(57)【要約】【課題】廃棄物や流動砂の種類等が多様である場合にも流動砂を安定して循環させることができる循環流動層焼却炉を提供する【解決手段】流動砂により廃棄物を燃焼させ、燃焼生成物を流動砂とともに排出する流動層炉２０と、燃焼生成物と流動砂との混合物から流動砂を分離する流動砂分離部３０とを設け、流動砂分離部３０に、外筒４０と、内筒５０とを設け、外筒４０に、混合物の導入に伴って外筒４０内に旋回流が形成される位置に混合物を導入する導入口４０ａと、流動砂を流動層炉２０に還元する流動砂排出口４０ｃとを設け、内筒５０を、外筒４０の天壁４０ｄを貫通して外筒４０の内外を上下方向に連通する燃焼生成物排出通路を囲むとともに、内筒５０の下端の高さ位置が可変となるように上下方向に伸縮可能な形状とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動砂により廃棄物を焼却処理する循環流動層焼却炉であって、
高温の流動砂により廃棄物を燃焼させ、これにより生成された燃焼生成物を流動砂とともに排出する流動層炉と、
前記流動層炉から排出された燃焼生成物と流動砂との混合物から流動砂を分離する流動砂分離部とを備え、
前記流動砂分離部は、上下方向に延びる略筒状を有するとともに少なくとも下部が下方に向かうほど縮径する形状を有する外筒と、この外筒の内側に配置される内筒とを有し、
前記外筒は、その上部に設けられて、この外筒内への混合物の導入に伴ってこの外筒内に下方に向かう旋回流が形成される位置に前記混合物を導入するための導入口と、その下端に設けられて、前記混合物内の流動砂を導出して前記流動層炉に還元するための流動砂排出口とを有し、
前記内筒は、前記外筒の天壁を貫通して当該外筒の内外を上下方向に連通する燃焼生成物排出通路を囲むとともに、当該内筒の下端の高さ位置が可変となるように上下方向に伸縮可能な形状を有することを特徴とする循環流動層焼却炉。
【請求項２】
請求項１に記載の循環流動層焼却炉において、
前記内筒は、前記外筒に固定される固定部と、この固定部に固定されてこの固定部から下方に突出する調整筒とを有し、
前記調整筒は、その下端の高さ位置が可変となるように上下方向に伸縮可能であることを特徴とする循環流動層焼却炉。
【請求項３】
請求項２に記載の循環流動層焼却炉において、
前記調整筒は、前記固定筒に対して上下方向の複数の位置で固定され、この固定位置の変更によって固定筒からの下方への突出量が変更されることを特徴とする循環流動層焼却炉。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の循環流動層焼却炉であって、
前記調整筒は、周方向に分割された複数の分割体からなることを特徴とする循環流動層焼却炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動砂により廃棄物を焼却処理する循環流動層焼却炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、廃棄物を処理するものとして、流動砂により廃棄物を焼却処理する循環流動層焼却炉を備えたものが知られている。
【０００３】
前記循環流動層焼却炉としては、例えば、特許文献１に、流動層炉と、流動砂分離部とを備えたものが開示されている。前記流動層炉は、高温の流動砂により廃棄物を燃焼させるものである。前記流動砂分離部は、流動層炉から排出された燃焼生成物と流動砂との混合物に旋回流を与えて流動砂を遠心分離するものである。前記流動砂分離部は、外筒と内筒とを有する。前記外筒は、上下方向に延びる略筒状を有するとともに少なくとも下部が下方に向かうほど縮径する形状を有する。この外筒内では、外筒の上部に設けられた導入口から混合物が導入されることで下方に向かう旋回流が形成される。前記内筒は、前記外筒の天壁を貫通して外筒の内外を上下方向に連通する燃焼生成物排出通路を囲む形状を有している。そして、この流動砂分離部では、前記外筒内での旋回により比較的質量の大きい粒子からなる流動砂が下方に収集されて前記外筒の下端に設けられた流動砂排出口から流動層炉に還元される。一方、質量の小さい粒子からなる灰やガス等の前記燃焼生成物は前記内筒の下端に開口する排出口から燃焼生成物排出通路を通って外部に排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２６３６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記のような循環流動層焼却炉では、燃焼生成物に含まれる灰と流動砂とが混合して流動砂分離部に導入されるため、この流動砂分離部における集塵効率すなわち固形物を分離する分離効率の設定が難しい。