JP2007247962A - 可燃物処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可燃物を予め細破砕する必要がなく、維持管理コストの低い可燃物処理装置を提供する。
【解決手段】可燃物処理装置１は、内部に流動媒体を循環させ可燃物１０を燃焼する燃焼室２０を有する循環流動床ボイラ２２と、循環流動床ボイラ２２の燃焼室２０に投入する可燃物を燃焼室２０の輻射熱により乾燥および熱分解、さらに部分燃焼・熱分解する熱分解室３０とを備えている。熱分解室３０は、可燃物を燃焼室２０に搬送するストーカ３２を有している。可燃物処理装置１は、熱分解室３０の上流側から循環流動床ボイラ２２の燃焼室２０に向けて空気を流すエアシールボックス６６と、エアシールボックス６６の上流側に設けられたロータリバルブ６４とをさらに備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、可燃物処理装置に係り、特に石炭などの可燃物を燃焼させる循環流動床ボイラを有する可燃物処理装置に関するものである。

可燃物処理装置として用いられる循環流動床ボイラは、細破砕された石炭などの小径の可燃物を高速のガス流の中で燃焼させるものである。循環流動床ボイラで燃焼されなかった未燃分は、細かな硅砂などの流動媒体とともにサイクロンで捕集され、再び循環流動床ボイラに循環されて燃焼される。この結果、高効率でエネルギーを回収することが可能となる。

しかしながら、燃料としての可燃物はガス流に同伴させる必要があるため、循環流動床ボイラに投入する可燃物は、細破砕された石炭などの小径の可燃物に限定される。このため、循環流動床ボイラに投入する可燃物を破砕するための設備が必要となる。このような破砕設備は、大きな動力を必要とするだけではなく、破砕刃の定期的なメンテナンス交換に多額の費用がかかるなど、その維持管理費が高いという問題がある。

したがって、産業廃棄物など性状の一定でない可燃物を燃焼する場合に、可燃物を破砕することを必要とせず安定して燃焼させることができる可燃物処理装置が要望されている。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、可燃物を予め細破砕する必要がなく、維持管理コストの低い可燃物処理装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、可燃物を予め細破砕する必要がなく、維持管理コストの低い可燃物処理装置が提供される。この可燃物処理装置は、内部に流動媒体を循環させ可燃物を燃焼する燃焼室を有する循環流動床ボイラと、上記循環流動床ボイラの燃焼室に投入する可燃物を上記燃焼室の輻射熱により乾燥および熱分解、さらに部分燃焼・熱分解する熱分解室とを備えている。

上記可燃物処理装置は、上記循環流動床ボイラの燃焼室で発生した燃焼ガスから灰を分離するサイクロンと、上記サイクロンにより分離された灰を上記熱分解室に導入する灰戻し経路とをさらに備えていてもよい。

上記熱分解室は、上記可燃物を上記燃焼室に搬送するストーカを有していることが好ましい。また、上記可燃物処理装置は、上記熱分解室の上流側から上記循環流動床ボイラの燃焼室に向けて空気を流すエアシールボックスと、上記エアシールボックスの上流側に設けられた機械的シール装置と、上記エアシールボックスの下流側に設けられた機械的シール装置とをさらに備えていることが好ましい。この場合において、上記機械的シール装置としてロータリバルブまたはフラップダンパを用いることができる。

本発明に係る可燃物処理装置によれば、可燃物を燃焼室の輻射熱により乾燥および熱分解し、さらに部分燃焼・熱分解して燃焼室に投入する熱分解室を設けているので、投入された可燃物は熱分解室において熱分解により砕け、循環流動床ボイラに適したサイズとなって燃焼室に供給される。したがって、可燃物を予め細破砕しなくても可燃物処理装置に投入することができ、従来必要とされた可燃物の破砕設備が不要になる。この結果、可燃物処理装置の維持管理費を低減することができる。

