【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイオキシン生成および高温溶融塩腐食の抑制が可能であり、より高効率で発電できるごみ発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のごみ発電システムとして図１０に示すごみ発電システムが提案される。
【０００３】
従来のごみ発電システム１は、廃棄物燃焼サイクル２、発電機３を備えたガスタービンプラント４、排ガス熱交換システム５、蒸気サイクルシステム（蒸気タービンプラント）６が複合的に組み合わされたコージェネレーションシステム構成である。
【０００４】
廃棄物燃焼サイクル２は、燃焼炉７、冷却器８および排ガス処理装置９を、ガス通路１０を介して直列に接続した構成である。
【０００５】
一方、排ガス熱交換システム５は、熱併給用蒸気発生装置１１、熱交換部１２およびスーパーヒータ１３が直列に設けられたガスタービン排ガス熱交換器１４で構成される。
【０００６】
また、蒸気サイクルシステム６は、発電機３をそれぞれ備えた高圧蒸気タービン１５と低圧蒸気タービン１６、復水器１７、脱気器１８および給水ポンプ１９で構成される。
【０００７】
廃棄物燃焼サイクル２において、燃焼炉７は燃料である廃棄物２０を燃焼して、燃焼ガス２１を生成する。発生した燃焼ガス２１はガス通路１０を介して冷却器８に送られ、さらに冷却器８では、燃焼ガス２１と蒸気サイクルシステム６の給水ポンプ１９から復水給水通路２２を介して供給される復水２３とを利用して高圧高温過熱蒸気２４と排ガス２５が生成される。冷却器８で生成された高温高圧蒸気２４は蒸気サイクルシステム６の高圧蒸気タービン１５に供給され、一方、排ガス２５は環境汚染物質の処理を行なう排ガス処理装置９で無害化され、無害化排ガス２６となり大気中に排出される。
【０００８】
ガスタービンプラント４では、燃料２７および空気２８から発電機３で電力を生成する際に発生するガスタービン排ガス２９を排ガス熱交換システム５のガスタービン排ガス熱交換器１４内に放出する。
【０００９】
排ガス熱交換システム５では、ガスタービンプラント４で仕事をした高温のガスタービン排ガス２９が、ガスタービン排ガス熱交換器１４内を流れ、スーパーヒータ１３、熱交換部１２および熱併給用蒸気発生装置１１の順で熱交換により放熱された後、大気中に放出される。
【００１０】
また、蒸気サイクルシステム６の高圧蒸気タービン１５から蒸気通路３０を介して供給される低圧蒸気３１が、熱交換部１２およびスーパーヒータ１３において、この順番でガスタービン排ガス２９との間で熱交換され、高温低圧蒸気３２が生成される。
【００１１】
一方、熱併給用蒸気発生装置１１では、供給水３３がガスタービン排ガス２９との間で熱交換され、低圧低温蒸気３４が生成される。
【００１２】
蒸気サイクルシステム６において、高圧蒸気タービン１５では、廃棄物燃焼サイクル２の冷却器８から、蒸気通路３０を介して供給される高温高圧蒸気２４を入力エネルギとして発電機３で電力が生成され、脱気用抽気蒸気３５および低圧蒸気３１が排出される。高圧蒸気タービン１５で生成された脱気用抽気蒸気３５および低圧蒸気３１は蒸気通路３０を介して、それぞれ、脱気器１８および排ガス熱交換システム５の熱交換部１２に送られる。
【００１３】
一方、低圧蒸気タービン１６では、排ガス熱交換システム５のスーパーヒータ１３から蒸気通路３０を介して供給される高温低圧蒸気３２を入力エネルギとして発電機３で電力が生成され、抽気蒸気３６が生成される。低圧蒸気タービン１６で生成された抽気蒸気３６は蒸気通路３０を介して復水器１７に送られ、復水器１７で冷却凝縮され復水２３となり、この復水２３はさらに復水給水通路２２を介して脱気器１８に送られる。
【００１４】
脱気器１８では、高圧蒸気タービン１５および低圧蒸気タービン１６から蒸気通路２１あるいは復水給水通路２２を介して送られた脱気用抽気蒸気３５および復水２３中の空気を分離し、脱気して得られた復水２３を、復水給水通路２２を介して給水ポンプ１９に供給する。さらに、給水ポンプ１９から復水給水通路２２を介して廃棄物燃焼サイクル２の冷却器８に復水２３が供給される。
【００１５】
すなわち、ごみ発電システム１は、廃棄物２０を燃料として廃棄物燃焼サイクル２で、高温高圧蒸気２４を生成し、ガスタービンプラント４から放出されるガスタービン排ガス２９の熱を利用して効率を上げつつ、高温高圧蒸気２４を入力エネルギとして高圧蒸気タービン１５および低圧蒸気タービン１６が備える発電機３で発電し電力を発生させるシステムである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
環境対策および省資源対策として、廃棄物を燃料として燃焼させ、電力を発生させるごみ発電システムがある。
【００１７】
ごみ発電システムにおける課題としては、省資源化すなわち、エネルギ効率あるいは発電効率の向上および環境対策として、廃棄物燃焼等の処理で発生する環境汚染物質の量の低減が挙げられる。エネルギ効率あるいは発電効率を向上させるためには、発電の際の入力エネルギとなる蒸気の高温高圧化および安定化が必要である。
【００１８】
しかし、廃棄物燃料を燃焼して蒸気を生成する場合において、高温燃焼では、廃棄物に含まれる多量の塩基物によりボイラチューブの高温腐食が発生する恐れがある。このため廃棄物は、高温腐食が発生する温度より低い温度で燃焼され、また、廃棄物燃焼には負荷変動が伴うことから十分な廃熱回収が実施されず、蒸気の温度低下に繋がる。
【００１９】
また、燃料となる廃棄物を直接燃焼すると、廃棄物に含まれる容器や包装廃棄物から有害物質が発生する一方、廃棄物中に含まれる水分の影響で発熱量が低下して発電効率が低くなる。このため，廃棄物のガス化あるいは固形化により廃棄物燃料を改質して、環境汚染物質の発生量を低減させ、また、燃料を高エネルギ化させることが重要である。
【００２０】
本発明は上述した従来の事情に対処するためになされたものであり、廃棄物燃焼サイクルに負荷変動がある場合においても、より高温高圧な蒸気を安定して供給すること、および、十分な廃熱回収を実施することにより高いエネルギ効率で発電あるいは２次エネルギ生成することが可能なごみ発電システムを提供することを目的とする。
【００２１】
また、本発明の他の目的は、環境汚染物質の発生量を低減し、環境汚染を抑制することが可能なごみ発電システムを提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るごみ発電システムは、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、廃棄物燃焼サイクル、熱交換ガス排出機構、燃焼蒸気熱交換器を設けた排ガス熱交換システムおよび蒸気サイクルシステムで構成され、前記廃棄物燃焼サイクルは、廃棄物を燃料として生成した燃焼排気蒸気を前記排ガス熱交換システムの燃焼蒸気熱交換器に与え、上記燃焼蒸気熱交換器は、前記廃棄物燃焼サイクルから与えられた燃焼排気蒸気を、前記熱交換ガス排出機構から排出された熱交換用排ガスの熱で加熱高温化した後、前記蒸気サイクルシステムに供給する一方、前記蒸気サイクルシステムは、燃焼蒸気熱交換器から供給される燃焼排気蒸気から電力を発生させるようにしたことを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明に係るごみ発電システムは、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、前記排ガス熱交換システムに供給水熱交換器を設け、この供給水熱交換器において、前記廃棄物燃焼サイクルから排出された無害化排ガス、および前記熱交換ガス排出機構から排ガス熱交換システムに排出される熱交換用排ガスの熱で、前記供給水熱交換器に供給される供給水を加熱し、供給水生成蒸気を生成するようにしたことを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明に係るごみ発電システムは、上述の目的を達成するために、請求項３に記載したように、前記廃棄物燃焼サイクルが生成した燃焼排気蒸気の一部を、前記熱交換ガス排出機構の冷却部位を冷却する冷却媒体として使用した後、前記蒸気サイクルシステムに供給するようにしたことを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明に係るごみ発電システムは、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、前記排ガス熱交換システムに過熱器を設け、前記廃棄物燃焼サイクルが生成した燃焼排気蒸気の一部を、前記熱交換ガス排出機構の冷却部位を冷却する冷却媒体として使用した後、前記過熱器において、前記熱交換ガス排出機構から排出された熱交換用排ガスの熱で過熱高温化してから、前記蒸気サイクルシステムに供給するようにしたことを特徴とするものである。
【００２６】
また、本発明に係るごみ発電システムは、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、前記蒸気サイクルシステムが生成した蒸気サイクル生成蒸気を、前記熱交換ガス排出機構の冷却部位を冷却する冷却媒体として使用するようにしたことを特徴とするものである。
【００２７】
また、本発明に係るごみ発電システムは、上述の目的を達成するために、請求項６に記載したように、前記排ガス熱交換システムに過熱器を設け、前記蒸気サイクルシステムが生成した蒸気サイクル生成蒸気を、前記熱交換ガス排出機構の冷却部位を冷却する冷却媒体として使用した後、前記過熱器において、前記熱交換ガス排出機構から排出された熱交換用排ガスの熱で過熱高温化してから、前記蒸気サイクルシステムに供給するようにしたことを特徴とするものである。
【００２８】
また、本発明に係るごみ発電システムは、上述の目的を達成するために、請求項７に記載したように、前記排ガス熱交換システムに過熱器を設け、前記蒸気サイクルシステムが生成した蒸気サイクル生成蒸気を、前記過熱器において、前記熱交換ガス排出機構から排出された熱交換用排ガスの熱で過熱高温化してから、再度、前記燃焼蒸気熱交換器から供給される燃焼排気蒸気とともに蒸気サイクルシステムに供給されるようにしたことを特徴とするものである。
【００２９】
また、本発明に係るごみ発電システムは、上述の目的を達成するために、請求項８に記載したように、前記排ガス熱交換システムに過熱器を設け、前記燃焼蒸気熱交換器で加熱された燃焼排気蒸気を、さらに前記過熱器において過熱高温化してから、前記蒸気サイクルシステムに供給されるようにしたことを特徴とするものである。
【００３０】
また、本発明に係るごみ発電システムは、上述の目的を達成するために、請求項９に記載したように、前記熱交換ガス排出機構が冷却部位および燃焼器を具備し、前記廃棄物燃焼サイクルが生成した燃焼排気蒸気の一部を、前記冷却部位を冷却する冷却媒体として使用した後、前記蒸気サイクルシステムに供給する一方、前記廃棄物燃焼サイクルが生成した燃焼排気蒸気の別の一部で、前記燃焼器を直接噴射冷却されるようにしたことを特徴とするものである。
