JP2003243021A - 廃棄物発電システム - Google Patents
廃棄物発電システムInfo
- Publication number
- JP2003243021A JP2003243021A JP2002039492A JP2002039492A JP2003243021A JP 2003243021 A JP2003243021 A JP 2003243021A JP 2002039492 A JP2002039492 A JP 2002039492A JP 2002039492 A JP2002039492 A JP 2002039492A JP 2003243021 A JP2003243021 A JP 2003243021A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power generation
- gas
- waste
- fuel cell
- generation system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/12—Heat utilisation in combustion or incineration of waste
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/32—Direct CO2 mitigation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/20—Waste processing or separation
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Chimneys And Flues (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＯ2 排出量の更なる削減を図ったクリーン
で発電効率の良い廃棄物発電システムを提供する。 【解決手段】 ナトリウムおよび／またはカルシウムを
含む有機物を含む廃棄物を加熱して熱分解ガスを発生す
る熱分解炉１と、熱分解ガス中のタールやすす等を除去
する改質炉２と、改質ガス中の硫黄分や塩素分等を除去
し、水素豊富なガスを精製するガス精製装置４と、精製
ガスを供給して発電する燃料電池５と、前記熱分解炉１
から排出される酸化ナトリウムおよび／または酸化カル
シウムを含む焼却灰を分散した水に前記燃料電池５の排
気ガスをバブリングして排気ガス中のＣＯ2 を水中に固
定する二酸化炭素固定装置８とを備えている。
で発電効率の良い廃棄物発電システムを提供する。 【解決手段】 ナトリウムおよび／またはカルシウムを
含む有機物を含む廃棄物を加熱して熱分解ガスを発生す
る熱分解炉１と、熱分解ガス中のタールやすす等を除去
する改質炉２と、改質ガス中の硫黄分や塩素分等を除去
し、水素豊富なガスを精製するガス精製装置４と、精製
ガスを供給して発電する燃料電池５と、前記熱分解炉１
から排出される酸化ナトリウムおよび／または酸化カル
シウムを含む焼却灰を分散した水に前記燃料電池５の排
気ガスをバブリングして排気ガス中のＣＯ2 を水中に固
定する二酸化炭素固定装置８とを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物を原料とし
てて発電を行う廃棄物発電システムに関し、詳しくは、
生体廃棄物を含む有機物を原料とし、ＣＯ2 の排出量を
減少した廃棄物発電システムに関するものである。
てて発電を行う廃棄物発電システムに関し、詳しくは、
生体廃棄物を含む有機物を原料とし、ＣＯ2 の排出量を
減少した廃棄物発電システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、一般廃棄物や産業廃棄物等の焼却
処理や埋め立て処理に伴う問題（ダイオキシン類に代表
される環境影響物質の問題、埋め立て処分場確保の問題
等）が深刻化しつつある。このような状況の中で、未利
用エネルギーの有効活用、廃棄物の減量、埋め立て処分
場の延命等、上記した廃棄物処理上の問題を解決するた
めの廃棄物リサイクル活用に係わる研究開発が進められ
ており、その一環として廃棄物を原料とした廃棄物発電
技術が注目されている。
処理や埋め立て処理に伴う問題（ダイオキシン類に代表
される環境影響物質の問題、埋め立て処分場確保の問題
等）が深刻化しつつある。このような状況の中で、未利
用エネルギーの有効活用、廃棄物の減量、埋め立て処分
場の延命等、上記した廃棄物処理上の問題を解決するた
めの廃棄物リサイクル活用に係わる研究開発が進められ
ており、その一環として廃棄物を原料とした廃棄物発電
技術が注目されている。
【０００３】従来、このような廃棄物発電システムとし
て、廃棄物をボイラーの熱源として蒸気をつくり、蒸気
タービン発電機で発電する方法や、廃棄物をガス化溶融
炉に投入して可燃性ガス（熱分解ガス）を発生し、その
精製ガスを用いてディーゼルエンジン発電機や燃料電池
で発電する方法等が知られている。
て、廃棄物をボイラーの熱源として蒸気をつくり、蒸気
