JPH0894058A - ゴミ発電システム - Google Patents

ゴミ発電システム

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JPH0894058A
JPH0894058A JP23458694A JP23458694A JPH0894058A JP H0894058 A JPH0894058 A JP H0894058A JP 23458694 A JP23458694 A JP 23458694A JP 23458694 A JP23458694 A JP 23458694A JP H0894058 A JPH0894058 A JP H0894058A
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JP
Japan
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fermentation
refuse
waste
sludge
unit
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JP23458694A
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English (en)
Inventor
Masamichi Hino
正道 日野
Masatsugu Yamagata
昌継 山縣
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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Publication of JPH0894058A publication Critical patent/JPH0894058A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B31/00Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus
    • F22B31/04Heat supply by installation of two or more combustion apparatus, e.g. of separate combustion apparatus for the boiler and the superheater respectively
    • F22B31/045Steam generators specially adapted for burning refuse
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/12Heat utilisation in combustion or incineration of waste

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 厨芥類又は汚泥等の半液状有機物の醗酵時間
を大きく短縮して、ゴミ自体が本来的に保有するエネル
ギーを短時間処理により効率的に利用し、経済性に富ん
だゴミ発電システムを提供する。 【構成】 ゴミ焼却炉1に設置した廃熱ボイラ2と、前
記廃熱ボイラ2で生成された蒸気を加熱する燃焼式過熱
器3と、前記燃焼式過熱器3による過熱蒸気で発電する
発電装置4とから構成し、可溶化機構9により高温高圧
酸素ガス下で厨芥、汚泥等の水分の多い有機分を可溶化
し、その後メタン醗酵により炭化水素を主成分とする醗
酵ガスを生成する醗酵装置5と、前記醗酵装置5で生成
された醗酵ガスから硫化物を除去する脱硫装置4とを設
けて、前記脱硫装置4を通過した醗酵ガスを前記燃焼式
過熱器の燃料として供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ゴミ焼却炉に設置した
廃熱ボイラと、前記廃熱ボイラで生成された蒸気を過熱
する燃焼式過熱器と、前記燃焼式過熱器による過熱蒸気
で発電する発電装置、水分の多い有機物を酸素ガスを供
給しながら高温高圧で可溶化後、メタン醗酵する可溶化
槽付メタン醗酵槽とから構成してあるゴミ発電システム
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ゴミ焼却炉で発生する熱を有効利