【００３１】
また、本発明に係るごみ発電システムは、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載したように、前記排ガス熱交換システムに燃料改質機構を設け、この燃料改質機構において、前記廃棄物燃焼サイクルから排出された無害化排ガス、および前記熱交換ガス排出機構から排ガス熱交換システムに排出される熱交換用排ガスの熱で、前記燃料改質機構に供給される改質用燃料を加熱し、改質燃料を生成するようにしたことを特徴とするものである。
【００３２】
また、本発明に係るごみ発電システムは、上述の目的を達成するために、請求項１１に記載したように、前記排ガス熱交換システムに物理量検出器を、前記熱交換ガス排出機構に燃料流量調整器をそれぞれ設け、さらに前記物理量検出器と燃料流量調整器とを接続する演算器を設け、この演算器は、前記物理量検出器から入力された物理量に基づいて制御信号を決定し、燃料流量調整器に出力することにより、前記熱交換ガス排出機構に供給される燃料流量を制御することを可能としたことを特徴とするものである。
【００３３】
また、本発明に係るごみ発電システムは、上述の目的を達成するために、請求項１２に記載したように、前記廃棄物燃焼サイクルが生成した燃焼排気蒸気の一部を、前記熱交換ガス排出機構の冷却部位を冷却する冷却媒体として使用した後、前記蒸気サイクルシステムに供給する蒸気冷却手段と、前記廃棄物燃焼サイクルからの吐出空気を、前記冷却部位を冷却する冷却媒体として使用した後、前記排ガス熱交換システムに供給する空気冷却手段とを並設する一方、冷却媒体切替手段を設け、この冷却媒体切替手段により前記蒸気冷却手段と空気冷却手段のうち一方あるいは双方を選択できるようにしたことを特徴とするものである。
【００３４】
また、本発明に係るごみ発電システムは、上述の目的を達成するために、請求項１３に記載したように、前記排ガス熱交換システムに過熱器あるいはその他の熱交換器を設け、前記蒸気サイクルシステムから排出された蒸気サイクル生成蒸気を、前記過熱器あるいはその他の熱交換部において、前記熱交換ガス排出機構から排出された熱交換用排ガスの熱で過熱あるいは加熱して高温化されて、再度前記蒸気サイクルシステムに供給するようにしたことを特徴とするものである。
【００３５】
また、本発明に係るごみ発電システムは、上述の目的を達成するために、請求項１４に記載したように、前記排ガス熱交換システムに過熱器あるいはその他の熱交換器を設け、前記蒸気サイクルシステムから排出された蒸気サイクル生成蒸気が、前記過熱器あるいはその他の熱交換部を経由し、前記熱交換ガス排出機構から排出された熱交換用排ガスの熱で過熱あるいは加熱して高温化されて、再度前記蒸気サイクルシステムに供給される経路と、前記過熱器あるいはその他の熱交換部を経由せず直接再度前記蒸気サイクルシステムに供給される経路とを並設する一方、経路切替手段を設け、この経路切替手段により前記蒸気サイクルシステムから排出された蒸気サイクル生成蒸気の経路を選択できるようにしたことを特徴とするものである。
【００３６】
また、本発明に係るごみ発電システムは、上述の目的を達成するために、請求項１５に記載したように、前記燃焼蒸気熱交換器は蓄熱式熱交換器であることを特徴とするものである。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明に係るごみ発電システムの実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００３８】
図１は、本発明の第１の実施形態によるごみ発電システムを示す構成図である。
【００３９】
ごみ発電システム４０は、廃棄物燃焼サイクル４１、発電機４２を備えた熱交換ガス排出機構であるガスタービンプラント４３、排ガス熱交換システム４４、蒸気サイクルシステム４５（蒸気タービンプラント）が複合的に組み合わされたコージェネレーションシステム構成である。
【００４０】
廃棄物燃焼サイクル４１は、燃焼炉４６、冷却器４７および排ガス処理装置４８を、ガス通路４９を介して直列に接続した構成である。
【００４１】
一方、排ガス熱交換システム４４は、供給水熱交換器である熱併給用蒸気発生装置５０、熱交換部５１、燃焼排ガス−水蒸気ガス熱交換器としての燃焼蒸気熱交換器である蓄熱式熱交換器５２および過熱器であるスーパーヒータ５３が直列に設けられたガスタービン排ガス熱交換器５４で構成される。
【００４２】
ガスタービン排ガス熱交換器５４の熱併給用蒸気発生装置５０と熱交換部５１との間には、排ガス合流点５５が設けられる。
【００４３】
また、蒸気サイクルシステム４５は、発電機４２をそれぞれ備えた高圧蒸気タービン５６と低圧蒸気タービン５７、復水器５８、脱気器５９および給水ポンプ６０で構成される。
【００４４】
廃棄物燃焼サイクル４１において、燃焼炉４６は燃料である廃棄物６１を燃焼して、燃焼ガス６２を生成する。発生した燃焼ガス６２はガス通路４９を介して冷却器４７に送られ、さらに冷却器４７では、燃焼ガス６２と蒸気サイクルシステム４５の給水ポンプ６０から復水給水通路６３を介して供給される復水６４とを利用して燃焼排気蒸気である高温高圧蒸気６５と排ガス６６が生成される。冷却器４７で生成された高温高圧蒸気６５は排ガス熱交換システム４４における、ガスタービン排ガス熱交換器５４に設けられた蓄熱式熱交換器５２に送られる。
【００４５】
一方、冷却器４７から放出された排ガス６６は環境汚染物質の処理を行なう排ガス処理装置４８で無害化され無害化排ガス６７となり、排ガス熱交換システム４４における、ガスタービン排ガス熱交換器５４に設けられた排ガス合流点５５に、ガス通路４９を介して排出される。
【００４６】
ガスタービンプラント４３では、燃料６８および空気６９から発電機４２で電力を生成する際に発生する熱交換用排ガスであるガスタービン排ガス７０を排ガス熱交換システム４４のガスタービン排ガス熱交換器５４内に放出する。
【００４７】
排ガス熱交換システム４４では、ガスタービンプラント４３で仕事をした高温のガスタービン排ガス７０が、ガスタービン排ガス熱交換器５４に直列に具備したスーパーヒータ５３、蓄熱式熱交換器５２、熱交換部５１および熱併給用蒸気発生装置５０において順次この順番で熱交換により放熱され、大気中に放出される。
【００４８】
また、蒸気サイクルシステム４５の高圧蒸気タービン５６から蒸気通路７１を介して供給される蒸気サイクル生成蒸気である低圧蒸気７２が、熱交換部５１およびスーパーヒータ５３において、この順番でガスタービン排ガス７０との間で熱交換され、高温低圧蒸気７３が生成される。
【００４９】
一方、熱併給用蒸気発生装置５０では、供給水７４がガスタービン排ガス７０との間で熱交換され、供給水生成蒸気である低圧低温蒸気７５が生成される。
【００５０】
また、廃棄物燃焼サイクル４１の冷却器４７からガス通路４９を介して供給される高温高圧蒸気６５が、蓄熱式熱交換器５２においてガスタービン排ガス７０との間で熱交換された後、蒸気サイクルシステム４５の高圧蒸気タービン５６に蒸気通路７１を介して供給される。
【００５１】
また、廃棄物燃焼サイクル４１の排ガス処理装置４８で無害化された無害化排ガス６７が、ガスタービン排ガス熱交換器５４に設けられた排ガス合流点５５でガスタービン排ガス７０と合流し、ガスタービン排ガス７０とともに無害化排ガス６７の熱が熱併給用蒸気発生装置５０で供給水７４との熱交換に利用され、大気排出される。
【００５２】
蒸気サイクルシステム４５において、高圧蒸気タービン５６では、排ガス熱交換システム４４の蓄熱式熱交換器５２から、蒸気通路７１を介して供給される高温高圧蒸気６５を入力エネルギとして発電機４２で電力が生成され、脱気用抽気蒸気７６および低圧蒸気７２が排出される。高圧蒸気タービン５６で生成された脱気用抽気蒸気７６および低圧蒸気７２は蒸気通路７１を介して、それぞれ、脱気器５９および排ガス熱交換システム４４の熱交換部５１に送られる。
【００５３】
一方、低圧蒸気タービン５７では、排ガス熱交換システム４４のスーパーヒータ５３から蒸気通路７１を介して供給される高温低圧蒸気７３を入力エネルギとして発電機４２で電力が生成され、抽気蒸気７７が生成される。低圧蒸気タービン５７で生成された抽気蒸気７７は蒸気通路７１を介して復水器５８に送られ、復水器５８で冷却復水され復水６４となり、さらに復水給水通路６３を介して脱気器５９に送られる。
【００５４】
脱気器５９では、高圧蒸気タービン５６および低圧蒸気タービン５７から蒸気通路７１あるいは復水給水通路６３を介して送られた脱気用抽気蒸気７６および復水６４中の空気を分離し、脱気して得られた復水６４を、復水給水通路６３を介して給水ポンプ６０に供給する。さらに、給水ポンプ６０から復水給水通路６３を介して廃棄物燃焼サイクル４１の冷却器４７に冷却用として復水６４が供給される。
【００５５】
すなわち、ごみ発電システム４０は、廃棄物６１を燃料として廃棄物燃焼サイクル４１で、高温高圧蒸気６５を生成し、ガスタービンプラント４３から放出されるガスタービン排ガス７０の熱を利用して効率を上げつつ、高温高圧蒸気６５を入力エネルギとして高圧蒸気タービン５６および低圧蒸気タービン５７の発電機４２で電力を発生させるシステムである。
【００５６】
従来のごみ発電システム１が、冷却器７で生成された高温高圧蒸気２４を直接高圧蒸気タービン１４の入力エネルギとしているのに対し、ごみ発電システム４０は、冷却器４７で生成された高温高圧蒸気６５を蓄熱式熱交換器５２においてガスタービン排ガス７０との間で熱交換した後、高圧蒸気タービン５６の入力エネルギとしている。
【００５７】
また、従来のごみ発電システム１においては、排ガス処理装置８で無害化された無害化排ガス２６が大気排出されるのに対し、ごみ発電システム４０では、排ガス処理装置４８で無害化された無害化排ガス６７が、ガスタービン排ガス熱交換器５４に設けられた排ガス合流点５５でガスタービン排ガス７０と合流され、ガスタービン排ガス７０とともに無害化排ガス６７の熱が熱併給用蒸気発生装置５０で供給水７４との熱交換に利用された後、大気排出される。
【００５８】
このため、ごみ発電システム４０では、廃棄物燃焼サイクル４１の負荷変動により、冷却器４７で生成される高温高圧蒸気６５の温度に変動が発生しても、蓄熱式熱交換器５２の蓄熱効果により高温高圧蒸気６５の温度変動量を低減させることができる。また、高温高圧蒸気６５の高温高圧化が図れる。さらに、高圧蒸気タービン５６で生成される低圧蒸気７２および、低圧蒸気タービン５７への、高温低圧蒸気７３の供給を安定化することができる。
【００５９】
また、ガスタービン排ガス熱交換器５４の下流域である熱併給用蒸気発生装置５０の熱交換能力が向上し、かつ、排ガス処理装置４８で無害化された無害化排ガス６７の熱を有効利用することによりシステムのエネルギ効率を向上させることができる。
【００６０】
