(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃プラスチックを熱分解する熱分解装置と、
熱分解装置からの発生する油蒸気を凝縮する分解油ドラムと、
改質器と燃料電池本体とを有する燃料電池発電装置と、
熱分解装置と別体に設けられた加熱燃焼装置とを備え、
分解油ドラムから放出される軽質ガス分を燃料電池発電装置の改質器へ第１導入ラインにより導入し、分解油ドラムから放出される軽質ガス分を加熱燃焼装置へ第２導入ラインにより導入し、加熱燃焼装置において軽質ガス分を燃焼することにより生じる排ガスを、排ガスラインを介して熱分解装置へ送って、この熱分解装置を加熱することを特徴とする廃プラスチック処理および燃料電池発電の一体化システム。
【請求項２】
加熱燃焼装置から排出される排ガスを、排ガスラインを介して熱分解装置へ送るとともに、燃料電池発電装置へ供給することを特徴とする請求項１記載の廃プラスチック処理および燃料電池発電の一体化システム。
【請求項３】
第１導入ラインと第２導入ラインに、軽質ガス分の流量を調整する流量調整弁が設けられていることを特徴とする請求項１記載の廃プラスチック処理および燃料電池発電の一体化システム。
【請求項４】
燃料電池発電装置の発電負荷に応じて、第１導入ラインおよび第２導入ラインの流量調整を制御装置により制御することを特徴とする請求項３記載の廃プラスチック処理および燃料電池発電の一体化システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は廃プラスチック処理および燃料電池発電の一体化システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より廃プラスチックを処理する熱分解装置等を有する廃プラスチック処理装置が知られている。一方アノード電極とカソード電極を有する燃料電池本体と、この燃料電池本体から直接電力を得る燃料電池発電装置、更に燃料電池からの余剰の燃料ガスを用いてタービンを駆動させ、発電機により発電する燃料電池発電装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように廃プラスチックを処理する廃プラスチック処理装置と、燃料電池発電装置が知られているが、従来、これらは各々独立して運転されている。
【０００４】
このような場合、廃プラスチックの熱分解装置から発生する燃料ガスを燃料電池発電装置で利用することができれば、システム全体の運転の効率化を図ることができて都合がよい。
【０００５】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、廃プラスチックの熱分解装置から発生する燃料ガスを燃料電池発電装置で利用することができる廃プラスチック処理および燃料電池発電の一体化システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、廃プラスチックを熱分解する熱分解装置と、熱分解装置から発生する油蒸気を凝縮する分解油ドラムと、改質器と燃料電池本体とを有する燃料電池発電装置とを備え、分解油ドラムから放出される軽質ガスを燃料電池発電装置の改質装置に導入ラインにより導入し、水素リッチガスに改質後、燃料電池本体に導入し、燃料電池発電装置は排熱回収ボイラを有し、排熱回収ボイラで発生した蒸気を蒸気ラインにより熱分解装置と導入ラインに供給することを特徴とする廃プラスチック処理および燃料電池発電の一体化システムである。
【０００７】
