JPH07110122A - 流動床燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水分の多い焼却物を投入しても燃焼状態を悪
化させずに焼却することができる。また、不燃物が熱交
換器２３に絡みつくことがなく、熱交換器２３の腐食が
少なく、窒素酸化物の発生量は少なく、負荷追従性を向
上させる。 【構成】 上下に流通穴があけられた炉内隔壁２２を設
けて炉内を燃焼室７１と乾燥室７３又は熱交換室７２と
に区画し、風箱１３も風箱仕切板６５を設けて仕切り、
仕切られた各風箱に燃焼室７１と乾燥室７３又は熱交換
室７２とにそれぞれ流動用空気を調節可能に供給するよ
うに空気管路をそれぞれ設け、炉内隔壁２２にあけられ
た流通穴を通って燃焼室７１と乾燥室７３又は熱交換室
７２との間を循環する流動媒体の循環量を調節する流動
媒体循環調節手段を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ごみ，汚泥，産業廃
棄物等を燃焼させ焼却するとともに、発生する熱エネル
ギーを回収利用するようにした流動床焼却炉又は流動床
ボイラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の流動床焼却炉を示す。炉体
１１の下部には、空気分散板１２の下に風箱１３があ
り、図の右側には焼却物フィーダ１４が設けられ、上部
には廃熱ボイラ３２が設けられている。炉内に流動媒体
を投入し、流動用空気６７を風箱１３内に送入して空気
分散板１２から炉内に噴出させると、流動媒体は流動状
態となって流動層部３４を形成する。焼却物フィーダ１
４で焼却物５１を投入して加熱着火すれば焼却物は燃焼
する。流動層部３４から上昇した未燃ガスは空層部（フ
リーボード）３３で燃焼する。燃焼により高温となった
ガスは、廃熱ボイラ３２を加熱して排ガス５９として排
出される。この加熱によりボイラ給水６０は発生蒸気６
１となって図示しない熱利用装置又は動力発生装置に供
給される。

【０００３】図７は従来の流動床ボイラを示す。炉体１
１の下部には、空気分散板１２の下に風箱１３があり、
図の左側には焼却物フィーダ１４が設けられている。流
動層部３４内には熱交換器２３が設けられ、図の右部に
は蒸気ドラム２５，２次過熱器２６，１次過熱器２７及
び給水予熱器２８が設けられている。炉内に流動媒体を
投入し、流動用空気６７を風箱１３内に送入して空気分
散板１２から炉内に噴出させると、流動媒体５２は流動
状態となって流動層部３４を形成する。焼却物フィーダ
１４で焼却物５１を投入して加熱着火すれば焼却物は燃
焼する。未燃ガスは空層部３３で燃焼する。燃焼により
高温となったガスは、前記蒸気発生装置を加熱して排ガ
ス５９として排出される。この加熱によりボイラ給水６
０は発生蒸気６１となって図示しない熱利用装置又は動
力発生装置に供給される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の流動床燃焼装置
は上記のようであるが、図６に示す流動床焼却炉では、
汚泥等の水分の多い焼却物を投入した場合、流動層部３
４内では水分の蒸発が先行して熱を奪うため、流動層部
３４内の温度を燃焼継続可能な温度に維持するためには
助燃料が必要となる。ところが、空層部３３内では流動
層部３４で気化した可燃ガスが燃焼するため温度が高く
なり、排ガスの持ち出す熱量が大きく熱経済性が悪い。
また、窒素酸化物の発生量も多い。というような課題が
あった。

【０００５】また、図７に示す流動床ボイラでは、
（１）不燃物を含む焼却物を投入した場合、不燃物が熱
交換器２３に絡みつき、流動層部３４内の流動を阻害し
て燃焼状態を悪化させる。（２）空気分散板１２から噴
出する高速の空気により流動媒体等が熱交換器２３に激
しく衝突するため、熱交換器２３が摩耗腐食する。
（３）流動層部３４内を還元性雰囲気にすれば熱交換器
２３の腐食が激しく、酸化性雰囲気にすれば窒素酸化物
の発生量が増加する。（４）熱交換器２３での熱交換量
の調整が困難なため、流動層部３４内の温度を一定に保
持することが難しい。（５）熱交換器２３での熱交換量
の変化速度が小さいので負荷追従性が悪い。（６）大き
な熱交換器２３を設置すると流動層部３４内の流動が悪
くなり燃焼状態が悪化する。というような課題があっ
た。

【０００６】この発明は上記課題を解消するためになさ
れたもので、流動床焼却炉では、水分の多い焼却物を投
入しても、流動層部内の温度が下がって燃焼状態が悪化
するようなことがなく、助燃料が不必要であり、熱経済
性が良く、窒素酸化物の発生量も少ない流動床燃焼装置
を得ることを目的とする。

【０００７】また、流動層部内に熱交換器を設けた流動
床ボイラでは、不燃物等が熱交換器に絡みつくことがな
く、熱交換器の摩耗腐食が少なく、窒素酸化物の発生量
が少なく、熱交換器での熱交換量の調整が容易で、負荷
追従性が優れ、流動層部内の温度を一定に保持すること
が容易で、大きな熱交換器を設置しても流動層部内の流
動が悪化することがない流動床燃焼装置を得ることを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る第１の流
動床燃焼装置は、流動層の上層部及び底層部に流通穴が
あけられた炉内隔壁を設けて流動床炉内を燃焼室と乾燥
室とに区画し、前記炉内隔壁の下方に風箱内を仕切る風
箱仕切板を設け、この風箱仕切板で仕切られた各風箱に
前記燃焼室と前記乾燥室とにそれぞれ流動用空気を調節
可能に供給するように流動用空気管路をそれぞれ設け、
前記乾燥室内に焼却物を投入するように焼却物投入装置
を設け、前記炉内隔壁にあけられた流通穴を通って前記
燃焼室と前記乾燥室との間を循環する流動媒体の循環量
を調節する流動媒体循環調節装置を設けたものである。

