JP5421567B2

JP5421567B2 - 廃棄物処理設備および廃棄物処理設備における回収熱の利用方法

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Publication number: JP5421567B2
Application number: JP2008258526A
Authority: JP
Inventors: 成生山形; 友伸西村; 薫雅秩父; 恵美森山
Original assignee: Kobelco Eco Solutions Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 2008-10-03
Filing date: 2008-10-03
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2028-10-03
Also published as: JP2010091133A

Description

本発明は、下水汚泥、都市ごみ、産業廃棄物等の廃棄物を焼却、熱分解ガス化、溶融等により減容化処理する廃棄物処理設備および廃棄物処理設備における回収熱の利用方法に係り、特に、メンテナンスコストの低減、稼働率の向上、並びに発電量の向上を可能ならしめるようにした廃棄物処理設備および廃棄物処理設備における回収熱の利用方法に関するものである。

近年、下水汚泥、都市ごみ、産業廃棄物等の廃棄物の減容化と灰の無害化を同時に実現することを可能ならしめると共に、廃棄物の処理性能の向上、一酸化炭素の排出量の削減のために、排ガスの熱を回収して、ガス化炉や溶融炉に供給する燃焼用空気や溶融用空気を予熱するようにした廃棄物処理設備がある。このような廃棄物処理設備としては、例えば後述するものが公知である。

先ず、従来例１に係る技術は、廃棄物焼却炉の排ガス処理設備であって、この排ガス処理設備は、その配列を示す図の図５に示すように構成されている。即ち、焼却炉５０から排出された排ガスの流路に高温用酸性ガス除去剤を投入する高温用酸性ガス除去剤投入装置５２と、高温用酸性ガス除去剤が投入された排ガスを導入して集塵処理を行う高温集塵装置５１と、この高温集塵装置５１から排出された排ガスを導入して熱回収する廃熱ボイラ５４と、この廃熱ボイラ５４から排出された排ガスを導入して有機塩化化合物を分解する触媒反応器５５と、この触媒反応器５５から排出された排ガスから熱回収する熱回収装置５６と、熱回収後の排ガスから有害成分を除去する活性炭吸着塔５７とから構成されている（例えば、特許文献１参照。）。

従来例２に係る技術は、煙突を利用したごみ焼却炉用空気の予熱方法であって、このごみ焼却炉用空気の予熱方法は、煙突の排ガス放出用内筒を流れるごみ焼却炉排ガスと空気との熱交換により、排ガスの熱を利用して空気の余熱を行い、予熱された空気を焼却炉に供給するものである。より詳しくは、空気の予熱方法を示すフロー図の図６（ａ）と、煙突の断面図の図６（ｂ）に示すように構成されている。即ち、煙突６７内の排ガス放出用内筒６８の外側にロックウール等の保温材６９が被覆され、そして空気室７０が排ガス放出用内筒６８と外意匠壁７１との間に形成されており、焼却炉７２に供給する燃焼用空気を煙突６７の空気室７０を利用して予熱するものである。

予熱する空気は、煙突６７の下方にある開閉できるベント６２から空気室７０に供給され、誘引送風機６６で排ガス放出用内筒６８に送込まれた排ガスの熱で徐々に暖められながら上昇し、暖められた空気は、上部出口７４から送風機７３により焼却炉７２に供給されるように構成されている。前記排ガス放出用内筒６８の外面は低温腐食を防ぐために、この排ガス放出用内筒６８の内壁の壁温度が酸露点温度（約１４０〜１５０℃）以上になるようになっている（例えば、特許文献２参照。）。

従来例３に係る技術は、ダイオキシン類の発生を防止しながら、ごみ焼却時の排ガスから排熱を回収する「ごみ焼却時の排ガス処理方法」である。より詳しくは、排ガス処理方法の工程図の図７に示すように、焼却炉８１から排出される８００〜９５０℃の高温の排ガスがガス急冷塔８２に導入され、大量の水を噴射してダイオキシン類生成温度域以下の１５０〜２００℃まで一挙に冷却される。次いで、大量の水蒸気を含有する低温の排ガスが集塵機８３に導かれて煤塵が除去された後、低温の排ガスから排ガス冷却用冷却水への貫流熱を直接電力に変換する熱電素子が組込まれている熱交換管を備えた排熱回収塔８５に送られる。

そして、前記排熱回収塔８５の熱交換管を流れる排ガス冷却用冷却水との熱交換による低温の排ガスの顕熱、潜熱の回収によって排ガスの温度が６０℃前後まで下げられて煙突８６から大気中に放出される。一方、前記熱電素子により低温の排ガスから排ガス冷却用冷却水への貫流熱が電力に変換されると共に、電力負荷９３でごみ焼却プラントの運転に利用される。また、前記排ガス冷却用冷却水を冷却塔８７でさらに冷却した後、冷却水槽８８に貯水すると共に、この冷却水槽８８内の冷却水を冷却水ポンプ８９で再び排熱回収塔８５に送って冷却水温度を３０℃で保持する。そして、排熱回収塔８５の下部に溜まる凝縮水、および前記冷却水槽８８内の冷却水を、冷却水槽９０を介して前記ガス急冷塔８２に導入して高温の排ガスの急冷に活用する（例えば、特許文献３参照。）。
特開２００１−２１２４３０号公報特開平８−１１００３７号公報特開平６−１２９２１２号公報

