(57)【要約】【課題】流動炉の被処理物を供給する配管に流動媒体を冷却する水を注入する手段を備えた流動炉と、流動媒体を冷却する水の注入方法を提案する。【解決手段】炉体の下部に砂層を設け、砂層中に燃焼空気を供給する燃焼空気供給手段を備え、炉体の側壁には、砂層の温度を測定する温度センサを挿設し、炉体の側壁に被処理物を供給する配管を接続した流動炉において、配管中の被処理物に水を供給する第１注水管の終端部を接続し、第１注水管には、温度センサの測定結果に基づいて駆動する注水制御手段を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉体の下部に砂層を設け、前記砂層中に燃焼空気を供給する燃焼空気供給手段を備え、炉体の側壁には、砂層の温度を測定する温度センサを挿設し、前記炉体の側壁に被処理物を供給する配管を接続した流動炉において、
前記配管中の被処理物に水を供給する第１注水管の終端部を接続し、前記第１注水管には、前記温度センサの測定結果に基づいて駆動する注水制御手段を設けたことを特徴とする流動炉。
【請求項２】
前記注水制御手段は、水の流量を調整する第１調整弁と水の供給開始および停止を行う開閉弁を含むことを特徴とする請求項１記載の流動炉。
【請求項３】
前記配管における炉体の側壁に近接する部位に、前記第１注水管の終端部を接続した請求項１又は２記載の流動炉。
【請求項４】
前記側壁における上下方向の中間よりも下側に偏倚させた部位に、前記第１注水管の終端部を接続した請求項１〜３のいずれか１項に記載の流動炉。
【請求項５】
炉体の下部に砂層を設け、前記砂層中に燃焼空気を供給する供給管を挿設し、前記砂層の上部に砂層の温度を測定する温度センサを挿設し、前記炉体の側壁に被処理物を供給する配管を接続した流動炉の冷却方法において、
前記配管に被処理物に水を供給する第１注水管の終端部を接続し、前記第１注水管に水の流量を調整する第１調整弁と、前記第１調整弁の下流側に開閉弁を設け、
前記砂層の温度が所定の設定温度よりも高い場合は、前記開閉弁を駆動して第１注水管における第１調整弁の下流側の部位を開いた後に、前記第１調整弁を駆動して第１注水管を流れる水を所定の流量に調整し、
前記砂層の温度が所定の設定温度よりも低くなった場合には、前記第１調整弁を駆動して第１注水管を流れる水を止水した後に、前記開閉弁を駆動して第１注水管における第１調整弁の下流側の部位を閉じることを特徴とする流動炉の冷却方法。
【請求項６】
前記第１調整弁を駆動して砂層の温度に応じて第１注水管を流れる水の流量を増減させる請求項５記載の流動炉の冷却方法。
【請求項７】
前記炉体の側壁の上部にフリーボード部に噴霧する水を供給する第２注水管の終端部を接続し、前記第２注水管に水の流量を調整する第２調整弁を設け、
前記開閉弁を駆動して第１注水管における第１調整弁の下流側の部位を開いた後に、前記第２調整弁を駆動して第２注水管を流れる水を所定の流量に調整する請求項５又は６記載の流動炉の冷却方法。
【請求項８】
前記炉体の側壁の上端部に排出部に噴霧する水を供給する第３注水管の終端部を接続し、前記第３注水管に水の流量を調整する第３調整弁を設け、
前記開閉弁を駆動して第１注水管における第１調整弁の下流側の部位を開いた後、又は、前記第２調整弁を駆動して第２注水管を流れる水を所定の流量に調整した後に、前記第３調整弁を駆動して第３注水管を流れる水を所定の流量に調整する請求項５〜７のいずれか１項に記載の流動炉の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動炉及びその冷却方法に関し、下水汚泥等の被処理物に流動媒体を冷却する水を注入する手段を備えた流動炉と、流動媒体の温度に応じて被処理物に注入する水の流量を調整する冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の流動炉では、流動炉のフリーボード部の上部にウォーターガンを設け、流動炉のフリーボード部の温度が所定の温度よりも高くなった場合には、ウォーターガンを介してフリーボード部に水を噴霧する技術が知られている。（特許文献１参照）
また、流動炉の流動媒体の上部に近接してノズルを設け、流動炉の流動媒体の温度が所定の温度よりも高くなった場合には、ノズルを介して流動媒体に直接的に水を供給する技術が知られている。（特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７４０２５号公報
【特許文献２】特開平９−２３６２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の技術では、ウォーターガンからフリーボード部に噴霧された水は、流動炉の下部から上部に向いて流れる対流によって流動炉の下部に設けられた流動媒体の近傍まで到達することできないことから所定の温度よりも高くなった流動媒体を充分に冷却することができないという恐れがあった。
【０００５】
また、特許文献２の技術では、ノズルから供給された水は、流動媒体に直接的に接触して所定の温度よりも高くなった流動媒体を急冷することから流動媒体に割れが生じ流動媒体の粒径が小さくなるため、燃焼排ガスに同伴されて流動炉から排出される流動媒体の量が増加する恐れがある。その結果、流動炉内の流動媒体量が減少するため、補給する流動媒体の増加や、同伴された流動媒体の回収や処理など、ランニングコストの増加が想定される。
【０００６】
そこで、本発明は、流動炉の被処理物を供給する配管に流動媒体を冷却する水を注入する手段を備えた流動炉と、流動媒体を冷却する水の注入方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決した本発明及び作用効果は次のとおりである。
第１発明は、炉体の下部に砂層を設け、前記砂層中に燃焼空気を供給する燃焼空気供給手段を備え、炉体の側壁には、砂層の温度を測定する温度センサを挿設し、前記炉体の側壁に被処理物を供給する配管を接続した流動炉において、
前記配管中の被処理物に水を供給する第１注水管の終端部を接続し、前記第１注水管には、前記温度センサの測定結果に基づいて駆動する注水制御手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
（作用効果）
配管に被処理物に水を供給する第１注水管の終端部を接続し、温度センサの測定結果に基づいて駆動する注水制御手段を設けたので、砂層温度に応じて、被処理物に水を供給し被処理物の水分率を高くして、蒸発潜熱で消費される熱量を多くすることで砂層を冷却して、流動炉を安定して稼働させることができる
【０００９】
第２発明は、第１発明の構成において、前記注水制御手段は、水の流量を調整する第１調整弁と水の供給開始および停止を行う開閉弁を含むことを特徴とする。
【００１０】
（作用効果）
注水制御手段は、水の流量を調整する第１調整弁と水の供給開始および停止を行う開閉弁を含むので、第１調整弁が作動不良になった場合でも開閉弁を駆動して炉体に不要な水が供給されるのを防止することができる。  
【００１１】
第３発明は、第１又は２発明の構成において、前記配管における炉体の側壁に近接する部位に、前記第１注水管の終端部を接続したことを特徴とする。
【００１２】
（作用効果）
配管における炉体の側壁に近接する部位に、第１注水管の終端部を接続したので、圧力損失による影響を低減して、炉体に高い水分率を有する被処理物を安定したペースで供給することができる。
【００１３】
第４発明は、第１〜３のいずれか１項の発明の構成において、第１又は２発明の構成において、前記側壁における上下方向の中間よりも下側に偏倚させた部位に、前記第１注水管の終端部を接続したことを特徴とする。
【００１４】
（作用効果）
側壁における上下方向の中間よりも下側に偏倚させた部位に、第１注水管の終端部を接続したので、砂層の流動部の近傍で被処理物に含まれる多くの水が蒸発して、砂層の破損を防止することができる。
