JP2000320817A

JP2000320817A - 廃棄物燃焼発電方法及び装置

Info

Publication number: JP2000320817A
Application number: JP11132592A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Hiramoto; 努平本; Tetsuhisa Hirose; 哲久広勢; Takahiro Oshita; 孝裕大下
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1999-05-13
Filing date: 1999-05-13
Publication date: 2000-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】廃棄物燃焼発電において、売電電力量の最大
化という観点からは、燃焼灰の溶融処理に電力を大量に
消費する電気式灰溶融方式を使用することなく、売電電
力量が最大となる、廃棄物の自己熱溶融の可能な廃棄物
燃焼発電方法及び装置を提供する。【解決手段】高燃焼負荷時に、廃棄物を溶融炉２２で
燃焼させ燃焼による高温の燃焼排ガスから、熱交換器２
３により気体を加熱し、該加熱された気体を熱源とし
て、加熱器２５にて過熱蒸気を昇温し、昇温した過熱蒸
気を蒸気タービンに供給し、蒸気タービンにより駆動さ
れる発電機２６により発電し、低燃焼負荷時に、熱交換
器２３により加熱された気体の全部又は一部を加熱器２
５をバイパスして溶融炉２２へ直接供給し溶融炉２２の
高温燃焼及び溶融スラグ化を保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種のごみ（廃棄
物）を焼却炉で燃焼又はガス化溶融燃焼した後の燃焼排
ガスの熱を利用して、高温溶融塩腐食による熱交換器の
トラブルを避けて高温高圧の蒸気を得て、発電効率を高
くする廃棄物燃焼発電方法及び装置に関するものであ
る。そして、本発明は特に廃棄物を用いた発電における
昼夜の負荷（発電量）調整を行うのに好適な廃棄物燃焼
発電方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】２１世紀のごみ（廃棄物）処理は、大き
く変化し、単純な焼却処理からダイオキシン排出がゼロ
で、かつ高効率でエネルギーを回収する循環型システム
へ変革していくと考えられる。まず、ごみの分別収集が
徹底されることから、廃棄物の種類に応じた循環型技術
が求められる。すなわち、一般的な廃棄物に対しては、
ダイオキシン対策と灰溶融を自己の燃焼熱で同時に達成
できるガス化溶融燃焼技術が主流になり、一方、プラス
チック系混合ごみに対しては、化学原料へ転換するケミ
カルリサイクル技術が主流になると考えられる。そし
て、ごみ発電は発電効率３０％以上の高効率ごみ発電技
術が必要になってくると考えられる。

【０００３】ごみの燃焼による熱エネルギーを発電に利
用するサーマルリサイクル方式には、ごみの燃焼熱を廃
熱ボイラで蒸気回収し、蒸気タービン・発電機で発電す
る方式が一般的である。係る従来のごみ焼却を利用した
発電方式の一例を図３に示す。これは焼却炉又はガス化
溶融炉１１で廃棄物を燃焼し、燃焼排ガスを廃熱ボイラ
１３で熱回収し、過熱蒸気を生成する。そして、過熱蒸
気を蒸気タービンに供給して、蒸気タービンに直結した
発電機１５により発電する。発電された電力はごみ焼却
場内で消費される他、電力会社に売電される。廃熱ボイ
ラ１３を通過した燃焼排ガスは、エコノマイザ等の予熱
器１６、バグフィルタ１７等を通り、低温のクリーンガ
スとして煙突から大気に放出される。

【０００４】このような蒸気タービン発電においては、
その発電効率は蒸気タービンに供給される過熱蒸気の蒸
気温度に大きく依存する。そして、蒸気温度は高い方が
効率が格段に上がるが、従来、実用的なごみ燃焼発電シ
ステムにおいては、蒸気温度は４００℃程度が限界とさ
れ、発電効率は２０％程度にとどまっていた。

