JPH08285259A - 流動床式廃棄物焼却炉の燃焼方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流動床内の酸素分圧を制御可能とする。 【構成】 流動床３に流動化気体を供給して媒体を流動
し、少なくとも都市ごみよりなる廃棄物を焼却処理する
流動床式廃棄物焼却炉の燃焼方法であって、流動床３の
一方の流動床部分の分岐排ガス２１の酸素分圧を、流動
床３の他方の流動床部分の一次空気６より低く制御し、
流動床３の一方の流動床部分に廃棄物を投入シュート２
より供給する。 【効果】 急激な燃焼状態の変動を抑制できるととも
に、排ガス中の未燃分及びダイオキシン類の排出量を低
減でき、安定燃焼が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、都市ごみ等の廃棄物を
焼却処理する流動床式廃棄物焼却炉に係り、特に流動床
に酸素分圧の高低差を付けることにより、排ガス中のＣ
Ｏ及び炭化水素等の未燃分及びダイオキシン類の排出量
を低減するのに好適な流動床式廃棄物焼却炉の燃焼方法
及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の流動床式廃棄物焼却炉の燃焼方法
においては、都市ごみ等の廃棄物（以下、ごみと称す）
の焼却処理に適用している流動床式廃棄物焼却炉の一例
を図８に示す。ごみは投入シュート２より流動床式廃棄
物焼却炉１に投入され、流動床３で流動床３下部に設置
された散気管５又は分散板を通して風箱より供給された
流動化気体である一次空気６により、流動媒体（媒体）
とともに流動化されるに従い揮発して燃焼され、ごみよ
り発生した未燃ガスは空塔部４で空塔部４に供給される
二次空気７と混合して燃焼される。このとき送風機１６
で供給される二次空気供給量は、制御器１８及び制御弁
１９により、炉内の明るさ等の燃焼状態に応じて制御さ
れている。

【０００３】ごみに混入している不燃物は流動媒体とと
もに流動化されるにしたがって、流動床３内に沈んで行
き、炉底に設置された不燃物排出装置８より排出され
る。一方、排ガス９はガスクーラ１１によって冷却され
た後、空気予熱器１２に送られ、一次空気６を予熱し、
さらにガスクーラ１３で約２００℃まで冷却され、排ガ
ス中のＨＣｌを除去するため煙道１０に消石灰が吹き込
まれる。消石灰はここでＨＣｌと反応してＣａＣｌ₂と
なり、未反応及び反応した消石灰は灰とともにバグフィ
ルタ（灰捕集手段）１４で捕集され、クリーンになった
排ガスは送風機１７により煙突１５より大気中に放出さ
れる。バグフィルタ１４で捕集された灰は、灰処理装置
により重金属等を安定化した後、最終的に埋立処理され
る。

【０００４】一般にごみは揮発成分が多く、かつ燃焼速
度が非常に速いため、大部分は一部分が燃焼して発生し
た燃焼熱により揮発され、未燃ガスとして空塔部で燃焼
される。このため、空塔部形状、二次空気ノズルの配
置、及び二次空気に排ガスを混合して二次空気の運動量
を増大する等、二次空気の吹込方法を工夫して未燃ガス
と二次空気との混合を促進している。また、ごみは含水
率及び嵩密度等の性状が大きく変化するため定量供給が
難しく、このような性状及び供給量の変化により、燃焼
状態も大きく変動するため、前記のように局部的な空気
不足を防止しても、空塔部の一時的な空気不足や過剰空
気による燃焼ガス温度の低下により多量の未燃ガスが炉
出口から排出される。このようなごみの供給量及び性状
の変化による燃焼状態の変動に対応するため、炉内の明
るさや燃焼状態の画像解析結果等によって二次空気量の
制御を行っている。

