JPS594804A

JPS594804A - 廃棄物燃焼ボイラ

Info

Publication number: JPS594804A
Application number: JP11252982A
Authority: JP
Inventors: 北村　康雄; 鍬田　俊和; 大竹　収
Original assignee: Toyo Engineering Corp; Nippon Zeon Co Ltd
Current assignee: Zeon Corp; Toyo Engineering Corp
Priority date: 1982-07-01
Filing date: 1982-07-01
Publication date: 1984-01-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は構成要素を一体化した構造を有する廃棄物燃
焼ボイラに関する。

都市とみあるいは産業廃棄物の焼却には、従来より、機
械式ストーカ炉、流動床燃焼炉などが使用されており、
前者は歴史が古く実績も多いものであり、一方後者は燃
焼効率が良好で残存未燃物が少ないため最近急激に採用
され実績も増加しつつある。

これら燃焼炉には、エネルギ有効利用の観点から、従来
よシ、廃熱ボイラが設置されている。

従来よシ実施されている標準的な流動床燃焼炉により都
市こみを燃焼し廃熱ボイラで蒸気を発生させてエネルギ
回収を行なう装置について、第１図を参照して説明する
〇この図において、流動床燃焼炉／に都市ごみが投入され
、ここで都市とみはほぼ完全に燃焼される。燃焼により
発生した高温燃焼ガスは第１通管／ａ内を流れてサイク
ロンまたは沈降室等のダスト捕集装置２に導入され、こ
こで燃焼ガス中に含有されている固形浮遊物が捕集され
る。捕集装置βより出た燃焼ガスは第２通管、２ａ内を
流れ廃熱ボイラ３に入り熱回収され、蒸気を発生させる
。

熱回収されて降温した燃焼ガスは電気集塵器グ、誘引送
風機ｊを経て煙突乙よシ大気中に排出される。廃熱ボイ
ラ３で発生した蒸気は発電その他種々の用途に使用され
る。

しかし、上記従来の装置は、燃焼炉／、ダスト捕集装置
！および廃熱ボイラ３の構成要素がそれぞれ独立して配
置され、各々を通管／ａ、、２ａによって接続している
ので、通管／ａ、Ｊａ内を燃焼ガスが流れる間の熱損失
が大きく、また装置全体の構造および据付面積が大きく
、そのため建設費も増大するという欠点があった。

この発明の目的は、上記従来の欠点を克服し、装置の各
構成要素を一体化した構造にすることにより、熱損失が
少なく、全体構造および据付面積が小さく、しかも建設
費の安価な廃棄物燃焼ボイラを提供するにある。

この発明は上記のように、各構成要素を一体化すること
に特徴があるが、一体化するにあたり、都市ごみや産業
廃棄物の燃焼において技術的に配慮すべき点がある。

その一つは燃焼により発生する塩化水素に起因するチー
ープの高温腐食対策である。それには蒸気温度を約３０
０・℃以下になるように設計して塩化水素に起因する高
温腐食を防止する方法が従来もっとも一般に採用されて
きた。最近、流動床中ｖｃＮａ２ＣＯｓまたはＣａＣＯ
３などの中和剤を投入し、塩化水素（ＨＣ７）を中和し
て塩化水素の量を従来の１０θθ〜、２０００ｐｐｍよ
りθ〜３０　ｐｐｍに減少させ、塩化水素に起因する高
温腐食環境を大巾に緩和できる技術が確立された。この
脱塩酸技術を利用できるのが流動床の利点の一つであり
、これによりボイラの蒸気条件を従来より高温高圧化で
きる。

さらに、技術的に配慮すべきことに集塵の問題がある。

流動床媒体である砂の一部、Ｎａ２ＣＯｘ　　などの中
和剤、ＮａＣｔ、ＣａＣ４２などの中和塩、燃焼灰など
は燃焼ガス中に浮遊して流れる。これ等の浮遊固形物を
直接廃熱ボイラに導入すると、過熱管や水管群への付着
現象を発生し、高温腐食、伝熱不良、偏流などの支障を
来たすことになるので好ましくない。そこで、廃熱ボイ
ラへ燃焼ガスを導入する前に燃焼灰等の浮遊固形物をで
きるだけ捕集することが好ましい。また伝熱の面から配
慮すべきこととしては輻射伝熱室を設けることが必要で
ある。

