JPH0330052B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流動床熱反応装置における燃焼物の
供給方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、流動床熱反応炉への燃焼物の供給は、燃
焼物を細かく破砕したり、ばらばらにしたりした
のち、直接流動床熱反応炉に投入していた。

流動床熱反応炉においては、底面より吹き込ま
れる燃焼空気によつて流動化している0.5〜３mm
程度の粒径の耐熱固体粒子で構成された通常0.3
〜2.0ｍの層厚の流動床が底部に形成され、この
流動床は燃焼物の発火点以上でかつ流動媒体が溶
融や焼結を始めない500〜1000℃、通常700〜900
℃程度に保持されている。そのため、投入された
燃焼物は流動床に入り、流動床の熱を受けて直ち
に燃焼し、大きな径、液状、泥状のものであつて
も、数分以内に流動媒体とぶつかり、もまれるう
ちに、完全に燃焼し尽くしてしまう特徴をもつて
いる。

このように、流動床反応炉では、流動媒体を流
動化する関係で、燃焼用空気は最低流動化速度と
呼ばれる、流動媒体が流動化し始める流量以上で
底面から供給されている。このため、流動媒体よ
り粒径が細かい時、薄片状となつて風抵抗を受け
易い時又は比重が軽い時などで、流動媒体よりも
はるかに最低流動化速度の小さくなつているもの
は、底面からの燃焼用空気ないし流動床内の燃焼
によつて生じる燃焼排ガス量がその最低流動化速
度の５〜50倍以上となるものは、流動化を越えて
気流に乗つて輸送されるニユーマの状態となり、
燃焼排ガスと共に流動床の上部空間であるフリー
ボード部を経て炉外へと排出される。

燃焼によつて生じる残渣の細かいものは、こう
して炉外に排ガスと共に排出されて灰となるが、
燃焼物自体がこのように細かい場合も流動媒体の
作用により速い燃焼反応が可能な流動床には届か
ず、フリーボード部に直ちに舞い上がり、部分的
に燃焼するかしないかのうちに、未然物を多く含
みながら炉外に灰と共に排出されることになる。

従つて、流動床熱反応炉が焼却炉であれば、灰
中の未燃物が多くなり、灰の熱灼減量が増加した
り、残留炭素で色が黒くなつたりし、灰を混入材
や別の原料として再利用する場合、色や残留未燃
分により品位が落ちたり、不適当になつたりする
などの問題が生じる。また、燃焼炉として熱を回
収し、蒸気や熱風発生に利用する場合には燃料の
未燃損失が高まる。そのために、灰を回収し、再
燃炉を設けて燃やしたり、再度炉内に戻して少し
でも燃焼効率を上げるなどの技術が必要となり、
設備費が増大し、運転や維持管理の負担となる場
合もあつた。

特に、石炭だき流動床ボイラの例では、流動床
内に伝熱管を挿入して流動床温度の過熱を防ぐと
ともに熱回収を効率よく行うことが配慮されてい
る。このために、流動床内での投入炭の挙動が円
滑で、流動床に堆積したり伝熱管に引つ掛かつた
りしてトラブルを起こすことがないように、また
回転翼や空気ジエツトなどの散布機によつて流動
床全面に極力均一に供給されるように、数mm〜数
十mm程度に破砕してから炉内に投入されることが
多い。従つて、前述のような細かい粒径のものも
多くなり、流動床にとどまることなく、直ちに排
ガスに同伴され、炉外に排出されてしまうものの
割合は、石炭のそれまでのハンドリングによつて
生じた微粉と合わせると高いものとなる。このよ
うなことから、通常のバブリングベツドと呼ばれ
る石炭だき流動床ボイラでの炉内燃焼効率は、70
〜80％程度と低いもので、再燃炉や戻し灰を行う
ことなしでは未燃損失な無視できないものであつ
た。また、このような可燃性の微粉は、いわゆる
灰じん爆発の危険があり、ハンドリングに注意を
要していた。

これらの問題に対処するために、水分を含んだ
選炭微粉を圧縮して脱水後押出成形して投入する
例や、石炭より微粉を篩分したのち微粉を空気輸
送によつて流動床の底面より送り込む例も僅かで
はあるが試みられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前者は成形のための工程を必要
とし、設備費に加えて運転維持管理が大変であ
り、後者では微粉が湿つていた場合には空気輸送
配管への付着が生じ、空気輸送の動力や配管摩擦
などでコストがかさむ上にバツクフアイヤの危険
性もあり、また流動床の投入部分が他に対して極
端に供給風量が多くなることから、流動状態が変
わり、周囲の伝熱管に摩耗が生じるなどのトラブ
ルも起る等、未だ確立された一般的技術とは言い
難い面があつた。

