JP2005098552A - ガスタービンが備わる高水分廃棄物の焼却設備 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
高水分廃棄物Dの焼却手段31と、この焼却手段31で発生した焼却排ガスG1を熱源とする廃熱ボイラ51と、この廃熱ボイラ51で得た蒸気を駆動源とする蒸気タービン56と、廃熱ボイラ51を経た焼却排ガスG1に洗煙水Sを接触させる脱硫手段33と、焼却手段31に供給する焼却用空気Aの加熱手段46と、ガスタービン38と、を備える。加えて、接触処理後の洗煙水Sを熱源とするヒートポンプ10と、このヒートポンプ10で得た冷熱によってガスタービン38の吸気を冷却する吸気冷却手段36と、を備える。
【選択図】図1
Description
〔請求項1記載の発明〕
高水分廃棄物の焼却手段と、この焼却手段で発生した焼却排ガスを熱源とする廃熱ボイラと、この廃熱ボイラで得た蒸気を駆動源とする蒸気タービンと、前記廃熱ボイラを経た焼却排ガスに洗煙水を接触させる脱硫手段と、前記焼却手段に供給する焼却用空気の加熱手段と、ガスタービンと、が備わる高水分廃棄物の焼却設備であって、
前記接触処理後の洗煙水を熱源とするヒートポンプと、このヒートポンプで得た冷熱によって前記ガスタービンの吸気を冷却する吸気冷却手段と、が備わる、ことを特徴とするガスタービンが備わる高水分廃棄物の焼却設備。
高水分廃棄物が下水汚泥である場合は、ヒートポンプが下水を冷却源とする、請求項1記載のガスタービンが備わる高水分廃棄物の焼却設備。
高水分廃棄物の焼却手段と、この焼却手段で発生した焼却排ガスを熱源とする廃熱ボイラと、この廃熱ボイラで得た蒸気を駆動源とする蒸気タービンと、前記廃熱ボイラを経た焼却排ガスに洗煙水を接触させる脱硫手段と、前記焼却手段に供給する焼却用空気の加熱手段と、ガスタービンと、が備わる高水分廃棄物の焼却設備であって、
ガスタービン排ガスを熱源とする加熱手段として、焼却手段に供給する焼却用空気の加熱手段に加えて、廃熱ボイラ給水及び接触処理後の焼却排ガスの少なくとも一方の加熱手段が備わる、請求項3記載のガスタービンが備わる高水分廃棄物の焼却設備。
高水分廃棄物の焼却手段と、この焼却手段で発生した焼却排ガスを熱源とする廃熱ボイラと、この廃熱ボイラを経た焼却排ガスに洗煙水を接触させる脱硫手段と、前記焼却手段に供給する焼却用空気の加熱手段と、吸気の圧縮手段、燃焼手段及び燃焼ガスで駆動するタービンを有するガスタービンと、が備わる高水分廃棄物の焼却設備であって、
前記廃熱ボイラで得た蒸気の少なくとも一部を前記圧縮手段からの圧気と混合する混合手段が備わる、ことを特徴とするガスタービンが備わる高水分廃棄物の焼却設備。
焼却排ガスとの接触処理後の洗煙水による廃熱ボイラ給水の加熱手段が備わる、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のガスタービンが備わる高水分廃棄物の焼却設備。
高水分廃棄物の焼却手段と、この焼却手段で発生した焼却排ガスを熱源とする廃熱ボイラと、この廃熱ボイラで得た蒸気を駆動源とする蒸気タービンと、前記廃熱ボイラを経た焼却排ガスに洗煙水を接触させる脱硫手段と、前記焼却手段に供給する焼却用空気の加熱手段と、吸気の圧縮手段、燃焼手段及び燃焼ガスで駆動するタービンを有するガスタービンと、が備わる高水分廃棄物の焼却設備であって、
前記接触処理後の洗煙水を熱源とするヒートポンプと、このヒートポンプで得た冷熱によって前記ガスタービンの吸気を冷却する吸気冷却手段と、前記ガスタービン排ガスを熱源とする前記焼却手段に供給する焼却用空気及び前記廃熱ボイラ給水の加熱手段と、前記焼却手段で発生した焼却排ガスを熱源とする前記焼却用空気の加熱手段と、前記廃熱ボイラで得た蒸気の少なくとも一部を前記圧縮手段からの圧気と混合する混合手段と、が備わる、ことを特徴とするガスタービンが備わる高水分廃棄物の焼却設備。
