JPH10156314A - 廃棄物からのエネルギ回収方法 - Google Patents

廃棄物からのエネルギ回収方法

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JPH10156314A
JPH10156314A JP8337463A JP33746396A JPH10156314A JP H10156314 A JPH10156314 A JP H10156314A JP 8337463 A JP8337463 A JP 8337463A JP 33746396 A JP33746396 A JP 33746396A JP H10156314 A JPH10156314 A JP H10156314A
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heat
gas
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孝裕 大下
Yutaka Mori
豊 森
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Ebara Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃棄物をガス化し、生成されたガスの保有す
る熱エネルギを回収して発電する工程を有するか、又は
生成されたガスをガスタービンに導いて燃焼させて発電
するとともにガスタービンの廃熱エネルギを回収して発
電する工程を有することにより、廃棄物からエネルギを
有効に回収することができるエネルギ回収方法を提供す
る。 【解決手段】 廃棄物を流動層ガス化炉１で低温でガス
化し、得られるガス状物質とチャーを溶融炉５に導入し
て高温でガス化し、生成されたガスを熱交換部１０に導
いて熱交換を行い、この熱交換の際に発生する熱を回収
して熱サイクルＨｃに導き発電を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は廃棄物からのエネル
ギ回収方法に係り、特に、廃棄物を低温でガス化した後
に高温でガス化し、生成されたガスの保有する熱エネル
ギを回収して発電する工程を有するか、又は前記生成さ
れたガスをガスタービンに導いて燃焼させて発電すると
ともに更にガスタービンの廃熱エネルギを回収して発電
する工程を有するエネルギ回収方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、都市ゴミ、廃プラスチック、下水
汚泥、産業廃棄物等の各種廃棄物は、焼却処理により減
容化されるか、あるいは未処理のまま投棄されてきた。
【０００３】近年、化石燃料の有限性の認識ならびに廃
棄物の資源化要求に伴い、廃棄物の有するエネルギを有
効に利用しようという気運が高まってきた。廃棄物を未
処理のまま投棄することに至っては、投棄場所の確保が
困難になるとともに環境保護上容認される事態でなくな
ってきた。そのため、廃棄物を焼却する焼却炉に廃熱ボ
イラを設け、焼却炉内を上昇してくる高温の排ガスから
廃熱ボイラによって熱を回収して蒸気に換え、この得ら
れた蒸気を使ってタービンを稼動させて発電をする廃棄
物からのエネルギ回収システムが実用化されている。
【０００４】また、最近、焼却炉に設けた廃熱ボイラに
よって熱を回収して蒸気に換え、この得られた蒸気をガ
スタービンの廃熱を利用して更に高温化し、発電効率を
高めたシステムも開発されている。
【０００５】しかしながら、上述した焼却炉によって廃
棄物を燃焼させるシステムにおいては、高温化に限界が
あり、生成するダイオキシンの分解が不可能であり、さ
らにボイラ部でのダイオキシン再合成率が高いことか
ら、該システムからのダイオキシンの発生が避けられな
いという欠点があった。また、燃焼炉で発生する飛灰等
の固形分中には重金属が含まれ、固形分を最終処分する
埋立地において重金属の溶出が問題となってきた。そこ
で、前記ダイオキシンの発生及び重金属の溶出を防止す
るために、廃棄物の焼却処理に代わって廃棄物のガス化
溶融処理システムが開発されつつある。
【０００６】このガス化処理システムは、廃棄物を低温
でガス化し、その後さらに高温でガス化燃焼させるもの
