(57)【要約】【課題】  例えば鶏糞等の高水分可燃性廃棄物の焼却に当って、悪臭発生防止、廃熱有効利用及び乾燥能力の点で優れた高水分可燃性廃棄物焼却装置を提供する。【解決手段】  焼却炉２０の廃熱を回収してスチームＳ１を発生するボイラ３０と，そのスチームＳ１によって駆動されるスチームタービン４０と，を備えたものであって、廃棄物Ｗａが、前記スチームタービン４０から排出されたスチームＳ２と間接熱交換することによって乾燥されるよう構成された乾燥器１０を備えており、且つその乾燥器１０は、燃焼用空気Ａの少なくとも一部が前記焼却炉２０へ供給されるに先立って廃棄物Ｗａと直接接触し、通過するよう構成されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却炉（２０）の廃熱を回収してスチーム（Ｓ１）を発生するボイラ（３０）と，そのスチーム（Ｓ１）によって駆動されるスチームタービン（４０）と，を備えた高水分可燃性廃棄物の焼却装置であって、
廃棄物（Ｗａ）が、前記スチームタービン（４０）から排出されたスチーム（Ｓ２）又は／及び前記ボイラ（３０）の排ガス（Ｇ１）と間接熱交換することによって乾燥されるよう構成された乾燥器（１０，１１０，２１０）を備えており、且つその乾燥器（１０，１１０，２１０）は、燃焼用空気（Ａ）の少なくとも一部が、前記焼却炉（２０）へ供給されるに先立って廃棄物（Ｗａ）と直接接触し、通過するよう構成されている
ことを特徴とする高水分可燃性廃棄物の焼却装置。
【請求項２】
焼却炉（２０）の廃熱を回収してスチーム（Ｓ１）を発生するボイラ（３０）と，そのスチーム（Ｓ１）によって駆動されるスチームタービン（４０）と，を備えた高水分可燃性廃棄物の焼却装置であって、
燃焼用空気（Ａ）の少なくとも一部が、前記スチームタービン（４０）から排出されたスチーム（Ｓ２）又は／及び前記ボイラ（３０）の排ガス（Ｇ１）と間接熱交換するよう構成された空気加熱器（５０，１５０，２５０）、及びその空気加熱器（５０，１５０，２５０）で加熱された空気（Ａ１）が、前記焼却炉（２０）へ供給されるに先立って、廃棄物（Ｗａ）と直接熱交換し、その廃棄物（Ｗａ）を乾燥するよう構成された乾燥器（３１０）を備えている
ことを特徴とする高水分可燃性廃棄物の焼却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、例えば鶏糞等の高水分可燃性廃棄物の焼却に当って、悪臭発生防止、廃熱有効利用及び乾燥能力の点で優れた高水分可燃性廃棄物焼却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、例えば鶏糞の乾燥、焼却が行なわれる装置において、前記乾燥の工程で悪臭成分含有高温排ガスが発生し、その脱臭のため、その排ガスの高温又は低温での燃焼や吸着や洗浄が行なわれている。なお、単にその鶏糞の乾燥、焼却だけでなく、廃熱の有効利用の目的から給湯だけでなく、スチームの発生、それによる動力乃至発電まで行なわれているものもある。【０００３】  しかしながら、そのうち、悪臭含有排ガスの高温燃焼は、その大量の排ガスの着火、燃焼維持のために、それぞれ火炎その他の着火源の準備、前記高温排ガスの昇温のための新たな可燃物（燃料）の補給が必要であり、また、排ガスの低温燃焼は、その大量の排ガスの低温における燃焼促進のための高価で劣化・閉塞し易い触媒を含む低温燃焼装置が必要であると言う問題点がある。【０００４】  また、吸着（例えば特許文献１）によるものは、その大量の排ガスの冷却、減温（例えば１００℃未満）が必要であり、その冷却、減温が冷却水との直接熱交換、洗浄によって行なわれる場合は、それによって冷却水が蒸発することがあっても、それ以前に既に多量の水蒸気を含む排ガスへの水蒸気のさらなる増分は、吸着脱臭部の低い温度で飽和する程度の値までしか許されず、大半はその低い温度までの冷却水の昇温に依存せざるを得ず、後で汚水処理を必要とする、大量の冷却水の補給、又は別に設けられた冷水塔等による、昇温した冷却水の冷却、又は別途大量の熱を必要とする水分の蒸発による濃縮のいずれかの大きな負担を必要とすると言う問題点がある。なお、冷却水との間接熱交換も考えられるが、その昇温に依存する限りは上記と略同様の問題点がある。、【０００５】  以上のことから、発明者は、悪臭成分含有排ガスの発生抑制のため、廃棄物の間接加熱による乾燥や悪臭成分ガスの焼却炉での燃焼について調査検討している中で、間接加熱媒体として廃棄物の焼却排ガスの廃熱回収によるスチームが使用されることを知った（例えば特許文献２，３）。しかしながら、いずれもその目的からか、乾燥速度の向上、乾燥器の小型化、それらに対して重大な影響を与えると考えられる、廃棄物側の水蒸気分圧や焼却炉への導入前の燃焼用空気の活用については全く触れられていない。
