JP5984289B2 - Small-scale power generation system in a stoker-type incinerator - Google Patents
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Description
本発明は、ストーカ式焼却炉に適用する廃熱回収発電システムの改良に関するものであり、ストーカ式焼却炉の一次燃焼室内に熱交換器を配設すると共に燃焼室内の放射エネルギーにより低沸点熱媒体を加熱し、発生させた熱媒体蒸気でもって蒸気タービン発電機を回転駆動させることにより、設備費やランニングコストの大幅な引下が図れ、簡便にしかも経済的に所望の出力のごみ発電を行えるようにしたストーカ式焼却炉に於ける小規模発電システムに関するものである。 The present invention relates to an improvement of a waste heat recovery power generation system applied to a stoker-type incinerator. A heat exchanger is disposed in a primary combustion chamber of a stoker-type incinerator and a low boiling point heat medium is generated by radiant energy in the combustion chamber. By rotating the steam turbine generator with the generated heat medium steam, the facility and running costs can be greatly reduced, and waste generation with the desired output can be performed easily and economically. The present invention relates to a small-scale power generation system in such a stoker-type incinerator.
従前から、都市ごみ焼却設備に於いては、環境汚染を生ずることなしにごみを焼却減容すると共に発生したごみ燃焼熱の有効利用を図ることが主要目的とされており、これ等の目的を達成するために各種の技術が開発されて来た。 Conventionally, in municipal waste incineration facilities, the main purpose has been to reduce the volume of incineration without causing environmental pollution and to make effective use of the generated waste combustion heat. Various technologies have been developed to achieve this.
そのため、大都市の大型都市ごみ焼却設備にあっては、ごみ焼却炉の熱を利用して蒸気を発生させ、この蒸気を用いて蒸気タービン発電機を駆動してごみ発電を行なったり、余熱を用いて給湯や融雪をすることが行なわれている(特許文献1、特許文献2等)。
For this reason, in large city waste incineration facilities in large cities, steam is generated using the heat of the waste incinerator, and the steam turbine generator is driven using this steam to generate waste or to generate residual heat. It has been used to hot water and melt snow (Patent Document 1,
しかし、この種の大型ごみ焼却設備に於いても、ごみ発電の行なわれていない設備が多くあり、特に、小規模な産業廃棄物焼却施設等に於いては、廃熱ボイラや蒸気タービン発電機等の設備費やランニングコスト、設備補修費等が高額になること等から、その多くが廃熱回収による発電等を行っておらず、昨今のエネルギー事情からして多くの問題が残されている。 However, even in this type of large-scale waste incineration facilities, there are many facilities that do not generate waste power, especially in small-scale industrial waste incineration facilities, etc., waste heat boilers and steam turbine generators Many of them do not generate power by recovering waste heat, and many problems remain due to the recent energy situation. .
一方、近年、省エネルギーの観点からごみ発電が注目を集め、大規模なごみ発電設備だけでなしに、簡便でしかも経済的な廃熱回収による小規模なごみ発電システムに対する要望が高まりつつある。そして、これ等の要望に応答するものとして、低沸点熱媒体を用いた所謂バイナリ発電システムの開発及び実用化が図られている。 On the other hand, in recent years, waste generation has attracted attention from the viewpoint of energy saving, and there is an increasing demand for not only large-scale waste generation facilities but also a small-scale waste generation system that uses simple and economical waste heat recovery. In response to these demands, so-called binary power generation systems using a low boiling point heat medium have been developed and put into practical use.
