JPH0674887B2 - 高含水残渣物用多段ベット燃焼装置 - Google Patents

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，茶粕，汚泥などの高水分を含有した廃棄物等の高
含水残渣物を燃焼する装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、高含水残渣物を、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。

［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含水残渣物を燃焼ベ
ッドで100％燃やせば、高含水残渣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段の流動床で高含水残渣物を100％燃やそう
とすると、この残渣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
に大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
の流速を速くし、高含水残渣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、高含水残渣物を燃焼させ
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含水残渣物を例え
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％の未燃分が発生するこ
とにもなり、未熱分の処理が面倒である。

このような問題点に鑑み、本出願人は先に特願昭63−26
628号において、つぎのような高含水残渣物燃焼装置を
提案した。すなわち、この燃焼装置は、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、高含
水残渣物投入口を有する下段の１次流動床を備円、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ると
ともに、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成とすることにより、高含
水残渣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、高含水残渣物等を助燃バーナと高
含水残渣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、乾燥させた残りの残渣物を
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
焼させるようにするとともに、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
するようにしたものである。

このようにすることによって、高含水残渣物を燃焼効率
良く、確実に充分に燃焼させて容易に処分できるように
したものであり、かつ、燃焼後の廃ガスの排出速度を比
較的大きくすることができるので、流動床の面積も小さ
くでき、燃焼装置全体をコンパクトにしうるようにした
ものである。

しかしなが、この提案の燃焼装置は２段目の２次流動床
に伝熱チューブを設けたものであるので、例えば燃焼し
にくい性状や種類の高含水残渣物を燃焼させようとする
場合には伝熱チューブの作用で温度が下ってしまい、燃
焼効率が低下してこの２次流動床において完全燃焼させ
ることができない場合があった。すなわち、この２段の
流動床燃焼装置では、高含水残渣物であっても比較的燃
焼しやすい性状や種類のものであれば、例えば１次燃焼
ベッドで約70％燃焼し、１次燃焼空間で約10％燃焼し、
さらに２次燃焼ベッドおよび２次燃焼空間で約20％燃焼
して完全燃焼させることができるが、前記のように燃焼
しにくいような高含水残渣物である場合には、２次燃焼
ベッドおよび２次燃焼空間で例えば約10％しか燃焼せ
ず、残りの約10％は燃え残ることになって完全燃焼しな
いという問題点を有していた。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたもので
あり、燃焼しにくい性状を有した、或は種類の高含水残
渣物であっても燃焼効率が低下することなく完全燃焼さ
せることができ、しかも燃焼ガスの熱回収を有効に行な
うことができ、かつ、燃焼装置をコンパクトに構成する
ことのできる高含水残渣物用の多段ベッド燃焼装置を提
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、本発明の高含水残渣物用の多
段ベッド燃焼装置は、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、残渣物投入装置を有す
る下段の１次流動床を備え、この１次流動床の上段に、
流動媒体を有する燃焼ベッドと燃焼空間からなる次段の
流動床を少なくとも１段備え、さらに、この上段には流
動媒体を有する熱回収ベッドと伝熱チューブを設けた熱
回収室を備え、前記下段の１次流動床の下側に助燃用バ
ーナと延焼用空気導入口を有した空気室を備えた高含水
残渣物用多段ベッド燃焼装置としたものである。

また、前記下段の１次流動床の残渣物投入装置をスクリ
ュフィーダ残渣物供給装置とすると残渣物の供給が確実
である。

［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の空
気室から供給される空気によって流動化させるととも
に、この流動媒体の中に残渣物投入装置により高含水残
渣物を供給し、かつ、空気室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すると、１次
燃焼ベッドでは高含水残渣物が例えば800〜900℃で、乾
燥と同時に例えば約70％燃焼されて、然る後、約30％程
度の未燃分の残渣物は、１次流動床のすぐ上にある少な
くとも１段の上段の２次流動床などで砂などの流動媒体
とともに流動されながら残りが燃焼され、ここまで完全
燃焼される。ここでは、伝熱チューブなどで熱吸収が行
なわれないので温度が低下することなく、燃焼効率が良
好に保たれて完全燃焼される。また、ほとんど未燃分が
発生しないので、廃ガスのみが、さらに上段の熱回収室
に排出される。

そして、燃焼ガスは上記熱回収室に導入されて流動媒体
を流動化させ、熱回収室に設けた伝熱チューブと熱回収
ベッドの作用によって燃焼ガスの熱回収が有効に行なわ
れる。

