JPH05203132A - 排ガス通路を一体化した流動層燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置をコンパクト化して、廃熱ボイラの取り
付け位置を適切な位置まで下げることが可能で、未燃ガ
スの発生を最小限に下げることのできる排ガス通路を一
体化した流動層燃焼装置を提供すること。 【構成】 焼却物を流動層部４で燃焼させ発生した燃焼
ガスを上部に隣接する燃焼室３に導入し、該燃焼室で二
次空気９と混合させ一定の滞留時間を保持させて燃焼を
完結させるように構成した流動床燃焼装置１において、
前記燃焼室３に隣接して仕切壁１６を介して燃焼排ガス
通路１７を該燃焼室と一体に設け、該排ガス通路１７と
燃焼室３とは仕切壁１６の上端で連絡する構造とし、前
記仕切壁には、下部に張り出部２０を設け、また上部に
は二次空気ノズル２２を設けるのがよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流動層燃焼装置に係
り、特に、産業廃棄物や都市ゴミ及び石炭など固形状物
質を燃焼するに際し、装置をコンパクト化し、かつ未燃
ガスの発生を最小限に抑制することのできる排ガス通路
を一体化した流動層燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、廃棄物等の燃焼における未燃ガス
を抑制する技術としては、種々のものが提案されてい
る。図６は、従来の都市ゴミ、産業廃棄物の焼却等を用
途とする一般的な流動層燃焼装置を示すものであり、燃
焼炉１は炉壁２で囲まれ、下方からウィンドボックス
６、空気分散板５、流動層部４、燃焼室３で構成されて
おり、例えばスクリュウフィーダ８ａで供給口８ｂから
炉内へ投入された被焼却物は、流動層４の内部で流動空
気７により流動しつつ燃焼したあと、未燃ガスや未燃物
質を含んだ燃焼ガスが上部に隣接した燃焼室３内に流入
し、ノズル９から吹き込まれる二次空気によって燃焼が
継続され、その後出口ダクト１０を経由して廃熱ボイラ
１１に導かれ所定の熱量を蒸気に変換した後空気予熱器
あるいは節炭器等の余熱回収設備１２を経由し集塵設備
１３を通過した後、誘引送風機１４により煙突１５に送
り込まれ大気中に放出される。

【０００３】このような設備においては燃焼ガス中の未
燃ガス、あるいは未燃物質を最大限に燃焼させるために
燃焼室３の容積を大きくして燃焼ガスの滞留時間を長く
取り、酸素との反応率を向上させようとしているが、そ
のために必然的に燃焼炉１の塔高が高くなりがちであ
り、その出口に付随する廃熱ボイラ１１の取り付け位置
も高くなる結果、廃熱ボイラ１１を支える架構も高く組
まざるを得ず、建設費も高価になりがちであった。ま
た、その際炉の高さを低くしようとしても、未燃ガスや
未燃物質の発生を抑制するためには一定の限界があっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】流動層燃焼装置におい
ては、流動層部で発生した燃焼ガスは未燃ガスや物質を
含むため、上部に隣接する燃焼室にて二次空気と混合さ
せ一定の滞留時間を保持させて燃焼を完結させる必要が
あり、従って、所定の滞留時間を確保するために燃焼炉
の高さが高くなり、その結果としてその後段に位置する
廃熱ボイラについてはそれを支える架台を高くするか、
あるいはダクトによって燃焼排ガスを下方に導かざるを
得ず構造的に無駄な面が見られた。そこで、本発明は前
記のような欠点を解決し、装置をコンパクト化し、かつ
未燃ガスの発生を最小限に抑制することのできる排ガス
通路を一体化した流動層燃焼装置を提供することを課題
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、焼却物を流動層部で燃焼させ発生した
燃焼ガスを上部に隣接する燃焼室に導入し、該燃焼室で
二次空気と混合させ一定の滞留時間を保持させて燃焼を
完結させるように構成した流動床燃焼装置において、前
記燃焼室に隣接して仕切壁を介して燃焼排ガス通路を該
燃焼室と一体に設け、該排ガス通路と燃焼室とは仕切壁
の上端で連絡する構造としたものである。

