JP6507006B2 - 流動層焼却設備 - Google Patents

Description

本発明は、流動層焼却炉に供給される流動用空気によって被処理物を流動しつつ焼却する流動層焼却設備に関するものである。

このような流動層焼却設備として、例えば特許文献１には、下水汚泥等の被処理物を流動用空気によって流動しつつ燃焼する流動層炉と、この流動層炉から排出された燃焼排ガスと流動用空気との間で熱交換を行う空気予熱器と、この空気予熱器から排出された燃焼排ガスの除塵を行う集塵機と、この集塵機で除塵された燃焼排ガスによって圧縮空気を発生する過給機（ターボチャージャ）を備えた加圧流動炉設備が記載されている。上記過給機によって発生した圧縮空気は、上記空気予熱器を経て流動層炉に流動用空気として供給される。

特開２０１４−１９０５７２号公報

ところで、このような流動層焼却設備では、流動層炉から排出された燃焼排ガスや空気予熱器から排出された燃焼排ガスの保有熱を廃熱ボイラーによって熱回収したり、除塵された燃焼排ガスを外部に排出するための処理を行う排煙処理塔の循環水から熱回収をしたりしている。ところが、特に被処理物が下水汚泥である場合に脱水設備の能力向上によって脱水汚泥の水分が低下した場合、流動層炉において補助燃料が不要な自燃運転が可能となり、このとき流動層炉における燃焼温度が高くなりすぎて燃焼排ガスから回収可能な熱量が多くなることがある。

ここで、このような焼却熱量の増加に対応する手段として、燃焼排ガスから熱回収を行うことが考えられるが、例えば流動層炉内をボイラー構造として熱回収する手段では、設備の複雑化やコストの増大を招くのは勿論、特に特許文献１に記載された加圧流動炉設備では流動層炉の炉径が小さくなるため、ボイラー構造を採ること自体が難しい。また、ボイラーへの粉塵等の付着の問題も生じる。さらに、集塵機から排出された燃焼排ガスの排出経路に廃熱ボイラーを設けることも考えられるが、この場合には廃熱ボイラーの設置スペースを確保する必要があって設備を大型化せざるを得なくなる。

本発明は、このような背景の下になされたもので、設備の大型化や複雑化、コスト増大を招くことなく、長期に亙って安定的かつ効率的な燃焼排ガスからの熱回収を図ることが可能な流動層焼却設備を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の流動層焼却設備は、第１に、流動用空気によって被処理物を流動しつつ燃焼する流動層焼却炉と、この流動層焼却炉から排出された燃焼排ガスをフィルターによって除塵する集塵機とを備え、上記フィルターによって除塵された上記燃焼排ガスを排出する排出経路には、上記集塵機から排出された上記燃焼排ガスが通気する排ガスダクトに、複数のスターリングエンジン発電機が取り付けられており、上記複数のスターリングエンジン発電機は、上記排ガスダクトにおける上記燃焼排ガスの通気方向に間隔をあけるとともに、上記燃焼排ガスの通気方向に隣接する上記スターリングエンジン発電機同士が、上記排ガスダクトの周方向に異なる位置になるように、螺旋状に配置されて取り付けられていることを特徴とする。
また、本発明の流動層焼却設備は、第２に、流動用空気によって被処理物を流動しつつ燃焼する流動層焼却炉と、この流動層焼却炉から排出された燃焼排ガスをフィルターによって除塵する集塵機とを備え、上記フィルターによって除塵された上記燃焼排ガスを排出する排出経路には、複数のスターリングエンジン発電機が取り付けられており、上記集塵機は、下部に上記燃焼排ガスが流入する流入室が設けられるとともに上部には除塵された上記燃焼排ガスが排出される上記排出経路である排出室が設けられる容器と、この容器の上記流入室と上記排出室とを仕切る隔壁と、この隔壁に吊り下げられて内部が上記排出室に連通する上記フィルターとを備え、上記複数のスターリングエンジン発電機は、上記排出室の内壁面に周方向に間隔をあけて取り付けられているとともに、周方向に隣接するスターリングエンジン発電機同士の間には、上下方向に延びる整流板が上記内壁面に設けられていることを特徴とする。

