JP2014145343A - 加圧焼却設備及び加圧焼却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加圧流動床式焼却炉の排気ガスに起因する過給機の潤滑油の劣化を抑制する。
【解決手段】圧縮空気による加圧下で被処理物を焼却処理する加圧式焼却炉１と、該加圧式焼却炉１の排気ガスによって回転駆動すると共に圧縮空気を生成する過給機５と、を備える加圧焼却設備であって、過給機５のタービンインペラ５ａの背面にシールガスを吹き込むシール手段を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、加圧焼却設備及び加圧焼却方法に関する。

下記特許文献１には、製造コストやランニングコストを低減させるために、過給機の空気吸入管上流に上記過給機を始動させるための送風機を設けた加圧焼却炉設備及びその立上げ方法が開示されている。この加圧焼却炉設備は、加圧流動床式焼却炉から排出される高温排気ガスを利用して圧縮空気の生成と当該圧縮空気の上記加圧流動床式焼却炉への送風を行う過給機を備えるものであり、設備起動時に送風機から過給機の圧縮機側に始動用空気を供給するものである。
さらに後述の過給機の軸受に対するタービン側ガスシールの工夫として、例えば特許文献２のように、隙間をガス圧を利用して塞ぐ方向にシールするガスケットにより、タービン側に導入される排ガスの漏洩を防ぐ技術もある。

特開２００８−２５９６６号公報 特開２０００−２６５８４５号公報

ところで、周知のように上記過給機は、タービンインペラのタービン軸（回転軸）を所定の軸受機構によって支持するものであり、軸受機構は所定の潤滑油によって軸受性能を発揮する。軸受機構として回転軸をジャーナル軸受に所定の隙間で挿入し、外部から供給される加圧空気により回転軸を浮上させ支持する気体軸受装置は、装置が複雑となり高額であり、量産採用の実例はない。上記加圧焼却炉設備では、加圧流動床式焼却炉から排出された高温排気ガスが駆動流体として過給機に流入するが、この高温排気ガスの一部が上記軸受機構の潤滑油に作用して潤滑油を劣化させる場合がある。すなわち、高温排気ガスの成分は焼却対象物や焼却用燃料等に依存するものと思われるが、この成分には過給機の潤滑油を劣化させる成分が含まれている場合がある。このような場合には、潤滑油の劣化が促進されるので、当該潤滑油の交換頻度が高くなり、この結果としてランニングコストを上昇させる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、加圧流動床式焼却炉の排気ガスに起因する過給機の潤滑油の劣化を少なくとも抑制することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明では、加圧焼却設備に係る第１の解決手段として、圧縮空気による加圧下で被処理物を焼却処理する加圧式焼却炉と、該加圧式焼却炉の燃焼排ガスによって回転駆動されることによって前記圧縮空気を生成する過給機と、を備える加圧焼却設備であって、ガスを吐出するガス供給源と、該ガス供給源から供給されたガスを前記過給機のタービンインペラの背面にシールガスとして吹き込むシール手段と
を備える、という手段を採用する。

また、本発明では、加圧焼却設備に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、設備起動時において前記加圧式焼却炉に始動用空気を供給する送風機をさらに備え、前記シール手段は、前記ガス供給源として機能する前記送風機の前記始動用空気を設備起動時に取り込んで前記シールガスとして前記タービンインペラの背面に吹き込み、設備起動後には前記ガス供給源として機能する前記過給機の前記圧縮空気を取り込んで前記シールガスとして前記タービンインペラの背面に吹き込む、という手段を採用する。

また、本発明では、加圧焼却設備に係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記シール手段は、設備起動時において前記始動用空気を選択して吐出し、設備起動後においては前記圧縮空気を選択して吐出する切替手段と、前記過給機に設けられ、一端が前記切替手段の吐出口に接続され、他端が前記タービンインペラの背面に相対するハウジング側に開口するシールガス流路とを備える、という手段を採用する。

また、本発明では、加圧焼却設備に係る第４の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記シール手段は、前記過給機に設けられ、前記圧縮空気を前記シールガスとして前記タービンインペラの背面に相対するハウジング側に案内するシールガス流路を備える、という手段を採用する。

また、本発明では、加圧焼却設備に係る第５の解決手段として、上記第１〜第４のいずれかの解決手段において、前記シール手段は、前記タービンインペラの背面の複数個所に前記シールガスを吹き込む複数の噴出口を備える、という手段を採用する。

また、本発明では、加圧焼却設備に係る第６の解決手段として、上記第１〜第５のいずれかの解決手段において、前記シール手段は、前記タービンインペラの背面において前記シールガスを前記タービンインペラの外周側に向けて吹き込む噴出口を備える、という手段を採用する。

