JPH08100606A - ランキンサイクル発電システム及びその運転方法 - Google Patents

ランキンサイクル発電システム及びその運転方法

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JPH08100606A
JPH08100606A JP6236387A JP23638794A JPH08100606A JP H08100606 A JPH08100606 A JP H08100606A JP 6236387 A JP6236387 A JP 6236387A JP 23638794 A JP23638794 A JP 23638794A JP H08100606 A JPH08100606 A JP H08100606A
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steam
medium
refrigerator
power generation
rankine cycle
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Akira Yamada
章 山田
Yoshinari Hori
嘉成 堀
Yasuo Koseki
康雄 小関
Ryuichi Kaji
隆一 梶
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Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】経済性を考慮しつつ、ゴミ焼却炉の発熱量の変
動に適応でき、高い効率の発電システムを提供する。 【構成】媒体が流通される熱交換部を有するごみ焼却炉
と、発電機を備えた蒸気タ−ビンを有し、該蒸気タ−ビ
ンから排出される媒体が冷却される復水器を経て前記ボ
イラに循環され、前記復水器に冷却水を供給される冷凍
機を備え、前記冷凍機に、前記ごみ焼却炉で発生した前
記蒸気の一部が前記蒸気タ−ビンより上流部で分岐され
て供給され、前記冷凍機を出た媒体は前記復水器を経た
媒体と合流される。 【効果】安定してごみ焼却業務を続行でき、経済性を考
慮しつつ、ゴミ焼却炉の発熱量の変動に適応でき、高い
効率の発電システムが得られた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はごみ焼却炉で発生した熱
を利用して蒸気タービンを駆動するごみ焼却排熱発電シ
ステム（以下、ごみ焼却排熱発電システム又はごみ発電
プラントと記す）に関し、ごみ発電プラントを高効率化
するに最適なランキンサイクル発電システムに係るもの
である。
【０００２】
【従来の技術】現在、焼却可能な都市ごみは各自治体に
よって、可能な限り焼却処分されており、該焼却時に発
生する熱で温水や蒸気を発生させて、浴場や温水プール
及び発電等に利用している。
【０００３】最近は生活様式の変化やＯＡ機器の普及に
伴って、紙ごみ等の焼却可能なごみ量の増加とごみ発熱
量の増大傾向にあり、一方では埋立処分場の確保が極め
て困難な状況にある。特に都市部においては前記した状
況は大きな社会問題となっている。
【０００４】他方、電力需要は近年著しく伸びており、
特に家庭用冷房機器の普及により都市部の夏季・昼間に
おける電力需要は増大の一途を辿り、該需要に合わせた
発電設備の新設若しくは増設を余儀なくされている。
【０００５】そこで、都市部におけるこれらの諸問題を
解決する手段の一つとして、さらには地球環境問題解決
の一助として、ごみを有用且つ有価な資源と位置付け、
各自治体では前述したごみ焼却排熱を回収して得られる
蒸気で発電するごみ発電プラントの導入を検討してい
る。
【０００６】ごみ発電プラントでは、ごみ焼却に伴って
発生する排ガス中に塩素ガス等の腐食性成分が含まれて
いる場合が多く、該排ガスの熱を回収する蒸気発生器の
伝熱管は前記腐食性排ガスによって腐食される。該伝熱
管腐食の傾向は高温になるにしたがって顕著になるため
に、当該ごみ焼却排熱発電システムにおけるタービン入
口蒸気の温度は高々３００℃程度に制限されている。
【０００７】この解決策として、特開平5−10107号に
は、ごみ焼却排熱で得られる蒸気をガスタービンを駆動
した後の高温の排ガスでさらに加熱して過熱蒸気とし、
該過熱蒸気を蒸気タービンへ導入して発電することによ
って、発電効率を向上させる方法が提示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、当該発
電システムはごみ焼却による蒸気タービン発電システム
の他にガスタービン発電システムを設置するために、設
備費の高騰は免れない。また、当該プラントの運転に
は、各種のガスや油等の有価な燃料を必要とする。さら
に、蒸気タービン発電システムとガスタービン発電シス
テムが密接に接続されているために、高度の運転技術並
びに厳密な保守管理を要し、ガスタービン発電システム
が何らかの原因で停止した時は、極めて低い発電効率で
の蒸気タービン発電システムの単独運転、若しくは最悪
の場合にはごみ焼却炉の運転停止を余儀なくされ、本来
のごみ処理業務に支障を来すことも考えられる等々の欠
点があった。
【０００９】一方、当該ごみ発電プラントは事業用発電
プラントのように沿岸部に設置されることは稀であり、
一般的にはごみの収集距離等を考慮すると、海水等の冷
却水の入手が困難な沿岸から比較的離れた場所に設置さ
れる。また、水利権等の関連から冷却水としての河川水
利用は敬遠される。したがって、蒸気タービンの排気を
凝縮するための復水器は、空気によって冷却する空冷式
復水器が主流となっている。このために、当該システム
における蒸気タービン排気の凝縮温度は一般的に６０〜
７０℃程度（この時の飽和圧力は０.２〜０.３kg／cm2
程度）までの冷却に制限されており、海水等を冷却水と
して用いて前記凝縮温度を３０〜４０℃程度（この時の
飽和圧力は０.０４〜０.０８kg／cm2 程度）としている
通常の事業用大型発電プラントより、大幅に排気の温度
と圧力が高い。
【００１０】このために、ごみ発電プラントでは低いラ
ンキンサイクル効率での運転を余儀なくされていた。
【００１１】一方、当該状況を解決することを目的に、
冷水塔(クーリングタワーとも称す)並びに水冷式復水器
を設置して、該冷水塔で得られる冷水を該水冷式復水器
に導入して、前記蒸気タービン排気を空冷式復水器より
も低い温度で凝縮する冷水塔／水冷式復水システムも考
えられるが、当該システムは、新たに冷水塔の設置が必
要となり、設備費の高騰を来たすことから現実的ではな
い。
【００１２】また、当該ごみ発電プラントにおいては、
該ごみの種類によって発熱量が変動するために、焼却炉
に一定量のごみを投入していても、発生する蒸気の量が
時々刻々変化することが知られている。そのために、発
生する蒸気の一部量を常時発電システム系外へ排出して
おき、該排出蒸気量を制御することで蒸気タービンへの
供給蒸気量を一定に維持する方法が一般に採られてい
