JPH11148625A - 廃棄物燃焼熱回収装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】廃棄物の燃焼熱を水蒸気として回収する装置に
おいて、廃食性の排ガスによる伝熱管の腐食を防止して
高温の水蒸気を回収する。 【解決手段】燃焼炉１の排ガスを固体粒子を充填した流
動層熱交換器５に導入して排ガス保有熱を固体粒子に伝
達し、固体粒子からの伝熱によって伝熱管２８内を流れ
る水を加熱して水蒸気を発生させる。 【効果】排ガスと伝熱管とが直接接触しないので、伝熱
管の腐食を起こさずに高温の水蒸気を回収できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ゴミなどの廃
棄物を燃焼して、燃焼熱を蒸気或いは過熱蒸気として回
収する装置及び方法に関する。本発明により回収した蒸
気或いは過熱蒸気は、蒸気タービンを駆動して発電する
発電装置に利用することが出来る。

【０００２】

【従来の技術】廃棄物（以下、廃物とする）の燃焼熱を
利用した発電装置は、エネルギー有効利用の観点から注
目されている。しかし廃物中には食塩や塩素含有プラス
チック等が混入しているため、燃焼排ガス中には塩化水
素が１０００ppm 程度含まれている。排ガス中の塩化水
素は腐食性が強く、熱回収用の伝熱管を守るためには、
廃熱ボイラの伝熱管管壁温度を１５０℃〜３２０℃の腐
食しない温度範囲に設定する必要がある。そのため回収
できる水蒸気温度は最高でも３００℃程度が限界で、発
電効率は１３％程度に止まる。それに比べ、塩化水素に
よる腐食の心配のない現状の火力発電では得られる水蒸
気温度は５６６〜５９３℃と高く、発電効率は４０％と
高い値となっている。即ち、発電効率向上には水蒸気温
度を高める必要がある。

【０００３】回収する水蒸気温度を高め発電効率を向上
するものに、特開平9−105509 号公報に記載の発明があ
る。これは燃焼排ガス中に水酸化カルシウムを注入し排
ガス中の酸性成分を中和し、中和反応後の排ガスから熱
回収するので伝熱管を腐食させることなく高温の水蒸気
を発生でき、高効率発電が可能であるが、水酸化カルシ
ウムを必要とし、運転コストが高くなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、排ガ
ス中に水酸化カルシウム等の中和剤を注入することな
く、廃物の燃焼排ガスから高温の蒸気を回収できるよう
にした廃物燃焼熱回収装置及び回収方法を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、廃物の燃焼排
ガスに伝熱管を直接さらして蒸気として回収するのでは
なく、排ガスの保有熱をまず固体粒子への伝熱によって
回収し、その固体粒子に伝熱管を接触させることによっ
て蒸気として回収することにある。

【０００６】本発明の廃物燃焼熱回収装置は、廃物を燃
焼する燃焼炉と、該燃焼炉で発生した熱を回収して蒸気
或いは過熱蒸気を発生する伝熱管内蔵熱変換器とを具備
した廃物燃焼熱回収装置において、前記燃焼炉で廃物を
燃焼することによって発生した高温の排ガスと熱交換す
る熱交換器を備え、該熱交換器には固体粒子が充填され
た層を設けて前記排ガスの保有熱が該固体粒子に伝達さ
れるようにし、該熱交換器内に充填された固体粒子を前
記熱回収器へ移送する粒子移送管を備えたことを特徴と
する。

【０００７】本発明はまた、廃物を燃焼する流動層式の
燃焼炉と、該燃焼炉内の流動粒子の保有熱を回収して蒸
気或いは過熱蒸気を発生する伝熱管内蔵熱回収器と、前
記燃焼炉内の流動粒子を前記蒸気発生器へ移送する粒子
移送管とを備えたことを特徴とする。

【０００８】本発明の廃物燃焼熱回収装置において、粒
子移送管の途中に該粒子に同伴して流入する燃焼排ガス
を分離する粒子・ガス分離器を備え、該粒子・ガス分離
器に外部から空気を吹き込んで該粒子移送管内を前記蒸
気発生器へと向かって流れる粒子及び同伴ガスと向流接
触させる空気ノズルを備えることは望ましい。

