JPH0718542B2 - 流動層温度制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は流動層ごみ焼却炉の運転方法に係り、特に間
欠運転を好適に行なわせる流動層の温度制御方法に関す
る。

＜従来の技術及びその問題点＞ 年々増加の一途を辿る都市ごみは従来ストーカ式焼却炉
で焼却処理されて来たが、最近になつて流動床（層）式
焼却炉が採用され始めた。故障が少ないこと、焼却灰が
乾いた状態で得られ未燃分が少ないこと、間欠運転に便
利なこと等が流動焼却炉の優れた点とされている。

流動床には粒径1mm程度の珪砂が流動用気体の供給をし
ていない所謂静置の状態で約1mの高さに充填され、これ
が流動化される。この流動層充填物の熱保有量が大きい
ことから停止後の炉内温度降下が緩やかで、准連続式と
呼ばれる間欠運転の炉には特に有利とされている。

ここで間欠運転とは一日当り例えば昼間８時間あるいは
16時間運転するような操作を言う。しかし従来の運転法
では種々の問題があり、更に改善を要する点も多い。

第１図に流動層ごみ焼却炉における燃焼空気供給位置と
炉内温度の関係を線図として示す。流動層炉１の下部に
設けられた流動層２へ、燃焼用一次空気５として流動化
空気が風箱３を介して供給される。流動層２上の空塔部
４へは可燃ガスの完全分解と冷却を兼ねて二次空気６が
供給される。これが通常のごみ流動層焼却炉の代表的操
作モードであり、第１図中にＡ曲線で示されるような温
度パターンをとる。Ａ曲線によつて炉底から炉頂に到る
炉内温度変化の状態を説明する。

炉底の風箱３より、流動化を兼ねた燃焼一次空気５が流
動層２へ供給される。このとき一次空気５は図示してい
ない押込ブロワによつて圧力変化された50℃前後に昇温
されている。場合によつては図示していない空気予熱器
により100〜250℃程度まで加熱されていることもある。

いずれにしても風箱３からの一次空気は流動層２内に流
入すると、流動媒体と接触して瞬時に流動層２と同一の
温度600〜700℃まで昇温される。

流動層２を出た空気は流動層２内もしくは空塔部４で気
化したごみの中の可燃分よりの可燃性ガスと接触して燃
焼反応を起こし炉頂に向うに従つて温度上昇し、次いで
炉頂近くの二次空気６の供給によつて可燃分の完全燃焼
により供給個所で最高温度（図中では900℃）となり混
合され温度の平均化がされ、冷却され（図中では800
℃）で炉外へ流出する。

Ａ曲線に示されるように、流動層炉による従来のごみ焼
却の運転操作モードには下記のような欠点があつた。

まず流動層の温度はごみ焼却の場合、流動層上の燃焼ガ
スと流動媒体粒子の対流伝熱及び輻射伝熱によつて支配
される。ごみの流動焼却の場合は一次空気量は過剰空気
率にして0.9〜1.1程度が供給され、それ以上の必要分は
二次空気６として供給されるが、このような条件下では
Ａ曲線となる。このモードでは流動層温度は600〜700℃
程度にしか保持できず次の理由から流動層炉の欠点とさ
れていた。

流動層式ごみ焼炉は准連続式と称して一日当り８〜16時
間運転されるバツチ式のものが多く、翌日の炉スタート
のことを考えると流動層温度は高い方が良く、750〜850
℃であれば翌日スタート時の層温は600℃以上であり、
油助熱をすることなく直ぐにごみを投入して定常運転に
入れる利点がある。しかし流動層運転温度が600〜700℃
の時は翌日層温は500℃以下に降下してしまう。この場
合には層温度600〜650℃まで油助熱による昇温作業が必
要となる。これが第１の欠点である。

最近になつてごみ焼却の新しい公害要素としてダイオキ
シン等の問題が発生して来た。ダイオキシンの毒性には
極めて激しいものがあるが、熱的には不安定で800℃以
上では容易に分解することが知られており、反応（滞
留）時間も１秒程度で十分であることも知られている。
ごみ焼却におけるダイオキシン問題はガス側のフライア
ッシュ及び燃焼残渣（焼却灰）に関係する。反応温度が
低いと発生しやすいと言われ、実際にも確認されてい
る。

これらの欠点を除く目的で、流動層直上部に高圧噴射空
気の供給を行ない、第１図に示したＢ曲線の運転を行な
わさせるものである。

＜発明の目的＞ 本発明は従来の流動層ごみ焼却炉の運転操作上の欠点を
なくし、運転停止前の流動層温度を高く保持し、間欠運
転を容易にし且つ経済性を計り、ダイオキシン等の発生
を抑制する技術に関する。

