JP6797776B2 - 廃棄物処理プラント及び廃棄物処理プラントの運転方法 - Google Patents
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Description
本発明の一態様に係る廃棄物処理プラントは、燃焼炉内に設けられた火格子上で廃棄物を燃焼することで蒸気を生成するボイラと、前記ボイラで生成した蒸気によって駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの駆動力によって発電する第1発電機と、前記第1発電機とは別の発電機である第2発電機を駆動させる内燃機関と、前記火格子と前記内燃機関とを接続し、内部に熱媒体が流通する熱媒体流路と、前記ボイラに供給する給水を加熱する給水加熱部と、前記熱媒体流路に設けられ、前記火格子から送られてくる前記熱媒体を前記内燃機関へ導くか前記給水加熱部へ導くかを切り換える切換弁と、を備え、前記内燃機関の運転開始前に前記熱媒体が前記内燃機関へ導かれるとともに、前記内燃機関の運転開始後に前記熱媒体が前記給水加熱部へ導かれるように、前記切換弁が切り換えられる。
また、本発明の一態様に係る廃棄物処理プラントの運転方法は、燃焼炉内に設けられた火格子上で廃棄物を燃焼することで蒸気を生成するボイラと、前記ボイラで生成した蒸気によって駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの駆動力によって発電する第1発電機と、前記第1発電機とは別の発電機である第2発電機を駆動させる内燃機関と、前記火格子と前記内燃機関とを接続し、内部に熱媒体が流通する熱媒体流路と、前記ボイラに供給する給水を加熱する給水加熱部と、前記熱媒体流路に設けられ、前記火格子から送られてくる前記熱媒体を前記内燃機関へ導くか前記給水加熱部へ導くかを切り換える切換弁と、を備える廃棄物処理プラントの運転方法であって、前記内燃機関の運転開始前に前記火格子から前記内燃機関へ前記熱媒体を導く工程と、前記内燃機関の運転開始後に前記火格子から前記給水加熱部へ前記熱媒体を導く工程と、を備える。
なお、上記構成の「前記内燃機関に供給する前記熱媒体の流量を調整する」の意味には、内燃機関に熱媒体を供給しない状態とすることも含まれる。内燃機関に熱媒体を供給しない状態とは、例えば、内燃機関の運転が開始され、内燃機関の暖気を行う必要がなくなった状態等である。
また、上記構成では、分岐流量調整手段によって、内燃機関に供給される熱媒体の流量と、給水加熱部に供給される熱媒体の流量とが調整される。これにより、内燃機関及び給水加熱部に対して、熱媒体が過剰に供給される事態や、熱媒体が不必要な状況において熱媒体が供給される事態を防止可能とすることができる。したがって、廃棄物処理プラント内において熱媒体が必要な個所に対して適量の熱媒体を供給することが可能となり、より好適に、廃棄物処理プラント全体における熱損失を低減させて、熱エネルギーを有効に利用することができる。
なお、上記構成の「前記内燃機関に供給される前記熱媒体の流量と、前記給水加熱部に供給される前記熱媒体の流量とを調整する」の意味には、内燃機関または給水加熱部に熱媒体を供給しない状態とすることも含まれる。内燃機関に熱媒体を供給しない状態とは、例えば、内燃機関の運転が開始され、内燃機関の暖気を行う必要がなくなった状態等である。
〔第1実施形態〕
以下、本発明の第1実施形態について、図1及び図2を用いて説明する。
本実施形態に係る廃棄物処理プラント1は、図1及び図2に示すように、燃焼炉2内に設けられた火格子9上で廃棄物を燃焼して生成された燃焼ガスによって蒸気を生成するボイラ3と、ボイラ3からの蒸気によって駆動される蒸気タービン4と、廃棄物からメタン含有バイオガスを生成するメタン発酵槽5と、メタン発酵槽5からのメタン含有バイオガスによって駆動するガスエンジン6とを備えている。また、廃棄物処理プラント1は、第1発電機7及び第2発電機8によって発電を行っている。第1発電機7の回転軸は、蒸気タービン4の回転軸に接続され、第1発電機7は蒸気タービン4の回転力によって発電する。また、第2発電機8の回転軸は、ガスエンジン6の回転軸に接続され、第2発電機8は、ガスエンジン6の駆動力によって発電する。
なお、第1給水加熱器25及び第2給水加熱器26の両方で給水を加熱するのは、図2に示すように、第1給水加熱器25に対して火格子6で加熱された冷却水が供給されている場合のみである。図1に示すように、第1給水加熱器25に冷却水が供給されていない場合には、第2給水加熱器26のみで給水の加熱を行う。
