JP3310853B2 - 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Ｃｌ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ＨＣｌとなり（通常、都市ごみ燃焼排ガス中のＨＣ
ｌ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３０〜４０％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、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同時出願の特許願（整理番号９６
Ｐ０１９１）に提案している。かかる基本発明は、略２
００℃〜３２０℃前後に沸点を有するように加圧させた
蒸気水を用い、該蒸気水の加熱を少なくとも２段階以上
の複数段階とし、前記略沸点温度までの加熱を含塩素熱
エネルギで行ない、前記略沸点温度から所定温度の過熱
蒸気を得る過熱を塩素を含まない脱塩素熱エネルギで行
なう事を特徴とするものである。

【０００５】かかる基本発明によれば例えば図２に示す
ように、都市ごみ等の廃棄物を、例えば熱分解してその
熱分解ガス中にＨＣｌ等が含有する含塩素熱分解ガスで
あっても、該含塩素熱分解ガスの熱エネルギによる蒸気
水の加熱は、略２００℃〜３２０℃前後の略沸点温度と
している為に、含塩素熱分解ガスが蒸気発生用ボイラの
チューブに作用してもチューブ表面温度が約３５０℃以
上とならない為に、これを腐食させる事にならない。こ
の場合前記蒸気水は加圧により沸点を略２００℃〜３２
０℃前後に設定してある為に前記含塩素熱分解ガスの蒸
気水への熱エネルギの付与にバラツキが生じていてもそ
れは該蒸気水の潛熱の吸収（言い換えれば水から蒸気へ
の相変換にのみ使用され温度上昇分として作用しない）
に使用されるために、蒸気水の熱交換チューブの表面温
度が塩素腐触温度以上に上昇する事なく、安定した加熱
温度の蒸気水若しくは蒸気を得る事が出来る。

【０００６】そして前記略３５０℃〜５００℃の熱分解
により分解されなかった未分解残渣は既に脱塩素されて
いるために、これを燃焼させて得られる、例えば５００
〜９５０℃前後の熱エネルギを利用して前記略２００℃
〜３２０℃前後に一次加熱した蒸気水若しくは蒸気を二
次〜三次加熱して４００〜５００℃の加熱蒸気（ボイラ
チューブ温度を４５０〜５５０℃）を得てもチューブ腐
触が生じる恐れがない。これによりごみ焼却による発電
を行なった場合においても、塩素を殆ど含有しない重油
やＬＮＧ等を燃料としたプラントと同様な約３０〜４０
％前後の発電効率を得る事が出来る。

【０００７】そしてかかる発明を具体化させる装置とし
て、温度３００℃以上、好ましくは温度３５０〜５００
℃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
する例えば流動床、ロータリキルン、スクリュー攪拌槽
等を利用した熱分解手段と、空気または燃焼排ガスによ
って前記チャー混合物を流動させながら前記未分解残渣
を燃焼させる例えば高速流動床や気泡流動床その他の流
動床等からな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２００〜３２０℃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むことを特徴とするものであ
る。

【０００８】本発明は、かかる基本技術を更に発展さ
せ、前記基本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
の製造装置を提供する事にある。本発明の他の目的は前
記基本技術に適用される好ましいチャー燃焼手段、特に
効率よくチャー混合物の燃焼を行うことの出来る過熱蒸
気の製造装置を提供する事にある。本発明の他の目的は
前記熱分解手段における熱分解を効率良く行いつつ、そ
の熱分解ガスのタール付着やコ−キング防止及び低ダイ
オキシン化低ＮＯｘ化を図り、基本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高圧の過熱
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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、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、例えば流動床、機械式熱分解炉
（例えばロータリキルンやスクリュー攪拌槽）と、前記
熱分解手段より取り出された未分解残渣および流動媒体
から成るチャー混合物を、空気によって流動させながら
前記未分解残渣を燃焼させる一又は複数のチャー燃焼手
段とを含む廃棄物の焼却熱を利用した過熱蒸気製造装置
に適用されるものである。（従って前記基本発明に好適
に適用されるものではあるが、必ずしも前記第１の蒸気
製造手段及び第２の蒸気製造手段を含む装置までを規定
したものではない。）