である。このシステムによれば、ダイオキシンが高温分
解されるのでダイオキシンの排出がなく、また灰分を溶
融スラグ化するので重金属の溶出がない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のガス化処理システムにおいては、ガス化によっ
て得られた生成ガスを清浄化する際に生成ガスを冷却す
る工程が必要であるため、この冷却工程で生成ガスの保
有する熱エネルギが奪われてしまい、この熱エネルギが
有効に利用されないという問題点があった。また、ガス
化によって得られた生成ガスを直接発電用燃料とするこ
とは試みられてはいなかった。
【０００８】本発明は上述の事情に鑑みなされたもの
で、廃棄物をガス化し、生成されたガスの保有する熱エ
ネルギを回収して発電する工程を有するか、又は前記生
成されたガスをガスタービンに導いて燃焼させて発電す
るとともに更に該ガスタービンの廃熱エネルギを回収し
て発電する工程を有することにより、廃棄物からエネル
ギを有効に回収することができるエネルギ回収方法を提
供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、本発明の第１の態様は、廃棄物を流動層ガス化炉
で低温でガス化し、得られるガス状物質とチャーを溶融
炉に導入して高温でガス化し、生成されたガスを熱交換
部に導いて熱交換を行い、この熱交換の際に発生する熱
を回収して熱サイクルに導き発電を行うことを特徴とす
るものである。
【００１０】また、本発明の第２の態様は、廃棄物を流
動層ガス化炉で低温でガス化し、得られるガス状物質と
チャーを溶融炉に導入して高温でガス化し、生成された
ガスをガスタービンに導いて燃焼させて発電を行い、ガ
スタービンの廃熱を回収して熱サイクルに導き発電を行
うことを特徴とするものである。
【００１１】上記方法において、流動層ガス化炉は、内
部循環式流動層ガス化炉を用いるのが良く、また溶融炉
は旋回溶融炉を用いるのが良く、両者を併用して用いる
のが最適であり、そして、流動層ガス化炉の内部温度は
４５０〜８００℃で、流動層の温度は４５０〜６５０℃
とし、溶融炉の内部温度は１３００℃以上とするのが良
い。
【００１２】また、前記流動層ガス化炉は、ガス化のた
めの送入ガスを空気、空気とスチーム、酸素富活空気、
酸素富活空気とスチーム、酸素とスチームの混合物の中
から選択するのが良く、溶融炉は、ガス化のための送入
ガスを酸素富活空気又は酸素の中から選択するのが良
い。これらのガス化のための流動層ガス化及び溶融炉へ
の送入ガスは、トータルとして含有する全酸素量が廃棄
物を完全燃焼させるために必要な理論燃焼酸素量の０.
１〜０.６の範囲とし、このうち流動層ガス化炉に供給
される酸素量は、理論燃焼酸素量の０.１〜０.３の範囲
であるのが好ましい。
【００１３】本発明で用いる流動層ガス化炉としては、
流動層部とフリーボード部を有し、流動層部の温度を４
５０〜６５０℃とし、フリーボード部の温度を６００〜
８００℃として用いることができる。また、本発明で用
いる旋回溶融炉は、燃焼室とスラグ分離室からなり、燃
焼室でガス状物質とチャーが送入ガスと共に旋回流を形
成して高温ガス化し、灰分が溶融してスラグ分離室で分
離される。
【００１４】本発明で使用できる流動層ガス化炉として
は、公知の常圧型又は加圧型の流動層炉、例えばバブリ
ング型流動層炉等を、用いる廃棄物の性状等を勘案して
使用することが考えられるが、特に、本発明者によって
開発された内部循環式流動層ガス化炉を用いるのが好適
である。
【００１５】前記内部循環式流動層ガス化炉は、炉の水
平断面が円形のものが良く、基本的には炉底中央部に比
較的緩慢な流動層、炉底周辺部に比較的活発な流動層を
形成し、流動層の表面近傍の内壁沿いに内側に傾斜した
傾斜壁を設け、流動媒体の流れを周辺部から中央部へ転
向することにより、炉底中央部の緩慢流動層中を流動媒
体が流動化しつつ下降し、炉底周辺部の活発流動層中を
流動媒体が流動化しつつ上昇し、流動層下部にて流動媒
体が中央部から周辺部へ、流動層上部にて流動媒体が周
辺部から中央部へ流動化しつつ移動するような流動媒体
の活発な旋回運動を生ぜしめる流動層部を有している。
【００１６】本発明で用いる溶融炉は、流動層ガス化炉