【０００５】しかしながら、流動床におけるごみの燃焼
速度及び揮発速度は非常に速く、ごみは流動床式廃棄物
焼却炉に供給されると瞬時に燃焼が起こり大部分が揮発
するため、空塔部における未燃ガスの燃焼状態は大きく
変動するごみの供給量及び性状の影響を受けて急変す
る。このため、二次空気量の制御に時間的遅れが生じた
り、一度に多量のごみが供給された場合に、二次空気で
燃焼可能な量以上の未燃ガスが発生する等、従来技術で
は急変する燃焼状態に十分対応できず、図９に示すよう
に、一時的にＣＯに代表される多量の未燃分及びダイオ
キシン類が排出される。

【０００６】また、ＮＯｘ排出量を抑制するため、一次
空気に排ガスを混合して流動床に供給している流動床式
廃棄物焼却炉では、一次空気の酸素分圧が低下するた
め、ごみの燃焼速度及び揮発速度は若干低下するが、排
ガスを混合した一次空気でもごみが燃焼されるには十分
の酸素分圧であるため、この場合でもごみ供給量の変動
により一時的にＣＯに代表される多量の未燃ガスが排出
される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の流動床式廃棄物
焼却炉の燃焼方法にあっては、ごみが流動床式廃棄物焼
却炉に供給されると瞬時に燃焼が起こり大部分が揮発す
るため、ごみの供給量及び性状の影響を受けて空塔部に
おける未燃ガスの燃焼状態が大きく変動し、二次空気量
の制御に時間的遅れが生じたり、二次空気で燃焼可能な
量以上の未燃ガスが発生する等、一時的に多量の未燃分
及びダイオキシン類が排出されるという問題があった。

【０００８】また、ＮＯｘ排出量を抑制するため、排ガ
スを混合した一次空気でもごみが燃焼されるには十分の
酸素分圧であるため、ごみの供給量の変動により一時的
に多量の未燃ガスが排出されるという問題があった。

【０００９】本発明の目的は、急激な燃焼状態の変動を
抑制して、排ガス中のＣＯ及び炭化水素等の未燃分及び
ダイオキシン類の排出量を低減させることのできる流動
床式廃棄物焼却炉の燃焼方法及びその装置を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る流動床式廃棄物焼却炉の燃焼方法は、
流動床に流動化気体を供給して媒体を流動し、少なくと
も都市ごみよりなる廃棄物を焼却処理する流動床式廃棄
物焼却炉の燃焼方法において、流動床の一方の流動床部
分の酸素分圧を他方の流動床部分より低く制御し、酸素
分圧の低い一方の流動床部分に廃棄物を供給する構成と
する。

【００１１】そして酸素分圧の低い一方の流動床部分の
媒体の流動速度を燃焼状態に応じて制御する構成でもよ
い。

【００１２】また酸素分圧の低い一方の流動床部分に、
流動床式廃棄物焼却炉の排ガスより分岐した分岐排ガス
を還流し、酸素分圧の高い他方の流動床部分に、排ガス
で予熱された一次空気を供給する構成でもよい。

【００１３】さらに流動床式廃棄物焼却炉に廃熱ボイラ
を付設し、酸素分圧の低い一方の流動床部分に、廃熱ボ
イラで発生し発電装置に利用されて分岐された水蒸気を
供給し、酸素分圧の高い他方の流動床部分に、廃熱ボイ
ラで発生した水蒸気の一部で予熱された一次空気を供給
する構成でもよい。

【００１４】そして流動床式廃棄物焼却炉の排ガスで予
熱された一次空気を酸素希薄空気と酸素富化空気とに分
離する酸素富化装置を設け、酸素分圧の低い一方の流動
床部分に酸素希薄空気を供給し、酸素分圧の高い他方の
流動床部分に、酸素富化空気を供給する構成でもよい。

