JPH0932513A - 洗煙排水発電システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】洗煙排水の持つ熱エネルギーを有効に活用す
る。 【構成】発電機１１を連結したタービン１、蒸発器３、
凝縮器４およびポンプ５から構成され、この蒸発器３で
は、汚水浄化処理システム６の排煙処理塔６０において
生じる約６０℃の洗煙排水６１により、液化アンモニア
２を加熱し蒸発させ、アンモニア蒸気２１となし、これ
をもってタービン１を駆動して、発電機１１により発電
が行われる。タービン１を出たアンモニア蒸気２１は凝
縮器４に送られ、汚水浄化処理システム６から排出され
る約２０℃程度の比較的低温の浄化放流水６２で冷却さ
れ、凝縮して液化アンモニア２となり、媒体ポンプ５に
より蒸発器３に送られ循環する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、公共下水処理場、産業
排水処理場または産業廃棄物焼却場などにおける燃焼排
ガスを処理するときに得られる洗煙排水のエネルギーを
利用した発電システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、公共下水処理場、産業排水処理場
などの汚水浄化処理システムでは、汚水中の浮遊物質お
よび沈降性物質については、沈殿池、浮上分離、濾過な
どで分離し、有機汚濁には、エアレーション、微生物処
理、または有害溶解物質については化学沈殿処理などを
行って除去した後、所定の浄化処理水として放流され
る。そして、除去した有機物を含む汚泥などの固形物は
焼却されるが、通常の場合には、焼却排ガスによる大気
汚染を防止するための浄化処理装置が付属している。こ
の点は産業廃棄物焼却場の場合にも同様である。その排
ガス浄化処理装置のフローの１例を図３に示すと、処理
対象の汚泥は、熱交換器で約６５０℃に予熱された空気
により流動焼却炉０１中で加熱され、分解、燃焼する。
このとき約８００℃の燃焼排ガスが排出され、先の熱交
換を受け、約３００℃に降温してサイクロン０３あるい
は乾式ＥＰ０４にて灰分を分離した後、約２７０℃の温
度で排煙処理塔０５に導入されて散水洗浄処理を受け
る。この洗浄処理にて溶解有害物質が除去され、排ガス
は４０℃程度の低温ガスとして排ガスファン０６により
煙突０７から放出されるのである。

【０００３】この事例において、排煙処理塔において排
ガスを洗浄処理した洗浄水は、高温度の洗煙排水として
排出されるが、この洗煙排水は地域暖房用、温水プール
用の熱源として検討され始めているが、未だ有効に利用
されていない実情にある。この洗煙排水の物量は、処理
汚水の種類、浄化処理方法の違いなどから大幅に変動す
るが、処理能力１０万ｍ³ ／日の公共下水処理場を事例
にすると、そこではおおよそ処理能力１００トン／日の
流動焼却炉を運転する必要があり、その場合、おおよそ
２５００トン／日の洗煙排水が約６０〜８０℃の高温水
として排出されることになる。そこで、この洗煙排水の
持つ熱エネルギーは、約４５００ＫＷＨ（２０℃基準）
に相当する莫大な値となるので、そのエネルギーの有効
活用が要望されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な排煙処理塔において排ガスを洗浄処理した洗煙排水の
持つ熱エネルギーを有効に活用することを目的としてな
されたもので、同洗煙排水の持つ熱エネルギーを発電用
タービンの駆動に利用した発電システムを提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の問題は、汚水浄化
処理システムから得られる洗煙排水による直接または間
接の加熱により作動液化媒体を蒸発させる蒸発器、得ら
れた作動媒体蒸気により駆動するタービンおよびそのタ
ービンに連結した発電機、そのタービンを経た作動媒体
蒸気を凝縮させ作動液化媒体となす凝縮器、およびその
作動液化媒体をその凝縮器から前記蒸発器へ供給し循環
させるポンプを備えていることを特徴とする洗煙排水発
電システムにより解決することができる。