スターリングエンジン発電機は、周知の通り、例えばシリンダー内に収容したディスプレーサピストンとパワーピストンとをクランクシャフトに連結し、このシリンダーの一端部をヒータ部（加熱部）とするとともに他端部を冷却部として、その温度差によるシリンダー内のガスの体積変化によってクランクシャフトを回転させ、このクランクシャフトに連結した発電機により発電を行うものであり、ヒータ部と冷却部との温度差が大きいほど大きな電力を発生する。

従って、このようなスターリングエンジン発電機を、通常は４５０℃以上となる高温の燃焼排ガスの排出経路に取り付けた上記構成の流動層焼却設備では、燃焼排ガスの余剰熱を効率的に電力として回収することができる。また、当該流動層焼却設備に元々備えられている燃焼排ガスの排出経路にスターリングエンジン発電機を取り付ければよいので、設備の大型化や複雑化、コスト増大を招くことも少ない。

さらに、スターリングエンジン発電機が取り付けられるのは、集塵機のフィルターによって除塵された比較的清浄な燃焼排ガスの排出経路であるので、スターリングエンジン発電機のヒータ部を直接燃焼排ガスに晒して加熱しても、例えば除塵前の燃焼排ガスに晒して熱回収する場合のように燃焼排ガス中の粉塵等の付着によって発電量が低下することがなく、長期に亙って高い発電効率を得ることができる。また、除塵された燃焼排ガスは腐食性も低減しているため、スターリングエンジン発電機の材質の選択幅も広まり、より安価な材質を選ぶことができて低コストで済むという利点もある。

ここで、本発明の第１の流動層焼却設備では、このようなスターリングエンジン発電機が、上記集塵機から排出された燃焼排ガスが通気する排ガスダクトに取り付けられている。このような場合には、ヒータ部が排ガスダクトを貫通するようにスターリングエンジン発電機を取り付けることにより、上述のようにヒータ部を燃焼排ガスに直接晒して加熱することができ、より効率的な発電を行うことができる。

また、こうして排ガスダクトにスターリングエンジン発電機を取り付けた本発明の第１の流動層焼却設備では、複数のスターリングエンジン発電機を排ガスダクトにおける燃焼排ガスの通気方向に間隔をあけて取り付けられており、排ガスダクトの内径が小さいときに上述のようにスターリングエンジン発電機の加熱部を排ガスダクト内に貫通させて取り付けたときでも、加熱部同士が干渉するのを防いで一層効率的な熱回収を行うことができるとともに、排ガスダクト内の燃焼排ガスの流れを妨げることもない。しかも、起動させるスターリングエンジン発電機の数を燃焼排ガスの温度に応じて調整することにより、排ガス温度が変化しても容易かつ細やかに対応することが可能である。

そして、このように複数のスターリングエンジン発電機を排ガスダクトの燃焼排ガスの通気方向に間隔をあけて取り付けた本発明の第１の流動層焼却設備では、この通気方向に隣接するスターリングエンジン発電機同士を、排ガスダクトの周方向に異なる位置になるように、螺旋状に配置して取り付けることにより、通気方向側に位置するスターリングエンジン発電機への燃焼排ガスによる加熱が妨げられるのを防ぐとともに、排ガスダクト内の燃焼排ガスの流れを一層安定させることができる。また、同じく複数のスターリングエンジン発電機を燃焼排ガスの通気方向に間隔をあけて取り付ける場合に、これら複数のスターリングエンジン発電機のうち、最も集塵機側に位置するスターリングエンジン発電機から上記通気方向に向けて順次スターリングエンジン発電機を起動する制御手段を備えることにより、より高温の燃焼排ガスから熱回収を図ることができて効率的であるとともに、スターリングエンジン発電機を追加起動した際に、既に起動しているスターリングエンジン発電機に供給される燃焼排ガスの熱量が変動することがないため、安定した発電を行うことが可能となる。

一方、本発明の第２の流動層焼却設備では、上記集塵機が、下部に燃焼排ガスが流入する流入室が設けられるとともに上部には除塵された燃焼排ガスが排出される上記排出経路である排出室が設けられる容器と、この容器の流入室と排出室とを仕切る隔壁と、この隔壁に吊り下げられて内部が排出室に連通するフィルターとを備えたバグフィルター等である場合に、上記複数のスターリングエンジン発電機は、このバグフィルターの上記排出室に取り付けられている。この場合には、より高温の燃焼排ガスによって発電を行うことができるので、さらに効率的である。

