JPH05288322A - 流動床燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 廃プラスチック等の廃棄物を高効率で燃焼さ
せて一酸化炭素や窒素酸化物の低減化を有効に行わせる
ことのできる流動床燃焼装置を得る。 【構成】 流動床燃焼装置１を、被燃焼物としての廃プ
ラスチック等の廃棄物ＷＭが投入されて燃焼される１次
流動床１１及びその上部の第１のフリーボード１２とか
らなる１次燃焼室１０と、この１次燃焼室１０内に少な
くとも一部が位置され下部に２次空気ＳＡによって流動
化されて形成される２次流動床２１を有しその上部に第
２のフリーボード２２を有した２次燃焼室２０とを設
け、この２次燃焼室２０には第２のフリーボード２２と
第１のフリーボード１２とを連通し１次燃焼室１０の燃
焼排ガスが流入する排ガス流入口２３を対向させて設
け、２次燃焼室２０の上方に排ガス排出口２７を設け、
て構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばポリエチレン、
ポリプロピレン等の廃プラスチック等の廃棄物を燃焼・
焼却するのに好適な流動床燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン等の廃プラスチック等の廃棄物を燃焼・焼却する流動
床焼却炉等の流動床燃焼装置では、上部に排ガス排出口
を有した燃焼室内で、空気で砂等の流動媒体を流動化さ
せて高温の流動床を形成させ、この中に該廃棄物を投入
して燃焼させると共に、燃焼室の該流動床より上方の空
間部、即ち、フリーボードにおいて該流動床で熱分解さ
れて発生され、該流動床から燃焼排ガスと共に排出され
る一酸化炭素や例えば、メタン、エタン、エチレン等か
らなる炭化水素等の揮発分、及び該流動床から同様に排
出される一部の固形分、等の未燃分を２次空気を供給す
ることにより燃焼させている。

【０００３】なお、上記フリーボードでの燃焼は２段燃
焼とも言われるが、このような２段燃焼においては、流
動床では燃焼用空気（所謂、１次空気）を減らして酸素
濃度を低くして還元雰囲気で燃焼させると共に、比較的
低い温度で燃焼させて窒素酸化物の生成量を低減するよ
うにし、フリーボードの上方位置で２次空気を投入して
前記流動床で発生する一酸化炭素等の未燃分を燃焼する
ようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】廃プラスチック類など
においては、流動床中での燃焼で熱分解して発生された
一酸化炭素や揮発分等のガス体がフリーボードで燃焼さ
れる割合が多く、かつ、これらの燃焼においては発熱量
（カロリー）が高い。従って、フリーボードではこれら
の未燃分を高燃焼効率で燃焼させて未燃分の燃焼装置か
らの排出量を低くして熱を有効に回収すると共に一酸化
炭素等の有害な物質の排出を防いで公害防止を有効に図
る必要がある。

【０００５】しかしながら、前記のように流動床の上方
に単に空間として形成されたフリーボードにおいては、
燃焼排ガスは単に上方へ指向されたガスの流れであっ
て、ここに２次空気を供給して未燃分を燃焼させようと
しても２次空気と燃焼排ガスとの混合が良好に行えず、
従って燃焼排ガスに同伴されて持ち上げられる未燃分を
高燃焼効率を保って燃焼させるには限度があった。ま
た、このため、一酸化炭素の低減化や窒素酸化物の低減
化が高燃焼効率を保って有効に行われないという問題が
あった。

【０００６】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、廃プラスチック等の廃棄物を高効率で燃
焼させて一酸化炭素の低減化や窒素酸化物の低減化を有
効に行わせることのできる流動床燃焼装置を得ることを
目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、流動媒体を空気で流動化して形成される
高温の流動床で被燃焼物を燃焼する流動床燃焼装置であ
って、該流動床燃焼装置を、被燃焼物が投入されて燃焼
される１次流動床及びその上部の第１のフリーボードと
からなる１次燃焼室と、この１次燃焼室内に少なくとも
一部が位置され下部に２次空気によって流動化されて形
成される２次流動床を有しその上部に第２のフリーボー
ドを有した２次燃焼室とを設け、この２次燃焼室には第
２のフリーボードと第１のフリーボードとを連通し１次
燃焼室の燃焼排ガスが流入する排ガス流入口を対向させ
て設け、２次燃焼室の上方に排ガス排出口を設け、て構
成した。

