JP2561277Y2 - 循環型ボイラ燃焼装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、例えば都市ごみなど
の廃棄物を処理して得られた廃棄物による固形物燃料を
燃焼せしめる循環型ボイラ燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば都市ごみなどの廃棄物を従
来から知られている流動床式循環型ボイラによる燃焼装
置で燃焼する場合には、流動化速度，流動開始速度，終
末速度等といった一定の燃焼条件下で行なうことが必要
である。そして、均一に燃焼するには通常３〜５sec の
時間が必要とされている。

【０００３】最近開発されてきている都市ごみなどの廃
棄物を処理して得られる固形物を燃焼する場合にも、上
記都市ごみなどの廃棄物とほぼ同じ燃焼条件下で行われ
ている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】ところで、上記廃棄物
や廃棄物による固形物燃料を３〜５sec 程度で燃焼する
と、均一に燃焼されないため流動化速度を早めると、燃
焼時間が不足し、燃えないごみ（未燃ごみ）が発生して
キャリーオーバーしてＮＯｘや有害物質が排出されてし
まうという問題がある。

【０００５】また、キャリーオーバーさせずに３〜５se
c 程度の時間を保持するには、従来の循環型流動槽では
容量的に不足し、充分な容量を満足させるには循環型流
動槽の高さを従来より例えば倍程度の高さにしなければ
ならず効率が悪いという問題があった。

【０００６】この考案の目的は、上記問題点を改善する
ために、従来の循環型流動槽の高さを余り高くすること
なく、例えば廃棄物による固形物燃料を均一な安定した
燃焼条件下で燃焼すると共に、ＮＯｘや有害物質などを
外部へ排出しないようにした循環型ボイラ燃焼装置を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１によるこの発明の循環型ボイラ燃焼装置は、
循環型流動槽（１９）内の下部に一次燃焼室（２３）
を、上部に二次燃焼室（２５）を形成せしめると共に、
前記一次燃焼室（２３）と二次燃焼室（２５）を遮断開
放せしめる穴（４９）を設けた分離室（２１）を一次燃
焼室（２３）と二次燃焼室（２５）との間に設け、前記
一次燃焼室（２３）から二次燃焼室（２５）へ燃焼ガス
を供給すべく、前記分離室（２１）の穴（４９）の外周
に形成した穴（５１）および連通管（５３）を介して前
記一次燃焼室（２３）と二次燃焼室（２５）を連通せし
め、未燃物およびアッシュを循環せしめるためのホット
サイクロン（５７）を、配管（５９），（５５）で前記
一次燃焼室（２３），二次燃焼室（２５）にそれぞれ接
続せしめてなることを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】この考案の循環型ボイラ燃焼装置を採用するこ
とにより、循環型流動槽（１９）内に例えば廃棄物によ
る固形物燃料を供給して固形物燃料を燃焼せしめると、
循環型流動槽（１９）の下部内に形成された一次燃焼室
（２３）で一次燃焼された後、燃焼ガスは分離室（２
１）の穴（５１），連通管（５３）を経て循環型流動槽
（１９）の上部内に形成された二次燃焼室（２５）で二
次燃焼を行ない、この二次燃焼室（２５）から配管（５
５），ホットサイクロン（５７），配管（５９）を介し
て一次燃焼室（２３）へ未燃物およびアッシュを循環せ
しめることにより、完全燃焼が行われて均一な安定した
燃焼が行われる。

【０００９】而して、循環型流動槽（１９）の高さを余
り高くすることなく、３〜５sec の充分な燃焼時間で行
われるので、ＮＯｘや有害物質などを外部へ排出されな
くなり、環境保全が維持される。

【００１０】

【実施例】以下、この考案の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。

【００１１】まず、本実施例で使用される廃棄物による
固形物燃料を得る製造方法について説明する。

【００１２】図２を参照するに、例えば一般家庭あるい
は事務所から排出されるごみなどの廃棄物Ｇは、紙，ダ
ンボール，繊維類などの可燃物と、鉄，アルミ，ガラ
ス，土，石などの不燃物と、これらに含まれる水分など
で構成されており、例えばトラック，パッカー車などの
運搬車などで運ばれてきて、一旦、ピットなどからなる
廃棄物受入れ槽１に投入される。この廃棄物受入れ槽１
から必要な量だけ、必要な時期に廃棄物Ｇが解砕機３に
投入される。

【００１３】この解砕機３は、例えば油圧低速駆動型の
引裂き粗破砕機で、具体的な構造は公知であるため、詳
細な説明は省略するが、回転数がそれぞれ異なる２また
は３軸を有し、各軸の外周にはそれぞれ複数の刃が備え
られている。

