JPH0849822A

JPH0849822A - 廃棄物処理装置及び方法

Info

Publication number: JPH0849822A
Application number: JP18327794A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Takahashi; 洋一高橋; Norio Tezuka; 則雄手塚; Naoki Hatta; 直樹八田; Takeshi Suzuki; 鈴木　　剛
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1994-08-04
Filing date: 1994-08-04
Publication date: 1996-02-20

Abstract

(57)【要約】【目的】廃棄物を熱分解し、その熱分解生成物を燃焼
して生じる熱エネルギを電力に変換して回収する廃棄物
処理技術について、従来のスーパーごみ発電技術より発
電効率を高め、また、腐食の問題を生じず、低コストで
ある自給的な間接加熱方式による熱分解を実現できる廃
棄物処理装置及び方法を提供する。【構成】燃焼器３５は液体燃料などを燃焼し、その燃
焼排ガスでガスタービン２９を駆動して発電する。ガス
タービン２９で発電に用いられた後の燃焼排ガスは、熱
分解反応器２に設けられた加熱管１２に導かれる。これ
により、高温の燃焼排ガスと熱分解反応器２とは加熱管
１２を介して間接的に熱交換され、廃棄物の熱分解の熱
源となる。ガスタービン２９で発電に用いられた後の燃
焼排ガスの一部は、燃焼器５５の燃焼用空気として導入
してもよい。あるいは、空気予熱器を用いて燃焼器５５
に導入する燃焼用空気の加熱源としてもよい。

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（家庭やオフィ
スなどから出される都市ごみなどの一般廃棄物、廃プラ
スチックなどの産業廃棄物など、可燃物を含むもの）を
熱分解し、その熱分解生成物を燃焼して生じる熱エネル
ギを電力に変換して回収する廃棄物処理装置及び方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の廃棄物処理技術は、西ドイツ特
許公開Ｎｏ．３７２５７０４．８、西ドイツ特許公開Ｎ
ｏ．３８１１８２０．３、特開平１−４９８１６号公報
に開示されている。これら公報に開示されている技術で
は、可燃物を含む廃棄物を加熱して熱分解し、これによ
り生成される熱分解生成物（低温乾留ガスと、主として
不揮発性成分から成る熱分解残留物から分別されたチャ
ー）を燃焼し、この燃焼の排ガスを廃熱ボイラに導いて
蒸気を発生させ、その蒸気により汽力発電機を駆動して
発電し、熱エネルギを回収している。

【０００３】また、熱分解生成物の燃焼に際しては、灰
分等の燃焼残渣を溶融スラグ化する高温（例えば、１２
００℃以上）で燃焼させることにより、燃焼残渣を建造
物や道路の骨材などに再利用可能なスラグに変換するこ
ともできる。この場合に、燃焼で生じる重金属酸化物な
ど無機系有害物質を環境に流出する恐れなく封入して灰
溶融固化物の形態に処理できる。

【０００４】その他、かかる技術は、熱分解残留物から
チャーを分別した後の鉄、非鉄などの有価物はやや大き
な粗粒分として未酸化状態で回収することができ、塩化
ジベンゾオキシンや塩化ジベンゾフランなどの有機有害
物質も排出されず、さらには煙道ガスの廃熱も有効利用
できるなどの多くの利点を有する。

【０００５】上述の従来の廃棄物処理技術における廃棄
物の熱分解技術においては、直接加熱方式と間接加熱方
式の２種類が用いられている。熱分解反応器に空気を直
接導入して熱分解反応器内の低温乾留ガスを部分燃焼さ
せ、それにより廃棄物を加熱する直接加熱方式として
は、ヨーロッパ特許公開Ｎｏ．０３６００５２Ａ１があ
る。また、熱媒（空気など）を熱分解反応器内に設けた
伝熱管または熱分解反応器の外壁ジャケット部などに流
通させ、廃棄物と熱交換させる間接加熱方式としては、
従来、煙道ガス廃熱を用いて自給的に間接加熱する技術
が、米国特許Ｎｏ．４９１３０６４、ドイツ特許公開Ｎ
ｏ．３８１５１８７Ａ１、ヨーロッパ特許公開Ｎｏ．０
３４０５３７Ｂ１などに開示されている。