から導入されるガス状物質とチャーを送入ガスと接触さ
せることにより、１３００℃以上で高温ガス化し、ター
ルやチャーを完全にガス化して、含有する灰分を溶融ス
ラグとして炉底より排出するものである。使用できる溶
融炉としては、自燃型でスラグとガス化したガス分が共
に炉内を下降するタイプが良く、上部から吹き込むだけ
のタイプも使用できるが、好ましくは、旋回溶融炉、即
ち、ガス状物質とチャーがガス化のための送入ガスと共
に燃焼室中に旋回流を形成しながら高温ガス化して、灰
分を溶融し、溶融した灰分を分離排出する形式の溶融炉
を用いるのが良い。旋回溶融炉を用いることにより、高
負荷、高速燃焼が可能となり、ガスの滞留時間分布が狭
くなり、旋回流による遠心力の作用により、カーボン転
換率、スラグミスト捕集率が高く、しかも溶融炉本体の
コンパクト化が図れる。
【００１７】溶融炉へのガス化のための送入ガスは、酸
素富活空気、酸素の中から選択することができる。送入
ガス中の酸素量は、前記流動層ガス化炉へのガス化のた
めの送入ガスを合わせて、全酸素量が廃棄物を完全燃焼
させるために必要な理論酸素量の０.１〜０.６の範囲と
するのがよい。
【００１８】後段の溶融炉で流動層ガス化炉から導出さ
れるチャー中の灰分をスラグ化することにより、有害な
重金属はスラグ中に封じ込められ、溶出しなくなる。ま
た、高温燃焼により、ダイオキシン類及びその前駆体並
びにＰＣＢ等がほぼ完全に分解されてしまう。
【００１９】溶融炉で生成したガスは、熱交換部に導か
れここで熱交換が行われる。そして、この熱交換の際に
発生する熱は、前記熱交換部で回収されて熱サイクルに
導かれ、この熱サイクルで発電が行われる。
【００２０】また溶融炉で発生したガスは、ガスタービ
ンに導いて燃焼させて発電機を回し発電を行う。廃棄物
の量及び質の変動によるタービン駆動用ガス量の変動を
緩和するため石炭等の補助燃料をガス化工程に添加して
も良い。そして、ガスタービンの廃熱は回収されて熱サ
イクルに導かれ、この熱サイクルで発電が行われる。
【００２１】前記熱サイクルは、沸点の異なる２種以上
の成分を混合した流体を使用した熱サイクルであること
が好ましい。そして、前記沸点の異なる２種以上の成分
のうち少なくとも１つの成分は、水の沸点よりも低い沸
点を有する成分であることが特に好ましい。一例とし
て、水とアンモニアの混合流体があげられる。又、混合
される成分の比は運転条件により適宜決定されるし、該
比が本サイクル中で変化するよう構成することもでき
る。
【００２２】本発明の１態様では、前記熱交換部は、溶
融炉内に設けられ下部に冷却媒体を貯留したスラグ分離
室又は該スラグ分離室から該冷却媒体が導通する熱交換
器からなる。冷却媒体としては、水が好適に使用され
る。従って本スラグ分離室は従来のスラグ水砕室である
ことを妨げない。前記スラグ分離室には、溶融スラグと
溶融ガスが導入されるが、スラグ分離室に内蔵される水
等の冷却媒体によりスラグは冷却固化され、溶融ガスは
水面上で反転し、溶融炉外へ導出されるか或いは、スラ
グと共に溶融ガスも水中に導入され、冷却、スラクビン
グをされて炉外に導出される。このように、水中に溶融
ガスをも導入すれば、この段階で微量のスラグミストや
未燃カーボンを水中にトラップできる。又、この冷却媒
体は従来後段の工程に熱を伝えることなく系外に放熱す
るだけであったが、本発明により初めて受けた熱の回収
を図ることが可能となった。
【００２３】また本発明の他の態様では、前記熱交換部
は、溶融炉の下流側に設けられた熱交換器からなる。そ
して、該熱交換器は、溶融炉で生成されたガスが保有す
る熱エネルギを回収する対流ボイラや廃熱ボイラからな
る。なお、本発明の流動層ガス化炉と、溶融炉は常圧下
での運転も加圧下の運転もいずれも可能である。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を用いて詳細
に説明する。図１は本発明に係る廃棄物からのエネルギ
回収方法に用いる装置の全体構成を示す概略図である。
図１に示すように、本発明で用いる廃棄物としては、都
市ゴミ、固形化燃料（ＲＤＦ）、スラリー化燃料（ＳＷ
Ｍ）、バイオマス廃棄物、プラスチック廃棄物（含ＦＲ
Ｐ）、自動車廃棄物（シュレッダーダスト、廃タイ
