JPH0792223B2 - 流動床ボイラの燃料分散供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、コーヒー粕，みかん粕，ビール粕，茶粕，汚
泥などの高水分を含有した廃棄物用の高含水残渣物また
は石炭などを燃焼する場合に、流動床ボイラにおいて燃
焼ベッドに燃料を供給する流動床ボイラの燃料分散供給
装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来より流動床燃焼ベッドに高含水残渣物を供給する場
合は、ケーシング内部に一定ピッチを有したスクリュ
を回転自在に装着したスラッジコンベアと、ケーシング
の内部に回転自在に装着されたロータの円周方向に一定
間隔をおいて放射状に配設されたロータを有したスプレ
ッダとの組合わせにより、まずスラッジコンベアから排
送された高含水残渣物を、次なるスプレッダを駆動して
燃焼ベッドの界面上に分散供給する方法と、高圧ポン
プにて排送された高含水残渣物を流動床側壁に設けた燃
料供給管先端のスラッジガンにより燃焼ベッドの界面上
に分散供給する方法などがある。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記したスラッジコンベアとスプレッダとの
組合わせによって高含水残渣物を流動床内部に供給しよ
うとすると、スラッジコンベアの回転軸方向とスプレッ
ダの回転軸方向とが直交しているために、スラッジコン
ベアの排出側から押出し排出された高含水残渣物は、そ
のままではスプレッダの入口側へ分散して均等供給しに
くく、さらに、高含水残渣物自身が粒径分布巾をあまり
もたず、かつ、自由含水率が高いため流動界面上に均等
に分散供給しにくく、これによってスプレッダから排出
される高含水残渣物が集塊状態のまま流動界面上に供給
されて未燃分損失が増えやすいなどの欠点があった。

また、前記の方法による高圧ポンプを利用したスラッ
ジガンによって高含水残渣物を燃焼ベッドの界面上に分
散供給すると、ポンプ動力が大きくなり、ランニングコ
ストが増加するなどの欠点を有していた。

［課題を解決するための手段］ このように問題点を解決するために、本発明において
は、流動床側壁の１次燃焼空間に取付けたスプレッダに
おいて、スプレッダのロータの外周に、平面形状が蛇行
形状で、かつ、高含水残査者が均等に投燃可能なように
正面形状の外周端の先端の凸状部分から根本の凹状部分
までが鋸歯形状になっているブレードを、前記ロータの
円周方向に所定のピッチで複数個設けた構成とした。

［作用］ 本発明は、ビール粕，コーヒー粕のような高含水残渣物
をスプレッダを用いて流動燃焼ベッドへ供給を行なうこ
とができるような燃料分散供給装置を提供しようとする
ものである。

まず、矩形状の燃料供給管の先端からスプレッダの軸方
向に亘り均等に分散供給された高含水残渣物を、正面形
状の外周端の先端の凸状部分から根本の凹状部分までが
鋸歯形状にし、さらに、平面形状が蛇行形状になってい
るブレードをロータに軸着したスプレッダに供給した場
合、ロータの回転により、前者の鋸歯形状のものは、ブ
レード先端の凸部の部分は周速度が大きく、逆に、ブレ
ード根本の凹部の部分に近づくにつれて周速度は連続的
に小さくなる。こうして、周速度は鋸歯形状に沿って谷
部から山部へ連続的に変化し、周速度の違いによって放
出到達距離が異なるため、流動界面上へ均等に分散供給
される。また、後者の蛇行形状のものは、燃料供給管か
らスプレッダに向けて供給された高含水残渣物が回転ブ
レードと衝突後、ブレード面の接線方向と略直角方向に
飛散することになるため、平面的に見た場合あたかも扇
状を呈した散布状態になり、これら２つの相乗作用によ
って全体として流動界面上にまんべんなく分散供給され
ることになる。

［実施例］ つぎに、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
流動床ボイラの全体的な構成を示す概略的な断面図、第
２図は第１図のII-II線断面図、第３図は第１図のIII-I
II線断面図を示す。

第１図，第２図および第３図を用いて本装置の構成につ
いて述べる。

第１図に示す装置は、流動床ボイラ１、最下段の空気室
２、その上段の１次燃焼室３、さらにその上段の２次燃
焼室４、空気導入パイプ5,5a、仕切板6,6a、流動熱媒体
8,9、助燃用バーナ10、燃焼用兼流動化用空気導入口1
1、水冷管13,13a、空気箱40、燃料供給管43、スプレッ
ダ47から構成される。

すなわち、この実施例では多段ベッドとして２段のベッ
ドが設けられている。

ここで、高含水残渣物を燃焼する場合について説明す
る。

空気室２の側方には、水平方向内側に向かっている助燃
用のバーナ10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次燃焼室３にスプレッダ47に
よって１次燃焼ベッド20に供給された高含水残渣物30の
乾燥，燃焼を助けるとともに１次燃焼室３内を所望の温
度に保つことが可能である。11は燃焼用兼流動化用空気
の導入口であり、流動床頂部出口35から排出された排ガ
スを用いて図示しない熱交換器で加熱した後、空気室２
内に適量の空気を供給できるようにした。

