JP3276272B2 - 廃棄物の焼却熱を利用した過熱蒸気製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみや産業廃
棄物等を焼却し、その燃焼排ガスの熱により蒸気を製造
して、例えば該蒸気を発電プラント等に用いる過熱蒸気
製造に関する発明である。

【０００２】

【従来の技術】従来より都市ごみ等の廃棄物を焼却する
焼却装置には流動床焼却装置が多く用いられ、かかる装
置は流動床焼却炉内の分散板（例えば多孔板）上に収容
された砂等の流動媒体に分散板下方より空気または焼却
排ガス等を吹き込むことにより流動媒体を流動化すると
ともに加熱し、そのようにして形成された流動床内に都
市ごみ等の廃棄物を投入して燃焼させる。この燃焼によ
り発生した燃焼ガスは、燃焼ガス出口ラインを経てボイ
ラに至り、該ボイラ内で温水との熱接触により蒸気を発
生させ、該蒸気を発電プラント等のタービン駆動源とし
て用いるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】さてかかる都市ごみ等
の廃棄物中には塩ビプラスチック等の含塩素有機化合物
が混入しており、可燃分中にＣ１として約０．２〜０．
５％含有されている。そして都市ごみ等の廃棄物中に混
入した塩ビプラスチック等に含まれる塩素は、燃焼によ
ってＨＣ１となり（通常、都市ごみ燃焼排ガス中のＨＣ
１は約５００〜１０００ppm）、焼却炉の後流に設置さ
れた蒸気発生用ボイラのチューブに作用してこれを腐食
させる。特にチューブ表面温度が約３５０℃以上では温
度の増加とともに高温腐食が顕著となる。このため、従
来、チューブ表面温度は３５０℃以下にする必要があ
り、製造される蒸気の温度は約３００℃が限界であっ
た。その結果、従来のごみ焼却による発電効率は約１５
％以下であって、塩素を殆ど含有しない重油やＬＮＧ等
を燃料とし、ボイラチューブ温度を５００〜６００℃に
できるプラントの発電効率約４０％に比べて著しく低
く、その改善が強く望まれていた。

【０００４】本発明者らはかかる技術的課題に鑑み、先
の出願において（出願番号：特願平６−３２４８４３
号、特願平７−１４０４８４号）、前記焼却炉としての
流動床内で、温度３００〜７００℃で処理したところ、
該流動床からの未分解残渣および流動媒体から成るチャ
ー混合物からは実質的に塩素を含有しない未分解残渣が
得られることを見出した。すなわち、廃棄物中に含まれ
ていた塩素は、実質的に全て熱分解ガスに含まれて、熱
分解ガス出口ラインに排出されることを見出した。

【０００５】そして、かかる知見に基づき、焼却装置側
には、温度３００℃以上の空間内に廃棄物を供給して熱
分解反応を行なわせ、その反応により発生した熱分解ガ
スと未分解残渣および流動媒体から成るチャー混合物と
不燃物とを互いに分離する第１の流動床（以下熱分解手
段という）とともに、前記チャー混合物を空気または燃
焼排ガスによって上方に吹き飛ばしながら前記未分解残
渣を完全燃焼させる第２の流動床（以下チャー燃焼手段
という）を設け、一方ボイラ側には第１及び第２のボイ
ラを実質的に直列に接続し、低段側のボイラで前記熱分
解ガスの熱を利用して約４００℃以下、具体的には３０
０℃前後の温水または蒸気を製造（以下第１の蒸気製造
手段という）し、次に該３００℃前後の温水または蒸気
を第２のボイラに導入して前記チャー燃焼手段より得ら
れた燃焼ガスの熱により略５００℃若しくはそれ以上の
過熱蒸気を製造（以下第２の蒸気製造手段という）する
ようにした過熱蒸気製造が提案されている。

【０００６】本発明は、かかる先願技術を更に発展さ
せ、塩素によるボイラチューブの高温腐食を防止しなが
ら高温・高圧の過熱蒸気を効率的に得ることのできる過
熱蒸気の製造にかかる発明を提供する事にある。本発明
の他の目的は前記先願技術に比較して更に効率良く塩素
の低減ともに且つ高温度の過熱蒸気を得ることの出来る
過熱蒸気の製造にかかる発明を提供する事にある。本発
明の他の目的は前記いずれの蒸気製造装置においても、
長期に亙って安定して蒸気の製造を可能にした過熱蒸気
の製造にかかる発明を提供する事にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
温度３００℃以上の空間内に廃棄物を供給して熱分解反
応を行なわせ、その反応により発生した熱分解ガスと未
分解残渣および流動媒体から成るチャー混合物と不燃物
とを互いに分離する熱分解手段と、空気または燃焼排ガ
スによって前記チャー混合物を上方に吹き飛ばしながら
前記未分解残渣を完全燃焼させるチャー燃焼手段と、前
記熱分解ガスを直接若しくは再燃焼させた後、その熱を
利用して約４００℃以下の温水または蒸気を製造する第
１の蒸気製造手段と、前記チャー燃焼手段により得られ
た燃焼ガスの熱により前記第１の蒸気製造手段で製造さ
れた温水または蒸気を過熱蒸気とする第２の蒸気製造手
段を含み、前記熱分解手段内の固体分を廃棄物投入側か
らチャー混合物取り出し側へ向かって搬送する機械的搬
送手段を設けるとともに、前記熱分解手段と第１の蒸気
製造手段との間に配置され灰分の溶融分離を行うととも
に、該灰分が分離された熱分解ガスの２次燃焼を行う２
次燃焼手段を設けたことを特徴とする。