上記従来例１に係る廃棄物処理炉の排ガス処理設備では、高温集塵装置５１でダストと酸性ガスを捕捉した高温用酸性ガス除去剤とが除去された排ガスの熱を熱回収装置５６で回収するが、高温集塵装置５１が焼却炉５０の直後に配設されていて、排ガスの温度が８５０℃以上であり、高温集塵装置５１内のクリンカ（半溶融状態の灰）の付着により目詰まりを起こす可能性があるので現実的ではない。また、熱回収装置５６に導入される排ガスの温度が３５０℃で、高温であり、廃熱ボイラ５４による熱回収が不十分であると考えられる。なお、熱回収装置５６により回収された回収熱の利用については説明されていない。

上記従来例２に係るものは、煙突６７の排ガス放出用内筒６８と外意匠壁７１との間に形成されている空気室７０を利用して、焼却炉７２に供給する燃焼用空気を予熱するものである。従って、メンテナンスは高所作業となるため、メンテナンスコストが嵩むだけでなく、火傷防止のための保温材６９が巻かれていて空気を高温に予熱することができないので、通常の熱交換器に比較して熱の回収効率も劣るという問題がある。もし、熱回収効率を上げるための保温材６９を巻かない場合は、筒身表面温度が２００℃程度と高くなり、安全上問題があると共に、予熱温度によっては排ガス放出用内筒６８内に入ることができない場合が想定される。

上記従来例３に係るものは、排ガスが過冷却（１４０〜１５０℃→６０℃）されてしまうため低温の排ガスからの熱回収となり、排ガスからの熱回収率が極めて低いという問題がある。また、熱回収塔の熱交換管に多数の熱電素子を組込む必要があるのに加えて、個々の熱電素子のそれぞれから発電された電力を取出さなければならず、構造が複雑で設備のメンテナンスコストが嵩むという問題がある。さらに、通常、高温空気燃焼、高温溶融の達成のために、例えば炉用空気を２００℃まで加熱するが、加熱するための熱源は廃熱ボイラから発生する高圧蒸気であった。このように、高圧蒸気が炉用空気の昇温に使用される関係上、発電機を駆動する蒸気タービンに使用される高圧蒸気の量が減少し、発電量の低下を招いているため、近年の温室効果ガスと呼ばれるＣＯ_２排出量の削減のために、さらなる発電量の向上が求められている。

従って、本発明の目的は、メンテナンスコストの低減、稼働率の向上、並びに発電量の向上を可能ならしめるようにした廃棄物処理設備および廃棄物処理設備における回収熱の利用方法を提供することである。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、従って上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る廃棄物処理設備が採用した手段の要旨は、都市ごみ、産業廃棄物等の廃棄物を減容化処理する廃棄物処理炉と、この廃棄物処理炉から排出される排ガスの熱を利用して高圧蒸気を生成させる廃熱ボイラと、この廃熱ボイラから流出する排ガス中の飛灰等のダストを捕捉して除去するダスト除去手段と、このダスト除去手段によりダストが除去されたダスト除去ガスを煙突に送る誘引送風機と、前記廃熱ボイラで生成された高圧蒸気を利用して発電機を駆動する蒸気タービンを備えてなる廃棄物処理設備において、前記ダスト除去手段と前記煙突との間に、前記ダスト除去ガスの熱を回収して前記廃棄物処理炉に供給する炉用空気を予熱するガス式空気予熱器を配設し、前記ガス式空気予熱器と前記廃棄物処理炉との間に、前記廃熱ボイラで生成された高圧蒸気を利用して、前記ガス式空気予熱器で予熱された炉用空気を予熱する高圧蒸気式空気予熱器を配設し、前記ガス式空気予熱器と炉用空気の供給源との間に、前記ガス式空気予熱器に供給する炉用空気を、前記蒸気タービンから排出される低圧蒸気の熱を回収して予熱する低圧蒸気式空気予熱器を配設し、前記ガス式空気予熱器と前記高圧蒸気式空気予熱器との間と、前記ガス式空気予熱器と前記低圧蒸気式空気予熱器との間とを、前記ガス式空気予熱器で予熱された炉用空気の一部を還流させる還流路で連通させ、前記高圧蒸気式空気予熱器と前記廃棄物処理炉との間と、前記還流路とを、前記還流路を介して前記高圧蒸気式空気予熱器で予熱された炉用空気の一部を還流させる第２還流路で連通させたことを特徴とするものである。

