JPH062826A - 流動床燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フリーボードから未燃分として燃焼排ガスに
持ち去られる、プラスチック微粒子等の小径粒子や該小
径粒子がガス化されて発生した揮発分を少なくして、被
燃焼物を高効率で燃焼させうる流動床燃焼装置を得る。 【構成】 流動燃焼室１０のフリーボード１２の一部
に、被燃焼物供給口４３が開設される部分の炉壁１ａ周
囲を取り囲み、かつ、下方を流動床１１に臨ませて形成
した被燃焼物供給室４０を設け、この室４０に臨む炉壁
１ａの前記被燃焼物供給口４３と離れた異なる位置にガ
ス排出口４４を設け、このガス排出口４４と、流動燃焼
室１０の下部に空気分散板３を介して位置する空気室２
とをガス循環管路４５で連結する。

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、塩化ビニール等のプラスチック、ゴム
類、ウレタン、木、繊維類等を含んだシュレッダダスト
等の廃棄物を燃焼・焼却する流動床焼却炉等の流動床燃
焼装置に係り、特に微粒子等、小径粒子を含んだ廃プラ
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、塩化ビニール等のプラスチック等を含むシュレッダ
ダスト等の廃棄物を燃焼・焼却する流動床焼却炉等の流
動床燃焼装置では、下流に排ガス排出口を有した流動燃
焼室内で、下方の空気室から空気分散板を通して分散供
給される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、この流動床に該流動床より上方の空間
部、即ち、フリーボードを通して被燃焼物としての廃棄
物を投入して燃焼させると共に、燃焼排ガスは流動床か
ら該フリーボードを通してフリーボード下流側に設けら
れた排ガス排出口から炉外へ排出させて処理している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のとおり被燃焼物
はフリーボードを通して落下し流動床へ投入され所定の
大きい粒径の被燃焼物は該流動床で燃焼されるが、この
落下供給途中において被燃焼物に含まれる微粒子等の小
径粒子はフリーボードを上昇する燃焼排ガス流に同伴さ
れて持ち運ばれる。この燃焼排ガス流に同伴される小径
粒子が例えばプラスチックである場合にはフリーボード
において高温の燃焼排ガスによって熱分解されてガス化
され、メタン、エタン、エチレン等からなる炭化水素等
の揮発分が発生される。これらの揮発分の一部はフリー
ボードで燃焼されるが、燃焼排ガスはある所定のガス流
速を有しておりフリーボード高さも所定の高さとされて
いてフリーボードを通過する時間が短時間に限られてい
るため、これらの揮発分はフリーボードに存在している
間で完全に燃焼されず、一部の揮発分や小径粒子はその
まま燃焼室外へ未燃分として持ち去られて排出されてし
まう。このように未燃分が燃焼室外へ排出されると当然
のことながら燃焼効率が悪くなる。

【０００４】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、被燃焼物の供給途中にフリーボードから
未燃分として燃焼排ガスに持ち去られる揮発分や微粒子
等の小径粒子を少なくすることにより、被燃焼物として
のプラスチック等の廃棄物を高効率で燃焼させうる流動
床燃焼装置を得ることを目的としている。

【０００５】

【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、下部に空気室を有し、その上部に空気分
散板を介して流動燃焼室を有し、該流動燃焼室内で該空
気室から供給される空気で流動媒体を流動化させて高温
の流動床を形成し、該流動床に被燃焼物を供給して燃焼
させ、燃焼排ガスを流動床上部のフリーボードを通して
排出させるようにした流動床燃焼装置において、フリー
ボードの一部に、被燃焼物供給口が開設される部分の炉
壁周囲を取り囲み、かつ、下方を流動床に臨ませて形成
した被燃焼物供給室を設け、この室に臨む炉壁の前記被
燃焼物供給口と離れた異なる位置にガス排出口を設け、
このガス排出口と前記空気室とをガス循環管路で連結し
た構成にした。

【０００６】

【作用】流動燃焼室では下部の空気室から空気分散板を
介して供給される流動化兼燃焼用の高温空気によって砂
等の流動媒体が流動化されて高温の流動床が形成されて
いる。この状態で、被燃焼物供給口から被燃焼物として
の廃棄物、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のプ
ラスチックを含むシュレッダダストが該被燃焼物供給口
の周囲を取り囲んで形成された被燃焼物供給室の中に供
給され、粒径の大きい廃棄物は下方の高温の流動床に落
下して燃焼される。燃焼排ガスはフリーボードを通って
下流の排ガス排出口から排出される。一方、廃棄物中の
微粒子プラスチック等の熱分解可能な小径粒子は該室の
中の空間部で流動床から排出される高温排ガスによって
熱分解されてメタン等の炭化水素ガスである揮発分にガ
ス化され、該室に臨んで炉壁に設けられたガス排出口か
ら装置外のガス循環管路内に排出されて空気室に供給さ
れる。

