JPH09236231A - 廃棄物の焼却熱を利用した過熱蒸気製造装置 - Google Patents
廃棄物の焼却熱を利用した過熱蒸気製造装置Info
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- JPH09236231A JPH09236231A JP6938396A JP6938396A JPH09236231A JP H09236231 A JPH09236231 A JP H09236231A JP 6938396 A JP6938396 A JP 6938396A JP 6938396 A JP6938396 A JP 6938396A JP H09236231 A JPH09236231 A JP H09236231A
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Abstract
る不燃物の除去と流動媒体の分離を更に効率良く行い、
安定した熱分解とチャー燃焼を行うことが出来る装置の
提供。 【解決手段】 本発明は前記熱分解手段とチャー燃焼手
段間にチャー若しくは流動媒体の逆流を防止する逆流防
止手段を配した為に、前記温度差を有し且つ熱容量の大
きい流動媒体等が前記両流動槽間で誤って逆流する事な
くこれらに起因する両流動槽内での温度変動や熱分解、
燃焼条件の悪化等を防止出来る。前記逆流防止手段は、
例えば前記熱分解手段側の圧力P1とチャー燃焼手段の
圧力P2との差圧(P1−P2)より大なる圧力差を形成
する圧力差形成手段により構成することが出来る。
Description
棄物等を焼却し、その燃焼排ガスの熱により蒸気を製造
して、例えば該蒸気を発電プラント等に用いる過熱蒸気
製造に関する発明である。
焼却装置には流動床焼却装置が多く用いられ、かかる装
置は流動床焼却炉内の分散板(例えば多孔板)上に収容
された砂等の流動媒体に分散板下方より空気または焼却
排ガス等を吹き込むことにより流動媒体を流動化すると
ともに加熱し、そのようにして形成された流動床内に都
市ごみ等の廃棄物を投入して燃焼させる。この燃焼によ
り発生した燃焼ガスは、燃焼ガス出口ラインを経てボイ
ラに至り、該ボイラ内で温水との熱接触により蒸気を発
生させ、該蒸気を発電プラント等のタービン駆動源とし
て用いるものである。
の廃棄物中には塩ビプラスチック等の含塩素有機化合物
が混入しており、可燃分中にClとして約0.2〜0.
5%含有されている。そして都市ごみ等の廃棄物中に混
入した塩ビプラスチック等に含まれる塩素は、燃焼によ
ってHClとなり(通常、都市ごみ燃焼排ガス中のHC
lは約500〜1000ppm)、焼却炉の後流に設置さ
れた蒸気発生用ボイラのチューブに作用してこれを腐食
させる。特にチューブ表面温度が約350℃以上では温
度の増加とともに高温腐食が顕著となる。このため、従
来、チューブ表面温度は350℃以下にする必要があ
り、製造される蒸気の温度は約300℃が限界であっ
た。その結果、従来のごみ焼却による発電効率は約15
%以下であって、塩素を殆ど含有しない重油やLNG等
を燃料とし、ボイラチューブ温度を500〜600℃に
できるプラントの発電効率約40%に比べて著しく低
く、その改善が強く望まれていた。
素によるボイラチューブの高温腐食を防止しながら高温
・高圧の過熱蒸気を効率的に得ることのできる過熱蒸気
の製造にかかる発明を同時出願の特許願(整理番号96
P0191)に提案している。かかる基本発明は、略2
00℃〜320℃前後に沸点を有するように加圧させた
蒸気水を用い、該蒸気水の加熱を少なくとも2段階以上
の複数段階とし、前記略沸点温度までの加熱を含塩素熱
エネルギで行ない、前記略沸点温度から所定温度の過熱
蒸気を得る過熱を塩素を含まない脱塩素熱エネルギで行
なう事を特徴とするものである。
ように、都市ごみ等の廃棄物を、例えば熱分解してその
熱分解ガス中にHCl等が含有する含塩素熱分解ガスで
あっても、該含塩素熱分解ガスの熱エネルギによる蒸気
水の加熱は、略200℃〜320℃前後の略沸点温度と
している為に、含塩素熱分解ガスが蒸気発生用ボイラの
チューブに作用してもチューブ表面温度が約350℃以
上とならない為に、これを腐食させる事にならない。こ
の場合前記蒸気水は加圧により沸点を略200℃〜32
0℃前後に設定してある為に前記含塩素熱分解ガスの蒸
気水への熱エネルギの付与にバラツキが生じていてもそ
れは該蒸気水の潛熱の吸収(言い換えれば水から蒸気へ
の相変換にのみ使用され温度上昇分として作用しない)
に使用されるために、蒸気水の熱交換チューブの表面温
度が塩素腐触温度以上に上昇する事なく、安定した加熱
温度の蒸気水若しくは蒸気を得る事が出来る。
により分解されなかった未分解残渣は既に脱塩素されて
いるために、これを燃焼させて得られる、例えば500
〜950℃前後の熱エネルギを利用して前記略200℃
〜320℃前後に一次加熱した蒸気水若しくは蒸気を二
次〜三次加熱して400〜500℃の加熱蒸気(ボイラ
チューブ温度を450〜550℃)を得てもチューブ腐
