專利名稱：廢熱發(fā)電方法以及廢熱發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢熱發(fā)電方法以及廢熱發(fā)電系統(tǒng)，尤其是涉及利用了從污水污泥焚燒爐或垃圾焚燒爐等的焚燒爐排出的高溫廢氣的潛勢(shì)熱的廢熱發(fā)電方法以及廢熱發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，與地球變暖、環(huán)境問(wèn)題的配合較受重視，對(duì)節(jié)約能源技術(shù)的期待也在逐年提高。作為對(duì)該環(huán)境問(wèn)題等的努力，關(guān)注于新能源、未利用能源的有效利用，例如，嘗試?yán)靡酝鶝](méi)有有效利用而被廢棄了的能源來(lái)產(chǎn)生新能源。例如，專利文獻(xiàn)I中，公開(kāi)了利用污水污泥焚燒爐產(chǎn)生的廢氣的潛勢(shì)熱產(chǎn)生蒸汽，通過(guò)該蒸汽來(lái)進(jìn)行發(fā)電的構(gòu)成。另外，專利文獻(xiàn)2中，公開(kāi)了采用垃圾焚燒產(chǎn)生的燃燒氣體使蒸汽過(guò)熱，并將該蒸汽導(dǎo)入蒸汽渦輪機(jī)，以此來(lái)進(jìn)行發(fā)電的構(gòu)成。進(jìn)一步地，在專利文獻(xiàn)3中，通過(guò)從污水凈化處理系統(tǒng)的排煙處理裝置得到的洗煙廢水的潛勢(shì)熱，使發(fā)電系統(tǒng)的工 作液化介質(zhì)蒸發(fā)，通過(guò)該工作介質(zhì)蒸汽驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)以進(jìn)行發(fā)電的構(gòu)成。存在很多這樣在焚燒污泥或垃圾時(shí)產(chǎn)生高溫的氣體或廢水，將以往被廢棄的這些熱能源用于發(fā)電，以電能源的形式將這些熱能源的一部分回收的方案。另外，以污水污泥焚燒爐為例，來(lái)自該焚燒爐的廢氣的溫度約為800°C 850°C左右。于是，一般的焚燒廠中，將來(lái)自焚燒爐的高溫的廢氣通過(guò)白煙防止空氣預(yù)熱器或其他的熱交換器回收廢熱的一部分，再在集塵裝置中分離去除灰塵，進(jìn)一步通過(guò)排煙洗滌塔進(jìn)行水洗滌，去除廢氣中的NOX，SOX等成分。又，焚燒爐為流動(dòng)焚燒爐的情況下，有時(shí)在白煙防止空氣預(yù)熱器的前段設(shè)置流動(dòng)空氣預(yù)熱器。又，在集塵裝置為陶瓷過(guò)濾器的情況下，能夠進(jìn)行高溫集塵，但在袋式集塵器的情況下，要先在冷卻塔降溫至300°C以下再進(jìn)行集塵。這樣的通常的焚燒廠中的廢氣處理系統(tǒng)中，在排煙洗滌塔中將200°C 400°C左右的廢氣冷卻到40°C左右，另一方面，洗煙廢水以60V 70°C左右的溫度被排出。雖然該洗煙廢水的溫度較低，但是，水的比熱較大，因此熱量較大，大多超過(guò)廢氣所持熱量的50%?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I日本特開(kāi)2005-321131號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開(kāi)平9-310606號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3日本特開(kāi)平9-32513號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題然而，上述各專利文獻(xiàn)I 3所記載的方案中，僅停留在將焚燒廢棄物等時(shí)被排出的熱源應(yīng)用到發(fā)電系統(tǒng)，不能說(shuō)其能源利用的效率足夠高。熱能源的回收效率隨著該熱源應(yīng)用于發(fā)電系統(tǒng)的位置或應(yīng)用方法而大幅變化，上述各專利文獻(xiàn)，不是足以提高這樣的能源回收的效率的提案。又，從焚燒爐排出熱源也不都限于恒定值，有時(shí)其熱量會(huì)發(fā)生變化。在這種情況下，將排出熱源就這樣應(yīng)用于發(fā)電系統(tǒng)的話，排出熱源熱量變化影響到發(fā)電效率，存在不能穩(wěn)定且高效地進(jìn)行發(fā)電的問(wèn)題。本發(fā)明是鑒于上述而做出的，本發(fā)明例示的問(wèn)題是，提供一種廢熱發(fā)電方法和廢熱發(fā)電系統(tǒng)，其能夠有效地利用從焚燒爐排出的熱源，并提高該能源回收效率，進(jìn)行穩(wěn)定、高效地發(fā)電。解決問(wèn)題的技術(shù)單元為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，作為本發(fā)明的例示的一方面的廢熱發(fā)電方法，包括第I 熱交換步驟，將通過(guò)從焚燒處理系統(tǒng)包括的焚燒爐排出的廢氣加熱了的高溫空氣適用于第I位置，以進(jìn)行第I位置的高溫空氣和工作流體的熱交換，第I位置是指在通過(guò)工作流體使渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)以進(jìn)行發(fā)電的廢熱發(fā)電系統(tǒng)中的工作流體通路上的、該渦輪機(jī)的上游側(cè)、分離器的下游側(cè)的位置；第2熱交換步驟，通過(guò)將在第I位置進(jìn)行熱交換后的高溫空氣適用于工作流體通路上的分離器的上游側(cè)的第2位置，以進(jìn)行第2位置的高溫空氣和工作流體的熱交換；廢水用熱交換步驟，進(jìn)行洗煙廢水與在第2位置的熱交換后的高溫空氣的熱交換，洗煙廢水在洗滌了廢氣之后從焚燒處理系統(tǒng)排出;第3熱交換步驟，通過(guò)將與高溫空氣進(jìn)行熱交換后的洗煙廢水適用于工作流體通路上的第2位置的上游側(cè)的第3位置，以進(jìn)行第3位置的洗煙廢水和工作流體的熱交換；和接觸步驟，使與洗煙廢水進(jìn)行熱交換后的高溫空氣作為白煙防止空氣與廢氣接觸。將來(lái)自焚燒處理系統(tǒng)的高溫空氣應(yīng)用到廢熱發(fā)電系統(tǒng)，并進(jìn)行高溫空氣和工作流體的熱交換，因此可以利用廢熱進(jìn)行高效的發(fā)電。又，在該高溫空氣在渦輪機(jī)的上游側(cè)分離器的下游側(cè)的第I位置、分離器的上游側(cè)的第2位置這樣的多處位置應(yīng)用于廢熱發(fā)電系統(tǒng)，因此，可以增大與工作流體的熱交換量，將充分的熱賦予工作流體。在工作流體為氣體狀態(tài)的分離器后的第I位置，首先進(jìn)行熱交換，使氣體狀態(tài)的工作流體過(guò)熱。然后在工作流體在為氣液二相狀態(tài)的分離器前的第2位置進(jìn)行熱交換，促進(jìn)工作流體的氣化。高溫空氣向熱容量小的氣體狀態(tài)的工作流體賦予熱之后，向熱容量大的氣液二相狀態(tài)的工作流體賦予剩余熱。因此，可以高效地進(jìn)行熱交換，進(jìn)而，可以抑制發(fā)電效率的降低、抑制發(fā)電量的降低。進(jìn)一步地，在第2位置的熱交換之后，進(jìn)行高溫空氣和洗煙廢水的熱交換，與該高溫空氣進(jìn)行熱交換后的洗煙廢水與工作流體在位于第2位置上游側(cè)的第3位置進(jìn)行熱交換。因此，來(lái)自焚燒處理系統(tǒng)以高溫空氣、洗煙廢水這樣的形式被排出的廢熱沒(méi)有剩余地充分再利用，可以用于廢熱發(fā)電。又，以一般的實(shí)例來(lái)說(shuō)，焚燒處理系統(tǒng)中，通過(guò)廢氣被加熱的高溫空氣的溫度為300°C左右，在第I位置進(jìn)行熱交換后的高溫空氣的溫度為170°C 200°C左右。