JPH09236221A - 廃棄物の焼却熱を利用した過熱蒸気製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱分解ガス若しくは燃焼ガスを分離して得ら
れた灰を溶融して骨材等の製造が可能となる。 【解決手段】 温度３００℃以上の空間内に廃棄物を供
給して熱分解反応を行なわせ、その反応により発生した
熱分解ガスと未分解残渣および流動媒体から成るチャー
混合物と不燃物とを互いに分離する熱分解手段と前記熱
分解ガスの熱エネルギーを利用して約２００〜３２０℃
以下の温水または蒸気を製造する第１の蒸気製造手段と
の間に、前記熱分解ガスの第１次燃焼熱により、チャー
燃焼手段若しくは熱分解手段より取り出された夫々のガ
スより分離された灰分の溶融分離を行う灰分溶融分離手
段を設け、好ましくは前記灰分が分離された熱分解ガス
の２次燃焼を行う２次燃焼手段を設けたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみや産業廃
棄物等を焼却し、その燃焼排ガスの熱により蒸気を製造
して、例えば該蒸気を発電プラント等に用いる過熱蒸気
製造に関する発明である。

【０００２】

【従来の技術】従来より都市ごみ等の廃棄物を焼却する
焼却装置には流動床焼却装置が多く用いられ、かかる装
置は流動床焼却炉内の分散板（例えば多孔板）上に収容
された砂等の流動媒体に分散板下方より空気または焼却
排ガス等を吹き込むことにより流動媒体を流動化すると
ともに加熱し、そのようにして形成された流動床内に都
市ごみ等の廃棄物を投入して燃焼させる。この燃焼によ
り発生した燃焼ガスは、燃焼ガス出口ラインを経てボイ
ラに至り、該ボイラ内で温水との熱接触により蒸気を発
生させ、該蒸気を発電プラント等のタービン駆動源とし
て用いるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】さてかかる都市ごみ等
の廃棄物中には塩ビプラスチック等の含塩素有機化合物
が混入しており、可燃分中にＣ１として約０．２〜０．
５％含有されている。そして都市ごみ等の廃棄物中に混
入した塩ビプラスチック等に含まれる塩素は、燃焼によ
ってＨＣ１となり（通常、都市ごみ燃焼排ガス中のＨＣ
１は約５００〜１０００ppm）、焼却炉の後流に設置さ
れた蒸気発生用ボイラのチューブに作用してこれを腐食
させる。特にチューブ表面温度が約３５０℃以上では温
度の増加とともに高温腐食が顕著となる。このため、従
来、チューブ表面温度は３５０℃以下にする必要があ
り、製造される蒸気の温度は約３００℃が限界であっ
た。その結果、従来のごみ焼却による発電効率は約１５
％以下であって、塩素を殆ど含有しない重油やＬＮＧ等
を燃料とし、ボイラチューブ温度を５００〜６００℃に
できるプラントの発電効率約３０〜４０％に比べて著し
く低く、その改善が強く望まれていた。

【０００４】本発明者らはかかる技術的課題に鑑み、塩
素によるボイラチューブの高温腐食を防止しながら高温
・高圧の過熱蒸気を効率的に得ることのできる過熱蒸気
の製造にかかる発明を同時出願の特許願（整理番号９６
Ｐ０１９１）に提案している。かかる基本発明は、略２
００℃〜３２０℃前後に沸点を有するように加圧させた
蒸気水を用い、該蒸気水の加熱を少なくとも２段階以上
の複数段階とし、前記略沸点温度までの加熱を含塩素熱
エネルギで行ない、前記略沸点温度から所定温度の過熱
蒸気を得る過熱を塩素を含まない脱塩素熱エネルギで行
なう事を特徴とするものである。

【０００５】かかる基本発明によれば例えば図４に示す
ように、都市ごみ等の廃棄物を、例えば熱分解してその
熱分解ガス中にＨＣ１等が含有する含塩素熱分解ガスで
あっても、該含塩素熱分解ガスの熱エネルギによる蒸気
水の加熱は、略２００℃〜３２０℃前後の略沸点温度と
している為に、含塩素熱分解ガスが蒸気発生用ボイラの
チューブに作用してもチューブ表面温度が約３５０℃以
下にでき、これを腐食させる事にならない。この場合前
記蒸気水は加圧により沸点を略２００℃〜３２０℃前後
に設定してある為に前記含塩素熱分解ガスの蒸気水への
熱エネルギの付与にバラツキが生じていてもそれは該蒸
気水の潛熱の吸収（言い換えれば水から蒸気への相変換
にのみ使用され温度上昇分として作用しない）に使用さ
れるために、蒸気水の熱交換チューブの表面温度が塩素
腐触温度以上に上昇する事なく、安定した加熱温度の蒸
気水若しくは蒸気を得る事が出来る。

