JP2948872B2 - 廃棄物の流動層燃焼方法 - Google Patents

廃棄物の流動層燃焼方法

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JP2948872B2 JP16631390A JP16631390A JP2948872B2 JP 2948872 B2 JP2948872 B2 JP 2948872B2 JP 16631390 A JP16631390 A JP 16631390A JP 16631390 A JP16631390 A JP 16631390A JP 2948872 B2 JP2948872 B2 JP 2948872B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、廃棄物の流動層燃焼方法に関し、特に都市
ごみ等のように経時的に量および質が異なる可燃物を流
動層の形成下に燃焼させる燃焼方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、都市ごみ等を焼却する流動層燃焼炉の問題点の
1つとして、供給されるごみの量および質の時間変動に
伴って排ガス中に未燃分が残り、黒煙または一酸化炭素
等の有害ガスを生成するという問題がある。これは炉の
規模が小さくなるほど、ごみの大小の影響が大きく、大
きな問題となる。これを解決するために、供給されるご
みの量および質に応じてあらかじめ空気量その他を先行
制御する方法や、ごみを細かく破砕して定量的に炉内へ
投入する方法が提案されているが、設計上の制約が多
く、実用化は困難であった。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は、上記流動層燃焼装置に特有の問題を
解決し、流動層炉内に投入する廃棄物の量、質の時間的
変動があっても、これに左右されずに緩慢な燃焼速度で
廃棄物を完全に燃焼させ、炉外へのCOガス等の排出を防
止し、またボイラ等に用いた場合の蒸気回収率も向上さ
せることができる流動層燃焼方法を提供することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、流動層部に1次空気の供給ノズルを多数有
する散気管を多数配列した流動層炉を用い、該散気管か
ら1次空気を供給して廃棄物を燃焼させ、さらに空塔部
で2次空気の供給下に燃焼ガス中の未燃分を燃焼させる
廃棄物の流動層燃焼方法において、前記各散気管に開閉
ダンパを含む空気供給量調節手段を設け、空気流量Uo
最少流動化空気量Umfとの比Uo/Umfがダンパ開時に1.4〜
4、ダンパ閉時に0.5〜2の範囲になるように、それぞ
れ1〜10秒および10〜100秒の間隔でダンパ開閉を行う
とともに、空塔部において2次空気を気体の流れ方向に
沿って2個所以上から送入することを特徴とする廃棄物
の流動層燃焼方法である。
本発明において燃焼される可燃物は、都市ごみ等のよ
うに経時的に量および質が異なるもので、嵩密度、水分
量、発熱量等が経時的に変化するものが好適である。都
市ごみの他にこのように量および質が異なる可燃物であ
ればいずれも本発明を適用することができ、これらの例
としては汚泥、鉱石等が挙げられる。
本発明においては、燃焼用1次空気を供給する散気管
に開閉ダンパを設け、1次空気の流量Uoと流動化最少空
気量Umfとの比Uo/Umfがダンパ開時に1.4〜4、ダンパ閉
時に0.5〜2の範囲になるように、それぞれ1〜10秒お
よび10〜100秒の間隔でダンパ開閉を行うものである
が、上記ダンパ開の時間が1秒未満では流動化用空気に
よる撹拌が不充分であり、またダンパ開の時間が10秒を
超えると、燃焼に寄与する空気が過剰になり、CO低減効
果が得られなくなる。また、ダンパ開時のUo/Umfが4を
超えると、流動化用空気を過剰に供給することになり、
運転コストが上昇し、また燃焼ガスに灰が同伴され易く
なる。一方、ダンパ開時のUo/Umfが1.4未満の場合は、
流動層の撹拌効果が充分ではなくなる。さらにダンパ閉
の場合、その閉止時間が10秒未満ではCO低減効果が充分
でなく、また100秒を超えると流動層内に温度むらを生
じ、局部的な過熱が進んでクリンカ等を生じる。さら
に、ダンパ閉時のUo/Umfが2を超えるとCO低減効果がな
くなり、また0.5未満では廃棄物の燃焼に必要な空気量
を確保できなくなる。上述のダンパ開閉時間とUo/Umf
好ましい範囲は、Uo/Umfが2.0〜3.0でダンパ開3〜7
秒、Uo/Umfが0.5〜1.5でダンパ閉30〜60秒である。
本発明において、1次空気を前記の基準に従って供給
することにより好ましい緩慢な燃焼状態が得られるが、
さらに好ましい燃焼状態を得るためには、流動層部の温
度を550〜800℃の範囲(好ましくは600〜750℃)となる
