JP2001193912A - 流動層の流動媒体選別装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルカリ金属等の不純物を極力除去した一定
範囲の粒径の流動媒体のみを選別して流動層に戻すこと
ができるようにした流動層の流動媒体選別装置及びその
方法を提供する。 【解決手段】 流動層１２から抜出して不燃物選別機４
２で選別した流動媒体を更に選別して流動層に戻す流動
層の流動媒体選別装置５０であって、不燃物選別機４２
で選別した流動媒体を分級輸送する分級輸送管５４を有
する分級輸送装置５６と、該分級輸送装置５６で輸送し
た流動媒体を分球して相対的に粗い平均粒径を有する流
動媒体を選別する流動媒体二次選別機５８とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流動層の流動媒体
選別装置及びその方法に係り、特にアルカリ塩や金属元
素等を含む廃液、汚泥、固形物などの廃棄物の熱分解や
燃焼処理を行う流動床式燃焼設備の流動層を形成する流
動媒体の回収に使用される流動層の流動媒体選別装置及
びその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】焼却炉内に、砂状の固形粒子群（流動媒
体）を流動させて形成した流動層を有する流動床式燃焼
設備にあっては、流動層内に不燃物や流動媒体が溶融固
着したクリンカなどの粗大物の量が増えすぎると、流動
媒体の流動が円滑に行われなくなって流動不良域が生
じ、焼却操作が継続不能に陥る。このため、通常、不燃
物を流動媒体と共に流動層より抜出し、篩い分けなどの
分級により粗い粒径の不燃物を流動媒体から分離除去
し、残ったものを流動媒体として再び流動層に戻すこと
で、流動媒体の流動不良が発生するまで不燃物を焼却炉
内に蓄積しないようにしている。しかしながら、この粗
大物の含有量増大だけでなく、アルカリ金属や低融点物
質の含有量増大も運転の障害となる。それらは、流動層
構成物質の溶融温度や焼結温度を低下させるために、含
有量が高まるにつれ運転温度でも一部が溶け始めて流動
媒体同士が濡れて付着し合い、流動層がドロドロした状
態となり始めて、流動媒体が溶融固着した塊粒も形成し
始め、流動不能に陥る。このアルカリ金属や低融点物質
は、流動媒体に固着したり浸み込んだり、或いは粒状で
流動層内に存在するため、粒径の細かい流動媒体ほど含
有量が高い傾向にあり、篩い分けなどによる粗大物の分
離除去のみでは分離除去は困難であった。

【０００３】このため、篩い分けして粗い粒径の不燃物
を除去した流動媒体に向けて空気等の気体を吹付け、同
時にこの気体を吸引することで、所定粒径以下の不燃物
（砂）を気体流で吹き飛ばして分離除去するようにした
ものが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、気体流
で吹き飛ばして所定粒径以下の不燃物を分離除去するよ
うにしたものでは、流動媒体の周囲に固着した堆積物
や、流動媒体の内部に染み込んだ不純物は分離除去され
ずに、例えばアルカリ金属等が流動層内に徐々に蓄積し
てゆくことになる。しかも分級精度が悪く、吹き飛ばさ
れたものの中に粗い流動媒体が混入したり、逆に吹き飛
ばされずに残留する細かい不純物も多くて、十分な機能
を果たすとは言い難いと考えられる。

【０００５】ここで、廃酸や廃アルカリを中和した廃
液、海草や魚貝類の内臓などの海産廃棄物などの廃棄物
を熱した流動層に投入して熱分解や焼却処理すると、流
動層中にナトリウムやカリウムなどのアルカリ金属が徐
々に蓄積してゆく。このため、流動媒体に硅砂を使った
場合など、本来９００℃以下では溶融や焼結を起こすこ
とはないものが、アルカリ金属の濃度が上昇するにつれ
て、例えば６５０℃前後、流動媒体の粒径が細かい場合
には６００℃前後にも融点または焼結点が降下する。融
点または焼結点前後以下の温度で流動層を運転すると、
溶けたものにより流動媒体が濡れて互いに付着し合い、
ドロドロとした状態となって流動不良を起こしたり、互
い付着固化成長して塊粒となったりして、流動層付近の
壁面に厚いクリンカを形成し始める。このため、しばし
ばアルカリ金属を含む物質の処理を中断して助燃油の投
入などにより温度降下を防ぎながら空運転し、流動層に
蓄積したアルカリ金属を流動層から飛散させてその含有
量を下げる必要があった。