【０００６】そして前記略３５０℃〜５００℃の熱分解
により分解されなかった未分解残渣は既に脱塩素されて
いるために、これを燃焼させて得られる、例えば５００
〜９５０℃前後の熱エネルギを利用して前記略２００℃
〜３２０℃前後に一次加熱した蒸気水若しくは蒸気を二
次〜三次加熱して４００〜５５０℃の過熱蒸気を得ても
チューブ腐触が生じる恐れがない。これによりごみ焼却
による発電を行なった場合においても、塩素を殆ど含有
しない重油やＬＮＧ等を燃料としたプラントと同様な約
３０〜４０％前後の発電効率を得る事が出来る。

【０００７】そしてかかる発明を具体化させる装置とし
て、温度３００℃以上、好ましくは温度３５０〜５００
℃の空間内に廃棄物を供給して熱分解反応を行なわせ、
その反応により発生した熱分解ガスと未分解残渣および
流動媒体から成るチャー混合物と不燃物とを互いに分離
する例えば流動床、ロータリキルン、横型スクリュー攪
拌槽等を利用した熱分解手段と、空気によって前記チャ
ー混合物を流動させながら前記未分解残渣を燃焼させる
例えば高速流動床や気泡流動床その他の流動床等からな
るチャー燃焼手段と、前記熱分解ガスを直接若しくは再
燃焼させた後、その熱を利用して約４００℃以下、具体
的には２００〜３２０℃の温水または蒸気を製造する第
１の蒸気製造手段と、前記チャー燃焼手段により得られ
た燃焼ガスの熱により前記第１の蒸気製造手段で製造さ
れた温水または蒸気を過熱蒸気とする第２の蒸気製造手
段を含む廃棄物の焼却熱を利用した過熱蒸気製造装置を
前記基本発明にて提案している。

【０００８】本発明は、かかる基本技術を更に発展さ
せ、前記基本技術に比較して更に効率良く塩素の低減と
もに且つ高温度の過熱蒸気を得ることの出来る過熱蒸気
の製造装置を提供する事にある。本発明の他の目的は、
前記いずれの蒸気製造装置においても、長期に亙って安
定して蒸気の製造を可能にした過熱蒸気の製造にかかる
発明を提供する事にある。又本発明の他の目的は、前記
熱分解ガスの一層の効率利用を図った過熱蒸気の製造装
置を提供する事にある。又本発明の他の目的は、前記熱
分解ガス若しくは燃焼ガスを分離して得られた灰を溶融
して骨材等の製造が可能となる過熱蒸気の製造装置を提
供する事にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
温度３００℃以上の空間内に廃棄物を供給して熱分解反
応を行なわせ、その反応により発生した熱分解ガスと未
分解残渣および流動媒体から成るチャー混合物と不燃物
とを互いに分離する熱分解手段と、前記前記熱分解手段
より取り出された未分解残渣および流動媒体から成るチ
ャー混合物を、空気によって流動させながら前記未分解
残渣を燃焼させるチャー燃焼手段と、前記熱分解ガスの
燃焼エネルギーを利用して２００〜３２０℃の温水また
は蒸気を製造する第１の蒸気製造手段と、前記チャー燃
焼手段により得られた熱エネルギにより前記第１の蒸気
製造手段で製造された温水または蒸気を過熱蒸気とする
第２の蒸気製造手段を含む点は、前記基本技術と同様で
あるが、前記熱分解手段と第１の蒸気製造手段との間
に、前記熱分解ガスの第１次燃焼熱により、チャー燃焼
手段若しくは熱分解手段より取り出された夫々のガスよ
り分離された灰分の溶融分離を行う灰分溶融分離手段を
設けた点を第１の特徴とし、好ましくは前記灰分が分離
された熱分解ガスの２次燃焼を行う２次燃焼手段を設け
たことを第２の特徴とする。

【００１０】かかる発明によれば次のような効果を有す
る。即ち、チャー燃焼手段内では炭化状態にあるチャー
混合物と流動砂の熱接触により燃焼ガス中に灰分が混入
するのを避けられない。これは熱分解手段により得られ
る熱分解ガスについても同様である。そこで前記必要に
応じガス分離した後、若しくはガス分離をしながら灰分
の溶融分離を行う灰分溶融分離手段を設けることによ
り、前記溶融灰を利用して骨材等の製造が可能となる。
更に、熱分解ガスを利用して２次燃焼を行い、該２次燃
焼手段内にボイラ等の第１の蒸気製造手段を配設する事
により、一層効率良くボイラ水の一次加熱が可能であ
る。