用して発電を行うゴミ発電システムが注目されている
が、ゴミ焼却炉の排ガスに含まれる硫黄酸化物や塩化物
(塩化水素等)による伝熱管等の熱交換部の高温腐食を
低く抑えるために、廃熱ボイラによる発生蒸気を高温に
加熱することができなかった。そのため、従来、蒸気温
度を上げて発電効率を向上させるために、都市ガス等を
供給燃料とする燃焼式過熱器をゴミ焼却炉の外部に設け
て、その燃焼式過熱器を用いて前記廃熱ボイラで生成さ
れた蒸気をさらに加熱していた。
【0003】一方、下水汚泥等の水分の多い有機物は、
脱水装置により脱水され、或いは、必要ならば焼却炉の
廃熱を利用した乾燥装置により乾燥された後に、汚泥専
用の焼却炉で焼却処理されていた。
【0004】また、下水汚泥の場合は脱水の前調整とメ
タンの回収を兼ねてメタン醗酵が行われているが、都市
ゴミ焼却処理施設等とシステム的に結合した考えのもと
に、設計、施工されては来なかった。即ち、下水処理場
の汚泥処理施設で発生したメタンは自己の醗酵槽の加温
のためと、一部の施設ではメタンガスによる発電を行っ
ているが、前述のようにごみ処理施設と一体的なもとで
の施設の建設は行われてこなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そのため、下水汚泥の
減量化のために脱水、焼却しようとする場合、脱水の前
処理としてメタン醗酵を行い、メタンガスを回収しても
汚泥焼却の補助燃料に一部使うにとどまっており、場合
によっては使いやすいこともあり重油が使われていた。
他方、都市ゴミ焼却施設では、ゴミの中にプラスチッ
ク、特に塩ビ(塩化ビニル樹脂)が含まれることによ
り、排ガスの熱をボイラーで回収しようとしても、排ガ
ス中の塩化水素ガスによるボイラーチューブの高温腐食
を防ぐため蒸気温度を低く抑えざるを得なかった。燃焼
排ガスが高くならないように冷却空気等を入れボイラー
に入る前の温度を950℃程度に下げていた。最近では
排ガスの有する熱の有効利用率(特に発電効率)を上げ
るためにボイラーチューブを耐食性の高い素材に変える
ための研究開発が行われ始めているがこの材料開発とは
別に、都市ゴミ焼却施設から回収された比較的低い温度
の蒸気をスーパーヒーターに導きそこで都市ガス等を燃
焼させ高温の蒸気とし電気への転換率を上げることが行
われ始めている。このように汚泥処理施設では重油を、
都市ゴミ焼却施設では都市ガス等が使用されているが、
このような化石燃料を使用しない技術が求められ始めて
いた。
【0006】本発明の目的は、上記従来の欠点を解消す
る点にあり、ゴミ自体特に水分の多い有機物(汚泥、厨
芥)が本来的に保有するエネルギーを効率的に高めて利
用し、経済性に富んだゴミ発電システムを提供する点に
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明によるゴミ発電システムの特徴構成は、前記醗
酵装置に投入する前の厨芥類又は汚泥等の水分の多い有
機物を、高温高圧下で液状化する可溶化機構を設けてあ
る点にある。
【0008】上述の構成において、前記ゴミ焼却炉に設
置した廃熱ボイラ若しくは燃焼式過熱器、若しくは発電
装置で使用した蒸気を、前記可溶化機構への加熱熱源と
することが好ましい。
【0009】
【作用】厨芥類又は汚泥等の水分の多い有機物は、本来
的には炭素、水素を主成分とするものであり、これらを
例えば高温法(醗酵装置を約52℃に保つ)を用いた醗
酵装置で微生物(メタン生成菌)による生化学反応を用
いて分解すれば、メタンを主成分とする醗酵ガスが得ら
れる。
【0010】ところで、厨芥類又は汚泥等の水分の多い
有機物がメタン菌により分解されてメタンガスが発生す
るには、メタン生成菌が有機物の細胞を保護する殻即ち
細胞膜を初めとし、溶解させることが必要である。従っ
て、通常は、他の嫌気性菌(酸生成菌)により加水分解
された後にメタン生成菌の作用によりメタン醗酵が促進
されるのであるが、嫌気性菌による分解反応速度は微生
物の作用だけに頼るならばそれほど速めることができな
い。
【0011】そこで、厨芥類又は汚泥等の水分の多い有
機物を醗酵装置に投入する前に、可溶化機構により高温
高圧かつ酸素の存在下で部分的に分解することにより液
状化をはかれば、酸生成性菌による分解反応を待つこと
なくその後のメタン醗酵が促進され、しかも、加熱によ
り雑菌が除去された純粋培養が可能となるので醗酵速度
