JP5518796B2 - Power generation system and power generation method - Google Patents

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Description

本発明は、下水汚泥焼却施設、ごみ焼却施設、火力発電所、炭化処理施設などの熱発生施設における発電システム、および発電方法に関する。   The present invention relates to a power generation system and a power generation method in a heat generation facility such as a sewage sludge incineration facility, a waste incineration facility, a thermal power plant, and a carbonization facility.
近年、低沸点の媒体を利用して低温熱源からエネルギーを取り出し、そのエネルギーでタービン発電機を稼動させることで電力を生み出す発電方法が注目されている。従来は廃棄されていた排熱を発電に有効利用しようとする技術である。   2. Description of the Related Art In recent years, a power generation method that generates electric power by taking out energy from a low-temperature heat source using a low-boiling-point medium and operating a turbine generator with the energy has attracted attention. This is a technology that attempts to effectively use waste heat that was previously discarded for power generation.
ここで、上記した発電方法を廃棄物処理施設に適用した例が、特許文献1に記載されている。特許文献1に記載の排熱発電方法は、白煙防止空気の保有熱により排煙洗浄塔から排出される洗煙排水を昇温させたうえで、当該洗煙排水を排熱発電システムに供給して排熱発電を行う、というものである。   Here, an example in which the above-described power generation method is applied to a waste disposal facility is described in Patent Document 1. The exhaust heat power generation method described in Patent Document 1 raises the temperature of the waste water discharged from the exhaust gas cleaning tower by the retained heat of the white smoke prevention air, and then supplies the exhaust air to the exhaust heat power generation system. Then, exhaust heat power generation is performed.
特開2010−174845号公報JP 2010-174845 A
特許文献1に記載の排熱発電方法には以下のような問題点がある。特許文献1によると、排煙洗浄塔において洗浄液と冷却水とが分離されていないため、冷却水により洗浄液が冷やされ洗煙排水の温度が低くなってしまう。そのため、特許文献1では、白煙防止空気の保有熱により洗煙排水を昇温させたうえで発電を行い、発電量を向上させようとしている。しかしながら、白煙防止空気から熱回収を行うと、冬季には、特に寒冷地において、白煙の発生を防止することができない。なお、特許文献1の段落0018には、排煙洗浄塔から排出される洗煙排水は60〜70℃の温水となる、と記載されている。   The exhaust heat power generation method described in Patent Document 1 has the following problems. According to Patent Document 1, since the cleaning liquid and the cooling water are not separated in the flue gas cleaning tower, the cleaning liquid is cooled by the cooling water, and the temperature of the smoke cleaning drainage is lowered. Therefore, in Patent Document 1, power generation is performed after raising the temperature of the smoke-washed drainage by the retained heat of the white smoke prevention air to improve the power generation amount. However, if heat recovery is performed from white smoke prevention air, generation of white smoke cannot be prevented in winter, particularly in cold regions. In addition, paragraph 0018 of Patent Document 1 describes that the smoke-cleaning waste water discharged from the smoke-exhaust cleaning tower becomes hot water of 60 to 70 ° C.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、白煙防止空気からの熱回収を行わなくても、排煙処理塔からの洗浄液を発電の低温熱源として用いて十分に発電し得る発電システムを提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to use the cleaning liquid from the flue gas processing tower as a low-temperature heat source for power generation without performing heat recovery from white smoke prevention air. It is to provide a power generation system capable of generating electricity.
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、排煙処理塔の洗浄液が有する熱に加えて、廃棄物処理施設などの排熱ボイラから供給される蒸気の有するエネルギーで発電する蒸気発電機からの排蒸気が有する熱を発電に利用することで、前記した目的を達成できることを見出した。この知見に基づき本発明が完成するに至ったのである。   As a result of intensive studies to solve the above-described problems, the present inventors generate power with the energy of steam supplied from a waste heat boiler such as a waste treatment facility in addition to the heat of the cleaning liquid of the flue gas treatment tower. It has been found that the above-mentioned object can be achieved by utilizing the heat of exhaust steam from the steam generator for power generation. Based on this finding, the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、排ガスを気液向流接触により洗浄処理する排煙処理塔から取り出した洗浄液が有する熱、および排ガスを熱源として蒸気を発生させる排熱ボイラから供給される蒸気の有するエネルギーで発電する蒸気発電機からの排蒸気が有する熱、を利用して発電する排熱発電装置を備える、発電システムを提供する。   That is, the present invention uses the heat of the cleaning liquid taken out from the smoke treatment tower that cleans the exhaust gas by gas-liquid countercurrent contact, and the energy of the steam supplied from the exhaust heat boiler that generates steam using the exhaust gas as a heat source. Provided is a power generation system including a waste heat power generation device that generates power using heat of exhaust steam from a steam generator that generates power.
この構成によると、排煙処理塔の洗浄液が有する熱に加えて前記蒸気発電機からの排蒸気が有する熱を利用することで、発電に用いる熱量を安定的に増大させることができる。その結果、白煙防止空気からの熱回収を行わなくても、排煙処理塔からの洗浄液を発電の低温熱源として用いて十分に発電することができる。   According to this configuration, the amount of heat used for power generation can be stably increased by using the heat of the exhaust steam from the steam generator in addition to the heat of the cleaning liquid of the flue gas treatment tower. As a result, it is possible to sufficiently generate power using the cleaning liquid from the flue gas processing tower as a low-temperature heat source for power generation without performing heat recovery from the white smoke prevention air.
