JP7437659B2 - Combustion system and method - Google Patents

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本発明は、化石燃料や廃棄物などの被燃焼物を酸化剤を用いて燃焼する燃焼システム及び燃焼方法に関し、特に、二酸化炭素の排出を抑制するとともに大気に放出される排ガス量を低減するための技術に関する。 The present invention relates to a combustion system and combustion method for burning materials to be combusted such as fossil fuels and waste using an oxidizing agent, and in particular for suppressing carbon dioxide emissions and reducing the amount of exhaust gas released into the atmosphere. Regarding technology.

化石燃料や廃棄物などの被燃焼物を酸化剤を用いて燃焼させると、被燃焼物に含まれる炭素が酸化して二酸化炭素が発生する。 When combustible materials such as fossil fuels and waste are combusted using an oxidizing agent, carbon contained in the combustible materials is oxidized and carbon dioxide is generated.

二酸化炭素を大気に放出すると、地球温暖化の原因となるため、被燃焼物の燃焼に伴う二酸化炭素の大気への放出を抑制することが強く望まれている。 Since releasing carbon dioxide into the atmosphere causes global warming, it is strongly desired to suppress the release of carbon dioxide into the atmosphere due to the combustion of materials to be combusted.

二酸化炭素の大気への放出を抑制するための技術としては、酸化剤として酸素を用いるとともに、発生する燃焼排ガスから二酸化炭素を分離する技術が開発されている(特許文献1)。 As a technique for suppressing the release of carbon dioxide into the atmosphere, a technique has been developed that uses oxygen as an oxidizing agent and separates carbon dioxide from the generated combustion exhaust gas (Patent Document 1).

特開2010-84962号公報Japanese Patent Application Publication No. 2010-84962

特許文献1に開示された発明によると、酸化剤として酸素を用いることによって、燃焼に伴い発生する燃焼排ガスの主成分は二酸化炭素と水となる。そして、二酸化炭素のみを燃焼排ガスから選択的に分離することで、大気へ放出される燃焼排ガスの主成分は水となり、通常の燃焼法方法と比して、大気に放出される二酸化炭素の量を大幅に低減することができる。また、それに伴い排ガスの排出量も低減することができる。 According to the invention disclosed in Patent Document 1, by using oxygen as an oxidizing agent, the main components of the combustion exhaust gas generated during combustion are carbon dioxide and water. By selectively separating only carbon dioxide from the combustion exhaust gas, the main component of the combustion exhaust gas released into the atmosphere is water, and compared to the normal combustion method, the amount of carbon dioxide released into the atmosphere is can be significantly reduced. Moreover, the amount of exhaust gas discharged can also be reduced accordingly.

ところが、燃焼排ガスから二酸化炭素を分離することができたとしても、分離した二酸化炭素を貯蔵するための巨大な設備が必要となる。 However, even if carbon dioxide could be separated from combustion exhaust gas, huge equipment would be required to store the separated carbon dioxide.

また、酸化剤として用いる酸素を製造するための設備も必要となるが、酸素を製造するための設備として、例えば、水の電気分解装置を使用した場合、酸素の生成と同時に生成される水素については他の設備への使途がなく、大気に放出されることとなる。その場合、水の電気分解装置が設備として無駄な部分を発生させることになるとともに、大気に放出される排ガスの量を低減することができないという課題が生じる。 In addition, equipment to produce oxygen used as an oxidizing agent is also required, but if a water electrolyzer is used as the equipment to produce oxygen, for example, hydrogen will be produced at the same time as oxygen is produced. will not be used for other equipment and will be released into the atmosphere. In that case, the problem arises that the water electrolyzer generates wasted parts as equipment, and it is not possible to reduce the amount of exhaust gas released into the atmosphere.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、二酸化炭素の排出を抑制することができるとともに、大気に放出される排ガス量をも低減することが可能で、しかも、それぞれの設備に無駄がない燃焼システムを提供することを目的とする。 The present invention was made in view of these problems, and is capable of suppressing carbon dioxide emissions and reducing the amount of exhaust gas released into the atmosphere. The aim is to provide a combustion system with no waste.

本発明の発明者らは、二酸化炭素と水素からメタンガスを合成する技術に着目し、本発明に至った。 The inventors of the present invention focused on a technique for synthesizing methane gas from carbon dioxide and hydrogen, and arrived at the present invention.

本発明では、以下のような解決手段を提供する。 The present invention provides the following solution.

第1の特徴に係る発明は、廃棄物を酸化剤を用いて燃焼するごみ焼却炉と、水を電気分解する水電気分解装置と、水電気分解装置で発生した酸素を酸化剤としてごみ焼却炉に供給する酸素供給手段と、ごみ焼却炉で発生した燃焼排ガスから二酸化炭素を分離する二酸化炭素分離手段と、水電気分解装置で発生した水素と二酸化炭素分離手段で燃焼排ガスから分離された二酸化炭素を合成してメタンガスを生成するメタンガス生成手段とを備えた、燃焼システムを提供する。 The invention according to the first feature provides a garbage incinerator that burns waste using an oxidizing agent, a water electrolyzer that electrolyzes water, and a garbage incinerator that uses oxygen generated in the water electrolyzer as an oxidizing agent. a carbon dioxide separation means that separates carbon dioxide from the combustion exhaust gas generated in the waste incinerator ; and a carbon dioxide separation means that separates the hydrogen generated in the water electrolysis device from the combustion exhaust gas by the carbon dioxide separation means. A combustion system is provided, comprising: a methane gas generating means for synthesizing methane gas to generate methane gas;

第1の特徴に係る発明によれば、電気分解装置で発生した酸素を酸化剤としてごみ焼却炉に供給するため、廃棄物を燃焼させた際に発生する燃焼排ガスの主成分は二酸化炭素と水及び余剰酸素である。そのため、空気を酸化剤として使用する場合と比較して、二酸化炭素分離手段における二酸化炭素の分離効率を向上させることができるとともに窒素酸化物の発生量を抑制することができる。 According to the invention according to the first feature, since the oxygen generated in the electrolyzer is supplied to the waste incinerator as an oxidizing agent, the main components of the combustion exhaust gas generated when waste is burned are carbon dioxide and water. and excess oxygen. Therefore, compared to the case where air is used as an oxidizing agent, the separation efficiency of carbon dioxide in the carbon dioxide separation means can be improved, and the amount of nitrogen oxides generated can be suppressed.

そして、二酸化炭素分離手段によって二酸化炭素を分離するため、二酸化炭素の大気への放出量を低減することができる。 Since carbon dioxide is separated by the carbon dioxide separation means, the amount of carbon dioxide released into the atmosphere can be reduced.

また、水電気分解装置で発生した水素を、燃焼排ガスから分離された二酸化炭素と合成してメタンガスを生成するため、水電気分解装置で発生した水素を有効利用することができるとともに、システム全体から大気に放出される排ガス量を空気を用いて燃焼させた場合の1/2以下に低減することができる。 In addition, the hydrogen generated in the water electrolysis device is synthesized with carbon dioxide separated from the combustion exhaust gas to generate methane gas, making it possible to effectively utilize the hydrogen generated in the water electrolysis device and to The amount of exhaust gas released into the atmosphere can be reduced to 1/2 or less compared to when combustion is performed using air.

そして、二酸化炭素を用いて燃料として使用可能なメタンガスを合成することができるため、資源及びエネルギー源としての再利用が可能となる。 Since methane gas that can be used as fuel can be synthesized using carbon dioxide, it becomes possible to reuse it as a resource and energy source.

