JPH10253011A - 燃焼装置 - Google Patents

燃焼装置

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JPH10253011A
JPH10253011A JP9058880A JP5888097A JPH10253011A JP H10253011 A JPH10253011 A JP H10253011A JP 9058880 A JP9058880 A JP 9058880A JP 5888097 A JP5888097 A JP 5888097A JP H10253011 A JPH10253011 A JP H10253011A
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combustion
fluidized
bed furnace
fluidized bed
cyclone
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JP9058880A
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Michio Ishida
美智男 石田
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Hitachi Zosen Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＮＯｘの発生量を少なくする。サイクロンの
ような集塵装置における燃焼残渣を含む流動媒体の分離
効率を向上させる。流動層炉に戻された流動媒体の流動
性を優れたものにする。 【解決手段】 流動層炉１と、流動層炉１の後流側に配
置されかつ流動層炉１から排出される流動媒体および燃
焼残渣を燃焼ガスと分離させて捕集するサイクロン２
と、サイクロン２と流動層炉１との間に設けられかつサ
イクロン２で捕集された流動媒体および燃焼残渣を流動
層炉１に戻す流動媒体および燃焼残渣還流路３とを備え
ている。サイクロン２の後流側に、サイクロン２から出
てきた燃焼ガス中の未燃分を、空気を導入して完全燃焼
させる二次燃焼炉31を設ける。流動媒体および燃焼残渣
還流路３の途中に熱回収部12を設け、熱回収部12に、サ
イクロン２で捕集された流動媒体の有する熱を回収する
ボイラ用の過熱器13を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ごみ再生固形燃
料（以下、ＲＤＦと称する）を燃料とするボイラや、都
市ごみを焼却するごみ焼却装置として利用される燃焼装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＲＤＦを燃料とするボイラとして
利用される燃焼装置を図４に示す。
【０００３】図４において、燃焼装置は、流動層炉(1)
と、流動層炉(1) の後流側に配置されかつ流動層炉(1)
から排出される流動媒体および燃焼残渣を燃焼ガスと分
離させて捕集するサイクロン(2) （集塵装置）と、サイ
クロン(2) と流動層炉(1) との間に設けられかつサイク
ロン(2) で捕集された流動媒体および燃焼残渣を流動層
炉(1) に戻す流動媒体および燃焼残渣還流路(3) とを備
えている。
【０００４】流動層炉(1) は、空気予熱器から送られて
きた一次空気および二次空気により砂等の流動媒体を用
いて流動層を形成する。流動層炉(1) の内周面を覆うよ
うに多数のボイラ用の水管（図示略）が配置されてい
る。これらの水管の上端は、図示しない管寄せを介して
蒸気ドラム(6) に接続されている。ＲＤＦは、図示しな
いスケールコンベアから所定量ずつ投入装置(7) に供給
され、この投入装置(7)より流動層炉(1) 内に投入され
る。また、流動層炉(1) の下端から排出された不燃物お
よび流動媒体は、流動層炉(1) の下方に設けられた分離
機(8) により分離され、不燃物は系外に排出され、流動
媒体はコンベヤ(9) およびエレベータ(10)を経て流動層
炉(1) に戻されるようになっている。
【０００５】流動媒体および燃焼残渣還流路(3) は途中
