JPH10185152A - 高温空気加熱器 - Google Patents

高温空気加熱器

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JPH10185152A
JPH10185152A JP34514396A JP34514396A JPH10185152A JP H10185152 A JPH10185152 A JP H10185152A JP 34514396 A JP34514396 A JP 34514396A JP 34514396 A JP34514396 A JP 34514396A JP H10185152 A JPH10185152 A JP H10185152A
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JP
Japan
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heat transfer
exhaust gas
temperature
transfer tube
wall
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Withdrawn
Application number
JP34514396A
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English (en)
Inventor
Naoki Yokoo
直樹 横尾
Hidehiro Kiuchi
英洋 木内
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd filed Critical Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外壁にある伝熱管の前記高温腐食の恐れを完
全に解消し、耐久性を著しく向上させた高温空気加熱器
を提供すること。 【解決手段】 廃棄物を燃焼して生じた高温排ガスの流
路を形成する外壁36と、該外壁36で囲われた前記排
ガス流路に配設された伝熱管とを備え、該伝熱管内を流
れる空気に前記高温排ガスの熱を吸収させて回収する高
温空気加熱器において、前記外壁36は前記高温排ガス
に面する内面がポーラスな耐火材で作られた耐火伝熱管
35を並べて壁構造に形成され、該耐火伝熱管内34を
高温排ガス流路より少し高圧状態で空気を流すようにし
たこと。更に高温ガスの浸透を防止するように前記ポー
ラスな耐火材の気孔を通して空気を放出するようにした
こと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物(家庭やオ
フィスなどから出される都市ごみなどの一般廃棄物、廃
プラスチック、カーシュレッダー・ダスト、廃オフィス
機器、電子機器、化粧品などの産業廃棄物など、可燃物
を含むもの)を都市ごみ焼却炉や産業廃棄物焼却炉等で
燃焼して生じた高温排ガスの流路を形成する外壁と、該
外壁で囲われた前記排ガス流路に配設された伝熱管とを
備え、該伝熱管内を流れる空気に前記高温排ガスの熱を
吸収させて回収する高温空気加熱器及びそれを用いた廃
棄物処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】都市ごみ等の一般廃棄物や廃プラスチッ
クなどの可燃物を含む廃棄物の処理装置の一つとして廃
棄物を熱分解反応器に入れて低酸素雰囲気中で加熱して
熱分解し、熱分解ガス(乾流ガス)と主として不揮発性
成分からなる熱分解残留物とを生成し、この熱分解ガス
と熱分解残留物とを排出装置において分離し、更に熱分
解残留物を冷却した後、分離装置に供給してカーボンを
主体とする燃焼性成分と、例えば金属や陶器、砂利、コ
ンクリート片等の瓦礫よりなる不燃焼性成分とに分離
し、燃焼性成分を粉砕し、この粉砕された燃焼性成分と
前記した熱分解ガスとを燃焼溶融炉に導いて燃焼させ、
生じた燃焼灰を該燃焼溶融炉の前記燃焼による燃焼熱に
より加熱して溶融スラグとなし、この溶融スラグを外部
に排出して冷却固化させるようにした廃棄物処理装置が
知られている(特公平6−56253号公報)。前記燃
焼溶融炉で発生した高温排ガス(約1200℃)は後段
に設けられている熱交換器である高温空気加熱器により
熱エネルギーを回収され、更に次の処理工程を経て最終
的にクリーンな排ガスとなって煙突から大気中に放出さ
れる。
【0003】高温空気加熱器は、廃棄物を燃焼して生じ
た高温排ガスの流路を形成する外壁と、この外壁で囲わ
れた前記排ガス流路に配設された伝熱管とを備えてい
る。そして、該伝熱管内を流れる空気に前記高温排ガス
の熱を吸収させて熱エネルギーを回収するものである。
