JP2002322902A

JP2002322902A - 下水汚泥の熱分解ガス化発電システム

Info

Publication number: JP2002322902A
Application number: JP2001127739A
Authority: JP
Inventors: Giichi Nagayoshi; 義一永吉; Masamichi Kobayashi; 雅道小林; Kenji Suzuki; 健治鈴木
Original assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Current assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Priority date: 2001-04-25
Filing date: 2001-04-25
Publication date: 2002-11-08

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成の装置や設備により、下水汚泥Ａ
の効率的な分解・ガス化を図って、下水汚泥Ａの保有エ
ネルギーを高効率で電力として回収する。【解決手段】下水汚泥Ａを加熱して乾燥する乾燥機１
と、この乾燥機１により乾燥された下水汚泥Ｂを流動層
Ｄにおいて熱分解して熱分解ガスＥを生成する流動層式
熱分解炉２と、この熱分解ガスＥを燃焼させる燃焼炉４
と、この燃焼炉４における熱分解ガスＥの燃焼エネルギ
ーによって蒸気Ｊ₁を発生させるボイラ５と、このボイ
ラ５によって発生した蒸気Ｊ₁によって発電を行う蒸気
タービン発電機６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水汚泥を熱分解
して生成された熱分解ガスを用いて発電を行う下水汚泥
の熱分解ガス化発電システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の、下水汚泥を分解して生成され
たガスを用いて発電を行うものとしては、例えば特開平
１１−１９７６９８号公報や特開平１１−２００８８２
号公報などに、下水汚泥を水熱分解によりスラリー化し
て低分子化し、これをガス化炉において部分酸化して一
酸化炭素や水素等の粗製ガスを生成し、こうして生成さ
れた粗製ガスを精製した後にガスタービン発電機におい
て発電を行い、またその排ガスによって発生した蒸気に
より蒸気タービン発電機においても発電を行うものが提
案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の発電システムでは、まず下水汚泥を水熱分解
によって分解しており、すなわち第１の熱交換器で下水
汚泥を加熱し、次いでこれを第２の熱交換器でさらに高
温に加熱し、しかる後にこれを反応蒸発缶において水熱
分解して低分子化するようにしており、この水熱分解に
要する装置や設備が大規模かつ複雑となることが避けら
れない。しかも、こうして水熱分解により得られるのは
固形分が５５％程度のスラリーであり、これをガス化炉
において酸素または空気により部分酸化させているだけ
であるため、ガス化の効率が悪く、下水汚泥の保有エネ
ルギーを有効に利用することができない。

【０００４】本発明は、このような背景の下になされた
もので、比較的簡単な構成の装置や設備により、下水汚
泥の効率的な分解・ガス化を図って、下水汚泥の保有エ
ネルギーを高効率で電力として回収することが可能な下
水汚泥の熱分解ガス化発電システムを提供することを目
的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決して、こ
のような目的を達成するために、本発明は、下水汚泥を
加熱して乾燥する乾燥機と、この乾燥機により乾燥され
た下水汚泥を流動層において熱分解して熱分解ガスを生
成する流動層式熱分解炉と、この熱分解ガスを燃焼させ
る燃焼炉と、この燃焼炉における上記熱分解ガスの燃焼
エネルギーによって蒸気を発生させるボイラと、このボ
イラによって発生した蒸気によって発電を行う蒸気ター
ビン発電機とを備えてなることを特徴とする。すなわ
ち、本発明において下水汚泥を分解する流動層式熱分解
炉は、炉内に供給された処理物を流動層において高温の
流動用媒体とともに流動用ガスによって流動させるもの
であり、上記乾燥された下水汚泥は、この流動用媒体の
激しい流動によって流動層中に分散されるとともに表面
が常に流動用媒体によって削り取られることにより微細
化され、短い時間で熱分解されて高温かつ高カロリーの
熱分解ガスが生成される。従って、下水汚泥をガス化す
る前工程においては、該下水汚泥を乾燥する乾燥機だけ
を備えればよく、従来の水熱分解における第１、第２の
熱交換器や反応蒸発缶のような大規模かつ複雑な装置・
設備構造を必要とすることがなく、またこうして乾燥す
ることにより、下水汚泥を流動層式熱分解炉によって効
率的に熱分解してガス化することができ、燃焼炉におい
てこのような熱分解ガスを燃焼させることで、その高い
燃焼エネルギーによって高温・高圧の蒸気をボイラで発
生させ、蒸気タービン発電機において高効率の発電を行
うことが可能となる。

