JPH11200882A - 汚泥発電設備 - Google Patents

汚泥発電設備

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JPH11200882A
JPH11200882A JP7798A JP7798A JPH11200882A JP H11200882 A JPH11200882 A JP H11200882A JP 7798 A JP7798 A JP 7798A JP 7798 A JP7798 A JP 7798A JP H11200882 A JPH11200882 A JP H11200882A
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JP
Japan
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sludge
combustion furnace
fuel
combustion
turbine
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Pending
Application number
JP7798A
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English (en)
Inventor
Fumihiko Tamamushi
文彦 玉蟲
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/12Heat utilisation in combustion or incineration of waste

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可燃ゴミ等の低品位燃料を用いて高出力・高
効率の発電が可能であり、併せて含水率の高い汚泥を処
理することができる発電設備を提供する。 【解決手段】 可燃ゴミ1及び汚泥2を燃料として使用
する加圧燃焼炉12と、膨張タービン14aを備えたタ
ービン発電機14とを備え、炉内温度を保持しながら汚
泥2を加圧燃焼炉内に噴射してその水分を蒸発させ、そ
の水蒸気を含む燃焼ガスで膨張タービンを駆動して発電
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、可燃ゴミ等の低品
位燃料と含水率の高い汚泥から高出力・高効率の発電が
可能な汚泥発電設備に関する。
【0002】
【従来の技術】地球環境の保全・改善が世界的に叫ばれ
ており、我が国においても環境への負荷が少なく持続的
な発展が可能な循環型経済社会への転換が目指されてい
る。これまでゴミの大半を占める可燃ゴミは、そのまま
焼却処理するか、若しくは、水分を蒸発してRDFと呼
称される固形燃料に変換してボイラ等の燃料として使用
されてきた。ここでRDFとは、Refuse Derived Fuel
(ゴミ原料燃料)の意味であり、可燃ゴミを破砕,選
別,成形,乾燥することにより、得られるペレット状の
高カロリー固形燃料である。また、水分を多量に含む下
水汚泥は、濃縮,脱水,乾燥及び焼却などの工程(脱水
焼却処理)により処理して固形分を廃棄していた。
【0003】一方、ガスタービンを用いた高効率発電シ
ステムとして、発明者の名前からチエン・サイクルと呼
ばれる、特公昭54−34865号の「二作動流体ヒー
トエンジン」が知られている。かかる二流体サイクルガ
スタービンは、図3に例示するように、絞り弁51、コ
ンプレッサー52、燃焼室53、水処理装置54、ポン
プ55、熱交換器56、タービン57,58、コンデン
サー59、等から構成され、大気中から吸入した空気を
コンプレッサー52で圧縮して燃焼室53に供給し、こ
の圧縮空気で燃料を燃焼させて高温の燃焼ガスを発生
し、この燃焼ガスによりタービン57,58を駆動して
コンプレッサー54及び負荷を駆動し、更にタービンを
出た燃焼ガスにより熱交換器56で水蒸気を発生させ、
コンデンサー59で水分を回収して大気中に放出するよ
うになっている。かかるチエン・サイクルは、燃焼室5
3に熱交換器56で発生した水蒸気Sを噴射するためタ
ービンに流入する燃焼ガスの流量が増大し、かつ燃焼ガ
スの比熱が増大することからタービンの出力と熱効率を
高めることができる特徴を有している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した脱水焼却処理
及び固形燃料化処理では、多量の燃料を必要とし、かつ
エネルギー効率が低い問題点があった。すなわち、水分
を多量に含む汚泥を発電プラントの燃料として使用する
