(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
都市ゴミを熱分解する熱分解ドラムと、該熱分解ドラムにて生成された生成ガスを燃料として前記熱分解ドラムから排出された可燃物を燃焼させると共にその燃焼灰を溶融させる溶融炉と、該溶融炉の後流に設置させた廃熱回収ボイラと、該廃熱回収ボイラで生成した蒸気を用いて発電機を駆動させる蒸気タービンとを備えたごみ発電システムであって、前記発電機とは別に第２発電機を設置し、該第２発電機を駆動するガスタービンから排出された排ガスを前記熱分解ドラムの熱源、及び前記廃熱回収ボイラおよび第２廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気を過熱する過熱器の熱源、並びに前記第２廃熱回収ボイラの熱源として使用し、更に、前記廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気の一部を前記ガスタービンの燃焼器に供給することを特徴とするごみ発電システム。
【請求項２】
都市ゴミを熱分解する熱分解ドラムと、該熱分解ドラムにて生成された生成ガスを燃料として前記熱分解ドラムから排出された可燃物を燃焼させると共にその燃焼灰を溶融させる溶融炉と、該溶融炉の後流に設置させた廃熱回収ボイラと、該廃熱回収ボイラで生成した蒸気を用いて発電機を駆動させる蒸気タービンとを備えたごみ発電システムであって、前記発電機とは別に第２発電機を設置し、該第２発電機を駆動するガスタービンから排出された排ガスを前記熱分解ドラムの熱源及び前記廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気を過熱する過熱器の熱源として使用し、前記過熱器及び前記熱分解ドラムを出たガスタービン排ガスを合流させてその全量を前記溶融炉の出口部に供給し、更に、前記廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気の一部を前記ガスタービンの燃焼器に供給することを特徴とするごみ発電システム。
【請求項３】
都市ゴミを熱分解する熱分解ドラムと、該熱分解ドラムにて生成された生成ガスを燃料として前記熱分解ドラムから排出された可燃物を燃焼させると共にその燃焼灰を溶融させる溶融炉と、該溶融炉の後流に設置させた廃熱回収ボイラと、該廃熱回収ボイラで生成した蒸気を用いて発電機を駆動させる蒸気タービンとを備えたごみ発電システムであって、前記発電機とは別に第２発電機を設置し、該第２発電機を駆動するガスタービンから排出された排ガスを前記熱分解ドラムの熱源及び前記廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気を過熱する過熱器の熱源として使用し、前記過熱器及び前記熱分解ドラムを出たガスタービン排ガスを前記溶融炉内に供給し、溶融炉の燃焼用空気として使用すると共にその供給量を制御し、更に、前記廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気の一部を前記ガスタービンの燃焼器に供給することを特徴とするごみ発電システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生ゴミを主体とする都市ゴミの焼却処理に付随する複合発電技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生ゴミを主体とする都市ゴミをガス化する際、その熱源として都市ゴミをガス化して得られた生成ガスの燃焼熱を有効利用して都市ゴミをガス化させる自前の方法があるが、ゴミ処理プラントとしての熱分解ドラムの後流に溶融炉及び廃熱回収ボイラを設置する上で更に向上が望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、係る要望に鑑みてなされたものであり、その目的は、発電量の増加を計る一方、ガスタービン排ガス中のＮＯｘの低減を計ることができるごみ発電システムを提供することにある。