【００１０】そして請求項３記載の発明は、後記する請
求項１若しくは２記載の熱分解手段と、前記熱分解手段
より取り出された未分解残渣および流動媒体から成るチ
ャー混合物を、空気によって流動させながら前記未分解
残渣を燃焼させる一又は複数のチャー燃焼手段とを含む
装置において、特に前記チャー燃焼手段について具体化
したものでその特徴とするところは、前記チャー燃焼手
段が、分散板上部にチャー混合物を堆積させて流動床を
形成するとともに、流動床内を仕切板により複数に分割
して流動床内のチャー混合物が仕切板を挟んで循環可能
に構成した流動槽であり、そして前記循環する流動域の
下降流域若しくは上流域の下部に熱分解手段から供給さ
れるチャー混合物の供給口を設けたことを特徴とするも
のである。そして前記循環手段は、請求項４記載のよう
に、流動床内部の分散板の上に収容された流動媒体を廃
棄物投入側からチャー混合物取り出し側へ向かって、仕
切り板により複数段状に区分するとともに、該仕切り板
を左右側壁との間で交互に一側を離間させて開口部を形
成し、該開口部が交互に異なる位置に設けてなる主流動
床部を形成するのが好ましい。

【００１１】かかる発明の作用は、次の通りである。前
記熱分解された後のチャーはほとんど炭化状態にある為
に、その密度（比重）は０．２〜０．５と軽く、この為
前記チャー燃焼手段を流動床で形成した場合、流動砂の
比重は約２．５である為に、前記チャーは流動床の上部
に浮きやすく空気との混合が不十分で燃焼性が悪くな
り、多量の空気を必要としていた。そこで本発明は循環
する流動域の下降流域に熱分解手段から供給されるチャ
ー混合物の供給口を設けたために、比重の軽いチャーは
必ず流動床底部に移動し、循環流動するために、空気と
の混合が十分に行われ、且つ少ない空気流（例えば空気
比λ＝（所要空気量／理論空気量）＝１．２〜１．３）
で十分なる燃焼が可能となる。特に前記流動床表面に浮
いたチャーも前記下降流により繰返し流動床底部に移動
する為に、前記した効果が一層増大する。

【００１２】本発明は、前記熱分解手段に関する発明で
あり、特に請求項１記載の発明は、前記熱分解手段を構
成する流動床炉中の上方空間中に１若しくは複数段階的
に空気を導入し、熱分解ガスの完全燃焼を行うことを要
旨とし、特に前記上方空間とその下方の流動床空間間を
狭通過面積化させた絞り部を形成し、空気との混合促進
と輻射熱の逆流防止機能を持たせたことを特徴とするも
のである。

【００１３】前記したように前記熱分解手段は３５０〜
５００℃の熱分解ガスを生成するものであるために、熱
分解手段出口側のガス出口温度が低下するとそのタール
分が出口ラインに凝縮付着する恐れがある。

【００１４】そこで本発明では、前記熱分解手段を構成
する流動床炉中の上方空間中に１若しくは複数段階的に
空気（酸素富化空気を含む）を導入し、熱分解ガスの燃
焼を行うようにするのが良い。これにより出口ラインに
おける温度低下を防止してかつ極度に温度が上昇しない
ようにしてタール付着防止やコーキング防止し、安定し
た運転が可能となる。

【００１５】更に、本発明は、熱分解ガス１次燃焼後の
熱分解ガスに更に空気を導入して還元状態にある熱分解
ガスを燃やし、低ＮＯｘ化を図るのが良い。更に、前記
上方空間における再燃焼時の熱がその下方の流動床空間
に輻射されるとチャー燃焼等が生じ、好ましい熱分解を
生じない。そこで本発明は前記２つの空間の間を狭通過
面積化し、空気との混合を促進させるとともに輻射熱の
逆流防止機能を持たせている。

