JPH0127334B2 - - Google Patents

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適応し
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、焼却ガスの有
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、ウインドボツクス３に供給された空気
を上方に向け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を経て水管群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つ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
及び水管群１０の間を通る際に水冷壁或いは水管
の中の水と熱交換を行つて燃焼熱が回収されるよ
うになつている。

このような流動床焼却炉は廃棄物の焼却には有
効なものではあるが、従来の流動床焼却炉では廃
棄物を予め或る程度破砕する必要があつた。この
点を改良するために、第２図に示す焼却炉が提案
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１１，１２と中央部１
３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
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つ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、
ほぼ対称の二つの施回流を形成し、積極的に廃棄
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つている。

〔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
温度が降下し、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つ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、燃焼による発熱量が少なく、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つて
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
題点があつた。

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600〜2000Kcal／Kg程度の低発熱量の
廃棄物であつても、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
有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ずき、
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、本発明をなすに至つたもので
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
体を施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
１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。分散板２は
両側縁部が中央部より低く、炉の中心線１５に対
してほぼ対称な添形断面状（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。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つ
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
１７，１８，１９を経て分散板２から上方に噴出
せしめられている。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（Kg／m²・
sec）は流動層を形成するのに十分な大きさを有
するが、中央部の空気室１８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４〜20Gmf、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0.5〜3Gmf、好ましく
は１〜2.5Gmfに選ばれる。ここに1Gmf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。

一方の反射壁１４の上側は、その反射壁１４と
反射の傾斜を有する傾斜面２０が設けられ、流動
媒体が堆積するのを防ぐようになつている。

分散板２の傾斜は５〜15度程度が好ましい。反
射壁１４の傾斜は水平に対して10〜60度程度が好
ましい。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、給じん装置２２の出口に
連なる原料投入口５が、設けられている。

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つ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、この範囲であつて、分散板２、反射壁１
４、反射壁１４の下に垂直の壁が設けられる場合
はその炉壁及び反射壁１４と直角な方向の炉壁と
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
を妨げ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つている。

反射壁１４を金属パイプを並べて構成し、パイ
プ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により連絡されている
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、水平に距離ｌ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。

ブロワ１６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連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つて、やや拡
がつており、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、大きな質量速度の
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
施回流３０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、或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層２５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
のようにして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く
てはならない。

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、前述の下降移動相２
５の頂部に落下し、徐々に下降し、裾に至つて再
び吹上げられて循環する。一部の流動媒体は施回
流３０として流動層の中で施回循環する。

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
から中心に向かつ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層２５
の頂部にもぐり込まされる。従つて、紙の如き軽
いものでも確実に下降移動層２５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
実に下降移動層２５及び流動層２４の中で燃焼を
行い流動媒体の加熱を行うことができる。

下降移動層２５の中では部分的に熱分解が行わ
れ可燃ガスが発生する。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、流動層に入つて燃焼するので、その熱は流動
媒体の加熱に有効に役立つ。

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、下降移動層２５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。

従つて、ごみは予め破砕機で破砕をしなくと
も、給じん装置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、下降移動層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。

給じん装置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、この降不燃物に付着したり、一体に組ま
れている可燃物（例えば電線の被覆など）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の傾斜によつて不燃物排出口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ユーコンベヤ３２
が用いられている。スクリユー３３の羽根３４
は、コンベヤーケーシング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流路
断面を有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つたが、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、パイプグリツドである場合
も、同様な効果を奏することがてきる。

パイプグリツ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ツドの下方の炉底中
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。

(i) 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つても補助燃料を
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くなれば熱回収
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１０における熱
回収量も増大し、熱回収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比較実験を行つた結果
次の如き効果が有ることが分かつた。

(i) 流動床の温度が安定する。

(ii) クリンカが発生せず、クリンカによる通路
閉塞、流動状態の不安定などの事故を防止で
きる。

(iii) 流動層の吹き抜け現象が起きない。

(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つても補
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−線断面図、第５図は第４図の−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……ウインドボ
ツクス、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、１０……水管群、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……給じん装置、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……施回流、３１……垂直路、
３２……スクリユーコンベヤ、３３……スクリユ
ー、３４……羽根、３５……コンベヤケーシン
グ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 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施回し
   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。