JPH0849821A

JPH0849821A - 廃棄物処理装置及び方法

Info

Publication number: JPH0849821A
Application number: JP18327694A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Takahashi; 洋一高橋; Norio Tezuka; 則雄手塚; Naoki Hatta; 直樹八田; Takeshi Suzuki; 鈴木　　剛
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1994-08-04
Filing date: 1994-08-04
Publication date: 1996-02-20

Abstract

(57)【要約】【目的】廃棄物を熱分解し、その熱分解生成物を燃焼
して生じる熱エネルギを電力に変換して回収する廃棄物
処理技術に、熱分解により生成した低温乾留ガスの一部
を燃焼して熱分解の熱を自給する直接加熱方式を用い、
従来のスーパーごみ発電技術より発電効率の高い廃棄物
処理技術を提供する。【構成】燃焼器１１は、ガスタービン２９駆動後の燃
焼器３５の燃焼排ガスの一部を燃焼用空気として、熱分
解反応器２で生成される低温乾留ガスの一部を燃焼す
る。この燃焼排ガスは、燃焼排ガス供給管１６で熱分解
反応器２内の廃棄物に直接導入され、この廃棄物を熱分
解するための熱源となる。燃焼器３５の燃焼排ガスは、
燃焼器５５の燃焼用空気としても用いられる。よって、
ガスタービン２９を駆動後の燃焼排ガスは、最終的燃焼
器５５の燃焼による高温の燃焼排ガスとなり、そのまま
汽力発電機５９を駆動するための蒸気発生の熱源とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、廃棄物（家庭やオフィ
スなどから出される都市ごみなどの一般廃棄物、廃プラ
スチックなどの産業廃棄物など、可燃物を含むもの）を
熱分解し、その熱分解生成物を燃焼して生じる熱エネル
ギを電力に変換して回収する廃棄物処理技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の廃棄物処理技術は、西ドイツ特
許公開Ｎｏ．３７２５７０４．８、西ドイツ特許公開Ｎ
ｏ．３８１１８２０．３、特開平１−４９８１６号公報
に開示されている。これら公報に開示されている技術で
は、可燃物を含む廃棄物を加熱して熱分解し、これによ
り生成される熱分解生成物（低温乾留ガスと、主として
不揮発性成分から成る熱分解残留物から分別されたチャ
ー）を燃焼し、この燃焼の排ガスを廃熱ボイラに導いて
蒸気を発生させ、その蒸気により汽力発電機を駆動して
発電し、熱エネルギを回収している。

【０００３】また、熱分解生成物の燃焼に際しては、灰
分等の燃焼残渣を溶融スラグ化する高温（例えば、１２
００℃以上）で燃焼させることにより、燃焼残渣を建造
物や道路の骨材などに再利用可能なスラグに変換するこ
ともできる。この場合に、燃焼で生じる重金属酸化物な
ど無機系有害物質を環境に流出する恐れなく封入して灰
溶融固化物の形態に処理できる。

【０００４】その他、かかる技術は、熱分解残留物から
チャーを分別した後の鉄、非鉄などの有価物はやや大き
な粗粒分として未酸化状態で回収することができ、塩化
ジベンゾオキシンや塩化ジベンゾフランなどの有機有害
物質も排出されず、さらには煙道ガスの廃熱も有効利用
できるなどの多くの利点を有する。

【０００５】上述の従来の廃棄物処理技術における廃棄
物の熱分解技術においては、直接加熱方式と間接加熱方
式の２種類が用いられている。熱媒（空気など）を熱分
解反応器内に設けた伝熱管または熱分解反応器の外壁ジ
ャケット部などに流通させ、廃棄物と熱交換させる間接
加熱方式としては、従来、煙道ガス廃熱を用いて自給的
に間接加熱する技術がある（米国特許Ｎｏ．４９１３０
６４、ドイツ特許公開Ｎｏ．３８１５１８７Ａ１、ヨー
ロッパ特許公開Ｎｏ．０３４０５３７Ｂ１など）。ま
た、熱分解反応器に空気を直接導入して熱分解反応器内
の低温乾留ガスを部分燃焼させ、それによって廃棄物を
加熱する直接加熱方式としては、ヨーロッパ特許公開Ｎ
ｏ．０３６００５２Ａ１がある。

【０００６】しかしながら、上述の自給的な間接加熱方
式では、往々にして廃棄物由来の塩化水素や多量の飛灰
を含む高温の煙道ガスにより空気などの熱媒加熱用の熱
交換器の腐食が生じやすく、かかる腐食に耐えうる材料
を用いて熱交換器を製作することは非常に高コストなも
のになるという問題が生じる。間接加熱方式において
は、上述のような自給的な間接加熱方式のほかに、自給
的にではなく、系外から熱媒を供給することも考えられ
るが、この場合には、系外に別途熱源を設けることや補
助設備を必要とすることから、やはり高コストとなって
しまう。

