JPH085015A - 粉体燃焼バーナおよびボイラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 廃プラスチック粉粒体で粉粒径が１０００μ
ｍ以上であっても完全燃焼し、効率よく熱回収すること
ができる粉体燃焼バーナおよびボイラ装置を提供する。 【構成】 液体燃料を噴出する重油噴出管と、その外周
部に一次空気流路を形成する一次空気供給管と、その外
周部に二次空気流路を形成する二次空気供給管とを有す
る重油燃焼バーナの二次空気流路内に、粉粒体を気相搬
送して火炉内に噴出する複数の粉粒体噴出管を等間隔に
設けるとともに、粉粒体噴出管の噴出口の前方に粉粒体
の着火領域となる空間部を隔てて金網体を設ける。粉粒
体を気相搬送して火炉１１内に噴出し、液体燃料ｃと混
焼して熱量を回収する粉体燃焼ボイラ装置であって、液
体燃料ｃと粉粒体とを混焼する火炉の空塔部１６に、該
空塔部１６のガス流れ方向に垂直な断面積の半分よりも
大きい面積を有する金網体または耐火物１７をガス流れ
方向に沿って千鳥状に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粉体燃焼バーナおよび
ボイラ装置に係り、特に廃プラスチックを粉砕したプラ
スチック粉粒体の粉体燃焼ボイラ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、産業の発達および多様化等に伴っ
て産業廃棄物または一般廃棄物として廃棄される廃プラ
スチックの量は年々増加の一途をたどっている。このよ
うな廃プラスチックの処理方法として、例えばマテリア
ル・リサイクル、サーマル・リサイクル、単純焼却、埋
め立て等があげられるが、単純焼却や埋め立ては、単に
その処理を目的とするものであり、廃プラスチックを有
効利用したことにはならない。一方、マテリアル・リサ
イクルできれば、最も好ましいが、多種多様のプラスチ
ックが混合した廃プラスチックを再生して製品化するた
めには多くの障害があり、しかもコストアップにつなが
るので、実用化は困難である。

【０００３】そこで、最も現実かつ有効な処理方法とし
て、廃プラスチックを燃料として燃焼し、その熱量を回
収するサーマル・リサイクル方法が種々提案されてい
る。プラスチックは元来、石油を主原料とする、石炭以
上の燃焼特性を有するものであり、たとえ廃プラスチッ
クであっても燃料という観点からみると高い商品価値を
有する。廃プラスチックのサーマル・リサイクル法の一
つとして、例えば廃プラスチックを粉砕して微粉砕粒と
し、これを気相搬送してバーナで燃焼し、ボイラで熱回
収する方法があげられる。

【０００４】ところで、廃プラスチックの粉粒体は、粉
粒径が約１０００μｍを越える場合、燃焼時間が長くな
り、ボイラの燃焼室外へ廃プラスチックの未燃分が出て
行き、問題を生じることになる。このため、廃プラスチ
ック粉粒体を完全燃焼するための粉体燃焼バーナおよび
ボイラ装置の開発が望まれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
要請に鑑み、例えば廃プラスチック粉粒体等の完全燃焼
ができる粉体燃焼バーナおよびボイラ装置を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明者は、既設の重油バーナおよび重油炊ボイラ装置
を利用して粉粒体を燃焼して廃熱を回収することが最も
望ましいと考え、鋭意研究した結果、重油バーナの二次
空気流路内に、粉粒体を気相搬送して火炉内に噴出する
粉体ノズルを設けるとともに、該粉体ノズルの噴出口の
前方に前記粉粒体の着火領域となる空間部を隔てて金網
体を設けることにより、火炉内に噴出された粉粒体未燃
物を前記金網体で捕捉し、その表面で溶解して完全燃焼
できることを見出し、本発明に到達した。

【０００７】また本発明者は、粉体燃焼バーナの後流の
火炉空塔部に、該空塔部のガス流れ方向に垂直な断面積
の半分よりも大きな面積を有する金網体または耐火物を
ガス流れ方向に対して千鳥状に配置することにより、火
炉内に噴出された未燃物を前記金網体または耐火物で捕
捉し、その表面で溶解して完全燃焼することができるこ
とを見出し、本発明に到達した。

