(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形廃棄物を燃焼炉にて燃焼して得た燃焼排ガスを、廃熱ボイラに供給して飽和蒸気を回収し、前記廃熱ボイラから排出された燃焼排ガスをフィルターに供給して除塵し、該除塵された燃焼排ガスの一部又は全量を加熱炉に供給して追い焚きし、前記加熱炉から排出される高温の燃焼排ガスを蒸気過熱器に供給して前記廃熱ボイラで回収された飽和蒸気を過熱することを特徴とする熱回収システム。
【請求項２】
固形廃棄物をガス化炉にてガス化して得た燃料ガスを、チヤーと共に溶融炉に供給して灰分を溶融スラグ化し、前記溶融炉から排出された燃焼排ガスを廃熱ボイラに供給して飽和蒸気を回収し、前記廃熱ボイラから排出された燃焼排ガスをフィルターに供給して除塵し、該除塵された燃焼排ガスの一部又は全量を加熱炉に供給して追い焚きし、前記加熱炉から排出される高温の燃焼排ガスを蒸気過熱器に供給して前記廃熱ボイラで回収された飽和蒸気を過熱することを特徴とする熱回収システム。
【請求項３】
固形廃棄物をガス化炉にてガス化して得た燃料ガスを、チャーと共に溶融炉にて供給して灰分を溶融スラグ化し、前記溶融炉から排出された燃料ガスを廃熱ボイラに供給して飽和蒸気を回収し、前記廃熱ボイラから排出された燃料ガスをフィルターに供給して除塵し、該除塵された燃料ガスを加熱器に供給して追い焚きし、前記加熱器から排出される燃料ガスで前記廃熱ボイラで回収された飽和蒸気を過熱することを特徴とする熱回収システム。
【請求項４】
固形廃棄物をガス化炉にてガス化して得た燃料ガスを、チャーと共に溶融炉に供給して灰分を溶融スラグ化し、前記溶融炉から排出された燃料ガスを廃熱ボイラに供給して飽和蒸気を回収し、前記廃熱ボイラから排出された燃料ガスをフィルターに供給して除塵し、該除塵された燃料ガスを燃焼用空気と共にガスタービンに供給し、該ガスタービンから排出された燃焼排ガスを過熱器に導入して前記廃熱ボイラで回収されたスチームを過熱することを特徴とする熱回収システム。
【請求項５】
前記燃焼排ガスもしくは燃料ガスのフィルターでの除塵は、４５０〜６５０℃で行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱回収システム。
【請求項６】
前記フィルターは、脱硝触媒を担持させ又は担持させないで用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱回収システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼ガス又は部分燃焼させて得たガス化ガスからの熱回収システムに係り、特に、都市固形廃棄物いわゆる都市ごみ、あるいは廃プラスチックの処理に適用できる熱回収システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、「ダイオキシン対策」と「煤塵の無害化処理」がごみ焼却の必須の課題となるとともに、ごみを単に処分の対象ではなく、エネルギー源として積極的に位置付けたサーマルリサイクルシステムの確立が提唱されている。
固形廃棄物を燃焼処理する過程において、従来方式よりも電力を高効率で得ることを目指したものにスーパーごみ発電がある。中でも追い焚き式と呼ばれる方式は、廃熱ボイラで得られる蒸気を別系統の良質燃料の燃焼によって得たクリーンな高温燃焼ガスで過熱し、高温化するいわゆる独立過熱器を併用して、スチームタービンの発電効率を高めようとするもので、比較的小規模の焼却施設向きとして目下開発が進められている。
【０００３】
ところで、ごみの燃焼ガス中には塩化ビニールの燃焼によって発生したＨＣｌが存在し、熱回収のための伝熱管表面温度が４００℃を越えた辺りから、ＨＣｌによる伝熱管の腐食が顕著になるため、過熱蒸気温度を上げることができず、更に高温化して蒸気タービンによる発電効率を高めることを妨げていた。