以下、本発明に係る可燃物処理装置の実施形態について図１から図５を参照して詳細に説明する。なお、図１から図５において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図１は、本発明の第１の実施形態における可燃物処理装置１の構成を示す模式図である。図１に示すように、可燃物処理装置１は、可燃物１０が投入されるホッパ１２と、可燃物を燃焼する燃焼室２０を有する循環流動床ボイラ２２と、循環流動床ボイラ２２に接続された熱分解室３０と、燃焼室２０で発生した燃焼ガスから燃焼灰や流動媒体などの固体を分離するサイクロン４０とを備えている。

燃焼室２０の炉床には、空気経路２４を通じて供給される１次空気２５を噴出するための分散板２６が配置されており、分散板２６から噴出された１次空気２５によって燃焼室２０内の硅砂などの流動媒体が流動化され循環されるようになっている。また、燃焼室２０の炉床には、燃焼室２０内に投入された可燃物に含まれる不燃物２７を排出する不燃物排出経路２８が設けられている。なお、燃焼室２０の上部に位置するフリーボード２９には、空気経路５０を通じて２次空気５１が導入可能となっている。

燃焼室２０の上部はサイクロン４０に接続されており、燃焼室２０で発生した燃焼ガスがサイクロン４０に導入されるようになっている。また、サイクロン４０の下部にはシール機構４２が設けられており、このシール機構４２は灰戻し経路４４によって燃焼室２０と接続されている。

ホッパ１２の底部には、ホッパ１２に貯留された可燃物１０を切り出して熱分解室３０に供給する切り出し装置６０が設けられている。この切り出し装置６０はケーシング６１による耐圧構造を有している。切り出し装置６０の端部には、下方に延びるシュート６２が設けられており、このシュート６２の下部には、機械的シール装置としてのロータリバルブ６４が設けられている。このロータリバルブ６４によって、シュート６２側と熱分解室３０側とが遮断されるようになっている。

また、ロータリバルブ６４の下方には、空気経路６５を通じて空気５１が供給されるエアシールボックス６６が設けられている。このエアシールボックス６６に空気５１を導入することにより、熱分解室３０の上流側から循環流動床ボイラ２２の燃焼室２０に向けて空気を流し、エアシールボックス６６の圧力が循環流動床ボイラ２２の燃焼室２０の炉内圧力よりも高くなるように維持している。

なお、空気経路６５から供給されるガスは後述の理由により空気が好ましいが、エアシールボックス６６の圧力を循環流動床ボイラ２２の燃焼室２０の圧力よりも高く保つという目的を達成するためには、空気以外の燃焼排ガスや水蒸気、窒素等の不活性ガスを供給することでも同様の効果が得られることから、燃焼排ガスや水蒸気、窒素等の不活性ガスを空気経路６５を通じてエアシールボックス６６に供給してもよい。

空気経路６５から供給されるガスを空気５１とした場合、空気５１は循環流動床ボイラ２２の燃焼室２０に向けて流れ、燃焼室２０内で燃焼空気として利用される。一方、空気以外の燃焼排ガスや水蒸気、窒素等の不活性ガスを供給する場合には、これらのガスは燃焼室２０内での燃焼反応に寄与しないことから、空気５１を供給する場合よりも燃焼ガスの容積を増やすことになり、サイクロン４０や後段のボイラ（図示せず）等の容量を、空気５１を供給する場合よりも大きくする必要があるため、プラント建設費用が嵩み好ましくない。したがって、本実施形態においては空気５１を供給することが最良といえる。

エアシールボックス６６の下方には熱分解室３０が配置されており、この熱分解室３０は、可燃物を循環流動床ボイラ２２の燃焼室２０に送る搬送装置としてのストーカ３２を有している。このストーカ３２により、可燃物が安定して燃焼室２０に供給されるようになっている。ストーカ３２の下部には、空気経路３４を通じて空気５１が供給されるようになっている。

