JP2769270B2

JP2769270B2 - ゴミ焼却装置

Info

Publication number: JP2769270B2
Application number: JP32291992A
Authority: JP
Inventors: 正彦渡辺; 信幸西口; 弘明二階堂
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1992-12-02
Filing date: 1992-12-02
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2013-06-25
Also published as: JPH06174202A

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
る発電機を備えた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るとともに、前記燃焼式過熱器か
らの排ガスを前記焼却炉への燃焼用ガスとして供給する
燃焼用ガス供給路を設けてあるゴミ焼却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】前記燃焼式過熱器は、廃熱ボイラでの発
生蒸気を過熱して発電効率を向上するためのものである
が、上述したゴミ焼却装置では、被焼却物たるゴミが家
庭からの生ゴミ等を含むためにその質の変動が激しく、
燃焼室での燃焼状態が変動して発生蒸気量が変動するの
が常であり、廃熱ボイラでの発生蒸気量の減少時には、
前記燃焼式過熱器において水噴霧により不足蒸気量を補
うとともに、発生蒸気量の増加時にはタービンへの入力
蒸気を制限することで発電量の安定化を図り、併せて燃
焼式過熱器から排出される高温の排ガスを前記焼却炉へ
の燃焼用ガスとして供給することにより完全燃焼を促進
す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、上述した発電
量の安定化技術では、燃焼式過熱器への負荷（飽和蒸気
量）が大きく変動した場合に、その排ガス温度が変動す
るという欠点があった。例えば、廃熱ボイラでの発生蒸
気量の減少時には燃焼式過熱器において水噴霧により不
足蒸気量を補うべく熱量が消費されるので、その燃焼式
過熱器からの排ガス温度が低下する場合があり、廃熱ボ
イラでの発生蒸気量の増加時には燃焼式過熱器への供給
燃料が制限されるので、同じくその燃焼式過熱器からの
排ガス温度が低下する場合がある。かかる場合に、その
ような温度の低下した排ガスを前記焼却炉への燃焼用ガ
スとして供給すれば、炉内での燃焼温度の低下をきた
し、完全燃焼を阻害するおそれがあり、さらには前記廃
熱ボイラでの発生蒸気量が減少するというおそれがあっ
た。本発明の目的は、上述した従来欠点を解消し、廃熱
ボイラでの発生蒸気を燃焼式過熱器により過熱して発電
効率の向上を図り、しかも、燃焼式過熱器の排ガスを効
果的に有効利用できるゴミ焼却装置を提供する点にあ
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、前記燃焼式過
熱器への冷却用ガス供給量を調節して前記燃焼式過熱器
からの排ガス温度を一定に保つ排ガス温度調節手段を設
けてある点にある。

【０００５】

【作用】一般に燃焼式過熱器には、過熱器の側壁を高温
破損から保護するために空気等の冷却ガスを供給して冷
却する冷却機構を設けてあるが、この冷却ガスの供給量
を調節して排ガス温度を一定に保つのである。つまり、
排ガス温度調節手段は、排ガス温度が設定温度よりも高
い場合には冷却ガスの供給量を減らすことにより過熱器
内の通過ガス量を減らして過熱器内で通過ガスと蒸気と
の熱交換を促進することで排ガス温度を低下させる一
方、排ガス温度が設定温度よりも低い場合には冷却ガス
の供給量を増やすことにより過熱器内の通過ガス量を増
やして通過ガスと蒸気との熱交換を抑制することで排ガ
ス温度を低下させるのである。

【０００６】

【発明の効果】本発明によれば、廃熱ボイラでの発生蒸
気を燃焼式過熱器により過熱して発電効率の向上を図
り、しかも、燃焼式過熱器の排ガスを効果的に有効利用
できるゴミ焼却装置を提供することができるようになっ
た。