【０００６】しかも、こうして高温・高圧の蒸気がボイ
ラで発生させられることにより、この蒸気は蒸気タービ
ン発電機で発電を行っているが、その少なくとも一部
を、下水汚泥を乾燥するのに必要な量の蒸気をタービン
より０．４〜０．５ＭＰａの圧力で抽気して、上記乾燥
機において加熱に用いるようにすれば、高温のこの蒸気
のエネルギーを有効に利用してより高効率の発電を行う
ことができる。なお、このような高効率の発電を行うに
は、上記ボイラにおいて発生させられる蒸気を、４００
℃〜５００℃の温度および３．９２ＭＰａ〜４．９０Ｍ
Ｐａの圧力の範囲内とするのが望ましく、これらの範囲
を下回る温度や圧力では効率的な発電が望めなくなるお
それがある一方、逆にこれらの範囲を上回る温度や圧力
であると、蒸気タービン発電機やこれとボイラならびに
これらを接続する蒸気配管等が高価なものとなると同時
に寿命が短縮してしまうおそれがある。また、このよう
な高温・高圧の蒸気を発生させるに際しては、上記流動
層式熱分解炉の流動層、またはこの流動層式熱分解炉で
生成されて上記燃焼炉において燃焼させられる前の上記
熱分解ガスに、消石灰やドロマイト等のアルカリ性物質
を添加可能とすることにより、熱分解ガス中の酸性ガス
源となる物質を固形物に固定して除去しやすくすること
ができ、燃焼炉において熱分解ガスを燃焼させたときに
酸性ガスが発生することによってボイラが腐食されて高
温・高圧の蒸気の発生ができなくなったりするのを、防
ぐことができる。

【０００７】一方、上記流動層式熱分解炉において生成
された熱分解ガスは上述のように高い燃焼エネルギーを
有しているので、この熱分解ガスを上記燃焼炉において
燃焼して上記ボイラにおいて蒸気を発生させた後の燃焼
排ガスもまた、高温である。そこで、当該発電システム
において、この燃焼排ガスにより熱交換を行う熱交換器
を備え、この熱交換器において予熱された流動用ガスに
より、上記流動層式熱分解炉の流動層において上記乾燥
された下水汚泥を熱分解するようにすれば、高温のこの
燃焼排ガスのエネルギーを有効に利用して効率よく熱分
解ガスを生成させ、より一層効率的な発電を行うことが
可能となる。さらに、上記蒸気タービン発電機における
発電量に基づき、上記乾燥機により乾燥させられる上記
下水汚泥の水分量と、上記流動層式熱分解炉における熱
分解温度とが制御可能とすれば、乾燥機に供給される下
水汚泥の組成や水分含有量などの条件の変動等に応じて
最大の発電量が得られるように設定することが可能とな
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態を示
すものであり、以下、この実施形態について説明しなが
ら、当該実施形態の熱分解ガス化発電システムにより下
水汚泥Ａを用いて発電を行う場合について説明する。こ
こで、この図１において符号１で示すのは乾燥機であ
り、以下順に、符号２は流動層式熱分解炉、符号３は灰
分離装置、符号４は燃焼炉、符号５はボイラ、符号６は
蒸気タービン発電機、符号７は熱交換器、符号８は排ガ
ス処理装置である。

