JP4660757B2 - 流動床炉及びその焼却方法 - Google Patents

Description

本発明は，廃棄物などを焼却処理する流動床炉とその焼却方法に関する。

廃棄物などを焼却処理する焼却炉の一つとして，炉床の下方から流動床炉内にガスを吹込むことにより，流動床炉内において廃棄物などの原料を流動砂（流動媒体）によって攪拌させながら焼却処理を行う流動床炉が知られている。この流動床炉に投入された焼却原料は，流動砂が流動化している流動床炉内下部の流動層において，約６００〜８００℃程度の高温の流動砂と混合されて熱分解及び焼却され，投入とほぼ同時に熱分解された可燃ガスは，更にフリーボード（上部燃焼室）へ一気に放出されて燃焼させられる。

最近，かような流動床炉を，廃棄自動車を粉砕したシュレッダーダスト（ＡＳＲ：Automobile Shredder Residue）の焼却処理に適用することが検討されている。しかしシュレッダーダストといっても，その成分には，金属，ガラス等の無機物，プラスチック，ウレタン，油などの有機物が混在し，カロリーはまちまちである。このシュレッダーダストのような焼却原料を流動床炉で焼却する場合，流動床炉内下方の流動層で流動化している流動砂やフリーボードの温度が焼却原料のカロリーによって変動し，安定した燃焼処理ができなくなることが懸念される。このため，特公平２−５２１６８号公報に示されるように，発生熱量の減少に応じて炉床から吹き込むガスの風量と流動砂の粒径を小さくする方法が知られている。

特公平２−５２１６８号公報

しかしながら，流動砂の粒径を変えるためには，流動砂の粒径を所望の大きさに揃えるための分級操作などが必要になり，状況に応じた迅速な対応ができない問題があり，焼却原料のカロリーが経時的に変動する場合，安定した燃焼処理ができなくなるおそれがある。

従って本発明の目的は，カロリーが経時的に変動するような焼却原料であっても安定して焼却処理できる流動床炉とその焼却方法を提供することにある。

本発明によれば，流動媒体を流動化させるためのガスの吹込み部が炉床の下方全体に形成された流動床炉であって，前記炉床を傾斜させて設け，前記流動床炉内において流動化された流動媒体に接して流動媒体を冷却する冷却部材を，前記流動床炉内に配置し，前記冷却部材は，冷媒を通す冷却管であり，前記冷却管を，上から見た状態において，炉床の傾斜する方向に沿って直線状に配置するように，前記炉床の低所側の上方において流動床炉内に挿入し，前記流動床炉内における冷却管の突出長さを可変にし，前記吹込み部から流動床炉内に吹き込むガスの速度を可変にし，前記吹込み部を，炉床の傾斜する方向および傾斜する方向と交差する幅方向に沿ってそれぞれ複数に分割して設け，前記幅方向において，中央部分におけるガスの吹込み速度と，両端部分におけるガスの吹込み速度を，それぞれ独立して可変に構成し，前記傾斜する方向において，前記吹込み部から流動床炉内に吹き込むガスの酸素量を，少なくとも２つに分けてそれぞれ独立して可変に構成し，前記流動媒体を前記流動床炉外に取り出す取出し口が，前記炉床の低所側と連通する前記流動床炉の後面に開口していることを特徴とする，流動床炉が提供される。流動媒体は，無機粒状物であり，例えば珪砂（流動砂）である。

前記冷却管を複数組合わせるか，前記冷却管を複数回折り曲げることにより，平板状の冷却部材を構成しても良い。その場合，前記平板状の冷却部材を，その平面が垂直となり，かつ，流動床炉の横断面において上から見た状態で，炉床の傾斜する方向に沿って各冷却部材が直線状に延びるように，複数の冷却部材を互いに平行に配置し，各冷却部材同士の間に，炉床の傾斜する方向に沿って直線状に延びる平行な隙間をそれぞれ形成させたことが好ましい。また，前記平板状の冷却部材を多段に配置しても良い。その場合，前記多段の冷却部材を同一平面状となるように配置することが好ましい。

また，前記吹込み部に，空気と流動床炉から排気された排ガスの混合ガスを供給する供給経路を接続し，前記供給経路から吹込み部に供給される混合ガスにおける，空気と排ガスの混合比を可変に構成しても良い。

また本発明によれば，炉床の下方全体から流動床炉内にガスを吹込むことにより，流動床炉内で流動媒体を流動化させ，流動床炉内に投入したシュレッダーダストを流動化した流動媒体により攪拌させながら焼却する方法であって，前記炉床を傾斜させて設け，前記流動床炉内において流動化された流動媒体に接して流動媒体を冷却する冷却部材を，前記流動床炉内に配置し，前記流動媒体を前記流動床炉外に取り出す取出し口を，前記炉床の低所側と連通する前記流動床炉の後面に開口させ，前記冷却部材は，前記流動床炉内における突出長さを可変にし，前記炉床から流動床炉内に吹き込むガスの速度を変えることにより，冷却部材に接する流動媒体の量を変えて，流動媒体の温度を制御し，前記炉床の傾斜する方向と交差する幅方向での比較において，炉床の中央部分ではガスの吹込み速度を比較的小さくし，炉床の両端部分ではガスの吹込み速度を比較的大きくすることを特徴とする，流動床炉の焼却方法が提供される。

前記炉床から流動床炉内に吹き込むガスとして，空気と流動床炉から排気された排ガスとの混合ガスを用い，前記炉床から流動床炉内に吹き込むガスの速度またはガスの吹込み速度及び流量を変えるにあたり，前記炉床から流動床炉内に吹き込む混合ガスにおける，空気と排ガスの混合比を，前記傾斜する方向において少なくとも２つに分けて，それぞれ独立して変更しても良い。

