JP7154888B2 - 湿潤バイオマス焼却システム - Google Patents

Description

本発明は、内部循環流動層式の湿潤バイオマス焼却炉を備える湿潤バイオマス焼却システムに関する。

下水汚泥、木質バイオマス、及び生ゴミ等の湿潤バイオマスの処理施設として、例えば、内部循環流動層式の焼却炉を備える焼却システムが知られている。この形式の焼却炉は、例えば特許文献１に開示されるように、乾燥室と燃焼室とを有し、乾燥室と燃焼室との各々の下方に、乾燥室と燃焼室とにわたって流動媒体が流動する流動床が設けられている。

上記構成の焼却炉では、乾燥室内に流動床の下方から供給される乾燥剤ガスにより、バイオマスを流動媒体と混合しながら乾燥させ、燃焼室内に流動床の下方から供給される高温の燃焼剤ガスにより、乾燥室で乾燥させたバイオマスを流動媒体と混合しながら燃焼する。バイオマスの乾燥により生じた乾燥排ガス、又はバイオマスの燃焼により生じた燃焼排ガスは、熱回収され、例えば、焼却炉の外部に設けられた発電装置に導入されて発電に供される。

特開２０１６－１３８６９４号公報

上記構成の焼却炉は、安定した炉床温度で運転することにより、温室効果ガスやダイオキシン類の排出量を抑制しつつ、良好に熱回収できる。ここで、乾燥室に供給されるバイオマスの水分量や固形分の単位重量当たりの発熱量（以下、バイオマスの性状と称する。）が変動することで、乾燥室内の流動床の温度や、燃焼室の流動床の温度が変動するのを防止できれば、システムをより安定して運転できるため望ましい。

上記問題の対策としては、例えば、乾燥室内の流動床の温度が過度に低下した場合、流動媒体の移動量を増大させる方法が考えられる。しかしながら、乾燥室と燃焼室との間における流動媒体の移動量の調節は難しく、例えば、燃焼室の熱損失が生じたり、乾燥室でバイオマスの不要な分解が生じたりするおそれがある。

そこで本発明は、内部循環流動層式の焼却炉を有する湿潤バイオマス焼却システムにおいて、乾燥室と燃焼室との間を移動する流動媒体の移動量を適切に調節することにより、湿潤バイオマスの性状が変動しても、安定した炉床温度でシステムを運転可能にすることを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る湿潤バイオマス焼却システムは、乾燥室及び燃焼室と、前記乾燥室内の下方と前記燃焼室内の下方とにわたって流動する流動媒体を含む流動床と、前記流動床を支持する炉床と、前記乾燥室側の前記流動床の上方空間と前記燃焼室側の前記流動床の上方空間とを仕切り且つ下端の少なくとも一部が前記炉床と空間をおいて前記流動床内に配置された仕切壁と、を有する湿潤バイオマス焼却炉と、前記乾燥室側の前記流動床の下方から、前記乾燥室内で湿潤バイオマスを前記流動媒体と混合しながら乾燥するための乾燥剤ガスを前記乾燥室内に供給する第１風箱と、前記燃焼室側の前記流動床の下方から、前記乾燥室内で乾燥された前記湿潤バイオマスを前記燃焼室内で前記流動媒体と混合しながら燃焼するための燃焼剤ガスを前記燃焼室内に供給する第２風箱と、前記第１風箱及び前記第２風箱とは別に配置され、前記空間と上下方向に重なる位置の前記流動床の下方から、前記乾燥室と前記燃焼室との間で前記湿潤バイオマス及び前記流動媒体を移動させるための流動化ガスを前記空間内に供給する第３風箱と、を備える。

上記構成によれば、第３風箱が、第１風箱及び第２風箱とは別に配置されているので、前記空間内に供給される流動化ガスの流量を、乾燥室内に供給する乾燥剤ガスの流量、及び、燃焼室内に供給する燃焼剤ガスの流量とは独立して調節できる。これにより、乾燥室内で湿潤バイオマスを適切に乾燥させるための乾燥剤ガスの流量と、燃焼室内でバイオマスを適切に燃焼させるための燃焼剤ガスの流量とを維持しつつ、流動化ガスの流量を調節することで、燃焼室と乾燥室との間を移動する流動媒体の移動量を適切に調節できる。

従って、乾燥室内に供給されるバイオマスの性状が変動した場合でも、乾燥室内でのバイオマスの不要な分解や燃焼室の熱損失を防止しながら、乾燥室内の流動床の温度、及び、燃焼室内の流動床の温度をそれぞれ安定化できる。

前記乾燥剤ガスを前記第１風箱に供給する乾燥剤ガス供給路と、前記燃焼剤ガスを前記第２風箱に供給する燃焼剤ガス供給路と、前記流動化ガスを前記第３風箱に供給する流動化ガス供給路と、前記流動化ガス供給路を流通する前記流動化ガスの流量を調節するバルブと、を更に備えていてもよい。

上記構成によれば、流動化ガス供給路から前記空間内に供給される流動化ガスの流量を、乾燥室内に供給する乾燥剤ガスの流量、及び、燃焼室内に供給する燃焼剤ガスの流量とは別個に、バルブを用いて比較的容易に調節できる。

前記炉床の前記空間と上下方向に重なる部分には、前記仕切壁の壁面に沿って、前記空間内に前記流動化ガスを供給する複数のガス供給部が前記第３風箱に接続され且つ水平方向に並んで設けられ、前記バルブは、前記複数のガス供給部の各々から前記空間内に供給される前記流動化ガスの流量の差を縮小可能に配置されていてもよい。