【０００９】また、本発明の廃物燃焼熱回収装置におい
て、粒子熱交換器は固体粒子が充填された粒子充填層を
排ガスが流れる方向に直列に複数個備えたものとし、粒
子充填層ごとに異なる温度の燃焼熱が回収されるように
することが望ましい。

【００１０】粒子充填層が複数個備えられた廃物燃焼熱
回収装置において、前記複数個の粒子充填層を排ガスが
流れる方向に直列で且つ下方から上方に向かって複数段
設け、隣合う上下段の該粒子充填層の間に上段側の固体
粒子が下段側の粒子充填層に移送できるようにするため
の粒子溢流管を設けてもよい。

【００１１】また、粒子充填層を排ガスが流れる方向に
直列に複数個備えた廃物燃焼熱回収装置において、前記
粒子充填層のうちで高温の燃焼熱が回収される複数個の
該粒子充填層には該粒子充填層毎に粒子移送管と伝熱管
内蔵熱回収器を設け、且つ各熱回収器に備えられた伝熱
管を接続して回収温度の低い方から高い方に順番に伝熱
管内の流体が流れるようにし、低温の燃焼熱が回収され
る１つ或いは複数個の前記粒子充填層には個別に粒子移
送管と伝熱管なしの熱回収器とを設けて、該伝熱管なし
熱回収器に空気の供給管と該熱回収器内で固体粒子から
の伝熱によって加熱された該空気を前記燃焼炉に燃焼空
気として供給する管とを備えてもよい。また、複数個の
粒子充填層を排ガスが流れる方向に直列で且つ下方から
上方に向かって複数段設け、且つ上段側の固体粒子が下
段側の粒子充填層に移送できるように粒子溢流管を設け
た廃物燃焼熱回収装置において、複数段の前記粒子充填
層のうち下段の粒子充填層に充填された固体粒子を移送
する粒子移送管と該粒子移送管により移送された固体粒
子を収容する伝熱管内蔵回収器とを設け、該熱回収器内
の上下方向に複数段にわたって粒子層を設けて隣接する
粒子層間に粒子溢流管を設けてもよい。

【００１２】本発明の廃物燃焼熱回収方法は、廃物を燃
焼し、燃焼によって発生した熱を蒸気として回収する方
法において、前記廃物の燃焼によって発生した排ガスを
固体粒子と接触させて該排ガスの保有熱を該固体粒子に
伝達し、該固体粒子からの伝熱によって水を加熱し蒸気
を発生させることを特徴とする。

【００１３】本発明において、燃焼炉の型式は任意のも
のでよく、たとえばストーカ式の空気による廃物燃焼炉
を用いることができる。又、熱回収器は流動層式のもの
がよい。

【００１４】本発明では、廃物燃焼炉は通常１０００℃
程度で運転され、その排ガス中には１０００ppm 程度の
塩素ガスを含む。塩素ガスは３２０℃以上、１５０℃以
下で金属材料を著しく腐食させるので、従来は１０００
℃〜３２０℃の排ガスからの熱回収には限界があった。
しかし、本発明では１０００℃〜３００℃の排ガス温度
範囲には、塩素ガスに腐食されない、あるいは反応しな
い砂(ＳｉＯ₂），アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等の粒子を充填
した粒子熱交換器を設置するので、１０００℃程度で運
転することができる。

【００１５】粒子熱交換器は、排ガスが流れる方向に複
数基設置してもよいし、或いは１つの粒子熱交換器内に
粒子が充填された層を多段に設けてもよい。これらの粒
子熱交換器を以後、流動層熱交換器と称す。

【００１６】流動層熱交換器は、たとえば３基（或いは
３段）設置し、３基で１０００〜３００℃の排熱が回収
されるように設計する。

【００１７】流動層熱交換器内では砂粒子が排ガスと接
触し加熱され蓄熱する。砂は塩素ガス等と反応しないの
で粒子自身は熱を得るのみである。この熱粒子は粒子移
送管で流動層熱回収器（以後、流動層熱回収炉と称す）
に移送する。流動層熱回収炉内には伝熱管が設置され、
底部からは空気が供給されており、粒子が持ち込んだ熱
は該炉内で空気加熱、伝熱管を介して水蒸気加熱に利用
される。温度が低下した砂粒子は粒子戻し管により再度
流動層熱交換器に戻す。

