特許 6797776 廃棄物処理プラント及び廃棄物処理プラントの運転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6797776

(24)【登録日】2020年11月20日

(45)【発行日】2020年12月9日

(54)【発明の名称】廃棄物処理プラント及び廃棄物処理プラントの運転方法

(51)【国際特許分類】

   F01K 27/02 20060101AFI20201130BHJP

   F02G 5/00 20060101ALI20201130BHJP

   F02G 5/04 20060101ALI20201130BHJP

   F01N 5/02 20060101ALI20201130BHJP

   F01P 3/20 20060101ALI20201130BHJP

   F22D 11/00 20060101ALI20201130BHJP

【ＦＩ】

   F01K27/02 C

   F02G5/00 E

   F02G5/04 Q

   F01N5/02 F

   F01P3/20 E

   F22D11/00 C

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-190362(P2017-190362)

(22)【出願日】2017年9月29日

(65)【公開番号】特開2019-65744(P2019-65744A)

(43)【公開日】2019年4月25日

【審査請求日】2020年1月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】河合 一寛

(72)【発明者】

【氏名】安藤 純之介

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 淳

【審査官】 中村 大輔

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−７５７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１７／０２６０２７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平９−３３０１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１５５２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２３１９８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｋ ２７／０２

Ｆ０１Ｎ ５／０２

Ｆ０１Ｐ ３／２０

Ｆ０２Ｇ ５／００

Ｆ０２Ｇ ５／０４

Ｆ２２Ｄ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼炉内に設けられた火格子上で廃棄物を燃焼することで蒸気を生成するボイラと、
前記ボイラで生成した蒸気によって駆動する蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの駆動力によって発電する第１発電機と、
前記第１発電機とは別の発電機である第２発電機を駆動させる内燃機関と、
前記火格子と前記内燃機関とを接続し、内部に熱媒体が流通する熱媒体流路と、
前記ボイラに供給する給水を加熱する給水加熱部と、
前記熱媒体流路に設けられ、前記火格子から送られてくる前記熱媒体を前記内燃機関へ導くか前記給水加熱部へ導くかを切り換える切換弁と、を備え、
前記内燃機関の運転開始前に前記熱媒体が前記内燃機関へ導かれるとともに、前記内燃機関の運転開始後に前記熱媒体が前記給水加熱部へ導かれるように、前記切換弁が切り換えられる廃棄物処理プラント。

【請求項2】

前記内燃機関から排出される前記熱媒体の温度を計測する温度計測手段と、
前記内燃機関に供給する前記熱媒体の流量を調整する流量調整手段と、を備え、
前記温度計測手段が計測した温度に基づいて、前記流量調整手段によって前記内燃機関に供給する前記熱媒体の量が調整される請求項１に記載の廃棄物処理プラント。

【請求項3】

前記熱媒体流路は、前記火格子と前記内燃機関との間から分岐し、前記給水加熱部に接続される分岐熱媒体流路を有し、
前記給水加熱部は、前記熱媒体と前記給水とを熱交換し、
前記熱媒体流路には、前記内燃機関に供給する前記熱媒体の流量と、前記給水加熱部に供給する前記熱媒体の流量とを調整する分岐流量調整手段が設けられている請求項１に記載の廃棄物処理プラント。

【請求項4】

前記内燃機関から排出される前記熱媒体の温度を計測する温度計測手段を備え、
前記温度計測手段が計測した温度に基づいて、前記分岐流量調整手段によって、前記内燃機関に供給される前記熱媒体の流量と、前記給水加熱部に供給される前記熱媒体の流量とが調整される請求項３に記載の廃棄物処理プラント。

【請求項5】

前記内燃機関から排出される燃焼排ガスと、前記給水加熱部に供給される前記熱媒体とを熱交換する熱交換部を備える請求項３または請求項４に記載の廃棄物処理プラント。

【請求項6】

燃焼炉内に設けられた火格子上で廃棄物を燃焼することで蒸気を生成するボイラと、
前記ボイラで生成した蒸気によって駆動する蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの駆動力によって発電する第１発電機と、
前記第１発電機とは別の発電機である第２発電機を駆動させる内燃機関と、
前記火格子と前記内燃機関とを接続し、内部に熱媒体が流通する熱媒体流路と、
前記ボイラに供給する給水を加熱する給水加熱部と、
前記熱媒体流路に設けられ、前記火格子から送られてくる前記熱媒体を前記内燃機関へ導くか前記給水加熱部へ導くかを切り換える切換弁と、を備える廃棄物処理プラントの運転方法であって、
前記内燃機関の運転開始前に前記火格子から前記内燃機関へ前記熱媒体を導く工程と、
前記内燃機関の運転開始後に前記火格子から前記給水加熱部へ前記熱媒体を導く工程と、を備える廃棄物処理プラントの運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、火格子上の廃棄物を燃焼することで生成した蒸気によって発電を行う廃棄物処理プラント及び廃棄物処理プラントの運転方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

廃棄物を処理する廃棄物処理プラントには、火格子上で廃棄物を移送しながら燃焼する燃焼炉を備えるものがある。火格子上で廃棄物を燃焼する燃焼炉においては、廃棄物を燃焼する炎の熱によって火格子が損傷しないように、冷却水によって火格子を冷却している。

【0003】

火格子を冷却して加熱された冷却水は、冷却塔で冷却されてから、再度火格子の冷却に使用される。このため、火格子の冷却の際に加熱された冷却水の熱は、冷却塔を介してすべて大気中に放熱され、廃棄物処理プラント全体としては熱損失となっているという問題があった。このため、火格子の冷却の際に加熱された冷却水の熱を他の設備で利用することが望まれていた。

