JPH03241216A

JPH03241216A - 流動床式高含水廃棄物焼却炉の運転方法

Info

Publication number: JPH03241216A
Application number: JP3714390A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Idei; 安正出井; Makoto Tonokouchi; 殿河内　誠
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1990-02-20
Filing date: 1990-02-20
Publication date: 1991-10-28
Anticipated expiration: 2010-04-26
Also published as: JPH0737843B2

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、水分を多量に含んだビール麦粕、コーヒ豆粕
、汚泥、パルプスラッジ等の高含水廃棄物（残漬物）を
燃焼、焼却する流動床式高含水廃棄物焼却炉の運転方法
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より水分をほぼ４０％以上含んだ高含水廃棄物を流
動床中で燃焼させて焼却させる流動床式焼却炉が知られ
ており、焼却炉の最下段に位置し、燃焼室へガス分散板
を通して燃焼用兼流動化用の空気を供給するための空気
室に助燃用バーナを設け、燃焼室の流動床温度を高温に
保って、流動床中で高含水廃棄物に含まれる多量の水分
を瞬時に蒸発させ、かつ、廃棄物を燃焼させることによ
り高含水廃棄物を燃焼、焼却させている。

〔本発明が解決し−ようとする課題〕

高含水廃棄物の燃焼の特徴は、一般の固形燃料が温度上
昇、気化（揮発分）、着火、燃焼、未燃飛散というプロ
セスで燃焼が進むのに対して、水分蒸発、温度上昇、（
気化）、着火、燃焼、未燃飛散というプロセスで燃焼が
進行する。

この水分蒸発速度が高温の砂（例えば８００”Ｃ）によ
る直接接触流動乾燥のため非常に早く、蒸発の際に奪わ
れる熱さえ補給してやれば通常の固形燃料と同様に燃焼
できることが流動床燃焼の有利性である。

ところで、このような流動床燃焼の有利性を生かして高
含水廃棄物を流動床燃焼させる場合には、当然のことな
がら高燃焼効率を保ち、かつ、窒素酸化物等の公害規制
値を保った燃焼運転方法が必要とされる。

これらの諸要求を満たすための燃焼に関与する因子は焼
却物の有する含水率、焼却物中の可燃物の窒素分の量、
流動床温度、酸素濃度、炉床負荷等が代表なものとして
挙げられるが、いずれの因子についてもその影響方向（
例えば酸素濃度は高い程、燃焼性はよい等）は明らかな
ところであり、定量的にそれぞれの燃焼諸因子を関連す
けて探ることが重要なポイントとなり、これらの諸因子
を有効に組み合わせて運転する必要性が望まれてぃた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
高含水廃棄物を高燃焼効率を保って運転でき、排ガスの
窒素酸化物の含有量を著しく少なくできる流動床式高含
水廃棄物焼却炉の運転方法を提供することを目的とする
ものである。

〔課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明では、下段に助燃用
バーナと燃焼用空気流入口を備えた空気室を備え、その
上段にガス分散板を介して高温の流動床を形成する流動
燃焼室を備え、該流動燃焼室のガス下流側に排ガス排出
口を備え、該流動燃焼室で高含水廃棄物を燃焼させる流
動床式廃棄物焼却炉を用い、含水率が４０〜９０％であ
り可燃物を有しており該可燃物の窒素含有率が０゜８〜
６．５ＷＴ％である高含水廃棄物を燃焼させる流動床式
高含水廃棄物焼却炉の運転方法において、該流動床温度
を６５０〜１０００℃とし、該流動燃焼室から排出され
る排ガスの酸素濃度を６〜９ｄｒｙ−ｖｏ１％とし、該
流動床の炉床負荷を３５０〜６００ｋｇ／ｒｒｒ・ｈｒ
とし、高燃焼効率を保って運転するようにしたものであ
る。

（作　用〕前記したような構成の運転方法を採用することにより、
例えば９５％以上のような高燃焼効率を保って高含水廃
棄物が流動床によって燃焼、焼却されるとともに、排ガ
スの窒素酸化物も著しく低い値とされる。

