(57)【要約】【課題】第１及び第２廃棄物処理系統における排ガスのエネルギーを効率良く回収する。【解決手段】エネルギー回収方法は、第１及び第２廃棄物処理系統における排ガスのエネルギーにより第１及び第２ボイラ１４Ａ，１４Ｂで生成した高圧蒸気を蒸気タービン２４に導入して高圧蒸気のエネルギーを機械エネルギーに変換することと、第１及び第２廃棄物処理系統のうちの一方のみが稼働している単独稼働状態では蒸気タービン２４における第１の抽気位置から低圧蒸気を抽気して低圧蒸気溜め２３に流入させることと、第１及び第２廃棄物処理系統の双方が同時に稼働している同時稼働状態では蒸気タービン２４において第１の抽気位置よりも低圧側の第２の抽気位置から低圧蒸気を抽気して低圧蒸気溜め２３に流入させることと、を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を燃焼させて排ガスを生成する第１燃焼炉を含む第１廃棄物処理系統及び廃棄物を燃焼させて排ガスを生成する第２燃焼炉を含む第２廃棄物処理系統のそれぞれにおいて生成される前記排ガスの保有するエネルギーを回収するための方法であって、
前記第１廃棄物処理系統に第１ボイラを組み込んで当該第１廃棄物処理系統の稼働時に前記第１燃焼炉により生成される排ガスを前記第１ボイラに導入することにより当該排ガスのもつ熱エネルギーによって水を沸騰させて高圧蒸気を発生させることと、
前記第２廃棄物処理系統に第２ボイラを組み込んで当該第２廃棄物処理系統の稼働時に前記第２燃焼炉により生成される排ガスを前記第２ボイラに導入することにより当該排ガスのもつ熱エネルギーによって水を沸騰させて高圧蒸気を発生させることと、
前記第１ボイラ及び前記第２ボイラのそれぞれにおいて生成される高圧蒸気を、回転可能なタービン軸と当該タービン軸の軸方向に沿って並ぶ複数のタービン翼であってそれぞれが前記軸方向の前記高圧蒸気の供給を受けることにより前記タービン軸に回転力を与えるものとを含む共通の蒸気タービンに導入することにより、前記高圧蒸気のもつエネルギーを前記タービン軸の回転エネルギーに変換することと、
前記第１廃棄物処理系統及び前記第２廃棄物処理系統のうちの一方のみが稼働している単独稼働状態では前記蒸気タービンにおいて設定された第１の抽気位置から低圧蒸気を抽気して低圧蒸気溜めに流入させることと、
前記第１廃棄物処理系統及び前記第２廃棄物処理系統の双方が同時に稼働している同時稼働状態では前記蒸気タービンにおいて前記第１の抽気位置と異なる位置に設定された第２の抽気位置から低圧蒸気を抽気することと、を含み、
前記第１の抽気位置は、前記第１ボイラ及び前記第２ボイラのうち前記単独稼働状態において稼働している処理系統に組込まれたボイラによって生成された高圧蒸気のみが前記蒸気タービンに導入される状態で前記第１の抽気位置から抽気される低圧蒸気が前記低圧蒸気溜めに流入するために必要な圧力である要求抽気圧力以上の圧力を有することが可能な位置であり、
前記第２の抽気位置は、前記第１の抽気位置よりも低圧側の位置であって、かつ、前記第１ボイラ及び前記第２ボイラのそれぞれによって生成された高圧蒸気の双方が前記蒸気タービンに導入される状態で前記第２の抽気位置から抽気される低圧蒸気が前記要求抽気圧力以上の圧力を有することが可能な位置である、廃棄物処理設備からのエネルギー回収方法。
【請求項２】
請求項１記載の廃棄物処理設備からのエネルギー回収方法であって、前記第２の抽気位置は、前記蒸気タービンにおいて前記複数のタービン翼のそれぞれに対応する複数の圧力段のうち当該蒸気タービンの定格蒸気量に相当する量の高圧蒸気が当該蒸気タービンに導入されたときに前記要求抽気圧力以上でかつ当該要求抽気圧力に最も近い圧力を有する圧力段から低圧蒸気を抽気する位置に設定されている、廃棄物処理設備からのエネルギー回収方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の廃棄物処理設備からのエネルギー回収方法であって、前記第１の抽気位置は、前記蒸気タービンにおいて前記複数のタービン翼のそれぞれに対応する複数の圧力段のうち当該蒸気タービンの定格蒸気量の１／２に相当する量の高圧蒸気が当該蒸気タービンに導入されたときに前記要求抽気圧力以上でかつ当該要求抽気圧力に最も近い圧力を有する圧力段から低圧蒸気を抽気する位置に設定されている、廃棄物処理設備からのエネルギー回収方法。
【請求項４】
廃棄物を燃焼させて排ガスを生成する第１燃焼炉を含む第１廃棄物処理系統及び廃棄物を燃焼させて排ガスを生成する第２燃焼炉を含む第２廃棄物処理系統のそれぞれにおいて生成される前記排ガスの保有するエネルギーを回収するための装置であって、
前記第１廃棄物処理系統に組込まれ、当該第１廃棄物処理系統の稼働時に前記第１燃焼炉により生成される排ガスのもつ熱エネルギーによって水を沸騰させて高圧蒸気を発生させる第１ボイラと、
前記第２廃棄物処理系統に組込まれ、当該第２廃棄物処理系統の稼働時に前記第２燃焼炉により生成される排ガスのもつ熱エネルギーによって水を沸騰させて高圧蒸気を発生させる第２ボイラと、
前記第１ボイラ及び前記第２ボイラのそれぞれが生成する高圧蒸気の供給を受けることが可能となるように当該第１ボイラ及び当該第２ボイラの双方に共通して接続される蒸気タービンであって、回転可能なタービン軸と当該タービン軸の軸方向に沿って並ぶ複数のタービン翼であってそれぞれが前記軸方向の前記高圧蒸気の供給を受けることにより前記タービン軸に回転力を与えるものとを含む蒸気タービンと、
前記蒸気タービンから抽気される低圧蒸気を貯留する低圧蒸気溜めと、
前記蒸気タービンと前記低圧蒸気溜めとの間の抽気流路の切換を行う抽気切換弁と、を備え、
前記蒸気タービンは、当該蒸気タービンにおいて設定された第１の抽気位置からの低圧蒸気の抽気を許容するとともに、その抽気された低圧蒸気が前記低圧蒸気溜めに流入するように当該低圧蒸気溜めに接続される第１抽気部と、前記第１抽気部とは異なる第２の抽気位置で前記蒸気タービン内からの低圧蒸気の抽気を許容するとともに、その抽気された低圧蒸気が前記低圧蒸気溜めに流入するように当該低圧蒸気溜めに接続される第２抽気部と、を有し、
前記抽気切換弁は、前記蒸気タービンから前記低圧蒸気が抽気される位置を前記第１の抽気位置と前記第２の抽気位置との間で切換えるように作動し、
前記第１の抽気位置は、前記蒸気タービンの定格蒸気量の１／２に相当する量の高圧蒸気が当該蒸気タービンに導入されたときに前記第１の抽気位置から抽気される低圧蒸気が前記低圧蒸気溜めに流入するために必要な圧力である要求抽気圧力以上の圧力を有することが可能な位置であり、
前記第２の抽気位置は、前記第１の抽気位置よりも低圧側の位置であって、かつ、前記蒸気タービンの定格蒸気量に相当する量の高圧蒸気が当該蒸気タービンに導入されたときに前記第２の抽気位置から抽気される低圧蒸気が前記要求抽気圧力以上の圧力を有することが可能な位置である、廃棄物処理設備からのエネルギー回収装置。
【請求項５】
請求項４記載の廃棄物処理設備からのエネルギー回収装置であって、前記第２の抽気位置は、前記蒸気タービンにおいて前記複数のタービン翼のそれぞれに対応する複数の圧力段のうち当該蒸気タービンの定格蒸気量に相当する量の高圧蒸気が当該蒸気タービンに導入されたときに前記要求抽気圧力以上でかつ当該要求抽気圧力に最も近い圧力を有する圧力段から低圧蒸気を抽気する位置に設定されている、廃棄物処理設備からのエネルギー回収装置。
