JPH0639227Y2 - 流動床式焼却炉 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、例えば、水を多量に含んだ豆腐粕、ビール
粕、汚泥などの高含水残渣物の燃焼・焼却に好適な流動
床式焼却炉に関するものである。

〔従来の技術〕

従来から、流動床式焼却炉では、下部に空気室を備え、
空気室の上部に炉を横断して設けられたガス分散板を介
して設けられた燃焼室を備え、燃焼室内で空気室から供
給される燃焼用兼流動化用空気をガス分散板から分散さ
せて流動媒体を流動化させて流動床を形成しこの流動床
中に焼却物を投入して流動燃焼させ、焼却物を焼却して
いる。そして、前記ガス分散板は多数のガス分散管（デ
ィストリビュータ）が仕切板によって固定されて取り付
けられて炉を横断して設けられて構成されているが、こ
のガス分散板は高温に晒されるため、耐熱性を持たせて
変形を防ぐため、ガス分散管や仕切板等は断熱材により
覆われていると共に、水冷管が付設され、水冷管にスチ
ームドラムからボイラー水を供給してガス分散板自体を
冷却している。そして、水冷管で加熱されたボイラー水
はスチームドラムで蒸気が分離され適宜な箇所に使用さ
れるなどしている。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、このように、空気分散板にボイラー水を循環
して空気分散板を冷却する方法は炉全体をボイラーシス
テムとして構築する場合には都合がよいが、蒸気を敢え
て必要としない場合などには不都合である。即ち、例え
ば、焼却処理量もさほど多くなく、構造も比較的簡易な
ものでよく、一般的な焼却炉としての使い方で充分であ
る場合などである。

本考案はこのような点に鑑みてなされたものであり、熱
効率が良く、装置を簡素化できる流動床式焼却炉を提供
することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本考案の流動床式焼却炉
は、 炉の下部に空気室を備え、空気室の上部に、炉を横断し
て設けられたガス分散板を介して燃焼室を備え、この燃
焼室内で空気室からガス分散板を介して供給される燃焼
用兼流動化用空気で流動媒体を流動化させて流動床を形
成しこの流動床中で焼却物を燃焼焼却させる流動床式焼
却炉において、前記ガス分散板にガス分散板冷却用の空
冷管を設け、炉の燃焼排ガスを加熱源とした空気予熱器
を設け、この空気予熱器の被加熱流体入口と前記ガス分
散板の空冷管の空気出口とを第１の空気管で接続し、空
気予熱器の被加熱流体出口と前記空気室の燃焼用兼流動
化用空気供給口とを第２の空気管で接続し、前記ガス分
散板の空冷管により予熱された空気を空気予熱器により
炉の燃焼排ガスでさらに予熱して燃焼用兼流動化用空気
として使用する構成としたものである。

〔作用〕

空気室からガス分散板によって燃焼室に分散導入された
燃焼用兼流動化用空気としての高温空気はガス分散板上
で流動媒体を流動化させて流動床を形成させる。流動床
温度は前記高温の燃焼用兼流動化用空気と残渣物の燃焼
により、より高温度に保たれており、多量の水を含んだ
豆腐粕等の高含水残渣物はこの流動床中に投入され、そ
の水分が瞬時にして蒸発されて燃焼される。

しかして、ガス分散板は高温度雰囲気に晒されて過熱さ
れるが、その空冷管に例えば常温空気が導入されて冷却
され、所定の低温度に維持される。空冷管を通りガス分
散板を冷却した空気は加熱されて所定温度に昇温し第１
の空冷管を経て空気予熱器に導入される。この空気は空
気予熱器で焼却炉の高温の燃焼排ガスによってさらに加
熱を受けて予熱、昇温され、第２の空冷管を経て焼却炉
の空気室に導入され、燃焼用兼流動化用空気として使用
される。

このように、ガス分散板の冷却空気を利用して燃焼用兼
流動化用空気として使用するようにし、しかも、この燃
焼用兼流動化用空気は炉の燃焼排ガスでさらに高温にさ
れるため、焼却炉の熱効率は極めて良い。また、燃焼用
兼流動化用空気の予熱を常温の冷空気をそのまま空気予
熱器に導入して行うのではなくて、ガス分散板で予熱さ
れ比較的高温に加熱された空気を空気予熱器に導入して
行うので、高含水残渣物を燃焼した後の多量の水分を含
んだ燃焼排ガスを加熱源として使用しても、この燃焼排
ガス中の水分が空気予熱器において結露することが防が
れ、円滑に運転が行われる。