【００１６】請求項２記載の発明は、前記熱分解手段を
流動床で構成し、該流動床内部を、分散板の上に収容さ
れた流動砂等の流動媒体を具え、分散板下方より空気ま
たは燃焼排ガス等を吹き込むことにより流動媒体を流動
化する主流動床と、該主流動床の下方側壁側を拡幅化す
るとともに、その底部に廃棄物投入側からチャー混合物
取り出し側へ向かって固体分を搬送する搬送手段を設
け、該搬送手段の直下位置に空気または燃焼排ガス等を
吹き込む空気または燃焼排ガス入口ラインを設けて流動
砂等を流動化する副流動床部を具えたことを特徴とする
ものである。

【００１７】本発明によれば、前記搬送手段は副熱分解
部として機能し、その部分で未燃物を強制的にチャー残
査方向に搬送しながら熱分解を行うために、不燃物中に
未燃物が残ることがないようにでき、廃棄物中の塩素を
実質的に完全に分解し、ガス化して除去することができ
る。

【００１８】特に本発明は、流動床内に設けた仕切板に
より実質的な流動床の流れ長さ、具体的には廃棄物と流
動媒体とを混合させながらチャー混合物抜出し口に向か
って押し出す流れ長さを多く取ることが出来、而も廃棄
物はチャー混合物抜出し口へ吹き抜けることがない為
に、熱分解を一様に且つ所定の時間以上に保持される。
したがって請求項１記載の発明より更に熱分解を一様に
十分行なうことができ、廃棄物中の塩素を実質的に完全
に分解し、ガス化して除去することができる。

【００１９】

【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
及び図２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、特に第２のチャー燃焼手段を設
けた過熱蒸気製造装置に係るものである。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２−１が収納されており、廃棄物供給ラ
イン４及び砂循環（戻入）ライン５より流動砂と都市ご
み等の廃棄物が投入され、燃焼排ガス入口ライン６より
供給された燃焼排ガス等（本熱分解炉は基本的には燃焼
ではなく熱分解の為に、供給されるガスは酸素を消費し
た燃焼排ガスが大部分であるが、温度制御を行なう為に
必要に応じ空気を僅かに入れる）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。

【００２０】この際熱分解ガスとチャー混合物の熱カロ
リー比が「約７（熱分解ガス）：約３（チャー混合
物）」になるように熱分解を行うことが好ましい。これ
は、加温すべき蒸気水を例えば１００Ｋｇｆ／ｃｍ²前
後に加圧した場合その沸点が３０９℃前後になるので、
熱分解ガスでは水冷壁ボイラ３６及び第１のボイラ２４
で蒸気水を常温より「沸点３０９℃＋蒸発潜熱」言換え
れば常温より３０９℃で殆ど蒸気化するまで立上げるカ
ロリーと、該立上げた蒸気を沸点３０９℃より５００℃
まで立上げるカロリーの比は、約７：３である事によ
る。

【００２１】又熱分解炉１出口側の熱分解ガス出口ライ
ン７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
２１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。

【００２２】又前記出口ライン７の下流端には、燃焼ダ
クトからなる熱分解ガス燃焼炉３４が配設され、前記熱
分解ガスに十分なライン２１’より空気を供給して該熱
分解ガスの完全燃焼を行う。

【００２３】１０は気泡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ー２／１９−１を介して副チャー燃焼炉１０Ｂと
の間で循環された流動砂が収納される。

【００２４】そして前記分散板１１下方の空気供給ライ
ン１２より空気が供給されて流動床２−３内で７００〜
８００℃に加熱して未分解残渣の燃焼を行い、更にチャ
ー燃焼炉１０中域の空気供給ライン１３より空気が導入
されて更に加熱し約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
第２スーパヒータ２９−１又は／及び水冷壁ボイラ３
６’を配設し、第２の蒸気製造手段（第１スーパヒータ
２０）よりライン２８−１を介して導入された過熱蒸気
の過熱とともに、９５０〜１３００℃前後と無用に高く
なった燃焼ガスを８００〜９５０℃に落とす。尚前記の
ように燃焼ガス温度を８００〜９５０℃に落としても第
１スーパヒータ２０における蒸気温度を４００〜５２０
℃に維持する上で何の支障もない。そして前記チャー燃
焼炉１０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。