尚、ごみ発電システム４０では、ガスタービンプラント４３の代わりに、廃棄物燃焼ガス化炉を設け、排出されたガス化炉発生生成ガスをガスタービン排ガス７０の代わりとすることも可能である。
【００６１】
図２は、本発明の第２の実施形態によるごみ発電システムの構成図である。
【００６２】
図２のごみ発電システム４０Ａは、図１のごみ発電システム４０に対し、冷却器４７と蓄熱式熱交換器５２の間の蒸気通路７１に設けた蒸気分岐点８０と、ガスタービンプラント４３が具備するガスタービン冷却部位８１とを蒸気分岐通路８２で接続し、さらに蓄熱式熱交換器５２と高圧蒸気タービン５６の間の蒸気通路７１に設けた蒸気合流点８３と、ガスタービン冷却部位８１とを高温蒸気通路８４で接続した構成が相違する。その他の構成および作用については、図１のごみ発電システム４０と図２のごみ発電システム４０Ａは同等であるため、説明を省略し同符号を付する。
【００６３】
ごみ発電システム４０Ａでは、冷却器４７で生成された高温高圧蒸気６５の一部が、蒸気分岐点８０から蒸気分岐通路８２に流れ、ガスタービン冷却部位８１を冷却し、熱交換する。その後、高温高圧蒸気６５は、高温蒸気通路８４内を流れ、蒸気合流点８３において、蓄熱式熱交換器５２でガスタービン排ガス７０と熱交換された高温高圧蒸気６５と合流して、高圧蒸気タービン５６に供給される。
【００６４】
また、高温蒸気通路８４はスーパーヒータ５３を経由しており、スーパーヒータ５３において、高温高圧蒸気６５とガスタービン排ガス７０との間で熱交換され、過熱される。
【００６５】
ごみ発電システム４０Ａでは、ガスタービンプラント４３の冷却に必要な作動媒体を高温高圧蒸気６５とするため、ガスタービンプラント４３の冷却媒体（通常は高圧空気）生成に費やされる動力を低減できる。さらに、冷却に使用した後の高温高圧蒸気６５は回収され、蒸気サイクルシステム４５において熱回収されるため、システム全体の熱効率を図１のごみ発電システム４０よりも向上させることができる。
【００６６】
また、高温高圧蒸気６５の一部がスーパーヒータ５３を経由するため、高圧蒸気タービン５６に供給される高温高圧蒸気６５の高温高圧化が可能となる。このため、高圧蒸気タービン５６において安定した低圧蒸気７２を生成することが可能となり、図１のごみ発電システム４０に対し、高出力、高効率化が図れる。
【００６７】
尚、ごみ発電システム４０Ａでは、図１のごみ発電システム４０と同様に、ガスタービンプラント４３の代わりに、廃棄物燃焼ガス化炉を設け、排出されたガス化炉発生生成ガスをガスタービン排ガス７０の代わりとすることも可能であり、この場合、廃棄物燃焼ガス化炉の冷却部位が高温高圧蒸気６５の一部により冷却される。
【００６８】
図３は、本発明の第３の実施形態によるごみ発電システムを示す構成図である。
【００６９】
図３のごみ発電システム４０Ｂは、図１のごみ発電システム４０に対し、高圧蒸気タービン５６と熱交換部５１を繋ぐ蒸気通路７１が、ガスタービンプラント４３が具備するガスタービン冷却部位８１を経由する構成が相違する。その他の構成および作用については、図１のごみ発電システム４０と図３のごみ発電システム４０Ｂは同等であるため、説明を省略し同符号を付する。
【００７０】
ごみ発電システム４０Ｂでは、高圧蒸気タービン５６で生成された低圧蒸気７２が、ガスタービン冷却部位８１を冷却する一方過熱され、その後、熱交換部５１に送られる。
【００７１】
ごみ発電システム４０Ｂでは、低圧蒸気タービン５７に供給される高温低圧蒸気７３の高温高圧化が可能となり、図１のごみ発電システム４０よりも高出力、高効率化が図れる。
【００７２】
尚、ごみ発電システム４０Ｂでは、図１のごみ発電システム４０と同様に、ガスタービンプラント４３の代わりに、廃棄物燃焼ガス化炉を設け、排出されたガス化炉発生生成ガスをガスタービン排ガス７０の代わりとすることも可能であり、この場合、廃棄物燃焼ガス化炉の冷却部位が高圧蒸気タービン５６で生成された低圧蒸気７２により冷却される。
【００７３】
図４は、本発明の第４の実施形態によるごみ発電システムを示す構成図である。
【００７４】
図４のごみ発電システム４０Ｃは、図１のごみ発電システム４０に対し、蓄熱式熱交換器５２と高圧蒸気タービン５６の間の蒸気通路７１に蒸気抽気点９０を、また、スーパーヒータ５３と低圧蒸気タービン５７の間の蒸気通路７１に蒸気合流点９１をそれぞれ設け、蒸気抽気点９０と蒸気合流点９１とを高温蒸気通路９２で接続した構成が相違する。その他の構成および作用については、図１のごみ発電システム４０と図４のごみ発電システム４０Ｃは同等であるため、説明を省略し同符号を付する。
【００７５】
ごみ発電システム４０Ｃでは、蓄熱式熱交換器５２から供給される高温高圧蒸気６５の一部が、蒸気抽気点９０で抽気され、高温蒸気通路９２を流れる。高温蒸気通路９２を経由した高温高圧蒸気６５の一部は、蒸気合流点９１において、スーパーヒータ５３から供給される高温低圧蒸気７３と合流し、低圧蒸気タービン５７に入力エネルギとして供給される。
【００７６】
ごみ発電システム４０Ｃでは、低圧蒸気タービン５７の入力エネルギである高温低圧蒸気７３の温度、圧力、流量調節が可能となり、システムの負荷変動や部分負荷運転時に要求される最適量に設定することができる。
【００７７】
図５は、本発明の第５の実施形態によるごみ発電システムを示す構成図である。
【００７８】
図５のごみ発電システム４０Ｄは、図１のごみ発電システム４０に対し、蓄熱式熱交換器５２と高圧蒸気タービン５６の間の蒸気通路７１がスーパーヒータ５３を経由する構成が相違する。その他の構成および作用については、図１のごみ発電システム４０と図５のごみ発電システム４０Ｄは同等であるため、説明を省略し同符号を付する。
【００７９】
ごみ発電システム４０Ｄでは、蓄熱式熱交換器５２から供給される高温高圧蒸気６５が、スーパーヒータ５３を経由し、ガスタービン排ガス７０と熱交換され過熱された後、高圧蒸気タービン５６に供給される。
【００８０】
ごみ発電システム４０Ｄでは、高温高圧蒸気６５の高温高圧化が可能となり、また、高圧蒸気タービン５６に安定した高温高圧蒸気６５の供給を行なうことができるため、高出力、高効率化が図れる。
【００８１】
図６は、本発明の第６の実施形態によるごみ発電システムを示す構成図である。
【００８２】
図６のごみ発電システム４０Ｅは、蒸気通路７１の接続形態および経路が図１のごみ発電システム４０と相違する。その他の構成および作用については、図１のごみ発電システム４０と図６のごみ発電システム４０Ｅは同等であるため、説明を省略し同符号を付する。
【００８３】
ごみ発電システム４０Ｅでは、スーパーヒータ５３と低圧蒸気タービン５７の間および、高圧蒸気タービン５６と熱交換部５１の間の蒸気通路７１にそれぞれ経路切替手段として三方切替装置１００が設けられる。これら２つの三方切替装置１００は蒸気バイパス通路１０１で接続される。
【００８４】
また、冷却器４７と蓄熱式熱交換器５２の間の蒸気通路７１に蒸気分岐弁１０２が設けられ、蒸気分岐弁１０２とガスタービンプラント４３が具備するガスタービン冷却部位８１とが冷却蒸気通路１０３で接続される。さらに、冷却蒸気通路１０３から分岐して、ガスタービンプラント４３への供給路として蒸気噴射用通路１０４が設けられる。
【００８５】
一方、スーパーヒータ５３と低圧蒸気タービン５７の間で三方切替装置１００よりも下流の位置に蒸気合流点１０５が設けられ、蒸気合流点１０５とガスタービン冷却部位８１とが回収蒸気通路１０６で接続される。
【００８６】
ごみ発電システム４０Ｅでは、ガスタービンプラント４３の停止時には、高圧蒸気タービン５６から排出された低圧蒸気７２が流れる経路が蒸気バイパス通路１０１となるように、三方切替装置１００を切り替え、低圧蒸気７２が、排ガス熱交換システム４４に流されず、直接低圧蒸気タービン５７に送られる。
【００８７】
また、冷却器４７で生成された高温高圧蒸気６５の一部が蒸気分岐弁１０２で抽気され、冷却蒸気通路１０３介してガスタービン冷却部位８１に供給される。高温高圧蒸気６５はガスタービン冷却部位８１において冷却することにより熱交換された後、回収蒸気通路１０６を流れ、蒸気合流点１０５において高温低圧蒸気７３と合流し、低圧蒸気タービン５７に入力エネルギとして供給される。
【００８８】
また、冷却蒸気通路１０３を流れる高温高圧蒸気６５の一部は、分岐する蒸気噴射用通路１０４に流れ、ガスタービンプラント４３の燃焼器内に直接蒸気噴射されて冷却材として使用される。
【００８９】
ごみ発電システム４０Ｅでは、ガスタービンプラントが停止し、システム全体が低負荷であるときに、高圧蒸気タービン５６から排出された低圧蒸気７２を直接低圧蒸気タービン５７に供給するため、蒸気通路７１を短くでき、蒸気通路７１における圧力損失と蒸気温度低下を低減することができる。これにより、システム全体の熱効率低下を低減することができる。
【００９０】
また、ガスタービンプラント４３の燃焼器内へ高温高圧蒸気６５を直接噴射することにより、燃焼器内の燃焼温度を低減できるため、燃焼ガスから発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害物質の発生を抑制できる。さらに、燃焼ガスと水蒸気が混合するため、ガスタービンプラント４３の出力を増加させることができる。
【００９１】
また、高温高圧蒸気６５をガスタービンプラント４３の燃焼器内へ直接噴射する代わりに、給水ポンプ６０から供給される高圧の復水６４が流れる復水給水通路６３に、復水給水通路６３から分岐する図示しない蒸気噴射用水路を設け、ガスタービンプラント４３の燃焼器内に直接、復水６４を噴射する構成としてもごみ発電システム４０Ｅと同様の効果を得ることができる。
【００９２】
尚、ごみ発電システム４０Ｅでは、図１のごみ発電システム４０と同様に、ガスタービンプラント４３の代わりに、廃棄物燃焼ガス化炉を設け、排出されたガス化炉発生生成ガスをガスタービン排ガス７０の代わりとすることも可能である。この場合、廃棄物燃焼ガス化炉の冷却部位が高温高圧蒸気６５の一部により冷却され、廃棄物燃焼ガス化炉の燃焼器内に高温高圧蒸気６５が直接噴射される。
【００９３】
図７は、本発明の第７の実施形態によるごみ発電システムを示す構成図である。
【００９４】
図７のごみ発電システム４０Ｆは、図１のごみ発電システム４０に対し、熱併給用蒸気発生装置５０の代わりに燃料改質機構として燃料改質装置１１０がガスタービン排ガス熱交換器５４の下流に設けられた構成が相違する。その他の構成および作用については、図１のごみ発電システム４０と図７のごみ発電システム４０Ｆは同等であるため、説明を省略し同符号を付する。
【００９５】
ごみ発電システム４０Ｆでは、燃料改質装置１１０において、燃料供給通路１１１を介して供給される改質用燃料１１２が、ガスタービン排ガス７０あるいは図示しない廃棄物燃焼ガス化炉から排出されたガス化炉発生生成ガスの熱を利用することにより改質され、クリーン燃料や高カロリー燃料等の改質燃料１１３が生成される。燃料改質装置１１０において生成された改質燃料１１３は、改質燃料通路１１４を介して燃焼炉１、図示しない廃棄物燃焼ガス化炉、ガスタービンプラント４３または他の熱機関の燃料として供給される。