上記構成によれば、仕切壁の壁面に沿って、水平方向に並んで設けられた複数のガス供給部の各々から、前記空間内に流動化ガスを均一に供給し易くできる。

前記第３風箱は、前記仕切壁の壁面に沿って水平方向に並ぶ複数の区画セルを含み、前記炉床の前記空間と上下方向に重なる部分には、前記仕切壁の壁面に沿って、前記空間内に前記流動化ガスを供給する前記複数のガス供給部が前記区画セルの各々に接続され且つ水平方向に並んで設けられ、前記バルブが、前記複数の区画セルの各々に対応して設けられていることにより、前記区画セルを介して前記空間内に供給される前記流動化ガスの流量が、前記区画セル毎に個別に調節可能であってもよい。

上記構成によれば、第３風箱の区画セル毎に流動化ガスの流量をバルブにより個別調節できるため、例えば、前記空間において、乾燥室と燃焼室との間における流動媒体の移動を促進するセクションと、前記移動を促進しないセクションとを分けて設定できる。従って、燃焼室と乾燥室との間を移動する流動媒体の移動量を更に細やかに調節できる。

前記流動化ガス供給路は、その下流端部に配置されて互いに分岐した複数の分岐路を有し、前記複数の分岐路は、前記複数の区画セルの各々に個別に接続されていてもよい。このように、複数の分岐路を有する流動化ガス供給路を用いることにより、比較的簡素な構成で、区画セル毎に流動化ガスの流量をバルブにより調節できる。

前記乾燥室内の前記流動床の温度を計測する温度計と、前記温度計と前記バルブとに接続されて前記バルブを調節する制御部と、を更に備えてもよい。上記構成によれば、例えば、制御部が温度計の計測値が所定値以上であると判定した場合、バルブを調節することで、燃焼室と乾燥室との間を移動する流動媒体の移動量を自動で調節できる。

前記仕切壁は、前記流動床内に配置されると共に前記下端に形成されて前記仕切壁の厚み方向に貫通する貫通部を有し、前記空間が、前記貫通部の内部空間であってもよい。上記構成によれば、仕切壁の貫通部を利用することにより、前記空間を炉内に効率よく配置できる。

前記貫通部は、前記仕切壁と前記炉床とにより囲まれており、前記仕切壁の厚み方向から見て、前記貫通部は、水平方向に平行な一対の辺と、上下方向に平行な一対の辺とを有する矩形の周縁形状を有していてもよい。上記構成によれば、水平方向にわたって貫通部の前記周縁形状が一定であるため、貫通部を移動する流動媒体の移動量を、流動化ガスの流量により調節し易くできる。

本発明の各態様によれば、内部循環流動層式の焼却炉を有する湿潤バイオマス焼却システムにおいて、乾燥室と燃焼室との間を移動する流動媒体の移動量を適切に調節することにより、湿潤バイオマスの性状が変動しても、安定した炉床温度でシステムを運転できる。

第１実施形態に係る湿潤バイオマス焼却システムの全体図である。 図１の仕切壁とその周辺の正面図である。 図１の湿潤バイオマス焼却システムの動作フローチャートである。 第２実施形態に係る湿潤バイオマス焼却システムにおける仕切壁の斜視図である。 図４の仕切壁とその周辺の正面図である。 図４の湿潤バイオマス焼却システムの動作フローチャートである。

以下、本発明の各実施形態について、図を参照しながら説明する。以下の説明において、「流量」とは、単位時間当たりにガス供給部６から供給されるガスの流量を示し、「流速」とは、単位時間当たりにガス供給部６から供給されるガスの流速を示す。また「移動量」とは、焼却炉２内における単位時間当たりの流動媒体１０の移動量を示す。

（第１実施形態）
［湿潤バイオマス焼却システム］
図１は、実施形態に係る湿潤バイオマス焼却システム１（以下、単にシステム１と称する。）の全体図である。図２は、図１の仕切壁２ｃとその周辺の正面図である。図１及び２に示すように、システム１は、湿潤バイオマス焼却炉２（以下、単に焼却炉２と称する。）、制御部３、湿潤バイオマス供給路Ｒ１、乾燥剤ガス供給路Ｒ２、燃焼剤ガス供給路Ｒ３、流動化ガス供給路Ｒ４、乾燥排ガス排出路Ｒ５、燃焼排ガス排出路Ｒ６、燃焼灰排出路Ｒ７、第１バルブＶ１、第２バルブＶ２、及び第３バルブＶ３を備えている。

焼却炉２は、乾燥室２ａ、燃焼室２ｂ、仕切壁２ｃ、炉床２ｄ、上方空間２１，２２、複数のガス供給部６、流動床２ｆ、第１風箱７、第２風箱９、第３風箱８、乾燥室温度計Ｔ１、及び燃焼室温度計Ｔ２を有する。

乾燥室２ａと燃焼室２ｂとは、焼却炉２の内部に仕切壁２ｃを隔てて設けられている。乾燥室２ａでは、バイオマス供給口２ａ１より供給された湿潤バイオマス１５が乾燥される。燃焼室２ｂでは、乾燥室２ａ内で乾燥された湿潤バイオマス１５が乾燥室２ａから移動され且つ燃焼される。なお、本実施形態で言う湿潤バイオマスは、炭素成分を含み、乾燥室２ａへ供給されたときの水分含有率が数十％以上のものを指す。

仕切壁２ｃは、乾燥室２ａ側の流動床２ｆの上方空間２１と、燃焼室２ｂ側の流動床２ｆの上方空間２２とを仕切っている。仕切壁２ｃの下端の少なくとも一部は、炉床２ｄと空間１３をおいて流動床２ｆ内に配置されている。これにより、焼却炉２内の上方空間２１，２２は、互いに隔離されている。炉床２ｄは、流動床２ｆを支持する。流動床２ｆは、炉床２ｄの上方で、乾燥室２ａの下方と燃焼室２ｂの下方とにわたって配置されている。