エンジン本体部6aは、バイオガス供給管28から供給されたメタン含有バイオガスを、空気供給装置(図示省略)から空気供給管38を介して供給される空気とともに燃焼させて駆動する。エンジン本体部6aでは駆動するピストン(図示省略)をクランクシャフト(図示省略)によって回転運動に変換する。エンジン本体部6aの回転軸には、第2発電機8の回転軸が接続されていて、エンジン本体部6aが駆動することで第2発電機8が駆動し、発電が行われる。
エンジン配管6bは、エンジン本体部6aの内部に設けられ、エンジン配管6bの内部を流れる冷却水がエンジン本体部6aと熱交換を行う。エンジン配管6b内を流通する冷却水は、流入口からエンジン配管6b内に流入し、排出口から排出される。
第1冷却水流路31は、火格子9に設けられた火格子配管9bの排出口と、エンジン配管6bの流入口とを接続する。第2冷却水流路32は、エンジン配管6bの排出口と、火格子配管9bの流入口とを接続している。
また、エンジン配管6bの排出口と第2流路切替え弁36との間の第2冷却水流路32には、温度計(温度計測手段)37が設けられている。温度計37は、エンジン配管6bの排出口から排出された冷却水の温度を計測する。
ボイラ3の運転中であって、ガスエンジン6の運転開始前の状態では、図1に示すように、冷却水は、火格子9とガスエンジン6との間を循環している。ガスエンジン6の運転開始前の冷却水の流れについて以下で詳細に説明する。
このように、ガスエンジン6の運転開始前には、冷却水が火格子9とガスエンジン6との間を循環し、火格子本体部9aを冷却するとともに、エンジン本体部6aを暖機している。
ボイラ3の運転中であって、ガスエンジン6の運転開始後の状態では、図2に示すように、冷却水は、火格子9と第1給水加熱器25との間を循環している。ガスエンジン6の運転開始後の冷却水の流れについて以下で詳細に説明する。
このように、ガスエンジン6の運転開始後には、冷却水が火格子9と第1給水加熱器25との間を循環し、火格子本体部9aを冷却するとともに、ボイラ3に供給される給水を加熱している。
冷却水の流路の変更は、ガスエンジン6の運転が開始されたことを確認して、手動で第1流路切替え弁35及び第2流路切替え弁36を操作し流路を変更してもよい。また、制御装置(図示省略)を設け、制御装置がガスエンジン6の運転が開始されているか否かを判断して、ガスエンジン6の運転が開始されていると判断した場合に、制御装置が第1流路切替え弁35及び第2流路切替え弁36を操作し流路を変更してもよい。
制御装置が、ガスエンジン6の運転が開始された状態か否かを判断する場合には、第2冷却水流路32に設けられた温度計37によって、エンジン配管6bから排出された冷却水の温度に基づいて判断してもよい。具体的には、エンジン配管6bから排出された冷却水の温度が所定の温度以上となった場合には、エンジン本体部6aの運転により冷却水が加熱されていると判断して、ガスエンジン6の運転が開始されていると判断してもよい。
本実施形態では、火格子9とガスエンジン6とを接続し、内部に冷却水が流通する第1冷却水流路31及び第2冷却水流路32を有している。これにより、廃棄物処理プラント1内に設けられた火格子9とガスエンジン6との間で熱の授受を行うことができる。また、第1分岐流路33及び第2分岐流路34を介して、火格子9と第1給水加熱器25とが接続されている。これにより、廃棄物処理プラント1内に設けられた火格子9と第1給水加熱器25との間で熱の授受を行うことができる。以上から、廃棄物処理プラント1における熱損失を低減させ、熱エネルギーを有効に利用することができる。
また、同様に、火格子9と第1給水加熱器25とを直接接続している。これにより、火格子9と第1給水加熱器25との間で直接的に熱の授受を行うことができる。したがって、熱交換器等を介して火格子9と第1給水加熱器25と間で熱の授受を行う場合と比較して、熱損失を低減させることができる。
以下、本発明の第2実施形態について、図3を用いて説明する。
本実施形態では、基本的に第1実施形態と同様の構造を有し、第1冷却水流路31及び第2冷却水流路32に、第1流路切替え弁35及び第2流路切替え弁36が設けられていない代わりに、流量調整弁が設けられている点が第1実施形態と異なる。また、第1分岐流路33及び第2分岐流路34に、開閉弁が設けられている点が第1実施形態と異なる。第1実施形態と同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。
