JP2024068443A - 熱利用システム、廃棄物処理設備及び熱利用システムの運転方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱利用先で利用するための熱回収量を高め、白煙防止空気の熱を有効に利用することが可能な熱利用システムを提供する。【解決手段】熱利用システムは、白煙防止空気が流れる白煙防止空気経路と、前記白煙防止空気経路から流入する前記白煙防止空気と熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、前記熱交換器において前記白煙防止空気により加熱された前記熱媒体の熱を利用する熱利用設備と、前記熱交換器と前記熱利用設備との間で前記熱媒体を循環させる循環回路と、前記循環回路のうち前記熱交換器の出口と前記熱利用設備の入口との間を流れる前記熱媒体の温度を検知する温度検知部と、前記循環回路において前記熱媒体を循環させる循環ポンプと、前記温度検知部の検知温度が前記熱利用設備の設計に基づいて予め定められた設定温度になるように前記循環回路を循環する前記熱媒体の流量を制御する熱媒体流量制御部と、を備える。【選択図】図1
Description
本発明は、熱利用システム及びこれを備えた廃棄物処理設備並びに熱利用システムの運転方法に関する。
従来、特許文献1,2に記載されているように、廃棄物処理設備における白煙防止空気の熱を利用することが知られている。
特許文献1には、焼却炉から排出された排ガスの熱により白煙防止空気を加熱する白煙防止器と、加熱された白煙防止空気を煙突まで導く流路上に配置された熱回収用ボイラと、熱回収用ボイラの前後に配置された一対のダンパと、熱回収用ボイラを迂回するバイパスラインと、を備えた熱回収システムが記載されている。この熱回収システムによれば、熱回収用ボイラにおいて白煙防止空気を熱源として蒸気を発生させ、当該蒸気を所定の利用先に送ることができる。また特許文献2には、当該一対のダンパの間の流路内に気体を導入して加圧することが記載されている。
特許文献1の熱回収システムでは、白煙防止器から流出する白煙防止空気の温度が変動した場合に、熱回収用ボイラにおける回収可能熱量に影響を及ぼす可能性がある。しかし、特許文献1では、ボイラでの回収可能熱量が増えたとしても回収できず、無駄な廃熱が発生するという課題がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱利用先で利用するための熱回収量を高め、白煙防止空気の熱を有効に利用することが可能な熱利用システム及び熱利用システムの運転方法並びに当該熱利用システムを備えた廃棄物処理設備を提供することである。
本発明の一局面に係る熱利用システムは、廃棄物処理設備における白煙防止空気の熱を利用する熱利用システムである。この熱利用システムは、前記白煙防止空気が流れる白煙防止空気経路と、前記白煙防止空気経路から流入する前記白煙防止空気と熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、前記熱交換器において前記白煙防止空気により加熱された前記熱媒体の熱を利用する熱利用設備と、前記熱交換器と前記熱利用設備との間で前記熱媒体を循環させる循環回路と、前記循環回路のうち前記熱交換器の出口と前記熱利用設備の入口との間を流れる前記熱媒体の温度を検知する温度検知部と、前記循環回路において前記熱媒体を循環させる循環ポンプと、前記温度検知部の検知温度が前記熱利用設備の設計に基づいて予め定められた設定温度になるように前記循環回路を循環する前記熱媒体の流量を制御する熱媒体流量制御部と、を備える。
この構成によれば、温度検知部の検知温度が設定温度になるように、熱交換器に流入する白煙防止空気の温度変動や風量変動に応じて熱媒体の循環流量を変動させることにより、当該設定温度に調整された熱媒体を熱利用設備に供給することができる。このため、従来の熱利用システムとは異なり、熱利用先(熱利用設備)で利用するための熱回収量を高め、白煙防止空気の熱を有効に利用することができる。
しかも、上記熱利用システムによれば、熱媒体の循環流量の調整により熱交換器から流出する熱媒体の温度を調整することができるため、例えば白煙防止空気の温度が上昇した場合でも、熱交換器への白煙防止空気の流入量を減少させる必要がない。したがって、例えば夏場等、熱交換器の後段における白煙防止空気の熱利用の必要性が低い場合には、白煙防止空気が有する熱エネルギーの無駄な流出を防ぐことができる。
上記熱利用システムは、前記熱交換器を迂回するように前記白煙防止空気経路に接続されたバイパス経路と、前記バイパス経路への前記白煙防止空気の流量を調整する空気流量調整部と、前記温度検知部の検知温度に基づいて前記空気流量調整部を制御する空気流量制御部と、をさらに備えていてもよい。