【００１８】ここで、粒子移送管は少なくとも垂直管部
を持たせ、重力で落下移送される粒子が移動層の形態を
とりえる構造とし、移動層の底部には粒子・ガス分離器
を設置し、該分離器には若干量の空気を供給することで
粒子と共に下降移動する少量の排ガスを流動層熱交換器
に追いやる。即ち、粒子・ガス分離器は流動層熱回収器
に腐食性のある塩素ガスを持ち込まさない作用がある。

【００１９】なお、流動媒体である砂は流動により摩耗
するので、各流動層熱交換器には不足量の砂を補給す
る。また、廃物燃焼炉の出口と流動層熱交換器の間に微
細な石灰石(ＣａＣＯ₃）を少量供給し塩素ガス，ＳＯ₂
を石灰石に反応吸着させることもできる。該石灰石は微
細であるため流動層熱交換器内から飛散するので後流の
脱塵器で回収する。

【００２０】一方、廃物燃焼炉が流動層である場合の手
段による作用は以下のとおりである。

【００２１】廃物を流動層燃焼する廃物燃焼炉では砂が
流動している所にゴミを投入し、ゴミを空気で流動燃焼
する。

【００２２】本発明では廃物燃焼炉の側壁，流動層上面
に相当する位置には粒子移送管の片端を開口接続し、粒
子移送管の他端は流動層熱回収炉の側壁に接続する。該
管は廃物燃焼炉内の高温粒子を重力落下で流動層熱回収
炉に移動させる。粒子移送管の途中には粒子・ガス分離
器を開口接続する。

【００２３】該分離器は底部から少量の空気を供給し、
移動層状態で落下する粒子と粒子の空間に存在する塩化
水素を含む排ガスを廃物燃焼炉に戻す。即ち、粒子と排
ガスを分離する作用を持つ。これにより流動層熱回収器
には塩化水素を含まない熱粒子が移送される。

【００２４】流動層熱回収器の底部には分散板，その上
部には伝熱管，伝熱管最上部より上には流動粒子戻し管
が設置されている。分散板下部からの空気で粒子は流動
化され粒子の持つ熱は空気と伝熱管内を流れる流体に与
えられる。例えば廃物燃焼炉から９００℃の粒子を抜き
出し流動層熱回収器の流動層温度を７００℃で運転する
と、伝熱管を７００℃レベルの温度で加熱することがで
き、６００℃程度の水蒸気を発生することが可能とな
る。流動層熱回収器内の７００℃になった粒子は粒子戻
し管により廃物燃焼炉に戻す。粒子は流動粒子戻し管内
を気流搬送で移送し、移送量は気流搬送ガス量で制御す
る。

【００２５】なお、流動層では流動層内の粒子温度、即
ち、流動層温度と該層の出口ガス温度は同じであるた
め、上記の流動廃物燃焼炉から排出される排ガス温度は
９００℃と高い。この場合には燃焼炉の後流に１段目５
００℃，２段目３００℃程度の温度に制御された流動層
熱交換器を設置すると共に４００℃，２００℃程度の温
度に制御された２基の流動層熱回収器とをそれぞれ粒子
移送管，粒子戻し管で接続し、粒子を１段目５００℃の
流動層熱交換器と１段目４００℃の流動層熱回収炉の間
を循環する。流動層熱交換器では４００℃の粒子を５０
０℃に昇温、流動層熱回収炉では５００℃から４００℃
に相当する熱を回収する。また、２段目の流動層熱交換
器では２００℃の粒子を３００℃に昇温、流動層熱回収
炉では300℃から２００℃に相当する熱を回収する。粒
子の循環量は流動層熱回収器の温度を計測し、該温度が
設定値になるように粒子戻し管に供給する空気量で制御
する。

【００２６】流動層熱回収炉は後流になるほど流動層温
度が低くなるので、低温の流動層熱回収炉から順に高温
の熱回収炉に水蒸気を通過させ、該水蒸気を加熱する。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明するが、これらに限定されるものではない。

