| 【発明の名称】 |
サーマルリサイクルシステム |
| 【発明者】 |
【氏名】阪田 勇
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| 【要約】 |
【課題】圧縮成形した廃棄物固形化燃料を流動層ボイラにて安定的に完全燃焼させることができ、その結果、流動層ボイラ内壁面の汚損防止による流動層ボイラの連続運転期間の長期化と、流動層ボイラの燃焼効率の向上とを図ることができるサーマルリサイクルシステムを提供する。
【解決手段】回収した廃プラスチック１１及び繊維質材料１２を原料として廃棄物固形化燃料１０を製造する燃料製造装置４と、廃棄物固形化燃料１０を燃焼させる流動層ボイラ５０とを備えているサーマルリサイクルシステム１であって、燃料製造装置４は、破砕された廃プラスチック１１及び繊維質材料１２を所定の重量割合で混合させた混合物を略１ｇ／ｃｍ3の密度に圧縮し所定の形状に成形する圧縮成形機を備えていることを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 回収した廃プラスチック及び繊維質材料を原料として廃棄物固形化燃料を製造する燃料製造装置と、該燃料製造装置が製造した廃棄物固形化燃料を燃焼させる流動層ボイラとを備えているサーマルリサイクルシステムであって、前記燃料製造装置は、破砕された廃プラスチック及び繊維質材料を所定の重量割合で混合させた混合物を略１ｇ／ｃｍ3の密度に圧縮し所定の形状に成形する圧縮成形機を備えていることを特徴とするサーマルリサイクルシステム。
【請求項２】 請求項１記載のサーマルリサイクルシステムであって、回収した廃プラスチック及び繊維質材料を保管する保管設備を備え、該保管設備は、回収した多数の廃プラスチックをプレスし締結部材で結わえて所定重量のプラスチックブロックを製造する廃プラスチック用のブロック化装置を備えていることを特徴とするサーマルリサイクルシステム。
【請求項３】 請求項２記載のサーマルリサイクルシステムであって、前記保管設備は、プラスチックブロックをプラスチック製の包装材で包装し該包装材でプラスチックブロックの全表面を覆って包装ブロックを作成する梱包装置を備えていることを特徴とするサーマルリサイクルシステム。
【請求項４】 請求項２又は３記載のサーマルリサイクルシステムであって、前記保管設備は、回収した多数の繊維質材料をプレスし締結部材で結わえて繊維質ブロックを製造する繊維質材料用のブロック化装置を備えていることを特徴とするサーマルリサイクルシステム。
【請求項５】 請求項４記載のサーマルリサイクルシステムであって、繊維質材料用のブロック化装置は、所定重量の繊維質ブロックを製造し、該繊維質ブロックの重量は、該重量と前記プラスチックブロックの重量との合計重量に対する重量割合が廃棄物固形化燃料における繊維質材料の重量割合と略同一となる重量に設定されていることを特徴とするサーマルリサイクルシステム。
【請求項６】 請求項１〜５の何れかに記載のサーマルリサイクルシステムであって、前記流動層ボイラが発生する蒸気を利用して発電する蒸気発電設備と、天然ガスを燃焼させた燃焼ガスを利用して発電し前記蒸気発電設備の発電効率より発電効率が高いガス発電設備とを備え、前記蒸気発電設備は、ガス発電設備の排気ガスを利用してボイラ水を流動層ボイラへの給水前に予め加熱する給水加熱器を備えていることを特徴とするサーマルリサイクルシステム。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、家庭や工場等から廃棄された廃棄物をボイラ等の燃焼装置で燃焼させ、その燃焼熱を蒸気，温水，電力等に変換して利用するサーマルリサイクルシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】サーマルリサイクルシステムのなかには、家庭や工場等から廃棄・回収された廃プラスチックと古紙等の繊維質材料とを原料として廃棄物固形化燃料を製造し、その廃棄物固形化燃料をボイラ等の燃焼装置で燃焼させた燃焼熱を蒸気，温水，電力等に変換して利用するものがある。
【０００３】そして、廃棄物固形化燃料としては、例えば特開平７−１１８６７３号公報に示されているように、破砕された廃プラスチックに破砕された古紙やラミネート紙等の繊維質材料を２０〜３０重量％の割合で混合させた混合物を所定の形状に圧縮成形したものが提案されている。
