(57)【要約】【課題】ガス化ガスを用いることによる運用効率の低下及び補助燃料の購入による運転費の上昇を抑える。【解決手段】廃棄物Ｘを熱分解して分解ガスＧ１を出力する熱分解装置１と、分解ガスＧ１を燃料ガスＧ４として動力を発生して外部に提供すると共に、排ガスＧ５を熱源として熱分解装置１に供給する動力源５とを具備する。【選択図】　　　図１
2004027879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物（Ｘ）を熱分解して分解ガス（Ｇ１）を出力する熱分解装置（１）と、
前記分解ガス（Ｇ１）を燃料ガス（Ｇ４）として動力を発生して外部に提供すると共に、排ガス（Ｇ５）を熱源として前記熱分解装置（１）に供給する動力源（５）と
を具備することを特徴とする動力装置。
【請求項２】
熱分解装置（１）から出力される固形物をガス化するガス化装置（２）をさらに備え、当該ガス化装置（２）から出力されるガス化ガス（Ｇ３）をも燃料ガス（Ｇ４）として動力源（５）に供給することを特徴とする請求項１記載の動力装置。
【請求項３】
動力源（５）は、主発電機（６）を駆動するガスタービンであることを特徴とする請求項１または２記載の動力装置。
【請求項４】
ガスタービンの排ガス（Ｇ５）を熱源として蒸気を発生する排熱回収ボイラ（７）と、
前記蒸気によって副発電機（９）を駆動する蒸気タービン（８）とをさらに具備することを特徴とする請求項３記載の動力装置。
【請求項５】
排熱回収ボイラ（７）は、熱分解装置（１）の排ガス（Ｇ２）をも熱源として利用することを特徴とする請求項４記載の動力装置。
【請求項６】
熱分解装置（１）は、廃棄物（Ｘ）を転動させつつ熱分解するロータリキルンであることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の動力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
例えば廃棄物を熱分解した後ガス化して燃料とする複合発電システムでは、廃棄物を熱分解するための熱分解装置の熱源として、ＬＰＧや軽油等の補助燃料を燃焼して得られた高温燃焼ガスを用いたり、あるいはガス化して得られるガス化ガスの一部を用いている。
【０００３】
ところで、上記補助燃料を用いる場合、当該補助燃料の購入費用分だけ運転費が高くなる。特に補助燃料としては比較的上質な燃料を用いる必要があるために購入費用が高い。一方、ガス化ガスを用いる場合には、燃料の一部が熱分解装置の熱源として消費されてしまうために複合発電システムの全体的な運用効率が低下する。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ガス化ガスを用いることによる運用効率の低下及び補助燃料の購入による運転費の上昇を抑えることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の手段として、廃棄物（Ｘ）を熱分解して分解ガス（Ｇ１）を出力する熱分解装置（１）と、分解ガス（Ｇ１）を燃料ガス（Ｇ４）として動力を発生して外部に提供すると共に、排ガス（Ｇ５）を熱源として熱分解装置（１）に供給する動力源（５）とを具備する構成を採用する。
【０００６】
第２の手段として、上記第１の手段において、熱分解装置（１）から出力される固形物をガス化するガス化装置（２）をさらに備え、当該ガス化装置（２）から出力されるガス化ガス（Ｇ３）をも燃料ガス（Ｇ４）として動力源（５）に供給するという構成を採用する。
【０００７】
第３の手段として、上記第１または第２の手段において、動力源（５）は、主発電機（６）を駆動するガスタービンであるという構成を採用する。
【０００８】
第４の手段として、上記第３の手段において、ガスタービンの排ガス（Ｇ５）を熱源として蒸気を発生する排熱回収ボイラ（７）と、蒸気によって副発電機（９）を駆動する蒸気タービン（８）とをさらに具備する構成を採用する。
【０００９】
第５の手段として、上記第４の手段において、排熱回収ボイラ（７）は、熱分解装置（１）の排ガス（Ｇ２）をも熱源として利用するという構成を採用する。
【００１０】