【０００７】また、間接加熱方式では、一般に熱源とな
る熱媒の温度は５００℃程度以上が必要である。そのた
め、熱媒としては空気などのガスを用いねばならず、よ
って、熱分解反応器も熱媒加熱用の熱交換器もガス／ガ
ス熱交換器を用いねばならない。周知のように、この種
の熱交換器は伝熱効率が悪く、そのため、伝熱面積を大
変大きく形成せねばならず、廃棄物の熱分解反応器内で
の滞留時間を長くせねばならないという問題もある。

【０００８】これに対し、直接加熱方式では、伝熱効率
は間接加熱方式より向上する。また、例えば、煙道排ガ
スを分岐して、これを熱分解反応器に導き、熱分解反応
器内の廃棄物に直接導入するような手段をとれば、系外
に熱源を必要とすることなどはなくなる。

【０００９】しかしながら、一般に煙道ガス中には、燃
焼用に化学量論量的所要量を超える空気が供給される結
果、相当多量の残存酸素が含まれている。上述の熱分解
工程を好適に行なうためには、酸素不在雰囲気下で行な
う必要があるため、煙道ガスを直接導入し、廃棄物を加
熱する直接加熱方式は用いにくい。また、煙道ガス中に
は多くのばいじんが含まれており、煙道ガスをブロワで
熱分解反応器に導こうとすると、ブロワに過大な負担が
かかってしまう。さらに、現在ブロワに用いられている
材料が耐えうる温度まで冷却された後の煙道ガスを熱分
解反応器に導入しなければならず、これだと熱分解によ
り生成した低温乾留ガスに比較的低温の煙道ガスが大量
に混入することとなり、熱分解工程後の低温乾留ガス及
び熱分解残留物から分別したチャーの燃焼工程におい
て、燃焼温度が大きく低下してしまう。この温度低下は
燃焼炉において灰を溶融し、スラグ化して取り出そうと
する場合（一般に１２００℃程度以上、望ましくは１３
００℃程度が必要）には非常に不利な要素となる。

【００１０】上述のヨーロッパ特許公開Ｎｏ．０３６０
０５２Ａ１に開示の技術によれば、かかる不利を避ける
ことができる。すなわち、同公報には、熱分解反応器内
に空気を導入する空気導入管を設け、また、熱分解反応
器内にバーナを設け、導入した空気で熱分解反応器内で
生成される低温乾留ガスの一部を燃焼させ、この燃焼熱
で熱分解を行なおうとするものである。

【００１１】このような、煙道ガスを熱分解反応器内に
直接導入することのない直接加熱方式によれば、煙道ガ
スを熱分解反応器内に直接導入することによる弊害を避
けることができる。しかも熱源は熱分解反応器内で生成
した低温乾留ガスであり、系外に別途熱源を必要とする
ことなく、熱分解のための熱を自給することができる。

【００１２】また、ごみによる発電の高効率化を図る技
術としてスーパーごみ発電技術がある。この技術は、他
の熱機関を利用し、ごみ焼却設備から発生する蒸気を高
温化し、効率の高い蒸気タービン発電を行ない、未利用
エネルギーの活用を図らんとするものである。主たるも
のとしては、（１）燃料追い焚きボイラとのコンバイン
ドシステム、（２）燃料追い焚き過熱器付加システム、
（３）ガスタービンとのコンバインドシステム、などが
ある。

【００１３】このうち、図４は、ガスタービンとのコン
バインドシステムを用いた従来のスーパーごみ発電設備
の系統図である。同技術は、空気を圧縮機で圧縮し、燃
焼器１０１で燃料と混合させて燃焼させ、その燃焼排ガ
スをガスタービン１０２に送って発電機１０３による通
常の発電を行なった後に排出される高温の排ガスによ
り、ごみ焼却設備の焼却炉ボイラ１０７からの低温蒸気
を過熱器１０４で高温化して蒸気タービン１０５に送
り、発電機１０６による発電を通常のごみ発電より効率
よく蒸気タービン発電を行なうものである。１０９は復
水器、１０８はポンプである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のスーパ
ーごみ発電技術では、ガスタービンから供給される排ガ
スの温度は５００℃程度で、この排ガスを用いて、廃棄
物を燃焼して得た蒸気をスーパーヒートさせて蒸気ター
ビンを用いた発電を行なっても、蒸気タービン側の発電
効率は廃棄物及びタービン燃料合計の低位発熱量基準で
せいぜい２０〜２５％程度であり、充分に高いとはいえ
ない。

【００１５】また、上述の西ドイツ特許公開Ｎｏ．３７
２５７０４．８、西ドイツ特許公開Ｎｏ．３８１１８２
０．３、特開平１−４９８１６号公報の廃棄物処理技術
では、蒸気タービンによる発電のみしか行なっていない
ため、やはり発電効率は充分高いとはいえない。一般に
例えば都市ごみのボイラ付焼却発電設備等では発電効率
は１０〜１５％程度である。

