JPH0972204A - 廃棄物発電システム - Google Patents
廃棄物発電システムInfo
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- JPH0972204A JPH0972204A JP7228786A JP22878695A JPH0972204A JP H0972204 A JPH0972204 A JP H0972204A JP 7228786 A JP7228786 A JP 7228786A JP 22878695 A JP22878695 A JP 22878695A JP H0972204 A JPH0972204 A JP H0972204A
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- steam
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- F01K3/18—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters
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- F01K3/247—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters with heating by separately-fired heaters one heater being an incinerator
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/12—Heat utilisation in combustion or incineration of waste
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Abstract
(57)【要約】
【構成】廃棄物発電システムで、ごみ焼却ボイラ６から
得られる蒸気を過熱器１０で過熱するため、原燃料を水
素含有ガスに改質する燃料改質器１３と、燃料改質器１
３で改質された水素含有ガスを用いて燃焼ガスを発生さ
せる燃焼器１２とを設け、燃焼ガスを過熱器１０の熱源
として用いる。燃料改質器１３と燃焼器１２ではごみ焼
却炉３の排ガスを酸化剤とし、水素含有ガス１９の一部
は還元ガス３８としてごみ焼却炉３内へ導く。 【効果】ごみ焼却炉の燃焼ガスを燃料改質器、および燃
焼器の酸化剤として用い、ごみ焼却炉内を還元雰囲気と
なるように構成したので、ＮＯｘ，ダイオキシンを低減
した廃棄物発電システムを提供することができる。
得られる蒸気を過熱器１０で過熱するため、原燃料を水
素含有ガスに改質する燃料改質器１３と、燃料改質器１
３で改質された水素含有ガスを用いて燃焼ガスを発生さ
せる燃焼器１２とを設け、燃焼ガスを過熱器１０の熱源
として用いる。燃料改質器１３と燃焼器１２ではごみ焼
却炉３の排ガスを酸化剤とし、水素含有ガス１９の一部
は還元ガス３８としてごみ焼却炉３内へ導く。 【効果】ごみ焼却炉の燃焼ガスを燃料改質器、および燃
焼器の酸化剤として用い、ごみ焼却炉内を還元雰囲気と
なるように構成したので、ＮＯｘ，ダイオキシンを低減
した廃棄物発電システムを提供することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、廃棄物を焼却して得ら
れた燃焼ガスにより蒸気を発生させ、この蒸気で蒸気タ
ービンを駆動して発電を行う廃棄物発電システムに係
り、特に、炭化水素等の燃料のエネルギを用いて高温化
した蒸気を蒸気タービンに導き発電する廃棄物発電シス
テムに関する。
れた燃焼ガスにより蒸気を発生させ、この蒸気で蒸気タ
ービンを駆動して発電を行う廃棄物発電システムに係
り、特に、炭化水素等の燃料のエネルギを用いて高温化
した蒸気を蒸気タービンに導き発電する廃棄物発電シス
テムに関する。
【０００２】
【従来の技術】蒸気タービン系統を有する廃棄物発電シ
ステムは、蒸気タービンを駆動する蒸気を得るために、
焼却炉で廃棄物を焼却して得られた燃焼ガスを蒸気発生
装置（以下、単にボイラという）に導き蒸気を発生させ
ている。しかし、廃棄物を焼却して得られる燃焼ガス
に、ボイラ伝熱管を腐食させる腐食性物質が含まれてい
るため、腐食速度が比較的小さい温度の蒸気即ち９００
℃程度の燃焼ガスによって３００℃程度の蒸気が発生す
るようボイラの運転温度を制限している。
ステムは、蒸気タービンを駆動する蒸気を得るために、
焼却炉で廃棄物を焼却して得られた燃焼ガスを蒸気発生
装置（以下、単にボイラという）に導き蒸気を発生させ
ている。しかし、廃棄物を焼却して得られる燃焼ガス
に、ボイラ伝熱管を腐食させる腐食性物質が含まれてい
るため、腐食速度が比較的小さい温度の蒸気即ち９００
℃程度の燃焼ガスによって３００℃程度の蒸気が発生す
るようボイラの運転温度を制限している。