ように、助燃料または水を適量供給して制御することが
好ましい。
本発明においては、流動部での緩慢な間欠燃焼の際に
発生する未燃分を空塔部で2次空気により完全燃焼させ
るが、その際の2次空気は、ガスの流れ方向に沿って2
個所以上から送入することが望ましい。空塔部に2次空
気を送入する手段としては、例えば丸型炉の場合、炉壁
円周方向の2個所以上から旋回流を生ずるように、2次
空気導入管を設けることが望ましい。また、各導入管
(ノズル)の吹出流速は30m/sec以上とすることが好ま
しい。2次空気導入管としては、多数の小孔を長手方向
に有する空気導入管を、複数本空塔部の長手方向に並列
に設けたり、またはリング状の空気導入管を空塔部の長
手方向に多段に設けたりする態様が挙げられる。これに
よって流動層部から出てくる気体の流れ中に存在する未
燃分の断面方向の濃度分布を解消し、均一組成の気体流
れとすることができる。また、未燃分と2次空気との場
合をよくし、その完全燃焼を図ることができる。
なお、上記流動層上方の空塔部で導入する2次空気と
しては、通常のフレッシュエアのほか、燃焼排ガスのよ
うな酸素濃度の低い空気を用いることができる。例えば
空気に燃焼排ガス一部を混合し、酸素濃度、例えば10〜
21%程度にしたものを用いることができる。このような
酸素濃度の低い空気を用いることは、NOx抑制という副
次的効果がある。上述のように、請求項(1)記載の発
明によれば、廃棄物の緩慢な間欠燃焼によって廃棄物の
量、質の時間的変動があっても安定した状態で燃焼させ
ることができ、未燃ガス等の発生を可及的に防止すると
ともに、その燃焼排ガス中の未燃分の完全燃焼を図り、
さらにNOx発生をも抑制することができる。
さらに本発明においては、空塔部(好ましくは2次空
気導入部)に、気体と2次空気との混合を促進するため
の気体を多数の流れに分割し、再び合流させる格子状物
のような気体混合装置を設けたり、また空塔部にガスの
混合を促進するための邪魔板、例えば空塔部の対向する
壁に交互に気体分割部材、例えば第7図に示すような管
列38を設け、気体流が分割されながらジグザグ状を呈し
て流れるようにし、空塔部における燃焼をさらに促進す
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。
〔実施例〕
第1図は、本発明を実施するための流動層燃焼装置の
一例を示す平面断面図、第2図はその正面断面図であ
る。この装置は、流動層燃焼装置の炉本体1と、該炉本
体1内に1次空気を送入するためのブロア15と、該ブロ
ア15により送入される1次空気を管8、9、バルブ11お
よび7を介して炉1内に導入する散気管とを有してお
り、該散気管5には、それぞれ管8から分岐されたバル
ブ13を通して、オフ時の空気を導入するためのバイパス
管9Aが付設されている。さらにこの装置は、流動層3に
挿入された温度検出器17と、該流動層3の上面に向くよ
うに配置された助燃料(例えば油)または水の供給ノズ
ル23と、上記温度検出器17で検出された温度が、所定範
囲(550〜800℃)になるように、弁21および22から適当
量の助燃料または水を供給する温度制御ライン20とを有
している。散気管5のオン−オフ制御はバルブ7(制御
弁)により、例えば第8図、第9図に示されるようなパ
ターンに従ってオン−オフを繰返し、一方、管9Aにはバ
ルブ13を介して上記オン−オフにかかわらず、常に一定
量の空気が供給される。
なお、オフ時の空気の供給は、第1図に示すようなバ
イパス管9Aを用いずに、第3図に示すようにローリミッ
ター付きの制御弁7Aを管9にそれぞれ設け、第1図と同
様に制御してもよい。この場合、制御弁7Aのオフ時には
ローリミッターが働き、常に一定量の空気が流れること
になる。
第1図の装置における空気量制御は、まず弁13を開け
てライン9Aより各散気管5に燃焼に最低限必要な空気
量、すなわち第4図に示すダンパ閉時のUo/Umfの下限よ
り上に相当する1次空気を供給しておき、さらに各散気
管5のダンパ制御弁7を調節し、ダンパ開時およびダン
パ開時に、Uo/Umfが第4図に示す斜線の範囲内に入るよ
うに調整する。また、第5図の温度検出器17により温度
を連続測定し、流動層温度が550〜800℃の範囲内に入る
ように制御する。すなわち、流動層温度が800℃を超え
ようとするときには、制御ライン20により水の流量調節
弁22が開き、適当量の水が流動層に注入され、流動層を
冷却する。一方、流動層温度が550℃より以下に低下す
る場合には、助燃料の流量調節弁21が同様に開き、適当
量の助燃料が供給され、その燃焼熱により流動層温度を
所定値に復帰する。
その他の流動層の条件としては、流動媒体である砂の
平均径は小さい方が好ましいが、一般には1.5〜0.3mm、
好ましくは0.3〜0.8mmである。なお、流動化用1次空気
には適当な割合で燃焼排ガスを混入してもよい。
