(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾留熱分解反応器と、化石燃料を燃料とする熱風発生炉と、前記乾留熱分解反応器で生成された熱分解残渣から分離した可燃性細粒及び乾留熱分解反応器で生成された乾留ガスが供給される溶融燃焼装置と、過熱器を備えた廃熱ボイラと、蒸気タービン発電装置とを備え、熱風発生炉の燃焼ガスを乾留熱分解反応器の加熱用熱源とすると共に、廃熱ボイラからの蒸気により蒸気タービン発電装置を稼動する廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置に於いて、前記熱風発生炉内に独立過熱器を設け、当該熱風発生炉の燃焼ガスにより廃熱ボイラからの過熱蒸気を約５００〜５５０℃の温度に再過熱すると共に、蒸気を過熱した後の燃焼ガスを乾留熱分解反応器へ加熱ガスとして供給することを特徴とする廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置。
【請求項２】
乾留熱分解反応器と溶融燃焼装置と空気加熱器と廃熱ボイラと蒸気タービン発電装置とを備え、溶融燃焼装置からの高温排ガスにより加熱した加熱空気を乾留熱分解反応器の加熱用熱源とすると共に、廃熱ボイラからの蒸気により蒸気タービン発電装置を稼動する廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置に於いて、独立過熱器を設け、廃熱ボイラからの蒸気を約５００〜５５０℃の温度に過熱すると共に、蒸気を過熱した後の燃焼ガスを乾留熱分解反応器へ過熱ガスとして加熱空気と共に供給することを特徴とする廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置。
【請求項３】
熱風発生炉を、乾留熱分解反応器に於いて廃棄物の加熱に必要とする熱量の約１．３〜１．５倍の熱量を供給可能な熱風発生炉とした請求項１又は請求項２に記載の廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置。
【請求項４】
乾留熱分解反応器と熱風発生炉と溶融燃焼装置と廃熱ボイラと蒸気タービン発電装置とを備え、熱風発生炉の燃焼ガスを乾留熱分解反応器の加熱用熱源とすると共に廃熱ボイラからの蒸気により蒸気タービン発電装置を稼動する廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置に於いて、前記熱風発生炉と並列にバーナ装置と蒸気過熱管とを備えた独立過熱器を設け、当該独立過熱器により廃熱ボイラからの蒸気を過熱すると共に独立過熱器からの燃焼ガスを熱風発生炉からの燃焼ガスに合流せしめ、前記乾留熱分解反応器へ加熱ガスとして供給することを特徴とする廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置。
【請求項５】
独立過熱器を、乾留熱分解反応器からの低温加熱ガスの流入量を調整することにより出口に於ける燃焼ガスの温度を熱風発生器の出口に於ける燃焼ガスの温度とほぼ等しい温度とすると共に、バーナ装置の燃焼量を調整することにより出口に於ける過熱蒸気の温度を約５００〜５５０℃に保持する構成の独立過熱器とした請求項２又は請求項４に記載の廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置。
【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の燃焼処理に利用されるものであり、蒸気タービン発電装置を備えた廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置に於いて、廃棄物の加熱用熱源である熱風発生炉に独立過熱器を設けて廃熱ボイラからの蒸気を過熱することにより、簡単な設備でもって経済的により高い発電効率を得られるようにした廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従前の熱風発生炉を用いた廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置の一例を示すものであり、供給装置１により乾留熱分解反応器２内へ供給された廃棄物Ｃは、ここで空気の遮断下に於いて３００℃〜６００℃の温度に加熱され、乾留ガスＧと熱分解残渣Ｄに変換される。
