JPH0776608B2 - 流動床式高含水廃棄物焼却炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水分を多量に含んだビール麦粕、コーヒ豆
粕、汚泥、等の高含水廃棄物（残渣物）を燃焼、焼却す
る流動床式高含水廃棄物焼却炉に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より高含水廃棄物を流動床中で燃焼させて焼却させ
る流動床式焼却炉では、焼却炉の最下段に位置して燃焼
室へガス分散板を通して燃焼用兼流動化用の空気を供給
するための空気室に助燃用バーナを設けて燃焼室の流動
床温度を目標値（一定値）の高温に制御し、流動床中で
高含水廃棄物に含まれる多量の水分を瞬時に蒸発させ、
かつ、廃棄物を燃焼させることにより高含水廃棄物が安
定して燃焼、焼却されるように構成されている。

〔本発明が解決しようとする課題〕

このように空気室に助燃用バーナを設けている流動床式
高含水廃棄物の焼却炉では高含水の廃棄物、特に水分を
80％以上含有する高含水廃棄物を燃焼させる場合には、
または通常運転時の廃棄物の水分がこれよりも低い値で
あってもそれがこのような高い値を越えたような場合に
は、助燃量が増加し、通常の空気量では空気室内のガス
温度が上昇し過ぎるため空気室の耐熱性を維持するため
に空気量を上げ、温度を下げざるを得ない状況となる。

このような状況では当然熱効率が悪い運転を強いられる
こととなる。

一方、このような問題点に対処するために砂中バーナを
流動床中（流動媒体中）に臨ませて燃焼室に取付け、重
油等の燃料を流動床中に吹き込む方法があるが、この方
法ではバーナ１本当たりの容量に限界があるため多数の
バーナが必要になると共に、燃焼が流動媒体温度に大き
く影響され安定燃焼しにくいという問題がある。

本発明はこのような問題点を除去して熱効率の良い流動
床式高含水廃棄物焼却炉を得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、本発明の流動床式高含水廃
棄物焼却炉は、下段に助燃用バーナを備えた空気室を有
し、該空気室の上段にガス分散板を介して設けられフリ
ーボードに供給された高含水廃棄物を前記空気室から供
給される高温空気で流動化されて形成される一次燃焼流
動床中で燃焼させる一次燃焼室を有し、該一次燃焼室の
ガス下流側に二次燃焼流動床を有する二次燃焼室を有
し、該二次燃焼室のガス下流側に排ガス排出口を有した
流動床式高含水廃棄物焼却炉であって、該一次燃焼室の
炉壁に該一次燃焼室のフリーボードに臨ませて高含水廃
棄物噴霧ノズルを横方向に間隔をおいて複数個取付け、
該一次燃焼室の炉壁に該高含水廃棄物噴霧ノズルに近接
した下の位置で、かつ、該横方向に隣り合う高含水廃棄
物噴霧ノズルの間に位置させて補助バーナを該一次燃焼
室のフリーボードに臨ませて横方向に間隔をおいて複数
個取付けた構成としたものである。」 〔作用〕 一次燃焼室のフリーボード（燃焼室空間）において、補
助バーナにより火炎を有する燃焼を行うことにより、フ
リーボードのガス温度を上げ、そのガスの輻射能（輻射
熱）を利用することで一次燃焼室の一次燃焼流動床の温
度を上げる。これにより空気室での助燃用バーナの助燃
量を減少させることが可能になり、不必要な冷却空気を
使用しなくてすむ。この場合、フリーボードの温度は補
助バーナが横方向に間隔をおいて複数個取付けられてい
るため、極力、均等化された温度となっており、また、
そのガスの輻射熱による前記一次燃焼流動床の温度の上
昇も極力、流動床の全般にわたって行われている。これ
らのため、熱効率が向上し、ボイラ効率が向上する。

また、一次燃焼室のフリーボードの温度が上げられるこ
とにより、該フリーボードへ例えば水分を80％含んだ高
含水廃棄物が噴霧ノズルから投入供給されて一次燃焼流
動床に至る間に、高含水廃棄物の水分が所定量蒸発され
て乾燥され、一次燃焼流動床における乾燥・燃焼負荷が
軽減されて一次燃焼流動床における燃焼効率も向上され
る。即ち、補助バーナは、炉の横方向に隣り合う複数個
の高含水廃棄物噴霧ノズルに近接した下の位置で且つ該
噴霧ノズルの間に位置されて、炉の横方向に複数個間隔
をおいて取付けられていることにより、各々の噴霧ノズ
ルから供給分散された高含水廃棄物が一次燃焼流動床に
至る間に該高含水廃棄物の下側から噴出される補助バー
ナから拡がりをもって噴出される火炎と直接に、又は、
該火炎による高温度燃焼ガスと効率良く接触し、該高含
水廃棄物の水分の蒸発作用が効率的に行われる。

