JPH09236227A - 流動層熱反応装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 不燃物を混入した焼却物に対し、均一でか
つ完全な燃焼又はガス化し、不燃物の分離排出を容易に
且つスムーズに行うことができる流動層熱反応装置。 【解決手段】弱散気装置２と、強散気装置３と、不燃物
取出口８とが炉内底部に配置され、強散気装置３は流動
媒体の上向流を形成するように流動化ガスを供給可能で
あり、不燃物取出口８へ向かう傾斜面を備え、弱散気装
置２は強散気装置３に隣接して配置され、弱流動化域１
７として流動媒体の沈降流を形成するように流動化ガス
を供給可能であり、さらに不燃物取出口８へ向かって強
散気装置３よりも角度の大きな下降傾斜面を備え、不燃
物取出口８はその内面に流動化ガスを吹き出し、それに
よって、流動媒体の沈降流の形成を促進させるように
し、弱流動化域１７及び２２の上方には可燃物供給口を
配置して、弱流動化域へ焼却物１０を落下させ、沈降流
に呑込ませる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は流動層熱反応装置に
係り、特に産業廃棄物や都市ごみ、或いは石炭などの不
燃性物質を含む固形状物質を均一に燃焼又はガス化し、
かつ不燃物を円滑に排出しつつ安定して熱エネルギーを
回収することが可能な流動層熱反応装置に関するもので
ある。流動層熱反応装置には、流動層燃焼炉、流動層ガ
ス化炉等の装置が含まれる。

【０００２】

【従来の技術】経済発展に伴い、一般廃棄物は年々３〜
４％増加しており、現在年間５０００万トンに達してい
る。しかもこの内８２％が可燃分であり、石油換算で７
２０万トンに相当する。

【０００３】また、産業廃棄物も増加の一途をたどって
おり、従来燃焼不適物として埋め立てられていた不燃物
を含むプラスチック類も埋立地の負担軽減のため、今後
は焼却せざるを得なくなる。そういった廃油、廃プラス
チックなど可燃性産業廃棄物は年間約１７００万トンも
あり、発熱量は３０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上もあること
から、これは廃棄物というより燃料というにふさわし
い。

【０００４】しかしながら廃棄物の性状や形状が実に多
様であり、しかも一定しておらず、さらに不定形の不燃
物質が混入していることから、安定した燃焼、処理が困
難であり、一般廃棄物および産業廃棄物エネルギーの有
効利用を阻んでいた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般廃棄物および産業
廃棄物エネルギーの有効利用をはかるため、焼却による
熱エネルギーの回収を目的として、これまで様々なシス
テムが開発されてきている。なかでも流動層焼却炉ある
いは流動層ボイラは不燃性物質を含む固形状物質を均一
に燃焼し、かつ不燃物を円滑に排出しつつ安定して熱エ
ネルギーを回収することが可能なシステムとして期待さ
れているが、以下のような課題が存在している。

【０００６】即ち、循環流動層においては、明確な濃厚
流動層が存在しないため、受け入れられる燃焼物のサイ
ズは小さく、そのため細破砕が必要であり、破砕設備に
関して設置費用及び運転費用とも多額にのぼる。また、
不燃物は炉床に堆積するが、濃厚流動層がないため、不
燃物排出時の圧力シールが困難であり、不定形の不燃物
が混入している廃棄物の処理には不適当である。

【０００７】一方、バブリング流動層においては、流動
が上下方向だけであるため、焼却物の分散が不十分であ
り、均一で安定した燃焼は困難である。また、流動媒体
より比重が大きい不燃物は炉床に広範囲に堆積し、その
結果不燃物の排出も困難となり運転に支障をきたす。

【０００８】そのため、最近は単純なバブリング流動層
ではなく、流動化速度に変化を付けて濃厚流動層内で旋
回流を発生させ焼却物の混合分散を良好にして、安定し
た燃焼を行わせる方式がいくつか開発されている。