そして、この場合に、本発明の第２の流動層焼却設備では、複数のスターリングエンジン発電機を、上記排出室の内壁面に周方向に間隔をあけて取り付けるとともに、このとき周方向に隣接するスターリングエンジン発電機同士の間に、上下方向に延びる整流板を上記内壁面に設けており、これにより、フィルターを吊り下げる隔壁と整流板を干渉させることなく、除塵された燃焼排ガスの排出室内における流れを整えて個々のスターリングエンジン発電機を効率的に加熱することが可能となる。

さらに、加圧下の燃焼排ガスでは、対流熱伝達が大きくなることで輻射の効果も高くなり、その結果スターリングエンジン発電機におけるヒータ部の熱交換効率も高まるため、ヒータ部の小型化を図ることができる。従って、本発明の上記構成は、集塵機から排出された上記燃焼排ガスが上記流動用空気を加圧する過給機に供給され、従って燃焼排ガス自体も加圧される特許文献１に記載されたような加圧流動炉設備に適用して特に効果的である。

以上説明したように、本発明によれば、設備の大型化や複雑化、コスト増大を招くことなく、長期に亙って安定的かつ効率的に燃焼排ガスから熱回収を行うことができる。

本発明の一実施形態を示す流動層焼却設備の概略図である。 図１に示す実施形態における排ガスダクトの（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。 図１に示す実施形態における集塵機の（ａ）排出室の平断面図（ただし、隔壁の貫通孔は図示が略されている。）、（ｂ）側面図である。

図１ないし図３は、本発明の流動層焼却設備の一実施形態を示すものである。なお、開示の技術は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。図１において符号１で示すのは被処理物を流動させつつ燃焼する加圧式の流動層焼却炉であり、この流動層焼却炉１内には流動媒体が充填されていて、流動層焼却炉１内に供給された下水汚泥、し尿汚泥、食品廃棄物、生ごみや都市ゴミ等の被処理物が、炉床部から供給される高温、高圧の流動用空気Ａによって流動媒体と流動させられつつ加熱されて燃焼させられる。流動層焼却炉１には、図示されない補助燃焼装置や始動用バーナと、炉内の燃焼温度や排ガス温度、圧力等の状態を測定し、同じく図示されない焼却設備の制御手段に出力する温度計や圧力計等の計装機器が備えられる。

流動層焼却炉１において被処理物が燃焼させられて発生した通常は８００℃以上（例えば８５０℃）の高温の燃焼排ガスＢは、例えばシェルアンドチューブ式の空気予熱器２に供給され、流動層焼却炉１に供給される流動用空気Ａとの間で熱交換されることにより、この流動用空気Ａを加熱して例えば６５０℃程度に昇温する。次いで、こうして空気予熱器２において流動用空気Ａを加熱して４５０℃〜６００℃程度となった燃焼排ガスＢは、後述する集塵機３に供給されて、この集塵機のフィルター３Ａにより該燃焼排ガスＢに含有された粉塵等のダストが除塵される。流動層焼却炉１の燃焼排ガス出口と空気予熱器２とを連結する燃焼排ガス用ダクトには、燃焼排ガス温度を測定し、上記制御手段に出力する図示しない温度計が備えられている。

さらに、この集塵機３において清浄化された燃焼排ガスＢは、排出管４を介して過給機５に供給される。この過給機５は、清浄化された燃焼排ガスＢが供給されて高速回転させられるタービンと、このタービンに同軸に連結されて一体に高速回転することにより高圧の圧縮空気を発生するコンプレッサーとを備えた周知の、いわゆるターボチャージャーである。この過給機５のコンプレッサーには大気Ｃがフィルター等を介して吸引されて供給され、該コンプレッサーにおいて発生した圧縮空気は上記流動用空気Ａとして空気予熱器２に供給されて、上述のように燃焼排ガスＢとの間で熱交換された後に流動層焼却炉１に供給される。なお、排出管４には、過給機５との連結部近傍に、過給機５に供給する燃焼排ガス温度を測定し、上記制御手段に出力する図示しない温度計が備えられている。

こうして過給機５において圧縮空気を発生させた燃焼排ガスＢは、白煙防止熱交換器６に供給されて白煙防止用空気Ｄとの間で熱交換された後、排煙処理塔７において苛性ソーダ水および水が噴霧されることにより、不純物等が除去されるとともに冷却処理される。さらに、冷却された燃焼排ガスＢは煙突８に供給されて、白煙防止熱交換器６で熱交換した白煙防止用空気Ｄと混合されて加熱され、白煙の発生が防止された状態で外部に排出される。

