JP2628038B2 - 焼却灰冷却装置を備えた流動床式汚泥焼却炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、下水処理場、し尿処理場、産業廃水処理現
場より出る含水率70％以下の乾燥汚泥を流動床汚泥焼却
炉で焼却した際に生成される顆粒灰又は造粒灰を炉外に
排出して冷却する焼却灰冷却装置を備えた流動床汚泥焼
却炉に関するものである。

［従来の技術］ 現在乾燥汚泥の流動床汚泥焼却設備は少なく、したが
って顆粒灰取り出しの問題はあまり発生していない状況
にある。また発生した場合でも焼却を停止して手動で顆
粒灰の抜き出しを行うか、流動層上面の側壁に取付けて
ある溢粒ノズルより自然流出させるなど、いずれかの方
法を採用している。

［発明が解決しようとする課題］ 一般に所謂汚泥を流動床汚泥焼却炉で焼却した場合、
焼却灰は微細で排ガスと共に炉外へ排出飛散するが、予
備乾燥した汚泥又は混合汚泥（未乾燥汚泥に乾燥汚泥又
は焼却灰とを混合した汚泥）を焼却する場合は、その焼
却灰は顆粒状となる。この種の灰は流動媒体の突沸撹拌
作用により、１部は微細化され排ガスとともに炉外に排
出飛散するが、大部分は流動床内に残り流動床底部に沈
積する。

焼却炉を安定かつ連続運転させるためには、この完全
燃焼した顆粒状の焼却灰を生成量に応じて炉外に連続的
に定量的に排出する必要がある。手動排出の場合は労力
を要し、また自然流出の場合には未然の汚泥も同時に流
出するという問題があった。また排出された灰は排出後
の取扱いを容易にするため適当温度に冷却する必要があ
る。

流動床式汚泥焼却炉において、前処理しない脱水ケー
キ（脱水ケーキの乾燥処理しないものや、乾燥汚泥と未
乾燥ケーキを混合し水分調整した状態のケーキ等）を直
接焼却すると、ケーキ中の水分が蒸発する時に脱水ケー
キの塊が粉砕される。すなわち、液体が気体に変化する
時、その容積は千倍以上に増加し、その増加速度も爆発
的となり、この容積変化時の爆発力によりケーキ塊も粉
砕されながら焼却される。この場合の焼却灰は顆粒状に
ならないで微粒状となるので、焼却灰は排ガスに伴われ
て炉外に排出される。一方、前処理したケーキは水分蒸
発時の破砕力が少ないので、焼却灰は顆粒状になり炉外
に蓄積される。顆粒灰（顆粒状焼却灰）の蓄積量が多く
なると、焼却用の流動層の通過するときの圧力損失が多
くなり、流動ブロワを過負荷にさせる。したがって、安
定した焼却を維持さえるためには流動層高さを絶えず一
定に保たせる装置が必要となる。

その対策として、炉床より約1.5mの高さにオーバーフ
ローノズルを設け、顆粒灰を含んだ流動媒体が増えて
も、そのオーバーフローノズルから炉外に排出させるこ
とが知られている。この方法であると、流動層高さを絶
えず一定に保つことができるが、供給脱水ケーキの一部
がショートパスして、未然の顆粒灰も炉外に排出されて
しまう、という致命的な欠点がある。

本発明の装置は、オーバーフロー式の代わりにアンダ
ーフロー式の排出装置とすることにより上記の欠点を完
全に取り除く。すなわち、未燃分を含んだ顆粒灰の燃焼
に必要な十分の滞留時間を持たせるために、炉床部にア
ンダーフローノズルである排出管を取付け、その排出端
に排出量の規制ができるコーンバルブを設け、流動層レ
ベルを一定に保ちながら遠隔開閉操作のできる計装シス
テムを取り入れて排出装置としたものである。

この排出操作は焼却運転中に行われるため、抜き出し
た流動体は焼却温度（800℃）と同じ温度であるから、
ハンドリングを容易にするための灰冷却装置が必要とな
る。本発明では、この灰冷却装置の設置スペースをなる
べく小さくするため、灰冷却装置の中で熱移動の最も速
い流動層を利用する。その冷却温度範囲は800〜100℃で
あり、高温範囲の800〜600℃まで直接注水冷却を採用
し、それ以下の低温域はジャケット及びクーリングコイ
ル付き仕切壁による間接冷却を採用する。この方式であ
ると、過剰注水による顆粒灰の加湿が起こらない。流動
層内はジャケット及びクーリングコイルによってジグザ
グ形に区画してあるので、高温顆粒灰の低温部へのショ
ートパスがなく、冷却機出口では所要温度の灰が排出さ
れる。

