JP3322557B2 - 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６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
ば気泡流動床や高速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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】さてかかる装置において
は熱分解手段側では、熱分解を完全に行うために、又チ
ャー燃焼手段側では、完全燃焼を可能にする為に、夫々
燃焼排ガス若しくは空気の供給量、流動媒体や廃棄物の
投入／循環量、更には温度管理や熱分解、燃焼時間を厳
しく制御する必要があり、この為必然的に熱分解手段側
の流動槽とチャー燃焼手段側の流動槽の間で圧力差が生
じるのは避けられない。そして前記２つの流動槽間では
熱分解手段側よりチャー燃焼手段側へは、未分解残渣お
よび流動媒体から成るチャー混合物が、又チャー燃焼手
段側から熱分解手段側へは高温の流動媒体が夫々送給
（戻入）される。

【００１０】一方、熱分解手段側の温度は３５０〜５０
０℃であり、一方チャー燃焼手段側の温度は７００〜８
５０℃であり、この為、前記温度差を有し且つ熱容量の
大きい流動媒体が一方から他方へ、他方から一方へ循環
する事はその循環量の変動により夫々の流動槽内で温度
変動が生じ、熱分解手段側では熱分解が十分に、又チャ
ー燃焼手段側では完全燃焼が生じない事になる。

【００１１】又本発明は、前記ボイラ水の略沸点温度ま
での加熱を熱分解手段より得た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
をチャー燃焼手段で得た脱塩素熱エネルギで行なう為
に、熱分解手段で得た熱分解ガスの熱エネルギと、チャ
ー燃焼手段で得る脱塩素熱エネルギーのカロリ比を、具
体的には約７：３程度に設定する必要があるが、前記の
ように流動媒体等が逆流すると前記カロリ比を維持でき
ない。

【００１２】請求項１記載の発明は、かかる課題に鑑
み、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、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
み、前記熱分解手段とチャー燃焼手段間を接続するチャ
ー通路、若しくは前記熱分解手段に流動媒体を戻入する
少なくとも一のチャー燃焼手段側に、チャー若しくは流
動媒体の逆流防止手段を配し、前記逆流防止手段が、前
記熱分解手段側の圧力Ｐ ₁ とチャー燃焼手段の圧力Ｐ ₂ と
の差圧（Ｐ ₁ −Ｐ ₂ ）より大なる圧力差を形成する圧力差
形成手段により構成したことを特徴とする。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】請求項２記載の発明は、前記チャー燃焼手
段より熱分解手段に加熱された流動媒体を戻入する流動
媒体経路中に、熱落差緩和手段、好ましくは請求項３記
載のように熱交換手段を設け、好ましくは請求項４記載
のように前記第２のチャー燃焼手段中に熱交換手段を設
けるとともに、該熱交換手段配設位置より出口側に、逆
流防止手段、好ましくは請求項１記載の逆流防止手段を
設けたことを特徴とする。

【００１７】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、これを基本発明における第
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。

【００１８】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２００〜３２０℃以下の温水ま
たは蒸気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。これは基本発明の効果と同様である。

【００１９】そして本発明は特に前記熱分解手段とチャ
ー燃焼手段間にチャー若しくは流動媒体の逆流を防止す
る逆流防止手段を配した為に、前記温度差を有し且つ熱
容量の大きい流動媒体等が前記両流動槽間で誤って逆流
する事なくこれらに起因する両流動槽内での温度変動や
熱分解、燃焼条件の悪化等を防止出来る。又、熱分解手
段側とチャー燃焼手段側では夫々目的とする流動作用が
円滑に行われるとともに、熱分解手段で得られる熱分解
ガスの熱エネルギと、チャー燃焼手段で得る塩素を含有
しない燃焼ガス（脱塩素熱エネルギー）のカロリ比を、
所望目的に沿ってバラツキが生じる事なく得る事が可能
となり、かつチャー燃焼ガス中に塩素が混入することが
なくなる。