【０００７】空気室に返された前記メタン等の炭化水素
ガスである揮発分は空気室で高温空気の作用で燃焼され
るか、又は、流動化兼燃焼用の高温空気とともにガス分
散板を通って流動燃焼室内の高温の流動床に分散供給さ
れて高温の流動媒体と効率よく接触することにより高効
率で燃焼される。このように、揮発分は最終的に流動床
で燃焼されることになって確実に燃焼されるようにな
り、燃焼装置へ供給される微粒子等の小径粒子が効率良
く燃焼される。

【０００８】なお、循環管路途中にサイクロン等の捕集
器を介装するようにすれば、該小径粒子のうち一部の未
だガス化されない粒子或いは熱分解を被らない流動媒体
である砂等の不燃物等が該ガス排出口から循環管路に導
入された場合でも、これらを該捕集器で捕集して、捕集
物を被燃焼物供給口等を介して該被燃焼物供給室へ返送
させて熱分解可能なものは再度、熱分解の機会を与えて
ガス化させ、小径粒子をより確実に燃焼させ、効率良く
燃焼させるようにすることができる。なお、熱分解を被
らない不燃物はフリーボードへ返して排ガス流に乗せて
下流で捕集させる等することができる。

【０００９】

【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である。流動床燃焼装置１は全体を
炉壁１ａで囲まれて構成され、最下部に空気室２が位置
し、その上部に空気分散板３を介して流動燃焼室１０が
位置され、その下流側の上部にはガス分散板２０を介し
て脱硫・脱塩素室３０が位置され、その下流に排ガス排
出口３３が設けられて構成されている。

【００１０】流動床燃焼装置１の構成をさらに詳しく説
明する。流動燃焼室１０の底部には図中左側の炉壁１ａ
に面して不燃物及び流動媒体の排出口（以下、不燃物排
出口という）１３が形成されると共に、不燃物排出口１
３に向かって低くなるように傾斜された空気分散板３が
取付けられている。そして最下部には空気分散板３と不
燃物排出口１３及び炉壁１ａにより包囲された空気室２
が形成されている。この空気分散板３には内部に冷却管
が敷設されると共に多数の空気分散管４が上端を空気分
散板３から突出されて取付けられている。空気分散管４
にはその上端位置で空気噴出穴が不燃物排出口１３側に
指向されて開設され、空気室２から高温空気をこの多数
の空気分散管４の空気噴出穴を通して流動燃焼室１０内
へ分散供給させるように構成されている。

【００１１】不燃物排出口１３の下部にはスクリュコン
ベア等の不燃物及び流動媒体の排出機１５が取付けら
れ、さらにその下流側に不燃物と流動媒体とを篩い分け
るスクリーン装置１６が取付けられている。スクリーン
装置１６の内部には篩い１７が設けられ、篩い１７の下
方には篩い１７を通過した流動媒体の排出口１６ａが設
けられ、篩い１７の側部下方には篩い１７上に残り、篩
い１７上から落下したガラスや金属等の不燃物を排出す
る排出口１６ｂが設けられている。流動媒体排出口１６
ａには流動媒体を再度、流動床燃焼装置１に戻すための
循環輸送回路１８が接続されている。

【００１２】空気室２は左右に分割されており左右の空
気室２にはそれぞれ押込ファン４８の吐出側に接続され
た高温空気供給管４７が接続されている。押込ファン４
８の吸込側には空気導入管８０が接続されている。な
お、高温空気供給管４７の途中には図示していないが燃
焼装置１の排ガス排出口３３から排出された燃焼排ガス
によって空気を２００〜３００℃までに予熱する空気予
熱器が設置される。

【００１３】流動燃焼室１０内には前記空気分散板３の
上で粒径が０．５〜１．０ｍｍの砂、又は石灰石等から
なる流動媒体が高温空気で流動化されて流動床１１が形
成されて位置され、この流動床１１の上部にはフリーボ
ード１２が形成されている。さらにフリーボード１２の
上方にはガス分散板２０が横断されて設置され、その上
部に脱硫・脱塩素室３０が形成されている。ガス分散板
２０には多数のガス分散管２１が設けられている。ガス
分散板２０上では石灰石粒子等の吸着剤が多数のガス分
散管２１から分散供給される燃焼排ガスによって流動化
されて脱硫・脱塩素床３１形成される。脱硫・脱塩素室
３０の上方側部には脱硫・脱塩素された排ガスを排出す
る排ガス排出口３３が取付けられている。１４、１９、
３２はそれぞれ排熱回収用の伝熱管である。

