JP2002130634A - 流動床焼却炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流動床焼却炉において、流動床内への燃料ガ
スの供給がスムースに行われるようにする。 【解決手段】 炉体１１の下部に位置される流動床１１
Ａと上部に位置される燃焼室１１Ｂとを有し流動床１１
Ａの底部に供給される流動空気によって流動床１１Ａ内
の砂Ｓを流動させながら焼却物の焼却を行う流動床焼却
炉において、流動床１１Ａ内に燃料ガスを供給する燃料
ガス供給管１２Ｂを有し、この燃料ガス供給管１２Ｂ
が、一次空気供給管１２Ａの内部または一次空気供給管
１２Ａに近接する位置に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、流動床を備えた
焼却炉に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】一般に流動床焼却炉と
呼ばれている焼却炉は、その炉体の下部に砂等の流動媒
体が入れられた流動床を備えており、この流動床の加熱
された流動媒体を空気圧によって流動させ、この流動す
る流動媒体によって、投入される都市ごみや産業廃棄物
などの焼却物を攪拌して砕くことにより、焼却物を効率
的に焼却するようになっているものである。

【０００３】図７は、このような流動床焼却炉の従来の
構成を示す側断面図である。この図７に示される流動床
焼却炉１は、その炉体２の下部に砂Ｓを流動媒体とする
流動床２Ａが形成されており、この砂Ｓを流動床２Ａの
上方に取り付けられた昇温用バーナ３によって加熱する
とともに、一次空気供給口４から供給される空気（一次
空気）によって流動させて、焼却物投入口５から投入さ
れる都市ごみや産業廃棄物などの焼却物を攪拌して砕き
ながら、順次、乾燥および焼却するようになっている。

【０００４】このとき、流動床２Ａの温度は、噴射口６
から流動床２Ａ内に噴射される助燃用の油燃料または冷
却水によってコントロールされる。

【０００５】そして、この流動床２Ａにおいて発生した
未燃焼ガスや未燃物質は、流動床２Ａの上方に形成され
たフリーボード（燃焼室）２Ｂ内において、二次空気供
給口７から供給される二次空気との混合によって完全燃
焼させるようになっている。

【０００６】以上のように、この流動床焼却炉１は、投
入される焼却物を流動床２Ａの流動する砂Ｓによって砕
きながら焼却してゆき、さらに、この流動床２Ａにおけ
る未燃焼ガスや未燃物質をフリーボード２Ｂ内において
完全燃焼させることによって、焼却物の効率的な焼却を
行うことが出来るものである。

【０００７】このような流動床焼却炉においては、低融
点物質を含む廃棄物の焼却炉では、ベッド温度８００〜
９００℃で運転が行われているが、低融点のアルミやア
ルカリ金属等（Ｎａ，Ｋ）を含む場合には、クリンカの
生成を抑制するために、流動床２Ａの温度が比較的低い
温度（６００〜６５０℃程度）になるように運転されて
いる。このベッド温度（流動床２Ａの温度）を下げるこ
とで、燃焼速度が緩慢になり、処理物の急激な増加によ
る酸素不足を抑制する効果も期待されている。

【０００８】流動床２Ａでの燃焼は一次空気比が大きく
１を越えない場合には酸素量に依存する傾向にあるため
に、燃料ガスを流動床２Ａに投入してもベッド温度の上
昇は見られず、また、燃料ガスを流動床２Ａに投入する
ことの副次的な効果として、流動床２Ａ内およびその上
方に強い還元雰囲気が形成されて、ＮＯｘの減少が期待
される。また、フリーボード部での燃焼温度の上昇に伴
い、ダイオキシン類およびその前駆物質等有害物質の分
解が期待される。

【０００９】この発明は、上記のような流動床焼却炉に
おいて、流動床内への燃料ガスの供給がスムースに行わ
れるようにすることを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の発明による流動床
焼却炉は、上記目的を達成するために、炉体の下部に位
置される流動床と上部に位置される燃焼室とを有し流動
床の底部に供給される流動空気によって流動床内の流動
媒体を流動させながら焼却物の焼却を行う流動床焼却炉
において、前記流動床内に燃料ガスを供給する燃料ガス
供給部材を有し、この燃料ガス供給部材が、前記流動空
気を流動床内に供給する流動空気供給部材の内部または
流動空気供給部材に近接する位置に配置されていること
を特徴している。

【００１１】この第１の発明による流動床焼却炉は、流
動床の加熱された流動媒体が流動空気供給部材から噴出
される流動空気によって流動している状態で、投入され
てきた焼却物を流動する流動媒体によって攪拌すること
により乾燥させながら粉砕して焼却し、さらに、この流
動床から吹き上げられてくる未燃ガスや未燃物質を流動
床の上方に位置する燃焼室内において完全燃焼させる。