【００１１】さて前記熱分解ガス中に含まれる灰及び燃
焼ガス中に含まれる灰は、廃棄物に対し１割程度であ
り、従ってこれを供給される熱分解ガス全てを使用して
溶融することは必ずしも必要なく、却って過剰熱エネル
ギになりやすい。又前記熱分解ガスを灰が溶融出来るま
での高温燃焼させるために必要な酸素富化空気も多くな
る。そこで請求項２記載の発明は、前記熱分解手段によ
り得られた熱分解ガスを灰分溶融分離手段とともに、そ
の一部を分岐して前記２次燃焼手段に供給することを特
徴とする。

【００１２】請求項３記載の発明は、温度３００℃以上
の酸素過小空間内に廃棄物を供給して熱分解反応を行な
わせ、その反応により発生した熱分解ガスを２次燃焼手
段若しくは熱交換手段に供給するた熱分解ガス出口経路
中に絞り部を設け、該絞り部の入口側と出口側に夫々設
けた圧力取り出し口に少量の空気を適宜流す空気流入手
段を設けた事を特徴とする。

【００１３】さて、灰分の溶融に必要な熱分解ガスの流
量を計測して、制御するために熱分解ガスの経路中にオ
リフィス等の差圧計を配し、その流量（流速）測定を行
なう必要がある。このため前記熱分解手段よりの出口経
路中にオリフィス等の差圧計（絞り）を配し、流量測定
を行なう必要があるが、前記熱分解手段よりの出口ガス
はその出口温度が３５０〜５００℃前後の為に、タール
分を含んだガスが出てくる場合があり、そのタール分が
絞り部や圧力タップ（細孔状の圧力取り出し口）に付着
し、円滑な流量測定が困難になる。そこで本発明は、絞
り部の入口側と出口側に夫々設けた圧力取り出し口に少
量の空気（支燃性ガスを含む気体の意味で空気という言
葉を用いている。）を適宜流す空気流入手段を設けるこ
とにより、前記タール分を燃焼させて付着等を防止し
て、安定して圧力を測定できる。

【００１４】請求項４記載の発明は、前記熱分解手段に
より得られた熱分解ガスの一部を分岐して熱分解手段の
入口側に供給することを特徴とする。かかる発明によれ
ば、前記熱分解手段により得られた熱分解ガスの一部を
分岐して熱分解手段の入口側に供給するものであるため
に、言換えれば３５０℃〜５００℃の高温の可燃性ガス
を熱分解手段に循環供給する事が出来るために、熱分解
ガスが空気又は燃焼排ガス中のＮ₂、ＣＯ₂，Ｈ₂Ｏ等の
不活性ガスでの希釈を最小限に抑えて、単位容積当りの
発熱量を高くし、灰溶融炉３１の温度保持が容易にな
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
形態を説明する。但し、この実施形態に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に
特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに
限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。図１
は本発明の実施例に係る廃棄物の焼却熱を利用した過熱
蒸気製造装置を示し、図中、１は流動床からなる熱分解
炉で、多孔板等の分散板３上に流動砂等の流動媒体２−
１が収納されており、廃棄物供給ライン４及び砂循環
（戻入）ライン５より流動砂と都市ごみ等の廃棄物が投
入され、燃焼排ガス入口ライン６より供給された燃焼排
ガス等（本熱分解炉は基本的には燃焼ではなく熱分解の
為に、供給されるガスは酸素を消費した燃焼排ガスが大
部分であるが、温度制御を行なう為に必要に応じ空気を
僅かに入れる）により温度３００℃以上の流動床空間を
生成し、廃棄物の熱分解反応を行なわせ、その反応によ
り発生した熱分解ガスは熱分解ガス出口ライン７より、
又未分解残渣および流動砂から成るチャー混合物はチャ
ー混合物取り出しライン９より、不燃物は不燃物取り出
しライン８より、夫々互いに分離して取り出す。