即ち、この低沸点熱媒体を用いた発電システム(以下、バイナリ発電システムと呼ぶ)は、地熱発電システムや低温廃熱回収発電システムとして公知のものであり(特許文献3、特許文献4)、例えば図3に示すように、廃熱ボイラ(熱源)Aからの温水又は蒸気Bを第1熱交換器Cへ送り、ここで低沸点熱媒体Dを加熱して低沸点熱媒体蒸気Eを発生させると共に、当該熱媒体蒸気Eにより蒸気タービン発電機Fを回転駆動させ、発電を行うものである。
That is, a power generation system using the low boiling point heat medium (hereinafter referred to as a binary power generation system) is known as a geothermal power generation system or a low-temperature waste heat recovery power generation system (
また、蒸気タービン発電機Fからの低沸点熱媒体蒸気Eは、図3に示すように第2熱交換器Gに於いて冷却水Wcにより冷却されて液状の低沸点熱媒体Dに戻され、第2熱交換器Gで加熱された冷却水WHは、冷却器Hで空気Iにより冷却される。
尚、図3に於いて、P1は温水や蒸気Bの循環ポンプ、P4は薬液注入ポンプ、P2は低沸点熱媒体Dの循環ポンプ、P3は冷却水WCの循環ポンプ、F1は冷却ファンである。
Further, the low boiling point heat medium steam E from the steam turbine generator F is cooled by the cooling water Wc in the second heat exchanger G and returned to the liquid low boiling point heat medium D as shown in FIG. cooling water W H heated by the second heat exchanger G is cooled by air I in cooler H.
In FIG. 3, P 1 is a circulating pump for hot water or steam B, P 4 is a chemical injection pump, P 2 is a circulating pump for a low boiling point heat medium D, P 3 is a circulating pump for cooling water W C , F Reference numeral 1 denotes a cooling fan.
上記図3に示したバイナリ発電システムは、用いる低沸点熱媒体Dの選択により低温廃熱(例えば80〜250℃)の効率的な回収が可能となり、廃熱回収率を高められると云う点では優れた効用を有するものである。 The binary power generation system shown in FIG. 3 is capable of efficiently recovering low-temperature waste heat (for example, 80 to 250 ° C.) by selecting the low boiling point heat medium D to be used, and increasing the waste heat recovery rate. It has excellent utility.
しかし、従前の図3に示したバイナリ発電システムに於いては、比較的小さな発電出力であるにも拘わらず、何段階もの熱交換を必要とする。即ち、低沸点熱媒体の循環ポンプP2や冷却水循環ポンプP3の他に温水(蒸気)循環ポンプP1及び薬液注入ポンプP4を必要とするため多くの動力を消費することになり、結果として、利用可能な電力が小さくなるという欠点があった。 However, the binary power generation system shown in FIG. 3 requires many stages of heat exchange despite a relatively small power generation output. That is, since a low-boiling-point heat medium circulation pump P 2 and a cooling water circulation pump P 3 require a hot water (steam) circulation pump P 1 and a chemical liquid injection pump P 4 , much power is consumed. As a result, there is a drawback that the available power is reduced.
また、例えば上記図3において、温水又は蒸気ではなく、焼却炉や廃熱ボイラ(熱源)からの排ガスを第1熱交換器Cへ送り、ここで低沸点熱媒体蒸気Eを発生させる構成とした場合には、排ガスと低沸点熱媒体間の接触伝熱による熱伝達率が低いため、廃熱の利用効率を高めることが出来ないと云う問題があった。 Also, for example, in FIG. 3 above, exhaust gas from an incinerator or a waste heat boiler (heat source) is sent to the first heat exchanger C instead of hot water or steam, and the low boiling point heat medium steam E is generated here. In this case, there is a problem that the utilization efficiency of the waste heat cannot be increased because the heat transfer rate by the contact heat transfer between the exhaust gas and the low boiling point heat medium is low.
そこで、本願発明者は、ポンプ動力の削減のために、熱媒体を低沸点熱媒体のみとして温水(蒸気)循環ポンプP1の使用を排除すること、水を熱媒体として使用しないことにより、水管内面へのスケール付着の抑制を目的とした薬液注入ポンプP4の使用を排除すること、及び、ごみ焼却炉の燃焼室内に於ける放射熱エネルギーを用いて、交換器で効率よく低沸点熱媒体蒸気を発生させることを着想し、図1の如き廃熱回収発電システムを創作すると共に、その実用化を図るために各種の試験を実施した。 Therefore, in order to reduce pump power, the inventor of the present application eliminates the use of the hot water (steam) circulation pump P 1 with only the low-boiling point heat medium as the heat medium, and does not use water as the heat medium. Eliminating the use of the chemical injection pump P 4 for the purpose of suppressing scale adhesion to the inner surface, and using the radiant heat energy in the combustion chamber of the waste incinerator, an efficient low-boiling point heating medium With the idea of generating steam, we created a waste heat recovery power generation system as shown in FIG. 1 and conducted various tests to put it into practical use.
