JP3754483B2 - 都市ゴミのガス化複合発電システム - Google Patents
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- Y02P80/15—On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply
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- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生ゴミを主体とする都市ゴミの焼却処理に付随する複合発電技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生ゴミを主体とする都市ゴミをガス化する際、その熱源として都市ゴミをガス化して得られた生成ガスの燃焼熱を有効利用して都市ゴミをガス化させる自前の方法があるが、ゴミ処理プラントとしての分解炉の後流に溶融炉及び廃熱回収ボイラを設置する上で更に向上が望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、係る要望に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、効率の高い都市ゴミのガス化複合発電システムを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の都市ゴミのガス化複合発電システムは、都市ゴミを熱分解する分解炉と、該分解炉にて生成された生成ガスを燃料として前記分解炉から排出された可燃物を燃焼させると共にその際に生じた燃焼灰や廃熱回収ボイラ及び集塵器から戻された灰を溶融させる溶融炉と、該溶融炉の後流側に設置させた前記廃熱回収ボイラと、該廃熱回収ボイラで生成した蒸気を用いて発電機を駆動させる蒸気タービンとを備えた都市ゴミの処理システムであって、
（ａ）前記蒸気タービンに、該蒸気タービンと共同して前記発電機を駆動させるガスタービンを併設させ、（ｂ）前記ガスタービンから排出された排気を、前記ガスタービンの排気管を経て前記分解炉に供給して熱分解用の熱源として使用した後、前記溶融炉の燃焼空気として用い、（ｃ）前記排気管からバイパス管を分岐させ、該バイパス管に設けた調整弁によって前記廃熱回収ボイラに付随する過熱器に供給されるガスタービン排気の供給量を調整し、（ｄ）前記過熱器の熱源に用いたガスタービンの排気を前記溶融炉の燃焼空気として使用し、（ｅ）更に、前記排気管に前記分解炉に供給されるガスタービン排気を加熱する助燃バーナを設け、（ｆ）かつ、前記廃熱回収ボイラの後方に前記集塵器を設け、該集塵器から排出された排ガスの一部を前記溶融炉に戻して溶融炉内の温度を調整することを特徴とするものである。
【０００５】
上記のように、ガスタービンの排ガス、即ち、廃熱を利用して都市ガスのガス化に必要な熱源を得る。分解炉で生成された生成ガスは、専ら燃焼灰の溶融、或いは、後流の廃熱回収ボイラの発生蒸気を多量化するため、溶融炉入口の燃焼ガス温度を高めるために使用する。また、生成ガスを燃焼させるために系外から供給される新たな燃焼空気による有効エネルギー損失をなくすため、ガスタービンの排気を燃焼空気として使用する。これによってシステム全体の効率を向上させることができる。
ここで、ガスタービンの排ガスを溶融炉の燃焼空気として使用することが望ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
図１において、１は分解炉であり、その後流に溶融炉２、廃熱回収ボイラ３および集塵器４が、この順序に設置されている。更に、廃熱回収ボイラ３に付随して発電機５を駆動するための蒸気タービン６が設けられている。
【０００７】
廃熱回収ボイラ３は、予熱器３ａおよび加熱器３ｂで発生した飽和蒸気を分離する分離器７を有しており、分離器７と蒸気タービン６を連通する蒸気管８の途中に過熱器９を有している。
一方、蒸気タービン６と共同して発電機５を駆動するためのガスタービン１０が、蒸気タービン６に併設されている。そして、ガスタービン１０から排出され高温、高酸素濃度（例えば、５００〜６００℃、１５％Ｏ2 ）の排ガス又は排気ｃは、排気管１１を通って分解炉１に供給され、分解炉１に供給される生ゴミを主体とする都市ゴミｄを熱分解するようになっている。熱分解によって都市ゴミｄから生成された生成ガスｅは、管路１２を通って溶融炉２に供給され、燃料として使用される。
【０００８】
分解炉１から排出された残査物ｆは、分離機１３によってガレキ類ｇとチャー（可燃物）ｈに分離される。チャーｈは、溶融炉２に供給され、燃焼する。その際に生じた燃焼灰や廃熱回収ボイラ３および集塵器４から溶融炉２内に戻された灰ｉは、溶融炉２内で溶融され、スラグｊとして系外に排出されるようになっている。
