JPS6357683B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、重原油および石炭などの石化燃料を
燃料とする燃焼装置から排出され、集塵器で捕集
された重原油灰および石炭灰などの石化燃料灰を
焼却し、減量化することを目的とするロータリキ
ルン方式、移床炉方式、サイクロン方式、流動床
方式およびこれらの組合方式などの焼却炉のう
ち、特にサイクロンフアーネスの制御方法に関す
る。

（従来の技術） 一般に、石化燃料灰、例えば重原油灰は燃料の
種類、燃焼方式、アンモニア注入の有無および窒
素酸化物（NOX）対策である排ガスの再循環の
有無などにより、その組成は大幅に相違するが、
主として、その組成は炭素、硫酸アンモニウム、
灰分および水分とからなる。特に、アンモニウム
対策をしたものは硫酸アンモニウムが多くなり、
低硫黄燃料を使用し低酸素燃焼をする場合には炭
素が多く含まれている。また、重原油灰の熱分解
特性を見ると、約120℃ないし180℃が水分の蒸発
範囲、約230℃ないし420℃が硫酸アンモニウムの
分解気化範囲で、約450℃以上が炭素の燃焼範囲
である。なお、水の蒸発および硫酸アンモニウム
の分解気化は吸熱反応であり、炭素の燃焼は発熱
反応である。ところで、一般に主として不燃物質
（灰分）と可燃物質（炭素）との混合体で、この
混合比の変動の大きい重原油灰を、サイクロン方
式焼却炉（サイクロンフアーネス）で焼却するに
は、ロータリキルンとの組合わせにより行なわれ
ていた。すなわち、水分の蒸発、硫酸アンモニウ
ムの分解気化および炭素の一部の燃焼をサイクロ
ンフアーネスで処理し、減量した残灰をロータリ
キルンで完全に焼却するという方法が取扱・操作
の容易のために採用されていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、この方法には、サイクロンフアーネス
で重原油灰の水の蒸発および硫酸アンモニウムの
分解気化が吸熱反応であるために、加熱が必要
で、燃料の消費が多くなるという欠点があつた。
また、サイクロンフアーネス内はNOXを、無触
媒で脱硝し得る約750℃以上の有効な高温領域が
少ない。従つて、無触媒脱硝が不充分であるか
ら、NOXの発生が多くなるという公害上の問題
もあつた。

すなわち、サイクロンフアーネスは、ロータリ
キルンと併用されるために、水分蒸発帯および分
解気化帯からなる乾燥領域（乾燥帯）が大部分を
占め、燃焼領域（燃焼帯）はその一部に存在する
程度であつた。この燃焼帯は不安定で、温度の異
常上昇等が生じ易い。従つて、NOxが大幅に脈
動し、かつその値が高くなる。

本発明は、上述の点に鑑み、従来技術の欠点を
除き有効な高温領域が確保され、燃料の消費が節
減され、燃焼効率が向上する石化燃料灰焼却炉の
制御方法を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明者等はこのような目的を達成するため
に、種々の実験と研究とを重ねた結果、重原油灰
は上述のように組成の異なる多くの種類がある
が、全体的には最高約7000KCal／Kg程度のカロ
リーを有する発熱反応であるから、これを有効に
利用して、サイクロンフアーネス内で熱分解を完
了すれば、ほとんど燃料が不要となり、省エネル
ギ効果を奏することに着目した。

このような目的を達成するために、本発明は、
助燃用燃料の制御を主とし冷却水の制御を従とす
る温度制御により重原油灰を乾燥させる第１温度
制御系にてなる乾燥帯を燃焼炉内の上部に設け、
冷却水の制御を主とし助燃用燃料の制御を従とす
る温度制御により前記可燃物質を燃焼させる第２
温度制御系にてなる燃焼帯を前記乾燥帯の下部に
設け、前記乾燥帯と燃焼帯とを前記重原油灰にお
ける混合体の変動に係わらず一定領域に保持する
ことを特徴とする。

なお、本発明によれば、発熱反応帯には酸素量
を増加させて炭素の燃焼速度を向上する空気が供
給される。

次に、本発明の実施例を図面に基づき、詳細に
説明する。

図は本発明の一実施例の概略構成図を示す。図
において２はサイクロンフアーネス１の上部に設
けられた重原油灰吹込口、例えば重原油灰エゼク
タである。３は焼却後の排ガスが排出される煙道
で、５は底部４に設けられた未燃分放出口であ
る。６，６Ａはサイクロンフアーネス１の上部お
よび中部側壁に設けられた第１および第２助燃用
燃料噴入口、すなわち助燃用バーナである。７，
７Ａは同じく側壁より挿入された第１および第２
フアーネス温度測定用温度計である。９，９Ａは
同じく第１および第２冷却水噴入口である。

上述の構成による本発明の機能を説明する。本
発明の制御方法の重要点は、乾燥帯と燃焼帯との
間がほぼ一定位置に保持されて、安定化すること
である。すなわち、従つて、乾燥帯の乾燥に必要
な熱量と、助燃用燃料および炭素の燃焼による発
熱量とは、常に平衡を保つことが必要である。こ
のために、本発明における温度制御は温度計７、
助燃用バーナ６および冷却水噴入口９を有する第
１温度制御系と、温度計７Ａ、助燃用バーナ６Ａ
および冷却水噴入口９Ａとを有する第２温度制御
系との２系統からなる。本発明は助燃用燃料と、
併用される冷却水を、制御要素として噴入するこ
とにより、この異常で不安定な発熱反応、すなわ
ち変動の多い発熱カロリーを有効に吸収して、有
効で安定な拡大された燃焼帯を設けるという燃焼
メカニズムによるものである。なお、本発明によ
れば、吸熱帯が狭く、燃焼帯が広く拡大されたこ
とにより、燃焼速度の遅い炭素の滞留時間が長く
なり、できる限り多くの炭素が燃焼され、燃焼効
率が向上し、NOX値の脈動が減少し、その値も
低下する。