本発明によれば，例えば焼却原料のカロリーが高い場合は，炉床から流動床炉内に吹込むガスの速度を速くする。これにより，流動媒体は高い位置まで吹上げられ，流動媒体が流動化している流動層の高さが高くなって，冷却部材に接する流動媒体の量が増え，流動媒体の冷却量が増えることになる。一方，例えば焼却原料のカロリーが低い場合は，炉床から流動床炉内に吹込むガスの速度を遅くする。これにより，流動媒体は低い位置までしか吹上げられなくなり，流動媒体が流動化している流動層の高さも低くなって，冷却部材に接する流動媒体の量が減り，流動媒体の冷却量が減ることになる。このように本発明によれば，炉床から流動床炉内に吹き込むガスの速度を変えることにより，冷却部材に接する流動媒体の量を変えて，流動媒体の冷却量を増減させ，流動媒体の温度を制御することができるようになる。これにより，流動層で流動化している流動媒体を所望の温度に制御でき，安定した燃焼処理ができるようになる。一方，ガス量及び速度を可変とすることで，床全体での流動層の流れが均質化される。

本発明によれば，炉床から流動床炉内に吹き込むガスの速度を変えることによって，焼却原料のカロリーの変動に対応できるので，状況に応じた迅速な対応が可能である。このため，シュレッダーダストのような焼却原料についても安定した燃焼処理ができるようになる。

以下，本発明の好ましい実施の形態を，図面を参照にして説明する。図１は，本発明の実施の形態にかかる流動床炉１の説明図である。この実施の形態の流動床炉１は，略長方形状の横断面形状を有している。

流動床炉１の炉床１０は，流動床炉１の前面１１から後面１２に向って次第に低くなるように傾斜して設けられている。後述するように，この炉床１０の上方に媒体としての流動砂ａと，焼却原料ｂが供給される。

炉床１０の下方には，複数に分割された各吹込み部１５が形成されている。図２に示すように，この実施の形態では，各吹込み部１５は，炉床１０の傾斜する方向（即ち，流動床炉１の前面１１から後面１２に向かう方向）に沿って４つに分割されて配置されると共に，炉床１０の傾斜する方向と交差する幅方向（即ち，流動床炉１の前面１１及び後面１２と平行な方向）に沿って３つに分割されて配置されることにより，合計で，傾斜方向に４×幅方向に３＝１２に分割された各吹込み部１５が，炉床１０の下方全体に取り付けられている。これにより，後述するように，各吹込み部１５から炉床１０を介して流動床炉１内にガスを吹込むことによって，流動床炉１内において流動砂を吹き上げて流動化させ，流動床炉内１の下部に流動層ｃを形成させるようになっている。

流動床炉１の前面１１には，流動砂ａと焼却原料ｂを流動床炉１内に投入する投入口１６が，炉床１０の高所側の上方となる位置に開口している。この投入口１６には，流動砂ａと焼却原料ｂの通路１７が接続してあり，ホッパー１８に投入された流動砂ａと焼却原料ｂが，ブレンダ１９で混合されてから，給塵装置２０の稼動によって，所定の供給容量で，通路１７及び投入口１６を介して，流動床炉１内に連続的に供給される。

図３に示すように，投入口１６は，炉床１０の高所側の上方となる位置において流動床炉１の前面１１のほぼ中央に配置される中央の投入口１６ａと，流動床炉１の前面１１においてこの投入口１６ａの両側に配置される両側の投入口１６ｂ，１６ｂからなっている。これら投入口１６ａ及び投入口１６ｂ，１６ｂのそれぞれに給塵装置２０及び通路１７が接続してあり，各給塵装置２０の稼動を制御することによって，流動床炉１の前面１１のほぼ中央の投入口１６ａから流動床炉１内に供給される流動砂ａと焼却原料ｂの供給量と，流動床炉１の前面１１において投入口１６ａの両側に配置される投入口１６ｂ，１６ｂから流動床炉１内に供給される流動砂ａと焼却原料ｂの供給量をそれぞれ任意に設定できるようになっている。

図１に示すように，流動床炉１の後面１２の最下部には，焼却後に残った不燃物を流動砂ａと共に流動床炉１外に取り出す取出し口２１が，炉床１０の低所側と連通する位置に開口している。この取出し口２１には，流動砂ａの通路２２が接続してあり，流動床炉１内から取出し口２１を通って通路２２に落下した流動砂ａが，排出装置２３，砂コンベア２４やスクリュー，気流搬送機（いずれも図示せず）の稼動によって，再びホッパー１８に戻されるようになっている。

流動床炉１の後面１２において取出し口２１よりも上方となる位置には，流動砂ａを冷却する冷却部材としての冷却管２５が所定の高さにほぼ水平に配置してある。冷却管２５は，例えばＵ字形状に折り曲げられた金属パイプなどで構成されており，その内部に水などの冷媒を通すようになっている。

冷却管２５は，流動床炉内１の下部に形成される流動層ｃに冷却管２５の一部もしくは全部が埋る高さに配置されており，これによって，冷却管２５の表面に，流動床炉１内において流動化された流動砂ａが接するようになっている。そして，冷却管２５の内部に通水された冷媒と，冷却管２５の表面に接した流動砂ａが，冷却管２５の内外面を介して熱交換し，これによって流動砂ａが冷却されるようになっている。

図４に示すように，流動床炉１の後面１２には，取出し口２１よりも上方となる位置において上下に対をなす貫通孔２６，２６が形成されている。冷却管２５は，この貫通孔２６，２６を通して流動床炉１内に挿入されている。そして，この貫通孔２６，２６内を摺動させて冷却管２５を後面１２に対して前後方向（図４において左右方向）に移動させることにより，流動床炉１内における冷却管２５の突出長さを変えられるようになっている。

