(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動層を利用した流動床装置内又は該流動床装置に付帯する設備内に生成した付着物を除去する方法において、流動層の形成に用いられる流動物質を空気噴流で噴出して生成した付着物に衝突させることにより、流動床装置内又は流動床装置に付帯する設備内に生成した付着物を除去することを特徴とする流動床の付着物を除去する方法。
【請求項２】
付着物の生成する部位が、流動層下部の空気ノズル、流動層内に設置された伝熱管、流動床装置内の耐火壁、流動床装置後流の後部伝熱管、流動床装置後流のサイクロン及び流動床装置後流の空気予熱器の伝熱管の少なくともいずれかであり、流動層の形成に用いられる流動物質を空気噴流で前記部位に噴出させる請求項１記載の流動床の付着物を除去する方法。
【請求項３】
流動層を利用した流動床装置内に生成した付着物を除去する方法において、流動層の形成に用いられる流動物質を空気噴流で噴出して、生成した付着物に衝突させて付着物を除去し、使用後の流動物質を既存の流動層で流動化させて流動物質中の付着物を含む微粉を流動化空気に同伴させて分離し、流動層から抜き出した流動物質を再度空気噴流で噴出して、生成した付着物に衝突させて付着物を除去し、これらの工程を繰り返して行うことを特徴とする流動床の付着物を除去する方法。
【請求項４】
流動層から抜き出した流動物質中の塊状の付着物を含む粗粒を分離除去し、微粉及び粗粒が除去された流動物質を再度空気噴流で噴出して生成した付着物に衝突させる請求項３記載の流動床の付着物を除去する方法。
【請求項５】
付着物の生成する部位が、流動層下部の空気ノズル、流動層内に設置された伝熱管及び流動床装置内の耐火壁の少なくともいずれかであり、流動層の形成に用いられる流動物質を空気噴流で前記部位に噴出させる請求項３又は４記載の流動床の付着物を除去する方法。
【請求項６】
流動床装置として、燃料を供給して流動層内で燃焼させる燃焼室と流動層内に伝熱管を設置して熱回収を行う収熱室とに区分された内部循環流動層を利用した装置を使用し、該流動床装置内に生成した付着物を除去する請求項１〜５のいずれかに記載の流動床の付着物を除去する方法。
【請求項７】
流動床装置に供給する燃料として、ＲＤＦ、オイルコークス、産業廃棄物、都市ごみ、汚泥及びスラッジの少なくともいずれかを用い、該燃料に含まれる物質が原因で生成する付着物を除去する請求項１〜６のいずれかに記載の流動床の付着物を除去する方法。
【請求項８】
流動物質を貯蔵しておく流動物質貯槽から流動層に流動物質を搬送して供給する流動物質供給系統を設けた流動床装置において、流動物質貯槽から流動層に流動物質を搬送する途中で流動物質供給系統を分岐させて、流動物質をブラスト用流動物質貯槽に供給するブラスト用流動物質供給系統を設け、流動物質供給系統からブラスト用流動物質供給系統への分岐位置近傍に切替手段を設け、切替手段で系統を切り替えてブラスト用流動物質貯槽に流動物質が搬送できるようにし、ブラスト用流動物質貯槽から流動物質を抜き出す配管をブラスト用空気を噴出させる配管に接続して、ブラスト用流動物質貯槽からの流動物質が加圧されたブラスト用空気とともに、流動床装置内又は流動床装置に付帯する設備内に生成した付着物に吹き付けられるようにしたことを特徴とする流動床の付着物を除去する装置。
【請求項９】
ブラスト用空気とともに流動物質を噴出させる配管の少なくとも一部がフレキシブルな部材で構成され、該配管の先端部にノズルが設けられており、付着物の生成した部位近傍にノズルが移動できるようにした請求項８記載の流動床の付着物を除去する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動床を利用する装置において、様々な部位に生成する付着物を除去する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