本発明の請求項２に係る廃棄物処理設備における回収熱の利用方法が採用した方法の要旨は、都市ごみ、産業廃棄物等の廃棄物を減容化処理する廃棄物処理炉と、この廃棄物処理炉から排出される排ガスの熱を利用して高圧蒸気を生成させる廃熱ボイラと、この廃熱ボイラから流出する排ガス中の飛灰等のダストを捕捉して除去するダスト除去手段と、このダスト除去手段によりダストが除去されたダスト除去ガスを煙突に送る誘引送風機と、前記廃熱ボイラで生成された高圧蒸気を利用して発電機を駆動する蒸気タービンを備えてなる廃棄物処理設備における回収熱の利用方法において、前記ダスト除去ガスの熱をガス式空気予熱器により回収して前記廃棄物処理炉に供給する炉用空気を予熱し、前記ガス式空気予熱器で予熱された炉用空気を前記廃棄物処理炉に供給するに際して、前記廃熱ボイラで生成された高圧蒸気の熱を利用する高圧蒸気式空気予熱器で予熱し、前記ガス式空気予熱器に供給する炉用空気を、前記蒸気タービンから排出される低圧蒸気の熱を低圧蒸気式空気予熱器により回収して予熱し、前記ガス式空気予熱器で予熱された炉用空気の一部を、還流路を介して前記ガス式空気予熱器と前記低圧蒸気式空気予熱器との間に還流させ、前記低圧蒸気式空気予熱器により予熱された炉用空気に合流させ、前記高圧蒸気式空気予熱器で予熱された炉用空気の一部を、第２還流路および前記還流路を介して前記ガス式空気予熱器と前記低圧蒸気式空気予熱器との間に還流させ、前記低圧蒸気式空気予熱器により予熱された炉用空気に合流させることを特徴とするものである。

本発明の請求項１に係る廃棄物処理設備、または本発明の請求項２に係る廃棄物処理設備における回収熱の利用方法では、廃棄物処理炉に対して、ダスト除去手段でダストが除去されたダスト除去ガスの熱を回収するガス式空気予熱器によって予熱された炉用空気が供給される。

従って、本発明の請求項１に係る廃棄物処理設備、または本発明の請求項２に係る廃棄物処理設備における回収熱の利用方法によれば、ガス式空気予熱器が腐食したり、ダストで目詰まりしたりするようなことがないから、廃棄物処理設備のメンテナンスコストの低減、および稼働率の向上が可能になる。そして、従来未利用であったダスト除去ガスの熱で炉用空気を予熱することにより、廃熱ボイラから発電機を駆動する蒸気タービンに対して多くの高圧蒸気を供給することができる。従って、発電量の増大に大いに寄与することができ、結果的にＣＯ_２排出量削減に寄与することができる。

本発明の請求項１に係る廃棄物処理設備、または本発明の請求項２に係る廃棄物処理設備における回収熱の利用方法では、ガス式空気予熱器で予熱された炉用空気は、廃熱ボイラで生成された高圧蒸気の熱を高圧蒸気式空気予熱器で回収して予熱する。

従って、本発明の請求項１に係る廃棄物処理設備、または本発明の請求項２に係る廃棄物処理設備における回収熱の利用方法によれば、高圧蒸気式空気予熱器による炉用空気を予熱するための熱量を少なくすることができ、廃熱ボイラから高圧蒸気式空気予熱器に供給する高圧蒸気の供給量を少なくすることができる。そのため、多くの高圧蒸気を、発電機を駆動する蒸気タービンに供給することができるから、発電量がそれほど減少するようなことがない。一方、廃棄物処理炉に対して供給する炉用空気をより高温にすることができるので、廃棄物処理炉への補助燃料の減少に寄与することができる。

本発明の請求項１に係る廃棄物処理設備、または本発明の請求項２に係る廃棄物処理設備における回収熱の利用方法では、炉用空気は蒸気タービンから排出される低圧蒸気の熱を回収する低圧蒸気式空気予熱器で予熱されて、ダスト除去手段によってダストが除去されたダスト除去ガスの熱を回収するガス式空気予熱器に供給される。次いで、このガス式空気予熱器で予熱されて高圧蒸気式空気予熱器に供給される。

従って、本発明の請求項１に係る廃棄物処理設備、または本発明の請求項２に係る廃棄物処理設備における回収熱の利用方法によれば、ガス式空気予熱器が腐食したり、ダストで目詰まりしたりするようなことがないから、廃棄物処理設備のメンテナンスコストの低減、および稼働率の向上が可能になる。そして、ガス式空気予熱器から上記請求項２、または請求項６の場合よりも高温の炉用空気を高圧蒸気式空気予熱器に供給することができ、廃熱ボイラから高圧蒸気式空気予熱器に供給する高圧蒸気の供給量をより少なくすることができる。そのため、より多くの高圧蒸気を、発電機を駆動する蒸気タービンに供給することができる。さらに、今まで殆ど利用されなかった蒸気タービンから排出される低圧蒸気の熱を回収するので、廃棄物処理設備全体の熱効率が一層向上する。

