JP3408678B2 - 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
解ガスの燃焼熱を利用して約４００℃以下、具体的には
３００℃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おける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
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℃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
スによって上記チャー混合物を上方に吹き飛ばしながら
上記未分解残渣を完全燃焼させる燃焼手段と、上記熱分
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、上記燃焼手段により得られた燃焼ガスの
熱により上記第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過熱
蒸気製造装置において、前記熱分解手段の不燃物取りだ
し口より排出された排出物について大型不燃物と他の排
出物を分離し、他の排出物を燃焼手段底部側に給送する
第１のフィルタ手段と、前記燃焼手段の不燃物取りだし
口より排出された排出物について小型不燃物と流動媒体
とを分離し、流動媒体を燃焼手段底部側に給送する第２
のフィルタ手段と、更に前記第２のフィルタ手段の出口
側に、灰分を分離し、灰分分離後の流動媒体を燃焼手段
底部側に給送する第３のフィルタ手段と、を設け、第１
のフィルタ手段を第２のフィルタ手段より網目を大きく
したことを特徴とするものである。

【０００８】尚、第１のフィルタ手段は少なくとも第２
のフィルタ手段より網目を大きくすることが必要で、具
体的には第１のフィルタ手段は投入される廃棄物の大き
さにもよるが１００ｍｍ前後に、又第２のフィルタ手段
は流動媒体の最大径（約１．０ｍｍ）より大きい２ｍｍ
前後に設定するのが良い。第３のフィルタ手段は流動媒
体の最小径（約０．２ｍｍ）より小さい０．１ｍｍ前後
に設定するのが良い。尚、前記フィルタ手段には、例え
ば振動篩等を用いることが出来る。

【０００９】かかる発明によれば前記熱分解手段で分離
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５０
０℃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】更に、廃棄物として一般に最大２００ｍｍ
程度の廃棄物が前記熱分解手段に投入されるが、このた
め前記熱分解手段を構成する例えば流動床炉の不燃物取
りだし口の径をある程度大きくせねばならず、この為前
記取りだし口より不燃物の他に一部のチャー残査や砂等
の流動媒体も取り出されてしまう。そこで熱分解手段の
不燃物取りだし口より排出された排出物について前記第
１のフィルタ手段により、大型不燃物と他の排出物を分
離し、大型の不燃物のみ排出させ、そして他の排出物に
ついては燃焼手段底部側に給送し燃焼の用に供しようと
するものである。

【００１２】一方前記燃焼手段には既に大型の不燃物が
除去されているために、又チャー残査も十分燃焼されて
いるために、不燃物取りだし口より排出された排出物に
ついては小型不燃物と流動媒体のみを第２のフィルタ手
段で分離すればよく、これにより分離された流動媒体を
燃焼手段底部側に給送すれば流動媒体の損失を防止して
循環再使用が可能となる。また第３フィルタ手段では、
第２フィルタ手段で補足されなかった流動砂を補足しな
がら灰分のみを外部に排出するもので、これにより効率
的な灰分除去と流動砂の回収が容易になる。

【００１３】請求項２乃至４記載の発明においては、前
記燃焼手段の高温域側に熱交換手段を配設し、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
入するか（請求項２）、又は前記第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か（請求項
３）、前記第２の蒸気製造手段で加熱後の過熱蒸気を前
記熱交換手段に導入する（請求項４）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。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。更に前
記チャー燃焼手段の高温域側は１５００℃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
気を前記熱交換手段に導入することにより、一層加熱さ
れた例えば８００〜９００℃の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。

【００１５】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。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、該分離手段で分離
された高温の流動媒体を前記熱分解手段と燃焼手段夫々
に戻入することを特徴とするものである。

【００１６】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。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。

