JPH08218814A

JPH08218814A - 廃棄物発電システム

Info

Publication number: JPH08218814A
Application number: JP2785895A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Yamada; 昭彦山田; Akira Yamada; 章山田; Makoto Shimoda; 下田　　誠; Yoshinari Hori; 嘉成堀
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-02-16
Filing date: 1995-02-16
Publication date: 1996-08-27

Abstract

(57)【要約】【目的】廃棄物焼却炉における廃熱を有効活用し、発電
量が多く、経済性に優れた廃棄物発電システムを提供す
る。【構成】廃棄物焼却炉１０００と、該廃棄物焼却炉の高
温排気ガスの廃熱を回収して蒸気を発生させる熱回収ボ
イラ２０００と、蒸気を熱水として貯蔵し得るとともに
貯蔵した熱水から蒸気を発生し得る蒸気貯蔵装置８００
０と、前記熱回収ボイラまたは前記蒸気貯蔵装置の少な
くとも一方から発生する蒸気により駆動する蒸気タービ
ン４０００と、該蒸気タービンの回転力により発電する
発電機５０００とから構成されている。【効果】熱回収ボイラからの発生蒸気の変動分を有効活
用して、発電量を増加させることができる。蒸気貯蔵装
置から、蒸気を安定に取り出すことができる。電力会社
の電力購入単価が高い時間帯の発電量を増加できるの
で、売電による経済的効果が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、廃棄物処理施設におい
て、焼却炉の高温排気ガスの廃熱を利用して発電する、
廃棄物発電システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】蒸気貯蔵装置を利用した廃棄物発電シス
テムの従来技術には、特開昭50−129843号公報に記載の
「ゴミ焼却プラントと発電プラントの結合方法」（以
下、従来技術１と称する）がある。この従来技術は、焼
却炉廃熱の熱回収ボイラによって発生した蒸気を一旦、
蒸気貯蔵装置へ導き、減圧弁を介して蒸気を取り出し、
主ボイラへの給水を加熱するようになっている。

【０００３】また、前田利春著「省エネルギーのための
アキュムレータ」（株式会社ビジネス・オーム）、７８
頁（以下、従来技術２と称する）では、焼却炉廃熱の熱
回収ボイラによって発生した蒸気を一旦、蒸気貯蔵装置
へ導き、減圧弁を介して蒸気タービンへ供給するように
なっている。

【０００４】「ごみ焼却炉・余熱利用の多様化案」，志
垣政信，月刊廃棄物、vol１８，Ｎo８，１９９２年，２
２３〜２４３頁（以下、従来技術３と称する）では、廃
熱を利用した熱供給において、熱需要と発生廃熱の時間
的ミスマッチを克服する手段として、蒸気貯蔵装置へ蓄
熱する方式が記載されている。

【０００５】さらに、「ごみ焼却プラントの余熱利用計
画と運転実績について」、明石敬ほか３名，都市清掃，
vol３６，Ｎo１３３，１９８３年，１６５頁（以下、従
来技術４と称する）では、ボイラからの発生蒸気が使用
蒸気量よりも多い場合に蒸気貯蔵装置に蓄積し、発生蒸
気の不足時に使用して、蒸気タービンを駆動する方式が
記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】焼却炉廃熱を回収して
蒸気を発生させ、その蒸気を用いて蒸気タービンを駆動
させ発電するシステムでは、次のような課題が上げられ
る。

【０００７】（１）廃棄物中に含まれる塩化物の燃焼に
よって発生する塩素系ガスの影響により、熱回収ボイラ
伝熱管の腐食を生じるので、蒸気温度および圧力をそれ
ぞれ３００℃および３０ata 程度までしか上げられず、
発電量が少なくなる。

【０００８】（２）発電した電力を、施設内動力のみな
らず電力会社へ売電すれば、経済的効果を高めることが
できる。しかし、現在、電力需要の少ない夜間の時間帯
は、昼間に比べて売電単価が約１／３であり、夜間発電
の経済的価値は低い。

【０００９】（３）廃棄物の質の不均一性により、発生
熱量が変化する。従って、発生蒸気量が変動するため、
安定した発電を行うためには、発生蒸気の変動分を発電
に利用することは困難である。

【００１０】上記（１）の課題に対しては、油などの燃
料を燃焼させる加熱装置を設置し、熱回収ボイラからの
蒸気を再加熱して蒸気条件を向上させる方法や、発電設
備として蒸気タービンの他にガスタービンを設置して、
ガスタービンの廃熱で熱回収ボイラからの蒸気を再加熱
する方法が提案されている（特開昭52−155882号公報参
照）。

