JPH1089650A - 廃棄物の焼却熱を利用した過熱蒸気製造方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱分解工程に投入される廃棄物をチャー燃焼
工程より得られた高温砂を利用して十分に乾燥させてい
る高カロリの且つ安定した熱分解ガスが得られる廃棄物
の焼却熱を利用した過熱蒸気製造方法とその装置の提
供。 【解決手段】 １００〜３００℃の温度で好ましくは酸
素不足下で廃棄物を乾燥する手段と、温度３００℃以上
の空間内に前記乾燥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、前記熱分解ガスの燃焼熱エネ
ルギーを利用して約５００℃×１００ｋｇ／ｍ²Ｇの過
熱蒸気製造手段とを含み、前記熱分解手段と第１の蒸気
製造手段との間に、前記熱分解ガスの第１次燃焼熱によ
り燃焼灰分の溶融分離を行う灰分溶融分離手段を設けた
事を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみや産業廃
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。

【０００２】

【従来の技術】従来より都市ごみ等の廃棄物を焼却する
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。

【０００３】さてかか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Ｃ１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ＨＣ１となり
（通常、都市ごみ燃焼排ガス中のＨＣ１は約５００〜１
０００ppm）、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３０〜４０％に比べて著しく低く、その改善が強
く望まれていた。

【０００４】かかる課題を解決するため、本出願人は先
に図５に示すような廃棄物の焼却熱を利用した過熱蒸気
製造装置を提案している。（特願平８−６９０９０他） その構成を図面に従って説明するに、図５は先願技術に
係る廃棄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３−１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３００℃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。

【０００５】熱分解ガス出口ライン７よりの熱分解ガス
は灰溶融炉３１に導入される。前記灰溶融炉３１は、例
えば旋回流により灰を旋回分離させながら、該灰溶融炉
３１内に空気若しくは酸素富化空気を前記熱分解ガスと
共に、ライン３０より導入して該熱分解ガス燃焼熱によ
り１３００℃以上として灰分を溶融して、該溶融した灰
分を溶融灰出口ライン３２を介して水貯溜部３２Ａに落
下させ、数ｍｍ程度の水冷スラッグを生成し、該スラッ
グを建築用骨材として有効利用するように構成する。又
前記灰溶融炉３１にはダストライン２９を介してライン
１４の不燃物又は／及びバグフィルターや電気集塵機の
捕集灰等が導入される。

【０００６】又、前記灰溶融炉３１の出口ライン３３の
下流端には、燃焼ダ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空気をライン２１
Ａより供給して該熱分解ガスの完全燃焼を行う。従って
本実施例によれば、サイクロン１６で分離した灰分及び
／又はライン１４の不燃物及び／又はバグフィルターや
電気集塵機の捕集灰は前記した灰溶融炉３１に導入する
事により、前記溶融灰を利用して骨材等の製造が可能と
なる。又、熱分解ガス燃焼炉３４及び第１ボイラ２４に
導入される熱分解ガス中に灰分等が混入されることなく
長期に亙って安定して蒸気製造が可能になるとともに、
又熱分解ガス燃焼炉３４及び第１ボイラ２４の温度を略
８００〜９００℃（最大９５０℃前後）程度に高く設定
できるために、該ボイラ等で製造されるボイラ水／蒸気
を更に多量に製造できる。

【０００７】１０は気泡流動床炉からなるチャー燃焼炉
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２−３内で７００〜８００℃に加熱して未分解残
渣（チャー）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より空気が導入されて完全に燃焼
させ、約８００〜１３００℃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／及びボイラ３６−２を配設し、第
２の蒸気製造工程（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温
度を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４００〜５２０℃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
焼されない不燃物は不燃物取り出しライン１４より取り
出される。

【０００８】一方、チャー燃焼炉１０には副流動床とし
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、独立して設けてもよい。

