JPS6141817A - 流動床焼却装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流動床を用いて廃棄物を焼却し、かつその焼
却熱の回収を行う流動床焼却装置に関するものである。

〔従来技術〕

都市ごみ或いは産業廃棄物などの廃棄物は、組成物質の
種類が広範囲であり、またその組成割合も一定せず、発
熱量、含水率なども一定ではない。

このような廃棄物を焼却処理するに当たり、従来のスト
ーカ炉よりも燃焼効率がよく、焼却残渣が少なく、かつ
被焼却物の特性の変動に通応し易い流動床焼却炉が用い
られている。

焼却に際しては、高温の炎が発生し、かつ高温の焼却ガ
スが発生するが、この炎、焼却ガスの育する焼却熱を回
収利用するため焼却炉の上部及び排ガス煙道に熱回収装
置を配備して回収することが行われている。

第１図は従来の一例を示すもので、１は炉体であり、炉
底部には空気噴出機構として分散板２が設けられ、ウィ
ンドボックス３に供給された空気を上方に向は分散噴出
せしめて流動媒体を流動化せしめて流動床４を形成する
。投入口５から投入された廃棄物は流動床４内にて焼却
され、不燃分は排出口６から排出され、炉内を上昇する
燃焼排ガスは、フリーボード７において未燃分を完全燃
焼せしめた後、フリーボード７の上方に設けられた廃熱
ボイラ８のガス冷却室９を経て木管群１０の間を通り次
工程に導かれる。

このような装置において焼却が行われると、流動床４の
部分及びフリーボード７の下部に発生している炎からの
輻射熱によって熱回収部であるガス冷却室９の水冷壁が
加熱されて水冷壁中の水に熱が回収され、また、燃焼排
ガスがガス冷却室９及び木管群１００間を通る際に水冷
壁或いは水管の中の水と熱交換を行って燃焼熱が回収さ
れるようになっている。

このような流動床焼却炉は廃棄物の焼却には育効なもの
ではあるが、従来の流動床焼却炉では廃棄物を予め或ろ
程度破砕する必要があった。この点を改良するために、
第２図に示す焼却炉が提富されている。この装置におい
ては、ガス噴出機構である分散板２は両側縁部１１．１
２と中央部１３とに分けられ、噴出ガスの質量速度は両
側縁部１１゜１２における方を、中央部１３におけるよ
りも大となし、さらに両側縁部１１．１２の上方に、流
動化ガスの上廁き流路をさえぎり、流動化ガスを炉内中
央に向けて反射転向せしめる反射壁１４を備え、流動床
４の中に、側縁部１１．１２の上方には吹き上がった後
反射して炉内中央に向かう活発な流動層を、中央部１３
の上方には漸次沈降してゆく移動層とを形成せしめ、流
動媒体を移動層と流動層とを循環せしめて、垂直面内に
、はぼ対称の二つの旋回流を形成し、積極的にａ棄物を
とりこんで破砕しない大寸法のごみでも短時間で焼却し
得るようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながらこのような従来のものにおいては、発熱量
の低い都市ごみの焼却が良好に行えない、という問題点
がある。都市ごみ中の厨芥は含水率が高く、特に夏期に
おいて著しく、このような厨芥の混入した都市ごみは発
熱量が低い。

一方、第２図に示す如くフリーボード７の上方に水冷壁
などの熱回収部を配備した場合には、水冷壁からの輻射
冷却作用によりフリーボード火炎温度が陣下し、そのた
めに流動床温度が降下する。

この場合でも、被燃焼物の発熱量が十分高ければ、燃焼
による発熱によってフリーボード火炎温度の降下及び流
動床温度の降下を補い、良好な燃焼を行うことができ、
また火炎が高温である場合には輻射熱の回収も良好に行
われる。

