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JP7641116B2 - Heat recovery system, heat recovery method, and combustion control device - Google Patents
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JP7641116B2 - Heat recovery system, heat recovery method, and combustion control device - Google Patents

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Description

本発明の一実施形態は、熱回収システム、熱回収方法及び燃焼制御装置に関する。特に、燃焼室の酸素濃度を制御する機能を有する燃焼制御装置、及び当該燃焼制御装置を備えた熱回収システムに関する。 One embodiment of the present invention relates to a heat recovery system, a heat recovery method, and a combustion control device. In particular, the present invention relates to a combustion control device having a function of controlling the oxygen concentration in a combustion chamber, and a heat recovery system equipped with the combustion control device.

従来、都市ごみ等の廃棄物を焼却処理するごみ焼却施設において、焼却処理で発生する熱を回収して再利用する熱回収システムが知られている。このような熱回収システムでは、収集された都市ごみ等を焼却炉で燃焼させた後、発生した燃焼ガスの熱を例えば空気予熱器等の熱交換器により回収する。空気予熱器等により回収された熱は、例えば、再び焼却炉に戻され、燃焼用空気の昇温等に利用される(例えば、特許文献1)。 Conventionally, heat recovery systems are known that recover and reuse heat generated during incineration at waste incineration facilities that incinerate municipal waste and other waste. In such heat recovery systems, collected municipal waste is burned in an incinerator, and the heat of the generated combustion gas is recovered by a heat exchanger such as an air preheater. The heat recovered by the air preheater is returned to the incinerator and used to raise the temperature of the combustion air, for example (see Patent Document 1, for example).

特開2013-24504号公報JP 2013-24504 A

従来の熱回収システムでは、焼却炉で発生した排ガスをさらに再燃焼室(二次燃焼室)で完全燃焼させることにより、ダイオキシン等の有害物質の発生を抑制する。このとき、再燃焼室では850℃以上(好ましくは900℃以上)の温度で2秒間以上排ガスを滞留させることが法令で求められている。そのため、再燃焼室から排出される燃焼ガスの温度も900℃以上の高温となる。 In conventional heat recovery systems, exhaust gas generated in an incinerator is further completely combusted in a reburning chamber (secondary combustion chamber) to suppress the generation of harmful substances such as dioxins. At this time, the law requires that the exhaust gas be retained in the reburning chamber at a temperature of 850°C or higher (preferably 900°C or higher) for at least two seconds. Therefore, the temperature of the combustion gas discharged from the reburning chamber also becomes high, at over 900°C.

ここで、900℃以上の高温ガスを熱交換器に直接供給すると、熱交換器を構成する金属部材(特に、高温ガスに直接的に接触する部分)が高温腐食によって劣化するという問題がある。高温腐食とは、液体の水が関与しない腐食であり、高温環境下で発生する腐食をいう。そのため、従来の熱回収システムでは、再燃焼室で発生した高温ガスの温度を高温腐食が生じない程度の温度まで下げる必要があった。また、ダイオキシンの再合成は約400℃以上で起こることが知られている。したがって、ダイオキシンの再合成を抑制することも考慮して、再燃焼室から排出された燃焼ガスは、350℃程度まで冷却された後、熱交換器へと供給されていた。 Here, if high-temperature gas of 900°C or more is directly supplied to the heat exchanger, there is a problem that the metal components that make up the heat exchanger (especially the parts that come into direct contact with the high-temperature gas) will deteriorate due to high-temperature corrosion. High-temperature corrosion is corrosion that does not involve liquid water and occurs in a high-temperature environment. For this reason, in conventional heat recovery systems, it was necessary to lower the temperature of the high-temperature gas generated in the reburning chamber to a temperature at which high-temperature corrosion would not occur. It is also known that dioxin resynthesis occurs at approximately 400°C or higher. Therefore, with consideration given to suppressing dioxin resynthesis, the combustion gas discharged from the reburning chamber was cooled to around 350°C before being supplied to the heat exchanger.

以上のように、従来の熱回収システムでは、350℃程度まで減温された燃焼ガスから熱回収を行う必要があった、そのため、熱回収効率を確保するために、一般的には熱交換器として蒸気ボイラが用いられていた。しかしながら、蒸気ボイラは、容器が高圧となることから有資格者(ボイラ技士)によって取り扱う必要があり、メンテナンス及び設備維持のコストの増加を招く要因となっていた。 As described above, conventional heat recovery systems require heat recovery from combustion gas whose temperature has been reduced to around 350°C. Therefore, to ensure heat recovery efficiency, steam boilers were generally used as heat exchangers. However, steam boilers require the operation of qualified personnel (boiler engineers) because the vessel is highly pressurized, which leads to increased maintenance and equipment upkeep costs.

本発明の課題の一つは、簡易な構造で高温腐食を抑制し、熱回収効率を向上させた熱回収システムを提供することにある。 One of the objectives of the present invention is to provide a heat recovery system with a simple structure that suppresses high-temperature corrosion and improves heat recovery efficiency.

本発明の一実施形態における熱回収システムは、燃焼室と、前記燃焼室で発生した燃焼ガスが供給される熱交換器と、前記燃焼ガスの酸素濃度を制御する燃焼制御装置と、を備え、前記燃焼室は、前記燃焼ガスの酸素濃度を測定する酸素濃度計を有し、前記燃焼制御装置は、前記熱交換器の接触部の解離圧と前記燃焼ガスの酸素分圧との差圧が所定値以下
となるように前記酸素濃度を制御する。
The heat recovery system in one embodiment of the present invention comprises a combustion chamber, a heat exchanger to which combustion gas generated in the combustion chamber is supplied, and a combustion control device that controls the oxygen concentration of the combustion gas, wherein the combustion chamber has an oxygen concentration meter that measures the oxygen concentration of the combustion gas, and the combustion control device controls the oxygen concentration so that the pressure difference between the dissociation pressure of the contact point of the heat exchanger and the oxygen partial pressure of the combustion gas is below a predetermined value.

前記熱回収システムにおいて、前記燃焼室は、前記燃焼ガスの温度を測定する温度計をさらに有してもよい。この場合、前記制御装置は、前記温度に基づいて前記解離圧を算出してもよい。 In the heat recovery system, the combustion chamber may further include a thermometer for measuring a temperature of the combustion gas. In this case, the control device may calculate the dissociation pressure based on the temperature.

前記熱回収システムは、前記燃焼室に酸素ガス又は不活性ガスを供給するガス供給装置をさらに有していてもよい。この場合、前記燃焼制御装置は、前記酸素濃度に応じて前記ガス供給装置を制御してもよい。 The heat recovery system may further include a gas supply device that supplies oxygen gas or an inert gas to the combustion chamber. In this case, the combustion control device may control the gas supply device according to the oxygen concentration.

前記熱回収システムは、前記燃焼室への空気供給量を調整する風量調整装置をさらに有していてもよい。この場合、前記燃焼制御装置は、前記酸素濃度に応じて前記風量調整装置を制御してもよい。 The heat recovery system may further include an air flow rate adjustment device that adjusts the amount of air supplied to the combustion chamber. In this case, the combustion control device may control the air flow rate adjustment device in accordance with the oxygen concentration.

前記熱回収システムにおいて、前記熱交換器は、真空式又は無圧式の温水ヒータであってもよい。 In the heat recovery system, the heat exchanger may be a vacuum or non-pressure hot water heater.

前記熱回収システムは、前記熱交換器を経由した前記燃焼ガスが供給される冷却室をさらに備えてもよい。 The heat recovery system may further include a cooling chamber to which the combustion gas that has passed through the heat exchanger is supplied.

前記熱回収システムは、前記燃焼室に一次燃焼ガスを供給する焼却炉をさらに備えてもよい。 The heat recovery system may further include an incinerator that supplies primary combustion gas to the combustion chamber.

前記熱回収システムにおいて、前記酸素濃度計は、レーザー式酸素濃度計であってもよい。 In the heat recovery system, the oxygen concentration meter may be a laser oxygen concentration meter.

本発明の一実施形態における熱回収方法は、燃焼室で発生した燃焼ガスの酸素濃度を測定し、前記燃焼室に連結された熱交換器の接触部の解離圧と前記燃焼ガスの酸素分圧との差圧が所定値以下となるように、前記酸素濃度を制御し、前記酸素濃度が制御された前記燃焼ガスを前記熱交換器に供給することを含む。 A heat recovery method in one embodiment of the present invention includes measuring the oxygen concentration of combustion gas generated in a combustion chamber, controlling the oxygen concentration so that the pressure difference between the dissociation pressure of the contact part of a heat exchanger connected to the combustion chamber and the oxygen partial pressure of the combustion gas is not more than a predetermined value, and supplying the combustion gas with the oxygen concentration controlled to the heat exchanger.

前記熱回収方法は、さらに、前記燃焼ガスの温度を測定することを含んでもよい。この場合、前記解離圧を、前記温度に基づいて算出してもよい。 The heat recovery method may further include measuring a temperature of the combustion gas. In this case, the dissociation pressure may be calculated based on the temperature.

前記熱回収方法は、前記熱交換器として、真空式又は無圧式の温水ヒータを用いてもよい。 The heat recovery method may use a vacuum or non-pressure hot water heater as the heat exchanger.

前記熱回収方法は、さらに、前記熱交換器を経由した前記燃焼ガスを冷却室に供給することを含んでもよい。 The heat recovery method may further include supplying the combustion gas that has passed through the heat exchanger to a cooling chamber.

前記熱回収方法は、さらに、焼却炉で発生した一次燃焼ガスを前記燃焼室に供給することを含んでもよい。 The heat recovery method may further include supplying primary combustion gas generated in the incinerator to the combustion chamber.

前記熱回収方法において、前記酸素濃度は、レーザー式酸素濃度計で測定されてもよい。 In the heat recovery method, the oxygen concentration may be measured using a laser oxygen concentration meter.

