JP2000046311A - 循環流動層式焼却炉及びその運転方法 - Google Patents

循環流動層式焼却炉及びその運転方法

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JP2000046311A
JP2000046311A JP10211003A JP21100398A JP2000046311A JP 2000046311 A JP2000046311 A JP 2000046311A JP 10211003 A JP10211003 A JP 10211003A JP 21100398 A JP21100398 A JP 21100398A JP 2000046311 A JP2000046311 A JP 2000046311A
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Japan
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incinerator
incineration ash
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fluidized bed
solid
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Shoichi Ogawa
彰一 小川
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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  • Incineration Of Waste (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粒体物の処理系を必要とすることなく、設備
費やランニングコストの低減できる循環流動層式焼却炉
とその運転方法を提供する。 【解決手段】 焼却炉体1内部の高温の流動層中でごみ
を流動させながら燃焼させる循環流動層式焼却炉であっ
て、この焼却炉体1に接続されて排ガス中に含まれる焼
却灰等の固体を分離する固−気分離装置7と、この固−
気分離装置7の固体排出口と焼却炉体1との間に接続さ
れて固−気分離装置7で分離された固体の焼却炉体への
戻し供給量を調整する焼却灰供給量調整装置9と、焼却
炉体1中の焼却灰の所定量を炉の外部へ取り出す焼却灰
抜取り装置13と、焼却灰供給量調整装置9と焼却灰抜
取り装置13とを制御して、焼却炉体1内に残存する焼
却灰の量を調整する制御装置20と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみ等の焼却
処理に好適に用いることのできる循環流動層式焼却炉及
びその運転方法に関する。
【0002】
【従来の技術】流動層式焼却炉は、都市ごみのガス化な
どで用いられている。
【0003】このような従来の循環流動層式焼却炉の概
略図を図2に示す。この焼却炉は、炉体であるライザー
1内に投入口4から焼却対象となる都市ごみを投入し、
空気入口2から導入した燃焼・流動用空気をライザー1
の下部に設けた空気分散板3により分散させることで、
都市ごみを攪拌、流動させて燃焼させるものである。こ
の際に、流動を促進するために粒径が約数100μmの
不燃物粒子、例えば珪砂など、が流動媒体として用いら
れる。流動媒体や焼却灰が混入した燃焼ガスは、ライザ
ー出口6から固−気分離装置7(例えば、サイクロン)
へ送られて、燃焼ガスと流動媒体等の固形物が分離さ
れ、燃焼ガスはガスライン11を介して、排ガス処理系
12に送られる。一方、固−気分離装置7で分離された
固形物は、ダウンカマー8、戻しライン10を経てライ
ザー1に戻される。ライザー1内の固形物は抜取り装置
13により炉外へ取り出され、灰/流動媒体分離装置1
5により焼却灰と流動媒体が分離され、流動媒体のみが
ライン16によりライザー1に再び戻される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来の循環流動
層式焼却炉では、焼却灰を除去する際に、同時に排出さ
れる流動媒体を分離装置15とライン16により回収し
ているが、その回収率は100%ではなく、流動媒体の
補充が必要となるほか、粒体物の取り扱いは困難であ
り、分離装置15やその他の補給系は、他のシステムに
比べるとその故障率を下げることが難しく、設備費やラ
ンニングコストの増加要因となっていた。
【0005】そこで、本発明は、上記問題点に鑑みて、
粒体物の処理系を必要とすることなく、設備費やランニ
ングコストの低減できる循環流動層式焼却炉とその運転
方法を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の循環流動層式焼却炉は、焼却炉体内部の高
温の流動層中でごみを流動させながら燃焼させる循環流
動層式焼却炉であって、流動層の流動媒体として焼却灰
を用いると共に、(1)この焼却炉体に接続され、焼却
灰を含む固体を排ガスから分離する固−気分離装置と、
(2)この固−気分離装置の固体排出口と焼却炉体との
間に接続され、固−気分離装置で分離された固体の焼却
炉体への戻し供給量を調整する焼却灰供給量調整装置
と、(3)焼却炉体中の焼却灰の所定量を炉の外部へ取
