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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022074702
(43)【公開日】2022-05-18
(54)【発明の名称】排熱発電方法
(51)【国際特許分類】
F01K 27/02 20060101AFI20220511BHJP
F25B 15/00 20060101ALI20220511BHJP
【ＦＩ】
F01K27/02 Z
F25B15/00 301E
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020184990
(22)【出願日】2020-11-05
(71)【出願人】
【識別番号】507214083
【氏名又は名称】メタウォーター株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100094525
【弁理士】
【氏名又は名称】土井 健二
(74)【代理人】
【識別番号】100094514
【弁理士】
【氏名又は名称】林 恒徳
(72)【発明者】
【氏名】河合 卓也
(72)【発明者】
【氏名】三島 俊一
【テーマコード（参考）】
3G081
3L093
【Ｆターム（参考）】
3G081BB04
3G081BB07
3G081BC13
3L093AA03
3L093BB01
3L093BB26
3L093BB28
(57)【要約】 （修正有）
【課題】洗煙排水の保有熱を有効に利用する排熱発電方法を提供する。
【解決手段】排煙洗浄塔から排出された洗煙排水の保有熱を回収した流体を第１流体及び第２流体に分岐し、分岐した第１流体及び第２流体のそれぞれをヒートポンプ７に供給し、第１流体の保有熱によりヒートポンプ７が昇温した第２流体を、排熱発電システム１０に供給する。
【選択図】図３
【解決手段】排煙洗浄塔から排出された洗煙排水の保有熱を回収した流体を第１流体及び第２流体に分岐し、分岐した第１流体及び第２流体のそれぞれをヒートポンプ７に供給し、第１流体の保有熱によりヒートポンプ７が昇温した第２流体を、排熱発電システム１０に供給する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
排煙洗浄塔から排出された洗煙排水の保有熱を回収した流体を第１流体及び第２流体に分岐し、
分岐した前記第１流体及び前記第２流体のそれぞれをヒートポンプに供給し、
前記第１流体の保有熱により前記ヒートポンプが昇温した前記第２流体を、排熱発電システムに供給する、
ことを特徴とする排熱発電方法。
分岐した前記第１流体及び前記第２流体のそれぞれをヒートポンプに供給し、
前記第１流体の保有熱により前記ヒートポンプが昇温した前記第２流体を、排熱発電システムに供給する、
ことを特徴とする排熱発電方法。
【請求項2】
請求項１において、
前記ヒートポンプは、
冷媒液を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器において蒸発させた前記冷媒液の蒸気を第１吸収液に吸収させることによって第２吸収液を生成する吸収器と、
前記吸収器において生成した前記第２吸収液を加熱することによって前記第２吸収液の冷媒液を蒸発させ前記冷媒液の蒸気を生成する再生器と、
前記再生器において生成した前記冷媒液の蒸気を液化させ前記蒸発器に供給する凝縮器と、を有し、
前記第１流体を前記ヒートポンプに供給する工程では、
前記第１流体を前記蒸発器に供給し、前記蒸発器において前記第１流体の保有熱により前記冷媒液を蒸発させ、
前記蒸発器からの前記第１流体を前記再生器に供給し、前記再生器において前記第１流体の保有熱により前記第２吸収液を加熱する、
ことを特徴とする排熱発電方法。
前記ヒートポンプは、
冷媒液を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器において蒸発させた前記冷媒液の蒸気を第１吸収液に吸収させることによって第２吸収液を生成する吸収器と、
前記吸収器において生成した前記第２吸収液を加熱することによって前記第２吸収液の冷媒液を蒸発させ前記冷媒液の蒸気を生成する再生器と、