この構成によれば、例えば白煙防止空気の温度が上昇した場合に、バイパス経路を用いて熱交換器への白煙防止空気の流量を減少させ、当該熱交換器の後段に配置された煙突への熱交換器を経由しない白煙防止空気の流量を増加させることができる。これにより、例えば冬場等において、煙突からの白煙の発生を抑制すると共に、余剰の熱エネルギーを有効に利用することが可能になる。
上記熱利用システムにおいて、前記熱媒体流量制御部は、前記循環ポンプの回転数を制御してもよい。前記空気流量制御部は、前記熱媒体流量制御部により制御される前記循環ポンプの回転数が前記循環ポンプの最大回転数に到達したときに、前記バイパス経路への前記白煙防止空気の流量が増加するように前記空気流量調整部を制御してもよい。
この構成によれば、熱交換器から流出する熱媒体の温度を設定温度に調整する際に、熱交換器への白煙防止空気の流量制限よりも熱媒体の循環流量の調整が優先されるため、白煙防止空気の熱エネルギーをより効率的に回収することができる。
本発明の他の局面に係る廃棄物処理設備は、上記熱利用システムを備えるものである。
本発明のさらに他の局面に係る熱利用システムの運転方法は、白煙防止空気が流れる白煙防止空気経路と、前記白煙防止空気経路から流入する前記白煙防止空気と熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、前記熱交換器において前記白煙防止空気により加熱された前記熱媒体の熱を利用する熱利用設備と、前記熱交換器と前記熱利用設備との間で前記熱媒体を循環させる循環回路と、を備えた熱利用システムの運転方法である。この方法では、前記循環回路のうち前記熱交換器の出口と前記熱利用設備の入口との間を流れる前記熱媒体の温度が前記熱利用設備の設計に基づいて予め定められた設定温度になるように、前記循環回路を循環する前記熱媒体の流量を調整する。
この方法によれば、熱交換器の出口と熱利用設備の入口との間を流れる熱媒体の温度が設定温度になるように、熱交換器に流入する白煙防止空気の温度変動や風量変動に応じて熱媒体の循環量を変動させることにより、当該設定温度に調整された熱媒体を熱利用設備に供給することができる。このため、従来の熱利用システムの運転方法とは異なり、熱利用先(熱利用設備)で利用するための熱回収量を高め、白煙防止空気の熱を有効に利用することができる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、熱利用先で利用するための熱回収量を高め、白煙防止空気の熱を有効に利用することが可能な熱利用システム及び熱利用システムの運転方法並びに当該熱利用システムを備えた廃棄物処理設備を提供することができる。
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。
(実施形態1)
図1に示すように、本実施形態に係る廃棄物処理設備1は、焼却炉10と、第1高圧熱交換器11と、第2高圧熱交換器12と、再加熱器13と、第1白煙防止熱交換器30と、バグフィルタ31(集塵装置)と、第2白煙防止熱交換器40と、排煙処理塔42と、コンプレッサ33及びタービン34を含む過給機32と、排ガス経路20とを備える。第1高圧熱交換器11、再加熱器13、第2高圧熱交換器12、第1白煙防止熱交換器30、バグフィルタ31、第2白煙防止熱交換器40及び排煙処理塔42は、排ガス経路20上において上流側からこの順で配置されている。具体的には、排ガス経路20は、焼却炉10から排出される排ガスが流れる部分であり、焼却炉10の出口と第1高圧熱交換器11の入口とを接続する第1経路部分21と、再加熱器13の出口と第2高圧熱交換器12の入口とを接続する第2経路部分22と、第2高圧熱交換器12の出口と第1白煙防止熱交換器30の入口とを接続する第3経路部分23と、第1白煙防止熱交換器30の出口とバグフィルタ31の入口とを接続する第4経路部分24と、バグフィルタ31の出口と第2白煙防止熱交換器40の入口とを接続する第5経路部分25と、第2白煙防止熱交換器40の出口と排煙処理塔42の入口とを接続する第6経路部分26とを含む。第4経路部分24及び第5経路部分25を流れる排ガスの温度は、例えば200~250℃程度である。排ガス中には、例えば塩化水素等の塩素化合物や硫黄酸化物等の腐食性物質が含まれている。
