JP3276283B2

JP3276283B2 - 焼却炉における廃熱発電システム

Info

Publication number: JP3276283B2
Application number: JP00035696A
Authority: JP
Inventors: 静夫片岡; 良二鮫島; 知宣麻生
Original assignee: Takuma KK
Current assignee: Takuma KK
Priority date: 1996-01-05
Filing date: 1996-01-05
Publication date: 2002-04-22
Anticipated expiration: 2016-01-05
Also published as: JPH09184609A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焼却炉における廃
熱発電システムに関し、より詳しくはごみ焼却炉内に天
然ガスのような炭化水素系燃料を吹き込んで低ＮＯ_Ｘ化
を図るとともに、この焼却炉の高温廃ガス中に含まれて
いる熱エネルギーによって高効率発電を行う焼却炉おけ
る廃熱発電システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市等においてごみの処理量が増
加する傾向にある。これらごみの中には再生利用される
ものもあるが、多くはごみ焼却プラントにて焼却処分さ
れているのが実情である。このごみ焼却プラントでの焼
却に際しては、窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ），一酸化炭素（Ｃ
Ｏ），ダイオキシン類等の空気汚染物質が排出され、こ
れら空気汚染物質が都市環境に少なからず影響を及ぼし
ている。

【０００３】従来、このような空気汚染物質の排出量を
抑制するために、特公平７−６２５２４号公報に開示さ
れているように、天然ガスを用いて排気ガスを再燃焼さ
せる方法（天然ガス再燃焼法）が提案されている。この
天然ガス再燃焼法は、被燃焼物を一次燃焼空気により主
燃焼させる一次燃焼ゾーンの上方の二次燃焼ゾーンに天
然ガスを吹き込み燃焼ガスを還元性雰囲気にしてＮＯ_Ｘ
を除去するとともに、この天然ガス還元後の残留炭化水
素と燃焼室にて発生した炭化水素およびＣＯを二次燃焼
空気により完全燃焼させるものである。この天然ガス再
燃焼法によれば、天然ガスを用いない場合と比較してＮ
Ｏ_Ｘ，ＣＯの排出量をそれぞれ最大で６０％，５０％の
低減率で抑制できることが実証されている。

【０００４】ここで、ＮＯ_Ｘの除去機構は次のとおりで
ある。すなわち、還元雰囲気の二次燃焼ゾーンでは次の
ような反応が進行していると考えられている。Ｃ_ｎＨ_ｍ＋Ｏ_２→Ｃ_ｎ'Ｈ_ｍ'＋ＣＯ＋Ｈ_２ＯＮＯ＋Ｃ_ｎ'Ｈ_ｍ'→ Ｃ_ｎ"Ｈ_ｍ"＋Ｎ_２＋ＣＯ＋Ｈ_２ＯｏｒＮＯ＋Ｃ_ｎ'Ｈ_ｍ'→ Ｃ_ｎ"Ｈ_ｍ"＋ＮＨ_ｉ＋ＣＯ＋Ｈ_２
Ｏ（但し、'は化学反応初期のラジカルを示し、ＮＨ_ｉは
窒素化合物を示す。）

【０００５】この反応式からもわかるように、炭化水素
（Ｃ_ｎＨ_ｍ）と一次燃焼空気中の酸素（Ｏ_２）との反応
により生成される炭化水素ラジカル（Ｃ_ｎ'Ｈ_ｍ'）が窒
素酸化物（ＮＯ）と反応することによりそのＮＯが還元
されて結果として除去されることになる。

