JP2006242454A - Fluidized bed furnace - Google Patents
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Description
本発明は、整流板を備えた流動床炉に係り、特に、焼却装置や設備の流動床式の焼却炉などに好適な流動床炉に関する。 The present invention relates to a fluidized bed furnace provided with a current plate, and more particularly to a fluidized bed furnace suitable for an incinerator or a fluidized bed type incinerator for equipment.
一般に、焼却装置や設備の流動床式の焼却炉などとして用いられる流動床炉では、炉部内の内容物、例えば灰や燃焼できなかった不燃物などを外へ抜き出すため、炉部の底側に抜き出し部が設けられている。また、流動床炉では、炉部内の底側に、流動床の流動媒体を流動化させるための空気を吹き出す散気部が設けられており、抜き出し部は、この散気部の下方に設けられている。通常、炉部で燃焼できなかった不燃物などと流動媒体は、散気部を構成する散気管などの隙間を通過し、散気部の下側つまり抜き出し部に移動する。 Generally, in a fluidized bed furnace used as a fluidized bed incinerator for an incinerator or equipment, the contents in the furnace part, such as ash or incombustibles that could not be burned, are extracted to the outside. An extraction part is provided. Further, in the fluidized bed furnace, an air diffuser for blowing out air for fluidizing the fluidized medium in the fluidized bed is provided on the bottom side in the furnace, and the extraction part is provided below the air diffuser. ing. Normally, the incombustible material and the fluid medium that could not be combusted in the furnace part pass through a gap such as an air diffuser constituting the air diffuser, and move to the lower side of the air diffuser, that is, the extraction part.
ところで、抜き出し部は、筒状、または、下に向かうに連れて漸次幅が狭くなる錐形状や漏斗状になっているため、側壁の内面に沿った周部分では、この側壁の内面が抵抗となって流動媒体の下方への移動速度が比較的遅くなり、逆に抜き出し部の中心軸に沿った中心部分では、流動媒体の下方への移動速度が比較的遅くなる。そして、この流動媒体の下方への移動速度の周部分と中心部分とでの違いから、一時的に、炉部の中心軸に沿った中心部分の流動媒体が抜け落ちて空洞化する現象が生じ、流動媒体の流動不良が生じる場合がある。 By the way, the extraction part has a cylindrical shape or a conical shape or a funnel shape in which the width gradually decreases as it goes downward. Thus, the moving speed of the fluid medium downward becomes relatively slow, and conversely, the fluid moving medium moves downwardly relatively slowly at the central portion along the central axis of the extraction portion. And, due to the difference between the peripheral part and the central part of the moving speed downward of the fluid medium, a phenomenon occurs that the fluid medium in the central part along the central axis of the furnace part falls off and becomes hollow, In some cases, the flow medium may flow poorly.
このような、流動媒体の流動不良の発生を抑制するため、抜き出し部内に整流板が設けられている。整流板の開口部は、抜き出し部の周部分に対応する位置に設けられており、抜き出し部の中心部分に対応する位置は閉塞された状態になっている。また、このような整流板の開口部は、一定の開口面積を有し、この開口面積は、抜き出し部の炉部に連続する部分の断面積及び出口部分の開口寸法を考慮して選定している。このような整流板の開口部の寸法は、通常、散気部の散気管などの隙間に比べて大きくなっており、散気部を通過してきた不燃物などの整流板上での堆積が生じ難いように考慮されている。 In order to suppress the occurrence of such flow failure of the fluid medium, a rectifying plate is provided in the extraction portion. The opening part of the baffle plate is provided at a position corresponding to the peripheral part of the extraction part, and the position corresponding to the center part of the extraction part is closed. Further, the opening portion of such a rectifying plate has a certain opening area, and this opening area is selected in consideration of the cross-sectional area of the portion continuing to the furnace portion of the extraction portion and the opening size of the outlet portion. Yes. The size of the opening of such a current plate is usually larger than the gap of the air diffuser, etc., and accumulation of non-combustible materials that have passed through the air diffuser occurs. Considered difficult.