【0004】

火格子の冷却の際に加熱された冷却水の熱を利用して、他の設備を加熱するものには、例えば特許文献１のものがある。特許文献１では、火格子の冷却の際に加熱された冷却水の熱を、熱交換器を介して、ボイラの給水を加熱するエコノマイザや、ごみ焼却炉への燃焼用空気を予熱する空気予熱器等に利用するごみ焼却炉が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５−２００４４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載のごみ焼却炉は、内燃機関等を併設した廃棄物処理プラントに組み込まれることを想定したものではなく、特許文献１には内燃機関について開示されていない。

【0007】

廃棄物を燃焼することで生成した蒸気によって発電を行う廃棄物処理プラントにおいて、内燃機関を併設しているものがある。このような廃棄物処理プラントにおいて、併設された内燃機関を起動させるためには、内燃機関の暖機を行う必要がある。内燃機関を暖機する際に、ヒータによって加熱した循環水を内燃機関に供給する方法が知られている。しかしながら、ヒータによって加熱した循環水を内燃機関に供給する場合には、ヒータを加熱するための電力が必要となっていた。

【0008】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、廃棄物処理プラント内に設けられた火格子と内燃機関との間で熱の授受を行うことで、廃棄物処理プラントにおける熱損失を低減させて、熱エネルギーを有効に利用することができる廃棄物処理プラント及び廃棄物処理プラントの運転方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明の廃棄物処理プラント及び廃棄物処理プラントの運転方法は以下の手段を採用する。
本発明の一態様に係る廃棄物処理プラントは、燃焼炉内に設けられた火格子上で廃棄物を燃焼することで蒸気を生成するボイラと、前記ボイラで生成した蒸気によって駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの駆動力によって発電する第１発電機と、前記第１発電機とは別の発電機である第２発電機を駆動させる内燃機関と、前記火格子と前記内燃機関とを接続し、内部に熱媒体が流通する熱媒体流路と、前記ボイラに供給する給水を加熱する給水加熱部と、前記熱媒体流路に設けられ、前記火格子から送られてくる前記熱媒体を前記内燃機関へ導くか前記給水加熱部へ導くかを切り換える切換弁と、を備え、前記内燃機関の運転開始前に前記熱媒体が前記内燃機関へ導かれるとともに、前記内燃機関の運転開始後に前記熱媒体が前記給水加熱部へ導かれるように、前記切換弁が切り換えられる。
また、本発明の一態様に係る廃棄物処理プラントの運転方法は、燃焼炉内に設けられた火格子上で廃棄物を燃焼することで蒸気を生成するボイラと、前記ボイラで生成した蒸気によって駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの駆動力によって発電する第１発電機と、前記第１発電機とは別の発電機である第２発電機を駆動させる内燃機関と、前記火格子と前記内燃機関とを接続し、内部に熱媒体が流通する熱媒体流路と、前記ボイラに供給する給水を加熱する給水加熱部と、前記熱媒体流路に設けられ、前記火格子から送られてくる前記熱媒体を前記内燃機関へ導くか前記給水加熱部へ導くかを切り換える切換弁と、を備える廃棄物処理プラントの運転方法であって、前記内燃機関の運転開始前に前記火格子から前記内燃機関へ前記熱媒体を導く工程と、前記内燃機関の運転開始後に前記火格子から前記給水加熱部へ前記熱媒体を導く工程と、を備える。

【0010】

上記構成では、火格子と内燃機関とを接続し、内部に熱媒体が流通する熱媒体流路を有している。これにより、廃棄物処理プラント内に設けられた火格子と内燃機関との間で熱の授受を行うことができる。したがって、廃棄物処理プラントにおける熱損失を低減させ、熱エネルギーを有効に利用することができる。

【0011】

火格子から排出された熱媒体の温度が内燃機関よりも高い場合には、火格子から排出された熱媒体によって、内燃機関が加熱される。すなわち、火格子と熱交換することによって加熱された熱媒体が、内燃機関に供給され、内燃機関と熱交換することで内燃機関を加熱する。これにより、例えば、内燃機関の運転開始前など、内燃機関の温度が低く暖気が必要な場合に、火格子の熱を利用して、内燃機関を暖機することができる。したがって、内燃機関を暖機するためのヒータ等を設けることなく内燃機関を暖機することができる。よって、ヒータ等を設ける場合と比較して、廃棄物処理プラントの設備を簡素化し設備コストを低減させるとともに、ヒータ等による消費電力を削減しランニングコストを低減させることができる。

【0012】

また、上記構成では、熱媒体流路が火格子と内燃機関とを接続している。これにより、火格子と内燃機関との間で直接的に熱の授受を行うことができる。したがって、熱交換器等を介して火格子と内燃機関と間で熱の授受を行う場合と比較して、熱損失を低減させることができる。

【0013】

また、本発明の一態様に係る廃棄物処理プラントは、前記内燃機関から排出される前記熱媒体の温度を計測する温度計測手段と、前記内燃機関に供給する前記熱媒体の流量を調整する流量調整手段と、を備え、前記温度計測手段が計測した温度に基づいて、前記流量調整手段によって前記内燃機関に供給してもよい。

【0014】

上記構成では、内燃機関から排出される熱媒体の温度に基づいて内燃機関に供給する熱媒体の量が調整される。内燃機関から排出される熱媒体の温度を計測することによって、内燃機関の加熱状態を判断することができる。したがって、内燃機関の加熱状態に基づいて、熱媒体の量を調整することができるので、的確に内燃機関の加熱を行うことができる。
なお、上記構成の「前記内燃機関に供給する前記熱媒体の流量を調整する」の意味には、内燃機関に熱媒体を供給しない状態とすることも含まれる。内燃機関に熱媒体を供給しない状態とは、例えば、内燃機関の運転が開始され、内燃機関の暖気を行う必要がなくなった状態等である。