【００２０】前記熱分解手段側の圧力Ｐ₁とチャー燃焼
手段の圧力Ｐ₂との差圧（Ｐ₁−Ｐ₂）より大なる圧力差
を形成する圧力差（ΔＨ・ρ）形成手段で構成する事に
より、熱分解手段側の圧力Ｐ₁が設定圧より低くなった
場合、チャー燃焼手段の圧力Ｐ₂が設定圧より高くなっ
た場合に自動的に設定圧力差（ΔＨ・ρ）になるまで給
送出来、結果としてチャー燃焼手段側と熱分解炉側の相
対的な圧力差を略設定圧力差（ΔＨ・ρ）に維持出来、
好ましい。

【００２１】又、図５に示すように、機械的搬送手段で
逆流防止手段を構成する場合は、機械的搬送手段の入口
側より出口側に向け、上向きに傾斜させ、重力差を持た
せて配置して構成するのが良く、これにより機械的搬送
手段内が流動媒体により圧密化され、流動媒体でのガス
シール効果が増大する。又機械的搬送手段を用いること
により定量性も増大するが、コスト的又耐摩耗性の面で
は圧力差形成手段が優れている。

【００２２】又、前記チャー燃焼手段の流動媒体は熱分
解手段との間を循環する訳であるが、チャー燃焼手段の
流動媒体の温度は略７００〜８５０℃、一方熱分解手段
の流動媒体の温度は３５０〜４００℃であり、両者間の
熱落差が大きく、この為チャー燃焼手段の流動媒体を熱
分解手段側に直接導入すると、前記熱落差により熱分解
手段内の熱分解温度が高くなったり熱変動が生じる恐れ
があり、従って前記戻入される流動媒体の量の調整が煩
雑化する。

【００２３】そこで請求項２記載の発明のように、前記
チャー燃焼手段より加熱された流動媒体を熱分解手段に
戻入する流動媒体経路中に、熱落差緩和手段、好ましく
は請求項３記載の熱交換手段を設けた第２のチャー燃焼
手段を介在させるのがよい。これにより、該第２のチャ
ー燃焼手段で請求項１記載の発明と同様な効果を得ると
ともに、例えば第１のチャー燃焼手段で７００〜８５０
℃に加熱した流動媒体を、前記第２のチャー燃焼手段で
熱交換手段による奪熱により５００〜７００℃に落と
し、該５００〜７００℃に落とした流動媒体を熱分解手
段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手段内の熱分解温度を３５
０℃から４５０℃前後に安定して制御が可能である。

【００２４】一方、第２のチャー燃焼手段に設けた熱交
換手段は、第１の蒸気製造手段、第２の蒸気製造手段、
及び前記チャー燃焼手段の高温域側に配設した熱交換手
段を利用して、実質的に直列／並列の多段階昇温を図る
ことにより多量且つ十分加熱された過熱蒸気を得ること
が出来る。

【００２５】

【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。

【００２６】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２−１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３０
０℃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。

【００２７】この際熱分解ガスとチャー混合物の熱カロ
リー比が略「７（熱分解ガス）：３（チャー混合物）」
になるように熱分解を行うことが望ましい。これは、加
温すべき蒸気水を１００Ｋｇｆ／ｃｍ²前後に加圧した
場合、その沸点を３０９℃前後に設定している為に、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。

【００２８】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こともある。

【００２９】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。尚、３−１は熱分解炉の分
散板である。

【００３０】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。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又は１９−３より空気が導入されて更に加熱し約８
００〜１３００℃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又はボイラを配設し、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４
００〜５００℃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。

【００３１】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
との間で流動砂が流動するように構成し、そして前記副
チャー燃焼炉１０Ｂの流動媒体内に第３スーパヒータ２
９−２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。尚、副チャー燃
焼炉１０Ｂは図３乃至図４に示すように、独立して設け
てもよいが、図１乃至図２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２
９−２を設けた副チャー燃焼炉１０Ｂを介在させるのが
よい。