【００９６】
ごみ発電システム４０Ｆでは、多種多様な改質用燃料１１２に対応できること、有害物質の発生が少ないクリーン燃料等の改質燃料１１３を生成できること、また、生成した改質燃料１１３を廃棄物６１あるいはその他の廃棄物とともに燃焼させることにより、燃焼ガスから発生する窒素酸化物等の有害物質の発生を低減させることができる。
【００９７】
また、改質燃料１１３は、燃料電池、ガスエンジン、またはマイクロガスタービンプラント等の熱機関にも供給できる。このため、多様化する付帯熱機関にクリーン燃料の供給が可能であり、目的あるいは用途に応じて改質燃料１１３の有効利用ができる。
【００９８】
図８は、本発明の第８の実施形態によるごみ発電システムを示す構成図である。
【００９９】
図８のごみ発電システム４０Ｇは、図１のごみ発電システム４０に対し、ガスタービン排ガス熱交換器５４が熱併給用蒸気発生装置５０および排ガス合流点５５を具備せず、代わりにガスタービン排ガス熱交換器５４の最下流に物理量検知器１２０が設けられる一方、ガスタービンプラント４３に燃料流量調節器１２１が設けられ、物理量検知器１２０と燃料流量調節器１２１とが、演算器１２２を介して接続された構成が相違する。その他の構成および作用については、図１のごみ発電システム４０と図８のごみ発電システム４０Ｇは同等であるため、説明を省略し同符号を付する。
【０１００】
ごみ発電システム４０Ｇでは、ガスタービン排ガス熱交換器５４の下流部に設けた物理量検知器１２０により、ガスタービン排ガス熱交換器５４の下流部における物理量である温度が検出される。検出した温度は温度信号１２３として演算器１２２に送られ、さらに、演算器１２２からは、温度信号１２３を基に決定した制御信号１２４が燃料流量調節器１２１に与えられる。
【０１０１】
一方、燃料流量調節器１２１では、演算器１２２から与えられた制御信号１２４により、ガスタービンプラント４３に供給される燃料６８の流量が制御される。
【０１０２】
すなわち、ごみ発電システム４０Ｇでは、蒸気サイクルシステム４５における高圧蒸気タービン５６または低圧蒸気タービン５７の作動媒体である高温高圧蒸気６５および高温低圧蒸気７３、または、ガスタービンプラント４３に供給される燃料６８および支援用空気６９それぞれの温度、圧力、流量調節が可能である。このため、これらの温度、圧力、流量等の状態量をシステムの負荷変動や部分負荷運転時に要求される最適状態量に設定することができる。
【０１０３】
図９は、本発明の第９の実施形態によるごみ発電システムを示す構成図である。
【０１０４】
図９のごみ発電システム４０Ｈは、図２のごみ発電システム４０Ａに対し、蒸気分岐点８０に設けた蒸気分岐通路８２と、蒸気合流点８３に設けた高温蒸気通路８４との間の構成が相違する。その他の構成および作用については、図２のごみ発電システム４０Ａと図９のごみ発電システム４０Ｈは同等であるため、説明を省略し同符号を付する。
【０１０５】
ごみ発電システム４０Ｈでは、蒸気分岐点８０に設けられた蒸気分岐通路８２の他方に、蒸気空気切替装置１３０が設けられる。蒸気空気切替装置１３０には、圧縮空気抽気通路１３１および冷却媒体供給通路１３２が接続される。また、圧縮空気抽気通路１３１の蒸気空気切替装置１３０に対する他方側はガスタービンプラント４３に、冷却媒体供給通路１３２の蒸気空気切替装置１３０に対する他方側はガスタービンプラント４３のガスタービン冷却部位８１に、それぞれ接続される。
【０１０６】
また、ごみ発電システム４０Ｈでは、高温蒸気通路８４のスーパーヒータ５３とガスタービン冷却部位８１との間に、回収媒体切替装置１３３を設け、回収媒体切替装置１３３から分岐して回収空気排気通路１３４が接続される。一方、回収空気排気通路１３４の回収媒体切替装置１３３に対する他方側は、ガスタービン排ガス熱交換器５４の最上流部に接続される。
【０１０７】
ごみ発電システム４０Ｈでは、平時は、蒸気空気切替装置１３０の開閉により、蒸気分岐通路８２と冷却媒体供給通路１３２とが流通され、冷却器４７で生成された高温高圧蒸気６５を冷却媒体としてガスタービン冷却部位８１が冷却される。
【０１０８】
一方、ガスタービンプラント４３の起動時あるいは、蒸気サイクルシステム４５のトラブル発生時には、蒸気空気切替装置１３０の開閉により圧縮空気抽気通路１３１と冷却媒体供給通路１３２とが流通され、ガスタービンプラント４３が具備する図示しない空気圧縮機で生成された吐出空気である圧縮空気１３５を冷却媒体としてガスタービン冷却部位８１が冷却される。
【０１０９】
また、ガスタービン冷却部位８１の冷却媒体が高温高圧蒸気６５であるときは、回収媒体切替装置１３３の開閉により、高温蒸気通路８４と回収空気排気通路１３４とは流通されない。そして、ガスタービン冷却部位８１冷却後の高温高圧蒸気６５は高温蒸気通路８４を流れ、スーパーヒータ５３に送られる。
【０１１０】
一方、ガスタービン冷却部位８１の冷却媒体が圧縮空気１３５であるときは、回収媒体切替装置１３３の開閉により、高温蒸気通路８４と回収空気排気通路１３４とが流通され、スーパーヒータ５３への経路が断たれる。そして、ガスタービン冷却部位８１冷却後の回収空気１３６は回収空気排気通路１３４を介して、ガスタービン排ガス熱交換器５４の最上流部に送られる。
【０１１１】
すなわち、ごみ発電システム４０Ｈでは、高温高圧蒸気６５が蒸気分岐点８０から蒸気分岐通路８２、冷却媒体供給通路１３２、ガスタービン冷却部位８１および高温蒸気通路８４を流れることにより、ガスタービン冷却部位８１を冷却する蒸気冷却手段と、ガスタービンプラント４３から排出された圧縮空気１３５が圧縮空気抽気通路１３１、冷却媒体供給通路１３２、ガスタービン冷却部位８１および回収空気排気通路１３４を流れることにより、ガスタービン冷却部位８１を冷却する空気冷却手段を具備する。
【０１１２】
さらに、蒸気空気切替装置１３０および回収媒体切替装置１３３が冷却媒体切替手段として機能し、蒸気冷却手段と空気冷却手段との切替を可能とする。
【０１１３】
ごみ発電システム４０Ｈでは、ガスタービンプラント４３の起動時あるいは、蒸気サイクルシステム４５のトラブル発生時に、ガスタービンプラント４３が発生する圧縮空気１３５でガスタービン冷却部位８１を冷却することにより、システムを停止することなく安定したシステムの稼動を可能とするため、システムの信頼性を向上させることができる。また、ガスタービン冷却部位８１を圧縮空気１３５で冷却した場合において、冷却後の回収空気１３６の熱をガスタービン排ガス熱交換器５４での熱交換に利用することにより、システムの熱効率を向上させることができる。
【０１１４】
【発明の効果】
本発明に係るごみ発電システムにおいては、燃焼蒸気熱交換器を排ガス熱交換システムに設け、この燃焼蒸気熱交換器で廃棄物燃焼サイクルが生成した燃焼排気蒸気と熱交換ガス排出機構から排出された熱交換用排ガスとを熱交換することにより廃棄物燃焼サイクルに負荷変動があっても、高温高圧蒸気の温度変動量の低減あるいは高温高圧化を図ることができる。このため、蒸気タービンで生成あるいは供給される蒸気の安定化、高エネルギ化が可能となり、発電効率のみならず、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【０１１５】
また、廃棄物燃焼サイクルから排出された無害化排ガスの熱、または、ガスタービンプラントの冷却部位から熱を回収し、有効利用するともに冷却部位の冷却媒体を生成するための動力を低減させること、および、演算器による温度あるいは燃料流量の制御、または、切替装置によるシステムの稼動状況に応じた蒸気の最適経路選択により、システムの負荷変動によるエネルギ損失を抑制することで、エネルギ効率を向上できる。
【０１１６】
また、ガスタービンプラントの燃焼器内へ蒸気を直接噴射することにより燃焼温度の低減が可能であり、また、多種多様な改質用燃料に対応して、有害物質の発生が少ないクリーン燃料等の改質燃料を生成して利用できるため、燃焼ガスから発生する環境汚染物質である窒素酸化物の量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態によるごみ発電システムを示す構成図。
【図２】本発明の第２の実施形態によるごみ発電システムを示す構成図。
【図３】本発明の第３の実施形態によるごみ発電システムを示す構成図。
【図４】本発明の第４の実施形態によるごみ発電システムを示す構成図。
【図５】本発明の第５の実施形態によるごみ発電システムを示す構成図。
【図６】本発明の第６の実施形態によるごみ発電システムを示す構成図。
【図７】本発明の第７の実施形態によるごみ発電システムを示す構成図。
【図８】本発明の第８の実施形態によるごみ発電システムを示す構成図。
【図９】本発明の第９の実施形態によるごみ発電システムを示す構成図。
【図１０】従来のごみ発電システムを示す構成図。
【符号の説明】
４０ ごみ発電システム
４１ 廃棄物燃焼サイクル
４２ 発電機
４３ ガスタービンプラント
４４ 排ガス熱交換システム
４５ 蒸気サイクルシステム
４６ 燃焼炉
４７ 冷却器
４８ 排ガス処理装置
４９ ガス通路
５０ 熱併給用蒸気発生装置
５１ 熱交換部
５２ 蓄熱式熱交換器
５３ スーパーヒータ
５４ ガスタービン排ガス熱交換器
５５ 排ガス合流点
５６ 高圧蒸気タービン
５７ 低圧蒸気タービン
５８ 復水器
５９ 脱気器
６０ 給水ポンプ
６１ 廃棄物
６２ 燃焼ガス
６３ 復水給水通路
６４ 復水
６５ 高温高圧蒸気
６６ 排ガス
６７ 無害化排ガス
６８ 燃料
６９ 空気
７０ ガスタービン排ガス
７１ 蒸気通路
７２ 低圧蒸気
７３ 高温低圧蒸気
７４ 供給水
７５ 低圧低温蒸気
７６ 脱気用抽気蒸気
７７ 抽気蒸気
８０ 蒸気分岐点
８１ ガスタービン冷却部位
８２ 蒸気分岐通路
８３ 蒸気合流点
８４ 高温蒸気通路
９０ 蒸気抽気点
９１ 蒸気合流点
９２ 高温蒸気通路
１００ 三方切替装置
１０１ 蒸気バイパス通路
１０２ 蒸気分岐弁
１０３ 冷却蒸気通路
１０４ 蒸気噴射用通路
１０５ 蒸気合流点
１０６ 回収蒸気通路
１１０ 燃料改質装置
１１１ 燃料供給通路
１１２ 改質用燃料
１１３ 改質燃料
１１４ 改質燃料通路
１２０ 物理量検知器
１２１ 燃料流量調節器
１２２ 演算器
１２３ 温度信号
１２４ 制御信号
１３０ 蒸気空気切替装置
１３１ 圧縮空気抽気通路
１３２ 冷却媒体供給通路
１３３ 回収媒体切替装置
１３４ 回収空気排気通路
１３５ 圧縮空気
１３６ 回収空気[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a refuse power generation system capable of suppressing generation of dioxin and high-temperature molten salt corrosion, and capable of generating power with higher efficiency.