流動床を利用した装置としては、燃焼装置、反応装置、熱回収装置など、種々の装置があるが、処理物等によっては、流動床装置の壁面、流動床の空気ノズルもしくは伝熱管等、あるいは、続いて配置されるサイクロン、後部伝熱管、空気予熱器（ＧＡＨ）などに付着物が生成・成長する場合がある。
この付着物は、流動床で処理する各種燃料（ＲＤＦ、オイルコークス等）、産業廃棄物、都市ごみ、汚泥、スラッジなどに含まれている物質が原因である。また、付着には、Ｎａ、Ｋなどの塩化物、硫酸塩など、あるいはＰｂ、Ａｌ、Ｚｎなどの低融点金属化合物をバインダーとする数百℃から８００℃程度までの比較的低温度域の付着と、それ以外に、Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅなどの鉱物が付着する高温度域付着が知られている。
【０００３】
一旦付着が起こると、一般的には付着が継続して起こり、その部位に付着物が増加していく（成長する）。例えば、流動床の空気ノズル、空気予熱器などに付着物が成長すると、空気（ガス）の流れが悪くなり、熱回収装置であれば伝熱管に付着物が成長することで熱回収量が少なくなる。また、サイクロンであれば付着物の成長によって集塵効率が悪化するなど、付着により流動床装置及び関連機器の性能、能力等が低下することになる。
そのために、付着物が増加すると最終的にはプラントを停止して、付着物を除去する作業を行う必要がある。付着物を除去する方法としては種々の方法が知られているが、一般的には、水洗、酸洗い、ハンマリング、削り落し、ウォーターブラスト、サンドブラスト、ショットブラストなどの方法が採用されている。
【０００４】
例えば、特許第３１１１１９０号公報には、蒸気煤吹装置を備えた空気予熱器において、空気予熱器の伝熱エレメントに石炭灰と砂との混合物を混入した圧縮空気をスーツブロワにより噴射して、伝熱エレメントに付着した固着物を除去するシステムが開示されている。
また、特開２０００−１１１０２９号公報には、ボイラ火炉等の上部に配置された吊り下げ型伝熱管において、伝熱管の最下部にあるベンドに、位置決めしたノズルから高圧水を噴射して、伝熱管のベンドに付着したクリンカ状付着灰を除去する方法及び装置が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
付着物を除去する手段としてブラストによる方法を採用する場合、サンドブラストあるいはショットブラストに使用する粒子径は、０．１ｍｍから１ｍｍ程度が一般的に使用され、付着物量に対して１０倍から１００倍の量のブラスト材が必要となる。従来のブラスト法では、除去した付着物と使用済みのブラスト材が廃棄物となるため、付着物の除去作業によって大量の廃棄物が発生することになる。このため、購入するブラスト材の費用以外に、新たに発生する廃棄物の処理費用が発生することになる。
なお、ウォーターブラストや水洗による方法では、流動床装置の耐火壁等が水で濡れてしまい、水分が燃焼時などに蒸発することで耐火壁等に割れや損傷が生じるおそれがある。
【０００６】
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、流動層を用いた流動床装置内等に生成した付着物を除去するに際し、流動層で使用する流動物質をブラスト材としてサンドブラストを実施することにより、ブラスト材としてのサンドの購入費用が不要となり、付着物の除去によって発生する廃棄物の量を大幅に低減することができ、作業性等にも優れた好適な付着物の除去方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の流動床の付着物を除去する方法は、流動層を利用した流動床装置内又は該流動床装置に付帯する設備内に生成した付着物を除去する方法において、流動層の形成に用いられる流動物質を空気噴流で噴出して生成した付着物に衝突させることにより、流動床装置内又は流動床装置に付帯する設備内に生成した付着物を除去するように構成されている。
この場合、付着物の生成する部位としては、一例として、流動層下部の空気ノズル、流動層内に設置された伝熱管（伝熱面）、流動床装置内の耐火壁、流動床装置後流の後部伝熱管（伝熱面）、流動床装置後流のサイクロン、流動床装置後流の空気予熱器（ＧＡＨ）の伝熱管（伝熱面）などが挙げられ、流動層の形成に用いられる流動物質を空気噴流でこれらの部位に噴出させる。