【００２５】一方、チャー燃焼炉１０には副流動床とし
ての副チャー燃焼炉１０Ｂが付設されており、砂循環ラ
イン１９ー２／１９−１を介して副チャー燃焼炉１０Ｂ
との間で流動砂がライン１２’より導入された空気によ
り流動するように構成し、そして前記副チャー燃焼炉１
０Ｂの流動媒体内に第３スーパヒータ２９−２を配設
し、第２スーパヒータ２９−１の出口側とライン２８−
２を介して接続している。副チャー燃焼炉１０Ｂで得ら
れた燃焼ガスはライン１９−３を介してチャー燃焼炉１
０に供給される。尚、副チャー燃焼炉１０Ｂは独立して
設けてもよいが、図１に示すように、前記チャー燃焼炉
１０より加熱された流動媒体を熱分解炉１に戻入する流
動媒体経路１９−１／５中に、第３スーパヒータ２９−
２を設けた副チャー燃焼炉１０Ｂを介在させるのがよ
い。３−１、３−２は分散板である。

【００２６】さて前記第２スーパヒータ２９−１で熱交
換された燃焼ガスは、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
でダストや灰と燃焼ガスとを分離し、燃焼ガスはガス出
口ライン１７より第１スーパヒータ２０に導入される。
２０は第１スーパヒータ及び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
た熱分解ガスは、水冷壁ボイラ３６が内装されている燃
焼ガス燃焼炉３４内で燃焼されて第１スーパヒータ２０
のボイラガス出口２２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２００〜３２０℃前後に加熱し、
第１ボイラ出口ライン２７より第１スーパヒータ２０に
蒸気若しくは加熱水を供給する。

【００２７】ボイラ水は分岐ライン２６’を介して燃焼
ガス燃焼炉３４内の水冷壁ボイラ３６にも導入され分岐
ライン２７’を介して第１スーパヒータ２０に蒸気若し
くは加熱水を供給する。尚、１００Ｋｇｆ／ｃｍ²前後
に加圧してその沸点を３０９℃前後に設定している前記
蒸気水は水冷壁ボイラ３６及び第１のボイラ２４に導入
されて第１段階の加熱を行うわけであるが、その加熱温
度が前記沸点近くの３０９℃前後になるようにその通水
量を制御している。この結果、水冷壁ボイラ３６及び第
１のボイラ２４のチューブ表面壁温度は、前記加温水に
追従して３５０℃以下に維持でき、例え熱交換される熱
分解ガスに塩素若しくはＨＣｌを含んでいても腐食が生
じる事はない。

【００２８】第１スーパヒータ２０では前記第１ボイラ
２４及び水冷壁ボイラ３６の出口ライン２７、２７’よ
り取り出した蒸気／加熱水及び水冷壁ボイラ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／加熱水を導入して、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、４００〜５２０℃前後
の過熱蒸気を製造し、以下蒸気出口ライン２８ー１より
第２スーパヒータ２９−１に、更にライン２８ー２より
第３スーパヒータ２９−２に夫々直列に導入して４００
〜５２０℃に過熱された過熱蒸気を取り出し、発電機に
送給する。

【００２９】既に前記実施例の作用は構成とともに説明
したが簡単に繰返し説明するに、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Ｃｌ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から燃焼排ガスに僅か
な温度調整用空気を供給して流動砂２を流動させた流動
床内で、温度３５０〜５００℃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。この際前記熱分解ガスとチャー混合物の熱カロリ比
が約７：３になるように熱分解時間と熱分解温度を設定
する。

【００３０】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ＨＣｌ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、ライン２１’より多量の空気を熱分解燃焼炉３４に
導入して、熱分解ガスを該熱分解燃焼炉３４内で完全燃
焼を行う。この結果熱分解燃焼炉３４内の熱分解ガス温
度を高く設定できるために、水冷壁ボイラ３６及び第一
ボイラ２４に導入され沸点２００〜３２０℃近くまで立
上げる蒸気／蒸気水を多量に製造できる。