【００１４】而して、投入された廃棄物Ｇを、回転数が
それぞれ異なる２または３軸の回転引裂刃によりくわえ
込み、引裂き、強固なものまで突き破って、低速，高ト
ルクの油圧駆動によりゆっくり引裂かれ、本体下部の排
出口から排出される。この解砕機３の駆動は油圧駆動方
式となっており、可変吐出アキシャルピストンポンプを
使用することにより、通常負荷時は、高速，低速トルク
にて、負荷増大時に低速，高速トルク運転と負荷の必要
に応じて軸回転数を可変とすることができるため、破砕
負荷については、常時最適状態にて運転制御が可能とな
っている。

【００１５】この解砕機３で解砕された第１廃棄物Ｇ１
は、例えばベルトコンベアなどからなる第１選別機５に
送られる。この第１選別機５には磁選機が備えられてい
て、この磁選機により鉄，非鉄などの金属が除去される
と共に有害危険物などが除去される。また、この第１選
別機５では、ビン，ブロックなどの中粒形無機物が選別
されて除去される。

【００１６】第１選別機５で金属，無機物が除去される
と、第２廃棄物Ｇ２は破砕機７に送られる。この破砕機
７は例えばハンマミルなどからなっており、この破砕機
７で第２廃棄物Ｇ２はさらに細かく粉砕される。この破
砕機７で細かく粉砕された第３廃棄物Ｇ３は、例えば磁
選機，篩分器，比重差分離機などからなる第２選別機９
に送られる。この第２選別機９では、第１選別機５で除
去しきれなかった細かな金属や無機物が除去されて、第
４廃棄物Ｇ４が混合加熱反応器１１に投入される。この
混合加熱反応器１１またはこれ以前の工程で、アルカリ
土類酸化物例えばＣａＯなどの反応剤が廃棄物に対して
例えば５〜１０％の割合で添加される。

【００１７】前記混合加熱反応器１１は例えば回転式６
角ミキサ，リボンミキサ、あるいは移動スクリュ式撹拌
機などからなっていて、貯留されながら一定時間加熱し
て混合される。この混合加熱反応器１１における加熱手
段としては、熱風や加熱チューブで行なうことにより、
反応速度を早くさせることができる。密閉状態下、例え
ば６０℃以上１００℃以下で１時間以上行なうのが好ま
しい。

【００１８】次いで、混合加熱反応器１１で反応された
第５廃棄物Ｇ５を圧縮成型器１３に投入して圧縮作用に
よって密度を高めた上で、押出して粒状に成型される。
この圧縮成型器１３で粒状に成型された第６廃棄物Ｇ６
は乾燥固化器１５に投入される。この乾燥固化器１５で
は、温度を例えば１３０〜２３０℃まで上げ、殺菌を行
ない、熱化学変化を完了させると共に、水分を除くと同
時に含有しているアルカリＣａ（ＯＨ）₂ などをＣＯ₂
ガスで中和し固化させることによって廃棄物による固形
物燃料Ｓが得られる。なお、上記乾燥固化器１５から混
合加熱反応器１１へ必要に応じてフィードバックされる
こともある。

【００１９】こうして得られた廃棄物による固形物燃料
Ｓは、都市ごみ中の窒素分がアンモニア分として除去さ
れ、燃料自体に含まれる窒素分によるＮＯｘの発生負荷
を下げ、クリーンエネルギーとしての品質向上を図るこ
とができる。

【００２０】この製造方法により、固形物燃料Ｓを、流
動床式循環型ボイラーに適した燃料として製造すること
が機械的に負荷が少なく燃焼特性から見ても効果的であ
ることを確認している。概ね５mm〜１０mmの粒状に製造
することが機械的に容易であり、かつ効果的である。

【００２１】上述した廃棄物Ｇを廃棄物受入れ槽１へ投
入してから乾燥固化器１５までの処理工程を経て廃棄物
による固形物燃料Ｓを製造するに際して、廃棄物受入れ
槽１または解砕機３に、アルカリ土類金属酸化物として
の例えばＣａＯを、脱臭および腐敗醗酵の抑制等を目的
として都市ごみなどの廃棄物Ｇに対して添加して物理化
学的反応処理が行われる。この場合、ＣａＯの添加量は
全添加量の０〜３０％程度が好ましい。３０％を越えて
も余り効果を発揮するものではない。