他の目的は、溶融炉の炉壁保護を計る一方、ガスタービン排ガス中のＮＯｘの低減を計ることができるごみ発電システムを提供することにある。更に他の目的は、ガスタービン排ガスを溶融炉の燃焼用空気として使用すると共に溶融炉内を所定温度に維持する一方、ガスタービン排ガス中のＮＯｘの低減を計ることができるごみ発電システムを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明のごみ発電システムは、都市ゴミを熱分解する熱分解ドラムと、該熱分解ドラムにて生成された生成ガスを燃料として前記熱分解ドラムから排出された可燃物を燃焼させると共にその燃焼灰を溶融させる溶融炉と、該溶融炉の後流に設置させた廃熱回収ボイラと、該廃熱回収ボイラで生成した蒸気を用いて発電機を駆動させる蒸気タービンとを備えたごみ発電システムであって、前記発電機とは別に第２発電機を設置し、該第２発電機を駆動するガスタービンから排出された排ガスを前記熱分解ドラムの熱源、及び前記廃熱回収ボイラおよび第２廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気を過熱する過熱器の熱源、並びに前記第２廃熱回収ボイラの熱源として使用し、更に、前記廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気の一部を前記ガスタービンの燃焼器に供給することを特徴としている。
【０００５】
上記のように、蒸気タービンによって駆動される発電機によって発電する一方、ガスタービンによって駆動される発電機によって発電を行なうことにより、発電量の増加を計ることができる。また、廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気の一部をガスタービンの燃焼器に供給することにより、ガスタービン燃焼器内の燃焼温度が下がり、ＮＯｘの発生を抑制することができる。
【０００６】
また、本発明のごみ発電システムは、都市ゴミを熱分解する熱分解ドラムと、該熱分解ドラムにて生成された生成ガスを燃料として前記熱分解ドラムから排出された可燃物を燃焼させると共にその燃焼灰を溶融させる溶融炉と、該溶融炉の後流に設置させた廃熱回収ボイラと、該廃熱回収ボイラで生成した蒸気を用いて発電機を駆動させる蒸気タービンとを備えたごみ発電システムであって、前記発電機とは別に第２発電機を設置し、該第２発電機を駆動するガスタービンから排出された排ガスを前記熱分解ドラムの熱源及び前記廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気を過熱する過熱器の熱源として使用し、前記過熱器及び前記熱分解ドラムを出たガスタービン排ガスを合流させてその全量を前記溶融炉の出口部に供給し、更に、前記廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気の一部を前記ガスタービンの燃焼器に供給することを特徴としている。
【０００７】
上記のように、廃熱回収ボイラの過熱器及び熱分解ドラムを通ったガスタービンの排ガスを合流させ、その全量を溶融炉の出口部に供給することにより、ガスタービンの排ガスによって溶融炉出口部の炉壁を保護することができる。また、廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気の一部をガスタービンの燃焼器に供給することにより、ガスタービン燃焼器内の燃焼温度が下がり、ＮＯｘの発生を抑制することができる。
【０００８】
更に、本発明のごみ発電システムは、都市ゴミを熱分解する熱分解ドラムと、該熱分解ドラムにて生成された生成ガスを燃料として前記熱分解ドラムから排出された可燃物を燃焼させると共にその燃焼灰を溶融させる溶融炉と、該溶融炉の後流に設置させた廃熱回収ボイラと、該廃熱回収ボイラで生成した蒸気を用いて発電機を駆動させる蒸気タービンとを備えたごみ発電システムであって、前記発電機とは別に第２発電機を設置し、該第２発電機を駆動するガスタービンから排出された排ガスを前記熱分解ドラムの熱源及び前記廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気を過熱する過熱器の熱源として使用し、前記過熱器及び前記熱分解ドラムを出たガスタービン排ガスを前記溶融炉内に供給し、溶融炉の燃焼用空気として使用すると共にその供給量を制御し、更に、前記廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気の一部を前記ガスタービンの燃焼器に供給することを特徴としている。