【０００６】ところで、前述のような天然ガス再燃焼法
を用いる際に、被燃焼物の種類等が変わった場合に燃焼
室内に吹き込まれる天然ガスの供給量に過不足を生じる
ことから、特開平６−３０７６１９号公報において、二
次燃焼ゾーンにて発生するＣＯの濃度とその二次燃焼ゾ
ーンから排出されるＮＯ_Ｘの濃度とをそれぞれ検出し、
これら濃度が所定値になるように天然ガスおよび一次燃
焼空気の供給量を制御するようにした焼却炉の燃焼制御
装置が提案されている。この燃焼制御装置によれば、常
に安定した低減率でＣＯおよびＮＯ_Ｘのような空気汚染
物質の排出を抑制することが可能となる。

【０００７】一方、前述のような焼却炉によるごみ焼却
により発生する高温廃ガス中に含まれる熱エネルギー
は、通常、廃ガス通路中に設けられる廃熱ボイラによっ
て蒸気として取り出され、従来の火力発電と同様、蒸気
タービンを用いて発電に利用されている。

【０００８】この従来の典型的な発電システムを図４に
よって説明する。この発電システムにおいて、焼却炉５
１からの廃ガスは廃ガスダクト５２を通って煙突５３か
ら放出される。この廃ガスダクト５２中には、高温の廃
ガスから熱を回収するための廃熱ボイラ５４が配される
とともに、廃ガス中に含まれているＨＣｌ，ＳＯ_Ｘ，ば
いじん等の大気汚染物質を除去するための廃ガス処理設
備（乾式ガス処理装置５５および湿式ガス処理装置５
６）および誘引送風機５７が配されている。また、この
湿式ガス処理装置５６の下流側には脱硝装置５８が設け
られ、この脱硝装置５８の上流側にはガスの再加熱を行
うガス再加熱器５９が設けられている。一方、廃熱ボイ
ラ５４からの蒸気は蒸気配管６０を経て蒸気タービン６
１に入り、この蒸気タービン６１の回転により発電機６
２を駆動する。一方、蒸気タービン６１からの復水は復
水管６３により復水器６４および脱気器６５を経て廃熱
ボイラ５４用給水として循環利用される。

【０００９】ところで、このようなごみ発電において
は、燃料による火力発電と異なり、ごみ中に含まれてい
る塩素成分に起因する塩化水素（ＨＣｌ）と、同じくご
み中に含まれている多くの金属類をはじめとする種々の
腐蝕性物質とが廃ガス中に含まれているために、これら
によって共合腐蝕が起こる。このために、この共合腐蝕
を防止するための対策として、蒸気温度を、腐蝕の起こ
りにくい温度範囲（実用的には３００℃以下）に抑える
ことが慣用されており、このために発電効率が十数％に
止まっているのが実情である。

【００１０】そこで、このごみ発電の発電効率の向上を
図るために、廃熱ボイラからの蒸気をクリーンな燃料で
ある天然ガスの燃焼によって過熱する独立の蒸気過熱器
を設け、この蒸気過熱器により過熱した後に蒸気タービ
ンへ送るようにしたシステムが提案されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述のように天然ガス
再燃焼法をごみ焼却炉に用いると、ＮＯ_Ｘ低減対策とし
て極めて有効であるだけでなく、使用された天然ガスは
熱エネルギーとして、更には電気エネルギーとして回収
されるため、全くの損失にはならないという利点があ
る。

【００１２】しかしながら、この天然ガス再燃焼法にお
いて使用される天然ガスの量は、投入ごみの熱量比で約
１０％に相当する量であるために、ごみ焼却炉の運転に
際しては、常時、投入ごみの熱量比で約１０％に相当す
る量の天然ガスを供給する必要があるとともに、ごみ焼
却炉建設に当たっては、通常のごみ焼却炉に対し約１０
％だけ大きな熱エネルギー回収装置が必要になるという
問題点がある。

【００１３】一方、ごみ焼却により発生する高温廃ガス
を発電に利用するごみ発電において、独立の蒸気過熱器
を設けることは発電効率の向上のために極めて有効な手
段であるが、このためにも新たに相当量の天然ガスが必
要となる。

