JPH10115414A - ゴミ発電方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種の産業廃棄物系ゴミを燃料とする無公害
型、かつ副生する灰体を無害化、再資源化することがで
きる完全クローズドシステムのゴミ発電方法を提供す
る。 【解決手段】 (1)アルミニウム粉体及び金属酸化物粉
体を主成分とするテルミット系自燃性成分、及び、(2)
産業廃棄物系ゴミ成分、からなる燃料の燃焼排熱を利用
したことを特徴とするゴミ発電方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テルミット反応
（thermit reaction）により激しい発熱をともなって燃
焼するアルミニウム粉体と金属酸化物を主成分とした自
燃性成分（以下、テルミット系自燃性成分ということが
ある。）と各種の産業廃棄物からなるゴミ成分（以下、
産業廃棄物系ゴミ成分ということがある。）からなる燃
料の燃焼時の高温排熱を利用したゴミ発電方法に関す
る。

【０００２】更に詳しくは、本発明は、テルミット系自
燃性成分の激しい発熱反応（燃焼反応）を利用し廃棄プ
ラスチック（以下、廃プラということがある。）などの
可燃性ゴミ（以下、可燃性の産業廃棄物系ゴミというこ
とがある。）を完全に燃焼させるとともに副生する灰体
を溶融固化して無害化・再資源化し、かつ同時に燃焼時
の高温排熱を蒸気タービン用ボイラーの加熱媒体とする
完全なクローズドシステムを形成することができる新規
なゴミ発電方法に関するものである。

【０００３】また、本発明は、テルミット系自燃性成分
の激しい発熱反応（燃焼反応）を利用し、産業廃棄物と
して処理に困っている焼却灰及び／又は集塵灰からなる
灰体などの不燃性ゴミ（以下、不燃性の産業廃棄物系ゴ
ミということがある。）を完全に溶融固化して無害化・
再資源化し、かつ同時に燃焼時の高温排熱を蒸気タービ
ン用ボイラーの加熱媒体とする無公害型の新規なゴミ発
電方法に関するものである。

【０００４】

【従来の技術】以下、従来技術を産業廃棄物としての焼
却灰などの各種の灰体の処理という観点から説明する。
これは、後述するように、本発明のゴミ発電方法が、各
種の灰体の処理時に発生する排熱を発電システムに有効
活用するということをベースに完成されたことと強い関
係をもつからである。なお、本発明は、後述するように
前記した不燃性の各種の灰体にとどまらず、廃プラなど
の可燃性の産業廃棄物系ゴミをも有効利用するゴミ発電
方法に関するものであることはいうまでもないことであ
る。

【０００５】従来、各種の産業廃棄物、都市ゴミ、下水
汚泥（脱水汚泥、脱水ケーキ）などを焼却することによ
り排出される焼却灰、あるいは昨今、新たに一般産業物
に規定された各種集塵装置から排出される集塵灰（これ
は、飛灰ともいわれている。）などの各種の灰体は、膨
大な量におよぶものである。なお、前記灰体なる用語
は、焼却設備から排出される灰体のみでなく、灰体中に
含まれる不燃性残渣物、あるいは灰体類似物などを含む
ものである、と最広義に解釈されるべきである。

【０００６】従って、これら灰体を廃棄物埋立地におい
て埋立てるにしても、埋立地の確保がますます困難にな
ってきている。このため、即ち埋立処分地の確保が困難
なため、例えば、下水汚泥は脱水かつ焼却され、その減
容化が図られている。また、前記した各種灰体におい
て、重金属等の有害物質が混入している場合、これら有
害物質の外界への飛散や焼却灰中への残存が問題になっ
ている。

【０００７】前記した各種の灰体の量的な問題、あるい
は重金属などの有害物質を含有しているという問題など
から、これら灰体を所望の焼却設備を使用して焼却し、
減容化、前記有害物質の溶融固化（無公害化）、資源と
しての再利用化、などを図る提案が多くなされている。

【０００８】前記した灰体の焼却設備としては、電気溶
融炉、バーナー溶融炉、プラズマ溶融炉あるいはアーク
溶融炉などが知られてる。

【０００９】しかしながら、前記した灰体の焼却炉の構
造などから明らかのように、従来の灰体を溶融かつ固化
する焼却技術においては、次のような問題点がある。 (1).焼却灰を溶融するために、大量のエネルギーを消費
する。この点、前記したプラズマ溶融やアーク溶融にお
いては、電力の使用量が６５０kw/t程度必要である。ま
た、バーナー溶融においては、燃料となる灯油や重油な
どを大量に確保しなければならない。