【０００９】
上記のように、廃熱回収ボイラの過熱器及び熱分解ドラムを出たガスタービン排ガスを溶融炉内に供給すると共にその供給量を制御することにより、ガスタービン排ガスを溶融炉の燃焼用空気として使用すると共に溶融炉内の温度を所定の温度に制御することができる。一方、廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気の一部をガスタービンの燃焼器に供給することにより、ガスタービン燃焼器内の燃焼温度が下がり、ＮＯｘの発生を抑制することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
先ず、第１の実施の形態について説明する。図１において、１は熱分解ドラムであり、その後流に溶融炉２、廃熱回収ボイラ３および集塵器４が、この順序に設置されている。更に、廃熱回収ボイラ３に付随して発電機５を駆動するための蒸気タービン６が設けられている。
【００１２】
廃熱回収ボイラ３は、節炭器３ａおよび蒸発器３ｂで発生した飽和蒸気（１００ａｔａ、３１０℃）を気水分離する蒸気ドラム７を有しており、蒸気ドラム７と蒸気タービン６を連通する蒸気管８の途中に過熱器９を有している。
【００１３】
一方、第２の発電機３０および第２の発電機を駆動するためのガスタービン３１が設置されており、ガスタービン３１から排出された高温（例えば、５００〜６００℃）の排ガスｃは、排気管１１を通って熱分解ドラム１に供給され、熱分解ドラム１に供給される生ゴミを主体とする都市ゴミｄを熱分解するようになっている。熱分解によって都市ゴミｄから生成された生成ガスｅは、管路１２を通って溶融炉２に供給され、燃料として使用される。
【００１４】
熱分解ドラム１から排出された残査物は、図示しない分離機によってガレキ類とチャー（可燃物）ｈに分離される。チャーｈは、溶融炉２に供給され、燃焼する。その際に生じた燃焼灰や廃熱回収ボイラ３および集塵器４から溶融炉２内に戻された灰は、溶融炉２内で溶融され、スラグｊとして系外に排出される。
【００１５】
上記排気管１１から分岐したバイパス管１４は、過熱器９に連通しており、バイパス管１４を通って過熱器９に供給されるガスタービンの排ガスｃによって蒸気ドラム７から供給される飽和蒸気を過熱（１００ａｔａ、５２０℃）するようになっている。過熱器９に供給されるガスタービンの排気量は、バイパス管１４の途中に設けたバイパス弁１５によって調整されるようになっている。
【００１６】
過熱器９を通過したガスタービンの排気ｃは、配管１６を通って第２の廃熱回収ボイラ３２に供給される。これには、熱分解ドラム１の加熱器（図示せず）を通過したガスタービンの排ガスｃ（３００℃）が配管１７を通って合流する。そして、第２の廃熱回収ボイラ３２を出たガスタヒーン排ガスｃ（１２０℃）は、煙突３３から大気中に放出される。
【００１７】
蒸気タービン６は、高圧蒸気タービン６ａと低圧蒸気タービン６ｂから成り、高圧蒸気タービン６ａを出た高圧蒸気の一部は、熱交換器２９を有する蒸気管２０を通って脱気器２１に戻されるが、更にその一部は、蒸気管２０から分岐した分岐管２２を通って系外に導かれ、余熱として利用される。また、低圧蒸気タービン６ｂの途中から排出された中圧蒸気は、蒸気管２３を通って脱気器２１に戻される。更に、低圧蒸気タービン６ｂの低圧部から排出された低圧蒸気は、復水器２４によって液化されたのち、配管２５を通って脱気器２１に戻される。
【００１８】