而して、上記図1の如き廃熱回収発電システムに於いては、温水(蒸気)循環用ポンプP1の使用を排除して低沸点熱媒体により廃熱を回収するため、使用する熱交換器の低温腐食が問題となる。
即ち、ごみ焼却炉等の廃棄物処理炉の燃焼廃ガス内には、HClやSOX等の腐食性ガスが必然的に含有されており、この燃焼排ガス中の無水硫酸(SO3)と水分が熱交換器の低温腐食を生ずることに成る。例えば、燃焼ガス中の水分が15%でSO3の濃度が10ppmの場合には、硫酸露点温度が140℃程度(特許文献5)となるため、硫酸ガスの零点温度以下の低温下では無水硫酸(SO3)が水分と結合して硫酸(H2SO4)となり、これが金属に凝縮付着することにより金属の低温腐食が起生する。
And Thus, the In such waste heat recovery power generation system of FIG. 1, for recovering waste heat by the hot water (steam) to eliminate the use of the circulation pump P 1 low-boiling heat transfer medium, the heat exchange using Cold corrosion of the vessel becomes a problem.
That is, moisture inside the combustion exhaust gases of the waste incinerator, such as incinerators, corrosive gas such as HCl and SO X are inevitably contained, and sulfuric anhydride of the combustion exhaust gas (SO 3) Will cause cold corrosion of the heat exchanger. For example, when the moisture in the combustion gas is 15% and the SO 3 concentration is 10 ppm, the sulfuric acid dew point temperature is about 140 ° C. (Patent Document 5). (SO 3 ) combines with moisture to form sulfuric acid (H 2 SO 4 ), which condenses and adheres to the metal, thereby causing low-temperature corrosion of the metal.
本願発明は、従前の低沸点熱媒体を用いた低温廃熱回収発電システムに於ける上述の如き問題、即ち、発電に至るまでに二つの熱媒体(熱サイクル)を用いるバイナリ発電システムでは、補機類例えば熱媒体循環ポンプ等の動力が発電電力に比較して大となり、発電出力の実質的な利用率が低いこと、焼却炉排ガス等を熱源とする熱交換器を使用する場合には、熱伝達率が低いため熱回収効率が低いこと、及び、ごみ焼却炉排ガス等により低沸点熱媒体を加熱する場合には、熱交換器に低温腐食が起生し、設備寿命が短くなること等の問題を解決し、ストーカ式ごみ焼却炉の一次燃焼室上部空間に於ける燃焼ガスの成分分布の特徴を活用することにより、熱交換器に於ける低温腐食の発生を有効に防止しつつ、一次燃焼室内の放射エネルギーを主な熱源とする熱交換により低沸点熱媒体を加熱することを可能とし、廃熱回収率や発電効率の向上が図れると共に、簡便にしかも経済的にごみ焼却設備へ適用できるようにしたストーカ式燃焼炉に於ける小規模発電システムの提供を発明の主目的とするものである。 The present invention has the above-mentioned problems in a low-temperature waste heat recovery power generation system using a low-boiling-point heat medium, that is, a binary power generation system that uses two heat mediums (heat cycles) until power generation. When the power of machinery such as the heat medium circulation pump is larger than the generated power, the substantial utilization rate of the generated output is low, and when using a heat exchanger that uses incinerator exhaust gas as a heat source, Low heat transfer efficiency due to low heat transfer rate, and when heating low boiling point heat medium with waste incinerator exhaust gas, etc., low temperature corrosion occurs in heat exchangers and equipment life is shortened, etc. While effectively preventing the occurrence of low-temperature corrosion in the heat exchanger by utilizing the characteristics of the component distribution of the combustion gas in the upper space of the primary combustion chamber of the stoker-type waste incinerator, Radiant energy in the primary combustion chamber A stoker system that can heat a low-boiling point heat medium through heat exchange as the main heat source, improve waste heat recovery rate and power generation efficiency, and can be applied to waste incineration facilities easily and economically. The main object of the invention is to provide a small-scale power generation system in a combustion furnace.