【０００８】かかる発明によれば熱分解手段で分離され
たチャー混合物には塩素が実質的に含まれないので、こ
れを第２の蒸気製造手段の過熱源として用い５００℃以
上の過熱蒸気を得るように構成しても、機器の高温腐食
は生じない。

【０００９】また第１の蒸気製造手段の加熱源には、塩
素を含む熱分解ガスを用いるも、該熱を利用して約４０
０℃以下、具体的には略３００〜３５０℃以下の温水ま
たは蒸気を製造を製造するものである為に、高温腐食の
温度以下の温度しか加熱しないために、ボイラチューブ
等の腐食の恐れはない。

【００１０】更に本発明によれば、前記熱分解手段を流
動床ではなく、機械的搬送手段により固体分を廃棄物投
入側からチャー混合物取り出し側へ向かって搬送可能に
構成したために、流動床に比較して定時的且つ定量的に
熱分解時間と熱分解量を確保することが出来、安定して
熱分解を行うことが出来る。更に重要な効果としては、
流動床で必要とされる流動化用のガス(主としてＮ₂、Ｃ
Ｏ₂、Ｈ₂Ｏ主成分の不活性ガス）が不要なため、熱分解
ガスは希釈されないので、単位容積当りの発熱量が高
く、空気又は酸素富化空気により容易に１３００℃以上
の高温を発生でき、灰溶融のためのエネルギ−源として
使用できる。

【００１１】又本発明によれば前記燃焼手段と第２の蒸
気製造手段間に、高温フィルタ手段を配し、該フィルタ
手段で燃焼ガス中の灰分の分離を行う為に、第２の蒸気
製造手段に導入される燃焼ガス中に灰分等が混入される
ことなく長期に亙って安定して蒸気製造が可能になると
ともに、又前記燃焼ガス中の未燃焼塩素化合物の燃焼を
確実に行う事ができる。

【００１２】そして、前記高温フィルタ手段の入口側に
熱交換手段（以下第３の熱交換手段という）を配し、前
記第１若しくは第２の蒸気製造手段で加熱された蒸気若
しくは前記いずれかの製造手段に導入される温水若しく
は蒸気の一部との熱接触により前記高温フィルタ手段に
導入される燃焼ガスの予冷を行う事により、高温フィル
タに加わる負荷を低減できる。

【００１３】又前記第３の熱交換手段で第１若しくは第
２の蒸気製造手段で加熱された蒸気若しくは前記いずれ
かの製造手段に導入される温水若しくは蒸気の一部と熱
交換する事により、後記する作用を営むことが出来る。
即ち、前記第１の蒸気製造手段に導入される温水を前記
第３の熱交換手段に導入してある程度の昇温を図ること
により、第３の熱交換手段−第１の蒸気製造手段−第２
の蒸気製造手段と、実質的に直列の３段階昇温を図るこ
とが出来、多量且つ十分加熱された過熱蒸気を得ること
が出来る。又、前記第２の蒸気製造手段に導入される温
水又は蒸気を前記第１の蒸気製造手段とともに、前記第
３の熱交換手段にパラレルに導入することにより、第２
の蒸気製造手段の加熱量を多くする事が出来、多量の過
熱蒸気を得ることが出来る。更に第２の蒸気製造手段で
加熱後の過熱蒸気を前記第３の熱交換手段に導入するこ
とにより、一層加熱された過熱蒸気を得ることも出来、
十分加熱された過熱蒸気を得ることが出来る。

【００１４】更に、本発明によれば、前記熱分解手段と
第１の蒸気製造手段との間に、前記熱分解ガス中の灰分
を分離すると共に、該灰分と高温フィルタ手段より分離
された灰分の溶融分離を行う灰分溶融分離手段を設ける
ことにより、前記溶融灰を利用して骨材等の製造が可能
となる。又前記灰分は高温であるためにその熱を利用し
て分離された熱分解ガスの再加熱を行うことも可能であ
り、従って該熱分解ガスの再加熱を行う再加熱手段を設
けるのがよい。