【０００９】乾燥機１は、当該発電システムに供給され
る例えば水分含有量７５wt％程度で固形分中の有機分が
約８０wt％であって残りの約２０wt％が灰分である下水
汚泥Ａを加熱して乾燥するものであり、この乾燥機１と
しては、撹拌回転型や水蒸気加熱多管回転型等の間接加
熱式乾燥機（例えば、円筒撹拌乾燥機、水蒸気加熱管式
回転乾燥機、ドラム乾燥機など）や、流動層型、多段円
盤型、振動箱型等の直接加熱式乾燥機（例えば、気流乾
燥装置、回転乾燥機、通気乾燥機、バンド乾燥機など）
を用いることができるが、本実施形態では蒸気管型の間
接加熱式乾燥機が用いられている。しかして、この乾燥
機１において上記下水汚泥Ａは水分含有量が３０〜５０
wt％（本実施形態では、４０wt％）程度にまで乾燥させ
られて乾燥汚泥Ｂとされ、次の流動層式熱分解炉２に供
給される。

【００１０】この流動層式熱分解炉２は、炉内の下部に
分散板２ａが配設されてその下に加圧室２ｂが画成され
たものであり、この加圧室２ｂに所定の高温度および低
酸素濃度に調整された流動用ガス（空気）Ｃが供給され
て分散板２ａから噴出させられることにより、この分散
板２ａ上に保持された流動用媒体（砂）が流動させられ
て流動層Ｄが形成される。そして、上記乾燥機１により
乾燥された乾燥汚泥Ｂは、この流動層式熱分解炉２の流
動層Ｄに投入されて上記流動用媒体とともに流動するう
ちに、この流動用媒体の激しい流動によって流動層Ｄ中
に分散されるとともに表面が常に流動用媒体によって削
り取られることにより微細化され、これらによって短い
時間で熱分解されることにより、この乾燥汚泥Ｂの有機
分から高温かつ高カロリーの熱分解ガスＥが生成され
る。なお、この流動層式熱分解炉２の流動層Ｄには、消
石灰（ＣａＯ）やドロマイトなどのアルカリ性物質Ｆが
添加可能とされており、これにより上記熱分解ガスＥ
は、燃焼時に酸性ガス源となる特に硫化水素のような物
質が固形物として固定されて脱硫される。また、乾燥汚
泥Ｂ中の熱分解されない灰分は、適宜流動層Ｄから抜き
出されて流動用媒体と分離された後、溶融等によって処
理される。

【００１１】さらに、この流動層式熱分解炉２において
生成された熱分解ガスＥは、灰分離装置３に供給され
て、該熱分解ガスＥとともに流動層式熱分解炉２から排
出された灰分Ｇや、上記アルカリ性物質Ｆによって酸性
ガス源となる物質が固定された固形物が分離されて除去
された後、燃焼炉４に供給される。なお、この灰分離装
置３としては、例えばサイクロンや高温バグフィルター
等が使用可能である。また、上記アルカリ性物質Ｆは、
熱分解ガスＥが燃焼炉４において燃焼して酸性ガスを発
生する前に該熱分解ガスＥに添加されてこの酸性ガス源
を固形物に固定して除去できればよいので、上述のよう
に流動層式熱分解炉２の流動層Ｄに直接的に添加するほ
かに、流動層式熱分解炉２から灰分離装置３に至る途中
で熱分解ガスＥに添加可能とされていてもよい。しかし
て、この灰分離装置３において熱分解ガスＥから分離さ
れた灰分Ｇや酸性ガス源が固定された固形物は、上記流
動層式熱分解炉３から抜き出された灰分とともに溶融等
によって処理される。また、上記流動層式熱分解炉２に
おいて生成されて灰分離装置３に供給される熱分解ガス
Ｅは、本実施形態では後述するように流動層式熱分解炉
２における熱分解温度が制御されたりすることにより、
５００〜８００℃の範囲内（本実施形態では７００℃）
に調整可能とされている。

