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公開番号2025006526
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023107367
出願日2023-06-29
発明の名称焼却プラント
出願人川崎重工業株式会社
代理人弁理士法人有古特許事務所
主分類F23G 5/50 20060101AFI20250109BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】外部への二酸化炭素の排出量を削減できるとともに、焼却炉における廃棄物の燃焼を効率的に行うことができる焼却プラントを提供する。
【解決手段】焼却炉1と、燃焼用空気供給装置AS1と、水蒸気発生装置60と、二酸化炭素と水蒸気発生装置60で発生した水蒸気とを導入し、メタンガスと酸素及び水蒸気を含む酸素含有ガスとが取り出される電解メタネーション装置62と、酸素含有ガスを焼却炉1へ供給する酸素含有ガス供給装置GS1と、廃棄物の発熱量を算出する発熱量算出装置91と、燃焼用空気と酸素含有ガスとの混合ガスの酸素濃度が廃棄物の発熱量に応じた目標酸素濃度となるように燃焼用空気と酸素含有ガスとの混合割合を算出する混合割合算出装置92と、燃焼用空気の供給流量及び酸素含有ガスの供給流量が算出された混合割合となるように燃焼用空気供給装置AS1及び酸素含有ガス供給装置GS1を制御する供給流量制御器93とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
廃棄物を燃焼する焼却炉と、
外気を取り込んで燃焼用空気として前記焼却炉へ供給し、供給する流量を調整可能な燃焼用空気供給装置と、
水蒸気を発生する水蒸気発生装置と、
前記焼却炉から排出される排ガスから分離回収された二酸化炭素と、前記焼却炉に投入されていない廃棄物をメタン発酵して生成されたバイオガスから分離回収された二酸化炭素とのうちの少なくとも一方の二酸化炭素と、前記水蒸気発生装置で発生した水蒸気と、を導入し、水蒸気の電気分解及びサバティエ反応を生じさせてメタンガスと酸素及び水蒸気を含む酸素含有ガスとが取り出される電解メタネーション装置と、
前記電解メタネーション装置で取り出された前記酸素含有ガスを前記焼却炉へ供給し、供給する流量を調整可能な酸素含有ガス供給装置と、
前記焼却炉で燃焼される廃棄物の発熱量を算出する発熱量算出装置と、
予め定められた発熱量と目標酸素濃度との関係に基づいて前記発熱量算出装置で算出した前記廃棄物の発熱量に応じた目標酸素濃度を算出し、前記焼却炉に供給される前記燃焼用空気と前記酸素含有ガスとが混合されたガスの酸素濃度が前記算出した目標酸素濃度となるように前記燃焼用空気と前記酸素含有ガスとの混合割合を算出する混合割合算出装置と、
前記燃焼用空気の供給流量及び前記酸素含有ガスの供給流量が前記混合割合算出装置で算出された混合割合となるように前記燃焼用空気供給装置及び前記酸素含有ガス供給装置を制御する供給流量制御器と、
を備えた焼却プラント。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記焼却炉は、
廃棄物を燃焼する燃焼室と、
前記燃焼室の下方に設置され、廃棄物を搬送し、この搬送方向に配列された複数のストーカと、
前記複数のストーカの下方に設置された複数の風箱と、を有し、
前記燃焼用空気供給装置は、
前記燃焼用空気を前記風箱へ供給する一次空気供給ラインと、
前記燃焼用空気を前記燃焼室に設置された空気供給口へ供給する二次空気供給ラインと、を有し、
前記酸素含有ガス供給装置は、
前記一次空気供給ライン及び前記二次空気供給ラインのうちの少なくとも一方へ前記酸素含有ガスを供給する、
請求項１に記載の焼却プラント。
【請求項３】
前記焼却炉の排熱を回収するボイラと、
前記ボイラで生成された蒸気を用いて発電する蒸気タービン発電機と、
をさらに備え、
前記燃焼用空気供給装置は、
前記一次空気供給ラインの途中に配置され、前記ボイラで生成された蒸気を導入し当該蒸気との熱交換により燃焼用空気を目標温度に加熱する空気予熱器をさらに有し、
前記酸素含有ガス供給装置は、
前記空気予熱器よりも上流寄りの前記一次空気供給ラインに前記酸素含有ガスを供給する、
請求項２に記載の焼却プラント。
【請求項４】
前記一次空気供給ラインは、
前記燃焼用空気を複数の各々の前記風箱へ供給し、前記燃焼用空気の供給流量を調整可能な複数の分岐ラインを有し、
前記酸素含有ガス供給装置は、
複数の前記分岐ラインに前記酸素含有ガスを供給し、前記分岐ラインに供給する前記酸素含有ガスの供給流量を個別に調整可能である、
請求項２に記載の焼却プラント。
【請求項５】
前記酸素含有ガス供給装置は、
前記電解メタネーション装置で取り出された前記酸素含有ガスを所定圧力に圧縮された状態で貯留するガスホルダを有し、前記ガスホルダに貯留された前記酸素含有ガスを供給する、
