JP2000065326A - 流動床式焼却炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】熱回収効率を低下させることなく、燃焼室の温
度を制御する。 【解決手段】低い流動速度で焼却物を緩慢燃焼させて乾
燥およびガス化を行う乾燥・熱分解ベッドＡと、比較的
高い流動速度で完全燃焼を行う燃焼ベッドＢと、この燃
焼ベッドＢとの間で循環される流動媒体から熱回収する
熱回収配管１５を有する熱回収ベッドＣとを具備し、熱
回収ベッドＣと燃焼ベッドＢとの間で層材Ｓの循環量を
調整する循環阻害ノズル２１と循環用空気ノズル２２と
を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみや産業廃
棄物を焼却する流動床式焼却炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃焼室およびフリーボード空間を形成す
る炉本体の床面上に流動媒体が載置され、床面側から噴
出される分散空気により流動媒体が流動されて流動層が
形成される従来の流動床式焼却炉は、本発明者等が特開
平９−２９２１１３号公報に焼却物の緩慢燃焼を行え、
流動層を効果的に昇温できる構造を提案した。

【０００３】この流動床式焼却炉は、燃焼室の幅方向に
中央部流動層と左右の側部流動層とに３つに区画し、分
散空気供給手段により噴出される分散空気により、流動
媒体を投入口側の中央部流動層→灰排出口側の中央部流
動層→灰排出口側の側部流動層→投入口側の側部流動層
→投入口側の中央部流動層の順に循環させるものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記構成において、炉
内燃焼室の温度調整は、流動媒体を流動化させる流動化
空気の供給量を調整することにより行っており、温度上
昇が顕著な場合には、流動層内に冷却水を供給すること
により温度を下げていた。このため、熱回収するボイラ
の熱回収量が低下するという問題があった。

【０００５】本発明は、上記問題点を解決して、熱回収
効率を低下させることなく、燃焼室の温度を制御できる
流動床式焼却炉を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、燃焼室およびフリーボード空間を形成する
炉本体の床面上に流動媒体が載置され、床面側から噴出
される分散空気により流動媒体が流動されて流動層が形
成される流動床式焼却炉において、低い流動速度で焼却
物を緩慢燃焼させて乾燥およびガス化を行う乾燥・熱分
解ベッドと、比較的速い流動速度で完全燃焼を行う燃焼
ベッドと、この燃焼ベッドとの間で循環される流動媒体
から熱回収する熱回収手段を有する熱回収ベッドとを具
備し、この熱回収ベッドと燃焼ベッドとの間で流動媒体
の循環量を調整する層材循環調整手段を設けたものであ
る。

【０００７】上記構成によれば、燃焼室の温度が上昇し
た時には、熱回収ベッドへの流動媒体の循環量が増大す
るように層材循環調整手段を調整し、これにより層材の
潜熱を奪って燃焼室の温度を下げることができ、緩慢燃
焼に悪影響を与えることがなく、熱回収効率を低下させ
ることもない。

【０００８】また、請求項２記載の発明は、上記構成に
おいて、燃焼ベッドと熱回収ベッドとの間に配置した隔
壁の上部に層材流入部を設けるとともに、隔壁の下部に
層材排出部を設け、前記隔壁の上部に配置されて噴出さ
れる空気により燃焼ベッドから熱回収ベッドに流入する
流動媒体を減少させる循環阻害ノズルと、層材排出部に
配置されて噴出される空気により熱回収ベッドの流動媒
体を燃焼ベッドに送る循環用空気ノズルとにより、前記
層材循環調整手段を構成したものである。

【０００９】上記構成によれば、隔壁によりベッドの機
能を確実に分担できてそれぞれの機能を十分に発揮させ
ることができ、また循環減退空気ノズルおよび循環用空
気ノズルによる流動媒体の循環量を効果的に制御するこ
とができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】ここで、本発明に係る流動床式焼
却炉の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。

