JP3408686B2 - 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４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ＨＣ１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２００〜３２０℃
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４００〜５５０℃の加熱蒸気を得ても
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廃棄物の
焼却熱を利用した過熱蒸気製造装置を前記基本発明にて
提案している。

【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、
前記いずれの蒸気製造装置においても、長期に亙って安
定して蒸気の製造を可能にした過熱蒸気の製造にかかる
発明を提供する事にある。又本発明の他の目的は、前記
熱分解ガスの一層の効率利用を図った過熱蒸気の製造装
置を提供する事にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】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、前記前記熱分解手段
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
残渣を燃焼させるチャー燃焼手段と、前記熱分解ガスの
熱エネルギーを利用して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熱エネルギにより前記第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過熱蒸気製造装置である点
は前記基本技術と同様であるが、前記熱分解手段を、該
分解手段内の固体分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搬送する機械的搬送／撹拌機能を有
する熱分解炉で構成し、前記熱分解炉が、ロータリキル
ンもしくはスクリュー撹拌槽で構成され、定時的且つ定
量的に熱分解時間と熱分解量を確保可能に構成したこと
を特徴とする。

【００１０】かかる発明によれば、前記熱分解手段を流
動床ではなく、ロータリキルンもしくはスクリュー撹拌
槽で構成された機械的搬送撹拌手段により固体分を廃棄
物投入側からチャー混合物取り出し側へ向かって搬送可
能に構成したために、流動床に比較して定時的且つ定量
的に熱分解時間と熱分解量を確保することが出来、安定
して熱分解を行うことが出来る。更に重要な効果として
は、流動床で必要とされる流動化用のガス（主としてＮ
₂、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ主成分の不活性ガス）が不要なため、
熱分解ガスは希釈されないので、単位容積当りの発熱量
が高く、空気又は酸素富化空気により容易に１３００℃
以上の高温を発生でき、後記するようにガス中の灰分の
溶融を行うためのエネルギ−源として有効に使用でき
る。

【００１１】そこで前記燃焼ガスは灰分を含んだ状態で
チャー燃焼手段から排出されるために、これをサイクロ
ン等で一旦分離した後、スーパヒータやボイラ等の蒸気
製造手段に導入するのが好ましい。そして前記ガス分離
した灰分は溶融して粒状化することにより骨材等の利用
が可能となる。そして前記灰分を溶融化するには一般に
可燃性ガスである熱分解ガスを用いて燃焼させれば１３
００℃前後の高温度に燃焼させる事が容易である。

【００１２】しかしながら前記熱分解ガス中に含まれる
灰及び燃焼ガス中に含まれる灰は、廃棄物に対し１割程
度であり、従ってこれを供給される熱分解ガス全てを使
用して溶融することは必ずしも必要なく、却って過剰熱
エネルギになりやすい。又前記熱分解ガス全てを灰が溶
融出来るまでの高温燃焼させるために必要な酸素富化空
気も多くなる。

【００１３】そこで請求項２記載の発明は、前記熱分解
手段を流動床と機械的撹拌槽を組合せた複数の熱分解炉
で構成するとともに、一の熱分解炉の熱分解温度を、他
の熱分解炉の熱分解温度に対し異ならせ、低温側の一の
熱分解炉では２５０〜４５０℃程度の温度に設定し、高
温側の他の熱分解炉では４５０〜７００℃程度の温度に
設定したことを特徴とするものである。

【００１４】請求項３記載の発明はかかる点を特定した
もので前記高温側の熱分解炉より生成された熱分解ガス
を、チャー燃焼手段若しくは熱分解手段より取り出され
た夫々のガスより分離された灰分の溶融分離を行う灰分
溶融分離手段に供給するを特徴とする。この結果熱分解
ガスの機能を分離し、一の熱分解炉では積極的に脱塩素
されたチャー混合物の製造を行なう事が出来、他の熱分
解炉では積極的に例えば灰溶融炉に使用する熱分解ガス
を生成する事が出来、この機能分離により効率的なチャ
ー混合物の生成と、熱分解ガスの生成が可能となる。又
一の熱分解炉では廃棄物の脱塩素だけで足りるために、
２５０〜４５０℃程度と流動床の温度範囲を広く取れ、
結果としてチャー混合物の量を多くする事が出来る。