【０００３】
前記乾留熱分解反応器２内の熱分解生成物は、搬出装置３に於いて乾留ガスＧと熱分解残渣Ｄに分離され、前者の乾留ガスＧは溶融燃焼装置４へ送られて燃焼される。また、後者の熱分解残渣Ｄは分離装置５へ送られ、この中から比較的粗い不燃性固形物が除去されると共に、残った可燃性の固形物Ｉは粉砕装置６に於いて微粉砕されたあと、前記溶融燃焼装置４へ供給され、１２００℃以上の温度下で溶融燃焼される。更に、前記溶融燃焼装置４内に形成された溶融スラグＦは水砕スラグとして順次取り出されて行くと共に、溶融燃焼装置４からの排ガスＧｏは廃熱ボイラ７、集じん器８、ガス浄化装置９、煙突１０を通して大気中へ排出されて行く。
【０００４】
前記乾留熱分解反応器２は加熱管１１を備えた回転式の乾留ドラムから形成されており、乾留ドラムの長手方向に配設した複数の加熱管１１内へは、熱風発生炉１２から廃棄物を加熱するための加熱ガスＫが循環流通されている（特公平６−５６２５３号等）。
尚、図６に於いて、１３は蒸気タービン発電装置、１４は送風機、１５は誘引通風機、１６は可燃性微粉貯留槽、１７は送風機、１８は熱交換器、１９はオイルバーナ又はガスバーナ、２０は廃棄物供給用クレーン。
【０００５】
ところで、乾留熱分解反応器２内の廃棄物Ｃを加熱するためのエネルギ源としては、溶融燃焼装置４からの高温排ガスＧｏを用い、これを直接に反応器２へ供給するのが熱経済上最も好ましい方策である。
しかし、溶融燃焼装置４からの高温排ガスＧｏ内には、廃棄物Ｃに含まれている塩化ビニール等の主として有機塩素化合物の燃焼によって生成する塩化水素（ＨＣｌ）ガスが多量に含有されており、その高温に於ける激しい腐食性のため、これを乾留熱分解反応器２の加熱用熱源として用いることは、一般に忌避されている。
【０００６】
そのため、前記図６に示す如く、オイル又はガス焚きの熱風発生炉１２を設け、当該熱風発生炉１２からの加熱ガスＫを乾留熱分解反応器２の加熱管１１内へ供給して廃棄物Ｃを加熱する構成としたり、或は図７に示すように溶融燃焼装置４の出口側に空気加熱器４６を設け、定常運転中はこの空気加熱器４６で加熱した高温空気を熱分解反応器２内へ流通させるようにした廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置が、従前から多く使用されている。
何故なら、化石燃料を燃料とする熱風発生炉１２内で生成された燃焼ガス（加熱ガスＫ）は通常所謂クリーンなガスであり、腐食性物質を殆んど含有していない。
【０００７】
また、空気加熱器４６からの高温空気を熱源とすることにより、乾留熱分解反応器２の加熱管１１等の高温腐食は有効に防止できる。
ところが、廃熱ボイラ７の方は、溶融燃焼装置４からの高温排ガスＧｏ内には前述の通り塩化水素（ＨＣｌ）が含有されているため、廃熱ボイラ７の過熱蒸気温度を上げるとこれに高温腐食を生ずることになる。
そのため、従前の廃棄物乾留溶融燃焼装置に於いては、廃熱ボイラ７の過熱蒸気温度は通常約４３０℃以下に設定されている。その結果、蒸気タービン発電装置１３の発電効率の向上が困難となり、現実には約２３％位の統合発電効率しか得られないと云う問題がある。
【０００８】
図８は図１に示した従前の廃棄物乾留熱分解溶融燃焼装置に於けるヒートバランスを示すものであり、発熱量Ｎ＝２０００ｋｃａｌ／ｋｇ、水分含有量４０％の標準的な都市ごみ廃棄物Ｃを１０００ｋｇ処理する場合の算定値である。
