专利名称：利用垃圾焚烧产生的热量的发电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用垃圾焚烧产生的热量的锅炉及其火力发电系统。
现有技术中，为有效利用焚烧垃圾所产生的热量，常是利用其热量直接加热锅炉，产生蒸汽，供给发电。
但是，这种方法，在锅炉中水管部分上要附着垃圾焚烧残灰，必须经常进行清除；不仅如此，而且由焚烧垃圾产生的高温HCl、SO2气体等也可能腐蚀炉子的水管，况且，使高压运行本身具有危险性。
因而在现有技术中，在利用焚烧垃圾产生的热量的蒸汽发生装置中，通常是在炉温为300℃、炉压为30个大气压下运行，即使使炉温升到450℃以上、炉压升至50个大气压以上，也难得到发电效率25％以上的发电系统。
另外，还进行了与汽轮机等联合发电来提高发电效率的尝试。这种方法也考虑了与现有的LNG发电、重油发电相联合，但从实际当中并未施行这一点来看，该方法不能说是经济的方法(参见文献日本工业社PPM-1994/7，第17、20、40、44、52、53页)。
本发明的目的即是要解决有效利用焚烧垃圾产生的热量中的困难，在安全稳定运行的条件下将(1)式所表示的垃圾焚烧纯发电效率在安全运行、安定运转的条件下提高到30％左右。
本发明的利用垃圾焚烧热的火力发电系统的特征是将垃圾在焚烧炉内焚烧，用所产生的高温气体将另外引入的空气通过热交换器加热到高温，利用该被加热的高温气体使矿物燃料(化石燃料)燃烧。
图面简要说明
图1是实施本发明之模式图；图2是现有工业废弃物焚烧炉的模式图；图3表示图1所示热交换器3的其他例子。
实施例下边，借附图对本发明加以说明。
图1是实施本发明的装置的模式图；图2是现有工业废弃物焚烧炉的模式图；图3表示图1中热交换器3的其他的例子。
在图1上，本发明主要由垃圾焚烧炉1、矿物燃料炉2、热交换器(空气加热装置)3、以及热交换器(空气预热装置)4所构成。
在垃圾焚烧炉1中，首先将垃圾A从垃圾导入口5导入，再用鼓风机6将燃烧用空气B经空气导入口7从炉底部8送入，在燃烧室9中使垃圾燃烧，燃烧残留物从其排出口10排出；燃烧排出的废气(燃烧排ガス)靠导引风扇11从燃烧排出的废气的排出口12、通过导管13排出去，这时，燃烧排出的废气C通过热交换器(空气加热装置)3。
通过热交换器3，经过热交换而降低了温度的燃烧排出废气C，经过导管13，如有必要再经过除害装置，从烟囟14排出。
另外，由新鲜空气导入口15导入的新鲜空气D，通过热交换器(空气预热器)4时被预热。而后，由导管16送往热交换器3被加热到高温，再通过导管17、作为矿物燃料燃烧用热空气由喷管18喷入锅炉燃烧室20中。
导入的新鲜空气D，由热交换器4和3加热到400～800℃左右，再将该热空气D送入矿物燃料锅炉2中。
在矿物燃料锅炉2中，矿物燃料E由矿物燃料导入口19导入。该矿物燃料E依靠从前述加热空气D的喷管18喷出的高温空气在燃烧室20内燃烧。从燃烧室20的上部设置的离子交换水的导入口21导入的离子交换水F，经加热装置22加热变成高温水蒸汽，从排出口23排出，驱动汽轮机24与发电机25。图中26是回水路。
另一方面，通过加热装置22，温度降低了的燃烧排出废气G由燃气排出口27排出，而后通过热交换器4时预热导入空气，最后，排出废气依靠导引风扇28，经导管29、从烟囱30排出去。
由于在锅炉中使用的矿物燃料燃烧用热空气D本身是纯净的，所以矿物燃料锅炉2上不会附着灰垢；不必担心锅炉的腐蚀。
本发明中的垃圾焚烧炉1，只要是能焚烧一般废弃物与工业废弃物的任何型式的炉子都可以。
另外，视具体情况，最好使用垃圾焚烧炉1的燃烧室略成减压状态的装置，使燃烧室成比大气压低的状态，使排出的废气不会从垃圾导入口5以及焚烧残留物排出口10排入大气中。
即，最好是通过对空气导入风扇6与导引风扇11的排风量的适当调节，使焚烧炉1在其内压比大气压力比如低-1～-20mmH2O的状态下运行。
