JPS62237213A - 流動床熱反応装置における燃焼物の供給方法 - 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、流動床熱反応装置における燃焼物の供給方法
及び該供給手段を設けた流動床熱反応装置に関するもの
である。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕従来
、流動床熱反応炉への燃焼物の供給は、燃焼物を細かく
破砕したり、ばらばらにしたりしたのち、直接流動床熱
反応炉に投入していた。

流動床熱反応炉においては、底面より吹き込まれる燃焼
用空気によって流動化している０、５〜３龍程度の粒径
の耐熱固体粒子で構成された通常０．３〜２．Ｑｍｍの
層厚の流動床が底部に形成され、この流動床は燃焼物の
発火点以上でかつ流動媒体が溶融や焼結を始めない５ｏ
ｏ−ｔｏｏｏ℃、通常７００〜９００℃程度に保持され
ている。そのため、投入された燃焼物は流動床に入り、
流動床の熱を受けて直ちに燃焼し、大きな径、液状、泥
状のものであっても、数分以内に流動媒体とぶつかリ、
もまれるうちに、完全に燃焼し尽くしてしまう特徴をも
っている。

このように、流動床熱反応炉では、流動媒体を流動化す
る関係で、燃焼用空気は最低流動化速度と呼ばれる、流
動媒体が流動化し始める流量以上で底面から供給されて
いる。このため、流動媒体より粒径が細かい時、薄片状
となって風抵抗を受は易い時又は比重が軽い時などで、
流動媒体よりもはるかに最低流動化速度の小さくなって
いるもので、底面からの燃焼用空気ないし流動床層内の
燃焼によって生じる燃焼排ガス量がその最低流動化速度
の５〜５０倍以上となるものは、流動化を越えて気流に
乗って輸送されるニューマの状態となり、燃焼排ガスと
共に流動床の上部空間であるフリーボード部を経て炉外
へと排出される。

燃焼によって生じる残渣の細かいものは、こうして炉外
に排ガスと共に排出されて灰となるが、燃焼物自体がこ
のように細かい場合も流動媒体の作用により速い燃焼反
応が可能な流動床には届かず、フリーボード部に直ちに
舞い上がり、部分的に燃焼するかしないかのうらに、未
燃物を多く含みながら炉外に灰と共に排出されることに
なる。

従って、流動床熱反応炉が焼却炉であれば、灰中の未燃
物が多（なり、灰の熱的Ｊｌが増加したり、残留炭素で
色が男（なったりし、灰を混入材や別の原料として再利
用する場合、色や残留未燃分により品位が落ちたり、不
適当になったりするなどの問題が生しる。また、燃焼炉
として熱を回収し、蒸気や熱風発生に利用する場合には
燃料の未燃損失が高まる。そのために、灰を回収し、再
燃炉を設けて燃やしたり、再度炉内に戻して少しでも燃
焼効率を上げるなどの技術が必要となり、設備費が増大
し、運転や維持管理の負担となる場合もあった。

特に、石炭だき流動床ボイラの例では、流動床の層内に
伝熱管を挿入して流動床温度の過熱を防ぐとともに熱回
収を効率よく行うことが配慮されている。このために、
流動床内での投入炭の挙動が円滑で、炉床に堆積したり
伝熱管に引っ掛かったりしてトラブルを起こすことがな
いように、また回転翼や空気ジェットなどの散布機によ
って炉床全面に極力均一に供給されるように、数龍〜数
十鰭程度に破砕してから炉内に投入されることが多い。

従って、前述のような細かい粒径のものも多くなり、流
動床にとどまることなく、直ちに排ガスに同伴され、炉
外に排出されでしまうものの割合は、石炭のそれまでの
ハンドリングによって生じた微粉と合わせると高いもの
となるやこのようなことから、通常のバブリングベッド
と呼ばれる石炭たき流動床ボイラでの炉内燃焼効率は、
７０〜８０％程度と低いもので、再燃炉や戻し灰を行う
ことなしでは未燃損失は無視できないものであった。ま
た、このような可燃性の微粉は、いわゆる炭じん爆発の
危険があり、ハンドリングに注意を要していた。

これらの問題に対処するために、水分を含んだ選炭微粉
を圧縮して脱水後押出成形して投入する例や、石炭より
微粉を篩分したのち微粉を空気輸送によって流動床の底
面より送り込む例も僅かではあるが試みられている。し
かしながら、前者は成形のための工程を必要とし、設備
費に加えて運転維持管理が大変であり、後者では微粉が
湿っていた場合には空気輸送配管への付着が生じ、空気
輸送の動力や配管摩耗などでコストがかさむ上にバツク
ファイヤの危険性もあり、また炉床の投入部分が他に対
して極端に供給風量が多くなることから、流動状態が変
わり、周囲の伝熱管に摩耗が生じるなどのトラブルも起
る等、未だ確立された一般的技術とは言い難い面があっ
た。