【０００３】この結果、廃棄物発電システムの発電効率
は１５％程度と低く、このため、蒸気タービンに供給さ
れる蒸気を高温化して高効率化を図ることが望まれてい
た。そこで従来より、工業技術会主催「高効率ごみ発電
の開発現状と展望」講演会資料，平成６年１０月７日）
や、産業公害，Ｖol.２９，Ｎo.８（１９９３年)，III
−１３，「都市ごみ発電，高効率化の最近の動向」等に
記載されているように、蒸気過熱器を設置し、天然ガス
等の燃料を燃やした燃焼ガスの熱エネルギを利用して蒸
気の高温化を図るものが知られている。この内、前者の
ものは、ボイラで発生した蒸気を蒸気タービンへ導く系
統に直接バーナを付設した過熱器を設置し、蒸気タービ
ンに導かれる蒸気を過熱して高効率化を図っている。一
方、後者のものは、ガスタービンからの高温の排ガスと
蒸気タービンに導かれる蒸気とを熱交換して高効率化を
図っている。
は１５％程度と低く、このため、蒸気タービンに供給さ
れる蒸気を高温化して高効率化を図ることが望まれてい
た。そこで従来より、工業技術会主催「高効率ごみ発電
の開発現状と展望」講演会資料，平成６年１０月７日）
や、産業公害，Ｖol.２９，Ｎo.８（１９９３年)，III
−１３，「都市ごみ発電，高効率化の最近の動向」等に
記載されているように、蒸気過熱器を設置し、天然ガス
等の燃料を燃やした燃焼ガスの熱エネルギを利用して蒸
気の高温化を図るものが知られている。この内、前者の
ものは、ボイラで発生した蒸気を蒸気タービンへ導く系
統に直接バーナを付設した過熱器を設置し、蒸気タービ
ンに導かれる蒸気を過熱して高効率化を図っている。一
方、後者のものは、ガスタービンからの高温の排ガスと
蒸気タービンに導かれる蒸気とを熱交換して高効率化を
図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した過熱
器に直接バーナを付設する方式では、廃棄物発電システ
ムが運転される全負荷範囲で、バーナの良好な燃焼安定
性が必要となるので、安定燃焼域が狭く窒素酸化物（以
下、ＮＯｘという）の発生量が少ない完全予混合燃焼が
使用できない。従って、必然的にＮＯｘの発生量が多い
部分予混合燃焼、あるいは、拡散燃焼を採用せざるを得
ない。
器に直接バーナを付設する方式では、廃棄物発電システ
ムが運転される全負荷範囲で、バーナの良好な燃焼安定
性が必要となるので、安定燃焼域が狭く窒素酸化物（以
下、ＮＯｘという）の発生量が少ない完全予混合燃焼が
使用できない。従って、必然的にＮＯｘの発生量が多い
部分予混合燃焼、あるいは、拡散燃焼を採用せざるを得
ない。
【０００５】また、ガスタービンを併設する方式では、
ガスタービンの発電効率も高くしようとするので、ガス
タービンにおける燃焼温度を高く設定する。これによ
り、ＮＯｘの発生量が少ない完全予混合燃焼を採用して
も、燃焼温度の増加に伴い指数関数的にＮＯｘの発生量
が増える。
ガスタービンの発電効率も高くしようとするので、ガス
タービンにおける燃焼温度を高く設定する。これによ
り、ＮＯｘの発生量が少ない完全予混合燃焼を採用して
も、燃焼温度の増加に伴い指数関数的にＮＯｘの発生量
が増える。
【０００６】つまり、前述のものは、廃棄物発電システ
ムの高効率化を図る上で有効なものであるが、蒸気の過
熱源である燃焼ガスを得るために用いられている天然ガ
ス等の原燃料をそのままの組成で燃焼させているので、
１６％Ｏ2 換算濃度で少なくとも数十ppm のＮＯｘが発
生するものと考えられる。
ムの高効率化を図る上で有効なものであるが、蒸気の過
熱源である燃焼ガスを得るために用いられている天然ガ
ス等の原燃料をそのままの組成で燃焼させているので、
１６％Ｏ2 換算濃度で少なくとも数十ppm のＮＯｘが発
生するものと考えられる。
【０００７】また、ごみ焼却炉からも、廃棄物が燃焼す
る際にＮＯｘ，ダイオキシンが発生する。
る際にＮＯｘ，ダイオキシンが発生する。
【０００８】このように、従来の廃棄物発電システムで
は、ＮＯｘ，ダイオキシンの低減という課題が残されて
いた。なお、ＮＯｘ低減のために脱硝装置を設置するこ
とも考えられるが、脱硝装置の設置による設備の大型化
や設備費の増加等が考えられるのであまり好ましいとは
いえない。
は、ＮＯｘ，ダイオキシンの低減という課題が残されて
いた。なお、ＮＯｘ低減のために脱硝装置を設置するこ
とも考えられるが、脱硝装置の設置による設備の大型化
や設備費の増加等が考えられるのであまり好ましいとは
いえない。
【０００９】本発明の目的は、ごみ焼却ボイラで発生し
た蒸気の過熱源である燃焼ガス中に含まれているＮＯｘ
を低減すると共に、廃棄物焼却炉から発生するＮＯｘ，
ダイオキシンをも低減し、かつシステムの高効率化を図
ることができる信頼性の高い廃棄物発電システムを提供
することにある。
た蒸気の過熱源である燃焼ガス中に含まれているＮＯｘ
を低減すると共に、廃棄物焼却炉から発生するＮＯｘ，
ダイオキシンをも低減し、かつシステムの高効率化を図