【００１４】このように、廃ガス中の窒素酸化物（ＮＯ
_Ｘ），一酸化炭素（ＣＯ）等の空気汚染物質を抑制する
ための天然ガス再燃焼システムと、天然ガス燃焼加熱に
よる独立蒸気加熱器を用いる発電システムとの２つの天
然ガスを用いるシステムの組み合わせにより、ごみ焼却
炉における無公害化と高効率発電とを達成することが可
能となる。しかしながら、このようなシステムにおいて
は、無公害化および高効率発電のいずれの目的にも、個
々に相当量の天然ガスが必要になるという問題点があ
る。

【００１５】本発明は、このような問題点を解消するこ
とを目的として、ＮＯ_Ｘ低減効果を維持しつつ天然ガス
等の炭化水素系燃料の使用量を最小限に抑えることがで
き、併せて発電効率を更に向上させることのできる焼却
炉における廃熱発電システムを提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前述の
目的を達成するために、本発明による焼却炉における廃
熱発電システムは、被燃焼物を一次燃焼空気により主燃
焼させる一次燃焼ゾーンの上方の二次燃焼ゾーンに炭化
水素系燃料を供給してその二次燃焼ゾーンを還元雰囲気
にし、この二次燃焼ゾーンの上方にて二次燃焼空気によ
り未燃物もしくは不完全燃焼物を完全燃焼させる焼却炉
における廃熱発電システムであって、前記焼却炉からの
廃熱を回収する廃熱ボイラを設けるとともに、この廃熱
ボイラから蒸気タービンに至る蒸気配管中に炭化水素系
燃料の燃焼加熱による独立過熱器を設け、この独立過熱
器からの排ガスを前記二次燃焼ゾーンに供給される炭化
水素系燃料に混合することを特徴とするものである。

【００１７】本発明の前提技術である天然ガス再燃焼法
において使用される天然ガスは、焼却炉の一次燃焼ガス
を完全な還元雰囲気としてＮＯ_Ｘを除去するためのもの
である。したがって、この天然ガスの量は、一次燃焼ガ
ス中に存在する残留酸素等の酸化性物質の量に左右され
る。すなわち、この天然ガスの量を最小限に抑えるため
には、一次燃焼ガス中の酸化性物質の量を最小限にして
おかねばならない。一方、焼却炉においてはごみ等の被
燃焼物を完全燃焼させることが必要であって、この焼却
炉から排出される焼却灰の中に未燃固形物もしくは不完
全燃焼固形物が多量に残存することがあってはならな
い。

【００１８】このような両方の要求を満足させるため
に、この天然ガス再燃焼法では、通常、乾燥ストーカ部
分，燃焼ストーカ部分および後燃焼ストーカ部分よりな
る焼却炉において、乾燥ストーカ部分，燃焼ストーカ部
分に供給される一次燃焼用空気が極度に抑えられ、これ
によってそれら各ストーカ部分から発生する一次燃焼ガ
スが、一酸化炭素，炭化水素ガスのような不完全燃焼ガ
スもしくは未燃ガスを多量に含む還元性雰囲気の強いガ
スにされている。こうして、これら乾燥ストーカ部分お
よび燃焼ストーカ部分にて残存する酸素の量は少なく
（２％以下）なっている。一方、後燃焼ストーカ部分で
は、焼却灰中に未燃固形物もしくは不完全燃焼固形物が
残存することがないように、他の部分よりも大きな空燃
比になるように燃焼用空気が供給される。したがって、
この後燃焼ストーカ部分の直上の燃焼ガスは酸素を多く
（１７〜１９％程度）含む酸化性雰囲気のガスとなって
いる。