タービン発電機で発電する方法や、廃棄物をガス化溶融
炉に投入して可燃性ガス（熱分解ガス）を発生し、その
精製ガスを用いてディーゼルエンジン発電機や燃料電池
で発電する方法等が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した蒸
気タービン発電機やディーゼルエンジン発電機の場合
は、外部に排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）や硫黄酸化
物（ＳＯｘ）、煤塵等による環境汚染の問題や騒音・振
動等の問題が有り、加えて、これらの対策のために複雑
で大掛かりな設備を要するといった問題を抱えていた。
廃棄物処理の規模（即ち、発電システムの規模）が大き
くなればなる程、このような問題も一層深刻化する。
気タービン発電機やディーゼルエンジン発電機の場合
は、外部に排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）や硫黄酸化
物（ＳＯｘ）、煤塵等による環境汚染の問題や騒音・振
動等の問題が有り、加えて、これらの対策のために複雑
で大掛かりな設備を要するといった問題を抱えていた。
廃棄物処理の規模（即ち、発電システムの規模）が大き
くなればなる程、このような問題も一層深刻化する。
【０００５】このような問題を解消する好適な発電形態
が、燃料電池を使用した発電システムであると注目され
ている。これは、燃料電池の場合、排出されるものの殆
どが水（水蒸気）であり、従来方式に比べて有害物質で
ある窒素酸化物（ＮＯｘ）や硫黄酸化物（ＳＯｘ）等の
排出を大幅に抑えられるからである。
が、燃料電池を使用した発電システムであると注目され
ている。これは、燃料電池の場合、排出されるものの殆
どが水（水蒸気）であり、従来方式に比べて有害物質で
ある窒素酸化物（ＮＯｘ）や硫黄酸化物（ＳＯｘ）等の
排出を大幅に抑えられるからである。
【０００６】ところが、後述するように、この燃料電池
からも少量であるが水と共にＣＯ2が生成・排出されて
いる。このＣＯ2 は地球温暖化の一つの要因といわれて
おり、近年、その排出量の規制が叫ばれている。このた
め、従来では燃料電池自体の発電性能を向上させること
で電気出力に対して相対的にＣＯ2 排出量を低減させる
という対策が採られているが、燃料電池は現在研究段階
の域を脱し得ず、ＣＯ2 の削減については、なかなか思
うように成果が得られないのが実情であった。
からも少量であるが水と共にＣＯ2が生成・排出されて
いる。このＣＯ2 は地球温暖化の一つの要因といわれて
おり、近年、その排出量の規制が叫ばれている。このた
め、従来では燃料電池自体の発電性能を向上させること
で電気出力に対して相対的にＣＯ2 排出量を低減させる
という対策が採られているが、燃料電池は現在研究段階
の域を脱し得ず、ＣＯ2 の削減については、なかなか思
うように成果が得られないのが実情であった。
【０００７】また、これら発電方法の場合、システムの
発電効率は何れの方法も精々２５％〜３５％程度と極め
て低いものであり、従って、実用に供する豊富な発電量
を得るため、発電システムは一度に大量の廃棄物を供給
・処理できる大規模なシステム形態とならざるを得なか
った。尚、燃料電池の場合、それ自体の発電効率は５５
％程度と比較的高いが、廃棄物発電の場合は廃棄物をガ
ス化するための熱源が必要であるため、それを考慮する
と精々３５％程度となる。
発電効率は何れの方法も精々２５％〜３５％程度と極め
て低いものであり、従って、実用に供する豊富な発電量
を得るため、発電システムは一度に大量の廃棄物を供給
・処理できる大規模なシステム形態とならざるを得なか
った。尚、燃料電池の場合、それ自体の発電効率は５５
％程度と比較的高いが、廃棄物発電の場合は廃棄物をガ
ス化するための熱源が必要であるため、それを考慮する
と精々３５％程度となる。
【０００８】本発明は、このような従来の問題を解消
し、ＣＯ2 排出量の更なる削減を図ったクリーンで発電
効率の良い廃棄物発電システムを提供することを目的と
している。
し、ＣＯ2 排出量の更なる削減を図ったクリーンで発電
効率の良い廃棄物発電システムを提供することを目的と
している。
【０００９】
【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１に記
載の本発明は、廃棄物を加熱して得た熱分解ガスを改質
して発電に使用する廃棄物発電システムであって、ナト
リウムおよび／またはカルシウムを含む有機物を含む廃
棄物を加熱して熱分解ガスを発生する熱分解炉と、熱分
解ガス中のタールやすす、硫黄分や塩素分等を除去し、
水素豊富なガスを精製する改質設備と、精製ガスを供給
して発電する燃料電池と、前記熱分解炉から排出される
酸化ナトリウムおよび／または酸化カルシウムを含む焼
却灰を分散した水に前記燃料電池の排気ガスをバブリン
グして排気ガス中のＣＯ2 を水中に固定する二酸化炭素
固定装置とを備えることを特徴としている。
載の本発明は、廃棄物を加熱して得た熱分解ガスを改質
して発電に使用する廃棄物発電システムであって、ナト