また、本実施形態に係る廃棄物処理プラント1は、各流量調整弁及び各開閉弁を制御する制御装置(図示省略)を備えている。制御装置には、温度計37が計測した冷却水の温度が、温度計37から逐次送信される。
本実施形態では、ガスエンジン6の運転開始前には、図3に示すように、火格子9からの冷却水が、ガスエンジン6及び第1給水加熱器25の両方に流通している。すなわち、ガスエンジン6の運転開始前には、第1流量調整弁41、第2流量調整弁42、第1開閉弁43及び第2開閉弁44のすべてが開いた状態となっている。この時、第1冷却水流路31及び第2冷却水流路32内には、予め実験等で求められた、ガスエンジン6を好適に暖機できるとされた所定の流量の冷却水が流通している。また、第1分岐流路33及び第2分岐流路34内には、循環する冷却水の全量から、第1分岐流路33及び第2分岐流路34内を流通する冷却水の流量を減じた流量の冷却水が流通している。すなわち、第1分岐流路33及び第2分岐流路34内には、余剰分の冷却水が流通するようになっている。
このように、ガスエンジン6の運転開始前には、冷却水が火格子9とガスエンジン6及び第1給水加熱器25との間を循環している。これにより、火格子本体部9aを冷却するとともに、エンジン本体部6aを暖機し、さらには、ボイラ3に供給される給水を加熱している。
ガスエンジン6の運転開始後には、第1実施形態と同様に、冷却水は、ガスエンジン6には供給されずに、火格子9と第1給水加熱器25との間を循環している。ガスエンジン6の運転開始後の冷却水の流れは、第1実施形態と同様のため、その詳細な説明は省略する。
なお、ガスエンジン6の運転開始後には、第1流量調整弁41の開度は0%(すなわち全閉状態)にされ、第2流量調整弁42の開度は100%(すなわち全開状態)にされる。また、第2開閉弁44は開状態にされ、第1開閉弁43は逆流を防止するために閉状態にされる。
また、第1流量調整弁41及び第2流量調整弁42によって、ガスエンジン6に供給される冷却水の流量と、第1給水加熱器25に供給される冷却水の流量とが調整される。これにより、ガスエンジン6及び第1給水加熱器25に対して、冷却水が過剰に供給される事態を防止することができる。したがって、廃棄物処理プラント1内において冷却水が必要な個所に対して適量供給することが可能となり、より好適に、廃棄物処理プラント1全体における熱損失を低減させて、熱エネルギーを有効に利用することができる。
以下、本発明の第3実施形態について、図4を用いて説明する。
本実施形態では、基本的に第1実施形態と同様の構造を有し、ガスエンジン6から排出される燃焼排ガスと、第1給水加熱器25に供給される冷却水とを熱交換する冷却水加熱部(熱交換部)51を備えている点で第1実施形態と異なっている。第1実施形態と同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。
冷却水加熱部51には、第1分岐流路33内を流通する冷却水が供給される。
上記構成では、ガスエンジン6から排出される燃焼排ガスと、第1給水加熱器25に供給される冷却水とを熱交換する冷却水加熱部51を備えている。ガスエンジン6から排出される燃焼排ガスは、400度から500度と高温であるので、ガスエンジン6の運転開始後には、この燃焼排ガスの熱によって、第1給水加熱器25に供給される冷却水を加熱することができる。第1給水加熱器25に供給される冷却水が加熱することによって、第1給水加熱器25で給水をより加熱することができる。したがって、ガスエンジン6の燃焼排ガスの熱エネルギーを冷却水加熱部51及び第1給水加熱器25を介して、ボイラ3に供給される給水の加熱に利用することができる。したがって、廃棄物処理プラント1全体における熱損失をより低減させて、熱エネルギーを有効に利用することができる。
2 燃焼炉
3 ボイラ
4 蒸気タービン
5 メタン発酵槽
6 ガスエンジン(内燃機関)
7 第1発電機
8 第2発電機
9 火格子
10 循環流路(熱媒体流路)
11 煙道
12 廃棄物供給路
13 燃焼空気導入管
15 メタン発酵槽廃棄物供給路
17 燃焼排ガス管
21 蒸気供給管
22 給水供給管
25 第1給水加熱器(給水加熱部)
26 第2給水加熱器