ることができる信頼性の高い廃棄物発電システムを提供
することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の廃棄物発電システムは、廃棄物を燃焼し得られた第
１の燃焼ガスにより蒸気を発生させる焼却系統と、前記
焼却系統で発生した蒸気を過熱する過熱系統と、前記過
熱系統によって過熱した蒸気によりタービンを駆動し発
電する蒸気タービン系統とを有する廃棄物発電システム
で、前記過熱系統は、原燃料を水素含有ガスに改質する
燃料改質器と、前記燃料改質器で改質された前記水素含
有ガスを、第１の燃焼ガスを酸化剤として燃焼し第２の
燃焼ガスを発生させる燃焼器と、前記燃焼器で発生した
第２の燃焼ガスにより前記焼却系統で発生した蒸気を過
熱する過熱器とを有する。
明の廃棄物発電システムは、廃棄物を燃焼し得られた第
１の燃焼ガスにより蒸気を発生させる焼却系統と、前記
焼却系統で発生した蒸気を過熱する過熱系統と、前記過
熱系統によって過熱した蒸気によりタービンを駆動し発
電する蒸気タービン系統とを有する廃棄物発電システム
で、前記過熱系統は、原燃料を水素含有ガスに改質する
燃料改質器と、前記燃料改質器で改質された前記水素含
有ガスを、第１の燃焼ガスを酸化剤として燃焼し第２の
燃焼ガスを発生させる燃焼器と、前記燃焼器で発生した
第２の燃焼ガスにより前記焼却系統で発生した蒸気を過
熱する過熱器とを有する。
【００１１】また、上記目的を達成する本発明の廃棄物
発電システムは、廃棄物を燃焼させるごみ焼却炉から排
出された第１の燃焼ガスをごみ焼却ボイラに導き蒸気を
発生させる焼却系統と、前記焼却系統で発生した蒸気を
過熱する過熱器と、前記過熱器で過熱された蒸気によっ
てタービンを駆動し発電する蒸気タービン系統とを有す
る廃棄物発電システムで、前記過熱系統は、原燃料と水
蒸気とを混合した混合ガスを第１の燃焼ガスにより部分
燃焼させて得られた被改質ガスを水素含有ガスに改質す
る燃料改質器と、前記燃料改質器で改質された前記水素
含有ガスを、第１の燃焼ガスを酸化剤として燃焼し第２
の燃焼ガスを発生させる燃焼器と、前記燃焼器で発生し
た第２の燃焼ガスで前記焼却系統で発生した蒸気を過熱
する過熱器とを有する。
発電システムは、廃棄物を燃焼させるごみ焼却炉から排
出された第１の燃焼ガスをごみ焼却ボイラに導き蒸気を
発生させる焼却系統と、前記焼却系統で発生した蒸気を
過熱する過熱器と、前記過熱器で過熱された蒸気によっ
てタービンを駆動し発電する蒸気タービン系統とを有す
る廃棄物発電システムで、前記過熱系統は、原燃料と水
蒸気とを混合した混合ガスを第１の燃焼ガスにより部分
燃焼させて得られた被改質ガスを水素含有ガスに改質す
る燃料改質器と、前記燃料改質器で改質された前記水素
含有ガスを、第１の燃焼ガスを酸化剤として燃焼し第２
の燃焼ガスを発生させる燃焼器と、前記燃焼器で発生し
た第２の燃焼ガスで前記焼却系統で発生した蒸気を過熱
する過熱器とを有する。
【００１２】前記燃焼器で発生した前記水素含有ガスの
一部は、ごみ焼却炉内へ導かれる。前記過熱器で使用さ
れる蒸気は、前記蒸気タービン系統から抽気して供給さ
れる。
一部は、ごみ焼却炉内へ導かれる。前記過熱器で使用さ
れる蒸気は、前記蒸気タービン系統から抽気して供給さ
れる。
【００１３】
【作用】原燃料である天然ガス（例えば炭化水素系の燃
料であるメタン）と水蒸気とを混合した混合ガスを、ご
み焼却炉排ガスを酸化剤として部分燃焼して得られた被
改質ガスを改質して水素含有ガスを得る燃料改質器，燃
料改質器で得られた水素含有ガスを燃焼させ燃焼ガスを
発生させる燃焼器，燃焼器で発生した燃焼ガスを過熱源
として焼却系統で発生した蒸気を過熱する過熱器からな
る過熱系統を設けたので、焼却系統で発生した約３００
℃程度の蒸気を約１０００℃程度の燃焼ガスで過熱し、
約４００℃〜５００℃程度の過熱蒸気として蒸気タービ
ン系統に供給することができる。
料であるメタン）と水蒸気とを混合した混合ガスを、ご
み焼却炉排ガスを酸化剤として部分燃焼して得られた被
改質ガスを改質して水素含有ガスを得る燃料改質器，燃
料改質器で得られた水素含有ガスを燃焼させ燃焼ガスを
発生させる燃焼器，燃焼器で発生した燃焼ガスを過熱源
として焼却系統で発生した蒸気を過熱する過熱器からな
る過熱系統を設けたので、焼却系統で発生した約３００
℃程度の蒸気を約１０００℃程度の燃焼ガスで過熱し、
約４００℃〜５００℃程度の過熱蒸気として蒸気タービ
ン系統に供給することができる。
【００１４】また、燃料改質器で得られた水素含有ガス
を燃焼器に導き燃焼させているので、燃焼器における燃
焼温度が抑制され、ＮＯｘの発生量が低減される、すな
わち、燃料改質器で得られた水素含有ガスには、数十％
の水蒸気が含まれている。また、燃料改質器における改
質反応は、モル数を増加させる反応である。これらか
ら、燃料の単位体積当たりの発熱量が低い。また、燃料
改質器で得られた水素含有ガスには、燃焼速度の大きい
水素が数十％の割合で存在しているので、単位体積当た
