JPS61223421A

JPS61223421A - 流動層熱反応炉

Info

Publication number: JPS61223421A
Application number: JP6089385A
Authority: JP
Inventors: Hideo Ishihara; 石原　秀郎; Harumitsu Saito; 斎藤　晴光; Takahiro Oshita; 孝裕大下
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1985-03-27
Filing date: 1985-03-27
Publication date: 1986-10-04
Also published as: JPH0252166B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、流動層を用いる焼却炉、熱分解炉などの熱反
応炉に関するものである。

〔従来の技術〕

この種の熱反応炉として、例えば都市ごみの焼却炉にお
いては、近年ストーカ炉よりも焼却効率がよく、かつ焼
却残渣の少ない流動層炉が用いられて来ている。

当時、ごみが成る程度以上の大きな寸法の状態で投入さ
れると流動媒体の流動化を阻害するので、これを防ぐた
めに予め破砕機を用いて破砕の前処理を行ってから焼却
炉に投入していた。そのため、破砕機を含む破砕設備を
必要とし、スペース的にも費用的にも問題を生じていた
。また、破砕機を用いることにより、ごみ中に混入して
来る不燃性異物（アイロン、ハンマーの頭、砲丸、コン
クリートブロックなど）による刃の摩耗や破損の問題を
招き、また、可燃性ではあるが粗大なごみ類（例えば布
団、毛布、魚網など）は破砕困難なので、破砕動力が増
大したり、破砕不能となって破砕機が停止したり、多く
の支障を招く。さらにこのようなトラブルの場合、破砕
機を分解して、又は破砕機の中に人が入９て人力により
異物を取り除かねばならず、保守管理の手間と費用が大
となり、またトラブル対策中は破砕工程を停止せねばな
らず、作業能率を著しく阻害するものであった。

一方、焼却能力の点について見るに、当時運転中のもの
は最大ｌ炉当たり７５ｔ／２４ｈ程度であり、設計中の
ものでも１５０ｔ／２４ｈ程度が最大であり、これより
も大容量のものの実現は回能であった。

本発明者らはこのような問題点を解決するために、破砕
前処理を必要とせず、かつ大型化が可能な流動層炉とし
て、炉内空間にて垂直面内に流動媒体を旋回して循環せ
しめ、流動媒体の流動層と移動層とを形成せしめるよう
にして従来の欠点を解決したものとして、特開昭５７−
１２４６０８号公報にみられる流動層熱反応炉を発明し
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、特開昭５７−１２４６０８号公報の流動
層炉でも、大形化に関しては３００ｔ／ｄ程度が実施可
能限界であると考えられていた。

例えば都市ごみの焼却炉においては、流動層炉の炉床負
荷は、一般には４５０Ｋｇ／ｍ”ｈ程度の値とされてい
る。一方、本発明者らが発明した流動層熱反応炉（特開
昭５７−１２４６０８号公報）においては、第１１図に
示すような移動層と流動層の組合せによる旋回流を生じ
させ、大きなごみ、重量不燃物等を炉床に沈降させるこ
となく横方向に移動させ、効果的な燃焼と不燃物排出を
行うためには炉幅に限界があり、炉幅寸法りはＬ＝４ｍ
を限界としている。

ここで、例えば１０００ｔ／ｄ炉を４５０Ｋｇ／ｍ”ｈ
を基準にして炉床面積を算出すると、２４ｈ　　　　０
．４５ｔ／ｍ”　ｈ −９２，６ｍ” Ａ＝９２．６ｍ”を炉幅Ｌ−４ｍで割ると約２３．２ｍ
となる。この時の炉床モジュールは第１２図のように極
端に細長い炉床となり、非現実的な矩形状となる。