【０００９】また、この発明に係る第２の流動床燃焼装
置は、流動層の上層部及び底層部に流通穴があけられた
炉内隔壁を設けて流動床炉内を燃焼室と熱交換器を設け
た熱交換室とに区画し、前記炉内隔壁の下方に風箱内を
仕切る風箱仕切板を設け、この風箱仕切板で仕切られた
各風箱に前記燃焼室と前記熱交換室とにそれぞれ流動用
空気を調節可能に供給するように流動用空気管路をそれ
ぞれ設け、前記燃焼室内に焼却物を投入するように焼却
物投入装置を設け、前記炉内隔壁にあけられた流通穴を
通って前記燃焼室と前記熱交換室との間を循環する流動
媒体の循環量を調節する流動媒体循環調節装置を設けた
ものである。

【００１０】

【作用】この発明における第１の流動床燃焼装置の流動
床炉内は、流通穴があけられた炉内隔壁により燃焼室と
乾燥室とに区画されており、燃焼室と焼却物が投入され
る乾燥室とには、風箱仕切板で仕切られた各風箱からそ
れぞれ適量の流動用空気を調節して供給すれば、焼却物
の燃焼又は乾燥がそれぞれ適当に調節され、それぞれ良
好な状態となる。また、炉内隔壁にあけられた流通穴を
通って燃焼室と乾燥室との間を循環する流動媒体の循環
量を、流動媒体循環調節装置により適当に調節すれば、
水分の多い焼却物を投入して乾燥室の温度が下がって
も、燃焼室内の温度は直ちには下がらず、良好な燃焼状
態を維持させることができるので、助燃料が不必要であ
り、熱経済性が向上する。

【００１１】また、この発明における第２の流動床燃焼
装置の流動床炉内は、流通穴があけられた炉内隔壁によ
り、焼却物が投入される燃焼室と、熱交換器が設けられ
た熱交換室とに区画されているので、主な燃焼は燃焼室
で行われ、熱交換は熱交換室で行われるが、燃焼室と熱
交換室とには、風箱仕切板で仕切られた各風箱からそれ
ぞれ適量の流動用空気を調節して供給することにより、
燃焼又は熱交換がそれぞれ適当に調節される。また、炉
内隔壁の流通穴を通って燃焼室と熱交換室との間を循環
する流動媒体の循環量を流動媒体循環調節装置により調
節することにより、燃焼室の燃焼状態が適当に調節され
るとともに、熱交換器での熱交換量の調整が容易で、負
荷追従性が優れ、流動層部内の温度を一定に保持するこ
とが容易で、大きな熱交換器を設置しても流動層部内の
流動が悪化することはなく良好な燃焼状態を維持する。
また、不燃物等が熱交換器に絡みつくことがなく、適量
の流動用空気を供給し、燃焼室と熱交換室との雰囲気を
それぞれ調整することにより、熱交換器の摩耗腐食は少
なく、窒素酸化物の発生量は少なくなる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明の第１実施例による流動床焼却装
置を示す。図１において、１１は炉体であり、炉体１１
で囲まれた炉内の下半部は、図の左側の燃焼室７１と図
の右側の乾燥室７３とに区画するように炉内隔壁２２が
設けられている。炉内の底部には燃焼室空気分散板１２
ａ及び乾燥室空気分散板１２ｃが設けられている。空気
分散板１２ａ，１２ｃの下には、炉内隔壁２２の直下に
設けられた風箱仕切り板６５で仕切られてそれぞれ燃焼
室用風箱１３ａ及び乾燥室用風箱１３ｃが設けられてい
る。炉体１１の図の右側には乾燥室７３内に焼却物５１
を投入するように焼却物フィーダ１４が設けられてい
る。

【００１３】図１に示すように、炉内には所定量の流動
媒体５２が投入され、各空気分散板１２ａ及び１２ｃ上
の炉内下部には流動する流動媒体５２によって燃焼室流
動層部３４ａ及び乾燥室流動層部３４ｃがそれぞれ形成
される。炉内の流動層部３４より上部には空層部（フリ
ーボード）３３が形成される。空気分散板１２ａ及び１
２ｃには炉内に流動用空気を噴出させる流動用空気噴出
口５３ａ及び５３ｃがそれぞれ配設されている。燃焼室
用風箱１３ａ及び乾燥室用風箱１３ｃに適量の流動用空
気６７を送るように、流動用空気管路６３ａ及び６３ｃ
がそれぞれ設けられ、各管路６３ａ，６３ｃには流動用
空気量を調節するためにダンパ６４ａ及び６４ｃがそれ
ぞれ設けられている。