（実施例〕以下、本発明の詳細な説明する。

第１図および第２図は本発明方法が適用される装置の実
施例を説明するものであり、第１図は流動床式高含水廃
棄物焼却炉の概略縦断面図、第２図は第１図の■線矢視
要部側面図である。

第１図において、流動床式高含水廃棄物焼却炉１はその
全体構成は最下段に空気室２が位置され、その上部には
ガス分散板４を介して一次燃焼室５が位置され、更にそ
の上段には別のガス分散板１０を介して二次燃焼室１１
が位置されて構成されている。空気室２には燃焼用空気
取入口３ａを有した助燃用バーナ３が炉壁に取付けられ
ている。

下段のガス分散板４には多数のガス分散パイプ４ａが取
付けられて空気室２の高温空気がこのガス分散パイプ４
ａを通って一次燃焼室５内へ供給される。−次燃焼室５
では前記ガス分散板４の上部で粒径が１ｍｍ以下の珪砂
等からなる流動媒体６ａが空気室４からガス分散板４の
ガス分散パイプ４ａから分散されて吹き上げられる高温
空気によって流動化されて一次燃焼流動床６が形成され
る。

この−次燃焼流動床６の上部はフリーボード（空間部）
７とされている。そして、フリーボード７に臨む炉壁に
は高含水廃棄物としてのビール（麦）粕（以下、原料と
称することもある。）の噴霧ノズル（原料供給分散ノズ
ルとも言われる）９が設置されている。原料噴霧ノズル
９は中央部から供給される原料である高含水廃棄物を先
端部の混合室でその周囲から供給される圧縮空気または
蒸気でξキシングしながら前方へ分散供給する。

また、第２図に示すように原料噴霧ノズル９は炉壁に面
して複数個取付けられている。

−次燃焼室５の上方にはガス分散板１０を介して二次燃
焼室１１が位置している。このガス分散板１０のガス分
散パイプ１０ａは直管で形成され一次燃焼室５での廃棄
物の燃焼灰等が排ガスと共に通過するときに直進しうる
ようにされ極力付着が生しないようにされている。ガス
分散板１０の上部では一次燃焼流動床６と同様に粒径が
１Ｉｌｎｎ以下の珪砂等からなる流動媒体１２ａで形成
される二次燃焼流動床１２が一次燃焼室５からの燃焼排
ガスによって流動化されて形成される。二次燃焼室１１
の上部には排ガス排出口１３が取付けられている。

このように樋底された流動床式高含水廃棄物焼却炉１の
一作動例を説明する。

空気室２において燃焼用空気が取入口３ａから導入され
ると共に助燃用バーナ３へ重油等の燃料が供給されて助
燃用バーナ３が作動される。これにより例えば８００〜
１０００℃の高温ガスがガス分散板４から吹き上げられ
て一次燃焼室５に供給されて一次燃焼流動床６が形成さ
れる。この−次燃焼流動床６の温度は助燃用バーナ３の
燃焼量を制御することにより例えば７５０℃に保たれる
。

そして、炉壁に配設された複数個の原料噴霧ノズル９か
ら例えば水分を例えば８０％含んだ高含水廃棄物として
ビール粕がフリーボード７を通って第１図に符号Ｂで示
すような軌跡を描いて一次燃焼流動床６面に対して均等
に分散、供給される。

ビール粕は一次燃焼流動床６内で流動床を形成する高温
に熱せられた流動媒体６ａ（砂）と接触することにより
その水分が瞬時にして蒸発される。

水分を失ったビール粕は流動床の砂で攪拌されつつ容易
に燃焼される。このビール粕の分析例を示すと、高位発
熱量４８５０Ｋｃａｌ／乾心であり、元素成分は炭素４
８．８６％、水素６．９１％、酸素３７．１４％、窒素
３．２３％、灰分３．２８％、その他０．５８％である
。