【００２８】図１はストーカ式のゴミ焼却炉における排
ガスからの熱回収装置である。装置の主要機器は、ゴミ
１を燃焼する燃焼炉２，排ガスの熱を粒子に与える１段
目，２段目，３段目の流動層熱交換器５，６，７，飛散
ダストを除去する脱塵装置９，脱塵後の排ガスから熱を
回収する廃熱回収器１０，別置の第１，第２，第３の流
動層熱回収炉１３，１４，１５，各流動層熱交換器と各
流動層熱回収炉の間を連結する粒子移送管１６，１９，
２２，各々の移送管に接続する粒子・ガス分離器１７，
２０，２３、及び各粒子戻し管１８，２１，２４、等で
ある。なお、廃熱回収器以降のガス生成系（廃ガス中の
有害物除去装置，煙突等）や発電系については本実施例
には記載していない。

【００２９】ゴミ１は燃焼炉２内に供給され９００〜１
０００℃で燃焼される。燃焼排ガスは燃焼炉の上部にあ
る隔壁３で反転し、１段目流動層熱交換器５にいたる。
１段目流動層熱交換器５では第１流動層熱回収炉１３か
ら７００℃の砂（〜１.５mm)２０３０kg／ｈを粒子戻し
管１８を介して受け入れ、粒子移送管１６から７５０℃
の砂２０３０kg／ｈを排出する。この時、第１段目流動
層熱交換器５の層温度は７５０℃である。該層を出た７
５０℃の排ガスは２段目流動層熱交換器６にいたる。２
段目流動層熱交換器６では第２流動層熱回収炉１４から
３９０℃の砂(〜１.５mm）４０６０kg／ｈを粒子戻し管
２１を介して受け入れ、粒子移送管１９から４４０℃の
砂４０６０kg／ｈを排出する。この時、第２段目流動層
熱交換器６の層温度は４４０℃である。該層を出た４４
０℃の排ガスは３段目流動層熱交換器７にいたる。３段
目流動層熱交換器７では第３流動層熱回収炉１５から１
５０℃の砂(〜１.５mm）９４０kg／ｈを粒子戻し管２４
を介して受け入れ、粒子移送管２２から３００℃の砂９
４０kg／ｈを排出する。この時、第３段目流動層熱交換
器７の層温度は３００℃である。該層を出た３００℃の
排ガスはサイクロン等の脱塵装置９でダストを除去され
た後、廃熱回収器１０にいたり、矢印１２で示すように
系外へ排出される。廃熱回収器１０は塩化水素等による
腐食の軽微な温度範囲である３００℃〜１５０℃の範囲
で熱回収する。上記のシステムでは３段階の流動層熱交
換器で排ガスの持つ１０００℃から３００℃までの熱量
を粒子に与えたことになる。

【００３０】一方、温度の異なる３基の流動層熱回収炉
（第３流動層熱回収炉１５は１５０℃、第２流動層熱回
収炉１４は３９０℃、第１流動層熱回収炉１３は７００
℃）、廃熱回収器１０（廃熱回収器は１５０〜３００
℃）においては下記のように粒子から熱を回収する。廃
熱回収器１０には伝熱管１１が設置されており、伝熱管
１１には６０℃の加圧水を供給し、加圧水を２３０℃程
度まで加熱する。この加熱水は３９０℃の第２流動層熱
回収炉内に設置している伝熱管２８に導入し342℃の水
蒸気にした後、第１流動層熱回収炉内に設置している伝
熱管２９で６００℃に加熱する。これにより、従来法で
は限界とされていた蒸気温度３００℃に比べ本発明では
６００℃レベルの蒸気を発生できる。