【００１５】
第５発明は、炉体の下部に砂層を設け、前記砂層中に燃焼空気を供給する供給管を挿設し、前記砂層の上部に砂層の温度を測定する温度センサを挿設し、前記炉体の側壁に被処理物を供給する配管を接続した流動炉の冷却方法において、
前記配管に被処理物に水を供給する第１注水管の終端部を接続し、前記第１注水管に水の流量を調整する第１調整弁と、前記第１調整弁の下流側に開閉弁を設け、
前記砂層の温度が所定の設定温度よりも高い場合は、前記開閉弁を駆動して第１注水管における第１調整弁の下流側の部位を開いた後に、前記第１調整弁を駆動して第１注水管を流れる水を所定の流量に調整し、
前記砂層の温度が所定の設定温度よりも低くなった場合には、前記第１調整弁を駆動して第１注水管を流れる水を止水した後に、前記開閉弁を駆動して第１注水管における第１調整弁の下流側の部位を閉じることを特徴とする。
【００１６】
（作用効果）
配管に被処理物に水を供給する第１注水管の終端部を接続し、第１注水管に水の流量を調整する第１調整弁と、第１調整弁の下流側に開閉弁を設け、砂層の温度が所定の設定温度よりも高い場合は、開閉弁を駆動して第１注水管における第１調整弁の下流側の部位を開いた後に、第１調整弁を駆動して第１注水管を流れる水を所定の流量に調整し、砂層の温度が所定の設定温度よりも低くなった場合には、第１調整弁を駆動して第１注水管を流れる水を止水した後に、開閉弁を駆動して第１注水管における第１調整弁の下流側の部位を閉じるので、砂層が所定の設定温度よりも高くなった場合には、被処理物に水を供給し被処理物の水分率を高くして、蒸発潜熱で消費される熱量を多くし砂層を冷却して、流動炉を安定して稼働させることができる。また、第１調整弁が作動不良になった場合でも開閉弁を駆動して炉体に不要な水が供給されるのを防止することができる。
【００１７】
第６発明は、第５発明の構成において、前記第１調整弁を駆動して砂層の温度に応じて第１注水管を流れる水の流量を増減させることを特徴とする。
【００１８】
（作用効果）
第１調整弁を駆動して砂層の温度に応じて第１注水管を流れる水の流量を増減させるので、被処理物に含まれる水の水分率を増減し蒸発潜熱で費やされる熱量を増減して、砂層を速やかに冷却して、流動炉を安定して稼働させることができる。
【００１９】
第７発明は、第５又は６発明の構成において、前記炉体の側壁の上部にフリーボード部に噴霧する水を供給する第２注水管の終端部を接続し、前記第２注水管に水の流量を調整する第２調整弁を設け、
前記開閉弁を駆動して第１注水管における第１調整弁の下流側の部位を開いた後に、前記第２調整弁を駆動して第２注水管を流れる水を所定の流量に調整することを特徴とする。
【００２０】
（作用効果）
炉体の側壁の上部にフリーボード部に噴霧する水を供給する第２注水管の終端部を接続し、第２注水管に水の流量を調整する第２調整弁を設け、開閉弁を駆動して第１注水管における第１調整弁の下流側の部位を開いた後に、第２調整弁を駆動して第２注水管を流れる水を所定の流量に調整するので、炉体のフリーボード部を冷却して、流動炉をより安定して稼働させることができる。
【００２１】
第８発明は、第５〜７のいずれか１項の発明の構成において、前記炉体の側壁の上端部に排出部に噴霧する水を供給する第３注水管の終端部を接続し、前記第３注水管に水の流量を調整する第３調整弁を設け、
前記開閉弁を駆動して第１注水管における第１調整弁の下流側の部位を開いた後、又は、前記第２調整弁を駆動して第２注水管を流れる水を所定の流量に調整した後に、前記第３調整弁を駆動して第３注水管を流れる水を所定の流量に調整することを特徴とする。
【００２２】
（作用効果）
炉体の側壁の上端部に排出部に噴霧する水を供給する第３注水管の終端部を接続し、第３注水管に水の流量を調整する第３調整弁を設け、
開閉弁を駆動して第１注水管における第１調整弁の下流側の部位を開いた後、又は、第２調整弁を駆動して第２注水管を流れる水を所定の流量に調整した後に、第３調整弁を駆動して第３注水管を流れる水を所定の流量に調整するので、炉体の排出部を冷却して、流動炉をさらに安定して稼働させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
被処理物に含まれる水の水分率を高くし蒸発潜熱で費やされる熱量を多くして、所定の設定温度よりも高くなった砂層を冷却して、流動炉を安定して稼働させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】流動炉の説明図である。
【図２】コントローラの接続図である。
【図３】流動媒体の冷却方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１に示すように、流動炉の炉体１０は、円筒状に形成された側壁１１と、下側に向けて突出して形成された下壁１２と、上側に向けて突出して形成された上壁１３から形成されている。
【００２６】
炉体１０の下部には、一定以上の粒径を有する砂等から形成された流動媒体となる砂層２０が設けられている。砂層２０内には、燃焼空気供給手段Ａとして燃焼空気を供給する多数の排出口が形成された分散管２１が配設されている。これにより、流動炉の稼働時、すなわち、炉体１０に被処理物となる所定量の脱水ケーキを供給して、炉体１０で脱水ケーキを燃焼させている場合には、分散管２１から砂層２０に供給された燃焼空気によって、砂層２０の上部に位置する砂等は、上側に向かって流動される。本明細書では、流動炉の稼働時に、上側に向けて流動している部位を流動部２０Ａと言い、それ以外の部位を非流動部２０Ｂと言い、両者を合わせて砂層２０と言う。
炉体１０の側壁１１には砂層２０の温度を測定する温度センサ６４を炉内に挿入する温度センサ取り付け座（図示省略）が設けられており、温度センサ６４が取り付けられている。なお、温度センサ６４は、複数でもよく、その場合、炉体１０の上下方向に異なる位置に設置することで、砂層２０の炉体１０の上下方向における温度分布を測定することができる。
【００２７】
分散管２１の始端部は、炉体１０の側壁１１の下部に形成された燃焼空気供給口３０に接続されている。また、炉体１０の燃焼空気供給口３０と熱回収装置７０は、配管８０で接続されている。熱回収装置７０では、炉体１０から外部に排気された燃焼排ガスによって燃焼空気を加熱し、配管８０を流れる燃焼空気の温度を一定以上に維持している。これにより、砂層２０に一定以上の温度を有する燃焼空気を供給して炉体１０で効率よく脱水ケーキを燃焼させることができる。また、炉体１０から外部に排気される燃焼排ガスの潜熱を効率よく利用することもできる。
【００２８】
炉体１０の側壁１１の上下方向の中間よりも下側に偏倚し、且つ、砂層２０の流動部位２０Ａよりも上側に位置する部位には、炉体１０に被処理物の一例である脱水ケーキを供給する被処理物供給口３１が形成されている。脱水ケーキは、有機物を含有する水分率が９７〜９８質量％の下水汚泥やし尿等を脱水処理して水分率を７２〜８０質量％に調整した有機性廃棄物である。
【００２９】
被処理物供給口３１から炉体１０に供給された脱水ケーキは、砂層２０の流動部２０Ａの上端部と非流動部２０Ｂの上端部の間に落下し、脱水ケーキに含まれている水は蒸発して、蒸発時に流動部２０Ａの熱量を奪い取り、流動部２０Ａの温度を下げる方向に作用し、脱水ケーキに含まれている有機物は燃焼して炉体１０のフリーボード部の温度を上げる方向に作用する。これにより、炉体１０に脱水ケーキを供給した場合に、砂層２０の温度とフリーボード部の温度を設定温度に維持して流動炉を安定して稼働することができる。
【００３０】
図１に示した炉体１０は、高さ１２０００ｍｍで内径５００〜９０００ｍｍであり、非流動時の砂層２０の高さは３５００ｍｍであり、被処理物供給口３１は、炉体１０の高さ５０００ｍｍで非流動時の砂層２０から高さ１５００ｍｍの位置に形成されている。なお、被処理物供給口３１の位置は、分散管２１から供給される燃焼排ガスの流量によって異なるが、非流動時の砂層２０の高さの３０〜５０％高さに位置する。これにより、炉体１０の変動を抑えて流動炉を安定して稼働することができる。