この場合、乾留熱分解反応器２に於いて必要とする熱量は約４１０，０００ｋｃａｌ（４１０Ｍｃａｌ／ｔｏｎ廃棄物）となり、従って熱風発生炉１２に於ける必要オイル燃焼量Ｍｋｇ（ｋｇ／廃棄物ｔｏｎ）は、オイルの発熱量Ｑを１０，０００ｋｃａｌ／ｋｇとすると、約Ｍ＝４１ｋｇとなる。
また、ボイラ効率ηｂを８３％、タービン発電機効率ηｇを８０％（タービン効率ηｔ８５％、発電機効率ηｍ９４％）、蒸気条件を温度Ｔｓ＝４００℃・圧力Ｐｓ＝４０ａｔａ、エンタルピｉｓ＝７６８ｋｃａｌ／ｋｇとすると、発電々力Ｐは約６４７ｋｗとなり、その結果、総合的な発電効率ηは、η＝発電熱量／全入力熱量＝（６４７ｋｗ×８６０ｋｃａｌ／ｋｗ）／（１０００ｋｇ×２０００ｋｃａｌ／ｋｇ＋４１ｋｇ×１０，０００ｋｃａｌ／ｋｇ）≒０．２３１、即ち約２３％となる。
【０００９】
より詳しくは図８を参照して、ここで下記のように諸量を定めると、
焼却廃棄物量Ｃ＝１０００ｋｇ、廃棄物の発熱量Ｎ＝２０００ｋｃａｌ／ｋｇ、オイル燃焼量Ｍ＝４１ｋｇ／廃棄物ｔｏｎ、オイル発熱量Ｑ＝１００００ｋｃａｌ／ｋｇ、ボイラ効率ηｂ＝０．８３、タービン発電機効率ηｇ＝０．８、タービン効率ηｔ＝０．８５、発電機効率ηｍ＝０．９４、蒸気温度Ｔｓ＝４００（℃）、蒸気圧力Ｐｓ＝４０（ａｔａ）、発電々力Ｐ（ｋｗ）、蒸気発生量Ｓ（ｋｇ）、蒸気エンタルピーｉｓ＝７６８（ｋｃａｌ／ｋｇ）、給水エンタルピーｉｗ＝１５０（ｋｃａｌ／ｋｇ）、給水温度Ｔｗ＝１５０（℃）、タービン排気蒸気量Ｓ1 （ｋｇ）、タービン抽気蒸気量Ｓ2 （ｋｇ）
ボイラ７の蒸気発生量Ｓは、
0003679534.tif 000002
尚、前記ボイラ効率ηｂ＝０．８３は、ボイラ７からの排ガス損失及び乾留熱分解反応器２からの排ガス損失を夫々考慮した値である。
【００１０】
また、発電機の発生電力Ｐは、
0003679534.tif 000003
【００１１】
更に、総合発電効率ηは発電熱量／全入力熱量として算出され、
0003679534.tif 000004
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従前の廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置に於ける上述の如き問題、即ち高温腐蝕の点から廃熱ボイラの過熱蒸気温度が約４３０℃以下の温度に制限され、蒸気タービン発電装置の発電効率を高めることが出来ないと云う問題を解決せんとするものであり、設備費の大幅な高騰を招くことなしに経済的にしかも発電効率を従前よりも約５％ほど高めることを可能にした廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、▲１▼乾留熱分解反応器２の加熱源である熱風発生炉１２は、燃料を石油等の化石燃料とした場合には燃焼ガス（加熱ガスＫ）内にＨＣｌ成分が殆んど存在しないこと、及び▲２▼乾留熱分解反応器２へ供給する加熱ガスＫの入口温度は、５００℃〜６００℃位であることが廃棄物Ｃの乾留熱分解上最適であり、従って熱風発生炉１２の燃焼ガスの出口温度は必然的に５００℃〜６００℃位の温度になることに着目し、熱風発生炉１２の容量を若干大きくすると共に熱風発生炉に独立過熱器を設け、熱風発生炉の燃焼ガスによって廃熱ボイラ７からの蒸気を約５００〜５５０℃位の温度に過熱することにより、設備構造の複雑化や設備費の高騰を招くことなく比較的経済的に発電効率の向上を図り得ることを着想した。
【００１４】
