JP3679534B2

JP3679534B2 - Waste carbonization pyrolysis melting combustion equipment

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Publication number: JP3679534B2
Application number: JP00497697A
Authority: JP
Inventors: 大祐鮎川; 彰田口; 美久川井
Original assignee: Takuma KK
Current assignee: Takuma KK
Priority date: 1997-01-14
Filing date: 1997-01-14
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2017-01-14
Also published as: JPH10205736A

Description

【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の燃焼処理に利用されるものであり、蒸気タービン発電装置を備えた廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置に於いて、廃棄物の加熱用熱源である熱風発生炉に独立過熱器を設けて廃熱ボイラからの蒸気を過熱することにより、簡単な設備でもって経済的により高い発電効率を得られるようにした廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従前の熱風発生炉を用いた廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置の一例を示すものであり、供給装置１により乾留熱分解反応器２内へ供給された廃棄物Ｃは、ここで空気の遮断下に於いて３００℃〜６００℃の温度に加熱され、乾留ガスＧと熱分解残渣Ｄに変換される。
【０００３】
前記乾留熱分解反応器２内の熱分解生成物は、搬出装置３に於いて乾留ガスＧと熱分解残渣Ｄに分離され、前者の乾留ガスＧは溶融燃焼装置４へ送られて燃焼される。また、後者の熱分解残渣Ｄは分離装置５へ送られ、この中から比較的粗い不燃性固形物が除去されると共に、残った可燃性の固形物Ｉは粉砕装置６に於いて微粉砕されたあと、前記溶融燃焼装置４へ供給され、１２００℃以上の温度下で溶融燃焼される。更に、前記溶融燃焼装置４内に形成された溶融スラグＦは水砕スラグとして順次取り出されて行くと共に、溶融燃焼装置４からの排ガスＧｏは廃熱ボイラ７、集じん器８、ガス浄化装置９、煙突１０を通して大気中へ排出されて行く。
【０００４】
前記乾留熱分解反応器２は加熱管１１を備えた回転式の乾留ドラムから形成されており、乾留ドラムの長手方向に配設した複数の加熱管１１内へは、熱風発生炉１２から廃棄物を加熱するための加熱ガスＫが循環流通されている（特公平６−５６２５３号等）。
尚、図６に於いて、１３は蒸気タービン発電装置、１４は送風機、１５は誘引通風機、１６は可燃性微粉貯留槽、１７は送風機、１８は熱交換器、１９はオイルバーナ又はガスバーナ、２０は廃棄物供給用クレーン。
【０００５】
ところで、乾留熱分解反応器２内の廃棄物Ｃを加熱するためのエネルギ源としては、溶融燃焼装置４からの高温排ガスＧｏを用い、これを直接に反応器２へ供給するのが熱経済上最も好ましい方策である。
しかし、溶融燃焼装置４からの高温排ガスＧｏ内には、廃棄物Ｃに含まれている塩化ビニール等の主として有機塩素化合物の燃焼によって生成する塩化水素（ＨＣｌ）ガスが多量に含有されており、その高温に於ける激しい腐食性のため、これを乾留熱分解反応器２の加熱用熱源として用いることは、一般に忌避されている。
【０００６】
そのため、前記図６に示す如く、オイル又はガス焚きの熱風発生炉１２を設け、当該熱風発生炉１２からの加熱ガスＫを乾留熱分解反応器２の加熱管１１内へ供給して廃棄物Ｃを加熱する構成としたり、或は図７に示すように溶融燃焼装置４の出口側に空気加熱器４６を設け、定常運転中はこの空気加熱器４６で加熱した高温空気を熱分解反応器２内へ流通させるようにした廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置が、従前から多く使用されている。
何故なら、化石燃料を燃料とする熱風発生炉１２内で生成された燃焼ガス（加熱ガスＫ）は通常所謂クリーンなガスであり、腐食性物質を殆んど含有していない。
【０００７】
また、空気加熱器４６からの高温空気を熱源とすることにより、乾留熱分解反応器２の加熱管１１等の高温腐食は有効に防止できる。
ところが、廃熱ボイラ７の方は、溶融燃焼装置４からの高温排ガスＧｏ内には前述の通り塩化水素（ＨＣｌ）が含有されているため、廃熱ボイラ７の過熱蒸気温度を上げるとこれに高温腐食を生ずることになる。
そのため、従前の廃棄物乾留溶融燃焼装置に於いては、廃熱ボイラ７の過熱蒸気温度は通常約４３０℃以下に設定されている。その結果、蒸気タービン発電装置１３の発電効率の向上が困難となり、現実には約２３％位の統合発電効率しか得られないと云う問題がある。
【０００８】
図８は図１に示した従前の廃棄物乾留熱分解溶融燃焼装置に於けるヒートバランスを示すものであり、発熱量Ｎ＝２０００ｋｃａｌ／ｋｇ、水分含有量４０％の標準的な都市ごみ廃棄物Ｃを１０００ｋｇ処理する場合の算定値である。
この場合、乾留熱分解反応器２に於いて必要とする熱量は約４１０，０００ｋｃａｌ（４１０Ｍｃａｌ／ｔｏｎ廃棄物）となり、従って熱風発生炉１２に於ける必要オイル燃焼量Ｍｋｇ（ｋｇ／廃棄物ｔｏｎ）は、オイルの発熱量Ｑを１０，０００ｋｃａｌ／ｋｇとすると、約Ｍ＝４１ｋｇとなる。
また、ボイラ効率ηｂを８３％、タービン発電機効率ηｇを８０％（タービン効率ηｔ８５％、発電機効率ηｍ９４％）、蒸気条件を温度Ｔｓ＝４００℃・圧力Ｐｓ＝４０ａｔａ、エンタルピｉｓ＝７６８ｋｃａｌ／ｋｇとすると、発電々力Ｐは約６４７ｋｗとなり、その結果、総合的な発電効率ηは、η＝発電熱量／全入力熱量＝（６４７ｋｗ×８６０ｋｃａｌ／ｋｗ）／（１０００ｋｇ×２０００ｋｃａｌ／ｋｇ＋４１ｋｇ×１０，０００ｋｃａｌ／ｋｇ）≒０．２３１、即ち約２３％となる。
【０００９】
より詳しくは図８を参照して、ここで下記のように諸量を定めると、
焼却廃棄物量Ｃ＝１０００ｋｇ、廃棄物の発熱量Ｎ＝２０００ｋｃａｌ／ｋｇ、オイル燃焼量Ｍ＝４１ｋｇ／廃棄物ｔｏｎ、オイル発熱量Ｑ＝１００００ｋｃａｌ／ｋｇ、ボイラ効率ηｂ＝０．８３、タービン発電機効率ηｇ＝０．８、タービン効率ηｔ＝０．８５、発電機効率ηｍ＝０．９４、蒸気温度Ｔｓ＝４００（℃）、蒸気圧力Ｐｓ＝４０（ａｔａ）、発電々力Ｐ（ｋｗ）、蒸気発生量Ｓ（ｋｇ）、蒸気エンタルピーｉｓ＝７６８（ｋｃａｌ／ｋｇ）、給水エンタルピーｉｗ＝１５０（ｋｃａｌ／ｋｇ）、給水温度Ｔｗ＝１５０（℃）、タービン排気蒸気量Ｓ₁（ｋｇ）、タービン抽気蒸気量Ｓ₂（ｋｇ）
ボイラ７の蒸気発生量Ｓは、

尚、前記ボイラ効率ηｂ＝０．８３は、ボイラ７からの排ガス損失及び乾留熱分解反応器２からの排ガス損失を夫々考慮した値である。
【００１０】
また、発電機の発生電力Ｐは、