【００１５】

【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、１は前記熱分解手段内の固体分を
廃棄物投入側からチャー混合物取り出し側へ向かって搬
送する機械的搬送／攪拌機能を有する攪拌手段、例えば
ロータリキルンや横型スクリュー攪拌槽を設けた熱分解
炉で、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
上の攪拌空間を生成し、ロータリキルンや横型スクリュ
ー攪拌槽により砂や廃棄物等を混合攪拌しながら廃棄物
の熱分解反応を行なわせ且つ機械的に未分解残渣および
砂から成るチャー混合物をチャー混合物取り出しライン
９に向け搬送しながら該ライン９より篩９０及びライン
９１を介してチャー燃焼炉１０へ、又、前記攪拌空間の
熱分解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、又篩９０により分離された不燃物は不燃
物取り出しライン８より、夫々互いに分離して取り出
す。

【００１６】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、加温すべきボイラ水を１００Ｋｇｆ／ｃｍ²前後に
加圧してその沸点を３５０℃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
でボイラ水を常温より「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。

【００１７】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った後、該熱分解ガスは、燃焼
炉３４に導入される前に灰溶融炉３１に導入される。

【００１８】前記灰溶融炉３１は、例えば旋回流により
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。又前記
灰溶融炉３１にはサイクロン１６の出口ライン１８／ダ
ストライン２９を介して灰が導入され、これも溶融分離
される。

【００１９】又、前記灰溶融炉３１の出口ライン３３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空気をライン２１
Ａより供給して該熱分解ガスの完全燃焼を行う。従って
本実施例によれば前記サイクロン１６で分離した灰分は
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。又、熱分解ガス
燃焼炉３４及び第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、又熱分解ガス燃焼炉３
４及び第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、該ボイラ等で製造されるボイラ水／蒸気
を更に多量に製造できる。

【００２０】１０は塔式の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１
０Ｂ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２−３内で６００〜８００℃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／及びライン１９−３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、９５０〜１
３００℃前後と無用に高くなった燃焼ガスを８００〜９
５０℃に落とす。尚、前記第２ス−パヒ−タ２９−１の
代りに水冷壁ボイラ３６−２を配設しボイラ小の加熱に
供しても良い。

【００２１】尚前記のように燃焼ガス温度を８００〜９
５０℃に落としても第１スーパヒータ２０における蒸気
温度を４００〜５５０℃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。

【００２２】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。

【００２３】尚、副チャー燃焼炉１０Ｂは、独立して設
けてもよいが、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。

【００２４】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。

【００２５】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。２５は、排
ガス排出ラインである。

【００２６】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
ボイラ水は水冷壁ボイラ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。

【００２７】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を含んでいても安価な低級材でも
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、５００〜６００℃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
〜５５０℃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から燃焼排ガスに僅
かな温度調整用空気を供給して都市ごみ及び流動砂を温
度３５０〜５００℃で機械的攪拌を行ないながら処理す
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篩９０により分離されて不燃物取
り出しライン８から炉外に取り出される。

【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は、燃焼炉３４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では、
前記したように前記熱分解ガスとともに、サイクロン１
６の出口ライン１８／ダストライン２９を介して燃焼ガ
スの灰が導入され、ライン３０より導入した空気若しく
は酸素富化空気を前記熱分解ガスと共に燃焼して灰分を
溶融して、該溶融した灰分を水貯溜部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。又、前記灰溶融炉３１の出
口ライン３３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２１Ａより空気を供給して該熱分解ガスの完全燃焼
を行う。

