JP6214885B2 - 排熱回収システムおよび排熱回収方法 - Google Patents
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Description
まず、本発明の第1の実施形態による排熱回収システムを含む汚泥焼却システムについて説明する。図1は、この第1の実施形態による排熱回収システムを含む汚泥焼却システムの概要構成を示すブロック図である。
次に、排煙処理塔5内における洗煙水Wに対する温度制御について説明する。図2は、図1中の排煙処理塔5およびその周辺部を示す模式図である。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図3は、本発明の第2の実施形態による排熱回収システムを含む汚泥焼却システムの概要構成を示すブロック図である。図3に示すように、この汚泥焼却システムは、焼却炉1、流動空気予熱器2、白煙防止空気予熱器3、集塵機4、排煙処理塔5、煙突6、および排熱エネルギー回収変換装置10を有する。
上述した第1および第2の実施形態では排煙処理塔5に供給される処理水W4と、排熱エネルギー回収変換装置10の凝縮器14で昇温した水W7とは別個のものとし、水W7を廃棄していたが、本変形例1においては、図4に示すように、水W7を処理水W4として供給するようにしている。これによって、水W7の冷熱エネルギーを用いることができるため、排熱回収システム全体のエネルギー効率を向上することができる。なお、水W7は、別途設けられた冷却塔などを介して放熱し、冷却水W6として循環利用するようにしても良い。
本変形例2においては、図5に示すように、処理水W4を、処理水W24に強制冷却するヒートポンプ30を設けている。そして、このヒートポンプ30は、循環ポンプP1と洗煙熱交換器21との間に設けられた開閉弁31の両端に接続され、開閉弁31が閉状態のときは、洗煙循環水W2がヒートポンプ30に供給され、強制冷却に対応するエネルギー分、昇温された洗煙循環水W22として戻り、洗煙熱交換器21に供給される。洗煙循環水W2は、洗煙循環水W22として洗煙熱交換器21に入力される。この場合、洗煙循環水W22と洗煙冷却水W1との温度差により、排熱エネルギー回収変換装置10側に供給する熱エネルギーを大きくすることができる。なお、開閉弁31は、開度調整できるものである。
上述した第1および第2の実施形態、並びに変形例1,2では、過熱器12が、循環ポンプP3で循環する温水L1を介して、温水発生器22で回収された熱エネルギーを受け、作動媒体Lを加熱し、蒸発器11が、循環ポンプP2で循環する高温循環水L2を介して、洗煙熱交換器21で回収された熱エネルギーを受け、作動媒体Lを蒸発させるようにしていた。本変形例3では、図6に示すように、排熱エネルギー回収変換装置10´は、循環ポンプP3、温水L1、過熱器12を削除し、温水発生器22に対して作動媒体Lを直接流入し、温水発生器22を過熱器として機能させているとともに、循環ポンプP2、高温循環水L2、蒸発器11を削除し、洗煙熱交換器21に対して作動媒体Lを直接流入し、洗煙熱交換器21を蒸発器として機能させている。これによって、熱交換効率を高めることができる。なお、温水発生器22を過熱器として機能させ、洗煙熱交換器21を蒸発器として機能させる構成は、いずれか一方であっても良い。また、洗煙熱交換器21を予熱器として機能させ、温水発生器22を蒸発器として機能させても良い。
2 流動空気予熱器
3 白煙防止空気予熱器
4 集塵機
5 排煙処理塔
5a 散水ノズル
6 煙突
7 制御部
8 温度センサ
9 制御弁
10,10´ 排熱エネルギー回収変換装置
11 蒸発器
12 過熱器
13 蒸気タービン
14 凝縮器
15 発電機
21 洗煙熱交換器
22 温水発生器
30 ヒートポンプ
31 開閉弁
G1,G2 排ガス
A1 流動空気
A2 白煙防止空気
S 熱サイクル
L 作動媒体
L1 温水
L2 高温循環水
R 洗煙循環路
W 洗煙水
W1 洗煙冷却水
W2,W22 洗煙循環水
W3 洗煙排水
W4,W24 処理水
W5 低温排水
W6 冷却水
W7 水
V1 調節弁
B ブロア
P1〜P4 循環ポンプ
P5 ポンプ
Claims (12)
- 焼却炉からの排ガスの熱を熱交換する排ガス用熱交換器と、前記排ガスを処理する排煙処理塔とを備え、前記排ガス用熱交換器と前記排煙処理塔とを介して排ガス処理する際に得られる加熱空気および排煙処理塔における洗煙水の熱エネルギーを回収して他のエネルギーに変換する排熱エネルギー回収変換装置を有し、
前記排煙処理塔が、塔内下部に溜まった前記洗煙水を循環させて前記排ガスを水洗浄する洗煙循環路上に、前記洗煙循環路を流れる洗煙水の熱エネルギーを回収して前記回収した熱エネルギーを前記排熱エネルギー回収変換装置に供給するための洗煙熱交換器を備え、入力された前記排ガスが、前記洗煙熱交換器によって冷却された洗煙冷却水の散水によって水洗浄される排熱回収システムであって、