【００１１】
更に、総合発電効率ηは発電熱量／全入力熱量として算出され、

【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従前の廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置に於ける上述の如き問題、即ち高温腐蝕の点から廃熱ボイラの過熱蒸気温度が約４３０℃以下の温度に制限され、蒸気タービン発電装置の発電効率を高めることが出来ないと云う問題を解決せんとするものであり、設備費の大幅な高騰を招くことなしに経済的にしかも発電効率を従前よりも約５％ほど高めることを可能にした廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、▲１▼乾留熱分解反応器２の加熱源である熱風発生炉１２は、燃料を石油等の化石燃料とした場合には燃焼ガス（加熱ガスＫ）内にＨＣｌ成分が殆んど存在しないこと、及び▲２▼乾留熱分解反応器２へ供給する加熱ガスＫの入口温度は、５００℃〜６００℃位であることが廃棄物Ｃの乾留熱分解上最適であり、従って熱風発生炉１２の燃焼ガスの出口温度は必然的に５００℃〜６００℃位の温度になることに着目し、熱風発生炉１２の容量を若干大きくすると共に熱風発生炉に独立過熱器を設け、熱風発生炉の燃焼ガスによって廃熱ボイラ７からの蒸気を約５００〜５５０℃位の温度に過熱することにより、設備構造の複雑化や設備費の高騰を招くことなく比較的経済的に発電効率の向上を図り得ることを着想した。
【００１４】
本発明は上記着想に基づいて創作されたものであり、請求項１の発明は、乾留熱分解反応器と、化石燃料を燃料とする熱風発生炉と、前記乾留熱分解反応器で生成された熱分解残渣から分離した可燃性細粒及び乾留熱分解反応器で生成された乾留ガスが供給される溶融燃焼装置と、過熱器を備えた廃熱ボイラと、蒸気タービン発電装置とを備え、熱風発生炉の燃焼ガスを乾留熱分解反応器の加熱用熱源とすると共に、廃熱ボイラからの蒸気により蒸気タービン発電装置を稼動する廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置に於いて、前記熱風発生炉内に独立過熱器を設け、当該熱風発生炉の燃焼ガスにより廃熱ボイラからの過熱蒸気を約５００〜５５０℃の温度に再過熱すると共に、蒸気を過熱した後の燃焼ガスを乾留熱分解反応器へ加熱ガスとして供給することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項２の発明は、乾留熱分解反応器と溶融燃焼装置と空気加熱器と廃熱ボイラと蒸気タービン発電装置とを備え、溶融燃焼装置からの高温排ガスにより加熱した加熱空気を乾留熱分解反応器の加熱用熱源とすると共に、廃熱ボイラからの蒸気により蒸気タービン発電装置を稼動する廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置に於いて、独立過熱器を設け、廃熱ボイラからの蒸気を約５００〜５５０℃の温度に過熱すると共に、蒸気を過熱した後の燃焼ガスを乾留熱分解反応器へ加熱ガスとして加熱空気と共に、供給することを特徴とするものである。
【００１６】
また、請求項３の発明は、請求項１及び請求項２の発明に於いて熱風発生炉を、乾留熱分解反応器に於いて廃棄物の加熱に必要とする熱量の約１．３〜１．５倍の熱量を供給可能な熱風発生炉としたものである。
【００１７】
請求項４の発明は、乾留熱分解反応器と熱風発生炉と溶融燃焼装置と廃熱ボイラと蒸気タービン発電装置とを備え、熱風発生炉の燃焼ガスを乾留熱分解反応器の加熱用熱源とすると共に廃熱ボイラからの蒸気により蒸気タービン発電装置を稼動する廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置に於いて、前記熱風発生炉と並列にバーナ装置と蒸気過熱管とを備えた独立過熱器を設け、当該独立過熱器により廃熱ボイラからの蒸気を過熱すると共に独立過熱器からの燃焼ガスを熱風発生炉からの燃焼ガスに合流せしめ、前記乾留熱分解反応器へ加熱ガスとして供給することを特徴とするものである。
【００１８】
また、請求項５の発明は、請求項２及び請求項４の発明に於いて独立過熱器を、乾留熱分解反応器からの低温加熱ガスの流入量を調整することにより出口に於ける燃焼ガスの温度を熱風発生器の出口に於ける燃焼ガスの温度とほぼ等しい温度とすると共に、バーナ装置の燃焼量を調整することにより出口に於ける過熱蒸気の温度を約５００〜５５０℃に保持する構成の独立過熱器としたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の各実施態様を説明する。
図１は本発明の第１実施態様に係る廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置の全体系統図であり、熱風発生炉１２の部分を除いてその他の部分の構成は、図６に示した従来の廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置の場合と同一である。従って、図１に於いては、前記図６と同じ機器・装置にはこれと同一の参照番号が付されている。
【００２０】
図１に於いて、１は廃棄物Ｃの供給装置、２は乾留熱分解反応器、３は搬出装置、４は溶融燃焼装置、５は分離装置、６は粉砕装置、７は廃熱ボイラ、８は集じん器、９はガス浄化装置、１０は煙突、１１は加熱管、１２は熱風発生炉、１３は蒸気タービン発電装置、１４は送風機、１５は誘引通風機、１６は可燃性微粉貯留槽、１７は送風機、１８は熱交換器、１９はオイルバーナ又はガスバーナ、２０は廃棄物供給用クレーンであり、前記図６の場合と全く同じである。
また、図１に於いて２１は独立過熱器、２２は空気予熱器、２３は送風機、２４は燃料供給弁、２５は減温器、２６は水量調整弁、２７は復水器、２８は脱気器、２９はボイラ給水ポンプ、３０・３１・３２は温度検出器、３３・３４・３５はコントローラ、３６ａ・３６ｂ・３６ｃ・３６ｄは蒸気配管、３７ａ・３７ｂは給水配管であり、本発明に於いて新たに付加された部分である。
【００２１】
前記乾留熱分解反応器２は水平に対して約１．５度の傾斜角度で入口側を上方に、出口側を下方に位置せしめた状態で回転自在に軸支されており、運転中は約１〜３ＲＰＭの回転速度で回転駆動される。また、乾留熱分解反応器２の内部には複数本の加熱管１１がドラムの軸芯方向に平行に配設されており、且つ各加熱管１１は、両端部を入口ケーシング２ａ及び出口ケーシング２ｂへ夫々連通せしめた状態で支持固定されており、乾留熱分解反応器２と一体となって回転する。
【００２２】
前記加熱管１１には加熱用熱媒体として熱風発生炉１２からの高温加熱ガスＫが流通され、これによって乾留熱分解反応器２内の廃棄物Ｃを間接加熱する。即ち、約５００〜６００℃の加熱ガスＫは入口ケーシング２ａ、加熱管１１、出口ケーシング２ｂ、送風機１７を通して流通し、約２７０〜３３０℃（通常３００℃）の温度となって出口ケーシング２ｂより流出する。
【００２３】
前記熱風発生炉１２は、石油や天然ガス等の化石燃料を燃料とするものであり、従って高温加熱ガスＫはＨＣｌ等の腐蝕性物質を含有しないクリーンなガス体である。
【００２４】
図２は本発明の第２実施態様に係る廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置の全体系統図であり、溶融燃焼装置４の高温燃焼排ガスＧｏ内に空気加熱器４６を設け、当該空気加熱器４６で加熱した加熱空気ＡＨを乾留熱分解反応器２の入口ケーシング２ａ内へ供給する構成となっている。
尚、図面では省略されているが、加熱空気ＡＨの循環通路には循環空気量の制御用ダンパやバイパスラインや温度検出装置等が設けられていることは勿論である。また、前記空気加熱器４６を除くその他の構成は図１の場合とほぼ同一であるため、ここではその説明を省略する。
【００２５】