【０００６】また、アルカリ金属の一部は、塩の形とし
て混在したり付着するだけでなく、高温であるために流
動媒体と反応しこの表面から徐々に内部に浸み込んでゆ
く。従って、流動媒体を交換せずに処理運転を続けてゆ
くと次第にアルカリ金属の流動媒体中の濃度が上昇し
て、時間あたり処理可能なアルカリ金属含有物の量が次
第に減少してゆく。このような場合には、新しい流動媒
体や、塩や金属元素含有量の低い流動媒体に入れ替え
て、アルカリ金属含有量を下げる必要があった。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みて為されたもの
で、アルカリ金属等の不純物を極力除去した一定範囲の
粒径の流動媒体のみを選別して流動層に戻すことができ
るようにした流動層の流動媒体選別装置及びその方法を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、流動層から抜出して不燃物選別機で選別した流動媒
体を更に選別して流動層に戻す流動層の流動媒体選別装
置であって、前記不燃物選別機で選別した流動媒体を気
体輸送する気体輸送管を有する気体輸送装置と、該気体
輸送装置で輸送した流動媒体を分級して相対的に粗い平
均粒径を有する流動媒体を選別する流動媒体二次選別機
とを有することを特徴とする流動層の流動媒体選別装置
である。

【０００９】これにより、流動媒体の気体輸送の際に、
流動媒体を管路壁面や他の流動媒体に衝突させて、流動
媒体の周囲に固着した物を剥ぎ落とすとともに、流動媒
体表面のこの内部に染み込んだ不純物の最も濃い部分を
削り取り、粉状に混入しているものや、これらの細かい
剥離物を流動媒体二次選別機で分離除去した流動媒体を
流動層に戻すことができる。なお、流動層内では、溶け
て流動媒体に付着し分離し難いものも、冷却して炉外に
抜出す過程で固化するため、砕け易く、剥がれ易くな
り、分離が容易となる効果もある。

【００１０】請求項２に記載の発明は、前記不燃物選別
機で選別した流動媒体の前記気体輸送管への入口部を有
する流動媒体循環シュートと、前記入口部の下流側で前
記流動媒体循環シュート又はシール機構を介して炉内と
前記流動媒体二次選別機とを繋ぐ流動媒体戻りシュート
とを備えたことを特徴とする請求項１記載の流動層の流
動媒体選別装置である。これにより、気体輸送装置を作
動させたり停止させることで、流動媒体の二次選別作業
を動作させたりさせなかったり、或いは二次選別させる
量を調節することが可能となる。なお、入口部に流動媒
体の溜まるポケット部を設けることで、この二次選別の
割合を高めることができる。

【００１１】請求項３に記載の発明は、前記流動媒体二
次選別機は、ジグザグに屈曲した流路を有する風力選別
機で構成され、この風力選別機の排気管は集塵装置の入
口煙道に接続されていることを特徴とする請求項１また
は２記載の流動層の流動媒体選別装置である。これによ
り、分離除去される側に流動媒体が漏れたり、流動媒体
に再び細かいものが混入するのを抑えて分級精度を上げ
るとともに、集塵物処理用の設備の増加や作業の増加を
避けることができる。即ち、ジグザグとすることによっ
て、上方に行こうとするものは繰返し壁に衝突、落下、
再吹上げを受けて真に細かいもののみが上側に排出さ
れ、落下しようとするものは逆に繰返しの再吹上げを潜
って下方に落下し、真に粗いもののみが戻ることにな
る。

【００１２】請求項４に記載の発明は、流動層から抜出
して不燃物選別機で選別した流動媒体を更に選別して流
動層に戻すにあたり、不燃物選別機で選別した流動媒体
を気体輸送した後、分級して相対的に粗い平均粒径を有
する流動媒体を二次選別することを特徴とする流動層の
流動媒体選別方法である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態の流
動層の流動媒体選別装置を流動床式燃焼設備に適用した
例を示す概要図である。

【００１４】図１に示すように、この燃焼設備の焼却炉
１０には、投入した廃棄物を焼却する流動層１２が備え
られている。この流動層１２は、燃焼用空気を兼用する
流動用空気を押込送風機１４により底面から供給するこ
とで、幅のある粒径で平均粒径が０．３〜２ｍｍ程度の
砂状の固形粒子群（流動媒体）を流動させるようにした
もので、通常５５０℃〜８５０℃の温度に保たれてい
る。

