JP2743341B2 - 流動床焼却方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流動床焼却方法および装置に関し、さらに詳
しくは都市ごみ等を流動床焼却炉で焼却処理する際に発
生する一酸化炭素（CO）等の未燃ガスの発生を抑制した
流動床焼却方法および装置に関する。

〔従来の技術〕

都市ごみ等の被焼却物を焼却処理する従来の流動床焼
却装置を第４図に示す。この装置は、焼却炉本体１と、
その下部に設けられた流動化空気13の供給管３と、該流
動化空気によって形成された流動媒体（砂等）の流動床
７と、該流動床７の上部の炉側壁に設けられた都市ごみ
等の被焼却物15の供給管と、同じく炉側壁に設けられた
２次空気の供給管17と、前記流動化空気の供給管３の下
部炉底に設けられた焼却残渣排出装置21とから構成され
る。被焼却物15は炉側壁の供給管から流動床７に投入さ
れ、流動床７で流動化空気13によって流動媒体が流動化
されるとともに被焼却物は焼却処理され、燃焼後の残渣
は一部の流動媒体とともに焼却残渣排出装置21（スクリ
ュ式移送機）によって炉外に排出され、一方燃焼排ガス
中の未燃分は炉内上部で２次空気によってさらに燃焼
し、炉頂部から排ガス19として排出される。なお、図中
助燃料等の供給装置は図示省略されている。

流動床焼却炉に都市ごみ等の形状および質の異なる被
焼却物を投入すると、流動状態にある流動層内で激しい
流動媒体（砂等）の運動によりその塊が壊され、かつ高
温の流動媒体と接触して迅速に加熱され、急激に乾燥、
そして熱分解する。都市ごみ等のように形状の不安定な
ごみを投入する場合、ごみの量と組成が経時的に変化す
る、いわゆる脈動を生じることがあるが、投入されるご
みの量と組成が脈動すれば、熱分解によって発生する可
燃性ガスの量も脈動する。これらの脈動幅がある範囲を
超えると、部分的または炉内全体に酸素不足の状態が一
瞬生じることがある。このとき高濃度のCOガスや、とき
には媒を含んだ燃焼ガスが炉外に排出される。第５図に
従来の流動床焼却炉における排ガス中のCO濃度測定例を
示したものであるが、ごみ量が安定しているときは約20
〜40ppmであるが、10分間に１回ぐらいの頻度で500ppm
を超える高濃度のCOが瞬間的に出ていることがわかる。
この場合のCO濃度の１時間平均値は150ppmであった。し
たがって瞬間的な高濃度が平均値に大きく影響している
ことが明らかである。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、都市ごみ等のように被焼却物の供給
量が一定でなく、燃焼排ガス中に高濃度COなどの不燃ガ
スが含有されることを防止し、性状または形状の不安定
な被焼却物をも完全に燃焼させることができる流動床焼
却方法および装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上述のように高濃度のCOの発生原因は瞬間的に所定量
を大きく超えた量のごみが炉内の燃焼速度の大きい流動
床に投入されるからである。しかし大きさがまちまち
で、かつ不均質なごみの性状を考えると、ごみの投入量
の脈動、厳密には投入熱量の脈動をなくすことは現実に
は非常に困難である。

本発明者は、このような問題点を解決するために、流
動床内に非流動化部分を設け、該非流動化部分に沿って
ごみが移動して徐々に流動床部へ供給するように設定す
れば、炉内でのごみの乾燥と熱分解の時間が充分長くと
れ、ごみが脈動をもって炉内に投入されても、熱分解ガ
スの発生量は比較的均一となり、このため酸素不足にな
ることもなく、燃焼が安定し、CO等の排出量も低減する
ことを見出し、本発明に到達した。

本発明方法は、ごみ等の被焼却物を流動床に供給して
焼却処理する流動床焼却方法において、流動床内に非流
動化部を形成させ、該非流動化部に被焼却物を供給し、
該非流動化部と流動化部との境界に被焼却物の移動部を
形成しつつ、該被焼却物が該移動部を経て順次流動化部
へ供給されるように被焼却物の供給量を調整することを
特徴とする。