た。したがって、ごみ焼却排熱を回収して発生した蒸気
の一部は発電に寄与することなく系外へ放出されてお
り、せっかく回収したごみの焼却熱を無駄にしており、
長期間の熱効率が低下してしまう欠点があった。
【００１３】そこで、本発明の目的は、経済性を考慮し
つつ、或いはさらに、ゴミ焼却炉の発熱量の変動に適応
できるごみ発電プラントのランキンサイクル効率を向上
することができるランキンサイクル発電システムを提供
することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は係る課題を解決
して、高効率に発電すると共に、ごみ焼却排熱によって
得られる蒸気を効率良く利用できるごみ焼却排熱発電シ
ステムを提供できる。本発明は、媒体が流通される熱交
換部を有するボイラと、該熱交換部で発生した前記媒体
の蒸気が導入される、発電機を備えた蒸気タービンを有
し、該蒸気タービンから排出される前記媒体の蒸気が復
水される復水器を経て前記ボイラに循環されるランキン
サイクル発電システムにおいて、前記ボイラは、一定の
燃料投入量に対して媒体の蒸気発生量が変動するもの
（例えばごみ焼却炉）に適応でき、該変動により最少と
なる蒸気発生量より少ない所定量の蒸気は前記蒸気ター
ビンに供給され、該所定量を越える前記媒体の蒸気（変
動分を含む）は変動を緩衝された後（例えば、液体にし
て（復水）蒸気量の変動を緩衝する）、前記復水器を経
た前記媒体と合流される。
【００１５】一定の燃料投入量に対して媒体の蒸気発生
量が変動するものは、例えば、ボイラの定常運転時にお
いても発熱量（或いは蒸気発生量）が随時変動するもの
であってもよく、また、燃料（ごみ）の単位重さ（或い
は体積）当りの発熱量（或いは蒸気発生量）が変動する
ものであってもよい。
【００１６】前記所定量と所定量を越えるものとは、例
えば図１０のごみ焼却炉の発生蒸気量の概略図中に示す
ように分けることができる。ごみ焼却炉の運転状態を一
定にした時でも、発生した蒸気は例えば図のような変動
を示すものである。また、前記所定量は、時間帯によっ
て変えることが望ましい。例えば一日を２以上に区切ら
れて規定されたの時間帯により、変えることができる。
また、例えば前記蒸気タービンを停止する必要があると
き（例えば故障や点検）でも、前記蒸気タービンに導入
される前記媒体蒸気量をカットし、前記冷凍機に供給す
るようにするので、ごみ焼却炉は連続して運転できる。
【００１７】例えばごみ焼却炉のように一定の燃料（ご
み）投入量に対して蒸気発生量が変動する焼却炉におい
ても、安定した蒸気量を蒸気タービンに供給できるとと
もに、前記変動を緩和して安定して前記媒体を循環させ
ることができる。
【００１８】また、前記復水器に冷却水を供給される冷
凍機を備えており、前記ごみ焼却炉で発生した前記媒体
の蒸気の一部は前記蒸気タービンより上流部で分岐され
て前記冷凍機に供給され、前記冷凍機で復水された媒体
は前記復水器から出た媒体と合流されたことを特徴とす
る。前記冷凍機は、吸収式冷凍機であることが好まし
い。
【００１９】本発明により、ごみ焼却炉から発生する熱
をより有効に利用でき、熱の損失も少なく抑えることが
できる。
【００２０】前記冷凍機は、冷却水或いは冷却水発生源
の貯蔵部を備えたことが好ましい。冷却水発生源として
は、冷却水を発生させる元となるものである。吸収式冷
凍機においては、例えば、濃吸収液及び冷媒液であり、
特に濃吸収液である。圧縮式冷凍機においては、例え
ば、圧縮された冷媒である。また、容器等の中に貯蔵で
きるものであることが望ましい。
【００２１】本冷凍機では、吸収液と冷媒液を有し、供
給した前記媒体蒸気により冷媒液により薄められた吸収
液（低濃度）を加熱して、吸収液を濃縮し、冷媒液を分
離できる。得られた高濃度の吸収液及び冷媒液は前記復
水器を経て戻ってきた冷却水を冷却して、新たな冷却水
（冷水）を得る発生源として用いられる。或いは、一
旦、吸収液や冷媒液の貯蔵槽に送られる。その後、必要
時に冷却水発生に使用できる。前記冷却水は復水器と冷
凍機との間を循環される構成である。
【００２２】また、冷凍機の吸収液或いは冷媒液と、ご
み焼却炉−タービン復水器−ごみ焼却炉を循環する媒体
とが直接接触しない（混在しない）構造にできる。この
ため、ごみ焼却炉の熱交換部等を含む各所の腐食を抑制
できる。
【００２３】前記復水器は、例えば、ごみ焼却炉で発生
した媒体の蒸気（気体）を冷却して液体にする機能を有
するものである。前記媒体が水の場合、水蒸気を水にす
るものである。
【００２４】本発明では、前記合流される部分は前記復
水器からごみ焼却炉までの間に設けることにより、前記
復水器から出た媒体（低温）を、冷凍機を経た媒体（高
温）とを合流させてごみ焼却炉へ導入することができ
る。前記復水器から出た媒体を予熱してボイラに供給で
きるので、蒸気発生量を増大でき、高効率運転ができ
る。さらに、本発明の冷凍機を効率良く運転できる。ま
た、前記のように温度の異なる媒体が合流されることが
あるので、各々の温度を均一化して下流に流すために、
図１１に示すように混合器９１０（媒体同志を十分撹拌
し温度を均一化できるもの）を設けることができる。
【００２５】本発明のごみ焼却炉は、可燃ごみを焼却す
ることにより熱を発生するものである。本発明に適応す
るごみ焼却炉は、実質的に連続運転できるものであるこ
とが望ましい。例えば、基本的に昼夜連続運転する炉
で、所定の場合（例えばメンテナンス等）に停止するよ
うな炉である。前記ごみは、例えば家庭から出るような
生ごみ，可燃物，工場等から出る可燃性廃棄物等のよう
に、焼却処分するものであればよい。
【００２６】前記媒体は、例えば、液体の媒体を前記焼
却炉の熱交換部で、媒体に熱を加え蒸気にして、蒸気タ
ービンに導くことができるものであればよい。例えば、
水や水を主成分とする液体であってもよい。
【００２７】本発明は、ごみ焼却炉で発生した熱の一部
を冷凍機で利用する（例えば、吸収液の濃縮）ことがで
きる。冷凍機に熱を供給される（熱源として利用され
る）。その際、一旦、他の媒体に変換して冷凍機に熱を
供給してもよい。
【００２８】前記媒体或いはその蒸気を蒸気タービンよ
り上流部で分岐し、蒸気量の調整機構を備えることによ
り、蒸気タービンへの流入量と、冷凍機への供給量を調
整できる。
【００２９】例えば、電力の単価が低い時間帯では、蒸
気タービンへの導入量を少なくし、前記単価が高い時間
帯では蒸気タービンへの導入量を多くすることができ
る。また、蒸気タービンへの蒸気の導入量を所定の量と
して、余剰量を冷凍機に供給するようにすることができ
る。これにより、ごみ焼却による発熱量の変動にも、蒸
気タービンを安定して運転できる。前記分岐部分には、
蒸気タービンへの蒸気導入量，蒸気タービン出力，発電
量等の少なくともいずれかを所定の値にする場合の、タ
ービンへの蒸気導入量を算出し、蒸気タービンへ導入さ
れる所定量及び冷凍機に供給される量を分岐部で調整す
る調整機構を備えることができる。このため、所定量を
