JP2770888B2

JP2770888B2 - 流動床燃焼装置の燃料分散装置

Info

Publication number: JP2770888B2
Application number: JP2418202A
Authority: JP
Inventors: 禎彦前田; 勉西出; 隆夫杉本; 真一古田
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1990-12-26
Filing date: 1990-12-26
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2013-07-02
Also published as: JPH04225712A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、化学プラントから出る
廃液やＣＷＭ又はＣＷＳ等の液体燃料を燃焼させる廃液
焼却炉や燃焼ボイラ等の流動床燃焼装置の燃料分散装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、液体状の被燃焼物（以下、液
体燃料又は液体原料と言うこともある）を流動床で燃焼
させる場合には、図３に示すようにして行われている。
図３において、流動床燃焼炉１０は、下方に空気室１１
が位置し、その上方にガス分散板１２で画成された燃焼
室１３が位置されて構成されている。燃焼室１３内で
は、空気室１１から供給される空気がガス分散板１２に
仕切板１６により多数取付けられた空気分散管１５の空
気噴出口１５ａから燃焼室１３内に分散供給されて流動
媒体２１が流動化されて流動床２０が形成されている。
そして、被燃焼物である液体燃料は図１で上側に示す燃
料供給管２３によってフリーボード１３ａに供給した
り、又は、図１で下側に示す燃料供給管２２によって流
動床２０（流動媒体２１）中に供給するようにして、流
動床２０で燃焼させるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】液体の原料又は燃料を
燃焼（焼却）させる場合、特に、その液体の原料又は燃
料が廃液であり、水分を含んでいる場合には、その揮発
分は先ず液中の水分が蒸発された後、ガス状にされて燃
焼されるという過程をたどるため、流動床２０中で燃焼
しにくく、上部のフリーボード１３ａで燃焼し勝手にな
り、流動床２０の温度が上がらない。そのため、できる
だけ流動床２０中での燃焼割合を多くするため前記のよ
うに流動床２０中に燃料を投入するようにすることが求
められるが、図１の燃料供給管２２のようなパイプ状の
供給手段では燃料が局所投入になり易く、特に低負荷運
転時には分散しにくくなり流動床２０が局部加熱される
という問題がある。また、水分が多い原料は局所的投入
になると水分の蒸発熱に砂（流動媒体）の保有熱が使わ
れ、温度降下が起こり易くなる。

【０００４】なお、流動床２０中への燃料の分散を良く
するためには、前記のような燃料供給管２２を流動床２
０中に臨ませて流動床２０の周囲の四方八方に数多く設
ける必要があるが、このようにすると構造が複雑になる
ばかりか、流動床２０中に多くのパイプが存在すること
になって流動化を妨げることになり、好ましくない。本
発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、
流動床中に液状の原料又は燃料を均等に分散供給するこ
とができ流動床中で安定燃焼が行えて燃焼率を高めるこ
とができる流動床燃焼装置の燃料分散装置を得ることを
目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、（１）空気により流動媒体を流動化させて形成させた流
動床で液体燃料を燃焼させる流動床燃焼装置の燃料分散
装置であり、該燃料分散装置を、中央部に上方に開口す
る液体燃料噴出ノズルを位置させ、その周囲に上方に開
口する空気噴出ノズルを位置させ、この両方の噴出ノズ
ル部に噴出ノズルの周囲を取り囲む燃料分散キャップを
取付け、この燃料分散キャップの側周壁に周方向に間隔
をおいて燃料分散ノズルをほぼ水平状に複数個設け、該
燃料分散キャップは該液体燃料及び空気の噴出ノズル開
口上方の内壁面が中央部が上方に突となる球面状であ
り、該燃料分散ノズルは該内壁面よりも下方位置で燃料
分散キャップの側周壁に設け、て形成すると共に、この
燃料分散装置の燃料分散ノズル部を流動床中に位置させ
て設けたことを主要な特徴とする。

【０００６】（２）上記（１）の燃料分散装置におい
て、燃料分散キャップの燃料分散ノズルは燃料分散キャ
ップの底板よりも所定距離上に位置させて設けたことを
特徴とする。