另外，作为炉2中使用的矿物燃料，只要是原油、重油、轻油、天然气、煤等矿物燃料，都可以使用。
图2是现有垃圾燃烧装置31，垃圾从垃圾导入口32导入；而空气靠风扇33从燃烧用空气导入口34导入，并由炉底部35送入燃烧室中使垃圾燃烧；焚烧残留物从焚烧残留物排出口36排出；燃烧排出废气由导引风扇37导引从烟囱38排出。由垃圾燃烧炉31中生成的燃烧排出废气直接加热的加热装置39中，从流入口40流入水，从蒸汽排出口41取得中温至高温、中压至高压的水蒸汽，直接发电。但，燃烧排出废气中的残留物易使炉子水管表面污染，产生腐蚀，因此，必须采取防腐蚀措施，现有炉子水管材料的金属温度限制在400℃以下；蒸汽温度限制在300℃以下。
因而，在日本，垃圾发电的发电效率在约10～15％这一很低的水平。(参看文献日本工业社PPM 1994/7、第18页、第19页、第41页)。
图3是图1所示热交换器(空气加热装置)3的模式图。
高温垃圾燃烧排出废气从导入口42导入，经过多根细管43后从出口44排出。
矿物燃料燃烧用纯净空气D，从空气导入口45导入，经与高温垃圾燃烧排出废气热交换而被加热，作为加热了的矿物燃料燃烧用纯净空气D从其排出口46排出。
另外，图中47，是除去含有污染物的燃烧排出废气通过多根细管时附着上的附着物的装置。
计算例在图1与图3中，在热交换器4中通过将矿物燃料燃烧排出废气的热进行热交换而升温至200℃的矿物燃料燃烧用空气，再在热交换器3(多管式热交换器，管内通过废弃物燃烧排出废气，管外侧通过矿物燃料燃烧用空气)内升温至550℃。由于此处综合热回收率为75％，所以，假定采用了使用矿物燃料的发电系统的发电厂的发电效率为38％的话，则在前述(1)式中的垃圾净发电效率变成28.5％。
与假定的焚烧垃圾发电厂并用的使用矿物燃料的发电厂的规模是，前者为3000万kcal/hr(相当于城市垃圾处理量为360吨/日)，后者为相当于10万KW的发电厂，由于利用了垃圾焚烧热而带来的矿物燃料的节约相当于单独发电时的10％。
而且，如使该垃圾焚烧炉少许减压，如保持减压-10mm H2O左右的状态下运行，即可在不停止垃圾焚烧炉运行的情况下，打开图3中附着物除去装置47的盖子，即可除去细管43内附着的附着物。
本发明具有如上所述的构成，其结果是，即使用于垃圾焚烧炉的热交换器3的空气加热用细管产生破损，由于是非高压，也不会产生大的危险；又由于不是加热水管，所以附着焚烧残灰也少，从而可长时间使用；另外，由于矿物燃料锅炉是使用纯净燃料和纯净空气进行燃烧，故可以长时间不用清扫而进行连续运行。
而且，矿物燃料锅炉的燃烧，是使用由垃圾焚烧产生的热量加热了的高温空气，可将现有的石油锅炉等的40％左右的热效率提高到60％左右。
由于使垃圾焚烧炉的燃烧室减压运行，在清理垃圾焚烧炉上附设的热交换器时，不用停止本发明的锅炉以及并用的火力发电系统的运行，即可很容易地除去附着于热交换器细管上的垃圾，益处很多。
再就是，由于这种装置可长期安全运行，可实施大规模设计，该利益很显著。
权利要求
1.一种利用垃圾焚烧产生的热量的火力发电系统，其特征在于，它包括垃圾焚烧炉；利用该焚烧排出废气的热量对从其他通路导入的空气进行加热的热交换器；以及用由该热交换器加热的空气使矿物燃料燃烧的锅炉。
2.一种利用垃圾焚烧产生的热量的火力发电系统，其特征在于，具有在减压状态下焚烧垃圾的焚烧炉，利用其焚烧排出的废气，通过热交换器对从其他通路导入的加热空气进行加热，利用该被加热的空气使矿物燃料燃烧。
全文摘要
为有效利用垃圾焚烧时产生的热量,为在安全、稳定运行条件下能将焚烧垃圾的纯有效发电效率提高到30%左右,在焚烧炉内焚烧废弃物,以该焚烧废弃物的燃烧排出废气通过热交换加热从其他途径导入的空气,利用该被加热的空气使矿物燃料燃烧,以此可达到长期高效安全运行。
文档编号F23G5/48GK1178303SQ9711769
公开日1998年4月8日 申请日期1997年8月27日 优先权日1997年8月27日
发明者斋藤繁 申请人:斋藤繁