【請求項６】
請求項４または５記載の廃棄物処理設備からのエネルギー回収装置であって、前記第１の抽気位置は、前記蒸気タービンにおいて前記複数のタービン翼のそれぞれに対応する複数の圧力段のうち当該蒸気タービンの定格蒸気量の１／２に相当する量の高圧蒸気が当該蒸気タービンに導入されたときに前記要求抽気圧力以上でかつ当該要求抽気圧力に最も近い圧力を有する圧力段から低圧蒸気を抽気する位置に設定されている、廃棄物処理設備からのエネルギー回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ごみ等の廃棄物を燃焼処理する廃棄物処理設備により生成される排ガスの保有するエネルギーを回収する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ごみ等の廃棄物を燃焼させることにより処理する廃棄物処理設備は、当該廃棄物を燃焼させるための燃焼炉と、その燃焼により生成された排ガスを処理する排ガス処理装置と、を備え、その処理後のガスが系外に排出される。
【０００３】
前記燃焼炉によって生成される排ガスは高温で大きなエネルギーを保有しているため、当該排ガスの冷却だけでなく当該排ガスの保有する熱エネルギーの有効な回収が望まれる。その回収のための方法として、前記排ガスをボイラに導入して当該排ガスのもつ熱エネルギーによって水を蒸発させることにより高圧蒸気を生成することと、当該高圧蒸気によって蒸気タービンのタービン軸を回すことにより当該高圧蒸気のもつエネルギーを回転エネルギーすなわち機械エネルギーに変換することと、を含むものが知られている。前記蒸気タービンにより生成される機械エネルギーは、例えば発電機によって電気エネルギーに変換される等して回収される。
【０００４】
特許文献１には、互いに独立した第１及び第２廃棄物処理系統においてそれぞれ生成される排ガスのエネルギーを共通の蒸気タービンを用いて回収するための装置が開示されている。当該装置は、前記第１及び第２廃棄物処理系統のそれぞれに設けられる第１ボイラ及び第２ボイラと、前記第１ボイラ及び前記第２ボイラのそれぞれにおいて生成された高圧蒸気の供給を受けて駆動されることにより当該高圧蒸気のもつエネルギーを機械エネルギーに変換する蒸気タービンと、当該蒸気タービンの中間段から抽出された低圧蒸気を貯留する低圧蒸気溜めと、を備える。
【０００５】
前記低圧蒸気は、前記蒸気タービンの入口と出口との間の部位である中段位置から抽出された蒸気であって、当該蒸気タービンの入口に導入される高圧蒸気よりも低圧でかつ当該蒸気タービンの出口から取り出される湿り蒸気よりは高圧の蒸気である。このように低圧蒸気溜めに貯留された前記低圧蒸気のエネルギーは、前記蒸気タービンにより生成される機械エネルギーとは別に回収される。例えば特許文献１では、当該低圧蒸気のもつエネルギーを利用して休止中の廃棄物処理系統に含まれるバグフィルタの保温が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−０７５３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記特許文献１に記載される装置では、第１及び第２の廃棄物処理系統が同時に稼働した場合にこれらの処理系統で生成される排ガスのエネルギーを効率よく回収することが困難であるという課題がある。その理由は以下のとおりである。
【０００８】
前記蒸気タービンから抽気される低圧蒸気は、当該低圧蒸気を低圧蒸気溜めに導入するために最低限必要な圧力を有することが要求される。具体的に、当該低圧蒸気が当該蒸気タービンから当該低圧蒸気溜めに流入するためには、当該低圧蒸気の圧力が少なくとも当該低圧蒸気溜め内の圧力よりも一定以上高いことが必要である。
【０００９】
このような観点から、前記蒸気タービンにおいて前記低圧蒸気を抽気する位置は、その抽気された低圧蒸気が前記最低限必要な圧力（以下「要求抽気圧力」と称する。）を有するように、比較的タービン入口に近い位置すなわち高圧側の位置に設定される。しかも、その設定は、前記第１及び第２廃棄物処理系統のうちの一方の処理系統のみが稼働している単独稼働状態、つまり、その稼働している処理系統のボイラのみが高圧蒸気を生成していて前記第１及び第２廃棄物処理系統の双方が同時に稼働している同時稼働状態よりも前記蒸気タービンに導入される高圧蒸気の量が小さい状態、でも抽気が可能となるように、当該単独稼働状態を基準に設定される。
【００１０】
これに対し、前記同時稼働状態において第１及び第２廃棄物処理系統の双方のボイラが同時に高圧蒸気を生成しているときは、前記単独稼働状態に比べて前記蒸気タービンに導入される高圧蒸気の量は単純計算で２倍になる。このように倍増した蒸気量が蒸気タービンに導入される場合において前記のように単独稼働状態を基準に設定された抽気位置から抽気される蒸気の圧力は、前記必要抽気圧力をはるかに上回る圧力となる。このように要求抽気圧力に比べて著しく高い圧力を有する蒸気が蒸気タービンから抽気されることは、本来は当該蒸気タービンによって機械エネルギーとして回収されるべきエネルギーの多くが前記抽気によって前記蒸気タービンから無駄に捨てられることを意味する。
【００１１】
従って、前記従来の装置では、前記第１及び第２廃棄物処理系統が同時に稼働する同時稼働状態では、単独稼働状態に比べて生成される高圧蒸気の量が大幅に増加するにもかかわらず、当該高圧蒸気のもつ大きなエネルギーを有効に回収することができない、という課題がある。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑み、互いに独立した第１廃棄物処理系統及び第２廃棄物処理系統のいずれか一方のみが稼働しているか双方が稼働しているかにかかわらず、それぞれの廃棄物処理系統にて生成される排ガスのエネルギーを効率良く回収することができる方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、廃棄物を燃焼させて排ガスを生成する第１燃焼炉を含む第１廃棄物処理系統及び廃棄物を燃焼させて排ガスを生成する第２燃焼炉を含む第２廃棄物処理系統のそれぞれにおいて生成される前記排ガスの保有するエネルギーを回収するための方法を、提供する。この方法は、前記第１廃棄物処理系統に第１ボイラを組み込んで当該第１廃棄物処理系統の稼働時に前記第１燃焼炉により生成される排ガスを前記第１ボイラに導入することにより当該排ガスのもつ熱エネルギーによって水を沸騰させて高圧蒸気を発生させることと、前記第２廃棄物処理系統に第２ボイラを組み込んで当該第２廃棄物処理系統の稼働時に前記第２燃焼炉により生成される排ガスを前記第２ボイラに導入することにより当該排ガスのもつ熱エネルギーによって水を沸騰させて高圧蒸気を発生させることと、前記第１ボイラ及び前記第２ボイラのそれぞれにおいて生成される高圧蒸気を、回転可能なタービン軸と当該タービン軸の軸方向に沿って並ぶ複数のタービン翼であってそれぞれが前記軸方向の前記高圧蒸気の供給を受けることにより前記タービン軸に回転力を与えるものとを含む共通の蒸気タービンに導入することにより、前記高圧蒸気のもつエネルギーを前記タービン軸の回転エネルギーに変換することと、前記第１廃棄物処理系統及び前記第２廃棄物処理系統のうちの一方のみが稼働している単独稼働状態では前記蒸気タービンにおいて設定された第１の抽気位置から低圧蒸気を抽気して低圧蒸気溜めに流入させることと、前記第１廃棄物処理系統及び前記第２廃棄物処理系統の双方が同時に稼働している同時稼働状態では前記蒸気タービンにおいて前記第１の抽気位置と異なる位置に設定された第２の抽気位置から低圧蒸気を抽気することと、を含む。