JPH03199810A - 流動床焼却炉における安定燃焼方法 - 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〕 本発明は都市ごみ等を流動床焼却炉により焼却する方法
に係り、特に、流動床を、流動化の強い部分と流動化の
弱い部分を順次切り替えるようにし、流動化の弱い部分
に被焼却物を投入する流動床焼却炉の安定燃焼法である
。

〔従来の技術〕

流動床焼却炉は、その燃焼性能が良いため残渣中の未燃
分が少ないので、都市ごみや産業廃棄物の焼却炉として
多く利用されている。

燃焼性能が良い理由は、流動媒体である大量の熱い砂に
よって被焼却物が極めて短時間のうちに乾燥・熱分解さ
れるためであるが、これが逆に欠点となることもある。

即ち、都市ごみ等の性質から、投入量、発熱量を一定に
して供給することは難かしいため、供給条件の変動がほ
ぼそのまま可燃ガスの発生量の変動となる。

従って、−遍に、大量の被焼却物が投入された直後には
、発生可燃ガス量に見合う二次空気の供給が追いつかず
空気不足となり未燃ガス発生の問題が生ずる。

これらの問題を改善する方法としては、例えば散気管か
ら吹き出す流動化用空気量が交互に大小となるように、
一定時間毎に吹込み量を交互に切り替えることにより流
動層の攪拌混合効果を維持しつつ、熱分解・ガス化速度
を抑制して燃焼の安定化を図る方法、あるいは散気管群
を複数に分割して、分割された各グループ毎に流動化に
大、中、小の差をつけ、これらを一定時間毎にゆっくり
切り替えていく方法等が提案されているが、これらの方
法では、流動化の強い部分から発生する可燃ガスの影響
が無視できず、十分に有効な解決策とはなっていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので
あって、流動床焼却炉において、被焼物の燃焼を常時ゆ
るやかに且つ安定的に行なわせ、未燃ガスの排出を最小
限とする方法を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、流動床焼却炉の炉床下部の散気板又は散気管
群を複数に分割し、炉床内における流動媒体の一部の流
動化を強くし、他の部分の流動化を弱くし、その流動化
の大きな部分を適当な周期で流動化を弱くするように切
替えると共に、流動化が弱くなるように切替えた直後に
該流動化を弱くした部分に被焼却物を投入するように被
焼却物の投入方向切替装置を連動させることを特徴とす
る、流動床の流動化の弱い部分に被焼却物を投入するこ
とにより被焼却物熱分解・ガス化並びに燃焼をゆるやか
に行なわせ、揮発分を殆んどなくした時点で流動化を強
くして流動層内の循環混合を十分に行うことにより急激
なガス発生を抑制しつつ安定した燃焼を行う方法である
。

以下、図面に基いて本発明の詳細な説明する。

第１図は炉床下部の散気板を２分割した本発明を実施す
るための焼却炉の断面図を示すもので、符号１は焼却炉
、２は散気板、３は散気板（空気室〉を二分割するため
の隔壁、４は流動用（燃焼用）空気供給管、５．６は夫
々第１分割及び第２分割への空気供給管、７及び８は夫
々空気供給管５及び６上に設けられている空気供給量調
節弁、９は流動化の弱い部分、１０は流動化の強い部分
、１１はごみ（被焼却物〉投入口、１２はごみの投入方
向切換装置、１３は二次空気供給管、１４は排ガス導出
管を示す。

先ず図示してない補助燃料供給管から燃料を供給すると
同時に流動用空気供給管４，５．６及び分散板２を経て
空気を供給し、流動媒体を流動化せしめながら加熱し、
流動媒体が所定の温度に達した場合には空気供給管５上
の空気供給量調節弁を絞り、第１分割部へ分散板２を経
て供給される空気量を小として９の部分の流動媒体の流
動化を弱くすると同時に流動化の小さい９の部分にごみ
が投入されるようにごみ投入方向切換装置を切換える。

一定時間に一定量のごみを投入し終った後もしばらくゆ
るやかな流動を継続した後空気供給管５の空気量調節弁
７を大きく開き９の部分の流動化を強くし、流動化の弱
い時点で炭化した被燃物を酸化し完全に燃焼せしめる。