また、本発明では、加圧焼却設備に係る第７の解決手段として、上記第１〜第６のいずれかの解決手段において、前記シール手段は、前記タービンインペラの背面の前記シールガスを同心円状に吹き込む噴出口を備える、という手段を採用する。

さらに、本発明では、加圧焼却方法に係る解決手段として、過給機で生成した圧縮空気を加圧式焼却炉に供給して被処理物を焼却処理すると共に、設備起動時には過給機の圧縮機側に送風機から始動用空気を供給する加圧焼却方法であって、過給機におけるタービンインペラの背面にシールガスを吹き込む、という手段を採用する。

本発明によれば、過給機におけるタービンインペラの背面にシールガスを吹き込むので、加圧式焼却炉の排気ガスが過給機の軸受機構に侵入することを抑制あるいは防止することが可能である。したがって、本発明によれば、過給機の軸受機構における潤滑油の劣化を抑制あるいは防止することができる。

本発明の一実施形態に係る加圧焼却設備のシステム構成図である。 本発明の一実施形態における過給機の全体的な構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態における過給機の要部構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態における過給機の要部構成の第１の変形例を示す断面図である。 本発明の一実施形態における過給機の要部構成の第２の変形例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る加圧焼却設備の変形例を示すシステム構成図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る加圧焼却設備は、図１に示すように、加圧流動床式焼却炉１（加圧式焼却炉）、供給装置２、エアフィルタ３、送風機４、過給機５、第１の開閉弁６、第２の開閉弁７、三方弁８（切替手段）、予熱器９、第１、第２の調節弁１０Ａ、１０Ｂ、集塵機１１、排ガス処理装置１２及び煙突１３等から構成されている。なお、これら各構成要素は、図１に示すように所定の配管によって相互接続されている。

加圧流動床式焼却炉１は、第１、第２の調節弁１０Ａ、１０Ｂを介して送風機４から供給される始動用空気Ｋ、あるいは第１、第２の調節弁１０Ａ、１０Ｂを介して過給機５から給供される圧縮空気Ａを一次燃焼空気、二次燃焼空気として取り込むことにより、被処理物Ｐを加圧流動床方式で焼却処理する略円筒状の焼却炉である。この加圧流動床式焼却炉１は、被処理物Ｐを焼却処理することによって生成された高温高圧の燃焼排ガスＧを排出する。

また、この加圧流動床式焼却炉１は、本加圧焼却設備の起動時（設備起動時）に内部を昇温させるための起動設備が付属的に設けられている。この起動設備は、補助燃料タンク１ａと昇温バーナ１ｂ等から構成されており、補助燃料タンク１ａまたは都市ガス等の補助燃料供給源（図示略）から昇温バーナ１ｂに供給された補助燃料を上記始動用空気Ｋを用いて加圧流動床式焼却炉１内で燃焼させることにより、当該加圧流動床式焼却炉１内を所定温度（例えば被処理物Ｐが自発燃焼する温度）まで昇温させる。

供給装置２は、外部から受け入れた被処理物Ｐを上記加圧流動床式焼却炉１に供給する装置であり、例えばスクリューコンベアまたはポンプである。ここで、加圧流動床式焼却炉１が焼却対象としている被処理物Ｐは、各種バイオマス等の可燃性廃棄物である。エアフィルタ３は、空気中のゴミや塵埃等を取り除いて清浄化する装置であり、このように空気を清浄化して得られる清浄空気を過給機５のコンプレッサ（圧縮機）側に供給する。

送風機４は、加圧流動床式焼却炉１の上記起動設備と同様に設備起動時にのみ作動する装置であり、加圧流動床式焼却炉１による被処理物Ｐの焼却処理を開始する際に、始動用空気Ｋを加圧流動床式焼却炉１に供給する。

すなわち、設備起動時には、加圧流動床式焼却炉１が通常の燃焼状態にないので、過給機５のタービン側には当該過給機５を駆動するに十分な燃焼排ガスＧが供給されない。このような設備起動時における過給機５の状態に対して、送風機４は、外気から取り込んだ始動用空気Ｋを一次燃焼空気、二次燃焼空気として加圧流動床式焼却炉１に供給する。このような送風機４は、本加圧焼却設備の起動が完了して本加圧焼却設備が定常運転状態に至った段階（設備起動後）においては作動を停止する。