本発明の一実施形態における燃焼制御装置は、制御プログラムを格納する記憶部と、前記制御プログラムを実行するプロセッサとを含む。前記制御プログラムは、燃焼室の内部の温度を取得し、前記温度を用いて熱交換器の接触部の解離圧を算出し、前記燃焼室の内部の酸素濃度を取得し、前記酸素濃度を用いて前記燃焼室で発生した燃焼ガスの酸素分圧を算出し、前記酸素分圧と前記解離圧との差圧が所定値以下であるか否か判定し、前記差圧が前記所定値以下ではないとき、前記燃焼室の内部における前記酸素濃度を制御することを前記プロセッサに実行させる。 A combustion control device according to an embodiment of the present invention includes a storage unit that stores a control program, and a processor that executes the control program, which causes the processor to acquire a temperature inside a combustion chamber, calculate a dissociation pressure of a contact portion of a heat exchanger using the temperature, acquire an oxygen concentration inside the combustion chamber, calculate an oxygen partial pressure of a combustion gas generated in the combustion chamber using the oxygen concentration, determine whether or not a pressure difference between the oxygen partial pressure and the dissociation pressure is equal to or less than a predetermined value, and control the oxygen concentration inside the combustion chamber when the pressure difference is not equal to or less than the predetermined value.

前記燃焼制御装置において、前記制御プログラムは、さらに、前記差圧が前記所定値を超えていたとき、前記酸素分圧が前記解離圧よりも高いか否かを判定し、前記酸素分圧が前記解離圧よりも高いとき、前記燃焼室の内部の前記酸素濃度を下げ、前記酸素分圧が前記解離圧よりも低いとき、前記燃焼室の内部の前記酸素濃度を上げる処理を前記プロセッサに実行させてもよい。 In the combustion control device, the control program may further cause the processor to execute a process of determining whether the oxygen partial pressure is higher than the dissociation pressure when the pressure difference exceeds the predetermined value, and, when the oxygen partial pressure is higher than the dissociation pressure, reducing the oxygen concentration inside the combustion chamber, and, when the oxygen partial pressure is lower than the dissociation pressure, increasing the oxygen concentration inside the combustion chamber.

本発明の一実施形態の熱回収システムの構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a heat recovery system according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態の熱回収システムにおける熱交換器の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a heat exchanger in the heat recovery system according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態の熱回収システムにおける燃焼制御装置の制御の一例を示すフローチャート図である。FIG. 4 is a flowchart showing an example of control of a combustion control device in the heat recovery system according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態の熱回収システムにおける熱交換器の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a heat exchanger in the heat recovery system according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態の熱回収システムの構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a heat recovery system according to an embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図面において、既出の図面に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in various forms without departing from the spirit of the present invention, and should not be interpreted as being limited to the description of the embodiments exemplified below. In the drawings, the width, thickness, shape, etc. of each part may be shown diagrammatically compared to the actual form in order to make the explanation clearer, but these are merely examples and do not limit the interpretation of the present invention. In this specification and each drawing, elements having the same functions as those explained with reference to the previous drawings may be given the same reference numerals, and duplicate explanations may be omitted.

(第1実施形態)
[熱回収システムの構成]
図1は、本発明の一実施形態における熱回収システム100の一例を示す図である。本実施形態の熱回収システム100は、焼却炉110、燃焼室120、熱交換器130、冷却室140、及び燃焼制御装置150を含む。ただし、図1に示すシステム構成は、熱回収システム100の一例に過ぎない。図示は省略するが、収集したごみ等を蓄積するごみピット、焼却炉で生成された灰を蓄積する灰ピット、燃焼ガスに含まれる微小な灰を収集するろ過式集じん器など、他の設備を備えていてもよい。
First Embodiment
[Configuration of heat recovery system]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a heat recovery system 100 according to an embodiment of the present invention. The heat recovery system 100 of this embodiment includes an incinerator 110, a combustion chamber 120, a heat exchanger 130, a cooling chamber 140, and a combustion control device 150. However, the system configuration shown in FIG. 1 is merely an example of the heat recovery system 100. Although not shown, other equipment may be provided, such as a garbage pit for accumulating collected garbage, an ash pit for accumulating ash generated in the incinerator, and a filter-type dust collector for collecting fine ash contained in the combustion gas.

焼却炉110は、搬入された都市ごみ等の廃棄物202を焼却する設備である。焼却炉110は、廃棄物202を焼却処理により灰化して無害化する。本実施形態では、焼却炉110として、ストーカ式焼却炉を用いるが、これに限られるものではない。焼却炉110で廃棄物202を焼却する際、一次燃焼ガス204が発生する。焼却炉110で発生した一次燃焼ガス204は、燃焼室120に供給される。 The incinerator 110 is a facility that incinerates waste 202, such as municipal waste, that is brought in. The incinerator 110 converts the waste 202 into ash and renders it harmless through incineration. In this embodiment, a stoker-type incinerator is used as the incinerator 110, but this is not limited to this. When the waste 202 is incinerated in the incinerator 110, primary combustion gas 204 is generated. The primary combustion gas 204 generated in the incinerator 110 is supplied to the combustion chamber 120.

燃焼室120は、焼却炉110で発生した一次燃焼ガス204を再燃焼させる設備である。本実施形態では、焼却炉110から供給された一次燃焼ガス204は、燃焼室120に950℃の温度で2秒間滞留する。燃焼室120では、一次燃焼ガス204に含まれる未燃ガスが燃焼することにより、燃焼ガスの完全燃焼が行われる。燃焼室120で完全燃焼して生成された二次燃焼ガス206は、図示しない煙道を経由して熱交換器130へ供給される。図1では、図示を省略するが、燃焼室120には、空気を送る送風装置と当該送風装置から供給される空気の供給量を調整するダンパが設けられていてもよい。 The combustion chamber 120 is a facility for reburning the primary combustion gas 204 generated in the incinerator 110. In this embodiment, the primary combustion gas 204 supplied from the incinerator 110 remains in the combustion chamber 120 for 2 seconds at a temperature of 950°C. In the combustion chamber 120, the unburned gas contained in the primary combustion gas 204 is burned, thereby completely burning the combustion gas. The secondary combustion gas 206 generated by complete combustion in the combustion chamber 120 is supplied to the heat exchanger 130 via a flue (not shown). Although not shown in FIG. 1, the combustion chamber 120 may be provided with a blower for blowing air and a damper for adjusting the amount of air supplied from the blower.

本実施形態では、燃焼室120の内部に酸素濃度計122が配置されている。具体的には、酸素濃度計122は、燃焼室120の内部における排気口近傍に配置されている。ただし、酸素濃度計122は、排気口近傍に限らず、酸素濃度の測定に適した位置であれば任意の位置に配置することができる。例えば、酸素濃度計122は、燃焼室120と熱交換器130とを連結する煙道に配置されてもよい。 In this embodiment, the oxygen concentration meter 122 is disposed inside the combustion chamber 120. Specifically, the oxygen concentration meter 122 is disposed near the exhaust port inside the combustion chamber 120. However, the oxygen concentration meter 122 is not limited to being disposed near the exhaust port, and can be disposed at any position suitable for measuring the oxygen concentration. For example, the oxygen concentration meter 122 may be disposed in the flue connecting the combustion chamber 120 and the heat exchanger 130.

酸素濃度計122は、二次燃焼ガス206に含まれる酸素濃度を測定する。本実施形態では、酸素濃度計122としてレーザー式酸素濃度計を用いるため、リアルタイムに二次燃焼ガス206の酸素濃度を測定することが可能である。さらに、燃焼室120は、内部に温度計124が配置されている。本実施形態では、燃焼室120の室内温度(すなわち、二次燃焼ガス206のガス温度)をリアルタイムに測定する構成となっている。燃焼室120は、上述のように燃焼ガスが少なくとも2秒間滞留するため、精度よく酸素濃度及び室内温度を測定するのに好適である。酸素濃度計122及び温度計124の役割については後述する。 The oxygen concentration meter 122 measures the oxygen concentration contained in the secondary combustion gas 206. In this embodiment, a laser type oxygen concentration meter is used as the oxygen concentration meter 122, so it is possible to measure the oxygen concentration of the secondary combustion gas 206 in real time. Furthermore, a thermometer 124 is disposed inside the combustion chamber 120. In this embodiment, the configuration is such that the indoor temperature of the combustion chamber 120 (i.e., the gas temperature of the secondary combustion gas 206) is measured in real time. As described above, the combustion chamber 120 is suitable for measuring the oxygen concentration and indoor temperature with high accuracy because the combustion gas remains there for at least 2 seconds. The roles of the oxygen concentration meter 122 and the thermometer 124 will be described later.

本実施形態の燃焼室120には、ガス供給装置126も連結されている。ガス供給装置126は、燃焼制御装置150に接続されており、燃焼制御装置150の制御に応じて酸素ガス又は不活性ガス(例えば窒素ガス)を燃焼室120に供給する。後述するように、燃焼制御装置150は、燃焼室120の内部の酸素濃度を測定し、所定の条件を満たした場合に酸素濃度を調整するように構成されている。その際、ガス供給装置126は、燃焼室120への酸素ガス、又は、不活性ガスの供給源として機能する。 In this embodiment, a gas supply device 126 is also connected to the combustion chamber 120. The gas supply device 126 is connected to the combustion control device 150, and supplies oxygen gas or an inert gas (e.g., nitrogen gas) to the combustion chamber 120 according to the control of the combustion control device 150. As described below, the combustion control device 150 is configured to measure the oxygen concentration inside the combustion chamber 120 and adjust the oxygen concentration when a predetermined condition is met. In this case, the gas supply device 126 functions as a supply source of oxygen gas or inert gas to the combustion chamber 120.

