JPH08159429A - 流動層ごみ焼却炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ごみ焼却時の高温腐食を防止し、熱利用を向
上させる。 【構成】 燃焼室１の下半部に溜められた流動砂２を、
第１の隔壁７によりごみ供給路３側の低温流動層２ａと
排出路６側の高温流動層２ｂとに分割し、流動砂２の上
部空間部を、高温流動層２ｂの略上半分を分割するよう
に燃焼室１の天井から垂下した第２の隔壁８により前燃
焼室９ａと後燃焼室９ｂとに分割すると共に、底面１ａ
を低温流動層２ａから高温流動層２ｂに向けて下向きに
傾斜させる。ごみを低温流動層２ａで乾燥・分解し、そ
の塩化水素を含む燃焼ガスを前燃焼室９ａで再燃焼させ
て排気すると共に、腐食成分の少ない燃焼ガスを高温流
動層２ｂから高温のまま取り出して排熱利用する。 【効果】 高温腐食を防止できると共に、高温の排気ガ
スを利用した熱回収装置の熱利用を向上し得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流動層ごみ焼却炉に関
し、特に、塩素化合物を含むごみの焼却を流動層を用い
て行う流動層ごみ焼却炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の回収されるごみにはプラスチック
類が多量に含まれている。ごみ焼却炉には、固定床式や
移動床式や流動床式など種々の構造のものがあるが、上
記したようなごみの焼却において、固定床式では、燃焼
効率が悪く完全燃焼し難く、焼却能力も劣る。移動床式
では、混入したプラスチックなどにより局部加熱して炉
床の金属材料が損傷を受けるばかりでなく、炉床でプラ
スチックが溶融・分解して油状成分が流下するなどの問
題がある。

【０００３】流動床式は、プラスチックを多量に含むご
み焼却には好適である。通常、流動層に供給されたごみ
は、流動層内で急速に加熱されて、乾燥・分解・燃焼が
短時間で行われる。流動層において燃焼したごみから排
出される燃焼ガスには、炭酸ガス・窒素・酸素・水を主
成分とする他、ごみ中の塩化ビニル・食塩・ゴムやその
他から生成される塩化水素・塩素ガス・二酸化硫黄など
の成分が含まれる。

【０００４】従来、流動床式焼却炉からの燃焼ガスは、
１つの排出口から取出されていた。この場合、空気過剰
率が決定されれば、被燃焼物の素性により、燃焼ガスの
主成分及び腐食成分は一義的に決定される。

【０００５】一方、燃焼ガスには多量の熱エネルギがあ
り、ボイラ等による熱回収が行われる。ボイラから発生
する蒸気を使って蒸気タービンを回し、発電にも利用さ
れる。

【０００６】熱回収により生じる蒸気は、高温高圧なほ
ど利用価値が増加し、特に発電に利用する場合には、発
電効率の向上に有利である。しかしながら、従来の流動
層焼却炉からの燃焼ガスは、塩素及び塩化水素など腐食
成分を多量に含むため、熱回収ボイラ等の金属表面に腐
食を生じさせる。特に約３３０度以上では高温腐食を、
約１５０度以下では低温腐食を起こすことが知られてい
る。このため、高温腐食を回避しようとするとボイラの
加熱管温度を高くすることができない。特に、蒸気加熱
管は最も高温となり、これが制約となることが多い。こ
のため、ボイラにより発生させる蒸気の限界圧力及び温
度は３０気圧及び３００度程度が採用されている。すな
わち、従来の燃焼室が一体である流動層焼却炉の燃焼ガ
スは、被燃焼物の成分によって腐食成分も一義的に決定
され、熱回収において多くの制約を与えている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような従来技術の
問題点に鑑み、本発明の主な目的は、燃焼ガスによる高
温腐食を防止し、ごみ焼却時の熱の利用を向上し得る流
動層ごみ焼却炉を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、燃焼室内に供給されたごみの焼却を流動媒
体を用いて行う形式の流動層ごみ焼却炉であって、前記
流動媒体をその底部を残して低温流動層と高温流動層と
に分割する第１の隔壁と、前記流動媒体の上方空間部を
前記高温流動層にて分割する第２の隔壁とを有すること
を特徴とする流動層ごみ焼却炉を提供することにより達
成される。特に、前記燃焼室の底面が、前記低温流動層
から前記高温流動層に向けて下向きに傾斜し、また、前
記第１の隔壁に、前記高温流動層の流動媒体を前記低温
流動層に移動させるための移送口を設け、また、前記高
温流動層に灰排出口及び流動媒体排出口と当該両排出口
に共通な排出路とを設け、前記排出路に気体を吹き込む
と良い。