【０００８】
また、本発明の方法は、流動層を利用した流動床装置内に生成した付着物を除去する方法において、流動層の形成に用いられる流動物質を空気噴流で噴出して、生成した付着物に衝突させて付着物を除去し、使用後の流動物質を既存の流動層で流動化させて流動物質中の付着物を含む微粉を流動化空気に同伴させて分離し、流動層から抜き出した流動物質を再度空気噴流で噴出して、生成した付着物に衝突させて付着物を除去し、これらの工程を繰り返して行うことを特徴としている（図２、図３参照）。
上記の本発明の方法において、流動層から抜き出した流動物質中の塊状の付着物を含む粗粒を分離除去し、微粉及び粗粒が除去された流動物質を再度空気噴流で噴出して生成した付着物に衝突させることが好ましい（図２、図３参照）。
【０００９】
また、上記の本発明の方法において、付着物の生成する部位としては、流動層下部の空気ノズル、流動層内に設置された伝熱管（伝熱面）、流動床装置内の耐火壁などが挙げられ、流動層の形成に用いられる流動物質を空気噴流でこれらの部位に噴出させる。
また、これらの本発明の方法においては、流動床装置として、燃料を供給して流動層内で燃焼させる燃焼室と流動層内に伝熱管（伝熱面）を設置して熱回収を行う収熱室とに区分された内部循環流動層を利用した装置を使用することができる（図３参照）。
また、これらの本発明の方法において、流動床装置に供給する燃料としては、ＲＤＦ（ごみ固形化燃料）、オイルコークス、産業廃棄物、都市ごみ、汚泥、スラッジ等が用いられ、これらの燃料に含まれる物質が原因で生成する付着物を除去する。
【００１０】
本発明の流動床の付着物を除去する装置は、流動物質を貯蔵しておく流動物質貯槽から流動層に流動物質を搬送して供給する流動物質供給系統を設けた流動床装置において、流動物質貯槽から流動層に流動物質を搬送する途中で流動物質供給系統を分岐させて、流動物質をブラスト用流動物質貯槽に供給するブラスト用流動物質供給系統を設け、流動物質供給系統からブラスト用流動物質供給系統への分岐位置近傍に切替手段を設け、切替手段で系統を切り替えてブラスト用流動物質貯槽に流動物質が搬送できるようにし、ブラスト用流動物質貯槽から流動物質を抜き出す配管をブラスト用空気を噴出させる配管に接続して、ブラスト用流動物質貯槽からの流動物質が加圧されたブラスト用空気とともに、流動床装置内又は流動床装置に付帯する設備内に生成した付着物に吹き付けられるようにしたことを特徴としている（図２、図３参照）。
上記の本発明の装置において、ブラスト用空気とともに流動物質を噴出させる配管の少なくとも一部をフレキシブルな部材で構成し、該配管の先端部にノズルを設けて、付着物の生成した部位近傍にノズルが移動できるようにすることが好ましい。
【００１１】
流動床で使用する「流動物質」は、前述した燃焼装置、反応装置、熱回収装置等によって異なるが、一般的に、０．１ｍｍから１ｍｍ程度の粒子径のものが多く採用されている。この粒子径は、前述したブラスト材の粒子径とほぼ一致するものであり、流動床で使用する「流動物質」をブラスト材として流用することで、ブラスト材の購入費用が要らなくなる。さらに、ブラストに使用した後の流動物質（ＢＭ）を流動層で流動化させて流動媒体として使用することで、廃棄物の発生をなくすことができる。後述するように、流動物質をブラスト材として使用しても、再度流動物質として流動層で使用できることが確認されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することができるものである。図１は、本発明の方法及び装置が適用される流動床ボイラの構成の一例を示している。１０は流動床ボイラ本体で下部に流動層１２が形成されている。流動層１２内には層内伝熱管（層内伝面）１４が配置されている。燃焼用及び流動化用の空気は流動層１２下側の風箱１６に導入されて空気ノズル１８から噴出され、硅砂等の流動媒体が流動化して流動層１２が形成されるとともに、流動床の上部から供給された燃料が流動層１２内で燃焼される。燃料としては、例えば、ＲＤＦ、オイルコークスなどが用いられる。なお、図１では、空気ノズルを設けた空気分散板から空気を供給する構成としているが、散気管等により空気を供給する構成とすることも可能である。