【００１５】一方、焼却炉１０で発生した通常８００℃
〜１０００℃の排ガスは、灰を伴いながら、空気予熱
器、水噴霧ガス冷却室や廃熱ボイラなどの排ガス冷却装
置１６に送られて冷却され、バグフィルタをはじめとす
る集塵装置１８で集塵された灰を排除した後、誘引送風
機２０を経て煙突２２より排気される。ここで、焼却炉
１０、排ガス冷却装置１６、集塵装置１８及び誘引送風
機２０は、煙道２４ａ，２４ｂ，２４ｃで結ばれてい
る。

【００１６】焼却炉１０の底部には流動媒体排出口１０
ａが設けられ、この流動媒体排出口１０ａに、この例で
は、水冷ジャケット付き不燃物取出しシュート３０と水
冷軸スクリュー３２を備えた不燃物取出しコンベヤ３４
とから構成された不燃物抜出し装置３６が接続されてい
る。これにより、不燃物が流動媒体と共に焼却炉１０か
ら不燃物取出しシュート３０を通って抜出され、水冷軸
スクリュー３２の回転に伴って順次下流側に送られ、こ
の搬送の過程で冷却されるようになっている。

【００１７】不燃物取出しコンベヤ３４には、この例で
は、例えば篩目の間隔が１〜３ｍｍの篩４０を内部に配
置した振動篩で構成された不燃物選別装置４２が接続さ
れている。この不燃物選別装置（振動篩）４２には、篩
４０を通過したものを流動媒体として取出す流動媒体取
出し口４２ａと、それ以外のものを不燃物として分級し
排出する不燃物排出口４２ｂが備えられている。

【００１８】不燃物選別装置４２の流動媒体取出し口４
２ａには、不燃物選別装置４２で選別した流動媒体を更
に選別する流動媒体選別装置５０が接続されている。こ
の流動媒体選別装置５０は、底板にポケット部５２ａを
有する流動媒体循環シュート５２と、気体輸送管５４を
有する気体輸送装置５６と、この気体輸送管５４で輸送
された流動媒体を二次選別する流動媒体二次選別機５８
と、該流動媒体二次選別機５８と前記流動媒体循環シュ
ート５２とを繋ぐ流動媒体戻りシュート６０とから主に
構成されている。

【００１９】ここに、流動媒体循環シュート５２は、不
燃物選別装置４２の流動媒体取出し口４２ａから取出さ
れた流動媒体が傾斜に沿って自重で移動して、ポケット
部５２ａに一旦溜まるように下方に傾斜して配置されて
いる。気体輸送管５４は、上方に傾斜して配置され、こ
の下端開口部がポケット部５２ａに面し、更にこの下端
開口部から輸送用気体が内部に導入されるようになって
いる。

【００２０】一方、流動媒体二次選別機５８は、４５°
前後の角度で上昇しては９０°前後振って反対方向に４
５°前後の角度で上昇することを繰り返す、ジグザグに
屈曲した流路を有する風力選別機で構成されている。そ
して、その下部において、気体輸送管５４の上端開口部
に接続され、上端に連結した排気管６２は、排ガス冷却
装置１６と集塵装置１８とを結ぶ集塵装置１８の入口煙
道２４ｂに接続されている。

【００２１】これによって、気体輸送に使用した空気等
の気体を、気体輸送後に排気することなく、下から上に
吹き上げるように誘引することで、そのまま風力選別用
の気体として利用することができる。

【００２２】また、流動媒体戻しシュート６０は、気体
輸送管５４の下方に位置して、これとほぼ平行に配置さ
れ、流動媒体二次選別機（風力選別機）５８の底部に溜
まった流動媒体をポケット部５２ａの下流側で流動媒体
循環シュート５２に戻すようになっている。

【００２３】この流動媒体選別装置５０は、気体輸送管
５４の下端開口部からこの内部に高圧の輸送用空気（気
体）を導入して使用する。すると、このジェットが周囲
の空気と共に流動媒体循環シュート５２のポケット部５
２ａに溜まった流動媒体を吸引して、これを流動媒体二
次選別機５８まで気体輸送する。この時、流動媒体は、
気体輸送管５４の管壁や他の流動媒体と衝突し、流動媒
体の周囲の付着物を剥離させると共に流動媒体の表面が
削りとられる。そして、流動媒体二次選別機（風力選別
機）５８に入った輸送用空気は、これを経て細かい粒子
のみを同伴しながら、そのまま集塵装置１８の入口煙道
２４ｂに吸引され、集塵装置１８、誘引送風機２０を経
て煙突２２より排気される。粒径の粗いものは流動媒体
戻りシュート６０を経てポケット部５２ａよりも若干下
流側の位置で流動媒体循環シュート５２に戻される。

【００２４】この時、吹き上げられたものの落下する粗
い粒子は、下の段に落下する際に、下より吹き上げる気
流を通過せねばならないため、その吹き上げる気流では
吹き飛ばせない粗い粒子のみが下側から排出され、流動
媒体として流動媒体循環シュート５２に戻される。逆
に、吹き飛ばされた粒子は、上の段に移る際に９０°振
らされるため、吹き飛ばされるに十分な細かい粒子でな
いと衝突集塵の形で下に落ちる。これを繰り返すこと
で、吹き飛ばされるべき細かい粒子のみが上側から風力
選別の気流に同伴される形で分離排出される。

【００２５】これにより、流動媒体の周囲に固着した堆
積物を剥ぎ落とすとともに、流動媒体表面から内部に染
み込んだ不純物の最も濃い部分を削り取り、これらの細
かい剥離物を流動媒体二次選別機５８で分離除去するこ
とで、アルカリ金属等を極力除去した流動媒体を流動媒
体循環シュート５２に戻すことができる。もちろん、流
動層中においては、溶けたり軟化したりして分離困難で
あった付着物は、冷却されて排出される際に固化するた
め、容易に剥離したり砕けたりすることで、分離できる
ような状態に変わる。

【００２６】なお、風力選別機の気流を独立したバグフ
ィルタにより集塵し清浄化して大気放出することも可能
であるが、流動層の排ガス処理用集塵装置があれば、そ
ちらに導いて処理することで、集塵物の処理を特にしな
くとも、流動層排ガス処理集塵灰と一緒にして、設備の
増加や作業の増加を避けることができる。

【００２７】ここで、気体輸送管５４は、あまり短いと
流動媒体の衝突回数が十分でなく、逆に長すぎると輸送
用気体の必要圧力が高まり、かつ流動媒体の消耗品が増
加するため、少なくとも２〜５０ｍ程度、好ましくは、
１０〜３０ｍ程度の長さとするのがよい。また、輸送用
気体量を増やす程、高速で流動媒体が動くことになっ
て、削る効果が増す反面、流動媒体の消費量も増加する
ので、適切な量を流してやる必要がある。

【００２８】また、流動媒体二次選別機（風力選別機）
５８から煙道２４ｂへの排気風量を気体輸送管５４を流
れる気体量よりも若干多めとして、流動媒体循環シュー
ト５２から若干の気体を該流動媒体戻りシュート６０を
経由して上方に吸わせることで、流動媒体循環系を大気
圧よりも低くして発塵を抑えることができる。

【００２９】流動媒体循環シュート５２は、流動媒体を
焼却炉１０の上部からこの内部に戻す流動媒体循環装置
７０の、例えばバケットを有する流動媒体エレベータ７
２に接続され、この流動媒体エレベータ７２の上端と焼
却炉１０の流動媒体投入口１０ｂを繋ぐ下方に傾斜した
流動媒体投入シュート７４から焼却炉１０内に戻される
ようになっている。図では、気体輸送管入口直後のシュ
ートに戻しているが、これを別のもっと後流側、例えば
流動媒体エレベータの出口シュートや、ロータリ弁など
の炉内外圧力差を保持しながら流動媒体を送込む外シー
ル機構を介して直接炉に戻しても良いことは勿論であ
る。

【００３０】これにより、不燃物選別装置４２で選別さ
れ、更に流動媒体選別装置５０で二次選別されて、アル
カリ金属等を極力除去された流動媒体が焼却炉１０に戻
される。

【００３１】上記のように構成した流動式燃焼設備にお
いて、供試流動媒体（処理前流動媒体）を処理して性能
を測定したデータを表１に示す。

【表１】 この例では、供試流動媒体中のＮａ，Ｋの含有量が低い
ためにＮａ，Ｋの含有量の低減幅が比較的小さい。しか
し、Ｎａ，Ｋの含有量の高い汚染の進んだ流動媒体であ
ればあるほど、Ｎａ，Ｋ含有量低減効果は大きくなる。