【０００５】次に、この点について説明する。本発明者
らの長年の経験と、都市ごみ焼却炉を用いた金属伝熱管
の腐食試験から推定した、燃焼排ガス温度と伝熱管表面
温度をパラメータにとった、伝熱管表面の腐食形態を図
４に示す。図４に示すように、燃焼排ガス温度と伝熱管
表面温度によって定まる「激しい腐食領域」、「腐食進
行領域」、「軽腐食領域」及び「腐食しない領域」の４
つの腐食形態が存在する。燃焼排ガスの熱を利用して、
過熱蒸気温度を４００℃に昇温した場合、伝熱管表面温
度はその過熱蒸気温度より約３０℃高い４３０℃程度と
なり、図４から排ガス温度６００℃近辺が、「腐食進行
領域」と「腐食しない領域」との温度境界になる。この
ことは、都市ごみ用焼却炉の廃熱ボイラにおいて、ボイ
ラバンク部（蒸発水管が密集している部分）へ入る排ガ
ス温度を６００℃以上とすると、塩類が伝熱管に付着し
て排ガス流路を閉塞することと一致する。すなわち、塩
類が溶融している状態か固化している状態かの境界が６
００℃近辺にあると考えられる。これは、複合塩の固化
温度と一致する。

【０００６】すなわち塩類の融点は、ＮａＣｌは８００
℃、ＫＣｌは７７６℃であるが、塩類は溶融後複合塩と
なるため、固化温度は５５０〜６５０℃と低くなり、ま
た、この固化温度はごみ質（地域差）によっても異な
る。この境界温度は、海岸際の地方都市では６００℃以
下になる場合もある。これは塩類の濃度が高いためと考
えられる。また、図４から排ガス温度が５００℃以上６
００℃以下であっても、伝熱管表面温度が約４３０℃以
上になると、「軽腐食領域」に入り、溶融塩腐食よりは
軽微であるが腐食は進行する。したがって、この領域で
使用する場合、過熱器管の材料選定は重要となる。な
お、通常、燃焼排ガスの熱を利用する場合には、伝熱管
表面温度は過熱蒸気温度より約３０℃高くなる。したが
って、過熱蒸気温度の腐食許容限界（腐食しない領域で
の蒸気温度上限）は約４００℃とみてよい。しかしなが
ら、過熱蒸気温度が４００℃の場合は、タービンのドレ
ンアタックの問題から、蒸気圧力は３．９ＭＰａ程度に
抑えられ、ごみ焼却発電の場合、発電端効率は２０％程
度にしか上げられない。

【０００７】したがって、「腐食進行領域」を避けて、
４００℃以上の過熱蒸気を得るためには、図４から燃焼
排ガスの温度が５００〜６００℃の温度領域に、過熱蒸
気管を設置しなければならない。しかしながら、この場
合燃焼排ガス（５００〜６００℃）と過熱蒸気（４００
℃以上）との温度差が小さくなるため、所望の熱伝達を
行うためには熱交換器の伝熱面を大きくする必要が生じ
て効率が悪く、設備が大型化するという問題があった。

【０００８】一方、腐食に耐える金属材料を開発して伝
熱管の腐食なしに高い蒸気温度を用いて発電効率を高め
ようとする、材料開発による高効率発電の実用化が試み
られてきた。しかしながら材料開発は、技術的にも経済
的にも難しく、未だ実用的な目途は立っていない。ま
た、ごみに石灰等を添加して固形燃料（ＲＤＦ：Refuse
Derived Fuel）化することで、脱塩素、脱硫を図るＲＤ
Ｆ発電方式が試みられている。しかしながら、この方式
ではＨＣｌ成分は少なくできても、溶融塩腐食は従来と
ほぼ同等である。したがって、温度５００℃の過熱蒸気
を、温度６００℃以上の排ガスで得ようとすると、伝熱
管表面温度は５３０℃程度以上となり、図４で見ると、
「腐食進行領域」または「激しい腐食領域」に伝熱管が
さらされてしまうことになる。

【０００９】そこで、本発明者らは、先に特願平１０−
１６９２８６号において、腐食性ガスを含む廃棄物の燃
焼排ガスから高温溶融塩腐食を避けて、過熱蒸気温度５
００〜５５０℃程度以上を得ることができ、発電端効率
３０〜３５％程度を得ることが可能な廃棄物燃焼発電シ
ステムを提案した。上記廃棄物燃焼発電システムは、高
温の燃焼排ガス中に耐熱鋳鋼又は耐熱金属又はセラミッ
クス等の管路を配置して空気等の気体を加熱し、この高
温の空気等の気体と熱交換することで、過熱蒸気を再加
熱するようにしたものである。