しかしながら低発熱量の廃棄物を燃焼する場合には、燃
焼によろ発熱量が少なく、熱回収部の影響で降下するフ
リーボード火炎温度を回復せしめる迄には至らず、流動
床温度も低下し、良好な自燃焼運転を継続できる範囲、
即ち流動床温度を６００℃以上に保ち、かつフリーボー
ド火炎温度降下を１５０℃の範囲以内に維持出来る、と
いう条件から外れ、燃焼が不完全になり、終わりには燃
焼停止に至る。

このように従来の熱回収式流動床燃焼炉においては、第
１図、第２図の何れの例の場合であっても低発熱量の廃
棄物の焼却を良好に行なうことはできず、また、それを
補うためには補助燃料を用いる必要があり、エネルギの
損失を招くという問題点があった。

本発明は従来のものの上記の如き問題点を解決し、例え
ば６００〜２０００Ｋｃａ　ｌ／Ｋｇａ１度の低発熱量
のｙｔｉｍ物であっても、補助燃料を必要とせず、その
自燃を妨げずに良好な燃焼を行いながら、しかも育効な
熱回収を行うことができる流動床焼却装置を提供するこ
とを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

発明者らは、この問題点を解決するために多くの実験を
重ね、その折りに得た知見にもとすき、熱回収部の中心
を流動床の中心から水平に偏心させることに想到し、本
発明をなすに至ったものである。

本発明は、炉内底部に流動床形成用のガス噴出機構と、
炉内上部のフリーボード部の上方に、焼却熱回収用の熱
回収部とを備え、前記ガス噴出機構から噴出される流動
化ガスのｆｆｆｆ１速度を、両側縁部における方を中央
部におけるよりも大となし、前記ガス噴出機構の両側縁
部の上方に、流動化ガスの上向き流路をさえぎり、流動
化ガスを炉内中央に向けて反射転向せしめる反射壁を備
え、炉壁と、前記ガス噴出機構と、前記反射壁とにより
囲まれた炉内空間には、該炉内空間を区画して炉内の物
質や熱の水平方向の流れを妨げる如き障害物は備えられ
ず、炉内空間に垂直面内に流動媒体を旋回して循環せし
めて熱反応を行わしめるようにした流動層熱反応炉にお
いて、前記ガス噴出機構により形成される流動床の中心
に対して前記熱回収部の中心が水平方向に偏心している
ことを特徴とする流動床焼却装置である。

〔実施例〕

本発明の実施例につき図面を用いて説明する。

第３図、第４図、第５図に示す如く、焼却炉体ｌの炉内
底部に流動床形成用のガス噴出機構として空気の分散板
２が備えられている１分散板２は両側縁部が中央部より
低く、炉の中心４１１５に対してほぼ対称な山形断面状
（屋根状）に形成されている。中央部と両側縁部とで傾
斜を変えてもよい０両側縁部には不燃物排出口６が接続
されている。不燃物排出口６は、必ずしも左右両側が全
く同じ形状でなくともよく、例えば一方は第５図の如き
形成で、他方は第６図に示す如き形状であワてもよく、
左右の流動媒体の排出量及びその流れ方がほぼ等しくな
るように両側に配備されていればよい。

ブロワ１６から送られた流動化空気は、空気室１７．１
８．１９を経て分散板２から上方に噴出せしめられてい
る０両側縁部の空気室１７．１９から噴出する流動化空
気の質量速度（にｇｅ−”　　−５ｅｃ）は流動層モ形
成するのに十分な大きさを育するが、中央部の空気室１
８から噴出する流動化空気の質量速度は前者よりも小さ
く選ばれている。

例えば空気室１７．１９より噴出する流動化空気の質量
速度は４〜２０Ｃｍｆ、好ましくは６〜１２Ｇｍｆであ
るのに対し、空気室１８より噴出する流動化空気の質量
速度は０．５〜３０ｍｆ、好ましくは１〜２．５０ｍ（
に選ばれる。ここにｌＧｍｆは流動化開始質量速度であ
る。