そして、本実施形態では、まず第１に、上記集塵機３においてフィルター３Ａにより除塵された燃焼排ガスＢを過給機５に供給する燃焼排ガスＢの排出経路である排出管４に排ガスダクト９が直列に接続されて設けられており、この排ガスダクト９にはスターリングエンジン発電機１０が取り付けられている。排ガスダクト９は、排出管４の管径がスターリングエンジン発電機１０のヒータ部１０Ａの長さに対して小さい場合や圧力損失が大きくなりすぎる場合に、排出管４の途中に取り付けられるものであって、中央部が排出管４より大径の円筒状に形成されるとともに、両端部は先細りとなる円錐台状に形成されて排出管４に気密に接続される。

また、スターリングエンジン発電機１０は、例えば上述のようにクランクシャフトに連結されたディスプレーサピストンとパワーピストンがシリンダー内に収容されて、このシリンダーの一端部が上記ヒータ部（加熱部）１０Ａとされるとともに、他端部は冷却水が供給されて冷却される冷却部１０Ｂとされ、またクランクシャフトが収容されたケース１０Ｃには発電機１０Ｄが連結されている。本実施形態のスターリングエンジン発電機１０は、上記ヒータ部１０Ａを排ガスダクト９の外部から内部に貫通させるとともに、冷却部１０Ｂ、ケース１０Ｃ、および発電機１０Ｄは排ガスダクト９の外部に位置させて、排ガスダクト９に気密に取り付けられている。

さらに、本実施形態では、複数（例えば図２に示すように４つ）のスターリングエンジン発電機１０が、図２（ｂ）に示すように排ガスダクト９における燃焼排ガスＢの通気方向Ｆに間隔をあけて取り付けられている。また、このうち燃焼排ガスＢの通気方向Ｆに隣接するスターリングエンジン発電機１０同士は、排ガスダクト９の周方向に異なる位置に取り付けられている。

具体的に、本実施形態の複数のスターリングエンジン発電機１０は、図２に示すように上記通気方向Ｆに等間隔に配設されるとともに、この通気方向Ｆに隣接するもの同士は排ガスダクト９の周方向にも等間隔に位置をずらして配設されている。しかも、これらのスターリングエンジン発電機１０は、通気方向Ｆに向けて一方の周方向（本実施形態では通気方向Ｆ側から見て時計回り方向）に位置をずらして排ガスダクト９を一周するように配設されていて、すなわち螺旋状に配置されている。なお、スターリングエンジン発電機１０は、排出管４の過給機５との連結部近傍に備えられた図示されない上記温度計に対して集塵機３寄りに設置することが好ましい。

ここで、供給される被処理物の性状等の変動により、燃焼排ガスＢの排ガス温度が高くなることが想定される。この場合、過給機５の入口温度が予め設定した温度を維持できる範囲で、スターリングエンジン発電機１０の運転台数を決定する。具体的には、スターリングエンジン発電機１０の運転を上記制御手段によって制御して、過給機５との連結部近傍に備えられた図示しない上記温度計の測定結果に基づいて起動するスターリングエンジン発電機１０を決定する。より具体的には、複数のスターリングエンジン発電機１０のうち、最も集塵機３側の１つのスターリングエンジン発電機１０を始めに起動し、その後、過給機５の入口温度が設定温度以上の場合は、残るスターリングエンジン発電機１０について集塵機３側から通気方向Ｆに向けて順次起動する。

また、本実施形態において集塵機３はバグフィルターであり、上記空気予熱器２から排出された燃焼排ガスＢが流入する流入室３Ｂが下部に設けられるとともに、上部にはフィルター３Ａによって除塵された燃焼排ガスＢが排出される排出室３Ｃが設けられる断面円形の容器３Ｄと、この容器３Ｄの流入室３Ｂと排出室３Ｃとを仕切る略水平な隔壁３Ｅとを備え、この隔壁３Ｅには図示されない多数の貫通孔が形成されている。

さらに、上記フィルター３Ａは、例えば断面Ｕ字の有底円筒状に形成されたセラミックフィルターであって、その上端開口部が隔壁３Ｅの上記貫通孔に接合されて内部が排出室３Ｃに連通するように隔壁３Ｅから流入室３Ｂ内に吊り下げられており、微小な細孔を有するこのフィルターを燃焼排ガスＢが通過する際に、燃焼排ガスＢ中の粉塵等のダストが捕集されて除塵されることにより、燃焼排ガスＢを清浄化する。