【００１２】そして、上記燃焼炉４においては、供給さ
れた熱分解ガスＥが空気Ｈによって燃焼させられること
により、１０００〜１２５０℃の高温（本実施形態では
１２００℃）の燃焼排ガスＩが生成され、本実施形態で
はこの燃焼排ガスＩがボイラ５に供給されて、該燃焼排
ガスが有する熱エネルギーにより４００℃〜５００℃の
高温かつ３．９２ＭＰａ〜４．９０ＭＰａの高圧の蒸気
Ｊ₁が発生させられる。ただし、このように燃焼炉４の
燃焼排ガスＩをボイラ５に供給して蒸気Ｊ₁を発生させ
る代わりに、燃焼炉４の炉内にボイラ５の水管（蒸気
管）を配設したり、あるいは燃焼炉４の炉壁にジャケッ
ト状に水路（蒸気通路）を設けたりして、燃焼炉４にお
ける熱分解ガスＥの燃焼による熱エネルギーによって直
接的に蒸気Ｊ₁を発生させるようにしてもよい。

【００１３】しかして、このように発生させられた高温
・高圧の蒸気Ｊ₁は、蒸気タービン発電機６に供給され
てそのタービン６ａを回転させ、この回転エネルギーに
よって発電機６ｂにより発電が行われて電力Ｋが発生さ
せられる。さらに、この蒸気タービン発電機６において
タービン６ａを回転させた後の蒸気Ｊ₃は、当該蒸気タ
ービン発電機６の復水器６ｃによって復水Ｎとさせられ
た後、再び上記ボイラ５に供給されて蒸気Ｊ₁として循
環可能とされる一方、本実施形態では、このタービン６
ａを回転させている途中の蒸気の少なくとも一部を抽気
して、蒸気管型間接加熱式とされた上記乾燥機１に蒸気
Ｊ₂として供給可能とされていて、この蒸気Ｊ₂によって
下水汚泥Ａの加熱・乾燥が可能とされている。なお、こ
の乾燥機１に供給された蒸気Ｊ₂はドレンとなり排出さ
れ、復水器６Ｃからの復水Ｎとともに再びボイラ５に供
給されて加熱され、高温の蒸気Ｊ₁として循環させられ
る。

【００１４】一方、ボイラ５において高温・高圧の蒸気
Ｊ₁を発生させた後の燃焼排ガスＩは３２０℃程度であ
り、このボイラ５から熱交換器７に供給される。この熱
交換器７には、熱交換媒体としての上記燃焼排ガスＩに
対し、被熱交換媒体として空気（外気）Ｌが供給可能と
されており、当該熱交換器７においてこれら燃焼排ガス
Ｉと空気Ｌとの間で熱交換が行われることにより、上述
のような高温の燃焼排ガスＩは２５０℃程度まで減温さ
せられる一方、空気Ｌは３００℃程度にまで昇温させら
れる。そして、本実施形態では、こうして熱交換器７に
おいて熱交換により予熱された空気Ｌが、排気Ｍを供給
することにより酸素濃度調整された後に上記流動層式熱
分解炉２の加圧室２ｂに加圧供給され、上記流動用ガス
Ｃとして流動層Ｄにおいて乾燥汚泥Ｂを熱分解するのに
供される。また、熱交換後の燃焼排ガスＩは、排ガス処
理装置８において清浄化処理された後に排気Ｍとして大
気に排出される。なお、この排ガス処理装置８として
は、例えば乾式バグフィルタや洗浄装置等が使用可能で
ある。

【００１５】さらにまた、本実施形態においては、上記
蒸気タービン発電機６において発電させられる電力量、
すなわち発電量が発電量測定手段１１によって測定可能
とされている。一方、上記乾燥機１には、当該乾燥機１
において乾燥させられた乾燥汚泥Ｂの水分量を測定する
水分量測定手段１２と、該乾燥機１に供給された下水汚
泥Ａの加熱温度や乾燥機１内における滞留時間を調整し
たりすることによってこの乾燥汚泥Ｂの水分量を制御す
る水分量制御手段１３とが設けられるとともに、上記流
動層式熱分解炉２には、その流動層Ｄにおける熱分解温
度を測定する熱分解温度測定手段１４と、該流動層式熱
分解炉２の加圧室２ｂに供給される上記流動用ガスＣの
温度や排気Ｍの供給により酸素濃度を調整することによ
ってこの流動層式熱分解炉２における熱分解温度を制御
する熱分解温度制御手段１５とが設けられている。そし
て、これら水分量制御手段１３と熱分解温度制御手段１
５とは、上記発電量測定手段１１によって測定された発
電量に基づき、上記水分量測定手段１２による測定結果
と熱分解温度測定手段１４による測定結果とを鑑みて、
それぞれ制御可能とされている。

