JPH06193849A

JPH06193849A - ゴミ焼却装置

Info

Publication number: JPH06193849A
Application number: JP4340837A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Nishiguchi; 信幸西口; Masahiko Watanabe; 正彦渡辺
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1992-12-22
Filing date: 1992-12-22
Publication date: 1994-07-15
Anticipated expiration: 2013-04-15
Also published as: JP2740096B2

Abstract

(57)【要約】【目的】高効率発電に用いる燃焼式加熱器の排ガスを
有効利用して安定発電させながらも、焼却炉のクリーン
燃焼を達成できるゴミ焼却装置を提供することを目的と
する。【構成】前記廃熱ボイラ６から発電装置３への蒸気供
給路１６に路内蒸気を過熱する燃焼式過熱器１７を設け
て、前記燃焼式過熱器１７からの酸素濃度の低い高温の
排ガスを、前記焼却炉１の二次燃焼領域に供給する第一
排ガス供給路３０と、前記燃焼式過熱器１７への燃焼用
空気を加熱する熱交換器３２を介して前記焼却炉１の二
次燃焼領域に供給する第二排ガス供給路３１とを設け、
前記焼却炉１の燃焼状態が低下した時には、前記燃焼式
過熱器１７からの排ガスを主に前記第一排ガス供給路３
０へ供給し、前記焼却炉１の燃焼状態が良好な時には、
前記燃焼式過熱器１７からの排ガスを主に前記第二排ガ
ス供給路３１へ供給する排ガス流量調節手段を設けて構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】近年、ゴミ焼却炉での発生熱エネ
ルギーを有効利用するために、焼却炉で発生した排ガス
に含まれる熱を廃熱ボイラを用いて熱交換し蒸気発電す
る発電機を備えた都市ゴミ焼却装置が注目されている。
本発明は、焼却炉で発生する排ガスから廃熱回収して蒸
気を発生する廃熱ボイラと、その発生蒸気によりタービ
ンを駆動して発電する発電装置とを備え、前記廃熱ボイ
ラから前記発電装置への蒸気供給路に路内蒸気を過熱す
る燃焼式過熱器を設けてあるゴミ焼却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、焼却炉には、一次燃焼領域で発生
した排ガスを完全燃焼させるべく、その上方空間に形成
した二次燃焼領域に、常温の空気或いは前記廃熱ボイラ
で生成した蒸気で加熱された空気を外部から供給する供
給機構を設けていた。しかし、二次燃焼領域に常温の空
気を供給するものでは、却って二次燃焼領域での燃焼温
度の低下をきたし、完全燃焼が妨げられることになり、
二次燃焼領域に蒸気加熱された空気を供給するもので
は、蒸気エネルギーを発電に有効に利用できないといっ
た問題点があった。

【０００３】そこで、廃熱ボイラから発電装置への蒸気
供給路に路内蒸気を高圧のもとで過熱する燃焼式過熱器
を設けて高効率発電を目指す焼却装置においては、該燃
焼式過熱器の排ガスエネルギーを有効利用する観点か
ら、該燃焼式過熱器のバーナーに過剰空気を供給して得
られる残存酸素濃度の高い（約８％）排ガスを前記二次
燃焼領域に供給することが提案されている（特願平４−
２２２６０号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の焼却
装置では、一次燃焼領域へ理論空気量の約２倍近くの空
気を供給しており、一次燃焼領域で発生する排ガスが二
次燃焼領域に達した時点でも残存酸素濃度が８％近く含
まれていること、そして、一般に残存酸素濃度が５％以
上あれば二次燃焼には十分な酸素量であることが、実験
の結果判明した。かかる状態で、該燃焼式過熱器からの
高温で残存酸素濃度の高い排ガスを前記二次燃焼領域に
供給すれば、却ってＮＯｘやＳＯｘ等の有害なガス成分
が発生することになる。本発明の目的は、上述した従来
欠点を解消し、高効率発電に用いる燃焼式加熱器の排ガ
スを有効利用して安定発電させながらも、焼却炉のクリ
ーン燃焼を達成できるゴミ焼却装置を提供する点にあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明によるゴミ焼却装置の特徴構成は、前記燃焼式過
熱器からの酸素濃度の低い高温の排ガスを、前記焼却炉
の二次燃焼領域に供給する第一排ガス供給路と、前記燃
焼式過熱器への燃焼用空気を加熱する熱交換器を介して
前記焼却炉の二次燃焼領域に供給する第二排ガス供給路
とを設け、前記焼却炉の燃焼状態が低下した時には、前
記燃焼式過熱器からの排ガスを主に前記第一排ガス供給
路へ供給し、前記焼却炉の燃焼状態が良好な時には、前
記燃焼式過熱器からの排ガスを主に前記第二排ガス供給
路へ供給する排ガス流量調節手段を設けてある点にあ
る。