本発明は、これらの欠点を除き、超大形化をも可能たら
しめる流動層熱反応炉を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、流動化用分散板を備え、該分散板は両側縁部
が中央部より低く、中心線に対しほぼ対称的な山形断面
状に形成された流動層熱反応部を、同一炉内底部に炉中
心線に対してほぼ対称的に並設し、前記各分散板の間に
共通の不燃物排出口を設けると共に外側の各側縁部に不
燃物排出口を設け、前記各分散板の炉壁側の側縁部の真
上に流動化ガスの上向き流を各流動層熱反応部内中央に
向けて反射転向せしめる反射壁をそれぞれ備え、さらに
炉天井部に原料投入口を設けたことを特徴とする流動層
熱反応炉である。

（実施例）本発明を、都市ごみの焼却炉で、流動用空気の分散機構
として分散板を用いた実施例につき、図面を用いて説明
する。

第１図には、流動層焼却炉６を用いた都市ごみ焼却設備
の一例を示し、ごみピント１に貯留されたごみをクレー
ン２のパケット３によりホッパ４に投じ、供給装置であ
る給しん装Ｍ５により焼却炉６に供給するようになって
いる。焼却炉６においては、ブロワ７により供給された
流動化ガスが分散板８から上方に炉内に噴出し、傾斜壁
９に当たって垂直面内の旋回流ｌＯとなり、砂などの流
動媒体をこれに沿って流動せしめて旋回流動層が形成さ
れる。さらに後述するように炉内に下降移動層が形成さ
れ、この旋回流動層及び下降移動層によってごみは短時
間に良好な燃焼を行い、破砕が予め行われなくとも流動
化を阻害することなく高い燃焼効率を得ることができる
。

１１は燃焼排ガスダクト、１２は不燃物排出装置、１３
は振動篩、１４は塊状不燃物排出用のコンベヤ、１５は
砂などの流動媒体の回収用のエレベータである。

給しん装置５の構造は、例えば第２図、第３回に示す如
く、コンベヤケース２０には、ごみの入口１６を介して
ホッパ４が接続し、下方の両端にはごみの出口１７が設
けられている。コンベヤケース２０の中には、はぼ中心
部から左右方向に互いに逆方向の捩じりを与えて中心付
近に投入された原料を左右に分配して輸送するように、
互いに逆方向に回転し、正常運転時には上側が互いに接
近するような正回転を行い、互いに平行に保持され、か
つ互いに逆ねじれ方向の少なくとも２本のスクリュー２
１．２２が設けられている。スクリュー２１．２２の羽
根２３．２４のピッチは入口１６付近のピンチより出口
１７付近のピンチの方が大となっている。

なお、はぼ中央部の逆方向の捩じりのスクリューの連続
点においては、ごみを引っかけないように、徐々に外径
を太き（しである。

一方のスクリュ−２２は、コンベヤケース２０に対して
定位置にて軸受２５，２６にて支えられ、モータ２７に
より直接回転せしめられる。正常運転時にスクリュー２
２は、モータ２７側から見て反時計方向に正回転し、ス
クリュー２１は時計方向に正回転する。

スクリュ−２１は、第３図、第４図に示す如く、シリン
ダ２８．２９により、ガイドレール３０に沿って移動す
る移動軸受３１．３２により支えられている。しかして
シリンダ２８．２９は後述の如く等しい距離の変位をす
るよう構成されているので、スクリュー２１は、スクリ
ュー２２に対して、平行に移動し、軸間距離調節が２．
から１２まで行われるようになっている。

スクリュー２１と２２のモータ２７側の軸端は、第５図
、第６図に示す如く、リンク３３．３４及び歯車３５．
３６，３７．３８により、軸間距離がｌｌから１８に変
化している途中でもスクリュー２２に対し、スクリュー
２１は逆向きに、引続き駆動され、回転されるようにな
っている。

ごみがスクリュー２１．２２の間に巻き込まれて挟まる
と、ごみによりスクリュー２１．２２は、その軸間距離
を広げられる拡大力を受けることになるから、この拡大
力が大なる場合にはスクリュー２１．２２やその他の部
分の破損を招く、などの支障があるのでこれを防がねば
ならない。

