JPH0979528A - ゴミ焼却炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 乾燥帯、燃焼帯及び後燃焼帯に領域分割され
た移動式火床の上方空間に煙道を形成し、この煙道に、
廃熱ボイラを設けてあるゴミ焼却炉の、周辺設備の過大
化を避けつつ、外部に燃焼設備を伴う蒸気過熱器を設置
することなく、燃焼排ガスの熱効率を高め、さらに、特
別の手段を設けること無く排ガス中の窒素酸化物を逓減
する。 【構成】 煙道２の上流側を、乾燥帯１ａで発生した未
燃焼ガスを導く第１煙道２ａと、燃焼帯１ｂ又は後燃焼
帯１ｃで発生した燃焼ガスを導く第２煙道２ｂに分離形
成し、前記第１煙道２ａに廃熱ボイラ３を配置するとと
もに、前記第２煙道２ｂに前記廃熱ボイラ３で発生した
蒸気を過熱する過熱器４を設けてある。 【効果】 外部に燃焼設備を伴う蒸気過熱器を必要とせ
ず、ゴミの燃焼熱のみによって過熱器の蒸気温度は充分
に確保できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、乾燥帯、燃焼帯及び後
燃焼帯に領域分割された移動式火床の上方空間に煙道を
形成し、この煙道に、廃熱ボイラを設けてあるゴミ焼却
炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のゴミ焼却炉を組み込んだゴミ発電
システムの一例を図３に示す。ゴミ焼却炉１０は、ゴミ
ホッパ１１、火床１、煙道２を備えており、この煙道２
は火床１の上部空間に設けられている。火床１は２〜４
分割されており、ゴミの移動方向に順に、乾燥ストーカ
２１、第１燃焼ストーカ２２、第２燃焼ストーカ２３、
後燃焼ストーカ２４で構成され、夫々にゴミ供給側から
灰排出側へ移動させるロストルを備えた移動式火床で、
階段状に順次下降位置に配置され、後燃焼ストーカの灰
排出側の終端には灰を下方へ落下させる灰排出口２５が
設けられている。乾燥ストーカ２１のゴミ供給側の燃焼
炉壁にはゴミ供給口が設けられ、ゴミホッパ１１を備え
ている。他端側の灰排出側の側壁にはこのゴミ焼却炉１
０のスタートアップ用にスタートバーナ９が設けられて
いる。また、各ストーカの上方空間に形成された煙道２
の排煙側には廃熱ボイラ３が配設されている。各ストー
カの下部には、一次空気の供給路を兼ねた灰シュート８
が設けられており、各灰シュート８に空気供給管１６が
開口している。この空気供給管１６の開口は乾燥ストー
カ２１の下方のものは乾燥用空気供給口１６ａとして、
他のストーカ２２，２３，２４夫々の下方のものは一次
空気供給口１６ｂとして設けられており、夫々に一次空
気送風機１７から分岐配管接続されている。この空気供
給管１６の一次空気送風機１７との間の管路に空気予熱
器１５が備えられており、廃熱ボイラ３からの蒸気の一
部と熱交換して炉へ供給する空気を予熱するようにして
ある。煙道２の出口側には、ガスクーラ１２、電気集塵
機１３、排ガス送風機１９が順に接続されており、この
排ガス送風機１９排風側は、排ガス処理装置（図示省
略）を経て煙突（図示省略）に接続されている。ガスク
ーラ１２内にはエコノマイザ１４が設けられており、廃
熱ボイラ３への給水を加熱して熱効率の上昇を図ってい
る。