【００３１】
脱水ケーキは、貯留タンク４０に貯留されている。貯留タンク４０の排出口４１と炉体１０の供給口３１は、配管４２で接続されている。配管４２は、貯留タンク４０の排出口４１から炉体１０に向かって延在する水平部４３と、水平部４３の終端部から上側に向けて延在する垂直部４４と、垂直部４４の終端部から炉体１０の被処理物供給口３１に向かって延在する水平部４５から形成されている。また、貯留タンク４０の下部には、一軸ネジ式ポンプ、ピストンポンプ等から選ばれるポンプ（図示省略）が設けられている。これにより、炉体１０に配管４２を介して一定量の脱水ケーキを供給して、炉体１０で脱水ケーキを安定して燃焼させることができる。
【００３２】
配管４２には、脱水ケーキに水を供給する注水管（請求項における「第１注水管」）５４の終端部が接続されている。水平部４３、垂直部４４のいずれにも注水管５４の終端部を接続することもできるが、圧力損失の影響を少なくするために水平部４５に注水管５４の終端部を接続するのが好ましい。また、水平部４５においても圧力損失の影響をより少なくするために、水平部４５における被処理物供給口３１に近接する部位に注水管５４の終端部を接続するのがより好ましい。これにより、砂層２０の温度が設定温度以上に上昇した場合には、脱水ケーキに注水管５４を介して水を供給して脱水ケーキの水分率を高くして、砂層２０の流動部２０Ａの近傍で蒸発する水を多くし蒸発潜熱に費やされる熱量を多くさせることによって砂層２０を冷却することができる。なお、本実施形態では、水平部４５における被処理物供給口３１から外側に０．２〜３ｍ隔てた部位に、注水管５４の終端部が接続されている。
【００３３】
注水管５４を介して脱水ケーキに供給される水は、タンク５０に貯留されている。タンク５０に貯留された水は、遠心ポンプ、軸流ポンプ等のポンプ５１によって注水管５２に揚水される。注水管５２の終端部には、下側から順に注水管５４の始端部と、注水管（請求項における「第２注水管」）５５の始端部と、注水管（請求項における「第３注水管」）５６の始端部が接続されている。
【００３４】
注水管５４には、始端部から順に、注水管５４を流れる水の水圧を調整する減圧弁６０と、注水管５４を流れる水の流量を表示する流量計６１と、注水制御手段Ｂが設けられている。注水制御手段Ｂは、注水管５４を流れる水の流量を調整する調整弁（請求項における「第１調整弁」）６２と、注水管５４を開閉する開閉弁６３とから構成される。調整弁６２よりも下流側に開閉弁６３を設けることにより、調整弁６２が作動不良になった場合に、開閉弁６３を操作して炉体１０に必要以上の水が供給されるのを防止することができる。
【００３５】
注水管５４を流れる水の水圧は、減圧弁６０によって炉体１０の稼働時の内圧よりも０．０５〜０．３ＭＰａに調整されている。これにより、注水管５４を始端部から終端部に流れる水が逆流することを防止することができる。
【００３６】
注水管５４を流れる水の流量、すなわち、脱水ケーキに供給され脱水ケーキの水分率を高くする水の流量は、調整弁６２によって脱水ケーキの供給量に対して２〜１０重量％に調整されている。また、稼働時の炉体１０の砂層２０の温度は、７００〜７５０℃に設定され、砂層２０の温度は、砂層２０内に設けられた熱電対等の温度センサ６４によって測定されている。これにより、稼働時の炉体１０の砂層２０の温度が、７００℃よりも５℃高い７０５℃に上昇した場合には、調整弁６２を操作して脱水ケーキに対して２重量％の水を供給して蒸発潜熱に費やされる熱量を多くして砂層２０を７００℃に冷却、より具体的には６９０℃に冷却でき、稼働時の炉体１０の砂層２０の温度が、７５０℃よりも５℃高い７５５℃に上昇した場合には、調整弁６２を操作して脱水ケーキに対して１０重量％の水を供給して蒸発潜熱に費やされる熱量を多くして砂層２０を７５０℃に冷却、より具体的には７４０℃に冷却することができる。
【００３７】
炉体１０の側壁１１の上部には、炉体１０のフリーボード部に噴霧する水を供給する第一噴霧水供給口３２が形成されている。また、注水管５２と第一噴霧水供給口３２は、注水管５５で接続され、注水管５５には、注水管５５を流れる水の流量を調整する調整弁（請求項における「第２調整弁」）６５が設けられている。
【００３８】
稼働時の炉体１０のフリーボード部の温度は、８５０〜８８０℃に設定され、フリーボードの温度は、第一噴霧水供給口３２の下側の近傍に設けられた温度センサ６６によって測定されている。この温度センサ６６は、炉体１０の側壁１１に設けられた温度センサ取り付け座（図示省略）に取り付けられる。なお、温度センサ６４は、第一噴霧水供給口３２の下側の近傍以外の箇所に複数設置してもよく、その場合、炉体１０の上下方向に異なる位置に設置することで、フリーボードの炉体１０の上下方向における温度分布を測定することができる。
【００３９】
炉体１０の側壁１１の上端部には、炉体１０の排出部に噴霧する水を供給する第二噴霧水供給口３３が形成されている。また、注水管５２と第二噴霧水供給口３３は、注水管５６で接続され、注水管５６には、注水管５６を流れる水の流量を調整する調整弁（請求項における「第３調整弁」）６７が設けられている。
【００４０】
炉体１０の上壁１３には、脱水ケーキの燃焼時に生成される燃焼排ガスを外部に排出する排出口３４が形成されている。炉体１０の排出部の温度は、排出口３４の近傍に設けられた温度センサ６８によって測定されている。
【００４１】
炉体１０の側壁１１の下端部には、炉体１０の始動時に砂層２０を加熱するガスガン、オイルガン等の補助燃料供給装置３６が設けられている。また、補助燃料供給装置３６には、外部から都市ガス、重油等の補助燃料が供給されている。
【００４２】
炉体１０から排出される燃焼排ガスの排出方向の下流側には、熱回収装置７０が設けられ、熱回収装置７０の下流側には、排ガス処理装置７１が設けられ、排ガス処理装置７１の下流側には、煙突７２が設けられている。
【００４３】
熱回収装置７０は、燃焼排ガスと燃焼空気の熱交換を行なう空気予熱器である。その他に、熱回収装置に燃焼空気を供給する燃料空気供給手段が設けられる。具体的には流動ブロワ、空気予熱器や流動炉から排出された燃焼排ガスを利用してタービンを駆動させ燃焼空気を生成する過給機等を適宜選択することができる。また、始動時に補助燃料供給装置３６に燃焼空気を供給するブロア等も備えられる。排ガス処理装置７１は、燃焼排ガスに含まれる燃焼灰や粉塵等を捕集する集塵機や、燃焼排ガスに含まれる不純物を捕集する排煙処理塔等から構成されている。
【００４４】
炉体１０の排出口３４と熱回収装置７０は、配管８１で接続され、熱回収装置７０と排ガス処理装置７１は、配管８２で接続され、排ガス処理装置７１と煙突７２は配管８３で接続されている。これにより、炉体１０から排出された高温の燃焼排ガスは、熱回収装置７０において燃焼空気を加熱等に有効に使用され、また、排ガス処理装置７１で不純物が捕獲された後に、煙突７２から外部に排出される。
【００４５】
＜コントローラ＞
次に、流動炉の炉体１０の温度を制御するコントローラ２５について説明する。図２に示すように、コントローラ２５の入力側には、炉体１０の砂層２０の温度を測定する温度センサ６４と、炉体１０のフリーボード部の温度を測定する温度センサ６６と、炉体１０の排出口３４の近傍の温度を測定する温度センサ６８が所定の入力インターフェース回路を介して接続されている。
【００４６】
一方、コントローラ２５の出力側には、注水管５４を流れる水の流量を調整する調整弁６２と、注水管５４の開閉を行う開閉弁６３と、注水管５５を流れる水の流量を調整する調整弁６５と、注水管５６を流れる水の流量を調整する調整弁６７が所定の出力インターフェース回路を介して接続されている。  