【００１０】(2).焼却設備が高価かつ大型化する。例え
ば、灰体を高温下で溶融するため、焼却炉内の耐火レン
ガの腐食や耐熱性の低下が激しく、連続的かつ安定操業
のためには二基以上の並列運転が必要となる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、第一
に産業廃棄物として処理が困難な前記した各種灰体の処
理法を確立すること、第二に前記各種灰体に適用される
処理法から排出される排熱の有効利用、特に蒸気タービ
ンの加熱媒体としての有効利用を図ること、にある。

【００１２】発明者らは、前記第一の課題である産業廃
棄物として処理が困難な各種灰体の処理法、特に各種灰
体の減容化、無公害化、再利用化（再資源化）を図るた
めの溶融固化法について鋭意検討を加えた。その結果、
本発明者らは、各種灰体を完全に無害化するためには、
従来技術と比較してより高い温度のもとで溶融し、かつ
固化することが好ましいこと、そして、前記高温下での
溶融条件を実現するためには、テルミット法（thermit
process）を適用することが好ましいこと、という知見
を見い出した。なお、本発明者らは、前記テルミット法
をベースとする各種灰体の溶融固化に関して、先に提案
した（例えば、特願平８−２２０７８７号及び特願平８
−２２０７８８号）。

【００１３】従って、本発明の主要な課題は、前記産業
廃棄物としての各種灰体のテルミット法をベースとする
溶融固化法を一般の廃プラなどを含む産業廃棄物系ゴミ
の処理技術にまで拡張展開し、かつそのような処理系か
ら得られる高温排熱の発電システムへの利用法を確立す
ることにある。本発明者らは、前記したテルミット法を
ベースとする産業廃棄物系ゴミの焼却時に得られる排熱
の発電システムの有効利用を鋭意検討した結果、極めて
高い温度の排ガスが得られること、前記テルミット反応
の高温下で排出される排気ガスは、フロンやダイオキシ
ンなどが完全に分解されたものであること、かつ前記高
温の排ガスは蒸気タービン用ボイラーの加熱媒体として
極めて有効であること、などの重要な知見を見い出し
た。

【００１４】本発明は、前記知見をベースにして完成さ
れたものである。本発明により、廃プラなどの可燃性ゴ
ミ及び／又は各種灰体などの不燃性ゴミのテルミット法
をベースとした焼却または溶融固化時に得られる高温の
排熱を有効利用した新しい発電システムが提供される。
また、本発明により、一般の産業廃棄物系ゴミの無害
化、減容化、再資源化をも同時に達成することができる
新しい発電システムが提供される。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明は、(1)アルミニウム粉体及び金属酸化物粉体を主
成分とするテルミット系自燃性成分、及び、(2)産業廃
棄物系ゴミ成分、からなる燃料（自燃性燃料）の燃焼排
熱を利用したことを特徴とするゴミ発電方法に関するも
のである。

【００１６】以下、本発明の技術的構成及び実施態様に
ついて図面を参照して詳しく説明する。なお、本発明は
図示のものに限定されないことはいうまでもないことで
ある。

【００１７】本発明のゴミ発電方法において、蒸気ター
ビン用ボイラーの熱源は、前記したように、(1) アルミ
ニウム粉体及び金属酸化物粉体を主成分とするテルミッ
ト系自燃性成分、及び、(2) 廃プラや各種灰体などの可
燃性または不燃性の産業廃棄物系ゴミ成分、とからなる
自燃性燃料の燃焼排熱である。

【００１８】本発明のゴミ発電方法を、引きつづき、自
燃性燃料として、(1)テルミット系自燃性成分と(2)各種
灰体とからなる燃料を利用したケースについて説明す
る。

【００１９】まず、テルミット系自燃性成分と各種灰体
とから成る自燃性燃料の構成について説明する。前記し
たようにテルミット系自燃性成分と産業廃棄物として処
理に困っている各種灰体とから成る自燃性燃料の燃焼に
より、(i).燃焼排ガスとして高温の排ガスが得られ、こ
れは蒸気タービン用ボイラーの熱源として利用され、か
つ、(ii).各種灰体は溶融固化され、減容化、再資源化
される、という利益を享受することができる。