図４において，一点鎖線で示した冷却管２５’は，冷却管２５を流動床炉１の外側に引出すことにより，実線で示した冷却管２５よりも流動床炉１内における突出長さを短くした状態を示している。また，二点鎖線で示した冷却管２５”は，冷却管２５を流動床炉１の内部に押し入れることにより，実線で示した冷却管２５よりも流動床炉１内における突出長さを長くした状態を示している。このように流動床炉１内における冷却管２５の突出長さを変えることにより，流動層ｃに埋められる冷却管２５の有効長さが変り，流動床炉１内において流動化された流動砂ａとの接触面積が変更されるようになっている。

図５に示すように，流動床炉１の後面１２から複数本の（図５に示す例では４本の）冷却管２５が横に並んで平行に突出するように配置されている。前述のように流動床炉１の炉床１０は流動床炉１の前面１１から後面１２に向って次第に低くなるように傾斜して設けられているが，流動床炉１の断面において上から見た状態では，図５に示すように，これら複数本の冷却管２５は，炉床１０の傾斜する方向に沿ってそれぞれ直線状に延びるように互いに平行に配置されている。これにより，各冷却管２５同士の間には，炉床１０の傾斜する方向に沿って直線状に延びる平行な隙間２７がそれぞれ形成されている。

図１に示すように，流動床炉１の上方はフリーボード（上部燃焼室）２８となっており，流動床炉１の後面１２の上方には，このフリーボード２８に向って空気を吹き込む給気経路２９が接続してある。なお給気経路２９は，流動床炉１の後面１２の複数箇所に開口している。このフリーボード２８では，後述するように流動床炉１内に投入された焼却原料ｂから熱分解で生じた可燃性ガスが，所定の温度条件下（例えば８００℃）で，所定時間（例えば２秒間）燃焼処理される。

流動床炉１の上面には，焼却によって発生した排ガスを流動床炉１外に排気させる排気経路３０が接続してある。この排気経路３０はバグフィルタ３１に接続されており，バグフィルタ３１で塵埃を捕捉した後，排ガスが外部に排気されるようになっている。また，バグフィルタ３１で塵埃を捕捉された排ガスの一部は，戻し経路３２を通って，給気経路３３から供給された空気と混合され，こうして空気と排ガスとの混合ガスが，供給経路３４から，前述の各吹込み部１５に供給される。

図２に示すように，供給経路３４は，各吹込み部１５ごとに接続されている。流動床炉から排気された排ガスを供給する戻し経路３２と空気を供給する給気経路３３が２つの混合チャンバ４０ａ，４０ｂに接続してあり，これら混合チャンバ４０ａ，４０ｂ内において排ガスと空気が混合され，その混合ガスが各供給経路３４から各吹込み部１５にそれぞれ供給されている。一方の混合チャンバ４０ａでは，炉床１０の傾斜する方向において高所側となる位置に配置された半分の各吹込み部１５（炉床１０の高所側において幅方向に２列に並んで配置された６つの各吹込み部１５）に供給される混合ガスが作られるようになっている。また他方の混合チャンバ４０ｂでは，炉床１０の傾斜する方向において低所側となる位置に配置された半分の各吹込み部１５（炉床１０の低所側において幅方向に２列に並んで配置された６つの各吹込み部１５）に供給される混合ガスが作られるようになっている。戻し経路３２には，混合チャンバ４０ａ，４０ｂ内に供給する排ガスの供給量を調整する排ガス流量調整弁４１が，各混合チャンバ４０ａ，４０ｂごとにそれぞれ装着され，同様に，給気経路３３には，混合チャンバ４０ａ，４０ｂ内に供給する空気の供給量を調整する空気流量調整弁４２が，各混合チャンバ４０ａ，４０ｂごとにそれぞれ装着されている。そして，排ガス流量調整弁４１と空気流量調整弁４２を調整することによって，各混合チャンバ４０ａ，４０ｂ内で作られる混合ガスにおける空気と排ガスの混合比がそれぞれ独立して可変に構成されている。流動床炉１の焼却によって発生した排ガスは焼却で酸素が消費されたことによって酸素濃度が空気よりも低くなっているので，このように各混合チャンバ４０ａ，４０ｂ内で混合ガスを作る際に，空気と排ガスの混合比を変えることにより，各混合チャンバ４０ａ，４０ｂにおいて，混合ガス中の酸素量（即ち，ガスの酸素濃度）をそれぞれ任意に制御することが可能である。

また各供給経路３４にも，各吹込み部１５に供給する混合ガスの供給量を調整する混合ガス流量調整弁４３がそれぞれ装着されている。これら混合ガス流量調整弁４３を調整することによって，各吹込み部１５に供給される混合ガスの流量がそれぞれ可変に構成されている。これにより，例えば各吹込み部１５からのガスの吹込み速度をいずれも増やすことによって，流動床炉１内において流動砂を高い位置まで吹き上げて流動化させ，流動床炉内１の下部に高い流動層ｃを形成させることが可能であり，またその逆に，例えば各吹込み部１５からのガスの吹込み速度をいずれも減らすことによって，流動床炉１内において流動砂を低い位置まで吹き上げて流動化させ，流動床炉内１の下部に低い流動層ｃを形成させることも可能である。このように，流動床炉内１の下部に形成される流動層ｃの高さを任意に変更できるようになっている。

また，前述のように，各吹込み部１５は，炉床１０の傾斜する方向と交差する幅方向に沿って３つに分割してされて配置されるが，各吹込み部１５に設けられている混合ガス流量調整弁４３を調整することによって，例えば幅方向において，中央部分に配置される吹込み部１５からのガスの吹込み量を相対的に少なくし，両端部分に配置される吹込み部１５からのガスの吹込み量を相対的に多くするなど，任意に制御できるように構成されている。