燃焼生成物に含まれる灰等の量が多い場合において分離効率が高いと、流動砂とともに燃焼生成物に含まれる灰等が多く収集されてこの灰が外筒内に堆積する結果、流動砂が循環流動層炉側に適切に排出されなくなるおそれがある。一方、前記灰等の量が少ない場合において分離効率が低いと、流動砂が燃焼生成物とともに内筒から外部に排出されてしまうおそれがある。ここで、燃焼生成物に含まれる灰の量は少なくとも廃棄物や流動砂の種類によって異なる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、廃棄物や流動砂の種類等が多様である場合にも流動砂を安定して循環させることのできる循環流動層焼却炉を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための手段として、本発明者等は、流動砂分離部では、外筒内において混合物が導入される導入口から旋回経路に沿った離間距離が長いほど遠心力の作用が強くなることで固形物が内筒内に流入し難くなり分離効率が高くなることに着目し、燃焼生成物を排出するための排出口が開口する内筒の下端の高さ位置を可変とすることで分離効率を容易に変更できるようにした。すなわち、本発明は、流動砂により廃棄物を焼却処理する循環流動層焼却炉であって、高温の流動砂により廃棄物を燃焼させ、これにより生成された燃焼生成物を流動砂とともに排出する流動層炉と、前記流動層炉から排出された燃焼生成物と流動砂との混合物から流動砂を分離する流動砂分離部とを備え、前記流動砂分離部は、上下方向に延びる略筒状を有するとともに少なくとも下部が下方に向かうほど縮径する形状を有する外筒と、この外筒の内側に配置される内筒とを有し、前記外筒は、その上部に設けられて、この外筒内への混合物の導入に伴ってこの外筒内に下方に向かう旋回流が形成される位置に前記混合物を導入するための導入口と、その下端に設けられて、前記混合物内の流動砂を導出して前記流動層炉に還元するための流動砂排出口とを有し、前記内筒は、前記外筒の天壁を貫通して当該外筒の内外を上下方向に連通する燃焼生成物排出通路を囲むとともに、当該内筒の下端の高さ位置が可変となるように上下方向に伸縮可能な形状を有することを特徴とする循環流動層焼却炉を提供する。
【０００８】
この循環流動層焼却炉によれば、投入される廃棄物や使用する流動砂の種類等が多様である場合でも、それに応じて燃焼生成物を排出するための排出口が開口する内筒の下端の高さ位置を適切な位置に変更して流動砂分離部の分離効率を適切な範囲に設定することができ、流動砂の安定した循環を維持することができる。例えば、燃焼生成物中の灰分が多い場合には、前記内筒の下端の高さ位置を高く設定して分離効率を低くすることで、灰分をより確実に外部に排出してこの灰分の堆積を抑制することができる。このことは、堆積した灰分により流動砂の排出が妨害されるのを抑制する。一方、前記灰分が少ない場合には、前記内筒の下端の高さ位置を低く設定して分離効率を高めることで、流動砂が外部に排出されるのを抑制することができる。
【０００９】
また、本発明において、前記内筒は、前記外筒に固定される固定部と、この固定部に固定されてこの固定部から下方に突出する調整筒とを有し、前記調整筒は、その下端の高さ位置が可変となるように上下方向に伸縮可能であるのが好ましい。
【００１０】
このようにすれば、調整筒の下端の高さ位置を変更することで、前記外筒と固定筒との固定を維持したまま内筒の下端位置を容易に変更することができる。
【００１１】
また、本発明において、前記調整筒は、前記固定筒に対して上下方向の複数の位置で固定され、この固定位置の変更によって固定筒からの下方への突出量が変更されるのが好ましい。
【００１２】
このようにすれば、前記調整筒の固定位置を変更するだけで調整筒の下方への突出量ひいては調整筒の下端の高さ位置を容易に変更することができる。
【００１３】
また、本発明は、前記調整筒は、周方向に分割された複数の分割体からなるのが好ましい。
【００１４】
このようにすれば、調整筒の固定筒への取り付けが容易になる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、廃棄物や流動砂の種類等が多様である場合にも、この種類等に対応して流動砂の安定した循環を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る循環流動層焼却炉の概略断面斜視図である。
【図２】図１に示す循環流動層焼却炉のサイクロン部の断面図である。
【図３】図１に示す循環流動層焼却炉のサイクロン部の断面図である。