【０００４】この圧縮成形した廃棄物固形化燃料は、廃プラスチック及び繊維質材料を混合させただけの廃棄物固形化燃料と比べて、廃棄物固形化燃料の単位重量当たりの体積が大幅に減少する。このため、圧縮成形した廃棄物固形化燃料をサーマルリサイクルシステムで使用した場合には、廃棄物固形化燃料の流通及び保管の両コストを削減することができると共に、燃焼装置へ廃棄物固形化燃料を供給する燃料供給装置を小型化することもできる。
【０００５】また、圧縮成形した廃棄物固形化燃料をサーマルリサイクルシステムで使用した場合には、廃棄物固形化燃料からの廃プラスチックや繊維質材料の飛散を防止することができると共に、廃プラスチックや繊維質材料が放つ悪臭を廃棄物固形化燃料内に封じ込めて廃棄物固形化燃料からの悪臭の発散を防止することもできる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、圧縮成形した廃棄物固形化燃料を流動層ボイラで燃焼させた場合には、比重が１より小さい廃棄物固形化燃料は流動層上部を浮遊し易く、比重が１より大きい廃棄物固形化燃料は流動層下方へ沈下し易い。しかし、圧縮成形した廃棄物固形化燃料は、個々の廃棄物固形化燃料間で比重（密度）が不均一である。
【０００７】このため、従来のサーマルリサイクルシステムには、圧縮成形した廃棄物固形化燃料を流動層ボイラで燃焼させた場合に、比重が１より小さい廃棄物固形化燃料が流動層上部を浮遊し流動層ボイラの内壁面に付着して該内壁面を汚損し易く、その汚損を修復するための運転停止に起因して流動層ボイラの連続運転期間の長期化が困難になる、という問題点がある。
【０００８】また、従来のサーマルリサイクルシステムには、圧縮成形した廃棄物固形化燃料を流動層ボイラで燃焼させた場合に、比重が１より小さい廃棄物固形化燃料は流動層上に浮上して燃焼が不安定となり易く、比重が１より大きい廃棄物固形化燃料は流動層下方へ沈下して不完全燃焼のまま流動層ボイラから排出され易く、従って、流動層ボイラの燃焼効率を悪化させ易いという問題点もある。
【０００９】そこで、本発明では、圧縮成形した廃棄物固形化燃料を流動層ボイラにて安定的に完全燃焼させることができ、その結果、流動層ボイラ内壁面の汚損防止による流動層ボイラの連続運転期間の長期化と、流動層ボイラの燃焼効率の向上とを図ることができるサーマルリサイクルシステムを提供することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、回収した廃プラスチック及び繊維質材料を原料として廃棄物固形化燃料を製造する燃料製造装置と、該燃料製造装置が製造した廃棄物固形化燃料を燃焼させる流動層ボイラとを備えているサーマルリサイクルシステムであって、前記燃料製造装置は、破砕された廃プラスチック及び繊維質材料を所定の重量割合で混合させた混合物を略１ｇ／ｃｍ3の密度に圧縮し所定の形状に成形する圧縮成形機を備えていることを特徴としている。
【００１１】請求項２の発明は、請求項１記載のサーマルリサイクルシステムであって、回収した廃プラスチック及び繊維質材料を保管する保管設備を備え、該保管設備は、回収した多数の廃プラスチックをプレスし締結部材で結わえて所定重量のプラスチックブロックを製造する廃プラスチック用のブロック化装置を備えていることを特徴としている。
【００１２】請求項３の発明は、請求項２記載のサーマルリサイクルシステムであって、前記保管設備は、プラスチックブロックをプラスチック製の包装材で包装し該包装材でプラスチックブロックの全表面を覆って包装ブロックを作成する梱包装置を備えていることを特徴としている。
【００１３】請求項４の発明は、請求項２又は３記載のサーマルリサイクルシステムであって、前記保管設備は、回収した多数の繊維質材料をプレスし締結部材で結わえて繊維質ブロックを製造する繊維質材料用のブロック化装置を備えていることを特徴としている。
【００１４】請求項５の発明は、請求項４記載のサーマルリサイクルシステムであって、繊維質材料用のブロック化装置は、所定重量の繊維質ブロックを製造し、該繊維質ブロックの重量は、該重量と前記プラスチックブロックの重量との合計重量に対する重量割合が廃棄物固形化燃料における繊維質材料の重量割合と略同一となる重量に設定されていることを特徴としている。
【００１５】請求項６の発明は、請求項１〜５の何れかに記載のサーマルリサイクルシステムであって、前記流動層ボイラが発生する蒸気を利用して発電する蒸気発電設備と、天然ガスを燃焼させた燃焼ガスを利用して発電し前記蒸気発電設備の発電効率より発電効率が高いガス発電設備とを備え、前記蒸気発電設備は、ガス発電設備の排気ガスを利用してボイラ水を流動層ボイラへの給水前に予め加熱する給水加熱器を備えていることを特徴としている。
【００１６】