で２つに分岐され、一方の分岐部(3a)の途中に、サイク
ロン(2) 側から流量制御弁(11)および熱回収部(12)が設
けられている。熱回収部(12)内にはボイラ用の過熱器(1
3)が配置されている。また、熱回収部(12)内に流動媒体
移送空気が吹き込まれるようになっている。他方の分岐
部(3b)の先端は、投入装置(7) の流動層炉(1) への開口
よりも上方に開口しており、この分岐部(3b)の途中にコ
ンベア(9) およびエレベータ(10)により搬送されてきた
流動媒体が投入されるようになっている。
【０００６】サイクロン(2) の後流側に熱回収塔(14)が
配置されている。熱回収塔(14)内にはサイクロン(2) か
ら排出された燃焼ガスが上方から下方に流れる第１の煙
道(15)と、第１煙道(15)の下端に連なりかつ燃焼ガスが
下方から上方に流れる第２の煙道(16)とを備えている。
第１煙道(15)の内周面は多数のボイラ用の水管（図示
略）で覆われており、これらの水管の上端も、図示しな
い管寄せを介して蒸気ドラム(6) に接続されている。第
２煙道(16)内には、脱気器から送られてきた水を流すボ
イラ用のエコノマイザ(17)と、上述した熱回収部(12)内
の過熱器(13)に直列状に接続されかつ蒸気ドラム(6) か
ら送られてきた水蒸気を流す２つの過熱器(18)(19)とが
配置されている。第２煙道(16)内の２つの過熱器(18)(1
9)の間、および第２煙道(16)内の下側の過熱器(19)と熱
回収部(12)の過熱器(13)との間に、それぞれ水を注入し
て水蒸気の温度および圧力を調節する注水器(20)が配置
されている。
【０００７】熱回収塔(14)の後流側には減温塔(21)およ
びバグフィルタ(22)が配置されている。減温塔(21)は熱
回収塔(14)を通過してきた燃焼ガスの温度をさらに低下
させるものである。バグフィルタ(22)は燃焼ガス中の塩
化水素、硫黄酸化物および煤塵等を捕集するものであ
り、その前流側で消石灰等の中和剤や、反応助剤が燃焼
ガス中に添加される。バグフィルタ(22)を通過した燃焼
ガスは煙突により大気中に排出される。
【０００８】熱回収塔(14)、減温塔(21)およびバグフィ
ルタ(22)の下端から排出される飛灰は、コンベア(23)を
経て飛灰処理装置（図示略）に送られるようになってい
る。
【０００９】上記構成の燃焼装置において、ＲＤＦが投
入装置(7) により流動層炉(1) に送り込まれる。流動層
炉(1) では、一次空気および二次空気により流動媒体を
用いて流動層が形成されており、この流動層でＲＤＦが
燃焼させられる。未燃分は、燃焼ガスおよび流動媒体が
流動層炉(1) の上端からサイクロン(2) 内に入るまでに
ほぼ完全に燃焼する。サイクロン(2) において、流動層
炉(1) から排出された流動媒体および燃焼残渣は燃焼ガ
スと分離されて捕集され、流動媒体および燃焼残渣還流
路(3) の２つの分岐部(3a)(3b)を通って流動層炉(1) に
戻される。流動媒体および燃焼残渣の有する熱は、熱回
収部(12)を有する分岐部(3a)を通過する間に過熱器(13)
内を流れる水蒸気に伝えられ、水蒸気が過熱される。流
動媒体移送空気の吹き込み量および流量制御弁(11)の開
度を調節することにより、熱回収部(12)を有する分岐部
(3a)を通過する流動媒体および燃焼残渣の量を多くする
と、流動層炉(1) の温度を低下させることができ、これ
とは逆に熱回収部(12)を有する分岐部(3a)を通過する流
動媒体および燃焼残渣の量を少なくすると、流動層炉
(1) の温度を上昇させることができる。
【００１０】サイクロン(2) から出た燃焼ガスは熱回収
塔(14)内に入り、まず第１煙道(15)を下方に流れること
によって、燃焼ガスの有する熱が煙道壁を構成する水管
内のボイラ水に伝えられ、水管内のボイラ水が加熱蒸発
されるとともに、燃焼ガスの温度は低下する。ついで、
燃焼ガスが第２煙道(16)を上方に流れることによって、
燃焼ガスの有する熱が煙道壁を構成する水管内のボイラ
水、両過熱器(19)(18)内の水蒸気およびエコノマイザ(1
7)内の水に伝えられ、水管内のボイラ水が加熱蒸発され
るとともに水蒸気が過熱され、さらにエコノマイザ(17)