【００１０】図５は、特願平１０−１６９２８６号にお
いて提案された廃棄物燃焼発電システムの基本フローを
示す。焼却炉又はガス化溶融炉１１では、ごみ（廃棄
物）を燃焼して、燃焼排ガスを生成する。燃焼排ガス
は、耐熱鋳鋼又は耐熱金属又はセラミックス等を使用し
た高温熱交換器１２を通され、空気等の気体を好ましく
は７００〜８００℃程度に加熱する。高温熱交換器１２
を通過した燃焼排ガスは、廃熱ボイラ１３により、給水
された水から蒸気を生成し、更にこれらを加熱して蒸気
圧力６０〜１００kg／cm^２程度、蒸気温度４００℃程度
の過熱蒸気を生成する。過熱蒸気は、高温熱交換器１２
により加熱された７００〜８００℃程度の空気等の気体
と過熱蒸気加熱器１４で熱交換され、４５０〜５５０℃
程度に加熱される。そして、この過熱蒸気が蒸気タービ
ン・発電機１５に供給され、発電する。廃熱ボイラ１３
を出た燃焼排ガスは、空気予熱器１６で空気等の気体を
予熱して、高温熱交換器１２に入る空気温度を高める。
また、図示しないエコノマイザで給水を加熱して給水水
温を高める。空気予熱器１６等を通り低温となった燃焼
排ガスは、バグフィルタ１７等により集塵されてクリー
ンガスとして煙突から排出される。

【００１１】なお、焼却炉の燃焼排ガスから高温熱交換
器を用いて熱回収する場合においては、排ガス温度が８
５０℃程度のため、高温熱交換器において排ガスと空気
との温度差が小さくなるため、熱交換器の伝熱面積が大
きくなるが、ガス化溶融炉の場合には、燃焼温度が１２
００℃以上となるため、温度差が大きくなり、伝熱面積
は小さくて済む。

【００１２】図６は、図５のシステムで使用される高温
熱交換器の一例であるバヨネット式熱交換器の構造例を
示す。バヨネット式熱交換器は、多数の二重管構造の熱
交換部３１を具備している。図６では一個の二重管構造
の熱交換部のみを示す。二重管構造の熱交換部３１は、
一端が開口し他端が閉塞した略円筒容器状の外筒３２
と、両端が開口した円筒状の内筒３３とからなってい
る。高温の燃焼排ガスは、外筒３２の外面に接触する。
低温の空気等の気体は、内筒３３の一端から流入し、他
端の開口から外筒３２と内筒３３の間の環状空間に流入
し、外筒３２の一端の開口より流出する。この間に、空
気等の気体は燃焼排ガスと熱交換を行い加熱される。バ
ヨネット式熱交換器は、二重管構造の熱交換部３１を具
備しているため、燃焼排ガスと気体との熱交換が２段階
にわたって行われる。即ち、内筒３３内を流れる流体と
外筒３２と内筒３３との間の空間を流れる気体との間で
行われる熱交換と、外筒３２の外部の燃焼排ガスと、外
筒３２と内筒３３との間の空間を流れる気体との間で行
われる熱交換とからなる２段階の熱交換である。１段目
の熱交換によって低温気体が加熱されるため、排ガスに
接する２段目の熱交換の管表面温度が高めになり「激し
い腐食領域」を避けられる。また、高温熱交換器の材料
は高温のため、熱膨張量が多いので、伝熱管を両端固定
すると、熱膨張対策を施さなければならないため構造が
複雑となるので、本方式のような片持ち構造が簡単で有
利である。

