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公開番号2024113431
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-22
出願番号2023018400
出願日2023-02-09
発明の名称廃棄物焼却設備
出願人日立造船株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F23G 5/00 20060101AFI20240815BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】排ガスを再循環させる経路において、結露等の発生を抑制するとともに、メタネーション装置から排出されるガス中のメタン濃度を容易に向上する。
【解決手段】廃棄物焼却設備1は、焼却炉3から排出される排ガスが流れる排ガス流路4と、排ガス流路4に設けられる湿式洗煙塔43と、排ガス流路4における湿式洗煙塔43よりも下流側の取出位置P1に接続され、排ガス流路4を流れる排ガスの一部を再循環排ガスとして取り出して焼却炉3内に供給する再循環排ガスライン6と、再循環排ガスライン6を流れる再循環排ガスに対して高濃度酸素ガスを混合する酸素混合部66と、取出位置P1を通過して排ガス流路4を流れる排ガスと水素とを反応させてメタン含有ガスを生成するメタネーション装置51とを備える。焼却炉3内に供給される再循環排ガスが、焼却炉3内において廃棄物の焼却に利用される燃焼用ガスの主ガスである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
廃棄物焼却設備であって、
廃棄物を焼却する焼却炉と、
前記焼却炉から排出される排ガスが流れる排ガス流路と、
前記排ガス流路に設けられる集じん器と、
前記排ガス流路において前記集じん器よりも下流側に配置され、水を含む液体を前記排ガスに噴霧する湿式洗煙塔と、
前記排ガス流路における前記湿式洗煙塔よりも下流側の取出位置に接続され、前記排ガス流路を流れる前記排ガスの一部を再循環排ガスとして取り出して前記焼却炉内に供給する再循環排ガスラインと、
前記再循環排ガスラインを流れる前記再循環排ガスに対して、空気よりも酸素濃度が高い高濃度酸素ガスを混合する酸素混合部と、
前記取出位置を通過して前記排ガス流路を流れる前記排ガスと水素供給源から供給される水素とを反応させてメタン含有ガスを生成するメタネーション装置と、
を備え、
前記焼却炉内に供給される前記再循環排ガスが、前記焼却炉内において前記廃棄物の焼却に利用される燃焼用ガスの主ガスである廃棄物焼却設備。
続きを表示（約 840 文字）【請求項２】
請求項１に記載の廃棄物焼却設備であって、
前記焼却炉から前記メタネーション装置に至る前記排ガスの経路において、前記排ガスから二酸化炭素を分離する二酸化炭素分離部が設けられない廃棄物焼却設備。
【請求項３】
請求項１に記載の廃棄物焼却設備であって、
前記酸素混合部が、水を電気分解して酸素および水素を生成する水電解装置を備え、
前記高濃度酸素ガスが、前記水電解装置により生成される酸素を含み、
前記水電解装置が、前記水素供給源を兼ねる廃棄物焼却設備。
【請求項４】
請求項１に記載の廃棄物焼却設備であって、
前記排ガス流路における前記湿式洗煙塔よりも上流側の前記排ガスと、前記再循環排ガスラインを流れる前記再循環排ガスとの熱交換により、前記再循環排ガスを加熱する熱交換器をさらに備える廃棄物焼却設備。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の廃棄物焼却設備であって、
前記メタネーション装置に流入する前記排ガスの酸素濃度を測定する酸素濃度測定部と、
前記排ガスの経路における前記取出位置と前記メタネーション装置との間において、前記排ガスよりも酸素濃度が低い希釈用ガスを前記排ガスに混合可能な希釈部と、
前記酸素濃度測定部による測定値が所定値以上となる場合に、前記希釈部により前記希釈用ガスを前記排ガスに混合させる制御部と、
をさらに備える廃棄物焼却設備。
【請求項６】
請求項５に記載の廃棄物焼却設備であって、
前記希釈用ガスが、前記メタン含有ガスを含む廃棄物焼却設備。
【請求項７】
請求項５に記載の廃棄物焼却設備であって、
前記メタン含有ガスから窒素を分離するガス分離装置をさらに備え、
前記希釈用ガスが、前記ガス分離装置にて分離された窒素を含む廃棄物焼却設備。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物焼却設備に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、廃棄物焼却設備において、焼却炉から排出される排ガスから二酸化炭素を分離し、分離した二酸化炭素からメタンを生成することが試みられている。例えば、特許文献１の燃焼システムでは、燃焼装置から排出された排ガスから二酸化炭素が選択的に分離され、分離された二酸化炭素と、水電気分解装置で生成された水素とを用いてメタンガスが合成される。当該燃焼システムでは、燃焼装置から排出された排ガスの一部を燃焼装置に再循環させる排ガス再循環手段も設けられ、水電気分解装置で発生した酸素が、再循環排ガスに混合されて燃焼装置に供給される。