越える蒸気を前記冷凍機に供給するようにすることがで
きる。
【００３０】前記分岐する部分は、例えば、前記媒体が
ごみ焼却炉の熱交換部を通過後、蒸気タービンに導入さ
れる系と冷凍機に供給される系とに分岐されることがで
きる。蒸気の状態で分岐されるため、前記タービンに導
入する蒸気量を容易に調整できる。或いは、前記熱交換
部で、蒸気タービンに導入される系と冷凍機に供給され
る系とに分岐されてもよい。
【００３１】または、前記媒体が前記熱交換部に入る前
に蒸気タービンに導入される系と冷凍機に供給される系
とに分岐された後、各々の前記熱交換部に入るようにさ
れてもよい。媒体がまだ、比較的低温で液体状態で分岐
されるので、分岐部の設備の耐熱性や強度等が前記蒸気
状態よりも低いものでも使用できる。蒸気タービンに導
入される媒体の蒸気量等の条件は、例えばごみ焼却炉の
温度，媒体或いは発生する媒体の蒸気の流量等から算出
して、各々の系の媒体流量を調整することができる。
【００３２】本発明により、ごみ焼却炉での媒体の蒸気
発生量が変動しても、冷凍機への蒸気量を変動させ、さ
らに冷凍機で媒体を液体にして、復水器からでた媒体と
合流させるので、蒸気タービンへの蒸気流量の変動を抑
制（例えば所定の蒸気流量で維持）でき、蒸気タービン
の安定運転ができる。
【００３３】また、前記冷凍機に前記ごみ焼却炉の焼却
ガスが前記冷凍機に連絡されて供給された形態を加える
ことができる。前記焼却ガスはごみの焼却により生じる
燃焼ガスである。本構成により、冷凍機に連絡される媒
体の蒸気量を前記構造よりも抑制でき、発生した媒体の
蒸気をより多く発電等に使用できる。さらに、装置のコ
ンパクト化を図ることができる。
【００３４】また、前記蒸気ごみ焼却炉は前記熱交換部
（第１の熱交換部とする）の他に、第２の媒体が流通す
る第２の熱交換部を有し、該第２の熱交換部に導入され
た媒体は該第２の熱交換部から前記冷凍機に導入される
構成を加えることができる。前記第２の媒体は成分等は
前記の媒体と同じでもよい。また、前記媒体と第２の媒
体とが混合せず、それぞれ独立した系からなることが好
ましい。前記第２の熱交換部を流通した第２の媒体も冷
凍機の駆動に寄与できる。
【００３５】また、前記冷凍機に導入される前記媒体或
いは前記媒体の蒸気又は前記焼却ガスの少なくともいず
れかは、前記復水器から排出された媒体と熱交換を行う
熱交換部を経由した後、前記冷凍機に導入される構成に
することができる。前記媒体は、一旦昇温した後、ごみ
焼却炉に循環されるので、蒸気発生に係る熱量を減少で
きる。
【００３６】前記冷凍機と前記復水器との間を流通する
前記冷却水が連絡する前記冷却水の貯蔵部を備えること
ができる。冷凍機で生じた冷却水を、一旦、貯蔵してお
き、必要に応じて取り出すことができる。
【００３７】前記冷凍機で生じた冷却水の一部は負荷に
導入された後、前記冷凍機に循環されるようにすること
ができる。負荷は、ごみ発電プラントの系内、或いは、
系外に冷熱として利用されるものである。
【００３８】前記媒体の少なくとも一部は、冷凍機に供
給された後さらに、負荷を経て前記ごみ焼却炉に循環さ
れるようにすることができる。
【００３９】冷凍機で製造される冷却水の全量或いは一
部、或いは時間によって冷却水を制御して、冷房用熱源
として需要先へ供給することができる。
【００４０】また、前記冷凍機に熱を供給する際は、或
いはごみ焼却炉の排ガスを温水に熱交換して供給するこ
ともできる。
【００４１】また、本発明の運転方法は、ボイラで熱を
発生させ、該ボイラに媒体を導入して媒体の蒸気を取り
だし、発電機を備えた蒸気タービンを駆動させて発電さ
せ、該蒸気タービンから排出した該媒体の蒸気を復水し
てボイラに循環させ、前記復水には冷凍機で発生した冷
却水を使用するランキンサイクル発電システムの運転方
法において、前記ボイラはごみ焼却炉であり、前記ボイ
ラで発生した媒体の蒸気の一部で前記蒸気タービンを駆
動して発電し、他の一部或いは他の全部で前記冷却水或
いは冷却水の発生源を得る。例えば、一日少なくとも第
１の時間帯と第２の時間帯とに区切り、第１の時間帯に
比べ、第２の時間帯は発電量を減少させ、且つ、得る前
記冷却水或いは冷却水発生源の量を増加させ、前記第２
の時間帯に得た前記冷却水或いは冷却水発生源を前記第
１の時間帯で使用することを特徴とする。
【００４２】前記冷却水発生源を得るというのは、吸収
式冷凍機では、例えば、吸収液の加熱濃縮により、濃吸
収液を生じ、或いは、さらに、冷媒液を分離することが
挙げられる。圧縮式冷凍機では、例えば、圧縮した冷媒
を得ることが挙げられる。
【００４３】前記第１の時間帯は、例えば、電力単価の
高い時間帯とし、第２の時間帯は電力単価の低い時間帯
とすることができる。第２の時間帯で得た前記冷却水或
いは冷却水発生源を、第１の時間帯で冷却水の発生に使
用し、前記復水に用いることで、第１の時間帯において
冷凍機駆動により前記冷却水或いは冷却水発生源を得る
量を低くできるので、ボイラから発生した媒体の蒸気を
より多く、蒸気タ−ビンに導入させて高効率発電ができ
る。
【００４４】また、前記ごみ焼却炉で発生した熱を、蒸
気として取りだし、所定量の蒸気で蒸気タ−ビンの駆動
して発電し、前記所定量を越える蒸気で前記冷凍機を駆
動し冷却水或いは冷却水発生源を得ることができる。
【００４５】前記ごみ焼却により発熱量の変動が生じて
も、ごみの焼却熱を有効に使用することができた。ま
た、本特徴を有する運転方法を、前記時間帯で運転条件
を変化させる運転方法とを合わせて用いることによりよ
り効率的に運転することができる。
【００４６】本発明で使用する冷凍機（冷却設備）は、
０〜２０℃、程度の冷水を発生するものを適応すること
が好ましい。１０〜２０℃、或いは１５〜２０℃程度の
冷水を発生するものを適応することもできる。これによ
り、タービン排気温度並びに圧力を従来より低下せしめ
ることができる。いわゆる蓄熱設備（例えば、発生した
冷水の貯蔵設備であってもよい）或いは蓄熱部（例え
ば、冷却水（冷水）発生源（吸収式冷凍機の場合、濃吸
収液や冷媒液、特に濃吸収液の貯蔵部、或いは凝縮した
冷媒の貯蔵部）を具備する。さらに、当該発電プラント
の内、発電設備に係る運転（例えば、発生した媒体の蒸
気をタービンに導入して発電する運転）と前記蓄熱設備
の放熱運転（例えば、貯蔵しておいた冷水等を取り出
し、前記冷水を前記蒸気タービン排気の冷却（復水）に
用いる運転）とを組み合わせた高効率発電運転と前記蓄
熱設備の蓄熱運転（例えば、発生した媒体の蒸気を前記
冷凍機の駆動に用いる運転）とを交互に実施又は同時に
実施することにより発電量を任意に変化させる等、当該
ごみ焼却排熱発電プラントの性能を充分に発揮させるた
めの運転手段を行うことが好ましい。
【００４７】前記冷凍機は、吸収式冷凍機（吸収式熱機
関）を適応できる。或いは、構成によっては、圧縮式冷
凍機を用いることができる。
【００４８】ごみ焼却排熱で駆動するものとして、ごみ
焼却排ガスで駆動(例えば、吸収式)，ごみ焼却熱で発生
