JP4920388B2 - 乾燥機を備えた熱処理システム及びその運転方法 - Google Patents
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Description
同様の構成として特許文献1(特開2005−195278号公報)には、運転立下時において、燃焼ガスを生成する熱風炉のバーナ火炎が消えた場合に、熱風を乾燥機内に導入するための燃焼ファンの作動を停止する構成が開示されている。
この対策として、特許文献1に記載されるように乾燥に用いられる燃焼ガスを遮断する方法が挙げられるが、乾燥機の後段側に熱交換器を備え、低温側ガスとして乾燥排ガスを利用している場合には、乾燥排ガスの循環停止により熱交換器が高温化し、熱交換器の損傷や発火の惧れがある。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、運転停止時に乾燥機の損傷及び発火を確実に防止し、さらには乾燥機後段に設けられた熱交換器などの他の機器にも不具合を発生させることなく安全に停止工程を行うことができる乾燥機を備えた熱処理システム及びその運転方法を提供することを目的とする。
前記乾燥排ガス排出ライン上に、定常運転時は開の状態に維持され前記乾燥機の停止時に閉に切り替えられる遮断ダンパを設けるとともに、前記燃焼ガス供給ライン上に、前記乾燥機の停止時に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を設けたことを特徴とする。
前記排ガス処理ラインの前記酸性ガス除去装置より下流側から前記乾燥ガス排出ラインに接続される燃焼ガス返送ラインと、前記燃焼ガス返送ライン上に設けられ、定常運転時には閉の状態に維持され前記乾燥機の停止時に開に切り替えられる遮断ダンパとを設け、前記乾燥機の停止時に低温で且つ低酸素濃度の燃焼ガスを前記熱交換器に供給するようにしたことを特徴とする。
このように、遮断ダンパを閉じた後、該遮断ダンパの入口側及び出口側に不活性ガスを封入することで、リーク酸素による可燃性微粒子の発火防止及び乾燥機の蓄熱にて発生する蒸気のパージを行うことができる。
さらにまた、前記乾燥機から排出された乾燥処理物を溶融する溶融炉と、該溶融炉から排出された熱分解ガスを前記燃焼炉に供給する熱分解ガス排出ラインと、を備えたことを特徴とする。
このように、本発明は炭化炉若しくは溶融炉を備えたシステムにおいても好適に適用できるものである。
前記乾燥機の乾燥排ガス出口から前記熱交換器へ繋がる乾燥排ガス排出ライン上に遮断ダンパが設けられ、定常運転時には前記遮断ダンパを開の状態に維持し、
前記乾燥機の停止時には、前記遮断ダンパを閉に切り替えて乾燥排ガスを遮断するとともに、前記乾燥機の燃焼ガス入口側に不活性ガスを供給するようにしたことを特徴とする。
さらにまた、前記乾燥機の停止時に、前記遮断ダンパの入口側と出口側に不活性ガスを供給するようにしたことを特徴とする。
また、乾燥機入口側、及び遮断ダンパの入口側と出口側に不活性ガス供給手段を設けることにより、乾燥機の停止時にリーク酸素による可燃性微粒子の発火防止及び乾燥機の蓄熱にて発生する蒸気のパージを行うことができる。
さらに、乾燥機の停止時に酸性ガス除去装置より下流側の燃焼ガスを熱交換器に導入することにより、低温で且つ低酸素濃度の燃焼ガスを熱交換器に供給することができ、熱交換器の過加熱を防止し、機器の損傷や発火、粉塵爆発の危険性のない安全性の高いシステムとすることができる。
図1は実施例1に係る乾燥機を備えた熱処理システムの基本構成図、図2は実施例2に係る乾燥機と炭化炉を備えた熱処理システムの構成図、図3は実施例3に係る乾燥機と溶融炉を備えた熱処理システムの構成図である。
本実施例の熱処理システムは、乾燥機の停止時にも乾燥機内が高温化することなく、乾燥機や熱交換器を含む機器の損傷や発火を防止するようにした安全性の高いシステムである。ここで、停止時とは、定常運転における通常停止時、及び異常時における非常停止時を含むものである。
本システムは、被処理物を乾燥させる乾燥機1と、乾燥機1から排出される乾燥排ガスを集塵するサイクロン2と、サイクロン2を経た乾燥排ガスを燃焼して燃焼ガスを生成する乾燥機燃焼炉3と、乾燥機1からの乾燥排ガスと乾燥機燃焼炉3からの燃焼ガスとの間で熱交換を行う循環ガス予熱器4と、該循環ガス予熱器4にて冷却された燃焼ガスを処理する排ガス処理ライン5と、を備えた構成となっている。
