JP3305172B2 - 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】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
の他の目的は前記チャー燃焼手段におけるチャー燃焼と
熱分解手段における熱分解を効率良く行い、先願技術に
おいて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。

【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３００〜７００℃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、具体的には略３００〜
３５０℃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、
前記熱分解手段出口側の熱分解ガス通路中に、理論空気
量より少ない量の空気（以下Ｂ空気量という）を導入す
る部位と、該熱分解ガス通路中より下流側の出口ライン
上に、前記熱分解ガスの完全燃焼を行う十分な空気であ
って前記Ｂ空気量より多い量の空気（以下Ａ空気量とい
う）を導入する部位を設けたことを特徴とするものであ
る。

【０００８】請求項２記載の発明は、前記発明を更に具
体化したもので、前記熱分解手段出口側の熱分解ガス通
路中に、理論空気量より少ない量の空気（以下Ｂ空気量
という）を導入してタール等の燃焼を図り、次に、前記
その下流側の出口ラインに前記熱分解ガスの完全燃焼を
行う十分な空気であって前記Ｂ空気量より多い量の空気
（以下Ａ空気量という）を供給して該熱分解ガスの燃焼
を行う事を特徴とし、例えば前記熱分解手段と第１の蒸
気製造手段との間に、該熱分解ガスの再加熱を行う再加
熱手段を設けるとともに、前記熱分解手段と再加熱手段
の間の前記熱分解ガス通路中に、前記再加熱手段に供給
する空気より少ない量の空気を導入する事を特徴とする
ものである。また、好ましくは請求項３記載のように、
前記Ａ空気量をＢ空気量の２〜２１倍とするとよい。こ
の場合、図２に示すように、前記熱分解手段出口側の熱
分解ガス通路中に、理論空気量より少ない量の空気を導
入してタール等の燃焼を行った後、理論空気量より多い
量の空気を導入する部位の前に前記熱分解ガスを灰溶融
炉に導入し、該灰溶融炉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導入して該熱分解ガス燃焼熱に
より灰分を溶融して、該溶融した灰分により水冷スラッ
グを生成するように構成してもよい。

【０００９】かかる発明によれば前記いずれの請求項に
おいても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。

【００１０】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。

【００１１】さて前記熱分解手段よりの出口ガスはその
出口温度が３５０〜４５０℃前後の為に、タール分を含
んだガスが出てくる場合があり、そのタール分が出口ラ
インに付着する恐れがある。又出口温度が出口温度が３
５０〜４５０℃では３００℃前後の蒸気を製造する過熱
源としては不十分である。

【００１２】そこで請求項１及び２記載の発明では、前
記熱分解ガス通路中に、空気を導入し、予燃焼又は／及
びタール燃焼を行うようにしている。更に、本発明は、
前記再加熱とタール燃焼を分離し、前記熱分解手段出口
側の熱分解ガス通路中に、理論空気量より少ない量の適
度の空気を導入して、タール等の燃焼により出口ライン
におけるタール付着防止やコーキング防止を図り、次
に、必要に応じて前記出口ラインに十分な空気を供給し
て該熱分解ガスの完全燃焼を行うものである。これによ
り出口ラインにおけるタール付着防止やコーキング防止
と共に、第１の蒸気製造手段に導入される熱分解ガス温
度を高く設定できるために、該製造手段で製造される３
００℃前後の蒸気を多量に製造できる。この場合、熱分
解手段出口側に導入されるタール燃焼用空気２１（空気
過剰率Ｂ）は、その下流側の熱分解ガスの完全燃焼を行
う空気２１（空気過剰率Ａ）に比較して大幅に少なく設
定するのが良く、具体的には 空気過剰率Ａ：空気過剰率Ｂ＝（０．６〜１．０５）：
（０．０５〜０．３）、 好ましくはＡ：Ｂ＝０．９：０．１前後に設定するのが
よい。 ここで空気過剰率とは（供給空気量／理論空気量）をい
う。

【００１３】請求項４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
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。

【００１４】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、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、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。

【００１５】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
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。

【００１６】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金属ライ
ン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熱金属ラインの利用が可能と
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。

【００１７】請求項５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。

【００１８】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。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１記載の発明と同様な作用を営むことが
出来る。

【００１９】この場合、前記チャー燃焼手段の高温域側
に熱交換手段（以下第１熱交換手段という）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
換手段と配置することにより、実質的に直列の４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。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。
又、請求項６記載のように、前記熱分解手段出口側の熱
分解ガス通路中に、理論空気量より少ない量の空気を導
入してタール等の燃焼を行った後、理論空気量より多い
量の空気を導入する部位の前に前記熱分解ガスを灰溶融
炉に導入し、該灰溶融炉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導入して該熱分解ガス燃焼熱に
より灰分を溶融して、該溶融した灰分により水冷スラッ
グを生成するように構成することが好ましい。