一方、流動化の大きい第２分割部の流動床１０の部分に
ついては、流動化の弱い部分９へごみの投入が終った段
階で空気調整弁８を絞って１０の部分の流動化を弱くす
ると同時に、ごみ投入方向切換装置を切換えてごみを流
動化の弱くなった流動化部分１０へ投入する。

流動化の弱い部分の空気吹込量は０．５〜２　Ｇｍｆの
範囲とし、流動化の強い部分の空気吹込量は３〜７　Ｇ
ｍｆの範囲のものとするのが好ましい。

前記のごみ投入サイクルと流動層の切換を図式化したの
が第２図である。

即ち、第１分割部９の流動の弱い部分にごみを投入し、
ａの時点でごみ投入を第２分割部１０に切り換えると同
時に第２分割部の流動を弱くする。一方、第１分割部９
はｂの時点で流動が大となるように空気供給量を切りか
え、Ｃの時点で流動が小となるように空気供給量を切替
えると同時に、ごみの供給を第１分割部に切りかえ、ｄ
の時点で第２分割部１０への空気供給量を大とし第２分
割部１０の流動媒体の流動が大となるように切りかえ、
以下、上記の作動を繰り返す。

このような作動を繰り返すことにより、被焼却物を連続
的に焼却炉に投入することが可能となる。

第３図は、１つの分割部における被焼却物の投入と流動
化の状態の変化、入熱量（すなわちごみの投入量×発熱
量）の変化、及び、ガス化並びに燃焼量の変化を図示し
たものである。

第３図は、ごみ（被焼却物）を流動化の小さい分割部分
に投入することにより安定したガス化及び燃焼が行なわ
れることを示している。

被焼却物は、流動媒体の流動化が弱い時にのみ、即ち流
動化用空気の吹込み量が少ない時にのみ、該流動化の弱
い部分に投入されるため、入熱が大であっても被燃焼物
の表面からゆっくりと熱分解・ガス化が行なわれるので
、揮発分の多い被焼却物が投入されても急激なガス化が
抑制されつつ安定した燃焼が行なわれ、被燃焼物の投入
が他の分割に切り替った後、適当な時間をおいて流動化
を大としても、この時点においては、大部分の揮発性成
分の分解は終了しており、セルロースや固定炭素の如き
それ自身燃焼速度の遅い成分が可燃物の大半を占めてい
るため流動化を大としても、即ち流動用空気供給量を大
としても安定した燃焼を継続することができ、しかも該
可燃物は流動層内で燃焼されるため、流動層を強く循環
混合しても燃焼熱により流動媒体が十分に加熱され、次
の被焼却物の投入に備えることができる。

第４図及び第５図は、被焼却物の入熱が１００％±１０
０％、即ち０から２００％まで繰り返し変動したものと
して、夫々２分割の場合と４分割の場合の全ガス化量を
シミュレーションしたものである。この結果から分割が
多い方がガス化量の変動を小さくすることができること
が判る。

なお、第４図及び第５図において鎖線は熱大量を、実線
は全ガス化量を示す。

そして、２分割でも１００％±３０〜４０％位、４分割
で１００％±２０％位までガス化を安定化できるので、
二次空気の調節により十分に燃焼用空気を補なうことが
可能となる。

第６図及び第７図は、４分割の場合の被焼却物の投入切
替装置の例を示すもので、第７図は第６図のＡ−Ａ線に
おける断面図を、また、第８図及び第９図は４分割の場
合の被焼却物の投入切替装置の別の例を示すもので、第
９図は第８図のＢ−Ｂ線における断面図を示す。

第６図、第７図に示す例においては、ごみ投入口１工よ
り投入されたごみは、エアシリンダー１３により傾斜方
向を切り替え可能なシュートノズル１２′を介し下方の
シュートのうち１２−１又は１２−２の何れかへ投入さ
れる。

さらにシュート１２もエアシリンダ１３′により傾斜方
向を切り替え可能なため、ごみはＣ方向またはＤ方向の
何れかへ投入される。この２段シュー）１２’、１２の
傾斜方向の組み合わせを変えることによりごみは４分割
された流動化の弱い分割へ投入される。

第８図、第９図に示す例においては、ごみ投入口重１よ
り投入されたごみは、エアシリンダ１５〜１７によりご
み滑り板１８〜２１を夫々所定の角度に回転させること
により対応する流動化の弱い分割へ投入できるように作
動する。