また本発明において、前記排熱発電装置は、発電機と、前記発電機に接続された媒体循環配管と、前記排煙処理塔から取り出した洗浄液が有する熱で前記媒体循環配管を流れる冷媒を予熱する熱交換器と、前記蒸気発電機からの排蒸気が有する熱で前記熱交換器により予熱された前記冷媒を蒸発させて蒸気にする加熱器と、を備えることが好ましい。   In the present invention, the exhaust heat power generator preheats a refrigerant flowing through the medium circulation pipe with heat of a generator, a medium circulation pipe connected to the generator, and a cleaning liquid taken out from the smoke treatment tower. It is preferable to include a heat exchanger that heats the refrigerant preheated by the heat exchanger with the heat of the exhaust steam from the steam generator to produce steam.
この構成によると、仮に、排煙処理塔から取り出した洗浄液の温度にばらつきが生じたとしても、熱交換器の後段に配置された加熱器により蒸気発電機からの排蒸気が有する熱で冷媒を安定して蒸気にすることができ発電が安定する。   According to this configuration, even if the temperature of the cleaning liquid taken out from the flue gas processing tower varies, the refrigerant is removed by the heat of the exhaust steam from the steam generator by the heater disposed at the subsequent stage of the heat exchanger. It can be stably vaporized and power generation is stable.
また本発明は、その第2の態様によれば、排ガスを気液向流接触により洗浄処理する排煙処理塔から取り出した洗浄液が有する熱で発電機に接続された媒体循環配管を流れる冷媒を予熱する冷媒予熱工程と、排ガスを熱源として蒸気を発生させる排熱ボイラから供給される蒸気の有するエネルギーで発電する蒸気発電機からの排蒸気が有する熱で、前記冷媒予熱工程で予熱された前記冷媒を蒸発させて蒸気にする冷媒蒸発工程と、前記冷媒蒸発工程で得られた蒸気の有するエネルギーで発電する発電工程と、を備える発電方法を提供する。   According to the second aspect of the present invention, the refrigerant flowing through the medium circulation pipe connected to the generator by the heat of the cleaning liquid taken out from the smoke processing tower that cleans the exhaust gas by gas-liquid countercurrent contact is provided. Preheated in the refrigerant preheating step, the refrigerant preheating step, and the heat of the exhaust steam from the steam generator that generates power with the energy of the steam supplied from the exhaust heat boiler that generates steam using the exhaust gas as a heat source. There is provided a power generation method comprising: a refrigerant evaporation step for evaporating a refrigerant to form a vapor; and a power generation step for generating power with the energy of the vapor obtained in the refrigerant evaporation step.
この構成によると、排煙処理塔の洗浄液が有する熱に加えて前記蒸気発電機からの排蒸気が有する熱を利用することで、発電に用いる熱量を安定的に増大させることができる。その結果、白煙防止空気からの熱回収を行わなくても、排煙処理塔からの洗浄液を発電の低温熱源として用いて十分に発電することができる。さらには、排煙処理塔から取り出した洗浄液が有する熱を冷媒予熱工程で用い、その後の冷媒蒸発工程で蒸気発電機からの排蒸気が有する熱を用いることで、仮に、排煙処理塔から取り出した洗浄液の温度にばらつきが生じたとしても、蒸気発電機からの排蒸気が有する熱で冷媒を安定して蒸気にすることができ発電が安定する。   According to this configuration, the amount of heat used for power generation can be stably increased by using the heat of the exhaust steam from the steam generator in addition to the heat of the cleaning liquid of the flue gas treatment tower. As a result, it is possible to sufficiently generate power using the cleaning liquid from the flue gas processing tower as a low-temperature heat source for power generation without performing heat recovery from the white smoke prevention air. Furthermore, the heat of the cleaning liquid taken out from the flue gas processing tower is used in the refrigerant preheating process, and the heat of the vapor generated from the steam generator is used in the subsequent refrigerant evaporation process. Even if the temperature of the cleaning liquid varies, the refrigerant can be stably vaporized with the heat of the exhaust steam from the steam generator, and power generation is stabilized.
本発明によれば、白煙防止空気からの熱回収を行わなくても、排煙処理塔からの洗浄液を発電の低温熱源として用いて十分に発電し得る発電システムとすることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it does not perform heat recovery from white smoke prevention air, it can be set as the electric power generation system which can fully produce electric power using the washing | cleaning liquid from a flue gas processing tower as a low-temperature heat source of electric power generation.
本発明の一実施形態に係る発電システムを備える下水汚泥焼却設備を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the sewage sludge incineration equipment provided with the electric power generation system which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示した下水汚泥焼却設備のうち発電システムに関連する部分の詳細ブロック図である。It is a detailed block diagram of the part relevant to a power generation system among the sewage sludge incineration facilities shown in FIG. 図2に示した排煙処理塔まわり配管の変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the modification of piping around a flue gas treatment tower shown in FIG.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、本発明に係る発電システムを下水汚泥焼却設備に適用した例について説明するが、本発明に係る発電システムは、下水汚泥焼却設備以外の廃棄物処理設備にも適用することができる。例えば、ごみ焼却設備にも適用することができる。さらには、火力発電所、炭化処理施設などの熱発生施設にも適用することができる。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, an example in which the power generation system according to the present invention is applied to a sewage sludge incineration facility will be described, but the power generation system according to the present invention is also applied to a waste treatment facility other than a sewage sludge incineration facility. Can do. For example, it can be applied to a waste incineration facility. Furthermore, it can be applied to heat generation facilities such as thermal power plants and carbonization treatment facilities.
