JP2922711B2 - 都市ゴミ焼却装置 - Google Patents

都市ゴミ焼却装置

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    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/12Heat utilisation in combustion or incineration of waste

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】近年、都市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、焼却炉で発生した排ガスから廃熱回収す
る廃熱ボイラと、その廃熱ボイラで発生する蒸気により
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、その燃焼式過熱器からの排ガスを一次燃焼
用空気または二次燃焼用空気として前記焼却炉に供給す
る都市ゴミ焼却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】前記発電装置への蒸気供給路に設けられ
た燃焼式過熱器は、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、発生蒸気
量の減少時には蒸気供給路の管壁温度が異常加熱され
て、破損するのを回避すべく、前記燃焼式過熱器への供
給燃料を制限するように構成していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の都市ゴミ焼却装置では、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
ある。このような場合には、図2(a)に示すように、
そのシステムが安定的に稼働した場合に得られる本来の
発電効率による発電量に対して激しく増減し、質の悪い
不安定なものとなるという欠点があった。一方、ゴミの
供給量や搬送速度等を調節して、蒸気発生量を制御する
ような現状の燃焼制御によれば、応答性が悪く安定的な
制御は不可能である。このため、2次燃焼部位に、天然
ガスを燃焼させるバーナを設けて、蒸気発生量を安定化
させるべく、そのバーナの燃焼制御を行うことも提案さ
れているが、余分な設備、エネルギーが要求されるので
経済的でない。本発明の目的は、上述した従来欠点を解
消する点にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明による都市ゴミ焼却装置の第1の特徴構成は、
記蒸気量安定化手段に、前記燃焼式過熱器からの排ガス
を前記焼却炉の一次燃焼領域または二次燃焼領域に供給
するガス供給管路を設けてある点にある。又、本発明に
よる都市ゴミ焼却設備の第2の特徴構成は、前記蒸気量
安定化手段を、前記燃焼式過熱器からの排ガスを前記焼
却炉の二次燃焼領域に供給するガス供給管路と、前記廃
熱ボイラによる発生蒸気量の減少に応じて前記燃焼式過
熱器に供給される燃料に対する空気比を増加して、前記
ガス供給管路に供給する排ガスの熱量を増加する空気比
調節手段とで構成してある点にある。さらに、本発明に
よる都市ゴミ焼却設備の第3の特徴構成は、前記蒸気量
安定化手段を、前記燃焼式過熱器からの排ガスを前記焼
却炉の二次燃焼領域に供給するガス供給管路と、前記廃
熱ボイラによる発生蒸気量の減少に応じて前記燃焼式過
熱器への供給燃料を燃料対空気比が一定の下で増加する
供給燃料調節手段と、前記供給燃料調節手段により供給
燃料が増加されたときに前記燃焼式過熱器での発生熱量
の一部を前記ガス供給管路に供給するバイパス手段とで
構成してある点にある。 尚、上記第2又は第3の特徴構
成においては、前記蒸気量安定化手段に、前記発生蒸気
量の減少時に、前記燃焼式過熱器の前記蒸気供給路に給
水噴射して前記発生蒸気量に対して蒸気量を増加する給
水機構を設けてあることが好ましい。
【0005】
【作用】廃熱ボイラによる発生蒸気量が減少している場
合に、前記燃焼式過熱器に蒸気量安定化手段を設けるこ
とにより、主燃焼たるゴミの燃焼制御とは異なる副燃焼