【００１６】しかして、このように構成された下水汚泥
Ａの熱分解ガス化発電装置においては、下水汚泥Ａを乾
燥機１によって乾燥した乾燥汚泥Ｂが流動層式熱分解炉
２によって熱分解されてガス化されるようになされてお
り、従って、まず下水汚泥Ａをガス化する前工程におい
ては、従来の水熱分解のように第１、第２の熱交換器や
反応蒸発缶などといった大規模かつ複雑な装置や設備を
要することなく、乾燥機１によって下水汚泥Ａを乾燥す
るだけで済み、装置や設備構造のコンパクト化や簡略化
を図ることができる。また、こうして処理された下水汚
泥Ａを分解してガス化するに際しても、従来のように水
熱分解によって得られた固形分５５％程度のスラリーを
ガス化炉で酸素または空気により部分酸化させるのでは
なく、水分含有量が４０wt％程度にまで低減させられた
乾燥汚泥Ｂが流動層Ｄにおいて流動用媒体と流動用ガス
Ｃとにより流動させられつつ分散・微細化されて短時間
で熱分解ガス化され、高温で高カロリーの熱分解ガスＥ
が生成されるので効率的であり、このような熱分解ガス
Ｅを燃焼炉４で燃焼させることにより、その高い燃焼エ
ネルギーによって高温・高圧の蒸気Ｊ₁をボイラ５で発
生させて、蒸気タービン発電機６において効率的な発電
を行うことが可能となる。すなわち、上記構成の熱分解
ガス化発電装置によれば、比較的簡単な構成の装置や設
備でも下水汚泥Ａの効率的な分解・ガス化を図ることが
でき、この下水汚泥Ａが有する保有エネルギーを高効率
で電力として回収することが可能となる。

【００１７】ところで、本実施形態の熱分解ガス化発電
装置では、高カロリーの熱分解ガスＥを燃焼させた高温
の燃焼排ガスＩにより、上述のような高温・高圧の蒸気
Ｊ₁をボイラ５において発生させることができ、この蒸
気Ｊ₁は蒸気タービン発電機６において発電を行ってい
る。そこで、本実施形態では、この発電しているタービ
ンの途中より、０．４〜０．５ＭＰａの蒸気Ｊ₂を抽気
し、乾燥機１に供給することにより、該蒸気Ｊ₂の熱エ
ネルギーを利用して乾燥機１における下水汚泥Ａの加熱
・乾燥も行うようにしており、これによって下水汚泥Ａ
の保有エネルギーのより有効な利用および効率的な発電
を行うことが可能となる。

【００１８】なお、ボイラ５で発生させられる蒸気Ｊ₁
は、その温度や圧力が低すぎると、蒸気タービン発電機
６において上述のような効率的な発電ができなくなるお
それがある。ところが、その一方で、このボイラ５で発
生した蒸気Ｊ₁の温度や圧力が高すぎても、該ボイラ５
から蒸気タービン発電機６に至る蒸気Ｊ₁の供給配管路
等や蒸気タービン発電機６そのものがこの高温・高圧の
蒸気Ｊ₁に耐えられる構造にしなければならず高価なも
のとなり、またそれらによって損耗し、寿命の短縮を招
くおそれがあり経済的でなくなる。このため、このボイ
ラ５において発生させられる蒸気Ｊ₁は、本実施形態の
ようにその温度が４００℃〜５００℃の範囲内、またそ
の圧力は３．９２ＭＰａ〜４．９０ＭＰａの範囲内とな
るように設定されるのが望ましい。

