JPH09243017A - 流動層熱反応炉への可燃物供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流動層への可燃物の供給量を均一にし、供給
スクリュウでの噛み込みの発生を抑え、各種の廃棄物を
供給することができる流動層熱反応炉への可燃物供給装
置を提供する。 【解決手段】 流動層熱反応炉２６への可燃物供給装置
において、該熱反応炉２６の流動層２７中に排出口１５
を有し、該流動層よりも高い位置に可燃物受入部１４を
有する供給スクリュウ１３からなることとしたものであ
り、該供給スクリュウ１３は、スクリュウ羽根２２とケ
ーシング２０との隙間を数ｃｍほど設けるのがよく、排
出口は流動層内に数ｃｍ突き出した構成とするのがよ
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流動層熱反応炉へ
の可燃物供給装置に係り、特に、都市ごみや産業廃棄物
や農業廃棄物などの可燃性の固形物や汚泥を、燃焼した
り熱分解したりする流動層熱反応炉に供給する装置の改
善に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の供給装置は、次のように
なっている。流動層熱反応炉は、流動層の部分と、流動
層の上の流動媒体が吹き上げられて舞っているガスの部
分でフリーボード部とよばれるところの二つに大別され
る。フリーボード部では、熱ガスの吹き出しを防ぐため
に、誘引送風機などで数十〜百数十ｍｍＡｑの一定の負
圧となるように制御している。しかしながら、流動層の
内部では、流動媒体が浮遊することによって生じている
圧力により、数百〜数千ｍｍＡｑの大きな正圧となって
おり、これは、流動層の深さにほぼ比例して大きくな
る。従って、この流動層熱反応炉に可燃物を支障なく供
給するためには、フリーボード部や流動層などと、大気
の圧力差によって引き起こされる流れを抑えるよう、炉
の内外をシールしながら行わなくてはならない。

【０００３】供給する可燃物が圧密化することで、隙間
がなくなる種類の汚泥や湿った紙類や厨芥を多く含むも
のであれば、特には流動層中で激しく流動媒体が旋回運
動している旋回流型流動床炉と呼ばれるタイプの流動層
に関しては、流動層中に供給口をもつ水平スクリュウや
輸送配管を供給装置としている。隙間ができる可能性が
ある供給物を輸送するための供給スクリュウの場合、被
輸送物飲み込み部よりもスクリュウ羽根を小さくした
り、スクリュウピッチを狭めたりして、スクリュウの先
端近くでのスクリュウ輸送能力を減らすことで、輸送物
を圧密させてシールし、流動媒体や流動層中のガスが、
スクリュウに逆流するのを防いで、その他には特にシー
ル機構は設けない。輸送配管の場合、ポンプなどにより
空隙のない状態で圧送し、そのまま流動層に送り込む。

【０００４】このようにして供給口から押し出された可
燃物は、そのままでは粘着性により、又は圧密化し団塊
化してほぐれにくくなっているものでも、流動層の旋回
流動の働きにより、激しく衝突してくる流動媒体の働き
で、熱を受けて水分が蒸発して崩れたり、焼けたり溶け
たりしてばらばらとなったり、流動媒体の動きで掻き取
られたりして、流動層中に押し出されると、すぐに、順
次流動層中に取り込まれる形で、少量づつ反応されてゆ
く。なお、一ヵ所からこのように供給しても、流動媒体
の旋回流動の働きにより、運びさられて速やかに流動層
全体に拡散してしまう。従って、流動層全体になるべく
均一になるよう分散させて、供給することは、流動層の
床面積が非常に大きい場合を除き、あまり必要ない。