ヤ）、家電廃棄物、特殊廃棄物（医療廃棄物等）、下水
汚泥、し尿、高濃度廃液、産業スラッジといった発熱
量、水分率、形状が大きく異なる廃棄物と低品位石炭を
用いることができるが、これらを適当に組合せることも
可能である。
【００２５】ここで、固形化燃料、ＲＤＦ（Rufuse-Der
ived Fuel）は、都市ごみを破砕選別後生石灰を添加し
圧縮成形したものである。スラリー化燃料、ＳＷＭ（So
lidWater Mixture ）は、都市ごみを破砕後水スラリー
化し、高圧下で水熱分解により油化したものである。ま
た、ＦＲＰは、繊維強化プラスチックのことであり、低
品位石炭は、石炭化度の低い褐炭、亜炭、泥炭、もしく
は選炭時に出るボタのようなものである。
【００２６】これらの廃棄物は、初めに流動層ガス化炉
に供給されて熱分解ガス化されるが、特にこのガス化炉
に内部循環式流動層炉を採用することにより、廃棄物は
細破砕程度の前処理で供給することが可能となる。その
理由は、流動媒体の強力な旋回流動により、投入廃棄物
への伝熱が良好となり、また、大きなサイズの不燃物も
排出可能となるためである。このため、廃棄物のうち、
都市ごみ、バイオマス廃棄物、プラスチック廃棄物、自
動車廃棄物等は３０cm程度に粗破砕する。水分率の高い
下水汚泥とし尿は、専用の処理場にて遠心分離機等を用
いて脱水ケーキとした後に、本プラントサイトまで輸送
する。固形化燃料、スラリー化燃料、高濃度廃液等はこ
のままの形で使用する。カロリー調整用に加える石炭
は、４０mm以下に破砕されていればこのまま使用可能で
ある。
【００２７】上記廃棄物は、廃棄物自身の持つカロリー
とその水分の高低により高カロリー廃棄物と低カロリー
廃棄物に大別される。一般的には、都市ごみ、固形化燃
料、スラリー化燃料、プラスチック廃棄物、自動車廃棄
物、家電廃棄物は前者であり、バイオマス廃棄物、特殊
廃棄物（医療廃棄物等）、下水汚泥／し尿の脱水ケー
キ、高濃度廃液は後者に属する。これらを、高カロリー
廃棄物用ピット、低カロリー廃棄物用ピット、タンクに
受け入れ、各々のピットや中継タンクにて十分撹拌・混
合し、適宜ガス化炉に供給する。廃棄物中に混入した金
属はガス化炉内に入っても、融点が流動層温度より高け
れば未酸化状態で回収される。従って、回収された金属
は種類毎に地金として利用が可能である。
【００２８】また、投入廃棄物の質が一定であれば、投
入廃棄物とガス化のために送入するガスの量比は一定で
あるが、投入廃棄物に占める低カロリー廃棄物の割合が
増えたり、全体の水分率が高くなったりすると、流動層
温度は所定値から下降する。こうした時には、投入廃棄
物中の低カロリー廃棄物と高カロリー廃棄物の量比を調
整することにより、投入廃棄物の発熱量を一定に保つこ
とが、後段のガス利用設備の上から望ましい。あるい
は、別法として発熱量の高い石炭等の補助燃料を添加し
て投入廃棄物のカロリー調整をすることもできる。
【００２９】本発明の廃棄物からのエネルギ回収方法に
用いる装置は、図１に示すように、流動層ガス化炉１
と、旋回溶融炉５とを備えている。流動層ガス化炉１は
内部循環式流動層ガス化炉から構成されている。内部循
環式流動層ガス化炉１は、炉の水平断面が円形のものが
良く、炉底部の分散板から炉内に流動用ガスが供給さ
れ、炉底中央部に比較的緩慢な流動層、炉底周辺部に比
較的活発な流動層を形成し、流動層の表面近傍の内壁沿
いに内側に傾斜した傾斜壁２を設け、流動媒体の流れを
周辺部から中央部へ転向することにより、炉底中央部の
緩慢流動層中を流動媒体が流動化しつつ下降し、炉底周
辺部の活発流動層中を流動媒体が流動化しつつ上昇し、
流動層下部にて流動媒体が中央部から周辺部へ、流動層
上部にて流動媒体が周辺部から中央部へ流動化しつつ移
動するような流動媒体の活発な旋回運動を生ぜしめる流
動層３を有している。
【００３０】流動層の上方には、フリーボード４が設け
られており、ここに酸素あるいは酸素富活空気といった
含酸素ガスを、必要に応じて適宜供給することにより、
後段の溶融炉５の負荷を下げるとともに、生成ガス中の
タール分やチャーのガス化を促進することができる。
【００３１】一方、旋回溶融炉５は、図１および図３
（図１の要部拡大図）に示すように円筒状の燃焼室６