しかし、ここで伝熱管の腐食を加速度的に早めているのは、実は伝熱管への溶融塩類の付着であることが最近になって判明した。すなわち、ごみの中には、ＮａＣｌ（融点８００℃）やＫＣｌ（融点７７６℃）といった塩類が高濃度で含まれており、これらの塩類が燃焼に伴いヒューム状となって、低温部である伝熱管に付着する。この付着物によって伝熱管の腐食が加速されるため、従来のごみ発電における過熱蒸気温度は、伝熱管の表面温度を約３２０℃以下に抑えることのできる温度、つまり３００℃程度を上限にせざるをえなかった。
表１にサーマルリサイクルシステムの各方式について示すが、高効率発電やＲＤＦ発電は、高級材料の使用に頼るだけでなく、腐食を避ける条件作りこそが必要である。
【０００４】
【表１】
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【０００５】
スーパーごみ発電等は、建設費と燃料費が嵩むことから、実施に先立って経済性の検証を十分に行う必要がある。現在、電力事業に対する規制緩和が求められているが、余剰電力の売電単価が低く（特に夜間）抑えられている現状においては、燃料を消費して高効率発電を目指す程赤字を抱えるという矛盾に陥りかねないことに注意すべきである。理想を追求する姿勢はそれなりに有意義であるが、より現実的な立場から解決策を模索する必要があると考えられる。したがって、建設費の増加を極力抑え、かつ他の燃料の消費を抑えた経済的で合理的なシステム、すなわち腐食を避ける新たなシステムの構築が必要である。
腐食の機構は複雑で、いろいろな要因が重なり合って反応する。腐食の最大のポイントは、ＨＣｌ濃度よりも、ＮａＣｌ（融点８００℃）、ＫＣｌ（融点７７６℃）がヒューム状（溶融ミスト）の環境下であるか否かである。塩類は溶融して、伝熱管に付着し、これが加速度的に腐食を進める。塩類は溶融後複合塩となるため、固化温度は５５０〜６５０℃と低く、また、この固化温度はごみ質（地域差）によって異なる。これは塩類の量と種類が影響するものと考えられる。
以上のことが高効率ごみ発電を難しくしている原因のひとつである。
表２に腐食の原因と腐食を避ける方法について示す。
【０００６】
【表２】
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【０００７】
表２中１項の中温排ガス領域の利用は、ある程度確立されている。但し、現状では塩類が固化する排ガス温度約６００℃の領域で過熱蒸気温度４００℃を得るのが許容限界であろうと思われる。すなわち、排ガスからの熱回収を主体とする方式では、溶融塩による腐食対策をクリヤしない限り、高効率サーマルリサイクルへの適用には限界があると考えられる。
表２中２、３、４−１）、４−２）項の腐食を避ける方法は、燃焼室と熱回収室を仕切壁で分けた内部循環流動床ボイラ方式が有効であると考えられており、各社とも外部循環型から、内部循環型への変更を検討し始めている。
内部循環流動床ボイラは、「流動層温度をアルカリ塩が溶融しない温度以下に制御できる」ことが着目されている。しかし、この方法は、ダイオキシン再合成が避けられないのである。
【０００８】
ダイオキシンは、ボイラ部で再合成されることが良く知られている。また、シュレッダーダストの処理法及び有効利用に関する研究で、１０７３°Ｋでの流動層燃焼における排ガス中の残余酸素濃度とＨＣｌ発生量の関係が知られており、それによると、残余酸素濃度零の時ＨＣｌ発生量は約８０００ｐｐｍ（ほぼ理論値に相当）となるが、残余酸素濃度を上げていくとＨＣｌ発生量は急激に減少し、酸素濃度１１％（通常の燃焼状態）でＨＣｌ発生濃度は１０００ｐｐｍ以下に低減している。
なお、シュレッダーダストとは、廃車等をシュレッダーで破砕し有価物を回収する際に風力分別される不要物の総称で、プラスチックの他、ゴム、ガラス、繊維くず等から成る混合物である。
