(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を複数の廃棄物処理炉により焼却処理又は熱分解処理若しくは溶融処理し、各廃棄物処理炉からの燃焼排ガスをボイラへ導いて蒸気を発生させると共に、発生した蒸気を過熱器により過熱して過熱蒸気を生成し、当該過熱蒸気を共通の蒸気タービン及び発電機から成る発電設備に導いて発電するようにした複数炉で構成された発電設備付き廃棄物処理施設に於いて、各廃棄物処理炉の運転負荷を定格負荷よりも下げて各廃棄物処理炉を廃棄物の処理量に応じて部分負荷運転し、複数炉による運転日数を増やして発電量の増大を図るようにしたことを特徴とする発電設備付き廃棄物処理施設の運転方法。
【請求項２】
発電設備の発電機に高圧受電で済む発電機容量の小さい発電機を使用し、発電機容量の小さい発電設備で発電するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の発電設備付き廃棄物処理施設の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市ごみや産業廃棄物等の廃棄物をごみ焼却炉や熱分解ガス化溶融炉、直接溶融炉等の廃棄物処理炉により焼却処理又は熱分解処理若しくは溶融処理し、廃棄物処理炉で発生した燃焼排ガスをボイラへ導いて蒸気を発生させると共に、発生した蒸気を過熱器により過熱して過熱蒸気とした後、当該過熱蒸気を蒸気タービン及び発電機から成る発電装置へ導いて発電するようにした発電設備付き廃棄物処理施設の運転方法に係り、特に、複数炉で構成されている発電設備付き廃棄物処理施設に於いて、各廃棄物処理炉の運転負荷を定格運転よりも下げて各廃棄物処理炉を廃棄物の処理量に応じて部分負荷運転し、複数炉による運転日数を増やすことによって、発電量の増大を図るようにした発電設備付き廃棄物処理施設の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、都市ごみや産業廃棄物等の廃棄物を焼却処理するごみ焼却炉や廃棄物を熱分解処理して溶融する熱分解ガス化溶融炉等の廃棄物処理炉を備えた廃棄物処理施設は、施設規模計画時に将来の人口増加や災害時等を予測して計画しているため、年間の廃棄物の計画処理量よりも実際に処理している廃棄物の処理量が少ないことが多い。
このことから、通常２炉又は３炉で構成されている廃棄物処理施設の運転形態として、２炉で構成されている廃棄物処理施設では１炉定格運転、３炉で構成されている廃棄物処理施設では２炉定格運転又は１炉定格運転で運営されている期間が長くなる。
【０００３】
又、最近の廃棄物処理施設に於いては、廃棄物からのエネルギーの回収手段として蒸気タービン及び発電機等から成る発電設備が付設されることが多くなって来ている（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。廃棄物処理施設に付設される発電設備の容量は、最大定格処理負荷を基準に決定していることが多い。
【０００４】
しかし、実際の廃棄物の処理量は、年間の廃棄物の計画処理量よりも少ないため、発電設備付き廃棄物処理施設の年間の総発電量は、年間計画処理時の発電量よりかなり減少することになる。
【０００５】
例えば、廃棄物処理施設の１日当たりの廃棄物の計画処理量が２４０ｔで、廃棄物処理炉が２炉で構成されている場合には、１炉当たりの廃棄物の定格処理量は１２０ｔ／日である。
通常廃棄物処理施設に於いては、１年間の１炉当たりの運転日数を２８０日とする場合が多く、２炉で構成されている廃棄物処理施設では、１年間で６７，２００ｔ（２８０日×１２０ｔ／日・炉×２炉）の処理が可能となる。
又、２炉で構成されている廃棄物処理施設に於いては、蒸気タービン、発電機、空気圧縮機、廃水処理設備、純水設備等の共通系設備・機器のメンテナンス等による共通休炉（２炉とも休炉）を年間２０日程度としたとき、２炉による運転が２１５日、１炉による運転が６５日の運転形態となり、各炉のメンテナンス等は夫々炉停止時の６５日間の間に行う（図３参照）。
【０００６】
しかし、実際の廃棄物処理施設の処理量は、施設規模計画時に人口増加や災害等による廃棄物の増加を見込んでいるため、年間の廃棄物の計画処理量よりも少なくなり、年間の廃棄物の計画処理量の８０％程度の５３，７６０ｔ／年となる。この場合、共通休炉（２炉とも休炉）を施設規模計画と同様に２０日と考えると、廃棄物処理施設の運転形態は、２炉による定格運転が１０３日、１炉による定格運転が１２１日となる（図４参照）。