本発明装置は、ごみ等の被焼却物を流動床に供給して
焼却処理する流動床焼却装置において、流動床内に形成
された非流動化部と、該非流動化部に被焼却物を直接供
給する手段とを有し、該非流動化部は被焼却物を該非流
動化部と流動化部の境界に沿って順次下方に移動させる
ための傾斜面を有していることを特徴とする。

〔作用〕

流動層の一部の流動化空気の供給を停止すると、そこ
の流動砂は動かなくなり、非流動化部分を形成する、そ
してこの部分が流動化している部分と隣接していると、
非流動化部分の表面の砂がゆっくりと下降して流動媒体
である砂の移動層を形成する。したがってごみをこの移
動層を形成している部分に供給すれば、ごみはまずこの
移動層の砂と混合されて燃焼を開始し、次いで移動層の
下部で燃焼速度の大きい流動化部に巻き込まれて通常の
流動床燃焼に移行することになる。したがってごみが流
動床の流動化部に直接供給されるよりも、乾燥から燃焼
開始に到るまでの時間が充分とれ、瞬間的な可燃性ガス
の大量発生を抑えることができ、一酸化炭素などの不燃
ガスの排出を防止することができる。

以下、本発明を図面によりさらに詳細に説明する。第
１図は、本発明の一実施例を示す流動床焼却炉の主要部
の断面図、第1A図は、第１図のＡ−Ａ線に沿った断面図
である。第１図において、流動床７にはその中心部にｌ
の幅だけ流動化空気を供給しない非流動化部８が設けら
れている。この非流動化部８は、図に示すようにごみが
供給される流動層の中心部の空気供給管を省略するか、
または、中心部の流動化空気供給管の空気の供給を停止
することによって簡単に形成することができる。この非
流動化部８は、ごみが投入落下する位置と一致させる必
要がある。そのためのごみ供給手段としてはシュート方
式によるもの、または細長い帯状にごみを散布すること
ができるスプレッダ等が好適である。要はごみを非流動
化部に直接供給するものであれば、どのようなタイプの
ごみ供給装置でもよい。第1A図においては、スプレッダ
式のごみ投入器15が示されている。

このような構成において、ごみはごみ投入器15から流
動床中央の非流動化部８に投入され、流動媒体７が非流
動化部の流動媒体と接する境界面11に沿って移動層９を
形成しながら下方に移動する間にごみを同伴し、ごみは
周囲の砂からゆっくり熱を受けて乾燥、熱分解、時には
燃焼もする。この流動媒体の非流動化部の幅ｌは、ごみ
の大部分が非流動化部に投入するに必要な幅が理想的で
ある。

上述の焼却装置によれば、ごみを熱分解速度の遅い流
動媒体の移動層を介して後燃焼速度の大きい流動化部に
供給するので、可燃性ガスの発生量が均一され、不完全
燃焼や高濃度のCOガス発生を防止することができる。

ところで流動床焼却炉では焼却残渣（不燃物等）は流
動化空気の供給管３の下方に移動し、排出装置21により
炉外に排出されるが、この際前述の非流動化部の表面に
形成された移動層に沿って供給されたごみが燃焼速度の
速い流動層部に入ることなく、ストレートに空気ヘッダ
13のレベルより下の部分に移行し、引き続き排出機21に
到達し、未燃物のままで炉外に抜出される可能性があ
る。

第２図および第2A図に示す実施例はこのような欠点を
改善したもので、炉中央部分の非流動化部として耐火物
からなる角錐状物23を前記流動床部に設けたものであ
る。この場前記角錐物23は長方形状となっており、長方
形状の非流動化部の長さ方向に沿ってスプレッダにより
ごみが帯状に供給されるようになっている。このような
構成において、角錐状物23の上方から供給されたごみ
は、該角錐物23の頂点からその両側に伸びる傾斜面に沿
って形成される流動媒体の移動層９に沿って順次下方に
移動し、乾燥、熱分解、焼却の過程を経て最終的に流動
床部７に入り、ここで完全燃焼処理される。この角錐状
物23は耐火物からなり、流動床部７の中央部分に設けら
れている。なお、一面がガラスで構成された常温の２次
元流動層試験機で同様な条件における流動化部と非流動
化部の境界を調べたところ、境界線は垂直線に対して約
20゜（水平に対して約70゜）の角度を有していた。これ
より該角錐部分23の傾斜面の角度（垂直線に対する角
度、第２図のθ/2）は20〜45゜が好ましい。この実施例
においても、ごみは矢印に示すように非流動化部８の表
面に形成された、移動層９に沿って順次乾燥、熱分解お
よび燃焼の順序に処理され、さらに流動層部７に移行し
て完全燃焼されるので、ごみ供給量の変化によるCO等の
異常発生を防止することができる。なお、第２図の角錐
状物は上記傾斜面を有していればその形状は特に限定さ
れるものではない。