【００１５】また流動床に流動化気体を供給して媒体を
流動し、少なくとも都市ごみよりなる廃棄物を焼却し、
その排ガスを冷却して消石灰と反応させ灰捕集手段を経
由して排出する流動床式廃棄物焼却炉の燃焼方法におい
て、灰捕集手段に灰溶融炉を付設し、流動床の一方の流
動床部分の流動化気体の酸素分圧を他方の流動床部分よ
り低く制御し、酸素分圧の低い一方の流動床部分に、灰
溶融炉排ガスを供給するとともに廃棄物を供給し、酸素
分圧の高い他方の流動床部分に、排ガスで予熱された一
次空気を供給する構成でもよい。

【００１６】さらに流動床式廃棄物焼却装置において
は、前記いずれか一つの流動床式廃棄物焼却炉の燃焼方
法に用いられる構成とする。

【００１７】

【作用】本発明によれば、流動床の一方の流動床部分の
流動化気体の酸素分圧を他方の流動床部分より低く制御
し、一方の流動床部分に廃棄物を供給するため、瞬時に
起こる燃焼が抑制され、ごみは先ず流動媒体とともに流
動化されるにしたがって乾燥される。そして乾燥された
ごみは流動化されるにしたがって酸素分圧の高い部分に
分散されて燃焼される。先ずごみの乾燥を行うことによ
り、燃焼状態の変動が小さくなり、また、ごみの供給量
が増加したときに酸素分圧が低い部分の流動速度を低下
させることにより、酸素分圧が高い部分に分散されるご
みの量の急増が防止され燃焼状態が安定化される。

【００１８】

【実施例】本発明の一実施例を図１を参照しながら説明
する。図１に示すように、流動床３に流動化気体を供給
して媒体を流動し、少なくとも都市ごみよりなる廃棄物
を焼却処理する流動床式廃棄物焼却炉の燃焼方法であっ
て、流動床３の一方の流動床部分の流動化気体（分岐排
ガス）２１の酸素分圧を、制御器２３及び制御弁２４に
より他方の流動床部分の流動化気体（一次空気）６より
低く制御し、酸素分圧の低い一方の流動床部分に廃棄物
を投入シュート２より供給する構成とする。そして酸素
分圧の低い一方の流動床部分の媒体（流動媒体）の流動
速度を、燃焼状態に応じて分岐排ガス２１の流量を制御
器２３及び制御弁２４により調節する等して制御し、酸
素分圧の低い一方の流動床部分に、流動床式廃棄物焼却
炉１の排ガスより分岐した分岐排ガス２１を還流し、酸
素分圧の高い他方の流動床部分に、排ガスで予熱された
一次空気６を供給するものとする。

【００１９】すなわち図１及び図２に示すように、散気
管を散気管５ａと散気管５ｂとに分割し、投入シュート
２に近い一方の散気管５ａへ煙道１０より分岐した酸素
分圧が７〜１２％の分岐排ガス２１を、集塵機２２を経
由して送風機１６により還流し、他方の散気管５ｂへ予
熱した一次空気６を供給することにより、流動床３内に
酸素分圧の高低差を付ける。投入シュート２より流動床
式廃棄物焼却炉１に投入されたごみは、流動床３内で散
気管５ａを経由して供給された分岐排ガス２１により流
動媒体とともに流動化されるにしたがって乾燥された
後、散気管５ｂを経由して送風機１６により供給された
一次空気６で流動媒体とともに流動化されるにしたがっ
て燃焼される。

【００２０】流動床３でごみより発生した未燃ガスは、
空塔部４で空塔部４へ送風機１６により制御器１８で制
御される制御弁１９を経由して供給される二次空気７と
混合して燃焼される。排ガス９はガスクーラ１１によっ
て伝熱体を介して水冷却され、空気予熱器１２で一次空
気６を予熱した後、その一部が煙道１０より分岐した分
岐排ガス２１となり、集塵機２２により除塵されて散気
管５ａを経由して流動床３へ還流される。残りの排ガス
はガスクーラ１３により約２００℃まで冷却され、ＨＣ
ｌを除去するため消石灰が吹き込まれる。未反応及び反
応した消石灰は灰とともにバグフィルタ（灰捕集手段）
１４で捕集され、クリーンになった排ガスは送風機１７
により搬送されて煙突１５より大気中へ排出される。