【０００３】ゴミ焼却炉１０のゴミホッパ１１から塵芥
が投入されると、先ず乾燥ストーカ２１の入口側端にゴ
ミ供給口から落下する。この乾燥ストーカ２１のロスト
ルは徐々に第１燃焼ストーカ２２に向かってゴミを搬送
するように移動しており、そのロストルの下からは乾燥
用空気供給路を兼ねた灰シュート８を通じて乾燥用空気
供給口１６ａから１５０〜２００°Ｃに予熱された乾燥
用空気が送り込まれ、ロストル上のゴミは、燃焼火炎及
び炉壁からの輻射熱も加わって、次第に乾燥するととも
に、一部は熱分解する。この熱分解の際に、塩化ビニー
ルなどの塩素を含むゴミが分解して塩素を放出し、この
塩素は空気と共に煙道へ向けて流れ、熱分解残渣の一部
は灰化する。乾燥ストーカ２１の終端部ではゴミはほぼ
乾燥しており、第１燃焼ストーカ２２の始端部に落下す
る。この乾燥ストーカ２１のロストル上を主体として乾
燥・熱分解帯１ａが形成される。従って、主としてこの
乾燥・熱分解帶１ａから塩素が発生する。第１燃焼スト
ーカ２２上に落下したゴミは先に燃焼しているロストル
上のゴミの火炎により着火して燃焼を始め、徐々に第２
燃焼ストーカ２３に向けて移動するロストル上で燃焼を
続ける。この燃焼を持続するためにこの第１燃焼ストー
カ２２の下に設けられた一次空気供給路を兼ねた灰シュ
ート８を経て一次空気供給口１６ｂから一次空気が送り
込まれる。先に乾燥ストーカ２１上でほぼ塩素の発生が
終わっているので、この第１燃焼ストーカ２２上のゴミ
は燃焼しても塩素の発生が少ない。この第１燃焼ストー
カ２２上で燃焼したゴミの灰分の一部分はロストルの下
へ落下し、灰シュート８を経てその下に設けられた前記
の灰搬送装置２０に落下するが、灰分の大部分はそのま
ま第１燃焼ストーカ２２植えを送られる。この第１燃焼
ストーカ２２の終端部に達したゴミは燃焼を続けながら
第２燃焼ストーカ２３の始端部上に落下する。第２燃焼
ストーカ２３でも第１燃焼ストーカ２２と同様にして一
次空気が供給され、ロストルの下から燃焼灰の一部が回
収されつつ、ゴミが徐々にストーカ終端部に向けて送ら
れ、この終端部から、後燃焼ストーカ２４の始端部上に
落下する。ここでは、ゴミの燃焼はほぼ完全に終わって
おり、前記の第１燃焼ストーカ２２とこの第２燃焼スト
ーカ２３のロストル上で燃焼帶１ｂが形成される。この
燃焼帶１ｂがガス化燃焼を続ける部分で、もっとも高温
を生ずる部分である。後燃焼ストーカ２４にも燃焼帶１
ｂの各ストーカと同様に、一次空気が供給され、燃焼灰
の大部分が回収されるが、そのロストル上の炭化したゴ
ミは燃焼を続けて灰化しながら後燃焼ストーカ２４の終
端に向けて徐々に移動し、その終端部で燃焼残渣の灰が
灰排出口２５から前記の灰搬送装置２０に落下する。こ
の灰搬送装置２０は、受けた灰を灰ピットに供給する。
この火床１の上部空間の煙道２の入口部には二次空気送
風機１８から二次空気が供給され、酸素過剰率を低くし
て、所謂還元二段燃焼法により窒素酸化物の逓減を図っ
ている。従って、燃焼ガスの温度は８００°Ｃを超え、
充分に高いが、前記乾燥帶で発生した塩素により生ずる
廃熱ボイラ３の高温腐食を抑えるために、蒸気温度が３
００〜３２０°Ｃの範囲内になるように廃熱ボイラ３を
構成している。このため、廃熱ボイラ３の蒸気を覆水式
の蒸気タービンＴに導いて発電機Ｇで発電するのに、焼
却炉の外部に配した蒸気配管路に燃焼器を備えた蒸気過
熱器２６を設けて、蒸気温度を５００°Ｃ程度に再加熱
して蒸気タービンＴに送り発電に供している。蒸気ター
ビンＴからの蒸気を蒸気コンデンサＣで復水した後、再
び廃熱ボイラへの給水に供している。そして、ボイラ３
を出た排ガスによりエコノマイザ１４で廃熱ボイラ３へ
の給水の予熱を行っている。こうしてボイラ３、エコノ
マイザ１４等で冷却した排ガスを電気集塵機１３に送っ
て脱塵を図っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
ゴミ焼却炉では、廃熱ボイラの塩化水素ガスによる高温
腐食を抑制する必要があるため、燃焼ガスの熱量を充分
に活用することができず、熱効率の極めて悪いものとな
るという問題があった。発電効率を上げる場合には、充
分な蒸気温度を確保して安定的に発電するために、外部
燃焼器を備えた蒸気過熱器を設けていたので、廃熱ボイ
ラからの蒸気を過熱するための燃料を必要とし、エネル
ギー消費的にも好ましいものではないという問題があ
り、さらには、廃熱ボイラの周辺の構造が複雑化し、同
時に大型化するという問題があった。本発明は、上述し
た問題点に鑑み、廃熱ボイラの腐食を抑制しながらも、
燃焼ガスの持つ熱を充分に活かした熱効率のよいゴミ焼
却炉を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の第１の特徴構成は、煙道の上流側を、乾燥
帯で発生した未燃焼ガスを導く第１煙道と、燃焼帯又は
後燃焼帯で発生した燃焼ガスを導く第２煙道に分離形成
し、前記第１煙道に廃熱ボイラを配置するとともに、前
記第２煙道に前記廃熱ボイラで発生した蒸気を過熱する
過熱器を設けてある点にある。そして、第２の特徴構成
は、上記の構成において、前記第１煙道又は前記第２煙
道を通過する排ガスの状態（主に温度とガス量）を検出
するセンサを設けるとともに、前記センサにより検出さ
れた排ガスの状態に基づき前記第１煙道及び前記第２煙
道の通過排ガス量の配分を調整する流量配分調節手段を
設けてある点にある。さらに、第３の特徴構成は、上記
第２の特徴構成において、前記流量配分調節手段を、前
記第１煙道及び前記第２煙道の合流部に設けたダンパ機
構とした点にある。