【００１４】図１に示すように、炉内隔壁２２には、流
動媒体等が適当に流通循環するように、流動層底層部流
通穴２２ａ，流動層上層部流通穴２２ｂ及び上部流通穴
２２ｃがあけられている。なお、炉内隔壁２２のうち、
流動層上層部流通穴２２ｂより上の部分は無くてもよ
い。この場合、上部流通穴２２ｃと称すべきものも勿論
無い。流動層底層部流通穴２２ａには、流動媒体循環調
節ノズル２４が流動媒体循環調節空気６２を乾燥室７３
から燃焼室７１に向けて噴出するように設けられてお
り、流動媒体循環調節ノズル２４には、流動媒体循環調
節空気６２を送るように循環調節空気管路７５及び循環
調節空気弁７６が連結して設けられている。炉体１１の
上部には廃熱ボイラ３２が設けられており、ボイラ給水
管系６０及び発生蒸気管系６１が接続して設けられてい
る。

【００１５】図１に示すように、空気分散板１２ａ，１
２ｃは、少なくとも乾燥室空気分散板１２ｃは、傾斜さ
せて形成され、傾斜した最低部には不燃物抜き出し管路
１５が形成されている。なお、炉体１１及び炉内隔壁２
２の全部又は一部は、伝熱管を並べてフィン板で連結し
たパネル構造として、強度，剛性を確保するとともに、
炉内の熱を吸収させて熱効率を向上させるようにしてい
る。

【００１６】次に、図１に示す流動床焼却装置の動作に
ついて説明する。この流動床焼却装置は、焼却物を先ず
乾燥室７３で乾燥させ、次に燃焼室７１で燃焼させるよ
うにすることにより、汚泥等の水分の多い焼却物でも助
燃料を必要とすることなく焼却することができるもので
ある。図示しない流動媒体供給装置で流動媒体５２を炉
内に所定量投入し、流動用空気６７を、管路６３ａ及び
６３ｃに設けられているダンパ６４ａ及び６４ｃにより
調節して、燃焼室用風箱１３ａ及び乾燥室用風箱１３ｃ
内にそれぞれ適量を供給し、空気分散板１２ａの流動用
空気噴出口５３ａ及び空気分散板１２ｃの流動用空気噴
出口５３ｃから、燃焼室７１及び乾燥室７３内にそれぞ
れ適量の流動用空気６７を噴出させて流動媒体５２を流
動状態にする。次に、焼却物５１を焼却物フィーダ１４
で乾燥室７３内に投入し、図示しない起動着火装置で加
熱，着火させて焼却物を燃焼させる。流動用空気噴出口
５３ａ及び５３ｃから噴出する流動用空気６７ａ，６７
ｃにより流動媒体は、炉内下部で流動状態となり燃焼室
流動層部３４ａ及び乾燥室流動層部３４ｃを形成する。
投入された焼却物５１は流動層部３４上又は内で流動し
ながら、乾燥し燃焼する。

【００１７】次に、図１に示す流動媒体循環調節手段の
動作について説明する。図示しない送風装置により流動
媒体循環調節空気６２を図の下右から、循環調節空気弁
７６により通気量を調節して循環調節空気管路７５を通
して送れば、適量の流動媒体循環調節空気６２が、炉内
隔壁２２の流動層底層部流通穴２２ａに設けられている
流動媒体循環調節ノズル２４により、乾燥室７３から燃
焼室７１へ向けて噴出する。この噴出する流動媒体循環
調節空気６２のインジェクション作用によって、乾燥室
流動層部３４ｃの底部の流動媒体は、流動層底層部流通
穴２２ａを通って燃焼室流動層部３４ａへ移動する。そ
のため、流動層の高さが高くなった燃焼室流動層部３４
ａの流動媒体は、流動層上層部流通穴２２ｂを通って乾
燥室流動層部３４ｃへ移動する。このように、流動媒体
は乾燥室７３と燃焼室７１とを循環する。この流動媒体
の循環量は、循環調節空気弁７６を操作して流動媒体循
環調節ノズル２４から噴出する流動媒体循環調節空気６
２の勢いを調節することにより、所望のように調節する
ことができる。

【００１８】図１において、焼却物５１は乾燥室７３内
に投入されるが、水分の多い焼却物５１を投入すれば、
水分の蒸発が先行して蒸発熱をとられるため、乾燥室７
３内の温度は高くならない。しかし、前述のように、流
動媒体が、燃焼室７１と乾燥室７３との間で、流動層底
層部流通穴２２ａと流動層上層部流通穴２２ｂとを通っ
て矢印のように循環するので、乾燥室７３内で焼却物か
ら揮発した可燃ガス，軽い小さい焼却物等は燃焼室７１
内に入って燃焼するので、燃焼室７１内は比較的高温に
なる。この燃焼室７１内の高温の流動媒体が乾燥室７３
内に循環することにより、乾燥室７３内の温度はある程
度に維持され、焼却物の水分の蒸発を促進する。投入さ
れる焼却物５１の量や水分等に応じて、流動用空気６７
の燃焼室７１と乾燥室７３との供給量を、ダンパ６４
ａ，６４ｃを調節して、それぞれ適量になるように加減
するとともに、燃焼状態に応じて流動媒体循環調節空気
６２を循環調節空気弁７６により調節して流動媒体循環
調節ノズル２４からの空気噴出速度を変えることによ
り、燃焼室７１と乾燥室７３との間の流動媒体の循環量
を調節して運転状態を良好に維持することができる。