過給機５は、上記加圧流動床式焼却炉１の燃焼排ガスＧによって回転駆動されることによって上記エアフィルタ３から吸い込んだ清浄空気を圧縮して圧縮空気Ａを生成する。この過給機５は、タービンインペラ５ａとコンプレッサインペラ５ｂとが回転軸５ｃに各々固定された回転機械であり、駆動流体としての燃焼排ガスＧがタービンインペラ５ａに吹き付けられて発生する回転動力によってコンプレッサインペラ５ｂを回転駆動するものであり、当該コンプレッサインペラ５ｂの回転によって圧縮空気Ａを生成する。このような過給機５は、上記圧縮空気Ａを第２の開閉弁７に供給する。

さらに詳しく説明ると、この過給機５は、図２に示すように、上述したタービンインペラ５ａの背面５ａ1とコンプレッサインペラ５ｂの背面５ｂ1とが回転軸５ｃの各端部に固定されて一体化された翼車が所定形状のハウジング内に回転自在に収容されたものである。なお、この図２では、便宜上、図１に示した過給機５が左右反転した状態、つまりタービンインペラ５ａを左側とし、コンプレッサインペラ５ｂを右側とした状態を示している。

過給機５のハウジングは、図２に示すように、上記タービンインペラ５ａを収容するタービンハウジング５ｄと上記コンプレッサインペラ５ｂを収容するコンプレッサハウジング５ｅとを上記回転軸５ｃを収容する軸受ハウジング５ｆを挟んでネジ止め固定したものである。なお、軸受ハウジング５ｆは、上記回転軸５ｃに加えて、当該回転軸５ｃを回転自在に支持する軸受機構５ｇをも収容する。また、軸受ハウジング５ｆの内部には軸受機構５ｇに潤滑油を供給する油流路が形成されている。

また、このようなタービンハウジング５ｄと軸受ハウジング５ｆとの間には、燃焼排ガスＧの熱が軸受機構５ｇに伝達することを抑制するために遮熱板５ｈが介装されている。この遮熱板５ｈは、中心に回転軸５ｃが挿通する開口が形成された略円板状の部材であり、外周部がタービンハウジング５ｄと軸受ハウジング５ｆとによって挟持されている。

タービンハウジング５ｄ内には、タービンインペラ５ａの外周にスクロール流路５ｄ1とタービンノズル５ｄ2とが形成されている。このようなタービンハウジング５ｄ内において、燃焼排ガスＧは、上記スクロール流路５ｄ1及びタービンノズル５ｄ2を経由して外周方向からタービンインペラ５ａに吹き付けられ、当該タービンインペラ５ａに回転動力を発生させる。

一方、コンプレッサハウジング５ｅの内部には、コンプレッサインペラ５ｂの外周にディフューザー５ｅ1及びスクロール流路５ｅ2が形成されている。このようなコンプレッサハウジング５ｅ内において、清浄空気は、回転状態のコンプレッサインペラ５ｂの前方から流入することによりディフューザー５ｅ1に吹き込まれ、当該ディフューザー５ｅ1及びスクロール流路５ｅ2を通過することにより圧縮空気Ａとなる。

さらに、図２及び図３に示すように、過給機５にはタービンインペラ５ａの背面５ａ1にシールガスＳを供給するシールガス流路５ｉが形成されている。このシールガス流路５ｉは、図示するように、軸受ハウジング５ｆの内部に形成され、一端が三方弁８の出力ポート（吐出ポート）に接続された流路、及び軸受ハウジング５ｆと遮熱板５ｈとの隙間によって形成されている。このようなシールガス流路５ｉの他端（先端部）は、上記軸受ハウジング５ｆと遮熱板５ｈとの隙間によって形成されたシールガスＳの噴出口Ｎである。この噴出口Ｎは、タービンインペラ５ａの背面５ａ1に相対するハウジング側に開口する。つまり、シールガス流路５ｉの他端は、回転軸５ｃの回りに円環状かつ狭幅に開口するノズルである。

また、この噴出口Ｎは、図３に示すように、シールガスＳをタービンインペラ５ａの背面５ａ1においてタービンインペラ５ａの外周側に向けて吹き込むように、断面形状がタービンインペラ５ａの外周側に向けて湾曲している。このような噴出口Ｎからタービンインペラ５ａの背面５ａ1かつ外周側に向けて噴き出したシールガスＳは、タービンインペラ５ａの背面５ａ1において回転軸５ｃの回りに無端状のガス膜を形成するので、タービンインペラ５ａの背面５ａ1に侵入した燃焼排ガスＧが回転軸５ｃを支持する軸受機構５ｇまで侵入することを抑制あるいは防止する。

ここで、燃焼排ガスＧの軸受機構５ｇへの侵入は、少なくとも回転軸５ｃの回りに無端状のガス膜が形成されることで達成されるので、シールガスＳをタービンインペラ５ａの外周側に向けて噴射することは必ずしも必須ではない。タービンインペラ５ａの背面５ａ1に略垂直にシールガスＳを吹き付けてもよく、また場合によってはタービンインペラ５ａの多少内（回転中心側）側に向けてシールガスＳを吹き付けてもよい。

