(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動媒体を流動化空気の吹き込みにより行う流動層燃焼炉と該流動層燃焼炉との間で流動媒体を受け渡しする伝熱管を備えた熱回収セルを設けた流動層燃焼装置において、
流動層燃焼炉の上部からの流動媒体を抜き出して熱回収セルに投入し、
熱回収セルでの熱交換後の流動媒体を流動層燃焼炉の流動化空気吹込位置と同じ高さあるいはそれより低い位置に設けた熱回収セルと流動層燃焼炉を接続する戻管に設けたスクリューフィーダにより戻し、
該スクリューフィーダの出口部である流動層燃焼炉内部にガスを吹き込むことにより熱回収セルから流動層燃焼炉への流動媒体の移送量を制御すると同時に熱回収セルから流動層燃焼炉に移送された流動媒体の混合を促進する
ことを特徴とする流動層燃焼装置の運転方法。
【請求項２】
前記スクリューフィーダの出口部である流動層燃焼炉内部に仕切りを設けて、流動媒体の移送量と混合度合を制御するガス吹き込み効果を促進させることを特徴とする請求項１記載の流動層燃焼装置の運転方法。
【請求項３】
流動媒体を流動化空気の吹き込みにより行う流動層燃焼炉と該流動層燃焼炉との間で流動媒体を受け渡しする伝熱管を備えた熱回収セルを設けた流動層燃焼装置において、
流動層燃焼炉の上部から熱回収セルの上部に流動媒体を抜き出す抜出管を設け、
熱回収セルの下部から流動層燃焼炉の流動化空気吹込位置と同じ高さあるいはそれより低い位置に接続した戻管と該戻管内にスクリューフィーダを設け、
該スクリューフィーダの出口部である流動層燃焼炉内部にガス吹込管を設けた
ことを特徴とする流動層燃焼装置。
【請求項４】
前記スクリューフィーダの出口部である流動層燃焼炉内部に流動媒体の移送量の制御と混合促進用の仕切り板を設置したことを特徴とする請求項３記載の流動層燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみなどの焼却炉に係り、燃焼熱を効率良く回収する焼却炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみなどの焼却熱を蒸気として回収、利用するとき、ごみの燃焼排ガスと接触する蒸気配管の腐食が装置上の大きな問題となっている。特に、蒸気タービンを用いたシステムにおいては蒸気条件の高温高圧化がプラントとしての熱効率向上に不可欠であるが、蒸気条件が高温化し、蒸気配管のメタル温度が高くなるにつれて腐食が急増することが最大のネックとなっている。蒸発器、節炭器などの比較的メタル温度が低い配管の腐食は通常の低コストの材料が使用可能であるが、過熱蒸気管など管内流体（蒸気）温度が高い場合には、非常に高価な材料を使用する必要がある。
【０００３】
図５は従来技術によるごみ焼却炉の系統を示したものである。
燃焼用の空気は押し込み送風機１により空気予熱器２を経由し、配管３を通り散気管５から流動層燃焼炉６の流動層７内に吹き込まれた層内媒体を流動化させる。
【０００４】
流動層燃焼炉６に投入されたごみは散気管５から吹き込まれた空気と反応して燃焼し、流動媒体を熱した後、大部分は燃焼排ガスとなり、蒸発器１１、節炭器１３、空気予熱器２およびバグフィルタ１４を経由し、誘引送風機１５により煙突１６を通じて排気される。
蒸発器１１、節炭器１３、空気予熱器２では伝熱管内流体温度が低いため腐食を許容できる範囲に抑えることができる。
【０００５】
ごみ中には金属片、小石などの不燃異物が含まれており、これらは流動化できず流動層燃焼炉６の炉底に沈積する。流動層燃焼炉６の炉底からはスクリューフィーダー１９により流動媒体が抜き出され、フルイ２０に送られ、粗大不燃物が分離されて系外に排出される。フルイ２０を通過した細かい流動媒体はバケットコンベア２２あるいは図示しない気流搬送管により再び流動層燃焼炉６に戻され流動層を形成する流動媒体となる。