【００１１】しかし、加熱装置やガスタービンを新たに
設置しなければならないため、初期投資が高額になる
他、それらの機器の燃料費として運転費も増大する。ま
た、これらの装置の導入により発電量は増加するが、上
記（２）の課題により、夜間は売電による利益より燃料
費の方が高価になり、総合的な経済効果は低い場合が多
い。

【００１２】上記（３）の課題に対しては、蒸気変動分
を分離して直接復水器に導いたり、熱として利用する方
法が取られている。

【００１３】以上のように廃棄物発電システムでは、焼
却炉廃熱を利用していかに高効率で、かつ経済性の高い
発電を行うかが重要な課題である。

【００１４】前記従来技術１では、熱回収ボイラからの
蒸気を全量給水の加熱に用いるので、主ボイラの設置が
必要であり、発電のための燃料消費量も大きい。

【００１５】従来技術２では、熱回収ボイラからの蒸気
全量を蒸気貯蔵装置を介して蒸気タービンへ供給するの
で、熱回収ボイラからの蒸気よりもさらに低温，低圧の
蒸気で発電することになり、発電量が減少する。

【００１６】従来技術３では、冷暖房などのための熱供
給を目的に使用されており、発電を行うものではない。

【００１７】従来技術４では、電力需要量の変動に対応
する目的で使用されており、ごみ発電特有の上記課題の
解決方法については言及されていない。

【００１８】本発明の目的は、ガスタービンなどにくら
べて簡易な蒸気貯蔵装置を用いて、前記廃棄物発電シス
テムの課題を解決することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、焼却炉の高温
排気ガスの廃熱を回収して蒸気を発生させる熱回収ボイ
ラと，蒸気を熱水として貯蔵し得るとともに貯蔵した熱
水から蒸気を発生し得る蒸気貯蔵装置と，前記熱回収ボ
イラまたは前記蒸気貯蔵装置の少なくとも一方から発生
する蒸気により駆動する蒸気タービンと，該蒸気タービ
ンの回転力により発電する発電機とを備えている。

【００２０】前記熱回収ボイラからの発生蒸気の変動分
の一部または全部またはそれ以上を利用して前記蒸気貯
蔵装置へ蓄熱する手段と，貯蔵蒸気の取り出し時には、
前記蒸気貯蔵装置内の圧力を減じると共に、前記熱回収
ボイラからの発生蒸気の一部を用いて貯蔵熱水を加熱し
て蒸気を発生させる手段とを有し、該貯蔵熱水からの発
生蒸気と前記熱回収ボイラからの残りの蒸気とを用いて
前記蒸気タービンを駆動させて、前記発電機により発電
することを特徴としている。

【００２１】

【作用】本発明によれば、蒸気の変動分以外を用いる従
来の発電に加えて、蒸気貯蔵時は蒸気変動分を蒸気貯蔵
装置へ蓄熱しておき、蒸気取り出し時には、蒸気貯蔵装
置を減圧することにより発生する蒸気をも使用して発電
するので、焼却炉の熱回収ボイラから発生蒸気の変動分
を有効利用して発電量を増加することができる。また、
蒸気取り出し時に、蒸気変動分を蒸気貯蔵装置内熱水の
加熱源として使用することにより、安定な蒸気を取り出
すことができる。

【００２２】さらに、夜間の電力需要が少なく売電価格
が比較的安価な時間帯に、蒸気を蒸気貯蔵装置へ蓄熱す
れば、電力需要が多く売電価格が高価な時間帯に発電量
が増加するので、発電による経済的効果を向上させるこ
とができる。

【００２３】また、蒸気貯蔵装置から発生する蒸気温度
は蓄熱に用いる蒸気より低温であるため、燃焼式過熱器
などの熱源を用いて蒸気温度を昇温させることにより、
さらに発電量を増加させることもできる。この場合も、
電力需要が少ない時間帯には過熱器の運転を停止し、熱
回収ボイラからの蒸気を直接タービンに導いて発電し、
電力需要が多い時間帯には、熱回収ボイラおよび蒸気貯
蔵装置からの蒸気を過熱することにより、電力需要に応
じて過熱器を運転することができる。

【００２４】また、前記過熱器を熱回収ボイラからの蒸
気と蒸気貯蔵装置からの蒸気とを同時に過熱できる構造
にすることにより、装置を小型化できる。

【００２５】以上のように、本発明によれば、ガスター
ビンなどに比べて構造が簡単な蒸気貯蔵装置を設置する
ことにより、前記廃棄物発電システムの課題を解決する
ものである。