【発明の効果】請求項１の発明では、燃料製造装置の圧縮成形機は、破砕された廃プラスチック及び繊維質材料を所定の重量割合で混合させた混合物を略１ｇ／ｃｍ3の密度に圧縮し所定の形状に成形するので、燃料製造装置で製造された廃棄物固形化燃料は比重が略１に均質化されている。
【００１７】このため、この廃棄物固形化燃料を流動層ボイラで燃焼させた場合には、廃棄物固形化燃料の流動層中での浮上及び沈下を抑えて廃棄物固形化燃料を流動層ボイラで安定的に完全燃焼させることができ、従って、流動層ボイラの燃焼効率の向上を図ることができると共に、流動層ボイラからのダイオキシン等の有害物質の排出を最小限に抑えることもできる。
【００１８】また、この廃棄物固形化燃料を流動層ボイラで燃焼させた場合には、廃棄物固形化燃料が流動層ボイラの流動層上部を浮遊し流動層ボイラの内壁面に付着して該内壁面を汚損するのを抑えることができ、従って、流動層ボイラの内壁面修復の間隔を長くして流動層ボイラの連続運転期間の長期化を図ることもできる。
【００１９】請求項２の発明では、保管設備の廃プラスチック用のブロック化装置は、回収した多数の廃プラスチックをプレスし締結部材で結わえて所定重量のプラスチックブロックを製造するので、廃プラスチックの保管スペースを削減することができる。また、廃プラスチックの取り扱いをプラスチックブロック単位にすることができて廃プラスチックの取り扱いが容易になる。
【００２０】加えて、廃プラスチックの飛散を抑えることができると共に、廃プラスチックから発散される悪臭をプラスチックブロック内に封じ込めて廃プラスチックからの悪臭の発散を抑えることもできる。更に、回収した廃プラスチックに付着していた水分を廃プラスチックのプレス時に排除することができ、従って、廃プラスチックからの水分除去の手間及びコストを削減することもできる。
【００２１】しかも、所定重量のプラスチックブロックを廃棄物固形化燃料の原料として使用することにより、廃プラスチック及び繊維質材料を所定の重量割合で混合させて廃棄物固形化燃料を製造する際には、プラスチックブロック１個に対して混合させる繊維質材料の重量を一定にすることができ、従って、廃プラスチック及び繊維質材料を所定の重量割合で混合させる混合作業の作業性を向上させて廃棄物固形化燃料の製造効率を向上させることもできる。
【００２２】請求項３の発明では、保管設備の梱包装置は、プラスチックブロックをプラスチック製の包装材で包装し該包装材でプラスチックブロックの全表面を覆って包装ブロックを作成するので、廃プラスチックの飛散と廃プラスチックからの悪臭の発散とを包装材で確実に防止することができる。従って、包装ブロックの保管場所を清潔に保つことができると共に、プラスチックブロックの美観を包装材で良くすることにより前記保管場所の清潔感を向上させることもできる。
【００２３】また、廃プラスチックのプレス時に水分を排除したプラスチックブロック内への雨水等の浸入を包装材によって阻止することができ、従って、回収した廃プラスチックへの水分の再付着を防止して廃プラスチックからの水分除去の手間及びコストを確実に削減することもできる。
【００２４】請求項４の発明では、保管設備の繊維質材料用のブロック化装置は、回収した多数の繊維質材料をプレスし締結部材で結わえて繊維質ブロックを製造するので、繊維質材料の保管スペースを削減することができる。また、繊維質材料の取り扱いを繊維質ブロック単位にすることができて繊維質材料の取り扱いが容易になる。
【００２５】加えて、繊維質材料の飛散を抑えることができ、繊維質材料から発散される悪臭を繊維質ブロック内に封じ込めて繊維質材料からの悪臭の発散を抑えることもできる。更に、回収した繊維質材料に染み込んでいた水分を繊維質材料のプレス時に排除することができ、従って、回収した繊維質材料からの水分除去の手間及びコストを削減することもできる。
【００２６】請求項５の発明では、繊維質ブロックの重量は、該重量とプラスチックブロックの重量との合計重量に対する重量割合が廃棄物固形化燃料における繊維質材料の重量割合と略同一となる重量に設定されているので、廃プラスチック及び繊維質材料を所定の重量割合で混合させて廃棄物固形化燃料を製造する際には、プラスチックブロックと繊維質ブロックとを同個数づつ混合させることができる。
【００２７】従って、廃プラスチック及び繊維質材料を所定の重量割合で混合させる混合作業の作業性及び信頼性を向上させることができ、その結果、廃棄物固形化燃料の製造効率を向上させることができる。
