JPH03199811A - 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、流動床焼却炉を用いて都市ごみ等を焼却する
場合、被焼却物の燃焼を安定に行うための被焼却物の投
入方法並びに安定燃焼方法に関するものである。

〔従来の技術〕

流動床焼却炉は、その燃焼性能が良く、残渣中に未燃分
が少ないため、都市ごみや産業廃棄物の焼却炉として広
く利用されている。

燃焼性能が良い理由は、流動媒体である多量の砂によっ
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、都市ごみ等は、その性質上投入量、発熱量を一定
に供給することは難しいため、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、−度に大量の被焼却物が投入された直後には、
発生する可燃性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が排出されるという問題が
生ずる。

これらの改善方法として、例えば分散板から吹き出す流
動化用空気量に交互に大小を持たせ、一定時間毎に切り
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（特
開昭６２１６９９１５号）、或いは散気管群を複数分割
して、分割グループ毎に流動化に大、中、小の差をつけ
、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、これらの方法によっては流動化の強い部分
から発生する可燃ガスの影響を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〕

本発明は上記問題を解決しようとしてなされたもので、
流動床焼却炉において被焼却物の燃焼を常時安定的に行
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。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、 １、　流動床炉を用いて被焼却物を焼却する方法におい
て、炉床全体の流動化を弱くした状態で被焼却物を投入
し、被焼却物の熱分解・ガス化並びに燃焼をゆるやかに
行なわせつつ一定時間経過後に被焼却物の投入を一時停
止し、直ちに、又は適当な時間をおいて炉床の流動化を
強くして流動層内の循環混合を十分に行なった後再び流
動化を弱くして被焼却物の投入を行なうサイクルを繰り
返すことを特徴とする流動床炉の安定燃焼法。

２、　複数に分割された炉床下部の分散板又は散気管群
から流動用空気を供給し、その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方法において、炉
床全体の流動化を弱くした状態で被焼却物を投入し、被
焼却物の熱分解・ガス化及び燃焼をゆるやかに行なわせ
つつ一定時間経過後被焼却物の投入を一時停止し、直ち
に又は適当な時間をおいて炉床の一部の流動化を強くし
てその流動層内の循環混合を十分に行なった後再び炉床
全体の流動化を弱くして被焼却物の投入を行なうサイク
ルを繰り返し、且つそのサイクル毎に流動化を強くする
分割部を順次切り替えて行き、流動層全体の循環混合を
促進しつつ燃焼を安定に行なわせることを特徴とする流
動床焼却炉の安定燃焼法。

である。

以下、図面に基いて本発明の詳細な説明する。

第１図及び第２図は本発明におけるごみの焼却状態を説
明するための炉床を２分割した場合の図面であって、符
号１は流動床焼却炉、２は空気分散板、３は流動床を第
１分割１２と第２分割１３とに分割するための仕切板、
４は流動用空気導入管、５は第■分割へ流動用空気を導
入するための管、６は同じく第２分割へ流動用空気を導
入するための管、７及び８は空気導入管５及び６上に設
けられた空気量調節装置、９は２次空気導入管、１０は
ごみ投入口、１１は排ガス排出管を示す。

本発明においては、第１図に示すように流動床炉１に被
焼却物（ごみ）が投入されている間は空気導入管５．６
を経て流動床に導入される空気量を小として（例えば０
．５〜２６ｍｆ）炉床全体の流動化を弱くしておき、つ
いで第２図に示すようにごみの投入を停止して炉床の一
部、即ち、空気導入管６を経て第２分割部へ導入する空
気量を、例えば３６ｍｆ〜７　Ｇｍｆと大として、流動
床の第２分割部１３の流動を強くし、以下、流動を強く
する分割部を順次切り替えながら上記操作を繰り返すも
のである。

第３図は第１分割部と第２分割部におけるごみの投入及
び炉床の流動化のサイクルを図式化したものである。

第４図は、１つの分割部における被焼却物の供給と流動
床における流動状態の変化、流動床炉への入熱量（投入
量０発熱量）の変化の状態及び被焼却物のガス化並びに
燃焼量との関係を示したものである。

本発明は、流動床部分が平面的に複数に分割され、各分
割部分毎に流動媒体の流動状態を調節出来る流動床炉を
用いる場合には以下の条件で運転を行うものである。

（１）先づ流動状態を弱い流動状態としておき、被焼却
物（ごみ）を出来るだけ炉床全体に均等に導入する。こ
のため入熱が大きく変動しても、被焼却物は表面からゆ
っくりと熱分解・ガス化及び燃焼が行なわれるので、た
とえ揮発分の多い被焼却物を投入しても急激なガス化が
抑制されながら安定した燃焼を行うことができる（第４
図参照）。