リウムおよび／またはカルシウムを含む有機物を含む廃
棄物を加熱して熱分解ガスを発生する熱分解炉と、熱分
解ガス中のタールやすす、硫黄分や塩素分等を除去し、
水素豊富なガスを精製する改質設備と、精製ガスを供給
して発電する燃料電池と、前記熱分解炉から排出される
酸化ナトリウムおよび／または酸化カルシウムを含む焼
却灰を分散した水に前記燃料電池の排気ガスをバブリン
グして排気ガス中のＣＯ2 を水中に固定する二酸化炭素
固定装置とを備えることを特徴としている。
【００１０】また、請求項２に記載の本発明は、請求項
１に記載の廃棄物発電システムにおいて、前記カルシウ
ムを含む有機物が生体廃棄物を含むことを特徴としてい
る。
１に記載の廃棄物発電システムにおいて、前記カルシウ
ムを含む有機物が生体廃棄物を含むことを特徴としてい
る。
【００１１】また、請求項３に記載の本発明は、請求項
２に記載の廃棄物発電システムにおいて、前記生体廃棄
物が肉骨粉を含むことを特徴としている。
２に記載の廃棄物発電システムにおいて、前記生体廃棄
物が肉骨粉を含むことを特徴としている。
【００１２】また、請求項４に記載の本発明は、請求項
１から請求項３までの何れかに記載の廃棄物発電システ
ムにおいて、更に、前記燃料電池から生じる排熱を前記
熱分解炉の熱源に使用するための排熱回収設備を備える
ことを特徴としている。
１から請求項３までの何れかに記載の廃棄物発電システ
ムにおいて、更に、前記燃料電池から生じる排熱を前記
熱分解炉の熱源に使用するための排熱回収設備を備える
ことを特徴としている。
【００１３】また、請求項５に記載の本発明は、請求項
１から請求項３までの何れかに記載の廃棄物発電システ
ムにおいて、更に、前記燃料電池から生じる水蒸気を前
記改質設備の熱源兼水蒸気源に使用するための排熱回収
設備を備えることを特徴としている。
１から請求項３までの何れかに記載の廃棄物発電システ
ムにおいて、更に、前記燃料電池から生じる水蒸気を前
記改質設備の熱源兼水蒸気源に使用するための排熱回収
設備を備えることを特徴としている。
【００１４】また、請求項６に記載の本発明は、請求項
１から請求項３までの何れかに記載の廃棄物発電システ
ムにおいて、更に、前記燃料電池から生じる排熱を前記
熱分解炉の熱源に使用すると共に、排気水蒸気を前記改
質設備の熱源兼水蒸気源に使用するための排熱回収設備
を備えることを特徴としている。
１から請求項３までの何れかに記載の廃棄物発電システ
ムにおいて、更に、前記燃料電池から生じる排熱を前記
熱分解炉の熱源に使用すると共に、排気水蒸気を前記改
質設備の熱源兼水蒸気源に使用するための排熱回収設備
を備えることを特徴としている。
【００１５】また、請求項７に記載の本発明は、請求項
１から請求項６までの何れかに記載の廃棄物発電システ
ムにおいて、前記燃料電池が、高温型の固体酸化物形燃
料電池であることを特徴としている。
１から請求項６までの何れかに記載の廃棄物発電システ
ムにおいて、前記燃料電池が、高温型の固体酸化物形燃
料電池であることを特徴としている。
【００１６】請求項１から請求項３に記載の構成では、
燃料電池から排出されるＣＯ2 を熱分解炉の焼却灰を利
用して炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3 ）や炭酸水素ナトリ
ウム（ＮａＨＣＯ3 ）等に固定することができる。これ
により、ＣＯ2 の外部への放出量を大幅に抑制でき、ク
リーンな発電システムを実現できる。
燃料電池から排出されるＣＯ2 を熱分解炉の焼却灰を利
用して炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3 ）や炭酸水素ナトリ
ウム（ＮａＨＣＯ3 ）等に固定することができる。これ
により、ＣＯ2 の外部への放出量を大幅に抑制でき、ク
リーンな発電システムを実現できる。
【００１７】また、請求項４から請求項６に記載の構成
では、燃料電池の排熱が熱分解ガス化の熱源（例えば、
燃焼空気の予熱、含有水量の多い廃棄物の予備乾燥等）
等に使用され、熱分解炉の熱効率を向上できる。また、
燃料電池の排出水蒸気や熱が熱分解ガス改質の際の吸熱
反応に使用されるため、システムの発電効率を向上でき
る。この場合、高い排熱が得られるよう、燃料電池は作
動温度５００〜１１００℃といった高温型の固体酸化物
形燃料電池を用いると良い。
では、燃料電池の排熱が熱分解ガス化の熱源（例えば、
燃焼空気の予熱、含有水量の多い廃棄物の予備乾燥等）
等に使用され、熱分解炉の熱効率を向上できる。また、
燃料電池の排出水蒸気や熱が熱分解ガス改質の際の吸熱
反応に使用されるため、システムの発電効率を向上でき
る。この場合、高い排熱が得られるよう、燃料電池は作
動温度５００〜１１００℃といった高温型の固体酸化物
形燃料電池を用いると良い。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図１に基づいて本発明の一
実施形態を説明する。
実施形態を説明する。
【００１９】図１に示すように、本実施形態の廃棄物発