進(jìn)一步地，在第2位置進(jìn)行熱交換后的高溫空氣的溫度為100°C 150°C左右。又，來(lái)自焚燒處理系統(tǒng)的洗煙廢水的溫度為60°C 70°C左右，與高溫空氣進(jìn)行熱交換后的洗煙廢水的溫度為70°C 73°C左右。與洗煙廢水進(jìn)行熱交換后的高溫空氣的溫度仍是90°C 100°C左右的高溫狀態(tài)，使該高溫空氣與來(lái)自焚燒爐的廢氣接觸的話，可以作為白煙防止空氣充分利用。因此，該廢熱發(fā)電方法中，不會(huì)有損作為白煙防止空氣的功能，在作為白煙防止空氣利用為止的期間，高溫空氣可以進(jìn)行較多的熱交換，實(shí)現(xiàn)高效的能源回收。又，與高溫空氣進(jìn)行熱交換后的洗煙廢水的溫度上升到70°C 73V左右，因此，通過(guò)將該洗煙廢水用于在第3位置與工作流體進(jìn)行熱交換，可以使能源回收進(jìn)一步高效。也可以包括在第I位置的熱交換之前，對(duì)多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)都匯集來(lái)自多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)的各高溫空氣的步驟；在與高溫空氣進(jìn)行熱交換之前，對(duì)多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)地都匯集來(lái)自多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)的各洗煙廢水的步驟。一個(gè)焚燒處理系統(tǒng)的污水污泥或垃圾等的廢棄物處理的狀況并不為恒定。因此，來(lái)自一個(gè)焚燒處理系統(tǒng)的高溫空氣和洗煙廢水的排出量 溫度(熱量)等也不穩(wěn)定。但是，通過(guò)將來(lái)自多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)的各高溫空氣和洗煙廢水各自匯集，再用于廢熱發(fā)電系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)能源回收的穩(wěn)定化，可以產(chǎn)生廢熱發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)。例如，在焚燒能力大的(例如，通常能力的5臺(tái)份的)焚燒處理系統(tǒng)中，有大型化 的界限，且有定期維修或故障時(shí)停止焚燒處理系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，需要5臺(tái)份的能力的情況下，不采用大型的焚燒處理系統(tǒng)，而連接5臺(tái)通常能力的焚燒處理系統(tǒng)來(lái)使用。此時(shí)，對(duì)于5臺(tái)的通常能力的焚燒處理系統(tǒng)，分別連接5臺(tái)通常能力的廢熱發(fā)電系統(tǒng)的話，需要5臺(tái)份的廢熱發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備費(fèi)用，而成本變高。又，焚燒處理系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，各廢熱發(fā)電系統(tǒng)以極接近通常能力的極限運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，第I位置的熱交換器的金屬溫度上升至接近極限溫度(溫度差變小，熱交換幾乎沒(méi)能進(jìn)行)，從裝置壽命的角度來(lái)考慮并不理
本巨
o然而，相對(duì)于5臺(tái)通常能力的焚燒處理系統(tǒng)，匯集連接大型的(例如，通常能力的5臺(tái)分的)廢熱發(fā)電系統(tǒng)的話，首先，廢熱發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備成本為I臺(tái)分，因此有成本優(yōu)勢(shì)。而且，5臺(tái)的焚燒處理系統(tǒng)不是通常都運(yùn)轉(zhuǎn)，平均3臺(tái)左右的焚燒處理系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，大型廢熱發(fā)電系統(tǒng)的第I位置的熱交換器的容量可以為(不是5臺(tái)分這樣大型的)3臺(tái)分的容量。因此，從這一點(diǎn)來(lái)看，熱交換器也具有成本優(yōu)勢(shì)。又，廢熱發(fā)電系統(tǒng)本身大型、且容量有余量，第I位置的熱交換器的金屬溫度幾乎不上升的情況下，可以有助于熱交換器的壽命提高。這里“對(duì)多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)都匯集”不僅包括焚燒處理系統(tǒng)整體存在多個(gè)，并將其匯集的情況，還包括“在焚燒處理系統(tǒng)內(nèi)存在多個(gè)焚燒爐，將這些多個(gè)焚燒爐匯集”的情況。以下的本文中，同樣地，“對(duì)多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)都匯集”包含“在焚燒處理系統(tǒng)內(nèi)存在多個(gè)焚燒爐，對(duì)這些多個(gè)焚燒爐都匯集”的情況。又，各高溫空氣的匯集中，可以在排出通路內(nèi)設(shè)置調(diào)整來(lái)自各焚燒處理系統(tǒng)的排出量的調(diào)整單元(調(diào)整閥等)，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制調(diào)整這些調(diào)整單元，并且該調(diào)整對(duì)于來(lái)自各焚燒處理系統(tǒng)的洗煙廢水也是同樣的。可以進(jìn)一步包括使高溫空氣不用于第I位置而是與在第I位置進(jìn)行熱交換后的高溫空氣合流的第I熱交換回避步驟，以及使合流后的高溫空氣不用于第2位置，而是與在第2位置進(jìn)行熱交換后的高溫空氣合流的第2熱交換回避步驟。高溫空氣和工作流體在第I位置或第2位置的熱交換可以根據(jù)需要進(jìn)行回避。因此，可以根據(jù)來(lái)自焚燒處理系統(tǒng)的高溫空氣和洗煙廢水的排出量 溫度(熱量)等，或者根據(jù)廢熱發(fā)電系統(tǒng)中負(fù)載側(cè)需要的發(fā)電量，實(shí)行或者停止高溫空氣與工作流體的熱交換。而且，因?yàn)榭梢詢H在第I位置進(jìn)行熱交換而在第2位置回避熱交換,或者僅在第I位置回避熱交換而僅在第2位置進(jìn)行熱交換，或者，在第I位置和第2位置兩處進(jìn)行熱交換，由此可以根據(jù)狀況選擇熱交換實(shí)行位置。例如有如下情況通過(guò)使第I位置的熱交換器的傳熱面積較大，第2位置的熱交換器的傳熱面積較小，第I位置的熱交換效率比第2位置的熱交換效率高的情況下，在第I位置適用全部的高溫空氣的話，就進(jìn)行了超出負(fù)載側(cè)熱交換。然而，通過(guò)在第I熱交換回避步驟回避高溫空氣與工作流體在第I位置進(jìn)行熱交換的話，可以根據(jù)發(fā)電必要量進(jìn)行適當(dāng)?shù)責(zé)峄厥铡Ｒ虼?，可以預(yù)防例如在負(fù)荷側(cè)(電力消耗側(cè))產(chǎn)生超過(guò)必要電力的過(guò)大發(fā)電電力所導(dǎo)致的所謂失常等。當(dāng)然，若不僅可以選擇是否在第I位置或第2位置回避高溫空氣與工作流體的熱交換，還可以調(diào)整該回避量的話，可以進(jìn)一步根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)量的發(fā)電。例如，通過(guò)在第I及第2熱交換回避步驟之外，還具有后述這樣的第I及第2調(diào)整步驟(例如，流量調(diào)整閥等進(jìn)行流量調(diào)整步驟。)，可以調(diào)整向各熱交換位置的高溫空氣的適用量和回避量的話，就可以根據(jù)必要發(fā)電量，細(xì)致地調(diào)整熱交換量(即，高溫氣體的適用量)。