【０００７】

【作用】廃棄物等の被燃焼物は高温の１次流動床に投入
されて低酸素雰囲気で燃焼されると共に該流動床からは
該流動床で発生した一酸化炭素やメタン等の炭化水素ガ
スの揮発分等の未燃分、他を伴って燃焼排ガスが排出さ
れて第１のフリーボードを上昇する。そして、第１のフ
リーボードを上昇した燃焼排ガスは２次燃焼室に対向し
て設けた排ガス流入口から第２のフリーボード内へ流入
し、ここで燃焼排ガス同士が衝突して混合されると共
に、さらに第２のフリーボードの下部に位置する２次流
動床から排出される２次空気とがぶつかり合って衝突
し、燃焼排ガスと２次空気との混合が極めて良好に行わ
れる。

【０００８】また、第２のフリーボードでの排ガス同士
の衝突により、１次流動床で発生した一部の固形未燃分
及び飛散流動媒体粒子は失速することによって下方の２
次流動床に落下して捕らえられ、前記固形未燃分はここ
で燃焼される。そして、２次燃焼室から排出される燃焼
排ガスはその上方に設けられた排ガス排出口から装置外
へ排出される。

【０００９】しかして、２次燃焼室の第２のフリーボー
ドでは、上記のとおり燃焼排ガスと２次空気との混合が
極めて良好に行われることにより、一酸化炭素やメタン
等の揮発分の未燃分が高効率で燃焼される。このため、
一酸化炭素の低減化や窒素酸化物の低減化が高燃焼率を
保って行われ、燃焼効率の高い燃焼装置が得られる。

【００１０】

【実施例】次に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明に係る流動床燃焼装置の一実
施例を示す縦断面図、図２は図１のＩＩ〜ＩＩ線矢視側
面図（一部側断面図）である。流動床燃焼装置１は、最
下部に空気室２が位置し、その上部に炉壁１６で囲まれ
て１次燃焼室１０が位置され、この１次燃焼室１０内に
少なくともその下部分を位置させて２次燃焼室２０が位
置され、２次燃焼室２０のフリーボード（第２のフリー
ボード）の上方には廃熱回収装置３０が設置され、その
下流には排ガス排出口２７が設けられて構成されてい
る。

【００１１】流動床燃焼装置１の構成をさらに詳しく説
明する。１次燃焼室１０および空気室２の炉壁１６は多
数の冷却管１６ａが板で互いに連結されて水冷壁として
形成されると共に、この水冷壁の内面には耐火物１６ｂ
が張り付けられて構成されている。１次燃焼室１０の底
部には中央に向かって低くなるように傾斜された空気分
散板１５が取付けられ、最下部の空気室２を隔成してい
る。この空気分散板１５には内部に冷却管１６ａが敷設
されると共に図示していないが多数の空気分散管が上部
を空気分散板１５から突出されて取付けられており、こ
の空気分散管には空気噴出穴が図１において燃焼装置１
の中央部に指向されて設けられ、空気室２から高温空気
（１次空気）をこの空気噴出穴を通して１次燃焼室１０
内へ分散供給させるように構成されている。

【００１２】上記各々の冷却管１６ａは図示しないヘッ
ダに集められて蒸気ドラムに連結されている。前記空気
分散板１５の最低位置である中央部には溝状の不燃物排
出口３が形成され、この不燃物排出口３は空気室２を図
１において左右に分割している。不燃物排出口３には、
図示していないが流動媒体ＦＭと不燃物とを燃焼装置１
の外部に一緒に取り出し、不燃物はスクリーン装置で分
離除去し、流動媒体ＦＭのみを再度燃焼装置１に流動媒
体供給口２５を通して戻すための流動媒体循環輸送装置
が接続されて設置されている。左右の空気室２にはそれ
ぞれ図示していないが高温空気供給管及び助燃バーナが
設置される。

