JP3030017B2 - 流動層焼却炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水汚泥、都市ご
み、産業廃棄物等の固形炭素質系を焼却する流動層焼却
炉に関し、特に下水汚泥のように高水分流動性廃棄物の
流動層焼却炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】流動層焼却炉には、都市ごみや脱水汚泥
等の焼却炉に多く見られる気泡流動層型焼却炉と石炭焚
き発電ボイラや一部廃棄物との混焼用焼却炉に見られる
循環流動層焼却炉とに分類される。

【０００３】前者の気泡流動層型焼却炉は、ガス速度が
流動媒体である粒子の流動化開始点を超えると、粒子中
に気泡を発生させ、発生した気泡により、粒子を撹拌し
層内を沸騰状態にさせて燃焼させるようにしたものであ
る。後者の循環流動層焼却炉は、前記ガス速度が流動媒
体である粒子の終端速度を超えさせ、ガスと粒子が激し
く混合しながら、粒子はガスに同伴されて系外に飛散燃
焼し、飛散した粒子はサイクロンで捕集分離されて炉内
に還流するようにしたものである。

【０００４】流動層焼却炉は上記二つの形式が主に使用
されているが、いずれも低品位の燃料や廃棄物の燃焼に
適しており、下水汚泥の大部分は流動層焼却炉で処理さ
れ、また都市ごみや産業廃棄物の燃焼炉としてもストー
カ炉と並んで多用される傾向にある。

【０００５】上記気泡流動層型焼却炉の構成は、図４に
見るように、略直立円筒状塔の下部に流動媒体である砂
５０ａを充填して気泡流動領域５０（バブリング層領
域、流動媒体濃厚層）を形成させ、その下部に散気管そ
の他の流動ガス分散器５２を介して予熱空気導入口５３
より流動用気体としての予熱空気を均一に分散して吹き
込み、該吹き込みガスの流速である空塔速度が前記流動
媒体の流動開始点を超えさせ、前記流動媒体の間に気泡
５０ｂを発生させて濃厚層の上部に流動砂層面を持つ均
一流動層を形成する。更に空塔速度を気泡流動化開始速
度以上に増速させると、流動砂層面は沸騰状態になる。

【０００６】上記沸騰状態にある気泡流動領域５０の上
部より被焼却物である汚泥を汚泥Ｙ投入口５５より投入
すると同時に助燃油投入口５４より助燃剤を投入燃焼さ
せると、汚泥の固形分は気泡流動領域５０内で燃焼した
後、その揮発分は気泡流動領域５０の上方に位置するフ
リーボード５６で燃焼し、排ガスは上部排出口５７より
排出する。

【０００７】かかる気泡流動層型焼却炉にて例えば生ゴ
ミや下水汚泥等の廃棄物を焼却させる場合、下記に示す
燃焼過程を経て燃焼させられる。 １）燃焼開始時には流動用空気を流動ガス分散器５２に
より吹き込むとともに、流動媒体である砂５０ａを上面
からバーナであぶり、徐々に温度を上げ、静止状態にあ
る前記濃厚相の気泡流動化が図られ、流動砂層面を持つ
均一流動領域が形成される。更に空塔速度を増加させ気
泡流動化開始速度以上に増速すると砂層面は沸騰状態と
なり前記均一流動領域はバブリング領域を形成し、その
上部のスプラッシュ領域とともに気泡流動領域を形成す
る。 ２）ついで前記沸騰状態にあるバブリング領域の砂層面
上に、被焼却物であるゴミを投入する。

【０００８】３）被焼却物が下水汚泥の場合は、比重は
約０．８ｔ／ｍ^３であるが炉に投入後は水分は直ちに蒸
発するので実質的には０．３〜０．６ｔ／ｍ^３の比重に
対し、流動層に使用する流動媒体を静止見かけ比重１．
５ｔ／ｍ^３の硅砂とし、１．５倍の層膨張があるとする
と、流動層の見かけ比重は１．０ｔ／ｍ^３ となる。こ
のように焼却物の比重が相対的に軽い場合は、フリーボ
ードから焼却物を投入しても、焼却物はバブリング領域
の砂層面上部を漂い、該焼却物の燃焼は砂層面上部に限
定され、内部までは及ばなく、気泡流動領域の下部のバ
ブリング領域と濃厚層に及ぶ下部全体が燃焼に有効に利
用される場合と比較すると最大負荷に制約がある。 ４）また、前記砂層面上部での燃焼では、揮発分はその
上のスプラッシュ領域を吹き抜けフリーボードに達して
燃焼するため、熱容量の大きい砂層の濃厚層を含む領域
での燃焼に対して熱容量の低いフリーボードでの燃焼が
増加し、炉内温度の安定性を欠く問題がある。 ５）また、前記バブリング領域の流動砂層面上では、投
下された廃棄物の解砕状態が悪く、未燃物を生じ流動不
良を引き起こす場合もある。