【００２１】この時、ごみ供給量が減少すると制御器２
３及び制御弁２４により分岐排ガス２１の還流量を減少
させ、ごみの供給量が増加すると制御器２３及び制御弁
２４により分岐排ガス２１の供給量を一定の通常運転し
ている量まで徐々に増加させることにより、酸素分圧の
低い流動床部分の媒体の流動速度を制御する。ごみの供
給量の急増は給塵機の詰まり等でごみの供給量が減少し
た後に起こるため、ごみの供給量が減少したときに媒体
の流動速度を低下させることにより、ごみの供給量が急
増してもごみの分散を抑えて急激な燃焼の変化を抑制で
きる。また、ごみの供給量が減少すると炉内のガス量が
低下するため、発熱量の低下による空塔部の温度低下を
防止できる。また、流動床より空塔部に発生する未燃ガ
ス量は酸素分圧の低い流動床部分の流動速度に依存する
ため、分岐排ガスの還流量とともに二次空気の供給量を
制御すると二次空気量の制御が効果的になる。

【００２２】次に流動床の動作を説明する。図３に示す
ように酸素分圧をごみが着火しない程度まで低くした流
動床部分（一方の流動床部分）３ａと、酸素分圧をごみ
が十分燃焼する程度まで高くした流動床部分（他方の流
動床部分）３ｂに流動床３を分けて、酸素分圧に高低差
を付け、酸素分圧の低い流動床部分３ａに被焼却物のご
みを供給することにより、ごみは先ず流動媒体とともに
流動化されるにしたがって主に乾燥される。流動床３全
体がこのように低酸素分圧であれば、ごみはほとんど燃
焼されないが、流動床３の一部に酸素分圧が空気程度に
高い部分を形成しているため、乾燥されたごみは流動化
されるにしたがって酸素分圧の高い流動床部分３ｂに分
散されて燃焼する。ごみの性状は含水率の変化に大きく
影響され、乾燥により性状の変化が小さくなるため、先
ずごみの乾燥を行うことにより、ごみの性状が安定し燃
焼状態の変動が小さくなる。また、ごみの供給量が増加
したときに酸素分圧が低い流動床部分３ａの流動速度を
低下させることにより、酸素分圧が高い流動床部分３ｂ
に分散されるごみの量の急増が防止され燃焼状態を安定
させることができる。

【００２３】本発明によれば、酸素分圧の低い流動床部
分の流動速度を、二次空気量と組み合わせて制御するこ
とにより図４に示すようにＣＯに代表される未燃ガス排
出量の一時的な増加を抑制することができる。また流動
床の流動速度を速くした場合でも急激な燃焼状態の変動
を抑制できるため、排ガス中のＣＯ及び炭化水素等の未
燃分及びダイオキシン類の排出量を低減させることがで
きる。

【００２４】本発明の他の実施例を図５を参照しながら
説明する。発電設備を有する場合に、酸素分圧の低い流
動化気体として発電設備から発生する水蒸気を利用する
実施例である。流動床式廃棄物焼却炉１の出口に連結し
て廃熱ボイラ２５が設置されており、排ガス９は廃熱ボ
イラ２５で水２６を加熱して水蒸気２７を発生させた
後、ガスクーラ１３で冷却され、かつバグフィルタ１４
で無害化されて煙突１５より排出される。廃熱ボイラ２
５で発生した水蒸気２７は発電装置２８に送られ、発電
に利用された後、復水器２９で水に戻され、廃熱ボイラ
２５に供給される。流動床３の一方の流動床部分に散気
管５ａを経由して発電装置２８出口より分岐した水蒸気
３０を供給し、他方の流動床部分に散気管５ｂを経由し
て水蒸気２７の一部で予熱された一次空気６を供給して
ごみを安定燃焼させる。