【００３２】そして、この副チャー燃焼炉１０Ｂは熱分
解炉１側に流動媒体を戻入する戻入ライン（砂循環ライ
ン）５と対面する流動床上部及び分散板３−２下方を仕
切板１００、１００’にて仕切る。この場合、分散板３
−２上側の流動床下部空間は開口１０１されており、第
３スーパヒータ２９−２を設けた流動床（以下主流動床
２−２Ａという）内の流動媒体が前記仕切板下方開口１
０１を介して、仕切板１００にて仕切られた仕切流動床
２−２Ｂに送給されるように構成する。そしてこの仕切
流動床２−２Ｂには分散板３−２下方より、燃焼排ガス
入口ライン６の分岐ライン６’より供給された燃焼排ガ
ス等による流動作用、言換えれば燃焼を行わずに流動作
用を行い、実質的に熱分解炉１側に戻入する流動媒体に
ついて、熱分解炉１側に向けての温度傾斜（低下）を図
っている。

【００３３】そして前記仕切板１００を設ける事により
逆流防止機能も有する。即ち前記副チャー燃焼炉１０Ｂ
の主流動床２−２Ａ側の圧力をＰ₁、仕切流動床２−２
Ｂの圧力をＰ₁’、熱分解炉１の圧力Ｐ₂とした場合に、
Ｐ₁’とＰ₂は、戻入ライン（砂循環ライン）５で連通し
ているために同一圧力である。一方Ｐ₁とＰ₁’は、仕切
り板１００の先端（下端）が流動媒体が堆積している流
動床内に位置しているために、その流動床界面より仕切
り板１００下端（仕切板下方開口１０１上端）までの高
さをΔＨとし、前記熱分解炉１側の圧力をＰ₂、副チャ
ー燃焼炉１０Ｂの主流動床側圧力をＰ₁とした場合に、 ΔＨ・ρ＋Ｐ₂（Ｐ₁’）＞Ｐ₁ ρ：流動層密度（比重） にならなければ仕切り流動床側より主流動床２−２Ａ側
への逆流を生じない。具体的には、「ΔＨ・ρ＋Ｐ
₂ （Ｐ ₁ ’）」の圧力が背圧として仕切板下方開口１０１
に加わっているので主流動床側圧力Ｐ ₁ が、「ΔＨ・ρ
＋Ｐ ₂ （Ｐ ₁ ’）」の圧力以下になると背圧により逆流が
生じてしまう。そこでＰ ₁ を上記圧力以上に設定するの
がよい。」

【００３４】従って前記ΔＨの高さを逆流が生じない高
さに設定すれば良く、そして更にライン６’及びライン
１２’の流速を異ならせ、熱分解炉１側の仕切り流動床
の流速を早く、主流動床２−２Ａ側の流速を遅くするこ
とにより、前記逆流防止効果が一層高まる。又戻入ライ
ン（砂循環ライン）５も熱分解炉１側に下向きに傾斜さ
せるのがよい。

【００３５】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
必要に応じて気・固分離装置例えばサイクロン１６に導
入され、ここでダストや配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。尚、必要に応じて第２スーパヒータの代わ
りに水冷壁ボイラ３６’を設けても良い。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３００℃前後に加熱し、第１ボイラ出口ライン２
７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。

【００３６】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、３
６’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が塩素若しくはＨＣｌを含んでいて
も高価な高級材料を用いることなく腐食が生じる事はな
い。

【００３７】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、４００〜５００℃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５００
〜７００℃に過熱された過熱蒸気を取り出し、発電機に
送給する。

【００３８】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から燃焼排ガスに必要
に応じて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７：３になるように熱分解時間と熱分
解温度を設定することが望ましい。