複数のガス供給部６は、炉床２ｄの上面に均一に分散して配置されている。炉床２ｄの乾燥室２ａと上下方向に重なる部分、炉床２ｄの燃焼室２ｂと上下方向に重なる部分、及び、炉床２ｄの空間１３と上下方向に重なる部分の各々には、複数のガス供給部６がそれぞれ配置されている。炉床２ｄの乾燥室２ａと上下方向に重なる部分に配置されたガス供給部６は、第１風箱７に接続されている。炉床２ｄの空間１３と上下方向に重なる部分に配置されたガス供給部６は、第３風箱８に接続されている。炉床２ｄの燃焼室２ｂと上下方向に重なる部分に配置されたガス供給部６は、第２風箱９に接続されている。

炉床２ｄの乾燥室２ａと上下方向に重なる部分と、炉床２ｄの燃焼室２ｂと上下方向に重なる部分とは、炉床２ｄの空間１３と上下方向に重なる部分よりも面積が広いため、炉床２ｄの空間１３と上下方向に重なる部分よりも多くのガス供給部６が配置されている。ガス供給部６は、一例として複数のガス噴出孔を有するノズルユニットであるが、これに限定されない。

図２に示すように、本実施形態の仕切壁２ｃは、流動床２ｆ内に配置されると共に仕切壁２ｃの下端に形成されて仕切壁２ｃの厚み方向に貫通する貫通部２ｇを有する。貫通部２ｇは、仕切壁２ｃと炉床２ｄとにより囲まれている。本実施形態の貫通部２ｇは、仕切壁２ｃの厚み方向から見て、水平方向に平行な一対の辺と、上下方向に平行な一対の辺とを有する矩形の周縁形状を有する。空間１３は、貫通部２ｇの内部空間である。

炉床２ｄの空間１３と上下方向に重なる部分には、仕切壁２ｃの壁面に沿って、空間１３内に流動化ガスを供給する複数のガス供給部６が、第３風箱８に接続され且つ水平方向に並んで設けられている。後述する第３バルブＶ３は、空間１３内に配置された複数のガス供給部６の各々から空間１３内に供給される流動化ガスの流量の差を縮小可能に配置されている。

図１に示す流動床２ｆは、乾燥室２ａの下方と燃焼室２ｂの下方とにわたって流動する流動媒体（粒子状物質）１０を含む。流動媒体１０は、例えば珪砂であるが、これに限定されない。焼却炉２の運転時において、乾燥室２ａ内の流動床２ｆの温度は、湿潤バイオマス１５の熱分解温度未満の温度範囲の値（例えば１６０℃以下の範囲の値）に設定され、燃焼室２ｂ内の流動床２ｆの温度は、乾燥室２ａ内の流動床２ｆの温度よりも高温（例えば５００℃以上８００℃以下の温度範囲の値）に設定される。

風箱７～９は、内部が中空の箱体である。第１風箱７は、乾燥室２ａ側の炉床２ｄの下方に設けられている。第１風箱７は、乾燥室２ａ側の流動床２ｆの下方から、乾燥室２ａ内で湿潤バイオマス１５を流動媒体１０と混合しながら乾燥するための乾燥剤ガスを乾燥室２ａ内に供給する。

第２風箱９は、燃焼室２ｂ側の炉床２ｄの下方に設けられている。第２風箱９は、燃焼室２ｂ側の流動床２ｆの下方から、乾燥室２ａ内で乾燥された湿潤バイオマス１５を燃焼室２ｂ内で流動媒体１０と混合しながら燃焼するための燃焼剤ガスを燃焼室２ｂ内に供給する。

第３風箱８は、仕切壁２ｃと上下方向に重なる位置の炉床２ｄの下方に設けられている。第３風箱８は、空間１３と上下方向に重なる位置の流動床２ｆの下方から、乾燥室２ａと燃焼室２ｂとの間で流動媒体１０及び湿潤バイオマス１５を移動させるための流動化ガスを空間１３内に供給する。

ここで、炉床２ｄの空間１３と上下方向に重なる部分の面積は、炉床２ｄの乾燥室２ａと上下方向に重なる部分の面積、及び、炉床２ｄの燃焼室２ｂと上下方向に重なる部分の面積に比べて十分に小さい。従って、乾燥室２ａ内に供給される乾燥剤ガスの流量、及び、燃焼室２ｂ内に供給される燃焼剤ガスの流量に比べて、空間１３内に供給される流動化ガスの流量は、通常は十分に小さい。

湿潤バイオマス供給路Ｒ１は、バイオマス供給口２ａ１に接続され、乾燥室２ａ内に湿潤バイオマス１５を供給する。乾燥剤ガス供給路Ｒ２は、乾燥室２ａ内で湿潤バイオマス１５を流動媒体１０と混合させながら乾燥させるための乾燥剤ガスを乾燥室２ａ内に供給する。乾燥剤ガス供給路Ｒ２は、第１風箱７に接続されている。乾燥剤ガスは過熱蒸気であるが、これに限定されない。

燃焼剤ガス供給路Ｒ３は、乾燥室２ａ内で乾燥された湿潤バイオマス１５を燃焼室２ｂ内で流動媒体１０と混合しながら燃焼するための燃焼剤ガスを燃焼室２ｂ内に供給する。燃焼剤ガス供給路Ｒ３は、第２風箱９に接続されている。燃焼剤ガスは空気であるが、これに限定されない。

流動化ガス供給路Ｒ４は、乾燥剤ガス供給路Ｒ２及び燃焼剤ガス供給路Ｒ３とは別に配置され、流動化ガスを第３風箱８に供給する。流動化ガス供給路Ｒ４は、第３風箱８に接続されている。流動化ガスは過熱蒸気であるが、これに限定されない。流動化ガスは、乾燥剤ガス及び燃焼剤ガスとは異なるガスであってもよい。

