JP2008025966A - 加圧焼却炉設備及びその立上げ方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 加圧式焼却炉1と、加圧流動床式焼却炉1からの高温排気ガスを利用して圧縮空気の生成と送風を行う過給機15と、加圧流動床式焼却炉1を冷却状態から始動するために使用する始動バーナ設備3と、を備えた加圧焼却炉設備において、過給機15の空気吸込側の吸気管上流に、過給機15を始動させるための送風機20を設けた。
【選択図】 図1
Description
これを図7に基づいて説明する。図7は、発電用ガスタービンを運転するための従来の発電用加圧式流動床燃焼設備を示す。
図7において、発電用ガスタービンを運転するための従来の発電用加圧式流動床燃焼設備は、被処理物Pを燃焼させる流動床式の焼却炉1と、この燃焼により発生した排ガスGによって駆動されるタービン6b及びこのタービン6bによって駆動され、焼却炉1内に供給する圧縮空気Aを生成するコンブレッサ6aを有するガスタービンエンジン6を備えている。
次に、図7の発電用ガスタービンを運転するための従来の発電用加圧式流動床燃焼設備の作用を説明する。
図8の過給機を使用した加圧式流動床燃焼設備は、図7に示すような本格的なガスタービンエンジン6の代わりに市場で安価に供給されている過給機(ターボチャージャ:TC)15を使用している。ガスタービンエンジン6を起動するための起動用電動機7が装備されていない。このため、過給機15のタービン15bの起動は通常外部からの送風により行う。
焼却炉1を立ち上げる際には、先ず起動用送風機16を運転し、焼却炉1内の流動媒体Pを流動させた後、昇温バーナ3を運転して、徐々に昇温する。そして、設備全体が昇温するに従って過給機15は回転を速め、過給機15の空気吐出圧力が上昇してくる。過給機15の空気圧縮機15aの圧力が起動用送風機16の吐出圧力を上回るようになった時点で、切替弁17を閉め起動用送風機16を停止させる。以後、焼却炉1の温度を保ちながら徐々に焼却物及び補助燃料の供給を増加させることで、過給機15のタービン15bは増速され、所定圧の定常運転へと移行する。
また、図8に示す設備では、起動は、焼却炉1の温度が上昇するに従って、切替弁17を操作し、序々に加圧運転に移行させるわけであるが、運転は煩雑となり、また、起動用送風機16は最低限、焼却炉1を常圧で運転できるだけの能力が必要で(常圧運転状態で必要な風量だけでなく、加圧式焼却炉1、集塵機5の圧力損失をカバーできる能力が必要)、ある程度の出力を持つ電動機を装備する必要がある。また、これに電力を供給する受電設備も比較的大容量の設備とする必要がある。
請求項2に係る発明は、請求項1記載の加圧焼却炉設備において、過給機の始動後、過給機の吸入空気量が送風機の送風量を上回り、吸入抵抗となることを防ぐため、送風機と過給機の空気入口との間に外気を直接吸入するバイパス弁を設けたことを特徴とする。
請求項4に係る発明は、加圧式焼却炉と、加圧式焼却炉からの高温排気ガスを利用して圧縮空気の生成と送風を行う過給機と、加圧式焼却炉を冷却状態から始動するために使用する始動バーナ設備と、を備えた加圧焼却炉設備の立上げ方法において、過給機の空気吸い込み側の吸気管上流に送風機を設け、過給機を通して空気を送ることにより、加圧流動床式に送風することを特徴とする。
本発明によれば、過給機の空気吸入口から送風機にて送風しつつ加圧式焼却炉を加温し、過給機を自己運転まで立ち上げるので、小揚程の送風機動力で設備の起動が可能となる。
本発明の第一実施形態に係る加圧焼却炉設備は、図1に示すように、過給機15の空気圧縮機15aの空気吸込口上流に起動用送風機20を設けた点で、図8に示す従来の加圧焼却炉設備とは相違する。
