JP2022035618A - 燃焼設備 - Google Patents

Abstract

【課題】ホッパー内での未燃燃焼体の燃焼を抑制しつつホッパーの排出不良を抑制することができる燃焼設備を提供する。
【解決手段】燃焼設備１は、内部に形成される流動層中で燃焼体を燃焼させる火炉２を含む。火炉２の下部には、前記流動層中に流動空気を噴出するための散気管３０が設けられ、火炉２の底部には、前記燃焼体の残留物を前記流動層を構成する流動媒体と共に排出するためのホッパー４が設けられている。さらに、燃焼設備１は、火炉２から排出される排ガスの一部をホッパー４内へ供給してホッパー４内の流動媒体に風圧を与える再循環装置７を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃焼設備に関する。

従来から、内部に流動層を形成し、その流動層中で廃棄物（例えば、ごみや汚泥）や燃料（例えば、バイオマスや廃プラスチック）などの燃焼体を燃焼させる火炉が知られている。このような火炉では、流動層を構成する流動媒体（一般的には砂）を流動させるために、流動層中に流動空気を噴出する必要がある。

例えば、特許文献１には、流動層中に流動空気を噴出するための散気管が下部に設けられた火炉が開示されている。この火炉では、散気管の下方に位置する底部に、燃焼体の残留物（例えば、灰や金属片など）を流動媒体と共に排出するためのホッパーが設けられている。

特開２０１１－２２６６９８号公報

ところで、特許文献１に開示されたような構成の火炉では、ホッパーが散気管の下方に位置することからホッパー内で流動媒体が流動し難く、ホッパーにラットホールやブリッジといった排出不良が発生し易い。このようなホッパーの排出不良を抑制するには、空気を用いたエアレーションやエアブラスタによってホッパー内の流動媒体に風圧（エアレーションの場合は連続的な小さい風圧、エアブラスタの場合は間欠的な大きい風圧）を与えることが考えられる。

しかしながら、空気を用いた場合には、未燃燃焼体がホッパー内で燃焼するおそれがある。

そこで、本発明は、ホッパー内での未燃燃焼体の燃焼を抑制しつつホッパーの排出不良を抑制することができる燃焼設備を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の燃焼設備は、内部に形成される流動層中で燃焼体を燃焼させる火炉であって、前記流動層中に流動空気を噴出するための散気管が下部に設けられるとともに、前記燃焼体の残留物を前記流動層を構成する流動媒体と共に排出するためのホッパーが底部に設けられた火炉と、前記火炉から排出される排ガスの一部を前記ホッパー内へ供給して前記ホッパー内の流動媒体に風圧を与える再循環装置と、を備える、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、ホッパー内の流動媒体に風圧が与えられるので、ホッパーの排出不良を抑制することができる。しかも、その風圧は酸素濃度の低い排ガスを利用して生成されるので、ホッパー内での未燃燃焼体の燃焼を抑制することができる。

本発明によれば、ホッパー内での未燃燃焼体の燃焼を抑制しつつホッパーの排出不良を抑制することができる燃焼設備が提供される。

本発明の一実施形態に係る燃焼設備の概略構成図である。 ホッパーの一部の断面図である。

図１に、本発明の一実施形態に係る燃焼設備１を示す。この燃焼設備１は、燃焼体を燃焼させる火炉２と、火炉２から排出される排ガスから熱を回収するボイラ５を含む。さらに、燃焼設備１は、第１排出路６１によりボイラ５と接続された集塵機６２と、第２排出路６３により集塵機６２と接続された煙突６５を含む。集塵機６２は例えばバグフィルタであり、第２排出路６３には誘引ファン６４が設けられている。

ただし、燃焼設備１は、必ずしもボイラ５を含む必要はなく、火炉２が第１排出路６１により集塵機６２と接続されてもよい。

火炉２内には流動層が形成される。火炉２の下部には、流動層中に流動空気を噴出するための複数の散気管３０が設けられている。散気管３０は、水平方向に並んでいる。散気管３０からの流動空気の噴出により、流動層を構成する流動媒体１０が流動する。