【０００９】本発明は、上述した事情に鑑みて為された
ものであり、不燃物を混入した焼却物に対し、均一でか
つ完全な燃焼又はガス化と同時に、不燃物の分離排出を
容易に且つスムーズに行うことができる流動層熱反応装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の流動層熱反応装
置は、不燃分を含む可燃物が燃焼される流動層熱反応装
置であって、それぞれ多数の流動化ガス供給孔を備える
弱散気装置と、強散気装置と、不燃物取出口とが炉内底
部に配置され、強散気装置は流動媒体に比較的大きな流
動化速度を与え流動媒体の上向流を形成するように流動
化ガスを供給可能であるとともに、不燃物取出口へ向か
う傾斜面を備え、弱散気装置は強散気装置に隣接して配
置され、流動媒体に比較的小さな流動化速度を与えて流
動媒体の沈降流を形成するように流動化ガスを供給可能
であり、さらに不燃物取出口へ向かって強散気装置より
も角度の大きな下降傾斜面を備え、不燃物取出口は弱散
気装置に隣接して配置され、その内面に流動化ガスを吹
き出し、該流動化ガスによって不燃物取出口上方を弱流
動化域とし、流動媒体の沈降流を形成させるようにし、
弱流動化域の上方には可燃物供給口を配置して、弱流動
化域へ可燃物を落下させ、沈降流に呑込ませるように構
成したことを特徴とする。

【００１１】又、前記強散気装置の上方には傾斜壁が配
置されて、強散気装置の上方へ上昇する流動化ガスおよ
び流動媒体を炉中央部へ転向させ、強散気装置は不燃物
取出口から離れるに従い上昇する上昇傾斜面を備えると
共に、不燃物取出口から離れるに従い流動化速度が順次
増加するように構成したことを特徴とする。

【００１２】又、前記不燃物取出口は炉の全幅にわたっ
て配置され、かつ炉の側壁側の不燃物取出口の内面に流
動化ガス吹出口を設けたことを特徴とする。

【００１３】又、弱散気装置と、強散気装置とが不燃物
取出口を中心にして対称に配置され、且つ、炉が円筒形
であることを特徴とする。

【００１４】又、弱散気装置と、強散気装置とが不燃物
取出口を中心にして対称に配置され、且つ、炉の平面形
状が矩形であることを特徴とする。

【００１５】又、前記不燃物取出口は平面形状が矩形で
あり、かつ弱散気装置と、強散気装置とが不燃物取出口
を中心にして平面的に見て四方向に向かって対称に配置
され、かつ炉が円筒形であることを特徴とする。

【００１６】又、前記不燃物取出口は平面形状が矩形で
あり、かつ弱散気装置と、強散気装置とが不燃物取出口
を中心にして平面的に見て四方向に向かって対称に配置
され、炉の平面形状が矩形であることを特徴とする。

【００１７】又、前記不燃物取出口は平面形状が円形で
あり、かつ炉が円筒形であることを特徴とする。

【００１８】又、前記散気装置が吹き出しノズルである
ことを特徴とする。

【００１９】又、前記散気装置が散気板であることを特
徴とする。

【００２０】上述のような構成の結果、流動化速度の小
さな弱流動化域では流動媒体の沈降流が形成され、また
その炉床付近では流動媒体は流動化速度の大きな部分に
向かって水平方向の移動流が形成される。水平に移動し
た流動媒体は流動化速度の大きな流動部分に到達すると
今度は上向流に転じる。上向流は上部の傾斜壁にさえぎ
られ、再び水平方向に流れを転じ、流動化速度の小さな
弱流動化域に向かって戻り、流動層全体では弱流動化域
で沈降し、強流動化域で上昇する旋回流が生じる。

【００２１】そのため投入された燃焼物は中央の沈降流
移動層で熱分解を受け、かつ部分燃焼をしながら下方に
移動し、さらに水平方向に移動しつつ燃焼が行われる。
その過程で、燃焼物に含まれる不燃物は流動媒体より比
重が大きいので沈降流から水平流へと移動する間に流動
化によって次第に下方へと分離移動し、不燃物排出用流
動媒体出口で一部の流動媒体とともに排出される。特に
不燃物取出口内面に設けた散気装置は、不燃物取出口上
方では弱流動化域を形成するに足る流動化ガス量である
が、散気装置近傍では比較的激しく流動化しており、風
力選別によって不燃物を集積する効果が大である。

【００２２】一方、不燃物取出口で不燃物の大半と一部
の流動媒体が分離したあと、可燃物を含む残りの流動媒
体は強流動化域において水平流から上向流に転じ、上向
流の中で、酸化雰囲気と強い流動化によって激しい燃焼
が行われ、未燃分は完全に燃焼する。