図1に示すように、本実施形態に係る廃棄物処理設備1は、焼却炉10と、第1高圧熱交換器11と、第2高圧熱交換器12と、再加熱器13と、第1白煙防止熱交換器30と、バグフィルタ31(集塵装置)と、第2白煙防止熱交換器40と、排煙処理塔42と、コンプレッサ33及びタービン34を含む過給機32と、排ガス経路20とを備える。第1高圧熱交換器11、再加熱器13、第2高圧熱交換器12、第1白煙防止熱交換器30、バグフィルタ31、第2白煙防止熱交換器40及び排煙処理塔42は、排ガス経路20上において上流側からこの順で配置されている。具体的には、排ガス経路20は、焼却炉10から排出される排ガスが流れる部分であり、焼却炉10の出口と第1高圧熱交換器11の入口とを接続する第1経路部分21と、再加熱器13の出口と第2高圧熱交換器12の入口とを接続する第2経路部分22と、第2高圧熱交換器12の出口と第1白煙防止熱交換器30の入口とを接続する第3経路部分23と、第1白煙防止熱交換器30の出口とバグフィルタ31の入口とを接続する第4経路部分24と、バグフィルタ31の出口と第2白煙防止熱交換器40の入口とを接続する第5経路部分25と、第2白煙防止熱交換器40の出口と排煙処理塔42の入口とを接続する第6経路部分26とを含む。第4経路部分24及び第5経路部分25を流れる排ガスの温度は、例えば200~250℃程度である。排ガス中には、例えば塩化水素等の塩素化合物や硫黄酸化物等の腐食性物質が含まれている。
焼却炉10は、例えば脱水汚泥等の廃棄物を焼却する。本実施形態における焼却炉10は、流動床式の焼却炉であるが、これに限定されない。
第1高圧熱交換器11は、焼却炉10から排出される排ガスの熱により燃焼用空気を加熱する。この燃焼用空気は、過給機32により焼却炉10の下部に供給される。具体的に、第1高圧熱交換器11では、第1経路部分21から流入する排ガスとコンプレッサ33で圧縮された後第2高圧熱交換器12を通過した燃焼用空気との間で熱交換が行われる。
第2高圧熱交換器12は、第1高圧熱交換器11と同様、排ガスの熱により燃焼用空気を加熱する。第2高圧熱交換器12では、第2経路部分22から流入する排ガスとコンプレッサ33で圧縮された燃焼用空気との間で熱交換が行われる。
再加熱器13は、タービン34から流出した燃焼用空気を排ガスの熱により加熱する。なお、過給機32を設ける場合、再加熱器13や多段の高圧熱交換器の組み合わせを採用する場合に限定されず、過給機32及び第2高圧熱交換器12のみの構成が採用されてもよい。
第1白煙防止熱交換器30は、排ガスの熱により白煙防止空気を加熱する。この白煙防止空気は、煙突110からの白煙の発生を防止するために、第1白煙防止熱交換器30で加熱された後煙突110に供給される。バグフィルタ31は、第1白煙防止熱交換器30から流出した排ガス中に含まれる煤等を捕集する。
なお、バグフィルタ31に代えて、例えばセラミックフィルター等が集塵装置として採用されてもよい。また集塵装置に流入する排ガスの温度が高い場合には、冷却装置(図示しない)が別途設けられてもよい。
第2白煙防止熱交換器40は、第1白煙防止熱交換器30で加熱される前の白煙防止空気を排ガスの熱により加熱する。第2白煙防止熱交換器40は、例えばプレート式熱交換器であり、耐腐食性を有するものであるが、これに限定されない。また第2白煙防止熱交換器40の内部には、洗浄用の散水ノズル(図示しない)が配置されている。
廃棄物処理設備1は、排ガス温度検知部41をさらに備える。図1に示すように、排ガス温度検知部41は、第6経路部分26に配置されており、排ガス経路20のうち第2白煙防止熱交換器40よりも下流側で且つ排煙処理塔42よりも上流側を流れる排ガスの温度を検知する。
廃棄物処理設備1は、焼却炉10に燃焼用空気を供給するための燃焼用空気供給経路35をさらに備える。この燃焼用空気供給経路35には、コンプレッサ33、第2高圧熱交換器12、第1高圧熱交換器11、タービン34、再加熱器13及び第1温水ボイラ111が、上流側からこの順に配置されている。
廃棄物処理設備1は、白煙防止空気が流れる白煙防止空気経路50と、流量調整機構とをさらに備える。白煙防止空気経路50は、白煙防止空気を煙突110に供給するための経路であり、第1~第4経路部分51~54を含む。白煙防止空気経路50上において、第2白煙防止熱交換器40と第1白煙防止熱交換器30がこの順で配置されている。
第1経路部分51は、第2白煙防止熱交換器40の空気入口に下流端が接続されている。第2経路部分52は、第2白煙防止熱交換器40の空気出口に上流端が接続されると共に、第1白煙防止熱交換器30の空気入口に下流端が接続されている。第3経路部分53は、第1白煙防止熱交換器30の空気出口に上流端が接続されると共に、下流端が第2温水ボイラ101の空気入口に接続されている。第4経路部分54は、第2温水ボイラ101の空気出口に上流端が接続されると共に、煙突110に下流端が接続されている。