【０００５】供給する可燃物が硬いものを多く含み、圧
密化しても隙間がなくなるほどには、汚泥や濡れた紙や
厨芥などを含んでいないものの場合や、特には旋回運動
を考えていない、いわゆる一般の流動床炉への供給にお
いては、流動層よりも数十ｃｍ以上ないしは天井など、
炉のはるかに高いところに供給口を設けた水平スクリュ
ウやシュートを供給装置とし、流動媒体の浮遊によっ
て、炉内が正圧に高まる部分を避ける。スクリュウやシ
ュートへの投入口には、熱反応炉内の負圧に対して、シ
ールを保持するためのダブルダンパやロータリーバルブ
を設け、供給物を圧密化してシール性を持たせることは
しない。本発明者の一部は、既に、この種の装置とし
て、特願平４−２８３４２１号「流動床燃焼装置への焼
却物の供給装置」を出願済みである。これを図３に示
す。また、旋回流型では、上述の如く供給時に、流動層
全体になるべく均一に分散させて供給することは、あま
り考慮する必要がないが、一般の流動床炉においては、
供給口に回転する有翼軸のスプレッダを設けて、翼によ
り跳ね飛ばしたり、供給口を複数設けるなどして、分散
させて供給するものが多い。

【０００６】しかしながら、この種の装置は次のような
問題があった。流動層中に供給口をもつ輸送配管の場
合、連続運転中は問題がないものの、運転が停止すると
供給する可燃物によっては供給口の供給物が流動層から
の熱を受けて、乾燥したり焦げたり溶融したりして固ま
り詰まってしまい、再起動できなくなる恐れがある。流
動層中に供給口をもつ水平スクリュウの場合、供給物の
組成が変わって汚泥や厨芥が少なくなると、シールがこ
われて流動媒体や流動層中のガスが、スクリュウに逆流
する。また、硬いものが来ると、スクリュウ部で噛みこ
みを起こしてしまうため、金属塊や石などの異物を除去
したり、細かく破砕したりする必要があった。これに対
して、流動層よりも数十ｃｍ以上高いところに、供給口
をもつ水平スクリュウやシュートで、スクリュウやシュ
ートの入口にダブルダンパやロータリーバルブを設けて
いるものでは、次のような問題点があった。

【０００７】ダブルダンパやロータリーバルブからシュ
ートで直接供給する場合、投入する可燃物によっては、
ダブルダンパやシュートに付着したり堆積したりして
は、剥がれたり崩れたりすることが起こる。このために
定量供給が行われなくなって、燃焼が変動したり燃焼排
ガスが変動したりし、ボイラであれば蒸気の発生量や温
度圧力が、変動することが起こる場合があった。また、
ダブルダンパやロータリーバルブでは、完全にシールす
るのは、困難で若干の隙間から漏れるのが普通である。
このため、炉内圧が変動して正圧となったときに、炉内
の高温ガスが逆流するのをふせぐために、ダブルダンパ
やロータリーバルブにパージ用空気を吹き込まねばなら
ず、この空気量が毎時数百ｍ³ と無視できない量であ
り、小さな炉では、問題となっていた。また、シュート
の角度は供給物がシュートに堆積するのを防ぐためにき
ついのが普通で、シュートへ投入するダブルダンパやロ
ータリーバルブは、高い供給口の位置よりも、更に高い
位置となってしまい、投入コンブヤは高い位置まで伸ば
す必要があった。

【０００８】投入シュートを無くして水平スクリュウか
ら直接炉内に投入する場合、ダブルダンパやシュートと
異なり、汚泥や厨芥など付着性があるものを水平スクリ
ュウに供給して炉内に送り込むことも可能となる。炉内
高温ガス逆流防止のダブルダンパやロータリーバルブへ
のパージ用空気吹き込み空気量も、それらと水平スクリ
ュウの間に吹き込むことで量を少なくすることができ
る。しかしながら、スクリュウ部での噛みこみについて
は、上記と同様に考慮する必要がある。この場合では、
スクリュウ部においてシールする必要がないために、ス
クリュウ噛みこみ防止策として、ケーシングとスクリュ
ウ羽根の隙間を大きくとることが可能である。しかしな
がら、供給物の粒度が不揃いであると、細かいものがそ
の隙間に溜まってしまい、大きなものがそのスクリュウ
から供給される際に、溜まった細かいものを浚う形とな
り、供給量がばらつく。また、運転停止等の際に、ケー
シングとスクリュウ羽根の隙間にスクリュウ内に供給物
が残ることに対し、運転上や設備上で対策をたてる必要
があった。