[0002]
[Prior art]
A waste power generation system shown in FIG. 10 is proposed as a conventional waste power generation system.
[0003]
A conventional waste power generation system 1 is a cogeneration system in which a waste combustion cycle 2, a gas turbine plant 4 including a generator 3, an exhaust gas heat exchange system 5, and a steam cycle system (steam turbine plant) 6 are combined. Configuration.
[0004]
The waste combustion cycle 2 has a configuration in which a combustion furnace 7, a cooler 8, and an exhaust gas treatment device 9 are connected in series via a gas passage 10.
[0005]
On the other hand, the exhaust gas heat exchange system 5 includes a gas turbine exhaust gas heat exchanger 14 in which a cogeneration steam generator 11, a heat exchange unit 12, and a super heater 13 are provided in series.
[0006]
The steam cycle system 6 includes a high-pressure steam turbine 15 and a low-pressure steam turbine 16 each including the generator 3, a condenser 17, a deaerator 18, and a feedwater pump 19.
[0007]
In the waste combustion cycle 2, the combustion furnace 7 burns a waste 20 as a fuel to generate a combustion gas 21. The generated combustion gas 21 is sent to the cooler 8 via the gas passage 10, and further, in the cooler 8, the combustion gas 21 and the condensate supplied from the water supply pump 19 of the steam cycle system 6 via the condensate water supply passage 22. Utilizing the water 23, the high-pressure high-temperature superheated steam 24 and the exhaust gas 25 are generated. The high-temperature and high-pressure steam 24 generated by the cooler 8 is supplied to the high-pressure steam turbine 15 of the steam cycle system 6, while the exhaust gas 25 is detoxified by the exhaust gas treatment device 9 for treating environmental pollutants, and the detoxified exhaust gas 26 And is released into the atmosphere.
[0008]
In the gas turbine plant 4, gas turbine exhaust gas 29 generated when electric power is generated by the generator 3 from the fuel 27 and the air 28 is discharged into the gas turbine exhaust gas heat exchanger 14 of the exhaust gas heat exchange system 5.
[0009]
In the exhaust gas heat exchange system 5, high-temperature gas turbine exhaust gas 29 working in the gas turbine plant 4 flows in the gas turbine exhaust gas heat exchanger 14, and includes the superheater 13, the heat exchange unit 12, and the cogeneration steam generator 11. The heat is released by heat exchange in this order, and then released into the atmosphere.
[0010]
Further, the low-pressure steam 31 supplied from the high-pressure steam turbine 15 of the steam cycle system 6 via the steam passage 30 undergoes heat exchange with the gas turbine exhaust gas 29 in this order in the heat exchange unit 12 and the super heater 13. , High-temperature and low-pressure steam 32 is generated.
[0011]
On the other hand, in the cogeneration steam generator 11, heat is exchanged between the supply water 33 and the gas turbine exhaust gas 29, and low-pressure low-temperature steam 34 is generated.
[0012]
In the steam cycle system 6, in the high-pressure steam turbine 15, electric power is generated by the generator 3 using the high-temperature and high-pressure steam 24 supplied through the steam passage 30 from the cooler 8 of the waste combustion cycle 2 as input energy, and The air extraction steam 35 and the low-pressure steam 31 are discharged. The deaerated extracted steam 35 and the low-pressure steam 31 generated by the high-pressure steam turbine 15 are sent to the deaerator 18 and the heat exchange unit 12 of the exhaust gas heat exchange system 5 via the steam passage 30, respectively.
[0013]
On the other hand, in the low-pressure steam turbine 16, electric power is generated by the generator 3 using the high-temperature and low-pressure steam 32 supplied from the super heater 13 of the exhaust gas heat exchange system 5 through the steam passage 30 as input energy, and extracted steam 36 is generated. You. The extracted steam 36 generated by the low-pressure steam turbine 16 is sent to the condenser 17 via the steam passage 30, and cooled and condensed by the condenser 17 to become the condensate 23, which is further condensed into the condensate water supply passage 22. To the deaerator 18.
[0014]
In the deaerator 18, the air in the deaeration extraction steam 35 and the condensate 23 sent from the high-pressure steam turbine 15 and the low-pressure steam turbine 16 through the steam passage 21 or the condensate water supply passage 22 is separated. The condensed water 23 obtained as described above is supplied to the water supply pump 19 via the condensed water supply passage 22. Further, condensed water 23 is supplied from the water supply pump 19 to the cooler 8 of the waste combustion cycle 2 via the condensed water supply passage 22.
[0015]
That is, the refuse power generation system 1 generates high-temperature and high-pressure steam 24 in the waste combustion cycle 2 using the waste 20 as fuel, and increases the efficiency by utilizing the heat of the gas turbine exhaust gas 29 released from the gas turbine plant 4. In this system, the high-temperature high-pressure steam 24 is used as input energy to generate electric power by the generator 3 provided in the high-pressure steam turbine 15 and the low-pressure steam turbine 16.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
As an environmental measure and a resource saving measure, there is a refuse power generation system that generates electric power by burning waste as fuel.
[0017]
Problems in the waste power generation system include resource saving, that is, improvement of energy efficiency or power generation efficiency, and reduction of the amount of environmental pollutants generated in processing such as waste combustion as environmental measures. In order to improve energy efficiency or power generation efficiency, it is necessary to stabilize steam at high temperature and pressure as input energy at the time of power generation.
[0018]
However, when burning waste fuel to generate steam, high-temperature combustion may cause high-temperature corrosion of the boiler tube due to a large amount of base contained in the waste. For this reason, the waste is burned at a temperature lower than the temperature at which high-temperature corrosion occurs. Further, since waste combustion involves a load fluctuation, sufficient waste heat recovery is not performed, leading to a decrease in steam temperature.
[0019]
In addition, when fuel waste is directly burned, harmful substances are generated from the waste and containers contained in the waste, while the amount of heat contained in the waste reduces heat generation and the power generation efficiency decreases. Become. Therefore, it is important to reform the waste fuel by gasification or solidification of the waste to reduce the amount of environmental pollutants generated and to increase the energy of the fuel.
[0020]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to address the above-described conventional circumstances, and provides a stable supply of high-temperature and high-pressure steam even when there is a load fluctuation in a waste combustion cycle. It is an object of the present invention to provide a waste power generation system capable of generating power or generating secondary energy with high energy efficiency by performing heat recovery.
[0021]
Another object of the present invention is to provide a refuse power generation system capable of reducing the amount of environmental pollutants generated and suppressing environmental pollution.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a waste power generation system according to the present invention has an exhaust gas heat exchange system provided with a waste combustion cycle, a heat exchange gas discharge mechanism, and a combustion steam heat exchanger as described in claim 1. Wherein the waste combustion cycle provides combustion exhaust steam generated from waste as fuel to a combustion steam heat exchanger of the exhaust gas heat exchange system, and the combustion steam heat exchanger includes After the combustion exhaust steam given from the product combustion cycle is heated to a high temperature by the heat of the heat exchange exhaust gas discharged from the heat exchange gas discharge mechanism, and then supplied to the steam cycle system, the steam cycle system includes: Power is generated from combustion exhaust steam supplied from the combustion steam heat exchanger.
[0023]
Further, in order to achieve the above object, the waste power generation system according to the present invention is provided with a feed water heat exchanger in the exhaust gas heat exchange system as described in claim 2, and in this feed water heat exchanger Supply water supplied to the feed water heat exchanger by heat of the detoxified exhaust gas discharged from the waste combustion cycle, and heat of the heat exchange exhaust gas discharged from the heat exchange gas discharge mechanism to the exhaust gas heat exchange system. Is heated to generate supply water generation steam.
[0024]
Further, in order to achieve the above object, the waste power generation system according to the present invention, as described in claim 3, transfers a part of the combustion exhaust steam generated by the waste combustion cycle to the heat exchange gas discharge. After being used as a cooling medium for cooling a cooling portion of the mechanism, the cooling portion is supplied to the steam cycle system.
[0025]
Further, in order to achieve the above-mentioned object, the waste power generation system according to the present invention is provided with a superheater in the exhaust gas heat exchange system as described in claim 4, and the combustion exhaust gas generated by the waste combustion cycle. After a part of the steam is used as a cooling medium for cooling the cooling part of the heat exchange gas discharge mechanism, the superheater heats the heat exchange exhaust gas discharged from the heat exchange gas discharge mechanism to a superheated high temperature. After that, the steam is supplied to the steam cycle system.
[0026]
Further, in order to achieve the above object, the refuse power generation system according to the present invention cools the heat exchange gas discharge mechanism with the steam generated by the steam cycle system, as described in claim 5. It is characterized in that it is used as a cooling medium for cooling a part.
[0027]
Further, in order to achieve the above object, the waste power generation system according to the present invention provides a superheater in the exhaust gas heat exchange system as described in claim 6, and generates a steam cycle generated by the steam cycle system. After using the steam as a cooling medium for cooling the cooling portion of the heat exchange gas discharge mechanism, the superheater heats and heats the heat exchange exhaust gas discharged from the heat exchange gas discharge mechanism to a high temperature. It is characterized in that it is supplied to the steam cycle system.
[0028]
Further, in order to achieve the above object, the waste power generation system according to the present invention is provided with a superheater in the exhaust gas heat exchange system and a steam cycle generation generated by the steam cycle system. In the superheater, the superheater superheats and raises the temperature of the heat exchange exhaust gas discharged from the heat exchange gas discharge mechanism, and then, again, the steam cycle system together with the combustion exhaust steam supplied from the combustion steam heat exchanger. Is supplied to the user.
[0029]
Further, in order to achieve the above object, the waste power generation system according to the present invention is provided with a superheater in the exhaust gas heat exchange system and heated by the combustion steam heat exchanger as described in claim 8. The combustion exhaust steam is further heated to a high temperature in the superheater and then supplied to the steam cycle system.
[0030]
Further, in order to achieve the above object, the waste power generation system according to the present invention, as described in claim 9, wherein the heat exchange gas discharge mechanism includes a cooling part and a combustor, and the waste combustion cycle After a part of the combustion exhaust steam generated by the waste combustion cycle is used as a cooling medium for cooling the cooling portion and then supplied to the steam cycle system, another part of the combustion exhaust steam generated by the waste combustion cycle is used. , Wherein the combustor is directly cooled by injection.