【０００９】
排気管１１から分岐したバイパス管１４は、過熱器９に連通しており、バイパス管１４を通って過熱器９に供給されるガスタービンの排気ｃによって分離器７から供給される飽和蒸気を過熱するようになっている。過熱器９に供給されるガスタービンの排気量は、バイパス管１４の途中に設けたバイパス弁１５によって調整されるようになっている。
【００１０】
過熱器９を通過したガスタービンの排気ｃは、配管１６を通って溶融炉２に燃焼空気の代替品として供給される。それは、上記のように、ガスタービンの排気ｃ中に酸素が１５％程、残存しているからである。これには、分解炉１の加熱器１ａを通過したガスタービンの排気ｃが配管１７を通って合流する。
上記排気管１１の途中に助燃用バーナー１８を備え、ガスタービン１０の排気温度が不足するとき、追焚きするようになっている。図１中、ａは空気、ｂは天然ガス、ｋは追焚き用の補助燃料を示している。
【００１１】
また、集塵器４から排出された排ガスｍの一部を配管１９を通って溶融炉２に戻し、溶融炉２内の温度を調整するようになっている。
上記のように、本発明によれば、ガスタービン１０から排出する高温、高酸素濃度の排気ｃは、ゴミガス化プラントの急速立ち上げを可能にする。すなわち、ガスタービン１０から排出する高温、高酸素濃度の排気ｃは、都市ゴミｄのガス化に必要な熱源となる一方、廃熱回収ボイラ３より発生する飽和蒸気を過熱する。更に、高温・高酸素濃度のガスタービンの排気ｃは、溶融炉２に燃焼空気の代わりに供給される。
【００１２】
【発明の効果】
上記のように、本発明は、都市ゴミを熱分解する分解炉と、該分解炉にて生成された生成ガスを燃料として前記分解炉から排出された可燃物を燃焼させると共にその燃焼灰を溶融させる溶融炉と、該溶融炉の後流に設置させた廃熱回収ボイラと、該廃熱回収ボイラで生成した蒸気を用いて発電機を駆動させる蒸気タービンとを備えた都市ゴミのガス化複合発電システムであって、前記蒸気タービンに該蒸気タービンと共同して前記発電機を駆動させるガスタービンを併設させ、該ガスタービンの排ガスを分解炉の熱源及び前記廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気を過熱する過熱器の熱源として使用するようにしたので、過剰空気率が生ゴミのまま燃焼させるより少なく、且つ、溶融炉で高温排ガスが得られるため、蒸気タービンに送気する蒸気を高圧化でき、従来のゴミ焼却発電を上回る効率を実現させることができる。
【００１３】
従って、従来は、高々、１５％以下のゴミ焼却発電が３０％以上の効率を実現できた。この際、ガスタービン単機効率が高い程、総合効率を高くすることができる。今後、タービン入口温度を１５００℃程度が実現化された場合、３０％以上の確保は十分可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る都市ゴミのガス化複合発電システムの概略図である。
【符号の説明】
１ 分解炉 ２ 溶融炉
３ 廃熱回収ボイラ ５ 発電機
６ 蒸気タービン ９ 過熱器
１０ ガスタービン ｃ 排ガス
ｅ 生成ガス ｈ 可燃物
【発明の属する技術分野】
本発明は、生ゴミを主体とする都市ゴミの焼却処理に付随する複合発電技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生ゴミを主体とする都市ゴミをガス化する際、その熱源として都市ゴミをガス化して得られた生成ガスの燃焼熱を有効利用して都市ゴミをガス化させる自前の方法があるが、ゴミ処理プラントとしての分解炉の後流に溶融炉及び廃熱回収ボイラを設置する上で更に向上が望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、係る要望に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、効率の高い都市ゴミのガス化複合発電システムを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の都市ゴミのガス化複合発電システムは、都市ゴミを熱分解する分解炉と、該分解炉にて生成された生成ガスを燃料として前記分解炉から排出された可燃物を燃焼させると共にその際に生じた燃焼灰や廃熱回収ボイラ及び集塵器から戻された灰を溶融させる溶融炉と、該溶融炉の後流側に設置させた前記廃熱回収ボイラと、該廃熱回収ボイラで生成した蒸気を用いて発電機を駆動させる蒸気タービンとを備えた都市ゴミの処理システムであって、