この−次燃焼流動床６を主体としてフリーボード７部と
でビール粕は約７０〜８０％燃焼され、残りの約３０〜
２０％の未燃分（未燃カーボン）は燃焼ガスに伴われて
灰分（アッシュ）と共にフリーボード７を通ってガス分
散板１０を通過し二次燃焼室１１へ導入される。二次燃
焼室１１では二次燃焼流動床１２が形成され、最終的に
ここに導入された残りの未燃分が燃焼されて完全燃焼さ
れる。二次燃焼室１１からは例えば８００〜９００″Ｃ
の燃焼排ガスが排ガス排出口１３から排出され、図示し
ていない廃熱ボイラへ導かれ、さらに空気予熱器に導入
されてその熱量が回収され、例えば廃熱ボイラでは蒸気
にされ、空気予熱器では燃焼用空気が予熱される。

本実施例では燃焼室を一次燃焼室５と二次燃焼室１１と
で樋底して二段燃焼を行わせるようにしているので、二
次燃焼室１１で未燃分（未燃カーボン）を完全に捕らえ
て完全燃焼させることができ、燃焼効率が良く、また、
例えば４００〜４５０　ｋｇ／ボ・ｈｒという高炉床負
荷が得られる。そして、−段のみの流動床からなる焼却
炉に比べて空筒速度も高くとれ、流動床面積が小さくで
き炉の大きさが小さくできコンパクトに樋底できる。

なお、第１図においては原料噴霧ノズル９は水平状態で
取付けられているが、原料によりその先端側を下に傾け
た状態で取付ける場合もある。

しかして、本発明では含水率が４０〜９０％であり、そ
の可燃物の窒素含有率が０．８〜６．５ＷＴ％である高
含水廃棄物を燃焼、焼却させる場合において、流動床温
度が６５０〜１０００″Ｃ１流動燃焼室から排出される
排ガスの酸素濃度が６〜９、　ｄｒｙ−ｖｏ１％、流動
床の炉床負荷が３５０〜６００ｋｇ／ｒｒｆ・ｈｒとさ
れる。なお、排ガス中のＮＯｘ濃度に及ぼす影響は廃棄
物中の可燃物等の燃料に含まれる窒素含有量が最も大き
く、助燃用バーナに使用される燃料については良質の重
油等を用いればその影響は少ない。また、燃焼用空気中
に含まれる窒素分もさほど影響しない。

含水率が４０〜９０％であり、その可燃物の窒素含有率
が０．８〜６．５ＷＴ％である高含水残渣物を燃焼、焼
却させる場合において、−次燃焼流動床６の温度を６５
０℃以下とすると、含水率が４０〜９０％の高含水廃棄
物を乾燥、燃焼させる場合に乾燥効率が著しく悪くなり
、また、流動床温度が維持できず低下し、所要の燃焼が
行われない。また、−火燃焼流動床６の温度を１０００
℃以上とすると、窒素酸化物（ＮＯｘ　）が極端に増え
るばかりか、炉の耐熱性が維持できず、無駄な燃料消費
をすることとなる。また、排ガスの酸素濃度を６　ｄｒ
ｙ−ｖｏ１％以下とした場合は、−火燃焼流動床６へ供
給される酸素量が不足気味になり流動床での所要の燃焼
量を得る上で燃焼性が悪く燃焼効率が悪くなり、９　ｄ
ｒｙ−ｖｏ１％以上ではＮＯＸ値が極端に高くなる。そ
して、−火燃焼流動床６の炉床負荷を３５０ｋｇ／１１
（・ｈｒ以下とすると、焼却量が少なくなり、焼却炉の
効率が悪くなる。また、炉床負荷を６００ｋｇ／ｒｒｒ
・ｈｒ組以上すると、含水率が４０〜９０％の高含水の
廃棄物を燃焼させようとすると一次燃焼流動床６の温度
が前記数値を維持できず、温度が低下して円滑かつ安定
した燃焼が行われず、かつ、例えば９５％以上の高燃焼
効率が得られない。

以下、各種の廃棄物の燃焼例について説明する。

（燃焼例１）第３図は、高含水廃棄物としてビール粕、みかん粕、コ
ーヒー粕および製紙粕について、第１図および第２図に
示した流動床式焼却炉を用いて燃焼、焼却テストを行っ
た場合の一次燃焼流動床６の温度と排ガスのＮ０ｘ（Ｉ
！！との関係を示すグラフである。