触が生じる恐れがない。これによりごみ焼却による発電
を行なった場合においても、塩素を殆ど含有しない重油
やLNG等を燃料としたプラントと同様な30〜40%
前後の発電効率を得る事が出来る。
て、温度300℃以上、好ましくは温度350〜500
℃の空間内に廃棄物を供給して熱分解反応を行なわせ、
その反応により発生した熱分解ガスと未分解残渣および
流動媒体から成るチャー混合物と不燃物とを互いに分離
する例えば流動床、ロータリキルン、スクリュー攪拌槽
等を利用した熱分解手段と、空気によって前記チャー混
合物を流動させながら前記未分解残渣を燃焼させる例え
ば気泡流動床や高速流動床その他の流動床等からなるチ
ャー燃焼手段と、前記熱分解ガスを直接若しくは再燃焼
させた後、その熱を利用して約400℃以下、具体的に
は略200〜320℃以下の温水または蒸気を製造する
第1の蒸気製造手段と、前記チャー燃焼手段により得ら
れた燃焼ガスの熱により前記第1の蒸気製造手段で製造
された温水または蒸気を過熱蒸気とする第2の蒸気製造
手段を含むことを特徴とするものである。
せ、前記基本技術に比較して更に効率良く塩素の低減と
もに且つ高温度の過熱蒸気を得ることの出来る過熱蒸気
の製造装置を提供する事にある。
は熱分解手段側では、熱分解を完全に行うために、又チ
ャー燃焼手段側では、完全燃焼を可能にする為に、夫々
燃焼排ガス若しくは空気の供給量、流動媒体や廃棄物の
投入/循環量、更には温度管理や熱分解、燃焼時間を厳
しく制御する必要があり、この為必然的に熱分解手段側
の流動槽とチャー燃焼手段側の流動槽の間で圧力差が生
じるのは避けられない。そして前記2つの流動槽間では
熱分解手段側よりチャー燃焼手段側へは、未分解残渣お
よび流動媒体から成るチャー混合物が、又チャー燃焼手
段側から熱分解手段側へは高温の流動媒体が夫々送給
(戻入)される。
0℃であり、一方チャー燃焼手段側の温度は700〜8
50℃であり、この為、前記温度差を有し且つ熱容量の
大きい流動媒体が一方から他方へ、他方から一方へ循環
する事はその循環量の変動により夫々の流動槽内で温度
変動が生じ、熱分解手段側では熱分解が十分に、又チャ
ー燃焼手段側では完全燃焼が生じない事になる。
での加熱を熱分解手段より得た含塩素熱エネルギで行な
い、前記略沸点温度から所定温度の過熱蒸気を得る過熱
をチャー燃焼手段で得た脱塩素熱エネルギで行なう為
に、熱分解手段で得た熱分解ガスの熱エネルギと、チャ
ー燃焼手段で得る脱塩素熱エネルギーのカロリ比を、具
体的には約7:3程度に設定する必要があるが、前記の
ように流動媒体等が逆流すると前記カロリ比を維持でき
ない。
み、温度300℃以上の空間内に廃棄物を供給して熱分
解反応を行なわせ、その反応により発生した熱分解ガス
と未分解残渣および流動媒体から成るチャー混合物と不
燃物とを互いに分離する熱分解手段と、前記熱分解手段
より取り出された未分解残渣および流動媒体から成るチ
ャー混合物を、空気によって流動させながら前記未分解
残渣を燃焼させる一又は複数のチャー燃焼手段とを含
み、前記熱分解手段とチャー燃焼手段間を接続するチャ
ー通路、若しくは前記熱分解手段又は/及びチャー燃焼
手段側にチャー若しくは流動媒体の逆流防止手段を配し
た事を特徴とするものである。
図1〜図4及び図7に示すような、圧力差形成手段によ
り構成しても良く、又前記逆流防止手段を、図6に示す
ように、機械的搬送手段で構成してもよい。
特定し、前記逆流防止手段が、前記熱分解手段に流動媒
体を戻入する少なくとも一のチャー燃焼手段側に設けた
逆流防止手段であり、該逆流防止手段が、前記熱分解手
段側の圧力P1とチャー燃焼手段の圧力P2との差圧(P
1−P2)より大なる圧力差を形成する圧力差形成手段に
より構成した事を特徴とする。
が、前記熱分解手段側若しくはチャー燃焼手段側へ強制
的にチャーの搬送を行う機械的搬送手段で構成し、好ま
しくは該機械的搬送手段の入口側より出口側に向け、上
向きに傾斜させ、重力差を持たせて配置したことを特徴
とする。
段より熱分解手段に加熱された流動媒体を戻入する流動
媒体経路中に、熱落差緩和手段、好ましくは熱交換手段
を設け、好ましくは前記第2のチャー燃焼手段中に熱交
換手段を設けるとともに、該熱交換手段配設位置より出
口側に、逆流防止手段、好ましくは請求項2記載の逆流
防止手段を設けたことを特徴とする。
おいても熱分解手段で分離されたチャー混合物には塩素
が実質的に含まれないので、これを基本発明における第
2の蒸気製造手段の過熱源として用い500℃以上の過
熱蒸気を得るように構成しても、機器の高温腐食は生じ
ない。
素を含む熱分解ガスを用いるも、該熱を利用して約40
0℃以下、具体的には略200〜320℃以下の温水ま
たは蒸気を製造するものである為に、高温腐食の温度以
下の温度しか加熱しないために、ボイラチューブ等の腐
食の恐れはない。これは基本発明の効果と同様である。
ー燃焼手段間にチャー若しくは流動媒体の逆流を防止す
る逆流防止手段を配した為に、前記温度差を有し且つ熱
容量の大きい流動媒体等が前記両流動槽間で誤って逆流
する事なくこれらに起因する両流動槽内での温度変動や