乾燥排ガス排出路Ｒ５は、上方空間２１中の湿潤バイオマス１５の乾燥により生じた乾燥排ガスを乾燥室２ａ外に排出する。乾燥排ガス排出路Ｒ５は、乾燥室２ａに接続されている。燃焼排ガス排出路Ｒ６は、上方空間２２中の湿潤バイオマス１５の燃焼により生じた燃焼排ガスを燃焼室２ｂ外に排出する。燃焼排ガス排出路Ｒ６は、燃焼室２ｂに接続されている。燃焼灰排出路Ｒ７は、湿潤バイオマス１５の燃焼により生じた燃焼灰を燃焼室２ｂ外に排出する。燃焼灰排出路Ｒ７は、燃焼室２ｂに接続されている。

第１バルブＶ１は、乾燥剤ガス供給路Ｒ２を流通する乾燥剤ガスの流量を調節する。第２バルブＶ２は、燃焼剤ガス供給路Ｒ３を流通する燃焼剤ガスの流量を調節する。第３バルブＶ３は、流動化ガス供給路Ｒ４を流通する流動化ガスの流量を調節する。

乾燥室温度計Ｔ１は、乾燥室２ａ内に配置されて乾燥室２ａ内の流動床２ｆの温度を測定する。燃焼室温度計Ｔ２は、燃焼室２ｂ内に配置されて燃焼室２ｂ内の流動床２ｆの温度を測定する。

制御部３は、一例として、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を備えたコンピュータであり、バルブＶ１～Ｖ３の開度を個別に制御する。ＲＯＭには、所定の制御プログラムが格納されている。制御部３は、制御プログラムに基づいて、各温度計Ｔ１，Ｔ２の測定値を監視し、バルブＶ１～Ｖ３の開度を所定のタイミングで調節する。

熱交換装置４は、燃焼排ガスから熱回収する。熱交換装置４は、燃焼剤ガスを燃焼室２ｂに供給する前に燃焼室２ｂから排出される燃焼排ガスと熱交換させて燃焼剤ガスを温度上昇させると共に、水と燃焼排ガスとを熱交換させて過熱蒸気を発生させる。

一例として熱交換装置４は、予熱器１６とボイラ１７とを有する。予熱器１６は、燃焼室２ｂに供給される燃焼剤ガスを燃焼室２ｂに供給する前に予め燃焼排ガスと熱交換させて温度上昇させる。ボイラ１７は、水と予熱器１６を流通した燃焼排ガスとを熱交換させて過熱蒸気（乾燥剤ガス）を発生させる。

発電装置５は、乾燥排ガス排出路Ｒ５に設けられている。発電装置５は、乾燥排ガスから熱回収する熱回収装置である。発電装置５は、一例としてバイナリ発電機であるが、これに限定されない。また、熱回収装置は発電装置以外でもよく、例えばボイラを有していてもよい。

焼却炉２の運転時には、乾燥室２ａ側に配置された各ガス供給部６から、乾燥剤ガス供給路Ｒ２を通過した乾燥剤ガスが、第１風箱７を介して乾燥室２ａ内に噴出される。乾燥剤ガスは、流動媒体１０及び湿潤バイオマス１５中に複数の気泡１４となって混入する。各ガス供給部６から噴出する乾燥剤ガスにより、湿潤バイオマス１５は、流動媒体１０と混合されながら乾燥される。これにより乾燥された湿潤バイオマス１５は、流動媒体１０と共に乾燥室２ａ側から燃焼室２ｂ側へ移動する。

上方空間２１内の乾燥排ガスは、乾燥排ガス排出路Ｒ５を流通して乾燥室２ａ外に排出される。乾燥剤ガスに過熱蒸気などの非酸化性ガスを用いた場合、乾燥室２ａ内では湿潤バイオマス１５は燃焼せず、乾燥排ガスに炭素成分が含まれるのが防止される。

また焼却炉２の運転時には、燃焼室２ｂ側に配置された各ガス供給部６から、燃焼剤ガス供給路Ｒ３を通過した燃焼剤ガスが、第２風箱９を介して燃焼室２ｂ内に噴出される。燃焼剤ガスは、流動媒体１０及び湿潤バイオマス１５中に複数の気泡１４となって混入する。各ガス供給部６から噴出する燃焼剤ガスにより、湿潤バイオマス１５は、流動媒体１０と混合されながら燃焼される。

上方空間２２内の燃焼排ガスは、燃焼排ガス排出路Ｒ６を介して燃焼室２ｂ外に排出される。燃焼灰は、燃焼灰排出路Ｒ７を流通して燃焼室２ｂ外に排出される。燃焼室２ｂにおいて湿潤バイオマス１５の燃焼により生じた熱は、流動媒体１０と共に燃焼室２ｂ側から乾燥室２ａ側へ移動し、乾燥室２ａ内における湿潤バイオマス１５の乾燥に用いられる。

また焼却炉２の運転時には、空間１３内に配置された各ガス供給部６から、流動化ガス供給路Ｒ４を通過した流動化ガスが、第３風箱８を介して空間１３内に噴出される。流動化ガスは、流動媒体１０及び湿潤バイオマス１５中に複数の気泡１４となって混入する。空間１３内に配置された各ガス供給部６から噴出する流動化ガスにより、空間１３内の流動媒体１０及び湿潤バイオマス１５は流動状態となり、乾燥室２ａと燃焼室２ｂとの間を移動する。

［システムの運転方法］
図３は、図１のシステム１の動作フローチャートである。システム１では、初期設定として、第１バルブＶ１及び第２バルブＶ２の開度は所定値（ここでは１００％）に制御されると共に、第３バルブＶ３の開度は０％より大きく１００％未満の範囲の値Ｍ１に制御される。値Ｍ１は適宜設定可能であるが、例えば５０％以上１００％未満の範囲の値である。

