JPH085039A

JPH085039A - ごみ焼却処理装置

Info

Publication number: JPH085039A
Application number: JP13984394A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Shigaki; 政信志垣
Original assignee: Takuma Co Ltd
Current assignee: Takuma Co Ltd
Priority date: 1994-06-22
Filing date: 1994-06-22
Publication date: 1996-01-12
Anticipated expiration: 2016-03-12
Also published as: JP3145867B2

Abstract

(57)【要約】【目的】過熱器管に高温腐食を生じさせることなく、
高温の過熱蒸気を得ることができるごみ焼却処理装置を
提供する。【構成】焼却炉１の燃焼室４に形成した主流動層１３
によりごみ１４を燃焼させ、その燃焼排ガス１８により
発生させたボイラ蒸気１９を過熱器３により過熱する。
過熱器３は、燃焼室４に隣接して設けられた独立の過熱
器室２５と、この過熱器室２５に形成された、層高さを
主流動層１３のそれより低くしたボイラ蒸気過熱用の副
流動層２７と、この副流動層２７内に配置された、ボイ
ラ蒸気１９が導入される過熱器管３１と、を具備する。
主流動層１３を構成する流動媒体１２の一部１２ｂは媒
体連通路３２を経て副流動層２７の下部に供給される。
副流動層２７を構成する流動媒体１２の一部１２ｃが媒
体輸送部２５ａからガス１８ｂに同伴されて主流動層１
３上に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、都市ごみ等を流動層で
焼却させた場合の廃熱を有効利用するように構成された
ごみ焼却処理装置に関するものであり、具体的には、焼
却炉の燃焼室に形成した主流動層によりごみを燃焼さ
せ、その燃焼排ガスによりボイラ蒸気を発生させて、こ
れを過熱器により過熱した上で発電タービンに供給させ
るようにしたごみ焼却処理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処理装置にあっ
ては、過熱器が過熱器管をごみ燃焼排ガス領域（煙道）
に配置してなり、ボイラから過熱器管に導入されたボイ
ラ蒸気をごみ燃焼排ガスにより過熱させているのが普通
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように蒸
気過熱をごみ燃焼排ガスにより行った場合、図３に示す
如く、管壁温度が１５０℃以下で電気化学的腐食つまり
排ガスの露点による低温腐食現象を生じる。かかる現象
は、通常の燃料焚きボイラでも見られることではある
が、管壁温度が３２０℃以上となると、図３に破線で示
す如く、ガス層においてのみ生じる、燃料焚きボイラで
は見られない特有の高温腐食現象が生じる。すなわち、
ごみを燃焼させると、ごみ中に含まれる塩素化合物（塩
化ビニール，塩等）が熱分解，揮散してＨＣｌを大量に
発生する。このため、管壁温度が３２０℃以上におい
て、例えば、過熱器管にフライアッシュが付着すると、
付着灰中にＨＣｌにより塩化鉄又はアルカリ鉄硫酸塩が
形成されて、過熱器管が激しく腐食されることになる。
更に高温となると、塩化鉄又はアルカリ鉄硫酸塩が分解
して、より激しく過熱器管が腐食されることになる。

【０００４】したがって、従来装置においては、このよ
うなごみ焼却システムに特有の高温腐食の問題から、過
熱蒸気の高圧・高温化を図ることができず、発電効率が
頗る悪い。このような高温腐食現象のため、我が国で
は、一般に過熱蒸気温度を３００℃までに制限してお
り、その発電効率は１０〜１０数％に抑制されているの
が実情である。なお、近時、スーパごみ発電と称して、
ごみ焼却炉の蒸気タービン発電設備に加えて、ガスター
ビン発電設備を設けて、蒸気過熱器管をガスタービンの
排ガスにより加熱する方式が提案されている。しかし、
この方式では、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、昼間約１１円／ＫＷｈ夜間４
〜５円／ＫＷｈと極めて低価格であるため、昼間発電し
かメリットがなく、しかもガスタービン発電設備の償却
に１５年以上も要することになり、その実用性が疑問視
されている。