【0015】

また、本発明の一態様に係る廃棄物処理プラントは、前記熱媒体流路は、前記火格子と前記内燃機関との間から分岐し、前記給水加熱部に接続される分岐熱媒体流路を有し、前記給水加熱部は、前記熱媒体と前記給水とを熱交換し、前記熱媒体流路には、前記内燃機関に供給される前記熱媒体の流量と、前記給水加熱部に供給される前記熱媒体の流量とを調整する分岐流量調整手段が設けられていてもよい。

【0016】

上記構成では、火格子と給水加熱部が熱媒体流路によって接続されている。これにより、火格子の熱を利用して給水を加熱することができる。
また、上記構成では、分岐流量調整手段によって、内燃機関に供給される熱媒体の流量と、給水加熱部に供給される熱媒体の流量とが調整される。これにより、内燃機関及び給水加熱部に対して、熱媒体が過剰に供給される事態や、熱媒体が不必要な状況において熱媒体が供給される事態を防止可能とすることができる。したがって、廃棄物処理プラント内において熱媒体が必要な個所に対して適量の熱媒体を供給することが可能となり、より好適に、廃棄物処理プラント全体における熱損失を低減させて、熱エネルギーを有効に利用することができる。
なお、上記構成の「前記内燃機関に供給される前記熱媒体の流量と、前記給水加熱部に供給される前記熱媒体の流量とを調整する」の意味には、内燃機関または給水加熱部に熱媒体を供給しない状態とすることも含まれる。内燃機関に熱媒体を供給しない状態とは、例えば、内燃機関の運転が開始され、内燃機関の暖気を行う必要がなくなった状態等である。

【0017】

また、本発明の一態様に係る廃棄物処理プラントは、前記内燃機関から排出される前記熱媒体の温度を計測する温度計測手段を備え、前記温度計測手段が計測した温度に基づいて、前記分岐流量調整手段によって、前記内燃機関に供給される前記熱媒体の流量と、前記給水加熱部に供給される前記熱媒体の流量とが調整されていてもよい。

【0018】

上記構成では、内燃機関の加熱状態に基づいて、熱媒体の量を調整することができるので、的確に内燃機関の加熱を行うことができるとともに、内燃機関の加熱に必要のない熱媒体を給水加熱部で利用することができる。したがって、廃棄物処理プラント全体における熱損失を低減させて、熱エネルギーを有効に利用することができる。

【0019】

また、本発明の一態様に係る廃棄物処理プラントは、前記内燃機関から排出される燃焼排ガスと、前記給水加熱部に供給される前記熱媒体とを熱交換する熱交換部を備えていてもよい。

【0020】

上記構成では、内燃機関から排出される燃焼排ガスと、給水加熱部に供給される熱媒体とを熱交換する熱交換部を備えている。これにより、内燃機関の運転開始後には、燃焼排ガスの熱を、熱交換部及び給水加熱部を介して、ボイラに供給される給水の加熱に利用することができる。したがって、廃棄物処理プラント全体における熱損失を低減させて、熱エネルギーを有効に利用することができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、廃棄物処理プラント全体における熱損失を低減させて、熱エネルギーを有効に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の第１実施形態に係る廃棄物処理プラントを示す概略構成図であって、内燃機関に熱媒体を供給している状態を示している。

【図2】本発明の第１実施形態に係る廃棄物処理プラントを示す概略構成図であって、給水加熱器に熱媒体を供給している状態を示している。

【図3】本発明の第２実施形態に係る廃棄物処理プラントを示す概略構成図である。

【図4】本発明の第３実施形態に係る廃棄物処理プラントを示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下に、本発明に係る廃棄物処理プラント及び廃棄物処理プラントの運転方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について、図１及び図２を用いて説明する。
本実施形態に係る廃棄物処理プラント１は、図１及び図２に示すように、燃焼炉２内に設けられた火格子９上で廃棄物を燃焼して生成された燃焼ガスによって蒸気を生成するボイラ３と、ボイラ３からの蒸気によって駆動される蒸気タービン４と、廃棄物からメタン含有バイオガスを生成するメタン発酵槽５と、メタン発酵槽５からのメタン含有バイオガスによって駆動するガスエンジン６とを備えている。また、廃棄物処理プラント１は、第１発電機７及び第２発電機８によって発電を行っている。第１発電機７の回転軸は、蒸気タービン４の回転軸に接続され、第１発電機７は蒸気タービン４の回転力によって発電する。また、第２発電機８の回転軸は、ガスエンジン６の回転軸に接続され、第２発電機８は、ガスエンジン６の駆動力によって発電する。

【0024】

ボイラ３は、廃棄物を燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼炉２と、燃焼炉２にて生成された燃焼ガスを導く煙道１１と、内部に給水が流通して煙道１１内に設置される複数の伝熱管とを有する。

【0025】

燃焼炉２は、廃棄物供給路１２から火格子９上に投入された廃棄物を、火格子９によって移送する。燃焼炉２内では、炉底より燃焼空気を導入され、火格子９上に形成された一次燃焼室にて廃棄物の乾燥、熱分解を行った後に、火格子９の下流側にて燃焼を行い、燃焼ガスを生成する。燃焼空気は、燃焼炉２に連通した燃焼空気導入管１３内を流通して燃焼炉２内に導入される。