【００２３】このように流動層が全体として旋回流を形
成し、かつ旋回流の内、沈降流が水平流に移る手前に不
燃物排出用流動媒体出口を設けることによって、不燃物
を混入した焼却物からの不燃物の分離排出と均一な燃焼
を同時にかつ効果的に行うことができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照しながら説明する。本実施例においては、流動層反応
装置として流動層燃焼炉を例に挙げて説明する。

【００２５】図１は、本発明の一実施例の流動層燃焼炉
に関するものであり、これを用いて本発明の概略の構成
及び動作を説明する。流動層炉１の炉床部に、相対的に
小さな流動化速度を与える弱散気装置２及び該弱散気装
置２に流動空気１４を供給する風箱４を備える。かつ、
前記弱散気装置２と隣接して、相対的に大きな流動化速
度を与える強散気装置３及び該強散気装置３に流動空気
１５を供給する風箱５を設けてある。また風箱４，５は
それぞれ流動空気入口６，７を備えている。

【００２６】また、前記弱散気装置２及び強散気装置３
を備えた炉床は、不燃物取出口８に向かってそれぞれ傾
斜しており、弱散気装置２は強散気装置３よりも急角度
で不燃物取出口に向かって傾斜している。一方、強散気
装置３からの吹き出し空気によって相対的に流動化速度
が大きくなっている強流動化域１６の上方には、流動媒
体の上向流をさえぎり流動化速度の小さな弱流動化域１
７に向かって流動媒体が水平方向に流れるような傾斜壁
９を設けてある。

【００２７】このように相対的に小さな流動化速度を与
える弱散気装置２、相対的に大きな流動化速度を与える
強散気装置３によって、流動層の中に強流動化域１６と
弱流動化域１７が形成される。

【００２８】その結果、弱流動化域１７では流動媒体の
下方に向かう沈降流１８が形成され、またその炉床付近
では強流動化域１６に向かう水平流１９が形成される。
一方、強流動化域１６では上向流２０が形成されるが、
上方には傾斜壁９があるため方向が変えられ弱流動化域
１７に向かう流れとなり、その結果、弱流動化域１７で
沈降し強流動化域１６で上昇する連続した旋回流が形成
される。

【００２９】一方、投入される焼却物１０は沈降流１８
に乗って流動層内に呑込まれ、高温流動媒体によって熱
分解を受け、また部分燃焼する。そのとき焼却物１０中
に含まれる不燃物１１は、流動媒体より比重が大きいの
で、沈降流１８から水平流１９に移行する過程で該不燃
物１１の大部分は次第に下方に移動する。その結果、不
燃物濃度が高くなった流動媒体は弱散気装置２の急傾斜
面に沿って不燃物排出用流動媒体出口８に向かい、不燃
物排出流１３となって炉外に排出される。

【００３０】一方、不燃物排出用流動媒体出口８で、不
燃物の大半と一部の流動媒体が分離されたあと、残りの
流動媒体は水平流１９となって強流動化域１６に達し、
そこで上向流２０に転じる。上向流２０の中では、酸化
雰囲気と強い流動化によって激しい燃焼が行われ、未燃
分も完全に燃焼する。

【００３１】このように旋回流によって、流動層内部に
おける焼却物の分散混合が良好であり、均一でかつ完全
な燃焼が可能である。しかも流動層内部で不燃物を粗選
別し、流動媒体中の不燃物濃度を上げることができるた
め、抜き出し流動媒体量が少なくてすみ、その結果不燃
物排出系の能力も小さくてすむ。

【００３２】また、不燃物出口内面に散気装置２１を設
けることによって不燃物取出口上方に弱流動化域２２を
形成して流動媒体の沈降流の形成を促進するとともに、
流動媒体取出口付近を流動化することによって不燃物を
より多く取出口８内部に沈降させることができ、不燃物
排出がより容易かつ良好となる。また、各散気装置は、
ノズル、散気板、パイプのいずれで構成されていてもよ
い。

【００３３】図２は、図１の断面ａａから下方を見た炉
床部分の平面図を示す。円筒形流動層炉１の炉床部中央
には不燃物取出口８が全幅にわたって開口し、その左右
に向かって対称に、相対的に小さな流動化速度を与える
弱散気装置２及び該弱散気装置２に隣接して、相対的に
大きな流動化速度を与える強散気装置３を設けてある。