【００１６】この際熱分解ガスとチャー混合物の熱カロ
リー比が「約７（熱分解ガス）：約３（チャー混合
物）」になるように熱分解を行うことが好ましい。これ
は、加温すべきボイラ水を１００Ｋｇｆ／ｃｍ²前後に
加圧してその沸点を３０９℃前後に設定している為に、
熱分解ガスでは水冷壁ボイラ３６及び第１のボイラ２４
でボイラ水を常温より「沸点３０９℃＋蒸発潜熱」言換
えれば３０９℃で殆ど蒸気化するまで立上げるカロリー
と、該立上げた蒸気を沸点３０９℃より５００℃まで立
上げるカロリーの比は、約７：３である事による。又熱
分解炉１出口側の熱分解ガス出口ライン７には図３に示
す差圧計測手段１００が形成してもよく、特に図２に示
すように熱分解ガス出口ライン７をライン７’、７−１
として分岐する場合は差圧計測手段１００により分岐流
量を測定する必要がある。この差圧計測手段１００は、
熱分解炉１より取り出された熱分解ガスの流量（流速）
を測定するとともに、前記差圧計測手段１００を形成す
る絞り部１１０の入口側と出口側に夫々設けた圧力取り
出し口１０９、１０９に少量の空気を適宜流すことによ
り、熱分解ガス中に含まれるタール等を燃焼させ、絞り
部１１０及び圧力取り出し口１０９におけるタール付着
防止やコーキング防止を図る。

【００１７】図３（Ａ）はオリフィスを用いて形成した
差圧計測手段で、１０１、１０１’は出口ライン７を形
成する配管、１０２はフランジ、１０３はオリフィスプ
レート、１０４は差圧計、１０５、１０６、１０７、１
０８は空気導入管、１０９は圧力取り出し口としての圧
力タップ、１１０は絞り部、１１１は空気量調整弁、１
１２はフローメータその他の流量計である。圧力タップ
１０９はＡーＡ線断面図で示すように、周方向に９０°
づつ変角させた位置に、４個設ける。図３（Ｂ）はラッ
パ状の絞り部１１０を用いて形成した差圧計測手段１０
０で、その構成は図３（Ａ）と同様である。

【００１８】熱分解ガス出口ライン７よりの熱分解ガ
ス、又図２のように分岐され前記差圧計測手段１００を
通過後の熱分解ガスは、灰溶融炉３１に導入される。前
記灰溶融炉３１は、例えば旋回流により砂混合熱分解ガ
ス灰を旋回分離させながら、該灰溶融炉３１内に空気若
しくは酸素富化空気を前記熱分解ガスと共に、ライン３
０より導入して該熱分解ガス燃焼熱により１３００℃以
上として灰分を溶融して、該溶融した灰分を溶融灰出口
ライン３２を介して水貯溜部３２Ａに落下させ、数ｍｍ
程度の水冷スラッグを生成し、該スラッグを建築用骨材
として利用するように構成する。又前記灰溶融炉３１に
はサイクロン１６の出口ライン１８／ダストライン２９
を介して灰が導入され、又、ライン１４の不燃物も又は
／及びバブフィルターや電気集塵機の捕集灰も、これも
溶融分離される。

【００１９】又、前記灰溶融炉３１の出口ライン３３の
下流端には、燃焼ダクトからなる熱分解ガス燃焼炉３４
が配設され、前記熱分解ガスに十分な空気をライン２１
Ａより供給して該熱分解ガスの完全燃焼を行う。従って
本実施例によれば前記サイクロン１６で分離した灰分及
び／又はライン１４の不燃物は前記した灰溶融炉３１に
導入する事により、前記溶融灰を利用して骨材等の製造
が可能となる。又、熱分解ガス燃焼炉３４及び第１ボイ
ラ２４に導入される熱分解ガス中に灰分等が混入される
ことなく長期に亙って安定して蒸気製造が可能になると
ともに、又熱分解ガス燃焼炉３４及び第１ボイラ２４に
導入される熱分解ガス温度を略８００〜９００℃（最大
９５０℃前後）程度に高く設定できるために、該ボイラ
等で製造されるボイラ水／蒸気を更に多量に製造でき
る。

【００２０】１０は気泡流動床炉からなるチャー燃焼炉
で、底部に配した分散板１１上にチャー混合物取り出し
ライン９より供給されたチャー混合物、及び砂循環ライ
ン１９ー２／１９−１を介して副チャー燃焼炉１０Ｂと
の間で循環された流動砂が収納される。そして前記分散
板１１下方の空気供給ライン１２より空気が供給されて
流動床２−３内で７００〜８００℃に加熱して未分解残
渣の燃焼を行い、更にチャー燃焼炉１０中域の空気供給
ライン１３より空気が導入されて更に加熱し約８００〜
１３００℃前後の燃焼ガスを生成すると共に、そのチャ
ー燃焼炉１０中の上方域に第２スーパヒータ２９−１又
は／及びボイラを配設し、第２の蒸気製造手段（第１ス
ーパヒータ２０）よりライン２８−１を介して導入され
た過熱蒸気の過熱とともに、９５０〜１３００℃前後と
無用に高くなった燃焼ガスを８００〜９５０℃に落と
す。尚、前記第２ス−パヒ−タ２９−１の代わりに水冷
壁ボイラの加熱に供しても良い。

