JP2001324107A - 流動床炉設備 - Google Patents

流動床炉設備

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JP2001324107A
JP2001324107A JP2000142926A JP2000142926A JP2001324107A JP 2001324107 A JP2001324107 A JP 2001324107A JP 2000142926 A JP2000142926 A JP 2000142926A JP 2000142926 A JP2000142926 A JP 2000142926A JP 2001324107 A JP2001324107 A JP 2001324107A
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Tsuneki Yamauchi
恒樹 山内
Hiroki Honda
裕姫 本多
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/40Valorisation of by-products of wastewater, sewage or sludge processing

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  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Air Supply (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水分の多い排気物を燃焼する場合であって
も、燃料の使用量を節減する。 【解決手段】 流動床炉焼却炉21の炉体22の底部に
は砂層23が形成され、風箱25と散気ノズル26を介
して砂層23に空気が供給される。砂層23の上には、
スクリューフィーダ28により下水汚泥が投入され、こ
の下水汚泥が燃焼する。空気予熱器31により加熱され
た空気は、高温空気発生装置40により、800〜10
00°Cに加熱され、この高温空気が風箱25,散気ノ
ズル26を介して砂層23に供給され砂層23が加熱さ
れる。高温空気発生装置40は、燃料の燃焼により蓄熱
体を加熱し、加熱された蓄熱体に空気を接触させること
により、空気を高温加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は流動床炉設備に関
し、水分の多い廃棄物(例えば下水汚泥)を燃焼する場
合においても、流動床炉での燃料の使用量を節減できる
ように工夫したものである。
【0002】
【従来の技術】都市ごみ、下水汚泥、産業用廃棄物など
の廃棄物を無公害で焼却したり、廃棄物を高温熱分解し
て燃料用ガスを生成したりするために、流動床炉が使用
されている。この流動床炉では、炉体の底部に流動媒体
(砂)を一定高さに充填しており、底部に設けた散気装
置から空気を送ることで流動媒体が浮遊流動している。
廃棄物を炉体内に投入すると、廃棄物が部分燃焼してそ
の燃焼熱により流動媒体は加熱・蓄熱され、廃棄物によ
る自燃が継続される。
【0003】なお一般に、焼却炉として用いる場合には
流動床焼却炉と称し、燃料用ガスを生成するのに用いる
場合には流動床ガス化炉と称している。本明細書では、
流動床焼却炉及び流動床ガス化炉を「流動床炉」と総称
し、また流動床炉を備えた焼却炉設備及び流動床炉を備
えたガス化炉設備を「流動床炉設備」と総称している。
【0004】ここで従来の流動床炉を備えた焼却炉設備
(流動床炉設備)の構造を、図3を参照して説明する。
同図に示すように、流動床焼却炉1の炉体2の底部には
流動媒体(砂)が充填されて砂層3が存在している。砂
層3の下方には、炉床4により区画されて、風箱5が形
成されている。炉床4には散気ノズル6が配置されてお
り、風箱5内の空気が、散気ノズル6を通って砂層3内
に吹き込まれる。砂層3には、サンドバーナ7から補助
燃料(重油)が供給されると共に、汚泥供給装置8によ
り下水汚泥が砂層3の上に供給される。
【0005】ブロワ10により取り込まれた空気は、空
気予熱器11により予熱されてから風箱5に供給され
る。
【0006】このような構成となっている焼却設備で
は、汚泥供給装置8により炉体2内に供給された下水汚