【００３１】なお、本実施例では第３流動層熱回収炉１
５の温度レベルが低いので水の加熱，蒸気の発生に利用
しない。しかし、ゴミの燃焼に必要な空気の大部分を該
炉に供給し粒子の保有熱を空気に与え（１５０℃まで加
熱する）空気供給管２５から燃焼炉に導入する。また、
第２流動層熱回収炉１４には少量の空気を供給し、粒子
を流動化する。該炉を出た空気はさらに第１流動層熱回
収炉１３に導入し、該炉内の粒子を流動化した後、空気
供給管２６を介して第３流動層熱回収炉１５からの空気
と混合して空気管２７から燃焼炉に供給する。なお、空
気は第３流動層熱回収炉に全量を供給し、該炉から排出
する空気の一部を第２流動層熱回収炉に供給しても良
い。空気供給で重要なことは（１）各流動層熱回収炉を
流動化することで層内の伝熱管の熱伝導率を高める、
（２）流動層熱回収炉から排出される加熱空気を廃物燃
焼炉に供給し、高温燃焼することで、高速燃焼，有害物
の分解を促進させる、ことである。

【００３２】上記の流動層熱回収炉が７００℃程度の高
温で腐食の心配なく運転可能なのは、該流動層熱回収炉
に腐食性のガスを持ち込ませないシステムを採用したこ
とによる。例えば、１段目流動層熱交換器５内では塩化
化合物が１０００ppm 程度含まれる。該器内には塩化物
や硫黄化合物等では腐食されない物質、例えば砂，アル
ミナ等の流動粒子のみを充填し、高温排ガスで流動す
る。流動することはガスと粒子間の熱移動を極めて早く
することである。極短時間に該１段目流動層熱交換器５
で７５０℃に加熱された粒子は粒子移送管１６の入口か
ら排出される。粒子移送管１６の入口は流動層熱交換器
５の側壁に開口接続されており、本体部は下方向に傾斜
した管、それに接続された垂直管から構成されており、
垂直管の下には粒子・ガス分離器１７，該分離器と流動
層熱回収炉１３の流動層内の間は管が開口接続されてい
る。

【００３３】粒子移送管１６の入口からオーバーフロで
排出された粒子、該粒子に巻き込まれて排出される塩化
水素を含む排ガスは傾斜管，垂直管へと移動するが、粒
子・ガス分離器（図３に詳細な構造を示す）に導入され
た空気により塩化水素を含む排ガスは垂直管を上昇し、
傾斜管から流動層熱交換器に追い出される。粒子は空気
の流れに逆らって重力沈降し粒子・ガス分離器から流動
層熱回収炉１３へと移動する。即ち、粒子・ガス分離器
の作用は落下する粒子表面に付着する排ガス（腐食性ガ
スを含む）、管の空間に存在する排ガス、移動粒子群の
空隙に存在する排ガスを、該分離器に供給する空気によ
る上昇流で流動層熱交換器側に流出させることにある。

【００３４】流動層熱交換器と流動層熱回収炉の間を移
動させる粒子の量は粒子戻し管に供給する空気量で制御
する。また、本システムでは発電効率向上のため、流動
層熱回収炉の層温度を安定に保つように粒子の移動量を
調節する。例えば、第１流動層熱回収炉１３を設定温度
の７００℃に保つには、該炉内の層温度を測定し、該温
度が１０〜２０℃低下すれば粒子戻し管１８に供給する
空気量を増加し、流動層熱交換器５へ戻す粒子量を多く
する。その結果、該交換器からオーバーフロで移送され
る粒子量が増加し、第１流動層熱回収炉１３の層温度は
上昇して設定温度の７００℃に回復する。また、流動層
熱回収炉の温度が上昇した場合には上記と逆の操作を行
うことで該炉の温度は設定値の７００℃に戻る。他の流
動層熱回収炉の温度も同様な操作で制御する。

【００３５】なお、各流動層熱回収炉の流動層高は内挿
する伝熱管の上面より、如何なる場合も高くしておく。
これは該炉から粒子を抜き出した時に伝熱管が層外にで
て（層外にでると伝熱管の熱吸収量が低下する）熱伝達
率が変化するのを防止するためである。

【００３６】このようにして、流動層熱回収炉の層温度
を一定に保つことで発生する水蒸気の温度を蒸気タービ
ンの許容温度範囲に調整することが可能となる。さらに
は、通常の火力発電で実施されているように、蒸気ター
ビンの入口で水をスプレーし蒸気温度をタービンの許容
する温度範囲に調整することも可能である。