【０００８】すなわち、本願で特許請求される発明は、
以下のとおりである。 （１）液体燃料を噴霧する重油噴出管と、該重油噴出管
の外周に一次空気流路を形成する一次空気供給管と、該
一次空気供給管の外周に二次空気流路を形成する二次空
気供給管とを有する重油燃焼バーナの前記二次空気流路
内に、粉粒体を気相搬送して火炉内に噴出する複数の粉
粒体噴出管を等間隔に設けるとともに、該粉粒体噴出管
の噴出口の前方に前記粉粒体の着火領域となる空間部を
隔てて金網体を設けたことを特徴とする粉体燃焼バー
ナ。 （２）粉粒体を気相搬送して火炉内に噴出し、液体燃料
と混焼して熱量を回収する粉体燃焼ボイラ装置であっ
て、前記液体燃料と粉粒体を混焼する火炉の空塔部に、
該空塔部のガス流れ方向に垂直な断面積の半分よりも大
きい面積を有する金網体または耐火物を排ガス流れ方向
に対して千鳥状に配置したことを特徴とする粉体燃焼ボ
イラ装置。

【０００９】

【作用】重油バーナの二次空気流路内に配置した粉粒体
噴出管の噴出口の前方に粉粒体の着火領域となる空間部
を隔てて金網体を設けたことにより、火炉内に噴出され
た粉粒体は金網体に到達する前に着火し、金網体の前流
の空間部で、または金網体を通過した空間部で完全燃焼
する。一方、粒径の大きい粉粒体はは前記金網体に到達
するまでに燃え尽きず、該金網体に捕捉され、その表面
で溶解して完全燃焼する。

【００１０】また、粉体燃焼ボイラ装置の、液体燃料と
粉粒体を混焼する火炉の空塔部に、該空塔部のガス流れ
方向に垂直な断面積の半分よりも大きい面積を有する金
網体または耐火物をガス流れ方向に沿って千鳥状に配置
したことにより、粉粒体燃焼バーナから火炉内に噴出さ
れ、粒径の大きい粉粒体は排ガス流に伴って空塔部を通
過する間に、前記千鳥状に配置された金網体または耐火
物に捕捉され、その表面で溶解して完全燃焼する。一
方、微細な粉粒体粒子は、排ガスの流れに伴って空塔部
を流通し、気相中で完全燃焼する。

【００１１】本発明において、粉粒体の着火領域となる
空間部とは、火炉内に噴出された粉粒体が着火するため
に必要な空間部をいい、例えば粉粒体噴出口の後方に、
約３００ｍｍ以上の長さを有することが好ましい。本発
明において、粉粒体噴出管の数は特に限定されないが、
６本または８本等の偶数であることが好ましく、粉粒体
噴出管は二次空気流路の全円周に等間隔に配置される。

【００１２】本発明において、火炉空塔部に千鳥状に配
置される金網体とは、板状をした金網体であって、その
材質は、例えばステンレス、インコロイであり、耐熱性
を有するものである。また、耐火物とは，例えば耐火レ
ンガ、セラミックウール、スチールウール等からなる略
板状体であって、金網体または耐火物はガス流れ方向に
沿って千鳥状に配置される。これによって排ガス流路
は、例えばガス流通方向に対して上下方向または左右方
向にジグザグの流路となる。

