JPH0210018A - 高含水残渣物用多段ベット燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば、コーヒー粕、みかん粕。

ビール粕、茶粕、汚泥などの高水分を含有した廃棄物等
の高含水残渣物を燃焼する装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、高含水残渣物を、流動媒体を有する燃焼ベッ
ドと燃焼空間を利用して１段の流動床で１００％燃焼し
ようとすることは知られていた。

［本発明が解決しようとする課題１ 従来公知の１段の流動床ボイラで高含水残渣物を燃焼ベ
ッドで１００％燃やせば、高含水残渣物は自分の燃焼熱
で乾燥し、かつ、流動床を例えば約８００’Ｏ以上の所
定の高温に維持することはできる。

しかし、１段の流動床で高含水残渣物を１００％燃やそ
うとすると、この残渣物を燃焼ベッドに充分に長く滞留
させる必要があるので、燃焼後の廃ガスの流速を非常に
遅くする必要があり、そのためには、流動床の面積を非
常に大きくする必要があり、装置自体が極めて大きくな
る欠点があった。

なお、流動床の面積を小さくするために燃焼後の廃ガス
の流速を早くし、高含水残渣物を燃焼ベッドで例えば約
７０％だけ燃焼させようとすると、流動床の温度は例え
ば６００°Ｃに落ちる。そうなると、高含水残渣物を燃
焼させるには温度が不足し、燃焼を維持できなくなる。

そして、流動床の温度がますます低下し、やがて燃焼が
完全に失速した状態になる。

また、１段の流動床の燃焼ベッドで高含水残渣物を例え
ば約７０％だけ燃焼すれば、燃焼ベッドの」一方の燃焼
室で約１５％燃焼したとしても、約１５％の未燃分が発
生することにもなり、未燃分の処理が面倒である。

このような問題点に鑑み、本出願人は先に特願昭６３−
２６６２８号において、つぎのような高含水残渣物燃焼
装置を提案した。すなわち、この燃焼装置は、流動媒体
を有する１次燃焼ベッドと１次燃焼空間からなり、かつ
、高含水残渣物投入るので、流動床の面積も小さくでき
、燃焼装置全体をコンパクトにしうるようにしたもので
ある。

しかしながら、この提案の燃焼装置は２段目の２次流動
床に伝熱チューブを設けたものであるので、例えば燃焼
しにくい性状や種類の高含水残渣物を燃焼させようとす
る場合には伝熱チューブの作用で温度が下ってしまい、
燃焼効率が低下してこの２次流動床において完全燃焼さ
せることができない場合があった。すなわち、この２段
の流動床燃焼装置では、高含水残渣物であっても比較的
燃焼しやすい性状や種類のものであれば、例えば１次燃
焼ベッドで約７０％燃焼し、１次燃焼空間で約１０％燃
焼し、さらに２次燃焼ベッドおよび２次燃焼空間で約２
０％燃焼して完全燃焼させることかできるか、前記のよ
うに燃焼しにくいような高含水残渣物である場合には、
２次燃焼ベッドおよび２次燃焼空間で例えば約１０％し
か燃焼せず、残りの約１０％は燃え残ることになって完
全燃焼しないという問題点を有していた。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされ口を有す
る下段の１次流動床を備え、流動媒体を有する２次燃焼
ベッドと２次燃焼空間からなる上段の２次流動床を備え
、下段の１次流動床の下側に助燃用バーナと燃焼用空気
導入口を備えた空気室を設けるとともに、また、上段の
２次流動床に伝熱チューブを設け、廃ガス排出口を設け
た構成とすることにより、高含水残渣物等を燃焼させる
際に、流動媒体を有する下段の１次流動床において、高
含水残渣物等を助燃バーナと高含水残渣物等自体の燃焼
熱の作用で乾燥と同時に所望の割合だけ燃焼させ、然る
後、乾燥させた残りの残渣物を」二段の２次流動床にお
いて完全燃焼ないしはほぼ完全燃焼させるようにすると
ともに、また、流動媒体を有する上段の２次流動床にお
いて伝熱チューブを用いて熱回収するようにしたもので
ある。