【００３７】一般に、ゴミの発熱量は季節や日々で異な
るため、燃焼炉２の排ガス温度は９００℃〜１０００℃
程度の範囲で変化する。そのため、後流の各機器の温度
も連動して変化する。１段目と２段目の流動層熱交換器
５，６の温度はある程度変化しても、他の機器に対して
特に問題とはならないが、３段目の流動層熱交換器７の
温度が３００℃以上に上昇すると後続の機器（脱塵装
置，排熱回収器等）は塩素腐食の激しい条件に曝される
ことになる。この場合には排ガス温度を３００℃程度ま
で低くする必要があり、燃焼炉２の上部に設置した空気
供給管４から常温の空気を供給する。なお、単純に後続
機器（脱塵装置）の手前で常温の空気を入れて温度制御
することも可能であるが、燃焼炉２の上部に設置した空
気供給管４から空気を導入した場合には、排ガス中に含
まれる未燃分をも燃焼することができる。

【００３８】また、この場所からは石灰石供給管８によ
り、微細な石灰石（流動層熱交換器からは飛散する小さ
な石灰石）を供給する。石灰石は８００〜９００℃の温
度範囲で生石灰となり、７００℃〜９００℃の温度域で
排ガス中のＳＯｘガスと反応して石膏になる。未反応生
石灰は７００℃以下の温度域で排ガス中の水分と反応し
て水酸化カルシウムになり、水酸化カルシウムは塩素と
反応して塩化カルシウムとなる。反応後の石膏，塩化カ
ルシウムは脱塵装置９で回収する。

【００３９】本実施例では流動層熱交換器を３段とし１
段目の温度を７５０℃、２段目を４４０℃、３段目を３
００℃で運転したが、これら条件に限定されるものでは
無く、１段でも複数段でも良い。また、図２に示すよう
な３段の流動層熱交換器と３段の流動層熱回収炉とを１
本の粒子移送管１６，粒子・ガス分離器１７で接続し、
１本の粒子戻し管１８で接続してもよい。この場合は３
段目流動層熱交換器７からの粒子は溢流管４０で２段目
流動層熱交換器６に移動する。また、２段目流動層熱交
換器６からの粒子は溢流管４１で１段目流動層熱交換器
５に移動する。高温粒子は粒子移送管１６を通り、粒子
・ガス分離器１７で同伴ガスを分離された後、第１流動
層熱回収炉１３に送られる。第１流動層熱回収炉から粒
子は溢流管で第２，第３の流動層熱回収炉１４，１５に
移動する。第３流動層熱回収炉１５からの粒子は粒子戻
し管１８で３段目流動層熱交換器７に返送される。この
粒子循環システムでは各流動層熱交換器，各流動層熱回
収炉を移動する粒子量が同じであるところが前記の粒子
循環システムと異なる。

【００４０】なお、粒子・ガス分離器１７は何れのシス
テムにおいても同じ原理のものが採用される。詳細は図
３に示すように、粒子移送管１６内には重力落下してき
た粒子５３、及び粒子に同伴される塩素ガスを含む排ガ
スが存在する。該管１６の下には粒子・ガス分離器１７
が接続されており、該分離器１７の外部からは空気５０
がノズル５１，ノズルに開口するスリット５２を介して
噴出する。噴出空気は粒子に付着する排ガスを分離し、
排ガスを同伴して粒子移送管内から矢印５５で示すよう
に流動層熱交換器へ流れる。この空気が流動層熱交換器
側に流れるのは流動層熱回収炉の圧力Ｐ１を流動層熱交
換器の圧力Ｐ２よりも高くしているからである。