本発明は、上記問題点を解決し、燃焼効率を向上させ、
作業環境の改善と安全性の向上をはかることができる流
動床熱反応装置における燃焼物の供給方法と該供給手段
を設けた流動床熱反応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］ 上記問題点を解決するための本発明の手段は、流動床熱
反応装置によって燃焼物を燃焼するに際し、粉状の燃焼
物を結合材と混合し団塊状として流動床に投入すること
を特徴とする流動床熱反応装置における燃焼物の供給方
法並びに該供給手段を設けた流動床熱反応装置を提供す
るものである。

〔実施例〕

本発明の一実施例を、石炭流動床ボイラを例にとり、図
面を参照しながら説明すれば、１は、水冷管壁２を備え
た燃焼炉であって、炉内底部には導入される燃焼用空気
３によって流動化される流動媒体による流動床４が形成
されるようになっている。炉内の流動床４の上部はフリ
ーボード部５で、このフリーボード部５を経て排出され
る燃焼排ガスは、排ガス出口６から炉外へ排出されるが
、この排ガスの通路には気水ドラム７に連なる伝熱管群
８が配備されている。また、流動床４の層内には伝熱管
９が挿入され、この伝熱管９及び水冷管壁２を形成する
水冷管は気水ドラム７を経る循環路に形成されている。

１０は、燃焼物たる石炭１１を貯留する貯炭サイロであ
って、貯炭サイロ１０は切出機１２を経て振動篩１３に
連結されているが、振動篩１３はトロンメルや風力選別
機などでもよく、篩分けの不完全さは割合が少なければ
大きな燃焼効率への影響はないから完全を朋する必要も
ない。

振動篩１３の篩上は、定量供給ｆｉ１４のホッパ１５に
真かれるようになっており、定量供給機１４は例えば切
出スクリュー１６からなり、燃焼炉ｌの内外を分断し、
定量供給機１４からの空気の漏れ込みやフリーボード部
５からのガスの逆流による定量供給［１４内の燃焼物の
着火などを防くために、ロータリー弁やダブルダンパ等
のシール装置１７を介して燃焼炉１内に開口する回転貝
式の散布機１８に連なっている。この散布［１８は、回
転翼式以外に空気ジェットを採用したものであってもよ
く、燃焼物の粒径、付着性等の性状によって適宜選択す
ることが好ましい。

一方、振動篩１３の篩下は、混合スクリュー１９を備え
た混合機２０のホッパ２１に連なり、混合スクリュ−１
９のホッパ２１に近い部分に水その他の結合材２２の供
給口が開口しており、また混合スクリュー１９はスクリ
ュー羽根ピンチが小さく、かつケーシングもしぼられた
形状とすれば、混合物自体によって出口部付近にシール
部が形成されるから好ましく、その出口は流動床４中央
部上に位置する燃焼炉ｌの天井部の水冷管壁２に開口さ
れている。また、混合機２０による結合材２２との混合
物を天井部から炉内に供給する以外に、側壁部から供給
する方式をとることもできるが、確実に流動床４内に入
るように投入してやる必要がある。

なお、ｌ昆合機２０は、スクリュ一式でなく、回転軸に
取り付けたロッドやパドル、あるいは車輪などの様々な
方式でよいが、何らの供給量制御及び燃焼炉ｌの内外間
のシールを行う必要がある。

混合［２０での篩下と結合材２２との混合及びこの混合
物の炉内への供給の一つの方法としては、混合機２０で
結合材２２と混合してやわらかい状態のスラッジ状にし
たのち、ポンプで移送して配管先端から直接トコロテン
式に押し出す形で炉内に投入すれば、シールの問題がな
く、かつポンプの起動、停止、回転数変化などで自由に
炉内投入量を調節することができる。この場合、添加す
る結合材２２の割合が高いために、結合材２２の燃焼に
与える影響、例えば熱バランスや流動床４内での分散等
に注意する必要があり、複数ノズルに分岐投入する方が
よいこともあるが、結合材２２が後述するように処理を
必要とする含水廃棄物の場合、多量の処理が可能となる
。

その他、混合物の炉内への供給は、上述した篩上と同様
方式としたり、混合機２０から再び定量供給機１４のホ
ッパ１５に入れて篩上と共に炉内に供給する方式をとる
こともできる。

篩下と混合する結合材２２としては、粉状物と混合する
と、粉状物を互いに結合団塊化するものであれば何でも
使用可能であり、例えば水、あるいは汚水や廃油、水処
理汚泥やし尿などのスラッジ等の含水廃棄物など、コロ
イドその他の液杖、泥状の広範囲なものが使用可能であ
り、結合材２２として含水廃棄物を用いれば廃棄物処理
を同時に行うことができる。

図中、２３は水冷管壁２が連結される水ヘツダ、２４は
灰２５の出口に設けられたロータリーバルブを示す。

しかして、図示例の石炭流動床ボイラにおいては、石炭
１１は一旦貯炭すイロｌＯに受は入れられたのち、切出
機１２によって切り出され、振動篩１３で分級を受ける
。振動篩１３の篩上は定置供給機１４のホッパ１５に運
び込まれ、切出スクリュー１６によってボイラに要求さ
れる熱負荷に応じて量を調節しながら定量的に切り出さ
れる。このようにして切り出された篩上石炭は、シール
装置１７を経て散布機１８により流動床４の全面に散布
供給される。