前記再生器において生成した前記冷媒液の蒸気を液化させ前記蒸発器に供給する凝縮器と、を有し、
前記第１流体を前記ヒートポンプに供給する工程では、
前記第１流体を前記蒸発器に供給し、前記蒸発器において前記第１流体の保有熱により前記冷媒液を蒸発させ、
前記蒸発器からの前記第１流体を前記再生器に供給し、前記再生器において前記第１流体の保有熱により前記第２吸収液を加熱する、
ことを特徴とする排熱発電方法。
【請求項3】
請求項２において、
前記第２流体を前記ヒートポンプに供給する工程では、
前記第２流体を前記吸収器に供給し、前記吸収器において前記冷媒液の蒸気を前記第１吸収液に吸収させる際に発生する吸収熱により前記第２流体を昇温する、
ことを特徴とする排熱発電方法。
前記第２流体を前記ヒートポンプに供給する工程では、
前記第２流体を前記吸収器に供給し、前記吸収器において前記冷媒液の蒸気を前記第１吸収液に吸収させる際に発生する吸収熱により前記第２流体を昇温する、
ことを特徴とする排熱発電方法。
【請求項4】
請求項２において、
前記第２流体を前記排熱発電システムに供給する工程では、前記吸収器が昇温した前記第２流体を、前記排熱発電システムに供給する、
ことを特徴とする排熱発電方法。
前記第２流体を前記排熱発電システムに供給する工程では、前記吸収器が昇温した前記第２流体を、前記排熱発電システムに供給する、
ことを特徴とする排熱発電方法。
【請求項5】
請求項１において、さらに、
前記第２流体の保有熱により前記排熱発電システムにおける作動流体を昇温する、
ことを特徴とする排熱発電方法。
前記第２流体の保有熱により前記排熱発電システムにおける作動流体を昇温する、
ことを特徴とする排熱発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、排熱発電方法に関する。
【背景技術】
【0002】
下水汚泥焼却炉等の焼却炉の排ガスは、８００～８５０℃程度の高温の排ガスである。そのため、例えば、この高温の排ガスをボイラーに導いて水蒸気を発生させ、蒸気タービンにより発電機を回転させる排熱発電が提案されている。
【0003】
しかしながら、上記のような排熱発電では、設備投資額に見合う発電量が得られない場合があり、より高いエネルギー回収率を実現可能なシステムが要望されている。
【0004】
そのため、一般的な焼却プラントでは、例えば、焼却炉から排出される高温の排ガスを白煙防止空気予熱器等の熱交換器に通すことによって排熱の一部を回収してから、集塵機においてダストを分離除去し、さらに、排煙処理塔に通して水洗浄を行うことによって排ガス中のＮＯＸやＳＯＸ等の成分を除去する排ガス処理が行われている。
【0005】
ここで、上記のような排熱処理塔では、２００～４００℃程度の排ガスが約３０℃にまで冷却される一方、５０～７５℃程度の洗煙排水が排出されている。そして、この洗煙排水は、比較的低温ではあるが、水の比熱の大きさから多くの熱エネルギー（例えば、排ガスの保有熱のうちの５０％以上）を有している。そのため、近年では、洗煙排水の保有熱を利用した排熱発電が行われている（特許文献１及び２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１０－１７４８４５号公報
【特許文献2】特開２０１３－２１３６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上記のような排熱発電では、洗煙排水の保有熱を十分に利用することができない場合がある。そのため、排ガスの保有熱を利用した排熱発電の分野では、洗煙排水の保有熱をより有効に利用することが求められている。
【0008】
そこで、本発明は、洗煙排水の保有熱を有効に利用する排熱発電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】
上記目的を達成するための本発明における排熱発電方法は、排煙洗浄塔から排出された洗煙排水の保有熱を回収した流体を第１流体及び第２流体に分岐し、分岐した前記第１流体及び前記第２流体のそれぞれをヒートポンプに供給し、前記第１流体の保有熱により前記ヒートポンプが昇温した前記第２流体を、排熱発電システムに供給する。
【発明の効果】
【0010】
本発明における排熱発電方法によれば、洗煙排水の保有熱を有効に利用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【0013】