【００１５】請求項３記載の発明においては、前記第１
若しくは第２の蒸気製造手段で加熱された蒸気若しくは
前記いずれかの製造手段に導入される温水若しくは蒸気
の一部を、前記燃焼手段の高温域側に配した熱交換手段
（以下第１の熱交換手段という）に適宜導入することを
特徴とするものである。即ち、前記燃焼手段では空気ま
たは燃焼排ガスによってチャー混合物を上方に吹き飛ば
しながら未分解残渣を分解させるので、その燃焼ガス中
には高温の流動媒体が含まれる。

【００１６】そこで本発明においては、その高温の流動
媒体を利用して、前記チャー燃焼手段の高温域側に前記
第３の熱交換手段を配設して、前記第１若しくは第２の
蒸気製造手段で加熱された蒸気若しくは前記いずれかの
製造手段に導入される温水若しくは蒸気の一部と熱交換
する事により、又前記第３の熱交換手段と組合せて後記
する作用を営むことが出来る。即ち、前記第１の蒸気製
造手段に導入される温水を前記第１の熱交換手段に導入
してある程度の昇温を図ることにより、第１の熱交換手
段−第１の蒸気製造手段−第２の蒸気製造手段−第３の
熱交換手段と、実質的に直列の４段階昇温を図ることが
出来、多量且つ十分加熱された過熱蒸気を得ることが出
来る。又、前記第２の蒸気製造手段に導入される温水又
は蒸気を前記第１の蒸気製造手段とともに、前記第１の
熱交換手段にパラレルに導入することにより、第２の蒸
気製造手段の加熱量を多くする事が出来、多量の過熱蒸
気を得ることが出来る。更に前記チャー燃焼手段の高温
域側は８００〜９５０℃前後に加熱されているために、
第２の蒸気製造手段で加熱後の過熱蒸気を前記第１の熱
交換手段に導入することにより、一層加熱された過熱蒸
気を得ることも出来、十分加熱された過熱蒸気を得るこ
とが出来る。

【００１７】又前記チャー燃焼手段の高温域側に熱交換
手段を配設する事は、９５０〜１３００℃前後と無用に
高くなり、そのまま出口ラインに流すと通常の耐火材で
は温度的に持たないが、これを８００〜９５０℃に落と
すことにより通常の耐火材の利用が可能となる。又前記
のように８００〜９５０℃に落としても第２の蒸気製造
手段における蒸気温度を５００〜６００℃に維持する上
で何の支障もない。

【００１８】請求項４記載の発明は、上記燃焼手段の出
口側に接続され該燃焼手段より燃焼ガスと上記流動媒体
とを分離する分離手段を含み、前記第１若しくは第２の
蒸気製造手段で加熱された蒸気若しくは前記いずれかの
製造手段に導入される温水若しくは蒸気の一部を、適宜
前記分離手段の流動媒体出口側に導入し、該流動媒体と
の熱接触により加熱することを特徴とするものである。
かかる発明によれば、前記チャー燃焼手段の出口側に燃
焼ガスと前記流動媒体とを分離する分離手段を設けた為
に、言換えれば８００〜９５０℃前後の高温の流動媒体
を熱分解手段とチャー燃焼手段夫々に戻入することによ
り、目的とする温度の流動床形成や温度管理が容易にな
る。

【００１９】そして本発明においては、前記分離手段の
流動媒体出口側に熱交換手段を配置し、前記第１若しく
は第２の蒸気製造手段で加熱された蒸気若しくは前記い
ずれかの製造手段に導入される温水若しくは蒸気の一部
を、適宜該流動媒体との熱接触により加熱することによ
り、請求項３記載の発明と同様な作用を営むことが出来
る。この場合、前記チャー燃焼手段の高温域側に第１の
熱交換手段と前記分離手段の流動媒体出口側にも熱交換
手段（以下第２熱交換手段という）を配置してもよい。
又、第１の熱交換手段−第１の蒸気製造手段−第２の蒸
気製造手段−第２熱交換手段−（又は並列に）第３の熱
交換手段を配置することにより、実質的に直列の４〜５
段階昇温を図ることが出来、極めて高い十分加熱された
過熱蒸気を得ることが出来る。