【００３１】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／ボイラ水を多量に製造できる。

【００３２】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。

【００３３】前記熱分解燃焼炉３４内及び第１ボイラ２
４内に導入されるガスにはＨＣ１が約５００〜１０００
ppm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２
０以降のスーパヒータ２９−１、２９−２で加熱すれ
ば、約４００〜５５０℃の高温の過熱蒸気を得ることが
できる。

【００３４】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、
篩９０不燃物を分離した後、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１３及び／又はライン１９−３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、１０００〜１２
００℃前後の高温になる場合がある。

【００３５】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により燃焼ガスを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】尚、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６００〜８５０℃、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。

【００３７】そこで、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６００〜８００℃に加熱した流動媒体
を、ライン１２’より空気を導入し、流動させながら前
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、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４５０
℃前後に安定して制御が可能である。

【００３８】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。

【００３９】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℃前後の蒸
気／ボイラ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５００〜６００℃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。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℃の流動砂の一部を砂循環ライン５か
ら供給して熱源としている。

【００４０】尚、１１、３−２は分散板、２−２、２−
３は流動床である。

【００４１】さて図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図１
の実施例との相違点を説明するに、前記熱分解炉１は複
数設け、いずれも流動床からなる流動熱分解炉で構成さ
れている。そして該夫々の流動熱分解炉１、１’は、多
孔板等の分散板３−１，３−１’上に流動砂等の流動媒
体２−１、２−１’が収納されており、廃棄物供給ライ
ン４、４’及び砂循環（戻入）ライン５、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、６’より供給された燃焼排ガス等により、一の
流動熱分解炉１（第１熱分解炉）は温度２５０〜４５０
℃程度の流動床空間で廃棄物の熱分解反応を行なわせて
積極的にチャー混合物を生成し、チャー混合物取り出し
ライン９よりチャー燃焼炉１０へ供給する。一方その反
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
より熱分解ガス燃焼炉３４へ、又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。

【００４２】他の流動熱分解炉１’（第２熱分解炉）は
温度４５０〜７００℃程の流動床空間で廃棄物の熱分解
反応を行なわせて脱塩素とともに積極的に熱分解ガスを
生成し、熱分解ガス出口ライン７’より灰溶融炉３１へ
供給する。一方未反応のチャー混合物は取り出しライン
９’よりチャー燃焼炉１０、又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。この結
果、一の熱分解炉１’では積極的に脱塩素されたチャー
混合物を多く取り出してチャー混合物の量を増やす事が
出来、一方他の熱分解炉ではチャー混合物の量を少なく
しながら（ほとんどゼロの場合もある）積極的に灰溶融
炉３１に使用する熱分解ガスを生成する事が出来、この
機能分離により効率的なチャー混合物の生成と、熱分解
ガスの生成が可能となる。又、脱塩素されたチャーも溶
融炉３１に供給しても良い。

【００４３】又一の熱分解炉１では廃棄物の脱塩素だけ
で足りるために、２５０〜４５０℃程度と流動床の温度
範囲を広く取れ、結果としてチャー混合物の量を多くす
る事が出来るとともに流動床温度の制御も容易である。
又灰溶融炉３１においても４５０〜７００℃の高温の且
つ充分に熱分解されたカロリの高いガスが導入される事
となるために、灰溶融炉３１に導入される酸素富化空気
を少なくしても１３００℃の高温を維持できる。

【００４４】図３は図２の一の流動熱分解炉１（第１熱
分解炉）はそのままで、他の流動熱分解炉１’（第２熱
分解炉）を図１に示す機械的熱分解炉、即ち熱分解炉内
の固体分を廃棄物投入側からチャー混合物取り出し側へ
向かって搬送する機械的搬送／撹拌機能を有する撹拌手
段、例えばロータリキルンや横型スクリュー撹拌槽を設
けた熱分解炉で構成する。