そして、噴霧ノズルが炉の横方向に複数個設けられてい
るので、高含水残渣物が一次燃焼流動床に均等に供給さ
れるので効率の良い流動床燃焼が行われる。

また、フリーボードのガスの温度が上げられることによ
り、一次燃焼流動床から排出される未燃カーボン等の未
燃物の燃焼にも寄与されこの点からも燃焼効率が向上す
る。

特に、本発明では一次燃焼室の下流側に二次燃焼室を有
しており、一次燃焼室のフリーボードにおいてこの未燃
カーボン等の未燃物の一部の燃焼が行われること、およ
び、フリーボードを通過するガス温度が上昇されること
により、二次燃焼室の二次燃焼流動床の温度を上げるこ
とができ、これにより二次燃焼室で一次燃焼室での残り
の未燃分を捉えて完全燃焼させることができ、二段燃焼
によって高含水廃棄物を完全燃焼させ燃焼効率を向上さ
せて熱効率を向上させる上で極めて有効である。

〔実施例〕

第１図および第２図は本発明の実施例を説明するもので
あり、第１図は流動床式高含水廃棄物焼却炉の概略縦断
面図、第２図は第１図のII線矢視要部側面図である。

第１図において、流動床式高含水廃棄物焼却炉１はその
全体構成は最下段に空気室２が位置され、その上部には
ガス分散板４を介して一次燃焼室５が位置され、更にそ
の上段には別のガス分散板10を介して二次燃焼室11が位
置されて構成されている。空気室２には燃焼用空気取入
口3aを有した助燃用バーナ３が炉壁に取付けられてい
る。下段のガス分散板４には多数のガス分散パイプ4aが
取付けられて空気室２の高温空気がこのガス分散パイプ
4aを通って一次燃焼室５内へ供給される。一次燃焼室５
では前記ガス分散板４の上部で粒径が1mm以下の珪砂等
からなる流動媒体6aが空気室４からガス分散板４のガス
分散パイプ4aから分散されて吹き上げられる高温空気に
よって流動化されて一次燃焼流動床６が形成される。こ
の一次燃焼流動床６の上部はフリーボード（空間部）７
とされ、このフリーボード７に臨ませて炉壁には補助バ
ーナ８が取付けられている。補助バーナ８には燃焼用空
気取入口8aが取付けられている。そして、補助バーナ８
の上方の炉壁には高含水廃棄物としてのビール（麦）粕
（以下、原料と称することもある。）の噴霧ノズル（原
料供給分散ノズルとも言われる）９が設置されている。
原料噴霧ノズル９は中央部から供給される原料である高
含水廃棄物を先端部の混合室でその周囲から供給される
圧縮空気または蒸気でミキシングしながら前方へ分散供
給する。また、第２図に示すように補助バーナ８と原料
噴霧ノズル９とは炉壁に面してそれぞれ複数個取付けら
れると共に補助バーナ８は原料噴霧ノズル９に近接した
下の位置で原料噴霧ノズル９の間に位置されて取付けら
れている。

一次燃焼室５の上方にはガス分散板10を介して二次燃焼
室11が位置している。このガス分散板10のガス分散パイ
プ10aは直管で形成され一次燃焼室５での廃棄物の燃焼
灰等が排ガスと共に通過するときに直進しうるようにさ
れ極力付着が生じないようにされている。ガス分散板10
の上部では一次燃焼流動床６と同様に粒径が1mm以下の
珪砂等からなる流動媒体12aで形成される二次燃焼流動
床12が一次燃焼室５からの燃焼排ガスによって流動化さ
れて形成される。二次燃焼室11の上部には排ガス排出口
13が取付けられている。

このように構成された流動床式高含水廃棄物噴焼却炉１
の作動を説明する。

空気室２において燃焼用空気が取入口3aから導入される
と共に助燃用バーナ３へ重油等の燃料が供給されて助燃
用バーナ３が作動される。これにより800〜1000℃の高
温ガスがガス分散板４から吹き上げられて一次燃焼室５
に供給されて一次燃焼流動床６が形成される。この一次
燃焼流動床６の温度は助燃用バーナ３の燃焼量を制御す
ることにより例えば750℃に保たれる。