1)起動用送風機20を運転開始すると、起動用送風機20からの空気は過給機15の空気圧縮機15aを通じて空気供給路12を介して圧縮空気Aが焼却炉1に供給された後、排ガスGとなって、空気予熱器14、集塵機5を通り、過給機15のタービン15bを通過し、タービン15bを駆動した後、排出される。
3)この状態で、昇温バーナ3を運転すると、排ガスGは次第に昇温され、これにつれてタービン15bの入口ガス温度が上昇し、タービン15bの駆動力が増加する。
5)タービン15bの回転数の増加に従って、焼却炉1の内圧が上昇すると共に通風量も増加するため、これに応じて昇温バーナ3への供給燃料量を増加させると、さらにタービン15bの回転数が上がり、排ガス流路13の温度、又は送風量を検知して燃料量を増減することにより安定な運転を維持することができるようになる。そして、焼却炉1の温度が所定の焼却温度(通常800℃〜1000℃程度)になる。従って、タービン15bは所定の回転数となり、焼却炉1への圧縮空気Aは所定圧力及び風量を得ることができる。なお、この時点で起動用送風機20への電力供給は停止することが可能となる。
以上のように、本実施形態によれば、起動用送風機20と過給機15の空気圧縮機15aが同一ラインに直列に配置されているため、起動時のラインの切替操作が不要となり、起動操作、設備が簡素化されるだけでなく、起動用送風機20で発生させた圧縮空気Aの運転エネルギーは過給機15の空気圧縮機15aを通過時及び焼却設備を経由し過給機15のタービン15b内を通過時、共に過給機15のロータに回転力を発生させるため、動力エネルギー回収が行われ、より小容量の起動用送風機20で起動可能となる。また、加圧焼却炉設備では、その排ガスGの保持エネルギーで過給機15を駆動するため、焼却対象物の保有熱量の変動などにより、炉内温度が低下し一時的に運転が不安定になることがある。この場合、通常は補助燃料の量を制御することで安定運転を維持可能であるが、本実施形態に係る加圧焼却炉設備では、起動用送風機20による過給機供給空気の与圧力を制御することにより、安定な運転を維持することが可能で、補助燃料を使用しない運転制御が可能となる。すなわち、起動用送風機20を炉内圧力維持のための昇圧装置(ブースタ)として作用させることにより、安定な運転を維持させることが可能となる。
第一実施形態に係る加圧焼却炉設備では、過給機15が定常運転となった後に起動用送風機20を通じて空気を吸い込むと、空気の吸い込み抵抗が発生して過給機15の性能低下を招くため、本実施形態では、空気フィルタ8と過給機15の間をバイパスさせ、起動用送風機20を迂回して空気を吸い込めるようにバイパス管21及びバイパス弁22を配置している。
本実施形態によれば、設備の起動後(起動用送風機20の電力供給停止時)の過給機15単独による送風時に、空気吸入側に直結した起動用送風機20による吸い込み抵抗を減らし、エネルギーロスを減じることができる。
本実施形態に係る加圧焼却炉設備は、過給機15のタービン15b側の上流に加圧式流動床焼却炉1とは別個に起動用燃焼缶25を設けた点で、第一実施形態に係る加圧焼却炉設備とは相違する。
図1に示す第一実施形態では、設備全体が昇温完了するまで、過給機15は定格運転には達せず、従って加圧式流動床焼却炉1への送風量が少ないため、昇温バーナ3をフル運転することができない。このため、設備の昇温に時間が掛かることとなる。この問題は、起動用送風機20を大きなものとし、起動時から加圧運転を可能とすることによって回避可能ではあるが、起動用送風機20を大型化することは、一時的な消費電力を大きくするため、設備の経済性を損ねる危険性がある(起動用送風機20が大型になるだけでなく外部からの受電容量が大きくなる)。