【００４１】次に流動層燃焼炉における排ガスからの熱
回収システムを図４に示す。流動層燃焼炉６０は底部に
分散板６１，内部に粒子６２が充填されている。破砕さ
れたゴミ、あるいは、固形化処理されたＲＤＦ等の燃料
は流動層燃焼炉で９００℃程度で燃焼される。排ガスは
１段目流動層熱交換器５，２段目流動層熱交換器６，３
段目流動層熱交換器７を通り、各熱交換器で粒子に熱を
与える。粒子は溢流管４０，４１により移動する。１段
目流動層熱交換器５からの粒子は粒子移送管１６，粒子
・ガス分離器１７に入り、該分離器１７で塩化水素ガス
を含む排ガスは分離されて３段目流動層熱交換器５へ戻
り、粒子は第１流動層熱回収炉１３に移動する。第１流
動層熱回収炉１３内には伝熱管が設置されており熱回収
される。該炉１３内の粒子は更に第２流動層熱回収炉１
４，第３流動層熱回収炉１５で熱回収された後、第４流
動層熱回収炉６６に入り、空気で冷却され、粒子戻し管
１８から１段目流動層熱交換器７に戻される。第４流動
層熱回収炉６６を出た加熱空気の一部は空気管２７を介
して流動層燃焼炉６０に、他の空気は第３流動層熱回収
炉１５に供給される。なお、３段目流動層熱交換器７の
温度は後続機器が腐食しない温度範囲３００℃〜１５０
℃、好ましくは３００℃程度に保つ。

【００４２】この運転では各流動層熱交換器、各流動層
熱回収炉を移動する粒子量は同量であり、粒子移動量は
粒子戻し管１８に供給する空気量で一括制御する。制御
は３段目流動層熱交換器の層温度を指標とする。３段目
流動層熱交換器７からの排ガスは前述の図１で示した脱
塵装置，廃熱回収器をへてガス精製（図示せず）され煙
突から放出される。なお、流動層燃焼炉６０の焼却残物
は取り出し管６５にて炉外へ排出する。

【００４３】図４は排ガスからの熱回収を示した１例で
あるが、図５は流動燃焼炉内の粒子と、排ガスの両方か
ら熱回収するものである。流動層燃焼炉６０内の粒子６
２を第１流動層熱回収炉１３に移送し、該炉１３からの
粒子は粒子戻し管１８で流動層燃焼炉６０に戻す。一
方、流動層燃焼炉の後流には１段目流動層熱交換器５を
設置し、該器５で排ガスの持つ熱を粒子に与える。粒子
は該器５から粒子移送管１６，粒子・ガス分離器１７を
介して第２流動層熱回収炉１４に移送する。該炉１４の
粒子は粒子戻し管１８で１段目流動層熱交換器５に戻
す。この方法は流動層熱交換器と流動層熱回収炉が１対
１で対応しているので各々の流動層熱交換器の温度、各
々の流動層熱回収炉の温度を粒子の循環量で制御でき
る。なお、図中の６３は蒸気タービン、６４はそれに接
続される発電機を示す。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、伝熱管が腐食性の燃焼
ガスに曝されることがないので、伝熱管の腐食を防止で
きる。しかも高温の水蒸気を発生できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すストーカ炉を用いた場
合の廃棄物燃焼熱回収装置の概略構成図。

【図２】ストーカ炉を用いた他の実施例を示す廃棄物燃
焼熱回収装置の概略構成図。

【図３】粒子・ガス分離器の概略構成図。

【図４】本発明の他の実施例を示す流動層燃焼炉を用い
た場合の廃棄物燃焼熱回収装置の概略構成図。

【図５】流動層燃焼炉を用いた他の実施例を示す廃棄物
燃焼熱回収装置の概略構成図。

【符号の説明】

１…ゴミ、２…燃焼炉、５…１段目流動層熱交換器、６
…２段目流動層熱交換器、７…３段目流動層熱交換器、
９…脱塵装置、１０…廃熱回収器、１３…第１流動層熱
回収炉、１４…第２流動層熱回収炉、１５…第３流動層
熱回収炉、１６，１９，２２…粒子移送管、１７，２
０，２３…粒子・ガス分離器、１８，２１，２４…粒子
戻し管、２５，２６…空気供給管、２８，２９…伝熱
管、４０，４１…溢流管、６０…流動層燃焼炉、６２…
粒子、６３…蒸気タービン、６４…発電機。

フロントページの続き (72)発明者 折田 久幸 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 佐藤 美雄 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 小豆畑 茂 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