と、燃焼室６の下方のスラグ分離室７と、案内筒８とか
ら構成されている。スラグ分離室７内には、冷却媒体と
しての水を貯留している。そして、前段の流動層ガス化
炉１において生成されたガス状物質とチャーは、ガス化
のための送入ガスと共に燃焼室６内で旋回流を形成しな
がら高温ガス化して灰分を溶融し、溶融した灰分をスラ
グ分離室７にて分離排出するようになっている。
【００３２】廃棄物ａは、均一に混合され、スクリュー
フィーダ等により流動層ガス化炉１に定量供給される。
該ガス化炉１の炉底には流動化ガスとして酸素ｂとスチ
ームｃの混合ガスが供給される。ガス化炉１の流動層３
に落下した原料は、４５０〜６５０℃に保持された流動
層内でガス化のための酸素とスチームからなる送入ガス
と接触し、速やかに熱分解ガス化される。これにより、
ガス、タール、炭化物、Ｈ2Ｏ が生成するが、炭化物は
流動層の撹乱運動により粉砕されチャーとなる。流動層
ガス化炉１の炉底からは、流動媒体である硅砂が不燃物
とともに排出され、スクリーン２１によって不燃物ｅが
分離される。アルミニウム等の有価金属を含んだ不燃物
ｅはロックホッパ２２を介してマテリアルリサイクルに
供され、流動媒体である硅砂ｆはロックホッパ２３およ
び流動媒体循環炉２４を介してガス化炉１に戻される。
【００３３】流動層ガス化炉１で発生したガス、ター
ル、チャー、Ｈ2Ｏ 等は一括して後段の旋回溶融炉５の
燃焼室６に供給され、燃焼室６において同じくガス化の
ために供給された酸素ｂと旋回流中で混合しながら、１
３００℃以上の高温で高速酸化される。このため、チャ
ーに含まれる灰分はスラグミストとなり、旋回流の遠心
力により炉壁上のスラグ相に捕捉され、炉壁を流れ下っ
てスラグ分離室７に入り、スラグとしてスラグ分離室７
の炉底から排出される。高温ガス化の酸化反応は燃焼室
６で完結し、Ｈ2、ＣＯ、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ 等を含むガスが
生成される。この生成ガスは、案内筒８によってスラグ
分離室７内に貯留された冷却媒体である水の中に導か
れ、生成ガスの温度は降温するとともに、ガス中のスラ
グミストや未燃カーボンの大部分はここで捕集されてス
ラグとなる。そして、スラグｇはスラグ分離室７の炉底
から排出され、ロックホッパ２５およびスクリーン２６
を介して再利用に供される。
【００３４】水中を通過して清浄化された生成ガスは、
旋回溶融炉５より排出されてスクラバー９に流入する。
スクラバー９において、生成ガスは、冷却・洗浄され、
ダストやＨＣｌ等が除かれる。こうして精製された精製
ガスは、スクラバー９から排出され、ＣＯとＨ2とを主
成分として含有する合成ガスｄとして利用に供される。
なお、スクラバー９の底部およびスラグ分離室７はクラ
リファイヤ２７に接続されている。
【００３５】前記旋回溶融炉５のスラグ分離室７内に
は、熱交換部を構成する蒸気発生器１０が設置されてい
る。旋回溶融炉では、生成ガスは１３００℃程度の高温
ガスとなっている。前述のように、この生成ガスを清浄
化するために旋回溶融炉下部にスラグ分離室７を設け、
ガスは一旦、スラグ分離室７に貯留された冷却媒体であ
る水（クエンチ水）の中を通過する。水中を通過する
際、ガスの保有熱は水の加熱に使用され、通過後のガス
の温度は約２５０℃に低下する。つまり、この方法で
は、高温ガスの保有する熱量の多くを、この水の顕熱お
よび潜熱変化に費やすことになる。
【００３６】本発明は、クエンチ水の熱回収に低沸点成
分を含んだ多成分混合物を作動流体として使用した熱サ
イクル（以下、多成分混合流体熱サイクルという）を利
用することにより、システム全体の熱効率を改善しよう
とするものである。多成分混合物として、例えば、アン
モニアと水の混合物を使用すると、アンモニア濃度約８
０wt％，圧力２５kg/cm2abs の場合、約７０℃で蒸気を
発生させることができる。このように、多成分混合流体
熱サイクルによれば、高圧で発電に十分使用できる蒸気
をタービンに導き、発電機により発電することができ
る。タービン排気側に設けられた凝縮再生システムで
は、熱サイクル内に投入された熱を可能な限り有効に使
用するため、サイクル内で熱交換を行ったり、また作動
流体の濃度変化を行ったりする。