そして、本実施形態では、第２に、上記集塵機３においても、そのフィルター３Ａによって除塵された後の燃焼排ガスＢの排出経路である上記排出室３Ｃに、スターリングエンジン発電機１０が取り付けられている。ここで、この集塵機３のスターリングエンジン発電機１０も、そのヒータ部１０Ａを上記排出室３Ｃにおける容器３Ｄの外部から内部に貫通させるとともに、冷却部１０Ｂ、ケース１０Ｃ、および発電機１０Ｄは容器３Ｄの外部に位置させて、この容器３Ｄに気密に取り付けられている。

また、この集塵機３においても、複数のスターリングエンジン発電機１０が取り付けられている。ただし、これら集塵機３における複数のスターリングエンジン発電機１０は、上下方向には略等しい位置で、排出室３Ｃの内壁面に周方向に間隔をあけて取り付けられている。さらに、周方向に隣接するスターリングエンジン発電機１０同士の間には、上下方向に延びる整流板３Ｆが内壁面から突出するように設けられている。本実施形態では、これら複数のスターリングエンジン発電機１０と整流板３Ｆは、周方向に略交互かつ等間隔に配置されており、ただし排出室３Ｃからの燃焼排ガスＢの排出口３Ｇには整流板３Ｆは設けられていない。

このようなスターリングエンジン発電機１０は、クランクシャフトの回転が止まって停止している状態から起動するまでの起動時間が短いとともに、ヒータ部１０Ａと冷却部１０Ｂとの温度差が大きいほど大きな電力を発生する。従って、そのようなスターリングエンジン発電機１０を、上述のように４５０℃以上の高温となる燃焼排ガスＢの排出経路に取り付けることにより、上記構成の流動層焼却設備によれば、燃焼排ガスＢの余剰熱を効率的に電力として回収することができる。

また、集塵機３における燃焼排ガスＢの排出室３Ｃや、この集塵機３のフィルター３Ａによって除塵された燃焼排ガスＢの排出経路は、元々このような流動層焼却設備に備えられているものであり、そのような排出経路にスターリングエンジン発電機１０を取り付ければよいので、設備の大型化や複雑化、コスト増大を招くことも少ない。

そして、さらにこのスターリングエンジン発電機１０が取り付けられるのは、集塵機３のフィルター３Ａによって粉塵等のダストが除塵された比較的清浄な燃焼排ガスＢの排出経路である。従って、上述のようにスターリングエンジン発電機１０のヒータ部１０Ａを燃焼排ガスＢに直接晒して加熱しても、例えば流動層焼却炉１から集塵機３の流入室３Ｂの間の排出経路にスターリングエンジン発電機１０を取り付ける場合のように除塵前の燃焼排ガスＢ中の粉塵等の付着によって発電量が低下することはない。

このため、上記構成の流動層焼却設備によれば、長期に亙って安定して高い発電効率を得ることができる。しかも、除塵された燃焼排ガスＢは腐食性も低減しているため、スターリングエンジン発電機１０のヒータ部１０Ａ等の材質としても、より安価なものを選択することが可能となり、一層のコストの低減を図ることができる。

また、本実施形態では、第１に、集塵機３のフィルター３Ａによって除塵された燃焼排ガスＢの排出経路として、集塵機３から排出された燃焼排ガスＢが通気する排ガスダクト９にスターリングエンジン発電機１０が取り付けられている。従って、上述のようにヒータ部１０Ａが排ガスダクト９を貫通するようにスターリングエンジン発電機１０を取り付けるのも比較的容易であり、効率的かつ経済的な熱回収を行うことができる。

さらに、本実施形態では、複数のスターリングエンジン発電機１０が、この排ガスダクト９における燃焼排ガスＢの通気方向Ｆに間隔をあけて取り付けられており、排ガスダクト９の内径が小さい場合にスターリングエンジン発電機１０のヒータ部１０Ａを貫通させて取り付けても、通気方向Ｆに隣接するスターリングエンジン発電機１０のヒータ部１０Ａが干渉し合うのを防ぐことができる。しかも、起動させるスターリングエンジン発電機１０の数を燃焼排ガスＢの温度に応じて調整することにより、排ガス温度が変化しても容易かつ細やかに対応することが可能である。