【0026】

火格子９には、廃棄物の移送を行う火格子本体部９ａと、火格子本体部９ａを冷却する火格子配管９ｂとを有する。火格子配管９ｂは、火格子本体部９ａの内部または裏側に設けられる。火格子配管９ｂは、火格子本体部９ａの略全面に沿うように設けられ、内部を流れる冷却水（熱媒体）が火格子本体部９ａと熱交換を行う。火格子配管９ｂ内を流通する冷却水は、流入口から火格子配管９ｂ内に流入し、排出口から排出される。

【0027】

燃焼炉２内で生成された燃焼ガスは、煙道１１内を流れる。燃焼ガスは、煙道１１内に設置された複数の伝熱管（図示省略）内を流れる給水と熱交換を行う。伝熱管内を流れる給水と熱交換を終えた燃焼ガスは、燃焼排ガスとしてボイラ３から排出される。ボイラ３から排出された燃焼排ガスは、燃焼排ガス管１７内を流通し、バグフィルタ１８において必要な処理を施した後に、ファン１９を介して煙突２０から大気へ排気される。

【0028】

伝熱管は、煙道１１内に延在し、煙道１１の壁部近傍で複数回に亘って折り返される構造をしている。伝熱管の内部には給水が流通する。伝熱管の上流側端部は蒸気供給管２１に連通し、下流側端部は給水供給管２２に連通している。伝熱管内を流れる給水と、煙道１１内を流れる燃焼ガスとが熱交換を行うことで、蒸気が生成される。

【0029】

生成された蒸気は、蒸気供給管２１内を流通して蒸気タービン４に導入される。蒸気タービン４に導入された蒸気は、蒸気タービン４を回転させる。蒸気タービン４の回転軸には、第１発電機７の回転軸が接続されていて、蒸気タービン４が回転することで、第１発電機７が駆動し、発電する。なお、蒸気タービン４に導入された蒸気の一部は、抽気蒸気管２３を介して後述する第２給水加熱器２６に供給される。

【0030】

蒸気タービン４を回転させた蒸気は、復水器２４において凝縮し水になる。復水器２４で生成された水は、給水供給管２２内を流通し、ボイラ３内に設けられた伝熱管に給水として供給される。給水供給管２２には、上流側から順に、第１給水加熱器（給水加熱部）２５及び第２給水加熱器２６が設けられている。第１給水加熱器２５には熱交換器２５ａが設けられ、この熱交換器２５ａ内を流れる冷却水と、復水器２４からボイラ３に供給される給水とが熱交換することによって、給水が加熱される。第２給水加熱器２６では、蒸気タービン４から抽気された蒸気の一部によって、第１給水加熱器２５で加熱された給水がさらに加熱される。なお、第２給水加熱器２６で給水を加熱した後の水または蒸気は、排出管２７を介して復水器２４に戻される。
なお、第１給水加熱器２５及び第２給水加熱器２６の両方で給水を加熱するのは、図２に示すように、第１給水加熱器２５に対して火格子６で加熱された冷却水が供給されている場合のみである。図１に示すように、第１給水加熱器２５に冷却水が供給されていない場合には、第２給水加熱器２６のみで給水の加熱を行う。

【0031】

メタン発酵処理される廃棄物は、メタン発酵槽廃棄物供給路１５を介してメタン発酵槽５に供給される。メタン発酵槽５では、メタン発酵処理される廃棄物からメタン含有バイオガスを生成する。生成されたメタン含有バイオガスは、バイオガス供給管２８を介してガスエンジン６に供給される。また、メタン含有バイオガスを生成した際に生じる汚泥は、メタン発酵槽５から排出され、汚泥排出管２９内を流通し、汚泥回収部（図示省略）にて回収される。

【0032】

ガスエンジン６は、メタン含有バイオガスによって駆動するエンジン本体部６ａと、エンジン本体部６ａを冷却するエンジン配管６ｂとを有する。
エンジン本体部６ａは、バイオガス供給管２８から供給されたメタン含有バイオガスを、空気供給装置（図示省略）から空気供給管３８を介して供給される空気とともに燃焼させて駆動する。エンジン本体部６ａでは駆動するピストン（図示省略）をクランクシャフト（図示省略）によって回転運動に変換する。エンジン本体部６ａの回転軸には、第２発電機８の回転軸が接続されていて、エンジン本体部６ａが駆動することで第２発電機８が駆動し、発電が行われる。
エンジン配管６ｂは、エンジン本体部６ａの内部に設けられ、エンジン配管６ｂの内部を流れる冷却水がエンジン本体部６ａと熱交換を行う。エンジン配管６ｂ内を流通する冷却水は、流入口からエンジン配管６ｂ内に流入し、排出口から排出される。

【0033】

ガスエンジン６から排出された燃焼排ガスは、エンジン用燃焼排ガス管３０内を流通し、燃焼排ガス管１７に合流し、ファン１９を介して煙突２０から大気へ排気される。

【0034】

また、本実施形態に係る廃棄物処理プラント１は、火格子９とガスエンジン６と第１給水加熱器２５とを接続する循環流路（熱媒体流路）１０を備えている。循環流路１０は、火格子９とガスエンジン６とを直接接続する第１冷却水流路３１及び第２冷却水流路３２を備える。第１冷却水流路３１及び第２冷却水流路３２の内部には、冷却水が流通する。
第１冷却水流路３１は、火格子９に設けられた火格子配管９ｂの排出口と、エンジン配管６ｂの流入口とを接続する。第２冷却水流路３２は、エンジン配管６ｂの排出口と、火格子配管９ｂの流入口とを接続している。