【００２６】

【実施例】図１に本発明の第１の実施例を示す。本実施
例は廃棄物処理施設を対象にしている。

【００２７】可燃性廃棄物１０１０は廃棄物処理施設の
焼却炉１０００に投入され、乾燥工程のあと燃焼する。
燃焼ガス１０は、主蒸気過熱器３０００および熱回収ボ
イラ２０００に熱を与えた後、排ガス処理装置１１００
によって、粉塵や硫黄分などの有害成分を取り除かれて
煙突１２００より大気に放出される。

【００２８】一方、ボイラ給水７０は熱回収ボイラ２０
００において蒸発し、蒸気となる。発生した飽和蒸気８
０は、主蒸気過熱器３０００において昇温され過熱蒸気
２０となり蒸気タービン４０００に送られ、タービンを
駆動して発電機５０００によって電気を発生する。蒸気
タービン４０００を出た蒸気は復水器６０００で復水５
０となり、給水ポンプ７０００によってボイラ給水７０
として再び熱回収ボイラ２０００へ供給される。復水器
６０００による復水の一部は補給水６０として補給水加
熱器８２００を介して蒸気貯蔵装置８０００へ供給され
る。

【００２９】また、過熱蒸気２０は蒸気タービン４００
０に入る前に分岐して、加熱用蒸気３０として蒸気貯蔵
装置８０００に送られ、熱交換器８１００によって貯蔵
熱水８０１０に熱を与えた後、さらに補給水加熱器８２
００で補給水６０と熱交換して復水し、熱回収ボイラ２
０００へ戻るようになっている。

【００３０】蒸気貯蔵装置８０００に蓄熱された熱水
は、減圧弁１００を調整することにより蒸気貯蔵装置８
０００の圧力を所定の圧力まで減圧して蒸発し、その圧
力に対応する飽和蒸気となる。発生した飽和蒸気は、外
部熱源３１１０により貯蔵蒸気過熱器３１００で昇温さ
れて過熱蒸気４０となり、蒸気タービン４０００の低圧
段に送られてタービンを駆動する。

【００３１】都市の廃棄物には、紙類・繊維類・木・プ
ラスチックなどの易燃物の他に、厨芥を主とする難燃
物，金属・土砂などの不燃物が混在している場合が多
く、それらの形状・寸法，水分量なども雑多である。従
って、焼却炉内で発生する熱量は時々刻々変化するた
め、熱回収ボイラでの発生蒸気量もこれに伴って変動す
る。図６に発生蒸気量の経時変化例を模式的に示した。
発生蒸気量の最小値はｂであるが、変動の安全率に相当
する量ｃを考慮して、蒸気の変動分を斜線部ａとする。
安定に発生する蒸気量はこの変動分ａを除いたｄの領域
となり、発電に使用できるのはこの蒸気量のみである。

【００３２】従来、変動分ａはそのまま復水器へ導かれ
て利用されなかったり、給湯・冷暖房などの熱源として
利用される場合があったが、本発明は、変動分も発電に
積極的に利用するものである。発電量を増加させること
は、焼却炉廃熱の有効利用になるばかりか、余剰電力を
売電することにより得られる経済的効果も大きい。

【００３３】しかし、電力需要量の関係から、一般に休
日や夜間などの時間帯は平日の昼間に比べて購入単価を
低く設定している。このため、ガスや重油を燃焼させて
蒸気温度を上げるシステムやガスタービンを併設して発
電量を増加させるシステムでは、燃料費の方が売電価格
よりも高くなる可能性が高い。

【００３４】表１に、平成４年１月に電気事業連合会が
公表した各電力会社の余剰電力購入単価を示した（コー
ジェネレーション，Vol.９，No.２，１９９４，６０頁
に記載）。

【００３５】

【表１】

【００３６】夜間などの時間帯では、平日の昼間の購入
単価の１／３〜１／２倍となっており、平日昼間以外
（夜間など）の時間帯は売電による経済的効果は小さ
い。

【００３７】そこで、本実施例では、２２時〜８時まで
の１０時間は、蒸気変動分と安定分の一部を主蒸気管か
ら熱交換器８１００へ分岐させ、蒸気貯蔵装置８０００
内の貯蔵熱水８０１０を加熱して、蓄熱する。この間
は、残りの発生蒸気のみを用いて発電する。

【００３８】８時〜２２時の１４時間は、発生蒸気の安
定分に加えて、蒸気貯蔵装置8000から取り出した蒸気も
使用して発電を行う。従って、余剰電力購入価格が高く
なる時間帯に発電量を増加させることができる。