また、冷却装置から排出されるガスには微粒灰を含ん
でいるので、除塵が必要であるが、本発明では後述する
ように、灰冷却装置から排気されるガス用の単独の除塵
装置を省略するために、焼却設備の集塵装置の入り口で
灰冷却装置から排気されるガスを合流させる。また、前
処理された脱水ケーキは、通常の脱水ケーキと燃焼形態
が異なり、焼却炉のフリーボードで燃焼する割合が多く
なるので、三方切替えダンパを操作して灰冷却装置から
の冷却排ガスの一部を焼却炉のフリーボードに供給して
温度を下げるものである。

本発明は、焼却灰の排出を容易にするとともに、排出
された焼却顆粒灰を迅速に冷却する装置を提供するにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は含水率70％以下の
乾燥汚泥を焼却し排ガスを集塵装置に導入する一方、焼
却炉より排出された焼却灰を冷却する灰冷却装置を備え
た流動床式焼却炉としたものである。

前記流動床式焼却炉は、炉内のウインドボックスとフ
リーボードとにそれぞれ設けた圧力検出部と、両圧力検
出部の差圧を検出して所要出力に変換する差圧変換器
と、この差圧変換器の出力値と所定基準値とを比較して
流動層レベルを一定に保持すべく焼却灰排出量を制御す
る信号を出力する流動床レベル調節計と、流動床底部近
くに設けた流動媒体を含む顆粒状焼却灰の排出管と、前
記排出管内に設けられ流動床レベル調節計の信号により
開閉駆動して流動媒体を含む顆粒状焼却灰を炉外に排出
する排出機とを有している。

前記灰冷却装置は、ウインドボックスと焼却灰流動部
とフリーボードとを有する流動床式焼却灰冷却装置であ
って、焼却灰流動部内に形成されて前記排出機より排出
された焼却灰を徐々に流動冷却させるジグザグ通路と、
焼却灰流動部の壁及びジグザグ通路を形成する壁に設け
た主冷却用水冷ジャケットと、前記流動部の上部に形成
されたフリーボード内に配置した微冷用噴霧器と、冷却
灰の出口近くに設けられて前記フリーボード内が設定温
度をこえたとき前記流動媒体を含む焼却灰に直接水噴霧
すべく微冷用噴霧器を駆動する温度調節計とを有してい
る。

また、流動床式汚泥焼却炉のフリーボード上部から集
塵装置に至る排ガスダクトに灰冷却装置からの排ガス路
を合流接続するとともに、灰冷却装置からの排ガス路の
途中に三方切替えダンパを設けて当該冷却排ガスの一部
を前記焼却炉のフリーボード内に供給しうる戻り管路を
設ける。

［作 用］ 本発明では、含水率70％以下に乾燥した乾燥汚泥又は
混合汚泥（未乾燥汚泥に乾燥汚泥又は焼却灰とを混合し
た汚泥）を流動床焼却炉にて焼却すると、焼却灰は顆粒
状となり流動床底部に沈積するが、それとともに流動床
の高さも変動し、フリーボード内の圧力とウインドボッ
クス内の圧力との差も同じように変動する。その変動す
る流動床の高さを一定に維持するため、前記フリーボー
ドと流動床の差圧の変動が所定基準値に納まるよう流動
床レベル調節計を作動せしめ、それの信号により顆粒灰
の排出機開度を連続的に比例制御し、流動床底部よりの
顆粒灰の排出を調整する。炉床面は一定高さに保持さ
れ、生成顆粒灰は流動床底部より自動的に連続定量の排
出がなされる。

ついで、排出された顆粒灰はフリーボードとウインド
ボックスと焼却灰流動部を有する冷却炉の高温灰入口に
投入され、流動しつつジグザグ通路を経て冷却灰出口に
到達する。その間焼却灰流動部壁及びジグザグ通路側壁
に設けられた水冷ジャケットと流動空気により殆んど10
0℃附近まで冷却されるが、100℃附近の微冷却は冷却灰
出口に設けた温度検出調整機により作動する直接注水用
微冷噴霧器により行なわれ、取扱い容易な冷却灰を得る
ことができる。