〔２）ついで、被焼却物の供給を止めてからも引き続き
一定時間弱い流動を続けた後（第３図参照）炉床全体又
は炉床の分割部の一つをパルス状又はのこぎりパルス状
に一時流動を強くし、前記ゆっくりしｔこ燃焼において
生成した固定化炭素分を燃焼せしめる。

（３）　　ついで流動を弱い状態に戻し、被焼却物の供
給を再開し、（１）〜（３）の工程を繰り返す。

なお、流動床を複数に分割した炉を用いる場合には、流
動を強くする分割部分は順次他の部分に切替えて行く。

流動床を弱くする場合の空気吹込量は０．５〜２Ｇｍｆ
の範囲とし、流動を強くする場合の空気吹込量は３〜７
６ｍｆの範囲とするのが好ましい。

第３図は前記被焼却物（ごみ）の燃焼方法を図式化した
ものである。

即ち、炉床全体の流動化を弱くしておいて、ごみをａの
時点まで投入し、ｂの時点に到って第１分割部１２の空
気吹込量を大として核部の流動を強くし、Ｃの時点に到
って空気吹込量を小として炉床全体の流動化を弱くする
と同時にごみ投入を再開し、ついでｄの時点でごみ投入
を中止すると共にＣの時点に到って第２分割部１３の空
気吹込量を大とし、ｆの時点に到って第２分割部１３の
流動を弱くすると共にごみ投入を再開し、以下上記の作
動を繰り返す。

なお、分割してない流動床炉を用いて被焼却物を焼却す
る場合には、第３図における第１分割部のサイクルを繰
り返せばよいが、この場合時点ｅとｆの間においても流
動化を強くしたものとなる。

第４図は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０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が、ガス化及び
燃焼が均一に、安定的に行なわれていることがわかる。

即ち、被焼却物を投入する場合に流動床の流動を弱くす
るため、入熱が大であっても被焼却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
焼却物が投入された場合にも急激なガス化が抑制されつ
つ安定した燃焼が継続され、被焼却物の投入中止後適当
な時間が経過した後流動化を大にしても、被焼却物の揮
発性成分の揮発・燃焼は終了しており、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性成分
の大半を占めているので、安定した燃焼を継続すること
ができる。しかもこの場合可燃成分は流動床内で燃焼さ
れ、流動床が強く混合されるので、流動の強い部分にお
いては流動媒体は十分に且つ均一に加熱される。

第５図及び第６図は、被焼却物の入熱が１３３％±１３
３％、即ち０から２６６％まで繰り返し変動したものと
して２分割の場合と４分割の場合の被焼却物の全ガス化
量をシミュレーションしたものである。

第５図及び第６図に示された結果から、分割の多い方が
ガス化量の変動を小さくすることが出来ることが判る。

０ ２分割の場合ｉｏｏ％±３０〜４５％位、４分割で１０
０％±２８〜３６％位まで安定化出来るので、二次空気
による調節で十分燃焼用空気を補うことが出来る。

また、分割しない場合にも、第３図に示す第１分割部と
第２分割部を重ねた状態で、即ち、第２図に示す第１分
割のｅからｆの時点においても流動を強めることにより
２分割の場合と同様の効果をあげることができる。

つぎに本発明の他の実施例について説明する。

第７図は、焼却炉１０１の中央下部に不燃物引出し口を
設け、２箇の分散板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１０
２及び１０２′の下部を夫々３分割し、夫々内側部分の
配管１０４及び１０８になる程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
空気量より順次大となるようにし、流動床の第１分割部
１１１及び第２分割部１１２において夫々矢印方向の旋
回流を生ぜしめること１ により、焼却炉の上部両側部より投入される被焼却物の
流動媒体への喰い込みを良くすると同時に攪拌効果を工
場させて燃焼動向を良好ならしめるものである。

第７図に示す装置を用いて被焼却物を焼却する場合、第
１分割部１１１及び第２分割部１１２の流動（旋回流動
）を弱くしながら被焼却物（ごみ〉を投入し、所定量の
ごみを投入した後ごみの投入を中止すると同時に又は中
止後所定時間経過した後面分割共に流動（旋回流動）を
強くし、弱い流動の間に投入し揮発分が蒸発し炭化され
た固定炭素分を焼却せしめるか、ごみの投入を中止する
と同時に、又は中止後所定時間経過後に第１分割部分１
１１の流動を強くして固形炭素分を燃焼させ、ついで該
部分の流動を弱くした後回びごみを投入し、ごみの投入
を中断後直ちに、又は所定時間経過した後第２分割部分
１１２の流動を強くして固形炭素分の焼却を行い、以後
順次前記方法を繰り返すものである。