【００３９】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、油分、タールおよびＨＣ
ｌ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極度に温度
が上昇することなくかつ温度の低下を防止し、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
して空気と混合の熱分解ガスを利用して該熱分解燃焼炉
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３２０℃近く
まで立上げる蒸気／蒸気水を多量に製造できる。

【００４０】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、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４００〜５００℃の高温
の過熱蒸気を得ることができる。

【００４１】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。

【００４２】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
蒸気又はボイラと熱交換することにより燃焼ガスを８０
０〜９５０℃にすることは容易である。ガラス片や鉄く
ず等の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。尚、副チャー燃焼炉１０Ｂは図３〜図４
に示すように、独立して設けてもよいが、前記チャー燃
焼炉１０の流動媒体は熱分解炉１との間を循環する為、
チャー燃焼炉１０の流動媒体の温度は略７００〜８５０
℃、一方熱分解炉１の流動媒体の温度は３５０〜５００
℃であり、両者間の熱落差が大きく、この為チャー燃焼
炉１０の流動媒体を熱分解炉１側に直接導入すると、前
記熱落差により熱分解炉１内の熱分解温度が高くなった
り熱変動が生じる恐れがあり、従って前記戻入される流
動媒体の量の調整が煩雑化する。

【００４３】そこで図１及び図２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
ることにより、第１のチャー燃焼炉１０で７００〜８０
０℃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〜
７００℃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
１０Ｂで５００〜７００℃に落とし、該５００〜７００
℃に落とした流動媒体を熱分解炉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。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。

【００４４】そして前記副チャー燃焼炉１０Ｂの主流動
床２−２Ａで第３スーパヒータ２９−２により奪熱され
た後の流動媒体は前記仕切板１００を介して仕切流動床
２−２Ｂに導入され、更に分岐ライン６’の燃焼排ガス
によって流動されながら戻入ライン（砂循環ライン）５
を介して熱分解炉１に戻入される。この際主流動床２−
２Ａ側の圧力Ｐ₁や熱分解炉１の圧力Ｐ₂（Ｐ₁’）に変
動が生じても、Ｐ₁とＰ₁’間は、仕切り板１００により
ΔＨ・ρだけの圧力段差を有するために、前記熱分解炉
１側より副チャー燃焼炉１０Ｂの主流動床側２−２Ａに
逆流が生じる事なく正常な戻入が可能となる。

【００４５】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を経て必要に応じてサイクロ
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からそれぞれ分離して
取り出される。そして出口ライン１８から取り出された
８００〜９５０℃の高温の灰は不図示の灰溶融炉に送給
される。

【００４６】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２００〜３２０℃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４００〜５００℃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。

【００４７】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必要に応じ
て空気を僅かに供給するとともに、副チャー燃焼手段１
０Ｂよりの高温約５００〜７００℃の流動砂の一部を仕
切流動床２−２Ｂ及び戻入ライン（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。

【００４８】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。

【００４９】尚、ごみ質に応じて、熱分解時間を変える
必要がある場合は、砂貯槽１２０より砂を補給して、熱
分解炉内の砂保有量を増大させ、熱分解時間を増加さ
せ、ライン１４より砂を多く抜くと、熱分解炉内の砂保
有量が少なくなり、熱分解時間を短くすることができ
る。

【００５０】図３は副チャー燃焼炉を、チャー燃焼炉１
０と熱分解炉１間の戻入ライン（砂循環ライン）５に介
在させる事なく、独立した経路１９−１／１９−２に副
チャー燃焼炉１０Ｂを設けている。かかる装置によれば
熱分解炉１より戻入ライン（砂循環ライン）５を介して
チャー燃焼炉１０に直接砂が逆流してしまう為に、前記
仕切り板１００をチャー燃焼炉１０内に設けている。そ
の構成は図１と同様な為に、その説明は省略する。

