JPH09196313A - 流動層反応装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 不燃物を含む固形状物質を均一に燃焼させ、
かつ針金状の不燃物を含む種々の不燃物を円滑に排出し
つつ安定して熱エネルギーを回収することが可能な流動
層反応装置を提供する。 【解決手段】 流動層反応炉１において、流動層内に
それぞれ異なる流動化速度を与えるような散気装置２，
３，４を炉床部分に設け、実質的に大きな流動化速度を
与えられた流動部分では流動媒体の上昇流を生じさせ、
実質的に小さな流動化速度を与えられた流動部分におい
ては流動媒体の沈降流を生じさせ、かつ実質的に小さな
流動化速度を与えられた流動部分に板型伝熱面２４を板
面が垂直になるように配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は流動層反応装置に係
り、特に産業廃棄物や都市ごみあるいは石炭など不燃物
を含む固形状物質を均一に燃焼又はガス化などの酸化反
応をさせ、かつ不燃物を円滑に排出しつつ安定して熱エ
ネルギーを回収することが可能な流動層反応装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】経済発展に伴い、一般廃棄物は年々３〜
４％増加しており、現在年間５０００万トンに達してい
る。この廃棄物の８２％が可燃分であり、石油換算で７
２０万トンに相当する。

【０００３】また、産業廃棄物も増加の一途をたどって
おり、従来、燃焼不適物として埋め立てられていた不燃
物を含むプラスチック類も埋立地の負担軽減のため、今
後は焼却せざるを得なくなる。そういった廃油、廃プラ
スチックなど可燃性産業廃棄物は年間約１７００万トン
もあり、発熱量は３０００kcal／kg以上もあることか
ら、これは廃棄物というより燃料というにふさわしい。

【０００４】しかしながら廃棄物の性状や形状が実に多
様であり、しかも一定しておらず、さらに不定形の不燃
物が混入していることから、安定した燃焼、処理が困難
であり、一般廃棄物および産業廃棄物エネルギーの有効
利用を阻んでいる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般廃棄物および産業
廃棄物エネルギーの有効利用をはかるため、酸化反応、
例えば焼却による熱エネルギーの回収を目的として、こ
れまで様々なシステムが開発されてきている。なかでも
流動層焼却炉あるいは流動層ボイラは不燃物を含む固形
状物質を均一に燃焼し、かつ不燃物を円滑に排出しつつ
安定して熱エネルギーを回収することが可能なシステム
として期待されているが、以下のような課題が存在して
いる。

【０００６】バブリング流動層においては、流動が上下
方向だけであるため、焼却物の分散が不十分であり、均
一で安定した燃焼は困難である。また、流動媒体より比
重が大きい不燃物は炉床に広範囲に堆積し、その結果、
不燃物の排出も困難となり、運転に支障をきたす。その
ため、最近は単純なバブリング流動層ではなく、流動化
速度に変化を付けて濃厚流動層内で旋回流を発生させ、
焼却物の混合分散を良好にして、安定した燃焼を行わせ
る方式がいくつか開発されている。

【０００７】しかしながら、焼却物中には種々のものが
混在しており、特に廃タイヤなどを燃焼した際に発生す
る針金状の不燃物は、流動層内で沈降堆積しやすく、ま
た伝熱管にからみつきやすいことから、直ちに流動不良
を起こし、運転不能に陥ってしまうため、廃タイヤのよ
うに針金状の不燃物を含む産業廃棄物に関してはこれま
で有効な焼却方法がないのが実情であった。

【０００８】また廃棄物を焼却する場合には、燃焼によ
り発生するＮＯ_X等を低減させ、かつ熱回収装置の還元
腐食を防止し、さらに不燃物を速やかに排出することが
必要となるが、これらの点を全て満たす装置がないのが
実状であった。

【０００９】本発明は上述の事情に鑑みなされたもの
で、不燃物を含む固形状物質を均一に燃焼又はガス化な
どの酸化反応をさせ、かつ針金状の不燃物を含む種々の
不燃物を円滑に排出しつつ安定して熱エネルギーを回収
することが可能な流動層反応装置を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様は、
流動層反応炉において、流動層内にそれぞれ異なる流動
化速度を与えるような散気装置を炉床部分に設け、実質
的に大きな流動化速度を与えられた流動部分では流動媒
体の上昇流を生じさせ、実質的に小さな流動化速度を与
えられた流動部分においては流動媒体の沈降流を生じさ
せ、かつ実質的に小さな流動化速度を与えられた流動部
分に板型の熱回収装置を板面が垂直になるように配置し
たことを特徴とするものである。