【００１９】また、本実施形態では、上記流動層式熱分
解炉２の流動層Ｄ、またはこの流動層式熱分解炉２で生
成されて燃焼炉４で燃焼させられる前（灰分離装置３で
灰分Ｇ等が分離される前）の熱分解ガスＥに、消石灰や
ドロマイト等のアルカリ性物質Ｆが添加可能とされてお
り、これにより、熱分解ガスＥ中の酸性ガス源を固定し
て上記灰分離装置３により該熱分解ガスＥから除去する
ことができ、この熱分解ガスＥを燃焼炉５で燃焼させた
際に酸性の腐食ガスが発生するのを抑えて、かかる腐食
性ガスによってボイラ５が腐食されたりするような事態
を防ぐことができる。しかも、このように消石灰やドロ
マイトのようなアルカリ性物質を添加することにより、
熱分解ガスＥ中に含まれて流動層式熱分解炉２から排出
されるダストの融点の上昇を図ることもできるので、か
かるダストが高温の熱分解ガスＥによって溶融して灰分
離装置３までの管路に付着したりするのを防ぐことがで
き、灰分Ｇや酸性ガス源を固定した固形物などとともに
この灰分離装置３において上記ダストも熱分解ガスＥか
ら分離して処理することが可能となる。

【００２０】なお、上記流動層式熱分解炉２において
は、乾燥汚泥Ｂを流動層Ｄにおいて熱分解する際に、可
燃性のガスである熱分解ガスＥが生成されるのととも
に、固形物であるチャーも同時に生成されることとなる
が、このチャーが熱分解ガスＥとともに流動層式熱分解
炉２から排出されて燃焼炉４において燃焼されると、燃
焼排ガスＩの温度が高くなりすぎ、灰分離装置３で分離
除去しきれなかったダスト等が溶融してボイラ５内に付
着したりするおそれがある。このため、かかるチャーは
できるだけ流動層式熱分解炉２において燃焼させて熱分
解ガスＥとともに排出されないようにするのが望まし
く、一つにはそのために、本実施形態では、熱分解ガス
Ｅの温度が６００〜８００℃の範囲と比較的高温にして
チャーが燃焼しやすくなるなるように、この流動層式熱
分解炉２の流動層Ｄにおける熱分解温度を熱分解温度制
御手段１５によって制御可能としている。

【００２１】一方、上記ボイラ５において蒸気Ｊ₁を発
生させた後の燃焼排ガスＩは３２０℃程度であるので、
この燃焼排ガスＩをただ排出するのではなく、その熱エ
ネルギーをさらに利用すれば一層高効率な発電を促すこ
とが可能となる。そこで、本実施形態では、当該発電シ
ステムにおいて排ガス処理装置８の前に、この燃焼排ガ
スＩを熱交換媒体として熱交換を行う熱交換器７が備え
られており、この熱交換器７には被熱交換媒体として、
上記流動層式熱分解炉２の流動層Ｄに流動用ガスＣとし
て供給される空気Ｌが供給されて熱交換により予熱可能
とされている。従って、乾燥汚泥Ｂの熱分解に要する高
温の流動用ガスＣを生成するに際しても、本実施形態に
よれば、この高温の燃焼排ガスＩが有する熱エネルギ
ー、すなわち下水汚泥Ａが有するエネルギーを利用する
ことができるので、一層効率的な下水汚泥Ａによる蒸気
タービン発電を図ることが可能となる一方、こうして熱
交換器７を経た燃焼排ガスＩにおいては、その温度が上
述のように２５０℃程度まで低減させられるため、その
後の排ガス処理装置８における清浄化処理を容易とし、
また大気に排出される排気Ｍの温度も十分に抑えること
が可能となる。