つぎに、本発明の他の実施例について説明する。

第１０図は、焼却炉１０１の中央部に不燃物引出し口を
設け、２枚の分散板１０２．１０２’を不燃物引出し口
側が低くなるように傾斜して設けると共に分散板１０２
及び１０２′の下部を夫々３分割し、夫々内側部分の配
管１０４゜１０８から導入される空気量□が、外側配管
１０５．１０６及び１０９．１１０から導入される空気
量より大となるようにし、第１分割９０ 及び第２分割１０において夫々矢印方向の旋回流を生ぜ
しめつつ、第１分割及び第２分割において流動化の弱い
部分９と流動化の強い部分１０を形成させ、流動化の弱
い部分にごみを投入し、投入終了後適当な時間経過後に
該部分の流動化を強くし、流動化の強かった部分１０へ
の空気吹込量を小として流動化を弱くすると共にごみ投
入を１０の部分に切り替えるようにしたものであって、
その作動は第１図に基いて説明したのと同様である。

また、第１１図に示す例においては、焼却炉２０１の下
部に山型の分散板を備え、山型分散板の両裾部に不燃物
引出し口を設けると共に、各分割において外側の配管２
０６及び２１０から導入される空気量を内側の配管２０
５゜２０４及び２０９，２１０より導入される空気量よ
り順次大とし、第１分割部分９、第２分割部分１０に夫
々旋回流を形成させるようにすると共に、第１分割９と
第２分割１０の部分を流動化の弱い部分と流動化の強い
部分とするようにした点において第１０図に示す実施例
と異なるのみであって、その作動は第１図に基いて説明
したのと同様である。

なお、第１１図において空気吹込量の大きい分散板の上
に設けた傾斜壁２１１，２１１’は流動媒体の旋回流の
形成を容易にするためである。

以上本発明の構成について、本発明の運転方法をまとめ
て説明する。

１）流動床部分が平面的に複数に分割された流動床炉に
おいて、任意の一つの分割部の所定の位置に被焼却物を
投入可能な投入切替装置を備え、又、各分割毎に流動状
態を調節出来るようにした焼却炉を用いて次の条件で運
転する。

（１）各分割部の流動状態は全体を弱くして被燃物が緩
慢に熱分解・ガス化するような状態にしておき、分割の
うち一分割づつ順番にパルス状又はノコギリ状に流動を
一時的強めるようにする。

１ ２ （２）被焼却物は、上記の強い流動が終了した直後の分
割部分のみに投入し、決して強い流動状態にある分割部
分に投入しないようにしながら、流動の低い（弱い〉状
態から強い状態に順次切替えるようにする。

（３）　　どの分割部においても、流動の弱い場合にの
み被焼却物の投入が行なわれるが被焼却物の投入が他の
部分に切り替っても一定時間弱い流動を続けた後で強い
流動に切り替える。

すなわち、どの分割においても 弱い流動持続時間≧被焼却物投入持続時間となるように
運転する。

２）前記の方式における各分割を更に小分割し、この小
分割の各部における吹込み空気量を順次大きくなるよう
にして各分割において流動媒体の旋回運動を生じさせ、
投入した被焼却物の砂中への呑み込みを効果的にして燃
焼を効率的に行なう（第１０図及び第１１図参照）。

（発明の効果） （１）　　流動の弱い流動床部に投入された被焼却物（
ごみ）は、まず、砂上面からの接触伝熱及び炉壁並びに
周囲の燃焼ガスからの輻射熱を受は表層からガス化及び
着火するが、核部は流動が弱いとはいえ小規模なバブリ
ングを伴う流砂状態にあり、重いごみは次第に砂中に沈
降し、軽いごみでも引続き投入されるごみの下積みとな
って大半は順次砂中へ重力で沈降して行く。

一部の軽いごみや燃え易く乾いたごみは沈降することな
く燃え尽きてしまうが、酸素が比較的少ない還元雰囲気
で、しかも激しい流動による攪拌もないので、表層から
進むゆっくりとした燃焼を受け、焼却炉の上部のフリー
ボード部の容量を超えるガスの発生は防止される。

また、砂中に呑み込まれたごみは徐々に沈降しながら周
囲の砂の熱を受けつつ還元雰囲気でゆっくりと水分が蒸
発し、且つ熱分解・ガス化し、次第に固定炭素の多い状
態へと移３ ４ 行する。

