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技術 発電方法及び発電装置

出願人 日鉄エンジニアリング株式会社
発明者 栗田雅也栗林和浩
出願日 2016年6月16日 (4年8ヶ月経過) 出願番号 2016-120048
公開日 2017年12月21日 (3年1ヶ月経過) 公開番号 2017-223418
状態 特許登録済
技術分野 廃ガス処理 他に分類されない燃焼 蒸気発生一般
主要キーワード 成分計 廃棄物発電システム 融点上昇 脱水機構 アルカリ性成分 採算性 混合機構 スラリー槽
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年12月21日)のものです。
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図面 (8)

課題

コストの上昇を抑制しつつ、ボイラ過熱器官の腐食を抑制することができる方法及び装置を提供する。

解決手段

発電装置3による発電方法は、廃棄物処理装置2における廃棄物の処理に伴い発生した排ガス発電用のボイラ10に送ることと、ボイラ10を通過した排ガスに含まれる硫黄から硫黄化合物を生成し、回収することと、硫黄化合物の少なくとも一部をボイラ10よりも上流側に還流させることと、を含む。

概要

背景

特許文献1には、廃棄物の処理に伴い発生し、ボイラに送られるガス硫黄含有化合物を供給する方法が開示されている。この方法によれば、金属塩化物硫酸塩に変化する。硫酸塩の融点は、金属塩化物の融点に比較して高い。このため、ガス中の塩の溶融及びボイラの過熱器管への付着が生じ難くなる。従って、過熱器管の腐食抑制が期待される。

概要

コストの上昇を抑制しつつ、ボイラの過熱器官の腐食を抑制することができる方法及び装置を提供する。発電装置3による発電方法は、廃棄物処理装置2における廃棄物の処理に伴い発生した排ガス発電用のボイラ10に送ることと、ボイラ10を通過した排ガスに含まれる硫黄から硫黄化合物を生成し、回収することと、硫黄化合物の少なくとも一部をボイラ10よりも上流側に還流させることと、を含む。

目的

そこで本開示は、コストの上昇を抑制しつつ、ボイラの過熱器官の腐食を抑制することができる発電方法及び発電装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

廃棄物処理装置における廃棄物の処理に伴い発生した排ガス発電用ボイラに送ることと、前記ボイラを通過した前記排ガスに含まれる硫黄から硫黄化合物を生成し、回収することと、前記硫黄化合物の少なくとも一部を前記ボイラよりも上流側に還流させることと、を含む発電方法

請求項2

前記硫黄化合物の一部を前記ボイラよりも上流側には還流させずに排出することを更に含む、請求項1記載の発電方法。

請求項3

前記排ガス中の塩素の量に対する前記排ガス中の硫黄の量の比率が所定の閾値を超えるように、排出する前記硫黄化合物の量を調節することを更に含む、請求項2記載の発電方法。

請求項4

前記硫黄化合物を生成し、回収することは、前記排ガスをアルカリ性中和剤に接触させ、前記排ガス中の酸性成分と前記中和剤との中和により得られた物質を前記排ガスから分離することと、前記物質を水に混入させることと、前記物質のうち、水に溶解しなかった成分を回収することと、を含む、請求項1〜3のいずれか一項記載の発電方法。

請求項5

水に溶解しなかった成分を回収することは、前記物質を混入させた水に対して脱水処理を施して得られる残渣を回収することを含み、前記硫黄化合物の少なくとも一部を前記ボイラよりも上流側に還流させることは、前記残渣の少なくとも一部を前記廃棄物処理装置に投入することを含む、請求項4記載の発電方法。

請求項6

水に溶解しなかった成分を回収することは、前記物質を混入させた水に対して脱水処理を施して得られるスラリー状の残渣を回収することを含み、前記硫黄化合物の少なくとも一部を前記ボイラよりも上流側に還流させることは、前記スラリー状の残渣を前記ボイラに送られる前記排ガスに吹き込むことを含む、請求項4記載の発電方法。

請求項7

水に溶解しなかった成分を回収することは、前記物質を混入させた水に対して脱水処理を施して得られる残渣を回収することを含み、前記硫黄化合物の少なくとも一部を前記ボイラよりも上流側に還流させることは、前記残渣に乾燥処理を施して得られる粉状体を、前記ボイラに送られる前記排ガスに吹き込むことを含む、請求項4記載の発電方法。

請求項8

前記硫黄化合物を生成し、回収することは、前記排ガスをアルカリ性の第一中和剤に接触させ、前記排ガス中の酸性成分と前記第一中和剤との中和により得られた第一物質の少なくとも一部を前記排ガスから分離することと、前記第一物質が分離された前記排ガスをアルカリ性の第二中和剤に接触させ、前記排ガス中の酸性成分と前記第二中和剤との中和により得られた第二物質の少なくとも一部を前記排ガスから分離して回収することと、を含む、請求項1〜3のいずれか一項記載の発電方法。

請求項9

前記第一中和剤として、スラリー状の中和剤を用い、前記第二中和剤として、粉状の中和剤を用いる、請求項8記載の発電方法。

請求項10

前記第二中和剤として供給するアルカリ性成分の量に比較して多くのアルカリ性成分を前記第一中和剤として供給する、請求項8又は9記載の発電方法。

請求項11

廃棄物処理装置における廃棄物の処理に伴い発生した排ガスから、発電用に熱エネルギーを回収するためのボイラと、前記ボイラを通過した前記排ガスに含まれる硫黄から硫黄化合物を生成し、回収するための抽出装置と、前記硫黄化合物の少なくとも一部を前記ボイラよりも上流側に還流させるための還流機構と、を備える発電装置

請求項12

前記硫黄化合物の一部を前記ボイラよりも上流側には還流させずに排出するための成分調節機構を更に備える、請求項11記載の発電装置。

請求項13

前記排ガス中の塩素の量に対する前記排ガス中の硫黄の量の比率が所定の閾値を超えるように、前記成分調節機構を制御するコントローラを更に備える請求項12記載の発電装置。

請求項14

前記抽出装置は、前記排ガスがアルカリ性の中和剤に接触するように、当該中和剤を供給する中和剤供給部と、前記排ガス中の酸性成分と前記中和剤との中和により得られた物質を前記排ガスから分離するフィルタと、前記物質を水に混入させる混合機構と、前記物質のうち、水に溶解しなかった成分を回収する回収機構と、を有する、請求項11〜13のいずれか一項記載の発電装置。

請求項15

前記回収機構は、前記物質を混入させた水に対して脱水処理を施し、前記脱水処理により得られた残渣を回収し、前記還流機構は、前記残渣の少なくとも一部を前記廃棄物処理装置に投入する、請求項14記載の発電装置。

請求項16

前記回収機構は、前記物質を混入させた水に対して脱水処理を施し、前記脱水処理により得られたスラリー状の残渣を回収し、前記還流機構は、前記スラリー状の残渣を前記ボイラに送られる前記排ガスに吹き込む、請求項14記載の発電装置。

請求項17

前記回収機構は、前記物質を混入させた水に対して脱水処理を施し、前記脱水処理により得られた残渣を回収し、前記還流機構は、前記脱水処理により得られた残渣に乾燥処理を施し、前記乾燥処理により得られた粉状体を、前記ボイラに送られる前記排ガスに吹き込む、請求項14記載の発電装置。

