JP2019207084A - 焼却プラント - Google Patents
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Abstract
【課題】ボンベを用いずに衝撃波式スートブロワへ燃料ガスを供給することができる焼却プラントを提供する。【解決手段】焼却プラントは、廃棄物を焼却する焼却炉と、焼却炉からの排ガスが流れる排ガス経路を含むボイラと、燃料ガスおよび酸素を含む混合気を燃焼させて衝撃波を発生させ、この衝撃波を排ガス経路中に放出する衝撃波式スートブロワと、廃棄物を発酵させてバイオガスを生成する発酵槽と、発酵槽から衝撃波式スートブロワへバイオガスを燃料ガスとして供給する供給ラインと、を備える。【選択図】図１
Description
本発明は、焼却炉およびボイラを含む焼却プラントに関する。
従来から、ごみや汚泥などの廃棄物を焼却する焼却炉と、この焼却炉から排出される排ガスから熱を回収するためのボイラを含む焼却プラントが知られている。ボイラは、焼却炉からの排ガスが流れる排ガス経路を含み、この排ガス経路の壁面に多数の水管が設けられるとともに、水管の下流側では排ガス経路中に過熱器が配置される。
排ガス経路内の受熱面（例えば、水管や過熱器の表面）には排ガスに含まれるダストが付着するため、受熱面に付着したダストを定期的に除去する必要がある。受熱面に付着したダストを除去するための装置としては、従来では、受熱面に向けて蒸気を噴射する蒸気式スートブロワが用いられていた。近年では、蒸気式スートブロワに代えて、衝撃波式スートブロワを用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
衝撃波式スートブロワは、燃料ガスおよび酸素を含む混合気を燃焼させて衝撃波を発生させ、この衝撃波を排ガス経路中に放出するものである。この衝撃波の放出により、受熱面からダストが除去される。例えば、燃料ガスはメタンガスである。
ところで、衝撃波式スートブロワを用いた場合には、衝撃波式スートブロワへ燃料ガスを供給する必要がある。燃料ガスがメタンガスである場合、メタンガスを充填した複数のボンベを焼却プラント内に設置し、これらのボンベからメタンガスを衝撃波式スートブロワへ供給することが考えられる。
しかしながら、メタンガスを充填したボンベを用いた場合には、ボンベ１本当たりの価格が高いばかりでなく、ボンベの交換作業が煩雑である。
そこで、本発明は、ボンベを用いずに衝撃波式スートブロワへ燃料ガスを供給することができる焼却プラントを提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明の焼却プラントは、廃棄物を焼却する焼却炉と、前記焼却炉からの排ガスが流れる排ガス経路を含むボイラと、燃料ガスおよび酸素を含む混合気を燃焼させて衝撃波を発生させ、この衝撃波を前記排ガス経路中に放出する衝撃波式スートブロワと、前記廃棄物を発酵させてバイオガスを生成する発酵槽と、前記発酵槽から前記衝撃波式スートブロワへ前記バイオガスを前記燃料ガスとして供給する供給ラインと、を備える、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、焼却炉に併設される発酵槽で生成されるバイオガスを衝撃波式スートブロワの燃料ガスとして利用することができる。このため、ボンベを用いずに衝撃波式スートブロワへ燃料ガスを供給することができる。
上記の焼却プラントは、前記供給ラインに設けられた、前記バイオガスを貯留するタンクと、前記タンクの上流側または下流側で前記供給ラインに設けられた、前記バイオガスからメタン以外の少なくとも１つの成分を除去して前記バイオガスを精製する精製装置と、をさらに備えてもよい。この構成によれば、メタン濃度の高いバイオガスを衝撃波式スートブロワへ供給することができる。特に、精製装置がタンクの上流側に設けられていれば、タンクに貯留されたメタン濃度の高いバイオガスを、電力会社などへ売却することもできる。
本発明によれば、ボンベを用いずに衝撃波式スートブロワへ燃料ガスを供給することができる。