【００１１】本発明によれば、流動層炉の炉底部には、
実質的に小さな流動化速度を与える弱散気板と、実質的
に大きな流動化速度を与える強散気板とを設ける。さら
にその下部には空気室等の部屋があり、コネクターを通
してそれぞれ流動化ガスを導入する。弱散気板の上方に
は弱流動化域を形成する。一方、強散気板の上方には強
流動化域を形成する。該流動化ガスとしては、空気、窒
素除去空気、酸素富化空気、酸素、水蒸気及びこれらの
混合気体が好ましく用いられるが、これ以外のガスの適
用を妨げるものではない。このとき、弱流動化域には下
降流が形成され、また強流動化域においては上昇流が形
成され、その結果、流動層内全体では強流動化域で上昇
し、弱流動化域で下降する旋回流が形成される。このよ
うに一つの流動層炉のなかに複数の強流動化域と弱流動
化域を交互に設け、一部の弱流動化域に板型の伝熱面を
配置する。

【００１２】可燃物は板型の伝熱面の無い弱流動化域に
投入され、旋回流に呑込まれながら低酸素により還元性
雰囲気で燃焼する。次に旋回流によって強流動化域に移
り、そこでは酸化雰囲気の中で十分に燃焼し、高温にな
った流動媒体が次の旋回流に乗って隣の弱流動化域で沈
降し、そこに配置された板型の伝熱面に熱を与える。板
型の伝熱面の配置されている弱流動化域は、強流動化域
で十分に燃焼したあとの流動媒体が流入してくるため酸
化雰囲気であり、還元腐食の恐れは少ない。また、弱い
流動化域なので伝熱面の摩耗も少ない。

【００１３】一方、可燃物に含まれる不燃物について
も、伝熱面全体が一つの板状になっているため、針金の
ような不燃物であってもからみにくい構造であり、支障
なく運転することが可能である。板型伝熱面は同一のヘ
ッダに連結した別々の伝熱管が同一平面内で、一方が他
方と交互になるよう配置され、それぞれの伝熱管はヒレ
を介して接合し、１枚の面となっている。このように構
成することにより少ない面数で多くの伝熱面積を稼ぐと
ともに、伝熱管内の圧力損失は少ないという利点があ
る。

【００１４】本発明の１態様では、伝熱面の配置されて
いる弱流動化域と強流動化域との間に仕切壁を配置し、
仕切壁の上下には強流動化域との連絡口を設けることに
よって、流動層炉を伝熱面の存在する熱回収室と存在し
ない主燃焼室に分割している。

【００１５】また、本発明の１態様では、流動層炉の中
に複数の異なる流動化速度を有する流動化域を交互に設
け、実質的な流動化速度は弱いが、流動媒体が上昇流と
なっている流動化域に板型の伝熱面を配置している。

【００１６】さらに、本発明の１態様では、実質的に大
きな流動化速度を与える散気装置を挟んで、実質的に小
さな流動化速度を与える散気装置をそれぞれ配置し、小
さな流動化速度の流動部分の一方に熱回収装置を配置す
る。そして、大きな流動化速度を与える散気装置と小さ
な流動化速度を与える散気装置との間に不燃物排出口を
配置する。

【００１７】このように配置することにより、一方の弱
流動化域に、燃焼物を投入し、還元雰囲気で燃焼するこ
とができる。次に大きな流動化速度を与えられた強流動
化域で酸化雰囲気で燃焼することができる。このように
還元雰囲気燃焼と、酸化雰囲気燃焼の組合せにより、Ｎ
Ｏｘ低減など排ガス特性が大幅に改善される。一方、も
う一つの弱流動化域に熱回収装置を配置すると、該弱流
動化域は前述の様に強流動化域で十分に燃焼したあとの
流動媒体が流入してくるので酸化雰囲気となるため、還
元腐食の危険がない。また、燃料投入口とは強流動化域
と不燃物排出口を間に介しているため、不燃物があって
も途中の排出口で排出される。又、一部の不燃物が熱回
収装置の伝熱面に到達しても、伝熱面が一枚のパネルに
なっているため、引っ掛かったりせず旋回流に乗って戻
って行き、排出口から排出される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の流動層反応装置に
係る実施例の内、燃焼装置として用いた例を中心に図１
乃至図１４を参照して説明する。各図において、同一又
は対応する部材は同一の符号を付して、重複する説明が
省略される。

【００１９】（実施例１）図１は本発明の第１実施例を
示す縦断面図である。流動層炉１の炉底部には、実質的
に小さな流動化速度を与える弱散気板２，４と、実質的
に大きな流動化速度を与える強散気板３とが設置されて
いる。強散気板３と、弱散気板４との間には不燃物排出
口２８が配置されており、弱散気板４の上面と、弱散気
板２及び強散気板３の上面とは不燃物排出口２８に向か
って下降傾斜面になっている。弱散気板２，４及び強散
気板３の下部には、それぞれ空気室６，８，７が配置さ
れており、これら空気室６，７，８にはコネクタ９，１
０，１１を通してそれぞれ流動用空気１２，１３，１４
が導入される。