このようにすることによって、高含水残渣物を燃焼効率
良く、確実に充分に燃焼させて容易に処分できるように
したものであり、かつ、燃焼後の廃ガスの排出速度を比
較的大きくすることができたものであり、燃焼しにくい
性状を有した、或は種類の高含水残渣物であっても燃焼
効率が低下することなく完全燃焼させることができ、し
かも燃焼ガスの熱回収を有効に行なうことができ、かつ
、燃焼装置をコンパクトに構成することのできる高含水
残渣物用の多段ベッド燃焼装置を提供することを目的と
している。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明の高含水残渣物用の多
段ベッド燃焼装置は、流動媒体を有する１次燃焼ベッド
と１次燃焼空間からなり、かつ、残渣物投入装置を有す
る下段の１次流動床を備え。

この１次流動床の上段に、流動媒体を有する燃焼ベッド
と燃焼空間からなる次段の流動床を少なくとも１段備え
、さらに、この上段には流動媒体を有する熱回収ベッド
と伝熱チューブを設けた熱回収室を備え、前記下段の１
次流動床の下側に助燃用バーナと燃焼用空気導入口を有
した空気室を備えた高含水残渣物用多段ベッド燃焼装置
としたものである。

また、前記下段の１次流動床の残渣物投入装置をスクリ
ュフィーダ残渣物供給装置とすると残渣物の供給か確実
である。

［作用］ 下段の１次流動床内において砂などの流動媒体を下の空
気室から供給される空気によって流動化させるとともに
、この流動媒体の中に残渣物投入装置により高含水残渣
物を供給し、かつ、空気室から助燃用バーナによる補助
燃焼源と燃焼用兼流動化用の空気を供給すると、１次燃
焼ベッドでは高含水残渣物が例えば８００〜９００°Ｃ
で、乾燥と同時に例えば約７０％燃焼されて、然る後、
約３０％程度の未燃分の残渣物は、１次流動床のすく上
にある少なくとも１段の」二段の２次流動床などで砂な
どの流動媒体とともに流動されながら残りが燃焼され、
ここまでで完全燃焼される。ここでは、伝熱チューブな
どで熱吸収が行なわれないので温度が低下することなく
、燃焼効率が良好に保たれて完全燃焼される。また、は
とんど未燃分が発生しないので、廃カスのみが、さらに
」二股のツイータ残渣物供給装置とすると、高含水で粘
性のある残渣物であっても供給部の詰まりなどが生じず
、連続して安定した供給が可能であり、燃焼装置を連続
して運転できる。

［実施例コ 次に、本発明の１実施例を図面により説明する。

図面はいずれも本発明の実施例を示すものであり、第１
図は高含水残渣物用多段ベッド燃焼装置の概略縦断面図
、第２図はスクリュフィーダ残渣物供給装置の詳細を示
す縦断面図、第３図は第２図の平面図、第４図は第２図
のＡ−Ａ線矢視断面図である。

第１図に示すように高含水残渣物用多段ベッド燃焼装置
は、最下段の空気室１、その上段の１次流動床２、さら
にその上段の２次流動床３および最上段の熱回収室６０
から構成されている。すなわち、この実施例では多段ベ
ッドとして３段のベンドが設けられている。

空気室ｌの側方には、水平方向内側に向っている助燃用
のバーナ４が設けられており、重油また熱回収室に排出
される。

そして、燃焼ガスは上記熱回収室に導入されて流動媒体
を流動化させ、熱回収室に設けた伝熱チューブと熱回収
ベッドの作用によって燃焼ガスの熱回収が有効に行なわ
れる。

なお、」二部２次流動床で完全燃焼しないような種類の
高含水残渣物の燃焼を行なう場合には、さらにその上段
に、流動媒体を有する燃焼ベッドと燃焼空間からなる３
次流動床を配し、ここまでで完全燃焼される。

このように、２次流動床、或は、それ以上の段の流動床
までで高含水残渣物を１００％燃焼させ、燃焼ベッドや
燃焼空間の燃焼部では伝熱チューブなどで熱回収をする
ことなく、燃焼部で燃焼が１００％終った後で別に設け
た熱回収室で熱回収されるので、燃焼部での燃焼が安定
して行なわれ、燃焼効率が極めて良好に維持され、熱効
率も良い。このため燃焼装置全体がコンパクトにまとめ
られる。