(第1実施形態)
(下水汚泥焼却設備の構成)
まず、図1を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る発電システムを備える下水汚泥焼却設備100の構成について説明する。
(First embodiment)
(Configuration of sewage sludge incineration equipment)
First, the structure of the sewage sludge incineration equipment 100 provided with the electric power generation system which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated, referring FIG.
図1に示すように、本実施形態の下水汚泥焼却設備100は、投入機1、焼却炉2、排熱ボイラ33、空気予熱器3、集塵機5(例えば、バグフィルタ)、排煙処理塔6、白煙防止空気予熱器4、煙突7、蒸気発電機34、および排熱発電装置10を具備してなる設備である。なお、脱水ケーキとは、下水汚泥を濃縮・脱水処理したあとに残る固形物である。脱水ケーキを焼却処理することにより焼却炉2で発生する約850℃の排ガスは、排熱ボイラ33、空気予熱器3、集塵機5、および排煙処理塔6を順に通過した後、煙突7から大気中へ排出される。   As shown in FIG. 1, the sewage sludge incineration facility 100 of the present embodiment includes an input device 1, an incinerator 2, a waste heat boiler 33, an air preheater 3, a dust collector 5 (for example, a bag filter), and a smoke treatment tower 6. The white smoke prevention air preheater 4, the chimney 7, the steam generator 34, and the exhaust heat power generation apparatus 10. The dehydrated cake is a solid that remains after the sewage sludge is concentrated and dehydrated. The exhaust gas at about 850 ° C. generated in the incinerator 2 by incineration of the dehydrated cake passes through the exhaust heat boiler 33, the air preheater 3, the dust collector 5 and the exhaust gas treatment tower 6 in this order, and then passes from the chimney 7 to the atmosphere. Discharged inside.
白煙防止空気予熱器4は、本実施形態では、排熱ボイラ33から供給される蒸気の有する熱で空気を予熱し、予熱した空気を煙突7に入る前の排ガスに供給して、白煙の発生を防止している。   In the present embodiment, the white smoke prevention air preheater 4 preheats the air with the heat of the steam supplied from the exhaust heat boiler 33 and supplies the preheated air to the exhaust gas before entering the chimney 7. Is prevented.
次に、下水汚泥焼却設備100のうち発電システムに関連する部分について説明する。   Next, the part relevant to the power generation system in the sewage sludge incineration facility 100 will be described.
(排熱ボイラ)
排熱ボイラ33は、焼却炉2からの排ガスを熱源として例えば0.9MPaの蒸気を発生させるボイラであり、本実施形態では、焼却炉2と空気予熱器3との間に配置されている。なお、本実施形態では、焼却炉2、排熱ボイラ33、空気予熱器3の順に並んでいるが、焼却炉2、空気予熱器3、排熱ボイラ33の順であってもよい。
(Exhaust heat boiler)
The exhaust heat boiler 33 is a boiler that generates, for example, 0.9 MPa steam using the exhaust gas from the incinerator 2 as a heat source, and is disposed between the incinerator 2 and the air preheater 3 in this embodiment. In this embodiment, the incinerator 2, the exhaust heat boiler 33, and the air preheater 3 are arranged in this order, but the incinerator 2, the air preheater 3, and the exhaust heat boiler 33 may be arranged in this order.
(蒸気発電機)
蒸気発電機34は、排熱ボイラ33から供給される蒸気(例えば0.9MPa)の有するエネルギーで発電する発電機であり、例えば、容積型タービン(容積型膨張タービン)と容積型タービンに接続された発電機とからなる。容積型タービンは、例えばスクリュ式タービンである。容積型タービンに供給された蒸気がタービン内で膨張し圧力差によりタービンが回転する。タービンの回転が発電機に伝達され発電される。
(Steam generator)
The steam generator 34 is a generator that generates power with the energy of steam (for example, 0.9 MPa) supplied from the exhaust heat boiler 33, and is connected to, for example, a positive displacement turbine (positive displacement expansion turbine) and a positive displacement turbine. Consisting of a generator. The positive displacement turbine is, for example, a screw turbine. Steam supplied to the positive displacement turbine expands in the turbine, and the turbine rotates due to a pressure difference. Turbine rotation is transmitted to the generator to generate electricity.
(排煙処理塔)
脱水ケーキは硫黄分を含むため、脱水ケーキを焼却処理することで発生する排ガスには硫黄酸化物(SOx)が含まれている。排煙処理塔6は、気液向流接触により排ガス中のSOxなどを除去するためのものである。本実施形態では、集塵機5にて集塵処理された排ガスが排煙処理塔6に入れられている。
(Smoke exhaust treatment tower)
Since the dehydrated cake contains sulfur, the exhaust gas generated by incineration of the dehydrated cake contains sulfur oxide (SOx). The flue gas treatment tower 6 is for removing SOx and the like in the exhaust gas by gas-liquid countercurrent contact. In the present embodiment, the exhaust gas dust-collected by the dust collector 5 is put in the flue gas treatment tower 6.