【００２２】すなわち、実際に、廃棄物受入れ槽１また
は解砕機３にＣａＯを投入することによって、これまで
のこの種の施設が共通して克服しなければならなかった
都市ごみの受入貯留施設からの悪臭の発生等を防ぐこと
ができる。そしてＣａＯの作用によって腐敗・醗酵、昆
虫の発生などを抑制する効果がある。

【００２３】また、都市ごみの解砕を行なう解砕機３に
おいても事前にＣａＯが投入されることによって、悪臭
の防止、更には嫌気性醗酵物の付着によるプラントの腐
食などを防止することができる。廃棄物受れ槽１への投
入量は全投入量の１０％〜２０％の範囲で行なうことが
望ましい。

【００２４】また、前記第１選別機５で選別された第２
廃棄物Ｇ２を破砕機７に投入する際に、ＣａＯも一緒に
投入して、混合および第１次のＣａＯによる化学反応を
行なわしめる。この場合におけるＣａＯの添加量は、全
添加量の０〜５０％を添加して物理化学的反応処理する
のが望ましい。

【００２５】破砕機７に投入する目的は、破砕機７内に
おいてＣａＯとごみが均一に混合すると同時に固体と固
体の接触を機械的に行ない、ＣａＯによる反応を促進す
ることができる。従来のこの種の破砕工程から発生する
都市ごみの粉じんは、生物的に活性なものであり、かつ
病原菌による環境への影響が少なからず認められてい
る。この点で、破砕機７内にＣａＯを投入することによ
って反応を促すばかりではなく、工場内における労働環
境の改善に著しい効果をあげることができる。

【００２６】さらに、前記混合加熱反応器１１に第２選
別機９で選別された第４廃棄物Ｇ４を投入すると同時に
ＣａＯを投入してもよい。この場合におけるＣａＯの添
加量は全添加量の２０％〜１００％が望ましい。この工
程でＣａＯを投入する目的はＣａＯによる反応を完結に
するためのものである。

【００２７】場合によっては、廃棄物受入れ槽１，解砕
機３，破砕機７および混合加熱反応器１１のすべてにＣ
ａＯを適宜な添加量でもって添加することも可能であ
る。

【００２８】したがって、ＣａＯを添加し、都市ごみと
反応させ、物理化学的に安定な物質に転換し、かつアン
モニアなどのＮｏｘ成分をごみの中から除外するための
工程である。圧縮成型された粒状の中間生成物は、加熱
とＣａＯの発熱反応によって５０℃以上の温度を持って
いる。

【００２９】これを次の乾燥工程において水分を除き、
かつＣａＯと燃焼ガス中の炭酸ガスとの反応によって固
化し、取扱い易い中間生成物としての廃棄物による固形
物燃料Ｓが得られることになる。

【００３０】次に、前述した製造方法によって得られた
廃棄物によって得られた廃棄物による固形物燃料Ｓを効
率的に燃焼せしめる循環型ボイラ燃焼装置について説明
する。図１を参照するに、例えば廃棄物による固形物燃
料Ｓの循環型ボイラ燃焼装置１７は、循環型流動槽１９
を備えており、この循環型流動槽１９内における高さ方
向のほぼ中央高さ部分には分離室２１を境にして、分離
室２１の下部には一次燃焼室２３が形成されていると共
に、分離室２３の上部には二次燃焼室２５が形成されて
いる。

【００３１】この一次燃焼室２３における下部にはガス
分離機構２７が設けられていると共に、このガス分離機
構２７上には空気が分散して均一に燃焼させるため任意
の高さに砂２９が積載されている。前記ガス分離機構２
７における下部の循環型流動槽１９における左側壁には
エアパイプ３１の一端が接続されていると共に、エアパ
イプ３１の他端にはブロワ３３が設けられている。この
エアパイプ３１の途中にはエアの供給量をコントロール
するためのコントロールバルブ３５が設けられている。

【００３２】また、前記循環型流動槽１９における左側
壁には配管３７の一端が接続されていると共に、配管３
７の他端は燃焼部３９に接続されている。さらに、前記
ガス分離機構２７上に積載されている砂２９における循
環型流動槽１９の右側壁には前記砂２９の排出用パイプ
４１と供給用パイプ４３の一端が接続されていると共
に、それぞれの排出用パイプ４１，供給用パイプ４３の
他端は分離板４５を介して砂用のタンク４７に連通され
ている。