熱分解、燃焼条件の悪化等を防止出来る。又、熱分解手
段側とチャー燃焼手段側では夫々目的とする流動作用が
円滑に行われるとともに、熱分解手段で得られる熱分解
ガスの熱エネルギと、チャー燃焼手段で得る塩素を含有
しない燃焼ガス(脱塩素熱エネルギー)のカロリ比を、
所望目的に沿ってバラツキが生じる事なく得る事が可能
となり、かつチャー燃焼ガス中に塩素が混入することが
なくなる。
手段の圧力P2との差圧(P1−P2)より大なる圧力差
を形成する圧力差(ΔH・ρ)形成手段で構成する事に
より、熱分解手段側の圧力P1が設定圧より低くなった
場合、チャー燃焼手段の圧力P2が設定圧より高くなっ
た場合に自動的に設定圧力差(ΔH・ρ)になるまで給
送出来、結果としてチャー燃焼手段側と熱分解炉側の相
対的な圧力差を略設定圧力差(ΔH・ρ)に維持出来、
好ましい。
逆流防止手段を構成する場合は、機械的搬送手段の入口
側より出口側に向け、上向きに傾斜させ、重力差を持た
せて配置して構成するのが良く、これにより機械的搬送
手段内が流動媒体により圧密化され、流動媒体でのガス
シール効果が増大する。又機械的搬送手段を用いること
により定量性も増大するが、コスト的又耐摩耗性の面で
は圧力差形成手段が優れている。
解手段との間を循環する訳であるが、チャー燃焼手段の
流動媒体の温度は略700〜850℃、一方熱分解手段
の流動媒体の温度は350〜400℃であり、両者間の
熱落差が大きく、この為チャー燃焼手段の流動媒体を熱
分解手段側に直接導入すると、前記熱落差により熱分解
手段内の熱分解温度が高くなったり熱変動が生じる恐れ
があり、従って前記戻入される流動媒体の量の調整が煩
雑化する。
チャー燃焼手段より加熱された流動媒体を熱分解手段に
戻入する流動媒体経路中に、熱落差緩和手段、好ましく
は熱交換手段を設けた第2のチャー燃焼手段を介在させ
るのがよい。これにより、該第2のチャー燃焼手段で請
求項2記載の発明と同様な効果を得るとともに、例えば
第1のチャー燃焼手段で700〜850℃に加熱した流
動媒体を、前記第2のチャー燃焼手段で熱交換手段によ
る奪熱により500〜700℃に落とし、該500〜7
00℃に落とした流動媒体を熱分解手段に戻入する事が
出来るためになだらかな熱傾斜が可能であり、この結果
前記熱分解手段内の熱分解温度を350℃から450℃
前後に安定して制御が可能である。
換手段は、第1の蒸気製造手段、第2の蒸気製造手段、
及び前記チャー燃焼手段の高温域側に配設した熱交換手
段を利用して、実質的に直列/並列の多段階昇温を図る
ことにより多量且つ十分加熱された過熱蒸気を得ること
が出来る。
形態を説明する。但し、この実施形態に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に
特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに
限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
物の焼却熱を利用した過熱蒸気製造装置を示し、図中、
1は流動床からなる熱分解炉で、多孔板等の分散板3上
に流動砂等の流動媒体2−1が収納されており、廃棄物
供給ライン4及び砂循環(戻入)ライン5より流動砂と
都市ごみ等の廃棄物が投入され、燃焼排ガス入口ライン
6より供給された燃焼排ガス等(本熱分解炉は基本的に
は燃焼ではなく熱分解の為に、供給されるガスは酸素を
消費した燃焼排ガスが大部分であるが、温度制御を行な
う為に必要に応じ空気を僅かに入れる)により温度30
0℃以上の流動床空間を生成し、廃棄物の熱分解反応を
行なわせ、その反応により発生した熱分解ガスは熱分解
ガス出口ライン7より、又未分解残渣および流動砂から
成るチャー混合物はチャー混合物取り出しライン9よ
り、不燃物は不燃物取り出しライン8より、夫々互いに
分離して取り出す。
リー比が略「7(熱分解ガス):3(チャー混合物)」
になるように熱分解を行うことが望ましい。これは、加
温すべき蒸気水を100Kgf/cm2前後に加圧した
場合、その沸点を309℃前後に設定している為に、熱
分解ガスでは水冷壁ボイラ36及び第1のボイラ24で
蒸気水を常温より「沸点309℃+蒸発潜熱」言換えれ
ば309℃で殆ど蒸気化するまで立上げるカロリーと、
該立上げた蒸気を沸点309℃より500℃まで立上げ
るカロリーの比は、約7:3である事による。
ン7には空気入口ライン21が取付けられており、熱分
解炉1より取り出された熱分解ガスは、空気入口ライン
21より空気を導入して熱分解ガス中に含まれるタール
等を一部燃焼させ、出口ライン7におけるタール付着防
止やコーキング防止を図ることもある。
クトからなる熱分解ガス燃焼炉34が配設され、前記熱
分解ガスに十分なライン21’より空気を供給して該熱
分解ガスの完全燃焼を行う。尚、3−1は熱分解炉の分
散板である。
で、底部に配した分散板11上にチャー混合物取り出し
ライン9より供給されたチャー混合物、及び砂循環ライ
ン19ー2/19−1を介して副チャー燃焼炉10Bと
の間で循環された流動砂が収納される。そして前記分散
