JPS6137526B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、未処理又は部分的に脱水された泥鉱
スラヅジ（schlamm）又は湿気粘着性類似物質
の形の二次燃料を粉砕化された形で特に塵芥の如
き基礎燃料上に装填し、二次燃料を基礎燃料とと
もに大型炉で燃焼させる方法に関するものであ
る。本発明は、又、上記方法を実施するための装
置に関するものである。

この種の公知の法においては、泥渣（Kl¨ａ
rschlamm）を微細に粉末化した後、上昇熱ガス
流内部に落下させることが行なわれており、泥鉱
粒子の落下距離は、落下時間内に泥鉱粒子の一部
が完全乾燥され、残りの部分が予備乾燥されるよ
うな高まに定められている。そして、この完全に
又は部分的に乾燥された泥鉱粒子は、燃焼ガスが
上昇している燃焼ベツト上に到達する。この燃焼
ガスの一部は、熱ガス流として分岐し、高所から
落下する泥鉱粒子の乾燥に用いられる。しかしな
がら、火格子（Rostfeuerung）の上部のはるか
高いところから泥鉱状物質を上昇熱ガス流に送入
することは、一部が完全に乾燥されて熱ガス流に
より上に同伴されるという欠点がある。更に又、
大部分の泥鉱粒子は、外面のみが乾燥した状態で
未だ完全に着火されていない火格子燃焼層に沈降
し、そこで外部が炭化するので、内部へは最早や
燃焼せず、不完全燃焼のまま燃滓（Schlacke）
とともに外に出されるという場合が生ずる。この
ような欠点をいくらかでも排除するために、泥鉱
粒子が十分に予備乾燥されて基礎燃料上に落下す
るように、泥鉱粒子の微粉末化を予め十分に行な
わねばならない。そして、この場合には、水部分
の粒子を流動状で燃焼させることが特に試みられ
ている。しかしながら泥鉱物質をこのように微粉
末化することは、莫大なエネルギー消費を伴な
う。又、湿気粘着性泥鉱物質は、極めて再結合し
やすいので、所望の微小粒子に微粉末化され難
く、その結果、外部炭化とともに粘着するという
上述の欠点は解決され得ない。

泥鉱を基礎燃料とともに燃焼させるという、そ
の後に公知になつて多くの方法も基礎燃料上に泥
鉱粒子が上層として沈降するに先立ち、燃焼室内
の滞留時間を比較的に長くとつて、その間に泥鉱
粒子を予備乾燥させるという原理に基づいてい
る。

発明の目的は、上記欠点を排し、二次燃料、特
に焼結性又は合体しやすい性質を有する二次燃料
を着火の困難を惹き起すことなく、未燃焼性分を
残すことなく、又二次燃料を特に微細に粉未化す
ることなく、完全に燃焼させることが可能な方法
及び装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、二次燃料を先ず粉砕化
し、その後直ちに水分含量を十分保持することを
考慮しつつ迅速に上記二次燃料の一定量を激しく
燃焼している基礎燃料上に分散させることにより
解決される。公知の方法と異なり、本発明の方法
は、小さくされ二次燃料、例えば泥鉱を可能な限
り迅速に高熱燃焼ガス中を通過させ、激しく燃焼
している基礎燃料乃至基礎火炎上に導くことを基
礎とするものである。かくすることにより、これ
らの粒子が乾燥により表面硬化された外皮
（Kruste）を有することがないので、粒子の完全
燃焼が阻害されることがなく、又粉砕化により一
定の状態で粉砕化粒子を基礎火炎に到達させるこ
とができる。ここに「基礎火炎」（Grund
feuer）の語は、激しく燃焼している。完全に着
火した灼熱燃焼層を意味し、灼熱物
（Glutmasse）と呼ばれることもある。粉砕化後
直ちに二次燃料を基礎火炎上に分散させることに
より、二次燃料、例えば泥鉱が凝結することがな
い。その理由は、上記二次燃料が高温の燃焼層に
分散して落下し、部分的に燃焼層に入り込む結
果、各泥鉱粒子中に含まれる水分が、接触、対流
及び放射による種々の熱作用により、爆発的に気
化し、粒子が内から外に向つて破裂するので、表
面積／体積の比が極めて大きくなつて、直ちに良
好な燃焼が必然的に行なわれ得るからである。従
つて、二次燃料から成る被覆層により、基礎燃料
が剥離除去されるのが防止され、又激しく燃焼し
ている基礎燃料の強裂な火炎により、二次燃料が
極めてスムーズに着火される。コークス化（粘着
化）したり装填物のうち完全燃焼しないものが生
ずるというような前述の欠点は、従来公知の方法
と全く異なる本発明の方法により解消され、又、
二次粒子の落下距離を長くして二次粒子を予備乾
燥させる場合に比べ、同伴する粉塵（staub）の
量を著しく激少させることができる。二次燃料粒
子が上述の多面的熱作用により爆発的に破裂され
るので、公知の方法では必ず行なわれねばならな
い微細粉末化は、本発明においては不要となり、
これにより、二次燃料の粉砕化に必要な設備費用
も実質的に低減される。