【０００５】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、過熱器管に高温腐食を生じさせることなく、
高温の過熱蒸気を得ることができるごみ焼却処理装置を
提供することを目的とするものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の目的
を達成すべく、特に、過熱器を次のように構成しておく
ことを提案する。すなわち、過熱器は、燃焼室に隣接し
て設けられた独立の過熱器室と、この過熱器室に形成さ
れた、層高さを主流動層のそれより低くしたボイラ蒸気
過熱用の副流動層と、この副流動層内に配置された、ボ
イラ蒸気が導入される過熱器管と、を具備しており、両
流動層の下部間を、主流動層に投入された生ごみが侵入
しない位置に設けた媒体連通路を介して、連通させると
共に、過熱器室における副流動層より上側部分を、流動
媒体を同伴するガス空塔速度が得られるような狭小断面
積とした媒体輸送部に構成し、且つこの媒体輸送部の上
端部を燃焼室における主流動層の上方領域に開口させる
ことによって、主流動層を構成する流動媒体の一部が媒
体連通路を経て副流動層の下部に供給され且つ副流動層
を構成する流動媒体の一部が媒体輸送部から主流動層上
に供給されるように構成されている。

【０００７】而して、このごみ焼却処理装置にあって、
媒体連通路と主流動層への生ごみ投入口とは、主流動層
を挟んで反対側の部位において燃焼室に開口されている
ことが好ましい。また、主流動層を構成する流動媒体の
一部は焼却残渣と共に炉外に排出され、焼却残渣と分離
された上で主流動層に返戻されるようになっており、こ
の流動媒体の返戻口と前記媒体連通路とは、主流動層を
挟んで反対側の部位において燃焼室に開口されているこ
とが好ましい。また、副流動層における通風抵抗Ｒ₁及
び媒体輸送部における通風抵抗Ｒ₂は主流動層における
通風抵抗Ｒより小さく、Ｒ₁＋Ｒ₂＜Ｒの関係が維持さ
れていることが好ましい。さらに、副流動層又は該層へ
の流動化ガス供給経路に、炭酸カルシウム又は消石灰等
を投入する中和剤投入装置を設けておくことが好まし
い。

【０００８】

【作用】主流動層の流動媒体はごみ燃焼により高温に維
持されるが、その一部は、媒体連通路から副流動層に供
給される。一方、副流動層の流動媒体は媒体輸送部から
主流動層に供給される。したがって、両流動層間で流動
媒体が循環し、副流動層は主流動層から供給される高温
の流動媒体により高温に維持され、過熱器管を通過する
ボイラ蒸気を過熱する。また、主流動層に供給された生
ごみ及び主流動層で発生する排ガスは、燃焼室から過熱
器室には侵入し得ず、副流動層においてはＨＣｌ等によ
る高温腐食は生じない。したがって、蒸気過熱が熱伝達
率の高い流動層によって行われることとも相俟って、蒸
気過熱温度を大幅に高くすることができ、発電効率を向
上させることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の構成を図１及び図２に示す実
施例に基づいて具体的に説明する。

【００１０】この実施例のごみ焼却処理装置は、図１に
示す如く、焼却炉１に廃熱ボイラ２及び過熱器３等を付
設してなる。

【００１１】焼却炉１の燃焼室４には、図１及び図２に
示す如く、その前壁に形成した生ごみ投入口５の直下位
置から後方へと下り傾斜して灰出口６に至る流動化空気
噴出床７が設けられている。流動化空気噴出床７は多数
の空気噴出孔又は空気噴出ノズルを設けたもので、該床
７下には風箱８が設けられている。この風箱８には、押
込通風機９により、空気予熱器１０により予熱された高
温空気たる流動化空気１１が供給されるようになってお
り、風箱８に供給された流動化空気１１は流動化空気噴
出床７から燃焼室４内に噴出される。