板11下方の空気供給ライン12より空気が供給されて
流動床内で700〜800℃に加熱して未分解残渣の燃
焼を行い、更にチャー燃焼炉10中域の空気供給ライン
13又は19−3より空気が導入されて更に加熱し約8
00〜1300℃前後の燃焼ガスを生成すると共に、そ
のチャー燃焼炉10中の上方域に第2スーパヒータ29
−1又はボイラを配設し、第2の蒸気製造手段(第1ス
ーパヒータ20)よりライン28−1を介して導入され
た過熱蒸気の過熱とともに、950〜1300℃前後と
無用に高くなった燃焼ガスを800〜950℃に落と
す。尚前記のように燃焼ガス温度を800〜950℃に
落としても第1スーパヒータ20における蒸気温度を4
00〜500℃に維持する上で何の支障もない。そして
前記チャー燃焼炉10で燃焼されない小型の不燃物は不
燃物取り出しライン14より取り出される。
ての副チャー燃焼炉10Bが付設されており、砂循環ラ
イン19ー2/19−1を介して副チャー燃焼炉10B
との間で流動砂が流動するように構成し、そして前記副
チャー燃焼炉10Bの流動媒体内に第3スーパヒータ2
9−2を配設し、第2スーパヒータ29−1の出口側と
ライン28−2を介して接続している。尚、副チャー燃
焼炉10Bは図3乃至図4に示すように、独立して設け
てもよいが、図1乃至図2に示すように、前記チャー燃
焼炉10より加熱された流動媒体を熱分解炉1に戻入す
る流動媒体経路19−1/5中に、第3スーパヒータ2
9−2を設けた副チャー燃焼炉10Bを介在させるのが
よい。
解炉1側に流動媒体を戻入する戻入ライン(砂循環ライ
ン)5と対面する流動床上部及び分散板3−2下方を仕
切板100、100’にて仕切る。この場合、分散板3
−2上側の流動床下部空間は開口101されており、第
3スーパヒータ29−2を設けた流動床(以下主流動床
2−2Aという)内の流動媒体が前記仕切板下方開口1
01を介して、仕切板100にて仕切られた仕切流動床
2−2Bに送給されるように構成する。そしてこの仕切
流動床2−2Bには分散板3−2下方より、燃焼排ガス
入口ライン6の分岐ライン6’より供給された燃焼排ガ
ス等による流動作用、言換えれば燃焼を行わずに流動作
用を行い、実質的に熱分解炉1側に戻入する流動媒体に
ついて、熱分解炉1側に向けての温度傾斜(低下)を図
っている。
逆流防止機能も有する。即ち前記副チャー燃焼炉10B
の主流動床2−2A側の圧力をP1、仕切流動床2−2
Bの圧力をP1’、熱分解炉1の圧力P2とした場合に、
P1’とP2は、戻入ライン(砂循環ライン)5で連通し
ているために同一圧力である。一方P1とP1’は、仕切
り板100がその先端が流動媒体が堆積している流動床
内に位置しているために、その流動床界面より仕切り板
100下端(仕切板下方開口101上端)までの高さを
ΔHとし、前記熱分解炉1側の圧力をP2、副チャー燃
焼炉10Bの主流動床側圧力をP1とした場合に、 ΔH・ρ+P2(P1’)>P1 ρ:流動層密度(比重) にならなければ仕切り流動床側より主流動床2−2A側
への逆流を生じない。
さに設定すれば良く、そして更にライン6’及びライン
12’の流速を異ならせ、熱分解炉1側の仕切り流動床
の流速を早く、主流動床2−2A側の流速を遅くするこ
とにより、前記逆流防止効果が一層高まる。又戻入ライ
ン(砂循環ライン)5も熱分解炉1側に下向きに傾斜さ
せるのがよい。
換された燃焼ガスは、砂/燃焼ガス出口ライン15より
必要に応じて気・固分離装置例えばサイクロン16に導
入され、ここでダストや配と燃焼ガスとを分離し、燃焼
ガスはガス出口ライン17より第1スーパヒータ20に
導入される。尚、必要に応じて第2スーパヒータの代わ
りに水冷壁ボイラ36’を設けても良い。20は第1ス
ーパヒータ及び24は第1ボイラで、第1ボイラ24で
は熱分解ガス出口ライン7より取り出された熱分解ガス
は、水冷壁ボイラ36が内装されている燃焼ガス燃焼炉
34内で燃焼されて第1スーパヒータ20のボイラガス
出口22より排出された燃焼排ガスと共に、第1のボイ
ラ24に導入され、ボイラ水入口26より取込んだボイ
ラ水を300℃前後に加熱し、第1ボイラ出口ライン2
7より第1スーパヒータ20に蒸気若しくは加熱水を供
給する。
ガス燃焼炉34内の水冷壁ボイラ36にも導入され分岐
ライン27’を介して第1スーパヒータ20に蒸気若し
くは加熱水を供給する。尚、100Kgf/cm2前後
に加圧してその沸点を309℃前後に設定している前記
蒸気水は水冷壁ボイラ36及び第1のボイラ24に導入
されて第1段階の加熱を行うわけであるが、その加熱温
度が前記沸点近くの309℃前後になるようにその通水
量を制御している。この結果、水冷壁ボイラ36、3
6’及び第1のボイラ24のチューブ表面壁温度は、前
記加温水に追従して350℃以下に維持でき、例え熱交
換される熱分解ガスが塩素若しくはHClを含んでいて
も高価な高級材料を用いることなく腐食が生じる事はな
い。
24及び水冷壁ボイラ36の出口ライン27、27’よ
り取り出した蒸気/加熱水及び水冷壁ボイラ36により
