JP3276274B2 - 廃棄物の焼却熱を利用した過熱蒸気製造装置 - Google Patents

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
出来るプラントの発電効率約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、先
の出願において（出願番号：特願平６−３２４８４３
号、特願平７−１４０４８４号）、前記焼却炉としての
流動床内で、温度３００〜７００℃で処理したところ、
該流動床からの未分解残渣および流動媒体から成るチャ
ー混合物からは実質的に塩素を含有しない未分解残渣が
得られることを見出した。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に排出されることを見出した。

【０００５】そして、かかる知見に基づき、焼却装置側
には、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第１の流動床（以下熱分解手
段という）とともに、前記チャー混合物を空気または燃
焼排ガスによって上方に吹き飛ばしながら前記未分解残
渣を完全燃焼させる第２の流動床（以下チャー燃焼手段
という）を設け、一方ボイラ側には第１及び第２のボイ
ラを実質的に直列に接続し、低段側のボイラで前記熱分
解ガスの熱を利用して約４００℃以下、具体的には３０
０℃前後の温水または蒸気を製造（以下第１の蒸気製造
手段という）し、次に該３００℃前後の温水または蒸気
を第２のボイラに導入して前記チャー燃焼手段より得ら
れた燃焼ガスの熱により略５００℃若しくはそれ以上の
過熱蒸気を製造（以下第２の蒸気製造手段という）する
ようにした過熱蒸気製造が提案されている。

【０００６】本発明は、かかる先願技術を更に発展さ
せ、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提供する事にある。本発明
の他の目的は前記先願技術に比較して更に効率良く且つ
熱分解を促進し得る過熱蒸気の製造にかかる発明を提供
する事にある。

【０００７】

【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流動床からなる熱分解手段と、空気
または燃焼排ガスによって前記チャー混合物を上方に吹
き飛ばしながら前記未分解残渣を完全燃焼させる例えば
流動床や熱分解炉等のチャー燃焼手段と、前記チャー燃
焼手段の出口ライン側に設けられ、灰分を分離する灰分
分離手段と、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、具体的には略
３００〜３５０℃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
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
と、 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１次燃焼熱により灰分を分離溶融する灰
分溶融分離手段と、前記灰分が分離された熱分解ガスの
２次燃焼を行う熱分解ガス燃焼手段とを設け、 前記灰分
分離手段で分離された灰分を前記灰分溶融分離手段に導
入させることを特徴とする。

【０００８】かかる発明によれば熱分解手段で分離され
たチャー混合物には塩素が実質的に含まれないので、こ
れを第２の蒸気製造手段の過熱源として用い５００℃以
上の過熱蒸気を得るように構成しても、機器の高温腐食
は生じない。

【０００９】また第１の蒸気製造手段の加熱源には、塩
素を含む熱分解ガスを用いるも、該熱を利用して約４０
０℃以下、具体的には略３００〜３５０℃以下の温水ま
たは蒸気を製造を製造するものである為に、高温腐食の
温度以下の温度しか加熱しないために、ボイラチューブ
等の腐食の恐れはない。更に、前記熱分解手段と第１の
蒸気製造手段との間に、前記熱分解ガス中の灰分を分離
すると共に、該灰分と高温フィルタ手段より分離された
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。 又前記灰分は高温であるためにその熱を利用して分
離された熱分解ガスの再加熱を行うことも可能であり、
従って該熱分解ガスの再加熱を行う再加熱手段を設ける
とよい。

【００１０】また、請求項４記載の発明は、請求項１記
載の燃焼手段内の流動媒体収納部の下方域を拡面積化
し、その上方域に比して流動媒体の流動速度を低下させ
たことを特徴としており、かかる発明は、チャ−で比較
的大きいものは、ある程度燃焼時間を要するので、下部
を拡大し、チャ−の燃焼時間を確保し、燃焼して小さく
なったチャ−は、ガス空塔速度を上昇させて上方へ吹き
飛びながら完全燃焼させるものである。即ち具体的に
は、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、下部拡大部（下
方域１０Ａ）では、ガス空塔速度は、０．３から２ｍ／
ｓ、好ましくは０．３から１ｍ／ｓ、更に好ましくは
０．３〜０．６ｍ／ｓとして気泡流動層を形成させ、チ
ャ−混合物により砂層上部レベルが上昇し、更にその上
方の縮小部（上方域１０Ｂ）にレベルが至ると、ガス空
塔速度は０．６〜３ｍ／ｓ、好ましくは１〜３ｍ／ｓ、
更に好ましくは２〜３ｍ／ｓに上昇し、その部分の砂と
小さなチャ−は上方へ吹き飛びながら、チャ−を燃焼さ
せることができる。そして更にその上方域（１０Ｂ’）
で空気を導入して未分解残渣の燃焼を行う訳であるが、
この際の流速はガス空塔速度は３〜６ｍ／ｓ程度に増速
される。