【０００６】そして、前記流動床燃焼装置において、仕
切壁は、下部を燃焼室側に向かって三角形状又は台形状
に張り出した構造とするのがよく、また、燃焼室の仕切
壁に対向した炉壁には、複数の二次空気ノズルを吹き出
し方向を斜め下方の流動層部に向けて設けるのがよい。
前記仕切壁には、上端部分に複数の二次空気ノズルが上
部燃焼室側に斜め下方へ向けて配置されており、これら
の仕切壁は、水管で構成され、かつ耐火材で被覆するこ
ともできる。さらに前記仕切壁には、仕切壁に対向する
炉壁から燃焼室を縦断して該炉壁と仕切壁を連結しある
いはそのまま延長して排ガス通路の側壁も連結する１以
上の梁を設置することもできる。

【０００７】

【作用】本発明によれば、燃焼炉内部に燃焼排ガス通路
を燃焼炉と一体になるように組み込み、かつ該通路と燃
焼室を隔てる仕切壁を利用して燃焼室における燃焼ガス
の整流を行うようにすることにより、燃焼炉からの燃焼
排ガス出口位置を適切な位置まで下げることが可能とな
る。また、該仕切り壁下部に張り出し部を設け、かつ二
次空気の吹き込みノズルを、該仕切り壁に相対する燃焼
室前壁から、該仕切り壁に向かって吹き出すように配置
し、別の二次空気ノズルを該仕切り壁上部に燃焼室側斜
め下方に向けて吹き出すように配置することにより、前
壁に配置したノズルから噴出した二次空気は前壁に沿う
ように降下し、上昇してきた燃焼ガスと衝突混合した
後、今度は仕切り壁下の張り出し部に沿って上昇し、結
果的に燃焼室内に垂直旋回流を発生させるようにして二
次空気と燃焼ガスの攪拌混合を促進させ、かつ、仕切り
壁の張り出し部で燃焼ガス流路が絞られ、流速を上げた
ところへ、仕切り壁上部に形成したもう一つの二次空気
ノズル群から該張り出し部に向けて斜め下方へ吹き出さ
れた二次空気は、張り出し部上面を高速で流れたあと、
張り出し部先端で下方から吹き上げてくる燃焼ガス流れ
に衝突する。

【０００８】それによって、激しい攪拌混合を引き起こ
し、かつ上部燃焼室内で再び旋回流を発生させることに
よって、燃焼室容積を最大限に活用しつつ燃焼し、さら
には仕切り壁上部を越えて燃焼排ガス通路に流入する際
には燃焼ガス流が反転することにより、該燃焼ガス流の
有する運動エネルギーを利用してさらに混合度を高め、
充分に燃焼したあと該燃焼排ガス通路より外部へ排出す
るため、完全燃焼の度合いが高く、未燃ガスや未燃物質
の発生を最小限に抑制するものである。また仕切り壁の
補強部材として燃焼室前壁から仕切り壁に向い、ガス流
れ方向に沿って内部が中空で通常空冷されており耐火材
等で被覆されているような単数、もしくは複数の梁を渡
す場合は、燃焼ガス流が該梁により流れに対して幅方向
に分断され梁を通過した後再び衝突集合することによ
り、それが更に攪拌混合効果を高め未燃ガスと酸素との
燃焼反応を、急速かつ確実に進行させ、未燃ガスの排出
を最小限に抑えることが可能である。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を図面を用いて具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例１ 以下、本発明の一例を図で説明する。図１は図６におけ
る燃焼炉に燃焼排ガス通路を組み込んだものであり、図
１における燃焼排ガス通路１７は、炉壁２によって構成
される燃焼炉１の中に一体となって組み込まれており、
燃焼室３とは仕切壁１６によって仕切られている。該仕
切り壁１６は燃焼ガスの流れに対して直角方向に横断し
て、左右の炉壁２と連結するように構成されており、該
仕切り壁１６上部で燃焼室３と燃焼排ガス通路１７が連
絡している。該仕切り壁１６は通常、中空の部材で構成
され外面は耐火材で被覆されており、中空部分２１を空
気等が流れることにより、冷却効果を与えている。これ
によって、燃焼排ガス出口１８を適切な位置まで下げる
ことが可能となることから、廃熱ボイラの設置位置も低
くなり、架構重量の低減等に寄与する。また燃焼ガスが
燃焼室３から燃焼排ガス通路１７へ流入する際に仕切り
壁１６上部で燃焼排ガス流が反転することによりガス流
自身の持つ運動エネルギーによって燃焼ガスと二次空気
との十分な混合により燃焼が促進され、その結果未燃ガ
スの排出が抑制される。