＜手段の概要＞ 要するにこの発明は、流動層炉でごみを焼却する方法に
おいて、流動層上面の粒子稀薄層に圧力空気を二次空気
の一部とし空気過剰係数相当で0.1〜0.3の量を噴出供給
することを特徴とする流動層温度制御方法である。

＜実施例＞ 本発明の一実施例を第１図を用いて説明する。流動層直
上部に高圧噴射空気供給口７を設け、これより比較的少
量の高圧空気を噴射供給することにより流動層直上部を
高温に保持し、流動媒体粒子との対流及び輻射伝熱を活
発にし、流動層温度を従来運転法に比較して高温に保持
し、間欠運転を容易ならしめ、ダイオキシン等の完全分
解を計る。

第１図中のＢ曲線が本運転方法による炉内温度曲線であ
る。流動層炉へ供給されたごみ中可燃分は流動層内もし
くは層直上で速やかに気化（ガス化）し流動層下方から
の空気によつて着火燃焼する。通常都市ごみはその熱量
によつて異なるが、過剰空気率1.2〜2.5の範囲で燃焼処
理される。この中、一次燃焼空気としての流動化空気は
前記の如く0.9〜1.1の範囲で供給される。従つて二次空
気としては過剰空気率にして0.1〜1.6相当分が流動層上
部の空塔部４へ供給される。しかし二次空気を本発明の
如く流動層直上部に全量供給すると、二次空気の供給量
が過剰空気率で0.4を超過する点近辺から、ガス温度が
局部的に高くなり、NOx濃度が急激に上昇するという欠
点があつた。

流動層の見掛け比重は、流動粒子が珪砂の場合、約１で
ある。従つて空気の可燃分の気化したガス体との接触
は、通常の気体が充満した空間と比較して、流動層の場
合は悪い。いいかえれば流動層内に存在する空気中の酸
素が、全量気化ガスと反応することは不可能である。こ
れが原因となつて第１図中のＡ曲線に示される如く、流
動層温度が低い結果となり、層上へ出てから、空塔部で
反応して温度が上昇することとなる。

この欠点を除くために本発明では、流動層直上部の粒子
希薄層８へ空気を供給し、更にこれを高圧で供給するこ
とにより、流動層からの空気と気化した可燃性ガスとを
混合させて十分に反応させ、Ｂ曲線の温度を上昇させ、
流動層を燃焼火炎の輻射熱で加熱し流動層温度を高く80
0℃以上に保持する。また流動層の上面は水面のように
気体との間に明確に区画されているものではなく、流動
層から飛び跳ねた粒子が沸騰水のように踊つており所謂
希薄層８を形成している。この飛び跳ねた粒子が噴出空
気による高温ガスと直接接触し昇温し、再び重力で流動
層に戻り層温を高める効果を奏するものである。

このような圧力空気の供給と粒子の運動は下記の効果を
もたらすものである。

希薄層は粒子の濃度が薄いから圧力空気の供給と焼却
物の燃焼で層温は上り、従って粒子も高温となる。

重力で流動層に戻つた粒子は層温を高め、また跳ね上
り粒子希薄層を高温に維持する。

この高温雰囲気は公害物質の発生を防止し、高い層温
は装置の再起動を容易にする。

また噴射空気を空気過剰率0.1〜0.3と少なくすることは
NOxの発生を抑制する。

この操作によつて流動層温度を750℃以上に保持するこ
とが極めて容易となる。

流動層温度を高く保つことの利点は、間欠運転の場合、
翌日も流動層温度を油を燃焼させて加温することなく運
転に入れることである。

＜発明の効果＞ 本発明を実施することにより、日常運転の起動停止であ
る所謂間欠運転において、温度降下が少なく起動に際し
直接ごみを供給しても容易に起動でき、所燃燃料を不要
とする。

また流動層より抜き出す焼却灰中のダイオキシン等の猛
毒性物質は高温により完全に分解できる。更に流動層上
ガス温度を瞬時に高温にすることにより、高温ガス中の
フライアッシュ滞留時間を長くして、その中に含有され
るダイオキシン等の分解の完全化が計れる等の特長があ
る。

なお流動媒体に石灰石粒子を用いて脱硫を行なう場合、
脱硫反応の最適温度は800〜850℃にあることはこの発明
の効果として特記すべきことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は空気供給位置と炉内温度の関係を示す線図であ
る。 １……流動層炉、２……流動層 ３……風箱、４……空塔部 ５……一次空気、６……二次空気 ７……噴射空気

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流動層炉でごみを焼却する方法において、
   流動層上面の粒子稀薄層に圧力空気を二次空気の一部と
   し空気過剰係数相当で0.1〜0.3の量を噴出供給すること
   を特徴とする流動層温度制御方法。
2. 【請求項２】流動層温度を800℃以上に保持し間欠運転
   をすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の流
   動層温度制御方法。