JP5524909B2 - 発電システム、および発電方法 - Google Patents
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Description
(下水汚泥焼却設備の構成)
まず、図1を参照しつつ、本発明の第1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。
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。
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。
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。
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。
排熱発電装置10は、発電機9、熱交換器8、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。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。
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。
熱交換器8は、液体の冷媒を蒸気にするための加熱器であり、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するための熱交換器(冷却器)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。
排煙処理塔6の洗浄室部11のガス供給口11aから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。この洗浄液の有する熱で、熱交換器8にて冷媒が蒸発させられ、発生した蒸気により発電機9にて発電される。
本実施形態によると、排煙処理塔6を構成する仕切部13により、洗浄液の温度低下を抑制できる。その結果、特許文献1に記載されているような白煙防止空気からの熱回収を行うことなく、発電の低温熱源として用いる排煙処理塔からの洗浄液の温度を確保することができ、発電量を向上させることができる。
ここで、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。
次に、図4、5を参照しつつ、本発明の第2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101の構成について説明する。
尚、図4において、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。
この第2実施形態によると、熱回収量を増加させることができ、従来は廃棄されていた排熱を用いて発電量をより向上させることができる。また、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あった場合、蒸気発電機34から加熱器35へ送る排蒸気の量を調整することにより、媒体循環配管26を流れる冷媒への熱供給量を調整でき、発電機9による発電が安定する。
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
10:排熱発電装置
11:洗浄室部
12:冷却室部
13:仕切部
100:下水汚泥焼却設備
Claims (4)
- 排ガスを洗浄処理する洗浄液を循環可能に収容する洗浄室部と、
前記洗浄室部の上に設けられ、前記洗浄室部で洗浄処理された排ガスを冷却処理する冷却室部と、
前記洗浄室部と前記冷却室部との間に設けられ、前記洗浄室部から前記冷却室部へは排ガスを通過させ、前記冷却室部から前記洗浄室部へは前記冷却室部に供給された冷却水を通過させないように形成された仕切部と、
を有する排煙処理塔の前記洗浄室部から取り出した洗浄液が有する熱を利用して発電する排熱発電装置を備え、
前記冷却室部の下部に冷却水を排出するための排出口が設けられており、
前記排出口から排出された冷却水の一部が前記洗浄室部の中に前記洗浄液として補給されることを特徴とする、発電システム。 - 請求項1に記載の発電システムにおいて、
第1の熱交換器及び第2の熱交換器を有し、前記第1の熱交換器を流れる媒体を前記洗浄室部から取り出した洗浄液が有する熱で昇温させ、この媒体が有する熱を、前記第2の熱交換器を介して前記排熱発電装置の作動媒体に与えることを特徴とする、発電システム。 - 排ガスを洗浄処理する洗浄液を循環可能に収容する洗浄室部と、
前記洗浄室部の上に設けられ、前記洗浄室部で洗浄処理された排ガスを冷却水で冷却処理し、その下部に冷却水を排出するための排出口が設けられた冷却室部と、
前記洗浄室部と前記冷却室部との間に設けられ、前記洗浄室部から前記冷却室部へは排ガスを通過させ、前記冷却室部から前記洗浄室部へは前記冷却室部に供給された冷却水を通過させないように形成された仕切部と、
を有する排煙処理塔の冷却水を洗浄液とは接触させずに前記排水口を介して前記冷却室部の外へ排出し、前記洗浄室部から取り出した洗浄液が有する熱を利用して発電する発電工程と、
前記冷却室部の外へ前記排水口を介して排出した冷却水の一部を前記洗浄室部の中に前記洗浄液として補給する工程と、を含むことを特徴とする、発電方法。 - 請求項3に記載の発電方法において、
前記発電工程では、前記洗浄室部から取り出した洗浄液が有する熱で、第1の熱交換器を流れる媒体を昇温させ、この媒体が有する熱を、第2の熱交換器を介して排熱発電装置の作動媒体に与えることで、当該排熱発電装置で発電することを特徴とする、発電方法。
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