KR20010022804A - 유동층 소각로의 운전 방법 및 그 소각로 - Google Patents

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KR20010022804A
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마스다 노부유키
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Abstract

본 발명은, 고수분함유율의 하수 오니나 도시 쓰레기 등의 폐기물을 연소시키는데 있어서, 유동층 노의 프리보드의 열용량을 높이고, 그 부하의 변동 또는 폐기물의 성상의 변동에 근거하는 국소적 및 시간적인 온도 이상을 흡수 가능하게 하는 유동층 소각로를 제공하는 것으로, 유동층 하방으로부터의 유동화용 1차 공기를 취입하면서 유동 매체의 기포 유동화를 실행하고, 상기 기포 유동 영역의 유동 모래층면의 기포의 파열에 따라 입자가 불어 올려지는 스플래쉬 영역으로 2차 공기를 도입시켜, 상기 2차 공기에 의해 스플래쉬 영역으로 유출된 유동 매체를 그 상방의 프리보드를 거쳐서 노 밖으로 동반 수송함과 동시에, 상기 입자를 외부 환류부를 거쳐서 상기 기포 유동 영역으로 환류시키고, 또한 상기 1차 공기와 2차 공기의 비율 조정에 의해 상기 프리보드의 열용량의 조정과 모래층 온도의 일정 제어를 실행하는 것을 특징으로 한다.

Description

유동층 소각로의 운전 방법 및 그 소각로{OPERATING METHOD OF FLUIDIZED-BED INCINERATOR AND THE INCINERATOR}
유동층 소각로는 도시 쓰레기나 탈수 오니 등의 소각로에서 많이 볼 수 있는 기포 유동층형 소각로와 석탄 연소 발전 보일러나 일부 폐기물의 혼합 연소용 소각로에서 볼 수 있는 순환 유동층 소각로로 분류된다.
전자의 기포 유동층형 소각로는 가스 속도가 유동 매체인 입자의 유동화 개시점을 초과하면, 유동 바닥중에 기포가 발생하고, 발생한 기포에 의해 유동 매체를 교반하여 층내를 비등 상태로 만들어 연소시키도록 한 것이다.
후자의 순환 유동층 소각로는 상기 가스 속도가 유동 매체인 입자의 종단 속도를 초과하게 하여, 가스와 입자가 격렬하게 혼합하면서, 입자는 가스에 동반되어 시스템 밖으로 비산 연소하고, 비산된 입자는 사이클론 등의 분리 수단에 의해 포집되어 노내로 환류하도록 한 것이다.
유동층 소각로는 상기 두 가지의 형식이 주로 사용되고 있는데, 모두 저품질의 연료나 폐기물의 연소에 적합하며, 하수 오니의 대부분은 이 유동층 소각로에 의해 처리되고, 또한 도시 쓰레기나 산업 폐기물의 소각로로서도 스토커 노와 더불어 많이 이용되는 경향이 있다.
상기 기포 유동층형 소각로의 구성은 도 18에서 보는 바와 같이, 대략 직립원통 형상 탑의 하부에 유동 매체인 모래(50a)를 충전하여 기포 유동층 영역(50)(버블링층 영역, 농후층 영역)을 형성하고, 그 하부에 공기 확산관과 그 밖의 유동 가스 분산기(52)를 거쳐서 유동 공기 도입구(53)로부터 유동용 기체를 균일하게 취입하고, 그 취입 가스의 유속인 공탑(空塔) 속도가 상기 유동 매체의 유동 개시점을 초과하게 하여, 상기 유동 매체 사이에 기포(50b)를 발생시키는데, 그 때문에 유동 매체는 교반 유동화하면서, 그 표면이 비등 상태로 된다.
상기 비등 상태의 기포 유동층 영역(50)의 상부로부터 피소각물인 오니를, 오니 투입구(55)로부터 투입함과 동시에 보조연소유 투입구(54)로부터 보조연소제를 투입해 연소시키면, 오니의 고형분은 기포 유동층 영역(50)내에서 연소한 후, 그 휘발분은 유동층 영역(50)의 상방에 위치하는 프리보드(free board)(56)에서 연소하고, 그 연소후의 배기 가스는 상부 배기 가스구(57)로부터 배출한다.
이러한 기포 유동층형 소각로에 의해, 예를 들면 부엌쓰레기나 하수 오니 등의 폐기물을 소각시키는 경우, 하기에 서술하는 연소 과정을 거쳐 연소하게 된다.
1) 연소 개시시에는 유동용 공기를 유동 가스 분산기(52)에 의해 취입함과 동시에, 유동 모래의 상면으로부터 버너에 의해 가열하여, 서서히 온도를 상승시켜 유동 바닥 베드의 기포 유동화를 실행한다.
2) 다음에, 피소각물인 쓰레기를 투입하는데, 쓰레기의 발열량이 낮은 경우에는 보조연소제의 투입에 의해 유동층내를 적절한 온도로 유지시킨다.
3) 연소 개시후에는 배기 가스에 의한 예열 공기를 상기 유동 가스에 사용한다. 그리고, 투입된 쓰레기는 기포 유동층 영역에서 고온의 유동 모래와 격렬하게 혼합 유동화되어 단시간에 건류(乾溜) 가스화하고, 쓰레기 고형물의 연소를 실행한다.
4) 미연 가스나, 휘발분이나 가벼운 쓰레기는 기포 유동층 영역 상방의 프리보드(56)로 유도되어 연소된다.
하수 오니를 소각하는 경우 상기 기포 유동층형 소각로에서는, 노내에서의 연소율은 상기 기포 유동층 영역에서는 대략 60 내지 80% 정도이지만, 프리보드에서의 연소에 의해 그 연소율은 상승하여 대략 100% 가까이에 달한다.
따라서, 프리보드(56)가 담당하는 연소 부하는 20 내지 40% 정도로 높고, 이 때문에 프리보드에서의 온도는 유동층 영역에 있어서의 온도에 비하여 약 150℃ 정도 높아져, 특히 연소 에너지가 변동하기 쉬운 부엌쓰레기나 오니 등의 소각시에 프리보드내의 과열을 초래하는 문제점이 있다.
따라서, 기포 유동층형 소각로에 있어서는, 에너지 절약 및 저공해 연소를 위해, 상기 배출열의 유효 이용이라는 점에서 예열 공기의 온도는 대략 650℃의 것을 사용하고, 노의 출구 온도는 미연 가스(CO, 다이옥신, 시안 등)의 대책상 적정 평균 온도를 대략 850℃로 되어 있다.
그리고, 유동 매체에 의해 형성된 모래층(砂層) 적정 온도를 예컨대 대략 700℃ 내지 750℃의 균일 온도로 유지하기 위해서는 소각 대상물의 노바닥 수분 부하를 250㎏/㎡h 내지 280㎏/㎡h 미만으로 하는 것이 필요 조건이고, 또한 장치상의 제약으로부터 상기 공탑 속도를 0.5m/s 이상(안정된 버블링에는 0.5 내지 1.5m/s가 필요)으로 할 필요가 있으며, 이 때문에, 하수 오니와 같이 고수분함유율의 폐기물을 소각하는 경우, 노바닥 면적이 필요 이상으로 커짐과 동시에, 공급 공기량이 실제의 연소에 필요한 공기량보다 많아지고, 배기 가스량이 증대하여 불필요한 공기를 사용한다고 하는 문제가 있다.
또한, 피소각물의 비중은 유동층의 외관 비중과 동일한 정도 또는 작은 경우가 많고, 피소각물의 비중이 상대적으로 가벼운 경우, 프리보드로부터 피소각물을 투입하더라도, 기포 유동 영역상의 유동 모래층면에서 표류하여, 유동 영역중의 온도가 그 연소에 효율적으로 이용되지 않는다고 하는 문제도 있다.
또한, 피소각물이 하수 오니인 경우에는 비중은 약 O.8t/㎥이지만, 노에 투입된 후에는 수분이 즉시 증발하기 때문에, 실질적으로는 0.3t/㎥ 내지 0.6t/㎥의 비중에 대하여, 유동층에 사용하는 유동 매체를 정지 외관 비중 1.5t/㎥의 규사(硅砂)로 하고, 이 경우 1.5배의 층팽창이 있다고 하면, 유동층의 외관 비중은 1.0t/㎥로 된다.
이와 같이 소각물의 비중이 상대적으로 가벼운 경우에는 프리보드로부터 소각물을 투입하더라도, 소각물은 버블링 영역의 모래층면 상부를 표류하여, 그 소각물의 연소는 모래층면 상부에 한정되어 내부까지는 미치지 않아, 기포 유동 영역의 하부 버블링 영역과 그 하방의 농후층에 이르는 하부 전체가 연소에 유효하게 이용되는 경우와 비교하면 최대 부하에 제약이 있다.
또한, 상기 모래층 상부에서의 연소에서는, 휘발분은 그 위의 스플래쉬 영역(splash area)을 빠져나가 프리보드에 도달하여 연소하기 때문에, 열용량이 큰 모래층의 농후층을 포함하는 영역에서의 연소에 대하여 열용량이 낮은 프리보드에서의 연소가 증가하여, 노내 온도의 안정성을 떨어지게 하는 문제가 있다.
또한, 상기 버블링 영역의 유동 모래층면상에서는, 투하된 폐기물의 분해 및 분쇄 상태가 불량하여, 미연 물질을 발생하여 유동 불량을 야기하는 경우도 있다.
또한, 부엌쓰레기나 하수 오니 등의 폐기물은 다량의 휘발분을 포함하는데, 그 휘발분은 상승하여 프리보드에서 연소하기 때문에, 배기 가스 온도가 지나치게 높아진다고 하는 문제가 있다.
특히 기포 유동층에 있어서의 모래층 온도는 750℃ 이하에서는 층내 연소율 저하에 의해 불안정하게 연소될 우려가 있기 때문에 750℃ 이상으로 유지해야 할 필요가 있지만, 상기 프리보드에서의 휘발분의 연소는 모래층 온도 유지에는 아무런 기여도 하지 않는다. 그 결과 다량의 쓸데없는 보조연료를 필요로 한다고 하는 문제도 있다.
상기한 바와 같이, 종래의 기포 유동층형 소각로에 있어서는, 폐기물의 연료 성상(性狀)이 변화하여, 예컨대 휘발분이 대단히 많은 경우에는 프리보드에는 과도한 온도 상승을 야기시키고, 수분이 대단히 많은 경우에는 모래층 온도의 과도한 저하를 초래하여, 대응할 수 없다고 하는 문제가 있다.
또한, 이러한 종래 기술에 있어서는, 폐기물의 연료 성상이 변화했을 때의 프리보드의 온도 변화에 대응할 수 없다고 하는 문제가 있다.
또한, 고수분의 오니 등의 폐기물은 유동층내에서 연소하기 때문에 발생하는 모래층 온도의 저하를 방지하기 위해서, 보조연소제를 사용하여 모래층 온도가 유지되도록 하고 있지만, 보조연소제의 일부 내지 대부분은 휘발하여 프리보드에서 연소하고, 모래층 온도의 상승에는 기여하지 않아, 쓸데없는 연소를 실행하여 연비의 악화로 이어지는 문제도 있다.
상기 기포 유동층형 소각로의 문제점을 해결하기 위해서, 본 출원인은 프리보드의 과열을 억제하고, 부하의 변동, 특히 피소각물의 성상의 변화에 대응하기 위해서, 프리보드내의 현탁 농도를 높여 큰 열용량을 갖게 하는 것, 또는 상기 프리보드에 있어서의 연소열을 유동층 영역으로 환류시키는 것을 검토하면서 다음과 같은 기술의 개발에 착수하였다.
이하에 그 개발 검토 경과를 순서대로 설명한다.
상기 프리보드에 있어서 연소열의 기포 유동층 영역으로의 환류에는 순환 유동층의 사용도 고려되지만, 순환 유동층의 경우에는 하부에 명확한 농후층(댄스 베드)이 없기 때문에, 부하 변동의 흡수 용량이 작아, 배기 가스 성상이 불안정하게 되는 경향이 있다고 하는 문제가 있다.
또한, 명확한 농후층을 갖고, 유동 매체를 동반 환류시키는 방법을 사용한 유동 바닥 연소로에 관한 기술로서, 유동 매체에 미세 입자와 거친입자의 상이한 입자 성분을 사용하여, 미세 입자에 의해 동반 유동층을 형성시키고, 또한 거친입자에 의해 무거운 유동층을 형성시켜, 두개의 유동층의 조합에 의해 분쇄 석탄을 도입 연소 처리를 한 것이 일본 특허 공고 공보 제 1985-21769 호에 개시되어 있다.
또한, 거친입자 고밀도 유동층 및 미세 입자 동반 유동층을 조합 중복시켜, 상기 고밀도 유동층을 상하 두개의 분명한 온도 대역으로 구성시킨 것으로서, 고(高) 유황화 석탄의 연소와 가스화의 양쪽에 이용하도록 한 것이 일본 특허 공고 공보 제 1988-2651 호에 개시되어 있다.
그러나 상기 기술은 모두, 유동 매체에 미세 입자로 이루어지는 동반 유동 바닥과 거친입자로 이루어지는 무거운 유동 바닥을 형성시켜, 양자를 조합 중첩시킨 유동 바닥을 형성한 것으로서, 무거운 유동 바닥의 유동 매체인 거칠고큰 입자는 마모가 심하고, 필요로 하는 충전 빈도가 높아 관리가 번잡하다. 또한, 상기 마모도가 심한 거칠고큰 입자를 사용하고 있기 때문에, 입경비의 변화에 근거하는 안정성을 떨어지게 하는 문제점을 안고 있다.
또한, 상기 일본 특허 공개 공보 제 1992-54494 호에 제공되어 있는 기술에 의하면, 하부에 고속 구역을 갖고 상부에 저속 구역을 갖는 거칠고큰 입자 유동 바닥과, 재순환하는 미세 입자의 연행(連行) 바닥을 중복시키고, 또한 상기 저속 구역의 거칠고큰 입자 유동 바닥에 제 2 가스 도입구가 설치되어 저속 구역의 유동화와 반응의 완결화를 도모하는 구성으로 하여, 유동화 가스 속도와 미세 입자의 재순환비를 증감함으로써 반응 속도 및 반응 효율의 증대를 도모하고 있다.
그런데, 상기한 바와 같은 능력의 증대는, 거칠고큰 입자 및 미세 입자의 크기 및 상기 유동화 속도에 크게 의존하는 거칠고큰 입자 유동화의 거동으로부터도 큰 제약을 받아, 불안정한 반응 조건을 동반하는 경우가 있다.
일본 특허 공개 공보 제 1992-54494 호에 기재된 장치에 있어서도, 미세 입자로 이루어지는 동반 유동 바닥과 거칠고큰 입자에 의한 고밀도 유동 바닥을 중첩시킨 것으로서, 상기 2개의 발명과 마찬가지로 무거운 유동 바닥의 유동 매체인 거칠고큰 입자는 마모가 크고, 필요로 하는 충전의 빈도가 높아 관리가 번잡함과 동시에, 상기 마모도가 심한 거칠고큰 입자를 사용하고 있기 때문에, 입경비가 변화하여 안정성이 떨어지게 하는 문제점을 갖고 있다. 또한, 제 2 가스의 도입도 미세 입자에 의한 동반 유동 바닥의 현탁 농도에 대한 영향은 그다지 기대할 수 없는 정도라고 생각된다.
또한, 이러한 유동층 소각로 또는 그 운전 방법으로서 다음과 같은 기술이 개시되어 있다.
일본 실용신안 공개 공보 제 1986-84301 호에 있어서는, 유동층 소각로에 있어서 유동층내에 전열관을 배치하여 층내의 열을 회수하는 것에 있어서, 유동층의 스플래쉬 영역에 대하여 수직 방향에 대해 관체 축심이 이루는 각이 약 15°이내로 되도록 층내 전열관을 세워서 설치하여 배치하고, 상기 층내 전열관의 관체 축심이 이루는 각도를 거의 0°로 하여, 관체를 거의 수직 방향으로 위치시키고 있다.