【０００６】

【作用】上記第１の特徴構成においては、煙道の上流側
を、乾燥帯で発生した燃焼ガスを導く第１煙道と、燃焼
帯又は後燃焼帯で発生した燃焼ガスを導く第２煙道に分
離形成してあるので、第１煙道には温度が低いものの塩
素分を多く含む燃焼ガスが導かれ、第２煙道には塩素分
をほとんど含まず、高温の燃焼ガスが導かれるようにな
る。その結果、前記第１煙道に配置された廃熱ボイラに
より生成される蒸気は、塩素含有ガスによる高温腐食を
防止する観点からその過熱温度がほぼ３２０℃以下に制
限されるものの、前記第２煙道に配置された過熱器によ
り、高温腐食の恐れの少ない状態で充分に加熱されるの
である。さらに、第２の特徴構成においては、前記第１
煙道又は前記第２煙道を通過する排ガスの状態を検出す
るセンサを設けてあるので、ゴミ焼却炉内の燃焼状態を
把握できる。例えば、センサとして温度計を用いれば、
煙道を通過する排ガスの温度を管理でき、例えば、セン
サとしてガス流量計を用いれば、煙道に流入する排ガス
の量が検知でき、また、例えば、センサとしてＣＯ濃度
計を用いれば、火床での燃焼状態を知ることができる。
さらに、センサとして酸素濃度計を用いるか、或いは温
度計とともにＣＯ₂ 濃度計を用いれば、過剰酸素量を知
ることができる。そこで、前記センサにより検出された
排ガスの状態に基づいて、流量配分調節手段が前記第１
煙道及び前記第２煙道の通過排ガス量の配分を調整し
て、前記第１煙道を通過する排ガス流量を調節し、さら
に、第２煙道を通過する排ガスに塩素が混入しないよう
に排ガスの流量を調節するのである。さらに、第３の特
徴構成においては、前記流量配分調節手段を、前記第１
煙道及び前記第２煙道の合流部に設けたダンパ機構とし
たので、一つのダンパ機構を制御するだけで、前記第１
煙道及び前記第２煙道の通過排ガス量の配分を同時に調
整することができる。

【０００７】

【発明の効果】上記第１の特徴構成においては、外部に
燃焼設備を伴う蒸気過熱器を設置せずとも、第２煙道に
設けた過熱器により高温腐食の恐れがない状態で充分に
蒸気を過熱できるので、補助燃料なしで燃焼排ガスの熱
効率を高めるとともに、周辺設備が過大化をきたすこと
のないゴミ焼却炉を提供できるようになった。尚、両煙
道の合流部での燃焼は所謂二段燃焼法に相当する燃焼条
件を有しており、排ガス中の窒素酸化物を逓減できるも
のである。さらに、第２の特徴構成においては、ゴミ焼
却炉内の燃焼状態を把握できるので、過熱器が設置され
た第２煙道に不慮の塩素ガスがの流入して高温腐食が発
生する不都合を回避しながら、過熱器の蒸気温度を好適
に制御できるゴミ焼却炉を提供することができるように
なった。さらに、第３の特徴構成においては、その制御
の特徴である背反的制御を、ダンパ機構を各煙道に各別
に設けた場合に必要となる複雑な個別の制御操作を行わ
ずとも、単一の制御操作により実現することができるゴ
ミ焼却炉を提供できるようになった。