【００２０】前記テルミット法（thermit process）
は、アルミニウムと酸化鉄などの金属酸化物との間に生
じる激しい発熱反応を利用して酸化物を還元して金属を
製造したり、鋼材の溶接などに利用されている周知の技
術である。本発明者らは、前記各種の灰体の溶融固化に
対するテルミット法の利用は、(i).その原料となるアル
ミニウムは、ゴミの分別収集によりアルミニウム缶など
の形態で豊富に存在し、かつ容易に利用することができ
ること、(ii).その原料となる金属酸化物、例えば酸化
鉄などは、天然のイルメナイト鉱石から酸化チタン（Ｔ
iＯ₂）を製造する際の産業廃棄物として、しかも純度の
高い産業廃棄物としての酸化鉄を有効利用することがで
きること、また、(iii).金属酸化物は、各種の灰体それ
自体の中に豊富に含まれること、などの観点から、極め
て経済的、省資源的なものである、と考えている。

【００２１】即ち、前記したように、本発明者らは、前
記したテルミット反応剤（アルミニウム及び金属酸化
物）による灰体の溶融固化は、テルミット反応剤それ自
体の原料が産業廃棄物で構成され、かつその再資源化を
図るものであるため、産業廃棄物の処理や公害対策の観
点から極めて有効な方式であると考えている。

【００２２】周知のように、テルミット法（thermit pr
ocess）は、一般に下記式(1)で示されるように、アルミ
ニウム粉末と金属酸化物を混合し、これに着火すると、
激しい発熱反応が起こり、金属酸化物が還元され、生じ
た金属は高温のために溶融して反応器の底に回収される
という反応現象をいう。 ２Ａｌ＋３／２・Ｏ₂ ＝Ａｌ₂ Ｏ₃ ＋３８６．２Ｋｃａｌ……… (1)

【００２３】より具体的にはＡl 粉末と酸化鉄（Ｆｅ₃
Ｏ₄）粉末の場合、これら粉末を混合し、着火（約１１
００℃〜１１５０℃）すると、下記式(2)によりテルミ
ット反応が進行し、その時、２７５０℃以上という高温
が得られる。 ８Ａｌ＋３Ｆｅ₃ Ｏ₄ ＝９Ｆｅ＋４Ａｌ₂ Ｏ₃ ……… (2)

【００２４】前記式(2)で示されるＡl 粉末と酸化鉄
（Ｆｅ₃Ｏ₄）粉末の間のテルミット反応により発生する
反応熱は、２７５０℃以上であり、従来のバーナー溶
融、プラズマ溶融、あるいはアーク溶融などと比較して
極めて高い温度のものである。

【００２５】このため、前記した各種の灰体を含有する
とともに、テルミット反応剤を含有するテルミット系自
燃性燃料において、その燃焼方式としては、燃焼に際し
て、燃焼炉の構成部材、例えば耐火レンガ等に無接触状
態で燃焼させる方式が好ましい。これは、テルミット反
応においては、前記したように極めて高い反応熱が発生
するため、燃焼炉の耐久性、耐火性を短期間に低下させ
てしまうためである。

【００２６】前記した燃焼炉内でのテルミット系自燃性
燃料の無接触型燃焼方式を保証するために、燃料の形態
を固形状の棒状体とすることは好ましいことである。こ
れは、前記した固形状かつ棒状の形態の燃料棒を使用す
ることによって、片持ち状態の燃焼棒の先端部におい
て、テルミット反応剤の燃焼時の高い反応熱により灰体
を溶融させることができるためである。別言すれば、各
種灰体を空間溶融させることができるためである。

【００２７】本発明において、テルミット系自燃性燃料
の形態は、前記した棒状体のものに限定されず、所望の
ものであってもよいことはいうでもないことである。テ
ルミット系自燃性燃料の形態を例示すると、以下の通り
である。 (i) アルミニウム粉体と金属酸化物粉体を主成分とする
テルミット系自燃性成分、及び各種の産業廃棄物系ゴミ
成分を単純に混合し、ペレット状あるいは棒状の燃料と
する。 (ii) 前記テルミット系自燃性成分及び産業廃棄物系ゴ
ミ成分に対し、更に前記成分を固着するための可燃性の
固着用媒体を配合し、これら全成分からペレット状ある
いは棒状の燃料とする。なお、前記態様において、産業
廃棄物系ゴミ成分が可燃性の固着用媒体の機能を保有す
る場合、後者の固着用媒体の配合を省略してもよいこと
はいうまでもないことである。 (iii) 前記テルミット系自燃性成分のみで予め線状体
（細い棒状体）を構成し、その周囲に各種の産業廃棄物
系ゴミ成分あるいは前記ゴミ成分と可燃性の固着用媒体
の被覆層を形成して燃料とする。なお、前記態様におい
て、テルミット系自燃性成分のみからなる線状体（細い
棒状体）は、一本であっても複数本であってもよいこと
はいうまでもないことである。本発明において、前記テ
ルミット系自燃性燃料の燃焼方式として、燃料を棒状に
成形し、これを燃焼炉内で炉材に無接触状態で燃焼する
方式のものに限定されず、所望の燃焼方式を採用しても
よいことはいうまでもないことである。しかしながら、
以下の説明においては、前記した無接触型の燃焼方式に
好ましい棒状のテルミット系自燃性燃料について説明す
る。