泥は、その一部が砂層3内で燃焼(部分燃焼)し、下水
汚泥の残りは熱分解してガス状物質となりこのガス状物
質は炉体2のフリーボード部2aにて燃焼する。
【0007】下水汚泥は水分が約80%であり燃焼しに
くいため、サンドバーナ7から砂層3に補助燃料を供給
し、この補助燃料を砂層3内にて燃焼させることによ
り、砂層3の温度を750〜850°C程度に維持して
いる。
【0008】なお、補助燃料の一部(50パーセント程
度)は砂層3内にて燃焼されず、揮発してフリーボード
部2aにて燃焼していた。このフリーボード部2aの温
度は、下水汚泥が熱分解して生成してなるガス状物質
や、揮発した補助燃料が燃焼するため、950〜100
0°C程度に上昇していた。燃焼して生じたガスは、炉
出口2bから排出され、空気予熱器11を通ってから、
煤塵除去設備である集塵装置と、有害物質を除去する排
煙処理装置を通って外部環境に排出される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、水分
の多い下水汚泥を燃焼する場合には、補助燃料を砂層3
に供給していたが、その半分程度は揮発してしまい砂層
3内にて燃焼しないため、補助燃料による砂層3の加熱
効率が悪かった。砂層3の加熱に寄与しない揮発した補
助燃料は、フリーボード部2aの温度を無駄に上昇させ
るだけであった。
【0010】本発明は、上記従来技術に鑑み、砂層の温
度維持のために使用する燃料(補助燃料)の使用量を減
少させても、効率的に砂層の温度を所定温度範囲に維持
することのできる流動床炉設備を提供することを目的と
する。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、炉体の底部に砂層が形成され、散気装置に
より前記砂層に空気を吹き込む構造となっている流動床
炉と、高温空気を発生して前記散気装置にこの高温空気
を供給する高温空気発生装置とを有することを特徴とす
る。
【0012】また本発明の構成は、前記散気装置は、空
気箱から散気ノズルを介して前記砂層に空気を吹き込む
散気ノズル式の散気装置、または、前記砂層の中に挿入
配置した散気管を介して前記砂層に空気を吹き込む散気
管式の散気装置であることを特徴とする。
【0013】また本発明の構成は、前記高温空気発生装
置は、燃料の燃焼により加熱した蓄熱体に、前記流動床
炉から排出されたガスにより予熱された空気を接触させ
ることにより、高温空気を発生したり、予熱された空気
が通過するチューブを加熱したりすることにより、80
0〜1000°Cの高温空気を発生することを特徴とす
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。
【0015】図1は本発明の実施の形態にかかる焼却設
備(流動床炉設備)の構造を示す。同図に示すように、
流動床焼却炉21の炉体22の底部には流動媒体(砂)
が充填されて砂層23が存在している。砂層23の下方
には、炉床24により区画されて、風箱25が形成され
ている。炉床24には散気ノズル26が配置されてお
り、風箱25内の空気が、散気ノズル26を通って砂層
23内に吹き込まれる。風箱25と散気ノズル26によ
り、散気ノズル式の散気装置が構成されている。
【0016】炉体22内には汚泥供給装置28により下
水汚泥が砂層23の上に供給される。なおサンドバーナ
は無く、補助燃料(重油)を砂層3に供給することは行
っていない。燃焼して生じたガスは、炉出口22bから
排出され、空気予熱器31を通ってから、煤塵除去設備
である集塵装置と、有害物質を除去する排煙処理装置を
通って外部環境に排出される。
【0017】ここまでの構成は従来技術と同様である
が、本実施の形態では、ブロワ30により取り込まれた
空気が、空気予熱器31により予熱されてから高温空気
発生装置40に供給されるように構成している。
【0018】高温空気発生装置40には、燃料(重油)
が供給されており、この燃料を燃焼して蓄熱体を加熱
し、加熱された蓄熱体に、空気予熱器31から送られて
きた空気(約450°C)を接触させて800〜100
0°Cにまで加熱する。この高温空気(800〜100
0°C)は、燃料(重油)を燃焼した排ガスを含まず、
外気(空気)を加熱しているため、酸素を多く含んでい
る。
【0019】このように酸素を多量に含んでいる高温空
気は、高温空気発生装置40から風箱25に供給され、
散気ノズル26を介して砂層23内に吹き出される。こ