内の水が予熱され、しかも燃焼ガスの温度は低下する。
【００１１】ついで、燃焼ガスは減温塔(21)内に流入
し、ここでさらに温度が下げられる。その後、燃焼ガス
は、消石灰等の中和剤および反応助剤が添加された後バ
グフィルタ(22)に流入し、ここで塩化水素、硫黄酸化物
および煤塵が除去される。そして、煙突から大気中に排
出される。
【００１２】一方、脱気器から送られ、エコノマイザ(1
7)を通過する間に予熱された水は、蒸気ドラム(6) に導
かれた後、ボイラ水循環回路を構成する流動層炉(1) お
よび熱回収塔(14)の水管内でさらに加熱されて気水混合
物となり、蒸気ドラム(6) に再び送られる。蒸気ドラム
(6) 内で分離された水蒸気は、３つの過熱器(18)(19)(1
3)を順々に流れ、過熱器(18)(19)内を通過する間に燃焼
ガスの有する熱により過熱されるとともに、過熱器(13)
内を通過する間に流動媒体の有する熱により過熱され、
過熱された水蒸気が蒸気タービンに送られる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
燃焼装置では、流動層炉(1) 内でＲＤＦがほぼ完全に燃
焼させられるので、流動層炉(1) 内の温度がかなり高温
になるとともに、完全燃焼させるために多量の二次空気
が吹き込まれて酸素量が多量になるので、ＲＤＦ中に含
まれているＮや、空気中のＮを基にして多量のＮＯｘが
発生するという問題がある。また、サイクロン(2) 内に
流入してきた燃焼ガスの温度はかなり高温、たとえば８
００℃程度以上になっているので、これに混じっている
焼却灰の一部が溶融し、サイクロン(2) に付着して流動
媒体の分離効率が低下するという問題がある。さらに、
溶融した焼却灰が流動媒体に付着し、これが流動層炉
(1) で流動不良を起こすという問題がある。しかも、こ
れらの問題の発生を防止するために流動層炉(1) の温度
を低くすれば、不完全燃焼を起こして未燃分の発生量が
多くなるという問題がある。
【００１４】この発明の目的は、上記問題を解決し、Ｎ
Ｏｘの発生量が少なく、サイクロンのような集塵装置に
おける流動媒体の分離効率が向上し、流動層炉内の流動
性が優れた燃焼装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段と発明の効果】この発明に
よる燃焼装置は、流動層炉と、流動層炉の後流側に配置
されかつ流動層炉から排出される流動媒体および燃焼残
渣を燃焼ガスから分離させて捕集する集塵装置と、集塵
装置と流動層炉との間に設けられかつ集塵装置で捕集さ
れた流動媒体および燃焼残渣を流動層炉に戻す流動媒体
および燃焼残渣還流路と、集塵装置の後流側に設けられ
かつ集塵装置から出てきた燃焼ガス中の未燃分を、空気
を導入して完全燃焼させる二次燃焼炉とを備えているも
のである。
【００１６】この発明の燃焼装置によれば、流動層炉
と、流動層炉の後流側に配置されかつ流動層炉から排出
される流動媒体および燃焼残渣を燃焼ガスから分離させ
て捕集する集塵装置と、集塵装置と流動層炉との間に設
けられかつ集塵装置で捕集された流動媒体および燃焼残
渣を流動層炉に戻す流動媒体および燃焼残渣還流路と、
集塵装置の後流側に設けられかつ集塵装置から出てきた
燃焼ガス中の未燃分を、空気を導入して完全燃焼させる
二次燃焼炉とを備えているので、流動層炉では完全燃焼
しなくても、二次燃焼炉で空気の導入下に完全燃焼させ
ることができる。したがって、流動層炉内の温度を比較
的低温にすることが可能になるとともに、導入する酸素
量を少なくすることが可能となり、その結果ＮＯｘの発
生量を、従来の装置に比べて少なくすることができる。
また、流動層炉では完全燃焼させないので、集塵装置に
流入する燃焼ガスの温度も比較的低温になり、集塵装置
内で焼却灰が溶融することを防止することが可能にな
る。したがって、流動媒体と燃焼ガスとの分離効率が従
来の装置に比べて向上する。しかも、溶融した焼却灰が
流動媒体に付着することはないので、流動層炉内で流動
不良を起こすことが防止される。さらに、二次燃焼炉に
おいて、集塵装置から送られてきた燃焼ガス中の未燃分
を完全燃焼させることができる。