電システムは、熱分解炉１（ガス化溶融炉）と、改質設
備を構成する改質炉２や熱交換器３やガス精製装置４
と、燃料電池５と、排熱等の回収設備を構成する熱交換
器６や凝縮器７と、二酸化炭素固定装置８とで基本構成
されている。
電システムは、熱分解炉１（ガス化溶融炉）と、改質設
備を構成する改質炉２や熱交換器３やガス精製装置４
と、燃料電池５と、排熱等の回収設備を構成する熱交換
器６や凝縮器７と、二酸化炭素固定装置８とで基本構成
されている。
【００２０】前記熱分解炉１は、コークスや石灰石等と
共に投入された廃棄物を還元性雰囲気中で加熱して熱分
解ガス（可燃性ガス）と残査（灰分や金属等）に熱分解
するための炉である。一般的に、熱分解の際の熱源は廃
棄物の一部を燃焼させて得ることができる。熱分解炉１
には相当流量を絞った燃焼用の空気が供給されるが、こ
の空気を高温に予熱すればその分ガス化炉内は昇温さ
れ、熱分解ガスの発熱量を増加することができる。尚、
熱分解ガスは熱分解炉１の上部より取り出され、灰分等
は熱分解炉１の下部から取り出される。
共に投入された廃棄物を還元性雰囲気中で加熱して熱分
解ガス（可燃性ガス）と残査（灰分や金属等）に熱分解
するための炉である。一般的に、熱分解の際の熱源は廃
棄物の一部を燃焼させて得ることができる。熱分解炉１
には相当流量を絞った燃焼用の空気が供給されるが、こ
の空気を高温に予熱すればその分ガス化炉内は昇温さ
れ、熱分解ガスの発熱量を増加することができる。尚、
熱分解ガスは熱分解炉１の上部より取り出され、灰分等
は熱分解炉１の下部から取り出される。
【００２１】本実施形態の熱分解炉１では、ナトリウム
やカルシウム、或いはナトリウムとカルシウムを含む有
機物を含む廃棄物が処理される。後述するＣＯ2 の固定
のためには、熱分解炉１から排出される灰分（焼却灰）
に酸化ナトリウム（Ｎａ2 Ｏ）や酸化カルシウム（Ｃａ
Ｏ）が多分に含まれていることが望ましい。従って、具
体的には肉骨粉等を含んだ生体廃棄物の処理に好適であ
る。
やカルシウム、或いはナトリウムとカルシウムを含む有
機物を含む廃棄物が処理される。後述するＣＯ2 の固定
のためには、熱分解炉１から排出される灰分（焼却灰）
に酸化ナトリウム（Ｎａ2 Ｏ）や酸化カルシウム（Ｃａ
Ｏ）が多分に含まれていることが望ましい。従って、具
体的には肉骨粉等を含んだ生体廃棄物の処理に好適であ
る。
【００２２】改質炉２では、熱分解ガスに含まれるＣＯ
やＨ2 、ＣＯ2 、すす、Ｃｌ2 、ＳＯ2 等の内、先ず、
不要なタールやすす等の可燃分（固体粒子）が除去され
る。改質炉２には、熱分解ガスと共に加熱した水蒸気が
注入され、本実施形態では、公知の水蒸気改質方法によ
り、タールやすす等がＣＯとＨ2 にガス化される。
やＨ2 、ＣＯ2 、すす、Ｃｌ2 、ＳＯ2 等の内、先ず、
不要なタールやすす等の可燃分（固体粒子）が除去され
る。改質炉２には、熱分解ガスと共に加熱した水蒸気が
注入され、本実施形態では、公知の水蒸気改質方法によ
り、タールやすす等がＣＯとＨ2 にガス化される。
【００２３】この水蒸気改質法の反応は以下のようにな
る。 改質反応（吸熱） Ｃ＋ＣＯ2 → ２ＣＯ Ｃ＋Ｈ2 Ｏ→ ２ＣＯ＋Ｈ2 Ｃn Ｈm ＋ｎＨ2 Ｏ→ ｎＣＯ＋（ｎ＋1/2・ｍ）Ｈ2 発熱反応 Ｃ＋Ｏ2 → ＣＯ2 Ｃ＋1/2・Ｏ2 → ＣＯ 尚、この発熱反応は上記改質反応に必要な、例えば、８
００℃以上の熱を補給するために生じる反応で、通常、
この反応に与る酸素（或いは空気）が前記した改質反応
のための水蒸気と共に供給される。
る。 改質反応（吸熱） Ｃ＋ＣＯ2 → ２ＣＯ Ｃ＋Ｈ2 Ｏ→ ２ＣＯ＋Ｈ2 Ｃn Ｈm ＋ｎＨ2 Ｏ→ ｎＣＯ＋（ｎ＋1/2・ｍ）Ｈ2 発熱反応 Ｃ＋Ｏ2 → ＣＯ2 Ｃ＋1/2・Ｏ2 → ＣＯ 尚、この発熱反応は上記改質反応に必要な、例えば、８
００℃以上の熱を補給するために生じる反応で、通常、
この反応に与る酸素（或いは空気）が前記した改質反応
のための水蒸気と共に供給される。
【００２４】ガス精製装置４では、改質炉２からの改質
ガスに含まれているＣｌ2 、ＳＯ2等が除去される。改
質炉２からの改質ガスは熱交換器３を経て冷却された
後、ガス精製装置４に送られて硫黄、塩素、隣等の含有
量を１０００ｐｐｍ以下に低減し、更に熱交換器３によ
り加熱されて水素豊富なガス（ＣＯ等を含む）に精製さ
れる。
ガスに含まれているＣｌ2 、ＳＯ2等が除去される。改
質炉２からの改質ガスは熱交換器３を経て冷却された
後、ガス精製装置４に送られて硫黄、塩素、隣等の含有
量を１０００ｐｐｍ以下に低減し、更に熱交換器３によ
り加熱されて水素豊富なガス（ＣＯ等を含む）に精製さ
れる。
【００２５】ガス精製装置４において得られた水素豊富
な精製ガスは燃料電池５に送られる。燃料電池として溶
融炭酸塩形（ＭＣＦＣ）、燐酸形（ＰＡＦＣ）、固体高
分子形（ＰＥＦＣ）、固体酸化物形（ＳＯＦＣ）等公知
のものが利用可能であり、本実施形態では、高い排熱が
得られる作動温度５００〜１１００℃といった高温型の
固体酸化物形燃料電池が使用されている。
な精製ガスは燃料電池５に送られる。燃料電池として溶
融炭酸塩形（ＭＣＦＣ）、燐酸形（ＰＡＦＣ）、固体高
