JP2695368B2 - ゴミ焼却装置 - Google Patents

ゴミ焼却装置

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JP2695368B2 JP5137175A JP13717593A JP2695368B2 JP 2695368 B2 JP2695368 B2 JP 2695368B2 JP 5137175 A JP5137175 A JP 5137175A JP 13717593 A JP13717593 A JP 13717593A JP 2695368 B2 JP2695368 B2 JP 2695368B2
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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】近年、ゴミ焼却炉での発生熱エネ
ルギーを有効利用するために、焼却炉で発生した排ガス
に含まれる熱を廃熱ボイラを用いて熱交換し蒸気発電す
る発電機を備え、余剰ゴミ発電を外部に供給する都市ゴ
ミ焼却装置が注目されている。本発明は、焼却炉で発生
する排ガスから廃熱回収して蒸気を発生する廃熱ボイラ
と、その発生蒸気によりタービンを駆動して発電する発
電装置とを備え、前記廃熱ボイラから前記発電装置への
蒸気供給路に路内蒸気を過熱する燃焼式過熱器を設けて
あるゴミ焼却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種のゴミ焼却装置では、約60Kの
圧力の下、廃熱ボイラでの発生蒸気を過熱する燃焼式過
熱器を設けて、再熱サイクルの初温を上げて熱効率を向
上させ、昼間の電力供給量を増すように構成していた。
ここに、例えば、電力需要が多い昼間に比べ、需要の少
ない夜間にはそれほど大容量の電力が必要とされないこ
とから、夜間に燃焼式過熱器の運転を停止させてエネル
ギーの有効利用を図ることや、昼間であっても、電力需
要に見合ったエネルギーの有効利用を図ることが考えら
れていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した燃焼
式過熱器の過熱度の低減や、運転停止は、高圧下での飽
和蒸気温度が高いことから(例えば60Kの圧力下での
飽和蒸気温度が274℃で、廃熱ボイラでの発生蒸気温
度が約280℃に過ぎないことから)、タービン入口で
の蒸気の湿り度が大きくなりタービンの羽根を腐食させ
る等の損傷を与えることになるという問題を有してい
。そこで、例えば、蒸気圧力を昼夜で切り替え式に構
成して、夜間は廃熱ボイラで十分に過熱ができる程度に
圧力を下げることが考えられるが、そのような圧力切り
替え式のボイラ等を設計するには、構造が複雑になり高
価なものにつくという問題がある。本発明の目的は、上
述した従来の問題点を解消して、従来構成の廃熱ボイラ
を用いて、効率の低下を招くことなく、発電用タービン
の損傷を回避しながら発電出力の変更を可能にする点に
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明によるゴミ焼却装置の特徴構成は、燃焼式過熱器
による過熱度を低減または前記燃焼式過熱器による過熱
停止する過熱度調節手段と、その過熱度調節に伴い変
化する前記タービンの出口における蒸気の湿り度を設定
以下に維持する背圧調節手段を設けてある点にあ
る。
【0005】
【作用】過熱度調節手段は、燃焼式過熱器により飽和蒸
気をタービンでの羽根の腐食等の損傷を回避できる程度
の乾き蒸気となるように過熱度を変化させ、これに伴う
タービン出口の蒸気の湿り度の変化に対して、背圧調節
手段により、前記タービンの出口における蒸気の湿り度
を設定値以下に調節する。例えば、夜間の過熱度を昼間
に比べて大幅に低下させることにより過熱コストを低減
するとともに 背圧調節手段により、前記タービン
の出口におけるタービンの背圧を高く調節することによ
り、タービン出口での蒸気の湿り度を設定値以下に維持
して、羽根の腐食等の損傷を回避するのである。
【0006】
【発明の効果】本発明によれば、既存の高効率発電装置
を備えたゴミ焼却装置であっても、昼夜の電力需要の変
動に対応して、効率を低下させることなく発電量を調節
できるゴミ焼却装置を提供できるようになった。
【0007】
【実施例】以下に実施例を説明する。ゴミ焼却装置は、
図1に示すように、都市ゴミを焼却処理するストーカ式
の焼却炉1と、焼却炉1から発生する排ガスを浄化処理