【００１９】なお、図１において、乾燥室７３内のガス
及び燃焼室７１内のガスは、上部流通穴２２ｃを通過し
て流通する。流動層部３４内で燃焼しなかった未燃ガス
は空層部３３で燃焼する。空層部３３の燃焼排ガスは廃
熱ボイラ３２を通過して排ガス５９として排出される。
廃熱ボイラ３２はこの排ガス５９の熱を吸収してボイラ
給水６０に熱エネルギーを加えて発生蒸気６１を発生さ
せ、図示しない熱利用装置又は動力発生装置に供給す
る。なお、不燃物は、流動媒体の一部と一緒に不燃物抜
き出し管路１５を通って落下し、この焼却装置系外に排
出される。

【００２０】次に、図２に示すこの発明の第２実施例に
よる流動床焼却装置について説明する。図２において、
１１は炉体であり、炉内は、炉内隔壁２２により燃焼室
７１と乾燥室７３とに区画され、各流動層部３４ａ及び
３４ｃが形成される。炉内隔壁２２には、流動媒体等が
適当に流通循環するように、流動層底層部流通穴２２ａ
及び流動層上層部流通穴２２ｂがあけられている。風箱
１３も風箱仕切り板６５により燃焼室用風箱１３ａと乾
燥室用風箱１３ｃとに区画され、空気分散板１２に流動
用空気噴出口５３ａ，５３ｃが設けられ、ダンパ６４
ａ，６４ｃを有する流動用空気管路６３ａ，６３ｃが設
けられていることは図１に示す実施例と同様である。

【００２１】図２においては、図１に示す流動媒体循環
調節ノズル２４に代わる流動媒体循環手段として、炉内
隔壁２２及び風箱仕切り板６５に近い箇所の空気分散板
１２に、循環調節空気噴出孔５５ａ，５５ｃを設け、風
箱１３もそのための仕切り板６５ａ，６５ｃを設け、循
環調節空気弁７６ａ，７６ｃを有する循環調節空気管路
７５ａ，７５ｃをそれぞれ設けた。

【００２２】次に、図２に示す実施例の動作について説
明する。炉内に流動媒体を投入し、流動用空気管路６３
ａ，６３ｃを通して、ダンパ６４ａ，６４ｃで通気量を
調節して風箱１３ａ，１３ｃへ流動用空気を送り、流動
用空気噴出口５３ａ，５３ｃから流動用空気６７ａ，６
７ｃを噴出させれば、流動媒体は流動状態となって各流
動層部３４ａ，３４ｃを形成する。

【００２３】次に、図２において、循環調節空気管路７
５ａ，７５ｃを通して循環調節空気弁７６ａ，７６ｃに
より通気量を調節して循環調節空気噴出孔５５ａ，５５
ｃから循環調節空気６２ａ，６２ｃを噴出させれば、こ
の噴出する循環調節空気６２ａ，６２ｃのインジェショ
ン作用により、流動層底層部流通穴２２ａを通って流動
媒体は乾燥室流動層部３４ｃから燃焼室流動層部３４ａ
へ移動する。これにともない、流動層上層部流通穴２２
ｂでは、燃焼室流動層部３４ａから乾燥室流動層部３４
ｃへ流動媒体が移動して循環する。各流動媒体循環調節
空気６２ａ，６２ｃの噴出量又は噴出速度を、独立に調
節することにより、流動媒体の循環量を調節することが
できる。

【００２４】なお、図２において、各流動媒体循環調節
空気６２ａ，６２ｃの噴出方向は、例えば、主として図
の左方へ噴出するように形成してもよい。また、流動媒
体循環量の調節範囲によっては、循環調節空気噴出孔５
５ａ，５５ｃのいずれか一方を省略してもよい。また、
図１に示す流動媒体循環調節ノズル２４を併用してもよ
い。

【００２５】図３はこの発明の第３実施例である流動床
ボイラを示す。図３において、１１は炉体であり、炉体
１１の底部には空気分散板１２の下に風箱１３が設けら
れている。空気分散板１２の上には炉内隔壁２２が設け
られ、炉内隔壁２２は炉内を図の左側の燃焼室７１と図
の右側の熱交換室７２とに区画している。燃焼室７１内
に焼却物５１及び流動媒体５２を投入するように図示し
ない投入装置がそれぞれ設けられ、熱交換室７２内には
蒸気発生装置の一部である熱交換器２３が設けられてい
る。炉内隔壁２２には、流動層底層部流通穴２２ａ，流
動層上層部流通穴２２ｂ及び上部流通穴２２ｃがあけら
れている。なお、炉内隔壁２２のうち、流動層上層部流
通穴２２ｂより上の部分は無くてもよい。この場合、上
部流通穴２２ｃと称すべきものも勿論無い。これらの流
通穴の大きさは、後述のように流動媒体の循環が適当に
行われるように決定されている。風箱１３内も、炉内隔
壁２２の下方の箇所に設けられた風箱仕切り板６５によ
り、燃焼室用風箱１３ａと熱交換室用風箱１３ｂとに区
画されている。

【００２６】図３に示すように、少なくとも燃焼室空気
分散板１２ａは図の左方へ下がるように傾斜させて形成
され、空気分散板１２上の図の左端から不燃物抜き出し
管路１５が下方へ設けられ、不燃物抜き出し管路１５の
下端は排出用空気５５によって動作するニューマチック
バルブ１６に連結され、ニューマチックバルブ１６の先
端は分離部１７に連結され、分離部１７には不燃物５４
を排出する不燃物排出管路６６及び流動媒体返送管１８
が連結され、流動媒体返送管１８の端末はサイクロン１
９に連結されている。サイクロン１９の上端中央から炉
内へ連通する炉内供給空気管２１が設けられ、サイクロ
ン１９の下端から炉内へ流動媒体５２を投入する流動媒
体再投入管２０が設けられている。