【００２５】また、図６は酸素富化装置を用いて流動化
気体を酸素分圧の異なる気体を供給する他の実施例を示
す。流動床式廃棄物焼却炉１の排ガスで予熱された一次
空気を、酸素希薄空気４１と酸素富化空気４０とに分離
する酸素富化装置３９を設け、空気予熱器１２で予熱し
た一次空気６を酸素富化膜等を用いた酸素富化装置３９
により酸素分圧が２５％以上の酸素富化空気４０と酸素
分圧が１５％の酸素希薄空気４１とに分離し、流動床３
の酸素分圧の低い一方の流動床部分に散気管５ａを経由
して酸素希薄空気４１を供給し、酸素分圧の高い他方の
流動床部分に、散気管５ｂを経由して酸素富化空気４０
を供給する構成であり、この構成によりごみを安定燃焼
させることができる。

【００２６】また、図７は灰溶融炉を併設する場合に、
酸素分圧の低い流動化気体として灰溶融炉排ガスを利用
する他の実施例を示す。流動床３に流動化気体を供給し
て媒体を流動し、少なくとも都市ごみよりなる廃棄物を
焼却し、その排ガスを冷却して消石灰と反応させ灰捕集
手段（バグフィルタ）１４を経由して排出する流動床式
廃棄物焼却炉の燃焼方法であって、灰捕集手段１４に灰
溶融炉３３を付設し、流動床３の一方の流動床部分の酸
素分圧を他方の流動床部分より低く制御し、酸素分圧の
低い流動床３の一方の流動床部分に、灰溶融炉排ガス３
５を供給するとともに廃棄物を投入シュート２より供給
し、酸素分圧の高い他方の流動床部分に、排ガス９で予
熱された一次空気６を供給する構成とする。すなわちバ
グフィルタ１４で捕集された灰は灰貯留ホッパ３２より
灰溶融炉３３に供給され、バーナ３４で加熱されて溶融
した溶融スラグとなる。酸素分圧３〜６％の溶融炉排ガ
ス３５はガスクーラ３６で伝熱体を介して水冷却され、
集塵機３７でダストを除去された後、散気管５ａより流
動床３に供給される。本実施例によれば、前記と同様に
ごみを安定燃焼させることができる。

【００２７】さらに本発明の他の実施例として流動床式
廃棄物焼却装置は、前記いずれか一つの流動床式廃棄物
焼却炉の燃焼方法に用いられる構成とする。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、流動床の一方の流動床
部分の酸素分圧を、他方の流動床部分より低く制御する
とともに一方の流動床部分に廃棄物を供給するため、急
激な燃焼状態の変動を抑制できるとともに、排ガス中の
未燃分及びダイオキシン類の排出量を低減でき、安定燃
焼が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】図１に示す流動化気体の供給構造の一例を示す
横断面図である。