しかし、不燃物などが、例えば針金、棒状や帯状の部材といった長物を含んでいる場合、この長物は、長手方向になることで散気部の散気管などの隙間をすり抜けるが、散気部と整流板との間で延在方向が変わり、整流板上に引っかかるといった状態が生じる場合がある。そして、整流板上に長物が引っかかると、その上に、本来であれば整流板の開口部を通過できる他の不燃物などが堆積してしまう場合がある。このような整流板上での不燃物などの堆積が生じると、抜き出し部内で局所的に空洞化が生じて流動媒体の流動不良が生じる。 However, if the non-combustible material includes a long material such as a wire, a rod-shaped member, or a belt-shaped member, the long material passes through the gap such as the diffuser tube of the diffuser portion in the longitudinal direction. There are cases where the extending direction changes between the current plate and the state where it is caught on the current plate. When a long object is caught on the current plate, other incombustible material that can pass through the opening of the current plate may accumulate on the current material. When such incombustibles accumulate on the current plate, cavitation occurs locally in the extraction portion, resulting in poor flow of the fluid medium.
このとき、従来の流動床炉では、不燃物などが整流板上に堆積すると流動媒体の流動が止まるなどの流動不良が生じ、抜き出し部内で局所的に空洞化が起こると、これが炉部内と抜き出し部内との間の温度差となって検知されるため、この温度差を検出して流動不良を検知し、流動不良が検知されると流動床炉の運転を停止している。そして、流動床炉の運転を停止した後、整流板上に堆積した不燃物などを除去することで流動媒体の流動不良を解消している。 At this time, in the conventional fluidized bed furnace, if incombustibles accumulate on the rectifying plate, a fluid failure such as stopping the flow of the fluidized medium occurs, and if cavitation occurs locally in the extraction part, this is extracted into the furnace part. Since it is detected as a temperature difference between the inside and the inside, the temperature difference is detected to detect a flow failure, and when a flow failure is detected, the operation of the fluidized bed furnace is stopped. Then, after the operation of the fluidized bed furnace is stopped, the incombustible material accumulated on the current plate is removed to eliminate the fluid flow defect of the fluidized medium.
また、他の従来の流動床炉として、炉部に形成された流動層の上下2カ所の温度差から伝熱係数を検出して流動媒体の肥大化による流動媒体の流動不良を検知し、肥大化した流動媒体を抜き出すとともに、新しい流動媒体を投入することで流動媒体の流動不良を抑制する流動床炉が提案されている(例えば、特許文献1参照)。さらに、炉部の底側で形成される流動媒体の粒子密度が高い濃厚層の温度を検出し、この検出した温度を設定値に維持することで、燃料である石炭灰が溶融して塊状になるのを抑制し、動媒体の流動不良を抑制する流動床炉が提案されている(例えば、特許文献2参照)。また、抜き出し部に上下移動可能な異物分配器を設け、異物分配器の移動により、不燃物などの堆積を抑制し、不燃物の堆積により抜き出し部が閉塞されるのを抑制する流動床炉が提案されている(例えば、特許文献3参照)。 In addition, as another conventional fluidized bed furnace, the heat transfer coefficient is detected from the temperature difference between the upper and lower parts of the fluidized bed formed in the furnace part to detect fluid flow failure due to the enlargement of the fluidized medium. There has been proposed a fluidized bed furnace in which a fluidized medium is extracted and a new fluidized medium is introduced to suppress fluid flow failure of the fluidized medium (see, for example, Patent Document 1). Furthermore, by detecting the temperature of the dense layer where the particle density of the fluidized medium formed on the bottom side of the furnace part is high and maintaining this detected temperature at the set value, the coal ash that is the fuel melts and forms a lump. The fluidized bed furnace which suppresses becoming and suppresses the flow defect of a moving medium is proposed (for example, refer patent document 2). In addition, a fluidized bed furnace provided with a foreign matter distributor capable of moving up and down at the extraction part, suppressing the accumulation of noncombustible materials by moving the foreign matter distributor, and suppressing the extraction part from being blocked by the accumulation of noncombustible substances. It has been proposed (see, for example, Patent Document 3).
