JPH11337033A - 流動床焼却炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 二次燃焼室での効果的な未燃ガスの燃焼とダ
イオキシン類（ＤＸＮ）の分解処理を図ることが出来る
流動床焼却炉を提供することを目的とする。 【解決手段】 従来一体で構成された流動媒体との接触
により被焼却物のガス化燃焼を行なう一次燃焼部と、未
燃焼分を含むガスを燃焼する二次燃焼部とを分離して別
体で構成し、前記二次燃焼部を、高乱流化手段で形成す
るとともに、前記二次燃焼部上流側の一次燃焼部出口経
路若しくは一次燃焼部内に燃焼灰分離手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水汚泥、都市ご
み、産業廃棄物を焼却する流動床焼却炉に係り、特にダ
イオキシンやＣＯ₂ 等の低減を図った低公害型の動床焼
却炉の燃焼室構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】流動層焼却炉には、気泡流動層型焼却炉
と循環流動層焼却炉とに分類され、前者の気泡流動層型
焼却炉は、ガス速度が流動媒体である粒子の流動化開始
点を超えると、流動床中に気泡を発生させ、発生した気
泡により、流動媒体を撹拌し層内を沸騰状態にさせて燃
焼させるようにしたものであり、一方、後者の循環流動
層焼却炉は、前記ガス速度が流動媒体である粒子の終端
速度を越えさせて、ガスと粒子が激しく混合しながら、
粒子はガスに同伴されて系外に飛散燃焼し、飛散した粒
子はサイクロンで捕集されて炉内に還流するようにした
ものである。

【０００３】流動層焼却炉は上記二つの形式が主に使用
されているが、いずれも流動媒体との接触により被焼却
物のガス化燃焼を行なう一次燃焼部（流動床部）と、未
燃焼分を含むガスを燃焼する二次燃焼部（フリーボード
部）とが一体化した炉構造をなす。図３にかかる流動床
部とフリーボード部が一体化した従来の流動床焼却炉の
炉構造の構成図を表す。

【０００４】該焼却炉は、下方に風箱１２を具えた分散
板若しくは散気管１３の上方に砂層部１４を形成すると
共に、その上方にフリーボード部１５を形成する。一
方、ブロワ１１より生成された一次空気１８は風箱１２
下方より分散板１３を介して砂層部１４に、又砂層部１
４上方のフリーボード部１５には、炉壁に設けた二次空
気導入口１７Ａより二次空気１７ａが導入可能に構成さ
れている。１６はホッパ等からなる被焼却物投入機１６
である。

【０００５】かかる流動層焼却炉においては、ブロワ１
１より分岐された一次空気１８を分散板１３を介して珪
砂等の流動砂１０ｄを堆積させた砂層部１４（以下流動
床部という）に導入して流動化させた後、不図示の助燃
油投入口より助燃剤を投入して前記流動床部１４を燃焼
高温化させる。この状態で、投入機１６より流動床部１
４に投入された被燃焼物は高温の流動床部１４において
流動砂１０ｄとの接触により一次空気１８により支燃さ
れてガス化、燃焼する。この時流動床部１４で発生した
未燃ガスは二次空気１７ａによりフリーボード部１５で
再燃焼する。そして前記再燃焼された燃焼排ガスは、熱
交換器でボイラ水等と熱交換した後、排ガス処理装置１
０を通って系外に排出される。

【０００６】尚、前記フリーボード部１５での完全燃焼
の為に、図３中の斜線で求めた絞り部１９を設け、該絞
り部１９に設けた二次空気導入口１７Ｂより二次空気１
７ｂを噴出させ、排ガス中未燃分の攪拌・混合を促進さ
せＣＯの低減を図る場合もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
技術の炉構造においては、一次燃焼室としての流動床の
上方に、二次燃焼室としてのフリーボードを設けた一体
構造であるが、流動床型焼却炉は、気泡流動層及び循環
流動層のいずれの場合も、一次空気のガス速度が流動媒
体である粒子の流動化速度を超える必要があり、この為
前記一次燃焼室としての流動床の上方に位置する二次燃
焼室を空洞状のフリーボードに形成して一次空気のガス
速度の低下を妨げないようにしている。

【０００８】一方、２次燃焼室内では、排ガス未燃分と
二次空気（ＯＦＡ）中の酸素との反応性を高める為に高
乱流混合すると好ましいが、前記した空洞状のフリーボ
ードでは高乱流構造にすることは困難である。又流動床
側に対応させて、フリーボード側の開口も大きくせねば
ならず、このことは炉壁に設けた二次空気導入口のみで
は、未燃ガスと二次空気との均一混合が困難である。

【０００９】又、二次燃焼室では前記未燃分だけでなく
排ガス中のダイオキシン類（ＤＸＮ）の分解処理も行な
われるが、ダイオキシン類（ＤＸＮ）は高温場に長時間
曝す必要があるために、必然的にフリーボード部の塔高
を高くすることとなり、焼却炉の大型化につながり易
い。