本発明は、廃プラスチックを熱分解する熱分解装置と、熱分解装置からの発生する油蒸気を凝縮する分解油ドラムと、改質器と燃料電池本体とを有する燃料電池発電装置と、熱分解装置と別体に設けられた加熱燃焼装置とを備え、分解油ドラムから放出される軽質ガス分を燃料電池発電装置の改質器へ第１導入ラインにより導入し、分解油ドラムから放出される軽質ガス分を加熱燃焼装置へ第２導入ラインにより導入し、加熱燃焼装置において軽質ガス分を燃焼することにより生じる排ガスを排ガスラインを介して熱分解装置へ送って、この熱分解装置を加熱することを特徴とする廃プラスチック処理および燃料電池発電の一体化システムである。
【０００８】
本発明は、加熱燃焼装置から排出される排ガスを、排ガスラインを介して熱分解装置へ送るとともに、燃料電池発電装置へ供給することを特徴とする廃プラスチック処理および燃料電池発電の一体化システムである。
【０００９】
本発明は、第１導入ラインと第２導入ラインに、軽質ガス分の流量を調整する流量調整弁が設けられていることを特徴とする廃プラスチック処理および燃料電池発電の一体化システムである。
【００１０】
本発明は、燃料電池発電装置の発電負荷に応じて、第１導入ラインおよび第２導入ラインの流量調整を制御装置により制御することを特徴とする廃プラスチック処理および燃料電池発電の一体化システムである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明による廃プラスチック処理および燃料電池発電の一体化システムを示す図である。
【００１２】
図１に示すように、廃プラスチック処理および燃料電池発電の一体化システムは、燃料電池発電装置Ａと廃プラスチック処理装置Ｂとを組み合わせたものである。
【００１３】
図１によりまず燃料電池発電装置Ａについて説明する。燃料電池発電装置Ａは、カソード極１ａとアノード極１ｂとを有し、化学エネルギを電気エネルギに変換する燃料電池本体１と、燃料電池本体１からの燃料ガスと圧縮機４からの空気とが燃焼する補助燃焼器１５と、補助燃焼器１５からの燃焼ガスが送られて回収するタービン３と、タービン３に連結された発電機５とを備えている。
【００１４】
タービン３からの排ガスは排熱回収ボイラ７へ導かれて蒸気を発生させるようになっている。また燃料電池発電装置Ａのアノード極１ｂへは、後述のように廃プラスチック処理装置Ｂから送られる軽質ガス分（燃料ガス）が燃料予熱器１６および改質器２を経て供給される。
【００１５】
改質器２は反応部２ａと燃焼部２ｂとを有し、予熱器１６から送られた燃料ガスはこのうち反応部２ａに送られて改質されてアノード極１ｂへ供給される。
【００１６】
燃料電池本体１のアノード極１ｂへ送られた燃料ガスは、燃料電池本体１内でカソード極１ａ側のガスと反応した後、アノード排ガス予熱器１７，燃料予熱器１６およびアノード排ガス凝縮熱変換器１３を経て冷却され、気液分離器１９で気体と液体とに分離される。
【００１７】
気液分離器１９で生成された気体は、その後アノード排ガス循環ブロワ１２によってアノード排ガス予熱器１７により加熱され、その後改質器２の燃焼部２ｂへ送られた後、改質器燃焼空気予熱器１８および炭酸ガスリサイクル系１１を経てカソード極１ａに送られる。
【００１８】
カソード極１ａからの燃料ガスは上述のように、補助燃焼器１５へ送られるが、その一部はカソード排ガス循環ブロワ１４によりカソードガスリサイクル系１０を通って改質器燃焼空気予熱器１８に送られ、さらに改質器２の燃焼部２ｂへ送られる。
【００１９】
また気液分離器１９で生成された液体（水）は、凝縮水冷却用熱変換器２０により冷却され、水処理装置８で処理された後、排熱回収ボイラ７へ供給される。
【００２０】
次に廃プラスチック処理装置Ｂについて説明する。廃プラスチック処理装置Ｂは、プラスチック廃棄物（廃プラスチック）が投入される投入機３３と、廃プラスチックを熱分解して加熱油化処理する熱分解装置３１と、投入機３３からの廃プラスチックを熱分解装置３１に定量投入する定量投入機３１ａと、熱分解装置３１から発生した油蒸気を凝縮し不純物を沈降させる分解油ドラム３２とを備えている。
【００２１】