일본 특허 공개 공보 제 1993-223230 호에 있어서는, 유동층 연소로에 있어서 유동층 연소로의 노바닥의 일부를 10°이상 경사지게한 경사형 다공 공기 분산판으로 하고, 나머지 유동층 하부는 공기 확산관을 설치한 공기 확산관형 유동층부로 하여, 이들 상방에 유동 매체를 충전하여 공기 확산관형 유동층부와 경사형 다공 공기 분산 유동층 또는 고정층부를 형성하고, 유동 매체와 함께 불연물을 노바닥 배출관(17)으로부터 뽑아내고, 소정 입도의 유동 매체를 층내 매체 투입 구멍으로부터 경사형 다공 공기 분산판부에 순환 공급하고, 도시 쓰레기의 투입도 경사형 다공 공기 분산판부에 실행하며, 여기에 유동화 최저 가스량의 0.7 내지 1.5배 정도의 공기를 공급하여 도시 쓰레기의 순조로운 가열, 분해, 연소를 실행하고, 나머지 목탄은 공기 확산관 유동층부에서 최저 유동화 공기량의 2 내지 9배의 공기를 공급하여 연소하도록 하여, 연료의 질과 공급량이 일시적으로 크게 변화한 경우에도, 산소 부족 등에 의한 불완전 연소, CO의 대량 발생 등을 일으키지 않도록 하고 있다.
일본 특허 공개 공보 제 1989-54104 호에 있어서는, 유동층 연소로에 있어서 저벽부상에 모래와 재 등으로 이루어지는 고체 입자층을 형성 유지시킨 연소탑과, 고체 입자층의 중간부에 배치되고 고체 입자층의 상부측 부분을 유동층에 형성하는 유동화 가스 분출 기구와, 유동층 아래의 고체 입자층 부분인 정지층내에 배치되고 그 정지층내의 고체 입자를 물 또는 공기의 열교환에 의해 냉각하는 고체 입자 냉각 기구와, 그 냉각 입자를 연소탑 저벽부의 배출구로부터 유동층으로 순환시키는 냉각 입자 순환 기구와, 그 순환량을 제어하는 순환량 제어 기구로 이루어져 있다.
그러나, 상기 실용신안 공개 공보 제 1986-84301 호, 일본 특허 공개 공보 제 1993-223230 호 및 일본 특허 공개 공보 제 1989-54104 호에 개시되어 있는 종래 기술에 있어서는, 1차 공기와 2차 공기의 비율 제어를 고정밀도로 실행하거나, 또한 입자를 효율적으로 모래층측으로 환류시키는 등에 의해서, 부하 변동이나 폐기물의 성상 변동에 근거하는 프리보드 영역에서의 온도 이상을 흡수하거나, 모래층부의 온도를 적정하게 유지하는 수단이 개시되어 있지 않다.
또한, 이러한 유동층 소각로 및 그 운전 방법에 적용 가능한 기술로서, 일본 특허 공고 공보 제 1984-13644 호, 일본 특허 공고 공보 제 1982-28046 호가 제공되어 있는데, 이들 기술에 있어서도, 전술한 바와 같은 문제점을 해결하는 수단은 개시되어 있지 않다.
발명의 요약
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위한 것으로 제 1 목적은 고수분함유율의 하수 오니나 도시 쓰레기 등의 폐기물의 부하 변동에 대응하여 프리보드의 열용량을 높이고, 그 부하의 변동 또는 폐기물의 성상의 변동에 근거하는 국소적 및 시간적인 온도 이상을 흡수 가능하게 함과 동시에, 프리보드에서 발생하는 연소열을 환류시켜 모래층부의 온도 유지에 사용함으로써, 보조연료의 저감을 가능하게 하는 유동층 소각로 및 그 운전 방법을 제공하는 데에 있다.
또한, 제 2 목적은 폐기물을 연소시키는데 있어서, 유동 모래층면 이하의 버블링 영역이나 농후층에 이르는 유동층의 심부에서의 연소를 가능하게 하여 열용량이 높은 모래층에서의 연소를 주로 행할 수 있는 유동층 소각로 및 그 운전 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 이하의 기재로부터 명백해진다.
즉, 본 발명에 있어서, 청구항 1에 기재된 발명은 유동층 하방으로부터의 유동화용 1차 공기를 취입하면서 유동 매체의 기포 유동화를 실행하는 기포 유동 영역의 유동 모래층면의 기포의 파열에 동반하여 유동 매체의 입자가 불어 올려지는 스플래쉬 영역과, 상기 스플래쉬 영역의 상방에 위치하는 프리보드 영역을 구비한 유동층 소각로에 있어서,
상기 스플래쉬 영역에 도입된 2차 공기에 상기 입자를 동반하여 상기 프리보드 영역으로 반송하는 유동 동반 영역과,
상기 프리보드 영역내를 경유한 가스 및 상기 유동 매체를 포함하는 유동체로부터 상기 입자를 분리하여 상기 기포 유동 영역으로 환류시키는 환류부와,
상기 1차 공기와 2차 공기의 공급 비율을 상기 프리보드 영역과 기포 유동 영역의 온도차에 근거하여 조정하는 비율 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 비율 제어부는 상기 1차 공기의 상기 유동층내로의 공급로를 개폐하는 제 1 댐퍼와, 상기 2차 공기의 상기 스플래쉬 영역으로의 공급로를 개폐하는 제 2 댐퍼를 구비하여, 양 댐퍼의 개방도 비율을 조정하도록 구성하는 것이 좋다.
또, 청구항 14에 기재된 발명은 상기 유동층 소각로를 효과적으로 운전하는 방법에 관한 것으로, 유동층 하방으로부터의 유동화용 1차 공기를 취입하면서 유동 매체의 기포 유동화를 실행함과 동시에, 상기 기포 유동 영역의 유동 모래층면의 기포의 파열에 따라 유동 매체의 입자가 불어 올려지는 스플래쉬 영역에 2차 공기를 도입시키고, 상기 2차 공기에 의해 스플래쉬 영역으로 유출된 유동 매체를 그 상방의 프리보드를 거쳐서 노 밖으로 동반 수송함과 동시에, 상기 입자를 외부 환류부를 거쳐서 상기 기포 유동 영역에 환류시키고, 또한 상기 1차 공기와 2차 공기의 비율 조정에 의해 상기 프리보드의 열용량의 조정과 모래층 온도의 일정 제어를 실행하는 것을 특징으로 한다.
그리고 바람직하게는, 상기 1차 공기와 2차 공기의 비율 조정에 의해 프리보드의 현탁 농도 및 입자 순환량을 조정하는 것이 좋다. 또한, 구체적으로는 상기 프리보드의 현탁 농도의 입자 밀도(이하, 현탁 밀도라고 함)는 1.5㎏/㎥ 이상 1O㎏/㎥ 미만으로 설정하는 것이 좋다.
상기 발명에 의하면, 노 상방의 프리보드 영역과 하방의 기포 유동 영역 사이에는 1차 공기에 의한 입자의 유출에 의해 형성된 밀도 불연속 공간인 스플래쉬 영역이 형성되는데, 이러한 발명에 있어서는, 그 스플래쉬 영역에 2차 공기를 투입하여 스플래쉬 영역에 1차 공기와 함께 부유하는 유출 입자를 1차 공기와 함께 프리보드 영역측에 동반 수송하도록 함으로써, 이송된 부위에서는 이송 입자량만 잔류시키기 때문에, 프리보드 영역의 열용량이 증대하여 부하의 변동에 대응할 수 있다.
또한, 이러한 발명에 있어서, 상기 동반 수송된 입자(유출 입자)가 후단에 설치한 사이클론 등의 분리 수단을 거쳐 분리되고, 그 하류에 설치한 환류부를 거쳐서 기포 유동 영역으로 환류하는 구성으로 되어 있기 때문에, 프리보드 영역내의 연소열을 저온의 기포 유동 영역의 유동 매체에 부여하여, 모래층 온도를 유지할 수 있고, 모래층 온도 유지용 보조연소제 사용의 낭비를 배제할 수 있다.
즉, 유동층 영역의 모래층 온도를 일정하게 유지하기 위해서, 고온의 프리보드에서의 연소열을 흡수한 유동 매체를 저온의 기포 유동 영역의 농후층으로 환류시켜 모래층으로의 열의 공급을 실행함으로써, 배기 가스 온도의 적정화와 연료의 낭비를 배제할 수 있다.
또한, 프리보드 영역에 존재하는 상기 유동 모래의 열용량은 가스에 비해서 1000배 이상 크고, 피소각물인 오니의 성상의 변화에 따른 프리보드 영역내의 온도 변화를 유동 매체가 완화시키기 때문에, 부하 변동에 의한 요동을 해소하여 안정된 연소가 가능하게 된다.
또한, 비율 제어부에 있어서, 2개의 댐퍼의 개방도 비율을 조정함으로써, 상기 일정량의 1차 공기와 2차 공기의 공급 비율비를 조정하고, 2차 공기의 투입 위치로부터 그 상부의 유동 매체인 유동 모래의 잔류량을 제어하여, 프리보드 영역의 현탁 농도(현탁 밀도)를 예컨대, 1.5㎏/㎥ 이상 10㎏/㎥ 미만으로 설정 조정하고, 프리보드 영역의 열용량을 수시 가감하여 부하의 변동에 대응할 수 있다.
이에 따라, 유동화 가스의 1차 공기의 증감에 따라 유동층 영역의 층팽창에 의한 유동층면의 높이 및 유출 높이를 포함하는 스플래쉬 영역의 높이를 변화시켜, 스플래쉬 영역에 있는 2차 공기 투입 위치보다 상방의 2차 공기에 동반하는 유동 매체의 잔류량을 증감시켜, 유동 매체가 이송되는 프리보드 영역의 현탁 농도를 구체적으로 1.5㎏/㎥ 이상 10㎏/㎥ 미만으로 조정할 수 있다.
또한, 상기 기포 유동 영역의 모래층 온도를 적정히 유지함으로써, 피소각물인 오니의 고수분에 대처해야 할 필요가 있는 노바닥 면적도 작게 억제할 수 있음과 동시에, 유동화 공기도 작게 억제할 수 있어, 실제 연소용 공기를 초과하는 쓸데없는 공기를 삭감하고, 배기 가스량을 억제함과 동시에 상기 보조연소제의 삭감과 더불어 연비의 악화를 방지할 수 있다.
또한, 프리보드내의 현탁 농도가 필요 이상으로 높을 때에, 구체적으로 상기 범위 이상으로 높을 때에는, 상기 비율 제어부에 의해서 1차 공기 비율의 저감과 이에 대응한 2차 공기의 증가에 의해, 기포 유동 영역내로부터 유출되는 유동 매체를 감소시키며, 이에 따라 상기 유동 매체의 순환량을 감소시킬 수 있다. 이에 의해 장치의 마모를 방지하고 또한 블로워의 동력비 삭감을 도모할 수 있다.
청구항 3에 기재된 발명은, 유동층 하방으로부터의 유동화용 1차 공기를 취입하면서 유동 매체의 기포 유동화를 실행하는 기포 유동 영역의 유동 모래층면의 기포의 파열에 따라 유동 매체의 입자가 불어 올려지는 스플래쉬 영역과, 상기 스플래쉬 영역의 상방에 위치하는 프리보드 영역을 구비한 유동층 소각로에 있어서,
상기 스플래쉬 영역에 도입된 2차 공기에 상기 입자를 동반하고, 상기 프리보드 영역에 반송하는 유동 동반 영역을 구비함과 동시에,
상기 스플래쉬 영역에 2차 공기를 공급하는 2차 공기 공급부를 노의 높이 방향으로 복수단 설치하고,
상기 복수단의 2차 공기 공급부의 개폐를 제어하는 2차 공기 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
그리고 이러한 발명은 특히 다음 ①, ②와 같이 구성하는 것이 바람직하다.
① 프리보드 영역내를 경유한 가스 및 상기 유동 매체를 포함하는 유동체로부터 상기 입자를 분리하여 상기 기포 유동 영역으로 환류시키는 환류부와, 상기 1차 공기와 2차 공기의 공급 비율을 상기 프리보드 영역과 기포 유동 영역의 온도차에 근거하여 조정하는 비율 제어부를 구비한다.
② 상기 2차 공기 제어 수단은, 상기 프리보드 영역과 기포 유동 영역의 온도차에 근거하여 상기 복수단의 2차 공기 공급부의 개방도를 제어하도록 구성된다.
청구항 17에 기재된 발명은, 상기 발명에 관한 유동층 소각로를 효과적으로 운전하는 방법에 관한 것으로, 유동층 하방으로부터의 유동화용 1차 공기를 취입하면서 유동 매체의 기포 유동화를 이룸과 동시에, 상기 기포 유동 영역의 유동 모래층면의 기포의 파열에 따라 유동 매체가 불어 올려지는 스플래쉬 영역의 고저 위치에 차이가 나는 복수단의 2차 공기 도입 수단으로부터 선택적으로 2차 공기를 도입시키고, 상기 2차 공기에 의해 스플래쉬 영역으로 유출된 유동 매체를 그 상방의 프리보드를 거쳐서 노 밖으로 동반 수송함과 동시에, 상기 2차 공기는 투입 위치의 고저차의 선택에 의해, 그 투입 위치보다 상부의 프리보드의 현탁 농도(구체적으로 현탁 밀도)를 1.5㎏/㎥ 이상 1O㎏/㎥ 미만으로 조정하는 것을 특징으로 한다. 물론 고저차를 갖는 복수단의 2차 공기 도입 수단으로부터의 투입 비율비를 제어하여 병렬적으로 2차 공기를 도입시켜도 무방하다.
그리고 바람직하게는, 관련된 발명에 덧붙여 다음 ① 및 ②의 운전 조작 수단을 적절히 부가하는 것이 좋다.
① 상기 노 밖으로 동반 수송된 유동 매체는 외부 환류부를 거쳐서 상기 기포 유동 영역으로 환류시킨다.
② 상기 1차 공기와 2차 공기의 비율 조정에 의해 프리보드의 현탁 농도(구체적으로 현탁 밀도)를 1.5㎏/㎥ 이상 10㎏/㎥ 미만으로 조정하고, 입자 순환량을 조정한다.
이러한 발명에 의하면, 기포 유동 영역의 유동 모래층의 기포의 파열에 따른 유동 매체인 유동 모래의 유출에 의해, 상기 기포 유동 영역에 대하여 불연속 밀도층으로 이루어지는 스플래쉬 영역을 형성하고, 상기 기포로부터 분리한 유동 모래의 입자군이 부유하는 스플래쉬 영역의 고저차를 가진 복수의 2차 공기 공급부로부터, 2차 공기 제어 수단에 의해 도입 높이를 선택하여 2차 공기를 도입하고, 그 상부의 프리보드 영역에 걸쳐서 동반 유동부를 형성하여, 유동 매체 입자를 노 밖으로 동반 반송하도록 하고 있다.
따라서, 유동 매체의 입자그룹이 동반 이송된 프리보드 영역은 이송 입자량만 잔류시키기 때문에, 상기 프리보드 영역의 현탁 농도가 증대하고 열용량도 증대한다. 그 결과 부하의 변동에 대응할 수 있다.
또한, 상기 2차 공기는 복수의 2차 공기 공급부에 의한 투입 위치의 고저차를 선택함으로써, 투입 위치보다 상부 프리보드 영역의 현탁 농도(구체적으로 현탁 밀도)를 1.5㎏/㎥ 이상 10㎏/㎥ 미만으로 조정할 수 있다. 특히, 2차 공기 공급부가 개구되어 있는 스플래쉬 영역은, 기포 유동 영역으로부터의 기포의 파열이나 입자의 유출에 의해서 형성되어 있어서, 그 밀도 분포는 기포 유동 영역의 표면에 가까울수록 빽빽해지기 때문에, 2차 공기에 의해서 동반 반송되는 유동 매체의 밀도는, 2차 공기의 투입 위치가 상기 기포 유동 영역의 표면에 가까울수록 커지고, 투입 위치가 낮은 부위일수록 프리보드 영역의 현탁 농도는 높아진다.
따라서, 고저차를 갖는 복수의 2차 공기 공급구의 투입 위치를 선택함으로써, 2차 공기에 의해서 유인되는 프리보드 영역의 현탁 농도를 조정하는 것이 가능하게 되고, 보다 구체적으로는 2차 공기의 투입 위치의 선택과 투입 수단의 선택을 적절히 조합하여 실행함으로써, 소요의 프리보드 영역의 현탁 농도(구체적으로 현탁 밀도)를 1.5㎏/㎥ 이상 10㎏/㎥ 미만으로 조정하여, 폐기물의 성상 변화에 근거하는 이상 온도의 급격한 변화에 대응할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 전술한 바와 같이 동반 수송된 유동 매체의 입자(유출 입자)는 상기 동반 유동부의 후류에 설치된 사이클론 등의 분리 수단에 의해 분리되고, 상기 분리 수단을 포함하는 외부의 환류부를 거쳐서 상기 기포 유동 영역으로 환류하도록 구성되어 있기 때문에, 프리보드 영역내의 연소열을 저온의 기포 유동 영역의 유동 매체에 부여하여, 모래층 온도를 소정 온도로 유지할 수 있고, 이에 따라 모래층 온도 유지용의 쓸데없는 보조연소제의 사용을 배제할 수 있다.
