JPH09145256A - 流動床炉の砂層燃焼率調整方法 - Google Patents

流動床炉の砂層燃焼率調整方法

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JPH09145256A
JPH09145256A JP30183895A JP30183895A JPH09145256A JP H09145256 A JPH09145256 A JP H09145256A JP 30183895 A JP30183895 A JP 30183895A JP 30183895 A JP30183895 A JP 30183895A JP H09145256 A JPH09145256 A JP H09145256A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 流動層における燃焼率を任意の値に制御す
る。 【解決手段】 砂層(流動層)2における温度を砂層温
度として測定するとともに、流動層の上方の炉内空間に
形成したフリーボード15における温度をフリーボード
温度として測定し、フリーボード温度から砂層温度を減
じた測定温度差が設定値以上に大きくなった場合に、砂
循環系18に砂補充系18aから流動砂を補充して、砂
層(流動層)2において流動する流動砂量を増加させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、流動床炉の砂層に
おける燃焼制御に係り、流動床炉の砂層燃焼率調整方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、下水処理場で発生する汚泥等の焼
却炉として最も多く利用されている流動床炉は、炉底に
砂を溜めて砂層を形成し、砂層の上方空間をフリーボー
ドに形成しており、砂層とフリーボードとにより炉内の
燃焼帯を構成している。砂層は、下方から供給する高温
の高圧空気により流動して流動層となり、炉内に投入さ
れた廃棄物を砂中において瞬時的に乾燥・焼却する。こ
のとき、砂は熱容量が非常に大きく、熱伝達率が速いの
で、廃棄物である汚泥に対して高速に、乾燥・着火のた
めの熱量を供給する。一方、廃棄物の燃焼により生成し
た燃焼熱が砂を高温に維持し、連続瞬時燃焼を可能にす
る。廃棄物は、瞬時的に燃焼した後に、灰分が飛灰とな
ってガス中へ飛散し、集塵装置で回収される一方で、飛
散できない大きな灰や異物などの焼却残渣が砂と共に炉
の下部から取り出される。焼却残渣は、スクリーンで砂
と分離されて取り出され、分離した砂は炉の上部から炉
内に循環投入される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の構成に
おいては、流動層とフリーボードの各々の燃焼帯域に
は、炉の構造、流動砂の量、汚泥性状等により規定され
る適切な燃焼率(各燃焼帯域において燃焼する燃焼成分
量と炉内に投入した燃焼物の全燃焼成分量)が存在し、
炉の運転に際しては流動層とフリーボードの各燃焼率を
適値に維持する必要ある。また、流動層においては、乾
燥等の吸収熱と燃焼熱の熱バランスを維持する必要があ
る。
【0004】このために、砂層の下方から高圧空気と共
に供給する熱量を調整して流動層の温度を制御したり、
炉内に投入する汚泥量およびフリーボードに供給する二
次燃焼空気の供給量を調整したりして燃焼率の制御を行
っている。
【0005】しかし、燃焼物である汚泥の性状(水分、
発熱量)が一定でないために、流動層における熱バラン
スが崩れ、流動層内でガス化してフリーボードにおいて
燃焼する可燃成分が増加するとフリーボードにおける燃
焼率が高まる。ゆえに、フリーボード温度が上昇し、高
温の排ガスが炉後段の排ガス処理設備に熱的悪影響を与
える問題があった。
【0006】本発明は、上記した課題を解決するもの
で、流動層における燃焼率を任意の値に制御することが
できる流動床炉の砂層燃焼率調整方法を提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の流動床炉の砂層燃焼率調整方法は、炉底
部に砂層を有し、流動空気供給系により砂層の下方から
供給する高圧の流動空気によって砂層の砂を流動させて
流動層を形成し、炉内に投入した燃焼物を流動層内で乾