【００２０】

【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
（Ａ）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は流動床からなる
熱分解炉で、多孔板等の分散板３上に流動砂等の流動媒
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より流動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℃以上の流動床空間
を生成し、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流動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。又
熱分解炉１出口直後の熱分解ガス出口ライン７の出発位
置には空気入口ライン２１が取付けられており、熱分解
炉１より取り出された熱分解ガスは、空気入口ライン２
１より空気を導入して熱分解ガス中に含まれるタール等
を一部燃焼させ、出口ライン７におけるタール付着防止
やコーキング防止を図る。

【００２１】又前記出口ライン７の下流端には、予混合
器４７と燃焼ダクト４０からなる再加熱手段４０Ａが配
設され、前記熱分解ガスに十分な空気２１’を供給して
該熱分解ガスの完全燃焼を行う。即ち図１（Ｂ）に示す
ように前記予混合器４７は、熱分解ガス出口ライン７の
一部となす管路４７ｂ内に放射状に空気を散気する散気
管４７ａが内挿され、該散気管４７ａにより空気と熱分
解ガスを十分に混合した後、第２ボイラガス出口ライン
２２より供給された高温排ガスの熱を利用して燃焼ダク
ト４０内で完全燃焼されて第１のボイラ２４に導入され
る。

【００２２】この場合、空気入口ライン２１より導入さ
れるタール燃焼用空気（空気過剰率Ｂ）は、その下流側
の予混合器４７の散気管４７ａより導入される空気（空
気過剰率Ａ）に比較して大幅に少なく設定するのが良
く、具体的には 空気過剰率Ａ：空気過剰率Ｂ＝（０．６〜１．０５）：
（０．０５〜０．３）、好ましくはＡ：Ｂ＝０．９：
０．１前後に設定するのがよい。

【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より循環された流動砂が収納される。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２６’よりボイラー水を導
入する水冷壁ボイラ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。
そして前記燃焼炉で燃焼炉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。

【００２４】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、ここで流動砂
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。流動砂は砂出口ライン
１８より取り出され、砂循環ライン１９より燃焼炉１０
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、空気入口ライン２１、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。

【００２６】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。

【００２７】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、流動砂
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、下部の空気または燃焼排ガス入口ライン
６から空気または燃焼排ガスを供給して流動砂２を流動
させた流動床内で、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。

【００２８】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、これらの熱分解
炉１の空気入口ライン２１から供給される空気で予備燃
焼させ前記タール分の燃焼若しくは蒸発を行い、出口ラ
イン７におけるタール付着防止やコーキング防止と共
に、散気管４７ａより多量の空気２１’を導入して空気
と混合の熱分解ガスを導入してここで第２ボイラガス出
口ライン２２より供給された高温排ガスの熱を利用して
燃焼ダクト４０内で完全燃焼を行う。この結果第一ボイ
ラに導入される熱分解ガス温度を高く設定できるため
に、該製造手段で製造される３００℃前後の蒸気を多量
に製造できる。

【００２９】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。第１ボイラガス入口２３のガスにはＨ
Ｃ１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。

【００３０】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は流動砂と未分解残渣
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１２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、流動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の流動砂の量と温度によって決ま
るが、１５００℃前後の高温になる場合がある。

【００３１】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。

【００３２】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
程で流動砂とともに砂・燃焼ガス出口ライン１５を経て
サイクロン１６に導入され、流動砂は砂出口ライン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８００〜９５０℃の高温の流動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。

【００３３】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。

【００３４】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、空気または燃焼排ガ
ス入口ライン６から供給される流動気体の酸素量を調
節、言換えれば第１ボイラ２４よりの排ガスを多く供給
するとともに、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８００〜９５０℃の流動砂の一
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から供給された流動砂を
吹き飛ばしながら未分解残渣を燃焼し、流動砂はサイク
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。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。

【００３５】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前記実施例と
の差異を中心に説明するに、前記熱分解ガス出口ライン
７の空気入口ライン２１より導入される空気によりター
ルの部分燃焼を行った後、予混合器４７に導入される前
に灰溶融炉３１に導入される。前記灰溶融炉３１は、旋
回流により砂混合熱分解ガス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ように構成
する。

【００３６】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４１（スクリーン）より分離した
灰分がダストライン２９ａを介して夫々導入され、これ
らも溶融分離される。灰分を除去した熱分解ガスはライ
ン３３及び及び熱分解ガス燃焼炉３４、及びライン３５
を経て第１ボイラ２４に導入される。