【００１３】１次燃焼室１０内には前記空気分散板１５
の上で粒径が０．５〜１．０ｍｍの砂、又は石灰石等か
らなる流動媒体ＦＭが高温空気で流動化されて形成され
る１次流動床１１が位置され、この１次流動床１１の上
部には第１のフリーボード１２が位置されている。１次
燃焼室１０の頂部炉壁１６には廃棄物供給機１４が図１
の左右の位置に取付けられ廃棄物供給口１３からプラス
チック等の廃棄物ＷＭが１次燃焼室１０内に取り入れら
れて１次流動床１１に投入される。

【００１４】そして、１次燃焼室１０内には、２次燃焼
室２０がその下部の２次流動床２１を最低部とし、その
上方に第２のフリーボード２２の下部分を位置させて設
けられている。この２次燃焼室２０はその炉壁２６を縦
水冷壁で構成されており、この縦水冷壁は縦方向に延設
された多数の水冷管２６ａが横方向に所定の間隔をおい
て配置され、隣合う水冷管２６ａ同士を細幅の板２６ｂ
で連結することにより形成されている。最低部の２次流
動床を支える底壁２６ｄは図１に示すように断面が略Ｖ
字状に形成され底部水冷壁の外側を耐火物で覆われて形
成されている。２６ｂ、２６ｃは水冷管２６ａのヘッダ
である。

【００１５】底壁２６ｄの内部には複数本（本実施例で
は４本）の２次空気供給用の散気管２４が水平状に配置
され、この散気管から２次空気ＳＡが噴出分散され上部
の流動媒体供給口２５から投入された流動媒体ＦＭが流
動化されて２次流動床２１が形成される。この流動床２
１の流動媒体ＦＭの一部は流動中に底壁２６ｄの垂直壁
の頂部から溢流して下方の１次流動床１１に流入する。

【００１６】しかして、２次燃焼室２０には、図１に示
すように底壁２６ｄの垂直壁の頂部と１次燃焼室１０の
頂部の水平炉壁１６との間の垂直状の側壁（縦水冷壁）
部分において１次燃焼室１０の燃焼排ガスが流入される
排ガス流入口２３が対向して設けられており、この排ガ
ス流入口２３は第１のフリーボード１２と第２のフリー
ボード２２とが境を接した状態で設けられ、第１のフリ
ーボード１２と第２のフリーボード２２とは直に連通さ
れている。そして、この排ガス流入口２３は、図２に示
すように、縦水冷管２６ａとの間に開口２３ａが形成さ
れて、ここを排ガスが流入するように形成されている。

【００１７】２次燃焼室２０の第２のフリーボード２２
の上方の絞り部の炉壁（水冷壁）２６には前記した流動
媒体供給口２５が設けられており、さらにその上方の排
ガス流通路には伝熱管からなる排熱回収装置３０が設置
されている。また、その下流位置には排ガス排出口２７
が設けられている。

【００１８】次に、このような構成の本発明装置の実施
例の作動を説明する。１次燃焼室１０の最下部において
空気室２から空気分散板１５を介して供給される１次空
気ＰＡによって流動媒体ＦＭが流動化されて１次流動床
１１が形成され、１次流動床１１は高温の１次空気ＰＡ
と燃焼熱によって流動媒体ＦＭが加熱されて８００〜８
５０℃の高温に保たれる。この１次流動床１１は、図示
していない空気分散管の空気噴出穴が燃焼装置１の中央
部に指向されて設けられていることにより１次空気ＰＡ
が中央部に向かって噴出されることにより、図１におい
て右側の１次流動床１１は右方向に旋回されて流動し、
左側の１次流動床１１は左方向に旋回する。このとき、
左右の１次流動床１１はそれぞれ２次流動床２１の中央
部から上方に傾いて形成された部分の底壁２６ｄにガイ
ドされて旋回が円滑に行われる。