本発明は上記着想に基づいて創作されたものであり、請求項１の発明は、乾留熱分解反応器と、化石燃料を燃料とする熱風発生炉と、前記乾留熱分解反応器で生成された熱分解残渣から分離した可燃性細粒及び乾留熱分解反応器で生成された乾留ガスが供給される溶融燃焼装置と、過熱器を備えた廃熱ボイラと、蒸気タービン発電装置とを備え、熱風発生炉の燃焼ガスを乾留熱分解反応器の加熱用熱源とすると共に、廃熱ボイラからの蒸気により蒸気タービン発電装置を稼動する廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置に於いて、前記熱風発生炉内に独立過熱器を設け、当該熱風発生炉の燃焼ガスにより廃熱ボイラからの過熱蒸気を約５００〜５５０℃の温度に再過熱すると共に、蒸気を過熱した後の燃焼ガスを乾留熱分解反応器へ加熱ガスとして供給することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項２の発明は、乾留熱分解反応器と溶融燃焼装置と空気加熱器と廃熱ボイラと蒸気タービン発電装置とを備え、溶融燃焼装置からの高温排ガスにより加熱した加熱空気を乾留熱分解反応器の加熱用熱源とすると共に、廃熱ボイラからの蒸気により蒸気タービン発電装置を稼動する廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置に於いて、独立過熱器を設け、廃熱ボイラからの蒸気を約５００〜５５０℃の温度に過熱すると共に、蒸気を過熱した後の燃焼ガスを乾留熱分解反応器へ加熱ガスとして加熱空気と共に、供給することを特徴とするものである。
【００１６】
また、請求項３の発明は、請求項１及び請求項２の発明に於いて熱風発生炉を、乾留熱分解反応器に於いて廃棄物の加熱に必要とする熱量の約１．３〜１．５倍の熱量を供給可能な熱風発生炉としたものである。
【００１７】
請求項４の発明は、乾留熱分解反応器と熱風発生炉と溶融燃焼装置と廃熱ボイラと蒸気タービン発電装置とを備え、熱風発生炉の燃焼ガスを乾留熱分解反応器の加熱用熱源とすると共に廃熱ボイラからの蒸気により蒸気タービン発電装置を稼動する廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置に於いて、前記熱風発生炉と並列にバーナ装置と蒸気過熱管とを備えた独立過熱器を設け、当該独立過熱器により廃熱ボイラからの蒸気を過熱すると共に独立過熱器からの燃焼ガスを熱風発生炉からの燃焼ガスに合流せしめ、前記乾留熱分解反応器へ加熱ガスとして供給することを特徴とするものである。
【００１８】
また、請求項５の発明は、請求項２及び請求項４の発明に於いて独立過熱器を、乾留熱分解反応器からの低温加熱ガスの流入量を調整することにより出口に於ける燃焼ガスの温度を熱風発生器の出口に於ける燃焼ガスの温度とほぼ等しい温度とすると共に、バーナ装置の燃焼量を調整することにより出口に於ける過熱蒸気の温度を約５００〜５５０℃に保持する構成の独立過熱器としたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の各実施態様を説明する。
図１は本発明の第１実施態様に係る廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置の全体系統図であり、熱風発生炉１２の部分を除いてその他の部分の構成は、図６に示した従来の廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置の場合と同一である。従って、図１に於いては、前記図６と同じ機器・装置にはこれと同一の参照番号が付されている。
【００２０】
図１に於いて、１は廃棄物Ｃの供給装置、２は乾留熱分解反応器、３は搬出装置、４は溶融燃焼装置、５は分離装置、６は粉砕装置、７は廃熱ボイラ、８は集じん器、９はガス浄化装置、１０は煙突、１１は加熱管、１２は熱風発生炉、１３は蒸気タービン発電装置、１４は送風機、１５は誘引通風機、１６は可燃性微粉貯留槽、１７は送風機、１８は熱交換器、１９はオイルバーナ又はガスバーナ、２０は廃棄物供給用クレーンであり、前記図６の場合と全く同じである。
また、図１に於いて２１は独立過熱器、２２は空気予熱器、２３は送風機、２４は燃料供給弁、２５は減温器、２６は水量調整弁、２７は復水器、２８は脱気器、２９はボイラ給水ポンプ、３０・３１・３２は温度検出器、３３・３４・３５はコントローラ、３６ａ・３６ｂ・３６ｃ・３６ｄは蒸気配管、３７ａ・３７ｂは給水配管であり、本発明に於いて新たに付加された部分である。