【００１６】本発明は、廃棄物を熱分解し、その熱分解
生成物を燃焼して生じる熱エネルギを電力に変換して回
収する廃棄物処理技術に、熱分解により生成した低温乾
留ガスの一部を燃焼して熱分解の熱を自給する直接加熱
方式を用い、従来のスーパーごみ発電技術より発電効率
の高い廃棄物処理装置及び方法を提供することを目的と
する。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の第１の発明は、廃棄物を加熱して熱分解し、低温乾留
ガスと主として不揮発性成分から成る熱分解残留物とに
分離する熱分解反応器と、前記熱分解残留物から分別し
たチャーと前記低温乾留ガスとを燃焼する第１の燃焼器
と、この燃焼器による燃焼排ガスの熱で蒸気を発生させ
る廃熱ボイラと、この廃熱ボイラで生成した蒸気で駆動
される汽力発電機とを備えている廃棄物処理装置におい
て、発電用のタービンを駆動するための第２の燃焼器
と、前記分離後の低温乾留ガスの一部を前記熱分解反応
器から取り出す低温乾留ガス導入路と、この取り出され
た低温乾留ガスを、前記第２の燃焼器が排出する前記タ
ービン駆動後の燃焼排ガスを燃焼用空気として燃焼する
第３の燃焼器と、この第３の燃焼器による燃焼により生
じる燃焼排ガスを前記熱分解反応器内に直接導入し、前
記熱分解反応器の前記加熱源にする第１の燃焼排ガス導
入路とを備えていることを特徴とする廃棄物処理装置で
ある。

【００１８】また、前記のタービン駆動後の燃焼排ガス
の一部を前記第１の燃焼器に導入し、この燃焼器の燃焼
用空気とする第２の燃焼排ガス導入路を備えていること
を特徴とする第１の発明の廃棄物処理装置を第２の発明
とする。

【００１９】前記のタービン駆動後の燃焼排ガスの一部
を熱源として、前記第１の燃焼器に導入する燃焼用空気
を予熱する空気予熱器を備えていることを特徴とする第
１の発明の廃棄物処理装置を第３の発明とする。

【００２０】廃棄物を加熱して熱分解し、低温乾留ガス
と主として不揮発性成分から成る熱分解残留物とに分離
する工程と、前記熱分解残留物から分別したチャーと前
記低温乾留ガスとを燃焼する工程と、この燃焼工程で生
成した燃焼排ガスの熱で蒸気を発生させる工程と、この
発生蒸気で発電する工程とを含んでいる廃棄物処理方法
において、燃焼器による燃焼排ガスでタービンを駆動し
て発電する工程と、前記分離後の低温乾留ガスの一部を
前記熱分解反応器から取り出す工程と、この取り出され
た低温乾留ガスを、前記タービン駆動後の燃焼排ガスを
燃焼用空気として燃焼する工程と、この燃焼により生じ
る燃焼排ガスを前記熱分解反応器内に直接導入し、前記
熱分解反応器の前記加熱源にする工程とを含んでいるこ
とを特徴とする廃棄物処理方法を第４の発明とする。

【００２１】前記のチャーと低温乾留ガスとを燃焼する
工程は、前記タービン駆動後の燃焼排ガスの一部を燃焼
用空気として行なうことを特徴とする第４の発明の廃棄
物処理方法を第５の発明とする。

【００２２】前記タービン駆動後の燃焼排ガスの一部を
熱源として、前記のチャーと低温乾留ガスとを燃焼する
ための燃焼用空気を予熱する工程を含むことを特徴とす
る第４の発明の廃棄物処理方法を第６の発明とする。

【００２３】

【作用】上述の各発明によれば、タービンを駆動して発
電した後の燃焼排ガスを燃焼用空気として、熱分解によ
り生成した低温乾留ガスの一部を燃焼し、この燃焼排ガ
スを熱分解反応器内に直接導入し、熱分解反応器の加熱
源とし、あるいはさらに、チャーと低温乾留ガスとの燃
焼における燃焼用空気とするか、またはチャーと低温乾
留ガスとの燃焼における燃焼用空気の予熱用間接熱源と
する。よって、タービンを駆動して発電後の燃焼排ガス
は、最終的にチャーと低温乾留ガスとの燃焼による高温
の燃焼排ガスとなり、そのまま汽力発電機を駆動するた
めの蒸気発生の熱源となる。そのため、タービンを駆動
して発電した後の燃焼排ガスそのままの温度（例えば、
５００℃程度）で、この排ガスを用いて、廃棄物を燃焼
して得た蒸気を過熱器でスーパーヒートさせて汽力発電
機を用いた発電を行なうより、高効率の発電を行なうこ
とができる。

【００２４】第１、第４の発明によれば、タービンを駆
動して発電後の燃焼排ガスを、熱分解により生成した低
温乾留ガスの一部を燃焼する燃焼用空気として消費し、
これを熱分解反応器の直接的熱源とすることができる。
よって、この場合は熱分解温度を高温に設定したい場合
に好適である。

