JPH07225001A - 過熱蒸気の回収方法及びその装置 - Google Patents

過熱蒸気の回収方法及びその装置

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JPH07225001A
JPH07225001A JP6039333A JP3933394A JPH07225001A JP H07225001 A JPH07225001 A JP H07225001A JP 6039333 A JP6039333 A JP 6039333A JP 3933394 A JP3933394 A JP 3933394A JP H07225001 A JPH07225001 A JP H07225001A
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JP
Japan
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superheated steam
fluidized bed
heat exchanger
fluidized
furnace
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JP6039333A
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English (en)
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Takahiro Oshita
孝裕 大下
Tetsuhisa Hirose
哲久 広勢
Ryuichi Ishikawa
龍一 石川
Kiyoshi Asai
浅井  清
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 HClガスによる高温腐食を発生させずに効
率的に熱交換器で高温蒸気を得ることができる過熱蒸気
の回収方法とその装置を提供する。 【構成】 腐食性成分を含む廃棄物又は該廃棄物を加工
した固形燃料を燃焼させる流動床燃焼炉又は流動床ボイ
ラ1の過熱蒸気の回収装置において、前記流動層燃焼室
の炉底3に高温の流動媒体抜出通路4を設け、該抜出通
路4の下部に熱交換器5を備え、該熱交換器5には過熱
蒸気管6と該蒸気管より下に散気手段7を配備したもの
であり、また、前記熱交換器5には過熱蒸気管6の下部
に蒸発管又は低圧給水加熱管10を設けてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、廃棄物の燃焼における
熱の回収方法に係り、特に、腐食性成分を含む都市ごみ
等の廃棄物を、流動床炉で燃焼させた際の高温の流動媒
体を利用した高温化した過熱蒸気の回収方法とその装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】都市ごみ、汚泥等の廃棄物を焼却する装
置には、省エネルギの観点から、燃焼排熱回収装置を設
けている。熱回収方式としては、空気予熱、温水回収あ
るいは熱気回収法等があるが、都市ごみ、高カロリ汚泥
等を焼却する比較的発熱量の高い廃棄物焼却装置におい
ては、熱回収装置として廃熱ボイラが付属され、回収蒸
気により発電を行なう例が多い。
【0003】回収蒸気により発電を行なう場合、蒸気タ
ービン側からみれば、蒸気としては過熱状態で蒸気温度
及び圧力は高いほど効率的である。しかし、現状ではH
Clガスによる高温腐食の点より過熱蒸気温度は制限さ
れている。一方、焼却装置での廃熱回収ボイラ形式につ
いてみると、従来の排ガス中に設置される廃熱ボイラに
代る新しい効率的な方法として、燃焼部を流動層にし、
その中に伝熱管を埋設して行なう方法がある。
【0004】流動床炉の流動媒体から熱回収する方法と
して、図5(特開昭57−166412号公報)、及び
内部循環型の図6(特願昭63−23757号)等が知
られており、これらはHCl等が多量に発生する燃焼室
内の腐食環境よりは、層内伝熱管が設置されている熱回
収室のHCl濃度が少なくなり、腐食環境は多少軽減さ
れると考えられる。しかしながら実際には水のような流
動特性をもつ流動層において、燃焼室側面で連通してい
る前記方式は、HClも流動媒体と共に移動するため、
過熱蒸気温度を450℃〜500℃程度まで上げること
は困難である。
【0005】そのため、図7(特公昭61−13533
号公報)では、流動層を連通させないように分割し、ボ
イラ蒸発水管と過熱蒸気管とを別々の流動層に埋設し、
過熱蒸気管を埋設した流動層に塩素含有量の少ない廃棄
物を供給するようにしたものであるが、本方式は廃棄物
を塩素含有量によって選別しなければならないという使
用者側の難かしさを持っている。
【0006】図8{「産業公害」Vol.29,No.