【００１２】そして、この焼却炉の運転中に、流動床内
に、燃料ガス供給部材から天然ガス等の燃料ガスを供給
して、燃焼室内において未燃ガスや未燃物質とともに燃
焼させる。

【００１３】この燃料ガスは、焼却物の投下量や発熱量
が低下したり燃焼室内の燃焼温度が所要の温度まで上昇
しない場合には、その供給量が増加される。

【００１４】このとき、流動床内に供給された燃料ガス
が流動空気による攪拌によって燃焼室内に均一に供給さ
れるので、燃焼室内における均一な温度上昇と燃焼が促
進されるとともに、焼却物の燃焼により発生する有害物
質が燃料ガスから発生するラジカル類と反応することに
よって、有害物質の濃度が低減される。

【００１５】そして、上記流動床焼却炉は、流動床内に
燃料ガスを供給する燃料ガス供給部材が、流動床内にお
いて、流動空気供給部材の内部または流動空気供給部材
に近接する位置に配置されていることにより、この燃料
ガス供給部材の取り付けによって、燃料ガスを流動床内
に均一に供給されるとともに、流動床内に投入された焼
却物の攪拌運動及び、異物の排出に対する影響が最小限
に抑えられる。

【００１６】以上のように、上記第１の発明によれば、
燃料ガス供給部材が流動床内に取り付けられることによ
って流動床内に投入される焼却物が詰まってしまったり
流動床の流動媒体の流動が妨げられてしまったりといっ
た虞がなく、さらに、流動する高温の流動媒体によって
燃料ガス供給部材が摩耗して損傷するのが防止される。

【００１７】第２の発明による流動床焼却炉は、前記目
的を達成するために、第１の発明の構成に加えて、前記
流動空気供給部材に所要の間隔で流動空気供給筒部材が
立設されて、この流動空気供給筒部材の先端部から流動
空気供給部材に供給される流動空気が流動床内に噴出さ
れることを特徴としており、これによって、流動床内へ
の流動空気の噴射が燃料ガス供給部材よりも離れた位置
において行われるので、燃料ガス供給部材の取り付けに
よる流動媒体の流動運動への影響が最小限に抑えられる
とともに、流動空気によって流動される流動媒体の燃料
ガス供給部材に対する影響が最小限に抑えられる。

【００１８】第３の発明による流動床焼却炉は、前記目
的を達成するために、第１の発明の構成に加えて、前記
燃料ガス供給部材と流動空気供給部材とが、流動空気供
給部材内に燃料ガス供給部材が挿通された二重構造とな
っていることを特徴としており、これによって、燃料ガ
ス供給部材が一次空気供給部材内に配管されて流動床内
に露出しないので、流動床内に燃料ガスの供給を一次空
気の供給とは別個に設置する場合と比べて、燃料ガス供
給部材の取り付けによって流動床内に投入された焼却物
が詰まってしまったり、また、燃料ガスの供給によって
流動媒体の流動が妨げられてしまったりといった虞がな
くなり、さらに、燃料ガス供給部材が流動する高温の流
動媒体によって摩耗して損傷するのが防止される。

【００１９】第４の発明による流動床焼却炉は、前記目
的を達成するために、第３の発明の構成に加えて、前記
燃料ガス供給部材に所要の間隔で流動空気供給部材の管
壁を貫通して流動床内に突出する燃料ガス供給筒部材が
立設されて、この燃料ガス供給筒部材の流動空気供給部
材の管壁よりも外側に位置する端部から、燃料ガス供給
部材に供給される燃料ガスが流動床内に噴出されること
を特徴としており、これによって、燃料ガス供給部材に
供給される燃料ガスが、流動床の流動する流動媒体内に
一次空気によって攪拌されながら噴出される。

【００２０】第５の発明による流動床焼却炉は、前記目
的を達成するために、第２の発明の構成に加えて、前記
燃料ガス供給部材が、流動空気供給筒部材の流動空気噴
射口と流動空気供給部材の間で流動空気供給部材の管壁
に近接する位置に配置されていることを特徴としてお
り、これによって、燃料ガス供給部材が流動床内におい
て流動媒体の流動が小さい部分に位置されることになる
ので、例えば隣接する流動空気供給部材の間に燃料ガス
供給部材を配置するような場合と比べて、流動床内に投
入された焼却物が燃料ガス供給部材と流動空気供給部材
との間に詰まってしまったり、また、燃料ガス供給部材
によって流動媒体の流動が妨げられてしまったりといっ
た虞がなくなり、さらに、燃料ガス供給部材が流動する
高温の流動媒体によって摩耗して損傷したりするのが防
止される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の最も好適と思わ
れる実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説
明を行う。