즉, 상기 기포 유동 영역의 모래층 온도를 일정하게 유지하기 위해서, 고온의 프리보드 영역에서의 연소열을 흡수한 유동 매체를 저온의 기포 유동 영역의 농후층으로 환류시킴으로써, 모래층으로의 열을 공급하여, 이에 따라 배기 가스 온도를 적정화함과 동시에 연료의 낭비를 배제할 수 있다.
또한, 1차 공기와 2차 공기의 비율에 의해, 상기 유출 입자량의 입자 순환량을 결정할 수 있고, 유동층 영역의 온도를 일정하게 유지하여, 고온의 프리보드 영역에서 열을 흡수한 유동 매체를 저온의 유동층으로 환류시켜 열을 공급할 수도 있다.
청구항 6에 기재된 발명은, 유동층 하방으로부터의 유동화용 1차 공기를 취입하면서 유동 매체의 기포 유동화를 실행하는 기포 유동 영역의 유동 모래층면의 기포의 파열에 따라 유동 매체의 입자가 불어 올려지는 스플래쉬 영역과, 상기 스플래쉬 영역의 상방에 위치하는 프리보드 영역과,
상기 스플래쉬 영역에 도입된 2차 공기에 상기 입자를 동반하여 상기 프리보드 영역으로 반송하는 유동 동반 영역과,
상기 프리보드 영역내를 경유한 가스 및 상기 유동 매체를 포함하는 유동체로부터 상기 입자를 분리 수단에 의해 분리하여 상기 기포 유동 영역으로 환류시키는 환류부를 구비한 유동층 소각로에 있어서,
상기 환류부의 상기 분리 수단의 하방에, 상기 분리 수단에 의해 포집한 입자를 1차 저장하고 덕트를 거쳐서 상기 기포 유동 영역으로 환류시키는 시일 포트를 설치하고,
상기 시일 포트가, 하방으로부터 취입된 저장 제어용 공기에 의해 상기 분리 수단에 의해 포집한 입자를 저장하는 저장 포트 영역과, 상기 저장 포트 영역을 경유하여 하방으로부터 취입된 환류 제어용 공기에 의해 상기 입자를 덕트측으로 환류시키는 환류 포트 영역을 구비하고 있으며,
상기 환류 포트 영역 하부로부터의 환류 제어용 공기의 취입량을 제어함으로써, 상기 기포 유동 영역으로의 유동 매체의 환류 제어를 실행하도록 한 것을 특징으로 하는 유동층 소각로에 관한 것이다.
그리고 이 경우, 바람직하게는 상기 1차 공기와 2차 공기의 공급 비율을 상기 프리보드 영역과 기포 유동 영역의 온도차에 근거하여 조정하는 비율 제어부를 구비하는 것이 좋다.
이러한 발명은 고수분함유율의 하수 오니나 도시 쓰레기 등의 기포 유동층형 소각로에 있어서, 부하 변동에 대응하여 프리보드 영역의 열용량을 높이고, 그 부하의 변동에 근거하는 국소적 및 시간적인 온도 이상을 흡수 가능하게 함과 동시에, 그 프리보드 영역에서 발생하는 연소열을 환류시켜, 모래층 적정 온도의 유지를 가능하게 하도록 이루어져, 프리보드 영역의 현탁 농도를 높이는 것이다.
따라서, 이러한 발명에 의하면, 1차 공기에 의해 유동화된 기포 유동 영역의 층 윗표면에 기포의 파열에 따른 입자의 유출에 의해 형성된 상기 기포 유동 영역에 대하여 불연속 밀도층으로 이루어지는 스플래쉬 영역에 2차 공기를 도입시켜, 발생되는 기포로부터 분리한 입자그룹을 상기 2차 공기에 의해 프리보드 영역을 거쳐서 노 밖으로 동반 수송하도록 하고 있다. 그리고, 상기 1차 공기와 2차 공기의 비율에 따라 2차 공기에 의해 동반 수송되는 입자량의 변화를 이용한 프리보드 영역의 현탁 농도의 조정을, 비율 제어부에 의해서 1차 공기와 2차 공기의 공급 비율을 조정하는 것에 의해 실행하면서, 부가적인 현탁 농도의 조정 수단으로서, 상기 2차 공기에 의해 동반 수송되어 외부의 환류부에 1차 저장시킨 입자를 적절히 환류시켜, 기포 유동 영역의 모래층부의 잔류량의 조정을 실행하고, 나아가서는 프리보드의 현탁 농도의 조정을 가능하게 하고 있다.
즉, 이러한 발명에 의하면 상기 시일 포트의 환류 포트 영역의 하부로 취입되어 있는 환류 제어용 공기량의 제어에 의해, 상기 환류 포트 영역에 저장하고 있는 입자층에 층팽창을 야기시키고, 그 팽창분만큼 시일 포트로부터 오버플로우시켜 기포 유동 영역의 모래층부로 환류시킨다. 이것에 의해, 기포 유동 영역의 잔류량을 증가시키고, 아울러 프리보드 영역의 잔류량을 증가시켜 현탁 농도를 높일 수 있다.
또한, 비율 제어부에 의해 1차 공기와 2차 공기의 비율 제어를 실행함으로써, 피소각물의 연소성의 변화에 대응하여 서로 배반관계(背反關係)인 기포 유동 영역과 프리보드 영역의 잔류량, 현탁 농도 및 입자 순환량을 제어할 수 있다.
예를 들어, 1차 공기의 비율을 증가시키면, 유동층 영역으로부터의 입자의 유출량도 증가하여, 2차 공기 투입 위치보다 상부 공간의 잔류량을 증가시킴과 동시에, 프리보드 영역의 현탁 농도 및 입자 순환량도 상승시킬 수 있다.
청구항 8에 기재된 발명은, 유동층 하방으로부터의 유동화용 1차 공기를 취입하면서 유동 매체의 기포 유동화를 실행하는 기포 유동 영역의 유동 모래층면의 기포의 파열에 따라 유동 매체의 입자가 불어 올려지는 스플래쉬 영역과, 그 스플래쉬 영역의 상방에 위치하는 프리보드 영역을 구비한 유동층 노로 이루어지며,
상기 스플래쉬 영역에 2차 공기를 도입하고, 상기 2차 공기에 의해 상기 불어 올려진 입자를 프리보드를 거쳐서 노 밖으로 동반 수송하고, 동반 수송한 입자를 외부 순환부를 거쳐서 상기 기포 유동 영역으로 환류시키는 유동층 소각로에 있어서,
상기 유동층 하부의 불연물 배출구로부터 동반 배출되는 유동 매체를 저장하는 버퍼 탱크를 설치하고,
상기 유동층 노내의 부하 상황에 따라서, 상기 버퍼 탱크에 저장된 유동 매체를 노내에 공급함과 동시에, 상기 공급량의 제어를 프리보드내의 검지 온도에 근거하여 실행하는 것을 특징으로 하는 유동층 소각로에 있다.
또한 청구항 9에 기재된 발명은, 유동층 하방으로부터의 유동화용 1차 공기를 취입하면서 유동 매체의 기포 유동화를 실행하는 기포 유동 영역의 유동 모래층면의 기포의 파열에 따라 유동 매체의 입자가 불어 올려지는 스플래쉬 영역과, 상기 스플래쉬 영역의 상방에 위치하는 프리보드 영역을 구비한 유동층 노로 이루어지며,
상기 스플래쉬 영역에 2차 공기를 도입하고, 상기 2차 공기에 의해 상기 불어 올려진 입자를 프리보드를 거쳐서 노 밖으로 동반 수송하고, 상기 동반 수송된 입자를 외부 순환부를 거쳐서 상기 기포 유동 영역으로 환류시키는 유동층 소각로에 있어서,
상기 유동층 하부의 불연물 배출구로부터 동반 배출되는 유동 매체를 저장하는 버퍼 탱크와, 상기 1차 공기와 2차 공기의 비율비를 제어하는 제어 수단을 설치하고,
상기 유동층 노내의 부하 상황에 따라서, 상기 1차 공기와 2차 공기의 비율비와, 상기 버퍼 탱크에 저장한 유동 매체의 노내로의 공급량을 각각 제어하는 것을 특징으로 하는 유동층 소각로에 있다.
그리고, 청구항 9에 기재된 발명에 있어서의 제어 수단은, 바람직하게는 하기 ① 및 ②와 같이 제어되는 것이 좋다.
① 노내의 소정 영역의 검지 온도에 근거하여, 버퍼 탱크로부터 노내로의 유동 매체의 공급량을 제어하고, 1차 공기와 2차 공기의 비율 제어는 프리보드내의 온도와 기포 유동 영역내의 온도차에 근거하여 제어된다.
② 1차 공기와 2차 공기의 합이 일정하게 되도록 상기 비율비가 제어된다.
이러한 청구항 8 내지 청구항 11에 기재된 발명에 의하면, 1차 공기에 의해 유동화된 기포 유동 영역의 층 윗표면에 기포의 파열에 따른 입자의 분출에 의해 형성된 상기 기포 유동 영역에 대하여 불연속 밀도층으로 이루어지는 스플래쉬 영역에 2차 공기를 도입시키고, 상기 기포로부터 분리한 입자그룹을 2차 공기에 의해 프리보드 영역을 거쳐서 노 밖으로 동반 수송하도록 하여, 상기 1차 공기와 2차 공기의 비율에 따라 2차 공기에 의해 동반 수송되는 입자량의 변화를 이용한 프리보드 영역의 현탁 농도(구체적으로 현탁 밀도)를 1.5㎏/㎥ 이상 10㎏/㎥ 미만으로 조정함과 동시에, 폭 넓은 현탁 농도의 조정을 더 실행하기 위해서, 유동층 하부의 불연물 배출구로부터 동반 배출되는 유동 매체를 버퍼 탱크에 저장해 두고, 이 입자를 부하 상황에 따라 노내로 공급함으로써, 입자의 내부 순환부를 형성시키고, 이것에 의해서 프리보드 영역의 현탁 농도 및 순환 유량의 폭 넓은 조정을 가능하게 하고 있다.
즉, 유동층 하부의 불연물 배출구에 설치한 진동 체기 등의 모래 분급 장치를 거쳐서 얻어진 유동 매체를 버퍼 탱크에 저장하여, 프리보드 영역내의 연소 상황에 따라 적절히 소용량의 유량 매체를 노내의 연소부, 즉 프리보드 영역으로 공급량을 제어하면서 공급하고, 이에 따라 프리보드 영역내의 잔류량을 조정시켜, 현탁 농도 나아가서는 순환량을 높여 부하의 변동에 폭넓게 대응하는 것이 가능하게 된다.
또한, 이러한 발명에 의하면 프리보드 영역내에 순환 매체를 보유시키고, 열용량이 큰 순환 매체가 프리보드 영역의 온도 변동을 흡수하기 때문에, 부하의 변동에 대응하여 노내 온도를 일정하게 유지할 수 있고, 안정된 운전을 할 수 있다. 또한, 고온의 유동 매체는 농후층으로 환류시키도록 해 놓았기 때문에, 모래층 온도를 소정값으로 유지하고, 노바닥 수분 부하의 상한을 올릴 수 있게 하여, 배기 가스 저감, 연비 개선 및 배기 가스 온도의 적정화가 도모된다.
또한, 1차 공기와 2차 공기의 비율을 제어하기 때문에, 피소각물의 연소성 변화에 대응하여 서로 배반관계인 기포 유동 영역과 프리보드 영역의 잔류량 및 구체적으로 현탁 밀도를 1.5㎏/㎥ 이상 10㎏/㎥ 미만으로 제어할 수 있다.
청구항 12에 기재된 발명은, 유동층 하방으로부터의 유동화용 1차 공기를 취입하면서 유동 매체의 기포 유동화를 행하는 기포 유동 영역이 농후층 영역과, 그 상부에 비등 형상의 모래층면을 갖는 버블링 영역으로 구성됨과 동시에, 상기 기포 유동 영역의 유동 모래층면의 기포의 파열에 따라 유동 매체의 입자가 불어 올려지는 스플래쉬 영역과, 상기 스플래쉬 영역의 상방에 위치하는 프리보드 영역과,
상기 스플래쉬 영역에 도입된 2차 공기에 상기 입자를 동반하고, 상기 프리보드 영역에 반송하는 유동 동반 영역과,
상기 프리보드 영역내를 경유한 가스 및 상기 유동 매체를 포함하는 유동체로부터 상기 입자를 분리하여 상기 농후층 영역으로 환류시키는 환류부를 구비한 유동층 소각로에 있어서,
상기 농후층 영역에 연소 대상의 폐기물을 투입하는 폐기물 투입구를 형성하여, 상기 농후층 및 버블링 영역을 포함하는 유동층에서의 연소를 가능하게 한 것을 특징으로 하는 유동층 소각로에 관한 것이다.
이 경우, 상기 폐기물 투입구와 동일한 레벨 위치 또는 그보다 하방 위치에, 상기 환류부로부터의 환류 유동 매체의 투입구와 보조연소 버너 장착부를 설치하는 것이 좋다.
이러한 발명에 의하면, 유동 공기에 의해 유동화하고 있는 기포 유동 영역의 농후층 부위에 폐기물을 투입시키고, 상기 농후층 및 그 상부의 버블링 영역을 포함하는 기포 유동 영역의 심부에서의 연소를 실행하도록 하여, 열용량이 큰 모래층 부위에서의 연소를 실행하게 하고, 이것에 의해서 보다 안정된 연소를 가능하게 한다.
즉, 유동화가 활발하게 실행되고, 그 표면이 비등 상태를 보이고 있는 버블링 영역 하부의 고온 유동층인 농후층중으로 투입된 폐기물은 순간적 수분의 증발에 의해 폭발적인 힘을 받아 분해 분쇄된 후, 상부의 버블링 영역 전반에 구석구석까지 분산된다. 그 때문에, 기포 유동 영역 하부의 농후층 영역을 연소에 효율적으로 이용할 수 있어, 허용 부하의 최대화가 도모된다.
또한, 본 발명은 폐기물이 기포 유동 영역의 비교적 심부까지 공급되기 때문에, 휘발분의 프리보드 영역으로 빠져나가는 비율이 작아져, 열용량이 큰 유동층에서 그 대부분이 연소되기 때문에, 부하 변동의 흡수가 가능하게 되고, 나아가서는 노내 온도의 안정화가 가능하게 된다.
또한, 상기한 바와 같이, 고온 고압으로 유동중의 유동층중내 투입된 폐기물은 순간적으로 수분의 증발에 의해 큰 파쇄력을 받고, 이것에 의해서 재분(灰分)이 융착된 덩어리 형상물의 생성이 저지되어, 유동성 저하를 방지할 수 있다.
또한, 상기 폐기물 투입구와 동일한 레벨 위치 또는 그보다 하방 위치에, 외부의 환류부로부터의 환류 유동 매체의 투입구와 보조연소 버너 장착부를 설치함으로써, 상기 농후층으로의 폐기물 투입에 의한 유동층 온도의 저하를 방지할 수 있다.
