JP2002130635A - 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】 流動床１１Ａとフリーボード１１Ｂとを
有し流動床１１Ａに供給される一次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１３を備え、この燃料ガス供給管部
材１３が、ガス噴射口１３Ｂａが形成されている上側管
部１３Ｂと、この上側管部１３Ｂよりも燃料ガスの流れ
において上流側に配置されて内部を流れる燃料ガスと流
動床１１Ａの砂Ｓとの間で熱交換を行わせる下側管部１
３Ａとを有している。

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６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６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。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。

【０００５】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。

【０００６】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。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】

【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
供給部材を備え、この燃料ガス供給部材が、ガス噴射口
が形成されているガス噴出部分と、このガス噴出部分よ
りも燃料ガスの流れにおいて上流側に配置されて内部を
流れる燃料ガスと流動床内の流動媒体との間で熱交換を
行わせる熱交換部分とを有していることを特徴としてい
る。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】この燃料ガスは、焼却物の投下量や発熱量
が変化したり流動床の温度上昇が抑制されるなどによっ
て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。

【００１３】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。

【００１４】そして、上記流動床焼却炉は、流動床内に
配置された燃料ガス供給部材がガス噴出部分の上流側に
熱交換部分を有していて、燃料ガスが、燃料ガス供給部
材の熱交換部分の内部を流れてガス噴出部分に供給され
る際に、この熱交換部分において流動床を構成する加熱
された流動媒体との熱交換によって、加熱される。

【００１５】以上のように、上記第１の発明によれば、
燃料ガス供給部材のガス噴出部分から流動床内に噴出さ
れる燃料ガスが、その噴出の前に熱交換部分において加
熱されることによって膨脹し、この燃料ガスの膨脹によ
ってガス噴出部分における燃料ガスの噴出速度が増加す
るので、ガスが均等に散布でき、燃焼室内における未燃
ガスの燃焼も促進される。

【００１６】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
燃料ガス供給部材が、流動床内において湾曲されて略Ｕ
字形状に成形されており、互いにほぼ平行に延びる管部
分の一方が前記ガス噴出部分を、他方が前記熱交換部分
をそれぞれ構成していることを特徴としており、これに
よって、熱交換部分における燃料ガスの流路を長く設定
することが出来るので、流動媒体との熱交換率を増加さ
せることが出来る。

【００１７】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２の発明の構成に加えて、前記
略Ｕ字形状の燃料ガス供給部材が、互いにほぼ平行に延
びる管部分が上下に位置するように配置されていて、上
下に位置する一方の側の管部分が前記ガス噴出部分を、
他方の側の管部分が前記熱交換部分をそれぞれ構成して
いることを特徴としており、これによって、流動床内へ
の燃料ガス供給部材の設置によって、流動床内の流動媒
体の流動が妨げられるのを最小限に抑えることが出来
る。

【００１８】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２の発明の構成に加えて、前記
略Ｕ字形状の燃料ガス供給部材の湾曲部分が、流動床内
において対向する炉壁から離間した位置に位置されてい
ることを特徴としており、これによって、流動床内に投
入された焼却物が燃料ガス供給部材に引っ掛かったりす
るのを最小限に抑えることが出来る。

【００１９】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１の発明の構成に加えて、前記
燃料ガス供給部材がほぼ直線状に成形されて流動床内に
おいて互いに対向する炉壁間に掛け渡された状態で配置
されており、この燃料ガス供給部材の燃料ガス供給側端
部にガス噴射口が形成されていない熱交換部分が構成さ
れていることを特徴としている。

【００２０】この第５の発明による流動床焼却炉によれ
ば、燃料ガス供給部材のガス噴出部分から流動床内に噴
出される燃料ガスが、燃料ガス供給部材の燃料ガス供給
側端部に設けられた熱交換部分を通過する際に、流動床
の加熱された流動媒体によって加熱されることによって
膨脹し、この燃料ガスの膨脹によってガス噴出部分にお
ける燃料ガスの噴出速度が増加するので、燃料ガスの散
布が均一になり流動床の流動媒体の流動が促進されて焼
却物の粉砕および燃焼が促進され、また、この燃料ガス
が燃焼室内に吹き上げられる際の流速も増加することに
よって、燃焼室内における未燃ガスの燃焼も促進され
る。

【００２１】第６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
燃料ガス供給部材に燃料ガスを供給する燃料ガス供給路
に混合器が接続されていて、この混合器によって燃料ガ
スと前記燃焼室から排出される排気ガスとが混合されて
燃料ガス供給部材に供給されることを特徴としており、
これによって、流動床内における酸素の分圧が低下さ
れ、この流動床における燃焼速度の上昇が抑制されるこ
とによって、低ＮＯｘ化が図られる。