図３に示すように、運転中のシステム１において、制御部３は、制御プログラムに基づき、まず乾燥室温度計Ｔ１の測定値が、閾値Ａ１未満か否かを判定する（Ｓ１）。ステップＳ１において、制御部３は、乾燥室温度計Ｔ１の測定値が、閾値Ａ１未満ではない（即ち、閾値Ａ１以上である）と判定した場合（Ｓ１：Ｎ）、第３バルブＶ３の状態を維持する（Ｓ３）。

これにより焼却炉２では、第３風箱８を介して空間１３内に供給される流動化ガスの流量（言い換えると、第３バルブＶ３の開度）が所定値に維持され、燃焼室２ｂと乾燥室２ａとの間における流動媒体１０の移動量が変化するのが防止される。

よって例えば、燃焼室２ｂから乾燥室２ａへ高温且つ比較的大量の流動媒体１０が移動するのが防止される。これにより、乾燥室２ａ内の温度が過度に上昇するのが防止されると共に、燃焼室２ｂの熱損失が防止される。また、乾燥室２ａ内で湿潤バイオマス１５が熱分解するのが防止されると共に、乾燥排ガス中に炭素成分が混入するのが防止される。

一方、ステップＳ１において、制御部３は、乾燥室温度計Ｔ１の測定値が、閾値Ａ１未満であると判定した場合（Ｓ１：Ｙ）、一定時間、バルブＶ３を更に開放するように制御する（Ｓ２）。ここでは一例として、制御部３は、バルブＶ３の開度を値Ｍ１より大きい値Ｍ２（例えば１００％）に制御する。

これにより焼却炉２では、第３風箱８を介して空間１３内に供給される流動化ガスの流量が増大し、燃焼室２ｂ側から乾燥室２ａ側へ移動する高温の流動媒体１０の移動量が増大する。よって、乾燥室２ａ内の温度が過度に低下するのが防止され、湿潤バイオマス１５が安定して乾燥される。また、乾燥室２ａ内で生じた乾燥排ガスが、乾燥排ガス排出路Ｒ５を流通して発電装置５に送られ、良好に熱回収される。

このように制御部３は、乾燥室温度計Ｔ１の測定値を閾値Ａ１と比較することにより、バルブＶ３の制御を行うか否かを判定し、判定結果に応じてバルブＶ３の制御を行う。これにより、湿潤バイオマス１５の性状が変動しても、安定した炉床温度でシステム１を運転することが可能となる。

次に制御部３は、システム１が運転休止の状態か否かを判定する（Ｓ４）。ステップＳ４において、制御部３は、システム１が運転休止の状態であると判定するまで、ステップＳ１～Ｓ４を繰り返して行う。

以上説明したように、システム１によれば、第３風箱８が、第１風箱７及び第２風箱９とは別に配置されているので、空間１３内に供給される流動化ガスの流量を、乾燥室２ａ内に供給する乾燥剤ガスの流量、及び、燃焼室２ｂ内に供給する燃焼剤ガスの流量とは独立して調節できる。これにより、乾燥室２ａ内で湿潤バイオマス１５を適切に乾燥させるための乾燥剤ガスの流量と、燃焼室２ｂ内でバイオマスを適切に燃焼させるための燃焼剤ガスの流量とを維持しつつ、流動化ガスの流量を調節することで、燃焼室２ｂと乾燥室２ａとの間を移動する流動媒体１０の移動量を適切に調節できる。

従って、乾燥室２ａ内に供給される湿潤バイオマス１５の性状が変動した場合でも、乾燥室２ａ内での湿潤バイオマス１５の不要な分解や燃焼室２ｂの熱損失を防止しながら、乾燥室２ａ内の流動床２ｆの温度、及び、燃焼室２ｂ内の流動床２ｆの温度をそれぞれ安定化できる。

また、流動化ガスが空間１３内に供給される炉床２ｄの部分は、炉床２ｄの乾燥室２ａと上下方向に重なる部分、及び、炉床２ｄの燃焼室２ｂと上下方向に重なる部分に比べて面積が小さい。このため、乾燥室２ａ内に供給される乾燥剤ガスの流量、及び、燃焼室２ｂ内に供給される燃焼剤ガスの流量に比べて、空間１３内に供給される流動化ガスの流量は小さい。

このような条件下で空間１３内に流動化ガスを供給することで、燃焼室２ｂと乾燥室２ａとの間を移動する流動媒体１０の移動量を、比較的少ない流量の流動化ガスにより効率よく且つ適切に調節できる。また、焼却炉２内におけるガスの空燃比の変動を抑制しながら、焼却炉２内の温度を安定化できる。また流動化ガスとして、乾燥剤ガスと同一のガスを用いることで、流動化ガスが乾燥室２ａ内に入り込んだとしても、乾燥排ガスの組成変動を防止できる。

またシステム１は、乾燥剤ガス供給路Ｒ２と、燃焼剤ガス供給路Ｒ３と、流動化ガス供給路Ｒ４と、第３バルブＶ３とを備えるので、流動化ガス供給路Ｒ４から空間１３内に供給される流動化ガスの流量を、乾燥室２ａ内に供給する乾燥剤ガスの流量、及び、燃焼室２ｂ内に供給する燃焼剤ガスの流量とは別個に、第３バルブＶ３を用いて比較的容易に調節できる。

また、空間１３と上下方向に重なる炉床２ｄの部分には、仕切壁２ｃの壁面に沿って、複数のガス供給部６が第３風箱８に接続され且つ水平方向に並んで設けられ、バルブＶ３は、複数のガス供給部６の各々から空間１３内に供給される流動化ガスの流量の差を縮小可能に配置されている。このため、仕切壁２ｃの壁面に沿って、水平方向に並んで設けられた複数のガス供給部６の各々から、空間１３内に流動化ガスを均一に供給し易くできる。これにより、空間１３を移動する流動媒体１０の移動量を適切に調節し易くできる。