本発明の請求項１に係る廃棄物処理設備、または本発明の請求項２に係る廃棄物処理設備における回収熱の利用方法では、ダスト除去手段でダストが除去されたダスト除去ガスの熱を回収するガス式空気予熱器によって予熱された空気の一部が、還流路を介してガス式空気予熱器と低圧蒸気式空気予熱器の間に還流され、空気供給源から供給される炉用空気に合流する。そして、合流した炉用空気はガス式空気予熱器によって予熱されて高圧蒸気式空気予熱器に供給される。

従って、本発明の請求項１に係る廃棄物処理設備、または本発明の請求項２に係る廃棄物処理設備における回収熱の利用方法によれば、ガス式空気予熱器が腐食したり、ダストで目詰まりしたりするようなことがないから、廃棄物処理設備のメンテナンスコストの低減、および稼働率の向上が可能になる。そして、ガス式空気予熱器から上記請求項３、または請求項７の場合よりも高温の炉用空気を高圧蒸気式空気予熱器に供給することができ、廃熱ボイラから高圧蒸気式空気予熱器に供給する高圧蒸気の供給量をよりより一層少なくすることができる。そのため、より一層多くの高圧蒸気を、発電機を駆動する蒸気タービンに供給することができる。

以下、本発明の廃棄物処理設備における回収熱の利用方法を実施する、本発明の実施の形態１に係る廃棄物処理設備を、添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る廃棄物処理設備の装置類配設状態を示すブロック図である。

図１に示す符号１は、本発明の実施の形態１に係る廃棄物処理設備で、この廃棄物処理設備１は、後述するように構成されている。即ち、都市ごみ、産業廃棄物等の廃棄物を減容化処理する、後述する廃棄物処理炉２が配設されている。この廃棄物処理炉２は、廃棄物を加熱してガス化するガス化炉２ａと，このガス化炉２ａの下流側に配設され、このガス化炉２ａから排出される排ガス中の灰等のダストを溶融する溶融炉２ｂとから構成されている。そして、前記溶融炉２ｂの下流側に、この溶融炉２ｂから排出されるガスの熱を利用して、３００℃以上の高圧蒸気を生成させる廃熱ボイラ３が配設されている。この実施の形態１の場合は、図１に示されているように、前記溶融炉２ｂと前記廃熱ボイラ３とは離れた位置に配設されているが、例えば前記廃熱ボイラ３が前記溶融炉２ｂの炉頂に設けられてなる一体構成であってもよく、特に分離構成でなければならないわけではない。

前記廃熱ボイラ３の下流側に、この廃熱ボイラ３から排出される排ガスの温度を、例えば１７０℃まで低下させる減温塔４が設けられている。そして、この減温塔４の下流側に、この減温塔４から排出される減温後の排ガス中のＨＣｌ、ＳＯｘ、ダイオキシン類を除去しながら、排ガス中の飛灰等のダストを捕捉し、捕捉した飛灰等のダストを分離して、系外に排出するバグフィルタ（ダスト除去手段）５が設けられている。さらに、前記バグフィルタ５の下流側に、廃熱ボイラ３にて発生する蒸気によりダスト除去排ガスを再加熱する再加熱装置６、再加熱されたダスト除去排ガス中のＮＯｘ、ダイオキシン類を分解・除去する触媒反応塔７、および後述するガス式空気予熱器１０を介して誘引送風機８が設けられると共に、この誘引送風機８の下流側に、この誘引送風機８により誘引されたダスト除去後のダスト除去排ガスを大気中に放出する煙突９が設けられている。

前記ガス式空気予熱器１０は、図示しない空気供給源から供給され、前記ガス化炉２ａに供給するための燃焼用空気、および前記溶融炉２ｂに供給する溶融用空気、つまり燃焼、溶融用空気（炉用空気）Ａｒを、前記バグフィルタ５、再加熱装置６、触媒反応塔７を介して排出されるダスト除去ガスの熱を回収して予熱する熱交換器から構成されている。このガス式空気予熱器１０によって予熱された燃焼、溶融用空気Ａｒは、前記廃棄物処理炉２のガス化炉２ａと、溶融炉２ｂに供給されるように構成されている。そして、前記廃熱ボイラ３から排出される高圧蒸気は、図示しない発電機を駆動するための図示しない蒸気タービンに供給され、発電のために消費されるように構成されている。