図2に示すように、筒状の排煙処理塔6は、洗浄室部11と、洗浄室部11の上に設けられた冷却室部12とを有する。洗浄室部11と冷却室部12との間には仕切部13が設けられている。   As shown in FIG. 2, the cylindrical flue gas treatment tower 6 includes a cleaning chamber portion 11 and a cooling chamber portion 12 provided on the cleaning chamber portion 11. A partition 13 is provided between the cleaning chamber 11 and the cooling chamber 12.
[洗浄室部]
洗浄室部11は、排ガスを洗浄処理するための洗浄液を循環可能に収容する。洗浄液は、アルカリ(例えば、NaOH)含有の水溶液である。洗浄室部11の下部側面には、排ガスを引き込むためのガス供給口11aが設けられ、洗浄室部11の底部側面には、洗浄液を取り出すための洗浄液取出口11bが設けられている。洗浄室部11の底部から引き抜いた洗浄液を洗浄室部11内の上方などから散水することで、排ガスと洗浄液とを向流接触させて排ガス中のSOxなどを除去している。
[Washing room]
The cleaning chamber 11 circulates and stores a cleaning liquid for cleaning exhaust gas. The cleaning liquid is an aqueous solution containing an alkali (for example, NaOH). A gas supply port 11 a for drawing exhaust gas is provided on the lower side surface of the cleaning chamber 11, and a cleaning liquid outlet 11 b for taking out the cleaning liquid is provided on the bottom side surface of the cleaning chamber 11. The cleaning liquid extracted from the bottom of the cleaning chamber 11 is sprinkled from above the cleaning chamber 11 to bring the exhaust gas and the cleaning liquid into countercurrent contact to remove SOx and the like in the exhaust gas.
[冷却室部]
冷却室部12は、洗浄室部11で洗浄処理された排ガスを冷却処理するための部分である。冷却室部12の底部側面には、冷却水を排出するための冷却水排出口12bが設けられ、冷却室部12の上部側面には、洗浄・冷却処理された排ガスを排出させるためのガス排出口12aが設けられている。冷却室部12内の上方から冷却水を散水することで、排ガスと冷却水とを向流接触させて排ガスを冷却している。なお、冷却水は、冷却水排出口12bに接続されたドレン管28を介してドレンピット17などに排出される。
[Cooling chamber]
The cooling chamber 12 is a portion for cooling the exhaust gas cleaned in the cleaning chamber 11. A cooling water discharge port 12b for discharging cooling water is provided on the bottom side surface of the cooling chamber section 12, and a gas exhaust for discharging the cleaned and cooled exhaust gas is formed on the upper side surface of the cooling chamber section 12. An outlet 12a is provided. The exhaust gas is cooled by sprinkling the coolant from above in the cooling chamber 12 to bring the exhaust gas and the coolant into countercurrent contact. The cooling water is discharged to the drain pit 17 and the like through the drain pipe 28 connected to the cooling water discharge port 12b.
[仕切部]
仕切部13は、洗浄室部11から冷却室部12へは排ガスを通過させ、冷却室部12から洗浄室部11へは冷却室部12に供給された冷却水を通過させないようにするための部分である。仕切部13は、環状の円板13bと、円板13bの上に立設配置された筒13aと、筒13aの上に被せるようにして取り付けられた円錐状の傘板13cとを備えている。筒13aと傘板13cとの間には隙間がある。
[Partition section]
The partition unit 13 allows exhaust gas to pass from the cleaning chamber unit 11 to the cooling chamber unit 12 and prevents cooling water supplied to the cooling chamber unit 12 from passing from the cooling chamber unit 12 to the cleaning chamber unit 11. Part. The partition portion 13 includes an annular disk 13b, a cylinder 13a that is erected on the disk 13b, and a conical umbrella board 13c that is attached so as to cover the cylinder 13a. . There is a gap between the tube 13a and the umbrella plate 13c.
洗浄室部11からの排ガスは、筒13a内を上昇し、傘板13cと筒13aとの間の隙間から冷却室部12に入る。一方、冷却室部12内の上方から散水された冷却水は、傘板13cにより洗浄室部11内へ落下せず、冷却水排出口12bから排出される。このように、仕切部13により、冷却室部12内の冷却水は、洗浄室部11内の洗浄液とは接触することなく塔外へ排出される。   The exhaust gas from the cleaning chamber 11 rises in the cylinder 13a and enters the cooling chamber 12 through a gap between the umbrella plate 13c and the cylinder 13a. On the other hand, the cooling water sprayed from above in the cooling chamber portion 12 does not fall into the cleaning chamber portion 11 by the umbrella plate 13c but is discharged from the cooling water discharge port 12b. In this manner, the partition 13 causes the cooling water in the cooling chamber 12 to be discharged outside the tower without coming into contact with the cleaning liquid in the cleaning chamber 11.