このように、２炉で構成されている発電設備付き廃棄物処理施設に於いては、廃棄物の実際の年間処理量が定格処理量より少ない場合には、上記のように２炉による運転日数を低減させて廃棄物の処理を行っている。
【０００７】
ところで、通常都市ごみ等の一般廃棄物の場合、季節変動や収集形態により処理する廃棄物の性状の変動を考慮し、廃棄物の発熱量の最大値／基準値の比は１．５倍であることが多い。
又、発電設備容量を最大負荷時（２炉による定格運転）で選定した場合、処理している廃棄物の発熱量が基準程度で１炉による運転の時には、発電機負荷は定格の１／３程度になり、運転時の廃棄物の性状の変動（ごみ質の変動）を考慮すれば、発電機のターンダウンの関係上、発電できない場合がある。
【０００８】
従って、２炉で構成されている発電設備付き廃棄物処理施設に於いては、次のような発電量の低下事態が発生する。
即ち、２炉構成の発電設備付きの廃棄物処理施設は、廃棄物の定格処理量に合わせて炉の運転日数を設定するため、２炉による運転日と１炉による運転日のパターンとなる。その結果、共通の設備である発電設備は、入口側の蒸気量が１００％又は５０％程度の変動の激しい運転になり、年間を通じての発電量が少なくなる。
又、廃棄物の発熱量が高い場合で且つ２炉定格運転で発電機容量を設定した場合、低質ごみから基準ごみのごみ質の廃棄物を処理する際、１炉による運転時には発電が行えない場合がある。
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−２６０１０号公報
【特許文献２】特開平１０−２３８７３２号公報
【特許文献３】特開２００２−２５０５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、複数炉による効率的な運転を行うことによって、年間の総発電量の減少を抑えて発電量の増大を図ると共に、廃棄物の年間処理量又は廃棄物の発熱量が少ない場合でも発電を行えるようにした発電設備付き廃棄物処理施設の運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の発明は、廃棄物を複数の廃棄物処理炉により焼却処理又は熱分解処理若しくは溶融処理し、各廃棄物処理炉からの燃焼排ガスをボイラへ導いて蒸気を発生させると共に、発生した蒸気を過熱器により過熱して過熱蒸気を生成し、当該過熱蒸気を共通の蒸気タービン及び発電機から成る発電設備に導いて発電するようにした複数炉で構成された発電設備付き廃棄物処理施設に於いて、各廃棄物処理炉の運転負荷を定格負荷よりも下げて各廃棄物処理炉を廃棄物の処理量に応じて部分負荷運転し、複数炉による運転日数を増やして発電量の増大を図るようにしたことに特徴がある。
【００１２】
又、本発明の請求項２の発明は、発電設備の発電機に高圧受電で済む発電機容量の小さい発電機を使用し、発電機容量の小さい発電設備で発電するようにしたことに特徴がある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、各廃棄物処理炉の運転負荷を定格負荷よりも下げて各廃棄物処理炉を廃棄物の処理量に応じて部分負荷運転し、複数炉による運転日数を増やすようにしているため、共通の発電設備からの発電量が増大することになる。
又、本発明は、発電設備の発電機に高圧受電で済む発電機容量の小さい発電機を使用し、発電機容量の小さい発電設備で発電するようにしているため、発電量をより一層増大させることができると共に、イニシャルコスト等のコスト低減を図れる。
更に、本発明は、発電機容量の小さい発電設備で発電するようにしているため、廃棄物の年間処理量又は廃棄物の発熱量が少ない場合でも発電機のターンダウンを回避できて発電を行うことができ、発電量がより増大することになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の方法を実施する複数炉で構成された発電設備付き廃棄物処理施設を示し、当該発電設備付き廃棄物処理施設は、廃棄物を焼却処理する２基のストーカ式焼却炉１と、各ストーカ式焼却炉１の下流側に接続され、各ストーカ式焼却炉１で発生した燃焼排ガスから熱エネルギーを回収して蒸気を発生するボイラ２と、各ボイラ２の下流側に設置され、燃焼排ガスから更に熱エネルギーを回収するエコノマイザー３と、各エコノマイザー３の下流側に設置され、燃焼排ガスに冷却水を噴射して燃焼排ガスを冷却する減温塔４と、各減温塔４の下流側に設置され、排ガスに含まれている煤塵を除去するバグフィルター５と、各バグフィルター５の下流側に設けられ、各ストーカ式焼却炉１内の燃焼排ガスを誘引する誘引通風機６と、各誘引通風機６の下流側に設置され、排ガス中の酸性ガスを除去する湿式洗浄塔７と、各湿式洗浄塔７の下流側に設置され、減温した排ガスを加熱して排ガスの白煙化を防止するガス再加熱器８と、各ガス再加熱器８の下流側に設けられ、排ガスを大気中へ放出する煙突９と、各ストーカ式焼却炉１の出口側に設けられ、各ボイラ２で発生した蒸気を更に過熱する過熱器１０と、各過熱器１０からの過熱蒸気により駆動される蒸気タービン１１及び蒸気タービン１１により駆動されて電力を発生する発電機１２から成る発電設備１３（この発電設備１３は共通の設備となっている）とから構成されている。