りの発熱量が低い燃料を燃焼器に用いても燃焼安定性に
優れている。この結果、燃料改質器で得られた水素含有
ガスを燃焼器で燃焼すると、燃焼温度が抑制され、ＮＯ
ｘの発生量が低減された燃焼ガスが発生する。
を燃焼器に導き燃焼させているので、燃焼器における燃
焼温度が抑制され、ＮＯｘの発生量が低減される、すな
わち、燃料改質器で得られた水素含有ガスには、数十％
の水蒸気が含まれている。また、燃料改質器における改
質反応は、モル数を増加させる反応である。これらか
ら、燃料の単位体積当たりの発熱量が低い。また、燃料
改質器で得られた水素含有ガスには、燃焼速度の大きい
水素が数十％の割合で存在しているので、単位体積当た
りの発熱量が低い燃料を燃焼器に用いても燃焼安定性に
優れている。この結果、燃料改質器で得られた水素含有
ガスを燃焼器で燃焼すると、燃焼温度が抑制され、ＮＯ
ｘの発生量が低減された燃焼ガスが発生する。
【００１５】ごみ焼却炉は空気過剰な状態で運転される
ため、その排ガス中には多量の残存酸素が存在するの
で、これを燃料改質器，燃焼器に導いて酸化剤として用
いる。燃料改質器，燃焼器の燃焼温度は約１０００℃に
達するため、焼却炉排ガスに含まれるＮＯｘ，ダイオキ
シンは分解して無害化される。従って、焼却炉排ガス処
理用の脱硝装置を小型化もしくは不要とすることができ
る。
ため、その排ガス中には多量の残存酸素が存在するの
で、これを燃料改質器，燃焼器に導いて酸化剤として用
いる。燃料改質器，燃焼器の燃焼温度は約１０００℃に
達するため、焼却炉排ガスに含まれるＮＯｘ，ダイオキ
シンは分解して無害化される。従って、焼却炉排ガス処
理用の脱硝装置を小型化もしくは不要とすることができ
る。
【００１６】一方、燃料改質器で発生する水素含有ガス
の一部を還元ガスとして焼却炉へ送入すると、水素によ
って焼却炉内に還元雰囲気が形成され、発生したＮＯｘ
が窒素へ還元される。
の一部を還元ガスとして焼却炉へ送入すると、水素によ
って焼却炉内に還元雰囲気が形成され、発生したＮＯｘ
が窒素へ還元される。
【００１７】燃料改質器では蒸気が必要とされるが、こ
れを蒸気タービンシステムから抽気して使用することに
より、蒸気発生器が不要となる。以上の結果、燃焼安定
性を維持しながらＮＯｘ，ダイオキシンを低減する廃棄
物発電システムを提供することができる。
れを蒸気タービンシステムから抽気して使用することに
より、蒸気発生器が不要となる。以上の結果、燃焼安定
性を維持しながらＮＯｘ，ダイオキシンを低減する廃棄
物発電システムを提供することができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１９】図１は本発明の一実施例である廃棄物発電
システムを示す系統図である。図で廃棄物発電システム
は、大別すると、廃棄物を焼却し得られた燃焼ガスによ
り蒸気を発生させる焼却系統，焼却系統で得られた蒸気
を過熱する過熱系統，過熱系統で過熱された蒸気を導入
してタービンを駆動し発電を行う蒸気タービン系統から
なっている。
システムを示す系統図である。図で廃棄物発電システム
は、大別すると、廃棄物を焼却し得られた燃焼ガスによ
り蒸気を発生させる焼却系統，焼却系統で得られた蒸気
を過熱する過熱系統，過熱系統で過熱された蒸気を導入
してタービンを駆動し発電を行う蒸気タービン系統から
なっている。
【００２０】このうち、焼却系統は、収集してきた廃棄
物１を投入する廃棄物バンカ７，廃棄物バンカ７より供
給された廃棄物１を押し込みファン８から供給された燃
焼用空気２により焼却するごみ焼却炉３，廃棄物１の焼
却によって得られたごみ燃焼ガス４と後述する蒸気ター
ビン系統からの給水３６とを熱交換して蒸気５を発生さ
せるごみ焼却ボイラ６，ごみ焼却ボイラ６から排出され
た排ガス３７中に含まれる煤塵，ＮＯｘ，不純物等を除
去し煙突３５から大気に放出するための電気集塵機３
０，脱硝装置３１，ガス水洗装置３２，ガス再熱装置３
３，誘引ファン３４からなっている。
物１を投入する廃棄物バンカ７，廃棄物バンカ７より供
給された廃棄物１を押し込みファン８から供給された燃
焼用空気２により焼却するごみ焼却炉３，廃棄物１の焼
却によって得られたごみ燃焼ガス４と後述する蒸気ター
ビン系統からの給水３６とを熱交換して蒸気５を発生さ
せるごみ焼却ボイラ６，ごみ焼却ボイラ６から排出され
た排ガス３７中に含まれる煤塵，ＮＯｘ，不純物等を除
去し煙突３５から大気に放出するための電気集塵機３
０，脱硝装置３１，ガス水洗装置３２，ガス再熱装置３
３，誘引ファン３４からなっている。
【００２１】過熱系統は、ごみ焼却ボイラ６で発生した
蒸気５を燃焼ガス２４により過熱する系統であって、原
燃料である天然ガス(例えば炭化水素系の燃料であるメ
タン)と水蒸気とを混合した混合ガス１７を部分酸化
（部分燃焼）して得られた被改質ガスを改質して水素含
有ガス１９（水素富化ガス）を得る燃料改質器１３，燃
料改質器１３で得られた水素含有ガス１９（水素富化ガ
ス）を酸化ガス１８により燃焼させ、燃焼ガス２４を過