り出す焼却灰抜取り装置と、(4)焼却灰供給量調整装
置と焼却灰抜取り装置とを制御して、焼却炉体内に残存
する焼却灰の量を調整する制御装置と、を備えることを
特徴とする。
【0007】一方、本発明の焼却炉の運転方法は、流動
層の流動媒体として焼却灰を用いると共に、排ガス中か
ら回収した焼却灰等の固体の焼却炉体への戻し供給量
と、焼却炉体から外部への焼却灰の抜取り量とを調整し
て焼却炉体内に残存する焼却灰の量を調整することを特
徴とする。
【0008】本発明者は、焼却炉の流動媒体として各種
の不燃物等を検討した結果、焼却灰を流動媒体として利
用可能であることを見出した。すなわち、都市ごみのガ
ス化炉として使用されている循環流動層式焼却炉の一般
的な運転条件で生成される焼却灰の50wt%平均粒子径
は約530μm、その密度は約800kg/m3であ
り、循環流動層式焼却炉で用いられる流動媒体に必要と
される条件にほぼ合致することを見出した。
【0009】この知見を基にした本発明は、焼却炉内で
生成される焼却灰そのものを流動媒体として用いるもの
であり、固−気分離装置で分離された主として焼却灰か
らなる固体物の焼却炉への戻し供給量と、焼却炉体から
炉外へ取り出す焼却灰の量を調整することにより、炉体
内に残る焼却灰、すなわち流動媒体の量を調整するもの
である。
【0010】このようにすれば、流動媒体はごみの焼却
により補充されるから、増加した分のみを炉外に取り出
せばよく、粒体物を扱う供給ラインが不要となる。ま
た、焼却灰と流動媒体の分離装置を設ける必要がなくな
る。固−気分離装置からの戻し供給量の調整装置は、従
来の粒体物補充系と比較して簡単な構成で実現できるの
で、故障率も低く、設備費、ランニングコストを低減で
きる。
【0011】焼却炉中に残存させる焼却灰の量は投入さ
れるごみ量の10倍以上であることが好ましい。炉内の
流動層を確実に安定して形成することができるからであ
る。
【0012】さらに、運転開始に先立って、必要な量の
焼却灰を初期充填しておくことが好ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について説明する。
【0014】図1は、本発明の流動層式焼却炉の概略構
成図である。この焼却炉は、炉体である縦長の円筒形状
のライザー1からなり、その底部に燃焼・流動用空気を
導入する空気口2と多数の孔が開けられ、導入された空
気を分散させる空気分散板3とが、中部に都市ごみを投
入する投入口4と2次空気口5とが、上部に燃焼ガスを
排出するライザー出口6が設けられており、ライザー出
口には、固−気分離装置7が接続されている。この固−
気分離装置7としては、例えばサイクロンを利用するこ
とができる。固−気分離装置7のガス排出口には、ガス
ライン11が接続され、さらに排ガス処理系12に接続
されている。一方、固−気分離装置7の固体排出口に
は、ダウンカマー8を介して焼却灰供給量調整装置9が
接続され、その出口とライザー1の中部とを焼却灰戻し
ライン10が接続している。さらに、ライザー1の底部
には、焼却灰抜取り装置13が接続され、これに焼却灰
/金属分離装置14が接続されている。そして、焼却灰
供給量調整装置9と焼却灰抜取り装置13にはそれぞれ
を制御する制御装置20が接続されている。
【0015】次に、この焼却炉の動作を説明する。ライ
ザー1内の空気分散板3上に予め所定量の焼却灰を初期
充填しておき、空気口2を通じて燃焼用・流動用空気を
導入する。導入された空気は空気分散板3により分散さ
れ、この焼却灰をライザー1内で攪拌・流動させる。
【0016】その後、投入口4から所定量の都市ごみを
投入すると、都市ごみは焼却灰とともにライザー1内を
流動する。流動層が安定した時点で、図示していない補
助バーナーを用いてライザー1内部を昇温する。所定の
温度に達すると、都市ごみに着火して、ガス化が開始す
る。都市ごみ燃焼によりライザー1内部の温度が安定し
た時点で補助バーナーを消火する。ライザー1内部の温
度をさらに上げる必要があるときは、2次空気口5から
2次空気を導入してライザー1上部でガス化により生成
されたガスを燃焼させればよい。
【0017】ライザー1内の流動・攪拌により、都市ご
み、焼却灰の一部は、生成ガスを含む排ガスとともにラ
イザー出口6を経て固−気分離装置7に導かれる。固−
気分離装置7では、都市ごみ、焼却灰等の固形物を排ガ
スから分離し、排ガスはガスライン11を介して排ガス
処理系12に送られて、所定の処理が行われる。
【0018】一方、固形物は、焼却灰供給量調整装置9
に送られる。制御装置20は、この焼却灰供給量調整装
置9を制御して流動に必要な焼却灰が補充されるよう戻
しライン10を経てライザー1に戻される焼却灰の戻し
供給量を調整する。焼却灰供給量調整装置9は戻しライ
ン10への流路の開閉を制御するだけの簡単な構成で実
現することができるので、故障率が少なく、信頼性の高
いシステムを安価に構築でき、保守も容易である。
【0019】さらに、制御装置20に制御された抜取り
装置13が、都市ごみ燃焼により新たに生成された焼却
灰に相当する量の焼却灰をライザー1の底部から炉外に
抜取る。この結果、ライザー1に残存する焼却灰、つま
り流動媒体の量は、ほぼ一定に保たれる。したがって、
流動媒体を追加する必要がない。抜取られた焼却灰は焼