燃焼ガスは、流動層１２上側の空塔部（フリーボード）２０の上部から排出され、サイクロン２２に入りダストの大部分が除去される。さらに、排ガスは後部伝熱管（後部伝面）２４に入り熱が回収され、ついで、空気予熱器（ＧＡＨ）２６に入り熱回収される。図示していないが、その後、排ガスはバグフィルターなどで除塵され、煙突から排気される。
【００１３】
流動層で燃焼させる燃料には種々のものがあり、一般的には、石炭、重油などが用いられるが、燃料の種類によっては、流動層の内部等に付着物が生成することがある。図１に示すような流動床ボイラにおいて、例えば、オイルコークス燃料を燃焼させると、流動層下部の空気ノズル、層内伝熱管（層内伝面）、耐火材からなる壁面、後段のサイクロンなど各部に付着物が生成する。例えば、空気ノズルに付着物が生成すると、空気の流通抵抗が増加し、さらに付着物が成長して空気ノズルの開口が閉塞に至る場合には、流動床装置の運転を停止する必要がある。
流動床装置を停止して付着物を除去する方法としては、上述したように、サンドブラスト、ショットブラスト、ウォーターブラストあるいはハンマリングなどがあるが、サンドブラスト法を実施する場合、ブラスト材として使用するサンドには、一般的に硅砂が用いられており、粒子径として０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度のものが多く用いられている。一方、流動層を形成する「流動物質」には、一般的に、粒子径０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度の硅砂が使用されており、ブラスト用粒子としてこの流動物質を用いることが可能と考えられる。
【００１４】
そこで、図１に示すような流動床ボイラにおいて、流動層を形成する「流動物質」をブラスト用粒子として用い、空気ノズルの付着物の除去を試みた。この流動物質を用いて付着物を除去すると以下の特徴が見られる。
（１）  ブラスト粒子として通常の硅砂を用いると、硅砂を供給する配管にしばしば硅砂の閉塞が見られるが、流動物質を使用するとこの閉塞が無くなる。これは、流動物質が流動化によって、ほぼ球形の粒子になっているためである。
（２）  ブラスト材として使用する硅砂は角ばっており、付着物の除去は効率的に行えるが、ブラストによって空気ノズル本体にキズを付ける場合が多々ある。しかしながら、流動物質を使用するとこのキズが大幅に低減される。
【００１５】
（３）  ブラスト法での付着物の除去では、付着物の量の１０倍から１００倍量のブラスト材が必要となり、付着物の除去作業を行えば、除去した付着物と使用した大量のブラスト材が廃棄物として発生することになる。しかしながら、流動物質を使用すると、使用後の流動物質は流動化させて流動層を形成する流動物質として再使用することができるので、廃棄物の発生量が大幅に少なくなる。
（４）  流動物質をブラスト材として使用した後の流動物質の粒子径を計測したところ、粒子径は若干小さくなるものの殆ど変化がないことが確認されている。一方、ブラスト材として使用する硅砂は角ばっており、付着物の除去作業は角ばった硅砂のブラストによって若干速くなるが、その角がブラストによってなくなり粒子径の変化が認められる。
（５）  ブラストに使用した後の流動物質中には、約１％から約１０％の付着物の粉末が混入しているが、使用後の流動物質を空気で流動化することで、流動物質中の付着物の粉末は空気に同伴されて流動物質から除去されることが明らかになっている。このため、付着物の除去によって発生する廃棄物は、空気に伴われて図１ではサイクロンに、ついで、図示していないがバグフィルター等の集塵器で除去される。その量は概ね除去した付着物の量となり、大幅に廃棄物発生量を低減することが可能となる。そのため、廃棄物の処理費用が大幅に少なくなる。