【００２８】請求項６の発明では、流動層ボイラが発生する蒸気を利用して発電する蒸気発電設備は、ガス発電設備の排気ガスを利用してボイラ水を流動層ボイラへの給水前に予め加熱する給水加熱器を備えているので、蒸気発電設備の発電効率とガス発電設備の発電効率との総合効率をサーマルリサイクルシステムの発電効率とすることができ、蒸気発電設備の発電効率より発電効率が高いガス発電設備の発電効率によってサーマルリサイクルシステムの発電効率を蒸気発電設備の発電効率より高効率とすることができる。
【００２９】しかも、ガス発電設備は、天然ガスを燃焼させた燃焼ガスを利用して発電するので、石油や石炭を使用することがなく、石油や石炭等の化石燃料を燃焼させて発電する発電設備と比べて二酸化炭素や硫黄酸化物等のガスの大気への排出量を削減することができ、従って、二酸化炭素や硫黄酸化物等のガスの大気への排出量を抑えつつ、廃棄物発電を行うサーマルリサイクルシステムにおける発電の高発率化を実現することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態の一例を示すブロック図であり、図２は、図１に示すものの保管設備を示すブロック図である。図１に示すように、このサーマルリサイクルシステム１では、家庭から廃棄された廃プラスチック１１と古紙やラミネート紙等の繊維質材料１２とは、分別回収されて保管設備２に搬入される。
【００３１】この保管設備２では、図２に示すように、回収された廃プラスチック１１は、廃プラスチック１１用のブロック化装置２１により、所定重量づつ破砕されてプレスされ、締結部材としてのスチールバンドで結かれて、縦，横，高さがそれぞれ約１ｍのプラスチックブロック１３にされる。このプラスチックブロック１３は、梱包装置２２により包装材としてのプラスチック製のテープ１４（図４参照）を巻き付けられ、そのテープ１４で全表面を覆われて包装ブロック１５にされた後、廃プラスチック１１の保管場所２３に保管される。
【００３２】回収された繊維質材料１２は、繊維質材料１２用のブロック化装置２４により、所定重量づつ破砕されてプレスされ、締結部材としてのスチールバンドで結かれて繊維質ブロック１６とされる。このとき、各繊維質ブロック１６の重量は、プラスチックブロック１３の重量との合計重量に対して約２０％の重量となるように設定されている。繊維質ブロック１６は、繊維質材料１２の保管場所２５に保管される。
【００３３】包装ブロック１５にされた廃プラスチック１１と、繊維質ブロック１６にされた繊維質材料１２とは、図１に示されているように、燃料製造プラント３に搬入され、廃棄物固形化燃料１０を製造する燃料製造装置４で廃棄物固形化燃料１０の原料として使用される。燃料製造装置４で製造された廃棄物固形化燃料１０は、梱包されて発電プラント５に搬入される。
【００３４】この発電プラント５は、流動層ボイラ５０が発生する蒸気を利用して発電する蒸気発電設備６と、天然ガスを燃焼させた燃焼ガスを利用して発電するガス発電設備７とを備えている。発電プラント５に搬入された廃棄物固形化燃料１０は、蒸気発電設備６の流動層ボイラ５０で燃焼され、この流動層ボイラ５０が発生する蒸気は、発電に利用される。
【００３５】蒸気発電設備６で発電された電力は、電力会社へ売電され、ガス発電設備７で発電された電力は、出資関係等で密接な関係を有する特定供給先へ売電される。なお、この特定供給先への売電は、電力会社への売電単価より売電単価を高くすることが可能である。従って、特定供給先への売電により、廃棄物固形化燃料１０を使用した発電事業の採算性向上を図ることができ、該発電事業を促進させることができる。
【００３６】図３は、図１に示すものの燃料製造装置を模式的に示す説明図である。図３に示すように、燃料製造装置４は、解砕機４１，磁選機４２，定量供給機４３，圧縮成形機４４及びベルトコンベア４５を備えている。
【００３７】解砕機４１には、保管設備２から搬入された包装ブロック１５と繊維質ブロック１６とが同個数づつ投入される。解砕機４１は、包装ブロック１５と繊維質ブロック１６とを解砕し、解砕された廃プラスチック１１と繊維質材料１２とを混合させて混合物１７とする。この混合物１７は、ベルトコンベア４５で定量供給機４３へ搬送される。
【００３８】ベルトコンベア４５の途中には磁選機４２が配設されている。この磁選機４２は、磁石を備えており、包装ブロック１５及び繊維質ブロック１６に使用されていたスチールバンドの破片等の異物１８を混合物１７から吸着除去して異物１８保管場所へ落下堆積させる。定量供給機４３は、供給スクリュウ４３ａを備えており、混合物１７を一定量づつ圧縮成形機４４へ供給する。この圧縮成形機４４は、一定量の混合物１７を略１ｇ／ｃｍ3の密度に圧縮するように設定されており、一定量の混合物１７を、略１ｇ／ｃｍ3の密度に圧縮し円柱形状に成形して所定の長さに切断し、廃棄物固形化燃料１０として排出する。