このように、従来の整流板を備えた流動床炉では、整流板に不燃物などが堆積して流動媒体の流動不良が生じると、流動床炉の運転が停止してしまう。このため、このような整流板に不燃物などが堆積することによる流動媒体の流動不良を解消し、流動媒体の流動不良による流動床炉の運転停止を抑制することにより、流動床炉の信頼性を向上する必要がある。 As described above, in a fluidized bed furnace provided with a conventional rectifying plate, when non-combustible material or the like accumulates on the rectifying plate to cause a fluid flow failure of the fluidized medium, the operation of the fluidized bed furnace is stopped. For this reason, the fluidized bed furnace reliability is improved by eliminating the fluid flow failure of the fluidized medium due to the accumulation of non-combustible materials on the current plate, and suppressing the shutdown of the fluidized bed furnace due to the fluid flow failure of the fluidized medium. Need to improve.
一方、特許文献1乃至3のような他の従来の流動床炉では、整流板に不燃物などが堆積することによる流動媒体の流動不良は考慮されておらず、整流板に不燃物などが堆積することによる流動媒体の流動不良を解消し、流動媒体の流動不良による流動床炉の運転停止などを抑制することにより、流動床炉の信頼性を向上することはできない。 On the other hand, other conventional fluidized bed furnaces such as Patent Documents 1 to 3 do not take into account the poor flow of the fluidized medium due to accumulation of incombustibles on the rectifying plate, and incombustibles accumulate on the rectifying plate. The reliability of the fluidized bed furnace cannot be improved by eliminating the fluidity failure of the fluidized medium caused by the operation and suppressing the operation stop of the fluidized bed furnace due to the fluidity failure of the fluidized medium.
本発明の課題は、流動床炉の信頼性を向上することにある。 An object of the present invention is to improve the reliability of a fluidized bed furnace.
本発明の流動床炉は、燃焼を行う炉部と、この炉部の底側に設けられて流動媒体を流動化させるための空気を吹き出す散気部と、この散気部の下方に設けられて、炉部内の内容物を抜き出すための抜き出し部と、この抜き出し部内に設置され、開口部の開口面積の拡大及び縮小が可能な整流板と、この整流板の開口部の開口面積を拡大及び縮小するための整流板駆動手段と、整流板よりも炉部側の温度を検出する第1の温度検出手段と、整流板よりも抜き出し部の出口部分側の温度を検出する第2の温度検出手段とを備え、第1の温度検出手段で検出した温度と第2の温度検出手段で検出した温度との温度差に応じて整流板駆動手段を駆動する構成とすることにより上記課題を解決する。 The fluidized bed furnace of the present invention is provided with a furnace section for performing combustion, an air diffuser section provided on the bottom side of the furnace section for blowing out air for fluidizing the fluid medium, and a lower portion of the air diffuser section. An extraction part for extracting contents in the furnace part, a rectifying plate installed in the extraction part and capable of expanding and reducing the opening area of the opening part, and an opening area of the opening part of the rectifying plate being enlarged and reduced A rectifying plate driving means for reducing, a first temperature detecting means for detecting a temperature on the furnace side of the rectifying plate, and a second temperature detection for detecting a temperature on the outlet portion side of the extraction part from the rectifying plate Means for driving the rectifying plate driving means according to the temperature difference between the temperature detected by the first temperature detecting means and the temperature detected by the second temperature detecting means. .