【００２２】さらにまた、本実施形態では、上記蒸気タ
ービン発電機６にはその発電量を測定する発電量測定手
段１１が備えられるとともに、乾燥機１には乾燥汚泥Ｂ
の水分量を測定する水分量測定手段１２とこの乾燥汚泥
Ｂの水分量を制御する水分量制御手段１３とが、また流
動層式熱分解炉２には流動層Ｄにおける熱分解温度を測
定する熱分解温度測定手段１４とこの熱分解温度を制御
する熱分解温度制御手段１５とがそれぞれ設けられてお
り、上記発電量測定手段１１によって測定された発電量
に基づき、上記水分量測定手段１２による測定結果と熱
分解温度測定手段１４による測定結果とから、これら水
分量制御手段１３と熱分解温度制御手段１５とがそれぞ
れ制御可能とされている。従って、例えば供給される下
水汚泥Ａの水分量が増大して乾燥汚泥Ｂの水分量も増大
し、これに伴い流動層Ｄにおける熱分解温度も低下して
熱分解ガス化が抑制された結果、蒸気タービン発電機６
による発電量が低下したりした場合には、これを発電量
測定手段１１が検知して水分量制御手段１３と熱分解温
度制御手段１５との少なくとも一方を制御することによ
り、水分量測定手段１２および熱分解温度測定手段１４
によって測定を行いつつ、乾燥汚泥Ｂの水分量を低減し
たり熱分解温度を上昇させたりして、低下した発電量を
再び上昇させることができる。

【００２３】このため、本実施形態によれば、このよう
な制御を連続的かつコンピュータ等によって自動的に行
うことにより、供給される下水汚泥Ａの組成や水分含有
量等の発電条件の変動などに拘わらず、これに応じて上
記蒸気タービン発電機６による発電量を常に最大に維持
することが可能となり、下水汚泥Ａの保有エネルギーの
より確実な利用を図って一層効率的な発電を促すことが
できる。なお、上述したチャーを流動層式熱分解炉２で
燃焼させるための熱分解温度の制御と、この発電量に基
づく熱分解温度の制御とが相反する場合には、熱分解温
度制御手段１５においてはチャーの燃焼を優先し、水分
量制御手段１３によって乾燥汚泥Ｂの水分量を制御する
ことにより発電量の上昇を図るようにすればよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
下水汚泥を乾燥機において加熱して乾燥し、この乾燥し
た下水汚泥を流動層式熱分解炉に供給してその流動層に
おいて流動させつつ熱分解して熱分解ガスを生成し、こ
の熱分解ガスを燃焼炉において燃焼させた熱エネルギー
によってボイラで蒸気を発生させて蒸気タービン発電機
で発電を行うことができるので、コンパクトかつ簡略な
装置・設備構造によって効率的な発電を図ることがで
き、下水汚泥の有するエネルギーを有効に利用すること
が可能となる。また、上記蒸気タービン発電機において
発電を行う蒸気の少なくとも一部を抽気して上記乾燥機
に供給して上記下水汚泥を加熱することにより、この蒸
気が有する熱エネルギーをも有効に利用して一層高効率
の発電を図ることができる。さらに、上記ボイラにおい
て発生させられる蒸気を、４００℃〜５００℃の温度お
よび３．９２ＭＰａ〜４．９０ＭＰａの圧力の範囲内と
すれば、蒸気タービン発電機等の寿命を維持しながら、
より確実に高効率の発電を図ることができる。

【００２５】さらにまた、流動層式熱分解炉の流動層、
またはこの流動層式熱分解炉で生成されて燃焼炉におい
て燃焼させられる前の熱分解ガスにアルカリ性物質を添
加すれば、燃焼時に酸性ガス源となる物質を固定して除
去することができ、ボイラ等の設備の寿命の延長を図る
こともできる。一方、燃焼炉において燃焼させられてボ
イラにおいて蒸気を発生させた後の熱分解ガスの燃焼排
ガスと、上記流動層式熱分解炉に供給される流動用ガス
との間で熱交換を行って、この流動用ガスを予熱するこ
とにより、この燃焼排ガスの有する熱エネルギーも有効
に利用してさらに一層高効率の発電を図ることができ
る。また、上記蒸気タービン発電機における発電量に基
づき、上記乾燥機により乾燥させられる上記下水汚泥の
水分量と、上記流動層式熱分解炉における熱分解温度と
を制御することにより、供給される下水汚泥の組成や水
分含有量などの条件の変動等に拘わらず、これに対応し
て常に最大の発電量を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す概略図である。