【００２２】

【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。

【００２３】図１ないし３は、この発明による流動床焼
却炉の実施形態の第１の例を示している。この図１にお
いて、流動床焼却炉１０は、炉体１１の下部に流動媒体
である砂Ｓによって流動床１１Ａが形成され、上部にフ
リーボード１１Ｂが形成されている。

【００２４】そして、流動床１１Ａの底部部分に、流動
床１１Ａ内に一次空気を供給する一次空気供給器１２が
取り付けられていて、この一次空気供給器１２から供給
される一次空気によって、流動床１１Ａの砂Ｓが流動さ
れるようになっている。

【００２５】炉体１１の流動床１１Ａを囲む壁部には、
一次空気供給器１２の上方において流動床１１Ａ内に突
出するように、燃料ガス供給管１３が取り付けられてい
る。

【００２６】さらに、フリーボード１１Ｂの壁部には、
流動床１１Ａとの境界部付近に、二次空気供給口１４と
昇温用バーナ１５が取り付けられ、また、流動床１１Ａ
の上方に位置する部分に，焼却物投入口１６が設けられ
ている。

【００２７】次に、燃料ガス供給管１３の構成をさらに
詳しく説明する。この燃料ガス供給管１３は、図２に示
されるように、水平面内において互いに平行にかつ等間
隔に複数本配列されていて、流動床１１Ａ内においてマ
ニホルドを構成している。

【００２８】各燃料ガス供給管１３は、耐熱および耐摩
耗性を有する鋼材によって成形され、図３に拡大して示
されるように、それぞれの先端部分が上方に折り返され
て、流動床１１Ａ内において水平に延びる下側管部Ａ
と、上方に折り返された上側管部１３Ｂとが垂直面内に
おいて平行に位置されるＵ字管を構成している。

【００２９】そして、この各燃料ガス供給管１３の上側
に位置する上側管部１３Ｂの両側の側部に、複数個のガ
ス噴射口１３Ｂａが等間隔に形成されている。また、流
動床１１Ａ内に突出する燃料ガス供給管１３の湾曲した
前端部１３Ｃは、炉体１１の燃料ガス供給管１３の取付
側と反対側の炉壁から離間した流動床１１Ａのほぼ中央
部に位置されている。

【００３０】この各燃料ガス供給管１３には、天然ガス
などの燃料ガスを供給する燃料ガス供給路Ｌ１が接続さ
れている。そして、この燃料ガス供給路Ｌ１に混合器１
７が連結され、さらに、この混合器１７に、排気ガスの
一部が燃料ガス供給路Ｌ１によって供給される燃料ガス
に所定の割合で混合されるようになっている。

【００３１】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、一次空気供給器１２から噴出され
る一次空気によって流動される。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】この流動床焼却炉１０は、その焼却運転中
に、燃料ガス供給路Ｌ１から燃料ガス供給管１３に供給
される天然ガスなどの燃料ガスが、上側管部１３Ｂのガ
ス噴射口１３Ｂａから流動床１１Ａ内に噴射され、未燃
ガスや未燃物質とともにフリーボード１１Ｂ内に吹き上
げられて燃焼する。

【００３５】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。

【００３６】この流動床１１Ａ内に噴射される燃料ガス
は、燃料ガス供給路Ｌ１から供給されて燃料ガス供給管
１３内を通過する際に、下側管部Ａ内において流動床１
１Ａの加熱された砂Ｓとの間で熱交換が行われて加熱さ
れることにより膨脹し、この燃料ガスの膨脹によって燃
料ガス供給管１３内のガス圧が上昇して、この燃料ガス
が上側管部１３Ｂのガス噴射口１３Ｂａから噴出される
際の噴出速度が増加される。

【００３７】そして、この燃料ガスの噴出速度の増加に
より、少量の燃料ガスが均等に散布でき、流動床１１Ａ
の砂Ｓの流動が促進されて流動床１１Ａ内における焼却
物の粉砕および燃焼が促進され、また、この燃料ガスが
フリーボード１１Ｂ内に吹き上げられる際の流速も増加
することによって二次空気供給口１４から供給される二
次空気との混合が促進されて、フリーボード１１Ｂ内に
おける未燃ガスの燃焼も促進される。

【００３８】上記の例においては、燃料ガス供給管１３
が下側管部１３Ａと上側管部１３ＢとによってＵ字管を
構成していることによって、下側管部１３Ａ内におい
て、燃料ガスが上側管部１３Ｂのガス噴射口１３Ｂａか
ら噴出される前に流動床１１Ａの加熱された砂Ｓとの熱
交換によって加熱されるが、この熱交換がさらに必要な
場合には、下側管部１３Ａのターン数を増やすことによ
って上側管部１３Ｂに到達するまでの経路を長くするよ
うにすれば良い。