【００１５】
而して、この発電設備３付き廃棄物処理施設に於いては、各ストーカ式焼却炉１内で発生した燃焼排ガスを夫々ボイラ２へ導いて蒸気を発生させると共に、発生した蒸気を過熱器１０により更に過熱して過熱蒸気を生成し、当該過熱蒸気を共通のアキュムレータ１４を介して同じく共通の発電設備１３へ導いて発電するようになっている。尚、発電設備１３で得られた電力は、廃棄物処理施設内で消費される他、余剰の電力は電力会社に売電されている。
又、発電設備１３の蒸気タービン１１を通過した蒸気は、復水器１５で復水された後、復水タンク１６から脱気器１７を経て給水ポンプ１８により各エコノマイザー３に給水され、各ストーカ式焼却炉１のボイラ２へ還流されるようになっている。
【００１６】
前記発電設備付き廃棄物処理施設は、１日当たりの廃棄物の計画処理量が２４０ｔで、１炉当たりの定格処理量が１２０ｔ／日となるように計画されており、年間の１炉当たりの運転日数を２８０日とし、１年間で６７，２００ｔの廃棄物を焼却処理できる施設に構成されている。
【００１７】
ところで、前記発電設備付き廃棄物処理施設は、実際の廃棄物の年間処理量が計画処理量（６７，２００ｔ）の８０％の場合、廃棄物の年間処理量が５３，７６０ｔとなり、発電設備１３、空気圧縮機、廃水処理設備、純水設備等の共通系設備・機器のメンテナンス等による共通休炉（２炉とも休炉）を２０日と考えると、２炉による定格運転が１０３日、１炉による定格運転が１２１日の運転形態となる。
【００１８】
しかし、前記発電設備付き廃棄物処理施設は、各ストーカ式焼却炉１の運転負荷を定格負荷よりも下げて各ストーカ式焼却炉１を廃棄物の処理量に応じて部分負荷運転し、２炉による運転日数を増やして発電量の増大を図るようにしている。このとき、各ストーカ式焼却炉１の部分負荷運転は、２炉による運転をなるべく長く継続できるようにした部分負荷運転となっている。
【００１９】
この実施の形態に於いては、発電設備付き廃棄物処理施設は、各ストーカ式焼却炉１の運転負荷を定格運転の８０％の部分負荷運転とし、１炉当たりの廃棄物の処理量を９６ｔ／日（１２０ｔ／日×８０／１００）とすることで、２炉による運転日数を増やしている。
即ち、この発電設備付き廃棄物処理施設は、２炉による運転日数が２１５日、１炉による運転日数が６５日の運転形態になっており、共通休炉を２０日とすると共に、各炉の運転停止期間を夫々６５日とし、この間に各炉のメンテナンスを行うようになっている。
【００２０】
又、この発電設備付きの廃棄物処理施設は、過去の廃棄物の搬入実績、過去の廃棄物の発熱量実績、ごみピット（図示省略）のレベル、ボイラ蒸発量を基に適切な部分負荷運転を自動的に行うようになっている。
【００２１】
図２は上述した発電設備付き廃棄物処理施設の部分負荷運転制御の概要を示すフローチャート図であり、炉への投入熱量を一定化する例を示したものである。
年間の廃棄物総投入熱量Ｎは、過去の廃棄物搬入実績Ｗと過去の廃棄物発熱量実績Ｑとを基に計算されている。
又、過去の廃棄物搬入実績Ｗは、廃棄物処理施設に設置した計量機により廃棄物の量を計量し、その計量結果を記憶装置に日毎、月毎、年間の搬入量を入力することにより得られる。
更に、過去の廃棄物発熱量Ｑは、（ボイラ吸収熱量＋排ガス持ち出し熱量＋未燃損失＋ボイラ燃焼炉放熱損失）／ごみ処理量等で計算される。個々の計算については、従来公知であるので割愛する。
従って、年間の廃棄物総投入熱量Ｎは、年間の廃棄物搬入量Ｗ×年間の平均廃棄物発熱量Ｑとなる。
そして、年間の廃棄物総投入熱量Ｎを平準化した年間の炉運転日数（なるべく２炉運転が継続できるようにした処理負荷での運転日数）で割り戻すことにより、炉１日当たりの処理熱量Ｇが計算される。この例では、廃棄物のモデル処理計画を２炉による運転日数を２１５日、１炉による運転日数を１３０日としている。
炉の処理量Ｌは、過去の発熱量Ｇ及び現在の発熱量ｑから算定される。これを基に処理負荷を設定し、ボイラ蒸発量の設定を行う。この設定は、日毎、週毎、月毎であっても良い。又、ボイラ蒸発量の制御は、従来から廃棄物の炉への供給量制御及び燃焼用空気の投入制御により行う。
