JP4287955B2 - ごみ発電システム - Google Patents
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Description
【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熱分解ドラム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、その目的は、発電量の増加を計る一方、ガスタービン排ガス中のNOxの低減を計ることができるごみ発電システムを提供することにある。他の目的は、溶融炉の炉壁保護を計る一方、ガスタービン排ガス中のNOxの低減を計ることができるごみ発電システムを提供することにある。更に他の目的は、ガスタービン排ガスを溶融炉の燃焼用空気として使用すると共に溶融炉内を所定温度に維持する一方、ガスタービン排ガス中のNOxの低減を計ることができるごみ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、本発明のごみ発電システムは、都市ゴミを熱分解する熱分解ドラムと、該熱分解ドラムにて生成された生成ガスを燃料として前記熱分解ドラム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ごみ発電システムであって、前記発電機とは別に第2発電機を設置し、該第2発電機を駆動するガスタービンから排出された排ガスを前記熱分解ドラムの熱源、及び前記廃熱回収ボイラおよび第2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、並びに前記第2廃熱回収ボイラの熱源として使用し、更に、前記廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気の一部を前記ガスタービンの燃焼器に供給することを特徴としている。
【0005】
上記のように、蒸気タービンによって駆動される発電機によって発電する一方、ガスタービンによって駆動される発電機によって発電を行なうことにより、発電量の増加を計ることができる。また、廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気の一部をガスタービンの燃焼器に供給することにより、ガスタービン燃焼器内の燃焼温度が下がり、NOxの発生を抑制することができる。
【0006】
また、本発明のごみ発電システムは、都市ゴミを熱分解する熱分解ドラムと、該熱分解ドラムにて生成された生成ガスを燃料として前記熱分解ドラム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ごみ発電システムであって、前記発電機とは別に第2発電機を設置し、該第2発電機を駆動するガスタービンから排出された排ガスを前記熱分解ドラム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し、前記過熱器及び前記熱分解ドラムを出たガスタービン排ガスを合流させてその全量を前記溶融炉の出口部に供給し、更に、前記廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気の一部を前記ガスタービンの燃焼器に供給することを特徴としている。
【0007】
上記のように、廃熱回収ボイラの過熱器及び熱分解ドラムを通ったガスタービンの排ガスを合流させ、その全量を溶融炉の出口部に供給することにより、ガスタービンの排ガスによって溶融炉出口部の炉壁を保護することができる。また、廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気の一部をガスタービンの燃焼器に供給することにより、ガスタービン燃焼器内の燃焼温度が下がり、NOxの発生を抑制することができる。
【0008】
更に、本発明のごみ発電システムは、都市ゴミを熱分解する熱分解ドラムと、該熱分解ドラムにて生成された生成ガスを燃料として前記熱分解ドラム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ごみ発電システムであって、前記発電機とは別に第2発電機を設置し、該第2発電機を駆動するガスタービンから排出された排ガスを前記熱分解ドラム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し、前記過熱器及び前記熱分解ドラムを出たガスタービン排ガスを前記溶融炉内に供給し、溶融炉の燃焼用空気として使用すると共にその供給量を制御し、更に、前記廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気の一部を前記ガスタービンの燃焼器に供給することを特徴としている。
【0009】
上記のように、廃熱回収ボイラの過熱器及び熱分解ドラムを出たガスタービン排ガスを溶融炉内に供給すると共にその供給量を制御することにより、ガスタービン排ガスを溶融炉の燃焼用空気として使用すると共に溶融炉内の温度を所定の温度に制御することができる。一方、廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気の一部をガスタービンの燃焼器に供給することにより、ガスタービン燃焼器内の燃焼温度が下がり、NOxの発生を抑制することができる。
【0010】
【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。
【0011】
先ず、第1の実施の形態について説明する。図1において、1は熱分解ドラムであり、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。