【０００９】ところが、上記気泡流動層型焼却炉は構成
上フリーボードと気泡流動領域に分けた場合、下記問題
点を内蔵している。即ち、炉内での燃焼率は前記気泡流
動領域では略６０〜８０％程度で、フリーボードでの燃
焼によりその燃焼率は上昇して略１００％近くに達す
る。従って、フリーボード５６の受け持つ燃焼負荷は２
０〜４０％程度と高く、このためフリーボードでの温度
は気泡流動領域における温度に比較し約１５０℃程高く
なり、特に燃焼エネルギが変動しやすい生ごみや汚泥等
の焼却の際に、フリーボード内の過熱を招来する問題点
がある。

【００１０】従って、気泡流動層型焼却炉においては、
省エネルギー及び低公害燃焼のため、前記予熱空気には
略６５０℃のものを使用し、炉出口の適正平均温度を略
８５０℃とする必要があるが、この点からもフリーボー
ドの前記過熱を抑え高温燃焼を防ぐとともに適温に調整
する必要がある。

【００１１】一方、気泡流動領域においては、前記気泡
流動領域の下部の濃厚層の砂層適正温度７００〜７５０
℃を均一に維持するために焼却対象物の炉床水分負荷を
２５０〜２８０Ｋｇ／ｍ²・ｈ未満にすることが必要条件
であり、このため下水汚泥のように高含水廃棄物を焼却
する場合、炉床面積が必要以上に大きく取る必要があ
る。即ち、装置上の制約から前記空塔速度を０．５ｍ／
ｓ以上（安定なバブリングには０．５〜１．５ｍ／ｓが
必要）にすることが必要となるため、供給空気量が実際
の燃焼に必要な空気量より多くなり、排ガス量が増大す
る問題がある。

【００１２】特に気泡流動領域における砂層温度は７５
０℃以下では層内燃焼率低下により不安定燃焼の恐れが
あるため７５０℃以上に保持する必要があるが、上記フ
リーボードでの揮発分の燃焼熱は砂層温度維持には何ら
の貢献もしない。その結果多量の助燃剤が必要とする問
題がある。上記のように従来の気泡流動層型焼却炉にお
いては、廃棄物の燃料性状が変化して、例えば揮発分が
非常に多い場合にはフリーボードには過度の温度上昇を
惹起させ、また、水分が非常に多い場合には砂層温度の
過度の低下を来し、対応できない問題がある。

【００１３】かかる気泡流動層型焼却炉の問題点を解決
するために、本願出願人は、フリーボードの過熱を抑え
負荷の変動特に被焼却物の性状の変化に対応するため、
フリーボード内の懸濁濃度を上げて大なる熱容量を持た
せること、また、上記フリーボードにおける燃焼熱を気
泡流動領域に還流させて砂層燃焼温度の低下を防止させ
ることにつき、種々検討しながら本発明の開発に着手し
た。以下にその開発検討経過を順を追って説明する。

【００１４】上記フリーボードにおける燃焼熱の気泡流
動領域への還流には循環流動層の使用も考えられるが、
循環流動層の場合は下部に明確な濃厚相（デンスベッ
ド）が無いため、負荷変動の吸収容量が小さく、排ガス
性状が不安定になりがちであるという問題もある。

【００１５】また本発明のごとく、明確なデンスベッド
を有し、かつ流動媒体を同伴、還流させる方法を使用し
た流動層燃焼炉に関する提案として、流動媒体に微細粒
子と粗粒子の異なる粒子成分を使用し、微細粒子により
同伴流動層を形成させ、且つ粗粒子により重い流動層を
形成させて、二つの流動層の組合せにより粉砕石炭を導
入燃焼処理をしたものが特公昭６０−２１７６９号公報
に開示されているのが見られ、また、粗粒子高密度流動
層および微細粒子同伴流動層とを組合せ重複させ、前記
高密度流動層は上下に二つのはっきりした温度帯域で構
成させたもので、高硫黄化の石炭の燃焼とガス化の両方
に利用するようにしたものが特公昭６３−２６５１号公
報に開示されているのが見られる。