場合は、大部分の水分をあらかじめ蒸発させる必要があ
り、その分の熱量が無駄となる。また、このために発電
プラントとは別系統に燃料乾燥設備やRDF製造設備等
が必要となる。更に、可燃ゴミであってもそのまま焼却
処理すると、ダイオキシン等による公害が問題となる。
【0005】一方、上述したチエン・サイクルやその他
のガスタービンを使用した公知の高効率発電システム
は、クリーンな燃料を使う場合にしか適用できない問題
点があった。
【0006】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、可燃
ゴミ等の低品位燃料を用いて高出力・高効率の発電が可
能であり、併せて含水率の高い汚泥を処理することがで
きる発電設備を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、可燃ゴ
ミ及び汚泥を燃料として使用する加圧燃焼炉と、膨張タ
ービンを備えたタービン発電機とを備え、炉内温度を保
持しながら汚泥を加圧燃焼炉内に噴射してその水分を蒸
発させ、その水蒸気を含む燃焼ガスで膨張タービンを駆
動して発電する、ことを特徴とする汚泥発電設備が提供
される。本発明の好ましい実施形態によれば、前記ター
ビン発電機は、膨張タービンで駆動され圧縮空気を加圧
燃焼炉に供給する空気圧縮器を備える。
【0008】上記本発明の構成により、可燃ゴミ及び汚
泥をRDF等の固形燃料に変換することなくそのまま加
圧燃焼炉で燃焼させることができる。この加圧燃焼炉に
は、例えば加圧流動層燃焼炉を用いることができ、ター
ビン発電機から供給された圧縮空気を助燃剤として用い
ることにより、ダイオキシン等を発生させることなく高
温で焼却することができる。また、加圧燃焼炉内に蒸発
管等を設置せず、含水率の高い汚泥を噴射することによ
り炉内温度を最適温度(例えば850℃前後)に保持す
るので加圧燃焼炉の構造をシンプルにできる。
【0009】更に、加圧燃焼炉内で汚泥に含まれる水分
が蒸発し、乾燥した汚泥は、炉内で燃焼して燃料の一部
として寄与し、一方、蒸発した水蒸気は、燃焼ガスと共
に膨張タービンに供給され、膨張タービンにおける流量
を増大させて発電出力を高める。従って、従来無駄にさ
れてきた汚泥の水分と発熱量を有効に回収することがで
き、かつ多量の水蒸気により膨張タービンを駆動するの
で、上述したチエン・サイクルと同様に高出力・高効率
の発電が可能であり、送電端効率を高めることができ
る。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分は同一の符号を付し重複した説明を省略する。
図1は、本発明の汚泥発電設備の全体構成図である。こ
の図に示すように、本発明の汚泥発電設備10は、加圧
燃焼炉12、タービン発電機14、高温フィルター1
6、汚泥加熱器18、及びスタック20からなる。
【0011】加圧燃焼炉12は、可燃ゴミ1及び汚泥2
を燃料として使用する燃焼炉であり、高圧下(例えば2
0ata前後)で燃料を燃焼させるようになっている。
燃料には、可燃ゴミ1及び汚泥2の他に、必要に応じて
石炭、重油等を用いる。また、内部で脱硫を行うため
に、石灰を燃料と共に供給する。この加圧燃焼炉12
は、好ましくは加圧流動層燃焼炉であり、下部に供給さ
れる加圧空気により内部を流動状態に保持する。また、
加圧燃焼炉12内には、流動層ボイラのような蒸発管や
過熱管は設置されてなく、含水率の高い汚泥2を直接噴
射することにより炉内温度を最適温度(例えば850℃
前後)に保持するようになっている。
【0012】タービン発電機14は、膨張タービン14
a、空気圧縮機14b、及び発電機14cからなり、こ
れらが互いに直結、又は増減速機を介して連結されてい
る。空気圧縮機14bは、膨張タービン14aで駆動さ
れ圧縮空気3を加圧燃焼炉12に供給するようになって
いる。この圧縮空気3は、加圧流動層燃焼炉内を流動状
態に保持すると共に、加圧燃焼における助燃剤として用
いる。
【0013】高温フィルター16は、加圧燃焼炉12と
タービン発電機14の間に配置され、加圧燃焼炉12か
ら供給される高温燃焼ガス中のダストを分離し、クリー
ンな燃焼ガス4を膨張タービン14aに供給する。この
高温フィルター16は、例えばセラミックフィルターで
あり、分離したダストは加圧燃焼炉12に戻すようにな
っている。
【0014】汚泥加熱器18は、含水率の高い汚泥2を
膨張タービン14aの高温排ガス(例えば300℃)で
加熱する間接加熱器であり、例えばシェルアンドチュー
ブ型熱交換器を用いることができる。この汚泥2はポン
プ19で高圧(例えば25ata前後)に加圧され、加
圧燃焼炉12内に噴射される。この噴射量は、炉内温度