(排熱発電装置)
排熱発電装置10は、発電機9、熱交換器8、加熱器35、凝縮器15、および冷媒ポンプ20を具備してなる発電装置である。これらの各機器間は、媒体循環配管26で相互に接続されている。媒体循環配管26を流れる冷媒は、沸点の低い媒体であって、フロン、ペンタン、アンモニアなどである。なお、本実施形態では、冷媒としてフロンを想定している。
(Exhaust heat generator)
The exhaust heat power generation device 10 is a power generation device including a generator 9, a heat exchanger 8, a heater 35, a condenser 15, and a refrigerant pump 20. These devices are connected to each other by a medium circulation pipe 26. The refrigerant flowing through the medium circulation pipe 26 is a medium having a low boiling point, such as Freon, pentane, and ammonia. In the present embodiment, chlorofluorocarbon is assumed as the refrigerant.
[発電機]
発電機9は、例えば、容積型タービン22(容積型膨張タービン)と容積型タービン22に接続された発電機23とからなる。容積型タービン22は、例えばスクリュ式タービンである。容積型タービン22に供給された蒸気がタービン内で膨張し圧力差によりタービンが回転する。タービンの回転が発電機23に伝達され発電される。
[Generator]
The generator 9 includes, for example, a positive displacement turbine 22 (a positive displacement expansion turbine) and a generator 23 connected to the positive displacement turbine 22. The positive displacement turbine 22 is, for example, a screw type turbine. The steam supplied to the positive displacement turbine 22 expands in the turbine, and the turbine rotates due to the pressure difference. The rotation of the turbine is transmitted to the generator 23 to generate electricity.
[熱交換器]
熱交換器8は、排煙処理塔6から取り出した洗浄液が有する熱で媒体循環配管26を流れる液体の冷媒を予熱するための加温器である。排煙処理塔6と熱交換器8との間は、洗浄液循環配管24、中継熱交換器14、および上水循環配管25で接続されている。中継熱交換器14は、排煙処理塔6から取り出した洗浄液の有する熱を上水循環配管25を流れる上水に伝達するための熱交換器である。循環ポンプ18により洗浄液循環配管24中を洗浄液が循環し、循環ポンプ19により上水循環配管25中を上水が循環する。
[Heat exchanger]
The heat exchanger 8 is a heater for preheating the liquid refrigerant flowing through the medium circulation pipe 26 with the heat of the cleaning liquid taken out from the flue gas treatment tower 6. The smoke treatment tower 6 and the heat exchanger 8 are connected by a cleaning liquid circulation pipe 24, a relay heat exchanger 14, and a clean water circulation pipe 25. The relay heat exchanger 14 is a heat exchanger for transmitting the heat of the cleaning liquid taken out from the flue gas treatment tower 6 to the clean water flowing through the clean water circulation pipe 25. The cleaning liquid is circulated in the cleaning liquid circulation pipe 24 by the circulation pump 18, and the clean water is circulated in the clean water circulation pipe 25 by the circulation pump 19.
[加熱器]
加熱器35は、蒸気発電機34からの排蒸気(例えば、0.2MPa、130℃)が有する熱で、熱交換器8で昇温された媒体循環配管26を流れる冷媒を蒸発させて蒸気にするための熱交換器である。加熱器35には、蒸気発電機34からの排蒸気が供給され、凝縮した温水は排熱ボイラ33に戻されている。
[Heater]
The heater 35 evaporates the refrigerant flowing through the medium circulation pipe 26 heated by the heat exchanger 8 with the heat of the exhaust steam (for example, 0.2 MPa, 130 ° C.) from the steam generator 34 to form steam. This is a heat exchanger. Exhaust steam from the steam generator 34 is supplied to the heater 35, and the condensed hot water is returned to the exhaust heat boiler 33.
なお、蒸気発電機34を介さずに、排熱ボイラ33から加熱器35へ蒸気(例えば0.9MPa)を供給して、この蒸気の有する熱で媒体循環配管26を流れる冷媒を蒸気にしてもよい。   Note that steam (for example, 0.9 MPa) is supplied from the exhaust heat boiler 33 to the heater 35 without using the steam generator 34, and the refrigerant flowing through the medium circulation pipe 26 is converted into steam by the heat of the steam. Good.
[凝縮器]
凝縮器15は、容積型タービン22から排出された蒸気を液体に戻すための熱交換器(冷却器)である。凝縮器15の後段には中継熱交換器16が配置されている。凝縮器15と中継熱交換器16との間は、上水循環配管27で接続され、上水循環配管27中には循環ポンプ21が取り付けられている。中継熱交換器16は、凝縮器15で回収された熱を下水処理水に伝達するための熱交換器である。加温された下水処理水は、冷却水供給管29を介して排煙処理塔6の冷却室部12に冷却水として供給されている。
[Condenser]
The condenser 15 is a heat exchanger (cooler) for returning the steam discharged from the positive displacement turbine 22 to a liquid. A relay heat exchanger 16 is disposed after the condenser 15. The condenser 15 and the relay heat exchanger 16 are connected by a clean water circulation pipe 27, and a circulation pump 21 is attached in the clean water circulation pipe 27. The relay heat exchanger 16 is a heat exchanger for transferring the heat recovered by the condenser 15 to the sewage treated water. The heated sewage treated water is supplied as cooling water to the cooling chamber portion 12 of the flue gas treatment tower 6 through the cooling water supply pipe 29.
