(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物焼却処理炉（１）の排ガスを煙突（６）に導く排ガス路（２）に、前記廃棄物焼却処理炉（１）に後続する廃熱ボイラ（３）を設置してある廃棄物処理装置であって、
前記排ガス路（２）における前記廃熱ボイラ（３）の設置部位近傍から前記排ガスの一部を高温排ガスのまま取り出す排ガス取出し路（１０）を設けるとともに、前記排ガス取出し路（１０）に前記高温排ガス中の煤塵を除去する無機多孔体からなる高温用フィルタ（１１）を設け、前記高温用フィルタ（１１）の下流側に前記廃熱ボイラ（３）からの蒸気を前記高温排ガスによって過熱する過熱器（１２）を設けてある廃棄物焼却処理装置。
【請求項２】
前記排ガス取出し路（１０）における前記過熱器（１２）の下流側に、前記高温排ガスの流量を調節するダンパ機構（１３）を設けてある請求項１記載の廃棄物焼却処理装置。
【請求項３】
前記排ガス取出し路（１０）の下流側端部を、前記排ガス路（２）における前記煙突（６）の手前に連通接続してある請求項１又は２に記載の廃棄物焼却処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物焼却処理装置に関し、詳しくは、廃棄物焼却処理炉の排ガスを煙突に導く排ガス路に、前記廃棄物焼却処理炉に後続する廃熱ボイラを設置してある廃棄物処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、廃棄物焼却処理装置においては、図４に示すように、廃棄物焼却処理炉１の排ガスを煙突６に導く排ガス路を形成する煙道２に、前記廃棄物焼却処理炉１の炉出口に配置された廃熱ボイラ３と、前記廃熱ボイラ３への給水に排ガスの熱を回収するエコノマイザ４と、排ガス中の粉塵を捕集するバグフィルタ５と、除塵後の排ガスを清浄化するための、排煙脱硝装置、洗煙装置等からなる排ガス処理装置８と、煙突６から大気中に放出される排ガスに白煙が生ずるのを防止するための排ガス加熱手段を備える白煙防止装置７Ａとが順次設けられている。さらに、前記廃熱ボイラ３からの蒸気を発電機Ｇを駆動して発電する蒸気タービンＴに供給する蒸気経路に、その発電効率を高めるために前記蒸気を都市ガス等を燃料として過熱する外部燃焼式過熱器９を設けてある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の廃棄物焼却処理装置においては、発電設備を設けて発電しようとすると、外部燃焼式過熱器９で廃熱ボイラ３からの蒸気を過熱するのに、都市ガス等の燃料を必要とするという問題を有している。この外部燃焼式過熱器９を設ける理由は、廃棄物焼却処理炉１の排ガス中には塩酸等が含有されるうえに、飛灰等の煤塵が同伴しており、前記煤塵が廃熱ボイラ３の蒸発管、過熱器の蒸気管等に付着すると、そこに塩化鉄等の鉄塩が生成して腐食する（高温腐食）が、前記塩化鉄等の鉄塩生成等に起因する腐食の激しい温度領域が３２０℃以上であることから、前記高温腐食を避けるためには、前記蒸発管、蒸気管の管壁温度を３２０℃以下に抑制する必要があり、出口蒸気条件を約３ＭＰａ、３００℃以上に上げることを困難としているためである。この条件下では、発電効率は２０％に満たない。