加熱され分岐蒸気ライン27’を介してとりだされた蒸
気/加熱水を導入して、前記燃焼ガスライン17を介し
て供給された燃焼ガスで加熱し、400〜500℃前後
の過熱蒸気を製造し、以下蒸気出口ライン28ー1より
第2スーパヒータ29−1に、更にライン28ー2より
第3スーパヒータ29−2に夫々直列に導入して500
〜700℃に過熱された過熱蒸気を取り出し、発電機に
送給する。
したが簡単に繰返し説明するに、熱分解炉1に供給され
る都市ごみ等の廃棄物中には塩ビプラスチック等の含塩
素有機化合物が混入しており、可燃分中にClとして約
0.2〜0.5%含有されている。そして、廃棄物供給
ライン4から都市ごみ、流動砂循環ライン5から高温の
循環流動砂を、それぞれ熱分解炉1に供給し、下部の空
気または燃焼排ガス入口ライン6から燃焼排ガスに必要
に応じて僅かな温度調整用空気を供給して流動砂2を流
動させた流動床内で、温度350〜500℃で処理する
ことにより、チャー混合物取り出しライン9からは実質
的に塩素を含有しない未分解残渣が得られる。すなわ
ち、廃棄物中に含まれていた塩素は、実質的に全て熱分
解ガスに含まれて、熱分解ガス出口ライン7に排出され
ることになる。なお、熱分解炉1内の熱分解反応で分離
された大型の不燃物は、不燃物取り出しライン8から炉
外に取り出される。この際前記熱分解ガスとチャー混合
物の熱カロリ比が7:3になるように熱分解時間と熱分
解温度を設定することが望ましい。
出された上記熱分解ガスには、油分、タールおよびHC
lが含まれているが、これらの熱分解炉1の空気入口ラ
イン21から供給される空気で予備燃焼させ極度に温度
が上昇することなくかつ温度の低下を防止し、出口ライ
ン7におけるタール付着防止やコーキング防止と共に、
ライン21’より多量の空気を熱分解燃焼炉34に導入
して空気と混合の熱分解ガスを利用して該熱分解燃焼炉
34内で完全燃焼を行う。この結果熱分解燃焼炉34内
の熱分解ガス温度を高く設定できるために、水冷壁ボイ
ラ36及び第一ボイラ24に導入され沸点320℃近く
まで立上げる蒸気/蒸気水を多量に製造できる。
と熱交換した熱分解ガスは、第1スーパヒータボイラガ
ス出口ライン22よりの燃焼排ガスとともに第1ボイラ
ガス入口23から第1ボイラ24に供給する。前記熱分
解燃焼炉34内及び第1ボイラ24内に導入されるガス
にはHClが約500〜1000ppm含まれているの
で、ボイラ水の流量を調整して水冷壁ボイラ36及び第
1ボイラ24のチューブ表面温度は従来並みの約350
℃以下として、高温腐食を抑制する。このため、水冷壁
ボイラ36及び第1ボイラ24では高温の過熱蒸気は得
られないが、約200〜320℃までは加熱でき、これ
を更に第1スーパヒータ20以降のスーパヒータ29−
1、29−2で加熱すれば、約400〜500℃の高温
の過熱蒸気を得ることができる。
9から取り出されたチャー混合物は流動砂と未分解残渣
から成り、実質的に塩素を含有しないチャー混合物を、
燃焼炉10では燃焼炉10の下部に供給し、空気供給ラ
イン12から分散板11を介して供給される空気によっ
て燃焼させる。この場合、空気供給ライン12から供給
する空気量を調整して、流動砂を流動させながら未分解
残渣を燃焼させる。完全燃焼のために空気供給ライン1
3又は/及びライン19ー3から更に空気を供給するこ
ともある。燃焼炉10の温度は燃焼発熱反応によって上
昇する。この温度値は、チャー混合物取り出しライン9
から供給される未分解残渣の発熱量と空気供給ライン1
2、13の空気および砂循環ライン19の流動砂の量と
温度によって決まるが、1000〜1200℃前後の高
温になる場合がある。
イン28ー1を介して第1スーパヒータ20よりの過熱
蒸気又はボイラと熱交換することにより燃焼ガスを80
0〜950℃にすることは容易である。ガラス片や鉄く
ず等の小型化された不燃物は不燃物取り出しライン14
から抜き出す。尚、副チャー燃焼炉10Bは図3〜図4
に示すように、独立して設けてもよいが、前記チャー燃
焼炉10の流動媒体は熱分解炉1との間を循環する為、
チャー燃焼炉10の流動媒体の温度は略700〜850
℃、一方熱分解炉1の流動媒体の温度は350〜500
℃であり、両者間の熱落差が大きく、この為チャー燃焼
炉10の流動媒体を熱分解炉1側に直接導入すると、前
記熱落差により熱分解炉1内の熱分解温度が高くなった
り熱変動が生じる恐れがあり、従って前記戻入される流
動媒体の量の調整が煩雑化する。
ャー燃焼炉10より加熱された流動媒体を熱分解炉1に
戻入する流動媒体経路19−1/5中に、第3スーパヒ
ータ29−2を設けた副チャー燃焼炉10Bを介在させ
ることにより、第1のチャー燃焼炉10で700〜80
0℃に加熱した流動媒体を、前記副チャー燃焼炉10B
で第3スーパヒータ29−2による奪熱により500〜
700℃に落とし、更に副チャー燃焼炉10Bの第3ス
ーパヒータ29−2により奪熱されて該副チャー燃焼炉
10Bで500〜700℃に落とし、該500〜700
℃に落とした流動媒体を熱分解炉1に戻入する事が出来
るためになだらかな熱傾斜が可能であり、この結果前記