【００１１】請求項２記載の発明においては、前記第１
若しくは第２の蒸気製造手段で加熱された蒸気若しくは
前記いずれかの製造手段に導入される温水若しくは蒸気
の一部を、前記燃焼手段の高温域側に配した熱交換手段
に適宜導入することを特徴とするものである。即ち、前
記燃焼手段では空気または燃焼排ガスによってチャー混
合物を上方に吹き飛ばしながら未分解残渣を分解させる
ので、その燃焼ガス中には高温の流動媒体が含まれる。

【００１２】そこで本発明においては、その高温の流動
媒体を利用して、前記チャー燃焼手段の高温域側に熱交
換手段を配設して、前記第１若しくは第２の蒸気製造手
段で加熱された蒸気若しくは前記いずれかの製造手段に
導入される温水若しくは蒸気の一部と熱交換する事によ
り、後記する作用を営むことが出来る。即ち、前記第１
の蒸気製造手段に導入される温水を前記熱交換手段に導
入してある程度の昇温を図ることにより、熱交換手段−
第１の蒸気製造手段−第２の蒸気製造手段と、実質的に
直列の３段階昇温を図ることが出来、多量且つ十分加熱
された過熱蒸気を得ることが出来る。

【００１３】又、前記第２の蒸気製造手段に導入される
温水又は蒸気を前記第１の蒸気製造手段とともに、前記
熱交換手段にパラレルに導入することにより、第２の蒸
気製造手段の加熱量を多くする事が出来、多量の過熱蒸
気を得ることが出来る。又前記チャー燃焼手段の高温域
側に熱交換手段を配設する事は、９５０〜１３００℃前
後と無用に高くなり、そのまま出口ラインに流すと通常
の耐火材では温度的に持たないが、これを８００〜９５
０℃に落とすことにより通常の耐火材の利用が可能とな
る。又前記のように８００〜９５０℃に落としても第２
の蒸気製造手段における蒸気温度を５００〜６００℃に
維持する上で何の支障もない。

【００１４】請求項３記載の発明は、上記燃焼手段の出
口側に接続され該燃焼手段より燃焼ガスと上記流動媒体
とを分離する分離手段を含み、前記第１若しくは第２の
蒸気製造手段で加熱された蒸気若しくは前記いずれかの
製造手段に導入される温水若しくは蒸気の一部を、適宜
前記分離手段の流動媒体出口側に導入し、該流動媒体と
の熱接触により加熱することを特徴とするものである。
即ち本発明は、 前記チャー燃焼手段の出口側に燃焼ガ
スと前記流動媒体とを分離する分離手段を設けた為に、
言換えれば８００〜９５０℃前後の高温の流動媒体を熱
分解手段とチャー燃焼手段夫々に戻入することにより、
目的とする温度の流動床形成や温度管理が容易になる。

【００１５】そして前記分離手段の流動媒体出口側に熱
交換手段を配置し、前記第１若しくは第２の蒸気製造手
段で加熱された蒸気若しくは前記いずれかの製造手段に
導入される温水若しくは蒸気の一部を、適宜該流動媒体
との熱接触により加熱することにより、請求項１記載の
発明と同様な作用を営むことが出来る。この場合、前記
チャー燃焼手段の高温域側に熱交換手段（以下第１熱交
換手段という）と前記分離手段の流動媒体出口側にも熱
交換手段（以下第２熱交換手段という）を配置してもよ
い。又、第１の熱交換手段−第１の蒸気製造手段−第２
の蒸気製造手段−第２熱交換手段と配置することによ
り、実質的に直列の４段階昇温を図ることが出来、極め
て高い十分加熱された過熱蒸気を得ることが出来る。
又、後記実施例に示すように（第１の熱交換手段と第１
の蒸気製造手段を並列に）−第２の蒸気製造手段−第２
熱交換手段とを直列に配置することにより、実質的に並
列／直列の３段階昇温を図ることが出来、多量且つ十分
加熱された過熱蒸気を得ることが出来る。又第１の熱交
換手段と第２の熱交換手段をいずれかを選択的に用いて
も良い。又、前記熱交換手段にはスーパヒータ若しくは
ボイラを用いるのがよい。

