、自律的に開度調整を行う自律温度調整弁を用いてもよい。自律温度調整弁は、例えば内部に収容されたワックスの温度変化に応じて粘度が変化することを利用して開度調整を行う。従って、自律温度調整弁に給電線を接続する必要なく、温水発生器１０に供給される水の温度を調整できる。
【００４６】
次に、図４を参照して、第２実施形態について説明する。
【００４７】
第２実施形態の焼却設備１は、先行加温装置７が設けられている点において、第１実施形態の焼却設備１とは異なる。先行加温装置７は、空気加熱室４の腐食を防止するための装置である。
【００４８】
初めに、空気加熱室４で生じ得る腐食について説明する。空気加熱室４では、冷却後の燃焼ガスと、外部から取り込んだ空気と、の熱交換が行われる。そのため、この熱交換によって燃焼ガスの温度が低くなり過ぎた場合、空気加熱室４の伝熱管の表面温度が低下するので当該伝熱管に結露が発生し、この伝熱管が腐食する可能性がある。
【００４９】
空気加熱室４の腐食を防止するために、第２実施形態では、空気加熱室４に供給される空気を先行加温装置７により事前に加熱する。先行加温装置７は、液体と気体の熱交換を行う熱交換器である。先行加温装置７には、温水発生器１０を通過して高温になった水（温水貯留タンク２１を経由する前の水）と、空気加熱室４に供給される前の空気と、が供給される。これにより、空気加熱室４に供給される前の空気の温度を上昇させることができる。その結果、空気加熱室４において、伝熱管の表面温度が低下し過ぎることを防止できるので、空気加熱室４の伝熱管に結露を発生しにくくすることができる。
【００５０】
以上に説明したように、本実施形態の温水発生方法は、焼却設備１により行われる。焼却設備１は、燃焼室２と、温水発生器１０と、を備える。燃焼室２は、一次燃焼を行うための一次燃焼ゾーン２ａ、及び、一次燃焼で発生した未燃焼ガスを含む一次燃焼ガスを燃焼させる二次燃焼を行うための二次燃焼ゾーン２ｂを有する。温水発生器１０は、二次燃焼ゾーン２ｂを通過した燃焼ガスと水とを熱交換する。温水発生器１０には、燃焼ガスが通る直管の伝熱管１３が設けられるとともに、当該伝熱管１３の外側を水が通る。温水発生器１０には、伝熱管１３が鉛直方向に沿うように配置され、燃焼ガスが流れる方向と、水が流れる方向と、が同一方向である。焼却設備１には、燃焼ガスを温水発生器１０に供給する供給状態と、燃焼ガスを温水発生器に供給しない遮断状態と、の間で状態を切替可能な切替ダンパ１６が設けられている。温水発生器１０に燃焼ガスを供給する箇所には、想定される燃焼ガス成分から算出される量の腐食低減用空気を注入させる空気供給系統が設けられており、当該空気供給系統から、当該燃焼ガスの水分濃度を低減させるための腐食低減用空気が温水発生器１０に供給される。
【００５１】
これにより、腐食低減用空気が供給されることで、燃焼ガスの水分濃度が低減する。その結果、伝熱管１３の内面に結露が生じにくくなるため、腐食の進行を遅らせることができる。また、伝熱管１３が鉛直方向に沿うように配置される直管であるため、仮に結露が発生しても、燃焼ガスの供給を続けることで、結露が解消され易い。また、燃焼ガスと水の流れる方向を同一方向とすることで、熱交換が進んだ後の低温の燃焼ガスが、熱交換が進んだ後の高温の水と熱交換を行う。そのため、低温の燃焼ガスと低温の水が熱交換を行う場合と比較して、燃焼ガスと接触する温水発生器１０内部の伝熱管１３内面の表面温度が下がり過ぎないので、結露を発生しにくくすることができる。以上により、腐食の進行を十分に遅らせることができる。燃焼ガスと水を直接的に熱交換することで、燃焼室２で発生した熱を十分に回収できる。
【００５２】
また、本実施形態の温水発生方法では、遮断状態において、温水発生器１０に供給される燃焼ガスの温度が安定しない又は当該温度が第１閾値よりも低い間は当該遮断状態を維持する。供給状態において、温水発生器１０に供給される燃焼ガスの温度が安定しない又は当該温度が第２閾値よりも低くなった場合は、遮断状態に切り替える。