【０００９】運転停止の際、流動層中に供給口をもつ水
平スクリュウの場合には、流動化空気も運転停止ととも
に供給されなくなり、空気ないしは酸素を絶たれること
になって燃焼はしなくなる。流動層の熱を受けても蒸発
乾燥や先端部の局所的な溶融熱分解炭化等は発生して
も、ごく僅かの供給部先端にとどまり着火炎上発煙など
の恐れはほとんどない。それに対し、流動層よりも数十
ｃｍ以上高いところに供給口をもつ水平スクリュウやシ
ュートで、スクリュウやシュートの入口にダブルダンパ
やロータリーバルブを設けているものでは、炉内の高温
を受けて着火炎上発煙などしないように、ダブルダンパ
やロータリーバルブを空運転をして全て空にする必要が
あり、また、ケーシングとスクリュウ羽根の隙間を大き
くとった水平スクリュウの場合には、運転停止時に、隙
間よりも大きな形状のものを投入して、隙間に溜まった
細かいものを浚って空にしてやる必要があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術の問題点を解消し、流動層への可燃物の供給量を均一
にし、供給スクリュウでの噛み込みの発生を抑え、各種
の廃棄物を供給することができる流動層熱反応炉への可
燃物供給装置を提供することを課題とする。

【００１１】

【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、流動層熱反応炉への可燃物供給装置に
おいて、該熱反応炉の流動層中に排出口を有し、該流動
層よりも高い位置に可燃物受入部を有する供給スクリュ
ウからなることとしたものである。このように、本発明
では、流動層熱反応炉に可燃物を供給するに際し、流動
層中に供給口があり流動層よりも高いレベルに燃焼物受
入部（飲み込み部）があるスクリュウによって供給する
ものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】供給スクリュウは、流動層側に傾
斜させ、１軸スクリュウとし、スクリュウ羽根はケーシ
ングとの隙間を数ｃｍほど設けた高さとして、供給スク
リュウの上部ケーシングはホッパとして輸送物をスクリ
ュウに供給する供給物受入部から、流動層に入る部分ま
で設け、流動層側には軸受をもたず、供給物受入部側端
のみの軸受とした片持ちスクリュウとし、かつ軸受側端
にて回転駆動する構造としている。受入部は、通常の運
転流動層レベル変動範囲の最高位置よりも、高いレベル
とする。供給スクリュウの流動層への排出口開口は、ダ
ブルダンパやロータリーバルブのようなシール機構を省
いた場合には、スクリュウ先端の排出口の全部が、流動
化を停止したいわゆる静止層の状態で、通常の運転流動
層レベル変動範囲の最低位置に対しても、流動層内に埋
没した状態となる位置とする。

【００１３】供給スクリュウの受入部の上部に、ダブル
ダンパとロータリーバルブを設けて、逆流防止用パージ
用空気を吹き込み、炉内ガスが投入側に漏れないように
してやれば、必ずしも排出口の全部が、流動層中にある
ような位置とする必要はなく、排出口は波立つ流動層の
耐熱砂状不燃物である流動媒体によって洗われるような
流動層表面か、それよりも深い位置にあればよい。供給
スクリュウの先端部は、流動層からの熱や流動媒体の衝
突により摩耗を受けるため、ＳＵＳなどの耐熱金属製を
主体とし、できれば軸端は耐熱対摩耗性を増し、かつ熱
伝導を抑えるためにシリカやアルミナなどを主成分と
し、密度が２ｋｇ／ｌ以上あるような硬い耐火物である
キャスタブルで保護してやるのが望ましい。流動層の供
給スクリュウからの供給物の入る部分は、流動媒体の激
しい流れに曝されることが望ましく、特に湿った都市ご
みや汚泥、厨芥などの粘着性付着性をもつものの場合に
は、このことが不可欠である。