また、整流板は、中央部から前記抜き出し部の側壁に向かって放射状に複数のフィン部が張り出した形状であり、この複数のフィン部の隣り合うフィン部間の空間が開口部となっている構成とする。さらに、抜き出し部の側壁は、外壁と内壁の2重壁構造を有し、複数のフィン部の少なくとも1つは、抜き出し部の外壁に達しており、この抜き出し部の外壁に達したフィン部に抜き出し部の外側に設けられた整流板駆動手段が連結されている構成とする。
このような構成とすることにより、例えば第1の温度検出手段で検出した温度と第2の温度検出手段で検出した温度との温度差が予め設定した値または範囲から外れることで、整流板上への不燃物などの堆積による流動媒体の流動不良を検知し、整流板の開口部の開口面積を拡大することにより、整流板上に堆積した不燃物などを開口部から落下させて除去することができる。したがって、整流板に不燃物などが堆積することによる流動媒体の流動不良を解消し、流動媒体の流動不良による流動床炉の運転停止を抑制でき、流動床炉の信頼性を向上できる。
The rectifying plate has a shape in which a plurality of fin portions project radially from the central portion toward the side wall of the extraction portion, and a space between adjacent fin portions of the plurality of fin portions is an opening. The configuration. Further, the side wall of the extraction portion has a double wall structure of an outer wall and an inner wall, and at least one of the plurality of fin portions reaches the outer wall of the extraction portion, and the fin portion reaching the outer wall of the extraction portion A rectifying plate driving means provided outside the extraction portion is connected.
By adopting such a configuration, for example, the temperature difference between the temperature detected by the first temperature detecting means and the temperature detected by the second temperature detecting means deviates from a preset value or range, so that By detecting the flow failure of the fluid medium due to the accumulation of non-combustible material on the surface and expanding the opening area of the opening of the current plate, the non-combustible material deposited on the current plate is dropped and removed from the opening. Can do. Therefore, the flow failure of the fluidized medium due to the accumulation of incombustibles on the rectifying plate can be eliminated, the operation stop of the fluidized bed furnace due to the fluid flow failure of the fluidized medium can be suppressed, and the reliability of the fluidized bed furnace can be improved.
本発明によれば、流動床炉の信頼性を向上できる。 According to the present invention, the reliability of a fluidized bed furnace can be improved.
以下、本発明を適用してなる流動床炉の一実施形態について図1及び図2を参照して説明する。図1は、本発明を適用してなる流動床炉の概略構成を模式的に示す断面図である。図2は、本発明を適用してなる流動床炉の整流板の形状を示す図である。 Hereinafter, an embodiment of a fluidized bed furnace to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of a fluidized bed furnace to which the present invention is applied. FIG. 2 is a diagram showing the shape of a rectifying plate of a fluidized bed furnace to which the present invention is applied.