另外，第I位置的熱交換器的傳熱面積大的話，根據(jù)高溫空氣的適用量/回避量的調(diào)整產(chǎn)生的發(fā)電量(發(fā)電電力)的調(diào)整效果較好，傳熱面積小的話效果較差。換而言之，第I位置的熱交換器的傳熱面積較小的情況下，使高溫空氣的適用量減少(增加回避量)時(shí)產(chǎn)生的發(fā)電量下降較少，考慮到焚燒爐有多個(gè)的情況下的放熱側(cè)的變動(dòng)的話，投資效果較高。若利用該性質(zhì)，第I位置和第2位置的中任一方的熱交換器的傳熱面積設(shè)定得較大，另一方設(shè)定得較小的話，通過(guò)對(duì)傳熱面積大的熱交換器的高溫空氣的適用量和回避量進(jìn)行調(diào)整，可以精密且高效地進(jìn)行根據(jù)需要的發(fā)電量的調(diào)整。這是因?yàn)閷?duì)于傳熱面積小的熱交換器來(lái)說(shuō)，即使高溫空氣帶來(lái)的流入熱量稍微變動(dòng)，對(duì)于發(fā)電量的影響也較小。另外，第I位置的熱交換器的傳熱面積小的情況下，適用高溫空氣量的變化產(chǎn)生的發(fā)電量的變化的程度小，因此，即使高溫空氣量發(fā)生變動(dòng)，也可以穩(wěn)定地確保規(guī)定量的發(fā)電量。例如，匯集來(lái)自多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)的高溫空氣以在廢熱發(fā)電系統(tǒng)中利用的情況下，并不一定全部的焚燒處理系統(tǒng)都一直運(yùn)轉(zhuǎn)，有時(shí)部分的焚燒處理系統(tǒng)處于非運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。在這樣的情況下，第I位置的熱交換器的傳熱面積設(shè)定得比較小的話，即使由于部分沒(méi)有運(yùn)轉(zhuǎn)，使得高溫空氣量減少，也可以極力抑制由此導(dǎo)致的發(fā)電量的降低。通過(guò)將熱交換器的傳熱面積設(shè)定得較小，還可以降低熱交換器的成本。本發(fā)明的廢熱發(fā)電方法還可以包括測(cè)量在第I位置進(jìn)行熱交換后的工作流體的第I工作流體溫度的步驟；測(cè)量在第I位置進(jìn)行熱交換前的高溫空氣的第I高溫空氣溫度的步驟；第I調(diào)整步驟，基于第I高溫空氣溫度和第I工作流體溫度的差值，調(diào)整適用于第I位置的高溫空氣量和回避對(duì)第I位置的適用的高溫空氣量的分配；測(cè)量在第2位置進(jìn)行熱交換后的工作流體的第2工作流體溫度的步驟；測(cè)量在第2位置進(jìn)行熱交換前的高溫空氣的第2高溫空氣溫度的步驟；第2調(diào)整步驟，基于第2高溫空氣溫度和第2工作流體溫度的差值，調(diào)整適用于第2位置的高溫空氣量和回避對(duì)第2位置的適用的高溫空氣量的分配?；诘贗工作流體溫度和第I高溫空氣溫度的溫度差值，調(diào)整向第I位置適用/不適用的高溫空氣量的分配，因此，可以實(shí)現(xiàn)在第I位置基于溫度差值進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒峤粨Q。例如，該溫度差值小的情況下，即使在第I位置適用高溫空氣也幾乎不能進(jìn)行熱交換。在這種情況下，優(yōu)選降低適用于第I位置的高溫空氣量，增加回避第I位置(不適用)的高溫空氣量。另外，基于第2工作流體溫度和第2高溫空氣溫度的溫度差值，調(diào)整向第2位置適用/不適用的高溫空氣量的分配，因此，可以實(shí)現(xiàn)在第2位置基于溫度差值進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒峤粨Q。例如，該溫度差值小的情況下，即使在第2位置適用高溫空氣也幾乎不能進(jìn)行熱交換。在這種情況下，優(yōu)選降低適用于第2位置的高溫空氣量，增加回避第2位置(不適用)的高
溫空氣量。另外，當(dāng)然還可以包括如下步驟測(cè)量即將在第I位置進(jìn)行熱交換之前的工作流體的第I工作流體溫度的步驟；測(cè)量在第I位置進(jìn)行熱交換前作為高溫空氣的第I高溫空氣溫度的步驟；基于第I高溫空氣溫度和第I工作流體溫度的差值，調(diào)整適用于第I位置的高溫空氣量和對(duì)在第I位置的適用進(jìn)行回避的高溫空氣量的分配的第I調(diào)整步驟；測(cè)量即將在第2位置進(jìn)行熱交換之前的工作流體的第2工作流體溫度的步驟；測(cè)量在第2位置進(jìn)行熱交換前作為高溫空氣的第2高溫空氣溫度的步驟；基于第2高溫空氣溫度和第2工作流體溫度的差值，調(diào)整適用于第2位置的高溫空氣量和對(duì)在第2位置的適用進(jìn)行回避的高 溫空氣量的分配的第2調(diào)整步驟。本發(fā)明的其他的例示的側(cè)面的廢熱發(fā)電方法中包括如下步驟對(duì)多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)都匯集各高溫空氣的步驟，各高溫空氣是通過(guò)從多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)具有的多個(gè)焚燒爐分別排出的廢氣被加熱了的；通過(guò)將匯集后的高溫空氣適用于第I位置，以進(jìn)行第I位置的高溫空氣與工作流體的熱交換的第I熱交換步驟；將在第I位置進(jìn)行熱交換后的高溫空氣作為白煙防止空氣與廢氣接觸的接觸步驟。這里的第I位置是指通過(guò)工作流體使渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)以進(jìn)行發(fā)電的廢熱發(fā)電系統(tǒng)中，工作流體通路上的渦輪機(jī)的上游側(cè)的位置。將來(lái)自焚燒處理系統(tǒng)的高溫空氣適用于廢熱發(fā)電系統(tǒng)，進(jìn)行高溫空氣和工作流體的熱交換，因此，可以利用廢熱進(jìn)行高效地發(fā)電。但是，一個(gè)焚燒處理系統(tǒng)的污水污泥或垃圾等的廢棄物處理的狀況并不限于一定的情況。因此，來(lái)自一個(gè)焚燒處理系統(tǒng)的高溫空氣和洗煙廢水的排出量 溫度(熱量)等也不能說(shuō)是穩(wěn)定的。但是，通過(guò)分別匯集了來(lái)自多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)的各高溫空氣，再適用于廢熱發(fā)電系統(tǒng)，可以如上所述謀求能源回收的穩(wěn)定化，產(chǎn)生廢熱發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)。例如，通過(guò)分別匯集來(lái)自多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)的高溫空氣和洗煙廢水，適用于一個(gè)大型的廢熱發(fā)電系統(tǒng)，使得與設(shè)置多個(gè)廢熱發(fā)電系統(tǒng)的情況相比，可以降低該裝置的成本。另外，有助于提高廢熱發(fā)電系統(tǒng)的壽命。