【００１６】

【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が
収納されており、廃棄物供給ライン４及び砂循環ライン
５より流動砂と都市ごみ等の廃棄物が投入され、空気ま
たは燃焼排ガス入口ライン６より供給された空気または
燃焼排ガスにより温度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。

【００１７】尚前記空気または燃焼排ガス入口ライン６
より熱分解炉１に供給される空気または燃焼排ガスは、
３００〜７００℃の範囲で熱分解を効率的に行うため
に、酸素の少ない（５％程度）且つ温度が１００〜３０
０℃の温度を維持している燃焼排ガス、具体的には第１
のボイラ２４の出口ライン２５より取り出された燃焼排
ガスを用いるのが良い。

【００１８】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、灰溶融炉３１及び熱分解ガス燃焼炉３４
を経て第１のボイラ２４に導入される。即ち、前記灰溶
融炉３１は、旋回流によりダスト及び灰を旋回分離させ
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３０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。
又、前記灰溶融炉３１には後記するガス出口ライン１７
に設けた高温フィルタ４０より分離した灰分がダストラ
イン２９及びサイクロンの砂出口ライン１８に設けた灰
分分離器４１（スクリーン）より分離した灰分がダスト
ライン２９ａを介して夫々導入され、これらも溶融分離
される。

【００１９】そして、灰分を除去した熱分解ガスは出口
ライン３３を介して熱分解ガス燃焼炉に導入し、空気供
給ラインより供給された空気により完全燃焼を行い、そ
の出口ライン３５／２３を介して第１ボイラ２４に導入
する。

【００２０】又、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７ａ
を介して熱分解炉１の分散板３下方の入口側に供給する
ものであるために、言換えれば３５０℃〜４００℃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、Ｃ
Ｏ₂，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、灰溶融に必要な燃焼温
度１３００℃に容易にすることが可能となる。

【００２１】１０は塔式の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上にの下方域１０Ａ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より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１
２より更にチャー燃焼炉１０中域の空気供給ライン１３
より夫々空気が供給されて未分解残渣の燃焼を行い、約
１５００℃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１０Ｂ’に水冷壁ボイラ３６又
はスーパヒートを配設し、９５０〜１３００℃前後と無
用に高くなった燃焼ガスを８００〜９５０℃に落とすと
共に、第１ボイラに供給するボイラ水の一部を加熱す
る。該ボイラ水の加熱温度は３００℃前後になる。尚前
記のように燃焼ガス温度を８００〜９５０℃に落として
も第２のボイラ２０における蒸気温度を５００〜６００
℃に維持する上で何の支障もない。そして前記燃焼炉で
燃焼炉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】そして前記のように高温化された砂混合の
燃焼ガスは、砂／燃焼ガス出口ライン１５より気・固分
離装置例えばサイクロン１６に導入され、ここで流動砂
と燃焼ガスを分離し、燃焼ガスはガス出口ライン１７よ
り第２ボイラ２０に導入される。砂出口ライン１８より
取り出された流動砂は、灰分分離器４１（スクリーン）
で灰分を分離した後、砂循環ライン１９より燃焼炉１０
と、砂循環ライン５より熱分解炉１に夫々供給される。
又灰分分離器４１（スクリーン）で分離された灰分は、
ダストライン２９ａ／２９を介して灰溶融炉３１に導入
される。

【００２３】又前記燃焼炉１０と第２ボイラ２０間の燃
焼ガスライン１７には、スーパーヒータからなる熱交換
器３７と高温フィルタ４０が直列に配設され、例えば９
００℃前後に加熱された燃焼ガスが熱交換器３７でライ
ン２８を介して導入された第２ボイラ２０で加熱後の過
熱蒸気と熱交換され、加熱温度を６００℃前後に落とし
て高温フィルタ４０に導入される。

【００２４】そして該高温フィルタ４０で燃焼ガス中の
灰分の分離を行った後、ライン１４１を介して第２ボイ
ラに導入される。一方前記高温フィルタ４０で分離され
た灰分は、ダストライン２９を介して灰溶融炉３１に導
入される。