１次燃焼室３は、例えば平均粒径が0.6mm程度の一般的
な砂からなる流動熱媒体８が入っている１次燃焼ベッド
20と、その上方の１次燃焼空間21からなり、空気室２
と、空気室２のすぐ上にある１次燃焼室３との間には、
仕切板６が水平に設けられ、この仕切板６を貫通して配
設された多数の空気導入パイプ５が略垂直方向に設けら
れており、さらに、仕切板６の上部（１次燃焼室側）と
下部（空気室側）にはキャスタブル12を仕切板６内に設
けた水冷管13を埋設する形で打設し、同様に２次燃焼室
４も１次燃焼室同様に仕切板6aの上部と下部にはキャス
タブル12aを打設した。流動床側壁の１次燃焼空間21部
にスプレッダ47,空気箱40および燃料供給管43から成る
燃料分散供給装置を配設した。

燃焼分散供給装置27は、空気箱40,燃料供給管43,スプレ
ッダ47から構成される。図示しない低圧ポンプから送ら
れた高含水残渣物30は、先端が矩形状を有した燃料供給
管43から均等にスプレッダ47に供給され、ロータ44円周
上に等ピッチで、かつ、軸方向に固設された鋸歯形状、
ならびに蛇行形状を有したブレード45によって、撒布距
離を調整しながら流動界面上に供給される。なお、ロー
タ44は可変速度式になっており、ロータ44の回転数によ
ってブレード45から投燃されて流動界面上に到達する燃
料の放出到達距離を燃料の種類によって調整することが
できる構造となっている。また、特に、スプレッダ47に
よって高含水残渣物30を流動界面上に投燃する場合、一
部の高含水残渣物30がスプレッダ47のすぐ近傍、すなわ
ち、１次燃焼室３の側壁とスプレッダ47間のデッドスペ
ース上に落下し、これが付着，堆積されてスプレッダ47
から連続して流動界面上への投燃を妨害されるのを防止
するため、前記デッドスペースの個所に空気吹出し用の
スリット42または多孔板を有した空気箱40を設け、連続
的に空気をスリット42または多孔板より噴出させて高含
水残渣物30の付着および付着による堆積を防止するよう
に構成してある。

ここで、スプレッダ47から流動界面上に分散供給された
高含水残渣物30は流動熱媒体８と混り合う。そして、空
気室２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。ここで、32は各空気導入パイプ
５の上部に設けたキャップを示す。

１次燃焼室３に流動熱媒体８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
30を燃焼ベッド20内に入れても、燃焼ベッド20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30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とし、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次燃焼室３の１次燃焼空間21や１次燃焼ベッド20内に
は、温度検知器31が適宜本数設けられており、検知した
温度を計測し、計測された信号で供給する助燃料を適宜
制御して、１次燃焼室３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次燃焼室３と、１次燃焼室３のすぐ上にある２次燃焼
室４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5aや内部に水冷管13aを有する仕切板6aが設けら
れている。ただし、空気導入パイプ5aでは、下段の燃焼
ガスが上昇して通過するだけでなく、１次燃焼室３で燃
焼途中の残渣物30の一部をも２次燃焼室４内に導入す
る。

上段の２次燃焼室４において、33は各空気導入パイプ5a
の上部に設けたキャップ、22は砂などの流動熱媒体９を
有する２次燃焼ベッド、23は上方の２次燃焼空間であ
る。

図示しない循環ポンプを経由して導入された循環水は、
循環水配管途中から２方向に分岐し、一方の水路は１次
燃焼室３の仕切板６に配設された水冷管13を通る間に加
熱された循環水と、他方、２次燃焼室４の仕切板6aに配
設された水冷管13aを通る間に加熱された循環水は最終
的には図示しないスチームドラムに送られる。

つぎに、本発明の実施例の作動を説明する。

１次燃焼室３と２次燃焼室４内にそれぞれ一般的な砂な
どの流動熱媒体8,9を入れておく。つぎに、下方の助燃
用のバーナ10を点火し、燃焼用兼流動化用空気導入口11
より燃焼用兼空気流動化用空気を供給し、さらに、流動
熱媒体８および９をそれぞれ流動させ、１次燃焼ベッド
20および２次燃焼ベッド22を形成させておく。

そして、１次燃焼ベッド20内に、図示しない比較的低圧
のポンプを駆動して燃料供給管43を通って燃料供給管43
の先端のノズル部46からスプレッダ47上に高含水残渣物
30が供給されると、スプレッダ47の駆動によるブレード
45の形状特性によって１次燃焼ベッド20内に均等に分散
供給し、燃焼させる。

ここで、高含水残渣物30とは、例えば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30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。