【０００６】また、ごみによる発電の高効率化を図る技
術としてスーパーごみ発電技術がある。この技術は、他
の熱機関を利用し、ごみ焼却設備から発生する蒸気を高
温化し、効率の高い蒸気タービン発電を行ない、未利用
エネルギーの活用を図らんとするものである。主たるも
のとしては、（１）燃料追い焚きボイラとのコンバイン
ドシステム、（２）燃料追い焚き過熱器付加システム、
（３）ガスタービンとのコンバインドシステム、などが
ある。

【０００７】このうち、図４は、ガスタービンとのコン
バインドシステムを用いた従来のスーパーごみ発電設備
の系統図である。同技術は、空気を圧縮機で圧縮し、燃
焼器１０１で燃料と混合させて燃焼させ、その燃焼排ガ
スをガスタービン１０２に送って発電機１０３による通
常の発電を行なった後に排出される高温の排ガスによ
り、ごみ焼却設備の焼却炉ボイラ１０７からの低温蒸気
を過熱器１０４で高温化して蒸気タービン１０５に送
り、発電機１０６による発電を通常のごみ発電より効率
よく蒸気タービン発電を行なうものである。１０９は復
水器、１０８はポンプである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のスーパ
ーごみ発電技術では、ガスタービンから供給される排ガ
スの温度は５００℃程度であまり高温であるとはいえ
ず、この排ガスを用いて、ごみを燃焼して得た蒸気をス
ーパーヒートさせて蒸気タービンを用いた発電を行なっ
ても、蒸気タービン側の発電効率は廃棄物及びタービン
燃料合計の低位発熱量基準でせいぜい２０〜２５％程度
であり、充分に高いとはいえない。

【０００９】上述の西ドイツ特許公開Ｎｏ．３７２５７
０４．８、西ドイツ特許公開Ｎｏ．３８１１８２０．
３、特開平１−４９８１６号公報の廃棄物処理技術にお
いても、蒸気タービンによる発電のみしか行なっていな
いため、やはり発電効率は充分高いとはいえない。一般
に例えば都市ごみのボイラ付焼却発電設備では発電効率
は１０〜１５％程度である。

【００１０】また、上述の自給的な間接加熱方式では、
往々にして廃棄物由来の塩化水素や多量の飛灰を含む高
温の煙道ガスにより空気などの熱媒を加熱する熱交換器
の腐食が生じやすく、かかる腐食に耐えうる材料を用い
て熱交換器を製作することは非常に高コストなものにな
るという問題が生じる。間接加熱方式においては、上述
のような自給的な間接加熱方式のほかに、自給的にでは
なく、系外から熱媒を供給する間接加熱方式も考えられ
るが、この場合には、系外に熱源供給のためだけの目的
で別途補助設備を必要とすることから、やはり高コスト
となってしまう。

【００１１】本発明は、廃棄物を熱分解し、その熱分解
生成物を燃焼して生じる熱エネルギを電力に変換して回
収する廃棄物処理技術により、従来のスーパーごみ発電
技術より発電効率の高い廃棄物処理装置及び方法を提供
することも目的とする。

【００１２】また、廃棄物を熱分解し、その熱分解生成
物を燃焼して生じる熱エネルギを電力に変換して回収す
る廃棄物処理技術について、腐食の問題を生じず、低コ
ストで実現できる自給的な間接加熱方式を実現すること
ができる廃棄物処理装置及び方法を提供することを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の第１の発明は、廃棄物を加熱して熱分解し、低温乾留
ガスと主として不揮発性成分から成る熱分解残留物とに
分離する熱分解反応器と、前記熱分解残留物から分別し
たチャーと前記低温乾留ガスとを燃焼する第１の燃焼器
と、この燃焼器による燃焼排ガスの熱で蒸気を発生させ
る廃熱ボイラと、この廃熱ボイラで生成した蒸気で駆動
される汽力発電機とを備えている廃棄物処理装置におい
て、発電用のタービンを駆動するための第２の燃焼器
と、この第２の燃焼器が排出する前記タービン駆動後の
燃焼排ガスを前記熱分解反応器内の廃棄物と間接的に熱
交換して前記熱分解反応器の前記加熱源にする熱交換器
とを備えていることを特徴とする廃棄物処理装置であ
る。

【００１４】また、前記のタービン駆動後の燃焼排ガス
の一部を前記第１の燃焼器に導入し、この燃焼器の燃焼
用空気とする燃焼排ガス導入路を備えていることを特徴
とする第１の発明の廃棄物処理装置を第２の発明とす
る。