【００２０】弱散気板２，４には、それぞれ多数のノズ
ル１５，１７が形成され、強散気板３には多数のノズル
１６が形成されている。炉１の側壁３３は角筒状をな
し、炉１の平面形状は矩形になっている。炉１内におい
て、砂等の不燃性粒子からなる流動媒体は、弱散気板
２，４及び強散気板３から炉内へ上向きに吹込まれる流
動用空気により吹き上げられ浮遊状態となり、炉内に流
動層が形成される。

【００２１】即ち、弱散気板２，４からはそれぞれノズ
ル１５，１７を通して流動用空気が層内に噴出し、弱散
気板２，４の上方にそれぞれ弱流動化域１８，２０を形
成する。一方、強散気板３からはノズル１６を通して流
動用空気が層内に噴出し、強散気板３の上方に強流動化
域１９を形成する。このとき弱流動化域１８，２０には
それぞれ下降流２１，２３が形成され、また強流動化域
１９では上昇流２２が形成される。その結果、流動層内
全体では強流動化域１９で上昇し、弱流動化域１８，２
０で沈降する２つの旋回流が形成される。そして、弱散
気板４の上方の弱流動化域２０には、板型伝熱面２４か
らなる熱回収装置が板面が垂直になるように配置されて
いる。

【００２２】上述のように構成することにより、可燃物
２７を弱流動化域１８に投入すると可燃物２７は下降流
２１によって弱流動化域１８に呑込まれ、熱分解を受け
ながら、低酸素による還元性雰囲気で燃焼し、旋回流に
よって強流動化域１９に導入され、そこでは上昇流２２
に乗って多量の酸素による酸化雰囲気で十分な燃焼が行
われる。このように還元雰囲気燃焼と、酸化雰囲気燃焼
の組合せにより、ＮＯ_X低減など排ガス特性が大幅に改
善される。強流動化域１９の表面付近では高温になった
流動媒体の一部が弱流動化域２０に向かって反転し、今
度は弱流動化域２０の下降流２３に乗って沈降し、そこ
に配置された板型伝熱面２４に熱を与える。

【００２３】板型伝熱面２４に熱を与えたあと、流動媒
体は炉底付近で下降流から水平流に転じ、強流動化域１
９に向かって還流する。

【００２４】このように、可燃物は板型伝熱面２４の無
い弱流動化域１８と強流動化域１９で旋回流によって十
分に燃焼し、高温になった流動媒体が次の旋回流に乗っ
て隣の弱流動化域２０で沈降し、そこに配置された板型
伝熱面２４に熱を与える。このため板型伝熱面２４の配
置されている弱流動化域２０は、強流動化域１９で十分
に燃焼したあとの流動媒体が流入してくるため酸化雰囲
気であり、還元腐食の恐れは少ない。また、弱い流動化
域なので伝熱面２４の摩耗も少ない。一方、可燃物に含
まれる不燃物についても、伝熱面２４と燃料投入口とは
強流動化域１９と不燃物排出口２８を間に介しているた
め、不燃物があっても途中の排出口で排出される。又、
一部の不燃物が熱回収装置の伝熱面２４に到達しても、
伝熱面全体が一つの板状になっているため、針金のよう
な不燃物であってもからみにくい構造であり、支障なく
運転することが可能である。

【００２５】図２は図１のII-II線に沿った断面を示すI
I-II線断面図である。図２に示すように、板型伝熱面２
４はヘッダ２９に複数取り付けられており、炉壁３３を
貫通して炉内へ挿入されている。熱回収用の熱媒体とし
て通常飽和水が下部ヘッダ入口３２′を通して導入さ
れ、板型伝熱面２４で収熱したあと上部ヘッダ出口３２
を通して外部へ導出される。

【００２６】図３は図１のIII-III線に沿った断面を示
すIII-III線断面図であり、板型伝熱面の断面構造を示
すものである。板型伝熱面２４は、隣接する伝熱管２
５，２５′をヒレ２６を挟んで接合し、全体で１枚の板
状になっている。

【００２７】図４は板型伝熱面の具体例の詳細を示す側
面図である。同一のヘッダ２９，２９′に連結した異な
る２系統の伝熱管２５，２５′を同一平面内で交互に配
置し、それぞれの伝熱管はヒレ２６を介して接合してい
る。このように構成することにより、少ない面数で多く
の伝熱面積を稼ぐことができるとともに、１本の伝熱管
の長さが短くなるため伝熱管内の圧力損失は少ないとい
う利点が生じる。図５は図４のＶ矢視図である。図５か
ら明らかなように、２系統の伝熱管２５，２５′は同一
平面内に配置され、全体で１枚の板状になっている。