ここで、排煙処理塔6の洗浄液として下水処理水が用いられることが多い。排熱発電装置10を構成する凝縮器15に下水処理水を流すと、下水処理水に含まれるSS(浮遊物質)分、無機物、塩素分などで凝縮器15にスケーリングや腐食を起こすおそれがある。また、排煙処理塔6から取り出した洗浄液はアルカリ性で且つ硫黄酸化物を含んでいる。排熱発電装置10を構成する熱交換器8にこの洗浄液を流すと、アルカリ、硫黄酸化物などで熱交換器8が腐食するおそれがある。本実施形態のように、中継熱交換器14および中継熱交換器16を設けて、熱交換器8や凝縮器15には上水を流すようにすることで、熱交換器8、凝縮器15の故障を防止することができる。なお、中継熱交換器14および中継熱交換器16は必須の機器ではない。すなわち、中継熱交換器14および中継熱交換器16を省略して、排煙処理塔6の洗浄液を熱交換器8に直接流すこともできるし、下水処理水を凝縮器15に直接流すこともできる。   Here, sewage treated water is often used as the cleaning liquid for the flue gas treatment tower 6. If the sewage treatment water is allowed to flow through the condenser 15 constituting the exhaust heat power generation apparatus 10, there is a risk that the condenser 15 may be scaled or corroded due to SS (floating matter) content, inorganic matter, chlorine content, etc. contained in the sewage treatment water. . Moreover, the cleaning liquid taken out from the flue gas treatment tower 6 is alkaline and contains sulfur oxides. If this cleaning liquid is passed through the heat exchanger 8 constituting the exhaust heat power generator 10, the heat exchanger 8 may be corroded by alkali, sulfur oxide, or the like. As in the present embodiment, the relay heat exchanger 14 and the relay heat exchanger 16 are provided so that clean water flows through the heat exchanger 8 and the condenser 15, so that the heat exchanger 8 and the condenser 15. Can be prevented. The relay heat exchanger 14 and the relay heat exchanger 16 are not essential devices. That is, the relay heat exchanger 14 and the relay heat exchanger 16 can be omitted, and the cleaning liquid of the flue gas treatment tower 6 can be directly flowed to the heat exchanger 8, or the sewage treated water can be directly flowed to the condenser 15. it can.
(発電について)
排煙処理塔6のガス供給口11aから洗浄室部11内に導入された排ガスにより、洗浄室部11と中継熱交換器14との間を循環する洗浄液は加温される。ここで、排煙処理塔6を構成する仕切部13により、冷却室部12の冷却水と洗浄室部11の洗浄液とは接触しないので、洗浄液の温度は例えば75〜85℃となる。
(About power generation)
The cleaning liquid circulating between the cleaning chamber 11 and the relay heat exchanger 14 is heated by the exhaust gas introduced into the cleaning chamber 11 from the gas supply port 11a of the flue gas treatment tower 6. Here, since the partition 13 that constitutes the flue gas treatment tower 6 does not contact the cooling water in the cooling chamber 12 and the cleaning liquid in the cleaning chamber 11, the temperature of the cleaning liquid is, for example, 75 to 85 ° C.
この洗浄液の有する熱で、冷媒ポンプ20から送られてきた冷媒は熱交換器8にて加温される(冷媒予熱工程)。熱交換器8にて加温された冷媒は、その後、加熱器35にて蒸発させられ蒸気になる(冷媒蒸発工程)。発生した蒸気により発電機9にて発電される(発電工程)。   The refrigerant sent from the refrigerant pump 20 is heated by the heat exchanger 8 with the heat of the cleaning liquid (refrigerant preheating step). The refrigerant heated by the heat exchanger 8 is then evaporated by the heater 35 to become vapor (refrigerant evaporation step). Electric power is generated by the generator 9 by the generated steam (power generation process).
(効果)
本実施形態によると、排煙処理塔6の洗浄液が有する熱に加えて蒸気発電機34からの排蒸気が有する熱を利用することで、発電に用いる熱量を安定的に増大させることができる。その結果、白煙防止空気からの熱回収を行わなくても、排煙処理塔6からの洗浄液を発電の低温熱源として用いて十分に発電することができる。
(effect)
According to the present embodiment, the amount of heat used for power generation can be stably increased by using the heat of the exhaust steam from the steam generator 34 in addition to the heat of the cleaning liquid of the flue gas treatment tower 6. As a result, it is possible to sufficiently generate power using the cleaning liquid from the smoke treatment tower 6 as a low-temperature heat source for power generation without performing heat recovery from the white smoke prevention air.
また、排煙処理塔6から取り出した洗浄液が有する熱を用いて熱交換器8で冷媒を加温し、その後、蒸気発電機34からの排蒸気が有する熱を用いて加熱器35で冷媒をさらに加温することで、仮に、排煙処理塔6から取り出した洗浄液の温度にばらつきが生じたとしても、蒸気発電機34からの排蒸気が有する熱で冷媒を安定して蒸気にすることができ発電が安定する。   Further, the heat of the cleaning liquid taken out from the flue gas treatment tower 6 is used to heat the refrigerant in the heat exchanger 8, and then the refrigerant is used in the heater 35 using the heat of the exhaust steam from the steam generator 34. By further heating, even if the temperature of the cleaning liquid taken out from the flue gas treatment tower 6 varies, the heat of the exhaust steam from the steam generator 34 can stably convert the refrigerant into steam. And power generation is stable.