【００３１】又熱分解燃焼炉３４内で水冷壁ボイラ３６
と熱交換した熱分解ガスは、第１スーパヒータボイラガ
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。前記熱分
解燃焼炉３４内及び第１ボイラ２４内に導入されるガス
にはＨＣｌが約５００〜１０００ppm含まれているの
で、ボイラ水の流量を調整して水冷壁ボイラ３６及び第
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、水冷壁
ボイラ３６及び第１ボイラ２４では高温の過熱蒸気は得
られないが、約２００〜３２０℃までは加熱できるの
で、これを更に第１スーパヒータ２０以降のスーパヒー
タ２９−１、２９−２で加熱すれば、約４００〜５２０
℃の高温の過熱蒸気を得ることができる。

【００３２】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、流動砂を流動させながら未分解
残渣を燃焼させる。完全燃焼のために空気供給ライン１
３又は／及びライン１９ー３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１
２、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、１０００〜１２００℃前後の高
温になる場合がある。

【００３３】そこで第２スーパヒータ２９ー１によりラ
イン２８ー１を介して第１スーパヒータ２０よりの過熱
蒸気と熱交換すること又はボイラにより燃焼ガスを８０
０〜９５０℃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。

【００３４】一方前記チャー燃焼炉１０より加熱された
流動媒体を熱分解炉１に戻入する流動媒体経路１９−１
／５中に、第３スーパヒータ２９−２を設けた副チャー
燃焼炉１０Ｂを圧力差形成手段５０を介して介在させる
ことにより、第１のチャー燃焼炉１０で７００〜８００
℃に加熱した流動媒体を、前記副チャー燃焼炉１０Ｂで
第３スーパヒータ２９−２による奪熱により５００〜７
００℃に落とし、更に副チャー燃焼炉１０Ｂの第３スー
パヒータ２９−２により奪熱されて該副チャー燃焼炉１
０Ｂで５００〜７００℃に落とし、該５００〜７００℃
に落とした流動媒体を圧力差形成手段５０により逆流を
阻止しつつ熱分解炉１に戻入する事が出来るためになだ
らかな熱傾斜が可能であり、この結果前記熱分解炉１内
の熱分解温度を３５０℃から５００℃前後に安定して制
御が可能である。

【００３５】そして前記副チャー燃焼炉１０Ｂの流動床
２−２で第３スーパヒータ２９−２により奪熱された後
の流動媒体は戻入ライン５を介して熱分解炉１に戻入さ
れる。第３スーパヒータ２９−２より過熱された蒸気は
ライン２８−３より発電機に送給される。

【００３６】一方チャー燃焼炉１０で生成し８００〜９
５０℃の高温でかつ塩素を実質的に含有しない燃焼ガス
は燃焼ガス出口ライン１５を経て必要ならばサイクロン
１６に導入され、ダスト及び灰は出口ライン１８から、
排ガスはガス出口ライン１７から夫々分離して取り出さ
れる。

【００３７】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１スーパヒータ２０に導入され、第１ボイラ２４
及び水冷壁ボイラ３６で製造された３５０℃前後の蒸気
／蒸気水を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１スーパヒータ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５
００〜６００℃とすることができ、第１スーパヒータボ
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。

【００３８】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、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よりの燃焼排ガスとともに空気を僅か
に供給するとともに、副チャー燃焼手段１０Ｂよりの高
温約５００〜７００℃の流動砂の一部を戻入ライン（砂
循環ライン）５を介して熱分解炉１に戻入して熱源とし
ている。

【００３９】例えば燃焼排ガス入口ライン６より熱分解
炉１に供給される空気または燃焼排ガスは、３５０〜５
００℃の範囲で熱分解を効率的に行うために、酸素の少
ない（３〜５％程度）且つ温度が１５０〜２００℃の温
度を維持している燃焼排ガス、具体的には第１のボイラ
２４の出口ライン２５より取り出された燃焼排ガスを用
いるのが良い。

【００４０】図３は前記チャー燃焼炉を改良した流動床
の構成を示し、分散板１１上部にチャー混合物を堆積さ
せて流動床２−３を形成し、該流動床２−３内を回流可
能に左右及び中央の三つの流動域２−３Ａ／２−３Ｂ／
２−３Ｃに分割される上部仕切り板６１Ａ／６２Ａが配
設され、そして前記上部仕切り板６１Ａ／６２Ａは流動
床２−３上部と底部が夫々開口されている。そして上部
仕切り板６１Ａ／６２Ａにより仕切られる流動域の内中
央の流動域２−３Ｂに熱分解炉１側及び副チャー燃焼炉
１０側より夫々チャー燃焼炉１０にチャー混合物及び流
動媒体を供給するライン９及びライン１９−２が接続さ
れている。