に関する系で、迅速、且つ、容易に発生蒸気量を設定量
に維持するのである。つまり、前記蒸気量安定化手段
に、前記燃焼式過熱器からの排ガスを前記焼却炉の一次
燃焼領域または二次燃焼領域に供給するガス供給管路を
設けてあるから、前記廃熱ボイラによる蒸気発生量の減
少時に前記焼却炉の燃焼領域での燃焼温度を高めること
ができ、前記発生蒸気量安定化をはかることができる。
これに、前記発生蒸気量の減少時に前記燃焼式過熱器で
過熱された蒸気に給水噴射すれば、応答性よく蒸気温度
をそれほど低下させることなく蒸気量を増加することが
できるので、前記ガス供給管路からの排ガスにより前記
燃焼領域における燃焼ガス温度の上昇の効果と合わせ
て、前記廃熱ボイラの蒸気発生量を安定して増加させる
のである。前記蒸気量安定化手段として、前記燃焼式過
熱器に供給する燃料と給気の混合比を調節する空気比調
節手段を設けて、蒸気量が減少した場合に前記燃焼式過
熱器に供給される燃料に対する空気比を増加すれば、排
ガス温度が低下して前記燃焼式過熱器における熱交換量
が減少するとともに、前記ガス供給管路に供給する排ガ
スの酸素濃度が高くなり、その結果、焼却炉における二
次燃焼温度の上昇により蒸気発生量が増加するのであ
る。前記蒸気量安定化手段として、前記燃焼式過熱器で
の発生熱量の一部を二次燃焼用空気として前記焼却炉に
供給するバイパス手段と、前記燃焼式過熱器に供給する
燃料と給気の混合比が一定のもとでそれらの供給量を調
節する供給燃料調節手段を設けて、蒸気量が減少した場
合に前記燃焼式過熱器への供給燃料を増加することで発
生する熱量の一部を前記バイパス手段を介して前記焼却
炉の二次燃焼領域に供給すれば焼却炉における二次燃焼
温度の上昇により蒸気発生量が増加するのである。さら
に、前記蒸気量安定化手段に、前記発生蒸気量の減少時
に、前記燃焼式過熱器の前記蒸気供給路に給水噴射して
前記発生蒸気量に対して蒸気量を増加する給水機構を設
ければ、前記廃熱ボイラにおける二次燃焼温度の上昇に
よる発生蒸気量の増加よりも早い応答を示して発電装置
への蒸気量を増加することができるから、蒸気量を一層
安定して供給できるようになる。
【0006】
【発明の効果】本発明によれば、応答性が悪く蒸気発生
量の安定的な制御の困難な現状の燃焼制御のみによら
ず、又、設備費等の点で経済性に欠ける別途のバーナを
用いることなく、蒸気量安定化手段を焼却炉の外部に設
置された燃焼式過熱器にも設けてあるので、現状の焼却
装置への容易な取り付けを可能としながら、安定した蒸
気量制御、つまり効率のよい発電が経済的にも安価に行
える都市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。都市ゴミ焼却装置
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
被焼却物を撹拌搬送しながら、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回収ボイラ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、白煙防止装置
14等で構成してある。
【0010】前記発電装置3は、高圧側タービン15と
低圧側タービン16からなる発電用蒸気タービン17
と、これにより駆動される発電機18と、前記廃熱回収
ボイラ6から発生する蒸気を前記高圧側タービン15に
供給する蒸気供給路19とで構成してあり、蒸気供給路
19には、前記廃熱回収ボイラ6から発生する蒸気をさ
らに昇温するための過熱用バーナーCを備えた第一の燃
焼式過熱器20を、又、前記高圧側タービン15からの
蒸気を再過熱して低圧側タービン16に供給するための
第二の燃焼式再過熱器21を再過熱用配管27を介して
設けてあり、その燃焼排ガスを排ガス管路31を介して
前記白煙防止装置14に供給して煙突11から排出され
る排ガスが結露して白くなるのを防止すべく加熱する。
【0011】前記第一の燃焼式過熱器20は、前後2段
の過熱部a,bとバーナcとを備え、バーナcにより発
生する高温の燃焼排ガスの熱エネルギーにより蒸気供給
路19内の蒸気を過熱するように構成してあり、過熱部
a,b間及び過熱部bの後段には、ポンプPから給水噴