【０００９】さて前記第２スーパヒータ２９−１で熱交
換された燃焼ガスは、砂／燃焼ガス出口ライン１５より
気・固分離装置例えば必要に応じサイクロン１６に導入
され、ここでダストや灰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。

【００１０】２０は第１スーパヒータ及び２４は第１ボ
イラで、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２７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。ボイラ水は分岐ライン２６’を介して燃
焼ガス燃焼炉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
記ボイラ水は水冷壁ボイラ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３０９℃前後に維持でき、例え熱交換され
る熱分解ガスに塩素若しくはＨＣｌを含んでいても低級
材で腐食がほとんど生じる事がない。

【００１１】第１スーパヒータ２０では前記第１ボイラ
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’を介して取り出された蒸
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、４００〜５５０℃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４００
〜５５０℃に過熱された過熱蒸気を取り出し、ライン２
８−３より発電機に送給する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】かかる先願技術によれ
ば熱分解炉とチャー燃焼炉及びボイラやスーパヒータを
効率よく組合せる事により、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が、熱分解炉内に投入
する生ごみを含む生活廃棄物には、水分を多く含んだも
のが存在し、前記熱分解炉で得られた熱分解ガスが、前
記含水ごみよりの蒸発水分によって希釈され、カロリー
低下が生じてしまい、灰溶融炉の温度を１３００℃以上
にするために、熱分解ガス燃焼用空気源として、３０〜
５０％の酸素富化空気を用いる必要が生じ、酸素富化設
備とその運転動力コストが大幅に増大する。本発明は、
かかる先願技術の欠点を、解消することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ボイラ水の加熱を少なくとも２段階以上の複数段階と
し、少なくとも一の段階加熱を所定温度以上の流動媒体
を含む空間内に廃棄物を供給して熱分解反応を行なわせ
る熱分解工程で得た熱分解ガスの燃焼熱エネルギを利用
して直接若しくは間接的に行ない、一方他の段階加熱
を、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チ
ャー燃焼工程により得られた熱エネルギを利用して行な
う過熱蒸気製造方法よりなり、前記熱分解工程に投入さ
れる廃棄物がチャー燃焼工程より得られた高温砂を利用
して好ましくは酸素不足下で乾燥された乾燥廃棄物であ
ることを特徴とする廃棄物の焼却熱を利用した過熱蒸気
製造方法にある。

【００１４】複数段階加熱の作用は先の特願平８−６９
０６７に開示されているように、例えば図５に示すよう
に、都市ごみ等の廃棄物を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ボイラ水の加熱
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、
前記ボイラ水は加圧により沸点を略２００℃〜３２０℃
前後に設定してある為に、前記含塩素熱分解ガスのボイ
ラ水への熱エネルギの付与にバラツキが生じていてもそ
れは該ボイラ水の潛熱の吸収（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、ボイラ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
た加熱温度のボイラ水若しくは蒸気を得る事が出来る。

【００１５】そして前記略３００℃〜５００℃の熱分解
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ボイラ水若しくは蒸気を
二次〜三次加熱して４００〜５００℃の加熱蒸気（ボイ
ラチューブ温度を約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３０〜４
０％の発電効率を得る事が出来る。

【００１６】従って前記の作用を達成するためには熱分
解ガスとチャー混合物の熱カロリー比が「約７（熱分解
ガス）：約３（チャー混合物）」になるように熱分解を
行うことが好ましい。これは、加温すべきボイラ水を１
００Ｋｇｆ／ｃｍ²前後に加圧してその沸点を３０９℃
前後に設定している為に、熱分解ガスでは図４に示す水
冷壁ボイラ３６及び第１のボイラ２４（両者を第１の蒸
気製造工程（手段）という）でボイラ水を常温より「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。

【００１７】本発明は前記熱分解工程に投入される廃棄
物をチャー燃焼工程より得られた高温砂を利用して十分
に乾燥させることにより、前記課題の解決とともに、チ
ャー燃焼工程より得られる高温砂は温度的にも又熱容量
的にも十分なる大きさを有する為に、容易に乾燥が可能
であることを見出した。