また、第1の特徴に係る発明は、燃焼装置として廃棄物を燃焼させるごみ焼却炉を使用する。Further, the invention according to the first feature uses a garbage incinerator that burns waste as the combustion device.

燃焼装置としてごみ焼却炉を用いることで、廃棄物を焼却処理する際に発生する燃焼排ガスの廃熱を回収して水電気分解装置を作動する電力を発生させることができるため、エネルギーリサイクルの観点から無駄のないシステムを構築することができる。By using a waste incinerator as a combustion device, it is possible to recover the waste heat from the flue gas generated when incinerating waste and generate electricity to operate the water electrolysis device, which is an energy recycling perspective. You can build a lean system from this.

さらに、第1の特徴に係る発明は、燃焼排ガスの一部をごみ焼却炉に再循環する排ガス再循環手段と、再循環させる燃焼排ガスの流量を調整する流量調整手段とをさらに備え、酸素供給手段は流量調整手段で流量を調整された燃焼排ガスを酸素と混合してごみ焼却炉に供給する。Furthermore, the invention according to the first feature further includes an exhaust gas recirculation means for recirculating a part of the combustion exhaust gas to the waste incinerator, and a flow rate adjustment means for adjusting the flow rate of the combustion exhaust gas to be recirculated, and the oxygen supply The means mixes the combustion exhaust gas, the flow rate of which is adjusted by the flow rate adjusting means, with oxygen and supplies the mixture to the waste incinerator.

そのため、酸素と流量調整された燃焼排ガスの混合ガスを酸化剤としてごみ焼却炉に供給するため、空気を酸化剤として使用する場合に含まれる窒素がわずかしか含まれず、サーマルNOxの発生を抑制することができるとともに、ごみ焼却炉内の温度が上昇しすぎるのを防止することができ、フューエルNOxの発生も抑制することができる。Therefore, since a mixed gas of oxygen and combustion exhaust gas with a controlled flow rate is supplied to the waste incinerator as an oxidizing agent, only a small amount of nitrogen is contained when air is used as an oxidizing agent, suppressing the generation of thermal NOx. At the same time, it is possible to prevent the temperature inside the waste incinerator from rising too much, and it is also possible to suppress the generation of fuel NOx.

第2の特徴に係る発明は、第1の特徴に係る発明であって、燃焼排ガスが有する熱を回収して蒸気を発生させる熱回収手段と、熱回収手段で発生した蒸気によって回転駆動する蒸気タービンと、蒸気タービンの駆動に伴って駆動される発電機とを備え、発電機で発生した電力を用いて水電気分解装置を作動させる。The invention according to the second characteristic is the invention according to the first characteristic, comprising a heat recovery means for generating steam by recovering the heat of combustion exhaust gas, and a steam rotationally driven by the steam generated by the heat recovery means. It includes a turbine and a generator driven by the steam turbine, and uses the electric power generated by the generator to operate the water electrolyzer.

第2の特徴に係る発明によれば、水電気分解装置の作動に必要な電力を、廃棄物を燃焼させた際に発生する燃焼排ガスの熱を利用して発生させた電力によってまかなうことができるため、別途の電力供給設備が不要となり、システムの構成として無駄がない。According to the invention according to the second feature, the electric power required to operate the water electrolyzer can be provided by the electric power generated by using the heat of the flue gas generated when burning waste. Therefore, there is no need for separate power supply equipment, and there is no waste in the system configuration.

また、水電気分解装置を作動させた際に余った電力は、所内各所の補機等の作動用の電力として使用及び所外へ供給することができる。Further, the power left over when the water electrolyzer is operated can be used as power for operating auxiliary equipment at various locations within the plant, and can be supplied outside the plant.

第3の特徴に係る発明は、第1又は第2の特徴に係る発明であって、水電気The invention according to the third characteristic is an invention according to the first or second characteristic, which
分解装置への供給電力はごみ焼却炉において必要な酸素量によって制御される。The power supplied to the decomposer is controlled by the amount of oxygen required in the waste incinerator.

第3の特徴に係る発明によると、ごみ焼却炉において酸化に必要な酸素量に応じて水電気分解装置への電力供給量を制御するため、廃棄物を燃焼させる際に水電気分解装置以外の設備から酸素を供給してもらう必要がなく、余分な設備を省略することができる。According to the invention according to the third feature, in order to control the amount of power supplied to the water electrolyzer in accordance with the amount of oxygen required for oxidation in the waste incinerator, when burning waste, There is no need for oxygen to be supplied from equipment, and extra equipment can be omitted.

第4の特徴に係る発明は、第1から第3のいずれかの特徴に係る発明であって、二酸化炭素分離手段は、膜分離法又は吸着法又は深冷分離法によって燃焼排ガスから二酸化炭素を分離する。The invention according to the fourth feature is the invention according to any one of the first to third features, wherein the carbon dioxide separation means removes carbon dioxide from the combustion exhaust gas by a membrane separation method, an adsorption method, or a cryogenic separation method. To separate.

第4の特徴に係る発明によれば、膜分離法又は吸着法によって燃焼排ガスから二酸化炭素を分離することで、高純度の二酸化炭素を回収することができる。According to the invention according to the fourth feature, high purity carbon dioxide can be recovered by separating carbon dioxide from the combustion exhaust gas using a membrane separation method or an adsorption method.



本発明によれば、二酸化炭素の排出を抑制することができるとともに、大気に放出される排ガス量をも低減することが可能で、しかも、それぞれの設備に無駄がない燃焼システム及び燃焼方法を提供することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, a combustion system and a combustion method are provided that are capable of suppressing carbon dioxide emissions and reducing the amount of exhaust gas released into the atmosphere, and that do not waste any equipment. can do.

図1は、本実施形態に係る燃焼システムの概略系統図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a combustion system according to this embodiment. 図2は、本実施形態に係る燃焼システムを用いた燃焼方法のフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram of a combustion method using the combustion system according to this embodiment.

以下、本発明を実施するための形態について図を参照しながら説明する。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. Note that this is just an example, and the technical scope of the present invention is not limited to this.

[燃焼システムの構成]
図1を用いて、本実施形態に係る燃焼システムの構成を説明する。
[Combustion system configuration]
The configuration of the combustion system according to this embodiment will be explained using FIG. 1.

図1は、本実施形態にかかる燃焼システムの概略系統図を示したものであり、当該燃焼システムは、燃焼装置1と、熱回収手段2と、バグフィルタ3と、誘引送風機4と、二酸化炭素分離手段5と、排ガス再循環手段6と、煙突7と、水電気分解装置8と、酸素供給手段9と、メタンガス生成手段10と、蒸気タービン11と、発電機12と、復水器13と、図示しない制御装置とによって構成される。 FIG. 1 shows a schematic system diagram of a combustion system according to the present embodiment, and the combustion system includes a combustion device 1, a heat recovery means 2, a bag filter 3, an induced blower 4, and a carbon dioxide Separation means 5, exhaust gas recirculation means 6, chimney 7, water electrolyzer 8, oxygen supply means 9, methane gas generation means 10, steam turbine 11, generator 12, condenser 13, , and a control device (not shown).

燃焼装置1は、微粉砕した石炭、重油や天然ガス等の化石燃料、又は、不定形の一般廃棄物や産業廃棄物等の廃棄物を、酸化剤を用いて燃焼、つまり酸化するものである。 The combustion device 1 burns, or oxidizes, fossil fuels such as pulverized coal, heavy oil and natural gas, or wastes such as amorphous general waste and industrial waste using an oxidizing agent. .