空気室の数は３個以上任意の数が選ばれる。多数の場合
でも、流動化空気の質量速度は、中心に近いものを小に
、両側縁部に近いものを大になるようにする。

両側縁部の空気室１７．１９の上方に流動化空気の上向
き流路を遮り、流動化空気を炉内中央に向けて反射転向
せしめる反射壁１４が設けられている。

一方の反射！Ｊ１４の上側は、その反射壁１４と反対の
傾斜を育する傾斜面２０が設けられ、流動媒体が堆積す
るのを防ぐようになっている。

分散板２の傾斜は５〜１５度程度が好ましν１゜反射壁
１４の傾斜は水平に対して１０〜６０度程度が好ましい
０反射壁１４の表面は、平面、凸面、凹面何れでもよい
。

炉内天井部２１には、給しん装置２２の出口に連なる原
料投入口５が、設けられて０る。

流動床４は、分散板２上から、反射壁１４の上端の炉内
の幅が最も狭くなっている部分である絞り部２３の付近
の高さ迄の範囲に主として形成されるが、この範囲であ
って、分散板２、反射壁１４、反射壁１４の下に垂直の
壁が設けられる場合番よその炉壁及び反射壁１４と直方
な方向の炉壁とで囲まれた空間には、炉内の物質や熱の
、水平方向の流れ、即ち対向する壁面に向かうような流
れを妨＋７る障害物は全く設けられておらず、後述する
如き流動床４の中の流動層２４と移動層２５とが自由に
接触できるようになっている。

反射ｌ１１４を金属パイプを並べて構成し、）くイブ中
に流動化空気を通して予熱を行うようにしてもよい。

フリーボード７の上方にはガス冷却室９が設けられてい
る。ガス冷却室９は多数の水管により構成された水冷壁
２６により囲まれている。この水冷壁は、多数の水管群
１０により連絡されてし）る上部ドラム２７と下部ドラ
ム２８に接続され、廃熱ボイラ８の一部を構成している
。

この水冷壁２６は、フリーボード７の下部における火炎
からの輻射熱と、ガス冷却室９を通過する燃焼排ガスと
の接触による熱交換により、廃棄物の焼却の際に発生す
る焼却熱を回収する熱回収部として作用する。

しかしてこの熱回収部の中心線２９は、流動床４の中心
線１５に対し、水平に距％１だけ偏心して設けられてい
る。

このような流動床焼却設備の作用につき説明する。

プロ９１６により、流動化空気を送り込み、空気室１７
．１９からは大なる質量速度にて、空気室１８からは小
なる質量速度にて噴出せしめる。

通常の流動層においては、流動媒体は沸騰している水の
如く激しく上下に運動して流動状態を形成しているが、
空気室１８の上方の流動媒体は激しい上下動は伴わず、
弱い流動状態にある移動層を形成する。この移動層の幅
は上方は狭いが、裾の方は分散板２の傾斜の作用も相ま
って、やや拡がっており、裾の一部は両側縁部の空気室
１７゜１９の上方に達しているので、大きなｌｉ量速度
の空気の噴射を受け、吹き上げられる。裾の一部の流動
媒体が除かれるので、空気室１８の直上の層は自重で降
下する。この層の上方には後述の如く旋回流３Ｇを伴う
流動層からの流動媒体が補給され堆積する。これを繰り
返して、空気室１８の上方の流動媒体は、成る領域の部
分がほぼひとまとめとなり、徐々に下降する下降移動１
ｉ２５を形成する。

尚、各空気室１７．１８．１９はさらに数個の部屋に分
割してもかまわない、その場合でも前述のように流動床
の中央部は移動層、左右部分は流動層を形成するように
流動空気を配分しな（ではならない。

空気室１７．１９上に移動した流動媒体は上方に吹き上
げられるが、反射壁１４に当たり反射転向して炉の中央
に向きながら上昇し、炉内断面の急増に伴い上昇速度を
失い、前述の下降移動層２５の頂部に落下し、徐々に下
降し、裾に至って再び吹上げられてｖａ環する。一部の
流動媒体は旋回流３０として流動層の中で旋回循環する
。