図１に、本発明の一実施形態に係る焼却プラント１を示す。この焼却プラント１は、ごみや汚泥などの廃棄物を焼却する焼却炉２と、焼却炉２から排出される排ガスから熱を回収するためのボイラ３を含む。
本実施形態では、焼却炉２がストーカ式であり、乾燥ストーカ２４、燃焼ストーカ２５および後燃焼ストーカ２６を含む。ただし、焼却炉２は、流動床式であってもよい。
具体的に、焼却炉２は、ホッパー２１、給じん機２２、主燃焼室２３および再燃焼室２７を含む。上述したストーカ２４〜２６は主燃焼室２３の底面を構成している。ホッパー２１には、図略のクレーンにより廃棄物が投入される。給じん機２２は、所定のインターバルで間欠的に作動することにより、ホッパー２１内の廃棄物を主燃焼室２３内に送り込む。
本実施形態では、主燃焼室２３が、廃棄物の移動方向と同方向に燃焼ガスが流れる並行流型である。再燃焼室２７は、主燃焼室２３から流出する燃焼ガスの向きを反転させる。より詳しくは、再燃焼室２７は、燃焼ガスの流れ方向において主燃焼室２３の下流側端部から主燃焼室２３と重なるように斜め上向きに延びている。ただし、主燃焼室２３は必ずしも並行流型である必要はなく、主燃焼室２３内で燃焼ガスが上向きに流れるように、再燃焼室２７が主燃焼室２３の中央から上向きに延びてもよい。
ボイラ３は、焼却炉２からの排ガスが流れる排ガス経路３１を含む。排ガス経路３１は、再燃焼室２７の上方に配置された放射室（第１煙道）３２と、放射室３２と上部同士が連通する第２煙道３３と、第２煙道３３と下部同士が連通する第３煙道３４を含む。放射室３２および第２煙道３３の壁面には多数の水管が設けられており、これらの水管内で発生した水蒸気がボイラドラム３５に収集される。ボイラドラム３５に収集された水蒸気は、第３煙道３４中に配置された過熱器３６，３７に送られて過熱され、その後に発電機５２と連結されたタービン５１に送られて発電に利用される。
ボイラ３には、少なくとも１つの衝撃波式スートブロワ（以下、ＳＰＳと略す）４が設けられている。ＳＰＳ４は、燃料ガスおよび酸素を含む混合気を燃焼させて衝撃波を発生させ、この衝撃波を排ガス経路３１中に放出するものである。ＳＰＳ４は、所定のインターバルで間欠的に作動する。
本実施形態では、２つのＳＰＳ４が第２煙道３３および第３煙道３４にそれぞれ設けられている。第３煙道３４に設けられたＳＰＳ４は、２つの過熱器３６，３７の間に位置している。ただし、ＳＰＳ４の数および位置は、適宜変更可能である。
より詳しくは、各ＳＰＳ４は、図２に示すように、図略のピストンを内蔵する本体４１およびシリンダ４２と、本体４１からシリンダ４２と反対向きに延び、先端が排ガス経路の壁面を貫通するノズル４３と、本体４１からノズル４３と直交するように延びる一対の燃焼室４４を含む。ピストンは、燃焼室４４の内部をノズル４３の内部から遮断したりノズル４３の内部と連通させたりする。
さらに、本体４１には、バルブユニット４７が取り付けられており、このバルブユニット４７に燃料ガス貯留室４５および酸素貯留室４６が接続されている。バルブユニット４７は、燃料ガス貯留室４５および酸素貯留室４６の内部を、一対の燃焼室４４の内部から遮断したり一対の燃焼室４４の内部と連通させたりする。燃料ガス貯留室４５および酸素貯留室４６の内部が一対の燃焼室４４の内部と連通すると、燃料ガス貯留室４５から燃焼室４４へ燃料ガスが供給されるとともに酸素貯留室４６から燃焼室４４へ酸素が供給され、それらが燃焼室４４内で混合される。その後、混合気に点火されて混合気が燃焼されるとともに図略のピストンが燃焼室４４の内部をノズル４３の内部と連通させ、これにより衝撃波が発生する。
酸素貯留室４６は、酸素供給ライン７により複数の酸素ボンベ７１と接続されている。なお、図２では、代表として１つのＳＰＳ４のみを描いている。酸素供給ライン７には、各酸素ボンベ７１の近傍に、酸素ボンベ７１の交換時に使用される開閉弁７２が設けられている。ただし、酸素貯留室４６に代えて空気貯留室が採用され、この空気貯留室に圧縮機から空気が供給されてもよい。図示は省略するが、酸素供給ライン７には酸素ボンベ７１から流出した酸素の圧力を所定圧力まで低下させる減圧弁が設けられている。