処理負荷設定の結果、現在のごみピット（図示省略）内の廃棄物のレベルをフィードバックし、ごみピット内の廃棄物のレベルがモデル処理計画から求めたごみピット内の廃棄物のレベルより下がる場合には、設定値を下げ、又、ごみピット内の廃棄物のレベルがモデル処理計画から求めたごみピット内の廃棄物のレベルより上がる場合には、設定値をあげる等の補正を行う。
これらの制御／演算を行うことにより、年間を通じて２炉での安定した部分負荷運転が実現され、発電量が増大することになる。
【００２２】
尚、図２のフローチャート図は、炉への投入熱量を一定化する例を示したものであるが、簡単に処理量を一定化することも含んでいる。又、フローの熱量の項を削除すると、重量負荷一定運転となる。
【００２３】
下記の表１は、廃棄物処理施設に発電機容量が２，９００ｋＷの発電機１２を設置し、炉を定格運転した場合と炉を部分負荷運転（定格運転の８０％）した場合の余剰電力の試算を行ったものである。炉が定格運転のときには、廃棄物の処理量を１日当たり１２０ｔとし、炉が部分負荷運転のときには、廃棄物の処理量を１日当たり９６ｔとして計算している。
表１からも明らかなように、廃棄物処理施設に発電機容量が２，９００ｋＷの発電機１２を設置した場合、炉を定格運転するよりも炉を部分負荷運転した方が１年間で余剰電力量が５０３ＧＷ上昇することになる。
【００２４】
【表１】
0005060313.tif 000002
【００２５】
又、発電設備付き廃棄物処理施設に於いては、発電機容量が３，０００ｋＷ程度の発電機１２を設置した廃棄物処理施設では、施設計画時に特別高圧電線からの引き込み工事費が嵩むため、イニシャルコストの低減を考慮し、特別高圧受電を避けて安価な高圧受電で済む発電機容量が２，０００ｋＷ以下の１，９９０ｋＷ程度の発電機１２を設置することが多い。
【００２６】
下記の表２は、廃棄物処理施設に発電機容量が１，９９０ｋＷの発電機１２を設置し、炉を定格運転した場合と炉を部分負荷運転（定格運転の８０％）した場合の余剰電力の試算を行ったものである。炉が定格運転のときには、廃棄物の処理量を１日当たり１２０ｔとし、炉が部分負荷運転のときには、廃棄物の処理量を１日当たり９６ｔとして計算している。
表２からも明らかなように、廃棄物処理施設に発電機容量が１，９９０ｋＷの発電機１２を設置した場合、炉を定格運転するよりも炉を部分負荷運転した方が１年間で余剰電力量が１，０５０ＧＷ上昇し、発電機容量が小さい方が発電量がより一層増大することになる。
【００２７】
【表２】
0005060313.tif 000003
【００２８】
このように、複数炉により構成された発電設備付き廃棄物処理施設に於いては、各廃棄物処理炉の運転負荷を定格運転よりも下げて各廃棄物処理炉を廃棄物の処理量に応じて部分負荷運転し、２炉による運転日数を増やすことによって、発電量を増大させることができる。
又、発電設備１３の発電機１２に特別高圧受電を避けて高圧受電で済む発電機１２を使用し、発電機容量の小さい発電機１２で発電している場合には、発電量をより一層増大させることができると共に、イニシャルコスト等のコスト低減を図れる。
更に、発電機容量の小さい発電機１２で発電するようにしているため、廃棄物の年間処理量又は廃棄物の発熱量が少ない場合でも発電機１２のターンダウンを回避することができ、発電を行うことができる。
【００２９】
尚、上記の実施の形態に於いては、廃棄物をストーカ式焼却炉１で焼却処理するようにしたが、他の実施の形態に於いては、廃棄物を流動床式焼却炉で焼却処理するようにしても良く、或いは、廃棄物を熱分解ガスガス化溶融炉や直接溶融炉等で熱分解処理又は溶融処理するようにしても良い。この場合も、廃棄物を焼却処理した場合と同様の作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の方法を実施する発電設備付き廃棄物処理施設の概略系統図である。
【図２】図１に示す発電設備付き廃棄物処理施設の部分負荷運転制御の概要を示すフローチャート図である。
【図３】２炉で構成された廃棄物処理施設の計画時の運転形態を示す説明図である。
【図４】２炉で構成された廃棄物処理施設の実際の運転形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１は廃棄物処理炉、２はボイラ、１０は過熱器、１１は蒸気タービン、１２は発電機、１３は発電設備。
【図１】
0005060313.tif 000004
【図２】
0005060313.tif 000005
【図３】
0005060313.tif 000006
【図４】
0005060313.tif 000007