【００１５】前記のタービン駆動後の燃焼排ガスの一部
を熱源として、前記第１の燃焼器に導入する燃焼用空気
を予熱する空気予熱器を備えていることを特徴とする第
１の発明の廃棄物処理装置を第３の発明とする。

【００１６】廃棄物を加熱して熱分解し、低温乾留ガス
と主として不揮発性成分から成る熱分解残留物とに分離
する工程と、前記熱分解残留物から分別したチャーと前
記低温乾留ガスとを燃焼する工程と、この燃焼工程で生
成した燃焼排ガスの熱で蒸気を発生させる工程と、この
発生蒸気で発電する工程とを含んでいる廃棄物処理方法
において、燃焼器による燃焼排ガスでタービンを駆動し
て発電する工程と、このタービン駆動後の燃焼排ガスを
前記熱分解反応器内の廃棄物と間接的に熱交換し、前記
熱分解反応器の前記加熱源にする工程とを含んでいるこ
とを特徴とする廃棄物処理方法を第４の発明とする。

【００１７】前記のチャーと低温乾留ガスとを燃焼する
工程は、前記タービン駆動後の燃焼排ガスの一部を燃焼
用空気として行なうことを特徴とする第４の発明の廃棄
物処理方法を第５の発明とする。

【００１８】前記タービン駆動後の燃焼排ガスの一部を
熱源として、前記のチャーと低温乾留ガスとを燃焼する
ための燃焼用空気を予熱する工程を含むことを特徴とす
る第４の発明の廃棄物処理方法を第６の発明とする。

【００１９】

【作用】上述の各発明によれば、タービンを駆動して発
電後の燃焼排ガスを用い、熱分解反応器内の廃棄物と直
接接触するのではなく、間接的に熱交換することで廃棄
物の加熱を行ない、あるいはさらに、タービンを駆動し
て発電した後の燃焼排ガスをチャーと低温乾留ガスとの
燃焼における燃焼用空気とし、あるいは、この燃焼用空
気の間接加熱源とする。なお、各発明において、燃焼排
ガスを利用するのはガスタービンの他にもディーゼルエ
ンジン等の内燃機関でも適用することができる。

【００２０】これにより、チャーと低温乾留ガスとの燃
焼による燃焼排ガスを高温なものとし、燃焼排ガスの熱
で蒸気を発生させて、この発生蒸気による発電を高効率
で行なうことができる。この発電効率は、従来のよう
に、タービンを駆動して発電した後の燃焼排ガスそのま
まの温度（５００℃程度）で、この排ガスを用いて、廃
棄物を燃焼して得た蒸気を過熱器でスーパーヒートさせ
て汽力発電機を用いた発電を行なうより高効率なものと
することができる。

【００２１】第１、第４の発明によれば、タービンを駆
動して発電した後の高温の燃焼排ガスを、廃棄物の熱分
解を行なうための間接熱源としてすべて用いることがで
きる。したがって、一定量以上の熱量を確保できるの
で、処理対象となる廃棄物の性質（発熱量、水分含有量
など）が変動しても安定した廃棄物処理が可能となる。
これに対し、前述のヨーロッパ特許公開Ｎｏ．０３６０
０５２Ａ１の直接加熱方式では、廃棄物の熱分解により
生成した低温乾留ガスを熱源として自給的に直接加熱方
式を実現するものであり、廃棄物の性質の変動により廃
棄物処理条件が大きく変動して不安定なものとなる。

【００２２】第２、第３、第５、第６の発明は第１、第
４の作用効果に加えて、タービンを駆動して発電した後
の燃焼排ガスを以下の様にして、第１の燃焼器における
燃焼に利用している。第２、第５の発明では第１、第４
の作用効果に加えてタービンを駆動して発電した後の燃
焼排ガスをチャーと低温乾留ガスを燃焼させる燃焼用空
気として用い、熱分解残留物から分別したチャーと低温
乾留ガスを燃焼させる。第３、第６の発明では第１、第
４の作用効果に加えてタービンを駆動して発電した後の
燃焼排ガスを、チャーと低温乾留ガスの燃焼用空気の予
熱用の熱源とする。以上の第２、第５の発明もしくは、
第３、第６の発明では、それぞれの方式によって廃棄物
処理量と、その処理において必要になるタービンを駆動
して発電した後の燃焼排ガス量との比率が決まる。一般
的なタービン発電と廃棄物処理システムの結合形態にお
いては、タービンを駆動して発電した後の燃焼排ガスの
量に対し、廃棄物と燃焼排ガスの量の比が比較的大きい
方式をとると発電効率が低くなり、この比が比較的小さ
い方式をとると発電効率が高くなる傾向にある。