起動用燃焼缶25は、起動直後の比較的低い温度の排ガスGに補助燃料を添加して再加熱することを目的としたもので、過給機15のタービン15b入口上流に設け、加圧式流動床焼却炉1の排ガスGを加熱して体積を増加させてタービン15bの回転数を増加させる。なお、タービン15bは許容耐熱限度を超えない範囲で運転する必要があり、加圧式流動床焼却炉1の排ガス温度が上昇するに従って、起動用燃焼缶25への燃料供給量は制限する。
本実施形態では、第三実施形態に係る加圧焼却炉設備において、空気フィルタ8と過給機15の間をバイパスさせ、起動用送風機20を迂回して空気を吸い込めるようにバイパス管21及びバイパス弁22を配置している。
本実施形態によれば、第二実施形態に係る加圧焼却炉設備及び第三実施形態に係る加圧焼却炉設備と同様の作用効果を奏する。
本実施形態は、圧縮空気供給路12に余剰圧縮空気利用設備30を設けた点で、第一実施形態とは相違する。
余剰圧縮空気利用設備30は、調整弁31を介して圧縮空気供給路12に連絡している。
また、本実施形態によれば、焼却物の種類・カロリーの変動幅が大きく加圧式流動床焼却炉1に吹き込む空気の必要量が燃焼に必要な空気量を大幅に上回る事態が発生する場合に有効である。
本実施形態では、第五実施形態に加えて、空気フィルタ8と過給機15の間をバイパスさせ、起動用送風機20を迂回して空気を吸い込めるようにバイパス管21及びバイパス弁22を配置している。
本実施形態によれば、第二実施形態に係る加圧焼却炉設備及び第五実施形態に係る加圧焼却炉設備と同様の作用効果を奏する。
2 供給器
3 昇温バーナ
4 補助燃料供給設備
5 集塵機
8 空気フィルタ
9 排ガス処理設備
10 煙突
11,18,26,31 調整弁
12 空気供給路
13 排ガス流路
14 空気予熱器
15 過給機
15a 空気圧縮機
15b タービン
20 起動用送風機
21 バイパス管
22 バイパス弁
25 起動用燃焼缶
30 余剰圧縮空気利用設備
G 排ガス
A 圧縮空気
P 被処理物
Claims (5)
- 加圧式焼却炉と、
前記加圧式焼却炉からの高温排気ガスを利用して圧縮空気の生成と送風を行う過給機と、
前記加圧式焼却炉を冷却状態から始動するために使用する始動バーナ設備と、を備えた加圧焼却炉設備において、
前記過給機の空気吸込側の吸気管上流に、前記過給機を始動させるための送風機を設けた
ことを特徴とする加圧焼却炉設備。 - 前記過給機の始動後、前記過給機の吸入空気量が前記送風機の送風量を上回り、吸入抵抗となることを防ぐため、前記送風機と前記過給機の空気入口との間に外気を直接吸入するバイパス弁を設けたことを特徴とする請求項1記載の加圧焼却炉設備。
- 前記過給機を始動させるための燃焼缶装置を前記過給機のタービン入口上流に設けたことを特徴とする請求項1記載の加圧焼却炉設備。
- 加圧式焼却炉と、
前記加圧式焼却炉からの高温排気ガスを利用して圧縮空気の生成と送風を行う過給機と、
前記加圧式焼却炉を冷却状態から始動するために使用する始動バーナ設備と、を備えた加圧焼却炉設備の立上げ方法において、
前記過給機の空気吸い込み側の吸気管上流に送風機を設け、前記過給機を通して空気を送ることにより、前記加圧流動床式に送風する
ことを特徴とする加圧焼却炉設備の立上げ方法。 - 加圧式焼却炉と、
前記加圧式焼却炉からの高温排気ガスを利用して圧縮空気の生成と送風を行う過給機と、
前記加圧式焼却炉を冷却状態から始動するために使用する始動バーナ設備と、を備えた加圧焼却炉設備の立上げ方法において、
前記過給機の空気吸い込み側の吸気管上流に送風機を設けるとともに、前記過給機のタービン入口上流に燃焼缶装置を設け、前記過給機を通して空気を送ることにより、前記加圧流動床式に送風する
ことを特徴とする加圧焼却炉設備の立上げ方法。
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