【特許文献１】  特開平０７−２４３６２６号公報（
【請求項１】
乃至
【請求項３】
及び図２乃至４）【特許文献２】  特開平０９−２７３７０７号公報（
【請求項１】
，図１及び３）【特許文献３】  特開平１０−３３９４１６号公報（
【請求項１】
【請求項２】
及び図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  以上のことから、本発明は、上記した従来技術の欠点を除くために、例えば鶏糞等の高水分可燃性廃棄物の焼却に当って、悪臭発生防止、廃熱有効利用及び乾燥能力の点で優れた高水分可燃性廃棄物焼却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  上記の目的を達するために、請求項１の発明に係わる高水分可燃性廃棄物焼却装置は、焼却炉２０の廃熱を回収してスチームＳ１を発生するボイラ３０と，そのスチームＳ１によって駆動されるスチームタービン４０と，を備えたものであって、
廃棄物Ｗａが、前記スチームタービン４０から排出されたスチームＳ２又は／及び前記ボイラ３０の排ガスＧ１と間接熱交換することによって乾燥されるよう構成された廃棄物の乾燥器１０，１１０，２１０を備えており、且つその乾燥器１０，１１０，２１０は、燃焼用空気Ａの少なくとも一部が前記焼却炉２０へ供給されるに先立って廃棄物Ｗａと直接接触し、通過するよう構成されている。【０００８】  請求２に係わる高水分可燃性廃棄物焼却装置の発明は、焼却炉２０の廃熱を回収してスチームＳ１を発生するボイラ３０と，そのスチームＳ１によって駆動されるスチームタービン４０と，を備えたものであって、
燃焼用空気Ａの少なくとも一部が、前記スチームタービン４０から排出されたスチームＳ２又は／及び前記ボイラ３０の排ガスＧ１と間接熱交換するよう構成された空気加熱器５０，１５０，２５０、及びその空気加熱器５０，１５０，２５０で加熱された燃焼用空気Ａ１が焼却炉２０へ供給されるに先立って、廃棄物Ｗａと直接熱交換し、その廃棄物Ｗａを乾燥するよう構成された乾燥器３１０を備えている。
【発明の効果】
【０００９】  請求項１の発明によれば、前記乾燥器１０，１１０，２１０が間接熱交換式であるため、悪臭成分を含む排ガスが、加熱媒体である、スチームＳ２又は焼却炉２０の排ガスＧ１と混合しないよう構成されていて、主として廃棄物Ｗａ中の水分からの水蒸気と燃焼用空気Ａとよりなるため、そのまま支障なく焼却炉２０へ導入可能であり、しかも、悪臭成分は導入された焼却炉２０で燃焼し、無臭化されるため、そのまま大気中へ放出可能である。【００１０】  そのうえ、受熱側の廃棄物Ｗａの周囲は、それと直接接触し、通過する燃焼用空気Ａの少なくとも一部によって発生した水蒸気が系外（焼却炉２０）に持ち去られ、それによって水蒸気分圧が低減されるため、廃棄物Ｗａの温度が高められなくても、乾燥推進力因子の一つである、廃棄物Ｗａの表面の水蒸気圧との圧力差が増大し、燃焼用空気Ａが導入されない場合に比較して乾燥速度が高い。従って、加熱側の条件が同等であれば、乾燥器１０，１１０，２１０は小さくてよいか、又は乾燥の度合が増大し、焼却炉２０における水分除去の負担が軽減され、ボイラ３０への給熱量が増大し、スチームタービン４０の出力が増大する。【００１１】  なお、加熱媒体がスチームＳ２である場合、その分スチームタービン４０の出力は若干減ずるが、復水器の負担が低減される。また、加熱媒体がボイラ排ガスＧ１であり、且つスチームタービン４０の出力がそのまま保持される場合、廃棄物Ｗａの乾燥に振り向けられるボイラ排ガスＧ１の温度が低くなり、そのうえスチームの凝縮伝熱に比較して、加熱側の伝熱係数がかなり低いため、乾燥器１１０の必要伝熱面積が大きくなるが、常圧であるため、構造が簡単であって、強度、シール等の制約は少ない。