【００３７】多成分混合流体熱サイクルＨｃは、図１お
よび図４（図１の要部拡大図）に示すように、溶融炉５
のスラグ分離室７内の蒸気発生器１０、発電機１９を駆
動するタービン１１、凝縮再生システム１２から構成さ
れる。凝縮再生システム１２は、図４に示すようにポン
プ１３，１４、再生器等の熱交換器１５、凝縮器１６、
凝縮器１７、濃度を変化させる分離器１８から構成され
る。
【００３８】図１に示す例では、蒸気発生器１０はスラ
グ分離室７内に設置したが、図２に示すように、蒸気発
生器１０はスラグ分離室７より導出されたクエンチ水管
との熱交換を行う熱交換器４０としても良い。尚、凝縮
再生システムは、図５及び図６に示すように、ポンプ
（１３のみ）及び凝縮器（１６のみ）が１台で、又、分
離器１８がない場合もある。
【００３９】上述の多成分混合流体熱サイクルＨｃの構
成において、まず、比較的低沸点成分の濃度の高い主多
成分混合流体が蒸気発生器１０に入り、熱源の熱、即
ち、スラグ貯留室７内の水が保有する熱により混合蒸気
となった後、タービン１１で膨張して発電機１９を回し
て仕事をする。タービン排気の熱は、熱交換器１５内で
低圧凝縮器１６により凝縮した中間濃度多成分混合流体
の一部の加熱に使用され、タービン排気は温度低下して
行く。更に、低圧凝縮器１６の前で、低沸点成分の濃度
の低い低濃度多成分混合液により薄められた後、低圧凝
縮器１６に入る。低圧凝縮器１６を出た中間濃度多成分
混合流体は二つの流れに分かれ、一部は熱交換器１５を
通った後、分離器１８で高濃度多成分混合蒸気と低濃度
多成分混合液に分離される。そして、低濃度多成分混合
液は前述したように低圧凝縮器１６の上流でタービン排
気を薄めるために使用され、一方、高濃度多成分混合蒸
気は、高圧凝縮器１７の前で蒸気発生器１０に入る混合
流体を高濃度にするために使用される。
【００４０】多成分混合流体熱サイクルＨｃは、作動流
体として沸点の異なる二成分以上の物質の多成分混合物
を使用する。また、そのうち少なくとも一成分以上は、
水よりも沸点の低い物質とする。作動流体は、タービン
発電機による発電の作動流体として有効な次の属性を持
つ。 ａ．沸点の温度が低い ｂ．沸点と融点の温度が異なる（非等温蒸発、非等温凝
縮する） ｃ．濃度を変えることにより、凝縮圧力が変わる。
【００４１】作動流体が上記特性を持つことから、熱サ
イクルを構成する各所において、サイクルの高効率化に
寄与できる次の利点が生ずる。 １）沸点が低い温度の作動流体を蒸気発生器に供給する
ため、低温度でも蒸気が発生でき、低い温度まで熱源を
使用することができる。 ２）温度が上昇しながら蒸発するので、熱源との温度差
が従来の蒸気サイクルに比べ小さくすることができ、熱
源からの熱回収を効果的に行うことができる。 ３）タービン排気側では、温度が下降しながら凝縮する
ので、凝縮器で復液したタービン排気側に比べ低温の作
動流体をタービン排気側に設けた熱交換器に供給する
と、タービン排気側作動流体の保有する熱を熱回収でき
る。その結果、凝縮器からサイクル外へ放出する熱量が
少ないため、タービン発電機の出力が増加する。 ４）熱源の温度条件や発電規模によっては、タービン排
気側の作動流体を低濃度とした後、凝縮させることによ
り、排気圧力を下げることができる。この結果、タービ
ンにおける熱落差が大きくなり、タービン発電機の出力
が増加する。
【００４２】なお、多成分混合流体熱サイクルにおい
て、蒸気発生器、熱交換器、分離器、ポンプ、凝縮器、
タービン、発電機の数は、図４の数量以上の場合もあ
る。また、機器によっては使用しない場合もある。ま
た、再生器（熱交換器）が追加される場合がある。多成
分混合流体の濃度は、図４では、サイクル内で変えてい
るが、変化させず一定とさせる場合もある。
【００４３】図７は、本発明の第２実施例を示し、旋回
溶融炉５とスクラバー９の間に蒸気発生器１０を設け、
熱サイクルを構成した場合の例である。流動層ガス化炉
１および旋回溶融炉５の構成は、図１に示す第１実施例
と同様である。多成分混合流体熱サイクルＨｃの構成
は、図１および図４に示すものと概略同一の構成であ
る。本実施例においては旋回溶融炉５からは、２５０℃
程度の飽和ガスが蒸気発生器１０に入る。この蒸気発生
器１０に図１の場合と同様、低沸点成分を含んだ多成分