【００１９】ところで、前述の乾燥ストーカ部分および
燃焼ストーカ部分にて生成される還元性雰囲気の強い一
次燃焼ガスと、後燃焼ストーカ部分にて生成される酸化
性雰囲気の燃焼ガスとは合体し、全体として一次燃焼ゾ
ーンを形成し、なお還元性雰囲気を保っている。この一
次燃焼ゾーン上部に天然ガスが導入されて完全な還元性
雰囲気とされ、前述の化学反応式に示される反応によっ
てＮＯ_Ｘが除去されることとなる。この場合、一次燃焼
ガスと天然ガスとを迅速かつ完全に混合し、一様で完全
な還元性雰囲気をつくり出すことが必要となる。このた
めに、通常は、焼却炉下流の煙道ガスの一部を再循環し
て天然ガスと混合し、この混合ガスを炉内の一次燃焼ゾ
ーン上に送入して十分なガス攪乱を与えて完全混合を図
っている。

【００２０】しかし、この煙道ガスは、二次燃焼によっ
て完全燃焼した排ガスであって、このガス中には多く
（８〜１２％）の酸素を含有しているために、新たな酸
素供給源となって、燃焼室内に完全な還元性雰囲気を醸
成するために必要な天然ガスの消費量を増大させる一因
となってしまう。

【００２１】本発明では、天然ガス等の炭化水素系燃料
を一次燃焼ガスに吹き込み完全混合させて一様で完全な
還元性雰囲気を醸成してＮＯ_Ｘを除去するための炭化水
素系燃料の混合用媒体として、酸素量の比較的多い煙道
ガスに代え、独立過熱器の排ガスが用いられている。こ
の独立過熱器の排ガスは、後述のようにガス中の酸素濃
度が低く（１〜２％程度）、炭化水素系燃料の混合用媒
体としては煙道ガスからの再循環ガス同様に有効である
が、新たな酸素供給源になることは少なく、完全な還元
性雰囲気を醸成するために必要な炭化水素系燃料の消費
量の増大に寄与することが少ない。

【００２２】本発明によれば、ごみ焼却炉に天然ガス再
燃焼法を適用することによるＮＯ_Ｘ低減効果と、独立蒸
気過熱器を適用することによる高い発電効率の確保とい
う各単独システムによる効果を維持しつつ、これらシス
テムを組み合わせて、独立過熱器からの排ガスを天然ガ
ス等の炭化水素系燃料の一次燃焼ガスへの吹き込みのた
めの混合媒体として利用することにより、この炭化水素
系燃料の使用量の大幅な節減と利用率の向上とを図るこ
とができる。

【００２３】本発明において、前記一次燃焼ゾーン付近
の燃焼ガスを新鮮な空気とともに二次燃焼空気として、
前記二次燃焼ゾーンの上方のバーンアウトゾーンに供給
するのが好ましい。このようにすれば、一次燃焼によっ
て燃焼ガス中に生成される炭化水素ガス、ＣＯガスある
いは余剰の炭化水素ガスなどを、前記バーンアウトゾー
ンにおいて完全燃焼させることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に、本発明による焼却炉におけ
る廃熱発電システムの具体的実施例について、図面を参
照しつつ説明する。

【００２５】本発明の一実施例に係るごみ焼却炉の概略
構成図が図１に示されている。本実施例のごみ焼却炉１
においては、被燃焼物としてのごみ２が投入されるホッ
パー３と、このホッパー３から投入されたごみ２を燃焼
させるストーカ４と、このストーカ４の上方に設けられ
炉壁５により画定される燃焼室６と、このストーカ４を
通して燃焼室６内に一次燃焼空気を供給する一次燃焼空
気供給装置７と、燃焼後の焼却灰を取り出す灰排出口８
とが設けられている。