【００１８】請求項２記載の発明は、前記熱分解ガスの
燃焼熱エネルギーを利用して約４００℃以下の温水また
は蒸気を製造する一又は複数の第１の蒸気製造工程と、
前記チャー燃焼工程により得られた熱エネルギにより前
記第１の蒸気製造工程で製造された温水または蒸気を過
熱蒸気とする一又は複数の第２の蒸気製造工程を含み、
前記熱分解工程と第１の蒸気製造工程との間に、前記熱
分解ガスの第１次燃焼熱により、チャー燃焼工程若しく
は熱分解工程より取り出された夫々のガスより分離され
た灰分の溶融分離を行う灰分溶融分離工程を設け、前記
熱分解ガスを前記灰分溶融分離工程の熱エネルギーとし
て利用するとともに、前記灰分溶融分離工程で燃焼され
た熱分解ガスの燃焼熱エネルギーと乾燥工程で得られた
湿気ガスを利用して前記第１の蒸気製造工程に供給する
事を特徴とするものである。

【００１９】かかる発明によれば、前記高カロリの熱分
解ガスと空気を利用して容易に灰溶融が可能な１３００
℃以上の温度に立上げる事が出来る。そして前記灰分溶
融分離工程で燃焼された１３００℃以上の熱分解ガスの
熱エネルギーはそのまま捨てる事なく、水冷壁ボイラ３
６及び第１のボイラ２４に供給するのがよい。前記乾燥
工程で得られた湿気ガスは、有害成分や臭気成分を熱分
解ガス燃焼炉で完全燃焼させるのが好ましい。

【００２０】請求項３記載の発明は前記請求項１〜２記
載の発明を具体化するための装置に関する発明で、１０
０〜３００℃、好ましくは１００〜２５０℃の温度で好
ましくは酸素不足下で廃棄物を乾燥する手段と、温度３
００℃以上の空間内に前記乾燥手段により乾燥された廃
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チャー燃焼手段
と、前記熱分解ガスの燃焼熱エネルギーを利用して約４
００℃以下の温水または蒸気を製造する一又は複数の第
１の蒸気製造手段と、前記チャー燃焼手段により得られ
た熱エネルギにより前記第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一又は複数の第２の
蒸気製造手段を含むことを特徴とするものである。

【００２１】又前記都市ごみの乾燥温度は、３００℃以
上で行うと炭化水素ガスが発生して好ましくなく、又１
００℃以下では十分な蒸発が出来ない。又乾燥雰囲気は
酸素不足下で低温燃焼が生じず、好ましい。従って、前
記乾燥手段も熱分解手段と同様な構成で温度管理のみ行
うような方策がよい。すなわち、乾燥手段も熱分解手段
と同様なチャー燃焼手段より得られた高温砂を利用して
廃棄物の乾燥を行う流動床、キルン、横型攪拌槽のいず
れかであるのがよく、これにより、熱エネルギーの有効
利用が図れる。