次に第３図は、本発明の他の一実施例を示すもので、
炉本体１の壁面に沿って非流動化部８を設けたものであ
る。この場合のごみ15aの供給管は、該非流動化部８の
直上の側壁に設けられ、ごみが直接非流動化部に供給で
きるようになっている。この場合のごみの供給手段とし
ては、ごみの全量を確実に移動層部に投入落下できるシ
ュート方式が好ましい。この実施例においてもごみは移
動層９を経由して燃焼速度の速い流動床部７に供給され
るので、前述の実施例と同様に一酸化炭素濃度の急激な
上昇を防止することができる。

〔実施例〕

ごみ処理能力60t/日、流動床内径2.7mの実機流動床ご
み焼却部装置（第１図、第1A図ただし中央部の流動化空
気供給管のあるもの）を用い、中心部の空気ヘッダ２本
からの空気の供給を停止して都市ごみの焼却実験を行っ
た。運転条件を下記の第１表に示す。

上記装置から排出された排ガス中のCO濃度の連続測定
結果を第６図に示す。従来技術による運転時のCO測定結
果（第５図）と比較すれば、瞬間的な高濃度COの発生頻
度が大幅に少なくなっていることが明らかであり、その
結果、CO濃度の平均値も従来の約1/4に減少しているこ
とがわかる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、流動床焼却装置の流動層の一部を非
流動化部とし、その一部に被焼却物が順次供給される移
動層部を形成する傾斜面を形成したことにより、被焼却
物をこの移動層部を経由して燃焼速度の大きい流動層部
に供給することができるので、被焼却物の不均質、また
は形状等が不均一の被焼却物を供給してもCOのような未
燃ガスが急激に発生することはなく、燃焼排ガス中のCO
濃度等のレベルを著しく低下させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は、本発明の実施例を示す
流動床焼却炉の主要部断面図、第1A図および第2A図は、
それぞれ第１図および第２図のＡ−Ａ線に沿った矢視方
向の断面図、第４図は、従来の流動床焼却装置の説明
図、第５図および第６図は、それぞれ本発明および従来
技術による流動床焼却炉の燃焼実験結果を示す図であ
る。 １……焼却炉本体、３……流動化空気供給管、3A……炉
床ロフト、５……流動化空気供給ノズル、７……流動
床、８……非流動化部、９……移動層、11……流動床と
移動層の仮想境界線、13……流動化空気供給ヘッダ、15
……ごみ投入器（ごみ供給シュート）、15a……被焼却
物（ごみ）、17……２次空気供給管、21……焼却残渣排
出装置、23……角錐状物（耐火物）。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ごみ等の被焼却物を流動床に供給して焼却
   処理する流動床焼却方法において、流動床内に非流動化
   部を形成させ、該非流動化部に被焼却物を供給し、該非
   流動化部と流動化部との境界に被焼却物の移動層を形成
   しつつ、該被焼却物が該移動部を経て順次流動化部へ供
   給されるように被焼却物の供給量を調整することを特徴
   とする流動床焼却方法。
2. 【請求項２】ごみ等の被焼却物を流動床に供給して焼却
   処理する流動床焼却装置において、流動床内に形成され
   た非流動化部と、該非流動化部に被焼却物を直接供給す
   る手段とを有し、該非流動化部は被焼却物を該非流動化
   部と流動化部の境界に沿って順次下方に移動させるため
   の傾斜面を有していることを特徴とする流動床焼却装
   置。
3. 【請求項３】前記流動床内に形成された非流動化部が、
   垂直線に対して所定角度の傾斜面を有する、角錐状の耐
   火物からなることを特徴とする請求項２に記載の流動床
   焼却装置。