【００２２】図１は、この発明による流動床焼却炉の実
施形態の第１の例を示す側断面図である。この図１にお
いて、流動床焼却炉１０は、炉体１１の下部に砂Ｓによ
って流動床１１Ａが形成され、上部にフリーボード１１
Ｂが形成されている。

【００２３】そして、流動床１１Ａの底部部分に、一次
空気と天然ガス等の燃料ガスをそれぞれ別個に流動床１
１Ａ内に供給する供給管１２が取り付けられており、さ
らに、炉体１１の流動床１１Ａを囲む炉壁に、助燃用油
燃料と冷却水の噴射口１３が取り付けられている。この
供給管１２の構成については、後で詳述する。

【００２４】フリーボード１１Ｂの壁部には、流動床１
１Ａとの境界部付近に、二次空気供給口１４および昇温
用バーナ１５，焼却物投入口１６が設けられている。

【００２５】次に、図２ないし４に基づいて、供給管１
２の構成をさらに詳しく説明する。この供給管１２は、
図２および３に示されるように、流動床１１Ａの底部に
互いに平行にかつ水平向きに複数本配列されていて、マ
ニホルドを構成している。

【００２６】各供給管１２は、図４に示されるように、
一次空気供給管１２Ａと、この空気供給管１２Ａ内に同
軸上に挿通された燃料ガス供給管１２Ｂとによって、二
重管構造になっている。

【００２７】そして、各供給管１２の一次空気供給管１
２Ａには、その上部外周壁から上方に突出するように、
煙突状の空気供給筒１２Ａａが一体的に形成されてお
り、この空気供給筒１２Ａａの上端部には、一次空気供
給口１２Ａａ’が形成されている。

【００２８】この一次空気供給口１２Ａａ’は、多孔の
もの，スリットタイプのもの，一方向吹出しタイプ等種
々のタイプのものがある。又、１２Ａａの配置もゴバン
やチドリ配列等種々あるが、本例ではチドリ配列を示
す。

【００２９】また、各供給管１２の燃料ガス供給管１２
Ｂには、上部外周壁から一次空気供給管１２Ａの外周壁
を貫通して上方に突出する煙突状の燃料ガス供給筒１２
Ｂａが一体的に取り付けられており、この燃料ガス供給
筒１２Ｂａの上端部の一次空気供給管１２Ａの外周壁よ
りも外側に位置する部分に、水平又は、水平より下向き
の軸線を有する燃料ガス供給口１２Ｂａ’が形成されて
いる。

【００３０】燃料ガス供給筒１２Ｂａは、図５の例で
は、供給管１２の軸線方向に沿って空気供給筒１２Ａａ
の二つ置きにかつ隣接する空気供給筒１２Ａａの中間に
位置するように配置されており、したがって、互いに隣
接する供給管１２間において空気供給筒１２Ａａの配置
間隔の半分ずつずれるように配列されているが、燃料ガ
ス供給筒１２Ｂａの数および配置は、必要な燃料ガスの
量により適宜決定される。

【００３１】この燃料ガス供給筒１２Ｂａの燃料ガス供
給口１２Ｂａ’の位置は、空気供給筒１２Ａａの空気供
給口１２Ａａ’の位置よりも低くなるように設定されて
いる。

【００３２】この流動床焼却炉１０は、従来の流動床焼
却炉と同様に、昇温用バーナ１５によって加熱された流
動床１１Ａの砂Ｓが、供給管１２の一次空気供給管１２
Ａ内に供給されて空気供給筒１２Ａａを介して空気供給
口１２Ａａ’から噴出される一次空気によって流動され
る。

【００３３】そして、この砂Ｓが流動している状態で、
焼却物投入口１６から都市ごみなどの焼却物が投入され
ると、この投入された焼却物を、流動床１１Ａの流動す
る砂Ｓによって攪拌して乾燥させながら砕いていって、
焼却する。

【００３４】さらに、この流動床１１Ａにおいて発生し
た未燃ガスや未燃物質は、フリーボード１１Ｂ内に吹き
上げられて、このフリーボード１１Ｂ内において二次空
気供給口１４から供給される二次空気と混合されてさら
に燃焼されることにより、完全燃焼される。