【0035】

また、循環流路１０は、第１冷却水流路３１の途中位置からから分岐する第１分岐流路（分岐熱媒体流路）３３と、第２冷却水流路３２の途中位置から分岐する第２分岐流路（分岐熱媒体流路）３４とを有する。第１分岐流路３３は、第１冷却水流路３１の途中位置と、第１給水加熱器２５に設けられた熱交換器２５ａの流入口とを接続している。第２分岐流路３４は、熱交換器２５ａの排出口と第２冷却水流路３２の途中位置とを接続している。第１分岐流路３３及び第２分岐流路３４の内部には冷却水が流通する。

【0036】

また、第１冷却水流路３１には、第１分岐流路３３が分岐する位置に、第１流路切替え弁（流量調整手段、分岐流量調整手段）３５が設けられている。第１流路切替え弁３５は、火格子配管９ｂから送られてくる冷却水を、エンジン配管６ｂに供給するか、熱交換器２５ａに供給するかを切替える。

【0037】

また、第２冷却水流路３２には、第２分岐流路３４が分岐する位置に、第２流路切替え弁３６が設けられている。第２流路切替え弁３６は、エンジン配管６ｂから送られてくる冷却水を、火格子配管９ｂに供給するか、熱交換器２５ａに供給するかを切替える。また、第２流路切替え弁３６は、熱交換器２５ａから送られてくる冷却水を、火格子配管９ｂに供給するか、エンジン配管６ｂに供給するかを切替える。
また、エンジン配管６ｂの排出口と第２流路切替え弁３６との間の第２冷却水流路３２には、温度計（温度計測手段）３７が設けられている。温度計３７は、エンジン配管６ｂの排出口から排出された冷却水の温度を計測する。

【0038】

次に、本実施形態における冷却水の流れについて説明する。

【0039】

［ガスエンジンの運転開始前］
ボイラ３の運転中であって、ガスエンジン６の運転開始前の状態では、図１に示すように、冷却水は、火格子９とガスエンジン６との間を循環している。ガスエンジン６の運転開始前の冷却水の流れについて以下で詳細に説明する。

【0040】

ボイラ３の運転中には、ボイラ３の燃焼炉２内に形成される炎等の影響によって、火格子本体部９ａが加熱されている。この時、火格子配管９ｂ内を流通する冷却水と、火格子本体部９ａとが熱交換することで、火格子本体部９ａが冷却されるとともに、冷却水が加熱される。加熱された冷却水は、火格子配管９ｂの排出口から第１冷却水流路３１に流入する。火格子配管９ｂの排出口から排出される冷却水の温度は、ガスエンジン６を暖機するのに十分な温度となっている。この時、第１冷却水流路３１に設けられた第１流路切替え弁３５は、冷却水をガスエンジン６に導くように切替えられている。これにより、第１冷却水流路３１を流通する冷却水は、ガスエンジン６のエンジン配管６ｂに導かれ、流入口からエンジン配管６ｂ内に流入する。

【0041】

エンジン配管６ｂに流入した冷却水は、エンジン配管６ｂ内を流通しながら、エンジン本体部６ａと熱交換を行う。この時、ガスエンジン６は運転開始前の状態なので、エンジン本体部６ａは、エンジン配管６ｂ内を流通する冷却水よりも低温の状態となっている。したがって、エンジン本体部６ａと冷却水とが熱交換することで、エンジン本体部６ａが加熱されるとともに、冷却水が冷却される。冷却された冷却水は、エンジン配管６ｂの排出口から第２冷却水流路３２に流入する。この時、第２冷却水流路３２に設けられた第２流路切替え弁３６は、冷却水を火格子９に導くように切替えられている。これにより、第２冷却水流路３２を流通する冷却水は、火格子９の火格子配管９ｂに導かれ、流入口から火格子配管９ｂ内に流入する。
このように、ガスエンジン６の運転開始前には、冷却水が火格子９とガスエンジン６との間を循環し、火格子本体部９ａを冷却するとともに、エンジン本体部６ａを暖機している。

【0042】

［ガスエンジンの運転開始後］
ボイラ３の運転中であって、ガスエンジン６の運転開始後の状態では、図２に示すように、冷却水は、火格子９と第１給水加熱器２５との間を循環している。ガスエンジン６の運転開始後の冷却水の流れについて以下で詳細に説明する。

【0043】

ボイラ３の運転中には、冷却水は、加熱された状態で火格子配管９ｂの排出口から第１冷却水流路３１に流入する。この時、第１冷却水流路３１に設けられた第１流路切替え弁３５は、冷却水を、第１分岐流路３３を介して第１給水加熱器２５に導くように切替えられている。これにより、第１冷却水流路３１を流通する冷却水は、途中位置から第１分岐流路３３に流入する。そして、第１分岐流路３３を流通する冷却水は、第１給水加熱器２５の熱交換器２５ａに導かれ、流入口から熱交換器２５ａ内に流入する。

【0044】

熱交換器２５ａに流入した冷却水は、熱交換器２５ａ内を流通しながら、復水器２４からボイラ３へと流通する給水と熱交換を行う。この時、給水の温度は冷却水の温度よりも低いので、給水と冷却水とが熱交換することで、給水が加熱されるとともに、冷却水が冷却される。冷却された冷却水は、熱交換器２５ａの排出口から第２分岐流路３４に流入する。この時、第２冷却水流路３２に設けられた第２流路切替え弁３６は、冷却水を火格子９に導くように切替えられている。これにより、第２分岐流路３４を流通する冷却水は、第２冷却水流路３２の途中位置から、第２冷却水流路３２に合流し、火格子９に導かれる。火格子９に導かれた冷却水は、流入口から火格子配管９ｂ内に流入する。
このように、ガスエンジン６の運転開始後には、冷却水が火格子９と第１給水加熱器２５との間を循環し、火格子本体部９ａを冷却するとともに、ボイラ３に供給される給水を加熱している。