【０００７】

【作用】前記（１）のような構成にすることにより、液体燃料は燃料分散装置中央部の液体燃料噴出ノズルか
ら上方に噴出されると共に空気がその周囲から上方へ噴
出され、燃料分散キャップ内で燃料と空気が混合されて
燃料分散キャップの側周壁に間隔をおいて設けた複数個
の燃料分散ノズルからほぼ水平状に流動床（砂等の流動
媒体）中に吐き出される。しかして、燃料分散装置から
はその周囲の流動床中の多方向に燃料が供給されると共
に燃料は空気と混合されていることにより流動床中に広
範囲に分散供給される。また、燃料分散キャップ内で
は、特に、燃料分散ノズル内においては燃料が空気と混
合されているため液と酸素が接触し易く、液だけの投入
よりも燃焼速度が速くなる。また、空気は液よりも容積
が大きいため、低負荷運転時で液量が少なくなっても空
気によって分散効果が変わらず得られる。

【０００８】また、噴出ノズルより噴出した液は上部の
燃料分散キャップの内壁面に衝突することにより液の一
部が蒸発してガスとして流動床中に供給されるので、着
火時間が速くされ、流動床中での燃焼割合が高められ
る。さらに、燃料分散キャップは該液体燃料及び空気の
噴出ノズル開口上方の内壁面が中央部が上方に突となる
球面状であり、該燃料分散ノズルは該内壁面よりも下方
位置で燃料分散キャップの側周壁に設けられているの
で、燃料分散キャップ内で噴出ノズルから上方へ噴出さ
れた燃料と空気が燃料分散キャップの球面状の天井面に
衝突して下方へ反転し燃料分散キャップ下方位置にある
燃料分散ノズルへ至るため、この間の時間が長くされて
この間で液と空気（酸素）が充分に接触され、流動床中
での燃焼速度がより速くされる。また、この間で両者の
混合も良好にされることにより液の一部気化が一層促進
されると共に燃料分散ノズルから確実に燃料が噴霧され
る。このため、流動床中での燃焼が一層安定して行われ
る。

【０００９】前記（２）のような構成にすると、液が底
板上で溜められることにより液の燃料分散ノズルからの
落下が防がれ、液が空気によって噴霧された状態で流動
床中に供給されやすくなり、流動床中での早い燃焼速度
及び確実な燃焼が助長される。

【００１０】

【実施例】次に、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の燃料分散装置の一実施例を示す縦
断面図、図２は図１のＩＩ〜ＩＩ線矢視断面図である。
なお、これらの図面おいて、図３と同一又は相当する部
分には同一符号を用いその説明は省略する。燃料分散装
置３０は空気室１１の上方に位置するガス分散板１２の
上部で流動床２０内に位置して取付けられている。即
ち、ガス分散板１２の仕切板１６には所定高さの空気供
給管３３がその下端開口を空気室１１内と連通されて取
付けられており、空気供給管３３の内側中央部には液体
燃料供給管３１がブラケット３１ａによって仕切板１６
に支持固定されて取付けられている。そして、この液体
燃料供給管３１の上端部は上方が開口され、断面が絞ら
れて燃料噴出ノズル３２として形成されている。

【００１１】この燃料噴出ノズル３２の外周部に位置す
る前記空気供給管３３の上端も燃料噴出ノズル３２の上
端とレベルを同一にして上方へ開口されると共に、その
上端部は上端側へ向かって縮径して断面が絞られ、前記
燃料噴出ノズル３２の上端部との間で空気噴出ノズル３
４として形成されている。液体燃料供給管３１の下端側
は図示していないが燃料供給ポンプへ接続されている。
空気供給管３３の上部には空気噴出ノズル３４や燃料噴
出ノズル３２の周囲を取り囲んで燃料分散キャップ３５
が取付けられている。燃料分散キャップ３５は、その燃
料噴出ノズル３２及び空気噴出ノズル３４の開口の上方
の内壁面（天井面）が中央部が上方へ突となる球面状に
形成されると共に、空気供給管３３の上部に固着された
水平状の底板３５ａに側周壁部を連接させて全休がドー
ム型に形成されている。

【００１２】燃料分散キャップ３５の下方位置にはその
側周壁に底板３５ａの上面よりも所定距離上方の位置に
円周方向に複数個（本実施例では９０度間隔で４個）の
燃料分散ノズル３６が水平状に取付けられている。燃料
分散ノズル３６は軸方向に所定の長さを有して側周壁の
外面よりも外側に突出されて、運転停止時の流動媒体２
１の非流動化時に流動媒体２１が燃料分散ノズル３６内
部に流入しないようにされている。このような構成の燃
料分散装置３０は燃料が流動床２０中に均等に満遍なく
供給されるようガス分散板１２に所定数、点在させて取
付けられる。そして、ガス分散板１２にはこの燃料分散
装置３０と並置して例えば図１に示したような空気分散
管１５を多数取付け、この空気分散管１５によって流動
媒体２１の流動化作用を行わせる。