【００３４】また、前記弱散気装置２及び強散気装置３
を備えた炉床は、不燃物取出口８に向かってそれぞれ傾
斜しており、弱散気装置２は強散気装置３よりも急角度
になっている。さらに不燃物取出口８の内面には散気装
置２１を設けて、不燃物取出口上方に弱流動化域２２を
形成して流動媒体の沈降流の形成を促進するとともに、
流動媒体取出口付近を流動化することによって不燃物を
より多く取出口８内部に沈降させ、不燃物排出を良好に
保っている。

【００３５】図３は、他の炉床部分の実施例を示す。円
筒形流動層炉１の炉床部中央には矩形の不燃物取出口８
が開口するが、図２に示す実施例と異なり、その左右及
び前後方向即ち四方に向かって対称に、相対的に小さな
流動化速度を与える弱散気装置２、及び該弱散気装置２
に隣接して、相対的に大きな流動化速度を与える強散気
装置３を設けてある。

【００３６】また、前記弱散気装置２及び強散気装置３
を備えた炉床は、不燃物取出口８に向かってそれぞれ傾
斜しており、弱散気装置２は強散気装置３よりも急角度
になっている点や不燃物取出口８の内面に散気装置２１
を設けている点は図２に示す実施例と同じである。

【００３７】図４は、更に他の炉床部分の実施例を示
す。円筒形流動層炉１の炉床部中央には、円形の不燃物
取出口８が開口している。該不燃物取出口８の周囲に相
対的に小さな流動化速度を与える弱散気装置２を配置
し、さらに該弱散気装置２の外周に隣接して、相対的に
大きな流動化速度を与える強散気装置３を設けてある。

【００３８】一方、前記弱散気装置２及び強散気装置３
を備えた炉床は不燃物取出口８に向かってそれぞれ傾斜
しており、弱散気装置２は強散気装置３よりも急角度に
なっている点や不燃物取出口８の内面に散気装置２１を
設けている点は上述した各実施例と共通である。

【００３９】図５は、更に他の炉床部分の実施例を示
す。流動層炉１が矩形の平面形状を有している点で図２
に示した実施例と異なるが、炉床部中央には不燃物取出
口８が全幅にわたって開口し、その左右方向に向かって
対称に、相対的に小さな流動化速度を与える弱散気装置
２、さらに該弱散気装置２に隣接して、相対的に大きな
流動化速度を与える強散気装置３を配置する。

【００４０】また、前記弱散気装置２及び強散気装置３
を備えた炉床は不燃物取出口８に向かってそれぞれ傾斜
しており、弱散気装置２は強散気装置３よりも急角度に
なっている点、或いは不燃物取出口８の内面に散気装置
２１を設けている点は上述した各実施例と共通である。

【００４１】尚、本発明の趣旨は上述した各実施例に限
定されるものではなく、種々の変形した実施例が可能で
あるのは、勿論のことである。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、流動層が全体として旋
回流を形成するなかで、沈降流に乗って焼却物が熱分解
及び部分燃焼し、炉床付近でさらに燃焼しながら水平移
動していく過程において、流動媒体より比重の大きな不
燃物は風選されて次第に下方に移動する。また比重の小
さな可燃性物質は上方に集まる。すなわち、流動媒体水
平流は下側が不燃物濃度が高く、上側が可燃性物質濃度
が高い２層流となる。

【００４３】したがって旋回流に乗って沈降流から水平
流に移行する段階で、不燃物濃度の高い流動媒体を優先
的に排出し、可燃性物質のみ強流動化部分に送り込み完
全燃焼を行うことが可能となる。

【００４４】そして、炉床部分である弱散気装置と強散
気装置とが不燃物取出口へ向かう傾斜面を備え、特に不
燃物取出口に隣接した弱散気装置が角度の大きな下降傾
斜面を備えることから、不燃物の排出が容易且つスムー
ズとなる。

【００４５】さらに不燃物取出口内面に散気装置を設
け、不燃物取出口上方に弱流動化域を形成して流動媒体
の沈降流の形成を促進し、かつ流動媒体取出口付近を流
動化することによって不燃物をより多く取出口内部に集
積沈降させることができ、不燃物に関し、より容易でか
つ良好な排出が可能となる。すなわち不燃物を混入した
焼却物に対し、均一でかつ完全な燃焼と同時に、不燃物
の分離排出を容易に且つスムーズに行うことができる。