【0045】

上述のように、本実施形態では、ガスエンジン６の運転開始前の状態と、ガスエンジン６の運転開始後の状態とで、第１流路切替え弁３５及び第２流路切替え弁３６によって、冷却水の流路が変更される。
冷却水の流路の変更は、ガスエンジン６の運転が開始されたことを確認して、手動で第１流路切替え弁３５及び第２流路切替え弁３６を操作し流路を変更してもよい。また、制御装置（図示省略）を設け、制御装置がガスエンジン６の運転が開始されているか否かを判断して、ガスエンジン６の運転が開始されていると判断した場合に、制御装置が第１流路切替え弁３５及び第２流路切替え弁３６を操作し流路を変更してもよい。
制御装置が、ガスエンジン６の運転が開始された状態か否かを判断する場合には、第２冷却水流路３２に設けられた温度計３７によって、エンジン配管６ｂから排出された冷却水の温度に基づいて判断してもよい。具体的には、エンジン配管６ｂから排出された冷却水の温度が所定の温度以上となった場合には、エンジン本体部６ａの運転により冷却水が加熱されていると判断して、ガスエンジン６の運転が開始されていると判断してもよい。

【0046】

制御装置は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

【0047】

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、火格子９とガスエンジン６とを接続し、内部に冷却水が流通する第１冷却水流路３１及び第２冷却水流路３２を有している。これにより、廃棄物処理プラント１内に設けられた火格子９とガスエンジン６との間で熱の授受を行うことができる。また、第１分岐流路３３及び第２分岐流路３４を介して、火格子９と第１給水加熱器２５とが接続されている。これにより、廃棄物処理プラント１内に設けられた火格子９と第１給水加熱器２５との間で熱の授受を行うことができる。以上から、廃棄物処理プラント１における熱損失を低減させ、熱エネルギーを有効に利用することができる。

【0048】

具体的には、ガスエンジン６の運転開始前には、火格子本体部９ａと熱交換することによって加熱された冷却水が、ガスエンジン６に供給され、ガスエンジン６を加熱する。これにより、火格子９の熱を利用して、ガスエンジン６を暖機することができる。したがって、ガスエンジン６を暖機するための専用のヒータ等を設けることなくガスエンジン６を暖機することができる。よって、専用のヒータ等を設ける場合と比較して、廃棄物処理プラント１の設備を簡素化し設備コストを低減させるとともに、ヒータ等による消費電力を削減しランニングコストを低減させることができる。

【0049】

ガスエンジン６の運転開始後には、火格子本体部９ａと熱交換することによって加熱された冷却水が、第１給水加熱器２５に供給され、給水を加熱する。これにより、火格子９の熱を利用して第２給水加熱器２６に供給される前の給水を加熱（以下、「予熱」という。）することができる。第２給水加熱器２６に供給される前の給水を加熱することで、第２給水加熱器２６において給水を加熱する際に用いられる熱を低減させることができる。すなわち、本実施形態では、第２給水加熱器２６において蒸気タービン４から蒸気の一部を抽気し、その蒸気を使用して給水を加熱しているので、火格子９で発生した熱によって給水を予熱することで、蒸気タービン４から抽気する蒸気の量を低減することができる。これにより、蒸気タービン４によって駆動する第１発電機７の発電量が、抽気量が低減した分だけ向上する。すなわち、廃棄物処理プラント１全体の発電量が向上する。したがって、ガスエンジン６で発生した熱を給水の予熱に使用しない場合と比較して、廃棄物処理プラント１全体の発電効率を向上させることができる。

【0050】

また、本実施形態では、ガスエンジン６の運転開始前には、火格子９からの冷却水をガスエンジン６に供給するとともに、ガスエンジン６が運転を開始しガスエンジン６自体が発熱する状況であるガスエンジン６の運転開始後には、火格子９からの冷却水を第１給水加熱器２５に供給している。これにより、ガスエンジン６の暖機が必要なく、ガスエンジン６に冷却水を供給する必要がない状況において、ガスエンジン６に対して冷却水を供給することなく、火格子９の熱エネルギーを給水の加熱に利用することができる。したがって、より好適に、廃棄物処理プラント全体における熱損失を低減させて、熱エネルギーを有効に利用することができる。

【0051】

また、本実施形態では、第１冷却水流路３１及び第２冷却水流路３２が、火格子９とガスエンジン６とを直接接続している。これにより、火格子９とガスエンジン６との間で直接的に熱の授受を行うことができる。したがって、熱交換器等を介して火格子９とガスエンジン６と間で熱の授受を行う場合と比較して、熱損失を低減させることができる。
また、同様に、火格子９と第１給水加熱器２５とを直接接続している。これにより、火格子９と第１給水加熱器２５との間で直接的に熱の授受を行うことができる。したがって、熱交換器等を介して火格子９と第１給水加熱器２５と間で熱の授受を行う場合と比較して、熱損失を低減させることができる。

【0052】

〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態について、図３を用いて説明する。
本実施形態では、基本的に第１実施形態と同様の構造を有し、第１冷却水流路３１及び第２冷却水流路３２に、第１流路切替え弁３５及び第２流路切替え弁３６が設けられていない代わりに、流量調整弁が設けられている点が第１実施形態と異なる。また、第１分岐流路３３及び第２分岐流路３４に、開閉弁が設けられている点が第１実施形態と異なる。第１実施形態と同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。