【０００７】

【実施例】以下に実施例を説明する。ゴミ焼却装置は、
図３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、
前記廃熱ボイラ６から発生する約１００ｋｇｆ／ｃ
ｍ²、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機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に供給された蒸気に一部はエネルギ
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】以下に、前記廃熱ボイラ６により生成され
るべき目標蒸気流量をＱ、前記燃焼式過熱器１７から出
力される蒸気の目標温度をＴとして、それらを一定に制
御するコンピュータを用いた制御手段Ｃの動作を、図２
に示すフローチャートに基づいて詳述する。前記燃焼式
過熱器１７の蒸気入力部に設けた流量センサにより蒸気
流量Ｘを計測して＜＃１＞、蒸気変動量ΔＱ＝Ｘ−Ｑを
計算する＜＃２＞。蒸気変動量ΔＱが負であれば、前段
の水噴霧機構１７ｆにおいて水噴霧量第一制御弁（図示
せず）の開度を調節して蒸気量を増加制御して＜＃３
＞、ステップ＜＃４＞に移行する。蒸気変動量ΔＱが
０、即ち、目標どうりであれば後述のステップ＜＃９＞
の処理に移行する。蒸気変動量ΔＱが正のとき、及び、
ステップ＜＃３＞で水噴霧した後、過熱に必要な熱量を
排ガス損失や放熱量等を考慮した燃焼量計算により求
め、ガスバーナ１７ａに供給すべき燃料供給量や燃焼用
空気量を導出し＜＃４＞、燃料供給量制御弁（図示せ
ず）等の開度を調節する＜＃５＞。例えば、蒸気変動量
ΔＱが正のときは、余剰の蒸気をアキュムレータＡに蓄
積し、水噴霧が不要で過熱に必要な熱量が少なくてすむ
ので燃料供給量を減らし、蒸気変動量ΔＱが負のとき
は、水噴霧した後に、過熱に必要な熱量を増加すべく燃
料供給量を増加するのである。次に、前記熱交換部の側
壁温度が異常に高温となることを防止するための冷却用
ガスとして用いる排ガスの循環量を計算し、計算した循
環量を確保すべく前記流量調節弁１７ｅの開度を調節す
る＜＃６＞。前記温度検出器１７ｇにより排ガス温度を
計測し＜＃７＞、目標排ガス温度（ここでは約４００℃
としてある）との差に応じて前記流量調節弁１７ｅの開
度を微調節する。即ち、排ガス温度が目標排ガス温度よ
り高ければ、前記流量調節弁１７ｅの開度を小さくし、
排ガス温度が目標排ガス温度より低ければ、前記流量調
節弁１７ｅの開度を大きくする＜＃８＞。前記燃焼式過
熱器１７の出口に設けた過熱蒸気温度検出器（図示せ
ず）により過熱蒸気温度Ｙを計測し＜＃９＞、温度差Δ
Ｔ＝Ｙ−Ｔを計算する＜＃１０＞。その結果、温度差Δ
Ｔが０であれば、再びステップ＜＃１＞に戻り、同様の
制御を繰り返し、温度差ΔＴが正であれば、水噴霧量の
計算＜＃１１＞に基づいて、後段の水噴霧機構１４ｆに
おいて水噴霧量第二制御弁（図示せず）の開度を調節す
ることで蒸気温度を目標蒸気温度Ｔまで下げた＜＃１２
＞後に、ステップ＜＃１＞に戻り、同様の制御を繰り返
す。温度差ΔＴが負であれば、ステップ＜＃４＞に戻
り、再度燃焼量計算を行い、ガスバーナ１７ａに供給す
べき燃料供給量や燃焼用空気量を導出して、以降の動作
を繰り返すのである。即ち、前記制御手段Ｃ、冷却用循
環路１７ｃ、流量調節弁１７ｅ、温度検出器１７ｇで、
冷却用ガス供給量を調節して前記燃焼式過熱器１７から
の排ガス温度を一定に保つ排ガス温度調節手段を構成す
る。

【００１５】以下に別実施例を説明する。先の実施例で
は、熱交換部の側壁を保護する冷却用ガスとして、前記
熱交換部から排出される排ガスの一部を用いるものを説
明したが、冷却用ガスとしては、排ガスを循環させるも
のに限定する必要はなく、外気を直接に燃焼室１７ｂに
供給するものであってもよい。この場合、焼却炉に投入
される二次燃焼用空気としてより酸素濃度の高い空気を
供給できる。

【００１６】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】要部の概略構成図

【図２】フローチャート

【図３】ゴミ焼却装置の概略構成図

【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Ｃ，１７ｃ，１７ｅ，１７ｇ排ガス温度調節手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F22B 1/12 F22G 5/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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）を設けるとともに、前記燃焼式
過熱器（１７）からの排ガスを前記焼却炉（１）への燃
焼用ガスとして供給する燃焼用ガス供給路（３０）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）への冷却用ガス供給量を調節
して前記燃焼式過熱器（１７）からの排ガス温度を一定
に保つ排ガス温度調節手段（Ｃ，１７ｃ，１７ｅ，１７
ｇ）を設けてあるゴミ焼却装置。