【００４１】又、分散板１１は不燃物取り出しライン１
４側に向け下向きに傾斜されている。分散板１１下方空
間は、上部仕切り板６１Ａ／６２Ａと同間隔で下部仕切
り板６１Ｂ／６２Ｂが配設されており、そして該下部仕
切り板６１Ｂと６２Ｂに挟まれる分散板中央部１１−２
は山型状に形成されるとより効果的である。又下部仕切
り板６１Ｂと６２Ｂにより夫々仕切られる分散板１１−
１／１１−２／１１−３下方空間の底部には夫々空気供
給ライン１２に接続された分岐ライン１２−１／１２−
２／１２−３が接続されており、そして該分岐ライン１
２−１／１２−２／１２−３には夫々流量調整弁６４が
設けられ、上部仕切り板６１Ａ／６２Ａにより三分割さ
れる夫々の流動域に供給される空気流を制御可能に構成
される。又副チャー燃焼炉１０Ｂに流動媒体を供給する
ライン１９−１は流動床２−３界面上に、又副チャー燃
焼炉１０Ｂより燃焼ガスを供給するライン１９−３はそ
の上部に設けられている。

【００４２】かかる装置によれば、熱分解炉１から供給
されるチャー混合物を供給するライン９の供給口を、前
記三分割された流動域中央部２−３Ｂ（下降流域）若し
くは左右両側の流動域２−３Ａ／２−３Ｃ（上昇流域）
の下部に設け、一方その下方に位置する分散板１１−２
は前記中央部２−３Ｂより左右両側の流動域２−３Ａ／
２−３Ｃに空気流が流れるように山型状に形成される
為、又１２ー２の空気流量は、１２ー１／１２ー３より
少なくすることにより、又左右両側に位置する流動域２
−３Ａ／２−３Ｃには夫々分散板１１−３／１１−１下
方の分岐ライン１２−１／１２−３より上方に向け空気
流が供給されているために、中央流動域部２−３Ｂが下
降流域となり、左右両側に位置する流動域２−３Ａ／２
−３Ｃは上昇流域とすることができる。

【００４３】この結果ライン９より例えば流動域中央部
２−３Ｂ（下降流域）若しくは流動域２−３Ａ／２−３
Ｃ（上昇流域）の下部に供給されたチャー混合物は山型
状の分散板１１−２により、前記中央部２−３Ｂより左
右両側の流動域２−３Ａ／２−３Ｃに空気流が流れ、流
動域中央部２−３Ｂ流動媒体の下降流が形成でき、一方
左右両側に位置する流動域２−３Ａ／２−３Ｃは上昇流
となっている為に、前記流動床内でチャー混合物及び流
動媒体は（Ａ）に示す矢印のように循環する。この結果
比重の軽いチャーは必ず流動域中央部２−３Ｂの下降流
域により流動床底部に移動し、左右両側に位置する流動
域２−３Ａ／２−３Ｃを介して循環流動するために、空
気との混合が十分に行われ、且つ少ない空気流（例えば
空気比λ：１．２〜１．３）で十分なる燃焼が可能とな
る。又例え前記流動床表面に浮いたチャーも前記下降流
により繰返し流動床底部に移動する為に、前記した効果
が一層増大する。

【００４４】一方前記流動床で燃焼されない不燃物は
（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように分散板１１の下向き傾斜
に沿って移動し、ガイド板１４−１／１４−２を介して
不燃物取りだしライン１４より外部に排出される。