【００１４】流動層は、部分によって流動化空気の単位
床面積あたりの吹き込み風量を変えるなどによって、旋
回流動させたいわゆる旋回流型流動床炉とし、その旋回
流動の流れが、供給スクリュウからの供給物の入る排出
口の部分を巻き込むようにするのがよい。また、流動層
の壁際は、流動化気体が流れにくく、従って流動媒体の
動きは緩慢な下降流となっていることが多い。このこ
め、旋回流型流動床炉で旋回流動の流れが、供給スクリ
ュウからの供給物の入る部分を巻き込むようになってい
るような場合をのぞき、壁際より数ｃｍ前後以上スクリ
ュウ先端を流動層に突き出させるのがよい。その場合、
突き出したスクリュウケーシングは、ＳＵＳなどの耐熱
金属製とするか、二重ケーシングとして空冷又は水冷構
造とし、交換可能とし、外面をキャスタブルで保護して
やるのがよい。

【００１５】供給する可燃物は、乾燥紙や破砕木屑、廃
プラスチックなど粘着性や付着性の低いものの場合は、
上方より投入のかたちで、ダブルダンパやロータリーバ
ルブを設けた場合にはそこを経由して、供給スクリュウ
の受入部上側に設けた付属ホッパに供給する。なお、ス
クリュウ羽根の大きさに対して、大きすぎるものが混入
しているものを供給する場合は、破砕して許容範囲のサ
イズにしてから投入する。汚泥や厨芥など粘着性や付着
性を持つものは、ポンプで圧送する形にて、供給スクリ
ュウの受入部上側に設けた付属ホッパに供給する。供給
スクリュウ付属ホッパでは、付属ホッパがほぼ垂直であ
るのに対し、スクリュウがスクリュウ送り方向に傾斜し
た形状となっているために、細かいものや重いものはス
クリュウ先端側に落ちる形で、溜まること無く順次スク
リュウ先端側に送る。比較的大きなものやシート状のも
のも、スクリュウの羽根に引き込む形でスクリュウに飲
み込み、流動層に押し込む。

【００１６】供給スクリュウの羽根とケーシングの間
は、数ｃｍの間隔をとっているために、異物も噛み込む
ことなくスクリュウ先端側に送ることができる。汚泥や
厨芥など、粘着性や付着性のあるものも、スクリュウ付
属ホッパ側壁下部ないしはスクリュウケーシングより押
し出される形で供給され、スクリュウ羽根によって掻き
取られ、スクリュウ先端側に送られる。ここで、供給ス
クリュウ付属ホッパでは供給物があまり溜まると、ブリ
ッジや供給物の団塊化が発生する可能性があるため、投
入量の容積よりも大きな輸送速度となるように、スクリ
ュウの羽根形状やスクリュウ回転速度を設定してやるこ
とが望ましい。ダブルダンパを設けた場合、ダブルダン
パの開閉毎に、ある程度まとまった量がスクリュウ付属
ホッパに投入されるため、スクリュウ羽根運動範囲上端
と、ダブルダンパの下側ダンパ運動範囲下端で囲む範囲
である付属ホッパ容積は、その投入量最大量に対して、
余裕のあるものでなければならない。

【００１７】スクリュウ先端では、供給された可燃物
は、流動媒体の熱を受け、あるいは流動媒体の流れに掻
き取られて、順次少しづつ溶けたり崩れたりして、流動
媒体に飲み込まれ、もまれ押し流され拡散しつつ、流動
媒体の熱を受けて、蒸発し乾燥し着火し燃焼又は熱分解
し尽くされる。スクリュウより押し出されたものは、粘
着性や付着性ある汚泥状のものも含み全て、スクリュウ
より押し出された位置が、上述したように激しい流動媒
体の流れや運動の起こっている部分であるために、遅滞
することなく確実に処理されて行き、高い定量供給性を
示す。スクリュウ先端で供給物に隙間が生じた場合、そ
の隙間より流動化空気の圧力で、流動層中のガスや流動
媒体がスクリュウ内に逆流するが、供給スクリュウ受入
部は流動層表面よりも高い位置にあるため、流動層表面
レベルに応じたところの隙間をすぐに満たして止まる。
進入した流動媒体でスクリュウ先端部内の供給物の隙間
が埋め尽くされてしまうため、炉と供給スクリュウ付属
ホッパの間のシールは、ある程度保たれる。従って、逆
流防止用パージ用空気吹き込み量は少量ですむ。