【００１１】この流動床式焼却炉は、図１，図２に示す
ように、炉本体１は燃焼室２とその上方に連続するフリ
ーボード空間３とが形成されており、前壁１ａに焼却物
であるごみを投入するごみ投入口４が形成されるととも
に、下部に灰排出口５が形成されている。また流動媒体
である珪砂（以下砂という）からなる層材Ｓを保持する
燃焼室２の炉底部は、投入口４側で低い流動速度により
低混合低温となり緩慢燃焼させて乾燥および熱分解ガス
化を図る熱分解ベッドＡを形成する傾斜床壁６と、灰排
出口５の上方で比較的速い流動速度でごみを完全燃焼さ
せる燃焼ベッドＢを形成する燃焼床部７と、投入口４の
反対側で層材Ｓから熱回収して燃焼室２の温度調整する
熱回収ベッドＣを形成する熱回収床部８とで構成されて
いる。

【００１２】前記傾斜床壁６には、流動化空気を噴出さ
せる前後方向の複数の低速分散管６ａが燃焼ベッドＢ側
が下方となるように傾斜して互いに平行に配置されると
ともに、その下部に層材Ｓを保持する分散用空気供給用
の乾燥熱分解部風箱６ｂが設けられている。また主燃焼
床部７に、流動化空気を噴出させる幅方向の複数の高速
分散管７ａが互いに平行に配置されるとともに、その下
部に灰排出シュート９を介して灰排出口５が設けられ、
この灰排出口５に砂と焼却灰と不燃物とを排出する層材
排出装置であるスクリューフィーダ１０ａが配設されて
いる。スクリューフィーダ１０ａにより配設された排出
物は、分級装置１０ｂにより砂と焼却灰、不燃物とに分
離され、分離された砂は循環ライン１０ｃを介して燃焼
室２に戻され循環される。

【００１３】熱回収ベッドＣには、燃焼ベッドＢと区画
する隔壁１１が配設されており、この隔壁１１の上端部
は、流動する層材Ｓの上面近傍になるように設定され、
その上方空間部が層材流入部１２に形成される。また隔
壁１１の下部に、層材排出部である層材排出口１３が全
長にわたって貫通形成されている。熱回収床部８には、
燃焼ベッドＢ側下方となるように傾斜して配設された複
数の流動用分散管１４が互いに平行に配置されている。
さらに熱回収ベッドＣには、層材Ｓを介して熱回収する
ための熱回収手段である熱回収配管１５が後壁１ｂを貫
通して配設され、この熱回収配管１５の下部が蒸気発生
部１５ａに、上部が過熱部１５ｂにそれぞれ構成されて
いる。さらにまた流動用分散管１４の下部には、流動用
分散管１４に分散用空気を供給する熱回収部風箱１６が
取り付けられている。

【００１４】前記隔壁１１は、図３に示すように、上端
部が熱回収ベッドＣ側ほど低い流入傾斜面１１ａに形成
され、また下端部が燃焼ベッドＢ側ほど上位となる排出
ガイド面１１ｂに形成され、燃焼ベッドＢと熱回収ベッ
ドＣとの間で層材Ｓがスムーズに循環できるように構成
されている。また、熱回収ベッドＣと燃焼ベッドＢとの
間で層材Ｓの循環量を調整する層材循環調整手段が設け
られており、この層材循環調整手段は、隔壁１１の上部
に配設された循環阻害空気ノズル２１と、層材排出口１
３に配設された循環用空気ノズル２２とその制御機構
（図示せず）で構成されている。

【００１５】すなわち、循環阻害空気ノズル２１は、阻
害用空気管２１ａが隔壁１１の上部に上下２段に幅方向
に内設され、循環阻害空気供給管２１ａの下部に形成さ
れた複数のノズル口が、燃焼ベッドＢ側に幅方向に沿っ
て開口された噴射溝２１ｂに連通して開口されている。
したがって、噴射溝２１ｂから燃焼ベッドＢの層材Ｓ中
に吹込まれた循環阻害空気流Ｎが、燃焼ベッドＢの層材
Ｓが内部から隔壁１１の層材流入部１２に向かう循環流
Ｍを遮って上方に吹き上げ迂回させ、熱回収ベッドＣへ
の流入を阻止することができる。