【００２１】
前記乾留熱分解反応器２は水平に対して約１．５度の傾斜角度で入口側を上方に、出口側を下方に位置せしめた状態で回転自在に軸支されており、運転中は約１〜３ＲＰＭの回転速度で回転駆動される。また、乾留熱分解反応器２の内部には複数本の加熱管１１がドラムの軸芯方向に平行に配設されており、且つ各加熱管１１は、両端部を入口ケーシング２ａ及び出口ケーシング２ｂへ夫々連通せしめた状態で支持固定されており、乾留熱分解反応器２と一体となって回転する。
【００２２】
前記加熱管１１には加熱用熱媒体として熱風発生炉１２からの高温加熱ガスＫが流通され、これによって乾留熱分解反応器２内の廃棄物Ｃを間接加熱する。即ち、約５００〜６００℃の加熱ガスＫは入口ケーシング２ａ、加熱管１１、出口ケーシング２ｂ、送風機１７を通して流通し、約２７０〜３３０℃（通常３００℃）の温度となって出口ケーシング２ｂより流出する。
【００２３】
前記熱風発生炉１２は、石油や天然ガス等の化石燃料を燃料とするものであり、従って高温加熱ガスＫはＨＣｌ等の腐蝕性物質を含有しないクリーンなガス体である。
【００２４】
図２は本発明の第２実施態様に係る廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置の全体系統図であり、溶融燃焼装置４の高温燃焼排ガスＧｏ内に空気加熱器４６を設け、当該空気加熱器４６で加熱した加熱空気ＡＨを乾留熱分解反応器２の入口ケーシング２ａ内へ供給する構成となっている。
尚、図面では省略されているが、加熱空気ＡＨの循環通路には循環空気量の制御用ダンパやバイパスラインや温度検出装置等が設けられていることは勿論である。また、前記空気加熱器４６を除くその他の構成は図１の場合とほぼ同一であるため、ここではその説明を省略する。
【００２５】
次に、本発明に係る廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置の作動を第１実施態様に基づいて説明する。
図１を参照して、トラック等により搬入されて来た廃棄物Ｃは先ず廃棄物ピットに貯えられる。ピット内の廃棄物Ｃはシュレッダーにより約１５０ｍｍ以下の大きさに破砕されたあと、クレーン２０を介してホッパー内へ移送され、供給装置１によって順次乾留熱分解反応器２内へ供給されて行く。
乾留熱分解反応器２内へ供給された廃棄物Ｃは、ほぼ酸素が遮断された状態の下で常温から３００℃〜６００℃、好ましくは４００℃〜５００℃の温度に加熱され、約１時間程度反応器２内に回転による攪拌混合を受け乍ら滞留する。この間に乾留熱分解反応器２内の廃棄物Ｃは熱分解されることにより、乾留ガスＧと固形の熱分解残渣Ｄが乾留熱分解反応器２内に生成される。
尚、乾留熱分解反応器２内での廃棄物Ｃの熱分解は通常約１時間程度で完了し、概ね７５ｗｔ％の乾留ガスＧと２５ｗｔ％の熱分解残渣Ｄとが生成される。また、生成された熱分解残渣Ｄは、乾留熱分解反応器２内で攪拌・混合されることにより均一化され、一様な大きさの粒子となる。
【００２６】
乾留熱分解反応器２内に発生した乾留ガスＧは水分、ＣＯ、ＣＯ2 、Ｈ2 及び炭化水素を主成分とするものであり、ダスト及びタールが若干含まれている。その低位発熱量は約１５００〜２０００ｋｃａｌ／ｋｇである。
また、発生した熱分解残渣Ｄは炭素と灰分がその主体を成すものであるが、炭素含有量は熱分解残渣Ｄの粒径によって変化し、粒径が小さいものほど炭素の含有量が増加する。例えば、熱分解残渣Ｄの粒径が５ｍｍ以下の場合には、炭素の含有量は概ね３５ｗｔ％となる。
【００２７】
乾留熱分解反応器２内の乾留ガスＧと熱分解残渣Ｄは、乾留熱分解反応器２に隣接する搬出装置３内へ排出され、ここで分離された乾留ガスＧは溶融燃焼装置４へ供給され、所謂溶融燃焼が行なわれる。また、熱分解残渣Ｄの方は、冷却コンベア上で約４００℃〜５００℃の温度から約１００℃の温度にまで冷却されたあと、分離装置５において可燃物を主体とする細粒Ｉと砂、ガラス、金属等の不燃物に分離され、更に可燃物を主体とする細粒Ｉは破砕装置６で微粒化されたあと貯留槽１６に貯えられる。