본 발명은 하수 오니(汚泥), 도시 쓰레기, 산업 폐기물 등의 고형(固形) 탄소질계 폐기물을 소각하는 유동층 소각로의 운전 방법과 그 소각로에 관한 것으로, 특히 하수 오니와 같이 고수분의 폐기물을 소각하는 유동층 소각로의 운전 방법과 그 소각로에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 유동층 소각로의 구성도,
도 2는 상기 제 1 실시예에 있어서의 타임 챠트,
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 관한 유동층 소각로의 구성도,
도 4는 상기 제 2 실시예에 관한 유동층 소각로의 작용 설명도(①),
도 5는 상기 제 2 실시예에 있어서의 제어 타임 챠트(①),
도 6은 상기 제 2 실시예에 관한 유동층 소각로의 작용 설명도(②),
도 7은 상기 제 2 실시예에 있어서의 타임 챠트(②),
도 8은 상기 제 2 실시예에 있어서의 타임 챠트(③),
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 관한 유동층 소각로의 구성도,
도 10은 상기 제 3 실시예 및 하기의 제 4 실시예에 있어서의 유동 모래의 성상을 도시하는 선도면,
도 11은 상기 제 3 실시예에 있어서의 타임 챠트(①),
도 12는 상기 제 3 실시예, 하기의 제 4 실시예 및 제 5 실시예에 있어서의 타임 챠트(②),
도 13은 본 발명의 제 4 실시예에 관한 유동층 소각로의 구성도,
도 14는 상기 제 4 실시예에 있어서의 작용 설명도,
도 15는 상기 제 4 실시예에 있어서의 타임 챠트(①),
도 16은 본 발명의 제 5 실시예에 관한 유동층 소각로의 구성도,
도 17은 상기 제 5 실시예에 있어서의 유동층 소각로의 주요부 확대도,
도 18은 종래 기술에 관한 유동층 소각로의 구성도.
도면에서, 상기 각 도면중의 부호로서, 참조부호(011)는 유동층 소각로, 참조부호(100)는 환류부, 참조부호(101)는 비율 제어부, 참조부호(10)는 기포 유동 영역, 참조부호(10d)는 모래, 참조부호(12)는 동반 영역, 참조부호(12b)는 스플래쉬 영역, 참조부호(12d)는 농후층, 참조부호(13)는 프리보드, 참조부호(14)는 분리기, 참조부호(15)는 시일 포트부, 참조부호(15a)는 저장 포트 영역, 참조부호(15b)는 환류 포트 영역, 참조부호(15c)는 덕트, 참조부호(16)는 폐기물 투입구, 참조부호(17)는 가스 공급 시스템, 참조부호(17a, 17b)는 블로워, 참조부호(18)는 1차 공기, 참조부호(18c)는 유동 가스 분산기, 참조부호(19)는 2차 공기, 참조부호(18b, 19b)는 댐퍼, 참조부호(20, 21)는 유동화 통풍로(에어덕트), 참조부호(22, 23, 24)는 도입 통로, 참조부호(22a, 22b, 22c)는 2차 공기 투입구, 참조부호(22b, 23b, 24b)는 댐퍼, 참조부호(28) 버퍼 탱크, 참조부호(30)는 제어부이다.
이하, 도면에 근거하여 본 발명의 실시예를 예시적으로 상세하게 설명한다. 단지, 본 실시예에 기재되는 구성 부품의 치수, 재질, 형상 및 그 상대 배치 등은 특별히 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 그것에만 한정하는 취지가 아니라 단지 설명을 위한 예시에 불과하다.
제 1 실시예
도 1에 있어서 참조부호(O11)는 유동층 소각로로서, 이 제 1 실시예에서는 다음과 같이 구성되어 있다.
참조부호(10)는 최하부에 설치된 기포 유동 영역으로서, 저부에 유동 가스 분산기(18c)를 거쳐서 1차 공기(18)를 유동 매체인 규사 등의 유동 모래(10d)를 내장하는 농후층(12d)을 기포 유동화시키도록 구성되어 있다.
참조부호(12)는 상기 기포 유동 영역(10)의 상방에 설치된 동반 영역으로서, 그 기포 유동 영역(10)의 유동 모래층면(12a)의 기포의 파열에 따라 입자가 불어 올려져 형성되는 스플래쉬 영역(12b)에 2차 공기 투입부(19a)를 거쳐서 2차 공기(19)를 도입시키고, 입자를 그 상방측의 프리보드(13)에 동반 반송시키도록 구성되어 있다.
참조부호(100)는 상기 동반 영역(12)의 출구측에 연이어 설치되는 환류부로서, 상기 2차 공기(19)에 의해 스플래쉬 영역(12b)으로 유출된 유동 매체를 그 상방의 프리보드(13)를 거쳐서 노 밖으로 동반 수송함과 동시에, 배기 가스와 작동 유체인 유동 모래 등의 분리를 실행하는 사이클론 등의 분리기(14)와 시일 포트부(15) 및 덕트(15c)를 거쳐서 상기 기포 유동 영역(1O)으로 환류시키도록 구성되어 있다.
참조부호(101)는 상기 1차 공기와 2차 공기의 비율 조정을 실행하는 가스 공급 시스템(17)과 댐퍼(18b, 19b)로 이루어지는 비율 제어부이다.
상기 시일 포트부(15)의 하부에는 유동화 통풍로(에어덕트)(20, 21)가 접속되고, 각 유동화 통풍로(20, 21)에는 개폐용의 댐퍼(20b, 21b)가 설치되어 있다.
상기 비율 제어부(101)를 구성하는 상기 가스 공급 시스템(17)은, 블로워(17a)에 의해 일정량[1차 공기(18) + 2차 공기(19)]의 공기를, 댐퍼(18b, 19b)를 거쳐서 1차 공기 및 2차 공기의 비율 제어를 실행하면서 각각의 투입구(18a, 19a)로 도입하도록 되어 있다.
그리고, 상기 댐퍼(18b)에 의해 비율 제어된 1차 공기(18)는 투입구(18a)로부터 유동 공기 분산기(18c)를 거쳐서 탑내 하방으로 취입되고, 상기 기포 유동 영역(10)에 내장된 유동 모래(1Od)를, 유동화 개시 속도로 유동화를 시작하게 하여, 스플래쉬 영역(12b)을 형성시킴과 동시에 유동 모래층면(12a)을 형성한다.
또한, 본 소각로(011)는 상기 가스 공급 시스템(17)의 댐퍼(18b)의 개방도 제어에 의해 상기 1차 공기(18)의 공탑 속도를 상승시켜 기포 개시 속도 이상으로 하면, 기포 유동 영역(10)에 있어서는 기포를 발생하고, 그 기포에 의해 층내가 교란되어 불균일 유동 상태의 기포 유동층을 형성함과 동시에, 기포 유동 영역(10)의 유동 모래층면(12a)으로부터 유동 모래(10d)를 유출시켜, 상기 스플래쉬 영역(12b)을 형성한다.
상기 스플래쉬 영역(12b)은 상기 2차 공기 투입구(19a)를 갖고, 하부의 유동 모래층면(12a)에 대하여 불연속적인 밀도 공간을 형성하고 있다. 또한, 상기 유동 모래층면(12a)보다 상방의 적당 개소에는 피소각물(탄소질) 투입구(16)가 형성되어 있다.
또한, 상기 사이클론으로 이루어지는 분리기(14)의 상부에는 배기 가스 출구(14a)가 형성되어 동반 수송된 유동 모래(10d)를 분리한 후의 배기 가스(35)를 외부로 방출하도록 하고 있다.
또한, 이러한 소각로에 있어서는, 상기 스플래쉬 영역(12b)에서 기포로부터 이탈하여 부유 상태에 있는 유동 모래(10d)는 2차 공기 투입구(19a)로부터 도입된 2차 공기(19)에 동반하여 프리보드(13)내를 수송하여, 그 프리보드(13)의 후류에 배치된 사이클론 등의 분리기(14)에 이르게 되고, 여기서 분리된 배기 가스(35)는 정상부의 배기 가스 출구(14a)에 의해 배출된다. 한편, 상기 분리기(14)에 의해 분리된 유동 모래(10d)는 하부의 시일 포트부(15)의 저장 영역(15a)에 저장되도록 되어 있다.
또한, 상기 시일 포트부(15)에 있어서는, 그 하부의 유동화 통풍로(21, 20)로부터 공급되는 유동화 공기에 의해 저장 영역(15a)에서 유동 모래(10d)를 저장하고, 뉴매틱 영역(15b)에서 저장한 유동 모래(10d)를 기포 유동 영역(10)의 농후층(12d)으로 환류하도록 되어 있다.
이러한 구성으로 이루어지는 유동층 소각로의 운전시에 있어서, 투입구(16)로부터 투입되는 하수 오니 등의 피소각물의 연료 성상 및 그 투입량의 변동에 대응시켜 가스 공급 시스템(17)의 댐퍼(18b, 19b)의 개방도 조정에 따라 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 총량을 제어함과 동시에, 유동 모래(1Od)의 순환량을 폐기물의 성상 및 투입량에 의해 결정한다.
다음에 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 비율 제어율에 따라, 기포 유동 영역(10), 스플래쉬 영역(12b) 및 프리보드(13)내에 있어서의 유동 모래(10d)의 잔류량과 현탁 농도를 설정하고, 프리보드(13) 및 기포 유동 영역(10)의 가열 온도의 제어를 실행한다. 예를 들어, 현탁 농도(구체적으로 현탁 밀도)의 상한 및 하한을 1.5㎏/㎥ 이상 1O㎏/㎥ 미만으로 되도록, 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 비율을 예컨대 1:2 내지 2:1과 같이 설정한다.
도 2에 도시하는 타임 차트에는, 프리보드(13)의 현탁 농도와 순환량이 적정히 유지되어 있는지 어떤지를 체크하기 위해서, 상기 프리보드(13)와 기포 유동 영역(10)내에 설치된 온도계에 의해 검출된 프리보드(13)내의 온도(T1)와 기포 유동 영역(10)내의 온도(T2)의 차가 소정 설정값으로 되도록 한 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 비율 제어의 상황을 나타내었다.
또, 이러한 운전시에 있어서, 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 합을 일정하게 하여 유동 모래(10d)의 순환량을 일정하게 하고, 또 시일 포트부(15)로의 상기 유동화 공기의 송출량은 일정하게 하여 유동 모래(1Od)의 기포 유동 영역(10)으로의 환류량이 일정하게 되도록 제어되어 있다.
또, 도 1에는 시일 포트부(15)로 공기를 송출하기 위한 블로워(17b)를 별도 설치하는 구성으로 되어 있지만, 상기 시일 포트부(15)는 블로워(17a)에 의해 분기하여 송출할 수도 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 상기 온도(T1)와 온도(T2)의 차 ΔT(T1－T2)가 설정값보다 높아지면, 1차 공기(18)의 댐퍼(18b)의 개방도를 증가시키고, 또한 2차 공기(19)의 댐퍼(19b)의 개방도를 감소시켜, 1차 공기(18)의 비율을 증가시킴과 동시에 2차 공기(19)의 비율을 감소시켜, 기포 유동 영역(10)내의 온도(T2)의 증가를 도모함과 동시에, 프리보드(13)내의 온도(T1)의 저감을 도모한다.
또한, 이와 반대로 온도(T1)와 온도(T2)의 차 ΔT(T1－T2)가 설정값보다 낮아지면, 1차 공기의 댐퍼(18b)의 개방도를 저감시키고, 또한 2차 공기의 댐퍼(19b)의 개방도를 증가시켜, 1차 공기(18)의 비율을 감소시킴과 동시에 2차 공기(19)의 비율을 증가시켜, 기포 유동 영역(10)내의 온도(T2)의 저감을 도모함과 동시에, 프리보드(13)내의 온도(T1)의 증가를 도모한다.
제 2 실시예
도 3 및 도 4에 있어서, 참조부호(011)는 유동층 소각로로서, 본 제 2 실시예에서는 다음과 같이 구성되어 있다. 즉, 상기 유동층 소각로(011)는 저부에 배치된 유동 가스 분산기(18c)를 거쳐서 1차 공기(18)를 유동 매체인 규사 등의 유동 모래(1Od)를 내장하는 유동 바닥에 취입하여 기포 유동화시키는 기포 유동 영역(10)과,
상기 기포 유동 영역(10)의 유동 모래층면(12a)의 기포의 파열에 따라 유동 모래(10d)가 유출되어 불어 올려진 스플래쉬 영역(12b)에, 고저차를 가지고 3단으로 배치된 2차 공기 투입구(22a, 23a, 24a)내로부터 제어부(30)에 의해 선택된 하나 또는 복수의 2차 공기 투입구로부터, 2차 공기(25)의 도입 경로(22, 23, 24)중 어느 하나를 경유하여 2차 공기(25)를 도입하고, 상기 유동 모래(10d)를 그 상방측의 프리보드(13)에 동반 반송시키는 유동 동반 영역(12)과,
상기 선택된 2차 공기(25)의 도입 경로(22, 23, 24)중 어느 하나에 의해 스플래쉬 영역(12b)으로 유출된 상기 유동 모래(10d)를 그 상방의 프리보드(13)를 거쳐서 노 밖으로 동반 수송함과 동시에, 배기 가스와 유동 모래 등의 분리를 실행하는 사이클론 등의 분리기(14)와 시일 포트부(15) 및 덕트(15c)를 거쳐서 상기 기포 유동 영역(10)으로 환류시키는 환류부(100)와,
상기 1차 공기(18)와 2차 공기(25)의 비율 조정을 하는 가스 공급 시스템(17)의 댐퍼(18b, 25b)로 이루어지는 비율 제어부(101)와,
상기 댐퍼(25b)로부터 공급된 2차 공기(25)를 제어부(30)의 작동에 의해 2차 공기 투입구(22a, 23a, 24a)중 어느 하나를 선택하여 그 2차 공기를 도입하도록 한 댐퍼(22b, 23b, 24b)로 이루어지는 도입 위치 선택 수단을 설치하여 구성된다.
상기 제어부(30)는 프리보드(13) 및 상기 기포 유동 영역(10)의 노내 온도(T1, T2)를 각각 온도 검출기(30a, 30b)에 의해서 검출하여, 양자의 온도차[ ΔT(T1－T2)]가 소정 규제 영역에 들어가도록, 댐퍼(22b, 23b, 24b)중 어느 것을 선택적으로 개방한다든가 또는 개방도를 제어하도록 한 것이다.
상기 가스 공급 시스템(17)은, 댐퍼(18b, 25b)의 개방도 제어에 의해 1차 공기(18) 및 2차 공기(25)의 비율 제어를 하면서 각각 1차 공기측의 투입구(18a)와 함께 2차 공기측의 투입구(22a, 23a, 24a)로 2차 공기를 선택적으로 도입한다.
상기 1차 공기와 2차 공기의 총량은, 댐퍼(18b, 25b)의 개방도 제어에 의해 폐기물의 성상 및 투입량에 대응하여 근본적으로 결정된다. 그리고 상기 댐퍼(18b)에 의해 비율 제어된 1차 공기(18)는, 투입구(18a)로부터 유동 공기 분산기(18c)를 거쳐서 탑내 하방으로 취입되고, 기포 유동 영역(10)에 내장한 유동 모래(1Od)를 유동화 개시 속도로 유동화를 시작하여, 스플래쉬 영역(12b)을 형성시킴과 동시에 유동 모래층면(12a)을 형성한다.
즉, 댐퍼(18b)의 개방도 제어에 의해 상기 1차 공기(18)의 공탑 속도를 상승시켜, 기포 개시 속도 이상으로 하면 기포 유동 영역(10)에는 기포가 발생하고, 발생한 기포에 의해 층내가 교란되어 불균일 유동 상태의 기포 유동층을 형성한다.
공탑 속도를 더 증가시키면 기포 유동 영역(10)의 유동 모래층면(12a)으로부터 유동 모래(10d)가 유출되어, 상부에 스플래쉬 영역(12b)을 형성한다.
이 경우에 있어서, 상기 1차 공기(18)는 가스 공급 시스템(17)의 댐퍼(18b)의 개방도 제어에 의해 1차 공기(18)의 비율비를 증감시켜, 기포 유동 영역(10)의 온도 제어 및 프리보드(13)의 현탁 농도(구체적으로 현탁 밀도)를 1.5㎏/㎥ 이상 1O㎏/㎥ 미만으로 되도록 제어한다.
상기 스플래쉬 영역(12b)은, 상기한 바와 같이 상하에 고저차로써 배치한 2차 공기 투입구(22a, 23a, 24a)를 갖고, 하부의 유동 모래층면(12a)에 대하여 불연속적인 밀도 공간을 형성하고 있다. 또, 상기 유동 모래층면(12a)으로부터 상방의 적당 개소에는 피소각물(폐기물) 투입구(16)가 형성되어 있다.
또한 상기 사이클론으로 이루어지는 분리기(14)의 상부에는 배기 가스 출구(14a)가 형성되고, 동반 수송된 유동 모래(10d)를 분리한 후의 배기 가스(35)를 외부로 방출하도록 되어 있다.