【００１２】流動化空気噴出床７上には、該床７から噴
出させた流動化空気１１により、粒状の流動媒体（珪砂
等）１２による流動層つまりごみ燃焼用の主流動層１３
が形成されていて、生ごみ投入口５から投入された生ご
み１４を流動層１３により燃焼させるようになってい
る。すなわち、流動層１３に投入された生ごみ１４中の
可燃分は瞬時に着火燃焼されて焼却され、生ごみ１４の
連続投入により流動層１３は常に高温（通常、約８００
〜８５０℃）に維持されることになる。一方、生ごみ１
４中の不燃物は、床７上をその傾斜により後方へ流下し
て、灰出口６から炉１外に排出される。ところで、流動
層１３を構成する流動媒体１２の一部１２ａは、不燃物
等の焼却残残渣と共に灰出口６から排出されるが、この
排出媒体１２ａはスクリュダンパ１５から振動篩１６に
供給され、この振動篩１６により焼却残渣と分離された
上、コンベア１７により、燃焼室４の前壁における生ご
み投入口５の近傍部位に開口せる流動媒体の返戻口２０
から主流動層１３上に返戻される。なお、燃焼室４にお
ける流動層１３上の部分は、二次燃焼用空気が供給され
る二次燃焼室４ａとされている。

【００１３】廃熱ボイラ２は、図１に示す如く、二次燃
焼室４ａの排ガス出口４ｂに連設されていて、燃焼室４
から導入されたごみ燃焼排ガス１８と缶水との熱交換に
よりボイラ蒸気１９を発生させるものである。ボイラ２
を経過した排ガス１８は、ボイラ出口２ａから空気予熱
器１０に至って流動化空気１１を予熱した上、ダストコ
レクタ２１及び誘引通風機２２を経て、煙突２３から放
出される。なお、ボイラ出口２ａには中和剤投入装置２
４が設けられていて、ボイラ出口２ａを通過する排ガス
１８中に消石灰２４ａを噴射して、排ガス１８に含まれ
るＨＣｌ，ＳＯ ₂を中和，除去するように工夫されてい
る。なお、中和剤２４ａは、かかる中和，除去を行いう
るものであれば何でもよく、消石灰に限らないことは勿
論である。

【００１４】過熱器３は、図１及び図２に示す如く、燃
焼室４の後壁側に独立した過熱器室２５を並設してな
る。過熱器室２５内には流動化ガス噴出床２６が設けら
れていて、この床２６上にボイラ蒸気過熱用の副流動層
２７が形成されている。すなわち、流動化ガス噴出床２
６は、前記流動化空気噴出床７と同様に、多数のガス噴
出孔又はガス噴出ノズルを設けたもので、該床７の最下
端部である後端部と略同一高さ位置に水平に配置されて
いる。副流動層２７は、流動化ガス噴出床２６から該床
２６下の風箱２８に供給された流動化ガス１８ａを噴出
させることによって形成され、その構成媒体としては主
流動層１３の構成媒体１２と同一の珪砂等が使用されて
いる。この副流動層２７においては、そのガス空塔速度
を流動媒体１２が飛散しない程度（この実施例では、約
１．５ｍ／ｓ）に設定しており、その表面高さつまりレ
ベルが主流動層１３のレベルより所定量低くなるように
してある（図２参照）。

【００１５】ところで、流動化ガス１８ａとしては、副
流動層２７が燃焼用のものではないことから、ごみ燃焼
排ガス１８を使用することができる。但し、副流動層２
７を高温維持するために高温領域の排ガス１８を使用す
ること、及び過熱器管３１の高温腐食を防止するために
排ガス１８中の腐食性ガスを予め除去しておくことが望
ましい。この実施例では、ボイラ出口２ａを経過して消
石灰２４ａの噴射により中和処理された排ガス１８の一
部１８ａを、脱塵機２９により脱塵処理した上で、再循
環ファン３０により流動化ガスとして風箱２８に供給す
るようにしている。