【００１３】一般に、溶融炉は、ガス化炉でガス化され
た可燃ガス及び可燃微粒子が前記溶融炉内で高温燃焼す
る際に発生する燃焼熱量と溶融炉表面からの放熱量を考
慮し、溶融炉内温度が１２００〜１５００℃程度になる
ように計画される。しかしながら、定格処理量の７５〜
１００％程度の高負荷時に溶融炉内温度が１２５０℃以
上の高温燃焼が可能になるよう計画されたガス化溶融炉
であっても、定格処理量の５０〜７０％程度以下の低負
荷時には、廃棄物供給量が低減し溶融炉に供給される可
燃ガス及び微粒子だけでは燃焼熱量が低下するため、前
記溶融炉で高温燃焼を行うためには油などの助燃材を必
要とする場合がある。一方、油などの助燃材を用いない
場合は、溶融炉内での燃焼熱が不足するため高温燃焼が
できずに灰分の溶融処理ができなくなることがある。す
なわち、従来のガス化溶融燃焼方法では低負荷運転を伴
う場合において、廃棄物を油などの助燃材を用いないで
廃棄物の自己燃焼熱のみにより溶融処理しようとする場
合には問題点がある。

【００１４】ところで、電力会社は、廃棄物発電が行わ
れ自家消費された後の余剰電力を、朝８時頃から夜１０
時頃までのいわゆる「昼間」には電力需要が多いので高
い購入電力単価で、逆に、夜１０時頃から朝８時頃まで
のいわゆる「夜間」には電力需要が少ないため安い購入
電力単価で、購入する制度を設けている。電力会社によ
っては、昼間の余剰電力購入単価が夜間の余剰電力購入
単価の４〜５倍になっているものもある。

【００１５】そこで、限られた量の廃棄物を利用して廃
棄物発電を行うという観点からは、電力会社の購入単価
の高い昼間に高負荷燃焼し発電電力量を最大限多くし、
購入単価の安い夜間に低負荷燃焼運転にして廃棄物量の
消費を抑制するという運転方式が求められる。しかしな
がら、従来のガス化溶融燃焼方式では低負荷運転を行う
場合には自己燃焼熱のみによる灰分の溶融処理ができな
くなるという上述のような問題点があった。

【００１６】さらに、廃棄物燃焼発電によりエネルギー
回収された発電電力が場内で消費されるだけでなく廃棄
物燃焼灰を溶融処理するために、アーク式、電気抵抗
式、プラズマ式等の電機溶融処理方式が用いられること
が多いが、廃棄物燃焼灰の溶融処理のためには大量の電
力を消費するため、売電電力量が結果として大幅に低下
してしまうという問題点があった。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の事情に
鑑みなされたもので、その目的とする処は、従来技術の
前記問題点を解決することにあり、廃棄物燃焼発電にお
いて、売電電力量の最大化という観点からは、燃焼灰の
溶融処理に電力を大量に消費する電気式灰溶融方式を使
用することなく、売電電力量が最大となる、廃棄物の自
己熱溶融の可能な廃棄物燃焼発電方法及び装置を提供す
ることにある。また本発明は、廃棄物ガス化溶融発電に
おいて、低負荷運転を伴う場合に、油などの助燃材を使
用せず、廃棄物中の灰分を廃棄物の自己燃焼熱により溶
融スラグ化することができる廃棄物燃焼発電方法及び装
置を提供することを目的とする。さらに本発明は、廃棄
物ガス化溶融発電において、限られた量の廃棄物を利用
して廃棄物発電を行うという観点からは、電力会社の購
入単価の高い昼間に高負荷燃焼し発電電力量を最大限多
くし、購入単価の安い夜間に低負荷燃焼運転にして廃棄
物量の消費を抑制するという廃棄物燃焼発電方法及び装
置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明の廃棄物燃焼発電方法は、高燃焼負荷時
に、廃棄物を焼却炉又は溶融炉で燃焼させ燃焼による高
温の燃焼排ガスから、熱交換器により気体を加熱し、該
加熱された気体を熱源として、加熱器にて過熱蒸気を昇
温し、昇温した過熱蒸気を蒸気タービンに供給し、蒸気
タービンにより駆動される発電機により発電し、低燃焼
負荷時に、前記熱交換器により加熱された気体の全部又
は一部を前記加熱器をバイパスして前記焼却炉又は前記
溶融炉へ直接供給し、前記焼却炉の燃焼温度を維持する
こと、又は前記溶融炉の高温燃焼及び溶融スラグ化を保
持することを特徴とするものである。