【図４】図２に示すサイクロン部の分割体を示す図である。
【図５】図２に示すサイクロン部において分割体の取り付けを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい第一の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は本発明に係る循環流動層焼却炉１０の概略断面斜視図である。
【００１９】
まず、この循環流動層焼却炉１０における廃棄物の処理要領の概要を説明する。この循環流動層焼却炉１０は、流動層炉２０と、サイクロン部（流動砂分離部）３０と、ダウンカマー６０と、ループシール７０と、リターンシュート８０とを備えており、高温の流動状の砂すなわち流動砂により廃棄物を燃焼処理する。
【００２０】
前記流動層炉２０は、脱水ケーキ（廃棄物）を燃焼させる部分である。前記サイクロン部３０は、流動層炉２０で生成された燃焼生成物と流動砂とを分離する部分である。前記ダウンカマー６０は、前記サイクロン部３０から排出された流動砂を前記ループシール７０に導く部分である。前記ループシール７０は、流動層炉２０から前記サイクロン部３０等への燃焼ガスの逆流を防止する部分である。前記リターンシュート８０は、前記ループシール７０から流動砂を流動層炉２０へ戻す部分である。
【００２１】
この循環流動層焼却炉１０では、脱水ケーキが前記ループシール７０出口において投入される。投入された脱水ケーキは前記サイクロン部３０から排出された流動砂とともに流動層炉２０へ導入される。脱水ケーキは、この流動層炉２０内にて高温の流動砂との混合により熱分解および燃焼する。燃焼により生じた排ガスおよび灰等を含む燃焼生成物は、流動砂とともに前記サイクロン部３０に排出される。サイクロン部３０では、流動砂と燃焼生成物との分離が行われる。そして、燃焼生成物は外部に排出される。一方、分離された流動砂は、ダウンカマー６０を通って前記ループシール７０に導出された後、再び新たに投入された脱水ケーキとともに流動層炉２０に戻される。  
【００２２】
次に、前記流動層炉２０およびサイクロン部３０の詳細について説明する。
【００２３】
前記流動層炉２０は、上下方向に延びる略筒状を有している。この流動層炉２０の底部には、１次空気導入口２０ａと、２次空気導入口２０ｂと、燃料投入口２０ｃとが設けられている。また、この底部は前記ループシール７０と連通している。この流動層炉２０の上端部には、前記サイクロン部３０と流動層炉２０とを連通する排出口２０ｄが開口している。
【００２４】
前記流動層炉２０の底部では、前記燃料投入口２０ｃから投入された燃料が前記１次空気導入口２０ａおよび２次空気導入口２０ｂから導入された空気により燃焼し、この燃焼エネルギーにより流動砂が加熱される。この底部には、前記ループシール７０から脱水ケーキが投入される。投入された脱水ケーキは、前記加熱された流動砂と混合されることで熱分解されかつ燃焼する。前記燃焼により生成した排ガスおよび灰等は前記２次空気導入口２０ｂから導入された空気によって流動砂とともに上方に押し上げられる。ここで、底部において十分に燃焼されなかった未燃ガスは、この上昇途中においてさらに加熱されることで完全燃焼する。燃焼により生成した排ガスおよび灰等と流動砂の混合物は前記排出口２０ｄから前記サイクロン部３０側に排出される。
【００２５】
前記サイクロン部３０は、前述のように、前記混合物から流動砂と排ガスおよび灰とを分離する部分である。このサイクロン部３０は、外筒４０と内筒５０とを有している。
【００２６】
前記外筒４０は、その内側で前記混合物により旋回流が形成される部分である。この外筒４０は、上下方向に延びる略円筒状を有している。具体的には、図２および図３に示すこの外筒４０の上部は、内径が上下方向でほぼ一定の形状を有し、この外筒４０の下部は、内径が下方に向かうほど縮径する形状を有している。この外筒４０の上部の外周面には、この外筒４０の接線方向に延びて混合物の導入通路を形成する導入部４３が接続されている。この導入部４３と外筒４０との接続部分には導入口４０ａが開口している。この導入部４３は、前記流動層炉２０の排出口２０ｄにおいて前記流動層炉２０と接続されており、前記流動層炉２０の排出口２０ｄから排出された前記混合物はこの導入部４３内の導入通路を通って外筒４０内に導入される。この混合物の導入方向は外筒４０の接線方向であり、外筒４０内に導入された混合物はこの外筒４０の内周面４０ｂに沿って旋回しながら流下する。
【００２７】
