JP5956210B2 - 加圧流動炉システムの起動方法 - Google Patents
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Description
この加圧流動炉システムの起動方法として、加圧流動炉の底部に充填した流動砂を約550℃に加熱した後に、加圧流動炉の上部に配置されたウォータガンから流動砂に向けて砂ろ過水を噴霧し、加圧流動炉で発生する燃焼排ガスを増加させ、加圧流動炉に燃焼空気を供給する方法が提案されている(非特許文献1、特許文献1、2参照)。
また、非特許文献1、特許文献1、2に記載された加圧流動炉システムの起動方法は、自立運転完了まで排ガス温度および排ガス流量の維持のために重油、都市ガス等の補助燃料を使用する必要があり、その消費が多いという虞があった。
第1発明は、底部に流動砂を充填して含水有機物質を有する被処理物を燃焼させる加圧流動炉と、該加圧流動炉から排出される燃焼排ガスによって回動するタービンとタービンの回動に伴って回動し圧縮空気を加圧流動炉に燃焼空気として供給するコンプレッサーを内装する過給機と、前記加圧流動炉に燃焼空気を供給する起動用送風機と、前記加圧流動炉内を加熱する加熱手段とを備えた加圧流動炉システムの起動方法であって、
前記起動用送風機を駆動して燃焼空気を加圧流動炉に供給し、
前記加熱手段により前記流動砂を加熱して加圧流動炉のフリーボード部の温度を昇温し、
前記フリーボード部の温度が750〜900℃に昇温した後に、前記加圧流動炉に被処理物を供給して燃焼排ガスを増加させ、
前記過給機のタービンの供給口の燃焼排ガスの温度が500〜650℃に達した後に、前記タービンの供給口とタービンの下流側を接続する流路に設けられたダンパを閉方向に駆動し、前記燃焼排ガスによって前記過給機を駆動させて燃焼空気を加圧流動炉に供給した後に、前記起動用送風機を停止させることを特徴とする。
加圧流動炉のフリーボード部の温度が750〜900℃に昇温した後に、過給機のタービンの供給口の燃焼排ガスの温度が500〜650℃に達した後に、前記タービンの供給口とタービンの下流側を接続する流路に設けられたダンパを閉方向に駆動し、加圧流動炉に被処理物を供給して燃焼排ガスを増加させ、燃焼排ガスによって過給機を駆動させて燃焼空気を加圧流動炉に供給するので、ヒートショックによる流動砂の割れを抑制し、流動砂の交換頻度を低減することができる。また、被処理物に内在された有機物質を燃焼させることによって加圧流動炉に要求される重油、都市ガス等の補助燃料の消費を低減することもできる。さらに、加圧流動炉の急激な変動を抑制することができる。
加圧流動炉に被処理物の燃焼に使用される燃焼空気よりも多くの燃焼空気を、起動用送風機と過給機によって供給するので、被処理物が完全燃焼し一酸化炭素等の有害物質の発生を抑制することができる。
加圧流動炉内の圧力が所定の時間一定となった場合に、被処理物の供給を開始するので、ウォータガンなどで燃焼排ガスを増量させることなく過給機の運転をより好適に開始することができる。
過給機の供給口における燃焼排ガスが所定の温度となった後、起動用送風機から過給機を介して加圧流動炉へ燃焼空気の供給を開始するので、ウォータガンなどで燃焼排ガスを増量させることなく過給機の運転を開始することができる。
被処理物を一定の割合で増加させながら加圧流動炉に供給するので、加圧流動炉の温度の変動を抑制でき、安定して過給機の自立運転に移行することができる。
被処理物を階段的に増加させながら加圧流動炉に供給するので、被処理物の供給方法を簡易に行うことができ、被処理物の供給量の変動を抑制することができる。また、加圧流動炉の温度の変動を抑制でき、安定して過給機の自立運転に移行することができる。
前記過給機から供給される燃焼空気が定格容量の50vol%以上になった後に、定格処理量の40〜50質量%の前記被処理物を供給することを特徴とする。
加圧流動炉の定格処理量の20〜30質量%の被処理物を加圧流動炉に供給しているので、被処理物の供給開始時に発生する流動砂の温度の降温を防止することができる。