【００１９】また、本発明の廃棄物燃焼発電装置は、廃
棄物をガス化させるガス化炉と、ガス化した廃棄物を溶
融燃焼させる溶融炉と、前記溶融炉からの燃焼排ガスと
気体との間で熱交換を行い前記気体を加熱する熱交換器
と、前記加熱された気体と過熱蒸気との間で熱交換を行
い前記過熱蒸気を昇温する加熱器と、前記昇温された過
熱蒸気が供給される蒸気タービンと、蒸気タービンによ
り駆動される発電機と、前記熱交換器により加熱された
気体の全部又は一部を前記加熱器をバイパスして前記溶
融炉へ直接供給するためのバイパス経路とを備えたこと
を特徴とするものである。

【００２０】さらに、本発明の廃棄物燃焼発電装置の他
の態様は、廃棄物を燃焼させる焼却炉と、前記焼却炉か
らの燃焼排ガスと気体との間で熱交換を行い前記気体を
加熱する熱交換器と、前記加熱された気体と過熱蒸気と
の間で熱交換を行い前記過熱蒸気を昇温する加熱器と、
前記昇温された過熱蒸気が供給される蒸気タービンと、
蒸気タービンにより駆動される発電機と、前記熱交換器
により加熱された気体の全部又は一部を前記加熱器をバ
イパスして前記焼却炉へ直接供給するためのバイパス経
路とを備えたことを特徴とするものである。

【００２１】本発明は、廃棄物の焼却炉又はガス化溶融
燃焼による高温燃焼排ガスから回収された熱エネルギー
の全部又は一部を、高燃焼負荷運転時には過熱蒸気を昇
温するために使用するが、低燃焼負荷運転時には焼却炉
又は溶融炉へ直接供給することにより高温燃焼のための
熱エネルギーが補填されることになり、焼却炉において
は焼却炉の燃焼温度を維持することが可能となり、溶融
炉においてはガス化炉から供給される可燃ガス及び可燃
微粒子の低減にもかかわらず、１２００〜１４００℃程
度の高温燃焼を保持し灰分の溶融スラグ化が可能とな
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図１及び図２を参照しながら説明する。なお、以下の
形態はあくまで一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限
定する性格のものではないことを明記しておく。図１
は、流動床ガス化炉と旋回溶融炉とを用いて、廃棄物を
ガス化して燃焼させるガス化溶融発電システムに本発明
を適用した例を示す。廃棄物ガス化溶融発電システムに
おいては、売電単価の高い時間帯に高燃焼負荷運転を行
い、売電単価の低い時間帯に低燃焼負荷運転を行うこと
により売電収入の最大化を図る必要があると同時に、廃
棄物処理としてのダイオキシンの完全分解と廃棄物の自
己溶融スラグ化を図ることが必要である。

【００２３】高燃焼負荷運転時においては、廃棄物はま
ず、流動床ガス化炉２１に投入され、廃棄物の燃焼に必
要な理論空気量の約０．１〜０．３程度の空気比の空気
供給による酸欠状態で部分燃焼され５００〜６００℃に
加熱され、ガス化される。なお、この流動床ガス化炉に
よれば、流動層温度が低く、しかも還元雰囲気であるた
め、鉄、銅、アルミなどの金属を未燃化の状態で回収可
能である。流動床ガス化炉で生成された、チャー、ター
ル等を含む熱分解ガスは旋回溶融炉２２に送られ、補助
燃料なしで１２００〜１５００℃の高温で燃焼する。ガ
ス燃焼が主体となるため、１．３程度の低空気比燃焼が
可能であり、これにより排ガス量を低減できる。そし
て、１２００℃以上で燃焼するため、ダイオキシンの完
全分解が可能である。また、旋回流を用いることで遠心
力効果によりスラグを効率よく分離でき、重金属等の有
害物はスラグ中に封じ込め、これを冷却してガラス状の
固体物中に重金属を封じ込めることができる。