各高溫空氣的匯集中，可以在排出通路內(nèi)設(shè)置調(diào)整來(lái)自各焚燒處理系統(tǒng)的排出量的調(diào)整單元(調(diào)整閥等)，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制來(lái)調(diào)整這些調(diào)整單元。另外，與工作流體進(jìn)行熱交換后的高溫空氣的溫度一般仍是充分高溫，使該高溫空氣與來(lái)自焚燒爐的廢氣接觸的話，可以作為白煙防止空氣充分地利用。因此，該廢熱發(fā)電方法中，不會(huì)有損作為白煙防止空氣的功能，在作為白煙防止空氣利用為止的期間，高溫空氣與工作流體進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)高效的能源回收。第I位置在廢熱發(fā)電系統(tǒng)的分離器的下游側(cè)的情況下，還可以具有如下的第2熱交換步驟通過(guò)將在第I熱交換步驟之后且在接觸步驟前的高溫空氣適用于工作流體通路上的分離器的上游側(cè)的第2位置，進(jìn)行第2位置的高溫空氣與工作流體的熱交換。在工作流體為氣體狀態(tài)的分離器后的第I位置，首先進(jìn)行熱交換，使氣體狀態(tài)的工作流體過(guò)熱。然后，在工作流體為氣液二相狀態(tài)的分離器前的第2位置進(jìn)行熱交換，促進(jìn)工作流體的氣化。高溫空氣在將熱量賦予熱容量小的氣體狀態(tài)的工作流體之后，將剩余的熱量賦予熱容量大的氣液二相狀態(tài)的工作流體。因此，可以高效地進(jìn)行熱交換，進(jìn)一步有助于抑制發(fā)電效率的降低，抑制發(fā)電量的降低。為了冷卻使渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)之后的工作流體，還可以具有如下的步驟在工作流體通路上的渦輪機(jī)的下游側(cè)的位置適用冷卻水的步驟；使工作流體冷卻后的冷卻水作為洗煙水與廢氣接觸的步驟。使工作流體的冷卻水作為洗煙水與廢氣接觸，因此，有助于節(jié)約焚燒處理系統(tǒng)和廢熱發(fā)電系統(tǒng)整體使用的水量。另外，冷卻水在工作流體的冷卻(即，與工作流體進(jìn)行熱交換)之后升溫，用于向焚燒處理系統(tǒng)的排煙洗滌塔的供水的話，有助于塔內(nèi)溫度的上升，具有提高洗煙廢水的溫度的效果。工作流體可以是氨、氟利昂或者氨/水混合流體中的任意流體。這些流體的沸點(diǎn)較低容易氣化。因此，通過(guò)將這些流體作為工作流體來(lái)使用，可以 有效利用來(lái)自溫度較低但大量存在的廢熱(低溫?zé)嵩?的熱量，可以實(shí)現(xiàn)利用了溫度差的廢熱發(fā)電。本發(fā)明的另一其他的例示的側(cè)面的廢熱發(fā)電系統(tǒng)是通過(guò)工作流體使渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)以進(jìn)行發(fā)電的廢熱發(fā)電系統(tǒng)，其包括如下功能通過(guò)將從焚燒處理系統(tǒng)包括的焚燒爐排出的廢氣加熱了的高溫空氣適用于第I位置，進(jìn)行第I位置的高溫空氣和工作流體的熱交換的第I熱交換功能，所述第I位置是工作流體通路上在渦輪機(jī)的上游側(cè)且在分離器的下游側(cè)的位置；通過(guò)將在第I位置進(jìn)行熱交換后的高溫空氣適用于第2位置，進(jìn)行第2位置的高溫空氣和工作流體的熱交換的第2熱交換功能，所述第2位置是工作流體通路上分離器的上游側(cè)的位置；洗滌了廢氣之后從焚燒處理系統(tǒng)排出的洗煙廢水與在第2位置進(jìn)行熱交換之后的高溫空氣進(jìn)行熱交換的廢水用熱交換功能；通過(guò)將與高溫空氣進(jìn)行熱交換之后的洗煙廢水適用于第3位置，進(jìn)行第3位置的洗煙廢水的工作流體的熱交換的第3熱交換功能，所述第3位置是工作流體通路上第2位置的上游側(cè)的位置；使與洗煙廢水進(jìn)行熱交換之后的高溫空氣作為白煙防止空氣與廢氣接觸的接觸功能。將來(lái)自焚燒處理系統(tǒng)的高溫空氣適用于廢熱發(fā)電系統(tǒng)，進(jìn)行高溫空氣和工作流體的熱交換，因此，可以利用廢熱高效地進(jìn)行發(fā)電。另外，該高溫空氣在渦輪機(jī)的上游側(cè)分離器的下游側(cè)的第I位置、分離器的上游側(cè)的第2位置這樣多處適用于廢熱發(fā)電系統(tǒng)，因此，可以增大與工作流體的熱交換量，將充分熱賦予給工作流體。在工作流體為氣體狀態(tài)的分離器后的第I位置，首先進(jìn)行熱交換，使氣體狀態(tài)的工作流體過(guò)熱。然后，在工作流體為氣液二相狀態(tài)的分離器前的第2位置進(jìn)行熱交換，促進(jìn)工作流體的氣化。高溫空氣在將熱量賦予熱容量小的氣體狀態(tài)的工作流體之后，將剩余的熱量賦予熱容量大的氣液二相狀態(tài)的工作流體。因此，可以高效地進(jìn)行熱交換，進(jìn)一步有助于抑制發(fā)電效率的降低，抑制發(fā)電量的降低。進(jìn)一步地，在第2位置進(jìn)行熱交換之后，進(jìn)行高溫空氣和洗煙廢水的熱交換，與該高溫空氣進(jìn)行熱交換之后的洗煙廢水在第2位置的上游側(cè)的第3位置進(jìn)行與工作流體的熱交換。因此，來(lái)自焚燒處理系統(tǒng)以高溫空氣、洗煙廢水這樣的形式被排出的廢熱沒(méi)有剩余地充分再利用，可以用于廢熱發(fā)電。
本發(fā)明的另一其他的例示的側(cè)面的廢熱發(fā)電系統(tǒng)是通過(guò)工作流體使渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)以進(jìn)行發(fā)電的廢熱發(fā)電系統(tǒng)，其包括如下功能對(duì)多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)都匯集各高溫空氣的功能，各高溫空氣是通過(guò)由從多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)具有的多個(gè)焚燒爐分別排出的廢氣加熱了的；通過(guò)將匯集后的高溫空氣適用于工作流體通路上渦輪機(jī)的上游側(cè)的第I位置，以進(jìn)行第I位置的高溫空氣與工作流體的熱交換的第I熱交換功能；將在第I位置進(jìn)行熱交換后的高溫空氣作為白煙防止空氣與廢氣接觸的接觸功能。將來(lái)自焚燒處理系統(tǒng)的高溫空氣適用于廢熱發(fā)電系統(tǒng)，并進(jìn)行高溫空氣和工作流體的熱交換，因此，可以利用廢熱進(jìn)行高效地發(fā)電。但是，一個(gè)焚燒處理系統(tǒng)的污水污泥或垃圾等的廢棄物處理的狀況并不限定與一定的情況。因此，來(lái)自一個(gè)焚燒處理系統(tǒng)的高溫空氣和洗煙廢水的排出量 溫度(熱量)等也不能說(shuō)是穩(wěn)定的。但是，通過(guò)分別匯集了來(lái)自多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)的各高溫空氣，再適用于廢熱發(fā)電系統(tǒng)，可以如上所述謀求能源回收的穩(wěn)定化，產(chǎn)生廢熱發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)。例如，通過(guò)分別匯集來(lái)自多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)的高溫空氣和洗煙廢水，適用一個(gè)大型的廢熱發(fā)電系統(tǒng)，使得與設(shè)置多個(gè)廢熱發(fā)電系統(tǒng)的情況相比，可以降低該裝置的成本。另外，有助于提高廢熱發(fā) 電系統(tǒng)的壽命。各高溫空氣的匯集中，可以在排出通路內(nèi)設(shè)置調(diào)整來(lái)自各焚燒處理系統(tǒng)的排出量的調(diào)整單元(調(diào)整閥等)，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制調(diào)整這些調(diào)整單元。另外，與工作流體進(jìn)行熱交換后的高溫空氣的溫度一般仍是充分高溫，使該高溫空氣與來(lái)自焚燒爐的廢氣接觸的話，可以作為白煙防止空氣充分地利用。因此，該廢熱發(fā)電方法中，不會(huì)有損作為白煙防止空氣的功能，在作為白煙防止空氣利用為止的期間，高溫空氣與工作流體進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)高效的能源回收。本發(fā)明的其他課題或者其他特征通過(guò)參照以下