分子形（ＰＥＦＣ）、固体酸化物形（ＳＯＦＣ）等公知
のものが利用可能であり、本実施形態では、高い排熱が
得られる作動温度５００〜１１００℃といった高温型の
固体酸化物形燃料電池が使用されている。
【００２６】所謂、固体酸化物形燃料電池５は、空気極
側に酸素（空気）が、燃料極側に燃料ガス（Ｈ2 、ＣＯ
等）が供給されて、燃料を電気化学的に連続的に反応さ
せることにより直接電気出力を得る電池である。燃料電
池５の電気出力（直流電流）は、そのまま、あるいはイ
ンバーターを介して交流に変換され、本発明のシステム
内外で利用される。反応生成物としてＨ2 ＯやＣＯ2 等
を生じる。
側に酸素（空気）が、燃料極側に燃料ガス（Ｈ2 、ＣＯ
等）が供給されて、燃料を電気化学的に連続的に反応さ
せることにより直接電気出力を得る電池である。燃料電
池５の電気出力（直流電流）は、そのまま、あるいはイ
ンバーターを介して交流に変換され、本発明のシステム
内外で利用される。反応生成物としてＨ2 ＯやＣＯ2 等
を生じる。
【００２７】因みに、燃料にＨ2 を用いた場合の電極反
応は次のようになる。 空気極： １／２ Ｏ2 ＋ ２ｅ- → Ｏ2- 燃料極： Ｈ2 ＋ Ｏ2- → Ｈ2 Ｏ＋２ｅ- 全体 ： Ｈ2 ＋ １／２ Ｏ2 → Ｈ2 Ｏ
応は次のようになる。 空気極： １／２ Ｏ2 ＋ ２ｅ- → Ｏ2- 燃料極： Ｈ2 ＋ Ｏ2- → Ｈ2 Ｏ＋２ｅ- 全体 ： Ｈ2 ＋ １／２ Ｏ2 → Ｈ2 Ｏ
【００２８】一方、燃料電池５から排出される高温度の
水蒸気や空気、ＣＯ2 等は熱交換器６を介して一旦冷
却されて水となり、凝縮器７にて水と空気およびＣＯ2
に分離される。その内、空気およびＣＯ2 は二酸化炭素
固定装置８に誘導されると共に、水分は回収されて再度
熱交換器６を介して加熱され、８００℃以上の高温水蒸
気となる。
水蒸気や空気、ＣＯ2 等は熱交換器６を介して一旦冷
却されて水となり、凝縮器７にて水と空気およびＣＯ2
に分離される。その内、空気およびＣＯ2 は二酸化炭素
固定装置８に誘導されると共に、水分は回収されて再度
熱交換器６を介して加熱され、８００℃以上の高温水蒸
気となる。
【００２９】二酸化炭素固定装置８では、熱分解炉１か
ら排出されるＮａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、ＣａＯ（石灰）等を含
んだ灰分（焼却灰）を水中に散布し、この灰分水溶液に
前記凝縮器７から誘導されたＣＯ2 を含んだ空気をバブ
リングすることにより、その内のＣＯ2 が炭酸カルシウ
ム（ＣａＣＯ3 ）や炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ 3
）等となって水中に固定される。これら、ＣａＣＯ3
やＮａＨＣＯ3 等は乾燥すると固体になるので、除去は
容易である。
ら排出されるＮａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、ＣａＯ（石灰）等を含
んだ灰分（焼却灰）を水中に散布し、この灰分水溶液に
前記凝縮器７から誘導されたＣＯ2 を含んだ空気をバブ
リングすることにより、その内のＣＯ2 が炭酸カルシウ
ム（ＣａＣＯ3 ）や炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ 3
）等となって水中に固定される。これら、ＣａＣＯ3
やＮａＨＣＯ3 等は乾燥すると固体になるので、除去は
容易である。
【００３０】この時の反応は以下のようになる。灰分を
水に溶かすと次反応で溶液はアルカリ性になる。 Ｎａ2 ＋Ｈ2 Ｏ → ２Ｎａ+ ＋２ＯＨ- Ｋ2 Ｏ＋Ｈ2 Ｏ → ２Ｋ+ ＋２ＯＨ- その結果、アルカリ性溶液にＣａＯ等が沈殿した溶液と
なる。このアルカリ性溶液にＣＯ2 を吹き込むと以下の
反応が進行し、ＣＯ2 がＣａＣＯ3 となって固定され、
空気分のみが外部に放出される。
水に溶かすと次反応で溶液はアルカリ性になる。 Ｎａ2 ＋Ｈ2 Ｏ → ２Ｎａ+ ＋２ＯＨ- Ｋ2 Ｏ＋Ｈ2 Ｏ → ２Ｋ+ ＋２ＯＨ- その結果、アルカリ性溶液にＣａＯ等が沈殿した溶液と
なる。このアルカリ性溶液にＣＯ2 を吹き込むと以下の
反応が進行し、ＣＯ2 がＣａＣＯ3 となって固定され、
空気分のみが外部に放出される。
【００３１】このように、地球温暖化の一要因として危
惧されているＣＯ2 は上記反応によって殆ど除去される
から、燃料電池５からの排出物は殆ど水蒸気のみとな
り、よって、環境を害しない極めてクリーンな発電シス
テムを構築できる。
惧されているＣＯ2 は上記反応によって殆ど除去される
から、燃料電池５からの排出物は殆ど水蒸気のみとな
り、よって、環境を害しない極めてクリーンな発電シス
テムを構築できる。
【００３２】一方、熱交換器６を介して８００℃以上に
加熱された水蒸気は、前記した改質炉２に送られ、既述
した改質のための水蒸気として利用されると共に、吸熱
反応のための熱エネルギーとして利用される。これによ
り、熱エネルギー供給のための発熱反応を極力抑えるこ
とができることになり、改質炉２への酸素（或いは空