【００３９】図４は、廃棄物固形化燃料を示す斜視図である。この廃棄物固形化燃料１０は、破砕された廃プラスチック１１及び繊維質材料１２を混合させた混合物１７が略１ｇ／ｃｍ3の密度に圧縮され、直径３５〜５０ｍｍ長さ約１５０ｍｍの円柱状に成形されている。そして、この廃棄物固形化燃料１０では、繊維質材料１２は古紙やラミネート紙等の紙類とされ、繊維質材料１２の重量割合は２０％程度とされている。
【００４０】図５は、図１に示すものの発電プラントを模式的に示す説明図である。図５に示すように、発電プラント５は、蒸気発電設備６と、この蒸気発電設備６より発電効率が高いガス発電設備７とを備えている。
【００４１】蒸気発電設備６は、流動層ボイラ５０，蒸気過熱器６１，蒸気タービン６２，減速機６３，発電機６４，復水器６５，給水ポンプ６６，給水加熱器６７及び節炭器６８を備えている。ガス発電設備７は、天然ガスを燃料とするエンジンであるガスエンジン７１と、このガスエンジン７１により駆動されて発電する発電機７２とを備えている。
【００４２】蒸気発電設備６の流動層ボイラ５０は、廃棄物固形化燃料１０を燃焼させた燃焼ガスによってボイラ水を加熱沸騰させる熱交換器５１と、沸騰したボイラ水の気液を分離する気水タンク５２とを備え、廃棄物固形化燃料１０を燃焼させ、発電に利用される蒸気を発生させる。
【００４３】蒸気過熱器６１は、流動層ボイラ５０の燃焼ガスを利用して蒸気を過熱させる。蒸気タービン６２と発電機６４とは減速機６３を介して互いに連結されており、発電機６４は、蒸気タービン６２により駆動されて発電する。復水器６５は、蒸気タービン６２を通過した蒸気を冷却水で冷却凝縮してボイラ水に復水させる。この復水されたボイラ水には純水が追加供給される。
【００４４】給水ポンプ６６は、純水が追加供給されたボイラ水を流動層ボイラ５０の気水タンク５２に圧送給水する。給水加熱器６７は、ガス発電設備７のガスエンジン７１から排出される排気ガスを利用して、給水ポンプ６６を通過したボイラ水を流動層ボイラ５０への給水前に予め加熱する。節炭器６８は、流動層ボイラ５０の排気ガスを利用して、給水加熱器６７を通過したボイラ水を流動層ボイラ５０への給水前に更に加熱する。
【００４５】図６は、図５に示すものの流動層ボイラを示す模式図である。図６に示すように、流動層ボイラ５０は、燃焼開始時に使用するスタートアップバーナ５３と、このスタートアップバーナ５３用のバーナブロア５４と、けい砂等の流動砂からなる流動層５５とを備えている。
【００４６】この流動層５５は、下方から吹き込む押込み空気によって流動砂が流動化するようになっている。この押込み空気は、流動ブロア５６で生成され吹込みノズル５７を通って流動層５５内へ吹き込まれる。流動層５５の流動砂は、流動層ボイラ５０の底部から流動層ボイラ５０外の水冷コンベア８１へ所定量づつ流出し、振動ふるい８２で不燃物が取り除かれた後、移送コンベア８３で流動層ボイラ５０内へ帰還するようになっている。
【００４７】廃棄物固形化燃料１０は、流動層ボイラ５０に併設された投入装置８４によって流動層ボイラ５０内へ投入される。流動層ボイラ５０内へ投入された廃棄物固形化燃料１０は、流動層ボイラ５０の流動層５５中で加熱されてガス化され、このガスが流動層ボイラ５０内で燃焼する。このとき、流動層ボイラ５０の燃焼炉内温度は約９００℃となる。
【００４８】流動層ボイラ５０の内壁面には、熱交換器５１の熱交換パイプ（図示せず）が多数配設されている。この熱交換パイプ内を流通するボイラ水は、流動層ボイラ５０内の燃焼ガスで加熱されて沸騰し、流動層ボイラ５０の気水タンク５２で気液が分離される。流動層ボイラ５０の流動層５５には、蒸気過熱器６１の熱交換パイプ６１ａが配設されている。流動層ボイラ５０内には、節炭器６８の熱交換パイプ６８ａが配設されている。
【００４９】流動層ボイラ５０から排出される排気ガスは、ダイオキシンの排出濃度が基準値以下となるように図外の排ガス処理装置によって処理される。流動層ボイラ５０から排出される燃焼灰と排気ガス中の飛灰とは、図外の加熱脱塩素化処理装置による分解処理によってダイオキシンの含有濃度が最小限に抑えられる。
【００５０】ところで、この流動層ボイラ５０のボイラ効率ηＢは、次式に示されているように７５％を超えている。
【００５１】
【数１】
ただし、流動層ボイラ５０の諸元は次の表の通りである。
【００５２】
【表１】
なお、式(1)において、９，７９２ｋｇ／ｈは、流動層ボイラ５０への１時間当たりの廃棄物固形化燃料１０供給量を示し、５，９６０ｋｃａｌ／ｋｇは、廃棄物固形化燃料１０の低位発熱量を示している。