請求項18

前記抽出装置は、前記排ガスがアルカリ性の第一中和剤に接触するように、当該第一中和剤を供給する第一中和剤供給部と、前記排ガス中の酸性成分と前記第一中和剤との中和により得られた第一物質の少なくとも一部を前記排ガスから分離する第一フィルタと、前記第一物質が分離された前記排ガスがアルカリ性の第二中和剤に接触するように、当該第二中和剤を供給する第二中和剤供給部と、前記排ガス中の酸性成分と前記第二中和剤との中和により得られた第二物質の少なくとも一部を前記排ガスから分離して回収する第二フィルタと、を含む、請求項11〜13のいずれか一項記載の発電装置。

請求項19

前記第一中和剤供給部は、スラリー状の中和剤を前記第一中和剤として供給し、前記第二中和剤供給部は、粉状の中和剤を前記第二中和剤として供給する、請求項18記載の発電装置。

請求項20

前記第一中和剤供給部は、前記第二中和剤供給部が前記第二中和剤として供給するアルカリ性成分の量に比較して多くのアルカリ性成分を前記第一中和剤として供給する、請求項18又は19記載の発電装置。

技術分野

0001

本開示は、発電方法及び発電装置に関する。

背景技術

0002

特許文献1には、廃棄物の処理に伴い発生し、ボイラに送られるガス硫黄含有化合物を供給する方法が開示されている。この方法によれば、金属塩化物硫酸塩に変化する。硫酸塩の融点は、金属塩化物の融点に比較して高い。このため、ガス中の塩の溶融及びボイラの過熱器管への付着が生じ難くなる。従って、過熱器管の腐食抑制が期待される。

先行技術

0003

特開2016−11813号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1の方法では、硫黄含有化合物を含む添加剤を新たに準備し、供給するために追加のコストが発生する。このため、実用化のためには採算性の改善が望まれている。そこで本開示は、コストの上昇を抑制しつつ、ボイラの過熱器官の腐食を抑制することができる発電方法及び発電装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0005

本開示の一側面に係る発電方法は、廃棄物処理装置における廃棄物の処理に伴い発生した排ガス発電用のボイラに送ることと、ボイラを通過した排ガスに含まれる硫黄から硫黄化合物を生成し、回収することと、硫黄化合物の少なくとも一部をボイラよりも上流側に還流させることと、を含む。

0006

この発電方法によれば、硫黄化合物をボイラよりも上流側に還流させることにより、排ガス中の飛灰の融点が上昇する。還流用の硫黄化合物は、ボイラを通過した排ガスから抽出されるので、硫黄化合物を新たに準備する必要がない。従って、コストの上昇を抑制しつつ、ボイラの過熱器管の腐食を抑制することができる。

0007

硫黄化合物の一部をボイラよりも上流側には還流させずに排出することを更に含んでもよい。この場合、排ガス中の硫黄の濃度を適度に調節することで、より確実にコストの上昇を抑制することができる。

0008

排ガス中の塩素の量に対する排ガス中の硫黄の量の比率が所定の閾値を超えるように、排出する硫黄化合物の量を調節することを更に含んでもよい。この場合、排ガス中の硫黄の濃度をより適切に調節することで、コストの上昇の抑制と、過熱器管の腐食の抑制との両立をより確実に図ることができる。

0009

硫黄化合物を生成し、回収することは、排ガスをアルカリ性中和剤に接触させ、排ガス中の酸性成分と中和剤との中和により得られた物質を排ガスから分離することと、上記物質を水に混入させることと、上記物質のうち、水に溶解しなかった成分を回収することと、を含んでもよい。この場合、物質を水に混入させる機構主体とする簡易な構成で硫黄化合物を回収できる。従って、より確実にコストの上昇を抑制できる。

0010

水に溶解しなかった成分を回収することは、物質を混入させた水に対して脱水処理を施して得られる残渣を回収することを含み、硫黄化合物の少なくとも一部をボイラよりも上流側に還流させることは、残渣の少なくとも一部を廃棄物処理装置に投入することを含んでもよい。この場合、廃棄物処理装置側に硫黄化合物の受け入れ用の構成を設けることなく、硫黄化合物をボイラよりも上流側に還流させることができる。従って、より確実にコストの上昇を抑制できる。

0011

水に溶解しなかった成分を回収することは、上記物質を混入させた水に対して脱水処理を施して得られるスラリー状の残渣を回収することを含み、硫黄化合物の少なくとも一部をボイラよりも上流側に還流させることは、スラリー状の残渣をボイラに送られる排ガスに吹き込むことを含んでもよい。この場合、処理前の廃棄物に残渣を混入させるのに比べて、硫黄化合物中のより多くを排ガス中に混入させることができる。従って、ボイラの過熱器管の腐食をより確実に抑制することができる。

0012

水に溶解しなかった成分を回収することは、物質を混入させた水に対して脱水処理を施して得られる残渣を回収することを含み、硫黄化合物の少なくとも一部をボイラよりも上流側に還流させることは、残渣に乾燥処理を施して得られる粉状体を、ボイラに送られる排ガスに吹き込むことを含んでもよい。この場合、スラリー状の残渣を排ガス中に吹き込むのに比べて、液体気化に伴う排ガスの温度低下を抑制し、当該温度低下に起因する発電効率の低下を抑制することができる。

0013

硫黄化合物を生成し、回収することは、排ガスをアルカリ性の第一中和剤に接触させ、排ガス中の酸性成分と第一中和剤との中和により得られた第一物質の少なくとも一部を排ガスから分離することと、第一物質が分離された排ガスをアルカリ性の第二中和剤に接触させ、排ガス中の酸性成分と第二中和剤との中和により得られた第二物質の少なくとも一部を排ガスから分離して回収することと、を含んでもよい。この場合、二段のフィルタを主体とする簡易な構成で硫黄化合物を回収できるので、より確実にコストの上昇を抑制できる。

0014

第一中和剤として、スラリー状の中和剤を用い、第二中和剤として、粉状の中和剤を用いてもよい。この場合、第一中和剤としてスラリー状の中和剤を用いることで、排ガス中の酸性成分と第一中和剤との反応効率が高められる。これにより、第一フィルタにおいて第一物質を排ガスから分離する際により多くの塩素を除去し、第二フィルタにおいては硫黄化合物をより高い濃度で含む第二物質を回収することができる。従って、ボイラの過熱器管の腐食をより確実に抑制することができる。一方、第二中和剤としては粉状の中和剤を用いることで、含水率の低い第二物質を回収することができる。このため、硫黄化合物の還流に伴う廃棄物処理装置の負荷上昇を抑制できる。従って、より確実にコストの上昇を抑制できる。なお、第一中和剤としてスラリー状の中和剤を用いることで、第二中和剤の供給前に排ガスの温度が下がる。中和反応の効率は、温度の低下に応じて高くなる。従って、第一中和剤としてスラリー状の中和剤を用いることは、第二中和剤の反応効率を向上させることにも寄与する。