【００３３】前記分離室２１は例えば円盤状のリング２
１Ａ，２１Ｂで適宜な間隔で形成されていると共に、こ
のリング２１Ａ，２１Ｂのほぼ中央部には二次燃焼室２
５から一次燃焼室２３へ未燃物およびアッシュを循環さ
せるための穴４９が形成されていると共に、前記リング
２１Ａ，２１Ｂの外周部には適宜な大きさからなる適数
（本実施例では複数）の穴５１が形成されている。この
リング２１Ａに形成された各穴５１は連通管５３を介し
て二次燃焼室２５に連通されている。

【００３４】前記二次燃焼室２５を形成せしめている循
環型流動槽１９における右側壁上部には配管５５の一端
が接続されていると共に、配管５５の他端はホットサイ
クロン５７に接続されている。前記二次燃焼室２５に
は、図示省略のエアパイプが接続されていてもよい。こ
のホットサイクロン５７のほぼ中央部における下面は配
管５９の一端が接続されていると共に、この配管５９の
他端は前記一次燃焼室２３の右側壁に接続されている。

【００３５】前記ホットサイクロン５７の上面には配管
６１の一端が接続されていると共に、配管６１の他端は
過熱器６３に接続されている。しかも、この過熱器６３
の右側壁上部には配管６５の一端が接続されていると共
に、配管６５の他端は図示省略の例えば発電機に接続さ
れている。

【００３６】前記過熱器６３の右側壁における下部に
は、図示省略の空気予熱器，電気集塵器，熱交換器を経
て煙突から排煙されるための配管６７の一端が接続され
ている。また過熱器６３のほぼ中央部における下面には
配管６９の一端が接続されていると共に、配管６９の他
端は図示省略のアッシュサイロへ接続されている。

【００３７】さらに、前記一次燃焼室２３を形成せしめ
ている循環型流動槽１９の左側壁には廃棄物による固形
物燃料Ｓを図示省略の貯留タンクから前記ガス分離機構
２７上に積載されている砂２９の上に一定の量供給する
ための供給パイプ７１の一端が接続されている。

【００３８】前記分離室２１を形成せしめているリング
２１Ａと２１Ｂとの間には分離板７３が設けられて、こ
の分離板７３は流体シリンダ７５に装着されたピストン
ロッド７７の先端に取付けられている。流体シリンダ７
５の作動によりピストンロッド７７が伸縮動することに
よって分離板７３が図１において左右方向へ移動し、前
記リング２１Ａ，２１Ｂのほぼ中央にあけられた穴４９
を遮断したり、あるいは開放したりされるようになって
いる。

【００３９】上記構成により、図示省略の貯留タンクか
ら廃棄物による固形物燃料Ｓを供給パイプ７１を経て循
環型流動槽１９におけるガス分離機構２７上に積載され
ている砂２９の上に一定の量を送り込む。次に、ブロワ
３３を作動させると共にコントロールバ３５をコントロ
ールしながら開かせて配管３１よりガス分離機構２７の
下方における循環型流動槽１９内にエアを送り込む。さ
らに燃焼部３９から配管３７を介してガスを送り込むこ
とによって廃棄物による固形物燃料Ｓの燃焼が開始され
る。

【００４０】一次燃焼室２３で固形物燃料Ｓが浮遊懸濁
させて一次燃焼が行われた後、燃焼ガスは複数の穴５
１、連通管５３を経て二次燃焼室２５で再度浮遊懸濁し
て二次燃焼が行われる。二次燃焼された燃焼ガスは配管
５５を経てホットサイクロン５７へ送られ、キャリーオ
ーバーされた未燃物およびアッシュは一次燃焼室２３に
戻されて循環される。

【００４１】そして、二次燃焼室２５で二次燃焼が行わ
れてもまだ不完全燃焼である場合には、流体シリンダ７
５を作動させてピストンロッド７７を縮めると分離板７
３が図１において左方へ移動し、二次燃焼室２５の中に
おける未燃物およびアッシュは穴４９を経て一次燃焼室
２３に戻されることにより、未燃ガスおよびアッシュは
一次燃焼室２３と二次燃焼室２５との間を循環せしめら
れる。

【００４２】而して最低必要な３〜５sec の燃焼時間で
ホットサイクロン５７に送られた燃焼ガスはホットサイ
クロン５７で選別された後に、二次的に加えられるホッ
トエアによって完全燃焼して蒸気は配管６１を経て過熱
器６３に送られる。過熱器６３では高温高圧となって蒸
気は配管６７を経て図示省略の例えば発電機が起動され
ることになる。また過熱器６３で発生した排ガスは配管
６７をへて図示省略の排ガス処理装置を経て外部へ排出
される。さらに過熱器６３で発生したアッシュは配管６
９を経て図示省略のアッシュサイロへ送られることにな
る。