また、燃焼排ガスＧの侵入に安定して対抗し得るガス膜を形成するためには、噴出口Ｎとタービンインペラ５ａの背面５ａ1との対向距離をできるだけ小さくすることが好ましい。例えば、この対向距離がより小さくなるように軸受ハウジング５ｆ及び遮熱板５ｈの形状を変形させてもよい。このようなシールガス流路５ｉには、三方弁８を介することにより、設備起動時には始動用空気Ｋの一部がシールガスＳとして供給され、一方、設備起動後においては圧縮空気Ａの一部がシールガスＳとして供給される。

第１の開閉弁６は、図１に示すように、上記送風機４の吐出側配管に設けられている。この第１の開閉弁６は、設備起動時には全開状態に設定され、一方、設備起動後においては全閉状態に設定される。第２の開閉弁７は、図１に示すように、上記過給機５の圧縮機側の吐出口に接続された配管、つまりスクロール流路５ｅ2の出口に接続された配管に設けられている。この第２の開閉弁７は、設備起動時には全閉状態に設定され、一方、設備起動後においては全開状態に設定される。すなわち、設備起動時に送風機４から吐出された始動用空気Ｋは、配管を介して予熱器９にのみ供給される。

三方弁８は、２つの入力ポートと１つの出力ポートとを備える切替手段であり、２つの入力ポートを択一的に選択して出力ポートと接続する。この三方弁８は、図１、図２に示すように一方の入力ポートが送風機４に接続され、一方、他方の入力ポートが過給機５の圧縮機側の吐出口（つまりスクロール流路５ｅ2の出口）に接続されている。また、この三方弁８の出力ポートは、シールガス流路５ｉの一端（後端）に接続されている。このような三方弁８は、設備起動時には一方の入力ポートを選択することにより送風機４から供給される始動用空気Ｋをシールガス流路５ｉに供給し、一方、設備起動後においては他方の入力ポートを選択することにより過給機５から供給される圧縮空気Ａをシールガス流路５ｉに供給する。

このような三方弁８及び上述した過給機５のシールガス流路５ｉは、本加圧焼却設備において、起動用空気Ｋや圧縮空気Ａを取り込んでタービンインペラ５ａの背面５ａ1にシールガスＳとして吹き込むシール手段を構成している。また、送風機４及び過給機５は、本加圧焼却設備におけるガス供給源としても機能するものである。

予熱器９は、上記第１、第２の開閉弁６，７と第１、第２の調節弁１０Ａ、１０Ｂとの間に設けられており、送風機４から供給される始動用空気Ｋ（設備起動時）あるいは過給機５から供給された圧縮空気Ａ（設備起動後）を加圧流動床式焼却炉１から供給された燃焼排ガスＧを利用することによって昇温させる熱交換器である。圧縮空気Ａは上記コンプレッサインペラ５ｂによる圧縮作用によって清浄空気の温度（略大気温度）以上に昇温されるが、予熱器９は、高温な燃焼排ガスＧと始動用空気Ｋあるいは圧縮空気Ａとを熱交換させることによって始動用空気Ｋあるいは圧縮空気Ａをさらに昇温させて第１、第２の調節弁１０Ａ、１０Ｂに供給する。なお、この予熱器９は、始動用空気Ｋあるいは圧縮空気Ａとの熱交換によって低温化された燃焼排ガスＧを集塵機１１に排出する。

第１の調節弁１０Ａは、加圧流動床式焼却炉１の底部に一次燃焼空気として供給される圧縮空気Ａの流量を調節する第１の制御弁である。一方、第２の調節弁１０Ｂは、加圧流動床式焼却炉１において上記一次燃焼空気よりも高い位置に二次燃焼空気として供給される圧縮空気Ａの流量を調節する第２の制御弁である。このような第１、第２の調節弁１０Ａ、１０Ｂは、加圧流動床式焼却炉１内における被処理物Ｐの燃焼状態が最も良好となるように調節される。

集塵機１１は、予熱器９から供給された燃焼排ガスＧに含まれる粉塵等の固形物を分離除去する装置であり、例えばバグフィルタである。この集塵機１１は、固形物が分離除去された高圧の燃焼排ガスＧを過給機５のタービン側に供給する。この燃焼排ガスＧは、タービンインペラ５ａに作用することによって低圧かつ低温化されて排ガス処理装置１２に供給される。