本発明は、上記問題点を解決し、燃焼効率を向
上させ、作業環境の改善と安全性の向上をはかる
ことができる流動床熱反応装置における燃焼物の
供給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〕

上記問題点を解決するための本発明の手段は、
流動床熱反応装置によつて燃焼物を燃焼するに際
し、燃焼物を篩分し、その篩上を流動床に投入す
る一方、篩下を結合材と混合し団塊状として流動
床に投入することを特徴とする流動床熱反応装置
における燃焼物の供給方法である。

〔実施例〕

本発明の一実施例を、石炭流動床ボイラを例に
とり、図面を参照しながら説明すれば、１は、水
冷管壁２を備えた燃焼炉であつて、炉内底部には
導入される燃焼用空気３によつて流動化される流
動媒体による流動床４が形成されるようになつて
いる。炉内の流動床４の上部はフリーボード部５
で、このフリーボード部５を経て排出される燃焼
排ガスは、排ガス出口６から炉外へ排出される
が、この排ガスの通路には気水ドラム７に連なる
伝熱管群８が配備されている。また、流動床４の
層内には伝熱管９が挿入され、この伝熱管９及び
水冷管壁２を形成する水冷管は気水ドラム７を経
る循環路に形成されている。

しかして、石炭１１は一旦貯炭サイロ１０に受
け入れられたのち、切出機１２によつて切り出さ
れ、振動篩１３（トロンメルなどでもよい）で篩
分されるが、篩分けの不完全さは割合が少なけれ
ば大きな燃焼効率への影響はないから完全を期す
る必要もない。振動篩１３の篩上は定量供給機１
４のホツパ１５に運び込まれ、切出スクリユー１
６によつてボイラに要求される熱負荷に応じて量
を調節しながら定量的に切り出される。このよう
にして切り出された篩上石炭は、定量供給機１４
からの空気の漏れ込みやフリーボード部５からの
ガスの逆流による定量供給機１４内の燃焼物の着
火などを防ぐために、ロータリー弁やダブルダン
パ等のシール装置１７を経て燃焼炉１内に開口す
る回転翼式、空気ジエツト式等の散布機１８によ
り流動床４の全面に散布供給される。

一方、振動篩１３の篩下の炭粉は、混合機２０
のホツパ２１に運び込まれ、混合スクリユー１９
で撹拌しながら水その他の結合材２２を加え、混
合加湿して団塊状にしたものを、炉天井部あるい
は側壁部の水冷管壁に設けた開口部から流動床４
にボトボトと落し込む。この時の団塊は、特に形
状を規定する必要はなく、篩上の粒径程度以上で
はあるが細かい方が燃焼が安定するので好まし
く、加湿した炭粉の供給量は混合スクリユー１９
の回転によつて決めることができる。

結合材２２の添加は、ホツパ２１に近い部分で
行い、混合スクリユー１９の回転に応じて、加湿
量が水分５〜15％程度の範囲になるように調節す
る。即ち、炉内への混合物の供給量を断続的に行
うことで調節する場合は結合材２２の添加も混合
物供給の断続に同調して断続的にし、混合スクリ
ユー１９の回転数変化により混合物の供給量を調
節する場合は混合物供給量に比例して結合材２２
の量を変化させるという形にする。結合材２２に
よる加湿量は、炭粉の粒径や組成により変化さ
せ、投与口に付着しないようにすると共に粉じん
も発生しない程度とし、一旦流動床４に入つた時
は流動媒体の流動によつて分散しやすく、さらに
粉状に戻る程度の小量にするのが好ましい。例え
ば、石炭粉の場合５〜15％、戻し灰の場合10〜20
％程度とすることが経験上から好ましい範囲であ
る。

このようにして、炉内に投入された加湿団塊化
した炭粉は、重力により流動床４へ落下して床内
に入り、流動する流動媒体との熱交換により水分
が蒸発するなど結合材成分が燃焼揮散などで失わ
れるに従つて床内で再び粉状になるが、既に着火
の状態であり、フリーボード部５から排出される
までに十分燃え尽き、未燃損失はほとんどなく、
炉内燃焼効率が向上し、炭じん爆発等の危険もな
い。