以上のように構成された本発明の実施の形態にかかる流動床炉１において，ホッパー１８に投入された流動砂ａと焼却原料ｂをブレンダ１９で混合し，給塵装置２０の稼動によって所定の供給容量で通路１７及び投入口１６を介して，炉床１０の高所側の上方となる位置から流動床炉１内に流動砂ａと焼却原料ｂを連続的に供給する。この時，例えば流動床炉１の前面１１のほぼ中央に配置された投入口１６ａから流動床炉１内に供給する流動砂ａと焼却原料ｂの供給量を，投入口１６ａの両側に配置された投入口１６ｂ，１６ｂから流動床炉１内に供給する流動砂ａと焼却原料ｂの供給量よりも多くすることにより，炉床１０の傾斜する方向と交差する幅方向において，流動床炉１内の中央には比較的多く流動砂ａと焼却原料ｂを供給し，流動床炉１内の両側となる位置には比較的少なく流動砂ａと焼却原料ｂを供給する。

このように流動砂ａと一緒に流動床炉１内に供給される焼却原料ｂは，例えば廃棄自動車からリサイクル備品を取除いた残りを粉砕したシュレッダーダスト（ＡＳＲ）である。このようなシュレッダーダストは，例えば廃棄自動車処理場などで粉砕され発生する。また，そのようなシュレッダーダストに，廃棄家電品の粉砕物などを混ぜたものを焼却原料ｂとしても良い。シュレッダーダストの如き焼却原料ｂは，無機物としてＦｅ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｂ等の金属，ガラス等を含み，また，有機化合物として，ゴム，繊維くずやウレタンなどの軟質樹脂，塩ビなどの硬質プラスチック等を含む。また，シュレッダーダストの如き焼却原料ｂは大きさや形状はまちまちであるので，焼却を安定させるために，破砕機やローラーミルによる粉砕などの前処理し，廃棄物の最大の粒径を５０ｍｍ以下としておくことが望ましい。また，振動ふるい機，風力選別機等による分級によって焼却原料中から微細に粉砕されたガラスを選択的に除去し，廃棄物の粒径のばらつきを小さくしておくことが望ましい。その他，磁選や渦電流選別，比重選別等によって，焼却原料中からＦｅ，Ｃｕ，Ａｌなどの金属成分を除去してから焼却することが望ましい。

そして，このように流動床炉１内に流動砂ａと焼却原料ｂを連続的に供給する一方で，流動床炉１の炉床１０の下方に形成された各吹込み部１５から，空気と流動床炉１から排気された排ガスの混合ガスを流動床炉１内に上向きに吹込み，流動床炉１内において流動砂ａを吹き上げて流動化させる。これにより，投入口１６から流動砂ａと一緒に流動床炉１内に投入した焼却原料ｂを，流動化した流動砂ａにより攪拌させながら焼却する。

流動床炉１の後面１２からは，冷却管２５が流動床炉１内に挿入されており，このように混合ガスの吹込みによって流動砂ａを流動化させることにより流動床炉１の下部に形成された流動層ｃには，冷却管２５の一部もしくは全部が埋って配置されることとなる。これにより，流動砂ａが冷却管２５の表面に接触し，冷却管２５の内部に通水された冷媒により流動砂ａが冷却される。

この場合，例えば流動床炉１内に投入された焼却原料ｂのカロリーが高い場合は，各吹込み部１５に装着されている混合ガス流量調整弁４３を調整することによって，各吹込み部１５から炉床１０を通して流動床炉１内に吹込むガスの速度を速くする。これにより，流動砂ａは高い位置まで吹上げられ，流動砂ａが流動化している流動層ｃの高さが高くなって，冷却管２５に接する流動砂ａの量が増え，流動砂ａの冷却量が増えることになる。これにより，焼却原料ｂのカロリーが高い場合であっても，流動層ｃの温度（流動砂ａの温度）が過度に高くなることが防止され，安定した燃焼処理ができるようになる。

また一方，例えば流動床炉１内に投入された焼却原料ｂのカロリーが低い場合は，各吹込み部１５に装着されている混合ガス流量調整弁４３を調整することによって，各吹込み部１５から炉床１０を通して流動床炉１内に吹込むガスの速度を遅くする。これにより，流動砂ａは低い位置までしか吹上げられなくなり，流動砂ａが流動化している流動層ｃの高さも低くなって，冷却管２５に接する流動砂ａの量が減り，流動砂ａの冷却量が減ることになる。これにより，焼却原料ｂのカロリーが低い場合は，流動層ｃの温度（流動砂ａの温度）が過度に低くなることが防止され，同様に安定した燃焼処理ができるようになる。なお，流動砂ａの温度と流動砂ａの粘性には相関関係があるので，このように流動砂ａの冷却量を増減することにより，流動砂ａの流動性も制御できるようになる。

更に，前述したように流動床炉１内における冷却管２５の突出長さも変えられるため，その突出量を変えることによって，冷却管２５による流動砂ａに対する冷却能力も調整できる。即ち，図４中の一点鎖線で示した冷却管２５’のように，流動床炉１内における突出長さを短くした状態では，流動層ｃの高さが同じでも，流動砂ａに対する冷却管２５の接触面積が小さくなるので，必然的に流動砂ａに対する冷却能力も小さくなる。一方，図４中の二点鎖線で示した冷却管２５”のように，流動床炉１内における突出長さを長くした状態では，流動層ｃの高さが同じでも，流動砂ａに対する冷却管２５の接触面積が大きくなるので，必然的に流動砂ａに対する冷却能力も高くなる。このように，炉床１０から流動床炉１内に吹込むガスの速度と流動床炉１内における冷却管２５の突出長さの両方によって，流動層ｃの温度（流動砂ａの温度）を所望の温度に制御することが可能である。