ここにおいて、前記第１の抽気位置は、前記第１ボイラ及び前記第２ボイラのうち前記単独稼働状態において稼働している処理系統に組込まれたボイラによって生成された高圧蒸気のみが前記蒸気タービンに導入される状態で前記第１の抽気位置から抽気される低圧蒸気が前記低圧蒸気溜めに流入するために必要な圧力である要求抽気圧力以上の圧力を有することが可能な位置であり、前記第２の抽気位置は、前記第１の抽気位置よりも低圧側の位置であって、かつ、前記第１ボイラ及び前記第２ボイラのそれぞれによって生成された高圧蒸気の双方が前記蒸気タービンに導入される状態で前記第２の抽気位置から抽気される低圧蒸気が前記要求抽気圧力以上の圧力を有することが可能な位置である。
【００１４】
この方法によれば、前記単独稼働状態及び前記同時稼働状態のいずれにおいても、その稼働状態に対応した抽気位置で蒸気タービンから低圧蒸気を抽気することにより、それぞれの廃棄物処理系統にて生成される排ガスのエネルギーを効率良く回収することが可能である。具体的に、前記単独稼働状態において前記第１及び第２ボイラのうちの一方で生成された高圧蒸気のみが前記蒸気タービンに導入されるときには、当該蒸気タービンにおいて設定された第１及び第２の抽気位置のうち相対的に高圧側（タービン入口に近い側）に設定された第１の抽気位置から低圧蒸気を抽気することにより、当該蒸気タービンに導入される高圧蒸気の量が少ないにもかかわらず抽気される前記低圧蒸気の圧力を要求抽気圧力（当該低圧蒸気が低圧蒸気溜めに流入するために必要な圧力）以上の圧力に保つことができる。一方、前記同時稼働状態において前記第１及び第２ボイラの双方で生成された高圧蒸気がともに前記蒸気タービンに導入されるときには、前記第１の抽気位置よりも低圧側（タービン出口に近い側）に設定された第２の抽気位置から低圧蒸気を抽気することにより、その抽気される低圧蒸気が過度に高い圧力（要求抽気圧力よりも著しく高い圧力）を有すること、すなわち、当該高圧蒸気のもつエネルギーが当該蒸気タービンから無駄に排出されること、を有効に抑止して当該エネルギーを高い効率でタービン軸の回転エネルギーとして回収することができる。
【００１５】
前記第２の抽気位置は、前記蒸気タービンにおいて前記複数のタービン翼のそれぞれに対応する複数の圧力段のうち当該蒸気タービンの定格蒸気量に相当する量の高圧蒸気が当該蒸気タービンに導入されたときに前記要求抽気圧力以上でかつ当該要求抽気圧力に最も近い圧力を有する圧力段から低圧蒸気を抽気する位置に設定されていることが、好ましい。このような第２の抽気位置の設定は、第１廃棄物処理系統及び第２廃棄物処理系統の双方が稼働している状態において、前記第２の抽気位置から低圧蒸気溜めに低圧蒸気を抽気することが可能な範囲内において最も多くの仕事を前記蒸気タービンにさせることを可能にする。
【００１６】
同様に、前記第１の抽気位置は、前記蒸気タービンにおいて前記複数のタービン翼のそれぞれに対応する複数の圧力段のうち当該蒸気タービンの定格蒸気量の１／２に相当する量の高圧蒸気が当該蒸気タービンに導入されたときに前記要求抽気圧力以上でかつ当該要求抽気圧力に最も近い圧力を有する圧力段から低圧蒸気を抽気する位置に設定されていることが、好ましい。このような第１の抽気位置の設定は、第１廃棄物処理系統及び第２廃棄物処理系統のいずれか一方のみが稼働している状態、つまり、第１廃棄物処理系統及び第２廃棄物処理系統の双方が稼働している状態に比べて半分の量の高圧蒸気のみが蒸気タービンに導入される状態、において、前記第１の抽気位置から前記低圧蒸気溜めに低圧蒸気を抽気することが可能な範囲内において最も多くの仕事を前記蒸気タービンにさせることを可能にする。
【００１７】
また本発明は、廃棄物を燃焼させて排ガスを生成する第１燃焼炉を含む第１廃棄物処理系統及び廃棄物を燃焼させて排ガスを生成する第２燃焼炉を含む第２廃棄物処理系統のそれぞれにおいて生成される前記排ガスの保有するエネルギーを回収するための装置を、提供する。この装置は、前記第１廃棄物処理系統に組込まれ、当該第１廃棄物処理系統の稼働時に前記第１燃焼炉により生成される排ガスのもつ熱エネルギーによって水を沸騰させて高圧蒸気を発生させる第１ボイラと、前記第２廃棄物処理系統に組込まれ、当該第２廃棄物処理系統の稼働時に前記第２燃焼炉により生成される排ガスのもつ熱エネルギーによって水を沸騰させて高圧蒸気を発生させる第２ボイラと、前記第１ボイラ及び前記第２ボイラのそれぞれが生成する高圧蒸気の供給を受けることが可能となるように当該第１ボイラ及び当該第２ボイラの双方に共通して接続される蒸気タービンであって、回転可能なタービン軸と当該タービン軸の軸方向に沿って並ぶ複数のタービン翼であってそれぞれが前記軸方向の前記高圧蒸気の供給を受けることにより前記タービン軸に回転力を与えるものとを含む蒸気タービンと、当該蒸気タービンから抽気される低圧蒸気を貯留する低圧蒸気溜めと、前記蒸気タービンと前記低圧蒸気溜めとの間の抽気流路の切換を行う抽気切換弁と、を備える。当該蒸気タービンは、当該蒸気タービンにおいて設定された第１の抽気位置からの低圧蒸気の抽気を許容するとともに、その抽気された低圧蒸気が前記低圧蒸気溜めに流入するように当該低圧蒸気溜めに接続される第１抽気部と、前記第１抽気部とは異なる第２の抽気位置で前記蒸気タービン内からの低圧蒸気の抽気を許容するとともに、その抽気された低圧蒸気が前記低圧蒸気溜めに流入するように当該低圧蒸気溜めに接続される第２抽気部と、を有し、前記抽気切換弁は、前記蒸気タービンから前記低圧蒸気が抽気される位置を前記第１の抽気位置と前記第２の抽気位置との間で切換えるように作動する。前記第１の抽気位置は、前記蒸気タービンの定格蒸気量の１／２に相当する量の高圧蒸気が当該蒸気タービンに導入されたときに前記第１の抽気位置から抽気される低圧蒸気が前記低圧蒸気溜めに流入するために必要な圧力である要求抽気圧力以上の圧力を有することが可能な位置であり、前記第２の抽気位置は、前記第１の抽気位置よりも低圧側の位置であって、かつ、前記蒸気タービンの定格蒸気量に相当する量の高圧蒸気が当該蒸気タービンに導入されたときに前記第２の抽気位置から抽気される低圧蒸気が前記要求抽気圧力以上の圧力を有することが可能な位置である。
【００１８】
この装置によれば、第１及び第２廃棄物処理系統の双方が稼働しているときに第１及び第２ボイラが生成する高圧蒸気の総量が前記蒸気タービンの定格蒸気量以上となるような運転が行われている場合において、前記蒸気タービンからの抽気位置が前記第２の抽気位置になるように前記切換弁を操作することにより、第２の抽気位置から抽気される低圧蒸気について要求抽気圧力以上の圧力を確保しながら、第１の抽気位置から低圧蒸気を抽気する場合に比べてより多くの仕事を蒸気タービンに行わせること、つまり高圧蒸気のもつエネルギーのうちより多くのエネルギーをタービン軸の回転エネルギーとして回収すること、が可能である。一方、第１及び第２廃棄物処理系統のうちのいずれか一方のみが稼働しているときに第１ボイラまたは第２ボイラが生成する高圧蒸気の量が前記蒸気タービンの定格蒸気量の１／２以上となるような運転が行われている場合に、前記蒸気タービンからの抽気位置が前記第１の抽気位置になるように前記切換弁を操作することにより、第１及び第２廃棄物処理系統の双方が稼働している場合に比べて前記蒸気タービンに導入される高圧蒸気の量が少なくても、前記第１の抽気位置から抽気される低圧蒸気の圧力について要求抽気圧力以上の圧力を確保することができる。