次に、本発明に係る廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置の作動を第１実施態様に基づいて説明する。
図１を参照して、トラック等により搬入されて来た廃棄物Ｃは先ず廃棄物ピットに貯えられる。ピット内の廃棄物Ｃはシュレッダーにより約１５０ｍｍ以下の大きさに破砕されたあと、クレーン２０を介してホッパー内へ移送され、供給装置１によって順次乾留熱分解反応器２内へ供給されて行く。
乾留熱分解反応器２内へ供給された廃棄物Ｃは、ほぼ酸素が遮断された状態の下で常温から３００℃〜６００℃、好ましくは４００℃〜５００℃の温度に加熱され、約１時間程度反応器２内に回転による攪拌混合を受け乍ら滞留する。この間に乾留熱分解反応器２内の廃棄物Ｃは熱分解されることにより、乾留ガスＧと固形の熱分解残渣Ｄが乾留熱分解反応器２内に生成される。
尚、乾留熱分解反応器２内での廃棄物Ｃの熱分解は通常約１時間程度で完了し、概ね７５ｗｔ％の乾留ガスＧと２５ｗｔ％の熱分解残渣Ｄとが生成される。また、生成された熱分解残渣Ｄは、乾留熱分解反応器２内で攪拌・混合されることにより均一化され、一様な大きさの粒子となる。
【００２６】
乾留熱分解反応器２内に発生した乾留ガスＧは水分、ＣＯ、ＣＯ₂、Ｈ₂及び炭化水素を主成分とするものであり、ダスト及びタールが若干含まれている。その低位発熱量は約１５００〜２０００ｋｃａｌ／ｋｇである。
また、発生した熱分解残渣Ｄは炭素と灰分がその主体を成すものであるが、炭素含有量は熱分解残渣Ｄの粒径によって変化し、粒径が小さいものほど炭素の含有量が増加する。例えば、熱分解残渣Ｄの粒径が５ｍｍ以下の場合には、炭素の含有量は概ね３５ｗｔ％となる。
【００２７】
乾留熱分解反応器２内の乾留ガスＧと熱分解残渣Ｄは、乾留熱分解反応器２に隣接する搬出装置３内へ排出され、ここで分離された乾留ガスＧは溶融燃焼装置４へ供給され、所謂溶融燃焼が行なわれる。また、熱分解残渣Ｄの方は、冷却コンベア上で約４００℃〜５００℃の温度から約１００℃の温度にまで冷却されたあと、分離装置５において可燃物を主体とする細粒Ｉと砂、ガラス、金属等の不燃物に分離され、更に可燃物を主体とする細粒Ｉは破砕装置６で微粒化されたあと貯留槽１６に貯えられる。
【００２８】
前記貯留槽１６に貯えられた可燃性細粒Ｉは、廃熱ボイラ７や集塵装置８等からのダストＥと共に空気輸送によって溶融燃焼装置４へ送られ、ここで乾留ガスＧと共に燃焼される。
即ち、溶融燃焼装置４内へ供給された炭素含有量の高かい細粒Ｉは、乾留ガスＧと共に溶融燃焼装置４内で約１３００℃の高温燃焼をされる。尚、前記燃焼温度（約１３００℃）は灰の溶融温度より１００〜１５０℃ほど高いので、細粒Ｉは溶融スラグＦとなり、スラグ冷却槽内へ排出されることによって所謂水砕スラグとなる。
【００２９】
前記溶融燃焼装置４内では、その高温度と比較的長い炉内滞留時間とにより、廃棄物Ｃ内の全ての有機物は完全に破壊される。
尚、溶融燃焼装置４に於いては、燃焼用空気の多段階供給方式や排ガス再燃焼法、サイクロン燃焼法などの良好な燃焼を維持するための各種の公知の手段を単独又は組合せ使用することができることは勿論であり、例えば平均空気過剰率λ＝１．３に於いて、燃焼室内の均等な温度分布と攪拌効果によって低ＮＯｘ状態下で、乾留ガスＧ及び細粒Ｉ等を完全に溶融燃焼させることができると共に、水砕スラグ中の未燃炭素分も０．２ｗｔ％以下に抑えることができる。
【００３０】
溶融燃焼装置４から排出される高温排ガスＧｏ中の熱エネルギーは、廃熱ボイラ７で回収され、発生蒸気は後述するように独立過熱器２１で過熱されたあと、蒸気タービン発電装置１３へ供給される。
また、廃熱ボイラ７での熱回収により約２００℃位にまで冷却された排ガスＧ₁は、集じん装置８によってダストＥが除去されたあと、ガス浄化装置９例えばスクラバーなどで洗浄され、ＨＣｌやＳＯｘ、ＮＯｘなどの有害物質が除去されたあと、煙突１０より排出されて行く。
【００３１】
前記熱風発生炉１２のオイルバーナ又はガスバーナ１９へは、石油等の燃料オイル又はガスＬと空気予熱器２２により約１５０〜２５０℃に加熱された燃焼用空気Ａが供給され、所謂バーナ燃焼によって熱風発生炉１２内の燃焼温度は約８００℃以上の温度になっている。
また、熱風発生炉１２内へは、乾留熱分解反応器２から排出された２７０〜３３０℃の低温加熱ガスＫｏの一部が、熱交換器（蒸気過熱器）１８により約３００〜３６０℃に昇温されたうえ供給されている。
【００３２】
前記オイルバーナ又はガスバーナ１９での燃料オイル又はガスＬの燃焼により発生した高温燃焼ガスは、熱風発生炉１２内に設けられた独立過熱器２１との熱交換により約５００〜６００℃の温度となり、乾留熱分解反応器２の入口ケーシング２ａ内へ供給されて行く。
即ち、熱風発生炉１２のオイルバーナ又はガスバーナ１９は、コントローラ３３を介して燃料供給弁２４を開閉制御することにより、温度検出器３０により検出した乾留熱分解反応器２の入口側の加熱ガスＫの温度を５００℃〜６００℃の温度に保持するように燃焼制御されている。
【００３３】
また、前記乾留熱分解反応器２内を流通する加熱ガスＫの流量は、コントローラ３４を介して送風機１７の送風量を調整することにより、温度計３１により検出した反応器出口側の低温加熱ガスＫｏの温度を２７０℃〜３３０℃に保持するように制御されている。
【００３４】
一方、前記廃熱ボイラ７で発生した蒸気Ｓは、配管３６ａを通して熱交換器１８へ送られ、ここで低温加熱ガスＫｏを約３３０℃〜３６０℃に加熱したあと配管３６ｂを通して廃熱ボイラ７内の過熱器へ戻され、ここで約４００℃〜４３０℃位にまで再過熱される。
また、前記再過熱された蒸気Ｓは蒸気配管３６ｃを通して熱風発生炉１２内に設けた独立過熱器２１へ送られ、発生炉内の燃焼ガスによって約５００〜５５０℃に過熱されたあと、蒸気配管３６ｄを通して蒸気タービン発電装置１３へ送られる。
【００３５】
前記独立過熱器２１の出口に於ける蒸気温度は、温度検出器３２からの検出信号によってコントローラ３５を介して水量調整弁の開度を調整し、減温器２５へ注入するボイラ給水Ｗの水量制御を行なうことにより約５００〜５５０℃の一定温度に制御されている。
また、前記約５００°〜５５０℃に加熱された過熱蒸気Ｓは、蒸気タービン発電装置１３の蒸気タービンを駆動したあと復水器２７及び脱気器２８を通してボイラ給水Ｗとして回収され、給水ポンプ２９により管路３７ａを通して廃熱ボイラ７へ給水される。
【００３６】
図３は、図１に示した本発明に係る廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置に於けるヒートバランスの概要を示すものである。
廃棄物Ｃを水分約４０％、発熱量約２０００Ｍｃａｌ／ｔｏｎの都市ごみとし、これが乾留熱分解反応器２内へ送入されて常温から約４５０℃に加熱され乍ら酸素遮断下で乾留される。
乾留に必要とする熱量Ｑｄは約４１０Ｍｃａｌ／ｔｏｎ廃棄物であり、この熱量Ｑｄは熱風発生炉１２からの加熱ガスＫの熱によってまかなわれる。
【００３７】
今、４００℃、６２ａｔａ、ｉｓ＝７５９ｋｃａｌ／ｋｇの蒸気Ｓを５００℃、６０ａｔａ、ｉｓ＝８１８ｋｃａｌ／ｋｇの蒸気にするために必要な追加オイル燃焼量をＹｋｇ（ｋｇ／ｔｏｎ廃棄物）とすると、当該追加オイル量Ｙの燃焼による排ガス量はＹ×１３．３Ｎｍ³となり、排ガスの比熱を０．３ｋｃａｌ／Ｎｍ³・℃、排ガス温度を１５０℃とすると、排ガス損失熱量はＹ×１３．３×０．３×１５０ｋｃａｌとなる。
ここで、前記排ガス損失熱量に相当する分を必要追加オイル量Ｙに含めるとすると、熱バランスから下記の式が成立する。
必要追加オイル量Ｙ×発熱量Ｑ−排ガス損失熱量＝加熱蒸気量（加熱前の蒸気エンタルピー−加熱後の蒸気エンタルピー）
Ｙ×１００００−Ｙ×１３．３×０．３×１５０＝Ｓ（８１８−７５９）
Ｓ＝１５９．４Ｙ −▲１▼となる。
【００３８】
一方、ボイラ７に於ける蒸気発生量（即ち、加熱蒸気量）Ｓは、前記図８の場合と同様に、

