(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉体内に流動物質を装入して流動床を構成すると共に、一対ないしは複数対のリジェネレイティブバーナを設置して、所定時間毎に切り換え燃焼動作を行う構成とし、前記リジェネレイティブバーナの蓄熱体を介して予熱された空気の一部を流動化エアとして前記流動床に供給するようにしたことを特徴とするリジェネレイティブ流動床炉。
【請求項２】
炉体内に流動物質を装入して流動床を構成すると共に、第１、第２のリジェネレイティブバーナを設けて、これら第１、第２リジェネレイティブバーナを、炉体底部側に結合する一方、頂部側において互いに連通するように構成し、第１、第２リジェネレイティブバーナの頂部側近傍の通路を狭くなるように形成して、この狭く形成した通路に燃料を送り込むように燃料供給路を形成すると共にこれら燃料供給路にそれぞれ第１、第２の燃料弁を介在させ、前記第１、第２リジェネレイティブバーナに、それぞれ蓄熱体を介装すると共に、底部側に、空気を供給する給気手段と、燃焼ガスを排出する排気手段を設け、前記給気手段は、ブロアと、ブロアからそれぞれの第１、第２リジェネレイティブバーナに至るように形成した給気路に、流路を開閉するための第１、第２の給気バルブとを備え、前記排気手段は、第１、第２リジェネレイティブバーナの底部側に排気路を設けて、それぞれ第１、第２の排気流量コントロールバルブ、第１、第２の排気バルブを介在させると共に、前記排気路を合流させて強制的に排気を行う構成とし、前記給気手段における第１、第２給気バルブ、燃料供給路における第１、第２燃料弁、排気手段における第１、第２排気バルブを所定時間毎に交互に開閉することで交番燃焼を行うようにし、第１、第２リジェネレイティブバーナが交番燃焼する際、空気をそれぞれ蓄熱体を通過して蓄熱体により予熱して高温の空気とし、第１、第２リジェネレイティブバーナの頂部側の連通路を通過する際に、一部の空気を炉体内の流動床にもたらして、流動化エアとして作用するように構成したことを特徴とするリジェネレイティブ流動床炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リジェネレイティブバーナで加熱した空気の一部を流動化エアとして用いると同時に、残りの空気をリジェネレイティブバーナの燃焼用空気として用いるようにした、リジェネレイティブ流動床炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図２に示すように流動床燃焼装置１においては、硅砂等で形成された流動床２を操業温度まで加熱する必要があり、また、操業中にその温度が下がった場合には再昇温する必要が生ずる。現在、その一般的加熱手法としては、以下に示す４種類もしくはその組み合わせを挙げることができる。
（１）流動床２上部に設置した、バーナ３により加熱する方法。
（２）ある程度昇温した砂中に、油や微粉炭などの補助燃料を補助燃料供給用ノズル４から供給して燃焼させ加熱する方法。
（３）図３に示すように砂中バーナと称される、パイロット補炎機構付きバーナ５により、ガス燃料などを砂中に噴射し、加熱する方法。
（４）流動エア加熱バーナ６を設置し、燃焼ガスを流動エアに混合して高温化し、それによって流動床を加熱する方法。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、いずれの場合も、炉内に燃料を供給して燃焼するか、または燃焼ガスを炉内に供給するため、炉内の酸素分圧が下がる一方、水蒸気および二酸化炭素分圧が上昇する。これによって、各用途によって以下の問題が生ずる。
（１）流動床焼却炉として利用する場合は、酸素供給量の不足により焼却量が減少する。
（２）流動床熱処理や反応装置として利用する場合は、水蒸気などが被加熱物へ影響を及ぼすおそれがある。
（３）流動床温度が低い場合、火炎の冷却や不完全燃焼によりＣＯや炭化水素などの未燃物質が生じ、危険である。
（４）流動床の温度は、補助燃料の着火温度以下にすることができず、操業温度に制約がある。