【０００６】
流動層燃焼炉６に併設した熱回収セル２３には散気管２５を通じて空気が吹き込まれ、空気の吹き込み具合により内部の流動化状態を制御している。すなわち、散気管２５からの空気量の調整により熱回収セル２３を移動層の状態から流動層の状態にまで制御できる。熱回収セル２３の下部からはロータリー弁４１を通じて流動媒体を抜き出し、バケットコンベア２２あるいは図示しない気流搬送などの周知の方法により流動層燃焼炉６に送られる。
【０００７】
熱回収セル２３の下方からの流動媒体の抜き出しにより不足した流動媒体は流動炉６から連結管３４より熱回収セル２３に溢流した高温の流動媒体により補われる。この高温の流動媒体は過熱蒸気管３０と接触し、熱を過熱蒸気に与えて低温となり、熱回収セル２３を下方に移動し、ロータリー弁４１により排出される。
【０００８】
ごみの燃焼排ガス中には塩素ガスが含まれており、これが過熱蒸気管３０などの伝熱管を腐食させる主な原因となっている。図５に示した従来技術は熱回収セル２３を流動層燃焼炉６とは別に設け、ごみの流動層燃焼炉６からの高温の流動媒体のみを熱回収セル２３に移送し、過熱蒸気管３０の熱源として使用することにより塩素ガスを含む燃焼排ガスと過熱蒸気管３０とが接触しないようにしたものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術において改善すべき問題点は以下の通りである。
ａ、流動媒体を熱回収セル２３から抜き出して、バケットコンベア２２あるいは図示しない気流搬送管などで搬送するため、搬送中の熱放散が大きく、設備としての熱効率低下をもたらしている。
ｂ、バケットコンベア２２あるいは図示しない気流搬送管で搬送した流動媒体の温度は数十℃程度にまで冷却されている。この流動媒体が約８００℃の流動層燃焼炉６内に戻されたとき、その温度差によるサーマルショックで流動媒体が割れ、微粉化する。微粉化した流動媒体は炉内ガス流に随伴して流動層燃焼炉６の外に排出され、流動媒体として再利用できなくなる。すなわち、図５に示した従来技術ではサーマルショックによる流動媒体の粉化、損耗量が大きく、流動媒体の補充量が多いという欠点がある。
【００１０】
本発明の課題は、上記した従来技術における熱回収セル２３から流動層燃焼炉６に搬送する際の流動媒体の熱損失が多いことおよび流動媒体の粉化、損耗量が多いことを解決することである。
【００１１】
言い換えると、本発明の課題は、流動媒体の熱損失が少なく、流動媒体の粉化、損耗量も少なくした流動層燃焼装置とその運転方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記課題は次の構成によって達成される。
すなわち請求項１記載の発明は、「流動媒体を流動化空気の吹き込みにより行う流動層燃焼炉と該流動層燃焼炉との間で流動媒体を受け渡しする伝熱管を備えた熱回収セルを設けた流動層燃焼装置において、流動層燃焼炉の上部からの流動媒体を抜き出して熱回収セルに投入し、熱回収セルでの熱交換後の流動媒体を流動層燃焼炉の流動化空気吹込位置と同じ高さあるいはそれより低い位置に設けた熱回収セルと流動層燃焼炉を接続する戻管に設けたスクリューフィーダにより戻し、該スクリューフィーダの出口部である流動層燃焼炉内部にガスを吹き込むことにより熱回収セルから流動層燃焼炉への流動媒体の移送量を制御すると同時に熱回収セルから流動層燃焼炉に移送された流動媒体の混合を促進することを特徴とする流動層燃焼装置の運転方法。」である。
請求項２記載の発明は、前記スクリューフィーダの出口部である流動層燃焼炉内部に仕切りを設けて、流動媒体の移送量と混合度合を制御するガス吹き込み効果を促進させることを特徴とする請求項１記載の流動層燃焼装置の運転方法である。
【００１３】
また本発明の上記課題は次の構成によっても達成される。