却灰/金属分離装置14に送られ、焼却灰と金属が分離
されて、それぞれ所定の処理を経て再利用される。残存
させる焼却灰の質量は、投入されるごみの質量の10倍
以上であることが好ましい。このようにすれば、確実に
安定した流動層を形成することができる。
【0020】続いて、流動媒体としての焼却灰の特性に
ついて以下に詳細に説明する。
【0021】循環式流動層において流動を安定的に行う
ためには、レイノルズ数Reとアルキメデス数Arがそれぞ
れ5<Re<40、20<Ar<800を満たすことが好ま
しい。これらのRe、Arは以下の式により定義される。
【0022】
【数1】 ここで、u0は流体の速度、ρgは流体の密度、dpは流
動媒体の粒子径、μgは、流体の粘性係数、ρsは流動媒
体の密度、gは重力加速度である。前述したように、流
動層内の質量の大部分を流動媒体が占めているから、無
次元数Re、Arの代表径としては、燃焼物ではなく流動媒
体の径を用いればよいからである。
【0023】ガス化炉の温度が900℃のとき、流体を
空気(密度ρg=0.292kg/m3、粘性係数μg
46.7μPa・s)として、流動媒体の密度ρsを800
kg/m3とすると、前述のAr数の好適範囲を満たす流
動媒体の粒子径dpの範囲は、267.2μm<dp<9
13.8μmとなる。表1は、一般的な都市ごみの焼却
灰の粒子径を調べた結果である。
【0024】
【表1】 この表に掲げた焼却灰の粒子は、約60wt%がこの好適
範囲に入る。一方、Re数については、炉内のガスの流速
にも依存する。例えば、50wt%平均粒子径である53
0μmをdpとした場合の前述のRe数の好適範囲を満た
すガスの流速u0の範囲は、1.51m/s<u0<1
2.1m/sである。焼却灰の粒子径を基にして必要な
流速を満たす用にライザー1の断面積、空気量を設定す
ればよい。
【0025】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
燃焼により生成された焼却灰を焼却炉内の流動媒体とし
て使用しているので、流動媒体を補充する必要がなく、
故障率が高くなりやすい粒体物を取り扱う機器を減らす
ことができ、設備費、ランニングコストを低減すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の流動層式焼却炉の実施形態の概略構成
図である。
【図2】従来の流動層式焼却炉の概略構成図である。
【符号の説明】
1…ライザー、3…空気分散板、7…固−気分離装置、
9…焼却灰供給量調整装置、10…焼却灰戻しライン、
12…排ガス処理系、13…抜取り装置、14…焼却灰
/金属分離装置、20…制御装置。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 焼却炉体内部の高温の流動層中でごみを
    流動させながら燃焼させる循環流動層式焼却炉であっ
    て、 前記流動層の流動媒体として焼却灰を利用すると共に、 前記焼却炉体に接続され、焼却灰を含む固体を排ガス中
    から分離する固−気分離装置と、 前記固−気分離装置の固体排出口と前記焼却炉体との間
    に接続され、前記固−気分離装置で分離された固体の前
    記焼却炉体への戻し供給量を調整する焼却灰供給量調整
    装置と、 前記焼却炉体中の焼却灰の所定量を炉の外部へ取り出す
    焼却灰抜取り装置と、 前記焼却灰供給量調整装置と、前記焼却灰抜取り装置を
    制御して、前記焼却炉体内に残存する焼却灰の量を調整
    する制御装置と、 を備える循環流動層式焼却炉。
  2. 【請求項2】 前記制御装置は、前記焼却炉体内に残存
    する焼却灰の量を投入されるごみ量の10倍以上に制御
    することを特徴とする請求項1記載の循環流動層式焼却
    炉。
  3. 【請求項3】 焼却炉体内部の高温の流動層中でごみを
    流動させながら燃焼させる循環流動層式焼却炉の運転方
    法であって、 前記流動層の流動媒体として焼却灰を用いると共に、排
    ガス中から回収した焼却灰等の固体の前記焼却炉体への
    戻し供給量と、前記焼却炉体から外部への焼却灰の抜取
    り量とを調整して前記焼却炉体内に残存する焼却灰の量
    を調整することを特徴とする循環流動層式焼却炉の運転
    方法。
  4. 【請求項4】 前記焼却灰の量の調整は、前記焼却炉体
    内に残存する焼却灰の量を投入されるごみ量の10倍以
    上に制御することを特徴とする請求項3記載の循環流動
    層式焼却炉の運転方法。
  5. 【請求項5】 前記焼却炉体内に投入されるごみ量の1
    0倍以上の焼却灰を予め投入しておき、運転を開始する
    ことを特徴とする請求項3または4のいずれかに記載の
    循環流動層式焼却炉の運転方法。
JP10211003A 1998-07-27 1998-07-27 循環流動層式焼却炉及びその運転方法 Pending JP2000046311A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009157151A1 (ja) * 2008-06-23 2009-12-30 株式会社Ihi 循環流動層ガス化炉のライザー頂部構造

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