【００４６】以上の実施例の説明においては、流動層燃
焼炉を説明したが、図１乃至図５に示すものと同一の構
成によって、流動層ガス化炉を構成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る流動層熱反応装置の一実施例であ
る流動層燃焼炉の説明図。

【図２】図１のａａ断面から見た炉床部分の平面図。

【図３】他の実施例の炉床部分の平面図。

【図４】更に他の実施例の炉床部分の平面図。

【図５】更に他の実施例の炉床部分の平面図。

【符号の説明】

１ 流動層燃焼炉 ２ 弱散気装置 ３ 強散気装置 ８ 不燃物取出口 ９ 傾斜壁 １０ 焼却物 １６ 強流動化域 １７，２２ 弱流動化域 １８ 沈降流 １９ 水平流 ２０ 上向流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大下 孝裕 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 不燃分を含む可燃物が燃焼される流動層
   熱反応装置であって、 それぞれ多数の流動化ガス供給孔を備える弱散気装置
   と、強散気装置と、不燃物取出口とが炉内底部に配置さ
   れ、 強散気装置は流動媒体に比較的大きな流動化速度を与え
   流動媒体の上向流を形成するように流動化ガスを供給可
   能であるとともに、不燃物取出口へ向かう傾斜面を備
   え、 弱散気装置は強散気装置に隣接して配置され、流動媒体
   に比較的小さな流動化速度を与えて流動媒体の沈降流を
   形成するように流動化ガスを供給可能であり、さらに不
   燃物取出口へ向かって強散気装置よりも角度の大きな下
   降傾斜面を備え、 不燃物取出口は弱散気装置に隣接し
   て配置され、その内面に流動化ガスを吹き出し、該流動
   化ガスによって不燃物取出口上方を弱流動化域とし、流
   動媒体の沈降流を形成させるようにし、 弱流動化域の上方には可燃物供給口を配置して、弱流動
   化域へ可燃物を落下させ、沈降流に呑込ませるように構
   成したことを特徴とする流動層熱反応装置。
2. 【請求項２】 前記強散気装置の上方には傾斜壁が配置
   されて、強散気装置の上方へ上昇する流動化ガスおよび
   流動媒体を炉中央部へ転向させ、強散気装置は不燃物取
   出口から離れるに従い上昇する上昇傾斜面を備えると共
   に、不燃物取出口から離れるに従い流動化速度が順次増
   加するように構成したことを特徴とする請求項１記載の
   流動層熱反応装置。
3. 【請求項３】 前記不燃物取出口は炉の全幅にわたって
   配置され、かつ炉の側壁側の不燃物取出口の内面に流動
   化ガス吹出口を設けたことを特徴とする請求項１又は２
   記載の流動層熱反応装置。
4. 【請求項４】 弱散気装置と、強散気装置とが不燃物取
   出口を中心にして対称に配置され、かつ炉が円筒形であ
   ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記
   載の流動層熱反応装置。
5. 【請求項５】 弱散気装置と、強散気装置とが不燃物取
   出口を中心にして対称に配置され、かつ炉の平面形状が
   矩形であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
   一項に記載の流動層熱反応装置。
6. 【請求項６】 前記不燃物取出口は平面形状が矩形であ
   り、かつ弱散気装置と、強散気装置とが不燃物取出口を
   中心にして平面的に見て四方向に向かって対称に配置さ
   れ、かつ炉が円筒形であることを特徴とする請求項１乃
   至３のいずれか一項に記載の流動層熱反応装置。
7. 【請求項７】 前記不燃物取出口は平面形状が矩形であ
   り、かつ弱散気装置と、強散気装置とが不燃物取出口を
   中心にして平面的に見て四方向に向かって対称に配置さ
   れ、炉の平面形状が矩形であることを特徴とする請求項
   １乃至３のいずれか一項に記載の流動層熱反応装置。
8. 【請求項８】 前記不燃物取出口は平面形状が円形であ
   り、かつ炉が円筒形であることを特徴とする請求項１又
   は２記載の流動層熱反応装置。
9. 【請求項９】 前記散気装置が吹き出しノズルであるこ
   とを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の
   流動層熱反応装置。
10. 【請求項１０】 前記散気装置が散気板であることを特
    徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の流動層
    熱反応装置。