專利名稱：利用垃圾焚燒產(chǎn)生的熱量的發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用垃圾焚燒產(chǎn)生的熱量的鍋爐及其火力發(fā)電系統(tǒng)。
現(xiàn)有技術(shù)中，為有效利用焚燒垃圾所產(chǎn)生的熱量，常是利用其熱量直接加熱鍋爐，產(chǎn)生蒸汽，供給發(fā)電。
但是，這種方法，在鍋爐中水管部分上要附著垃圾焚燒殘灰，必須經(jīng)常進(jìn)行清除；不僅如此，而且由焚燒垃圾產(chǎn)生的高溫HCl、SO2氣體等也可能腐蝕爐子的水管，況且，使高壓運(yùn)行本身具有危險(xiǎn)性。
因而在現(xiàn)有技術(shù)中，在利用焚燒垃圾產(chǎn)生的熱量的蒸汽發(fā)生裝置中，通常是在爐溫為300℃、爐壓為30個(gè)大氣壓下運(yùn)行，即使使?fàn)t溫升到450℃以上、爐壓升至50個(gè)大氣壓以上，也難得到發(fā)電效率25％以上的發(fā)電系統(tǒng)。
另外，還進(jìn)行了與汽輪機(jī)等聯(lián)合發(fā)電來提高發(fā)電效率的嘗試。這種方法也考慮了與現(xiàn)有的LNG發(fā)電、重油發(fā)電相聯(lián)合，但從實(shí)際當(dāng)中并未施行這一點(diǎn)來看，該方法不能說是經(jīng)濟(jì)的方法(參見文獻(xiàn)日本工業(yè)社PPM-1994/7，第17、20、40、44、52、53頁)。
本發(fā)明的目的即是要解決有效利用焚燒垃圾產(chǎn)生的熱量中的困難，在安全穩(wěn)定運(yùn)行的條件下將(1)式所表示的垃圾焚燒純發(fā)電效率在安全運(yùn)行、安定運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下提高到30％左右。
本發(fā)明的利用垃圾焚燒熱的火力發(fā)電系統(tǒng)的特征是將垃圾在焚燒爐內(nèi)焚燒，用所產(chǎn)生的高溫氣體將另外引入的空氣通過熱交換器加熱到高溫，利用該被加熱的高溫氣體使礦物燃料(化石燃料)燃燒。
圖面簡(jiǎn)要說明

圖1是實(shí)施本發(fā)明之模式圖；圖2是現(xiàn)有工業(yè)廢棄物焚燒爐的模式圖；圖3表示圖1所示熱交換器3的其他例子。
實(shí)施例下邊，借附圖對(duì)本發(fā)明加以說明。
圖1是實(shí)施本發(fā)明的裝置的模式圖；圖2是現(xiàn)有工業(yè)廢棄物焚燒爐的模式圖；圖3表示圖1中熱交換器3的其他的例子。
在圖1上，本發(fā)明主要由垃圾焚燒爐1、礦物燃料爐2、熱交換器(空氣加熱裝置)3、以及熱交換器(空氣預(yù)熱裝置)4所構(gòu)成。
在垃圾焚燒爐1中，首先將垃圾A從垃圾導(dǎo)入口5導(dǎo)入，再用鼓風(fēng)機(jī)6將燃燒用空氣B經(jīng)空氣導(dǎo)入口7從爐底部8送入，在燃燒室9中使垃圾燃燒，燃燒殘留物從其排出口10排出；燃燒排出的廢氣(燃燒排ガス)靠導(dǎo)引風(fēng)扇11從燃燒排出的廢氣的排出口12、通過導(dǎo)管13排出去，這時(shí)，燃燒排出的廢氣C通過熱交換器(空氣加熱裝置)3。
通過熱交換器3，經(jīng)過熱交換而降低了溫度的燃燒排出廢氣C，經(jīng)過導(dǎo)管13，如有必要再經(jīng)過除害裝置，從煙囟14排出。
另外，由新鮮空氣導(dǎo)入口15導(dǎo)入的新鮮空氣D，通過熱交換器(空氣預(yù)熱器)4時(shí)被預(yù)熱。而后，由導(dǎo)管16送往熱交換器3被加熱到高溫，再通過導(dǎo)管17、作為礦物燃料燃燒用熱空氣由噴管18噴入鍋爐燃燒室20中。