熱分解炉1内の熱分解温度を350℃から500℃前後
に安定して制御が可能である。第3スーパヒータ29−
2より過熱された蒸気はライン28−3より発電機に送
給される。
床2−2Aで第3スーパヒータ29−2により奪熱され
た後の流動媒体は前記仕切板100を介して仕切流動床
2−2Bに導入され、更に分岐ライン6’の燃焼排ガス
によって流動されながら戻入ライン(砂循環ライン)5
を介して熱分解炉1に戻入される。この際主流動床2−
2A側の圧力P1や熱分解炉1の圧力P2(P1’)に変
動が生じても、P1とP1’間は、仕切り板100により
ΔH・ρだけの圧力段差を有するために、前記熱分解炉
1側より副チャー燃焼炉10Bの主流動床側2−2Aに
逆流が生じる事なく正常な戻入が可能となる。
50℃の高温でかつ塩素を実質的に含有しない燃焼ガス
は燃焼ガス出口ライン15を経て必要に応じてサイクロ
ン16に導入され、ダスト及び灰は出口ライン18か
ら、排ガスはガス出口ライン17からそれぞれ分離して
取り出される。そして出口ライン18から取り出された
800〜950℃の高温の灰は不図示の灰溶融炉に送給
される。
ン17から取り出された800〜950℃の高温排ガス
は、第1スーパヒータ20に導入され、第1ボイラ24
及び水冷壁ボイラ36で製造された200〜320℃の
蒸気/蒸気水を加熱して過熱蒸気とするために用いられ
る。ガス出口ライン17を経て来た排ガスは実質的に塩
素を含有していないので、第1スーパヒータ20のボイ
ラチューブ表面温度を350℃以上としても高温腐食は
大幅に軽減される。したがってチューブ内流体の温度を
約400〜500℃とすることができ、第1スーパヒー
タボイラ蒸気出口28からは安定して高温の過熱蒸気が
得られる。
温度300℃以上に維持するには、燃焼排ガス入口ライ
ン6から供給される流動気体の酸素量を調節、言換えれ
ば第1ボイラ24よりの燃焼排ガスとともに必要に応じ
て空気を僅かに供給するとともに、副チャー燃焼手段1
0Bよりの高温約500〜700℃の流動砂の一部を仕
切流動床2−2B及び戻入ライン(砂循環ライン)5を
介して熱分解炉1に戻入して熱源としている。
炉1に供給される空気または燃焼排ガスは、350〜5
00℃の範囲で熱分解を効率的に行うために、酸素の少
ない(3〜5%程度)且つ温度が150〜200℃の温
度を維持している燃焼排ガス、具体的には第1のボイラ
24の出口ライン25より取り出された燃焼排ガスを用
いるのが良い。
必要がある場合は、砂貯槽120より砂を補給して、熱
分解炉内の砂保有量を増大させ、熱分解時間を増加さ
せ、ライン14より砂を多く抜くと、熱分解炉内の砂保
有量が少なくなり、熱分解時間を短くすることができ
る。
0と熱分解炉1間の戻入ライン(砂循環ライン)5に介
在させる事なく、独立した経路19−1/19−2に副
チャー燃焼炉10Bを設けている。かかる装置によれば
熱分解炉1より戻入ライン(砂循環ライン)5を介して
チャー燃焼炉10に直接砂が逆流してしまう為に、前記
仕切り板100をチャー燃焼炉10内に設けている。そ
の構成は図1と同様な為に、その説明は省略する。
燃焼炉10に砂貯槽120を設け、ライン121を介し
て適宜送給するように構成したものである。
上に配設された逆流防止手段50の一実施態様を示し、
前記熱分解炉1側へのチャー圧力をチャー燃焼炉10側
への圧力より大に設定することにより逆流防止機能をも
たせた機械的搬送手段50Bを示す。かかる機械的搬送
手段50Bは、チャー混合物取り出しライン9の途中位
置、若しくはチャー燃焼路のチャー混合物導入口側にス
クリューフィーダ61を設けると共に、該スクリューフ
ィーダの入口側より出口側に向け、上向きに傾斜させ、
重力差を持たせて配置して構成する。これにより機械的
搬送手段50B内が流動砂により圧密化され、流動砂で
のガスシール効果が増大する。55は仕切板である。
燃焼炉10Bの詳細構成を示し、この副チャー燃焼炉1
0Bは図7(A)に示すように、チャー燃焼炉10より
流動媒体を取込む経路19−1と熱分解炉1側に流動媒
体を戻入する戻入ライン(砂循環ライン)5が副チャー
燃焼炉10Bの対角線上に位置するように配設し、第3
スーパヒータ29−2の基側より先側に向け流動媒体が
移動し、十分に熱接触可能に配設するとともに、図7
(B)に示すように前記戻入ライン(砂循環ライン)5
の基側に、前記熱分解炉1側の圧力P1と副チャー燃焼
炉10Bの圧力P2との差圧(P1−P2)より大なる圧
力差を形成する圧力差形成手段50を配設している。
動床状に形成され、副チャー燃焼炉10B出口側の流動
床2ー2上部及び分散板3−2下方を仕切板100、1
00’にて仕切る。この場合、分散板3−2上側の流動
床下部空間は開口101されており、副チャー燃焼炉1
0B内の流動媒体が前記仕切板下方開口101を介し
て、仕切板100にて仕切られた圧力差形成手段50側
の流動床51に送給されるように構成する。そしてこの
仕切流動床51には分散板3−2下方より、燃焼排ガス
入口ライン6の分岐ライン6’より供給された燃焼排ガ
ス等による流動作用、言換えれば燃焼を行わずに流動作
