JPH0814531A - 固体燃焼物の供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特別の機械設備を必要とせず、比較的低圧の
輸送気体によって安定供給が可能な燃焼炉への固体燃焼
物の供給装置を提供する。 【構成】 固体燃焼物を燃焼炉に供給する装置におい
て、上方に固体燃焼物を投入する投入口８を有し、末端
が該燃焼物の燃焼する燃焼炉１内に開口５しているほぼ
水平又は下方へと伸びるほぼ直線状のシュート２であっ
て、該シュート２は燃焼物投入位置Ａより上流側から該
シュート軸Ｃに沿って気体の吹込口Ｂを有し、該シュー
トの内径は投入燃焼物の平均粒子径の少なくとも２倍
で、かつ最大粒子径よりも大きいこととしたものであ
り、上記の気体の吹込みによるシュート内の流速は、２
０ｍ／ｓ以上とするのがよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体燃焼物の供給装置
に係り、特に、褐炭を含めた種々の石炭、コークスや石
炭粉を成形した石炭製品、バイオマスやオイルコークス
及びウレタン製造残渣などの石油化学の副生物、ＲＤＦ
と呼ばれる可燃廃棄物固形化処理物、即ち、紙やプラス
チック、木くず、他のごみ等を添加剤を加えながら破
砕、圧縮成形したもの、あるいは粗大ごみを破砕選別し
た可燃物、廃棄プラスチック破砕物などの、燃焼炉、即
ちボイラや焼却炉、特に流動床燃焼炉への供給装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、固体燃焼物の供給装置は、機械輸
送か、気体輸送のいずれかに限られていた。機械輸送の
概略構成図を図２に示す。この場合、燃焼物１３は貯留
槽やピットからコンベヤやクレーンにて輸送の上、燃焼
炉の手前にて一担ホッパ類３に受ける。これを底部のス
クリューコンベヤや回転レーキ、回転オーガ等の払い出
し装置４により、ほぼ定量可変的に切り出す。それを、
スウィングダンパやロータリバルブ１９など、運転停止
時にホッパ類や払い出し装置に熱ガスが流入して着火す
るのを防ぐための燃焼炉との遮断機構を経て、シュート
２からそのまま落下させたり横引スクリューコンベヤか
ら直接おくりこんだりなどして、燃焼炉１に投入してい
るのが普通であった。

【０００３】次に、気体輸送の概略構成図を図３に示
す。燃焼物１３は貯留槽２１などから直接払い出し装置
２２によりほぼ定量可変的に切り出す。それをルーツブ
ロワ２３等の容積型高圧（通常１０００ｍｍＡｇ前後以
上）ブロワにより供給される輸送気体２４が貯留槽２１
に抜けてしまわない様シールしているロータリーバルブ
１９やダブルダンパを経て輸送気体２４が３０〜４０ｍ
／ｓ以上の流速で流れる輸送管２０に上方より投入す
る。そして輸送気体に巻き込み吹き飛ばす形で大きな曲
率半径で曲がりくねらせた輸送管２０によって燃焼炉１
まで運び、輸送管の開口部５から直接輸送気体とともに
燃焼炉１に投入しているのが普通であった。

【０００４】前記のシュートから落下投入する機械輸送
の場合、燃焼物の性状によっては定量供給が損なわれる
ことがある。例えば、高温で溶けるものはどうしても炉
内の熱を受けるシュート出口付近に付着して塊をつくっ
てははがれ落ちる現象が起きる。又、薄いフィルム状の
ものは、シュートの傾斜角が５０°前後もあってもシュ
ート面を滑り落ちることができずに、たまって山をつく
っては崩れ落ちる現象が起きる。わずかでも泥状物があ
ると、シュート面に付着して円滑な定量供給を阻害す
る。特に燃焼速度の速い流動床燃焼炉では、投入物が１
分もしないうちにほとんどが燃焼してしまうため、これ
らの供給量のばらつきは酸素不足あるいは炉内温度低下
をひきおこして不完全燃焼を起こし、又は排ガス風量・
ボイラ蒸発量の急激な変動となり、運転に重大な齟齬を
きたす。また甚だしい場合には、シュートが詰まって運
転停止となりかねない。このため、シュートの断面を大
きなものとしたり、傾斜角を大きくとるか天井から投入
するようにして、シュートを垂直に近い状態にするなど
の工夫も行われているが、このために、燃焼炉天井とほ
ぼ同等またはそれよりも高いところまで、燃焼炉手前の
ホッパの位置を高いものとしなければならず、架構やコ
ンベヤ類が煩雑なものとなっていた。これは屋内設備で
は建屋の天井をそれら機械設備よりも高くせねばなら
ず、コスト高の一因となっていた。