気）供給機構を簡素化でき、改質設備をコンパクトにで
きる。
加熱された水蒸気は、前記した改質炉２に送られ、既述
した改質のための水蒸気として利用されると共に、吸熱
反応のための熱エネルギーとして利用される。これによ
り、熱エネルギー供給のための発熱反応を極力抑えるこ
とができることになり、改質炉２への酸素（或いは空
気）供給機構を簡素化でき、改質設備をコンパクトにで
きる。
【００３３】また一方では、燃料電池５からの排熱は熱
分解炉１に送られ、ガス化のための熱源（燃焼空気の予
熱、含水量の多い廃棄物の予備乾燥用熱源等）として効
率的に使用される。これにより、熱分解炉の熱効率を向
上し、システム全体の発電効率を４５〜５０％に向上す
ることができる。
分解炉１に送られ、ガス化のための熱源（燃焼空気の予
熱、含水量の多い廃棄物の予備乾燥用熱源等）として効
率的に使用される。これにより、熱分解炉の熱効率を向
上し、システム全体の発電効率を４５〜５０％に向上す
ることができる。
【００３４】このように、発電時にシステム内で生じた
熱エネルギー（排熱）や副生成物を外部に排出すること
なく、システム内で有効にリサイクルすることにより、
高効率、安全、且つ、クリーンな発電システムが構築で
き、今後期待される一日のゴミ処理量が数十トン以下と
いった中小規模用途をターゲットとした（工場、病院、
ホテル、オフィスビル、更には一般家庭等）、分散型廃
棄物発電システムの実現を可能にするものである。
熱エネルギー（排熱）や副生成物を外部に排出すること
なく、システム内で有効にリサイクルすることにより、
高効率、安全、且つ、クリーンな発電システムが構築で
き、今後期待される一日のゴミ処理量が数十トン以下と
いった中小規模用途をターゲットとした（工場、病院、
ホテル、オフィスビル、更には一般家庭等）、分散型廃
棄物発電システムの実現を可能にするものである。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
熱分解炉の灰分を利用した二酸化炭素固定装置を備えて
いるので、燃料電池から排出されるＣＯ2 をＣａＣＯ3
やＮａ 2 ＣＯ3 等に固定・排除できるため、ＣＯ2 の外
部への放出量を大幅に抑制することができる。よって、
環境を害しない極めてクリーンな発電システムを実現す
ることが可能となる。
熱分解炉の灰分を利用した二酸化炭素固定装置を備えて
いるので、燃料電池から排出されるＣＯ2 をＣａＣＯ3
やＮａ 2 ＣＯ3 等に固定・排除できるため、ＣＯ2 の外
部への放出量を大幅に抑制することができる。よって、
環境を害しない極めてクリーンな発電システムを実現す
ることが可能となる。
【００３６】また、本発明によれば、燃料電池から生じ
る排熱を熱分解炉の熱源に使用し、また、排気水蒸気を
改質設備の熱源兼水蒸気源に使用したので、熱分解炉の
熱効率を向上し、システムの発電効率が向上する。これ
により、一日のゴミ処理量が数十トン以下の中小規模、
分散型廃棄物発電システムの実現も可能となる。
る排熱を熱分解炉の熱源に使用し、また、排気水蒸気を
改質設備の熱源兼水蒸気源に使用したので、熱分解炉の
熱効率を向上し、システムの発電効率が向上する。これ
により、一日のゴミ処理量が数十トン以下の中小規模、
分散型廃棄物発電システムの実現も可能となる。
【図１】本実施形態に係る廃棄物発電システムの構成を
示す図。
示す図。
１ 熱分解炉
２ 改質炉
４ ガス精製装置
５ 燃料電池（固体酸化物形燃料電池）
３、６ 熱交換器
７ 凝縮器
８ 二酸化炭素固定装置
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｈ０１Ｍ 8/00 Ｈ０１Ｍ 8/12 ５Ｈ０２７
8/12 Ｂ０１Ｄ 53/34 １３５Ｚ
// Ｆ２３Ｊ 15/02 Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｃ
Ｆターム(参考） 3K061 AA24 AB02 AB03 AC12 FA01
FA10 FA11
3K070 DA05 DA07 DA16 DA23 DA36
DA39
4D002 AA09 AC10 BA02 CA06 DA02
DA05 FA02 FA04
4D004 AA01 AA02 BA03 CA27
5H026 AA06 BB10
5H027 AA06 BA05 BA08 BA16 BC07
DD09
Claims (7)
- 【請求項１】 廃棄物を加熱して得た熱分解ガスを改質
して発電に使用する廃棄物発電システムであって、 ナトリウムおよび／またはカルシウムを含む有機物を含
む廃棄物を加熱して熱分解ガスを発生する熱分解炉と、 熱分解ガス中のタールやすす、硫黄分や塩素分等を除去
し、水素豊富なガスを精製する改質設備と、 精製ガスを供給して発電する燃料電池と、 前記熱分解炉から排出される酸化ナトリウムおよび／ま
たは酸化カルシウムを含む焼却灰を分散した水に前記燃
料電池の排気ガスをバブリングして排気ガス中のＣＯ2
を水中に固定する二酸化炭素固定装置とを備えることを
特徴とする廃棄物発電システム。 - 【請求項２】 前記カルシウムを含む有機物が生体廃棄