【００２１】尚前記のように燃焼ガス温度を８００〜９
５０℃に落としても第１スーパヒータ２０における蒸気
温度を４００〜５２０℃に維持する上で何の支障もな
い。そして前記チャー燃焼炉１０で燃焼されない小型の
不燃物は不燃物取り出しライン１４より取り出される。

【００２２】一方、チャー燃焼炉１０には副流動床とし
ての副チャー燃焼炉１０Ｂが付設されており、砂循環ラ
イン１９ー２／１９−１を介して副チャー燃焼炉１０Ｂ
との間で流動砂が流動するように構成し、そして前記副
チャー燃焼炉１０Ｂの流動媒体内に第３スーパヒータ２
９−２を配設し、第２スーパヒータ２９−１の出口側と
ライン２８−２を介して接続している。

【００２３】尚、副チャー燃焼炉１０Ｂは、独立して設
けてもよいが、前記チャー燃焼炉１０より加熱された流
動媒体を熱分解炉１に戻入する流動媒体経路１９−１／
５中に、第３スーパヒータ２９−２を設けた副チャー燃
焼炉１０Ｂを介在させるのがよい。

【００２４】さて前記第２スーパヒータ２９−１で熱交
換された燃焼ガスは、砂／燃焼ガス出口ライン１５より
気・固分離装置例えば必要に応じサイクロン１６に導入
され、ここでダストや灰と燃焼ガスとを分離し、燃焼ガ
スはガス出口ライン１７より第１スーパヒータ２０に導
入される。

【００２５】２０は第１スーパヒータ及び２４は第１ボ
イラで、第１ボイラ２４では熱分解ガス出口ライン７よ
り取り出された熱分解ガスは、水冷壁ボイラ３６が内装
されている燃焼ガス燃焼炉３４内で燃焼されて第１スー
パヒータ２０のボイラガス出口２２より排出された燃焼
排ガスと共に、第１のボイラ２４に導入され、ボイラ水
入口２６より取込んだボイラ水を３００℃前後に加熱
し、第１ボイラ出口ライン２７より第１スーパヒータ２
０に蒸気若しくは加熱水を供給する。２５は、排ガス排
出ラインである。

【００２６】ボイラ水は分岐ライン２６’を介して燃焼
ガス燃焼炉３４内の水冷壁ボイラ３６にも導入され分岐
ライン２７’を介して第１スーパヒータ２０に蒸気若し
くは加熱水を供給する。尚、１００Ｋｇｆ／ｃｍ²前後
に加圧してその沸点を３０９℃前後に設定している前記
ボイラ水は水冷壁ボイラ３６及び第１のボイラ２４に導
入されて第１段階の加熱を行うわけであるが、その加熱
温度が前記沸点近くの３０９℃前後になるようにその通
水量を制御している。

【００２７】この結果、水冷壁ボイラ３６及び第１のボ
イラ２４のチューブ表面壁温度は、前記加温水に追従し
て３０９℃前後に維持でき、例え熱交換される熱分解ガ
スに塩素若しくはＨＣｌを含んでいても腐食が生じる事
はない。

【００２８】第１スーパヒータ２０では前記第１ボイラ
２４及び水冷壁ボイラ３６の出口ライン２７、２７’よ
り取り出した蒸気／加熱水及び水冷壁ボイラ３６により
加熱され分岐蒸気ライン２７’を介してとりだされた蒸
気／加熱水を導入して、前記燃焼ガスライン１７を介し
て供給された燃焼ガスで加熱し、４００〜５５０℃前後
の過熱蒸気を製造し、以下蒸気出口ライン２８ー１より
第２スーパヒータ２９−１に、更にライン２８ー２より
第３スーパヒータ２９−２に夫々直列に導入して４００
〜５５０℃に過熱された過熱蒸気を取り出し、発電機に
送給する。

【００２９】既に前記実施例の作用は構成とともに、説
明したが簡単に繰返し説明するに、熱分解炉１に供給さ
れる都市ごみ等の廃棄物中には塩ビプラスチック等の含
塩素有機化合物が混入しており、可燃分中にＣ１として
約０．２〜０．５％含有されている。そして、廃棄物供
給ライン４から都市ごみ、流動砂循環ライン５から高温
の循環流動砂を、それぞれ熱分解炉１に供給し、下部の
空気または燃焼排ガス入口ライン６から燃焼排ガスに僅
かな温度調整用空気を供給して流動砂２を流動させた流
動床内で、温度３００〜５００℃で処理することによ
り、チャー混合物取り出しライン９からは実質的に塩素
を含有しない未分解残渣が得られる。すなわち、廃棄物
中に含まれていた塩素は、実質的に全て熱分解ガスに含
まれて、熱分解ガス出口ライン７に排出されることにな
る。なお、熱分解炉１内の熱分解反応で分離された大型
の不燃物は、不燃物取り出しライン８から炉外に取り出
される。