【００２０】又、後記実施例に示すように（第１の熱交
換手段と第１の蒸気製造手段を並列に）−第２の蒸気製
造手段−第２熱交換手段−（又は並列に）第３の熱交換
手段とを直列に配置することにより、実質的に並列／直
列の３段階昇温を図ることが出来、多量且つ十分加熱さ
れた過熱蒸気を得ることが出来る。又第１の熱交換手段
と第２の熱交換手段をいずれかを選択的に用いても良
い。又、前記熱交換手段にはスーパヒータ若しくはボイ
ラを用いるのがよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
形態を説明する。但し、この実施形態に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に
特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに
限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。図１
は本発明の実施例に係る廃棄物の焼却熱を利用した過熱
蒸気製造装置を示し、図中、１は前記熱分解手段内の固
体分を廃棄物投入側からチャー混合物取り出し側へ向か
って搬送する機械的搬送手段、例えばロータリキルンや
横型スクリュー攪拌槽を設けた熱分解炉で、砂等の流動
媒体２が収納されており、廃棄物供給ライン４及び砂循
環ライン５より砂と都市ごみ等の廃棄物が投入され、空
気または燃焼排ガス入口ライン６より供給された空気ま
たは燃焼排ガスにより温度３００℃以上の攪拌空間を生
成し、ロータリキルンやスクリュー搬送手段により砂や
廃棄物等を混合攪拌しながら廃棄物の熱分解反応を行な
わせ、その反応により発生した熱分解ガスは熱分解ガス
出口ライン７より、又未分解残渣および砂から成るチャ
ー混合物はチャー混合物取り出しライン９より、不燃物
は不燃物取り出しライン８より、夫々互いに分離して取
り出す。

【００２２】熱分解ガス出口ライン７より取り出された
熱分解ガスは、空気入口ライン２１より取込んだ空気に
より完全燃焼されて第１のボイラ２４に導入される。

【００２３】１０は塔式の流動床炉からなるチャー燃焼
炉で、底部に配した分散板１１上にチャー混合物取り出
しライン９より供給されたチャー混合物、及び砂循環ラ
イン１９より循環された砂が収納される。

【００２４】そして前記分散板１１下方の空気供給ライ
ン１２より更にチャー燃焼炉１０中域の空気供給ライン
１３より夫々空気が供給されて未分解残渣の燃焼を行
い、約８００〜１３００℃前後の燃焼ガスを生成すると
共に、そのチャー燃焼炉１０中の上方域に分岐ライン２
６’よりボイラー水を導入する水冷壁ボイラ３６又はス
ーパヒートを配設し、９５０〜１３００℃前後と無用に
高くなった燃焼ガスを８００〜９５０℃に落とすと共
に、第１ボイラ２４に供給するボイラ水の一部を加熱す
る。該ボイラ水の加熱温度は３００℃前後になる。尚前
記のように燃焼ガス温度を８００〜９５０℃に落として
も第２のボイラ２０における蒸気温度を５００〜６００
℃に維持する上で何の支障もない。そして前記燃焼炉１
０で燃焼されない小型の不燃物は不燃物取り出しライン
１４より取り出される。そして前記のように高温化され
た砂混合の燃焼ガスは、砂／燃焼ガス出口ライン１５よ
り気・固分離装置例えばサイクロン１６に導入され、こ
こで砂と燃焼ガスを分離し、燃焼ガスはガス出口ライン
１７より第２ボイラ２０に導入される。砂は砂出口ライ
ン１８より取り出され、砂循環ライン１９より燃焼炉１
０と、砂循環ライン５より熱分解炉１に夫々供給され
る。

【００２５】２０は第２ボイラ及び２４は第１ボイラ
で、第１ボイラ２４では熱分解ガス出口ライン７より取
り出された熱分解ガスが、熱分解ガス燃焼炉３４内で空
気入口ライン２１より取込んだ空気により再燃焼されて
第２ボイラガス出口より排出された燃焼排ガスと共に、
第１のボイラ２４に導入され、ボイラ水入口２６より取
込んだボイラ水を３００℃前後に加熱し、第１ボイラ蒸
気出口２７より第２ボイラ２０に蒸気を供給する。第２
ボイラ２０では前記第１ボイラ２４の第１ボイラ蒸気出
口ライン２７より取り出した蒸気及び水冷壁ボイラ３６
により加熱され分岐蒸気ライン２７’を介してとりださ
れた蒸気を導入して、前記燃焼ガスライン１７を介して
供給された燃焼ガスで加熱し、５００〜６００℃前後の
過熱蒸気を製造し、第２ボイラ蒸気出口２８より取り出
す。

【００２６】次に前記実施例の作用について詳述する。
熱分解炉１に供給される都市ごみ等の廃棄物中には塩ビ
プラスチック等の含塩素有機化合物が混入しており、可
燃分中にＣ１として約０．２〜０．５％含有されてい
る。そして、廃棄物供給ライン４から都市ごみ、砂循環
ライン５から高温の循環流動砂を、それぞれ熱分解炉１
に供給し、分岐管７１より高温の熱分解ガスを供給しな
がらロータリキルンやスクリュー搬送機で砂２やを廃棄
物を攪拌しながら温度３００〜７００℃で処理すること
により、チャー混合物取り出しライン９からは実質的に
塩素を含有しない未分解残渣が得られる。すなわち、廃
棄物中に含まれていた塩素は、実質的に全て熱分解ガス
に含まれて、熱分解ガス出口ライン７に排出されること
になる。なお、熱分解炉１内の熱分解反応で分離された
大型の不燃物は、不燃物取り出しライン８から炉外に取
り出される。