【００１９】このようにして形成された１次流動床１１
には廃棄物供給機１４によって廃棄物ＷＭとしてのポリ
エチレンやポリプロピレン等の廃プラスチックが供給口
１３から左右両側の１次流動床１１に落とされて投入さ
れ燃焼される。この燃焼に際して１次流動床１１が中央
部に指向する方向に旋回していることにより、流動媒体
ＦＭと廃棄物ＷＭが良好に攪拌、混合されて効率良く燃
焼されると共に、廃棄物中に含まれた鉄屑や塊状の不燃
物は、この旋回作用により、また、空気分散板１５が中
央部に向かって低くなるように傾斜されていることによ
り、該中央部に集められて不燃物排出口３から一部の流
動媒体ＦＭとともに落下し、外部の図示しない流動媒体
循環輸送装置に乗せられて、そのスクリーン装置によっ
て除去され、流動媒体ＦＭは流動媒体供給口２５から再
度、燃焼装置１内の２次流動床２１に供給されて循環使
用される。

【００２０】１次流動床１１では、１次空気ＰＡの量を
比較的少なくした、所謂、還元雰囲気において、かつ、
燃焼温度を比較的低くした状態で燃焼が行われ、低ＮＯ
_Ｘ化が図られる。１次流動床１１の燃焼排ガスは、１次
流動床１１で廃プラスチックから低酸素濃度燃焼によっ
て発生した一酸化炭素（ＣＯ）や廃プラスチックが熱分
解されて発生した例えば、メタン（ＣＨ_４）、エタン
（Ｃ_２Ｈ_６）、エチレン（Ｃ_２Ｈ_４）等の揮発分、或い
は一部の固形粒子等からなる未燃分、及び飛散流動媒体
ＦＭを伴って第１のフリーボード１２を上昇し、これら
の未燃分の一部はこの第１のフリーボード１２を上昇す
る途中でも燃焼される。

【００２１】そして、第１のフリーボード１２を通過し
た上記燃焼排ガスは第１のフリーボード１２から排ガス
流入口２３を介して第１のフリーボード１２と境を接し
て設けられている部分の２次燃焼室２０の第２のフリー
ボード２２に流入される。そして、この排ガスの流入
は、図１において１次燃焼室１０の両側の第１のフリー
ボード１２から２次燃焼室２０に対向して設けられた両
側の排ガス流入口２３から行われることにより、図中、
左側の流入口２３から流入した排ガスＣ_１と右側の流入
口２３から流入した排ガスＣ_２が第２のフリーボード２
２において衝突して混合されると共に、さらに下方の２
次流動床から上方へ排出される２次空気ＳＡとが合流さ
れることにより、３者が極めて良好に混合される。

【００２２】この排ガスＣ_１、排ガスＣ_２、および２次
空気ＳＡとの衝突による良好な混合によって上記一酸化
炭素や揮発分等のガス状の未燃分は極めて効率良く燃焼
されてほぼ完全燃焼が遂行される。第２のフリーボード
２２ではこの燃焼によって温度が９００〜９５０℃にさ
れる。そして、上記燃焼排ガスに含まれた一部の固形粒
子等からなる未燃分、及び飛散流動媒体ＦＭは上記の衝
突により失速して２次流動床２１に落下し固形未燃粒子
はここで燃焼されると共に流動媒体ＦＭはここで流動媒
体として使用される。

【００２３】２次流動床２１は散気管２４から供給され
る２次空気ＳＡによって流動媒体ＦＭが流動化されて形
成され、上記第２のフリーボード２２での燃焼による輻
射熱や上記固形未燃粒子の燃焼によって加熱される。そ
して、２次流動床２１の流動媒体ＦＭの一部は前記の通
り溢流（オーバーフロー）して１次流動床１１へ落下し
て１次流動床１１の流動媒体として使用される。