流量調整機構は、第2白煙防止熱交換器40に供給される白煙防止空気及び排ガスのうち少なくとも一方の流量を調整するためのものである。この流量調整機構は、白煙防止空気を送り出す白煙防止ブロワ90、第2白煙防止熱交換器40を迂回するように白煙防止空気経路50に接続された空気側バイパス経路71、白煙防止空気経路50のうち第2白煙防止熱交換器40の入口側に配置された空気側入口ダンパ72、空気側バイパス経路71に配置された空気側バイパスダンパ73、第2白煙防止熱交換器40を迂回するように排ガス経路20に接続された排ガス側バイパス経路61、排ガス経路20のうち第2白煙防止熱交換器40の入口側に配置された排ガス側入口ダンパ62及び排ガス側バイパス経路61に配置された排ガス側バイパスダンパ63とを含む。
図1に示すように、空気側バイパス経路71は、上流端が第1経路部分51に接続されると共に、下流端が第2経路部分52に接続されている。空気側入口ダンパ72は、第1経路部分51のうち空気側バイパス経路71の上流端の接続部よりも下流側に配置されている。第2経路部分52のうち空気側バイパス経路71の下流端の接続部よりも上流側には、空気側出口ダンパ74が配置されている。
排ガス側バイパス経路61は、上流端が第5経路部分25に接続されると共に、下流端が第6経路部分26に接続されている。排ガス側入口ダンパ62は、第5経路部分25のうち排ガス側バイパス経路61の上流端の接続部よりも下流側に配置されている。第6経路部分26のうち排ガス側バイパス経路61の下流端の接続部よりも上流側には、排ガス側出口ダンパ64が配置されている。また排ガス温度検知部41は、第6経路部分26のうち排ガス側バイパス経路61の下流端の接続部よりも下流側に配置されている。
廃棄物処理設備1は、当該廃棄物処理設備1における白煙防止空気の熱を利用する熱利用システム100をさらに備える。この熱利用システム100は、白煙防止空気が流れる白煙防止空気経路50と、第2温水ボイラ101(熱交換器)と、発電装置102(熱利用設備)と、循環回路103と、熱媒体温度検知部105(温度検知部)と、循環ポンプ106とを備える。
第2温水ボイラ101は、白煙防止空気経路50(第3経路部分53)から流入する白煙防止空気と熱媒体との間で熱交換を行い、当該熱媒体を加熱する。図1に示すように、第2温水ボイラ101は、第3経路部分53の下流端に接続されると共に白煙防止空気が流れる第1流路101Aと循環回路103の端部に接続されると共に熱媒体が流れる第2流路101Bとを含み、両流路間で熱交換可能に構成されている。なお、本実施形態では、熱交換器の一例として第2温水ボイラ101を説明したが、熱媒体の種類は水に限定されない。この熱媒体としては、例えば水や有機溶媒等の液体を利用することが可能であり、例えば加圧された状態で循環回路103内に充填され、高温でも熱媒体が蒸発しない温度で運転可能なようにしている。
発電装置102は、第2温水ボイラ101において白煙防止空気により加熱された熱媒体の熱を利用して発電する。本実施形態における発電装置102は、バイナリー発電装置であり、第2温水ボイラ101で生成した熱媒体である温水(加圧水)を熱源として電気エネルギーを生成する。図示は省略するが、発電装置102は、低沸点冷媒である作動媒体が循環する循環回路と、当該循環回路に配置された蒸発器、膨張機、凝縮器及び作動媒体ポンプとを含む。蒸発器において温水との熱交換により作動媒体が蒸発し、このガス状の作動媒体により膨張機のスクリュが回転し、当該スクリュに接続された発電機により電気エネルギーが生成する。なお、バイナリー発電装置はスクリュ式のものに限定されず、例えばラジアルタービン式のものが採用されてもよい。
循環回路103は、第2温水ボイラ101と発電装置102との間で熱媒体を循環させる。図1に示すように、循環回路103は、第2温水ボイラ101の熱媒体出口と発電装置102(蒸発器)の熱媒体入口とを接続する第1回路部分103Aと、発電装置102(蒸発器)の熱媒体出口と第2温水ボイラ101の熱媒体入口とを接続する第2回路部分103Bとを含む。
図1に示すように、循環回路103は、分岐路104により第1温水ボイラ111に接続されている。分岐路104は、循環回路103から分岐して第1温水ボイラ111に延びる往路分岐路104Aと、第1温水ボイラ111から延びて循環回路103に合流する復路分岐路104Bとを含む。具体的に、往路分岐路104Aは、熱媒体の一部を循環回路103の外に流出させるための第2回路部分103Bの熱媒体流出口と第1温水ボイラ111の熱媒体入口とを接続する。復路分岐路104Bは、第1温水ボイラ111の熱媒体出口と第1温水ボイラ111から還流された熱媒体を循環回路103に合流させるための第1回路部分103Aの合流口とを接続する。これにより、発電装置102から第2温水ボイラ101に向かって流れる熱媒体の一部が往路分岐路104Aを通じて第1温水ボイラ111に流入する。そして、第1温水ボイラ111から復路分岐路104Bに流出した熱媒体は、第2温水ボイラ101から発電装置102に向かって流れる熱媒体と合流する。