【００１０】しかしながら図１における燃焼炉１のよう
な構造の場合、流動層部４から出た燃焼ガスは燃焼室３
において仕切り壁１６の近傍に偏って流れ、ノズル９か
らの二次空気の吹き込みにもかかわらず、該二次空気と
の混合が不十分な状態のまま、仕切り壁１６の上部から
燃焼排ガス通路１７に流入する可能性も有り得るが、そ
の場合には、図２のように構成することが効果的であ
る。すなわち、燃焼室３と燃焼排ガス通路１７を隔てる
仕切り壁１６の下部に、燃焼室に向かって三角形もしく
は台形の形をなす張り出し部２０を設け、それによって
燃焼室を実質的に下部燃焼室３ａと上部燃焼室３ｂとに
分ける。一方、二次空気ノズルは燃焼炉１の前壁下部の
傾斜に沿って斜め下方、すなわち流動層部４に向けて噴
出するように配置され、噴出した二次空気は下部燃焼室
の下方において、上昇してくる燃焼ガスと衝突混合し燃
焼の促進に寄与しつつ、燃焼ガスは張り出し部２０の下
面の傾斜に沿って斜め上方に吹き上がり、結果として下
部燃焼室３ａ内において前壁から流動層に向い、次に反
転して張り出し部２０の下面に沿って吹き上がる旋回流
が生ずることになり、燃焼ガスと酸素とのより効果的な
混合が実現され、かつ仕切り壁１６に沿って上部連絡口
から燃焼排ガス通路へ流れる短絡した偏流を防止できる
ことから上部燃焼室３ｂにおいて十分な燃焼を行うこと
が可能である。

【００１１】実施例２ 図３では、上部燃焼室３ｂにおいても．下部燃焼室とお
なじく、旋回流を発生させ効果的な燃焼を行うように構
成した実施例である。即ち、二次空気の導入に関して前
壁に設けた二次空気ノズル９だけでなく、中空構造で耐
火材で被覆されている仕切り壁１６を利用してその上端
部分の中空部を二次空気ダクト２１ａとし耐火材を通し
て上部燃焼室３ｂ側に斜め下方へ向けて複数の二次空気
ノズル２２を配置し二次空気を噴出させるものである。
噴出した二次空気は仕切り壁１６に沿って下方に流れ、
さらに張り出し部２０の上面に沿って中心部に向きを変
えるが、張り出し部２０の先端を出たところで下部燃焼
室３ａ側から張り出し部２０下面に沿って上昇してきた
燃焼ガス流と激しく衝突したあと、双方のガス流れが混
合しながら前壁寄りを上昇するため、燃焼排ガス通路へ
短絡することもなく、上部燃焼室内部容積を十分に利用
して燃焼するため、未燃ガス、未燃物質の排出を最小限
に抑制するものである。

【００１２】実施例３ また図４は、より大型の燃焼炉になった場合、仕切り壁
１６に対する補強及び燃焼ガスの攪拌混合をさらに促進
する必要性から、図３に示す燃焼炉にさらに工夫を加え
たものであり、前側の炉壁２から仕切り壁１６の上端部
に向けて、すなわち燃焼ガスの流れ方向に沿って単数も
しくは複数の補強梁２３を通すものである。この梁２３
は仕切り壁１６で止まっても、あるいは延長して燃焼排
ガス通路１７を横切り、後側の炉壁まで到達してもよ
い。該梁２３は中空構造で、外側は耐火材で被覆されて
おり、仕切り壁１６の補強の役割を果たすと共に、図５
に断面ａ−ａを示すように上部燃焼室３ｂにおいて燃焼
ガス流れを２つ、もしくはそれ以上に分流し、流速を上
げさらに梁２３を通過した後激しく再混合する結果、そ
れまで縦方向にのみ旋回混合してきた燃焼ガスの流れに
対して、それとは直角方向への拡散、旋回、混合を行う
ことは、より一層の燃焼反応を促進するものであり、未
燃ガスや未燃物質排出量の抑制に大きく寄与するもので
ある。