なお、上記２次流動床で完全燃焼しないような種類の高
含水残渣物の燃焼を行なう場合には、さらにその上段
に、流動媒体を有する燃焼ベッドと燃焼空間からなる３
次流動床を配し、ここまでで完全燃焼される。

このように、２次流動床、或は、それ以上の段の流動床
まで高含水残渣物を100％燃焼させ、燃焼ベッドや燃焼
空間の燃焼部では伝熱チューブなどで熱回収をすること
なく、燃焼部で燃焼が100％終った後で別に設けた熱回
収室で熱回収されるので、燃焼部での燃焼が安定して行
なわれ、燃焼効率が極めて良好に維持され、熱効率も良
い。このため燃焼装置全体がコンパクトにまとめられ
る。

また、１次流動床の残渣物投入装置をスクリュフィーダ
残渣物供給装置とするど、高含水で粘性のある残渣物で
あっても供給部の詰まりなどが生じず、連続して安定し
た供給が可能であり、燃焼装置を連続して運転できる。

［実施例］ 次に、本発明の１実施例を図面により説明する。

図面はいずれも本発明の実施例を示すものであり、第１
図は高含水残渣物用多段ベッド燃焼装置の概略縦断面
図、第２図はスクリュフィーダ残渣物供給装置の詳細を
示す縦断面図、第３図は第２図の平面図、第４図は第２
図のＡ〜Ａ線矢視断面図である。

第１図に示すように高含水残渣物用多段ベッド燃焼装置
は、最下段の空気室１、その上段の１次流動床２、さら
にその上段の２次流動床３および最上段の熱回収室60か
ら構成されている。すなわち、この実施例では多段ベッ
ドとして３段のベッドが設けられている。

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、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における高含水残渣
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
できるようにした。

空気室１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パイプ10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11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
多数の空気導入パイプ10の各上部にそれぞれキャップ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１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次燃焼空間
16に開口する位置には、コーヒー粕などの高含水残渣物
17を供給するためのスクリュフィーダ残渣物供給装置18
が設けられている。スクリュフィーダ残渣物供給装置18
に図示していない高含水残渣物ホッパが接続されてお
り、このホッパ内には適当な大きさの断片にした残渣物
が貯えられる。スクリュフィーダ残渣物供給装置18は第
２図，第３図に示すようにケーシング19の内部に２本の
スクリュ軸35,35が横架され、この各々のスクリュ軸35
は排出側をケーシング19内部の軸受36に軸支され、供給
側をケーシング19外部で２個の軸受37,37に軸支されて
回転自在に設けられ、さらに、各々のスクリュ軸19には
その周方向および軸方向に所定の間隔で多数のパドル39
またはスクリュが取付けられ、２本のスクリュ軸35を回
転させることにより、この双方のスクリュ軸35のパドル
39またはスクリュが噛合うように回転されて残渣物17を
供給側から排出側へ移送させるように構成されている。
19aは図示しない残渣物ホッパの下部排出口が接続され
るケーシング19の残渣物供給口である、一方、19bは残
渣物17を１次流動床２の１次燃焼空間16内へ供給する残
渣物排出口である。スクリュー軸35の一方の供給側の軸
端は軸継手40を介して減速電動機41の出力軸が接続さ
れ、前記軸受37と軸受37の間において２本のスクリュ軸
35,35には平歯車38が噛合わされて取付けられており、
減速電動機41を駆動することによって軸継手40および平
歯車38を介して２本のスクリュ軸35,35が同期して回転
駆動されるように構成されている。なお、第２図に示す
ように、ケーシング19の排出側は燃焼装置の炉壁に支持
され、供給側は図示しない架構などの固定部に取付けら
れる共通フレーム42の端部に脚42aを介して支持されて
いる。この共通フレーム42には前記減速電動機41や前記
軸受37を支持する軸受台37aが取付けられる。また、前
記残渣物ホッパ排出口とスクリュフィーダ残渣物供給装
置18の供給口との間には図示しない残渣物供給量調整装
置が設けられている。

このように構成されたスクリュフィーダ残渣物供給装置
によって、高含水残渣物17は１次流動床２の１次燃焼空
間16に連続して投入されて落下し、下方の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、高含水残渣物17を流
動床２内に入れても、流動床２の温度を容易に維持でき
るからであり、かつ、流動化状態ではその撹拌効果によ
り残渣物17を均一に分散させるとともに、燃焼して生じ
た灰をかき落し、酸素との接触効率を良くするので、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が適宜本数設けられており、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
パイプ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、空気導入パイプ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
の残渣物の一部をも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は各空気導入パイプ23
の上部に設けたキャップ、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。