0015

第二中和剤として供給するアルカリ性成分の量に比較して多くのアルカリ性成分を第一中和剤として供給してもよい。この場合、第一フィルタにおいて第一物質を排ガスから分離する際により多くの塩素を除去し、第二フィルタにおいては硫黄化合物をより高い濃度で含む第二物質を回収することができる。従って、ボイラの過熱器管の腐食をより確実に抑制することができる。

0016

本開示の一側面に係る発電装置は、廃棄物処理装置における廃棄物の処理に伴い発生した排ガスから、発電用に熱エネルギーを回収するためのボイラと、ボイラを通過した排ガスに含まれる硫黄から硫黄化合物を生成し、回収するための抽出装置と、硫黄化合物の少なくとも一部をボイラよりも上流側に還流させるための還流機構と、を備える。

0017

硫黄化合物の一部をボイラよりも上流側には還流させずに排出するための成分調節機構を更に備えてもよい。

0018

排ガス中の塩素の量に対する排ガス中の硫黄の量の比率が所定の閾値を超えるように、成分調節機構を制御するコントローラを更に備えてもよい。

0019

抽出装置は、排ガスがアルカリ性の中和剤に接触するように、当該中和剤を供給する中和剤供給部と、排ガス中の酸性成分と中和剤との中和により得られた物質を排ガスから分離するフィルタと、物質を水に混入させる混合機構と、物質のうち、水に溶解しなかった成分を回収する回収機構と、を有してもよい。

0020

回収機構は、物質を混入させた水に対して脱水処理を施し、脱水処理により得られた残渣を回収し、還流機構は、残渣の少なくとも一部を廃棄物処理装置に投入してもよい。

0021

回収機構は、物質を混入させた水に対して脱水処理を施し、脱水処理により得られたスラリー状の残渣を回収し、還流機構は、スラリー状の残渣をボイラに送られる排ガスに吹き込んでもよい。

0022

回収機構は、物質を混入させた水に対して脱水処理を施し、脱水処理により得られた残渣を回収し、還流機構は、脱水処理により得られた残渣に乾燥処理を施し、乾燥処理により得られた粉状体を、ボイラに送られる排ガスに吹き込んでもよい。

0023

抽出装置は、排ガスがアルカリ性の第一中和剤に接触するように、当該第一中和剤を供給する第一中和剤供給部と、排ガス中の酸性成分と第一中和剤との中和により得られた第一物質の少なくとも一部を排ガスから分離する第一フィルタと、第一物質が分離された排ガスがアルカリ性の第二中和剤に接触するように、当該第二中和剤を供給する第二中和剤供給部と、排ガス中の酸性成分と第二中和剤との中和により得られた第二物質の少なくとも一部を排ガスから分離して回収する第二フィルタと、を含んでもよい。

0024

第一中和剤供給部は、スラリー状の中和剤を第一中和剤として供給し、第二中和剤供給部は、粉状の中和剤を第二中和剤として供給してもよい。

0025

第一中和剤供給部は、第二中和剤供給部が第二中和剤として供給するアルカリ性成分の量に比較して多くのアルカリ性成分を第一中和剤として供給してもよい。

発明の効果

0026

本開示によれば、コストの上昇を抑制しつつ、ボイラの過熱器官の腐食を抑制することができる。

図面の簡単な説明

0027

第一実施形態に係る廃棄物発電システムの模式図である。
洗浄機構の模式図である。
第二実施形態に係る廃棄物発電システムの模式図である。
洗浄機構の模式図である。
第三実施形態に係る廃棄物発電システムの模式図である。
第四実施形態に係る廃棄物発電システムの模式図である。
第五実施形態に係る廃棄物発電システムの模式図である。

0028

以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

0029

1.第一実施形態
1.1廃棄物発電システム
図1に示すように、廃棄物発電システム1は、廃棄物処理装置2と発電装置3とを備える。

0030

1.2廃棄物処理装置
廃棄物処理装置2は、熱エネルギーにより廃棄物を減容化する処理を行い、これに伴いガスを発生する。以下、廃棄物処理装置2における廃棄物の処理に伴い発生するガスを「排ガス」という。廃棄物処理装置2は、排ガス中の硫黄を除去するための要素を有しない。廃棄物処理装置2の具体例としては、焼却炉又はガス化溶融炉等が挙げられる。焼却炉は、廃棄物を燃焼させることで減容化する。ガス化溶融炉は、廃棄物中の可燃成分熱分解によりガス化し、ガス化せずに残存した成分を溶融させる。

0031

以下、廃棄物処理装置2の一例として、ストーカ式焼却炉の構造を示す。廃棄物処理装置2は、投入ホッパ4と、一次燃焼室5と、二次燃焼室6と、ダクト7とを有する。

0032

投入ホッパ4は、廃棄物を上方から受け入れる。

0033

一次燃焼室5は、投入ホッパ4から投入された廃棄物を燃焼させる。一次燃焼室5は、鉄等の金属製の火格子8を有する。火格子8は、廃棄物を支持し、往復動作により当該廃棄物を移送する。一次燃焼室5は、廃棄物の可燃温度以上の温度環境にて火格子8の下方から燃焼用空気を供給し、火格子8上の廃棄物を燃焼させ、燃焼後に火格子8上に残留した主灰を下方に排出する。廃棄物の燃焼により発生したガスは、飛灰を含んだ状態で上昇する。一次燃焼室5は、硫黄を除去する処理を経ることなく、当該排ガスを二次燃焼室6に送る。

0034

二次燃焼室6は、一次燃焼室5から上昇したガスを受け入れ、当該ガス中の可燃性分を燃焼させる。ダクト7は、二次燃焼室6において発生した排ガスを後述のボイラ10に導く。

0035

1.3発電装置
発電装置3は、廃棄物処理装置2における廃棄物処理に伴い発生する熱エネルギーを利用して発電を行う。発電装置3は、ボイラ10と、エコノマイザ20と、抽出装置30と、還流機構40とを有する。

0036

(1)ボイラ
ボイラ10は、廃棄物処理装置2における廃棄物の処理に伴い発生し、硫黄を除去する処理を経ることなく排出された排ガスから、発電用に熱エネルギーを回収する。例えばボイラ10は、複数の過熱器管11を有する。過熱器管11は、排ガスと水との熱交換により発生した蒸気を更に加熱して過熱蒸気を発生させる。ボイラ10は、過熱器管11により発生させた過熱蒸気を発電用のタービン(不図示)に送る。

0037

(2)エコノマイザ
エコノマイザ20は、ボイラ10を通過した排ガス中に残る熱エネルギーにより、ボイラ10への供給用の水を予熱する。

0038

(3)抽出装置
抽出装置30は、ボイラ10を通過した排ガスに含まれる硫黄から硫黄化合物を生成し、回収する。硫黄化合物の具体例としては、硫酸カルシウム(CaSO4)等が挙げられる。例えば抽出装置30は、中和剤供給部31と、フィルタ32と、洗浄機構33とを有する。