【０００８】

【実施例】図１に本発明のゴミ焼却炉をゴミ発電システ
ムに適用した例を示す。なお、従来技術との比較を容易
にするために図３と同一機能のものについては同一の符
号を付した。また、図３の従来技術と相違のない点につ
いては、従来技術の説明と重複するので、その点につい
ての説明は以下省略する。図１に沿って説明すると、移
動式火床１の灰排出側の側壁にはこのゴミ焼却炉１０の
スタートアップ用に、スタートバーナに代えてパイロッ
トバーナを有する燃料噴射装置９が設けられている。こ
れにより、ゴミ焼却炉１０のスタートアップ時に、予め
この燃料噴射装置９に点火しておくことにより、その火
炎により、生ゴミも乾燥して着火することができるの
で、スタートアップ時に燃えやすいものをストーカ上に
供給しておくこと無く、最初から生ゴミを供給して燃焼
させることができる。移動式火床１の上方空間に形成さ
れた煙道２の上流側を分岐して、乾燥帯１ａで発生した
未燃焼ガスを導く断面矩形状の第１煙道２ａと、燃焼帯
１ｂ又は後燃焼帯１ｃで発生した燃焼ガスを導く同じく
断面矩形状の第２煙道２ｂに分離形成してある。そし
て、第１煙道２ａには、廃熱ボイラ３を配置し、そのガ
スの入口近傍に第１センサとして温度センサ６ａを取り
付けて、この第１煙道２ａを流れる未燃焼ガスを主とす
る排ガスの温度を監視している。また、第２煙道２ｂに
は、廃熱ボイラ３で発生した蒸気を過熱する過熱器４を
設けてあり、その中頃に第２センサとして温度センサ６
ａと共に塩化水素ガスセンサ６ｂを取り付けて、この第
２煙道２ｂを流れる燃焼排ガスの温度とその中の塩素分
を監視している。さらに、第１煙道２ａと第２煙道２ｂ
の合流部２ｃに、両煙道２ａ，２ｂを分界する壁面に近
接してその分界稜線に平行な軸芯周りに揺動可能に流量
配分調整手段としてのダンパ７を設けてあり、調整駆動
機構（図示省略）により自動的に揺動駆動される。この
ダンパ７の位置によって両煙道２ａ，２ｂを流れる排ガ
スの流量の配分を調節できるようにしてある。このダン
パ７は、その中立位置で、両煙道２ａ，２ｂの流路のダ
ンパ７の先端との間の開口の断面積を、夫々の所要流路
断面積に合わせてあり、温度センサ６ａが温度の高すぎ
ることを検知したときには、上方に揺動して、第２煙道
２ｂの流路を大きくして第２煙道２ｂの排ガスの流量を
大きくさせると同時に、第１煙道２ａの流路を狭くして
第１煙道２ａの排ガスの流量を制限し、廃熱ボイラ３へ
の過大な熱量供給を避けるようにしてある。一方、温度
センサと共に設けた塩化水素ガスセンサ６ｂが第２煙道
２ｂ内の燃焼排ガス中に塩素分を検出したときには、ダ
ンパ７は下方に揺動し、第２煙道２ｂ内の燃焼排ガス流
量を抑制し、同時に、第１煙道２ａの流路を拡げて排ガ
スの流れを第１煙道２ａ側に偏らせて、高い温度で使用
する過熱器４を高温腐食から保護する。この際、燃焼帯
１ｂへ供給する燃焼空気量を減少する等の制御を行う。
このようにして廃熱ボイラ３から発生した蒸気は約３０
０°Ｃであるが、この廃熱ボイラ３の蒸気出口管は過熱
器４の蒸気入口管と接続されており、約５００°Ｃに過
熱された過熱蒸気は蒸気タービンＴに導かれ、発電機Ｇ
を回転駆動して発電する。蒸気復水器Ｃで回収された温
水は給水ポンプ（図示省略）により廃熱ボイラ３に給水
される。この様に構成して、ゴミ発電システムを設備し
た場合に、化石燃料の供給なしにゴミ燃焼熱を高効率で
電気に転換できるようになる。