(A)洗煙水は、焼却手段で発生した焼却排ガスとの接触によって昇温している。したがって、接触処理後の洗煙水は、ヒートポンプの熱源として用いることができ、また、ヒートポンプでは、冷熱を得ることができる。この冷熱をガスタービンの吸気冷却に用いると、ガスタービン効率が向上する。
この効果は、従来、焼却排ガスとの接触処理後の洗煙水が廃棄処分されていたことからすれば、大変大きなものである。また、かかる効果は、焼却の対象が高水分廃棄物であることから極めて大きな優位性を有する。
すなわち、廃棄物の水分率が高いと、焼却手段で発生する焼却排ガスは、水蒸気を多量に含む熱量の多いものとなる。したがって、焼却排ガスから洗煙水に移行する熱量も多く、ヒートポンプで得られる冷熱も大きなものとなり、ガスタービン効率を継続かつ安定的に向上させることができる。
すなわち、ガスタービンは、最大負荷時に最も効率がよくなることから、最大負荷で継続運転することが望まれるが、一方、焼却手段に供給する焼却用空気は、その必要量が焼却処理する高水分廃棄物の量によって変動するため、ガスタービンを最大負荷で継続運転すると、高水分廃棄物の量が減少したときに、ガスタービン排ガスが余剰になる。しかしながら、ガスタービン排ガスを熱源として、焼却手段に供給する焼却用空気の加熱とともに、廃熱ボイラ給水の加熱を行えば、かかる余剰が防止される。
本発明の焼却設備は、下水中の汚泥、廃水処理による汚泥(製紙工場からの廃水処理汚泥など)、産業廃棄物、一般ごみ等の中の高水分廃棄物を処理対象とするものである。高水分廃棄物とは、例えば、水分率(試料の乾燥(110±5℃・1時間)による、乾燥減量の百分率)が30質量%以上、好ましくは50質量%以上の廃棄物であり、下水汚泥であれば、一般に、70〜85質量%とされる。以下では、高水分廃棄物が下水汚泥である場合について、説明する。
図1に、第1の実施の形態に係る焼却設備30の設備フロー図を示した。
焼却設備30において、沈殿処理などして得られた下水汚泥Dは、まず、コンベヤ等の搬送手段によって、焼却手段31内に供給される。この焼却手段31においては、必要に応じて補助燃料が供給され、下水汚泥Dは、例えば、850℃程度の高温で、燃焼、熱分解、部分燃焼による熱分解等の焼却処理をされる。
すなわち、本実施の形態のヒートポンプ10は、図2に示すように、加熱手段たる加熱管11aが備わる低圧(例えば、冷媒が水、吸収液がLiBrの場合は、0.87〜1.23〔kPa〕、冷媒がアンモニア、吸収液が水の場合は、0.35〜0.52〔MPa〕)の蒸発器11と、除熱手段たる除熱管12aが備わる低圧(例えば、冷媒が水、吸収液がLiBrの場合は、0.87〜1.23〔kPa〕、冷媒がアンモニア、吸収液が水の場合は、0.35〜0.52〔MPa〕)の吸収器12と、加熱手段たる加熱管13aの備わる高圧(例えば、冷媒が水、吸収液がLiBrの場合は、2.33〜5.63〔kPa〕、冷媒がアンモニア、吸収液が水の場合は、0.86〜1.17〔MPa〕)の再生器13と、冷却手段たる冷却管14aの備わる高圧(例えば、冷媒が水、吸収液がLiBrの場合は、2.33〜5.63〔kPa〕、冷媒がアンモニア、吸収液が水の場合は、0.86〜1.17〔MPa〕)の凝縮器14と、を主に有する。
すなわち、まず、下水Uは、その一部が凝縮器14の冷却管14a内を流通させられ、また、その残部が吸収器12の除熱管12a内を流通させられ、もってそれぞれ冷媒Rの凝縮ないし吸収液Cの除熱に利用される(ヒートポンプ10の冷却源としての利用の一形態)。下水は、年間を通じて、20〜23℃とその温度が安定しているため、かかる効果は、安定して得られる。
次に、図3を参照しながら、第2の実施の形態に係る焼却設備50について説明する。ただし、説明は、第1の実施の形態に係る焼却設備30と異なる点のみとし、同じ点については、説明を省略する(同じ装置は、同じ符号で示している。)。