【００１６】しかしながら前記いずれの技術も、流動媒
体に微細粒子よりなる同伴流動床と粗粒子よりなる重い
流動床を形成させ両者を組合せ重畳させて循環流動床を
形成したもので、重い流動床の流動媒体である粗大粒子
は磨耗が大で必要とされている充填の頻度は高く管理が
頻繁である。また、上記磨耗度の激しい粗大粒子を使用
しているため、粒径比が変化し安定性を欠く問題点を内
蔵している。

【００１７】また、上記特開平４−５４４９４号公報記
載の技術によれば、下部に高速区域を持ち上部に低速区
域を持つ粗大粒子流動床と、再循環する微細粒子の連行
床を重複させ、且つ前記低速区域の粗大粒子流動床に第
２ガス導入口が設けられ低速区域の流動化と反応の完結
化を図る構成にし、ガス速度または微細粒子の再循環速
度の変化による前記下部の密な床の連行状態ないし流動
状態を改善するようにしたものである。

【００１８】かかる装置においても、微細粒子よりなる
同伴流動床と粗大粒子による高密度流動床を重畳させた
もので、前記２者の発明と同様に重い流動床の流動媒体
である粗大粒子は磨耗が大で、必要とされる充填の頻度
は高く管理が煩雑であるとともに、上記磨耗度の激しい
粗大粒子を使用しているため、粒径比が変化し安定性を
欠く問題点を内蔵している。また、第２ガスの導入も微
細粒子による同伴流動床の懸濁濃度に対する影響は余り
期待できない程度のものと考えられる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】従って前記いずれの技
術も気泡流動層に循環流動層の機能を付加したものであ
るが、その完成度は低い。本発明は上記課題に鑑みなさ
れたもので、高含水率の下水汚泥や都市ごみ等の負荷変
動に対応して、フリーボードの熱容量を高め、その負荷
の燃焼性状の変動に基づく局所的及び時間的な温度異常
を吸収可能とし、フリーボードで発生する燃焼熱を還流
させ砂層温度の適温維持に使用し助燃剤使用の低減を可
能とするとともに、廃棄物の燃焼を流動砂層面以下のバ
ブリング領域や濃厚層に及ぶ流動層の深部での燃焼を可
能として熱容量の高い砂層での燃焼を主とした、流動層
焼却炉の提供を目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の流
動層焼却炉は、流動層領域とその上方にフリーボード領
域を具え、前記流動層領域が、一次空気の吹き込み位置
直上に位置する濃厚層領域と、該濃厚層領域の上部に形
成される沸騰状の砂層面を持つバブリング領域と、前記
砂層面よりの気泡の破裂に伴う流動媒体の吹き上げが形
成するスプラッシュ領域とからなる、粒子濃度の異なる
３つの気泡流動領域である流動層焼却炉において、前記
スプラッシュ領域に二次空気を導入して吹き上げられた
流動媒体をフリーボードを経由して炉外へ同伴搬送して
同伴流動領域を形成させ、同伴輸送した粒子を分離器に
より捕集した後外部循環部を介して前記濃厚層領域へ還
流させるように構成するとともに、前記濃厚層部位に廃
棄物投入口を設け、濃厚層とバブリング領域を含む流動
層全体での燃焼を可能としたことを特徴とする。

【００２１】上記発明は、高含水率の下水汚泥や都市ご
み等の気泡流動層型焼却炉において、負荷の性状変動に
対応して、フリーボードの熱容量を高め、その負荷の変
動に基づく異常温度上昇を吸収可能とするとともに、フ
リーボードで発生する燃焼熱を還流させ砂層温度の適温
維持を可能とすべく、且つ従来の気泡流動領域の流動砂
層面から上での燃焼を、下部のバブリング領域と濃厚層
を含む気泡流動領域の深部を含む流動層全体の燃焼を可
能にして安定した燃焼状態を得るようにすべくなされた
提案であって、一次空気により流動化された濃厚層の流
動砂層面上に形成された気泡流動領域のスプラッシュ領
域に、二次空気を導入してスプラッシュ領域に飛び出し
た粒子をフリーボードを介して同伴輸送させる構成と
し、一次空気と二次空気との比率調整により二次空気に
より同伴輸送される粒子量を変化させ、フリーボードの
懸濁濃度の調整を可能としてして負荷の変動に対応させ
るとともに、炉外へ同伴した粒子を外部循環部により排
気ガスより分離して気泡流動領域へ還流させて、フリー
ボードにおける燃焼熱を砂層温度の適温維持に貢献させ
るようにし、且つ、流動空気により流動化している濃厚
層部位に廃棄物を投入させ、濃厚層とその上部のバブリ
ング領域を含む気泡流動領域の深部での燃焼を行うよう
にして、熱容量の大きい砂層部位での燃焼により安定し
た燃焼を可能としたものである。