また前記外壁にも伝熱管が配設され、その中を流れる空
気に前記高温排ガスの熱を吸収させて熱エネルギーを回
収するようになっている。ここで伝熱管は金属で形成さ
れている。このように高温空気加熱器は、高効率のエネ
ルギー資源システムであり、回収された熱エネルギー
は、ごみの熱分解、発電及びその他の施設に有効利用さ
れる。
【0004】ところで、都市ごみ焼却炉や産業廃棄物焼
却炉で発生した燃焼排ガスは、ごみや廃棄物に起因する
塩素や塩化水素などの著しく腐食性の高い腐食性物質を
含む高腐食性のガスである。従って、高温、高腐食性排
ガス雰囲気中に晒される高温空気加熱器の金属製伝熱管
(鋼管)は、高温の腐食性ガスに対して耐食性を持たせ
るため耐火材で覆われている。
【0005】従来の高温空気加熱器1においては、図6
の一部切欠斜視図に示すように、外壁36に囲われた高
温排ガス流路にセラミックス等の耐火材保護管5で覆わ
れた金属性伝熱管19が配設されている。更に、図6の
要部横断面である図7に示したように、外壁36にも金
属製伝熱管37が配設されている。この金属製伝熱管3
7は、排ガス流路側が耐火材35で覆われその反対側は
フレキシブル断熱材33を介して外側のケーシング38
に支持されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、高温の腐食性
ガスの雰囲気では、金属製伝熱管を耐火材で覆っても長
い間に高温の腐食性ガスが耐火材の細孔を浸透し鋼管を
腐食する恐れがある。特に外壁は、構造的に腐食性ガス
の前記浸透を防ぎにくいという問題があった。またこの
外壁部分の伝熱管が一部でも腐食すると外壁全体を交換
しなければならないという問題があった。本発明の課題
は、外壁にある伝熱管の前記高温腐食の恐れを完全に解
消し、耐久性を著しく向上させた高温空気加熱器を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を達成するた
め、本発明に係る高温空気加熱器は、廃棄物を燃焼して
生じた高温排ガスの流路を形成する外壁と、該外壁で囲
われた前記排ガス流路に配設された伝熱管とを備え、該
伝熱管内を流れる空気に前記高温排ガスの熱を吸収させ
て回収する高温空気加熱器において、前記外壁は、前記
高温排ガスに面する内面がポーラスな耐火材で作られた
耐火伝熱管を並べて壁構造に形成され、該耐火伝熱管内
を高温排ガス流路より少し高圧状態で空気を流すように
したことを特徴とするものである。このように外壁にあ
る伝熱管を金属性のものではなく、炭化珪素等の耐火材
を用いて形成したので、前記高温排ガスに起因する腐食
の恐れが完全に解消し、その耐久性は著しく向上する。
更に、金属製伝熱管では内部を流れる空気の温度を50
0℃以上にはしにくかったが、本発明に係る耐火伝熱管
では1000℃以上でも問題ない。また耐火伝熱管内を
高温排ガス流路より少し高圧状態で空気を流すようにし
たので耐火伝熱管の外部から内部にその気孔を浸透して
高温排ガスが入り込むのを防止できる。更に、それぞれ
の耐火伝熱管は、高温ガスの浸透を防止するように前記
ポーラスな耐火材の気孔を通して空気を放出するように
したことを特徴とするものである。これにより高温排ガ
スが耐火伝熱管内に侵入することが一層確実に防止でき
るため、該耐火伝熱管内を流れて熱エネルギーを回収し
た空気は汚染されない。よって該空気の利用先でその空
気が腐食性ガスにより汚染されているかどうかの心配を
する必要が全くない。また、耐火伝熱管はフレキシブル
断熱材を介して外側のケーシングに支持されていること
を特徴とする。これにより構造的に強固となる。また、
耐火伝熱管は、台形断面形状であることを特徴とする。
これにより該耐火伝熱管を並べて壁構造を形成するのが
容易となる。
【0008】また本発明は、廃棄物を熱媒体によって熱
分解し、熱分解ガスと主として不揮発性成分からなる熱
分解残留物とを生成する熱分解反応器と、該熱分解反応
器で生成された熱分解ガスと熱分解残留物とを分離して
排出する排出装置と、該排出装置から排出された前記熱
分解残留物を燃焼性成分と不燃焼性成分とに分離する分
離装置と、前記熱分解ガス及び前記燃焼性成分を移送し
燃焼させる燃焼溶融炉と、燃焼溶融炉で生じた高温排ガ
スの熱を空気に吸収させて回収する高温空気加熱器とを
備えた廃棄物処理装置において、前記高温空気加熱器は
前記いずれかの高温空気加熱器を用いたものであること
を特徴とする。これにより、上記各作用を有すると共に
廃棄物処理装置の処理効率が向上する。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図1及び図
2を参照しながら説明する。図1及び図1のII−II線断
面図である図2に示すように、高温空気加熱器の外壁3
