JPH05272702A - エコノマイザを有しないごみ焼却発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エコノマイザを有しないに拘わらず、廃熱を
有効且つ積極的に利用することができごみ焼却発電装置
を提供することを目的とする。 【構成】 焼却炉１のごみ燃焼排ガス流動領域に高圧ボ
イラである発電ボイラ２を設けて、ごみ燃焼排ガス９に
より発電タービン用蒸気１３を発生させるようにしたエ
コノマイザを有しないごみ焼却発電装置において、ごみ
燃焼排ガス流動領域における発電ボイラ２の排ガス出口
側に、ごみ燃焼排ガス９からの熱回収により一般熱負荷
部用蒸気１６を発生させる低圧ボイラである廃熱回収ボ
イラ３を、発電ボイラ２とは別個独立して設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、都市ごみや産業廃棄物
等のごみを焼却処理し、その焼却廃熱を発電に利用する
ようにしたごみ焼却発電装置であって、特に、エコノマ
イザを有しないごみ焼却発電装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のごみ焼却発電装置として
は、図２又は図３に示す如く、ホッパ４から焼却炉１内
に供給された都市ごみ等のごみ５をストーカ６，７，８
により燃焼させると共に、そのごみ燃焼排ガス９を燃焼
室１０，１１，１２から発電ボイラ２に導いて蒸気１３
を発生させ、これを過熱器１４により過熱して、その過
熱蒸気１３´を発電用タービン（図示せず）に供給し、
発電させるようになされたものがよく知られている。

【０００３】而して、図２に示すもの（以下「第１従来
装置」という）では、発電ボイラ２を経過したごみ燃焼
排ガス９が主ダクト１８及びバイパスダクト１９を経て
出口ダクト１５から集塵機（図示せず）へと排出され、
集塵機に排出される排ガス温度をバイパスダクト１９に
設けたダンパ１９ａの調節によって可及的に一定温度に
維持させるべく図っている。また、図３に示すもの（以
下「第２従来装置」という）では、発電ボイラ２を経過
したごみ燃焼排ガス９がガス式空気予熱器２０を経て出
口ダクト１５から集塵機（図示せず）へと排出され、燃
焼用空気２１を排ガスとの熱交換により予熱させるべく
図っている。

【０００４】ところで、近年、地球環境問題からＣＯ₂
の削減が世界的な要求事項となってきており、その一方
で、増え続ける都市ごみは我が国では平成元年度でつい
に５０００万トン／年に達し、特に、大都市圏では毎年
７％の増加を示し、埋め立て地も次第に逼迫して重大な
問題となりつつある。このため、ごみ焼却率を上げ、そ
の減量化が叫ばれているが、我が国においては、ごみ焼
却の余熱利用率がヨーロッパ先進諸国に比して低い。す
なわち、ヨーロッパでは、発電設備については、公営の
事業用発電所が多く、ごみ焼却で発生する蒸気条件をこ
れら事業用発電所に合わせて設定するため、高温高圧ボ
イラを採用しており、その一方で、ごみ焼却熱による温
水を学校，病院，住宅等の地域暖房用として利用してお
り、非常に高効率の熱利用が図られている。しかし、我
が国では、ごみ焼却炉が総て自治体の運営になり、ごみ
の完全焼却処理を主体としているので、大都市で運転さ
れているごみ焼却発電プラントでも、自家使用電力のみ
を賄う程度の発電量とし、余剰熱量は空冷コンデンサに
より大気中に熱放射しているプラントが多い。また、ご
み焼却に伴う発電を行っても、これを電力会社へ売電す
る場合、４〜５円／ＫＷｈと極めて低価格であるため、
発電によるメリットは少なかった。そこで、我が国で
も、最近、ＣＯ₂ の削減と資源保護の問題から積極的に
ごみ発電を行うことにより燃料焚ボイラの燃焼量を減ら
し、総合的なＣＯ₂ 発生の抑制を行うため、１５０ｔ／
ｈ程度の中型ごみ焼却炉においても積極的に発電させ、
高圧・高温化を進めようとしており、その実現に向けて
政府も補助金等で奨励し、電力会社でも９〜１０円／Ｋ
Ｗｈで買電する方向にある。また、地域暖房については
ヨーロッパでは古くから広く普及しているが、我が国で
は、札幌市を除いては、その利用率は低い。最近は、都
市の再開発が盛んに行われているが、その中でも、都市
廃熱の有効利用が叫ばれている。都市廃熱の中で最も利
用価値の高いのがごみ焼却場の莫大な熱量である。ごみ
のリサイクルの一環として廃熱利用が挙げられ、ボイラ
の高温高圧化による発電効率のアップの他、既設炉や比
較的小型炉からの廃熱利用をも積極的に押し進めるよ
う、政府の指導が行われている。