【００１３】すなわち、図４において再度全体説明を行
うと、被焼却物、あるいは燃料は投入口８ｂから炉内へ
供給される。一方燃焼用一次空気は流動空気７として炉
下より供給され、ウィンドボックス６に入り、空気分散
板５を通過して流動層部４を流動化し被焼却物あるいは
燃料を燃焼する。揮発分や、未燃ガス、未燃物質を含む
燃焼ガスは流動層部４から出て下部燃焼室３ａに入る
が、前壁に斜め下向きに配置された二次空気ノズル９か
ら吹き込まれ前壁の傾斜に沿うようにして流下してきた
二次空気と激しく衝突混合しながら、張り出し部２０の
下面に沿って上昇し、さらに仕切り壁１６上部に設けら
れた別の二次空気ノズル２２から上部燃焼室側に斜め下
方へ向けて吹き出され、張り出し部２０の上面に沿って
流下してきた二次空気と張り出し部２０の先端部で、出
会い頭に激しく衝突混合し、その後上部燃焼室３ｂ内部
を渦巻くようにして燃焼しながら上昇し、さらに上部で
梁２３によって分断、再混合されて一層燃焼の度合を高
めることになり未燃ガスの排出量を最小限に押えつつ、
燃焼排ガス通路１７へと流入し外部へ導出するものであ
る。なお、上記実施例において、燃焼炉１は、鉄皮と耐
火材の組合せ又はボイラ水管と耐火材の組合せ等で構成
することができる。

【００１４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
る効果はつぎの通りである。 １）燃焼排ガス通路を燃焼炉に組み込むことにより燃焼
排ガス出口の位置を任意に設定することが可能となり廃
熱ボイラ取り付け位置を適切な位置まで下げることが可
能となり建設費の低減に寄与する。 ２）燃焼排ガス通路を燃焼室を隔てる仕切り壁を利用し
てその下部に張り出し部を設け、さらに前壁側と仕切り
壁上部の二次空気ノズルにより燃焼室内部に旋回流を発
生させることにより燃焼室内部で、未燃ガスと二次空気
との混合が効果的に行われる結果、未燃ガスの排出量を
下げ、あるいは二次空気量を減らすことが可能となるほ
か、燃焼室の温度を高温に維持できるという効果もあ
り、高温で分解するような有害物質の抑制にも効果的で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の一例を示す概略断面図である。

【図２】本発明の装置の他の例を示す概略断面説明図で
ある。

【図３】本発明の装置のもう一つの例を示す概略断面説
明図である。

【図４】本発明の装置のもう一つの例を示す概略断面説
明図である。

【図５】図４のａ−ａ断面説明図である。

【図６】従来の流動層燃焼装置を示す概略説明図であ
る。

【符号の説明】

１：燃焼炉、２：炉壁、３：燃焼室、４：流動層部、
５：空気分散板、６：ウィンドボックス、７：流動空
気、８ａ：スクリューフィーダ、８ｂ：被焼却物供給
口、９：二次空気ノズル、１０：出口ダクト、１６：仕
切壁、１７：燃焼排ガス通路、１８：排ガス出口、１
９：排ガス、２０：張り出し部、２１：中空部分、２
２：二次空気ノズル、２３：補強梁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 啓一 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼却物を流動層部で燃焼させ発生した燃
   焼ガスを上部に隣接する燃焼室に導入し、該燃焼室で二
   次空気と混合させ一定の滞留時間を保持させて燃焼を完
   結させるように構成した流動床燃焼装置において、前記
   燃焼室に隣接して仕切壁を介して燃焼排ガス通路を該燃
   焼室と一体に設け、該排ガス通路と燃焼室とは仕切壁の
   上端で連絡する構造としたことを特徴とする流動床燃焼
   装置。
2. 【請求項２】 前記仕切壁は、下部を燃焼室側に向かっ
   て三角形状又は台形状に張り出した構造としたことを特
   徴とする請求項１記載の流動床燃焼装置。
3. 【請求項３】 前記燃焼室の仕切壁に対向した炉壁に
   は、複数の二次空気ノズルが吹き出し方向を斜め下方の
   流動層部に向けて設けられていることを特徴とする請求
   項２記載の流動層燃焼装置。
4. 【請求項４】 前記仕切壁には、上端部分に複数の二次
   空気ノズルが上部燃焼室側に斜め下方へ向けて配置され
   ていることを特徴とする請求項３記載の流動層燃焼装
   置。
5. 【請求項５】 前記仕切壁には、仕切壁に対向する炉壁
   から燃焼室を縦断して該炉壁と仕切壁を連結しあるいは
   そのまま延長して排ガス通路の側壁も連結する１以上の
   梁を設置したことを特徴とする請求項４記載の流動層燃
   焼装置。
6. 【請求項６】 前記仕切壁は、水管で構成され、かつ耐
   火材で被覆されているいることを特徴とする請求項１〜
   ５のいずれか１項記載の流動層燃焼装置。