射して蒸気供給路19内の温度を設定温度に調節する蒸
気温度調節手段32a,32bを設けるとともに、燃焼
式過熱器20から排気される燃焼排ガスをガス供給管路
としての燃焼用空気供給管路35を介してダンパD1及
びバルブB5により流量調節され、二次燃焼空気、或い
は、一次燃焼空気として供給するように構成してある。
【0012】前記蒸気温度調節手段32aは、給水機構
を備えて、前記高圧側タービン15に供給される蒸気量
が低下している場合に、前段の過熱部aにより過熱され
た蒸気に給水噴射して蒸気供給路19内の蒸気量を増加
させる機能を持ち、蒸気量はマイクロコンピュータMC
で構成される制御手段により制御される前記給水機構の
バルブB1の開度による。前記蒸気温度調節手段32b
は、前記蒸気温度調節手段32aによる蒸気量調節の結
果、低下した蒸気温度を再上昇させる後段の過熱部bか
ら出力された蒸気温度を、前記高圧側タービン15に供
給される蒸気温度を設定温度に調節して安定的に発電す
るために、同じくマイクロコンピュータMCで構成され
る制御手段により制御されるバルブB2の開度に応じて
給水噴射される。
【0013】前記バーナcに供給される燃料と空気の
比、及び量は、前記制御手段により制御されるバルブB
3,B4等でなる供給燃料調節手段33により調節自在
に構成してあり、過熱部a,bに供給されるべき燃焼排
ガスの一部を前記燃焼用空気供給管路35に導くダンパ
D2とバイパス管路36でなるバイパス手段37を設け
てある。
【0014】前記供給燃料調節手段33は、通常は、空
気比を2に保つことにより、酸素濃度を高くした燃焼排
ガスが得られるように調節してあり、前記高圧側タービ
ン15に供給される蒸気量が低下している場合には、蒸
気量の減少に応じて前記燃焼式過熱器20への供給燃料
を燃料対空気比を同じく一定の下で増加し、その際の発
生熱量の一部を燃焼用空気として前記バイパス管路36
により焼却炉1に供給することで、廃熱ボイラ6での発
生蒸気量を増す。
【0015】即ち、前記蒸気温度調節手段32a、並び
に、前記供給燃料調節手段33及びバイパス手段37
が、前記廃熱ボイラ6による発生蒸気量を設定量に調節
する蒸気量安定化手段Hとなる。図2(B)に示すよう
に、以上の構成により、発電機18による発電量の変動
幅は±30%から±数%まで改善でき、さらに、前記燃
焼式過熱器20への追加燃料により発電量そのものをも
増加させることができる。
【0016】以下に別実施例を説明する。先の実施例で
は、蒸気量安定化手段Hとして、前記蒸気温度調節手段
32a、並びに、前記供給燃料調節手段33及びバイパ
ス手段37の双方を用いた場合を説明したが、いずれか
一方のみで構成することもできる。先の実施例では、蒸
気量安定化手段Hとして、蒸気量の減少に応じて前記燃
焼式過熱器20への供給燃料を燃料対空気比を一定の下
で増加する供給燃料調節手段33と、前記供給燃料調節
手段33により供給燃料が増加されたときに前記燃焼式
過熱器20での発生熱量の一部を燃焼用空気として前記
焼却炉1に供給するバイパス手段37を設けて構成した
ものを説明したが、蒸気量安定化手段Hとしては、この
外に、蒸気量の減少に応じて前記燃焼式過熱器20に供
給される燃料に対する空気比を増加して、前記焼却炉1
に供給する二次燃焼用空気の熱量を増加する空気比調節
手段を設けて構成することも可能である。この場合、空
気比を2以上に増加すれば、燃焼排ガス温度が下がるこ
とにより前記燃焼式過熱器20での過熱に費やされる熱
量が低下するが、逆に焼却路1に供給される燃焼用空気
の熱量が増加することにより蒸気発生量を増加させるこ
とになる。又、前記燃焼式過熱器20からの燃焼排ガス
の一部を前記白煙防止装置14に供給するように構成し
てもよい。
【0017】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】従来例との比較を示す発電量の特性図
【符号の説明】