前記▲１▼式と▲２▼式より、必要追加オイル量Ｙ＝２２．５ｋｇ、蒸気発生量Ｓ＝３５９１ｋｇとなる。
尚、廃棄物Ｃやその発熱量Ｎ等の諸元は、前記図８に於けるヒートバランスの場合と同様である。
【００３９】
また、発電機の発生電力Ｐは、

【００４０】
その結果、統合発電効率ηは、

また、この時のリパワーリング率Ｚ（発電ｋｗの増加分の熱量／追加熱量）は、Ｚ＝（８６１−６４７）×８６０／２２．５×１００００＝８１．８％となる。
【００４１】
図４は、図２に示した本発明の第２実施態様の場合のヒートバランスを示すものであり、必要追加オイル量Ｙ＝２２．８ｋｇ、蒸気発生量Ｓ＝３０７３ｋｇ、発生電力Ｐ＝７３６ｋｗ、発電効率η＝２８．４％、リパワーリング率Ｒ＝７５．１％となる。尚、必要追加オイル量Ｙや蒸気発生量Ｓの算出方法は、第１実施態様に係る図３の場合と全く同様であるため、ここではその説明を省略する。
【００４２】
図５は本発明の第３実施態様を示すものであり、この第３実施態様に於いては、第１実施態様及び第２実施態様の独立過熱器２１を熱風発生炉１２から完全に分離させ、オイルバーナ又はガスバーナ３９と熱交換管３８ａを有する熱風発生炉１２とほぼ同型式の独立過熱器３８を設けると共に、独立過熱器３８の燃焼ガスを熱風発生炉１２からの燃焼ガスに合流せしめて、乾留熱分解反応器２へ加熱ガスＫとして供給する構成としたものである。
尚、図５に於いて４０は風量調整用ダンパー、４１は燃料調整弁、４２・４３は温度検出器、４４・４５はコントローラである。
【００４３】
前記独立過熱器３８の運転に際しては、独立過熱器３８の出口に於ける蒸気温度が約５００°〜５５０℃となるように、温度検出器４３からの信号によってコントローラ４５を介して燃料調整弁４１の開度が調整され、バーナ３９の燃焼制御が行なわれる。
また、独立過熱器３８の出口に於ける燃焼ガスの温度が約５００〜６００℃となるように、温度検出器４２からの信号によりコントローラ４４を介して風量調整用ダンパー４０の開度が調整され、低温加熱ガスＫｏの取り込み風量が調整される。
【００４４】
【発明の効果】
本発明に於いては、標準的な発熱量（又は水分含有量）を有する所定量の廃棄物を乾留熱分解するのに必要な熱源として化石燃料を燃料とする熱風発生炉からのクリーンな燃焼ガスを利用すると共に、当該熱風発生炉に独立過熱器を併設して前記クリーンな燃焼ガスにより廃熱ボイラからの蒸気を過熱し、独立過熱器で約５００〜５５０℃又はそれ以上の温度に過熱した高温・高圧蒸気を蒸気タービン発電装置へ供給する構成としている。
その結果、ＨＣｌを含まないクリーンな燃焼ガスを用いるので独立過熱器にＨＣｌに起因する高温腐蝕を生ずることなしに、蒸気を約５００〜５５０℃程度の高温・高圧蒸気とすることができ、従前のこの種の乾留熱分解溶融燃焼装置に於ける平均的な統合発電効率約２３％を、約２８％程度にまで上昇させることが可能となる。
【００４５】
また、独立過熱器を熱風発生炉と一体化する構成とした場合には、単に熱風発生炉の容量を約３０〜４０％程度増加して過熱器を設けるだけでよく、設備費等の大幅な高騰を招くことが無いうえ、乾留熱分解反応器へ供給する加熱ガスＫの温度や風量の制御が複雑化することも無く、安定した廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼を行なうことができる。
本発明は上述の通り、優れた実用的効用を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施態様に係る廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置の全体系統図である。
【図２】本発明の第２実施態様に係る廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置の全体系統図である。
【図３】図１の廃棄物乾留熱分解溶融燃焼装置のヒートバランス図である。
【図４】図２の廃棄物乾留熱分解溶融燃焼装置のヒートバランス図である。
【図５】本発明の第３実施態様に係る廃棄物乾留熱分解溶融燃焼装置の要部を示す系統図である。
【図６】従前の廃棄物乾留熱分解溶融燃焼装置の一例を示す全体系統図である。
【図７】従前の廃棄物乾留熱分解溶融燃焼装置の他の例を示す全体系統図である。
【図８】図７の従前の廃棄物乾留熱分解溶融燃焼装置のヒートバランス図である。
【符号の説明】
１は供給装置、２は乾留熱分解反応器、３は搬出装置、４は溶融燃焼装置、５は分離装置、６は粉砕装置、７は廃熱ボイラ、８は集じん器、９はガス浄化装置、１０は煙突、１１は加熱管、１２は熱風発生炉、１３は蒸気タービン発電装置、１４は送風機、１５は誘引通風機、１６は可燃性微粉貯留槽、１７は送風機、１８は熱交換器（蒸気加熱器）、１９はオイルバーナ、２０は廃棄物供給用クレーン、２１は独立過熱器、２２は空気予熱器、２３は送風機、２４は燃料供給弁、２５は減温器、２６は水量調整弁、２７は復水器、２８は脱気器、２９はボイラ給水ポンプ、３０・３１・３２は温度検出器、３３・３４・３５は温度コントローラ、３６ａ・３６ｂ・３６ｃ・３６ｄは、蒸気配管、３７ａ・３７ｂは給水配管、３８は独立過熱器、３９はオイルバーナ又はガスバーナ、４０は風量調整用ダンパー、４１は燃料調整弁、４２・４３は温度検出器、４４・４５はコントローラ、４６は空気加熱器、Ａは燃焼用空気、Ｃは廃棄物、Ｄは熱分解残渣、Ｅはダスト、Ｆは溶融スラグ、Ｇは乾留ガス、Ｇｏは高温排ガス、Ｉは可燃性細粒、Ｋは加熱ガス、Ｋｏは低温加熱ガス、Ｌは燃料オイル又はガス、Ｓは蒸気、Ｗはボイラ給水。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used for combustion treatment of municipal waste, industrial waste, etc., and in a dry distillation pyrolysis melting combustion apparatus for waste having a steam turbine power generator, hot air is a heat source for heating waste. It is related to the dry distillation pyrolysis melting and combustion equipment for waste, which has an independent superheater in the generator and superheats the steam from the waste heat boiler to achieve higher power generation efficiency with simple equipment. is there.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 shows an example of a carbonization pyrolysis melting and combustion apparatus for waste using a conventional hot air generating furnace, and the waste C supplied into the carbonization pyrolysis reactor 2 by the supply device 1 is shown here. It is heated to a temperature of 300 ° C. to 600 ° C. under the shut-off of air and converted into a dry distillation gas G and a pyrolysis residue D.
[0003]
The pyrolysis product in the dry distillation pyrolysis reactor 2 is separated into a dry distillation gas G and a thermal decomposition residue D in the carry-out device 3, and the former dry distillation gas G is sent to the melting combustion device 4 and burned. . The latter pyrolysis residue D is sent to the separation device 5 from which relatively coarse incombustible solids are removed, and the remaining combustible solids I are pulverized in the pulverizer 6. After that, it is supplied to the melt combustion apparatus 4 and melted and combusted at a temperature of 1200 ° C. or higher. Further, the molten slag F formed in the molten combustion device 4 is sequentially taken out as a granulated slag, and the exhaust gas Go from the molten combustion device 4 is discharged from a waste heat boiler 7, a dust collector 8, and a gas purification device 9. , It is discharged into the atmosphere through the chimney 10.
[0004]
The dry distillation pyrolysis reactor 2 is formed of a rotary dry distillation drum provided with a heating tube 11, and the waste from the hot air generator 12 is discharged into a plurality of heating tubes 11 arranged in the longitudinal direction of the dry distillation drum. A heating gas K for heating the gas is circulated (Japanese Patent Publication No. 6-56253, etc.).
In FIG. 6, 13 is a steam turbine power generator, 14 is a blower, 15 is an induction fan, 16 is a combustible fine powder storage tank, 17 is a blower, 18 is a heat exchanger, 19 is an oil burner or gas burner, 20 is a waste supply crane.
[0005]
Incidentally, as an energy source for heating the waste C in the dry distillation pyrolysis reactor 2, it is thermoeconomical to use the high-temperature exhaust gas Go from the molten combustion device 4 and supply it directly to the reactor 2. This is the most preferable policy.
However, the high-temperature exhaust gas Go from the melt combustion apparatus 4 contains a large amount of hydrogen chloride (HCl) gas produced mainly by combustion of an organic chlorine compound such as vinyl chloride contained in the waste C, The use of this as a heat source for heating the dry distillation pyrolysis reactor 2 is generally avoided because of its severe corrosivity at high temperatures.
[0006]
Therefore, as shown in FIG. 6, an oil or gas-fired hot air generating furnace 12 is provided, and the heated gas K from the hot air generating furnace 12 is supplied into the heating tube 11 of the dry distillation pyrolysis reactor 2 to produce waste C Or an air heater 46 is provided on the outlet side of the melt combustion apparatus 4 as shown in FIG. 7, and the high-temperature air heated by the air heater 46 during the steady operation is converted into the pyrolysis reactor 2. Many waste pyrolysis pyrolysis melting and combustion apparatuses that have been made to circulate inside have been used.
This is because the combustion gas (heated gas K) generated in the hot air generating furnace 12 using fossil fuel as fuel is usually a so-called clean gas and hardly contains corrosive substances.
[0007]
Further, by using the high temperature air from the air heater 46 as a heat source, high temperature corrosion of the heating tube 11 of the dry distillation pyrolysis reactor 2 can be effectively prevented.
However, since the waste heat boiler 7 contains hydrogen chloride (HCl) in the high-temperature exhaust gas Go from the melting combustion device 4 as described above, if the superheated steam temperature of the waste heat boiler 7 is raised, Hot corrosion will occur.
Therefore, in the conventional waste dry distillation melting combustion apparatus, the superheated steam temperature of the waste heat boiler 7 is normally set to about 430 ° C. or less. As a result, it is difficult to improve the power generation efficiency of the steam turbine power generation device 13, and there is a problem that only about 23% of the integrated power generation efficiency is actually obtained.
[0008]
FIG. 8 shows the heat balance in the conventional waste carbonization pyrolysis melting combustion apparatus shown in FIG. 1, and a standard municipal waste with a calorific value N = 2000 kcal / kg and a moisture content of 40%. This is a calculated value when 1000 kg of C is processed.
In this case, the amount of heat required in the dry distillation pyrolysis reactor 2 is about 410,000 kcal (410 Mcal / ton waste). Therefore, the required oil combustion amount Mkg (kg / waste ton) in the hot air generator 12. If the calorific value Q of the oil is 10,000 kcal / kg, it becomes about M = 41 kg.
Also, boiler efficiency ηb is 83%, turbine generator efficiency ηg is 80% (turbine efficiency ηt85%, generator efficiency ηm94%), steam conditions are temperature Ts = 400 ° C., pressure Ps = 40 ata, enthalpy is = 768 kcal / kg Then, the power generation power P is about 647 kw, and as a result, the total power generation efficiency η is η = power generation heat amount / total input heat amount = (647 kw × 860 kcal / kw) / (1000 kg × 2000 kcal / kg + 41 kg × 10,000 kcal) /Kg)≈0.231, that is, about 23%.
[0009]
For more details, refer to FIG. 8 and determine the quantities as follows:
Incineration waste amount C = 1000 kg, waste heat generation amount N = 2000 kcal / kg, oil combustion amount M = 41 kg / waste ton, oil heat generation amount Q = 10000 kcal / kg, boiler efficiency ηb = 0.83, turbine generator efficiency ηg = 0.8, turbine efficiency ηt = 0.85, generator efficiency ηm = 0.94, steam temperature Ts = 400 (° C.), steam pressure Ps = 40 (ata), power generation power P (kw), steam Generation amount S (kg), steam enthalpy is = 768 (kcal / kg), feed water enthalpy iw = 150 (kcal / kg), feed water temperature Tw = 150 (° C.), turbine exhaust steam amount S ₁ (Kg), turbine extraction steam volume S ₂ (Kg)
The steam generation amount S of the boiler 7 is