【００５３】蒸気発電設備６の発電効率ηＳＴは、次式で表される。
【００５４】
【数２】
なお、式(2)において、１７，３００ｋｗは、蒸気発電設備６の発電機６４出力を示している。
【００５５】ガス発電設備７の発電効率ηＧは、次式で表される。
【００５６】
【数３】
なお、式(3)において、７，５００ｋｗは、ガス発電設備７の発電機７２出力を示し、１，７５８Ｎｍ3／ｈは、ガスエンジン７１への１時間当たりの天然ガス供給量を示し、９，９３６ｋｃａｌ／Ｎｍ3は、天然ガスの低位発熱量を示している。
【００５７】ところで、サーマルリサイクルシステム１では、蒸気発電設備６は、ガス発電設備７の排気ガスを利用してボイラ水を流動層ボイラ５０への給水前に予め加熱する給水加熱器６７を備え、蒸気発電設備６とガス発電設備７とは、互いに関連している。
【００５８】このため、サーマルリサイクルシステム１では、その発電効率ηＲＥは、蒸気発電設備６の発電効率ηＳＴとガス発電設備７の発電効率ηＧとの総合効率となり、次式に示されているように２８％を超えている。
【００５９】
【数４】
なお、式(4)において、２４，８００ｋｗは、サーマルリサイクルシステム１の発電量を示し、蒸気発電設備６の発電機６４出力とガス発電設備７の発電機７２出力との和である。
【００６０】また、サーマルリサイクルシステム１では、そのエネルギ利用率ηは、次式に示されているように７０％を超えている。
【００６１】
【数５】
なお、式(5)において、定数０．３９は、世界各国の汽力発電所の熱効率等を参考にして規定した一次エネルギ換算係数を示している。
【００６２】更に、サーマルリサイクルシステム１では、その発生熱量の廃棄物依存率θは、次式に示されているように５０％を遥かに超えている。
【００６３】
【数６】
【００６４】以上説明したサーマルリサイクルシステム１では、廃棄物固形化燃料１０は、混合物１７が略１ｇ／ｃｍ3の密度に圧縮されているので、比重が略１に均質化されている。このため、流動層５５を備えた流動層ボイラ５０で廃棄物固形化燃料１０を燃焼させても、廃棄物固形化燃料１０の流動層５５中での浮上及び沈下を抑えることができる。
【００６５】従って、廃棄物固形化燃料１０が流動層５５上に浮上することによる廃棄物固形化燃料１０の不安定燃焼と、廃棄物固形化燃料１０が流動層５５下方へ沈下することによる廃棄物固形化燃料１０の不完全燃焼状態での流動層ボイラ５０外への排出とを回避することができ、廃棄物固形化燃料１０を流動層ボイラ５０で安定的に完全燃焼させることができる。よって、流動層ボイラ５０の燃焼効率を向上させることができると共に、流動層ボイラ５０からのダイオキシン等の有害物質の排出を最小限に抑えることもできる。
【００６６】また、廃棄物固形化燃料１０を流動層ボイラ５０で燃焼させても、廃棄物固形化燃料１０が流動層ボイラ５０の流動層５５中から浮上するのを抑えることができるので、廃棄物固形化燃料１０が流動層５５中から浮上し流動層５５上部を浮遊して流動層ボイラ５０の内壁面に付着するのを抑えることができる。従って、廃棄物固形化燃料１０が流動層ボイラ５０内壁面に付着して該内壁面を汚損するのを防止することができ、その結果、流動層ボイラ５０の内壁面修復の間隔を長くして流動層ボイラ５０の連続運転期間の長期化を図ることができる。
【００６７】加えて、サーマルリサイクルシステム１では、廃棄物固形化燃料１０は繊維質材料１２の重量割合が２０％程度に均一化されているので、単位重量の廃棄物固形化燃料１０を流動層ボイラ５０で燃焼させた際の発熱量を所定範囲内に収めて流動層ボイラ５０の燃焼炉内温度を、ダイオキシン類が生成されないとされる約９００℃の高温に安定化させることができる。
【００６８】従って、この点でも、ダイオキシン類の生成を阻止して有害物質の排出を最小限に抑えることができる。また、流動層ボイラ５０の燃焼炉内温度を安定化させることができるので、流動層ボイラ５０の運転効率の向上と、流動層ボイラ５０の長寿命化とを図ることもできる。
【００６９】更に、サーマルリサイクルシステム１では、廃棄物固形化燃料１０は廃プラスチック１１と繊維質材料１２との混合物１７が圧縮成形されているので、廃プラスチック１１に繊維質材料１２を混合させただけのものと比べて、廃棄物固形化燃料１０の単位重量当たりの体積が大幅に減少し、その結果、廃棄物固形化燃料１０の流通及び保管の両コストを割安にすることができると共に、廃棄物固形化燃料１０の流動層ボイラ５０内への投入装置８４の小型化を図ることもできる。