【００１６】而して、副流動層２７内には過熱器管３１
が蛇行状をなして配置されている。この過熱器管３１
は、その入口部３１ａをボイラ２の蒸気発生部に接続し
てあって、ボイラ２から導入されたボイラ蒸気１９を副
流動層２７により過熱させるようになっており、その過
熱蒸気１９ａは、過熱器管３１の出口部３１ｂから発電
タービン（図示せず）へと送気され、タービン発電機を
作動させる。

【００１７】また、過熱器室２５には、両流動層１３，
２７の下部間を連通させる媒体連通路３２が設けられて
いて、主流動層１３を構成する流動媒体１２の一部１２
ｂが媒体連通路３２から副流動層２７内に供給されるよ
うになっている。この媒体連通路３２の燃焼室４内への
開口部は、図２に示す如く、前後方向においては生ごみ
投入口５及び流動媒体の返戻口２０と反対側である灰出
口６側に位置し、上下方向においては流動化空気噴出床
７の最下端部よりやや上方位に位置されていて、生ごみ
投入口５から投入された生ごみ１４及び灰出口６から排
出される焼却残渣並びに返戻口２０から供給された低温
媒体１２ａが媒体連通路３２から副流動層２７内に侵入
しないように工夫されている。

【００１８】さらに、過熱器室２５における副流動層２
７より上部側の部分は、図１及び図２に示す如く、流動
層形成部分より横断面積を狭小とした媒体輸送部２５ａ
に構成されており、この媒体輸送部２５ａの上端部に
は、燃焼室４内において主流動層１３の上方部位に開口
する媒体噴出口２５ｂが形成されている。媒体輸送部２
５ａの横断面積は、流動媒体１２を同伴しうるガス空塔
速度が得られるように設定されており、この実施例で
は、副流動層２７におけるガス空塔速度が上述した如く
流動媒体１２を同伴し得ない約１．５ｍ／ｓとした場合
において、媒体輸送部２５ａでは約３〜５ｍ／ｓのガス
空塔速度が得られるように、設定してある。したがっ
て、副流動層２７を構成する流動媒体１２の一部１２ｃ
は、媒体輸送部２５ａ内を上昇するガスに同伴して、媒
体噴出口２５ｂから燃焼室４内に噴出され、主流動層１
３に供給される。すなわち、両流動層１３，２７が上記
した如く連通されていることから、流動層運転を開始す
ると、副流動層２７のレベルを主流動層１３のレベルま
で押し上げようとする作用が働くことになる。このた
め、副流動層２７のレベルが除々に上昇することにな
り、該層２７の表面側部分におけるガス空塔速度が大き
くなっていく。そして、このガス空塔速度が上記した流
動媒体の同伴速度（約３〜５ｍ／ｓ）に達すると、かか
る同伴速度に達した層部分における流動媒体１２ｃが媒
体輸送部２５ａ内をガス同伴により上昇されて、媒体噴
出口２５ｂから主流動層１３へと噴出供給されることに
なる。したがって、流動媒体１２の一部が両流動層１
３，２７間で循環されることになり、主流動層１３から
副流動層２７への高温媒体１２ｂの供給が連続的に行わ
れることになる。ところで、流動媒体１２ｂの主流動層
１３から副流動層２７への流動が円滑に行われるために
は、副流動層２７における通風抵抗Ｒ₁及び媒体輸送部
２５ａにおける通風抵抗Ｒ₂は主流動層１３における通
風抵抗Ｒより可及的に小さくしておくことが好ましく、
この実施例では、Ｒ₁＋Ｒ₂＜Ｒに維持されるようにし
てある。なお、流動媒体１２ｃを同伴した排ガス１８ｂ
は、ごみ燃焼排ガス１８と共に二次燃焼室４ａ内を上昇
していく。

【００１９】以上のように構成されたごみ焼却処理装置
にあっては、生ごみ投入口５から投入された生ごみ１４
は主流動層１３により燃焼され、主流動層１３つまり流
動媒体１２が約８００〜８５０℃の高温に保持される。