本実施形態においては、燃焼装置1に供給される酸化剤として、後述する電気分解装置7で発生した酸素が使用される。なお、運転開始時など、電気分解装置7における酸素の発生が十分でない場合には空気が酸化剤として使用され、運転開始からの時間経過に伴い酸素の比率を増していく。 In this embodiment, oxygen generated in an electrolyzer 7, which will be described later, is used as the oxidizing agent supplied to the combustion device 1. Note that when oxygen is not sufficiently generated in the electrolyzer 7, such as at the start of operation, air is used as an oxidizing agent, and the proportion of oxygen increases as time passes from the start of operation.

熱回収手段2は、燃焼装置1で化石燃料又は廃棄物を燃焼した際に発生する高温の燃焼排ガスが有する熱を回収しボイラ給水を加熱することで蒸気を発生させるものである。熱回収手段2は、ボイラ給水が流通する伝熱管を組み合わせることによって壁を形成した図示しない伝熱管壁、伝熱管壁内でボイラ給水が加熱されることで発生した蒸気を汽水分離する蒸気ドラム、蒸気をさらに過熱する過熱器などによって構成されるが、形式はそれに限られるものではない。また、図1においては、燃焼装置1と熱回収手段2とを別体として図示しているが、燃焼装置1を構成する壁を伝熱管壁とした一体型のものであっても構わない。 The heat recovery means 2 generates steam by recovering heat contained in high-temperature combustion exhaust gas generated when fossil fuel or waste is burned in the combustion device 1 and heating boiler feed water. The heat recovery means 2 includes a heat exchanger tube wall (not shown) formed by combining heat exchanger tubes through which boiler feed water flows, and a steam generator that separates steam generated when boiler feed water is heated within the heat exchanger tube wall into brackish water. It consists of a drum, a superheater that further heats the steam, etc., but the format is not limited to these. In addition, although the combustion device 1 and the heat recovery means 2 are shown as separate bodies in FIG. 1, they may be an integrated type in which the walls constituting the combustion device 1 are heat transfer tube walls. .

バグフィルタ3は、熱回収手段2で減温された排ガスをろ過するろ布を備え、排ガス中に含まれる煤塵や有害成分を除去するものである。バグフィルタ入口における排ガス煙道には、バグフィルタに薬剤を吹き込むための図示しない薬剤供給装置が配設される。薬剤供給装置から供給されるアルカリ薬剤が、バグフィルタ3のろ布上において排ガス中の酸性成分と中和反応を起こすことにより、排ガスの浄化が行われる。 The bag filter 3 includes a filter cloth that filters the exhaust gas whose temperature has been reduced by the heat recovery means 2, and removes soot and harmful components contained in the exhaust gas. A chemical supply device (not shown) for blowing a chemical into the bag filter is disposed in the exhaust gas flue at the bag filter inlet. The alkaline chemical supplied from the chemical supply device causes a neutralization reaction with acidic components in the exhaust gas on the filter cloth of the bag filter 3, thereby purifying the exhaust gas.

誘引送風機4は、バグフィルタ3の下流に配設される送風機であり、バグフィルタ3で煤塵や有害成分が除去された排ガスを吸引して、煙突7から排ガスを大気に放出するためのものである。 The induced blower 4 is a blower disposed downstream of the bag filter 3, and is for sucking the exhaust gas from which soot and harmful components have been removed by the bag filter 3, and releasing the exhaust gas from the chimney 7 into the atmosphere. be.

二酸化炭素分離手段5は、燃焼装置1から排出されバグフィルタ3で浄化された燃焼排ガスから、燃焼排ガス中に含まれる二酸化炭素を選択的に分離するものである。燃焼排ガスから二酸化炭素を分離するための手段としては、分離膜による分離でもよいし、化学吸着や物理吸着、あるいは深冷分離法によるものであってもよい。 The carbon dioxide separation means 5 selectively separates carbon dioxide contained in the combustion exhaust gas from the combustion exhaust gas discharged from the combustion device 1 and purified by the bag filter 3 . The means for separating carbon dioxide from the combustion exhaust gas may be separation using a separation membrane, chemical adsorption, physical adsorption, or cryogenic separation.

本実施形態においては、水電気分解装置8で発生する酸素を酸化剤として燃焼装置1に供給するため、燃焼装置1において発生する燃焼排ガスの主な成分は二酸化炭素、水(水蒸気)及び余剰酸素であり、空気を酸化剤として使用した際に含まれる窒素は多くは含まれない。そのため、燃焼排ガス中における二酸化炭素の濃度は高く、効率よく二酸化炭素を分離することができる。 In this embodiment, since the oxygen generated in the water electrolyzer 8 is supplied to the combustion device 1 as an oxidizing agent, the main components of the combustion exhaust gas generated in the combustion device 1 are carbon dioxide, water (steam), and excess oxygen. Therefore, it does not contain much of the nitrogen that is contained when air is used as an oxidizing agent. Therefore, the concentration of carbon dioxide in the combustion exhaust gas is high, and carbon dioxide can be efficiently separated.

排ガス再循環手段6は、燃焼装置1から排出されバグフィルタ3で浄化された燃焼排ガスの一部を燃焼装置1に再循環させるものであり、排ガス煙道から分岐され燃焼装置1に至る再循環流路6aや、排ガス煙道及び再循環流路に設置され開度を調整可能なダンパ6b等によって構成される。なお、ダンパ6bは本発明の流量調整手段の一実施形態である。 The exhaust gas recirculation means 6 recirculates a part of the combustion exhaust gas discharged from the combustion apparatus 1 and purified by the bag filter 3 to the combustion apparatus 1, and recirculates the combustion exhaust gas that is branched from the exhaust gas flue and reaches the combustion apparatus 1. The damper 6b is installed in the flow path 6a, the exhaust gas flue, and the recirculation flow path and whose opening degree can be adjusted. Note that the damper 6b is an embodiment of the flow rate adjusting means of the present invention.

ダンパ6bの開度を調整することによって、排ガス煙道に流れる燃焼排ガスと再循環流路6aを通じて燃焼装置1に再循環させる燃焼排ガスの流量の割合を調整することができる。 By adjusting the opening degree of the damper 6b, it is possible to adjust the ratio of the flow rate of the combustion exhaust gas flowing into the exhaust gas flue and the combustion exhaust gas recirculating to the combustion device 1 through the recirculation flow path 6a.

また、再循環流路6aには後述する酸素供給手段9から供給される酸素の供給路が接続されており、燃焼排ガスと酸素とを混合したものを燃焼装置1に酸化剤として供給することができる。 Further, an oxygen supply passage supplied from an oxygen supply means 9 described later is connected to the recirculation passage 6a, and a mixture of combustion exhaust gas and oxygen can be supplied to the combustion device 1 as an oxidizing agent. can.

煙突7は二酸化炭素が分離された燃焼排ガスを大気に放出するものである。 The chimney 7 is for releasing combustion exhaust gas from which carbon dioxide has been separated into the atmosphere.

水電気分解装置8は、水を電気分解して酸素と水素を発生させるものである。本実施形態における水電気分解装置8は、水を貯留する電解槽、電源、電源の正極と接続される陽極、電源の負極と接続される陰極などによって構成される。 The water electrolyzer 8 electrolyzes water to generate oxygen and hydrogen. The water electrolyzer 8 in this embodiment includes an electrolytic cell for storing water, a power source, an anode connected to the positive electrode of the power source, a cathode connected to the negative electrode of the power source, and the like.