【００５１】図４は図３のシステムにおける前記チャー
燃焼炉１０に砂貯槽１２０を設け、ライン１２１を介し
て適宜送給するように構成したものである。

【００５２】図５は前記チャー混合物取り出しライン９
上に配設された逆流防止手段５０の一実施態様を示し、
前記熱分解炉１側へのチャー圧力をチャー燃焼炉１０側
への圧力より大に設定することにより逆流防止機能をも
たせた機械的搬送手段５０Ｂを示す。かかる機械的搬送
手段５０Ｂは、チャー混合物取り出しライン９の途中位
置、若しくはチャー燃焼路のチャー混合物導入口側にス
クリューフィーダ６１を設けると共に、該スクリューフ
ィーダの入口側より出口側に向け、上向きに傾斜させ、
重力差を持たせて配置して構成する。これにより機械的
搬送手段５０Ｂ内が流動砂により圧密化され、流動砂で
のガスシール効果が増大する。５５は仕切板である。

【００５３】図７は前記図１及び図２に用いる副チャー
燃焼炉１０Ｂの詳細構成を示し、この副チャー燃焼炉１
０Ｂは図７（Ａ）に示すように、チャー燃焼炉１０より
流動媒体を取込む経路１９−１と熱分解炉１側に流動媒
体を戻入する戻入ライン（砂循環ライン）５が副チャー
燃焼炉１０Ｂの対角線上に位置するように配設し、第３
スーパヒータ２９−２の基側より先側に向け流動媒体が
移動し、十分に熱接触可能に配設するとともに、図７
（Ｂ）に示すように前記戻入ライン（砂循環ライン）５
の基側に、前記熱分解炉１側の圧力Ｐ₁と副チャー燃焼
炉１０Ｂの圧力Ｐ₂との差圧（Ｐ₁−Ｐ₂）より大なる圧
力差を形成する圧力差形成手段５０を配設している。

【００５４】圧力差形成手段５０は、いわゆる小型の流
動床状に形成され、副チャー燃焼炉１０Ｂ出口側の流動
床２ー２上部及び分散板３−２下方を仕切板１００、１
００’にて仕切る。この場合、分散板３−２上側の流動
床下部空間は開口１０１されており、副チャー燃焼炉１
０Ｂ内の流動媒体が前記仕切板下方開口１０１を介し
て、仕切板１００にて仕切られた圧力差形成手段５０側
の流動床５１に送給されるように構成する。そしてこの
仕切流動床５１には分散板３−２下方より、燃焼排ガス
入口ライン６の分岐ライン６’より供給された燃焼排ガ
ス等による流動作用、言換えれば燃焼を行わずに流動作
用を行い、実質的に熱分解炉１側に戻入する流動媒体に
ついて、熱分解炉１側に向けての温度傾斜（低下）を図
っている。

【００５５】そして前記圧力差形成手段５０を設ける事
により逆流防止機能も有する点は図１及び図２と同様で
あり、前記副チャー燃焼炉１０Ｂの流動床２−２側の圧
力をＰ₁、仕切流動床５１の圧力をＰ₁’、熱分解炉１の
圧力Ｐ₂とした場合に、Ｐ₁’とＰ₂は、戻入ライン（砂
循環ライン）５で連通しているために同一圧力である。
一方Ｐ₁とＰ₁’は、仕切り板１００がその先端が流動媒
体が堆積している流動床２ー２内に位置しているため
に、その流動床界面より仕切り板１００下端（仕切板下
方開口１０１上端）までの高さをΔＨの高さを逆流が生
じない高さに設定すれば良く、そして更に圧力差形成手
段５０の分散板５２下方より燃焼排ガスを供給するライ
ン６’及びに副チャー燃焼炉１０Ｂの分散板３−２下方
より空気を供給するライン１２’の流速を異ならせ、圧
力差形成手段５０側の仕切り流動床５１の流速を早く、
副チャー燃焼炉１０Ｂ側の流動床２−２の流速を遅くす
ることにより、前記逆流防止効果が一層高まる。