的優(yōu)選的實(shí)施例可以更加明確。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，可以有效地利用從焚燒爐排出的熱源，提高其能源回收效率，以進(jìn)行穩(wěn)定的 高效的發(fā)電。例如，通過(guò)將來(lái)自該焚燒爐包括的焚燒處理系統(tǒng)的高溫空氣在多處適用于廢熱發(fā)電系統(tǒng)之后，在作為白煙防止空氣利用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)以往被廢棄了的熱能源進(jìn)行高效的能源回收，又可以充分達(dá)成白煙防止功能。通過(guò)匯集來(lái)自多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)的高溫空氣和洗煙廢水，并適用于廢熱發(fā)電系統(tǒng)，可以降低每個(gè)焚燒處理系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的變化的影響，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的能源回收。另外，通過(guò)能夠調(diào)整適用于廢熱發(fā)電系統(tǒng)的高溫空氣量和不適用的高溫空氣量，可以對(duì)應(yīng)于焚燒處理系統(tǒng)的廢熱量的變化、必要發(fā)電量來(lái)使適用于廢熱發(fā)電系統(tǒng)的高溫空氣量發(fā)生變化，可以穩(wěn)定、適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行必要量的發(fā)電。

圖I是示出包含實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施方式的廢熱發(fā)電方法的發(fā)電系統(tǒng)的污水處理廠的概略構(gòu)成的框圖。圖2是示出圖I所示的處理系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)成的示意性框圖。圖3是示出圖I所示的發(fā)電系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)成的示意性框圖。
圖4是本發(fā)明的實(shí)施例I的發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成圖。圖5是本發(fā)明的比較例I的發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成圖。圖6是本發(fā)明的比較例2的發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成圖。圖7是本發(fā)明的比較例3的發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成圖。圖8是本發(fā)明的比較例4的發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成圖。
具體實(shí)施例方式以下，采用附圖對(duì)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施方式的廢熱發(fā)電方法的廢熱發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。圖I是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的污水處理廠(以下，簡(jiǎn)稱為廠。)P的概略構(gòu)成的框圖。該廠P構(gòu)成為具有作為多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)的污水處理系統(tǒng)(以下，簡(jiǎn)稱為處理系統(tǒng)。)S和發(fā)電系統(tǒng)(廢熱發(fā)電系統(tǒng))G。該廠P中，將來(lái)自處理系統(tǒng)S的高溫空氣(白煙防止空氣)2 和洗煙廢水W用于發(fā)電系統(tǒng)G。來(lái)自多個(gè)處理系統(tǒng)S的各高溫空氣2和各洗煙廢水W分別被匯集以用于發(fā)電系統(tǒng)G。在發(fā)電系統(tǒng)G內(nèi)進(jìn)行了熱交換之后的高溫空氣2作為來(lái)自發(fā)電系統(tǒng)G的白煙防止空氣2被送到各處理系統(tǒng)S的排煙洗滌塔105 (參照?qǐng)D2)。進(jìn)一步地，在發(fā)電系統(tǒng)G內(nèi)用于冷卻工作流體的冷卻水C作為洗煙水的一部分被送到各處理系統(tǒng)S的排煙洗滌塔105。圖2是示出處理系統(tǒng)S的內(nèi)部構(gòu)成的示意性框圖。多個(gè)處理系統(tǒng)S全都具有大致相同的構(gòu)成，對(duì)一個(gè)處理系統(tǒng)S的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明，省略對(duì)其他處理系統(tǒng)S的構(gòu)成的說(shuō)明。該處理系統(tǒng)S大致構(gòu)成為具有焚燒爐101、流動(dòng)空氣預(yù)熱器102、白煙防止空氣預(yù)熱器103、集塵機(jī)104、排煙洗滌塔105。圖2中101是焚燒爐，該實(shí)施方式中是用于焚燒污水污泥脫水餅的流動(dòng)焚燒爐。但是，本發(fā)明中焚燒爐101并不限定于此，也可以是垃圾焚燒爐。其廢氣通常是800 850°C左右的高溫廢氣。102是被導(dǎo)入該高溫廢氣的流動(dòng)空氣預(yù)熱器，將流動(dòng)空氣預(yù)熱到例如650°C再提供給爐底部的分散管。焚燒爐101不是流動(dòng)焚燒爐的情況下，省略流動(dòng)空氣預(yù)熱器 102。在流動(dòng)空氣預(yù)熱器102的后段設(shè)置有白煙防止空氣預(yù)熱器103。該白煙防止空氣預(yù)熱器103是得到用于防止從煙囪冒出的廢氣中的水蒸汽作為白煙被看到的高溫空氣(白煙防止空氣)2的熱交換器，得到約300°C的加熱氣體(白煙防止空氣)。另一方面，廢氣通過(guò)白煙防止空氣預(yù)熱器103后，溫度降低到250 400°C，被導(dǎo)入到之后的集塵機(jī)104以去除灰塵。這里，作為高溫空氣(白煙防止空氣)2的典型例，一般認(rèn)為是空氣，當(dāng)然，也可以采用其他的各種氣體。另外，通過(guò)白煙防止空氣預(yù)熱器103被加熱，被送到后述的煙囪108之前的氣體被稱為高溫空氣，被送到煙囪108以發(fā)揮白煙防止功能的氣體被稱為白煙防止空氣，二者實(shí)質(zhì)上是相同氣體，采用相同的引用符號(hào)2進(jìn)行說(shuō)明。集塵機(jī)104是該實(shí)施方式中耐熱性好的陶瓷集塵機(jī)，通過(guò)了白煙防止空氣預(yù)熱器103的250 400°C的廢氣可就這樣被集塵。