【００２８】図６は本発明の流動層反応装置の第２実施
例を示す縦断面図である。流動層炉１の炉底部には、中
央部に山形の断面を有する弱散気板２が配置され、山形
の弱散気板２の外側に強散気板３が配置されている。ま
た、強散気板３の外側に弱散気板４が配置されている。
炉１の側壁３３は角筒状又は円筒状をなし、炉１の平面
形状は矩形又は円形になっている。強散気板３と、弱散
気板４との間には不燃物排出口２８が配置されており、
弱散気板４の上面と、弱散気板２及び強散気板３の上面
とは不燃物排出口２８に向かって下降傾斜面になってい
る。弱散気板２，４及び強散気板３の下部には、それぞ
れ空気室６，８，７が配置されており、これら空気室
６，７，８にはコネクタ９，１０，１１を通してそれぞ
れ流動用空気１２，１３，１４が導入される。炉１の平
面形状が矩形の場合には、矩形の弱散気板２、強散気板
３、不燃分排出口２８及び弱散気板４を平行に配置する
か、矩形且つ山形の弱散気板２の稜線に関し対称的に矩
形の強散気板３、不燃分排出口２８及び弱散気板４を配
置することにより形成される。炉１の平面形状が円形の
場合には、中央が高く周縁が低い円錐形の弱散気板２、
弱散気板２に同心に配置される円環形の強散気板３、弱
散気板２に同心に配置される複数の部分円環形を有する
不燃分排出口２８、及び弱散気板２に同心に配置される
円環形の強散気板４により形成される。

【００２９】弱散気板２，４からはそれぞれノズル１
５，１７を通して流動用空気が層内に噴出し、弱散気板
２，４の上方にそれぞれ弱流動化域１８，２０を形成す
る。一方、強散気板３からはノズル１６を通して流動用
空気が層内に噴出し、強散気板３の上方に強流動化域１
９を形成する。弱散気板４の上方の弱流動化域２０に
は、板型伝熱面２４からなる熱回収装置が板面が垂直に
なるように配置されている。

【００３０】また板型伝熱面２４の配置されている弱流
動化域２０と強流動化域１９との間に、仕切壁３４が配
置され、仕切壁３４の上下には強流動化域１９との連絡
口３５，３６が形成されており、流動層炉１内が伝熱面
の存在する熱回収室Ｒ_THと存在しない主燃焼室Ｒ_CUに分
割されている。

【００３１】このとき、主燃焼室Ｒ_CUにおいては、弱流
動化域１８に下降流２１が形成され、また強流動化域１
９では上昇流２２が形成される。その結果、主燃焼室Ｒ
_CU内の全体では、強流動化域１９で上昇し、弱流動化域
１８で沈降する連続した旋回流が形成される。

【００３２】一方、流動媒体の上昇流２２は仕切壁３４
の上端部付近で主燃焼室Ｒ_CUの弱流動化域１８へ向かう
流れと、仕切壁３４を越えて熱回収室Ｒ_THへ飛び込む反
転流２２′とに分離し、熱回収室Ｒ_THは実質的に小さな
流動化速度を与える弱散気板４によって、緩やかな弱流
動化域２０を形成しているため、飛び込んだ流動媒体は
下降流２３となり、さらに下部の連絡口３５を通って主
燃焼室Ｒ_CUに戻る循環流を形成している。このとき、該
流動媒体循環量及び板型伝熱面２４の熱伝達率を熱回収
室Ｒ_TH内の流動化速度の変化によって調節することによ
り、流動媒体の持つ熱エネルギーの回収を調節できる。

【００３３】上述のように構成することにより、主燃焼
室Ｒ_CUにおいて、可燃物２７を弱流動化域１８に投入す
ると、可燃物２７は下降流２１によって弱流動化域１８
に呑込まれ、熱分解を受けながら、低酸素による還元性
雰囲気で燃焼し、旋回流によって強流動化域１９に導入
され、そこでは上昇流２２に乗って多量の酸素による酸
化雰囲気で十分な燃焼が行われる。

【００３４】流動媒体の上昇流２２は仕切壁３４の上端
部付近で主燃焼室の弱流動化域１８へ向かう流れと、仕
切壁３４を越えて熱回収室Ｒ_THへ飛び込む反転流２２′
とに分解する。熱回収室Ｒ_THへ飛び込んだ流動媒体は下
降流２３となり、高温の流動媒体はそこに配置された板
型伝熱面２４に熱を与えたあと、流動媒体は炉底付近で
下降流から水平流に転じ、下部の連絡口３５を通って主
燃焼室Ｒ_CUに戻る。

【００３５】板型伝熱面２４の配置されている弱流動化
域２０は、強流動化域で十分に燃焼したあとの流動媒体
が流入してくるため酸化雰囲気であり、還元腐食の恐れ
は少ない。また、弱い流動化域なので伝熱面の摩耗も少
ない。一方、可燃物に含まれる不燃物についても、伝熱
面全体が一つの板状になっているため、針金のような不
燃物であってもからみにくい構造であり支障なく運転す
ることが可能である。