排ガス処理装置１２は、このような集塵機１１から供給される燃焼排ガスＧから硫黄成分や窒素成分等の不純物を除去する装置であり、当該不純物が除去されて清浄化された排ガスを煙突１３に供給する。煙突１３は、周知のように所定高さを持つ筒状構造物であり、排ガス処理装置１２から供給される排ガスを所定の高所から大気中に放出する。

次に、本加圧焼却設備の動作、特に本加圧焼却設備において特徴的な構成要素であるシール手段の動作について詳しく説明する。

最初に、本加圧焼却設備の起動時（設備起動時）の動作について説明する。この設備起動時において、第１の開閉弁６は全開状態、第２の開閉弁７は全閉状態にそれぞれ設定され、さらに切替手段である三方弁８は一方の入力ポートを選択するように設定される。この状態において送風機４が作動することにより、送風機４から吐出される始動用空気Ｋの殆どが加圧流動床式焼却炉１に供給され、また始動用空気Ｋの一部が三方弁８を介して過給機５のシールガス流路５ｉに供給される。

すなわち、送風機４から吐出する始動用空気Ｋは、第１の開閉弁６、予熱器９を経由して第１、第２の調節弁１０Ａ、１０Ｂに供給され、当該第１、第２の調節弁１０Ａ、１０Ｂによって流量が最終的に調整されて加圧流動床式焼却炉１及び昇温バーナ１ｂに供給される。この加圧流動床式焼却炉１は、上記始動用空気Ｋを一次燃焼空気及び二次燃焼空気として取り込むことにより、また起動設備が一次燃焼空気及び二次燃焼空気を酸化剤として燃焼（補助燃料）を燃焼させることにより内部が徐々に昇温する。

そして、加圧流動床式焼却炉１内の温度が所定温度（例えば被処理物Ｐが自発燃焼する温度）まで昇温されると、供給装置２が作動することによって加圧流動床式焼却炉１が被処理物Ｐの焼却処理（燃焼処理）を開始する。このようにして被処理物Ｐの焼却処理が始まると、加圧流動床式焼却炉１内では過給機５を駆動するのに十分な量の燃焼排ガスＧが発生する。そして、燃焼排ガスＧは、加圧流動床式焼却炉１から予熱器９及び集塵機１０を経由して過給機５のタービン側に供給される。この結果、過給機５は、加圧流動床式焼却炉１から供給される燃焼排ガスＧによって回転駆動される。

このようにして過給機５が燃焼排ガスＧによって回転駆動される状態に至ると、送風機４の作動が停止され、また第１の開閉弁６が全閉状態、第２の開閉弁７が全開状態にそれぞれ設定変更され、さらに三方弁８は他方の入力ポートを選択するように設定される。この結果、本加圧焼却設備は、設備起動状態（設備起動時）から定常運転状態（設備起動後）に移行する。

このような設備起動後では、集塵機１１において燃焼排ガスＧ中の固形物が分離除去されて過給機５に供給されると共に、過給機５から供給された圧縮空気Ａが予熱器９によって予熱される。そして、過給機５の駆動に供された燃焼排ガスＧは、過給機５から排ガス処理装置１２に供給されて不純物が除去された後、煙突１３から大気中に放出される。また、圧縮空気Ａは、予熱器９で予熱された後に第１、第２の調節弁１０Ａ、１０Ｂで流量調節されて加圧流動床式焼却炉１に供給され、一次燃焼空気及び二次燃焼空気として被処理物Ｐの燃焼に供される。

以上が本加圧焼却設備の全体的な動作であるが、本加圧焼却設備は設備起動時及び設備起動後において以下のような特徴的動作を行う。

すなわち、設備起動時には、始動用空気Ｋの一部が三方弁８を介して過給機５のシールガス流路５ｉに供給され、当該シールガス流路５ｉの先端に位置する噴出口Ｎからタービンインペラ５ａの背面５ａ1かつ外周側に向けてシールガスＳとして噴き出す。そして、このシールガスＳ（始動用空気Ｋ）は、タービンインペラ５ａの背面５ａ1において回転軸５ｃの回りに無端状のガス膜を形成する。

ここで、このような設備起動時には、第２の開閉弁７が全閉状態に設定されるので、送風機４から吐出した始動用空気Ｋの一部が過給機５の圧縮機における吐出口に供給されて過給機５の圧縮機に外乱を与えることがない。また、このような設備起動時には、一方の入力ポートを選択するように三方弁８が設定されるので、過給機５が定常的な回転数に達していないために圧力が不十分な過給機５の圧縮機の吐出空気ではなく、送風機４によって所定の流速が与えられた始動用空気Ｋがシールガス流路５ｉに供給される。

