JP5537195B2

JP5537195B2 - ストーカ式焼却炉の廃熱回収システム

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Publication number: JP5537195B2
Application number: JP2010050006A
Authority: JP
Inventors: 圭司巽; 聡吉本
Original assignee: Takuma KK
Current assignee: Takuma KK
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2010-03-08
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2030-03-08
Also published as: JP2011185500A

Description

本発明は、都市ごみ等の廃棄物を焼却処理するストーカ式焼却炉の廃熱回収システムの改良に係り、廃熱回収システムを構成する熱交換器（エコノマイザ、過熱器又は空気予熱器）を腐食性ガス濃度が低いガス雰囲気に配設し、ここで腐食性ガス濃度が低い燃焼ガスと熱交換を行うことによって、従来と同等の材質を用いながら熱交換器の低温腐食又は高温腐食を防止できるようにしたストーカ式焼却炉の廃熱回収システムに関するものである。

従来、ストーカ式焼却炉の廃熱回収システムとしては、図５に示す構造のものが知られている。
即ち、前記ストーカ式焼却炉の廃熱回収システムは、ストーカ式焼却炉３０から排出された主燃焼排ガスＧが流れる煙道にボイラ３１（ボイラ本体３１ａ及び過熱器３１ｂ等から成る）、エコノマイザ３２等を順次配設して成り、ストーカ式焼却炉３０内で発生した主燃焼排ガスＧをボイラ３１へ導いてボイラ蒸気Ｓを発生させ、更に主燃焼排ガスＧをエコノマイザ３２に導いて熱回収すると共に、前記ボイラ蒸気Ｓを過熱器３１ｂに導いて主燃焼排ガスＧにより加熱して過熱蒸気Ｓ′とし、この過熱蒸気Ｓ′を蒸気タービン３３へ供給するようにしたものである。

尚、図５において、３４は廃棄物ホッパ、３５は給じん装置、３６はストーカ、３６ａは乾燥ストーカ、３６ｂは燃焼ストーカ、３６ｃは後燃焼ストーカ、３７は押込み送風機、３８は脱気器、３９はボイラ給水ポンプ、４０は減温塔、４１は集塵設備、４２は脱硝装置、４３は煙突である。

ところで、近年、発電効率の向上を図るために、ボイラ出口のガス温度を下げることで排ガスの持ち出し熱量を低減し、ボイラでの回収熱量をアップすることが検討されている。
ボイラ設備から出て行く排ガスの持ち出し熱量を低減するためには、エコノマイザ出口の排ガス温度を下げることが効果的である。
例えば、エコノマイザ出口の排ガス温度を２５０℃から１９０℃まで下げることで、ボイラ効率が約５％、発電効率が約１％向上する（平成２１年３月に環境省大臣官房廃棄物・リサイクル対策部廃棄物対策課より発行された「高効率ごみ発電施設整備マニュアル」に記載）。

ところが、ボイラ効率を向上させるために、エコノマイザ出口の排ガス温度を低温化すると、排ガスとボイラ給水温度との対数平均温度差が小さくなるため、エコノマイザの伝熱面積が大きくなり、エコノマイザが大型化することになる。

エコノマイザの大型化を抑制するためには、ボイラ給水温度を低温化することが有効であるが、ボイラ給水温度を過度に低温化すると、エコノマイザの伝熱管の管壁温度が低下して酸露点に近づくため、エコノマイザの伝熱管に低温腐食が発生し易くなると云う別の問題が発生する。

その結果、図５に示す従来のストーカ式焼却炉の廃熱回収システムにおいては、エコノマイザ３２を用いる場合、排ガス中に含まれる硫黄酸化物（特に無水硫酸ＳＯ_３による影響が大きい）による低温腐食を避けるため、エコノマイザ３２の伝熱管の管壁温度が１４０℃程度となるようにボイラ給水温度を設定していた。

従来、硫黄酸化物による低温腐食を防止する技術としては、主に火力発電プラント等において、ボイラや焼却炉等の燃焼炉から発生した主燃焼排ガスが流れる煙道中にアンモニア（ＮＨ_３）や炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）等の反応剤を吹き込み、主燃焼排ガス中のＳＯ_３と反応させてＳＯ_３を除去し、酸露点を低下させて空気予熱器等の伝熱管の低温腐食を防止する方法が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