【0012】
廃熱回収ボイラ3は、節炭器3aおよび蒸発器3bで発生した飽和蒸気(100ata、310℃)を気水分離する蒸気ドラム7を有しており、蒸気ドラム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。
【0013】
一方、第2の発電機30および第2の発電機を駆動するためのガスタービン31が設置されており、ガスタービン31から排出された高温(例えば、500〜600℃)の排ガスcは、排気管11を通って熱分解ドラム1に供給され、熱分解ドラム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。
【0014】
熱分解ドラム1から排出された残査物は、図示しない分離機によってガレキ類とチャー(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。
【0015】
上記排気管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ガスcによって蒸気ドラム7から供給される飽和蒸気を過熱(100ata、520℃)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。
【0016】
過熱器9を通過したガスタービンの排気cは、配管16を通って第2の廃熱回収ボイラ32に供給される。これには、熱分解ドラム1の加熱器(図示せず)を通過したガスタービンの排ガスc(300℃)が配管17を通って合流する。そして、第2の廃熱回収ボイラ32を出たガスタヒーン排ガスc(120℃)は、煙突33から大気中に放出される。
【0017】
蒸気タービン6は、高圧蒸気タービン6aと低圧蒸気タービン6bから成り、高圧蒸気タービン6aを出た高圧蒸気の一部は、熱交換器29を有する蒸気管20を通って脱気器21に戻されるが、更にその一部は、蒸気管20から分岐した分岐管22を通って系外に導かれ、余熱として利用される。また、低圧蒸気タービン6bの途中から排出された中圧蒸気は、蒸気管23を通って脱気器21に戻される。更に、低圧蒸気タービン6bの低圧部から排出された低圧蒸気は、復水器24によって液化されたのち、配管25を通って脱気器21に戻される。
【0018】
脱気器21内の復水(105℃)は、配管26の途中にある熱交換器29によって加熱(140〜150℃)されたのち、廃熱回収ボイラ3の節炭器3aに戻されるが、その一部は、熱交換器29の手前で配管26から分岐した配管27を通って第2の廃熱回収ボイラ32の予熱器32aに戻される。第2の廃熱回収ボイラ32は、蒸発器32bを有し、予熱器32aおよび蒸発器32bで発生した飽和蒸気は、蒸気ドラム34によって気水分離されたのち、蒸気管28を通って蒸気管8の飽和蒸気に合流する。
【0019】
上記排気管11の途中にダクトバーナー18を備え、ガスタービン31の排気温度が不足するとき、追い焚きするようになっている。また、蒸気管8から分岐した蒸気管35を通ってガスタービン31の燃焼器36に飽和蒸気を供給し、燃焼器36内の燃焼温度を下げてNOxの発生を抑制するようになっている。図1中、aは空気、bは灯油を示している。
【0020】
上記のように、本発明によれば、蒸気タービン6によって駆動される発電機5によって発電を行なう一方、ガスタービン31によって駆動されるよる第2の発電機30によって発電を行なうため、発電量の増加が計られる。また、廃熱回収ボイラ6で発生した飽和蒸気の一部をガスタービン31の燃焼器36に供給するため、ガスタービン燃焼器36内の燃焼温度が下がり、NOxの発生を抑制することができる。
【0021】
次に、第2の実施の形態について説明する。図2において、1は熱分解ドラムであり、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。
【0022】
廃熱回収ボイラ3は、節炭器3aおよび蒸発器3bで発生した飽和蒸気(100ata、310℃)を気水分離する蒸気ドラム7を有しており、蒸気ドラム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。
【0023】
一方、第2の発電機30および第2の発電機を駆動するためのガスタービン31が設置されており、ガスタービン31から排出された高温(例えば、500〜600℃)の排ガスcは、排気管11を通って熱分解ドラム1に供給され、熱分解ドラム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。
【0024】
熱分解ドラム1から排出された残査物は、図示しない分離機によってガレキ類とチャー(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。
【0025】
上記排気管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ガスcによって蒸気ドラム7から供給される飽和蒸気を過熱(100ata、520℃)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。
【0026】
過熱器9を通過したガスタービンの排ガスcは、配管16を通って溶融炉2の出口部2bに供給される。これには、熱分解ドラム1の加熱器(図示せず)を通過したガスタービンの排ガスc(300℃)が配管17を通って合流する。
【0027】
溶融炉2は、溶融部2aおよび出口部2bから形成されており、両者は、互いにU字状に結合されている。そして、出口部2bに供給されたガスタービン排ガスcは、出口部2bの周囲から出口部2b内に膜状に吹き出し、出口部2bの炉壁38を保護するようになっている。