【０００５】シュートからの投入のこれらの欠点をさけ
るため、機械輸送ではシュートの代りに横引き用スクリ
ューコンベヤを用いて燃焼炉側壁から直接供給する方法
も用いられている。しかしながら、当然常時燃焼炉内の
高温高腐食性雰囲気に曝されているために、スクリュー
先端部の損傷が激しい。又、焼却炉内が正圧となるとス
クリューコンベヤ内へ炉内高温ガスが逆流し、スクリュ
ーコンベヤ内での燃焼物の溶着や発火が起こる。又、燃
焼物の供給がとぎれるとスクリューが直接炉内の高温に
曝されて熱され、燃焼物が溶けて付着し、スクリューに
よる燃焼物の供給が阻害されてしまう。又、燃焼物の最
大径に合わせてスクリュー径を大きなものとする必要が
あるため、燃焼物最大径が大きな割には供給量があまり
多くない場合、スクリューの回転数が下がり、燃焼物平
均径が小さかったり細粒物が多く混入している場合など
は炉内投入により瞬時に着火燃焼するため、スクリュー
へ回転毎に燃焼状態の激変が繰り返されることになる。

【０００６】また、気体輸送の場合、貯留槽から燃焼炉
まで輸送管でつなくだけですみ、配置も自由にとれ、空
気などの輸送気体と共に燃焼炉に送りこむために炉内ガ
スの逆流もない。また、機械輸送と異なり、一点からの
投入口に対し、気体輸送では気流と共に炉内にばらまく
形で投入する事ができる。しかしながら、気体輸送で
は、輸送用気体の流速に対して必ず輸送物である燃焼物
は一定粒径以下としなければならない。即ち、燃焼物の
最大粒径に対する輸送用気体流速が終端速度よりはるか
に大きい事が必要である。このため、燃焼物を破砕機に
かけるかふるい分けして限界径以上のものを排除しなく
てはならなかったが、その径は通常輸送管直径が５０〜
１５０ｍｍ程度であるのに対して、輸送用空気は経済性
や空気比の関係からむやみに流速をあげられず、通常４
０〜６０ｍ／ｓとしているため１０ｍｍ未満の径とする
のが普通であった。その様に細破砕するため、破砕機の
摩耗が激しかった。また異物かみ込み等による運転停止
や復旧作業、大きな破砕動力等問題が多かった。

【０００７】細破砕することから、微粉も多く発生す
る。これが炉内に投入されると着火性のよいものは微粉
の多寡によって燃焼が変動し逆に着火性が悪いと燃焼せ
ずに炉外に飛散してしまうという不都合があった。ま
た、燃焼物によっては、燃焼物中の微粉などが特に流れ
の乱れる曲がり部や管フランジの凹凸部から輸送管内壁
に徐々に付着してゆく事が起こり、時々配管を分解して
掃除しなければならない事がある。また、燃焼物に硬い
ものが混じっている場合、高速で輸送管の中を内壁とぶ
つかりながら通過してゆくため、輸送管の磨耗が曲がり
部を中心に発生する。このために輸送管の材質を耐摩耗
セラミック内張等の高価なものを使わざるを得ない事も
あった。輸送距離が長くなるにつれて輸送気体の元圧も
当然高いものとなり、動力がかさむようになる。又、貯
留槽と輸送管の間のシールも難しくなり、メンテナンス
を高頻度で必要とするようになる場合があった。又、石
炭など、ドロ状のものが少しでも混入していると、輸送
管内壁に付着物が成長して詰まってしまうため気体輸送
の前にわざわざ乾燥機にかける場合もあった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の諸問題を解決し、特別の機械設備を必要とせず、比
較的低圧の輸送気体によって、安定供給が可能な燃焼炉
への固体燃焼物の供給装置を提供することを課題とす
る。