燃焼室内における粉砕化された二次燃料の滞留
時間の短縮化は、可能な限り落下距離を短かくす
ること、二次燃料の粉砕化粒子の加速度を高める
こと、燃焼ガスの上昇速度を考慮すること又は他
の適当な手段を用いることにより実現される。

本発明は上で述べた基本的要件を考慮に入れつ
つ、燃焼室内の粉砕化された二次燃料粒子が激し
く燃焼している基礎燃料上に到達する迄の飛行時
間を１秒以内とすることを本質とする。

分散された二次燃料への高熱燃焼ガスによる作
用を可能な限り低減せしめるため、本発明によれ
ば、分散された二次燃料粒子の燃焼湿内の飛行時
間が0.1〜0.5秒となるように、分散された二次燃
料粒子の加速度を高めるのが特に好ましい。

高熱燃焼ガス内の滞留時間を短くするため、粉
砕化された二次燃料粒子は、１〜10m／ｓの初速
度で燃焼室内に投てきされるのが好ましい。

落下距離も初速度と同様に、分散された二次燃
料粒子の燃焼室内における滞留時間に大きな影響
を与えるので、粉砕化された二次燃料粒子の燃焼
室内における落下距離を0.5〜2mとし、又投てき
距離を0.2〜2mとするのが好ましい。

既に上で明らかなようにしたように、粒子大き
い場合によりも小さい場合の方が燃焼ガスの熱作
用による影響を強く受け易い。本発明によれば、
二次燃料粒子が粒径、表面の性質、水分含量に関
して（特に水分含に関して）影響を受けずに基礎
火炎上に到達させることが実質的に可能となるの
で、二次燃料粒子が粉砕化により５〜50mmの平均
粒径を有する時、好しい結果が得られ、これによ
り、二次燃料の粉砕化のための機械的エネルギー
の所要量を比較的に低く保つことができ、粒径が
大であるので、微小粒子の場合と異なり、燃焼ガ
スによる影響を受けることが少ない。本発明の方
法によれば、粉砕化された二次燃料粒子が、激し
く燃焼している基礎燃料又は基礎火炎（灼熱物）
上に落下するので、50mm迄の寸法の泥鉱粒子の全
てを完全に燃焼させることが可能となる。このよ
うな完全燃焼が達成されるのは、二次燃料粒子
が、極めて高い接触熱の作用により灼熱物と接触
して迅速に崩壊し、通常の滞留時間内に完全に燃
え尽きるからである。

言う迄もなく、二次燃料の燃焼を良好に行なう
ためには、燃焼室内に装填される成分の量比をコ
ントロールする必要がある。基礎燃料に対する二
次燃料の装填が余りにも多いと、必要とされる上
で述べたような利点が十分に発現しなくなるから
である。従つて、二次燃料の装填量は、例えば燃
焼室温度に依存して定められる。又、分散される
二次燃料の量を排ガス中のCR₂含量及びC₂に含量
に依存して、又は火炎長さの如き燃焼状態におい
て定めることも可能である。