【0028】
蒸気タービン6は、高圧蒸気タービン6aと低圧蒸気タービン6bから成り、高圧蒸気タービン6aを出た高圧蒸気の一部は、熱交換器29を有する蒸気管20を通って脱気器21に戻されるが、更にその一部は、蒸気管20から分岐した分岐管22を通って系外に導かれ、余熱として利用される。また、低圧蒸気タービン6bの途中から排出された中圧蒸気は、蒸気管23を通って脱気器21に戻される。更に、低圧蒸気タービン6bの低圧部から排出された低圧蒸気は、復水器24によって液化されたのち、配管25を通って脱気器21に戻される。
【0029】
脱気器21内の復水(105℃)は、配管26の途中にある熱交換器29によって加熱(140〜150℃)されたのち、廃熱回収ボイラ3の節炭器3aに戻される。
【0030】
上記排気管11の途中にダクトバーナー18を備え、ガスタービン31の排気温度が不足するとき、追い焚きするようになっている。また、蒸気管8から分岐した蒸気管35を通ってガスタービン31の燃焼器36に飽和蒸気を供給し、燃焼器36内の燃焼温度を下げてNOxの発生を抑制するようになっている。図1中、aは空気、bは灯油を示している。
【0031】
上記のように、本発明によれば、廃熱回収ボイラ3の過熱器9及び熱分解ドラム1を通ったガスタービン排ガスcを合流させ、その全量を溶融炉2の出口部2bに供給するため、ガスタービン排ガスcによって溶融炉出口部2bの炉壁38を保護することができる。また、廃熱回収ボイラ6で発生した飽和蒸気の一部をガスタービン31の燃焼器36に供給するため、ガスタービン燃焼器36内の燃焼温度が下がり、NOxの発生を抑制することができる。
【0032】
次に、第3の実施の形態について説明する。図3において、1は熱分解ドラムであり、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。
【0033】
廃熱回収ボイラ3は、節炭器3aおよび蒸発器3bで発生した飽和蒸気(100ata、310℃)を気水分離する蒸気ドラム7を有しており、蒸気ドラム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。
【0034】
一方、第2の発電機30および第2の発電機を駆動するためのガスタービン31が設置されており、ガスタービン31から排出された高温(例えば、500〜600℃)の排ガスcは、排気管11を通って熱分解ドラム1に供給され、熱分解ドラム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。
【0035】
溶融炉2は、溶融部2aおよび出口部2bからなり、両者は、U字状に接続されている。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の溶融部2aに供給され、燃料として使用される。
【0036】
熱分解ドラム1から排出された残査物は、図示しない分離機によってガレキ類とチャー(可燃物)hに分離される。チャーhは、溶融炉2の溶融部2a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の溶融部2a内に戻された灰は、溶融炉2の溶融部2a内で溶融され、スラグjとして系外に排出される。
【0037】
上記排気管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ガスcによって分離器7から供給される飽和蒸気を過熱(100ata、520℃)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。
【0038】
過熱器9を通過したガスタービンの排ガスcは、配管16を通って溶融炉2の溶融部2aに燃焼空気の代替品として供給される。それは、ガスタービンの排ガスcの中に酸素が15%程度、残存しているからである。これには、熱分解ドラム1の加熱器(図示せず)を通過したガスタービンの排ガスc(300℃)が配管17を通って合流する。
【0039】
更に、ガスタービンの排ガスcの一部は、配管16から分岐した配管40を通って溶融炉2の溶融部2aに供給される。そのうえ、上記配管40の手前で配管16から分岐した配管41によって溶融炉2の出口部2bに供給されたガスタービンの排ガスcは、出口部2bの周囲から出口部2b内に膜状に吹き出し、出口部2aの炉壁38を保護するようになっている。
【0040】
上記配管41は、制御ダンパー42を有しており、この制御ダンパー42を制御して配管41から溶融炉2の溶融部2aに供給されるガスタービンの排ガスcの供給量をコントロールすることにより、溶融炉2の溶融部2a内の温度を所定の温度(1300℃)に制御できるようになっている。
【0041】
蒸気タービン6は、高圧蒸気タービン6aと低圧蒸気タービン6bから成り、高圧蒸気タービン6aを出た高圧蒸気の一部は、熱交換器29を有する蒸気管20を通って脱気器21に戻されるが、更にその一部は、蒸気管20から分岐した分岐管22を通って系外に導かれ、余熱として利用される。また、低圧蒸気タービン6bの途中から排出された中圧蒸気は、蒸気管23を通って脱気器21に戻される。更に、低圧蒸気タービン6bの低圧部から排出された低圧蒸気は、復水器24によって液化されたのち、配管25を通って脱気器21に戻される。
【0042】
脱気器21内の復水(105℃)は、配管26の途中にある熱交換器29によって加熱(140〜150℃)されたのち、廃熱回収ボイラ3の節炭器3aに戻される。
【0043】
上記排気管11の途中にダクトバーナー18を備え、ガスタービン31の排気温度が不足するとき、追い焚きするようになっている。また、蒸気管8から分岐した蒸気管35を通ってガスタービン31の燃焼器36に飽和蒸気を供給し、燃焼器36内の燃焼温度を下げてNOxの発生を抑制するようになっている。図1中、aは空気、bは灯油を示している。