【００２３】第２、第５の発明によれば、チャーと低温
乾留ガスとの燃焼に、タービンを駆動して発電した後の
燃焼排ガスを供給する量は、Ｏ₂含有量が少ないため、
空気を供給する場合に比べて多くなるので、廃熱ボイラ
での熱交換量が大きくなり、蒸気発生量が多くなる。こ
の場合には、第３、第６の発明の場合と比べて発電効率
は高くなるが、廃棄物処理量は少なくなる。発電効率を
優先する場合はこの発明が好適である。

【００２４】第３、第６の発明によれば、第２、第５の
発明に比べ、チャーと低温乾留ガスとの燃焼温度を高く
できるので、チャーと低温乾留ガスとの燃焼により灰分
の溶融固化を行ないたいとき（一般に１２００℃程度以
上必要）には本発明によるのが望ましい。本発明では、
第２、第５の発明に比べ、廃棄物処理量は多くできる
が、発電効率は小さくなる。よって、廃棄物処理量を優
先したい場合はこの発明が好適である。

【００２５】上述の各発明によれば、廃棄物の熱分解生
成物を燃焼した後の燃焼排ガスの廃熱を利用して廃棄物
を間接加熱し熱分解するのではなく、その熱分解生成物
を燃焼して生じる熱エネルギを電力に変換して回収する
廃棄物処理設備の系外に、燃焼器、この燃焼器の燃焼で
駆動するタービンなどの発電設備を設け、タービンを駆
動して発電した後の燃焼器の燃焼排ガスを、熱分解反応
器内の廃棄物と間接的に熱交換して熱分解反応器の加熱
源にする。この時、このタービン駆動用の燃焼器の燃料
を一般的な液体燃料や気体燃料（都市ガス、ＬＰＧ、軽
油、重油等）などとすれば、その燃焼ガス中には腐食性
酸性ガス成分が少ないため、熱分解反応器の伝熱部での
腐食の問題が生じない。更に、上述の従来の自給的な間
接加熱方式のように、廃棄物由来の多量の塩化水素や飛
灰を含む煙道ガスの廃熱を利用したので、空気等の熱媒
加熱用の熱交換器を設ける必要がなく、その腐食の問題
もなくなる。系外から熱媒を供給する間接加熱方式のよ
うに、系外に熱源供給のためだけの目的で別途補助設備
を設ける必要もなく、かかる技術と比べても低コストに
自給的な間接加熱方式を実現できる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は、本発明の第１の実施例である廃棄物処
理装置の全体の系統図である。１は、本発明における熱
分解反応器の一例としての熱分解反応器２に廃棄物を供
給する廃棄物供給装置である。熱分解反応器２として
は、横型回転式ドラム（ロータリーキルン）、竪型シャ
フトキルンなどが従来から用いられているが、廃棄物の
熱分解反応器２内での滞留時間を考慮すると、前者を用
いるのが望ましい。また、特開平３−６３４０７号公報
にも好適な例が示されている。熱分解反応器２には、本
発明における熱交換器の一例としての加熱管１２が設け
られている。

【００２７】図２は、本発明の第１の実施例である廃棄
物処理装置の要部の一例を示す系統図である。熱分解反
応器２は回転しながら、３００〜９００℃程度、熱分解
残留物からアルミニウムなどを未融解で有価物として取
り出すには３００〜６００℃程度に廃棄物１００を加熱
して熱分解し、低温乾留ガスと主として不揮発性の熱分
解残留物とを生成する。３は搬出装置であり、熱分解残
留物は搬出装置３の底部側に設けられた熱分解残留物搬
送装置５で搬送され、熱分解残留物分別装置５１に導か
れる。低温乾留ガスは、搬出装置３の上部側に設けられ
た低温乾留ガス排出管４から導管７により、本発明にお
ける第１の燃焼器の一例としての燃焼器５５のバーナ５
０に導かれる。

