(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予熱器と、
前記予熱器にて予熱された、水よりも低沸点の有機媒体を加熱する加熱器と、
前記加熱器にて加熱されてなる蒸気状態の前記有機媒体の圧力を利用して発電するタービン発電機と、
廃棄物焼却施設の焼却炉からの焼却排ガスの有する熱を利用して発電する蒸気発電機からのドレン水を、前記予熱器に供給するドレン水供給配管と、
を備え、
前記有機媒体を加熱する加熱源として前記ドレン水を用い、
前記ドレン水供給配管にて前記ドレン水が前記予熱器に供給され、且つ前記焼却排ガスを洗浄処理する排煙処理塔からの洗煙排水が前記加熱器に供給される、
ことを特徴とする、バイナリー発電装置。
【請求項２】
廃棄物焼却施設の焼却炉からの焼却排ガスの有する熱を利用して発電する蒸気発電機からのドレン水を予熱器に加熱源として供給し、且つ前記焼却排ガスを洗浄処理する排煙処理塔からの洗煙排水を、前記予熱器にて予熱された、水よりも低沸点の有機媒体を加熱する加熱器に加熱源として供給して、前記有機媒体を加熱する加熱工程と、
前記加熱器にて加熱されてなる蒸気状態の前記有機媒体の圧力を利用して発電する発電工程と、
を備えることを特徴とする、バイナリー発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物焼却施設の焼却炉からの焼却排ガスの有する熱を有効利用するためのバイナリー発電装置、およびバイナリー発電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低沸点の媒体を利用して低温熱源からエネルギーを取り出し、そのエネルギーでタービン発電機を稼動させることで電力を生み出すバイナリー発電という発電方法が注目されている。従来は廃棄されていた排熱を発電に有効利用しようとする技術である。
【０００３】
ここで、汚泥などの焼却施設にバイナリー発電を適用した技術として、例えば特許文献１に記載されたものがある。その従来技術は次のように構成されている。汚泥焼却施設に設置した水蒸気発電システムの水蒸気発電タービン出口から復水器までの管路からこの水蒸気発電タービンが排出した余熱水蒸気の一部を熱交換装置に導入して、水よりも低沸点の媒体を加熱する。そして加熱された当該低沸点の媒体によって発電機を駆動して発電する。
【０００４】
上記技術によると、水蒸気発電システムを含むシステム全体のエネルギー効率を格段に高めつつ、水蒸気発電システムの復水処理と余熱の利用処理とをバランスよく行うことができると、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１００７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した技術にはさらに改善すべき点があった。特許文献１に記載されているような水蒸気発電システムにて発生するドレン水は復水タンクに戻される。復水タンクにドレン水を戻す際にドレン水の温度が下がるので、これにより熱量を損失してしまう。
【０００７】
一方、汚泥などの焼却施設におけるバイナリー発電は、その発電効率がまだまだ低く発電の高効率化が望まれている。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、汚泥焼却施設などの廃棄物焼却施設におけるバイナリー発電の発電効率を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、予熱器と、前記予熱器にて予熱された、水よりも低沸点の有機媒体を加熱する加熱器と、前記加熱器にて加熱されてなる蒸気状態の前記有機媒体の圧力を利用して発電するタービン発電機と、廃棄物焼却施設の焼却炉からの焼却排ガスの有する熱を利用して発電する蒸気発電機からのドレン水を、前記予熱器および／または前記加熱器に供給するドレン水供給配管と、を備えるバイナリー発電装置である。前記有機媒体を加熱する加熱源として前記蒸気発電機からのドレン水を用いることを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、バイナリー発電方法としても把握することができる。