またシステム１は、乾燥室２ａ内の流動床２ｆの温度を計測する乾燥室温度計Ｔ１と、乾燥室温度計Ｔ１とバルブＶ３とに接続されてバルブＶ３を調節する制御部３とを備える。このため、例えば、制御部３が乾燥室温度計Ｔ１の計測値が所定値以上であると判定した場合、バルブＶ３を調節することで、燃焼室２ｂと乾燥室２ａとの間を移動する流動媒体１０の移動量を自動で調節できる。

また仕切壁２ｃは、炉床２ｄを仕切るように流動床２ｆ内に配置されると共に仕切壁２ｃの下端に形成されて仕切壁２ｃの厚み方向に貫通する貫通部２ｇを有し、空間１３が、貫通部２ｇの内部空間である。このため、仕切壁２ｃの貫通部２ｇを利用することにより、空間１３を焼却炉２内に効率よく配置できる。

また貫通部２ｇは、仕切壁２ｃと炉床２ｄとにより囲まれており、仕切壁２ｃの厚み方向から見て、貫通部２ｇは、水平方向に平行な一対の辺と、上下方向に平行な一対の辺とを有する矩形の周縁形状を有している。これにより、水平方向にわたって貫通部２ｇの前記周縁形状が一定であるため、貫通部２ｇを移動する流動媒体１０の移動量を、流動化ガスの流量により調節し易くできる。

（第１実施形態の変形例）
第１実施形態の第１変形例では、ステップＳ１において、制御部３は、温度計Ｔ１の測定値が閾値Ａ１未満であり、且つ、温度計Ｔ２の測定値が、閾値Ｂ１以上であるか否かを判定する。即ちステップＳ１において、制御部３は、乾燥室温度計Ｔ１の測定値が、閾値Ａ１未満であり、且つ、燃焼室温度計Ｔ２の測定値が、閾値Ｂ１以上であると判定した場合（Ｓ１：Ｙ）、ステップをステップＳ２に進め、そうでない場合（Ｓ１：Ｎ）、ステップをステップＳ３に進める。

この第１変形例によっても、第１実施形態と同様の効果が得られる。また、ステップＳ２において、燃焼室２ｂ側から乾燥室２ａ側へ流動媒体１０を移動させる際には、閾値Ｂ１以上に加熱された高温の流動媒体１０を移動させ、乾燥室２ａ内の温度を効率よく上昇させることができる。

第１実施形態の第２変形例では、ステップＳ１において、制御部３は、乾燥室温度計Ｔ１の測定値が閾値Ａ２以上か否かを判定する。一例として閾値Ａ２は、閾値Ａ１以下の値に設定されている。

ステップＳ１において、制御部３は、乾燥室温度計Ｔ１の測定値が、閾値Ａ２以上であると判定した場合（Ｓ１：Ｙ）、ステップをステップＳ３へ進める。ステップＳ１において、制御部３は、乾燥室温度計Ｔ１の測定値が、閾値Ａ２以上ではない（即ち、閾値Ａ２未満である）と判定した場合（Ｓ１：Ｎ）、ステップをステップＳ２へ進める。この第２変形例によっても、第１実施形態と同様の効果が得られる。以下、その他の実施形態について、第１実施形態との差異を中心に説明する。

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態に係る湿潤バイオマス焼却システムにおける仕切壁２ｃの斜視図である。図５は、図４の仕切壁２ｃとその周辺の正面図である。図４及び５に示すように、空間１３は、仕切壁２ｃの壁面に沿って、水平方向に並ぶ複数のセクション（ここでは３つのセクション１３ａ～１３ｃ）を含む。空間１３内には、複数のセクション１３ａ～１３ｃに対応して、複数のガス供給部６が設けられている。ガス供給部６は、一例として、第１実施形態と同様のノズルユニットである。

第３風箱１８は、第１実施形態の第３風箱８に相当し、仕切壁２ｃの壁面に沿って水平方向に並ぶ複数の区画セル（ここでは３つの区画セル１８ａ～１８ｃ）を含む。区画セル１８ａは、セクション１３ａに対応し、区画セル１８ｂは、セクション１３ｂに対応し、区画セル１８ｃは、セクション１３ｃに対応する。複数のガス供給部６は、区画セル１８ａ～１８ｃのそれぞれに接続されている。これにより、空間１３と上下方向に重なる炉床２ｄの部分には、仕切壁２ｃの壁面に沿って、空間１３内に流動化ガスを供給する複数のガス供給部６が、区画セル１８ａ～１８ｃの各々に接続され且つ水平方向に並んで設けられている。

流動化ガス供給路Ｒ４には、第３バルブとして、複数のバルブ（ここではバルブＶ４～Ｖ６）が設けられている。バルブＶ４～Ｖ６は、複数の区画セル１８ａ～１８ｃの各々に対応して設けられている。バルブＶ４は、区画セル１８ａに対応し、バルブＶ５は、区画セル１８ｂに対応し、バルブＶ６は、区画セル１８ｃに対応する。これにより該システムでは、区画セル１８ａ～１８ｃを介して空間１３内に供給される流動化ガスの流量が、区画セル１８ａ～１８ｃ毎に調節可能である。

具体的に流動化ガス供給路Ｒ４は、メイン流路２０と、メイン流路２０と連続し且つ流動化ガス供給路Ｒ４の下流端部に配置されて互いに分岐した複数の分岐路２０ａ～２０ｃとを有する。複数の分岐路２０ａ～２０ｃは、複数の区画セル１８ａ～１８ｃの各々に個別に接続されている。分岐路２０ａはセクション１３ａに対応し、区画セル１８ａに接続されている。分岐路２０ｂはセクション１３ｂに対応し、区画セル１８ｂに接続されている。分岐路２０ｃはセクション１３ｃに対応し、区画セル１８ｃに接続されている。