また、１次流動床の残渣物投入装置をスクリュはガス燃
料を燃焼させることによって１次流動床２における高含
水残渣物の乾燥、燃焼を助ける。

５は重油またはガスからなる燃料の供給源、６は燃料供
給量調整装置であり、１次流動床２内の温度変化に応じ
て、供給する燃料の量を適宜調整し、バーナ４の作用に
よる助燃度合を制御し、１次流動床２内の温度を所望の
温度に保ち得るようにした。７はバーナ４の側面部また
は下方に設けた燃焼用兼流動化用空気の導入口、８は燃
焼用空気供給源、９は流量調整弁であり、空気室ｌ内に
適量の空気を供給することができるようにした。

空気室１と、空気室１のすぐ上にある１次流動床２との
間には、垂直方向に多数の空気導入パイプ１０が貫通し
て設けられている水平な仕切板１１が設けられている。

１２は仕切板１１内に設けた冷却用の水路管である。

下段の１次流動床２においては、仕切板１１に設けられ
た多数の空気導入パイプ１０の各」二部にそれぞれキャ
ップ１３を設け、１次流動床２内にある砂などの流動媒
体１４は空気室１内に落ちないようにし、空気室ｌから
の空気は１次流動床２内に有効に送り込みうるようにし
た。

１次流動床２は、例えば平均粒径が０．６ｍｍ程度の一
般的な砂からなる流動媒体１４が入っている１次燃焼ベ
ンド１５と、その」三方の１次燃焼空間１６からなり、
１次燃焼空間１６に開口する位置には、コーヒー粕など
の高含水残渣物１７を供給するためのスクリュフィーダ
残渣物供給装置１８が設けられている。スクリュフィー
ダ残渣物供給装置１８には図示していない高含水残渣物
ホッパが接続されており、このホッパ内には適当な大き
さの断片にした残渣物が貯えられる。スクリュフィーダ
残渣物供給装置１８は第２図、第３図に示すようにケー
シング１９の内部に２木のスクリュ＋１１３５，３５が
横架され、この各々のスクリュ軸３５は排出側をケーシ
ング１９内部の軸受３６に軸支され、供給側をケーシン
グ１９外部で２個の軸受３７．３７に軸支されて回転自
在に設けられ、さらに、各々のスクリュ軸１９にはその
周方向および軸方向に所定の間隔で多数のパドル４２ａ
を介して支持されている。この共通フレーム４２には前
記減速電動機４１や前記軸受３７を支持する軸受台３７
ａが取（ツけられる。また、前記残渣物ホッパ刊出口と
スクリュフィーダ残渣物供給装置１８の供給口との間に
は図示しない残渣物供給量調整装置が設けられている。

このように構成されたスクリュフィーダ残渣物供給装置
によって、高含水残渣物１７は１次流動床２の１次燃焼
空間１６に連続して投入されて落下し、下方の１次燃焼
べ・ノド１５内に送り込まれ、流動媒体１４の内に混り
合う。そして、空気室ｌから供給される空気の作用によ
って流動化した状態で乾燥、燃焼される。

流動床２に流動媒体１４として砂を用いたのは、砂は、
ある大きな熱容量を持っているので、高含水残渣物１７
を流動床２内に入れても、流動床２の温度を容易に維持
できるからであり、かつ、流動化状態ではその攪拌効果
により残渣物１７を均一に分散させるとともに、燃焼し
て生じた灰をかき落し、酸素との接触効率を良くするの
で、燃焼３９またはスクリュか取付けられ、２木のスク
リュ軸３５を回転させることにより、この双方のスクリ
ュ軸３５のパドル３９またはスクリュが噛合うように回
転されて残渣物１７を供給側から摺出側へ移送させるよ
うに構成されている。１９ａは図示しない残渣物ホッパ
の下部排出口が接続されるケーシング１９の残渣物供給
口であり、一方、１９ｂは残渣物１７を１次流動床２の
１次燃焼空間１６内へ供給する残渣物排出口である。ス
クリュ軸３５の一方の供給側の軸端は軸継手４ｏを介し
て減速電動機４１の出力軸が接続され、前記軸受３７と
軸受３７の間において２木のスクリュ軸３５．３５には
平歯車３８が噛合わされて取（＝ｊけられており、減速
電動機４１を駆動することによって軸継手４０および平
歯車３８を介して２木のスクリュ軸３５．３５が同期し
て回転駆動されるように構成されている。なお、第２図
に示すように、ケーシング１９の排出側は燃焼装置の炉
壁に支持され、供給側は図示しない架構などの固定部に
取伺けられる共通フレーム４２の端部に脚を良くする作
用効果を有するからである。