［第１の比較例における汚泥焼却システム１００］
初めに、第１の比較例における汚泥焼却システム１００について説明を行う。図１は、第１の比較例における汚泥焼却システム１００の概略構成例を説明する図である。また、図２は、第１の比較例における排煙処理塔３の概略構成例を説明する図である。
初めに、第１の比較例における汚泥焼却システム１００について説明を行う。図１は、第１の比較例における汚泥焼却システム１００の概略構成例を説明する図である。また、図２は、第１の比較例における排煙処理塔３の概略構成例を説明する図である。
【0014】
汚泥焼却システム１００は、図１に示すように、例えば、白煙防止空気予熱器１と、集塵機２と、排煙処理塔３と、煙突４と、排熱発電システム１０とを有する。
【0015】
白煙防止空気予熱器１は、排ガス用の熱交換器であり、例えば、下水汚泥を焼却するため焼却炉（図示しない）から出力された高温の排ガス（８００～８５０℃程度）の保有熱を用いることによって、大気を昇温して白煙防止空気Ａを生成する。白煙防止空気Ａは、煙突４から放出される排ガス中の水蒸気が白煙として見えることを防止するために用いられる加熱空気である。なお、白煙防止空気Ａの温度は、例えば、４００℃程度である。また、白煙防止空気予熱器１を通過した排ガスの温度は、例えば、２００～４００℃程度である。
【0016】
集塵機２は、白煙防止空気予熱器１の後段に配置され、白煙防止空気予熱器１から出力された排ガスの不純物を除去する。集塵機２は、例えば、耐熱性の優れたセラミック集塵機であり、白煙防止空気予熱器１を通過した排ガスの不純物をそのまま集塵する。なお、集塵機２を通過した排ガスＧ１の温度は、例えば、２００～４００℃程度である。
【0017】
次に、図２を参照して、排煙処理塔３について説明する。排煙処理塔３は、塔の下部から排ガスＧ１を導入し、上部の散水ノズル３ａから散水される水に接触させることによって、排ガスＧ１中のＮＯＸやＳＯＸ等の成分を洗煙水Ｗに含ませて除去する。そして、洗煙水Ｗは、排ガスＧ１の水洗浄に用いられた後、塔内下部に溜まる。その後、洗煙水Ｗは、例えば、循環ポンプＰ１によって、洗煙冷却水Ｗ１として散水ノズル３ａに送られる。
【0018】
また、例えば、循環ポンプＰ１の後段には、洗煙熱交換器２３が配置されている。洗煙熱交換器２３は、洗煙熱交換器２３に送られた洗煙水Ｗから熱回収を行う。そして、洗煙熱交換器２３によって熱回収された熱エネルギーは、例えば、循環ポンプＰ３（図１参照）によって、循環水Ｌ１を介して排熱発電システム１０（図１参照）に供給される。なお、以下、排熱発電システム１０に供給される流体が循環水Ｌ１等の水（水蒸気）であるものとして説明を行うが、他の種類の流体（気体または液体）が排熱発電システム１０に供給されるものであってもよい。
【0019】
また、排煙処理塔３の上部には、煙突４が配置される。排煙処理塔３において洗浄された排ガスＧ２は、煙突４内で白煙防止処理が施された後、煙突４から大気に放出される。
【0020】
なお、排煙処理塔３の上方であって煙突４の前段には、処理水Ｗ２が給水され、排ガスＧ２と十分に接触することによって排ガスＧ２の水洗浄行う。そして、排ガスＧ２の水洗浄によって生じた低温排水Ｗ３は、例えば、洗煙水Ｗに混合される。
【0021】
図１の説明に戻る。排熱発電システム１０は、排煙処理塔３の洗煙水Ｗの熱エネルギーを回収して他のエネルギーに変換する機能を有し、例えば、蒸発器１１と、蒸気タービン１２と、発電機１３と、再生器１４と、凝縮器１５と、循環ポンプＰ２とを有する。そして、蒸発器１１、蒸気タービン１２、再生器１４、凝縮器１５及び循環ポンプＰ２により、作動媒体Ｌとして循環させるランキンサイクルやカリーナサイクル等の熱サイクルを形成する。作動媒体は、作動流体とも呼ばれ、例えば、水より低沸点のフロン、代替フロン、アンモニアまたはアンモニアと水との混合流体等の低沸点媒体である。
【0022】
循環ポンプＰ２は、作動媒体Ｌを、蒸発器１１、蒸気タービン１２、再生器１４、凝縮器１５、再生器１４及び蒸発器１１から構成されるサイクル内を循環させる。
【0023】