The boiler efficiency ηb = 0.83 is a value considering the exhaust gas loss from the boiler 7 and the exhaust gas loss from the dry distillation pyrolysis reactor 2, respectively.
[0010]
The generated power P of the generator is

[0011]
Furthermore, the total power generation efficiency η is calculated as the amount of heat generated / total amount of heat input,

[0012]
[Problems to be solved by the invention]
In the present invention, the above-mentioned problem in the dry distillation pyrolysis melting combustion apparatus of waste, that is, the superheated steam temperature of the waste heat boiler is limited to a temperature of about 430 ° C. or less from the viewpoint of high temperature corrosion. It is intended to solve the problem that the power generation efficiency cannot be increased, and it is possible to increase the power generation efficiency by about 5% more economically without incurring a significant increase in equipment costs. The present invention provides a dry distillation pyrolysis melting combustion apparatus for waste.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The inventor of the present application: (1) The hot air generating furnace 12 as the heating source of the dry distillation pyrolysis reactor 2 has almost no HCl component in the combustion gas (heating gas K) when the fuel is fossil fuel such as petroleum. It is optimal for dry distillation pyrolysis of waste C that the temperature of the heated gas K supplied to the dry distillation pyrolysis reactor 2 is about 500 ° C to 600 ° C. Focusing on the fact that the outlet temperature of the combustion gas of the hot air generating furnace 12 inevitably becomes a temperature of about 500 ° C. to 600 ° C., the capacity of the hot air generating furnace 12 is slightly increased and an independent superheater is provided in the hot air generating furnace, By heating the steam from the waste heat boiler 7 to a temperature of about 500 to 550 ° C. with the combustion gas of the hot air generating furnace, the power generation efficiency is relatively economical without incurring complicated equipment structure and high equipment costs. The idea was that improvement could be achieved.
[0014]
The present invention was created based on the above idea, and the invention of claim 1 includes a dry distillation pyrolysis reactor, , Using fossil fuel as fuel With hot air generator The combustible fine particles separated from the pyrolysis residue generated in the dry distillation pyrolysis reactor and the dry distillation gas generated in the dry distillation pyrolysis reactor are supplied. With melt combustion equipment With a superheater Waste heat boiler and , A steam turbine power generator, and the combustion gas of the hot air generator is used as a heat source for heating the dry distillation pyrolysis reactor, and the waste from which the steam turbine power generator is operated by steam from the waste heat boiler is dry distillation pyrolysis melting combustion In the apparatus, an independent superheater is provided in the hot air generating furnace, and the combustion gas of the hot air generating furnace causes the waste heat boiler to Overheating Steam to a temperature of about 500-550 ° C Re While heating, the combustion gas after heating a vapor | steam is supplied to a dry distillation pyrolysis reactor as heating gas, It is characterized by the above-mentioned.
[0015]
The invention of claim 2 includes a dry distillation pyrolysis reactor, a melt combustion apparatus, an air heater, a waste heat boiler, and a steam turbine power generation apparatus, and heats the heated air heated by high-temperature exhaust gas from the melt combustion apparatus. In the dry distillation pyrolysis melting and combustion unit of waste that operates the steam turbine power generator with steam from the waste heat boiler, an independent superheater is provided to reduce the steam from the waste heat boiler. While heating to a temperature of 500 to 550 ° C., the combustion gas after heating the steam is supplied to the dry distillation pyrolysis reactor together with heated air as a heating gas.
[0016]
The invention of claim 3 is the invention of claim 1 and claim 2, wherein the hot air generator is about 1.3 to 1 of the amount of heat necessary for heating waste in the dry distillation pyrolysis reactor. This is a hot air generator that can supply 5 times the amount of heat.
[0017]
The invention of claim 4 comprises a dry distillation pyrolysis reactor, a hot air generator, a melting combustion device, a waste heat boiler, and a steam turbine power generator, and the combustion gas of the hot air generator is used as a heat source for heating the dry distillation pyrolysis reactor; In addition, in a dry distillation pyrolysis melting combustion apparatus for waste which operates a steam turbine power generation device with steam from a waste heat boiler, an independent superheater having a burner device and a steam superheater pipe in parallel with the hot air generating furnace is provided. The steam from the waste heat boiler is superheated by the independent superheater and the combustion gas from the independent superheater is merged with the combustion gas from the hot air generator and supplied to the dry distillation pyrolysis reactor as a heating gas. It is a feature.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an independent superheater according to the second and fourth aspects of the present invention, wherein the flow rate of the low-temperature heating gas from the dry distillation pyrolysis reactor is adjusted so that the combustion gas at the outlet is adjusted. The temperature of the superheated steam at the outlet is maintained at about 500 to 550 ° C. by adjusting the amount of combustion of the burner device by adjusting the combustion amount of the burner device. This is an independent superheater having a configuration.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall system diagram of the dry distillation pyrolysis melting combustion apparatus for waste according to the first embodiment of the present invention. The configuration of the other parts except the hot air generating furnace 12 is the same as that of the prior art shown in FIG. This is the same as in the case of the dry distillation pyrolysis melting combustion apparatus. Therefore, in FIG. 1, the same reference numerals are assigned to the same devices and apparatuses as those in FIG.
[0020]
In FIG. 1, 1 is a waste C supply device, 2 is a carbonization pyrolysis reactor, 3 is an unloading device, 4 is a melt combustion device, 5 is a separation device, 6 is a pulverization device, 7 is a waste heat boiler, 8 is a dust collector, 9 is a gas purification device, 10 is a chimney, 11 is a heating pipe, 12 is a hot air generator, 13 is a steam turbine power generator, 14 is a blower, 15 is an induction fan, and 16 is a combustible fine powder storage The tank, 17 is a blower, 18 is a heat exchanger, 19 is an oil burner or gas burner, and 20 is a waste supply crane, which is exactly the same as in FIG.
In FIG. 1, 21 is an independent superheater, 22 is an air preheater, 23 is a blower, 24 is a fuel supply valve, 25 is a temperature reducer, 26 is a water amount adjusting valve, 27 is a condenser, and 28 is a degasser. Ventilator, 29 is a boiler feed pump, 30, 31 and 32 are temperature detectors, 33, 34 and 35 are controllers, 36a, 36b, 36c and 36d are steam pipes, and 37a and 37b are feed water pipes. It is a newly added part.
[0021]
The dry distillation pyrolysis reactor 2 is rotatably supported at an inclination angle of about 1.5 degrees with respect to the horizontal, with the inlet side positioned upward and the outlet side positioned downward. It is rotationally driven at a rotational speed of 1 to 3 RPM. A plurality of heating tubes 11 are arranged in the dry distillation pyrolysis reactor 2 in parallel with the axial direction of the drum, and each of the heating tubes 11 has an inlet casing 2a and an outlet casing 2b at both ends. Are supported and fixed in a state where they communicate with each other, and rotate integrally with the dry distillation pyrolysis reactor 2.
[0022]
A high-temperature heating gas K from the hot-air generator 12 is circulated through the heating tube 11 as a heating heat medium, whereby the waste C in the dry distillation pyrolysis reactor 2 is indirectly heated. That is, the heated gas K of about 500 to 600 ° C. flows through the inlet casing 2a, the heating pipe 11, the outlet casing 2b, and the blower 17, and reaches a temperature of about 270 to 330 ° C. (usually 300 ° C.) and flows out of the outlet casing 2b. To do.
[0023]
The hot air generating furnace 12 uses fossil fuel such as petroleum or natural gas as a fuel, and therefore the high temperature heating gas K is a clean gas body that does not contain corrosive substances such as HCl.
[0024]
FIG. 2 is an overall system diagram of a dry distillation pyrolysis melting combustion apparatus for waste according to a second embodiment of the present invention. An air heater 46 is provided in the high-temperature combustion exhaust gas Go of the melting combustion apparatus 4, and the air heater The heated air AH heated at 46 is supplied into the inlet casing 2 a of the dry distillation pyrolysis reactor 2.
Although not shown in the drawings, the circulating passage for the heated air AH is naturally provided with a damper for controlling the amount of circulating air, a bypass line, a temperature detection device, and the like. Further, since the other configuration excluding the air heater 46 is almost the same as that in the case of FIG. 1, the description thereof is omitted here.