【００１６】
（６）  一度ブラストに使用した流動物質の中には、付着物の粉末が混入されることになる。この粉末が混入したままブラスト材として再使用すると、付着物の除去性能が悪化するので、再度使用するときには、これらの粉末を分離除去することが好ましい。その分離除去方法として、付着物の除去作業を一時中断して、流動層に空気を供給して流動化を数分間行うことによって、生成した粉末を空気流に伴わせて流動物質から分離除去することができる。また、除去した付着物の中に塊状のものがあれば、流動化によって、流動層の下部に分離堆積するので、これを分離除去してやれば、ブラスト装置に塊状の付着物は混入せず、閉塞がなく効率的な作業が可能となる。
（７）  上記の場合、硅砂ではなく、鉄からなるショットを使用すると、ショットの比重が大きいので、下部からの空気によってショットを流動化することができない。このため、発生した付着物の粉末を効率よく分離することができない。また、ショットを使用すると空気ノズル本体にキズを付ける場合がある。
【００１７】
図２は、本発明の実施の第１形態による流動床の付着物を除去する方法を実施する装置の概略構成を示している。図２に示すように、流動物質を貯蔵しておく流動物質サイロ２８の下部から必要に応じて流動物質を抜き出し、供給手段３０により流動床装置３２の流動層３４に流動物質が供給される。ブラスト用流動物質は、供給手段３０で流動物質を搬送する途中に切替弁等の切替手段３６を設け、この切替手段３６を切り替えることで、必要に応じて供給手段３０から分岐してブラスト用流動物質ビン（又はホッパ）３８に貯蔵される。
付着物の除去作業は、ブラスト用流動物質ビン３８からの流動物質を加圧されたブラスト用空気とともに、流動床装置３２内に生成した付着物に吹き付けることによって行う。図２では、一例として、炉壁の付着物の除去について示している。また、図示していないが、ブラスト用空気とともに流動物質を噴出させる配管４０は、その一部又は全部がゴムホース等のフレキシブルな部材で構成されており、ゴムホース等の先端部には噴射ノズルが設けられている。付着物の除去作業は、流動床装置３２の運転を停止して人手により行われるが、機械を使って自動的に行うことも可能である。
【００１８】
ブラストによる付着物の除去に使用した後の流動物質は、流動層３４に入り空気ノズル４２から噴出される空気によって流動化して、流動物質中の付着物の粉末が空気に同伴されて流動物質から除去される。付着物を含む微粉は燃焼ガスとともに空塔部（フリーボード）４４の上部から排出され、図示していないが、一例として、サイクロンで微粉（ダスト）の大部分が除去され、さらに、後部伝熱管（後部伝面）で熱回収され、ついで、空気予熱器（ＧＡＨ）で熱回収された後、バグフィルター等で除塵され、煙突から排気される。
その後、流動物質は、流動層３４の下部から系外に排出され、流動物質篩等の分級手段４６で塊状の付着物を含む粗粒を分離した後、搬送手段４８により流動物質サイロ２８に搬送され貯蔵される。この流動物質サイロ２８から必要に応じて流動物質が流動層３４に供給され、必要に応じて切替手段３６を切り替えて流動物質がブラスト用流動物質ビン（又はホッパ）３８に貯蔵される。
なお、流動床装置の詳細な構成及び作用については、図１の説明を適用することができる。
【００１９】
図３は、本発明の実施の第２形態による流動床の付着物を除去する方法を実施する装置の概略構成を示している。図３は、ＲＤＦ燃料を燃焼させる内部循環流動層の例を示している。図３に示す内部循環流動層を用いた流動床装置５０において、ＲＤＦは燃焼セル５２に供給して燃焼させる。燃焼セル５２と収熱セル５４は隔壁５６を設けて区分されており、収熱セル５４内には伝熱管（伝面）５８を設けて、ＲＤＦ燃料の燃焼で発生した熱を収熱セル５４で回収する構成となっている。隔壁５６の上側及び下側には通路が形成されており、燃焼セル５２及び収熱セル５４の下側には独立して流量を調整した流動化空気が供給される風箱６０、６２が設けられている。内部循環流動層では、燃焼セル５２の空塔速度を収熱セル５４の空塔速度より大きくなるようにして、流動物質が燃焼セル５２から隔壁５６を越えて収熱セル５４に移動し、収熱セル５４の下部から燃焼セル５２に循環するようにしている。