【００１６】また循環用空気ノズル２２は、図４
（ａ），（ｂ）に示すように、層材排出口１３の底壁１
３ａに、層材排出方向に沿う複数の分散空気管２２ａが
接続され、これら分散空気管２２ａの側面にそれぞれ燃
焼ベッドＢ側に向って斜め前方に循環用空気を噴射する
多数の分散空気口２２ｂが穿設されている。そして、底
壁１３ａの下部に取付けられた循環用風箱２３に空気送
入孔２４を介して連通され、循環用空気により、熱回収
ベッドＣから燃焼ベッドＢへの層材Ｓの循環を促進させ
ることができる。

【００１７】上記構成において、ごみが投入口４から燃
焼室２内に投入されると、熱分解ベッドＡでは、ごみに
層材Ｓが被せられて低速で混合、加熱され、乾燥される
とともに熱分解される。この熱分解ガスは上方のフリー
ボード空間３で燃焼され、この時の輻射熱が乾燥熱分解
ゾーンＡの層材Ｓとごみを加熱する。

【００１８】そしてごみは層材Ｓと共に燃焼ゾーンＢに
送られて比較的高速で混合攪拌されて完全燃焼される。
この時に生じる焼却灰は燃焼床部７の高速分散管７ａの
間を通過して下降され、灰排出口５からスクリュフィー
ダ１０ａにより排出される。そして分級装置１０ｂによ
り砂と焼却灰、不燃物とに分離され、砂は砂循環ライン
１０ｃを介して燃焼室２に再投入されて使用される。ま
た燃焼ガスはフリーボード空間３において二次空気ノズ
ルから吹き込まれた二次燃焼用空気により燃焼され、さ
らに三次空気ノズルから吹き込まれた三次燃焼用空気に
より完全燃焼される。この二段燃焼により、排ガス中の
ＣＯやＮＯ_X が低減される。

【００１９】燃焼室２の燃焼温度が高くなると、循環阻
害ノズル２１から噴射溝２１ｂから吹出される空気量を
絞って多くの層材が燃焼ベッドＢから熱回収ベッドＣに
流入させ、さらに循環用空気ノズル２２からの空気量を
増大して層材Ｓの排出量を増加させ、層材Ｓの循環量を
増大させて熱回収配管１５による熱回収量を増大させ
る。これにより燃焼室２の温度を抑制することができ
る。

【００２０】また燃焼室２の温度が低い場合には、先の
操作と逆に、循環阻害ノズル２１からの空気量を増大さ
せるとともに、循環用空気ノズル２２からの空気量を減
少させて層材Ｓの循環量を減少させることにより、燃焼
室２の温度低下を防止することができる。

【００２１】ここで、図５を参照して熱回収ベッドＣに
よる温度制御と、従来の冷却水噴射、二次空気による温
度制御におけるボイラ効率とトータル空気比の関係を説
明する。

【００２２】１００ｔ／２４ｈの焼却炉において、燃焼
室２の出口の排ガス温度が９５０℃以上となるように、
二次空気量を増加して過剰空気として温度制御する場
合、その空気比は約２．３（点Ｐ）以下であるが、この
時のボイラ効率は約７３％である。空気比を増大してい
くと、ボイラ効率の限界線は、破線で示すように、空気
比が大きくなるに従って排ガス量が増大し、排ガスによ
る熱量損失が増大してボイラ効率が低下する。

【００２３】また燃焼室２の出口の排ガス温度が９５０
℃を維持し、できるだけ空気比を低くするために、流動
層内に冷却水を噴射して温度を制御した場合、ボイラ効
率の限界線は、一点鎖線で示すように、冷却水の噴射量
が増大すると、二次空気量は低下するが、冷却水の蒸発
による潜熱吸収量も増大してボイラ効率が低下する。流
動層の温度を６００℃に維持した時の点Ｑのボイラ効率
が約６６％である。

【００２４】これに対して、本発明に係る熱回収ベッド
Ｃを使用した場合のボイラ効率の限界線は、実線で示す
ように、先の従来例よりはボイラ効率が優れており、流
動層の温度が６００℃とした場合の点Ｒは、二次空気に
より冷却した点Ｐに対して約２％、冷却水により冷却し
た点Ｑより約９％、それぞれボイラ効率が上昇している
のがわかる。