【００２８】
前記貯留槽１６に貯えられた可燃性細粒Ｉは、廃熱ボイラ７や集塵装置８等からのダストＥと共に空気輸送によって溶融燃焼装置４へ送られ、ここで乾留ガスＧと共に燃焼される。
即ち、溶融燃焼装置４内へ供給された炭素含有量の高かい細粒Ｉは、乾留ガスＧと共に溶融燃焼装置４内で約１３００℃の高温燃焼をされる。尚、前記燃焼温度（約１３００℃）は灰の溶融温度より１００〜１５０℃ほど高いので、細粒Ｉは溶融スラグＦとなり、スラグ冷却槽内へ排出されることによって所謂水砕スラグとなる。
【００２９】
前記溶融燃焼装置４内では、その高温度と比較的長い炉内滞留時間とにより、廃棄物Ｃ内の全ての有機物は完全に破壊される。
尚、溶融燃焼装置４に於いては、燃焼用空気の多段階供給方式や排ガス再燃焼法、サイクロン燃焼法などの良好な燃焼を維持するための各種の公知の手段を単独又は組合せ使用することができることは勿論であり、例えば平均空気過剰率λ＝１．３に於いて、燃焼室内の均等な温度分布と攪拌効果によって低ＮＯｘ状態下で、乾留ガスＧ及び細粒Ｉ等を完全に溶融燃焼させることができると共に、水砕スラグ中の未燃炭素分も０．２ｗｔ％以下に抑えることができる。
【００３０】
溶融燃焼装置４から排出される高温排ガスＧｏ中の熱エネルギーは、廃熱ボイラ７で回収され、発生蒸気は後述するように独立過熱器２１で過熱されたあと、蒸気タービン発電装置１３へ供給される。
また、廃熱ボイラ７での熱回収により約２００℃位にまで冷却された排ガスＧ1 は、集じん装置８によってダストＥが除去されたあと、ガス浄化装置９例えばスクラバーなどで洗浄され、ＨＣｌやＳＯｘ、ＮＯｘなどの有害物質が除去されたあと、煙突１０より排出されて行く。
【００３１】
前記熱風発生炉１２のオイルバーナ又はガスバーナ１９へは、石油等の燃料オイル又はガスＬと空気予熱器２２により約１５０〜２５０℃に加熱された燃焼用空気Ａが供給され、所謂バーナ燃焼によって熱風発生炉１２内の燃焼温度は約８００℃以上の温度になっている。
また、熱風発生炉１２内へは、乾留熱分解反応器２から排出された２７０〜３３０℃の低温加熱ガスＫｏの一部が、熱交換器（蒸気過熱器）１８により約３００〜３６０℃に昇温されたうえ供給されている。
【００３２】
前記オイルバーナ又はガスバーナ１９での燃料オイル又はガスＬの燃焼により発生した高温燃焼ガスは、熱風発生炉１２内に設けられた独立過熱器２１との熱交換により約５００〜６００℃の温度となり、乾留熱分解反応器２の入口ケーシング２ａ内へ供給されて行く。
即ち、熱風発生炉１２のオイルバーナ又はガスバーナ１９は、コントローラ３３を介して燃料供給弁２４を開閉制御することにより、温度検出器３０により検出した乾留熱分解反応器２の入口側の加熱ガスＫの温度を５００℃〜６００℃の温度に保持するように燃焼制御されている。
【００３３】
また、前記乾留熱分解反応器２内を流通する加熱ガスＫの流量は、コントローラ３４を介して送風機１７の送風量を調整することにより、温度計３１により検出した反応器出口側の低温加熱ガスＫｏの温度を２７０℃〜３３０℃に保持するように制御されている。
【００３４】
一方、前記廃熱ボイラ７で発生した蒸気Ｓは、配管３６ａを通して熱交換器１８へ送られ、ここで低温加熱ガスＫｏを約３３０℃〜３６０℃に加熱したあと配管３６ｂを通して廃熱ボイラ７内の過熱器へ戻され、ここで約４００℃〜４３０℃位にまで再過熱される。
また、前記再過熱された蒸気Ｓは蒸気配管３６ｃを通して熱風発生炉１２内に設けた独立過熱器２１へ送られ、発生炉内の燃焼ガスによって約５００〜５５０℃に過熱されたあと、蒸気配管３６ｄを通して蒸気タービン発電装置１３へ送られる。
【００３５】