【０００５】このような時代の要請を受けて、近時新設
される売電方式を採用したごみ焼却発電装置にあって
は、発電ボイラの排ガス出口側にエコノマイザを設け
て、廃熱の有効利用を積極的に図るようにしている場合
が多い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、既設のごみ焼
却発電装置は、その殆どが図２又は図３に示す如くエコ
ノマイザを有しないものであり、廃熱の有効利用を図る
ことができず、時代の要請に応えることができないでい
た。特に、流量調節可能なバイパスダクト１９を設けて
集塵機入口側の排ガス温度を制御させるようにした第１
従来装置にあっては、焼却炉１が一定負荷で運転される
傾向にある現状では、発電ボイラでかなり低温までガス
エネルギが利用されることとも相俟って、出口ダクト１
５での排ガス温度変動が少ないことから、バイパスダク
ト１９を設けておく意義はこれが殆どない。また、廃熱
を空気予熱に利用している第２従来装置にあっても、ご
み質が高カロリとなっている現状では、予熱空気の必要
性が少ないことから、低温腐食や付着ダストの清掃除去
等の保守管理の面倒なこととも相俟って、ガス式空気予
熱器２０を使用するメリットがない。

【０００７】本発明は、このような実情に鑑みて、エコ
ノマイザを有しないに拘わらず、廃熱を有効且つ積極的
に利用することができ、時代の要請に充分応えることの
できるごみ焼却発電装置を提供することを目的とするも
のである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、焼却炉のご
み燃焼排ガス流動領域に高圧ボイラである発電ボイラを
設けて、ごみ燃焼排ガスにより発電タービン用蒸気を発
生させるようにしたエコノマイザを有しないごみ焼却発
電装置において、上記の目的を達成すべく、特に、前記
ごみ燃焼排ガス流動領域における発電ボイラの排ガス出
口側に、ごみ燃焼排ガスからの熱回収により一般熱負荷
部用蒸気を発生させる低圧ボイラである廃熱回収ボイラ
を、発電ボイラとは別個独立して設け、且つこの廃熱回
収ボイラに、ボイラ内の飽和蒸気温度がごみ燃焼排ガス
の露点を下回らないようにボイラ内の圧力を制御する圧
力制御装置を付設しておくことを提案するものである。

【０００９】

【作用】発電ボイラを経過したごみ燃焼排ガスは廃熱回
収ボイラにより熱回収されて、蒸気を発生させる。この
ボイラで発生した蒸気は、地域冷暖房等の一般熱負荷部
の熱源として利用される。したがって、エコノマイザを
有しないにも拘わらず、ごみ焼却による廃熱の有効利用
を図ることができる。また、廃熱回収ボイラ内の圧力を
圧力制御装置により制御して、ボイラ内の飽和蒸気温度
が一般熱負荷部用蒸気の使い過ぎ等によってごみ燃焼排
ガスの露点を下回るような事態が生じないように配慮し
てあるから、当該飽和蒸気温度が排ガス露点以下に低下
して低温腐食を生じるような心配はない。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の構成を図１に示す実施例に基
づいて具体的に説明する。この実施例は、図２又は図３
に示す既設のごみ焼却発電装置を改造した例に係る。

【００１１】図１に示すごみ焼却発電装置において、１
は焼却炉、２は焼却炉１のごみ燃焼排ガス流動領域に配
設された高圧ボイラたる発電ボイラ、３は発電ボイラ２
の排ガス出口側に配設された低圧ボイラたる廃熱回収ボ
イラである。

【００１２】焼却炉１においては、ホッパ４から投入さ
れたごみ５が乾燥ストーカ６，燃焼ストーカ７，後燃焼
ストーカ８により乾燥，燃焼され、その燃焼排ガス９が
一次燃焼室１０，二次燃焼室１１，三次燃焼室１２から
ボイラ２，３を経て出口ダクト１５から排出される。こ
の実施例では、焼却炉１の処理能力を２００ｔ／日とし
ている。