流動床燃焼炉の出口の燃焼ガス温度は、燃焼灰の融点、
刷大物の寿命などを考慮して、一般に２０θ℃前後であ
る。一方現在までの経験あるいは実験より、燃焼ガス温
度が約３ｊθ℃より高い場合は燃焼灰等の固形物は過熱
管やボイラ水等群に付着し易く、約３Ｓ０℃より低温で
はこの付着は起り難く、すなわち付着量が少なく、ある
いは付着しても容易に除去可能であることが判明してい
る。

この事実より、約９００℃の燃焼ガスを輻射伝熱室で輻
射伝熱により約３Ｓθ℃まで降温した後、過熱管、ボイ
ラ水管群を通過させ対流伝熱させることが基本的に重要
である。

以上の技術的な配慮すべき事項を基本的に採用しつつ、
廃棄物燃焼ボイラを発明した。

第２図は本発明の廃熱ボイラの一実施例の断面図であっ
て、この図を参照して、その構成および作用効果を以下
説明する。

第３図は都市ごみを燃焼する場合の例である。

この図において、装置の基本構造として下部に流動床燃
焼炉／／があり、その内部の中央部にサイクロン集塵器
／、２が配設され、燃焼炉／／と集塵器／、、！の上部
に廃熱ボイラ／３が設置される。燃焼炉／／の側部には
ごみ投入コンベアｌＩｔグを備えたごみ投入口／グが設
けられ、ここから都市とみは燃焼炉／／へ投入される。

流動燃焼炉／／の下部には整流板／にが配置され、その
上には流動床媒体（砂）　／　５　ａが置かれ、下部の
燃焼空気入口２／より送風される空気により流動床７．
５が形成される。流動床／Ｓの温度は７００℃以上で操
業され、投入されたごみは流動床／Ｓ中およびその上の
７　、　ＩＪ−ボートの空間部分で殆ど完全燃焼する。

流動床７．！；の温度が７００℃以下に低下した場合お
よび運転開始時に流動床媒体／　、５　ａ　’（Ｉ−予
熱する場合に使用する補助バーナ／７が燃焼室／／に配
装される。整流板／乙には残渣排出口／とが設けられ、
都市ごみ中の不燃物である石、金属などが、この排出ロ
／トヲ経てその下部に配置した残渣排出コンベア２ｊに
より炉外へ排出される。このとき流動床媒体（砂）／ｊ
ａｔ同伴して排出しないように、分級空気入口、２３よ
シ分級空気を吹き込む。流動床媒体／、ｆｆａは普通硅
砂などが使用される。流動床／ｊのレベルを一定に保持
するために流動床媒体投入口／ソおよびオーバーフロー
、２４ｔが設けられる。

都市ごみ中にはプラスチック類が一般に混合しており、
これが燃焼すると塩化水素ガス（ＨＣｔ）が発生する。

塩化水素ガスはボイラ管の高温腐食を起す原因となるの
で、中和剤（Ｎａｚ　ＣＯｓあるいはＣａＣ０＝）を流
動床／ｊに注入する必要があり、そのための中和剤投入
口、２０が流動床／ｊに開口して設けられる。これより
注入される中和剤により燃焼室／／内の塩化水素ガスは
θ〜、Ｓ　Ｏｐｐｍ程度に中和される。

流動床燃焼炉の側面は下降管３３を伴なった水冷管壁３
グで囲われており一輻射伝熱にょシ熱吸収を完全に行っ
ている。燃焼炉／／には二次冷却空気入口２．２が設け
られ、燃焼ガス温度の調節、燃焼の促進が実施される。