【００２４】溶融炉２２には一体的に廃熱ボイラ２４が
接続して設けられ、高温熱交換器２３はその輻射伝熱部
に設けられている。高温熱交換器２３は、管路材として
耐熱性鋳鋼又は耐熱金属又はＳｉＣ（セラミックス）等
を使用した熱交換器であり、管路中を流れる１５０〜３
００℃に予熱された空気を５００〜９００℃、好ましく
は７００〜８００℃程度に加熱する。この時の燃焼排ガ
スの温度は１０００〜１３００℃、好ましくは１２００
℃程度が灰分の付着を避けるため都合よく、温度差が大
きく取れるので、熱交換面積を小さくできる。このた
め、熱交換器をコンパクトな構造とすることができる。
熱交換器の管路中には、２kg／cm^２以下、好ましくは
０．０５kg／cm^２程度の低圧の空気が流れるので、耐圧
構造とする必要がなく、規格外の管材料を用いることが
できる。即ち、セラミックスの管路を用いてもよく、
又、鋳鋼製のものを用いてもよい。なお、高温熱交換器
２３の設置場所は、廃熱ボイラの輻射伝熱部に限定され
るものではなく、溶融炉２２と廃熱ボイラ２４の間であ
ればよい。例えば、溶融炉２２の後にダクトを設け、そ
のダクト内に設置してもよい。

【００２５】高温熱交換器２３において５００〜９００
℃、好ましくは７００〜８００℃程度に加熱された空気
は、過熱蒸気加熱器２５で熱交換して４００℃程度の過
熱蒸気を４００〜６００℃、好ましくは５００〜５５０
℃程度に加熱する。熱交換により温度が低下した空気
は、旋回溶融炉２２に燃焼用空気として供給される。こ
の際、空気の温度は３５０〜５５０℃、好ましくは４０
０〜４５０℃程度と高いので、旋回溶融炉の高温燃焼を
効率的に行わせることができる。過熱蒸気加熱器２５で
昇温された圧力８０〜１００kg／cm^２程度、温度４００
〜６００℃の過熱蒸気は、蒸気タービン・発電機２６の
蒸気タービンに供給され、これに直結した発電機で発電
する。これにより、高温溶融塩腐食という問題を避けつ
つ、発電端効率約３０〜３２％が達成される。なお、過
熱蒸気温度を高くするほど発電端効率は高くなる。

【００２６】過熱蒸気管３０、高温熱交換器２３で空気
との熱交換と、廃熱ボイラ２４の輻射伝熱部による熱吸
収とにより、温度が６００℃程度に低下した燃焼排ガス
を用いて、４００℃程度の過熱蒸気を生成する。燃焼排
ガスもその温度が６００℃程度に低下すると高温溶融塩
腐食の問題が生じないことは、図４に示す通りである。
廃熱ボイラ２４の燃焼排ガスの出口温度は３５０℃程度
であり、エコノマイザ２７で給水を予熱すると共に、空
気予熱器２８で高温熱交換器に供給する空気を１５０〜
３００℃に予熱する。そして、１６０℃程度に温度が低
下した燃焼排ガスをバグフィルタ等の除塵器２９を通し
て除塵してクリーンガスとして煙突より排出する。

【００２７】廃棄物のガス化溶融燃焼システムは低空気
比運転ができるのでボイラ効率が高く、通風設備の消費
電力が大幅に下がり、かつ灰溶融のための電力が不要の
ため、送電端効率は大きく向上する。言うまでもない
が、高効率サーマルリサイクルとは、高効率発電ではな
く、高効率送電である。さらに、本システムは、他の補
助燃料を用いることなく運転が可能であるので、合理的
かつ経済的である。

【００２８】次に、売電単価の低い時間帯での低燃焼負
荷運転では、廃棄物の自己燃焼熱による灰分の溶融スラ
グ化とダイオキシンの完全分解が主目的になる。低燃焼
負荷運転時には、廃棄物は高燃焼負荷運転時と同様に流
動床ガス化炉２１に投入され、５００〜６００℃に加熱
されガス化される。このとき、ガス化炉に供給される廃
棄物量が低減するので溶融炉２２へ供給される熱分解ガ
ス及び可燃微粒子も低減し燃焼時に発生する燃焼熱量も
低減することになる。灰分を溶融処理するためには燃焼
温度を１３００〜１４００℃以上にすることが必要であ
るので、熱量の不足分を補うために燃焼ガスの大部分を
占めることになる二次空気をできるだけ高温にしてから
溶融炉へ供給する必要がある。