そこで、本発明者らが、３０ｔ・ｄ-1の燃焼テスト装置を用いて、シュレッダー廃棄物の燃焼テストを行った結果、ＨＣｌ発生濃度は同等の約１０００ｐｐｍとなった。塩素分の物質収支を調べるため、バグフィルタ灰中の成分を調べた結果、塩素イオンが１０．６（％）も含まれており、特にＣｕについてはＣｕＣｌ2 の形態となっていることがわかった。
【０００９】
一方、焼却プロセスにおけるＰＣＤＤ／ＰＣＤＦの生成源として、ＣｕＣｌ2 は他の金属塩化物に比べ数百倍のダイオキシン再合成触媒となることが報告されている（ＩＳＷＡ  88 Proceedings of the 5th Int Solid Wastes Conference,Andersen,L.,  Mo¨ller, J.〔eds 〕，Vol. 1, p. 331, Academic Press, London, 1988.)。
該報告書に記されているＰＣＤＤ（図中〇）とＰＣＤＦ（図中△）の生成に関する銅濃度の影響を図５に、炭素含有量による飛灰中でのＰＣＤＤ（図中〇）とＰＣＤＦ（図中△）の生成を図６に示す。
この報告では、ＣｕＣｌ2 と未燃炭素がダイオキシン再合成に大きく作用することを示している。
以上より、次のことが考えられる。
焼却  ：  酸化反応であるため、銅が酸素と反応し、ＣｕＯが発生する。ＣｕＯはＨＣｌと下記の反応を生じる。
ＣｕＯ  ＋  ２ＨＣｌ  →  ＣｕＣｌ2 ＋  Ｈ2 Ｏ
焼却では１２７３°Ｋ以上の高温にできないため、未燃炭素が残り易いことに注目すべきである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術の問題点を解決し、燃焼ガスによる伝熱管の腐食なしに、過熱蒸気を高温化することにより発電効率を高めることができ、しかも後段においてダイオキシンの再合成を抑制できる熱回収システムと発電システムを提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、固形廃棄物を燃焼炉にて燃焼して得た燃焼排ガスを、廃熱ボイラに供給して飽和蒸気を回収し、前記廃熱ボイラから排出された燃焼排ガスをフィルターに供給して除塵し、該除塵された燃焼排ガスの一部又は全量を加熱炉に供給して追い焚きし、前記加熱炉から排出される高温の燃焼排ガスを蒸気過熱器に供給して前記廃熱ボイラで回収された飽和蒸気を過熱することを特徴とする熱回収システム、又は、固形廃棄物をガス化炉にてガス化して得た燃料ガスを、チヤーと共に溶融炉に供給して灰分を溶融スラグ化し、前記溶融炉から排出された燃焼排ガスを廃熱ボイラに供給して飽和蒸気を回収し、前記廃熱ボイラから排出された燃焼排ガスをフィルターに供給して除塵し、該除塵された燃焼排ガスの一部又は全量を加熱炉に供給して追い焚きし、前記加熱炉から排出される高温の燃焼排ガスを蒸気過熱器に供給して前記廃熱ボイラで回収された飽和蒸気を過熱することを特徴とする熱回収システムとしたものである。
また、本発明では、固形廃棄物をガス化炉にてガス化して得た燃料ガスを、チャーと共に溶融炉にて供給して灰分を溶融スラグ化し、前記溶融炉から排出された燃料ガスを廃熱ボイラに供給して飽和蒸気を回収し、前記廃熱ボイラから排出された燃料ガスをフィルターに供給して除塵し、該除塵された燃料ガスを加熱器に供給して追い焚きし、前記加熱器から排出される燃料ガスで前記廃熱ボイラで回収された飽和蒸気を過熱することを特徴とする熱回収システム、又は、固形廃棄物をガス化炉にてガス化して得た燃料ガスを、チャーと共に溶融炉に供給して灰分を溶融スラグ化し、前記溶融炉から排出された燃料ガスを廃熱ボイラに供給して飽和蒸気を回収し、前記廃熱ボイラから排出された燃料ガスをフィルターに供給して除塵し、該除塵された燃料ガスを燃焼用空気と共にガスタービンに供給し、該ガスタービンから排出された燃焼排ガスを過熱器に導入して前記廃熱ボイラで回収されたスチームを過熱することを特徴とする熱回収システムとしたものである。