また、エコノマイザの伝熱管の材質には、通常炭素鋼鋼管（ＳＴＢ）を使用しているが、腐食環境に応じて伝熱管の材質に耐食性に優れたステンレス材等を使用してグレードを上げて対応して来ていた。

しかしながら、前者のように主燃焼排ガス中のＳＯ_３を除去するために、煙道中に炭酸カルシウム等の反応剤を吹き込んだ場合、反応剤を吹き込むための装置の設置費用、使用する反応剤の費用、灰の処理費用が増加すると云う問題が発生する。
また、後者のようにエコノマイザ等の伝熱管の材質をグレードアップした場合、エコノマイザ自体のコストが高騰すると云う問題がある。

一方、エコノマイザの低温化と同様に、近年、発電効率の向上を図るために、ごみ焼却施設においては、高温高圧ボイラの採用が進んでいる。
蒸気によるエネルギー回収を行う場合、ボイラの主蒸気条件を高温高圧化することによって、蒸気タービンによる発電効率を向上させることができる。
例えば、ボイラの主蒸気条件を３ＭＰａＧ×３００℃から４ＭＰａＧ×４００℃と高温高圧化することで、発電効率が１．５％〜２．５％向上することが期待される（平成２１年３月に環境省大臣官房廃棄物・リサイクル対策部廃棄物対策課より発行された「高効率ごみ発電施設整備マニュアル」に記載）。

ところで、ボイラの主蒸気条件が４ＭＰａＧ×４００℃を満たしている高温高圧ボイラは、既に実機としてあるが、ボイラの主蒸気条件を高温高圧化することによって、ボイラの過熱器に高温腐食の問題が発生することになる。過熱器の伝熱管に高温腐食が発生して進行すれば、一定期間で過熱器を交換する必要があり、メンテナンスコストの上昇を招くことになる。

従来、ボイラの過熱器の高温腐食を防止して蒸気の高温高圧化を図る技術としては、煙道を流れる主燃焼排ガス中に亜硫酸ガスを吹き込み、ボイラの過熱器に付着する灰を無害化して過熱器の高温腐食を防止する方法（例えば、特許文献３参照）や、ボイラの過熱器をバーナの燃焼により発生した比較的クリーンな排ガスで過熱する方法が知られている（例えば、特許文献４参照）。

しかしながら、前者のように主燃焼排ガス中の灰を無害化するために、主燃焼排ガス中に薬剤を吹き込んだ場合、薬剤を吹き込むための装置の設置費用、使用する薬剤の費用が増加すると云う問題が発生する。
また、後者のように蒸気を高温高圧化するために、新たに燃焼室やバーナ等を設置した場合、バーナ等の設置費用、バーナの燃料費が増加すると云う問題が発生する。

特開平１０−２３０１３０号公報特開平１１−１６５０３０号公報特開平０６−１８０１０４号公報特開平０５−２５６４２８号公報

本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、熱交換器であるエコノマイザ、過熱器又は空気予熱器を腐食性ガス濃度が低いガス雰囲気に配設し、ここで腐食性ガス濃度が低い燃焼ガスと熱交換を行うことによって、従来と同等の材質を用いながら熱交換器の低温腐食又は高温腐食を防止できるようにしたストーカ式焼却炉の廃熱回収システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１の発明は、ストーカ式焼却炉の燃焼室から排出された主燃焼排ガスをボイラ及びエコノマイザへ導いて主燃焼排ガスから熱回収し、また、ストーカ式焼却炉のストーカの下流側上方から燃焼ガスを引き抜いてこれを燃焼ガス循環路により燃焼室内へ吹き込むと共に、燃焼ガス循環路に配設した熱交換器により燃焼ガスから熱回収するようにしたストーカ式焼却炉の廃熱回収システムにおいて、燃焼ガス循環路に配設した熱交換器をエコノマイザとすると共に、当該エコノマイザをボイラ給水管により脱気器及びボイラ下流側のエコノマイザにそれぞれ接続し、脱気器で脱気処理したボイラ給水をボイラ給水ポンプ及びボイラ給水管により燃焼ガス循環路内の熱交換器及びボイラ下流側のエコノマイザの順に通してボイラへ供給すると共に、前記熱交換器のボイラ給水の入口温度を６０℃〜１４０℃、好ましくは６０℃〜１１５℃としたことに特徴がある。