本発明はこのような課題を改善するためになされたものであって、リジェネレイティブバーナで加熱した空気の一部を流動化エアとして用いると同時に、残りの空気をリジェネレイティブバーナの燃焼用空気として用いるようにした、リジェネレイティブ流動床炉を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するために、本発明は、炉体内に流動物質を装入して流動床を構成すると共に、一対ないしは複数対のリジェネレイティブバーナを設置して、所定時間毎に切り換え燃焼動作を行う構成とし、前記リジェネレイティブバーナの蓄熱体を介して予熱された空気の一部を流動化エアとして前記流動床に供給するようにした。
また本発明は、炉体内に流動物質を装入して流動床を構成すると共に、第１、第２のリジェネレイティブバーナを設けて、これら第１、第２リジェネレイティブバーナを、炉体底部側に結合する一方、頂部側において互いに連通するように構成し、第１、第２リジェネレイティブバーナの頂部側近傍の通路を狭くなるように形成して、この狭く形成した通路に燃料を送り込むように燃料供給路を形成すると共にこれら燃料供給路にそれぞれ第１、第２の燃料弁を介在させ、前記第１、第２リジェネレイティブバーナに、それぞれ蓄熱体を介装すると共に、底部側に、空気を供給する給気手段と、燃焼ガスを排出する排気手段を設け、前記給気手段は、ブロアと、ブロアからそれぞれの第１、第２リジェネレイティブバーナに至るように形成した給気路に、流路を開閉するための第１、第２の給気バルブとを備え、前記排気手段は、第１、第２リジェネレイティブバーナの底部側に排気路を設けて、それぞれ第１、第２の排気流量コントロールバルブ、第１、第２の排気バルブを介在させると共に、前記排気路を合流させて強制的に排気を行う構成とし、前記給気手段における第１、第２給気バルブ、燃料供給路における第１、第２燃料弁、排気手段における第１、第２排気バルブを所定時間毎に交互に開閉することで交番燃焼を行うようにし、第１、第２リジェネレイティブバーナが交番燃焼する際、空気をそれぞれ蓄熱体を通過して蓄熱体により予熱して高温の空気とし、第１、第２リジェネレイティブバーナの頂部側の連通路を通過する際に、一部の空気を炉体内の流動床にもたらして、流動化エアとして作用するように構成した。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかるリジェネレイティブ流動床炉について、一つの実施の形態を挙げ、添付の図面に基づいて、以下説明する。
図１に、リジェネレイティブ流動床炉１０を示し、このリジェネレイティブ流動床炉１０は、第１、第２のリジェネレイティブバーナ１１、１２を備え、予熱された空気の一部を流動化エアとして採用する構成としたもので、周知の耐火材によって構成した炉体１３内に流動物質を装入して流動床１４を構成すると共に、前記第１、第２リジェネレイティブバーナ１１、１２を図中、流動床１４の下方側に設けて、交互に燃焼動作を行う構成としている。
【０００６】
前記流動床１４は硅砂等によって構成しており、炉体１３の底部側に保持されるように装入されている。すなわち、流動床１４は、炉体１３の底部側に装着された保持され、かかる散気板１５によって、流動化エアが満遍なく流動床１４に行き渡るようにしている。
【０００７】
前記第１、第２リジェネレイティブバーナ１１、１２は、前記流動床１４における散気板１５下方において、炉体１３に結合されていると共に、頂部側において互いに連通するように構成している。また、第１、第２リジェネレイティブバーナ１１、１２の頂部側近傍は、内径を小さく形成してあり、この内径を小さく形成した箇所に、燃料供給路Ｌｆから燃料供給路Ｌｆにおける第１、第２の燃料弁１６、１７を開閉して燃料を送り込み、火炎を形成し燃焼を行うようにしている。
一方、前記第１、第２リジェネレイティブバーナ１１、１２の図中、下端側寄りには、それぞれ蓄熱体１８、１９が介装されている。この蓄熱体１８、１９は、例えばセラミック製のボールを充填して構成することができる。また、通気性のある、耐火性の材料であれば他のものも適用することができる。
【０００８】
また、第１、第２リジェネレイティブバーナ１１、１２の底部側には、第１、第２リジェネレイティブバーナ１１、１２に空気を供給する給気手段２０と、燃焼ガスを強制的に排出するための排気手段２１が設けられている。
前記給気手段２０は、ブロア２２と、ブロア２２からそれぞれの第１、第２リジェネレイティブバーナ１１、１２の底部側に至るように形成した給気路Ｌ１に、流路を開閉するための第１、第２の給気バルブ２３、２４とを備えている。