を最適温度(例えば850℃前後)に保持するように制
御される。また、汚泥加熱器18で温度が下がった排ガ
スはスタック20を介して大気中に放出される。
【0015】上述した構成により、下水汚泥等の含水量
の多い汚泥2(例えば98%が水分)を石炭等を主燃料
とする加圧燃焼炉12へ燃焼温度が850℃程度になる
量だけ吹き込み、加圧燃焼炉で汚泥2の水分は蒸発さ
れ、燃焼ガス4とともに後流の膨張タービン14aを駆
動する。汚泥中の可燃物は燃焼炉内で燃焼し、灰分は主
燃料の灰分とともに系外に排出される。膨張タービン1
4aの排ガスの顕熱は燃焼炉に吹き込む汚泥2の予熱に
使う。
【0016】従って、上述した構成により、可燃ゴミ1
及び汚泥2をRDF等の固形燃料に変換することなくそ
のまま加圧燃焼炉12で燃焼させることができる。この
加圧燃焼炉には、例えば加圧流動層燃焼炉を用いること
ができ、タービン発電機14から供給された圧縮空気3
を助燃剤として用いることにより、ダイオキシン等を発
生させることなく高温で焼却することができる。また、
加圧燃焼炉12内に蒸発管等を設置せず、含水率の高い
汚泥2を噴射することにより炉内温度を最適温度(例え
ば850℃前後)に保持するので加圧燃焼炉12の構造
をシンプルにできる。
【0017】更に、加圧燃焼炉12内で汚泥2に含まれ
る水分が蒸発し、乾燥した汚泥は、炉内で燃焼して燃料
の一部として寄与し、一方、蒸発した水蒸気は、燃焼ガ
ス4と共に膨張タービン14aに供給され、膨張タービ
ンにおける流量を増大させて発電出力を高める。従っ
て、従来無駄にされてきた汚泥2の水分と発熱量を有効
に回収することができ、かつ多量の水蒸気により膨張タ
ービンを駆動するので、上述したチエン・サイクルと同
様に高出力・高効率の発電が可能であり、送電端効率を
高めることができる。
【0018】なお、発明は上述した実施形態に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できるこ
とは勿論である。
【0019】
【発明の効果】上述した本発明の汚泥発電設備では、下
水汚泥2は前処理を施すことなく発電プラントに燃料の
一部として使用でき、燃焼過程で蒸発した水分も膨張タ
ービン14aの駆動に有効に使える。従来の加圧流動層
ボイラ(PFBC)では燃焼炉の顕熱は水冷管にて回収
していたため、膨張タービン以外にスチームサイクルを
組んだ複合発電とする必要があったが、本発明では燃焼
炉12に直接水を吹き込むことにより燃焼温度を下げる
ためスチームサイクルは不要となる。更に、本発明の汚
泥発電設備では、PFBCの技術を応用することによ
り、ダーティな燃料でもチェン、HATサイクル等と同
様の効果が得られる。
【0020】従って、本発明の汚泥発電設備は、可燃ゴ
ミ等の低品位燃料を用いて高出力・高効率の発電が可能
であり、併せて含水率の高い汚泥を処理することができ
る、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の汚泥発電設備の全体構成図である。
【図2】従来の二流体サイクルガスタービンの全体構成
図である。
【符号の説明】
1 可燃ゴミ 2 汚泥 3 圧縮空気 4 燃焼ガス 10 汚泥発電設備 12 加圧燃焼炉 14 タービン発電機 14a 膨張タービン 14b 空気圧縮機 14c 発電機 16 高温フィルター 18 汚泥加熱器 20 スタック 51 絞り弁 52 コンプレッサー 53 燃焼室 54 水処理装置 55 ポンプ 56 熱交換器 57,58 タービン 59 コンデンサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F23G 7/00 102 F23G 7/00 102B

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可燃ゴミ及び汚泥を燃料として使用する
    加圧燃焼炉と、膨張タービンを備えたタービン発電機と
    を備え、炉内温度を保持しながら汚泥を加圧燃焼炉内に
    噴射してその水分を蒸発させ、その水蒸気を含む燃焼ガ
    スで膨張タービンを駆動して発電する、ことを特徴とす
    る汚泥発電設備。
  2. 【請求項2】 前記タービン発電機は、膨張タービンで
    駆動され圧縮空気を加圧燃焼炉に供給する空気圧縮器を
    備える、ことを特徴とする請求項1に記載の汚泥発電設
    備。
JP7798A 1998-01-05 1998-01-05 汚泥発電設備 Pending JPH11200882A (ja)

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