が大幅に向上するのである。
【0012】その際、前記ゴミ焼却炉の排ガス、又は前
記廃熱ボイラ、過熱器の蒸気若しくは発電装置で使用後
の蒸気のいずれかを、前記可溶化機構への加熱熱源とし
て供給すれば、可溶化機構における加熱処理のために別
途前記焼却炉以外の新たな熱源を確保せずともよく、既
発生の熱を有効利用できるのである。
【0013】又、そのような可溶化機構で加熱分解され
た後の厨芥類又は汚泥等の水分の多い有機物を醗酵装置
に投入することになるので、中温醗酵、或いは高温醗酵
のいずれで醗酵させるにおいても、迅速に醗酵処理する
ことができるのである。可溶化機構を介した場合には、
醗酵時間は約3日程度に短縮され、通常の高温醗酵、中
温醗酵に比べて効果が非常に顕著である。
【0014】
【発明の効果】従って、本発明によれば、厨芥類又は汚
泥等の水分の多い有機物の醗酵時間を大きく短縮できる
ので、これらが本来的に保有するエネルギーを短時間に
取り出しかつ効率的に利用する、経済性に富んだゴミ発
電システムを提供することができるようになった。
【0015】
【実施例】以下に実施例を説明する。ゴミ発電システム
は、図1に示すように、ゴミ焼却炉1に設置した廃熱ボ
イラ2と、前記廃熱ボイラ2で生成された蒸気を過熱す
る燃焼式過熱器3と、前記燃焼式過熱器3による過熱蒸
気で発電する発電装置4を設けるとともに、厨芥類又は
汚泥等の水分の多い有機物から炭化水素を主成分とする
醗酵ガスを生成する醗酵装置5と、前記醗酵装置5で生
成された醗酵ガスから硫化物を除去する脱硫装置6とを
設けて、前記脱硫装置6を通過した醗酵ガスを前記燃焼
式過熱器3の燃料として供給するように構成してある。
【0016】前記ゴミ焼却炉1は、例えばストーカ機構
によりゴミを搬送しながら燃焼させる焼却処理帯1aを
備えた都市ゴミ焼却炉であり(焼却炉の型式は流動床式
でも溶融炉でもその他のキルン式焼却炉でも良い)、燃
焼帯の上方空間に到る煙道1bの下流側に前記廃熱ボイ
ラ2を設置してある。前記ゴミ焼却炉1の排ガス中には
塩化物や硫化物といった腐食性のガスが含まれるため、
高温腐食防止の見地から排ガス温度が800℃から95
0℃あるにもかかわらず、前記廃熱ボイラ2では蒸気を
約300℃付近に加熱できるに止まる。
【0017】そこで、燃焼式過熱器3を前記ゴミ焼却炉
1の外部に設けて、前記廃熱ボイラ2で生成された蒸気
を、例えば、400℃まで過熱して、前記発電装置4に
供給する。
【0018】前記醗酵装置5に投入する前の厨芥類又は
汚泥、或いは、双方混合した状態の水分の多い有機物
は、先ず、必要ならば破砕、加熱後加圧されて可溶化機
構9に投入され、醗酵過程においてメタン菌の活動を促
進するべく可溶化される。前記可溶化機構9は、図2に
示すように、汚泥等を約200℃前後に加熱する第1熱
交換器9aと、加熱された汚泥等を滞留する可溶化槽9
bと排熱回収用の第2熱交換器9cで構成してあり、前
記可溶化槽9bには保温材9dを配するとともに、槽内
の攪拌は通常空気と蒸気により行う。前記可溶化槽9b
への汚泥等は被処理供給パイプ16、及びポンプ17に
より第1熱交換器9aに送られ、必要な温度まで加熱さ
れ、反応缶9bに送られる。ここで圧力約30〜70k
g/cm2 、温度約200℃前後でO2 の存在下で可溶
化される。この反応缶9bで発生する分解ガスは臭気を
含むため望ましくは、燃焼炉1の燃焼空気と混合し高温
分解するのが望ましい。汚泥等は反応缶9bに対象物に
よっても変わるが約30分〜1時間滞留後第2熱交換器
9cに送られ冷却され、必要ならば更にクーラー15で
メタン醗酵に適当な温度の約55℃位まで下げられる。
第2熱交換器9cで回収された熱は熱媒体を通してN
o.1熱交換器9aに送られ、新しく供給される汚泥等
の加熱に使用される。
【0019】前記醗酵装置5は、図3に示すように、厨
芥類又は汚泥等の水分の多い有機物を上方の投入口5c
から断熱材で覆われた醗酵槽5aに投入し、約52℃の
温度に調整された槽内で微生物による生化学反応を利用
して分解し、メタン等を主成分とするガスを発生させる
もので、槽内での攪拌のために前記醗酵槽5a内で発生
したメタンガス等をブロワファン機構5bを用いて循環
させるとともに、醗酵後の汚泥等を下方の排出口から排
出するように構成してある。ここに、厨芥類又は汚泥等
の水分の多い機物は、前記可溶化槽9bによる加熱下に
おける分解処理後、前述のように第2熱交換器9c等で