【００２８】前記したように燃焼炉内において、テルミ
ット系自燃性燃料を無接触型に燃焼させるためには、棒
状の形態が好ましいものである。このため、テルミット
系自燃性燃料は、可燃性媒体を使用して各種灰体とテル
ミット反応剤とを相互に固着し、固形状の棒状体とされ
る。前記可燃性媒体を使用することの利点は、テルミッ
ト系自燃性燃料を固形状かつ棒状に保形する以外に他の
重要な意義を有するものである。前記したように、テル
ミット系自燃性燃料棒による各種の灰体の溶融固化は、
主としてテルミット反応剤の反応熱により行なわれるも
のである。テルミット反応剤は、一回の着火によりその
後はその自燃性により継続的（連続的）に反応すること
が好ましいことはいうまでもないことである。

【００２９】重金属物質などの有害物質を含む各種の灰
体を無害化するためには、完全に溶融し、かつ固化（ス
ラグ化）することが重要である。このために、テルミッ
ト反応剤の燃焼反応が均一に行なわれることが不可欠で
ある。しかしながら、テルミット反応剤のアルミニウム
粉末と酸化鉄などの金属酸化物粉末の混合物において、
ミクロ的にみて不均一混合の領域が存在することがさけ
られない。前記した領域において、灰体は、必ずしも完
全に溶融されるとは限らない。このため、本発明は、燃
料棒の均一燃焼を保証するために、前記可燃性媒体を使
用するものであり、この点は極めて重要な点である。

【００３０】前記した目的、即ち無接触型の燃焼方式を
保証するための燃料棒を調製する上で、かつ完全燃焼を
支援するために、可燃性媒体の使用は重要な要件であ
る。前記した可燃性媒体として、例えば天然鉱油系物
質、合成油系物質、あるいはプラスチック廃棄物などの
可燃性媒体を使用することができる。より具体的には、
重油、灯油、潤滑油、廃油などの天然鉱油系物質、ある
いはエステル系や低分子量ポリマー（ポリエチレンワッ
クスなど）の合成油系物質などを使用することができ
る。更には、プラスチック廃棄物（分別回収されたプラ
スチックのペレットなど）を可燃性媒体として使用する
ことができる。前記した可燃性媒体は、灰体とテルミッ
ト反応剤とを相互に固着し、固形状の棒状体とすること
ができるものであれば、前記したものに限定されない。

【００３１】前記したテルミット系自燃性燃料棒は、他
の配合成分、例えばテルミット反応の促進剤（硫化物や
塩化物など）、発火剤（過酸化バリウムとアルミニウム
粉末など）を含んでもよいことはいうまでもないことで
ある。

【００３２】本発明において、前記テルミット系自燃性
燃料棒の各成分の配合割合は、所望に設定すればよく、
特段の制限を受けるものではない。テルミット反応剤、
即ちアルミニウム粉体と金属酸化物粉体の混合重量比
は、一般に１：２〜１：４に設定すればよい。また、ア
ルミニウム粉体と金属酸化物粉体を各種灰体のための溶
融固化剤というとき、前記溶融固化剤と灰体の混合重量
比は、一般に１：１〜１：４に設定すればよい。更に、
アルミニウム粉体と金属酸化物粉体を各種灰体のための
溶融固化剤というとき、前記溶融固化剤、灰体、及び可
燃性媒体の混合重量比は、一般に可燃性媒体を基準にし
て２：２：１〜２：８：１に設定すればよい。

【００３３】前記したテルミット系自燃性燃料棒の製造
の態様及び燃焼の態様は、所望に選択すればよい。例え
ば、予め所望本数のテルミット系自燃性燃料棒を製造し
ておき、これを所望の燃焼炉に所望本数、無接触型燃焼
ができるように装着し、燃焼速度に同期させて各燃料棒
を送り出すようにして燃焼させればよい。このほか、テ
ルミット系自燃性燃料棒を製造すると同時に、燃料棒の
製造装置に隣接配置した燃焼炉に前記燃料棒を供給し、
連続的に燃焼させる方式を採用してもよい。