【００１８】運転停止の際には、スクリュウへの供給を
やめて空運転をすることでスクリュウ内は空になる。ダ
ブルダンパやロータリーバルブを持つ場合にはそれによ
って、ダブルダンパやロータリーバルブのないものでも
スクリュウ先端の排出口が流動層内に埋没した状態とな
るため流動媒体によってシールが保たれて、停止中の炉
内高温ガスの漏洩を抑える。供給スクリュウの傾斜角度
は、あまり緩いと従来例の如く、細かいものがケーシン
グとスクリュウ羽根の隙間に溜まってしまうので２０度
以上必要であり、きつすぎるとスクリュウの長さが長く
なり、また配置が難しくなるので４５度以上は難しくな
る。従って、２０〜４５度、通常３０度前後が適当であ
る。

【００１９】次に、本発明を図面を用いて詳細に説明す
る。図１は、本発明を廃棄物の流動床燃焼装置に適用し
た概略構成図であり、図２は供給スクリュウ先端部の拡
大図である。図１において、破砕廃棄物ピット１内の破
砕廃棄物２は、クレーン３に設けたクレーンバケット４
により数立法ｍづつコンベヤ５に投入される。次いで、
破砕廃棄物は、コンブヤ５の動きにより、少量づつせき
板に乗って運ばれてゆき、コンベヤヘッド部６より投入
されて、投入口８に設けられたダブルダンパ１０、１１
を通り供給スクリュウ付属ホッパ９に入り、供給スクリ
ュウ１３から燃焼炉２６内の流動床部２７の流動層に、
排出口１５より押し出される。

【００２０】供給スクリュウ１３は、供給物受入部１４
側にのみ軸受１６を有するスクリュウ軸１９とスクリュ
ウ羽根２２からなり、モータ１８で回転できるように構
成され、受入部１４と軸受１６の間には、軸封グランド
１７が設けられている。スクリュウ羽根２２は、その先
端から２〜４ｃｍの間隔を設けてケーシング２０で覆わ
れており、モータ１８により回転されて、受入部１４か
らの供給物を排出口１５方向に押し出して、排出口１５
から流動層２７内に供給する。供給スクリュウ１３の先
端部の拡大図を図２に示す。図２に示すように、供給ス
クリュウ１３の先端部の排出口１５は、流動層内に約１
０ｃｍ以上突き出た形状で、耐火キャスタブル２４で保
護されている。そして、該先端部は、炉キャスタブル壁
３２に設けられた炉装着ノズル２３に挿入され、ケーシ
ングを二重ケーシング２１として、その間に冷却水２５
が通り、冷却できるようになっている。

【００２１】流動床部２７は、燃焼物の供給側と流動媒
体抜き出し側の２つに分割した流動空気３０を吹き込む
ノズル２８を全面に設けた散気面の傾斜した床を持つ。
流動床２７では、燃焼物の供給口側には相対的に単位面
積あたりの流動化空気３０の風量を少なく、流動媒体抜
き出し側には相対的に単位面積あたりの流動化空気３０
の風量を多くすることで、流動媒体抜き出し側上部の側
壁をオーバーハングさせることと相まって、供給口側で
は下降流で、流動媒体抜き出し側では上昇流の流動床全
体での旋回流動を形成し、その旋回流動の流動媒体の流
れが供給スクリュウの排出口にあたるようにしている。
供給物は、排出口から押し出されただけ、順次少しづつ
溶けたり崩れたりして、高い定量供給性を保ちながら、
流動媒体に飲み込まれ、もまれ押し流され拡散しつつ、
流動媒体の熱を受けて、蒸発し乾燥し着火し燃焼又は熱
分解し尽くされる。燃えない混入した瓦礫や金属などの
不燃物は、旋回流動により掃き寄せられて、流動媒体抜
き出しシュート２９より流動媒体とともに炉外に排出さ
れる。流動床から発生した未燃分は二次空気３１によっ
て燃焼する。

