JPH01203815A - 高水分含有廃棄物等の燃焼方法および装置 - 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、例えば、コーヒー粕、みかん粕。

ビール粕、茶粕、汚泥などの高水分含有廃棄物等を燃焼
する方法および装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、高水分含有廃棄物を、流動媒体を有する燃焼
ベッドと燃焼空間を利用して１段の流動床で１００％燃
焼しようとすることは知られていた。

ｃ本発明が解決しようとする課題］ 従来公知の１段の流動床ボイラで高水分含有廃棄物を燃
焼ベッドで１００％燃やせば、高水分含有廃棄物は自分
の燃焼熱で乾燥し、かつ、流動床を例えば約８００℃以
上の所定の高温に維持することはできる。

しかし、１段の流動床で高水分含有廃棄物を１００％燃
やそうとすると、この廃棄物を燃焼ベッドに充分に長く
滞留させる必要があるので、燃焼後の廃ガスの流速を非
常に遅くする必要があり、そのためには、流動床の面積
を非常に太きくする必要があり、装置自体が極めて大き
くなる欠点があった。

なお、流動床の面積を小さくするために燃焼後の廃ガス
の流速を早くし、高水分含有廃棄物を燃焼ベッドで例え
ば約７０％だけ燃焼させようとすると、流動床の温度は
例えば６００℃に落ちる。

そうなると、高水分含有廃棄物を燃焼させるには温度が
不足し、燃焼を維持できなくなる。そして、流動床の温
度がますます低下し、やがて燃焼が完全に失速した状態
になる。

また、１段の流動床の燃焼ベッドで高水分含有廃棄物を
例えば約７０％だけ燃焼すれば、燃焼ベッドの上方の燃
焼室で約１５％燃焼したとしても、約１５分の未燃灰分
が発生することにもなり、未燃灰分の処理が面倒である
。

［課題を解決するための手段］ 本発明においては、このような従来の欠点をなくすため
に、高水分含有廃棄物等を燃焼させる際に、流動媒体を
有する下段の１次流動床において。

高水分含有廃棄物等を助燃バーナと高水分含有廃棄物等
自体の燃焼熱の作用で乾燥と同時に所望の割合だけ燃焼
させ、然る後、乾燥させた残りの廃棄物を上段の２次流
動床において完全燃焼ないしはほぼ完全燃焼させるよう
にした。また、流動媒体を有する上段の２次流動床にお
いて伝熱チューブを用いて熱回収するようにした。そし
て、そのための装置としては、流動媒体を有する１次燃
焼ベッドと１次燃焼空間からなり、かつ、高水分含有廃
棄物投入口を有する下段の１次流動床を備え、流動媒体
を有する２次燃焼ベッドと２次燃焼空間からなる上段の
２次流動床を備え、下段の１次流動床の下側に助燃用バ
ーナと燃焼用空気導入口を備えた空気室を設けた。また
、上段の２次流動床に伝熱チューブを設け、廃ガス排出
口を設けた構造とした。

［作用］ 下段の１次流動床内において砂などの流動媒体を下から
供給する空気によって流動化させ、この流動媒体の中に
高水分含有廃棄物等を供給し、かつ、下段の１次流動床
の下側から助燃用バーナによる補助燃焼源と燃焼用兼流
動化用の空気を供給して、１次燃焼ベッドで高水分含有
廃棄物を例えば８００〜９００℃で１例えば乾燥と同時
に約７０％燃焼させて乾燥させ、然る後、３０％程度の
未燃分の廃棄物を、１次流動床のすぐ上にある上段の２
次流動床で砂などの流動媒体とともに流動させながら残
りの燃焼をさせ、ここで完全燃焼させるか、はとんど１
００％近い燃焼をさせる。

ここでは、はとんど未燃灰分が発生しないので、廃ガス
のみを排出させる。

なお、上段の２次流動床の２次燃焼ベッドや２次燃焼室
内に多数本の伝熱チューブを配しておけば、ここで排熱
を回収し、熱を有効に利用することができる。

［実施例］ 次に、本発明の１実施例を説明する。

本発明における高水分含有廃棄物等の燃焼は、例えば第
１図に示すような装置を用いて行う。

第１図に示す装置は、上下に流動床がある２段流動床に
よって構成されている。最下段は空気室１、その上が下
段の１次流動床２、更にその上が上段の２次流動床３で
ある。