8,47〜61(1993)}は、外部循環形流動床ボ
イラの外部熱交換器付のものである。本形式はサイクロ
ンで循環粒子媒体(石灰石と灰を主とする流動砂)を捕
収して、外部熱交換器へ供給するため、ガス状のHCl
は排ガスと一緒にサイクロンから出ていき、外部熱交換
器中のHCl濃度は、図5,6,7の例より低くなる。
【0007】但し、この図8の方式には、下記の弱点が
ある。 熱回収室(外部熱交換器)から燃焼室へ戻る循環粒
子の連通口を流動層上部に設けているが、このことは、
熱回収室の流動媒体を激しく流動化させて水のような流
動特性をもたせてオーバーフローする形で粒子を燃焼室
へ戻すことになる。
【0008】すなわち、熱回収室の流動媒体は、層内伝
熱管と流動用空気によって冷却されているので、サイク
ロンから高温の粒子を供給しても瞬時に冷却されて中温
(500〜550℃位)に均質化されるのである。この
程度の温度域で、過熱蒸気温度を例えば500℃に上げ
ようとすると、給熱側(砂)と受熱側(過熱蒸気)の温
度差が小さくなるため、伝熱面積を増大する必要があ
る。
【0009】 腐食に影響を与える因子は複雑である
が、媒体中のCl濃度の大少もひとつの要素であると考
えられる。燃焼室の流動媒体とサイクロン捕集粒子のC
l濃度を測定した結果、流動媒体中のCl含有率約0.
1%に対し、サイクロン捕集粒子中のCl含有率は約
0.5%と5倍の濃度を示した。これは、サイクロン捕
集粒子の方が細かく、表面積が大きいために、粒子に付
着するClが増加するものと考えられる。
【0010】また、特開平5−223232号公報に
は、循環する流動媒体を水及び空気で冷却した後、流動
床炉に循環し、層内温度を制御するとともに、予熱され
た空気を二次空気として流動床炉に供給する方法が開示
されているが、この方法は流動床燃焼炉の層内温度を制
御することが目的であり、そのために循環媒体を空気で
冷やすことが必要となるものであり、そしてここで予熱
された空気を二次空気として火炉へ戻すものであり、過
熱蒸気については言及されていない。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来技術の問題点を解消し、廃棄物の焼却においてHCl
ガスによる高温腐食を発生させることなく効率的に熱交
換器で高温蒸気を得ることができる過熱蒸気の回収方法
とその装置を提供することを課題とするものである。
【0012】
【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、腐食性成分を含む廃棄物又は該廃棄物
を加工した固形燃料を、流動床燃焼炉又は流動床ボイラ
で燃焼して蒸気及び過熱蒸気を回収する方法において、
流動層燃焼室の炉底から高温の流動媒体を抜き出し、抜
き出した流動媒体が保有する熱量を利用して高温化した
過熱蒸気を取り出すこととしたものである。
【0013】また、本発明では、腐食性成分を含む廃棄
物又は該廃棄物を加工した固形燃料を燃焼させる流動床
燃焼炉又は流動床ボイラの過熱蒸気の回収装置におい
て、前記流動層燃焼室の炉底に高温の流動媒体抜出通路
を設け、該抜出通路の下部に熱交換器を備え、該熱交換
器には過熱蒸気管と該蒸気管より下に散気手段を配備す
ることとしたものである。
【0014】前記の回収装置において、熱交換器には過
熱蒸気管の下部に蒸気管又は低圧給水加熱器を設けても
よく、こうすることにより流動媒体からの熱回収率をよ
り高めることができる。また、熱交換器は、そこに設け
た散気手段によって、内部に流動層を形成でき、更に、
該散気空気は、該熱交換器の頂部に設けた排出口を二次
空気供給管に接続することによって、前記流動床炉の二
次空気として利用できる。
【0015】
【作用】本発明では、流動層燃焼室の下部炉底から高温
の流動媒体を抜き出し、該流動媒体の保有熱量を利用し
て過熱蒸気を高温化させることにより、次のような作用
をもつ。 燃焼室の炉底からの流動媒体抜出し通路において、
流動媒体抜出し装置による抜出し量に応じて、固定層の
状態で沈降してくるため、ガス状HClは上昇して抜け
ていき、熱回収室に達するころには、流動媒体中のHC
l濃度はほとんど皆無である。 サイクロン捕集粒子よりも粒径が粗いため、媒体中
のCl分が最も少ない。