する蒸気で駆動（例えば、吸収式，圧縮式），ごみ焼却
熱で温水を得て、その温水で駆動（例えば、吸収式）、
等の形態をとることができる。
【００４９】前記冷凍機においての駆動とは、前記冷凍
機を運転することであり、例えば、吸収式冷凍機に熱を
導入して、吸収液を濃縮して濃吸収液を得る工程、或い
はそれを用いて冷却水（冷水）を得る工程が挙げられ
る。他に、蒸気を圧縮式冷凍機に備えられた冷媒圧縮機
の動力として使用し、冷凍機を運転することが挙げられ
る。
【００５０】図９は本発明を実施するのに好適な吸収式
冷凍機の構成を示す。冷凍機５は冷媒液（例えば水を使
用できる）が蒸発するための蒸発器７３，吸収液（例え
ば、ＬｉＢｒ溶液を使用できる）を濃縮するための濃縮
器５４，冷媒液の蒸気を吸収するための吸収器５５及び
吸収液を濃縮した時に発生する冷媒液の蒸気を凝縮する
ための凝縮器５６から構成されており、前記吸収器５５
及び凝縮器５６は空気との熱交換部５０によって冷却さ
れるように構成されている。
【００５１】当系内の非凝縮性ガスを排除した状態にし
た後、駆動用（加熱用）蒸気は系１２０から濃縮器５４
の吸収液加熱熱交換部５２の管内に導入され、系５５０
から前記の管外へ散布されている希薄な濃度の吸収液を
加熱する。加熱されて蒸発した前記蒸気は系５２１によ
って凝縮器５６へ導入され、前記した空気熱交換部５０
（空気ファンは図示していない）によって凝縮される。
【００５２】発生した蒸気の量が吸収液の濃縮分とな
る。以上の作用で濃縮された吸収液は系５５０から吸収
器５５へ導入され、散布されている。さらに、吸収器５
５内に散布されている濃吸収液は前述したように空気熱
交換部５０で冷却されているために蒸気圧力は低い状態
になっており、したがって、吸収器５５の器内圧力は低
い値となっている。当該吸収器５５と蒸発器７３は系５
３１で接続されているために、前記した低い圧力は蒸発
器７３にまで及ぶ。そのために、系５６０から導入され
て蒸発器７３の冷水発生熱交換部５１の管外に散布され
ている冷媒液は低い温度で蒸発し、発生蒸気は系５３１
を経由して吸収器５５内に吸い込まれ、散布されている
濃吸収液に吸収される。また、吸収液貯槽５３を備え
る。吸収液貯槽５３は、凝縮された吸収液が貯蔵される
吸収液貯槽７１と、実質的にはその他に凝縮された冷媒
液が貯蔵される冷媒液貯槽７２を備える。
【００５３】前記、蒸発器７３の冷水発生熱交換部５１
の管外にされ、低い温度で蒸発している冷媒液は、当該
冷水発生熱交換部５１の管内を流れる復水器の冷却水５
１１から熱を受ける。換言すれば前記冷水発生熱交換部
５１の管内を流れる復水器の冷却水５１１は降温されて
系５１０から復水器へ流れる。
【００５４】以上の操作によって、系１２０から供給さ
れる駆動用蒸気によって、冷水が系５１０から得られる
ことになる。
【００５５】
【作用】本発明では、昼夜運転しつつ、蒸気をより有効
に高価値（例えば値段の高い）電力を発生・供給できる
ので、ランキンサイクル効率を向上させるランキンサイ
クル発電システムを提供できる。具体的には、ごみの焼
却に伴って生じる発熱量変動，ごみ焼却炉の発熱量変動
にも適応でき、昼夜運転を行っても、蒸気を有効に高価
値（単価の高い）電力を発生供給できるので、経済性が
高く、ランキンサイクル効率を向上させることができる
ランキンサイクル発電システムを提供できる。具体的に
は、以下に示す。
【００５６】冷凍機を駆動して供給される冷却水（冷
水）で蒸気タービンの排気を凝縮することにより、該排
気の温度を従来よりも大幅に低下させる（必然的に圧力
も低下する）ことが可能となり、結果として蒸気タービ
ン内での蒸気の熱落差を大きくすることができ、例えば
ごみ焼却炉のような焼却炉の発生蒸気温度（或いは加熱
温度）があまり高くないものについて、単位蒸気量当
り、換言すれば単位ごみ量当りの発電量を増大すること
ができる。
【００５７】又、当該冷凍機の駆動は系内の当該プラン
ト自身が発生する熱エネルギーに起因するものであるの
で、新たなエネルギー経費は不要であり、運転経費増大
を抑制することができる。
【００５８】さらに、ごみ焼却処理業務を連続的且つ安
定して継続しつつ、必要に応じて適宜発電量を変化若し
くは発電停止とすることが可能となる。すなわち、ごみ
発電プラントからの電力を売却するに際して、電力単価
（例えば、売却電力単価（以降、電力を売る側からは売
電単価と記し、電力を買う側からは電力購入単価と記
す））が高い時間帯には前記した高効率発電運転（例え
ば、発電量をより多くするように運転する）を実施し、
前記電力単価が低い時間帯には極力発電を抑える若しく
は発電を停止する等の運転を実施することにより前記売
電収益を効果的に高める作用があると共に、ごみ発電プ
ラントから温熱のみならず冷熱を当該ごみ焼却場内は勿
論場外への供給を容易にする作用がある。
【００５９】また、前記手段を効果的に運用することに
より、例えば発電に係る蒸気タービン，発電機並びに復
水器等の諸設備が一時停止した場合でも、本来のごみ焼
却処理業務を支障なく続行できる。
【００６０】
【実施例】以下、図を用いて本発明を詳述する。
【００６１】図１は本発明の基本構成と系統を示す。本
図はその一実施例である。本システムの主な構成機器
は、ごみ焼却炉１，蒸気タービン２，発電機３，復水器
４，吸収液貯槽５３を備えた冷凍機５（吸収式冷凍機，
蓄熱型吸収式冷凍機を用いることができる）である。
【００６２】ごみ１００はごみ焼却炉１へ投入されて燃
焼する（焼却設備に付随する諸設備は図示していな
い）。この時の燃焼排ガスは排熱回収熱交換器１１によ
り、該熱交換器１１の伝熱管内を流れる媒体（当該媒体
は一般に水が用いられていることから、以降は水と記
す）を加熱して蒸気を発生せしめる。該蒸気は前記熱交
換器１１の過熱用伝熱管部分（図示していない）によっ
てさらに加熱されて、過熱蒸気となり蒸気系統１１０か
ら、蒸気タービン２へ導入されて該タービンを回転す
る。該回転力は前記タービン２に接続されている発電機
３を駆動し、電力を発生する。該電力は電力系統３１０
によって需要先への供給若しくは商用電力系統への送
電、すなわち売電される。
【００６３】蒸気タービン２で膨張した蒸気は蒸気系統
２１０から水冷式復水器４（以降、単に復水器と記す）
へ導入される。該復水器４は冷却管４１を有している。
該冷却管４１には、冷凍機５で製造された冷水が冷却水
として冷却水系統５１０によって導入されており、前記
した蒸気系統２１０からの蒸気は当該伝熱管４１に触れ
て凝縮する。該復水器４は非凝縮性ガスが事前に除去
（当該設備は図示していない）されており、また運転中
も適宜非凝縮性ガスは排除されているために復水器４の
器内は、前記した蒸気の凝縮温度に相当する飽和圧力と
なっている。
【００６４】次に、復水器４で復水したタービン排気は
系統４１０，復水系統１３０を経由して、再びごみ焼却
炉１の排熱回収熱交換器１１へ導入され、蒸気となる
（ボイラ給水系統に付随する一般的な諸設備に係る説明
文並びに図は省略する）。