【００２７】図３に示すように、送風機３０から分離部
１７に送る分離用空気５６及び搬送用空気５７を送る管
路が設けられている。また、送風機３０から空気予熱器
３１を通して、ダンパ６４ａを経て燃焼室用風箱１３ａ
へ供給する流動用空気管路６３ａが設けられ、ダンパ６
４ｂを経て熱交換室用風箱１３ｂへ供給する流動用空気
管路６３ｂが設けられている。また、炉内の空層部３３
に供給する空層部燃焼用空気管路５８が高さの異なる位
置に図では３箇所に設けられている。

【００２８】図３に示すように、空層部３３の右側に
は、排ガス５９の熱エネルギーを回収するため、廃熱回
収装置が設けられており、蒸気発生装置の一部を構成し
ている。蒸気発生装置として、前記熱交換器２３が熱交
換室７２内に設けられ、炉体１１の上端部には蒸気ドラ
ム２５が設けられ、高温ガスの通路に、２次過熱器２
６，１次過熱器２７及び給水予熱器２８が設けられてい
る。また、空気予熱器３１が設けられている。ボイラ給
水６０は給水予熱器２８に入り、蒸気ドラム２５，１次
過熱器２７，減温器２９，２次過熱器２６を経て発生蒸
気６１となって、図示しない動力発生装置等に供給され
る各管路が順次設けられている。熱交換器２３と蒸気ド
ラム２５とを連結する図示しない管路も当然設けられて
いる。なお、炉体１１，炉内隔壁２２は伝熱管を並べた
パネル構造として、強度，剛性を確保すると同時に、炉
内の熱を吸収させて熱効率を向上させるようになってい
る。

【００２９】図４及び図５は流動媒体循環調節手段の実
施例を示す。図４に示す流動媒体循環調節手段では、炉
内を燃焼室７１と熱交換室７２とに区画する炉内隔壁２
２の流動層底層部流通穴２２ａに、熱交換室７２から燃
焼室７１へ向けて流動媒体循環調節空気６２を噴出させ
るように流動媒体循環調節ノズル２４が設けられてい
る。流動媒体循環調節ノズル２４は、流動媒体循環調節
空気６２の噴出量，噴出速度が調節可能である。流動媒
体は、ノズル２４から噴出する流動媒体循環調節空気６
２に随伴誘導されて流動層底層部流通穴２２ａを通っ
て、熱交換室７２から燃焼室７１へ移動する。また、燃
焼室７１から流動層上層部流通穴２２ｂを通って熱交換
室７２へ移動する。このように、ノズル２４から噴出す
る流動媒体循環調節空気６２によって、燃焼室７１と熱
交換室７２とに流動媒体を循環させるようになってい
る。

【００３０】図５に示す流動媒体循環調節手段では、図
４に示す流動媒体循環調節ノズル２４に代わる流動媒体
循環手段として、炉内隔壁２２の下部近くの箇所の燃焼
室７１側及び熱交換室７２側双方の炉底の空気分散板１
２に、循環調節空気噴出孔５５ａ，５５ｂを設け、風箱
１３にも、そのための仕切り板６５ａ，６５ｂを設け、
循環調節空気弁７６ａ，７６ｂを有する循環調節空気管
路７５ａ，７５ｂをそれぞれ設けた。図４及び図５にお
いて、上記事項以外の構成は図３に示すものと同様であ
る。

【００３１】次に、図３，図４及び図５に示す流動床ボ
イラの動作について説明する。この流動床ボイラの動作
の基本的な特徴は、主な燃焼は燃焼室７１で行われ、熱
交換は熱交換室７２でそれぞれ独立に最適状態で行われ
ることである。

【００３２】図３において、送風機３０から、ダンパ６
４ａ，６４ｂを経て流動用空気管路６３ａ，６３ｂによ
り燃焼室用風箱１３ａ及び熱交換室用風箱１３ｂ内へそ
れぞれ適量の流動用空気を供給する。送風量はダンパ６
４ａ，６４ｂにより調節することができ、通常、熱交換
室流動層部３４ｂより燃焼室流動層部３４ａの方が燃焼
のために多量の空気を必要とする。燃焼室用風箱１３ａ
及び熱交換室用風箱１３ｂ内に供給された流動用空気
は、空気分散板１２ａ，１２ｂの空気噴出孔５３（図
４，図５）からそれぞれ燃焼室７１，熱交換室７２内に
噴出する。この噴出する流動用空気により、燃焼室７１
内に投入された流動媒体及び焼却物は流動状態となる。
図示しない起動加熱着火装置により、焼却物は燃焼して
燃焼室７１内の下部には燃焼室流動層部３４ａが形成さ
れる。燃焼室７１内の上部には、流動媒体及び焼却物は
上昇しきれず、ガスと軽微な粉末のみがある空層部（フ
リーボード）３３となり、流動層部３４内で燃焼しきれ
なかった未燃ガスが燃焼する。空層部燃焼用空気管路５
８及び炉内供給空気管２１から供給される空気は、空層
部３３内の燃焼を促進し、完全燃焼を図り、熱効率を向
上させる。空層部３３内を燃焼しながら上昇した高温の
排ガスは、図の右側の流路に回り込み、２次過熱器２
６，１次過熱器２７及び給水予熱器２８を通過して、ボ
イラ給水６０から供給された水又は蒸気ドラム２５から
の蒸気を加熱して蒸気６１を発生させる。熱エネルギー
が与えられた発生蒸気６１は図示しない熱利用装置又は
動力又は電力発生装置に供給される。また、排ガス５９
は空気予熱器３１を通過して、送風機３０から炉内へ供
給される空気等を加熱して熱効率を向上させる。