熱源としてごみ焼却ボイラ６で発生した蒸気５を過熱す
る過熱器１０からなっている。
蒸気５を燃焼ガス２４により過熱する系統であって、原
燃料である天然ガス(例えば炭化水素系の燃料であるメ
タン)と水蒸気とを混合した混合ガス１７を部分酸化
（部分燃焼）して得られた被改質ガスを改質して水素含
有ガス１９（水素富化ガス）を得る燃料改質器１３，燃
料改質器１３で得られた水素含有ガス１９（水素富化ガ
ス）を酸化ガス１８により燃焼させ、燃焼ガス２４を過
熱源としてごみ焼却ボイラ６で発生した蒸気５を過熱す
る過熱器１０からなっている。
【００２２】蒸気タービン系統は、過熱器１０によって
過熱した過熱蒸気１１を駆動源とする蒸気タービン２
５，蒸気タービン２５によって駆動される発電機２６，
蒸気タービン２５を駆動した蒸気を凝縮し、復水させ復
水器２７，復水器２７で得られた復水を蒸気タービン２
５の抽気によって脱気する脱気器２８，脱気器２８で脱
気した復水をごみ焼却ボイラ６に供給する給水ポンプ２
９からなっている。
過熱した過熱蒸気１１を駆動源とする蒸気タービン２
５，蒸気タービン２５によって駆動される発電機２６，
蒸気タービン２５を駆動した蒸気を凝縮し、復水させ復
水器２７，復水器２７で得られた復水を蒸気タービン２
５の抽気によって脱気する脱気器２８，脱気器２８で脱
気した復水をごみ焼却ボイラ６に供給する給水ポンプ２
９からなっている。
【００２３】本実施例の廃棄物発電システムは、概略こ
のように構成され、蒸気タービン２５に導かれるごみ焼
却ボイラ６で発生した蒸気を過熱する過熱系統に特徴が
ある。特に、原燃料である天然ガス（例えば炭化水素系
の燃料であるメタン）と水蒸気とを混合した混合ガス１
７を酸化ガス１８によって部分酸化（部分燃焼）して得
られた被改質ガスを改質して水素含有ガス１９（水素富
化ガス）を得るようにした燃料改質器１３を設けた点に
ある。
のように構成され、蒸気タービン２５に導かれるごみ焼
却ボイラ６で発生した蒸気を過熱する過熱系統に特徴が
ある。特に、原燃料である天然ガス（例えば炭化水素系
の燃料であるメタン）と水蒸気とを混合した混合ガス１
７を酸化ガス１８によって部分酸化（部分燃焼）して得
られた被改質ガスを改質して水素含有ガス１９（水素富
化ガス）を得るようにした燃料改質器１３を設けた点に
ある。
【００２４】つまり、原燃料である天然ガスをそのまま
の組成で空気と燃焼させると、炭化水素系燃料がもつ大
きな発熱量によって燃焼ガス中には局所的な高温部が形
成され、多量のＮＯｘが発生してしまう。ＮＯｘの発生
量を抑制するには、原燃料である天然ガスの燃料組成を
炭化水素のままではなく、より低い発熱量のガス組成に
変成するだけでは燃焼が不安定となるので、燃焼安定性
を損なわないよう配慮する必要がある。このため、本実
施例では、前述した燃料改質器１３を設けた。次に本実
施例の廃棄物発電システムの動作について説明する。
の組成で空気と燃焼させると、炭化水素系燃料がもつ大
きな発熱量によって燃焼ガス中には局所的な高温部が形
成され、多量のＮＯｘが発生してしまう。ＮＯｘの発生
量を抑制するには、原燃料である天然ガスの燃料組成を
炭化水素のままではなく、より低い発熱量のガス組成に
変成するだけでは燃焼が不安定となるので、燃焼安定性
を損なわないよう配慮する必要がある。このため、本実
施例では、前述した燃料改質器１３を設けた。次に本実
施例の廃棄物発電システムの動作について説明する。
【００２５】収集されてきた廃棄物１は、廃棄物バンカ
７に投入され、図示されていないクレーン等の供給手段
によりごみ焼却炉３に供給される。また、ごみ焼却炉３
には、押し込みファン８から燃焼用空気２が供給され廃
棄物１を燃焼させる。この焼却により、ごみ焼却炉３か
ら得られたごみ燃焼ガス４は、その下流側に設けられた
ごみ焼却ボイラ６に導かれる。また、ごみ焼却炉３の下
部からは、ごみ焼却灰９が排出される。ごみ焼却ボイラ
６では、導かれたごみ燃焼ガス４と給水ポンプ２９から
供給された給水とを熱交換し約３００℃程度の蒸気５を
発生させる。
７に投入され、図示されていないクレーン等の供給手段
によりごみ焼却炉３に供給される。また、ごみ焼却炉３
には、押し込みファン８から燃焼用空気２が供給され廃
棄物１を燃焼させる。この焼却により、ごみ焼却炉３か
ら得られたごみ燃焼ガス４は、その下流側に設けられた
ごみ焼却ボイラ６に導かれる。また、ごみ焼却炉３の下
部からは、ごみ焼却灰９が排出される。ごみ焼却ボイラ
６では、導かれたごみ燃焼ガス４と給水ポンプ２９から
供給された給水とを熱交換し約３００℃程度の蒸気５を
発生させる。
【００２６】給水と熱交換し温度の低下したごみ燃焼ガ
ス４は、排ガス３７として下流側の電気集塵機３０に導
かれその中に含まれている煤塵が除去される。電気集塵
機３０により集塵の終わった排ガス３７は、その一部も
しくは全てが酸化ガス１８として燃料改質器１３，燃焼
器１２へ導かれ、混合ガス１７および水素含有ガス１９
が燃焼するための酸化剤として用いられる。
