JP2519522B2 - 燃焼排ガスの循環・供給方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、乾燥汚泥、焼却灰、土砂、石炭、オイルコ
ークス等の灰分を含む粉粒体を旋回流式前溶融炉で溶融
処理し、ついで、後燃焼炉で空気を過剰に供給して未燃
ガスを完全燃焼させる方法において、溶融灰が後燃焼炉
の耐火材壁面に衝突・生長するのを防止するために、熱
回収後の低温の燃焼排ガスの一部を循環・供給する方法
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来から、汚泥等を焼却処理する技術として、流動床
式焼却炉と乾燥機とを組み合わせたものや、多段炉が知
られている。

しかし、乾燥汚泥のみを焼却すると、炉内の燃焼温度
が異常に高くなるので、従来の流動床炉や多段炉では燃
焼状態が不安定になったり、熱効率の高い焼却を行うこ
とができないという不都合がある。

この点を解決するために、本出願人は既に、乾燥汚泥
等を旋回流式前溶融炉で溶融処理し、ついで、この溶融
炉に連結された後燃焼炉で未燃分を完全燃焼させるよう
にした汚泥の焼却処理方法を開発し、特許出願している
（特願昭63−66722号）。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の旋回流式前溶融炉において、溶融炉出口燃焼ガ
ス温度は、約1500℃の高温である。そして、溶融炉出口
燃焼ガス中には、若干量の溶融灰が同伴され、これを皆
無にすることは技術的に困難である。また、溶融炉出口
燃焼ガス中の溶融灰が、後燃焼炉の炉壁（耐火材製）に
触れると、炉壁に付着して次第に生長し、大きな塊とな
るので、継続運転が不可能となる。

これらの回避手段として、従来、つぎのような技術が
知られている。

（１）後燃焼炉の炉壁をボイラのような水冷管で構成す
る。

（２）後燃焼炉の底部から低温の燃焼排ガスを供給し
て、約1500℃の高温燃焼ガスを冷却する。

しかし、上記の（ａ）の方法では、水蒸気の利用先が
ないときには、損失となり好ましくない。また、上記の
（ｂ）の方法では、底部からの循環ガスと高温燃焼ガス
との混合が悪いので、高温燃焼ガス中の灰分が炉壁面に
付着することを完全に回避することができないという不
都合がある。

本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、溶融炉の
出口高温燃焼ガスに、低温の循環ガスを対向的に衝突・
混合させることにより、高温燃焼ガス中の溶融灰を急冷
し固化させ、さらには、耐火材壁面を効果的に冷却し
て、溶融灰の耐火材壁面への衝突・生成を回避すること
ができる燃焼排ガスの循環・供給方法を提供することを
目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明の燃焼排ガスの
循環・供給方法は、灰分を含む粉粒体を旋回流式前溶融
炉で溶融処理し、ついで、後燃焼炉で未燃ガスを完全燃
焼させる方法において、旋回流式前溶融炉の1500℃前後
の出口高温燃焼ガスに対向するように、後燃焼炉の側壁
に、後燃焼炉から排出され熱回収された後の低温（100
〜250℃）の燃焼排ガスの一部を循環・供給するように
したものである。

灰分を含む粉粒体としては、乾燥汚泥、焼却灰、土
砂、石炭、オイルコークス等を挙げることができる。

この場合、循環ガスに旋回力を持たすように供給する
のが望ましい。また、この旋回力を可変とする場合もあ
る。

さらに、後燃焼炉内の出口部ガス温度を一定に保つよ
うに、循環ガスの流量を調節するのが望ましい。循環ガ
ス量は、流量が少なすぎると冷却の効果が小さく、一
方、流量が多すぎると後燃焼炉での燃焼反応が阻害され
るので、後燃焼炉出口ガス温度を検出して、その温度が
700〜900℃になるように制御することが望ましい。

〔作用〕

溶融炉の出口高温燃焼ガスに、低温の循環ガスを対向
的に衝突・混合させると、高温燃焼ガス中の溶融灰を急
冷・固化させ、溶融灰の耐火材壁面への衝突・生長が防
止される。この場合、循環ガスを旋回流で供給すると、
耐火材壁面を効果的に冷却することができ、溶融灰の耐
火材壁面への衝突・生長をより効果的に回避することが
できる。なお、耐火材壁面が約1000℃以下では、溶融ス
ラグは生長しない。また、耐火材壁面の冷却に際し、運
転条件により最適の旋回力が変化するので、旋回力の可
変機構を備えた方式とするのが望ましい。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を、一例
として、乾燥汚泥を焼却処理する場合について詳細に説
明する。ただしこの実施例に記載されている構成機器の
形状、その相対配置などは、とくに特定的な記載がない
限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のも
のではなく、単なる説明例にすぎない。