【００６５】復水器４においてタービン排気の凝縮熱を
受けて昇温した冷却水は、冷却水系統５１１によって冷
凍機５の冷水発生熱交換部５１へと戻る。当該冷凍機５
は吸収式熱機関（以降、吸収冷凍機又は単に冷凍機と記
す）であり、該吸収冷凍機の動作原理から前記熱交換部
５１から放出された熱は、吸収液の介在により、空気熱
交換部５０によって、系統５１１並びに系統５１０を流
れる冷却水の温度よりも高い温度の空気へ放散される。
【００６６】上記した動作は吸収液の希釈によって成立
しているものであり、当然該吸収液を濃縮する操作が必
要となる。次に当該吸収液の濃縮操作を述べる。
【００６７】ごみ焼却排熱によって発生した蒸気は、蒸
気系統１１０から流量調整機構１８０を経て、減温・減
圧器６（以降、単に減温器と記す）に導入され、該減温
器６の注水系統６１０からの注水によって温度が調整さ
れた後、蒸気系統１２０から当該吸収冷凍機５の吸収液
加熱々交換部５２へ導入され、前記希釈された吸収液を
加熱濃縮する。濃縮された吸収液は前述した希釈操作に
供される。
【００６８】当該加熱々交換部５２において吸収液を加
熱した蒸気は液体（凝縮水）として復水系統５２０から
復水系統１３０を経由して、ごみ焼却炉１の排熱回収熱
交換器１１へ導入され、再び蒸気となる。
【００６９】上記は本発明からなるごみ焼却排熱発電シ
ステムの基本的構成と作動状況の一例である。次に実際
に稼働しているごみ焼却発電プラントを従来例として、
本発明の効果を表１を用いて定量的に詳述する。
【００７０】
【表１】
【００７１】ごみ焼却排熱を回収することで発生する蒸
気を、蒸気タービン入口温度２５０℃，圧力１７．５kg
／cm2(１.７１６ＭＰａ）として導入している。空冷式
復水器を設置している従来例における蒸気タービン出口
の蒸気条件、すなわち排気温度は６９℃、圧力は０.３
０４kg／cm2(０.０３０ＭＰａ）である。これに対し
て、本発明は図１に示したように復水器４には冷凍機５
で作られる冷水を冷却水としているために前記タービン
２出口の蒸気条件は従来例より大幅に改善されて、排気
温度は２０℃、圧力は０.０２４kg／cm2(０.０２４ＭＰ
ａ）とすることが可能である。
【００７２】蒸気タービン２へ導入される入口蒸気条件
は従来例も本発明も同様であり、エンタルピーは６９６
kcal／kg（２９１４ｋＪ／kg）。一方、蒸気タービン２
出口の排気条件におけるエンタルピーは、従来例は５３
３kcal／kg（２２３２ｋＪ／kg）であるのに対し、本発
明では４６７kcal／kg（１９５５ｋＪ／kg）と低い値と
なっている。したがって、蒸気タービン入口と出口のエ
ンタルピー差である仕事量（タービン内部の諸損失考慮
していない）は、従来例では１６３kcal／kg（６８２ｋ
Ｊ／kg）、本発明では２２９kcal／kg（９５９ｋＪ／k
g）となる。さらに、発電機の効率を１００％と仮定す
ると、ごみ焼却排熱により発生した蒸気１kg当りの発電
量は従来例では０.１９０ｋＷ・ｈ であるのに対し、本
発明では０.２６６ｋＷ・ｈ となる。すなわち、本発明
を実施することで従来例より約４０％発電量が増加する
ことを示している。
【００７３】図２は本発明の他の実施例を示す図であ
る。
【００７４】基本構成は、ごみ焼却炉１，蒸気タービン
２，発電機３，復水器４、及び吸収液貯槽５３を有する
蓄熱型の冷凍機５ａである。
【００７５】図１と同様に、ごみ１００はごみ焼却炉１
へ投入されて燃焼し、この時の燃焼排ガスは排熱回収熱
交換器１１により、該熱交換器１１の伝熱管内を流れる
水を加熱して蒸気を発生せしめる。図１或いは図２の発
電プラントは後述する電力売電単価区分によって発生す
る蒸気の使途並びに蒸気の条件を切り換える運転ができ
る。
【００７６】当該発電プラントからの電力を商用電力系
へ売電する場合の電力単価すなわち、電力事業者の電力
購入単価は、平日の昼間と休日及び夜間とに区分されて
おり、平日の昼間は休日及び夜間の前記単価よりも大幅
に高く設定されている。
【００７７】換言すれば、当該発電プラントにおいて、
ごみ焼却炉１へ昼夜連続で投入しているごみ１００の価
値は、平日の昼間は高く休日及び夜間は安いことにな
る。
【００７８】そこで、本実施例はごみ焼却処理業務を昼
夜連続で実行しつつ、電力単価が高価格である平日の昼
間区分帯は高効率で発電して売電量を増大し、低価格で
ある夜間には発電を抑制若しくは停止して当該区分帯に
ごみ焼却炉から発生する蒸気は、冷凍機５や冷凍機５ａ
の吸収液を濃縮するための加熱源として用いることと
し、さらに、例えば休日は昼夜共に前記ごみ焼却炉１か
ら発生する蒸気の一部を発電に、残りを吸収液の濃縮に
用いるものである。
【００７９】図２では、平日の昼間区分帯は先の図１の
説明で記述したと同様に、ごみ焼却炉１の排熱回収熱交
換器１１の管内で発生した蒸気は該熱交換器１１の過熱
用伝熱管部分によってさらに加熱されて過熱蒸気とな
り、蒸気系統１１０から蒸気タービン２へ導入されてタ
ービンを回転し、排気は復水器４へ導入されて凝縮し復
水された後、復水系統４１０，復水系統１３０を通って
再ごみ焼却炉１の排熱回収熱交換器１１の管内へ戻る。
流量調節機構１８０は熱交換部の分岐点でなく、その周
囲に備えた構造になっている。
【００８０】図１或いは図２において、該復水器４の冷
却水は冷凍機５或いは冷凍機５ａで製造される冷水が冷
却水系統５１０から供給されている。該冷水は前記冷凍
機５或いは冷凍機５ａの放熱モード運転により作られる
もので、該放熱モードは後述するように夜間の蓄熱モー
ド運転によって濃縮された吸収液と空気熱交換部５０と
によって冷水を発生するモードである。
【００８１】前記タービンの回転力は発電機３を駆動し
て電力を発生し、該電力は電力系統３１０によって商用
電力系統へ送電する高効率発電運転条件下で売電が実施
できる。
【００８２】一方、平日の夜間は次に述べる蓄熱運転を
実施する。ごみ焼却炉１の排熱回収熱交換器１１の管内
で発生した蒸気は、蒸気系統１１２から、減温器６へ導
入されて温度並びに圧力が調整された後、蒸気系統１２
０によって冷凍機５或いは冷凍機５ａの吸収液加熱々交
換部５２へ供給される。
【００８３】この時、前記冷凍機５或いは前記冷凍機５
ａ内部の諸系統は、吸収液を濃縮する操作である蓄熱モ
ードとなっており、吸収液貯槽５３の希薄な吸収液は前
記した吸収液加熱々交換部５２における加熱温度及び空
気熱交換部５０における冷却温度との温度差によって濃
縮され、濃厚吸収液となって吸収液貯槽５３へ貯蔵され
る。
【００８４】さらに、休日は昼夜共前記した発電運転と
吸収液の濃縮運転を並行して実施するもので、以下に詳
述する。
【００８５】先ず発電運転は、ごみ焼却炉１の排熱回収
熱交換器１１の管内で発生した蒸気の一部は該熱交換器
１１の過熱用伝熱管部分によってさらに加熱されて過熱
蒸気となり、蒸気系統１１０から蒸気タービン２へ導入
されてタービンを回転し、排気は復水器４へ導入されて
凝縮し復水された後、復水系統４１０，復水系統130を