用を行い、実質的に熱分解炉1側に戻入する流動媒体に
ついて、熱分解炉1側に向けての温度傾斜(低下)を図
っている。
により逆流防止機能も有する点は図1及び図2と同様で
あり、前記副チャー燃焼炉10Bの流動床2−2側の圧
力をP1、仕切流動床51の圧力をP1’、熱分解炉1の
圧力P2とした場合に、P1’とP2は、戻入ライン(砂
循環ライン)5で連通しているために同一圧力である。
一方P1とP1’は、仕切り板100がその先端が流動媒
体が堆積している流動床2ー2内に位置しているため
に、その流動床界面より仕切り板100下端(仕切板下
方開口101上端)までの高さをΔHの高さを逆流が生
じない高さに設定すれば良く、そして更に圧力差形成手
段50の分散板52下方より燃焼排ガスを供給するライ
ン6’及びに副チャー燃焼炉10Bの分散板3−2下方
より空気を供給するライン12’の流速を異ならせ、圧
力差形成手段50側の仕切り流動床51の流速を早く、
副チャー燃焼炉10B側の流動床2−2の流速を遅くす
ることにより、前記逆流防止効果が一層高まる。
0B側へ流動媒体を取込む経路19−1と、副チャー燃
焼炉10B側より熱分解炉1側に流動媒体を戻入する戻
入ライン5は夫々出口側に向け下向きに傾斜させる傾斜
面で形成するとともに、夫々の流動床の界面を前記傾斜
面に合せて段々に低く、言換えればチャー燃焼炉10の
流動床2−3の界面>(副チャー燃焼炉10の流動床界
面2−2=圧力差形成手段50側の仕切り流動床51界
面)>熱分解炉1側流動床2−1界面になるように夫々
の流動床の界面を段階的に低くしている。
側より夫々チャー燃焼炉10にチャー混合物及び流動媒
体を供給するライン9及びライン19−2はスクリュー
フィーダ等の機械的搬送手段で構成するのがよい。
物の熱分解手段とチャー燃焼手段における不燃物の除去
と流動媒体の分離を更に効率良く行い、安定した熱分解
とチャー燃焼を行うことが出来る。特に高価な高級材料
を用いることなく、塩素による腐食を巧みに回避して、
約500℃×100kg/cm2Gの高温・高圧の蒸気
を大量に回収して、発電効率30%以上とすることがで
きる。そして本発明は特に前記熱分解手段とチャー燃焼
手段間にチャー若しくは流動媒体の逆流を防止する逆流
防止手段を配した為に、前記温度差を有し且つ熱容量の
大きい流動媒体等が前記両流動槽間で誤って逆流する事
なくこれらに起因する両流動槽内での温度変動や熱分
解、燃焼条件の悪化等を防止出来る。又、熱分解手段側
とチャー燃焼手段側では夫々目的とする流動作用が円滑
に行われるとともに、熱分解手段で得られる熱分解ガス
の熱エネルギと、チャー燃焼手段で得る塩素を含有しな
い燃焼ガス(脱塩素熱エネルギー)のカロリ比及び塩素
含有濃度を、所望目的に沿ってバラツキが生じる事なく
得る事が可能となる。等の種々の著効を有す。
用した過熱蒸気製造装置を示す系統図である。
用した過熱蒸気製造装置を示す系統図である。
用した過熱蒸気製造装置を示す系統図である。
用した過熱蒸気製造装置を示す系統図である。
燃焼手段側へ強制的にチャーの搬送を行う機械的搬送手
段で構成した概略図である。
した過熱蒸気の製造手順を示すグラフ図である。
焼手段と熱分解炉を示し、(A)は平面図、(B)は正
面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 温度300℃以上の空間内に廃棄物を供
給して熱分解反応を行なわせ、その反応により発生した
熱分解ガスと未分解残渣および流動媒体から成るチャー
混合物と不燃物とを互いに分離する熱分解手段と、 前記熱分解手段より取り出された未分解残渣および流動
媒体から成るチャー混合物を、空気によって流動させな
がら前記未分解残渣を燃焼させる一又は複数のチャー燃
焼手段とを含み、 前記熱分解手段とチャー燃焼手段間を接続するチャー通
路、若しくは前記熱分解手段又は/及びとチャー燃焼手
段側にチャー若しくは流動媒体の逆流防止手段を配した
事を特徴とする廃棄物の焼却熱を利用した過熱蒸気製造
装置。 - 【請求項2】 前記逆流防止手段が、前記熱分解手段に
流動媒体を戻入する少なくとも一のチャー燃焼手段側に
設けた逆流防止手段であり、 該逆流防止手段が、前記熱分解手段側の圧力P1とチャ
ー燃焼手段の圧力P2との差圧(P1−P2)より大なる
圧力差を形成する圧力差形成手段により構成した事を特
徴とする請求項1記載の廃棄物の焼却熱を利用した過熱
蒸気製造装置。 - 【請求項3】 前記逆流防止手段が、前記熱分解手段側
若しくはチャー燃焼手段側へ強制的にチャーの搬送を行
う機械的搬送手段で構成し、好ましくは該機械的搬送手
段の入口側より出口側に向け、上向きに傾斜させ、重力
差を持たせて配置したことを特徴とする請求項1記載の
廃棄物の焼却熱を利用した過熱蒸気製造装置。 - 【請求項4】 温度300℃以上の空間内に廃棄物を供
給して熱分解反応を行なわせ、その反応により発生した
熱分解ガスと未分解残渣および流動媒体から成るチャー
混合物と不燃物とを互いに分離する熱分解手段と、 前記熱分解手段より取り出された未分解残渣および流動