散気管３０には、流動空気供給装置３によって流動空気が供給される。流動空気供給装置３は、押込ファン３１と、押込ファン３１と散気管３０とを接続する供給路３２を含む。

散気管３０に供給された流動空気は、当該散気管３０に設けられた複数の噴出口から噴出される。噴出口の向きは、横向きであっても下向きであってもよい。

本実施形態では、火炉２の内部が、第１仕切壁２３および第２仕切壁２４によって燃焼室２１と熱回収室２２とに仕切られている。上述した流動層は、燃焼室２１と熱回収室２２とに跨っている。燃焼室２１内の流動層中では燃焼体が燃焼される。一方、熱回収室２２には、水蒸気を生成するおよび／または水蒸気を過熱するための熱交換器２５が配置されている。

より詳しくは、第１仕切壁２３は燃焼室２１に面し、第２仕切壁２４は熱回収室２２に面する。第１仕切壁２３と第２仕切壁２４との間には、循環路が形成されている。第２仕切壁２４の下端は散気管３０よりも上方に位置しており、第２仕切壁２４の上端は流動層の上面よりも下方に位置している。第１仕切壁２３の下端は第２仕切壁２４の下端よりも上方に位置しており、第１仕切壁２３の上端は流動層よりも上方に位置している。

また、上述した流動層は、第１仕切壁２３に対して第２仕切壁２４と反対側（すなわち、燃焼室２１内）の燃焼領域と、第１仕切壁２３から第２仕切壁２４まで（すなわち、循環路およびその下方）の循環領域と、第２仕切壁２４に対して第１仕切壁２３と反対側（すなわち、熱回収室２２内）の熱回収領域を含む。

上述した散気管３０からの流動空気の噴出は、流動層の燃焼領域および循環領域の空塔速度が、熱回収領域の空塔速度よりも大きくなるように行われる。これにより、燃焼室２１内の流動媒体が第１仕切壁２３の下方を通って循環路へ流入するとともに、循環路内の流動媒体が第２仕切壁２４の上方を通って熱回収室２２へ流入する。一方、熱回収室２２内の流動媒体は、第２仕切壁２４の下方および循環路の下方を通って燃焼室２１内へ流入する。

ただし、火炉２の構成は、これに限られるものではなく、適宜変更可能である。例えば、火炉２は熱回収室２２を含まずに、火炉２の内部の全体で燃焼体が燃焼されてもよい。

火炉２の散気管３０の下方に位置する底部には、燃焼体の残留物（例えば、灰や金属片など）を流動媒体１０と共に排出するためのホッパー４が設けられている。ホッパー４は中央に排出口４１を有し、ホッパー４の内面は排出口４１に向かって斜め下向きに傾斜している。

図１では、ホッパー４の排出口４１が１つのみであるが、ホッパー４は、燃焼室２１の中央に位置する排出口と、熱回収室２２の中央に位置する排出口の２つの排出口を有してもよい。あるいは、ホッパー４は、燃焼室２１および熱回収室２２のそれぞれの下方に、複数の排出口を有してもよい。

ボイラ５では、火炉２から排出される排ガスによって水蒸気が生成される。より詳しくは、ボイラ５は、火炉２の上方に位置する放射室５１と、放射室５１と上部同士が連通する第１煙道５２と、第１煙道５２と下部同士が連通する第２煙道５３を含む。放射室５１の壁および天井は水管パネルで構成され、第２煙道５３内には熱交換器５４，５５が配置されている。なお、第１煙道５２内にも熱交換器が配置されてもよい。ボイラ５で生成された水蒸気は、図略のタービンに送られて発電に利用される。

さらに、燃焼設備１は再循環装置７を含む。再循環装置７は、火炉２から排出される排ガスの一部をホッパー４内へ供給してホッパー４内の流動媒体１０に風圧を与えるものである。本実施形態では、再循環装置７が、集塵機６２を通過した排ガスの一部をホッパー４内へ供給する。

具体的に、再循環装置７は、誘引ファン６４の下流側で第２排出路６３から分岐してホッパー４へつながる再循環路７１と、この再循環路７１に設けられた再循環ファン７２を含む。すなわち、本実施形態では、再循環装置７が、排ガスを連続的にホッパー４内へ供給する。ただし、再循環装置７は、排ガスを連続的に供給するよりも高い圧力に圧縮して、間欠的にホッパー４内へ供給してもよい。