0039

中和剤供給部31は、排ガスがアルカリ性の中和剤に接触するように、当該中和剤を供給する。例えば中和剤供給部31は、エコノマイザ20を通過して下流側に向かう排ガスに粉状の中和剤を吹き込む。中和剤は、排ガス中の酸性成分を中和可能であればどのようなものであってもよい。中和剤の含有成分の具体例としては、生石灰(CaO)、消石灰(Ca(OH)2)及び苛性ソーダ(NaOH)等が挙げられる。「粉状」とは、固形粒子集合し、流動性を有する状態を意味する。「吹き込む」とは、気体中に分散させて送り込むことを意味する。以下においても同様である。

0040

フィルタ32は、排ガス中の酸性成分と中和剤との中和により得られた物質(以下、「物質A」という。)の少なくとも一部を排ガスから分離する。排ガス中の酸性成分の具体例としては、塩化水素(HCL)等の塩素系の酸性成分及び硫酸(H2SO4)等の硫黄系の酸性成分等が挙げられる。物質Aは、例えば塩化カルシウム(CaCl2)等の塩素化合物及び例えば硫酸カルシウム(CaSO4)等の硫黄化合物等を含有する。フィルタ32は、例えばバグフィルタであり、濾布321を有する。排ガスは、フィルタ32内において濾布321を通過する。この際に、上記物質Aは濾布321を通過せずにフィルタ32内に残り、排ガスから分離される。

0041

フィルタ32は、物質Aを洗浄機構33に送る。図2に示すように、洗浄機構33は、混合機構34と、ポンプ35と、回収機構36とを有する。

0042

混合機構34は、フィルタ32から送られた物質Aを水に混入させる。例えば混合機構34は、混合槽341と撹拌装置342とを有する。混合槽341は水を収容し、フィルタ32から物質Aを受け入れる。撹拌装置342は、混合槽341内において水と物質Aとを撹拌する。例えば撹拌装置342は、混合槽341内の水中に配置されたスクリュー344と、スクリュー344を回転させるモータ343とを有する。

0043

ここで、物質Aは、水に混入することで、水に溶解する成分(以下、「成分a1」という。)と水に溶解しない成分(以下、「成分a2」という。)とに分離する。物質Aが、塩素化合物と硫黄化合物とを含む場合に、塩素化合物は水に溶解し易く、硫黄化合物は水に溶解し難い傾向がある。このため、塩素化合物の大半は成分a1に含まれ、硫黄化合物の大半は成分a2に含まれる。

0044

ポンプ35は、水と物質Aとの混合液を回収機構36に圧送する。回収機構36は、物質Aのうち、水に溶解しなかった成分a2を回収する。すなわち回収機構36は、成分a2に含まれる硫黄化合物を回収する。上述のように、物質A中の硫黄化合物の大半は成分a2に含まれる。従って、成分a2を回収することにより、物質A中の大半の硫黄化合物を回収することができる。

0045

回収機構36は、上記混合液に対して脱水処理を施し、脱水処理により得られた残渣を回収するように構成されていてもよい。上記残渣は成分a2を含む。すなわち、上記残渣を回収することは、成分a2に含まれる硫黄化合物を回収することに相当する。例えば回収機構36は、脱水機構361と、コンベヤ362と、廃水槽363と、ポンプ364とを含む。

0046

脱水機構361は、混合液に対して脱水処理を施し、当該混合液を廃水と残渣とに分離させる。脱水機構361の具体例としては、フィルタープレス脱水機スクリュープレス脱水機等が挙げられる。コンベヤ362は上記残渣を搬出する。コンベヤ362の具体例としてはベルトコンベヤ等が挙げられる。廃水槽363は上記廃水を貯留する。ポンプ364は廃水槽363中の廃水を圧送して排出する。

0047

(4)還流機構
図1戻り、還流機構40は、硫黄化合物の少なくとも一部をボイラ10よりも上流側に還流させる。「上流側」とは、廃棄物中の成分が廃棄物処理装置2及びボイラ10を順に経て通過する経路における上流側を意味する。「還流」とは、上記経路における下流側から上流側に物質を戻すことを意味する。以下においても同様である。

0048

例えば還流機構40は、脱水機構361における脱水処理により得られた残渣の少なくとも一部を廃棄物処理装置2に投入する。より具体的に、還流機構40はコンベヤ41を有する。コンベヤ41は、コンベヤ362により搬出された上記残渣を取得して搬送し、廃棄物処理装置2の投入ホッパ4に投入する。コンベヤ41の具体例としてはベルトコンベヤ等が挙げられる。

0049

(5)成分調節機構
発電装置3は、成分調節機構50を更に備えてもよい。成分調節機構50は、上記硫黄化合物の一部をボイラ10よりも上流側には還流させずに排出する。例えば成分調節機構50は、上記残渣をカッターにより切断し、一部をコンベヤ41に送り、残りの一部を系外に排出する。「系外」とは、ボイラ10及びエコノマイザ20を経て抽出装置30に至り、抽出装置30からボイラ10よりも上流側に還流する循環経路の外を意味する。

0050

(6)コントローラ
発電装置3は、コントローラ60及び成分計61を更に備えてもよい。成分計61は、排ガス中に含まれる塩素化合物及び硫黄化合物の量をそれぞれ検出する。例えば成分計61は、エコノマイザ20から抽出装置30に排ガスを導く経路に設けられ、エコノマイザ20を通過した排ガス中に含まれる塩素化合物及び硫黄化合物の量をそれぞれ検出する。

0051

なお、成分計61は、排ガスの含有成分を検出可能な箇所に設けられていればよいので、必ずしもエコノマイザ20の下流側に設けられていなくてもよい。例えば成分計61は、ダクト7内に設けられていてもよく、ボイラ10内に設けられてもよく、エコノマイザ20内に設けられていてもよい。成分計61は、例えばレーザ式塩化水素濃度計及び赤外線式SOx濃度計等により構成可能である。

0052

コントローラ60は、排ガス中の塩素の量に対する排ガス中の硫黄の量の比率が所定の閾値を超えるように、成分調節機構50を制御する。塩素の量及び硫黄の量は、それぞれ塩素原子の数及び硫黄原子の数である。所定の閾値は、例えば0.1〜0.2であり、0.13〜0.17であってもよい。

0053

例えばコントローラ60は、少なくとも以下の処理を実行するように構成された制御用コンピュータである。
a)成分計61による検出値電気信号として取得する。
b) 上記aにおいて取得した検出値に基づいて、排ガス中の塩素の量に対する排ガス中の硫黄の量の比率を算出する。
c) 上記bにおいて算出した比率が上記閾値よりも低い場合には、排出する硫黄化合物の量を減らすように成分調節機構50を制御する。

0054

制御用コンピュータは、少なくとも一つのプロセッサメモリ及びストレージを含む回路を有する。ストレージは、上記処理を実行するためのプログラムを格納し、プロセッサ及びメモリは当該プログラムに従って上記処理を実行する。

0055

1.4発電方法
続いて、発電方法の一例として、廃棄物発電システム1により実行される廃棄物処理及び発電の手順を説明する。当該発電手順は、廃棄物処理装置2における廃棄物の処理に伴い発生し、硫黄を除去する処理を経ることなく排出された排ガスを発電用のボイラ10に送ることと、ボイラ10を通過した排ガスに含まれる硫黄から硫黄化合物を生成し、回収することと、硫黄化合物の少なくとも一部をボイラ10よりも上流側に還流させることと、を含む。以下、当該発電手順の具体例を示す。