【００１４】しかして、流動燃焼室１０の不燃物排出口
１３とは反対側の炉壁１ａには流動床１１の上面より所
定距離上方の位置において被燃焼物供給口としての原料
供給口４３が開設されており、該原料供給口４３にはス
クリュコンベヤからなる原料供給機４２が取付けられて
いる。そして、フリーボード１２に位置してこの原料供
給口４３を取り囲むようにして上下方向に延びる仕切壁
４１が炉壁１ａの内面に接合されて取付けられており、
仕切壁４１と炉壁１ａの内壁面との間で下方を流動床１
１の一部に臨ませた原料供給室４０が形成されている。
仕切壁４１の下端４１ａは流動床１１の上面よりも所望
量下方に位置して流動床１１の内部に入り込んだ位置に
設定されている。このように、原料供給室４０はフリー
ボード１２にその内部がフリーボード１２と隔離された
状態で設けられる。

【００１５】原料供給室４０は原料供給口４３よりも所
定距離上方にまで延びて空間が形成されると共に、図示
とは直交する方向にも所定の幅を有した空間が保持され
て形成されている。原料供給室４０の原料供給口４３よ
りも上方位置の炉壁１ａにはガス排出口４４が形成さ
れ、ガス排出口４４にはガス排出管４４ａが取付けられ
ている。空気室２の炉壁１ａにはエジェクタバーナ６０
が取付けられており、エジェクタバーナ６０の端部には
図示していないルーツブロワ等の空気供給機が接続され
た高圧空気送給管６１が連結されている。そして、この
エジェクタバーナ６０とガス排出管４４ａとの間にはガ
ス循環管路４５（４５ａ、４５ｂ）が設けられており、
このガス循環管路４５の途中にはサイクロン捕集器４６
が設置されている。

【００１６】サイクロン下部には順にダスト冷却器７
０、ロータリバルブ７１及び二股方向切換ダンパ５２が
取付けられ、二股方向切換ダンパ５２の下流側の一方の
出口と前記原料供給機４２の原料投入口との間は管路５
１が接続されており、この管路５１の途中には原料供給
管５０が接続されている。二股方向切換ダンパ５２のも
う一方の出口は炉壁１ａのフリーボード１２に面した開
口に管路５３によって接続されている。

【００１７】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。流動燃焼室１０において空気室２
から空気分散板３を介して供給される高温空気によって
砂の流動媒体が流動化されて流動床１１が形成され、流
動床１１は高温空気と原料の燃焼熱によって流動媒体が
加熱されて例えば８００〜８５０℃の高温に保たれる。
この流動床１１は、空気分散管４の空気噴出穴が流動燃
焼室１０の不燃物排出口１３側に指向されて開口されて
いることにより高温空気が該不燃物排出口１３に向かっ
て噴出され、図１において流動床１１は右方向に指向し
て時計方向に旋回して流動する。

【００１８】このようにして形成された流動床１１に
は、被燃焼物としての廃棄物、例えばポリエチレン、ポ
リプロピレン、塩化ビニール等のプラスチック、ゴム
類、ウレタン、木、繊維類等を含んだシュレッダダスト
が原料供給管５０から原料供給機４２に投入され、原料
供給機４２により原料供給室４０内に供給され、流動床
１１に落とされて燃焼される。この燃焼に際して流動床
１１が図中、右方向に旋回していることにより、流動媒
体と被燃焼物である廃棄物が良好に攪拌、混合されて効
率良く燃焼されると共に、廃棄物中に含まれている鉄屑
等の金属やガラス等の不燃物は、この旋回作用により、
また、空気分散板３が不燃物排出口１３側に向かって低
くなるように傾斜されていることにより、不燃物排出口
１３側に集められて一部の流動媒体とともに不燃物排出
口１３に落下する。

【００１９】該一部の流動媒体と不燃物は排出機１５に
よりスクリーン装置１６に供給され、その篩い１７を通
過した流動媒体は排出口１６ａから循環輸送回路１８に
より流動燃焼室１０のフリーボード１２に返されて循環
使用される。篩い１７上に残ったガラスや金属等の不燃
物は排出口１６ｂから機外へ排出される。