なお、上記流動床式冷却炉に使用された流動用空気の
排気ガスは、本設備の排ガス清浄設備に導き処理される
ので、冷却炉用の排ガス処理設備は不要である。また焼
却能力の小さな設備では前記排ガスを焼却炉フリーボー
ドに導き、アフターバーニング用の空気として使用され
る。

［実施例］ 次に本発明の構成を図面に示す実施例に基づき説明す
る。

第１図は本発明焼却灰自動排出装置の側面図を示すも
ので、１は流動焼却炉、２はウインドボックス、３は炉
床、４は流動部、５はフリーボード、６は炉床３の上面
近くに設けた排出管、７は顆粒灰の排出機、15は排出機
７から排出される顆粒灰の冷却装置である。

焼却灰自動排出装置は、第１図に示すように流動床焼
却炉１のフリーボード５及びウインドボックス２にそれ
ぞれ圧力検出部11、12を取付けて、それらを連結する差
圧変換器10と、差圧変換器10の出力により作動する流動
床レベル調節計13を設け、また流動床底部の焼却灰の排
出をするための排出機７を設ける。排出機７は、前記排
出管６に設けたコーンバルブ８の弁軸をダイヤフラムモ
ータ９に直結してなるもので、差圧変換器10とダイヤフ
ラムモータ９とを流動床レベル調節計13を介して電気空
圧系で結んだものである。なお、流動床レベル記録調節
計13の基準値及び作動範囲は焼却負荷によって異なる
が、例えば基準値を1500mmAq、作動範囲を10〜5gmmAqと
する。

次に灰冷却装置15は、第１図、第２図に示す如く、ウ
インドボックス16、焼却灰流動部17、フリーボード18よ
りなり、かつ高温灰入口19と冷却灰出口20を焼却灰流動
部17内に設ける。焼却灰流動部17には、高温灰入口19よ
り冷却灰出口20に至るジグザグ通路21を形成させる。ジ
グザグ通路21の側壁と焼却灰流動部壁とには冷却水源25
に連なる主冷却用水冷ジャケット22を設ける。また冷却
灰出口20の手前にはアラーム付き温度調節系23を設け、
それにより作動されて直接注水する微冷用噴霧器24を配
置する。なお、流動床式汚泥焼却炉のフリーボード上部
から集塵装置（図示省略）に至る排ガスダクトに灰冷却
装置15からの排ガス路を合流接続するとともに、灰冷却
装置15からの排ガス路の途中に三方切替えダンパORを設
けて当該冷却排ガスの一部を前記焼却炉の１のフリーボ
ード５内に供給しうる戻り管路を設けている。

次に作用を述べる。

流動床汚泥焼却炉１に投入され、流動部４において燃
焼完結し、生成された焼却灰は、一部は流動媒体の突沸
撹拌作用により微細化され、排ガスとともに炉外へ排出
されるが大部分は顆粒状となり、流動部３の底部の炉床
４の上部に沈積される。上記顆粒灰の沈積の進行につ
れ、流動部４の高さにも変動が起こり、フリーボード
５、ウンドボックス２の圧力も変化し、その差圧の変動
を検知部11、12をとおして差圧変換器10により検出し、
それの信号を受けて流動床レベル調節計は基準値と比較
してその差圧が基準値以内に納まるよう作動して排出機
７のダイヤフラムモータ９を比例制御し、それに弁軸を
直結されたコーンバルブも作動し顆粒灰を炉床上面に近
く設けた排出管６よりそれの生成に応じ、連続的に定量
的に自動排出する。

次いで排出機７より排出された前記顆粒灰は前記排出
機７に連設された焼却灰冷却装置15の高温灰入口より焼
却灰流動部17に投入され、ジグザグ通路21を経て、水冷
ジャケット22およびウインドボックスより吹きこまれる
流動用空気により徐々に冷却（約800℃より100℃附近
に）されながら流動を続けて冷却灰出口20に到達し、外
部へ排出され廃棄される。この際排出される顆粒灰が適
正値より高い時は、冷却灰出口近くに設けたアラーム付
き温度調節計の信号により駆動されて微冷用噴霧器24に
より前記顆粒灰への直接自動注水を行い、所要温度の顆
粒灰として系外に排出される。