１次流動床２の１次燃焼空間１６や１次燃焼ベッド１５
内には、温度検知器２０が適宜木数設けられており、検
知した温度を、温度設定器２１で設定した温度と電気量
に換算して比較器２２で比較し、その結果、燃料供給量
調整装置６や供給空気量の流量調整弁９に信号を与え、
供給する燃料や空気量を適宜制御して、１次流動床２内
の温度や燃焼状態を常に所望の状態に保ちうるようにし
た。

１次流動床２と、１次流動床２のすぐ上にある２次流動
床３との間には、垂直方向に貫通した多数本の空気導入
パイプ２３や内部に水冷管２４を有する仕切板２５が設
けられている。ただし、空気導入パイプ２３では、下段
の空気が」１昇して通過するだけでなく、１次流動床２
で燃焼途中の残渣物の一部をも２次流動床３内に導入す
る。

上段の２次流動床３において、２６は各空気導入パイプ
２３の」二部に設けたキャップ、２７は砂などの流動媒
体２８を有する２次燃焼ベッド、２９は」三方の２次燃
焼空間である。

さらに、２次流動床３と、この２次流動床３のすぐ−に
にある熱回収室６０との間には、垂直方向に貫通した多
数本の空気導入バイブ５０や内部に水冷管５１を有する
仕切板５２が設けられている。

熱回収室６０内において、５７は各空気導入パイプの出
口部に設けたキャップ、５４は砂などの流動媒体５３を
有する熱回収へ・ソド、５６は上部空間部である。そし
て、この熱回収室６０内において、熱回収ペッド５４や
上部空間部５６には、適宜な本数の伝熱チューブ５５を
互いに横方向に離して数段設けた。伝熱チューブ５５で
は、２次流動床３における残渣物の残りの燃焼による廃
ガスの熱を有効に利用し、温水を得ることによって熱回
収を行なう。熱回収室６０の周囲には氷室３０が配置さ
れており、熱回収室６０の炉壁６０ａから燃焼ガスの熱
量を有効に吸収しうるようになされている。前記仕切板
１１，２５．５２の水冷管１２，２４．５１は給水管７
０によって接続されて、その終端は氷室３０に開口され
てお形成させておく。

そして、１次燃焼ペッド１５内に、スクリュフィーダ残
渣物供給装置１８を駆動してコーヒー粕や、みかん粕、
ビール粕、ウーロン茶粕、汚泥などの高含水残渣物１７
を供給し、燃焼させる。

この場合、高含水残渣物１７とは例えば約６０％以」二
の水分を含んでいるものを言い、例えば、前記した残渣
物１７における通常の含水率は、コーヒー粕では約６０
〜７０％、みかん粕、ビール粕。

ウーロン茶粕では約７０〜９０％、汚泥では約７０〜８
０％である。そして、残渣物１７の供給は２軸スクリユ
フイーダとした残渣物供給装置１８により行なわれるの
で、残渣物が前記したように高水分であり、粘性が高く
てもパドル３９またはスクリュを備えた２軸スクリユの
作用により確実、かつ、円滑な供給作用が与えられるの
で、連続して安定して１次燃焼ベッド１５へ供給される
。

１次燃焼ベッド１５では、助燃用バーナ４の作用とコー
ヒー粕なとの残渣物１７自体の燃焼熱でり、水室３０の
上端部には温水取出ロア０ｂが設けられている。給水管
７０の給水０７０ａから給水管７０内に導入される給水
は上記各々の仕切板１１．２５．５２の水冷管１２，２
４．５１内を通って各々の仕切板１１，２５．５２を冷
却し、昇温した給水は氷室３０内に流出してさらにここ
で昇温され温水となって温水取出ロア０ｂから取出され
る。熱回収室６０の上部には廃ガス出口３１が設けられ
ており、廃ガス出口３１は図示していない集塵機や煙突
などからなる廃ガス排出装置に連結されている。勿論、
廃ガスの排出量は適宜調整することができるようになっ
ている。