【００２０】しかして、原料供給室４０に供給された廃
棄物のうち、微粒子等を含む小径粒子の廃棄物は、押込
ファン４８の作用により原料供給室４０のガス排出口４
４から吸引されて該室４０内を上昇している流動床１１
の高温（８００〜８５０℃）の燃焼排ガスに伴われて該
室４０内を上昇する。小径粒子のうちでプラスチック等
の熱分解される被燃焼物は該室４０内を上昇しつつ、高
温の排ガスによりメタン、エタン等の炭化水素ガスにガ
ス化されて揮発分にされ、この揮発分は燃焼排ガスとと
もにガス排出口４４から排出管４４ａを通って管路４５
ａに流入し、サイクロン捕集器４６に至り、ここで排ガ
スに同伴されてきたダストが捕集され下部の管路５１に
送られる。このダストには未だガス化されていない比較
的粒径の大きい小径粒子のプラスチックやその他の木
片、繊維類等の可燃物、及び、ガラス細粒や流動媒体粒
子等の不燃物粒子が含まれる。

【００２１】サイクロン捕集器４６でこのダストを分離
され前記炭化水素ガス等の揮発分を含む燃焼排ガスは管
路４５ｂからエジェクタバーナ６０に供給され、ここで
高圧空気送給管６１から供給される高圧空気によるエジ
ェクタ作用によって吸い込まれて空気室２に供給され揮
発分はここで後記高温空気の供給を受けて効率良く燃焼
される。空気室２には押込ファン４８の作用で空気予熱
器で例えば２００〜３００℃に予熱された燃焼用兼流動
化用の高温空気が高温空気供給管４７を通って供給され
る。

【００２２】管路５１に取付けられた二股方向切換ダン
パ５２は原料供給機４２に通じるように設定されてお
り、サイクロン捕集器４６で捕捉された前記ダストはダ
スト冷却器７０で冷却された後、原料供給機４２に投入
されてプラスチックやゴム等の熱分解可能な小径粒子や
小径の木片等の可燃物は再度、原料供給室４０に投入さ
れ、再ガス化分解作用や燃焼作用を受ける。

【００２３】そして、前記不燃物粒子の管路４５ａ、サ
イクロン捕集器４６、管路５１、原料供給機４２、原料
供給室４０からなる循環系内への滞留を除くために、適
宜のサイクル、又はタイミングで二股方向切換ダンパ５
２を管路５３に通じるように作動させ、これらの粒子を
流動燃焼室１０のフリーボード１２に投入させて、フリ
ーボード１２を通過する燃焼排ガスに同伴させて下流側
に持ち運び、燃焼装置１の下流に別途、設けられる集塵
器により捕集させる。勿論、小径の可燃物粒子が一度、
原料供給室４０に供給されることにより、ほぼ完全にガ
ス化されたり、燃焼されたりする場合には、二股方向切
換ダンパ５２を管路５３に通じるように設定しておき、
捕集物に含まれる不燃物粒子をフリーボード１２に投入
するようにすることができる。

【００２４】しかして、前記のとおり空気室２にエジェ
クタバーナ６０から供給された炭化水素ガス等の揮発分
は、ここで高温空気供給管４７から供給される高温空気
の作用により効率良く燃焼され、その排ガスと揮発分の
一部の未燃ガスは高温空気とともに空気分散板３から高
温の流動床１１中に分散供給され、ここで効率良く燃焼
されることによってほぼ完全に燃焼される。このように
して揮発分が流動燃焼室１０から排出されることが防が
れ、燃焼効率が向上する。

【００２５】流動床１１から排出された燃焼排ガスはフ
リーボード１２を上昇する間に流動床１１上方の伝熱管
１４で適宜の排熱回収が行われ、流動床１１の温度調整
が行われて流動床１１が所定温度、この場合８００〜８
５０℃に保たれる。この伝熱管１４は例えば第１の蒸発
器として使用される。そして燃焼排ガスはフリーボード
１２を上昇して流動燃焼室１０の頂部に至り、そこに位
置した伝熱管１９により再度の排熱回収が行われ、脱硫
及び又は脱塩素作用に適した温度調整がなされる。この
伝熱管１９た例えば第２の蒸発器として使用される。

【００２６】しかして、燃焼排ガスは、ガス分散板２０
を通過して脱硫・脱塩素室３０の導入され、ここに燃焼
排ガス自体によって石灰石粒子からなる脱硫・脱塩素剤
が流動化されて形成された脱硫・脱塩素床３１を通過す
る間に燃焼排ガスに含まれる硫黄酸化物や塩化水素が脱
硫・脱塩素される。なお、被燃焼物である廃棄物として
のシュレッダダストに含まれるゴムが燃焼される場合に
は硫黄酸化物が発生され、シュレッダダストに含まれる
プラスチックである塩化ビニール（塩ビ）やクロロプレ
ンが燃焼される場合には塩化水素が発生される。脱硫・
脱塩素床３１を通過した排ガスはその上部の伝熱管３２
で排熱回収を受ける。この伝熱管３２は例えば加熱器と
して使用される。