【００１７】この発明の燃焼装置において、流動媒体お
よび燃焼残渣還流路の途中に、集塵装置で捕集された流
動媒体および燃焼残渣の有する熱を回収する熱回収装置
が設けられていることがある。この場合、加熱された流
動媒体および燃焼残渣の有する熱を回収することが可能
になり、熱の有効利用を図ることができる。
【００１８】上記において、熱回収装置は、たとえばボ
イラの過熱器である。流動層炉内の流動媒体および燃焼
残渣が燃焼ガスとともに集塵装置に至り、ここで燃焼ガ
スと分離されて流動層炉に戻される間に、燃焼残渣は十
分な残留時間により脱塩素化が図られるので、過熱器の
塩素分による高温腐食が防止される。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を、
図面を参照して説明する。
【００２０】図１はこの発明による燃焼装置を、ＲＤＦ
を燃料とするボイラとして利用した場合の全体構成を示
す。なお、図１において、図４に示すものと同一物およ
び同一部分には同一符号を付して重複する説明を省略す
る。
【００２１】図１において、燃焼装置の流動層炉(1)
は、図４の装置のような大きな空間を備えていないが、
その構成は基本的に同一である。しかし、この燃焼装置
は、サイクロン(2) の後流側でかつ熱回収塔(14)の前流
側に配置された二次燃焼炉(31)を備えている。二次燃焼
炉(31)には三次空気が供給され、流動層炉(1) からサイ
クロン(2) を経て送られてきた燃焼ガス中の未燃分を完
全燃焼させる。その他の構成は、図４に示す装置と同様
である。
【００２２】上記構成の燃焼装置において、投入装置
(7) により流動層炉(1) に送り込まれたＲＤＦは、図４
の装置の場合と同様に、炉(1) 内の流動層で燃焼させら
れる。
【００２３】流動層炉(1) 内の燃焼は、吹き込まれる二
次空気の量が、ここで完全燃焼させる場合よりも少なく
低酸素濃度下で燃焼が行われることになり、完全燃焼で
はないので燃焼温度も低く、ＮＯｘ、特にＲＤＦに含ま
れるＮを基にするＮＯｘの発生量を少なくすることがで
きる。
【００２４】未燃分を含んだ燃焼ガスおよび燃焼残渣を
含む流動媒体は、流動層炉(1) の上端からサイクロン
(2) 内に入る。そして、流動媒体および燃焼残渣は、図
４の装置の場合と同様に、サイクロン(2) において分離
されて捕集され、流動媒体および燃焼残渣還流路(3) の
２つの分岐部(3a)(3b)を通って流動層炉(1) に戻され、
一方の分岐部(3a)を通過する間に、過熱器(13)内を流れ
る水蒸気が過熱される。
【００２５】ここで、ＲＤＦが流動層炉(1) 内に投入さ
れてからサイクロン(2) において流動媒体および燃焼残
渣が分離されるまでの時間、ならびに流動層炉(1) 内お
よびサイクロン(2) 内の温度は、ＲＤＦの燃焼残渣から
塩素分が熱的に除去されるような条件に設定される。す
なわち、上記時間は１〜２秒、上記温度は６５０〜８０
０℃に設定される。したがって、分岐部(3a)の熱回収部
(12)に配された過熱器(13)内を流れる水蒸気の温度が高
温、たとえば５００℃以上であっても、過熱器(13)の高
温腐食が防止される。その結果、蒸気タービンに送られ
る水蒸気の温度を５００℃以上に設定することができ、
蒸気タービン発電プラントにおけるプラント効率を大幅
に高めることが可能になる。
【００２６】一方、焼却灰の溶融は、８００℃程度から
始まるので、上記条件では溶融した焼却灰がサイクロン
(2) 内部に付着することに起因する流動媒体および燃焼
残渣と燃焼ガスとの分離効率の低下が防止される。さら
に、溶融した焼却灰が流動媒体に付着することはないの
で、流動不良を起こすことが防止される。
【００２７】サイクロン(2) から出た燃焼ガスは、二次
燃焼炉(31)内に入り、ここに三次空気が導入されて燃焼
ガス中の未燃分が完全燃焼させられる。この場合、燃焼
ガスの温度は８５０〜９００℃程度、燃焼ガス滞留時間
は２秒程度になるが、このような温度域は、空気中のＮ
を基にするＮＯｘの発生温度としては低温度域であり、
このようなＮＯｘの発生を抑制することができる。
【００２８】二次燃焼炉(31)を出た燃焼ガスは、図４の
装置の場合と同様に、ボイラの各伝熱面を通過し、つい