【００１３】本発明において、金網体または耐火物に、
例えばニッケル系の酸化触媒をコーティングしてもよ
い。

【００１４】

【実施例】次に本発明を実施例によってさらに詳細に説
明する。図１は、本発明である粉体燃焼バーナの一実施
例を示す縦断面図、図２は、図１のＡ方向視図である。
図において、この粉体燃焼バーナは、液体燃料を噴霧す
る重油噴出管２と、該重油噴出管２の外周に一次空気ａ
の流路を形成する一次空気供給管３と、該一次空気供給
管３の先端部に設けられたスワラー８と、前記一次空気
供給管３の外周に二次空気ｂの流路を形成する二次空気
供給管４と、前記二次空気流路５内に円周方向に等間隔
に配置された、粉粒体を気相搬送して火炉内に噴出する
８本の粉粒体噴出管６と、該粉粒体噴出管６の先端部の
粉粒体噴出口７にそれぞれ装着された、前記粉粒体の着
火領域となる空間部を有する円筒状の金網１２とから主
として構成されている。なお、９は着火バーナ、１０は
のぞき窓、１１は火炉、１２は金網、１４はバーナタイ
ルである。

【００１５】このような構成において、一次空気流路お
よび二次空気流路にそれぞれ所定量の一次空気ａおよび
二次空気ｂが供給され、この状態で、所定量の液体燃料
ｃとして、例えばＣ重油が重油噴出管２を経て重油噴出
口１から火炉１１内に噴射され、前記一次空気ａおよび
スワラー８で旋回流を形成する二次空気ｂと混合し、着
火バーナ９によって着火されて燃焼する。液体燃料ｃの
燃焼が安定した後、例えばポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリスチレン等の廃プラスチックを粉砕した廃プラ
スチック粉粒体と空気とを混合した気−固混合物ｄが、
粉粒体噴出管６を経て、二次空気流路５を流通する二次
空気ｂで前記廃プラスチック粉粒体の融点以下、例えば
２００〜３００℃以下に冷却されながら流通し、粉粒体
噴出口７から火炉１１内に噴出されて燃焼する。このと
きプラスチック粉粒体は金網１２内の着火領域となる空
間部または金網１２の網目を通過した気相中で完全燃焼
する。一方、火炉１１内に噴出された後、粉粒径の大き
いプラスチック粉粒体は、着火領域において着火するも
完全燃焼することができず、そのプラスチック未燃物
は、金網１２によって捕集され、該金網１２の表面で溶
解して完全燃焼する。

【００１６】本実施例によれば、粉粒体噴出管６の粉粒
体噴出口７に粉粒体の着火領域となる空間部を有する金
網１２を装着したことにより、完全燃焼し難いプラスチ
ック未燃物を前記金網１２で捕捉してその表面で溶解し
て完全燃焼することができるので、プラスチック未燃物
が直接水管に付着・堆積することによる伝熱効率の低下
を防止することができるとともに、炉壁面または煙道壁
面に付着することによる内壁面の損傷を防止することが
できる。

【００１７】また本実施例によれば、重油バーナの二次
空気流路５内に、複数の粉粒体噴出管６を設けたことに
より、廃プラスチック粉粒体と空気とを混合した気−固
混合物ｄを前記廃プラスチック粉粒体の融点以下に保ち
つつ搬送して噴出口７から火炉１１に噴出することがで
きるので、廃プラスチックの溶融による粉粒体噴出管６
および粉粒体噴出口７の閉塞を防止して前記廃プラスチ
ック粉粒体を安定燃焼することができる。

【００１８】本実施例によれば、重油バーナを改良して
粉粒体を燃焼するようにしたことにより、既設の重油炊
ボイラ装置を有効に利用して、廃プラスチック等の低融
点粉粒体を燃焼することができるので、特別の設備投資
を必要とすることなく、廃プラスチックの粉体燃料化技
術に対応することができる。本実施例において、各粉粒
体噴出口ごとに金網体を装着することもできるが、複数
本に共通の金網、または重油噴出口と全粉粒体噴出口に
共通の金網を装着することもできる。

【００１９】本実施例において、粉粒体の燃焼が安定し
た後は、液体燃料ｃの供給量を所定量だけ減少させるこ
とが好ましい。図３は、本発明の一実施例である粉体燃
焼ボイラ装置の要部を示す説明図である。図において、
このボイラ装置は、粉粒体と液体燃料を火炉内に噴出す
る粉粒体燃焼バーナ１５の後流の火炉空塔部１６に、該
空塔部１６のガス流れ方向に垂直な断面積の半分よりも
大きい面積を有する板状の金網体１７をガス流れ方向に
対して千鳥状に設けたものである。