【０００９】

【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、固体燃焼物を燃焼炉に供給する装置に
おいて、上方に固体燃焼物を投入する投入口を有し、末
端が該燃焼物の燃焼する燃焼炉内に開口しているほぼ水
平又は下方へと伸びるほぼ直線状のシュートであって、
該シュートは燃焼物投入位置より上流側から該シュート
軸に沿って気体の吹込口を有し、該シュートの内径は投
入燃焼物の平均粒子径の少なくとも２倍で、かつ最大粒
子径よりも大きいこととしたものである。このように、
本発明では前記した燃焼物供給の際の不具合を解決する
ために、ほぼ水平又は下方へと伸びるほぼ直線状のシュ
ートに対して、上方より燃焼物を投入し、燃焼物投入位
置より上流側からシュート軸に沿って、シュート内流速
が２０ｍ／ｓ以上の流速となる様に気体を吹き込み、シ
ュートの内径は投入燃焼物平均粒子径の少なくとも２倍
を越え、かつ最大粒子径よりも大きいものとし、シュー
トの末端が燃焼物の着火点以上あり、燃焼反応が継続し
ている燃焼炉の側壁に開口しているようにしたものであ
る。

【００１０】なお、シュートの炉の側壁への開口端は、
水冷ジャケット付ノズルなどとして炉内からの熱を受け
ても温度があがらないようにする事が望ましく、特に供
給する燃焼物が高温で溶ける場合には必要である。シュ
ートへの燃焼物の投入は、機械的に定量可変的に受けホ
ッパ等より切り出し、落下させる形とする。なお、切り
出し部から炉までの間に、炉の運転停止時や吹き込み気
体の供給が止まった場合などにおける、高温炉内ガスの
逆流対策として、ロータリー弁やダブルダンパなどのし
ゃ断機構がある事が望ましい。該吹き込み気体は、気体
輸送用のものと異なり風圧をあまり必要とせず、風量管
理もだいたいでよいため、燃焼炉に供給する燃焼用空気
を分枝して使用すればよい。流動床燃焼炉の場合、フリ
ーボードに供給する二次空気（２００〜５００ｍｍＡ
ｇ）と流動床中に供給する流動空気（１０００〜３００
０ｍｍＡｇ）の二つがあるが、流動空気の方が風圧が高
くて、炉内圧力や投入燃焼物の量やサイズに風量が左右
されにくいのでより好ましい。

【００１１】

【作用】本発明において、水平又は下方に傾斜した直管
状のシュートは、そのまま燃焼炉側壁に接続され開口し
ている。このため、上方より落下し該シュートに至った
供給燃焼物は、ころがり易くかつシュートが大きく下方
に傾斜していれば炉内にころがり落ちてゆくが、シュー
トが水平もしくは傾斜がゆるい場合や、粉状物、フィル
ム状物、あるいは湿った物などが燃焼物に混入している
場合、そのままでは当該直管状シュート入口から燃焼物
が移動しきれずに詰まってしまうが、本発明では、これ
を上方より直管状シュートの軸に添って吹き込む空気等
の流体によって吹き飛ばし、炉内へと流体と共に投入す
ることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を図面を用いて具体的に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例１ 図１（ａ）に、本発明の固体燃焼物の供給装置を備えた
燃焼炉の概略構成図を示す。図１（ｂ）には図１（ａ）
の気体吹込口付近の拡大図を示す。図１において、１は
流動床燃焼炉、２はシュートであり、シュート２の上方
には燃焼物１４を供給するホッパ３とフィーダ４が設け
られており、末端は流動床燃焼炉１の壁に開口５してい
る。また、図１（ｂ）に示されるように、シュート２の
燃焼物投入位置Ａより上流側に、直管状シュートのシュ
ート軸Ｃに沿って気体１６の吹込口Ｂが設けられてい
る。７はシュートの端末開口部５に設けられている水冷
ジャケットであり、８はエキスパンション、９は流量調
節弁である。流動床燃焼炉１は、流動層部１０とフリー
ボード部１１からなり、流動層部１０の下には散気ノズ
ル１２と散気室１３が設けられ、流動空気１５が導入さ
れている。流動空気１５は上記したシュートへの吹込空
気１６として一部取出している。また、１７は二次空気
である。