前記混合物には、旋回に伴い遠心力が働く。その結果、この外筒４０では、粒子の質量の差によって灰および排ガス等の燃焼生成物と流動砂とが分離される。すなわち、比較的粒子質量の小さい灰および排ガス等の燃焼生成物に働く遠心力は小さく、これら燃焼生成物は外筒４０のうち径方向の比較的内側を通過する一方、比較的粒子質量の大きい流動砂に働く遠心力は大きく、流動砂は外筒４０の外側に分離される。分離された流動砂は外筒４０の内側面４０ｂに衝突しこの内側面４０ｂに沿って流下する。外筒４０の下端部には流動砂排出口４０ｃが開口している。この流動砂排出口４０ｃは、前記ダウンカマー６０に接続されており、前記内側面４０ｂに沿って流下した流動砂はこの流動砂排出口４０ｃからダウンカマー６０に排出される。
【００２８】
前記内筒５０は、上下方向に延びる円筒状を有しており、前記外筒４０の内側であって前記外筒４０と同軸もしくは平行（少し偏心している）の位置に配置されている。この内筒５０は、この外筒４０の天壁４０ｄを貫通する状態でこの天壁４０ｄに固定されている。この内筒５０は、外筒４０の内外を連通しており、その内側には、前記混合物から分離した排ガスおよび灰等の燃焼生成物を外筒４０から外部に排出する燃焼生成物排出通路が形成されている。前述のように、前記排ガスおよび灰等に作用する遠心力は小さく、外筒４０の内側を通過するこれら排ガスおよび灰等は、この内筒５０の下端部の燃焼生成物排出口５５からこの内筒５０内すなわち燃焼生成物排出通路を通ってサイクロン部３０の外部に排出される。
【００２９】
前記内筒５０は、固定筒５２と、調整筒５４とを有している。
【００３０】
前記固定筒５２は、前記外筒４０の天壁４０ｄに固定される部分である。この固定筒５２は、前記天壁４０ｄに固定された状態で、この天壁４０ｄの上方から前記外筒４０の導入口４０ａの上下方向略中央位置まで延びている。この固定筒５２の下端部の外周面には、外側に突出する固定用ボルト５２ａが複数取り付けられている。本実施形態では、周方向に等間隔に８つの固定用ボルト５２ａが取り付けられている。これら固定用ボルト５２ａは、前記調整筒５４を固定するためのものである。
【００３１】
前記調整筒５４は、前記固定筒５２にこの固定筒５２から下方に突出する状態で固定される部分である。この調整筒５４の上端部には、周方向に等間隔に８つの第１固定用孔５４ａが形成されている。また、これら第１固定用孔５４ａから下方に離間した位置に、周方向に等間隔に並ぶ８つの第２固定用孔５４ｂが形成されている。この調整筒５４は、これら第１固定用孔５４ａあるいは第２固定用孔５４ｂに前記固定用ボルト５２ａが挿通されてナットで固定されることで前記固定筒５２の外周面に固定される。
【００３２】
具体的には、前記調整筒５４は、図４および図５に示すように、周方向に４つに分割された分割体１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ、１５４ｄからなる。各分割体１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ、１５４ｄには、それぞれ第１固定用孔５４ａと第２固定用孔５４ｂが形成されている。これら固定用孔５４ａ、５４ｂに前記固定用ボルト５２ａが挿通され締結されることで、各分割体１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ、１５４ｄは前記固定筒５２の外周面に沿って固定される。そして、これら分割体１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ、１５４ｄは、それぞれ両側部に形成された固定用孔５４ｃに共通してボルトが締結されることで互いに固定される。
【００３３】
前記調整筒５４は、前記第１固定用孔５４ａにおいて固定されることで、その下端位置が図２に示す第１位置になるように固定される。すなわち、調整筒５４の下端位置が前記流通通路４３の内側面の下端位置とほぼ同じ高さとなるように固定される。一方、この調整筒５４は、前記第２固定用孔５４ｂにおいて固定されることで、その下端位置が図３に示す第２の位置となるように固定される。すなわち、調整筒５４の下端位置が前記流通通路４３の内側面の下端位置よりも上方となる位置に固定される。
【００３４】
このように、本循環流動層焼却炉１０では、前記調整筒５４の固定位置の変更により、調整筒５４ひいては内筒５０の下端位置であって前記燃焼生成物排出口５５の高さ位置が第１位置と第２位置とに変更される。さらに、この調整筒５４が固定筒５２から取り外されることで、前記燃焼生成物排出口５５の高さ位置は前記第２固定位置よりも上方の第３位置に変更される。
【００３５】