【００１０】又前記フリーボード部出口側では、二次燃
焼された排ガスと共に飛灰が浮遊しており、特にフリー
ボード部出口側等の温度が２５０〜４００℃に低下した
区域で飛灰の触媒作用によるＤＸＮの再合成が生じる恐
れがある。

【００１１】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、二
次燃焼室での効果的な未燃ガスの燃焼とダイオキシン類
（ＤＸＮ）の分解処理を図ることが出来る流動床焼却炉
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
かかる課題を解決するために、従来一体で構成された流
動媒体との接触により被焼却物のガス化燃焼を行なう一
次燃焼部と、未燃焼分を含むガスを燃焼する二次燃焼部
とを分離して別体で構成したことを特徴とし、好ましく
は請求項２に記載のように、前記二次燃焼部を、高乱流
化手段で形成するのがよいが、必ずしもこれを要件とし
ない。又請求項３に記載のように前記二次燃焼部上流側
の一次燃焼部出口経路若しくは一次燃焼部内に前記燃焼
灰分離手段を設けるのがよい。

【００１３】かかる発明によれば、流動床を構成する一
次燃焼部と、未燃焼ガスの燃焼を行なう二次燃焼部が従
来のように一体構造でなく、別体で夫々独立して形成さ
れている為に、夫々を専用的に最も好ましい炉構造にす
ることが出来る。

【００１４】例えば従来の流動床型焼却炉は、流動床の
流動化を円滑に行なうために、一次空気のガス速度一定
以上に維持する必要があり、この為該流動床と一体化さ
れている二次燃焼室の構造に大きな制約を受け、空洞状
のフリーボードに形成せざるを得なかったが、本発明で
は、二次燃焼部は一次燃焼部と別個、独立して形成する
ために、排ガス未燃分と二次空気（ＯＦＡ）中の酸素と
の反応性を高める為に高乱流化混合構造にしても何等問
題が生じることはない。而も別個独立して形成すること
により二次燃焼部の入口側に、未燃ガスと二次空気との
均一混合部を設けることも可能である。

【００１５】又、二次燃焼部を高乱流化混合構造にし且
つその流路をジグザグ状にすることにより小型化の要請
を達成しつつその流路を長く取ることも容易で、これに
よりダイオキシン類（ＤＸＮ）を高温場に長時間曝すこ
とが出来、前記未燃分の完全燃焼と共に排ガス中のダイ
オキシン類（ＤＸＮ）の分解処理も円滑に行なわれる。
即ち、請求項２記載の発明のように、二次燃焼部を高乱
流化構造とすることにより、ＯＦＡ（２次空気）との反
応性を良くし、排ガス中の未燃分の低減及び低ＤＸＮ化
を図ることができる。

【００１６】又請求項３記載の発明のように、前記一次
燃焼部と前記二次燃焼部の間若しくは一次燃焼部内に飛
灰等を除去するサイクロンその他の燃焼灰分離手段を設
けることにより、ダイオキシン類（ＤＸＮ）の分解処理
の前に予め飛灰を除去することにより、二次燃焼部若し
くはその下流側における飛灰の触媒作用によるＤＸＮの
再合成を防ぐことが出来る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、形状、その相対配置などは特に特定
的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定
する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

【００１８】図１に一次燃焼部と二次燃焼部を分離した
本発明の実施形態に係る焼却炉の概略構成図を示す。図
中、１は本発明の一次燃焼部に相当する流動床炉で、下
方より一次空気１８を投入して一次空気と助燃剤等によ
り前記流動床部を流動高温化させた状態で、不図示の投
入機より投入された被燃焼物は高温の流動床部１４にお
いて流動砂との接触により一次空気１８により支燃され
てガス化燃焼を行ない、未燃ガスと焼却灰を発生する。

【００１９】焼却灰の一部は非常に微細な為、排ガスに
同伴され流動床炉（ガス化炉）１より炉外に飛散する。
飛散した焼却灰はサイクロン２によって捕集され、飛灰
３として系外へ出され、不図示の灰溶融炉で溶融固化す
る等の従来と同様の処理を施す。飛灰３が除去され未燃
分を含む排ガスは、二次燃焼部６に入る直前でＯＦＡ混
合器９で完全燃焼に必要な分量のＯＦＡ５と混ぜられ、
二次燃焼部６で完全燃焼する。二次燃焼部６を出た排ガ
スは、排ガス処理装置７において従来同様のガス処理を
され煙突８により排出される。

【００２０】尚、二次燃焼部６はＯＦＡ５との混合未燃
ガスが高乱流となる様、排ガス流速を高めるため、仕切
板６ｂを交互に上方向及び下方向より垂設して、細い流
路６ａがジグザグ状に折返して形成されている。但し当
然のことながら図１の様に流路を折り返し形状にする必
要はなく、直管で高乱流となるように形成しても同様の
効果を得ることができる。