【００２５】第２、第３、第５、第６の発明は第１、第
４の作用効果に加えて、タービンを駆動して発電した後
の燃焼排ガスを以下の様にして、第１の燃焼器における
燃焼に利用している。第２、第５の発明では第１、第４
の作用効果に加えてタービンを駆動して発電した後の燃
焼排ガスをチャーと低温乾留ガスを燃焼させる燃焼用空
気として用い、熱分解残留物から分別したチャーと低温
乾留ガスを燃焼させる。第３、第６の発明では第１、第
４の作用効果に加えてタービンを駆動して発電した後の
燃焼排ガスを、チャーと低温乾留ガスの燃焼用空気の予
熱用の熱源とする。以上の第２、第５の発明もしくは、
第３、第６の発明では、それぞれの方式によって廃棄物
処理量と、その処理において必要になるタービンを駆動
して発電した後の燃焼排ガス量との比率が決まる。一般
的なタービン発電と廃棄物処理システムの結合形態にお
いては、タービンを駆動して発電した後の燃焼排ガスの
量に対し、廃棄物と燃焼排ガスの量の比が比較的大きい
方式をとると発電効率が低くなり、この比が比較的小さ
い方式をとると発電効率が高くなる傾向にある。

【００２６】第２、第５の発明によれば、チャーと低温
乾留ガスとの燃焼に、タービンを駆動して発電後の燃焼
排ガスを供給する量は、Ｏ₂含有量が少ないため、空気
を供給する場合に比べて多くなるので、廃熱ボイラでの
熱交換量が大きくなり、蒸気発生量が多くなる。この場
合には、第３、第６の発明の場合と比べて発電効率は高
くなるが、ごみ処理量は少なくなる。発電効率を優先す
る場合はこの発明が好適である。

【００２７】第３、第６の発明によれば、第２、第５の
発明に比べ、チャーと低温乾留ガスとの燃焼温度を高く
できるので、チャーと低温乾留ガスとの燃焼により灰分
の溶融固化を行ないたいとき（一般に１２００℃程度以
上必要）には本発明によるのが望ましい。本発明では、
第２、第５の発明に比べ、ごみ処理量は多くできるが、
発電効率は小さくなる。よって、ごみ処理量を優先した
い場合はこの発明が好適である。なお、各発明におい
て、燃焼排ガスを利用するのはガスタービンの他にもデ
ィーゼルエンジン等の内燃機関でも適用することができ
る。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は、本発明の第１の実施例である廃棄物処
理装置の全体の系統図である。１は、本発明における熱
分解反応器の一例としての熱分解反応器２に廃棄物を供
給する廃棄物供給装置である。熱分解反応器２として
は、横型回転式ドラム（ロータリーキルン）、竪型シャ
フトキルンなどが従来から用いられているが、廃棄物の
熱分解反応器２内での滞留時間を考慮すると、前者を用
いるのが望ましい。また、特開平３−６３４０７号公報
にも好適な例が示されている。

【００２９】図２は、本発明の第１の実施例の要部の一
例を示す系統図である。熱分解反応器２は矢示１５のよ
うに回転しながら、３００〜９００℃程度、熱分解残留
物からアルミニウムなどを未融解で有価物として取り出
すには３００〜６００℃程度に廃棄物１００を加熱して
熱分解し、低温乾留ガスと主として不揮発性の熱分解残
留物とを生成する。３は搬出装置であり、熱分解残留物
は搬出装置３の底部側に設けられた熱分解残留物搬送装
置５で搬送され、熱分解残留物分別装置５１に導かれ
る。低温乾留ガスは、搬出装置３の上部側に設けられた
低温乾留ガス排出管４より、一部はブロワ８を介して、
本発明における低温乾留ガス導入路の一例としての第１
の低温乾留ガス分岐管７により本発明における第３の燃
焼器の一例としての燃焼炉１１のバーナ９に導かれ、残
りは低温乾留ガス導管６で、本発明における第１の燃焼
器の一例としての燃焼器５５のバーナ５０に導かれる。
バーナ９は燃焼器１１に設けられたバーナである。

【００３０】３５は、本発明における第２の燃焼器の一
例としての燃焼器であり、空気圧縮機２７による圧縮空
気が空気供給管２８により供給され、液体燃料などを燃
焼し、その燃焼排ガスでガスタービン２９を駆動し、発
電機３０で発電する。ガスタービン２９で発電に用いら
れた後の燃焼排ガスは、一部は排ガス供給管３２により
バーナ９に燃焼用空気として導かれ、残りの一部は、本
発明における第２の燃焼排ガス導入路の一例としての排
ガス供給管３１により、バーナ５０に燃焼用空気として
導かれる。排ガス供給管３２、３１には、それぞれ燃焼
排ガス流量を調節する流量調節弁３４、３３が設けられ
ている。

【００３１】第１の低温乾留ガス分岐管７からは、第２
の低温乾留ガス分岐管２１が分岐している。この第２の
低温乾留ガス分岐管２１は、燃焼器１１におけるバーナ
９の火炎の下流側に接続されている。第１、第２の低温
乾留ガス分岐管７、２１には、それぞれブロワ２２、２
３が設けられ、さらに、そのブロワ２２、２３のさらに
下流側には燃焼排ガス量を調節する調節弁２４、２５
が、それぞれ設けられている。１６は、本発明における
第１の燃焼排ガス導入路の一例としての燃焼排ガス供給
管であり、燃焼器１１と熱分解反応器２とを接続する。
燃焼器１１による燃焼排ガスは、燃焼排ガス供給管１６
で熱分解反応器２内に直接導入され廃棄物１００を加熱
し、熱分解反応器２の熱分解のための加熱源となる。