循環ガス予熱器4は、乾燥機1からの乾燥排ガスが低温側ガス入口に導入され、乾燥機燃焼炉3からの燃焼ガスの少なくとも一部が高温側ガス入口に導入され、該乾燥排ガスと燃焼ガスとの間で熱交換を行う装置であり、乾燥排ガスの昇温とともに燃焼ガスの冷却を目的としている。循環ガス予熱器4は、相変化を伴わないガス−ガス熱交換器である。冷却された燃焼ガスは、原則として後段側の排ガス処理ライン5に送給される。
スクラバは、苛性ソーダ等のアルカリ剤を含む洗浄水を噴霧することによって酸性ガスを除去する。このとき排ガス温度も低下させることができる。スクラバは、SOxの除去に適しているため、処理対象としては燃焼ガス中にSOxが多く含まれる下水汚泥が好ましい。
一方、バグフィルタは、排ガス入口側にて消石灰を噴霧することによりHClを主とする酸性ガスを除去する。バグフィルタを設置する場合、バグフィルタより上流側に減温塔を設置してバグフィルタ入口温度を所定温度まで低下させる必要がある。バグフィルタは、HClの除去に適しているため、処理対象としては燃焼ガス中にHClが多く含まれる一般ごみなどの廃棄物が好ましい。
乾燥機1から排出された200℃の乾燥排ガスは、乾燥ガス排出ライン31を介してサイクロン2に導かれ、該サイクロン2にて集塵された後乾燥排ガス排出ライン32を通って循環ガス予熱器4に送給される。このとき、乾燥排ガスの少なくとも一部は、循環ガスライン38を介して乾燥機の燃焼ガス入口側へ送給される。循環ガスライン38上にはダンパ46が設置され、循環ガス流量を調整するようになっている。
また、乾燥排ガス排出ライン32上で且つ循環ファン44より上流側には、ダンパ43が設置されている。そして、乾燥機1の乾燥排ガス出口の排ガス温度、流量に基づいてダンパ43を開度制御し、乾燥排ガスの流量を調整するようになっている。また、同様に、乾燥排ガス出口の排ガス温度、流量に基づいて誘引ファンの回転数を適宜調整するとよい。
また、燃焼ガス供給ライン35上には不活性ガス供給手段が設けられている。この不活性ガス供給手段は、窒素ガス供給手段であることが好ましい。窒素ガス供給手段は、窒素ガス供給ライン50と、該窒素ガス供給ライン50上に設けられた遮断ダンパ51とから構成される。この遮断ダンパ51は、定常運転時は閉の状態に維持されているが、乾燥機1の停止時には遮断ダンパ51を開に切り替えられて窒素ガスを供給するようになっている。
また、循環ファン44より上流側の乾燥ガス排出ライン32上に遮断ダンパ41を設置することで、乾燥機1の停止時に循環ファン44を停止することなく乾燥機1のみを停止することができる。
さらに、乾燥機1を停止させ、循環ファン44のみ運転継続することで他の機器への影響を少なくし、システム全体を安全に停止することができる。
さらにまた、乾燥機後流側の遮断ダンパ41を閉じた後、遮断ダンパ41の入口側と出口側に窒素ガスを封入することでリーク酸素による可燃性微粒子の発火防止及び乾燥機1の蓄熱にて発生する蒸気のパージを行うことができる。
図2において、本システムの構成は、脱水汚泥を乾燥する直接加熱式乾燥機1と、乾燥機1から排出される乾燥汚泥を炭化する炭化炉6と、該炭化炉6にて発生した熱分解ガスを燃焼させる乾燥機燃焼炉3と、前記炭化炉6に供給する燃焼ガスを生成する炭化炉燃焼炉10と、からなる各種炉を備えるとともに、炭化炉6の加熱に用いられた排ガスから熱回収を行う空気予熱器7と、乾燥機燃焼炉3にて生成した燃焼ガスから熱回収を行う循環ガス予熱器4、及び白煙防止器12と、からなる各種熱交換器を備えている。また、系内にて発生した排ガスを処理する排ガス処理ライン5を備え、該排ガス処理ライン5は排煙処理塔502と、湿式電気集塵機503とを有している。
直接加熱式乾燥機1には、下水汚泥を脱水した脱水汚泥が供給される。脱水汚泥は80%程度の含水率である。同時に、該乾燥機1には850℃の燃焼ガスが導入される。この燃焼ガスは、乾燥機燃焼炉3にて生成された950℃の燃焼ガスに、該乾燥機1から排出される乾燥排ガスが混合されて生成されたものである。
乾燥機1にて脱水汚泥は25%の含水率になるまで乾燥され、排出される。乾燥機1にて発生した乾燥排ガスは粉塵を含む乾燥排ガスである。乾燥排ガスはサイクロン2にて集塵された後、その一部が分岐されて循環ガスライン38を通って乾燥機1に導入する燃焼ガス側へ送られ、他の乾燥排ガスはガス供給ライン32を介して循環ガス予熱器4に導かれる。