6は、前記高温排ガス20に面する内面がポーラスな耐
火材で作られた耐火伝熱管35を並べて壁構造に形成さ
れている。このように本発明では、耐火伝熱管35は従
来のものと異なり、金属ではなくいわゆるレンガのよう
な非金属の耐火材よりなる。具体的には耐火伝熱管35
の素材として炭化珪素、アルミナ、クロミアその他が挙
げられる。更に、この例では台形断面形状の耐火伝熱管
35が互いに強固に連結されて壁構造を成している。該
耐火伝熱管35の肉厚は伝熱効率と管強度の点から決め
られが、通常は30〜50mm程度である。更に耐火伝
熱管35はフレキシブル断熱材33を介して外側のケー
シング38に強固に支持されている。
【0010】そして、耐火伝熱管35の管内34は高温
排ガス流路より少し高圧状態で空気が流れるようになっ
ており、これにより該管35の外部から高温排ガスが内
部に浸透しないように形成されている。通常は、耐火伝
熱管35は、高温排ガスの前記浸透を防止するようにポ
ーラスな耐火材の気孔(図示せず)を通して該管内34
の被加熱空気を該管35の外部に少し放出するように圧
力が設定されている。これにより高温排ガスが耐火伝熱
管内34に侵入することがなくなるため、該耐火伝熱管
内34を流れて熱エネルギーを回収した空気は汚染され
ない。
【0011】図3は耐火伝熱管35の拡大図であり、
(A)は水平断面図、(B)は縦断面図である。耐火伝
熱管35は各ユニットの上下両端に形成された勘合凹部
39と勘合凸部40の勘合により簡単に構築できるよう
になっている。図4は他の実施の形態例に係り、前記ユ
ニットが幅広に形成され、管内34となる部分が2個形
成されている。
【0012】なお耐火伝熱管35は、円形断面形状など
の他の断面形状でもよく、並べて壁構造を形成できれる
形状であればよい。また、フレキシブル断熱材33は耐
火伝熱管35の壁の内周側に周設されていてもよい。
【0013】図5は、本発明に係る高温空気加熱器を用
いた廃棄物処理装置の一実施の形態を示す系統図であ
る。本実施の形態の廃棄物処理装置において、都市ごみ
等の廃棄物aは、例えば二軸剪断式等の破砕機で、15
0mm角以下に破砕され、コンベア等により投入部50
内に投入される。投入部50に投入された廃棄物aはス
クリューフィーダ51を経て熱分解反応器52内に供給
される。熱分解反応器52のドラム本体部分は回転す
る。廃棄物aは熱分解反応器52内で、燃焼炉、例えば
熱分解残留物等を燃焼させ溶融させる燃焼溶融炉53の
後流側に配置された熱交換器である高温空気加熱器54
により加熱され加熱空気ラインL1を介して供給される
加熱空気g(熱媒体)により300〜600℃に、通常
は450℃程度に加熱される。
【0014】更に、加熱空気gにより加熱された廃棄物
aは、熱分解して熱分解ガスG1と、主として不揮発性
成分からなる熱分解残留物bとになり、排出装置55に
送られて分離される。排出装置55で分離された熱分解
ガスG1は、排出装置55の上部から熱分解ガスライン
2を経て燃焼溶融炉53のバーナ56に供給される。
排出装置55から排出された熱分解残留物bは、450
℃程度の比較的高温であるため、冷却装置57により8
0℃程度に冷却され、例えば磁選式、うず電流式、遠心
式又は風力選別式等の公知の単独又は組み合わされた分
離装置58に供給され、ここで細粒の燃焼性成分c(灰
分を含む)と粗粒の不燃焼性成分dとに分離され、不燃
焼性成分dはコンテナ59に回収され再利用される。
【0015】更に、燃焼性成分cは、粉砕機60によ
り、例えば1mm以下に微粉砕され、燃焼性成分ライン
3を経て燃焼溶融炉53のバーナ56に供給され、熱
分解ガスラインL2から供給された熱分解ガスG1と送風
機61により燃焼用空気ラインL4から供給された燃焼
用空気eと共に1,300℃程度の高温域で燃焼され、
このとき発生した灰分はその燃焼熱により溶融スラグf
となって、この燃焼溶融炉53の内壁に付着し、更に、
内壁を流下し底部排出口62から水槽63に落下し冷却
固化される。
【0016】燃焼溶融炉53で生じた高温排ガスG
2は、図1及び図2に示した上記本発明に係る高温空気
加熱器54を経て煙道ガスラインL5を介して廃熱ボイ
ラ64で熱回収され、集塵器65で除塵され、更に排ガ
ス浄化装置66で有害成分が除去された後、低温のクリ
ーンな排ガスG3となって誘引送風機67を介して煙突
68から大気へ放出される。廃熱ボイラ64で生成した
蒸気は、蒸気タービンを有する発電機69で発電に利用
される。クリーンな排ガスG3の一部はファン70を介
して冷却ガスラインL6により冷却装置57に供給され
る。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、外壁にある伝熱管を金