【００２５】２０は第２ボイラ及び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が、空気入口ライン２１より取込
んだ空気により再燃焼されて第２ボイラガス出口２０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３０
０℃前後に加熱し、第１ボイラ蒸気出口２７より第２ボ
イラ２０に蒸気を供給する。第２ボイラ２０では前記第
１ボイラ２４の第１ボイラ蒸気出口ライン２７より取り
出した蒸気及び水冷壁ボイラ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を導入して、
前記燃焼ガス出口ライン１７を介して供給された燃焼ガ
スで加熱し、５００〜６００℃前後の過熱蒸気を製造
し、第２ボイラ蒸気出口２８より取り出す。

【００２６】図２は前記燃焼炉１０の内部構造を示す拡
大図で、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は夫々の変形例であ
る。（Ａ）では、流動層下方域の不燃物取り出し口側を
側方に片側に大きく広げるとともに、前記熱分解炉１内
の流動媒体収納部の下方域（拡面積化部位１０Ａ）を拡
面積化し、その上方域１０Ｂに比して流動媒体の流動速
度を低下させる。（Ｂ）では、流動層下方域の不燃物取
り出し口側を側方に両側に略ハウス型状に大きく広げ、
前記熱分解炉１内の流動媒体収納部の下方域（拡面積化
部位１０Ａ）を拡面積化し、その上方域１０Ｂに比して
流動媒体の流動速度を低下させる。（Ｃ）では、流動層
下方域の不燃物取り出し口側を側方に一側に大きく、他
側を少し広げ、前記熱分解炉１内の流動媒体収納部の下
方域（拡面積化部位１０Ａ）を拡面積化し、その上方域
１０Ｂに比して流動媒体の流動速度を低下させる。拡面
積化部位１０Ａの形状はこれのみに限定されない。

【００２７】そして、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すよう
に、下部拡大部（下方域１０Ａ）では、ガス空塔速度
は、０．３〜０．６ｍ／ｓとして気泡流動層を形成さ
せ、チャ−混合物により砂層上部レベルが上昇し、更に
その上方の縮小部（上方域１０Ｂ）にレベルが至ると、
ガス空塔速度は０．６〜３ｍ／ｓ、好ましくは２〜３ｍ
／ｓに上昇し、その部分の砂と小さなチャ−は上方へ吹
き飛びながら、チャ−を燃焼させることができる。そし
て更にその上方域（１０Ｂ’）で空気を導入して未分解
残渣の燃焼を行う訳であるが、この際の流速はガス空塔
速度は３〜６ｍ／ｓ程度に増速される。

【００２８】次に前記実施例の作用について詳述する。
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、砂循環
ライン５から高温の循環砂を、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から空
気または燃焼排ガスを供給して流動砂２を流動させた流
動床内で、温度３００〜７００℃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。

【００２９】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には、低カロリーガス、油分、
タールおよびＨＣ１が含まれているが、これを灰溶融炉
３１及び熱分解燃焼炉３４で完全燃焼させた後、第２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。従
って、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、又第１ボイラ２４に導入される
熱分解ガス温度を略８５０〜９００℃（最大９５０℃前
後）程度に高く設定できるために、該ボイラで製造され
る３００℃前後の蒸気を多量に製造できる。

【００３０】この場合、第１ボイラガス入口２３のガス
にはＨＣ１が約１０００〜２０００ppm含まれているの
で、ボイラ水の流量を調整して第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、第１ボイラ２４では高温の過
熱蒸気は得られないが、約３００℃までは加熱できるの
で、これを更に第２ボイラ２０で加熱すれば、約５００
〜６００℃の高温の過熱蒸気を得ることができる。

【００３１】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。

【００３２】そしてチャ−で比較的大きいものは、ある
程度燃焼時間を要するので、下部を拡大し、チャ−の燃
焼時間を確保し、燃焼して小さくなったチャ−は、ガス
空塔速度を上昇させて上方へ吹き飛びながら完全燃焼さ
せる。即ち具体的には、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すよう
に、下部拡大部（下方域１０Ａ）では、気泡流動層を形
成させ、チャ−混合物により砂層上部レベルが上昇し、
更にその上方の縮小部（上方域１０Ｂ）にレベルが至る
と、その部分の砂と小さなチャ−は上方へ吹き飛びなが
ら、チャ−を燃焼させることができる。そして更にその
上方域（１０Ｂ’）で空気を導入してガス空塔速度を増
速させながら未分解残渣の完全燃焼を行う。