스플래쉬 영역(12b)에는, 고저차를 갖게 하여 개구부를 형성한 2차 공기 투입구(22a, 23a, 24a)와 댐퍼(22b, 23b, 24b)를 설치하고, 댐퍼(25b)를 거쳐서 비율 제어된 2차 공기(25)를 댐퍼(22b, 23b, 24b)의 개방도 제어에 의해 적절히 선택적으로 또는 투입 비율비를 제어하여 투입하도록 하며, 그 선택 투입은 후술하는 바와 같이 프리보드(13)와 기포 유동 영역(10)의 노내 온도(T1, T2)를 각각 검출하여, 제어부(30)를 거쳐서 적정 온도차를 유지하고, 프리보드(13)의 현탁 농도와 순환량을 적정하게 되도록 하고 있다. 상기 2차 공기(25)의 각 투입구(22a, 23a, 24a)를 갖는 스플래쉬 영역(12b)과 상부 프리보드(13)에 유동 동반 영역(12)을 형성한다.
이러한 장치에 있어서, 스플래쉬 영역(12b)에서 기포의 파열에 의해 기포로부터 이탈하여 부유 상태에 있는 유동 매체인 유동 모래(1Od)는, 소정 비율비로 제어된 2차 공기(25)를 스플래쉬 영역(12b)에 고저차에 의해 형성되고, 상단의 2차 공기의 도입 경로(22) 및 중단의 2차 공기의 도입 경로(23) 및 하단의 2차 공기의 도입 경로(24)중 선택된 하나 또는 복수의 경로에 도입하여, 1차 공기(18)와 동시에 프리보드(13)내로 수송되어, 후단에 설치한 사이클론 등의 분리기(14)에 이르고, 그 정상부의 배기 가스 출구(14a)로부터 상기한 바와 같이 배기 가스(35)를 배출시킴과 동시에, 분리기(14)에 의해 분리된 유동 모래(10d)는 하부의 시일 포트부(15)의 저장 영역(15a)에 저장된다.
또한, 상기 시일 포트부(15)는 블로워(17b)로부터 유동화 통풍로(20, 21)를 지나서 공급되는 유동화용 공기에 의해 저장 영역(15a)에 저장하고, 뉴매틱 영역(15b)에서 저장한 유동 모래(10d)를 덕트(10c)를 거쳐서 기포 유동 영역(10)으로 환류하도록 되어 있다. 참조부호(20b, 21b)는 상기 통풍로(20, 21)를 개폐하는 댐퍼이다.
이러한 유동층 소각로의 운전에 있어서는, 피소각물 투입구(16)로부터 투입되는 하수 오니 등의 피소각물의 연료 성상 및 그 투입량의 변동에 대응시켜 가스 공급 시스템(17)의 댐퍼(18b, 25b)의 개방도 조정에 의해 1차 공기(18)와 2차 공기(25)의 총량을 제어함과 동시에, 유동 모래(1Od)의 순환량을 근본적으로 결정하고, 나아가서는 비율 제어도 실행한다.
다음에 댐퍼(18b)와 댐퍼(25b)의 개방도 제어에 의한 1차 공기(18)와 2차 공기(25)의 비율 제어율에 따라, 기포 유동 영역(10), 스플래쉬 영역(12b), 프리보드(13)내에 있어서의 유동 모래(10d)의 잔류량과 현탁 농도를 설정하고, 프리보드(13)와 기포 유동 영역(10)의 가열 온도를 제어한다. 예컨대, 현탁 농도(구체적으로 현탁 밀도)의 상한 및 하한을 1.5㎏/㎥ 이상 10㎏/㎥ 미만으로 되도록 1차 공기(18)와 2차 공기(25)의 비율을 예컨대 1:2 내지 2:1과 같이 설정한다.
다음에 투입해야 할 하수 오니 등의 피소각물의 연료 성상 등에 대응하여 소정 비율비로 제어된 2차 공기(25)를, 고저차에 의해 형성된 상단, 중단, 하단의 도입 경로(22, 23, 24)중 어느 경로로 선택할 것인가를 결정한다. 기본적으로는 중앙 단의 도입 경로(23)를 선택한다. 물론, 고저차를 갖는 복수단의 2차 공기 도입 경로로부터 비율비를 제어하여 병렬적으로 2차 공기를 도입시키더라도 무방하다.
이러한 제 2 실시예에 있어서, 1차 공기(18)와 2차 공기(25)의 비율 제어에 의한 온도 제어 상황을 도 8에 도시하는 타임 챠트에 근거하여 설명한다.
도 8에 도시하는 타임 챠트에는, 프리보드(13)내의 온도(T1)와 기포 유동 영역(10)내의 온도(T2)의 차가 소정 설정값으로 되도록 한 1차 공기(18)와 2차 공기(25)의 비율 제어의 상황이 나타내져 있다.
이러한 제어는, 제어부(30)로부터의 제어 신호에 의해 댐퍼(18b, 25b)의 개방도를 제어하여, 1차 공기(18)와 2차 공기(25)의 합을 일정하게 하여 유동 모래(10d)의 순환량을 일정하게, 또한 시일 포트부(15)로의 유동화용 공기의 송출량을 일정하게 하여 유동 모래(1Od)의 환류 순환량이 일정하게 되도록 제어한다.
도 8에 도시하는 바와 같이, ΔT(T1－T2)가 설정값보다 높아지면, 제어부(30)로부터의 제어 신호에 의해 1차 공기(18)의 댐퍼(18b)의 개방도를 증가시키고, 또한 2차 공기(25)의 댐퍼(25b)의 개방도를 감소시켜, 1차 공기(18)의 비율을 증가시킴과 동시에 2차 공기(25)의 비율을 감소시켜, 기포 유동 영역(10)내의 온도(T2)의 증가를 도모함과 동시에, 프리보드(13)내의 온도(T1)의 저감을 도모한다.
또한, 이와 반대로 ΔT(T1－T2)가 설정값보다 낮게 되면, 1차 공기(18)의 댐퍼(18b)의 개방도를 저감시키고, 또한 2차 공기(25)의 댐퍼(25b)의 개방도를 증가시켜, 1차 공기(18)의 비율을 감소시킴과 동시에 2차 공기(25)의 비율을 증가시켜, 기포 유동 영역(10)내의 온도(T2)의 저감을 도모함과 동시에, 프리보드(13)내의 온도(T1)의 증가를 도모한다.
그러나 1차 공기(18)와 2차 공기(25)의 비율 제어에 의해, 서로 배반관계인 기포 유동 영역(10)과 프리보드(13)의 잔류량 및 현탁 농도를 제어하는 상기 제어 수단에서는, 시일 포트부(15) 및 덕트(15c)를 거쳐서 상기 기포 유동 영역(10)으로 환류시켜 상기 유동 영역(10)의 온도 제어를 도모하도록 하고 있기 때문에, 수분이 함유된 오니와 같이 피소각물의 연소 성상이 크게 변동하는 경우에는, 신속하고 정밀한 제어가 불가능하다.
따라서, 본 실시예에서는 도 5에 도시하는 타임 챠트에 있어서, 도 8의 1차 공기(18)와 2차 공기(25)의 비율 제어에 덧붙여, 또는 상기 1차 공기(18)와 2차 공기(25)의 비율은 고정시켜 놓고, 소정 비율비로 제어된 2차 공기(25)를 고저차에 의해 형성된 상단, 중단, 하단의 도입 경로(22, 23, 24)중 어느 하나의 경로로 선택함으로써 신속하고 정밀한 제어를 가능하게 하고 있다.
즉, 도 5에 도시하는 타임 챠트에 의하면, 중단의 댐퍼(23b)를 개방 상태로 하고, 상하의 댐퍼(22b, 24b)를 폐쇄 상태로 하여 중단의 도입 경로(23)로부터 2차 공기를 도입하여 제어하고 있지만, 이 상태에서 상기 온도차[ΔT(T1－T2)]가 상한값을 초과한 경우에는 중단의 댐퍼(23b)를 폐쇄 상태로 하고, 하단의 댐퍼(24b)를 개방 상태로 하여 하단 투입구(24a)로부터 댐퍼(24b)를 거쳐서 2차 공기(25)를 투입하여 다량의 유동 모래(10d)인 상기 유출된 입자가 부유하고 있는 유동 모래층면(12a)의 근방 영역으로부터 상기 유동 모래(10d)를 감아 올려, 프리보드(13)로 동반 수송하고, 잔류량을 증가시켜 프리보드(13)의 현탁 농도를 높여서 과대한 온도 상승에 대처시켜, ΔT(T1－T2)를 상한값 이하로 저감시키고 있다. 그리고 상기 저감후, 중단의 댐퍼(23b)를 개방 상태로 하고, 하단의 댐퍼(24b)를 폐쇄 상태로 하여 원래의 제어 상태로 복귀시킨다.
또한, 상기 온도차[ΔT(T1－T2)]가 하한값을 초과한 경우에는 중단의 댐퍼(23b)를 폐쇄 상태로 하고, 상단의 댐퍼(22b)를 개방 상태로 하여 상단 투입구(22a)로부터 댐퍼(22b)를 거쳐 2차 공기(25)를 투입하여 상기 유동 모래(10d)인 유출 입자의 프리보드(13)로 동반 수송량을 저하시키고, 잔류량의 저하와 프리보드(13)의 현탁 농도를 저하시켜, ΔT(T1－T2)를 하한값 이상으로 상승시키고 있다. 그리고 상기 상승후 중단의 댐퍼(23b)를 개방 상태로 하고, 상단의 댐퍼(22b)를 폐쇄 상태로 하여 원래의 제어 상태로 되돌린다.
또, 도 5에 있어서 1차 공기(18)와 2차 공기(25)의 합은 일정하고, 또한 시일 포트부(15)의 유동화 공기를 일정하게 제어하는 것은 도 8과 마찬가지이다.
또한, 부하 변동이 심해 댐퍼의 개폐가 빈번하게 행하여지는 것을 방지하기 위해서, 소정 시간에 연속적으로 상한값을 초과한 경우에는 도 8의 제어와 조합하여 공기(25)의 투입구와 함께 댐퍼(25b)의 개방도 제어에 의해 2차 공기량도 변경되어도 되고, 또는 상기 댐퍼의 온, 오프 제어에 있어서, 복수단의 투입구중 소요에 따라 동시에 사용할 투입구를 적절히 선택하도록 해도 무방하다.
도 6은, 상기 2차 공기(25)의 도입 경로를 고저차에 의해 상하 2단의 도입 경로(22, 24)로 구성하고, 상황에 따라 적절히 선택 투입의 상황을 도시한 도면이다. 도 6에 있어서, 고저차를 갖는 투입구(22a, 24a)를 스플래쉬 영역(12b)에 형성하고, 프리보드(13) 및 기포 유동 영역(10)의 노내 온도(T1, T2)를 각각 온도 검출기(30a, 30b)에 의해서 검출하여, 제어부(30)에 의해 양자의 온도차(ΔT)를 소정 규제 온도 영역에 유지하기 위해서, 댐퍼(22b, 24b)의 개방도를 완전 폐쇄, 50%, 완전 개방 제어를 하도록 되어 있다.
도 6의 장치에 따른 도 7에 도시하는 타임 차트에 의하면, 상하의 댐퍼(22b, 24b)를 50% 개방 상태로 하여 2개의 도입 경로(22, 24)로부터 2차 공기(25)를 도입하여 제어하고 있는데, 이 상태에서 상기 온도차[ΔT(T1－T2)]가 상한값을 초과한 경우에는 상단의 댐퍼(22b)를 완전 폐쇄 상태, 하단의 댐퍼(24b)를 완전 개방 상태로 하여 하단 투입구(24a)만에 의해 댐퍼(24b)를 거쳐서 2차 공기(25)를 투입하여, ΔT(T1－T2)를 상한값 이하로 저감시킨다. 그리고 상기 저감후 댐퍼(22b,24b)를 50% 개방 상태로 하여 원래의 제어 상태로 되돌린다
또한, 상기 온도차[ΔT(T1－T2)]가 하한값을 초과한 경우에는 하단의 댐퍼(24b)를 완전 폐쇄 상태, 상단의 댐퍼(22b)를 완전 개방 상태로 하여 상단 투입구(22a)로부터만 댐퍼(22b)를 거쳐서 2차 공기(25)를 투입하여 상기 분출 입자의 프리보드(13)로 동반 수송량을 저하시키고, 잔류량의 저하와 프리보드의 현탁 농도를 저하시켜, ΔT(T1－T2)를 하한값 이상으로 상승시키고 있다. 그리고 상기 상승후, 원래의 제어 상태로 복귀시킨다.
제 3 실시예
도 9에 있어서, 참조부호(011)는 유동층 소각로로서, 본 제 3 실시예에서는 다음과 같이 구성되어 있다.
즉, 상기 유동층 소각로(011)는 저부에 배치한 유동 가스 분산기(18c)를 거쳐 1차 공기(18)를, 유동 매체인 규사 등의 유동 모래(10d)를 충전하고, 정지면(12c)을 형성하는 농후층(11)내로 취입하여 그 농후층(11)내를 기포 유동화시켜 유동 모래층면(12a)을 형성함과 동시에, 기포의 파열에 따른 입자의 유출에 의해 그 위에 스플래쉬 영역(12b)을 형성시키는 기포 유동 영역(10)과, 상기 스플래쉬 영역(12b)에 동반 수송용의 2차 공기(19)를 도입시켜, 스플래쉬 영역(12b)으로 유출된 유동 매체의 입자를 상방의 프리보드(13)로 동반 수송시키는 유동 동반 영역(12)으로 구성된다.
또한 상기 유동층 소각로(O11)는, 상기 동반 수송된 유동 매체를 노 밖으로 반송하여 배기 가스(35)로부터 분리 포집하는 사이클론 등의 분리기(14)와, 포집된 유동 매체를 덕트(15c)를 거쳐서 상기 기포 유동 영역(10)의 농후층(11)에 환류시키는 시일 포트부(15)로 이루어지는 외부 순환부(105)와, 상기 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 총량을 규제하는 블로워(17a)와, 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 비율 제어를 하는 제어 시스템(25a)과, 상기 시일 포트부(15)에 유동 공기를 보내는 블로워(17b)와 제어 시스템(25b)으로 이루어지는 가스 공급 시스템(17)으로 구성된다.
또한, 상기 프리보드(13)와 기포 유동 영역(10)에는 각각의 노내 온도를 계측하는 온도계(T1, T2)를 설치하고, 그 검출 온도에 근거하여 가스 공급 시스템(17)의 제어 시스템(25a, 25b)을 제어하도록 되어 있다.
상기 가스 공급 시스템(17)은, 상기한 바와 같이 각각 블로워(17a, 17b)와, 이에 의해 공급된 공기를 제어하는 제어 시스템(25a, 25b)으로 구성된다.
제어 시스템(25a)에 있어서는 블로워(17a)에 의해 송출된 공기를 댐퍼(18b, 19b)의 개방도 조정에 의해 양자의 비율 조정을 가능하게 하고 있다.
또한, 제어 시스템(25b)에 있어서는 블로워(17b)에 의해 송출된 공기를 댐퍼(20b, 21b)의 개방도 조정에 의해 후술하는 제어를 실행하도록 되어 있다.
상기 유동화 공기인 1차 공기(18)와 동반 수송 공기인 2차 공기(19)의 합인 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 총량은 블로워(17a)의 공기 송출량에 의해 규제되고, 그리고 댐퍼(18b)에 의해 비율 제어된 1차 공기(18)는, 투입구(18a)로부터 유동 가스 분산기(18c)를 거쳐서 탑내 하방으로 균일하게 분산 취입이 이루어져, 기포 유동 영역(10)의 농후층(11)에 충전되어 있는 유동 매체인 유동 모래(1Od)를 유동화 개시 속도로써 유동화를 개시시키고, 유동 모래층면(12a)을 갖는 균일 유동층을 형성시킨다. 또한 공탑 속도를 기포 유동화 속도 이상으로 증속시키고, 발생한 기포에 의해 층내를 요란시켜 불균일한 유동 상태로 이행시켜, 기포 유동 영역(10)을 형성하여 상기 모래층면(12a)에 의한 기포의 파열에 따른 입자의 유출을 가능하게 하여, 그 유출에 의해 스플래쉬 영역(12b)을 형성시키고 있다.