属性のものではなく、炭化珪素等の耐火材を用いて形成
したので、前記高温排ガスに起因する腐食の恐れが完全
に解消し、その耐久性は著しく向上する。また耐火伝熱
管内を高温排ガス流路より少し高圧状態で空気を流すよ
うにしたので耐火伝熱管の外部から内部にその気孔を浸
透して高温排ガスが入り込むのを防止できる。高温ガス
の浸透を防止するように前記ポーラスな耐火材の気孔を
通して空気を放出すると、高温排ガスが耐火伝熱管内に
侵入することが一層確実に防止できる。この結果、該耐
火伝熱管内を流れて熱エネルギーを回収した空気は汚染
されない。よって該空気の利用先でその空気が腐食性ガ
スにより汚染されているかどうかの心配をする必要が全
くない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す高温空気加熱器の要
部縦断面図である。
【図2】図1のII−I線の横断面図である。
【図3】耐火伝熱管の拡大図であり、(A)は水平断面
図、(B)は縦断面図である。
【図4】耐火伝熱管の他の実施の形態例に係る水平断面
図である。
【図5】本発明に係る高温空気加熱器を用いた廃棄物処
理装置の一実施の形態を示す系統図である。
【図6】従来の技術を示す斜視図である。
【図7】図6の従来技術の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
33 フレキシブル断熱材 34 耐火伝熱管の管内 35 耐火伝熱管 36 外壁 54 高温空気加熱器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F23G 5/44 ZAB F23G 5/44 ZABD 5/46 ZAB 5/46 ZABZ F23J 1/00 F23J 1/00 B F23M 5/00 F23M 5/00 D B

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 廃棄物を燃焼して生じた高温排ガスの流
    路を形成する外壁と、該外壁で囲われた前記排ガス流路
    に配設された伝熱管とを備え、該伝熱管内を流れる空気
    に前記高温排ガスの熱を吸収させて回収する高温空気加
    熱器において、 前記外壁は、前記高温排ガスに面する内面がポーラスな
    耐火材で作られた耐火伝熱管を並べて壁構造に形成さ
    れ、該耐火伝熱管内を高温排ガス流路より少し高圧状態
    で空気を流すようにしたことを特徴とする高温空気加熱
    器。
  2. 【請求項2】 請求項1において、それぞれの耐火伝熱
    管は、高温ガスの浸透を防止するように前記ポーラスな
    耐火材の気孔を通して空気を放出するようにしたことを
    特徴とする高温空気加熱器。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、耐火伝熱管は
    フレキシブル断熱材を介して外側のケーシングに支持さ
    れていることを特徴とする高温空気加熱器。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかにおいて、耐火
    伝熱管は、台形断面形状であることを特徴とする高温空
    気加熱器。
  5. 【請求項5】 廃棄物を熱媒体によって熱分解し、熱分
    解ガスと主として不揮発性成分からなる熱分解残留物と
    を生成する熱分解反応器と、該熱分解反応器で生成され
    た熱分解ガスと熱分解残留物とを分離して排出する排出
    装置と、該排出装置から排出された前記熱分解残留物を
    燃焼性成分と不燃焼性成分とに分離する分離装置と、前
    記熱分解ガス及び前記燃焼性成分を移送し燃焼させる燃
    焼溶融炉と、燃焼溶融炉で生じた高温排ガスの熱を空気
    に吸収させて回収する高温空気加熱器とを備えた廃棄物
    処理装置において、前記高温空気加熱器は請求項1〜4
    のいずれかに記載のものであることを特徴とする廃棄物
    処理装置。
JP34514396A 1996-12-25 1996-12-25 高温空気加熱器 Withdrawn JPH10185152A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001132927A (ja) * 1999-08-26 2001-05-18 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 熱交換器の温度制御方法および温度制御装置
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Effective date: 20040302