【００１９】
この装置においても、前記第２の抽気位置は、前記蒸気タービンにおいて前記複数のタービン翼のそれぞれに対応する複数の圧力段のうち当該蒸気タービンの定格蒸気量に相当する量の高圧蒸気が当該蒸気タービンに導入されたときに前記要求抽気圧力以上でかつ当該要求抽気圧力に最も近い圧力を有する圧力段から低圧蒸気を抽気する位置に設定されていることが、好ましい。
【００２０】
同様に、前記第１の抽気位置は、前記蒸気タービンにおいて前記複数のタービン翼のそれぞれに対応する複数の圧力段のうち当該蒸気タービンの定格蒸気量の１／２に相当する量の高圧蒸気が当該蒸気タービンに導入されたときに前記要求抽気圧力以上でかつ当該要求抽気圧力に最も近い圧力を有する圧力段から低圧蒸気を抽気する位置に設定されていることが、好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明によれば、互いに独立した第１廃棄物処理系統及び第２廃棄物処理系統のいずれか一方のみが稼働しているか双方が稼働しているかにかかわらず、それぞれの廃棄物処理系統にて生成される排ガスのエネルギーを効率良く回収することが可能な方法及び装置が、提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る廃棄物処理設備及びこれに付設されるエネルギー回収装置を示すフローシートである。
【図２】前記エネルギー回収装置を構成する蒸気タービンの断面図である。
【図３】前記エネルギー回収装置のフローシートである。
【図４】エネルギー回収装置の比較例を示すフローシートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の好ましい実施の形態を、図１〜図３を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態に係る廃棄物処理設備及びこれに付設されるエネルギー回収装置２０の全体構成を示す。
【００２５】
前記廃棄物処理設備は、第１廃棄物処理系統１０Ａと、第２廃棄物処理系統１０Ｂと、を有する。当該第１及び第２廃棄物処理系統１０Ａ，１０Ｂのそれぞれは、ごみ等の廃棄物を燃焼処理するとともに、当該燃焼により生じた排ガスを処理して排出する。前記第１廃棄物処理系統１０Ａは、前記廃棄物を燃焼させて排ガスを生成する第１燃焼炉１２Ａと、前記排ガスの熱エネルギーにより水を沸騰させて高圧蒸気を発生させる第１ボイラ１４Ａと、この第１ボイラ１４Ａにより冷却された排ガスの処理、例えば冷却処理や除塵処理、を行う第１排ガス処理部１６Ａと、前記第１排ガス処理部１６Ａにより処理された後の排ガスを系外に排出する第１煙突１８Ａと、を含む。同様に、前記第２廃棄物処理系統１０Ｂは、前記廃棄物を燃焼させて排ガスを生成する第２燃焼炉１２Ｂと、前記排ガスの熱エネルギーにより水を沸騰させて高圧蒸気を発生させる第２ボイラ１４Ｂと、この第２ボイラ１４Ｂにより冷却された排ガスの処理、例えば冷却処理や除塵処理、を行う第２排ガス処理部１６Ｂと、第２排ガス処理部１６Ｂにより処理された後の排ガスを系外に排出する第２煙突１８Ｂと、を含む。ここにおいて、前記第１及び第２ボイラ１４Ａ，１４Ｂは、排ガス冷却手段として機能するとともに、前記エネルギー回収装置２０の構成要素としても機能する。
【００２６】
前記第１及び第２廃棄物処理系統１０Ａ，１０Ｂは、同時に稼動される場合と、一方のみが稼動されて他方が休止（運転停止）される場合と、がある。前者の場合、つまり同時稼働状態では、前記第１及び第２ボイラ１４Ａ，１４Ｂが同時に高圧蒸気を生成する。後者の場合、つまり単独稼働状態では、前記第１及び第２ボイラ１４Ａ，１４Ｂのうち、稼働している処理系統に属するボイラのみが高圧蒸気を生成する。従って、前記同時稼働状態において生成される蒸気量は、単純計算で、前記単独稼働状態において生成される蒸気量の２倍となる。
【００２７】
前記エネルギー回収装置２０は、前記第１及び第２燃焼炉１２Ａ，１２Ｂのそれぞれにおいて生成された排ガスの保有するエネルギーを別のエネルギーに変換して回収するものであり、前記第１及び第２ボイラ１４Ａ，１４Ｂの他、高圧蒸気溜め２２と、蒸気タービン２４と、低圧蒸気溜め２３と、復水器２６と、復水タンク２７と、第１給水ポンプ２８Ａと、第２給水ポンプ２８Ｂと、脱気器２９と、を有する。
【００２８】
前記高圧蒸気溜め２２は、前記第１及び第２ボイラ１４Ａ，１４Ｂのそれぞれにおいて生成された高圧蒸気をともに受け入れて一時的に貯留し、その貯留した高圧蒸気を共通の蒸気タービン２４に供給する。当該蒸気タービン２４は、前記高圧蒸気によって駆動されることにより動力を生成するとともに、当該高圧蒸気の圧力を低下させる。つまり、当該高圧蒸気のもつエネルギーを機械エネルギーに変換する。
【００２９】
前記復水器２６は、前記蒸気タービン２４の出口から排出される低圧湿り蒸気を等圧冷却して凝縮させることにより低圧の飽和水に戻して復水タンク２７に貯留させる。前記第１及び第２給水ポンプ２８Ａ，２８Ｂは、前記復水タンク２７に貯留された水を吸入して前記第１及び第２ボイラ１４Ａ，１４Ｂのそれぞれに還元する。前記脱気器２９は、前記復水タンク２７と前記第１及び第２給水ポンプ２８Ａ，２８Ｂとの間に介在し、当該第１及び第２給水ポンプ２８Ａ，２８Ｂによって吸引される水の脱気処理を行う。
【００３０】
前記低圧蒸気溜め２３は、前記蒸気タービン２４から抽気される低圧蒸気を受け入れて一時的に貯留するものである。この低圧蒸気は、前記蒸気タービン２４の入口と出口との間の部位である中段位置から抽出された蒸気であって、当該蒸気タービン２４の入口に導入される高圧蒸気よりも低圧でかつ前記蒸気タービン２４の出口から取り出される湿り蒸気よりは高圧の（好ましくは大気圧以上の）蒸気、つまり前記高圧蒸気よりも凝縮しやすい蒸気である。当該低圧蒸気溜め２３に貯留される低圧蒸気のエネルギーは、例えば前記脱気器２９における水の加熱や、休止している廃棄物処理系統におけるバグフィルタの保温等に利用されることが可能である。
【００３１】
なお、本発明において前記復水器２６等による第１及び第２ボイラ１４Ａ，１４Ｂへの水の還元は必須ではない。当該第１及び第２ボイラ１４Ａ，１４Ｂに対して他の系から給水が行われてもよい。
【００３２】
図２は、前記蒸気タービン２４の内部構造を示す断面図である。当該蒸気タービン２４は、タービン軸３０と、複数枚（図２では９枚）のタービン翼３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８，３９と、当該タービン軸３０及び当該複数のタービン翼３１〜３９を収容する車室４０と、前記複数のタービン翼３１〜３９にそれぞれ対応する複数の隔壁５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９と、を有する。