なお、乾燥器２１０の加熱媒体としてスチームＳ２、ボイラ排ガスＧ１の両者が併用される場合、両者の長所が生かされる。【００１２】  請求項２の発明によれば、乾燥器３１０の構造が著しく簡単になると共に、廃棄物Ｗａと直接接触する加熱媒体は、空気加熱器５０，１５０，２５０で加熱された燃焼用空気Ａ１の少なくとも一部に、主として廃棄物Ｗａ中の水分からの水蒸気が加えられるだけであり、そのまま支障なく焼却炉２０へ導入可能であり、しかも、それに含まれる悪臭成分は導入された焼却炉２０で燃焼し、無臭化されるため、そのまま大気中に放出可能である。【００１３】  なお、空気加熱器５０（加熱媒体がスチームＳ２）である場合、スチームタービン４０の出力は若干減ずるが、復水器の負担が低減される。また、空気加熱器１５０（加熱媒体がボイラ排ガスＧ１）であり、且つスチームタービン４０の出力がそのまま保持される場合、燃焼用空気Ａの加熱に振り向けられるボイラ排ガスＧ１の温度が低くなり、また、スチームの凝縮伝熱に比較して、加熱側の伝熱係数がかなり低いため、空気加熱器５０の必要伝熱面積が大きくなるが、常圧であるため、構造が簡単であって、強度、シール等の制約は少ない。それに対して、空気加熱器２５０の加熱媒体として、スチームＳ２、ボイラ排ガスＧ１の両者が併用される場合、両者が有効活用されると共に、両者の長所が生かされる。
【発明を実施するため最良の形態】
【００１４】  本発明に係わる高水分可燃性廃棄物焼却装置を実施するための最良の形態について図１によって、先ず機器構成について説明すると、１０はスチームによる間接熱交換式の、高水分可燃性廃棄物Ｗａ（以下その乾燥品も含め、単に廃棄物と略称）の乾燥器、２０はその乾燥器１０で乾燥された廃棄物Ｗａを焼却する焼却炉であって、その廃熱を回収してスチームＳ１を発生するボイラ３０が付設されている。３１はそのスチームＳ１を貯留し、その圧力・供給量を安定化するスチームアキュムレータ、４０はそのスチームＳ１によって駆動されるスチームタービン、４１はそのスチームタービン４０によって駆動される発電機であるが、ポンプ・ファン等でもよい。４２は復水器であって、乾燥器１０で使用され、その一部が凝縮したスチームＳ２を完全に水に戻すものである。
【００１５】  追記すると、Ｃｙはボイラ３０からの排ガスＧ１や乾燥器１０からの排ガスＧ２に含まれるダストを分離するサイクロン、Ｆは排ガスＧ１，Ｇ２等を誘引するファン、Ｐは復水器４２で凝縮された水Ｗを加圧し、ボイラ３０へ供給するポンプである。なお、乾燥器１０として、靜置式で廃棄物Ｗａは内部に設けられた攪拌兼輸送機材によって他端へ送られるよう構成されたもの、ケーシンング全体が回転する回転式のもの等、また、焼却炉２０として、傾斜火格子付き靜置式のもの、円筒形の回転炉等いずれでもよい。
【００１６】  作用について説明すると、乾燥器１０の一端に、例えば水分５０％の鶏糞１ｔ／ｈ（低位発熱量３，９００Ｋｃａｌ／ｋｇ）及び約２５０℃，４，０００Ｎｍ３／ｈの燃焼用空気Ａの全てが導入されると共に、他方、それに並行して前記廃棄物Ｗａと伝熱面を隔てた空間に、スチームタービン４０で仕事をし、温度、圧力が低下した３Ｋｇ／ｃｍ２，２．２ｔ／ｈのスチームＳ２が導入される。前記廃棄物Ｗａや燃焼用空気Ａは乾燥器１０を通過する間、スチームＳ２とは伝熱面で隔てられていて、混合はしないが、伝熱面を介して熱的に緊密に接触し、効果的な熱交換をしながら他端から排出される。その間、スチームＳ２が凝縮すると共に、廃棄物Ｗａの加熱、乾燥が行なわれる。
【００１７】  さらに、乾燥され、水分２５％となった廃棄物Ｗａは、重力又は適当な輸送機（図示省略）によって、また、約４１Ｎｍ３／ｈの水蒸気を加えた燃焼用空気は、ファンＦ、サイクロンＣｙを経て、それぞれ前記焼却炉２０の一端に送られる。そのうち、廃棄物Ｗａは、焼却炉２０内を他端に向かって移動しながら、前記乾燥器１０の主として空気よりなる排ガスＧ２に含まれる酸素の支援を受けて、燃焼し、灰Ａｓとなって排出される。その際、前記排ガスＧ２に含まれていた悪臭成分も燃焼し、無臭化される。廃棄物Ｗａの燃焼によって生じた約５，７００Ｎｍ３／ｈの燃焼ガスは、付設のボイラ３０に送られ、それが持つ熱を水Ｗに与え、自らは降温することによって１８．５Ｋｇ／ｃｍスチームＳ１を発生させ、降温し、ボイラ排ガスＧ１となって、ファンＦ、サイクロンＣｙを経て大気中に放出される。