本発明の請求項２の発明は、ストーカ式焼却炉の燃焼室から排出された主燃焼排ガスをボイラ及びエコノマイザへ導いて主燃焼排ガスから熱回収し、また、ストーカ式焼却炉のストーカの下流側上方から燃焼ガスを引き抜いてこれを燃焼ガス循環路により燃焼室内へ吹き込むと共に、燃焼ガス循環路に配設した熱交換器により燃焼ガスから熱回収するようにしたストーカ式焼却炉の廃熱回収システムにおいて、燃焼ガス循環路に配設した熱交換器をボイラの過熱器とすると共に、当該過熱器を過熱蒸気供給管により蒸気タービン及びストーカ式焼却炉の下流側に配設したボイラの過熱器にそれぞれ接続し、ストーカ式焼却炉の下流側に配設したボイラの過熱器からの過熱蒸気を過熱蒸気供給管により燃焼ガス循環路内の熱交換器に導くと共に、その過熱蒸気の条件を圧力が０．４ＭＰａＧ以上若しくは温度が４００℃以上とするようにしたことに特徴がある。

本発明の請求項１に係るストーカ式焼却炉の廃熱回収システムは、低温腐食の要因となるＳＯｘ及び水分が少ないストーカ下流側上方の燃焼ガスを引き抜く燃焼ガス循環路に熱交換器を配設し、この熱交換器をエコノマイザとすると共に、ボイラ給水を燃焼ガス循環路内の熱交換器及びボイラ下流側のエコノマイザの順に供給し、更に熱交換器のボイラ給水の入口温度を６０℃〜１４０℃、好ましくは６０℃〜１１５℃としているため、熱交換器へ供給するボイラ給水の温度を下げても、低温腐食を生じると云うことがなく、また、ボイラ下流側のエコノマイザへ供給するボイラ給水の温度を従来と同等となるようにすることで、低温腐食のリスクが上がることがなく、更なる熱回収が可能となる。
即ち、本発明の請求項１に係るストーカ式焼却炉の廃熱回収システムは、低温腐食の要因物質であるＳＯ_３を除去するために、従来のようにＮＨ_３やＣａＣＯ_３等の反応剤を吹き込む必要もなく、エコノマイザの給水温度を従来以下に下げても低温腐食を生じることがなく、また、熱回収量を上げることができる。更に、熱回収量を従来と同等とする場合には、熱交換器の伝熱面積を小さくすることができる。加えて、低温腐食が生じることがないので、熱交換器の伝熱管の材質を従来と同じもの（例えば、炭素鋼鋼管）を使用することができる。

本発明の請求項２に係るストーカ式焼却炉の廃熱回収システムは、高温腐食の要因となるＨＣｌが少ないストーカ下流側上方の燃焼ガスを引き抜く燃焼ガス循環路に熱交換器を配設すると共に、この熱交換器をボイラの過熱器とし、また、ストーカ式焼却炉の下流側に配設したボイラの過熱器からの過熱蒸気を燃焼ガス循環路内の熱交換器に導くと共に、その過熱蒸気の条件を圧力が０．４ＭＰａＧ以上若しくは温度が４００℃以上となるようにしているため、過熱器へ供給する過熱蒸気の温度を上げても、高温腐食が生じると云うことがなく、また、発電効率の向上を図ることができる。

本発明の第１の実施形態に係るストーカ式焼却炉の廃熱回収システムを用いたごみ焼却処理施設の概略系統図である。本発明の第２の実施形態に係るストーカ式焼却炉の廃熱回収システムを用いたごみ焼却処理施設の概略系統図である。本発明の参考例に係るストーカ式焼却炉の廃熱回収システムを用いたごみ焼却処理施設の概略系統図である。排ガス中のＳＯ_３濃度とガス露点との関係を示すグラフである。従来のストーカ式焼却炉の廃熱回収システムの概略系統図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係るストーカ式ごみ焼却炉の廃熱回収システムを用いたごみ焼却処理施設の概略系統図を示すものであり、当該ごみ焼却処理施設は、ストーカ式焼却炉１、ボイラ２、エコノマイザ３、減温塔４、集塵設備５、脱硝設備６、誘引通風機（図示省略）及び煙突７等から構成されている。