【００２９】そこで、高温熱交換器２３において５００
〜９００℃、好ましくは７００〜９００℃程度に加熱さ
れた空気の全部又は一部が、過熱蒸気加熱器２５へ供給
されないでバイパス経路４０を通じて直接溶融炉２２へ
供給され、灰分の溶融処理に不足する熱量を補填し１２
００〜１４００℃程度の高温燃焼が達成され、灰分の溶
融スラグ化やダイオキシンの完全分解が達成されること
になる。なお高温熱交換器２３から過熱蒸気加熱器２５
への主経路にはバルブＶ１が設けられ、前記バイパス経
路４０にはバルブＶ２が設けられ、これらバルブＶ１，
Ｖ２を適宜開閉することにより、上述した高燃焼負荷及
び低燃焼負荷運転を行なう。

【００３０】図２は本発明を焼却炉に適用した場合の実
施形態を示すフロー図である。高燃焼負荷運転時におい
ては、廃棄物は、焼却炉１１に投入され、焼却炉１１で
は、廃棄物を燃焼して、燃焼排ガスを生成する。燃焼排
ガスは、耐熱金属又はセラミックス等を使用した高温熱
交換器１２を通され、空気等の気体を好ましくは７００
〜８００℃程度に加熱する。高温熱交換器１２を通過し
た燃焼排ガスは、廃熱ボイラ１３により、給水された水
から蒸気を生成し、更にこれらを加熱して蒸気圧力６０
〜１００kg／cm^２程度、蒸気温度４００℃程度の過熱蒸
気を生成する。過熱蒸気は、高温熱交換器１２により加
熱された７００〜８００℃程度の空気等の気体と過熱蒸
気加熱器１４で熱交換され、４５０〜５５０℃程度に加
熱される。そして、この過熱蒸気が蒸気タービン・発電
機１５に供給され、発電する。廃熱ボイラ１３を出た燃
焼排ガスは、空気予熱器１６で空気等の気体を予熱し
て、高温熱交換器１２に入る空気温度を高める。また、
図示しないエコノマイザで給水を加熱して給水水温を高
める。空気予熱器１６等を通り低温となった燃焼排ガス
は、バグフィルタ１７等により集塵されてクリーンガス
として煙突から排出される。

【００３１】低燃焼負荷運転時には、廃棄物は高燃焼負
荷運転時と同様に焼却炉１１に投入され、廃棄物を燃焼
して、燃焼排ガスを生成する。燃焼排ガスは、高温熱交
換器１２を通され、空気等の気体を好ましくは７００〜
８００℃程度に加熱する。高温熱交換器１２を通過した
燃焼排ガスは、廃熱ボイラ１３により、給水された水か
ら蒸気を生成し、更にこれらを加熱して蒸気圧力６０〜
１００kg／cm^２程度、蒸気温度４００℃程度の過熱蒸気
を生成する。高温熱交換器１２において７００〜８００
℃程度に加熱された空気の全部又は一部が、過熱蒸気加
熱器１４へ供給されないでバイパス経路４０を通じて直
接焼却炉１１へ供給され、焼却炉１１の燃焼温度を維持
する。なお高温熱交換器１２から過熱蒸気加熱器１４へ
の主経路にはバルブＶ１が設けられ、前記バイパス経路
４０にはバルブＶ２が設けられ、これらバルブＶ１，Ｖ
２を適宜開閉することにより、上述した高燃焼負荷及び
低燃焼負荷運転を行なう。図２に示す本実施形態におい
ては、図１に示す第１の実施形態におけるスラグ化以外
は同様の効果を奏する。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下に列挙する効果を奏する。（１）廃棄物発電システムにおいて、売電単価の高い時
間帯に高燃焼負荷運転を行い、売電単価の低い時間帯に
低燃焼負荷運転を行うことにより売電収入の最大化が図
られると同時に廃棄物処理としての廃棄物の燃焼温度の
維持、又は自己熱溶融スラグ化が図られる。（２）廃棄物のガス化溶融システムにおいて、低燃焼負
荷運転を伴う場合でも、廃棄物の灰分を自己熱溶融スラ
グ化することができる。（３）低燃焼負荷運転時にも燃焼ガス温度が高温に、又
は溶融可能温度領域に維持されるので、ダイオキシン等
を完全分解することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る廃棄物燃焼発電方法及び装置の一
実施形態を示すフロー図である。