一方、前記排気手段２１は、第１、第２リジェネレイティブバーナ１１、１２の底部側に排気路Ｌ２を形成して、それぞれ第１、第２の排気流量コントロールバルブ２５、２６を介在させ、第１、第２の排気バルブ２７、２８を介在させて前記排気路Ｌ２を合流させ、図示しない排気ファン等により燃焼ガスを強制的に排出する構成としている。
すなわちかかる構成の第１、第２リジェネレイティブバーナ１１、１２は、給気手段２０における第１、第２給気バルブ２２、２３、燃料供給路Ｌｆにおける第１、第２燃料弁１６、１７、そして排気手段２１における第１、第２排気バルブ２７、２８を所定時間毎に交互に開閉することで交番燃焼を行うようにしている。なお、前記第１、第２排気流量コントロールバルブ２５、２６を調整することで、第１、第２リジェネレイティブバーナ１１、１２の蓄熱体１８、１９で予熱された空気から流動化エアとして流動床１４に供給する量を制御するようにしている。また、かかる流動化エアの温度は、燃料供給路Ｌｆを介して第１、第２リジェネレイティブバーナ１１、１２に導入される燃料供給量と、給気路Ｌ１を介して導入される空気量とで制御するようにしている。
【０００９】
かかる構成において、例えば第１リジェネレイティブバーナ１１を燃焼させるには、給気手段２０において、第１給気バルブ２３を閉とする一方、第２給気バルブ２４を開として第２リジェネレイティブバーナ１２側から空気を導入し、燃料供給路Ｌｆにおける第２燃料弁１７を閉として、第１燃料弁１６を開とし、排気手段２１における第１排気バルブ２７を開として、第２排気バルブ２８を閉とし、燃焼ガスを第１リジェネレイティブバーナ１１から排気路Ｌ２を通じて排出するようにする。ここで、第１リジェネレイティブバーナ１１における蓄熱体１８を燃焼ガスが通過することで廃熱を回収するようにしている。
一方、第２リジェネレイティブバーナ１２を燃焼させるには、給気手段２０における第１給気バルブ２３を開として第１リジェネレイティブバーナ１１側から空気を導入し、燃料供給路Ｌｆにおける第２燃料弁１７を開とし（図１参照）、排気手段２１における第２排気バルブ２８を開として、第１排気バルブ２７を閉とし、燃焼ガスを第２リジェネレイティブバーナ１２から排気路Ｌ２を通じて排出するようにする。
【００１０】
このように第１、第２リジェネレイティブバーナ１１、１２が交番燃焼する際、空気はそれぞれ蓄熱体１８、１９を通過して蓄熱体１８、１９に蓄えられた廃熱により予熱されて高温となり、炉体１３底部の散気板１５に面した第１、第２リジェネレイティブバーナ１１、１２の連通路を通過し、その際に一部の空気は散気板１５を介して炉体１３側の流動床１４にもたらされて流動化エアとして作用するように構成している。
【００１１】
以上のように構成されるリジェネレイティブ流動床炉１０において、一連の動作は以下のようになされる。
第１リジェネレイティブバーナ１１を燃焼させるには、給気手段２０において、第１給気バルブ２３を閉とする一方、第２給気バルブ２４を開として第２リジェネレイティブバーナ１２側から空気を導入する。空気は、第２リジェネレイティブバーナ１２における蓄熱体１９を通過し、蓄熱体１９に蓄えられた廃熱によって高温化し、炉体１３底部の散気板１５に面した第１、第２リジェネレイティブバーナ１１、１２の連通路を通過し、その際に一部の高温の空気は散気板１５を介して炉体１３側の流動床１４にもたらされて流動化エアとして作用する（図１参照）。残りの空気は、燃焼用空気として第１リジェネレイティブバーナ１１に導入される。
そして、第１リジェネレイティブバーナ１１側の燃料供給路Ｌｆにおける第１燃料弁１６を開として、第１リジェネレイティブバーナ１１頂部近傍の内径を小さく設定した箇所において火炎を形成して燃焼を行う。燃焼ガスは、排気手段２１における第１排気流量コントロールバルブ２５の開度で流量が調節され、第１排気バルブ２７を開とすることで、第１リジェネレイティブバーナ１１における蓄熱体１８を通過し、燃焼ガスが通過することで前記蓄熱体１８により廃熱を回収し、排気路Ｌ２を介して排出される。
【００１２】
一方、第２リジェネレイティブバーナ１２を燃焼させるには、給気手段２０における第１給気バルブ２３を開として第１リジェネレイティブバーナ１１側から蓄熱体１８を介して空気を導入して、高温化した燃焼用空気を第２リジェネレイティブバーナ１２頂部近傍の内径を小さく設定した箇所にもたらして燃料供給路Ｌｆにおける第２燃料弁１７を開として燃焼させる。このときの高温化した空気の一部も、散気板１５を介して炉体１３側の流動床１４にもたらされ、流動化エアとして作用させることができる。