【００１３】このような構成の燃料分散装置３０の作用
を説明する。ガス分散板１２上の燃焼室１３内では、空
気室１１からガス分散板１２の図示していない多数の空
気分散管を通して高温空気が燃焼室１３上方へ分散供給
されて流動媒体２１が流動化され高温（例えば８００〜
９５０℃）の流動床２０が形成されている。なお、空気
室１１には必要に応じて助燃バーナが設置され被燃焼物
の水分蒸発用等の高温空気を供給する。そして、液体燃
料（例えば温度が１００℃程度のラクタムの抽出残渣物
等の廃液）が図示しない供給ポンプによって液体燃料供
給管３１へ送られると、燃料はその上部の燃料噴出ノズ
ル３２の開口から上方へ噴出される。同時に空気が空気
室１１から空気供給管３３内へ供給されてその上方の空
気噴出ノズル３４から斜め上方の燃料噴出ノズル３２の
中心に向けて噴出される。

【００１４】このとき、空気は燃料の周囲から燃料噴出
ノズル３２の中心方向へ向かって噴出されることにより
燃料と空気は混合されながら上方へ噴出する。そして、
混合された空気と燃料は燃料分散キャップ３５の球面状
の天井面に衝突することにより反転し方向を下方に向け
て下降し、液体燃料の一部が蒸発されて蒸気となる。こ
れら液体燃料、蒸気および空気は側周壁の４個所の燃料
分散ノズル３６に流入して空気の作用により勢い良くそ
こから燃料分散キャップ３５を中心として放射状にほぼ
水平状に流動床２０中に吐き出され、流動床２０中に均
等に満遍なく供給されて流動床２０中で局所燃焼や局所
加熱が防がれて効率よく燃焼される。なお、燃料中の揮
発分は水分が蒸発した後に燃焼されることになるが、多
点から流動床２０中に燃料を分散供給することにより、
大きい熱容量を有する流動床２０中で水分を瞬時に蒸発
させることができ短時間後に揮発分を燃やすようにする
ことができるため、揮発分の流動床２０中での燃焼割合
が多くでき、フリーボード１３ａで燃える割合を少なく
することができる。

【００１５】しかして、このような液状燃料の燃焼にお
いて、流動床２０中に噴出された液体燃料は流動床２０
中に吐き出される前に燃料分散キャップ３５の内部や燃
料分散ノズル３６の内部を通過する間に燃料が空気と混
合されているため液体と空気中の酸素の接触を良好にさ
れて、流動床２０中で早い燃焼速度で効率よく燃焼され
る。また、噴出される燃料の一部は蒸気になっているた
め、着火時間が速められて流動床２０中での燃焼割合が
高いものとされる。これらにより、フリーボード１３ａ
で燃える割合も極少にされる。そして、燃料分散ノズル
３６は底板３５ａの上面から所定高さ上方位置に設けら
れているので、燃料分散キャップ３５の天井面に当たっ
た液が反転してそのまま燃料噴出ノズル３６から排出さ
れることが極力防がれて、一旦、底板３５ａの上面に当
たって上に跳ね上がり空気と共にノズル３６から排出さ
れるので分散効果が良い。また、空気量が特に少なくな
ったときでも底板３５ａ上に液が溜まるので、液のみが
流れ落ちたりすることが極力防がれる。