で減温塔(21)で減温をされてからバグフィルタ(22)内に
流入し、塩化水素、硫黄酸化物および煤塵が除去された
後、煙突から大気中に排出される。
【００２９】一方、蒸気タービンに送られる過熱水蒸気
を得る工程も、図４の装置の場合と同様である。
【００３０】図２は流動層炉(1) の後流側に配置されか
つ流動層炉(1) から排出される流動媒体および燃焼残渣
を燃焼ガスと分離させて捕集する集塵装置の変形例の平
面図である。
【００３１】図２において、集塵装置(35)は、図示しな
いハウジング内に多数の流動媒体衝突板(36)が、平面か
ら見て千鳥配置状に設けられたものである。流動媒体お
よび燃焼残渣衝突板(36)は、平面から見て燃焼ガスの流
れの上流側に向かって開口したコ字状であり、その上下
両端は開口している。
【００３２】この集塵装置(35)の場合、衝突板(36)に衝
突した流動媒体および燃焼残渣は、衝突板(36)に沿って
落下し、ハウジングの下端から排出される。
【００３３】図３はこの発明による燃焼装置を、都市ご
みを焼却するごみ焼却装置として利用した場合の全体構
成を示す。なお、図３において、図１に示すものと同一
物および同一部分には同一符号を付して重複する説明を
省略する。
【００３４】図３に示す燃焼装置の場合、二次燃焼炉(3
1)と減温塔(21)との間に、図１の装置のような熱回収塔
が配置されていない。また、流動媒体および燃焼残渣還
流路(3) の一方の分岐部(3a)の熱回収部(12)に、ボイラ
の過熱器の代わりに、蒸気発生器のような熱回収用熱交
換器(40)が配置されている。さらに、ボイラに必要な機
器、すなわち流動層炉(1) の内周面の水管や、蒸気ドラ
ムは設けられていない。その他の構成は、図１に示す装
置と同様である。
【００３５】上記構成の燃焼装置において、投入装置
(7) により流動層炉(1) に送り込まれた都市ごみの燃
焼、およびサイクロン(2) で燃焼ガスと分離されて捕集
された流動媒体および燃焼残渣の流動層炉(1) への還流
は、図１の装置の場合と同様にして行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による燃焼装置を、ＲＤＦを燃料とす
るボイラとして利用した場合の全体構成を示す概略図で
ある。
【図２】サイクロンに代わる集塵装置の変形例を示す一
部を省略した水平断面図である。
【図３】この発明による燃焼装置を、都市ごみを焼却す
るごみ焼却装置として利用した場合の全体構成を示す概
略図である。
【図４】従来の燃焼装置を、ＲＤＦを燃料とするボイラ
として利用した場合の全体構成を示す概略図である。
【符号の説明】
(1)：流動層炉 (2)：サイクロン（集塵装置） (3)：流動媒体および燃焼残渣還流路 (31)：二次燃焼炉 (35)：集塵装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｆ２３Ｇ 5/30 ＺＡＢ Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｚ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流動層炉と、流動層炉の後流側に配置さ
    れかつ流動層炉から排出される流動媒体および燃焼残渣
    を燃焼ガスから分離させて捕集する集塵装置と、集塵装
    置と流動層炉との間に設けられかつ集塵装置で捕集され
    た流動媒体および燃焼残渣を流動層炉に戻す流動媒体お
    よび燃焼残渣還流路と、集塵装置の後流側に設けられか
    つ集塵装置から出てきた燃焼ガス中の未燃分を、空気を
    導入して完全燃焼させる二次燃焼炉とを備えている燃焼
    装置。
  2. 【請求項２】 流動媒体および燃焼残渣還流路の途中
    に、集塵装置で捕集された流動媒体および燃焼残渣の有
    する熱を回収する熱回収装置が設けられている請求項１
    記載の燃焼装置。
  3. 【請求項３】 熱回収装置がボイラの過熱器である請求
    項２記載の燃焼装置。
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