次に、第2図を参照すれば、空塔部には2次空気供給
管30が3段設けられ、各段には第6図に示すように、空
気供給管30が炉壁円周方向から旋回流を生じるように3
本挿入されている。空塔部を上昇する燃焼ガスは、ここ
で2次空気と燃焼気体との混合が促進され、多段に設け
られた2次空気供給管30から供給される空気と混合さ
れ、気体中の未燃分が完全燃焼される。
第7図は、空塔部に気体の混合を促進するための気体
分割部材の一例として、対向する壁に交互に中空管列38
を設けた例を示すものである。空塔部の気体は、2次空
気の供給下に管列によって断面方向に分割、合流を繰返
すとともに、矢印40のようにジグザグ流れを形成して空
塔部を上昇し、気体の混合が促進され、未燃分が完全燃
焼される。
〔発明の効果〕
請求項(1)記載の発明によれば、簡単なオン−オフ
制御方式により流動層炉を用い、流動層温度を所定範囲
内に制御して廃棄物をマイルド燃焼させることにより、
その際、ごみの性状、大小、形状等によらずに、未燃分
の発生がきわめて少ない条件下で廃棄物を安全燃焼させ
ることができる。このため小規模の燃焼炉でも、燃焼ガ
ス中に未燃分がほとんど含まれず、黒煙等の発生がな
く、安定した条件で運転することができ、ボイラ等の場
合には蒸気発生量が安定化する。また、空気比が通常の
流動層燃焼装置よりも低めに設定することができるの
で、排ガス量が少なくなる。さらに可燃物の量、質によ
らずに安定した燃焼を行うことができるので、都市ごみ
等の流動層焼却の場合に、通常前置される破砕機等の予
備処理装置は不要になる。また、機械炉の場合に生じる
ようなヒートスポット、溶着等の問題も、燃焼条件を選
択することによって容易に回避することができ、運転の
許容範囲も広いことから、可燃物に対する燃焼条件の選
択の範囲も大幅に拡大され、大、中、小、いずれの規模
の流動層燃焼炉においても適用することができる。
また、請求項(2)、(3)、(4)記載の発明によ
れば、未燃物を含む燃焼気体と2次空気との混合をさら
に促進し、CO等の未燃分を完全になくすことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明を実施するための流動層燃焼装置の一
例を示す平面断面図、第2図は、その正面断面図、第3
図は、本発明の他の実施例を示す流動層燃焼装置の平面
断面図、第4図は、本発明の燃焼方法における数値範囲
を示す図、第5図は、本発明における流動層の温度制御
の一例を説明する図、第6図は、そのVI−VI線に沿った
矢視断面図、第7図は、本発明における2次空気の混合
方法の一例を示す説明図、第8図および第9図は、本発
明の実施例における1次空気供給のオン−オフパターン
を示す説明図である。 1……炉本体、2……燃焼室、3……流動層、4……散
気板、5……散気管、6……風箱、7……バルブ(制御
弁)、7A……制御弁、8、9、9A……管、10……隔壁、
11、13……バルブ、15……1次空気ブロア、30……2次
空気供給管。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】流動層部に1次空気の供給ノズルを多数有
    する散気管を多数配列した流動層炉を用い、該散気管か
    ら1次空気を供給して廃棄物を燃焼させ、さらに空塔部
    で2次空気の供給下に燃焼ガス中の未燃分を燃焼させる
    廃棄物の流動層燃焼方法において、前記各散気管に開閉
    ダンパを含む空気供給量調節手段を設け、空気流量Uo
    最少流動化空気量Umfとの比Uo/Umfがダンパ開時に1.4〜
    4、ダンパ閉時に0.5〜2の範囲になるように、それぞ
    れ1〜10秒および10〜100秒の間隔でダンパ開閉を行う
    とともに、空塔部において2次空気を気体の流れ方向に
    沿って2個所以上から送入することを特徴とする廃棄物
    の流動層燃焼方法。
  2. 【請求項2】請求項(1)において、炉が円型炉であ
    り、前記2次空気は炉壁円周方向の2個所以上から旋回
    流を生じるように導入させることを特徴とする廃棄物の
    流動層燃焼方法。
  3. 【請求項3】請求項(1)または(2)において、2次
    空気の導入部に気体混合装置を設け、燃焼ガスと2次空
    気との混合を促進することを特徴とする廃棄物の流動層
    燃焼方法。
  4. 【請求項4】請求項(1)または(2)において、2次
    空気が導入される空塔部の対向する壁に、ガスの進行方
    向に沿って交互に気体分割部材を設け、ガス流が分割さ
    れながら、ジグザグ状を呈して流れ、2次空気との混合
    を促進することを特徴とする廃棄物の流動層燃焼方法。
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