上記問題に対して、ガスタービン発電と廃棄物焼却処理炉における廃熱利用発電を積極的に結合することで熱効率を向上させる設備として、図５に示すような複合発電施設が開発されている。この複合発電施設においては、排ガス経路における諸設備の配置は上記従来の廃棄物焼却処理装置と変わらないが、ガスタービン発電設備を別に備えており、前記外部燃焼式過熱器９の熱源にガスタービンの排ガスを用いて、過熱器出口の蒸気条件を約４ＭＰａ、４００℃として、発電効率２４％を達成している。しかも、過熱蒸気管の腐食のおそれはない。しかしながら、ガスタービン等の設備と外部燃料を必要とする等の問題がある。また、上記複合発電施設は、上述の構成であるため、小型の廃棄物焼却処理設備を結合するのには適しておらず、充分な効果を発揮しない。また、廃棄物焼却処理炉の排ガスの保有熱の有効利用の点でも問題が残っている。
そこで、本発明の廃棄物焼却処理装置は、上記の問題点を解決し、廃棄物焼却処理炉の排ガスの熱を有効に利用しながら、外部燃料に頼ることなく過熱蒸気温度を充分に高めることが可能で、例えば、発電設備に蒸気を供給する場合にはその発電効率を向上することが可能な手段を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
〔第１特徴構成〕
上記の目的のための本発明の廃棄物焼却処理装置の第１特徴構成は、請求項１に記載の如く、廃棄物焼却処理炉からの排ガス路における廃熱ボイラの設置部位近傍から排ガスの一部を高温排ガスのまま取り出す排ガス取出し路を設けるとともに、前記排ガス取出し路に前記高温排ガス中の煤塵を除去する無機多孔体からなる高温用フィルタを設け、前記高温用フィルタの下流側に前記廃熱ボイラからの蒸気を前記高温排ガスによって過熱する過熱器を設けてある点にある。
〔第１特徴構成の作用効果〕
上記第１特徴構成によれば、塩化鉄等の鉄塩の生成等に起因する腐食（所謂高温腐食）のおそれを低減できるので、過熱器における蒸気過熱温度を充分に高く維持することが可能になる。詳しくは、前記高温腐食には、蒸気管等の伝熱管の表面に煤塵が付着することと、前記付着した煤塵に水分が保有されていること、前記伝熱管を取り巻く雰囲気中に塩素分（通常塩酸の形で存在する。）等の腐食性成分が存在すること、前記雰囲気の温度が３２０℃以上の温度下にあることが３大要因として挙げられる。過熱器の上流側に高温用フィルタを配置することによって前記伝熱管の表面への煤塵の付着を防止でき、従って、前記要因の一つである煤塵を除去できるから、腐食を大きく抑制できるのである。さらに、高温フィルタの上流側から消石灰等を吹き込めば、腐食性成分である塩酸等を中和できるので、腐食の抑制が一層効果となる。また、排ガス取出し路から高温の排ガスを導いてあるので、前記過熱器に導入される排ガスは高温であり、蒸気過熱温度を充分に高く維持でき、蒸気過熱のための燃料を必要としない。しかも、前記高温用フィルタを無機多孔体で形成してあるから、耐熱バグのように可撓性を有しておらず目開きのガス圧に伴う変化がなく、通気圧損を高めても安定して煤塵の除去を行うことができるので、前記高温用フィルタを小型化することが可能である。前記高温用フィルタを形成する無機多孔体は、多孔質セラミック焼結体であってもよく、また、多孔質金属焼結体であってもよい。このようにすれば、仮に、過熱器の伝熱面温度が６００℃を超えても急速に腐食するおそれはなく、過熱器出口の蒸気条件を、９ＭＰａ、５００℃とすることも可能となる。尚、前記無機多孔質体は、最小阻止粒径、通気特性、強度等の面から、等方圧加圧下で焼成（所謂ＨＩＰ成形）されたものであることが好ましい。つまり、粒径を調整して、小範囲分布粒径の粒子をＨＩＰ成形すれば、ほぼ均一な通気孔径の焼結体が得られ、通気孔の分布も均一化できるうえに、焼結体強度が焼結温度に比して高いものを得られ、その結果通気流速を高めることが可能になるからである。因みに、バグフィルタの濾過速度は一般には１ｍ／分程度に抑えられているので、大きな濾過面積が必要になる。さらに、一般的なバグフィルタの耐熱温度は低く、２５０℃程度である。