【００２０】
ＲＤＦ燃料を流動床で燃焼させると、空気ノズル４２、伝熱管（伝面）５８あるいは空塔部６４の壁面などに付着物が生成する場合がある。図３は、一例として、空気ノズル４２に生成した付着物を除去する構成を図示したものである。
図３に示すように、流動物質サイロ２８の下部から必要に応じて流動物質を抜き出し、供給手段３０により流動床に流動物質が供給される。ブラスト用流動物質は、供給手段３０で流動物質を搬送する途中に切替手段３６を設け、この切替手段３６を切り替えることで、必要に応じて供給手段３０から分岐してブラスト用流動物質ビン（又はホッパ）３８に貯蔵される。付着物の除去作業は、ブラスト用流動物質ビン３８からの流動物質を加圧されたブラスト用空気とともに、空気ノズル４２（図３の場合）に生成した付着物に吹き付けることによって行う。
【００２１】
ブラストによる付着物の除去に使用した後の流動物質は、空気ノズル４２から噴出される空気によって流動化して、流動物質中の付着物の粉末が空気に同伴されて流動物質から除去される。
流動物質は、流動層の下部から系外に排出され、分級手段４６で塊状の付着物を含む粗粒を分離した後、搬送手段４８により流動物質サイロ２８に搬送され貯蔵される。
他の構成及び作用は、実施の第１形態の場合と同様である。また、本実施の形態においては、内部循環流動層を用いた流動床装置として、流動床を第一仕切と第二仕切との二重仕切構造で３つのセルに区分した３セル流動床、流動床を第一仕切と第二仕切との二重仕切構造及び第三仕切と第四仕切との二重仕切構造で５つのセルに区分した５セル流動床などを用いることも可能である。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１）  流動層プラントで生成した付着物の除去方法として、サンドブラスト法を実施する際に、流動層で使用している流動物質をそのまま流用するとした本発明の方法を実施することにより、ブラスト材としてのサンド（硅砂）の購入費用が不要となる。
（２）  付着物の除去で発生する廃棄物量は、使用後の流動物質が再使用でき廃棄物とならないため、概略除去した付着物だけの量となり、従来の方法でサンド（硅砂）を使用したときの１％〜１０％程度と大幅に少なくなる。このため、廃棄物の処理費用が大幅に少なくなる。
（３）  流動物質は、流動化により角がとれてほぼ球形の粒子となるので、ブラストラインの詰まりが少なく、作業性がよい。しかも、機器にキズを付けるおそれも少ない。
（４）  ブラスト材として使用した後の流動物質を流動化させることにより、付着物の粉末を分離除去することができ、流動物質の再使用が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法及び装置が適用される流動床ボイラの一例を示す概略構成説明図である。
【図２】本発明の実施の第１形態による流動床の付着物を除去する方法を実施する装置を示す概略構成説明図である。
【図３】本発明の実施の第２形態による流動床の付着物を除去する方法を実施する装置を示す概略構成説明図である。
【符号の説明】
１０  流動床ボイラ本体
１２、３４  流動層
１４  層内伝熱管（層内伝面）
１６、６０、６２  風箱
１８、４２  空気ノズル
２０、４４、６４  空塔部（フリーボード）
２２  サイクロン
２４  後部伝熱管（後部伝面）
２６  空気予熱器（ＧＡＨ）
２８  流動物質サイロ
３０  供給手段
３２、５０  流動床装置
３６  切替手段
３８  ブラスト用流動物質ビン（ホッパ）
４０  配管
４６  分級手段
４８  搬送手段
５２  燃焼セル
５４  収熱セル
５６  隔壁
５８  伝熱管（伝面）
【図１】
0003549843.tif 000002
【図２】
0003549843.tif 000003
【図３】
0003549843.tif 000004