【００３６】（実施例３）図７は本発明の流動層反応装
置の第３実施例を示す図であり、図７（ａ）は縦断面
図、図７（ｂ）は図７（ａ）のVII（ｂ）矢視図であ
る。本実施例は、図６に示す実施例において板型伝熱面
と仕切壁を一体化したものである。即ち、耐火材からな
る仕切壁３４′は、側壁３３に固定された板型伝熱面２
４′により支持されている。その他の構成は図６に示す
実施例と同様である。板型伝熱面２４′が仕切壁３４′
を支える構造としたことにより、仕切壁３４′の下部の
連絡口３５には、全く障害物がなくなることから、熱回
収室Ｒ_THに入った不燃物は引っ掛かることなく主燃焼室
Ｒ_CUに戻るため、支障なく運転が可能である。

【００３７】（実施例４）図８は本発明の流動層反応装
置の第４実施例を示す縦断面図である。流動層炉１の炉
底部には、実質的に小さな流動化速度を与える弱散気板
４と、実質的な大きな流動化速度を与える強散気板３と
が配置されている。強散気板３と側壁３３との間には不
燃物排出口２８が配置されており、弱散気板４と強散気
板３の上面は不燃物排出口２８に向かって下降傾斜面に
なっている。弱散気板４及び強散気板３の下部には、そ
れぞれ空気室８，７があり、これら空気室７，８にはコ
ネクタ１０，１１を通してそれぞれ流動用空気１３，１
４が導入される。

【００３８】弱散気板４からはノズル１７を通して流動
用空気が層内に噴出し、弱散気板４の上方に弱流動化域
２０を形成する。一方、強散気板３からはノズル１６を
通して流動用空気が層内に噴出し、強散気板３の上方に
強流動化域１９を形成する。このとき弱流動化域２０に
は下降流２３が形成され、また強流動化域１９では上昇
流２２が形成される。その結果、流動層内全体では強流
動化域１９で上昇し、弱流動化域２０で沈降する旋回流
が形成される。弱散気流４の上方の弱流動化域２０に
は、板型伝熱面２４からなる熱回収装置が板面が垂直に
なるように配置されている。

【００３９】一方、強散気板３に隣接して設置された不
燃物排出口２８には、空気室７の側面に設けたノズル３
９より流動用空気が噴出するようになっており、ノズル
３９を通して噴出させた流動空気によって不燃物排出口
２８の上部に弱流動化域３８を形成している。上述のよ
うに構成することにより、可燃物２７を弱流動化域３８
に投入すると可燃物２７は下降流２１によって弱流動化
域３８に呑込まれ、熱分解を受けながら、低酸素による
還元性雰囲気で燃焼し、旋回流によって強流動化域１９
に導入され、そこでは上昇流２２に乗って多量の酸素に
よる酸化雰囲気で十分な燃焼が行われる。このように還
元雰囲気燃焼と、酸化雰囲気燃焼の組合せにより、ＮＯ
_X低減など排ガス特性が大幅に改善される。強流動化域
１９の表面付近では高温になった流動媒体の一部が弱流
動化域２０に向かって反転し、次に弱流動化域２０の下
降流２３に乗って沈降し、そこに配置された板型伝熱面
２４に熱を与える。板型伝熱面２４に熱を与えたあと、
流動媒体は炉底付近で下降流から水平流に転じ、強流動
化域１９に向かって還流する。その際、大多数の不燃物
は沈降し、排出口２８からそのまま排出される。

【００４０】板型伝熱面２４の配置されている弱流動化
域２０は、強流動化域１９で十分に燃焼したあとの流動
媒体が流入してくるため酸化雰囲気であり、還元腐食の
恐れは少ない。また、弱い流動化域なので伝熱面の摩耗
も少ない。一方、可燃物に含まれる不燃物についても、
伝熱面全体が一つの板状になっているため、針金のよう
な不燃物であってもからみにくい構造であり、支障なく
運転することが可能である。

【００４１】（実施例５）図９は本発明の流動層反応装
置の第５実施例を示す縦断面図である。本実施例は図８
に示す構造を有する流動層炉を不燃物排出口２８を挟ん
で対称となるように合わせた構造となっている。即ち、
流動層炉１の炉底部には、弱散気板４，４と、強散気板
３，３とが配置されている。弱散気板４，４の間には不
燃物排出口２８が形成されている。板型伝熱面２４は弱
散気板４の上方の弱流動化域２０に配置されている。可
燃物２７は弱流動化域３８に投入される。本実施例の作
用は図８に示す実施例と同様であるため、その説明を省
略する。なお、図１から図９に示す実施例においては、
炉底の散気板２，３，４が傾斜しているが、水平であっ
ても構わない。