のため砂層23の温度は、供給された高温空気により加
熱され、750〜850°C程度に維持される。また、
高温空気に酸素が多量に含まれているため、供給された
下水汚泥の燃焼を効果的に行うことができる。
【0020】高温空気発生装置40に供給された燃料
(重油)は、蓄熱体の加熱のために無駄なく有効に使用
される。つまり、従来では、砂層加熱のために砂層に供
給した燃料の一部(約50パーセント)が、砂層にて燃
焼せず、揮発してフリーボード部にて燃焼してしまうた
め、砂層加熱のために寄与する燃料の割合が少なかった
が、本実施の形態では、僅かの燃焼ロスを除き、燃料の
殆どが空気の加熱、ひいては砂層23の加熱に使われ
る。したがって、使用する燃料量を従来技術に比べて節
減することができる。また従来では砂層内に燃料を吹い
ていたため砂層全体に燃料が行き渡らず温度むらが生じ
ていたが、本発明では高温空気が炉底より均一に砂層へ
供給されるため、砂層は均一に加熱される。
【0021】ここで高温空気発生装置40の一例を、図
2を参照しつつ説明する。図2に示すように、高温空気
発生装置40のダクト41は、二股に別れて右ダクト4
1aと左ダクト41bに別れている。右ダクト41aに
は、バーナ42aと、ハニカム状の蓄熱体43aが備え
られており、左ダクト41bには、バーナ42bと、ハ
ニカム状の蓄熱体43bが備えられている。
【0022】ダクト41の上端部(出口部)44は、風
箱25に連結されており、ダクト41の下端部(入口
部)45は、空気切替器46を介して、給気ダクト47
と排気ダクト48が接続されている。空気予熱器31か
らの空気は、給気ダクト47を介して高温空気発生装置
40に供給される。
【0023】このような高温空気発生装置40では、図
2(a)に示すように、バーナ42bにより燃料を燃焼
させ、燃焼熱により蓄熱体43bを加熱しているときに
は、空気切替器46の切替動作により、空気予熱器31
から供給されてきた空気(図中に実線の矢印で示す)
を、右ダクト41a側に通し、この空気を蓄熱体43a
に通し、蓄熱体43aを通ってきた空気を出口部44を
介して風箱25に供給する。このとき、バーナ42bの
燃焼により生じた排気ガス(図中に点線の矢印で示す)
を空気切替器46を介して排気ダクト48に通じさせ
る。
【0024】一方、図2(b)に示すように、バーナ4
2aにより燃料を燃焼させ、燃焼熱により蓄熱体43a
を加熱しているときには、空気切替器46の切替動作に
より、空気予熱器31から供給されてきた空気(図中に
実線の矢印で示す)を、左ダクト41b側に通し、この
空気を蓄熱体43bに通し、蓄熱体43bを通ってきた
空気を出口部44を介して風箱25に供給する。このと
き、バーナ42aの燃焼により生じた排気ガス(図中に
点線の矢印で示す)を空気切替器46を介して排気ダク
ト48に通じさせる。
【0025】高温空気を発生させるときには、上述した
図2(a)の状態と、図2(b)の状態を交互に生じさ
せる。このため、空気予熱器31から送られてきた空気
は、高温になっている蓄熱体43aや蓄熱体43bに接
触して、高温空気となり、この高温空気が風箱25に供
給される。
【0026】高温空気発生装置40としては、上述した
例のものに限らず、電気ヒータを用いた電熱式の高温空
気発生装置や、熱交換チューブを用いた間接熱交換式の
高温空気発生装置など、各種のタイプのものを採用する
ことができる。
【0027】なお上記実施の形態では、風箱25と散気
ノズル26により構成した散気ノズル式の散気装置を用
いているが、砂層の中に散気管を直接挿入配置し、この
散気管を介して砂層に空気を噴出する散気管式の散気装
置を採用している流動床炉にも、本願発明を適用するこ
とができる。即ち、高温空気発生装置により発生した高
温空気を、前記散気管に供給するようにしてもよい。
【0028】また本願発明は、流動床焼却炉のみなら
ず、流動床ガス化炉にもそのまま適用することができ
る。
【0029】
【発明の効果】以上実施の形態と共に具体的に説明した
ように、本発明では、炉体の底部に砂層が形成され、散
気装置により前記砂層に空気を吹き込む構造となってい
る流動床炉と、高温空気を発生して前記散気装置にこの
高温空気を供給する高温空気発生装置とを有する構成と
した。
【0030】このように、炉体内に燃料を供給するので
はなく、高温空気を炉体内に供給するようにしたので、