【００３３】図３に示すように、炉内は炉内隔壁２２に
より燃焼室７１と熱交換室７２とに区画されており、焼
却物５１は燃焼室７１内に投入されるので、燃焼の大部
分は燃焼室７１内で行われる。そのため、通常、燃焼室
流動層部３４ａへの流動用空気噴出量及び速度は、熱交
換室流動層部３４ｂへのそれより大きく設定される。し
たがって、図４及び図５に矢印で示すように、流動媒体
は、流動層上層部流通穴２２ｂでは燃焼室７１から熱交
換室７２へ流動し、流動層底層部流通穴２２ａでは熱交
換室７２から燃焼室７１へ流動するというように循環が
生じる。

【００３４】さらに、図４では、流動媒体循環調節ノズ
ル２４が、流動層底層部流通穴２２ａに熱交換室７２か
ら燃焼室７１へ流動媒体循環調節空気６２を噴出するの
で、図４に矢印で示すように、流動層底層部流通穴２２
ａでは熱交換室７２から燃焼室７１へ流動し、流動層上
層部流通穴２２ｂでは燃焼室７１から熱交換室７２へ流
動する流動媒体の循環が加速される。この流動媒体循環
調節空気６２の噴出速度を調節することにより流動媒体
の循環量を調節することができる。なお、前記流動用空
気６７ａ，６７ｂの噴出量及び速度の差による自然循環
のみでも循環量が多すぎる場合は、流動媒体循環調節空
気６２を逆向きに噴出させるるようにすることもでき
る。また、循環調節空気６２の噴出方向が異なる複数の
ノズル２４を設けて、複数のノズル２４の使用を切り換
えるようにしてもよい。また、流通穴２２ａ，２２ｂの
一方又は両方に流通阻止物を挿入する構成とすることも
できる。なお、図３及び図４では、炉内隔壁２２が流動
層上層部流通穴２２ｂの上方にもあるので、熱交換室７
２内を上昇したガスは、上部流通穴２２ｃを通過して燃
焼室７１内のガスに合流する。

【００３５】図５では、流動媒体循環調節空気６２ａと
６２ｂとが、各々異なる流速で各流動層３４ａ，３４ｂ
内へ噴出することにより、流動媒体を矢印のように循環
させる。各流動媒体循環調節空気６２ａ，６２ｂの噴出
速度を調節することにより、流動媒体の循環量を調節す
ることが可能である。なお、流動媒体循環量の調整範囲
によっては、循環調節空気噴出孔５５ａ，５５ｂのいず
れか一方を省略してもよい。なお、図５では、炉内隔壁
２２は流動層部３４内のみに設けられてその上は何も無
いので、熱交換室７２から排出されるガスは、そのまま
燃焼室７１側のガスに合流する。

【００３６】なお、図４及び図５では、流動用空気６７
は空気分散板１２に多数設けた流動用空気噴出口５３か
ら噴出させるようになっているが、流動用空気の噴出手
段としては、図示した流動用空気噴出口５３に限定され
ず、現在公知である各種のノズルを用いることも可能で
ある。

【００３７】図３に示すように、燃焼室７１及び熱交換
室７２内で空気分散板１２上に落下した流動媒体及び不
燃物は、傾斜した空気分散板１２上を傾斜に従って図の
左方へ移動し、不燃物抜き出し管路１５内へ落下する。
不燃物抜き出し管路１５の下端部では、排出用空気５５
を射入することにより、流動媒体及び不燃物はニューマ
チックバルブ１６を通過して分離部１７に入る。分離部
１７では搬送用空気５７により押し上げられる流動媒体
等の小さい物は、流動媒体返送管１８を通ってサイクロ
ン１９へ送られ、大きい不燃物５４等は不燃物排出管路
６６から排出される。サイクロン１９では気体と固体が
分離され、気体は炉内供給空気管２１を経て炉内に供給
され、流動媒体５２等は流動媒体再投入管２０を経て炉
内に戻される。

【００３８】図３では、上記のように、不燃物の抜き出
し、不燃物と流動媒体との分離及び流動媒体の炉内返送
は、すべて、ニューマチック方式を示したが、既に公知
の他の方式、例えば、不燃物の抜き出しについては重力
式など、不燃物と流動媒体との分離についてはふるい
（フィルタ，シフタ）式など、流動媒体の炉内返送につ
いてはコンベア式などを採用することもできる。また、
これらの方式を組み合わせた装置とすることもできる。