１次燃焼ベッド20では、助燃用バーナ10の作用と残渣物
30自体の燃焼熱で乾燥後、燃焼させる。１次燃焼ベッド
20で残渣物30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20では、高含水残渣物
30は乾燥した後、例えば約60％だけ燃焼する。そして、
１次燃焼空間21でも例えば約10％だけ燃焼し、１次燃焼
室３で完全燃焼されずに未燃分を例えば約30％有する小
片の残渣物30は上段の２次燃焼室４内に送り込まれる。
そして、２次燃焼室４の２次燃焼ベッド22と２次燃焼空
間23で残渣物30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次燃焼室３で高含水残渣物
30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熱媒体を探す必要
がある。

本発明のようにコンパクトな装置を用い、１次燃焼室３
で高含水残渣物30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果が落ちるが、本発明
では、引続いて、２次燃焼室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次燃焼室４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30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次燃焼室４までで残渣物30が完全に燃焼され
た後、その燃焼排ガスは流動床頂部出口35から排出され
て廃熱ボイラに到達する。一方、循環ポンプで送出され
た循環水は、１次燃焼室３と２次燃焼室４の仕切板6,6a
に配設された水冷管13,13aを通る間に加熱され図示しな
いスチームドラムへ送られる。また、廃熱ボイラに送ら
れた循環水は流動床頂部出口35から排出された燃焼排ガ
スと伝導管を通し熱交換されスチームドラムへ導びかれ
スチームとして有効的に回収することができる。

以上の実施例は燃焼ベッドと燃焼空間を有する燃焼室を
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、あるい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。

また、石炭粒子のように一般的に水分が低く、粒径分布
を有している場合には、供給する石炭粒子のうち大径粒
子と小径粒子とでは撒布特性が異なり、燃料供給管43と
スプレッダ47の相対位置が調整不可能なとき、ロータ44
への燃料の落下位置が固定されるため燃料の放出角度に
よる到達水平距離は大体決まってくる。また、本発明の
スプレッダ47によれば、ロータ44の回転数を変化させる
ことによって、従来のスプレッダと同様に高含水残渣物
30などの燃料の初速度を決定でき、回転数を高くする
程、蛇行形状および鋸歯形状ブレード45の両特性によっ
て前記燃料の放出到達距離を大きく、かつ、平面的に末
広がりにでき、より広い範囲に均等に分散供給可能であ
る。さらに、前記した鋸歯形状ブレード45の山の数は、
水分が高い場合には山のピッチの大きいものを、逆に、
水分が低い場合には山のピッチの小さいものを有したロ
ータ44を交換するだけで燃料の種類によっても容易に対
処できる。また、蛇行形状ブレード45の蛇行の程度は、
例えば、水分量や粒径の大小によって適宜決められる。

こうして、本発明における実施例では、高含水残渣物30
のような分散供給しにくいものも流動界面上に分散して
供給することが容易であるため、その分十分に乾燥，燃
焼されることになり燃焼効率が上がる。

［発明の効果］ 本発明の燃料分散供給装置において、スプレッドのロー
タに軸着したブレードを鋸歯形状、かつ、蛇行形状にし
たことによって、鋸歯形状の特性は、鋸歯形状に沿って
谷部から山部へと移動するにしたがって周速度は次第に
大きくなり、このため、高含水残渣物を連続して遠近に
わたり分散供給が可能であり、また、蛇行形状の特性
は、ブレード面の接線方向と略直角方向に飛散すること
になるため、平面的に見た場合には末広がり的に広く分
散供給が可能となり、このブレードの特性形状の相乗的
な効果によって少数のスプレッダで広く均等に分散供給
できるようになった。また、さらに投燃の自由度を高め
ようとする場合はスプレッダのロータの回転を可変速に
したり、燃料の種類に合わせてロータのみを取換えたり
することによって流動界面上へ均等分散供給することが
可能である。

【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図は流動床ボイラの全体的な構成を示す概略的な縦断
面図、第２図は第１図のII-II線断面図、第３図は第１
図のIII-III線断面図である。 １……流動床ボイラ、２……空気室、３……１次燃焼
室、４……２次燃焼室、5,5a……空気導入パイプ、6,6a
……仕切板、8,9……流動熱媒体、10……助燃用バー
ナ、11……燃焼用兼流動化用空気導入口、13,13a……水
冷管、27……燃焼分散供給装置、40……空気箱、43……
燃料供給管、47……スプレッダ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流動床側壁の１次燃焼空間に取付けたスプ
   レッダにおいて、スプレッダのロータの外周に、平面形
   状が蛇行形状で、かつ、高含水残査者が均等に投燃可能
   なように正面形状の外周端の先端の凸状部分から根本の
   凹状部分までが鋸歯形状になっているブレードを、前記
   ロータの円周方向に所定のピッチで複数個設けたことを
   特徴とする流動床ボイラの燃料分散供給装置。