これらの要求を満たすために、　第７図（ａ）（ｂ）に
示すように軸間距離調節を行う、即ち、軸間距離は、最
小軸間距離Ｌ％定常時最大軸間距ｔｍ　１ｇとすると、
スクリュー２１．２２に挟まれるごみ３９により生ずる
拡大力は、シリンダ２８゜２９の油圧として検出される
。例えば後述の如き、油圧回路にて、拡大力の許容値と
して、許容拡大力を設定する。

しかして通常の運転時は第７図（ａ）の如く最小軸間路
Ｍ　ａ　ｒにて破砕、破袋を行う、大きなごみ３９又は
塊状の不燃物が入り、拡大力が許容拡大力を越えると軸
間距離が開き、２１〜１！の範囲で許容拡大力に下がる
まで開く、開きつつあるときも、開いてからもスクリュ
ー２１．２２は正回転を続行し、破壊、破袋及び移送が
続けて行われる。

第８図は、上述の如き軸間路Ｍｍ節を行うための油圧回
路の一例を示したものである。

次に焼却炉６につき説明する。

第９図に示す如く、焼却炉６の炉内底部に流動化用の空
気の分散板８が左右に２式並設され、左右の分散板８は
それぞれ両側縁部が中央部より低く、中心線に対してほ
ぼ対称な山形断面状（屋根状）に形成されている。中央
部と両側縁部とで傾斜を変えてもよい０両側縁部には不
燃物排出口４２が接続されており、この不燃物排出口４
２のうちの炉内中心部のものは、１ケ所で共用する。

プロワ７から送られた流動化空気は、空気室４３゜４４
．４５を経て各々の分散板８から上方に噴出されるよう
になっており、両側縁部の空気室４３゜４５から噴出す
る流動化空気の質量速度（Ｋｇ／ｍ”　７／５６ｃ）は
流動層を形成するのに十分な大きさを有するが、中央部
の空気室４４から噴出する流動化空気の質量速度は前者
よりも小さく選ばれている。

例えば空気室４３．４５より噴出する流動化空気の質量
速度は４〜２００ｍｆ好ましくは５〜１０Ｇｍｆである
のに対し、空気室４４より噴出する流動化空気の質量速
度は０．５〜３０ｍｒ、好ましくは１〜２．５０ｍｆに
選ばれる。ここにＩＧｍｆは流動化開始質量速度である
。

空気室の数は各分散板８につき任意の数が選ばれ、多数
の場合でも、流動化空気の質量速度は、中心に近いもの
を小に、両側縁部に近いものを大になるようにする。

又分散板８の側縁部の炉壁側の空気室４３の真上には、
流動化空気の上向き流路を遮め、流動化空気を炉内中央
に向けて反射転向せしめる反射壁として傾斜壁９が設け
られており、傾斜壁９の上側は、傾斜壁９と反対の傾斜
を有する傾斜面４６が設けられ、流動媒体が堆積するの
を防ぐようになっている。また、傾斜壁９は金属パイプ
による壁面体とされ、パイプ内に水を通して水蒸気や温
水を作ってもよい。

なお、分散板８の傾斜は５〜１５度程度が好ましく、傾
斜壁９の傾斜は水平に対して１０〜６０度程度が好まし
い。

さらに炉内天井部４７には、給じん装置５の出口１７に
連なる原料投入口４８が、少なくともｌケ所又はそれ以
上設けられている。

次に焼却炉６の作用につき説明すれば、ブロワ７により
、流動化空気を送り込み、空気室４３゜４５からは大な
る質量速度にて、空気室４４からは小なる質量速度にて
噴出せしめる。