燃焼ガスにより還元雰囲気で加熱された乾燥汚泥は炭化し、生成した炭化物は炭化物冷却コンベヤ8、加湿機9を経て炭化物ホッパへ送給される。
また、炭化に用いられた燃焼ガスは、炭化炉のジャケットから670℃で排出され、空気予熱器7に供給される。空気予熱器7では、炭化炉6から排出された燃焼ガスと、常温の燃焼用空気とを熱交換し、燃焼ガスの冷却及び燃焼用空気の加熱が行われる。加熱された燃焼用空気は、乾燥機燃焼炉3に導入され(不図示)、冷却された燃焼ガスは排ガス処理ライン5に送られる。
循環ガス予熱器4により冷却された燃焼ガスは、白煙防止器12にて白煙防止用空気と熱交換されてさらに冷却された後、排煙処理塔502にて酸性ガスの除去が行われ、湿式電気集塵機503にて集塵された後に煙突から大気放出される。白煙防止器12にて昇温された白煙防止用空気は、煙突の直前に導入され排ガスを昇温するために用いられる。
また、乾燥機燃焼炉3から乾燥機1に接続される燃焼ガス供給ライン35には、窒素ガス供給ライン50と、遮断ダンパ51とから構成される不活性ガス供給手段が設けられている。この遮断ダンパ51は、定常運転時は閉の状態に維持され、乾燥機1の停止時には開に切り替えられて窒素ガスを供給するようになっている。
さらに、乾燥排ガス排出ライン32上の遮断ダンパ41の入口側と出口側に不活性ガスを供給する第2の不活性ガス供給手段が設けられ、該第2の不活性ガス供給手段は、窒素ガス供給ライン53と、遮断ダンパ54とから構成される。この遮断ダンパ54は、定常運転時は閉の状態に維持され、乾燥機1の停止時には遮断ダンパ54を開に切り替えて窒素ガスを供給するようになっている。
システムの停止時には、乾燥排ガス排出ライン32上のダンパ43を閉に切り替え、燃焼ガス返送ライン37上のダンパ42を開に切り替える。これにより、正圧の燃焼ガスが循環ガス予熱器4に円滑に供給されるようになる。
本実施例の構成とすることにより、炭化炉6を備えた熱処理システムにおいても、実施例1と同様の効果を得ることが可能である。
図3において、本システムの構成は、ごみを乾燥する直接加熱式乾燥機1と、乾燥機1から排出される乾燥ごみを溶融する溶融炉60と、該溶融炉60にて発生した熱分解ガスを燃焼させる乾燥機燃焼炉3と、からなる各種炉を備えるとともに、乾燥機燃焼炉3にて生成した燃焼ガスから熱回収を行う循環ガス予熱器4、及び白煙防止器12と、からなる各種熱交換器を備えている。また、系内にて発生した排ガスを処理する排ガス処理ライン5を備え、該排ガス処理ライン5は排煙処理塔502と、湿式電気集塵機503とを有している。
乾燥機1にて発生した乾燥排ガスは、サイクロン2により集塵された後に乾燥排ガス排出ライン32を介して循環ガス予熱器4に導かれる。循環ガス予熱器4にて、乾燥機燃焼炉3からの高温側の燃焼ガスと、低温側の乾燥排ガスとの間で熱交換を行った後、乾燥排ガスは乾燥機燃焼炉3に導入され、溶融炉60からの熱分解ガスとともに補助燃料の供給により燃焼される。
乾燥機燃焼炉3から排出される燃焼ガスは3系統に分岐され、一部はガス供給ライン39を通って溶融炉60の燃焼空気として導入され、他の一部は燃焼ガス供給ライン35を通って乾燥機1に導かれて乾燥用熱源として用いられ、残りはガス供給ライン36を通って排ガス処理ライン5に送られる。
また、乾燥機燃焼炉3から乾燥機1に接続される燃焼ガス供給ライン35には、窒素ガス供給ライン50と、遮断ダンパ51とから構成される不活性ガス供給手段が設けられている。この遮断ダンパ51は、定常運転時は閉の状態に維持され、乾燥機1の停止時には開に切り替えられて窒素ガスを供給するようになっている。
さらに、乾燥排ガス排出ライン32上の遮断ダンパ41の入口側と出口側に不活性ガスを供給する第2の不活性ガス供給手段が設けられ、該第2の不活性ガス供給手段は、窒素ガス供給ライン53と、遮断ダンパ54とから構成される。この遮断ダンパ54は、定常運転時は閉の状態に維持され、乾燥機1の停止時には遮断ダンパ54を開に切り替えて窒素ガスを供給するようになっている。
システムの停止時には、乾燥排ガス排出ライン32上のダンパ43を閉に切り替え、燃焼ガス返送ライン37上のダンパ42を開に切り替える。これにより、正圧の燃焼ガスが循環ガス予熱器4に円滑に供給されるようになる。