【００３２】燃焼排ガス供給管１６内には、この管１６
内を流通する燃焼排ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃
度計１７が設けられている。酸素濃度計１７による酸素
濃度の検出信号は制御器２６に入力され、制御器２６か
らは調節弁２４、２５に制御信号が出力される。

【００３３】制御器２６は、調節弁２４を制御して第１
の低温乾留ガス分岐管７を流通する低温乾留ガス量を調
節する。この低温乾留ガスのバーナ９における燃焼で生
成した燃焼排ガスはバーナ９の火炎の下流側へ流れるの
で、ここに制御器２６で調節弁２５を制御して、第２の
低温乾留ガス分岐管２１より所定量の他の一部の低温乾
留ガスを供給し、バーナ９の火炎の下流側へ流れた燃焼
排ガス中の残存酸素を消費して、熱分解反応器２に導入
される燃焼排ガス中の残存酸素量を抑制する。この残存
酸素量の抑制は、燃焼排ガスがほぼ無酸素状態となるよ
うに抑制することが望ましい。そこで、排ガス供給管３
２を介して供給する燃焼排ガスの量は、第１の低温乾留
ガス分岐管７で供給される低温乾留ガスを化学量論的に
完全燃焼できる酸素量を超えるか、または火が消えるこ
となく安定に燃焼し続ける酸素量となるように調節弁２
４を制御し、第２の低温乾留ガス分岐管２１を介して供
給される低温乾留ガスの量は、燃焼器１１で生成される
燃焼排ガス中の残存酸素を完全に消費しうる量以上とす
るよう、制御弁２５を制御することが望ましい。

【００３４】なお、上述の何れの例においても、熱分解
反応器内における所定温度維持、熱分解所要熱量の供給
は、非処理廃棄物の性状（発熱量、水分、不燃物量な
ど）を考慮して調節することが望ましい。また、例え
ば、廃棄物中に水分が多過ぎるような場合にありうるよ
うに、熱分解工程や、この工程の後にバーナ５０による
残りの低温乾留ガスの燃焼工程において熱量が不足する
場合には、系外より別途助燃用燃料を追加するようにし
てもよい。あるいは、燃焼に用いる空気や含酸素ガス中
の酸素濃度を高めたり、間接的に加熱した後に燃焼に供
するようにしてもよい。

【００３５】残留物分別装置５１は、例えば篩などで構
成され、熱分解残留物を、ガレキ、アルミ、鉄などとチ
ャーとに分別する。分別されたチャーは、搬送ライン５
２によりバーナ５０に導入される。バーナ５０には、排
ガス供給管３１より内燃機関２９の燃焼排ガスが燃焼用
空気として導入される。バーナ５０は燃焼器５５のバー
ナである。燃焼器５５では、この燃焼用空気で低温乾留
ガスとチャーとを燃焼する。この場合、過剰酸素条件下
で高温燃焼して（温度は１２００℃程度以上、好ましく
は１３００℃程度）灰分を溶融し、燃焼器５５底より冷
却水槽５６に落して急冷し、スラグとしてとりだすよう
に構成することもできる。

【００３６】５７は本発明における廃熱ボイラの一例と
しての廃熱ボイラであり、導管５８で導かれた燃焼排ガ
スとの熱交換により高温蒸気を得る。この高温蒸気は導
管６０に導かれて本発明における汽力発電機の一例とし
ての汽力発電機５９などで発電などに用いられる。廃熱
ボイラ５７で熱交換後の燃焼排ガスは、導管６１に導か
れて集塵機６２で灰分を除去され、導管６３で煙道ガス
浄化装置６４に導入されて浄化（脱ＨＣｌ、脱硫、脱硝
など）され、導管６５に導かれて煙突６６より排出され
る。集塵機６２で除去された灰分は搬送ライン６８で燃
焼器５５に戻すように構成するのが望ましい。６７は排
ガス圧縮機である。なお、ガスタービン２９からの排ガ
スで、燃焼器１１、燃焼器５５に供給する量以外の余剰
の排ガスは配管６９で導管５８へ導いて燃焼器５５から
の燃焼排ガスと混合して、廃熱ボイラ５７へ導入する。

【００３７】つづいて本実施例の作用について説明す
る。上述の本実施例によれば、ガスタービン２９を駆動
して発電後の燃焼排ガスを燃焼用空気として、熱分解に
より生成した低温乾留ガスの一部を燃焼し、この燃焼排
ガスを熱分解反応器２内に直接導入し、熱分解反応器２
の加熱源とし、あるいはさらに、燃焼器５５でのチャー
と低温乾留ガスとの燃焼における燃焼用空気とする。よ
って、ガスタービン２９を駆動して発電後の燃焼排ガス
は、最終的にチャーと低温乾留ガスとの燃焼による高温
の燃焼排ガスとなり、そのまま汽力発電機５９を駆動す
るための蒸気発生の熱源となる。そのため、ガスタービ
ン２９を駆動して発電した後の燃焼排ガスそのままの温
度（例えば、５００℃程度）で、この排ガスを用いて、
廃棄物を燃焼して得た蒸気を過熱器でスーパーヒートさ
せて汽力発電機を用いた発電を行なうより、高効率の発
電を行なうことができる。