通常の流動層においては、流動媒体は沸騰している水の
如く激しく上下に運動して流動状態を形成しているが、
空気室４４の上方の流動媒体は烈しい上下動は伴わず、
弱い流動状態にある移動層を形成する。この移動層の幅
は上方は狭いが、裾の方は分散板８の傾斜の作用と相ま
って、やや広がっており、裾の一部は両側縁部の空気室
４３゜４５の上方に達しているので、大きな質量速度の
空気の噴射を受け、吹上げられる。裾の一部の流動媒体
が除かれるので、空気室４４の真上の層は自重で降下す
る。この層の上方には後述の如く旋回流１０を伴う流動
層からの流動媒体が補給され堆積する。これを繰り返し
て、空気室４４の上方の流動媒体は、成る領域の部分が
ほぼひとまとめとなり、徐々に下降する下降移動層を形
成する。

空気室４３．４５上に移動した流動媒体は上方に吹上げ
られるが、特に空気室４３上の流動媒体は傾斜壁９に当
たり反射転向して炉の中央に向きながら上昇し、炉内断
面の急増に伴い上昇速度を失い、前述の下降移動層の頂
部に落下し、徐々に下降し、裾に至って再び吹上げられ
て循環する。一部の流動媒体は旋回流ｌＯとして流動層
の中で旋回Ｗｉ環し、炉の中央部では通常の流動層と同
様に上下のみの流動化が行われる。

すなわち、流動媒体の旋回流１０は炉壁側の空気室４３
上で生じ、炉中央部側の空気室４５では上部に障壁がな
いから通常の上下流による流動層と同一状態になる。

このような状態の焼却炉６の炉内に、原料投入口４８か
ら投入されたごみは通常流動層の頂部に下降する。ごみ
の中で比較的比重の大きいものは、中央部付近の通常流
動層中に取り込まれ、燃焼の容易なものは燃焼する。難
燃性のものについては乾燥又は燃焼の一部を行いつつ旋
回流１０部分に拡散していく、また、ごみの中で比較的
比重の軽いものは、通常流動層中には巻き込まれずに飛
敗し、フリーボードで燃焼し、又燃焼しきれないものは
旋回流部分に拡散、落下し、旋回流１０に巻き込まれる
。旋回流１０部分においては流動媒体の流れは外側から
中心に向かって集中する方向に流れるので、ごみはこの
流れに巻き込まれて下降移動層の頂部にもぐり込まされ
る。従って、紙の如き軽いものでも確実に下降移動層の
中に取り込むことができるので、従来の流動層における
が如く、紙が砂上で燃焼して流動媒体の加熱に大きく貢
献することなく燃焼するようなことを防ぎ、確実に下降
移動層及び旋回流ｌＯの中で燃焼を行い流動媒体の加熱
を行うことができる。

下降移動層の中では部分的に熱分解が行われ可燃ガスが
発生し、この発生した可燃ガスは水平方向に拡散し、流
動層に入って燃焼するので、その熱は流動媒体の加熱に
を効に役立つ。

炉中央部の通常流動層の表面にびん、アイロンなどの如
き重くかつ大きな物体を落下せしめて供給した場合、こ
れらの物体は空気室４５で吹き上げられる上昇気流に支
えられながら、移動層部から流れ込む砂の横方向への移
動に同伴して炉中心部の不燃物排出口に移動していく、
この移動は反射壁下部の砂の動きよりは遅いが分散板の
傾斜に沿って常に動いているため、流動化を阻害したり
、タリンカーを発生したりすることはない。

そのため、可燃物はかなりの大きさのものでも分散板の
傾斜に沿って移動しているうちに乾燥、ガス化、燃焼が
行われ、炉中心部の不燃物排出口に達するときには大半
が燃焼して細片化しているので、流動層の形成を阻害す
ることがない。