【００１３】以下、上記の構成を詳しく説明する。シュ
ート先端の炉内から熱を受ける部分である開口部５に関
しては、水冷ジャケット７を設け冷却しておけば、シュ
ート壁面の温度を低く抑える事ができる。そして、気流
によって高速に炉内投入されるため、燃焼物自体がシュ
ート先端にて昇温することもないため、温度上昇で溶け
たりする様な燃焼物でも、シュート内でそこまでに至る
事はない。また、吹き込む流体は、直管内の供給燃焼物
を吹き飛ばす仕事を行う分の圧力を必要とするが、直管
状シュートの長さは１〜２ｍであり、かつ下方傾斜シュ
ートでは、重力により仕事が軽減されるため、炉内圧と
の差圧は細かく破砕されたもので２００／３００ｍｍＡ
ｇ、５〜６ｃｍ程度の大きな径のものであっても５００
〜１０００ｍｍＡｇ以下ですむ。なお、シュート内を燃
焼物が円滑に流れるように当該シュートの内径は、投入
燃焼物平均粒子径の少なくとも２倍で、かつ最大粒子径
（長軸）よりも大きい事が必要である。

【００１４】また、吹き飛ばすためには、気体の流速が
当該燃焼物の平均粒子径における終端速度よりも大きい
事が好ましいが、たまに混入するシュート径に近い１０
ｃｍ前後の大径のものの終端速度とする必要はない。そ
の様な大径のものが入ってくる可能性がある場合には、
当該直管状シュートを下方に傾斜させ滑り落とすように
すればよく、そのための傾斜は細粒と異なり小さく、２
０°前後あれば十分である。この様な大径のものの混入
は、シュート内付着物を衝突除去してくれる効果がある
ので、この点では混入が好ましい。また、あまり気体流
速を速くすると、気体が空気の場合、燃焼炉空気比に対
し無視できないものとなる。また、直管であるため、通
過燃焼物のシュート壁との衝突角が浅く摩耗量は激減す
るとはいえ、無視できないものとなる。これより流速は
できれば低い事が望ましい。あまり流速を低くすると、
輸送物を吹き飛ばす力が減少するばかりでなく、燃焼物
投入量が増加したときに対応しきれず詰まりを生じる事
になり、安定速度がそこなわれる。

【００１５】これらを考慮し、吹込気体量は、シュート
内流速が２０ｍ／ｓ以上となるようにし、燃焼物の粒径
や性状によって調節してやるのがよい。この程度の流速
があれば、シュート内への炉内ガスもほぼ完全に防止で
きる。また、野積物など、湿った燃焼物が混入する可能
性のある場合には、吹込流体を予熱しておけば、シュー
ト壁内を常に乾燥状態に保って湿り物の付着を防止する
事ができる。燃焼物は、当該直管状シュートに投入され
る方向は下向きであり、直管状シュートに入ってからは
シュート軸に添った向きに運動する事になる。このた
め、当該直管状シュートへの燃焼物投入部Ａは、図１
（ｂ）に示すように直管状シュート入口端になだらかに
接続した曲り管とする事が好ましい。また、吹き込み流
体の速度もその部分に、ノズル口径をシュート径よりも
しぼって高速に吹き出させる事が好ましい。

【００１６】また気体吹込管は、容易に外せるようにし
て、点検を容易にする事が好ましく、図１（ｂ）に示す
ごとく取外可能短曲り管Ｄとしておくとよい。空気輸送
と異なり、吹込空気ノズルＢから高速に吹き出すジェッ
ト気流のベルヌーイの法則に従ったエジェクター効果に
より、フィーダ〜「直管シュートへの燃焼物投入シュー
ト」側は通常負圧で、正圧となるのはフィーダにてドカ
落ちが発生して多量の燃焼物が供給された場合とか大き
な径の燃焼物が投入された時などの瞬時に限られる。こ
の正圧時でもフィーダ等に逆流するのは吹込気体です
み、それ以外はフィーダなどから大気を吸引する事にな
る。従って発塵対策上好都合である。また、従来例（図
２、３等）に対し、フィーダ〜投入シュート間をしゃ断
しつつ燃焼物を投入するためのロータリバルブないしは
ダブルダンパは省略可能である。