【００２７】熱分解炉１で熱分解炉１の熱分解出口ライ
ン７から取り出された上記熱分解ガスには、低カロリー
ガス、油分、タールおよびＨＣ１が含まれているが、こ
れを空気入口ライン２１から供給される空気で完全燃焼
させた後、第２ボイラガス出口ライン２２よりの燃焼排
ガスとともに第１ボイラガス入口２３から第１ボイラ２
４に供給する。第１ボイラガス入口２３のガスにはＨＣ
１が約５００〜１０００ppm含まれているので、ボイラ
水の流量を調整して第１ボイラ２４のチューブ表面温度
は従来並みの約３５０℃以下として、高温腐食を抑制す
る。このため、第１ボイラ２４では高温の過熱蒸気は得
られないが、約３００℃までは加熱できるので、これを
更に第２ボイラ２０で加熱すれば、約５００〜６００℃
の高温の過熱蒸気を得ることができる。

【００２８】熱分解炉１でチャー混合物取り出しライン
９から取り出されたチャー混合物砂と未分解残渣から成
り、実質的に塩素を含有しないチャー混合物を、燃焼炉
１０では燃焼炉１０の下部に供給し、空気供給ライン１
２から分散板１１を介して供給される空気によって燃焼
させる。この場合、空気供給ライン１２から供給する空
気量を調整して、砂を上方に吹き飛ばしながら未分解残
渣を燃焼させる。完全燃焼のために空気供給ライン１３
から更に空気を供給することもある。燃焼炉１０の温度
は燃焼発熱反応によって上昇する。この温度値は、チャ
ー混合物取り出しライン９から供給される未分解残渣の
発熱量と空気供給ライン１２、１３の空気および砂循環
ライン１９の砂の量と温度によって決まるが、８００〜
１３００℃前後の高温になる場合がある。そこで水冷壁
ボイラ３６により分岐管２６より導入されたボイラ水と
熱交換することにより砂混合燃焼ガス８００〜９５０℃
にすることは容易である。ガラスや缶類等の溶融により
小型化された不燃物は不燃物取り出しライン１４から抜
き出す。

【００２９】燃焼炉１０で生成し８００〜９５０℃の高
温でかつ塩素を実質的に含有しない排ガスは、第３の工
程で砂とともに砂・燃焼ガス出口ライン１５を経てサイ
クロン１６に導入され、砂は砂出口ライン１８から、排
ガスはガス出口ライン１７からそれぞれ分離して取り出
される。そして砂出口ライン１８から取り出された８０
０〜９５０℃の高温の砂の一部は砂循環ライン５を経て
熱分解炉１へ戻され、熱分解炉１内部の温度を所定温度
に保持するために用いられる。また残りは砂循環ライン
１９を経て燃焼炉１０に戻される。

【００３０】一方、上記サイクロン１６のガス出口ライ
ン１７から取り出された８００〜９５０℃の高温排ガス
は、第２ボイラ２０で第２ボイラ２０に導入され、第１
ボイラ２４で製造された蒸気を更に加熱して過熱蒸気と
するために用いられる。ガス出口ライン１７を経て来た
排ガスは実質的に塩素を含有していないので、第２ボイ
ラ２０のボイラチューブ表面温度を３５０℃以上として
も高温腐食は大幅に軽減される。したがってチューブ内
流体の温度を約５００〜６００℃とすることができ、第
２ボイラ蒸気出口２８からは安定して高温の過熱蒸気が
得られる。

【００３１】前記熱分解炉１で熱分解炉１の温度を所定
温度３００℃以上に維持するには、サイクロン１６より
の砂出口ライン１８から取り出される高温約８００〜９
５０℃の砂の一部を砂循環ライン５から供給して熱源と
することが好ましい。そのためには、燃焼炉１０の燃焼
炉１０ではガスの空搭速度炉内のガス流量／炉の断面積
を３〜６m/sとして、チャー混合物取り出しライン９か
ら供給された砂を吹き飛ばしながら未分解残渣を燃焼
し、砂はサイクロン１６で燃焼ガスと分離して熱分解炉
１と燃焼炉１０に循環供給する高速循環型流動床が適し
ている。そして本発明をより効率的に実施するには、チ
ャー混合物取り出しライン９から取り出される実質的に
塩素を含有しないチャー混合物の量をできるだけ多くし
好ましくは原料中可燃物の４０％以上、燃焼炉１０で発
生する熱量を多くして、第２ボイラ２０における回収熱
量を多くすることが望ましい。この結果発電効率を３０
％以上にする事が可能となる。そこで本実施例において
は、ごみ中の塩素を実質的に分離除去しチャーの回収率
を４０％以上にできる条件として、熱分解炉１の温度を
３００〜７００℃、好ましくは３５０〜４５０℃とする
ことが望ましい。