減温された後に前記醗酵槽5aに投入されるので、前記
醗酵槽5a内で再加熱は通常必要がなく保温程度でよ
い。従って、前記醗酵槽5a内での醗酵温度は極めて安
定する。
【0020】発生したガスは、湿式又は乾式の公知の脱
硫装置6により硫化物(硫化水素等)が除去されて、メ
タン60%、二酸化炭素約40%、その他の発生熱量約
5500kcal/Nm3 というクリーン燃料が生成さ
れ、係るクリーン燃料が前記燃焼式過熱器3のバーナ3
aに供給されて燃焼され、醗酵後の汚泥等は脱水後必要
なら乾燥等を行った後、前記ゴミ焼却炉1等により焼却
処理される。
【0021】前記発電装置4は、蒸気タービン4aと発
電機4bとで構成してあり、前記蒸気タービン4aに供
された蒸気の一部を前記醗酵槽5aの周囲に形成された
伝熱管5dに導く蒸気流路7を設けて、上述した約52
℃という醗酵に最適な温度に加熱、保温を供給するよう
に構成してある。つまり、発電に供された後の余剰蒸気
の熱量を前記醗酵槽5における所定の醗酵温度の確保の
ために再使用した後に前記廃熱ボイラ2に還流するもの
である。
【0022】以下、別実施例について説明する。前記可
溶化機構9への加熱熱源としては、図1に示すように、
前記ゴミ焼却炉1若しくは燃焼式過熱器3の排ガス、又
は前記廃熱ボイラ2で発生した蒸気のいずれを用いるも
のであってもよいし、加熱温度は約200℃、滞留時間
は20分以上、圧力は300g/cm2 以上で空気等O
2 含有ガスを供給し反応させる方式であれば上述した値
に限定するものではない。又、可溶化機構9の構成は、
上述の構成に限定するものではなく、適宜構成すること
ができ、又必要なら触媒を反応に使用してもよい。
【0023】醗酵装置の構成は、上述したものに限定す
るものではなく、適宜構成することができる。例えば、
醗酵槽内の内容物(汚泥等)の攪拌のために、発生ガス
を下方から上方へ循環させる上述の気流循環法を用いる
他、ポンプを用いて内容物そのものを醗酵槽の下方から
取り出して上方から注入するように構成するものであっ
てもよい。また、厨芥等は必要なら破砕後可溶化しても
よい。脱硫装置は特に限定するものではなく、公知の機
構を用いて適宜構成することができる。
【0024】上述のゴミ発電システムにおけるゴミ焼却
炉については、特に限定するものではなく、ストーカ搬
送式の都市ゴミ焼却炉以外に、廃棄物焼却炉として他の
方式のゴミ焼却炉を用いることができる。
【0025】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】ゴミ発電システムの概略の構成図
【図2】要部の構成図
【図3】要部の構成図
【符号の説明】
1 ゴミ焼却炉 2 廃熱ボイラ 3 燃焼式過熱器 4 脱硫装置 5 醗酵装置 9 可溶化機構 11 コンデンサー 12 エコノマイザー 13 有害ガス反応除去装置 14 集塵装置 15 クーラー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゴミ焼却炉(1)に設置した廃熱ボイラ
    (2)と、前記廃熱ボイラ(2)で生成された蒸気を加
    熱する燃焼式過熱器(3)と、前記燃焼式過熱器(3)
    による過熱蒸気で発電する発電装置(4)とから構成
    し、厨芥類又は汚泥等の水分の多い有機物から炭化水素
    等を主成分とする醗酵ガスを生成する醗酵装置(5)
    と、前記醗酵装置(5)で生成された醗酵ガスから硫化
    物を除去する脱硫装置(6)と、前記脱硫装置(6)を
    通過した醗酵ガスを前記燃焼式過熱器(3)の燃料とし
    て供給するゴミ発電システムであって、 前記醗酵装置(5)に投入する前の厨芥類又は汚泥等の
    水分の多い有機物を、高温高圧酸素雰囲気下で液状化す
    る可溶化槽(9)を設けてあるゴミ発電システム。
  2. 【請求項2】 前記ゴミ焼却炉(1)に設置した廃熱ボ
    イラ(2)若しくは燃焼式過熱器(3)若しくは発電装
    置(4)での使用後の蒸気(7)を、前記可溶化機構
    (9)への加熱熱源とする請求項1記載のゴミ発電シス
    テム。
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Cited By (4)

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