【００３９】そして、上記例においては、燃料ガス供給
管１３の上側管部１３Ｂが下側管部１３Ａに対して上方
に折り返されており、さらに、前端部１３Ｃが流動床１
１Ａのほぼ中央部に位置されていて炉体１１の燃料ガス
供給管１３の取付側と反対側の炉壁に対して離間されて
いるので、流動床１１Ａ内に投入される燃焼物が燃料ガ
ス供給管１３に引っ掛かかったりする虞が少なくなる。

【００４０】なお、投入される燃焼物が最初から小さ
く、流動床１１Ａ内に設置された燃料ガス供給管に引っ
掛かかったりする虞が少ない場合には、図４および５に
示されるように、直線状の燃料ガス供給管１３’を炉体
１１の一方の炉壁から対向する他方の炉壁に掛け渡した
状態で、互いに平行にかつ水平向きに複数本配設するよ
うにしてもよい。

【００４１】この場合、ガス噴射口１３ａ’が燃料ガス
供給管１３’の燃料ガスの供給側端部から離れた部分に
形成されることによって、この燃料ガス供給管１３’に
供給される燃料ガスと流動床１１Ａの加熱された砂Ｓと
の間で、ガス噴射口１３ａ’からの噴出前に、十分に熱
交換が行われるようにすることが出来る。

【００４２】なお、上記の各例において、燃料ガス供給
管１３に供給される燃料ガスにフリーボード１１Ｂから
排出される燃焼ガスが再循環されて混合されることによ
り、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１１Ａにおける燃焼速度の上昇が
抑制されて低ＮＯｘ化が図られる。

【００４３】図１，図２，図５の例では、流動床下部の
単数又は複数個に分割されたエアチャンバーを有する流
動床焼却炉であるが、図６に示すような、散気管タイプ
の一次空気供給器に適応する場合も含む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における一例を示す側断面図
である。

【図２】図１のII−II線における断面図である。

【図３】同例における燃料ガス供給管の構成を示す側面
図である。

【図４】本発明の実施形態における他の例を示す側断面
図である。

【図５】図１のＶ−Ｖ線における断面図である。

【図６】従来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） １１Ｂａ …排気口 １２ …一次空気供給器 １３ …燃料ガス供給管（燃料ガス供給管部材） １３Ａ …下側管部（熱交換部） １３Ｂ …上側管部（ガス噴出部） １３Ｂａ …ガス噴射口 １３Ｃ …前端部（湾曲部分） １３’ …燃料ガス供給管（燃料ガス供給管部材） １３ａ …ガス噴射口 １４ …二次空気供給口 １５ …昇温用バーナ １６ …焼却物投入口 １７ …混合器 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 AE11 AE16 AE17 BA05 3K068 AA01 BA03 3K078 BA03 BA26 CA03 CA06 CA13

Claims (6)

【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
   備え、 この燃料ガス供給部材が、ガス噴射口が形成されている
   ガス噴出部分と、このガス噴出部分よりも燃料ガスの流
   れにおいて上流側に配置されて内部を流れる燃料ガスと
   流動床内の流動媒体との間で熱交換を行わせる熱交換部
   分とを有していることを特徴とする流動床焼却炉。
2. 【請求項２】 前記燃料ガス供給部材が、流動床内にお
   いて湾曲されて略Ｕ字形状に成形されており、互いにほ
   ぼ平行に延びる管部分の一方が前記ガス噴出部分を、他
   方が前記熱交換部分をそれぞれ構成している請求項１に
   記載の流動床焼却炉。
3. 【請求項３】 前記略Ｕ字形状の燃料ガス供給部材が、
   互いにほぼ平行に延びる管部分が上下に位置するように
   配置されていて、上下に位置する一方の側の管部分が前
   記ガス噴出部分を、他方の側の管部分が前記熱交換部分
   をそれぞれ構成している請求項２に記載の流動床焼却
   炉。
4. 【請求項４】 前記略Ｕ字形状の燃料ガス供給部材の湾
   曲部分が、流動床内において対向する炉壁から離間した
   位置に位置されている請求項２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ほぼ直線状に成
   形されて流動床内において互いに対向する炉壁間に掛け
   渡された状態で配置されており、この燃料ガス供給部材
   の燃料ガス供給側端部にガス噴射口が形成されていない
   熱交換部分が構成されている請求項１に記載の流動床焼
   却炉。
6. 【請求項６】 前記燃料ガス供給部材に燃料ガスを供給
   する燃料ガス供給路に混合器が接続されていて、この混
   合器によって燃料ガスと前記燃焼室から排出される排気
   ガスとが混合されて燃料ガス供給部材に供給される請求
   項１に記載の流動床焼却炉。