【0016】また、熱交換器の流動媒体は下方から抜く
ために、散気空気は伝熱管と媒体との熱交換を促進及び
制御するためだけの量でよく、均質な流動層ではなく、
上層部が高温で、下部へ沈降移動する毎に、熱回収され
て低温になっていく温度勾配を持っているため、下記の
作用を持つ。
【0017】 最も高温にする必要のある過熱蒸気管
を層上部に設け、高温(700〜850℃)の流動媒体
から熱交換できるため、温度差を高くとることができ、
小さな伝熱面積で高温(500℃以上)の過熱蒸気を得
ることができる。 過熱蒸気管の下部に、蒸発管及び又は低圧給水加熱
器を設け、流動媒体からの熱回収率を高くすることがで
きる。なお、熱回収が終った流動媒体は、不燃物がある
ものは不燃物を除去した後火炉に戻される。
【0018】
【実施例】以下、本発明を図面により具体的に説明する
が、本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例1 図1に本発明の回収装置を設置した流動床炉の概略断面
図を示す。図1は大きな不燃物を含まない燃焼物を対象
とした場合の例である。
【0019】図1において、1は流動床燃焼炉又は流動
床ボイラである流動床炉、2は流動層、3は炉底、4は
流動媒体抜出通路であり、該抜出通路4の下部に熱交換
器5を設け、該熱交換器には過熱蒸気管6、散気装置7
が設けられている。また、過熱蒸気管6の下方には蒸発
管又は低圧給水加熱管10を設けてもよい。
【0020】上記の装置において、流動床炉1では、燃
料が11から投入されて一次空気12で流動している流
動層2において燃焼される。燃焼により加熱された流動
媒体8が炉底3に設けられた流動媒体抜出通路4から熱
交換器5の上部に導入される。その間に流動媒体中に含
まれるHClガスはほとんど上昇し排出される。そし
て、導入された流動媒体8は、まず過熱蒸気管6と接触
し、過熱蒸気を生成し、次いで蒸発管又は低圧給水加熱
管と接触して流動媒体の保有熱を有効利用して流動媒体
は冷やされる。
【0021】この間、散気装置7からは伝熱管6,10
と媒体8との熱交換を促進及び制御するために散気空気
が導入される。そして導入された散気空気は加熱され
て、流動床炉1の2次空気13として利用される。ま
た、熱交換器5で冷却された流動媒体8は流動媒体抜出
口9から抜き出され管17を通って流動床炉1に循環さ
れる。
【0022】実施例2 図2は、本発明の他の回収装置を設置した流動床炉の概
略断面図である。図2は、大きな不燃物を含む場合の燃
焼物を対象とした実施例であり、図1との相違点は熱交
換器5の一部を伝熱管6、10を設置しないで、大型不
燃物15が通る不燃物通路14としたものである。
【0023】この場合、熱交換器5の下部の流動媒体抜
出口から抜き出された大型不燃物を含む流動媒体は、不
燃物分離装置16により、不燃物18を分離して、流動
媒体8のみが流動媒体循環管17により、流動床炉1に
循環される。なお、大型不燃物通路14は、図2のよう
に一端に設ける以外に図1のように中央に設ける方式で
も、その部分に伝熱管を設置しなければ同様に可能であ
り、各種の方式で実施できる。
【0024】また、流動媒体が外部熱交換器へ入る前に
不燃物を除去する方法も考えられるが、高温の媒体を取
扱うために、分級器等は冷却して保護する必要があり、
そのため流動媒体は冷やされて中温になってしまうた
め、過熱蒸気を高温化することが困難になってしまう。
従って火炉から抜出した高温流動媒体は、途中に装置類
を設けないで、かつ冷却しないで、高温のまま最も蒸気
温度の高い過熱器管に接触させることが重要である。図
3は、燃焼室の層温制御が可能な内部循環流動床ボイラ
の左右から流動媒体を抜き出す例であり、このように設
置してもよい。
【0025】実施例3 図4は、過熱蒸気を腐食環境の強弱によって、過熱蒸気
の温度レベルで使い分けた例を示す流動床炉の全体構成
図である。腐食環境の最も悪い排ガス煙道には過熱蒸気
温度の低い(約280℃〜350℃)No.1過熱器管
6aを設置し、腐食環境が多少軽減される流動層の熱回
収部にて過熱蒸気温度を例えば400℃まで昇温するN
o.2過熱器管6bを設置し、最も高温の過熱蒸気(約
450℃以上)を得るNo.3過熱器管6を腐食環境の