酸素供給手段9は、水電気分解装置8で生成された酸素を燃焼装置1に供給するものであり、酸素を供給する送風機等によって構成される。また、酸素供給手段9は、排ガス再循環手段6によって再循環されダンパ6bで流量を調整された燃焼排ガスを酸素と混合して燃焼装置1に供給する。 The oxygen supply means 9 supplies oxygen generated by the water electrolyzer 8 to the combustion device 1, and is constituted by a blower or the like that supplies oxygen. Further, the oxygen supply means 9 mixes the combustion exhaust gas, which has been recirculated by the exhaust gas recirculation means 6 and whose flow rate is adjusted by the damper 6b, with oxygen, and supplies the mixture to the combustion apparatus 1.

メタンガス生成手段10は、二酸化炭素分離手段5で燃焼排ガスから分離された二酸化炭素と、水電気分解装置8で生成された水素とを用いてメタンガスを合成するものである。このように、二酸化炭素と水素を用いてメタンガスを合成するものとしては、触媒を介して生じるサバティエ反応を利用したものなどが用いられるが、それに限ったものではない。 The methane gas generation means 10 synthesizes methane gas using carbon dioxide separated from the combustion exhaust gas by the carbon dioxide separation means 5 and hydrogen generated by the water electrolysis device 8. As described above, methods for synthesizing methane gas using carbon dioxide and hydrogen include those utilizing the Sabatier reaction occurring through a catalyst, but are not limited thereto.

メタンガス生成手段10で合成されたメタンガスは、図示しないパイプラインを通じて貯蔵あるいは所望の箇所にて燃料ガスとして利用される。または、補助燃料として所内にて利用することもできる。 The methane gas synthesized by the methane gas generating means 10 is stored through a pipeline (not shown) or used as a fuel gas at a desired location. Alternatively, it can be used in-house as auxiliary fuel.

蒸気タービン11は、熱回収手段2で生成された高温高圧の蒸気によって回転駆動するものであり、蒸気タービン11の駆動に伴い、蒸気タービン11と同軸に連結された発電機12が駆動する。 The steam turbine 11 is driven to rotate by high-temperature, high-pressure steam generated by the heat recovery means 2, and as the steam turbine 11 is driven, a generator 12 coaxially connected to the steam turbine 11 is driven.

発電機12で発生した電力は交流/直流変換され、水電気分解装置8の作動電力や所内における送風機などの補機の駆動電力として使用される。 The electric power generated by the generator 12 is converted into AC/DC and used as operating power for the water electrolyzer 8 and driving power for auxiliary machines such as blowers in the plant.

復水器13は蒸気タービン11から排出される排気蒸気を凝縮して復水とするものである。復水器13で凝縮された復水は図示しない復水タンクに貯留され、再度、ボイラ給水として熱回収手段2に供給される。 The condenser 13 condenses exhaust steam discharged from the steam turbine 11 to form condensate water. The condensate condensed in the condenser 13 is stored in a condensate tank (not shown) and is again supplied to the heat recovery means 2 as boiler feed water.

また、図示は省略するが、本実施形態に係る燃焼システムはシステム全体を制御する制御装置を有しており、制御装置は、各種計測機器で計測された物理量に基づいて、システムの各部を制御する。 Although not shown, the combustion system according to this embodiment has a control device that controls the entire system, and the control device controls each part of the system based on physical quantities measured by various measuring instruments. do.

本実施形態においては、燃焼装置1に供給された被燃焼物の重量や性状に応じて酸化に必要な量の酸素を水電気分解装置8において発生させる酸素量制御や、燃焼装置1に供給される酸化剤の酸素濃度が所望の酸素濃度となるように酸素に混合する排ガスの再循環流量を制御する再循環流量制御などが行われる。 In this embodiment, the amount of oxygen that is supplied to the combustion device 1 is controlled such that the amount of oxygen necessary for oxidation is generated in the water electrolyzer 8 according to the weight and properties of the material to be combusted that is supplied to the combustion device 1. Recirculation flow rate control is performed to control the recirculation flow rate of exhaust gas mixed with oxygen so that the oxygen concentration of the oxidizing agent becomes a desired oxygen concentration.

〔燃焼システムを用いた燃焼方法〕
次に、図2を用いて、本実施形態に係る燃焼システムを用いた燃焼方法について説明する。
[Combustion method using combustion system]
Next, a combustion method using the combustion system according to this embodiment will be explained using FIG. 2.

図2においては、本願発明における燃焼装置1の一実施形態としてごみ焼却炉を用いた燃焼システムの運転手順について説明する。 In FIG. 2, the operating procedure of a combustion system using a garbage incinerator as an embodiment of the combustion apparatus 1 according to the present invention will be described.

〔ステップS100:ごみ焼却炉の立ち上げ〕
まず、ごみ焼却炉1において燃焼を開始するにあたって、補助燃料を用いて被燃焼物である廃棄物に着火する。その際、ごみ焼却炉1に供給する酸化剤として空気が使用される。補助燃料としては、後述するメタンガス生成手段10で生成され貯留しておいたメタンガスを用いてもよいし、重油等の補助燃料を用いても構わない。
[Step S100: Start-up of garbage incinerator]
First, when starting combustion in the garbage incinerator 1, auxiliary fuel is used to ignite waste, which is a material to be combusted. At that time, air is used as the oxidizing agent supplied to the waste incinerator 1. As the auxiliary fuel, methane gas generated and stored by the methane gas generating means 10 described later may be used, or auxiliary fuel such as heavy oil may be used.

酸化剤として空気を用いた場合、ごみ焼却炉1から発生する燃焼排ガスの主成分は二酸化炭素、窒素、余剰酸素などであるが、後述するように排ガス再循環手段6を用いて燃焼排ガスをごみ焼却炉1に再循環させることで、徐々に窒素が減少する。 When air is used as the oxidizing agent, the main components of the combustion exhaust gas generated from the waste incinerator 1 are carbon dioxide, nitrogen, surplus oxygen, etc., but as described later, the combustion exhaust gas is recycled to the garbage using the exhaust gas recirculation means 6. By recirculating to the incinerator 1, nitrogen is gradually reduced.

また、運転開始から所定時間が経過するまでは、熱回収手段2においては蒸気を発生するには至らない。つまり、燃焼の初期においては、燃焼排ガスは熱回収手段2におけるボイラ給水を加熱することはできるものの、すぐに蒸気を生成することはできない。ごみ焼却炉1における廃棄物の焼却を継続させることで、熱回収手段2における熱回収量が徐々に増加し、蒸気の発生に至る。 Further, the heat recovery means 2 does not generate steam until a predetermined time has elapsed from the start of operation. That is, in the early stage of combustion, although the combustion exhaust gas can heat the boiler feed water in the heat recovery means 2, it cannot immediately generate steam. By continuing to incinerate waste in the garbage incinerator 1, the amount of heat recovered in the heat recovery means 2 gradually increases, leading to the generation of steam.

〔ステップS110:排ガスの再循環〕
ステップS100における燃焼開始により発生した燃焼排ガスは、バグフィルタ3で浄化されたのち、排ガス再循環手段6を用いてごみ焼却炉1に再循環される(ステップS110)。
[Step S110: Recirculation of exhaust gas]
The combustion exhaust gas generated by the start of combustion in step S100 is purified by the bag filter 3, and then recirculated to the waste incinerator 1 using the exhaust gas recirculation means 6 (step S110).

ごみ焼却炉1の燃焼開始時においては、酸化剤として空気を使用しているため、燃焼排ガス中に窒素が含まれるが、燃焼排ガスをごみ焼却炉1に再循環させることによって、徐々に窒素の割合が減少する。 At the beginning of combustion in the waste incinerator 1, air is used as an oxidizer, so nitrogen is contained in the combustion exhaust gas, but by recirculating the combustion exhaust gas to the waste incinerator 1, nitrogen is gradually removed. The percentage decreases.