一方、一次燃焼室５ではその炉壁に設けられた複数個の
補助バーナ８から重油等の燃料が取入口8aから取入れら
れる燃焼用空気によって燃焼されて第１図に符号Ａで示
すように火炎がフリーボード７に向かって放出されてお
り、これによってフリーボード７の温度が上げられると
共にそのガスの輻射能によって燃焼室の流動床温度もそ
の分上げられている。この場合、一次燃焼流動床６の温
度が750℃のときフリーボード７の温度は800〜900℃で
ある。また、補助バーナ８は幅方向に複数個配設されて
いるのでフリーボード７の温度は極力均一にされる。そ
して、その上方に近接されて炉壁に配設された複数個の
原料噴霧ノズル９から例えば水分を80％含んだ高含水廃
棄物としてビール粕がフリーボード７を通って第１図に
符号Ｂで示すような軌跡を描いて一次燃焼流動床６面に
対して均等に分散、供給される。ビール粕がこの一次燃
焼流動床６に到る間において補助バーナ８の燃焼によっ
てその水分が所定量だけ蒸発され、一次燃焼流動床６で
の負荷が軽減される。即ち、補助バーナ８は、炉１の横
方向に隣り合う複数個の原料噴霧ノズル９に近接した下
の位置で且つ該原料噴霧ノズル９の間に位置されて、炉
１の横方向に複数個間隔をおいて取付けられていること
により、各々の噴霧ノズル９から供給分散されたビール
粕が一次燃焼流動床６に至る間に該ビール粕の下側から
拡がりをもって噴出される補助バーナ８の火炎と直接
に、又は、該火炎による高温度燃焼ガスと効率良く接触
し該ビール粕の水分の蒸発作用が効率的に行われる。そ
してビール粕は一次燃焼流動床６内で流動床を形成する
高温に熱せられた流動媒体6a（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。水分を失ったビー
ル粕は流動床の砂で攪拌されつつ容易に燃焼される。こ
のビール粕の分析例を示すと、高位発熱量4850Kcal/乾k
gであり、元素成分は炭素48.86％、水素6.91％、酸素3
7.14％、窒素3.23％、灰分3.28％、その他0.58％であ
る。この一次燃焼流動床６でビール粕は約70〜80％燃焼
され、残りの約30〜20％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
７を通ってガス分散板10を通過し二次燃焼室11へ導入さ
れる。このとき、未燃分がフリーボード７を通過する間
にその一部は補助バーナ８の燃焼による高温度雰囲気中
で燃焼される。二次燃焼室11では二次燃焼流動床12が形
成され、最終的にここに導入された残りの未燃分が燃焼
されて完全燃焼される。このような未燃分のフリーボー
ド７での燃焼によって二次燃焼流動床12の温度を高める
ことができ、二段燃焼の特徴を一層高めることができ
る。

二次燃焼室11からは800〜900℃の燃焼排ガスが排ガス排
出口13から排出され、図示していない廃熱ボイラへ導か
れ、ここで熱量が回収されて蒸気にされる。

しかして、本発明では上述したように一次燃焼室５では
補助バーナ８が作動されているため、水分を80％も有す
るような高含水廃棄物を燃焼、焼却させる場合であって
も、フリーボード７でのガス温度を上げてそのガスの輻
射能を利用することにより一次燃焼流動床６の温度が上
げられるため、空気室２の助燃用バーナ３の助燃量を増
加させる必要がなくなりそれに伴う冷却空気（過剰な空
気）を使用しなくても済む。このため、ボイラ効率を上
げることができる。また、比較的水分が少ない高含水廃
棄物であっても極端に含有水分が増えたようなときでも
助燃用バーナ３の助燃量を増やすまでもなく同様に対応
させることができる。

また、本発明では燃焼室を一次燃焼室５と二次燃焼室11
とで構成して二段燃焼を行わせるので、二次燃焼室11で
未燃分（未燃カーボン）を完全に捕らえて完全燃焼させ
ることができるので、燃焼効率が良く、また、400〜450
kg/m²・hrという高炉床負荷が得られる。そして、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と
れ、流動床面積が小さくでき炉の大きさが小さくできコ
ンパクトに構成できる。