前記排煙処理塔が、前記洗煙冷却水の散水によって水洗浄された排ガスを冷却する処理水を入力可能に構成されているとともに、排ガスを冷却した後の処理水を、前記排ガスと接触した後であって前記洗煙熱交換器で熱交換する前の前記洗煙循環路を流れる前記洗煙水に混合するか、外部に排出するかの少なくとも一方を選択する供給先選択手段を有し、
前記洗煙水の温度を計測する温度センサによって計測された前記洗煙水の温度が、前記排ガスにおける飽和絶対湿度に基づく温度より高くなった場合に、前記洗煙水に混合させる前記処理水の量を増加させて、前記洗煙水の温度を低下させて、前記温度センサによって計測された前記洗煙水の温度が、前記排熱エネルギー回収変換装置の稼働可能温度未満になった場合、前記洗煙水に混合させる前記処理水の量を減少させて、前記洗煙水の温度を上昇させることにより、前記洗煙水の温度が前記排熱エネルギー回収変換装置の稼働可能温度以上前記排ガスにおける飽和絶対湿度に基づく温度未満に維持されるように前記供給先選択手段を制御することで、前記排ガスの潜熱を前記洗煙水に回収させる制御手段を備える
ことを特徴とする排熱回収システム。 - 前記制御手段は、前記洗煙循環路を流れる前記洗煙水の一部を、放出量が前記排ガス内の水蒸気が凝固した水量に相当するように、外部に排出する、請求項1に記載の排熱回収システム。
- 前記排煙処理塔に投入される前の前記処理水を冷却するヒートポンプをさらに有する、請求項1又は請求項2に記載の排熱回収システム。
- 前記排熱エネルギー回収変換装置は、水よりも低沸点の媒体を用いた熱サイクルを形成することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の排熱回収システム。
- 前記排熱エネルギー回収変換装置は、前記熱サイクル上に蒸気タービンを配置し、該蒸気タービンに接続された発電機を介して電力を出力し、または該蒸気タービンの回転動力を出力することを特徴とする請求項4に記載の排熱回収システム。
- 前記熱サイクル上に配置された凝縮器に用いられた凝縮用冷却水の凝縮後処理水を、前記排煙処理塔上部に供給される冷却用の処理水として用いることを特徴とする請求項4または5に記載の排熱回収システム。
- 焼却炉からの排ガスの熱を熱交換する排ガス用熱交換器と、前記排ガスを処理する排煙処理塔とを備え、前記排ガス用熱交換器と前記排煙処理塔とを介して排ガス処理する際に得られる加熱空気および排煙処理塔における洗煙水の熱エネルギーを回収して他のエネルギーに変換する排熱エネルギー回収変換装置を有する排熱回収システムにおいて、前記排煙処理塔内下部に溜まった前記洗煙水を循環させて前記排ガスを水洗浄する洗煙循環路上で、前記洗煙循環路を流れる洗煙水の熱エネルギーを回収して、前記回収した熱エネルギーを前記排熱エネルギー回収変換装置に供給するとともに、熱エネルギーの回収によって冷却された洗煙冷却水の散水によって前記排ガスを水洗浄する排熱回収方法であって、
前記排煙処理塔に、前記洗煙冷却水の散水によって水洗浄された排ガスを冷却する処理水を入力し、排ガスを冷却した後の処理水に対して、前記洗煙水の温度を計測する温度センサによって計測された前記洗煙水の温度が、前記排ガスにおける飽和絶対湿度に基づく温度より高くなった場合に、前記洗煙水に混合させる前記処理水の量を増加させて、前記洗煙水の温度を低下させて、前記温度センサによって計測された前記洗煙水の温度が、前記排熱エネルギー回収変換装置の稼働可能温度未満になった場合、前記洗煙水に混合させる前記処理水の量を減少させて、前記洗煙水の温度を上昇させることにより、前記洗煙水の温度が前記排熱エネルギー回収変換装置の稼働可能温度以上前記排ガスにおける飽和絶対湿度に基づく温度未満に維持されるように、前記排ガスと接触した後であって前記熱エネルギーを回収する前の前記洗煙循環路を流れる前記洗煙水に混合するか、外部に排出するかの少なくとも一方を選択的に制御することで、前記排ガスの潜熱を前記洗煙水に回収させる
ことを特徴とする排熱回収方法。 - 前記洗煙循環路を流れる前記洗煙水の一部を、放出量が前記排ガス内の水蒸気が凝固した水量に相当するように、外部に排出する、請求項7に記載の排熱回収方法。
- 前記排煙処理塔に投入される前の前記処理水を、ヒートポンプにより冷却する、請求項7又は請求項8に記載の排熱回収方法。
- 前記排熱エネルギー回収変換装置は、水よりも低沸点の媒体を用いた熱サイクルを形成することを特徴とする請求項7から請求項9のいずれか1項に記載の排熱回収方法。
- 前記排熱エネルギー回収変換装置は、前記熱サイクル上に蒸気タービンを配置し、該蒸気タービンに接続された発電機を介して電力を出力し、または該蒸気タービンの回転動力を出力することを特徴とする請求項10に記載の排熱回収方法。
- 前記熱サイクル上に配置された凝縮器に用いられた凝縮用冷却水の凝縮後処理水を、前記排煙処理塔上部に供給される冷却用の処理水として用いることを特徴とする請求項10または11に記載の排熱回収方法。
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