さらに、２次流動床３と、この２次流動床３のすぐ上に
ある熱回収室60との間には、垂直方向に貫通した多数本
の空気導入パイプ50や内部に水冷管51を有する仕切板52
が設けられている。

熱回収室60内において、57は各空気導入パイプの出口部
に設けたキャップ、54は砂などの流動媒体53を有する熱
回収ベッド、56は上部空間部である。そして、この熱回
収室60内において、熱回収ベッド54や上部空間部56に
は、適宜な本数の伝熱チューブ55を互いに横方向に離し
て数段設けた。伝熱チューブ55では、２次流動床３にお
ける残渣物の残りの燃焼による廃ガスの熱を有効に利用
し、温水を得ることによって熱回収を行なう。熱回収室
60の周囲には水室30が配置されており、熱回収室60の炉
壁60aから燃焼ガスの熱量を有効に吸収しうるようにな
されている。前記仕切板11,25,52の水冷管12,24,51は給
水管70によって接続されて、その終端は水室30に開口さ
れており、水室30の上端部には温水取出口70bが設けら
れている。給水管70の給水口70aから給水管70内に導入
される給水は上記各々の仕切板11,25,52の水冷管12,24,
51内を通って各々の仕切板11,25,52を冷却し、昇温した
給水は水室30内に流出してさらにここで昇温され温水と
なって温水取出口70bから取出される。熱回収室60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
図示していない集塵機や煙突などからなる廃ガス排出装
置に連結されている。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、白抜き矢印は空気やガスの流れを示
す。

つぎに、本発明の実施例の作動を説明する。

１次流動床２と２次流動床３および熱回収室60内に一般
的な砂などの流動媒体14,28,53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、スクリュフィーダ残渣
物供給装置18を駆動してコーヒー粕や、みかん粕，ビー
ル粕，ウーロン茶粕，汚泥などの高含水残渣物17を供給
し、燃焼させる。この場合、高含水残渣物17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
記した残渣物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70〜90％、汚泥では約70〜80％である。そして、残渣
物17の供給は２軸スクリュフィーダーとした残渣物供給
装置18により行なわれるので、残渣物が前記したように
高水分であり、粘性が高くてもパドル39またはスクリュ
を備えた２軸スクリュの作用により確実、かつ、円滑な
供給作用が与えられるので、連続して安定して１次燃焼
ベッド15へ供給される。

１次燃焼ベッド15では、助燃用バーナ４の作用とコーヒ
ー粉などの残渣物17自体の燃焼熱で乾燥後、燃焼させ
る。１次燃焼ベッド15で残渣物の乾燥と燃焼を同時に行
なうためには、ここの温度を約800〜900℃に保持してお
く。

本発明装置では、１次燃焼ベッド15では、高含水残渣物
17は乾燥した後、例えば約70％だけ燃焼する。そして、
１次燃焼空間16でも例えば約10％だけ燃焼し、１次流動
床２で完全燃焼されずに未燃分を例えば約20％有する小
片の残渣物17は上段の２次流動床３内に送り込まれる。
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で残渣物17の残りの燃焼が引続いて行なわれ、ここ
で完全燃焼される。なお、１次流動床２で高含水残渣物
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。ま
た、遅い流速で流動化する特殊な流動媒体を探す必要が
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
で高含水残渣物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で残りの燃焼を行なわせ
て完全燃焼されるので、燃焼効率が非常に良い。そのう
え、本装置では２次流動床３で完全燃焼されるので、未
燃分の発生が非常に少なく、残渣物が成分として含んで
いる灰分に近い量しか出てこない。

そして、２次流動床３までで残渣物17が完全に燃焼され
た後、その燃焼ガスはその上段の熱回収室60に導かれて
その流動媒体53を流動化させて熱回収ベッド54が形成さ
れる。この熱回収ベッド54は内部に配置された伝熱チュ
ーブ55へ流動層伝熱により熱を与え、燃焼ガスの保有熱
を伝熱チューブ30によって効率良く回収させることがで
きる。ここにおける伝熱効率は例えば250Kcal/m²・ｈ・
℃以上にもなり、高効率の熱回収を行なうことができ
る。このため、熱回収室60もコンパクトにすることがで
きる。