【００２０】このような構成において、例えば、前記実
施例と同様の廃プラスチック粉粒体は粉体燃焼バーナ１
５から火炉内に噴出され、空塔部１６内を流通するガス
流に伴って浮遊しながら気相中で液体燃料とともに完全
燃焼する。一方、プラスチック未燃物は、排ガスの流れ
に沿って火炉内を浮遊する間に、慣性力を受けて金網１
７（ａ）、１７（ｂ）または１７（ｃ）に捕集され、該
金網表面で溶解して完全燃焼する。

【００２１】本実施例によれば、ボイラ装置の粉体バー
ナ１５の後流の火炉空塔部１６に、該空塔部のガス流れ
方向に対して直角な断面積の半分よりも大きい面積を有
する板状の金網１７をガスの流れ方向に沿って千鳥状に
設けたことにより、プラスチック未燃物を火炉壁面また
は後流の水壁管等に付着する前に捕集して完全燃焼する
ことができるので、溶融物が付着することによる火炉壁
面の損傷を防止するとともに、水壁管に付着・堆積する
ことによる伝熱効率の低下を防止することができる。

【００２２】

【発明の効果】本願の請求項１記載の発明によれば、粉
体燃焼バーナの粉粒体噴出口の後方に粉粒体の着火領域
となる空間部を隔てて金網体を設けたことにより、粉粒
体を前記金網体で捕捉してその表面で溶解して完全燃焼
することができる。本願の請求項２記載の発明によれ
ば、粉体燃焼バーナの後流の火炉空塔部に、該空塔部の
ガス流れ方向に直角な断面積の半分よりも大きい面積を
有する金網体または耐火物をガス流れ方向に対して千鳥
状に設けたことにより、粉粒体を前記金網体または耐火
物で捕捉し、その表面で溶解して完全燃焼することがで
きるので、火炉壁面の損傷を防止するとともに、伝熱効
率の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である粉体燃焼バーナの縦断
面図。

【図２】図１のＡ方向視図。

【図３】本発明の一実施例である粉体燃焼ボイラ装置の
要部説明図。

【符号の説明】

１：重油噴出口、２：重油噴出管、３：一次空気供給
管、４：二次空気供給管、５：二次空気流路、６：粉粒
体噴出管、７：粉粒体噴出口、８：スワラー、９：着火
バーナ、１０：のぞき窓、１１：火炉、１２：金網、１
４：バーナタイル、１５：粉体燃焼バーナ、１６：空塔
部、１７：金網。

フロントページの続き (72)発明者 野中 正昭 岡山県玉野市玉３丁目１番１号 三井造船 株式会社玉野事業所内 (72)発明者 児玉 嘉弘 岡山県玉野市玉３丁目１番１号 三井造船 株式会社玉野事業所内 (72)発明者 白川 真宗規 岡山県玉野市玉３丁目１番１号 三井造船 株式会社玉野事業所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体燃料を噴霧する重油噴出管と、該重
   油噴出管の外周に一次空気流路を形成する一次空気供給
   管と、該一次空気供給管の外周に二次空気流路を形成す
   る二次空気供給管とを有する重油燃焼バーナの前記二次
   空気流路内に、粉粒体を気相搬送して火炉内に噴出する
   複数の粉粒体噴出管を等間隔に設けるとともに、該粉粒
   体噴出管の噴出口の前方に前記粉粒体の着火領域となる
   空間部を隔てて金網体を設けたことを特徴とする粉体燃
   焼バーナ。
2. 【請求項２】 粉粒体を気相搬送して火炉内に噴出し、
   液体燃料と混焼して熱量を回収する粉体燃焼ボイラ装置
   であって、前記液体燃料と粉粒体を混焼する火炉の空塔
   部に、該空塔部のガス流れ方向に垂直な断面積の半分よ
   りも大きい面積を有する金網体または耐火物を排ガス流
   れ方向に対して千鳥状に配置したことを特徴とする粉体
   燃焼ボイラ装置。