【００２８】３５は、本発明における第２の燃焼器の一
例としての燃焼器であり、空気圧縮機２７による圧縮空
気が空気供給管２８により供給され、一般的な液体燃
料、気体燃料などを燃焼し、その燃焼排ガスで、本発明
におけるタービンの一例としてのガスタービン２９を駆
動し、発電機３０で発電する。ガスタービン２９で発電
に用いられた後の燃焼排ガスは、一部は排ガス供給管８
により加熱管１２に導かれ、残りの一部は、本発明にお
ける燃焼排ガス導入路の一例としての排ガス供給管７に
より、バーナ５０に燃焼用空気として導かれる。排ガス
供給管７、８には、それぞれ燃焼排ガス流量を調節する
流量調節弁９、１０が設けられている。

【００２９】排ガス供給管８により加熱管１２に導かれ
た燃焼排ガスは、熱分解反応器２内の廃棄物１００と加
熱管１２を介して間接的に熱交換し、廃棄物１００を熱
分解するための加熱源になる。この熱交換後の燃焼排ガ
スは、導管１１により配管６３に導かれる。

【００３０】なお、熱分解反応器２内における所定温度
維持、熱分解所要熱量の供給は、被処理廃棄物の性状
（発熱量、水分、不燃物量など）を考慮して調節するこ
とが望ましい。また、例えば、廃棄物中に水分が多過ぎ
るような場合にありうるように、熱分解工程や、この工
程の後に燃焼器５５による燃焼工程において熱量が不足
する場合には、系外より別途助燃用燃料を追加するよう
になどしてもよい。

【００３１】残留物分別装置５１は、例えば篩などで構
成され、熱分解残留物を、ガレキ、アルミ、鉄などとチ
ャーとに分別する。分別されたチャーは、搬送ライン５
２によりバーナ５０に導入される。バーナ５０には、上
述のとおり、排ガス供給管７より燃焼器３５の燃焼排ガ
スが燃焼用空気として導入される。燃焼器５５では、こ
の燃焼用空気で低温乾留ガスとチャーとを燃焼する。こ
の場合、比較的空燃比が小さい条件下で高温燃焼して
（温度は１２００℃程度以上、好ましくは１３００℃程
度）灰分を溶融し、燃焼器５５底より冷却水槽５６に落
して急冷し、スラグとして取り出すように構成すること
もできる。

【００３２】５７は、本発明における廃熱ボイラの一例
としての廃熱ボイラであり、導管５８で導かれた燃焼排
ガスとの熱交換により高温蒸気を得る。この高温蒸気は
導管６０に導かれて本発明における汽力発電機の一例と
しての汽力発電機５９などで発電に用いられる。廃熱ボ
イラ５７で熱交換後の燃焼排ガスは、導管６１に導かれ
て集塵機６２で灰分を除去され、導管６３で煙道ガス浄
化装置６４に導入されて浄化（脱ＨＣｌ、脱硫、脱硝な
ど）され、導管６５に導かれて煙突６６より排出され
る。集塵機６２で除去された灰分は搬送ライン６８で燃
焼器５５に戻すように構成するのが望ましい。６７は排
ガス圧縮機である。なお、ガスタービン２９からの排ガ
スで、加熱管１２、燃焼炉５５に供給する量以外の余剰
の排ガスは配管６９で配管５８に導き、燃焼排ガスと混
合して廃熱ボイラ５７へ導入する。

【００３３】つづいて本実施例の作用について説明す
る。上述の本実施例によれば、ガスタービン２９を駆動
して発電後の燃焼排ガスを用い、熱分解反応器２内の廃
棄物１００と直接接触するのではなく、加熱管１２を介
して間接的に熱交換することで廃棄物１００の加熱を行
ない、あるいはさらに、ガスタービン２９を駆動して発
電した後の燃焼排ガスをチャーと低温乾留ガスとの燃焼
における燃焼用空気とする。これにより、チャーと低温
乾留ガスとの燃焼による燃焼排ガスを高温なものとし、
燃焼排ガスの熱で蒸気を発生させて、この発生蒸気によ
る発電を高効率で行なうことができる。この発電効率
は、従来のように、タービンを駆動して発電した後の燃
焼排ガスそのままの温度（５００℃程度）で、この排ガ
スを用いて、廃棄物を燃焼して得た蒸気を過熱器でスー
パーヒートさせて汽力発電機を用いた発電を行なうより
高効率なものとすることができる。

【００３４】本実施例は、チャーと低温乾留ガスとの燃
焼における燃焼用空気としてガスタービン２９を駆動し
て発電した後の燃焼排ガスを用い、熱分解残留物から分
別したチャーと前記低温乾留ガスとを燃焼するものであ
る。