【００２１】次にかかる実施形態の作用を詳細に説明す
る。一次燃焼部としての流動床炉１では被燃焼物は自己
の発熱量又は砂層部に投入された助燃料による燃焼熱に
よりガス化・燃焼し、未燃分（ＣＯ、Ｈ₂ 等）や焼却灰
を発生する。この時、水性ガス化反応によりガス化の活
性化を促す目的で、水蒸気４を炉内に投入しても良い。
そして被燃焼物より排出された排ガス中未燃分及び焼却
灰は６００〜８００℃で流動床炉１を出て、サイクロン
２へ入る。

【００２２】サイクロン２では排ガス中の焼却灰が除去
され、飛灰３として回収され、前記した処理が行なわれ
る。焼却灰を除去された未燃分を含む排ガスは、二次燃
焼部６に入る直前のＯＦＡ混合器９で、完全燃焼に必要
な当量比、もしくはその数倍の空気（ＯＦＡ５）と混合
され、二次燃焼部６で未燃焼分は燃焼する。二次燃焼部
６で完全燃焼した排ガスは不図示の熱交換器によりボイ
ラ水等と熱交換後従来技術と同様に排ガス処理装置７で
排ガス処理され、煙突８により排出される。

【００２３】尚、二次燃焼部６内の排ガス未燃分はＯＦ
Ａ５中の酸素との反応性を高める為に高乱流としなくて
はならないが、これはレイノルズ数によって評価するこ
とができる。ここで、 Ｒｅ＝４Ｑ／πｄγ Ｒｅ：レイノルズ数（−） Ｑ：ガス流量（ｍ³ ／ｓ）＜一定値＞ ｄ：等価直径（ｍ） γ：動粘度（ｍ² ／ｓ） であるので、管等価直径ｄを小さくすることで、高乱流
が得られる。

【００２４】また、高乱流により反応性を高められた二
次燃焼部６により未燃分だけでなく排ガス中のダイオキ
シン類（ＤＸＮ）も高温場に長時間さらされることによ
り、分解され、排出量が従来のものと比較し低減され
る。さらにサイクロン２により予め焼却灰を処理するこ
とにより、２５０〜４００℃で問題となる、飛灰の触媒
作用によるＤＸＮの再合成を抑制することができる。

【００２５】図３には飛灰除去用のサイクロン２を流動
床出口側の外付けとせず、流動床炉１内に内部サイクロ
ン２０として複数固設置した場合の本発明の他の実施形
態を示す。本実施形態においても図１と同様な効果を有
す。

【００２６】

【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、流動
床を構成する一次燃焼部と、未燃焼ガスの燃焼を行なう
二次燃焼部が従来のように一体構造でなく、別体で夫々
独立して形成されている為に、夫々を専用的に最も好ま
しい炉構造にすることが出来る。

【００２７】又、請求項２記載の発明のように、二次燃
焼部を高乱流化構造とすることにより、ＯＦＡ（２次空
気）との反応性を良くし、排ガス中の未燃分の低減及び
低ＤＸＮ化を図ることができる。

【００２８】更に請求項３記載の発明のように、前記一
次燃焼部と前記二次燃焼部の間若しくは一次燃焼部内に
飛灰等を除去するサイクロンその他の燃焼灰分離手段を
設けることにより、ダイオキシン類（ＤＸＮ）の分解処
理の前に予め飛灰を除去することにより、二次燃焼部若
しくはその下流側における飛灰の触媒作用によるＤＸＮ
の再合成を防ぐことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一次燃焼部と二次燃焼部を分離した本発明の
実施形態に係る焼却炉の概略構成図を示す。

【図２】 一次燃焼部内に燃焼灰分離手段を組み込んだ
本発明の他の実施形態に係る焼却炉の概略構成図を示
す。

【図３】 従来技術に係る流動床焼却炉の概略構成図を
示す。

【符号の説明】

１ 流動床炉（ガス化炉） ２ サイクロン ３ 飛灰 ４ 水蒸気 ５ ＯＦＡ ６ 二次燃焼部 ７ 排ガス処理装置 １１ ブロワ １２ 風箱 １３ 分散板又は散気管 １４ 砂層部 １５ フリーボード部 １７（１７ａ、１７ｂ） 二次空気 １８ 一次空気 １９ 絞り部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動媒体との接触により被焼却物のガス
   化燃焼を行なう一次燃焼部と、未燃焼分を含むガスを燃
   焼する二次燃焼部とを分離して別体で構成したことを特
   徴とする流動床焼却炉。
2. 【請求項２】 前記二次燃焼部に高乱流化手段を設けた
   ことを特徴とする請求項１記載の流動床焼却炉。
3. 【請求項３】 前記二次燃焼部上流側の一次燃焼部出口
   経路若しくは一次燃焼部内に燃焼灰分離手段を設けたこ
   とを特徴とする請求項１記載の流動床焼却炉。