通って再ごみ焼却炉１の排熱回収熱交換器１１の管内へ
戻る。
【００８６】該復水器４の冷却水は前記冷凍機５或いは
冷凍機５ａで製造される冷水が系統５１０から供給され
ている。該冷水は前記冷凍機５或いは前記蓄熱型吸収冷
凍機５ａにより作られるもので、後述する操作により濃
縮された吸収液を空気熱交換部５０によって冷却するこ
とによって冷水を発生している。以降は前述と同様にタ
ービンの回転力で発電機３を駆動して電力を発生し、該
電力は電力系統３１０によって売電される。
【００８７】当該発電運転と並行して実施している吸収
液の濃縮運転を以下に詳述する。すなわち、ごみ焼却炉
１の排熱回収熱交換器１１の管内で発生した蒸気の一部
は、蒸気系統１１２から、減温器６へ導入されて温度並
びに圧力が調整された後、蒸気系統１２０によって前記
冷凍機５或いは前記冷凍機５ａの吸収液加熱々交換部５
２へ加熱蒸気として供給される。前記冷凍機５或いは前
記冷凍機５ａの本体内で循環せる希薄な吸収液（吸収液
貯槽５３から希薄な吸収液を前記冷凍機５或いは前記蓄
熱型吸収冷凍機５ａの本体内に導入してもよい）は前記
した吸収液加熱々交換部５２における加熱蒸気の温度及
び空気熱交換部５０における冷却温度との温度差によっ
て濃縮され、前記した発電運転に必要な冷水製造に供さ
れる。
【００８８】以上に述べたように休日においては、ごみ
焼却炉１の排熱回収熱交換器１１で発生する蒸気を蒸気
タービン２の駆動用と前記冷凍機５或いは前記冷凍機５
ａの駆動用に分けて使用することにより、電力系統３１
０から売電が昼夜続行できる。
【００８９】尚、ごみ焼却炉１における排熱回収熱交換
器１１の操作条件を任意に変化することが可能であり、
前記加熱々交換部５２に導入する蒸気条件に適合した蒸
気を安定して蒸気系統１２０へ供給することが可能であ
れば、前記減温器６は省略できる。
【００９０】以上に述べた機器構成，システム並びに該
システムの運用方法を実施することにより得られる効果
を表２に示し、以下に詳述する。
【００９１】
【表２】
【００９２】表２は、ごみ焼却炉１へ投入するごみ１０
０の投入量が１kg／ｈとした際の基本値と以下の前提条
件を基に算出したものである。
【００９３】当該ごみ焼却発電プラントの１年間の稼働
日数は３５９日、停止日数は６日間とした。また、電力
事業者が当該発電プラントから電力を購入する電力購入
単価が、１ｋＷｈ当り１２.５円である平日の昼間区分
帯に相当する稼働日数は300日、前記電力購入単価が１
ｋＷｈ当り４.２ 円である休日及び夜間の区分帯（以
降、当該区分帯をその他又はその他の時間帯と記す）に
相当する稼働日数は５９日とし、前記昼間区分帯に相当
する１日の昼間時間は８時から２２時迄の１４時間、夜
間の時間は２２時から８時迄の１０時間となっている。
また、ごみの発熱量は１８００kcal／kgと仮定した。
【００９４】先に示した表１の発電量／蒸気量の値か
ら、発熱量１８００kcal／kgのごみを１kg／ｈで供給し
たとき、従来例では平日・昼間及びその他の時間帯共に
0.546ｋＷであるのに対し、本発明では平日・昼間は０.
７０９ ｋＷ、その他の時間帯の内、休日は０.４３１ｋ
Ｗである。
【００９５】従来例の場合、各区分における１年間の稼
働時間は、平日・昼間に相当する時間は、３００日×１
４時間＝４２００時間、その他に相当する時間は、（３
００日×１０時間）＋（５９日×２４時間）＝４４１６
時間となる。以上の値と各区分帯の売電単価とから、年
間の売電収益は平日・昼間間で２８,６６５円 、その他
で１０,１２７円、合計３８,７９２円となっている。
【００９６】一方、本発明の場合、各区分における１年
間の稼働時間は、平日・昼間区分帯に相当する時間は従
来例と同様に４２００時間、その他の区分帯のうち、休
日に相当する時間は、５９日×２４時間＝１４１６時間
となる。つまり、平日の夜間である３０００時間（＝３
００日×１０時間）は発電に寄与しないにも係わらず、
本発明を実施した場合、年間の売電収益は平日・昼間で
３７,２２３円 、その他で２,５６３円、合計３９,７８
６円となっている。
【００９７】すなわち、本発明を実施することにより、
ごみ焼却量１kg／ｈ当りの年間売電収益は従来例よりも
９９４円高くなっている。したがって、例えば１日３０
０トン（＝１２５００kg／ｈ）のごみを焼却処理する発
電プラントでは年間１２４０万円余（＝９９４円×１２
５００kg／ｈ）の収益向上となる。
【００９８】さらに、図１或いは図２に示した本実施例
において、蒸気系統１１２からの蒸気量は一定である必
要はない。発生蒸気の蒸気タービンへの蒸気流量を所定
量とし、それを越える蒸気を１１２を経て冷凍機（冷凍
機５或いは冷凍機５ａ）に導くように流量調整機構１８
０で設定することができる。
【００９９】すなわち、蒸気系統１１２における蒸気量
の変動は、前記冷凍機５或いは前記冷凍機５ａの吸収液
加熱部５２への加熱蒸気量の変動となり、結果的に吸収
液貯槽５３で前記した蒸気量の変動は吸収されてしまう
ことになる。
【０１００】したがって、本発明ではごみ１００の発熱
量変化等が原因で起こる蒸気発生量の変動分は常に蒸気
系統１１２で吸収することが可能となり、蒸気タービン
２へ供給するための排熱回収熱交換器１１の過熱部及び
蒸気系統１１０へは常に一定量の蒸気を供給できるため
に、蒸気タービンは安定して運転できるので、従来例に
見られたように前記した蒸気変動分を考慮して、常に当
該システム系外へ排出していたことによる損失を完全に
排除できる。
【０１０１】図３は、さらに本発明の他の実施例を示
す。ごみ焼却及び発電に係る構成機器並びに系統は前述
と同様であるが、本実施例の冷凍機５ｂは高温の燃焼ガ
スによって、吸収液を濃縮する方式を加えるものであ
る。
【０１０２】本実施例によれば、ごみ焼却によって発生
する排ガスは系統１２１によって冷凍機５ｂの吸収液加
熱部５２ｂに導入して吸収液を加熱した後、排ガス処理
装置（図示していない）を経て煙突１２２から放散され
ることができる。この時、前記吸収液加熱部５２ｂで吸
収液は濃縮されるために、先述してきた吸収液の濃縮操
作である蓄熱運転に係る蒸気は不要となる。従って、ご
み焼却炉１内の排熱回収熱交換器１１における蒸気発生
量を減少することが可能となり、その結果該熱交換器１
１の伝熱面積を削減することができる。すなわち、小型
化並びに設備費の低廉価が図れる。特に図示してはいな
いが、冷凍機への排ガス流入量を調整し、蓄熱（吸収液
の濃縮）を調整できる。ごみ焼却炉１で発生した蒸気で
は冷凍機の熱源として充分でない場合の補充のためや、
常時、冷凍機の熱源の一部として使用するために、本排
ガスを利用することができるため、蒸気タービンの高効
率運転ができる。
【０１０３】図４は本発明からなるさらに他の実施例を
示す。本実施例ではごみ焼却及び発電に係る構成機器並
びに系統は前述と同様であるが、冷凍機５ｃは１２０℃
程度の温水によって、吸収液を濃縮する方式である。
【０１０４】本実施例は、ごみ焼却によって発生する燃