但是，也可以使用袋式集塵器作為集塵機(jī)104，這種情況下，需要在其前段配置冷卻塔，以將廢氣降溫到袋式集塵器的耐熱溫度。集塵機(jī)104中廢氣的溫度降低左右較小，廢氣以200 400°C進(jìn)入后面的排煙洗滌塔105。排煙洗滌塔105從塔的下部導(dǎo)入廢氣，通過(guò)與從上部的噴嘴106灑出的水(洗煙水)W接觸，去除廢氣中的NOX，SOX等的成分。與以往一樣，塔內(nèi)水通過(guò)泵107被送到噴嘴106以循環(huán)使用。該實(shí)施方式的排煙洗滌塔105在塔的上部連接有煙 108，在塔內(nèi)被洗滌的廢氣從煙囪108被排出。另外，在排煙洗滌塔105和煙囪108的中間部分形成多段的塔板部109，用于通過(guò)使從塔的上部提供的清潔水與廢氣充分地接觸，來(lái)進(jìn)行充分地水洗。該排煙洗滌塔105中廢氣與水接觸，因此，200 400°C的廢氣的潛勢(shì)熱的大半轉(zhuǎn)移到水中，如上所述，從排煙洗滌塔105排出的洗煙廢水W成為60 70°C的溫水。本發(fā)明中，利用約300°C的高溫空氣2的潛勢(shì)熱進(jìn)行廢熱發(fā)電，與此同時(shí)，也利用洗煙廢水W的潛勢(shì)熱。因此，本實(shí)施方式中，如后文所述，通過(guò)與高溫空氣2的熱交換(廢水用熱交換步驟、廢水用熱交換功能)，使從排煙洗滌塔105排出的洗煙廢水W升溫，再提供給廢熱發(fā)電系統(tǒng)G。其升溫幅度根據(jù)設(shè)備或運(yùn)行方法而各異，但通常在5 15°C的范圍內(nèi)。與洗煙廢水W進(jìn)行熱交換后的高溫空氣2保持在90°C 100°C左右的溫度，因此，可被送往煙囪108，發(fā)揮作為白煙防止空氣2的本來(lái)的功能。
另外，要使洗煙廢水W的升溫量增加的話，與洗煙廢水W進(jìn)行熱交換(廢水用熱交換步驟、廢水用熱交換功能)后的高溫空氣2的溫度降低，即使降低到100°C左右，大氣溫度20°C、濕度100%的氣候條件下，不產(chǎn)生白煙，但是在冬季條件下的大氣溫度0°C、濕度100%的情況下，會(huì)產(chǎn)生白煙。只是，對(duì)白煙的發(fā)生沒(méi)有法的限制，即使是冬季，成為該條件也只是數(shù)日左右。另外，這樣通過(guò)與高溫空氣2進(jìn)行熱交換而被升溫后的洗煙廢水W成為70°C 73°C左右的溫水，被提供給廢熱發(fā)電系統(tǒng)G。圖3是示出發(fā)電系統(tǒng)G的內(nèi)部構(gòu)成的示意性框圖。作為發(fā)電系統(tǒng)G，優(yōu)選采用以氨、氟利昂或者氨/水混合流體這樣的低沸點(diǎn)流體作為工作流體L的溫度差發(fā)電系統(tǒng)。這樣的溫度差發(fā)電系統(tǒng)自身是公知的，如例如佐賀大學(xué)申請(qǐng)的特開(kāi)平7-91361號(hào)公報(bào)所記載，可以是例如利用溫度較高的表層海水和深層的冷海水的溫度差進(jìn)行溫度差發(fā)電的系統(tǒng)。如圖3所示，該發(fā)電系統(tǒng)G大致構(gòu)成為具有渦輪機(jī)10、發(fā)電機(jī)11、吸收器12、冷凝器13、循環(huán)泵14、再生器15、蒸發(fā)器16、加熱器17、分離器18、過(guò)熱器(蒸汽加熱器)19、減壓閥20。另外，該發(fā)電系統(tǒng)G還具有溫度傳感器21 24、第I控制單元25、第2控制單元26、第I調(diào)整閥27、第2調(diào)整閥28。另外，如圖3所示，工作流體L 一邊反復(fù)加熱冷卻一邊在工作流體通路R內(nèi)循環(huán)，因此，以下從循環(huán)泵14開(kāi)始，依序向著下游(工作流體的流向)對(duì)上述各構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。由循環(huán)泵14送出的液相的工作流體L通過(guò)再生器15被預(yù)熱，然后，被送到蒸發(fā)器16。設(shè)置該蒸發(fā)器16的位置是工作流體通路R內(nèi)的第3位置。在該蒸發(fā)器16中，進(jìn)行工作流體L和洗煙廢水W的熱交換(第3熱交換步驟、第3熱交換功能)，進(jìn)行洗煙廢水W至工作流體L的熱轉(zhuǎn)移。結(jié)果，工作流體L變成提高了內(nèi)部熱能源狀態(tài)的氣液二相狀態(tài)，被送到下面的加熱器17。設(shè)置該加熱器17的位置是工作流體通路R內(nèi)的第2位置。該加熱器17中，進(jìn)行工作流體L和高溫空氣2的熱交換(第2熱交換步驟、第2熱交換功能)，進(jìn)行高溫空氣2至工作流體L的熱轉(zhuǎn)移。結(jié)果，工作流體L進(jìn)一步變成提高了內(nèi)部熱能源狀態(tài)的氣液二相狀態(tài)，被送到分離器18。分離器18用于將氣液二相狀態(tài)的工作流體L分離為氣相和液相。液相部分的工作流體L再次被送到再生器15，被取走熱量后，進(jìn)一步通過(guò)減壓閥20被送到吸收器12。另一方面，氣相狀態(tài)的工作流體L從分離器18被送到過(guò)熱器19。設(shè)置該過(guò)熱器19的位置是工作流體通路R內(nèi)的第I位置。在該過(guò)熱器19中，進(jìn)行工作流體L和高溫空氣2的熱交換(第I熱交換步驟、第I熱交換功能)，進(jìn)行高溫空氣2至工作流體L的熱轉(zhuǎn)移。結(jié)果，工作流體L成為進(jìn)一步提高了內(nèi)部熱能源狀態(tài)的過(guò)熱蒸汽，被送至渦輪機(jī)10。過(guò)熱蒸汽狀態(tài)的工作流體L使渦輪機(jī)10旋轉(zhuǎn)，通過(guò)與渦輪機(jī)10連接的發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。然后，完成了發(fā)電工作的工作流體L被送到吸收器12，與通過(guò)減壓閥20送來(lái)的工作流體L合流。該吸收器12采用例如噴嘴噴霧式結(jié)構(gòu)，由來(lái)自減壓閥20的工作流體L (液相)向完成了發(fā)電的工作流體L(氣相)噴霧，從氣相的工作流體L取得熱量以使其冷卻。然后，被送至冷凝器13的工作流體L通過(guò)冷卻水C被冷卻返回到液相，再被送至循環(huán)泵14。這樣，通過(guò)被循環(huán)泵14輸送，通過(guò)洗煙廢水W和高溫空氣2被加熱，使渦輪機(jī)10旋轉(zhuǎn)之后，通過(guò)冷卻水C被冷卻，以在通路R內(nèi)循環(huán)，從而工作流體L進(jìn)行發(fā)電。又，過(guò)熱器19設(shè)在位于渦輪機(jī)10的上游側(cè)、分離器18的下游側(cè)的第I位置，加熱器17設(shè)在分離器18的上游側(cè)的第2位置，蒸發(fā)器16設(shè)在加熱器17的上游側(cè)的第3位置。 來(lái)自處理系統(tǒng)S的高溫空氣2是匯集來(lái)自多個(gè)處理系統(tǒng)S的氣體(高溫空氣匯集步驟、高溫空氣匯集功能)、以匯集成一體的狀態(tài)送至發(fā)電系統(tǒng)G。由此，可以降低各處理系統(tǒng)S的處理狀況的變動(dòng)的影響，提供穩(wěn)定的高溫空氣2。被匯集了的高溫空氣2，首先用于第I位置的過(guò)熱器19。然后，用于之后的第2位置的加熱器17，進(jìn)一步用于之后的廢水加熱器29，用于進(jìn)行與洗煙廢水W的熱交換(廢水用熱交換步驟、廢水用熱交換功能)。然后，廢水用熱交換步驟結(jié)束后的高溫空氣2再次被送到處理系統(tǒng)S，用于各處理系統(tǒng)S的排煙洗滌塔105，以用于作為白煙防止空氣2。白煙防止空氣2與廢氣接觸(接觸步驟、接觸功能)、防止廢氣產(chǎn)生白煙。