【００３２】さてサイクロン１６よりの砂出口ライン１
８から取り出される砂は約８００〜９５０℃前後の高温
であるために、これをそのまま砂循環ライン５から熱分
解炉１に供給すると、熱分解炉１の温度を３５０〜４５
０℃に維持するのが困難になる場合がある。このような
場合は、前記サイクロン１６の砂出口ライン１８側にス
ーパーヒータ１２９その他の熱交換手段を配置し、前記
第２のボイラ２０で加熱された過熱蒸気をライン２８／
２８ａより導入して熱交換して該砂の温度を５００〜８
００℃前後に下げると共に、第２ボイラ２０の加熱量の
不足を補えることが出来る。特に第２のボイラ２０は第
１ボイラ２４とともに水冷壁ボイラ３６の蒸気が導入さ
れるために、熱不足が生じやすいが、本実施例ではこれ
を円滑に解消できる。

【００３３】図２は本発明の他の実施例に係る廃棄物の
焼却熱を利用した過熱蒸気製造装置を示し、図中、前記
実施例との差異を中心に説明する。本実施例においては
熱分解ガス出口ライン７より取り出された熱分解ガス
は、灰溶融炉３１及び熱分解ガス燃焼炉３４を経て第１
のボイラ２４に導入されるように構成している。即ち、
前記灰溶融炉３１は、旋回流によりダスト及び灰を旋回
分離させながら、該灰溶融炉３１内に空気若しくは酸素
富化空気を前記熱分解ガスと共に、ライン３０より導入
して該熱分解ガス燃焼熱により１３００℃以上として灰
分を溶融して、該溶融した灰分を溶融灰出口ライン３２
を介して水貯溜部３２Ａに落下させ、数ｍｍ程度の水冷
スラッグを生成し、該スラッグを建築用骨材として利用
する。

【００３４】又、前記灰溶融炉３１には後記するガス出
口ライン１７に設けた高温フィルタ４０より分離した灰
分がダストライン２９及びサイクロンの砂出口ライン１
８に設けた灰分分離器（スクリーン）より分離した灰分
がダストライン２９ａ及び２９ー１を介して夫々導入さ
れ、これらも溶融分離される。そして、灰分を除去した
熱分解ガスは出口ライン３３を介して熱分解ガス燃焼炉
３４に導入し、空気供給ラインより供給された空気によ
り再加熱及び完全燃焼を行い、その出口ライン３５／２
３を介して第１ボイラ２４に導入する。

【００３５】１０は塔式の流動床炉からなるチャー燃焼
炉で高温化された砂混合の燃焼ガスは、砂／燃焼ガス出
口ライン１５より気・固分離装置例えばサイクロン１６
に導入され、ここで砂と燃焼ガスを分離し、燃焼ガスは
ガス出口ライン１７より第２ボイラ２０に導入される。
砂出口ライン１８より取り出された砂は、灰分分離器４
１（スクリーン）で灰分を分離した後、砂循環ライン１
９より燃焼炉１０と、砂循環ライン５より熱分解炉１に
夫々供給される。

【００３６】又灰分分離器４１（スクリーン）で分離さ
れた灰分は、ダストライン２９ａ／２９を介して灰溶融
炉３１に導入される。又前記燃焼炉１０と第２ボイラ２
０間の燃焼ガスライン１７には、スーパーヒータからな
る熱交換器３７と高温フィルタ４０が直列に配設され、
例えば９００℃前後に加熱された燃焼ガスが熱交換器３
７でライン２８を介して導入された第２ボイラで加熱後
の過熱蒸気と熱交換され、加熱温度を６００℃前後に落
として高温フィルタ４０に導入される。そして該高温フ
ィルタ４０で燃焼ガス中の灰分の分離を行った後、ライ
ン１４１を介して第２ボイラに導入される。そして前記
高温フィルタ４０で分離された灰分は、ダストライン２
９を介して灰溶融炉３１に導入される。

【００３７】次に前記実施例の作用について詳述する。
熱分解炉１の熱分解出口ライン７から取り出された上記
熱分解ガスには、低カロリーガス、油分、タールおよび
ＨＣ１が含まれているが、これを灰溶融炉３１及び熱分
解燃焼炉３４で完全燃焼させた後、第２ボイラガス出口
ライン２２よりの燃焼排ガスとともに第１ボイラガス入
口２３から第１ボイラ２４に供給する。従って、第１ボ
イラ２４に導入される熱分解ガス中に灰分等が混入され
ることなく長期に亙って安定して蒸気製造が可能になる
とともに、又第１ボイラ２４に導入される熱分解ガス温
度を略８５０〜９００℃（最大９５０℃前後）程度に高
く設定できるために、該ボイラ２４で製造される３００
℃前後の蒸気を多量に製造できる。