【００７０】加えて、廃棄物固形化燃料１０は廃プラスチック１１と繊維質材料１２との混合物１７が圧縮成形されているので、廃棄物固形化燃料１０からの廃プラスチック１１や繊維質材料１２の飛散を防止することができると共に、廃プラスチック１１や繊維質材料１２が放つ悪臭を廃棄物固形化燃料１０内に封じ込めて廃棄物固形化燃料１０からの悪臭の発散を防止することもできる。
【００７１】ところで、サーマルリサイクルシステム１では、保管設備２のブロック化装置２１は、回収した廃プラスチック１１を所定重量づつ破砕してプレスし、スチールバンドで結わえてプラスチックブロック１３を製造し、保管設備２の梱包装置２２は、プラスチックブロック１３をプラスチック製のテープ１４で包装し、このテープ１４でプラスチックブロック１３の全表面を覆って包装ブロック１５を作成している。
【００７２】このため、サーマルリサイクルシステム１では、廃プラスチック１１の取り扱いを包装ブロック１５単位にすることができ、廃プラスチック１１の取り扱いが容易になる。また、廃プラスチック１１をプレスしブロック化しているので廃プラスチック１１の保管スペースを削減することもできる。廃プラスチック１１の飛散と廃プラスチック１１からの悪臭の発散とをテープ１４で確実に防止することができ、廃プラスチック１１の保管場所２３を清潔に保つこともできる。加えて、プラスチックブロック１３の美観をテープ１４で良くすることにより保管場所２３の清潔感を向上させることもできる。
【００７３】更に、回収した廃プラスチック１１に付着していた水分を廃プラスチック１１のプレス時に排除することができ、しかも、水分を排除した廃プラスチック１１で作成したプラスチックブロック１３への雨水等の浸入をテープ１４で確実に阻止することもでき、従って、回収した廃プラスチック１１からの水分除去の手間及びコストを確実に削減することができる。
【００７４】また、サーマルリサイクルシステム１では、保管設備２のブロック化装置２４は、回収した繊維質材料１２を所定重量づつ破砕してプレスし、スチールバンドで結わえて繊維質ブロック１６を製造している。このため、繊維質材料１２の取り扱いを繊維質ブロック１６単位にすることができ、繊維質材料１２の取り扱いが容易になる。また、繊維質材料１２をプレスしブロック化しているので、繊維質材料１２の保管スペースを削減することもできる。
【００７５】加えて、繊維質材料１２の飛散を抑えることもでき、繊維質材料１２から発散される悪臭を繊維質ブロック１６内に封じ込めて繊維質材料１２からの悪臭の発散を抑えることもできる。更に、回収した繊維質材料１２に染み込んでいた水分を繊維質材料１２のプレス時に排除することができ、従って、回収した繊維質材料１２からの水分除去の手間及びコストを削減することもできる。
【００７６】しかも、サーマルリサイクルシステム１では、繊維質ブロック１６の重量は、プラスチックブロック１３の重量との合計重量に対して約２０％の重量とされているので、繊維質ブロック１６と包装ブロック１３とを解砕機４１に同個数づつ投入することにより、破砕された廃プラスチック１１に破砕された繊維質材料１２を２０％程度の重量割合で混合させて廃棄物固形化燃料１０を製造することができる。従って、廃プラスチック１１及び繊維質材料１２を所定の重量割合で混合させる混合作業の作業性及び信頼性を向上させることができ、その結果、廃棄物固形化燃料１０の製造効率を向上させることができる。
【００７７】更に、サーマルリサイクルシステム１では、蒸気発電設備６は、ガス発電設備７の排気ガスを利用してボイラ水を流動層ボイラ５０への給水前に予め加熱する給水加熱器６７を備え、蒸気発電設備６とガス発電設備７とは互いに関連しているので、蒸気発電設備６の発電効率ηＳＴとガス発電設備７の発電効率ηＧとの総合効率をサーマルリサイクルシステム１の発電効率ηＲＥとすることができ、蒸気発電設備６の発電効率ηＳＴより効率が高いガス発電設備７の発電効率ηＧによってサーマルリサイクルシステム１の発電効率ηＲＥを蒸気発電設備６の発電効率ηＳＴより高効率とすることができる。
【００７８】しかも、ガス発電設備７は、天然ガスを燃焼させるガスエンジン７１を使用して発電するので、石油や石炭等の化石燃料を燃焼させて発電する発電設備と比べて二酸化炭素や硫黄酸化物等の大気への排出量を削減することができ、従って、二酸化炭素や硫黄酸化物等の大気への排出量を抑えつつ、廃棄物発電を行うサーマルリサイクルシステム１における発電の高効率化を実現することができる。