【００３９】蒸気貯蔵装置の内部圧力を減じると、貯蔵
熱水の顕熱をすべて保有することができずに、蒸発潜熱
として顕熱の一部を放出する。この自己蒸発によって、
主に熱水表面から飽和蒸気が発生し、蒸発潜熱を与えて
温度の低下した水は密度差によって上部から下部へと移
動する。替わりに下層の高温水が表面へ移動し、再び自
己蒸発を生じる。このようにして連続的に蒸発が進行
し、理想的には設定圧力に対応する飽和温度と貯蔵水の
温度が均一に等しくなるまで蒸気が発生する。

【００４０】現実には、対流時のミキシング，熱伝導に
よる温度低下や、非平衡現象などにより、飽和温度まで
の熱量を取り出すことは不可能である。安定で、連続的
に蒸気を発生させるためにも、また、できるだけ飽和温
度まで熱量を利用するためにも、装置内の水の循環を促
すガイド板などの工夫がなされているが、上部（蒸発
域）へ移動する貯蔵水の温度が低下したり、変動したり
する現象を完全に排除することは困難である。

【００４１】そこで、蒸気の取り出しの際にも、熱回収
ボイラ２０００からの発生蒸気の内、変動分を熱交換器
８１００へ導いて貯蔵熱水８０１０を加熱することによ
り、蒸発による液温度低下の影響を小さくすることがで
き、安定な蒸気を得ることができる。熱交換器８１００
へ導く蒸気は変動分の一部であっても、または変動分以
上であってもよい。

【００４２】蒸気貯蔵装置内の圧力の低下を防止する目
的で、蒸気の取り出し時にも蒸気を補給する方法が特開
昭58−18505 号公報「蒸気タービン発電装置」、および
特開平1−193007 号公報「蓄熱発電装置」に述べられて
いるが、廃棄物発電特有の性質および課題を解決すべき
運用方法については述べられていない。

【００４３】このように、従来は発電に利用困難であっ
た蒸気変動分を利用して、電力需要が少なく余剰電力の
購入単価が安い夜間に蓄熱し、電力需要が多く購入単価
が高い昼間に蒸気を取り出して発電量を増加させるた
め、売電による経済的効果が向上する。

【００４４】また、蒸気貯蔵装置８０００からの発生蒸
気は飽和蒸気であるため、重油などの燃焼装置の発生熱
を熱源３１１０として貯蔵蒸気過熱器３１００により昇
温し、蒸気を過熱蒸気４０とすることによりさらに発電
量が増加する。

【００４５】図５に示すように、コンプレッサ１３００
０，ガスタービン１２０００，発電機５２００からなる
ガスタービン発電設備を併設している場合は、本実施例
の貯蔵蒸気過熱器３１００の熱源として、ガスタービン
１２０００の高温排気ガスを使用してもよい。また、ガ
スタービン廃熱で、過熱蒸気２０をさらに昇温してもよ
い。

【００４６】また、廃棄物中に含まれるプラスチック成
分は、分別回収して油化装置により油状に変換すること
ができる。過熱器３１００はこの油を燃料とする燃焼式
過熱器であってもよい。油化装置により生成する油を図
５に示すガスタービンの燃料として使用してもよい。

【００４７】さらに、蒸気貯蔵装置８０００に蓄熱する
のと同様の方法にして、変動分蒸気の一部を用いて小型
タンクに熱水を貯蔵し、蒸気貯蔵装置８０００からの発
生蒸気と小型タンクの熱水と熱交換させて蒸気温度を上
昇させてもよい。

【００４８】次に、本発明の第２の実施例を図２を用い
て説明する。第１の実施例との相違点は、蒸気貯蔵装置
８０００からの発生蒸気である過熱蒸気４０を主蒸気系
の蒸気タービン４０００の後段に入力するのではなく、
別の専用蒸気タービン4100を用いることである。専用蒸
気タービン４１００の駆動により発電機５１００を回転
させ、発電する。その後、過熱蒸気４０は復水器６１０
０で復水され、復水タンク９０００を経て給水ポンプ７
１００で熱回収ボイラ２０００へと戻される。本実施例
では、蒸気貯蔵装置８０００へ蓄熱する際に、主蒸気系
から分岐した加熱用蒸気３０を貯蔵熱水８０１０中へ吹
き込む直接的加熱方式にしているが、第１の実施例のよ
うに熱交換器による間接的な加熱方式でもよい。また、
第１の実施例を本実施例のように直接的な加熱方式にし
てもよい。以下、蒸気貯蔵装置８０００の加熱方式は問
わない。

【００４９】第１の実施例では主蒸気系の蒸気タービン
４０００の容量増加で対応できるため、設備費が小さく
なるメリットがあるが、蒸気貯蔵装置８０００からの発
生蒸気を使用しない時間帯では、蒸気タービン４０００
は部分負荷運転となり発電効率が低下するというデメリ
ットもある。