熱交換器130は、燃焼室120から供給された二次燃焼ガス206の熱を回収する設備である。具体的には、本実施形態では、熱交換器130として、真空式温水ヒータを用いる。真空式温水ヒータは、容器内を大気圧より低圧な状態にして熱媒水(熱媒体として利用する水)を減圧沸騰させ、その蒸気の熱を利用して温水を取り出す構造となっている。 The heat exchanger 130 is a device that recovers heat from the secondary combustion gas 206 supplied from the combustion chamber 120. Specifically, in this embodiment, a vacuum hot water heater is used as the heat exchanger 130. The vacuum hot water heater is structured to reduce the pressure inside the container to a level lower than atmospheric pressure, reduce the pressure of the heat transfer water (water used as a heat transfer medium) to boil, and use the heat of the steam to extract hot water.

図2は、本発明の一実施形態の熱回収システム100における熱交換器130の構成を示す図である。上述のとおり、熱交換器130は、真空式温水ヒータである。熱交換器130は、筐体131の内部が加熱室132及び熱交換室133に区切られている。加熱室132には、燃焼室120から送られた二次燃焼ガス206が供給される。加熱室132に供給された二次燃焼ガス206は、熱交換室133に満たされた熱媒水134の加熱に利用された後、燃焼ガス208として排出される。 Figure 2 is a diagram showing the configuration of the heat exchanger 130 in the heat recovery system 100 of one embodiment of the present invention. As described above, the heat exchanger 130 is a vacuum type hot water heater. The inside of the housing 131 of the heat exchanger 130 is divided into a heating chamber 132 and a heat exchange chamber 133. The heating chamber 132 is supplied with secondary combustion gas 206 sent from the combustion chamber 120. The secondary combustion gas 206 supplied to the heating chamber 132 is used to heat the heat transfer water 134 filled in the heat exchange chamber 133, and is then discharged as combustion gas 208.

加熱室132の内壁を構成する金属部材は、高温の二次燃焼ガス206に曝されつつ、二次燃焼ガス206の熱を熱交換室133に伝える役割を有する。本実施形態では、熱交換器130(ここでは、真空式温水ヒータ)のうち、二次燃焼ガス206が直接的に接触する部分を「接触部」と呼ぶ。接触部は、耐熱性及び伝熱性に優れた鉄を含む合金材料で構成することが好ましい。例えば、接触部を構成する金属材料として、硫酸及び塩酸に対して高い耐食性を有するS-TEN鋼(登録商標)を用いてもよい。 The metal member constituting the inner wall of the heating chamber 132 is exposed to the high-temperature secondary combustion gas 206 and serves to transfer the heat of the secondary combustion gas 206 to the heat exchange chamber 133. In this embodiment, the part of the heat exchanger 130 (here, a vacuum-type hot water heater) that comes into direct contact with the secondary combustion gas 206 is called the "contact part." The contact part is preferably made of an alloy material containing iron, which has excellent heat resistance and heat conductivity. For example, S-TEN steel (registered trademark), which has high corrosion resistance to sulfuric acid and hydrochloric acid, may be used as the metal material constituting the contact part.

熱交換室133は、大気圧よりも減圧されている。そのため、熱媒水134は、80℃前後で減圧沸騰して蒸気を発生する。熱媒水134の上方には、熱交換部135が配置されており、発生した蒸気の熱を利用して熱交換が行われる。熱交換部135は、給水管136を有し、流入口136aから水が供給されるとともに、流出口136bから温水が得られるようになっている。熱交換によって減温された蒸気は、筐体131の上部に設けられた排気口131aから排気される。 The heat exchange chamber 133 is decompressed below atmospheric pressure. Therefore, the heat transfer water 134 boils at a reduced pressure at around 80°C, generating steam. A heat exchange section 135 is disposed above the heat transfer water 134, and heat exchange is performed using the heat of the generated steam. The heat exchange section 135 has a water supply pipe 136, through which water is supplied from an inlet 136a and hot water is obtained from an outlet 136b. The steam that has been reduced in temperature by heat exchange is exhausted from an exhaust port 131a provided at the top of the housing 131.

本実施形態では、燃焼室120から排出された高温(例えば、950℃)の二次燃焼ガス206を直接的に熱交換器130に供給することができる。つまり、従来技術のように、燃焼室120から排出された二次燃焼ガス206を350℃程度まで冷却した後に熱交換器130へ供給する必要がない。そのため、従来技術のように蒸気ボイラを用いる必要がなく、温水ヒータ等の熱交換器を用いても高い効率で熱を回収することができる。 In this embodiment, the high-temperature (e.g., 950°C) secondary combustion gas 206 discharged from the combustion chamber 120 can be directly supplied to the heat exchanger 130. In other words, there is no need to cool the secondary combustion gas 206 discharged from the combustion chamber 120 to about 350°C before supplying it to the heat exchanger 130, as in the conventional technology. Therefore, there is no need to use a steam boiler as in the conventional technology, and heat can be recovered with high efficiency even if a heat exchanger such as a hot water heater is used.

また、真空式温水ヒータは、筐体131の内部が減圧状態となるため、ボイラの法規制を受けない。そのため、蒸気ボイラを利用する従来技術とは異なり、熱交換器130を管理するためにボイラ技士を選任する必要がない。このように、本実施形態の熱回収システム100は、熱交換器130として、ボイラの法規制を受けない温水ヒータを利用することができるため、メンテナンス及び設備維持に要するコストを低減することができる。 In addition, since the vacuum type hot water heater is in a reduced pressure state inside the housing 131, it is not subject to boiler regulations. Therefore, unlike conventional technologies that use steam boilers, there is no need to appoint a boiler engineer to manage the heat exchanger 130. In this way, the heat recovery system 100 of this embodiment can use a hot water heater, which is not subject to boiler regulations, as the heat exchanger 130, thereby reducing the costs required for maintenance and equipment upkeep.

図1に説明を戻すと、冷却室140には、熱交換器130を経由した燃焼ガス208が供給される。冷却室140は、燃焼ガス208の温度を350℃程度まで下げるための設備である。冷却室140には、図示しない水噴射装置が設けられ、容器内に水を噴射することにより燃焼ガス208の温度を低減する。冷却室140で減温された燃焼ガス210は、図示しない煙道を経由して下流側の他の設備(例えば、ろ過式集じん器等)へ送られる。 Returning to FIG. 1, the combustion gas 208 that has passed through the heat exchanger 130 is supplied to the cooling chamber 140. The cooling chamber 140 is a facility for lowering the temperature of the combustion gas 208 to approximately 350°C. The cooling chamber 140 is provided with a water injection device (not shown) that reduces the temperature of the combustion gas 208 by injecting water into the container. The combustion gas 210 that has been cooled in the cooling chamber 140 is sent to other downstream equipment (e.g., a filter-type dust collector) via a flue (not shown).

以上説明した流れによって廃棄物202の焼却処理により発生した燃焼ガス(具体的には、二次燃焼ガス206)から熱を回収することができる。このとき、本実施形態では、燃焼制御装置150によって燃焼室120の内部における二次燃焼ガス206の酸素濃度を制御する。具体的には、燃焼制御装置150は、燃焼室120に配置された酸素濃度計122及び温度計124から取得した測定値を用いて燃焼室120の内部の酸素濃度を調整する。この酸素濃度の調整により、燃焼室120の内部における二次燃焼ガス206の酸素分圧が制御される。この点について、以下に詳細に説明する。 The above-described flow allows heat to be recovered from the combustion gas (specifically, the secondary combustion gas 206) generated by the incineration process of the waste 202. In this embodiment, the combustion control device 150 controls the oxygen concentration of the secondary combustion gas 206 inside the combustion chamber 120. Specifically, the combustion control device 150 adjusts the oxygen concentration inside the combustion chamber 120 using measurements obtained from the oxygen concentration meter 122 and the thermometer 124 arranged in the combustion chamber 120. By adjusting the oxygen concentration, the oxygen partial pressure of the secondary combustion gas 206 inside the combustion chamber 120 is controlled. This point will be described in detail below.

[燃焼制御装置の動作]
本実施形態の熱回収システム100において、燃焼制御装置150は、少なくともプロセッサ及び記憶部を備え、記憶部に格納された制御プログラムをプロセッサが実行することにより、燃焼室120の燃焼制御を実行する。ただし、燃焼制御装置150は、燃焼室120の燃焼制御に加えて、熱回収システム100を構成する他の構成要素の制御を実行してもよい。
[Operation of the combustion control device]
In the heat recovery system 100 of this embodiment, the combustion control device 150 includes at least a processor and a storage unit, and executes a control program stored in the storage unit by the processor to perform combustion control of the combustion chamber 120. However, in addition to the combustion control of the combustion chamber 120, the combustion control device 150 may also perform control of other components constituting the heat recovery system 100.

本実施形態において、燃焼制御装置150は、燃焼室120で発生する二次燃焼ガス206の酸素濃度を制御することにより、二次燃焼ガス206の酸素分圧を調整する。具体的には、燃焼制御装置150は、熱交換器130の接触部の解離圧と二次燃焼ガス206の酸素分圧との差圧が所定値以下となるように、上述の酸素分圧を調整するように構成されている。なお、「差圧」は、解離圧と酸素分圧との差分であり、正の値で表されるものとする。例えば、酸素分圧から解離圧を減算した値の絶対値を差圧として用いることができる。 In this embodiment, the combustion control device 150 adjusts the oxygen partial pressure of the secondary combustion gas 206 by controlling the oxygen concentration of the secondary combustion gas 206 generated in the combustion chamber 120. Specifically, the combustion control device 150 is configured to adjust the above-mentioned oxygen partial pressure so that the differential pressure between the dissociation pressure of the contact portion of the heat exchanger 130 and the oxygen partial pressure of the secondary combustion gas 206 is equal to or less than a predetermined value. Note that the "differential pressure" is the difference between the dissociation pressure and the oxygen partial pressure, and is expressed as a positive value. For example, the absolute value of the value obtained by subtracting the dissociation pressure from the oxygen partial pressure can be used as the differential pressure.