【００４７】
＜砂層の冷却方法＞
次に、流動炉の炉体１０の砂層２０の温度が設定温度７００〜７５０℃よりも５℃高くなった場合の冷却方法について説明する。なお、理解を容易にするために、設定温度７００℃の場合を例にとって説明する。
【００４８】
図３に示すように、ステップＳ１において、コントローラ２５は、温度センサ６４で測定された温度（以下、便宜的に「第１温度」と言う）を判断する。第１温度が、７０５℃よりも高い温度と判断した場合は、ステップＳ２に進む。一方、第１温度が、６９５〜７０５℃と判断した場合には、ステップＳ１を繰り返す。
【００４９】
ステップＳ２において、コントローラ２５は、開閉弁６３を開方向に操作し、ステップＳ３に進む。
【００５０】
ステップＳ３において、コントローラ２５は、調整弁６２を開方向に操作して調整弁６２を初期開度にまで開いてステップＳ４に進む。なお、調整弁６２は、開度０〜１００％の範囲で調整でき、開度０％の場合は、調整弁６２は閉鎖され、開度１００％の場合には、調整弁６２は全開され、本実施形態においては、初期開度は開度２０％に設定されている。
【００５１】
脱水ケーキに注水される注水量は、脱水ケーキの一時間当たりの供給量（ｋｇ／ｈ）に対して１〜４重量％に相当する量にするのが好ましい。注水量が、１重量％よりも少ない場合は、制御に時間を要することが想定される。一方、４重量％よりも多い場合には、冷却効果は優れるものの、急激な温度低下を招く恐れがある。これにより、配管４２を流れる脱水ケーキに注水して脱水ケーキの水分率を高めて、砂層２０の流動部２０Ａの近傍で蒸発する水を多くして蒸発潜熱に費やされる熱量を高めて砂層２０の温度を冷却することができる。なお、脱水ケーキに含まれる有機物は砂層２０の流動部２０Ａの近傍で燃焼する。
【００５２】
調整弁６２の開度と注水量とは相関関係にあり、調整弁６２の開度１０〜１００％に調整すると注水量は１〜４重量％に調整される。これにより、第１温度に応じて、調整弁６２の開度を調整して注水量を１〜４重量％に調整して砂層２０の温度を迅速に冷却することができる。
【００５３】
ステップＳ４において、コントローラ２５は、調整弁６５を操作して注水管５５を流れる水の流量を所定の流量に調整して、ステップＳ５に進む。これにより、炉体１０の供給口３２に接続されたウオータガン（図示省略）からフリーボード部に水が噴霧されフリーボード部の温度を冷却することができる。なお、ステップＳ４は、必須のステップではなく省略することもできる。
【００５４】
ステップＳ５において、コントローラ２５は、調整弁６７を操作して注水管５６を流れる水の流量を所定の流量に調整して、ステップＳ６に進む。これにより、炉体１０の供給口３３に接続されたウオータガン（図示省略）から炉体１０の上部に位置する排出部に水が噴霧され排出部の温度を冷却することができる。なお、ステップＳ５は、必須のステップではなく省略することもできる。
【００５５】
ステップＳ６において、コントローラ２５は、所定時間である１０〜３０００秒間に亘って上述したステップＳ３〜Ｓ５の状態を維持して、ステップＳ７に進む。これにより、脱水ケーキに注水する注水量の冷却効果を効率良く把握することができる。
【００５６】
ステップＳ７において、コントローラ２５は、脱水ケーキに注水される注水量によって砂層２０の温度が冷却されているか否か判断する。本実施形態においては、第１温度に対と、ステップＳ７において温度センサ６４で測定された温度（以下、便宜的に「第２温度」と言う）を比較する。
【００５７】
第２温度が第１温度よりも低く、脱水ケーキに注水される注水量によって砂層２０の温度が冷却されていると判断される場合は、ステップＳ８に進む。一方、第２温度が第１温度よりも高く、脱水ケーキに注水される注水量によって砂層２０の温度が冷却されていないと判断された場合には、第２温度に応じて調整弁６２の開度をさらに開いてステップＳ３に進む。例えば、第２温度が、７０５〜７１０℃の場合は、調整弁６２を初期開度２０％から開度６０％を開いて注水量を１．６重量％から３重量％にし、第２温度が、７１０〜７１５℃の場合には、調整弁６２を初期開度２０％から開度１００％を開いて注水量を１．６重量％から４重量％にする。これにより、第２温度に応じて、注水量を調整して砂層２０の温度を迅速に冷却することができる。なお、調整弁６２の開度の調整は、第２温度に応じて初期開度２０％から開度１００％に連続的に開いたり、開度５％ごと段階的に開いたりすることができる。これにより、第２温度に応じて、調整弁６２の開度を調整して注水量を増加させて砂層２０の温度を効率良く冷却することができる。
【００５８】
脱水ケーキに注水される注水量によって砂層２０の温度が冷却されているか否か判断する方法としては、第１温度と第２温度とを比較するのに方法に替えて、設定温度７００℃と第２温度と温度差の変化、時間経過における第２温度の変化、すなわち、第２温度が時間経過と共に高くなるか等を利用することができる。
【００５９】
ステップＳ８において、コントローラ２５は、温度センサ６４で測定された温度（以下、便宜的に第３温度と言う）が冷却完了温度である６９０〜７００℃内である判断した場合には、ステップ９に進む。一方、第３温度が、冷却未完了温度である７００〜７０５℃内であると判断した場合は、第３温度に応じて調整弁６２の開度を閉じてステップＳ３に進む。この場合、調整弁６２の開度を初期開度２０％から１０％に向かって第３温度に応じて連続的に開いたり、第３温度に応じて５％ごと段階的に開いたりすることができ、例えば、第３温度が、７０５℃の場合は、調整弁６２を初期開度２０％に維持して注水量を１．６重量％にし、第３温度が、７００℃の場合には、調整弁６２を初期開度２０％から開度１０％に閉じて注水量を１．６重量％から１．３重量％にする。これにより、第３温度に応じて、注水量を減少させて砂層２０の温度を緩やかに冷却することができる。
【００６０】
ステップＳ９において、コントローラ２５は、調整弁６７を操作して注水管５６を流れる水の流量を止水（０重量％）に調整して、ステップＳ１０に進む。なお、ステップＳ９は、必須のステップではなく省略することもできる。
【００６１】
ステップＳ１０において、コントローラ２５は、調整弁６５を操作して注水管５５を流れる水の流量を止水（０重量％）に調整して、ステップＳ１１に進む。なお、ステップＳ１０は、必須のステップではなく省略することもできる。
【００６２】
ステップＳ１１において、コントローラ２５は、調整弁６２を操作して注水管５４を流れる水の流量を止水（０重量％）に調整して、ステップＳ１２に進む。
【００６３】
ステップＳ１２において、コントローラ２５は、開閉弁６３を操作して、調整弁６２よりも下流側に設けられた開閉弁６３を閉じる。これにより、調整弁６２等の故障によって不要な水の流れが有った場合でも開閉弁６３によって水の流れを遮断することができる。
【００６４】
本実施形態においては、注水制御手段Ｂは、調整弁６２と開閉弁６３とから構成されているが、調整弁６２の水の流量を調整する機能と、開閉弁６３の水の供給の開始及び停止を行う機能を有する１つの弁を使用することも可能である。１つの弁を使用した場合には、図３のステップＳ２、Ｓ１２を省略することができ、コントローラ２５によって簡易な制御で砂層２０の冷却を行うことができる。
【００６５】
また、本実施形態においては、燃焼空気供給手段Ａとして流動炉下部に燃焼空気を供給する分散管２１を設けたが、流動炉下部を水平方向に分割する多数の開孔を有する分散板を設置し、分散板の下方から燃焼空気を供給する構成を採用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、加圧流動炉に用いられる流動炉や常圧流動炉に用いられる流動炉に適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１０      炉体
１１      側壁