【００２２】燃焼炉２６で発生した排ガスは、ボイラ３
３で熱回収されるか、水噴射を受けるかして冷却されて
から、除塵や有害ガス除去の排ガス処理３４後、誘引送
風機３６を経て煙突３７より排出される。誘引送風機３
６は、炉内圧が常に数十ｍｍＡｑの負圧となるように、
排ガスダンパ３５により誘引風量を抑制する。コンベヤ
５は可変速とし、燃焼負荷が一定となるように速度を調
節する。供給スクリュウ１３は、供給コンベヤ５の最高
速度運転時よりも大きい輸送能力とする。上記におい
て、コンベヤ５は、斜上方に６０〜７５度の急角度で上
昇するせき板（ピッチ３００〜８００ｍｍ程度で、高さ
１００〜３００ｍｍ程度）付ベルトのコンベヤで、コン
ベヤテール部７は、クレーン３等から破砕廃棄物を数立
方ｍ以上受け入れるホッパ状となっている。また、燃焼
炉内外圧力差を保持させる機構は、エアシリンダ１２で
駆動するダブルダンパ１０、１１で、下ダンパ１１と上
ダンパ１０の運動範囲との間の空間は、少なくともコン
ベヤの１つのせき板で搬送できる最大搬送容量以上とし
ている。ダンパは先端側が常に下がる形に配備してい
る。

【００２３】コンベヤ５は、急傾斜で上昇するため、コ
ンベヤ上の破砕廃棄物は、山がくずれる形で均らされ、
かき板毎にほぼ一定の量となって搬送される。なお、こ
のくずれる形で均すことをより一定とするには、コンベ
ヤ速度が少なくとも１つのかき板の投入を行われてか
ら、次のかき板の投入が行われるまで、１５〜３０秒以
下となるようにし、かつ、破砕廃棄物を混合等により均
質化、細粒化することが好ましい。ダブルダンパ１０、
１１の開閉は、コンベヤ５のかき板からの廃棄物投入間
隔以上の頻度とし、かつ同時に上下ダンパが開くことの
ないようにしながら上ダンパ１０開閉、下ダンパ１１開
閉と交互に繰り返すように動作させる。ダンパは開閉の
どの動作時にも、先端側が下がっているため、かつ、コ
ンベヤ５の１つのかき板にて運ばれる量以上の容積があ
るため、ひっかかったり、かみこんだりすることはほと
んどないが、万一のため全開、全閉が確認できるように
リミットスイッチ又は近接スイッチを設けておくことが
好ましい。なお、本発明は、この実施例に限定されるも
のではない。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、流動層
への供給の定量性を改善し、供給スクリュウでの噛み込
みの発生を抑え、汚泥、厨芥、木、紙、廃プラスチック
等のサイズや物性の異なる様々なものをまとめて、１つ
の供給スクリュウにて炉内へ供給することを可能とし
た。また、設備的にも、炉への可燃物供給機構のレベル
を下げるなどの利点をもたらし、大きな改善効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を廃棄物の流動床燃焼装置に適用した概
略構成図。

【図２】供給スクリュウの先端部の拡大図。

【図３】先端の廃棄物の投入装置の概略構成図。

【符号の説明】

１：破砕廃棄物ピット、２：破砕廃棄物、３：クレー
ン、４：クレーンバケット、５：コンベヤ、６：コンベ
ヤヘッド部、７：コンベヤテール部、８：投入口、９：
ホッパ、１０：上ダンパ、１１：下ダンパ、１２：エア
シリンダ、１３：供給スクリュウ、１４：スクリュウ受
入部、１５：スクリュウ排出口、１６：軸受、１７：軸
封グランド、１８：モータ、１９：スクリュウ軸、２
０：ケーシング、２１：二重ケーシング、２２：スクリ
ュウ羽根、２３：炉装着ノズル、２４：耐火キャスタブ
ル、２５：冷却水、２６：熱反応炉、２７：流動床部、
２８：散気ノズル、２９：流動媒体抜出シュート、３
０：流動空気、３１：二次空気、３２：炉キャスタブル
壁、３３：ボイラ、３４：排ガス処理装置、３５：排ガ
スダンパ、３６：誘引送風機、３７：煙突

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動層熱反応炉への可燃物供給装置にお
   いて、該熱反応炉の流動層中に排出口を有し、該流動層
   よりも高い位置に可燃物受入部を有する供給スクリュウ
   からなることを特徴とする可燃物供給装置。