〔ステップS120:蒸気の発生〕
熱回収手段2における熱回収量が増加すると、熱回収手段2において蒸気が発生する(ステップ120)。熱回収手段2において十分な量の蒸気が発生すると、発生した蒸気は蒸気タービン11に送出され、蒸気タービン11を駆動する。ここで、蒸気タービン11は一般に発電機12と同軸で連結されており、蒸気タービン11の回転に伴って発電機12を回転せしめ、電力を発生させる。
[Step S120: Generation of steam]
When the amount of heat recovered in the heat recovery means 2 increases, steam is generated in the heat recovery means 2 (step 120). When a sufficient amount of steam is generated in the heat recovery means 2, the generated steam is sent to the steam turbine 11 and drives the steam turbine 11. Here, the steam turbine 11 is generally coaxially connected to a generator 12, and as the steam turbine 11 rotates, the generator 12 is rotated to generate electric power.

蒸気タービン11を駆動した後の蒸気は、蒸気タービン11から排出された後に復水器13で凝縮されて復水となり、図示しない復水タンクに貯留され、ボイラ給水として再び熱回収手段2に送出される。 After driving the steam turbine 11, the steam is discharged from the steam turbine 11 and then condensed in the condenser 13 to become condensate, stored in a condensate tank (not shown), and sent to the heat recovery means 2 again as boiler feed water. be done.

〔ステップS130:水の電気分解〕
ステップS120において発電機12で電力が生じると、発生した電力を使用して水電気分解装置8を作動させて水の電気分解を行う(ステップS130)。
[Step S130: Water electrolysis]
When electric power is generated by the generator 12 in step S120, the water electrolyzer 8 is operated using the generated electric power to electrolyze water (step S130).

発電機12において発生する電力は交流であるため、図示しない交流/直流変換装置を使用して直流電流に変換し、水電気分解装置8を作動させる。 Since the electric power generated in the generator 12 is alternating current, it is converted to direct current using an AC/DC converter (not shown), and the water electrolyzer 8 is operated.

水電気分解装置8においては、水の電気分解に伴い、陰極では還元反応が生じて水素が生成されるとともに、陽極においては酸化反応が生じて酸素が生成される。 In the water electrolyzer 8, as water is electrolyzed, a reduction reaction occurs at the cathode to generate hydrogen, and an oxidation reaction occurs at the anode to generate oxygen.

本実施形態において、水の電気分解は燃焼に必要な酸素量によって制御される。つまり、後述するように、水電気分解装置8で発生した酸素はごみ焼却炉1において酸化剤として使用されるが、ごみ焼却炉1において廃棄物を酸化するのに必要な酸素の量に応じて、水の電気分解量が制御される。 In this embodiment, water electrolysis is controlled by the amount of oxygen required for combustion. In other words, as will be described later, oxygen generated in the water electrolyzer 8 is used as an oxidizing agent in the waste incinerator 1, but depending on the amount of oxygen required to oxidize the waste in the waste incinerator 1. , the amount of water electrolysis is controlled.

〔ステップS140:酸素による燃焼〕
ステップS130において水電気分解装置8で酸素が発生すると、発生した酸素を酸化剤として使用してごみ焼却炉1における燃焼反応を生じさせる(ステップS140)。なお、水電気分解装置8において酸素が発生したとしても、作動初期の段階においては酸素の発生量は少ないため、酸化剤における空気に対する酸素の割合を徐々に増加していき、最終的には空気の供給を遮断して酸素のみを使用するよう制御を行う。
[Step S140: Combustion with oxygen]
When oxygen is generated in the water electrolyzer 8 in step S130, the generated oxygen is used as an oxidizing agent to cause a combustion reaction in the waste incinerator 1 (step S140). Note that even if oxygen is generated in the water electrolyzer 8, the amount of oxygen generated is small at the initial stage of operation, so the ratio of oxygen to air in the oxidizer is gradually increased, and eventually the air Control is performed so that only oxygen is used by cutting off the supply of oxygen.

また、定常状態におけるごみ焼却炉1への酸素の供給量は、ごみ焼却炉1に供給される廃棄物を完全に燃焼させる量よりも多い量(理論空気量の1.2~1.5倍程度)となる。そのため、反応しきれない余剰の酸素がごみ焼却炉1から燃焼排ガスとして排出される。 In addition, the amount of oxygen supplied to the waste incinerator 1 in a steady state is greater than the amount to completely burn the waste supplied to the waste incinerator 1 (1.2 to 1.5 times the theoretical air amount). degree). Therefore, excess oxygen that cannot be reacted is discharged from the waste incinerator 1 as combustion exhaust gas.

ごみ焼却炉1において酸素を酸化剤として使用することで、発生する燃焼排ガスの主成分は二酸化炭素、水(水蒸気)及び余剰酸素となり、窒素酸化物の発生量は大幅に低減される。 By using oxygen as an oxidizing agent in the garbage incinerator 1, the main components of the generated combustion exhaust gas are carbon dioxide, water (steam), and surplus oxygen, and the amount of nitrogen oxides generated is significantly reduced.

そして、バグフィルタ3において塩化水素、硫黄酸化物などの有害成分や煤塵が除去され、純度の高い二酸化炭素、水及び酸素が燃焼排ガスとして排ガス煙道を流通する。 Harmful components such as hydrogen chloride and sulfur oxides and soot are removed in the bag filter 3, and highly purified carbon dioxide, water and oxygen flow through the exhaust gas flue as combustion exhaust gas.

また、バグフィルタ3で浄化された後の燃焼排ガスは、その一部が排ガス再循環手段6を用いてごみ焼却炉1に再循環される。 Further, a part of the combustion exhaust gas purified by the bag filter 3 is recirculated to the waste incinerator 1 using the exhaust gas recirculation means 6.

排ガス再循環手段6を用いて燃焼排ガスを再循環させることで、酸素、二酸化炭素及び水の混合ガスを酸化剤としてごみ焼却炉1に供給することとなる。そして、ごみ焼却炉1に混合ガスを供給する供給路における図示しない酸素濃度検出手段の検出結果に応じてダンパ6bの開度を調整することで、酸化剤における酸素濃度を、例えば18~24%など所望の濃度に調整することができる。 By recirculating the combustion exhaust gas using the exhaust gas recirculation means 6, a mixed gas of oxygen, carbon dioxide, and water is supplied to the waste incinerator 1 as an oxidizing agent. Then, by adjusting the opening degree of the damper 6b according to the detection result of the oxygen concentration detection means (not shown) in the supply path that supplies the mixed gas to the waste incinerator 1, the oxygen concentration in the oxidizer can be adjusted to 18 to 24%, for example. The concentration can be adjusted to a desired level.

このように、ごみ焼却炉1内に供給する酸化剤の酸素濃度を調整することにより、燃焼反応に伴い上昇する炉内温度を制御することができる。それにより、炉内温度が上昇しすぎることを防止してクリンカの発生や燃料中の窒素が原因で発生するフューエルNOxの発生量を抑制することができる。 In this way, by adjusting the oxygen concentration of the oxidizing agent supplied into the waste incinerator 1, it is possible to control the temperature inside the furnace, which increases with the combustion reaction. Thereby, the temperature inside the furnace can be prevented from rising too much, and the amount of fuel NOx generated due to clinker generation and nitrogen in the fuel can be suppressed.