【００３５】このとき、流動床１１Ａ内には、噴射口１
３から流動床の昇温および温度コントロールを行うため
の油燃料が噴射され、また、流動床１１Ａの温度が所定
の温度以上に上昇する場合には、噴射口１３から冷却水
が噴射されてその温度上昇が抑制される。

【００３６】そして、この流動床焼却炉１０は、その焼
却運転中に、供給管１２の燃料ガス供給管１２Ｂに供給
される天然ガスなどの燃料ガスが、燃料ガス供給筒１２
Ｂａを介して燃料ガス供給口１２Ｂａ’から流動床１１
Ａ内に供給されて燃焼する。

【００３７】このとき、流動床１１Ａ内に供給された燃
料ガスは、一次空気による攪拌によってフリーボード１
１Ｂ内に均一に供給されるので、フリーボード１１Ｂ内
における均一な温度上昇と燃焼が促進されるとともに、
焼却物の燃焼によって発生する有害物質が燃料から発生
するラジカル類と反応することにより、有害物質の濃度
が低減される。

【００３８】そして、上記流動床焼却炉１０において
は、燃料ガス供給管１２Ｂが一次空気供給管１２Ａ内に
配管されて流動床１１Ａ内に露出していないので、流動
床１１Ａ内に燃料ガスの供給管を一次空気の供給管とは
別個に設置する場合と比べて、燃料ガスの供給管と一次
空気の供給管との間に流動床１１Ａ内に投入されたごみ
等が詰まってしまったり、また、燃料ガスの供給管によ
って砂Ｓの流動が妨げられてしまったりといった虞がな
くなる。

【００３９】さらに、上記流動床焼却炉１０は、燃料ガ
ス供給管１２Ｂが流動床１１Ａ内に露出していないの
で、流動する高温の砂Ｓによって摩耗して損傷するのが
防止される。

【００４０】燃料ガス供給管１２Ｂからの燃料ガスの供
給量は、焼却物の投入量や発熱量およびフリーボード１
１Ｂ内の燃焼温度等に応じて適宜調節される。

【００４１】なお、上記の例において、燃料ガス供給管
１２Ｂに供給される燃料ガスに燃焼廃ガスを再循環させ
て混合することにより、流動床１１Ａ内に噴出させるよ
うにしても良い。

【００４２】この場合には、燃料ガスとともに噴出され
る燃焼ガス（再循環ガス）によって流動床１１Ａ内にお
ける酸素の分圧が低下することによって、この流動床１
１Ａにおける燃焼速度の上昇が抑制される。

【００４３】図５および６は、この発明の実施形態の第
２の例における一次空気供給管と燃料ガス供給管との配
置形態を示している。

【００４４】この図５および６において、流動床の底部
に互いに平行にかつ水平向きに複数本配列されてマニホ
ルドを構成する一次空気供給管２２Ａには、第１の例の
場合と同様に、その上部外周壁から上方に突出するよう
に、煙突状の空気供給筒２２Ａａが一体的に形成されて
おり、この空気供給筒２２Ａａの上端部に、一次空気供
給口２２Ａａ’が形成されている。

【００４５】そして、一つ置きに配置されている一次空
気供給管２２Ａの斜め上方位置で一次空気供給管２２Ａ
の外周面に近接する位置（図６参照）に、燃料ガス供給
管２２Ｂが一次空気供給管２２Ａと平行に延びるように
配置されており、この燃料ガス供給管２２Ｂの空気供給
筒２２Ａａと重ならない部分の両側部分に、任意の間隔
で、燃料ガス供給口２２Ｂａが形成されている。燃料ガ
ス供給管２２Ｂの本数や２２Ｂａの数は、必要な燃料ガ
スの量により適宜決定される。

【００４６】この例における流動床焼却炉も、第１の例
の場合と同様に、その焼却運転中に、燃料ガス供給管２
２Ｂに供給される燃料ガスが、燃料ガス供給口２２Ｂａ
から流動床内に供給されて燃焼する。

【００４７】そして、この例においては、燃料ガス供給
管２２Ｂが、一次空気供給管２２Ａの外周壁に近接する
とともに空気供給口２２Ａａ’よりも下方の部分、すな
わち、流動床の砂の流動が小さい部分に位置されている
ことによって、例えば図６に鎖線で示されるように、隣
接する二本の一次空気供給管２２Ａの間に燃料ガス供給
管を配置するような場合と比べて、流動床内に投入され
たごみ等が燃料ガス供給管と一次空気供給管との間に詰
まってしまったり、また、燃料ガス供給管によって砂の
流動が妨げられてしまったりといった虞がなくなり、ま
たさらに、燃料ガス供給管２２Ｂが流動する高温の砂に
よって摩耗して損傷したりするのが防止される。