前記独立過熱器２１の出口に於ける蒸気温度は、温度検出器３２からの検出信号によってコントローラ３５を介して水量調整弁の開度を調整し、減温器２５へ注入するボイラ給水Ｗの水量制御を行なうことにより約５００〜５５０℃の一定温度に制御されている。
また、前記約５００°〜５５０℃に加熱された過熱蒸気Ｓは、蒸気タービン発電装置１３の蒸気タービンを駆動したあと復水器２７及び脱気器２８を通してボイラ給水Ｗとして回収され、給水ポンプ２９により管路３７ａを通して廃熱ボイラ７へ給水される。
【００３６】
図３は、図１に示した本発明に係る廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置に於けるヒートバランスの概要を示すものである。
廃棄物Ｃを水分約４０％、発熱量約２０００Ｍｃａｌ／ｔｏｎの都市ごみとし、これが乾留熱分解反応器２内へ送入されて常温から約４５０℃に加熱され乍ら酸素遮断下で乾留される。
乾留に必要とする熱量Ｑｄは約４１０Ｍｃａｌ／ｔｏｎ廃棄物であり、この熱量Ｑｄは熱風発生炉１２からの加熱ガスＫの熱によってまかなわれる。
【００３７】
今、４００℃、６２ａｔａ、ｉｓ＝７５９ｋｃａｌ／ｋｇの蒸気Ｓを５００℃、６０ａｔａ、ｉｓ＝８１８ｋｃａｌ／ｋｇの蒸気にするために必要な追加オイル燃焼量をＹｋｇ（ｋｇ／ｔｏｎ廃棄物）とすると、当該追加オイル量Ｙの燃焼による排ガス量はＹ×１３．３Ｎｍ3 となり、排ガスの比熱を０．３ｋｃａｌ／Ｎｍ3 ・℃、排ガス温度を１５０℃とすると、排ガス損失熱量はＹ×１３．３×０．３×１５０ｋｃａｌとなる。
ここで、前記排ガス損失熱量に相当する分を必要追加オイル量Ｙに含めるとすると、熱バランスから下記の式が成立する。
必要追加オイル量Ｙ×発熱量Ｑ−排ガス損失熱量＝加熱蒸気量（加熱前の蒸気エンタルピー−加熱後の蒸気エンタルピー）
Ｙ×１００００−Ｙ×１３．３×０．３×１５０＝Ｓ（８１８−７５９）
Ｓ＝１５９．４Ｙ  −▲１▼となる。
【００３８】
一方、ボイラ７に於ける蒸気発生量（即ち、加熱蒸気量）Ｓは、前記図８の場合と同様に、
0003679534.tif 000005
前記▲１▼式と▲２▼式より、必要追加オイル量Ｙ＝２２．５ｋｇ、蒸気発生量Ｓ＝３５９１ｋｇとなる。
尚、廃棄物Ｃやその発熱量Ｎ等の諸元は、前記図８に於けるヒートバランスの場合と同様である。
【００３９】
また、発電機の発生電力Ｐは、
0003679534.tif 000006
【００４０】
その結果、統合発電効率ηは、
0003679534.tif 000007
また、この時のリパワーリング率Ｚ（発電ｋｗの増加分の熱量／追加熱量）は、Ｚ＝（８６１−６４７）×８６０／２２．５×１００００＝８１．８％となる。
【００４１】
図４は、図２に示した本発明の第２実施態様の場合のヒートバランスを示すものであり、必要追加オイル量Ｙ＝２２．８ｋｇ、蒸気発生量Ｓ＝３０７３ｋｇ、発生電力Ｐ＝７３６ｋｗ、発電効率η＝２８．４％、リパワーリング率Ｒ＝７５．１％となる。尚、必要追加オイル量Ｙや蒸気発生量Ｓの算出方法は、第１実施態様に係る図３の場合と全く同様であるため、ここではその説明を省略する。
【００４２】
図５は本発明の第３実施態様を示すものであり、この第３実施態様に於いては、第１実施態様及び第２実施態様の独立過熱器２１を熱風発生炉１２から完全に分離させ、オイルバーナ又はガスバーナ３９と熱交換管３８ａを有する熱風発生炉１２とほぼ同型式の独立過熱器３８を設けると共に、独立過熱器３８の燃焼ガスを熱風発生炉１２からの燃焼ガスに合流せしめて、乾留熱分解反応器２へ加熱ガスＫとして供給する構成としたものである。
尚、図５に於いて４０は風量調整用ダンパー、４１は燃料調整弁、４２・４３は温度検出器、４４・４５はコントローラである。
【００４３】
前記独立過熱器３８の運転に際しては、独立過熱器３８の出口に於ける蒸気温度が約５００°〜５５０℃となるように、温度検出器４３からの信号によってコントローラ４５を介して燃料調整弁４１の開度が調整され、バーナ３９の燃焼制御が行なわれる。