前記熱回収システムにおいて、フィルターでの除塵は、４５０〜６５０℃で脱硝触媒を担持させ又は担持させないで行い、例えばセラミックフィルターを用いて行うのがよく、また、熱回収は、蒸気過熱器を用いて行うことができる。このように、本発明では、腐食の原因となる溶融塩類と、ＣａＣｌ２ （ＣａＯ＋２ＨＣｌ→ＣａＣｌ2 ＋Ｈ2 Ｏ）を、４５０〜６５０℃の温度域で除塵することによって固化塩類として除去するため、溶融塩類とＨＣｌによる過熱器伝熱管の腐食を回避することができる。しかも前記ろ過材でダイオキシン再合成触媒であるＣｕＯ及び／又はＣｕＣｌ2 をも除去できるため、後段においてダイオキシン再合成も抑制できる。
【００１２】
また、本発明では、除塵後の燃焼ガスは、その一部又は全量を補助燃料又はガス化ガスで追い焚きし高温化して熱回収することもでき、追い焚きは、空気又は酸素富化した空気又は純酸素を供給して行うことができる。なお補助燃料を用いる追い焚きは、燃焼ガス中に残存する酸素を用いることもできる。前記ガス化ガスは、可燃物を部分燃焼することにより得ることができ、また、ガス化ガスは、ガス化反応を流動層温度４５０〜６５０℃の低温流動床ガス化炉で行なわせて得ることができる。このように、本発明によれば、塩類が存在しないため、高温化しても溶融塩類による過熱器伝熱管の腐食を回避でき、蒸気の過熱温度を高めることができる。
なお、ガス化反応は、還元反応であるため、ＣｕＯが発生しにくいという特長がある。
また、次段に溶融炉を設置し、１５７３°Ｋ以上で完全燃焼すれば、未燃炭素はほとんど残らない。
以上より、ガス化・溶融システムは、ダイオキシン再合成を抑制できる最も合理的な方法である。
【００１３】
さらに、本発明では、前記の熱回収システムで、燃焼、ガス化、除塵及び高温化を加圧下で行い、高温化した燃焼ガスをガスタービンに供給して発電した後、ガスタービンからの排ガスを蒸気過熱器に通じて熱回収する熱回収及び発電システムとした。
本発明の熱回収方法において、燃焼ガス温度を４５０〜６５０℃に下げるのは、従来通り蒸気側の温度を３００℃以下とし伝熱管の表面温度を３２０℃に抑えたボイラで収熱することで容易に実現できる。また、ガス温度６００℃以下の領域で過熱蒸気温度を４００℃程度まで上げることができる。なお、前記の除塵に先駆して燃焼ガス中に石灰石、生石灰や消石灰粉末等を吹き込み、燃焼ガス中のＨＣｌと反応させてから除塵することにより、ＨＣｌを除去することが可能となり、燃焼ガスの持つ腐食性は更に大幅に低減される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を詳細に説明する。
ＮａＣｌ（融点８００℃）やＫＣｌ（融点７７６℃）といった塩類は溶融状態では複合塩として存在し、伝熱管に付着すると強い腐食性を有するが、その固化温度は５５０〜６５０℃であるため、その固化温度以下で除塵してやれば、そのほとんどを捕捉することができる。従って、ごみの燃焼ガスを燃焼ガス中に含まれる複合塩の溶融点以下で除塵してやれば、その後に設置された伝熱管は溶融塩類による腐食を回避できる。
発電効率の向上を図るため、過熱蒸気の温度を４００℃〜５００℃にまで高めようとする場合、燃焼ガス側の温度は設備費等を考慮すると少なくとも６００℃以上に上げることが望ましいが、除塵後の燃焼ガスを利用すれば、この燃焼ガス中に塩類は含まれないため良質の熱源となり、かつその中に残存している酸素を利用して補助燃料、例えば天然ガス等で追い焚きすれば、従来提唱されている独立過熱器を併用する方法に比べて、補助燃料の消費量を大きく低減できかつ燃焼ガス量をも低減できるといった利点がある。
【００１５】
さらに、燃焼ガスの一部を分岐して、再燃焼する燃焼ガスを、蒸気の過熱に必要な最低必要熱量だけに限定することによって、補助燃料の消費量を低減及び燃焼ガス量の増大を抑制できる。