【００２４】第２のフリーボード２２で未燃物が燃焼さ
れた後の高温の排ガスは第２のフリーボード２２の上方
へ上昇して排熱回収装置３０に流入し、ここでその保有
熱を回収されて排ガス排出口２７から装置外へ排出さ
れ、図示しない空気予熱器等の別の排熱回収装置でさら
に熱回収されると共に集塵作用等に供される。本実施例
では、２次燃焼室２０は炉壁２６は縦水冷壁構造とされ
て内面がガス通過面に露出していることにより排熱回収
能力が増大されている。なお、これにより上部に設けた
排熱回収装置３０等の排熱回収部は小さいものとされ
る。

【００２５】そして、本実施例では、炉壁２６の縦水冷
壁が１次流動床１１と対面しないので１次流動床１１の
輻射熱が該縦水冷壁によって吸収されることがなく、１
次流動床１１の温度が有効に維持される。また、縦水冷
壁構造にすることにより、構成が簡素化される自然循環
型ボイラとすることができる。また、本実施例では、１
次燃焼室１０、空気室２の炉壁１６を水冷壁とし、２次
燃焼室２０の炉壁２６も水冷壁とすることにより、各壁
間の温度差が殆ど無くなるため各室間の熱伸び差を生じ
ない。従って、堅固な炉壁を構成することができる。

【００２６】さらに、本実施例装置では、図１において
例えば右側の空気室２のみから１次空気を供給すること
により右側のみの１次流動床１１を形成させて半面運転
することにより、流動状態を変えることなくハーフロー
ドを行わせることができる。即ち、この半面運転は、左
側の流動媒体ＦＭは静置して高さが低い状態であり、右
側の流動化した流動床１１は膨張して高さが高くなった
状態であり、それぞれの層全体の見掛け密度と該高さの
積、即ち層圧をほぼ等しくすることにより、行うことが
できる。このような半面運転をすれば、空気量は半分に
絞ることができ経済的である。

【００２７】以上のとおり、本実施例装置では、廃プラ
スチックを高効率で燃焼させて一酸化炭素等の未燃分や
窒素酸化物等の有害物質の装置外への排出を防いで公害
防止を有効に図ることができると共に、高い発熱量を有
する該廃プラスチックの燃焼排ガスの保有熱の回収を有
効に行うことができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、２次
燃焼室にて燃焼排ガスと２次空気との混合を極めて良好
に行わせることができ、１次燃焼室からの燃焼排ガスに
同伴される一酸化炭素やメタン等の未燃分をほぼ完全に
燃焼させるようにすることができる。従って、廃プラス
チック等の廃棄物を高燃焼効率を保って燃焼させて一酸
化炭素や窒素酸化物の低減化を有効に行うことができる
流動床燃焼装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る流動床燃焼装置の一実施例を示す
縦断面図である。

【図２】図１のＩＩ〜ＩＩ線矢視断側面図（一部側断面
図）である。

【符号の説明】 １ 流動床燃焼装置 １０ １次燃焼室 １１ １次流動床 １２ 第１のフリーボード １５ 空気分散板 ２０ ２次燃焼室 ２１ ２次流動床 ２２ 第２のフリーボード ２３ 燃焼排ガス流入口 ２７ 排ガス排出口 ３０ 排熱回収装置 ＰＡ １次空気 ＳＡ ２次空気

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動媒体を空気で流動化して形成される
   高温の流動床で被燃焼物を燃焼する流動床燃焼装置であ
   って、該流動床燃焼装置を、被燃焼物が投入されて燃焼
   される１次流動床及びその上部の第１のフリーボードと
   からなる１次燃焼室と、この１次燃焼室内に少なくとも
   一部が位置され下部に２次空気によって流動化されて形
   成される２次流動床を有しその上部に第２のフリーボー
   ドを有した２次燃焼室とを設け、この２次燃焼室には第
   ２のフリーボードと第１のフリーボードとを連通し１次
   燃焼室の燃焼排ガスが流入する排ガス流入口を対向させ
   て設け、２次燃焼室の上方に排ガス排出口を設け、て構
   成したことを特徴とする流動床燃焼装置。