その結果、廃棄物焼却処理炉の排ガスの熱を有効に利用しながら、外部燃料に頼ることなく過熱蒸気温度を充分に高めることが可能となった。従って、発電設備に蒸気を供給する場合には、その発電効率を向上できる。
【０００５】
〔第２特徴構成〕
上記の目的のための本発明の廃棄物焼却処理装置の第２特徴構成は、請求項２に記載の如く、前記第１特徴構成における排ガス取出し路における過熱器の下流側に、前記高温排ガスの流量を調節するダンパ機構を設けてある点にある。
〔第２特徴構成の作用効果〕
上記第２特徴構成によれば、廃棄物焼却処理炉の操業条件に影響を受けることなく過熱器出口蒸気条件を制御できるようになる。つまり、ダンパ機構の操作によって高温排ガスの流量を調節することによって、容易に過熱器における伝熱条件を制御できる。従って、前記廃棄物焼却処理炉内の廃棄物の燃焼状態に伴って廃熱ボイラの出口上記温度が変動した場合にも、排ガス取出し路からの高温排ガスの温度が極端に変動することはなく、高温の排ガスを前記過熱器に導いてあるので、前記過熱器における過熱蒸気条件を容易に制御でき、例えば、蒸気タービンに蒸気を供給して発電する場合には、電力需要に応じて発電量を変化させることが可能となる。
その結果、上記第１特徴構成の効果に加えて、過熱器出口の蒸気条件を制御可能になる。
【０００６】
〔第３特徴構成〕
上記の目的のための本発明の廃棄物焼却処理装置の第３特徴構成は、請求項３に記載の如く、前記第１特徴構成又は前記第２特徴構成における排ガス取出し路の下流側端部を、排ガス路における煙突の手前に連通接続してある点にある。
〔第３特徴構成の作用効果〕
上記第３特徴構成によれば、煙突から大気中に放出する排ガスに白煙の生ずるのを防止可能になる。つまり、排ガス路に備えるバグフィルタの入口ガス温度の制約によって冷却された排ガスをそのまま前記煙突から大気中に放出すれば、過飽和に排ガス中に含有されている水分が結露して白煙を生ずることがあるが、排ガス取出し路からの高温の排ガスを混合することにより、煙突に至る排ガスの温度を高めることで前記水分の飽和度を低下させることが可能となり、そのまま大気中に放出しても大気により希釈されて結露することを抑制できる。
その結果、煙突から白煙が排出されることを防止できる。従って、一般的に設置されている白煙防止装置の設備を省略可能で、設備量を低減し、且つ、エネルギーを有効に利用することが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
上記本発明の廃棄物焼却処理装置の実施の形態の一例について、以下に、図面を参照しながら説明する。図１に本発明の廃棄物焼却処理装置の一例を示す。
【０００８】
廃棄物焼却処理炉１には誘引送風機構Ｂによって煙突６に排ガスを導く排ガス路２に廃熱ボイラ３を付設してあり、前記排ガス路２に、エコノマイザ４を共に設けた減温塔、バグフィルタ５、排ガス処理装置８、白煙防止装置７Ａとしての排ガス混合器７を順次下流側に配置してある。前記排ガス処理装置８は、除塵後の排ガスを清浄化するための排煙脱硝装置等で構成されている。さらに、前記廃熱ボイラ３の蒸発管の下流側から高温排ガスの一部を取出す排ガス取出し路１０を設け、前記排ガス混合器７に接続してある。前記排ガス取出し路１０には、高温用フィルタ１１、前記廃熱ボイラ３からの蒸気を過熱する過熱器１２、高温排ガスの流量を調節するダンパ機構１３を順次設け、さらに、前記高温用フィルタ１１の上流側に、消石灰粉を吹き込み供給する石灰供給装置１４を配置してある。前記廃熱ボイラ３からの蒸気は、前記過熱器１２で過熱された後、発電機Ｇを駆動する蒸気タービンＴに送られ、前記蒸気タービンＴを出て凝縮され、前記廃熱ボイラ３の給水に戻される。