이 경우, 상기 가스 공급 시스템(17)의 제어 시스템(25a) 댐퍼(18b)의 개방도 제어에 의해 상기 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 비율비를 증감시켜, 기포 유동 영역(10)의 온도 제어 및 프리보드(13)내를 통과하는 순환 입자그룹의 증감에 따라 상기 프리보드(13)의 현탁 농도의 제어를 가능하게 하고 있다.
상기 비율 제어에 의해 1차 공기(18)의 증감에 대응하여 댐퍼(19b)의 개방도를 통해 감소하거나 증가하는 2차 공기(19)는, 스플래쉬 영역(12b)으로 유출된 유동 매체의 입자를 동반 수송하여, 상기 프리보드(13)에 대한 소요의 현탁 농도를 조정하고 부하의 변동에 대응시킨 후, 상기 입자는 분리기(14)와 시일 포트부(15)등으로 이루어지는 외부 순환부(105)에 의해 저장된다. 저장된 입자는, 덕트(15c)를 거쳐서 상기 기포 유동 영역(10)의 농후층(11)에 적절히 환류시키고, 프리보드(13)내의 연소열도 환류시켜 기포 유동 영역(10)에 있어서의 연소 온도의 저하를 방지하여, 안정 연소를 가능하게 하고 있다.
그리고, 농후층(11)으로 상기 입자를 환류시키는 것에 의해 농후층(11)의 유동 모래(1Od)의 충전량을 증가시킴으로써, 그 충전량의 증가에 의해, 도 10에 도시하는 바와 같이 프리보드(13)내의 연소부에 있어서의 잔류량을 비례 증가시키고, 그 프리보드(13)의 현탁 농도(구체적으로 현탁 밀도)를 1.5㎏/㎥ 이상 1O㎏/㎥ 미만으로 조정 제어 가능하게 하여, 부하의 변동에 따른 국소적 및 시간적인 온도 이상(온도의 이상 상승)을 상기 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 비율 조정에 의한 현탁 농도의 조정에 가함으로써 확실히 흡수할 수 있다.
상기 시일 포트부(15)에 있어서의 압력 제어에 의한 프리보드(13)의 현탁 농도 및 입자 순환량의 조정을 위해, 시일 포트부(15)는 칸막이 벽에 의해 좌우로 2개의 포트 영역으로 나뉘는데, 분리기(14)의 낙하 위치에는 저장 제어용 통풍로(21)로부터의 유동화 공기의 취입에 의해 분리기(14)로 포집한 입자를 저장하는 저장 포트 영역(15a)을 구성하고, 또한 덕트(15)측에는 저장된 입자를 환류 제어용 통풍로(20)로부터의 유동화 공기에 의해 농후층(11)으로 덕트(15c)를 거쳐서 환류시키는 환류 포트 영역(15b)을 구성하고, 각 포트 영역(15a, 15b)의 하부에는 각각 댐퍼(20b, 21b)를 형성하여, 저장 제어용 통풍로(21) 및 환류 제어용 통풍로(20)를 지나서 저장 제어용 공기 및 환류 제어용 공기의 각각이 독립하여 도입 제어되는 구조로 되어 있다.
즉, 환류 포트 영역(15b)에 있어서는, 댐퍼(20b)의 개방도 조정에 의해 제어된 상기 환류 제어용 공기(20)가 하방으로부터 취입되어, 환류 포트 영역(15b)의 유동층의 층팽창을 야기시켜 포트 영역(15b)의 모래층면(22a)에서 모래층면(22b)까지 상승시켜 오버플로우에 의한 입자의 농후층(11)으로의 환류를 가능하게 하고 있다.
상기 환류에 의해 상기한 바와 같이 농후층(11)의 유동 모래(1Od)의 충전량을 증가시키고, 그 결과 연소부의 잔류량을 증가시켜, 프리보드(13)의 현탁 농도를 높여 부하의 급변에 대응할 수 있다.
이러한 구성으로 이루어지는 유동층 소각로(011)의 운전에 있어서는, 사전에 프리보드(13)내에 있어서의 모래(유동 매체)의 잔류량에 따라 현탁 농도(구체적으로 현탁 밀도)를 1.5㎏/㎥ 이상 10㎏/㎥ 미만으로 설정하고, 또한 모래의 도입에 의해 기대되는 배기 가스(배기 가스의 온도는 800℃ 내지 1000℃로 함)의 온도 저하에 의해 입자(유동 모래)(모래의 비열은 0.2 ㎉/㎏℃)의 평균 질량 유속(Gs)을 설정함과 동시에 2차 공기(19)의 투입 높이를 결정한다. 또한, 폐기물의 완전 연소에 필요한 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 총량은 근본적으로 결정되고, 입자 순환량은 현탁 농도에 따라 변화하게 된다.
그리고, 현탁 농도의 상한 및 하한으로부터 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 비율을 예컨대 1:2 내지 2:1과 같이 설정한다.
그리고, 상기 가스 공급 시스템(17)을 거쳐서, 블로워(17a)에 의해 얻어진 공기류를 제어 시스템(25a)의 댐퍼(18b, 19b)를 거쳐서 1차 공기(18)와 2차 공기(19)로 분기함과 동시에, 블로워(17b)에 의한 공기 흐름을 제어 시스템(25b)의 댐퍼(21b, 20b)의 개방도를 조정하여 환류 제어용 공기(20) 및 저장 제어용 공기(21)의 취입량을 제어하도록 되어 있다.
도 11에 도시하는 타임 챠트에 의하면, 상기 프리보드(13)와 기포 유동 영역(10)의 노내 온도(T1, T2)의 온도차(ΔT)가 설정값을 초과한 경우에는, 댐퍼(20b)를 개방 상태로 하여 환류 제어용 공기(20)를 도입하고, 환류 포트 영역(15b)으로부터 모래(입자)를 농후층(11)으로 환류시켜 잔류량을 저하시킴과 동시에, 농후층(11)의 모래의 잔류량을 증가시킨다.
또한, ΔT를 제어 대상으로 하고 있는 것은, 현탁 농도 및 순환량이 적절히 유지되고 있는지의 간단한 기준으로서 사용할 수 있기 때문이며, 현탁 농도 및 순환량은 직접 측정하는 것도 가능하게 한다.
이렇게 하여, 프리보드(13)의 연소열을 기포 유동 영역(10)으로 환류시킴과 동시에, 프리보드(13)의 현탁 농도(구체적으로는 현탁 밀도)를 1.5㎏/㎥ 이상 1O㎏/㎥ 미만으로의 조정도 가능하게 된다.
또, 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 비율 제어에 의한 온도 제어 상황을 도 12에 도시하는 타임 챠트에 근거하여 설명한다.
도 12에 도시하는 타임 챠트에는 프리보드(13)내의 온도(T1)와 기포 유동 영역(10)내의 온도(T2)의 차[ΔT(T1－T2)]가 소정값으로 되도록 한 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 비율 제어의 상황이 나타내져 있다.
또, 본 도면에 있어서, 블로워(17a)의 출력에 의해 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 합은 일정하게 하여, 유동 매체(유동 모래)의 순환량을 일정하게 해 놓는다.
도 12에 도시되어 있는 바와 같이, 노내 온도(T1, T2)의 차[ΔT(T1－T2)]가 설정값보다 높게 된 경우, 제어 시스템(25a)을 작동시켜 1차 공기(18)의 댐퍼(18b)의 개방도를 증가시키고, 또한 2차 공기(19)의 댐퍼(19b)의 개방도를 감소시켜, 1차 공기(18)의 비율을 증가시킴과 동시에 2차 공기(19)의 비율을 저하시켜, 기포 유동 영역(10)내의 온도(T2)의 증가를 도모함과 동시에, 프리보드(13)내의 온도(T1)의 저감을 도모하고 있다.
또한, 이와 반대로 상기 온도(T1)와 온도(T2)의 차[ΔT(T1－T2)]가 설정값보다 낮게 된 경우, 1차 공기(18)의 댐퍼(18b)의 개방도를 저감시키고, 또한 2차 공기(19)의 댐퍼(19b)의 개방도를 증가시켜, 1차 공기(18)의 비율을 감소시킴과 동시에 2차 공기(19)의 비율을 증가시켜, 기포 유동 영역(10)내의 온도(T2)의 저감을 도모함과 동시에, 프리보드(13)내의 온도(T1)의 증가를 도모한다.
그러나, 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 비율 제어는 서로 배반관계인 기포 유동 영역(10)과 프리보드(13)의 잔류량 및 현탁 농도를 제어하고 있지만, 상기 시일 포트부(15)의 환류 제어용 공기(20) 및 저장 제어용 공기(21)의 조정에 의해 프리보드(13)의 잔류량 및 현탁 농도를 폭넓게 제어할 수 있다.
제 4 실시예
도 13에 있어서, 참조부호(011)는 유동층 소각로로서, 본 제 4 실시예에서는 다음과 같이 구성되어 있다.
즉, 상기 유동층 소각로(011)는, 저부에 배치한 유동 가스 분산기(18c)를 거쳐서 1차 공기(18)를, 유동 매체인 규사 등의 유동 모래(10d)가 충전되고 정지면(12c)을 갖는 농후층(11)으로 취입하여 그 농후층(11)내를 기포 유동화시키고, 유동 모래층면(12a)을 형성함과 동시에 기포의 파열에 따른 입자의 유출에 의해, 그 위에 스플래쉬 영역(12b)을 형성시킨 기포 유동 영역(10)과, 상기 스플래쉬 영역(12b)에 동반 수송용의 2차 공기(19)를 도입시켜, 상기 스플래쉬 영역(12b)으로 유출된 유동 매체의 입자를 상방의 프리보드(13)에 동반 수송시키는 유동 동반 영역(12)으로 구성된다.
또한, 상기 유동층 소각로(O11)는 상기 동반 수송한 유동 매체를 노 밖으로 반송하여 배기 가스(35)로부터 분리 포집하는 사이클론 등의 분리기(14)와, 포집한 유동 매체를 상기 기포 유동 영역(10)의 상기 농후층(11)에 덕트(15c)를 거쳐서 환류시키는 시일 포트부(15)로 이루어지는 외부 순환부(105)와, 상기 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 총량을 규제하는 블로워(17a)와, 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 비율 제어를 실행하는 제어 시스템(25a)과, 상기 시일 포트부(15)에 유동 공기를 내보내는 블로워(17b)와, 상기 블로워(17b)로부터의 공기량을 제어하는 제어 시스템(25b)으로 이루어지는 가스 공급 시스템(17)과, 상기 기포 유동 영역(10) 하부의 불연물 및 유동 매체 배출구(62)에 설치한 버퍼 탱크를 포함하는 유동 매체 선택 장치(63)로 이루어지는 내부 순환부로 구성한다.
또한, 상기 프리보드(13)와 기포 유동 영역(10)에는 각각의 노내 온도를 계측하는 온도계(T1, T2)를 설치하고, 가스 공급 시스템(17)의 제어 시스템(17a, 17b) 및 도 14에 도시하는 바와 같이 상기 내부 순환부의 유동 매체의 투입 제어부(30)를 거쳐서 노내 온도의 변동에 대응할 수 있도록 되어 있다.
상기 가스 공급 시스템(17)은, 각각 블로워(17a, 17b)와 그것에 의해 공급된 공기를 제어하는 제어 시스템(25a, 25b)으로 구성된다.
제어 시스템(25a)에 있어서는, 블로워(17a)에 의해 송출된 공기를 댐퍼(18b, 19b)의 개방도 조정에 의해 양자의 비율 조정을 가능하게 하고 있다.
또한, 제어 시스템(25b)에 있어서는, 블로워(17b)로부터 송출된 공기를 댐퍼(20b, 21b)의 개방도 조정에 의해 외부 순환부(105)로부터 기포 유동 영역(10)으로의 입자 환류를 제어하도록 되어 있다.
상기 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 합인 1차 공기와 2차 공기의 총량은 댐퍼(18b, 19b)의 개방도 제어에 의해 폐기물의 성상 및 투입량에 대응하여 근본적으로 결정된다. 그리고 댐퍼(18b)에 의해 비율 제어된 1차 공기(18)는 투입구(18a)로부터 유동 공기 분산기(18c)를 거쳐서 탑내 하방으로 균일하게 분산 취입되어, 기포 유동 영역(10)의 농후층(11)에 충전되어 있는 유동 매체인 유동 모래(10d)를 유동화 개시 속도로 유동화를 개시시켜, 유동 모래층면(12a)을 갖는 균일 유동층을 형성시킨다. 또한 공탑 속도를 기포 유동화 속도 이상으로 증속시켜, 발생한 기포에 의해 층내를 요란시켜 불균일한 유동 상태로 이행시키고, 기포 유동 영역(10)을 형성하여 상기 모래층면(12a)에 의한 기포의 파열에 따른 입자의 유출을 가능하게 하여, 그 유출에 의해 스플래쉬 영역(12b)을 형성시키고 있다.
또한, 상기 가스 공급 시스템(17)의 제어 시스템(25a)의 댐퍼(18b)의 개방도 제어에 의해 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 비율비를 증감시켜, 기포 유동 영역(10)의 온도 제어 및 프리보드(13)내를 통과하는 순환 입자 다발의 증감에 따라 프리보드(13)의 현탁 농도(구체적으로 현탁 밀도)를 1.5㎏/㎥ 이상 10㎏/㎥ 미만으로 제어되도록 하고 있다.
상기 비율 제어에 의해, 1차 공기(18)의 증감에 대응하여 댐퍼(19b)의 개방도에 따라 감소하거나 증가하는 2차 공기는, 스플래쉬 영역(12b)으로 유출된 유동 매체의 입자를 동반 수송하고, 그 입자는 상기 프리보드(13)에 대한 소요 현탁 농도(구체적으로는 현탁 밀도)를 1.5㎏/㎥ 이상 10㎏/㎥ 미만으로 조정하여 부하의 변동에 대응시킨 후, 분리기(14)와 시일 포트부(15)를 구비한 외부 순환부(105)에 의해 저장된다. 저장된 입자는 상기 기포 유동 영역(10)의 농후층(11)으로 환류량 제어부를 거쳐서 적절히 환류된다. 그리고 상기 프리보드(13)내의 연소열도 환류됨으로써, 기포 유동 영역(10)에 있어서의 연소 온도의 저하가 방지되어 안정된 연소가 이루어진다.
상기 유동 매체 선택 장치(63)는, 도 14에 도시하는 바와 같이 기포 유동 영역(10)의 하부 배출구(22)에 설치된, 스크루 컨베이어(screw conveyor)(26)와 체 진동기 등의 모래 분급기(27)와 버퍼 탱크(저장조)(28)와 컨베이어(29)와 투입구(31)와 투입 제어부(30)로 이루어지며, 유동층내에 입자의 내부 순환부를 형성하고 있다.
상기 유동 매체 선택 장치(63)에 있어서, 스크루 컨베이어(26)에 의해 소각재 등의 불연물과 함께 유동 매체를 선택한 후, 진동체 등으로 이루어지는 모래 분급기(27)를 거쳐서 불연물 등을 제거한 유동 매체를 버퍼 탱크(28)에 일시 보류한다.
다음에, 프리보드(13)내의 온도계에 의한 계측 온도(T1)가 기준 설정값을 초과한 경우에는, 도 15에 도시하는 바와 같이 투입 제어부(30)를 거쳐서 컨베이어(29)의 가동 속도를 가감하고, 프리보드(13)에, 버퍼 탱크(28)에 저장해 놓은 유동 매체인 모래(10d)를, 제어부(30)에 의해 설정된 온도 초과분에 비례하는 모래 공급량으로 투입구(31)로부터 공급하도록 되어 있다.
그 결과, 상기 프리보드(13)의 입자의 잔류량은 증가하거나 감소하게 됨과 동시에, 현탁 농도도 증감하게 되어, 프리보드(13)의 상기 과대한 온도 변동에 대응하여, 피소각물의 연소 성상에 기인하는 부하의 변동에 폭넓게 대응 가능하게 된다. 또, 유동 매체의 선택량은, 재 등의 불연물 제거를 위해 항상 가동하는 스크루 컨베이어(26)를 거쳐서 실행되기 때문에 일정하게 된다.
그리고, 상기한 바와 같이 미리 버퍼 탱크(28)에 저장해 놓은 모래(10d)를 노내로 공급하는 것은, 그 공급에 의해 상기 노의 초기 충전량은 공급분만큼 증가시킨 것으로 되어, 제 3 실시예의 도 10에 도시하는 바와 같이, 모래의 순환량을 증가시킨 것으로 되어, 프리보드(13)의 열용량이 증대하여 부하의 대응력을 근본적으로 올리게 된다.