〔実施例〕

以下、図面に基づき実施例を説明する。

第１図は、流動床式焼却炉の全体構成を示す系統図（一
部概略縦断面図）、第２図はガス分散板の平面図、第３
図は、第２図のIII線矢視断面図である。

流動床式焼却炉本10は最下段に空気室11、その上部にガ
ス分散板16を介して一次燃焼室12、さらに、その上段に
ガス分散板17を介して二次燃焼室13が設けられて構成さ
れている。空気室11には助燃バーナ62とその付近に燃焼
用兼流動化用空気供給口11aが取付けられており、助燃
バーナ62には補助燃料源としてのプロパンガスボンベ60
からガス供給管61が接続されている。61aは空気室11の
空気温度を一定に保つため空気室11の温度に基づいてガ
ス供給量を自動調節する自動温度調節弁、61bは開閉弁
である。空気室11の上部にはガス分散板16で画成された
一次燃焼室12が位置しており、この一次燃焼室12の上部
のフリーボードには焼却物である水分を多量に含んだ豆
腐粕等の高含水残渣物供給機（本実施例ではスクリュー
フィーダ）41が取付けられており、この供給機41は残渣
物ホッパ40の底部に取付けられている。一次燃焼室12で
は空気室11からガス分散板16を介して供給される高温空
気によって粒径が0.4〜1mm珪砂などの砂からなる流動媒
体が流動化されて一次流動床14が形成される。

一次燃焼室12の上方にはガス分散板17によって画成され
た二次燃焼室13が位置しており、ここでは一次燃焼室12
からガス分散板17を通って供給された未燃分を同伴した
燃焼ガスによって前記一次流動床14と同様の粒径を有す
る砂の流動媒体が流動化されて二次流動床15が形成され
る。

一方、炉本体10とは別個に空気予熱器20が設置されてい
る。この空気予熱器20の加熱源流体入口21には炉本体10
の二次燃焼室13の排ガス排出口18との間に排ガス排出管
63が接続され、加熱源流体出口22には配管64を介してア
ッシュ等のダスト捕集用のサイクロン30が設置されてい
る。31はサイクロン30の排ガス排出管、32はエアーシー
ルを兼ねるロータリバルブ、33はダスト取出容器であ
る。

50は燃焼用兼流動化用空気の押込ファンであり、50aは
ファン50の吸込側に設けられ、空気吸込口を兼ねた消音
器である。押込ファン50の空気出口には配管51が接続さ
れ、この配管51からは下段、上段のガス分散板16、17の
それぞれの入口側空気ヘッダ53a,54aへそれぞれ配管53
と配管54が接続されている。53b、54bはそれぞれの配管
53、54の途中に介装された空気量調整弁である。51aは
配管51の途中に介装された空気量調整弁である。55aは
一次燃焼室12のフリーボードへ冷却空気を供給するため
の空気ヘッダーであり、この空気ヘッダー55aには配管5
1から分岐し、空気調整弁55bを介装した配管55が接続さ
れている。なお、前記空気調整弁53b、54b、55bについ
ては、この代わりにオリフィスを介装して空気量を調整
する場合もある。

ガス分散板16、17は、その詳細を第２図及び第３図に示
すように、炉本体10を横断して設けられた仕切板71によ
って垂直状に多数のガス分散管（ディストリビュータ）
72が取付けられると共に、仕切板71にはこのガス分散管
72を挟むようにして多数本の空冷管70が水平状に設置さ
れ、第３図に示すように仕切板71の上下には仕切板71、
ガス分散管72及び空冷管70を覆うようにして耐火物75が
取付けられて、構成されている。ガス分散管72の上部周
囲には複数個のガス噴出孔74が開口されている。また、
各々の空冷管70は炉本体10を挟んで炉外に設置された入
口側空気ヘッダー53a（54a）と出口側空気ヘッダー57a
（56a）とに連通させて取付けられている。

下段のガス分散板16の空冷管70の出口側ヘッダー57aに
は配管57が接続され、上段のガス分散板17の空冷管70の
出口側空気ヘッダー56aには配管56が接続され、配管5
6、57は配管58に合流して空気予熱器20の被加熱流体入
口23へ接続されている。この配管56、57、58は本考案で
いう第１の空気管を構成する。一方、空気予熱器20の被
加熱流体出口24と空気室11の燃焼用兼流動化用空気供給
孔11aとの間は第２の空気管である配管59で接続されて
いる。52は空気量調整弁52aを介装したバイパス管であ
る。