２０      砂層
２１      分散管
４２      配管
５４      注水管（第１注水管）
５５      注水管（第２注水管）
５６      注水管（第３注水管）
６２      調整弁（第１調整弁）
６３      開閉弁
６４      温度センサ
６５      調整弁（第２調整弁）
６７      調整弁（第３調整弁）
Ａ        燃焼空気供給手段
Ｂ        注水制御手段
【図１】
2020193804.tif 000003
【図２】
2020193804.tif 000004
【図３】
2020193804.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和2年10月6日(2020.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動炉及びその冷却方法に関し、下水汚泥等の被処理物に流動媒体を冷却する水を注入する手段を備えた流動炉と、流動媒体の温度に応じて被処理物に注入する水の流量を調整する冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の流動炉では、流動炉のフリーボード部の上部にウォーターガンを設け、流動炉のフリーボード部の温度が所定の温度よりも高くなった場合には、ウォーターガンを介してフリーボード部に水を噴霧する技術が知られている。（特許文献１参照）
また、流動炉の流動媒体の上部に近接してノズルを設け、流動炉の流動媒体の温度が所定の温度よりも高くなった場合には、ノズルを介して流動媒体に直接的に水を供給する技術が知られている。（特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７４０２５号公報
【特許文献２】特開平９−２３６２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の技術では、ウォーターガンからフリーボード部に噴霧された水は、流動炉の下部から上部に向いて流れる対流によって流動炉の下部に設けられた流動媒体の近傍まで到達することできないことから所定の温度よりも高くなった流動媒体を充分に冷却することができないという恐れがあった。
【０００５】
また、特許文献２の技術では、ノズルから供給された水は、流動媒体に直接的に接触して所定の温度よりも高くなった流動媒体を急冷することから流動媒体に割れが生じ流動媒体の粒径が小さくなるため、燃焼排ガスに同伴されて流動炉から排出される流動媒体の量が増加する恐れがある。その結果、流動炉内の流動媒体量が減少するため、補給する流動媒体の増加や、同伴された流動媒体の回収や処理など、ランニングコストの増加が想定される。
【０００６】
そこで、本発明は、流動炉の被処理物を供給する配管に流動媒体を冷却する水を注入する手段を備えた流動炉と、流動媒体を冷却する水の注入方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決した本発明及び作用効果は次のとおりである。
第１発明は、炉体の下部に砂層を設け、前記砂層中に燃焼空気を供給する燃焼空気供給手段を備え、炉体の側壁には、砂層の温度を測定する温度センサを挿設し、前記炉体の側壁に被処理物を供給する配管を接続した流動炉において、
前記被処理物に水を注入して前記被処理物の水分率を高める第１注水管の終端部を、前記配管に接続し、前記第１注水管には、前記温度センサの測定結果に基づいて駆動する注水制御手段を設け、前記注水制御手段は、水の流量を調整する第１調整弁と水の供給開始および停止を行う開閉弁を含むことを特徴とする。
【０００８】
（作用効果）
配管に被処理物に水を供給する第１注水管の終端部を接続し、温度センサの測定結果に基づいて駆動する注水制御手段を設けたので、砂層温度に応じて、被処理物に水を供給し被処理物の水分率を高くして、蒸発潜熱で消費される熱量を多くすることで砂層を冷却して、流動炉を安定して稼働させることができる
【０００９】
また、注水制御手段は、水の流量を調整する第１調整弁と水の供給開始および停止を行う開閉弁を含むので、第１調整弁が作動不良になった場合でも開閉弁を駆動して炉体に不要な水が供給されるのを防止することができる。  
【００１０】
第２発明は、第１発明の構成において、前記配管における終端部に、前記第１注水管の終端部を接続したことを特徴とする。
【００１１】
（作用効果）
配管における炉体の側壁に近接する部位に、第１注水管の終端部を接続したので、圧力損失による影響を低減して、炉体に高い水分率を有する被処理物を安定したペースで供給することができる。
【００１２】
第３発明は、第１又は２発明の構成において、前記側壁における上下方向の中間よりも下側に偏倚させた部位に、前記配管の終端部を接続したことを特徴とする。
【００１３】
（作用効果）
側壁における上下方向の中間よりも下側に偏倚させた部位に、第１注水管の終端部を接続したので、砂層の流動部の近傍で被処理物に含まれる多くの水が蒸発して、砂層の破損を防止することができる。
【００１４】
第４発明は、炉体の下部に砂層を設け、前記砂層中に燃焼空気を供給する供給管を挿設し、前記砂層の上部に砂層の温度を測定する温度センサを挿設し、前記炉体の側壁に被処理物を供給する配管を接続した流動炉の冷却方法において、
前記配管に被処理物に水を供給する第１注水管の終端部を接続し、前記第１注水管に水の流量を調整する第１調整弁と、水の供給開始および停止を行う開閉弁を設け、
前記砂層の温度が所定の設定温度よりも高い場合は、前記開閉弁を駆動して第１注水管を開いた後に、前記第１調整弁を駆動して第１注水管を流れる水を所定の流量に調整し、
前記砂層の温度が所定の設定温度よりも低くなった場合には、前記第１調整弁を駆動して第１注水管を流れる水を止水した後に、前記開閉弁を駆動して第１注水管を閉じることを特徴とする。
【００１５】
（作用効果）
配管に被処理物に水を供給する第１注水管の終端部を接続し、第１注水管に水の流量を調整する第１調整弁と、開閉弁を設け、砂層の温度が所定の設定温度よりも高い場合は、開閉弁を駆動して第１注水管を開いた後に、第１調整弁を駆動して第１注水管を流れる水を所定の流量に調整し、砂層の温度が所定の設定温度よりも低くなった場合には、第１調整弁を駆動して第１注水管を流れる水を止水した後に、開閉弁を駆動して第１注水管を閉じるので、砂層が所定の設定温度よりも高くなった場合には、被処理物に水を供給し被処理物の水分率を高くして、蒸発潜熱で消費される熱量を多くし砂層を冷却して、流動炉を安定して稼働させることができる。また、第１調整弁が作動不良になった場合でも開閉弁を駆動して炉体に不要な水が供給されるのを防止することができる。
【００１６】
第５発明は、第４発明の構成において、前記第１調整弁を駆動して砂層の温度に応じて第１注水管を流れる水の流量を増減させることを特徴とする。
【００１７】
（作用効果）
第１調整弁を駆動して砂層の温度に応じて第１注水管を流れる水の流量を増減させるので、被処理物に含まれる水の水分率を増減し蒸発潜熱で費やされる熱量を増減して、砂層を速やかに冷却して、流動炉を安定して稼働させることができる。
【００１８】
第６発明は、第４又は５発明の構成において、前記炉体の側壁の上部にフリーボード部に噴霧する水を供給する第２注水管の終端部を接続し、前記第２注水管に水の流量を調整する第２調整弁を設け、
前記開閉弁を駆動して第１注水管を開いた後に、前記第２調整弁を駆動して第２注水管を流れる水を所定の流量に調整することを特徴とする。
【００１９】
（作用効果）
炉体の側壁の上部にフリーボード部に噴霧する水を供給する第２注水管の終端部を接続し、第２注水管に水の流量を調整する第２調整弁を設け、開閉弁を駆動して第１注水管を開いた後に、第２調整弁を駆動して第２注水管を流れる水を所定の流量に調整するので、炉体のフリーボード部を冷却して、流動炉をより安定して稼働させることができる。