なお、第１図においては原料噴霧ノズル９は水平状態で
取付けられているが、原料によりその先端側を下に傾け
た状態で取付ける場合もある。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明では、一次燃焼
室のフリーボードにおいて補助バーナにより火炎を有す
る燃焼を行うことにより、フリーボードのガス温度を上
げそのガスの輻射熱を利用することで一次燃焼室の一次
燃焼流動床の温度を上げることができる。これにより空
気室での助燃用バーナの助燃量を減少させることがで
き、不必要な冷却空気を使用しなくてすむ。この場合、
補助バーナは横方向に間隔をおいて複数個取付けたた
め、フリーボードの温度は、極力、均等化された温度と
され、また、そのガスの輻射熱による前記一次燃焼流動
床の温度の上昇も極力、流動床の全般にわたって行われ
る。これらのため熱効率を向上させてボイラ効率を向上
させることができる。

また、一次燃焼室のフリーボードの温度が上げられるこ
とにより、該フリーボードへ多量の水分を含んだ高含水
廃棄物が噴霧ノズルから投入供給されて一次燃焼流動床
に至る間に、該高含水廃棄物の水分を所定量蒸発させて
乾燥させることができるので、一次燃焼流動床における
乾燥・燃焼負荷が軽減させることができ一次燃焼流動床
における燃焼効率も向上させることができる。即ち、補
助バーナは、炉の横方向に隣り合う複数個の高含水廃棄
物噴霧ノズルに近接した下の位置で且つ該噴霧ノズルの
間に位置させて、炉の横方向に複数個間隔をおいて取付
けたことにより、各々の噴霧ノズルから供給分散される
高含水廃棄物を、それが一次燃焼流動床に至る間に該高
含水廃棄物の下側から噴出される補助バーナから拡がり
をもって噴出される火炎と直接に、又は、該火炎による
高温度燃焼ガスと効率良く接触させることができ、該高
含水廃棄物の水分の蒸発作用を効率的に行わせることが
できる。

そして、噴霧ノズルを炉の横方向に複数個設けたので、
高含水残渣物を一次燃焼流動床に均等に供給して効率の
良い流動床燃焼が行わせることができる。

また、フリーボードのガスの温度が上げられることによ
り、一次燃焼流動床から排出される未燃カーボン等の未
燃物の燃焼にも寄与されこの点からも燃焼効率が向上さ
せることができる。

そして、本発明では一次燃焼室の下流側に二次燃焼室を
有しており、一次燃焼室のフリーボードにおいてこの未
燃カーボン等の未燃物の一部の燃焼が行われること、お
よび、フリーボードを通過するガス温度が上昇されるこ
とにより、二次燃焼室の二次燃焼流動床の温度を上げる
ことができ、これにより二次燃焼室で一次燃焼室での残
りの未燃分を捉えて完全燃焼させることができ、二段燃
焼によって高含水廃棄物を完全燃焼させ燃焼効率を向上
させることができる。そして、このため高い炉床負荷が
得られ流動床面積を小さくして炉の大きさを小さくコン
パクトに構成することができる。

以上のとおり本発明では極めて熱効率の良い流動床式高
含水廃棄物焼却炉を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の実施例を説明するもので
あり、第１図は流動床式高含水廃棄物焼却炉の概略縦断
面図、第２図は第１図のII線矢視要部側面図である。 １……流動床式高含水廃棄物焼却炉、２……空気室、３
……助燃用バーナ、４、10……ガス分散板、５……一次
燃焼室、６……一次燃焼流動床、７……フリーボード、
８……補助バーナ、９……原料噴霧ノズル、11……二次
燃焼室、12……二次燃焼流動床、13……排ガス排出口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下段に助燃用バーナを備えた空気室を有
   し、該空気室の上段にガス分散板を介して設けられフリ
   ーボードに供給された高含水廃棄物を前記空気室から供
   給される高温空気で流動化されて形成される一次燃焼流
   動床中で燃焼させる一次燃焼室を有し、該一次燃焼室の
   ガス下流側に二次燃焼流動床を有する二次燃焼室を有
   し、該二次燃焼室のガス下流側に排ガス排出口を有した
   流動床式高含水廃棄物焼却炉であって、該一次燃焼室の
   炉壁に該一次燃焼室のフリーボードに臨ませて高含水廃
   棄物噴霧ノズルを横方向に間隔をおいて複数個取付け、
   該一次燃焼室の炉壁に該高含水廃棄物噴霧ノズルに近接
   した下の位置で、かつ、該横方向に隣り合う高含水廃棄
   物噴霧ノズルの間に位置させて補助バーナを該一次燃焼
   室のフリーボードに臨ませて横方向に間隔をおいて複数
   個取付けたことを特徴とする流動床式高含水廃棄物焼却
   炉。