28 バイオガス供給管
30 エンジン用燃焼排ガス管
31 第1冷却水流路
32 第2冷却水流路
33 第1分岐流路(分岐熱媒体流路)
34 第2分岐流路(分岐熱媒体流路)
35 第1流路切替え弁(流量調整手段、分岐流量調整手段)
37 温度計(温度計測手段)
41 第1流量調整弁(流量調整手段、分岐流量調整手段)
42 第2流量調整弁(流量調整手段、分岐流量調整手段)
51 冷却水加熱部(熱交換部)
52 燃焼排ガス供給管
53 燃焼排ガス排出管
Claims (6)
- 燃焼炉内に設けられた火格子上で廃棄物を燃焼することで蒸気を生成するボイラと、
前記ボイラで生成した蒸気によって駆動する蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの駆動力によって発電する第1発電機と、
前記第1発電機とは別の発電機である第2発電機を駆動させる内燃機関と、
前記火格子と前記内燃機関とを接続し、内部に熱媒体が流通する熱媒体流路と、
前記ボイラに供給する給水を加熱する給水加熱部と、
前記熱媒体流路に設けられ、前記火格子から送られてくる前記熱媒体を前記内燃機関へ導くか前記給水加熱部へ導くかを切り換える切換弁と、を備え、
前記内燃機関の運転開始前に前記熱媒体が前記内燃機関へ導かれるとともに、前記内燃機関の運転開始後に前記熱媒体が前記給水加熱部へ導かれるように、前記切換弁が切り換えられる廃棄物処理プラント。 - 前記内燃機関から排出される前記熱媒体の温度を計測する温度計測手段と、
前記内燃機関に供給する前記熱媒体の流量を調整する流量調整手段と、を備え、
前記温度計測手段が計測した温度に基づいて、前記流量調整手段によって前記内燃機関に供給する前記熱媒体の量が調整される請求項1に記載の廃棄物処理プラント。 - 前記熱媒体流路は、前記火格子と前記内燃機関との間から分岐し、前記給水加熱部に接続される分岐熱媒体流路を有し、
前記給水加熱部は、前記熱媒体と前記給水とを熱交換し、
前記熱媒体流路には、前記内燃機関に供給する前記熱媒体の流量と、前記給水加熱部に供給する前記熱媒体の流量とを調整する分岐流量調整手段が設けられている請求項1に記載の廃棄物処理プラント。 - 前記内燃機関から排出される前記熱媒体の温度を計測する温度計測手段を備え、
前記温度計測手段が計測した温度に基づいて、前記分岐流量調整手段によって、前記内燃機関に供給される前記熱媒体の流量と、前記給水加熱部に供給される前記熱媒体の流量とが調整される請求項3に記載の廃棄物処理プラント。 - 前記内燃機関から排出される燃焼排ガスと、前記給水加熱部に供給される前記熱媒体とを熱交換する熱交換部を備える請求項3または請求項4に記載の廃棄物処理プラント。
- 燃焼炉内に設けられた火格子上で廃棄物を燃焼することで蒸気を生成するボイラと、
前記ボイラで生成した蒸気によって駆動する蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの駆動力によって発電する第1発電機と、
前記第1発電機とは別の発電機である第2発電機を駆動させる内燃機関と、
前記火格子と前記内燃機関とを接続し、内部に熱媒体が流通する熱媒体流路と、
前記ボイラに供給する給水を加熱する給水加熱部と、
前記熱媒体流路に設けられ、前記火格子から送られてくる前記熱媒体を前記内燃機関へ導くか前記給水加熱部へ導くかを切り換える切換弁と、を備える廃棄物処理プラントの運転方法であって、
前記内燃機関の運転開始前に前記火格子から前記内燃機関へ前記熱媒体を導く工程と、
前記内燃機関の運転開始後に前記火格子から前記給水加熱部へ前記熱媒体を導く工程と、を備える廃棄物処理プラントの運転方法。
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JP2017190362A JP6797776B2 (ja) | 2017-09-29 | 2017-09-29 | 廃棄物処理プラント及び廃棄物処理プラントの運転方法 |
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JP2017190362A Active JP6797776B2 (ja) | 2017-09-29 | 2017-09-29 | 廃棄物処理プラント及び廃棄物処理プラントの運転方法 |
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