【００３５】チャーと低温乾留ガスとの燃焼に、ガスタ
ービン２９を駆動して発電した後の燃焼排ガスを供給す
る量はＯ₂含有量が少ないため、空気を供給する場合に
比べて多くなるので、廃熱ボイラ５７での熱交換量が大
きくなり、蒸気発生量が多くなる。この場合には、ター
ビンを駆動して発電した後の燃焼排ガスの一部を熱源と
して燃焼用空気を予熱する後述する第２の実施例のよう
な場合と比べて発電効率は高くなるが、廃棄物処理量は
少なくなる。発電効率を優先する場合はこの例が好適で
ある。

【００３６】上述の実施例によれば、廃棄物の熱分解生
成物を燃焼した後の燃焼排ガスの廃熱を利用して廃棄物
を間接加熱し熱分解するのではなく、その熱分解生成物
を燃焼して生じる熱エネルギを電力に変換して回収する
廃棄物処理設備の系外に、燃焼器３５、この燃焼器３５
の燃焼で駆動するガスタービン２９などの発電設備を設
け、ガスタービン２９を駆動した後の燃焼器３５の燃焼
排ガスを、熱分解反応器２内の廃棄物１００と間接的に
熱交換して熱分解反応器２の加熱源にする。この時、こ
のガスタービン２９駆動用の燃焼器３５の燃料を一般的
な液体燃料や気体燃料とすれば（都市ガス、ＬＰＧ、軽
油、重油など）、その燃焼ガス中には腐食性酸性ガス成
分が少ないため、熱分解反応器２の伝熱部での腐食の問
題が生じない。更に、前述の自給的な間接加熱方式のよ
うに、廃棄物由来の多量の塩化水素や飛灰を含む煙道ガ
スの廃熱を利用した空気などの熱媒加熱用の熱交換器を
設ける必要がなく、その腐食の問題もなくなる。系外か
ら熱媒を供給する間接加熱方式のように、系外に熱源供
給のためだけの目的で別途補助設備を設ける必要もな
く、かかる技術と比べても低コストにできる。

【００３７】以下では、本発明者らが行なった上述の本
実施例の構成の廃棄物処理装置を用いたベンチテスト級
の定常運転時の廃棄物処理実験の各データについて示
す。

【００３８】１．投入廃棄物：粒径約５０mm以下に粗砕
した一般廃棄物（水分：６３.８％、紙・ちゅう芥・繊
維・草木：小計３０.３％、プラスチック・ゴム・革：
小計２.９％、鉄：０.５％、非鉄金属：０.３％、ガラ
ス：０.８％、石・陶器：０.１％、その他：１.３％、
低位発熱量１１５０kcal/kg)投入量８.０kg／hr。

【００３９】２．ガスタービン２９からの燃焼排ガス：
Ｏ₂の含有率１４.３vol％、温度５００℃、加熱管１２
への供給量６４.７１Ｎｍ³／hr、入口温度５００℃、燃
焼器５５への供給量２０.０８４Ｎｍ³／hr、入口温度５
００℃。

【００４０】３．低温乾留ガスの熱分解反応器２の出口
での条件：ガス流量８.３７Ｎｍ³／hr、出口温度約４５
０℃。

【００４１】４．熱分解残留物：搬出装置３の下部から
の熱分解残留物の搬出量０.８３kg／hr、このうち分別
装置５１によって分級後、粒径５mm以下のものを粒径約
５０μｍに微粉砕して（この重量０.６６kg／hr）、燃
焼器５５に搬入。粒径５mm以上の未酸化残留物はそのま
ま回収（０.１７kg／hr）した。

【００４２】５．燃焼器５５：炉内最高到達温度約１３
１０℃、煙道灰じんを、ろ過装置６２で分離搬入しなが
ら燃焼を行い、スラグを冷却水槽５６で水冷固化させて
回収することができた（０.１８kg／hr）。