【００２５】上記実施の形態によれば、緩慢な速度で安
定した燃焼で、一酸化炭素やダイオキシンの抑制が可能
な流動床式焼却炉に、熱回収ベッドＣを設けて層材Ｓの
循環量を調整することにより、層材Ｓから熱回収して炉
の温度制御を行うことができ、さらに二次空気や冷却水
による従来の制御方式に比較してボイラ効率（熱回収効
率）を向上させることができる。

【００２６】また循環阻害ノズル２１および循環用空気
ノズル２２により、熱回収ベッドＣに循環移動する層材
Ｓの量を容易に制御することができて、流動層や排ガス
の温度制御を容易に行うことができる。

【００２７】なお、先の実施の形態では、熱回収ベッド
Ｃを燃焼ベッドＢの奥側に配置したが、図６に示すよう
に、燃焼ベッドＢの側部に配置することもできる。

【００２８】

【発明の効果】以上に述べたごとく本発明の請求項１記
載の発明によれば、燃焼室の温度が上昇した時には、熱
回収ベッドへの流動媒体の循環量が増大するように層材
循環調整手段を調整し、これにより層材の潜熱を奪って
燃焼室の温度を下げることができ、緩慢燃焼に悪影響を
与えることがなく、熱回収効率を低下させることもな
い。

【００２９】また、請求項２記載の発明によれば、隔壁
によりベッドの機能を確実に分担できてそれぞれの機能
を十分に発揮させることができ、また循環減退空気ノズ
ルおよび循環促進空気ノズルによる流動媒体の循環量を
効果的に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る流動床式焼却炉の実施の形態を示
す全体縦断面図である。

【図２】同流動床式焼却炉の平面断面図である。

【図３】同流動床式焼却炉の隔壁を示す拡大側面断面図
である。

【図４】（ａ），（ｂ）は同流動床式焼却炉の循環用空
気ノズルを示し、（ａ）は部分平面図、（ｂ）は側面断
面図である。

【図５】同流動床式焼却炉のトータル空気比とボイラ効
率を示すグラフである。

【図６】本発明に係る流動床式焼却炉の他の実施の形態
を示す平面断面図である。

【符号の説明】

Ａ 熱分解ベッド Ｂ 燃焼ベッド Ｃ 熱回収ベッド １ 炉本体 ２ 燃焼室 ３ フリーボード空間 ４ ごみ投入口 ５ 灰排出口 ６ 傾斜底壁 ７ 燃焼床部 ８ 熱回収床部 １１ 隔壁 １２ 層材流入部 １３ 層材排出口 １５ 熱回収配管 ２１ 循環阻害ノズル ２２ 循環用空気ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 曽我 真一 大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 中井 誠一 大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号 日立造船株式会社内 Ｆターム(参考） 3K061 AA11 AB02 AC01 AC20 CA17 FA09 FA12 FA24 3K064 AA10 AB03 AD08 AE04 AE13 AE20 BA01 BA03 BA05 BA13 BB01 3K078 BA03 CA11 CA21

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼室およびフリーボード空間を形成する
   炉本体の床面上に流動媒体が載置され、床面側から噴出
   される分散空気により流動媒体が流動されて流動層が形
   成される流動床式焼却炉において、 低い流動速度で焼却物を緩慢燃焼させて乾燥およびガス
   化を行う乾燥・熱分解ベッドと、 比較的速い流動速度で完全燃焼を行う燃焼ベッドと、 この燃焼ベッドとの間で循環される流動媒体から熱回収
   する熱回収手段を有する熱回収ベッドとを具備し、 この熱回収ベッドと燃焼ベッドとの間で流動媒体の循環
   量を調整する層材循環調整手段を設けたことを特徴とす
   る流動床式焼却炉。
2. 【請求項２】燃焼ベッドと熱回収ベッドとの間に配置し
   た隔壁の上部に層材流入部を設けるとともに、隔壁の下
   部に層材排出部を設け、 前記隔壁の上部に配置されて噴出される空気により燃焼
   ベッドから熱回収ベッドに流入する流動媒体を減少させ
   る循環阻害ノズルと、層材排出部に配置されて噴出され
   る空気により熱回収ベッドの流動媒体を燃焼ベッドに送
   る循環用空気ノズルとにより、前記層材循環調整手段を
   構成したことを特徴とする請求項１記載の流動床式焼却
   炉。