【００３８】又燃焼炉１０で生成し８００〜９５０℃の
高温でかつ塩素を実質的に含有しない燃焼ガスは、砂と
ともに砂・燃焼ガス出口ライン１５を経てサイクロン１
６に導入され、砂は砂出口ライン１８から、排ガスはガ
ス出口ライン１７からそれぞれ分離して取り出される。
そして砂出口ライン１８から取り出された８００〜９５
０℃の高温の砂は灰分分離器４１により灰分が分離され
た後、その一部は砂循環ライン５を経て熱分解炉１へ戻
され、熱分解炉１内部の温度を所定温度に保持するため
に用いられる。また残りは砂循環ライン１９を経て燃焼
炉１０に戻される。

【００３９】従って本実施例によれば前記サイクロン１
６の砂出口ライン１８側に砂と灰分の分離を行う灰分分
離器４１とを設けた為に、熱分解炉１とチャー燃焼炉１
０夫々に戻入する流動媒体に灰分等が混入されることな
く、安定した熱分解とチャー燃焼が長期に亙って達成出
来る。一方前記灰分は前記した灰溶融炉３１に導入する
事により、前記溶融灰を利用して骨材等の製造が可能と
なるとともに、前記灰分は高温であるためにその熱を利
用して分離された熱分解ガスの再加熱を行うことも可能
である。

【００４０】一方、上記サイクロン１６のガス出口ライ
ン１７から取り出された８００〜９５０℃の高温燃焼ガ
スは、ライン２８より導入される過熱蒸気との熱交換に
より、熱交換器３７で予冷した後、ライン３９を介して
高温フィルタ４０に導入して、該フィルタ４０で燃焼ガ
ス中の灰分の分離を行う為に、第２のボイラ２０に導入
される燃焼ガス中に灰分等が混入されることなく長期に
亙って安定して蒸気製造が可能になるとともに、又前記
燃焼ガス中の未燃焼塩素化合物の燃焼を行う為に、いわ
ゆるダイオキシンの無害化を確実に行う事ができる。

【００４１】そして、前記高温フィルタ４０の入口側に
熱交換器３７を配し、前記第２ボイラ２０の加熱された
過熱蒸気を熱交換器３７に導入して前記高温フィルタ４
０に導入される燃焼ガスの予冷を行う事により、高温フ
ィルタ４０に加わる負荷を低減できる。又熱交換器３７
で過熱された過熱蒸気はライン３８を介して不図示の発
電機に送られる。又前記熱交換器３７に第２ボイラ２０
で加熱後の過熱蒸気を導入することにより、一層加熱さ
れた過熱蒸気を得ることも出来、特に第２ボイラ２０に
は第１ボイラ２４と水冷壁ボイラ３６の蒸気を導入する
ために、過熱容量不足になることもあるが、本実施例で
は又前記熱交換器３７に第２ボイラ２０で加熱後の過熱
蒸気を導入する為に熱容量不足を解消して十分加熱され
た過熱蒸気を得ることが出来る。

【００４２】更に高温フィルタ４０と灰分分離器４１に
より分離された灰分は灰分溶融分離炉手段に導入するこ
とにより、前記溶融灰を利用して骨材等の製造が可能と
なる。又前記灰分はいずれも高温であるためにその熱を
利用して分離された熱分解ガスの再加熱を行うことも可
能である。

【００４３】さてサイクロン１６よりの砂出口ライン１
８から取り出される砂は約８００〜９５０℃前後の高温
であるために、これをそのまま砂循環ライン５から熱分
解炉１に供給すると、熱分解炉１の温度を３５０〜４５
０℃に維持するのが困難になる場合がある。このような
場合は図２に示すように、前記サイクロン１６の砂出口
ライン１８側にスーパーヒータその他の熱交換手段を配
置し、前記第２のボイラ２０で加熱された過熱蒸気によ
り熱交換して該砂の温度を５００〜６００℃前後に下げ
ると共に、第２ボイラ２０の加熱量の不足を補えること
が出来る。

【００４４】特に第２のボイラ２０は第１ボイラ２４と
ともに水冷壁ボイラ３６の蒸気が導入されるために、熱
不足が生じやすいが、本実施例ではこれを円滑に解消で
きる。

【００４５】

【発明の効果】以上記載した如く本発明によれば、前記
熱分解手段１を流動床ではなく、機械的搬送手段により
固体分を廃棄物投入側からチャー混合物取り出し側へ向
かって搬送可能に構成したために、高カロリー化ととも
に熱分解ガスの温度を１３００℃以上に設定できるため
に、次工程における灰溶融が容易となる。又前記溶融灰
を利用して骨材等の製造が可能となるために、埋立用廃
棄物の大幅低減と共に、建材等のスラッグの有効利用が
可能となる。又本発明によれば塩素によるボイラチュー
ブの高温腐食を防止しながら高温・高圧の過熱蒸気を効
率的に得ることのできるとともに、熱分解手段内の固体
分を廃棄物投入側からチャー混合物取り出し側へ向かっ
て搬送する機械的搬送手段を設けた為に、前記先願技術
に比較して、更に効率良く熱分解とチャー燃焼を可能に
すると共に、且つ高温度の過熱蒸気を得ることの出来
る。等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１実施例に係る廃棄物の焼却
熱を利用した過熱蒸気製造装置を示す系統図である。