図２に示すように、ホッパー４には、再循環装置７から供給される排ガスが通過する複数の開口４２が設けられている。また、ホッパー４の内面には、開口４２を上方からそれぞれ覆う複数のカバー８が取り付けられている。

以上説明したように、本実施形態の燃焼設備１では、ホッパー４内の流動媒体１０に風圧が与えられるので、ホッパー４内でラットホールやブリッジが発生し難い。従って、ホッパー４の排出不良を抑制することができる。しかも、その風圧は酸素濃度の低い排ガスを利用して生成されるので、ホッパー４内での未燃燃焼体の燃焼を抑制することができる。

さらには、ホッパー４内に供給される排ガスはホッパー４内の流動媒体を流動させる効果もあるため、流動層の温度に影響を与えることなく流動層の空塔速度の維持に寄与することもできる。

また、本実施形態では、ホッパー４の各開口４２がカバー８で上方から覆われているので、開口４２からの流動媒体１０の流出を防止することができる。

（変形例）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、再循環装置７は、集塵機６２を通過する前の排ガスの一部をホッパー４内へ供給してもよい。ただし、前記実施形態のように、再循環装置７が集塵機６２を通過した排ガスの一部をホッパー４内へ供給すれば、再循環路７１が灰によって摩耗することや灰によって閉塞することを防止することができる。特に、集塵機６２に脱硫装置が設けられていれば、硫黄分のような腐食成分による再循環路７１の腐食も防止することができる。

（まとめ）
本発明の燃焼設備は、内部に形成される流動層中で燃焼体を燃焼させる火炉であって、前記流動層中に流動空気を噴出するための散気管が下部に設けられるとともに、前記燃焼体の残留物を前記流動層を構成する流動媒体と共に排出するためのホッパーが底部に設けられた火炉と、前記火炉から排出される排ガスの一部を前記ホッパー内へ供給して前記ホッパー内の流動媒体に風圧を与える再循環装置と、を備える、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、ホッパー内の流動媒体に風圧が与えられるので、ホッパーの排出不良を抑制することができる。しかも、その風圧は酸素濃度の低い排ガスを利用して生成されるので、ホッパー内での未燃燃焼体の燃焼を抑制することができる。

前記ホッパーには、前記排ガスが通過する複数の開口が設けられ、前記ホッパーの内面には、前記複数の開口を上方からそれぞれ覆う複数のカバーが取り付けられてもよい。この構成によれば、開口からの流動媒体の流出を防止することができる。

上記の燃焼設備は、前記火炉から排出される排ガスが通過する集塵機をさらに備え、前記再循環装置は、前記集塵機を通過した排ガスの一部を前記ホッパー内へ供給してもよい。この構成によれば、再循環装置の再循環路が灰によって摩耗することや灰によって閉塞することを防止することができる。

１ 燃焼設備
１０ 流動媒体
２ 火炉
３０ 散気管
４ ホッパー
４２ 開口
６２ 集塵機
７ 再循環装置
８ カバー

Claims (3)

1. 内部に形成される流動層中で燃焼体を燃焼させる火炉であって、前記流動層中に流動空気を噴出するための散気管が下部に設けられるとともに、前記燃焼体の残留物を前記流動層を構成する流動媒体と共に排出するためのホッパーが底部に設けられた火炉と、
   前記火炉から排出される排ガスの一部を前記ホッパー内へ供給して前記ホッパー内の流動媒体に風圧を与える再循環装置と、
   を備える、燃焼設備。
2. 前記ホッパーには、前記排ガスが通過する複数の開口が設けられ、
   前記ホッパーの内面には、前記複数の開口を上方からそれぞれ覆う複数のカバーが取り付けられている、請求項１に記載の燃焼設備。
3. 前記火炉から排出される排ガスが通過する集塵機をさらに備え、
   前記再循環装置は、前記集塵機を通過した排ガスの一部を前記ホッパー内へ供給する、請求項１または２に記載の燃焼設備。
   

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