このような構成の可燃物処理装置においては、可燃物１０がホッパ１２に供給され、ホッパ１２内に貯留された可燃物１０は、切り出し装置６０によって切り出されシュート６２に集められる。この可燃物１０は、ロータリバルブ６４によって下方に排出され、エアシールボックス６６に導入される。上述したように、エアシールボックス６６の圧力は循環流動床ボイラ２２の燃焼室２０の炉内圧力よりも高く維持されているため、燃焼室２０の内部の高温ガスが外部（ホッパ１２側）に出ないようにシールがなされる。

エアシールボックス６６を通過した可燃物は熱分解室３０に供給される。熱分解室３０においては、ストーカ３２によって可燃物がゆっくりと燃焼室２０側に送られ、この間に可燃物が燃焼室２０の高い輻射熱を受けて乾燥し、次いで内部からガスが抜けて熱分解が進行する。また、空気経路３４を通じて投入される空気５１によって可燃物が部分燃焼し、さらに熱分解が進行する。そして、やがて形が崩れ、一部炭化が進んだ可燃物が燃焼室２０に投入される。なお、熱分解室３０の燃焼室２０に対する開口面積は、熱分解室３０内の可燃物が燃焼室２０の輻射熱を受けるように十分に大きいことが好ましい。

燃焼室２０に投入された可燃物は、燃焼室２０内部の高速ガス流に乗って燃焼する。可燃物に含まれる不燃物２７は、燃焼後に比重分離によって炉底に貯留され、不燃物排出経路２８を通じて排出される。燃焼室２０での燃焼により発生した燃焼ガスはサイクロン４０に導かれ、サイクロン４０内で燃焼ガスから燃焼灰や流動媒体などの固体が分離される。燃焼灰や流動媒体などの固体が分離された高温ガス４６は、後段のボイラ（図示せず）などに送られ、その熱が有効利用される。

一方、サイクロン４０に捕集された燃焼灰や流動媒体などの固体は、重力で落下し、サイクロン４０下部のシール機構４２に貯留される。シール機構４２に貯留された固体は、灰戻し経路４４を経由して燃焼室２０に戻され、分散板２６を通して導入される１次空気２５とともに高速で燃焼室２０中を循環し、流動媒体として高効率燃焼に寄与する。

上述したように、本実施形態によれば、可燃物を燃焼室２０の輻射熱により乾燥および熱分解して、さらには、空気５１によって部分燃焼・熱分解して、燃焼室２０に投入する熱分解室３０を設けているので、投入された可燃物は熱分解室３０において熱分解により砕け、循環流動床ボイラ２２に適したサイズとなって燃焼室２０に供給される。したがって、可燃物を予め細破砕しなくても可燃物処理装置に投入することができ、従来必要とされた可燃物の破砕設備が不要になる。

図２は、本発明の第２の実施形態における可燃物処理装置１０１の構成を示す模式図である。本実施形態における可燃物処理装置１０１は、エアシールボックス６６の下方にさらにロータリバルブ６７が設けられている点で、図１に示す可燃物処理装置１と異なっている。その他の点については第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。本実施形態では、エアシールボックス６６の下方にロータリバルブ６７を設けているため、燃焼室２０内の高温ガスのシールをより確実に行うことができる。

図３は、本発明の第３の実施形態における可燃物処理装置２０１の構成を示す模式図である。本実施形態における可燃物処理装置２０１は、機械的シール機構として、図１のロータリバルブ６４に代えて、モータの駆動により開閉を行う二重のフラップダンパ１６４が設けられている点で、図１に示す可燃物処理装置１と異なっている。その他の点については第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。本実施形態は、大きな可燃物を投入する場合や可燃物の投入量が多い場合に好適な例である。

図４は、本発明の第４の実施形態における可燃物処理装置３０１の構成を示す模式図である。本実施形態における可燃物処理装置３０１は、エアシールボックス６６の下方にさらにフラップダンパ１６７が設けられている点で、図３に示す可燃物処理装置２０１と異なっている。その他の点については第３の実施形態と同様であるため説明を省略する。本実施形態では、エアシールボックス６６の下方にフラップダンパ１６７を設けているため、燃焼室２０内の高温ガスのシールをより確実に行うことができる。