【０００６】

【作用】排ガス流量調節手段は、焼却炉の燃焼状態が低
下した時には、燃焼式過熱器からの残存酸素濃度が２〜
３％の高温の排ガスを主に第一排ガス供給路を介して直
接に焼却炉の二次燃焼領域に供給することにより、一次
燃焼領域で発生した残存酸素濃度が約８パーセント含ま
れる排ガスを高温状態で攪拌して完全燃焼を促しなが
ら、その燃焼熱により発生蒸気量の低下を防ぎ、逆に、
焼却炉の燃焼状態が良好な時には、燃焼式過熱器からの
高温の排ガスを主に第二排ガス供給路を介して前記燃焼
式過熱器への燃焼用空気を加熱する熱交換器に供給する
ことにより、燃焼式過熱器に供給する燃料を節減して燃
費を向上させ、その後、やや温度が低下した排ガスを焼
却炉の二次燃焼領域に供給することにより、一次燃焼領
域で発生した残存酸素濃度が約８パーセント含まれる排
ガスを攪拌して完全燃焼を促すのである。

【０００７】

【発明の効果】本発明によれば、高効率発電に用いる燃
焼式加熱器の排ガスを有効利用して安定発電させながら
も、焼却炉のクリーン燃焼を達成できるゴミ焼却装置を
提供することができるようになった。

【実施例】以下に実施例を説明する。ゴミ焼却装置は、
図１に示すように、都市ゴミを焼却処理するストーカ式
の焼却炉１と、焼却炉１から発生する排ガスを浄化処理
する排ガス処理装置２と、排ガスの熱を利用して発電す
る発電装置３等で構成してある。

【０００８】前記焼却炉１は、被焼却物を受け入れるホ
ッパ４と、ホッパ４内の被焼却物である都市ゴミを下端
部から炉内に投入するプッシャＰｕと、プッシャＰｕに
より投入された被焼却物を攪拌搬送しながら、その底部
から供給される高温の一次燃焼空気により順次乾燥、燃
焼、灰化処理するストーカＳとを設けるとともに、未燃
焼ガスの燃焼を完結させるために、ストーカＳの上部空
間に二次燃焼空間７を形成して、該空間７に二次燃焼用
空気を供給する二次燃焼空気供給部９を該空間７に臨ま
せて設けるとともに、該空間７の下流側の空間８に、燃
焼排ガスの熱エネルギーを回収する廃熱ボイラ６を設け
て構成してある。

【０００９】前記排ガス処理装置２は、前記空間８の下
流に設けた排ガス路１０から煙突１１に至る流路途中に
設けたバグフィルタ１２、洗煙装置１３等で構成してあ
る。

【００１０】前記発電装置３は、蒸気タービン１４とそ
の出力軸に連結された発電機１５とから構成してあり、
前記廃熱ボイラ６から発生する約１００ｋｇｆ／ｃ
ｍ²、３１０℃の高圧の蒸気を主蒸気路である蒸気供給
路１６を介して燃焼式過熱器１７に導き、その燃焼式過
熱器１７で約５００℃に過熱した後に前記蒸気タービン
１４に供給する。前記蒸気タービン１４に供給され全エ
ネルギーを発電に供した蒸気は排気路１４ｃを通して冷
却器１８で冷却された後に回収され、前記廃熱ボイラ６
に循環させる復水路２５を通して還流される。また、前
記蒸気タービン１４に供給された蒸気の一部はエネルギ
ーの一部を発電に供した後に抽気路１４ａ，１４ｂから
取り出されて、前記復水路２５に設けた給水予熱器１９
に導かれる。

【００１１】前記蒸気供給路１６に分岐路２０を設け
て、その分岐路２０に、前記廃熱ボイラ６での発生蒸気
の一部を４０ｋｇｆ／ｃｍ²に減圧する減圧バルブでな
る減圧機構２０ａと、減圧蒸気を蓄積するアキュムレー
タＡを設けてあり、前記アキュムレータＡからの蒸気を
通気する通気路２１と前記タービン１４の抽気路１４ａ
とを接続してある。