このように構成された流動床式焼却炉において、空気室
11から例えば535℃の高温空気がガス分散板16の多数の
各々のガス分散管72へ流入しその上部のガス噴出孔74か
ら一次燃焼室12内へ導入され流動媒体が流動化されて一
次流動床14が形成される。一次燃焼室12内にホッパー40
から供給機41によって投入された水分を例えば65％含ん
だ豆腐粕である高含水残渣物は温度が750〜800℃に保た
れた一次流動床14内で流動床を形成する高温に熱せられ
た砂と接触することによりその水分が瞬時にして蒸発さ
れる。水分を失った残渣物は流動床の砂で撹拌されつつ
容易に燃焼される。この残渣物としての豆腐粕の分析例
を示すと、高位発熱量5260Kcal/乾kgであり、元素成分
は、炭素48.6％、水素6.9％、酸素36.9％、窒素4.2％、
灰分3.3％、その他、である。この一次流動床14では残
渣物は約80％燃焼され、残りの約20％の未燃分（未燃カ
ーボン）は燃焼ガスに伴われて灰分（アッシュ）と共に
フリーボードを通って上段のガス分散板17の多数の各々
のガス分散管72を通りその上部のガス噴出孔74から二次
燃焼室13内へ導入され、二次流動床15が形成される。こ
の二次流動床15内で前記約20％の未燃分が燃焼され完全
燃焼される。本実施例ではこのように焼却炉は二段流動
床で構成され、二段目の流動床（二次流動床15）で未燃
カーボンがキャッチされて完全燃焼されるので、燃焼効
率が良く、また、高炉床負荷が得られる。本実施例の場
合、炉床負荷は400〜450kg/m²・hrである。また、一段
のみの流動床からなる焼却炉に比べて空筒速度も高く採
れ、流動床面積が小さくされて炉の大きさが小さくてよ
く、コンパクトに構成される。

一方、押込ファン50によって温度が例えば30℃の常温空
気が配管51から配管53、入口側空気ヘッダー53aを経由
して下段のガス分散板16の各々の空冷管70へ供給される
と共に、配管51からさらに配管54、入口側空気ヘッダー
54aを経由して上段のガス分散板17の各々の空冷管70へ
供給されて、下段、上段のガス分散板16、17が冷空気に
よって冷却される。ガス分散板16、17を冷却した空気は
昇温され、下段のガス分散板16からは出口側空気ヘッダ
ー57aへ流入して配管57へと流れ、上段のガス分散板17
からは出口側空気ヘッダー56aへ流入して配管56へと流
れ、双方の排出空気は配管58で合流して空気予熱器20に
供給される。この配管58の空気は例えば175℃に迄、昇
温されている。空気予熱器20には前記二次燃焼室13の排
ガス排出口18から配管63を通って温度が例えば705℃の
高温の燃焼排ガスが加熱源流体として供給され、この空
気予熱器20において前記被加熱流体である下段、上段の
ガス分散板16、17を冷却した後の空気（温度175℃）が
さらに加熱をうけて例えば温度が535℃の高温空気にさ
れる。なお、一次燃焼室12のフリーボードには前記配管
51から分岐した配管55、空気ヘッダー55aを経て所定量
の常温空気（冷空気）が投入され、二次燃焼室13から配
管63を通って空気予熱器20に投入される燃焼排ガス温度
が適宜の温度（本実施例の場合705℃）に調整され、空
気予熱器20の耐熱性を確保して空気予熱器20を保護しう
るようになされている。このように、空気予熱器20には
加熱を被る燃焼用兼流動化用空気が常温（冷空気）では
なく、予め所定の高温（175℃）にされているので、加
熱源である炉の多量に水分を含んだ燃焼ガス中の該水分
が空気予熱器20の加熱面等で凝縮して結露することがな
く、熱交換作用が円滑に行われる。

前記空気予熱器20で加熱された535℃の高温空気は被加
熱流体出口24から配管59及び燃焼用兼流動化用空気供給
口11aを経て空気室11へ供給され、前記の通りガス分散
板16から一次燃焼室12内へ分散供給されて一次流動床14
を形成すると共に燃焼用空気として使用される。