【００３３】
前記タービン軸３０は、前記車室４０により回転可能に支持される両端部を有する。当該両端部のうちの前端部（高圧側端部、図２では左側端部）は図示されないスラスト軸受によって前記車室４０に支持され、反対側の後端部（低圧側端部、図２では右側端部）は、前記車室４０に支持されるとともに、図３に示される発電機２１に連結される。当該発電機２１は、前記タービン軸３０の回転エネルギーを電気エネルギーに変換する。
【００３４】
前記複数のタービン翼（動翼）３１〜３９は、前記タービン軸３０の軸方向に沿って間欠的に並ぶように配列され、当該タービン軸３０とともに回転するように当該タービン軸３０と一体につながる。当該タービン翼３１〜３９は、前記軸方向に沿う高圧蒸気の供給を受けることにより前記タービン軸３０に回転力を与える形状を有する。すなわち、それぞれのタービン翼３１〜３９は前記高圧蒸気のエネルギーを前記タービン軸３０の回転エネルギーに変換する形状を有する。
【００３５】
前記複数の隔壁（静翼）５１〜５９は、前記複数のタービン翼３１〜３９のうち対応するタービン翼の上流側に隣接する位置で前記車室４０に固定され、当該複数のタービン翼３１〜３９にそれぞれ対応する複数の圧力段を形成する。当該複数の隔壁５１〜５９のそれぞれは、対応するタービン翼に対して効率よく高圧蒸気が供給されるように当該高圧蒸気をガイドする形状を有する。
【００３６】
前記複数の隔壁５１〜５９のそれぞれと前記タービン軸３０の外周面との間には、前記複数の圧力段に互いに独立した圧力が与えられるようにシール部材５０がそれぞれ介設される。当該複数の圧力段における圧力（蒸気の圧力）は、蒸気流れ方向の下流側（図２では右側）に進むに従って低下する。つまり、前記蒸気タービン２４に導入される高圧蒸気は、前記タービン軸３０の回転によってエネルギーを奪われながら膨張するように前記車室４０内を前記タービン軸３０の軸方向に沿って流れる。
【００３７】
前記車室４０は、タービン入口部４３と、タービン出口部４６と、第１抽気部４１と、第２抽気部４２と、を有する。
【００３８】
前記タービン入口部４３は、前記高圧蒸気溜め２２から当該タービン入口部４３を通じて前記車室４０内に高圧蒸気が導入されること、より詳しくは当該高圧蒸気が第１段のタービン翼３１に供給されること、を許容する筒状をなす。具体的に、当該タービン入口部４３は、前記車室４０の高圧側の端部（図２では左側の端部）に形成され、図１及び図３に示される高圧蒸気供給管６０を介して前記高圧蒸気溜めに接続される。また、当該タービン入口部４３には蒸気加減弁４４が設けられる。
【００３９】
前記蒸気タービン２４は、定格蒸気量を有する。当該定格蒸気量は、当該蒸気タービン２４を定格稼働させるために前記タービン入口部４３を通じて前記蒸気タービン２４に供給されるべき蒸気量（単位時間当たりの蒸気供給流量）であり、当該蒸気タービン２４に固有の値である。
【００４０】
この実施の形態において、前記蒸気タービン２４の定格蒸気量は、前記同時稼働状態において前記第１及び第２燃焼炉１２Ａ，１２Ｂのそれぞれに定格発熱量を有する定格ごみが投入されたとき、つまり、第１及び第２廃棄物処理系統１０Ａ，１０Ｂが同時に定格稼働しているとき、の前記第１及び第２ボイラ１４Ａ，１４Ｂによる単位時間当たりの蒸気発生量である定格蒸気発生量と略同等になるように設定されている。換言すれば、当該蒸気タービン２４には、前記同時稼働状態における前記定格蒸気発生量と同等の定格蒸気量を有する蒸気タービン、さらに言えば、前記単独稼働状態における定格蒸気発生量（第１及び第２ボイラ１４Ａ，１４Ｂのいずれか一方のみにより生成される蒸気量）の２倍に相当する定格蒸気量を有する蒸気タービン、が選定される。
【００４１】
前記タービン出口部４６は、最終段のタービン翼３９を通過した蒸気（低圧湿り蒸気）が当該タービン出口部４６を通じて車室４０から復水器２６に排出されることを許容する筒状をなす。具体的に、当該タービン出口部４６は、前記車室４０の低圧側の端部（図２では右側の端部）に形成され、図１及び図３に示される湿り蒸気排出管６６を介して前記復水器２６に接続される。
【００４２】
前記第１抽気部４１及び前記第２抽気部４２は、前記蒸気タービン２４の特徴的部位であり、前記のように蒸気タービン２４に形成された前記複数の圧力段のうちの所定の圧力段から当該第１及び第２抽気部４１，４２をそれぞれ通じて前記低圧蒸気溜め２３に低圧蒸気が抽気されることを許容するように、前記車室４０の内外を連通する部位である。具体的に、前記第１及び第２抽気部４１，４２は、いずれも、前記タービン入口部４３と前記タービン出口部４６との間の領域で前記車室４０の周壁を貫通する筒状に形成され、図１及び図３に示される第１抽気管６１及び第２抽気管６２をそれぞれ介して前記低圧蒸気溜め２３に個別に接続されている。
【００４３】
前記第１抽気部４１は、前記単独稼働状態すなわち前記第１及び第２廃棄物処理系統１０Ａ，１０Ｂのうちの一方のみが稼働している状態であって、前記第１及び第２ボイラ１４Ａ，１４Ｂのうちの一方のボイラのみから前記高圧蒸気溜め２２を経由して前記蒸気タービン２４に高圧蒸気が供給される状態での抽気を行うための部位である。当該第１抽気部４１は、予め設定された第１の抽気位置での前記蒸気タービン２４からの低圧蒸気の抽気を許容するように、当該第１の抽気位置に設けられている。
【００４４】
この実施の形態において、前記第１の抽気位置は、前記複数の圧力段のうち、前記定格蒸気量の１／２に相当する量の高圧蒸気が前記蒸気タービン２４に導入されたときに要求抽気圧力以上でかつ当該要求抽気圧力に最も近い圧力を有する圧力段から低圧蒸気を抽気する位置に設定されている。ここにおいて、前記要求抽気圧力とは、蒸気タービン２４から抽気された低圧蒸気が支障なく良好に低圧蒸気溜め２３に流入するために当該低圧蒸気が有しなければならない圧力の下限値であり、前記低圧蒸気溜め２３内の圧力よりも一定以上高い圧力である。
【００４５】
図２に示す例では、前記単独稼働状態において前記要求抽気圧力以上でかつ当該要求張力圧力に最も近い圧力を有する圧力段として、３段目のタービン翼３３の上流側の圧力段が選定されている。つまり、この実施の形態において前記第１の抽気位置は前記３段目のタービン翼３３とその上流側に隣接する２段目のタービン翼３２との間の位置に設定されている。
【００４６】
前記第２抽気部４２は、前記同時稼働状態すなわち前記第１及び第２廃棄物処理系統１０Ａ，１０Ｂの双方が同時に稼働している状態であって、前記第１及び第２ボイラ１４Ａ，１４Ｂの双方から前記高圧蒸気溜め２２を経由して前記蒸気タービン２４に同時に高圧蒸気が供給される状態での抽気を行うための部位である。当該第２抽気部４２は、前記第１の抽気位置よりも低圧側（下流側、図２では右側）の位置に設定された第２の抽気位置での前記蒸気タービン２４からの低圧蒸気の抽気を許容するように、当該第２の抽気位置に設けられている。
【００４７】
この実施の形態において、前記第２の抽気位置は、前記複数の圧力段のうち、前記定格蒸気量に相当する量の高圧蒸気が前記蒸気タービン２４に導入されたときに要求抽気圧力以上でかつ当該要求抽気圧力に最も近い圧力を有する圧力段から低圧蒸気を抽気する位置に設定されている。図２に示す例では、前記同時稼働状態において前記要求抽気圧力以上でかつ当該要求張力圧力に最も近い圧力を有する圧力段として、４段目のタービン翼３４の上流側の圧力段が選定されている。つまり、この実施の形態において前記第２の抽気位置は前記４段目のタービン翼３４とその上流側に隣接する３段目のタービン翼３３との間の位置に設定されている。