前記ストーカ式焼却炉１は、従来公知のものと同様に、炉本体８と、廃棄物が投入される廃棄物ホッパ９と、炉内へ廃棄物を供給する給じん装置１０と、廃棄物を乾燥・燃焼させる乾燥ストーカ１１ａ、燃焼ストーカ１１ｂ及び後燃焼ストーカ１１ｃから成るストーカ１１と、ストーカ１１の上方に形成された一次燃焼室１２及び一次燃焼室１２の上方に形成された二次燃焼室１３から成る燃焼室（図番号省略）と、ストーカ１１下へ一次燃焼空気Ａを供給する押込み送風機１４及び一次燃焼空気供給管１５と、ストーカ１１の下流側上方（後燃焼ストーカ１１ｃ上方）から燃焼ガスＧ′を引き抜いてこれを二次燃焼室１３の上流側に吹き込む燃焼ガス循環路１６と、燃焼ガス循環路１６に介設した送風機１７と、送風機１７よりも上流側の燃焼ガス循環路１６内に配設した熱交換器１８等から構成されており、廃棄物ホッパ９から給じん装置１０を介して炉内に供給した廃棄物をストーカ１１下から供給される一次燃焼空気Ａによりストーカ１１上で燃焼されると共に、送風機１７によりストーカ１１の下流側上方から引き抜いた燃焼ガスＧ′を熱交換器１８により熱交換してから二次燃焼室１３の上流側へ吹き込むようにしたものである。

また、ストーカ式焼却炉１の燃焼ガス循環路１６は、後燃焼ストーカ１１ｃ上方の炉壁に一次燃焼室１２に連通するように形成され、後燃焼ストーカ１１ｃ上方の燃焼ガスＧ′を引き抜く吸引室１６ａと、二次燃焼室１３よりも上流側の炉壁に形成した複数の燃焼ガス吹込み口１６ｂと、吸引室１６ａ及び燃焼ガス吹込み口１６ｂを連通状に接続する燃焼ガス供給管１６ｃとから成り、燃焼ガス供給管１６ｃに介設した送風機１７により後燃焼ストーカ１１ｃ上方の燃焼ガスＧ′を吸引室１６ａへ吸い込み、この吸い込んだ燃焼ガスＧ′を燃焼ガス供給管１６ｃを通して燃焼ガス吹込み口１６ｂから二次燃焼室１３の上流側へ高速で吹き込めるようになっている。

ところで、後燃焼ストーカ１１ｃ上方の燃焼ガスＧ′を炉外へ引き抜くのは、後燃焼ストーカ１１ｃ上方の燃焼ガスＧ′は酸素濃度が比較的高く、当該燃焼ガスＧ′が燃焼ストーカ１１ｂ上方へ流れると、ＮＯｘの発生につながるからである。
また、引き抜いた燃焼ガスＧ′を二次燃焼室１３の上流側に吹き込むのは、一次燃焼室１２内で発生した燃焼ガスＧ′を攪拌・混合し、二次燃焼室１３の上流側を燃焼ガスＧ′の組成分布や温度が均一な弱還元性雰囲気にするためである。

尚、後燃焼ストーカ１１ｃ上方から引き抜かれた燃焼ガスＧ′は、ＨＣｌやＳＯｘ等の腐食性ガスが殆んど含まれていない。何故なら、燃焼ガス中のＨＣｌやＳＯｘ等の腐食性ガスは、廃棄物中に含まれている塩化ビニール等のプラスチック類の燃焼により発生しており、このプラスチック類は３５０℃〜５００℃で分解・燃焼し、その燃焼速度も速いために燃焼ストーカ１１ｂ上で燃焼する。そのため、腐食性ガスは、主に燃焼ストーカ１１ｂ上で発生し、燃焼ストーカ１１ｂや乾燥ストーカ１１ａの上方の主燃焼排ガスＧ中に多く存在し、後燃焼ストーカ１１ｃ上方の燃焼ガスＧ′中には腐食性ガスやダストが殆ど残存していない。