熱媒体温度検知部105は、循環回路103のうち第2温水ボイラ101の熱媒体出口と発電装置102の熱媒体入口との間(第1回路部分103A)を流れる熱媒体の温度を検知するセンサである。熱媒体温度検知部105は、例えば第1回路部分103Aのうち中間部よりも第2温水ボイラ101側に配置されており、後述するコントローラ80に検知データを送信する。
循環ポンプ106は、循環回路103において熱媒体を循環させるためのものである。循環ポンプ106は、回転数(周波数)が可変なポンプであり、本実施形態では第2回路部分103Bに配置されている。しかし、循環ポンプ106の位置はこれに限定されず、第1回路部分103Aに配置されていてもよい。
熱利用システム100は、白煙防止バイパス経路120と、当該白煙防止バイパス経路120への白煙防止空気の流量を調整する空気流量調整部とをさらに備える。本実施形態における空気流量調整部は、温水ボイラ入口ダンパ121(空気流量調整部)と、白煙防止バイパスダンパ122(空気流量調整部)とを含む。
図1に示すように、白煙防止バイパス経路120は、第2温水ボイラ101を迂回するように白煙防止空気経路50に接続されている。具体的には、白煙防止バイパス経路120の上流端が第3経路部分53に接続されており、白煙防止バイパス経路120の下流端が第4経路部分54に接続されている。
温水ボイラ入口ダンパ121は、第3経路部分53のうち白煙防止バイパス経路120の上流端の接続部よりも下流側に配置されている。白煙防止バイパスダンパ122は、白煙防止バイパス経路120に配置されている。また第4経路部分54のうち白煙防止バイパス経路120の下流端の接続部よりも上流側には、温水ボイラ出口ダンパ123が配置されている。
煙突110は、排ガスを外部空間(大気中)に放出する部分であり、白煙防止空気経路50の下流端が接続されている。第1白煙防止熱交換器30及び第2白煙防止熱交換器40で加熱された後、第2温水ボイラ101を通過又は迂回した白煙防止空気の熱が、煙突110において白煙発生の防止に利用される。
熱利用システム100は、運転制御用のコントローラ80をさらに備える。コントローラ80は、受付部81と、判定部82と、熱媒体流量制御部83と、記憶部84とを含む。受付部81、判定部82及び熱媒体流量制御部83は、コントローラ80のCPU(中央演算処理装置)により実行される各機能である。記憶部84は、メモリ等の記憶デバイスにより構成されている。
受付部81は、熱媒体温度検知部105の検知データを受け付ける。判定部82は、当該検知データと記憶部84に格納された熱媒体温度検知部105の設定温度とを比較し、両データの比較結果を出力する。この設定温度は、発電装置102(蒸発器)の設計に基づいて予め定められた温度であり、本実施形態では150℃である。また発電装置102の蒸発器から流出する熱媒体の設定温度も、当該蒸発器の設計に基づいて予め定められており、本実施形態では100℃である。
熱媒体流量制御部83は、熱媒体温度検知部105の検知温度が当該熱媒体温度検知部105の設定温度になるように、循環回路103を循環する熱媒体の流量を制御する。本実施形態では、熱媒体流量制御部83は、循環ポンプ106の回転数を制御する。以下、この熱媒体流量制御部83による循環ポンプ106の回転数制御を、図2のフローチャートに基づいて説明する。
次に、本実施形態に係る熱利用システムの運転方法を説明する。本方法では、以下のようにして、循環回路103のうち第2温水ボイラ101の出口と発電装置102の入口との間を流れる熱媒体の温度が当該発電装置102の設計に基づいて予め定められた設定温度になるように、循環回路103を循環する熱媒体の流量を調整する。
まず、白煙防止空気が第2温水ボイラ101に流入すると共に熱媒体が第2温水ボイラ101と発電装置102との間を循環している状態において、第2温水ボイラ101から流出した熱媒体の温度が熱媒体温度検知部105により検知される(ステップS10)。この検知データは、受付部81に送信される。
次に、判定部82は、当該検知データが熱媒体温度検知部105の設定温度よりも大きいか否かを判定する(ステップS20)。そして、当該検知データが設定温度よりも大きい場合には(ステップS20のYES)、熱媒体流量制御部83が循環ポンプ106の回転数を増加させる(ステップS30)。これにより、循環回路103における熱媒体の循環量が増加し、第2温水ボイラ101から流出する熱媒体の温度が低下する。一方、当該検知データが設定温度以下である場合には(ステップS20のNO)、熱媒体流量制御部83が循環ポンプ106の回転数を増加させず、ステップS40に進む。