【００５６】又チャー燃焼炉１０より副チャー燃焼炉１
０Ｂ側へ流動媒体を取込む経路１９−１と、副チャー燃
焼炉１０Ｂ側より熱分解炉１側に流動媒体を戻入する戻
入ライン５は夫々出口側に向け下向きに傾斜させる傾斜
面で形成するとともに、夫々の流動床の界面を前記傾斜
面に合せて段々に低く、言換えればチャー燃焼炉１０の
流動床２−３の界面＞（副チャー燃焼炉１０の流動床界
面２−２＝圧力差形成手段５０側の仕切り流動床５１界
面）＞熱分解炉１側流動床２−１界面になるように夫々
の流動床の界面を段階的に低くしている。

【００５７】尚、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はスクリュー
フィーダ等の機械的搬送手段で構成するのがよい。

【００５８】

【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。特に高価な高級材料
を用いることなく、塩素による腐食を巧みに回避して、
約５００℃×１００ｋｇ／ｃｍ²Ｇの高温・高圧の蒸気
を大量に回収して、発電効率３０％以上とすることがで
きる。そして本発明は特に前記熱分解手段とチャー燃焼
手段間にチャー若しくは流動媒体の逆流を防止する逆流
防止手段を配した為に、前記温度差を有し且つ熱容量の
大きい流動媒体等が前記両流動槽間で誤って逆流する事
なくこれらに起因する両流動槽内での温度変動や熱分
解、燃焼条件の悪化等を防止出来る。又、熱分解手段側
とチャー燃焼手段側では夫々目的とする流動作用が円滑
に行われるとともに、熱分解手段で得られる熱分解ガス
の熱エネルギと、チャー燃焼手段で得る塩素を含有しな
い燃焼ガス（脱塩素熱エネルギー）のカロリ比及び塩素
含有濃度を、所望目的に沿ってバラツキが生じる事なく
得る事が可能となる。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】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。

【図３】本発明の第３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４】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。

【図５】逆流防止手段を、前記熱分解手段側よりチャー
燃焼手段側へ強制的にチャーの搬送を行う機械的搬送手
段で構成した概略図である。

【図６】本発明の基本構成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７】図１に適用されるチャー燃焼手段と副チャー燃
焼手段と熱分解炉を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）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） １００ 仕切り板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｇ 5/30 ＺＡＢ Ｆ２３Ｇ 5/30 ＺＡＢＨ (72)発明者 佐藤 淳 横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱 重工業株式会社横浜研究所内 (56)参考文献 特開 昭51−36201（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−42008（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−49172（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−114617（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 5/48 F22B 1/18 F23G 5/027 F23G 5/16 F23G 5/30

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、 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
   焼手段とを含み、 前記熱分解手段とチャー燃焼手段間を接続するチャー通
   路、若しくは前記熱分解手段に流動媒体を戻入する少な
   くとも一のチャー燃焼手段側に、チャー若しくは流動媒
   体の逆流防止手段を配し、前記逆流防止手段が、前記熱
   分解手段側の圧力Ｐ ₁ とチャー燃焼手段の圧力Ｐ ₂ との差
   圧（Ｐ ₁ −Ｐ ₂ ）より大なる圧力差を形成する圧力差形成
   手段により構成し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、空気または燃焼排ガスに
   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み、 前記チャー燃焼手段より熱分解手段に加熱された流動媒
   体を戻入する流動媒体経路中に、熱落差緩和手段を設け
   た第２のチャー燃焼手段を介在させ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】 前記熱落差緩和手段が熱交換手段である
   ことを特徴とする請求項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２のチャー燃焼手段中に熱交換手
   段を設けるとともに、該熱交換手段配設位置より出口側
   に、逆流防止手段を配設した事を特徴とする請求項２記
   載の廃棄物の焼却熱を利用した過熱蒸気製造装置。