する排ガス処理装置2と、排ガスの熱を利用して発電す
る発電装置3等で構成してある。
【0008】前記焼却炉1は、被焼却物を受け入れるホ
ッパ4と、ホッパ4内の被焼却物である都市ゴミを下端
部から炉内に投入するプッシャPuと、プッシャPuに
より投入された被焼却物を攪拌搬送しながら、その底部
から供給される高温の一次燃焼空気により順次乾燥、燃
焼、灰化処理するストーカSとを設けるとともに、未燃
焼ガスの燃焼を完結させるために、ストーカSの上部空
間に二次燃焼空間7を形成して、該空間7に二次燃焼用
空気を供給する二次燃焼空気供給部9を該空間7に臨ま
せて設けるとともに、該空間7の下流側の空間8に、燃
焼排ガスの熱エネルギーを回収する廃熱ボイラ6を設け
て構成してある。
【0009】前記排ガス処理装置2は、前記空間8の下
流に設けた排ガス路10から煙突11に至る流路途中に
設けたバグフィルタ12、洗煙装置13等で構成してあ
る。
【0010】前記発電装置3は、蒸気タービン14とそ
の出力軸に連結された発電機15とから構成してあり、
電力需要の多い昼間には、前記廃熱ボイラ6から発生す
る約60kgf/cm2、310℃の高圧の蒸気を主蒸
気路である蒸気供給路16を介して燃焼式過熱器17に
導き、その燃焼式過熱器17で約500℃に過熱した後
に前記蒸気タービン14に供給する。前記蒸気タービン
14に供給され全エネルギーを発電に供した蒸気は排気
路14cを通して冷却器18で冷却された後に回収さ
れ、前記廃熱ボイラ6に循環させる復水路25を通して
還流される。また、前記蒸気タービン14に供給された
蒸気の一部はエネルギーの一部を発電に供した後に抽気
路14a,14bから取り出されて、前記復水路25に
設けた給水予熱器19に導かれる。
【0011】前記蒸気供給路16に分岐路20を設け
て、その分岐路20に、前記廃熱ボイラ6での発生蒸気
の一部を40kgf/cm2に減圧する減圧バルブでな
る減圧機構20aと、減圧蒸気を蓄積するアキュムレー
タAを設けてあり、前記アキュムレータAからの蒸気を
通気する通気路21と前記タービン14の抽気路14a
とを接続してある。
【0012】前記廃熱ボイラ6では、数秒の周期で数パ
ーセントの蒸気量変動が頻繁に発生するばかりでなく、
前記焼却炉1での焼却状態が良好(燃えやすいゴミが安
定して供給されている)である場合には前記廃熱ボイラ
6で発生する蒸気量は全体的に増し、焼却状態が悪化
(水分の多い燃えにくいゴミが供給されている)する場
合には前記廃熱ボイラ6で発生する蒸気量は全体的に減
少するといった数十分の周期による数十パーセントの蒸
気量変動が生じる。そこで、数十分の周期による数十パ
ーセントの蒸気量変動に対応して、余剰蒸気が発生した
場合には、前記蒸気供給路16に設けた流量調整バルブ
22を調節して余剰蒸気を前記アキュムレータAに蓄積
する一方、前記廃熱ボイラ6で発生蒸気が不足した場合
には、前記アキュムレータAへの蒸気の蓄積を中止し
て、前記タービン14の抽気路14aに設けた抽気量調
整バルブ23を絞って前記タービン14への供給熱量を
有効に発電に利用するとともに、前記通気路21に設け
た通気量調整バルブ24を開放して、前記アキュムレー
タAに蓄積された蒸気(24kgf/cm2)を前記抽
気路14aに供給する。
【0013】前記燃焼式過熱器17は、図1に示すよう
に、ガスバーナ17aと、ガスバーナ17aから供給さ
れる燃料ガスを燃焼させる燃焼室17bとを設けた燃焼
部と、その燃焼部で燃焼した排ガスにより前記廃熱ボイ
ラ6からの蒸気を過熱する過熱路17dを設けた熱交換
部とで構成してあり、冷却用ガスとして前記熱交換部か
ら排出される排ガスの一部を流量調節弁17eを介して
前記燃焼室17bに供給する冷却用循環路17cを設け
るとともに、他の排ガスを前記焼却路の二次燃焼用空気
として供給する燃焼用空気供給路30を設けてある。ま
た、前記過熱路17dの途中に蒸気量の減少時に蒸気量
を補償する水噴霧機構17fを前後二段にわたり設け、
出口に蒸気流量計17gを設けてある。前記熱交換部の
出口には、排ガス温度を検出する温度検出器17hを設
けてあり、温度検出器17hによる検出温度を一定に保
つべく前記流量調節弁17eを調節する。
【0014】一方、上述のゴミ焼却装置には、前記燃焼
式過熱器17による夜間の過熱を低減または停止する
熱度調節手段40と、そのときの前記タービン14の出
口における蒸気の湿り度を設定値以下に維持する背圧調
節手段41を設けてあり、電力需要の少ない夜間に不必
要な発電を抑制する。前記過熱度調節手段40は、ガス