この場合、当該バイナリー発電方法は、廃棄物焼却施設の焼却炉からの焼却排ガスの有する熱を利用して発電する蒸気発電機からのドレン水を予熱器および／または加熱器に加熱源として供給して、水よりも低沸点の有機媒体を加熱する加熱工程と、前記加熱器にて加熱されてなる蒸気状態の前記有機媒体の圧力を利用して発電する発電工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、蒸気発電機からのドレン水が有する熱をバイナリー発電で利用することで、汚泥焼却施設などの廃棄物焼却施設におけるバイナリー発電の発電効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るバイナリー発電装置を備える汚泥焼却施設を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、本発明に係るバイナリー発電装置を、廃棄物焼却施設の一例である汚泥（下水汚泥）焼却施設に適用した例について説明するが、本発明に係るバイナリー発電装置は、汚泥焼却施設以外の廃棄物焼却施設にも適用することができる。例えば、ごみ焼却施設にも適用することができる。
【００１４】
（汚泥焼却施設の構成）
まず、図１を参照しつつ、本発明の一実施形態に係るバイナリー発電装置１０を備える汚泥焼却施設１００の構成について説明する。
【００１５】
図１に示すように、汚泥焼却施設１００は、投入機１、焼却炉２、排熱ボイラ３、空気予熱器４、集塵機５（例えば、バグフィルタ）、排煙処理塔６、煙突７、蒸気発電機８、復水タンク９、およびバイナリー発電装置１０を具備してなる施設（設備）である。なお、投入機１に投入される脱水ケーキとは、下水汚泥を濃縮・脱水処理したあとに残る固形物である。脱水ケーキを焼却処理することにより焼却炉２で発生する約８５０℃の排ガス（焼却排ガス）は、空気予熱器４、排熱ボイラ３、集塵機５、および排煙処理塔６を順に通過した後、煙突７から大気中へ排出される。
【００１６】
次に、汚泥焼却施設１００を構成する各機器のうちのバイナリー発電装置１０に関係する機器である、排煙処理塔６、および蒸気発電機８について説明する。
【００１７】
（排煙処理塔）
脱水ケーキは硫黄分を含むため、脱水ケーキを焼却処理することで発生する排ガスには硫黄酸化物（ＳＯｘ）が含まれている。排煙処理塔６は、気液向流接触により排ガス中のＳＯｘなどを除去（洗浄処理）するためのものであり、その内部には洗浄液が入れられている。洗浄液は、アルカリ（例えば、ＮａＯＨ）含有の水溶液であり、この洗浄液と排ガスとを流接触させて排ガス中のＳＯｘなどを除去する。本実施形態では、集塵機５にて集塵処理された排ガスが排煙処理塔６に入れられている。排ガスと接触することで排ガスを洗浄した後の洗浄液を洗煙排水といい、この洗煙排水は排ガスと接触することで６０〜８０℃程度の温度となる。
【００１８】
（蒸気発電機）
蒸気発電機８は、焼却炉２からの排ガスの有する熱を利用して発電する発電機であり、排熱ボイラ３から供給される蒸気の有するエネルギーで駆動される。この蒸気発電機８は、例えば、容積型タービン（容積型膨張タービン、不図示）と容積型タービンに接続された発電機（不図示）とからなる。蒸気発電機８からは水蒸気が凝縮して液体となった１２０℃程度の温度のドレン水が発生する。
【００１９】
なお、排熱ボイラ３は、焼却炉２からの排ガスを熱源として例えば０．９ＭＰａの蒸気を発生させるボイラであり、本実施形態では、焼却炉２と空気予熱器４との間に配置されている。
【００２０】
（バイナリー発電装置）
バイナリー発電装置１０は、予熱器１１、加熱器１２、タービン発電機１３、および凝縮器１４を具備してなる発電装置である。これらの各機器間は、媒体循環配管２４で相互に接続されており、図示を省略するポンプで媒体が循環させられる。媒体は、水よりも低沸点の有機媒体であって、フロン、ペンタン、アンモニアなどである。なお、本実施形態では、有機媒体としてフロンを想定している。
【００２１】
<予熱器>