【００４５】図４は図１の実施例の改良に係る熱分解炉
１の内部構造を示す三面図で、（Ａ）は正面断面図、
（Ｂ）は平面断面図、（Ｃ）は右側面図である。該流動
床１内部、具体的には分散板の上に収容された流動砂等
の流動媒体を廃棄物投入側（廃棄物供給ライン４側）か
らチャー混合物取り出し側（チャー混合物取り出しライ
ン９側）へ向かって、仕切り板８０により複数段状に区
分するとともに、該仕切り板８０を左右側壁との間で交
互に一側を離間させて開口部８１を形成し、該開口部８
１が交互に異なる位置に設けてなる主流動床部１Ａを形
成する。又前記主流動床１Ａの下方側壁側を拡幅化し、
その底部に廃棄物投入側からチャー混合物取り出し側へ
向かって固体分を搬送する搬送手段、具体的にはスクリ
ュー式排出機１Ｃを設け、必要に応じて該搬送手段１Ｃ
の直下位置に空気または燃焼排ガス等を吹き込む空気ま
たは燃焼排ガス入口ライン８２を設けて流動砂等を流動
化する副流動床部１Ｂを具えたものである。又、前記熱
分解炉１によれば、副燃焼部１Ｂで搬送手段１Ｃにより
不燃物に付着同伴した未燃物を強制的にチャー残査方向
に搬送しながら燃焼を行うことができるので、未燃物が
不燃物中に残ることなく排出することができる。

【００４６】又主流動床部１Ａ内に設けた仕切板８０に
より実質的な流動床の流れ長さ、具体的には廃棄物と流
動媒体とを混合させながらチャー混合物取り出しライン
９に向かって押し出す流れ長さを多く取ることが出来、
而も廃棄物はチャー混合物取り出しライン９へ吹き抜け
ることがない為に、熱分解を一様に且つ所定の時間以上
行うことができる。これにより更に熱分解を一様に十分
行なうことができ、廃棄物中の塩素を実質的に完全に分
解し、ガス化して除去することができる。

【００４７】図５は図１に示す燃焼ダクトからなる熱分
解ガス燃焼炉３４を一体化した熱分解炉の他の改良に係
るもので、（Ａ）は図１の熱分解炉と燃焼ダクトを側面
から見た図、（Ｂ）は絞り部の変形例、（Ｃ）は正面図
である。本実施例は熱分解炉１を構成する流動床炉中の
上方には絞り部４１１を介してその上方に燃焼ダクト４
０を形成し、前記絞り部４１１に散気管ノズル４２を、
更に前記燃焼ダクト４０の上方域に空気を導入する空気
導入口４３を設ける。

【００４８】前記絞り部４１１は図５（Ａ）（Ｃ）に示
すように、絞り部４１１中心域を水平に延在する散気管
ノズル４２延設方向に沿って上方空間よりテーパ状に形
成し、その出口部を狭幅化して形成してもよく、又
（Ｂ）に示すように、前記絞り部４１１を円形に縮径
し、その縮径部に旋回流の空気流が導入可能に、上下対
称位置に空気流動入口２１、２１を設けて構成してもよ
い。熱分解炉１で生成された熱分解ガスは、絞り部４１
１を介して燃焼ダクト４０内に導入され、空気導入ライ
ン２１から導入され散気管ノズル４２より噴射される空
気により、熱分解ガスを還元雰囲気で１次燃焼し（空気
過剰率０．６〜０．８）て低ＮＯｘ化を図り、更にその
上方域で空気導入口４３より空気を導入し、２次燃焼を
行い、完全燃焼による低ＣＯと低ダイオキシン化を図る
ことが好ましい。

【００４９】更に、前記燃焼ダクト４０と熱分解炉１間
に絞り部４１１を設けたために、空気との混合を促進す
るとともに燃焼ダクト４０における再燃焼時の熱がその
下方の流動床空間に輻射される事なく、この結果チャー
燃焼等が生じる事なく、熱分解炉１で好ましい熱分解を
達成し得る。

【００５０】

【発明の効果】以上記載した如く本発明によれば、廃棄
物の熱分解手段とチャー燃焼手段における不燃物の除去
と流動媒体の分離を更に効率良く行い、安定した熱分解
とチャー燃焼を行うことが出来る。又本発明は前記基本
技術に適用される好ましいチャー燃焼手段、特に効率よ
くチャー混合物の燃焼を行うことの出来るチャー燃焼手
段を提供出来る。又本発明は前記基本技術に適用される
好ましい熱分解手段、特に効率よく廃棄物の熱分解を行
うことの出来る熱分解手段を提供出来る。更に本発明に
よれば前記熱分解手段における熱分解を効率良く行いつ
つ、その熱分解ガスのタール付着やコ−キング防止及び
低ダイオキシン化、低ＣＯ、低ＮＯｘ化を図り、基本技
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ができる。等の種々の著効
を有す。