【図２】図２は本発明の第２実施例に係る廃棄物の焼却
熱を利用した過熱蒸気製造装置を示す系統図である。

【符号の説明】

１ 熱分解炉（熱分解手段） １０ 燃焼炉（チャ−燃焼手段） １１ 分散板 １６ サイクロン（分離手段） ２０ 第２ボイラ（第２の蒸気製造手段） ２４ 第１ボイラ（第１の蒸気製造手段） ３６ 水冷壁ボイラ（チャー燃焼手段の高温域側に
配した熱交換手段） １２９ スーパーヒータ（前記分離手段の流動媒体出
口側の熱交換手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｃ 10/20 Ｆ２３Ｇ 5/16 ＺＡＢＥ Ｆ２３Ｇ 5/00 １１５ 5/20 ＺＡＢＡ ＺＡＢ 5/30 ＺＡＢＫ 5/16 ＺＡＢ ＺＡＢＭ 5/20 ＺＡＢ 5/32 ＺＡＢ 5/30 ＺＡＢ 5/46 ＺＡＢＡ ＺＡＢＢ 5/32 ＺＡＢ 7/00 １０３Ａ 5/46 ＺＡＢ ＺＡＢ Ｆ２３Ｊ 1/00 ＺＡＢＢ 7/00 １０３ Ｆ２３Ｃ 11/02 ＺＡＢ ＺＡＢ ３１２ Ｆ２３Ｊ 1/00 ＺＡＢ ３１３ (72)発明者 保田 静生 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式 会社横浜製作所内 (72)発明者 佐藤 憲一 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式 会社横浜製作所内 (56)参考文献 特開 平５−346204（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−95104（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−174206（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−252806（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−35322（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−141636（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 5/027 F22B 1/18 F22G 1/16 F23C 10/00 F23C 10/18 F23C 10/20 F23G 5/00 F23G 5/16 F23G 5/30 F23G 5/32 F23G 5/46 F23G 7/00 F23J 1/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度３００℃以上の空間内に廃棄物を供
   給して熱分解反応を行なわせ、その反応により発生した
   熱分解ガスと未分解残渣および流動媒体から成るチャー
   混合物と不燃物とを互いに分離する熱分解手段と、 空気または燃焼排ガスによって前記チャー混合物を上方
   に吹き飛ばしながら前記未分解残渣を完全燃焼させるチ
   ャー燃焼手段と、 前記熱分解ガスを直接若しくは再燃焼させた後、その熱
   を利用して約４００℃以下の温水または蒸気を製造する
   第１の蒸気製造手段と、 前記チャー燃焼手段により得られた燃焼ガスの熱により
   前記第１の蒸気製造手段で製造された温水または蒸気を
   過熱蒸気とする第２の蒸気製造手段を含み、 前記熱分解手段内の固体分を廃棄物投入側からチャー混
   合物取り出し側へ向かって搬送する機械的搬送手段を設
   けるとともに、前記熱分解手段と第１の蒸気製造手段と
   の間に配置され灰分の溶融分離を行うとともに、該灰分
   が分離された熱分解ガスの２次燃焼を行う２次燃焼手段
   を設けたことを特徴とする廃棄物の焼却熱を利用した過
   熱蒸気製造装置。
2. 【請求項２】 前記チャー燃焼手段と第２の蒸気製造手
   段間に、高温フィルタ手段を配し、該フィルタ手段で燃
   焼ガス中の灰分の分離を行うと共に前記燃焼ガス中の未
   燃焼塩素化合物の燃焼を行うことを特徴とする請求項１
   記載の廃棄物の焼却熱を利用した過熱蒸気製造装置。
3. 【請求項３】 前記第１若しくは第２の蒸気製造手段で
   加熱された蒸気若しくは前記いずれかの製造手段に導入
   される温水若しくは蒸気の一部を、前記チャー燃焼手段
   の高温域側に配した熱交換手段に適宜導入することを特
   徴とする請求項１若しくは２記載の廃棄物の焼却熱を利
   用した過熱蒸気製造装置。
4. 【請求項４】 前記チャー燃焼手段の出口側に接続され
   該チャー燃焼手段より燃焼ガスと前記流動媒体とを分離
   する分離手段を含み、 前記第１若しくは第２の蒸気製造手段で加熱された蒸気
   若しくは前記いずれかの製造手段に導入される温水若し
   くは蒸気の一部を、適宜前記分離手段の流動媒体出口側
   に導入し、該流動媒体との熱接触により加熱することを
   特徴とする請求項１若しくは２記載廃棄物の焼却熱を利
   用した過熱蒸気製造装置。