燃料が無駄に使用されることがなくなり、燃料の使用量
を節減することができる。
【0031】また本発明では、前記散気装置は、空気箱
から散気ノズルを介して前記砂層に空気を吹き込む散気
ノズル式の散気装置、または、前記砂層の中に挿入配置
した散気管を介して前記砂層に空気を吹き込む散気管式
の散気装置である構成としたため、散気装置の形式にか
かわらず、燃料の使用量を節減できる。
【0032】また本発明では、前記高温空気発生装置
は、燃料の燃焼により加熱した蓄熱体に、前記流動床炉
から排出されたガスにより予熱された空気を接触させる
ことにより、高温空気を発生したり、予熱された空気が
通過するチューブを加熱したりして800〜1000°
Cの高温空気を発生する。このように高温空気を発生す
ることができるため、砂層の温度を所定温度に維持する
ことができると共に、燃料の使用量を節減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態にかかる流動床炉設備を示
す構成図。
【図2】高温空気発生装置を示す概略構成図。
【図3】従来の流動床炉設備を示す構成図。
【符号の説明】
1,21 流動床焼却炉 2,22 炉体 2a,22a フリーボード部 2b,22b 炉出口 3,23 砂層 4,24 炉床 5,25 風箱 6,26 散気ノズル 7 サンドバーナ 8,28 汚泥供給装置 11,31 空気予熱器 40 高温空気発生装置
───────────────────────────────────────────────────── 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) F23G 5/46 ZAB F23C 11/02 312 F23L 15/02 B09B 3/00 303J 303M Fターム(参考) 3K023 QA11 QA14 QB02 QB18 QC08 3K064 AA10 AB03 AC02 AD03 AD08 AE04 AE08 AE15 BA05 3K065 AA11 AB01 AC01 BA08 JA05 JA15 JA23 4D004 AA02 AA03 CA28 CB34 CB36 CC02 DA02 DA03 DA06 4D059 AA03 BB01 BB13 CA10 DA47 EB20

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炉体の底部に砂層が形成され、散気装置
    により前記砂層に空気を吹き込む構造となっている流動
    床炉と、 高温空気を発生して前記散気装置にこの高温空気を供給
    する高温空気発生装置とを有することを特徴とする流動
    床炉設備。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記散気装置は、空
    気箱から散気ノズルを介して前記砂層に空気を吹き込む
    散気ノズル式の散気装置、または、前記砂層の中に挿入
    配置した散気管を介して前記砂層に空気を吹き込む散気
    管式の散気装置であることを特徴とする流動床炉設備。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2において、前記
    高温空気発生装置は、燃料の燃焼により加熱した蓄熱体
    に、前記流動床炉から排出されたガスにより予熱された
    空気を接触させることにより、高温空気を発生すること
    を特徴とする流動床炉設備。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に
    おいて、前記高温空気発生装置は、前記流動床炉から排
    出されたガスにより予熱された空気が通過するチューブ
    を加熱することにより高温空気を発生することを特徴と
    する流動床炉設備。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に
    おいて、前記高温空気発生装置は、800〜1000°
    Cの高温空気を発生することを特徴とする流動床炉設
    備。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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