ス４は、排ガス３７として下流側の電気集塵機３０に導
かれその中に含まれている煤塵が除去される。電気集塵
機３０により集塵の終わった排ガス３７は、その一部も
しくは全てが酸化ガス１８として燃料改質器１３，燃焼
器１２へ導かれ、混合ガス１７および水素含有ガス１９
が燃焼するための酸化剤として用いられる。
【００２７】残余の排ガス３７は脱硝装置３１へ導か
れ、含まれているＮＯｘが除去される。脱硝装置３１に
よってＮＯｘが除去された排ガス３７は、下流側のガス
水洗装置３２に導かれ、その中に含まれている不純物が
水洗によって除去され、下流側のガス再熱装置３３に導
かれる。ガス再熱装置３３では、ガス水洗装置３２の水
洗によって温度の低下した排ガス３７の温度を所定の温
度に昇温する。これは、白煙発生を防止するためであ
る。ガス再熱装置３３によって所定の温度に昇温された
排ガス３７は、誘引ファン３４によって昇圧され、煙突
３５より大気中に放出される。
れ、含まれているＮＯｘが除去される。脱硝装置３１に
よってＮＯｘが除去された排ガス３７は、下流側のガス
水洗装置３２に導かれ、その中に含まれている不純物が
水洗によって除去され、下流側のガス再熱装置３３に導
かれる。ガス再熱装置３３では、ガス水洗装置３２の水
洗によって温度の低下した排ガス３７の温度を所定の温
度に昇温する。これは、白煙発生を防止するためであ
る。ガス再熱装置３３によって所定の温度に昇温された
排ガス３７は、誘引ファン３４によって昇圧され、煙突
３５より大気中に放出される。
【００２８】一方、過熱系統では、焼却系統で得られた
約３００℃程度の蒸気５を過熱する燃焼ガス２４を得る
ために、燃料改質器１３の燃料流路２０内に炭化水素系
の燃料（例えばメタン）と水蒸気とを所定の割合で混合
した混合ガス１７と酸化ガス１８が供給される。供給さ
れた混合ガス１７と酸化ガス１８は、図示していない点
火栓等の点火手段により点火され拡散燃焼する。この
時、燃料流路２０内に供給される酸化ガス１８は、その
流量が燃料流路２０内に供給された混合ガス１７（燃料
であるメタン）の２０％程度を燃焼させる流量であるの
で、混合ガス１７は部分酸化（部分燃焼）され、未燃ガ
スを含む高温の被改質ガスが得られる。
約３００℃程度の蒸気５を過熱する燃焼ガス２４を得る
ために、燃料改質器１３の燃料流路２０内に炭化水素系
の燃料（例えばメタン）と水蒸気とを所定の割合で混合
した混合ガス１７と酸化ガス１８が供給される。供給さ
れた混合ガス１７と酸化ガス１８は、図示していない点
火栓等の点火手段により点火され拡散燃焼する。この
時、燃料流路２０内に供給される酸化ガス１８は、その
流量が燃料流路２０内に供給された混合ガス１７（燃料
であるメタン）の２０％程度を燃焼させる流量であるの
で、混合ガス１７は部分酸化（部分燃焼）され、未燃ガ
スを含む高温の被改質ガスが得られる。
【００２９】改質触媒層１４では、数１で表される反応
が行われ、被改質ガスは水素含有ガス１９（水素富化ガ
ス）に改質される。なお、この改質反応は、メタンのス
チームリフォーミング反応と呼ばれ、メタンとスチーム
の混合ガスが水素リッチなガスに変わる吸熱反応であ
る。
が行われ、被改質ガスは水素含有ガス１９（水素富化ガ
ス）に改質される。なお、この改質反応は、メタンのス
チームリフォーミング反応と呼ばれ、メタンとスチーム
の混合ガスが水素リッチなガスに変わる吸熱反応であ
る。
【００３０】
【数１】 ＣＨ4＋ｓＨ2Ｏ → ｈＨ2＋ｃ１ＣＯ＋ｃ２ＣＯ2 −ΔＱ …（１） ここで、ｓ，ｈ，ｃ１，ｃ２は係数、ΔＱは反応熱であ
る。
る。
【００３１】このようにして得られた水素含有ガス１９
（水素富化ガス）は、燃焼器１２の燃料として燃焼器１
２へ、また一部は還元ガス３８としてごみ焼却炉３へ導
かれる。
（水素富化ガス）は、燃焼器１２の燃料として燃焼器１
２へ、また一部は還元ガス３８としてごみ焼却炉３へ導
かれる。
【００３２】燃焼器１２では、燃料改質器１３より導か
れた水素含有ガス１９（水素富化ガス）を酸化ガス１８
を酸化剤として拡散燃焼により燃焼し、約１０００℃程
度の燃焼ガスを得る。得られた燃焼ガス２４は、過熱器
１０に導かれ、ごみ焼却ボイラ６で発生した約３００℃
程度の蒸気５を過熱する。この過熱により、過熱器１０
からは、約４００℃〜５００℃程度の過熱蒸気１１が得
られる。
れた水素含有ガス１９（水素富化ガス）を酸化ガス１８
を酸化剤として拡散燃焼により燃焼し、約１０００℃程
度の燃焼ガスを得る。得られた燃焼ガス２４は、過熱器
１０に導かれ、ごみ焼却ボイラ６で発生した約３００℃
程度の蒸気５を過熱する。この過熱により、過熱器１０
からは、約４００℃〜５００℃程度の過熱蒸気１１が得
られる。
【００３３】過熱器１０によって過熱され得られた過熱
蒸気１１は、蒸気タービン２５に導かれ蒸気タービン２
５を駆動する。一方、過熱蒸気１１の一部は、蒸気ター
ビン２５より抽気されて、燃料改質器１３の蒸気１６と
して用いられる。蒸気タービン２５の駆動により、蒸気