混合作動流体を供給し、発電に有効な蒸気を得る。発生
した蒸気をタービン１１に導き発電を行う。
【００４４】図８は、本発明の第３実施例を示し、旋回
溶融炉で発生したガスを清浄化した後、ガスタービンの
燃料として使用し、複合発電を行う例である。ガス化炉
を出たガスは、ＣＯとＨ2 に富むためガスタービンの燃
料として使用することが可能である。流動層ガス化炉１
および旋回溶融炉５の構成は、図１に示す実施例と同様
である。また、多成分混合流体熱サイクルＨｃの構成
は、図１および図４に示すものと概略同一の構成であ
る。
【００４５】ガスタービン複合発電では、ガスタービン
から出る排ガスの有する熱を廃熱ボイラで回収して、蒸
気を作り発電するのが通例であるが、本発明では、廃熱
ボイラに前述の低沸点成分を含む多成分混合流体を供給
し、得られた蒸気をタービンに導き発電するものであ
る。ガスタービンの排ガスは５００〜６００℃程度の比
較的低温熱源であるが、多成分混合流体熱サイクルを使
用することにより、従来のランキンサイクルに比較し
て、約２０％程度の発電出力の向上が望める。したがっ
て、システム全体の熱効率の改善を計ることが可能であ
る。
【００４６】図８に示すように、旋回溶融炉５を出たガ
スは、ガスタービン３１の燃焼室３２に入る。旋回溶融
炉５で生成されたガスを燃料として使用し、燃焼により
燃焼ガスを発生する。燃焼ガスでガスタービン３１のタ
ービン部を回し、タービン３１と接続した発電機３３に
より発電する。ガスタービン３１より排出された排ガス
は、廃熱ボイラ３０を通過し、多成分混合流体熱サイク
ルＨｃに熱を与えた後、誘引ファン３４により煙突３５
へ導かれ、その後、大気放出される。多成分混合流体熱
サイクルＨｃでは、廃熱ボイラ３０を通して、排ガスよ
り得た熱で蒸気を発生させる。この蒸気は、単一成分の
蒸気または混合成分の蒸気である。この蒸気はタービン
１１に導かれタービン１１を回す。タービン１１に接続
された発電機１９により発電する。
【００４７】図９は本発明の第４実施例である。本例で
は、廃棄物のガス化工程で生ずる低温廃熱を熱交換器４
０で回収し、ガスタービン３１の高温廃熱を廃熱ボイラ
３０で回収し、即ちガス化工程で生ずる低温廃熱及び高
温廃熱の両者を熱回収し、一層有効に熱利用を図るもの
である。多成分混合流体は、まず熱交換器４０でクエン
チ水の保有する熱により加熱される。その後、廃熱ボイ
ラ３０で更に加熱され、高温の加熱蒸気となってタービ
ン１１に入る。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は以下に列
挙する効果を奏する。 １）廃棄物を流動層ガス化炉で低温でガス化し、得られ
るガス状物質とチャーを溶融炉に導入して高温でガス化
し、生成されたガスを熱交換部に導いて熱交換を行い、
この熱交換の際に発生する熱を回収して熱サイクルに導
き発電を行うことができる。したがって、ガス化工程で
生成されたガスの保有する熱エネルギを有効に利用して
発電を行うことができるため、システム全体の熱効率を
飛躍的に向上させることができる。
【００４９】２）廃棄物を流動層ガス化炉で低温でガス
化し、得られるガス状物質とチャーを溶融炉に導入して
高温でガス化し、生成されたガスをガスタービンに導い
て燃焼させて発電を行い、ガスタービンの廃熱を回収し
て熱サイクルに導き発電を行うことができる。したがっ
て、ガス化工程で生成されたガスを直接に燃料として使
用してガスタービンにより発電するとともに更にガスタ
ービンの廃熱を利用して発電する複合発電を行うことが
でき、システム全体の熱効率を飛躍的に向上させること
ができる。
【００５０】３）低沸点成分を含む多成分混合物を作動
流体とした熱サイクルを使用することで、従来のランキ
ンサイクルでは熱回収することができなかった、あるい
は熱回収しても低効率であった低温廃熱からも、効率の
高い熱回収が可能となり、システム全体の熱効率を大き
く向上させることができる。
【００５１】４）ガス化工程において得られた生成ガス
をガス化炉下部に設けた水室に通過させることにより、
タール、チャーおよび腐食性成分を除去して清浄な精製
ガスとすることができる。したがって、後段のガスの清
浄化のための装置が不要となる。一方、水室で奪われた