そして、排気手段２１における第２排気流量コントロールバルブ２６の開度で流量を調節して、第２排気バルブ２８を開として、燃焼ガスを第２リジェネレイティブバーナ１２側の蓄熱体１９を通過させて廃熱回収を行って、排気路Ｌ２を介して排出することができる。
【００１３】
このように、前述のリジェネレイティブ流動床炉１０では、第１、第２リジェネレイティブバーナ１１、１２を用いて、予め蓄熱された蓄熱体１８、１９により昇温した空気を流動化エアとして流動床１４に供給することを可能としたので、流動エアの酸素濃度は低下しないため、焼却炉として採用する場合は、焼却量の減少を抑えることが可能となる。
また、燃焼ガスは、第１、第２リジェネレイティブバーナ１１、１２の下部側から排気手段２１によって蓄熱体１８、１９を通過させて排出するようにしたので、流動床１４内に燃焼ガスが混入することはなく、リジェネレイティブ流動床炉１０を熱処理炉や反応装置として適用する場合、水蒸気や二酸化炭素による被加熱物への影響を最小限とすることが可能となる。
なお、流動床の温度は、燃料供給路Ｌｆからの燃料供給量と、給気路Ｌ１を介して導入される燃焼用空気量とを調整することで流動化エアの温度を制御して、常温から高温までの巾広い温度範囲で任意にコントロールすることが可能となり、従来技術の欠点であった低温の流動床によって火炎が冷却されて未燃物質の発生するような問題は全くなくなる。
【００１４】
【発明の効果】
以上の通り、本発明ではリジェネレイティブバーナで加熱した空気の一部を流動化エアとして用いると同時に、残りの空気をリジェネレイティブバーナの燃焼用空気として用いるようにしたので、従来の流動床燃焼装置のように、流動床加熱のために燃焼排気が炉内に混入することはなく、炉内雰囲気中の酸素分圧の減少や、水蒸気および二酸化炭素分圧が増加するというようなことはない。これによって
（１）焼却炉に適用した場合は、焼却量の減少を抑えることができる。
（２）水蒸気や二酸化炭素による被加熱物への影響を最小限とすることができる。
（３）未燃物の生成を防止することができる。
（４）広い温度範囲で操業可能となる。
【００１５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるリジェネレイティブ流動床炉の一例を示す模式的な系統説明図である。
【図２】現行の流動床炉の一例を示す、模式的な系統説明図である。
【図３】図２に示す流動床炉における流動床中に、噴射して加熱するためのバーナの一例を示す、模式的な構成説明図である。
【符号の説明】
１０                            リジェネレイティブ流動床炉
１１                            第１リジェネレイティブバーナ
１２                            第２リジェネレイティブバーナ
１３                            炉体
１４                            流動床
１５                            散気板
１６                            第１燃料弁
１７                            第２燃料弁
１８、１９                      蓄熱体
２０                            給気手段
２１                            排気手段
２２                            ブロア
２３                            第１給気バルブ
２４                            第２給気バルブ
２５                            第１排気流量コントロールバルブ
２６                            第２排気流量コントロールバルブ
２７                            第１排気バルブ
２８                            第２排気バルブ
【図１】
0003608697.tif 000002
【図２】
0003608697.tif 000003
【図３】
0003608697.tif 000004