【０００６】

【作用】アンモニアのような低沸点物質を作動媒体とし
て、作動液化媒体を蒸発させる蒸発器、作動媒体蒸気に
より駆動するタービンと発電機、作動媒体蒸気を凝縮さ
せる凝縮器、作動液化媒体を凝縮器から蒸発器へ供給す
るポンプからなる発電システムとして、海洋表面の温海
水と深海の冷海水を利用する海洋温度差発電装置が知ら
れている。この発電装置は、作動液化媒体を蒸発させる
のに温海水を利用し、作動媒体蒸気を凝縮させるのに冷
海水を利用するもので、例えば、特開平５−３４０３４
２号にその原理と改良技術が示されている。それによれ
ば、海洋表面の温海水と深海の冷海水の温度差はわずか
２０℃程度であり、上記発電装置のタービンの出力は、
その入口、出口のエンタルピー差すなわちその温度差に
比例するのであるが、蒸発器と凝縮器の伝熱ロスがある
ため実際は１３〜１４℃しか利用できない。また、温度
差を大きくする目的で約５℃の冷海水を得ようとする
と、深度５００ｍ以上の深海から汲み上げる必要がある
ので、耐久性の高い長大な冷海水用配管を建設しなけれ
ばならず、それには総建設費の２０％以上の費用を要す
るといわれている。

【０００７】ところが本発明の発電システムでは、従来
の排煙処理塔において排ガスを洗浄処理して得られる洗
煙排水であって、上記海洋表面の温海水とは比較になら
ない高温度の約８０℃の洗煙排水で作動媒体を加熱し、
発電機に連結したタービンを駆動するので、海洋温度差
発電装置などと比べ３倍以上の温度差を利用し得る発電
システムを提供することができる。また、汚水浄化処理
システムに併設されているときには、蒸発器加熱用の洗
煙排水および凝縮器の冷却水が、極めて容易にかつ低コ
ストに利用可能であるうえ、そのために長大な配管設備
を必要としないという優れた利点がある。

【０００８】

【実施例】次に、図１、図２に示す実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。 （実施例１）先ず図１において、発電機１１を連結した
タービン１、蒸発器３、凝縮器４およびポンプ５が次の
ように熱サイクルを構成している。まず汚水浄化処理シ
ステム６の中に配置されている排煙処理塔６０において
排出される約８０℃の洗煙排水６１は、温水ポンプ６５
により蒸発器３に送られる。この蒸発器３では、作動媒
体としての低沸点物質である液化アンモニア２が前記洗
煙排水６１で加熱されて気化する。この気化したアンモ
ニア蒸気２１はタービン１に導かれタービン１を駆動す
るので、これに連結している発電機１１が回転して発電
が行われる。そして、タービン１によりエネルギーを失
い圧力、温度が低下したアンモニア蒸気２１は凝縮器４
に送られる。一方、この凝縮器４には、汚水浄化処理シ
ステム６から排出される約１５〜２５℃程度の比較的低
温の浄化放流水６２の一部が冷水ポンプ６４により供給
されているので、凝縮器４に送られた上記アンモニア蒸
気２１は浄化放流水６２で冷却され、凝縮して液化アン
モニア２となり、次いで媒体ポンプ５により蒸発器３に
送られる。このようにアンモニアを作動媒体として熱サ
イクルが構成され、発電が継続されるのである。

【０００９】上記の実施例の説明の通り、本発明によれ
ば約６０〜８０℃に達する洗煙排水６１で作動媒体を加
熱し、約２０℃の浄化放流水６２で冷却しているので、
そこでは約４０〜６０℃に及ぶ温度差が利用でき、海洋
温度差発電装置などとは比較にならない高効率の発電シ
ステムを提供することができる。また、汚水浄化処理シ
ステム６においては洗煙排水６１および浄化放流水６２
は、極めて容易に取水して利用できるものであるから、
長大な配管設備を必要とせず、設備費が海洋温度差発電
装置のように嵩むことがない。

【００１０】また、この実施例では、凝縮器４の冷却に
用いられた浄化放流水６２は、排煙処理塔６０に供給さ
れて洗浄用水としても利用されており、また、蒸発器３
の加熱に用いられた洗煙排水６１は、汚水浄化処理シス
テム６の処理原水６３に戻されるよう配管されている。
そこで、この実施例の発電システムで使用される加熱用
水および冷却用水は、通常の汚水浄化処理システム６の
中から容易に取水できるものであり、特別に調達する必
要がないから、運転経費がごく少なく済むという利点が
ある。