このような状態の焼却炉内に、原・料投入口５から投入
されたごみは下降移動層２５の頂部に下降する。頂部付
近においては流動媒体の流れは外側から中心に間かって
集中する方向に流れるので、ごみは、この流れに巻き込
まれて下降移動Ｊ！１１２５の頂部にもぐり込まされる
。従って、紙の如き軽いものでも確実に下降移動１２５
の中に取り込むことができるので、従来の流動層におけ
るが如く、紙が砂上で燃焼して流動媒体の加熱に大きく
貢献することなく燃焼するようなことを防ぎ、確実に下
降移！ＩＪ層２５及び流動ＦＪ２４の中で燃焼を行い流
動媒体の加熱を行うことができる。

下降移動７１２５の中では部分的に熱分解が行われ可燃
ガスが発生する０本実施例においては仕切壁がないので
発生した可燃ガスは水平方向に拡散し、流動層に入って
燃焼するので、その熱は流動媒体の加熱に育効に役立つ
。

下降移動層２５の表面にびん、アイロンなどの如き重く
かつ大きな物体を落下せしめて供給した場合、これらの
物体は瞬時に空気室１８の上まで落下するのではなく、
下降移動Ｎ２５に支えられて、流動媒体の流れと共に徐
々に下降する。

そのため、可燃物はかなりの大きさのものでも、下降移
動層２５の中で徐々に下降しているうちに乾燥、ガス化
、燃焼が行われ、裾に達するときには大半が燃焼して細
片化しているので、流動層の形成を阻害することがない
。

従って、ごみは予め破砕機で破砕をしなくとも、給しん
装置２２で破袋する程度で差支えなく、破砕機や破砕工
程を省略しコンパクトな装置とすることができる。

また、下降移動Ｊ！２５に投入されたごみは速やかに流
動媒体中に拡散するので燃焼効率が増大する。

給しん装置２２を通過して供給された中寸法の不燃物は
、先ず下降移動層２５の中を降下横移動するが、この際
不燃物に付着したり、一体に組まれている可燃物（例え
ばｔ＆ｉｌの被服など）は燃焼してしまう、裾に達した
不燃物は流動媒体の横移動と分散板２の傾斜によって不
燃物排出口６に達し、垂直路３１に排出される。

不燃物排出装置としてスクリューコンベヤ３２が用いら
れている。スクリュー３３の羽４Ｉ３４は、コンベヤケ
ーシング３５との間に、炉内に投入された中寸法の固状
不燃物の通過を許す波路断面を育しているので不燃物の
排出は速やかである。

以上の説明はガス噴出機構として分散板２を用いた焼却
炉について行ったが、噴出口の具体的な形状は例えば第
７〜９図に示すようなもの、でよく、全体として流動媒
体を支持できる板面を形成しておればよい、又、パイプ
グリッドである場合も、同様な効果を奏することができ
る。

パイプグリッドの場合はパイプの間から不燃物を下に落
とすので、分散板の如き傾斜は必ずしも必要としない、
大寸法の不燃物を通過せしめるため、パイプの間隔を広
くした部分を形成せしめる場合は、中央部の下降移動層
の下は避けて形成するのが好ましい。

不燃物の排出はパイプグリッドの下方の炉底中央の排出
口から行う。

本実施例は以上の如く構成され作用するので、次の如き
効果を奏する。

（１）フリーボード上方の熱回収部の中心を、流動床の
中心に対して水平方向に偏心せしめたことによる効果。

（＋）　　熱回収部の流動床からの距離が大となり、更
に輻射方向が斜めとなるので、熱回収部からの輻射冷却
作用が小となり、フリーボード火炎温度が上昇し、また
、フリーボードに飛び出た流動媒体への冷却作用も小と
なるので、低発熱量の廃棄物であっても補助燃料を用い
ることなしに、流動床温度及びフリーボード火炎温度を
高い値に保ち、自然を妨げず良好な燃焼を行うことがで
きる。