【００２２】即ち、盛んに流動化が行われその表面は沸
騰状態を呈しているバブリング領域の下部の高温砂層の
中へ投入された廃棄物は瞬間的水分の蒸発により爆発的
力を受け解砕されたのち、上部のバブリング領域全般に
満遍無く分散される。そのため、気泡流動領域の下部の
濃厚層領域は燃焼に有効に利用されるため、許容負荷の
最大化が図れる。

【００２３】廃棄物が気泡流動領域の比較的深部まで供
給されるため、揮発分のフリーボードへの吹き抜ける割
合は小さく、熱容量の大きな砂層でその大部分が燃焼さ
れるため、負荷変動の吸収が可能で、ひいては炉内温度
の安定化が可能である。

【００２４】また、上記したように、高温高圧で流動中
の流動砂の中へ投げ込まれた廃棄物は瞬間的水分の蒸発
により大きな破砕力を受け、灰分が融着した塊状物の生
成を防止して流動性低下を防止できる。

【００２５】更に本発明によれば、フリーボード内に循
環砂を保有させ、熱容量の大きい循環砂がフリーボード
の温度変動を吸収するため、負荷の変動に対応炉内温度
を一定に保持することができ、暗転運転ができるととも
に、高温砂は濃厚相へ還流するようにしてあるため、砂
層温度維持、延いては炉床水分負荷の上限アップに繋が
り、排ガス低減、燃費改善、排ガス温度の適正化が図れ
る。また、一次空気と二次空気との比率制御ができるた
め、被焼却物の燃焼性の変化に対応して互いに背反関係
にある気泡流動領域とフリーボードのホールドアップ量
及び懸濁濃度を制御できるようにしてある。

【００２６】請求項２記載の発明は、前記廃棄物投入口
と同レベル位置若しくはそれより下方位置に、外部循環
部よりの還流流動媒体の投入口を設け、より好ましく
は、請求項３に記載のように、前記廃棄物投入口を前記
濃厚層の上部とバブリング領域の境界近傍に設け、更に
具体的には請求項４記載のように、前記廃棄物投入口の
投入位置Ｈ ₂ を、バブリング領域上面の流動砂層面より
その全高Ｈ ₁ の１／３以上の深さに設定するのがよい。
これにより、前記濃厚層への廃棄物投入による砂層温度
の低下を防止することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特
に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

【００２８】図１は、本発明の実施形態に係る流動層焼
却炉の概略構成を示す模式図であり、図２は図１の廃棄
物投入口の位置関係を示す気泡流動領域下部の状況を示
す詳細図である。

【００２９】図１、図２に示すように、本発明の流動層
焼却炉は、底部に配した流動ガス分散器１８ｃを介して
一次空気１８を流動媒体である硅砂等の流動砂１０ｄを
充填し静止面１２ｃを持つ濃厚層１１に吹き込んで濃厚
層内の流動媒体を気泡流動化させ、濃厚層１１の上に流
動砂層面１２ａを持つバブリング領域１２ｅを形成させ
る。前記流動砂層面１２ａよりの気泡１０ａの破裂に伴
っての粒子の飛び出しにより形成されたスプラッシュ領
域１２ｂと、前記濃厚層１１及びバブリング領域１２ｅ
とにより形成させた気泡流動領域１０と、上記スプラッ
シュ領域１２ｂに同伴輸送用の二次空気１９を導入さ
せ、スプラッシュ領域１２ｂに飛び出した流動媒体の粒
子を上方のフリーボード１３に同伴輸送させる同伴流動
領域１２と、上記同伴輸送した流動媒体を炉外に搬送し
排ガス３５より分離捕集するサイクロン等の分離器１４
と、捕集した流動媒体をダクト１５ｃを介して前記気泡
流動領域１０の前記濃厚層１１に還流させるシールポッ
ト１５とよりなる外部循環部と、前記一次空気１８と二
次空気１９との総量規制及び比率制御するダンパ１８
ｂ、１９ｂを備えた制御系２５ａと、前記シールポット
１５に流動空気を送るブロワ１７ｂと制御系２５ｂと、
よりなるガス供給系１７とより構成する。そして、図２
に示すように、前記気泡流動領域１０の基部を形成する
濃厚層１１に廃棄物投入口２３を設ける構成とする。