【００４３】一次燃焼室２３で廃棄物による固形物燃料
Ｓが燃焼される際に、固形物燃料Ｓと共に砂２９が一緒
に含有して、砂２９により空気の分散がよく行われて均
一な燃焼が行なわれる。そして、燃焼時に浮遊した砂と
固形物燃料Ｓに含有している塵埃によって重い砂は排出
用パイプ４１からタンク４７へ戻され、良好な砂が供給
パイプ４３を経てガス分離機構２７上に戻されるように
なっている。

【００４４】このように、循環型流動槽１９は分離室２
１を境にして下部に一次燃焼室２３を、上部に二次燃焼
室２５を形成しているから、未燃物およびアッシュを循
環せしめるようにしたことにより、ガスと燃料Ｓとの混
合接触が激しく、かつ均一に行われて、最低必要な３〜
５sec の燃焼時間を保持できると共に、均一な安定した
完全燃焼が行われて、燃料中のカルシウム材と燃焼ガス
の接触時間を可能な限り長くとり、排気ガス中のＣｌや
ＳＯｘ，ＮＯｘなどを減らし配管６７から外部へＮＯｘ
や有害物質などを排出させることを防止できて環境保全
を守ることができる。さらに循環型流動槽１９の高さを
従来よりも余り高くする必要がなく、空気率を低くして
熱効率の高い燃焼が可能となる。

【００４５】また、二次燃焼室２５を形成せしめること
により、未燃物およびアッシュを再循環させ、固体側の
燃焼率を著しく高めることができると共に、ホットサイ
クロン５７の負荷も減り、メカニカルな排出フィードな
どを容易にすることができる。配管６７から排ガス処理
装置へ排ガスが持って行かれるが、微粉ＣａＯがキャリ
ーオーバーされて集塵機で捕集された過程まで含め長い
フロー全体でガスの洗浄化作用が行われる。

【００４６】なお、この考案は、前述した実施例に限定
されることなく、適宜の変更を行なうことにより、その
他の態様で実施し得るものである。

【００４７】

【考案の効果】以上のごとき実施例の説明より理解され
るように、この考案によれば、実用新案登録請求の範囲
に記載されたとおりの構成であるから、循環型流動槽
（１９）の下部に一次燃焼室（２３）を、上部に二次燃
焼室（２５）、これらを分離する遮断、開放可能な分離
室（２１）及び連通する連通管（５１）を形成せしめ
て、未燃物およびアッシュを循環せしめるようにしたこ
とにより、最低必要な３〜５sec の燃焼時間を保持でき
ると共に、均一な安定した完全燃焼が行われて、過熱器
から外部へＮＯｘや有害物質などを排出させることを防
止できて環境保全を守ることができる。さらに、循環型
流動槽の高さを従来よりも余り高くする必要がなく、熱
効率の高い燃焼が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係る廃棄物による固形物燃料を燃焼
せしめる一実施例の循環型ボイラ燃焼装置の概略説明図
である。

【図２】この考案に用いられる廃棄物による固形物燃料
を製造する一例の工程説明図である。

【符号の説明】

１７ 循環型ボイラ燃焼装置 １９ 循環型流動槽 ２１ 分離室 ２３ 一次燃焼室 ２５ 二次燃焼室 ２７ ガス分離機構 ２９ 砂 ４５ 分離板 ４９，５１ 穴 ５３ 連通管 ５５，５９ 配管 ５７ ホットサイクロン ６３ 過熱器 ６９ 配管 ７３ 分離板 ７７ 流体シリンダ ７９ ピストンロッド

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 循環型流動槽（１９）内の下部に一次燃
   焼室（２３）を、上部に二次燃焼室（２５）を形成せし
   めると共に、前記一次燃焼室（２３）と二次燃焼室（２
   ５）を遮断開放せしめる穴（４９）を設けた分離室（２
   １）を一次燃焼室（２３）と二次燃焼室（２５）との間
   に設け、前記一次燃焼室（２３）から二次燃焼室（２
   ５）へ燃焼ガスを供給すべく、前記分離室（２１）の穴
   （４９）の外周に形成した穴（５１）および連通管（５
   ３）を介して前記一次燃焼室（２３）と二次燃焼室（２
   ５）を連通せしめ、未燃物およびアッシュを循環せしめ
   るためのホットサイクロン（５７）を、配管（５９），
   （５５）で前記一次燃焼室（２３），二次燃焼室（２
   ５）にそれぞれ接続せしめてなることを特徴とする循環
   型ボイラ燃焼装置。