そして、本発明の第１の実施形態に係るストーカ式焼却炉の廃熱回収システムは、ストーカ式焼却炉１の燃焼室から排出された主燃焼排ガスＧをボイラ２及びエコノマイザ３へ導いて主燃焼排ガスＧから熱回収し、また、燃焼ガス循環路１６に配設した熱交換器１８をボイラ給水Ｗを加熱するためのエコノマイザ（この例では、フィンチューブ型のエコノマイザ）とすると共に、燃焼ガス循環路１６により引き抜かれたストーカ１１の下流側上方の燃焼ガスＧ′から前記熱交換器１８（エコノマイザ）により熱回収し、更に、脱気器１９で脱気処理されて加熱されたボイラ給水Ｗをボイラ給水ポンプ２０及びボイラ給水管２１により燃焼ガス循環路１６内の熱交換器１８（エコノマイザ）及びボイラ２下流側のエコノマイザ３の順に通してボイラ２へ供給するようにしたものである。
このとき、熱交換器１８のボイラ給水Ｗの入口温度は、６０℃〜１４０℃に設定されている。好ましくは、６０℃〜１１５℃に設定されている。

また、ストーカ式焼却炉１の下流側に設置したボイラ２は、ボイラ本体２ａ及び過熱器２ｂ等から構成されており、ストーカ式焼却炉１から排出された主燃焼排ガスＧによりボイラ本体２ａでボイラ蒸気Ｓを発生させ、このボイラ蒸気Ｓをボイラ本体２ａの上流側に配設した過熱器２ｂに導いて主燃焼排ガスＧより更に加熱し、過熱器２ｂにより得られた過熱蒸気Ｓ′を過熱蒸気供給管２３により発電用の蒸気タービン２２へ供給するようにしたものである。

尚、前記ボイラ２の過熱器２ｂは、腐食性ガスを多く含む主燃焼排ガスＧに晒されるため、管壁温度が高温腐食を生じない３２０℃以下となるように、過熱蒸気Ｓ′の温度を３００℃に抑えている。この過熱蒸気Ｓ′の温度を調節する方法としては、ダンパによって過熱器２ｂ部分を流れる主燃焼排ガスＧを一部バイパスさせて調節するダンパによる調節方法や、高温蒸気中に直接冷却水を噴射するスプレー式温度調節方法等がある。

ところで、熱交換器１８（エコノマイザ）の低温腐食の要因となるのは、ＳＯ_３とガス中の水分である。
図４のグラフに示すように、例えば、ガス中の水分が２０％でＳＯ_３の濃度が１０ｐｐｍの場合、硫酸露点温度は１４０℃程度となる。
これに対して、ストーカ１１の下流側上方（後燃焼ストーカ１１ｃ上方）より引き抜いた燃焼ガスＧ′は、燃料（廃棄物）中に含まれる水分及び硫黄分が気体として主燃焼排ガスＧの流れに移行した後のものであり、ＳＯｘの濃度及び水分が主燃焼排ガスＧ中のものよりも大きく低下している。このことは、実証試験及び実炉運転にて確認されている。
その結果、熱交換器１８（エコノマイザ）を燃焼ガスＧ′が流れる燃焼ガス循環路１６内に配設しても、低温腐食の問題が発生しない。

下記の表１は、一次燃焼室１２から二次燃焼室１３へ流れる主燃焼排ガスＧと後燃焼ストーカ１１ｃ上方から引き抜かれる燃焼ガスＧ′にそれぞれ含まれるＳＯｘの濃度とＨＣｌの濃度と水分とを表したものである。

また、熱交換器１８（エコノマイザ）の低温腐食の要因であるＳＯ_３は、ＳＯｘから生成することが知られており、その転換率は数％（２％〜５％）であると考えられている。
このことから、後燃焼ストーカ１１ｃ上方より引き抜いた燃焼ガスＧ′の酸露点温度は、従来以下となり。その結果、燃焼ガス循環路１６に配設した熱交換器１８に供給するボイラ給水Ｗの温度を１４０℃以下（６０℃〜１４０℃、好ましくは６０℃〜１１５℃）に下げても、低温腐食のリスクが上がることなく、更なる熱回収が可能となる。