更に本発明によれば、分散された二次燃料の量
を燃焼室温度、排ガス中のCO₂含量及びO₂含量、
燃焼状態の任意の組み合せに依存して定めること
もできる。

本発明の方法を実現するための装填は、燃焼室
の壁に少なくとも１個の開口部を有し、該開口部
を通して炉内に二次燃料を投てきする粉枠―分散
投てき装置例えば回転分散装置を備えた粉砕―分
散投てき装置を備え、その背後に位置する粉砕―
分散投てき装置用の熱線照射防止手段を場合によ
つては備えていることを特徴とする。上記装置を
複数個用いると、唯１個のみ用いた場合よりも分
散化を均一にませることができ、又滞留時間を極
力短縮化することができる。何故ならば、上記装
置が１個のみであると、作用面が広い場合に、対
応して二次燃料の大部分に比較的長い飛行経路を
与えねばならないからである。粉砕する二次燃料
は、粉砕化装置により直接的にまたは独立した機
械的投てき手段によりまたは例えば空気噴射によ
り基礎火炎上に投てきされる。分散される二次燃
料が固定の粉砕―分散投てき装置の各所で焼け固
まつたり焼け付が生じるのを防止し、上記装置の
機能を正常に維持するために、熱線照射防止手段
が必要とされる。この熱線照射防止手段は、例え
ば閉鎖バルブあるいは開閉蓋または閉鎖用流体か
ら成り、これらは、幕状物により開口部を開閉す
る。閉鎖用流体として、空気、ガス、水又は蒸気
を用いることができ、これらは開口部近傍又は開
口部に噴射される。

以下、本発明の方法を実施するための装置の一
具体例を示す図面に基づいてて本発明を詳説す
る。

例えば塵芥、その他の廃棄物又は通常の燃料物
質から成る基礎燃料は、供給装置（図示されてい
ない）により溢流端１に押し出され、燃焼火格子
２に落下し、ここで基礎燃料は、通常の方法によ
り着火され、基礎燃料層３において燃焼される。
滑り路６を経て粉砕手段及び投てき分散手段８を
備えている粉砕化装置７（以下、粉砕化装置とも
称する）に送られた、泥膏状の二次燃料は、燃焼
室の壁面（例えば側壁）にある開口部４より、燃
焼室に装填される。分散投てき手段８は、粉砕化
された燃料物質９を微細に分散された形で既に激
しく燃焼している、完全着火した灼熱燃焼層３に
投てきするために用いられる。その結果、二次燃
料粒子９の各粒子は、灼熱物と直接接触すること
となるから、未だ流動状にある粒子が互いに焼き
付くのが抑えられる。上で述べたように二次燃料
粒子中に含まれる水が爆発的に気化することによ
り、粉砕化装置７による粉砕化直後におけるより
も微小に粉末化された二次燃料が粒子から成る投
入燃料９は、燃料層３により着火、燃焼され、燃
焼済の基礎燃料層３とともに炉の出口１０に連続
的に移行される。既に灼熱状態の燃料層３すなわ
ち基礎火炎上に二次燃料を分散するための開口部
４は、燃焼室内で粉砕化された粒子が基礎火炎上
に衝突する迄の滞留時間を可能な限り短縮化する
ため、可能であるならば、種々の位置に取り付け
ることができる。従つて、開口部４は、燃焼室５
を形成している側壁又は前方あるいは後方壁に設
置することができる。

第１図、第２図においては、一点鎖線によりも
う一つの細分化装置７ａが示されており、二次燃
料が滑り路６ａを経てこの装置７ａに導入され、
粉砕―分投てき手段）８ａにより、導入二次燃料
が、燃室５の後方壁の開口部４ａから燃料層３に
投入される。粉砕化装置７ａは、粉砕化装置７と
ともに設置されても良く、又粉砕化装置７の代り
に設けられても良い。

第３図においては、第１図及び２図の装置に比
べて、巾の広い燃焼火格子２が示されており、こ
の上で燃料層３が第１図及び第２図の装置の場合
と同様に燃焼されて搬送される。二次燃料の基礎
燃料の燃料層３への装入は、例えば燃焼室５の相
対する側壁に設けられ、粉砕化された燃料９を開
口部及び４′により燃料層３に分散する、粉砕化
装置７，７′の一方又は両方を用いて行なわれ
る。側壁に設置された開口部４及び４′に加え
て、燃焼室の前方又は後方壁に１個又はそれ以上
の開口部４及び４を設けても良く、これらの開
口部４″，４を設けることにより、これに付属
する粉砕化装置も二次燃料を燃料層３の定められ
た領域に投てきせしめる。開口部４″及び４並
びにこれに付属する粉砕化装置は、開口部４及び
４′及びこれに付属する粉砕化装置７及び７′とと
もに設けても良く、又開口部４及び４′及び粉砕
化装置７′及び７′の代りに設けても良い。