0056

廃棄物処理装置2は、投入ホッパ4から一次燃焼室5内に廃棄物を受け入れる。一次燃焼室5内に受け入れられた廃棄物は火格子8上に落下する。一次燃焼室5は、火格子8の往復動作により廃棄物を搬送しながら、燃焼用の空気を下方から供給して廃棄物を燃焼させ、燃焼後に火格子8上に残留した主灰を下方に排出する。廃棄物の燃焼により発生したガスは、飛灰を含んだ状態で上昇する。一次燃焼室5は、硫黄を除去する処理を経ることなく、当該排ガスを二次燃焼室6に送る。

0057

二次燃焼室6は、一次燃焼室5において発生したガスを下方から受け入れ、当該ガス中の可燃性分を燃焼させ、ダクト7を介して排ガスをボイラ10に送る。

0058

ボイラ10は、過熱器管11において排ガスの熱エネルギーを回収して過熱蒸気を発生させ、当該過熱蒸気を発電用のタービンに送り、熱エネルギーの回収後の排ガスをエコノマイザ20に送る。タービンは、過熱蒸気により回転して発電機を駆動し、電力を発生させる。エコノマイザ20は、ボイラ10を通過した排ガス中に残る熱エネルギーを回収してボイラ10への供給用の水を予熱し、熱エネルギーの回収後の排ガスを抽出装置30に送る。

0059

抽出装置30は、エコノマイザ20から送られた排ガスに含まれる硫黄から硫黄化合物を生成し、回収する。硫黄化合物を生成し、回収することは、排ガスをアルカリ性の中和剤に接触させ、排ガス中の酸性成分と中和剤との中和により得られた物質(上記物質A)を排ガスから分離することと、物質Aを水に混入させることと、物質Aのうち、水に溶解しなかった成分(上記成分a2)を回収することと、を含んでもよい。

0060

例えば、抽出装置30においては、排ガスがアルカリ性の中和剤に接触するように、当該中和剤を中和剤供給部31が供給し、上記物質Aをフィルタ32が排ガスから分離する。中和剤は、フィルタ32内において濾布321の表面に層(以下、「中和剤層」という。)を形成する。エコノマイザ20から抽出装置30に送られた排ガスは、フィルタ32内において中和剤層及び濾布321を通過する。この際に、排ガス中の酸性成分が中和剤により中和される。当該酸性成分と中和剤との中和により得られた物質Aの少なくとも一部は、濾布321を通過せずにフィルタ32内に残留し、排ガスから分離される。

0061

フィルタ32は物質Aを洗浄機構33に送る。洗浄機構33においては、混合機構34が物質Aを水に混入させ、ポンプ35が物質Aと水との混合液を回収機構36に送る。回収機構36は、物質Aのうち、水に溶解しなかった成分a2を回収する。

0062

成分a2を回収することは、上記混合液に対して脱水処理を施して得られる残渣を回収することを含んでもよい。例えば、回収機構36においては、脱水機構361が、混合液に対して脱水処理を施し、脱水処理により得られた残渣を回収する。コンベヤ362が、脱水処理により得られた残渣を搬出する。ポンプ364が、脱水処理により得られた水分を排出する。

0063

還流機構40は、硫黄化合物の少なくとも一部をボイラ10よりも上流側に還流させる。硫黄化合物の少なくとも一部をボイラ10よりも上流側に還流させることは、コンベヤ362により搬出された残渣の少なくとも一部を廃棄物処理装置2に投入することを含んでもよい。例えば、還流機構40においては、コンベヤ41が、コンベヤ362により搬出された残渣を取得して搬送し、廃棄物処理装置2の投入ホッパ4に投入する。

0064

以上の各手順が継続的に遂行されることにより、廃棄物処理と、これに伴い発生する熱エネルギーを利用した発電とが継続的に遂行される。

0065

廃棄物処理装置2に投入された残渣に含まれる硫黄化合物は、廃棄物処理に伴って加熱分解され、SOxとなって排ガス中に混入する。硫黄化合物は、CaSO4の形態で排ガス中に飛散する場合もある。このため、残渣を廃棄物処理装置2に投入することによって、排ガス中の硫黄濃度が高くなる。排ガス中の塩素の少なくとも一部は、廃棄物に含まれていた金属、重金属等と結合して金属塩化物(例えば、KCl,ZnCl2,SnCl2,PbCl2等)となる。複数種類の金属塩化物が共存すると、これに伴う共晶現象によって融点が低下する。一方、排ガス中の硫黄の少なくとも一部も、上記金属、重金属等と結合して金属硫化物(例えば、K2SO4,ZnSO4,SnSO4,PbSO4等)となる。金属塩化物と金属硫化物とが共存する場合も、これに伴う共晶現象によって融点が低下する。しかし、金属塩化物と金属硫化物とが共存することに伴う共晶現象による融点の低下は、複数種類の金属塩化物が共存することに伴う共晶現象による融点の低下よりも小さい。従って、排ガス中の硫黄濃度の上昇に伴って融点が上昇するので、過熱器管11への溶融物の付着が抑制されることで、当該過熱器管11の腐食が抑制される。

0066

また、金属塩化物の発生源となる廃棄物に残渣が混入することにより、排ガス中における金属塩化物の濃度が低下する。このことも、飛灰の融点上昇に寄与する。

0067

廃棄物発電システム1を用いた発電手順は、硫黄化合物の一部をボイラ10よりも上流側には還流させずに排出することを更に含んでもよい。この場合、例えば成分調節機構50が、上記残渣をカッターにより切断し、一部を上記コンベヤ41に送り、残りの一部を系外に排出する。

0068

廃棄物発電システム1を用いた発電手順は、排ガス中の塩素の量に対する排ガス中の硫黄の量の比率が所定の閾値を超えるように、排出する硫黄化合物の量を調節することを更に含んでもよい。この場合、例えばコントローラ60が、排ガス中の塩素の量に対する排ガス中の硫黄の量の比率が所定の閾値を超えるように、成分調節機構50を制御する。例えばコントローラ60は、次の手順で成分調節機構50を制御する。
a)成分計61による検出値を電気信号として取得する。
b) 上記aにおいて取得した検出値に基づいて、排ガス中の塩素の量に対する排ガス中の硫黄の量の比率を算出する。
c) 上記bにおいて算出した比率が上記閾値よりも低い場合には、排出する硫黄化合物の量を減らすように成分調節機構50を制御する。

0069

排ガス中の塩素の量に対する排ガス中の硫黄の量の比率が所定の閾値を超えるように、排出する硫黄化合物の量を調節することは、必ずしもコントローラ60により自動実行されなくてもよく、オペレータマニュアル操作に従って実行されてもよい。

0070

1.5 第一実施形態の効果
以上に説明したように、第一実施形態に係る発電装置3によれば、廃棄物処理装置における廃棄物の処理に伴い発生した排ガスを発電用のボイラ10に送ることと、ボイラ10を通過した排ガスに含まれる硫黄から硫黄化合物を生成し、回収することと、硫黄化合物の少なくとも一部をボイラ10よりも上流側に還流させることと、を含む発電方法を実行可能である。