最も少ない炉下の外部熱交換器に設置したものである。
【0026】本方式にすれば、炉下から抜き出す高温の
流動媒体量を少くすることができ、熱交換器5も流動媒
体循環設備も小さくすることができる。なお、図4に示
す3つの過熱器の組合せの他、No.1過熱器管6aを
省略したもの、No.2過熱器管6bを省略した2つの
過熱器の組合せでも良い。
【0027】
【発明の効果】本発明により、燃料の種類を問わずに過
熱蒸気管の高温腐食問題を完全に回避できるため、都市
ごみ等の腐食性成分を含む廃棄物を燃料として用いても
通常の良質燃料焚ボイラと同等の高い蒸気温度を得るこ
とができる。その結果、発電効率の極めて高い、廃棄物
燃焼による発電が可能となるものである。また、不燃物
を含む燃料の場合、炉下から不燃物と流動媒体を抜き出
さなければならず、熱損失が大きかったが、本発明によ
り熱回収効率又はボイラ効率の向上とともに蒸気の質を
高めることができる一石二鳥の効果を得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回収装置を設置した流動床炉の概略断
面図。
【図2】本発明の他の回収装置を設置した流動床炉の概
略断面図。
【図3】本発明のもう一つの回収装置を設置した流動床
炉の概略断面図。
【図4】本発明の過熱蒸気配管系の一例を示す全体構成
図。
【図5】従来の流動床炉の概略断面図。
【図6】従来の流動床炉の概略構成図。
【図7】従来の流動床炉の概略構成図。
【図8】従来の流動床炉の概略構成図。
【符号の説明】
1:流動床炉、2:流動層、3:炉底、4:流動媒体抜
出通路、5:熱交換器、6:過熱蒸気管、6a:No.
1加熱器管、6b:No.2加熱器管、7:散気装置、
8:流動媒体、9:抜出口、10:伝熱管、11:燃料
投入口、12:一次空気、13:二次空気、14:大型
不燃物通路、15:大型不燃物、16:不燃物分離装
置、17:媒体循環管、18:不燃物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅井 清 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 (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 腐食性成分を含む廃棄物又は該廃棄物を
    加工した固形燃料を、流動床燃焼炉又は流動床ボイラで
    燃焼して蒸気及び過熱蒸気を回収する方法において、流
    動層燃焼室の炉底から高温の流動媒体を抜き出し、抜き
    出した流動媒体が保有する熱量を利用して高温化した過
    熱蒸気を取り出すことを特徴とする過熱蒸気の回収方
    法。
  2. 【請求項2】 腐食性成分を含む廃棄物又は該廃棄物を
    加工した固形燃料を燃焼させる流動床燃焼炉又は流動床
    ボイラの過熱蒸気の回収装置において、前記流動層燃焼
    室の炉底に高温の流動媒体抜出通路を設け、該抜出通路
    の下部に熱交換器を備え、該熱交換器には過熱蒸気管と
    該蒸気管より下に散気手段を配備したことを特徴とする
    過熱蒸気の回収装置。
  3. 【請求項3】 前記熱交換器には、過熱蒸気管の下部
    に、蒸気管又は低圧給水加熱器を設けたことを特徴とす
    る請求項2記載の過熱蒸気の回収装置。
  4. 【請求項4】 前記熱交換器には、該熱交換器の頂部に
    散気空気の排出口を設け、該排出口を前記流動床炉の二
    次空気供給管に接続したことを特徴とする請求項2又は
    3記載の過熱蒸気の回収装置。
JP6039333A 1994-02-15 1994-02-15 過熱蒸気の回収方法及びその装置 Pending JPH07225001A (ja)

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Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108006437A (zh) * 2017-10-31 2018-05-08 河南中烟工业有限责任公司 一种提高蒸汽干度的系统

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