そして，各吹込み部１５に装着されている混合ガス流量調整弁４３を調整して，炉床１０から流動床炉１内に吹き込むガスの速度を変えることにより，冷却管２５に接する流動砂ａの量を変えて，流動砂ａの冷却量を増減し，流動砂ａの温度を制御することができる。これにより，流動層ｃで流動化している流動砂ａを所望の温度に制御でき，焼却原料ｂのカロリーの変動に影響されずに安定した燃焼処理ができるようになる。また，各吹込み部１５に装着されている混合ガス流量調整弁４３を調整して，炉床１０から流動床炉１内に吹き込むガスの速度を容易に変えることができるので，燃焼処理中でも流動砂ａの温度を迅速に制御できる。このため，焼却原料ｂのカロリーの変動に容易に対応できるので，状況に応じた迅速な対応が可能である。このため，シュレッダーダストのような焼却原料ｂについても安定した燃焼処理ができ，焼却後の残渣を低減し，ＣＯを少なくすることができる。

なお，このように焼却原料ｂのカロリーの変動に対応して炉床１０から流動床炉１内に吹き込むガスの速度を変える場合，流動床炉１内に吹き込むガスである空気と流動床炉１から排気された排ガスとの混合ガスにおいて，空気と排ガスの混合比を変更することによって，流動床炉１内の酸素量も任意に制御することが可能である。即ち，排ガス流量調整弁４１と空気流量調整弁４２を調整することによって，混合チャンバ４０ａ，４０ｂで作られる混合ガスにおいて，排ガスの混合比を高くすれば（空気の混合比を低くすれば），各吹込み部１５から炉床１０を通じて流動床炉１内に，排ガスを多く含む混合ガス（即ち，空気を少なく含むことにより，酸素量の少ない状態の混合ガス）を流動床炉１内に吹込むことができるようになる。また逆に，排ガス流量調整弁４１と空気流量調整弁４２を調整することによって，混合チャンバ４０ａ，４０ｂで作られる混合ガスにおいて，排ガスの混合比を低くすれば（空気の混合比を高くすれば），各吹込み部１５から炉床１０を通じて流動床炉１内に，空気を多く含む混合ガス（即ち，空気を多く含むことにより，酸素量の多い状態の混合ガス）を流動床炉１内に吹込むことができるようになる。また例えば，一方の混合チャンバ４０ａについては，排ガス流量調整弁４１と空気流量調整弁４２を調整することによって，排ガスの混合比を高くし（空気の混合比を低くし），炉床１０の傾斜する方向において高所側となる位置に配置された半分の各吹込み部１５（炉床１０の高所側において幅方向に２列に並んで配置された６つの各吹込み部１５）からは，排ガスを多く含む混合ガス（即ち，空気を少なく含むことにより，酸素量の少ない状態の混合ガス）を流動床炉１内に吹込む。また，他方の混合チャンバ４０ｂについては，排ガス流量調整弁４１と空気流量調整弁４２を調整することによって，排ガスの混合比を低くし（空気の混合比を高くし），炉床１０の傾斜する方向において低所側となる位置に配置された半分の各吹込み部１５（炉床１０の低所側において幅方向に２列に並んで配置された６つの各吹込み部１５）からは，空気を多く含む混合ガス（即ち，空気を多く含むことにより，酸素量の多い状態の混合ガス）を流動床炉１内に吹込む。こうすることにより，流動床炉１内において，投入口１６近傍の酸素濃度を相対的に低くすることができる。これにより，シュレーダーダストのようなプラスチックなどを多く含む焼却原料ｂを処理する場合であれば，投入口１６の近傍の酸素量を低くすることにより，流動床炉１内に投入された直後において，焼却原料ｂを低酸素雰囲気で熱分解させ，可燃性ガスとしてフリーボード２５（上部燃焼室）へ放出させることができるようになる。また，排気ガスを混合したガスを流動床炉１内に吹込んで空気量をなるべく少なくすることにより，ＮＯｘの発生も低減できる。

前述したように，粉砕などの前処理によって焼却原料ｂの大きさや形状を揃えておけば，流動床炉１内に焼却原料ｂを投入した際，焼却原料ｂ中に含まれる有機化合物の粒径も揃っているため，その熱分解に要する時間のばらつきも少なく，焼却原料ｂを安定して可燃性ガスに熱分解させることができる。そして，投入口１６の近傍箇所で熱分解させた後の焼却原料ｂ（投入口１６の近傍箇所で可燃性ガスとならなかった残りの焼却原料ｂ）は，更に流動化した流動砂ａにより攪拌させながら，流動床炉１下部の流動層ｃにおいて所望の酸素雰囲気で燃焼させることができる。また前述したように，粉砕などの前処理によって焼却原料ｂの大きさや形状を揃えておけば，熱分解させた後の焼却原料ｂを流動床炉１の下部に確実に到達させ，その間に燃焼させることができるため燃焼が安定する。予め前処理することによって焼却原料ｂ中からガラスやＦｅ，Ｃｕ，Ａｌなどの金属成分を選択的に除去し，焼却原料ｂの粒径のばらつきを小さくしておくことにより，可燃物の割合が高められているので，焼却原料ｂの単位容量当たりの熱量も増量して高効率化がはかれる。加えて，焼却原料ｂの大きさが揃っていることと金属成分が低減されていることにより，銅が触媒となったダイオキシンの発生抑制，未回収金属の低減が図れる他，処理量の向上が図れる。また，ガラスや金属成分が低減されていることにより，設備の磨耗も低減される。