【００４８】
この実施の形態に係るエネルギー回収装置２０は、さらに、図３に示すような第１バイパス管６３と、第２バイパス管６７と、複数の開閉弁と、制御装置８０と、を備える。
【００４９】
前記第１バイパス管６３は、前記蒸気タービン２４をバイパスして前記高圧蒸気溜め２２と前記低圧蒸気溜め２３とを直結する。前記第２バイパス管６７は、前記蒸気タービン２４をバイパスして前記高圧蒸気溜め２２と前記復水器２６とを直結する。
【００５０】
前記複数の開閉弁は、前記高圧蒸気供給管６０の途中に設けられる供給弁７０と、前記湿り蒸気排出管６６の途中に設けられる排出弁７６と、前記第１抽気管６１の途中に設けられる第１抽気弁７１と、前記第２抽気管６２の途中に設けられる第２抽気弁７２と、前記第１バイパス管６３の途中に設けられる第１バイパス弁７３と、前記第２バイパス管６７の途中に設けられる第２バイパス弁７７と、を含む。当該複数の開閉弁のそれぞれは、対応する配管における流体の流通を許容する開弁状態と当該流通を遮断する閉弁状態とに切換えられる。この実施の形態に係るそれぞれの開閉弁は、指令信号の入力を受けて開閉動作する遠隔操作弁である。当該遠隔操作弁は、前記指令信号に応じて開度が調節される流量制御弁であってもよい。このような流量制御弁への前記指令信号の入力により、例えば前記低圧蒸気だめの圧力が一定になるように当該圧力を制御することが可能である。低圧蒸気の使用量が多いほど低圧蒸気だめの圧力は低下する。前記のような流量制御弁の開度を調節して必要な分だけ低圧蒸気を抽気することにより、できる限り多くの低圧蒸気をタービンに通して効率よくエネルギーを回収することが可能である。
【００５１】
前記制御装置８０は、前記廃棄物処理設備及び前記エネルギー回収装置２０の運転状態に応じて前記複数の開閉弁のそれぞれに指令信号を入力することにより、その開閉動作を制御する。
【００５２】
前記制御装置８０は、前記第１及び第２廃棄物処理系統１０Ａ，１０Ｂの稼働状態についての情報の入力を受け、これに基づいて前記第１抽気弁７１及び前記第２抽気弁７２の開閉動作を制御する。具体的に、当該制御装置８０は、前記第１及び第２廃棄物処理系統１０Ａ，１０Ｂが単独稼働状態にあるときは、前記第１抽気弁７１を開弁状態にして前記第２抽気弁７２を閉弁状態にすることにより、前記蒸気タービン２４から前記第１抽気部４１及び前記第１抽気管６１を通じて前記第１の抽気位置から前記低圧蒸気溜め２３に低圧蒸気が抽気される状態を形成する。当該制御装置８０は、逆に、前記第１及び第２廃棄物処理系統１０Ａ，１０Ｂが同時稼働状態にあるときは、前記第２抽気弁７２を開弁状態にして前記第１抽気弁７１を閉弁状態にすることにより、前記蒸気タービン２４から前記第２抽気部４２及び前記第２抽気管６２を通じて前記第２の抽気位置から前記低圧蒸気溜め２３に低圧蒸気が抽気される状態を形成する。
【００５３】
従って、この実施の形態に係る前記第１及び第２抽気弁７１，７２は、本発明に係る抽気切換弁、すなわち、前記蒸気タービン２４から前記低圧蒸気が抽気される位置を前記第１の抽気位置と前記第２の抽気位置との間で切換えるように作動する弁、を構成する。当該抽気切換弁は、あるいは、前記第１及び第２抽気部４１，４２と前記低圧蒸気溜め２３とに接続される三方切換弁であってもよいし、蒸気タービン２４の内部に組込まれた弁であってもよい。
【００５４】
前記制御装置８０に入力される前記稼働状態についての情報は、例えば、前記蒸気タービン２４に供給される高圧蒸気の流量の検出値や、第１及び第２ボイラ１４Ａ，１４Ｂのそれぞれから出力される高圧蒸気の流量の検出値であってもよい。あるいは、オペレータによるスイッチ等の操作により入力される指令信号であってもよい。
【００５５】
前記制御装置８０は、前記高圧蒸気溜め２２内の圧力が許容範囲を超えた場合には、前記第１バイパス弁７３を開弁状態にすることにより、当該高圧蒸気溜め２２から低圧蒸気溜め２３に高圧蒸気を逃がす。また、当該制御装置８０は、前記高圧蒸気溜め２２から前記高圧蒸気供給管６０を通じて前記蒸気タービン２４に供給される蒸気の流量である供給流量が当該蒸気タービン２４の前記定格蒸気量を超える場合には、前記第２バイパス弁７７を開いて当該供給流量の調節を行う。
【００５６】
なお、本発明に係る蒸気タービンの定格蒸気量は、必ずしも第１及び第２廃棄物処理系統において定格運転が行われたときに生成される生成蒸気量の総和と同等でなくてもよい。例えば、当該定格運転時において蒸気タービンにその定格蒸気量よりも少ない高圧蒸気が導入されるように設計が行われてもよい。この場合も、第１及び第２の抽気位置は当該抽気位置から抽気される低圧蒸気が要求抽気圧力を有することができるように（具体的には前記定格蒸気量と実際に蒸気タービンに導入される蒸気量の差分だけ高圧側に）設定されればよい。
【００５７】
また、前記制御装置８０は本発明において必須の構成要素ではない。前記第１及び第２抽気弁７１，７２をはじめとするそれぞれの開閉弁の切換は、オペレータによる手動操作でそれぞれ行われてもよい。あるいは、前記制御装置８０は、オペレータによるスイッチ等の手動操作を受けて各開閉弁を開閉させるものでもよい。
【００５８】
以上説明したエネルギー回収装置２０によれば、第１及び第２廃棄物処理系統１０Ａ，１０Ｂが単独稼働状態及び同時稼働状態のいずれの状態にあっても、当該処理系統１０Ａ，１０Ｂにおいて生成される排ガスの保有するエネルギーを効率よく回収することが可能である。具体的には、次の通りである。
【００５９】
前記第１及び第２廃棄物処理系統１０Ａ，１０Ｂが単独稼働状態にあるとき、例えば第２廃棄物処理系統１０Ｂが休止していて第１廃棄物処理系統１０Ａのみが稼働しているとき、排ガスの熱エネルギーによる高圧蒸気の生成は第１及び第２ボイラ１４Ａ，１４Ｂのうちの第１ボイラ１４Ａにおいてのみ行われる。従って、前記蒸気タービン２４には相対的に少量（この実施の形態では定格蒸気量の１／２）の高圧蒸気のみが供給される。この高圧蒸気の供給により前記蒸気タービン２４のタービン軸３０が回転駆動されることにより当該高圧蒸気のエネルギーがタービン軸３０の回転エネルギー（機械エネルギー）に変換される。
【００６０】
一方、この単独稼働状態においては、第１及び第２抽気弁７１，７２のうちの第１抽気弁７１のみが開かれることにより、第１及び第２抽気部４１，４２のうちの第１抽気部４１を通じて第１の抽気位置から低圧蒸気の抽気が行われる。当該第１の抽気位置は、高圧側の抽気位置（この実施の形態では複数の圧力段のうち蒸気タービン２４の定格蒸気量の１／２に相当する量の高圧蒸気が当該蒸気タービン２４に導入されたときに要求抽気圧力以上でかつ当該要求抽気圧力に最も近い圧力を有する圧力段から低圧蒸気を抽気する位置）であるので、抽気される低圧蒸気の圧力を前記要求抽気圧力以上の圧力に保つことができる。従って、前記蒸気タービン２４への高圧蒸気の供給流量が小さいにもかかわらず、前記第１の抽気位置から支障なく良好に低圧蒸気を抽気して低圧蒸気溜め２３に導入することができる。
【００６１】