[0025]
Next, the operation of the dry distillation pyrolysis melting combustion apparatus according to the present invention will be described based on the first embodiment.
Referring to FIG. 1, waste C carried in by a truck or the like is first stored in a waste pit. The waste C in the pit is crushed to a size of about 150 mm or less by a shredder, transferred to the hopper through the crane 20, and sequentially supplied into the dry distillation pyrolysis reactor 2 by the supply device 1.
The waste C supplied into the dry distillation pyrolysis reactor 2 is heated from room temperature to a temperature of 300 ° C. to 600 ° C., preferably 400 ° C. to 500 ° C. for about 1 hour under a state in which oxygen is almost cut off. Remains in the reactor 2 while being stirred and mixed by rotation. During this time, the waste C in the dry distillation pyrolysis reactor 2 is pyrolyzed, whereby a dry distillation gas G and a solid pyrolysis residue D are generated in the dry distillation pyrolysis reactor 2.
The pyrolysis of the waste C in the dry distillation pyrolysis reactor 2 is usually completed in about 1 hour, and approximately 75 wt% of the dry distillation gas G and 25 wt% of the pyrolysis residue D are generated. Further, the generated pyrolysis residue D is homogenized by stirring and mixing in the dry distillation pyrolysis reactor 2 and becomes particles of uniform size.
[0026]
The dry distillation gas G generated in the dry distillation pyrolysis reactor 2 is moisture, CO, CO ₂ , H ₂ In addition, it is mainly composed of hydrocarbons and contains some dust and tar. The lower heating value is about 1500 to 2000 kcal / kg.
The generated pyrolysis residue D is mainly composed of carbon and ash, but the carbon content varies depending on the particle size of the pyrolysis residue D, and the smaller the particle size, the greater the carbon content. . For example, when the particle size of the pyrolysis residue D is 5 mm or less, the carbon content is approximately 35 wt%.
[0027]
The dry distillation gas G and the thermal decomposition residue D in the dry distillation pyrolysis reactor 2 are discharged into the carry-out device 3 adjacent to the dry distillation pyrolysis reactor 2, and the dry distillation gas G separated here is supplied to the melting combustion device 4. Then, so-called melt combustion is performed. In addition, the pyrolysis residue D is cooled on a cooling conveyor from a temperature of about 400 ° C. to 500 ° C. to a temperature of about 100 ° C. The fine particles I, which are separated into non-combustible materials such as glass and metal and are mainly combustible materials, are atomized by the crushing device 6 and then stored in the storage tank 16.
[0028]
The combustible fine particles I stored in the storage tank 16 are sent together with dust E from the waste heat boiler 7, the dust collector 8 and the like to the melting combustion device 4 by air transportation, where they are burned together with the dry distillation gas G. .
That is, the fine particles I having a high carbon content supplied into the melt combustion apparatus 4 are combusted at a high temperature of about 1300 ° C. in the melt combustion apparatus 4 together with the dry distillation gas G. In addition, since the said combustion temperature (about 1300 degreeC) is about 100-150 degreeC higher than the melting temperature of ash, the fine grain I turns into molten slag F, and it becomes what is called granulated slag by being discharged | emitted in a slag cooling tank.
[0029]
In the molten combustion apparatus 4, all organic substances in the waste C are completely destroyed due to the high temperature and the relatively long residence time in the furnace.
In the melt combustion apparatus 4, various known means for maintaining good combustion, such as a multi-stage supply method of combustion air, an exhaust gas recombustion method, and a cyclone combustion method, may be used alone or in combination. Of course, for example, when the average excess air ratio is λ = 1.3, the dry distillation gas G and fine particles I etc. are completely melted under the low NOx condition by the uniform temperature distribution in the combustion chamber and the stirring effect. While being able to burn, the unburned carbon content in the granulated slag can also be suppressed to 0.2 wt% or less.
[0030]
The thermal energy in the high-temperature exhaust gas Go discharged from the melting combustion device 4 is recovered by the waste heat boiler 7, and the generated steam is superheated by the independent superheater 21, as will be described later, and then supplied to the steam turbine power generator 13. The
Further, the exhaust gas G cooled to about 200 ° C. by heat recovery in the waste heat boiler 7 ₁ After the dust E is removed by the dust collector 8, it is washed with a gas purifier 9 such as a scrubber, and harmful substances such as HCl, SOx and NOx are removed, and then discharged from the chimney 10.
[0031]
The oil burner or gas burner 19 of the hot air generating furnace 12 is supplied with fuel oil or gas L such as petroleum and combustion air A heated to about 150 to 250 ° C. by the air preheater 22, and hot air is generated by so-called burner combustion. The combustion temperature in the generator 12 is about 800 ° C. or higher.
Further, a part of the low-temperature heating gas Ko of 270 to 330 ° C. discharged from the dry distillation pyrolysis reactor 2 is heated to about 300 to 360 ° C. by the heat exchanger (steam superheater) 18 into the hot air generating furnace 12. The temperature is raised and supplied.
[0032]
The high-temperature combustion gas generated by the combustion of the fuel oil or gas L in the oil burner or gas burner 19 becomes a temperature of about 500 to 600 ° C. by heat exchange with the independent superheater 21 provided in the hot-air generator 12, It is fed into the inlet casing 2a of the dry distillation pyrolysis reactor 2.
That is, the oil burner or gas burner 19 of the hot air generating furnace 12 controls the opening and closing of the fuel supply valve 24 via the controller 33, whereby the heated gas K on the inlet side of the dry distillation pyrolysis reactor 2 detected by the temperature detector 30. The combustion is controlled so as to maintain the temperature of 500 to 600 ° C.
[0033]
In addition, the flow rate of the heating gas K flowing through the dry distillation pyrolysis reactor 2 is adjusted by adjusting the air flow rate of the blower 17 via the controller 34, thereby detecting the low temperature heating gas on the reactor outlet side detected by the thermometer 31. The temperature of Ko is controlled to be maintained at 270 ° C to 330 ° C.
[0034]
On the other hand, the steam S generated in the waste heat boiler 7 is sent to the heat exchanger 18 through the pipe 36a, where the low-temperature heating gas Ko is heated to about 330 ° C. to 360 ° C. and then passed through the pipe 36b. It is returned to the superheater, and is reheated to about 400 ° C to 430 ° C.
The resuperheated steam S is sent to the independent superheater 21 provided in the hot air generating furnace 12 through the steam pipe 36c, and after being heated to about 500 to 550 ° C. by the combustion gas in the generating furnace, the steam pipe It is sent to the steam turbine power generator 13 through 36d.
[0035]
The steam temperature at the outlet of the independent superheater 21 is adjusted according to the detection signal from the temperature detector 32 through the controller 35, and the amount of the boiler feed water W to be injected into the temperature reducer 25 is adjusted through the controller 35. It is controlled to a constant temperature of about 500 to 550 ° C. by performing the control.
The superheated steam S heated to about 500 ° to 550 ° C. is recovered as boiler feed water W through the condenser 27 and the deaerator 28 after driving the steam turbine of the steam turbine power generation device 13, and is supplied to the feed pump 29. Thus, water is supplied to the waste heat boiler 7 through the pipe line 37a.
[0036]
FIG. 3 shows an outline of heat balance in the dry distillation pyrolysis melting combustion apparatus of the present invention shown in FIG.
Waste C is municipal waste with a water content of about 40% and a calorific value of about 2000 Mcal / ton, which is sent into the dry distillation pyrolysis reactor 2 and heated from room temperature to about 450 ° C., and is carbonized with oxygen shut off. .
The amount of heat Qd required for dry distillation is about 410 Mcal / ton waste, and this amount of heat Qd is covered by the heat of the heated gas K from the hot air generator 12.
[0037]
Assuming that Ykg (kg / ton waste) is an additional oil combustion amount required to convert steam S at 400 ° C., 62 ata, is = 759 kcal / kg to steam at 500 ° C., 60 ata, is = 818 kcal / kg. The amount of exhaust gas due to combustion of the additional oil amount Y is Y × 13.3 Nm ^Three The specific heat of the exhaust gas is 0.3 kcal / Nm ^Three When the exhaust gas temperature is 150 ° C., the exhaust gas heat loss is Y × 13.3 × 0.3 × 150 kcal.
Here, if the amount corresponding to the exhaust gas heat loss is included in the required additional oil amount Y, the following equation is established from the heat balance.
Necessary additional oil amount Y x calorific value Q-exhaust gas loss heat amount = heating steam amount (steam enthalpy before heating-steam enthalpy after heating)
Y * 10000-Y * 13.3 * 0.3 * 150 = S (818-759)
S = 159.4Y− (1).
[0038]
On the other hand, the steam generation amount (that is, the heating steam amount) S in the boiler 7 is the same as in the case of FIG.