第６の手段として、上記第１〜第５いずれかの手段において、熱分解装置（１）は、廃棄物（Ｘ）を転動させつつ熱分解するロータリキルンであるという構成を採用する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係わる動力装置の一実施形態について説明する。なお、本実施形態は、本発明を複合発電設備の動力源に適用した場合に関するものである。
【００１２】
図１は、本実施形態の機能構成を示すシステム構成図である。この図において、符号Ｘは廃棄物、１は熱分解キルン（熱分解装置，ロータリーキルン）、２はガス化装置、３はガス精製装置、４は燃焼器、５はガスタービン（動力源）、６は主発電機、７はＨＲＳＧ（排熱回収ボイラ）、８は蒸気タービン、９は副発電機である。なお、これら複数の構成要素のうち、主発電機６及び副発電機９を除く各構成要素は本実施形態における動力装置を構成している、主発電機６及び副発電機９は、本動力装置によって駆動されて外部に電力を供給する被駆動装置である。
【００１３】
廃棄物Ｘは、例えば都市ゴミ、各種の産業廃棄物あるいは低質燃料等である。熱分解キルン１は、外部から供給された廃棄物Ｘを例えば無酸素雰囲気下かつ４００゜Ｃ程度の温度で熱分解し、該熱分解によって得られた熱分解ガスＧ１，タール及びチャー（炭化物）をガス化装置２に供給する外熱式ロータリキルンである。この熱分解キルン１は、所定長さの外筒と該外筒内に所定隙間を隔てて配置された内筒とが一体化された２重構造を有しており、内筒の一端から廃棄物Ｘを収容すると共に当該内筒内を無酸素雰囲気とし、またガスタービン５から供給されたＧＴ排ガスＧ５を熱源として上記隙間に引き込む。
【００１４】
内筒内の廃棄物Ｘは、上記のように一体化された外筒と内筒が軸中心に所定速度で回転（自転）する状態の中で無酸素雰囲気下で徐々に熱分解ガスＧ１とタールとチャーとに熱分解される。そして、このような廃棄物Ｘの熱分解に使用された後の熱分解キルン１の排ガス（熱分解排ガスＧ２）は、熱源としてＨＲＳＧ７に供給される。
【００１５】
ここで、ガスタービン５から排出されるＧＴ排ガスＧ５は、例えば５００゜Ｃ〜６００゜Ｃの高温ガスであり、このようなＧＴ排ガスＧ５の排ガスとして熱分解キルン１から排出される熱分解排ガスＧ２は、約４００゜Ｃ程度の高温ガスである。
【００１６】
なお、このような熱分解キルン１は、外熱式ロータリキルンに限定されるものではなく、例えば流動床熱分解装置としても良い。ただし、この流動床熱分解装置は、上記外熱式ロータリキルンと比較すると温度制御が困難である。したがって、チャーの燃料性状をコントロールするためには、比較的温度制御が容易な外熱式ロータリキルンが好ましい。
【００１７】
ガス化装置２は、上記熱分解キルン１から供給された熱分解ガスＧ１，タール及びチャーを高温雰囲気下でガス化し、ガス化ガスＧ３としてガス精製装置３に供給する。ガス精製装置３は、ガス化ガスＧ３中に含まれる有害成分を除去し、ＧＴ燃料ガスＧ４として燃焼器４に供給する。上記有害成分は、ガス化ガスＧ３中に含まれる例えば硫黄分や塩素分である。燃焼器４は、ＧＴ燃料ガスＧ４にガスタービン５から供給された空気を混合し燃焼させ、燃焼排ガスを駆動用高圧ガスとしてガスタービン５に供給するものである。
【００１８】
ガスタービン５は、主動力源として機能するものであり、燃料ガスＧ４から供給される上記駆動用高圧ガスによって同軸接続された主発電機６を回転駆動すると共に、空気を燃焼器４に供給する。また、このガスタービン５は、回転に寄与した後の駆動用高圧ガスの排ガス（ＧＴ排ガスＧ５）を上記熱分解キルン１及びＨＲＳＧ７に熱源として供給する。なお、主動力源としては、ガスタービン５に代えてガスエンジンを用いても良い。
【００１９】
主発電機６は、上記ガスタービン５によって回転駆動されることにより発電し、その電力を外部に出力する。ＨＲＳＧ７は、熱分解キルン１から供給される熱分解排ガスＧ２及びガスタービン５から供給されるＧＴ排ガスＧ５を熱源として高圧の蒸気を生成し蒸気タービン８に供給する。蒸気タービン８は、副動力源として機能するものであり、蒸気によって同軸接続された副発電機９を回転駆動する。副発電機９は、蒸気タービン８によって回転駆動されることにより、電力を外部に出力する。なお、このような副発電機９を設けることなく、蒸気タービン８によって発生した蒸気を各種プロセスに用いても良い。
【００２０】
次に、このように構成された本動力装置の系統的な動作について説明する。
【００２１】