【００３８】本実施例は、チャーと低温乾留ガスとの燃
焼における燃焼用空気としてガスタービン２９を駆動し
て発電した後の燃焼排ガスを用い、熱分解残留物から分
別したチャーと前記低温乾留ガスとを燃焼するものであ
る。

【００３９】チャーと低温乾留ガスとの燃焼に、ガスタ
ービン２９を駆動して発電した後の燃焼排ガスを供給す
る量は、Ｏ₂含有量が少ないため、空気を供給する場合
に比べて多くなるので、廃熱ボイラ５７での熱交換量が
大きくなり、蒸気発生量が多くなる。この場合には、ガ
スタービン２９を駆動して発電した後の燃焼排ガスの一
部を熱源として燃焼用空気を予熱する後述の第２実施例
のような場合と比べて発電効率は高くなるが、ごみ処理
量は少なくなる。発電効率を優先する場合は第１の実施
例によるのが好適である。

【００４０】以下では、本発明者らが行なった上述のよ
うな構成の廃棄物処理装置を用いたベンチテスト級の定
常運転時の廃棄物処理実験の各データについて示す。

【００４１】１．投入廃棄物：粒径約５０mm以下に粗砕
した一般廃棄物（水分：２５.６％、紙・ちゅう芥・繊
維・草木：小計６２.１％、プラスチック・ゴム・革：
小計５.９％、鉄：１.１％、非鉄金属：０.６％、ガラ
ス：１.７％、石・陶器：０.３％、その他：２.７％、
低位発熱量２９９０kcal/kg)投入量３.９kg／hr。

【００４２】２．ガスタービン２９の燃焼排ガス：Ｏ₂
含有率１４.３vol％、温度５００℃、燃焼器１１への供
給量２.６１Ｎｍ³／hr、入口温度５００℃、燃焼器５５
への供給量２０.４６Ｎｍ³／hr、入口温度５００℃。

【００４３】３．低温乾留ガスの熱分解反応器２の出口
での条件：ガス流量１０.９９Ｎｍ³／hr、出口温度約４
５０℃、分岐比（低温乾留ガス分岐管７へのの分岐ガス
流量／熱分解反応器２出口のガス流量）０.１１２、循
環比（熱分解反応器２から低温乾留ガス分岐管７、燃焼
器１１を介して熱分解反応器２へと循環する低温乾留ガ
ス流量／熱分解反応器２出口の低温乾留ガス流量）０.
３５８。

【００４４】４．燃焼器１１：出口側の燃焼排ガス温度
約１０００℃、燃焼排ガス流量７.７２Ｎｍ³／hr。

【００４５】５．熱分解残留物：搬出装置３の下部から
の熱分解残留物の搬出量０.８３kg／hr、このうち分別
装置５１によって分級後、粒径５mm以下のものを粒径約
５０μｍに微粉砕して（この重量０.６６kg／hr）、燃
焼器５５に搬入。粒径５mm以上の未酸化残留物はそのま
ま回収（０.１７kg／hr）した。

【００４６】６．燃焼器５５：炉内最高到達温度約１３
６０℃、煙道灰じんを、ろ過装置６２で分離搬入しなが
ら燃焼を行い、スラグを冷却水槽５６で水冷固化させて
回収することができた（０.１８kg／hr）。

【００４７】上記の実験データに基づき、ガスタービン
２９として市販のガスタービンを用い（ガスタービン単
独の発電効率は２６％）、実用にも供しうる規模（燃焼
排ガス量：７９３００Ｎｍ³／hr、処理廃棄物投入量：
１３．３ｔ／hr）にスケールアップして発電効率を計算
したところ、廃棄物処理量３２０t／d、ガスタービン２
９の出力５５４０ｋｗ、汽力発電機５９内の蒸気タービ
ンの出力１２３００kw、総合発電効率２６．４％と算出
された。なお、上述のベンチテスト級の定常運転時の実
験データでは、排熱ボイラ５７で利用できる熱量、すな
わち、熱分解反応器２から燃焼器５５までの入出熱のう
ちで、ヒートロスが１３．７％と見積もられた。スケー
ルアップによってヒートロスは小さくできるので、実用
にも供しうる規模の装置では発電効率はより向上させる
ことができるのは明らかである。ヒートロスが０％とい
う理想的な条件での発電効率を計算をすると約２９％と
なった。したがって、本実施例の廃棄物処理装置によれ
ば、従来のスーパーごみ発電より発電効率の高い廃棄物
処理技術を提供することができる。

【００４８】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。図３は、本発明の第２の実施例である廃棄物処理
装置の全体の系統図である。図１、２と同一符号の部材
は図１、２を参照して説明した第１の実施例と同様の部
材であり、詳細な説明は省略する。

【００４９】本実施例が第１の実施例と相違する点は、
排ガス供給管３１に代えて、内燃機関２９からの燃焼排
ガスの一部を導管６１に導く排ガス供給管３９を設け、
この排ガス供給管３９に空気予熱器３８を設け、バーナ
５０に空気供給管３６を連結して、空気圧縮器３７でバ
ーナ５０に供給する燃焼用空気を、内燃機関２９からの
燃焼排ガスを熱源として予熱する点にある。