이러한 장치의 운전에 있어서는, 사전에 프리보드내에 있어서의 모래(유동 매체)의 잔류량에 따라 현탁 농도(구체적으로 현탁 밀도)를 1.5㎏/㎥ 이상 1O㎏/㎥ 미만으로 설정하고, 또한 모래의 도입에 의해 기대되는 배기 가스(배기 가스의 온도는 800℃ 내지 1000℃로 함)의 온도 저하로부터 입자(모래)(모래의 비열은 0.2㎉/㎏℃)의 평균 질량 유속(Gs)을 설정함과 동시에, 2차 공기(19)의 투입 높이 및 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 총량을 결정하여 순환량을 설정한다.
그리고, 현탁 농도(구체적으로 현탁 밀도)의 상한 및 하한을 1.5㎏/㎥ 이상 10㎏/㎥ 미만의 범위에 의해 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 비율을 예컨대 1:2 내지 2:1과 같이 설정한다.
또한, 가스 공급 시스템(17)의 블로워(17a)에 의해 얻어진 공기류를 제어 시스템(25a)의 댐퍼(18, 19b)를 거쳐서 1차 공기(18)와 2차 공기(19)로 분기함과 동시에, 블로워(17b)에 의한 공기류를 제어 시스템(25b)을 거쳐서 외부 순환부(105)로 보내어, 유동 매체를 기포 유동 영역(10)으로 환류한다.
다음에, 상기 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 비율 제어에 의한 온도 제어 상황을 상기 실시예의 도 12에 도시하는 타임 챠트를 이용하여 설명한다.
또, 동일 도면에 있어서, 블로워(17a)의 출력에 의해 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 합이 일정하게 하여 유동 매체(유동 모래)의 순환량을 일정하게 해 놓고, 그리고 노내 온도(T1, T2)의 차[ΔT(T1－T2)]가 설정값보다 높게 되면, 제어 시스템(25a)을 작동시켜 1차 공기(18)의 댐퍼(18b) 개방도를 증가시키고, 또한 2차 공기(19)의 댐퍼(19b) 개방도를 감소시켜, 1차 공기(18)의 비율을 증가시킴과 동시에 2차 공기(19)의 비율을 저하시켜, 기포 유동 영역(10)내의 온도(T2)의 증가를 도모함과 동시에, 프리보드(13)내의 온도(T1)의 저감을 도모하고 있다.
또한, 이와 반대로 상기 온도(T1)와 온도(T2)의 차[ΔT(T1－T2)]가 설정값보다 낮아지면, 1차 공기(18)의 댐퍼(18b)의 개방도를 저감시키고, 또한 2차 공기(19)의 댐퍼(19b)의 개방도를 증가시켜, 1차 공기(18)의 비율을 감소시킴과 동시에 2차 공기(19)의 비율을 증가시켜, 기포 유동 영역(10)내의 온도(T2)의 저감을 도모함과 동시에, 프리보드(13)내의 온도(T1)의 증가를 도모한다.
그러나, 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 비율 제어는 서로 배반관계인 기포 유동 영역(10)과 프리보드(13)의 잔류량 및 현탁 농도의 제어를 하고 있기 때문에, 그 제어 범위에 한도가 있지만, 상기 선택한 유동 매체의 버퍼 탱크(28)로부터 프리보드(13)로의 적량 공급은 상기 프리보드(13)의 과도한 온도 상승에 대응하여 필요 입자량을 공급하여 현탁 농도를 높이도록 해 놓았기 때문에, 부하의 성상 변화에 근거하는 급격한 온도 상승에도 폭넓게 대응할 수 있다.
제 5 실시예
도 16 및 도 17에 있어서, 참조부호(011)는 유동층 소각로이며, 본 제 5 실시예에서는 다음과 같이 구성된다.
즉, 상기 유동층 소각로(011)는, 저부에 배치한 유동 가스 분산기(18c)를 거쳐서 1차 공기(18)를, 유동 매체인 규사 등의 유동 모래(10d)가 충전되고 정지면(12c)을 갖는 농후층(11)으로 취입하여 상기 농후층(11)내의 유동 매체를 기포 유동화시켜, 농후층(11)상에 유동 모래층면(12a)을 갖는 버블링 영역(12e)을 형성시킴과 동시에, 상기 유동 모래층면(12a)에 의한 기포(10a)의 파열에 따른 입자의 유출에 의해 형성된 스플래쉬 영역(12b)과 상기 농후층(11) 및 버블링 영역(12e)에 의해 형성시킨 기포 유동 영역(10)과,
상기 스플래쉬 영역(12b)에 동반 수송용 2차 공기(19)를 도입시키고, 그 스플래쉬 영역(12b)으로 유출된 유동 매체의 입자를 상방의 프리보드(13)에 동반 수송시키는 유동 동반 영역(12)을 구비하여 이루어진다.
또한, 상기 유동층 소각로(011)는, 상기 동반 수송한 유동 매체를 노 밖으로 반송하여 배기 가스(35)로부터 분리 포집하는 사이클론 등의 분리기(14) 및 포집된 유동 매체를 덕트(15c)를 거쳐서 상기 기포 유동 영역(10)의 상기 농후층(11)으로 환류시키는 시일 포트부(15)를 구비한 외부 순환부(105)와,
블로워(17a), 및 상기 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 총량 규제 및 비율 제어하는 댐퍼(18b, 19b)를 구비한 제어 시스템(25a), 및 상기 시일 포트부(15)에 유동 공기를 보내는 블로워(17b) 및 제어 시스템(25b)을 구비한 가스 공급 시스템(17)을 구비하고,
그리고, 도 17에 도시하는 바와 같이, 상기 기포 유동 영역(10)의 기부를 형성하는 농후층(11)에 폐기물 투입구(16a)를 설치하여 이루어진다.
또한, 프리보드(13) 및 기포 유동 영역(10)에는, 각각의 노내 온도를 계측하는 온도계(T1, T2)를 설치하고, 가스 공급 시스템(17)의 제어 시스템(25a)을 거쳐서 노내 온도의 변동에 대응하여 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 비율 제어를 실행하고 있다.
제어 시스템(25a)에 있어서는, 블로워(17a)에 의해 송출된 공기를 댐퍼(18b, 19b)의 개방도 조정에 의해 총량 규제와 양자의 비율 조정을 하고 있다.
또한, 제어 시스템(25b)에 있어서는 블로워(17b)에 의해 송출된 공기를 댐퍼(20b, 21b)를 거쳐서 유동용 공기를 내보내어, 외부 순환부(105)로부터 기포 유동 영역(10)으로 환류시키고 있다.
상기 댐퍼(18b)에 의해 비율 제어된 1차 공기(18)는, 투입구(18a)로부터 유동 공기 분산기(18c)를 거쳐서 노내 하부에 균일하게 분산 취입이 이루어지고, 기포 유동 영역(10)의 농후층(11)에 충전되어 있는 유동 매체인 유동 모래(1Od)를, 유동화 개시 속도로써 유동화를 개시시켜, 유동 모래층면(12a)을 갖는 균일 유동층을 형성시킨다. 또한 공탑 속도를 기포 유동화 속도 이상으로 증속시켜, 발생한 기포(1Oa)에 의해 층내를 요란시킨다. 그리고, 상기 균일 유동층은 버블링 영역(12e)을 형성하여 불균일한 유동 상태로 이행하게 되고, 기포 유동 영역(10)을 형성하여 상기 모래층면(12a)에 의한 기포(10a)의 파열에 따른 입자의 유출을 가능하게 하고, 상기 유출에 의해 스플래쉬 영역(12b)을 형성한다.
또한, 상기 가스 공급 시스템(17)의 제어 시스템(25a)의 댐퍼(18b)의 개방도 제어에 의해 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 비율비를 증감시키고, 기포 유동 영역(10)의 온도 제어 및 프리보드(13)내를 통과하는 순환 입자 다발의 증감에 따라 프리보드(13)의 현탁 농도(구체적으로 현탁 밀도)를 1.5㎏/㎥ 이상 10㎏/㎥ 미만으로 조정되도록 제어를 행한다.
상기 비율 제어에 의해 1차 공기(18)의 증감에 대응하여, 댐퍼(19b)의 개방도에 따라 감소하거나 증가되는 2차 공기(19)는, 스플래쉬 영역(12b)으로 유출된 유동 매체의 입자를 동반 수송한다. 그리고, 상기 프리보드(13)에 대한 소요의 현탁 농도(구체적으로 현탁 밀도)를 1.5㎏/㎥ 이상 10㎏/㎥ 미만으로 제어되도록 조정하여 부하의 변동에 대응시킨 후, 상기 입자는 분리기(14)와 시일 포트부(15)로 이루어지는 외부 순환부(105)에 의해 시일 포트부(15)의 저장부에 저장된다. 저장된 입자는, 상기 기포 유동 영역(10)의 농후층(11)으로 유동 공기를 거쳐서 환류한다. 그리고, 프리보드(13)내의 연소열도 환류시키고, 기포 유동 영역(10)에 있어서의 연소 온도의 저하를 방지하여, 안정된 연소를 가능하게 하고 있다.
상기 폐기물 투입구(16a)는, 도 17의 상세한 도면에 도시하는 바와 같이 기포 유동 영역(10)의 하부를 형성하는 농후층(11)의 상부에 설치되어, 1차 공기(18)의 도입에 의해 농후층(11)내에 충전된 유동 매체인 모래(1Od)가 유동을 개시하도록 되어 있다. 그 다음에, 1차 공기(18)의 더 높은 증속에 의해 기포 유동화 개시 속도 이상으로 되면 상기 유동화를 개시한 유동 모래(1Od)중에 다수의 기포(1Oa)가 발생해서, 버블링 영역(12e)을 형성하여, 비등 상태를 보이게 된다.
따라서, 본 발명에서는 폐기물 투입구(16a)를 상기 농후층(11)의 상부와 버블링 영역(12e)의 경계 근방에 설치하고, 농후층(11)을 포함하는 기포 유동 영역(10)의 심부에서의 연소를 실행하도록 하여, 안정된 연소를 가능하게 하고 있다.
즉, 활발하게 유동화를 실행하고 있는 고온 모래층내로 투입된 폐기물은 순간적 수분의 증발에 의해 폭발적인 힘을 받아 분해 분쇄된 후, 상부의 버블링 영역(12e) 전반에 구석구석까지 분산된다. 이 때문에, 기포 유동 영역(10) 하부의 농후층(11) 영역도 연소에 효율적으로 이용되기 때문에, 허용 부하의 최대화가 도모된다.
또한, 폐기물이 기포 유동 영역(10)의 비교적 심부[농후층(11) 영역]에서 공급되기 때문에, 휘발분이 프리보드(13)로 빠져나가는 비율이 작고, 열용량이 큰 모래층에서 그 대부분이 연소되기 때문에, 부하 변동의 흡수가 가능하며, 나아가서는 노내 온도를 안정화시켜 안정 운전이 가능해진다.
또한, 상기한 바와 같이, 고온 고압으로 유동중의 유동 모래(1Od)내로 투입된 폐기물은 순간적 수분의 증발에 의해 큰 파쇄력을 받아, 재분이 융착한 덩어리 형상물의 생성이 저지되어, 유동성의 저하를 방지할 수 있다.
상기한 기능을 충분히 발휘시키는 폐기물 투입구(16a)의 투입 위치(H2)는, 유동 상태의 유동 모래층면(12a)으로부터 그 전체 높이(H1)의 1/3 이상의 깊이로 설정하는 것이 바람직하고, 또한 보조연소 버너(64)의 위치나 외부 순환부로부터의 덕트(15c)를 통한 유동 매체의 환류 투입 위치도 상기 폐기물 투입구(16a)의 위치보다 하부에 설치하여, 폐기물의 투입에 의한 모래층의 온도 저하를 방지한다.
이러한 장치의 운전에 있어서는, 사전에 프리보드내에 있어서의 모래(유동 매체)의 잔류량에 따라 현탁 농도(구체적으로 현탁 밀도)를 1.5㎏/㎥ 이상 1O㎏/㎥ 미만으로 되도록 설정하고, 또한 모래의 도입에 의해 기대되는 배기 가스(배기 가스의 온도는 800℃ 내지 1000℃로 함)의 온도 저하에 의해 입자(모래)(모래의 비열은 0.2㎉/㎏℃)의 평균 질량 유속(Gs)을 설정함과 동시에 2차 공기(19)의 투입 높이 및 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 총량을 결정하여 순환량을 설정한다.
그리고, 현탁 농도(구체적으로 현탁 밀도)의 상한 및 하한이 1.5㎏/㎥ 이상 10㎏/㎥ 미만으로 되도록 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 비율을 예컨대 1:2 내지 2:1과 같이 설정한다.
그리고, 블로워(17a)에 의해 얻어진 공기류를 제어 시스템(25a)의 댐퍼(18b, 19b)를 거쳐서 1차 공기(18)와 2차 공기(19)로 분기함과 동시에, 블로워(17b)에 의한 공기류를 환류 유동 공기의 제어 시스템(25b)을 거쳐서 외부 순환부(105)로 내보내고, 시일 포트부(15)로부터 유동 매체의 기포 유동 영역(10)[농후층(11) 영역]으로의 환류를 실행한다.
다음에, 상기 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 비율 제어에 의한 온도 제어 상황을 제 3 실시예의 도 12에 도시하는 타임 차트를 이용하여 설명한다.
또, 본 실시예에 있어서도 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 합은 일정하게 하고, 또한 유동 매체(유동 모래)의 순환량을 일정하게 하고 있다.
도 12에서 보는 바와 같이, 노내 온도(T1, T2)의 차[ΔT(T1－T2)]가 설정값보다 높아지면, 제어 시스템(25a)을 작동시켜, 1차 공기(18)의 댐퍼(18b)의 개방도를 증가시키고, 또한 2차 공기(19)의 댐퍼(19b)의 개방도를 감소시켜, 1차 공기(18)의 비율을 증가시킴과 동시에 2차 공기(19)의 비율을 저하시켜, 기포 유동 영역(10)내의 온도(T2)를 증가함과 동시에, 프리보드(13)내의 온도(T1)를 저감하고 있다.
또한, 이와 반대로 상기 온도(T1)와 온도(T2)의 차[ΔT(T1－T2)]가 설정값보다 낮아지면 1차 공기(18)의 댐퍼(18b)의 개방도를 감소시키고, 또한 2차 공기의 댐퍼(19b)의 개방도를 증가시켜, 1차 공기(18)의 비율을 감소시킴과 동시에 2차 공기(19)의 비율을 증가시켜, 기포 유동 영역(10)내의 온도(T2)를 저감시킴과 동시에, 프리보드(13)내의 온도(T1)를 증가시킨다.
그러나 1차 공기(18)와 2차 공기(19)의 비율 제어는 서로 배반관계인 기포 유동 영역(10)과 프리보드(13)의 잔류량 및 현탁 농도의 제어를 실행하고 있어서, 그 제어 범위에 한도가 있지만, 기포 유동 영역(10)의 심부(농후층 영역)에 형성해 놓은 폐기물 투입구(16a)로부터 투입된 폐기물은 열용량이 큰 모래층을 포함하는 유동층 전체 영역에서의 연소를 가능하게 했기 때문에, 부하의 성상 변화에 근거하는 급격한 온도 상승에도 폭넓게 대응할 수 있다.
발명의 효과
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 유동층 하방으로부터의 유동화용의 1차 공기의 취입에 의해 스플래쉬 영역으로 유동 매체를 불어올리고, 불어 올려진 유동 매체를 스플래쉬 영역에 도입한 2차 공기에 의해 프리보드 영역으로 동반 수송하도록 하였기 때문에, 프리보드 영역내에는 항상 순환하는 유동 매체가 체재하게 되어, 열용량이 큰 유동 매체가 프리보드의 온도 변동을 흡수하여 안정된 운전을 가능하게 할 수 있다.
또한, 상기 2차 공기에 의해 프리보드 영역내에서의 연소열을 흡수한 고온의 유동 매체는 외부의 환류부를 거쳐서 기포 유동 영역의 농후층인 댄스 베드로 환류시키도록 되어 있기 때문에, 상기 댄스 베드의 모래층 온도의 적정 유지, 나아가서는 유동용 공기의 낭비의 배제로 이어지는 노바닥 수분 부하의 상한을 올리고, 모래층 온도 유지용의 낭비 연료의 삭감 등을 가능하게 하여, 배기 가스의 저감과 배기 가스 온도의 적정화, 및 연비의 개선을 가능하게 한 소각로를 제공할 수 있다.