【００２６】前記ストーカ４は、乾燥ストーカ４ａ，燃
焼ストーカ４ｂおよび後燃焼ストーカ４ｃよりなり、各
ストーカ４ａ，４ｂ，４ｃに対応して一次燃焼空気供給
装置７の各空気導管７ａ，７ｂ，７ｃがそれぞれ設けら
れている。なお、これら空気導管７ａ，７ｂ，７ｃには
押込送風機７ｄから一次燃焼空気が供給される。こうし
て、ホッパー３から投入されるごみ２は、乾燥ストーカ
４ａ，燃焼ストーカ４ｂおよび後燃焼ストーカ４ｃの順
に前進しながら各空気導管７ａ，７ｂ，７ｃを介して各
ストーカ４ａ，４ｂ，４ｃに供給される一次燃焼空気に
よって一次燃焼される。この際、乾燥ストーカ４ａおよ
び燃焼ストーカ４ｂに供給される一次燃焼用空気は、一
次燃焼ガス中の酸化性物質の量を最小限にするために少
量に抑制される。

【００２７】前記乾燥ストーカ４ａでは、後段の燃焼ス
トーカ４ｂ，後燃焼ストーカ４ｃでの燃焼により生じる
高温燃焼ガスによって主としてごみの乾燥が行われ、一
部燃焼が始まる。しかし、前述のように空気導管７ａか
ら供給される一次燃焼空気が抑制されているために、こ
の乾燥ストーカ４ａの部分から燃焼室６内へ出るガス
は、水分の蒸発による水蒸気，乾留によって生じる炭化
水素ガス，不完全燃焼によって生じるＣＯなどである。

【００２８】次に、燃焼ストーカ４ｂでは、空気導管７
ｂから供給される一次燃焼空気により主たる燃焼が行わ
れるが、この一次燃焼空気もやはり抑制されているため
に、この燃焼ストーカ４ｂの部分から燃焼室６内へ出る
ガスには、炭化水素およびＣＯが多量に含まれており、
またそのガス中の未反応の酸素は２％未満に抑えられ
る。こうして、これら乾燥ストーカ４ａおよび燃焼スト
ーカ４ｂの上方の一次燃焼ゾーン６ａにおける燃焼ガス
は、１０００〜１３００℃の高温に達してはいるが、還
元性雰囲気が強く、発生するＮＯ_Ｘも比較的低く抑えら
れている。

【００２９】また、後燃焼ストーカ４ｃでは、焼却灰中
に多量の未燃固形物もしくは不完全燃焼固形物が残存す
ることのないよう、乾燥ストーカ４ａ部分および燃焼ス
トーカ４ｂ部分に比べて比較的大きな空燃比になるよう
に一次燃焼空気が供給される。したがって、この後燃焼
ストーカ４ｃの上方の一次燃焼ゾーン６ｂにおける燃焼
ガスは、温度５００〜６００℃付近で、かつ１７〜１９
％程度の酸素が残存しており酸化性雰囲気を有してい
る。但し、この燃焼ガスは比較的低温であることと、ご
み中の窒素成分がほぼなくなってしまっているために、
この後燃焼ストーカ４ｃの部分で発生するＮＯ_Ｘは少な
く抑えられた状態にある。

【００３０】このようにして燃焼室６下部の一次燃焼ゾ
ーン６ａ，６ｂにおける燃焼ガスは混合されることによ
り還元性雰囲気を保っている。この還元性雰囲気の一次
燃焼ゾーン６ａ，６ｂの上方には炉壁５に供給口５ａが
設けられ、この供給口５ａから燃焼室６内に供給管９を
通して炭化水素系燃料（天然ガス）が供給されるように
なっている。これにより、一次燃焼ゾーン６ａ，６ｂの
上方の二次燃焼ゾーン（リバーンゾーン）６ｃの付近に
完全な還元性雰囲気が形成され、一次燃焼中に発生した
ＮＯ_Ｘもその二次燃焼ゾーン６ｃで還元されて最大６０
％以上の低減率で低減される。