前述のように、前記導入口４０ａから前記外筒４０内に導入された前記混合物は旋回しつつ下方に向かう。そのため、この外筒４０内での前記調整筒５４の下端位置すなわち燃焼生成物排出口５５の上下位置を変更することにより、この燃焼生成物排出口５５から内筒５０内への混合物の流入の容易性を変更することが可能である。例えば、燃焼生成物排出口５５が下側の位置にある場合は、前記外筒４０の排出口４０ｃ付近まで達した混合物のうち反転上昇したものが前記燃料生成物排出口５５から内筒５０内に流入しやすく、その一方で質量が大きい（すなわち反転上昇しにくい）粒子が導入口４０ａから排出口４０ｃ付近まで下降する前に内筒５０内へ直接流入することは起こりにくいため、分離効率が高い。これに対し、燃焼生成物排出口５５が上側の位置にある場合は、前記導入口４０ａから導入される混合物が前記排出口４０ｃ付近まで下降する前に直接内筒５０内に流入することが起こりやすいので、分離効率は低い。
【００３６】
このように、前記燃焼生成物排出口５５の上下位置に応じてサイクロン部３０における分離効率は変化するため、前記のように、燃焼生成物排出口５５の上下位置を第１位置、第２位置、第３位置の３つの位置から選ぶことで、本循環流動層焼却炉１０では分離効率を３段階に設定することができる。
【００３７】
例えば、廃棄物の脱水剤として石灰が使用されており前記燃焼生成物中の灰の量が多い場合には、前記調整筒５４を前記第２固定用孔５４ｂにおいて前記固定筒５２に固定し、燃焼生成物排出口５５の位置を前記第２位置とすることにより、分離効率を敢えて低くすればよい。このようにすれば、前記灰を内筒５０からより確実に外部に排出することができ、灰が外筒４０内に蓄積して流動砂の排出を阻害するのを回避することができる。灰の量が特に多い場合には、前記調整筒５４を前記固定筒５２から外して、燃焼生成物排出口５５の位置を前記第３位置として分離効率をさらに低くしてもよい。一方、廃棄物の脱水剤として高分子が使用されており燃焼生成物中の灰の量が微小である場合には、前記調整筒５４を前記第１固定用孔５４ａにおいて前記固定筒５２に固定し、燃焼生成物排出口５５の位置を前記第１位置とすることにより、分離効率を高くすればよい。このようにして流動砂が内筒５０から外部に排出されるのを抑制することにより、流動砂の循環効率の高い運転が可能になる。
【００３８】
また、脱水ケーキの種類等に応じて前記流動層炉２０からサイクロン部３０への流動砂と燃焼生成物との混合物の導入速度が異なる場合等にも、それに応じて分離効率を変化させることで、前記流動砂の適切な循環を維持することができる。例えば、前記導入速度が速く混合物にかかる遠心力が大きいために灰が内筒５０から外部に排出され難い場合には、前記燃焼生成物排出口５５の位置を第２位置あるいは第３位置として意図的に分離効率を低くすることで、灰の蓄積の回避を優先した運転をすることができる。
【００３９】
以上のように、本循環流動層焼却炉１０では、燃焼生成物排出口５５が開口する内筒５０の下端部の高さ位置を可変とすることでサイクロン部３０の分離効率を容易に変更することができ、廃棄物や流動砂の種類等が変化しても、それに応じて分離効率を適切な範囲に設定することができ、流動砂の安定した循環を維持することができる。
【００４０】
なお、前記燃焼生成物排出口５５が開口する内筒５０の下端部の高さ位置を変更するための具体的構成は前記に限らない。
【００４１】
例えば、前記調整筒５４を省略し、前記固定筒５２を前記外筒４０に対して上下方向に変位可能に固定してもよい。ただし、固定筒５２に調整筒５４を固定してこの調整筒５４の変位によって燃焼生成物排出口５５が開口する内筒５０の下端部の高さ位置を変更するようにすれば、固定筒５２と外筒４０との固定を維持したまま容易に燃焼生成物排出口５５の位置を変更することができる。
【００４２】
また、調整筒５４が前記固定筒５２に対して上下方向にスライド変位するよう構成されていてもよい。
【００４３】
また、前記調整筒５４は、一体の円筒で構成されていてもよい。ただし、調整筒５４を複数の分割体で構成すれば、この調整筒５４の前記固定筒５２に対する固定ひいては前記燃焼生成物排出口５５が開口する内筒５０の下端部の高さ位置の変更が容易になる。なお、分割体の数は前記に限らない。
【符号の説明】
【００４４】
１０  循環流動層焼却炉
２０  流動層炉
３０  サイクロン部（流動砂分離部）
４０  外筒
４０ａ  導入口
４０ｃ  流動砂排出口
５０  内筒
５２  固定筒
５４  調整筒
５５  燃焼生成物排出口
１５４ａ〜ｄ  分割体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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