【００１７】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。

【００１８】

【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。

【００１９】そして前記熱分解炉の不燃物取りだしライ
ン８には１００ｍｍ程度の網径を有する振動篩等の第１
のフィルタ２９１を設け、前記ライン８より排出された
排出物について大型不燃物と他の排出物を分離し、他の
排出物をライン５０及びライン５４を介して、チャー燃
焼炉１０の分散板１１上方の流動床底部側に給送するよ
うに構成している。５１は大型不燃物取り出しラインで
ある。

【００２０】尚前記空気または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、
３００〜７００℃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１００〜
３００℃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。

【００２１】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。即ち、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℃以上の高温とし
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。

【００２２】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）より分離さ
れ、そして該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燃焼ガスは出口ライン３
３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完全燃焼を行い、その出
口ライン３５／２３を介して第１ボイラ２４に導入す
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。

【００２４】そして前記燃焼炉１０で燃焼されない小型
の不燃物等は不燃物取り出しライン１４より取り出され
る。前記不燃物取り出しライン１４には網目が２ｍｍ前
後の第２フィルタ２９２が介装され、前記ライン１４よ
り排出された排出物について小型不燃物と流動砂・灰分
とを分離し、流動砂をライン５２、第３フィルタ２９
３、ライン５５及び５４を介してチャー燃焼炉１０の分
散板１１上方の流動床底部側に給送するように構成して
いる。小型不燃物についてはライン５３より外部に排出
される。第３フィルタ２９３では、第２フィルタ２９２
で補足されなかった流動砂を補足しながら灰分のみを外
部に排出するもので、その網目は最小径（約０．２ｍ
ｍ）より小さい０．１ｍｍ前後に設定する。これにより
第３フィルタ２９３で、第２フィルタ２９２で補足され
なかった流動砂を補足しながら灰分のみをライン５６を
介して外部に排出する事ができ、これにより効率的な灰
分除去と流動砂の回収が容易になる。

【００２５】尚、第１のフィルタ手段は少なくとも第２
のフィルタ手段より網目を大きくすることが必要で、具
体的には第１のフィルタ手段は投入される廃棄物の大き
さにもよるが１００ｍｍ前後に、又第２のフィルタ手段
は流動媒体の最大径（約１．０ｍｍ）より大きい２ｍｍ
前後に設定するのが良い。

【００２６】そして前記のように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１
７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。

【００２７】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。

【００２８】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。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。

【００２９】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。

【００３０】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、前記燃焼ガス出
口ライン１７を介して供給された燃焼ガスで加熱し、５
００〜６００℃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。

【００３１】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。尚、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。

【００３２】更に、廃棄物として一般に最大２００ｍｍ
程度の廃棄物が前記熱分解炉１に投入されるが、このた
め前記熱分解炉８の不燃物取りだしライン８の径をある
程度大きくせねばならず、この為前記取りだしライン８
より大型の不燃物の他にチャー残査や流動砂、更には小
型の不燃物が取り出される。そこで熱分解炉１の不燃物
取りだしライン８より排出された排出物について前記第
１のフィルタ２９１により、大型不燃物と他の排出物を
分離し、大型の不燃物のみ排出させ、そして他の排出物
については燃焼炉１０底部側に給送し燃焼の用に供する
事が出来る。

【００３３】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
れを灰溶融炉３１及び熱分解燃焼炉で完全燃焼させた
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８００〜９００℃（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。

【００３４】第１ボイラガス入口２３のガスにはＨＣ１
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。

【００３５】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、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、
９５０〜１３００℃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。

【００３６】一方前記燃焼炉１０には既に大型の不燃物
が除去されているために、又チャー残査も十分燃焼され
ているために、不燃物取りだしライン１４より排出され
た排出物については小型不燃物と流動砂のみを第２のフ
ィルタ２９２及び第３フィルタ２９３で分離すればよ
く、これにより分離された流動砂をライン５２／５５／
５４を介して燃焼炉１０の流動床底部側に給送すれば流
動砂のみの循環再使用が可能となる。

【００３７】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。

【００３８】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砂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。