また，このように流動床炉１内において焼却原料ｂを焼却するに際し，各吹込み部１５に装着されている混合ガス流量調整弁４３を調整することによって，例えば，炉床１０の傾斜する方向と交差する幅方向に沿って３つに分割して配置された各吹込み部１５のうち，中央部分に配置される吹込み部１５からのガスの吹込み速度を相対的に（両端部分に配置される吹込み部１５からのガスの吹込み速度よりも）小さくし，両端部分に配置される吹込み部１５からのガスの吹込み速度を相対的に（中央部分に配置される吹込み部１５からのガスの吹込み速度よりも）速くする。これにより，図６に示すように，流動床炉１内において側壁面（流動床炉１の前面１１及び後面１２と直交する側壁面）の内側に沿って流動砂ａを勢いよく吹上げて，焼却原料ｂを効果的に攪拌することができ，未燃物を含む可燃ガスの流れが流動床炉１内における側壁面付近に局所的に形成されることを抑制でき，クリンカの付着防止がはかれる。また，側壁面近傍に不燃物が溜まるのも防止できるようになる。

また前述したように，流動砂ａと焼却原料ｂを予め混合して流動床炉１内に供給することにより，流動床炉１内の側壁面におけるクリンカの生成がよくせいされる。また，熱分解させた後の焼却原料ｂを流動床炉１の下部に確実に到達させ，フリーボード２５に放出させないで燃焼させることができるため燃焼が安定する。

更に，流動砂ａと焼却原料ｂを投入口１６から流動床炉１内に供給する場合，例えば流動床炉１の前面１１のほぼ中央に配置される中央の投入口１６ａからは相対的に多い供給量で（即ち，両側の投入口１６ｂ，１６ｂから投入される流動砂ａと焼却原料ｂよりも多い供給量で）流動砂ａと焼却原料ｂを流動床炉１内に投入し，流動床炉１の前面１１において投入口１６ａの両側に配置される両側の投入口１６ｂ，１６ｂからは相対的に少ない供給量で（即ち，中央の投入口１６ａから投入される流動砂ａと焼却原料ｂよりも少ない供給量で）流動砂ａと焼却原料ｂを流動床炉１内に投入する。これにより，特に流動床炉１内の中央でより多くの焼却原料ｂを安定して可燃性ガスに熱分解させることができ，また，流動床炉１の側壁面付近に不燃物が溜まることも防止できる。

そして，焼却後に残った不燃物は，流動床炉１の後面１２の最下部において炉床１０の低所側と連通して開口している取出し口２１から，流動砂ａと共に流動床炉１外に取り出す。この場合，前述のように流動床炉１の後面１２から横に並べて突出させた複数本の冷却管２５を，炉床１０の傾斜する方向に沿って直線状に延びるように配置していることにより，流動層ｃで燃焼できなかった不燃物は，各冷却管２５同士の間に形成された隙間２７によって，炉床１０の傾斜する方向に沿って直線状にガイドされることになる。これにより，不燃物は，流動砂ａと共に流動床炉１の後面１２に形成された取出し口２１に向って円滑に送られることになる。また，各冷却管２５は，このように取出し口２１に向って送られる流動砂ａや不燃物の流れを邪魔しないので，冷却管２５の磨耗も少なくなる。この場合，隙間２７の間隔を変えることによって，流動砂ａと共に炉床１０の傾斜する方向に送られる不燃物の速度を調整することも可能である。なお，このように隙間２７によってガイドされながら炉床１０の傾斜する方向に送られる間に，流動砂ａと不燃物が冷却されることになる。そして，こうして不燃物と一緒に取出し口２１から取り出された流動砂ａは，篩等によって不燃物を選別除去された後，排出装置２３及び砂コンベア２４，スクリューなどの稼動によって，再びホッパー１８に戻される。

以上，本発明の好ましい実施の形態を説明したが，本発明は以上に例示した形態に限定されない。図示の形態では，炉床１０の下方に形成された吹込み部１５を，炉床１０の傾斜する方向に沿って４つに分割し，炉床１０の傾斜する方向と交差する幅方向に沿って３つに分割した例を示したが，吹込み部１５は必ずしも分割しなくても良く，炉床１０全体から同様の条件で流動床炉１内にガスを吹き込んでも良い。また，炉床１０の傾斜する方向に沿って吹込み部１５を２または３に分割して設けても良いし，５以上に分割して設けても良い。一方，炉床１０の傾斜する方向と交差する幅方向にも，吹込み部１５は必ずしも分割しなくても良いし，２または４以上に分割して設けても良い。

また，２つの混合チャンバ４０ａ，４０ｂを設けることによって，炉床１０の傾斜する方向において高所側となる位置に配置された半分の各吹込み部１５に供給される混合ガスと，炉床１０の傾斜する方向において低所側となる位置に配置された半分の各吹込み部１５に供給される混合ガスについて，空気と排ガスの混合比を２種類に調整できるように構成したが，混合チャンバを３つ以上設けることにより，空気と排ガスの混合比を３種類以上に調整できるように構成しても良い。また，戻し経路３２から供給される排ガスの酸素濃度と，給気経路３３から供給される空気の酸素濃度を測定し，燃焼状況にあわせて，各吹込み部１５から炉床１０内に吹き込む混合ガスの酸素濃度を決定しても良い。例えば流動床炉１内の下部（流動層）での燃焼温度を下げ，流動床炉１の上部のフリーボード２５での燃焼温度を上げたい場合は，各吹込み部１５から炉床１０内に吹き込む混合ガスについては，排ガスの混合比を低くし（空気の混合比を高くし），排ガスを少なく含む混合ガス（即ち，空気を多く含むことにより，酸素量の多い状態の混合ガス）を炉床１０から流動床炉１内に吹込み，また，給気経路２６から流動床炉１上部のフリーボード２５に吹き込む空気量を増加させると良い。一方，流動床炉１内の下部（流動層）での燃焼温度を上げ，流動床炉１の上部のフリーボード２５での燃焼温度を下げたい場合は，各吹込み部１５から炉床１０内に吹き込む混合ガスについては，排ガスの混合比を高くし（空気の混合比を低くし），排ガスを多く含む混合ガス（即ち，空気を少なく含むことにより，酸素量の少ない状態の混合ガス）を炉床１０から流動床炉１内に吹込み，また，給気経路２６から流動床炉１上部のフリーボード２５に吹き込む空気量を低減させると良い。