予熱器１１は、液体状態の有機媒体を予熱するための熱交換器であり、予熱器１１と蒸気発電機８との間はドレン水供給配管２０で接続され、予熱器１１と復水タンク９との間はドレン水戻し管２１で接続されている。
【００２２】
<加熱器>
加熱器１２は、予熱器１１にて予熱された有機媒体を加熱して蒸気にするための熱交換器であり、加熱器１２と排煙処理塔６との間は、洗煙排水供給管２２および洗煙排水戻し管２３で接続されている。
【００２３】
<タービン発電機>
タービン発電機１３は、加熱器１２にて加熱されてなる蒸気状態の有機媒体の圧力を利用して発電する発電機であり、例えば、容積型タービン（容積型膨張タービン、不図示）と容積型タービンに接続された発電機（不図示）とからなる。容積型タービンは、例えばスクリュ式タービンである。容積型タービンに供給された蒸気がタービン内で膨張し圧力差によりタービンが回転する。タービンの回転が発電機に伝達されて発電する。
【００２４】
<凝縮器>
凝縮器１４は、タービン発電機１３から排出された蒸気を液体にするための熱交換器（冷却器）である。
【００２５】
（発電について）
蒸気発電機８から予熱器１１へドレン水供給配管２０を経て供給された例えば１２０℃のドレン水により、液体状態の有機媒体は予熱される。そして予熱された有機媒体は、排煙処理塔６から加熱器１２へ洗煙排水供給管２２を経て供給された例えば６０〜８０℃の洗煙排水により加熱されて蒸気となる（加熱工程）。この蒸気によりタービン発電機１３にて発電される（発電工程）。
【００２６】
（変形例）
前記した実施形態では、蒸気発電機８からのドレン水で有機媒体を予熱し、その後、排煙処理塔６からの洗煙排水で有機媒体を加熱することでタービン発電機１３に供給する蒸気を得ているが、排煙処理塔６からの洗煙排水で有機媒体を予熱し、その後、蒸気発電機８からのドレン水で有機媒体を加熱することでタービン発電機１３に供給する蒸気を得てもよい。この場合、洗煙排水供給管２２および洗煙排水戻し管２３を予熱器１１に接続して排煙処理塔６からの洗煙排水を予熱器１１に供給し、ドレン水供給配管２０およびドレン水戻し管２１を加熱器１２に接続して蒸気発電機８からのドレン水を加熱器１２に供給することになる。
【００２７】
また、蒸気発電機８からのドレン水を、予熱器１１および加熱器１２のいずれにもドレン水供給配管２０経由で供給して当該ドレン水にて有機媒体を予熱および加熱してもよい。なお、この場合、有機媒体を安定して蒸気にするために、排煙処理塔６からの洗煙排水も用いて有機媒体の温度を上昇させる方が好ましい。
【００２８】
さらには、前記した実施形態では、蒸気発電機８からの排蒸気（例えば、０．２ＭＰａ、１３０℃）を復水タンク９にそのまま直接入れているが、蒸気発電機８からの排蒸気を例えば予熱器１１および／または加熱器１２に供給した後に復水タンク９に入れるようにして、蒸気発電機８からの排蒸気の有する熱も利用して有機媒体を予熱等してもよい。
【００２９】
（作用・効果）
本発明によると、蒸気発電機８からのドレン水を復水タンク９に戻す前にバイナリー発電の有機媒体の予熱等に使用することで、従来は捨てられていた当該ドレン水の有する熱を発電に有効利用することができ、これにより、汚泥焼却施設１００などの廃棄物焼却施設におけるバイナリー発電の発電効率を高めることができる。
【００３０】
また、前記した実施形態のように、蒸気発電機８からのドレン水で有機媒体を予熱し、その後、排煙処理塔６からの洗煙排水で有機媒体を加熱することが好ましい。排煙処理塔６からの洗煙排水は、蒸気発電機８からのドレン水よりも温度は低いが、量は多い。そのため、上記したように、有機媒体の予熱には蒸気発電機８からのドレン水を用い、その後、流量を確保しやすい洗煙排水の有する熱で有機媒体を加熱することで、有機媒体をより安定して蒸気にすることができる。
【００３１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。
【符号の説明】
【００３２】
２：焼却炉
６：排煙処理塔
８：蒸気発電機
１０：バイナリー発電装置
１１：予熱器
１２：加熱器
１３：タービン発電機
２０：ドレン水供給配管
１００：汚泥焼却施設（廃棄物焼却施設）
【図１】
0006454556.tif 000002