【００１８】  なお、前記ボイラ３０で発生したスチームＳ１は一旦スチームアキュムレータ３１に貯留されたうえスチームタービン４０に送られ、動力を発生し、低温低圧のスチームＳ２となって、前述のように乾燥器１０へ送られる。さらに、乾燥器１０で使用された凝縮水を含むスチームは前記復水器４２に送られ、完全に水Ｗに戻されたうえ、ポンプＰによって加圧され、再び前述のボイラ３０へ戻される。その他、スチームタービン４０によって発生した動力は発電機４１で電力に変換されるか、図示は省略するが、そのままファンやポンプの駆動に使用される。
【００１９】  効果について説明すると、前記乾燥器１０から排出されるガスＧ２は、その成分が主として廃棄物Ｗａ中の水分からの水蒸気と空気Ａとであって、そのまま支障なく焼却炉２０へ導入可能であり、しかも、それに含まれる悪臭成分は導入された焼却炉２０で燃焼し、無臭化され、そのまま大気中へ放出可能である。加熱媒体であるスチームＳ２は、乾燥器１０が間接熱交換式であるため、排ガスＧ２と混合することなく、復水器４２によって完全に水に戻され、ボイラ３０への給水として再使用される。
【００２０】  そのうえ、受熱側の廃棄物Ｗａの周囲は、それと直接接触し、通過する空気Ａによって発生した水蒸気が系外（焼却炉２０）に持ち去られ、それによって水蒸気分圧が低減されるため、廃棄物Ｗａの温度が高められなくても、乾燥推進力因子の一つである、廃棄物Ｗａの表面の水蒸気圧との圧力差が増大し、燃焼用空気Ａが導入されない場合に比較して乾燥速度が高い。従って、加熱側の条件が同等であれば、乾燥器１０は小さくてよいか、又は乾燥度合が増大し、焼却炉２０における水分除去の負担が軽減され、ボイラ３０への給熱量が増大し、スチームタービン４０の出力が増大する。
【００２１】  上述のものとは別の実施態様について図２により説明すると、廃棄物Ｗａの乾燥器１１０が、その加熱媒体として、スチームタービン４０の排スチームＳ２の代わりにボイラ３０の排ガスＧ１が用いられるよう構成されていることを除いて、他の構成は前述のものと略同じである。なお、前述の乾燥器１０ではスチームＳ２が凝縮するのに対して、この乾燥器１１０では排ガスＧ１が相変化せず、減温する。そのため、伝熱性その他の違いからその構成も前述のものと若干異なるが、基本原理に違いはなく、作用効果も前述のものと略同じである。
【００２２】  違いを揚げれば、加熱媒体がスチームＳ２である場合、その分スチームタービン４０の出力は若干減じ、復水器の負担が低減されるのに対して、加熱媒体がボイラ排ガスＧ１である場合、スチームタービン４０の出力がそのまま保持されるとすれば、廃棄物Ｗａの乾燥に振り向けられるボイラ排ガスＧ１の温度が低く、そのうえ、スチームの凝縮伝熱に比較して、加熱側の伝熱係数がかなり低いため、乾燥器１１０の必要伝熱面積が大きくなる。しかし、常圧であるため、構造が簡単であって、強度、シール等の制約は少ないという利点がある。
【００２３】  さらに、以上二つの態様の折衷されたものについて図３について説明する。すなわち、乾燥器２１０は、廃棄物Ｗａについて上流側はボイラ３０の排ガスＧ１が、また、下流側はスチームタービン４０の排スチームＳ２がそれぞれ供給されているよう、その加熱媒体供給帯域が２分されている。それを除く残りの構成は以上２つの態様のそれと同じであり、従って基本原理に違いはなく、作用効果も略同じである。、
【００２４】  違いを揚げると、（１）廃棄物Ｗａの水分が高く、乾燥が容易な帯域では、伝熱性の低いボイラ３０の排ガスＧ１が用いられ，また、廃棄物Ｗａの水分が低く、乾燥し難い帯域では、伝熱性の高いスチームＳ２が用いられることによって、各帯域の廃棄物Ｗａの乾燥速度が出来るだけ高くなるようなされているため、乾燥器２１０の伝熱面積が比較的小さいこと、（２）そのまま大気中へ廃棄され兼ねない、低温度レベルの、ボイラ３０の排ガスＧ１の廃熱が有効利用され、その分スチームＳ２の使用が節約され、スチームタービン４０の出力の低下が抑制されていることである。