タービン２５に直結している発電機２６が駆動され電力
が得られる。蒸気タービン２５を駆動した過熱蒸気１１
は蒸気タービン２５から排出され、復水器２７によって
凝縮され復水される。復水器２７によって得られた復水
は、脱気器２８で蒸気タービン２５の抽気により脱気さ
れ、給水ポンプ２９を介してごみ焼却ボイラ６に供給さ
れる。
蒸気１１は、蒸気タービン２５に導かれ蒸気タービン２
５を駆動する。一方、過熱蒸気１１の一部は、蒸気ター
ビン２５より抽気されて、燃料改質器１３の蒸気１６と
して用いられる。蒸気タービン２５の駆動により、蒸気
タービン２５に直結している発電機２６が駆動され電力
が得られる。蒸気タービン２５を駆動した過熱蒸気１１
は蒸気タービン２５から排出され、復水器２７によって
凝縮され復水される。復水器２７によって得られた復水
は、脱気器２８で蒸気タービン２５の抽気により脱気さ
れ、給水ポンプ２９を介してごみ焼却ボイラ６に供給さ
れる。
【００３４】本実施例によれば、原燃料である天然ガス
（例えば炭化水素系の燃料であるメタン）と水蒸気とを
混合した混合ガス１７を酸化ガス１８によって部分酸化
（部分燃焼）して得られた被改質ガスを改質して水素含
有ガス１９（水素富化ガス）を得る燃料改質器１３，燃
料改質器１３で得られた水素含有ガス１９（水素富化ガ
ス）を酸化ガス１８により燃焼させ燃焼ガス２４を発生
させる燃焼器１２，燃焼器１２で発生した燃焼ガス２４
を過熱源としてごみ焼却ボイラ６で発生した蒸気５を過
熱する過熱器１０からなる過熱系統を設けたので、ごみ
焼却ボイラ６で発生した約３００℃程度の蒸気５を約４
００〜５００℃程度の過熱蒸気１１として蒸気タービン
２５に供給することができる。これにより、廃棄物発電
システムの発電効率を向上させることができる。
（例えば炭化水素系の燃料であるメタン）と水蒸気とを
混合した混合ガス１７を酸化ガス１８によって部分酸化
（部分燃焼）して得られた被改質ガスを改質して水素含
有ガス１９（水素富化ガス）を得る燃料改質器１３，燃
料改質器１３で得られた水素含有ガス１９（水素富化ガ
ス）を酸化ガス１８により燃焼させ燃焼ガス２４を発生
させる燃焼器１２，燃焼器１２で発生した燃焼ガス２４
を過熱源としてごみ焼却ボイラ６で発生した蒸気５を過
熱する過熱器１０からなる過熱系統を設けたので、ごみ
焼却ボイラ６で発生した約３００℃程度の蒸気５を約４
００〜５００℃程度の過熱蒸気１１として蒸気タービン
２５に供給することができる。これにより、廃棄物発電
システムの発電効率を向上させることができる。
【００３５】また、ごみ焼却ボイラ６を通過した排ガス
３７には、廃棄物の燃焼によって発生したＮＯｘおよび
ダイオキシンが含まれているが、その一部または全てを
酸化ガス１８として、燃料改質器１３と燃焼器１２へ導
いているので、ＮＯｘおよびダイオキシンが低減され
る。すなわち、燃料改質器１３，燃焼器１２の内部温度
は約１０００℃程度のため、発生したＮＯｘおよびダイ
オキシンが分解される。また、燃料改質器１３で得られ
た水素含有ガスの一部を還元ガス３８としてごみ焼却炉
３へ導くことにより、ＮＯｘが低減される。すなわち、
ごみ焼却炉３内部に還元性の強い水素を注入することに
より還元雰囲気を形成し、発生したNOxを還元する。
３７には、廃棄物の燃焼によって発生したＮＯｘおよび
ダイオキシンが含まれているが、その一部または全てを
酸化ガス１８として、燃料改質器１３と燃焼器１２へ導
いているので、ＮＯｘおよびダイオキシンが低減され
る。すなわち、燃料改質器１３，燃焼器１２の内部温度
は約１０００℃程度のため、発生したＮＯｘおよびダイ
オキシンが分解される。また、燃料改質器１３で得られ
た水素含有ガスの一部を還元ガス３８としてごみ焼却炉
３へ導くことにより、ＮＯｘが低減される。すなわち、
ごみ焼却炉３内部に還元性の強い水素を注入することに
より還元雰囲気を形成し、発生したNOxを還元する。
【００３６】また、本実施例によれば、燃料改質器１３
で必要とされる蒸気１６を蒸気タービンから抽気して用
いているので新たな蒸気発生器や、それに要する燃料が
不要となり、ランニングコストが削減される。従って廃
棄物発電システムのコストが低減できる。
で必要とされる蒸気１６を蒸気タービンから抽気して用
いているので新たな蒸気発生器や、それに要する燃料が
不要となり、ランニングコストが削減される。従って廃
棄物発電システムのコストが低減できる。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、ごみ焼却炉で発生した
ＮＯｘ，ダイオキシンを低減し、システムの高効率化を
はかる廃棄物発電システムを提供することができる。
ＮＯｘ，ダイオキシンを低減し、システムの高効率化を
はかる廃棄物発電システムを提供することができる。
【図１】本発明の一実施例の廃棄物発電システムを示す
系統図。
系統図。
３…ごみ焼却炉、６…ごみ焼却ボイラ、１０…過熱器、
１２…燃焼器、１３…燃料改質器、１９…水素含有ガ
ス。