[0031]
Further, in order to achieve the above object, the waste power generation system according to the present invention is provided with a fuel reforming mechanism in the exhaust gas heat exchange system as described in claim 10, and in the fuel reforming mechanism, The detoxified exhaust gas discharged from the waste combustion cycle, and the heat of the heat exchange exhaust gas discharged to the exhaust gas heat exchange system from the heat exchange gas discharge mechanism, the reforming fuel supplied to the fuel reforming mechanism. It is characterized by heating to generate reformed fuel.
[0032]
In order to achieve the above object, the waste power generation system according to the present invention has a physical quantity detector in the exhaust gas heat exchange system and a fuel flow rate adjustment in the heat exchange gas discharge mechanism. And a calculator for connecting the physical quantity detector and the fuel flow rate regulator is provided. The calculator determines a control signal based on the physical quantity input from the physical quantity detector, and adjusts the fuel flow rate. The output of the heat exchange gas to the heat exchange gas discharge mechanism makes it possible to control the flow rate of the fuel supplied to the heat exchange gas discharge mechanism.
[0033]
Further, in order to achieve the above object, the waste power generation system according to the present invention, as described in claim 12, transfers a part of the combustion exhaust steam generated by the waste combustion cycle to the heat exchange gas discharge. After using as a cooling medium for cooling the cooling portion of the mechanism, steam cooling means to be supplied to the steam cycle system, and discharge air from the waste combustion cycle, after using as a cooling medium for cooling the cooling portion, While the air cooling means for supplying to the exhaust gas heat exchange system is arranged in parallel, a cooling medium switching means is provided, so that one or both of the steam cooling means and the air cooling means can be selected by the cooling medium switching means. It is characterized by the following.
[0034]
Further, in order to achieve the above object, the waste power generation system according to the present invention is provided with a superheater or another heat exchanger in the exhaust gas heat exchange system as described in claim 13, and the steam cycle system. The steam generated from the steam cycle discharged from the superheater or other heat exchange section is heated or heated by the heat of the heat exchange exhaust gas discharged from the heat exchange gas discharge mechanism, and the temperature is increased again. It is characterized in that it is supplied to a steam cycle system.
[0035]
Further, in order to achieve the above object, the waste power generation system according to the present invention is provided with a superheater or another heat exchanger in the exhaust gas heat exchange system as described in claim 14, and the steam cycle system. The steam cycle generated steam discharged from is passed through the superheater or other heat exchange section, and is heated or heated by the heat of the heat exchange exhaust gas discharged from the heat exchange gas discharge mechanism to be heated to a high temperature, While a path to be supplied to the steam cycle system again and a path to be directly supplied to the steam cycle system again without passing through the superheater or other heat exchange unit are arranged side by side, a path switching unit is provided. The path switching means can select a path of the steam generated by the steam cycle discharged from the steam cycle system.
[0036]
In order to achieve the above object, the refuse power generation system according to the present invention is characterized in that the combustion steam heat exchanger is a regenerative heat exchanger, as described in claim 15. is there.
[0037]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of a refuse power generation system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0038]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a refuse power generation system according to a first embodiment of the present invention.
[0039]
The refuse power generation system 40 is a composite combination of a waste combustion cycle 41, a gas turbine plant 43 as a heat exchange gas discharge mechanism including a generator 42, an exhaust gas heat exchange system 44, and a steam cycle system 45 (steam turbine plant). This is the configuration of the cogeneration system.
[0040]
The waste combustion cycle 41 has a configuration in which a combustion furnace 46, a cooler 47, and an exhaust gas treatment device 48 are connected in series via a gas passage 49.
[0041]
On the other hand, the exhaust gas heat exchange system 44 includes a cogeneration steam generator 50 as a feed water heat exchanger, a heat exchange section 51, and a regenerative heat exchange as a combustion steam heat exchanger as a combustion exhaust gas-steam gas heat exchanger. A gas turbine exhaust gas heat exchanger 54 in which a heater 52 and a superheater 53 as a superheater are provided in series.
[0042]
An exhaust gas confluence point 55 is provided between the cogeneration steam generator 50 and the heat exchange unit 51 of the gas turbine exhaust gas heat exchanger 54.
[0043]
The steam cycle system 45 includes a high-pressure steam turbine 56 and a low-pressure steam turbine 57 each having a generator 42, a condenser 58, a deaerator 59, and a feedwater pump 60.
[0044]
In the waste combustion cycle 41, the combustion furnace 46 burns a waste 61 as a fuel to generate a combustion gas 62. The generated combustion gas 62 is sent to a cooler 47 via a gas passage 49. In the cooler 47, the combustion gas 62 and a condensate supplied from a water supply pump 60 of the steam cycle system 45 via a condensate water supply passage 63. Utilizing the water 64, high-temperature high-pressure steam 65, which is combustion exhaust steam, and exhaust gas 66 are generated. The high-temperature and high-pressure steam 65 generated by the cooler 47 is sent to the regenerative heat exchanger 52 provided in the gas turbine exhaust gas heat exchanger 54 in the exhaust gas heat exchange system 44.
[0045]
On the other hand, the exhaust gas 66 discharged from the cooler 47 is made harmless by an exhaust gas treatment device 48 for treating environmental pollutants to become a harmless exhaust gas 67, which is provided in a gas turbine exhaust gas heat exchanger 54 in the exhaust gas heat exchange system 44. The exhaust gas is discharged to the exhaust gas junction 55 via the gas passage 49.
[0046]
In the gas turbine plant 43, a gas turbine exhaust gas 70, which is an exhaust gas for heat exchange generated when electric power is generated by the generator 42 from the fuel 68 and the air 69, is introduced into the gas turbine exhaust gas heat exchanger 54 of the exhaust gas heat exchange system 44. discharge.
[0047]
In the exhaust gas heat exchange system 44, the high temperature gas turbine exhaust gas 70 that has worked in the gas turbine plant 43 is provided with a super heater 53, a regenerative heat exchanger 52, and a heat exchange unit 51 provided in series with a gas turbine exhaust gas heat exchanger 54. In the cogeneration steam generator 50, heat is sequentially released in this order by heat exchange and released into the atmosphere.
[0048]
Further, the low-pressure steam 72, which is a steam cycle-generated steam supplied from the high-pressure steam turbine 56 of the steam cycle system 45 via the steam passage 71, is combined with the gas turbine exhaust gas 70 in this order in the heat exchange unit 51 and the super heater 53. And heat is exchanged between them to generate high-temperature and low-pressure steam 73.
[0049]
On the other hand, in the cogeneration steam generator 50, the supply water 74 exchanges heat with the gas turbine exhaust gas 70, and the low-pressure low-temperature steam 75 that is the supply water generation steam is generated.
[0050]
After the high-temperature and high-pressure steam 65 supplied from the cooler 47 of the waste combustion cycle 41 through the gas passage 49 undergoes heat exchange with the gas turbine exhaust gas 70 in the regenerative heat exchanger 52, the steam cycle The high pressure steam turbine 56 of the system 45 is supplied via a steam passage 71.
[0051]
Further, the detoxified exhaust gas 67 detoxified by the exhaust gas treatment device 48 of the waste combustion cycle 41 merges with the gas turbine exhaust gas 70 at an exhaust gas junction 55 provided in the gas turbine exhaust gas heat exchanger 54, and the gas turbine exhaust gas 70 The heat of the detoxified exhaust gas 67 together with 70 is used for heat exchange with the supply water 74 in the cogeneration steam generator 50 and is discharged to the atmosphere.
[0052]
In the steam cycle system 45, in the high-pressure steam turbine 56, electric power is generated by the power generator 42 using the high-temperature high-pressure steam 65 supplied from the regenerative heat exchanger 52 of the exhaust gas heat exchange system 44 via the steam passage 71 as input energy. Then, the deaeration extraction steam 76 and the low-pressure steam 72 are discharged. The degassing extracted steam 76 and the low-pressure steam 72 generated by the high-pressure steam turbine 56 are sent to the degasser 59 and the heat exchange unit 51 of the exhaust gas heat exchange system 44 via the steam passage 71, respectively.
[0053]
On the other hand, in the low-pressure steam turbine 57, electric power is generated by the generator 42 using the high-temperature and low-pressure steam 73 supplied from the super heater 53 of the exhaust gas heat exchange system 44 via the steam passage 71 as input energy, and the extracted steam 77 is generated. You. The extracted steam 77 generated by the low-pressure steam turbine 57 is sent to a condenser 58 via a steam passage 71, cooled and condensed by the condenser 58 to become a condensate 64, and further desorbed via a condensate water supply passage 63. The gas is sent to the airspace 59.
[0054]
In the deaerator 59, the air in the deaeration extraction steam 76 and the condensate 64 sent from the high-pressure steam turbine 56 and the low-pressure steam turbine 57 via the steam passage 71 or the condensate water supply passage 63 is separated. The condensed water 64 obtained as described above is supplied to the water supply pump 60 via the condensed water supply passage 63. Further, condensed water 64 is supplied from the water supply pump 60 to the cooler 47 of the waste combustion cycle 41 via the condensed water supply passage 63 for cooling.
[0055]
That is, the refuse power generation system 40 generates high-temperature and high-pressure steam 65 in the waste combustion cycle 41 using the waste 61 as fuel, and increases the efficiency by utilizing the heat of the gas turbine exhaust gas 70 released from the gas turbine plant 43. In this system, electric power is generated by the generator 42 of the high-pressure steam turbine 56 and the low-pressure steam turbine 57 using the high-temperature high-pressure steam 65 as input energy.
[0056]
The conventional refuse power generation system 1 uses the high-temperature and high-pressure steam 24 generated by the cooler 7 directly as the input energy of the high-pressure steam turbine 14, whereas the refuse power generation system 40 uses the high-temperature and high-pressure steam generated by the cooler 47. 65 is used as the input energy of the high-pressure steam turbine 56 after heat exchange with the gas turbine exhaust gas 70 in the regenerative heat exchanger 52.
[0057]
In the conventional waste power generation system 1, the detoxified exhaust gas 26 detoxified by the exhaust gas treatment device 8 is discharged to the atmosphere, whereas in the waste generation system 40, the detoxification detoxified by the exhaust gas treatment device 48. The exhaust gas 67 is combined with the gas turbine exhaust gas 70 at an exhaust gas junction 55 provided in the gas turbine exhaust gas heat exchanger 54, and together with the gas turbine exhaust gas 70, the heat of the detoxified exhaust gas 67 is supplied to the feed water by the cogeneration steam generator 50. After being used for heat exchange with 74, it is discharged to the atmosphere.
[0058]
Therefore, in the refuse power generation system 40, even if the temperature of the high-temperature and high-pressure steam 65 generated in the cooler 47 fluctuates due to the load fluctuation of the waste combustion cycle 41, the heat storage effect of the regenerative heat exchanger 52 causes the heat storage effect. The amount of temperature fluctuation of the high-temperature high-pressure steam 65 can be reduced. Further, the high temperature and high pressure of the high temperature and high pressure steam 65 can be increased. Further, the supply of the high-temperature low-pressure steam 73 to the low-pressure steam 72 generated by the high-pressure steam turbine 56 and the low-pressure steam turbine 57 can be stabilized.
[0059]
Further, the heat exchange capacity of the cogeneration steam generator 50, which is a downstream area of the gas turbine exhaust gas heat exchanger 54, is improved, and the heat of the detoxified exhaust gas 67 detoxified by the exhaust gas treatment device 48 is effectively used. Thereby, the energy efficiency of the system can be improved.