また、過給機から供給される燃焼空気を定格容量の50vol%以上とした後に、定格処理量の40〜50質量%の被処理物を加圧流動炉に供給するので、加圧流動炉の温度の変動をより抑制でき、短時間で過給機の自立運転に移行することができる。
前記流動砂を前記始動用バーナーによって650〜700℃に昇温した後に、前記流動砂を前記補助燃料燃焼装置によって750〜850℃に昇温させることを特徴とする。
始動用バーナーで加圧流動炉の流動砂の表面部を加熱した後、補助燃料燃焼装置で流動砂の中心部を加熱するので、流動砂を効率良く昇温でき、補助燃料の消費を抑制することができる。
貯留装置10に貯留される被処理物は、主に含水率を70〜85%質量に脱水処理された下水汚泥であり、被処理物には、燃焼可能な有機物が含有されている。なお、被処理物は、含水有機物であれば下水汚泥に制限されることはなく、バイオマス、都市ゴミ等であっても良い。
加圧流動炉20は、流動媒体として所定の粒径を有する、流動砂等の固体粒子が炉内の下部に充填された燃焼炉であり、炉内に供給される燃焼空気によって流動層(以下、砂層という。)の流動状態を維持しつつ、外部から供給される被処理物および必要に応じて供給される補助燃料を燃焼させるものである。加圧流動炉20は、加熱手段として補助燃料燃焼装置21、始動用バーナー22の少なくとも1つを備えている。 図1、図2に示すように、一側の側壁の下部には、加圧流動炉20の内部に充填された粒径約400〜600μmの流動砂を加熱する補助燃料燃焼装置21が配置され、補助燃料燃焼装置21の上側近傍の部位には、始動時に流動砂を加熱する始動用バーナー22が配置され、始動用バーナー22の上側の部位には、被処理物の供給口13Bが設けられている。また、加圧流動炉20の上部には、燃焼排ガスを冷却するためのウォータガン23が配置され、必要に応じ冷却水を炉内に噴霧することができる。
加圧流動炉20の側壁には、炉内温度を測定するための温度センサ(図示省略)が高さ方向にそって所定間隔で複数設置されている。設置個所は、砂層およびフリーボード部であり、それぞれ2箇所から3箇所、計4〜6箇所となる。温度センサとしては、熱電対等を使用することが出来る。ここで、フリーボード部とは、加圧流動層燃焼炉11の内部において砂層の上層部を指す。これら温度センサは、それぞれの設置位置における炉内温度を示す電気信号を制御装置(図示省略)に出力する。
空気予熱器40は、加圧流動炉20の後段に設置され、加圧流動炉20から排出された燃焼排ガスと燃焼空気とを間接的に熱交換することにより、燃焼空気を所定の温度まで昇温する機器である。
空気予熱器40は、図1、図3に示すように、一側の側壁の上部には、加圧流動炉20からの燃焼排ガスの供給口90Bが形成され、供給口90Bの下側近傍部位には、燃焼空気を空気予熱器40から排出する排出口91Aが形成されている。また、燃焼排ガスの供給口90Bは、配管90を介して加圧流動炉20の排出口90Aに接続され、燃焼空気の排出口91Aは、配管91を介して加圧流動炉20の燃焼空気供給管24の後部に接続されている。
集塵機50は、空気予熱器40の後段に設けられており、空気予熱器40から送出される燃焼排ガスに含まれるダスト、細粒化された流動砂等の不純物を除去する機器である。
集塵機50に内装されるフィルタとしては、例えばセラミックフィルタやバグフィルタを用いることができ、集塵機50は、一側の側壁の下部には、燃焼排ガスを機器内に供給する供給口92Bが形成され、上部には、不純物等が取除かれた清浄な燃焼排ガスを機器外に排出する排出口93Aが形成されている。また、燃焼排ガスの供給口92Bは、配管92を介して空気予熱器40の燃焼排ガスの排出口92Aに接続されている。
過給機60は、集塵機50の後段に設けられており、集塵機50から送出される燃焼排ガスによって回動されるタービン61と、タービン61の回動を伝達する軸63と、軸63によって回動を伝達されることによって圧縮空気を生成するコンプレッサー62とから構成されている。生成された圧縮空気は、燃焼空気として加圧流動炉20へ供給される。