蒸発器１１は、循環水Ｌ１が有する保有熱（洗煙熱交換器２３において洗煙水Ｗから回収された熱エネルギー）を用いることにより、作動媒体Ｌを蒸発させる。なお、蒸発器１１に送られる循環水Ｌ１の温度は、例えば、７２℃程度である。また、蒸発器１１から洗煙熱交換器２３に送られる循環水Ｌ１の温度は、例えば、６６℃程度である。
【0024】
蒸気タービン１２は、蒸発器１１によって生成された作動媒体Ｌの蒸気によって回転する。そして、蒸気タービン１２の回転軸に接続された発電機１３は、蒸気タービン１２の回転によって発電を行う。
【0025】
凝縮器１５は、図示しない循環ポンプによって送られた冷却水Ｗ４によって、蒸気タービン１２から出力された作動媒体Ｌの蒸気を凝縮する。そして、凝縮器１５は、凝縮した作動媒体Ｌを循環ポンプＰ２によって再生器１４を経由して蒸発器１１に供給する。なお、冷却水Ｗ４の温度は、例えば、２０℃程度である。具体的に、再生器１４は、この場合、蒸気タービン１２から出力された作動媒体Ｌの蒸気と、凝縮器１５によって凝縮済の作動媒体Ｌとの熱交換を行うことによって、蒸気タービン１２から出力された作動媒体Ｌの蒸気を冷却してから凝縮器１５に供給する。そして、凝縮器１５は、例えば、図示しない循環ポンプによって送られた冷却水Ｗ４によって、再生器１４から供給された作動媒体Ｌの蒸気を凝縮する。なお、冷却水Ｗ４は、この場合、凝縮熱によって昇温する。
【0026】
［第１の実施形態における汚泥焼却システム２００］
次に、第１の実施の形態における汚泥焼却システム２００について説明を行う。図３は、第１の実施の形態における汚泥焼却システム２００の概略構成例を説明する図である。また、図４及び図５は、第１の実施の形態におけるヒートポンプ７の機能ブロックを説明する図である。なお、以下、図１で説明した汚泥焼却システム１００と異なる点について説明を行う。また、図３から図５に示す配管や循環ポンプの配置位置や数は、一例であり、これに限られるものではない。
次に、第１の実施の形態における汚泥焼却システム２００について説明を行う。図３は、第１の実施の形態における汚泥焼却システム２００の概略構成例を説明する図である。また、図４及び図５は、第１の実施の形態におけるヒートポンプ７の機能ブロックを説明する図である。なお、以下、図１で説明した汚泥焼却システム１００と異なる点について説明を行う。また、図３から図５に示す配管や循環ポンプの配置位置や数は、一例であり、これに限られるものではない。
【0027】
汚泥焼却システム２００は、図３に示すように、例えば、排煙処理塔３（洗煙熱交換器２３）と排熱発電システム１０（蒸発器１１）との間において、分岐器６と、ヒートポンプ７を有する。
【0028】
分岐器６は、ヒートポンプ７の前段に配置され、例えば、循環ポンプＰ４によって循環される循環水Ｌ１を循環水Ｌ１１（以下、第１流体Ｌ１１とも呼ぶ）と循環水Ｌ１２（以下、第２流体Ｌ１２とも呼ぶ）とに分岐する。分岐器６は、例えば、循環水Ｌ１が流れる配管内に設けられたボール弁や仕切弁であってよい。
【0029】
なお、汚泥焼却システム２００は、例えば、分岐器６に代えて、循環水Ｌ１１及び循環水Ｌ１２が流れる各配管において流量調整弁（図示しない）を有するものであってもよい。そして、汚泥焼却システム２００は、各流量調整弁の制御によって、循環水Ｌ１１及び循環水Ｌ１２の流量の調整を行うものであってもよい。
【0030】
ヒートポンプ７は、昇温型吸収式ヒートポンプであり、循環水Ｌ１１の保有熱によって循環水Ｌ１２を昇温する装置である。
【0031】
具体的に、ヒートポンプ７は、図４及び図５に示すように、例えば、蒸発器７ａと、吸収器７ｂと、再生器７ｃと、凝縮器７ｄと、循環ポンプＰ６と、循環ポンプＰ７とを有する。以下、ヒートポンプ７の動作について説明を行う。
【0032】
［第１の実施形態におけるヒートポンプ７の動作］
図４は、ヒートポンプ７における冷媒液Ｌ２１及び吸収液Ｌ３１の流れを説明する図である。また、図５は、ヒートポンプ７における循環水Ｌ１１及び循環水Ｌ１２の流れを説明する図である。
図４は、ヒートポンプ７における冷媒液Ｌ２１及び吸収液Ｌ３１の流れを説明する図である。また、図５は、ヒートポンプ７における循環水Ｌ１１及び循環水Ｌ１２の流れを説明する図である。
【0033】
初めに、冷媒液Ｌ２１及び吸収液Ｌ３１の循環に伴うヒートポンプ７の動作について説明を行う。
【0034】