バルブＶ４は、分岐路２０ａに設けられ、バルブＶ５は、分岐路２０ｂに設けられ、バルブＶ６は、分岐路２０ｃに設けられている。バルブＶ４～Ｖ６の開度は、制御部３により個別に制御される。バルブＶ４～Ｖ６は、複数のガス供給部６からセクション１３ａ～１３ｃ内に供給される流動化ガスの流量が、セクション１３ａ～１３ｃ毎に個別に調節可能に配置されている。

図６は、図４のシステムの動作フローチャートである。システムでは、初期設定として、第１バルブＶ１及び第２バルブＶ２の開度は所定値（ここでは１００％）に制御されると共に、バルブＶ４～６の開度は０％より大きく１００％未満の範囲の値Ｍ１に制御される。値Ｍ１は、第１実施形態のものと同様である。

図６に示すように、運転中のシステムにおいて、制御部３は、制御プログラムに基づき、まず乾燥室温度計Ｔ１の測定値が、閾値Ａ３未満か否かを判定する（Ｓ１１）。ステップＳ１１において、制御部３は、乾燥室温度計Ｔ１の測定値が、閾値Ａ３未満ではない（即ち、閾値Ａ３以上である）と判定した場合（Ｓ１１：Ｎ）、バルブＶ４～Ｖ６のうち、特定のバルブの開度を小さくするように制御する（Ｓ１２）。ここでは一例として、制御部３は、バルブＶ４，Ｖ６の開度をバルブＶ５の開度よりも小さくするように制御する。

これにより焼却炉２では、空間１３内のセクション１３ａ，１３ｃにおける流動媒体１０の流動性が低下する。一方、空間１３内のセクション１３ｂにおける流動媒体１０の流動性が維持される。これにより、乾燥室２ａと燃焼室２ｂとの間における流動媒体１０の移動は、実質的にセクション１３ｂにのみ限定され、燃焼室２ｂ側から乾燥室２ａ側へ移動する高温の流動媒体１０の移動量が減少する。これにより、乾燥室２ａ内の温度が過度に上昇するのが防止されると共に、燃焼室２ｂの熱損失が防止される。また、乾燥室２ａ内で湿潤バイオマス１５が熱分解するのが防止されると共に、乾燥排ガス中に炭素成分が混入するのが防止される。

一方、ステップＳ１１において、制御部３は、乾燥室温度計Ｔ１の測定値が、閾値Ａ３未満であると判定した場合（Ｓ１１：Ｙ）、バルブＶ４～Ｖ６の状態を維持する（Ｓ１３）。これにより焼却炉２では、空間１３内に供給される流動化ガスの流量が維持されると共に、燃焼室２ｂ側から乾燥室２ａ側へ移動する高温の流動媒体１０の移動量が維持される。よって、乾燥室２ａ内の温度が過度に低下するのが防止される。

次に制御部３は、システムが運転休止の状態か否かを判定する（Ｓ１４）。ステップＳ１４において、制御部３は、システムが運転休止の状態であると判定するまで、ステップＳ１１～Ｓ１４を繰り返して行う。

上記構成のシステムによれば、第３風箱１８の区画セル１８ａ～１８ｃ毎に流動化ガスの流量をバルブＶ４～Ｖ６により調節できる。このため、例えば空間１３において、乾燥室２ａと燃焼室２ｂとの間における流動媒体１０の移動を促進するセクションと、前記移動を促進しないセクションとを分けて設定できる。従って、燃焼室２ｂと乾燥室２ａとの間を移動する流動媒体１０の移動量を更に細やかに調節できる。

また流動化ガス供給路Ｒ４は、その下流端部に配置されて互いに分岐した複数の分岐路２０ａ～２０ｃを有する。複数の分岐路２０ａ～２０ｃは、複数の区画セル１８ａ～１８ｃの各々に個別に接続されている。このため、複数の分岐路２０ａ～２０ｃを有する流動化ガス供給路Ｒ４を用いることにより、比較的簡素な構成で、区画セル１８ａ～１８ｃ毎に流動化ガスの流量をバルブＶ４～Ｖ６により調節できる。

（第２実施形態の変形例）
第２実施形態の変形例では、ステップＳ１１において、制御部３は、温度計Ｔ１の測定値が閾値Ａ４以上か否かを判定する。一例として閾値Ａ４は、閾値Ａ３以下の値に設定されている。

ステップＳ１１において、制御部３は、乾燥室温度計Ｔ１の測定値が、閾値Ａ４以上であると判定した場合（Ｓ１１：Ｙ）、ステップをステップＳ１２へ進める。ステップＳ１１において、制御部３は、乾燥室温度計Ｔ１の測定値が、閾値Ａ４以上ではない（即ち、閾値Ａ４未満である）と判定した場合（Ｓ１１：Ｎ）、ステップをステップＳ１３へ進める。この変形例によっても、第２実施形態と同様の効果が得られる。

本発明は、各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、その構成及び方法を変更、追加、又は削除できる。バルブＶ１～Ｖ６の少なくともいずれかの開度は、湿潤バイオマス焼却システムの運転者が手動で制御してもよい。またバルブＶ１～Ｖ６の開度は、流量指示調節計（ＦＩＣ）により調節してもよい。

また、ステップＳ１２においてバルブの開度を小さくするセクションでは、流動媒体１０の流動性を完全に停止させる必要はなく、ステップＳ１２における制御前に比べて流動性を低下させればよい。また、ステップＳ１２においてバルブの開度を小さくするセクションは、仕切壁２ｃの厚み方向から見て、貫通部２ｇの左右方向両端のうちいずれかのセクションでもよいし、左右方向両端以外のセクションでもよい。