導(dǎo)入的新鮮空氣D，由熱交換器4和3加熱到400～800℃左右，再將該熱空氣D送入礦物燃料鍋爐2中。
在礦物燃料鍋爐2中，礦物燃料E由礦物燃料導(dǎo)入口19導(dǎo)入。該礦物燃料E依靠從前述加熱空氣D的噴管18噴出的高溫空氣在燃燒室20內(nèi)燃燒。從燃燒室20的上部設(shè)置的離子交換水的導(dǎo)入口21導(dǎo)入的離子交換水F，經(jīng)加熱裝置22加熱變成高溫水蒸汽，從排出口23排出，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)24與發(fā)電機(jī)25。圖中26是回水路。
另一方面，通過加熱裝置22，溫度降低了的燃燒排出廢氣G由燃?xì)馀懦隹?7排出，而后通過熱交換器4時(shí)預(yù)熱導(dǎo)入空氣，最后，排出廢氣依靠導(dǎo)引風(fēng)扇28，經(jīng)導(dǎo)管29、從煙囪30排出去。
由于在鍋爐中使用的礦物燃料燃燒用熱空氣D本身是純凈的，所以礦物燃料鍋爐2上不會(huì)附著灰垢；不必?fù)?dān)心鍋爐的腐蝕。
本發(fā)明中的垃圾焚燒爐1，只要是能焚燒一般廢棄物與工業(yè)廢棄物的任何型式的爐子都可以。
另外，視具體情況，最好使用垃圾焚燒爐1的燃燒室略成減壓狀態(tài)的裝置，使燃燒室成比大氣壓低的狀態(tài)，使排出的廢氣不會(huì)從垃圾導(dǎo)入口5以及焚燒殘留物排出口10排入大氣中。
即，最好是通過對(duì)空氣導(dǎo)入風(fēng)扇6與導(dǎo)引風(fēng)扇11的排風(fēng)量的適當(dāng)調(diào)節(jié)，使焚燒爐1在其內(nèi)壓比大氣壓力比如低-1～-20mmH2O的狀態(tài)下運(yùn)行。
另外，作為爐2中使用的礦物燃料，只要是原油、重油、輕油、天然氣、煤等礦物燃料，都可以使用。
圖2是現(xiàn)有垃圾燃燒裝置31，垃圾從垃圾導(dǎo)入口32導(dǎo)入；而空氣靠風(fēng)扇33從燃燒用空氣導(dǎo)入口34導(dǎo)入，并由爐底部35送入燃燒室中使垃圾燃燒；焚燒殘留物從焚燒殘留物排出口36排出；燃燒排出廢氣由導(dǎo)引風(fēng)扇37導(dǎo)引從煙囪38排出。由垃圾燃燒爐31中生成的燃燒排出廢氣直接加熱的加熱裝置39中，從流入口40流入水，從蒸汽排出口41取得中溫至高溫、中壓至高壓的水蒸汽，直接發(fā)電。但，燃燒排出廢氣中的殘留物易使?fàn)t子水管表面污染，產(chǎn)生腐蝕，因此，必須采取防腐蝕措施，現(xiàn)有爐子水管材料的金屬溫度限制在400℃以下；蒸汽溫度限制在300℃以下。
因而，在日本，垃圾發(fā)電的發(fā)電效率在約10～15％這一很低的水平。(參看文獻(xiàn)日本工業(yè)社PPM 1994/7、第18頁、第19頁、第41頁)。
圖3是圖1所示熱交換器(空氣加熱裝置)3的模式圖。
高溫垃圾燃燒排出廢氣從導(dǎo)入口42導(dǎo)入，經(jīng)過多根細(xì)管43后從出口44排出。
礦物燃料燃燒用純凈空氣D，從空氣導(dǎo)入口45導(dǎo)入，經(jīng)與高溫垃圾燃燒排出廢氣熱交換而被加熱，作為加熱了的礦物燃料燃燒用純凈空氣D從其排出口46排出。
另外，圖中47，是除去含有污染物的燃燒排出廢氣通過多根細(xì)管時(shí)附著上的附著物的裝置。