【００４２】（実施例６）図１０は本発明の流動層反応
装置の第６実施例を示す縦断面図である。本実施例は、
基本的には図１に示す実施例と同じ構成であるが、板型
伝熱面２４が配置されている領域に上昇流を形成するよ
うに構成している。即ち、空気室７，８の側面から不燃
物排出口２８にノズル４０を通して流動化用空気を吹き
出し、不燃物排出口２８の上方に実質的に小さな流動化
速度による弱流動化域４１を形成する。また側壁３３か
ら強散気板３の上方の位置まで延びる傾斜壁４３を設
け、この傾斜壁４３によって上昇してくる流動媒体を反
転させるようにしている。一方、板型伝熱面２４の配置
されている流動化域においては、弱流動化域４１に対し
比較的大きな流動化速度とすることにより、弱流動化域
であっても流動媒体が穏やかな上昇流４２を形成し、弱
流動化域４１で下降流４４を形成する。下降流４４が最
も小さな流動化速度を有し、上昇流４２が中位の流動化
速度を有し、上昇流２２が最も大きな流動化速度を有し
ている。

【００４３】（実施例７）図１１は本発明の流動層反応
装置の第７実施例を示す縦断面図である。本実施例は、
図１０に示す構造を有する流動層炉を空気室６を挟んで
対称となるように合わせた構造となっている。本実施例
の構成及び作用は図１０に示す実施例と同様であり、そ
の説明を省略する。

【００４４】（実施例８）図１２は本発明の流動層反応
装置の第８実施例を示す縦断面図である。本実施例にお
いては、弱散気板４が側壁３３に隣接して設けられ、ま
た強散気板３が弱散気板４に連続して設けられ、弱散気
板２は不燃物排出口２８を挟んで配置されている。板型
伝熱面２４は弱散気板４の上方に配置されている。また
不燃物排出口２８には、空気室６，７の側面のノズル３
９を通して流動用空気が噴出するようになっている。そ
の他の構成は図１に示す実施例と同様である。

【００４５】上述のように構成することにより、可燃物
２７を弱流動化域１８に投入すると、可燃物２７は下降
流２１によって弱流動化域１８に呑込まれ、熱分解を受
けながら、低酸素により還元性雰囲気で燃焼し、旋回流
によって不燃物排出口２８の上部にさしかかると、ノズ
ル３９から噴出する空気によって強流動化域となってい
るため、そこで不燃物は落下し、不燃物排出口２８に呑
み込まれる。

【００４６】不燃物濃度の小さくなった流動媒体は、強
散気板３の上方の強流動化域１９に達すると上昇流２２
に乗って上昇した後に反転して、板型伝熱面２４の配置
してある弱流動化域２０に導入されるが、不燃物濃度が
減少しているため、板型伝熱面２４に対する不燃物によ
る閉塞などの可能性は図１の実施例より更に低くなると
いう利点がある。

【００４７】（実施例９）図１３は本発明の流動層反応
装置の第９実施例を示す縦断面図である。流動層炉１の
炉底部には、実質的に小さな流動化速度を与える弱散気
板２と、実質的に大きな流動化速度を与える強散気板３
とが配置されている。弱散気板２及び強散気板３の下部
には空気室６，７が配置されており、これら空気室６，
７にはコネクタ９，１０を通してそれぞれ流動用空気が
導入される。また側壁３３から強散気板３の上方の位置
まで延びる傾斜壁４３を設け、上昇してくる流動媒体を
反転させるようにしている。側壁３３には流動用空気を
不燃物排出口２８に噴出するノズル４５が設置されてい
る。コネクタ９は流動用空気１２に接続され、コネクタ
１０及びノズル４５はバルブV１，V２を介して流動用空
気１３に接続されている。

【００４８】弱散気板２からはノズル１５を通して流動
用空気が層内に噴出し、弱散気板２の上方に弱流動化域
１８を形成する。一方、強散気板３からはノズル１６を
通して流動用空気が層内に噴出し、強散気板３の上方に
強流動化域１９を形成する。このとき弱流動化域１８に
は下降流２１が形成され、また強流動化域１９では上昇
流２２が形成される。その結果、流動層内全体では強流
動化域１９で上昇し、弱流動化域１８で沈降する旋回流
が形成される。このとき強流動化域１９の側面炉壁から
不燃物排出口２８の上部にノズル４５を通して流動空気
を噴出し、流動媒体の上昇流を形成する。該流動化域の
炉壁は板型伝熱面４６で構成されている。

【００４９】このように構成することにより、可燃物に
含まれる不燃物については、伝熱面全体が一つの板状に
なっており、しかも壁を構成していて突起物がないた
め、針金のような不燃物であっても絡みにくい構造であ
り、支障なく運転することが可能である。