燥・燃焼させ、砂排出口から焼却残渣とともに排出する
砂を、砂循環系を通して炉内に循環投入する流動床炉に
おいて、流動層における温度を砂層温度として測定する
とともに、流動層の上方の炉内空間に形成したフリーボ
ードにおける温度をフリーボード温度として測定し、フ
リーボード温度から砂層温度を減じた測定温度差が設定
値以上に大きくなった場合に、砂循環系に外部から流動
砂を加えることにより、流動層において流動する流動砂
量を増加させる構成としたものである。
【0008】また、測定温度差が設定値以上に大きくな
った場合に、流動空気供給系より砂層に供給する流動空
気量を減少させて流動層の流動状態を緩慢となす構成と
したものである。
【0009】また、流動空気量の減少量に見合う量の空
気をフリーボードに二次燃焼用空気として供給する構成
としたものである。また、流動砂量の現在値、流動空気
量の現在値、炉内温度の現在値等の炉の運転状態を示す
種々の運転指標の値に基づく判断により、流動砂量の調
整と、流動空気量と二次燃焼用空気量の空気の分配比率
の調整とを適宜に行う構成としたものである。
【0010】上記した構成により、燃焼物の性状の変化
等により砂層燃焼率が低下し、流動層からフリーボード
に流入する未燃焼成分が増加すると、層上燃焼によりフ
リーボードで発生する燃焼熱量が増加し、結果として測
定温度差が増加傾向となる。よって、燃焼率を示す指標
として測定温度差を用いることにより、作業者の主観に
頼ることなく客観的な数値に基づく自動制御が可能とな
る。
【0011】このため、測定温度差が設定値以上に大き
くなった場合に、砂層燃焼率が設定した値より低下した
と判断して流動砂量の増加を図る。この流動砂量の増加
は、流動層における熱容量の増加および熱伝導量の増加
を来し、砂層燃焼率を高める結果を招く。
【0012】また、測定温度差が設定値以上に大きくな
った場合に、流動空気量を減少させて流動層の流動状態
を緩慢となす。この流動状態の緩慢化は、流動層におけ
る燃焼物の層内滞留時間の増長を来し、砂層燃焼率を高
める結果を招く。
【0013】また、測定温度差が設定値以上に大きくな
った場合に、流動空気量の減少量に見合う量の空気をフ
リーボードに二次燃焼用空気として供給する。この二次
燃焼用空気の供給によりフリーボードにおける燃焼に必
要な酸素量を確保するとともに、温度の低い二次燃焼空
気がフリーボードの雰囲気ガス中に混入することによ
り、フリーボード温度が低下し、後段の排ガス処理施設
への悪影響を防止することができる。
【0014】また、流動砂量の増加は、流動空気に対す
る負荷の増加として作用し、流動層の流動状態の緩慢化
を招く因子としても作用するので、不用意に流動砂量の
増加と流動空気量の減少と重ねて行うと流動状態の過剰
な緩慢化を招き、流動層における熱バランスを崩す結果
を来す。このため、流動砂量の現在値、流動空気量の現
在値、炉内温度の現在値等の運転指標(PV:プロセス
値)に基づいて運転状態を判断し、運転状態に応じて適
宜に流動砂量の調整と、流動空気量と二次燃焼用空気量
の空気の分配比率の調整とを適宜に行うことにより、流
動層における熱バランスを維持する。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1において、流動床炉1は、底部
に砂を貯留して砂層2が形成してあり、頂部が煙道3に
連通しており、上側部には砂を投入するための砂投入口
4および焼却対象の脱水ケーキを投入するための燃焼物
投入口5を有している。
【0016】流動床炉1は下側部に砂の砂排出口6およ
び散気管7を有し、散気管7に流動空気供給系8が接続
してある。流動空気供給系8は、散気管7に連通する熱
風炉9を有し、熱風炉9は燃料ポンプ10にて供給する
燃料を燃焼させるバーナを有している。流動空気供給系
8を構成する送風路11は、先端側が熱風炉9に接続し
てあり、基端側が流動ブロア12の吐出口に連通し、途
中に煙道3からの排ガスの廃熱を利用する空気予熱器1
3が介装してある。送風路11は空気予熱器13より上
流側において分岐し、分岐路14が流動床炉1のフリー
ボード15に連通しており、流動ブロワ12の吸込側に
第1風量調整器16aが設けてあり、分岐路14に第2
風量調節器17aが設けてある。また、送風路11の分