このうち熱分解装置３１は廃プラスチックを熱分解したプラスチック油化廃分を排出するプラスチック廃分排出部４５を有し、また分解油ドラム３２にはヒータ等の温調装置（第１温調装置）３２ａが取り付けられている。
【００２２】
また分解油ドラム３２には、分解油ドラム３２中で発生する軽質ガス分またはオフガス（以下、軽質ガス分）を一旦貯蔵する軽質ガスバッファタンク３５が接続されている。この軽質ガスバッファタンク３５には、ヒータ等の温調装置（第２温調装置）３５ａが設けられている。
【００２３】
さらに軽質ガスバッファタンク３５には、軽質ガス分を燃料電池発電装置Ａの燃料予熱器１６および改質器２を経て燃料電池本体１１のアノード極１ｂへ導くとともに流量調整弁５０ａを有する導入ライン（第１導入ライン）４２が接続されている。この導入ライン４２には、排熱回収ボイラ７で生成された蒸気ライン５４により送られた蒸気が混入されるようになっている。
【００２４】
また軽質ガスバッファタンク３５に接続された導入ライン４２には、導入ライン４２から分岐する導入ライン（第２導入ライン）４３が設けられ、この導入ライン４３には加熱燃焼装置３７が接続され、加熱燃焼装置３７により軽質ガス分が燃焼されるようになっている。なお導入ライン４３には流量調整弁５０ｂが取り付けられている。また加熱燃焼装置３７には温度計３８が設置され、また加熱燃焼装置３７入口の導入ライン４３には流量調整部３９が設けられ、温度計３８で測定した加熱燃焼装置３７内の温度に基づいて軽質ガス分の流量が流量調整部３９により調整されるようになっている。またボイラ４０へは水処理装置８で処理された水が供給され、ボイラ４０で発生した蒸気は排熱回収ボイラ７で生成された蒸気と合流して蒸気ライン５４を経て熱分解装置３１へ送られる。
【００２５】
また加熱燃焼装置３７の出口側には、ボイラ４０，排ガスを吸引するブロア４９および排気ダクト４１が順次設けられ、燃焼装置３７からの排ガスがボイラ４０，ブロア４９および排気ダクト４１を経て排ガスライン４７ａ、４７ｂに導かれるようになっている。排ガスライン４７ａ、４７ｂに導かれた排ガスはそれぞれ、廃プラスチック処理装置Ｂ内、例えば、熱分解装置３１、および燃料電池発電装置Ａ内、例えば、改質器２へ導かれる。
【００２６】
なお、熱分解装置３１と改質器２の入口側の排ガスライン４７ａ、４７ｂには、排ガスを空気で希釈させて排ガスの温度を低下させるため希釈空気供給部４８ａ、４８ｂが各々設けられている。
【００２７】
さらに分解油ドラム３２には、分解油ドラム３２中の回収油を軽質ガスバッファタンク３５および加熱燃焼装置３７へ導くための回収油導入ライン４４が接続され、回収油導入ライン４４には分解油ポンプ３４が取り付けられている。
【００２８】
回収油導入ライン４４はジャケット５３により覆われており、このジャケット５３内にはアノード排ガス凝縮熱変換器１３により加熱された温水が流入するようになっている。また、回収油導入ライン４０からは回収油放出ライン５２が分岐している。
【００２９】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
まず投入機３３から廃プラスチックが定量投入機３１ａ側へ投入され、定量投入機３１ａ内で廃プラスチックが加熱圧縮される。次に定量投入機３１ａ内の廃プラスチックは、熱分解装置３１へ送られ、この熱分解装置３１において熱分解による加熱油化処理が行われ、油蒸気とプラスチック油化廃分が生成される。
【００３０】
このうち油化プラスチック廃分はプラスチック油化廃分排出部４５から排出され、油蒸気のうち軽質ガス分は分解油ドラム３２を経て軽質ガスバッファタンク３５へ送られる。軽質ガスバッファタンク３５内の軽質ガス分は、その後導入ライン４２を介して燃料として燃料予熱器１６へ送られ、さらに改質器２へ送られて燃料電池本体１へ送られる。燃料電池本体１内ではカソード極１ａ側のガスとアノード極１ｂ側のガスとが反応して燃料電池として機能する。燃料電池本体１からのガスは圧縮機４から供給される空気と補助燃焼器１５内で燃焼し、燃焼ガスがタービン３側へ送られて発電機５により発電が行われる。