0071

この発電方法によれば、硫黄化合物をボイラ10よりも上流側に還流させることにより、排ガス中の飛灰の融点が上昇する。還流用の硫黄化合物は、廃棄物の処理に伴い発生した排ガスから抽出されるので、硫黄化合物を新たに準備する必要がない。更に、ボイラ10を通過して温度が低下した排ガスから硫黄化合物を抽出するので、発生直後高温の排ガスから硫黄化合物を抽出するのに比べ、抽出用の構成を簡素化し得る。従って、コストの上昇を抑制しつつ、ボイラ10の過熱器管11の腐食を抑制することができる。

0072

発電装置3による発電方法は、硫黄化合物の一部をボイラ10よりも上流側には還流させずに排出することを更に含んでもよい。この場合、排ガス中の硫黄の濃度を適度に調節することができる。仮に、硫黄化合物の全てをボイラ10よりも上流側に還流することを継続すると、排ガス中のSOxの濃度が際限なく高くなることとなる。SOxの濃度が過度に高くなると、フィルタ32の負荷が高くなり、これがコスト上昇の要因となる可能性もある。これに対し、硫黄化合物の一部を排出し、排ガス中の硫黄の濃度を適度に調節することで、より確実にコストの上昇を抑制することができる。

0073

発電装置3による発電方法は、排ガス中の塩素の量に対する排ガス中の硫黄の量の比率が所定の閾値を超えるように、排出する硫黄化合物の量を調節することを更に含んでもよい。この場合、排ガス中の硫黄の濃度をより適切に調節することで、コストの上昇の抑制と、過熱器管11の腐食の抑制との両立をより確実に図ることができる。

0074

硫黄化合物を生成し、回収することは、排ガスをアルカリ性の中和剤に接触させ、排ガス中の酸性成分と中和剤との中和により得られた物質を排ガスから分離することと、上記物質を水に混入させることと、上記物質のうち、水に溶解しなかった成分を回収することと、を含んでもよい。この場合、物質を水に混入させる機構を主体とする簡易な構成で硫黄化合物を回収できる。従って、より確実にコストの上昇を抑制できる。

0075

水に溶解しなかった成分を回収することは、物質を混入させた水に対して脱水処理を施して得られる残渣を回収することを含み、硫黄化合物の少なくとも一部をボイラ10よりも上流側に還流させることは、残渣の少なくとも一部を廃棄物処理装置2に投入することを含んでもよい。この場合、廃棄物処理装置2側に硫黄化合物の受け入れ用の構成を設けることなく、硫黄化合物をボイラ10よりも上流側に還流させることができる。従って、より確実にコストの上昇を抑制できる。

0076

2.第二実施形態
図3に示すように、第二実施形態に係る廃棄物発電システム1Aは、発電装置3の洗浄機構33及び還流機構40を洗浄機構33A及び還流機構40Aにそれぞれ置き換えたものである。図4に示すように、洗浄機構33Aは、洗浄機構33の回収機構36を回収機構36Aに置き換えたものである。

0077

回収機構36Aは、上記混合液に対して脱水処理を施し、脱水処理により得られたスラリー状の残渣を回収するように構成されている。「スラリー状」とは、液分に粒子が混ざり込んで懸濁しており、ポンプにより圧送可能な流動性を有する状態を意味する。以下においても同様である。例えば回収機構36Aは、回収機構36と同様の脱水機構361、廃水槽363及びポンプ364に加え、スラリー槽365及びポンプ366を更に有する。

0078

回収機構36Aの脱水機構361は、上記混合液に対して脱水処理を施し、当該混合液をスラリー状の残渣と廃水とに分離する。スラリー槽365は上記スラリー状の残渣を貯留する。ポンプ366はスラリー槽365中のスラリー状の残渣を圧送して搬出する。

0079

図3に戻り、還流機構40Aは、上記スラリー状の残渣をボイラ10に送られる排ガスに吹き込む。例えば還流機構40Aは、ポンプ42とノズル43とを有する。

0080

ポンプ42は、ポンプ366により搬出された上記スラリー状の残渣を取得してノズル43に圧送する。ノズル43は、ダクト7内に開口し、スラリー状の残渣が気体中に分散するように吐出する。例えばノズル43は、ダクト7の上部に設けられ、下方に開口していている。

0081

ノズル43は、ボイラ10に送られる排ガスに対してスラリー状の残渣を吹き込むことが可能である限りどのように配置されていてもよい。例えばノズル43は、二次燃焼室6の上部に設けられ、下方に開口していてもよい。

0082

廃棄物発電システム1Aにより実行される廃棄物処理及び発電の手順において、水に溶解しなかった成分を回収することは、上記混合液に対して脱水処理を施して得られるスラリー状の残渣を回収することを含む。硫黄化合物の少なくとも一部をボイラ10よりも上流側に還流させることは、スラリー状の残渣をボイラ10に送られる排ガスに吹き込むことを含む。その他の手順は、廃棄物発電システム1により実行される手順と同様である。

0083

排ガスに吹き込まれたスラリー状の残渣に含まれる硫黄化合物は、高温の排ガスに晒されて加熱分解され、SOxとなって排ガス中に混入する。このため、スラリー状の残渣をボイラ10に吹き込むことによって、排ガス中のSOxの濃度が高くなる。従って、第二実施形態に係る発電方法によっても、第一実施形態に係る発電方法と同様に、コストの上昇を抑制しつつ、ボイラ10の過熱器管11の腐食を抑制することができる。

0084

更に、第二実施形態に係る発電方法によれば、ボイラ10に送られる排ガスに対してスラリー状の残渣が吹き込まれる。このため、処理前の廃棄物に残渣を混入させるのに比べて、硫黄化合物中のより多くをSOxにして排ガス中に混入させることができる。従って、ボイラ10の過熱器管11の腐食をより確実に抑制することができる。

0085

3.第三実施形態
図5に示すように、第三実施形態に係る廃棄物発電システム1Bは、発電装置3の還流機構40を還流機構40Bに置き換えたものである。還流機構40Bは、脱水処理により得られた残渣に乾燥処理を施し、乾燥処理により得られた粉状体を、ボイラ10に送られる排ガスに吹き込むように構成されている。例えば還流機構40Bは、乾燥機構44と、ブロワ45と、ノズル46とを有する。

0086

乾燥機構44は、コンベヤ362により搬出された上記残渣を取得し、当該残渣に乾燥処理を施して粉状体を得る。乾燥機構44の具体例としては、温風式の乾燥機等が挙げられる。ブロワ45は、乾燥機構44における乾燥処理により得られた粉状体を気体と共に圧送する。ノズル46は、ダクト7内に開口し、気体と共に圧送された粉状体を吐出する。例えばノズル46は、ダクト7の上部に設けられ、下方に開口していている。

0087

ノズル46は、ボイラ10に送られる排ガスに対して粉状体を吹き込むことが可能である限りどのように配置されていてもよい。例えばノズル46は、二次燃焼室6の上部に設けられ、下方に開口していてもよい。