【００５０】これに対して、蒸気貯蔵装置８０００用の
専用蒸気タービン４１００を設ける第２の実施例では、
主蒸気系の蒸気タービン４０００とは、独立に発電でき
るという特徴を持つが、当然ながら、設備費は第１の実
施例に比較して大きくなる。次に第２の実施例の効果に
ついて述べる。

【００５１】本実施例では、表１に示したように、電力
会社の電力購入単価が低い２２時から８時間での１０時
間で蓄熱し、それ以外の時間帯（１４時間）で蒸気貯蔵
装置から蒸気を取り出して発電に使用している。

【００５２】蓄熱時は熱回収ボイラ２０００からの発生
蒸気量のｐ％の変動分を蓄熱に使用し、さらにｑ％を蓄
熱して、残りのｒ％（＝１００−ｐ−ｑ）で主蒸気系の
蒸気タービン４０００を駆動し発電するものとする。非
蓄熱時は、変動分を除いた蒸気（ｑ＋ｒ％）で主蒸気系
の蒸気タービン４０００により発電すると共に、蒸気貯
蔵装置８０００から取り出した蒸気では専用蒸気タービ
ン４１００により発電する。

【００５３】まず、蒸気貯蔵発電効率ηを次式で定義す
る。

【００５４】 η＝(取り出し蒸気での発電可能な電力量)／(貯蔵前蒸気での発電可能な電力量) …（１）１日の発電量Ｅ１は、発電量が蒸気量に比例するものと
すると、Ｅ１＝ｋ〔｛１０ｒ＋１４（ｑ＋ｒ）｝＋｛１０（ｐ＋ｑ）η｝〕…（２）と表せる。ｋは比例定数である。主蒸気系の蒸気タービ
ン４０００の蓄熱時の蒸気使用量はｒ％、非蓄熱時には
（ｑ＋ｒ）％である。従って、厳密には、蓄熱時の部分
負荷に伴う効率低下（ｋ値の変化）を考慮しなければな
らないが、ｑが小さい範囲ではこの影響も小さいものと
して、ここでは省略する。

【００５５】蒸気貯蔵装置を使用しないで、蒸気変動分
以外、すなわち（ｑ＋ｒ）％の蒸気で２４時間発電した
場合の発電量Ｅ０は、同様に、Ｅ０＝ｋ｛２４（ｑ＋ｒ）｝ …（３）である。ここで、η＝０.７，ｐ＝３０，ｑ＝１０，ｒ
＝６０とすると、（２）および（３）式より、蒸気貯蔵
装置による発電量の増加割合は（Ｅ１−Ｅ０）／Ｅ０・１００＝１０.７ …（４）となり、発電量は約１０％増加する。発電した電力はす
べて売却するとすれば、蒸気貯蔵装置導入の有無による
売電額Ｐ１，Ｐ２は、Ｐ１＝αｋ｛１４(ｑ＋ｒ)＋１０(ｐ＋ｑ)η｝＋βｋ｛１０ｒ｝ …（５）Ｐ０＝αｋ｛１４(ｑ＋ｒ)｝＋βｋ｛１０(ｑ＋ｒ)｝ …（６）である。ここで、α，βはそれぞれ２２時から８時ま
で、８時から２２時までの電力会社の電力購入単価であ
る。α：β＝３：１とすると、売電額の増加割合は
（４）式と同様に、（Ｐ１−Ｐ０）／Ｐ０・１００＝２０.３ …（７) となり、売電による経済的効果は約２０％向上する。

【００５６】蓄熱に使用する蒸気を変動分のみ（ｑ＝０
％，ｒ＝７０％）とすると、発電量の増加は（２),
（３）式から１２.５％となり、ｑ＝１０％，ｒ＝６０
％の場合よりも発電量は増加する。しかし、同様に
（５),（６）式から売電額の増加割合は、１７.３％と
なり経済的効果は逆に小さくなる。

【００５７】売電額のみに着目して、ｐが一定の時、ｑ
＝０％の場合より経済的に有利になるのは、（５）式で
ｒ＝１００−ｐ−ｑとおいた時の値がｒ＝１００−ｐ
（ｑ＝０％）とおいた時の値よりも大きくなる場合であ
る。従って、次の関係を満足する場合である。

【００５８】 η＞β／α …（８）本実施例の条件（η＝０.７，α：β＝３：１）は
（８）の条件を満たしているので、電力購入単価がβで
ある時間帯の蓄熱量を大きくするほど、経済的効果は大
きくなる。蓄熱量を大きくすれば、当然、蒸気貯蔵装置
の容積が大きくなるので、建設コストや設置スペースの
増加を考慮して、装置容量を選定する必要がある。ま
た、前述したように、ｑを大きくした場合の部分負荷運
転に伴う効率低下の影響も考慮する必要がある。