而して、前記ストーカ式焼却炉の廃熱回収システムを用いたごみ焼却処理施設によれば、廃棄物ホッパ９に投入された廃棄物は、給じん装置１０によって乾燥ストーカ１１ａ上へ定量宛供給されてここで乾燥し、次に燃焼ストーカ１１ｂへ送られて炎燃焼し、その後後燃焼ストーカ１１ｃ上でおき燃焼して完全な灰となって炉外へ排出される。

また、廃棄物の燃焼により発生した主燃焼排ガスＧは、一次燃焼室１２、二次燃焼室１３から過熱器２ｂ、ボイラ本体２ａ及びエコノマイザ３を経て熱回収された後、減温塔４でガス温度を１５０℃〜２００℃付近まで落とされてから集塵設備５、脱硝設備６、誘引通風機（図示省略）及び煙突７を経て大気中へ排出される。

一方、脱気器１９で脱気処理されて６０℃〜１４０℃（好ましくは、６０℃〜１１５℃）に加熱されたボイラ給水Ｗは、ボイラ給水ポンプ２０及びボイラ給水管２１により燃焼ガス循環路１６内に配設した熱交換器１８（エコノマイザ）へ送られ、ここで後燃焼ストーカ１１ｃ上方から引き抜かれた高温（約６００℃〜８００℃）の燃焼ガスＧ′との熱交換により例えば１４０℃以上に加熱された後、ボイラ２の下流側に設置したエコノマイザ３に送られ、主燃焼排ガスＧにより更に加熱される。

このとき、後燃焼ストーカ１１ｃ上方から引き抜かれる燃焼ガスＧ′は、低温腐食の要因となるＳＯ_３及び水分が少ないため、吸引室１６ａに配置した熱交換器１８は低温腐食の問題を生じることもなく、寿命が大幅に延びることになる。また、送風機１７に流入する燃焼ガスＧ′を熱交換器１８により減温しているため、送風機１７が燃焼ガスＧ′の熱の影響を受けると云うこともなく、送風機１７の寿命も延びることになる。

そして、熱交換器１８にて加熱されたボイラ給水Ｗは、ここで２５０℃〜４００℃の主燃焼排ガスＧにより所定の温度に加熱された後、ボイラ本体２ａへ供給されてボイラ蒸気Ｓとなる。

ボイラ本体２ａで得られたボイラ蒸気Ｓは、過熱器２ｂへ導かれ、ここで主燃焼排ガスＧとの熱交換により更に過熱されて高温・高圧の過熱蒸気Ｓ′となった後、発電用の蒸気タービン２２へ供給される。

上記ストーカ式焼却炉の廃熱回収システムに於いては、低温腐食の要因となるＳＯｘ及び水分が少ないストーカ１１の下流側上方の燃焼ガスＧ′を引き抜く燃焼ガス循環路１６に熱交換器１８を配設し、この熱交換器１８をエコノマイザとすると共に、ボイラ給水Ｗを燃焼ガス循環路１６内の熱交換器１８及びボイラ２下流側のエコノマイザ３の順に供給し、更に熱交換器１８へ供給するボイラ給水Ｗの入口側温度を６０℃〜１４０℃、好ましくは６０℃〜１１５℃としているため、熱交換器１８へ供給するボイラ給水Ｗの温度を下げても、低温腐食を生じると云うことがなく、また、ボイラ２下流側のエコノマイザ３へ供給するボイラ給水Ｗの温度を従来と同等となるようにすることで、低温腐食のリスクが上がることがなく、更なる熱回収が可能となる。

図２は本発明の第２の実施形態に係るストーカ式ごみ焼却炉の廃熱回収システムを用いたごみ焼却処理施設の概略系統図を示すものであり、当該ごみ焼却処理施設は、ストーカ式焼却炉１、ボイラ２、エコノマイザ３、減温塔４、集塵設備５、脱硝設備６、誘引通風機（図示省略）及び煙突７等から構成されている。

尚、ストーカ式焼却炉１は、図１に示すストーカ式焼却炉１と同様構造に構成されており、図１示すストーカ式焼却炉１と同じ部位・部材には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。