また、灰冷却装置15から排出されるガスには微粒灰を
含んでいるので、除塵が必要であるが、冷却装置単独の
除塵装置を省略するために、焼却設備の集塵装置の入り
口で灰冷却装置15から排出されるガスを合流させる。ま
た、前処理された脱水ケーキは、通常の脱水ケーキと燃
焼形態が異なり、燃焼炉のフリーボードで燃焼する割合
が多くなるので、三方切替えダンパORを操作して灰冷却
装置15からの排ガスの一部を焼却炉１のフリーボード５
に供給して温度を下げるものである。

［発明の効果］ 以上のように本発明は、流動床汚泥焼却炉に於て含有
水分70％以下の乾燥汚泥を焼却した場合に生成され、流
動床底部に沈積した顆粒状焼却灰は、一部流動媒体を含
みつつ自動的に連続定量的に炉外へ排出され、また排出
された高温焼却灰も連設して設けられた灰冷却装置によ
り、約800℃より100℃程度の取扱い容易な冷却灰とする
ことができる。また灰冷却装置から排出される排気ガス
は前記流動床汚泥焼却炉の排気ガスとともに本体集塵装
置をとおして外気へ排出されるため、焼却灰冷却装置単
独の集塵装置は不要である。

また、流動床式汚泥焼却炉のフリーボード上部から放
出される排ガスと、集塵装置に導入するダクトの途中に
灰冷却装置から排気されるガスとを合流させることによ
り、灰冷却装置単独の集塵装置を不要とする。さらに、
三方切替えダンパの操作によって灰冷却装置の排気ガス
の一部を流動床式汚泥焼却炉に供給して焼却炉内フリー
ボードの温度を下げることができる、という効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る灰冷却装置を備えた流動床式汚泥
焼却炉の断面図、第２図は灰冷却装置における焼却灰流
動部の平面図である。 １……流動床式汚泥焼却炉、２……ウインドボックス、
３……流動床、４……流動部、５……フリーボード、６
……排出管、７……排出機、８……コーンバルブ、９…
…ダイヤフラムモータ、10……差圧変換器、11、12……
圧力検出部、13……流動床レベル調節計、15……灰冷却
装置、16……ウインドボックス、17……焼却灰流動部、
19……高温灰入口、20……冷却灰出口、21……ジグザグ
通路、22……水冷ジャケット、23……温度調節計、24…
…微冷用噴霧器、25……冷却水源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２３Ｇ 7/00 １０４ Ｆ２３Ｇ 7/00 １０４Ｂ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】含水率70％以下の乾燥汚泥を焼却し排ガス
   を集塵装置に導入する一方、焼却炉より排出された焼却
   灰を冷却する灰冷却装置を備えた流動床式焼却炉であっ
   て、 前記流動床式焼却炉は、炉内のウインドボックスとフリ
   ーボードとにそれぞれ設けた圧力検出部と、両圧力検出
   部の差圧を検出して所要出力に変換する差圧変換器と、
   この差圧変換器の出力値と所定基準値とを比較して流動
   層レベルを一定に保持すべく焼却灰排出量を制御する信
   号を出力する流動床レベル調節計と、流動床底部近くに
   設けた流動媒体を含む顆粒状焼却灰の排出管と、前記排
   出管内に設けられた流動床レベル調節計の信号により開
   閉駆動して流動媒体を含む顆粒状焼却灰を炉外に排出す
   る排出機とを有し； 前記灰冷却装置は、ウインドボックスと焼却灰流動部と
   フリーボードとを有する流動床式焼却灰冷却装置であっ
   て、焼却灰流動部内に形成されて前記排出機より排出さ
   れた焼却灰を徐々に流動冷却させるジグザグ通路と、焼
   却灰流動部の壁及びジグザグ通路を形成する壁に設けた
   主冷却用水冷ジャケットと、前記流動部の上部に形成さ
   れたフリーボード内に配置した微冷用噴霧器と、冷却灰
   の出口近くに設けられて前記フリーボード内が設定温度
   をこえたとき前記流動媒体を含む焼却灰に直接水噴霧す
   べく微冷用噴霧器を駆動する温度調節計とを有してい
   る、 ことを特徴とする焼却灰冷却装置を備えた流動床式汚泥
   焼却炉。
2. 【請求項２】流動床式汚泥焼却炉のフリーボード上部か
   ら集塵装置に至る排ガスダクトに灰冷却装置からの排ガ
   ス路を合流接続するとともに、灰冷却装置からの排ガス
   路の途中に三方切替えダンパを設けて当該冷却排ガスの
   一部を前記焼却炉のフリーボード内に供給しうる戻り管
   路を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の焼却灰冷却装置を備えた流動床式汚泥焼却炉。