この結果として、タービンインペラ５ａの背面５ａ1に侵入した燃焼排ガスＧは、上記シールガスＳ（始動用空気Ｋ）が形成するガス膜によって回転軸５ｃ近傍に侵入することができず、よって軸受ハウジング５ｆ内において回転軸５ｃを支持する軸受機構５ｇまで侵入することはできない。したがって、軸受機構５ｇの潤滑油に燃焼排ガスＧが接触することを防止することができるので、設備起動時において潤滑油の劣化を防止することができる。

一方、設備起動後においては、送風機４から吐出した始動用空気Ｋの一部に代えて、過給機５の圧縮機側から吐出される圧縮空気Ａの一部が三方弁８を介してシールガス流路５ｉに供給される。この圧縮空気Ａは、過給機５が定常回転することによって過給機５の圧縮機側から吐出されるものなので、十分な圧力を有するものである。そして、このような圧縮空気Ａは、シールガスＳとして噴出口Ｎからタービンインペラ５ａの背面５ａ1かつ外周側に向けて噴き出す。そして、このシールガスＳ（圧縮空気Ａ）は、タービンインペラ５ａの背面５ａ1において回転軸５ｃの回りに無端状のガス膜を形成する。

この結果として、タービンインペラ５ａの背面５ａ1に侵入した燃焼排ガスＧは、上記シールガスＳ（圧縮空気Ａ）が形成するガス膜によって回転軸５ｃ近傍に侵入することができず、よって軸受ハウジング５ｆ内において回転軸５ｃを支持する軸受機構５ｇまで侵入することはできない。したがって、シールガスＳ（圧縮空気Ａ）によって軸受機構５ｇの潤滑油に燃焼排ガスＧが接触することを防止することができるので、設備起動後においても潤滑油の劣化を防止することができる。

ここで、設備起動時にシールガスＳとして用いる始動用空気Ｋは、過給機５の定常運転時における圧縮空気Ａに比べて圧力が低い。しかしながら、設備起動時における燃焼排ガスＧの圧力は、定常運転時における燃焼排ガスＧの圧力よりも小さい。したがって、設備起動時において始動用空気ＫをシールガスＳとしてタービンインペラ５ａの背面５ａ1に噴き出すことにより、燃焼排ガスＧの軸受機構５ｇへの侵入を十分に防止することができる。

このように、本実施形態では、設備起動時に始動用空気ＫをシールガスＳとして用い、また設備起動後においては圧縮空気ＡをシールガスＳとして用いる。すなわち、本実施形態では、設備起動時には送風機４をシールガスＳの供給源として用いることにより燃焼排ガスＧの軸受機構５ｇへの侵入を防止し、また設備起動後には過給機５をシールガスＳの供給源として用いることにより燃焼排ガスＧの軸受機構５ｇへの侵入を防止する。このような本実施形態によれば、設備起動時及び設備起動後の何れにおいても燃焼排ガスＧの軸受機構５ｇへの侵入を防止することが可能であり、以って潤滑油の劣化を抑制することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では設備起動後（定常運転状態）において設備起動時に始動用空気ＫをシールガスＳとして用い、また設備起動後においては圧縮空気ＡをシールガスＳとして用いるが、本発明はこれに限定されない。例えば、別途用意した空気供給源（例えばコンプレッサ）を用いる場合には、起動時に起動用送風機に代えて別途用意した空気供給源を用い、起動後に過給機からシールガスを供給するように切り替えてもよい。また、起動時には、起動用送風機からシールガスを供給し、起動後、別途用意した空気供給源に切り替えることも可能である。なお、起動時、起動後ともに別途用意した空気供給源を用いてもよい。

（２）本実施形態では、加圧焼却設備が定常運転状態にある設備起動後だけではなく備起動時にもシールガスＳをタービンインペラ５ａの背面５ａ1に噴き出すが、本発明はこれに限定されない。燃焼排ガスＧは、量も少なく、また圧力が低いので、燃焼排ガスＧが軸受機構５ｇ内に侵入する可能性が低い。この点を考慮すると、設備起動時におけるシールガスＳの噴出を行わないことも考えられる。この場合には、設備起動後に圧縮空気Ａをシールガス流路５ｉに供給するだけでよいので、三方弁８を削除して過給機５の圧縮機の吐出空気をシールガス流路５ｉに直接供給すればよい。すなわち、この場合のシール手段は、シールガス流路５ｉを備える過給機５のみから構成される。

（３）上記実施形態ではタービンインペラ５ａの背面５ａ1に円環状の噴出口Ｎを１つだけ設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば図４に示すように、遮熱板５ｈを３枚のユニット板５ｈ1，５ｈ2，５ｈ3から構成することにより、タービンインペラ５ａの背面５ａ1に対向するように３つの噴出口５ｉ1，５ｉ2，５ｉ3を設けてもよい。