本発明の第２の実施形態に係るストーカ式焼却炉の廃熱回収システムは、ストーカ式焼却炉１の燃焼室から排出された主燃焼排ガスＧをボイラ２及びエコノマイザ３へ導いて主燃焼排ガスＧから熱回収し、また、燃焼ガス循環路１６に配設した熱交換器１８をボイラ２の過熱器（この例では、フィンチューブ型の過熱器）とし、ストーカ式焼却炉１の下流側に配設したボイラ２の過熱器２ｂからの過熱蒸気Ｓ′を前記熱交換器１８（過熱器）に導くと共に、その過熱蒸気Ｓ′の条件を圧力が０．４ＭＰａＧ以上若しくは温度が４００℃以上とするようにしたものである。

一方、脱気器１９で脱気処理されて加熱されたボイラ給水Ｗは、ボイラ給水ポンプ２０及びボイラ給水管２１によりボイラ２の下流側に配設したエコノマイザ３へ送られ、ここで主燃焼排ガスＧとの熱交換により所定の温度に加熱された後、ボイラ本体２ａへ供給されてボイラ蒸気Ｓとなる。

ボイラ本体２ａで得られたボイラ蒸気Ｓは、ボイラ本体２ａの上流側に配設した過熱器２ｂへ導かれ、ここで主燃焼排ガスＧとの熱交換により過熱されて温度が約３００℃、圧力が０．３〜０．４ＭＰａＧの過熱蒸気Ｓ′となる。

このとき、過熱器２ｂは、管壁温度が高温腐食を生じない３２０℃以下となるように、過熱管の温度を３００℃に抑えているため、腐食性ガスを多く含む主燃焼排ガスＧと接触しても、高温腐食を生じることがない。この過熱蒸気Ｓ′の温度を調節する方法としては、ダンパによって過熱器２ｂ部分を流れる主燃焼排ガスＧを一部バイパスさせて調節するダンパによる調節方法や、高温蒸気中に直接冷却水を噴射するスプレー式温度調節方法等がある。

そして、過熱器２ｂにより得られた過熱蒸気Ｓ′は、過熱蒸気供給管２３から燃焼ガス循環路１６内の熱交換器１８（過熱器）へ導かれ、ここでストーカ１１の下流側上方から引き抜かれる燃焼ガスＧ′により更に過熱されて圧力が０．４ＭＰａＧ以上若しくは温度が４００℃以上の過熱蒸気Ｓ′となる。

このとき、熱交換器１８（過熱器）は、上記の表１からも明らかなように、高温腐食の要因となるＨＣｌが少ないストーカ１１下流側上方の燃焼ガスＧ′を引き抜く燃焼ガス循環路１６に配設されているため、その過熱蒸気Ｓ′の条件が圧力０．４ＭＰａＧ以上若しくは温度４００℃以上の過熱蒸気Ｓ′が供給されても、高温腐食を生じると云うことがない。

燃焼ガス循環路１６内の熱交換器１８（過熱器）で得られた過熱蒸気Ｓ′は、過熱蒸気供給管２３から蒸気タービン２２へ供給され、ここで発電に利用される。この過熱蒸気Ｓ′は、高温高圧となっているため、発電効率の向上を図ることができる。

上記ストーカ式焼却炉の廃熱回収システムに於いては、高温腐食の要因となるＨＣｌが少ないストーカ１１下流側上方の燃焼ガスＧ′を引き抜く燃焼ガス循環路１６に熱交換器１８を配設すると共に、この熱交換器１８をボイラ２の過熱器とし、また、ストーカ式焼却炉１の下流側に配設したボイラ２の過熱器２ｂからの過熱蒸気Ｓ′を燃焼ガス循環路１６内の熱交換器１８（過熱器）に導くと共に、その過熱蒸気Ｓ′の条件を圧力が０．４ＭＰａＧ以上若しくは温度が４００℃以上となるようにしているため、熱交換器１８（過熱器）へ供給する過熱蒸気Ｓ′の温度を上げても、高温腐食が生じると云うことがなく、また、発電効率の向上を図ることができる。

図３は本発明の参考例に係るストーカ式焼却炉の廃熱回収システムを用いたごみ焼却処理施設の概略系統図を示すものであり、当該ごみ焼却処理施設は、ストーカ式焼却炉１、ボイラ２、エコノマイザ３、減温塔４、集塵設備５、脱硝設備６、誘引通風機（図示省略）及び煙突７等から構成されている。