焼排ガスの熱を温水製造熱交換器１２によって回収し、
該温水を系統１３１によって冷凍機５ｃの吸収液加熱部
５２ｃに導入して吸収液を加熱して濃縮するものであ
る。
【０１０５】従って、ごみ焼却炉１内の排熱回収熱交換
器１１における蒸気発生量と前記した温水製造熱交換器
１２における温水発生量とを任意に制御することが可能
となり、発電運転，蓄熱運転若しくは両運転を同時に行
う並行運転等の各種運転操作を平易に遂行できる。ごみ
焼却炉１で発生した蒸気では冷凍機の熱源として充分で
ない場合の補充のためや、常時、冷凍機の熱源の一部と
して使用するために、本温水を利用することができるた
め、蒸気タービンの高効率運転ができる。
【０１０６】図５は本発明の他の実施例を示す系統図で
ある。系統１１２からの蒸気は蒸気系統１１２から予熱
器９へ導入され、復水器４で凝縮し復水系統４１０によ
って前記予熱器９へ導入されている比較的低い温度の復
水と熱交換する。前記復水はこの時に昇温されて復水系
統１３３，復水系統１３０から排熱回収熱交換器１１へ
導入される。一方、前記復水と熱交換して熱量が低下し
た蒸気は、蒸気系統１２０から冷凍機５の吸収液加熱々
交換部５２へ供給され、吸収液を加熱した後系統５２
０，系統１３０を経由して排熱回収熱交換器１１へ導入
される。
【０１０７】以上に述べたように、当該システムは系統
１１２の蒸気を用いてごみ焼却炉１の排熱回収熱交換器
１１へ供給する復水を昇温することにより、蒸気発生に
係る熱量を減少することができ、単位発電量当りのごみ
焼却量を削減できる。すなわち、従来と同様のごみ焼却
量から、従来よりも多量に発電できることになる。
【０１０８】また、図６は本発明の他の実施例を示す系
統図である。
【０１０９】蓄熱槽８ａは、吸収冷凍機５で作られ、冷
却水として復水器４へ導入される冷水の一部を貯蔵して
おくものであり、必要に応じて冷水系統８１０，冷水系
統８１１によって該貯槽８ａから前記冷水を出し入れし
て、前記復水器４の冷却管４１で使用する。
【０１１０】図６に示した実施例によれば、吸収冷凍機
５が通常仕様・型式の製品が適用できること、及び貯蔵
物が水であることから維持管理が比較的容易になる特徴
を有している。
【０１１１】さらに図７は本発明の他の実施例を示す系
統図である。本実施例は、冷凍機５で作られる冷水を、
冷水系統５１２によってごみ焼却場内並びに場外へ冷房
用の冷熱源として供給し、冷熱需要先で昇温されて戻っ
てくる冷水を冷水系統５１３へ還水するようにしたもの
である。冷水系統５１２で供給する冷熱が一般の地域冷
暖房プラントであれば、当該地域冷暖房プラントにおけ
る冷熱製造設備を大幅に削減できると共に、冷熱の供給
を受ける地域では冷房に係る電力需要が大幅に削減され
る。
【０１１２】さらに図８は本発明の他の実施例を示す系
統図であり、本実施例は、冷凍機５を駆動した後の温水
を系統５２０から系統５２１へ分岐して、ごみ焼却場内
並びに場外へ暖房用の温熱源として供給するようにした
ものである。先述と同様に前記系統５２１で供給する温
熱が一般の地域冷暖房プラントであれば、当該地域冷暖
房プラントにおける温熱製造設備を大幅に削減できる。
【０１１３】当然のことながら、図７に示した冷水供給
の系統と図８に示した温水供給の系統とを同時に具備し
たシステムは本発明に包括されるものである。
【０１１４】以上に述べた本発明によれば、高いランキ
ンサイクル効率での発電が可能となることから、当該発
電プラントで発生する電力の売電収益を大幅に向上する
効果がある。
【０１１５】第二には、ごみ焼却炉と発電に係る諸設備
とが比較的分離容易なシステムであるために、発電に係
る諸設備に何らかの故障若しくは検査等のために、発電
運転の実施が困難である場合であっても、ごみ焼却に支
障を来たすことなく、安定してごみ焼却処理業務を続行
できる効果がある。
【０１１６】さらに、前記発電運転が困難である時間が
蓄熱容量範囲内（例えば、吸収液貯槽の容量の範囲内）
であれば発生する蒸気を系外に排出することなく、当該
蓄熱設備の蓄熱運転に使用でき、蒸気の無駄を排除でき
る効果もある。
【０１１７】第三には、蒸気量が変動しても蓄熱設備に
よって当該変動分を吸収する作用があるから、従来例に
見られたような、常に系外へ蒸気を排出する必要がなく
なり、ごみ焼却熱を回収して得られる蒸気の利用率を大
幅に高める効果がある。
【０１１８】さらに、本発明による第四の効果として
は、当該ごみ焼却排熱発電プラントから冷熱若しくは温
熱を当該処理場外へ供給することにより地域冷暖房設備
における当該熱発生設備の削減並びに当該熱供給先にお
ける電力消費の削減があり、さらに前記した冷熱温熱を
有償供給する場合には、売電収益と合わせてさらなる収
益が見込める。
【０１１９】以上、本発明を詳述するための具体例とし
て、ごみ焼却排熱発電システムを示したが、本発明から
なるシステムは単に前記したごみ焼却排熱発電システム
に限定されるものではなく、ガスタービン発電システム
とごみ焼却排熱発電システムとを組み合わせた複合型の
発電システムを含む各種の発電システムのランキンサイ
クルを適用した熱機関に広く適用されることを含むもの
である。
【０１２０】
【発明の効果】安定してごみ焼却業務を続行でき、焼却
熱を有効に利用できる、高いランキンサイクル効率を有
するランキンサイクル発電システムを提供することがで
きた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本的構成と系統を示す図。
【図２】本発明の他の実施例を示す図。
【図３】本発明の他の実施例を示す図。
【図４】本発明の他の実施例を示す図。
【図５】本発明の他の実施例を示す図。
【図６】本発明の他の実施例を示す図。
【図７】本発明の他の実施例を示す図。
【図８】本発明の他の実施例を示す図。
【図９】本発明を実施するのに好適な冷凍機の構成を示
す図。
【図１０】ごみ焼却炉の蒸気発生量の概略図。
【図１１】本発明で適応する混合器の配置の概略図。
【符号の説明】
１…ごみ焼却炉、２…蒸気タービン、３…発電機、４…
復水器、５，５ａ，５ｂ，５ｃ，７…冷凍機、６…減温
・減圧器、８ａ…蓄熱槽、１１…排熱回収熱交換器、１
２…温水製造熱交換器、４１…冷却管、５０，７０…空
気熱交換部、５１，７１…冷水発生熱交換部、５２…吸
収液加熱々交換部、５２ｂ，５２ｃ…吸収液加熱部、５
３…吸収液貯槽、１００…ごみ、１１０，１１２，１２
０，２１０…蒸気系統、１２１…排ガス系統、１３０，
１３３，４１０，５２０…復水系統、１３１，１３２…
温水系統、３１０…電力系統、５１０，５１１…冷却水
系統、５１２，５１３，８１０，８１１…冷水系統、６
１０…注水系統。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梶 隆一 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所内

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】媒体が流通される熱交換部を有するボイラ