以下、本発明の実施の形態１に係る廃棄物処理設備１の作用態様を説明する。即ち、図示しないピット内に貯留されている都市ごみ、産業廃棄物等の廃棄物が図示しない廃棄物供給装置から所定量ずつ切出されてガス化炉２ａに供給される。このガス化炉２ａに供給された廃棄物は、このガス化炉２ａ内における加熱によってガス化され、一酸化炭素等の可燃ガス、チャー、灰分等のダストと共に、このガス化炉２ａから下流側の溶融炉２ｂに供給される。この溶融炉２ｂに供給された灰分は、この溶融炉２ｂで溶融されて溶融スラグとなり、この溶融炉２ｂの下部に設けられた図示しないスラグ排出口から図示しないスラグ冷却槽内に排出されて冷却される。

前記溶融炉２ｂから排出され、飛灰等のダストを含む高温の排ガスは前記廃熱ボイラ３、および前記減温塔４を経て、排ガス中のＨＣｌ、ＳＯｘを除去するための消石灰等のアルカリ系薬剤、およびダイオキシン類を除去するための活性炭等の吸着剤がガス入口に供給されているバグフィルタ５に供給される。そして、このバグフィルタ５に供給された排ガス中のＨＣｌ、ＳＯｘ、ダイオキシン類が消石灰等のアルカリ系薬剤、活性炭等の吸着剤により除去されると共に、灰分等のダストが捕捉される。次いで、ＨＣｌ、ＳＯｘ、ダイオキシン類、ダストが除去されたダスト除去ガスが再加熱装置６で再加熱される。そして、再加熱されたダスト除去ガスが触媒反応塔７に導入され、ここにおいてダスト除去ガス中のＮＯｘ、ダイオキシン類が分解・除去された後、前記ガス式空気予熱器１０、前記誘引送風機８を経て煙突９から大気中に放出される。

本発明の実施の形態１に係る廃棄物処理設備１では、都市ごみ、産業廃棄物等の廃棄物は上記のような経緯を経て減容化され、然るべき処置が講じられることにより無害化されて処理される。このような廃棄物処理設備１による廃棄物の処理工程中において、前記廃棄物処理炉２のガス化炉２ａと、溶融炉２ｂに、前記バグフィルタ５で腐食成分であるＨＣｌ、ＳＯｘ、ダストが除去されると共に、触媒反応塔７によりＮＯｘ、ダイオキシン類が除去されたダスト除去ガスの熱を回収するガス式空気予熱器１０により予熱された燃焼、溶融用空気Ａｒが供給される。

従って、本発明の実施の形態１に係る廃棄物処理設備１によれば、前記ガス式空気予熱器１０がプレート式の熱交換器であっても、腐食成分で腐食するようなことがなく、また排ガス中の飛灰等のダストにより目詰まりするようなことがないから、廃棄物処理設備１のメンテナンスコストの低減と稼働率の向上が可能になる。これに加えて、高い熱伝導率を長期間維持し続けることができ、ガス式空気予熱器１０を小型化することができるから、廃棄物の処理コストの低減に対しても大いに寄与することができる。

さらに、前記廃熱ボイラ３で生成した高圧蒸気を、図示しない発電機を駆動する図示しない蒸気タービンに供給することができる。従って、廃棄物処理設備１全体の熱効率が向上し、発電量の増大に対して大いに寄与することができるという優れた効果を得ることができる。換言すれば、ＣＯ_２排出量削減に寄与することができ、地球温暖化の改善に対して大いに貢献することができる。

本発明の廃棄物処理設備における回収熱の利用方法を実施する、本発明の実施の形態２に係る廃棄物処理設備を、添付図面を参照しながら説明する。図２は本発明の実施の形態２に係る廃棄物処理設備の装置類配設状態を示すブロック図である。なお、本発明の実施の形態２に係る廃棄物処理設備は、図１と図２との比較において良く理解されるように、高圧蒸気式空気予熱器が付加されたところにあり、これ以外は上記実施の形態１に係る廃棄物処理設備と同構成であるから、同一のものには同一の符号を付して、主として相違する点について、同一のものは同一名称を以って説明する。

即ち、本実施の形態２に係る廃棄物処理設備１ａでは、ガス式空気予熱器１０によって予熱された燃焼、溶融用空気Ａｒは、後述する高圧蒸気式空気予熱器１１に供給されるように構成されている。前記高圧蒸気式空気予熱器１１は、前記廃熱ボイラ３から供給される３００℃以上の温度の高圧蒸気の一部の熱を回収して、前記廃棄物処理炉２のガス化炉２ａと溶融炉２ｂとに供給する燃焼、溶融用空気を、予め設定された温度になるまで予熱する熱交換器から構成されている。なお、前記廃熱ボイラ３から排出される高圧蒸気の殆どは、図示しない発電機を駆動するための図示しない蒸気タービンに供給され、発電のために消費されるように構成されている。