蒸発器７ａは、図４及び図５に示すように、循環水Ｌ１１の保有熱によって冷媒液Ｌ２１を蒸発させる。そして、蒸発器７ａは、冷媒液Ｌ２１を蒸発させることで生成した冷媒液Ｌ２１の蒸気（以下、蒸気Ｌ２２とも呼ぶ）を吸収器７ｂに供給する。
【0035】
吸収器７ｂは、図４に示すように、蒸発器７ａにおいて生成された蒸気Ｌ２２を、再生器７ｃにおいて生成された、濃溶液である吸収液Ｌ３１（以下、第１吸収液Ｌ３１とも呼ぶ）に吸収させることによって、希溶液である吸収液Ｌ３２（以下、第２吸収液Ｌ３２とも呼ぶ）を生成する。吸収液Ｌ３１及び吸収液Ｌ３２は、例えば、水より低沸点である臭化リチウムである。そして、吸収器７ｂは、生成した吸収液Ｌ３２を再生器７ｃに供給する。
【0036】
再生器７ｃは、図４に示すように、吸収器７ｂにおいて生成した吸収液Ｌ３２を加熱することによって、吸収液Ｌ３２に含まれる冷媒液Ｌ２１を蒸発させ、蒸気Ｌ２２と吸収液Ｌ３１とをそれぞれ生成する。そして、再生器７ｃは、生成した蒸気Ｌ２２を凝縮器７ｄに供給する。また、再生器７ｃは、例えば、循環ポンプＰ７によって、生成した吸収液Ｌ３１を吸収器７ｂに供給する。
【0037】
凝縮器７ｄは、図４及び図５に示すように、例えば、図示しない循環ポンプによって送られた冷却水Ｗ５によって、再生器７ｃにおいて生成した蒸気Ｌ２２を液化させることで冷媒液Ｌ２１を生成する。そして、凝縮器７ｄは、例えば、循環ポンプＰ６によって、生成した冷媒液Ｌ２１を蒸発器７ａに供給する。なお、凝縮器７ｄに送られる冷却水Ｗ５の温度は、例えば、２２℃程度であり、凝縮熱によって昇温された後の冷却水Ｗ５の温度は、例えば、３３℃程度である。
【0038】
次に、循環水Ｌ１１の循環に伴うヒートポンプ７の動作について説明を行う。
【0039】
蒸発器７ａは、図４及び図５に示すように、循環水Ｌ１１の供給を受けた後、循環水Ｌ１１の保有熱によって冷媒液Ｌ２１を蒸発させる。そして、蒸発器７ａは、冷媒液Ｌ２１の蒸発に用いた循環水Ｌ１１を再生器７ｃに供給する。なお、蒸発器７ａに送られる循環水Ｌ１１の温度は、例えば、７４℃程度である。
【0040】
再生器７ｃは、図４及び図５に示すように、蒸発器７ａから循環水Ｌ１１の供給を受けた後、循環水Ｌ１１の保有熱によって吸収液Ｌ３２を加熱する。そして、再生器７ｃは、吸収液Ｌ３２の加熱に用いた循環水Ｌ１１を洗煙熱交換器２３に供給する。この場合、循環水Ｌ１１は、例えば、循環水Ｌ１２と合流してから洗煙熱交換器２３に供給されるものであってもよい。なお、再生器７ｃから洗煙熱交換器２３に供給される循環水Ｌ１１の温度は、例えば、６８℃程度である。
【0041】
次に、循環水Ｌ１２の循環に伴うヒートポンプ７の動作について説明を行う。
【0042】
吸収器７ｂは、図４及び図５に示すように、循環水Ｌ１２の供給を受けた場合、蒸気Ｌ２２を吸収液Ｌ３１に吸収させる際に発生する吸収熱によって循環水Ｌ１２を昇温する。そして、吸収器７ｂは、昇温した循環水Ｌ１２を蒸発器１１（排熱発電システム１０）に供給する。なお、吸収器７ｂから蒸発器１１に送られる循環水Ｌ１２の温度は、例えば、１２０℃程度である。また、蒸発器１１から洗煙熱交換器２３に対して循環水Ｌ１２が送られるが、循環水Ｌ１２の温度は、例えば、５１℃程度である。
【0043】
以上説明したように、本実施の形態における汚泥焼却システム２００では、循環水Ｌ１から分岐した循環水Ｌ１１及び循環水Ｌ１２のそれぞれをヒートポンプ７に供給し、循環水Ｌ１１の保有熱によってヒートポンプ７が昇温した循環水Ｌ１２を、排熱発電システム１０に供給する。
【0044】
これにより、排熱発電システム１０では、洗煙排水Ｗの保有熱を効率的に利用することが可能になり、排熱発電システム１０における発電量を増加させることが可能になる。
【0045】
また、本実施の形態における汚泥焼却システム２００では、ヒートポンプ７として昇温型吸収式ヒートポンプを用いることにより、ヒートポンプ７の稼働に伴う電力消費を抑えることが可能になる。
【0046】
［第１の比較例と第１の実施形態との比較］
図６は、第１の比較例における汚泥焼却システム１００と第１の実施の形態における汚泥焼却システム２００との比較について説明する図である。具体的に、図６は、図１及び図２で説明した汚泥焼却システム１００（ヒートポンプ７を有しない場合の汚泥焼却システム）と、図３から図５で説明した汚泥焼却システム２００（ヒートポンプ７を有する場合の汚泥焼却システム）との比較について説明する図である。