〔ステップS150:二酸化炭素の分離〕
ステップS140において酸素による燃焼に伴い発生した燃焼排ガスのうち、再循環されなかった燃焼排ガスは、排ガス煙道を流通して二酸化炭素分離手段5に供給され、二酸化炭素分離手段5において二酸化炭素が分離される(ステップS150)。
[Step S150: Separation of carbon dioxide]
Of the combustion exhaust gas generated due to combustion with oxygen in step S140, the combustion exhaust gas that is not recirculated is supplied to the carbon dioxide separation means 5 through the exhaust gas flue, and carbon dioxide is separated in the carbon dioxide separation means 5. (Step S150).

二酸化炭素分離手段5においては、分離膜を用いた方法や、化学吸着や物理吸着など吸着による方法及び深冷分離によって、燃焼排ガスから二酸化炭素が選択的に分離される。 In the carbon dioxide separation means 5, carbon dioxide is selectively separated from the combustion exhaust gas by a method using a separation membrane, an adsorption method such as chemical adsorption or physical adsorption, or cryogenic separation.

このような二酸化炭素の分離によって、燃焼排ガスの主成分は水及び余剰の酸素となり、地球温暖化の原因となる二酸化炭素の放出は大幅に低減される。 By separating carbon dioxide in this manner, the main components of the combustion exhaust gas are water and excess oxygen, and the emission of carbon dioxide, which causes global warming, is significantly reduced.

〔ステップS160:メタンガスの合成〕
ステップS150において二酸化炭素分離手段5で分離された二酸化炭素は、ステップS120において水電気分解装置8で生成した水素とともにメタンガス生成手段10に供給され、メタンガス生成手段10においてメタンガスが合成される(ステップS160)。
[Step S160: Synthesis of methane gas]
The carbon dioxide separated by the carbon dioxide separation means 5 in step S150 is supplied to the methane gas generation means 10 together with the hydrogen produced in the water electrolyzer 8 in step S120, and methane gas is synthesized in the methane gas generation means 10 (step S160 ).

メタンガス生成手段10で合成されたメタンガスは、パイプラインを通じて所望の箇所に供給されるとともに、一部は、ごみ焼却炉1の立ち上げ時の補助燃料用など、所内利用のために貯留される。 The methane gas synthesized by the methane gas generating means 10 is supplied to a desired location through a pipeline, and a portion is stored for internal use, such as as auxiliary fuel when starting up the waste incinerator 1.

上記のような手順で、本実施形態に係る燃焼システムを用いて被燃焼物を燃焼することで、煙突7から排出される燃焼排ガスは、燃焼によって生成する二酸化炭素、水及び余剰の酸素から、再循環させる燃焼排ガス及びメタンガス合成のために分離した二酸化炭素を除いたものとなり、通常の燃焼排ガス量の1/2以下とすることができる。 By combusting the combustible material using the combustion system according to the present embodiment in the steps described above, the combustion exhaust gas discharged from the chimney 7 is composed of carbon dioxide, water, and excess oxygen generated by combustion. This excludes the combustion exhaust gas to be recirculated and the carbon dioxide separated for methane gas synthesis, and can reduce the amount to 1/2 or less of the normal combustion exhaust gas.

また、燃焼システム1としてごみ焼却炉を使用することで、廃棄され焼却処理されるはずの廃棄物から燃料を生成することができ、エネルギーリサイクルの点から非常に優れたシステムを構築することができる。 In addition, by using a garbage incinerator as combustion system 1, it is possible to generate fuel from waste that would otherwise be disposed of and incinerated, making it possible to construct an extremely superior system from the point of view of energy recycling. .

このようなシステムは、特に、災害時における非常用の設備として有用である。つまり、災害時などの緊急事態において、仮設住宅等で避難生活を送ることを余儀なくされる場合がある。このような場合において、仮設住宅からは生活に伴う廃棄物が発生するとともに、非常用電源の確保や暖房・給湯用の燃料の確保が困難となる場合がある。 Such a system is particularly useful as an emergency facility in times of disaster. In other words, in emergency situations such as disasters, people may be forced to live in temporary housing or the like. In such cases, temporary housing generates waste associated with daily life, and it may be difficult to secure emergency power sources and fuel for heating and hot water supply.

このような環境にて、本実施形態に係る燃焼システムを用いて廃棄物を燃焼することで、燃焼排ガスの排出量を1/2以下に抑制しつつ、二酸化炭素や窒素酸化物の排出を大幅に低減した状態で、生活に伴い発生した廃棄物を処理することができる。 In such an environment, by burning waste using the combustion system according to this embodiment, the amount of combustion exhaust gas can be suppressed to less than half, while the emissions of carbon dioxide and nitrogen oxides can be significantly reduced. It is possible to dispose of waste generated as a result of daily life in a state where the amount of waste is reduced to .

また、燃焼に伴い発生した熱を利用して発電機12を駆動することで、生活に必要な電力を賄うことができる。 Furthermore, by driving the generator 12 using the heat generated during combustion, the electricity necessary for daily life can be provided.

そして、余剰電力を用いて水電気分解装置8を作動させ、水電気分解装置8で発生した水素と、二酸化炭素分離手段5で分離した二酸化炭素を用いてメタンガス生成手段10において合成反応を生じさせることにより、給湯・暖房用のガス燃料として利用可能なメタンガスを生成することができる。 Then, the water electrolyzer 8 is operated using the surplus electricity, and a synthesis reaction is caused in the methane gas generating means 10 using the hydrogen generated in the water electrolyzer 8 and the carbon dioxide separated by the carbon dioxide separating means 5. By doing so, it is possible to generate methane gas that can be used as gas fuel for hot water supply and space heating.

さらに、住宅にて発生するし尿を回収して発酵させてメタンガスを生成し、メタンガス生成手段10で発生したメタンガスとともに使用することで、システム全体で生成することができるメタンガスの量を増加させることができ、より無駄のないシステムを構築することができる。 Furthermore, the amount of methane gas that can be generated by the entire system can be increased by collecting and fermenting human waste generated in houses to generate methane gas and using it together with the methane gas generated by the methane gas generation means 10. It is possible to build a leaner system.

このように、本実施形態にかかる燃焼システムを使用することで、廃棄物処理設備を災害時におけるエネルギーインフラの供給拠点として使用ことができる。 In this way, by using the combustion system according to this embodiment, waste treatment equipment can be used as an energy infrastructure supply base in the event of a disaster.

以上、まとめると、本発明の効果は以下の通りとなる。 In summary, the effects of the present invention are as follows.

本発明は、被燃焼物を酸化剤を用いて燃焼する燃焼装置と、水を電気分解する水電気分解装置と、水電気分解装置で発生した酸素を酸化剤として燃焼装置に供給する酸素供給手段と、燃焼装置で発生する燃焼排ガスから二酸化炭素を分離する二酸化炭素分離手段と、水電気分解装置で発生した水素と二酸化炭素分離手段で燃焼排ガスから分離された二酸化炭素を合成してメタンガスを生成するメタンガス生成手段とを備えた燃焼システムである。 The present invention provides a combustion device that burns a substance to be combusted using an oxidizing agent, a water electrolyzer that electrolyzes water, and an oxygen supply means that supplies oxygen generated in the water electrolyzer to the combustion device as an oxidizing agent. , a carbon dioxide separation means that separates carbon dioxide from the combustion exhaust gas generated by the combustion device, and methane gas is produced by synthesizing the hydrogen generated in the water electrolysis device and the carbon dioxide separated from the combustion exhaust gas by the carbon dioxide separation means. This is a combustion system equipped with a methane gas generating means.