【００４５】機械攪拌熱分解炉の場合、流動床で必要と
される流動化用のガス(主としてＮ₂、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ主成
分の不活性ガス）が不要なため、熱分解ガスは希釈され
ないので、単位容積当りの発熱量が高く、空気又は酸素
富化空気により容易に１３００℃以上の高温を発生で
き、ガス中の灰分の溶融を行うためのエネルギ−源とし
て有効に使用でき、流動床型熱分解炉より好ましい。即
ちチャー混合物を製造する為の低温の熱分解炉は流動床
型で形成し、熱分解ガスを製造するための高温の熱分解
炉は機械的搬送／攪拌機能を有する熱分解炉で構成した
事を特徴とする。これにより灰溶融炉３１に導入される
空気に酸素富化空気を用いなくても１３００℃の高温を
維持できる。結果として運転コストが低減する。

【００４６】

【発明の効果】以上記載した如く本発明によれば、高価
な高級材料を用いることなく廃棄物を燃焼して過熱蒸気
を得る場合に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、前記いずれの蒸気製造装置
においても、長期に亙って安定して蒸気の製造を可能に
する。又本発明によれば、前記熱分解ガスの一層の効率
利用を図った過熱蒸気の製造装置を提供する事にある。

【００４７】特に請求項１記載の発明によれば、熱分解
手段を流動床ではなく、機械的搬送攪拌手段により構成
したために、流動床に比較して定時的且つ定量的に熱分
解時間と熱分解量を確保することが出来、安定して熱分
解を行うことが出来るとともに、熱分解ガスは希釈され
ないので、単位容積当りの発熱量が高くする事が出来
る。請求項２、３記載の発明は、前記熱分解手段を流動
床若しくは機械的攪拌槽を適宜組合せた複数の熱分解炉
で構成するとともに、一の熱分解炉の熱分解温度を、他
の熱分解炉の熱分解温度に対し異ならせた為に、低温側
の一の熱分解炉では２５０〜４５０℃程度の温度に設定
し、積極的に脱塩素されたチャー混合物の製造を行なう
とともに、一方高温側の他の熱分解炉では４５０〜７０
０℃程度の温度に設定し、例えば灰溶融炉に使用する熱
分解ガスを生成する事が出来る。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】前記第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の変形例を示す系統図である。

【図４】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。

【符号の説明】

１、１’ 熱分解炉（熱分解手段） １０ 燃焼炉（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） ２９−１ 第２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） ３１ 灰溶融炉 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）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｇ 5/30 Ｆ２３Ｃ 11/02 ３１１ (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 (56)参考文献 特開 平５−346204（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−350409（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−49824（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−169906（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 5/46 ZAB F22B 1/18 F23G 5/00 115 F23G 5/027 ZAB F23C 10/02 F23G 5/30

Claims (3)

(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チャー燃焼手段
   と、 前記熱分解ガスの熱エネルギーを利用して２００〜３２
   ０℃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熱エネルギにより前
   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過熱蒸気製造装
   置において、 前記熱分解手段を、該分解手段内の固体分を廃棄物投入
   側からチャー混合物取り出し側へ向かって搬送する機械
   的搬送／撹拌機能を有する熱分解炉で構成し、前記熱分
   解炉が、ロータリキルンもしくはスクリュー撹拌槽で構
   成され、定時的且つ定量的に熱分解時間と熱分解量を確
   保可能に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
   チャー燃焼手段と、 前記熱分解ガスの熱エネルギーを利用して２００〜３２
   ０℃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熱エネルギにより前
   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過熱蒸気製造装
   置において、 前記熱分解手段を流動床と機械的撹拌槽を組合せた複数
   の熱分解炉で構成するとともに、一の熱分解炉の熱分解
   温度を、他の熱分解炉の熱分解温度に対し異ならせ、低
   温側の一の熱分解炉では２５０〜４５０℃程度の温度に
   設定し、高温側の他の熱分解炉では４５０〜７００℃程
   度の温度に設定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。
3. 【請求項３】 前記高温側の熱分解炉より生成された熱
   分解ガスを、チャー燃焼手段若しくは熱分解手段より取
   り出された夫々のガスより分離された灰分の溶融分離を
   行う灰分溶融分離手段に供給す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。