From the formulas (1) and (2), the required additional oil amount Y = 22.5 kg and the steam generation amount S = 3591 kg.
The specifications such as the waste C and the calorific value N thereof are the same as those in the case of the heat balance in FIG.
[0039]
The generated power P of the generator is

[0040]
As a result, the integrated power generation efficiency η is

Further, the repowering rate Z (the amount of heat generated by the increase in power generation kw / the amount of additional heat) at this time is Z = (861-647) × 860 / 22.5 × 10000 = 81.8%.
[0041]
FIG. 4 shows the heat balance in the case of the second embodiment of the present invention shown in FIG. 2, where necessary additional oil amount Y = 22.8 kg, steam generation amount S = 3073 kg, generated power P = 736 kw, The power generation efficiency η = 28.4% and the repowering rate R = 75.1%. In addition, since the calculation method of the required additional oil amount Y and the steam generation amount S is exactly the same as the case of FIG. 3 according to the first embodiment, the description thereof is omitted here.
[0042]
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. In this third embodiment, the independent superheater 21 of the first embodiment and the second embodiment is completely separated from the hot air generator 12. In addition, an independent superheater 38 of the same type as the hot air generating furnace 12 having the oil burner or gas burner 39 and the heat exchange pipe 38a is provided, and the combustion gas of the independent superheater 38 is joined to the combustion gas from the hot air generating furnace 12. , The heating gas K is supplied to the dry distillation pyrolysis reactor 2.
In FIG. 5, 40 is an air volume adjusting damper, 41 is a fuel adjusting valve, 42 and 43 are temperature detectors, and 44 and 45 are controllers.
[0043]
During the operation of the independent superheater 38, the fuel adjustment valve 41 is connected via the controller 45 by a signal from the temperature detector 43 so that the steam temperature at the outlet of the independent superheater 38 is about 500 ° to 550 ° C. Is adjusted, and combustion control of the burner 39 is performed.
Further, the opening degree of the air volume adjusting damper 40 is adjusted via the controller 44 by a signal from the temperature detector 42 so that the temperature of the combustion gas at the outlet of the independent superheater 38 becomes about 500 to 600 ° C. The intake air volume of the low temperature heating gas Ko is adjusted.
[0044]
【The invention's effect】
In the present invention, clean combustion from a hot air generating furnace using fossil fuel as a heat source necessary for dry distillation pyrolysis of a predetermined amount of waste having a standard calorific value (or water content) In addition to using a gas, an independent superheater is provided in the hot air generating furnace to superheat the steam from the waste heat boiler with the clean combustion gas, and the independent superheater is overheated to a temperature of about 500 to 550 ° C. or higher. The high temperature / high pressure steam is supplied to the steam turbine generator.
As a result, since clean combustion gas that does not contain HCl is used, the steam can be converted to high temperature and high pressure steam of about 500 to 550 ° C. without causing high temperature corrosion due to HCl in the independent superheater. It is possible to increase the average integrated power generation efficiency of about 23% in this type of dry distillation pyrolysis melting combustion apparatus to about 28%.
[0045]
When the independent superheater is integrated with the hot air generator, the capacity of the hot air generator is simply increased by about 30 to 40% and the superheater is provided. There is no increase in the temperature and the control of the temperature and air volume of the heated gas K supplied to the dry distillation pyrolysis reactor is not complicated, and stable waste dry pyrolysis melting and combustion can be performed.
As described above, the present invention has excellent practical utility.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall system diagram of a dry distillation pyrolysis melting combustion apparatus for waste according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an overall system diagram of a waste carbonization pyrolysis melting combustion apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a heat balance diagram of the waste carbonization pyrolysis melting combustion apparatus of FIG.
4 is a heat balance diagram of the waste carbonization pyrolysis melting combustion apparatus of FIG.
FIG. 5 is a system diagram showing a main part of a waste carbonization pyrolysis melting combustion apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an overall system diagram showing an example of a conventional waste carbonization pyrolysis melting combustion apparatus.
FIG. 7 is an overall system diagram showing another example of a conventional waste carbonization pyrolysis melting combustion apparatus.
8 is a heat balance diagram of the conventional waste carbonization pyrolysis melting combustion apparatus of FIG.
[Explanation of symbols]
1 is a supply device, 2 is a carbonization pyrolysis reactor, 3 is an unloading device, 4 is a melt combustion device, 5 is a separation device, 6 is a pulverizer, 7 is a waste heat boiler, 8 is a dust collector, and 9 is a gas purifier. Device, 10 chimney, 11 heating tube, 12 hot air generator, 13 steam turbine power generator, 14 blower, 15 induction fan, 16 combustible fine powder storage tank, 17 blower, 18 heat exchange (Steam heater), 19 is an oil burner, 20 is a waste supply crane, 21 is an independent superheater, 22 is an air preheater, 23 is a blower, 24 is a fuel supply valve, 25 is a temperature reducer, and 26 is Water amount adjusting valve, 27 is a condenser, 28 is a deaerator, 29 is a boiler feed pump, 30, 31 and 32 are temperature detectors, 33, 34 and 35 are temperature controllers, 36a, 36b, 36c and 36d are Steam piping, 37a and 37b are water supply piping, 38 is independent overheating , 39 is an oil burner or gas burner, 40 is an air volume adjustment damper, 41 is a fuel adjustment valve, 42 and 43 are temperature detectors, 44 and 45 are controllers, 46 is an air heater, A is combustion air, and C is waste , D is pyrolysis residue, E is dust, F is molten slag, G is dry distillation gas, Go is high temperature exhaust gas, I is flammable fine granules, K is heating gas, Ko is low temperature heating gas, L is fuel oil or Gas, S for steam, W for boiler feed water.