岐点より下流位置には第1風量計16bが設けてあり、
分岐路11には第2風量計17bが設けてある。
【0017】砂排出口6には砂循環系18が接続してあ
り、砂循環系18はバケットコンベアやスクリューコン
ベア等により構成する搬送路19を有し、搬送路19の
途中には、ロータリーバルブ20、排出した砂から燃焼
残渣を分離する振動篩機21および砂ホッパー22が設
けてある。また、砂投入口4には砂補充系18aが連通
している。
【0018】流動床炉1には、運転指標となる種々の物
理量を測定するために、砂層(流動層)2の砂層温度を
測定する第1温度計23や、フリーボード15のフリー
ボード温度を測定する第2温度計24や、砂層2におけ
る砂量を測定する砂量測定手段(例えば超音波や荷重量
により砂層2の厚みを測定する機器)25が設けてあ
る。流動床炉1の運転を制御する制御装置26には、第
1温度計23、第2温度計24、流動空気供給系8にお
ける第1風量調整器16aや第2風量調節器17a等の
各制御要素および第1風量計16bや第2風量計17b
等の計測機器、砂循環系18におけるバケットコンベア
やスクリューコンベアやロータリーバルブ21等の各制
御要素や、砂量測定手段25の信号ラインが接続してあ
る。
【0019】上記した構成において、制御装置26は、
流動砂量の現在値、流動空気量の現在値、炉内温度の現
在値等の炉の運転状態を示す種々の運転指標の値に基づ
く判断を行い、以下に述べる制御を行う。
【0020】焼却運転時には、流動ブロア12により送
風する空気を空気予熱器13を通して熱風炉9に供給
し、熱風炉9で発生する燃焼熱を伴った高温で高圧の流
動空気を散気管7を通して砂層2に供給し、砂層2の砂
を流動させて流動層を形成する。この状態で、燃焼物と
しの脱水ケーキを燃焼物投入口5から炉内へ投入し、投
入した燃焼物を流動層内で乾燥・燃焼させ、砂排出口6
から焼却残渣とともに砂を排出し、排出した砂は砂循環
系18を通して炉内に循環投入する。砂循環系18で
は、振動篩機21において砂から燃焼残渣を分級し、砂
ホッパー22において砂を貯留するとともに、砂の補充
を行い、搬送路19を通して砂を砂投入口4へ返送す
る。
【0021】ところで、燃焼物の性状(脱水ケーキの含
水率、発熱量)の変化等により砂層燃焼率が低下し、砂
層(流動層)2からフリーボード15に流入する未燃焼
成分が増加すると、層上燃焼によりフリーボード15で
発生する燃焼熱量が増加し、フリーボード15の温度が
上昇する。このため、第1温度計23により砂層(流動
層)2における温度を砂層温度として測定するととも
に、第2温度計24によりフリーボード15における温
度をフリーボード温度として測定し、フリーボード温度
から砂層温度を減じた測定温度差を、燃焼率を示す指標
として用いる。この物理量を運転指標とすることによ
り、作業者の主観に頼ることなく客観的な数値に基づく
自動制御が可能となる。
【0022】制御装置26は、フリーボード温度から砂
層温度を減じた測定温度差が設定値以上に大きくなった
場合に、砂補充系18aから砂循環系18に流動砂を補
充することにより、砂層(流動層)2において流動する
流動砂量を増加させる。砂は熱伝達率が高く熱容量も大
きいので、流動砂量の増加は砂層2における熱容量の増
加および熱伝導量の増加を来し、砂層燃焼率を高める結
果を招く。
【0023】また、制御装置26は、測定温度差が設定
値以上に大きくなった場合に、第1風量調節器16aお
よび第2風量調節器17aを調節し、送風路11から熱
風路9へ流入する風量を減じて流動空気量を減少させ、
砂層(流動層)2の流動状態を緩慢となす。この流動状
態の緩慢化は、流動層における燃焼物の層内滞留時間の
増長を来し、砂層燃焼率を高める結果を招く。
【0024】このとき、流動空気量の減少量に見合う量
の空気を分岐路14を通してフリーボード15へ二次燃
焼用空気として供給する。この二次燃焼用空気の供給に
よりフリーボード15における燃焼に必要な酸素量を確
保するとともに、空気予熱器13を通らない温度の低い
二次燃焼空気がフリーボード15の雰囲気ガス中に混入
することにより、フリーボード温度が低下し、後段の排
ガス処理施設への悪影響を防止することができる。
【0025】ところで、流動砂量の増加は、流動空気に
対する負荷の増加として作用し、流動層の流動状態の緩