[0060]
In the refuse power generation system 40, a waste combustion gasification furnace may be provided instead of the gas turbine plant 43, and the discharged gasification furnace generated gas may be used in place of the gas turbine exhaust gas 70.
[0061]
FIG. 2 is a configuration diagram of a waste power generation system according to the second embodiment of the present invention.
[0062]
The waste power generation system 40A in FIG. 2 is different from the waste power generation system 40 in FIG. 1 in that a steam branch point 80 provided in a steam passage 71 between a cooler 47 and a regenerative heat exchanger 52 and a gas turbine plant 43 are provided. The gas turbine cooling section 81 is connected to the gas turbine cooling section 81 through a steam branch passage 82, and a steam junction 83 provided in a steam passage 71 between the regenerative heat exchanger 52 and the high-pressure steam turbine 56 is connected to the gas turbine cooling section 81. The configuration connected by the high-temperature steam passage 84 is different. Other configurations and operations are the same between the waste power generation system 40 in FIG. 1 and the waste power generation system 40A in FIG.
[0063]
In the refuse power generation system 40A, a part of the high-temperature and high-pressure steam 65 generated by the cooler 47 flows from the steam branch point 80 to the steam branch passage 82 to cool the gas turbine cooling portion 81 and exchange heat. Thereafter, the high-temperature and high-pressure steam 65 flows in the high-temperature steam passage 84, and merges with the high-temperature and high-pressure steam 65 heat-exchanged with the gas turbine exhaust gas 70 in the regenerative heat exchanger 52 at the steam confluence point 83. 56.
[0064]
Further, the high-temperature steam passage 84 passes through a super heater 53, in which heat is exchanged between the high-temperature and high-pressure steam 65 and the gas turbine exhaust gas 70 to be superheated.
[0065]
In the refuse power generation system 40A, since the high-temperature and high-pressure steam 65 is used as the working medium required for cooling the gas turbine plant 43, the power consumed for generating the cooling medium (normally, high-pressure air) for the gas turbine plant 43 can be reduced. Further, since the high-temperature high-pressure steam 65 used for cooling is recovered and recovered in the steam cycle system 45, the thermal efficiency of the entire system can be improved as compared with the waste power generation system 40 of FIG.
[0066]
Further, since a part of the high-temperature and high-pressure steam 65 passes through the super heater 53, the high-temperature and high-pressure steam 65 supplied to the high-pressure steam turbine 56 can be made high-temperature and high-pressure. For this reason, it is possible to generate stable low-pressure steam 72 in the high-pressure steam turbine 56, and high output and high efficiency can be achieved with respect to the waste power generation system 40 of FIG.
[0067]
In the refuse power generation system 40A, similarly to the refuse power generation system 40 of FIG. 1, a waste combustion gasification furnace is provided instead of the gas turbine plant 43, and the discharged gasification furnace generated product gas is used as the gas turbine exhaust gas 70. In this case, the cooling part of the waste combustion gasification furnace is cooled by a part of the high-temperature high-pressure steam 65.
[0068]
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a refuse power generation system according to a third embodiment of the present invention.
[0069]
In the refuse power generation system 40B of FIG. 3, a steam passage 71 that connects the high-pressure steam turbine 56 and the heat exchange unit 51 passes through a gas turbine cooling portion 81 provided in the gas turbine plant 43, as compared with the refuse power generation system 40 of FIG. The configuration is different. Other configurations and operations are the same between the waste power generation system 40 in FIG. 1 and the waste power generation system 40B in FIG.
[0070]
In the refuse power generation system 40 </ b> B, the low-pressure steam 72 generated by the high-pressure steam turbine 56 is superheated while cooling the gas turbine cooling portion 81, and then sent to the heat exchange unit 51.
[0071]
In the refuse power generation system 40B, the high-temperature and low-pressure steam 73 supplied to the low-pressure steam turbine 57 can be increased in temperature and pressure, and higher output and higher efficiency can be achieved than in the refuse power generation system 40 in FIG.
[0072]
In the refuse power generation system 40B, similarly to the refuse power generation system 40 of FIG. 1, a waste combustion gasification furnace is provided instead of the gas turbine plant 43, and the discharged gasification furnace generated product gas is used as the gas turbine exhaust gas 70. In this case, the cooling part of the waste combustion gasifier is cooled by the low-pressure steam 72 generated by the high-pressure steam turbine 56.
[0073]
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating a refuse power generation system according to a fourth embodiment of the present invention.
[0074]
The waste power generation system 40C in FIG. 4 is different from the waste power generation system 40 in FIG. 1 in that a steam extraction point 90 is provided in a steam passage 71 between a regenerative heat exchanger 52 and a high-pressure steam turbine 56, and a super heater 53 and a low pressure A difference is that a steam junction point 91 is provided in a steam passage 71 between the steam turbines 57, and a steam extraction point 90 and a steam junction point 91 are connected by a high-temperature steam passage 92. Other configurations and operations are the same between the waste power generation system 40 of FIG. 1 and the waste power generation system 40C of FIG.
[0075]
In the refuse power generation system 40 </ b> C, a part of the high-temperature and high-pressure steam 65 supplied from the regenerative heat exchanger 52 is extracted at the steam extraction point 90 and flows through the high-temperature steam passage 92. A part of the high-temperature and high-pressure steam 65 that has passed through the high-temperature steam passage 92 merges with the high-temperature and low-pressure steam 73 supplied from the super heater 53 at a steam junction 91 and is supplied to the low-pressure steam turbine 57 as input energy.
[0076]
In the refuse power generation system 40C, the temperature, pressure, and flow rate of the high-temperature low-pressure steam 73, which is the input energy of the low-pressure steam turbine 57, can be adjusted, and can be set to the optimum amount required during system load fluctuation or partial load operation. .
[0077]
FIG. 5 is a configuration diagram illustrating a refuse power generation system according to a fifth embodiment of the present invention.
[0078]
The refuse power generation system 40D of FIG. 5 differs from the refuse power generation system 40 of FIG. 1 in a configuration in which a steam passage 71 between the regenerative heat exchanger 52 and the high-pressure steam turbine 56 passes through a super heater 53. Other configurations and operations are the same as those of the refuse power generation system 40 of FIG. 1 and the refuse power generation system 40D of FIG.
[0079]
In the refuse power generation system 40D, the high-temperature and high-pressure steam 65 supplied from the regenerative heat exchanger 52 passes through the super heater 53, exchanges heat with the gas turbine exhaust gas 70, is superheated, and is then supplied to the high-pressure steam turbine 56. .
[0080]
In the refuse power generation system 40D, the high-temperature and high-pressure steam 65 can be made high-temperature and high-pressure, and the high-temperature and high-pressure steam 65 can be stably supplied to the high-pressure steam turbine 56. Therefore, high output and high efficiency can be achieved.
[0081]
FIG. 6 is a configuration diagram illustrating a refuse power generation system according to a sixth embodiment of the present invention.
[0082]
The waste power generation system 40E in FIG. 6 differs from the waste power generation system 40 in FIG. Other configurations and operations are the same between the waste power generation system 40 in FIG. 1 and the waste power generation system 40E in FIG.
[0083]
In the refuse power generation system 40E, the three-way switching device 100 is provided as a path switching unit in each of the steam passages 71 between the super heater 53 and the low-pressure steam turbine 57 and between the high-pressure steam turbine 56 and the heat exchange unit 51. These two three-way switching devices 100 are connected by a steam bypass passage 101.
[0084]
A steam branch valve 102 is provided in a steam passage 71 between the cooler 47 and the regenerative heat exchanger 52, and the steam branch valve 102 and a gas turbine cooling portion 81 provided in the gas turbine plant 43 are connected to a cooling steam passage 103. Connected by Further, a steam injection passage 104 branched from the cooling steam passage 103 is provided as a supply passage to the gas turbine plant 43.
[0085]
On the other hand, a steam junction 105 is provided at a position downstream of the three-way switching device 100 between the super heater 53 and the low-pressure steam turbine 57, and the steam junction 105 and the gas turbine cooling portion 81 are connected by a recovery steam passage 106. You.
[0086]
In the refuse power generation system 40E, when the gas turbine plant 43 is stopped, the three-way switching device 100 is switched so that the path through which the low-pressure steam 72 discharged from the high-pressure steam turbine 56 flows becomes the steam bypass passage 101, and the low-pressure steam 72 The waste gas is not sent to the exhaust gas heat exchange system 44 but is sent directly to the low-pressure steam turbine 57.
[0087]
A part of the high-temperature and high-pressure steam 65 generated by the cooler 47 is extracted by the steam branch valve 102 and supplied to the gas turbine cooling part 81 through the cooling steam passage 103. The high-temperature and high-pressure steam 65 is heat-exchanged by cooling in the gas turbine cooling portion 81, flows through the recovery steam passage 106, merges with the high-temperature and low-pressure steam 73 at the steam junction 105, and supplies the low-pressure steam turbine 57 as input energy. Is done.
[0088]
Further, a part of the high-temperature and high-pressure steam 65 flowing through the cooling steam passage 103 flows into the branched steam injection passage 104, is directly steam injected into the combustor of the gas turbine plant 43, and is used as a coolant.
[0089]
In the refuse power generation system 40E, when the gas turbine plant is stopped and the entire system is at a low load, the low-pressure steam 72 discharged from the high-pressure steam turbine 56 is directly supplied to the low-pressure steam turbine 57. As a result, the pressure loss and the decrease in steam temperature in the steam passage 71 can be reduced. As a result, a decrease in the thermal efficiency of the entire system can be reduced.
[0090]
Further, since the combustion temperature in the combustor can be reduced by directly injecting the high-temperature and high-pressure steam 65 into the combustor of the gas turbine plant 43, generation of harmful substances such as nitrogen oxides (NOx) generated from the combustion gas is generated. Can be suppressed. Further, since the combustion gas and the steam are mixed, the output of the gas turbine plant 43 can be increased.
[0091]
Further, instead of directly injecting the high-temperature and high-pressure steam 65 into the combustor of the gas turbine plant 43, the high-pressure high-pressure condensate 64 supplied from the water supply pump 60 branches to the condensate water supply passage 63 where the condensate water supply passage 63 branches. The same effect as the waste power generation system 40E can be obtained by providing a steam injection water channel (not shown) to directly inject the condensate 64 into the combustor of the gas turbine plant 43.
[0092]
In the refuse power generation system 40E, similarly to the refuse power generation system 40 of FIG. 1, a waste combustion gasification furnace is provided instead of the gas turbine plant 43, and the discharged gasification furnace generated product gas is used as the gas turbine exhaust gas 70. It is also possible to take the place of. In this case, the cooling part of the waste combustion gasifier is cooled by a part of the high-temperature high-pressure steam 65, and the high-temperature high-pressure steam 65 is directly injected into the combustor of the waste combustion gasifier.
[0093]
FIG. 7 is a configuration diagram illustrating a refuse power generation system according to a seventh embodiment of the present invention.