上記目的を達成するため、本発明に係るストーカ式焼却炉に於ける小規模発電システムは、第1の手段として、ストーカ式焼却炉の一次燃焼室内の燃焼熱を加熱源とする熱交換器と蒸気タービン発電機と凝縮器と熱媒体循環ポンプとから熱媒体循環路を形成し、当該熱媒体循環路内を前記熱媒体循環ポンプにより水よりも低沸点の低沸点熱媒体を循環流通させると共に、前記熱交換器で発生した前記低沸点熱媒体の蒸気により蒸気タービン発電機を駆動する構成とし、前記低沸点熱媒体が流通する前記熱交換器の伝熱管を、前記一次燃焼室の後燃焼ゾーン内に配置している。 In order to achieve the above object, a small-scale power generation system in a stoker-type incinerator according to the present invention includes, as a first means , a heat exchanger that uses combustion heat in a primary combustion chamber of a stoker-type incinerator as a heating source, A heat medium circulation path is formed from the steam turbine generator, the condenser, and the heat medium circulation pump, and a low boiling point heat medium having a lower boiling point than water is circulated through the heat medium circulation path by the heat medium circulation pump. the generated in the heat exchanger and configured to drive a steam turbine generator with steam of low-boiling heat transfer medium, the heat transfer tubes of the heat exchanger in which the lower boiling point heat medium flows, after said primary combustion chamber the combustion It is placed in the zone.
また、本発明に係るストーカ式焼却炉に於ける小規模発電システムは、第2の手段として、ストーカ式焼却炉の一次燃焼室内の燃焼熱を加熱源とする熱交換器と蒸気タービン発電機と凝縮器と熱媒体循環ポンプとから熱媒体循環路を形成し、当該熱媒体循環路内を前記熱媒体循環ポンプにより水よりも低沸点の低沸点熱媒体を循環流通させると共に、前記熱交換器で発生した前記低沸点熱媒体の蒸気により蒸気タービン発電機を駆動する構成とし、前記熱交換器を前記一次燃焼室の外部に設けるとともに、前記一次燃焼室の後燃焼ゾーンから炉外へ導出した燃焼ガスにより前記熱交換器を流通する前記低沸点熱媒体を加熱する構成としている。 In addition, the small-scale power generation system in the stoker type incinerator according to the present invention includes, as a second means, a heat exchanger that uses combustion heat in the primary combustion chamber of the stoker type incinerator as a heat source, a steam turbine generator, A heat medium circulation path is formed from the condenser and the heat medium circulation pump, and a low boiling point heat medium having a boiling point lower than that of water is circulated through the heat medium circulation path by the heat medium circulation pump, and the heat exchanger The steam turbine generator is driven by the steam of the low-boiling-point heat medium generated in step 1, the heat exchanger is provided outside the primary combustion chamber, and is led out of the furnace from the post-combustion zone of the primary combustion chamber. The low boiling point heat medium flowing through the heat exchanger is heated by combustion gas.
上記第1の手段において、一次燃焼室の後燃焼ゾーンを形成する天井壁又は側壁若しくは後壁の何れかに前記熱交換器を支持固定する構成としてもよい。 In the first means, it may be configured to support and fix the heat exchanger to either the top wall or sidewalls or the rear wall to form the combustion zone after the primary combustion chamber.