本実施例の構成とすることにより、溶融炉60を備えた熱処理システムにおいても、実施例1と同様の効果を得ることが可能である。
2 サイクロン
3 乾燥機燃焼炉
4 循環ガス予熱器
5 排ガス処理ライン
6 炭化炉
7 空気予熱器
10 炭化炉燃焼炉
25、26 熱分解ガス排出ライン
31、32 乾燥排ガス排出ライン
35 燃焼ガス供給ライン
37 燃焼ガス返送ライン
38 乾燥排ガス循環ライン
41、42、51、54 遮断ダンパ
44 循環ファン
46 誘引ファン
50、53 窒素ガス供給ライン
60 溶融炉
501 酸性ガス除去装置
502 排煙処理塔
Claims (8)
- 乾燥機の乾燥排ガス出口側と熱交換器とが乾燥排ガス排出ラインを介して接続され、該熱交換器にて昇温された乾燥排ガスを燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼炉と前記乾燥機の燃焼ガス入口側とが燃焼ガス供給ラインを介して接続され、前記熱交換器は、前記乾燥排ガスと前記燃焼ガスの少なくとも一部が導入されこれらの間で熱交換を行うようにした乾燥機を備えた熱処理システムにおいて、
前記乾燥排ガス排出ライン上に、定常運転時は開の状態に維持され前記乾燥機の停止時に閉に切り替えられる遮断ダンパを設けるとともに、前記燃焼ガス供給ライン上に、前記乾燥機の停止時に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を設けたことを特徴とする乾燥機を備えた熱処理システム。 - 前記熱交換器にて冷却された燃焼ガスから酸性ガスを除去する酸性ガス除去装置を含む排ガス処理ラインを備え、
前記排ガス処理ラインの前記酸性ガス除去装置より下流側から前記乾燥ガス排出ラインに接続される燃焼ガス返送ラインと、前記燃焼ガス返送ライン上に設けられ、定常運転時には閉の状態に維持され前記乾燥機の停止時に開に切り替えられる遮断ダンパとを設け、前記乾燥機の停止時に低温で且つ低酸素濃度の燃焼ガスを前記熱交換器に供給するようにしたことを特徴とする請求項1記載の乾燥機を備えた熱処理システム。 - 前記乾燥排ガス排出ライン上に設けられた前記遮断ダンパの入口側と出口側に不活性ガスを供給する第2の不活性ガス供給手段を設けたことを特徴とする請求項1若しくは2記載の乾燥機を備えた熱処理システム。
- 前記乾燥機から排出された乾燥処理物を炭化する炭化炉と、該炭化炉から排出された熱分解ガスを前記燃焼炉に供給する熱分解ガス排出ラインと、を備えたことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の乾燥機を備えた熱処理システム。
- 前記乾燥機から排出された乾燥処理物を溶融する溶融炉と、該溶融炉から排出された熱分解ガスを前記燃焼炉に供給する熱分解ガス排出ラインと、を備えたことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の乾燥機を備えた熱処理システム。
- 燃焼炉にて生成した燃焼ガスを乾燥機の燃焼ガス入口から導入し、該乾燥機の乾燥排ガス出口から排出された乾燥排ガスを熱交換器に導入するとともに、前記燃焼炉にて生成した燃焼ガスの一部を前記熱交換器に導入して、前記乾燥排ガスと前記燃焼ガスとの間で熱交換を行うようにした熱処理システムの運転方法において、
前記乾燥機の乾燥排ガス出口から前記熱交換器へ繋がる乾燥排ガス排出ライン上に遮断ダンパが設けられ、定常運転時には前記遮断ダンパを開の状態に維持し、
前記乾燥機の停止時には、前記遮断ダンパを閉に切り替えて乾燥排ガスを遮断するとともに、前記乾燥機の燃焼ガス入口側に不活性ガスを供給するようにしたことを特徴とする熱処理システムの運転方法。 - 前記乾燥機の停止時に、前記熱交換器にて冷却された燃焼ガスから酸性ガスを除去した後の低温で且つ低酸素濃度の燃焼ガスを前記乾燥排ガスの代替として前記熱交換器に導入するようにしたことを特徴とする請求項6記載の熱処理システムの運転方法。
- 前記乾燥機の停止時に、前記遮断ダンパの入口側と出口側に不活性ガスを供給するようにしたことを特徴とする請求項6記載の熱処理システムの運転方法。
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