図６は、第１の比較例における汚泥焼却システム１００と第１の実施の形態における汚泥焼却システム２００との比較について説明する図である。具体的に、図６は、図１及び図２で説明した汚泥焼却システム１００（ヒートポンプ７を有しない場合の汚泥焼却システム）と、図３から図５で説明した汚泥焼却システム２００（ヒートポンプ７を有する場合の汚泥焼却システム）との比較について説明する図である。
【0047】
具体的に、図６に示す例は、排熱発電システム１０に供給される熱エネルギー（洗煙排水保有熱量）について、ヒートポンプ７を有しない場合が「１２７７ｋｗ」であるのに対して、ヒートポンプ７を有する場合が「１３４６ｋｗ」であることを示している。
【0048】
また、図６に示す例は、排熱発電システム１０に送られる循環水の温度（入口温度）及び排熱発電システム１０から送られる循環水の温度（出口温度）について、ヒートポンプ７を有しない場合が「７２℃」及び「６６℃」であるのに対して、ヒートポンプ７を有する場合が「１２０℃」及び「５１℃」であることを示している。
【0049】
また、図６に示す例は、排熱発電システム１０における発電量について、ヒートポンプ７を有しない場合が「６８ｋｗ」であるのに対して、ヒートポンプ７を有する場合が「７７ｋｗ」である。
【0050】
さらに、図６に示す例は、排熱発電システム１０における発電増加量、すなわち、ヒートポンプ７を用いたことによる発電増加量からヒートポンプ７の稼働に伴う消費電力量を差し引いた電力量が「４．３ｋｗ」であることを示している。
【0051】
このように、図６に示す例は、ヒートポンプ７を用いた排熱発電を行うことにより、ヒートポンプ７を用いない場合よりも、洗煙排水Ｗの保有熱を効率的に回収することが可能になり、さらに、排熱発電システム１０における発電量を増加させることが可能になることを示している。
【0052】
［第２の比較例における汚泥焼却システム３００］
次に、第２の比較例における汚泥焼却システム３００について説明を行う。図７は、第２の比較例における汚泥焼却システム３００の概略構成例を説明する図である。なお、以下、図１で説明した汚泥焼却システム１００と異なる点について説明を行う。
次に、第２の比較例における汚泥焼却システム３００について説明を行う。図７は、第２の比較例における汚泥焼却システム３００の概略構成例を説明する図である。なお、以下、図１で説明した汚泥焼却システム１００と異なる点について説明を行う。
【0053】
汚泥焼却システム３００は、図７に示すように、例えば、白煙防止空気予熱器１と煙突４との間において、温水発生器２１を有する。
【0054】
温水発生器２１は、熱交換器であり、白煙防止空気Ａから熱回収を行う。そして、温水発生器２１によって熱回収された熱エネルギーは、例えば、循環ポンプＰ８によって、蒸発器１１（排熱発電システム１０）に供給される。具体的に、循環ポンプＰ８は、温水発生器２１によって昇温された循環水Ｌ４を蒸発器１１に供給する。なお、蒸発器１１に送られる循環水Ｌ４の温度は、例えば、１４３℃程度である。また、蒸発器１１から温水発生器２１に送られる循環水Ｌ４の温度は、例えば、１０８℃程度である。
【0055】
【0056】
予熱器１６は、蒸発器１１の前段に配置され、循環ポンプＰ３によって循環する循環水Ｌ１が有する保有熱（洗煙熱交換器２３において回収された熱エネルギー）を用いることにより、作動媒体Ｌを過熱する。なお、予熱器１６に送られる循環水Ｌ１の温度は、例えば、７２℃程度である。また、予熱器１６から洗煙熱交換器２３に送られる循環水Ｌ１の温度は、例えば、６２℃程度である。
【0057】
蒸発器１１は、例えば、循環ポンプＰ８によって循環する循環水Ｌ４が有する保有熱（温水発生器２２において回収された熱エネルギー）を用いることにより、予熱器１６によって過熱された作動媒体Ｌを蒸発させる。なお、温水発生器２１から蒸発器１１に送られる循環水Ｌ４の温度は、例えば、１４３℃程度である。また、蒸発器１１から温水発生器２１に送られる循環水Ｌ４の温度は、例えば、１０８℃程度である。
【0058】
［第２の実施形態における汚泥焼却システム４００］