【００４３】上記の実験データに基づき、ガスタービン
２９として市販のガスタービンを用い（ガスタービン単
独の発電効率は２６％）、実用にも供しうる規模（燃焼
排ガス量：７９３００Ｎｍ³／hr、処理廃棄物投入量：
７．１２ｔ／hr）にスケールアップして発電効率を計算
したところ、廃棄物処理量１７０t／d、ガスタービン２
９の出力５５４０kw、汽力発電機５９内の蒸気タービン
の出力３８３０kw、総合発電効率３０．４％と算出され
た。なお、上述のベンチテスト級の定常運転時の実験デ
ータでは、排熱ボイラ５７で利用できる熱量、すなわ
ち、熱分解反応器２から燃焼器５５までの入出熱のうち
で、ヒートロスが１２．５％と見積もられた。スケール
アップによってヒートロスは小さくできるので、実用に
も供しうる規模の装置では発電効率はより向上させるこ
とができるのは明らかである。ヒートロスが０％という
理想的な条件での発電効率を計算をすると約３２％とな
った。したがって、本実施例によれば、従来のスーパー
ごみ発電より発電効率の高い廃棄物処理技術を提供する
ことができる。

【００４４】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。図３は、本発明の第２の実施例である廃棄物処理
装置の全体の系統図である。図１、２と同一符号の部材
は図１、２を参照して説明した第１の実施例と同様の部
材であり、詳細な説明は省略する。本実施例が第１の実
施例と相違する点は、排ガス供給管７に代えて、ガスタ
ービン２９からの燃焼排ガスの一部を導管５８に導く排
ガス供給管１３を設け、この排ガス供給管１３に空気予
熱器１６を設け、バーナ５０に空気供給管１４を連結し
て、空気圧縮器１５でバーナ５０に供給する燃焼用空気
をガスタービン２９からの燃焼排ガスを熱源として予熱
する点にある。

【００４５】つづいて本実施例の作用について説明す
る。本実施例によれば、第１の実施例に比べ、チャーと
低温乾留ガスとの燃焼温度を高くできるので、チャーと
低温乾留ガスとの燃焼により灰分の溶融固化を行ないた
いとき（一般に１２００℃程度以上必要）には本実施例
によるのが望ましい。本実施例では、上述の第１の実施
例に比べ、廃棄物処理量は多くできるが、発電効率は小
さくなる。よって、廃棄物処理量を優先したい場合は本
実施例が好適である。

【００４６】本実施例においても、本発明者らが行なっ
た上述の構成の廃棄物処理装置を用いたベンチテスト級
の定常運転時の廃棄物処理実験の各データについて示
す。

【００４７】１．投入廃棄物：粒径約５０mm以下に粗砕
した一般廃棄物（水分：６３.８％、紙・ちゅう芥・繊
維・草木：小計３０.３％、プラスチック・ゴム・革：
小計２.９％、鉄：０.５％、非鉄金属：０.３％、ガラ
ス：０.８％、石・陶器：０.１％、その他：１.３％、
低位発熱量１１５０kcal/kg）投入量８.０kg／hr。

【００４８】２．ガスタービン２９からの燃焼排ガス：
Ｏ₂の含有率１４.３vol％、温度５００℃、加熱管１２
への供給量６４.７１Ｎｍ³／hr、入口温度５００℃、空
気予熱器１６用の排ガス量８.４３Ｎｍ³／hr、入口温度
５００℃。

【００４９】３．低温乾留ガスの熱分解反応器２の出口
での条件：ガス流量８.３７Ｎｍ³／hr、出口温度約４５
０℃。

【００５０】４．熱分解残留物：搬出装置３の下部から
の熱分解残留物の搬出量０.８３kg／hr、このうち分別
装置５１によって分級後、粒径５mm以下のものを粒径約
５０μｍに微粉砕して燃焼器５５に搬入。粒径５mm以上
の未酸化残留物（０.１７kg／hr）はそのまま回収し
た。

【００５１】５．燃焼器５５：炉内最高到達温度約１３
６０℃、煙道灰じんを、ろ過装置６２で分離搬入しなが
ら燃焼を行い、スラグを冷却水槽５６で水冷固化させて
回収することができた（０.１８kg／hr）。

【００５２】このようなデータに基づき、第１実施例同
様にスケールアップして、第１実施例の場合と同様のガ
スタービンを用い、実用にも供しうる規模（燃焼排ガス
量７９３００Ｎｍ³／hr、処理廃棄物投入量８．７０ｔ
／hr）における総合発電効率を計算したところ、２８.
３％となった。本実施例のヒートロスは１１.０％と見
積もられた。本実施例でもヒートロスが０％という条件
での発電効率を計算すると、廃棄物処理量２０９t／d、
ガスタービン２９の出力５５４０kw、汽力発電機５９内
の蒸気タービンの出力３７９９kw、総合発電効率３０％
と算出された。このように、本実施例によれば、廃棄物
処理量を大きくすることを優先しても、従来のスーパー
ごみ発電より高い発電効率を実現することができる。ま
た、本実施例によれば、第１の実施例と同様、腐食の問
題を生じず、低コストな自給的な間接加熱方式を実現す
ることができる。