【００３０】なお、フリーボード１３と気泡流動領域１
０にはそれぞれの炉内温度を計測する温度計Ｔ1 、Ｔ2
を設け、ガス供給系１７の制御系２５ａを介して炉内温
度の変動に対応して一次空気１８と二次空気１９の比率
制御をしている。

【００３１】上記ガス供給系１７は、それぞれブロワ１
７ａ、１７ｂと、それににより供給された空気を制御す
る制御系２５ａ、２５ｂとより構成する。制御系２５ａ
においてはブロワ１７ａにより送気された空気をダンパ
１８ｂ、１９ｂの開度調整により総量規制と両者の比率
調整を可能としている。また、制御系２５ｂにおいては
ブロワ１７ｂより送気された空気をダンパ２０ｂ、２１
ｂを介して流動用空気を送り、外部循環部より気泡流動
領域への還流粒をさせている。

【００３２】ダンパ１８ｂにより比率制御された上記一
次空気１８は投入口１８ａより流動空気分散器１８ｃを
介して塔内下方に均一に分散吹き込みが行なわれ、気泡
流動領域１０の濃厚層１１に充填してある流動媒体であ
る流動砂１０ｄを流動化開始速度で流動化を開始させ流
動砂層面１２ａを持つ均一流動層を形成させる。さらに
空塔速度を気泡流動化速度以上に増速させ、発生した気
泡１０ａにより層内を擾乱させ前記均一流動層はバブリ
ング領域１２ｅを形成し不均一な流動状態に移行させ、
気泡流動領域１０を形成して前記砂層面１２ａよりの気
泡１０ａの破裂に伴う粒子の飛び出しを可能とし、該飛
び出しによりスプラッシュ領域１２ｂを形成させてい
る。

【００３３】この場合、上記一次空気１８はガス供給系
１７の制御系２５ａのダンパ１８ｂの開度制御により一
次空気と二次空気との比率割合を増減させ、気泡流動領
域１０の温度制御及びフリーボード１３内を通過する循
環粒子束の増減によりフリーボード１３の懸濁濃度の制
御を可能にしてある。

【００３４】上記比率制御により一次空気１８の増減に
対応してダンパ１９ｂの開度を介して減少ないし増加す
る二次空気１９は、スプラッシュ領域１２ｂに飛び出し
た流動媒体の粒子を同伴輸送して、前記フリーボード１
３に対する所用の懸濁濃度を調整し負荷の変動に対応さ
せたのち、分離器１４とシールポット１５とよりなる外
部循環部により前記粒子はシールポット１５の貯留部に
貯留される。貯留された粒子は、前記気泡流動領域１０
の濃厚層１１に流動空気２０、２１を介して還流する。
そして、フリーボード１３内の燃焼熱も還流させ、気泡
流動領域１０における燃焼温度の低下を防止し、安定燃
焼を可能にしている。

【００３５】前記廃棄物投入口２３は図２の詳細図に示
すように、気泡流動領域１０の下部を形成する濃厚層１
１の上部に設けられ、一次空気１８の導入により濃厚層
１１内に充填した流動媒体の砂１０ｄが流動を開始す
る。ついで、一次空気１８のさらなる増速により気泡流
動化開始速度以上になると前記流動化を開始した流動砂
１０ｄの中に多数の気泡１０ａが発生しバブリング領域
１２ｅを形成し沸騰状態を呈するようになる。

【００３６】そこで、本発明では、廃棄物投入口２３を
前記濃厚層１１の上部とバブリング領域１２ｅとの境界
近傍に設けるようにし、濃厚層１１を含む気泡流動領域
深部での燃焼を行なうようにして、安定した燃焼を可能
としたものである。即ち、盛んに流動化を行っている高
温砂層の中へ投入された廃棄物は瞬間的水分の蒸発によ
り爆発的力を受け解砕されたのち、上部のバブリング領
域全般に満遍無く分散される。そのため、気泡流動領域
１０の下部の濃厚層領域も燃焼に有効に利用されるた
め、許容負荷の最大化が図れる。