本実施形態の場合、二次燃焼ガス206は800℃以上の高温であるため、二次燃焼ガス206と接触した金属材料は、高温腐食により劣化する。ここで、金属元素Mが酸化物Mαβになる高温腐食の反応式は、式(1)で表される。 In this embodiment, since the secondary combustion gas 206 has a high temperature of 800° C. or more, metal materials in contact with the secondary combustion gas 206 are deteriorated by high-temperature corrosion. Here, the reaction formula of high-temperature corrosion in which a metal element M becomes an oxide MαOβ is expressed by formula (1).

Figure 0007641116000001
・・・(1)
Figure 0007641116000001
... (1)

このとき、式(1)の自由エネルギー(ΔG)は、式(2)で表される。 In this case, the free energy (ΔG) of equation (1) is expressed by equation (2).

Figure 0007641116000002
・・・(2)
Figure 0007641116000002
... (2)

ここで、ΔGは標準生成自由エネルギー(標準生成ギブズエネルギーともいう)、Rは気体定数、Tは絶対温度、αはxの活量、PO2は酸素分圧である。 Here, ΔG 0 is the standard free energy of formation (also called the standard Gibbs energy of formation), R is the gas constant, T is the absolute temperature, α x is the activity of x, and P O2 is the partial pressure of oxygen.

高温腐食の酸化還元反応は、式(2)におけるΔGの値によって決まる。すなわち、ΔGが負であれば、式(1)の反応は進行し、金属元素Mは酸化する。逆に、ΔGが正であれば、式(1)の逆反応が進行し、酸化物MαOβは還元される。つまり、ΔG=0のとき、金属元素Mの酸化還元反応は、平衡状態となる。 The redox reaction of high-temperature corrosion is determined by the value of ΔG in formula (2). That is, if ΔG is negative, the reaction of formula (1) proceeds and the metal element M is oxidized. Conversely, if ΔG is positive, the reverse reaction of formula (1) proceeds and the oxide MαOβ is reduced. In other words, when ΔG = 0, the redox reaction of the metal element M is in equilibrium.

上述のΔG=0のときの酸素分圧(PO2)は、金属元素Mと酸化物Mαβとが平衡になる酸素分圧であり、解離圧と呼ばれる。解離圧(PO2)は、式(3)で表される。 The oxygen partial pressure (P O2 ) when ΔG=0 is the oxygen partial pressure at which the metal element M and the oxide M α O β are in equilibrium, and is called the dissociation pressure. The dissociation pressure (P O2 ) is expressed by formula (3).

Figure 0007641116000003
・・・(3)
Figure 0007641116000003
...(3)

つまり、金属元素Mが酸素を含むガス中に存在するとき、ガスの酸素分圧が解離圧を上回ると、金属元素Mは、酸化されて酸化物Mαβになる。逆に、ガスの酸素分圧が解離圧を下回ると、酸化物Mαβは、還元されて金属元素Mになる。このことは、ガスの酸素分圧が解離圧と一致しているとき、金属元素Mは、酸化されず、高温腐食が起こらないことを意味する。 That is, when a metal element M exists in a gas containing oxygen, if the oxygen partial pressure of the gas exceeds the dissociation pressure, the metal element M is oxidized to become an oxide M α O β . Conversely, if the oxygen partial pressure of the gas falls below the dissociation pressure, the oxide M α O β is reduced to become the metal element M. This means that when the oxygen partial pressure of the gas is equal to the dissociation pressure, the metal element M is not oxidized and high-temperature corrosion does not occur.

式(3)において、標準生成自由エネルギー(ΔG0)は、物質に固有の値である。したがって、解離圧も物質に固有の値である。ただし、式(3)から明らかなように、解離圧は、温度によって変化する。つまり、金属部材の標準生成自由エネルギーと温度とが分かれば、当該金属部材の解離圧が算出できる。したがって、算出した金属部材の解離圧と当該金属部材に接触するガスの酸素分圧とを一致させれば、金属部材の高温腐食を抑制できることが分かる。 In formula (3), the standard free energy of formation (ΔG0) is a value specific to the substance. Therefore, the dissociation pressure is also a value specific to the substance. However, as is clear from formula (3), the dissociation pressure changes with temperature. In other words, if the standard free energy of formation and temperature of a metal member are known, the dissociation pressure of the metal member can be calculated. Therefore, it can be seen that high-temperature corrosion of the metal member can be suppressed by matching the calculated dissociation pressure of the metal member with the oxygen partial pressure of the gas in contact with the metal member.

そこで、本実施形態では、二次燃焼ガス206の酸素濃度を制御して熱交換器130の接触部の解離圧と二次燃焼ガス206の酸素分圧とを一致又は略一致させることにより、熱交換器130の接触部の酸化還元反応を平衡状態とする。つまり、燃焼制御装置150は、熱交換器130の接触部の解離圧と二次燃焼ガス206の酸素分圧との差圧を所定値以下とすることにより、熱交換器130の高温腐食による劣化を抑制することができる。 Therefore, in this embodiment, the oxygen concentration of the secondary combustion gas 206 is controlled to make the dissociation pressure of the contact portion of the heat exchanger 130 equal or approximately equal to the oxygen partial pressure of the secondary combustion gas 206, thereby bringing the oxidation-reduction reaction of the contact portion of the heat exchanger 130 into equilibrium. In other words, the combustion control device 150 can suppress deterioration of the heat exchanger 130 due to high-temperature corrosion by making the pressure difference between the dissociation pressure of the contact portion of the heat exchanger 130 and the oxygen partial pressure of the secondary combustion gas 206 equal to or less than a predetermined value.

熱交換器130の接触部における解離圧と二次燃焼ガス206の酸素分圧との差圧をどの程度の範囲内に収めるかについては、熱交換器130の劣化をどの程度抑えるかによって適宜選択すればよい。例えば、燃焼制御装置150は、熱交換器130の接触部における解離圧の10%(好ましくは5%、さらに好ましくは3%)をしきい値(所定値)として設定し、前述の差圧がしきい値以下である場合に、熱交換器130の接触部の酸化還元反応は平衡状態にあると判定してもよい。また、燃焼制御装置150は、熱交換器130の接触部の解離圧を基準として±10%(好ましくは5%、さらに好ましくは3%)の範囲内に、二次燃焼ガス206の酸素分圧が収まるように酸素濃度を制御してもよい。 The range within which the pressure difference between the dissociation pressure at the contact portion of the heat exchanger 130 and the oxygen partial pressure of the secondary combustion gas 206 should be kept may be appropriately selected depending on the extent to which deterioration of the heat exchanger 130 should be suppressed. For example, the combustion control device 150 may set 10% (preferably 5%, more preferably 3%) of the dissociation pressure at the contact portion of the heat exchanger 130 as a threshold value (predetermined value), and determine that the oxidation-reduction reaction at the contact portion of the heat exchanger 130 is in equilibrium when the pressure difference is equal to or less than the threshold value. The combustion control device 150 may also control the oxygen concentration so that the oxygen partial pressure of the secondary combustion gas 206 falls within a range of ±10% (preferably 5%, more preferably 3%) based on the dissociation pressure at the contact portion of the heat exchanger 130.

熱交換器130の接触部の材料はあらかじめ分かっているため、温度が特定できれば、接触部の解離圧を求めることができる。また、二次燃焼ガス206の酸素濃度(すなわち、燃焼室120の内部における酸素濃度)とガス流量が分かれば、二次燃焼ガス206の酸素分圧を求めることができる。そのため、本実施形態では、燃焼室120の排気口近傍に酸素濃度計122を配置し、二次燃焼ガス206の酸素濃度を測定する構成となっている。ガス流量の測定には、温度計124で測定した温度や圧力計(図示せず)で測定した燃焼室120内の圧力を用いることができる。 Since the material of the contact part of the heat exchanger 130 is known in advance, if the temperature can be specified, the dissociation pressure of the contact part can be obtained. Furthermore, if the oxygen concentration of the secondary combustion gas 206 (i.e., the oxygen concentration inside the combustion chamber 120) and the gas flow rate are known, the oxygen partial pressure of the secondary combustion gas 206 can be obtained. Therefore, in this embodiment, an oxygen concentration meter 122 is disposed near the exhaust port of the combustion chamber 120 to measure the oxygen concentration of the secondary combustion gas 206. The temperature measured by the thermometer 124 and the pressure inside the combustion chamber 120 measured by a pressure gauge (not shown) can be used to measure the gas flow rate.

また、本実施形態では、燃焼室120の内部に温度計124を配置し、燃焼室120の室内温度を測定する構成となっている。そのため、燃焼制御装置150は、温度計124から取得した温度に基づいて、熱交換器130の接触部の解離圧を温度変化に対応して求めることが可能である。例えば、熱回収システム100を連続運転ではなく、間欠運転する場合、燃焼室120の昇温時及び降温時は、二次燃焼ガス206の温度が変化する。この場合においても、燃焼室120の温度をリアルタイムに測定することにより、熱交換器130の接触部における解離圧の変化を燃焼室120の室内温度の変化に追随して求めることが可能である。したがって、仮に、熱回収システム100を間欠運転させた場合、燃焼室120が昇温中又は降温中であっても、解離圧の変化に応じて酸素分圧を変化させることにより接触部の高温腐食を抑制することができる。 In addition, in this embodiment, a thermometer 124 is disposed inside the combustion chamber 120 to measure the temperature inside the combustion chamber 120. Therefore, the combustion control device 150 can obtain the dissociation pressure of the contact part of the heat exchanger 130 in response to the temperature change based on the temperature obtained from the thermometer 124. For example, when the heat recovery system 100 is operated intermittently instead of continuously, the temperature of the secondary combustion gas 206 changes when the temperature of the combustion chamber 120 increases and decreases. Even in this case, by measuring the temperature of the combustion chamber 120 in real time, it is possible to obtain the change in the dissociation pressure at the contact part of the heat exchanger 130 in accordance with the change in the temperature inside the combustion chamber 120. Therefore, if the heat recovery system 100 is operated intermittently, even if the temperature of the combustion chamber 120 is increasing or decreasing, the high-temperature corrosion of the contact part can be suppressed by changing the oxygen partial pressure according to the change in the dissociation pressure.