バーナ17aに供給する燃料ガス量を調節する燃料ガス
調節機構40aと、前記流量調節弁17e等で構成して
あり、温度検出器17hによる夜間の検出温度を昼間に
比べて大幅に低下させるべく、燃料ガス量を調節し、前
記流量調節弁17eを調節する。つまり、前記廃熱ボイ
ラ6から発生する約60kgf/cm2、310℃の高
圧の蒸気ある程度は過熱されているので、前記タービ
ン14の入口における蒸気の湿り度はほぼ0パーセント
であり、それ以上の過熱が不要である場合もあるが、そ
の変動が激しい時などにはその変動をも考慮して前記燃
焼式過熱器17により若干の過熱を行うことにより前記
タービン14の入口における羽根の腐食等の損傷(一般
に、ドレンアタックという)を防止する。前記背圧調節
手段41は、前記冷却器18のファンの風量調節機構で
あり、蒸気の真空度を調節して、前記タービン14の出
口における蒸気の湿り度を設定値(ここでは約10パー
セント)以下に維持する。つまり、前記タービン14の
出口の蒸気圧力が等しければ、前記燃焼式過熱器17に
よる過熱温度が低いほど断熱膨張後の蒸気の湿り度が大
きくなるので、湿り度を前記設定値以下に維持するべ
く、過熱度が小さければそれだけ冷却を制限して圧力を
高めに維持することにより、前記タービン14の出口に
おける羽根の腐食等の損傷を防止する。前記過熱度調節
手段40と背圧調節手段41の調節は、昼間における発
電量の調節をも行うコンピュータを用いた発電制御装置
(図示せず)により行われる。ここに、前記背圧調節手
段41により圧力を上昇させると、湿り度を前記設定値
以下に維持するための過熱度が低くて済むので、前記燃
焼式過熱器17へ供給する燃料ガス量を少なく、或い
は、前記燃焼式過熱器17を停止させることもできる。
その結果、発電量も低下することになるが、発電のため
の燃料費等の支出と、発電による収入のバランスで、所
期の目的を達成しながらどの程度に調節すべきかを決定
すればよい。
【0015】〔別実施例〕 先の実施例では昼夜の運転切換について説明したが、こ
れに限定するものではなく、昼間であっても、発電量を
増すことが要求されれば、過熱度を上げ、或いは、背圧
を下げればよく、発電量を減らすことが要求される場合
には、過熱度を下げ、或いは、背圧を上げればよい。発
電量の調節は、電力需要に基づいて決定すればよく、さ
らには、その時の売電価格と過熱器の燃料代の収支を考
慮して決定することとすれば、経済性が向上する。以上
の実施例で示した発電制御装置に、電力需要或いは売電
価格、及び、過熱器の燃料価格を入力し、発電コストが
最も低くおさえた状態で、過熱度調節手段又は背圧調整
手段を調節するように制御してもよい。
【0016】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にする為に符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】要部の概略構成図
【図2】h−s線図
【符号の説明】
1 焼却炉 3 発電装置 6 廃熱ボイラ 14 タービン 16 蒸気供給路 17 燃焼式過熱器 40 過熱度調節手段 41 背圧調節手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植村 和則 兵庫県尼崎市浜1丁目1番1号 株式会 社クボタ 技術開発研究所内 (72)発明者 西原 充幸 兵庫県尼崎市浜1丁目1番1号 株式会 社クボタ 技術開発研究所内 (56)参考文献 特開 昭52−106045(JP,A) 特開 平1−320514(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 焼却炉(1)で発生する排ガスから廃熱
    回収して蒸気を発生する廃熱ボイラ(6)と、その発生
    蒸気によりタービン(14)を駆動して発電する発電装
    置(3)とを備え、前記廃熱ボイラ(6)から前記発電
    装置(3)への蒸気供給路(16)に路内蒸気を過熱す
    る燃焼式過熱器(17)を設けてあるゴミ焼却装置であ
    って、 前記燃焼式過熱器(17)による過熱度を低減または
    記燃焼式過熱器(17)による過熱を停止する過熱度調
    節手段(40)と、その過熱度調節に伴い変化する前記
    タービン(14)の出口における蒸気の湿り度を設定値
    以下に維持する背圧調節手段(41)を設けてあるゴ
    ミ焼却装置。
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