【００１７】フィーダと燃焼炉のあいだには、吹込空気
の供給が止まっても、炉内高温ガスが逆流してフィーダ
内燃焼物が着火又は引火する事のないように、しゃ断機
構を設ける必要がある。これは図２と同様のロータリバ
ルブでも、図１と同様のしゃ閉弁でもよいが、図１の様
にしゃ閉弁のみであれば、吹込空気の供給又はフィーダ
の発停に連動して開閉する遠隔自動弁である事が好まし
い。弁形式はフルボアボール弁や仕切弁等、シュート内
壁から突出する事のないものを採用する必要がある。吹
込気体は、できれば流量調節できるよう弁と流量計があ
るのが望ましい。投入形態は、空気輸送とほぼ同様、吹
込気体と共に炉内にばらまく形となるため、炉床の部分
負荷を分散させる事ができ、好都合となる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、特別の機械設備を設け
る事なく、またフィーダ〜投入シュート間をしゃ断しつ
つ燃焼物を投入するためのロータリバルブないしはダブ
ルダンパを省略でき、空気輸送では独立した容積型ブロ
ワ等の輸送空気源が不要となり、更に機械輸送ではさけ
られなかった高所へのフィーダ配置を下げさせる事が可
能となった。また、空気輸送上の問題であった輸送管壁
の摩耗の問題も解決でき、通常の鋼管が使用可能となっ
た。以上の様に、設備費の低減や運転費の低減、メンテ
ナンスの負担軽減に効果大である。

【００１９】しかも、従来、円滑な供給の困難であった
プラスチックや石油化学製品の副成物など、温度上昇に
よって溶ける性質のある物質に対し、炉の投入口への付
着を防止して安定して供給可能とした。特に石炭など湿
ったものが混入しているものに対しても特に乾燥機にか
ける事なく、シュート径よりも小さいものであればその
まま本装置を使用して炉内へ供給する事ができ、シュー
ト壁への付着や詰りも生じない。この様に、従来技術で
は問題のなった燃焼物に対し、本装置では安定供給が可
能となった。しかも、炉内への投入は全体にばらまく空
気輸送に等しい形態であり、炉床負荷の偏りを軽減でき
る。上記のように本発明のこの分野における技術の改善
効果は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の供給装置の一例を備えた流動床燃焼炉
で（ａ）は全体構成図、（ｂ）は投入部拡大図。

【図２】従来の機械輸送式供給装置を備えた流動床燃焼
炉の概略構成図。

【図３】従来の空気輸送式供給装置を備えた流動床燃焼
炉の概略構成図。

【符号の説明】

１：流動床燃焼炉、２：シュート、３：ホッパ、４：フ
ィーダ、５：炉壁開口部、６：遮閉弁、７：水冷ジャケ
ット、８：エキスパンション、９：流量調節弁、１０：
流動床、１１：フリーボード部、１２：散気ノズル、１
３：散気室、１４：燃焼物、１５：流動空気、１６：吹
込空気、１７：二次空気、１８：パージ空気、１９：ロ
ータリバルブ、２０：輸送管、２１：貯留槽、２２：払
出機、２３：ルーツブロワ、２４：大気、Ａ：燃焼物投
入部、Ｂ：吹込空気ノズル、Ｃ：直管状シュート軸、
Ｄ：取外可能短曲り管

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体燃焼物を燃焼炉に供給する装置にお
   いて、上方に固体燃焼物を投入する投入口を有し、末端
   が該燃焼物の燃焼する燃焼炉内に開口しているほぼ水平
   又は下方へと伸びるほぼ直線状のシュートであって、該
   シュートは燃焼物投入位置より上流側から該シュート軸
   に沿って気体の吹込口を有し、該シュートの内径は投入
   燃焼物の平均粒子径の少なくとも２倍で、かつ最大粒子
   径よりも大きいことを特徴とする固体燃焼物の供給装
   置。
2. 【請求項２】 気体の吹込みによるシュート内の流速
   は、２０ｍ／ｓ以上とすることを特徴とする請求項１記
   載の固体燃焼物の供給装置。
3. 【請求項３】 シュートの燃焼炉内への開口端は、水冷
   ジャケットが設けられていることを特徴とする請求項１
   又は２記載の固体燃焼物の供給装置。
4. 【請求項４】 シュートは燃焼物投入口から燃焼炉まで
   の間に遮断機構を有することを特徴とする請求項１、２
   又は３記載の固体燃焼物の供給装置。