従つて、重原油灰はエゼクタ２を経て、圧縮空
気とともに、サイクロンフアーネス１内へ吹込ま
れ、円周方向への回転が与えられながら、加熱さ
れて重原油灰に含まれた水分が蒸発され、硫酸ア
ンモニウムが分解気化され、さらに炭素が燃焼さ
れる。このサイクロンフアーネス１の上部は重原
油灰の乾燥が主であり、下方へ移行するに従つ
て、炭素の燃焼が主となる。従つて、このような
燃焼状態に適応するように、上部（乾燥帯）で
は、第１温度制御系は、助燃用バーナ６による助
燃用燃料の制御が主体となり、水分の蒸発および
硫酸アンモニウムの分解気化が促進され重原油灰
が乾燥されながら、下部（燃焼帯）に漸次移動さ
れる。この際、乾燥帯の温度は、乾燥帯より高い
燃焼帯の温度によつて影響を受けるから、助燃用
燃料の使用量が軽減され、かつ冷却水噴入口９に
よる冷却水の制御が従となり、一定温度に保持さ
れる。燃焼帯では、炭素の燃焼による温度の過大
上昇を防止し、炉壁を保護する冷却水噴入口９Ａ
による冷却水の制御が主体となり、助燃用バーナ
９Ａによる助燃用燃料の制御が従となつて、第１
および第２温度制御系のそれぞれ有効な温度制御
が達成される。このようにして、重原油灰は燃焼
されて排ガスと、灰分とに分解されて、排ガスは
煙道３から排出され、灰分は灰分放出口５から放
出される。

なお、このような温度制御は、サイクロンフア
ーネス１の構造、すなわち重原油灰エゼクタ２、
助燃用バーナ６，６Ａの数量およびその取付位
置、温度計７，７Ａの挿入位置および冷却水噴入
口９，９Ａの取付位置などの相互関係の有効な配
置により達成される。従つて、この安定した温度
制御が達成されるから、設計温度の限界点に近い
温度まで、フアーネス温度を設定することによ
り、極めて高い温度領域を得ることが可能であ
る。

さらに、一般に使用される燃焼装置では、消エ
ネルギの見地から、排ガス内の酸素量が約２％な
いし３％程度に低く抑えるのが普通である。とこ
ろが、炭素の燃焼速度は供給される酸素量に影響
され、燃焼速度は酸素量が多い程早くなるが、低
酸素量内では約800℃までは燃焼速度が増加しな
い。約800℃以上になると温度に比例して燃焼速
度が増加するという特性を有する。ところが、高
酸素内では燃焼速度が増加し、かつ低酸素内の限
界温度（約800℃）が低下して、高酸素内の燃焼
速度をより上昇させることができる。従つて、サ
イクロンフアーネス１では、図示されていない空
気吹込口をエゼクタ２に併設して空気を吹込むこ
とにより、サイクロンフアーネス１の特徴である
重原油灰と空気との混合状態は、さらに良好とな
り、燃焼効率はさらに向上する。

（発明の効果） 以上に説明するように本発明によれば、吸熱帯
と燃焼帯とに分割するという燃焼メカニズムによ
るサイクロンフアーネスの温度制御が助燃用燃料
と冷却水とを併用するという制御方法により、乾
燥帯が大部分を占め、燃焼帯がその一部に存在す
る程度で、しかも極めて不安定であつた従来技術
の問題点が有効に解決され、不燃物質と可燃物質
との混合体である重原油灰の混合比の変動にも係
わらず、乾燥帯と発熱帯との一定領域が保持され
て、燃料の消費が節減され、燃焼効率が向上する
とともに、空気を吹込むことにより、燃焼速度が
上昇し、燃焼効率がさらに向上するという効果を
有する。

なお、安定した制御結果が得られるから、燃焼
温度を設計限界点に近く上げられる。その結果、
硫酸アンモニウムの分解により発生したNOXが
無触媒で分解され、低減されるから、公害面から
も多大の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例の概略構成図である。 １：サイクロンフアーネス、２：重原油灰エゼ
クタ、３：煙道、５：灰分放出口、６，６Ａ：第
１および第２助燃用バーナ、７，７Ａ：第１およ
び第２温度計、９，９Ａ：第１および第２冷却水
噴入口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 不燃物質と可燃物質との混合体で混合比の変
   動が大きい石化燃料灰を、上端部に設けられた石
   化燃料灰吹込口より供給し焼却するサイクロン式
   焼却炉において、助燃用燃料の制御を主とし冷却
   水の制御を従とする温度制御により前記石化燃焼
   灰を乾燥させる第１温度制御系にてなる乾燥帯を
   前記燃焼炉の上部に設け、冷却水の制御を主とし
   助燃用燃料の制御を従とする温度制御により前記
   可燃物質を燃焼させる第２温度制御系にてなる燃
   焼帯を前記乾燥帯の下部に設け、前記乾燥帯と燃
   焼帯とを前記石化燃焼灰における混合体の変動に
   係わらず一定領域に保持したことを特徴とする石
   化燃料灰焼却炉の制御方法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の制御方法にお
   いて、燃焼帯における酸素量を増加させて可燃物
   質の燃焼速度を向上させるための空気を供給した
   ことを特徴とする石化燃料灰焼却炉の制御方法。