本実施の形態２に係る廃棄物処理設備１ａによれば、ガス式空気予熱器１０により予熱された燃焼、溶融用空気Ａｒは、廃熱ボイラ３で生成された高圧蒸気の熱を回収する高圧蒸気式空気予熱器１１により熱された後に、前記廃棄物処理炉２のガス化炉２ａと溶融炉２ｂとに供給される。従って、高圧蒸気式空気予熱器１１による燃焼、溶融用空気Ａｒを予熱するための熱量を少なくすることができ、廃熱ボイラ３から高圧蒸気式空気予熱器１１に供給する高圧蒸気の供給量を少なくすることができる。そのため、多くの高圧蒸気を、発電機を駆動する蒸気タービンに供給することができるから、発電量がそれほど減少するようなことがない。一方、廃棄物処理炉２に対して供給する燃焼、溶融用空気Ａｒをより高温にすることができるので、廃棄物処理炉２への補助燃料の減少に寄与することができる。

勿論、本発明の実施の形態２に係る廃棄物処理設備１ａによれば、上記実施の形態１に係る廃棄物処理設備１と同様に、前記ガス式空気予熱器１０がプレート式の熱交換器であっても、腐食成分で腐食するようなことがなく、また排ガス中の飛灰等のダストにより目詰まりするようなことがないから、廃棄物処理設備１ａのメンテナンスコストの低減と稼働率の向上が可能になる。これに加えて、高い熱伝導率を長期間維持し続けることができ、ガス式空気予熱器１０を小型化することができるから、廃棄物の処理コストの低減に対しても大いに寄与することができる。

本発明の廃棄物処理設備における回収熱の利用方法を実施する、本発明の実施の形態３に係る廃棄物処理設備を、添付図面を参照しながら説明する。図３は本発明の実施の形態３に係る廃棄物処理設備の装置類配設状態を示すブロック図である。なお、本発明の実施の形態３に係る廃棄物処理設備が上記実施の形態２に係る廃棄物処理設備と相違するところは、低圧蒸気式空気予熱器が付加されたところにあり、これ以外は上記実施の形態２に係る廃棄物処理設備と同構成であるから、同一のものには同一の符号を付して、主として相違する点について、同一のものは同一名称を以って説明する。

即ち、本発明の実施の形態３に係る廃棄物処理設備１ｂは、上記実施の形態２に係る廃棄物処理設備１ａと、この廃棄物処理設備１ａの前記ガス式空気予熱器１０の上流側、つまりこのガス式空気予熱器１０と、図示しない燃焼、溶融用空気供給源との間に、後述する低圧蒸気式空気予熱器１２が配設されている。この低圧蒸気式空気予熱器１２は、図示しない発電機を駆動する図示しない蒸気タービンから排出される低圧蒸気の熱を回収することにより、前記ガス式空気予熱器１０に供給する燃焼、溶融用空気Ａｒを予熱する熱交換器から構成されている。

本発明の実施の形態３に係る廃棄物処理設備１ｂの場合においては、燃焼、溶融用空気Ａｒは図示しない蒸気タービンから排出される低圧蒸気の熱を回収する低圧蒸気式空気予熱器１２と、ダスト除去ガスの熱を回収するガス式空気予熱器１０とにより予熱される。
即ち、燃焼、溶融用空気Ａｒが図示しない蒸気タービンから排出される低圧蒸気の熱を回収する低圧蒸気式空気予熱器１２により予熱されてガス式空気予熱器１０に供給されると共に、このガス式空気予熱器１０により、さらに予熱されて高圧蒸気式空気予熱器１１に供給される。

従って、本発明の実施の形態３に係る廃棄物処理設備１ｂによれば、上記実施の形態１に係る廃棄物処理設備１の場合と同様に、前記ガス式空気予熱器１０が腐食成分で腐食するようなことがなく、また排ガス中の飛灰等のダストにより目詰まりするようなことがないから、廃棄物処理設備１ｂのメンテナンスコストの低減、稼働率の向上が可能になる。そして、ガス式空気予熱器１０からより高温の燃焼、溶融用空気を高圧蒸気式空気予熱器１１に供給することができ、廃熱ボイラ３から高圧蒸気式空気予熱器１１に供給する高圧蒸気の供給量をより少なくすることができるから、より多くの高圧蒸気を、発電機を駆動する蒸気タービンに供給することができる。さらに、今まで殆ど利用されなかった蒸気タービンから排出される低圧蒸気の熱を回収するので、廃棄物処理設備全体の熱効率が一層向上し、ＣＯ_２排出量削減に対してより一層寄与することができるから、地球温暖化の改善に対して大いに貢献することができる。

本発明の廃棄物処理設備における回収熱の利用方法を実施する、本発明の実施の形態４に係る廃棄物処理設備を、添付図面を参照しながら説明する。図４は本発明の実施の形態４に係る廃棄物処理設備の装置類配設状態を示すブロック図である。なお、本発明の実施の形態４に係る廃棄物処理設備が上記実施の形態３に係る廃棄物処理設備と相違するところは、ガス式空気予熱器から流出する、予熱後の燃焼、溶融用空気の一部を、このガス式空気予熱器の燃焼、溶融用空気の入口側に還流させる構成にしたところにあり、これ以外は上記実施の形態３に係る廃棄物処理設備と同構成であるから、同一のものには同一の符号を付して、主として相違する点について、同一のものは同一名称を以って説明する。

