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公開番号2024114991
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-26
出願番号2023020396
出願日2023-02-14
発明の名称ごみ焼却設備の発電システム
出願人日立造船株式会社
代理人弁理士法人森本国際特許事務所
主分類F01K 27/02 20060101AFI20240819BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】中小規模ごみ焼却設備においても高い発電効率で発電でき、かつ、設置するために必要なスペースおよび費用が小さい発電システムを提供する。
【解決手段】複数の焼却炉1を備えるごみ焼却設備の発電システム100は、ボイラ2と、ラジアルタービン3と、再熱器4と、再熱タービン5と、ラジアルタービン用発電機6と、再熱タービン用発電機7とを備える。ボイラ2は、各焼却炉1の廃熱により第1蒸気S1を発生させる。ラジアルタービン3は、各ボイラ2の第1蒸気S1により回転力R1を生じさせる。各再熱器4は、各ラジアルタービン3が排出した第2蒸気S2を加熱して第3蒸気S3にする。再熱タービン5は、複数の再熱器4から第3蒸気S3が供給されて、回転力R2を生じさせる。ラジアルタービン用発電機6は、回転力R1により発電する。再熱タービン用発電機7は、回転力R2により発電する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の焼却炉を備えるごみ焼却設備の発電システムであって、
各焼却炉の廃熱により第１蒸気を発生させるボイラと、
各ボイラの下流に設けられ、前記各ボイラの発生させた前記第１蒸気が供給されることにより、回転力を生じさせるラジアルタービンと、
前記各ラジアルタービンの下流に設けられ、前記ラジアルタービンが排出した第２蒸気を加熱する再熱器と、
複数の前記再熱器の下流に設けられ、前記第２蒸気を加熱した第３蒸気が供給されることにより、回転力を生じさせる、１基の再熱タービンと、
前記ラジアルタービンの回転力により発電するラジアルタービン用発電機と、
前記再熱タービンの回転力により発電する再熱タービン用発電機と
を備えることを特徴とする発電システム。
続きを表示（約 140 文字）【請求項２】
前記再熱タービンは、軸流タービンであることを特徴とする請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記ラジアルタービン用発電機は、２基の前記ラジアルタービンの回転力により発電することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ごみ焼却設備の焼却炉の廃熱で発生させた蒸気を利用して発電する発電システムに関するものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
ごみを焼却するごみ焼却設備の中には、焼却炉の廃熱を有効利用するために、焼却炉の廃熱で発生させた蒸気を利用して発電する発電システムを備える設備がある。このような発電システムは、大型の焼却炉を備えるごみ焼却設備（大規模ごみ焼却設備）に備え付けられるケースが多い。一方で、焼却するごみの量が１日当たり１００トン程度の中小型の焼却炉を備えるごみ焼却設備（中小規模ごみ焼却設備）では、上述の発電システムが備え付けられるケースが少なかった。言い換えると、中小規模ごみ焼却設備の焼却炉の廃熱は、発電などの用途として有効に利用されるケースが少なかった。
【０００３】
ところが、再生可能エネルギーを積極的に活用する機運が徐々に高まってきている。このため、近年では、中小規模ごみ焼却設備においても、焼却炉の廃熱を利用して発生させた蒸気を利用した発電システムが備え付けられるケースが増えてきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００５－１０５８５４号公報
実開昭５８－１８６１０４号公報
特開２０２０－２０４３１８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、焼却炉の廃熱が中小規模ごみ焼却設備で利用されてこなかった背景には、第１に発電システムの発電効率に対する課題があり、第２に発電システムを設置するためのスペースおよび費用の観点での課題があった。
【０００６】
第１の課題について、大規模ごみ焼却設備に備え付けられた従来の発電システムの発電効率は２０％から２５％程度となるのに対して、中小規模ごみ焼却設備に備え付けられた従来の発電システムの発電効率は１０％から２０％程度に留まる。つまり、従来の発電システムは、中小規模ごみ焼却設備に備え付けられた場合、大規模ごみ焼却設備に備え付けられた場合よりも発電効率が低くなるという課題がある。
【０００７】
中小規模ごみ焼却設備に従来の発電システムを備え付けた場合に、その発電システムの発電効率が低くなる課題は、従来の発電システムで採用されている蒸気タービンの特性による。発電システムの発電効率は、発電システムに採用されている蒸気タービンが蒸気から回転力を高い熱効率で取り出すことで高くなる。従来の発電システムでは、蒸気タービンとして、軸流タービンが採用されていた。軸流タービンは、蒸気から取り出される回転力が比較的大きい出力範囲の場合、言い換えると、供給される蒸気の量が比較的大きい場合に、蒸気から回転力を高い熱効率で取り出すことができる。さらに、軸流タービンを含む蒸気タービンの熱効率は、供給される蒸気の温度および圧力が高い程高くなる特性がある。
【０００８】
ところが、中小規模ごみ焼却設備の廃熱で発生させることができる蒸気の量は、大規模ごみ焼却設備の廃熱で発生させることができる蒸気の量よりも少ない。さらに、焼却炉の排ガスには、ごみの腐食性成分が含まれる。したがって、蒸気を発生させるための機器をごみの腐食性成分から保護する必要があるため、蒸気の温度の上限には一定の制限が設けられている。また、蒸気の乾き度が一定以下となった場合にも、その蒸気が、発電システムを構成する機器を腐食させる。このため、蒸気の温度の上限だけでなく、蒸気の圧力の上限にも一定の制限が設けられている。以上のような蒸気の量が少ないこと、および、蒸気の温度および圧力の制限が、中小規模ごみ焼却設備の発電システムの発電効率を高める上での制約になっている。
【０００９】
第２の課題について、中小規模ごみ焼却設備は、大規模ごみ焼却設備よりも、発電システムを設置するために確保できるスペースが小さく、発電システムを設置するために確保できる費用も少ないという制約がある。
【００１０】
上述の２つの課題に対して、特許文献１の廃棄物処理設備は、蒸気から回転力を取り出すための装置として、半径流型のタービンを備える。また、特許文献２の発電装置は、蒸気から回転力を取り出すための装置として、ラジアルタービンである高圧部、および、軸流タービンである低圧部から構成される分割型の蒸気タービンを備える。さらに、特許文献３のごみ発電システムでは、再熱サイクルの形式のタービンで蒸気から回転力を取り出している。
（【００１１】以降は省略されています）

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