空気室１の側方には、水平方向内側に向っている助燃用
のバーナ４が設けられており１重油またはガス燃料を燃
焼させることによって１次流動床２における高水分含有
廃棄物の乾燥、燃焼を助ける。５は重油またはガスから
なる燃料の供給源、６は燃料供給量調整装置であり、１
次流動床２内の温度変化に応じて、供給する燃料の量を
適宜調整し、バーナ４の作用による助燃度合を制御し、
１次流動床２内の温度を所望の温度に保ち得るようにし
た。７はバーナ４の側面部または下方に設けた燃焼用兼
流動化用空気の導入口、８は燃焼用空気供給源、９は流
量調整弁であり、空気室１内に適量の空気を供給するこ
とができるようにしり。

空気室ｌと、空気室１のすぐ上にある１次流動床２との
間には、垂直方向に多数の空気導入穴ｌＯが貫通して設
けられている水平な仕切板１１が設けられている。１２
は仕切板ｌｌ内に設けた冷却用の水路管である。

下段の１次流動床２においては、仕切板１１に設けられ
た多数の空気導入穴１０の各入口部にそれぞれディスト
リビュータ１３を設け、１次流動床２内にある砂などの
流動媒体１４は空気室１内に落ちないようにし、空気室
ｌからの空気は１次流動床２内に有効に送り込みうるよ
うにした。

１次流動床２は、例えば平均粒径が０．６ｍｍ程度の一
般的な砂からなる流動媒体１４が入っている１次燃焼ベ
ッド１５と、その上方の１次燃焼空間１６からなり、１
次燃焼ベッド１５中には、コーヒー粕などの高水分含有
廃棄物１７を外部から供給するための廃棄物供給管１８
が設けられている。廃棄物供給管１８は例えば５０ｍｍ
程度の内径とし、燃焼しようとしている廃棄物が大きい
場合は、適当な大きさの断片にして供給するようにした
。１９は高水分含有廃棄物１７の投入装置であり、ここ
では、廃棄物１７は適宜、投入量を調整されて、連続ま
たは不連続に圧縮空気によって１次燃焼ベッド１５内に
送り込まれ、流動媒体１４の内に混り合う、そして、空
気室１から供給される空気の作用によって流動化した状
態で乾燥。

燃焼される。

流動床２に流動媒体１４として砂を用いたのは、砂は、
ある大きな熱容量を持っているので、流動床２内に入れ
たらすぐに温度が高まり、流動床２の温度を容易に維持
できるからであり、かつ、流動化するとき、互いにぶつ
かり合って、燃焼して生じた灰をかき落す作用をするの
で、かき落し効率が良く、燃焼を良くする作用効果を有
するからである。

１次流動床２の１次燃焼空間１６や１次燃焼ベッド１５
内には、温度検知器２０が適宜木数設けられており、検
知した温度を、温度設定器２１で設定した温度と電気量
に換算して比較器２２で比較し、その結果、燃料供給量
調整装置６や供給空気量の流量調整弁９に信号を与え、
供給する燃料や空気量を適宜制御して、１次流動床２内
の温度や燃焼状態を常に所望の状態に保ちうるようにし
た。

１次流動床２と、１次流動床２のすぐ上にある２次流動
床３との間には、垂直方向に貫通した多数本の空気導入
穴２３や内部に水冷管２４を有する仕切板２５が設けら
れている。ただし、空気導入穴２３では、下段の空気が
上昇して通過するだけでなく、１次流動床２で燃焼途中
の廃棄物の一部をも２次流動床３内に導入する。

上段の２次流動床３において、２６は各空気導入穴２３
の口部に設けたディストリビュータ、２７は砂などの流
動媒体２８を有する２次燃焼ベッド、２９は上方の２次
燃焼空間である。２次流動床３内において、２次燃焼ベ
ッド２７や２次燃焼空間２９には、適宜な本数の伝熱チ
ューブ３０を互いに横方向に離して数段設けた。伝熱チ
ューブ３０では、２次流動床３における廃棄物の残りの
燃焼による熱を有効に利用し、スチームを得ることによ
って熱回収を行う、２次流動床３の上部には廃ガス出口
３１が設けられており、廃ガス出口３１は廃ガス吸引装
置や集塵機や煙突などからなる廃ガス排出装置３２に連
結されてる。