【００２０】そして、前述した如く、主流動層１３と副
流動層２７との間においては流動媒体１２が循環されて
おり、主流動層１３の高温媒体１２ｂが媒体連通路３２
から副流動層２７に連続的に供給される。なお、灰出口
６からコンベア１７により主流動層１３に返戻される流
動媒体１２ａは冷却，低温化されているが、それが燃焼
室４の前壁側からつまり媒体連通路３２とは反対側から
主流動層１３に返戻されるため、媒体連通路３２から副
流動層２７に供給される流動媒体１２ｂの温度低下を招
く虞れはない。したがって、副流動層１３は高温に保持
され、過熱器管３１から高温の過熱蒸気１９ａが得られ
る。かかる副流動層１３の高温維持は、副流動層１３に
供給する流動化ガスとしてボイラ２を通過した直後の高
温排ガス１８ａを使用していることによって、更に効果
的に行われる。

【００２１】ところで、冒頭で述べた如く、ごみ１４に
含まれる塩化ビニール樹脂等の有機塩素分は３５０℃以
上で略完全に熱分解してＨＣｌを発生する。また、塩等
の無機塩素分は８００℃以上で殆ど１００％揮散する。
したがって、燃焼室４においては、生ごみ１４が主流動
層１３で燃焼されることによって、これらの腐食性ガス
が発生し、排ガス１８に含まれることになる。

【００２２】しかし、過熱器室２５は媒体噴出口２５ａ
及び媒体連通路３２を介して燃焼室４に連通されている
が、媒体連通路３２は主流動層１３の下部であって排ガ
ス１８が侵入し得ない部位に形成されていること、及び
媒体噴出口２５ａからは流動媒体１２ｃの同伴ガス１８
ｂが噴出して二次燃焼室４ａへと上昇することから、腐
食性ガスを含む排ガス１８が燃焼室４から過熱器室２５
に侵入する虞れはない。しかも、媒体連通路３２は前述
した如く生ごみ１４及び焼却残滓が侵入しない位置に設
けられていることから、生ごみ１４が流動媒体１２ｂと
共に副流動層２７に侵入して過熱器室２５内で腐食性ガ
スが発生する虞れもない。さらに、流動化ガスとして使
用される排ガス１８ａは、消石灰２４ａの噴射により中
和処理されたものであり、腐食性ガスを含まないもので
ある。

【００２３】このように過熱器室２５においては腐食性
ガスが全く発生，侵入しないことから、過熱器管３１が
高温腐食される心配はない。したがって、ごみ焼却廃熱
をボイラ蒸気１９の過熱源としているにも拘らず、過熱
器管３１に高温腐食を生じすることなく、冒頭の従来装
置による場合に比して極めて高温のタービン用蒸気１９
ａを得ることができ、タービン発電機による発電効率を
大幅に向上させることができる。因みに、従来装置にお
ける如く過熱器管をボイラ内の排ガス通路に配置した場
合には、過熱器管の熱伝達率は約２０Ｋｃａｌ／ｍ²・
℃・ｈであるが、流動層２７内における過熱器管３１の
熱伝達率は約２５０Ｋｃａｌ／ｍ²・℃・ｈであり、前
者の１０倍以上である。このため、過熱器２を極めてコ
ンパクトなものとしながらも、極めて高温の過熱蒸気１
９ａを得ることができる。

【００２４】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲におい
て、適宜に変更，改良することができる。

【００２５】例えば、副流動層２７の流動化ガス１８ａ
として、上記した如き排ガス１８を使用せず、空気予熱
器１０により予熱された高温空気を使用するようにして
もよい。また、上記した如く、媒体連通路３２からはご
み１４等が副流動層２７に侵入しない構造となっている
が、万一、ごみ１４が侵入した場合には、副流動層２７
で塩化ビニールの熱分解等によりＨＣｌが発生する虞れ
がある。しかし、このような虞れは、図２に鎖線図示す
る如く、過熱器室２５に中和剤投入装置３３を設けて、
副流動層２７に炭酸カルシウム３３ａを投入させるよう
にすればよい。但し、上記した構造となしている限り、
このような副流動層２７へのごみ１４等の侵入はまず生
じない。中和剤３３ａとしては、ＨＣｌガスを中和除去
し得るものを任意に使用することができ、炭酸カルシウ
ムに限定されないことは勿論である。