【００３０】さて、図５に示すように前記熱分解炉によ
り得られた熱分解ガスの一部を灰溶融炉３１の上流側
で、分岐ライン７ー２を介して熱分解炉の分散板３下方
の入口側に供給するように構成してもよい。これにより
ライン７−１の熱分解ガスが流動化ガス（Ｎ₂、ＣＯ₂、
Ｈ₂Ｏ主成分の不活性ガス）で希釈されないので高カロ
リガスとなり、灰溶融炉３１の温度を容易に１３００〜
１５００℃にすることが出来る。

【００３１】熱分解炉１の熱分解出口ライン７から取り
出された上記熱分解ガスは、差圧計測手段１００の絞り
部１１０を通過する事により、その入口側と出口側の圧
力タップ１０９より取り出した圧力を差圧計１０４で検
知し、そのガス流量（流速）を測定し灰溶融炉に必要な
熱分解ガスを供給する。そしてかかる差圧計測手段１０
０の場合、熱分解ガス中のタール分が圧力タップ１０９
の入口部や絞り部１１０に付着する。そこで本実施例に
おいては空気量調整弁１１１、空気導入管１０５〜１０
８を介して流量計１１２により制御された常に少量の空
気を供給して、該空気により前記付着タールを燃焼さ
せ、絞り部１１０や出口ライン７におけるタール付着防
止やコーキングを防止する。

【００３２】前記灰溶融炉３１では、前記したように前
記熱分解ガスとともに、サイクロン１６の出口ライン１
８／ダストライン２９を介して燃焼ガスの灰が導入さ
れ、ライン３０より導入した空気若しくは酸素富化空気
を前記熱分解ガスと共に燃焼して灰分を溶融して、該溶
融した灰分を水貯溜部３２Ａに落下させ、数ｍｍ程度の
水冷スラッグを生成し、該スラッグを建築用骨材として
利用する。又、前記灰溶融炉３１の出口ライン３３の下
流端には、燃焼ダクトからなる熱分解ガス燃焼炉３４が
配設され、前記熱分解ガスに十分なライン２１Ａより空
気を供給して該熱分解ガスの完全燃焼を行う。この結果
熱分解燃焼炉３４内の熱分解ガス温度を高く設定できる
ために、水冷壁ボイラ３６及び第一ボイラ２４に導入さ
れ沸点２００〜３０９℃近くまで立上げる蒸気／ボイラ
水を多量に製造できる。

【００３３】又熱分解燃焼炉３４内で水冷壁ボイラ３６
と熱交換した熱分解ガスは、第１スーパヒータボイラガ
ス出口ライン２２よりの燃焼排ガスとともに第１ボイラ
ガス入口２３から第１ボイラ２４に供給する。前記熱分
解燃焼炉３４内及び第１ボイラ２４内に導入されるガス
にはＨＣ１が約５００〜１０００ppm含まれているの
で、ボイラ水の流量を調整して水冷壁ボイラ３６及び第
１ボイラ２４のチューブ表面温度は従来並みの約３５０
℃以下として、高温腐食を抑制する。このため、水冷壁
ボイラ３６及び第１ボイラ２４では高温の過熱蒸気は得
られないが、約２００〜３２０℃までは加熱できるの
で、これを更に第１スーパヒータ２０以降のスーパヒー
タ２９−１、２９−２で加熱すれば、約４００〜５５０
℃の高温の過熱蒸気を得ることができる。

【００３４】熱分解炉１でチャー混合物取り出しライン
９から取り出されたチャー混合物は流動砂と未分解残渣
から成り、実質的に塩素を含有しないチャー混合物を、
燃焼炉１０では燃焼炉１０の下部に供給し、空気供給ラ
イン１２から分散板１１を介して供給される空気によっ
て燃焼させる。この場合、空気供給ライン１２から供給
する空気量を調整して、流動砂を流動させながら未分解
残渣を燃焼させる。完全燃焼のために空気供給ライン１
３又は／及びライン１９−３から更に空気を供給するこ
ともある。燃焼炉１０の温度は燃焼発熱反応によって上
昇する。この温度値は、チャー混合物取り出しライン９
から供給される未分解残渣の発熱量と空気供給ライン１
２、１３の空気および砂循環ライン１９の流動砂の量と
温度によって決まるが、１０００〜１２００℃前後の高
温になる場合がある。