本願発明では、熱媒体を低沸点熱媒体とすると共に、当該低沸点熱媒体を加熱、蒸発させる熱交換器をストーカ式焼却炉の一次燃焼室の後燃焼ゾーン内に配置して、腐食性ガスを殆ど含有しない後燃焼ゾーン内に於いて、放射熱エネルギーを主に用いて熱交換器により低沸点熱媒体へ燃焼熱を回収すると共に、蒸発させた低沸点熱媒体蒸気により蒸気タービン発電機を駆動して発電を行う構成としている。
その結果、燃焼ガスの接触伝熱による熱交換の場合よりもより高い熱伝達率が得られ、燃焼熱を効率よく回収できると共に、熱媒体循環ポンプ等の発電設備の捕機用動力を大幅に削減することができ、発電効率が向上する。
In the present invention, the heat medium is a low-boiling point heat medium, and a heat exchanger for heating and evaporating the low-boiling point heat medium is disposed in the post-combustion zone of the primary combustion chamber of the stoker type incinerator, and corrosive gas In the post-combustion zone containing almost no methane, the heat of the combustion is recovered to the low boiling point heat medium by the heat exchanger mainly using the radiant heat energy, and the steam turbine generator is It is configured to drive and generate power.
As a result, a higher heat transfer rate can be obtained than in the case of heat exchange by contact heat transfer of combustion gas, combustion heat can be recovered efficiently, and the power for catching power generation equipment such as a heat medium circulation pump can be greatly increased. It can be reduced and the power generation efficiency is improved.
また、ストーカ式燃焼炉の燃焼ガス内にSOxやHCl等の腐食性ガスを殆ど含有しない雰囲気内、即ちストーカ式燃焼炉の後燃焼ゾーン内に熱交換器を設置する構成としているため、熱交換器の熱交換管へ燃焼ガスが直接接触しても低温腐食を生ずる危険性が高くない。その結果、熱交換器の寿命の短縮や補修費の増加を招くことなしに、ごみ発電設備の設置に要する費用総額の大幅な削減が可能となる。 In addition, a heat exchanger is installed in the atmosphere containing almost no corrosive gas such as SOx or HCl in the combustion gas of the stoker-type combustion furnace, that is, in the post-combustion zone of the stoker-type combustion furnace. Even if the combustion gas is in direct contact with the heat exchanger tube of the vessel, the risk of low temperature corrosion is not high. As a result, it is possible to significantly reduce the total cost of installing the waste power generation facility without reducing the life of the heat exchanger and increasing the repair cost.
更に、熱交換器はストーカ式燃焼炉の後燃焼ゾーン等へ容易に設置することが出来るため、既設のストーカ式燃焼炉であっても本発電システムを容易に適用することができ、廃熱回収率の向上や発電効率の向上が可能となる。 Furthermore, since the heat exchanger can be easily installed in the rear combustion zone, etc. of the stoker-type combustion furnace, the power generation system can be easily applied even to an existing stoker-type combustion furnace, and waste heat recovery is possible. The rate and power generation efficiency can be improved.