【００５０】（実施例１０）図１４は本発明の流動層反
応装置の第１０実施例を示す縦断面図である。本実施例
は図１３に示す構造を有する流動層炉を空気室６を挟ん
で対称となるように合わせた構造となっている。本実施
例の構成及び作用は図１３に示す実施例と同様であり、
その説明を省略する。以上、本発明を燃焼装置として使
用する場合の実施例について説明してきたが、本発明
を、例えばガス化装置として用いることも可能である。
その場合には流動化ガス中の酸素量が全体として投入可
燃物に対する理論燃焼に必要な酸素量以下である他は、
装置の構成は同じである。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、以
下に列挙する効果を奏する。 （１）これまでは、投入した可燃物に含まれる針金状の
不燃物などが、流動層内で沈降堆積しやすく、また伝熱
管にからみつきやすいことからすぐに流動不良を起こし
運転不能に陥ってしまうため、有効なエネルギー回収方
法がなかった廃タイヤなどの廃棄物について、本願のよ
うな構成で板型伝熱面を流動層内の熱回収に用いること
により、支障なく運転および熱回収が可能となり、これ
まで未利用だった産業廃棄物のエネルギー利用に大きく
道を開くものである。 （２）可燃物を小さな流動化速度を与えられた還元雰囲
気の領域に投入して還元雰囲気で燃焼させたのちに大き
な流動化速度を与えられた酸化雰囲気で燃焼させること
ができる。すなわち、還元雰囲気燃焼と、酸化雰囲気燃
焼の組み合わせにより、ＮＯ_X低減など排ガス特性が改
善される。そして、もう一つの弱流動化域は酸化雰囲気
であるため、該流動化域に配置された熱回収装置には還
元腐食を避けることが出来る。 （３）熱回収装置と可燃物投入口とは強流動化域と不燃
物排出口とが間に介在しているため、不燃物は途中の排
出口で排出され、熱回収装置に到達することがない。ま
た、たとえ一部の不燃物が熱回収装置に到達しても、伝
熱面が一枚のパネルになっているため、引っかかったり
せず、旋回流に乗って戻って行き、排出口から排出され
る。

【００５２】（４）板型伝熱面の構成について異なる２
系統の伝熱管を、同一平面内で一方が他方を交互に囲う
ようにし、それぞれの伝熱管はヒレを介して接合させる
ことにより、少ない面積でより多くの伝熱面積を稼ぐこ
とが可能であり、しかも管内の圧力損失は面数の多いと
きと変わらないという利点がある。すなわち、伝熱面積
は一定のままで、しかも強制循環ポンプの所要動力を変
えないで、伝熱面の個数を半分に減らすことができるた
め、板状に構成したことと合わせて不燃物対策には極め
て効果的であり、特に燃焼した際に針金状の不燃物が発
生するため運転不能に陥り、有効なエネルギー回収方法
がなかった廃タイヤなどの廃棄物のエネルギー利用を初
めて可能としたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る流動層反応装置の第１実施例を示
す縦断面図である。

【図２】図１のII-II線断面図である。

【図３】図１のIII-III線断面図である。

【図４】本発明の板型伝熱面の具体例を示す側面図であ
る。

【図５】図４のＶ矢視図である。

【図６】本発明に係る流動層反応装置の第２実施例を示
す縦断面図である。

【図７】本発明に係る流動層反応装置の第３実施例を示
す縦断面図である。

【図８】本発明に係る流動層反応装置の第４実施例を示
す縦断面図である。

【図９】本発明に係る流動層反応装置の第５実施例を示
す縦断面図である。

【図１０】本発明に係る流動層反応装置の第６実施例を
示す縦断面図である。

【図１１】本発明に係る流動層反応装置の第７実施例を
示す縦断面図である。

【図１２】本発明に係る流動層反応装置の第８実施例を
示す縦断面図である。

【図１３】本発明に係る流動層反応装置の第９実施例を
示す縦断面図である。

【図１４】本発明に係る流動層反応装置の第１０実施例
を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 流動層炉 ２，４ 弱散気板 ３ 強散気板 ６，７，８ 空気室 ９，１０，１１ コネクタ １２，１３，１４ 流動用空気 １５，１６，１７ ノズル １８，２０，３８，４１ 弱流動化域 １９ 強流動化域 ２１，２３，４４ 下降流 ２２，４２ 上昇流 ２４，２４′，４４，４６ 板型伝熱面 ２５，２５′伝熱管 ２６ ヒレ ２７ 可燃物 ２８ 不燃物排出口 ２９，２９′，３２，３２′ ヘッダ ３３ 側壁 ３４，３４′仕切壁 ３５，３６ 連絡口 ３９，４０，４５ ノズル