図５は、本発明の第５の実施形態における可燃物処理装置４０１の構成を示す模式図である。本実施形態における可燃物処理装置４０１は、サイクロン４０の灰戻し経路４４を熱分解室３０の上部に接続している点で、図１に示す可燃物処理装置１と異なっている。その他の点については第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。本実施形態では、サイクロン４０の灰戻し経路４４が熱分解室３０の上部に接続されており、サイクロン４０で分離された高温の灰や流動媒体などの固体が熱分解室３０に導入される。

すなわち、ホッパ１２から供給された可燃物１０に、サイクロン４０からの高温媒体が混合され、高温媒体の熱と燃焼室２０の輻射熱によって可燃物が熱分解され、さらに、空気５１によって部分燃焼・熱分解を受けて砕かれ、循環流動床ボイラ２２に適したサイズとなって燃焼室２０に供給される。このように、本実施形態では、燃焼室２０の輻射熱に加えて、サイクロン４０からの高温媒体の熱によって可燃物の熱分解を促進することができる。

なお、図５では、ロータリバルブ６４を用いた例を示しているが、上述した第２の実施形態のようにさらにロータリバルブ６７を追加したり、第３の実施形態のようにロータリバルブ６４に代えてフラップダンパ１６４を用いたり、さらに第４の実施形態のようにさらにフラップダンパ１６７を追加したりしてもよい。また、上述した実施形態では、熱分解室３０内の搬送装置としてストーカを用いた例を説明したが、これに限られるものではない。例えば、キルン炉により熱分解室３０内の搬送装置を構成することもできる。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

本発明の第１の実施形態における可燃物処理装置を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態における可燃物処理装置を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態における可燃物処理装置を示す模式図である。 本発明の第４の実施形態における可燃物処理装置を示す模式図である。 本発明の第５の実施形態における可燃物処理装置を示す模式図である。

符号の説明

１，１０１，２０１，３０１，４０１ 可燃物処理装置
１０ 可燃物
１２ ホッパ
２０ 燃焼室
２２ 循環流動床ボイラ
３０ 熱分解室
３２ ストーカ
４０ サイクロン
４４ 灰戻し経路
６０ 切り出し装置
６２ シュート
６４，６７ ロータリバルブ
６６ エアシールボックス
１６４，１６７ フラップダンパ

Claims (8)

1. 内部に流動媒体を循環させ可燃物を燃焼する燃焼室を有する循環流動床ボイラと、
   前記循環流動床ボイラの燃焼室に投入する可燃物を前記燃焼室の輻射熱により乾燥および部分燃焼・熱分解する熱分解室と、
   を備えたことを特徴とする可燃物処理装置。
2. 前記循環流動床ボイラの燃焼室で発生した燃焼ガスから灰を分離するサイクロンと、
   前記サイクロンにより分離された灰を前記熱分解室に導入する灰戻し経路と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の可燃物処理装置。
3. 前記熱分解室は、前記可燃物を前記燃焼室に搬送するストーカを有することを特徴とする請求項１または２に記載の可燃物処理装置。
4. 前記熱分解室の上流側から前記循環流動床ボイラの燃焼室に向けて空気を流すエアシールボックスをさらに備えたことを特徴とする請求項１から３に記載の可燃物処理装置。
5. 前記エアシールボックスの上流側に設けられた機械的シール装置をさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載の可燃物処理装置。
6. 前記エアシールボックスの下流側に設けられた機械的シール装置をさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載の可燃物処理装置。
7. 前記機械的シール装置はロータリバルブであることを特徴とする請求項５または６に記載の可燃物処理装置。
8. 前記機械的シール装置はフラップダンパであることを特徴とする請求項５または６に記載の可燃物処理装置。

Images