燃焼ガス中の残存酸素量が少ない場合は、燃焼用空気を加える必要があるが、燃焼用空気の代わりに、酸素を富化した空気か又は純酸素を用いることによって、補助燃料の消費量を抑制しつつ燃焼ガスの高温化を図ることができ、かつ処理すべき燃焼ガス量の増大を防ぐこともできる。
燃焼ガスを高温化するにあたって、良質な補助燃料で追い焚きする代わりに、燃焼の段階で酸素不足状態として可燃物をガス化すれば、その後、空気を吹き込むだけで容易に高温化できるので、補助燃料の一部又はすべてを節約することも可能である。
【００１６】
また、可燃物中に銅（Ｃｕ）が含まれている場合、このようにガス化することが更に有利な作用をする。なぜなら、還元雰囲気において、銅（Ｃｕ）はダイオキシン合成促進の触媒効果を持つとして知られる酸化銅（ＣｕＯ）になりにくく、後段でのダイオキシン合成の危険性を低減できるからである。さらに、ガス化炉として流動床ガス化炉を用いれば、局部的な高温部分が生じるのを抑えられるので、４５０〜６５０℃の低温域で運転することによって、銅の酸化を著しく抑制することができる。
なお、ガス化ガスの発熱量が低い場合は燃焼用空気の代わりに、酸素を富化した空気か又は純酸素を用いれば、補助燃料の消費量を抑制しつつ燃焼ガスを高温化でき、かつ処理すべき燃焼ガス量の増大を抑制できる。
【００１７】
但し、この場合、ガス化炉からの生成ガスは、ガス化されない多くの固形未燃分を含むため、このままフィルターを通過させると、固形未燃分とタールによる閉塞のトラブルが懸念される。このため、フィルターを通過させる前に、ガス化炉下流の高温炉でガス化ガスの全て、又は一部を燃焼させ、燃料ガス中に含まれる固形未燃分及びタール分が分解する温度にまで高温化することによって、フィルターにおける固形未燃物及びタールの問題を解決できる。また、高温化によって、燃料ガス中に含まれるダイオキシン等の有機塩素化合物等の分解が可能となる。
また、この高温化の際、排ガス中に含まれる灰分が溶融する温度にまで達するようにすれば、すなわち溶融炉とすれば、灰分を溶融スラグとして回収することができ、かつ、フィルターにかかる負荷を低減することができる。
また、ガス化炉で酸化銅が生成されても、溶融炉で酸化銅（ＣｕＯ）をスラグ化すれば、後段でのダイオキシンの再合成の危険性を更に低減することができる。
【００１８】
また、４５０℃〜６５０℃の温度域での除塵装置としては、セラミックフィルターが好適である。現在セラミックフィルターは、高温用としてチューブ型、キャンドル型、ハニカム型等の開発が進められているが、本発明における温度域の４５０〜６５０℃では、実用化の段階に達している。特に、ハニカム型フィルターは単位容積当りのろ過面積が大きく、フィルターユニットを小型化できるという利点がある。
但し、この場合ハニカムセル径が小さいとセル内でダストブリッジが生じ易く、逆流をひんぱんに行わなければならないという問題が生じる。この様な場合にはフィルターへの負荷を低減させるシステムが必要となるが、前述のガス化炉と溶融炉が有効なシステムとなる。もちろん、このシステムはごみ中の灰分割合が多い場合にも有効である。
また、このフィルターで、前述の塩化カルシウム（ＣａＣｌ2 ）及び酸化銅（ＣｕＯ）を微細ダストレベルまで除去することによって、後段でのダイオキシンの再合成の危険性を限りなくゼロに近づけることができる。
【００１９】
セラミックフィルターの材質は、ムライト、コーディエライト等のアルミナ系のものや耐食性に優れた二酸化チタン等を用いることができる。また、フィルタが還元雰囲気で用いられる場合では、非酸化物系セラミックで耐食性に優れた炭化珪素や窒化珪素を用いることができる。さらに、これらのセラミックフィルター表面に五酸化バナジウムや白金といった触媒を担持させることによって、燃焼ガス中のダスト成分だけでなく、窒素酸化物やダイオキシンをも低減することができる。