（ａ）前記蒸気タービンに、該蒸気タービンと共同して前記発電機を駆動させるガスタービンを併設させ、（ｂ）前記ガスタービンから排出された排気を、前記ガスタービンの排気管を経て前記分解炉に供給して熱分解用の熱源として使用した後、前記溶融炉の燃焼空気として用い、（ｃ）前記排気管からバイパス管を分岐させ、該バイパス管に設けた調整弁によって前記廃熱回収ボイラに付随する過熱器に供給されるガスタービン排気の供給量を調整し、（ｄ）前記過熱器の熱源に用いたガスタービンの排気を前記溶融炉の燃焼空気として使用し、（ｅ）更に、前記排気管に前記分解炉に供給されるガスタービン排気を加熱する助燃バーナを設け、（ｆ）かつ、前記廃熱回収ボイラの後方に前記集塵器を設け、該集塵器から排出された排ガスの一部を前記溶融炉に戻して溶融炉内の温度を調整することを特徴とするものである。
【０００５】
上記のように、ガスタービンの排ガス、即ち、廃熱を利用して都市ガスのガス化に必要な熱源を得る。分解炉で生成された生成ガスは、専ら燃焼灰の溶融、或いは、後流の廃熱回収ボイラの発生蒸気を多量化するため、溶融炉入口の燃焼ガス温度を高めるために使用する。また、生成ガスを燃焼させるために系外から供給される新たな燃焼空気による有効エネルギー損失をなくすため、ガスタービンの排気を燃焼空気として使用する。これによってシステム全体の効率を向上させることができる。
ここで、ガスタービンの排ガスを溶融炉の燃焼空気として使用することが望ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
図１において、１は分解炉であり、その後流に溶融炉２、廃熱回収ボイラ３および集塵器４が、この順序に設置されている。更に、廃熱回収ボイラ３に付随して発電機５を駆動するための蒸気タービン６が設けられている。
【０００７】
廃熱回収ボイラ３は、予熱器３ａおよび加熱器３ｂで発生した飽和蒸気を分離する分離器７を有しており、分離器７と蒸気タービン６を連通する蒸気管８の途中に過熱器９を有している。
一方、蒸気タービン６と共同して発電機５を駆動するためのガスタービン１０が、蒸気タービン６に併設されている。そして、ガスタービン１０から排出され高温、高酸素濃度（例えば、５００〜６００℃、１５％Ｏ2 ）の排ガス又は排気ｃは、排気管１１を通って分解炉１に供給され、分解炉１に供給される生ゴミを主体とする都市ゴミｄを熱分解するようになっている。熱分解によって都市ゴミｄから生成された生成ガスｅは、管路１２を通って溶融炉２に供給され、燃料として使用される。
【０００８】
分解炉１から排出された残査物ｆは、分離機１３によってガレキ類ｇとチャー（可燃物）ｈに分離される。チャーｈは、溶融炉２に供給され、燃焼する。その際に生じた燃焼灰や廃熱回収ボイラ３および集塵器４から溶融炉２内に戻された灰ｉは、溶融炉２内で溶融され、スラグｊとして系外に排出されるようになっている。
【０００９】
排気管１１から分岐したバイパス管１４は、過熱器９に連通しており、バイパス管１４を通って過熱器９に供給されるガスタービンの排気ｃによって分離器７から供給される飽和蒸気を過熱するようになっている。過熱器９に供給されるガスタービンの排気量は、バイパス管１４の途中に設けたバイパス弁１５によって調整されるようになっている。
【００１０】
過熱器９を通過したガスタービンの排気ｃは、配管１６を通って溶融炉２に燃焼空気の代替品として供給される。それは、上記のように、ガスタービンの排気ｃ中に酸素が１５％程、残存しているからである。これには、分解炉１の加熱器１ａを通過したガスタービンの排気ｃが配管１７を通って合流する。
上記排気管１１の途中に助燃用バーナー１８を備え、ガスタービン１０の排気温度が不足するとき、追焚きするようになっている。図１中、ａは空気、ｂは天然ガス、ｋは追焚き用の補助燃料を示している。
【００１１】
また、集塵器４から排出された排ガスｍの一部を配管１９を通って溶融炉２に戻し、溶融炉２内の温度を調整するようになっている。
上記のように、本発明によれば、ガスタービン１０から排出する高温、高酸素濃度の排気ｃは、ゴミガス化プラントの急速立ち上げを可能にする。すなわち、ガスタービン１０から排出する高温、高酸素濃度の排気ｃは、都市ゴミｄのガス化に必要な熱源となる一方、廃熱回収ボイラ３より発生する飽和蒸気を過熱する。更に、高温・高酸素濃度のガスタービンの排気ｃは、溶融炉２に燃焼空気の代わりに供給される。
【００１２】
【発明の効果】
上記のように、本発明は、都市ゴミを熱分解する分解炉と、該分解炉にて生成された生成ガスを燃料として前記分解炉から排出された可燃物を燃焼させると共にその燃焼灰を溶融させる溶融炉と、該溶融炉の後流に設置させた廃熱回収ボイラと、該廃熱回収ボイラで生成した蒸気を用いて発電機を駆動させる蒸気タービンとを備えた都市ゴミのガス化複合発電システムであって、前記蒸気タービンに該蒸気タービンと共同して前記発電機を駆動させるガスタービンを併設させ、該ガスタービンの排ガスを分解炉の熱源及び前記廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気を過熱する過熱器の熱源として使用するようにしたので、過剰空気率が生ゴミのまま燃焼させるより少なく、且つ、溶融炉で高温排ガスが得られるため、蒸気タービンに送気する蒸気を高圧化でき、従来のゴミ焼却発電を上回る効率を実現させることができる。