【００２５】  次に本発明に係わる高水分可燃性廃棄物焼却装置を実施するための他の最良の形態について先ず図４により説明する。上述の実施の形態例とは異なる機器を揚げると、５０はボイラ３０の排ガスＧ１による間接熱交換式空気加熱器、３１０はその空気加熱器５０によって加熱された燃焼用空気Ａ１による直接熱交換式の乾燥器である。なお、スチームタービン４０の排スチームＳ２が廃棄物Ｗａの乾燥に使用されないため、スチームＳ１の持つエネルギは図示されない給湯その他の加熱用を除き、最大限動力に変換される。
【００２６】  作用について説明すると、間接熱交換式空気加熱器５０を別に必要とするが、既存技術に基くものであって、実用上特に問題もなく、それによってボイラ３０の排ガスＧ１の持つ顕熱が燃焼用空気Ａの少なくとも一部に効果的に伝えられ、それによって加熱された燃焼空気Ａ１が加熱媒体として、これも既存技術に基き、実用上特に問題もない直接熱交換式乾燥器３１０に導入され、廃棄物Ｗａと直接接触し、それを効果的に乾燥する。
【００２７】  そのうえ、廃棄物Ｗａと直接接触する加熱媒体は、空気加熱器５０で加熱された空気Ａ１であって、乾燥器３１０で、主として廃棄物Ｗａからの水蒸気が加えられるだけで、そのまま支障なく燃焼用空気として焼却炉２０へ導入可能であり、しかも、それに含まれる悪臭成分も導入された焼却炉２０で燃焼し、無臭化され、大気中放出される。この乾燥器３１０は前述のように、既存技術に基くものであって、直接熱交換式であるため、構造が著しく簡単、且つ小さく、安価である。
【００２８】  次に他の実施態様について図５により説明すると、前述の空気加熱器５０に代えて、スチームＳ２との間接熱交換式空気加熱器１５０が使用されていることを除き、他の構成は前述のものと略同じである。それによれば、空気加熱器１５０の加熱媒体の伝熱が、スチームの凝縮によるため、伝熱性に著しく優れていて、その伝熱面積が小さくなる。しかし、その分スチームタービン４０の出力が低下すると共に、スチームＳ２の温度レベルが比較的低く、高い温度の空気が得られないと言う問題点はある。
【００２９】  ３番目の態様について図６により説明すると、空気加熱器２５０は、その加熱媒体として、ボイラ３０の排ガスＧ１とスチームタービン４０の排スチームＳ２とが併用されるよう構成されている。それによれば、空気の温度がまだ低い前半の低温域はスチームＳ２により、後半の高温域はボイラ排ガスＧ１により加熱されるよう構成されていて、図５に示すものに比較して、伝熱面積が若干増大するが、スチームタービン４０の出力低下や高い温度の空気が得られないと言う前述の問題点がかなり改善される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の装置の最良の形態を示す系統図である。
【図２】図１の別の実施態様を示す系統図である。
【図３】図１の３番目の実施態様を示す系統図である。
【図４】本発明の装置の最良の形態の他の例を示す系統図である。
【図５】図４の別の実施態様を示す系統図である。
【図６】図４の３番目の実施態様を示す系統図である。
【符号の説明】
【００３１】１０    乾燥器
１１０  乾燥器
２１０  乾燥器
３１０  乾燥器
２０    焼却炉
３０    ボイラ
３１    スチームアキュムレータ
４０    スチームタービン
４１    発電機
４２    復水器
５０    空気加熱器
１５０  空気加熱器
２５０  空気加熱器
Ａ      空気
Ａ１    加熱された空気
Ａｓ    灰
Ｃｙ    サイクロン
Ｆ      ファン
Ｇ１    排ガス
Ｇ２    排ガス
Ｐ      ポンプ
Ｓ１    スチーム
Ｓ２    スチーム
Ｗ      水
Ｗａ    廃棄物
【図１】
2005233594.tif 000003
【図２】
2005233594.tif 000004
【図３】
2005233594.tif 000005
【図４】
2005233594.tif 000006
【図５】
2005233594.tif 000007
【図６】
2005233594.tif 000008