この様にして除塵された燃焼ガスは、腐食性が低下しているだけでなく、ダストによる摩耗、いわゆるアッシュカットの危険性も低減されており、熱交換器の燃焼ガス側のガス流速を大幅に上げることができるため、伝熱管のピッチを小さくでき、かつ熱伝達係数も向上し、熱交換器のコンパクト化が図れ、大幅な設備コストの低減が期待できる。
また、加圧下で燃焼もしくはガス化を行い、４５０℃〜６５０℃の温度域で除塵した後、高温化した燃焼ガスをガスタービンに導けば複合サイクル発電となり、更に高効率の動力回収システムが実現可能となる。
【００２０】
以下、本発明を図面を用いて具体的に説明する。
図１に、追い焚き式における本発明の工程図を示す。図１において、燃焼炉１でごみ１０を燃焼させて発生した燃焼排ガスは、廃熱ボイラ２で節炭器６からの加熱された水１９により、４５０〜６５０℃まで冷却し、３００℃、８０ｋｇｆ／ｃｍ2 程度の飽和蒸気２０を回収する。次いで、燃焼排ガスはフィルター３で除塵される。燃焼炉１には、ごみと共に脱塩を目的として石灰石等の中和剤を投入してもよいが、さらに必要な場合には、フィルター手前の煙道１２では消石灰等の中和剤１３が添加され、排ガス中のＨＣｌを吸収除去する。フィルター３を出た燃焼排ガス１４の一部又は全量が加熱炉４に供給され、補助燃料１５を用いた追い焚きにより高温化され、さらに、蒸気過熱器５で廃熱ボイラ２からの飽和蒸気２０を５００℃程度にまで過熱する。さらに燃焼排ガスは、節炭器６と空気予熱器７にて熱回収された後に、誘引送風機８を経て、煙突９から排気される。蒸気過熱器５で過熱された蒸気２１は、発電のためスチームタービン２２に送られる。
なお、飽和蒸気２０を、ボイラ２内の排ガス温度６００℃程度以下の領域へ導き、過熱蒸気温度４００℃程度まで昇温しておけば、補助燃料１５を節約することができる。
【００２１】
次に、図２にガス化溶融による完全燃焼と追い焚き式における本発明の工程図を示す。
図２において、ごみ１０をガス化するガス化炉２３で発生した燃料ガスは、チャーとともに後段の溶融炉２４で高温酸化され、固形未燃分は分解され、灰分は溶融スラグ化２５される。
高温の燃焼ガスは、廃熱ボイラ２で節炭器６からの加熱された水１９により、４５０〜６５０℃に冷却され、３００℃、８０ｋｇｆ／ｃｍ2 程度の飽和蒸気２０が回収される。次いで、燃焼ガスはフィルター３に供給され、除塵される。フィルター手前の煙道１２には消石灰等の中和剤１３が添加され、ガス中のＨＣｌが吸収除去される。フィルター３を出た燃料ガス１４の一部又は全量が加熱炉４に供給され、補助燃料１５を用いた追い焚きにより高温化され、さらに蒸気過熱器５に導かれ、そこで廃熱ボイラ２からの飽和蒸気２０を５００℃程度にまで過熱し、節炭器６、空気予熱器７でさらに熱回収され、誘引送風機８を経て煙突９より排気される。
一方、蒸気過熱器５で過熱された蒸気２１は、蒸気タービン２２に送られて発電に用いられる。なお、補助燃料を節約する方法は前記と同様である。
【００２２】
次に、図３に流動床式ガス化・溶融と、ガス化ガスによる追い焚き式における本発明の工程図を示す。
流動層ガス化炉３０は、空気比を小さくし、流動層温度を４５０〜６５０℃程度の低温にすることにより、ガス化反応を緩慢にし、発生ガスを均質にする。また、従来の焼却炉では、燃焼温度が高いため、アルミニウム（融点６６０℃）は溶けて排ガスに同伴して飛灰になり、鉄、銅は酸化され、リサイクル利用した時の価値が低減する。しかし、低温流動層ガス化炉では、流動層温度が低く、しかも還元雰囲気であるため、鉄、銅、アルミ等の金属が未酸化で、かつ付着可燃物がガス化されクリーニングされた状態で回収できるため、マテリアルリサイクルに適している。
【００２３】
旋回溶融炉３１の炉本体は縦型の一次燃焼室、傾斜型の二次燃焼室及びスラグ分離部で構成されている。炉内に吹き込まれたチャーを含むガスは、燃焼空気とともに旋回しながら高温燃焼し、溶融スラグは炉内壁を伝って二次燃焼室に落下後、底面を傾斜に沿って流下する。スラグ分離部では輻射板によりスラグの温度が維持され、安定したスラグ流出を可能とする。