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】廃棄物を燃焼する燃焼炉と、該燃焼炉で発
   生した熱を回収して蒸気或いは過熱蒸気を発生する伝熱
   管内蔵熱回収器とを具備した廃棄物燃焼熱回収装置にお
   いて、前記燃焼炉で廃棄物を燃焼することによって発生
   した高温の排ガスと熱交換する熱交換器を備え、該熱交
   換器には固体粒子が充填された層を設けて前記排ガスの
   保有熱が該固体粒子に伝達されるようにし、該熱交換器
   内に充填された固体粒子を前記熱回収器へ移送する粒子
   移送管を備え、該熱回収器に移送された前記固体粒子の
   保有熱を回収して前記伝熱管内を流れる水或いは蒸気を
   加熱して蒸気或いは過熱蒸気を発生するようにしたこと
   を特徴とする廃棄物燃焼熱回収装置。
2. 【請求項２】廃棄物を燃焼する流動層式の燃焼炉と、該
   燃焼炉内の流動粒子の保有熱を回収して蒸気或いは過熱
   蒸気を発生する伝熱管内蔵熱回収器と、前記燃焼炉内の
   流動粒子を前記熱回収器へ移送する粒子移送管とを備え
   たことを特徴とする廃棄物燃焼熱回収装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の廃棄物燃焼熱回収
   装置において、前記粒子移送管の途中に該粒子に同伴し
   て流入する燃焼排ガスを分離する粒子・ガス分離器を備
   え、該粒子・ガス分離器には外部から空気を吹き込んで
   該粒子移送管内を前記熱回収器へ向かって流れる粒子及
   び同伴ガスと向流接触させる空気ノズルを備えたことを
   特徴とする廃棄物燃焼熱回収装置。
4. 【請求項４】請求項１に記載の廃棄物燃焼熱回収装置に
   おいて、前記粒子熱交換器は固体粒子が充填された粒子
   充填層を排ガスが流れる方向に直列に複数個備え、各粒
   子充填層ごとに異なる温度の燃焼熱が回収されるように
   したことを特徴とする廃棄物燃焼熱回収装置。
5. 【請求項５】請求項４に記載の廃棄物燃焼熱回収装置に
   おいて、前記複数個の粒子充填層を排ガスが流れる方向
   に直列で且つ下方から上方に向かって複数段設け、隣合
   う上下段の該粒子充填層の間に上段側の固体粒子が下段
   側の粒子充填層に移送できるようにするための粒子溢流
   管を設けたことを特徴とする廃棄物燃焼熱回収装置。
6. 【請求項６】請求項４に記載の廃棄物燃焼熱回収装置に
   おいて、前記粒子充填層のうちで高温の燃焼熱が回収さ
   れる複数個の該粒子充填層について夫々粒子移送管と伝
   熱管内蔵熱回収器を設け、各熱回収器に備えられた伝熱
   管を接続して粒子保有熱が低い熱回収器から高い方に向
   って順番に伝熱管内を流体が流れるようにし、燃焼熱の
   回収温度が低い１つ或いは複数個の前記粒子充填層には
   個別に粒子移送管と伝熱管を内蔵しない熱回収器とを設
   けて、該熱回収器に空気の供給管と該熱回収器内で固体
   粒子からの伝熱によって加熱された該空気を前記燃焼炉
   に燃焼空気として供給する管とを設けたことを特徴とす
   る廃棄物燃焼熱回収装置。
7. 【請求項７】請求項５に記載の廃棄物燃焼熱回収装置に
   おいて、複数段の前記粒子充填層のうち下段の粒子充填
   層に充填された固体粒子を移送する粒子移送管と該粒子
   移送管により移送された固体粒子を収容して該粒子から
   の伝熱によって蒸気を発生する伝熱管内蔵熱回収器を設
   け、該熱回収器には上下方向に複数段にわたって粒子層
   を設けて隣接する粒子層間に粒子溢流管を設けたことを
   特徴とする廃棄物燃焼熱回収装置。
8. 【請求項８】廃棄物を燃焼し、燃焼によって発生した熱
   を蒸気として回収する方法において、前記廃棄物の燃焼
   にともなって発生した排ガスを固体粒子と接触させて該
   排ガスの保有熱を該固体粒子に伝達し、該固体粒子から
   の伝熱によって水を加熱し蒸気を発生させることを特徴
   とする廃棄物燃焼熱回収方法。