【図２】本発明を焼却炉に適用した場合の実施形態を示
すフロー図である。

【図３】従来の廃棄物燃焼発電方式の概要を示すフロー
図である。

【図４】燃焼排ガス温度（横軸）と金属伝熱管表面温度
（縦軸）による腐食の関係を示す図である。

【図５】本発明者らによって先に提案された廃棄物燃焼
発電方式のフロー図である。

【図６】バヨネット式熱交換器の説明図である。

【符号の説明】

１１焼却炉又はガス化溶融炉１２，２３高温熱交換器１３，２４廃熱ボイラ１４，２５過熱蒸気加熱器１５，２６蒸気タービン・発電機１６予熱器１７バグフィルタ２１ガス化炉２２溶融炉２７エコノマイザ２８空気予熱器２９除塵器３０過熱蒸気管３１高温熱交換器の熱交換部３２外筒３３内筒４０バイパス経路Ｖ１，Ｖ２バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２３Ｇ 5/00 １１５Ｆ２３Ｇ 5/46 ＺＡＢＺ 5/46 ＺＡＢＢ０９Ｂ 3/00 ３０３Ｈ (72)発明者大下孝裕東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内Ｆターム(参考） 3G081 BA02 BC05 BD00 DA14 3K061 AA11 AA23 AB02 AB03 AC01 AC13 BA01 BA06 CA07 DA18 DA19 DB17 DB20 EA01 EB14 3K065 AA11 AA23 AB02 AB03 AC01 AC13 BA01 BA06 JA05 JA13 JA18 4D004 AA46 AB07 BA03 CA27 CA28 CA29 CB50 CC11 DA03 DA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高燃焼負荷時に、廃棄物を焼却炉又は溶
融炉で燃焼させ燃焼による高温の燃焼排ガスから、熱交
換器により気体を加熱し、該加熱された気体を熱源とし
て、加熱器にて過熱蒸気を昇温し、昇温した過熱蒸気を
蒸気タービンに供給し、蒸気タービンにより駆動される
発電機により発電し、低燃焼負荷時に、前記熱交換器に
より加熱された気体の全部又は一部を前記加熱器をバイ
パスして前記焼却炉又は前記溶融炉へ直接供給し、前記
焼却炉の燃焼温度を維持すること、又は前記溶融炉の高
温燃焼及び溶融スラグ化を保持することを特徴とする廃
棄物燃焼発電方法。
【請求項２】前記気体は、空気または酸素含有気体か
らなることを特徴とする請求項１に記載の廃棄物燃焼発
電方法。
【請求項３】廃棄物をガス化させるガス化炉と、ガス
化した廃棄物を溶融燃焼させる溶融炉と、前記溶融炉か
らの燃焼排ガスと気体との間で熱交換を行い前記気体を
加熱する熱交換器と、前記加熱された気体と過熱蒸気と
の間で熱交換を行い前記過熱蒸気を昇温する加熱器と、
前記昇温された過熱蒸気が供給される蒸気タービンと、
蒸気タービンにより駆動される発電機と、前記熱交換器
により加熱された気体の全部又は一部を前記加熱器をバ
イパスして前記溶融炉へ直接供給するためのバイパス経
路とを備えたことを特徴とする廃棄物燃焼発電装置。
【請求項４】廃棄物を燃焼させる焼却炉と、前記焼却
炉からの燃焼排ガスと気体との間で熱交換を行い前記気
体を加熱する熱交換器と、前記加熱された気体と過熱蒸
気との間で熱交換を行い前記過熱蒸気を昇温する加熱器
と、前記昇温された過熱蒸気が供給される蒸気タービン
と、蒸気タービンにより駆動される発電機と、前記熱交
換器により加熱された気体の全部又は一部を前記加熱器
をバイパスして前記焼却炉へ直接供給するためのバイパ
ス経路とを備えたことを特徴とする廃棄物燃焼発電装
置。
【請求項５】前記気体は、空気または酸素含有気体か
らなることを特徴とする請求項３または４に記載の廃棄
物燃焼発電装置。