【００２６】

【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、ごみ燃焼排ガスによる高温腐食の問題を生じ
ることなく、高圧・高温の過熱蒸気を得ることができ、
発電効率を大幅に向上させることができる。しかも、過
熱器をコンパクトなものとして、装置全体の小型化を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るごみ焼却処理装置の一実施例を示
す断面図である。

【図２】図１の要部の拡大図である。

【図３】ごみ焼却炉における管壁温度と腐食速度との関
係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…焼却炉、２…ボイラ、３…過熱器、４…燃焼室、５
…生ごみ投入口、６…灰出口、７…流動化空気噴出床、
１１…流動化空気、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…流
動媒体、１３…主流動層、１４…生ごみ、１８…ごみ燃
焼排ガス、１８ａ…流動化ガス、１８ｂ…同伴ガス、１
９…ボイラ蒸気、１９ａ…過熱蒸気、２０…流動媒体の
返戻口、２４，３３…中和剤投入装置、２４…消石灰、
２５…過熱器室、２５ａ…媒体輸送部、２５ｂ…媒体噴
出口、２６…流動化ガス噴出床、２７…副流動層、３１
…過熱器管、３２…媒体連通路、３３ａ…炭酸カルシウ
ム。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼却炉の燃焼室に形成した主流動層により
ごみを燃焼させ、その燃焼排ガスによりボイラ蒸気を発
生させて、これを過熱器により過熱した上で発電タービ
ンに供給させるようにしたごみ焼却処理装置において、
過熱器が、燃焼室に隣接して設けられた独立の過熱器室
と、この過熱器室に形成された、層高さを主流動層のそ
れより低くしたボイラ蒸気過熱用の副流動層と、この副
流動層内に配置された、ボイラ蒸気が導入される過熱器
管と、を具備しており、両流動層の下部間を、主流動層
に投入された生ごみが侵入しない位置に設けた媒体連通
路を介して、連通させると共に、過熱器室における副流
動層より上側部分を、流動媒体を同伴するガス空塔速度
が得られるような狭小断面積とした媒体輸送部に構成
し、且つこの媒体輸送部の上端部を燃焼室における主流
動層の上方領域に開口させることによって、主流動層を
構成する流動媒体の一部が媒体連通路を経て副流動層の
下部に供給され且つ副流動層を構成する流動媒体の一部
が媒体輸送部から主流動層上に供給されるように構成さ
れていることを特徴とするごみ焼却処理装置。
【請求項２】媒体連通路と主流動層への生ごみ投入口と
は、主流動層を挟んで反対側の部位において燃焼室に開
口されていることを特徴とする、請求項１に記載するご
み焼却処理装置。
【請求項３】主流動層を構成する流動媒体の一部は焼却
残渣と共に炉外に排出され、焼却残渣と分離された上で
主流動層に返戻されるようになっており、この流動媒体
の返戻口と前記媒体連通路とは、主流動層を挟んで反対
側の部位において燃焼室に開口されていることを特徴と
する、請求項１又は請求項２に記載するごみ焼却処理装
置。
【請求項４】副流動層における通風抵抗Ｒ₁及び媒体輸
送部における通風抵抗Ｒ₂は主流動層における通風抵抗
Ｒより小さく、Ｒ₁＋Ｒ₂＜Ｒの関係が維持されている
ことを特徴とする、請求項１、請求項２又は請求項３に
記載するごみ焼却処理装置。
【請求項５】副流動層又は該層への流動化ガス供給経路
に、炭酸カルシウム又は消石灰等を投入する中和剤投入
装置を設けたことを特徴とする、請求項１、請求項２、
請求項３又は請求項４に記載するごみ焼却処理装置。