【００２０】
第７発明は、第４〜６のいずれか１項の発明の構成において、前記炉体の側壁の上端部に排出部に噴霧する水を供給する第３注水管の終端部を接続し、前記第３注水管に水の流量を調整する第３調整弁を設け、
前記開閉弁を駆動して第１注水管を開いた後、又は、前記第２調整弁を駆動して第２注水管を流れる水を所定の流量に調整した後に、前記第３調整弁を駆動して第３注水管を流れる水を所定の流量に調整することを特徴とする。
【００２１】
（作用効果）
炉体の側壁の上端部に排出部に噴霧する水を供給する第３注水管の終端部を接続し、第３注水管に水の流量を調整する第３調整弁を設け、
開閉弁を駆動して第１注水管を開いた後、又は、第２調整弁を駆動して第２注水管を流れる水を所定の流量に調整した後に、第３調整弁を駆動して第３注水管を流れる水を所定の流量に調整するので、炉体の排出部を冷却して、流動炉をさらに安定して稼働させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
被処理物に含まれる水の水分率を高くし蒸発潜熱で費やされる熱量を多くして、所定の設定温度よりも高くなった砂層を冷却して、流動炉を安定して稼働させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】流動炉の説明図である。
【図２】コントローラの接続図である。
【図３】流動媒体の冷却方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１に示すように、流動炉の炉体１０は、円筒状に形成された側壁１１と、下側に向けて突出して形成された下壁１２と、上側に向けて突出して形成された上壁１３から形成されている。
【００２５】
炉体１０の下部には、一定以上の粒径を有する砂等から形成された流動媒体となる砂層２０が設けられている。砂層２０内には、燃焼空気供給手段Ａとして燃焼空気を供給する多数の排出口が形成された分散管２１が配設されている。これにより、流動炉の稼働時、すなわち、炉体１０に被処理物となる所定量の脱水ケーキを供給して、炉体１０で脱水ケーキを燃焼させている場合には、分散管２１から砂層２０に供給された燃焼空気によって、砂層２０の上部に位置する砂等は、上側に向かって流動される。本明細書では、流動炉の稼働時に、上側に向けて流動している部位を流動部２０Ａと言い、それ以外の部位を非流動部２０Ｂと言い、両者を合わせて砂層２０と言う。
炉体１０の側壁１１には砂層２０の温度を測定する温度センサ６４を炉内に挿入する温度センサ取り付け座（図示省略）が設けられており、温度センサ６４が取り付けられている。なお、温度センサ６４は、複数でもよく、その場合、炉体１０の上下方向に異なる位置に設置することで、砂層２０の炉体１０の上下方向における温度分布を測定することができる。
【００２６】
分散管２１の始端部は、炉体１０の側壁１１の下部に形成された燃焼空気供給口３０に接続されている。また、炉体１０の燃焼空気供給口３０と熱回収装置７０は、配管８０で接続されている。熱回収装置７０では、炉体１０から外部に排気された燃焼排ガスによって燃焼空気を加熱し、配管８０を流れる燃焼空気の温度を一定以上に維持している。これにより、砂層２０に一定以上の温度を有する燃焼空気を供給して炉体１０で効率よく脱水ケーキを燃焼させることができる。また、炉体１０から外部に排気される燃焼排ガスの潜熱を効率よく利用することもできる。
【００２７】
炉体１０の側壁１１の上下方向の中間よりも下側に偏倚し、且つ、砂層２０の流動部位２０Ａよりも上側に位置する部位には、炉体１０に被処理物の一例である脱水ケーキを供給する被処理物供給口３１が形成されている。脱水ケーキは、有機物を含有する水分率が９７〜９８質量％の下水汚泥やし尿等を脱水処理して水分率を７２〜８０質量％に調整した有機性廃棄物である。
【００２８】
被処理物供給口３１から炉体１０に供給された脱水ケーキは、砂層２０の流動部２０Ａの上端部と非流動部２０Ｂの上端部の間に落下し、脱水ケーキに含まれている水は蒸発して、蒸発時に流動部２０Ａの熱量を奪い取り、流動部２０Ａの温度を下げる方向に作用し、脱水ケーキに含まれている有機物は燃焼して炉体１０のフリーボード部の温度を上げる方向に作用する。これにより、炉体１０に脱水ケーキを供給した場合に、砂層２０の温度とフリーボード部の温度を設定温度に維持して流動炉を安定して稼働することができる。
【００２９】
図１に示した炉体１０は、高さ１２０００ｍｍで内径５００〜９０００ｍｍであり、非流動時の砂層２０の高さは３５００ｍｍであり、被処理物供給口３１は、炉体１０の高さ５０００ｍｍで非流動時の砂層２０から高さ１５００ｍｍの位置に形成されている。なお、被処理物供給口３１の位置は、分散管２１から供給される燃焼排ガスの流量によって異なるが、非流動時の砂層２０の高さの３０〜５０％高さに位置する。これにより、炉体１０の変動を抑えて流動炉を安定して稼働することができる。
【００３０】
脱水ケーキは、貯留タンク４０に貯留されている。貯留タンク４０の排出口４１と炉体１０の供給口３１は、配管４２で接続されている。配管４２は、貯留タンク４０の排出口４１から炉体１０に向かって延在する水平部４３と、水平部４３の終端部から上側に向けて延在する垂直部４４と、垂直部４４の終端部から炉体１０の被処理物供給口３１に向かって延在する水平部４５から形成されている。また、貯留タンク４０の下部には、一軸ネジ式ポンプ、ピストンポンプ等から選ばれるポンプ（図示省略）が設けられている。これにより、炉体１０に配管４２を介して一定量の脱水ケーキを供給して、炉体１０で脱水ケーキを安定して燃焼させることができる。
【００３１】
配管４２には、脱水ケーキに水を供給する注水管（請求項における「第１注水管」）５４の終端部が接続されている。水平部４３、垂直部４４のいずれにも注水管５４の終端部を接続することもできるが、圧力損失の影響を少なくするために水平部４５に注水管５４の終端部を接続するのが好ましい。また、水平部４５においても圧力損失の影響をより少なくするために、水平部４５における被処理物供給口３１に近接する部位に注水管５４の終端部を接続するのがより好ましい。これにより、砂層２０の温度が設定温度以上に上昇した場合には、脱水ケーキに注水管５４を介して水を供給して脱水ケーキの水分率を高くして、砂層２０の流動部２０Ａの近傍で蒸発する水を多くし蒸発潜熱に費やされる熱量を多くさせることによって砂層２０を冷却することができる。なお、本実施形態では、水平部４５における被処理物供給口３１から外側に０．２〜３ｍ隔てた部位に、注水管５４の終端部が接続されている。
【００３２】
注水管５４を介して脱水ケーキに供給される水は、タンク５０に貯留されている。タンク５０に貯留された水は、遠心ポンプ、軸流ポンプ等のポンプ５１によって注水管５２に揚水される。注水管５２の終端部には、下側から順に注水管５４の始端部と、注水管（請求項における「第２注水管」）５５の始端部と、注水管（請求項における「第３注水管」）５６の始端部が接続されている。
【００３３】
注水管５４には、始端部から順に、注水管５４を流れる水の水圧を調整する減圧弁６０と、注水管５４を流れる水の流量を表示する流量計６１と、注水制御手段Ｂが設けられている。注水制御手段Ｂは、注水管５４を流れる水の流量を調整する調整弁（請求項における「第１調整弁」）６２と、注水管５４を開閉する開閉弁６３とから構成される。調整弁６２よりも下流側に開閉弁６３を設けることにより、調整弁６２が作動不良になった場合に、開閉弁６３を操作して炉体１０に必要以上の水が供給されるのを防止することができる。
【００３４】
注水管５４を流れる水の水圧は、減圧弁６０によって炉体１０の稼働時の内圧よりも０．０５〜０．３ＭＰａに調整されている。これにより、注水管５４を始端部から終端部に流れる水が逆流することを防止することができる。
【００３５】