【００１１】なお、本発明においては、上記実施例に基
づいて説明された態様のほか、その構成を以下のように
具体化することもできる。 （１）作動媒体として液化アンモニアの他、フロン１１
などのフロン系化合物が採用可能である。 （２）この実施例では、蒸発器３の加熱に用いた洗煙排
水６１を、汚水浄化処理システム６の処理原水６３に還
流しているが、洗煙排水６１中の固形物、溶解物を除去
する処理工程を経由してから処理原水６３に還流する、
あるいは汚水浄化処理システム６中の適宜中間段階の工
程に還流することもできる。 （３）浄化放流水６２は、有害溶解物質、固形物などを
含まず、ＰＨもほぼ中性、比較的低温度である常温のも
のであるから凝縮器４に対して腐食、目詰まり、効率低
下などを生じにくいので好ましい冷却水であるが、本発
明はこれに限定されるものではなく、汚水浄化処理シス
テムの内外から調達できる適度な温度の用水が採用可能
である。 （４）この実施例では、凝縮器４から出た冷却水は汚水
浄化処理システム６の排煙処理塔６０に供給されて洗浄
用水として利用されているが、洗浄用水として好適な薬
剤添加などの工程を経由させることも可能である。 （５）以上説明した諸観点から、本発明の洗煙排水発電
システムは、汚水浄化処理システムに併設される場合に
多くの利点を持つこととなる。

【００１２】（実施例２）図２に示す実施例２は、実施
例１と発電原理を同じくするが、実施例１では、蒸発器
３の加熱熱源として洗煙排水６１が直接送り込まれてい
るものの、実施例２においては、洗煙排水６１は温水ポ
ンプ６５で熱交換器７に送られ、清水７１と熱交換した
のち、汚水浄化処理システム６の処理原水６３に戻され
るよう配管されている。そして、前記熱交換器７で加熱
された清水７は、清水ポンプ７１により蒸発器３に送り
込まれ、液化アンモニア２を加熱、蒸発させるのに用い
られた後、前記熱交換器７へ還流するループを形成して
いる。

【００１３】この実施例２においては、洗煙排水６１と
液化アンモニア２との間の熱の授受は、上記の清水７の
ループを介在させているから、熱交換器７または蒸発器
３のいずれか一方が何らかの原因で破損した場合でも、
圧力が高い作動媒体であるアンモニアなどが処理原水６
３を経由して汚水浄化処理システム６中に漏洩してくる
ことがない。従って、この実施例の発電システムの場合
には、汚水浄化処理システム６の運転に有害なアンモニ
アなどが事故のより混入してくるおそれがないので、特
に安全度が高いという利点が得られるのである。

【００１４】

【発明の効果】本発明の洗煙排水発電システムは、以上
に説明したように構成されているので、排煙処理塔にお
いて排ガスを洗浄処理した洗煙排水の持つ熱エネルギー
を有効に活用することが可能となり、汚水浄化処理シス
テムの放流水を冷却水として用いて設備費、運転経費を
節約し、より安全な発電システムが提供できるという優
れた効果をも奏するのである。従って、本発明は従来の
課題に応えた発電システムとして、その工業的価値が極
めて大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す要部フロー図。

【図２】実施例２を示す要部フロー図。

【図３】従来の燃焼排ガスの浄化処理装置のフローの１
例。

【符号の説明】

１ タービン、１１ 発電機、２ 液化アンモニア、２
１ アンモニア蒸気、３蒸発器、４ 凝縮器、５ 媒体
ポンプ、６ 汚水浄化処理システム、６０ 排煙処理
塔、６１ 洗煙排水、６２ 浄化放流水、６３ 処理原
水。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 潤 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汚水浄化処理システムから得られる洗煙
   排水による直接または間接の加熱により作動液化媒体を
   蒸発させる蒸発器、得られた作動媒体蒸気により駆動す
   るタービンおよびそのタービンに連結した発電機、その
   タービンを経た作動媒体蒸気を凝縮させ作動液化媒体と
   なす凝縮器、およびその作動液化媒体をその凝縮器から
   前記蒸発器へ供給し循環させるポンプを備えていること
   を特徴とする洗煙排水発電システム。