【００３４】本発明において、前記テルミット系自燃性
燃料棒は、所望の燃焼炉において、テルミット反応剤の
着火、及び燃焼反応が誘発されて自燃するとともに、各
種灰体は高温下で溶融し、燃焼炉の下部に自然落下す
る。前記した溶融物は、冷却水で急冷水砕してガラス状
の水砕スラグ（固化物）にされたり、あるいは、空冷し
て空冷スラグ（結晶化スラグ）にされる。

【００３５】前記した溶融固化物は、コンクリートの骨
材や細骨材、下水道工事用のクッション材、路盤材、道
路舗装用ブロック材、透水性ブロック材などとして再利
用することができるものである。

【００３６】本発明のゴミ発電方法において、燃焼排熱
は、前記したテルミット反応剤を主成分としたテルミッ
ト系自燃性成分と各種の灰体成分（不燃性の産業廃棄物
系ゴミ成分）とから成る自燃性燃料に由来するものに限
定されないことは前記した通りである。本発明のゴミ発
電方法において、燃焼排熱は、前記したテルミット反応
剤を主成分としたテルミット系自燃性成分と、一般の可
燃性産業廃棄物系ゴミ成分、例えば、廃プラ成分とから
成る自燃性燃料に由来するものであってもよいことはい
うまでもないことである。後者の場合、その燃料組成及
び燃料の形態（棒状または他の形状のもの）などは、前
記したテルミット系自燃性成分と各種灰体成分とからな
るテルミット系自燃性燃料に類して所望に決定すればよ
い。

【００３７】本発明のゴミ発電方法は、前記した、テル
ミット系自燃性燃料の燃焼時に得られる高温の排熱を既
存の発電システム、特に蒸気タービン（ＳＴ）用のボイ
ラーの加熱媒体として有効活用するものである。

【００３８】また、本発明のゴミ発電方法は、例えば、
都市ゴミから分別した可燃性ゴミを専焼する焼却炉から
得られる排熱を利用する蒸気タービン（ＳＴ）系のゴミ
発電方式を、前記ゴミ専焼炉から排出する多量の灰体を
クローズド化、再資源化するために、前記従来のゴミ発
電方式と組合わされてもよいものである。即ち、前記従
来のゴミ発電方式は、本発明のゴミ発電方式に係わる前
記灰体を利用したテルミット系自燃性燃料を燃焼するた
めの燃焼炉を併設し、後者から得られる排熱を利用する
ことにより複合発電方式に変形することができる。

【００３９】さらにまた、前記した可燃性の都市ゴミを
燃焼するゴミ専焼炉と灰体を利用したテルミット系自燃
性燃料を燃焼する燃焼炉を複合化した蒸気タービン（Ｓ
Ｔ）系のゴミ発電方式において、発電効率を高めるため
に、ガスタービン（ＧＴ）系の発電方式から得られる排
熱を有効利用する方式を組合わせてもよいものである。
具体的には、前記複合化した蒸気タービン（ＳＴ）系の
ゴミ発電方式において、蒸気タービン（ＳＴ）から得ら
れる蒸気をさらに加熱するために、ガスタービン（Ｇ
Ｔ）系の排熱を有効利用する方式を組込んでもよいもの
である。

【００４０】本発明において、前記した各種の発電方式
により、産業廃棄物から電気エネルギーが回収されるこ
とのほか、各発電サイトからは二次公害源となる灰体が
排出されないばかりか、その再資源化が図られるととも
に、排気ガスはテルミット反応剤による高い反応熱のも
とで処理されるためフロンやダイオキシンなどが完全分
解される、という利点を享受することができる。

【００４１】以下、図面を参照して、本発明の前記テル
ミット系自燃性燃料の燃焼排熱を利用したゴミ発電シス
テムについて説明する。なお、以下の説明において、テ
ルミット系自燃性燃料は、テルミット系自燃性成分（ア
ルミニウム粉体と金属酸化物粉体とからなる。）と灰体
成分とから構成されるものである。本発明においてテル
ミット系自燃性燃料は、前記した態様のものに限定され
ないことはいうまでもないことである。

【００４２】図１は、本発明の前記テルミット系自燃性
燃料の燃焼排熱を利用した第一実施態様のゴミ発電シス
テム（Ａ）を説明する図である。本発明の第一実施態様
の発電システム（Ａ）は、図示されるように、以下のブ
ロック要素から成るものである。即ち、ブロック要素を
図中の記号で示すと、(i) 記号（Ｂ）〜（Ｃ）は、棒状
のテルミット系自燃性燃料棒の製造系、(ii) 記号
（Ｄ）は、燃焼系、(iii) 記号（Ｅ）は、燃焼炉からの
溶融物処理系、(iv) 記号（Ｆ）は、蒸気発生・発電
系、(v) 記号（Ｇ）〜（Ｈ）は排気ガス処理系、のブロ
ック要素から成るものである。以下、ゴミ発電システム
（Ａ）を構成する各ブロック要素について説明する。