空気予熱器20で熱交換に供された燃焼排ガスは加熱源流
体出口22から配管64を経てサイクロン30へ導入され、こ
こで排ガス中のアッシュが取り除かれて、アッシュはロ
ータリーフィーダ32により取出容器33へ回収される。な
お、配管52から配管64へ適宜の量の冷空気が供給され配
管64を通る燃焼排ガスは例えば温度が450℃にされる。
また、運転開始時には、助燃バーナ62へプロパンガスボ
ンベ60からガス供給管61を経て補助燃料としてのプロパ
ンガスが供給されて燃焼され、始動時の流動媒体（砂）
の予熱を行って流動床温度を所定温度にして焼却物の投
入に備えるようにすると共に、運転中においても例えば
焼却物の含有水分が変動したような場合でも空気室11の
空気温度が一定になるように適宜燃焼に供される。な
お、本実施例では燃焼用兼流動化用の空気はガス分散板
16、17と空気予熱器20とで高温（535℃）にまで予熱さ
れるため、残渣物の水分が約65％以下の場合では、熱バ
ランス上、運転中では全くこの補助燃料は必要としな
い。

なお、以上の実施例では、焼却物としての高含水残渣物
が豆腐粕である場合について説明したが、本考案の流動
床式焼却炉は、ビール粕、みかん粕、コーヒー粕、汚泥
等の高含水残渣物や、他の焼却物であっても適用可能で
ある。

〔考案の効果〕

以上のとおり、本考案では、高温度雰囲気に晒されるガ
ス分散板を空冷して所定の低温度に保って耐熱、耐久性
を付与することができると共に、このガス分散板の冷却
済空気を燃焼用兼流動化用空気として利用するように
し、しかも、この燃焼用兼流動化用空気は炉の燃焼排ガ
スを利用して空気予熱器においてさらに高温にされるた
め、焼却炉の熱効率を極めて良好なものとすることがで
きる。また、空気予熱器には前記のとおりガス分散板を
冷却した後の予め予熱した空気を導いて燃焼用兼流動化
用空気としての予熱を行うので、焼却炉で多量の水分
（水蒸気）を含んだ焼却物を燃焼した後に多量に水分を
含んだ燃焼ガスを加熱源として空気予熱器に導いて熱交
換させても空気予熱器でこの燃焼ガス中の水分が凝縮し
て結露するというトラブルが防がれ、安定運転を行うこ
とができる。

そして、焼却炉のガス分散板を空冷式とすることによ
り、スチームドラムや廃熱ボイラは必要でなく、また、
空気予熱器には前記の如く所定の高温に予熱された空気
が被加熱流体として取り入れられることにより、空気予
熱器に被加熱流体の結露防止用の加熱装置及びこのため
の加熱源としての蒸気供給装置などの装置を設ける必要
がなくなり、装置を簡略化することができ、コンパクト
にすることができる。

本考案の流動床式焼却炉は比較的少量の高含水残渣物の
燃焼、焼却に特に好適である。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本考案の実施例を示すものであり、第１
図は流動床式焼却炉の全体構成を示す系統図（一部概略
縦断面図）、第２図はガス分散板の平面図、第３図は第
２図のIII線矢視断面図である。 10……流動床式焼却炉本体、11……空気室、11a……燃
焼用兼流動化用空気供給口、12……一次燃焼室、13……
二次燃焼室、14……一次流動床、15……二次流動床、1
6、17……ガス分散板、70……空冷管（ガス分散板）、7
1……ガス分散管、20……空気予熱器、23……被加熱流
体入口、24……被加熱流体出口、56、57、58……配管
（第１の空気管）、59……配管（第２の空気管）、30…
…サイクロン、40……高含水残渣物ホッパー、41……供
給機、50……押込ファン、60……プロパンガスボンベ、
62……助燃バーナ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】炉の下部に空気室を備え、空気室の上部
   に、炉を横断して設けられたガス分散板を介して燃焼室
   を備え、この燃焼室内で空気室からガス分散板を介して
   供給される燃焼用兼流動化用空気で流動媒体を流動化さ
   せて流動床を形成しこの流動床中で焼却物を燃焼焼却さ
   せる流動床式焼却炉において、前記ガス分散板にガス分
   散板冷却用の空冷管を設けると共に、炉の燃焼排ガスを
   加熱源とした空気予熱器を設け、この空気予熱器の被加
   熱流体入口と前記ガス分散板の空冷管の空気出口とを第
   １の空気管で接続し、空気予熱器の被加熱流体出口と前
   記空気室の燃焼用兼流動化用空気供給口とを第２の空気
   管で接続し、前記ガス分散板の空冷管により予熱された
   空気を空気予熱器により炉の燃焼排ガスでさらに予熱し
   て燃焼用兼流動化用空気として使用する構成としたこと
   を特徴とする流動床式焼却炉。