【０００９】

【作用】流動層では、その伝熱性能の良さから、乾燥・
分解・燃焼が瞬時に行われる。その流動層を低温流動層
と高温流動層とに分割することにより、低温流動層で
は、ごみを乾燥しかつ分解してごみ中の塩化ビニルなど
からの塩素分を放出させることができる。低温流動層か
らの燃焼ガスを、高温流動層からの高温の燃焼ガスの一
部と共に、第２の隔壁で区切られた上方空間部で再燃焼
させて排気することができる。また低温流動層と高温流
動層とが底部にて連通しており、低温流動層での未燃焼
分を高温流動層に導くことができ、高温流動層で燃焼を
十分に促進することができる。高温流動層からの燃焼ガ
スには腐食成分が含まれなくなり、高温腐食を回避する
ことができるため、高温の排気熱を利用することができ
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の好適実施例を添付の図面につ
いて詳しく説明する。

【００１１】図１は、本発明が適用された流動層焼却炉
の全体を示す模式的断面図であり、本焼却炉は、その燃
焼室１の下半部に溜められた流動媒体としての流動砂２
にごみを混合し、ごみを燃焼させる構造のものである。

【００１２】燃焼室１の図における左の側壁には、流動
砂２の上面の上方位置にごみ供給路３と流動砂供給路４
とが接続され、さらに燃焼室１の左右の側壁の上方位置
にそれぞれ再燃焼用空気供給管５ａ・５ｂが設けられて
いる。燃焼室１の図における右の側壁部には、中間位置
に流動砂２の高さの調整のための流動媒体排出口として
の砂出し口６ａが開口していると共に、下部には灰排出
口としての灰出し口６ｂが開口している。これら灰出し
口６ｂと砂出し口６ａとは、燃焼室１の右側壁に上下に
延在する共通の排出路６を介して、図示されない灰掻き
出し装置及び熱回収装置と連通している。

【００１３】燃焼室１の床１ａは、低温流動層２ａから
高温流動層２ｂに向けて下向きに傾斜するように形成さ
れている。燃焼室１内には、流動砂２をごみ供給路３と
灰出し口６ｂとの間にて分割するように床１ａから立設
する第１の隔壁７が設けられている。この第１の隔壁７
により、流動砂２が、ごみ供給路３側の低温流動層２ａ
と、灰出し口６ｂ側の高温流動層２ｂとに分割されてい
る。なお、第１の隔壁７の高さは流動砂２内に埋没する
程度であり、第１の隔壁７の下部には、低温流動層２ａ
と高温流動層２ｂとの両者を下層にて互いに連通する開
口７ａが設けられている。

【００１４】また燃焼室１内には、高温流動層２ｂを第
１の隔壁７と排出路６との間の中間位置にて分割するよ
うに、天井から垂下する第２の隔壁８が設けられてい
る。なお、第２の隔壁８は、高温流動層２ｂの床１ａ側
の略下半分を残して、高温流動層２ｂの略上半分及び流
動層２の上側空間を分割するように形成されている。従
って、流動層２の上側空間は、ごみ供給路３側の前燃焼
室９ａと砂出し口６ａ側の後燃焼室９ｂとに分割されて
いる。前燃焼室９ａの天井には、図示されない蒸気発生
器に連結される排気管１０ａが設けられ、後燃焼室９の
天井には、図示されない蒸気加熱器及び蒸気発生器に連
結される排気管１０ｂが設けられている。