【００１２】前記廃熱ボイラ６では、数秒の周期で数パ
ーセントの蒸気量変動が頻繁に発生するばかりでなく、
前記焼却炉１での焼却状態が良好（燃えやすいゴミが安
定して供給されている）である場合には前記廃熱ボイラ
６で発生する蒸気量は全体的に増し、焼却状態が悪化
（水分の多い燃えにくいゴミが供給されている）する場
合には前記廃熱ボイラ６で発生する蒸気量は全体的に減
少するといった数十分の周期による数十パーセントの蒸
気量変動が生じる。そこで、数十分の周期による数十パ
ーセントの蒸気量変動に対応して、余剰蒸気が発生した
場合には、前記蒸気供給路１６に設けた流量調整バルブ
２２を調節して余剰蒸気を前記アキュムレータＡに蓄積
する一方、前記廃熱ボイラ６で発生蒸気が不足した場合
には、前記アキュムレータＡへの蒸気の蓄積を中止し
て、前記タービン１４の抽気路１４ａに設けた抽気量調
整バルブ２３を絞って前記タービン１４への供給熱量を
有効に発電に利用するとともに、前記通気路２１に設け
た通気量調整バルブ２４を開放して、前記アキュムレー
タＡに蓄積された蒸気（２４ｋｇｆ／ｃｍ²）を前記抽
気路１４ａに供給する。

【００１３】前記燃焼式過熱器１７は、ガスバーナ１７
ａから供給される燃料ガスの燃焼により発生する熱エネ
ルギーにより、蒸気流路１７ｄを通過する前記廃熱ボイ
ラ６からの蒸気を過熱するもので、前記燃焼式過熱器１
７の内部側壁を異常高温による破損から保護すべく冷却
する冷却用ガスとして自らの排ガスの一部を冷却流量調
節ダンパ１７ｅ、冷却用循環路１７ｃを介して循環させ
るように構成してある。また、前記過熱路１７ｄの途中
に蒸気量の減少時に蒸気量を補償する水噴霧機構１７ｆ
を前後二段にわたり設け、出口に蒸気流量計１７ｇを設
けてある。前記燃焼式過熱器１７の排ガス出口部には、
排ガス温度を検出する温度検出器１７ｈを設けてあり、
温度検出器１７ｈによる検出温度を約４００℃に保つべ
く前記流量調節弁１７ｅを調節する。さらに、前記燃焼
式過熱器１７からの高温の排ガスを、前記焼却炉１の二
次燃焼領域に供給する第一排ガス供給路３０と、前記燃
焼式過熱器１７への燃焼用空気を加熱する熱交換器３２
を介して前記二次燃焼領域に供給する第二排ガス供給路
３１と、排ガス流量調節ダンパ３３を設けてある。

【００１４】以下に、前記廃熱ボイラ６により生成され
るべき目標蒸気流量をＱ、前記燃焼式過熱器１７から出
力される蒸気の目標温度をＴとして、それらを一定に制
御するコンピュータを用いた制御手段Ｃの動作を、図２
に示すフローチャートに基づいて詳述する。前記燃焼式
過熱器１７の蒸気入力部に設けた流量センサにより蒸気
流量Ｘを計測して＜＃１＞、蒸気変動量ΔＱ＝Ｘ−Ｑを
計算する＜＃２＞。蒸気変動量ΔＱが負であれば、前段
の水噴霧機構１７ｆにおいて水噴霧量第一制御弁（図示
せず）の開度を調節して蒸気量を増加制御して＜＃３
＞、ステップ＜＃４＞に移行する。蒸気変動量ΔＱが
０、即ち、目標どうりであれば後述のステップ＜＃９＞
の処理に移行する。蒸気変動量ΔＱが正のとき、及び、
ステップ＜＃３＞で水噴霧した後、過熱に必要な熱量を
排ガス損失や放熱量等を考慮した燃焼量計算により求
め、ガスバーナ１７ａに供給すべき燃料供給量や燃焼用
空気量を導出し＜＃４＞、燃料供給量制御弁（図示せ
ず）等の開度を調節する＜＃５＞。例えば、蒸気変動量
ΔＱが正のときは余剰の蒸気をアキュムレータＡに蓄積
し、水噴霧が不要で過熱に必要な熱量が少なくてすむの
で燃料供給量を減らし、蒸気変動量ΔＱが負のときは、
水噴霧した後に過熱に必要な熱量を増加すべく燃料供給
量を増加するのである。次に、前記熱交換部の側壁温度
が異常に高温となることを防止するための冷却用ガスと
して用いる排ガスの循環量を計算し、計算した循環量を
確保すべく前記流量調節弁１７ｅの開度を調節する＜＃
６＞。前記温度検出器１７ｇにより排ガス温度を計測し
＜＃７＞、目標排ガス温度（ここでは約４００℃として
ある）との差に応じて前記流量調節弁１７ｅの開度を微
調節する。即ち、排ガス温度が目標排ガス温度より高け
れば、前記流量調節弁１７ｅの開度を小さくし、排ガス
温度が目標排ガス温度より低ければ、前記流量調節弁１
７ｅの開度を大きくする＜＃８＞。前記燃焼式過熱器１
７の出口に設けた過熱蒸気温度検出器（図示せず）によ
り過熱蒸気温度Ｙを計測し＜＃９＞、温度差ΔＴ＝Ｙ−
Ｔを計算する＜＃１０＞。その結果、温度差ΔＴが０で
あれば、再びステップ＜＃１＞に戻り、同様の制御を繰
り返し、温度差ΔＴが正であれば、水噴霧量の計算＜＃
１１＞に基づいて、後段の水噴霧機構１７ｆにおいて水
噴霧量第二制御弁（図示せず）の開度を調節することで
蒸気温度を目標蒸気温度Ｔまで下げた＜＃１２＞後に、
ステップ＜＃１＞に戻り、同様の制御を繰り返す。温度
差ΔＴが負であれば、ステップ＜＃４＞に戻り、再度燃
焼量計算を行い、ガスバーナ１７ａに供給すべき燃料供
給量や燃焼用空気量を導出して、以降の動作を繰り返す
のである。即ち、前記制御手段Ｃ、冷却用循環路１７
ｃ、流量調節弁１７ｅ、温度検出器１７ｇで、冷却用ガ
ス供給量を調節して前記燃焼式過熱器１７からの排ガス
温度を一定に保つ排ガス温度調節手段を構成する。