第１図は本発明の方法を実施する装置の一例を示し、
第３図は炉およびその回りを示している。

含水率約80wt％の脱水ケーキを約500℃の気流ととも
に解砕機１に供給し、搬送管２を経てサイクロン３に導
入する。サイクロン３内で含水率約10wt％の粉粒体の乾
燥汚泥と排ガスとが分離され、乾燥汚泥の大部分は高温
の燃焼空気とともに旋回流式前溶融炉４に供給され、乾
燥汚泥の一部は前記解砕機１に供給される。上記のよう
に、解砕機１と搬送管２とで気流乾燥機を構成してい
る。

旋回流式前溶融炉４は、高温燃焼ガス出口部にバッフ
ル21を、炉体内部にスラグ排出口22を備えている。前溶
融炉４内は約1000℃以上で熱分解・溶融操作され、理論
燃焼空気量の50〜100％、望ましくは60〜90％で部分燃
焼させるとともに、焼却灰の一部を溶融スラグ化させ、
生成した未燃ガスと焼却灰の残部とを流動床式の後燃焼
炉５の流動層部６へ導入する。７は空気分散板である。
後燃焼炉５においては、その後半部、すなわちフリーボ
ード部に空気供給口８から空気を過剰に導入して未燃ガ
スを完全燃焼させる。この時の総合燃焼空気比は、理論
燃焼空気量の1.1倍以上とする。

完全燃焼後の残留酸素２〜８％を含む後燃焼炉５の排
ガスは、燃焼空気用熱交換器10に導入されて空気を加熱
した後、乾燥熱風用熱交換器11に導入されて、前記サイ
クロン３からの排ガスを加熱した後、低温排ガスとなっ
てサイクロン12に導入される。このサイクロン12で焼却
灰と排ガスとが分離され、排ガスは乾式電気集塵機13に
導入され、ついで煙突14から放出される。

電気集塵機13出口の排ガスの一部は、排ガスライン９
を介して後燃焼炉５の底部の流動化ガス入口15に返流さ
れ、焼却灰を流動化させるとともに、排ガス中の残留酸
素によって未燃ガスを二次燃焼させる。16は汚泥・空気
投入口、17はバーナ、18は還元灰取出口、19は排ガスフ
ァン、20は排ガス出口である。

前溶融炉４内で生成した溶融スラグは、スラグ排出口
22から水砕スラグ槽26へ排出される。また、サイクロン
12および／または乾式電気集塵機13からの焼却灰を前溶
融炉４に投入できるように、焼却灰返送管24を設けてい
る。25は溶融スラグ突落し手段である。なお、後燃焼炉
を流動床式とする代わりに、噴流床式とすることも可能
である。

上記のように構成された装置において、電気集塵機13
の出口側と、後燃焼炉５における前溶融炉からの高温燃
焼ガスに対向する位置とを循環ガスライン31で接続す
る。この循環ガスライン31は、前記の排ガスライン９の
一部を利用しても良く、または、新たに設けても良い。
32は排ガス循環ファン、33は循環ガス供給口である。

循環ガスライン31には循環ガス流量調節弁34が設けら
れ、この弁34と後燃焼炉５内の上部に設けられた炉出口
温度検出器35とが、演算器（たとえば、温度指示制御
器）36を介して接続されて、後燃焼炉５内の出口部ガス
温度が一定になるように、循環ガスの流量を調節できる
ように構成されている。

第２図は、本発明の方法を実施する装置の他の例を示
している。すなわち、排ガスファン19の出口側に流量調
節弁37を設け、この弁37と排ガスファン19との間と、循
環ガス供給口33とを循環ガスライン31を介して接続した
ものである。他の構成は第１図の場合と同様である。

つぎに、第４図〜第11図に基づいて、循環ガスに旋回
力または可変の旋回力を持たせる構成について説明す
る。

第４図は循環ガス供給口33回りの一例を示し、中心線
ｃの上側における右側面図を第５図に、中心線ｃの下側
における右側面図を第６図に示している。すなわち、第
５図は循環ガス供給口33に循環ガスライン31を中心同士
が直交するように接続するもので、この場合は、循環ガ
スは旋回することなく直進する。しかし、第６図に示す
ように、循環ガス供給口33に循環ガスライン31を接線方
向に接続すると、循環ガスは旋回して後燃焼炉５内に供
給されることになるので、後燃焼炉５内にて急拡大して
耐火材41を冷却する。41は耐火材、42は鋼板である。