このテストにおいては、含水率は、ビール粕においては
７５〜７８％の場合と８０〜８３％の場合であり、みか
ん粕では８０〜８５であり、コーヒー粕では６５〜７０
であり、製紙粕では５０〜６５である。また、それらの
可燃物の窒素含有率は、ビール粕では２〜４であり、み
かん粕では１〜２であり、コーヒー粕では１〜２であり
、製紙粕では０．５〜１、ＯＷＴ％である。−火燃焼流
動床６の温度はいずれの場合も７５０〜Ｂ００″Ｃであ
り、排ガス酸素濃度はいずれの場合も７〜８ｄｒｙ−ｖ
ｏ１％である。また、−火燃焼流動床６の炉床負荷は４
００ｋｇ／ｒ１１′・ｈｒである。

第３図において、Ａは含水率が８０〜８３％のビール粕
の場合を示し、Ｂは含水率が７５〜７８％のビール粕の
場合を示す。

この第３図から明らかなように、全体的にＮＯＸ値が著
しく小さくなっており、特に、グラフＡとグラフＢとを
比較しても含水率が多い廃棄動程、ＮＯＫ値が飛躍的に
小さくなっていることが分かる。

このように廃棄物に含まれる水分が多くなる程、ＮＯＸ
値が小さくなるのは、前記したような流動床温度等の燃
焼に及ぼす各々の因子を特定した範囲のものとして流動
床式焼却炉を運転することにある。そして、このような
条件の運転のもとに一種のスチームリフオーξング反応
が有効に作用されているものと考えられる。即ち、燃焼
物（可燃物）である炭化水素は熱分解時に水蒸気がある
と、ＣｍＨｎ　＋　２ｍＨｚＯ＝　ｍｃｏ、　＋　（２
ｍ＋ｎ／２））ｌｘＣＯ□　＋ＣＨｚ　　＝　２ＣＯ＋
　２Ｈｚなる反応式に代表されるように還元性の可燃性
ガス（Ｃｏ、　Ｈｚ）を発生させ、廃棄物の可燃物や助
燃用バーナの燃料のＮ分がＮＯｘにならず、Ｎ２に変わ
る現象が効果的に発揮されているものと考えられる。

（燃焼例２）含水率が５８〜６２％であり、可燃分の高位発熱量２４
００−２５００Ｋｃａｌ／　ｋｇであり、その可燃分組
成（ＷＴ％）が炭素５０．６％、水素６．６％、酸素４
０．７％、窒素１．２％、その他０．９％であり、乾分
中可燃分５４％、乾分中灰分４６％である高含水パルプ
スラッジを、処理量３．８４　ＢＤＴ／ｈｒ　、−火燃
焼流動床６の燃焼温度７７０〜８１０℃１排ガス温度（
空気予熱器出口）１９１℃１排ガス酸素濃度７．　２　
ｄｒｙ・ｖｏ１％、乾き排ガス量８６４Ｎボ／ｈｒ、−
火燃焼流動床６の炉床負荷５５０　ｋｇ／　ｒｒｆ−ｈ
ｒとした状態で運転したところ、燃焼効率は９９％（−
次燃焼室５において９０％、二次燃焼室１１において９
％）であり、ＮＯｘ濃度は４７　ｐｐｍ（Ｏｚ１２％換
算イ直）であった。

（燃焼例３）含水率が６２％であり、可燃分の高位発熱量３０００Ｋ
ｃａｌ／　ｋｇであり、その可燃分Ｍ戒（ＷＴ％）が炭
素４３．１％、水素５．３％、酸素５０．５％、窒素０
．９％、その他０．２％であり、乾分中可燃分６５％、
乾分中灰分３５％である高含水パルプスラッジを、処理
量４．１０　ＢＤＴ／ｈｒ　、−火燃焼流動床６の燃焼
温度７５０〜８７０″Ｃ１排ガス温度（空気予熱器出口
）２２９℃１排ガス酸素濃度８．　　Ｏｄｒｙ−ｖｏ１
％、乾き排ガス量１０６０　Ｎｍ／ｈｒ、−火燃焼流動
床６の炉床負荷５５０ｋｇ／ｒｒｒ　−ｈｒとした状態
で運転したところ、燃焼効率は９９％（−次燃焼室５に
おいて８３％、二次燃焼室１１において１６％）であり
、ＮＯｘ濃度は１３６　ｐｐｍ（Ｏｚ１２％換算値）で
あった。