【００４８】流動空気供給部材及び、流動空気供給管部
材としては図８に示すタイプのものが含まれる。図８で
は、燃料ガスの必要量が少ないため、空気と混合しても
危険がない場合の実施例である。

【００４９】図９には、流動空気供給部材として、流動
層下部に、単数又は、複数個に仕切られた、エアチャン
バーを有する、流動床焼却炉の構造を示す。この流動床
焼却炉へ同様に燃料ガス供給部材を設置したものも含
む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における第１の例を示す側断
面図である。

【図２】同例における供給管の配置を示す平面図であ
る。

【図３】図２のIII−III線における断面図である。

【図４】同例における供給管を示す斜視図である。

【図５】本発明の実施形態の第２の例における一次空気
供給管と燃料ガス供給管の配置を示す平面図である。

【図６】同例の横断面図である。

【図７】従来例を示す側断面図である。

【図８】本発明による流動空気供給部材の他の例を示す
図である。

【図９】この発明が適用される流動床焼却炉の他の例を
示す側断面図である。

【符号の説明】

１０ …流動床焼却炉 １１ …炉体 １１Ａ …流動床 １１Ｂ …フリーボード（燃焼室） １２ …供給管 １２Ａ …一次空気供給管（流動空気供給管部材） １２Ａａ …空気供給筒（流動空気供給筒部材） １２Ａａ’…空気供給口 １２Ｂ …燃料ガス供給管（燃料ガス供給管部材） １２Ｂａ …燃料ガス供給筒（燃料ガス供給筒部材） １２Ｂａ’…燃料ガス供給口 １３ …噴射口 １４ …二次空気供給口 １５ …昇温用バーナ １６ …焼却物投入口 ２２Ａ …一次空気供給管（流動空気供給管部材） ２２Ａａ …空気供給筒（流動空気供給筒部材） ２２Ａａ’…空気供給口 ２２Ｂ …燃料ガス供給管（燃料ガス供給管部材） ２２Ｂａ …燃料ガス供給筒（燃料ガス供給筒部材） ２２Ｂａ’…燃料ガス供給口 Ｓ …砂（流動媒体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本荘 崇久 東京都港区海岸一丁目５番20号 東京瓦斯 株式会社内 (72)発明者 井藤 宗親 兵庫県尼崎市金楽寺町２丁目２番33号 株 式会社タクマ内 (72)発明者 野上 晴男 兵庫県尼崎市金楽寺町２丁目２番33号 株 式会社タクマ内 (72)発明者 鮫島 良二 兵庫県尼崎市金楽寺町２丁目２番33号 株 式会社タクマ内 (72)発明者 片岡 静夫 兵庫県尼崎市金楽寺町２丁目２番33号 株 式会社タクマ内 Ｆターム(参考） 3K064 AA01 AA04 AB03 AD03 AD04 AD08 AE16 AE17 BA05

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉体の下部に位置される流動床と上部に
   位置される燃焼室とを有し流動床の底部に供給される流
   動空気によって流動床内の流動媒体を流動させながら焼
   却物の焼却を行う流動床焼却炉において、 前記流動床内に燃料ガスを供給する燃料ガス供給部材を
   有し、 この燃料ガス供給部材が、前記流動空気を流動床内に供
   給する流動空気供給部材の内部または流動空気供給部材
   に近接する位置に配置されている、 ことを特徴とする流動床焼却炉。
2. 【請求項２】 前記流動空気供給部材に所要の間隔で流
   動空気供給筒部材が立設されて、この流動空気供給筒部
   材の先端部から流動空気供給部材に供給される流動空気
   が流動床内に噴出される請求項１に記載の流動床焼却
   炉。
3. 【請求項３】 前記燃料ガス供給部材と流動空気供給部
   材とが、流動空気供給部材内に燃料ガス供給部材が挿通
   された二重構造となっている請求項１に記載の流動床焼
   却炉。
4. 【請求項４】 前記燃料ガス供給部材に所要の間隔で流
   動空気供給部材の管壁を貫通して流動床内に突出する燃
   料ガス供給筒部材が立設されて、この燃料ガス供給筒部
   材の流動空気供給部材の管壁よりも外側に位置する端部
   から、燃料ガス供給部材に供給される燃料ガスが流動床
   内に噴出される請求項３に記載の流動床焼却炉。
5. 【請求項５】 前記燃料ガス供給部材が、流動空気供給
   筒部材の流動空気噴射口と流動空気供給部材の間で流動
   空気供給部材の管壁に近接する位置に配置されている請
   求項２に記載の流動床焼却炉。