【００３７】そして前記燃焼炉１５で高温化された砂混
合の燃焼ガスは、流動砂／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
で流動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より取り出された流動砂は、灰分分離器４１（スク
リーン）で灰分を分離した後、砂循環ライン１９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。

【００３８】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とライン３９を介して高温フィルタ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３７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℃前後に落としてライン３９を介して高温フィ
ルタ４０に導入される。

【００３９】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２０に導入される。又過熱蒸気はライン３８を介して
不図示の発電機に送られる。一方前記高温フィルタ４０
で分離された灰分は、ダストライン２９を介して灰溶融
炉３１に導入される。

【００４０】次に前記実施例の作用について詳述する。
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は前記熱分解ガス出口ライン７
の空気入口ライン２１より導入される空気によりタール
の部分燃焼を行いながらタール付着やコーキングを防止
した後、予混合器４１に導入される前に灰溶融炉３１に
導入され、灰溶融が行われ、その後熱分解ガス燃焼炉３
４で完全燃焼させた後、ライン３５を介して第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、該ボイラで製造され
る３００℃前後の蒸気を多量に製造できる。

【００４１】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、流動砂
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、流動砂は砂出口ライン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
〜９５０℃の高温の流動砂は灰分分離器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。

【００４２】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側に流動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１０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。

【００４３】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
ゆるダイオキシンを確実に行う事ができる。

【００４４】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に加わる負荷を大幅に低減できる。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。

【００４５】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。

【００４６】

【発明の効果】以上記載した如く本発明によれば、熱分
解手段出口側のの熱分解ガス通路中に、理論空気量より
少ない量の空気を導入してタール付着やコーキングトラ
ブルの防止を行うために、長期に亙って安定して高温・
高圧の過熱蒸気を効率的に得ることのできる。又本発明
によれば前記先願技術に比較して熱分配及び熱吸収を効
率良く行い、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】（Ａ）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、（Ｂ）
は予混合器と燃焼ダクトからなる再加熱手段４０Ａの拡
大図である。

【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） ２ 砂等の流動媒体 １０ 燃焼炉（チャー燃焼手段） 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） ４０ 燃焼ダクト ４０Ａ 再燃焼手段 ４７ 予混合器 ４１ａ 散気管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｇ 5/00 １１５ Ｆ２３Ｇ 5/16 ＺＡＢＥ ＺＡＢ 5/30 ＺＡＢＥ 5/16 ＺＡＢ ＺＡＢＫ 5/30 ＺＡＢ ＺＡＢＭ 5/32 ＺＡＢ 5/46 ＺＡＢＡ 5/32 ＺＡＢ ＺＡＢＢ 5/46 ＺＡＢ 7/00 １０３Ａ ＺＡＢ 7/00 １０３ Ｆ２３Ｊ 1/00 ＺＡＢＢ ＺＡＢ Ｆ２３Ｃ 11/02 ＺＡＢ Ｆ２３Ｊ 1/00 ＺＡＢ ３１２ (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 小河 秀太 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４−45880（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 10/20 F23G 5/00 F23G 5/16 F23G 5/30 F23G 5/32 F23G 5/46 F23G 7/00 F23J 1/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度３００℃〜７００℃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、 前記熱分解手段出口側の熱分解ガス通路中に、理論空気
   量より少ない量の空気（以下Ｂ空気量という）を導入す
   る部位と、該熱分解ガス通路中より下流側の出口ライン
   上に、前記熱分解ガスの完全燃焼を行う十分な空気であ
   って前記Ｂ空気量より多い量の空気（以下Ａ空気量とい
   う）を導入する部位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】 温度３００℃〜７００℃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、 前記熱分解手段出口側の熱分解ガス通路中に、理論空気
   量より少ない量の空気（以下Ｂ空気量という）を導入し
   てタール等の燃焼を図り、次に、前記その下流側の出口
   ラインに前記熱分解ガスの完全燃焼を行う十分な空気で
   あって前記Ｂ空気量より多い量の空気（以下Ａ空気量と
   いう）を供給して該熱分解ガスの燃焼を行う事を特徴と
   する廃棄物の焼却熱を利用した過熱蒸気製造装置。
3. 【請求項３】 前記Ａ空気量がＢ空気量の２〜２１倍で
   あ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。
5. 【請求項５】 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。
6. 【請求項６】 前記熱分解手段出口側の熱分解ガス通路
   中に、理論空気量より少ない量の空気を導入してタール
   等の燃焼を行った後、理論空気量より多い量の空気を導
   入する部位の前に前記熱分解ガスを灰溶融炉に導入し、
   該灰溶融炉内に空気若しくは酸素富化空気を前記熱分解
   ガスと共に導入して該熱分解ガス燃焼熱により灰分を溶
   融して、該溶融した灰分により水冷スラッグを生成する
   ように構成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。