發(fā)電系統(tǒng)G中，配置了用于避免高溫空氣2適用到過(guò)熱器19(第I熱交換回避步驟、第I熱交換回避功能)的過(guò)熱器回避通路30，在該通路30上設(shè)有第I調(diào)整閥27。該第I調(diào)整閥27基于來(lái)自第I控制單元25的控制信號(hào)，使閥打開(kāi)或關(guān)閉，或者使高溫空氣2適用到過(guò)熱器19，或者使高溫空氣2導(dǎo)入到過(guò)熱器回避通路30以避免適用到過(guò)熱器19。又，第I控制單元25由例如計(jì)算機(jī)、序列發(fā)生器、繼電器開(kāi)關(guān)等構(gòu)成，接收溫度傳感器21、22的傳感器輸出，基于這些傳感器輸出，控制第I調(diào)整閥27的開(kāi)關(guān)。另外，溫度傳感器21是在工作流體通路R上過(guò)熱器19的下游側(cè)測(cè)量工作流體L的溫度tl (第I工作流體溫度測(cè)量步驟、第I工作流體溫度測(cè)量功能)的傳感器。又，溫度傳感器22是在高溫空氣2通路上過(guò)熱器19的上游側(cè)用于測(cè)量高溫空氣2的溫度Tl (第I高溫空氣溫度測(cè)量步驟、第I高溫空氣溫度測(cè)量功能)的傳感器。更具體來(lái)說(shuō)，第I控制單元25基于溫度傳感器22的測(cè)量溫度Tl和溫度傳感器21的測(cè)量溫度tl的溫度差值，通過(guò)第I調(diào)整閥27的開(kāi)關(guān)控制來(lái)調(diào)整用于過(guò)熱器19的高溫空氣2的氣體量和避免用于過(guò)熱器19的高溫空氣2的氣體量的分配。此時(shí)，進(jìn)行如下控制溫度Tl和溫度tl的溫度差值(Tl-tl)較小時(shí)，開(kāi)放第I調(diào)整閥27，使盡量多的高溫空氣2通過(guò)過(guò)熱器回避通路30，溫度Tl和溫度tl的溫度差值(Tl-tl)較大時(shí)，關(guān)閉第I調(diào)整閥27，使盡量多的高溫空氣2通過(guò)過(guò)熱器19。在發(fā)電系統(tǒng)G中，配置有用于避免高溫空氣2適用于加熱器17(第2熱交換回避步驟、第2熱交換回避功能)的加熱器回避通路31，在該通路31上設(shè)置第2調(diào)整閥28。該第2調(diào)整閥28基于來(lái)自第2控制單元26的控制信號(hào)，開(kāi)放或者關(guān)閉閥，使高溫空氣2用于加熱器17，或者導(dǎo)入加熱器回避通路31以避免用于加熱器17。第2控制單元26由例如計(jì)算機(jī)、序列發(fā)生器、繼電器開(kāi)關(guān)等構(gòu)成，接收溫度傳感器23,24的傳感器輸出，基于這些傳感器輸出進(jìn)行第2調(diào)整閥28的開(kāi)關(guān)控制。溫度傳感器23是測(cè)量工作流體通路R上加熱器17的下游側(cè)的工作流體L的溫度t2 (第2工作流體溫度測(cè)量步驟、第2工作流體溫度測(cè)量功能)的傳感器。溫度傳感器24是測(cè)量高溫空氣2通路上加熱器17的上游側(cè)(且在過(guò)熱器19的下游側(cè))的高溫空氣2的溫度T2 (第2高溫空氣溫度測(cè)量步驟、第2高溫空氣溫度測(cè)量功能)的傳感器。更具體來(lái)說(shuō)，第2控制單元26基于溫度傳感器24的測(cè)量溫度T2和溫度傳感器23的測(cè)量溫度t2的溫度差值，通過(guò)第2調(diào)整閥28的開(kāi)關(guān)控制來(lái)調(diào)整用于加熱器17的高溫空氣2的氣體量和避免用于加熱器17的高溫空氣2的氣體量的分配。此時(shí)，進(jìn)行如下控制溫度T2和溫度t2的溫度差值(T2-t2)較小時(shí)，開(kāi)放第2調(diào)整閥28，使盡量多的高溫空氣2 通過(guò)加熱器回避通路31，溫度T2和溫度t2的溫度差值(T2-t2)較大時(shí)，關(guān)閉第2調(diào)整閥28，使盡量多的高溫空氣2通過(guò)加熱器17。來(lái)自處理系統(tǒng)S的洗煙廢水W是匯集來(lái)自多個(gè)處理系統(tǒng)S的廢水(洗煙廢水匯集步驟、洗煙廢水匯集功能)，以匯集為一體的狀態(tài)送至發(fā)電系統(tǒng)G。由此，可以降低各處理系統(tǒng)S的處理狀況的變動(dòng)的影響，提供穩(wěn)定的洗煙廢水W。被匯集了洗煙廢水W，在廢水加熱器29中與第2熱交換步驟或第2熱交換回避步驟后的高溫空氣2進(jìn)行熱交換(廢水用熱交換步驟、廢水用熱交換功能)。然后將洗煙廢水W用于第3位置的蒸發(fā)器16，進(jìn)行與工作流體L的熱交換(第3熱交換步驟、第3熱交換功能)。可以采用常溫的水作為低溫?zé)嵩吹睦鋮s水C。用于冷凝器13的冷卻水C是清潔水，通過(guò)在冷凝器13后向處理系統(tǒng)S的排煙洗滌塔105的上部供水，可以抑制其使用水量。冷卻水C作為洗煙廢水W再利用，因此，作為系統(tǒng)整體可以節(jié)水，提高環(huán)境適應(yīng)性。又，冷卻水C也通過(guò)冷凝器13被加溫，因此，若用于向排煙洗滌塔105供水的話，可以使塔內(nèi)溫度上升，提高洗煙廢水W的溫度。實(shí)施例[實(shí)施例I]通過(guò)仿真計(jì)算來(lái)估算圖4所示構(gòu)成的發(fā)電系統(tǒng)G的發(fā)電量(渦輪機(jī)輸出)。計(jì)算條件如下。又，本實(shí)施例I中，在圖4所示的工作流體通路R上的各位置rl rlO，估算工作流體L的溫度T、壓力P、密度指標(biāo)值P、氨/水比率Y、熵s以及焓H。運(yùn)算結(jié)果如表I所示。這里，密度指標(biāo)值表示密度(kg/m3)的倒數(shù)。〈計(jì)算條件〉 高溫空氣2:-流量9300m3/h-位置gl的溫度300°C-位置g2的溫度170°C-位置g3的溫度150°C
-位置g4的溫度100°C 洗煙廢水W:-流量53m3/h-位置wl的溫度70°C
-位置w2的溫度60 0C-位置w3的溫度73°C 冷卻水C:-位置cI的溫度20 V-位置c2的溫度25°C 工作流體L:-成分氨/水比=0.95[表I]
權(quán)利要求
1.一種廢熱發(fā)電方法，其特征在于，包括 第I熱交換步驟，將通過(guò)從焚燒處理系統(tǒng)包括的焚燒爐排出的廢氣加熱了的高溫空氣適用于第I位置，以進(jìn)行所述第I位置的高溫空氣和工作流體的熱交換，所述第I位置是指在通過(guò)所述工作流體使渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)以進(jìn)行發(fā)電的廢熱發(fā)電系統(tǒng)中的工作流體通路上的、該渦輪機(jī)的上游側(cè)、分離器的下游側(cè)的位置； 第2熱交換步驟，通過(guò)將在所述第I位置進(jìn)行熱交換后的所述高溫空氣適用于所述工作流體通路上的所述分離器的上游側(cè)的第2位置，以進(jìn)行所述第2位置的所述高溫空氣和所述工作流體的熱交換； 廢水用熱交換步驟，進(jìn)行洗煙廢水與在所述第2位置的熱交換后的所述高溫空氣的熱交換，所述洗煙廢水在洗滌了所述廢氣之后從所述焚燒處理系統(tǒng)排出； 第3熱交換步驟，通過(guò)將與所述高溫空氣進(jìn)行熱交換后的所述洗煙廢水適用于所述工作流體通路上的所述第2位置的上游側(cè)的第3位置，以進(jìn)行所述第3位置的所述洗煙廢水和所述工作流體的熱交換；和 接觸步驟，使與所述洗煙廢水進(jìn)行熱交換后的所述高溫空氣作為白煙防止空氣與所述廢氣接觸。