即ち、本発明の実施の形態４に係る廃棄物処理設備１ｃは前記ガス式空気予熱器１０と前記高圧蒸気式空気予熱器１１の間と、前記ガス式空気予熱器１０と前記低圧蒸気式空気予熱器１２の間とが、前記ガス式空気予熱器１０によって予熱された燃焼、溶融用空気の一部を還流させる還流路１３を介して接続されている。なお、この還流路１３の途中には図示しない誘引送風機が介装されており、この誘引送風機は図示しないスイッチの操作により駆動されるように構成されている。

本発明の実施の形態４に係る廃棄物処理設備１ｃの場合、前記バグフィルタ５によりダストが除去されたダスト除去ガスの熱を回収する前記ガス式空気予熱器１０により予熱された燃焼、溶融用空気Ａｒの一部が前記還流路１３を介して、前記ガス式空気予熱器１０と前記低圧蒸気式空気予熱器１２の間に還流され、還流された燃焼、溶融用空気Ａｒの一部は、前記ガス式空気予熱器１０により再び予熱されて高圧蒸気式空気予熱器１１に供給される。

従って、本発明の実施の形態４に係る廃棄物処理設備１ｃによれば、上記実施の形態１乃至３に係る廃棄物処理設備１，１ａ，１ｂの場合と同様、前記ガス式空気予熱器１０がダストにより目詰まりするようなことがないから、廃棄物処理設備１ｃのメンテナンスコストの低減、稼働率の向上が可能になる。そして、ガス式空気予熱器１０からより一層高温の燃焼、溶融用空気を高圧蒸気式空気予熱器１１に供給することができ、廃熱ボイラ３から高圧蒸気式空気予熱器１１に供給する高圧蒸気の供給量をより一層少なくすることができるから、より一層多くの高圧蒸気を、図示しない発電機を駆動する図示しない蒸気タービンに供給することができる。

ところで、前記高圧蒸気式空気予熱器１１の出口側と前記還流路１３とを第２還流路１４により連通させ、高圧蒸気式空気予熱器１１から流出する燃焼、溶融用空気の一部を前記還流路１３を介して前記ガス式空気予熱器１０に還流させる構成にすることができる。このような構成にすると、前記ガス式空気予熱器１０の入口の空気温度を上げることで、前記ガス式空気予熱器１０の伝熱管の表面温度を上げることができるため、酸性ガスによる低温腐食を軽減できるという優れた効果を得ることができる。

以下、本発明の廃棄物処理設備に係る実施例を説明する。この場合は、ガス化炉２ａと溶融炉２ｂとに供給する燃焼、溶融用空気の予熱に、高圧蒸気式空気予熱器１１のみを用いた廃棄物処理設備の場合（以下、比較例という）と、ガス式空気予熱器１０で予熱した燃焼、溶融用空気を高圧蒸気式空気予熱器１１に供給する実施の形態２に係る廃棄物処理設備１ａの場合（以下、本例という）との発電機による発電量を計算により求めて比較したものである。

計算結果によると、高圧蒸気式空気予熱器１１に供給する高圧蒸気の供給量が少なくて済み、供給量が少なくなった分だけ余分の高圧蒸気を蒸気タービンに供給することができるため、発電機による発電量は、１％程度増加することが判った。この場合、ガス式空気予熱器１０の燃焼、溶融用空気の入口、出口温度、および条件は、高圧蒸気式空気予熱器１１の出口温度は、下記のとおりである。
（１）ガス式空気予熱器
入口温度：２０℃
出口温度：８０℃（＋６０℃）
（２）高圧蒸気式空気予熱器
出口温度：２００℃（＋１２０℃）

なお、以上の実施の形態１乃至４に係る廃棄物処理設備においては、廃棄物処理炉がガス化炉と溶融炉とから構成されてなる場合を例として説明した。しかしながら、これに限らず、本発明の技術的思想を廃棄物処理炉として廃棄物を焼却処理する焼却炉のみ、焼却炉で焼却された焼却灰を溶融処理する溶融炉のみを備えた廃棄物処理設備に対しても適用することができる。また、以上の実施の形態１乃至４に係る廃棄物処理設備においては、ガス式空気予熱器１０を、バグフィルタ５により排ガス中のＨＣｌ、ＳＯｘが除去されると共に、飛灰等のダストが除去された排ガス中のＮＯｘ、ダイオキシン類を分解・除去する触媒反応塔７の下流側に配設した場合を例として説明した。しかしながら、ガス式空気予熱器１０を前記バグフィルタ５の下流側に配設しても、以上の実施の形態１乃至４に係る廃棄物処理設備と同等の効果を得ることができる。