すなわち、図４（ａ）に示すように、軸受ハウジング５ｆと第１のユニット板５ｈ1とによってタービンインペラ５ａの背面５ａ1にシールガスＳを供給する第１の分岐流路５ｉ1を形成し、また第１のユニット板５ｈ1と第２のユニット板５ｈ2とによって上記第１の分岐流路５ｉ1に連通する第２の分岐流路５ｉ2を形成し、さらに第２のユニット板５ｈ2と第３のユニット板５ｈ3とによって上記第２の分岐流路５ｉ2に連通する第３の分岐流路５ｉ3を形成する。これら第１〜第３の分岐流路５ｉ1〜５ｉ3の先端部は、回転軸５ｃの回りに３重円環状に設けられた狭幅の噴出口Ｎ1〜Ｎ3（ノズル）である。

上記第１の分岐流路５ｉ1は、図示するように、軸受ハウジング５ｆと第１のユニット板５ｈ1との隙間によって形成されたものであり、第２の分岐流路５ｉ2は、第１のユニット板５ｈ1に形成された貫通孔及び第１のユニット板５ｈ1と第２のユニット板５ｈ2との隙間によって形成されたものであり、第３の分岐流路５ｉ3は、第２のユニット板５ｈ2に形成された貫通孔及び第２のユニット板５ｈ2と第３のユニット板５ｈ3との隙間によって形成されたものである。このような３つの噴出口Ｎ1〜Ｎ3を備えることにより、回転軸５ｃの回りに３重のガスシールが施されるので、燃焼排ガスＧが軸受機構５ｇ内に侵入して潤滑油に作用することをより確実に防止ることができる。

ここで、図４（ａ）では、３つの噴出口Ｎ1〜Ｎ3の全てがタービンインペラ５ａの背面５ａ1に向けてシールガスＳを吹き付けるように３つの噴出口Ｎ1〜Ｎ3を形成した状態を示しているが、例えば図４（ｂ）に示すように、回転軸５ｃにより近い２つの噴出口Ｎ1’，Ｎ2’については、タービンインペラ５ａの外周側に向けてシールガスＳを吹き付けるように形成してもよい。

（４）上記実施形態ではタービンインペラ５ａの背面５ａ1に円環状の噴出口Ｎを１つだけ設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば図５に示すように、遮熱板５ｈにおいてタービンインペラ５ａと最も近接する部位にラビリンスシール５ｋを補足的に設けることにより、当該ラビリンスシール５ｋとシールガスＳによるガスシールによって燃焼排ガスＧが軸受機構５ｇ内に侵入して潤滑油に作用することをより確実に防止ることができる。

（５）上記実施形態では過給機５の圧縮側における吐出口に送風機４の吐出口を接続したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図６に示すように過給機５の圧縮側における吸入口とエアフィルタ３との間に送風機４を介装し、また当該送風機４の吐出口と過給機５における圧縮側の吸入口との間に第２の開閉弁７Ａ及び第３の開閉弁１４Ａを設け、さらに過給機５の圧縮側における吸入口と吐出口との間をバイパス配管で接続すると共に当該バイパス配管に第１の開閉弁６Ａを設ける構成を採用してもよい。また、図６によれば、エアフィルタ３と過給機５との間に送風機４をバイパスするように第２のバイパス配管で接続されると共に当該第２のバイパス配管に第４の開閉弁１４Ｂが設けられ、また三方弁８に代えて第５の開閉弁８Ａ及び第６の開閉弁８Ｂが採用されている。

このような加圧焼却設備では、設備起動時には、第１の開閉弁６Ａ及び第３の開閉弁１４Ａが全開状態、かつ第２の開閉弁７Ａ及び第４の開閉弁１４Ｂが全閉状態にそれぞれ設定され、さらに第５の開閉弁８Ａは全閉状態、第６の開閉弁８Ｂは全開状態に設定される。この状態において送風機４が作動することにより、送風機４から吐出される始動用空気Ｋの殆どが第１の開閉弁６Ａを介して加圧流動床式焼却炉１に供給され、また始動用空気Ｋの一部が第６の開閉弁８Ｂを介して過給機５のシールガス流路５ｉに供給される。そして、この始動用空気Ｋは、シールガス流路５ｉを介してタービンインペラ５ａの背面５ａ1にシールガスＳとして噴き出し、燃焼排ガスＧの軸受機構５ｇへの侵入を防止する。