さらには、本実施形態では、洗浄室部11から冷却室部12へは排ガスを通過させ、冷却室部12から洗浄室部11へは冷却室部12に供給された冷却水を通過させない仕切部13を排煙処理塔6に設けている。この仕切部13により、発電の低温熱源として用いる洗浄液の温度低下を抑制でき、発電量を向上させることができる。   Further, in the present embodiment, the partition portion that allows the exhaust gas to pass from the cleaning chamber portion 11 to the cooling chamber portion 12 and does not allow the cooling water supplied to the cooling chamber portion 12 to pass from the cooling chamber portion 12 to the cleaning chamber portion 11. 13 is provided in the flue gas treatment tower 6. By this partition part 13, the temperature fall of the washing | cleaning liquid used as a low-temperature heat source of electric power generation can be suppressed, and electric power generation amount can be improved.
なお、本実施形態では、洗浄室部11内の洗浄液を中継熱交換器14に供給する(循環させる)役割と、洗浄室部11内へ洗浄液を散水する役割とを、いずれも循環ポンプ18に担わせているが、洗浄室部11内の洗浄液を中継熱交換器14に供給する(循環させる)ためのポンプと、洗浄室部11内へ洗浄液を散水するためのポンプとを、それぞれ、別に設けてもよい(図3に示した形態においても同様)。   In this embodiment, both the role of supplying (circulating) the cleaning liquid in the cleaning chamber 11 to the relay heat exchanger 14 and the role of spraying the cleaning liquid into the cleaning chamber 11 are both provided to the circulation pump 18. The pump for supplying (circulating) the cleaning liquid in the cleaning chamber 11 to the relay heat exchanger 14 and the pump for spraying the cleaning liquid into the cleaning chamber 11 are separately provided. It may be provided (the same applies to the embodiment shown in FIG. 3).
(変形例)
図3に示したように、排煙処理塔6の冷却室部12の外へ排出した冷却水の一部を洗浄液の補給水として洗浄室部11の中に供給してもよい。冷却水排出口12bに接続するドレン管28から補給水供給管30が分岐され、補給水供給管30の先端30aは洗浄室部11の中で開放されている。補給水供給管30およびドレン管28には、それぞれ、流量調整用のバルブ31・32が取り付けられている。
(Modification)
As shown in FIG. 3, a part of the cooling water discharged out of the cooling chamber 12 of the flue gas treatment tower 6 may be supplied into the cleaning chamber 11 as a replenishing water for the cleaning liquid. A makeup water supply pipe 30 is branched from a drain pipe 28 connected to the cooling water discharge port 12 b, and a tip 30 a of the makeup water supply pipe 30 is opened in the cleaning chamber 11. Valves 31 and 32 for flow rate adjustment are attached to the makeup water supply pipe 30 and the drain pipe 28, respectively.
冷却水供給管29を介して冷却室部12に供給される冷却水は、中継熱交換器16で加温された下水処理水である。また、この冷却水は、冷却室部12にて洗浄室部11から上昇してきた洗浄排ガス(洗浄処理された排ガス)によっても加温される。したがって、洗浄液の補給水として洗浄室部11に常温の水を直接供給するのに比べて、洗浄液の温度低下を防止できる。なお、中継熱交換器16で加温された下水処理水を冷却水として用いる必要は必ずしもない。すなわち、特に加温していない常温の下水処理水を冷却室部12に供給して冷却水として用いてもよい。前記したように、冷却水は、洗浄室部11から上昇してきた洗浄排ガス(洗浄処理された排ガス)によって加温されるからである。   The cooling water supplied to the cooling chamber 12 through the cooling water supply pipe 29 is sewage treated water heated by the relay heat exchanger 16. The cooling water is also heated by the cleaning exhaust gas (exhaust gas that has been cleaned) that has risen from the cleaning chamber 11 in the cooling chamber 12. Therefore, it is possible to prevent the temperature of the cleaning liquid from lowering as compared to supplying normal temperature water directly to the cleaning chamber 11 as replenishing water for the cleaning liquid. Note that it is not always necessary to use the sewage treated water heated by the relay heat exchanger 16 as cooling water. That is, normal sewage treated water that is not particularly heated may be supplied to the cooling chamber 12 and used as cooling water. This is because the cooling water is heated by the cleaning exhaust gas (the exhaust gas subjected to the cleaning process) rising from the cleaning chamber 11 as described above.
なお、補給水供給管30の先端30aは、水平方向においては、洗浄液取出口11bが設けられている洗浄室部11の壁面とは反対側(平面視において洗浄液取出口11bに対して約180度離れた側)の内壁面の近くに位置させられ、鉛直方向においては、ガス供給口11aのレベル(位置)よりも上方に位置させられていることが好ましい。補給水供給管30の先端30aが、洗浄液取出口11bが設けられている洗浄室部11の壁面とは反対側の内壁面の近くに位置させられていることにより、発電に用いられる洗浄液の温度の低下を抑制できる。   The tip 30a of the makeup water supply pipe 30 is, in the horizontal direction, opposite to the wall surface of the cleaning chamber 11 where the cleaning liquid outlet 11b is provided (about 180 degrees with respect to the cleaning liquid outlet 11b in plan view). It is preferably located near the inner wall surface on the far side, and is located above the level (position) of the gas supply port 11a in the vertical direction. The tip 30a of the makeup water supply pipe 30 is positioned near the inner wall surface opposite to the wall surface of the cleaning chamber 11 where the cleaning liquid outlet 11b is provided, so that the temperature of the cleaning liquid used for power generation is increased. Can be suppressed.