物を含むことを特徴とする請求項１に記載の廃棄物発電
システム。 - 【請求項３】 前記生体廃棄物が肉骨粉を含むことを特
徴とする請求項２に記載の廃棄物発電システム。 - 【請求項４】 更に、前記燃料電池から生じる排熱を前
記熱分解炉の熱源に使用するための排熱回収設備を備え
ることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか
に記載の廃棄物発電システム。 - 【請求項５】 更に、前記燃料電池から生じる水蒸気を
前記改質設備の熱源兼水蒸気源に使用するための排熱回
収設備を備えることを特徴とする請求項１から請求項３
までの何れかに記載の廃棄物発電システム。 - 【請求項６】 更に、前記燃料電池から生じる排熱を前
記熱分解炉の熱源に使用すると共に、排気水蒸気を前記
改質設備の熱源兼水蒸気源に使用するための排熱回収設
備を備えることを特徴とする請求項１から請求項３まで
の何れかに記載の廃棄物発電システム。 - 【請求項７】 前記燃料電池が、高温型の固体酸化物形
燃料電池であることを特徴とする請求項１から請求項６
までの何れかに記載の廃棄物発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002039492A JP2003243021A (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | 廃棄物発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002039492A JP2003243021A (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | 廃棄物発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003243021A true JP2003243021A (ja) | 2003-08-29 |
Family
ID=27780498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002039492A Pending JP2003243021A (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | 廃棄物発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003243021A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006278176A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Tokyo Gas Co Ltd | 高温作動型燃料電池システム |
| WO2010041642A1 (ja) * | 2008-10-10 | 2010-04-15 | 株式会社トクヤマ | 陰イオン交換膜型燃料電池の運転方法 |
| JP2011220543A (ja) * | 2010-04-05 | 2011-11-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ボイラ設備 |
| KR101131481B1 (ko) * | 2011-04-27 | 2012-03-30 | 한국지질자원연구원 | 생활폐기물 소각 바닥재로부터 이산화탄소 고정화 처리 및 유해 물질의 제거 방법 |
| KR20160077393A (ko) * | 2014-12-22 | 2016-07-04 | 주식회사 포스코 | 코크스 오븐 가스 정제 장치 및 코크스 오븐 가스 정제 방법 |
| JP2020099885A (ja) * | 2018-12-25 | 2020-07-02 | 三菱マテリアル株式会社 | 可燃物処理装置及び可燃物処理方法 |
-
2002
- 2002-02-18 JP JP2002039492A patent/JP2003243021A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006278176A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Tokyo Gas Co Ltd | 高温作動型燃料電池システム |
| JP4666356B2 (ja) * | 2005-03-30 | 2011-04-06 | 東京瓦斯株式会社 | 高温作動型燃料電池システム |
| WO2010041642A1 (ja) * | 2008-10-10 | 2010-04-15 | 株式会社トクヤマ | 陰イオン交換膜型燃料電池の運転方法 |
| JPWO2010041642A1 (ja) * | 2008-10-10 | 2012-03-08 | 株式会社トクヤマ | 陰イオン交換膜型燃料電池の運転方法 |