【００１５】燃焼室１の床１ａには全面に渡って複数の
孔１１が配設されており、床１ａの下側には３つの風箱
１３ａ・１３ｂ・１３ｃが設けられている。各風箱１３
ａ・１３ｂ・１３ｃは、第１の隔壁７と第２の隔壁８と
にそれぞれ対応する位置に設けられた各隔壁１２ａ・１
２ｂにより分割されており、各風箱１３ａ・１３ｂ・１
３ｃの各底壁には、それぞれ各風箱１３ａ〜１３ｃ別に
開口するエア吹き出し口１４ａ・１４ｂ・１４ｃが設け
られている。これらエア吹き出し口１４ａ〜１４ｃは、
それぞれ個別に開閉制御されるバルブ１５ａ・１５ｂ・
１５ｃを介して共通のエア供給管１４と接続されてい
る。

【００１６】上記各エア吹き出し口１４ａ・１４ｂ・１
４ｃから、各風箱１３ａ・１３ｂ・１３ｃを介して各流
動層２ａ・２ｂに流動・燃焼用空気が供給される。この
流動化／燃焼用空気の供給量を制御することにより、各
流動層２ａ・２ｂを任意の温度に保持することができ
る。例えば、低温流動層２ａを２５０〜５５０℃の範囲
であって好ましくは３００〜３５０℃の範囲に、また高
温流動層２ｂを８５０〜９５０℃の範囲にそれぞれ保つ
ように制御すると良い。ここでは風箱１３ａ・１３ｂ・
１３ｃを介して流動化／燃焼用空気を供給しているが、
散気管を用いても良い。

【００１７】このようにして構成された流動層焼却炉に
あっては、エア供給管１４から供給される流動・燃焼用
空気により各流動層２ａ・２ｂの砂（粒子）が流動化さ
れている。ごみ供給路３から低温流動層２ａにごみが投
入され、ごみは、低温流動層２ａと共にかくはんされて
乾燥及び分解され、一部が燃焼する。特に、塩化ビニル
は、２７０〜３００℃で急速に塩素分を放出し、塩素ガ
スや塩化水素を生成する。

【００１８】低温流動層２ａでは、上記乾燥や主として
プラスチックの分解が行われ、それらのための熱の補給
を必要とするため、高温流動層２ｂとの間で第１の隔壁
７を回るように流動砂を循環させている。例えばバルブ
１５ａよりもバルブ１５ｂの方をより大きく開いておく
と、第１の隔壁７を図における反時計回りに破線の矢印
Ａに示されるように流動砂が循環し得る。すなわち、高
温流動層２ｂの高温の流動砂が、第１の隔壁７の上方を
乗り越えて低温流動層２ａに流れ込み、低温流動層２ａ
側の流動砂が、第１の隔壁７の下部の開口７ａを介して
高温流動層２ｂ側に移動する。

【００１９】本実施例では、第１の隔壁７の高さと、高
温流動層２ｂの流動速度（エア吹き出し口１４ｂからの
エア吹き出し量）とを調節して、低温流動層２ａへの流
入量を制御することにより、上記低温流動層２ａの温度
の保持を容易に行うことができる。例えば、第１の隔壁
７の高さを幅方向に全て同一の高さにすることなく、幅
方向の中央部のみを高温流動層２ｂの高温の流動砂が乗
り越え得るように低くしておき、幅方向の両端部を流動
砂の流れを阻止するように高くすることができる。ま
た、第１の隔壁７の伝熱でも熱が供給される。なお、バ
ルブ１５ｃは、高温流動層２ｂの燃焼を促進するために
用いられる。

【００２０】低温流動層２ａで乾燥・分解されたごみの
内、小さいものは上記流動砂２の循環と共に循環させつ
つ燃焼させ、大きいものは、下部に溜まり易いため、床
板１１の傾斜により低温流動層２ａから高温流動層２ｂ
側に移動させる。そして、高温流動層２ｂにて燃焼させ
るが、高温流動層２ｂに移ってきたごみにあっては、炭
素分の多いきれいな燃焼ガスを発生し得る。食塩は水分
や二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）があると分解するが、既に
ごみは乾燥されているため、食塩の分解はほとんど起こ
らない。