【００３５】そこで第２スーパヒータ２９ー１によりラ
イン２８ー１を介して第１スーパヒータ２０よりの過熱
蒸気と熱交換することにより燃焼ガスを８００〜９５０
℃にすることは容易である。ガラスや缶類等の溶融によ
り小型化された不燃物は不燃物取り出しライン１４から
抜き出す。

【００３６】尚、前記チャー燃焼炉１０の流動媒体は熱
分解炉１との間を循環する為、チャー燃焼炉１０の流動
媒体の温度は略６００〜８５０℃、一方熱分解炉１の流
動媒体の温度は３５０〜５００℃であり、両者間の熱落
差が大きく、この為チャー燃焼炉１０の流動媒体を熱分
解炉１側に直接導入すると、前記熱落差により熱分解炉
１内の熱分解温度が高くなったり熱変動が生じる恐れが
あり、従って前記戻入される流動媒体の量の調整が煩雑
化する。

【００３７】そこで、前記チャー燃焼炉１０より加熱さ
れた流動媒体を熱分解炉１に戻入する流動媒体経路１９
−１／５中に、第３スーパヒータ２９−２を設けた副チ
ャー燃焼炉１０Ｂを介在させることにより、第１のチャ
ー燃焼炉１０で７００〜８００℃に加熱した流動媒体
を、ライン１２’により空気を導入し、流動させながら
前記副チャー燃焼炉１０Ｂで第３スーパヒータ２９−２
による奪熱により５００〜７００℃に落とし、該５００
〜７００℃に落とした流動媒体を熱分解炉１に戻入する
事が出来るためになだらかな熱傾斜が可能であり、この
結果前記熱分解炉１内の熱分解温度を３５０℃から５０
０℃前後に安定して制御が可能である。

【００３８】一方チャー燃焼炉１０で生成し８００〜９
５０℃の高温でかつ塩素を実質的に含有しない燃焼ガス
は燃焼ガス出口ライン１５を経てサイクロン１６に導入
され、ダスト及び灰は出口ライン１８から、排ガスはガ
ス出口ライン１７からそれぞれ分離して取り出される。
そして出口ライン１８から取り出された高温の灰は前記
した灰溶融炉３１に送給される。

【００３９】一方、上記サイクロン１６のガス出口ライ
ン１７から取り出された８００〜９５０℃の高温排ガス
は、第１スーパヒータ２０に導入され、第１ボイラ２４
及び水冷壁ボイラ３６で製造された２００〜３２０℃前
後の蒸気／ボイラ水を加熱して過熱蒸気とするために用
いられる。ガス出口ライン１７を経て来た排ガスは実質
的に塩素を含有していないので、第１スーパヒータ２０
のボイラチューブ表面温度を３５０℃以上としても高温
腐食は大幅に軽減される。したがってチューブ内流体の
温度を約４００〜５５０℃とすることができ、第１スー
パヒータボイラ蒸気出口２８からは安定して高温の過熱
蒸気が得られる。

【００４０】前記熱分解炉１で熱分解炉１の温度を所定
温度３００℃以上に維持するには、燃焼排ガス入口ライ
ン６から供給される流動気体の酸素量を調節、言換えれ
ば第１ボイラ２４よりの燃焼排ガスとともに空気を僅か
に供給するとともに、副チャー燃焼手段１０Ｂよりの高
温約５００〜７００℃の流動砂の一部を砂循環ライン５
から供給して熱源としている。

【００４１】尚、１１、３−１、３−２は分散板、２−
１、２−２、２−３は流動床である。

【００４２】さて図２は本発明の他の実施例に係る廃棄
物の焼却熱を利用した過熱蒸気製造装置を示し既に前記
実施例の説明で説明されているが、主に前記図１の実施
例との相違点を説明するに、前記熱分解炉１により得ら
れた熱分解ガスの一部を灰溶融炉３１の上流側で、分岐
ライン７’を介して熱分解ガス燃焼炉３４に供給するよ
うに構成している。即ち前記熱分解ガスや燃焼ガス中に
含まれる灰は、廃棄物に対し１割程度であり、従ってこ
れを供給される熱分解ガス全てを使用して溶融すること
は必ずしも必要なく、却って過剰設備の熱エネルギにな
ることを防止する。この為前記した熱分解ガス出口ライ
ン７の分岐された灰溶融炉３１上流側若しくは分岐ライ
ン７’に前記図３に示す差圧計測手段１００を配し、そ
の流量調整を行う必要がある。