【００１６】本発明の燃料分散装置３０は流動床で化学
プラントの廃液等の液体を燃焼・焼却する流動床焼却炉
に、また、流動床で伝熱管を加熱して蒸気を得る流動床
ボイラ等の流動床燃焼装置に好適に用いることができ
る。流動床ボイラの燃料としてＣＷＳ（コールウォータ
スラリー）やＣＷＭ（コールウォータミクスチャー）を
用いれば、石炭焚の流動床ボイラよりも燃料ハンドリン
グが簡素化され、流動床燃焼及び伝熱によりコンパクト
なボイラとすることができる。また、本発明では燃料分
散装置３０が流動床２０中に全て埋められた場合を示し
たが、少なくとも燃料分散装置３０の燃料分散ノズル３
６が流動床２０中に、好ましくは流動床２０の下部寄り
位置にあれば良いものである。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
請求項１の構成とすることにより、液状の燃料を流動床
中の多点からほぼ水平方向に供給できることにより燃料
を流動床中に均等に分散供給できて局所燃焼による局所
加熱を防いで流動床中で均等に安定燃焼させることがで
きる。また、このことと、流動床での燃料の滞留時間を
長くできることから流動床中での燃焼率を向上させるこ
とができる。そして燃料分散キャップ内や燃料分散ノズ
ル内で液と空気の混合がなされるため液と酸素の接触を
良好にでき燃焼速度を速くすることができると共に燃料
分散キャップ内で液の一部を蒸発させて分散ノズルから
流動床中に供給することができるので、流動床中での燃
焼率をより高めることができる。

【００１８】上記の燃料分散キャップ内部での液と空気
（酸素）の接触は、燃料分散キャップが該液体燃料及び
空気の噴出ノズル開口上方の内壁面が中央部が上方に突
となる球面状であり、該燃料分散ノズルが該内壁面より
も下方位置で燃料分散キャップの側周壁に設けられてい
ることにより、燃料が噴出ノズル上端から燃料分散キャ
ップ内へ排出されて該球面状の天井内壁面に衝突して反
転し燃料分散キャップの下方位置にある燃料分散ノズル
に到達するまでの時間をもたせることができるので、こ
の間で充分に行わせることができ、流動床中での燃焼速
度をより速くすることができる。また、この間で両者の
混合が良好に行われるため液の一部気化を一層促進させ
ることができると共に燃料分散ノズルから確実に燃料を
噴霧させることができる。このため、流動床中での液体
燃料の燃焼を一層安定して行うことができる。なお、燃
料中の揮発分が多い場合でも流動床中の多点に分散供給
されることにより、水分を速く蒸発させて該揮発分の燃
焼を行わせることができるため、揮発分のフリーボード
への逃げを極力防いで流動床中での燃焼割合を多くする
ことができる。また、多水分系の廃液等の液体燃料でも
流動床中で安定燃焼させることができ空気室のバーナに
供給して水分蒸発熱量を補給するための重油等の助燃料
の供給量も低減できる。

【００１９】

【００２０】請求項２の構成とすることにより、液のみ
が燃料分散ノズルから流下することを防ぐことができ、
液の空気による流動床中への噴霧供給をより確実にする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料分散装置の一実施例を示す縦断面
図である。

【図２】図１のＩＩ〜ＩＩ線矢視断面図である。

【図３】従来構造の流動床燃焼炉を示す概略縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１０流動床燃焼炉１１空気室１２ガス分散板１３燃焼室１５空気分散管１６仕切板２０流動床２１流動媒体３０燃料分散装置３２燃料噴出ノズル３４空気噴出ノズル３５燃料分散キャップ３５ａ底板３６燃料分散ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−14006（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−201410（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−201411（ＪＰ，Ａ) 実開平１−129512（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F23G 5/30 ZAB F23C 11/02 309 F23C 11/02 312

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】空気により流動媒体を流動化させて形成
させた流動床で液体燃料を燃焼させる流動床燃焼装置の
燃料分散装置であり、該燃料分散装置を、中央部に上方
に開口する液体燃料噴出ノズルを位置させ、その周囲に
上方に開口する空気噴出ノズルを位置させ、この両方の
噴出ノズル部に噴出ノズルの周囲を取り囲む燃料分散キ
ャップを取付け、この燃料分散キャップの側周壁に周方
向に間隔をおいて燃料分散ノズルをほぼ水平状に複数個
設け、該燃料分散キャップは該液体燃料及び空気の噴出
ノズル開口上方の内壁面が中央部が上方に突となる球面
状であり、該燃料分散ノズルは該内壁面よりも下方位置
で燃料分散キャップの側周壁に設け、て形成すると共
に、この燃料分散装置の燃料分散ノズル部を流動床中に
位置させて設けたことを特徴とする流動床燃焼装置の燃
料分散装置。
【請求項２】燃料分散キャップの燃料分散ノズルは燃
料分散キャップの底板よりも所定距離上に位置させて設
けたことを特徴とする請求項１の流動床燃焼装置の燃料
分散装置。