Claims

乾留熱分解反応器と、化石燃料を燃料とする熱風発生炉と、前記乾留熱分解反応器で生成された熱分解残渣から分離した可燃性細粒及び乾留熱分解反応器で生成された乾留ガスが供給される溶融燃焼装置と、過熱器を備えた廃熱ボイラと、蒸気タービン発電装置とを備え、熱風発生炉の燃焼ガスを乾留熱分解反応器の加熱用熱源とすると共に、廃熱ボイラからの蒸気により蒸気タービン発電装置を稼動する廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置に於いて、前記熱風発生炉内に独立過熱器を設け、当該熱風発生炉の燃焼ガスにより廃熱ボイラからの過熱蒸気を約５００〜５５０℃の温度に再過熱すると共に、蒸気を過熱した後の燃焼ガスを乾留熱分解反応器へ加熱ガスとして供給することを特徴とする廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置。Dry distillation pyrolysis reactor, hot air generator using fossil fuel as fuel, combustible fine particles separated from pyrolysis residue produced in the dry distillation pyrolysis reactor, and dry distillation gas produced in the dry distillation pyrolysis reactor And a waste heat boiler equipped with a superheater, and a steam turbine power generator, the combustion gas of the hot air generator is used as a heat source for heating the dry distillation pyrolysis reactor, and a waste heat boiler In a dry distillation pyrolysis melting and combustion apparatus for waste that operates a steam turbine power generation device with steam from the above, an independent superheater is provided in the hot air generating furnace, and the combustion gas of the hot air generating furnace is used to superheat the waste heat boiler. A waste pyrolysis pyrolysis melting and combustion apparatus for waste, wherein the steam is re- superheated to a temperature of about 500 to 550 ° C., and the combustion gas after superheating the steam is supplied to the dry distillation pyrolysis reactor as a heating gas.

乾留熱分解反応器と溶融燃焼装置と空気加熱器と廃熱ボイラと蒸気タービン発電装置とを備え、溶融燃焼装置からの高温排ガスにより加熱した加熱空気を乾留熱分解反応器の加熱用熱源とすると共に、廃熱ボイラからの蒸気により蒸気タービン発電装置を稼動する廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置に於いて、独立過熱器を設け、廃熱ボイラからの蒸気を約５００〜５５０℃の温度に過熱すると共に、蒸気を過熱した後の燃焼ガスを乾留熱分解反応器へ過熱ガスとして加熱空気と共に供給することを特徴とする廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置。 It is equipped with a dry distillation pyrolysis reactor, a melting combustion device, an air heater, a waste heat boiler, and a steam turbine power generation device. Heated air heated by high-temperature exhaust gas from the melting combustion device is used as a heat source for heating the dry distillation pyrolysis reactor. At the same time, in the dry distillation pyrolysis melting and combustion apparatus for waste that operates the steam turbine power generator with the steam from the waste heat boiler, an independent superheater is provided to bring the steam from the waste heat boiler to a temperature of about 500 to 550 ° C. A waste pyrolysis pyrolysis melting and combustion apparatus for waste, characterized in that the combustion gas after superheating is supplied to the dry distillation pyrolysis reactor together with heated air as superheated gas.

熱風発生炉を、乾留熱分解反応器に於いて廃棄物の加熱に必要とする熱量の約１．３〜１．５倍の熱量を供給可能な熱風発生炉とした請求項１又は請求項２に記載の廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置。 The hot air generator is a hot air generator capable of supplying about 1.3 to 1.5 times the amount of heat required for heating waste in the dry distillation pyrolysis reactor. The dry distillation pyrolysis melting combustion apparatus of the waste described in 1.

乾留熱分解反応器と熱風発生炉と溶融燃焼装置と廃熱ボイラと蒸気タービン発電装置とを備え、熱風発生炉の燃焼ガスを乾留熱分解反応器の加熱用熱源とすると共に廃熱ボイラからの蒸気により蒸気タービン発電装置を稼動する廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置に於いて、前記熱風発生炉と並列にバーナ装置と蒸気過熱管とを備えた独立過熱器を設け、当該独立過熱器により廃熱ボイラからの蒸気を過熱すると共に独立過熱器からの燃焼ガスを熱風発生炉からの燃焼ガスに合流せしめ、前記乾留熱分解反応器へ加熱ガスとして供給することを特徴とする廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置。 It is equipped with a dry distillation pyrolysis reactor, a hot air generator, a melting combustion device, a waste heat boiler, and a steam turbine power generator, and the combustion gas of the hot air generator is used as a heat source for heating the dry distillation pyrolysis reactor and from the waste heat boiler. In a dry distillation pyrolysis melting and combustion apparatus for waste that operates a steam turbine power generator by steam, an independent superheater having a burner device and a steam superheater pipe is provided in parallel with the hot air generator, and the independent superheater The waste carbonization is characterized in that the steam from the waste heat boiler is superheated and the combustion gas from the independent superheater is merged with the combustion gas from the hot air generator and supplied to the dry distillation pyrolysis reactor as a heating gas. Pyrolysis melting combustion equipment.

独立過熱器を、乾留熱分解反応器からの低温加熱ガスの流入量を調整することにより出口に於ける燃焼ガスの温度を熱風発生器の出口に於ける燃焼ガスの温度とほぼ等しい温度とすると共に、バーナ装置の燃焼量を調整することにより出口に於ける過熱蒸気の温度を約５００〜５５０℃に保持する構成の独立過熱器とした請求項２又は請求項４に記載の廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼装置。 The temperature of the combustion gas at the outlet is made approximately equal to the temperature of the combustion gas at the outlet of the hot air generator by adjusting the flow rate of the low temperature heating gas from the dry distillation pyrolysis reactor in the independent superheater. The waste carbonization according to claim 2 or 4, wherein an independent superheater configured to maintain the temperature of superheated steam at the outlet at about 500 to 550 ° C by adjusting a combustion amount of the burner device. Pyrolysis melting combustion equipment.