【符号の説明】

１乾燥機２流動層式熱分解炉３灰分離装置４燃焼炉５ボイラ６蒸気タービン発電機７熱交換器８排ガス処理装置１１発電量測定手段１３水分量制御手段１５熱分解温度制御手段Ａ下水汚泥Ｂ乾燥汚泥Ｃ流動用ガスＤ流動層Ｅ熱分解ガスＦアルカリ性物質Ｈ，Ｌ空気Ｉ燃焼排ガスＪ₁〜Ｊ₃ 蒸気Ｋ電力Ｍ排気Ｎ復水

───────────────────────────────────────────────────── 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 5/04 Ｆ２３Ｇ 5/04 ＤＦ２３Ｊ 7/00 Ｆ２３Ｊ 7/00 (72)発明者鈴木健治東京都中央区佃２丁目17番15号月島機械株式会社内Ｆターム(参考） 3G081 BA02 BB00 BC19 3K061 UA05 UA12 3K065 AA11 AB02 AC02 BA04 BA05 BA06 BA07 BA10 CA11 CA13 4D059 AA03 BB03 BB06 BB13 BD11 CA10 CA11 CA14 CC03 DA05 DA51 EA01 EA06 EA20 EB01 EB06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下水汚泥を加熱して乾燥する乾燥機と、
この乾燥機により乾燥された下水汚泥を流動層において
熱分解して熱分解ガスを生成する流動層式熱分解炉と、
この熱分解ガスを燃焼させる燃焼炉と、この燃焼炉にお
ける上記熱分解ガスの燃焼エネルギーによって蒸気を発
生させるボイラと、このボイラによって発生した蒸気に
よって発電を行う蒸気タービン発電機とを備えてなるこ
とを特徴とする下水汚泥の熱分解ガス化発電システム。
【請求項２】上記蒸気タービン発電機に供給された蒸
気の少なくとも一部を抽気して、上記乾燥機において上
記下水汚泥を加熱することを特徴とする請求項１に記載
の下水汚泥の熱分解ガス化発電システム。
【請求項３】上記ボイラにおいて発生させられる蒸気
が、４００℃〜５００℃の温度および３．９２ＭＰａ〜
４．９０ＭＰａの圧力の範囲内とされていることを特徴
とする請求項１または請求項２に記載の下水汚泥の熱分
解ガス化発電システム。
【請求項４】上記流動層式熱分解炉の流動層、または
この流動層式熱分解炉で生成されて上記燃焼炉において
燃焼させられる前の上記熱分解ガスには、アルカリ性物
質が添加可能とされていることを特徴とする請求項１な
いし請求項３のいずれかに記載の下水汚泥の熱分解ガス
化発電システム。
【請求項５】上記燃焼炉において燃焼させられて上記
ボイラにおいて蒸気を発生させた後の上記熱分解ガスの
燃焼排ガスにより熱交換を行う熱交換器を備え、この熱
交換器において予熱された流動用ガスにより、上記流動
層式熱分解炉の流動層において上記乾燥された下水汚泥
を熱分解することを特徴とする請求項１ないし請求項４
のいずれかに記載の下水汚泥の熱分解ガス化発電システ
ム。
【請求項６】上記蒸気タービン発電機における発電量
に基づき、上記乾燥機により乾燥させられる上記下水汚
泥の水分量と、上記流動層式熱分解炉における熱分解温
度とが制御可能とされていることを特徴とする請求項１
ないし請求項５のいずれかに記載の下水汚泥の熱分解ガ
ス化発電システム。