【0053】

第１冷却水流路３１には、第１分岐流路３３が分岐する分岐位置Ｐ１とエンジン配管６ｂの流入口との間に第１流量調整弁（流量調整手段、分岐流量調整手段）４１が設けられている。また、第２冷却水流路３２には、第２分岐流路３４が分岐する分岐位置Ｐ２とエンジン配管６ｂの排出口との間に第２流量調整弁（流量調整手段、分岐流量調整手段）４２が設けられている。また、第１分岐流路３３には、第１開閉弁４３が設けられている。また、第２分岐流路３４には、第２開閉弁４４が設けられている。第１流量調整弁４１及び第２流量調整弁４２は、開度を調整することで、各流路を流通する冷却水の流量を調整する。
また、本実施形態に係る廃棄物処理プラント１は、各流量調整弁及び各開閉弁を制御する制御装置（図示省略）を備えている。制御装置には、温度計３７が計測した冷却水の温度が、温度計３７から逐次送信される。

【0054】

次に、本実施形態における冷却水の流れについて説明する。

【0055】

［ガスエンジンの運転開始前］
本実施形態では、ガスエンジン６の運転開始前には、図３に示すように、火格子９からの冷却水が、ガスエンジン６及び第１給水加熱器２５の両方に流通している。すなわち、ガスエンジン６の運転開始前には、第１流量調整弁４１、第２流量調整弁４２、第１開閉弁４３及び第２開閉弁４４のすべてが開いた状態となっている。この時、第１冷却水流路３１及び第２冷却水流路３２内には、予め実験等で求められた、ガスエンジン６を好適に暖機できるとされた所定の流量の冷却水が流通している。また、第１分岐流路３３及び第２分岐流路３４内には、循環する冷却水の全量から、第１分岐流路３３及び第２分岐流路３４内を流通する冷却水の流量を減じた流量の冷却水が流通している。すなわち、第１分岐流路３３及び第２分岐流路３４内には、余剰分の冷却水が流通するようになっている。

【0056】

また、温度計３７が計測した冷却水の温度が所定の値（本実施形態では、略９０度）よりも低い場合には、ガスエンジン６の暖機が十分に行われていないと判断して、制御装置が、第１流量調整弁４１の開度を増大させる制御を行い、ガスエンジン６に供給される冷却水の流量を増加させる。なお、第１流量調整弁４１の開度を増大させる制御を行うとともに、第２流量調整弁４２の開度を減少させる制御を行い、ガスエンジン６に供給される冷却水の流量を増大させてもよい。ガスエンジン６に供給される冷却水の流量が増大すると、ガスエンジン６に供給される熱エネルギーが増大し、ガスエンジン６の温度が昇温する。なお、上記所定の値は一例であり、ガスエンジン６に供給される冷却水の流量を増加させるための閾値は９０度に限定されない。
このように、ガスエンジン６の運転開始前には、冷却水が火格子９とガスエンジン６及び第１給水加熱器２５との間を循環している。これにより、火格子本体部９ａを冷却するとともに、エンジン本体部６ａを暖機し、さらには、ボイラ３に供給される給水を加熱している。

【0057】

［ガスエンジンの運転開始後］
ガスエンジン６の運転開始後には、第１実施形態と同様に、冷却水は、ガスエンジン６には供給されずに、火格子９と第１給水加熱器２５との間を循環している。ガスエンジン６の運転開始後の冷却水の流れは、第１実施形態と同様のため、その詳細な説明は省略する。
なお、ガスエンジン６の運転開始後には、第１流量調整弁４１の開度は０％（すなわち全閉状態）にされ、第２流量調整弁４２の開度は１００％（すなわち全開状態）にされる。また、第２開閉弁４４は開状態にされ、第１開閉弁４３は逆流を防止するために閉状態にされる。

【0058】

本実施形態では、以下の作用効果を奏する。
また、第１流量調整弁４１及び第２流量調整弁４２によって、ガスエンジン６に供給される冷却水の流量と、第１給水加熱器２５に供給される冷却水の流量とが調整される。これにより、ガスエンジン６及び第１給水加熱器２５に対して、冷却水が過剰に供給される事態を防止することができる。したがって、廃棄物処理プラント１内において冷却水が必要な個所に対して適量供給することが可能となり、より好適に、廃棄物処理プラント１全体における熱損失を低減させて、熱エネルギーを有効に利用することができる。

【0059】

本実施形態では、ガスエンジン６から排出される冷却水の温度に基づいてガスエンジン６に供給する冷却水の流量が調整される。ガスエンジン６から排出される冷却水の温度を計測することによって、ガスエンジン６の暖機状態を判断することができる。したがって、ガスエンジン６の暖機状態に基づいて、冷却水の量を調整することができるので、的確にガスエンジン６の暖機を行うことができる。また、ガスエンジン６の暖機に必要のない冷却水を第１給水加熱器２５で利用することができる。以上から、より好適に、廃棄物処理プラント全体における熱損失を低減させて、熱エネルギーを有効に利用することができる。

【0060】

〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態について、図４を用いて説明する。
本実施形態では、基本的に第１実施形態と同様の構造を有し、ガスエンジン６から排出される燃焼排ガスと、第１給水加熱器２５に供給される冷却水とを熱交換する冷却水加熱部（熱交換部）５１を備えている点で第１実施形態と異なっている。第１実施形態と同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。