２ また、第８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、山型の分散板の両裾部に不燃物
引出し口を設けると共に、分散板の山型の頂部を中心に
して２つの分割部２１１及び２１２に分割すると共に、
各分割部の分散板の下部を夫々３分割し、夫々の分割部
への配管２０６及び２１０から導入される空気量を内側
の配管２０５，２０４及び２０９゜２０８より導入され
る空気量より順次大とし、第１分割部２１１及び第２分
割部２１２に夫々矢印方向の旋回流を形成させると同時
に、流動層の流動（旋回流動）を弱くして被焼却物（ご
み）を投入し、投入中断後直ちに、又は一定時間経って
から全体の流動を強くするか、第１分割部と第２分割部
を交替で強く流動せしめて被焼却物を焼却せしめる等の
作動は前記第７図に基いて説明したのと同様である。

なお、第８図において分散板の外側の流動用空気の吹込
量の多い部分の上部に設けた傾斜壁２１１及び２１１′
は流動媒体の旋回流の形成を容易にするために設けたも
のである。

（発明の効果） （１）流動の弱い状態の流動床に投入された被焼却物（
ごみ）は、流動媒体上面からの接触伝熱、並びに炉壁及
び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、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、或いは弱い旋回状態にあり、重いごみ
は次第に砂中に沈降し、軽いごみでも次々に投入される
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且つ乾いたごみは沈降するこ
となく燃え尽きてしまうが、酸素の比較的少ない還元雰
囲気で、しかも激しい流動１こ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３ ４ 気でゆっくりと水分が蒸発すると共に熱分解されてガス
化し、次第に固定炭素の多い状態へと移行する。

ごみの投入中断後適当時間流動の弱い状態を継続して殆
んど固定炭素を中心とした燃焼へ移行した後、流動床全
体を或いは１分割部分を強い流動に切り替えるので、こ
の部分における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の多いものを流動化を
弱くした流動層へ投入することにより、投入量の過剰な
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、それ以前に熱媒体（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、一種のアキ
ュムレーターの機能を果し、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。この結果、フ
リーボード部での後燃焼は二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することができる
。

（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
て燃えので、この場合発生する熱の砂への還元率は比較
的小さいが、固定炭素は砂中でも酸素の供給が十分であ
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、流動化の弱い時に供給される被焼却物は揮発分
のガス化と水分の蒸発が主どして行なわれる結果砂への
熱還元が少なく砂の温度は次第に低下して行くが、この
間砂中に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での固定
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となり、流動床全体として
再び高い５ ６ 温度を回復する。

本発明においては、この温度サイクルを繰り返すので、
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図及び第２図は本発明の１実施例を説明するための
焼却炉の縦断面図であって、第１図はごみ投入時におけ
る流動床の流動の弱い場合の図面、第２図は流動床の第
２分割の流動化を強くした場合の図面を示し、第３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４図はごみの供給と流動床の流動状態
、流動床への入熱並びにガス化及び燃焼量の関係を示す
図、第５図及び第６図は２分割ベツド及び４分割ベツド
における全入熱と全ガス化の経時的変化を示す図、第７
図及び第８図は夫々第１ｆ！ｌとは異なる本発明を説明
するための焼却炉の断面図を示す。 １．１０１．２０１・・・焼却炉、 ２．１０２，１０２’、２０２・・−分散板、４、　１
０３．　１０７．　２０３．　２０７　　・　・　・流
動用空気導入管、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流動床炉を用いて被焼却物を焼却する方法において
   、炉床全体の流動化を弱くした状態で被焼却物を投入し
   、被焼却物の熱分解・ガス化並びに燃焼をゆるやかに行
   なわせつつ一定時間経過後に被焼却物の投入を一時停止
   し、直ちに、又は適当な時間をおいて炉床の流動化を強
   くして流動層内の循環混合を十分に行なった後再び流動
   化を弱くして被焼却物の投入を行なうサイクルを繰り返
   すことを特徴とする流動床炉の安定燃焼法。 ２、複数に分割された炉床下部の分散板又は散気管群か
   ら流動用空気を供給し、その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方法において、炉床
   全体の流動化を弱くした状態で被焼却物を投入し、被焼
   却物の熱分解・ガス化及び燃焼をゆるやかに行なわせつ
   つ一定時間経過後被焼却物の投入を一時停止し、直ちに
   又は適当な時間をおいて炉床の一部の流動化を強くして
   その流動層内の循環混合を十分に行なった後再び炉床全
   体の流動化を弱くして被焼却物の投入を行なうサイクル
   を繰り返し、且つそのサイクル毎に流動化を強くする分
   割部を順次切り替えて行き、流動層全体の循環混合を促
   進しつつ燃焼を安定に行なわせることを特徴とする流動
   床焼却炉の安定燃焼法。