この状態で、ごみの投入が他の分割へ切り替わるが、な
お一定時間流動の弱い状態を継続するので、殆んどの水
分及び揮発分は無くなり、固定炭素を中心とした燃焼へ
移行する。

この時点で強い流動に切り替えるので、砂中での攪拌の
促進及び十分な酸素の供給の下で固定炭素を中心とした
残留物は過大な未燃ガスを発生することなく完全燃焼さ
れる。

（２）　ごみのような不均一な性状並に形状を有するも
のは、その投入量及び質の時間的変動を避けることは困
難であるが、このような変動要因を持った投入物を流動
化の弱い部分のみに投入することにより、投入量が過剰
な時でもガス化量は抑制され、又、投入量が過少の時或
いはとぎれた時には、それ以前に砂中に保留されている
ごみのガス化が継続しているため、流動の弱い部分は一
種のアキュムレータの機能を果たし、フリーボード部へ
放出される未燃ガスの量は時間的に均一化される。

５ この結果、フリーボード部での後燃焼は２次空気の補助
的調節で十分追従でき、未燃有害ガスの発生を防止でき
る。

（３）一般にごみから生ずる揮発分は、砂中においては
ガス化によるものが主で、これは砂上に出た後炎を上げ
て燃える。従って、この場合発生する熱の砂への還元率
は比較的小さい。

一方固定炭素のようなものは砂中でも酸素の供給さえあ
れば固体燃焼するので砂への熱の還元率は大きい。

従って、新しいごみが供給される流動化の弱い部分では
揮発分のガス化と水分の蒸発が主に行なわれるので、砂
への熱還元が少なく、砂の温度は次第に低下して行くが
、この間砂中は次第に固定炭素が多い状態となり、この
状態で所定時間後に流動化を強めることにより砂中にお
ける固定炭素の燃焼が活発に行なわれ、その燃焼熱が砂
へ還元されて砂の温度は再び高い温度を回復する。

各分割が連続的にこの温度サイクルを繰り６ 返すので、平均炉床温度は安定したレベルとなり、流動
床炉の長所の一つであるバッチ運転の容易性を損うこと
なく安定した運転を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を説明するための本発明で用
いる焼却炉の縦断面図、第２図は、第１分割部と第２分
割部におけるごみの投入と流動化の状態を示す図、第３
図は、ごみの供給と流動床の流動状態、入熱、ガス化及
び燃焼量の関係を示す図、第４図及び第５図は夫々２分
割ベツド及び４分割ベツドにおける全熱入力と全ガス化
の経時的変化を示す図、第６図〜第９図は４分割の場合
の投入方向切替装置の異なる２つの例を示す断面図であ
って、第７図は第６図のＡ−Ａ線における断面図を、第
９図は第８図のＢ−Ｂ線における断面図、第１０図及び
第１１図は夫々第１図に示す焼却炉とは異なる本発明を
実施する焼却炉の断面図を示すものである。 １．１０１．２０１・・・焼却炉、 ２．１０２，２０２，２０２’　　・・・散気板、４、
　１０３．　１０７．　２０３．　２０７　　・　・　
・流動用（燃焼用）空気導入管、 ９・・・第−分割部、 １０・・・第２分割部、 １１・・・ごみ投入口、 １２・・・ごみ投入方向切替装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、炉床下部の散気板又は散気管群から流動用空気を供
   給し、散気板又は散気管群上の流動媒体及び被焼却物を
   流動化させて被焼却物を焼却する流動床焼却炉において
   、散気板又は散気管群を複数に分割し、炉床内における
   流動媒体の一部の流動化を強くし、他の部分の流動化を
   弱くし、その流動化の強い部分を適当な周期で他の部分
   に切替えると共に、流動化が弱くなるように切替えた直
   後に流動化を弱くした部分に被焼却物を投入するように
   被焼却物の投入方向切替装置を連動させることにより、
   流動化の弱い部分に被焼却物を投入し、被焼却物の熱分
   解ガス化並びに燃焼をゆるやかに行わせ、揮発分が殆ん
   ど無くなった時点で流動化を大きくして流動層内の循環
   混合を十分に行うことを特徴とする流動床炉の安定燃焼
   方法。