なお、図において、白抜き矢印は空気やガスの流れを示
す。

つぎに、本発明の実施例の作動を説明する。

１次流動床２と２次流動床３および熱回収室６０内に一
般的な砂などの流動媒体１４．２８゜５３を入れておき
、下方の助燃用のバーナ４を点火し、燃焼用兼流動化用
の空気を下方より供給し、流動媒体１４を流動させ、１
次燃焼ベッド１５を乾燥後、燃焼させる。１次燃焼ベッ
ド１５で残渣物の乾燥と燃焼を同時に行なうためには、
ここの温度を約８００〜９００°Ｃに保持しておく。

本発明装置では、１次燃焼ベッド１５では、高含水残渣
物１７は乾燥した後、例えば約７０％だけ燃焼する。そ
して、１次燃焼空間１６でも例えば約１０％だけ燃焼し
、１次流動床２で完全燃焼されずに未燃分を例えば約２
０％有する小片の残渣物１７は上段の２次流動床３内に
送り込まれる。

そして、２次流動床３の２次燃焼ベッド２７と２次燃焼
空間２９で残渣物１７の残りの燃焼力司１続いて行なわ
れ、ここで完全燃焼される。なお、１次流動床２で高含
水残渣物１７を１００％近く燃焼させようとすれば、燃
焼後の廃ガスの排出流速は、本発明の場合の例えば４分
の１のように遅くする必要があり、その分、流動床２の
面積も大きくする必要があり、装置全体を大きくする必
要がある。また、遅い流速で流動化する特殊な流動媒体
を探す必要がある。

本発明のようにコンパクトな装置を用い、１次流動床２
で高含水残渣物１７を乾燥させて約７０％だけ燃焼させ
ただけでは、未燃分が多く出て燃焼効率が落ちるが、本
発明では、引続いて、２次流動床３で残りの燃焼を行な
わせて完全燃焼されるので、燃焼効率が非常に良い。そ
のうえ、水装置ξでは２次流動床３で完全燃焼されるの
で、未燃分の発生が非常に少なく、残渣物が成分として
含んでいる灰分に近い量しか出てこない。

そして、２次流動床３までで残渣物１７が完全に燃焼さ
れた後、その燃焼ガスはその上段の熱回収室６０に導か
れてその流動媒体５３を流動化させて熱回収ベッド５４
が形成される。この熱回収ベッド５４は内部に配置され
た伝熱チューブ５５へ流動層伝熱により熱を与え、燃焼
ガスの保有熱を伝熱チューブ３０によって効率良く回収
させることができる。ここにおける伝熱効率は例えば２
５０Ｋｃａｕ／ｍ’・ｈ・℃以上にもなり、高効率の熱
回収を行なうことができる。このため、熱回収室６０も
コンパクトにすることができる。

熱回収室６０で熱回収された後の廃ガスは廃ガまた、本
発明のスクリュフィーダ残渣物供給装置１８の実施例と
しては２軸スクリユフイーダの場合を示したか、この場
合に限らず、■軸のスクリュフィーダでも良いこともあ
る。また１図示実施例ではスクリュ軸３５に送り羽根と
してパドル３９を設けた場合を示したが、このパドル３
９の代りに螺旋状スクリュ羽根を連続的にまたは断続的
に取伺けだものでも良い。これらは、高含水残渣物の種
類や性状に応じて使い分けられる。

さらに、残渣物役人装置はスクリュフィーダ供給装置と
したが、残渣物の性状などによっては、例えば粘性が少
なく流動性の良いものについてば圧縮空気によって空気
輸送させることもある。