従って、ごみは予め破砕機で破砕をしなくとも、給しん
装置５で破袋する程度で差支えなく、破砕機や破砕工程
を省略しコンパクトな装置とすることができる。

また、下降移動層に投入されたごみは速やかに流動媒体
中に拡散するので燃焼効率が増大する。

給しん装置５を通過して供給された不燃物は、分散板８
の両側を降下横移動するが、この際不燃物に付着したり
、一体に組まれている可燃物（例えば電線の被覆など）
は燃焼してしまう。裾に達した不燃物は流動媒体の横移
動と分散板８の傾斜によって各不燃物排出口４２に達し
、円滑に排出される。

また、炉床モジュールについてみると、１０００　ｔ／
ｄ炉について炉床モジュールを算出すれば、炉床面積−
９２，６ｍ”に対し、従来例では前述したように４ｍ（
炉床幅）Ｘ２３．２ｍ（炉床長さ）である（第１２図）
のに対し、第１０図に示すように８ｍ（炉床幅）Ｘ１１
．６ｍ（炉床長さ）と均整のとれた炉形状となり、１ｏ
ｏｏｃ／ｄ程度の超大形炉を容易に可能とすることがで
きる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、都市ごみ、汚泥、石
炭等のあらゆる被燃焼物を効率的に燃焼させる焼却炉又
は熱分解炉において、従来の特開昭５７−１２４６０８
号公報に示される諸効果は勿論のこと、大なる炉幅の炉
においても、不燃物の移動距離を短く保って不燃物の停
留を防ぐことができ、従来不可能とされていた炉の大形
化を容易に可能にするという極めて有益なる効果を有す
るものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はごみ焼却場の断
面正面図、第２図は給しん装置の縦断正面図、第３図は
給しん装置の平面図、第４図は第２図の！矢視図、第５
図は第２図のｎ−ｎ線断面図、第６図はその別な時点の
図、第７図（ａ）（ｂ）は異なる工程におけるスクリュ
ーの横断面図、第８図は油圧回路図、第９図は焼却炉の
縦断説明図、第１０図は本発明の炉床モジュールの平面
図及び側面図、第１１図は炉内の流動状態説明図、第１
２図（ａ）（ｂ）は従来の炉床モジュールの平面図及び
側面図である。ｌ・・・ごみビット、２・・・クレーン、３・・・バケ
ット、４・・・ホッパ、５・・・給じん装置、６・・・
焼却炉、７・・・ブロワ、８・・・分散板、９・・・傾
斜壁、１０・・・旋回流、１１・・・燃焼排ガスダクト
、１２・・・不燃物排出装置、１３・・・Ｆｉ動篩、１
４・・・コンベヤ、１５・・・エレヘータ、１６・・・
入口、１７・・・出口、２０・・・コンベヤケース、２
１．２２・・・スクリュー、２３．２４・・・羽根、２
５．２６・・・軸受、２７・・・モータ、２８．２９・
・・シリンダ、３０・・・ガイドレール、３１．３２・
・・移動軸受、３３．３４・・・リンク、３５，３６，
３７．３８・・・歯車、３９・・・ごみ、４２・・・不
燃物排出口、４３゜４４．４５・・・空気室、４６・・
・傾斜面、４７・・・天井部、４８・・・原料投入口。

Claims

【特許請求の範囲】１、流動化用分散板を備え、該分散板は両側縁部が中央
部より低く、中心線に対しほぼ対称的な山形断面状に形
成された流動層熱反応部を、同一炉内底部に炉中心線に
対してほぼ対称的に並設し、前記各分散板の間に共通の
不燃物排出口を設けると共に外側の各側縁部に不燃物排
出口を設け、前記各分散板の炉壁側の側縁部の真上に流
動化ガスの上向き流を各流動層熱反応部内中央に向けて
反射転向せしめる反射壁をそれぞれ備え、さらに炉天井
部に原料投入口を設けたことを特徴とする流動層熱反応
炉。２、前記原料投入口を少なくとも１ヶ所設けたものであ
る特許請求の範囲第１項記載の流動層熱反応炉。