【００５３】
これにより、温度が低い燃焼ガス、又は、燃焼室２での燃焼が安定していない状況で発生した燃焼ガスが温水発生器に供給されにくくなる。その結果、結露が発生しにくくなるので、腐食の進行を遅らせることができる。
【００５４】
また、本実施形態の温水発生方法では、遮断状態であって、かつ、燃焼室２による燃焼が行われている状況において、伝熱管１３には、当該伝熱管１３に残留した燃焼ガスの代わりに当該伝熱管１３の内側に位置させるための置換用空気が供給される。
【００５５】
これにより、水分濃度が高い燃焼ガスが、水分濃度が低い置換用空気に置換されるため、腐食の進行を遅らせることができる。
【００５６】
また、本実施形態の温水発生方法では、温水発生器１０から排出される水は、温水貯留タンク２１を通過することで、当該水に含まれる熱が利用されている。温水発生器１０に供給される水の温度が第３閾値よりも低い場合に、当該温水発生器１０から排出される水の少なくとも一部を温水貯留タンク２１を経由させずに、当該温水発生器１０の供給側に戻して、温水発生器１０に供給しようとする水に混入させ、混合後の温水発生器１０に供給する水の温度を、第３閾値以上にする。
【００５７】
これにより、温水発生器１０に供給される水の温度が低い場合でも、この温度を高くできる。そのため、燃焼ガスと接触する温水発生器１０内部の伝熱管１３内面の表面温度が下がり過ぎないので、結露が発生しにくくなり、腐食の進行を遅らせることができる。
【００５８】
また、本実施形態の温水発生方法において、焼却設備１には、燃焼室２に供給するための空気と、燃焼ガスと、の熱交換を行って当該空気を加熱する空気加熱室４が設けられる。外部から取り込んだ空気は、空気加熱室４に供給される前に、先行加温装置７に供給される。先行加温装置７は、外部から取り込んだ空気と、温水発生器１０から排出された水と、の熱交換を行う。
【００５９】
これにより、先行加温装置７を設けない場合と比較して、空気加熱室４に供給される空気の温度を高くすることができる。その結果、空気加熱室４において、燃焼ガスの温度が下がり過ぎて伝熱管の表面温度が低下し過ぎることを防止できるので、当該伝熱管に結露が発生しにくくなり、腐食の進行を遅らせることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１  焼却設備
２  燃焼室
３  燃焼ガス冷却室
４  空気加熱室
５  集じん装置
６  送風機
７  先行加温装置
１０  温水発生器
１１  熱交換器
１２  容器
１３  伝熱管
１６  切替ダンパ（切替部）
１７  点検口
２１  温水貯留タンク（熱利用部）
２２  温度調整弁
【要約】
【課題】簡単な構成で十分に熱を回収しつつ、腐食の進行を遅らせることが可能な温水発生方法を提供する。
【解決手段】温水発生方法は、温水発生器１０を備える焼却設備１により行われる。温水発生器１０は、燃焼室２を通過した燃焼ガスと水とを熱交換する。温水発生器１０には、燃焼ガスが通る直管の伝熱管が設けられるとともに、当該伝熱管の外側を水が通る。温水発生器１０には、伝熱管は鉛直方向に沿うように配置され、燃焼ガスが流れる方向と、水が流れる方向と、が同一方向である。焼却設備１には、燃焼ガスを温水発生器１０に供給するか否かを切替可能な切替ダンパが設けられている。温水発生器１０に燃焼ガスを供給する箇所には、想定される燃焼ガス成分から算出される量の腐食低減用空気を注入させる空気供給系統が設けられており、当該空気供給系統から、当該燃焼ガスの水分濃度を低減させるための腐食低減用空気が温水発生器１０に供給される。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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