【００７９】なお、以上説明したサーマルリサイクルシステム１では、廃棄物固形化燃料１０は、廃プラスチック１１中に繊維質材料１２が２０重量％程度の割合で混合されている。しかし、廃棄物固形化燃料１０における繊維質材料１２の重量割合は、２０重量％程度に限定されるものではない。従って、例えば、廃棄物固形化燃料１０の主原料となる廃プラスチック１１の種類等に応じて前記重量割合を適宜変更することは勿論可能である。また、混合物１７に石灰等のバインダーを添加することにより廃棄物固形化燃料１０の形状維持力を強化することも勿論可能である。
【００８０】また、サーマルリサイクルシステム１では、繊維質材料１２は、家庭から廃棄された古紙やラミネート紙等の紙類とされている。しかし、繊維質材料１２は、紙類に限定されず、例えば、家庭や工場等から廃棄された木材や古布等であっても良い。そして、この木材や古布等を紙類と共に、あるいは紙類に代えて使用しても良い。
【００８１】更に、サーマルリサイクルシステム１では、プラスチックブロック１３用及び繊維質ブロック１６用の締結部材としてスチールバンドを採用している。しかし、前記締結部材は、スチールバンドに限定されず、例えば、番線やプラスチックバンド等であっても良い。そして、プラスチックブロック１３を包装するプラスチック製の包装材は、プラスチック製のテープ１４に限定されず、例えば、プラスチック製のシート等であっても良い。
【００８２】また、サーマルリサイクルシステム１では、回収した廃プラスチック１１を廃プラスチック１１用のブロック化装置２１で破砕している。しかし、廃プラスチック１１の破砕は、ブロック化装置２１に限定されず、例えば、燃料製造装置４の解砕機４１等で行っても良い。同様に、回収した繊維質材料１２を繊維質材料１２用のブロック化装置２４で破砕しているが、繊維質材料１２の破砕も、ブロック化装置２４に限定されず、例えば、燃料製造装置４の解砕機４１等で行っても良い。
【００８３】また、サーマルリサイクルシステム１では、ガス発電設備７は、天然ガスを燃料とするガスエンジン７１を発電機７２用の駆動装置として備えている。しかし、ガスエンジン７１に代えて、天然ガスを燃料とするガスタービン等を発電機７２用の駆動装置として使用することは勿論可能である。
【００８４】更に、サーマルリサイクルシステム１では、流動層ボイラ３０が発生する蒸気は、全て発電に利用されている。しかし、この蒸気は、発電に代えて、あるいは発電と共に、熱源として熱利用先に供給され該熱利用先で暖房，滅菌，乾燥等に利用されても良い。
【００８５】ところで、サーマルリサイクルシステム１では、プラスチックブロック１３をプラスチック製の包装材で包装して包装ブロック１５を作成している。しかし、プラスチックブロック１３は所定重量分の廃プラスチック１１がプレスされスチールバンドで結かれているので、プラスチックブロック１３を前記包装材で包装しなくても、廃プラスチック１１の取り扱いをプラスチックブロック１３単位にすることができて廃プラスチック１１の取り扱いが容易になると共に、廃プラスチック１１の保管スペースを削減することもできる。
【００８６】また、廃プラスチック１１の飛散を抑えることができると共に、廃プラスチック１１から発散される悪臭をプラスチックブロック１３内に封じ込めて廃プラスチック１１からの悪臭の発散を抑えることもできる。従って、プラスチックブロック１３は包装材で包装されていなくても良い。
【００８７】ただし、プラスチックブロック１３を包装材で包装した方が、廃プラスチック１１の飛散と廃プラスチック１１からの悪臭の発散とを包装材で確実に抑えることができ、プラスチックブロック１３の美観を包装材で良くして廃プラスチック１３用の保管場所２３の清潔感を向上させることもでき、しかも、プラスチックブロック１３内への雨水等の浸入を包装材で防止することもできるので、好ましい。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９２２０２７４５
【氏名又は名称】環境資源株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年６月３０日（１９９９．６．３０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８３８０６
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１２７１３（Ｐ２００１−１２７１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１月１９日（２００１．１．１９） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１８５２８６ |
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