(その他の変形例)
図1〜3に示した発電システムは、排煙処理塔6から取り出した洗浄液が有する熱、および蒸気発電機34からの排蒸気が有する熱、をいずれも利用して発電するものであるが、排煙処理塔6から取り出した洗浄液が有する熱は利用せずに、蒸気発電機34からの排蒸気が有する熱のみを利用して排熱発電装置10にて発電する発電システムとしてもよい。なお、この場合、排熱発電装置10において熱交換器8は不要となる。
(Other variations)
The power generation system shown in FIGS. 1 to 3 generates power using both the heat of the cleaning liquid taken out from the flue gas processing tower 6 and the heat of the exhaust steam from the steam generator 34. The heat generated by the exhaust heat power generation apparatus 10 may be generated using only the heat of the exhaust steam from the steam generator 34 without using the heat of the cleaning liquid taken out from the flue gas processing tower 6. In this case, the heat exchanger 8 is not necessary in the exhaust heat power generator 10.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as long as they are described in the claims. .
例えば、前記した実施形態では、洗浄室部11から冷却室部12へは排ガスを通過させ、冷却室部12から洗浄室部11へは冷却室部12に供給された冷却水を通過させない仕切部13を設けた排煙処理塔6を例示したが、冷却室部12から洗浄室部11へ冷却水を全量通過(落下)させる構造の排煙処理塔としてもよい。   For example, in the above-described embodiment, the partition portion that allows the exhaust gas to pass from the cleaning chamber portion 11 to the cooling chamber portion 12 and does not allow the cooling water supplied to the cooling chamber portion 12 to pass from the cooling chamber portion 12 to the cleaning chamber portion 11. Although the exhaust gas treatment tower 6 provided with 13 is illustrated, the exhaust gas treatment tower 6 having a structure that allows the entire amount of cooling water to pass (fall) from the cooling chamber portion 12 to the cleaning chamber portion 11 may be used.
1:投入機
2:焼却炉
3:空気予熱器
4:白煙防止空気予熱器
5:集塵機
6:排煙処理塔
7:煙突
8:熱交換器
9:発電機
10:排熱発電装置
33:排熱ボイラ
34:蒸気発電機
35:加熱器
100:下水汚泥焼却設備
1: Charger 2: Incinerator 3: Air preheater 4: White smoke prevention air preheater 5: Dust collector 6: Smoke exhaust treatment tower 7: Chimney 8: Heat exchanger 9: Generator 10: Exhaust heat power generator 33: Waste heat boiler 34: Steam generator 35: Heater 100: Sewage sludge incineration equipment

Claims (1)

  1. 気液向流接触により洗浄液によって排ガスを洗浄処理する洗浄室部と、この洗浄処理後の排ガスを冷却水によって冷却するための冷却室部とを備え、前記冷却水と前記洗浄液とが接触しないように、仕切部によって前記洗浄室部と前記冷却室部とが仕切られた排煙処理塔と、
    前記洗浄室部から取り出した前記洗浄液が有する熱、および排ガスを熱源として蒸気を発生させる排熱ボイラから供給される蒸気の有するエネルギーで発電する蒸気発電機からの排蒸気が有する熱、を利用して発電する排熱発電装置と、
    を備え
    前記排熱発電装置は、
    タービンに接続された発電機と、
    前記発電機に接続された媒体循環配管と、
    前記洗浄室部から取り出した洗浄液が有する熱で前記媒体循環配管を流れる冷媒を予熱する熱交換器と、
    前記蒸気発電機からの排蒸気が有する熱で前記熱交換器により予熱された前記冷媒を蒸発させて、前記タービンに供給される蒸気にする加熱器と、
    を備えることを特徴とする、発電システム。
    A cleaning chamber for cleaning the exhaust gas with the cleaning liquid by gas-liquid countercurrent contact and a cooling chamber for cooling the exhaust gas after the cleaning with cooling water are provided so that the cooling water and the cleaning liquid do not come into contact with each other. In addition, the flue gas processing tower in which the cleaning chamber part and the cooling chamber part are partitioned by a partition part,
    Using the heat of the cleaning liquid taken out from the cleaning chamber and the heat of the exhaust steam from the steam generator that generates electricity with the energy of the steam supplied from the exhaust heat boiler that generates steam using the exhaust gas as a heat source. A waste heat power generator that generates electricity,
    Equipped with a,
    The exhaust heat power generator is
    A generator connected to the turbine;
    A medium circulation pipe connected to the generator;
    A heat exchanger for preheating the refrigerant flowing through the medium circulation pipe with heat of the cleaning liquid taken out from the cleaning chamber;
    A heater that evaporates the refrigerant preheated by the heat exchanger with the heat of the exhaust steam from the steam generator and converts the refrigerant to steam supplied to the turbine;
    A power generation system comprising:
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