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動層反応炉において、流動層内にそれ
   ぞれ異なる流動化速度を与えるような散気装置を炉床部
   分に設け、 実質的に大きな流動化速度を与えられた流動部分では流
   動媒体の上昇流を生じさせ、実質的に小さな流動化速度
   を与えられた流動部分においては流動媒体の沈降流を生
   じさせ、 かつ実質的に小さな流動化速度を与えられた流動部分に
   板型の熱回収装置を板面が垂直になるように配置したこ
   とを特徴とする流動層反応装置。
2. 【請求項２】 流動層反応炉において、流動層内にそれ
   ぞれ異なる流動化速度を与えるような散気装置を炉床部
   分に設け、 実質的に大きな流動化速度を与えられた流動部分では流
   動媒体の上昇流を生じさせ、実質的に小さな流動化速度
   を与えられた流動部分においては流動媒体の沈降流を生
   じさせ、 かつ流動媒体の上昇流の上部に流動媒体を反転させる傾
   斜壁を設けると共に、該傾斜壁の下端側には実質的に最
   も小さな流動化速度を与えられた流動媒体沈降流を挟ん
   で、中位の流動化速度を与える流動部分を設けることに
   より、該流動部分には緩やかな上昇流を生じさせ、かつ
   該流動部分に板型の熱回収装置を板面が垂直になるよう
   に配置したことを特徴とする流動層反応装置。
3. 【請求項３】 前記板型の熱回収装置は、系列の異なる
   伝熱管を同一平面内に配置し、かつ伝熱管同士は間に板
   を挟んで接続し、全体として１枚の板状伝熱面としたこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の流動層反応装置。
4. 【請求項４】 流動層反応炉において、内部に仕切壁を
   設けて複数に分割し、かつそれぞれの流動層は仕切壁の
   上方及び下方で連通しており、かつそれぞれの流動層に
   は、それぞれ異なる流動化速度を与えるように散気装置
   を炉床部分に設け、 実質的に大きな流動化速度を与えられた流動層と実質的
   に小さな流動化速度を与えられた流動層の間において、 実質的に大きな流動化速度を与えられた流動層では流動
   媒体が上昇し、仕切壁を越えて実質的に小さな流動化速
   度を与えられた流動層に入り、そこでは移動層を形成し
   つつ、ゆるやかに流動媒体が沈降し、そして仕切壁下の
   連絡口を通して実質的に大きな流動化速度を与えられた
   流動層に戻る相互の循環流を生じさせ、 沈降移動層を形成する流動層に板型の熱回収装置を配置
   したことを特徴とする流動層反応装置。
5. 【請求項５】 前記板型の熱回収装置は、系列の異なる
   伝熱管を同一平面内に配置し、かつ伝熱管同士は間に板
   を挟んで接続し、全体として１枚の板状伝熱面としたこ
   とを特徴とする請求項４記載の流動層反応装置。
6. 【請求項６】 前記仕切壁と板型の熱回収装置が結合
   し、一体化していることを特徴とする請求項４又は５記
   載の流動層反応装置。
7. 【請求項７】 流動層反応炉において、流動層内にそれ
   ぞれ異なる流動化速度を与えるような散気装置を炉床部
   分に設け、 実質的に大きな流動化速度を与えられた流動部分では流
   動媒体の上昇流を生じさせ、実質的に小さな流動化速度
   を与えられた流動部分においては流動媒体の沈降流を生
   じさせ、 かつ流動媒体の上昇流の上部に流動媒体を反転させる傾
   斜壁を設けると共に、該傾斜壁の下端につながる炉壁部
   を板型の伝熱面で構成したことを特徴とする流動層反応
   装置。
8. 【請求項８】 流動層反応炉の炉床部に、実質的に大き
   な流動化速度を与える散気装置を配置するとともに、 該散気装置を間に挟んで、実質的に小さな流動化速度を
   与える散気装置をそれぞれ相対するように配置し、 さらに一方の実質的に小さな流動化速度を与えられた流
   動部分に熱回収装置を配置するとともに、 実質的に大きな流動化速度を与えられた流動部分を間に
   挟んで相対する他方の実質的に小さな流動化速度を与え
   られた流動部分に燃料などの可燃物を投入するととも
   に、 実質的に大きな流動化速度を与える散気装置と、実質的
   に小さな流動化速度を与える散気装置の間に不燃物排出
   口を設けたことを特徴とする流動層反応装置。
9. 【請求項９】 燃料などの可燃物を投入する実質的に
   小さな流動化速度を与えられた前記流動部分が還元雰囲
   気であり、実質的に大きな流動化速度を与えられた前記
   流動部分が酸化雰囲気であるように燃焼用流動化ガスに
   含まれる酸素量を調節することを特徴とする請求項８記
   載の流動層反応装置。
10. 【請求項１０】 前記熱回収装置は、板型の熱回収装置
    であることを特徴とする請求項８又は９記載の流動層反
    応装置。
11. 【請求項１１】 前記板型の熱回収装置は、系列の異な
    る伝熱管を同一平面内に配置し、かつ伝熱管同士は間に
    板を挟んで接続し、全体として１枚の板状伝熱面とした
    ことを特徴とする請求項１０記載の流動層反応装置。