燃料ガス貯留室４５は、図１および図２に示すように、燃料ガス供給ライン６により複数の発酵槽６１と接続されている。なお、図１では燃料ガス供給ライン６の上流側部分のみを図示し、燃料ガス供給ライン６の下流側部分は図２に示す。
各発酵槽６１は、廃棄物を発酵させてバイオガスを生成する。つまり、燃料ガス供給ライン６は、発酵槽６１からＳＰＳ４へバイオガスを燃料ガスとして供給する。
図１および図２に示すように、燃料ガス供給ライン６には、上流側から順に、タンク６２、精製装置６３および圧縮機６４が設けられている。タンク６２は、バイオガスを貯留する。精製装置６３は、バイオガスからメタン以外の少なくとも１つの成分を除去してバイオガスを精製する。ただし、精製装置６３は、タンク６２の上流側に配置されてもよい。圧縮機６４は、燃料ガスであるバイオガスの圧力を酸素と同程度の圧力まで上昇させる。
バイオガスは、主成分として、メタン、二酸化炭素および水蒸気を含み、微量成分として、硫化水素、アンモニアおよびシロキサンなどを含む。精製装置６３により除去される成分は、微量成分の１つまたはいくつかであることが望ましい。また、精製装置６３は、微量成分に加えて二酸化炭素および水蒸気をバイオガスから除去してもよい。
以上説明したように、本実施形態の焼却プラント１では、焼却炉２に併設される発酵槽６１で生成されるバイオガスをＳＰＳ４の燃料ガスとして利用することができる。このため、ボンベを用いずにＳＰＳ４へ燃料ガスを供給することができる。
なお、廃棄物がごみである場合には、発酵槽６１ではごみ中の有機物が有効に利用される一方で、発酵槽６１において大量の残渣が発生する。しかしながら、発酵槽６１が焼却炉２に併設されていれば、その残渣を廃棄物として焼却炉２で焼却することができる。換言すれば、本実施形態の構成によれば、ＳＰＳ４用の燃料ガスをごみから製造する場合の、大量に発生する残渣を何らかの方法で処理しなければならないというデメリットを克服することができる。
しかも、本実施形態では、燃料ガス供給ライン６に精製装置６３が設けられているので、メタン濃度の高いバイオガスをＳＰＳ４へ供給することができる。特に、本実施形態とは逆に精製装置６３がタンク６２の上流側に設けられていれば、タンク６２に貯留されたメタン濃度の高いバイオガスを、電力会社などへ売却することもできる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
例えば、燃料ガス供給ライン６には精製装置６３が設けられていなくてもよい。ただし、この場合には、バイオガス中に含まれる硫化水素やシロキサンなどが配管や弁などを腐食させることがある。これに対し、燃料ガス供給ライン６に精製装置６３が設けられていれば、そのような配管や弁などの腐食を抑制することができる。
１ 焼却プラント
２ 焼却炉
３ ボイラ
３１ 排ガス経路
４ 衝撃波式スートブロワ
６ 燃料ガス供給ライン
６１ 発酵槽
６２ タンク
６３ 精製装置
２ 焼却炉
３ ボイラ
３１ 排ガス経路
４ 衝撃波式スートブロワ
６ 燃料ガス供給ライン
６１ 発酵槽
６２ タンク
６３ 精製装置
Claims (2)
- 廃棄物を焼却する焼却炉と、
前記焼却炉からの排ガスが流れる排ガス経路を含むボイラと、
燃料ガスおよび酸素を含む混合気を燃焼させて衝撃波を発生させ、この衝撃波を前記排ガス経路中に放出する衝撃波式スートブロワと、
前記廃棄物を発酵させてバイオガスを生成する発酵槽と、
前記発酵槽から前記衝撃波式スートブロワへ前記バイオガスを前記燃料ガスとして供給する供給ラインと、
を備える、焼却プラント。 - 前記供給ラインに設けられた、前記バイオガスを貯留するタンクと、
前記タンクの上流側または下流側で前記供給ラインに設けられた、前記バイオガスからメタン以外の少なくとも１つの成分を除去して前記バイオガスを精製する精製装置と、をさらに備える、請求項１に記載の焼却プラント。
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