【００５９】第１の実施例の効果についても同様な考え
方であるが、蓄熱時の部分負荷運転に伴う効率低下の影
響がより顕著になる。

【００６０】第３の実施例を図３に示す。本実施例は蒸
気貯蔵装置８０００からの発生蒸気の用途が、第１およ
び第２の実施例とは異なる。本実施例では、過熱蒸気４
０で、熱回収ボイラ２０００へのボイラ給水７０を給水
加熱器１００００により加熱する。過熱蒸気４０は給水
加熱器１００００にて高圧復水４５となり、低圧の復水
器６０００へ導かれる。

【００６１】熱回収ボイラ２０００では、給水温度が上
昇しているため、焼却炉からの回収熱量が同じであれ
ば、発生蒸気量が増加することになる。従って発電機５
０００による発電量が増加する。

【００６２】図３では、給水過熱器は一段であるが、主
蒸気系から蒸気の一部を抽気し、その抽気温度および圧
力に応じて複数段に、給水加熱器を設けてもよい。

【００６３】第４の実施例を図４に示す。本実施例で
は、焼却炉廃熱を利用した発電に加えて、施設内または
周辺地域への熱供給を目的にしている。周辺地域が一般
の住宅やオフィス街である場合は、熱供給の目的は給湯
・冷暖房などが主となる。従って、熱需要量は夜間は少
なく、昼間が多いという傾向を示すのが普通である。

【００６４】そこで、本実施例では、夜間に蒸気貯蔵装
置８０００に貯蔵した熱を昼間に蒸気として取り出し、
前記第２の実施例と同様に専用蒸気タービン４１００に
より発電すると共に、過熱蒸気４０の一部を分岐させ、
給湯・暖房源となる温熱４２を熱需要家へ供給する。ま
た、同時に、過熱蒸気４０の一部を吸収式冷凍機１１０
００の熱源に使用して冷熱４６を発生させ、これも熱需
要家へ供給している。

【００６５】また、夜間も熱需要量はゼロではないの
で、夜間は蒸気タービン４０００の所定の位置から必要
量の蒸気８０を抽気して温熱および冷熱を供給する。

【００６６】本実施例では、冷熱の供給に過熱蒸気４０
または蒸気８０を熱源とする吸収式冷凍機を用いている
が、蒸気タービン４０００または専用蒸気タービン４１
００の駆動力を利用した圧縮式冷凍機、または、発電機
５０００または５１００による電気で駆動する圧縮式冷
凍機を使用してもよい。

【００６７】なお、昼夜の熱需要量格差に対応するため
に、温熱４２および冷熱４６を蓄える蓄熱槽を設置して
もよいが、本実施例のように蒸気貯蔵装置８０００を発
電用のみならず、熱供給用の蓄熱槽としても使用した方
が蓄熱密度が大きく有利である。

【００６８】図７に本発明の第５の実施例を示した。

【００６９】廃棄物発電では、前述したように高温腐食
の問題があり、あまり蒸気温度を高くできない。そこ
で、本実施例では、燃料３２１０を燃焼させる過熱器３
２００により、主蒸気管内の過熱蒸気２０をさらに高温
にして蒸気タービン４０００を駆動する。また、過熱器
３２００は蒸気貯蔵装置８０００からの取り出し蒸気管
内の過熱蒸気４０も同時に過熱可能な構造となってい
る。

【００７０】過熱器３２００で過熱された蒸気管内の過
熱蒸気４０は専用蒸気タービン4100へ導かれる。

【００７１】また、過熱器３２００の排ガスは給水加熱
器９０５０および９０６０へ導かれ、と蒸気タービン４
０００および専用蒸気タービン４１００の復水とそれぞ
れ熱交換した後、排ガス処理装置１１００を経て煙突１
２００より大気へ放出される。

【００７２】電力需要の少ない夜間の時間帯には、熱回
収ボイラからの発生蒸気の一部を蒸気貯蔵装置８０００
に蓄熱し、残りの蒸気を蒸気管２５により蒸気タービン
4000の低圧段に供給して発電する。この間、過熱器３２
００は停止しており、燃料３２１０を投入してまで必要
以上に発電量を増やすことが無いようになっている。

【００７３】過熱器３２００が廃プラスチックを原料と
する油化装置で生成する油を燃料とする場合、電力需要
が少ない時間帯には過熱器３２００への燃料３２１０の
投入は停止するが、油化装置は稼働して廃プラスチック
の処理を連続的に行うことができる。その間に生成する
油は貯蔵し、電力需要の多い時間帯に過熱器３２００へ
投入すればよい。