１２…燃焼器、１３…燃料改質器、１９…水素含有ガ
ス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥沢 務 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 幡宮 重雄 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 網代 泰子 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 山田 章 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 梶 隆一 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所内 (72)発明者 徳永 賢治 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内
Claims (3)
- 【請求項１】廃棄物を燃焼し得られた第１の燃焼ガスに
より蒸気を発生させる焼却系統と、前記焼却系統で発生
した蒸気を過熱する過熱系統と、前記過熱系統によって
過熱した蒸気によりタービンを駆動し発電する蒸気ター
ビン系統とを有する廃棄物発電システムにおいて、 前記過熱系統は、原燃料を水素含有ガスに改質する燃料
改質器と、前記燃料改質器で改質された前記水素含有ガ
スを前記第１の燃焼ガスを酸化剤として燃焼し、第２の
燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した前
記第２の燃焼ガスで前記焼却系統で発生した蒸気を過熱
する過熱器とを有し、前記第１の燃焼ガスの一部もしく
は全てを前記燃焼器へ供給することを特徴とする廃棄物
発電システム。 - 【請求項２】請求項１において、前記燃料改質器で発生
した前記水素含有ガスの一部をごみ焼却炉へ供給する廃
棄物発電システム。 - 【請求項３】請求項１において、前記蒸気タービン系統
から抽気した蒸気を前記燃料改質器へ供給する廃棄物発
電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7228786A JPH0972204A (ja) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | 廃棄物発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7228786A JPH0972204A (ja) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | 廃棄物発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0972204A true JPH0972204A (ja) | 1997-03-18 |
Family
ID=16881832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7228786A Pending JPH0972204A (ja) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | 廃棄物発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0972204A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001027533A1 (en) * | 1999-10-13 | 2001-04-19 | Hitachi, Ltd. | Refuse exhaust gas treating system and treating method |
| CN110886632A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-03-17 | 沪东中华造船(集团)有限公司 | 一种船舶天然气焚烧塔废热回收系统 |
-
1995
- 1995-09-06 JP JP7228786A patent/JPH0972204A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001027533A1 (en) * | 1999-10-13 | 2001-04-19 | Hitachi, Ltd. | Refuse exhaust gas treating system and treating method |
| CN110886632A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-03-17 | 沪东中华造船(集团)有限公司 | 一种船舶天然气焚烧塔废热回收系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |