JP2001272014A - 流動床式焼却炉及びその燃焼方法 - Google Patents
流動床式焼却炉及びその燃焼方法Info
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Abstract
に燃焼して、ダイオキシン等有害物質の低減を可能とす
る流動床式炉およびその燃焼方法を提供する 【解決手段】ベッド部2で生成した一次燃焼ガスは、炉
内を上昇してフリーボード下部7aに至る。ここで補助
ノズル11から供給される燃料と酸素減価気体を含む混
合気により十分に攪拌され、混合ガスの濃度分布は均一
となる。混合ガスはさらに上昇してフリーボード上部7
bに至り、ここで二次空気供給ライン5から供給される
二次空気を得て燃焼完結する。
Description
し、特に都市ごみ等焼却に好適なダイオキシン等有害物
質の排出を抑制可能とする流動床式焼却炉に関する。
のからプラスチック等、高熱量の被焼却物の処理も可能
であるため、都市ごみ焼却炉等に広く用いられている。
図7は従来の流動床式焼却炉100を示すものであり、
被焼却物の焼却は以下のように行われる。まず、昇温バ
ーナ(図示せず)により予め高温に加熱されているベッ
ド部102に、一次空気供給ライン106を経由して流
動化空気(一次空気)が散気装置103を通じて吹き込
まれ、流動床が形成される。被焼却物はゴミ投入口10
4からベッド部102に投入され、流動砂との強制攪拌
により短時間で部分燃焼して一次燃焼ガスとなる。その
際にごみ中の不燃物は不燃物排出口110から排出され
る。生成した一次燃焼ガスはさらに上部のフリーボード
107に導かれ、二次空気供給ライン105から供給さ
れる二次空気により燃焼完結する。燃焼後のガスは排出
口108を経て排ガス処理装置109に導かれ、ここで
有害ガス等を除去したのち煙突111から大気に排出さ
れる。
炉においては、被焼却物を流動床に均一に投入すること
が困難であり、また、被焼却物の質、量も常に変動する
ため、炉内で生成する一次燃焼ガスの成分濃度分布は時
間的、空間的に不均一となり、局部的に未燃分が残りや
すい環境となる。このため、フリーボード部に多量の二
次空気を供給してフリーボード部ガス濃度分布をできる
だけ均一にして、未燃分が残ることを抑制することが一
般に行われている。
量が多くなると炉内の燃焼ガスの空間速度が増加し、ガ
スの炉内滞留時間が短くなってしまう。これに伴いフリ
ーボード内での高温(850℃以上)滞留時間が短くな
り、同時に燃焼温度も低下するため、生成するダイオキ
シンおよびその前駆体等の有害物質を炉内で完全に分解
することが困難となるという問題がある。
焼却物の量や質に関わらず安定的に燃焼して、ダイオキ
シン等の有害物質の低減を可能とする流動床式炉および
その燃焼方法を提供することを課題とする。
部とフリーボードとを備えた流動床式焼却炉において、
ベッド部で生成しフリーボード下部に上昇する一次燃焼
ガスを攪拌するための混合気供給手段を、フリーボード
下部に備えたことを特徴とする流動床式焼却炉を提供す
る(請求項1)。
の被焼却物が流動砂との強制攪拌により部分燃焼して生
成するガスのことをいう。
は、混合気供給手段から供給される混合気により攪拌、
混合されるため、混合ガスの成分濃度分布は、時間的、
空間的に均一な状態でフリーボード上部に導かれる。こ
れによりフリーボード上部に導かれる混合ガスは、2次
空気により速やかに完全燃焼して高温となり、炉内でダ
イオキシン等の分解反応に必要な時間を十分に確保する
ことができる。これにより炉外に排出されるダイオキシ
ン類等の濃度を極めて低レベルに抑えることができる。
混合気からなるガスをいう。
気体とを含む混合気を炉内に供給するように構成するこ
とができる(請求項2)。
比較して酸素濃度の低い気体をいう。このように構成す
ることにより、酸素濃度が低い混合気を供給できるた
め、混合気に含まれる燃料が局所的に高温となって燃焼
することなく、NOX 発生を抑制しつつ混合・攪拌効果
を担保することができる。また、混合気に燃料が添加さ
れているため、混合ガスの温度低下を抑えることがで
き、フリーボード上部での温度上昇をさらに容易にす
る。
れる排気ガスの一部を再循環したもの(EGRガス)を
用いることができる(請求項8)。
が低い混合気の供給が容易となる。
を含む混合気を炉内に供給するように構成することもで
きる(請求項3)。
混合気の供給が可能となり、混合ガスの温度低下を抑え
ることが容易となる。また、水蒸気自らの圧力により供
給できるため、ブロア等の供給設備が不要となる。
供給手段として、混合気を炉壁に設けた1又は複数の混
合気供給口から炉内に供給するように構成した流動床式
焼却炉を提供する(請求項4)。
供給手段として、混合気を炉内に設けた複数の噴出口を
有する配管から炉内に供給するように構成した流動床式
焼却炉を提供する(請求項5)。
に一次燃焼ガスとの混合、燃焼手段を実現することがで
きるため、既設の焼却炉に適用することが容易となる。
発明において、さらにベッド部に酸素減価気体添加手段
を備えたことを特徴とする流動床式焼却炉を提供する
(請求項6)。
流速を減少させることなく酸素供給量のみを減らすこと
が可能となり、ベッド部における燃焼率を低下させるこ
とが可能となる。これにより緩慢燃焼がさらに促進さ
れ、被焼却物量の変動により対応しやすくなる。
発明において、さらにベッド部に燃料添加手段を備えた
ことを特徴とする流動床式焼却炉を提供する(請求項
7)。
ボード下部における還元領域の形成がより促進される。
すなわち、2段燃焼の効果が促進され、窒素酸化物の排
出量が抑制される。
燃焼ガスと、燃料と酸素減価気体を含む混合気とをフリ
ーボード下部において混合、攪拌させて混合ガスを形成
せしめ、さらに混合ガスをフリーボード上部に導いて二
次燃焼空気により燃焼完結させることを特徴とする流動
床式焼却炉の燃焼方法を提供する(請求項10)。
燃焼ガスと、燃料と水蒸気を含む混合気とをフリーボー
ド下部において混合、攪拌させて混合ガスを形成せし
め、さらに混合ガスをフリーボード上部に導いて二次燃
焼空気により燃焼完結させることを特徴とする流動床式
焼却炉の燃焼方法を提供する(請求項11)。
ッド部に酸素減価気体を添加することができる(請求項
12)。
式焼却炉において、さらに炉停止時に燃料供給ラインを
パージするための不活性ガス供給手段を備えたことを特
徴とする流動床式焼却炉を提供する(請求項14)。
に燃料供給ラインに不活性ガス窒素ガスが供給されるた
め、燃料供給ライン内に残存する燃料が炉内に排出さ
れ、安全性をより向上させることができる。
図面を参照して説明する。なお、以下の各図において
は、装置を構成する構成要素のうち同一のものについて
は同一の符号を付し、再度にわたる説明を省略する。
実施の形態を示す図面であり、請求項2に対応する。同
図において流動床式焼却炉1は、珪砂等の流動媒体から
なるベッド部2、流動化空気を吹き込むための散気装置
3、被焼却物投入口4、二次空気供給ライン5、流動化
空気ライン6、フリーボード7、排気口8、不燃物排出
口10、補助ノズル11、都市ガスライン12、排ガス
処理装置13、排ガス再循環(EGR)ライン14、流
動化空気供給用ブロア15、二次空気供給用ブロア1
6、煙突18、排ガスライン19を備えている。
る天然ガスとEGRガスが供給されている。天然ガスは
都市ガスライン12により供給される。EGRガスは、
排ガスライン19から分岐したEGRライン14により
供給される。天然ガスとEGRガスは補助ノズル11内
部で混合して混合気を形成し、ノズル部20から炉内に
噴出するように構成されている。なお、同図において、
左側補助ノズル11aについても都市ガス及びEGRガ
スが供給されているが、右側補助ノズル11と同様であ
るので省略してある。
び有害物質の除去は以下のように行われる。図1におい
て、ブロア15から取り込まれた空気は、流動化空気ラ
イン6を経由して散気装置3からベッド部2に吹き込ま
れる。被焼却物はゴミ投入口4からベッド部2に投入さ
れ、流動砂との強制攪拌により熱分解して一次燃焼ガス
となる。ベッド部2の温度は水噴霧装置(図示せず)に
よる水噴霧量の調整により650℃程度に維持される。
その際にごみ中に含まれる不燃物は選別されて、ベッド
部下部に設けられた不燃物排出口10から外部に排出さ
れる。
内を上昇してフリーボード下部7aに至る。ここで補助
ノズル11から供給される混合気により攪拌、混合さ
れ、さらに燃料である天然ガスとの燃焼が行われる。ベ
ッド部における燃焼(1次燃焼)は低空気比で行われ、
還元雰囲気が形成されているため、低酸素濃度の混合気
との混合、燃焼による温度上昇によって増加するNOx
量は極めて少ない。
し、フリーボード上部7bに至り、ここで二次空気供給
ライン5から供給される二次空気を得て燃焼完結する。
ズルからの混合気により十分に攪拌、混合されるため、
混合ガスの成分濃度分布が均一となり、フリーボード内
に導かれた混合ガスは、2次空気による燃焼により速や
かに高温となり、炉内でダイオキシン等の分解反応に必
要な時間を十分に確保することができる。
一例であり、最終的に排気口から排出される有害物質の
排出量を最小にする温度等を選択することができる。
量は、フリーボード下部において一次燃焼ガスの攪拌を
促進する口径及び流量を選択することができる。また、
燃料流量についてもフリーボード上部における2次燃焼
を良好に完結させる流量を選択することができる。
部でEGRと燃料を混合させる元混合タイプのものを示
したが、ノズル先端で混合させる先混合タイプのものを
用いることもできる。補助ノズル11のノズル20は水
平方向に開口されているものを示したが、これに限らず
例えば斜め下方、斜め上方等噴出のものを用いることも
可能である。補助ノズルの設置本数、配置等について
も、同図のものに限らず一次燃焼ガスと十分に混合でき
る態様を選択することができる。
ガスを例示したが、これに限らずボンベ等により供給さ
れるものであってもよい。また、天然ガス以外の燃料、
例えばブタン等の炭化水素系気体燃料、油・アルコール
等の液体燃料、微粉炭等の固体燃料とすることもでき
る。
であり、請求項3に対応する。本実施の形態に係る流動
床式焼却炉20が第一の実施の形態と異なる点は、フリ
ーボード下部7aに供給する混合気として、EGRガス
に替えて水蒸気を用いている点である。すなわち、同図
において、水蒸気は、炉に付設されたボイラー(図示せ
ず)から水蒸気供給ライン21を経由して補助ノズル1
1に供給される。そして、補助ノズル11内部において
水蒸気は都市ガスライン12から供給される天然ガスと
混合し、混合気を形成するように構成されている。
び有害物質の除去は、以下の通り行われる。すなわち、
図2において、ベッド部2で生成した一次燃焼ガスは炉
内を上昇してフリーボード下部7aに至る。ここで補助
ノズル11から供給される燃料(天然ガス)と水蒸気と
の混合気と混合、燃焼する。
用いているため、より高温の混合気供給が可能となる。
従って、一次燃焼ガスは混合気により攪拌された後にフ
リーボード上部7bで2次空気投入により十分に昇温さ
れる。このためフリーボード7内での高温状態滞留時間
を長く確保することができ、炉内で局部的に発生するダ
イオキシン類を排気口8に至るまでに完全に分解するこ
とができる。従って、第一の実施の形態と同様に、炉外
に排出されるダイオキシン類等の濃度を極めて低レベル
に抑えることができる。
施の形態と同様に補助ノズル11として他の形態のもの
を用いることができる。補助ノズルの設置本数、配置等
についても、一次燃焼ガスと十分に混合できる態様を選
択することができる。用いる燃料についても第一の本実
施の形態と同様に他のものを用いることができる。
図面である。本実施の形態は請求項5に対応する。本実
施の形態に係る流動床式焼却炉30が第一の実施の形態
と異なる点は、混合気供給手段として、補助ノズルに替
えて炉内に複数の噴出口31を有する混合気供給装置3
2を備えている点である。同図において噴出口31は紙
面裏側にも配設されている。その他の構成は第一の実施
の形態と同一である。
スとEGRライン14から供給されるEGRガスは合流
点33で合流し、さらに混合気供給装置32に導かれ内
部で混合気となる。そして混合気は噴出口31から炉内
に噴出するように構成されている。合流点33には混合
器(ミキサー)を設けてもよい。
一次燃焼ガスは、フリーボード下部7aにおいて混合気
供給装置32の噴出口31から供給される混合気と混合
する。フリーボード内部における燃焼メカニズムは、第
一の実施の形態と同一であるので省略する。
に開口されているが、これに限らず例えば斜め下方に開
口することもできる。要は、フリーボード下部での混合
・攪拌に適した噴出口の配置を選択することができる。
噴出口数についても同様である。
を示したが、環状、U字状等とすることもできる。
図である。本実施の形態は請求項6に対応するものであ
る。本実施の形態に係る流動床式焼却炉40が第一の実
施の形態と異なる点は、ベッド部に供給する流動化空気
に燃料である都市ガスが添加されていることである。す
なわち、同図において、都市ガスライン12には分岐点
41が設けられており、都市ガスは分岐ライン42を経
由して流動化空気に合流する。そして都市ガス添加され
た流動化ガスがベッド部2に導入されるように構成され
ている。他の構成は第一の実施の形態と同一である。
ド部2において一次燃焼する際に、流動化空気に天然ガ
スが添加されているため、ベッド部2において未燃比率
の高い一次燃焼ガスが生成する。このため、一次空気比
が1以下の場合には、フリーボード下部において還元雰
囲気の形成がより促進され、また、一次空気比が1以上
の場合においても酸素濃度が低下するため還元雰囲気に
近づき、NOx 抑制に寄与する。
図である。本実施の形態は請求項7に対応するものであ
る。本実施の形態が第四の実施の形態と異なる点は、流
動化空気に燃料を添加するのではなく、EGRガスを添
加していることである。すなわちEGRガスの一部は、
EGRライン14の分岐52から分岐ライン51を経由
して流動化空気ラインと合流点53で合流する。これに
より、EGRガスが添加された流動化ガスが散気装置3
を経由して炉内に吹き込まれるように構成されている。
流速を減少させることなく酸素供給量を減らすことが可
能となり、ベッド部2における燃焼率を低下させること
が可能となる。
給手段として補助ノズルを用いた例を示したが、混合気
供給装置を用いた実施形態とすることもできる。
スの混合気を供給する例を示したが、燃料と水蒸気の混
合気を供給する構成とすることもできる。
図である。本実施の形態は請求項14に対応するもので
ある。本実施の形態に係る流動床式焼却炉60は、不活
性ガスである窒素ガスボンベ61および不活性ガス供給
ライン65、及び切替弁62、64を備えている点が他
の実施の形態と異なっている。その他の構成は他の実施
の形態と同一である。
て設けられている都市ガスラインを、炉停止時にパージ
することができる。すなわち、炉停止時に弁64が閉じ
られると同時に弁62が開となり、窒素ガスが不活性ガ
ス供給ライン65を経由して都市ガス供給ライン12に
流入する。これにより都市ガスライン12内に残存する
都市ガスは炉内に排出され、緊急停止時等の安全性がよ
り向上する。
ガスによる例を示したが、これに限らず他の不活性ガス
によるものであってもよい。また、ボンベではなく供給
ラインによるものであってもよい。
たが、本発明の技術的範囲はこれらの実施形態に限定さ
れるものでないことは勿論である。
簡易な改造によりダイオキシン等有害物質の除去が容易
に可能となるという効果がある。
焼却炉、2……ベッド部、3……散気装置、4……ごみ
投入口、5……二次空気供給ライン、6……流動化空気
ライン、7……フリーボード、8……排気口、9……ノ
ズル部分、10……不燃物排出口、11……補助ノズ
ル、12……都市ガスライン、13……排ガス処理装
置、14……排ガス再循環(EGR)ライン、15……
流動化空気供給用ブロア、16……二次空気供給用ブロ
ア、17……EGRファン、18……煙突、19……排
ガスライン、21……水蒸気供給ライン、31……噴出
口、32……混合気供給装置、61……窒素ガスボン
ベ、62、64……切替弁、65……不活性ガス供給ラ
イン
Claims (15)
- 【請求項1】ベッド部とフリーボードとを備えた流動床
式焼却炉において、前記ベッド部で生成し前記フリーボ
ード下部に上昇する一次燃焼ガスを攪拌するための混合
気供給手段を、前記フリーボード下部に備えたことを特
徴とする流動床式焼却炉。 - 【請求項2】前記混合気供給手段は、燃料と酸素減価気
体とを含む混合気を前記フリーボード下部に供給するも
のである請求項1に記載の流動床式焼却炉。 - 【請求項3】前記混合気供給手段は、燃料と水蒸気とを
含む混合気を前記フリーボード下部に供給するものであ
る請求項1に記載の流動床式焼却炉。 - 【請求項4】前記混合気供給手段は、前記混合気を炉壁
に設けた1又は複数の混合気供給口から炉内に供給する
ように構成したものである請求項1乃至3に記載の流動
床式焼却炉。 - 【請求項5】前記混合気供給手段は、前記混合気を炉内
に設けた一又は複数の噴出口を有する配管から炉内に供
給するように構成したものである請求項1乃至3に記載
の流動床式焼却炉。 - 【請求項6】請求項1乃至5のいずれかに記載の流動床
式焼却炉において、さらに酸素減価気体をベッド部に添
加する手段を備えたことを特徴とする流動床式焼却炉。 - 【請求項7】請求項1乃至6のいずれかに記載の流動床
式焼却炉において、さらに燃料をベッド部に添加する手
段を備えたことを特徴とする流動床式焼却炉。 - 【請求項8】前記酸素減価気体が、前記焼却炉から排出
される排気ガスの一部を再循環したものである請求項
2、4、5、6のいずれかに記載の流動床式焼却炉。 - 【請求項9】前記燃料が、都市ガス供給ラインから供給
される天然ガスである請求項2乃至5、7のいずれかに
記載の流動床式焼却炉。 - 【請求項10】ベッド部で生成する一次燃焼ガスと、燃
料と酸素減価気体とを含む混合気と、をフリーボード下
部において混合、攪拌させて混合ガスを形成せしめ、さ
らに該混合ガスをフリーボード上部に導いて二次燃焼空
気により燃焼完結させることを特徴とする流動床式焼却
炉の燃焼方法。 - 【請求項11】ベッド部で生成する一次燃焼ガスと、燃
料と水蒸気とを含む混合気と、をフリーボード下部にお
いて混合、攪拌させて混合ガスを形成せしめ、さらに該
混合ガスをフリーボード上部に導いて二次燃焼空気によ
り燃焼完結させることを特徴とする流動床式焼却炉の燃
焼方法。 - 【請求項12】請求項10又は11に記載の流動床式焼
却炉において、さらにベッド部に燃料を添加することを
特徴とする流動床式焼却炉の燃焼方法。 - 【請求項13】請求項10又は11に記載の流動床式焼
却炉において、さらにベッド部に酸素減価気体を添加す
ることを特徴とする流動床式焼却炉の燃焼方法。 - 【請求項14】請求項1乃至9に記載の流動床式焼却炉
において、さらに炉停止時に燃料供給ラインをパージす
るための不活性ガス導入手段を備えたことを特徴とする
流動床式焼却炉。 - 【請求項15】前記燃料が、都市ガス供給ラインから供
給される天然ガスである請求項10乃至13に記載の流
動床式焼却炉の燃焼方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000088361A JP2001272014A (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | 流動床式焼却炉及びその燃焼方法 |
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JP2000088361A JP2001272014A (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | 流動床式焼却炉及びその燃焼方法 |
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ID=18604250
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JP2000088361A Pending JP2001272014A (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | 流動床式焼却炉及びその燃焼方法 |
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JP (1) | JP2001272014A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2019107423A1 (ja) * | 2017-11-29 | 2019-06-06 | 川崎重工業株式会社 | 流動床炉及びその運転方法 |
-
2000
- 2000-03-28 JP JP2000088361A patent/JP2001272014A/ja active Pending
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