媒体から成るチャー混合物を、空気または燃焼排ガスに
よって流動させながら前記未分解残渣を燃焼させる一又
は複数のチャー燃焼手段とを含み、 前記チャー燃焼手段より熱分解手段に加熱された流動媒
体を戻入する流動媒体経路中に、熱落差緩和手段、好ま
しくは熱交換手段を設けた第2のチャー燃焼手段を介在
させたことを特徴とする廃棄物の焼却熱を利用した過熱
蒸気製造装置。 - 【請求項5】 前記第2のチャー燃焼手段中に熱交換手
段を設けるとともに、該熱交換手段配設位置より出口側
に、逆流防止手段、好ましくは前記熱分解手段側の圧力
P1とチャー燃焼手段の圧力P2との差圧(P1−P2)よ
り大なる圧力差を形成する圧力差形成手段を配設した事
を特徴とする請求項5記載の廃棄物の焼却熱を利用した
過熱蒸気製造装置。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP06938396A JP3322557B2 (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 廃棄物の焼却熱を利用した過熱蒸気製造装置 |
DE69732394T DE69732394T2 (de) | 1996-02-29 | 1997-02-27 | Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von überhitztem dampf mittels wärme von abfallverbrennung |
US08/945,591 US6133499A (en) | 1996-02-29 | 1997-02-27 | Method and apparatus for producing superheated steam using heat from the incineration of waste material |
EP97903617A EP0823590B1 (en) | 1996-02-29 | 1997-02-27 | Method and apparatus for producing superheated steam using heat generated through incineration of wastes |
SG9904761A SG96183A1 (en) | 1996-02-29 | 1997-02-27 | Method and apparatus for producing superheated steam using heat from the incineration of waste material |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011068859A (ja) * | 2009-08-27 | 2011-04-07 | Mitsubishi Heavy Industries Environmental & Chemical Engineering Co Ltd | 熱分解付着物除去方法及び熱分解ガス化システム |
WO2015004773A1 (ja) * | 2013-07-11 | 2015-01-15 | 三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 | 熱分解ガス化システムにおける熱分解付着物発生抑止方法及び熱分解ガス化システム |
JP2016156545A (ja) * | 2015-02-24 | 2016-09-01 | 株式会社神鋼環境ソリューション | エネルギー回収装置および廃棄物焼却設備 |
-
1996
- 1996-02-29 JP JP06938396A patent/JP3322557B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2015004773A1 (ja) * | 2013-07-11 | 2015-01-15 | 三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 | 熱分解ガス化システムにおける熱分解付着物発生抑止方法及び熱分解ガス化システム |
US10377952B2 (en) | 2013-07-11 | 2019-08-13 | Mitsubishi Heavy Industries Environmental & Chemical Engineering Co., Ltd. | Method for inhibiting occurrence of pyrolysis deposit in pyrolysis gasification system, and pyrolysis gasification system |
JP2016156545A (ja) * | 2015-02-24 | 2016-09-01 | 株式会社神鋼環境ソリューション | エネルギー回収装置および廃棄物焼却設備 |
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