なお、熱回収システム100を連続運転する場合、又は、燃焼室120の昇温時又は降温時を考慮しなくて済む場合は、燃焼室120の室内温度が一定であるとして熱交換器130の接触部の解離圧を求めてもよい。この場合、燃焼室120の室内温度を把握する必要はなく、温度計124は省略することができる。 In addition, when the heat recovery system 100 is operated continuously, or when it is not necessary to take into account the temperature rise or fall of the combustion chamber 120, the dissociation pressure of the contact part of the heat exchanger 130 may be obtained assuming that the indoor temperature of the combustion chamber 120 is constant. In this case, it is not necessary to know the indoor temperature of the combustion chamber 120, and the thermometer 124 can be omitted.

以上のように、本実施形態の熱回収システム100における燃焼制御装置150は、燃焼室120で発生する二次燃焼ガス206の酸素濃度を制御することにより、熱交換器130の接触部の解離圧と二次燃焼ガス206の酸素分圧との差圧が所定値以下となるように二次燃焼ガス206の酸素濃度(燃焼室120内の酸素濃度)を調整する。これにより、二次燃焼ガス206による熱交換器130の接触部(熱交換器130のうち二次燃焼ガス206に接触する部分)の高温腐食による劣化を抑制することができる。 As described above, the combustion control device 150 in the heat recovery system 100 of this embodiment controls the oxygen concentration of the secondary combustion gas 206 generated in the combustion chamber 120, thereby adjusting the oxygen concentration of the secondary combustion gas 206 (oxygen concentration in the combustion chamber 120) so that the pressure difference between the dissociation pressure of the contact portion of the heat exchanger 130 and the oxygen partial pressure of the secondary combustion gas 206 is equal to or less than a predetermined value. This makes it possible to suppress deterioration due to high-temperature corrosion of the contact portion of the heat exchanger 130 (the portion of the heat exchanger 130 that contacts the secondary combustion gas 206) caused by the secondary combustion gas 206.

[燃焼制御装置の制御フロー]
図3は、本発明の一実施形態の熱回収システム100における燃焼制御装置150の制御の一例を示すフローチャート図である。図3に示す制御は、燃焼制御装置150に含まれるプロセッサが、記憶部に格納された制御プログラムを実行することにより実行される。なお、図3では、所定間隔で定期的に制御プログラムが実行される例を示すが、ループ処理により連続的に制御プログラムが実行されるようにしてもよい。
[Control flow of the combustion control device]
Fig. 3 is a flow chart showing an example of the control of the combustion control device 150 in the heat recovery system 100 according to one embodiment of the present invention. The control shown in Fig. 3 is performed by a processor included in the combustion control device 150 executing a control program stored in a storage unit. Note that Fig. 3 shows an example in which the control program is executed periodically at a predetermined interval, but the control program may be executed continuously by loop processing.

図3において、制御プログラムが実行されると、燃焼制御装置150は、温度計124から燃焼室120の室内の温度を取得する(ステップS301)。本実施形態では、燃焼室120の室内の温度を950℃に設定している。すなわち、燃焼室120で発生した二次燃焼ガス206の温度は、950℃であるとみなすことができる。 In FIG. 3, when the control program is executed, the combustion control device 150 acquires the temperature inside the combustion chamber 120 from the thermometer 124 (step S301). In this embodiment, the temperature inside the combustion chamber 120 is set to 950°C. In other words, the temperature of the secondary combustion gas 206 generated in the combustion chamber 120 can be considered to be 950°C.

次に、燃焼制御装置150は、取得した温度に基づいて熱交換器130における接触部の解離圧を算出する(ステップS302)。本実施形態では、接触部の構成材料としてS-TEN鋼などの鋼材を用いるため、標準生成自由エネルギーは既知である。そのため、温度が取得できれば、上述の式(3)により接触部の解離圧を算出することができる。なお、ここでは解離圧を算出する例を示したが、この例に限られるものではない。例えば、あらかじめ温度と解離圧とを対応づけた参照テーブルを準備しておき、取得した温度に基づいて参照テーブルから解離圧を取得してもよい。 Next, the combustion control device 150 calculates the dissociation pressure of the contact portion in the heat exchanger 130 based on the acquired temperature (step S302). In this embodiment, since a steel material such as S-TEN steel is used as the constituent material of the contact portion, the standard free energy of formation is known. Therefore, if the temperature can be acquired, the dissociation pressure of the contact portion can be calculated by the above-mentioned formula (3). Note that, although an example of calculating the dissociation pressure is shown here, the present invention is not limited to this example. For example, a reference table that associates temperatures with dissociation pressures may be prepared in advance, and the dissociation pressure may be acquired from the reference table based on the acquired temperature.

解離圧を算出したら、燃焼制御装置150は、酸素濃度計122から燃焼室120の室内の酸素濃度を取得する(ステップS303)。本実施形態では、酸素濃度計122としてレーザー式酸素濃度計を用いるため、リアルタイムに燃焼室120の内部の酸素濃度を測定することができる。酸素濃度計122は、燃焼室120の排気口近傍の酸素濃度を測定するように配置されている。したがって、酸素濃度計122で測定された酸素濃度は、燃焼室120で発生した二次燃焼ガス206の酸素濃度とみなすことができる。 After calculating the dissociation pressure, the combustion control device 150 obtains the oxygen concentration inside the combustion chamber 120 from the oxygen concentration meter 122 (step S303). In this embodiment, a laser type oxygen concentration meter is used as the oxygen concentration meter 122, so that the oxygen concentration inside the combustion chamber 120 can be measured in real time. The oxygen concentration meter 122 is disposed so as to measure the oxygen concentration near the exhaust port of the combustion chamber 120. Therefore, the oxygen concentration measured by the oxygen concentration meter 122 can be regarded as the oxygen concentration of the secondary combustion gas 206 generated in the combustion chamber 120.

次に、燃焼制御装置150は、取得した酸素濃度に基づいて二次燃焼ガス206の酸素分圧を算出する(ステップS304)。燃焼室120の形状等は既知であり、燃焼室120の室内の温度はすでに取得してあるため、酸素濃度計122を配置した領域における二次燃焼ガス206のガス流量も算出することができる。したがって、酸素濃度が取得できれば、演算により、二次燃焼ガス206の酸素分圧を求めることができる。ただし、この例に限らず、ガス流量が既知であれば、あらかじめ酸素濃度と酸素分圧とを対応づけた参照テーブルを準備しておき、取得した酸素濃度に基づいて参照テーブルから酸素分圧を取得してもよい。 Next, the combustion control device 150 calculates the oxygen partial pressure of the secondary combustion gas 206 based on the acquired oxygen concentration (step S304). Since the shape of the combustion chamber 120 is known and the temperature inside the combustion chamber 120 has already been acquired, the gas flow rate of the secondary combustion gas 206 in the area where the oxygen concentration meter 122 is placed can also be calculated. Therefore, if the oxygen concentration can be acquired, the oxygen partial pressure of the secondary combustion gas 206 can be calculated. However, this is not limited to this example, and if the gas flow rate is known, a reference table that associates oxygen concentration with oxygen partial pressure may be prepared in advance, and the oxygen partial pressure may be acquired from the reference table based on the acquired oxygen concentration.

上述の過程を経て、二次燃焼ガス206の酸素分圧と熱交換器130の接触部の解離圧とを求めたら、燃焼制御装置150は、酸素分圧と解離圧との差圧を算出し、算出した差圧が所定値以下であるか否か(すなわち、酸素分圧が解離圧を基準として所定範囲内に収まるか否か)を判定する(ステップS305)。本実施形態では、燃焼制御装置150は、酸素分圧と解離圧との差圧が所定値(例えば解離圧の10%の値)以下であるか否かを判定する。この判定処理により、燃焼制御装置150は、二次燃焼ガス206の酸素分圧と熱交換器130の接触部の解離圧とが平衡状態にあるか否かを把握することができる。 After the oxygen partial pressure of the secondary combustion gas 206 and the dissociation pressure of the contact portion of the heat exchanger 130 are obtained through the above-mentioned process, the combustion control device 150 calculates the differential pressure between the oxygen partial pressure and the dissociation pressure, and judges whether the calculated differential pressure is equal to or less than a predetermined value (i.e., whether the oxygen partial pressure falls within a predetermined range based on the dissociation pressure) (step S305). In this embodiment, the combustion control device 150 judges whether the differential pressure between the oxygen partial pressure and the dissociation pressure is equal to or less than a predetermined value (e.g., 10% of the dissociation pressure). Through this judgment process, the combustion control device 150 can grasp whether the oxygen partial pressure of the secondary combustion gas 206 and the dissociation pressure of the contact portion of the heat exchanger 130 are in equilibrium.

ステップS305の判定がYESの場合、二次燃焼ガス206の酸素分圧と熱交換器130の接触部の解離圧とが平衡状態にあるため、燃焼制御装置150は、制御処理を終了する。ステップS305がNOの場合、燃焼制御装置150は、酸素分圧が解離圧よりも高いか否かを判定する(ステップS306)。 If the determination in step S305 is YES, the combustion control device 150 ends the control process because the oxygen partial pressure of the secondary combustion gas 206 is in equilibrium with the dissociation pressure of the contact portion of the heat exchanger 130. If the determination in step S305 is NO, the combustion control device 150 determines whether the oxygen partial pressure is higher than the dissociation pressure (step S306).