一方、設備起動後には、送風機４の作動が停止し、第１の開閉弁６Ａ及び第３の開閉弁１４Ａが全閉状態、かつ第２の開閉弁７Ａ及び第４の開閉弁１４Ｂが全開状態にそれぞれ設定され、さらに第５の開閉弁８Ａは全開状態、第６の開閉弁８Ｂは全閉状態となるように設定される。この結果、燃焼排ガスＧで回転駆動される過給機５は、送風機４をスルーパスしてエアフィルタ３から供給される清浄空気を吸引して圧縮空気Ａを生成し、加圧流動床式焼却炉１に供給する。また、圧縮空気Ａの一部が第５の開閉弁８Ａを介して過給機５のシールガス流路５ｉに供給され、当該シールガス流路５ｉを介してタービンインペラ５ａの背面５ａ1にシールガスＳとして噴き出して燃焼排ガスＧの軸受機構５ｇへの侵入を防止する。
このような加圧焼却設備によっても、上述した実施形態と同様に、始動用空気Ｋあるいは圧縮空気ＡがシールガスＳとしてタービンインペラ５ａの背面５ａ1に噴き出すので、燃焼排ガスＧの軸受機構５ｇへの侵入を防止し、以って潤滑油の劣化を抑制することができる。

１…加圧流動床式焼却炉（加圧式焼却炉）、２…供給装置、３…エアフィルタ、４…送風機、５…過給機、５ａ…タービンインペラ、５ａ1…背面、５ｂ…コンプレッサインペラ、５ｃ…回転軸、５ｄ…タービンハウジング、５ｅ…コンプレッサハウジング、５ｆ…軸受ハウジング、５ｇ…軸受機構、５ｈ…遮熱板、５ｉ…シールガス流路（シール手段）、６…第１の開閉弁、７…第２の開閉弁、８…三方弁（切替手段）、８Ａ…第５の開閉弁、８Ｂ…第６の開閉弁、９…予熱器、１０Ａ…第１の調節弁、１０Ｂ…第２の調節弁、１１…集塵機、１２…排ガス処理装置、１３…煙突、１４Ａ…第３の開閉弁、１４Ｂ…第４の開閉弁、Ａ…圧縮空気、Ｇ…燃焼排ガス、Ｋ…始動用空気、Ｐ…被処理物、Ｓ…シールガス、Ｎ…噴出口

Claims (8)

1. 圧縮空気による加圧下で被処理物を焼却処理する加圧式焼却炉と、該加圧式焼却炉の燃焼排ガスによって回転駆動されることによって前記圧縮空気を生成する過給機と、を備える加圧焼却設備であって、
   ガスを吐出するガス供給源と、
   該ガス供給源から供給されたガスを前記過給機のタービンインペラの背面にシールガスとして吹き込むシール手段と
   を備えることを特徴とする加圧焼却設備。
2. 設備起動時において前記加圧式焼却炉に始動用空気を供給する送風機をさらに備え、
   前記シール手段は、前記ガス供給源として機能する前記送風機の前記始動用空気を設備起動時に取り込んで前記シールガスとして前記タービンインペラの背面に吹き込み、設備起動後には前記ガス供給源として機能する前記過給機の前記圧縮空気を取り込んで前記シールガスとして前記タービンインペラの背面に吹き込むことを特徴とする請求項１記載の加圧焼却設備。
3. 前記シール手段は、
   設備起動時において前記始動用空気を選択して吐出し、設備起動後においては前記圧縮空気を選択して吐出する切替手段と、
   前記過給機に設けられ、一端が前記切替手段の吐出口に接続され、他端が前記タービンインペラの背面に相対するハウジング側に開口するシールガス流路と
   を備えることを特徴とする請求項２記載の加圧焼却設備。
4. 前記シール手段は、前記過給機に設けられ、前記圧縮空気を前記シールガスとして前記タービンインペラの背面に相対するハウジング側に案内するシールガス流路を備えることを特徴とする請求項１記載の加圧焼却設備。
5. 前記シール手段は、前記タービンインペラの背面の複数個所に前記シールガスを吹き込む複数の噴出口を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の加圧焼却設備。
6. 前記シール手段は、前記タービンインペラの背面において前記シールガスを前記タービンインペラの外周側に向けて吹き込む噴出口を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の加圧焼却設備。
7. 前記シール手段は、前記タービンインペラの背面の前記シールガスを同心円状に吹き込む噴出口を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の加圧焼却設備。
8. 過給機で生成した圧縮空気を加圧式焼却炉に供給して被処理物を焼却処理すると共に、設備起動時には前記過給機の圧縮機側に送風機から始動用空気を供給する加圧焼却方法であって、
   前記過給機におけるタービンインペラの背面にシールガスを吹き込むことを特徴とする加圧焼却方法。

Images