【００１３】発電ボイラ２においては、ごみ燃焼排ガス
９との熱交換により発電タービン用蒸気１３が発生す
る。この蒸気１３は、三次燃焼室１２からボイラ伝熱面
への移行領域に配置された過熱器つまり過熱管１４を経
過する間に、ごみ燃焼排ガス９との熱交換により過熱さ
れ、その過熱蒸気１３´は発電タービン（図示せず）に
供給されて、発電を行う。この実施例では、発電ボイラ
２として、蒸気圧力２０Ｋｇ／ｃｍ² ，過熱蒸気温度２
７０℃，給水温度１４３℃の高圧ボイラが使用されてお
り、ボイラ出口ガス温度は３２０℃である。

【００１４】廃熱回収ボイラ３においては、発電ボイラ
２を経過したごみ燃焼排ガス９との熱交換により一般熱
負荷部用蒸気１６が発生する。この蒸気１６は、当該ご
み焼却発電装置の設置所内の暖房，温水プール，園芸用
熱源や地域冷暖房の熱源として利用される。既設のごみ
焼却発電装置を改造する場合にあっては、廃熱回収ボイ
ラ３は第１従来装置のバイパスダクト１９部分や第２従
来装置のガス式空気予熱器２０部分に設けられ、労働安
全規則による蒸気圧力５Ｋｇ／ｃｍ² 程度の低圧ボイラ
が使用される。この実施例では、蒸気圧力５Ｋｇ／ｃｍ
² ，給水温度１０５℃の低圧ボイラ３を上記部分に新設
しており、そのボイラ出口ガス温度は２５０℃である。
なお、両ボイラ２，３は別個独立したものであり、これ
らへの給水は各別に行われる。

【００１５】また、廃熱回収ボイラ３には圧力制御装置
２２が付設されている。この圧力制御装置２２は、ボイ
ラ内圧力を検出する圧力検出器２２ａとその検出値に基
づいてボイラ内圧力を制御する圧力制御弁２２ｂとから
なり、ボイラ内の飽和蒸気温度がごみ燃焼排ガス９の露
点を下回らないようにボイラ内圧力を一定に保持するよ
うに構成されている。したがって、一般熱負荷部用蒸気
１６の使い過ぎにより、ボイラ内の飽和蒸気温度が低下
して排ガス９の露点を下回るといった不都合を生じず、
低温腐食の発生はこれが確実に回避されることになる。

【００１６】なお、この実施例では、廃熱回収ボイラ３
を経過して出口ダクト１５から排出されるごみ燃焼排ガ
ス９は、既設の電気集塵機１７により処理されるように
なっている。最近、廃熱回収ボイラ３を経過して出口ダ
クト１５から排出されるごみ燃焼排ガス９の処理手段と
してバグフィルタを採用し、ダイオキシンや重金属，Ｈ
Ｃｌ，ＳＯｘ等の有害物質の捕集効率を向上させようと
する傾向にあるが、本発明に係るごみ焼却発電装置にあ
っても、上記電気集塵機１７に代えてバグフィルタを設
けるようにしてもよいことは勿論である。この場合、廃
熱回収ボイラ３の出口ガス温度は低温腐食や熱交換条件
を考慮して２５０℃程度とするのが妥当なところである
ため、バグフィルタの入口側に水噴射減温装置を配設し
て排ガス温度を１５０℃程度に減温させるようにしてお
くことが好ましい。

【００１７】以上のように構成されたごみ焼却発電装置
にあっては、発電ボイラ２で熱回収されたごみ燃焼排ガ
ス９から更に有効に熱回収し得て、廃熱回収ボイラ３に
より地域冷暖房等の熱源として利用しうるに足る蒸気量
を得ることができ、廃熱の有効利用を図ることができ
る。