1 焼却炉 6 排熱ボイラ 18 発電機 19 蒸気供給路 20 燃焼式過熱器 33 供給燃料調節手段 35 ガス供給管路 37 バイパス手段 H 蒸気量安定化手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 小菅 一弘 (56)参考文献 特開 平3−267606(JP,A) 特開 昭59−215503(JP,A) 実開 平3−5019(JP,U) 特公 昭54−35601(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F22B 1/18 F22D 5/12

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 焼却炉(1)で発生した排ガスから廃熱
    回収する廃熱ボイラ(6)と、その廃熱ボイラ(6)で
    発生する蒸気により発電する発電装置(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(19)に路内蒸気を過熱する燃焼式過熱器(2
    0)を設けて、その燃焼式過熱器(20)の前記蒸気供
    給路(19)を通過する蒸気に給水噴射して蒸気温度を
    調節する蒸気温度制御手段(32a)を設け、前記廃熱
    ボイラ(6)による発生蒸気量が減少した時に、前記蒸
    気温度制御手段(32a)による給水噴射によって前記
    発生蒸気量に対して蒸気量を増加する蒸気量安定化手段
    (H)を設けてある都市ゴミ焼却装置であって、前記蒸気量安定化手段(H)に、前記燃焼式過熱器(2
    0)からの排ガスを前記焼却炉(1)の一次燃焼領域ま
    たは二次燃焼領域に供給するガス供給管路(35)を設
    けてある 都市ゴミ焼却装置。
  2. 【請求項2】 焼却炉(1)で発生した排ガスから廃熱
    回収する廃熱ボイラ(6)と、その廃熱ボイラ(6)で
    発生する蒸気により発電する発電装置(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(19)に路内蒸気を過熱する燃焼式過熱器(2
    0)を設け、前記廃熱ボイラ(6)による発生蒸気量を
    設定量に調節する蒸気量安定化手段(H)を設けてある
    都市ゴミ焼却装置であって、 前記蒸気量安定化手段(H)を、前記燃焼式過熱器(2
    0)からの排ガスを前記焼却炉(1)の二次燃焼領域に
    供給するガス供給管路(35)と、前記廃熱ボイラ
    (6)による発生蒸気量 の減少に応じて前記燃焼式過熱
    器(20)に供給される燃料に対する空気比を増加し
    て、前記ガス供給管路(35)に供給する排ガスの熱量
    を増加する空気比調節手段とで構成してある都市ゴミ焼
    却装置。
  3. 【請求項3】 焼却炉(1)で発生した排ガスから廃熱
    回収する廃熱ボイラ(6)と、その廃熱ボイラ(6)で
    発生する蒸気により発電する発電装置(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(19 )に路内蒸気を過熱する燃焼式過熱器(2
    0)を設け、前記廃熱ボイラ(6)による発生蒸気量を
    設定量に調節する蒸気量安定化手段(H)を設けてある
    都市ゴミ焼却装置であって、 前記蒸気量安定化手段(H)を、前記燃焼式過熱器(2
    0)からの排ガスを前記焼却炉(1)の二次燃焼領域に
    供給するガス供給管路(35)と、前記廃熱ボイラ
    (6)による発生蒸気量の減少時に、前記発生蒸気量
    減少に応じて前記燃焼式過熱器(20)への供給燃料を
    燃料対空気比が一定の下で増加する供給燃料調節手段
    (33)と、前記供給燃料調節手段(33)により供給
    燃料が増加されたときに前記燃焼式過熱器(20)での
    発生熱量の一部を前記ガス供給管路(35)に供給する
    バイパス手段(37)とで構成してある都市ゴミ焼却装
    置。
  4. 【請求項4】 前記蒸気量安定化手段(H)に、前記発
    生蒸気量の減少時に、前記燃焼式過熱器(20)の前記
    蒸気供給路(19)に給水噴射して前記発生蒸気量に対
    して蒸気量を増加する給水機構を設けてある請求項3又
    は4に記載の都市ゴミ焼却装置。
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