次に、第２の実施の形態における汚泥焼却システム４００について説明を行う。図８は、第２の実施の形態における汚泥焼却システム４００の概略構成例を説明する図である。なお、以下、図３で説明した汚泥焼却システム２００及び図７で説明した汚泥焼却システム３００と異なる点について説明を行う。また、図８に示す配管や循環ポンプの配置位置や数は、一例であり、これに限られるものではない。
次に、第２の実施の形態における汚泥焼却システム４００について説明を行う。図８は、第２の実施の形態における汚泥焼却システム４００の概略構成例を説明する図である。なお、以下、図３で説明した汚泥焼却システム２００及び図７で説明した汚泥焼却システム３００と異なる点について説明を行う。また、図８に示す配管や循環ポンプの配置位置や数は、一例であり、これに限られるものではない。
【0059】
汚泥焼却システム４００は、図８に示すように、洗煙熱交換器２３と排熱発電システム１０（蒸発器１１及び予熱器１６）との間において、分岐器６と、ヒートポンプ７とを有する。また、汚泥焼却システム４００は、図８に示すように、温水発生器２１と排熱発電システム１０（蒸発器１１及び予熱器１６）との間において、温水発生器２２を有する。
【0060】
ヒートポンプ７は、例えば、蒸発器７ａと、吸収器７ｂと、再生器７ｃと、凝縮器７ｄと、循環ポンプＰ６と、循環ポンプＰ７とを有する。以下、図４及び図５を参照することによって、第２の実施の形態におけるヒートポンプ７の動作のうち、第１の実施の形態におけるヒートポンプ７と異なる動作について説明を行う。
【0061】
［第２の実施形態におけるヒートポンプ７の動作］
吸収器７ｂは、図４及び図５に示すように、循環水Ｌ１２の供給を受けた場合、蒸気Ｌ２２を吸収液Ｌ３１に吸収させる際に発生する吸収熱によって循環水Ｌ１２を昇温する。そして、吸収器７ｂは、昇温した循環水Ｌ１２を温水発生器２２に供給する。なお、吸収器７ｂから温水発生器２２に送られる循環水Ｌ１２の温度は、例えば、１２０℃程度である。以下、温水発生器２２の動作について説明を行う。
吸収器７ｂは、図４及び図５に示すように、循環水Ｌ１２の供給を受けた場合、蒸気Ｌ２２を吸収液Ｌ３１に吸収させる際に発生する吸収熱によって循環水Ｌ１２を昇温する。そして、吸収器７ｂは、昇温した循環水Ｌ１２を温水発生器２２に供給する。なお、吸収器７ｂから温水発生器２２に送られる循環水Ｌ１２の温度は、例えば、１２０℃程度である。以下、温水発生器２２の動作について説明を行う。
【0062】
［温水発生器２２の動作］
温水発生器２２は、熱交換器であり、吸収器７ｂから供給された循環水Ｌ１２から熱回収を行う。具体的に、温水発生器２２は、吸収器７ｂから供給された循環水Ｌ１２と、蒸発器１１から供給された循環水Ｌ４との間において熱交換を行う。そして、温水発生器２２によって冷却された循環水Ｌ１２は、例えば、循環ポンプＰ９によって、予熱器１６（排熱発電システム１０）に供給される。なお、予熱器１６に送られる循環水Ｌ１２の温度は、例えば、１１０℃程度である。また、予熱器１６から洗煙熱交換器２３に送られる循環水Ｌ１２の温度は、例えば、６０℃程度である。
温水発生器２２は、熱交換器であり、吸収器７ｂから供給された循環水Ｌ１２から熱回収を行う。具体的に、温水発生器２２は、吸収器７ｂから供給された循環水Ｌ１２と、蒸発器１１から供給された循環水Ｌ４との間において熱交換を行う。そして、温水発生器２２によって冷却された循環水Ｌ１２は、例えば、循環ポンプＰ９によって、予熱器１６（排熱発電システム１０）に供給される。なお、予熱器１６に送られる循環水Ｌ１２の温度は、例えば、１１０℃程度である。また、予熱器１６から洗煙熱交換器２３に送られる循環水Ｌ１２の温度は、例えば、６０℃程度である。
【0063】
さらに、温水発生器２２によって昇温された循環水Ｌ４は、例えば、循環ポンプＰ８によって温水発生器２１に供給される。なお、温水発生器２１から蒸発器１１に送られる循環水Ｌ４の温度は、例えば、１４３℃程度であり、蒸発器１１から温水発生器２２に送られる循環水Ｌ４の温度は、例えば、１０８℃程度である。また、温水発生器２２から温水発生器２１に送られる循環水Ｌ４（温水発生器２２において予熱された循環水Ｌ４）の温度は、例えば、１１１℃程度である。
【0064】
すなわち、本実施の形態における汚泥焼却システム４００では、温水発生器２２によって回収した熱エネルギーについても排熱発電システム１０に供給する。