ステップS40では、熱媒体温度検知部105による検知データが設定温度未満であるか否かを判定部82が判定する。そして、当該検知データが設定温度未満である場合には(ステップS40のYES)、熱媒体流量制御部83が循環ポンプ106の回転数を減少させる(ステップS50)。これにより、循環回路103における熱媒体の循環量が減少し、第2温水ボイラ101から流出する熱媒体の温度が上昇する。一方、熱媒体温度検知部105の検知データが設定温度と同じである場合には(ステップS40のNO)、熱媒体流量制御部83が循環ポンプ106の回転数を減少させず、ステップS10に戻る。
以上の通り、本実施形態に係る熱利用システム100によれば、熱媒体温度検知部105の検知温度が設定温度になるように循環ポンプ106の回転数を制御することにより、当該設定温度(本実施形態では150℃)に調整された熱媒体を発電装置102の蒸発器に供給することができる。このため、発電装置102の入口側と出口側との間の熱落差(本実施形態では50℃)を維持しつつ白煙防止空気の熱を最大限有効に利用することができる。したがって、発電装置102における発電量を増加させることができる。ここで、熱落差は発電装置102の入口側の温度と出口側の温度との差をいう。
しかも、上記熱利用システム100では、熱媒体の循環流量の調整により第2温水ボイラ101から流出する熱媒体の温度が調整されるため、例えば白煙防止空気が高温である場合に、熱媒体が過剰に加熱されるのを避けるために白煙防止バイパス経路120への白煙防止空気の流入量を増加させて第2温水ボイラ101への白煙防止空気の流入量を減少させる必要もない。これは、例えば夏場等、白煙が発生し難い状況で煙突110への高温空気の供給の必要性が少ない場合に特に有効であり、白煙防止空気の熱エネルギーが第2温水ボイラ101の下流側(第4経路部分54)へ無駄に流出するのを抑制することができる。
(実施形態2)
次に、本発明の実施形態2に係る熱利用システムを、図3及び図4に基づいて説明する。実施形態2に係る熱利用システムは、基本的に上記実施形態1に係る熱利用システム100と同様の構成を備え且つ同様の効果を奏するものであるが、第2温水ボイラ101への白煙防止空気の流量を調整する空気流量制御部85をさらに備える点で異なっている。以下、上記実施形態1と異なる点についてのみ説明する。
次に、本発明の実施形態2に係る熱利用システムを、図3及び図4に基づいて説明する。実施形態2に係る熱利用システムは、基本的に上記実施形態1に係る熱利用システム100と同様の構成を備え且つ同様の効果を奏するものであるが、第2温水ボイラ101への白煙防止空気の流量を調整する空気流量制御部85をさらに備える点で異なっている。以下、上記実施形態1と異なる点についてのみ説明する。
図3は、実施形態2における熱利用システムのコントローラ80Aのブロック図である。図3に示すように、実施形態2におけるコントローラ80Aは、受付部81、判定部82、熱媒体流量制御部83及び記憶部84に加えて、熱媒体温度検知部105の検知温度に基づいて空気流量調整部を制御する空気流量制御部85をさらに備える。この空気流量制御部85は、コントローラ80AのCPUにより実行される機能であり、本実施形態では温水ボイラ入口ダンパ121及び白煙防止バイパスダンパ122(図1)の開度を調整する。以下、このダンパの開度制御を、図4のフローチャートに基づいて説明する。
図4のフローチャートは、図2のフローチャートに対応しており、ステップS30,S31及びステップS50,S51を除いて図2と同様である。すなわち、図4中のステップS11,S21,S41は、図2中のステップS10,S20,S40での処理と同じである。
ステップS31では、熱媒体流量制御部83が循環ポンプ106の回転数を増加させるのに加えて、空気流量制御部85が温水ボイラ入口ダンパ121の開度を減少させると共に白煙防止バイパスダンパ122の開度を増加させる。これにより、第2温水ボイラ101を迂回する白煙防止空気の流量が増加する。このとき、空気流量制御部85は、温水ボイラ入口ダンパ121及び白煙防止バイパスダンパ122の両方の開度を変更する場合に限定されない。例えば、温水ボイラ入口ダンパ121の開度を維持しつつ白煙防止バイパスダンパ122の開度を増加させてもよいし、白煙防止バイパスダンパ122の開度を維持しつつ温水ボイラ入口ダンパ121の開度を減少させてもよい。
ステップS51では、熱媒体流量制御部83が循環ポンプ106の回転数を減少させるのに加えて、空気流量制御部85が温水ボイラ入口ダンパ121の開度を増加させると共に白煙防止バイパスダンパ122の開度を減少させる。このとき、温水ボイラ入口ダンパ121の開度を維持しつつ白煙防止バイパスダンパ122の開度を減少させてもよいし、白煙防止バイパスダンパ122の開度を維持しつつ温水ボイラ入口ダンパ121の開度を増加させてもよい。