【００１３】
従って、従来は、高々、１５％以下のゴミ焼却発電が３０％以上の効率を実現できた。この際、ガスタービン単機効率が高い程、総合効率を高くすることができる。今後、タービン入口温度を１５００℃程度が実現化された場合、３０％以上の確保は十分可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る都市ゴミのガス化複合発電システムの概略図である。
【符号の説明】
１ 分解炉 ２ 溶融炉
３ 廃熱回収ボイラ ５ 発電機
６ 蒸気タービン ９ 過熱器
１０ ガスタービン ｃ 排ガス
ｅ 生成ガス ｈ 可燃物
Claims (1)
- 都市ゴミを熱分解する分解炉と、該分解炉にて生成された生成ガスを燃料として前記分解炉から排出された可燃物を燃焼させると共にその際に生じた燃焼灰や廃熱回収ボイラ及び集塵器から戻された灰を溶融させる溶融炉と、該溶融炉の後流側に設置させた前記廃熱回収ボイラと、該廃熱回収ボイラで生成した蒸気を用いて発電機を駆動させる蒸気タービンとを備えた都市ゴミの処理システムであって、
（ａ）前記蒸気タービンに、該蒸気タービンと共同して前記発電機を駆動させるガスタービンを併設させ、
（ｂ）前記ガスタービンから排出された排気を、前記ガスタービンの排気管を経て前記分解炉に供給して熱分解用の熱源として使用した後、前記溶融炉の燃焼空気として用い、
（ｃ）前記排気管からバイパス管を分岐させ、該バイパス管に設けた調整弁によって前記廃熱回収ボイラに付随する過熱器に供給されるガスタービン排気の供給量を調整し、
（ｄ）前記過熱器の熱源に用いたガスタービンの排気を前記溶融炉の燃焼空気として使用し、
（ｅ）更に、前記排気管に前記分解炉に供給されるガスタービン排気を加熱する助燃バーナを設け、
（ｆ）かつ、前記廃熱回収ボイラの後方に前記集塵器を設け、該集塵器から排出された排ガスの一部を前記溶融炉に戻して溶融炉内の温度を調整することを特徴とする都市ゴミのガス化複合発電システム。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05040896A JP3754483B2 (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 都市ゴミのガス化複合発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05040896A JP3754483B2 (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 都市ゴミのガス化複合発電システム |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09243034A JPH09243034A (ja) | 1997-09-16 |
| JP3754483B2 true JP3754483B2 (ja) | 2006-03-15 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05040896A Expired - Fee Related JP3754483B2 (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 都市ゴミのガス化複合発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
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|---|---|---|---|---|
| ITVI20020235A1 (it) * | 2002-10-29 | 2004-04-30 | Sist Ecodeco Spa | Metodo ed impianto di cogenerazione energetica a basso impatto ambientale. |
| JP6914696B2 (ja) * | 2017-03-31 | 2021-08-04 | 三菱重工業株式会社 | 廃棄物処理プラント及び廃棄物処理プラントの起動方法 |
-
1996
- 1996-03-07 JP JP05040896A patent/JP3754483B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09243034A (ja) | 1997-09-16 |
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