0088

廃棄物発電システム1Bにより実行される廃棄物処理及び発電の手順において、硫黄化合物の少なくとも一部をボイラ10よりも上流側に還流させることは、残渣に乾燥処理を施して得られる粉状体を、ボイラ10に送られる排ガスに吹き込むことを含む。その他の手順は、廃棄物発電システム1により実行される手順と同様である。

0089

第三実施形態に係る発電方法によっても、第一実施形態に係る発電方法と同様に、コストの上昇を抑制しつつ、ボイラ10の過熱器管11の腐食を抑制することができる。

0090

更に、第三実施形態に係る発電方法によれば、ボイラ10に送られる排ガスに対して粉状体が吹き込まれる。このため、処理前の廃棄物に残渣を混入させるのに比べて、硫黄化合物中のより多くをSOxにして排ガス中に混入させることができる。従って、ボイラ10の過熱器管11の腐食をより確実に抑制することができる。また、スラリー状の残渣を排ガス中に吹き込むのに比べて、液体の気化に伴う排ガスの温度低下を抑制し、当該温度低下に起因する発電効率の低下を抑制することもできる。

0091

4.第四実施形態
図6に示すように、第四実施形態に係る廃棄物発電システム1Cは、発電装置3の抽出装置30を抽出装置70に置き換えたものである。抽出装置70は、第一中和剤供給部71と、第一フィルタ72と、第二中和剤供給部73と、第二フィルタ74とを含む。

0092

第一中和剤供給部71は、排ガスがアルカリ性の第一中和剤に接触するように、当該第一中和剤を供給する。例えば第一中和剤供給部71は、エコノマイザ20を通過して下流側に向かう排ガスに粉状の第一中和剤を吹き込む。第一中和剤は、排ガス中の酸性成分を中和可能であればどのようなものであってもよい。第一中和剤の具体例としては、生石灰(CaO)、消石灰(Ca(OH)2)及び苛性ソーダ(NaOH)等が挙げられる。

0093

第一フィルタ72は、排ガス中の酸性成分と第一中和剤との中和により得られた第一物質(以下、「物質A1」という。)の少なくとも一部を排ガスから分離する。排ガス中の酸性成分の具体例としては、例えば塩化水素(HCl)等の塩素系の酸性成分及び例えば硫酸(H2SO4)等の硫黄系の酸性成分等が挙げられる。物質A1は、例えば塩化カルシウム(CaCl2)等の塩素化合物及び例えば硫酸カルシウム(CaSO4)等の硫黄化合物等を含有する。

0094

第一フィルタ72は、例えばバグフィルタであり、濾布721を有する。排ガスは、第一フィルタ72内において濾布721を通過する。この際に、物質A1の少なくとも一部は濾布721を通過せずに第一フィルタ72内に残り、排ガスから分離される。

0095

第二中和剤供給部73は、物質A1が分離された排ガスがアルカリ性の第二中和剤に接触するように、当該第二中和剤を供給する。例えば第二中和剤供給部73は、第一フィルタ72を通過して下流側に向かう排ガスに粉状の第二中和剤を吹き込む。第二中和剤は、排ガス中の酸性成分を中和可能であればどのようなものであってもよい。第二中和剤の具体例としては、生石灰(CaO)、消石灰(Ca(OH)2)及び苛性ソーダ(NaOH)等が挙げられる。第二中和剤は、第一中和剤と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

0096

第二フィルタ74は、排ガス中の酸性成分と第二中和剤との中和により得られた第二物質(以下、「物質A2」という。)の少なくとも一部を排ガスから分離して回収する。排ガス中の酸性成分の具体例としては、例えば塩化水素(HCl)等の塩素系の酸性成分及び例えば硫酸(H2SO4)等の硫黄系の酸性成分等が挙げられる。物質A2は、例えば塩化カルシウム(CaCl2)等の塩素化合物及び例えば硫酸カルシウム(CaSO4)等の硫黄化合物等を含有する。

0097

第二フィルタ74は、例えばバグフィルタであり、濾布741を有する。排ガスは、第二フィルタ74内において濾布741を通過する。この際に、物質A2の少なくとも一部は濾布741を通過せずに第二フィルタ74内に残り、排ガスから分離される。

0098

ここで、塩素系の酸性成分は、硫黄系の酸性成分に比較して中和剤と反応し易い傾向がある。このため、エコノマイザ20を通過して下流側に向かう排ガスが塩素系の酸性成分及び硫黄系の酸性成分の両方を含んでいる場合、第一中和剤の供給量を適切に調節することにより、第一フィルタ72においては、塩素系の酸性成分の大半を排ガスから分離しつつ、硫黄系の酸性成分の大半を排ガス中に残存させることが可能である。このような調節により、第二フィルタ74においては、硫黄化合物を高濃度で含む物質A2を得ることができる。

0099

なお、エコノマイザ20を通過して下流側に向かう排ガスに含まれる塩素の量は、当該排ガスに含まれる硫黄の量に比較して多い傾向がある。この傾向に合わせ、第一中和剤供給部71は、第二中和剤供給部73が第二中和剤として供給するアルカリ性成分の量に比較して多くのアルカリ性成分を第一中和剤として供給するように構成されていてもよい。なお、「アルカリ性成分の量」とは、例えばアルカリ性成分の分子の数である。

0100

廃棄物発電システム1の還流機構40は、第二フィルタ74において回収された硫黄化合物の少なくとも一部をボイラ10よりも上流側に還流させる。例えば還流機構40は、第二フィルタ74において得られた物質A2の少なくとも一部を廃棄物処理装置2に投入する。より具体的にコンベヤ41のコンベヤ41は、第二フィルタ74から物質A2を取得して搬送し、廃棄物処理装置2の投入ホッパ4に投入する。

0101

廃棄物発電システム1Cにより実行される廃棄物処理及び発電の手順において、硫黄化合物を生成し、回収することは、排ガスをアルカリ性の第一中和剤に接触させ、排ガス中の酸性成分と第一中和剤との中和により得られた物質A1の少なくとも一部を排ガスから分離することと、物質A1が分離された排ガスをアルカリ性の第二中和剤に接触させ、排ガス中の酸性成分と第二中和剤との中和により得られた物質A2の少なくとも一部を排ガスから分離して回収することと、を含んでもよい。その他の手順は、廃棄物発電システム1により実行される手順と同様である。

0102

なお、廃棄物発電システム1Cの還流機構も、還流機構40Bと同様に、ボイラ10に送られる排ガス中に物質A2を吹き込むように構成されていてもよい。すなわち、廃棄物発電システム1Cにより実行される廃棄物処理及び発電の手順においても、硫黄化合物の少なくとも一部をボイラ10よりも上流側に還流させることは、物質A2をボイラ10に送られる排ガスに吹き込むことを含んでもよい。

0103

第四実施形態に係る発電方法によっても、第一実施形態に係る発電方法と同様に、コストの上昇を抑制しつつ、ボイラ10の過熱器管11の腐食を抑制することができる。

0104

また、二段のフィルタを主体とする簡易な構成で硫黄化合物を回収できるので、より確実にコストの上昇を抑制できる。更に、物質A2を水に混入させる必要がないので、乾燥機構を用いることなく含水率の低い状態で硫黄化合物を還流させることができる。このため、硫黄化合物の還流に伴う廃棄物処理装置2の負荷上昇を抑制できる。