(実施形態3)
次に、本発明の実施形態3に係る熱利用システムを、図5に基づいて説明する。実施形態3に係る熱利用システムは、上記実施形態2と同様に空気流量制御部85を備えるものであるが、その制御フローが異なっている。具体的に、本実施形態に係る空気流量制御部85は、熱媒体流量制御部83により制御される循環ポンプ106の回転数が当該循環ポンプ106の最大回転数に到達したときに、白煙防止バイパス経路120への白煙防止空気の流量が増加するように空気流量調整部(温水ボイラ入口ダンパ121及び白煙防止バイパスダンパ122)を制御する。以下、この制御について詳細に説明する。
次に、本発明の実施形態3に係る熱利用システムを、図5に基づいて説明する。実施形態3に係る熱利用システムは、上記実施形態2と同様に空気流量制御部85を備えるものであるが、その制御フローが異なっている。具体的に、本実施形態に係る空気流量制御部85は、熱媒体流量制御部83により制御される循環ポンプ106の回転数が当該循環ポンプ106の最大回転数に到達したときに、白煙防止バイパス経路120への白煙防止空気の流量が増加するように空気流量調整部(温水ボイラ入口ダンパ121及び白煙防止バイパスダンパ122)を制御する。以下、この制御について詳細に説明する。
図5は、実施形態3における空気流量制御部85による制御内容を示すフローチャートである。図5に示すように、まず、熱媒体温度検知部105により第2温水ボイラ101から流出した熱媒体の温度が検知され(ステップS12)、この検知温度が熱媒体温度検知部105の設定温度よりも大きいか否かを判定部82が判定する(ステップS22)。
当該検知温度が設定温度よりも大きい場合(ステップS22のYES)、循環ポンプ106の回転数が最大回転数に到達しているか否かを判定部82が判定する(ステップS32)。循環ポンプ106の回転数が最大回転数に到達している場合には(ステップS32のYES)、空気流量制御部85が温水ボイラ入口ダンパ121の開度を減少させると共に、白煙防止バイパスダンパ122の開度を増加させる(ステップS52)。このとき、温水ボイラ入口ダンパ121及び白煙防止バイパスダンパ122のうち一方の開度のみを変更してもよい。一方、循環ポンプ106の回転数が最大回転数未満である場合には(ステップS32のNO)、熱媒体流量制御部83が循環ポンプ106の回転数を増加させる(ステップS42)。
ステップS22において熱媒体温度検知部105による検知温度が設定温度以下である場合(NO判定)、続いて当該検知温度が設定温度未満であるか否かを判定部82が判定する(ステップS62)。当該検知温度が設定温度未満である場合(ステップS62のYES)、白煙防止バイパスダンパ122が全閉であるか否かを判定する(ステップS82)。白煙防止バイパスダンパ122が全閉でない場合(ステップS82のNO)、空気流量制御部85が温水ボイラ入口ダンパ121の開度を増加させると共に、白煙防止バイパスダンパ122の開度を減少させる(ステップS92)。一方、白煙防止バイパスダンパ122が全閉である場合(ステップS82のYES)、熱媒体流量制御部83が循環ポンプ106の回転数を減少させる(ステップS72)。一方、当該検知温度が設定温度に等しい場合(ステップS62のNO)、循環ポンプ106の回転数を変更せず、ステップS12に戻る。
(その他実施形態)
ここで、本発明のその他実施形態を説明する。
ここで、本発明のその他実施形態を説明する。
上記実施形態では、熱媒体温度検知部105の検知温度が発電装置102の設計に基づいて予め定められた設定温度となるように循環ポンプ106の回転数を制御する場合を一例として説明したが、これに限定されない。例えば、循環回路103に流量調節弁が設けられ、当該流量調節弁の開度によって循環回路103における熱媒体の流量が調節されることにより、熱媒体温度検知部105の検知温度が当該設定温度に制御されてもよい。この場合、例えば図2の制御フローでは、ステップS30において熱媒体流量制御部83が流量調節弁の開度を増加させ、ステップS50において熱媒体流量制御部83が流量調節弁の開度を減少させる。
循環回路103のうち発電装置102の出口と第2温水ボイラ101の入口との間を流れる熱媒体の温度を検知する温度検知部が、熱媒体温度検知部105とは別に設けられていてもよい。また発電装置102のユニット内に温度検知部が設けられていてもよい。また、熱媒体温度検知部105は、第1回路部分103Aにおいて、復路分岐路104Bと第1回路部分103Aとの合流口よりも下流側(発電装置102側)に設けられていてもよい。