流動砂ａを冷却する冷却部材は，図示の形態で説明した冷却管２５に限られない。例えば図７に示すように，複数の大きさの異なる冷却管４５，５１，５２，５３，５４を組合わせることにより，平板状の冷却部材５５を構成しても良い。また例えば図８に示すように，冷却管６０を複数回折り曲げることにより，平板状の冷却部材６１を構成しても良い。このような平板状の冷却部材５５，６１を，その平面が垂直となり，かつ，流動床炉１の横断面において上から見た状態で，炉床１０の傾斜する方向に沿って各冷却部材５５，６１が直線状に延びるように，複数の冷却部材５５，６１を互いに平行に配置し，各冷却部材５５，６１同士の間に，炉床１０の傾斜する方向に沿って直線状に延びる平行な隙間をそれぞれ形成させることが好ましい。

また例えば図９に示すように，冷却管６５を複数回折り曲げることにより，平板状の冷却部材６６を構成するに際し，下部の冷却管６５の折り曲げ間隔を短くすることにより，流動床炉１の後面１２からの冷却管６５の突出長さを下方ほど短くして，冷却部材６６の下面を炉床１０とほぼ並行に傾斜させても良い。そうすれば，冷却部材６６をより低い位置に配置できるようになる。

また例えば冷却管あるいは冷却管によって構成される冷却部材を多段に配置しても良い。図１０は，下方に図９で説明した冷却部材６６を配置し，上方に図８で説明した冷却部材６１を配置した例である。この場合，下方にある冷却部材６６と上方にある冷却部材６１が同一平面状となるように配置すると良い。このように複数の冷却部材を多段に配置して冷却部材を上下方向に広げれば，流動床炉１内に吹込むガスの速度で流動層ｃの高さを変えて冷却部材に対する流動砂ａの接触面積を調節する際に，制御がしやすくなり，流動層ｃの温度（流動砂ａの温度）を制御しやすいといった利点がある。また，冷却部材を上下方向に広げて配置することにより，流動砂ａや流動層ｃで燃焼できなかった不燃物が炉床１０の傾斜する方向に沿って円滑に流れるようになり，温度制御が容易になるとともに，炉内壁等へのクリンカ付着防止作用（燃焼性が向上したため）等の効果が得られる。また，冷却部材の面積を広げれば，熱容量が多くなり冷却能力も高くなる。なお，２段に限らず，冷却部材を１段，あるいは３段以上に配置して良いことはもちろんである。

いずれの場合も，先に図５で説明した場合と同様に，流動床炉１の後面１２から複数枚の平板形状の冷却部材５５，６１を，流動床炉１の横断面において上から見た状態で，炉床１０の傾斜する方向に沿って直線状に延びるように互いに平行に配置し，各冷却部材５５，６１同士の間に，炉床１０の傾斜する方向に沿って直線状に延びる平行な隙間をそれぞれ形成させることが好ましい。そうすれば，流動層ｃで燃焼できなかった不燃物を，冷却部材５５，６１によって，炉床１０の傾斜する方向に沿って直線状にガイドし，流動砂ａと共に流動床炉１の後面１２に形成された取出し口２１に向って円滑に送ることができるようになる。なお，先に図５で説明した場合では，上から見た状態において，４本の冷却管２５が平行に配置された例を示したが，冷却管の本数は任意であり，１本でも良いし，任意の複数本の冷却管を平行に配置しても良いことはもちろんである。いずれの場合も，複数の冷却管（あるいは冷却管によって構成される複数の冷却部材）を，上から見た状態において炉床１０の傾斜する方向に沿ってそれぞれ直線状に延びるように互いに平行に配置することにより，流動層ｃで燃焼できなかった不燃物を，冷却管（あるいは冷却管によって構成される冷却部材）によって，炉床１０の傾斜する方向に沿って直線状にガイドして円滑に送ることが可能となる。

また，流動床炉１の前面１１に配置された投入口１６を，中央の投入口１６ａとその両側の投入口１６ｂ，１６ｂの３つで構成した例を示したが，投入口１６は１箇所のみでも良いし，２または４以上に配置しても良い。なお，図示の形態で説明したように流動床炉１の前面１１に複数の投入口１６を横に並べて配置すれば，炉床１０の幅方向に渡って流動砂ａと焼却原料ｂを均一に供給しやすい。

また，ホッパー１８に投入された流動砂ａと焼却原料ｂをブレンダ１９で混合して流動床炉１内に投入していたが，ブレンダ１９を省略し，流動砂ａと焼却原料ｂを混合せずに流動床炉１内に投入しても良い。また，ホッパー１８を省略することもできる。更に，流動床炉１内には流動砂ａと焼却原料ｂを一緒に投入しなくても良く，流動砂ａと焼却原料ｂを別の箇所から流動床炉１内に供給しても良い。なお，流動砂ａと焼却原料ｂを別の箇所から流動床炉１内に供給する場合は，流動砂ａを焼却原料ｂよりも上方から供給すれば，焼却原料ｂを上から流動砂ａで抑えることにより，熱分解させた後の焼却原料ｂを流動床炉１の下部に確実に到達させることができ，焼却原料ｂの飛散も防止できる。

また，排気経路３０にボイラーなどを設置して，排ガスの熱を回収することも可能である。その場合，ボイラーを流動床炉１から排気される排ガスの出口において熱回収して排ガスを冷却し，その後，バグフィルタ３１で塵埃を捕捉すると良い。