【００５０】つづいて本実施例の作用について説明す
る。本実施例によれば、第１の実施例に比べ、チャーと
低温乾留ガスとの燃焼温度を高くできるので、チャーと
低温乾留ガスとの燃焼により灰分の溶融固化を行ないた
いとき（一般に１２００℃程度以上必要）には本実施例
によるのが望ましい。本実施例では、上述の第１の実施
例に比べ、ごみ処理量は多くできるが、発電効率は小さ
くなる。よって、ごみ処理量を優先したい場合は第２の
実施例が好適である。

【００５１】本実施例においても、本発明者らが行なっ
た上述の構成の廃棄物処理装置を用いたベンチテスト級
の定常運転時の廃棄物処理実験の各データについて示
す。

【００５２】１．投入廃棄物：粒径約５０mm以下に粗砕
した一般廃棄物（水分２５.６％、紙・ちゅう芥・繊維
・草木：小計６２.１％、プラスチック・ゴム・革：小
計５.９％、鉄：１.１％、非鉄金属：０.６％、ガラ
ス：１.７％、石・陶器：０.３％、その他：２.７％、
低位発熱量２９９０kcal/kg）投入量３.９kg／hr。

【００５３】２．ガスタービン２９の燃焼排ガス：Ｏ₂
含有率１４.３vol％、温度５００℃、燃焼器１１への供
給量２.６１Ｎｍ³／hr、入口温度５００℃、空気予熱器
３８用の排ガス量７.１６Ｎｍ³／hr、入口温度５００
℃。

【００５４】３．低温乾留ガスの熱分解反応器２の出口
での条件：ガス流量１０.９９Ｎｍ³／hr、出口温度約４
５０℃、分岐比０.１１２、循環比０.３５８。

【００５５】４．燃焼器１１：出口側の燃焼排ガス温度
約１０００℃、燃焼排ガス流量７.７２Ｎｍ³／hr。

【００５６】５．熱分解残留物：搬出装置３の下部から
の熱分解残留物の搬出量０.８３kg／hr、このうち分別
装置５１によって分級後、粒径５mm以下のものを粒径約
５０μｍに微粉砕して燃焼器５５に搬入。粒径５mm以上
の未酸化残留物（０.１７kg／hr）はそのまま回収し
た。

【００５７】６．燃焼器５５：炉内最高到達温度約１４
５０℃、煙道灰じんを、ろ過装置６２で分離搬入しなが
ら燃焼を行い、スラグを冷却水槽５６で水冷固化させて
回収することができた（０.１８kg／hr）。

【００５８】このようなデータに基づき、第１実施例同
様にスケールアップして、第１実施例の場合と同様のガ
スタービンを用い、実用にも供しうる規模（燃焼排ガス
量７９３００Ｎｍ³／hr、処理廃棄物投入量２１.６ｔ／
hr）における総合発電効率を計算したところ、２２.７
％となった。本実施例のヒートロスは１０.８％と見積
もられた。本実施例でもヒートロスが０％という条件で
の発電効率を計算すると、廃棄物処理量５２０t／d、ガ
スタービン２９の出力５５４０ｋｗ、汽力発電機５９内
の蒸気タービンの出力１６３５０kw、総合発電効率２５
％と算出された。このように、本実施例によれば、廃棄
物処理量を大きくすることを優先しても、従来のスーパ
ーごみ発電に劣ることがない発電効率を実現することが
できる。

【００５９】また、上述の何れの実施例においても、燃
焼器１１の燃焼排ガス中の酸素濃度を熱分解反応器２に
導入する前に酸素濃度計１７で検出するので、低温乾留
ガスの一部を化学量論的に完全燃焼させる量以上の酸素
で燃焼できるよう、もしくは、火が消えることなく安定
に燃焼し続けるよう、制御器２６で排ガス供給管３２か
らの燃焼排ガス量を調節し、燃焼器１１からの燃焼排ガ
ス中の残存酸素を、第２の低温乾留ガス分岐管２１から
更に低温乾留ガスを加えることで消費して抑制すること
が可能となるため、廃棄物の熱分解が良好に行なえ、廃
棄物中の有価物を未酸化の状態で回収するのに支障な
く、爆発の危険のない、低温乾留ガスを熱源とした直接
加熱方式の熱分解を実現することができる。

【００６０】すなわち、熱分解は酸素が存在しない還元
性雰囲気下において良好に行ないうるにもかかわらず、
前述のヨーロッパ特許公開Ｎｏ．０３６００５２Ａ１に
開示されている直接加熱方式では、安定的に低温乾留ガ
スの部分燃焼を維持する必要上、過剰な量の空気を供給
することになりがちである。そのため、熱分解反応器内
での残存酸素量が多くなってしまい、廃棄物の熱分解が
起こる代りに廃棄物の燃焼が起こってしまう。また、こ
のときに廃棄物中の不燃性固形物は酸化されてしまうの
で、アルミや銅などの有価物を未酸化の状態で回収した
いときにも問題である。また、予期せずバーナの炎が消
えてしまった場合には、大量の酸素が熱分解反応器中に
可燃性の低温乾留ガスとともに充満するので、爆発する
危険性が高くなってしまう。