【０００３】
特許文献２の処理装置では、燃焼室とメタネーション反応器とが燃焼排ガス移送ラインにより接続され、燃焼室から排出された排ガスが、ボイラ、減温塔、集塵装置およびスクラバを介してメタネーション反応器に移送される。集塵装置とスクラバとの間には、二酸化炭素戻りラインが接続され、二酸化炭素戻りラインにより排ガスの一部が燃焼室に戻される。また、電気分解装置により水から酸素および水素が生成され、生成された酸素が燃焼室に戻される排ガスに混合され、生成された水素がメタネーション反応器に供給される。メタネーション反応器に移送される水素の流量は、メタネーション反応器に流入する二酸化炭素の流量に基づいて制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－１６１７５７号公報
特開２０２１－１３５０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１の燃焼システムでは、発生する排ガスの主成分は二酸化炭素、水蒸気および余剰酸素となる。しかしながら、焼却炉（燃焼装置）から排出された排ガスを焼却炉に戻す（再循環させる）経路上に水を除去する構成が設けられていないため、当該経路を循環するガス中の水蒸気量が高くなる。排ガスの一部を焼却炉に戻す流路では、排ガスの温度が低下しやすいため、配管内やファン等において結露が発生し、腐食が生じる可能性がある。また、特許文献１の燃焼システムでは、高い水分濃度の影響により、排ガス中の二酸化炭素を高濃度にすることが困難であり、メタネーション装置（メタネーション反応器）から排出されるガス中のメタン濃度を高くするには、排ガスから二酸化炭素を分離してメタネーション装置に供給する構成が必須となる。特許文献２の処理装置では、焼却炉（燃焼室）と集じん装置との間に減温塔が設けられるが、減温塔を通過した排ガスはまだ高温であるため、水の除去が十分ではなく、特許文献１の場合と同様に、排ガスを再循環させる経路において、結露等が発生しやすくなる。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、排ガスを再循環させる経路において、結露等の発生を抑制するとともに、メタネーション装置から排出されるガス中のメタン濃度を容易に向上することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様１は、廃棄物焼却設備であって、廃棄物を焼却する焼却炉と、前記焼却炉から排出される排ガスが流れる排ガス流路と、前記排ガス流路に設けられる集じん器と、前記排ガス流路において前記集じん器よりも下流側に配置され、水を含む液体を前記排ガスに噴霧する湿式洗煙塔と、前記排ガス流路における前記湿式洗煙塔よりも下流側の取出位置に接続され、前記排ガス流路を流れる前記排ガスの一部を再循環排ガスとして取り出して前記焼却炉内に供給する再循環排ガスラインと、前記再循環排ガスラインを流れる前記再循環排ガスに対して、空気よりも酸素濃度が高い高濃度酸素ガスを混合する酸素混合部と、前記取出位置を通過して前記排ガス流路を流れる前記排ガスと水素供給源から供給される水素とを反応させてメタン含有ガスを生成するメタネーション装置とを備え、前記焼却炉内に供給される前記再循環排ガスが、前記焼却炉内において前記廃棄物の焼却に利用される燃焼用ガスの主ガスである。
【０００８】
本発明の態様２は、態様１の廃棄物焼却設備であって、前記焼却炉から前記メタネーション装置に至る前記排ガスの経路において、前記排ガスから二酸化炭素を分離する二酸化炭素分離部が設けられない。
【０００９】
本発明の態様３は、態様１（態様１または２であってもよい。）の廃棄物焼却設備であって、前記酸素混合部が、水を電気分解して酸素および水素を生成する水電解装置を備え、前記高濃度酸素ガスが、前記水電解装置により生成される酸素を含み、前記水電解装置が、前記水素供給源を兼ねる。
【００１０】
本発明の態様４は、態様１（態様１ないし３のいずれか１つであってもよい。）の廃棄物焼却設備であって、前記排ガス流路における前記湿式洗煙塔よりも上流側の前記排ガスと、前記再循環排ガスラインを流れる前記再循環排ガスとの熱交換により、前記再循環排ガスを加熱する熱交換器をさらに備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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