【００３３】この場合、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１２、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、９５０〜１３００
℃前後の高温になる場合がある。そこで水冷壁ボイラ３
６により分岐管２６’より導入されたボイラ水と熱交換
することにより砂混合燃焼ガス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。

【００３４】燃焼炉１０で生成し８００〜９５０℃の高
温でかつ塩素を実質的に含有しない燃焼ガスは、流動砂
とともに砂・燃焼ガス出口ライン１５を経てサイクロン
１６に導入され、流動砂は砂出口ライン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。そして砂出口ライン１８から取り出された８００
〜９５０℃の高温の流動砂は灰分分離器４１により灰分
が分離された後、その一部は砂循環ライン５を経て熱分
解炉１へ戻され、熱分解炉１内部の温度を所定温度に保
持するために用いられる。また残りは砂循環ライン１９
を経て燃焼炉１０に戻される。

【００３５】従って本実施例によれば前記サイクロン１
６の砂出口ライン１８側に流動砂と灰分の分離を行う灰
分分離器４１とを設けた為に、熱分解炉１とチャー燃焼
炉１０夫々に戻入する流動媒体に灰分等が混入されるこ
となく、安定した熱分解とチャー燃焼が長期に亙って達
成出来る。一方前記灰分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
能となるとともに、前記灰分は高温であるためにその熱
を利用して分離された熱分解ガスの再加熱を行うことも
可能である。

【００３６】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℃の高温燃焼ガ
スは、ライン２８より導入される過熱蒸気との熱交換に
より、熱交換器３７で予冷した後、ライン３９を介して
高温フィルタ４０に導入して、該フィルタ４０で燃焼ガ
ス中の灰分の分離を行う為に、第２のボイラ２０に導入
される燃焼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、又前記
燃焼ガス中の未燃焼塩素化合物の燃焼を行う為に、いわ
ゆるダイオキシンの無害化を確実に行う事ができる。

【００３７】そして、前記高温フィルタ４０の入口側に
熱交換器３７を配し、前記第２ボイラ２０の加熱された
過熱蒸気を熱交換器３７に導入して前記高温フィルタ４
０に導入される燃焼ガスの予冷を行う事により、高温フ
ィルタ４０に加わる負荷を低減できる。又熱交換器３７
で過熱された過熱蒸気はライン３８を介して不図示の発
電機に送られる。又前記熱交換器３７に第２ボイラ２０
で加熱後の過熱蒸気を導入することにより、一層加熱さ
れた過熱蒸気を得ることも出来、特に第２ボイラ２０に
は第１ボイラ２４と水冷壁ボイラ３６の蒸気を導入する
ために、過熱容量不足になることもあるが、本実施例で
は又前記熱交換器３７に第２ボイラ２０で加熱後の過熱
蒸気を導入する為に熱容量不足を解消して十分加熱され
た過熱蒸気を得ることが出来る。

【００３８】更に高温フィルタ４０と灰分分離器４１に
より分離された灰分は灰溶融炉３１に導入することによ
り、前記溶融灰を利用して骨材等の製造が可能となる。
又前記灰分はいずれも高温であるためにその熱を利用し
て分離された熱分解ガスの再加熱を行うことも可能であ
る。

【００３９】第２ボイラ２０で第２ボイラ２０に導入さ
れ、第１ボイラ２４で製造された蒸気を更に加熱して過
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２ボイラ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
ューブ内の蒸気温度を約５００〜６００℃、１００Ｋｇ
ｆ／ｃｍ²とすることができ、第２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の温度を所定温度３００℃
以上に維持するには、空気また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よりの排ガス流量を調節するか、又はサ
イクロン１６よりの砂出口ライン１８から取り出される
高温約８００〜９５０℃の流動砂の一部を砂循環ライン
５から供給して熱源とすることが好ましい。

【００４１】そのためには、燃焼炉１０のガスの空搭速
度（炉内のガス流量／炉の断面積）を３〜６m/sとし
て、チャー混合物取り出しライン９から供給された流動
砂を吹き飛ばしながら未分解残渣を燃焼し、流動砂はサ
イクロン１６で燃焼ガスと分離して熱分解炉１と燃焼炉
１０に循環供給する高速循環型流動床が適している。そ
して本発明をより効率的に実施するには、チャー混合物
取り出しライン９から取り出される実質的に塩素を含有
しないチャー混合物の量をできるだけ多くし好ましくは
原料中可燃物の４０％以上、燃焼炉１０で発生する熱量
を多くして、第２ボイラ２０における回収熱量を多くす
ることが望ましい。その結果発電効率が３０％以上に上
げる事が出来る。そこで本実施例においては、ごみ中の
塩素を実質的に分離除去しチャーの回収率を４０％以上
にできる条件として、熱分解炉１の温度を３００〜７０
０℃、好ましくは３５０〜４５０℃とすることが望まし
い。