まず最初に、廃棄物Ｘは、熱分解キルン１において約４００゜Ｃの高温下で熱分解されるが、この熱分解の熱源は、５００゜Ｃ〜６００゜Ｃの高温を有するＧＴ排ガスＧ５である。すなわち、ガスタービン５から排出されるＧＴ排ガスＧ５は、熱分解キルン１を駆動するために十分な温度と熱容量を備えているので、熱分解キルン１は、継続的に順次供給される廃棄物Ｘを順次熱分解し、熱分解ガスＧ１，タール及びチャーをガス化装置２に供給する。そして、このような熱分解ガスＧ１，タール及びチャーはガス化装置２によってガス化され、ガス化ガスＧ３としてガス精製装置３に供給される。ガス化ガスＧ３は、このガス精製装置３によって有害成分が除去され、ＧＴ燃料ガスＧ４として燃焼器４に供給される。
【００２２】
このＧＴ燃料ガスＧ４は、燃焼器４においてガスタービン５から供給された空気を混合されて燃焼し、その燃焼排ガスが駆動用高圧ガスとしてガスタービン５に供給される。ガスタービン５は、駆動用高圧ガスの供給を受けて動力源として機能するものであり、被動力装置である主発電機６に回転動力を継続的に提供する。そして。主発電機６は、ガスタービン５から提供される回転動力によって回転駆動されることにより発電し、その電力を変換動力として外部に供給する。
【００２３】
一方、ＧＴ燃料ガスＧ４の一部及び熱分解キルン１の排ガスである熱分解排ガスＧ２は熱源としてＨＲＳＧ７に供給されるようになっているので、ＨＲＳＧ７は、これら熱源を利用して蒸気を発生する。上述したようにＧＴ排ガスＧ５の温度は５００゜Ｃ〜６００゜Ｃ程度であり、この場合の熱分解排ガスＧ２の温度は約４００゜Ｃである。したがって、ＨＲＳＧ７は、これら熱分解排ガスＧ２とＧＴ燃料ガスＧ４から得られる熱によって継続的に蒸気を発生することができる。
【００２４】
副動力源として機能する蒸気タービン８は、高圧状態の蒸気の供給を受けて継続的に回転駆動され、その回転動力によって被動力装置としての副発電機９を回転駆動する。そして、副発電機９は、このようにして蒸気タービン８から提供される回転動力によって回転駆動されることにより発電し、その電力を外部に供給する。
【００２５】
本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
（１）主動力源であるガスタービン５の排ガス、つまりＧＴ排ガスＧ５を熱分解キルン１の熱源として有効利用するので、従来の運用効率の低下や補助燃料の購入による運転費の上昇を抑えることができる。
（２）ガスタービン５によって主発電機６を駆動するだけではなく、ＧＴ排ガスＧ５の一部を用いてＨＲＳＧ７を駆動し、さらにＨＲＳＧ７から出力される蒸気を用いて蒸気タービン８を駆動して副発電機９をも運転するので、エネルギー効率の良い複合発電を実現することができる。
（３）熱分解キルン１の排ガス、つまり熱分解排ガスＧ２をもＨＲＳＧ７の熱源として利用するので、さらにエネルギー効率を向上させることができる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態は、本発明を複合発電に適用したものであるが、本発明は複合発電への適用に限定されるものではない。ガスタービン５を用いて主発電機６を駆動することのみによって発電を行うようにしても良い。
（２）また、発電に応用することのみに限定されるものではなく、他の用途に適用することが十分可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、廃棄物を熱分解して分解ガスを出力する熱分解装置と、分解ガスを燃料ガスとして動力を発生して外部に提供すると共に、排ガスを熱源として熱分解装置に供給する動力源とを具備するので、従来の運用効率の低下や補助燃料の購入による運転費の上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の機能構成を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
Ｘ……廃棄物
１……熱分解キルン（熱分解装置，ロータリーキルン）
２……ガス化装置
３……ガス精製装置
４……燃焼器
５……ガスタービン（動力源）
６……主発電機
７……ＨＲＳＧ（排熱回収ボイラ）
８……蒸気タービン（動力源）
９……副発電機
Ｇ１……熱分解ガス
Ｇ２……熱分解排ガス
Ｇ３……ガス化ガス
Ｇ４……ＧＴ燃料ガス
Ｇ５……ＧＴ排ガス
【図１】
2004027879.tif 000003