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る小規模発電システムの基本構成を示す系統図であり、図1に於いて、1はストーカ式燃焼炉、2はストーカ式燃焼炉の燃焼ガス(燃焼廃熱)を熱源とする熱交換器、3は熱交換器2内を流通する低沸点熱媒体、4は蒸気タービン発電機、5は低沸点熱媒体蒸気の凝縮器、6は低沸点熱媒体の循環ポンプ、7は低沸点熱媒体循環路、8は冷却器、9は冷却水、10は冷却水循環ポンプ、11a、11bは冷却水循環路、12は冷却用空気、13は送風機である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a system diagram showing a basic configuration of a small-scale power generation system according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a stoker-type combustion furnace, 2 is a combustion gas (combustion waste) of a stoker-type combustion furnace. (Heat) as a heat source, 3 is a low boiling point heat medium circulating in the
前記ストーカ式燃焼炉1は図2に示すように、炉本体14、廃棄物Wのホッパ15、供給プッシャー16、ストーカ17、ストーカ下ホッパ18、一次燃焼室19、二次燃焼室20、一次燃焼空気A1a〜A1d、二次燃焼空気A2、灰出し口21、灰コンテナ21a〜21d及び灰コンベア23等から構成されている。又、ストーカ17は、乾燥ストーカ17a、燃焼ストーカ17b及び後燃焼ストーカ17cから成り、ストーカ17下から各ストーカ17a、17b、17cに一次燃焼空気A1が供給される。更に、前記一次燃焼室19は、二次燃焼室20の下方位置にほぼ対応する燃焼ゾーン19aと、後燃焼ストーカ17cの上方にほぼ対応して燃焼ゾーン19aとほぼ同等の長さ寸法を有する後燃焼ゾーン19bとから形成されている。
As shown in FIG. 2, the stoker-type combustion furnace 1 includes a
図2を参照して、廃棄物ホッパ15内の廃棄物Wは、供給プッシャー16により乾燥ストーカ17a上へ供給され、下方から供給される一次燃焼空気A1と一次燃焼室19等からの幅射熱により加熱・乾燥されることにより、廃棄物W中の水分や揮発分が蒸発すると共に、CO(一酸化炭素)やHC(炭化水素)等の未燃ガス(還元ガス)が放出される。
Referring to FIG. 2, waste W in
乾燥された廃棄物Wは燃焼ストーカ17b上へ送られ、下方からの一次燃焼空気A1によって火炎を上げて燃焼すると共に、燃焼ストーカ17bの下流側端部に於いて燃え切り点に達し、引き続き後燃焼ストーカ17c上へ送られ、下方からの一次燃焼空気A1により所謂おき燃焼されたあと、灰出し口2bから落下排出される。
また、廃棄物Wの焼却に伴い発生する未燃ガスや未燃物は、ストーカ17下から供給される一次燃焼空気A1や二次燃焼室20へ供給される二次燃焼空気A2により完全燃焼され、その後排ガス出口(図示省略)から炉本体14外へ排出される。
尚、ストーカ式焼却炉1そのものは公知であるため、ここではその詳細な説明を省略する。
The dried waste W is fed onto the
Further, the unburned gas and unburned substances generated by the incineration of the waste W are completely caused by the primary combustion air A 1 supplied from under the
In addition, since the stoker type incinerator 1 itself is well-known, the detailed description is abbreviate | omitted here.
前記熱交換器2は、公知の熱交換器と同じ構造のものであり、伝熱管内を流通する低沸点熱媒体3を後燃焼ゾーン19bからの燃焼ガスの熱で加熱することにより、低沸点熱媒体蒸気が生成される。また、当該熱交換器2の伝熱管には、通常の熱交換器用炭素鋼管が使用されており、特別な耐食性鋼管は使用されていない。
The
当該熱交換器2は一次燃焼室19の後燃焼ゾーン19b内に設置されており、後燃焼ゾーン19b内の燃焼熱の放射エネルギーが、所謂輻射伝熱により高熱伝達率で以って伝熱管(熱交換管)に伝えられることにより、高沸点熱媒体3が効率よく加熱、気化されることになる。尚、熱交換器2を一次燃焼室19の外に設け、後燃焼ゾーン19bから炉本体外へ導出した燃焼ガスによりこれを加熱する構成としても良いことは勿論可能である。
The