【0044】
上記のように、本発明によれば、廃熱回収ボイラ3の過熱器9および熱分解ドラム1を出たガスタービン排ガスcを溶融炉2の溶融部2a内に供給すると共にその供給量を制御することにより、溶融炉2の溶融部2a内の温度を所定の温度に制御することができる。また、廃熱回収ボイラ6で発生した飽和蒸気の一部をガスタービン31の燃焼器36に供給するため、ガスタービン燃焼器36内の燃焼温度が下がり、NOxの発生を抑制することができる。
【0045】
【発明の効果】
上記のように、本発明によれば、蒸気タービンによって駆動される発電機によって発電する一方、ガスタービンによって駆動される発電機によって発電を行なっているため、発電量の増加を計ることができるようになった。また、廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気の一部をガスタービンの燃焼器に供給しているため、ガスタービン燃焼器内の燃焼温度が下がり、NOxの発生を抑制することができるようになった。
【0046】
また、本発明によれば、廃熱回収ボイラの過熱器及び熱分解ドラムを通ったガスタービンの排ガスを合流させ、その全量を溶融炉の出口部に供給するようにしたため、ガスタービンの排ガスによって溶融炉出口部の炉壁を保護することができるようになった。また、廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気の一部をガスタービンの燃焼器に供給しているため、ガスタービン燃焼器内の燃焼温度が下がり、NOxの発生を抑制することができるようになった。
【0047】
更に、本発明によれば、廃熱回収ボイラの過熱器及び熱分解ドラムを出たガスタービン排ガスを溶融炉内に供給し、溶融炉の燃焼用空気として使用すると共にその供給量を制御するようにしたため、溶融炉内の温度を所定の温度に制御することができるようになった。また、廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気の一部をガスタービンの燃焼器に供給しているため、ガスタービン燃焼器内の燃焼温度が下がり、NOxの発生を抑制することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るごみ発電システムの概略図である。
【図2】本発明に係るごみ発電システムの他の例を示す概略図である。
【図3】本発明に係るごみ発電システムの更に他の例を示す概略図である。
【符号の説明】
1 熱分解ドラム
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
30 第2発電機
31 ガスタービン
32 第2廃熱回収ボイラ
36 ガスタービンの燃焼器
c 排ガス
d 都市ゴミ
e 生成ガス
h 可燃物
Claims (3)
- 都市ゴミを熱分解する熱分解ドラムと、該熱分解ドラムにて生成された生成ガスを燃料として前記熱分解ドラム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ごみ発電システムであって、前記発電機とは別に第2発電機を設置し、該第2発電機を駆動するガスタービンから排出された排ガスを前記熱分解ドラムの熱源、及び前記廃熱回収ボイラおよび第2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、並びに前記第2廃熱回収ボイラの熱源として使用し、更に、前記廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気の一部を前記ガスタービンの燃焼器に供給することを特徴とするごみ発電システム。
- 都市ゴミを熱分解する熱分解ドラムと、該熱分解ドラムにて生成された生成ガスを燃料として前記熱分解ドラム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ごみ発電システムであって、前記発電機とは別に第2発電機を設置し、該第2発電機を駆動するガスタービンから排出された排ガスを前記熱分解ドラム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し、前記過熱器及び前記熱分解ドラムを出たガスタービン排ガスを合流させてその全量を前記溶融炉の出口部に供給し、更に、前記廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気の一部を前記ガスタービンの燃焼器に供給することを特徴とするごみ発電システム。
- 都市ゴミを熱分解する熱分解ドラムと、該熱分解ドラムにて生成された生成ガスを燃料として前記熱分解ドラム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ごみ発電システムであって、前記発電機とは別に第2発電機を設置し、該第2発電機を駆動するガスタービンから排出された排ガスを前記熱分解ドラム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し、前記過熱器及び前記熱分解ドラムを出たガスタービン排ガスを前記溶融炉内に供給し、溶融炉の燃焼用空気として使用すると共にその供給量を制御し、更に、前記廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気の一部を前記ガスタービンの燃焼器に供給することを特徴とするごみ発電システム。
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