なお、混合機２０は、スクリユー式でなく、回
転軸に取り付けたロツドやパドル、あるいは車輪
などの様々な方式でよいが、何らの供給量制御及
び燃焼炉１の内外間のシールを行う必要がある。

混合機２０での篩下と結合材２２との混合及び
この混合物の炉内への供給の一つの方法として
は、混合機２０で結合材２２と混合してやわらか
い状態のスラツジ状にしたのち、ポンプで移送し
て配管先端から直接トコロテン式に押し出す形で
炉内に投入すれば、シールの問題がなく、かつポ
ンプの起動、停止、回転数変化などで自由に炉内
投入量を調節することができる。この場合、添加
する結合材２２の割合が高いために、結合材２２
の燃焼に与える影響、例えば熱バランスや流動床
４内での分散等に注意する必要があり、複数ノズ
ルで分岐投入する方がよいこともあるが、結合材
２２が後述するように処理を必要とする含水廃棄
物の場合、多量の処理が可能となる。

その他、混合物の炉内への供給は、上述した篩
上と同様方式としたり、混合機20から再び定量供
給機１４のホツパ１５に入れて篩上と共に炉内に
供給する方式をとることもできる。

篩下と混合する結合材２２としては、粉状物と
混合すると、粉状物を互いに結合団塊化するもの
であれば何でも使用可能であり、例えば水、ある
いは汚水や廃油、水処理汚泥やし尿などのスラツ
ジ等の含水廃棄物など、コロイドその他の液状、
泥状の広範囲なものが使用可能であり、結合材２
２として含水廃棄物を用いれば廃棄物処理を同時
に行うことができる。

なお、結合材２２として水を使用した場合に
は、その分、熱量が損失するというデメリツトが
あるが、例えば、全燃焼物の１割に当る粉状燃焼
物に対して１割の加湿を行つたとしても、水分は
0.1×0.1＝0.01で全燃焼物の１％程度と微々たる
もので、ほとんど無視することができる程度であ
る。

図中、２３は水冷管壁２が連結される水ヘツ
ダ、２４は灰２５の出口に設けられたロータリー
バルブを示す。

また、流動床内における投入された団塊の燃焼
を考えると、先に提案されている特開昭57−
124608号公報、特開昭61−217617号公報、特開昭
61−223421号公報等の流動床熱反応炉、即ち旋回
流型と称するものを使用すれば、水平方向に層の
内部で拡散させる力が大きく働くことから好都合
である。一旦流動床内に入れば、むしろ分散した
状態で粉状に戻ることが好ましいからである。

〔発明の効果〕

以上延べたように、本発明によれば、燃焼物か
ら篩分された粉状の燃焼物を結合材と混合して団
塊状として流動床に投入することによつて、従来
炉底より吹き上げるガス流によつて十分燃えきれ
ずに炉外に排出されていた粉状の燃焼物を流動床
内に確実に持ち込み、容易に分散、着火させるこ
とが可能となり、少なくとも炉内のフリーボート
部において燃え尽くし、燃焼効率を極めて向上さ
せることができ、粉じん爆発の防止などの作業環
境の改善と安全性の向上をはかることができ、さ
らに結合材として含水廃棄物を利用することによ
り廃棄物処理をも同時に行うことができる等多く
の有益なる効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示す構成説明図であ
る。 １……燃焼炉、２……水冷管壁、３……燃焼用
空気、４……流動床、５……フリーボード部、６
……排ガス出口、７……気水ドラム、８……伝熱
管群、９……伝熱管、１０……貯炭サイロ、１１
……石炭、１２……切出機、１３……振動篩、１
４……定量供給機、１５……ホツパ、１６……切
出スクリユー、１７……シール装置、１８……散
布機、１９……混合スクリユー、２０……混合
機、２１……ホツパ、２２……結合材、２３……
水ヘツダ、２４……ロータリーバルブ、２５……
灰。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流動床熱反応装置によつて燃焼物を燃焼する
   に際し、燃焼物を篩分し、その篩上を流動床に投
   入する一方、篩下を結合材と混合し団塊状として
   流動床に投入することを特徴とする流動床熱反応
   装置における燃焼物の供給方法。 ２ 前記結合材を水又は含水廃棄物としたもので
   ある特許請求の範囲第１項記載の流動床熱反応装
   置における燃焼物の供給方法。