【００５３】なお、以上の実施例においては、本発明に
おけるタービンの一例としてガスタービン２９を用いる
場合で説明しているが、ガスタービン２９に代えてディ
ーゼルエンジン等の内燃機関を用い、この内燃機関から
の燃焼排ガスを用いる構成としてもよい。

【００５４】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、廃棄物を
熱分解し、その熱分解生成物を燃焼して生じる熱エネル
ギを電力に変換して回収する廃棄物処理技術について、
従来のスーパーごみ発電技術より発電効率の高い廃棄物
処理装置及び方法を提供することができる。

【００５５】また、廃棄物を熱分解し、その熱分解生成
物を燃焼して生じる熱エネルギを電力に変換して回収す
る廃棄物処理技術について、腐食の問題を生じず、低コ
ストである自給的な間接加熱方式を実現することができ
る廃棄物処理装置及び方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である廃棄物処理装置の
系統図である。

【図２】本発明の第１の実施例である廃棄物処理装置の
要部の系統図である。

【図３】本発明の第２の実施例である廃棄物処理装置の
系統図である。

【図４】ガスタービンとのコンバインドシステムによる
従来のスーパーごみ発電設備の系統図である。

【符号の説明】

２熱分解反応器２９ガスタービン３０発電機３５燃焼器３８空気予熱器５５燃焼器５７廃熱ボイラ５９汽力発電機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木剛東京都中央区築地５丁目６番４号三井造船株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃棄物を加熱して熱分解し、低温乾留ガ
スと主として不揮発性成分から成る熱分解残留物とに分
離する熱分解反応器と、前記熱分解残留物から分別した
チャーと前記低温乾留ガスとを燃焼する第１の燃焼器
と、この燃焼器による燃焼排ガスの熱で蒸気を発生させ
る廃熱ボイラと、この廃熱ボイラで生成した蒸気で駆動
される汽力発電機とを備えている廃棄物処理装置におい
て、発電用のタービンを駆動するための第２の燃焼器と、こ
の第２の燃焼器が排出する前記タービン駆動後の燃焼排
ガスを前記熱分解反応器内の廃棄物と間接的に熱交換し
て前記熱分解反応器の前記加熱源にする熱交換器とを備
えていることを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項２】前記のタービン駆動後の燃焼排ガスの一
部を前記第１の燃焼器に導入し、この燃焼器の燃焼用空
気とする燃焼排ガス導入路を備えていることを特徴とす
る請求項１項記載の廃棄物処理装置。
【請求項３】前記のタービン駆動後の燃焼排ガスの一
部を熱源として、前記第１の燃焼器に導入する燃焼用空
気を予熱する空気予熱器を備えていることを特徴とする
請求項１項記載の廃棄物処理装置。
【請求項４】廃棄物を加熱して熱分解し、低温乾留ガ
スと主として不揮発性成分から成る熱分解残留物とに分
離する工程と、前記熱分解残留物から分別したチャーと
前記低温乾留ガスとを燃焼する工程と、この燃焼工程で
生成した燃焼排ガスの熱で蒸気を発生させる工程と、こ
の発生蒸気で発電する工程とを含んでいる廃棄物処理方
法において、燃焼器の燃焼でタービンを駆動して発電する工程と、こ
のタービン駆動後の燃焼排ガスを前記熱分解反応器内の
廃棄物と間接的に熱交換し、前記熱分解反応器の前記加
熱源にする工程とを含んでいることを特徴とする廃棄物
処理方法。
【請求項５】前記のチャーと低温乾留ガスとを燃焼す
る工程は、前記タービン駆動後の燃焼排ガスの一部を燃
焼用空気として行なうことを特徴とする請求項４項記載
の廃棄物処理方法。
【請求項６】前記タービン駆動後の燃焼排ガスの一部
を熱源として、前記のチャーと低温乾留ガスとを燃焼す
るための燃焼用空気を予熱する工程を含むことを特徴と
する請求項４項記載の廃棄物処理方法。