水電気分解装置で発生した酸素を酸化剤として燃焼装置に供給するため、被燃焼物を燃焼させた際に発生する燃焼排ガスの主成分は二酸化炭素と水である。そのため、空気を酸化剤として使用する場合と比較して、窒素の発生量を抑制することができるとともに、二酸化炭素分離手段における二酸化炭素の分離効率を向上させることができる。 Since the oxygen generated in the water electrolyzer is supplied to the combustion device as an oxidizing agent, the main components of the combustion exhaust gas generated when the combustion target is combusted are carbon dioxide and water. Therefore, compared to the case where air is used as an oxidizing agent, the amount of nitrogen generated can be suppressed, and the efficiency of separating carbon dioxide in the carbon dioxide separation means can be improved.

そして、二酸化炭素分離手段によって二酸化炭素を分離するため、二酸化炭素の大気への放出を低減することができる。 Since carbon dioxide is separated by the carbon dioxide separation means, the release of carbon dioxide into the atmosphere can be reduced.

また、水電気分解装置で発生した水素を、燃焼排ガスから分離された二酸化炭素と合成してメタンガスを生成するため、水電気分解装置で発生した水素を有効利用することができる。その結果、システム全体から大気に放出される排ガス量を空気を用いて燃焼させた場合の1/2以下に低減することができる。 Furthermore, since methane gas is generated by synthesizing the hydrogen generated in the water electrolysis device with carbon dioxide separated from the combustion exhaust gas, the hydrogen generated in the water electrolysis device can be effectively used. As a result, the amount of exhaust gas released into the atmosphere from the entire system can be reduced to 1/2 or less of that when combustion is performed using air.

そして、二酸化炭素を用いて燃料として使用可能なメタンガスを合成することができるため、資源及びエネルギー源としての再利用が可能となる。 Since methane gas that can be used as fuel can be synthesized using carbon dioxide, it becomes possible to reuse it as a resource and energy source.

さらに、燃焼排ガスの一部を燃焼装置に再循環する排ガス再循環手段と、再循環させる燃焼排ガスの流量を調整する流量調整手段とをさらに備え、酸素と流量調整された燃焼排ガスの混合ガスを酸化剤として燃焼装置に供給するため、混合ガス中の窒素は大幅に低減され、サーマルNOxの発生を抑制することができるとともに燃焼装置内の温度が上昇しすぎるのを防止することができ、クリンカの発生やフューエルNOxの発生も抑制できる。 Furthermore, the apparatus further includes an exhaust gas recirculation means for recirculating a part of the combustion exhaust gas to the combustion device, and a flow rate adjustment means for adjusting the flow rate of the combustion exhaust gas to be recirculated, so as to generate a mixed gas of oxygen and the combustion exhaust gas whose flow rate has been adjusted. Since it is supplied to the combustion equipment as an oxidizer, nitrogen in the mixed gas is significantly reduced, making it possible to suppress the generation of thermal NOx and prevent the temperature inside the combustion equipment from rising too much. It is also possible to suppress the generation of gas and fuel NOx.

また、燃焼排ガスが有する熱を回収して蒸気を発生させる熱回収手段と、熱回収手段で発生した蒸気によって回転駆動する蒸気タービンと、蒸気タービンの駆動に伴って駆動される発電機とを備え、発電機で発生した電力を用いて水電気分解装置を作動させることで、水電気分解装置の作動に必要な電力を、被燃焼物を燃焼させた際に発生する燃焼排ガスの熱を利用して発生させた電力によってまかなうことができるため、別途の電力供給設備が不要となり、システムの構成として無駄がない。 It also includes a heat recovery means that recovers the heat contained in the combustion exhaust gas to generate steam, a steam turbine that is rotationally driven by the steam generated by the heat recovery means, and a generator that is driven in conjunction with the drive of the steam turbine. By operating the water electrolyzer using the electricity generated by the generator, the electricity required to operate the water electrolyzer can be generated by using the heat of the flue gas generated when the material to be combusted is combusted. Since it can be covered by the electricity generated by the system, there is no need for separate power supply equipment, and there is no waste in the system configuration.

また、水電気分解装置を作動させた際に余った電力は、所内各所の補機等の作動用の電力として使用することができ、さらには所外への供給も可能となる。 In addition, the power left over when the water electrolyzer is operated can be used as power for operating auxiliary equipment at various locations within the plant, and can also be supplied outside the plant.

また、燃焼装置において酸化に必要な酸素量に応じて水電気分解装置への電力供給量を制御するため、被燃焼物を燃焼させる際に水電気分解装置以外の設備から酸素を供給してもらう必要がなく、余分な設備を省略することができる。 In addition, in order to control the amount of power supplied to the water electrolyzer according to the amount of oxygen required for oxidation in the combustion equipment, oxygen is supplied from equipment other than the water electrolyzer when burning the material to be combusted. It is not necessary and extra equipment can be omitted.

さらに、膜分離又は吸着又は深冷分離等によって燃焼排ガスから二酸化炭素を分離することで、高純度の二酸化炭素を回収することができる。 Furthermore, high-purity carbon dioxide can be recovered by separating carbon dioxide from the combustion exhaust gas by membrane separation, adsorption, cryogenic separation, or the like.

そして、燃焼装置として廃棄物を燃焼させるごみ焼却炉を使用することで、廃棄物を焼却処理する際に発生する燃焼排ガスの廃熱を回収して水電気分解装置を作動する電力を発生させることができるため、エネルギーリサイクルの観点から無駄のないシステムを構築することができる。 By using a waste incinerator that burns waste as a combustion device, waste heat from the combustion exhaust gas generated when waste is incinerated is recovered to generate electricity to operate the water electrolysis device. This makes it possible to build a system with no waste from an energy recycling perspective.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述したこれらの実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments described above. Furthermore, the effects described in the embodiments of the present invention are merely a list of the most preferable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are limited to those described in the embodiments of the present invention. isn't it.

例えば、熱回収手段2は燃焼装置1と別体のものである必要はなく、燃焼装置1の炉壁を水管で構成してボイラ構造としたものも本願発明に含み得る。 For example, the heat recovery means 2 does not need to be separate from the combustion device 1, and the present invention may include a boiler structure in which the furnace wall of the combustion device 1 is constructed of water tubes.

また、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換しても良い。 Further, the above-described embodiments have been described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to having all the configurations described. Further, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. . Furthermore, some of the configurations of each embodiment may be added, deleted, or replaced with other configurations.

この発明の燃焼システム及び燃焼方法は、種々の被燃焼物を燃焼する設備全般に適用することができる。 The combustion system and combustion method of the present invention can be applied to all equipment that burns various materials to be combusted.

1 燃焼装置(ごみ焼却炉)
2 熱回収手段
3 バグフィルタ
4 誘引送風機
5 二酸化炭素分離手段
6 排ガス再循環手段
6a 再循環流路
6b ダンパ
7 煙突
8 水電気分解装置
9 酸化剤供給手段
10 メタンガス生成手段
11 蒸気タービン
12 発電機
13 復水器

1 Combustion device (garbage incinerator)
2 Heat recovery means 3 Bag filter 4 Induced blower 5 Carbon dioxide separation means 6 Exhaust gas recirculation means 6a Recirculation channel 6b Damper 7 Chimney 8 Water electrolyzer 9 Oxidizing agent supply means 10 Methane gas generation means 11 Steam turbine 12 Generator 13 condenser

Claims (2)