【００２１】上記したようにごみが燃焼するため、前燃
焼室９ａでは、低温流動層２ａと高温流動層２ｂの第２
の隔壁８までの上流部分とに於いて燃焼した燃焼ガスが
発生する。その燃焼ガスは、前燃焼室９ａの上部空間で
再燃焼用空気供給管５から供給される空気により再燃焼
し、排気管１０ａを介して蒸気発生器へ導かれる。この
排ガス中には例えば多量の塩化水素や水蒸気が含まれる
が、蒸気発生器の管壁温度は高温腐食温度領域より低
く、高温腐食を防止し得る。

【００２２】また後燃焼室９ｂでは、高温流動層２ｂの
第２の隔壁８と砂出し口６ａ及び灰出し口６ｂとの間の
部分に於いて燃焼した燃焼ガスが発生する。この燃焼ガ
スは前記したように炭素分の多いきれいな排ガスであ
り、また第２の隔壁８により前燃焼室９ａとは分割され
た単独の燃焼室として後燃焼室９ｂが独立しているた
め、燃焼時間を十分与えて完全燃焼を行わせることがで
き、その排ガスを排気管１０ｂを介して主として蒸気過
熱器へ導くようにしている。後燃焼室９ｂからの排ガス
中の塩化水素は、濃度が少ないため腐食し難い。従っ
て、蒸気過熱器を低温に抑える必要がなく、３００℃以
上に蒸気を加熱することができる。

【００２３】従って、従来不可能であった熱回収におけ
るボイラの蒸気圧力及び温度を著しく高めることがで
き、従来１０〜１５％であった発電効率を２０〜３０％
まで高めることが可能である。また、腐食成分や有害成
分を含む燃焼ガスが前燃焼室９ａに放出されるため、熱
回収装置に伴う乾式脱硫脱塩装置や湿式脱硫脱塩装置に
導入する燃焼ガスを少なくすることができ、装置の小型
化や反応効率を高めることが可能である。

【００２４】なお、燃焼して残った灰は、床面１１の傾
斜により灰出し口６ｂに移動し、流動砂の一部と共に排
出路６に排出される。排出路６内には、流動砂と灰とが
混合して落下するが、排出路６の下部に設けられた分級
用エアノズル１６から排出路６内を上方に向けてエアが
吹き出さしており、粗粒のみ落として排出するようにな
っている。従って、必要以上に流動砂が排出されること
を防止し得る。

【００２５】本発明に基づく第２の実施例を、図２を参
照して以下に示すが、前記実施例と同様の部分について
は同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。この
第２の実施例にあっては、前記第１の隔壁７に相当する
第１の隔壁１７が、図に示されるように流動砂２の層高
よりも十分高く立設している。その第１の隔壁１７の中
間部の流動砂２に埋もれる部分であってその表層近傍の
位置に、高温流動層２ｂの高温の砂を低温流動層２ａに
流入させるための連通管１８が取り付けられている。そ
の連通管１８の高温流動層２ｂ側には、その開口に臨む
小径のエアノズル１９が配設されている。なお、エアノ
ズル１９は、エア供給管１４若しくは図示されない圧縮
エア供給装置と接続されている。

【００２６】この第２の実施例では、第１の隔壁１７に
より低温流動層２ａと高温流動層２ｂとの互いの上層部
分が区切られているが、エアノズル１９からエアを吹き
出すことにより、そのエアの流れにより高温流動層２ｂ
の回りの高温の砂が吸引されて低温流動層２ａ側に移動
する。従って、エア吹き出し量を制御することにより、
第１の実施例よりも低温流動層２ａの温度制御を行うた
めの高温の砂の移動量をより一層高精度に制御すること
ができる。

【００２７】また図３に第３の実施例を示すが、前記実
施例と同様の部分については同一の符号を付してその詳
しい説明を省略する。この第３の実施例に於いても、第
２の実施例と同様の第１の隔壁１７が、図に示されるよ
うに流動砂２の層高よりも高く立設している。その第１
の隔壁１７の高温流動層２ｂ側には、下部の開口７ａ近
傍から高温流動層２ｂ側の壁面に沿って流動砂移動管２
０が設けられている。