ステップS306の判定がYESの場合、燃焼制御装置150は、燃焼室120の内部の酸素濃度を下げる(ステップS307)。具体的には、燃焼制御装置150は、ガス供給装置126を制御して燃焼室120の内部に所定量の不活性ガスを供給する。不活性ガスの供給により、燃焼室120の内部における酸素濃度を相対的に下げることができる。ステップS306の判定がNOの場合、燃焼制御装置150は、燃焼室120の内部の酸素濃度を上げる(ステップS308)。具体的には、燃焼制御装置150は、ガス供給装置126を制御して燃焼室120の内部に所定量の酸素ガスを供給する。酸素ガスの供給により、燃焼室120の内部における酸素濃度を相対的に上げることができる。このように、燃焼制御装置150は、燃焼室120の酸素濃度をリアルタイムに監視すると共に、燃焼室120の内部の酸素濃度(すなわち、二次燃焼ガス206の酸素分圧)を制御することができる。 If the determination in step S306 is YES, the combustion control device 150 reduces the oxygen concentration inside the combustion chamber 120 (step S307). Specifically, the combustion control device 150 controls the gas supply device 126 to supply a predetermined amount of inert gas into the combustion chamber 120. By supplying the inert gas, the oxygen concentration inside the combustion chamber 120 can be relatively reduced. If the determination in step S306 is NO, the combustion control device 150 increases the oxygen concentration inside the combustion chamber 120 (step S308). Specifically, the combustion control device 150 controls the gas supply device 126 to supply a predetermined amount of oxygen gas into the combustion chamber 120. By supplying the oxygen gas, the oxygen concentration inside the combustion chamber 120 can be relatively increased. In this way, the combustion control device 150 can monitor the oxygen concentration in the combustion chamber 120 in real time and control the oxygen concentration inside the combustion chamber 120 (i.e., the oxygen partial pressure of the secondary combustion gas 206).

ステップS307又はステップS308の制御処理によるガスの供給が終了したら、燃焼制御装置150は、制御処理をステップS301に戻す。その後、燃焼制御装置150は、再びステップS301以降の制御処理を行い、酸素分圧と解離圧との差圧が所定値以下になるまで制御プログラムの実行を継続する。最終的に、燃焼制御装置150は、酸素分圧と解離圧との差圧が所定値以下になってステップS305の判定がYESになると、制御プログラムの実行を終了する。 When the supply of gas by the control process of step S307 or step S308 is completed, the combustion control device 150 returns the control process to step S301. Thereafter, the combustion control device 150 again performs the control process from step S301 onwards, and continues to execute the control program until the differential pressure between the oxygen partial pressure and the dissociation pressure becomes equal to or less than a predetermined value. Finally, when the differential pressure between the oxygen partial pressure and the dissociation pressure becomes equal to or less than the predetermined value and the determination of step S305 becomes YES, the combustion control device 150 ends the execution of the control program.

以上のように、本実施形態の熱回収システム100は、燃焼制御装置150を備えることにより、燃焼室120の内部の酸素濃度(すなわち、二次燃焼ガス206の酸素分圧)を監視することができる。また、熱回収システム100は、燃焼制御装置150が算出した二次燃焼ガス206の酸素分圧と熱交換器130の接触部の解離圧とを比較した結果に応じて、燃焼室120の内部の酸素濃度を制御し、酸素分圧と解離圧とを同一又は略同一の範囲内に収めることができる。これにより、熱回収システム100は、950℃程度の高温の二次燃焼ガス206が熱交換器130の接触部と接触しても、両者の間で平衡状態を維持することができる。このように、高温の二次燃焼ガス206を利用して熱交換ができるため、温水ヒータ等の法規制を受けない熱交換器を用いても、高い効率で熱を回収することができる。つまり、本実施形態によれば、簡易な構造で高温腐食を抑制し、熱回収効率を向上させた熱回収システム100を提供することができる。 As described above, the heat recovery system 100 of this embodiment is equipped with the combustion control device 150, and thus can monitor the oxygen concentration inside the combustion chamber 120 (i.e., the oxygen partial pressure of the secondary combustion gas 206). In addition, the heat recovery system 100 controls the oxygen concentration inside the combustion chamber 120 according to the result of comparing the oxygen partial pressure of the secondary combustion gas 206 calculated by the combustion control device 150 with the dissociation pressure of the contact part of the heat exchanger 130, and can keep the oxygen partial pressure and the dissociation pressure within the same or approximately the same range. As a result, the heat recovery system 100 can maintain an equilibrium state between the high-temperature secondary combustion gas 206 of about 950 ° C. even when it contacts the contact part of the heat exchanger 130. In this way, since heat exchange can be performed using the high-temperature secondary combustion gas 206, heat can be recovered with high efficiency even if a heat exchanger that is not subject to legal regulations such as a hot water heater is used. In other words, according to this embodiment, it is possible to provide a heat recovery system 100 that suppresses high-temperature corrosion with a simple structure and improves heat recovery efficiency.

なお、図3において、ステップS301からステップS304までの制御フローの順番は、この例に限られるものではない。例えば、図3の制御フローは、酸素濃度を取得した後に、温度を取得してもよい。また、図3の制御フローは、酸素濃度及び温度を取得した後に、解離圧及び酸素分圧を算出してもよい。 In addition, the order of the control flow from step S301 to step S304 in Fig. 3 is not limited to this example. For example, the control flow in Fig. 3 may acquire the temperature after acquiring the oxygen concentration. Also, the control flow in Fig. 3 may calculate the dissociation pressure and oxygen partial pressure after acquiring the oxygen concentration and temperature.

(変形例1)
本実施形態では、燃焼制御装置150の制御により、熱交換器130の接触部の解離圧と二次燃焼ガス206の酸素分圧との差圧を所定値以下とすることを説明したが、熱交換器130の接触部の劣化を抑えるという観点によれば、この例に限られるものではない。例えば、二次燃焼ガス206の酸素分圧が熱交換器130の接触部の解離圧を上回る場合には、上述の所定値以下に差圧を収め、酸素分圧が解離圧を下回る場合には、特に制限を設けなくてもよい。換言すれば、燃焼制御装置150は、二次燃焼ガス206の酸素分圧が、熱交換器130の接触部の解離圧を下回るように二次燃焼ガス206の酸素濃度を調整してもよい。
(Variation 1)
In the present embodiment, the combustion control device 150 is controlled to keep the pressure difference between the dissociation pressure at the contact portion of the heat exchanger 130 and the oxygen partial pressure of the secondary combustion gas 206 below a predetermined value, but from the viewpoint of suppressing deterioration of the contact portion of the heat exchanger 130, the present invention is not limited to this example. For example, when the oxygen partial pressure of the secondary combustion gas 206 exceeds the dissociation pressure at the contact portion of the heat exchanger 130, the pressure difference is kept below the above-mentioned predetermined value, and when the oxygen partial pressure is below the dissociation pressure, no particular restriction may be set. In other words, the combustion control device 150 may adjust the oxygen concentration of the secondary combustion gas 206 so that the oxygen partial pressure of the secondary combustion gas 206 is below the dissociation pressure at the contact portion of the heat exchanger 130.

この場合、熱交換器130の接触部は、常に還元雰囲気に置かれることになるため、接触部の高温腐食による劣化を抑えることができる。 In this case, the contact parts of the heat exchanger 130 are always placed in a reducing atmosphere, which helps prevent deterioration of the contact parts due to high-temperature corrosion.

(変形例2)
本実施形態では、熱交換器130として、真空式温水ヒータを用いる例を示したが、この例に限られるものではない。例えば、熱交換器130として、大気圧式温水ヒータを用いることも可能である。大気圧式温水ヒータは、容器内を大気開放した状態で熱媒水を沸騰させ、その蒸気の熱を利用して温水を取り出す構造となっている。大気圧式温水ヒータは、容器内に圧力がかからないため、無圧式温水ヒータとも呼ばれる。
(Variation 2)
In this embodiment, an example is shown in which a vacuum type hot water heater is used as the heat exchanger 130, but the present invention is not limited to this example. For example, an atmospheric pressure type hot water heater can also be used as the heat exchanger 130. The atmospheric pressure type hot water heater is structured to boil heat transfer water with the inside of the container open to the atmosphere, and to extract hot water by using the heat of the steam. The atmospheric pressure type hot water heater is also called a non-pressure type hot water heater because no pressure is applied inside the container.

図4は、本発明の一実施形態の熱回収システム100に用いる熱交換器130の構成を示す図である。具体的には、図4は、熱交換器130として用いる大気圧式温水ヒータ230の構成を示している。大気圧式温水ヒータ230は、筐体231の内部が加熱室232及び媒体室233に区切られている。加熱室232には、燃焼室120から送られた二次燃焼ガス206が供給される。加熱室232に供給された二次燃焼ガス206は、媒体室233に充填された熱媒水234の加熱に利用された後、燃焼ガス208として排出される。 Figure 4 is a diagram showing the configuration of a heat exchanger 130 used in a heat recovery system 100 according to one embodiment of the present invention. Specifically, Figure 4 shows the configuration of an atmospheric pressure hot water heater 230 used as the heat exchanger 130. In the atmospheric pressure hot water heater 230, the inside of a housing 231 is divided into a heating chamber 232 and a medium chamber 233. The heating chamber 232 is supplied with secondary combustion gas 206 sent from the combustion chamber 120. The secondary combustion gas 206 supplied to the heating chamber 232 is used to heat the heat transfer water 234 filled in the medium chamber 233, and is then discharged as combustion gas 208.