熱は回収して熱サイクルによって発電することができる
ため、生成ガスの保有する熱エネルギも損失することが
なく、システム全体としての熱効率の点からも利点を有
する。
【００５２】５）廃棄物のガス化工程において、１３０
０℃以上という高温度域を経るため、有害なダイオキシ
ン類をほぼ完全に分解できる。また、灰分をスラグ化し
て無害化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃棄物からのエネルギ回収方法に
用いる装置の第１実施例の全体構成を示す概略図であ
る。
【図２】図１に示す実施例の変形例である。
【図３】図１における旋回溶融炉の拡大図である。
【図４】本発明の廃棄物からのエネルギ回収方法に用い
る熱サイクルの一例を示し、多成分混合流体熱サイクル
を示す図である。
【図５】多成分混合流体熱サイクルの他の例を示す図で
ある。
【図６】多成分混合流体熱サイクルの更に他の例を示す
図である。
【図７】本発明に係る廃棄物からのエネルギ回収方法に
用いる装置の第２実施例の全体構成を示す概略図であ
る。
【図８】本発明に係る廃棄物からのエネルギ回収方法に
用いる装置の第３実施例の全体構成を示す概略図であ
る。
【図９】本発明に係る廃棄物からのエネルギ回収方法に
用いる装置の第４実施例の全体構成を示す概略図であ
る。
【符号の説明】
１ 流動層ガス化炉 ２ 傾斜壁 ３ 流動層 ４ フリーボード ５ 旋回溶融炉 ６ 燃焼室 ７ スラグ分離室 ８ 案内筒 ９ スクラバー １０ 蒸気発生器 １１ タービン １２ 凝縮再生システム １３，１４ ポンプ １５，４０ 熱交換器 １６，１７ 凝縮器 １８ 分離器 １９，３３ 発電機 ３０ 廃熱ボイラ ３１ ガスタービン ３２ 燃焼室 Ｈｃ 多成分混合流体熱サイクル

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 廃棄物を流動層ガス化炉で低温でガス化
    し、得られるガス状物質とチャーを溶融炉に導入して高
    温でガス化し、生成されたガスを熱交換部に導いて熱交
    換を行い、この熱交換の際に発生する熱を回収して熱サ
    イクルに導き発電を行うことを特徴とする廃棄物からの
    エネルギ回収方法。
  2. 【請求項２】 廃棄物を流動層ガス化炉で低温でガス化
    し、得られるガス状物質とチャーを溶融炉に導入して高
    温でガス化し、生成されたガスをガスタービンに導いて
    燃焼させて発電を行い、ガスタービンの廃熱を回収して
    熱サイクルに導き発電を行うことを特徴とする廃棄物か
    らのエネルギ回収方法。
  3. 【請求項３】 前記熱サイクルは、沸点の異なる２種以
    上の成分を混合した流体を使用した熱サイクルであるこ
    とを特徴とする請求項１又は２記載の廃棄物からのエネ
    ルギ回収方法。
  4. 【請求項４】 前記沸点の異なる２種以上の成分のうち
    少なくとも１つの成分は、水の沸点よりも低い沸点を有
    する成分であることを特徴とする請求項３記載の廃棄物
    からのエネルギ回収方法。
  5. 【請求項５】 前記熱交換部は、前記溶融炉内に設けら
    れ下部に冷却媒体を貯留したスラグ分離室又は該スラグ
    分離室から該冷却媒体が導通する熱交換器からなること
    を特徴とする請求項１又は２記載の廃棄物からのエネル
    ギ回収方法。
  6. 【請求項６】 前記スラグ分離室に導入された前記溶融
    炉の排出物は全て前記冷却媒体中に供給されることを特
    徴とする請求項５記載の廃棄物からのエネルギ回収方
    法。
  7. 【請求項７】 前記冷却媒体が水であることを特徴とす
    る請求項５記載の廃棄物からのエネルギ回収方法。
  8. 【請求項８】 前記熱交換部は、前記溶融炉の下流側に
    設けられた熱交換器であることを特徴とする請求項１又
    は２記載の廃棄物からのエネルギ回収方法。
  9. 【請求項９】 前記熱交換器が廃熱ボイラであることを
    特徴とする請求項８記載の廃棄物からのエネルギ回収方
    法。
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