【００３９】図３，図４及び図５に示すように、炉内は
炉内隔壁２２により燃焼室７１と熱交換器２３が設けら
れた熱交換室７２とに区画され、風箱１３も風箱仕切り
板６５により燃焼室用風箱１３ａと熱交換室用風箱１３
ｂとに仕切られ、ダンパ６４ａを有する流動用空気管路
６３ａとダンパ６４ｂを有する流動用空気管路６３ｂと
がそれぞれ連結されている。また、焼却物５１は燃焼室
７１内に投入されて燃焼する。流動媒体は、底層部流通
穴２２ａ及び上層部流通穴２２ｂを通過して、燃焼室７
１と熱交換室７２との間を循環する。その循環量は、図
４では、流動媒体循環調節ノズル２４によって噴出され
る流動媒体循環調節空気６２の噴出量又は噴出速度によ
って調節可能である。図５では、循環調節空気噴出孔５
５ａ，５５ｂから噴出する流動媒体循環調節空気６２
ａ，６２ｂの噴出量又は噴出速度によって調節可能であ
る。

【００４０】したがって、図３，図４及び図５におい
て、ダンパ６４ａを操作して、燃焼室用風箱１３ａを経
て空気分散板１２ａの流動用空気噴出口５３ａから噴出
する空気の量や速度を調節することにより、燃焼室７１
内の燃焼を所望の状態に調節することができる。また、
ダンパ６４ｂを操作して、熱交換室用風箱１３ｂを経て
空気分散板１２ｂの流動用空気噴出口５３ｂから噴出す
る空気の量や速度を調節することにより、熱交換室７２
内の温度等を所望の状態に調節することができる。さら
に、図４では、流動媒体循環調節ノズル２４から噴出す
る流動媒体循環調節空気６２の噴出量又は噴出速度を調
節することにより、また、図５では、循環調節空気噴出
孔５５ａ，５５ｂから噴出する流動媒体循環調節空気６
２ａ，６２ｂの噴出量又は噴出速度を調節することによ
り、流動媒体の循環量を調節することができ、流動媒体
の循環量を調節することにより、燃焼室７１内の燃焼を
所望の状態に調節しながら、熱交換室７２内の温度等を
所望の状態に調節することができる。すなわち、燃焼室
７１内の燃焼状態と、熱交換室７２内の温度等の状態
を、相互に関連させながら独立に各々最適状態に調整す
ることが可能である。

【００４１】以上のように、図３，図４及び図５におい
て、燃焼室７１と熱交換室７２とを相互に関連させなが
ら最適の状態にすることができるので、熱交換器２３で
の熱交換量の調整が容易で、負荷追従性が優れ、流動層
部３４内の温度を一定に保持することが容易な流動床ボ
イラが得られる。また、熱交換室７２内に大きな熱交換
器２３を設置しても、燃焼室７１への影響は少なく、燃
焼室流動層部３４ａ内の流動が悪化することはなく良好
な燃焼状態を維持する。また、焼却物５１は燃焼室７１
内に投入されて燃焼するので、不燃物等が熱交換器２３
に絡みつくようなことがない。また、流動用空気の噴出
速度は、燃焼室７１では大、熱交換室７２では小という
ように、それぞれ適量の流動用空気を供給し、また、燃
焼室７１と熱交換室７２との雰囲気をそれぞれ調整する
ことにより、熱交換器２３の摩耗腐食は少なく、窒素酸
化物の発生量は少なくすることができる。

【００４２】なお、図３において、燃焼負荷が低い場合
に、流動層部３４ａ，３４ｂの各々の一部分のみを流動
状態にするように、風箱１３ａ，１３ｂの各々を複数の
部屋に分割し、各部屋にそれぞれ独立の流動用空気管路
６３及びダンパ６４を設け、各部屋から噴出される流動
用空気６７を任意に調節可能とすることもできる。

【００４３】なお、図３，図４及び図５に示す流動床ボ
イラの説明において、流動媒体循環調節ノズル２４から
噴出させる流動媒体循環調節空気６２、循環調節空気噴
出孔５５ａ，５５ｂから噴出させる流動媒体循環調節空
気６２ａ，６２ｂ、ニューマチックバルブ１６で噴出さ
せる排出用空気５５、分離部１７で噴出させる搬送用空
気５７、送風機３０から空層部燃焼用空気管路５８で空
層部３３に供給する気体等は、空気であると説明した
が、空気の代わりに、この流動床ボイラから排出する排
ガス５９を用いるとか、排ガス５９を空気に混合したも
のを用いるとか、他のプラントから排出される可燃ガス
等を用いることもできる。

【００４４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、流通
穴を有する炉内隔壁を設けて炉内を燃焼室と乾燥室又は
熱交換室とに区画し、風箱も仕切って各室別に適量の流
動用空気を噴出させ、流動媒体の循環量を調節するよう
にしたので、流動床焼却装置では、水分の多い焼却物を
投入しても、乾燥と燃焼とが区画されるため、燃焼室内
の温度が下がることなく、助燃料が不必要であり、熱経
済性が高くなる。また、熱交換室内に熱交換器を設けた
流動床ボイラでは、不燃物等が熱交換器に絡みつくよう
なことがなく、熱交換器の摩耗腐食は少なく、窒素酸化
物の発生量は少なく、熱交換器での熱交換量の調整が容
易で、負荷追従性が優れ、流動層部内の温度を一定に保
持することが容易で、大きな熱交換器を設置することも
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例による流動床焼却装置の
縦断面図である。