【図面の簡単な説明】

【図１】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】基本発明に係る廃棄物の焼却熱を利用した過熱
蒸気の製造手順を示すグラフ図である。

【図３】図１に適用されるチャー燃焼手段を示し、
（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は平面図であ
る。

【図４】図１の実施例の改良に係る熱分解炉１の内部構
造を示す三面図で、（Ａ）は正面断面図、（Ｂ）は平面
断面図、（Ｃ）は右側面図である。

【図５】図１に示す燃焼ダクトからなる熱分解ガス燃焼
炉３４を一体化した熱分解炉の他の改良に係るもので、
（Ａ）は図１の熱分解炉と燃焼ダクトを側面から見た
図、（Ｂ）は絞り部の変形例、（Ｃ）は正面図である。

【符号の説明】

１ 熱分解炉（熱分解手段） １０ 燃焼炉（チャー燃焼手段） １０Ｂ 第２の燃焼炉（副チャー燃焼手段） １１ 分散板 ２０ 第１スーパヒータ（第２の蒸気製造手段） ２０−２ 第３スーパヒータ（第２の蒸気製造手段） ２４ 第１ボイラ（第１の蒸気製造手段） ２９−１ 第２スーパヒータ（第２の蒸気製造手段） ３４ 熱分解ガス燃焼炉 ３６ 水冷壁ボイラ（第１の蒸気製造手段） ５０ 圧力差形成手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−126777（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−124608（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−148830（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−108527（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 5/48 F22B 1/18 F22G 1/16 F23G 5/027 F23G 5/16

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を含み、 前記熱分解手段を構成する流動床炉中の上方空間とその
   下方の流動床空間間を狭通過面積化させた絞り部を形成
   し、空気との混合促進及び輻射熱の逆流防止機能を持た
   せるとともに、前記絞り部に空気導入部を設けたことを
   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℃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を含み、 前記熱分解手段を流動床で構成し、該流動床内部を、分
   散板の上に収容された流動砂等の流動媒体を具え、分散
   板下方より空気または燃焼排ガス等を吹き込むことによ
   り流動媒体を流動化する主流動床と、 該主流動床の下方側壁側を拡幅化するとともに、その底
   部に廃棄物投入側からチャー混合物取り出し側へ向かっ
   て固体分を搬送する搬送手段を設け、該搬送手段の直下
   位置に空気または燃焼排ガス等を吹き込む空気または燃
   焼排ガス入口ラインを設けて流動砂等を流動化する副流
   動床部を具え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。
3. 【請求項３】 請求項１若しくは２記載の熱分解手段
   と、 前記熱分解手段より取り出された未分解残渣および流動
   媒体から成るチャー混合物を、空気によって流動させな
   がら前記未分解残渣を燃焼させる一又は複数のチャー燃
   焼手段とを含む廃棄物の焼却熱を利用した過熱蒸気製造
   装置において、 前記チャー燃焼手段は、分散板上部にチャー混合物を堆
   積させて流動床を形成するとともに、流動床内を仕切板
   により複数に分割して流動床内のチャー混合物が仕切板
   を挟んで循環可能に構成した流動槽であり、そして前記
   循環する流動域の下降流域若しくは上流域の下部に熱分
   解手段から供給されるチャー混合物の供給口を設けたこ
   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。
4. 【請求項４】 流動床内部の分散板の上に収容された流
   動媒体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、仕切り板により複数段状に区分するとともに、
   該仕切り板を左右側壁との間で交互に一側を離間させて
   開口部を形成し、該開口部が交互に異なる位置に設けて
   なる主流動床部を形成することを特徴とする請求項３記
   載の廃棄物の焼却熱を利用した過熱蒸気製造装置。