【００２２】請求項４記載の発明は請求項２記載の発明
を具体化した装置に関するもので、前記熱分解手段と第
１の蒸気製造手段との間に、前記熱分解ガスの第１次燃
焼熱により、チャー燃焼手段若しくは熱分解手段より取
り出された夫々のガスより分離された灰分の溶融分離を
行う灰分溶融分離手段を設け、前記熱分解ガスを前記灰
分溶融分離手段に送給して灰溶融を行うとともに、前記
灰分溶融分離手段で燃焼された熱分解ガスの燃焼ガスと
乾燥手段で得られた湿気ガスを前記一又は複数の第１の
蒸気製造手段に導入する事を特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例
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。図１は本発明の実施例に係る廃棄物の焼却
熱を利用した過熱蒸気製造装置を示し、前記図５に示す
符号と同一符号は同一部材を指し、図５と異なる部分に
ついてのみ説明する。図中、１Ａ、１Ｂは夫々流動床か
らなる熱分解炉と乾燥炉で、多孔板等の分散板３−１上
に流動砂等の流動媒体２−１が収納されており、乾燥炉
１Ｂにおいては廃棄物供給ライン４より都市ごみ等の廃
棄物が、又チャー燃焼炉１０若しくは副チャー燃焼炉１
０Ｂの砂循環（戻入）ライン５−２より６００〜７００
℃の高温の流動砂が夫々投入され、燃焼排ガス入口ライ
ン６−２より供給された燃焼排ガス等（本乾燥炉は基本
的には酸素不足下の乾燥の為に、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のは熱分解炉と
同様である）により温度１００〜３００℃、好ましくは
１００〜２５０℃の流動床空間を生成し、廃棄物の乾燥
を行なわせ、その蒸発により発生した湿気ガスは出口ラ
イン７−２より水冷壁ボイラ３６が収納された熱分解ガ
ス燃焼炉３４’に導入される。

【００２４】そして乾燥後の廃棄物および流動砂から成
る乾燥廃棄物混合物はライン９−２より熱分解炉１Ａに
導入される。一方熱分解炉１Ａにおいてはライン９−２
より乾燥廃棄物混合物が、又チャー燃焼炉１０若しくは
副チャー燃焼炉１０Ｂの砂循環（戻入）ライン５−１よ
り６００〜７００℃の高温の流動砂が夫々投入され、燃
焼排ガス入口ライン６−１より供給された燃焼排ガス等
により温度１００〜３００℃に加熱された乾燥廃棄物を
３５０〜５００℃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７−１より灰溶融炉３１に導入
される。、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よりチャー燃焼炉
１０に、又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。

【００２５】次に前記実施例の作用を簡単に繰返し説明
するに、乾燥炉１Ｂには前記した副チャー燃焼炉（第３
スーパーヒーター）１０Ｂから流動砂循環ライン５−２
を通して６００〜７００℃の循環流動砂が供給され、一
方廃棄物供給ライン４から都市ごみ等の含水廃棄物が供
給され、更に下部の空気または燃焼排ガス入口ライン６
−２から燃焼排ガスに温度調整用空気を供給して流動砂
２−１を流動させた流動床内で、乾燥炉内温度を１００
〜２５０℃に維持して乾燥を行った後、乾燥後の廃棄物
および流動砂から成る乾燥廃棄物混合物はライン９−２
より熱分解炉１Ａに導入される。又前記乾燥により発生
した湿気ガスは出口ライン７−２より水冷壁ボイラ３６
が収納された熱分解ガス燃焼炉３４’に導入される。さ
て前記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Ｃ１とし
て約０．２〜０．５％含有されている。そしてライン９
−２から乾燥廃棄物混合物、流動砂循環ライン５−１か
ら６００〜７００℃の循環流動砂を、それぞれ熱分解炉
１Ａに供給し、下部の空気または燃焼排ガス入口ライン
６−１から燃焼排ガスに必要に応じて温度調整用空気を
供給して流動砂２−１を流動させた流動床内で、温度３
５０〜５００℃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。

【００２６】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ー１に排出されることになる。なお、熱分解
炉１Ａ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。また前
記熱分解炉により得られた熱分解ガスは灰溶融炉３１に
ライン７−１を介して供給する。これによりライン７−
１の熱分解ガスは湿気ガスで希釈されないので高カロリ
ガスとなり、灰溶融炉３１の温度を容易に１３００〜１
５００℃にすることが出来る。