媒体室233で加熱された熱媒水234は、熱交換部235に供給され、加熱された熱媒水234の熱を利用して熱交換が行われる。熱交換部235は、給水管236を有し、流入口236aから水が供給されるとともに、流出口236bから温水が得られるようになっている。媒体室233と熱交換部235との間には、ポンプ237が設けられている。ポンプ237は、媒体室233と熱交換部235との間で熱媒水234を循環させる役割を有する。 The heat transfer water 234 heated in the medium chamber 233 is supplied to the heat exchange section 235, where heat exchange is carried out using the heat of the heated heat transfer water 234. The heat exchange section 235 has a water supply pipe 236, to which water is supplied from an inlet 236a and hot water is obtained from an outlet 236b. A pump 237 is provided between the medium chamber 233 and the heat exchange section 235. The pump 237 serves to circulate the heat transfer water 234 between the medium chamber 233 and the heat exchange section 235.

本実施形態では、燃焼室120から排出された高温(例えば、950℃)の二次燃焼ガス206を直接的に熱交換器130に供給することができる。つまり、従来技術のように、燃焼室120から排出された二次燃焼ガス206を350℃程度まで冷却した後に熱交換器130へ供給する必要がない。そのため、従来技術のように蒸気ボイラを用いる必要がなく、温水ヒータ等の熱交換器を用いても高い熱回収効率を確保することができる。 In this embodiment, the high-temperature (e.g., 950°C) secondary combustion gas 206 discharged from the combustion chamber 120 can be directly supplied to the heat exchanger 130. In other words, there is no need to cool the secondary combustion gas 206 discharged from the combustion chamber 120 to about 350°C before supplying it to the heat exchanger 130, as in the conventional technology. Therefore, there is no need to use a steam boiler as in the conventional technology, and high heat recovery efficiency can be ensured even when a heat exchanger such as a hot water heater is used.

また、大気圧式温水ヒータ230は、筐体231の上部に開口部231aが設けられており、筐体231の内部が大気圧に維持される。そのため、大気圧式温水ヒータ230は、筐体231の内部圧力が高圧になることがなく、ボイラの法規制を受けない。したがって、熱交換器130として大気圧式温水ヒータ230を用いた場合、ボイラ技士を管理者として配置するする必要がない。すなわち、熱交換器130として法規制を受けない温水ヒータを利用することができるため、メンテナンス及び設備維持に要するコストを低減することができる。 In addition, the atmospheric pressure hot water heater 230 has an opening 231a at the top of the housing 231, and the inside of the housing 231 is maintained at atmospheric pressure. Therefore, the internal pressure of the housing 231 of the atmospheric pressure hot water heater 230 does not become high pressure, and the atmospheric pressure hot water heater 230 is not subject to boiler legal regulations. Therefore, when the atmospheric pressure hot water heater 230 is used as the heat exchanger 130, there is no need to assign a boiler engineer as a manager. In other words, since a hot water heater that is not subject to legal regulations can be used as the heat exchanger 130, the costs required for maintenance and equipment upkeep can be reduced.

(変形例3)
本実施形態の熱回収システム100において、熱交換器130としては、上述した真空式温水ヒータ及び大気圧式温水ヒータ以外のあらゆる熱交換器を用いることができる。本実施形態では、燃焼室120から排出された高温の二次燃焼ガス206を直接的に熱交換器130に供給することができるため、どのような熱交換器を用いても高い熱回収効率を実現することができる。
(Variation 3)
In the heat recovery system 100 of this embodiment, any heat exchanger other than the above-mentioned vacuum type hot water heater and atmospheric pressure type hot water heater can be used as the heat exchanger 130. In this embodiment, since the high-temperature secondary combustion gas 206 discharged from the combustion chamber 120 can be directly supplied to the heat exchanger 130, high heat recovery efficiency can be achieved regardless of the type of heat exchanger used.

(変形例4)
図3に示した制御フローでは、ステップS305において酸素分圧と解離圧との差圧を算出し、算出した差圧が所定値以下であるか否か(すなわち、酸素分圧が解離圧を基準として所定範囲内に収まるか否か)を判定する例を示したが、この例に限られるものではない。例えば、図3において、ステップS305を省略してもよい。
(Variation 4)
In the control flow shown in Fig. 3, an example is shown in which the differential pressure between the oxygen partial pressure and the dissociation pressure is calculated in step S305, and it is determined whether or not the calculated differential pressure is equal to or lower than a predetermined value (i.e., whether or not the oxygen partial pressure falls within a predetermined range based on the dissociation pressure), but the present invention is not limited to this example. For example, in Fig. 3, step S305 may be omitted.

この場合、燃焼制御装置150は、ステップS302で熱交換器130の接触部の解離圧を算出し、ステップS304で二次燃焼ガス206の酸素分圧を算出した後、ステップS306で酸素分圧は解離圧よりも高いか否かを判定する。その後、この判定結果に応じて燃焼制御装置150は、ステップS307又はステップS308の制御処理を実行し、燃焼室120の酸素濃度を増加又は減少させる。このようにして、酸素濃度を制御したら、燃焼制御装置150は、再びステップS301から制御処理を繰り返し実行する。 In this case, the combustion control device 150 calculates the dissociation pressure of the contact portion of the heat exchanger 130 in step S302, calculates the oxygen partial pressure of the secondary combustion gas 206 in step S304, and then determines in step S306 whether the oxygen partial pressure is higher than the dissociation pressure. Then, depending on the result of this determination, the combustion control device 150 executes the control process of step S307 or step S308 to increase or decrease the oxygen concentration in the combustion chamber 120. After controlling the oxygen concentration in this way, the combustion control device 150 repeats the control process again from step S301.

本変形例の燃焼制御装置150は、上述したループ処理を常時実行することにより、酸素分圧と解離圧との比較結果をフィードバックして、酸素分圧と解離圧とを同一又は略同一の範囲内に収める。これにより、熱交換器130の接触部と燃焼室120で発生した二次燃焼ガス206との間で平衡状態を維持することができる。 The combustion control device 150 of this modification constantly executes the above-mentioned loop process, and feeds back the comparison result between the oxygen partial pressure and the dissociation pressure to keep the oxygen partial pressure and the dissociation pressure within the same or approximately the same range. This makes it possible to maintain an equilibrium state between the contact part of the heat exchanger 130 and the secondary combustion gas 206 generated in the combustion chamber 120.

(第2実施形態)
第1実施形態では、ガス供給装置126を用いて燃焼室120の内部における酸素濃度を調整する例について説明したが、この例に限られるものではない。例えば、燃焼室120の内部における酸素濃度は、燃焼室120への空気供給量をダンパ又はバルブ等の風量調整装置を用いて調整することも可能である。
Second Embodiment
In the first embodiment, an example in which the oxygen concentration inside the combustion chamber 120 is adjusted using the gas supply device 126 has been described, but the present invention is not limited to this example. For example, the oxygen concentration inside the combustion chamber 120 can also be adjusted by using an air flow rate adjustment device such as a damper or a valve to adjust the amount of air supplied to the combustion chamber 120.

図5は、本発明の一実施形態の熱回収システム100aの構成を示すブロック図である。図5において、第1実施形態で説明した熱回収システム100と同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。 Figure 5 is a block diagram showing the configuration of a heat recovery system 100a according to one embodiment of the present invention. In Figure 5, the same elements as those in the heat recovery system 100 described in the first embodiment are given the same reference numerals and will not be described.

図5に示すように、本実施形態の熱回収システム100aは、送風装置127及びダンパ128を備える。送風装置127は、空気を燃焼室に供給する。ダンパ128は、送風装置127と燃焼室120との間に設けられ、燃焼室120への空気の供給量を調整する。すなわち、ダンパ128は、燃焼室120へ供給される空気の流量を調整する風量調整装置として機能する。 As shown in FIG. 5, the heat recovery system 100a of this embodiment includes a blower 127 and a damper 128. The blower 127 supplies air to the combustion chamber. The damper 128 is provided between the blower 127 and the combustion chamber 120, and adjusts the amount of air supplied to the combustion chamber 120. In other words, the damper 128 functions as an air volume adjustment device that adjusts the flow rate of air supplied to the combustion chamber 120.

本実施形態では、燃焼制御装置150aがダンパ128を制御する。具体的には、燃焼制御装置150aは、ダンパ128を制御することにより、燃焼室120へ供給される空気の量を調整することができる。つまり、燃焼制御装置150aは、燃焼室120への空気供給量を調整することにより、燃焼室120の内部における酸素濃度を調整することができる。例えば、第1実施形態において図3に示した制御フローを参照すると、ステップS306の判定に応じて、燃焼制御装置150aは、ダンパ128を制御することにより、燃焼室120の内部の酸素濃度を下げたり(ステップS307)、上げたり(ステップS308)することができる。このように、燃焼制御装置150aは、燃焼室120の酸素濃度をリアルタイムに監視すると共に、燃焼室120の内部の酸素濃度(すなわち、二次燃焼ガス206の酸素分圧)を制御することができる。 In this embodiment, the combustion control device 150a controls the damper 128. Specifically, the combustion control device 150a can adjust the amount of air supplied to the combustion chamber 120 by controlling the damper 128. That is, the combustion control device 150a can adjust the oxygen concentration inside the combustion chamber 120 by adjusting the amount of air supplied to the combustion chamber 120. For example, referring to the control flow shown in FIG. 3 in the first embodiment, the combustion control device 150a can lower (step S307) or raise (step S308) the oxygen concentration inside the combustion chamber 120 by controlling the damper 128 according to the judgment of step S306. In this way, the combustion control device 150a can monitor the oxygen concentration in the combustion chamber 120 in real time and control the oxygen concentration inside the combustion chamber 120 (i.e., the oxygen partial pressure of the secondary combustion gas 206).