請求項３記載の発明は、流動媒体を流動化空気の吹き込みにより行う流動層燃焼炉と該流動層燃焼炉との間で流動媒体を受け渡しする伝熱管を備えた熱回収セルを設けた流動層燃焼装置において、流動層燃焼炉の上部から熱回収セルの上部に流動媒体を抜き出す抜出管を設け、熱回収セルの下部から流動層燃焼炉の流動化空気吹込位置と同じ高さあるいはそれより低い位置に接続した戻管と該戻管内にスクリューフィーダを設け、該スクリューフィーダの出口部である流動層燃焼炉内部にガス吹込管を設けたことを特徴とする流動層燃焼装置である。
請求項４記載の発明は、前記スクリューフィーダの出口部である流動層燃焼炉内部に流動媒体の移送量の制御と混合促進用の仕切り板を設置したことを特徴とする請求項３記載の流動層燃焼装置である。
【００１４】
上記した本発明の特徴は主に次の二点である。
ａ、流動層燃焼炉と熱回収セルをスクリューフィーダで連結し、流動媒体を極力、低温の外気に曝さないようにして、流動層燃焼炉に移送した。
ｂ、スクリューフィーダの出口を流動層燃焼炉の流動化空気吹込位置より低い位置、すなわち、流動化空気により既に冷却された流動媒体と合流する位置にスクリューフィーダの出口を接続した。
【００１５】
以上のように本発明によれば次のような作用を奏する。
ａ、熱回収セルから流動層燃焼炉に流動媒体を最短距離でかつ低温の搬送媒体（圧縮空気など）を用いないで移送することにより、流動媒体の温度低下を最小限度に抑え、熱損失およびサーマルショックによる粉化を抑えた。
ｂ、流動層燃焼炉の層内媒体は散気管の間を通過する際、流動化空気により冷却されている。したがって、流動化空気の吹込位置より低い位置に熱回収セルからの層内媒体を送り込めば、サーマルショックを緩和でき、流動媒体の粉化を少なくできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明による実施例を図１〜図４に示す。図１は本発明による実施例の系統図であり、図２は本発明による流動層燃焼炉６および熱回収セル２３の側断面図（図３のＣ−Ｃ線矢視図）、図３は図２のＡ−Ａ線矢視図、図４は図３のＢ−Ｂ線矢視図である。
【００１７】
燃焼用の空気は押し込み送風機１により空気予熱器２を経由して配管３を経由してヘッダ４から散気管５から流動層燃焼炉６の流動層７内に吹き込まれ、層内の砂などの流動媒体を流動化させる。
【００１８】
流動層燃焼炉６に給じん孔９から投入されたごみは散気管５から吹き込まれた空気と反応して燃焼し、流動媒体を熱した後、大部分は燃焼排ガスとなりダクト１０から排出し、蒸発器１１、節炭器１３、空気予熱器２、バグフィルタ１４を経由して誘引送風機１５により煙突１６を通じて排気される。
【００１９】
蒸発器１１、節炭器１３、空気予熱器２では伝熱管内流体温度が低いため腐食を許容できる範囲に抑えることができる。
ごみ中には金属片、小石などの不燃異物が含まれており、これらは流動化できず流動層燃焼炉６の炉底に沈積する。流動層燃焼炉６の炉底からは抜き出管１８を通り、スクリューフィーダ１９により流動媒体が抜き出され、フルイ２０に送られ、粗大不燃物が分離されて系外に排出される。流動媒体および不燃異物は散気管５の間を通過する際、散気管５から吹き出される流動化空気により冷却されている。
【００２０】
フルイ２０を通過した細かい流動媒体はバケットコンベア２２あるいは図示しない気流搬送管により再び流動層燃焼炉６に戻され流動層を形成する。
【００２１】
流動層燃焼炉６に併設した熱回収セル２３には押し込み送風機１、空気予熱器２、配管２４を経由して散気管２５（ヘッダ２６）を通じて空気が吹き込まれ、内部の流動化状態を制御している。空気量の調整により熱回収セル２３を移動層の状態から流動層の状態にまで制御できる。
【００２２】