【００６１】上述の各実施例によれば、このような事態
を防止できるほか、不完全燃焼時に起こりがちな、予期
せず炎が消えてしまうという事態を抑制することがで
き、安定した燃焼を維持することができる。また、燃焼
排ガス中の残存酸素を抑制するためにさらに加えられる
低温乾留ガスの量を多めにすることで、かかる追加分の
低温乾留ガスが加えられる燃焼排ガスの温度を下げるこ
とができ（しかも廃棄物に供給される熱量は低下しな
い）、熱分解反応器や、この熱分解反応器に燃焼排ガス
を供給する燃焼排ガス導入路の熱的損傷を緩和すること
ができる。

【００６２】なお、上述の実施例ではガスタービン２９
を駆動するための燃焼器３５の燃焼排ガスを燃焼器１１
に導入する構成としているが、ディーゼルエンジン等の
内燃機関を用い、この内燃機関からの燃焼排ガスを導入
する構成としてもよい。

【００６３】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、廃棄物を
熱分解し、その熱分解生成物を燃焼して生じる熱エネル
ギを電力に変換して回収する廃棄物処理技術に、熱分解
により生成した低温乾留ガスの一部を燃焼して熱分解の
熱を自給する直接加熱方式を用い、従来のスーパーごみ
発電技術より発電効率の高い廃棄物処理装置及び方法を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である廃棄物処理装置の
系統図である。

【図２】本発明の第１の実施例である廃棄物処理装置の
要部の系統図である。

【図３】本発明の第２の実施例である廃棄物処理装置の
系統図である。

【図４】ガスタービンとのコンバインドシステムによる
従来のスーパーごみ発電設備の系統図である。

【符号の説明】

２熱分解反応器７第１の低温乾留ガス分岐管１１、３５燃焼器１６燃焼排ガス供給管２９ガスタービン３０発電機３１、３２排ガス供給管３８空気予熱器５５燃焼器５７廃熱ボイラ５９汽力発電機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木剛東京都中央区築地５丁目６番４号三井造船株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃棄物を加熱して熱分解し、低温乾留ガ
スと主として不揮発性成分から成る熱分解残留物とに分
離する熱分解反応器と、前記熱分解残留物から分別した
チャーと前記低温乾留ガスとを燃焼する第１の燃焼器
と、この燃焼器による燃焼排ガスの熱で蒸気を発生させ
る廃熱ボイラと、この廃熱ボイラで生成した蒸気で駆動
される汽力発電機とを備えている廃棄物処理装置におい
て、発電用のタービンを駆動するための第２の燃焼器と、前
記分離後の低温乾留ガスの一部を前記熱分解反応器から
取り出す低温乾留ガス導入路と、この取り出された低温
乾留ガスを、前記第２の燃焼器が排出する前記タービン
駆動後の燃焼排ガスを燃焼用空気として燃焼する第３の
燃焼器と、この第３の燃焼器による燃焼により生じる燃
焼排ガスを前記熱分解反応器内に直接導入し、前記熱分
解反応器の前記加熱源にする第１の燃焼排ガス導入路と
を備えていることを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項２】前記のタービン駆動後の燃焼排ガスの一
部を前記第１の燃焼器に導入し、この燃焼器の燃焼用空
気とする第２の燃焼排ガス導入路を備えていることを特
徴とする請求項１項記載の廃棄物処理装置。
【請求項３】前記のタービン駆動後の燃焼排ガスの一
部を熱源として、前記第１の燃焼器に導入する燃焼用空
気を予熱する空気予熱器を備えていることを特徴とする
請求項１項記載の廃棄物処理装置。
【請求項４】廃棄物を加熱して熱分解し、低温乾留ガ
スと主として不揮発性成分から成る熱分解残留物とに分
離する工程と、前記熱分解残留物から分別したチャーと
前記低温乾留ガスとを燃焼する工程と、この燃焼工程で
生成した燃焼排ガスの熱で蒸気を発生させる工程と、こ
の発生蒸気で発電する工程とを含んでいる廃棄物処理方
法において、燃焼器による燃焼排ガスでタービンを駆動して発電する
工程と、前記分離後の低温乾留ガスの一部を前記熱分解
反応器から取り出す工程と、この取り出された低温乾留
ガスを、前記タービン駆動後の燃焼排ガスを燃焼用空気
として燃焼する工程と、この燃焼により生じる燃焼排ガ
スを前記熱分解反応器内に直接導入し、前記熱分解反応
器の前記加熱源にする工程とを含んでいることを特徴と
する廃棄物処理方法。
【請求項５】前記のチャーと低温乾留ガスとを燃焼す
る工程は、前記タービン駆動後の燃焼排ガスの一部を燃
焼用空気として行なうことを特徴とする請求項４項記載
の廃棄物処理方法。
【請求項６】前記タービン駆動後の燃焼排ガスの一部
を熱源として、前記のチャーと低温乾留ガスとを燃焼す
るための燃焼用空気を予熱する工程を含むことを特徴と
する請求項４項記載の廃棄物処理方法。