注水管５４を流れる水の流量、すなわち、脱水ケーキに供給され脱水ケーキの水分率を高くする水の流量は、調整弁６２によって脱水ケーキの供給量に対して２〜１０重量％に調整されている。また、稼働時の炉体１０の砂層２０の温度は、７００〜７５０℃に設定され、砂層２０の温度は、砂層２０内に設けられた熱電対等の温度センサ６４によって測定されている。これにより、稼働時の炉体１０の砂層２０の温度が、７００℃よりも５℃高い７０５℃に上昇した場合には、調整弁６２を操作して脱水ケーキに対して２重量％の水を供給して蒸発潜熱に費やされる熱量を多くして砂層２０を７００℃に冷却、より具体的には６９０℃に冷却でき、稼働時の炉体１０の砂層２０の温度が、７５０℃よりも５℃高い７５５℃に上昇した場合には、調整弁６２を操作して脱水ケーキに対して１０重量％の水を供給して蒸発潜熱に費やされる熱量を多くして砂層２０を７５０℃に冷却、より具体的には７４０℃に冷却することができる。
【００３６】
炉体１０の側壁１１の上部には、炉体１０のフリーボード部に噴霧する水を供給する第一噴霧水供給口３２が形成されている。また、注水管５２と第一噴霧水供給口３２は、注水管５５で接続され、注水管５５には、注水管５５を流れる水の流量を調整する調整弁（請求項における「第２調整弁」）６５が設けられている。
【００３７】
稼働時の炉体１０のフリーボード部の温度は、８５０〜８８０℃に設定され、フリーボードの温度は、第一噴霧水供給口３２の下側の近傍に設けられた温度センサ６６によって測定されている。この温度センサ６６は、炉体１０の側壁１１に設けられた温度センサ取り付け座（図示省略）に取り付けられる。なお、温度センサ６４は、第一噴霧水供給口３２の下側の近傍以外の箇所に複数設置してもよく、その場合、炉体１０の上下方向に異なる位置に設置することで、フリーボードの炉体１０の上下方向における温度分布を測定することができる。
【００３８】
炉体１０の側壁１１の上端部には、炉体１０の排出部に噴霧する水を供給する第二噴霧水供給口３３が形成されている。また、注水管５２と第二噴霧水供給口３３は、注水管５６で接続され、注水管５６には、注水管５６を流れる水の流量を調整する調整弁（請求項における「第３調整弁」）６７が設けられている。
【００３９】
炉体１０の上壁１３には、脱水ケーキの燃焼時に生成される燃焼排ガスを外部に排出する排出口３４が形成されている。炉体１０の排出部の温度は、排出口３４の近傍に設けられた温度センサ６８によって測定されている。
【００４０】
炉体１０の側壁１１の下端部には、炉体１０の始動時に砂層２０を加熱するガスガン、オイルガン等の補助燃料供給装置３６が設けられている。また、補助燃料供給装置３６には、外部から都市ガス、重油等の補助燃料が供給されている。
【００４１】
炉体１０から排出される燃焼排ガスの排出方向の下流側には、熱回収装置７０が設けられ、熱回収装置７０の下流側には、排ガス処理装置７１が設けられ、排ガス処理装置７１の下流側には、煙突７２が設けられている。
【００４２】
熱回収装置７０は、燃焼排ガスと燃焼空気の熱交換を行なう空気予熱器である。その他に、熱回収装置に燃焼空気を供給する燃料空気供給手段が設けられる。具体的には流動ブロワ、空気予熱器や流動炉から排出された燃焼排ガスを利用してタービンを駆動させ燃焼空気を生成する過給機等を適宜選択することができる。また、始動時に補助燃料供給装置３６に燃焼空気を供給するブロア等も備えられる。排ガス処理装置７１は、燃焼排ガスに含まれる燃焼灰や粉塵等を捕集する集塵機や、燃焼排ガスに含まれる不純物を捕集する排煙処理塔等から構成されている。
【００４３】
炉体１０の排出口３４と熱回収装置７０は、配管８１で接続され、熱回収装置７０と排ガス処理装置７１は、配管８２で接続され、排ガス処理装置７１と煙突７２は配管８３で接続されている。これにより、炉体１０から排出された高温の燃焼排ガスは、熱回収装置７０において燃焼空気を加熱等に有効に使用され、また、排ガス処理装置７１で不純物が捕獲された後に、煙突７２から外部に排出される。
【００４４】
＜コントローラ＞
次に、流動炉の炉体１０の温度を制御するコントローラ２５について説明する。図２に示すように、コントローラ２５の入力側には、炉体１０の砂層２０の温度を測定する温度センサ６４と、炉体１０のフリーボード部の温度を測定する温度センサ６６と、炉体１０の排出口３４の近傍の温度を測定する温度センサ６８が所定の入力インターフェース回路を介して接続されている。
【００４５】
一方、コントローラ２５の出力側には、注水管５４を流れる水の流量を調整する調整弁６２と、注水管５４の開閉を行う開閉弁６３と、注水管５５を流れる水の流量を調整する調整弁６５と、注水管５６を流れる水の流量を調整する調整弁６７が所定の出力インターフェース回路を介して接続されている。  
【００４６】
＜砂層の冷却方法＞
次に、流動炉の炉体１０の砂層２０の温度が設定温度７００〜７５０℃よりも５℃高くなった場合の冷却方法について説明する。なお、理解を容易にするために、設定温度７００℃の場合を例にとって説明する。
【００４７】
図３に示すように、ステップＳ１において、コントローラ２５は、温度センサ６４で測定された温度（以下、便宜的に「第１温度」と言う）を判断する。第１温度が、７０５℃よりも高い温度と判断した場合は、ステップＳ２に進む。一方、第１温度が、６９５〜７０５℃と判断した場合には、ステップＳ１を繰り返す。
【００４８】
ステップＳ２において、コントローラ２５は、開閉弁６３を開方向に操作し、ステップＳ３に進む。
【００４９】
ステップＳ３において、コントローラ２５は、調整弁６２を開方向に操作して調整弁６２を初期開度にまで開いてステップＳ４に進む。なお、調整弁６２は、開度０〜１００％の範囲で調整でき、開度０％の場合は、調整弁６２は閉鎖され、開度１００％の場合には、調整弁６２は全開され、本実施形態においては、初期開度は開度２０％に設定されている。
【００５０】
脱水ケーキに注水される注水量は、脱水ケーキの一時間当たりの供給量（ｋｇ／ｈ）に対して１〜４重量％に相当する量にするのが好ましい。注水量が、１重量％よりも少ない場合は、制御に時間を要することが想定される。一方、４重量％よりも多い場合には、冷却効果は優れるものの、急激な温度低下を招く恐れがある。これにより、配管４２を流れる脱水ケーキに注水して脱水ケーキの水分率を高めて、砂層２０の流動部２０Ａの近傍で蒸発する水を多くして蒸発潜熱に費やされる熱量を高めて砂層２０の温度を冷却することができる。なお、脱水ケーキに含まれる有機物は砂層２０の流動部２０Ａの近傍で燃焼する。
【００５１】
調整弁６２の開度と注水量とは相関関係にあり、調整弁６２の開度１０〜１００％に調整すると注水量は１〜４重量％に調整される。これにより、第１温度に応じて、調整弁６２の開度を調整して注水量を１〜４重量％に調整して砂層２０の温度を迅速に冷却することができる。
【００５２】
ステップＳ４において、コントローラ２５は、調整弁６５を操作して注水管５５を流れる水の流量を所定の流量に調整して、ステップＳ５に進む。これにより、炉体１０の供給口３２に接続されたウオータガン（図示省略）からフリーボード部に水が噴霧されフリーボード部の温度を冷却することができる。なお、ステップＳ４は、必須のステップではなく省略することもできる。
【００５３】
ステップＳ５において、コントローラ２５は、調整弁６７を操作して注水管５６を流れる水の流量を所定の流量に調整して、ステップＳ６に進む。これにより、炉体１０の供給口３３に接続されたウオータガン（図示省略）から炉体１０の上部に位置する排出部に水が噴霧され排出部の温度を冷却することができる。なお、ステップＳ５は、必須のステップではなく省略することもできる。
【００５４】
ステップＳ６において、コントローラ２５は、所定時間である１０〜３０００秒間に亘って上述したステップＳ３〜Ｓ５の状態を維持して、ステップＳ７に進む。これにより、脱水ケーキに注水する注水量の冷却効果を効率良く把握することができる。