熱回収セル２３の下部と流動層燃焼炉６はモータ２７で回転するスクリューフィーダ２８が配置された配管２９で連結されており、熱回収セル２３内の過熱蒸気管３０（ヘッダ３５）で熱を奪われ、冷却された流動媒体は最短距離で流動層燃焼炉６内に移送される。スクリューフィーダ２８が配置された配管２９に近い流動層燃焼炉６内にはエアレーションノズル３１を設け、押し込み送風機１、空気予熱器２、配管３２を経由してエアレーション空気を吹き込み、スクリューフィーダ２８出口部の抵抗を少なくすることにより流動媒体の移送を円滑にし、かつエアレーション空気量を増減することにより熱回収セル２３から流動層燃焼炉６内への流動媒体の移送量を２次的に制御している。また、このエアレーション空気は散気管５下部の低温の流動媒体を巻き込むため、熱回収セル２３と流動層燃焼炉６の層内媒体が混合したときの平均温度を下げる作用を有しており、サーマルショックを和らげる効果がある。
【００２３】
さらに、スクリューフィーダ２８の出口部と一定の距離をおいて仕切り板３３を設け、仕切り板３３と流動層燃焼炉６壁との間にエアレーション空気を吹き込み、エアポンプ効果によりその部分に流動媒体の上昇流を生じさせ、流動層燃焼炉８内の高温の流動媒体との混合を促進させている。
【００２４】
スクリューフィーダ２８により流動層燃焼炉６に流動媒体を搬送した結果、不足した熱回収セル２３内の流動媒体は流動層燃焼炉６から連結管３４より熱回収セル２３に溢流する高温の流動媒体により補われる。この高温の流動媒体は過熱蒸気管３０と接触し、熱を過熱蒸気に与えて低温となり、再びスクリューフィーダ２８により高温の流動層燃焼炉６に送られる。
【００２５】
以上のようにして塩素などの腐食性ガスを含むごみの燃焼排ガスと過熱蒸気管３０との接触を避けて高温の過熱蒸気管を配置することができ、これにより蒸気条件の高温高圧化を図ることができ、かつ、流動媒体の放熱損失並びにサーマルショックによる粉化を最小限にとどめることができる。
【００２６】
本発明ではスクリューフィーダ２８により熱回収セル２３から流動層燃焼炉６への流動媒体の移送を円滑に行い、また仕切り板３３およびエアレーションノズル３１を設けて流動層燃焼炉６での流動媒体の混合も円滑に行うことができるがこれらを使用しなくても、流動媒体の熱損失の低減、サーマルショックによる流動媒体の粉化、損耗の低減を達成できる。
【００２７】
本発明による効果は下記の通りである。
ａ、流動媒体を熱回収セルから流動層燃焼炉に移送する際の熱損失を低減できるため、プラント全体としての熱効率を向上できる。
ｂ、熱回収セルから抜き出した流動媒体を流動層燃焼炉に戻したときのサーマルショックによる流動媒体の粉化、損耗量を低減できる。すなわち、流動媒体の新規補充量が少なくてすむため運転経費を節減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による実施例の流動層燃焼装置の系統図である。
【図２】 図１の流動層燃焼炉および熱回収セルの側断面図である。
【図３】 図２のＡ−Ａ線矢視図である。
【図４】 図３のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図５】 従来技術による熱回収セル付き流動層燃焼炉の系統図である。
【符号の説明】
１ 押し込み送風機 ２ 空気予熱器
３ 配管 ４ ヘッダ
５ 散気管 ６ 流動層燃焼炉
７ 流動層 ９ 給じん孔
１０ ダクト １１ 蒸発器
１３ 節炭器 １４ バグフィルタ
１５ 誘引送風機 １６ 煙突
１８ 抜き出管 １９ スクリューフィーダ
２０ フルイ ２２ バケットコンベア
２３ 熱回収セル ２４ 配管
２５ 散気管 ２７ モータ
２８ スクリューフィーダ ２９ 配管
３０ 過熱蒸気管 ３１ エアレーションノズル
３２ 配管 ３３ 仕切り板
３４ 連結管
３５ ヘッダ
【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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