| US8628889B2 (en) | 2008-10-10 | 2014-01-14 | Tokuyama Corporation | Operating method of anion-exchange membrane-type fuel cell |
| JP2011220543A (ja) * | 2010-04-05 | 2011-11-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ボイラ設備 |
| KR101131481B1 (ko) * | 2011-04-27 | 2012-03-30 | 한국지질자원연구원 | 생활폐기물 소각 바닥재로부터 이산화탄소 고정화 처리 및 유해 물질의 제거 방법 |
| KR20160077393A (ko) * | 2014-12-22 | 2016-07-04 | 주식회사 포스코 | 코크스 오븐 가스 정제 장치 및 코크스 오븐 가스 정제 방법 |
| KR101676134B1 (ko) * | 2014-12-22 | 2016-11-15 | 주식회사 포스코 | 코크스 오븐 가스 정제 장치 및 코크스 오븐 가스 정제 방법 |
| JP2020099885A (ja) * | 2018-12-25 | 2020-07-02 | 三菱マテリアル株式会社 | 可燃物処理装置及び可燃物処理方法 |
| JP7191676B2 (ja) | 2018-12-25 | 2022-12-19 | Ｕｂｅ三菱セメント株式会社 | 可燃物処理装置及び可燃物処理方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2270849C2 (ru) | Система, вырабатывающая электрическую энергию с помощью газификации горючих веществ | |
| US20060260190A1 (en) | Method and apparatus for treating organic matter | |
| CN1382202A (zh) | 气化液体或固体燃料的装置和方法 | |
| CN114106858B (zh) | 一种有机固体废弃物复合热化学处置和利用方法 | |
| JP2006128006A (ja) | バイオマスの炭化ガス化高温型燃料電池発電システム | |
| KR20110032532A (ko) | 폐기물의 열분해／가스화법을 이용한 연료전지 열병합 발전 시스템 | |
| JP2004014124A (ja) | 発電方法および発電装置 | |
| JP2003243021A (ja) | 廃棄物発電システム | |
| CN109385307B (zh) | 一种生物质的燃料电池热电联供系统及其发电方法 | |
| JP2003243019A (ja) | 廃棄物発電システム | |
| KR20150020387A (ko) | 폐기물 소각-고체산화물 연료전지의 복합발전장치 | |
| JP3831588B2 (ja) | 廃棄物のガス化処理設備及びこれを利用したガス化発電設備 | |
| JP5392988B2 (ja) | バイオマスのガス化方法及びバイオマスガス化装置 | |
| JP4441281B2 (ja) | バイオマス資源からの水素及び酸素の製造方法及び製造装置 | |
| JP3776692B2 (ja) | 廃棄物のガス化処理設備及びこれを利用したガス化発電設備 | |
| JP3370866B2 (ja) | 廃棄物の熱分解ガスによる発電方法 | |
| JP2002030289A (ja) | 廃棄物のガス化処理設備及びこれを利用したガス化発電設備 | |
| CN115200025B (zh) | 一种利用可再生能源焚烧生活垃圾的系统及方法 | |
| JP2004136184A (ja) | 廃棄物処理システム | |
| JP2002038164A (ja) | 廃棄物のガス化処理設備及びこれを利用したガス化発電設備 | |
| JP3977939B2 (ja) | 廃棄物溶融処理方法及び処理設備 | |
| JP3962260B2 (ja) | シュレッダーダストの処理方法 | |
| EP4127563A1 (en) | Incineration process for waste and device therefore | |
| CN115200025A (zh) | 一种利用可再生能源焚烧生活垃圾的系统及方法 | |
| CN116877991A (zh) | 垃圾的低碳热解焚烧系统及其运行方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040323 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051025 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061003 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070320 |