本発明の実施形態及びその変形例は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。上述した実施形態の熱回収システムを基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。 The embodiments of the present invention and their variations can be combined as appropriate as long as they are not mutually inconsistent. Based on the heat recovery system of the above-mentioned embodiment, a person skilled in the art can add or remove components or modify the design, or add or omit processes or change conditions, and these are also included in the scope of the present invention as long as they include the gist of the present invention.

また、上述した実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。 Furthermore, even if there are other effects and advantages different from those brought about by the above-mentioned embodiments, if they are clear from the description in this specification or can be easily predicted by a person skilled in the art, they are naturally understood to be brought about by the present invention.

100、100a…熱回収システム、110…焼却炉、120…燃焼室、122…酸素濃度計、124…温度計、126…ガス供給装置、127…送風装置、128…ダンパ、130…熱交換器、131…筐体、131a…排気口、132…加熱室、133…熱交換室、134…熱媒水、135…熱交換部、136…給水管、136a…流入口、136b…流出口、140…冷却室、150、150a…燃焼制御装置、202…廃棄物、204…一次燃焼ガス、206…二次燃焼ガス、208…燃焼ガス、210…燃焼ガス、230…大気圧式温水ヒータ、231…筐体、231a…開口部、232…加熱室、233…媒体室、234…熱媒水、235…熱交換部、236…給水管、236a…流入口、236b…流出口、237…ポンプ
100, 100a... heat recovery system, 110... incinerator, 120... combustion chamber, 122... oxygen concentration meter, 124... thermometer, 126... gas supply device, 127... blower, 128... damper, 130... heat exchanger, 131... housing, 131a... exhaust port, 132... heating chamber, 133... heat exchange chamber, 134... heat transfer water, 135... heat exchange section, 136... water supply pipe, 136a... inlet, 136b... outlet, 14 0...cooling chamber, 150, 150a...combustion control device, 202...waste, 204...primary combustion gas, 206...secondary combustion gas, 208...combustion gas, 210...combustion gas, 230...atmospheric pressure hot water heater, 231...casing, 231a...opening, 232...heating chamber, 233...medium chamber, 234...heat transfer water, 235...heat exchange section, 236...water supply pipe, 236a...inlet, 236b...outlet, 237...pump

Claims (16)

燃焼室と、
前記燃焼室で発生した燃焼ガスが供給される熱交換器と、
前記燃焼ガスの酸素濃度を制御する燃焼制御装置と、
を備え、
前記燃焼室は、前記燃焼ガスの酸素濃度を測定する酸素濃度計を有し、
前記燃焼制御装置は、前記熱交換器の一部であって前記燃焼ガスと接触する接触部の解離圧と前記燃焼ガスの酸素分圧との差圧が所定値以下となるように前記酸素濃度を制御する、熱回収システム。
A combustion chamber;
a heat exchanger to which the combustion gas generated in the combustion chamber is supplied;
A combustion control device for controlling an oxygen concentration of the combustion gas;
Equipped with
The combustion chamber has an oxygen concentration meter for measuring an oxygen concentration of the combustion gas,
The combustion control device is a heat recovery system that controls the oxygen concentration so that the pressure difference between the dissociation pressure of a contact portion that is part of the heat exchanger and comes into contact with the combustion gas and the oxygen partial pressure of the combustion gas is equal to or less than a predetermined value.
前記燃焼室は、前記燃焼ガスの温度を測定する温度計をさらに有し、
前記燃焼制御装置は、前記温度に基づいて前記解離圧を算出する、請求項1に記載の熱回収システム。
The combustion chamber further includes a thermometer for measuring a temperature of the combustion gas.
The heat recovery system according to claim 1 , wherein the combustion control device calculates the dissociation pressure based on the temperature.
前記燃焼室に酸素ガス又は不活性ガスを供給するガス供給装置をさらに有し、
前記燃焼制御装置は、前記酸素濃度に応じて前記ガス供給装置を制御する、請求項1又は2に記載の熱回収システム。
The combustion chamber further includes a gas supply device for supplying oxygen gas or an inert gas to the combustion chamber,
The heat recovery system according to claim 1 or 2, wherein the combustion control device controls the gas supply device in accordance with the oxygen concentration.
前記燃焼室への空気供給量を調整する風量調整装置をさらに有し、
前記燃焼制御装置は、前記酸素濃度に応じて前記風量調整装置を制御する、請求項1又は2に記載の熱回収システム。
The combustion chamber further includes an air flow rate adjusting device for adjusting the amount of air supplied to the combustion chamber.
The heat recovery system according to claim 1 or 2, wherein the combustion control device controls the air volume regulator in accordance with the oxygen concentration.
前記熱交換器は、真空式又は無圧式の温水ヒータである、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の熱回収システム。 The heat recovery system according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat exchanger is a vacuum or non-pressure type hot water heater. 前記熱交換器を経由した前記燃焼ガスが供給される冷却室をさらに備える、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の熱回収システム。 The heat recovery system according to any one of claims 1 to 5, further comprising a cooling chamber to which the combustion gas that has passed through the heat exchanger is supplied. 前記燃焼室に一次燃焼ガスを供給する焼却炉をさらに備える、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の熱回収システム。 The heat recovery system according to any one of claims 1 to 6, further comprising an incinerator that supplies primary combustion gas to the combustion chamber. 前記酸素濃度計は、レーザー式酸素濃度計である、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の熱回収システム。 The heat recovery system according to any one of claims 1 to 7, wherein the oxygen concentration meter is a laser type oxygen concentration meter. 燃焼室で発生した燃焼ガスの酸素濃度を測定し、
前記燃焼室に連結された熱交換器の一部であって前記燃焼ガスと接触する接触部の解離圧と前記燃焼ガスの酸素分圧との差圧が所定値以下となるように、前記酸素濃度を制御し、
前記酸素濃度が制御された前記燃焼ガスを前記熱交換器に供給することを含む、熱回収方法。
Measure the oxygen concentration of the combustion gas generated in the combustion chamber,
controlling the oxygen concentration so that a pressure difference between a dissociation pressure of a part of a heat exchanger connected to the combustion chamber that comes into contact with the combustion gas and an oxygen partial pressure of the combustion gas is equal to or less than a predetermined value;
supplying the combustion gas, the oxygen concentration of which has been controlled, to the heat exchanger.
さらに、前記燃焼ガスの温度を測定することを含み、
前記解離圧を、前記温度に基づいて算出する、請求項9に記載の熱回収方法。
further comprising measuring a temperature of the combustion gas;
The heat recovery method according to claim 9 , wherein the dissociation pressure is calculated based on the temperature .
前記熱交換器として、真空式又は無圧式の温水ヒータを用いる、請求項9又は10に記載の熱回収方法。 The heat recovery method according to claim 9 or 10, in which a vacuum or non-pressure hot water heater is used as the heat exchanger. さらに、前記熱交換器を経由した前記燃焼ガスを冷却室に供給することを含む、請求項9乃至11のいずれか一項に記載の熱回収方法。 The heat recovery method according to any one of claims 9 to 11, further comprising supplying the combustion gas that has passed through the heat exchanger to a cooling chamber. さらに、焼却炉で発生した一次燃焼ガスを前記燃焼室に供給することを含む、請求項9乃至12のいずれか一項に記載の熱回収方法。 The heat recovery method according to any one of claims 9 to 12, further comprising supplying primary combustion gas generated in an incinerator to the combustion chamber. 前記酸素濃度は、レーザー式酸素濃度計で測定される、請求項9乃至13のいずれか一項に記載の熱回収方法。 The heat recovery method according to any one of claims 9 to 13, wherein the oxygen concentration is measured by a laser type oxygen concentration meter. 制御プログラムを格納する記憶部と、前記制御プログラムを実行するプロセッサとを含む燃焼制御装置であって、
前記制御プログラムは、
燃焼室の内部の温度を取得し、
前記燃焼室の内部の酸素濃度を取得し、
前記酸素濃度を用いて前記燃焼室で発生した燃焼ガスの酸素分圧を算出し、
前記温度を用いて熱交換器の一部であって前記燃焼ガスと接触する接触部の解離圧を算出し、
前記酸素分圧と前記解離圧との差圧が所定値以下であるか否か判定し、
前記差圧が前記所定値以下ではないとき、前記燃焼室の内部における前記酸素濃度を制御することを前記プロセッサに実行させる、燃焼制御装置。
A combustion control device including a memory unit that stores a control program and a processor that executes the control program,
The control program includes:
Obtain the temperature inside the combustion chamber,
Obtaining an oxygen concentration inside the combustion chamber;
Calculating the oxygen partial pressure of the combustion gas generated in the combustion chamber using the oxygen concentration;
Calculating a dissociation pressure of a part of a heat exchanger that is in contact with the combustion gas using the temperature;
determining whether a differential pressure between the oxygen partial pressure and the dissociation pressure is equal to or less than a predetermined value;
A combustion control device that causes the processor to control the oxygen concentration inside the combustion chamber when the pressure difference is not equal to or less than the predetermined value.
前記制御プログラムは、さらに、
前記差圧が前記所定値以下ではないとき、前記酸素分圧が前記解離圧よりも高いか否かを判定し、
前記酸素分圧が前記解離圧よりも高いとき、前記燃焼室の内部の前記酸素濃度を下げ、前記酸素分圧が前記解離圧よりも低いとき、前記燃焼室の内部の前記酸素濃度を上げる処理を前記プロセッサに実行させる、請求項15に記載の燃焼制御装置。
The control program further comprises:
When the differential pressure is not equal to or less than the predetermined value, it is determined whether the oxygen partial pressure is higher than the dissociation pressure;
16. The combustion control device according to claim 15, wherein the processor is configured to execute a process of decreasing the oxygen concentration inside the combustion chamber when the oxygen partial pressure is higher than the dissociation pressure, and increasing the oxygen concentration inside the combustion chamber when the oxygen partial pressure is lower than the dissociation pressure.
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