前記第１及び第２廃棄物処理系統１０Ａ，１０Ｂが同時稼働状態にあるとき、すなわち、第１及び第２廃棄物処理系統１０Ａ，１０Ｂの双方が同時に稼働しているとき、排ガスの熱エネルギーによる高圧蒸気の生成は第１及び第２ボイラ１４Ａ，１４Ｂの双方によって同時に行われる。従って、前記蒸気タービン２４には相対的に大きな量（この実施の形態では定格蒸気量）の高圧蒸気が供給される。ここでも、前記高圧蒸気の供給により蒸気タービン２４のタービン軸３０が回転駆動されることにより当該高圧蒸気のエネルギーがタービン軸３０の回転エネルギーに変換される。
【００６２】
一方、この同時稼働状態においては、第１及び第２抽気弁７１，７２のうちの第２抽気弁７２のみが開かれることにより、第１及び第２抽気部４１，４２のうちの第２抽気部４２を通じて第２の抽気位置から低圧蒸気の抽気が行われる。当該第２の抽気位置は、前記第１の抽気位置よりも低圧側の位置（この実施の形態では複数の圧力段のうち蒸気タービン２４の定格蒸気量に相当する量の高圧蒸気が当該蒸気タービン２４に導入されたときに要求抽気圧力以上でかつ当該要求抽気圧力に最も近い圧力を有する圧力段から低圧蒸気を抽気する位置）であるので、前記単独稼働状態と同様、抽気される低圧蒸気の圧力を前記要求抽気圧力以上の圧力に保つことができるのに加え、前記蒸気タービン２４への高圧蒸気の供給流量が大きいにもかかわらず、前記第２の抽気位置から抽気される低圧蒸気の圧力が過度に高い圧力（前記要求抽気圧力よりも著しく高い圧力）になるのを回避し、その分、前記抽気によって蒸気タービン２４から無駄に高圧蒸気のエネルギーが捨てられるのを有効に抑止することができる。
【００６３】
換言すれば、同時稼働状態において抽気される低圧蒸気の圧力を単独稼働状態において抽気される低圧蒸気の圧力に近づける（この実施の形態では単独稼働状態における抽気圧力と略同等の圧力まで抑える）ことにより、大きな流量で蒸気タービン２４に供給される高圧蒸気のもつエネルギーを高い効率でタービン軸３０の回転エネルギー（機械エネルギー）に変換する（この実施の形態では前記タービン軸３０の回転に連動する発電機による発電量を増加させる）ことが可能である。
【００６４】
本発明において、前記第１の抽気位置は、必ずしも、前記単独稼働状態において要求抽気圧力以上でかつ当該要求抽気圧力に最も近い圧力を有する圧力段から低圧蒸気を抽気する位置でなくてもよく、それよりも高圧側に設定されてもよい。同様に、前記第２の抽気位置は、必ずしも、前記同時稼働状態において要求抽気圧力以上でかつ当該要求抽気圧力に最も近い圧力を有する圧力段から低圧蒸気を抽気する位置でなくてもよく、それよりも高圧側に設定されてもよい。例えば、図２に示される前記蒸気タービン２４において、前記第１の抽気位置が第２段のタービン翼３２の上流側の位置に設定され、前記第２の抽気位置が第３のタービン翼３３の上流側の位置に設定されてもよい。ただし、前記実施の形態に係る第１及び第２の抽気位置の設定は、前記単独稼働状態及び前記同時稼働状態のそれぞれにおいて、前記第１及び第２の抽気位置から低圧蒸気溜めへの低圧蒸気の抽気が可能な範囲内で最も多くの仕事を前記蒸気タービンにさせることを可能にする。
【００６５】
また、本発明において蒸気タービンにおける圧力段の総数は限定されない。当該総数にかかわらず、単独稼働状態及び同時稼働状態のそれぞれにおいて前記要求抽気圧力に基づいて第１及び第２の抽気位置にそれぞれ相当する圧力段を選定することにより、前記と同様の効果を得ることが可能である。
【００６６】
本発明は、第１及び第２廃棄物処理系統に加えてさらなる廃棄物処理系統、例えば第３廃棄物処理系統、にも蒸気タービンが共用される形態を除外するものではない。このような形態では、第１〜第３廃棄物処理系統が同時に稼働されるときの抽気位置として、前記第２の抽気位置よりもさらに低圧側の位置であって前記要求抽気圧力を確保できる位置に第３の抽気位置が設定されるのが、よい。
【実施例】
【００６７】
前記実施の形態に係る廃棄物処理設備及びエネルギー回収装置２０に基づく実施例（図３）と、これに対する比較例（図４）と、についてシミュレーションを行った。具体的には、当該実施例及び比較例について代表的な運転条件を設定し、当該運転条件を前提として抽気状態についてのシミュレーションを行った。前記比較例は、前記実施の形態に係るエネルギー回収装置２０において前記第２抽気部４２及び第２抽気管６２が省略された例であって、同時稼働状態においても単独稼働状態と同じく第１の抽気位置から第１抽気部４１及び第１抽気管６１を通じて低圧蒸気の抽気が行われる例、である。
【００６８】
（Ａ）前提となる運転条件
設定された運転条件は以下のとおりである。
（ａ）蒸気タービン２４の定格蒸気量：２０，０００ｋｇ／ｈ
（ｂ）蒸気タービン２４に供給される高圧蒸気の状態量
（ｂ１）圧力Ｐｏ：５．８０ＭＰａ
（ｂ２）温度Ｔｏ：４４５°Ｃ
（ｂ３）比エンタルピｈｏ：３，２９２ｋＪ／ｋｇ
（ｂ４）流量（単独稼働状態）Ｑｏ１：１０，０００ｋｇ／ｈ
（ｂ５）流量（同時稼働状態）Ｑｏ２：２０，０００ｋｇ／ｈ
（ｃ）低圧蒸気溜め２３の内圧：０．４０ＭＰａ（Ｇ）
（ｄ）要求抽気圧力：０．６０ＭＰａ（Ｇ）
【００６９】
（Ｂ）シミュレーション結果
前記運転条件を前提に行われたシミュレーションの結果は以下のとおりである。
【００７０】
（１）単独稼働状態（実施例及び比較例共通：第１の抽気位置から抽気）
（ａ）抽気蒸気量Ｑ１：１，３５０ｋｇ／ｈ
（ｂ）抽気蒸気圧力Ｐ１：０．６０ＭＰａ（Ｇ）
（ｃ）抽気蒸気温度Ｔ１：２６６°Ｃ
（ｄ）抽気蒸気比エンタルピｈ１：２，９８９ｋＪ／ｋｇ
（ｅ）発電機２１で生成される電力Ｗ１：１，９００Ｗ
【００７１】
（２）同時稼働状態（実施例：第２の抽気位置から抽気）
（ａ）抽気蒸気量Ｑ２：２，７００ｋｇ／ｈ
（ｂ）抽気蒸気圧力Ｐ２：０．６０ＭＰａ（Ｇ）
（ｃ）抽気蒸気温度Ｔ２：２４１°Ｃ
（ｄ）抽気蒸気比エンタルピｈ２：２，９３４ｋＪ／ｋｇ
（ｅ）発電機２１で生成される電力Ｗ２：４，３６０Ｗ
【００７２】
（３）同時稼働状態（比較例：第１の抽気位置から抽気）
（ａ）抽気蒸気量Ｑ２′：２，７００ｋｇ／ｈ
（ｂ）抽気蒸気圧力Ｐ２′：１．３１ＭＰａ（Ｇ）
（ｃ）抽気蒸気温度Ｔ２′：３１５°Ｃ
（ｄ）抽気蒸気比エンタルピｈ２′：３，０７４ｋＪ／ｋｇ
（ｅ）発電機２１で生成される電力Ｗ１：４，２２０Ｗ
【００７３】
前記のシミュレーション結果から明らかなように、同時稼働状態において単独稼働状態と同じく第１の抽気位置から低圧蒸気の抽気を行う比較例では、同時稼働状態での当該低圧蒸気の圧力Ｐ２′、温度Ｔ２′及び比エンタルピｈ２′の値がいずれも単独稼働状態での値Ｐ１，Ｔ１，ｈ１よりも著しく大きく、特に同時稼働状態での抽気蒸気圧力Ｐ２′は単独稼働状態での抽気蒸気圧力Ｐ１の２倍を超える値となっている。そのため、当該抽気によるエネルギーロスは大きく、結果的に発電機２１で回収されるエネルギー（電力）は４，２２０ｋＷにとどまる。
【００７４】
これに対し、同時稼働状態において前記第１の抽気位置よりも低圧側の第２の抽気位置から低圧蒸気の抽気を行う実施例では、同時稼働状態での当該低圧蒸気の圧力Ｐ２、温度Ｔ２及び比エンタルピｈ２の値をいずれも単独稼働状態での値Ｐ１，Ｔ１，ｈ１と同等またはそれより小さい値に抑えることが可能となっている。そのため、当該抽気によるエネルギーロスは小さく、結果的に発電機２１で回収されるエネルギー（電力）は４，３６０ｋＷまで向上させることが可能である。これは、比較例において回収されるエネルギーを３％も上回るものである。