【００３２】なお、この実施の形態においては、流動床
式燃焼設備に適用した例を示しているが、流動床式乾燥
設備や熱分解設備、その他、溶解物を含んだ液体の蒸発
や無機物を含んだ有機物の熱分解や燃焼、あるいはそれ
らを同時に行う処理により、流動媒体と異なる物質が流
動層中に残留する流動層全般に適用できるのは勿論であ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
流動媒体に付着しているものはもとより、流動媒体に浸
み込んだものまでも流動媒体の表面を削り取って除去可
能であり、かつ、きれいに分級して剥離物を取り除くこ
とができる。従って、アルカリ金属の蓄積により表面が
溶融しやすくなり、クリンカを作って運転不能の事態に
至ったり、そこまで行かなくても、廃棄物の処理を中断
せざるを得なかったり処理量を下げざるを得なかった塩
やアルカリ金属を多く含む廃棄物の流動床焼却炉にとっ
て、大きな改善効果をもたらすものであり、廃酸や廃ア
ルカリを中和した廃液や、海草や魚貝類の内蔵などの海
産廃棄物等のための流動床焼却炉の普及に寄与するもの
である。

【００３４】しかも、従来の設備に対し、容易に改造可
能で、簡単な装置かつユーティリティも輸送用気体で済
むばかりでなく、特殊な制御も不要で、イニシャルコス
ト、ランニングコスト共にごく僅かで済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の流動媒体選別装置を備え
た流動床式燃焼設備の全体概要図である。

【符号の説明】

１０ 焼却炉 １２ 流動層 １６ 排ガス冷却装置 １８ 集塵装置 ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ 煙道 ３０ 不燃物取出しシュート ３４ 不燃物コンベヤ ３６ 不燃物抜出し装置 ４０ 篩 ４２ 不燃物選別装置（振動篩） ５０ 流動媒体選別装置 ５２ａ ポケット部 ５２ 流動媒体循環シュート ５４ 気体輸送管 ５６ 気体輸送装置 ５８ 流動媒体二次選別機（風力選別機） ６０ 流動媒体戻しシュート ６２ 排気管 ７０ 流動媒体循環装置 ７２ 流動媒体エレベータ ７４ 流動媒体投入シュート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２３Ｃ 10/02 Ｆ２７Ｂ 15/02 Ｆ２７Ｂ 15/02 Ｆ２７Ｄ 15/00 Ｚ Ｆ２７Ｄ 15/00 Ｆ２３Ｃ 11/02 ３１１ (72)発明者 大島 俊治 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 和田 学 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 Ｆターム(参考） 3K064 AA18 AB03 AD08 BA07 BA17 4D021 FA09 FA12 GA04 GA08 GA11 GA13 GA14 GA16 GA18 GA23 GA29 GB01 GB03 HA10 4G070 AA01 AB06 BB32 CA13 CB06 CC20 DA21 4K046 HA13 JE08 KA01 4K063 AA13 BA13 HA61

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動層から抜出して不燃物選別機で選別
   した流動媒体を更に選別して流動層に戻す流動層の流動
   媒体選別装置であって、 前記不燃物選別機で選別した流動媒体を気体輸送する気
   体輸送管を有する気体輸送装置と、 該気体輸送装置で輸送した流動媒体を分級して相対的に
   粗い平均粒径を有する流動媒体を選別する流動媒体二次
   選別機とを有することを特徴とする流動層の流動媒体選
   別装置。
2. 【請求項２】 前記不燃物選別機で選別した流動媒体の
   前記気体輸送管への入口部を有する流動媒体循環シュー
   トと、前記入口部の下流側で前記流動媒体循環シュート
   又はシール機構を介して炉内と前記流動媒体二次選別機
   とを繋ぐ流動媒体戻りシュートとを備えたことを特徴と
   する請求項１記載の流動層の流動媒体選別装置。
3. 【請求項３】 前記流動媒体二次選別機は、ジグザグに
   屈曲した流路を有する風力選別機で構成され、この風力
   選別機の排気管は集塵装置の入口煙道に接続されている
   ことを特徴とする請求項１または２記載の流動層の流動
   媒体選別装置。
4. 【請求項４】 流動層から抜出して不燃物選別機で選別
   した流動媒体を更に選別して流動層に戻すにあたり、 不燃物選別機で選別した流動媒体を気体輸送した後、分
   級して相対的に粗い平均粒径を有する流動媒体を二次選
   別することを特徴とする流動層の流動媒体選別方法。