【００２７】前記灰溶融炉３１では、前記したように前
記熱分解ガスとともに、サイクロン１６の出口ライン１
８／ダストライン２９を介して燃焼ガスの灰及び／又は
ラインの不燃物及び／又はバグフィルター捕集灰が導入
され、ライン３０より導入した空気若しくは酸素富化空
気を前記熱分解ガスと共に燃焼して灰分を溶融して、該
溶融した灰分を水貯溜部３２Ａに落下させ、数ｍｍ程度
の水冷スラッグを生成し、該スラッグを建築用骨材とし
て利用する。又、前記灰溶融炉３１の出口ライン３３の
下流端には、燃焼ダクトからなる熱分解ガス燃焼炉３
４’が配設され、乾燥炉１Ｂより湿気ガスを導入すると
ともに、前記熱分解ガスにライン２１Ａより十分な空気
を供給して該熱分解ガスの更なる完全燃焼を行う。

【００２８】又熱分解ガス燃焼炉３４’内で水冷壁ボイ
ラ３６と熱交換した燃焼ガスは、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
熱分解ガス燃焼炉３４’内及び第１ボイラ２４内に導入
されるガスにはＨＣ１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３
６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
できるので、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
〜５５０℃の高温の過熱蒸気を得ることができる。

【００２９】熱分解炉１Ａでチャー混合物取り出しライ
ン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
で、チャー燃焼炉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２−３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
１３又は／及びライン１９−３から更に空気を供給する
こともある。チャー燃焼炉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１２、１３の空気および砂循環ライン１９−２、
１９−１の流動砂の量と温度によって決まるが、１００
０〜１３００℃前後の高温になる場合がある。そこで第
２スーパヒータ２９ー１によりライン２８ー１を介して
第１スーパヒータ２０よりの過熱蒸気と熱交換すること
により燃焼ガスを６００〜９５０℃にすることは容易で
ある。ガラスや缶類等の溶融により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。

【００３０】尚、前記チャー燃焼炉１０の流動媒体は熱
分解炉１Ａ及び乾燥炉１Ｂ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６００〜８５０℃、一
方熱分解炉１Ａの流動媒体の温度は３５０〜５００℃、
乾燥炉１Ｂの流動媒体の温度は１５０〜３００℃であ
り、図２に示すように、副チャー燃焼炉（第３スーパヒ
ータ）１０Ｂを独立して設けると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１Ａ
及び乾燥炉１Ｂ側に直接導入すると、前記熱落差により
熱分解炉１Ａ及び乾燥炉１Ｂ内の温度が高くなったり又
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。

【００３１】そこで、図１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２−３を熱分解炉１Ａ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２−３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６
００〜７００℃に落とし、該６００〜７００℃に落とし
た流動媒体２−２を熱分解炉１Ａ及び乾燥炉１Ｂ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１Ａ内の熱分解温度を３５０℃か
ら５００℃、乾燥炉温度を１００〜２５０℃前後に安定
して制御が可能である。尚、前記副チャー燃焼炉１０Ｂ
には第３スーパヒータ２９−２が内装されており、これ
によりチャー燃焼炉の温度の安定化に役立つが、一方で
は第３スーパヒータ２９−２よりの奪熱変動が大きい場
合は、この奪熱により温度変動が生じやすい場合があ
る。この場合は図２が有利である。

【００３２】一方チャー燃焼炉１０で生成し８００〜９
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から取り出された高温の灰は前記
した灰溶融炉３１に送給される。

【００３３】一方、上記サイクロン１６のガス出口ライ
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℃前
後の蒸気／ボイラ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、低級材を用いることができる。
したがってチューブ内流体の温度を約４００〜５５０℃
とすることができ、第１スーパヒータボイラ蒸気出口２
８−１からは安定して高温の過熱蒸気が得られる。

【００３４】前記熱分解炉１Ａ及び乾燥炉１Ｂの温度を
所定温度に維持するには、燃焼排ガス入口ライン６−
１、６−２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のガス出口ライン２５を経てき
た燃焼排ガスとともに空気を僅かに供給するとともに、
副チャー燃焼炉１０Ｂよりの高温約５００〜７００℃の
流動砂の一部を砂循環ライン５から供給して熱源として
いる。尚、１１、３−１、３−２は分散板、２−１、２
−２、２−３は流動床である。