【００４３】

【発明の効果】以上記載した如く本発明によれば、高価
な高級材料を用いることなく廃棄物を燃焼して過熱蒸気
を得る場合に塩素によるボイラチューブの高温腐食を防
止しながら高温・高圧の過熱蒸気を効率的に得ることの
できる。又本発明によれば、前記いずれの蒸気製造装置
においても、長期に亙って安定して蒸気の製造を可能に
する。又本発明によれば、前記熱分解ガス若しくは燃焼
ガスを分離して得られた灰を溶融して骨材等の製造が可
能となる。等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る廃棄物の焼却熱を利
用した過熱蒸気製造装置を示す系統図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る廃棄物の焼却熱を利
用した過熱蒸気製造装置を示す系統図である。

【図３】図３は熱分解ガス出口ラインに配設した差圧計
測手段で、（Ａ）はオリフィスを用いて形成した差圧計
測手段、（Ｂ）はラッパ状絞りを用いて形成した差圧計
測手段である。

【図４】本発明の基本構成に係る廃棄物の焼却熱を利用
した過熱蒸気の製造手順を示すグラフ図である。

【図５】本発明の第３実施例に係る廃棄物の焼却熱を利
用した過熱蒸気製造装置を示す系統図である。

【符号の説明】

１ 熱分解炉（熱分解手段） １０ 燃焼炉（チャー燃焼手段） １１ 分散板 ２０ 第１スーパヒータ（第２の蒸気製造手段） ２９−１ 第２スーパヒータ（第２の蒸気製造手段） ２０−２ 第３スーパヒータ（第２の蒸気製造手段） ２４ 第１ボイラ（第１の蒸気製造手段） ３１ 灰溶融炉 ３４ 熱分解ガス燃焼炉 ３６ 水冷壁ボイラ（第１の蒸気製造手段）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２３Ｇ 5/48 ＺＡＢ Ｆ２３Ｇ 5/48 ＺＡＢ Ｆ２３Ｊ 1/00 Ｆ２３Ｊ 1/00 Ｂ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度３００℃以上の空間内に廃棄物を供
   給して熱分解反応を行なわせ、その反応により発生した
   熱分解ガスと未分解残渣および流動媒体から成るチャー
   混合物と不燃物とを互いに分離する熱分解手段と、 前記前記熱分解手段より取り出された未分解残渣および
   流動媒体から成るチャー混合物を、空気によって流動さ
   せながら前記未分解残渣を燃焼させるチャー燃焼手段
   と、 前記熱分解ガスの燃焼熱エネルギーを利用して約４００
   ℃以下の温水または蒸気を製造する第１の蒸気製造手段
   と、 前記チャー燃焼手段により得られた熱エネルギにより前
   記第１の蒸気製造手段で製造された温水または蒸気を過
   熱蒸気とする第２の蒸気製造手段を含み、 前記熱分解手段と第１の蒸気製造手段との間に、前記熱
   分解ガスの第１次燃焼熱により、チャー燃焼手段若しく
   は熱分解手段より取り出された夫々のガスより分離され
   た灰分の溶融分離を行う灰分溶融分離手段を設けるとと
   もに、好ましくは前記灰分が分離された熱分解ガスの２
   次燃焼を行う２次燃焼手段を設けたことを特徴とする廃
   棄物の焼却熱を利用した過熱蒸気製造装置。
2. 【請求項２】 前記熱分解手段により得られた熱分解ガ
   スを灰分溶融分離手段とともに、その一部を分岐して前
   記２次燃焼手段に供給することを特徴とする請求項１記
   載の廃棄物の焼却熱を利用した過熱蒸気製造装置。
3. 【請求項３】 温度３００℃以上の酸素過小空間内に廃
   棄物を供給して熱分解反応を行なわせ、その反応により
   発生した熱分解ガスを２次燃焼手段若しくは熱交換手段
   に供給するため熱分解ガス出口経路中に絞り部を設け、
   該絞り部の入口側と出口側に夫々設けた圧力取り出し口
   に少量の空気（支燃性ガスを含む気体）を適宜流す空気
   流入手段を設けて差圧を計測して熱分解ガスの流量を計
   測する事を特徴とする廃棄物の焼却熱を利用した過熱蒸
   気製造装置。
4. 【請求項４】 前記熱分解手段により得られた熱分解ガ
   スの一部を分岐して熱分解手段の入口側に供給すること
   を特徴とする請求項１記載の廃棄物の焼却熱を利用した
   過熱蒸気製造装置。