このように、ガス化炉で生成した熱分解ガスとチャーにより約１，３５０℃の高温燃焼を行うことにより、灰分を溶融スラグ化すると同時に、ダイオキシン等を完全分解する。
溶融炉を出た高温ガスは、水素、メタン等の未燃ガスを一部含んだまま廃熱ボイラ３２で４５０〜６５０℃に冷却され、蒸気として回収される。その後中温フィルター３３にて、固化塩類等を除じんした後、空気、酸素等を供給することにより、外部燃料を必要とすることなく追い焚き３４することができる。但し、本法の適用は発熱量の高い廃棄物に限定される。
３５は節炭器で、３６は空気予熱器であり、３７は高効率発電用の蒸気タービンである。
【００２４】
次に、図４に、ガス化複合発電における本発明の工程図を示す。図４において、ごみ１０をガス化するガス化炉２３で発生した燃料ガスは、チャーとともに後段の溶融炉２４にて高温酸化され、灰分は溶融スラグ化２５される。高温の燃料ガスは、廃熱ボイラ２で節炭器６からの加熱された水１９により、４５０〜６５０℃に冷却され、３００℃、８０ｋｇｆ／ｃｍ2 の飽和スチーム２０が回収される。次いで、燃料ガスはフィルター３に供給され除塵される。フィルター手前の煙道１２には消石灰等の中和剤１３が添加され、ガス中のＨＣｌが吸収除去される。ここまでの工程は、全て圧力容器２６内で行われる。フィルターを出た燃料ガス１４は、燃焼用空気１５と共にガスタービン２７に供給され発電される。ガスタービン排ガス１６は、過熱器５で廃熱ボイラ２からのスチーム２０を５００℃まで過熱し、節炭器６と空気予熱器７にて熱回収後、誘引送風機８を経て、煙突９より排気される。一方、廃熱ボイラ２で得られたスチーム２０は、過熱器５で過熱後、過熱スチーム２１として発電のため、スチームタービン２２に送られる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、燃焼ガスから溶融塩類を固化できる温度、すなわち４５０〜６５０℃の温度で除塵し、塩類を除去しているので、除塵後の燃焼ガスは高温化しても、過熱器の伝熱管等の腐食を回避でき、都市ごみ等を燃焼させた燃焼ガスを用いる発電効率を高めることができた。
また、中和剤を添加する脱塩素技術と併用すると、さらに燃焼ガスのもつ腐食性が大幅に低減される。更に、ダイオキシン再合成の抑制もできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例である追い焚き式の工程図。
【図２】本発明のガス化溶融＋追い焚き式の例を示す工程図。
【図３】本発明の流動床式ガス化・溶融とガス化ガスによる追い焚き方式の例を示す工程図。
【図４】本発明のガス化複合発電の例を示す工程図。
【図５】ＰＣＤＤとＰＣＤＦの生成濃度に関する銅濃度の影響を示すグラフ。
【図６】炭素含有量による飛廃中でのＰＣＤＤとＰＣＤＦの生成濃度を示すグラフ。
【符号の説明】
１：燃焼炉、２：廃熱ボイラ、３：フィルター、４：加熱炉、５：蒸気過熱器、６：節炭器、７：空気予熱器、８：誘引送風機、９：煙突、１０：ごみ、１１：不燃物、１２：煙道、１３：中和剤、１４：燃焼排ガス又は燃料ガス、１５：燃料、１６、１７：燃焼排ガス、１８：水、１９：加熱水、２０：飽和蒸気、２１：過熱蒸気、２２：スチームタービン、２３：ガス化炉、２４：溶融炉、２５：スラグ、２６：圧力容器、２７：ガスタービン、２８：電力、３０：流動層ガス化炉、３１：旋回溶融炉、３２：廃熱ボイラ、３３：中温フィルター、３４：追い焚き燃焼器、３５：節炭器、３６：空気予熱器、３７：蒸気タービン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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