勿論、廃ガスの排出量は適宜調整することができるよう
になっている。

なお、図において、矢印は空気やガスの流れを示す。

本装置を用いて高水分含有廃棄物の燃焼を行う場合は、
つぎに示すようにして行う。

１次流動床２と２次流動床３内に一般的な砂などの流動
媒体１４．２８を入れておき、下方の助燃用のバーナ４
を点火し、燃焼用兼流動化用の空気を下方より供給し、
流動媒体１４を流動させ、１次燃焼ベッド１５を形成さ
せておく。

そして、１次燃焼ベッド１５内に、高水分含有廃棄物供
給管１８を通してコーヒー粕や、みかん粕、ビール粕、
ウーロン茶粕、汚泥などの高水分含有廃棄物１７を供給
し、燃焼させる。この場合。

高水分含有とは例えば約６０％以上の水分を含んでいる
ものを言い、例えば、前記した廃棄物１７における通常
の含水率は、コーヒー粕では約６０〜７０％、みかん粕
、ビール粕、ウーロン茶粕では約８０〜９０％、汚泥で
は約８０〜９５％である。なお、みかん粕などは、廃棄
物供給管１８から供給できるように適宜３０ｍｍ以下程
度の大きさの断片にしておく、なお、廃棄物１７の供給
量は投入する廃棄物１７の種類や装置全体の設計や運転
状態によっても異なるが、例えば、流動媒体１４の３〜
１５ｗｔ％にしておき、廃棄物１７が常に適量残ってい
るようにしておく。

１次燃焼ベッド１５では、助燃用バーナ４の作用とコー
ヒー粕などの廃棄物１７自体の燃焼熱で乾燥、燃焼させ
る。１次燃焼ベッド１５で廃棄物の乾燥と燃焼を同時に
行うためには、ここの温度を約８００〜９００℃に保持
しておく。

本発明では、１次燃焼ベッド１５では、高水分含有廃棄
物１７を乾燥させた後、完全燃焼させずに、例えば約７
０％だけ燃焼させる。そして、１次燃焼空間１６でも例
えば約１５％だけ燃焼させ、１次流動床２で完全燃焼さ
せずに未燃灰分を例えば約１５％有する小片の廃棄物１
７を上段の２次流動床３内に送り込む、そして、２次流
動床３の２次燃焼ベッド２７と２次燃焼空間２９で廃棄
物１７の残りの燃焼を引続いて行わせ、ここで完全燃焼
させるか、あるいは、例えば９９．９％のように、はと
んど１００％燃焼に近い状態まで燃焼させる。なお、１
次流動床２で廃棄物１７を約７０′％だけ燃焼させるた
めには、燃焼後の廃ガスの排出流速を例えば約１．５〜
３ｍ／ｓｅｃのように適宜大きく調整しておく、ちなみ
に、１次流動床２で高水分含有廃棄物１７を１００％近
く燃焼させようとすれば、燃焼後の廃ガスの排出流速は
、本発明の場合の例えば４分の１のように遅くする必要
があり、その分、流動床２の面積も大きくする必要があ
り、装置全体を大きくする必要がある。

本発明のようにコンパクトな装置を用い、１次流動床２
で高水分含有廃棄物１７を乾燥させて約７０％だけ燃焼
させただけでは、未燃分が多く出て燃焼効率が落ちるが
、本発明では、引続いて、２次流動床３で残りの燃焼を
行わせてほぼ完全燃焼させるので、燃焼効率が非常に良
い、そのうえ、コーヒー粕などは灰分が非常に少なく、
本装置のように２次流動床３でほぼ完全燃焼させるので
、灰分の発−生が例えば０．３％以下のように非常に少
ない。

２次流動床３内には伝熱チューブ３０が配置されている
ので、１次燃焼ベッド１５と１次燃焼空間１６における
燃焼熱を流動層伝熱により伝熱チューブ３０で効率良く
回収することができる。