また、独立過熱器３８の出口に於ける燃焼ガスの温度が約５００〜６００℃となるように、温度検出器４２からの信号によりコントローラ４４を介して風量調整用ダンパー４０の開度が調整され、低温加熱ガスＫｏの取り込み風量が調整される。
【００４４】
【発明の効果】
本発明に於いては、標準的な発熱量（又は水分含有量）を有する所定量の廃棄物を乾留熱分解するのに必要な熱源として化石燃料を燃料とする熱風発生炉からのクリーンな燃焼ガスを利用すると共に、当該熱風発生炉に独立過熱器を併設して前記クリーンな燃焼ガスにより廃熱ボイラからの蒸気を過熱し、独立過熱器で約５００〜５５０℃又はそれ以上の温度に過熱した高温・高圧蒸気を蒸気タービン発電装置へ供給する構成としている。
その結果、ＨＣｌを含まないクリーンな燃焼ガスを用いるので独立過熱器にＨＣｌに起因する高温腐蝕を生ずることなしに、蒸気を約５００〜５５０℃程度の高温・高圧蒸気とすることができ、従前のこの種の乾留熱分解溶融燃焼装置に於ける平均的な統合発電効率約２３％を、約２８％程度にまで上昇させることが可能となる。
【００４５】
また、独立過熱器を熱風発生炉と一体化する構成とした場合には、単に熱風発生炉の容量を約３０〜４０％程度増加して過熱器を設けるだけでよく、設備費等の大幅な高騰を招くことが無いうえ、乾留熱分解反応器へ供給する加熱ガスＫの温度や風量の制御が複雑化することも無く、安定した廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼を行なうことができる。
本発明は上述の通り、優れた実用的効用を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施態様に係る廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置の全体系統図である。
【図２】本発明の第２実施態様に係る廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置の全体系統図である。
【図３】図１の廃棄物乾留熱分解溶融燃焼装置のヒートバランス図である。
【図４】図２の廃棄物乾留熱分解溶融燃焼装置のヒートバランス図である。
【図５】本発明の第３実施態様に係る廃棄物乾留熱分解溶融燃焼装置の要部を示す系統図である。
【図６】従前の廃棄物乾留熱分解溶融燃焼装置の一例を示す全体系統図である。
【図７】従前の廃棄物乾留熱分解溶融燃焼装置の他の例を示す全体系統図である。
【図８】図７の従前の廃棄物乾留熱分解溶融燃焼装置のヒートバランス図である。
【符号の説明】
１は供給装置、２は乾留熱分解反応器、３は搬出装置、４は溶融燃焼装置、５は分離装置、６は粉砕装置、７は廃熱ボイラ、８は集じん器、９はガス浄化装置、１０は煙突、１１は加熱管、１２は熱風発生炉、１３は蒸気タービン発電装置、１４は送風機、１５は誘引通風機、１６は可燃性微粉貯留槽、１７は送風機、１８は熱交換器（蒸気加熱器）、１９はオイルバーナ、２０は廃棄物供給用クレーン、２１は独立過熱器、２２は空気予熱器、２３は送風機、２４は燃料供給弁、２５は減温器、２６は水量調整弁、２７は復水器、２８は脱気器、２９はボイラ給水ポンプ、３０・３１・３２は温度検出器、３３・３４・３５は温度コントローラ、３６ａ・３６ｂ・３６ｃ・３６ｄは、蒸気配管、３７ａ・３７ｂは給水配管、３８は独立過熱器、３９はオイルバーナ又はガスバーナ、４０は風量調整用ダンパー、４１は燃料調整弁、４２・４３は温度検出器、４４・４５はコントローラ、４６は空気加熱器、Ａは燃焼用空気、Ｃは廃棄物、Ｄは熱分解残渣、Ｅはダスト、Ｆは溶融スラグ、Ｇは乾留ガス、Ｇｏは高温排ガス、Ｉは可燃性細粒、Ｋは加熱ガス、Ｋｏは低温加熱ガス、Ｌは燃料オイル又はガス、Ｓは蒸気、Ｗはボイラ給水。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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