【００１５】さらに、前記制御手段Ｃは、蒸気変動量Δ
Ｑが負であれば、前記焼却炉１の燃焼状態が低下したと
判断して、前記燃焼式過熱器１７からの残存酸素濃度の
低い（約２〜３％）排ガスを前記第一排ガス供給路３０
へ供給すべく前記排ガス流量調節ダンパ３３を調節する
ことにより、約４００℃の高温の排ガスを攪拌用のガス
として前記焼却炉１の二次燃焼領域に供給する。逆に、
蒸気変動量ΔＱが正或いは０であれば、前記焼却炉１の
燃焼状態が良好であると判断して、排ガスエネルギーを
前記燃焼式過熱器１７で消費される燃料を低減するため
に使用すべく、前記排ガス流量調節ダンパ３３を調節す
ることにより前記燃焼式過熱器１７からの排ガスを前記
第二排ガス供給路３１へ供給する。前記熱交換器３２を
通過して約２００℃に低下した排ガスを、攪拌用のガス
として前記焼却炉１の二次燃焼領域に供給する。即ち、
前記制御手段Ｃ、前記排ガス流量調節ダンパ３３とで排
ガス流量調節手段を構成する。

【００１６】以下に別実施例を説明する。先の実施例で
は、蒸気変動量ΔＱにより焼却炉１の燃焼状態を判断す
るものを説明したが、蒸気変動量ΔＱに限るものではな
く、炉内温度や、それらの組み合わせにより判断するよ
うに構成することもできる。

【００１７】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にする為に符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ゴミ焼却装置の概略構成図

【図２】フローチャート

【符号の説明】

１焼却炉３発電装置６廃熱ボイラ１４タービン１６蒸気供給路１７燃焼式過熱器３０第一排ガス供給路３１第二排ガス供給路３２熱交換器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼却炉（１）で発生する排ガスから廃熱
回収して蒸気を発生する廃熱ボイラ（６）と、その発生
蒸気によりタービン（１４）を駆動して発電する発電装
置（３）とを備え、前記廃熱ボイラ（６）から前記発電
装置（３）への蒸気供給路（１６）に路内蒸気を過熱す
る燃焼式過熱器（１７）を設けてあるゴミ焼却装置であ
って、前記燃焼式過熱器（１７）からの酸素濃度の低い高温の
排ガスを、前記焼却炉（１）の二次燃焼領域に供給する
第一排ガス供給路（３０）と、前記燃焼式過熱器（１
７）への燃焼用空気を加熱する熱交換器（３２）を介し
て前記焼却炉（１）の二次燃焼領域に供給する第二排ガ
ス供給路（３１）とを設け、前記焼却炉（１）の燃焼状
態が低下した時には、前記燃焼式過熱器（１７）からの
排ガスを主に前記第一排ガス供給路（３０）へ供給し、
前記焼却炉（１）の燃焼状態が良好な時には、前記燃焼
式過熱器（１７）からの排ガスを主に前記第二排ガス供
給路（３１）へ供給する排ガス流量調節手段を設けてあ
るゴミ焼却装置。