【００３１】ところで、後燃焼ストーカ４ｃの上方の一
次燃焼ゾーン６ｂ付近の燃焼ガスには、酸素がなお多量
に残存している。そこで、この一次燃焼ゾーン６ｂ付近
の燃焼ガスが炉壁５の排出口５ｂからブースター１０に
よって供給管１１ａを介して吸引され、この供給管１１
ａに接続される別の供給管１１ｂからの新鮮な空気とと
もに、二次燃焼空気として二次燃焼ゾーン６ｃの上方の
ゾーン（バーンアウトゾーン）６ｄに供給口５ｃを介し
て供給される。

【００３２】こうして、一次燃焼によって燃焼ガス中に
生成される炭化水素ガス，ＣＯガスあるいは余剰の炭化
水素ガスなどが、このバーンアウトゾーン６ｄにおいて
二次燃焼空気によって完全燃焼される。なお、前記バー
ンアウトゾーン６ｄにおいては天然ガスの吹き込みによ
って既にＮＯ_Ｘは低減されている上に、９００〜１００
０℃の比較的低温で燃焼が行われるために、新たなＮＯ
_Ｘの発生はほとんどなく、排ガス中のＮＯ_Ｘは５０ＰＰ
Ｍ以下に抑えられる。

【００３３】図２に示されているように、ごみ焼却炉１
の燃焼室６頂部より排出される廃ガスは、廃ガスダクト
２１によって煙突２２から大気へ放出される。この廃ガ
スダクト２１中には、高温の廃ガスから熱を回収するた
めの廃熱ボイラ２３と、廃ガス中に含まれているＨＣ
ｌ，ばいじん等の大気汚染物質を除去するための一連の
廃ガス処理設備２４とが設けられている。ここで、この
廃ガス処理設備２４は、脱硝設備がないか、あるいは著
しく簡略化されている点に特徴がある。また、廃熱ボイ
ラ２３は、廃ガス中に含まれているＨＣｌとばいじん中
に含まれている種々の腐蝕性物質との烈しい共合腐蝕の
発生を避けるために、蒸気温度を腐蝕の起こり難い温度
である３００℃以下、望ましくは２８０℃に抑えるよう
に設計されている。この３００℃以下の温度の蒸気は蒸
気配管２５を経て蒸気タービン２６に入り、この蒸気タ
ービン２６の回転により発電機２７が駆動されて発電が
行われる。

【００３４】前記廃熱ボイラ２３から蒸気タービン２６
に至るまでの蒸気配管２５中には、クリーンな天然ガス
燃焼方式による独立過熱器２８が設けられ、この独立過
熱器２８によって廃熱ボイラ２３からの３００℃以下の
低温蒸気が４２０℃のレベルまで過熱されるようにされ
ている。このような独立過熱器２８を設けることで、発
電効率を２１〜２４％に上げることができる。

【００３５】この天然ガスの燃焼によって生じる排ガス
の典型的組成は表１に示されるとおりである。

【表１】

【００３６】この表１から明らかなように、天然ガスの
燃焼による排ガス中にはＨＣｌもしくはその他の腐蝕性
物質は含まれていない。したがって、この独立過熱器２
８において蒸気を４２０℃まで過熱しても伝熱面が腐蝕
することはない。この独立過熱器２８からの排ガスは、
蒸気を過熱した後もなお４００℃程度の高温であるの
で、排気管２９を経て煙突２２により大気に放出するま
でに、低圧ボイラ３０によって更に熱回収され、これに
よって得られる蒸気は蒸気配管３１を介してごみ焼却場
内の加熱，加温，空調等の熱源として使用される。一
方、蒸気タービン２６からの復水は復水管３２により復
水器３３および脱気器３４を経て廃熱ボイラ２３用給水
として、また一部は低圧ボイラ３０用給水として循環利
用される。