第２図及び第３図から明らかなように、粉砕化
装置の防護のため、例えば機械的開閉バルブ１１
が設けられる。開閉バルブ１１とともに又は開閉
バルブ１１の代りにガス又は蒸気の如き閉鎖用流
体を開口部４の内部又は開口部４の手前で導入さ
せるための導入１２を設けても良い。

本発明の法を実施するために用いられる炉の式
は、特定のものに限定されるものではなく、上記
の粉砕―分散投てき装置は、二次燃料が、基礎火
炎上に落下する前に、互いに粘着することなく、
粉砕化された形で基礎燃料の基礎火炎上に到達す
ることが保証されている場合には、火格子燃焼炉
を用いない燃焼装置（例えば、流動層燃焼機）又
はその他の任意の燃焼装置（例えば前進型火格子
燃焼機、後進型火格子燃焼機、前後進型火格子燃
焼機）とともに用いられ、更には、回転炉におい
てさえ用いられ得る。

第４図は、種々の初速度の二次燃料粒子の飛行
経路を示すものである。示された４つの飛行路
は、初速度が1m／ｓ、2m／ｓ、3m／ｓ及び
5m／ｓの場合を示す。この図の場合には、斜め
上に向けて投てきされた二次燃料粒子の初期角度
は、水平面に対して15゜である。第４図におい
て、縦軸は落下距離及び横軸は、投てき距離を示
す。この図から、例えば、5m／ｓの初速度で燃
焼室に投てきされた泥鉱粒子は、0.3秒で約1.5m
の投てき距離（横軸）を有することになり、上記
時間経過後、大部分の粒子は、基礎火炎上に到達
することとなる。

第５図も燃焼室に投てきされた二次燃料粒子の
飛行経路を示すものであり、縦軸は落下距離を、
横軸は投てき距離を示す。第４図の場合と区別す
るため、粒子は、水平方向に投てきされた。図中
の５つの飛行経路は、初速度が1m／ｓ、2m／
ｓ、3m／ｓ、10m／ｓの場合を示す。5m／ｓの
初速度で粒子を投てきした場合に0.3秒で粒子
は、約2mの落下距離（縦軸）と1.5mの投てき距
離（横軸）に達した。すなわち、同一の初速度の
場合、水平方向に投てきされた粒子は、水平面に
対して15゜だけ上に向けて投てきされた粒子とほ
ぼ同等の投てき距離を有するが、落下距離は、飛
行時間すなわち燃焼室内滞留時間が同一の場合２
倍以上となる。

個々の飛行経路は、例えば、ヒユツテ（Ｈ¨ｕ
tte）、Ｉ、27版、377頁に与えられている。後述
の式に従つて計算される。この式のパラメーター
は、投てき時間ｔであり、出発点からの水平距離
ｘは、 ｘ＝ω₀.cosα．ｔ で表わされ、又出発点からの落下距離ｚは、 ｚ＝ω₀.sinα．ｔ―（ｇ／２）．t² （上記式において、ｇは、重力加速度9.81m／s²
であり、ω_０は、初速度であり、αは、飛行経路
の初期角度である。） で表わされる。

第４図及び第５図の個々の曲線を計算で求める
に際して、0.1秒の時間々隔を選んだ。この計算
においてガス抵抗の影響は、、考慮に入れていな
い。

図により、通常の火格子巾を有し、それに対応
して燃焼火格子上の投てき装置が低く配置されて
いる場合には、二次燃料粒子の滞留時間は、0.1
秒と0.4秒の間に入ることが明らかとなる。そし
て数mmの直経を有する泥鉱粒子の場合には、この
短い時間内にその性質が変化するようなことはな
い。