また、第７図および第８図に示すように、循環ガス供
給口33内に旋回ベーン43を移動可能に設け、移動用ロッ
ド44を引き抜いて旋回ベーン43を鎖線で示す位置に移動
させると、非旋回供給となり、移動用ロッド44を押し込
んで旋回ベーン43を実線で示す位置に移動させると、旋
回供給となるように構成することもできる。第９図は旋
回ベーン43の一例を示している。

さらに、第10図および第11図に示すように、循環ガス
供給口33の入口部に、この供給口33より断面積の大きい
円筒部45を接続し、この円筒部に循環ガスライン31を接
続するとともに、円筒部内の周辺部に沿って整流板46を
設け、さらに、この整流板の内側に旋回ベーン47を角度
可変に設けて、旋回ベーン47の角度を変えることによ
り、旋回力を可変とするように構成することもできる。

〔発明の効果〕

本発明は上記のように構成されているので、つぎのよ
うな効果を奏する。

（１）溶融炉出口の高温燃焼ガスに、低温の循環ガスを
対向して衝突・混合させることにより、高温燃焼ガス中
の溶融灰を急冷し固化させることができ、溶融灰の耐火
材壁面への衝突・生長を回避することができる。

（２）また、循環ガスを旋回供給する場合は、耐火材壁
面を効果的に冷却することができ、溶融灰の耐火材壁面
への衝突・生長をより効果的に回避することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃焼排ガスの循環・供給方法を実施す
る装置の一例を示すフローシート、第２図は本発明の方
法を実施する装置の他の例を示すフローシート、第３図
は第１図および第２図における旋回流式前溶融炉および
後燃焼炉を示す断面説明図、第４図は循環ガス供給口回
りの一例を示す断面説明図、第５図は同右側面図（第４
図の中心線ｃより上側の部分）、第６図は他の例におけ
る右側面図（第４図の中心線ｃより下側の部分）、第７
図は循環ガス供給口回りの他の例を示す断面説明図、第
８図は同右側面図、第９図は第７図における旋回ベーン
の一例を示す説明図、第10図は循環ガス供給口回りのさ
らに他の例を示す断面説明図、第11図は同右側面図であ
る。 １……解砕機、２……搬送管、３……サイクロン、４…
…旋回流式前溶融炉、５……後燃焼炉、６……流動層
部、７……空気分散板、８……空気供給口、９……排ガ
スライン、10……燃焼空気用熱交換器、11……乾燥熱風
用熱交換器、12……サイクロン、13……乾式電気集塵
機、14……煙突、15……流動化ガス入口、16……汚泥・
空気投入口、17……バーナ、18……還元灰取出口、19…
…排ガスファン、20……排ガス出口、21……バッフル、
22……スラグ排出口、24……焼却灰返送管、25……溶融
スラグ突落し手段、26……水砕スラグ槽、31……循環ガ
スライン、32……排ガス循環ファン、33……循環ガス供
給口、34……循環ガス流量調節弁、35……炉出口温度検
出器、36……演算器、37……流量調節弁、41……耐火
材、42……鋼板、43……旋回ベーン、44……移動用ロッ
ド、45……円筒部、46……整流板、47……旋回ベーン

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】灰分を含む粉粒体を旋回流式前溶融炉で溶
   融処理し、ついで、後燃焼炉で未燃ガスを完全燃焼させ
   る方法において、旋回流式前溶融炉の出口高温燃焼ガス
   に対向するように、後燃焼炉の側壁に、後燃焼炉から排
   出され熱回収された後の低温の燃焼排ガスの一部を循環
   ・供給することを特徴とする燃焼排ガスの循環・供給方
   法。
2. 【請求項２】循環ガスに旋回力を持たすように供給する
   請求項１記載の燃焼排ガスの循環・供給方法。
3. 【請求項３】循環ガスに可変の旋回力を持たすように供
   給する請求項１記載の燃焼排ガスの循環・供給方法。
4. 【請求項４】後燃焼炉内の出口部ガス温度を一定に保つ
   ように、循環ガスの流量を調節する請求項１、２または
   ３記載の燃焼排ガスの循環・供給方法。