流動床／ｊの側面と流動床／Ｓのレベル近傍は流動床媒
体／Ｊ”ａの運動による摩耗と中和反応の完了していな
い塩化水素の存在とを考慮して、水冷管壁を露出させず
耐火物グ乙で覆われる。

燃焼室／／の上部にサイクロン入口、２乙が配設され、
燃焼が完了した燃焼ガスは約９００℃の温度でこのサイ
クロン入０．２乙を経てサイクロン集塵器７．２に導入
される。

サイクロン入０．２乙は、第３図に示すように、７個で
はなく流動床燃焼炉／／内のガス流に偏流を発生させな
いために、複数個設けられる。サイクロン集塵器／２の
内筒２７および漏斗状の外筒、２とは一般に耐火材料で
構成される。集塵器／２の底部にはサイクロン排出筒、
、２２があり、集塵された燃焼ガス中の固形物は、必要
に応じてダンパ３θを経てその下部に配置された排出コ
ンベア３／により炉外へ審ト出される。

このサイクロン集塵器／２ＶＣおいて、燃焼ガス中に含
まれる燃焼灰、中和塩、中和剤、流動床媒体などの浮遊
固形物のほぼとθ〜７θ係が除去される。

集塵後の燃焼ガスは集塵器／３によりサイクロン内筒２
７内を上昇して上部の廃熱ボイラ／３の輻射伝熱室ｌｌ
ｓに入る。

廃熱ボイラ／３には中央に輻射伝燃室Ｚｊがあり、その
周囲にスパーヒータチューブ３９、その外側に蒸発管群
３７、水冷管壁３’ｌ’が配置されている。輻射伝熱室
’１３に入った燃焼ガスは主として輻射伝熱で熱エネル
ギをスーパーヒータチューブ３ソに伝達し、輻射伝熱室
＆ｊの出口では温度は約６５０℃となる。

ガス温度乙５０℃以下では燃焼灰等の固形物の管壁への
付着が少なくなる。その後燃焼ガスはスーパーヒータチ
ューブ３９の対流部、蒸発管群３７、水冷管壁３グ′を
通過して主として対流伝達で熱エネルギを伝達し、さら
に廃熱ボイラー／３の外周部に設置されたガス出口ダ／
に入り、ガス出口ダ／に配置されたエコノマイザｌ１０
にて熱交換して、約、２００℃になりボイラ外に排出さ
れる。

燃焼ガス中には浮遊固形物がわずかに残っておりスーパ
ーヒータチー−プ３９や蒸発管群３７に付着することが
あるので、その対策として廃熱ボイラ／２にはスートプ
ロアダρ、灰排出口り３が一般に設置される。

また廃熱ボイラ／３には水および蒸気循環のために主水
上ドラム３．２、水冷管下ヘッダＪ５．水管上ヘッダ３
乙および水管下へラダ３とが設けられる。

廃熱ボイラ／３の断面形状は円形、正方形、矩形その他
の多角形いずれでも設計可能である。

第９図には円形の場合、第３図にはと角形の場合の実施
例をそれぞれ示す。

第９図では、廃熱ボイラ／３の輻射伝熱室グｊが円形で
あり、その周囲にスーパーヒータチ・、−ブ３９により
壁が形成される。燃焼ガスは輻射伝熱室グｊよシ矢印Ａ
で示すようにスーパーヒータチューブ３９の壁の一部よ
り外周部の水冷壁３Ｉｌの内側に入り輻射伝熱室＋、１
の外周に設けられた蒸発管群３７を通過しながら一周し
、熱伝熱してエコノマイザ１１０を通過後ボイラ／３外
へ水平方向に排出される。ボイラ外周はフィン付水冷管
壁３グで覆われているので燃焼ガスがボイラ外に漏洩す
ることは全くない。