［発明の効果］ 以」二、詳述したように本発明では、高含水残渣物を、
燃焼ベッドと燃焼空間を有し、残渣物を燃焼させる流動
床を多段としたので、この多段の流動床で段階的に燃焼
させることかでき、しかもこの流動床では熱回収は行な
わず、熱回収はその上段の熱回収室で行なうので、燃え
にくい種類の高ス出【コ３１から排出される。また、１
次燃焼ペッド１５での燃焼温度を所定の温度に保つ作用
をする助燃バーナ４への燃料供給量や空気供給量は適宜
制御されながら運転される。

以上の実施例は燃焼べ・ンドと燃焼空間を有する流動床
を１次、２次と２段設けた場合を説明したが、より燃焼
しにくい高含水残渣物を用いる場合などにおいてはさら
にこれを３段、或はそれ以」二の段の残渣物を燃焼させ
る流動床を設けた多段の燃焼装置とする。

そして、本実施例では熱回収室６０の周囲に氷室３０を
設けて温水を得るようにし、温水ボイラとしても用いら
れる場合を説明したが、例えば、この氷室３０を設けな
いで、伝熱チューブ５５だけで熱回収させるように構成
して、いわゆる蒸気ボイラとしても適用することもでき
る。

なお、本発明は、本来燃焼させにくい高含水残渣物の燃
焼用として開発したものであるが、高水分を含有してい
ない他の廃棄物も燃焼させることができる。

含水残渣物であっても流動床の燃焼部の温度が低下する
ことなく、高い燃焼効率を保って残渣物を完全に燃焼さ
せることができる。また、熱回収室では伝熱チューブと
流動ベッドの作用で熱吸収を高効率で行なうことができ
る。そして、前記多段の流動床で燃焼させ、かつ、その
最」二部にベッドと伝熱チューブにより熱を高効率で吸
収可能な熱回収室を備えたことにより、燃焼部における
燃焼部ガスの排出速度も比較的に大きくすることができ
、そのため燃焼流動床の面積を比較的小さくできるとと
もに熱回収室も小さくでき、燃焼装置全体をコンパクト
にすることができる。

そして、残渣物の供給をスクリュフィーダ残渣物供給装
置によって行なう場合は、高含水残渣物の粘性によって
残渣物供給系が詰まったりすることがないので、残渣物
を連続して燃焼装置に供給でき、燃焼装置を連続して円
滑に運転することができる。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の１実施例を示すものであり、第
１図は高含水残渣物用多段ベッド燃焼装置を示す縦断面
図、第２図はスクリュフィーダ残７６物供給装置の詳細
を示す縦断面図、第３図は第２図の平面図、第４図は第
２図のＡ−Ａ線矢視断面図である。 １・・・空気室、　　　　　　２・・・１次流動床、３
・・・２次流動床、　　　４・・・バーナ、７・・・空
気の導入口、 １０．２３．５０・・・空気導入パイプ１１．７５．５
２・・・仕切板 １２．２４．５１・・・水冷管、 １３．２６．５７・・・キャップ、 １４．２８．５３・・・流動媒体、 １５・・・１次燃焼ベッド、１６・・・１次燃焼空間１
７・・・高含水残渣物、 １８・・・スクリュフィーダ残渣物供給装置、２０・・
・温度検知器、　　　２７・・・２次燃焼ベッド、２９
・・・２次燃焼空間、　３０・・・氷室、３Ｊ・・・廃
ガス出口、　　　３５・・・スクリュ軸、３９・・・パ
ドル、　　　　　５５・・・伝熱チューブ、６０・・・
熱回収室、 ７０・・・給水管。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）流動媒体を有する１次燃焼ベッドと１次燃焼空間
   からなり、かつ、残渣物投入装置を有する下段の１次流
   動床を備え、この１次流動床の上段に、流動媒体を有す
   る燃焼ベッドと燃焼空間からなる次段の流動床を少なく
   とも１段備え、さらに、この上段には流動媒体を有する
   熱回収ベッドと伝熱チューブを設けた熱回収室を備え、
   前記下段の１次流動床の下側に助燃用バーナと燃焼用空
   気導入口を有した空気室を備えたことを特徴とする高含
   水残渣物用多段ベッド燃焼装置。
2. （２）前記下段の１次流動床の残渣物投入装置をスクリ
   ュフィーダ残渣物供給装置としたことを特徴とする請求
   項１記載の高含水残渣物用多段ベッド燃焼装置。