【符号の説明】
【００７５】
１０Ａ  第１廃棄物処理系統
１０Ｂ  第２廃棄物処理系統
１２Ａ  第１燃焼炉
１２Ｂ  第２燃焼炉
１４Ａ  第１ボイラ
１４Ｂ  第２ボイラ
２０    エネルギー回収装置
２４    蒸気タービン
３０    タービン軸
３１〜３９  タービン翼
４１    第１抽気部
４２    第２抽気部
【図１】
2020023954.tif 000003
【図２】
2020023954.tif 000004
【図３】
2020023954.tif 000005
【図４】
2020023954.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月24日(2019.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を燃焼させて排ガスを生成する第１燃焼炉を含む第１廃棄物処理系統及び廃棄物を燃焼させて排ガスを生成する第２燃焼炉を含む第２廃棄物処理系統のそれぞれにおいて生成される前記排ガスの保有するエネルギーを回収するための方法であって、
前記第１廃棄物処理系統に第１ボイラを組み込んで当該第１廃棄物処理系統の稼働時に前記第１燃焼炉により生成される排ガスを前記第１ボイラに導入することにより当該排ガスのもつ熱エネルギーによって水を沸騰させて高圧蒸気を発生させることと、
前記第２廃棄物処理系統に第２ボイラを組み込んで当該第２廃棄物処理系統の稼働時に前記第２燃焼炉により生成される排ガスを前記第２ボイラに導入することにより当該排ガスのもつ熱エネルギーによって水を沸騰させて高圧蒸気を発生させることと、
前記第１ボイラ及び前記第２ボイラのそれぞれにおいて生成される高圧蒸気を、回転可能なタービン軸と当該タービン軸の軸方向に沿って並ぶ複数のタービン翼であってそれぞれが前記軸方向の前記高圧蒸気の供給を受けることにより前記タービン軸に回転力を与えるものとを含む共通の蒸気タービンに導入することにより、前記高圧蒸気のもつエネルギーを前記タービン軸の回転エネルギーに変換することと、
前記第１廃棄物処理系統及び前記第２廃棄物処理系統のうちの一方のみが稼働している単独稼働状態では前記蒸気タービンにおいて設定された第１の抽気位置から低圧蒸気を抽気して低圧蒸気溜めに流入させることと、
前記第１廃棄物処理系統及び前記第２廃棄物処理系統の双方が同時に稼働している同時稼働状態では前記蒸気タービンにおいて前記第１の抽気位置と異なる位置に設定された第２の抽気位置から低圧蒸気を抽気することと、を含み、
前記第１の抽気位置は、前記第１ボイラ及び前記第２ボイラのうち前記単独稼働状態において稼働している処理系統に組込まれたボイラによって生成された高圧蒸気のみが前記蒸気タービンに導入される状態で前記第１の抽気位置から抽気される低圧蒸気が前記低圧蒸気溜めに流入するために必要な圧力である要求抽気圧力以上の圧力を有することが可能な位置であって、前記蒸気タービンにおいて前記複数のタービン翼のそれぞれに対応する複数の圧力段のうち当該蒸気タービンの定格蒸気量の１／２に相当する量の高圧蒸気が当該蒸気タービンに導入されたときに前記要求抽気圧力以上でかつ当該要求抽気圧力に最も近い圧力を有する圧力段から低圧蒸気を抽気する位置に設定されており、
前記第２の抽気位置は、前記第１の抽気位置よりも低圧側の位置であって、かつ、前記第１ボイラ及び前記第２ボイラのそれぞれによって生成された高圧蒸気の双方が前記蒸気タービンに導入される状態で前記第２の抽気位置から抽気される低圧蒸気が前記要求抽気圧力以上の圧力を有することが可能な位置であって、前記蒸気タービンにおいて前記複数のタービン翼のそれぞれに対応する複数の圧力段のうち当該蒸気タービンの定格蒸気量に相当する量の高圧蒸気が当該蒸気タービンに導入されたときに前記要求抽気圧力以上でかつ当該要求抽気圧力に最も近い圧力を有する圧力段から低圧蒸気を抽気する位置に設定されている、廃棄物処理設備からのエネルギー回収方法。
【請求項２】
廃棄物を燃焼させて排ガスを生成する第１燃焼炉を含む第１廃棄物処理系統及び廃棄物を燃焼させて排ガスを生成する第２燃焼炉を含む第２廃棄物処理系統のそれぞれにおいて生成される前記排ガスの保有するエネルギーを回収するための装置であって、
前記第１廃棄物処理系統に組込まれ、当該第１廃棄物処理系統の稼働時に前記第１燃焼炉により生成される排ガスのもつ熱エネルギーによって水を沸騰させて高圧蒸気を発生させる第１ボイラと、
前記第２廃棄物処理系統に組込まれ、当該第２廃棄物処理系統の稼働時に前記第２燃焼炉により生成される排ガスのもつ熱エネルギーによって水を沸騰させて高圧蒸気を発生させる第２ボイラと、
前記第１ボイラ及び前記第２ボイラのそれぞれが生成する高圧蒸気の供給を受けることが可能となるように当該第１ボイラ及び当該第２ボイラの双方に共通して接続される蒸気タービンであって、回転可能なタービン軸と当該タービン軸の軸方向に沿って並ぶ複数のタービン翼であってそれぞれが前記軸方向の前記高圧蒸気の供給を受けることにより前記タービン軸に回転力を与えるものとを含む蒸気タービンと、
前記蒸気タービンから抽気される低圧蒸気を貯留する低圧蒸気溜めと、
前記蒸気タービンと前記低圧蒸気溜めとの間の抽気流路の切換を行う抽気切換弁と、を備え、
前記蒸気タービンは、当該蒸気タービンにおいて設定された第１の抽気位置からの低圧蒸気の抽気を許容するとともに、その抽気された低圧蒸気が前記低圧蒸気溜めに流入するように当該低圧蒸気溜めに接続される第１抽気部と、前記第１抽気部とは異なる第２の抽気位置で前記蒸気タービン内からの低圧蒸気の抽気を許容するとともに、その抽気された低圧蒸気が前記低圧蒸気溜めに流入するように当該低圧蒸気溜めに接続される第２抽気部と、を有し、
前記抽気切換弁は、前記蒸気タービンから前記低圧蒸気が抽気される位置を前記第１の抽気位置と前記第２の抽気位置との間で切換えるように作動し、
前記第１の抽気位置は、前記蒸気タービンの定格蒸気量の１／２に相当する量の高圧蒸気が当該蒸気タービンに導入されたときに前記第１の抽気位置から抽気される低圧蒸気が前記低圧蒸気溜めに流入するために必要な圧力である要求抽気圧力以上の圧力を有することが可能な位置であって、前記蒸気タービンにおいて前記複数のタービン翼のそれぞれに対応する複数の圧力段のうち当該蒸気タービンの定格蒸気量の１／２に相当する量の高圧蒸気が当該蒸気タービンに導入されたときに前記要求抽気圧力以上でかつ当該要求抽気圧力に最も近い圧力を有する圧力段から低圧蒸気を抽気する位置に設定されており、
前記第２の抽気位置は、前記第１の抽気位置よりも低圧側の位置であって、かつ、前記蒸気タービンの定格蒸気量に相当する量の高圧蒸気が当該蒸気タービンに導入されたときに前記第２の抽気位置から抽気される低圧蒸気が前記要求抽気圧力以上の圧力を有することが可能な位置であって、前記蒸気タービンにおいて前記複数のタービン翼のそれぞれに対応する複数の圧力段のうち当該蒸気タービンの定格蒸気量に相当する量の高圧蒸気が当該蒸気タービンに導入されたときに前記要求抽気圧力以上でかつ当該要求抽気圧力に最も近い圧力を有する圧力段から低圧蒸気を抽気する位置に設定されている、廃棄物処理設備からのエネルギー回収装置。