0105

上述のように、第二中和剤として供給するアルカリ性成分の量に比較して多くのアルカリ性成分を第一中和剤として供給してもよい。この場合、第一フィルタにおいて物質A1を排ガスから分離する際により多くの塩素を除去し、第二フィルタにおいては硫黄化合物をより高い濃度で含む物質A2を回収することができる。従って、ボイラ10の過熱器管11の腐食をより確実に抑制することができる。

0106

5.第五実施形態
図7に示すように、第五実施形態に係る廃棄物発電システム1Dは、廃棄物発電システム1Cの抽出装置70を抽出装置70Aに置き換えたものである。抽出装置70Aは、抽出装置70の第一中和剤供給部71及び第一フィルタ72を第一中和剤供給部71A及び第一フィルタ72Aにそれぞれ置き換えたものである。

0107

第一中和剤供給部71Aは、スラリー状の中和剤を第一中和剤として供給する。例えば第一中和剤供給部71Aは、エコノマイザ20を通過して下流側に向かう排ガスにスラリー状の第一中和剤を吹き込む。より具体的に、第一中和剤供給部71Aは、後述の反応塔722内にスラリー状の第一中和剤を吹き込む。一方、抽出装置70Aの第二中和剤供給部73は、抽出装置70の第二中和剤供給部73と同様に、粉状の第二中和剤を供給する。

0108

第一フィルタ72Aは、排ガス中の酸性成分と第一中和剤との中和により得られた物質A1の少なくとも一部を排ガスから分離する。第一フィルタ72Aは、反応塔722とフィルタ本体723とを有する。

0109

反応塔722は、エコノマイザ20を通過して下流側に向かう排ガスを受け入れ、第一中和剤供給部71Aにより吹き込まれたスラリー状の第一中和剤に接触させる。これにより、排ガス中の酸性成分が第一中和剤により中和され、物質A1が析出する。

0110

フィルタ本体723は、反応塔722内において析出した物質A1の少なくとも一部を排ガスから分離する。フィルタ本体723は、例えばバグフィルタであり、濾布724を有する。排ガスは、フィルタ本体723内において濾布724を通過する。この際に、物質A1の少なくとも一部は濾布724を通過せずにフィルタ本体723内に残り、排ガスから分離される。

0111

なお、第一中和剤が含有するアルカリ性成分は、第二中和剤が含有するアルカリ性成分と同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、第一中和剤は生石灰(CaO)又は苛性ソーダ(NaOH)を含有し、第二中和剤は消石灰(Ca(OH)2)を含有していてもよい。第二中和剤として供給するアルカリ性成分の量に比較して多くのアルカリ性成分を第一中和剤として供給してもよい。

0112

このように、廃棄物発電システム1Dにより実行される廃棄物処理及び発電の手順においては、第一中和剤として、スラリー状の中和剤を用い、第二中和剤として、粉状の中和剤を用いる。その他は、廃棄物発電システム1Cにより実行される手順と同様である。

0113

スラリー状の中和剤においては、中和剤の主成分が液滴中に分散して存在するので、当該主成分が固形粒子中に含まれている場合に比較して、当該主成分が酸性成分と効率よく反応する。このため、第一中和剤としてスラリー状の中和剤を用いることで、排ガス中の酸性成分と第一中和剤との反応効率が高められる。これにより、第一フィルタにおいて第一物質を排ガスから分離する際により多くの塩素を除去し、第二フィルタにおいては硫黄化合物をより高い濃度で含む第二物質を回収することができる。従って、ボイラ10の過熱器管11の腐食をより確実に抑制することができる。

0114

一方、第二中和剤としては粉状の中和剤を用いることで、含水率の低い物質A2を回収することができる。このため、硫黄化合物の還流に伴う廃棄物処理装置2の負荷上昇を抑制できる。従って、より確実にコストの上昇を抑制できる。

0115

なお、第一中和剤としてスラリー状の中和剤を用いることで、第二中和剤の供給前に排ガスの温度が下がる。中和反応の効率は、温度の低下に応じて高くなる。従って、第一中和剤としてスラリー状の中和剤を用いることは、第二中和剤の反応効率を向上させることにも寄与する。

0116

第四実施形態と同様に、第二中和剤として供給するアルカリ性成分の量に比較して多くのアルカリ性成分を第一中和剤として供給してもよい。この場合、第一フィルタにおいて第一物質を排ガスから分離する際により多くの塩素を除去し、第二フィルタにおいては硫黄化合物をより高い濃度で含む第二物質を回収することができる。従って、ボイラ10の過熱器管11の腐食をより確実に抑制することができる。

0117

以上、実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

0118

ボイラ10を通過した排ガスから硫黄化合物を抽出し、ボイラ10よりも上流側に還流させることにより、排ガス中の塩素の量に対する排ガス中の硫黄の量の比率(以下、「S/Cl比率」という。)が上昇することを確認すべく、シミュレーションを行った。

0119

(実施例)
実測結果に基づき設定した以下の条件下にて、ボイラを通過した排ガスにおけるS/CL比率を算出した。
条件1)廃棄物発電システム1を用いる。
条件2)フィルタ32における塩素の回収率(排ガス中に含まれる塩素のうち、フィルタ32において回収される塩素の比率)は、95%である。
条件3) フィルタ32における硫黄の回収率(排ガス中に含まれる硫黄のうち、フィルタ32において回収される硫黄の比率)は、80%である。
条件4)混合機構34における塩素の溶解率(混合機構34に送られた塩素のうち、水に溶解する塩素の比率)は99%である。
条件5) 混合機構34における硫黄の溶解率(混合機構34に送られた硫黄のうち、水に溶解する硫黄の比率)は25%である。
条件6) 残渣の1/7を系外に排出し、残渣の6/7をボイラ10よりも上流側に還流させる。
条件7) ボイラ10よりも上流側に還流させた残渣に含まれる塩素及び硫黄の全てがボイラ10に進入するものと仮定する。

0120

(比較例)
以下の条件下にて、ボイラを通過した排ガスにおけるS/CL比率を算出した。
条件1) 実施例と同じ。
条件2) 実施例と同じ。
条件3) 実施例と同じ。
条件4) 実施例と同じ。
条件5) 実施例と同じ。
条件6) 全ての残渣を系外に排出し、ボイラ10よりも上流側に還流させない。

実施例

0121

(比較結果)
実施例におけるS/Cl比率は、比較例におけるS/Cl比率に対して約2倍であった。この結果より、排ガスから回収した硫黄化合物をボイラ10よりも上流側に還流させることにより、添加剤を別途準備することなくS/Cl比率を上昇させられることが確認された。

0122

2…廃棄物処理装置、3…発電装置、10…ボイラ、30,70,70A…抽出装置、40,40A,40B…還流機構、31…中和剤供給部、32…フィルタ、34…混合機構、36,36A…回収機構、361…脱水機構、50…成分調節機構、60…コントローラ、44…乾燥機構、71,71A…第一中和剤供給部、72,72A…第一フィルタ、73…第二中和剤供給部、74…第二フィルタ。

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