（燃焼例４）含水率が４５〜５０％であり、可燃分の高位発熱量２６
７０Ｋｃａｌ／　ｋｇであり、その可燃骨組！　（ＷＴ
％）が炭素４９．７％、水素５．２％、酸素４１．３％
、窒素２．１％、その他１．７％であり、粒分中可燃分
５７％、粒分中灰分４３％である高含水パルプスラッジ
を、処理量５．２０　ＢＤＴ／ｈｒ　、−火燃焼流動床
６の燃焼温度７５０〜９６０　’Ｃ１排ガス温度（空気
予熱器出口）１７７℃１排ガス酸素濃度６．　８　ｄｒ
ｙ・ｖｏ１％、乾き排ガス量７７５　Ｎｒｒｒ／ｈｒ、
−火燃焼流動床６の炉床負荷５５０ｋｇ／ｒｒｒ・ｈｒ
とした状態で運転したところ、燃焼効率は９９％（−次
燃焼室５において７４％、二次燃焼室１１において２５
％）であり、ＮＯｘ濃度は１３０　ｐｐｍ（Ｏｚ１２％
換算値）であった。

以上の燃焼テスト結果からも明らかなように、本発明に
よる流動床式高含水廃棄物焼却炉の運転焼方法では高燃
焼効率を保って排ガス中に含まれる窒素酸化物を著しく
低減させうろことが分かる。

なお、地域差はあるものの、−船釣にＮＯｘ濃度は３０
０　ｐｐｎ＋（０□１２％換算値）とされ、都市近郊で
は１５０ｐｐｍ（０□１２％換算値）以下が規制値とさ
れているものである。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、例え
ば９５％以上のような高燃焼効率を保って高含水廃棄物
を流動床燃焼によって燃焼、焼却させることができると
ともに、排ガスの窒素酸化物を著しく低い値とすること
ができる。

従って、脱硝設備等を別途設置する必要もなく、焼却炉
のみで高含水廃棄物を焼却することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明が適用される流動床式高含
水廃棄物焼却炉の実施例を示すものであり、第１図は概
略縦断面図、第２図は第１図の■線矢視要部側面図、第
３図は流動床温度とＮｏに値との関係を示すグラフであ
る。 ■・・・流動床式高含水廃棄物焼却炉、２・・・空気室
、３・・・助燃用バーナ、４．１ｏ・・・ガス分散板、
５・・・−次燃焼室、６・・・−火燃焼流動床、７・・
・フリーボード、９・・・原料噴霧ノズル、１１・・・
二次燃焼室、１２・・二次燃焼流動床、１３・・・排ガ
ス排出口。

Claims

【特許請求の範囲】

下段に助燃用バーナと燃焼用空気流入口を備えた空気室
を備え、その上段にガス分散板を介して高温の流動床を
形成する流動燃焼室を備え、該流動燃焼室のガス下流側
に排ガス排出口を備え、該流動燃焼室で高含水廃棄物を
燃焼させる流動床式廃棄物焼却炉を用い、含水率が４０
〜９０％であり可燃物を有しており該可燃物の窒素含有
率が０．８〜６．５ＷＴ％である高含水廃棄物を燃焼さ
せる流動床式高含水廃棄物焼却炉の運転方法において、
該流動床温度を６５０〜１０００℃とし、該流動燃焼室
から排出される排ガスの酸素濃度を６〜９ｄｒｙ・ｖｏ
ｌ％とし、該流動床の炉床負荷を３５０〜６００ｋｇ／
ｍ＾２・ｈｒとし、高燃焼効率を保って運転するように
したことを特徴とする流動床式高含水廃棄物焼却炉の運
転方法。