(1)ヒートポンプ10において、使用することのできる冷媒と吸収液との組み合わせは、特に限定されない。例えば、水(冷媒)及びLiBr(無機吸収液)や、NH3(冷媒)及び水(吸収液)などが考えられる。
Claims (7)
- 高水分廃棄物の焼却手段と、この焼却手段で発生した焼却排ガスを熱源とする廃熱ボイラと、この廃熱ボイラで得た蒸気を駆動源とする蒸気タービンと、前記廃熱ボイラを経た焼却排ガスに洗煙水を接触させる脱硫手段と、前記焼却手段に供給する焼却用空気の加熱手段と、ガスタービンと、が備わる高水分廃棄物の焼却設備であって、
前記接触処理後の洗煙水を熱源とするヒートポンプと、このヒートポンプで得た冷熱によって前記ガスタービンの吸気を冷却する吸気冷却手段と、が備わる、ことを特徴とするガスタービンが備わる高水分廃棄物の焼却設備。 - 高水分廃棄物が下水汚泥である場合は、ヒートポンプが下水を冷却源とする、請求項1記載のガスタービンが備わる高水分廃棄物の焼却設備。
- 高水分廃棄物の焼却手段と、この焼却手段で発生した焼却排ガスを熱源とする廃熱ボイラと、この廃熱ボイラで得た蒸気を駆動源とする蒸気タービンと、前記廃熱ボイラを経た焼却排ガスに洗煙水を接触させる脱硫手段と、前記焼却手段に供給する焼却用空気の加熱手段と、ガスタービンと、が備わる高水分廃棄物の焼却設備であって、
前記焼却手段に供給する焼却用空気の加熱手段として、ガスタービン排ガスを熱源とする加熱手段に加えて、焼却排ガスを熱源とする加熱手段が備わる、ことを特徴とするガスタービンが備わる高水分廃棄物の焼却設備。 - ガスタービン排ガスを熱源とする加熱手段として、焼却手段に供給する焼却用空気の加熱手段に加えて、廃熱ボイラ給水及び接触処理後の焼却排ガスの少なくとも一方の加熱手段が備わる、請求項3記載のガスタービンが備わる高水分廃棄物の焼却設備。
- 高水分廃棄物の焼却手段と、この焼却手段で発生した焼却排ガスを熱源とする廃熱ボイラと、この廃熱ボイラを経た焼却排ガスに洗煙水を接触させる脱硫手段と、前記焼却手段に供給する焼却用空気の加熱手段と、吸気の圧縮手段、燃焼手段及び燃焼ガスで駆動するタービンを有するガスタービンと、が備わる高水分廃棄物の焼却設備であって、
前記廃熱ボイラで得た蒸気の少なくとも一部を前記圧縮手段からの圧気と混合する混合手段が備わる、ことを特徴とするガスタービンが備わる高水分廃棄物の焼却設備。 - 焼却排ガスとの接触処理後の洗煙水による廃熱ボイラ給水の加熱手段が備わる、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のガスタービンが備わる高水分廃棄物の焼却設備。
- 高水分廃棄物の焼却手段と、この焼却手段で発生した焼却排ガスを熱源とする廃熱ボイラと、この廃熱ボイラで得た蒸気を駆動源とする蒸気タービンと、前記廃熱ボイラを経た焼却排ガスに洗煙水を接触させる脱硫手段と、前記焼却手段に供給する焼却用空気の加熱手段と、吸気の圧縮手段、燃焼手段及び燃焼ガスで駆動するタービンを有するガスタービンと、が備わる高水分廃棄物の焼却設備であって、
前記接触処理後の洗煙水を熱源とするヒートポンプと、このヒートポンプで得た冷熱によって前記ガスタービンの吸気を冷却する吸気冷却手段と、前記ガスタービン排ガスを熱源とする前記焼却手段に供給する焼却用空気及び前記廃熱ボイラ給水の加熱手段と、前記焼却手段で発生した焼却排ガスを熱源とする前記焼却用空気の加熱手段と、前記廃熱ボイラで得た蒸気の少なくとも一部を前記圧縮手段からの圧気と混合する混合手段と、が備わる、ことを特徴とするガスタービンが備わる高水分廃棄物の焼却設備。
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