    と、該熱交換部で発生した前記媒体の蒸気が導入され
    る、発電機を備えた蒸気タービンを有し、該蒸気タービ
    ンから排出される前記媒体の蒸気が復水される復水器を
    経て前記ボイラに循環されるランキンサイクル発電シス
    テムにおいて、前記ボイラは一定の燃料投入量に対して
    前記媒体の蒸気発生量が変動し、該変動により最少とな
    る蒸気発生量より少ない所定量の前記媒体の蒸気は前記
    蒸気タービンに供給され、該所定量を越える前記媒体の
    蒸気は前記変動を緩衝された後に前記復水器を経た前記
    媒体と合流されることを特徴とするランキンサイクル発
    電システム。
  2. 【請求項２】媒体が流通される熱交換部を有するボイラ
    と、該熱交換部で発生した前記媒体の蒸気が導入され
    る、発電機を備えた蒸気タービンを有し、該蒸気タービ
    ンから排出される前記媒体の蒸気が復水される復水器を
    経て前記ボイラに循環され、前記復水器に冷却水が供給
    される冷凍機を有するランキンサイクル発電システムに
    おいて、該ボイラはごみ焼却炉であり、前記ごみ焼却炉
    で発生した前記媒体の蒸気の一部は前記蒸気タービンよ
    り上流部にある分岐部を経て前記冷凍機に供給され復水
    された後、前記復水器を経た媒体と合流され、前記冷凍
    機は前記媒体蒸気により駆動する冷凍機であり、該駆動
    により得られる冷却水或いは冷却水発生源の貯蔵部を有
    することを特徴とするランキンサイクル発電システム。
  3. 【請求項３】請求項２のランキンサイクル発電システム
    において、前記分岐部には、所定量の前記媒体の蒸気が
    前記蒸気タービンに導入され、所定量を越える前記媒体
    の蒸気は前記冷凍機に供給される蒸気量の調整機構を有
    することを特徴とするランキンサイクル発電システム。
  4. 【請求項４】請求項２のランキンサイクル発電システム
    において、前記冷凍機に供給される前記媒体の蒸気量
    は、一日を少なくとも２以上に区切られて規定された時
    間帯により各々異なることを特徴とするランキンサイク
    ル発電システム。
  5. 【請求項５】請求項２〜４のランキンサイクル発電シス
    テムにおいて、前記冷凍機に、前記ごみ焼却炉の焼却ガ
    スが前記冷凍機に供給されたことを特徴とするランキン
    サイクル発電システム。
  6. 【請求項６】請求項２〜４のランキンサイクル発電シス
    テムにおいて、前記ボイラは第２の媒体が流通される第
    ２の熱交換部を有し、該第２の熱交換部に導入された前
    記媒体は前記冷凍機に導入されたことを特徴とするラン
    キンサイクル発電システム。
  7. 【請求項７】請求項２〜６のランキンサイクル発電シス
    テムにおいて、前記冷凍機に導入される前記媒体或いは
    前記媒体の蒸気又は前記焼却ガスの少なくともいずれか
    は前記復水器から排出された媒体と熱交換を行う熱交換
    部を経由して前記冷凍機に導入されることを特徴とする
    ランキンサイクル発電システム。
  8. 【請求項８】請求項２〜７のランキンサイクル発電シス
    テムにおいて、前記冷却水の貯蔵部を備えたことを特徴
    とするランキンサイクル発電システム。
  9. 【請求項９】請求項２〜８のランキンサイクル発電シス
    テムにおいて、前記冷凍機で生じた冷却水の一部は負荷
    に導入された後、前記冷凍機に循環されたことを特徴と
    するランキンサイクル発電システム。
  10. 【請求項１０】請求項２〜９のランキンサイクル発電シ
    ステムにおいて、前記媒体の少なくとも一部は、冷凍機
    に供給された後、負荷を経て前記ごみ焼却炉に循環され
    ることを特徴とするランキンサイクル発電システム。
  11. 【請求項１１】ボイラで熱を発生させ、該ボイラに媒体
    を導入して媒体の蒸気を取りだし、発電機を備えた蒸気
    タービンを駆動させて発電させ、該蒸気タービンから排
    出した該媒体の蒸気を液体にしてボイラに循環させるラ
    ンキンサイクル発電システムの運転方法において、前記
    取りだす量は変動し、前記媒体の蒸気のうち所定量の蒸
    気で前記蒸気タービンを駆動させ、該所定量を越える前
    記媒体の蒸気は前記変動を緩和した後に、前記液体にし
    た前記媒体と合流することを特徴とするランキンサイク
    ル発電システムの運転方法。
  12. 【請求項１２】ボイラで熱を発生させ、該ボイラに媒体
    を導入して媒体の蒸気として取りだし、発電機を備えた
    蒸気タービンを駆動させて発電させ、該蒸気タービンか
    ら排出した該媒体の蒸気を復水してボイラに循環させ、
    前記復水には冷凍機で発生した冷却水を使用するランキ
    ンサイクル発電システムの運転方法において、前記ボイ
    ラはごみ焼却炉であり、前記ボイラで取りだした前記媒
    体の蒸気のうち所定量の蒸気で前記蒸気タービンを駆動
    して発電し、前記所定量を越える蒸気で前記冷凍機を駆
    動し冷却水或いは冷却水発生源を得て、一日を少なくと
    も第１の時間帯と第２の時間帯とに区切り、該第１の時
    間帯に比べ、該第２の時間帯は発電の量を減少させ、且
    つ、得る冷却水或いは冷却水発生源の量を増加させ、前
    記第２の時間帯に得た前記冷却水或いは冷却水発生源を
    前記第１の時間帯で使用することを特徴とするランキン
    サイクル発電システムの運転方法。
  13. 【請求項１３】ボイラで熱を発生させ、該ボイラに媒体
    を導入して媒体の蒸気として取りだし、発電機を備えた
    蒸気タービンを駆動させて発電させ、該蒸気タービンか
    ら排出した該媒体の蒸気を復水してボイラに循環させ、
    前記復水には冷凍機で発生した冷却水を使用するランキ
    ンサイクル発電システムの運転方法において、前記ボイ
    ラはごみ焼却炉であり、前記ボイラで取りだした前記媒
    体の蒸気のうち所定量の蒸気で前記蒸気タービンを駆動
    して発電し、前記所定量を越える蒸気で前記冷凍機を駆
    動し冷却水或いは冷却水の発生源を得て、電力単価によ
    り一日を少なくとも２以上の時間帯に区切り、電力単価
    の高い時間帯に比べ、電力単価の低い時間帯は蒸気ター
    ビンに導入する前記蒸気量を減少させ、且つ、得る冷却
    水或いは冷却水発生源の量を増加させ、前記電力単価の
    低い時間帯に前記冷凍機で得た冷却水或いは冷却水の発
    生源を前記電力単価の高い時間帯に前記復水に使用する
    ことを特徴とするランキンサイクル発電システムの運転
    方法。
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