【００２８】流動砂移動管２０の下端は開口７ａの近傍
にて底面１ａに向けて開口しており、エア供給管１４若
しくは図示されない圧縮エア供給装置と接続されたエア
ノズル２１が、流動砂移動管２０の下端の開口に臨むよ
うに配設されている。また、流動砂移動管２０の上端部
は、第１の隔壁１７の上端にて低温流動層２ａ側に向け
て曲折して、低温流動層２ａの上方部に臨んで開口して
いる。

【００２９】この第３の実施例においても、エアノズル
２１からエアを流動砂移動管２０に向けて吹き出すこと
により、そのエアの流れにより高温流動層２ｂの回りの
高温の砂が吸引されて流動砂移動管２０内を上昇し、第
１の隔壁１７の上端を乗り越えるようにして低温流動層
２ａ側に移動する。従って、第２の実施例と同様の効果
を奏し得る。

【００３０】

【発明の効果】このように本発明によれば、ごみを燃焼
するための流動層を第１の隔壁により低温流動層と高温
流動層とに分割し、高温流動層の上部空間を第２の隔壁
により分割して、流動層の上部空間を２つの燃焼室とし
て分けると共に、低温流動層にてごみの乾燥及び分解を
行った後に高温流動層にて燃焼させることにより、高温
流動層から腐食成分を含まない燃焼ガスを取出すことが
でき、その高温の排ガスを用いて、ボイラなどの熱回収
装置の効率を向上することができると共に、高温ガスを
通す部分の金属材料を耐腐食性の高価なものを使用せず
に済むため、装置を低廉化し得る。また、低温流動層か
らの腐食成分を含む燃焼ガスを、高温流動層からの高温
の燃焼ガスの一部と混合させることにより二次燃焼させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された流動層焼却炉の全体を示す
模式的断面図。

【図２】第２の実施例を示す図１と同様の図。

【図３】第３の実施例を示す図１と同様の図。

【符号の説明】

１ 燃焼室 １ａ 床 ２ 流動砂 ２ａ 低温流動層 ２ｂ 高温流動層 ３ ごみ供給路 ４ 流動砂供給路 ５ａ・５ｂ 再燃焼用空気供給管 ６ 排出路 ６ａ 砂出し口 ６ｂ 灰出し口 ７ 第１の隔壁 ７ａ 開口 ８ 第２の隔壁 ９ａ 前燃焼室 ９ｂ 後燃焼室 １０ａ 排気管 １０ｂ 排気管 １１ 孔 １２ 隔壁 １３ａ〜１３ｃ 風箱 １４ エア供給管 １４ａ〜１４ｃ エア吹き出し口 １５ａ〜１５ｃ バルブ １６ 分級用エアノズル １７ 第１の隔壁 １８ 連通管 １９ エアノズル ２０ 流動砂移動管 ２１ エアノズル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室内に供給されたごみの焼却を流動
   媒体を用いて行う形式の流動層ごみ焼却炉であって、 前記流動媒体をその底部を残して低温流動層と高温流動
   層とに分割する第１の隔壁と、前記流動媒体の上方空間
   部を前記高温流動層にて分割する第２の隔壁とを有する
   ことを特徴とする流動層ごみ焼却炉。
2. 【請求項２】 前記燃焼室の底面が、前記低温流動層か
   ら前記高温流動層に向けて下向きに傾斜していることを
   特徴とする請求項１に記載の流動層ごみ焼却炉。
3. 【請求項３】 前記第１の隔壁に、前記高温流動層の流
   動媒体を前記低温流動層に移動させるための移送口を設
   けたことを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載
   の流動層ごみ焼却炉。
4. 【請求項４】 前記高温流動層に灰排出口及び流動媒体
   排出口と当該両排出口に共通な排出路とを設け、前記排
   出路に気体を吹き込むことを特徴とする請求項１乃至請
   求項３のいずれかに記載の流動層ごみ焼却炉。