脱気器２１内の復水（１０５℃）は、配管２６の途中にある熱交換器２９によって加熱（１４０〜１５０℃）されたのち、廃熱回収ボイラ３の節炭器３ａに戻されるが、その一部は、熱交換器２９の手前で配管２６から分岐した配管２７を通って第２の廃熱回収ボイラ３２の予熱器３２ａに戻される。第２の廃熱回収ボイラ３２は、蒸発器３２ｂを有し、予熱器３２ａおよび蒸発器３２ｂで発生した飽和蒸気は、蒸気ドラム３４によって気水分離されたのち、蒸気管２８を通って蒸気管８の飽和蒸気に合流する。
【００１９】
上記排気管１１の途中にダクトバーナー１８を備え、ガスタービン３１の排気温度が不足するとき、追い焚きするようになっている。また、蒸気管８から分岐した蒸気管３５を通ってガスタービン３１の燃焼器３６に飽和蒸気を供給し、燃焼器３６内の燃焼温度を下げてＮＯｘの発生を抑制するようになっている。図１中、ａは空気、ｂは灯油を示している。
【００２０】
上記のように、本発明によれば、蒸気タービン６によって駆動される発電機５によって発電を行なう一方、ガスタービン３１によって駆動されるよる第２の発電機３０によって発電を行なうため、発電量の増加が計られる。また、廃熱回収ボイラ６で発生した飽和蒸気の一部をガスタービン３１の燃焼器３６に供給するため、ガスタービン燃焼器３６内の燃焼温度が下がり、ＮＯｘの発生を抑制することができる。
【００２１】
次に、第２の実施の形態について説明する。図２において、１は熱分解ドラムであり、その後流に溶融炉２、廃熱回収ボイラ３および集塵器４が、この順序に設置されている。更に、廃熱回収ボイラ３に付随して発電機５を駆動するための蒸気タービン６が設けられている。
【００２２】
廃熱回収ボイラ３は、節炭器３ａおよび蒸発器３ｂで発生した飽和蒸気（１００ａｔａ、３１０℃）を気水分離する蒸気ドラム７を有しており、蒸気ドラム７と蒸気タービン６を連通する蒸気管８の途中に過熱器９を有している。
【００２３】
一方、第２の発電機３０および第２の発電機を駆動するためのガスタービン３１が設置されており、ガスタービン３１から排出された高温（例えば、５００〜６００℃）の排ガスｃは、排気管１１を通って熱分解ドラム１に供給され、熱分解ドラム１に供給される生ゴミを主体とする都市ゴミｄを熱分解するようになっている。熱分解によって都市ゴミｄから生成された生成ガスｅは、管路１２を通って溶融炉２に供給され、燃料として使用される。
【００２４】
熱分解ドラム１から排出された残査物は、図示しない分離機によってガレキ類とチャー（可燃物）ｈに分離される。チャーｈは、溶融炉２に供給され、燃焼する。その際に生じた燃焼灰や廃熱回収ボイラ３および集塵器４から溶融炉２内に戻された灰は、溶融炉２内で溶融され、スラグｊとして系外に排出される。
【００２５】
上記排気管１１から分岐したバイパス管１４は、過熱器９に連通しており、バイパス管１４を通って過熱器９に供給されるガスタービンの排ガスｃによって蒸気ドラム７から供給される飽和蒸気を過熱（１００ａｔａ、５２０℃）するようになっている。過熱器９に供給されるガスタービンの排気量は、バイパス管１４の途中に設けたバイパス弁１５によって調整されるようになっている。
【００２６】
過熱器９を通過したガスタービンの排ガスｃは、配管１６を通って溶融炉２の出口部２ｂに供給される。これには、熱分解ドラム１の加熱器（図示せず）を通過したガスタービンの排ガスｃ（３００℃）が配管１７を通って合流する。
【００２７】
溶融炉２は、溶融部２ａおよび出口部２ｂから形成されており、両者は、互いにＵ字状に結合されている。そして、出口部２ｂに供給されたガスタービン排ガスｃは、出口部２ｂの周囲から出口部２ｂ内に膜状に吹き出し、出口部２ｂの炉壁３８を保護するようになっている。
【００２８】
蒸気タービン６は、高圧蒸気タービン６ａと低圧蒸気タービン６ｂから成り、高圧蒸気タービン６ａを出た高圧蒸気の一部は、熱交換器２９を有する蒸気管２０を通って脱気器２１に戻されるが、更にその一部は、蒸気管２０から分岐した分岐管２２を通って系外に導かれ、余熱として利用される。また、低圧蒸気タービン６ｂの途中から排出された中圧蒸気は、蒸気管２３を通って脱気器２１に戻される。更に、低圧蒸気タービン６ｂの低圧部から排出された低圧蒸気は、復水器２４によって液化されたのち、配管２５を通って脱気器２１に戻される。