【００３７】また、廃棄物が気泡流動領域１０の比較的
深部（濃厚層領域）で供給されるため、揮発分のフリー
ボード１３への吹き抜ける割合は小さく、熱容量の大き
な砂層でその大部分が燃焼されるため、負荷変動の吸収
が可能で、ひいては炉内温度を安定化させ安定運転が可
能である。

【００３８】また、上記したように、高温高圧で流動中
の流動砂１０ｄの中へ投げ込まれた廃棄物は瞬間的水分
の蒸発により大きな破砕力を受け、灰分が融着した塊状
物の生成を防止して流動性低下を防止できる。

【００３９】上記機能を充分発揮させる廃棄物投入口２
３の投入位置Ｈ2 は、流動状態の流動砂層面１２ａより
その全高Ｈ1 の１／３以上の深さに設定するのが望まし
く、また、助燃バーナ２４の位置や外部循環部よりのダ
クト１５ｃを介しての流動媒体の還流投入位置も前記廃
棄物投入口２３の位置より下部に設け、廃棄物の投入に
よる砂層の温度低下を防止するようにしてある。

【００４０】運転に際しては、予め、フリーボード内に
おける砂（流動媒体）のホールドアップ量により懸濁濃
度を設定し、且つ砂の導入により期待される排ガス（排
ガスの温度は８００〜１０００℃とする）の温度低下よ
り粒子（砂）（砂の比熱は０．２Ｋｃａｌ／Ｋｇ℃）の
平均質量流束Ｇｓを設定するとともに二次空気の投入高
さ、ならびに一次空気と二次空気の総量を決め、循環量
を設定する。そして、懸濁濃度の上限及び下限より一次
空気と二次空気の比率を例えば１対２乃至２対１のよう
に設定する。

【００４１】そして、ガス供給系１７を介して、ブロワ
１７ａにより得られた空気流を制御系２５ａのダンパ１
８ｂ、１９ｂを介して一次空気１８と二次空気１９に分
岐するとともに、ブロワ１７ｂによる空気流を還流流動
空気の制御系２５ｂを介して外部循環部へ送り、シール
ポット１５よりの流動媒体の気泡流動領域１０（濃厚相
領域）への還流を行なうようにしてある。

【００４２】なお、前記一次空気１８と二次空気１９の
比率制御による温度制御状況を図３に示すタイムチャー
トに基づいて説明する。図３に示すタイムチャートには
フリーボード１３内の温度Ｔ1 と気泡流動領域１０内の
温度Ｔ2 の差が所定値になるようにした一次空気１８と
二次空気１９の比率制御の状況を示してある。なお、一
次空気と二次空気の和は一定にし、且つ流動媒体（流動
砂）の循環量は一定にしてある。

【００４３】図に見るように、炉内温度Ｔ1 、Ｔ2 との
差△Ｔが設定値より高くなったら、制御系２５ａを作動
させ一次空気１８のダンパ１８ｂの開度を増加させ、且
つ二次空気１９のダンパ１９ｂの開度を減少させて、一
次空気１８の比率を増加させるとともに二次空気１９の
比率を低下させて、気泡流動領域１０内の温度Ｔ2 の増
加を図るとともに、フリーボード１３内の温度Ｔ1 の低
減を図っている。

【００４４】又逆に前記Ｔ1 とＴ2 との差が設定値より
低くなったら、一次空気１８のダンパ１８ｂの開度を低
減させ、且つ二次空気のダンパ１９ｂの開度を増加させ
て、一次空気１８の比率を減少させるとともに二次空気
１９の比率を増加させて、気泡流動領域１０内の温度Ｔ
2 の低減を図るとともに、フリーボード１３内の温度Ｔ
1 の増加を図る。

【００４５】しかしながら一次空気１８と二次空気１９
との比率制御は互いに背反関係にある気泡流動領域１０
とフリーボード１３のホールドアップ量及び懸濁濃度の
制御をしているわけで、その制御範囲に限度があるが、
気泡流動領域１０の深部（濃厚層領域）に設けてある廃
棄物投入口２３より投入された廃棄物は熱容量の大きな
砂層を含む流動層全域での燃焼を可能としたため、負荷
の性状変化に基づく急激の温度上昇にも幅広く対応でき
る。