上記熱交換器2を設置する位置は、図2に示す如く一次燃焼室19の廃棄物Wの流れ方向の長さ寸法Lの略中央より下流の天井壁面や側壁面或いは後燃焼ストーカ17c上方の空間部であってもよく、更に、一次燃焼室19の末端側の後壁面であってもよい。
As shown in FIG. 2, the position where the
当該熱交換器2を上記一次燃焼室19の後燃焼ゾーン19b領域内に設置するのは、所謂伝熱管(熱交換管)の低温腐食の発生を防止するためである。即ち、熱回収媒体として低沸点熱媒体3を用いると、前述の如く伝熱管(熱交換管)に直接に接触する燃焼ガス内にSOXやHCl等の腐食性ガスが存在すると、必然的に低温腐食の危険性が高まるからである。
The reason why the
ところが、ストーカ式焼却炉、特に都市ごみ焼却用の階段式ストーカ焼却炉にあっては、後燃焼ゾーン19bに於ける燃焼ガス内のSOXやHCl等の腐食性ガスの含有量が、燃焼ゾーン19a内の燃焼ガスに比較して大幅に減少することが確認されている。
However, in a stoker-type incinerator, particularly a step-type stoker incinerator for municipal waste incineration, the content of corrosive gases such as SO X and HCl in the combustion gas in the
何故なら、燃焼ガス内のHClやSOx等の腐食性ガスは、廃棄物W中に含まれている塩化ビニール等のプラスチック類等の燃焼により発生しており、このプラスチック類等は350℃〜500℃で分解・燃焼すると共にその燃焼速度が速いため、燃焼ストーカ17b上で燃焼する。そのため、腐食性ガスは、主に燃焼ストーカ17a及び17b上で発生し、燃焼ストーカ17bや乾燥ストーカ17a上方の燃焼ゾーン19a内の主燃焼排ガス中に多く存在し、その結果、後燃焼ストーカ11c上方の後燃焼ゾーン19b内の燃焼ガス中には、腐食性ガスやダストが殆ど残存しないことになる。
This is because corrosive gases such as HCl and SOx in the combustion gas are generated by combustion of plastics such as vinyl chloride contained in the waste W, and these plastics are 350 ° C to 500 ° C. Since it decomposes and burns at 0 ° C. and its combustion speed is high, it burns on the
また、産業廃棄物焼却炉(階段式ストーカ焼却炉、燃焼ストーカと後燃焼ストーカの2段のみ)に於ける測定に於いても、二次燃焼室20から、炉外へ排出する燃焼排ガス中のSO2が300ppm、HClが950ppmの時に、後燃焼ゾーン19bから導出した燃焼ガス中のSO2が8ppm、HClが50ppmになると云う結果が得られている。
Also, in the measurement in industrial waste incinerators (stepped stoker incinerator, only two stages of combustion stoker and post-combustion stoker), in the exhaust gas discharged from the
つまり、ストーカ焼却炉、特に階段式ストーカ焼却炉にあっては、後燃焼ゾーン19b内の燃焼ガス内にはSOxやHCl等の腐食性ガスが殆ど存在せず、その結果、後燃焼ゾーン19b内に熱交換器2を設置したとしても、低温腐食の危険性が特に高まることが無いと云える。
That is, in a stoker incinerator, particularly a staircase type stoker incinerator, there is almost no corrosive gas such as SOx or HCl in the combustion gas in the
前記低沸点熱媒体3は、蒸気圧力、熱容量、伝熱係数、腐食性、安定性等を総合的に判断して選択され、水以外の沸点が100℃以下の低沸点熱媒体が望ましい。尚、本実施形態に於いては、低沸点熱媒体として代替フロン(HFE、沸点34℃)を使用しているが、代替フロン等の不活性ガスの他に、アンモニアや炭化水素系のブタン、ペンタン等の可燃性ガスの使用も可能である。
The low boiling
次に、本発明に係るストーカ式焼却炉に於ける小規模発電システムの作動について説明する。
図1及び図2を参照して、低沸点熱媒体の循環ポンプ6により温度約30〜32℃の^低沸点媒体(ペンタン・沸点36℃)3が熱交換器2の伝熱管へ供給され、ここで後燃焼ゾーン19b内の燃焼熱(燃焼ガス)により加熱され、熱媒体蒸気が生成される。
Next, the operation of the small-scale power generation system in the stoker type incinerator according to the present invention will be described.