本発明の参考例に係るストーカ式焼却炉の廃熱回収システムは、ストーカ式焼却炉１の燃焼室から排出された主燃焼排ガスＧをボイラ２及びエコノマイザ３へ導いて主燃焼排ガスＧから熱回収し、また、燃焼ガス循環路１６に配設した熱交換器１８を空気予熱器（この例では、フィンチューブ型の空気予熱器）とし、押込み送風機１４から供給された一次燃焼空気Ａを前記熱交換器１８（空気予熱器）に供給してここで燃焼ガスＧ′により予熱してからストーカ１１下へ供給するようにしたものである。

前記熱交換器１８（空気予熱器）は、後燃焼ストーカ１１ｃ上方から引き抜かれて二次燃焼室１３の上流側へ吹き込まれる燃焼ガスＧ′を減温すると共に、押込み送風機１４及び一次燃焼空気供給管１５によりストーカ１１下へ供給される一次燃焼空気Ａを予熱するものである。

上記ストーカ式焼却炉の廃熱回収システムに於いては、高温腐食の要因となるＨＣｌが少ないストーカ１１下流側上方の燃焼ガスＧ′を引き抜く燃焼ガス循環路１６に熱交換器１８を配設し、この熱交換器１８を空気予熱器としているため、熱交換器１８（空気予熱器）を流れる一次燃焼空気Ａの温度を下げても、低温腐食が生じることがなく、熱回収量の増加若しくは伝熱面積の減少が可能となる。

１はストーカ式焼却炉、２はボイラ、２ａはボイラの過熱器、３はエコノマイザ、１１はストーカ、１６は燃焼ガス循環路、１８は熱交換器（エコノマイザ、ボイラの過熱器又は空気予熱器）、１９は脱気器、Ｇは主燃焼排ガス、Ｇ′はストーカの下流側上方から引き抜かれる燃焼ガス、Ａは一次燃焼空気、Ｗはボイラ給水、Ｓ′は過熱蒸気。

Claims

ストーカ式焼却炉の燃焼室から排出された主燃焼排ガスをボイラ及びエコノマイザへ導いて主燃焼排ガスから熱回収し、また、ストーカ式焼却炉のストーカの下流側上方から燃焼ガスを引き抜いてこれを燃焼ガス循環路により燃焼室内へ吹き込むと共に、燃焼ガス循環路に配設した熱交換器により燃焼ガスから熱回収するようにしたストーカ式焼却炉の廃熱回収システムにおいて、燃焼ガス循環路に配設した熱交換器をエコノマイザとすると共に、当該エコノマイザをボイラ給水管により脱気器及びボイラ下流側のエコノマイザにそれぞれ接続し、脱気器で脱気処理したボイラ給水をボイラ給水ポンプ及びボイラ給水管により燃焼ガス循環路内の熱交換器及びボイラ下流側のエコノマイザの順に通してボイラへ供給すると共に、前記熱交換器のボイラ給水の入口温度を６０℃〜１４０℃、好ましくは６０℃〜１１５℃としたことを特徴とするストーカ式焼却炉の廃熱回収システム。
ストーカ式焼却炉の燃焼室から排出された主燃焼排ガスをボイラ及びエコノマイザへ導いて主燃焼排ガスから熱回収し、また、ストーカ式焼却炉のストーカの下流側上方から燃焼ガスを引き抜いてこれを燃焼ガス循環路により燃焼室内へ吹き込むと共に、燃焼ガス循環路に配設した熱交換器により燃焼ガスから熱回収するようにしたストーカ式焼却炉の廃熱回収システムにおいて、燃焼ガス循環路に配設した熱交換器をボイラの過熱器とすると共に、当該過熱器を過熱蒸気供給管により蒸気タービン及びストーカ式焼却炉の下流側に配設したボイラの過熱器にそれぞれ接続し、ストーカ式焼却炉の下流側に配設したボイラの過熱器からの過熱蒸気を過熱蒸気供給管により燃焼ガス循環路内の熱交換器に導くと共に、その過熱蒸気の条件を圧力が０．４ＭＰａＧ以上若しくは温度が４００℃以上とするようにしたことを特徴とするストーカ式焼却炉の廃熱回収システム。