또한, 상기 일정량의 1차 공기와 2차 공기의 공급 비율비를 조정함으로써, 2차 공기의 투입 위치보다 상부의 유동 매체의 잔류량을 제어하여, 프리보드의 현탁 농도를 조정하고, 프리보드의 열용량을 수시 제어하여 부하의 변동에 대응시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 유동화 가스의 1차 공기의 증감에 따라 기포 유동 영역의 층팽창에 의한 유동층면의 높이 및 유출 높이를 포함하는 스플래쉬 영역의 높이[도 1의 12g(TDH)]를 변화시켜, 스플래쉬 영역에 있는 2차 공기 투입 위치보다 상방의 2차 공기에 동반하는 유동 매체의 잔류량을 증감시킴으로써, 프리보드 영역의 현탁 농도(구체적으로 현탁 밀도)를 1.5㎏/㎥ 이상 1O㎏/㎥ 미만으로 조정되도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 기포 유동 영역의 유동 모래층면 상부의 불연속 공간인 스플래쉬 영역에 2차 공기를 투입하고 있기 때문에, 1차 공기와 2차 공기의 총량에 의한 규제에 의해, 폐기물의 성상 및 투입량에 따라 소정량의 유동 매체를 프리보드 영역을 경유하여 저온의 기포 유동 영역으로 환류시킬 수 있어, 연료를 낭비하는 것을 방지하고, 배기 가스 온도의 적정화를 도모할 수 있다.
또한, 1차 공기와 2차 공기의 공급 비율을, 비율 제어부를 거쳐서 실행함으로써, 부하의 변동에 대응하여 프리보드 영역 및 기포 유동 영역의 열용량 제어가 가능하게 된다.
또한, 청구항 3, 4, 5, 17, 18, 19 및 20의 발명에 의하면, 상기 일정량의 1차 공기와 2차 공기의 공급 비율을 조정하고, 2차 공기의 투입 위치보다 상부의 유동 매체의 잔류량을 제어하여, 프리보드 영역의 현탁 농도를 조정하고, 상기 프리보드 영역의 열용량을 수시 제어하여 부하의 변동에 대응시킬 수 있음과 동시에, 1차 공기가 동반하는 입자 밀도에 대해서는, 2차 공기의 고저차를 갖는 투입 위치에 의해서 프리보드 영역의 현탁 농도를 변화시킬 수 있고, 2차 공기의 투입 위치가 유동층의 모래층면에 근접할수록 프리보드의 현탁 농도를 크게 변환시킬 수 있다.
또한, 청구항 6 및 7의 발명에 의하면, 프리보드 영역을 거쳐서 동반 수송된 유동 매체를 시일 포트에 의해 저장하고, 환류 포트 영역으로의 환류 제어용 공기의 취입 제어를 실행함으로써, 유동 매체를 기포 유동 영역의 농후층으로 환류시키기 때문에, 상기 프리보드 영역내의 연소열의 농후층으로의 환류와 동시에, 유동 매체의 충전량의 증가에 의해 프리보드 영역의 현탁 농도의 조정이 가능하게 되어, 부하 변동에 따른 프리보드 영역의 국소적 및 시간적인 온도 이상을 보다 확실하게 대응 흡수할 수 있다.
또한, 청구항 8, 9, 10 및 11의 발명에 의하면, 유동층 하부의 배출구로부터 동반 배출되는 유동 매체를 버퍼 탱크에 저장하고, 부하의 상황에 따라 노내로 순환부를 형성함으로써 공급하여, 프리보드 영역의 현탁 농도 조정을 가능하게 한 것으로, 상기 프리보드 영역내의 연소 상황에 따라 적절히 소요량의 유동 매체를 노내의 연소부(프리보드 영역)에 투입하여, 프리보드 영역내의 잔류량을 증감시켜, 현탁 농도를 조정함으로써, 부하의 변동에 폭넓게 대응할 수 있다.
또한 청구항 12 및 13의 발명에 의하면, 투입 폐기물의 수분의 순간적 증발에 의한 분해 분쇄성이 향상되고, 재가 융착된 덩어리 형상물의 발생을 방지하며, 파쇄된 폐기물을 구석구석까지 농후층을 포함하는 버블링 영역으로 분산시킬 수 있어, 기포 유동 영역 심부에서의 완전 연소가 가능하게 된다.

Claims (20)

  1. 유동층 하방으로부터의 유동화용 1차 공기를 취입하면서 유동 매체의 기포 유동화를 실행하는 기포 유동 영역의 유동 모래층면의 기포의 파열에 따라 유동 매체의 입자가 불어 올려지는 스플래쉬 영역(splash area)과, 상기 스플래쉬 영역의 상방에 위치하는 프리보드 영역(free board area)을 포함하는 유동층 소각로(fluidized-bed incinerator)에 있어서,
    상기 스플래쉬 영역에 도입된 2차 공기에 상기 입자를 동반하여 상기 프리보드 영역으로 반송하는 유동 동반 영역과,
    상기 프리보드 영역내를 경유한 가스 및 상기 유동 매체를 포함하는 유동체로부터 상기 입자를 분리하여 상기 기포 유동 영역으로 환류시키는 환류부와,
    상기 1차 공기와 2차 공기의 공급 비율을 상기 프리보드 영역과 기포 유동 영역의 온도차에 근거하여 조정하는 비율 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    유동층 소각로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비율 제어부가 상기 1차 공기의 상기 유동층내로의 공급로를 개폐하는 제 1 댐퍼와, 상기 2차 공기의 상기 스플래쉬 영역으로의 공급로를 개폐하는 제 2 댐퍼를 포함하고, 상기 양 댐퍼의 개방도 비율을 조정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는
    유동층 소각로.
  3. 유동층 하방으로부터의 유동화용 1차 공기를 취입하면서 유동 매체의 기포 유동화를 실행하는 기포 유동 영역의 유동 모래층면의 기포의 파열에 따라 유동 매체의 입자가 불어 올려지는 스플래쉬 영역과, 상기 스플래쉬 영역의 상방에 위치하는 프리보드 영역을 포함하는 유동층 소각로에 있어서,
    상기 스플래쉬 영역에 도입된 2차 공기에 상기 입자를 동반하고, 상기 프리보드 영역으로 반송하는 유동 동반 영역을 포함하고,
    상기 스플래쉬 영역에 2차 공기를 공급하는 2차 공기 공급부를 노의 높이 방향에 복수단 설치하고, 상기 복수단의 2차 공기 공급부의 개폐를 제어하는 2차 공기 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는
    유동층 소각로.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 프리보드 영역내를 경유한 가스와 상기 유동 매체를 포함하는 유동체로부터 상기 입자를 분리하여 상기 기포 유동 영역으로 환류시키는 환류부와,
    상기 1차 공기와 2차 공기의 공급 비율을 상기 프리보드 영역과 기포 유동 영역의 온도차에 근거하여 조정하는 비율 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    유동층 소각로.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 2차 공기 제어 수단이 상기 프리보드 영역과 기포 유동 영역의 온도차에 근거하여 상기 복수단의 2차 공기 공급부의 개방도를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는
    유동층 소각로.
  6. 유동층 하방으로부터의 유동화용 1차 공기를 취입하면서 유동 매체의 기포 유동화를 실행하는 기포 유동 영역의 유동 모래층면의 기포의 파열에 따라 유동 매체의 입자가 불어 올려지는 스플래쉬 영역과,
    상기 스플래쉬 영역의 상방에 위치하는 프리보드 영역과,
    상기 스플래쉬 영역에 도입된 2차 공기에 상기 입자를 동반하여 상기 프리보드 영역으로 반송하는 유동 동반 영역과,
    상기 프리보드 영역내를 지난 가스 및 상기 유동 매체를 포함하는 유동체로부터 상기 입자를 분리 수단에 의해 분리하여 상기 기포 유동 영역으로 환류시키는 환류부를 포함하는 유동층 소각로에 있어서,
    상기 환류부의 상기 분리 수단의 하방에 상기 분리 수단에 의해 포집된 입자를 1차 저장하고 덕트를 거쳐서 상기 기포 유동 영역으로 환류시키는 시일 포트를 설치하고,
    상기 시일 포트가, 하방으로부터 취입된 저장 제어용 공기에 의해 상기 분리 수단에 의해 포집된 입자를 저장하는 저장 포트 영역과, 상기 저장 포트 영역을 경유하여 하방으로부터 취입된 환류 제어용 공기에 의해 상기 입자를 덕트측으로 환류시키는 환류 포트 영역을 포함하며,
    상기 환류 포트 영역 하부로부터의 환류 제어용 공기의 취입량을 제어함으로써, 상기 기포 유동 영역으로의 유동 매체의 환류 제어를 실행하도록 한 것을 특징으로 하는
    유동층 소각로.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 1차 공기와 2차 공기의 공급 비율을 상기 프리보드 영역과 기포 유동 영역의 온도차에 근거하여 조정하는 비율 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    유동층 소각로.
  8. 유동층 하방으로부터의 유동화용 1차 공기를 취입하면서 유동 매체의 기포 유동화를 실행하는 기포 유동 영역의 유동 모래층면의 기포의 파열에 따라 유동 매체의 입자가 불어 올려지는 스플래쉬 영역과, 상기 스플래쉬 영역의 상방에 위치하는 프리보드 영역을 포함한 유동층 노로 이루어지며,
    상기 스플래쉬 영역에 2차 공기를 도입하여, 상기 2차 공기에 의해 상기 불어 올린 입자를 프리보드를 거쳐서 노 밖으로 동반 수송하고, 동반 수송된 입자를 외부 순환부를 거쳐서 상기 기포 유동 영역으로 환류시키는 유동층 소각로에 있어서,
    상기 유동층 하부의 불연물 배출구로부터 동반 배출되는 유동 매체를 저장하는 버퍼 탱크를 설치하고,
    상기 유동층 노내의 부하 상황에 따라서, 상기 버퍼 탱크에 저장한 유동 매체를 노내에 공급함과 동시에, 상기 공급량의 제어를 프리보드내의 검지 온도에 근거하여 실행하는 것을 특징으로 하는
    유동층 소각로.
  9. 유동층 하방으로부터의 유동화용 1차 공기를 취입하면서 유동 매체의 기포 유동화를 실행하는 기포 유동 영역의 유동 모래층면의 기포의 파열에 따라 유동 매체의 입자가 불어 올려지는 스플래쉬 영역과, 상기 스플래쉬 영역의 상방에 위치하는 프리보드 영역을 포함한 유동층 노로 이루어지며,
    상기 스플래쉬 영역에 2차 공기를 도입하여, 상기 2차 공기에 의해 상기 불어 올린 입자를 프리보드를 거쳐서 노 밖으로 동반 수송하고, 동반 수송한 입자를 외부 순환부를 거쳐서 상기 기포 유동 영역으로 환류시키는 유동층 소각로에 있어서,
    상기 유동층 하부의 불연물 배출구로부터 동반 배출되는 유동 매체를 저장하는 버퍼 탱크와, 상기 1차 공기와 2차 공기의 비율비를 제어하는 제어 수단을 설치하고,
    상기 유동층 노내의 부하 상황에 따라서, 상기 1차 공기와 2차 공기의 비율비와, 상기 버퍼 탱크에 저장한 유동 매체의 노내로의 공급량을 각각 제어하는 것을 특징으로 하는
    유동층 소각로.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 노내의 소정 영역의 검지 온도에 근거하여, 상기 버퍼 탱크에 의해 노내로의 유동 매체의 공급량을 제어하고, 상기 제어 수단에 의한 1차 공기와 2차 공기의 비율 제어는 프리보드내의 온도와 기포 유동 영역내의 온도차에 근거하여 제어되는 것을 특징으로 하는
    유동층 소각로.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어 수단에 의한 비율비가 1차 공기와 2차 공기의 합이 일정하게 되도록 제어되는 것을 특징으로 하는
    유동층 소각로.
  12. 유동층 하방으로부터의 유동화용 1차 공기를 취입하면서 유동 매체의 기포 유동화를 실행하는 기포 유동 영역이 농후층 영역과, 그 상부에서 비등 형상의 모래층면을 갖는 버블링 영역에 의해 구성됨과 동시에, 상기 기포 유동 영역의 유동 모래층면의 기포의 파열에 따라 유동 매체의 입자가 불어 올려지는 스플래쉬 영역과, 상기 스플래쉬 영역의 상방에 위치하는 프리보드 영역과,
    상기 스플래쉬 영역에 도입된 2차 공기에 상기 입자를 동반하여, 상기 프리보드 영역으로 반송하는 유동 동반 영역과,
    상기 프리보드 영역내를 지난 가스 및 상기 유동 매체를 포함하는 유동체로부터 상기 입자를 분리하여 상기 농후층 영역으로 환류시키는 환류부를 포함한 유동층 소각로에 있어서,
    상기 농후층 영역에 연소 대상의 폐기물을 투입하는 폐기물 투입구를 형성하여, 상기 농후층 및 버블링 영역을 포함하는 유동층에서의 연소를 가능하게 한 것을 특징으로 하는
    유동층 소각로.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 폐기물 투입구와 동일한 레벨 위치 또는 그보다 하방 위치에, 상기 환류부로부터의 환류 유동 매체의 투입구와 보조연소 버너 장착부를 설치한 것을 특징으로 하는
    유동층 소각로.
  14. 유동층 소각로의 운전 방법에 있어서,
    유동층 하방으로부터의 유동화용 1차 공기를 취입하면서 유동 매체의 기포 유동화를 함과 동시에, 상기 기포 유동 영역의 유동 모래층면의 기포의 파열에 따라 입자가 불어 올려지는 스플래쉬 영역에 2차 공기를 도입시키고, 상기 2차 공기에 의해 스플래쉬 영역으로 유출된 유동 매체를 그 상방의 프리보드를 거쳐서 노 밖으로 동반 수송함과 동시에, 상기 입자를 외부 환류부를 거쳐서 상기 기포 유동 영역으로 환류시키고, 또한 상기 1차 공기와 2차 공기의 비율 조정에 의해 상기 프리보드의 열용량의 조정과 모래층 온도의 일정 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는
    유동층 소각로의 운전 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 1차 공기와 2차 공기의 비율 조정에 의해 프리보드의 현탁 농도 및 입자 순환량을 조정하는 것을 특징으로 하는
    유동층 소각로의 운전 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 1차 공기와 2차 공기의 비율 조정에 의해 프리보드의 현탁 농도(현탁 밀도)가 1.5㎏/㎥ 이상 10㎏/㎥ 미만으로 조정되는 것을 특징으로 하는
    유동층 소각로의 운전 방법.
  17. 유동층 소각로의 운전 방법에 있어서,
    유동층 하방으로부터의 유동화용 1차 공기를 취입하면서 유동 매체의 기포 유동화를 함과 동시에, 상기 기포 유동 영역의 유동 모래층면의 기포의 파열에 따라 유동 매체가 불어 올려지는 스플래쉬 영역에, 고저차를 갖는 복수단의 2차 공기 도입 수단을 설치하고, 상기 복수단의 2차 공기 도입 수단으로부터 선택 또는 비율비를 제어하여 병렬적으로 2차 공기를 도입시키고, 상기 2차 공기에 의해 스플래쉬 영역으로 유출된 유동 매체를 그 상방의 프리보드를 거쳐서 노 밖으로 동반 수송함과 동시에, 상기 2차 공기는 투입 위치의 고저차의 선택에 의해 그 투입 위치보다 상부의 프리보드의 현탁 농도를 조정하는 것을 특징으로 하는
    유동층 소각로의 운전 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 노 밖으로 동반 수송된 유동 매체는 외부 환류부를 거쳐서 상기 기포 유동 영역으로 환류시키는 것을 특징으로 하는
    유동층 소각로의 운전 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 1차 공기와 2차 공기의 비율 조정에 의해 프리보드의 현탁 농도 및 입자 순환량을 조정하는 것을 특징으로 하는
    유동층 소각로의 운전 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 1차 공기와 2차 공기의 비율 조정에 의해 프리보드의 현탁 농도(현탁 밀도)가 1.5㎏/㎥ 이상 10㎏/㎥ 미만으로 조정되는 것을 특징으로 하는
    유동층 소각로의 운전 방법.
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