【００１８】例えば、エコノマイザを有するごみ焼却発
電装置の一般的仕様においては、発電ボイラについて蒸
気圧力２０Ｋｇ／ｃｍ² ，過熱蒸気温度２７℃，給水温
度１４３℃，ボイラ出口ガス温度３２０℃であり、エコ
ノマイザについてエコノマイザ入口給水温度１４３℃、
エコノマイザ出口給水温度１８５℃，エコノマイザ出口
ガス温度２５０℃であって、２００ｔ／日の焼却におい
て発電ボイラの蒸気発生量は３４５００Ｋｇ／ｈであ
り、エコノマイザの吸収熱量は１４４９０００Ｋｃａｌ
／ｈである。かかる発電ボイラ及びエコノマイザの熱回
収条件は、上記実施例装置の発電ボイラ２及び廃熱回収
ボイラ３と同一であるから、この実施例装置において
は、エコノマイザの吸収熱量が廃熱回収ボイラ３の吸収
熱量に対応するものと考えられる。してみると、これが
５Ｋｇ／ｃｍ² の飽和蒸気（エンタルピ６５８Ｋｃａｌ
／Ｋｇ）に置き変わったとして、給水温度１０５℃の廃
熱回収ボイラ３では、１４４９０００Ｋｃａｌ／ｈ÷
（６５８Ｋｃａｌ／Ｋｇ−１０５Ｋｃａｌ／Ｋｇ）＝２
６２０Ｋｇ／ｈの蒸気１６が得られることになる。

【００１９】ところで、焼却炉１内のごみ燃焼排ガス流
動領域においては、通常の燃料焚きボイラでも見られる
ことではあるが、１５０℃以下でごみ燃焼排ガス９の露
点による低温腐食現象が生じることから、特に、低圧ボ
イラ３においては低温腐食の心配がある。しかし、上記
実施例の低圧ボイラ３における５Ｋｇ／ｃｍ² の飽和蒸
気温度は１５８℃であり、圧力制御装置２２により飽和
蒸気温度が上記露点を下回る程度にまで低下するような
ことがないことから、ボイラ水管の管壁温度は低温腐食
温度以上（約１６５℃）となり、低温腐食が生じる心配
は全くない。

【００２０】また、低圧ボイラ３の出口ガス温度は２５
０℃であり、飽和蒸気温度（１５８℃）との差が９２℃
となるから、低圧ボイラ３におけるごみ燃焼排ガス９と
の熱交換も実用的に充分可能である。

【００２１】また、ごみ燃焼排ガス９を電気集塵機１７
で処理するようにした場合、集塵機１７内でダイオキシ
ンが生成する虞れがあり、高圧ボイラ２の出口ガス温度
（３２０℃）はダイオキシン生成温度となっている。し
かし、高圧ボイラ２の排ガス出口側に低圧ボイラ３を設
置して、排ガス温度を２５０℃まで低下させておくと、
その排ガス９を電気集塵機１７で処理した場合、ダイオ
キシンは全く生成しないか、生成したとしても極く僅か
となる。このように、低圧ボイラ３の設置は、廃熱利用
上のみならず、ダイオキシン対策上からも極めて有効な
改造手段である。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、発電ボイラで熱回収されたごみ燃焼排ガスか
ら、低圧ボイラである廃熱回収ボイラにより更に熱回収
するようにしたから、廃熱を有効且つ積極的に利用する
ことができ、エコノマイザを有しない既設のごみ焼却発
電装置についても、時代の要請に充分応えることのでき
るよう改造することができる。しかも、廃熱回収ボイラ
にあっては、圧力制御装置を付設したことによって、蒸
気の使い過ぎによりボイラ内の飽和蒸気温度が排ガス露
点を下回るようなことがなく、低温腐食の問題も全く心
配ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るごみ焼却発電装置の一実施例を示
す断面図である。

【図２】第１従来装置を示す断面図である。

【図３】第２従来装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１…焼却炉、２…発電ボイラ、３…廃熱回収ボイラ、５
…ごみ、９…ごみ燃焼排ガス、１３…発電タービン用蒸
気、１６…一般熱負荷部用蒸気，２２…圧力制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼却炉のごみ燃焼排ガス流動領域に高圧
   ボイラである発電ボイラを設けて、ごみ燃焼排ガスによ
   り発電タービン用蒸気を発生させるようにしたエコノマ
   イザを有しないごみ焼却発電装置において、前記ごみ燃
   焼排ガス流動領域における発電ボイラの排ガス出口側
   に、ごみ燃焼排ガスからの熱回収により一般熱負荷部用
   蒸気を発生させる低圧ボイラである廃熱回収ボイラを、
   発電ボイラとは別個独立して設けてあり、廃熱回収ボイ
   ラには、ボイラ内の飽和蒸気温度がごみ燃焼排ガスの露
   点を下回らないようにボイラ内の圧力を制御する圧力制
   御装置が付設されていることを特徴とする、エコノマイ
   ザを有しないごみ焼却発電装置。