【００７４】一方、電力需要が多い昼間の時間帯では、
他の実施例と同様に、熱回収ボイラ２０００からの発生
蒸気の変動分を蒸気貯蔵装置８０００に供給しつつ蓄熱
した蒸気を取り出す。この蒸気貯蔵装置８０００からの
蒸気と熱回収ボイラ２０００からの残りの蒸気を過熱器
３２００を運転して昇温し、発電に利用する。この間
は、蒸気管２５は閉じている。

【００７５】廃棄物発電において、熱回収ボイラからの
発生蒸気を燃焼式過熱器で過熱する方法は特開平6−109
203 号公報「ゴミ焼却装置」に記載されているが、蒸気
貯蔵装置からの蒸気の過熱や電力需要に応じての運用方
法については述べられていない。

【００７６】

【発明の効果】本発明によれば、焼却炉の熱回収ボイラ
から発生蒸気の変動分を貯蔵することにより、変動分を
無駄にすること無く、発電量を増加させることができ
る。

【００７７】また、蒸気取り出し時に、蒸気変動分を蒸
気貯蔵装置内熱水の加熱源として使用することにより、
安定して蒸気を取り出すことができる。

【００７８】さらに、夜間の売電価格が比較的安価な時
間帯に、蒸気貯蔵装置へ蓄熱すれば、売電価格が高価な
時間帯に発電量が増加するので、発電による経済的効果
を向上させることができる。

【００７９】また、蒸気貯蔵装置から発生する蒸気は、
熱回収ボイラから発生する蒸気より低温・低圧であるた
め、燃焼式加熱器などの熱源を用いて蒸気温度を昇温さ
せることにより、さらに発電量を増加させることもでき
る。

【００８０】以上のように、本発明によれば、ガスター
ビンなどに比べて廉価な蒸気貯蔵装置を設置することに
より、廃熱を有効利用し、発電量を増加することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を表す廃棄物発電システ
ムの概略構成図。