また，流動床炉１内に水分を供給することによって，焼却温度を調整することも可能である。その場合，流動床炉１内に水分を供給すると，流動床炉１内において高温となっている流動砂ａを急激に冷却することにより，流動砂ａを破損する心配があるので，これから流動床炉１内に供給する流動砂ａもしくは焼却原料ｂに水分を含ませるようにすると良い。

本発明は，各種焼却原料を焼却処理する流動床炉に利用できる。

本発明の実施の形態にかかる流動床炉の説明図である。 吹込み部の斜視図である。 投入口を説明するための流動床炉の横断面図である。 流動床炉の後面から挿入されている冷却管の説明図である。 後面から流動床炉内に向って平行に突出するように横に並べて配置された複数本の冷却管を説明するための流動床炉の横断面図である。 炉床の幅方向の中央部分に配置される吹込み部からのガスの吹込み速度を小さくし，両端部分に配置される吹込み部からのガスの吹込み速度を大きくした状態の説明図である。 複数の大きさの異なる冷却管を組合わせることにより，平板状に構成した冷却部材の説明図である。 冷却管を複数回折り曲げることにより，平板状に構成した冷却部材の説明図である。 下面を炉床とほぼ並行に傾斜させて形成した冷却部材の説明図である。 冷却部材を多段に配置した実施の形態の説明図であり，下方に図９で説明した冷却部材を配置し，上方に図８で説明した冷却部材を配置した例である。

符号の説明

ａ 流動砂
ｂ 焼却原料
ｃ 流動層
１ 流動床炉
１０ 炉床
１５ 吹込み部
１６ 投入口
１８ ホッパー
２１ 取出し口
２４ 砂コンベア
２５ 冷却管
２８ フリーボード
３１ バグフィルタ
３３ 給気経路

Claims (8)

1. 流動媒体を流動化させるためのガスの吹込み部が炉床の下方全体に形成された流動床炉であって，
   前記炉床を傾斜させて設け，
   前記流動床炉内において流動化された流動媒体に接して流動媒体を冷却する冷却部材を，前記流動床炉内に配置し，
   前記冷却部材は，冷媒を通す冷却管であり，前記冷却管を，上から見た状態において，炉床の傾斜する方向に沿って直線状に配置するように，前記炉床の低所側の上方において流動床炉内に挿入し，前記流動床炉内における冷却管の突出長さを可変にし，
   前記吹込み部から流動床炉内に吹き込むガスの速度を可変にし，
   前記吹込み部を，炉床の傾斜する方向および傾斜する方向と交差する幅方向に沿ってそれぞれ複数に分割して設け，前記幅方向において，中央部分におけるガスの吹込み速度と，両端部分におけるガスの吹込み速度を，それぞれ独立して可変に構成し，前記傾斜する方向において，前記吹込み部から流動床炉内に吹き込むガスの酸素量を，少なくとも２つに分けてそれぞれ独立して可変に構成し，
   前記流動媒体を前記流動床炉外に取り出す取出し口が，前記炉床の低所側と連通する前記流動床炉の後面に開口していることを特徴とする，流動床炉。
2. 前記冷却管を複数組合わせるか，前記冷却管を複数回折り曲げることにより，平板状の冷却部材を構成したことを特徴とする，請求項１に記載の流動床炉。
3. 前記平板状の冷却部材を，その平面が垂直となり，かつ，流動床炉の横断面において上から見た状態で，炉床の傾斜する方向に沿って各冷却部材が直線状に延びるように，複数の冷却部材を互いに平行に配置し，各冷却部材同士の間に，炉床の傾斜する方向に沿って直線状に延びる平行な隙間をそれぞれ形成させたことを特徴とする，請求項２に記載の流動床炉。
4. 前記平板状の冷却部材を多段に配置したことを特徴とする，請求項２または３に記載の流動床炉。
5. 前記多段の冷却部材を同一平面状となるように配置したことを特徴とする，請求項４に記載の流動床炉。
6. 前記吹込み部に，空気と流動床炉から排気された排ガスの混合ガスを供給する供給経路を接続し，前記供給経路から吹込み部に供給される混合ガスにおける，空気と排ガスの混合比を可変に構成したことを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載の流動床炉。
7. 炉床の下方全体から流動床炉内にガスを吹込むことにより，流動床炉内で流動媒体を流動化させ，流動床炉内に投入したシュレッダーダストを流動化した流動媒体により攪拌させながら焼却する方法であって，
   前記炉床を傾斜させて設け，
   前記流動床炉内において流動化された流動媒体に接して流動媒体を冷却する冷却部材を，前記流動床炉内に配置し，
   前記流動媒体を前記流動床炉外に取り出す取出し口を，前記炉床の低所側と連通する前記流動床炉の後面に開口させ，
   前記冷却部材は，前記流動床炉内における突出長さを可変にし，
   前記炉床から流動床炉内に吹き込むガスの速度を変えることにより，冷却部材に接する流動媒体の量を変えて，流動媒体の温度を制御し，
   前記炉床の傾斜する方向と交差する幅方向での比較において，炉床の中央部分ではガスの吹込み速度を比較的小さくし，炉床の両端部分ではガスの吹込み速度を比較的大きくすることを特徴とする，流動床炉の焼却方法。
8. 前記炉床から流動床炉内に吹き込むガスとして，空気と流動床炉から排気された排ガスとの混合ガスを用い，前記炉床から流動床炉内に吹き込むガスの速度を変えるにあたり，前記炉床から流動床炉内に吹き込む混合ガスにおける，空気と排ガスの混合比を，前記傾斜する方向において少なくとも２つに分けて，それぞれ独立して変更することを特徴とする，請求項７に記載の流動床炉の焼却方法。

Images