過給機60のタービン61側の側壁の下部(軸63と直交する部位)には、集塵機50によって不純物が除去された清浄な燃焼排ガスを機器内に供給する供給口93Bが形成され、タービン61側の側壁の下流側(軸63と平行する部位)には、燃焼排ガスを機器外に排出する排出口97Aが形成されている。また、燃焼排ガスの供給口93Bは、配管93を介して集塵機50の排出口93Aに接続されている。なお、配管93には燃焼排ガス温度を測定する温度測定手段93Dが設置される。
起動用送風機65は、加圧流動炉システム1の始動時に、加圧流動炉20の流動空気および、始動用バーナー22に燃焼空気を供給する機器である。また、起動用送風機65は、貯留装置10からの被処理物の供給の中断等によって、加圧流動炉20で発生する水蒸気が低減し、過給機60のタービン61の回転数が低回転になり、コンプレッサー62による外気の吸気が低減した場合に、強制的にコンプレッサー62に外気を供給する機能を併せ持っている。
起動ブロア65は、配管66、68を介して、コンプレッサー62の吐出側配管94と接続される。さらに配管94、96を介して加圧流動炉20に配置された始動用バーナー22の後部に接続され、配管94、95を介して空気予熱器40の燃焼空気の供給口95Bに接続され、配管66、67を介して過給機60のコンプレッサー62の供給口67Bに接続されている。
白煙防止用予熱器70は、煙突87から外部に排出される燃焼排ガスの白煙を防止するために、過給機60から排出された燃焼排ガスと白煙防止ファンから供給される白煙防止用空気とを間接的に熱交換する機器である。熱交換処理により、燃焼排ガスは冷却されるとともに白煙防止用空気は昇温される。白煙防止用予熱器70によって熱交換され冷却された燃焼排ガスは、後段の排煙処理塔80に送出される。白煙防止用予熱器70としてシェルアンドチューブ式熱交換器やプレート式熱交換器等を用いることができる。
排煙処理塔80は、機器外に燃焼排ガスに含まれる不純物等の排出を防止する機器であり、排煙処理塔80の上部には煙突87が配置されている。
排煙処理塔80は、図1、図4に示すように、一側の側壁の下部には、白煙防止用予熱器70から排出された燃焼排ガスを機器内に供給する供給口98Bが形成され、煙突87の一側の側壁の下部には、白煙防止用予熱器70から排ガスと熱交換され温まって排出された白煙防止用空気を煙突87内に供給する供給口99Bが形成されている。また、燃焼排ガスの供給口98Bは、配管98を介して白煙防止用予熱器70の下部に形成された燃焼排ガスの排出口98Aに接続され、白煙防止用空気の供給口99Bは、配管99を介して白煙防止用予熱器70の上部に形成された白煙防止用空気の排出99Aに接続されている。
白煙防止用予熱器70の白煙防止用空気は、白煙防止用空気送風機101により配管103を介して白煙防止用予熱器70に供給され、間接的に燃焼排ガスと熱交換されて、排出口99Aから暖められて排出される。煙突87では、湿潤で空気中凝結して霧状になりがちな出口の燃焼排ガスに、暖められて乾いた白煙防止用空気を供給口99Bで混合して、燃焼排ガスの相対湿度を低下させることで白煙防止を図る。
本実施形態の加圧流動炉システム1の起動方法を図5に基づいて説明する。本起動方法は、ウォータガン23から噴霧される水により、流動砂が急冷され、割れることを防止する起動方法である。
外気を吸気する起動用送風機65を起動し、起動用送風機65から始動用バーナー22に燃焼空気を供給する。起動用送風機65から排出された燃焼空気は、配管66、68、96を介して始動用バーナー22の後部に供給される。なお、配管66に配置されているダンパ66Cは、制御装置と接続され、起動用送風機65が動作する際は開放されて配管66は連通する。また、配管68に配置されている、起動用送風機65から見て配管67との接続点から遠い部位の連通を行うダンパ68Cは、制御装置と接続され配管68は連通する。このとき、起動用送風機65から排出された燃焼空気の一部が、過給機60のコンプレッサー62、配管94を介して始動用バーナー22に供給されることもあるが、起動用送風機65から排出された半分以上の燃焼空気が、コンプレッサー62を介することなく始動用バーナー22に供給されれば良い。