【図３】図１に示す流動化気体の供給構造の一例を示す
縦断面図である。

【図４】図１の実施例より排出される排ガス中のＣＯ濃
度の経時変化を示す図である。

【図５】本発明の他の実施例を示す構成図である。

【図６】本発明の他の実施例を示す構成図である。

【図７】本発明の他の実施例を示す構成図である。

【図８】従来の技術を示す図である。

【図９】従来の技術より排出される排ガス中のＣＯ濃度
の経時変化を示す図である。

【符号の説明】

１ 流動床式廃棄物焼却炉 ２ 投入シュート ３ 流動床 ３ａ 酸素分圧の低い流動床部分 ３ｂ 酸素分圧の高い流動床部分 ４ 空塔部 ５ 散気管 ５ａ 散気管 ５ｂ 散気管 ６ 一次空気 ７ 二次空気 ８ 不燃物排出装置 ９ 排ガス １０ 煙道 １１ ガスクーラ １２ 空気予熱器 １３ ガスクーラ １４ バグフィルタ １５ 煙突 １６ 送風機 １７ 誘引送風機 １８ 制御器 １９ 制御弁 ２０ 弁 ２１ 分岐排ガス ２２ 集塵機 ２３ 制御器 ２４ 制御弁 ２５ 廃熱ボイラ ２６ 水 ２７ 水蒸気 ２８ 発電装置 ２９ 復水器 ３０ 水蒸気 ３２ 灰貯留ホッパ ３３ 灰溶融炉 ３４ バーナ ３５ 灰溶融炉排ガス ３６ ガスクーラ ３７ 集塵機 ３９ 酸素富化装置 ４０ 酸素富化空気 ４１ 酸素希薄空気

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 弘道 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動床に流動化気体を供給して媒体を流
   動し、少なくとも都市ごみよりなる廃棄物を焼却処理す
   る流動床式廃棄物焼却炉の燃焼方法において、前記流動
   床の一方の流動床部分の酸素分圧を他方の流動床部分よ
   り低く制御し、該酸素分圧の低い前記一方の流動床部分
   に前記廃棄物を供給することを特徴とする流動床式廃棄
   物焼却炉の燃焼方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の流動床式廃棄物焼却炉の
   燃焼方法において、酸素分圧の低い一方の流動床部分の
   媒体の流動速度を燃焼状態に応じて制御することを特徴
   とする流動床式廃棄物焼却炉の燃焼方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の流動床式廃棄物焼
   却炉の燃焼方法において、酸素分圧の低い一方の流動床
   部分に、流動床式廃棄物焼却炉の排ガスより分岐した分
   岐排ガスを還流し、酸素分圧の高い他方の流動床部分
   に、前記排ガスで予熱された一次空気を供給することを
   特徴とする流動床式廃棄物焼却炉の燃焼方法。
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載の流動床式廃棄物焼
   却炉の燃焼方法において、流動床式廃棄物焼却炉に廃熱
   ボイラを付設し、酸素分圧の低い一方の流動床部分に、
   前記廃熱ボイラで発生し発電装置に利用されて分岐され
   た水蒸気を供給し、酸素分圧の高い他方の流動床部分
   に、前記廃熱ボイラで発生した水蒸気の一部で予熱され
   た一次空気を供給することを特徴とする流動床式廃棄物
   焼却炉の燃焼方法。
5. 【請求項５】 請求項１又は２記載の流動床式廃棄物焼
   却炉の燃焼方法において、流動床式廃棄物焼却炉の排ガ
   スで予熱された一次空気を酸素希薄空気と酸素富化空気
   とに分離する酸素富化装置を設け、酸素分圧の低い一方
   の流動床部分に前記酸素希薄空気を供給し、酸素分圧の
   高い他方の流動床部分に、前記酸素富化空気を供給する
   ことを特徴とする流動床式廃棄物焼却炉の燃焼方法。
6. 【請求項６】 流動床に流動化気体を供給して媒体を流
   動し、少なくとも都市ごみよりなる廃棄物を焼却し、そ
   の排ガスを冷却して消石灰と反応させ灰捕集手段を経由
   して排出する流動床式廃棄物焼却炉の燃焼方法におい
   て、前記灰捕集手段に灰溶融炉を付設し、前記流動床の
   一方の流動床部分の前記流動化気体の酸素分圧を他方の
   流動床部分より低く制御し、該酸素分圧の低い前記一方
   の流動床部分に、灰溶融炉排ガスを供給するとともに前
   記廃棄物を供給し、前記酸素分圧の高い他方の流動床部
   分に、前記排ガスで予熱された一次空気を供給すること
   を特徴とする流動床式廃棄物焼却炉の燃焼方法。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項記載の流動
   床式廃棄物焼却炉の燃焼方法に用いられることを特徴と
   する流動床式廃棄物焼却装置。