【００４６】

【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、一次
空気により流動化された気泡流動領域の層上表面に気泡
の破裂に伴う飛び出し粒子を二次空気によりフリーボー
ド内へ同伴輸送により、フリーボードの懸濁濃度の調整
手段を講ずるとともに、廃棄物を気泡流動領域に深部に
投入して流動層全体で燃焼するようにしたため、許容負
荷の最大化を図ることができる。熱容量の大きな砂層域
での燃焼により、負荷の変動を吸収でき、安定運転が可
能となる。投入廃棄物の水分の瞬間的蒸発による解砕性
が向上し、灰の融着した塊状物の発生を防ぎ、破砕した
廃棄物を満遍無く濃厚層を含むバブリング領域に分散さ
せることが気泡流動領域深部での燃焼を可能にしてい
る。

【００４７】更に本発明によれば、フリーボード内に循
環砂を保有させ、熱容量の大きい循環砂がフリーボード
の温度変動を吸収するため、負荷の変動に対応炉内温度
を一定に保持することができ、暗転運転ができるととも
に、高温砂は濃厚相へ還流するようにしてあるため、砂
層温度維持、延いては炉床水分負荷の上限アップに繋が
り、排ガス低減、燃費改善、排ガス温度の適正化が図れ
る。また、一次空気と二次空気との比率制御ができるた
め、被焼却物の燃焼性の変化に対応して互いに背反関係
にある気泡流動領域とフリーボードのホールドアップ量
及び懸濁濃度を制御できるようにしてある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の流動層焼却炉の概略の構成を示す模
式図である。

【図２】 図１の廃棄物投入口の位置関係を示す気泡流
動領域下部の状況を示す詳細図である。

【図３】 図１のフリーボードと気泡流動領域の炉内温
度の温度差の変動対応する一次空気と二次空気の比率制
御の状況を示すタイムチャートである。

【図４】 従来の気泡流動型焼却炉の概略の構成を示す
模式図である。

【符号の説明】

１０ 気泡流動領域 １２ 同伴流動領域 １２ｂ スプラッシュ領域 １３ フリーボード １４ 分離器 １５ シールポット １７ ガス供給系 １７ａ ブロワ １７ｂ ブロワ １８ 一次空気 １９ 二次空気 ２３ 廃棄物投入口 ２４ 助燃バーナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 義仁 横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱 重工業株式会社横浜研究所内 (72)発明者 田熊 昌夫 横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱 重工業株式会社横浜研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−123427（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−119779（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−61929（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−34329（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 5/50 ZAB F23G 5/30 ZAB

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動層領域とその上方にフリーボード領
   域を具え、前記流動層領域が、一次空気の吹き込み位置
   直上に位置する濃厚層領域と、該濃厚層領域の上部に形
   成される沸騰状の砂層面を持つバブリング領域と、前記
   砂層面よりの気泡の破裂に伴う流動媒体の吹き上げが形
   成するスプラッシュ領域とからなる、粒子濃度の異なる
   ３つの気泡流動領域である流動層焼却炉において、 前記スプラッシュ領域に二次空気を導入して吹き上げら
   れた流動媒体をフリーボードを経由して炉外へ同伴搬送
   して同伴流動領域を形成させ、同伴輸送した粒子を分離
   器により捕集した後外部循環部を介して前記濃厚層領域
   へ還流させるように構成するとともに、 前記濃厚層部位に廃棄物投入口を設け、濃厚層とバブリ
   ング領域を含む流動層全体での燃焼を可能としたことを
   特徴とする流動層焼却炉。
2. 【請求項２】 前記廃棄物投入口と同レベル位置若しく
   はそれより下方位置に、外部循環部よりの還流流動媒体
   の投入口を設けたことを特徴とする請求項１記載の流動
   層焼却炉。
3. 【請求項３】 前記廃棄物投入口を前記濃厚層の上部と
   バブリング領域の境界近傍に設けたことを特徴とする請
   求項１記載の流動層焼却炉。
4. 【請求項４】 前記廃棄物投入口の投入位置を、バブリ
   ング領域上面の流動砂層面よりその全高の１／３以上の
   深さに設定したことを特徴とする請求項１記載の流動層
   焼却炉。