本実施形態の流動床炉1は、産業廃棄物やその他のごみなどを焼却処理するためのごみ焼却施設における焼却炉として用いられるものであり、図1に示すように、ごみを燃焼させるための流動床式の炉部3、炉部3の底側に設けられて炉部3内の内容物、例えば灰や不燃物などを炉部3外に抜き出すための抜き出し部となるホッパー部5、ホッパー部5に連結された排出用搬送装置7などで形成されている。炉部3には、炉部3内にごみを投入するためのごみ投入口部9が設けられている。さらに、炉部3の底側には、炉部3に蓄えられている流動媒体となる流動砂10を流動させるための空気を炉部3内の上方に向けて吹き出す散気部を構成する散気管11が設けられている。
The fluidized bed furnace 1 of the present embodiment is used as an incinerator in a waste incineration facility for incinerating industrial waste and other garbage, and as shown in FIG. Fluidized bed type furnace unit 3, a
ホッパー部5は、散気管11よりも下方に設けられており、下に向かうに連れて漸次通路の幅が狭くなるテーパー部分5aの下端部分に筒状の出口部分5bが設けられた漏斗状に形成されている。ホッパー部5のテーパー部分5a内には、整流板13が設置されている。排出用搬送装置7は、ホッパー部5の出口部分5bに連結されたスクリューコンベア式の搬送装置である。炉部3の散気管11の上方には、整流板13よりも炉部3側の流動媒体である流動砂10の温度を検出するための第1温度計15が設けられている。ホッパー部5のテーパー部分5aの整流板13の下方には、整流板13よりもホッパー部5の出口部分5b側の温度を検出する第2温度計17が設けられている。
The
整流板13は、図2に示すように、中央部13aから4本のフィン部13bがホッパー部5の側壁に向かって放射状に張り出した形状の部材であり、隣り合うフィン部13bとホッパー部5のテーパー部分5aとで囲まれた空間が整流板13の開口部13cとなっている。なお、本実施形態のホッパー部5は、外壁5cと内壁5dとからなる2重壁構造になっている。そして、本実施形態の整流板13は、4本のフィン部13bのうち隣り合う2本のフィン部13bがホッパー部5の内壁5dを貫通して外壁5cにまで達しており、これら2本のフィン部13bは外壁5cに接触し、外壁5cによって支持されている。一方、4本のフィン部13bのうち残りの2本のフィン部13bは、内壁5dに接触し、内壁5dによって支持されている。
As shown in FIG. 2, the rectifying
このような本実施形態の整流板13は、4本のフィン部13bが可動になっており、開口部13cの開口面積の拡大及び縮小が可能になっている。4本のフィン部13bのうち、外壁5cに達しているフィン部13bには、図1に示すように、ホッパー部5の外側に設けられた整流板駆動手段となるモータ19が連結されている。開口部13cの開口面積の拡大及び縮小を行うための4本のフィン部13bの構造や動作は、開口部13cの開口面積の拡大及び縮小ができれば様々な構造や動作を選択できる。例えば、フィン部13bの延在方向に沿う方向の回転軸で、モータ19の回転によって回転させ、傾斜角度を可変にすることや、フィン部13bの横方向の幅を可変にすることなどで、開口部13cの開口面積を拡大及び縮小できる。また、整流板13のフィン部13b内には、図2に示すように、冷却水配管13dが配管されている。
In the
第1温度計15、第2温度計17及びモータ19は、制御部21に配線23を介して電気的に接続されている。制御部21は、第1温度計15からの信号及び第2温度計17からの信号が入力され、これらの信号から第1温度計15で検出した温度と第2温度計17で検出した温度との温度差が設定値T℃となるように流動床炉1の運転を制御する。加えて、本実施形態の制御部21は、第1温度計15で検出した温度と第2温度計17で検出した温度との温度差が設定値T℃から外れると、モータ19に整流板13の開口部13cの開口面積を拡大させるための駆動信号を出力し、整流板13の開口部13cの開口面積を拡大させる。また、本実施形態の制御部21は、第1温度計15で検出した温度と第2温度計17で検出した温度との温度差が設定値T℃に戻ると、整流板13の開口部13cの開口面積を通常の開口面積に縮小させる駆動信号を出力し、整流板13の開口部13cの開口面積を通常の面積に戻す。
The
このような構成の流動床炉の動作や本発明の特徴部などについて説明する。ごみ焼却施設の焼却炉として用いたときの流動床炉1では、ごみがごみ投入口部9より炉部3内に供給され焼却される。このとき、規定サイズ以下の不燃物などは、散気管11の隙間及び整流板13の開口部13cを通過し、ホッパー部5から排出用搬送装置7を介して排出される。このような焼却処理を行っている間、整流板13よりも上側つまり炉部3側の流動砂10の温度を第1温度計15で、整流板13よりも下側の流動砂10の温度を第2温度計17で測定する。そして、制御部21は、通常運転時、第1温度計15で検出した温度と第2温度計17で検出した温度との温度差が設定値T℃となるように流動床炉1の運転を制御する。
The operation of the fluidized bed furnace having such a configuration and the features of the present invention will be described. In the fluidized bed furnace 1 when used as an incinerator of a waste incineration facility, waste is supplied into the furnace part 3 from the