【0065】
これにより、排熱発電システム１０では、洗煙排水Ｗの保有熱をより効率的に利用することが可能になり、排熱発電システム１０における発電量をより増加させることが可能になる。
【0066】
また、本実施の形態における汚泥焼却システム４００では、吸収器７ｂによって昇温された循環水Ｌ１２を温水発生器２２に供給して熱交換を行うことによって、蒸発器１１と予熱器１６とのそれぞれに供給される熱エネルギーを調整することが可能になる。
【0067】
［第２の比較例と第２の実施形態との比較］
図９は、第２の比較例における汚泥焼却システム３００と第２の実施の形態における汚泥焼却システム４００との比較について説明する図である。具体的に、図９は、図７で説明した汚泥焼却システム３００（ヒートポンプ７を有しない場合の汚泥焼却システム）と、図８で説明した汚泥焼却システム４００（ヒートポンプ７を有する場合の汚泥焼却システム）との比較について説明する図である。
図９は、第２の比較例における汚泥焼却システム３００と第２の実施の形態における汚泥焼却システム４００との比較について説明する図である。具体的に、図９は、図７で説明した汚泥焼却システム３００（ヒートポンプ７を有しない場合の汚泥焼却システム）と、図８で説明した汚泥焼却システム４００（ヒートポンプ７を有する場合の汚泥焼却システム）との比較について説明する図である。
【0068】
具体的に、図９に示す例は、排熱発電システム１０に供給される熱エネルギーのうち、温水発生器２１及び温水発生器２２で熱回収を行った熱エネルギー（高温水保有熱量）について、ヒートポンプ７を有しない場合が「２６８９ｋｗ」であるのに対して、ヒートポンプ７を有する場合が「２８８３ｋｗ」であることを示している。
【0069】
また、図９に示す例は、排熱発電システム１０に供給される熱エネルギーのうち、洗煙排水Ｗが保有する熱エネルギー（洗煙排水保有熱量）について、ヒートポンプ７を有しない場合が「４５７ｋｗ」であるのに対して、ヒートポンプ７を有する場合が「６９８ｋｗ」であることを示している。
【0070】
また、図９に示す例は、排熱発電システム１０に送られる循環水の温度（入口温度）及び排熱発電システム１０から送られる循環水の温度（出口温度）について、ヒートポンプ７を有しない場合が「７２℃」及び「６２℃」であるのに対して、ヒートポンプ７を有する場合が「１２０℃」及び「６０℃」であることを示している。
【0071】
また、図９に示す例は、排熱発電システム１０における発電量について、ヒートポンプ７を有しない場合が「３４８ｋｗ」であるのに対して、ヒートポンプ７を有する場合が「３９６ｋｗ」である。
【0072】
さらに、図９に示す例は、排熱発電システム１０における発電増加量、すなわち、ヒートポンプ７を用いたことによる発電増加量からヒートポンプ７の稼働に伴う消費電力量を差し引いた電力量が、「４３．３ｋｗ」であることを示している。
【0073】
このように、図９に示す例は、ヒートポンプ７を用いることによる排熱発電を行うことにより、ヒートポンプ７を用いない場合よりも、洗煙排水Ｗの保有熱を効率的に回収することが可能になり、さらに、排熱発電システム１０における発電効率を高めることが可能になることを示している。
【符号の説明】
【0074】
１：白煙防止空気予熱器 ２：集塵機
３：排煙処理塔 ４：煙突
６：分岐器 ７：ヒートポンプ
７ａ：蒸発器 ７ｂ：吸収器
７ｃ：再生器 ７ｄ：凝縮器
１０：排熱発電システム １１：蒸発器
１２：蒸気タービン １３：発電機
１４：再生器 １５：凝縮器
１６：予熱器 ２１：温水発生器
２２：温水発生器 ２３：洗煙熱交換器
１００：汚泥焼却システム ２００：汚泥焼却システム
３００：汚泥焼却システム ４００：汚泥焼却システム
３：排煙処理塔 ４：煙突
６：分岐器 ７：ヒートポンプ
７ａ：蒸発器 ７ｂ：吸収器
７ｃ：再生器 ７ｄ：凝縮器
１０：排熱発電システム １１：蒸発器
１２：蒸気タービン １３：発電機
１４：再生器 １５：凝縮器
１６：予熱器 ２１：温水発生器
２２：温水発生器 ２３：洗煙熱交換器
１００：汚泥焼却システム ２００：汚泥焼却システム
３００：汚泥焼却システム ４００：汚泥焼却システム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】