廃棄物を酸化剤を用いて燃焼するごみ焼却炉と、
前記ごみ焼却炉で発生した燃焼排ガスが有する熱を回収して蒸気を発生させる熱回収手段と、
前記熱回収手段で発生した蒸気によって回転駆動する蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの駆動に伴って駆動される発電機と、
前記発電機で発生した電力を用いて作動して水を電気分解する水電気分解装置と、
前記水電気分解装置で発生した酸素を酸化剤として前記ごみ焼却炉に供給する酸素供給手段と、
前記ごみ焼却炉で発生した燃焼排ガスから二酸化炭素を分離する二酸化炭素分離手段と、
前記水電気分解装置で発生した水素と前記二酸化炭素分離手段で燃焼排ガスから分離された二酸化炭素を合成してメタンガスを生成するメタンガス生成手段と
アルカリ薬剤が供給されたバグフィルタで浄化された燃焼排ガスの一部を前記ごみ焼却炉に再循環する排ガス再循環手段と、
前記排ガス再循環手段で再循環させる燃焼排ガスの流量を調整する流量調整手段と備え、
前記酸素供給手段は前記流量調整手段で流量を調整された燃焼排ガスを酸素と混合して前記ごみ焼却炉に供給するものであり
前記水電気分解装置への供給電力は前記ごみ焼却炉において必要な酸素量によって制御される、
廃棄物処理設備。
A garbage incinerator that burns waste using an oxidizing agent;
a heat recovery means for generating steam by recovering heat contained in the combustion exhaust gas generated in the garbage incinerator;
a steam turbine rotationally driven by the steam generated by the heat recovery means;
a generator that is driven as the steam turbine is driven;
a water electrolyzer that operates using electric power generated by the generator to electrolyze water;
an oxygen supply means for supplying oxygen generated in the water electrolyzer to the waste incinerator as an oxidizing agent;
carbon dioxide separation means for separating carbon dioxide from the combustion exhaust gas generated in the garbage incinerator;
Methane gas generation means for generating methane gas by synthesizing hydrogen generated by the water electrolyzer and carbon dioxide separated from the combustion exhaust gas by the carbon dioxide separation means ;
Exhaust gas recirculation means for recirculating a part of the combustion exhaust gas purified by the bag filter supplied with an alkaline agent to the garbage incinerator;
and a flow rate adjustment means for adjusting the flow rate of the combustion exhaust gas recirculated by the exhaust gas recirculation means,
The oxygen supply means mixes the combustion exhaust gas whose flow rate has been adjusted by the flow rate adjustment means with oxygen and supplies the mixture to the waste incinerator,
The power supplied to the water electrolyzer is controlled by the amount of oxygen required in the waste incinerator.
Waste treatment equipment.
廃棄物を酸化剤を用いてごみ焼却炉で燃焼するステップ、
前記ごみ焼却炉で発生した燃焼排ガスが有する熱を回収して蒸気を発生させるステップ、
前記蒸気を発生させるステップで発生させた蒸気によって蒸気タービンを回転駆動するステップ、
前記蒸気タービンの駆動に伴って発電機を駆動させるステップ、
前記発電機で発生した電力を用いて水電気分解装置を作動させ水を電気分解するステップ、
水を電気分解した際に発生した酸素を酸化剤として前記ごみ焼却炉に供給するステップ、
前記ごみ焼却炉で発生した燃焼排ガスから二酸化炭素を分離するステップ、
水を電気分解した際に発生した水素と燃焼排ガスから分離された二酸化炭素を合成してメタンガスを生成するステップ、
アルカリ薬剤が供給されたバグフィルタで浄化された燃焼排ガスの一部を前記ごみ焼却炉に再循環させるステップ、及び、
前記再循環させる燃焼排ガスの流量を調整するステップを備え、
前記酸素を供給するステップにおいて、前記流量を調整された燃焼排ガスを酸素と混合して前記ごみ焼却炉に供給するものであり
前記水電気分解装置への供給電力は前記ごみ焼却炉において必要な酸素量によって制御される、
廃棄物処理方法。
burning the waste in a garbage incinerator using an oxidizing agent;
generating steam by recovering heat contained in the combustion exhaust gas generated in the garbage incinerator;
a step of rotating a steam turbine with the steam generated in the step of generating steam;
driving a generator in conjunction with driving the steam turbine;
operating a water electrolyzer using the electric power generated by the generator to electrolyze water;
supplying oxygen generated when water is electrolyzed as an oxidizing agent to the garbage incinerator;
separating carbon dioxide from the flue gas generated in the waste incinerator;
a step of synthesizing hydrogen generated when water is electrolyzed and carbon dioxide separated from combustion exhaust gas to generate methane gas;
recirculating a portion of the flue gas purified by the bag filter supplied with an alkaline agent to the waste incinerator ;
comprising the step of adjusting the flow rate of the recirculated combustion exhaust gas,
In the step of supplying oxygen, the combustion exhaust gas whose flow rate has been adjusted is mixed with oxygen and supplied to the garbage incinerator,
The power supplied to the water electrolyzer is controlled by the amount of oxygen required in the waste incinerator.
Waste disposal methods.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006292264A (en) 2005-04-08 2006-10-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method and system for waste combustion treatment
JP2012224819A (en) 2011-04-22 2012-11-15 Takuma Co Ltd Method and facility for decomposing tar
JP2016530235A (en) 2013-07-09 2016-09-29 ミツビシ ヒタチ パワー システムズ ヨーロッパ ゲーエムベーハー Flexible power plant and method for its operation
JP2016191539A (en) 2015-03-31 2016-11-10 Jfeエンジニアリング株式会社 Stoker type waste incinerator and waste incineration method
JP2018165388A (en) 2017-03-28 2018-10-25 東京瓦斯株式会社 Water use method and water electrolysis system
JP2019142786A (en) 2018-02-16 2019-08-29 株式会社日立製作所 Methane production facility and methane production method
WO2020203087A1 (en) 2019-04-01 2020-10-08 株式会社Ihi Hydrocarbon combustion system
JP2021135024A (en) 2020-02-28 2021-09-13 荏原環境プラント株式会社 Raw material treatment device and treatment method

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1172009A (en) * 1996-09-20 1999-03-16 Toshiba Corp Power generation system
JP5137199B2 (en) * 2008-07-07 2013-02-06 東京瓦斯株式会社 Separation and recovery system for atmospheric carbon dioxide
US9630864B2 (en) * 2015-06-17 2017-04-25 General Electric Technology Gmbh Seawater plant with inclined aeration and mixed auto recovery
JP2019090084A (en) * 2017-11-15 2019-06-13 東邦瓦斯株式会社 Low carbon energy system and low carbon energy network system
JP2020028847A (en) * 2018-08-22 2020-02-27 日立化成株式会社 Composite, structure body, adsorbent, carbon dioxide separator, carbon dioxide concentration control system, and manufacturing method of composite
JP6748697B2 (en) * 2018-12-19 2020-09-02 株式会社プランテック Combustion control method

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006292264A (en) 2005-04-08 2006-10-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method and system for waste combustion treatment
JP2012224819A (en) 2011-04-22 2012-11-15 Takuma Co Ltd Method and facility for decomposing tar
JP2016530235A (en) 2013-07-09 2016-09-29 ミツビシ ヒタチ パワー システムズ ヨーロッパ ゲーエムベーハー Flexible power plant and method for its operation
JP2016191539A (en) 2015-03-31 2016-11-10 Jfeエンジニアリング株式会社 Stoker type waste incinerator and waste incineration method
JP2018165388A (en) 2017-03-28 2018-10-25 東京瓦斯株式会社 Water use method and water electrolysis system
JP2019142786A (en) 2018-02-16 2019-08-29 株式会社日立製作所 Methane production facility and methane production method
WO2020203087A1 (en) 2019-04-01 2020-10-08 株式会社Ihi Hydrocarbon combustion system
JP2021135024A (en) 2020-02-28 2021-09-13 荏原環境プラント株式会社 Raw material treatment device and treatment method

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