【００２９】
脱気器２１内の復水（１０５℃）は、配管２６の途中にある熱交換器２９によって加熱（１４０〜１５０℃）されたのち、廃熱回収ボイラ３の節炭器３ａに戻される。
【００３０】
上記排気管１１の途中にダクトバーナー１８を備え、ガスタービン３１の排気温度が不足するとき、追い焚きするようになっている。また、蒸気管８から分岐した蒸気管３５を通ってガスタービン３１の燃焼器３６に飽和蒸気を供給し、燃焼器３６内の燃焼温度を下げてＮＯｘの発生を抑制するようになっている。図１中、ａは空気、ｂは灯油を示している。
【００３１】
上記のように、本発明によれば、廃熱回収ボイラ３の過熱器９及び熱分解ドラム１を通ったガスタービン排ガスｃを合流させ、その全量を溶融炉２の出口部２ｂに供給するため、ガスタービン排ガスｃによって溶融炉出口部２ｂの炉壁３８を保護することができる。また、廃熱回収ボイラ６で発生した飽和蒸気の一部をガスタービン３１の燃焼器３６に供給するため、ガスタービン燃焼器３６内の燃焼温度が下がり、ＮＯｘの発生を抑制することができる。
【００３２】
次に、第３の実施の形態について説明する。図３において、１は熱分解ドラムであり、その後流に溶融炉２、廃熱回収ボイラ３および集塵器４が、この順序に設置されている。更に、廃熱回収ボイラ３に付随して発電機５を駆動するための蒸気タービン６が設けられている。
【００３３】
廃熱回収ボイラ３は、節炭器３ａおよび蒸発器３ｂで発生した飽和蒸気（１００ａｔａ、３１０℃）を気水分離する蒸気ドラム７を有しており、蒸気ドラム７と蒸気タービン６を連通する蒸気管８の途中に過熱器９を有している。
【００３４】
一方、第２の発電機３０および第２の発電機を駆動するためのガスタービン３１が設置されており、ガスタービン３１から排出された高温（例えば、５００〜６００℃）の排ガスｃは、排気管１１を通って熱分解ドラム１に供給され、熱分解ドラム１に供給される生ゴミを主体とする都市ゴミｄを熱分解するようになっている。
【００３５】
溶融炉２は、溶融部２ａおよび出口部２ｂからなり、両者は、Ｕ字状に接続されている。熱分解によって都市ゴミｄから生成された生成ガスｅは、管路１２を通って溶融炉２の溶融部２ａに供給され、燃料として使用される。
【００３６】
熱分解ドラム１から排出された残査物は、図示しない分離機によってガレキ類とチャー（可燃物）ｈに分離される。チャーｈは、溶融炉２の溶融部２ａに供給され、燃焼する。その際に生じた燃焼灰や廃熱回収ボイラ３および集塵器４から溶融炉２の溶融部２ａ内に戻された灰は、溶融炉２の溶融部２ａ内で溶融され、スラグｊとして系外に排出される。
【００３７】
上記排気管１１から分岐したバイパス管１４は、過熱器９に連通しており、バイパス管１４を通って過熱器９に供給されるガスタービンの排ガスｃによって分離器７から供給される飽和蒸気を過熱（１００ａｔａ、５２０℃）するようになっている。過熱器９に供給されるガスタービンの排気量は、バイパス管１４の途中に設けたバイパス弁１５によって調整されるようになっている。
【００３８】
過熱器９を通過したガスタービンの排ガスｃは、配管１６を通って溶融炉２の溶融部２ａに燃焼空気の代替品として供給される。それは、ガスタービンの排ガスｃの中に酸素が１５％程度、残存しているからである。これには、熱分解ドラム１の加熱器（図示せず）を通過したガスタービンの排ガスｃ（３００℃）が配管１７を通って合流する。
【００３９】
更に、ガスタービンの排ガスｃの一部は、配管１６から分岐した配管４０を通って溶融炉２の溶融部２ａに供給される。そのうえ、上記配管４０の手前で配管１６から分岐した配管４１によって溶融炉２の出口部２ｂに供給されたガスタービンの排ガスｃは、出口部２ｂの周囲から出口部２ｂ内に膜状に吹き出し、出口部２ａの炉壁３８を保護するようになっている。
【００４０】
上記配管４１は、制御ダンパー４２を有しており、この制御ダンパー４２を制御して配管４１から溶融炉２の溶融部２ａに供給されるガスタービンの排ガスｃの供給量をコントロールすることにより、溶融炉２の溶融部２ａ内の温度を所定の温度（１３００℃）に制御できるようになっている。