第４図及び第５図において、投てき距離及び下
距離は、メートル単位で与えられ、一定の時間後
の粒子の位置は、以下の記号により示される。

〇：0.1秒後の粒子の位置 △：0.2秒後の粒子の位置 ＋：0.3秒後の粒子の位置 〓：0.4秒後の粒子の位置

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の燃焼装置の概略縦断面図で
ある。第２図は、第１図の燃焼装置を第１図の線
―に沿つて切断した場合の概略横断面図であ
る。第３図は、本発明の他の燃焼装置の概略横断
面図である。第４図は、二次燃料粒子の飛行経路
を図示したものである。第５図は、他の初期角度
で、燃焼装置内に投てきされた粒子の飛行経路を
図示したものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 未処理または部分的に脱水されたスラツジま
   たは湿つた粘着性類似物質の形の二次燃料を小さ
   くして基礎燃料上にもたらし、二次燃料を基礎燃
   料とともに炉内で燃焼させる方法において、小さ
   くされた直後の二次燃料を、その粒子大きさおよ
   び水分含有量を著しく変化させることなしに、激
   しく燃焼している基礎燃料上に小さな飛行時間で
   もつて迅速に分散させ、もつて基礎燃料上に到達
   した際に粒子を爆発的に燃焼させることを特徴と
   する方法。 ２ 粉砕された二次燃料粒子が、燃焼室において
   激しく燃焼している基礎燃料に衝突するまでの飛
   行時間が高々１秒である、特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ３ 粉砕された二次燃料粒子の燃焼室における飛
   行時間が0.1〜0.5秒である、特許請求の範囲第２
   項記載の方法。 ４ 粉砕された二次燃料粒子が１〜10m／ｓの初
   速度で燃焼室内に投てきされる、特許請求の範囲
   第１〜３項のいずれか一つに記載の方法。 ５ 粉砕され二次燃料粒子の燃焼室内における落
   下距離が0.5〜2mであり、投てき距離が0.2mであ
   る、特許請求の範囲第１〜４項のいずれか一つに
   記載の方法。 ６ 粉砕することにより、二次燃料粒子が５〜50
   mmの平均粒径を有する、特許請求の範囲第１〜５
   項のいずれか一つに記載の方法。 ７ 二次燃料の装填量を燃焼室温度に依存した規
   定する、特許請求の範囲第１〜６項のいずれか一
   つに記載の方法。 ８ 二次燃料の装填量を排ガスのCO₂含有量およ
   びO₂含有量に依存して規定する、特許請求範囲
   第１〜９項のいずれか一つに記載の方法。 ９ 二次燃料の装填量を燃焼物の燃焼挙動に依存
   して規定する、特許請求の範囲第１〜６項のいず
   れか一つに記載の方法。 １０ 二次燃料の装填量を燃焼物の燃焼室温度、
   排ガスのCO₂含有量およびO₂含有量、燃焼挙動の
   任意の組合せに依存して規定する、特許請求の範
   囲第１〜６項のいずれか一つに記載の方法。 １１ 未処理または部分的に脱水されたスラツジ
   または湿つた粘着性類似物質の形の二次燃料を小
   さくしそして基礎燃料上にもたらし、二次燃料を
   基礎燃料とともに炉内で燃焼させる方法であつ
   て、小さくされた直後の二次燃料を、その粒子大
   きさおよび水分含有量を著しく変化させることな
   しに、激しく燃焼している基礎燃料上に小さな飛
   行時間でもつて迅速に分散させ、もつて基礎燃料
   上に到達した際に粒子を爆発的に燃焼させる上記
   方法を実施する為の装置において、燃室５の壁に
   少なくとも１個の開口部４，４ａ，４′，４″，４
   を有し、該開口部を通して炉内に二次燃料を投
   てきする粉砕分散投てき装置７，７ａ，７′、例
   えば回転分散装置８，８ａ，８′を備えた粉砕、
   分散投てき装置７，７ａ，７′を備え、該装置と
   炉との間に位置する（粉砕）分散投てき装置７，
   ７ａ，７′用の燃線照射防止手段１１，１２を場
   合によつては備えていることを特徴とする、燃料
   装置。 １２ 熱線照射に対して、開口部４を保護するた
   めに、閉鎖用流体１２、例えば空気、ガス、水ま
   たは蒸気を用いる、特許請求の範囲第１１項記載
   の装置。