従って、上記実施の形態１乃至４に係る廃棄物処理設備は、本発明の具体例に過ぎず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内における設計変更等は自由自在であるから、本発明の技術的思想の適用範囲は、上記実施の形態１乃至４に係る廃棄物処理設備の形態に限定されるものではない。

本発明の実施の形態１に係る廃棄物処理設備の装置類配設状態を示すブロック図である。本発明の実施の形態２に係る廃棄物処理設備の装置類配設状態を示すブロック図である。本発明の実施の形態３に係る廃棄物処理設備の装置類配設状態を示すブロック図である。本発明の実施の形態４に係る廃棄物処理設備の装置類配設状態を示すブロック図である。従来例１に係り、廃棄物焼却炉の排ガス処理設備の配列を示す図である。従来例２に係り、図６（ａ）は空気の予熱方法を示すフロー図であり、また図６（ｂ）は煙突の断面図である。従来例３に係り、排ガス処理方法の工程図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，１ｃ…廃棄物処理設備
２…廃棄物処理炉，２ａ…ガス化炉，２ｂ…溶融炉
３…廃熱ボイラ
４…減温塔
５…バグフィルタ
６…再加熱装置
７…触媒反応塔
８…誘引送風機
９…煙突
１０…ガス式空気予熱器
１１…高圧蒸気式空気予熱器
１２…低圧蒸気式空気予熱器
１３…還流路
１４…第２還流路
Ａｒ…燃焼、溶融用空気

Claims

都市ごみ、産業廃棄物等の廃棄物を減容化処理する廃棄物処理炉と、この廃棄物処理炉から排出される排ガスの熱を利用して高圧蒸気を生成させる廃熱ボイラと、この廃熱ボイラから流出する排ガス中の飛灰等のダストを捕捉して除去するダスト除去手段と、このダスト除去手段によりダストが除去されたダスト除去ガスを煙突に送る誘引送風機と、前記廃熱ボイラで生成された高圧蒸気を利用して発電機を駆動する蒸気タービンを備えてなる廃棄物処理設備において、前記ダスト除去手段と前記煙突との間に、前記ダスト除去ガスの熱を回収して前記廃棄物処理炉に供給する炉用空気を予熱するガス式空気予熱器を配設し、
前記ガス式空気予熱器と前記廃棄物処理炉との間に、前記廃熱ボイラで生成された高圧蒸気を利用して、前記ガス式空気予熱器で予熱された炉用空気を予熱する高圧蒸気式空気予熱器を配設し、
前記ガス式空気予熱器と炉用空気の供給源との間に、前記ガス式空気予熱器に供給する炉用空気を、前記蒸気タービンから排出される低圧蒸気の熱を回収して予熱する低圧蒸気式空気予熱器を配設し、
前記ガス式空気予熱器と前記高圧蒸気式空気予熱器との間と、前記ガス式空気予熱器と前記低圧蒸気式空気予熱器との間とを、前記ガス式空気予熱器で予熱された炉用空気の一部を還流させる還流路で連通させ、
前記高圧蒸気式空気予熱器と前記廃棄物処理炉との間と、前記還流路とを、前記還流路を介して前記高圧蒸気式空気予熱器で予熱された炉用空気の一部を還流させる第２還流路で連通させたことを特徴とする廃棄物処理設備。
都市ごみ、産業廃棄物等の廃棄物を減容化処理する廃棄物処理炉と、この廃棄物処理炉から排出される排ガスの熱を利用して高圧蒸気を生成させる廃熱ボイラと、この廃熱ボイラから流出する排ガス中の飛灰等のダストを捕捉して除去するダスト除去手段と、このダスト除去手段によりダストが除去されたダスト除去ガスを煙突に送る誘引送風機と、前記廃熱ボイラで生成された高圧蒸気を利用して発電機を駆動する蒸気タービンを備えてなる廃棄物処理設備における回収熱の利用方法において、前記ダスト除去ガスの熱をガス式空気予熱器により回収して前記廃棄物処理炉に供給する炉用空気を予熱し、
前記ガス式空気予熱器で予熱された炉用空気を前記廃棄物処理炉に供給するに際して、前記廃熱ボイラで生成された高圧蒸気の熱を利用する高圧蒸気式空気予熱器で予熱し、
前記ガス式空気予熱器に供給する炉用空気を、前記蒸気タービンから排出される低圧蒸気の熱を低圧蒸気式空気予熱器により回収して予熱し、
前記ガス式空気予熱器で予熱された炉用空気の一部を、還流路を介して前記ガス式空気予熱器と前記低圧蒸気式空気予熱器との間に還流させ、前記低圧蒸気式空気予熱器により予熱された炉用空気に合流させ、
前記高圧蒸気式空気予熱器で予熱された炉用空気の一部を、第２還流路および前記還流路を介して前記ガス式空気予熱器と前記低圧蒸気式空気予熱器との間に還流させ、前記低圧蒸気式空気予熱器により予熱された炉用空気に合流させることを特徴とする廃棄物処理設備における回収熱の利用方法。