【００２７】伝熱管３２を通過した排ガスは燃焼装置１
の排ガス排出口３３から排ガスダクトへ排出され、ここ
に設置される図示していない排熱ボイラや空気予熱器等
の排熱回収装置でさらに熱回収され温度を下げられる。

【００２８】前記、本実施例のように揮発分をエジェク
タバーナ６０で空気室２に導入してここで燃焼させるよ
うにすれば、揮発分（可燃ガス）を８００〜８５０℃の
高温のままで、かつ、濃度が高い状態で燃焼させること
ができ、高燃焼効率で燃焼させることができる。この空
気室２での揮発分の燃焼熱は流動床１１上部の伝熱管１
４で効率良く熱回収することができる。これにより、前
記燃焼装置１の排ガス排出口３３の下流側に設けられる
排熱ボイラの負荷を下げることができ、その大きさを小
さいものとすることができる。

【００２９】なお、図示していないが、前記のように空
気室２にエジェクタバーナ６０を設ける代わりに、サイ
クロン捕集器４６の出口側のガス循環管路４５ｂの一端
を押込ファン４８の吸込側の空気導入管８０に接続する
と共に、ガス循環管路４５ｂの途中にプレート型等の熱
交換器を設置してガス循環管路を構成し、ガス循環管路
４５ｂを送られてくる８００〜８５０℃の高温の揮発分
を該熱交換器で例えば３００℃というように揮発分の着
火温度よりも低い所定温度に低下させたのち、空気導入
管８０の空気に合流させ、押込ファン４８で高温空気供
給管４７を通して空気室２に供給させることもできる。
この場合、揮発分は空気室２で燃焼される割合は少なく
大部分が流動床１１で燃焼される。

【００３０】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明では、原
料としての被燃焼物中に例えばプラスチック等の熱分解
を受けうる微粒子や燃焼しうる微粒子等の小径粒子を含
んでいる場合でも、それを被燃焼物供給室内でガス化さ
せ、これにより発生された揮発分を被燃焼物供給室から
循環管路により空気室に供給して、該揮発分を空気室で
燃焼させたり、及び又は空気室から空気分散板を介して
流動燃焼室の高温の流動床へ供給して燃焼させることが
できるので、該揮発分は最終的に流動床で燃焼されるこ
ととなり、従来のようにフリーボード通過して流動燃焼
室から逃げる揮発分の割合を極めて少なくすることがで
きる。従って、高効率を保ってシュレッダダスト等の被
燃焼物を燃焼させることのできる流動床燃焼装置を得る
ことができる。

【００３１】なお、前記循環管路の途中に捕集器を設け
て循環管路に同伴して運び込まれ、未だ熱分解を受けて
いない可燃物や他の小径の可燃物をここで捕捉して、こ
れらを再度、被燃焼物供給室へ供給して熱分解や燃焼の
機会を与えるようにすれば、燃焼効率を一層高めること
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。

【符号の説明】

１ 流動床燃焼装置 １ａ 炉壁 ２ 空気室 ３ 空気分散板 １０ 流動燃焼室 １１ 流動床 １２ フリーボード ３０ 脱硫・脱塩素室 ４０ 原料供給室（被燃焼物供給室） ４１ 仕切壁 ４２ 原料供給機 ４３ 原料供給口（被燃焼物供給口） ４４ ガス排出口 ４５（４５ａ、４５ｂ） ガス循環管路 ４６ サイクロン捕集器 ４７ 高温空気供給管 ４８ 押込ファン ５０ 原料供給管 ６０ エジェクタバーナ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下部に空気室を有し、その上部に空気分
   散板を介して流動燃焼室を有し、該流動燃焼室内で該空
   気室から供給される空気で流動媒体を流動化させて高温
   の流動床を形成し、該流動床に被燃焼物を供給して燃焼
   させ、燃焼排ガスを流動床上部のフリーボードを通して
   排出させるようにした流動床燃焼装置において、フリー
   ボードの一部に、被燃焼物供給口が開設される部分の炉
   壁周囲を取り囲み、かつ、下方を流動床に臨ませて形成
   した被燃焼物供給室を設け、この室に臨む炉壁の前記被
   燃焼物供給口と離れた異なる位置にガス排出口を設け、
   このガス排出口と前記空気室とをガス循環管路で連結し
   たことを特徴とする流動床燃焼装置。