【0061】

本実施形態に係る廃棄物処理プラント１は、図４に示すように、ガスエンジン６から排出される燃焼排ガスと第１給水加熱器２５に供給される冷却水とを熱交換する冷却水加熱部５１と、エンジン用燃焼排ガス管３０の途中位置から分岐して、ガスエンジン６の燃焼排ガスを冷却水加熱部５１に導く燃焼排ガス供給管５２と、冷却水加熱部５１から排出されたガスエンジン６の燃焼排ガスを燃焼排ガス管１７に導入する燃焼排ガス排出管５３と、を備える。また、エンジン用燃焼排ガス管３０から燃焼排ガス供給管５２が分岐する位置には、第３流路切替え弁５４が設けられている。第３流路切替え弁５４は、ガスエンジン６からの燃焼排ガスが、燃焼排ガス管１７に流入するか、燃焼排ガス供給管５２に流入するかを切替える。
冷却水加熱部５１には、第１分岐流路３３内を流通する冷却水が供給される。

【0062】

本実施形態では、以下の作用効果を奏する。
上記構成では、ガスエンジン６から排出される燃焼排ガスと、第１給水加熱器２５に供給される冷却水とを熱交換する冷却水加熱部５１を備えている。ガスエンジン６から排出される燃焼排ガスは、４００度から５００度と高温であるので、ガスエンジン６の運転開始後には、この燃焼排ガスの熱によって、第１給水加熱器２５に供給される冷却水を加熱することができる。第１給水加熱器２５に供給される冷却水が加熱することによって、第１給水加熱器２５で給水をより加熱することができる。したがって、ガスエンジン６の燃焼排ガスの熱エネルギーを冷却水加熱部５１及び第１給水加熱器２５を介して、ボイラ３に供給される給水の加熱に利用することができる。したがって、廃棄物処理プラント１全体における熱損失をより低減させて、熱エネルギーを有効に利用することができる。

【0063】

なお、本発明は、上記各実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。

【0064】

例えば、上記各実施形態では、火格子９で加熱された冷却水を供給する内燃機関について、メタン発酵槽５からのメタン含有バイオガスによって駆動するガスエンジン６を適用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、非常時に廃棄物処理プラント１に電気を供給するバックアップ用のエンジンに対して、火格子９で加熱された冷却水を供給してもよい。バックアップ用のエンジンは、廃棄物処理プラントが正常に稼働している状態では、運転を行っておらず、待機状態にある。一方、廃棄物処理プラントに異常が発生した場合には、即時に運転を開始しなければならないため、待機状態にあっても、常に暖機された状態を維持しなければならない。したがって、暖機に要するエネルギーが大きく、ヒータ等の熱で暖機を行う場合には、コストが増大するという問題があるが、火格子９の熱エネルギーで暖機を行うことで、このコストを削減することができる。

【0065】

また、上記各実施形態では、ガスエンジン６が単数設けられている例について説明したが、ガスエンジンは、複数台設けられていてもよい。複数台のガスエンジンを設けた廃棄物処理プラントでは、メンテナンス等で１つのガスエンジンを停止させ、その間に、他のガスエンジンで発電等を維持することがある。このように運転するガスエンジンを順次切り替えることで、ガスエンジンの運転を開始する回数も増える。したがって、暖機に要するエネルギーが大きく、ヒータ等の熱で暖機を行う場合には、コストが増大するという問題があるが、火格子９の熱エネルギーで暖機を行うことで、このコストを削減することができる。

【0066】

また、上記各実施形態では、ガスエンジンを適用する例について説明したが、内燃機関の種類はガスエンジンに限定されない。暖気が必要な内燃機関であればよく、例えば、ディーゼルエンジンであってもよい。

【0067】

また、第３実施形態では、エンジン用燃焼排ガス管３０から燃焼排ガス供給管５２が分岐する位置に、第３流路切替え弁５４を設け、ガスエンジン６からの燃焼排ガスが、燃焼排ガス管１７に流入するか、燃焼排ガス供給管５２に流入するかを切替えることができる構成について説明したが、第３流路切替え弁５４及び第３流路切替え弁５４から燃焼排ガス供給管５２に合流する配管を省略し、燃焼排ガスを常に冷却水加熱部５１に導く構成にしてもよい。このような構成とすることで、第３流路切替え弁５４及び第３流路切替え弁５４から燃焼排ガス供給管５２に合流する配管を省略することで、廃棄物処理プラント１の構成を簡素化することができる。

【0068】

また、上記各実施形態は、それぞれ、組み合わせることができる。例えば、第１実施形態または第３実施形態と第２実施形態とを組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0069】

１ 廃棄物処理プラント
２ 燃焼炉
３ ボイラ
４ 蒸気タービン
５ メタン発酵槽
６ ガスエンジン（内燃機関）
７ 第１発電機
８ 第２発電機
９ 火格子
１０ 循環流路（熱媒体流路）
１１ 煙道
１２ 廃棄物供給路
１３ 燃焼空気導入管
１５ メタン発酵槽廃棄物供給路
１７ 燃焼排ガス管
２１ 蒸気供給管
２２ 給水供給管
２５ 第１給水加熱器（給水加熱部）
２６ 第２給水加熱器
２８ バイオガス供給管
３０ エンジン用燃焼排ガス管
３１ 第１冷却水流路
３２ 第２冷却水流路
３３ 第１分岐流路（分岐熱媒体流路）
３４ 第２分岐流路（分岐熱媒体流路）
３５ 第１流路切替え弁（流量調整手段、分岐流量調整手段）
３７ 温度計（温度計測手段）
４１ 第１流量調整弁（流量調整手段、分岐流量調整手段）
４２ 第２流量調整弁（流量調整手段、分岐流量調整手段）
５１ 冷却水加熱部（熱交換部）
５２ 燃焼排ガス供給管
５３ 燃焼排ガス排出管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】