【０００９】
前記高温用フィルタ１１は、図２に示すように、前記高温用フィルタ１１の下方にガス入口部１１ａと、前記高温用フィルタ１１内を上下に区画する隔壁部１１ｃと、前記隔壁部１１ｃの上方にガス出口部１１ｂとを備えており、さらに、前記隔壁部１１ｃに取り付けられたフィルタ本体２０と、前記隔壁部１１ｃの上方に配置された、前記フィルタ本体２０の高温排ガス流の流通方向と逆方向に逆圧洗浄用の高圧空気を噴射する逆圧洗浄装置２１と、逆圧洗浄によって吹き落とされた煤塵を前記高温用フィルタ１１から取り出すためのロータリバルブ２２と、取り出した煤塵を排出するためのスクリューコンベア２３とを備えている。
【００１０】
前記フィルタ本体２０には、前記隔壁部１１ｃの下側に配置された、上端部が開口し下端部を閉じてある無機多孔体としての多孔質金属焼結筒体２０ａと、前記多孔質金属焼結筒体２０ａの上端部に配置されたベンチュリ２０ｂとを設けてある。
【００１１】
前記高温用フィルタ１１には前記ガス入口部１１ａから排ガス取出し路１０からの高温排ガスが供給され、前記多孔質金属焼結筒体２０ａを透過して前記ガス出口部１１ｂから前記排ガス取出し路１０の後流側へ排出される。前記多孔質金属焼結筒体２０ａを高温排ガスが通過する際に、前記高温排ガス中の煤塵を捕捉するようにしてある。
【００１２】
排ガス路２を経て煙突６から大気中に放出される排ガスは、減温塔で冷却されながら、エコノマイザ４で廃熱ボイラ３への給水を加熱し、１５０℃にまで減温の後、バグフィルタ５で煤塵を除き、排ガス処理装置８で無害化されて、排ガス混合器７に至って排ガス取出し路１０からの高温排ガスと混合されて、誘引送風機構Ｂによって前記煙突６に送り込まれ、大気中に放出される。一方、排ガス取出し路１０から取り出された高温排ガスは石灰供給装置１４から消石灰粉を吹き込まれ、高温用フィルタ１１に送り込まれる。この際、高温排ガスは５５０〜５８０℃程度に減温される。これは、高温排ガス中の飛灰の溶融温度が約６００℃であるので、一部溶融状態の飛灰が前記多孔質金属焼結筒体２０ａに付着することを防止するには、６００℃より低い温度に冷却して高温用フィルタ１１に導入する必要があるためである。吹き込まれた消石灰粉は高温排ガスと接触し、高温排ガス中の塩酸等の酸を中和した後、多孔質金属焼結筒体２０ａ外表面に捕捉され、酸成分を除去された煤塵を含有しない高温排ガスが過熱器１２に送り込まれ、廃熱ボイラ３からの蒸気を過熱する。尚、前記石灰供給装置１４から吹き込まれた消石灰粉と反応せずに前記多孔質金属焼結筒体２０ａに到った酸成分も前記多孔質金属焼結筒体２０ａ表面に捕捉されている石灰粉と接触して反応するので、前記石灰供給装置１４から吹き込まれた消石灰粉の効率を高めることができる。また、煤塵と酸成分を共に除去してあるので、先述の高温腐食の３要因の中の２要因を除去できており、高温排ガスの温度にかかわらず、前記過熱器１２の蒸気管の腐食は充分に防止できる。過熱器１２からの過熱蒸気の温度は、前記排ガス取出し路１０に設けられたダンパ機構１３の開度調整で制御することが可能である。
【００１３】
前記過熱器１２からの高温排ガスは、排ガス混合器７で前記排ガス処理装置８からの低温の排ガスと混合され、煙突６から放出される排ガスの温度を上昇させて、前記煙突６から白煙が放出されるのを防止している。従って、上記の構成によれば、従来設けられていた白煙防止装置を設ける必要はない。
【００１４】