【００３１】
また軽質ガスバッファタンク３５内の軽質ガス分は、導入ライン４３を介して加熱燃焼装置３７側へ送られる。加熱燃焼装置３７内で軽質ガスは高温により完全燃焼した後、排ガスとなってボイラ４０，ブロア４９および排気ダクト４１を経て排ガスライン４７ａ，４７ｂへ導かれる。
【００３２】
排ガスライン４７ａ内の排ガスは、希釈空気供給部４８ａから供給される空気により希釈され、その温度が調整されて熱分解装置３１へ供給されて熱分解装置３１を加熱する。また排ガスライン４７ｂ内の排ガスは希釈空気供給部４８ｂから供給される空気により希釈され、その温度が調整されて改質部２へ供給されて改質部２を加熱する。
【００３３】
この間、燃料電池発電装置Ａ側において、発電負荷が変動することも考えられる。この場合、軽質ガスバッファタンク３５から導入ライン４２を経て燃料電池発電装置Ａ側へ供給する軽質ガス分の供給量を調整することにより、燃料電池発電装置Ａ側の負荷を一定の値に定めることができる。
【００３４】
この場合、分解油ドラム３２の第１温調装置３２ａにより分解油ドラム３２内の温度を調整して、分解油ドラム３２内から発生する軽質ガス分の発生量を調整するとともに、軽質ガスバッファタンク３５の第２温調装置３５ｂにより軽質ガスバッファタンク３５内の温度を調整して軽質ガスバッファタンク３５から放出される軽質ガス分の放出量を調整する。このことにより、軽質バッファタンク３５内から導入ライン４２を経て燃料電池発電装置Ａ側へ供給される軽質ガス分の流量を調整して、燃料電池発電装置Ａ側の負荷を一定に定めることができる。
【００３５】
また、加熱燃焼装置３７内においては、温度計３８により測定した温度に基づいて流量調整部３９により軽質ガス分の流量が調整されるので、加熱燃焼装置３７内の温度を一定に保って排ガスダクト４１からの排ガス温度を一定に定めることができる。
【００３６】
なお、熱分解装置３１の起動時または停止時において、分解油ドラム３２から十分に軽質ガス分を加熱燃焼装置３７側へ供給することができない。この場合は分解油ドラム３２内の回収油をポンプ３３により回収油導入ライン４４を経て加熱燃焼装置３７側へ供給して加熱燃焼装置３７を運転する。
【００３７】
以上のように本実施の形態によれば、廃プラスチック処理装置Ｂの熱分解装置３１から発生する燃料ガスを、燃料電池発電装置Ａにおいて有効利用することができるので、システム全体の効率的な運転を行うことができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、廃プラスチックが熱分解装置により熱分解して加熱油化処理され、熱分解装置により発生した油蒸気が分解油ドラム内に貯えられる。分解油ドラム内の油蒸気の軽質分は、その後燃料電池発電装置へ導入され、燃料電池発電装置で使用することができる。このためシステム全体の運転の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による廃プラスチック処理および燃料電池発電の一体化システム。
【符号の説明】
１  燃料電池本体
２  改質器
３  タービン
４  圧縮機
５  発電機
３１  熱分解装置
３２  分解油ドラム
３２ａ  第１温調装置
３５  軽質ガスバッファタンク
３５ａ  第２温調装置
３７  加熱燃焼装置
４０  ボイラ
４１  排気ダクト
４２  導入ライン
４３  導入ライン
４７ａ，４７ｂ  排ガスライン
５４  蒸気ライン
Ａ  燃料電池発電装置
Ｂ  廃プラスチック処理装置
【図１】
0003991010.tif 000002