このため、特に図２（ａ）に示したようにヒータ部１０Ａが排ガスダクト９の中心を超えて突出するように貫通している場合でも、干渉を生じることなく複数のスターリングエンジン発電機１０を配設して確実な熱回収を図ることができる。また、通気方向Ｆの同じ位置にヒータ部１０Ａが突出している場合のように排ガスダクト９内の燃焼排ガスＢの安定した流れが妨げられるのも防ぐことができる。さらに、こうして通気方向Ｆに間隔をあけたスターリングエンジン発電機１０を、最も集塵機３側のスターリングエンジン発電機１０から起動するように制御することにより、より高温の流動用空気Ａから熱回収を図ることができるので効率的である。加えて、最も集塵機３側に位置するスターリングエンジン発電機１０から順に起動させることで、スターリングエンジン発電機１０が追加起動した際に、既に起動しているスターリングエンジン発電機１０に供給される燃焼排ガスＢの熱量が変動することがないため、安定した発電を行うことが可能となる。

また、本実施形態では、こうして複数のスターリングエンジン発電機１０が燃焼排ガスＢの通気方向Ｆに間隔をあけて取り付けられているのに併せて、この通気方向Ｆに隣接するスターリングエンジン発電機１０同士が、排ガスダクト９の周方向にも異なる位置に取り付けられている。従って、通気方向Ｆの手前側（集塵機３側）のスターリングエンジン発電機１０のヒータ部１０Ａによって通気方向Ｆ側（過給機５１側）に隣接するスターリングエンジン発電機１０のヒータ部１０Ａへの燃焼排ガスＢによる加熱が妨げられるような事態を防いで、さらに確実な熱回収を図ることができるとともに、排ガスダクト９内の燃焼排ガスＢの流れを一層安定化することもできる。

特に、本実施形態では、上述したようにスターリングエンジン発電機１０が排ガスダクト９に螺旋状に配設されており、この螺旋が１周するまでは、通気方向Ｆ側のスターリングエンジン発電機１０の通気方向Ｆと反対側に次のスターリングエンジン発電機１０のヒータ部１０Ａが突出することはない。このため、スターリングエンジン発電機１０のシリンダーの少なくとも他端部側においては、ヒータ部１０Ａを高温の燃焼排ガスＢに晒すことができて、一層効率的な熱回収を図ることができる。

なお、本実施形態では、集塵機３から過給機５に燃焼排ガスＢを排出する排出管４の途中に、この排出管４よりも大径の排ガスダクト９が接続されて複数のスターリングエンジン発電機１０が取り付けられているが、排出管４が十分に大径であれば、このような排ガスダクト９を別に接続することなく、排出管４自体を排ガスダクトとして複数のスターリングエンジン発電機１０を取り付けてもよい。

さらに、図１および図２では排ガスダクト９が垂直方向に延びているが、水平方向に延びる排ガスダクト９に複数のスターリングエンジン発電機１０が取り付けられていてもよい。また、集塵機３と過給機５の間にスターリングエンジン発電機１０を取り付けるのに併せて、あるいはこれに代えて、過給機５と白煙防止熱交換器６の間や、白煙防止熱交換器６と排煙処理塔７との間にスターリングエンジン発電機１０を取り付けてもよい。

また、本実施形態では、複数のスターリングエンジン発電機１０を過給機５の入口温度に基づいて上記制御手段により制御して集塵機３側から順次起動しているが、予め設定した所定温度以上となった場合に複数台同時に起動する制御を行ってもよい。さらに、スターリングエンジン発電機１０の起動条件を過給機５の入口温度に限定せず、流動層焼却炉１の炉内温度、空気予熱器２出口の燃焼排ガス温度、集塵機３入口、集塵機３出口の燃焼排ガス温度等を採用してもよい。

一方、本実施形態では、上述のようなスターリングエンジン発電機１０が、燃焼排ガスＢを除塵するフィルター３Ａを備えた集塵機３の容器３Ｄ内において、除塵された燃焼排ガスＢが排出される排出室３Ｃにも取り付けられている。このため、除塵された後では最も高温となる燃焼排ガスＢによって発電を行って熱回収することができるので、さらに効率的である。