尚、前記高温用フィルタ１１の再生処理は所定間隔で間歇的に行われる。つまり、逆圧洗浄制御手段Ｃによって、定期的に逆圧洗浄装置２１の作動弁２１ｂを所定時間開弁するようにしてあり、逆洗ノズル２１ｃから高圧空気が噴出されて、前記多孔質金属焼結筒体２０ａ表面に付着した煤塵や反応後の消石灰粉を除去できるようにしてある。ここで、前記逆洗ノズル２１ｃからの高圧空気の噴出圧は、ベンチュリ２０ｂによって逆伝播を阻止してあり、前記噴出圧が多孔質金属焼結筒体２０ａに付着した煤塵等の除去に有効に作用する。前記逆圧洗浄の噴出気体の噴出圧、噴出流速、噴出間隔等は適宜設定されるべきものである。
前記逆圧洗浄の結果吹き落とされた石灰粉は、前記高温用フィルタ１１の下方に設けられたロータリバルブ２２により下方に排出され、スクリューコンベア２３により送り出されるようにしてある。
【００１５】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。
〈１〉上記実施の形態に於いては、排ガス取出し路１０を廃熱ボイラ３の蒸発管の下流側に接続する例を示したが、図３に示すように、廃熱ボイラ３の側方に接続してあってもよい。この排ガス取出し路１０の接続位置は高温用フィルタ１１の耐用温度に応じて定めればよく、前記廃熱ボイラ３の上流側に接続してあってもよい。
〈２〉上記実施の形態に於いては、高温用フィルタ１１の上流側に、消石灰粉を高温排ガスに吹き込む石灰供給装置１４を配置してある例を示したが、条件によっては、この石灰供給装置は省略してあってもよい。前記石灰供給装置１４を省略しても、先述のように、腐食の要因の１つである煤塵を除去してあるので、過熱器１２の伝熱管の腐食防止は可能である。
〈３〉上記実施の形態に於いては、排ガス取出し路１０を排ガス混合器７に接続してある例を示したが、直接煙突６に接続してあってもよい。煙突６内で排ガス路２からの排ガスと混合されて排ガス温度を上昇させるので、白煙防止の効果を有する。
〈４〉上記実施の形態に於いては、排ガス取出し路１０にダンパ機構１３を設けた例を示したが、高温排ガスの流量の制御を必要としない場合にはダンパ機構１３は省略してもよい。
〈５〉上記実施の形態に於いては、無機多孔体として多孔質金属焼結筒体２０ａを配置した例を示したが、これは等方圧加圧下で焼結されてあればさらによく、通気体としての特性がさらに好ましいものとなる。尚、前記無機多孔体はセラミック焼結体や耐火物系の多孔体であってもよく、また、サーメット（金属と非金属の混合焼結体）であってもよい。さらに、耐熱性を有する無機繊維材（例えばシリカ−アルミナ繊維）で構成されたフィルタ、前記無機質繊維を耐熱性を有するバインダを用いて成形したフィルタ等も使用可能である。
〈６〉上記実施の形態においては、逆洗ノズル２１ｃからの噴出気体に高圧空気を用いた例を示したが、前記噴出気体は高圧蒸気であってもよく、捕集した粉塵の種類によってはこの方が好適である。
【００１６】
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃棄物焼却処理装置の一例の説明図
【図２】本発明に係る高温用フィルタの一例を示す説明図
【図３】本発明に係る排ガス取出し路の他の配置を示す説明図
【図４】従来の廃棄物焼却処理装置の一例の説明図
【図５】従来の廃棄物焼却処理装置の他の例を示す説明図
【符号の説明】
１    廃棄物焼却処理炉
２    排ガス路
３    廃熱ボイラ
６    煙突
１０  排ガス取出し路
１１  高温用フィルタ
１２  過熱器
１３  石灰供給装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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