[0094]
The waste power generation system 40F in FIG. 7 is different from the waste power generation system 40 in FIG. 1 in that a fuel reforming device 110 serves as a fuel reforming mechanism instead of the cogeneration steam generator 50 downstream of the gas turbine exhaust gas heat exchanger 54. The provided configuration is different. Other configurations and operations are the same between the waste power generation system 40 in FIG. 1 and the waste power generation system 40F in FIG.
[0095]
In the refuse power generation system 40F, in the fuel reformer 110, the reforming fuel 112 supplied via the fuel supply passage 111 is discharged from the gas turbine exhaust gas 70 or a waste combustion gasifier (not shown). The reformed fuel 113 is generated by utilizing the heat of the generated gas to generate a reformed fuel 113 such as a clean fuel or a high calorie fuel. The reformed fuel 113 generated in the fuel reformer 110 is supplied as fuel for the combustion furnace 1, a waste combustion gasifier (not shown), the gas turbine plant 43, or another heat engine via a reformed fuel passage 114. You.
[0096]
The refuse power generation system 40F can support a wide variety of reforming fuels 112, generate reformed fuels 113 such as clean fuels that generate less harmful substances, and generate generated reformed fuels 113 into waste 61 or other waste. By burning together with the waste, the generation of harmful substances such as nitrogen oxides generated from the combustion gas can be reduced.
[0097]
The reformed fuel 113 can also be supplied to a heat engine such as a fuel cell, a gas engine, or a micro gas turbine plant. Therefore, clean fuel can be supplied to the diversified incidental heat engine, and the reformed fuel 113 can be effectively used according to the purpose or use.
[0098]
FIG. 8 is a configuration diagram illustrating a refuse power generation system according to an eighth embodiment of the present invention.
[0099]
The refuse power generation system 40G of FIG. 8 differs from the refuse power generation system 40 of FIG. 1 in that the gas turbine exhaust gas heat exchanger 54 does not include the cogeneration steam generator 50 and the exhaust gas confluence 55. A physical quantity detector 120 is provided at the most downstream side of the exchanger 54, while a fuel flow controller 121 is provided in the gas turbine plant 43, and the physical quantity detector 120 and the fuel flow controller 121 are connected via an arithmetic unit 122. The configuration is different. Other configurations and operations are the same as those of the refuse power generation system 40 of FIG. 1 and the refuse power generation system 40G of FIG.
[0100]
In the refuse power generation system 40G, a physical quantity detector 120 provided downstream of the gas turbine exhaust gas heat exchanger 54 detects a temperature, which is a physical quantity downstream of the gas turbine exhaust gas heat exchanger 54. The detected temperature is sent as a temperature signal 123 to the calculator 122, and the calculator 122 supplies a control signal 124 determined based on the temperature signal 123 to the fuel flow controller 121.
[0101]
On the other hand, in the fuel flow controller 121, the flow rate of the fuel 68 supplied to the gas turbine plant 43 is controlled by the control signal 124 provided from the calculator 122.
[0102]
That is, in the refuse power generation system 40G, the high-temperature high-pressure steam 65 and the high-temperature low-pressure steam 73 that are the working media of the high-pressure steam turbine 56 or the low-pressure steam turbine 57 in the steam cycle system 45, or the fuel 68 supplied to the gas turbine plant 43 The temperature, pressure, and flow rate of each of the support air 69 can be adjusted. For this reason, these state quantities such as temperature, pressure, and flow rate can be set to the optimum state quantities required at the time of system load fluctuation and partial load operation.
[0103]
FIG. 9 is a configuration diagram illustrating a refuse power generation system according to a ninth embodiment of the present invention.
[0104]
The waste power generation system 40H of FIG. 9 is different from the waste power generation system 40A of FIG. 2 in the configuration between a steam branch passage 82 provided at a steam branch point 80 and a high-temperature steam passage 84 provided at a steam junction 83. I do. Other configurations and operations are the same between the refuse power generation system 40A in FIG. 2 and the refuse power generation system 40H in FIG.
[0105]
In the refuse power generation system 40H, a steam-air switching device 130 is provided on the other side of the steam branch passage 82 provided at the steam branch point 80. The compressed air extraction passage 131 and the cooling medium supply passage 132 are connected to the steam air switching device 130. The other side of the compressed air extraction passage 131 with respect to the steam-air switching device 130 is in the gas turbine plant 43, and the other side of the cooling medium supply passage 132 with respect to the steam-air switching device 130 is in the gas turbine cooling portion 81 of the gas turbine plant 43. Connected respectively.
[0106]
In the refuse power generation system 40H, a collection medium switching device 133 is provided between the super heater 53 in the high-temperature steam passage 84 and the gas turbine cooling portion 81, and the collection air switching passage 133 branches from the collection medium switching device 133 to form a collection air exhaust passage 134. Connected. On the other hand, the other side of the recovery air exhaust passage 134 with respect to the recovery medium switching device 133 is connected to the most upstream portion of the gas turbine exhaust gas heat exchanger 54.
[0107]
In the waste power generation system 40H, in normal times, the steam branch passage 82 and the cooling medium supply passage 132 are circulated by opening and closing the steam-air switching device 130, and the high-temperature high-pressure steam 65 generated by the cooler 47 is used as a cooling medium for the gas turbine. The cooling part 81 is cooled.
[0108]
On the other hand, when the gas turbine plant 43 starts up or when a trouble occurs in the steam cycle system 45, the compressed air bleed passage 131 and the cooling medium supply passage 132 are circulated by opening and closing the steam-air switching device 130, and the gas turbine plant 43 is provided. The gas turbine cooling section 81 is cooled using compressed air 135, which is discharge air generated by an air compressor (not shown), as a cooling medium.
[0109]
Further, when the cooling medium in the gas turbine cooling section 81 is the high-temperature high-pressure steam 65, the high-temperature steam passage 84 and the collected air exhaust passage 134 are not circulated due to the opening and closing of the collection medium switching device 133. Then, the high-temperature and high-pressure steam 65 after cooling the gas turbine cooling portion 81 flows through the high-temperature steam passage 84 and is sent to the super heater 53.
[0110]
On the other hand, when the cooling medium in the gas turbine cooling section 81 is the compressed air 135, the high-temperature steam passage 84 and the collected air exhaust passage 134 are circulated by opening and closing the collection medium switching device 133, and the path to the super heater 53 is changed. Cut off. Then, the recovered air 136 after the cooling of the gas turbine cooling section 81 is sent to the uppermost stream portion of the gas turbine exhaust gas heat exchanger 54 via the recovered air exhaust passage 134.
[0111]
That is, in the refuse power generation system 40H, the high-temperature and high-pressure steam 65 flows from the steam branch point 80 through the steam branch passage 82, the cooling medium supply passage 132, the gas turbine cooling portion 81, and the high-temperature steam passage 84, thereby forming the gas turbine cooling portion 81. The steam cooling means for cooling and the compressed air 135 discharged from the gas turbine plant 43 flow through the compressed air bleed passage 131, the cooling medium supply passage 132, the gas turbine cooling portion 81 and the recovered air exhaust passage 134 to cool the gas turbine. An air cooling means for cooling the portion 81 is provided.
[0112]
Further, the steam-air switching device 130 and the recovery medium switching device 133 function as a cooling medium switching device, and can switch between the steam cooling device and the air cooling device.
[0113]
In the refuse power generation system 40H, when the gas turbine plant 43 starts up or when a trouble occurs in the steam cycle system 45, the system is stopped by cooling the gas turbine cooling portion 81 with the compressed air 135 generated by the gas turbine plant 43. Since the system can be operated stably without any problem, the reliability of the system can be improved. Further, when the gas turbine cooling section 81 is cooled with the compressed air 135, the heat of the recovered air 136 after cooling is used for heat exchange in the gas turbine exhaust gas heat exchanger 54, thereby improving the thermal efficiency of the system. Can be.
[0114]
【The invention's effect】
In the refuse power generation system according to the present invention, the combustion steam heat exchanger is provided in the exhaust gas heat exchange system, and the combustion exhaust steam generated by the waste combustion cycle in the combustion steam heat exchanger and discharged from the heat exchange gas discharge mechanism. By exchanging heat with the exhaust gas for heat exchange, even if there is a load fluctuation in the waste combustion cycle, the amount of temperature fluctuation of the high-temperature high-pressure steam can be reduced or the high-temperature high-pressure can be increased. For this reason, the steam generated or supplied by the steam turbine can be stabilized and the energy can be increased, and not only the power generation efficiency but also the energy efficiency of the entire system can be improved.
[0115]
In addition, to recover the heat of the detoxified exhaust gas discharged from the waste combustion cycle or the heat from the cooling part of the gas turbine plant, to reduce the power for effectively utilizing and generating the cooling medium of the cooling part, In addition, energy efficiency can be improved by controlling the temperature or fuel flow rate by the arithmetic unit, or by selecting the optimum steam path according to the operation state of the system by the switching device, by suppressing the energy loss due to the load fluctuation of the system.
[0116]
In addition, the combustion temperature can be reduced by directly injecting steam into the combustor of the gas turbine plant. In addition, it is compatible with a wide variety of reforming fuels, such as clean fuel that generates less harmful substances. Since the reformed fuel can be generated and used, the amount of nitrogen oxides, which are environmental pollutants generated from the combustion gas, can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a waste power generation system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a waste power generation system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a refuse power generation system according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram showing a refuse power generation system according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram showing a refuse power generation system according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram showing a waste power generation system according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram showing a refuse power generation system according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram showing a refuse power generation system according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram showing a refuse power generation system according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram showing a conventional waste power generation system.
[Explanation of symbols]
40 Garbage power generation system
41 Waste combustion cycle
42 generator
43 Gas turbine plant
44 Exhaust gas heat exchange system
45 Steam cycle system
46 Combustion furnace
47 Cooler
48 Exhaust gas treatment equipment
49 Gas passage
50 Steam generator for cogeneration
51 Heat exchange unit
52 regenerative heat exchanger
53 Super heater
54 Gas turbine exhaust gas heat exchanger
55 Confluence of exhaust gas
56 High-pressure steam turbine
57 Low-pressure steam turbine
58 condenser
59 Deaerator
60 water supply pump
61 Waste
62 Combustion gas
63 Condensate water supply passage
64 Condensate
65 High temperature high pressure steam
66 Exhaust gas
67 Detoxification exhaust gas
68 Fuel
69 air
70 Gas turbine exhaust gas
71 Steam passage
72 Low pressure steam
73 High temperature and low pressure steam
74 supply water
75 Low pressure low temperature steam
76 Extracted steam for deaeration
77 Bleed steam
80 Steam junction
81 Gas turbine cooling section
82 Steam branch passage
83 Steam junction
84 High temperature steam passage
90 Steam bleed point
91 Steam junction
92 High temperature steam passage
100 Three-way switching device
101 Steam bypass passage
102 Steam branch valve
103 Cooling steam passage
104 steam injection passage
105 Steam junction
106 Recovery steam passage
110 fuel reformer
111 Fuel supply passage
112 Reforming fuel
113 Reformed fuel
114 reformed fuel passage
120 Physical quantity detector
121 Fuel flow controller
122 arithmetic unit
123 Temperature signal
124 control signal
130 Steam air switching device
131 Compressed air bleed passage
132 Cooling medium supply passage
133 Collection medium switching device
134 Collection air exhaust passage
135 Compressed air
136 Collected air