【００３５】さて図３は前記熱分解炉と乾燥炉をキルン
等の機械的攪拌手段１Ａ１、１Ｂ１で構成した他の実施
例で、乾燥炉１Ｂ１においては廃棄物供給ライン４より
都市ごみ等の廃棄物が、又チャー燃焼炉１０若しくは副
チャー燃焼炉１０Ｂの砂循環（戻入）ライン５−２より
６００〜７００℃の高温の流動砂が夫々入口側に投入さ
れ、温度１００〜３００℃の空間内で攪拌／搬送しなが
ら廃棄物の乾燥を行なわせ、その蒸発により発生した湿
気ガスは出口側のライン７−２より水冷壁ボイラ３６が
収納された熱分解ガス燃焼炉３４’に導入される。そし
て乾燥後の廃棄物および流動砂から成る乾燥廃棄物混合
物は出口側のライン９−２より同様にキルンで構成した
熱分解炉１Ａ１に導入される。

【００３６】熱分解炉１Ａ１においてはライン９−２よ
り乾燥廃棄物混合物が、又チャー燃焼炉１０若しくは副
チャー燃焼炉１０Ｂの砂循環（戻入）ライン５−１より
６００〜７００℃の高温の流動砂が夫々入口側に投入さ
れ、３５０〜５００℃の空間で攪拌／搬送しながら、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側のライン７−１より灰溶
融炉３１に導入される。又、未分解残渣および流動砂か
ら成るチャー混合物は出口側のチャー混合物取り出しラ
イン９よりチャー燃焼炉１０に、又不燃物は出口下方の
不燃物取り出しライン８より、夫々互いに分離して取り
出すように構成されている。尚前記熱分解及び乾燥炉
は、前記したキルンのほかに水平攪拌リアクタ若しくは
スクリューフィーダ方式リアクタ、横型リアクタを用い
て構成してもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上記載のごとく請求項１及び３記載の
発明によれば、前記熱分解工程に投入される廃棄物をチ
ャー燃焼工程より得られた高温砂を利用して十分に乾燥
させている高カロリの且つ安定した熱分解ガスが得られ
るとともに、熱源としてチャー燃焼工程より得られる高
温砂を利用しているために温度的にも又熱容量的にも十
分なる大きさを有する乾燥が可能である。

【００３８】請求項２及び４記載の発明によれば、前記
高カロリの熱分解ガスと酸素富化空気を利用して容易に
灰溶融が可能な１３００℃以上の温度に立上げる事が出
来る。そして前記灰分溶融分離工程で燃焼された１３０
０℃以上の熱分解ガスの熱エネルギーはそのまま捨てる
事なく、乾燥工程で得られた湿気ガスも合せて低温側の
蒸気製造工程に導入する事により大きな熱容量を得る事
が出来る。又本発明によれば、前記いずれの蒸気製造装
置においても、長期に亙って安定して蒸気の製造を可能
にする。又本発明によれば、前記熱分解ガス若しくは燃
焼ガスを分離して得られた灰を溶融して骨材等の製造が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る廃棄物の焼却熱を利
用した過熱蒸気製造装置を示す系統図である。