計(jì)算例在圖1與圖3中，在熱交換器4中通過將礦物燃料燃燒排出廢氣的熱進(jìn)行熱交換而升溫至200℃的礦物燃料燃燒用空氣，再在熱交換器3(多管式熱交換器，管內(nèi)通過廢棄物燃燒排出廢氣，管外側(cè)通過礦物燃料燃燒用空氣)內(nèi)升溫至550℃。由于此處綜合熱回收率為75％，所以，假定采用了使用礦物燃料的發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電廠的發(fā)電效率為38％的話，則在前述(1)式中的垃圾凈發(fā)電效率變成28.5％。
與假定的焚燒垃圾發(fā)電廠并用的使用礦物燃料的發(fā)電廠的規(guī)模是，前者為3000萬kcal/hr(相當(dāng)于城市垃圾處理量為360噸/日)，后者為相當(dāng)于10萬KW的發(fā)電廠，由于利用了垃圾焚燒熱而帶來的礦物燃料的節(jié)約相當(dāng)于單獨(dú)發(fā)電時(shí)的10％。
而且，如使該垃圾焚燒爐少許減壓，如保持減壓-10mm H2O左右的狀態(tài)下運(yùn)行，即可在不停止垃圾焚燒爐運(yùn)行的情況下，打開圖3中附著物除去裝置47的蓋子，即可除去細(xì)管43內(nèi)附著的附著物。
本發(fā)明具有如上所述的構(gòu)成，其結(jié)果是，即使用于垃圾焚燒爐的熱交換器3的空氣加熱用細(xì)管產(chǎn)生破損，由于是非高壓，也不會(huì)產(chǎn)生大的危險(xiǎn)；又由于不是加熱水管，所以附著焚燒殘灰也少，從而可長時(shí)間使用；另外，由于礦物燃料鍋爐是使用純凈燃料和純凈空氣進(jìn)行燃燒，故可以長時(shí)間不用清掃而進(jìn)行連續(xù)運(yùn)行。
而且，礦物燃料鍋爐的燃燒，是使用由垃圾焚燒產(chǎn)生的熱量加熱了的高溫空氣，可將現(xiàn)有的石油鍋爐等的40％左右的熱效率提高到60％左右。
由于使垃圾焚燒爐的燃燒室減壓運(yùn)行，在清理垃圾焚燒爐上附設(shè)的熱交換器時(shí)，不用停止本發(fā)明的鍋爐以及并用的火力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行，即可很容易地除去附著于熱交換器細(xì)管上的垃圾，益處很多。
再就是，由于這種裝置可長期安全運(yùn)行，可實(shí)施大規(guī)模設(shè)計(jì)，該利益很顯著。
權(quán)利要求
1.一種利用垃圾焚燒產(chǎn)生的熱量的火力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，它包括垃圾焚燒爐；利用該焚燒排出廢氣的熱量對(duì)從其他通路導(dǎo)入的空氣進(jìn)行加熱的熱交換器；以及用由該熱交換器加熱的空氣使礦物燃料燃燒的鍋爐。
2.一種利用垃圾焚燒產(chǎn)生的熱量的火力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，具有在減壓狀態(tài)下焚燒垃圾的焚燒爐，利用其焚燒排出的廢氣，通過熱交換器對(duì)從其他通路導(dǎo)入的加熱空氣進(jìn)行加熱，利用該被加熱的空氣使礦物燃料燃燒。
全文摘要
為有效利用垃圾焚燒時(shí)產(chǎn)生的熱量,為在安全、穩(wěn)定運(yùn)行條件下能將焚燒垃圾的純有效發(fā)電效率提高到30%左右,在焚燒爐內(nèi)焚燒廢棄物,以該焚燒廢棄物的燃燒排出廢氣通過熱交換加熱從其他途徑導(dǎo)入的空氣,利用該被加熱的空氣使礦物燃料燃燒,以此可達(dá)到長期高效安全運(yùn)行。
文檔編號(hào)F23G5/48GK1178303SQ9711769
公開日1998年4月8日 申請(qǐng)日期1997年8月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月27日
發(fā)明者齋藤繁 申請(qǐng)人:齋藤繁