1 and 2, a low boiling point medium (pentane / boiling point 36 ° C.) 3 having a temperature of about 30 to 32 ° C. is supplied to the heat transfer tube of the
発生した低沸点媒体蒸気により蒸気タービン発電機4が回転駆動され、所用の発電が行われると共に、蒸気タービン・タービン発電機で仕事をした低沸点熱媒体蒸気は凝縮器5へ導入され冷却水9により冷却されて凝縮する。
The
尚、この凝縮された低沸点熱媒体3が熱交換器2を含む低沸点熱媒体循環路7内を循環流通することにより、連続的な発電が行われる。また、冷却水9は空冷式冷却器8により冷却され、冷却水循環路11内を循環流通する。
The condensed low boiling
本発明に係る小規模発電システムは、ストーカ式焼却炉の後燃焼ゾーン19b内へ熱交換器2を配置する構成としているため、所謂ごみ発電設備を設けた大型のストーカ式ごみ焼却炉であっても、或いは所謂ごみ発電設備を有しない大型若しくは小型のストーカ式ごみ焼却炉であっても、設備費の大幅な高騰を招くことなしに簡単に設置することができると共に、廃熱回収効率の向上と経済的な高効率発電を行うことができ、高い実用的効用が得られる。
The small-scale power generation system according to the present invention is a large-scale stoker-type waste incinerator provided with a so-called waste power generation facility because the
本発明に係る小規模発電システムは、ごみ処理容量の大・小を問わずあらゆるストーカ式焼却炉に適用することができるものである。 The small-scale power generation system according to the present invention can be applied to any stoker-type incinerator regardless of whether the waste treatment capacity is large or small.
W 廃棄物
A1 一次燃焼空気
A2 二次燃焼空気
1 ストーカ式燃焼炉
2 熱交換器
3 低沸点熱媒体
4 タービン発電機
5 凝縮器
6 低沸点熱媒体循環ポンプ
7 低沸点熱媒体循環路
8 冷却器
9 冷却水
10 冷却水循環ポンプ
11 冷却水循環路
12 空気
13 送風機
14 炉本体
15 廃棄物ホッパ
16 供給プッシャー
17 ストーカ
17a 乾燥ストーカ
17b 燃焼ストーカ
17c 後燃焼ストーカ
18 ストーカ式ホッパ
19 一次燃焼室
19a 燃焼ゾーン
19b 後燃焼ゾーン
20 二次燃焼室
21 灰出し口
W Waste A 1 Primary combustion air A 2 Secondary combustion air 1 Stoker
Claims (3)
前記低沸点熱媒体が流通する前記熱交換器の伝熱管を、前記一次燃焼室の後燃焼ゾーン内に配置したストーカ式焼却炉に於ける小規模発電システム。 A heat medium circulation path is formed from a heat exchanger that uses combustion heat in the primary combustion chamber of the stoker-type incinerator as a heat source, a steam turbine generator, a condenser, and a heat medium circulation pump, and the inside of the heat medium circulation path is with circulating flow of low-boiling heat transfer medium having a low boiling point than that of water by the heat medium circulation pump, and configured to drive a steam turbine generator by the steam of the low-boiling heat medium generated in the heat exchanger,
A small-scale power generation system in a stoker-type incinerator in which a heat transfer tube of the heat exchanger through which the low-boiling-point heat medium flows is arranged in a post-combustion zone of the primary combustion chamber .
前記熱交換器を前記一次燃焼室の外部に設けるとともに、前記一次燃焼室の後燃焼ゾーンから炉外へ導出した燃焼ガスにより前記熱交換器を流通する前記低沸点熱媒体を加熱する構成としたストーカ式焼却炉に於ける小規模発電システム。 A heat medium circulation path is formed from a heat exchanger that uses combustion heat in the primary combustion chamber of the stoker-type incinerator as a heat source, a steam turbine generator, a condenser, and a heat medium circulation pump, and the inside of the heat medium circulation path is A low boiling point heat medium having a lower boiling point than water is circulated and circulated by a heat medium circulation pump, and a steam turbine generator is driven by steam of the low boiling point heat medium generated by the heat exchanger,
The heat exchanger is provided outside the primary combustion chamber, and the low-boiling point heat medium flowing through the heat exchanger is heated by the combustion gas led out of the furnace from the post-combustion zone of the primary combustion chamber. A small-scale power generation system in a stoker-type incinerator.
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