【００４２】

【発明の効果】以上記載した如く本発明によれば、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
によれば前記先願技術に比較して、更に効率良く熱分解
とチャー燃焼を可能にすると共に、且つ高温度の過熱蒸
気を得ることの出来る。また本発明は前記熱分解手段等
より分離した灰を溶融し、その溶融灰を利用して骨材等
の製造が可能となるために、埋立用廃棄物の大幅低減と
共に、建材等のスラッグの有効利用が可能となる。等の
種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に対応する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】図２は図１に示す熱分解炉の内部構造を示す拡
大図で、（Ａ）は正面断面図、（Ｂ）はそのＡーＡ線断
面図である。

【符号の説明】

１ 熱分解炉（熱分解手段） ２ 砂等の流動媒体 １０ 燃焼炉（チャー燃焼手段） １０Ａ 下方域 １０Ｂ 上方域 １０Ｂ’ 空気導入後の上方域 １１ 分散板 １６ サイクロン（分離手段） ２０ 第２ボイラ（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（チャー燃焼手段の高温域側に
配した熱交換手段） ３７ 熱交換器 ４０ 高温フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｃ 10/20 Ｆ２３Ｇ 5/16 ＺＡＢＥ Ｆ２３Ｇ 5/00 １１５ 5/30 ＺＡＢＥ ＺＡＢ ＺＡＢＫ 5/16 ＺＡＢ ＺＡＢＭ 5/30 ＺＡＢ 5/32 ＺＡＢ 5/46 ＺＡＢＡ ＺＡＢＢ 5/32 ＺＡＢ 7/00 １０３Ａ 5/46 ＺＡＢ ＺＡＢ Ｆ２３Ｊ 1/00 ＺＡＢＢ 7/00 １０３ Ｆ２３Ｃ 11/02 ＺＡＢ ＺＡＢ ３１１ Ｆ２３Ｊ 1/00 ＺＡＢ ３１２ (72)発明者 保田 静生 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式 会社横浜製作所内 (72)発明者 中川 裕二 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式 会社横浜製作所内 (56)参考文献 特開 平５−346204（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−95104（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−87507（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−41817（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−173608（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−252806（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−35322（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−141636（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 5/027 F22B 1/18 F22G 1/16 F23C 10/00 F23C 10/02 F23C 10/20 F23G 5/00 F23G 5/16 F23G 5/30 F23G 5/32

Claims (4)

(57)【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流動床からなる熱分
   解手段と、 空気または燃焼排ガスによって前記チャー混合物を上方
   に吹き飛ばしながら前記未分解残渣を完全燃焼させるチ
   ャー燃焼手段と、前記チャー燃焼手段の出口ライン側に設けられ、灰分を
   分離する灰分分離手段と、 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の蒸気製造手段と、 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１次燃焼熱により灰分を分離溶融する灰分溶
   融分離手段と、前記灰分が分離された熱分解ガスの２次
   燃焼を行う熱分解ガス燃焼手段とを設け、 前記灰分分離手段で分離された灰分を前記灰分溶融分離
   手段に導入させることを特徴とする 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】 前記第１若しくは第２の蒸気製造手段で
   加熱された蒸気若しくは前記いずれかの製造手段に導入
   される温水若しくは蒸気の一部を、前記チャー燃焼手段
   の高温域側に配した熱交換手段に適宜導入することを特
   徴と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】 前記チャー燃焼手段の出口側に接続され
   該チャー燃焼手段より燃焼ガスと前記流動媒体とを分離
   する分離手段を含み、 前記第１若しくは第２の蒸気製造手段で加熱された蒸気
   若しくは前記いずれかの製造手段に導入される温水若し
   くは蒸気の一部を、適宜前記分離手段の流動媒体出口側
   に導入し、該流動媒体との熱接触により加熱することを
   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。
4. 【請求項４】 前記燃焼手段内の流動媒体収納部の下方
   域を拡面積化し、その上方域に比して流動媒体の流動速
   度を低下させた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。