請求項１～４のいずれかに記載の焼却プラント。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ごみ等の廃棄物を焼却する焼却プラントに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、焼却プラントから外部への二酸化炭素の排出量を削減するための取り組みが図られている。また、焼却プラントには、焼却前の廃棄物に含まれる有機物を利用してメタンを生成する設備が備えられている場合がある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、焼却プラントにメタン発酵装置を備えており、廃棄物から発酵不適物を除去してメタン発酵装置の原料として用いることが記載されている。この特許文献１の場合、メタン発酵装置で生成されたバイオガスをメタンと二酸化炭素に分離する。さらに、分離された二酸化炭素と、水電解装置で生成された水素とをメタネーション装置へ供給し、メタネーション装置でメタン及び水を合成する。このように、メタン発酵装置で生成されたバイオガスに含まれる二酸化炭素をメタネーション装置の原料とすることにより、プラントの外部への二酸化炭素の排出量を削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６９４０７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１には、水電解装置で生成された酸素を、ごみ焼却炉の内部に供給される燃焼用空気に混合して廃棄物の燃焼を促進してもよいことが記載されているが、具体的な方法は記載されておらず、改善の余地がある。
【０００６】
本開示は上記のような課題を解決するためになされたもので、外部への二酸化炭素の排出量を削減できるとともに、焼却炉における廃棄物の燃焼を効率的に行うことができる焼却プラントを提供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】
上記目的を達成するために、本開示のある態様に係る焼却プラントは、廃棄物を燃焼する焼却炉と、外気を取り込んで燃焼用空気として前記焼却炉へ供給し、供給する流量を調整可能な燃焼用空気供給装置と、水蒸気を発生する水蒸気発生装置と、前記焼却炉から排出される排ガスから分離回収された二酸化炭素と、前記焼却炉に投入されていない廃棄物をメタン発酵して生成されたバイオガスから分離回収された二酸化炭素とのうちの少なくとも一方の二酸化炭素と、前記水蒸気発生装置で発生した水蒸気と、を導入し、水蒸気の電気分解及びサバティエ反応を生じさせてメタンガスと酸素及び水蒸気を含む酸素含有ガスとが取り出される電解メタネーション装置と、前記電解メタネーション装置で取り出された前記酸素含有ガスを前記焼却炉へ供給し、供給する流量を調整可能な酸素含有ガス供給装置と、前記焼却炉で燃焼される廃棄物の発熱量を算出する発熱量算出装置と、予め定められた発熱量と目標酸素濃度との関係に基づいて前記発熱量算出装置で算出した前記廃棄物の発熱量に応じた目標酸素濃度を算出し、前記焼却炉に供給される前記燃焼用空気と前記酸素含有ガスとが混合されたガスの酸素濃度が前記算出した目標酸素濃度となるように前記燃焼用空気と前記酸素含有ガスとの混合割合を算出する混合割合算出装置と、前記燃焼用空気の供給流量及び前記酸素含有ガスの供給流量が前記混合割合算出装置で算出された混合割合となるように前記燃焼用空気供給装置及び前記酸素含有ガス供給装置を制御する供給流量制御器と、を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本開示は、以上に説明した構成を有し、外部への二酸化炭素の排出量を削減できるとともに、焼却炉における廃棄物の燃焼を効率的に行うことができる焼却プラントを提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、第１実施形態の焼却プラントの一例の概略を示す模式図である。
図２は、電解メタネーション装置に用いられるセルの構造の概略を示す図である。
図３は、第２実施形態の焼却プラントの一例の概略を示す模式図である。
図４は、第３実施形態の焼却プラントの一例の概略を示す模式図である。
図５は、第４実施形態の焼却プラントの一例の概略を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する場合がある。また、図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を模式的に示したもので、形状及び寸法比等については正確な表示ではない場合がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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