このように加圧流動炉20へ供給される燃焼空気の流量、炉内圧力等の炉内の条件が一定となったことを条件に、被処理物の供給を開始することにより、炉内状態の急激に変動することを抑制することが出来る。
なお、他の実施形態として、起動用送風機65の停止条件を、配管67に設置した圧力検出手段67Cにより測定された圧力が大気圧より低くなった場合としつつも、直ちに停止せず、過給機60のコンプレッサー62から排出される燃焼空気が、定格容量の85%以上になった後、加圧流動炉20内に定格処理量の被処理物を供給した後に、起動用送風機65を停止することも可能である。
次に、比較例として加圧流動炉システム1の他の起動方法について図6に基づいて説明する。なお、加圧流動炉20のフリーボード温度が約850℃に昇温し、始動用バーナー22の燃焼を停止する迄の起動方法は、前述した起動方法と同一手段を採用しているので重複する説明を省略する。
10 貯留装置
11 定量フィーダ
12 投入ポンプ
20 加圧流動炉
21 補助燃料燃焼装置
22 始動用バーナー
24 燃焼空気供給管
29 補助燃料供給装置
40 空気予熱器
50 集塵機
60 過給機
61 タービン
62 コンプレッサー
65 起動用送風機
70 白煙防止用予熱器
80 排煙処理塔
Claims (8)
- 底部に流動砂を充填して含水有機物質を有する被処理物を燃焼させる加圧流動炉と、該加圧流動炉から排出される燃焼排ガスによって回動するタービンとタービンの回動に伴って回動し圧縮空気を加圧流動炉に燃焼空気として供給するコンプレッサーを内装する過給機と、前記加圧流動炉に燃焼空気を供給する起動用送風機と、前記加圧流動炉内を加熱する加熱手段とを備えた加圧流動炉システムの起動方法であって、
前記起動用送風機を駆動して燃焼空気を加圧流動炉に供給し、
前記加熱手段により前記流動砂を加熱して加圧流動炉のフリーボード部の温度を昇温し、
前記フリーボード部の温度が750〜900℃に昇温した後に、前記加圧流動炉に被処理物を供給して燃焼排ガスを増加させ、
前記過給機のタービンの供給口の燃焼排ガスの温度が500〜650℃に達した後に、前記タービンの供給口とタービンの下流側を接続する流路に設けられたダンパを閉方向に駆動し、前記燃焼排ガスによって前記過給機を駆動させて燃焼空気を加圧流動炉に供給した後に、前記起動用送風機を停止させる
ことを特徴とする加圧流動炉システムの起動方法。 - 前記加圧流動炉に被処理物の燃焼に使用される燃焼空気よりも多くの燃焼空気を、前記起動用送風機と過給機によって供給する請求項1記載の加圧流動炉システムの起動方法。
- 前記加圧流動炉の炉内圧力が所定の時間一定となった場合に、前記被処理物の供給を開始する請求項請求項1又は2記載の加圧流動炉システムの起動方法。
- 前記タービンに供給される燃焼排ガスが所定の温度となった後に、前記起動用送風機の吐出側から前記コンプレッサー吸込側への流路から分岐して前記コンプレッサー吐出側の流路との間に配置されたバイパス流路を閉塞し、前記起動用送風機から空気流路を介してコンプレッサーの供給口に燃焼空気を供給する1〜3のいずれか1項に記載の加圧流動炉システムの起動方法。
- 前記被処理物を一定の割合で増加させながら加圧流動炉に供給する請求項1〜4のいずれか1項に記載の加圧流動炉システムの起動方法。
- 前記被処理物を階段的に増加させながら加圧流動炉に供給する請求項1〜4のいずれか1項に記載の加圧流動炉システムの起動方法。
- 前記加圧流動炉の定格処理量の20〜30質量%の前記被処理物を供給し、
前記過給機から供給される燃焼空気が定格容量の50vol%以上になった後に、定格処理量の40〜50質量%の前記被処理物を供給する請求項6記載の加圧流動炉システムの起動方法。 - 前記加圧流動炉は、前記加熱手段として底部に充填した流動砂を加熱する始動用バーナーと補助燃料燃焼装置とを備え、
前記流動砂を前記始動用バーナーによって650〜700℃に昇温した後に、前記流動砂を前記補助燃料燃焼装置によって750〜850℃に昇温させる請求項1〜7のいずれか1項に記載の加圧流動炉システムの起動方法。
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