しかし、もし、不燃物などが、針金、棒状や帯状の部材といった長物を含んでおり、長手方向になることで散気管7などの隙間をすり抜け、整流板13上に引っかかり、その上に他の不燃物などが堆積してしまうと、ホッパー部5内に空洞化が生じ、整流板13の上側及び下側の流動砂10の温度差が設定値T℃から外れ、流動床炉1の運転を制御しても温度差が設定値T℃にならなくなる。このように、第1温度計15で検出した温度と第2温度計17で検出した温度との温度差が設定値T℃から外れた状態となると、制御部21は、運転員などに警報などで報知するとともに、整流板13の開口部13cの開口面積を拡大させるための駆動信号を出力し、整流板13の開口部13cの開口面積を拡大させる。これにより、整流板13の開口部13cから引っかかっていた長物や堆積していたその他の不燃物などが落下し、流動床炉の運転を継続しながら流動砂10の流動不良を解消する。
However, if the incombustible material includes a long material such as a wire, a rod-like member, or a belt-like member, it passes through the gap such as the
また、制御部21は、第1温度計15で検出した温度と第2温度計17で検出した温度との温度差が初期設定値つまり設定値T℃に戻ると、整流板13の開口部13cの開口面積を通常の開口面積に縮小させる駆動信号を出力し、整流板13の開口部13cの開口面積を通常の面積に戻す。このとき、運転員は、警報などを受けて、流動砂10の温度を確認し、温度差が初期設定値つまり設定値T℃に戻ってから整流板13の開口部13cが元の開口面積に戻ることを確認する。
Further, when the temperature difference between the temperature detected by the
このように、本実施形態の流動床炉1では、第1温度計15で検出した温度と第2温度計17で検出した温度との温度差が予め設定した設定値T℃から外れた状態つまり流動媒体である流動砂10の流動不良が生じた状態となると、制御部21が整流板13の開口部13cの開口面積を拡大させるための駆動信号を整流板駆動手段となるモータ19に出力し、整流板13の開口部13cの開口面積を拡大させる。これにより、流動砂10の流動不良の原因である整流板13の開口部13cから引っかかっていた長物や堆積していたその他の不燃物などが落下し、流動媒体である流動砂10の流動不良を解消できる。したがって、整流板上に不燃物などが堆積することによる流動媒体の流動不良を解消し、流動媒体の流動不良による流動床炉の運転停止を抑制でき、流動床炉の信頼性を向上できる。
Thus, in the fluidized bed furnace 1 of this embodiment, the temperature difference between the temperature detected by the
さらに、第1温度計15で検出した温度と第2温度計17で検出した温度との温度差が予め設定した設定値T℃から外れると、整流板13の開口部13cの開口面積を拡大させることにより、流動床炉の運転中に整流板13の開口部13cから引っかかっていた長物や堆積していたその他の不燃物などを除去できる。加えて、整流板13の開口部13cの開口面積を拡大した後、第1温度計15で検出した温度と第2温度計17で検出した温度との温度差が予め設定した設定値T℃に戻ると、整流板13の開口部13cの開口面積を縮小させて通常の開口面積に戻すことができる。このため、流動床炉の運転を継続しながら流動媒体の流動不良を解消できる。さらに、流動床炉の運転を継続しながら流動媒体の流動不良を解消できるため、流動媒体の流動不良による運転停止頻度を低減でき、また、流動床炉の安定燃焼にも寄与できる。
Further, when the temperature difference between the temperature detected by the
また、本実施形態では、抜き出し部として漏斗状のホッパー部5を備えた場合を例示したが、抜き出し部としては、円筒状や錐形状など、様々な形状のものを用いることができる。同様に、散気部も、本実施形態で示した散気管11に限らず様々な構成、構造のものを用いることができる。また、本実施形態では、ごみ焼却施設の焼却炉として用いる場合を例示したが、たが、本発明は、炉部の底側に整流板が設けられた抜き出し部を備え、整流板上に不燃物などが堆積する可能性があれば様々な用途で用いる流動床炉に適用できる。
Moreover, although the case where the funnel-shaped
このように、本発明は、本実施形態の構成や用途の流動床炉に限らず、炉部の底側に整流板が設けられた抜き出し部を備えていれば、様々な構成や用途の流動床炉に適用できる。 As described above, the present invention is not limited to the fluidized bed furnace of the configuration and application of the present embodiment, and can be used for various configurations and applications as long as it has an extraction part provided with a rectifying plate on the bottom side of the furnace part. Applicable to floor furnace.
1 流動床炉
3 炉部
5 ホッパー部
5a テーパー部分
5b 出口部分
10 流動砂
11 散気管
13 整流板
15 第1温度計
17 第2温度計
19 モータ
21 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fluidized bed furnace 3
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