【図２】この発明の第２実施例による流動床焼却装置の
縦断面図である。

【図３】この発明の第３実施例による流動床ボイラの縦
断面図である。

【図４】この発明の一実施例による流動媒体循環手段を
示す縦断面図である。

【図５】この発明の他の実施例による流動媒体循環手段
を示す縦断面図である。

【図６】従来の流動床焼却装置の縦断面図である。

【図７】従来の流動床ボイラの縦断面図である。

【符号の説明】

１１：炉体、 １２：空気分散板、 １３：風箱、１
４：焼却物フィーダ、 １５：不燃物抜き出し管路、１
８：流動媒体返送管、 １９：サイクロン、２０：流動
媒体再投入管、 ２２：炉内隔壁、２２ａ，２２ｂ，２
２ｃ：流通穴、２３：熱交換器、 ２４：流動媒体循環
調節ノズル、２５：蒸気ドラム、 ２６，２７：過熱
器、２８：給水予熱器、 ３０：送風機、３１：空気予
熱器、 ３２：廃熱ボイラ、３３：空層部、 ３４：流
動層部、３５：廃熱回収装置、５１：焼却物、 ５２：
流動媒体、５３：流動用空気噴出口、 ５４：不燃物、
５５：循環調節空気噴出孔、５８：空層部燃焼用空気管
路、６２：流動媒体循環調節空気、６３：流動用空気管
路、 ６４：ダンパ、６５：風箱仕切り板、 ６７：流
動用空気、７１：燃焼室、 ７２：熱交換室、 ７３：
乾燥室、７５：循環調節空気管路、 ７６：循環調節空
気弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西川 進 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式会 社横浜研究所内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動層の上層部及び底層部に流通穴があ
   けられた炉内隔壁を設けて流動床炉内を燃焼室と乾燥室
   とに区画し、前記炉内隔壁の下方に風箱内を仕切る風箱
   仕切板を設け、この風箱仕切板で仕切られた各風箱に前
   記燃焼室と前記乾燥室とにそれぞれ流動用空気を調節可
   能に供給するように流動用空気管路をそれぞれ設け、前
   記乾燥室内に焼却物を投入するように焼却物投入装置を
   設け、前記炉内隔壁にあけられた流通穴を通って前記燃
   焼室と前記乾燥室との間を循環する流動媒体の循環量を
   調節する流動媒体循環調節装置を設けたことを特徴とす
   る流動床燃焼装置。
2. 【請求項２】 前記流動媒体循環調節装置として、前記
   炉内隔壁の底層部流通穴に供給空気量が調節可能な流動
   媒体循環調節空気を吹き出すノズルを設けたことを特徴
   とする請求項１記載の流動床燃焼装置。
3. 【請求項３】 前記流動媒体循環調節装置として、前記
   燃焼室及び乾燥室の前記炉内隔壁下部に近い各炉底にそ
   れぞれ噴出空気量が調節可能な流動媒体循環調節空気噴
   出口を設けたことを特徴とする請求項１記載の流動床燃
   焼装置。
4. 【請求項４】 前記乾燥室の炉底が傾斜形状に形成さ
   れ、この傾斜炉底の最低部に不燃物抜き出し管路を設け
   た請求項１乃至３のいずれかに記載の流動床燃焼装置。
5. 【請求項５】 前記流動床炉の炉体及び／又は前記炉内
   隔壁が伝熱管により構成されたパネルにより一部又は全
   部が構成されている請求項１乃至４のいずれかに記載の
   流動床燃焼装置。
6. 【請求項６】 流動層の上層部及び底層部に流通穴があ
   けられた炉内隔壁を設けて流動床炉内を燃焼室と熱交換
   器を設けた熱交換室とに区画し、前記炉内隔壁の下方に
   風箱内を仕切る風箱仕切板を設け、この風箱仕切板で仕
   切られた各風箱に前記燃焼室と前記熱交換室とにそれぞ
   れ流動用空気を調節可能に供給するように流動用空気管
   路をそれぞれ設け、前記燃焼室内に焼却物を投入するよ
   うに焼却物投入装置を設け、前記炉内隔壁にあけられた
   流通穴を通って前記燃焼室と前記熱交換室との間を循環
   する流動媒体の循環量を調節する流動媒体循環調節装置
   を設けたことを特徴とする流動床燃焼装置。
7. 【請求項７】 前記流動媒体循環調節装置として、前記
   炉内隔壁の底層部流通穴に供給空気量が調節可能な流動
   媒体循環調節空気を吹き出すノズルを設けたことを特徴
   とする請求項６記載の流動床燃焼装置。
8. 【請求項８】 前記流動媒体循環調節装置として、前記
   燃焼室及び熱交換室の前記炉内隔壁下部に近い各炉底に
   それぞれ噴出空気量が調節可能な流動媒体循環調節空気
   噴出口を設けたことを特徴とする請求項６記載の流動床
   燃焼装置。
9. 【請求項９】 前記燃焼室の炉底が傾斜形状に形成さ
   れ、この傾斜炉底の最低部に不燃物抜き出し管路を設
   け、この不燃物抜き出し管路から排出された不燃物と流
   動媒体とを分離する分離装置を設け、分離した流動媒体
   を再び前記流動床炉内に還流する返送装置を設けたこと
   を特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の流動床
   燃焼装置。
10. 【請求項１０】 前記流動床炉の炉体及び／又は前記炉
    内隔壁が伝熱管により構成されたパネルにより一部又は
    全部が構成されている請求項６乃至９のいずれかに記載
    の流動床燃焼装置。
11. 【請求項１１】 流動床燃焼装置構造体内の排ガス流路
    に排ガスの廃熱を回収する廃熱回収部を設けたことを特
    徴とする請求項６乃至１０のいずれかに記載の流動床燃
    焼装置。