白煙防止空気経路50のうち第2温水ボイラ101の後段に、白煙防止空気の温度を検知する空気温度検知部が配置されてもよい。当該空気温度検知部は第4経路部分54において白煙防止バイパス経路120の下流端よりも下流側であることが望ましい。この場合、当該空気温度検知部の検知結果に基づいて、温水ボイラ入口ダンパ121及び白煙防止バイパスダンパ122の両方又は一方の開度が空気流量制御部85により制御されてもよい。そして、熱媒体温度検知部105及び当該空気温度検知部の両方の設定温度に調整することができない場合に、循環ポンプ106の回転数を下げて熱媒体の循環流量を低下させてもよい。
熱利用設備は、バイナリー発電装置に限定されず、例えば発電機が接続された蒸気タービンでもよい。
白煙防止バイパス経路120、温水ボイラ入口ダンパ121及び白煙防止バイパスダンパ122が省略されてもよい。
過給機32により焼却炉10に燃焼用空気を供給する場合に限定されず、ブロワを採用してもよい。
第1温水ボイラ111が省略されてもよい。
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
1 廃棄物処理設備
50 白煙防止空気経路
83 熱媒体流量制御部
85 空気流量制御部
100 熱利用システム
101 第2温水ボイラ(熱交換器)
102 発電装置(熱利用設備)
103 循環回路
105 熱媒体温度検知部(温度検知部)
106 循環ポンプ
120 白煙防止バイパス経路
121 温水ボイラ入口ダンパ(空気流量調整部)
122 白煙防止バイパスダンパ(空気流量調整部)
50 白煙防止空気経路
83 熱媒体流量制御部
85 空気流量制御部
100 熱利用システム
101 第2温水ボイラ(熱交換器)
102 発電装置(熱利用設備)
103 循環回路
105 熱媒体温度検知部(温度検知部)
106 循環ポンプ
120 白煙防止バイパス経路
121 温水ボイラ入口ダンパ(空気流量調整部)
122 白煙防止バイパスダンパ(空気流量調整部)
Claims (5)
- 廃棄物処理設備における白煙防止空気の熱を利用する熱利用システムであって、
前記白煙防止空気が流れる白煙防止空気経路と、
前記白煙防止空気経路から流入する前記白煙防止空気と熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換器において前記白煙防止空気により加熱された前記熱媒体の熱を利用する熱利用設備と、
前記熱交換器と前記熱利用設備との間で前記熱媒体を循環させる循環回路と、
前記循環回路のうち前記熱交換器の出口と前記熱利用設備の入口との間を流れる前記熱媒体の温度を検知する温度検知部と、
前記循環回路において前記熱媒体を循環させる循環ポンプと、
前記温度検知部の検知温度が前記熱利用設備の設計に基づいて予め定められた設定温度になるように前記循環回路を循環する前記熱媒体の流量を制御する熱媒体流量制御部と、を備えた、熱利用システム。 - 前記熱交換器を迂回するように前記白煙防止空気経路に接続されたバイパス経路と、
前記バイパス経路への前記白煙防止空気の流量を調整する空気流量調整部と、
前記温度検知部の検知温度に基づいて前記空気流量調整部を制御する空気流量制御部と、をさらに備えた、請求項1に記載の熱利用システム。 - 前記熱媒体流量制御部は、前記循環ポンプの回転数を制御し、
前記空気流量制御部は、前記熱媒体流量制御部により制御される前記循環ポンプの回転数が前記循環ポンプの最大回転数に到達したときに、前記バイパス経路への前記白煙防止空気の流量が増加するように前記空気流量調整部を制御する、請求項2に記載の熱利用システム。 - 請求項1~3のいずれか1項に記載の熱利用システムを備えた、廃棄物処理設備。
- 白煙防止空気が流れる白煙防止空気経路と、前記白煙防止空気経路から流入する前記白煙防止空気と熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、前記熱交換器において前記白煙防止空気により加熱された前記熱媒体の熱を利用する熱利用設備と、前記熱交換器と前記熱利用設備との間で前記熱媒体を循環させる循環回路と、を備えた熱利用システムの運転方法であって、
前記循環回路のうち前記熱交換器の出口と前記熱利用設備の入口との間を流れる前記熱媒体の温度が前記熱利用設備の設計に基づいて予め定められた設定温度になるように、前記循環回路を循環する前記熱媒体の流量を調整する、熱利用システムの運転方法。
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JP2022178897A JP2024068443A (ja) | 2022-11-08 | 2022-11-08 | 熱利用システム、廃棄物処理設備及び熱利用システムの運転方法 |
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