【００４３】(i).原料の脱水・混合機（Ｂ）：本発明に
おいて原料とは、テルミット系自燃性燃料棒を製造する
ための原料であり、より詳しくは前記した各種の灰体、
テルミット反応剤（アルミニウム粉体及び金属酸化物粉
体）、及び可燃性媒体を必須成分とするものである。本
発明において、所望により他の成分、例えばテルミット
反応の促進剤などが使用されてもよいことはいうまでも
ないことである。

【００４４】前記原料の脱水・混合機（Ｂ）は、脱水・
混合機本体（Ｂ₁ ）、ヒータ部（Ｂ₂ ）、及び各種原料
の供給路（パイプ）（Ｂ₃ ）から構成される。前記ヒー
タ部（Ｂ₂ ）は、最終的に製造される燃料棒（１）の中
の水分を除去するためのものである。燃料棒（１）の中
に水分が多量に含まれていると、高温下でのテルミネッ
ト反応において極めて危険である。このため、水分除去
（乾燥）は、次に説明する燃料棒製造機（Ｃ）において
も、行なわれることが好ましい。本発明において、前記
原料の脱水乾燥は、図示されるように後述する燃焼炉
（Ｄ）からの高温排ガスを利用してもよいことはいうま
でもないことである。

【００４５】(ii).燃料棒製造機（混練押出機）
（Ｃ）：燃料棒製造機（混練押出機）（Ｃ）は、大径部
から小径部へと徐々に縮径される本体部（Ｃ₁ ）、及び
前記本体部（Ｃ₁ ）の端部に配設された固形状かつ棒状
の燃料棒押出し部（Ｃ₂ ）、を主要な構成要素として構
成されるものである。

【００４６】前記燃料棒製造機（Ｃ）において、図１
は、前記構成要素のほかに、前記本体部（Ｃ₁ ）の内部
にスクリュー（Ｃ₁₁）が存在することを示している。前
記スクリュー（Ｃ₁₁）は、原料を十分に混練し、かつ縮
径部において可燃性媒体により各原料成分を相互に固着
もしくは融着するものである。更に、図１は、前記燃料
棒製造機（Ｃ）を収容する収容室（Ｃ₃ ）を示してい
る。前記収容室（Ｃ₃ ）が配設される場合、前記収容室
（Ｃ₃ ）内に燃料棒製造機（Ｃ）を外部から加熱する加
熱手段を配設してもよい。前記収容室（４）内での加熱
手段は、燃料棒（１）の中から水分を除去するためにも
重要である。前記加熱手段は、後述する燃焼炉（Ｄ）内
で発生する高温の排気ガスを利用して構成することがで
きることはいうまでもないことである。なお、図１には
図示されていないが、燃料棒製造機（Ｃ）の本体部（Ｃ
₁ ）内に内部加熱部（ヒータ部）を配設してもよいこと
はいうまでもないことである。

【００４７】(iii).燃焼炉（Ｄ）：燃焼炉（Ｄ）は、燃
焼炉本体部（Ｄ₁ ）及び着火装置（Ｄ₂ ）で構成され
る。図示の燃焼炉本体部（Ｄ₁ ）は、燃料棒（１）から
着火装置（Ｄ₂ ）の方向にみて、その壁部は傾斜をなし
ており、かつ燃料棒（１）の燃焼により生成する灰体溶
融物（２）を外部に取り出すための取出口を有するもの
である。図示されるように、燃料棒（１）の均一燃焼を
図るために、着火装置（Ｄ₂ ）を回転自在（図１中の回
転方向を示す矢線を参照）となるように構成してもよい
ことはいうまでもないことである。あるいは、着火装置
（Ｄ₂ ）に対して燃料棒（１）が回転するように燃料棒
製造機（Ｃ）の押出し部（Ｃ₂ ）を回転自在に構成して
もよい。

【００４８】本発明において、前記着火装置（Ｄ₂ ）
は、テルミット反応剤の燃焼を生起させるに十分な着火
温度（例えば１１００℃〜１２００℃）が得られるもの
で構成される。前記着火装置（Ｄ₂ ）として、例えばバ
ーナー方式、高周波方式、アーク方式などを採用すれば
よい。

【００４９】前記燃焼炉（Ｄ）は、図示しないが前記着
火装置（Ｄ₂ ）のほかに、燃料棒や生成する灰体溶融
物、更には排気ガスを完全燃焼させるための所望本数の
バーナーを配設してもよいことはいうまでもないことで
ある。