2.如權(quán)利要求I所述的廢熱發(fā)電方法，其特征在于，還包括 在進(jìn)行所述第I位置的熱交換之前，對(duì)多個(gè)所述焚燒處理系統(tǒng)都匯集來(lái)自所述多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)的所述各高溫空氣的步驟； 在與所述高溫空氣進(jìn)行熱交換之前，對(duì)所述多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)都匯集來(lái)自所述多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)的所述各洗煙廢水的步驟。
3.如權(quán)利要求I或2所述的廢熱發(fā)電方法，其特征在于，還包括 第I熱交換回避步驟，使所述高溫空氣不適用于所述第I位置地與在所述第I位置進(jìn)行熱交換后的所述高溫空氣合流； 第2熱交換回避步驟，使所述合流后的高溫空氣不適用于所述第2位置地與在所述第2位置進(jìn)行熱交換后的所述高溫空氣合流。
4.如權(quán)利要求I 3中任意一項(xiàng)所述的廢熱發(fā)電方法，其特征在于，還包括 測(cè)量在所述第I位置進(jìn)行熱交換后的所述工作流體的第I工作流體溫度的步驟； 測(cè)量在所述第I位置進(jìn)行熱交換前的所述高溫空氣的第I高溫空氣溫度的步驟； 第I調(diào)整步驟，基于所述第I高溫空氣溫度和所述第I工作流體溫度的差值，調(diào)整適用于所述第I位置的所述高溫空氣量和回避對(duì)所述第I位置的適用的所述高溫空氣量的分配； 測(cè)量在所述第2位置進(jìn)行熱交換后的所述工作流體的第2工作流體溫度的步驟； 測(cè)量在所述第2位置進(jìn)行熱交換前的所述高溫空氣的第2高溫空氣溫度的步驟； 第2調(diào)整步驟，基于所述第2高溫空氣溫度和所述第2工作流體溫度的差值，調(diào)整適用于所述第2位置的所述高溫空氣量和回避對(duì)所述第2位置的適用的所述高溫空氣量的分配。
5.一種廢熱發(fā)電方法，其特征在于，包括 對(duì)多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)都匯集各高溫空氣的步驟，所述各高溫空氣是被從所述多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)所包括的多個(gè)焚燒爐分別排出的廢氣加熱了的；第I熱交換步驟，通過(guò)將該匯集后的高溫空氣適用于第I位置，進(jìn)行所述第I位置的高溫空氣和工作流體的熱交換，所述第I位置是指在通過(guò)所述工作流體使渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)以進(jìn)行發(fā)電的廢熱發(fā)電系統(tǒng)中的工作流體通路上的、該渦輪機(jī)的上游側(cè)的位置； 接觸步驟，使在所述第I位置進(jìn)行熱交換后的所述高溫空氣作為白煙防止空氣與所述廢氣接觸。
6.如權(quán)利要求5所述的廢熱發(fā)電方法，其特征在于，還包括 第2熱交換步驟，所述第I位置在所述廢熱發(fā)電系統(tǒng)的分離器的下游側(cè)的情況下，將在所述第I熱交換步驟后且在所述接觸步驟前的所述高溫空氣適用于所述工作流體通路上的、所述分離器的上游側(cè)的第2位置，以進(jìn)行所述第2位置的所述高溫空氣和所述工作流體的熱交換。
7.如權(quán)利要求I 6中任意一項(xiàng)所述的廢熱發(fā)電方法，其特征在于，還包括 為了冷卻使所述渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)后的所述工作流體，在所述工作流體通路上的所述渦輪機(jī)的下游側(cè)的位置適用冷卻水的步驟； 使該工作流體冷卻后的冷卻水作為洗煙水與所述廢氣接觸的步驟。
8.如權(quán)利要求I 7中任意一項(xiàng)所述的廢熱發(fā)電方法，其特征在于， 所述工作流體是氨、氟利昂或者氨/水混合流體中的任意流體。
9.一種廢熱發(fā)電系統(tǒng)，其是通過(guò)工作流體使渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)以進(jìn)行發(fā)電的廢熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括 第I熱交換功能，將通過(guò)從焚燒處理系統(tǒng)所包括的焚燒爐排出的廢氣加熱了的高溫空氣適用于第I位置，以進(jìn)行所述第I位置的高溫空氣和所述工作流體的熱交換，所述第I位置是指所述工作流體通路上的、所述渦輪機(jī)的上游側(cè)、分離器的下游側(cè)的位置； 第2熱交換功能，通過(guò)將在所述第I位置進(jìn)行熱交換后的所述高溫空氣適用于所述工作流體通路上的所述分離器的上游側(cè)的第2位置，以進(jìn)行所述第2位置的所述高溫空氣和所述工作流體的熱交換； 廢水用熱交換功能，進(jìn)行洗煙廢水和在所述第2位置的熱交換后的所述高溫空氣的熱交換，所述洗煙廢水在洗滌了所述廢氣之后從所述焚燒處理系統(tǒng)排出； 第3熱交換功能，通過(guò)將與所述高溫空氣進(jìn)行了熱交換后的所述洗煙廢水適用于所述工作流體通路上的所述第2位置的上游側(cè)的第3位置，來(lái)進(jìn)行所述第3位置的所述洗煙廢水和所述工作流體的熱交換； 接觸功能，使與所述洗煙廢水進(jìn)行熱交換后的所述高溫空氣作為白煙防止空氣與所述廢氣接觸。
10.一種廢熱發(fā)電系統(tǒng)，其是通過(guò)工作流體使渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)以進(jìn)行發(fā)電的廢熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括 對(duì)多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)都匯集各高溫空氣的功能，所述各高溫空氣是被從所述多個(gè)焚燒處理系統(tǒng)所包括的多個(gè)焚燒爐分別排出的廢氣加熱了的； 第I熱交換功能，通過(guò)將該匯集后的高溫空氣適用于第I位置，進(jìn)行所述第I位置的高溫空氣和所述工作流體的熱交換，所述第I位置是指所述工作流體通路上的所述渦輪機(jī)的上游側(cè)的位置； 接觸功能，使在所述第I位置進(jìn)行了熱交換后的所述高溫空氣作為白煙防止空氣與所述廢氣接觸 。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有效利用從焚燒爐排出的熱源的廢熱發(fā)電方法。該廢熱發(fā)電方法包括如下步驟將通過(guò)來(lái)自污水處理系統(tǒng)S包括的焚燒爐(101)的廢氣加熱了的高溫空氣(2)適用于發(fā)電系統(tǒng)(G)的渦輪機(jī)(10)的上游側(cè)分離器(18)的下游側(cè)的過(guò)熱器(19)，以與工作流體(L)進(jìn)行熱交換的第1熱交換步驟；將此后的高溫空氣(2)適用于分離器(18)的上游側(cè)的加熱器(17)以與工作流體L進(jìn)行熱交換的第2熱交換步驟；進(jìn)行洗滌廢氣之后從污水處理系統(tǒng)(S)排出的洗煙廢水W和加熱器(17)后的高溫空氣(2)的熱交換的廢水用熱交換步驟；將此后的洗煙廢水W適用于加熱器(17)的上游側(cè)的蒸發(fā)器(16)以與工作流體L進(jìn)行熱交換的第3熱交換步驟；使高溫空氣(2)與廢氣接觸的接觸步驟。
文檔編號(hào)F22B1/18GK102770709SQ20118001077
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月24日
發(fā)明者三島俊一, 池上康之, 河合伸季 申請(qǐng)人:美得華水務(wù)株式會(huì)社