【００５５】
ステップＳ７において、コントローラ２５は、脱水ケーキに注水される注水量によって砂層２０の温度が冷却されているか否か判断する。本実施形態においては、第１温度に対と、ステップＳ７において温度センサ６４で測定された温度（以下、便宜的に「第２温度」と言う）を比較する。
【００５６】
第２温度が第１温度よりも低く、脱水ケーキに注水される注水量によって砂層２０の温度が冷却されていると判断される場合は、ステップＳ８に進む。一方、第２温度が第１温度よりも高く、脱水ケーキに注水される注水量によって砂層２０の温度が冷却されていないと判断された場合には、第２温度に応じて調整弁６２の開度をさらに開いてステップＳ３に進む。例えば、第２温度が、７０５〜７１０℃の場合は、調整弁６２を初期開度２０％から開度６０％を開いて注水量を１．６重量％から３重量％にし、第２温度が、７１０〜７１５℃の場合には、調整弁６２を初期開度２０％から開度１００％を開いて注水量を１．６重量％から４重量％にする。これにより、第２温度に応じて、注水量を調整して砂層２０の温度を迅速に冷却することができる。なお、調整弁６２の開度の調整は、第２温度に応じて初期開度２０％から開度１００％に連続的に開いたり、開度５％ごと段階的に開いたりすることができる。これにより、第２温度に応じて、調整弁６２の開度を調整して注水量を増加させて砂層２０の温度を効率良く冷却することができる。
【００５７】
脱水ケーキに注水される注水量によって砂層２０の温度が冷却されているか否か判断する方法としては、第１温度と第２温度とを比較するのに方法に替えて、設定温度７００℃と第２温度と温度差の変化、時間経過における第２温度の変化、すなわち、第２温度が時間経過と共に高くなるか等を利用することができる。
【００５８】
ステップＳ８において、コントローラ２５は、温度センサ６４で測定された温度（以下、便宜的に第３温度と言う）が冷却完了温度である６９０〜７００℃内である判断した場合には、ステップ９に進む。一方、第３温度が、冷却未完了温度である７００〜７０５℃内であると判断した場合は、第３温度に応じて調整弁６２の開度を閉じてステップＳ３に進む。この場合、調整弁６２の開度を初期開度２０％から１０％に向かって第３温度に応じて連続的に開いたり、第３温度に応じて５％ごと段階的に開いたりすることができ、例えば、第３温度が、７０５℃の場合は、調整弁６２を初期開度２０％に維持して注水量を１．６重量％にし、第３温度が、７００℃の場合には、調整弁６２を初期開度２０％から開度１０％に閉じて注水量を１．６重量％から１．３重量％にする。これにより、第３温度に応じて、注水量を減少させて砂層２０の温度を緩やかに冷却することができる。
【００５９】
ステップＳ９において、コントローラ２５は、調整弁６７を操作して注水管５６を流れる水の流量を止水（０重量％）に調整して、ステップＳ１０に進む。なお、ステップＳ９は、必須のステップではなく省略することもできる。
【００６０】
ステップＳ１０において、コントローラ２５は、調整弁６５を操作して注水管５５を流れる水の流量を止水（０重量％）に調整して、ステップＳ１１に進む。なお、ステップＳ１０は、必須のステップではなく省略することもできる。
【００６１】
ステップＳ１１において、コントローラ２５は、調整弁６２を操作して注水管５４を流れる水の流量を止水（０重量％）に調整して、ステップＳ１２に進む。
【００６２】
ステップＳ１２において、コントローラ２５は、開閉弁６３を操作して、調整弁６２よりも下流側に設けられた開閉弁６３を閉じる。これにより、調整弁６２等の故障によって不要な水の流れが有った場合でも開閉弁６３によって水の流れを遮断することができる。
【００６３】
本実施形態においては、注水制御手段Ｂは、調整弁６２と開閉弁６３とから構成されているが、調整弁６２の水の流量を調整する機能と、開閉弁６３の水の供給の開始及び停止を行う機能を有する１つの弁を使用することも可能である。１つの弁を使用した場合には、図３のステップＳ２、Ｓ１２を省略することができ、コントローラ２５によって簡易な制御で砂層２０の冷却を行うことができる。
【００６４】
また、本実施形態においては、燃焼空気供給手段Ａとして流動炉下部に燃焼空気を供給する分散管２１を設けたが、流動炉下部を水平方向に分割する多数の開孔を有する分散板を設置し、分散板の下方から燃焼空気を供給する構成を採用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、加圧流動炉に用いられる流動炉や常圧流動炉に用いられる流動炉に適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１０      炉体
１１      側壁
２０      砂層
２１      分散管
４２      配管
５４      注水管（第１注水管）
５５      注水管（第２注水管）
５６      注水管（第３注水管）
６２      調整弁（第１調整弁）
６３      開閉弁
６４      温度センサ
６５      調整弁（第２調整弁）
６７      調整弁（第３調整弁）
Ａ        燃焼空気供給手段
Ｂ        注水制御手段
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉体の下部に砂層を設け、前記砂層中に燃焼空気を供給する燃焼空気供給手段を備え、炉体の側壁には、砂層の温度を測定する温度センサを挿設し、前記炉体の側壁に被処理物を供給する配管を接続した流動炉において、
前記被処理物に水を注入して前記被処理物の水分率を高める第１注水管の終端部を、前記配管に接続し、前記第１注水管には、前記温度センサの測定結果に基づいて駆動する注水制御手段を設け、
前記注水制御手段は、水の流量を調整する第１調整弁と水の供給開始および停止を行う開閉弁を含むことを特徴とする流動炉。
【請求項２】
前記配管における終端部に、前記第１注水管の終端部を接続した請求項１記載の流動炉。
【請求項３】
前記側壁における上下方向の中間よりも下側に偏倚させた部位に、前記配管の終端部を接続した請求項１又は２記載の流動炉。
【請求項４】
炉体の下部に砂層を設け、前記砂層中に燃焼空気を供給する供給管を挿設し、前記砂層の上部に砂層の温度を測定する温度センサを挿設し、前記炉体の側壁に被処理物を供給する配管を接続した流動炉の冷却方法において、
前記配管に被処理物に水を供給する第１注水管の終端部を接続し、前記第１注水管に水の流量を調整する第１調整弁と、水の供給開始および停止を行う開閉弁を設け、
前記砂層の温度が所定の設定温度よりも高い場合は、前記開閉弁を駆動して第１注水管を開いた後に、前記第１調整弁を駆動して第１注水管を流れる水を所定の流量に調整し、
前記砂層の温度が所定の設定温度よりも低くなった場合には、前記第１調整弁を駆動して第１注水管を流れる水を止水した後に、前記開閉弁を駆動して第１注水管を閉じることを特徴とする流動炉の冷却方法。
【請求項５】
前記第１調整弁を駆動して砂層の温度に応じて第１注水管を流れる水の流量を増減させる請求項４記載の流動炉の冷却方法。
【請求項６】
前記炉体の側壁の上部にフリーボード部に噴霧する水を供給する第２注水管の終端部を接続し、前記第２注水管に水の流量を調整する第２調整弁を設け、
前記開閉弁を駆動して第１注水管を開いた後に、前記第２調整弁を駆動して第２注水管を流れる水を所定の流量に調整する請求項４又は５記載の流動炉の冷却方法。
【請求項７】
前記炉体の側壁の上端部に排出部に噴霧する水を供給する第３注水管の終端部を接続し、前記第３注水管に水の流量を調整する第３調整弁を設け、
前記開閉弁を駆動して第１注水管を開いた後、又は、前記第２調整弁を駆動して第２注水管を流れる水を所定の流量に調整した後に、前記第３調整弁を駆動して第３注水管を流れる水を所定の流量に調整する請求項４〜６のいずれか１項に記載の流動炉の冷却方法。