一方、振動篩１３の篩下の戻粉は、混合機２０に運び込
まれ、混合スクリュー１９で攪拌しながら水その他の結
合材２２を加え、混合加湿して団塊状にしたものを、炉
天井部の水冷管壁に設けた開口部から流動床４にホトホ
トと落し込む、この時の団塊は、特に形状を規定する必
要はなく、篩上の粒径程度以上ではあるが細かい方が燃
焼が安定するので好ましく、加湿した戻粉の供給量は混
合スクリュー１９の回転によって決めることができる。

結合材２２の添加は、ホッパ２１に近い部分で行い、混
合スクリュー１９の回転に応じて、加湿量が水分５〜１
５％程度の範囲になるように調節する。即ち、炉内への
混合物の供給量を断続的に行うことで調節する場合は結
合材２２の添加も混合物供給の断続に同調して断続的に
し、混合スクリュー１９の回転数変化により混合物の供
給量を調節する場合は混合物供給量に比例して結合材２
２の里を変化させるという形にする。結合材２２による
加湿量は、戻粉の粒径や組成により変化させ、投入口に
付着しないようにすると共に粉じんも発生しない程度と
する。例えば、石炭粉の場合５〜１５％、戻し灰の場合
ｌＯ〜２０％程度とすることが経験上から好ましい範囲
である。

このようにして、炉内に投入された加湿団塊化した炭わ
）は、重力により流動床４へ落下して層内に入り、流動
する流動媒体との熱交換により水分が蒸発するなど結合
材成分が燃焼連敗などで失われるに従って層内で再び粉
状になるが、既に着火の状態であり、フリーボード部５
から排出されるまでに十分燃え尽き、未燃損失はほとん
どなく、炉内燃焼効率が向上し、炭じん爆発等の危険も
ない。

なお、結合材２２として水を使用した場合には、その分
、２Ａ　ｌが損失するというデメリットがあるが、例え
ば、全燃焼物の１割に当る粉状燃焼物に対して１割の加
湿を行ったとしても、水分はｏ、ｌＸＯ，ｌ　＝０．Ｏ
Ｏｌで全燃焼物の１％程度と微々たるもので、はとんど
無視することができる程度である。

また、流動床内における投入された団塊の燃焼を考える
と、先に堤案されている特開昭５７−１２４６０８号公
報、特願昭６０−６０１４９号、特願昭６０−６０８９
３号等の流動床熱反応炉、即ち旋回流型と称するものを
使用すれば、水平方向にＩＧの内部で拡散させる力が大
きく働くことがら好都合である。一旦流動床内に入れば
、むしろ分１１にシた状態で粉状に戻ることが好ましい
がらである。

上述した戻粉などの粉状燃焼物は、必ずしも振動篩下な
どである必要はなく、炉底や排ガスから取り出されて炉
内に戻す場合の灰や、流動媒体に近い粒径まで破砕した
燃焼物にも適用することができ、後者の場合には特に篩
分をせずに全部を処理することができることは言うまで
もない。

〔発明の効果〕

以上延べたように、本発明によれば、粉状の燃焼物を結
合材と混合して団塊状として流動床に投入することによ
って、従来炉底より吹き上げるガス流によって十分燃え
きれずに炉外に排出されていた粉状の燃焼物を流動床内
に持ち込み、着火させることが可能となり、少なくとも
炉内のフリーボード部において燃え尽くし、燃焼効率を
掻めて向上させることができ、粉じん爆発の防止などの
作業環境の改善と安全性の向上をはかることができ、さ
らに結合材として含水廃棄物を利用することにより廃棄
物処理をも同時に行うことができる等多（の有益なる効
果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示す構成説明図であ１・・・
燃焼炉、２・・・水冷管壁、３・・・燃焼用空気、４・
・・流動床、５・・・フリーボード部、６・・・排ガス
出口、７・・・気水ドラム、８・・・伝熱管群、９・・
・伝熱管、１０・・・貯炭サイロ、１１・・・石炭、１
２・・・切出機、１３・・・振動篩、１４・・・定量供
給機、１５・・・ホッパ、１６・・・切出スクリュー、
１７・・・シール装置、１８・・・散布機、１９・・・
混合スクリュー、２０・・・混合機、２１・・・ホッパ
、２２・・・結合材、２３・・・水ヘツダ、２４・・・
ロータリーバルブ、２５・・・灰。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流動床熱反応装置によって燃焼物を燃焼するに際し
   、粉状の燃焼物を結合材と混合し団塊状として流動床に
   投入することを特徴とする流動床熱反応装置における燃
   焼物の供給方法。 ２、前記結合材を水又は含水廃棄物としたものである特
   許請求の範囲第１項記載の流動床熱反応装置における燃
   焼物の供給方法。 ３、流動床に供給される粉状燃焼物に結合材を添加する
   結合材添加機構と、該結合材添加機構で結合材が添加さ
   れた粉状燃焼物を混合する混合機構と、該混合機構で得
   られた混合物を供給する供給機構とを備え、該供給機構
   の供給口を前記流動床に開口連結したことを特徴とする
   流動床熱反応装置。