熱回収室60で熱回収された後の廃ガスは廃ガス出口31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。

以上の実施例は燃焼ベッドと燃焼空間を有する流動床を
１次,2次と２段設けた場合を説明したが、より燃焼しに
くい高含水残渣物を用いる場合などにおいてはさらにこ
れを３段、或はそれ以上の段の残渣物を燃焼させる流動
床を設けた多段の燃焼装置とする。

そして、本実施例では熱回収室60の周囲に水室30を設け
て温水を得るようにし、温水ボイラとしても用いられる
場合を説明したが、例えば、この水室30を設けないで、
伝熱チューブ55だけで熱回収させるように構成して、い
わゆる蒸気ボイラとしても適用することもできる。

なお、本発明は、本来燃焼させにくい高含水残渣物の燃
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。

また、本発明のスクリュフィーダ残渣物供給装置18の実
施例としては２軸スクリュフィーダの場合を示したが、
この場合に限らず、１軸のスクリュフィーダでも良いこ
ともある。また、図示実施例ではスクリュ軸35に送り羽
根としてパドル39を設けた場合を示したが、このパドル
39の代りに螺旋状スクリュ羽根を連続的にまたは断続的
に取付けたものでも良い。これらは、高含水残渣物の種
類や性状に応じて使い分けられる。

さらに、残渣物投入装置はスクリュフィーダ供給装置と
したが、残渣物の性状などによっては、例えば粘性が少
なく流動性の良いものについては圧縮空気によって空気
輸送させることもある。

［発明の効果］ 以上、詳述したように本発明では、高含水残渣物を、燃
焼ベッドと燃焼空間を有し、残渣物を燃焼させる流動床
を多段としたので、この多段の流動床で段階的に燃焼さ
せることができ、しかもこの流動床では熱回収は行なわ
ず、熱回収はその上段の熱回収室で行なうので、燃えに
くい種類の高含水残渣物であっても流動床の燃焼部の温
度が低下することなく、高い燃焼効率を保って残渣物を
完全に燃焼させることができる。また、熱回収室では伝
熱チューブと流動ベッドの作用で熱吸収を高効率で行な
うことができる。そして、前記多段の流動床で燃焼さ
せ、かつ、その最上部にベッドと伝熱チューブにより熱
を高効率で吸収可能な熱回収室を備えたことにより、燃
焼部における燃焼廃ガスの排出速度も比較的に大きくす
ることができ、そのため燃焼流動床の面積を比較的小さ
くできるとともに熱回収室も小さくでき、燃焼装置全体
をコンパクトにすることができる。

そして、残渣物の供給をスクリュフィーダ残渣物供給装
置によって行なう場合は、高含水残渣物の粘性によって
残渣物供給系が詰まったりすることがないので、残渣物
を連続して燃焼装置に供給でき、燃焼装置を連続して円
滑に運転することができる。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の１実施例を示すものであり、第
１図は高含水残渣物用多段ベッド燃焼装置を示す縦断面
図、第２図はスクリュフィーダ残渣物供給装置の詳細を
示す縦断面図、第３図は第２図の平面図、第４図は第２
図のＡ〜Ａ線矢視断面図である。 １……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、 10,23,50……空気導入パイプ、 11,25,52……仕切板、 12,24,51……水冷管、 13,26,57……キャップ、 14,28,53……流動媒体、 15……１次燃焼ベッド、16……１次燃焼空間、 17……高含水残渣物、 18……スクリュフィーダ残渣物供給装置、 20……温度検知器、27……２次燃焼ベッド、 29……２次燃焼空間、30……水室、 31……廃ガス出口、35……スクリュ軸、 39……パドル、55……伝熱チューブ、 60……熱回収室、70……給水管。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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、残渣物投入装置を有する下段の
   １次流動床を備え、この１次流動床の上段に、流動媒体
   を有する燃焼ベッドと燃焼空間からなる次段の流動床を
   少なくとも１段備え、さらに、この上段には流動媒体を
   有する熱回収ベッドと伝熱チューブを設けた熱回収室を
   備え、前記下段の１次流動床の下側に助燃用バーナと燃
   焼用空気導入口を有した空気室を備えたことを特徴とす
   る高含水残渣物用多段ベッド燃焼装置。
2. 【請求項２】前記下段の１次流動床の残渣物投入装置を
   スクリュフィーダ残渣物供給装置としたことを特徴とす
   る請求項１記載の高含水残渣物用多段ベッド燃焼装置。