【００３７】本実施例において、独立過熱器２８および
低圧ボイラ３０にて伝熱した後の天然ガス燃焼の排ガス
は、排気管２９から分岐される導入配管３５を介して燃
焼室６内に天然ガスを供給する供給管９に導入される。
こうして、燃焼室６の一次燃焼ガス内へ供給される天然
ガスが前記排ガスを混合促進媒体としてその一次燃焼ガ
スと迅速かつ完全に混合される。この天然ガス燃焼の排
ガスは、表１に示されるように酸素含有量が１．１％で
あり、通常の天然ガス再循環法で天然ガスの混合促進媒
体用に用いられるごみ焼却炉廃ガスの再循環ガス（図３
の一点鎖線）の酸素含有量（８〜１２％）に比べて著し
く少なく、燃焼室６内の二次燃焼ゾーン（リバーンゾー
ン）６ｃ内で完全な還元性雰囲気を醸成するために不利
な酸素を減らすことができ、これによって天然ガスの使
用量を減らすことができる。ここで、図３は、天然ガス
再燃焼法と独立蒸気過熱器の両者を適用したものにおい
て、煙道ガスの一部を天然ガスと混合して燃焼室に再循
環させるようにしたシステムの例である。この図３にお
いて図２のシステムと共通する部分には同一符号が付さ
れている。なお、符号３６で示されるのは給水加熱器で
ある。

【００３８】

【実施例】次に、前述の天然ガスの使用量の削減効果を
具体例によって説明する。

【００３９】ごみ焼却量が２５，０００ｋｇ／ｈ（６０
０ｔ／２４ｈ）の大型の連続式ごみ焼却炉について、表
２に示される４つのケースについて比較を行った。

【表２】

【００４０】ケースＡ（比較例１）このケースは、図４に示されるように、廃熱ボイラ５４
のみで独立過熱器（独立ＳＨ）を設けず、また天然ガス
再燃焼法を採用しない古典的なごみ焼却炉の場合であ
る。この場合、廃熱ボイラ５４の圧力および温度はそれ
ぞれ２８ａｔａ，３００℃であり、蒸気タービン６１の
入口の蒸気の圧力および温度はそれぞれ２７ａｔａ，３
００℃である。ケースＢ（比較例２）このケースは、廃熱ボイラと独立過熱器とを設けている
が、天然ガス再燃焼法を採用しない場合である（図示せ
ず）。この場合、廃熱ボイラの圧力および温度はそれぞ
れ６５ａｔａ，２７９℃であり、この蒸気を独立過熱器
で過熱し、蒸気タービンに入る蒸気の圧力および温度は
それぞれ６２ａｔａ，４２０℃である。なお、ケースＡ
およびケースＢにおいてはいずれも天然ガス再燃焼法を
採用していないので、ごみ焼却炉の燃焼室内のＮＯx値
は高く、したがって一連の廃ガス処理設備の中で脱硝装
置の設置を必要とする。ケースＣ（比較例３）このケースは、図３に示されるように、廃熱ボイラ２３
と独立過熱器２８とを設け、天然ガス再燃焼法を採用し
た場合である。ただし、独立過熱器２８および低圧ボイ
ラ３０にて伝熱後の天然ガス燃焼の排ガスは煙突２２よ
り大気に放出される。この場合、廃熱ボイラの圧力およ
び温度はそれぞれ６５ａｔａ，２７９℃であり、この蒸
気を独立過熱器で過熱し、蒸気タービンに入る蒸気の圧
力および温度はそれぞれ６２ａｔａ，４２０℃である。ケースＤ（本実施例）このケースは、図２に示されるように、廃熱ボイラ２３
と独立過熱器２８とを設け、天然ガス再燃焼法を採用
し、独立過熱器２８および低圧ボイラ３０にて伝熱後の
天然ガス燃焼の排ガスの一部を天然ガス再燃焼法におけ
る天然ガス吹き込み時の混合媒体として利用する場合で
ある。この場合、廃熱ボイラの圧力および温度はそれぞ
れ６５ａｔａ，２７９℃であり、この蒸気を独立過熱器
で過熱し、蒸気タービンに入る蒸気の圧力および温度は
それぞれ６２ａｔａ，４２０℃である。