【図２】図１の変形例に係る廃棄物の焼却熱を利用した
過熱蒸気製造装置を示す系統図である。

【図３】図１及び図２のシステムに用いる熱分解炉と乾
燥炉で、流動床ではなくキルン等の機械的攪拌手段で構
成している。

【図４】本発明の基本構成に係る廃棄物の焼却熱を利用
した過熱蒸気の製造手順を示すグラフ図である。

【図５】先願技術に係る廃棄物の焼却熱を利用した過熱
蒸気製造装置を示す系統図である。

【符号の説明】

１Ａ、１Ａ１ 熱分解炉 １Ｂ、１Ｂ１ 乾燥炉 １０ チャー燃焼炉 １０Ｂ 副チャー燃焼炉 ２０ 第１スーパヒータ（第２の蒸気製造手
段） ２４ 第１ボイラ（第１の蒸気製造手段） ２９−１ 第２スーパヒータ（第２の蒸気製造手
段） ２９−２ 第３スーパヒータ（第２の蒸気製造手
段） ３１ 灰溶融炉 ３４’ 熱分解ガス燃焼炉 ３６ 水冷壁ボイラ（第１の蒸気製造手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀添 浩俊 横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重 工業株式会社横浜研究所内 (72)発明者 清水 義仁 横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重 工業株式会社横浜研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボイラ水の加熱を少なくとも２段階以上
   の複数段階とし、少なくとも一の段階加熱を所定温度以
   上の流動媒体を含む空間内に廃棄物を供給して熱分解反
   応を行なわせる熱分解工程で得た熱分解ガスの燃焼熱エ
   ネルギを利用して行ない、 一方他の段階加熱を、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
   渣を燃焼させるチャー燃焼工程により得られた熱エネル
   ギを利用して行なう過熱蒸気製造方法よりなり、 前記熱分解工程に投入される廃棄物がチャー燃焼工程よ
   り得られた高温砂を利用して好ましくは酸素不足下で乾
   燥された乾燥廃棄物である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方法。
2. 【請求項２】 前記熱分解ガスの燃焼熱エネルギーを利
   用して約４００℃以下の温水または蒸気を製造する一又
   は複数の第１の蒸気製造工程と、 前記チャー燃焼工程により得られた熱エネルギにより前
   記第１の蒸気製造工程で製造された温水または蒸気を過
   熱蒸気とする一又は複数の第２の蒸気製造工程を含み、 前記熱分解工程と第１の蒸気製造工程との間に、前記熱
   分解ガスの第１次燃焼熱により、チャー燃焼工程若しく
   は熱分解工程より取り出された夫々のガスより分離され
   た灰分の溶融分離を行う灰分溶融分離工程を設け、前記
   熱分解ガスを前記灰分溶融分離工程の熱エネルギーとし
   て利用するとともに、 前記灰分溶融分離工程で燃焼された熱分解ガスの熱エネ
   ルギーと乾燥工程で得られた湿気ガスを利用して前記第
   １の蒸気製造工程に供給する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方法。
3. 【請求項３】 １００〜３００℃の温度で好ましくは酸
   素不足下で廃棄物を乾燥する手段と、 温度３００℃以上の空間内に前記乾燥手段により乾燥さ
   れた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チャー燃焼手段と、 前記熱分解ガスの燃焼熱エネルギーを利用して約４００
   ℃以下の温水または蒸気を製造する一又は複数の第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熱エネルギにより前
   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
   熱蒸気とする一又は複数の第２の蒸気製造手段を含むこ
   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。
4. 【請求項４】 前記熱分解手段と第１の蒸気製造手段と
   の間に、前記熱分解ガスの第１次燃焼熱により、チャー
   燃焼手段若しくは熱分解手段より取り出された夫々のガ
   スより分離された灰分の溶融分離を行う灰分溶融分離手
   段を設け、前記熱分解ガスを前記灰分溶融分離手段に送
   給して灰溶融を行うとともに、 前記灰分溶融分離手段で燃焼された熱分解ガスの燃焼ガ
   スと乾燥手段で得られた湿気ガスを前記一の第１の蒸気
   製造手段に導入する事を特徴とする請求項３記載の廃棄
   物の焼却熱を利用した過熱蒸気製造装置。
5. 【請求項５】 前記乾燥手段又は／及び前記熱分解手段
   が、チャー燃焼手段より得られた高温砂を利用して廃棄
   物の乾燥を行う流動床、キルン、横型攪拌槽のいずれか
   である事を特徴とする請求項３記載の廃棄物の焼却熱を
   利用した過熱蒸気製造装置。