Ｒ２ 乾燥剤ガス供給路
Ｒ３ 燃焼剤ガス供給路
Ｒ４ 流動化ガス供給路
Ｔ１ 乾燥室温度計
Ｖ３～Ｖ６ バルブ
１ 湿潤バイオマス焼却システム
２ 湿潤バイオマス焼却炉
２ａ 乾燥室
２ｂ 燃焼室
２ｃ 仕切壁
２ｄ 炉床
２ｆ 流動床
２ｇ 貫通部
３ 制御部
６ ガス供給部
７ 第１風箱
８，１８ 第３風箱
９ 第２風箱
１０ 流動媒体
１３ 空間
１５ 湿潤バイオマス
１８ａ～１８ｃ 区画セル

Claims (7)

1. 乾燥室及び燃焼室と、前記乾燥室内の下方と前記燃焼室内の下方とにわたって流動する流動媒体を含む流動床と、前記流動床を支持する炉床と、前記乾燥室側の前記流動床の上方空間と前記燃焼室側の前記流動床の上方空間とを仕切り且つ下端の少なくとも一部が前記炉床と空間をおいて前記流動床内に配置された仕切壁と、を有する湿潤バイオマス焼却炉と、
   前記乾燥室側の前記流動床の下方から、前記乾燥室内で湿潤バイオマスを前記流動媒体と混合しながら乾燥するための乾燥剤ガスを前記乾燥室内に供給する第１風箱と、
   前記燃焼室側の前記流動床の下方から、前記乾燥室内で乾燥された前記湿潤バイオマスを前記燃焼室内で前記流動媒体と混合しながら燃焼するための燃焼剤ガスを前記燃焼室内に供給する第２風箱と、
   前記第１風箱及び前記第２風箱とは別に配置され、前記空間と上下方向に重なる位置の前記流動床の下方から、前記乾燥室と前記燃焼室との間で前記湿潤バイオマス及び前記流動媒体を移動させるための流動化ガスを前記空間内に供給する第３風箱と、
   前記乾燥剤ガスを前記第１風箱に供給する乾燥剤ガス供給路と、
   前記燃焼剤ガスを前記第２風箱に供給する燃焼剤ガス供給路と、
   前記流動化ガスを前記第３風箱に供給する流動化ガス供給路と、を備え、
   前記炉床の前記空間と上下方向に重なる部分には、前記仕切壁の壁面に沿って、前記空間内に前記流動化ガスを供給する複数のガス供給部が前記第３風箱に接続され且つ水平方向に並んで設けられている、湿潤バイオマス焼却システム。
2. 前記流動化ガス供給路を流通する前記流動化ガスの流量を調節するバルブを備え、
   前記バルブは、前記複数のガス供給部の各々から前記空間内に供給される前記流動化ガスの流量の差を縮小可能に配置されている、請求項１に記載の湿潤バイオマス焼却システム。
3. 乾燥室及び燃焼室と、前記乾燥室内の下方と前記燃焼室内の下方とにわたって流動する流動媒体を含む流動床と、前記流動床を支持する炉床と、前記乾燥室側の前記流動床の上方空間と前記燃焼室側の前記流動床の上方空間とを仕切り且つ下端の少なくとも一部が前記炉床と空間をおいて前記流動床内に配置された仕切壁と、を有する湿潤バイオマス焼却炉と、
   前記乾燥室側の前記流動床の下方から、前記乾燥室内で湿潤バイオマスを前記流動媒体と混合しながら乾燥するための乾燥剤ガスを前記乾燥室内に供給する第１風箱と、
   前記燃焼室側の前記流動床の下方から、前記乾燥室内で乾燥された前記湿潤バイオマスを前記燃焼室内で前記流動媒体と混合しながら燃焼するための燃焼剤ガスを前記燃焼室内に供給する第２風箱と、
   前記第１風箱及び前記第２風箱とは別に配置され、前記空間と上下方向に重なる位置の前記流動床の下方から、前記乾燥室と前記燃焼室との間で前記湿潤バイオマス及び前記流動媒体を移動させるための流動化ガスを前記空間内に供給する第３風箱と、
   前記乾燥剤ガスを前記第１風箱に供給する乾燥剤ガス供給路と、
   前記燃焼剤ガスを前記第２風箱に供給する燃焼剤ガス供給路と、
   前記流動化ガスを前記第３風箱に供給する流動化ガス供給路と、
   前記流動化ガス供給路を流通する前記流動化ガスの流量を調節するバルブと、を備え、
   前記第３風箱は、前記仕切壁の壁面に沿って水平方向に並ぶ複数の区画セルを含み、
   前記炉床の前記空間と上下方向に重なる部分には、前記仕切壁の壁面に沿って、前記空間内に前記流動化ガスを供給する前記複数のガス供給部が前記区画セルの各々に接続され且つ水平方向に並んで設けられ、
   前記バルブが、前記複数の区画セルの各々に対応して設けられていることにより、前記区画セルを介して前記空間内に供給される前記流動化ガスの流量が、前記区画セル毎に個別に調節可能である、湿潤バイオマス焼却システム。
4. 前記流動化ガス供給路は、その下流端部に配置されて互いに分岐した複数の分岐路を有し、
   前記複数の分岐路は、前記複数の区画セルの各々に個別に接続されている、請求項３に記載の湿潤バイオマス焼却システム。
5. 前記乾燥室内の前記流動床の温度を計測する温度計と、
   前記温度計と前記バルブとに接続されて前記バルブを調節する制御部と、を更に備える、請求項２～４のいずれか１項に記載の湿潤バイオマス焼却システム。
6. 前記仕切壁は、前記流動床内に配置されると共に前記下端に形成されて前記仕切壁の厚み方向に貫通する貫通部を有し、
   前記空間が、前記貫通部の内部空間である、請求項１～５のいずれか１項に記載の湿潤バイオマス焼却システム。
7. 前記貫通部は、前記仕切壁と前記炉床とにより囲まれており、
   前記仕切壁の厚み方向から見て、前記貫通部は、水平方向に平行な一対の辺と、上下方向に平行な一対の辺とを有する矩形の周縁形状を有する、請求項６に記載の湿潤バイオマス焼却システム。

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