第５図においては輻射伝熱室＋１およびボイラ／３それ
ぞれの外周はｉ角形である。輻射伝熱室１５の外周は蒸
発管群３７とスーパーヒータチューブ３９とにより形成
される。燃焼ガスは矢印Ｂで示すように、まづスーパー
ヒータチューブ３９の群に入り、そこを通過後、二手に
分かれて各々蒸発管群３７．３７およびエコノマイザｑ
ｏ　、ｐｏを半周しながら通過してダクトｌＩ／’より
上方へ排出される。

第ｔ、第ｊ図において、２種類の実施例を示したが、廃
熱ボイラ／３の断面形状は円形、正方形、矩形凡その他
の多角形の遺沢が可能であり、また燃焼ガスの流し方、
輻射伝熱室全形成する管壁の構成、エコノマイザの位置
、ガス出口の方向等、本発明の範囲内において種々の選
択が可能である。

スートプロアクβの挿入方向は一般の産業用ボイラでは
水平方向が採用されているが、この発明の廃熱ボイラで
は上部より下方へ差し込む方式が好ましい。

上記実施例では、都市ごみの燃焼について記述したが、
産業廃棄物を燃焼させる場合も、都市ごみ燃焼と同様の
問題があり、上記実施例の廃熱ボイラの基本的構造は適
用される。

以上説明したように、この発明によれば流動床燃焼炉の
中央部に集塵装置を設置し、この集塵装置を含む流動床
燃焼炉の上に輻射伝熱室を備えた廃熱ボイラを直接一体
的に配置することにより、ボイラチー−プの高温腐食の
問題、ボイラチューブへの浮遊固形物付着の問題を解決
して、熱損失が少なく、すなわち熱効率の高く、装置全
体がコンパクトになり、据付面積も小さくでき、そのた
め建設費を大巾に削減可能な廃棄物燃焼ボイラを提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の廃棄物燃焼ボイラの配置図であり、第２
図は本発明の一実施例の縦断面図であり、第３図は本発
明に用いるサイクロン集塵器の種々の例の上面図であゃ
、第７図は本発明の廃熱ボイラーの一実施例の横断面図
であり、第Ｓ図は本発明の廃熱ボイラの他の実施例の横
断面図である。／／・・・流動床燃焼炉　　　　／、２・・・サイクロ
ン集塵器／３・・・廃熱ボイラ　　　　　／ｌＩ・・・
ごみ投入口／ｊ・・・流動床　　　　　７ｇ・・・整流
板／７・・・補助バーナー　　　　／と・・・残渣排出
口／２・・・流動床媒体投入口　　　−２０・・・中和
剤投入口、２／・・・燃焼空気入口　　　　２．２・・
・二次冷却空気入口、、２３・・・分　空気入口　　　
　２グ・・・オーバーフロー、２ｊ・・・残渣排出コン
ベア　　　２乙・・・サイクロン入０．２７・・・サイ
クロン内筒　　　　、２と・・サイクロン外筒、２９・
・・サイクロン排出筒　　　３０・・・ダンパー３／・
・・燃焼灰排出コンベア　　３．２・・・主水上ドラム
３３・下降管　　　　　　３グ・・・水冷管壁３ｊ・・
・水冷管下ヘッダー　　３乙・・・水管上ヘッダー３７
・・・蒸発管群　　　　　３と・・・水管下へツタ゛−
３９・・・スーパーヒーターチ、、−プ　４ｔＯ・・・
エコノマイザ−４ｔ／・・・ガス出口（電気集塵器への
ダクト）９．２・・・スートプロア　　　　４ｔ３・・
・灰排出ロクク、１．ごみ投入コンベア　　　ｌ　、、
−輻射伝熱室ｑ乙・・・耐火物特許出願人

Claims

【特許請求の範囲】

（１）流動床燃焼炉と、該流動床燃焼炉の中央部に配置
されたサイクロン式集塵器と、該流動床燃焼炉および該
サイクロン式集塵器の上部に一体的に配置されかつ中央
部に輻射伝熱室を備えた廃熱ボイラとによりなる、流動
床燃焼炉、サイクロン式集塵器および廃熱ボイラを一体
化した構造を特徴とする廃棄物燃焼ボイラ。