【０００９】〔別実施例〕上記実施例ではストーカを４
段階に設備しているが、そのうちの燃焼ストーカは１段
でもよく、また、全体が一連のストーカであってもく、
このストーカは水平配設のものであってもよく、傾斜し
たものであってもよい。また、両煙道２ａ，２ｂの合流
部２ｃに両煙道２ａ，２ｂの排ガス流量を同時に背反的
に調節するダンパ７を設けたが、このダンパ７の揺動軸
を他の位置に設けてあってもよく、両煙道２ａ，２ｂの
排ガス流量を同時に調節できるものであれば良い。ま
た、このダンパ７は、両煙道２ａ，２ｂのうちいずれか
一方の煙道にのみ設けて、双方の排ガス流量を調節する
ものであってもよい。さらに、図２に示すように、ダン
パとしては、第１煙道２ａの出口近傍に設置した第１ダ
ンパ７ａと、第２煙道２ｂの出口近傍に設置した第２ダ
ンパ７ｂとで構成したものであってもよく、そのダンパ
を設ける位置も夫々の煙道の排ガスの流量を調節できる
ものであれば他の位置でもよい。流量配分調節手段は、
ダンパで構成するものに限らず他の機構を用いてもよ
い。また、廃熱ボイラ、過熱器の位置も、図面に示す位
置には限らず、それぞれの煙道の中に配置されてあれば
よい。さらに、煙道出口にガス冷却室を経て電気集塵機
が接続されているが、集塵設備としては電気集塵機に限
らず、バグフィルタ等を用いることができる。

【００１０】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のゴミ焼却炉を用いたゴミ発電
システムの説明図

【図２】本発明の別の実施例の説明図

【図３】従来のゴミ焼却炉を用いたゴミ発電システムの
の説明用要部断面図

【符号の説明】

１ 移動式火床 １ａ 乾燥帯 １ｂ 燃焼帯 １ｃ 後燃焼帯 ２ 煙道 ２ａ 第１煙道 ２ｂ 第２煙道 ２ｃ 両煙道の合流部 ３ 廃熱ボイラ ４ 過熱器 ６ センサ ７ 流量配分調節手段

───────────────────────────────────────────────────── 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 5/50 ＺＡＢ Ｆ２３Ｇ 5/50 ＺＡＢＫ ＺＡＢＮ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乾燥帯（１ａ）、燃焼帯（１ｂ）及び後
   燃焼帯（１ｃ）に領域分割された移動式火床（１）の上
   方空間に煙道（２）を形成し、この煙道（２）に、廃熱
   ボイラ（３）を設けてあるゴミ焼却炉であって、 前記煙道（２）の上流側を、前記乾燥帯（１ａ）で発生
   した未燃焼ガスを導く第１煙道（２ａ）と、前記燃焼帯
   （１ｂ）又は前記後燃焼帯（１ｃ）で発生した燃焼ガス
   を導く第２煙道（２ｂ）に分離形成し、前記第１煙道
   （２ａ）に前記廃熱ボイラ（３）を配置するとともに、
   前記第２煙道（２ｂ）に前記廃熱ボイラ（３）で発生し
   た蒸気を過熱する過熱器（４）を設けてあるゴミ焼却
   炉。
2. 【請求項２】 前記第１煙道（２ａ）又は前記第２煙道
   （２ｂ）を通過する排ガスの状態を検出するセンサ
   （６）を設けるとともに、前記センサ（６）により検出
   された排ガスの状態に基づき前記第１煙道（２ａ）及び
   前記第２煙道（２ｂ）の通過排ガス量の配分を調整する
   流量配分調節手段（７）を設けてある請求項１記載のゴ
   ミ焼却炉。
3. 【請求項３】 前記流量配分調節手段（７）が、前記第
   １煙道（２ａ）及び前記第２煙道（２ｂ）の合流部（２
   ｃ）に設けたダンパ機構である請求項２記載のゴミ焼却
   炉。