【００４１】これら４つのケースＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄによる
結果が表３に示されている。

【表３】

【００４２】この表３から明らかなように、古典的シス
テムのケースＡでは、発電効率が１６．２％に止まるの
に対して、独立過熱器を付加したもの（ケースＢ，Ｃ，
Ｄ）では２１．５〜２４．３％まで上昇し、特に独立過
熱器と天然ガス再燃焼法とを併用したもの（ケースＣ，
Ｄ）では、ケースＢよりも発電効率が２．５〜２．８％
高くなった。また、投入した天然ガスは、ケースＢ，
Ｃ，Ｄを通じ４７〜５１％と高い効率で利用された。特
に、本実施例（ケースＤ）のように独立過熱器の排ガス
を天然ガス再循環法における混合媒体として利用したも
のでは、ごみ焼却炉廃ガスの再循環ガスを利用するもの
（ケースＣ）に比べて、天然ガス量を７２０Ｎｍ^３／ｈ
から４３０Ｎｍ^３／ｈに減らすことができ、天然ガスの
発電への利用率は５０．８％という高い値を得ることが
できた。なお、独立過熱器出口の天然ガス燃焼の排ガス
量は１７，０００Ｎｍ^３／ｈであり、天然ガス再燃焼法
にて必要とする混合用媒体ガス量１３，６００Ｎｍ^３／
ｈを十分にまかなうことができるので、ごみ焼却炉廃ガ
スは全く使う必要はない。

【００４３】本実施例においては、ストーカ炉式焼却炉
について説明したが、本発明は、流動床炉に対しても適
用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例に係るごみ焼却炉の
概略構成図である。

【図２】図２は、本実施例による焼却炉における廃熱発
電システムの構成図である。

【図３】図３は、本発明の比較例による廃熱発電システ
ムの構成図である。

【図４】図４は、従来の廃熱発電システムの構成図であ
る。

【符号の説明】

１焼却炉２ごみ（被燃焼物）４ストーカ４ａ乾燥ストーカ４ｂ燃焼ストーカ４ｃ後燃焼ストーカ５炉壁５ａ，５ｃ供給口６燃焼室６ａ，６ｂ一次燃焼ゾーン６ｃ二次燃焼ゾーン（リバーンゾーン）６ｄバーンアウトゾーン７一次燃焼空気供給装置８灰排出口９供給管２１廃ガスダクト２２煙突２３廃熱ボイラ２４廃ガス処理設備２５蒸気配管２６蒸気タービン２７発電機２８独立過熱器２９排気管３０低圧ボイラ３１蒸気配管３５導入配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−307619（ＪＰ，Ａ) 特開平５−256427（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 5/00 F23G 1/16 F23G 5/14 F23G 5/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被燃焼物を一次燃焼空気により主燃焼さ
せる一次燃焼ゾーンの上方の二次燃焼ゾーンに炭化水素
系燃料を供給してその二次燃焼ゾーンを還元雰囲気に
し、この二次燃焼ゾーンの上方にて二次燃焼空気により
未燃物もしくは不完全燃焼物を完全燃焼させる焼却炉に
おける廃熱発電システムであって、前記焼却炉からの廃熱を回収する廃熱ボイラを設けると
ともに、この廃熱ボイラから蒸気タービンに至る蒸気配
管中に炭化水素系燃料の燃焼加熱による独立過熱器を設
け、この独立過熱器からの排ガスを前記二次燃焼ゾーン
に供給される炭化水素系燃料に混合することを特徴とす
る焼却炉における廃熱発電システム。
【請求項２】前記一次燃焼ゾーン付近の燃焼ガスを新
鮮な空気とともに二次燃焼空気として、前記二次燃焼ゾ
ーンの上方のバーンアウトゾーンに供給することを特徴
とする請求項１に記載の焼却炉における廃熱発電システ
ム。