【図２】本発明の第２の実施例を表す廃棄物発電システ
ムの概略構成図。

【図３】本発明の第３の実施例を表す廃棄物発電システ
ムの概略構成図。

【図４】本発明の第４の実施例を表す廃棄物発電システ
ムの概略構成図。

【図５】ガスタービン廃熱利用の例を表す廃棄物発電シ
ステムの概略構成図。

【図６】発生蒸気量の経時変化例を表す図。

【図７】本発明の第５の実施例を表す廃棄物発電システ
ムの概略構成図。

【符号の説明】

１０…燃焼ガス、２０，４０…過熱蒸気、３０…加熱用
蒸気、５０…復水、６０…補給水、７０…ボイラ給水、
１００…減圧弁、１０００…焼却炉、1010…可燃性廃棄
物、２０００…熱回収ボイラ、３０００…主蒸気過熱
器、３１００…貯蔵蒸気過熱器、３１１０…熱源、４０
００…蒸気タービン、５０００…発電機、６０００…復
水器、７０００…給水ポンプ、８０００…蒸気貯蔵装
置、8010…貯蔵熱水、８１００…熱交換器、８２００…
補給水過熱器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者堀嘉成茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃棄物処理施設において発生する廃熱を利
用して発電する、廃棄物発電システムにおいて、焼却炉の高温排気ガスの廃熱を回収して蒸気を発生させ
る熱回収ボイラと，蒸気を熱水として貯蔵し得るととも
に貯蔵した熱水から蒸気を発生し得る蒸気貯蔵装置と，
前記熱回収ボイラまたは前記蒸気貯蔵装置の少なくとも
一方から発生する蒸気により駆動する蒸気タービンと，
該蒸気タービンの回転力により発電する発電機とを備
え、前記熱回収ボイラからの発生蒸気の一部または全部を利
用して前記蒸気貯蔵装置へ蓄熱し、貯蔵蒸気の取り出し
時には、前記蒸気貯蔵装置内の圧力を減じると共に、前
記熱回収ボイラからの発生蒸気の変動分の一部または全
部またはそれ以上の蒸気量を用いて前記蒸気貯蔵装置を
加熱しながら蒸気を発生させ、該発生蒸気と前記熱回収
ボイラからの残りの蒸気とを用いて前記蒸気タービンを
駆動させ、前記発電機により発電することを特徴とする
廃棄物発電システム。
【請求項２】請求項１記載の廃棄物発電システムにおい
て、前記蒸気タービンとして、前記熱回収ボイラからの蒸気
専用の蒸気タービンと，前記蒸気貯蔵装置からの発生蒸
気専用の蒸気タービンとを備えていることを特徴とする
廃棄物発電システム。
【請求項３】請求項１記載の廃棄物発電システムにおい
て、前記蒸気タービンは、前記熱回収ボイラからの蒸気を該
蒸気タービンの高圧側へ入力し、前記蒸気貯蔵装置から
の発生蒸気を低圧側へ入力し得る構造であることを特徴
とする廃棄物発電システム。
【請求項４】請求項１記載の廃棄物発電システムにおい
て、前記蒸気貯蔵装置からの発生蒸気と，前記熱回収ボイラ
への給水とを熱交換させ、該給水を加熱することを特徴
とする廃棄物発電システム。
【請求項５】請求項１または請求項２または請求項３記
載の廃棄物発電システムにおいて、前記蒸気貯蔵装置からの発生蒸気を過熱する過熱装置を
備えていることを特徴とする廃棄物発電システム。
【請求項６】廃棄物処理施設において発生する廃熱を利
用して発電する、廃棄物発電システムにおいて、焼却炉の高温排気ガスの廃熱を回収して蒸気を発生させ
る熱回収ボイラと，蒸気を熱水として貯蔵し得るととも
に貯蔵した熱水から蒸気を発生し得る蒸気貯蔵装置と，
前記熱回収ボイラまたは前記蒸気貯蔵装置の少なくとも
一方から発生する蒸気により駆動する蒸気タービンと，
該蒸気タービンの回転力により発電する発電機とを備
え、前記熱回収ボイラからの発生蒸気の一部または全部を利
用して前記蒸気貯蔵装置へ蓄熱し、前記蒸気貯蔵装置内
の圧力を減じることにより貯蔵蒸気の取り出しを行い、
発生蒸気と前記熱回収ボイラからの蒸気とを用いて前記
蒸気タービンを駆動させて、前記発電機により発電する
ことを特徴とする廃棄物発電システム。
【請求項７】請求項１または請求項２または請求項３ま
たは請求項４記載の廃棄物発電システムにおいて、前記蒸気貯蔵装置からの発生蒸気の一部を、設備のユー
ティリティ蒸気として、または空調，給湯のための熱源
として使用することを特徴とする廃棄物発電システム。
【請求項８】請求項５記載の廃棄物発電システムにおい
て、発電設備としてガスタービン発電機を設け、該ガスター
ビンの排気熱を前記蒸気貯蔵装置からの発生蒸気の加熱
源とすることを特徴とする廃棄物発電システム。
【請求項９】請求項５記載の廃棄物発電システムにおい
て、前記熱回収ボイラからの蒸気で蓄熱する熱水貯留槽を設
け、前記蒸気貯蔵装置からの発生蒸気と該熱水貯留槽内
に蓄熱した熱水とを熱交換することによって、前記蒸気
貯蔵装置からの発生蒸気を昇温することを特徴とする廃
棄物発電システム。
【請求項１０】廃棄物処理施設において発生する廃熱を
利用して発電する、廃棄物発電システムにおいて、焼却炉の高温排気ガスの廃熱を回収して蒸気を発生させ
る熱回収ボイラと，蒸気を熱水として貯蔵し得るととも
に貯蔵した熱水から蒸気を発生し得る蒸気貯蔵装置と，
前記熱回収ボイラまたは前記蒸気貯蔵装置の少なくとも
一方から発生する蒸気により駆動する蒸気タービンと，
該蒸気タービンの回転力により発電する発電機と，前記
熱回収ボイラからの蒸気を前記蒸気タービンの低圧段に
直接導く蒸気管と，前記熱回収ボイラおよび前記蒸気貯
蔵装置からの蒸気を同時に過熱可能な過熱器とを備え、前記熱回収ボイラからの発生蒸気の一部を利用して前記
蒸気貯蔵装置へ蓄熱し、残りの発生蒸気は前記蒸気管に
より前記蒸気タービンに導いて発電し、貯蔵蒸気の取り出し時には、前記蒸気貯蔵装置内の圧力
を減じると共に、前記熱回収ボイラからの発生蒸気の変
動分の一部または全部またはそれ以上の蒸気量を用いて
前記蒸気貯蔵装置を加熱しながら蒸気を発生させ、該発
生蒸気と前記熱回収ボイラからの残りの蒸気とを前記過
熱器により過熱して前記蒸気タービンを駆動させ、前記
発電機により発電することを特徴とする廃棄物発電シス
テム。
【請求項１１】請求項５記載の廃棄物発電システムにお
いて、廃プラスチックを原料として油を生成する油化装置によ
り得られる油を燃料とする燃焼式過熱器を用いて、前記
蒸気貯蔵装置からの発生蒸気を加熱することを特徴とす
る廃棄物発電システム。