【００３９】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、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除去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】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５５０〜７
００℃としても高温腐食は大幅に軽減される。したがっ
てチューブ内の蒸気温度を約５００〜６００℃、１００
Ｋｇｆ／ｃｍ²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。

【００４４】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。

【００４５】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３〜６
m/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５０％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５０％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。

【００４６】さて、前記熱分解炉により得られた熱分解
ガスの一部を灰溶融炉３１の上流側で、分岐ライン７ａ
を介して熱分解炉の分散板３下方の入口側に供給するよ
うに構成してもよい。かかる構成によれば３５０℃〜４
００℃の高温の而も酸素が３〜５％前後の酸素不足ガス
を熱分解手段に循環供給する事が出来るために、熱分解
手段内で不要な燃焼が生ぜず、しかも温度変動を抑制し
て安定した熱分解が可能となる。即ち、都市ごみ等の廃
棄物は水分の多い低カロリ廃棄物であるために、空気ま
たは燃焼排ガス入口ライン６に供給されるガスが温度の
低い排ガス若しくは空気の場合は、熱分解炉１内の温度
が下がり、３００〜４５０℃に上げるのが困難になるの
みならず、温度変動が生じやすいが、本実施例において
はかかる欠点が解消される。

【００４７】

【発明の効果】以上記載した如く本発明によれば、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。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。本発明によれば前記先願技術における熱分解手段と
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。又本発明によれば前記いずれの蒸気製
造装置（ボイラ）においても灰等の混入がなく、長期に
亙って安定して蒸気の製造を可能にする。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 ７ａ 分岐ライン ８、１４ 不燃物取りだし口（ライン） 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） ３１ 灰溶融炉 ３４ 熱分解ガス燃焼炉 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） ３７ 熱交換器 ４０ 高温フィルタ ２９１ 第１のフィルタ手段 ２９２ 第２のフィルタ手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｇ 5/16 ＺＡＢ Ｆ２３Ｇ 5/30 Ｅ 5/30 Ｋ Ｍ 5/46 Ａ 5/46 Ｂ Ｆ２３Ｃ 11/02 ３１２ (72)発明者 堀添 浩俊 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 (72)発明者 西川 進 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 平５−346204（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−83421（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−141636（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−35322（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−156109（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 ZAB F23C 10/20 F23G 5/00 115 F23G 5/30 F23G 5/46

Claims (5)

(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上記チャー混合物を上方
   に吹き飛ばしながら上記未分解残渣を完全燃焼させる燃
   焼手段と、 上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、 上記燃焼手段により得られた燃焼ガスの熱により上記第
   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過熱蒸気製造装置に
   おいて、 前記熱分解手段の不燃物取りだし口より排出された排出
   物について大型不燃物と他の排出物を分離し、他の排出
   物を燃焼手段底部側に給送する第１のフィルタ手段と、 前記燃焼手段の不燃物取りだし口より排出された排出物
   について小型不燃物と流動媒体とを分離し、流動媒体を
   燃焼手段底部側に給送する第２のフィルタ手段と、 更に前記第２のフィルタ手段の出口側に、灰分を分離
   し、灰分分離後の流動媒体を燃焼手段底部側に給送する
   第３のフィルタ手段と、を設け、 第１のフィルタ手段を第２のフィルタ手段より網目を大
   きくした 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】 前記燃焼手段の高温域側に熱交換手段を
   配設し、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する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】 前記燃焼手段の高温域側に熱交換手段を
   配設し、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。
4. 【請求項４】 前記燃焼手段の高温域側に熱交換手段を
   配設し、前記第２の蒸気製造手段で加熱後の過熱蒸気を
   前記熱交換手段に導入する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。
5. 【請求項５】 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、該分離手段で分離された高温の流動媒体を前記熱分解手
   段と燃焼手段夫々に戻入する ことを特徴とする請求項１
   又は２記載廃棄物の焼却熱を利用した過熱蒸気製造装
   置。