【００４１】
蒸気タービン６は、高圧蒸気タービン６ａと低圧蒸気タービン６ｂから成り、高圧蒸気タービン６ａを出た高圧蒸気の一部は、熱交換器２９を有する蒸気管２０を通って脱気器２１に戻されるが、更にその一部は、蒸気管２０から分岐した分岐管２２を通って系外に導かれ、余熱として利用される。また、低圧蒸気タービン６ｂの途中から排出された中圧蒸気は、蒸気管２３を通って脱気器２１に戻される。更に、低圧蒸気タービン６ｂの低圧部から排出された低圧蒸気は、復水器２４によって液化されたのち、配管２５を通って脱気器２１に戻される。
【００４２】
脱気器２１内の復水（１０５℃）は、配管２６の途中にある熱交換器２９によって加熱（１４０〜１５０℃）されたのち、廃熱回収ボイラ３の節炭器３ａに戻される。
【００４３】
上記排気管１１の途中にダクトバーナー１８を備え、ガスタービン３１の排気温度が不足するとき、追い焚きするようになっている。また、蒸気管８から分岐した蒸気管３５を通ってガスタービン３１の燃焼器３６に飽和蒸気を供給し、燃焼器３６内の燃焼温度を下げてＮＯｘの発生を抑制するようになっている。図１中、ａは空気、ｂは灯油を示している。
【００４４】
上記のように、本発明によれば、廃熱回収ボイラ３の過熱器９および熱分解ドラム１を出たガスタービン排ガスｃを溶融炉２の溶融部２ａ内に供給すると共にその供給量を制御することにより、溶融炉２の溶融部２ａ内の温度を所定の温度に制御することができる。また、廃熱回収ボイラ６で発生した飽和蒸気の一部をガスタービン３１の燃焼器３６に供給するため、ガスタービン燃焼器３６内の燃焼温度が下がり、ＮＯｘの発生を抑制することができる。
【００４５】
【発明の効果】
上記のように、本発明によれば、蒸気タービンによって駆動される発電機によって発電する一方、ガスタービンによって駆動される発電機によって発電を行なっているため、発電量の増加を計ることができるようになった。また、廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気の一部をガスタービンの燃焼器に供給しているため、ガスタービン燃焼器内の燃焼温度が下がり、ＮＯｘの発生を抑制することができるようになった。
【００４６】
また、本発明によれば、廃熱回収ボイラの過熱器及び熱分解ドラムを通ったガスタービンの排ガスを合流させ、その全量を溶融炉の出口部に供給するようにしたため、ガスタービンの排ガスによって溶融炉出口部の炉壁を保護することができるようになった。また、廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気の一部をガスタービンの燃焼器に供給しているため、ガスタービン燃焼器内の燃焼温度が下がり、ＮＯｘの発生を抑制することができるようになった。
【００４７】
更に、本発明によれば、廃熱回収ボイラの過熱器及び熱分解ドラムを出たガスタービン排ガスを溶融炉内に供給し、溶融炉の燃焼用空気として使用すると共にその供給量を制御するようにしたため、溶融炉内の温度を所定の温度に制御することができるようになった。また、廃熱回収ボイラで発生した飽和蒸気の一部をガスタービンの燃焼器に供給しているため、ガスタービン燃焼器内の燃焼温度が下がり、ＮＯｘの発生を抑制することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るごみ発電システムの概略図である。
【図２】本発明に係るごみ発電システムの他の例を示す概略図である。
【図３】本発明に係るごみ発電システムの更に他の例を示す概略図である。
【符号の説明】
１  熱分解ドラム
２  溶融炉
３  廃熱回収ボイラ
５  発電機
６  蒸気タービン
９  過熱器
３０  第２発電機
３１  ガスタービン
３２  第２廃熱回収ボイラ
３６  ガスタービンの燃焼器
ｃ  排ガス
ｄ  都市ゴミ
ｅ  生成ガス
ｈ  可燃物
【図１】
0004287955.tif 000002
【図２】
0004287955.tif 000003
【図３】
0004287955.tif 000004