また、この集塵機３にも、複数のスターリングエンジン発電機１０が、排出室３Ｃの内壁面に周方向に間隔をあけて取り付けられており、フィルター３Ａから隔壁３Ｅの貫通孔を通って排出される燃焼排ガスＢによって効率的な熱回収を行うことが可能となる。さらに、周方向に隣接するスターリングエンジン発電機１０同士の間には、上下方向に延びる整流板３Ｆが設けられており、隔壁３Ｅの貫通孔から排出室３Ｃに排出される燃焼排ガスＢが確実に個々のスターリングエンジン発電機１０に当たるように流れを整えて効率的な加熱を促すことができる。しかも、これらの整流板３Ｆは、排出室３Ｃの内壁面に設けられているので、フィルター３Ａを吊り下げる隔壁３Ｅと干渉することもない。

なお、加圧下の燃焼排ガスＢでは、対流熱伝達が大きくなることで輻射の効果も高くなり、その結果としてスターリングエンジン発電機１０におけるヒータ部１０Ａの熱交換効率も高まるため、このヒータ部１０Ａの小型化を図ることができる。従って、上記構成の流動層焼却設備は、集塵機３から排出された燃焼排ガスＢが過給機５に供給されることにより流動用空気Ａが加圧されて流動層焼却炉１に供給され、これに伴い流動層焼却炉１から排出される燃焼排ガスＢ自体も加圧される本実施形態のような加圧流動炉設備に適用して特に効果的である。また、本実施形態では、集塵機３の排出室３Ｃと集塵機３からの燃焼排ガスＢの排出経路との双方にスターリングエンジン発電機１０が取り付けられているが、いずれか一方だけに取り付けられていてもよい。

１ 流動層焼却炉
２ 空気予熱器
３ 集塵機
３Ａ フィルター
３Ｂ 流入室
３Ｃ 排出室
３Ｄ 容器
３Ｅ 隔壁
３Ｆ 整流板
３Ｇ 排出口
４ 燃焼排ガスＢの排出管
５ 過給機
６ 白煙防止熱交換器
７ 排煙処理塔
８ 煙突
９ 排ガスダクト
１０ スターリングエンジン発電機
１０Ａ ヒータ部
１０Ｂ 冷却部
１０Ｃ ケース
１０Ｄ 発電機
Ａ 流動用空気
Ｂ 燃焼排ガス
Ｃ 大気
Ｄ 白煙防止用空気
Ｆ 通気方向

Claims (4)

1. 流動用空気によって被処理物を流動しつつ燃焼する流動層焼却炉と、この流動層焼却炉から排出された燃焼排ガスをフィルターによって除塵する集塵機とを備え、上記フィルターによって除塵された上記燃焼排ガスを排出する排出経路には、上記集塵機から排出された上記燃焼排ガスが通気する排ガスダクトに、複数のスターリングエンジン発電機が取り付けられており、
   上記複数のスターリングエンジン発電機は、上記排ガスダクトにおける上記燃焼排ガスの通気方向に間隔をあけるとともに、上記燃焼排ガスの通気方向に隣接する上記スターリングエンジン発電機同士が、上記排ガスダクトの周方向に異なる位置になるように、螺旋状に配置されて取り付けられていることを特徴とする流動層焼却設備。
2. 上記複数のスターリングエンジン発電機のうち、最も上記集塵機側に位置するスターリングエンジン発電機から上記通気方向に向けて順次上記スターリングエンジン発電機を起動する制御手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の流動層焼却設備。
3. 流動用空気によって被処理物を流動しつつ燃焼する流動層焼却炉と、この流動層焼却炉から排出された燃焼排ガスをフィルターによって除塵する集塵機とを備え、上記フィルターによって除塵された上記燃焼排ガスを排出する排出経路には、複数のスターリングエンジン発電機が取り付けられており、
   上記集塵機は、下部に上記燃焼排ガスが流入する流入室が設けられるとともに上部には除塵された上記燃焼排ガスが排出される上記排出経路である排出室が設けられる容器と、この容器の上記流入室と上記排出室とを仕切る隔壁と、この隔壁に吊り下げられて内部が上記排出室に連通する上記フィルターとを備え、
   上記複数のスターリングエンジン発電機は、上記排出室の内壁面に周方向に間隔をあけて取り付けられているとともに、周方向に隣接するスターリングエンジン発電機同士の間には、上下方向に延びる整流板が上記内壁面に設けられていることを特徴とする流動層焼却設備。
4. 上記集塵機から排出された上記燃焼排ガスは、上記流動用空気を加圧する過給機に供給されることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の流動層焼却設備。

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