（ｉｉ）フリーボード火炎温度が高（なれば熱回収部に
おける輻射熱回収量も著しく多くなり、燃焼排ガスの温
度も高くなるので、熱回収部（水冷壁２６）のほか水管
群ｌＯにおける熱回収量も増大し、熱回収効率を向上せ
しめることができる。

（ｉｉｉ）流動床表面からフリーボードに飛び出す流動
媒体が水冷壁の水管に衝突する機会が著しく少なくなり
、水管の摩耗を防止する。

（２）流動床が形成される空間に、物質或いは熱の水平
方向の移動を妨げる仕切壁の如き障害物が何もないこと
による効果。

仕切壁を設けたものとの比較実験を行った結果次の如き
効果が有ることが分かった。

（ｉ）　　流動床の温度が安定する。

（１１）タリンカが発生せず、タリン力による通路閉塞
、流動状態の不安定などの事故を防止できる。

（ｉｉｉ）流動層の吹き抜は現象が起きない。

（ｉｖ）仕切壁の如きものがないので通路の閉塞のおそ
れがない。

（Ｖ）不燃物による運転不能の事故を生じない。

（発明の効果〕 本発明により、低発熱量の廃棄物であっても補助燃料を
用いることなく良好な燃焼を行うことができ、しかも熱
回収を有効に行うことができる流動床焼却装置を提供す
ることが可能となり、実用上極めて大なる効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来例の断面説明図、第３図は本発
明の実施例の断面正面図、第４図は第３図の１−１線断
面図、第５図は第４図のＩＩ−ＩＩ線断面平面図、第６
図は別の実施例の排出口の平面図、第７〜９図はガス噴
出口の実施例の断面図である。 １・・炉体、２・・分散板、３・・ウィンドボックス、
４・・流動床、５・・投入口、６・・排出口、７・・フ
リーボード、８・・廃熱ボイラ、９・・ガス冷却室、１
０・・木管群、１１．１２・・側縁部、１３・・中央部
、１４・・反射壁、１５・・中心線、１６・・ブロワ、
１７．１８゜１９・・空気室、２０・・傾斜面、２１・
・天井部、２２・・給しん装置、２３・・絞り部、２４
・・流動層、２５・・移動層、２６・・水冷壁、２７・
・上部ドラム、２８・・下部ドラム、２９・・中心線、
３０・・旋回流、３１・・垂直路、３２・・スクリュー
コンベヤ、３３・・スクリエ−、３４・・羽根、３５・
・コンベヤケーシング特許出願人　　　　株式会社　　
荏原製作所代理人　弁理士　　高　　木　　正　　　行
代理人　弁理士　　依　　１）　孝　次　部ＦＩＧ、３ ３１ｊ］ ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、８ ＦＩＧ、９ 手続補正書 昭和６０年３月Ｂ日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 炉内底部に流動床形成用のガス噴出機構と、炉内上部の
   フリーボード部の上方に、焼却熱回収用の熱回収部とを
   備え、前記ガス噴出機構から噴出される流動化ガスの質
   量速度を、両側縁部における方を中央部におけるよりも
   大となし、前記ガス噴出機構の両側縁部の上方に、流動
   化ガスの上向き流路をさえぎり、流動化ガスを炉内中央
   に向けて反射転向せしめる反射壁を備え、炉壁と、前記
   ガス噴出機構と、前記反射壁とにより囲まれた炉内空間
   には、該炉内空間を区画して炉内の物質や熱の水平方向
   の流れを妨げる如き障害物は備えられず、炉内空間に垂
   直面内に流動媒体を旋回して循環せしめて熱反応を行わ
   しめるようにした流動層熱反応炉において、 前記ガス噴出機構により形成される流動床の中心に対し
   て前記熱回収部の中心が水平方向に偏心していることを
   特徴とする流動床焼却装置。