【００５０】(iv). 溶融物受容器（Ｅ）：前記溶融物受
容器（Ｅ）は、燃料棒（１）により生成する灰体溶融物
（２）を受容するものである。灰体溶融物（２）は、前
記燃焼炉（Ｄ）と受容器（Ｅ）の間でも冷却固化（スラ
グ化）するが、主体的には受容器（Ｅ）において固化す
るものである。受容器（Ｅ）の構造としては、灰体溶融
物（２）を冷却水で急冷し、水砕してガラス状の水砕固
化物が得られるようにしてもよいし、除冷しながら（ゆ
っくりと冷やしながら）結晶化させた固化物（空冷スラ
グ、結晶化スラグ）が得られるようにしてもよい。ま
た、受容器（Ｅ）を溶融物から金属成分を回収するよう
に構成してもよい。例えば、受容器（Ｅ）の構成を、溶
融物を受容するとともに、低比重物（スラグ成分）と高
比重物（金属成分）に分離させ、次いで水冷することに
より粒状のスラグ成分と粒状の金属成分を調製し、金属
成分を磁選機などにより分離回収するようにしてもよ
い。前記した灰体の溶融固化物（２）は、コンクリート
の骨材、路盤材、道路舗装用ブロック材など各種の用途
に利用できるため、これら用途に適合した形態で冷却固
化すればよい。

【００５１】(v).蒸気発生・発電系（Ｆ）：蒸気発生・
発電系（Ｆ）は、図示されるように、所望本数の伝熱管
を配設したボイラー（４）、蒸気ドラム（５）、蒸気タ
ービン（ＳＴ）（６）、発電機（７）、及び復水器
（８）から構成されるものである。なお、図示しない
が、蒸気タービン（ＳＴ）（６）から排出される蒸気
は、全てを復水器（８）に戻すのではなく、その一部を
原料の脱水乾燥などに利用してもよいことはいうまでも
ないことである。

【００５２】(vi).排気ガス処理系（Ｇ〜Ｈ）：蒸気タ
ービン用ボイラー（４）から排出される排気ガスは、所
望の排気ガス処理部（Ｇ）及び煙突（Ｈ）を経由して大
気系に放出される。なお、図示しないが、排気ガスの顕
熱を原料の脱水乾燥などに利用してもよいことはいうま
でもないことである。

【００５３】図２は、本発明のテルミット系自燃性燃料
の燃焼排熱を利用した第二実施態様のゴミ発電システム
（Ａ）を説明する図である。図２に示される第二実施態
様のゴミ発電システム（Ａ）は、前記図１に示される第
一実施態様のゴミ発電システム（Ａ）と比較して異なる
点は、排熱利用源として、(i) 都市ゴミなどから分別処
理した可燃性ゴミを専焼する燃焼系（Ｘ）と、(ii) 前
記第一実施態様の燃焼系（燃料棒の製造から燃焼を含む
系で、図１において記号Ｂ〜Ｄで示される系）、を複合
化した点であり、その他のシステム構成は実質的に同一
のものである。

【００５４】図２に示されるゴミ発電システム（Ａ）に
おいて、図示されるように燃焼系（Ｘ）で排出される多
量の灰体は、燃焼系（Ｂ〜Ｄ）において減容化、再資源
化されるため、発電システムとして完全なクローズド化
が図られる。また、燃焼系（Ｘ）での排気ガスはテルミ
ット反応系での高温排気ガスと混合されるため、フロン
やダイオキシンなどの有害成分も完全に分解される。

【００５５】図３は、本発明の前記テルミット系自燃性
燃料の燃焼排熱を利用した第三実施態様のゴミ発電シス
テム（Ａ）を説明する図である。図３に示される第三実
施態様のゴミ発電システム（Ａ）は、前記図２に示され
る第二実施態様のゴミ発電システム（Ａ）と比較して異
なる点は、排熱利用源として都市ガスを主燃料とするガ
スタービン（ＧＴ）系の発電システムの排熱系（Ｙ）を
付加している点である。ガスタービン（ＧＴ）系の発電
システムにおいては、比較的高い温度の排ガスが排出さ
れるため、第三実施態様のゴミ発電システム（Ａ）はこ
れを利用するものであり、発電効率を高めようとするも
のである。

【００５６】ガスタービン（ＧＴ）系の発電システムか
ら排出される高温の排ガスの利用法は、例えば、図示し
ないが図１の蒸気発生・発電系（Ｆ）において、蒸気ド
ラム（５）と蒸気タービン（ＳＴ）（６）の間に蒸気の
加熱器を配設し、前記蒸気の加熱器に前記ガスタービン
（ＧＴ）の排熱系（Ｙ）から得られる高温の排ガスを供
給するるようにすればよい。