慢化を招く因子としても作用するので、不用意に流動砂
量の増加と流動空気量の減少とを重ねて行うと流動状態
の過剰な緩慢化を招き、流動層における熱バランスを崩
す結果を来す恐れがある。このため、制御装置26は、
流動砂量の現在値、流動空気量の現在値、炉内温度の現
在値等の運転指標(PV:プロセス値)に基づいて運転
状態を判断し、運転状態に応じて適宜に流動砂量の調整
と、流動空気量と二次燃焼用空気量の空気の分配比率の
調整とを適宜に行うことにより、砂層(流動層)2にお
ける熱バランスを維持する。
【0026】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、フリ
ーボードと砂層との間における測定温度差を燃焼率を示
す指標として用いることにより、作業者の主観に頼るこ
となく客観的な数値に基づく自動制御が可能となる。流
動砂量の増加は、流動層における熱容量の増加および熱
伝導量の増加を来すので、砂層燃焼率を高める制御因子
して利用することができる。流動状態の緩慢化は、流動
層における燃焼物の層内滞留時間の増長を来すので、砂
層燃焼率を高める制御因子として利用することができ
る。温度の低い二次燃焼空気を混入することにより、フ
リーボード温度を低下させて後段の排ガス処理施設への
悪影響を防止することができる。運転状態に応じて適宜
に流動砂量の調整と、流動空気量と二次燃焼用空気量の
空気の分配比率の調整とを適宜に行うことにより、流動
層における熱バランスを維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す流動床炉の模式図であ
る。
【符号の説明】
1 流動床炉 2 砂層 6 砂排出口 7 ウインドボックス 8 流動空気供給系 9 熱風炉 11 送風路 12 流動ブロア 15 フリーボード 16a 第1風量調整器 17a 第2風量調節器 18 砂循環系 18a 砂補充系 19 搬送路 23 第1温度計 24 第2温度計 26 制御装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炉底部に砂層を有し、流動空気供給系に
    より砂層の下方から供給する高圧の流動空気によって砂
    層の砂を流動させて流動層を形成し、炉内に投入した燃
    焼物を流動層内で乾燥・燃焼させ、砂排出口から焼却残
    渣とともに排出する砂を、砂循環系を通して炉内に循環
    投入する流動床炉において、流動層における温度を砂層
    温度として測定するとともに、流動層の上方の炉内空間
    に形成したフリーボードにおける温度をフリーボード温
    度として測定し、フリーボード温度から砂層温度を減じ
    た測定温度差が設定値以上に大きくなった場合に、砂循
    環系に外部から流動砂を加えることにより、流動層にお
    いて流動する流動砂量を増加させることを特徴とする流
    動床炉の砂層燃焼率調整方法。
  2. 【請求項2】 測定温度差が設定値以上に大きくなった
    場合に、流動空気供給系より砂層に供給する流動空気量
    を減少させて流動層の流動状態を緩慢となすことを特徴
    とする請求項1記載の流動床炉の砂層燃焼率調整方法。
  3. 【請求項3】 流動空気量の減少量に見合う量の空気を
    フリーボードに二次燃焼用空気として供給することを特
    徴とする請求項2記載の流動床炉の砂層燃焼率調整方
    法。
  4. 【請求項4】 流動砂量の現在値、流動空気量の現在
    値、炉内温度の現在値等の炉の運転状態を示す種々の運
    転指標の値に基づく判断により、流動砂量の調整と、流
    動空気量と二次燃焼用空気量の空気の分配比率の調整と
    を適宜に行うことを特徴とする請求項3記載の流動床炉
    の砂層燃焼率調整方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6159428A (en) * 1996-10-31 2000-12-12 Nkk Corporation Structure of gasified and melting furnace
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