なお、従来より、１次流動床２のみを用いて高水分含有
廃棄物１７を燃焼させる場合に、ここに伝熱チューブを
配置し、対流伝熱の熱回収を行うことも考えられていた
が、ここでは高水分含有廃棄物１７の燃焼に多くの熱量
が必要であること、また、燃焼ガスと伝熱チューブとの
間の伝熱係数が例えば８０〜９０ＫｃａＪＬ／ｍ”・ｈ
・℃のように小さく、伝熱効率が悪いことが考えられる
ので、本発明では、１次流動床２では伝熱チューブによ
る熱回収は行わないか、または、行ったとしても最小限
におさえて、完全燃焼する２次流動床３で伝熱チューブ
３０による熱回収を行うので、ここにおける伝熱効率は
例えば２５０Ｋｃａｌ／ゴφｈ・℃以上にもなり、高効
率の熱回収を行うことができる。

２次流動床３で熱回収された後の廃ガスは廃ガス出口３
１から排出される。また、１次燃焼ベッド１５での燃焼
温度を所定の温度に保つ作用をする助燃バーナ４への燃
料供給量や空気供給量は適宜制御されながら運転される
。

なお、本発明は、本来燃焼させにくい高水分含有廃棄物
の燃焼用として開発したものであるが、高水分を含有し
ていない他の廃棄物も燃焼させることができる。

［発明の効果］ 本発明においては、特許請求の範囲に記載したようにし
、下段の１次流動床、上段の２次流動床。

助燃用バーナ等を用い、１次流動床の１次燃焼ベッドで
高水分含有廃棄物を常に所定温度のもとで乾燥、燃焼さ
せ、しかも、ここで例えば約７０％のように完全に燃焼
させず、乾燥を主とした作用を行わせ、然る後、上段の
２次流動床で廃棄物の残りの燃焼を行わせて、ここで完
全燃焼ないしはほぼ１００％に近い燃焼を行わせるよう
にしたので、高水分含有廃棄物を燃焼効率良く常に確実
充分に燃焼させて容易に処分することができるし、燃焼
後の廃ガスの排出流速も比較的に大きくすることができ
、そのための流動床の面積も比較的に小さくして、燃焼
装置全体をコンパクトにすることができる。また、燃焼
により未燃灰分の発生もほとんどなく、砂などの流動媒
体のつぎだしゃ取り代えもほとんど必要なく、半永久的
にそのまま使用することができるし、装置の取扱いも容
易で、メンテナンスなどもほとんど必要なく長期連続運
転を有効に行うことができる。また、２次流動床で熱回
収も有効に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための装置のｌ実施例を
示す縦断面図である。 ■・・・空気室、　　　　　　２・・・１次流動床、３
・・・２次流動床、　　　４・・・バーナ、７・・・空
気の導入口、　　１０．２３・・・空気導入穴、１１　
、２５・・・仕切板、　　１２．２４・・・水冷管、１
３．２６・・・ディストリビュータ、１４．２８・・・
流動媒体、１５・・・１次燃焼ベッド、１６・・・１次
燃焼空間、　　　１７・・・高水分含有廃棄物、１８・
・・高水分含有廃棄物供給管、 ２０・・・温度検知器、　　　２７・・・２次燃焼ベッ
ド、２９・・・２次燃焼空間、　３０・・・伝熱チュー
ブ、３１・・・廃ガス出口、　　　３２・・・廃ガス排
出装置。 特許出願人　　宇部興産株式会社

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）流動媒体を有する下段の１次流動床において、高
   水分含有廃棄物等を助燃バーナと高水分含有廃棄物等自
   体の燃焼熱の作用で乾燥と同時に所望の割合だけ燃焼さ
   せ、然る後、乾燥させた残りの廃棄物を上段の２次流動
   床において完全燃焼ないしはほぼ完全燃焼させるように
   した高水分含有廃棄物等の燃焼方法。
2. （２）流動媒体を有する上段の２次流動床において伝熱
   チューブを用いて熱回収するようにした請求項１記載の
   高水分含有廃棄物等の燃焼方法。
3. （３）流動媒体を有する１次燃焼ベッドと１次燃焼空間
   からなり、かつ、廃棄物投入口を有する下段の１次流動
   床を備え、流動媒体を有する２次燃焼ベッドと２次燃焼
   空間からなる上段の２次流動床を備え、下段の１次流動
   床の下側に助燃用バーナと燃焼用空気導入口を備えた空
   気室を設けた高水分含有廃棄物等の燃焼装置。
4. （４）上段の２次流動床に伝熱チューブを設け、廃ガス
   排出口を設けた請求項３記載の高水分含有廃棄物等の燃
   焼装置。