【００５７】

【発明の効果】本発明のゴミ発電方法の最大の特徴点
は、激しい発熱反応のもとで燃焼するテルミット反応剤
（アルミニウム粉体と金属酸化物）を主成分とした燃料
を利用し、産業廃棄物を完全燃焼し、無害化処理すると
ともに、燃焼時に得られる高温の排熱により蒸気タービ
ン（ＳＴ）用ボイラーを加熱し、効率的に発電させよう
とするものである。

【００５８】本発明のゴミ発電方法は、前記燃料のテル
ミット系自燃性成分の激しい発熱反応（燃焼反応）を利
用し、廃プラなどの可燃性ゴミ（可燃性の産業廃棄物系
ゴミ）を完全に燃焼させるとともに副生する灰体を溶融
固化して無害化、かつ燃焼時の高温排熱を蒸気タービン
用ボイラーの加熱媒体とする完全クローズドシステムを
形成するゴミ発電方法である。

【００５９】また、本発明のゴミ発電方法は、前記燃料
のテルミット系自燃性成分の激しい発熱反応（燃焼反
応）を利用し、焼却灰及び／又は集塵灰などの不燃性ゴ
ミ（不燃性の産業廃棄物系ゴミ）を完全に溶融固化して
無害化・再資源化し、かつ燃焼時の高温排熱を蒸気ター
ビン用ボイラーの加熱媒体とする無公害型のゴミ発電方
法である。

【００６０】本発明のゴミ発電方法は、それ単独で発電
のためのシステムを構築することができるばかりでな
く、既存の発電プラントに併設することができ、発電プ
ラントの無公害化、副生する灰体の再資源化などに貢献
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一実施態様のゴミ発電システム
（Ａ）を説明する図である。

【図２】 本発明の第二実施態様のゴミ発電システム
（Ａ）を説明する図である。

【図３】 本発明の第三実施態様のゴミ発電システム
（Ａ）を説明する図である。

【符号の説明】

Ａ …………… ゴミ発電システム Ｂ …………… テルミット系燃料用原料の脱水・混合
機 Ｃ …………… テルミット系燃料棒の製造機 Ｄ …………… 燃焼炉 Ｅ …………… 溶融物受容器 Ｆ …………… 蒸気発生・発電系 Ｇ …………… 排気ガス処理装置 Ｈ …………… 煙突 Ｘ …………… 既存のゴミ専焼燃焼炉 Ｙ …………… ガスタービン（ＧＴ）システムの排熱
系 １ …………… テルミット系燃料棒 ２ …………… 溶融物 ３ …………… 溶融固化物 ４ …………… 蒸気タービン用ボイラー ５ …………… 蒸気ドラム ６ …………… 蒸気タービン（ＳＴ） ７ …………… 発電機 ８ …………… 復水器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｇ 5/02 ＺＡＢ Ｆ２３Ｇ 7/12 ＺＡＢＺ 5/46 ＺＡＢ Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ 7/12 ＺＡＢ ３０３Ｍ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】(1) アルミニウム粉体及び金属酸化物粉体
   を主成分とするテルミット系自燃性成分、及び、 (2) 産業廃棄物系ゴミ成分、からなる燃料の燃焼排熱を
   利用したことを特徴とするゴミ発電方法。
2. 【請求項２】 テルミット系自燃性成分が、アルミニウ
   ム粉体と金属酸化物粉体のテルミット反応による自己燃
   焼性（自燃性）のものである請求項１に記載のゴミ発電
   方法。
3. 【請求項３】 産業廃棄物系ゴミ成分が、可燃性ゴミ及
   び／又は不燃性ゴミで構成されたものである請求項１に
   記載のゴミ発電方法。
4. 【請求項４】 可燃性ゴミが、廃棄プラスチックである
   請求項３に記載のゴミ発電方法。
5. 【請求項５】 不燃性ゴミが、焼却灰及び／又は集塵灰
   からなる灰体である請求項３に記載のゴミ発電方法。
6. 【請求項６】 燃焼排熱を、蒸気タービン用ボイラーの
   加熱媒体として利用したものである請求項１に記載のゴ
   ミ発電方法。
7. 【請求項７】 燃焼排熱を蒸気タービン用ボイラーの加
   熱媒体として利用し、更に前記ボイラーから発生する蒸
   気の加熱源としてガスタービンの排気ガスを利用した請
   求項１に記載のゴミ発電方法。