(57)【要約】【課題】  信頼性を向上できる流動床炉を提供する。【解決手段】  燃焼を行う炉部３、炉部３の底側に設けられて流動媒体１０を流動化させるための空気を吹き出す散気部１１、散気部１１の下方に設けられて、炉部３内の内容物を抜き出すためのホッパー部５、ホッパー部５内に設置され、開口部の開口面積の拡大及び縮小が可能な整流板１３、整流板１３の開口部の開口面積を拡大及び縮小するための整流板駆動手段１９と、整流板１３よりも炉部３側の温度を検出する第１の温度検出手段１５、整流板１３よりもホッパー部５の出口部分５ｂ側の温度を検出する第２の温度検出手段１７を備え、第１の温度検出手段１５で検出した温度と第２の温度検出手段１７で検出した温度との温度差に応じて整流板駆動手段９を駆動する構成とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼を行う炉部と、該炉部の底側に設けられて流動媒体を流動化させるための空気を吹き出す散気部と、該散気部の下方に設けられて、前記炉部内の内容物を抜き出すための抜き出し部と、該抜き出し部内に設置され、開口部の開口面積の拡大及び縮小が可能な整流板と、該整流板の開口部の開口面積を拡大及び縮小するための整流板駆動手段と、前記整流板よりも前記炉部側の温度を検出する第１の温度検出手段と、前記整流板よりも前記抜き出し部の出口部分側の温度を検出する第２の温度検出手段とを備え、前記第１の温度検出手段で検出した温度と前記第２の温度検出手段で検出した温度との温度差に応じて前記整流板駆動手段を駆動してなる流動床炉。
【請求項２】
前記整流板は、中央部から前記抜き出し部の側壁に向かって放射状に複数のフィン部が張り出した形状であり、該複数のフィン部の隣り合うフィン部間の空間が開口部となっていることを特徴とする請求項１に記載の流動床炉。
【請求項３】
前記抜き出し部の側壁は、外壁と内壁の２重壁構造を有し、前記複数のフィン部の少なくとも１つは、前記抜き出し部の外壁に達しており、該抜き出し部の外壁に達した前記フィン部に前記抜き出し部の外側に設けられた前記整流板駆動手段が連結されていることを特徴とする請求項２に記載の流動床炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、整流板を備えた流動床炉に係り、特に、焼却装置や設備の流動床式の焼却炉などに好適な流動床炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、焼却装置や設備の流動床式の焼却炉などとして用いられる流動床炉では、炉部内の内容物、例えば灰や燃焼できなかった不燃物などを外へ抜き出すため、炉部の底側に抜き出し部が設けられている。また、流動床炉では、炉部内の底側に、流動床の流動媒体を流動化させるための空気を吹き出す散気部が設けられており、抜き出し部は、この散気部の下方に設けられている。通常、炉部で燃焼できなかった不燃物などと流動媒体は、散気部を構成する散気管などの隙間を通過し、散気部の下側つまり抜き出し部に移動する。
【０００３】
ところで、抜き出し部は、筒状、または、下に向かうに連れて漸次幅が狭くなる錐形状や漏斗状になっているため、側壁の内面に沿った周部分では、この側壁の内面が抵抗となって流動媒体の下方への移動速度が比較的遅くなり、逆に抜き出し部の中心軸に沿った中心部分では、流動媒体の下方への移動速度が比較的遅くなる。そして、この流動媒体の下方への移動速度の周部分と中心部分とでの違いから、一時的に、炉部の中心軸に沿った中心部分の流動媒体が抜け落ちて空洞化する現象が生じ、流動媒体の流動不良が生じる場合がある。
【０００４】
このような、流動媒体の流動不良の発生を抑制するため、抜き出し部内に整流板が設けられている。整流板の開口部は、抜き出し部の周部分に対応する位置に設けられており、抜き出し部の中心部分に対応する位置は閉塞された状態になっている。また、このような整流板の開口部は、一定の開口面積を有し、この開口面積は、抜き出し部の炉部に連続する部分の断面積及び出口部分の開口寸法を考慮して選定している。このような整流板の開口部の寸法は、通常、散気部の散気管などの隙間に比べて大きくなっており、散気部を通過してきた不燃物などの整流板上での堆積が生じ難いように考慮されている。
【０００５】
しかし、不燃物などが、例えば針金、棒状や帯状の部材といった長物を含んでいる場合、この長物は、長手方向になることで散気部の散気管などの隙間をすり抜けるが、散気部と整流板との間で延在方向が変わり、整流板上に引っかかるといった状態が生じる場合がある。そして、整流板上に長物が引っかかると、その上に、本来であれば整流板の開口部を通過できる他の不燃物などが堆積してしまう場合がある。このような整流板上での不燃物などの堆積が生じると、抜き出し部内で局所的に空洞化が生じて流動媒体の流動不良が生じる。
【０００６】
このとき、従来の流動床炉では、不燃物などが整流板上に堆積すると流動媒体の流動が止まるなどの流動不良が生じ、抜き出し部内で局所的に空洞化が起こると、これが炉部内と抜き出し部内との間の温度差となって検知されるため、この温度差を検出して流動不良を検知し、流動不良が検知されると流動床炉の運転を停止している。そして、流動床炉の運転を停止した後、整流板上に堆積した不燃物などを除去することで流動媒体の流動不良を解消している。
【０００７】
また、他の従来の流動床炉として、炉部に形成された流動層の上下２カ所の温度差から伝熱係数を検出して流動媒体の肥大化による流動媒体の流動不良を検知し、肥大化した流動媒体を抜き出すとともに、新しい流動媒体を投入することで流動媒体の流動不良を抑制する流動床炉が提案されている（例えば、特許文献１参照）。さらに、炉部の底側で形成される流動媒体の粒子密度が高い濃厚層の温度を検出し、この検出した温度を設定値に維持することで、燃料である石炭灰が溶融して塊状になるのを抑制し、動媒体の流動不良を抑制する流動床炉が提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、抜き出し部に上下移動可能な異物分配器を設け、異物分配器の移動により、不燃物などの堆積を抑制し、不燃物の堆積により抜き出し部が閉塞されるのを抑制する流動床炉が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−９６４０７号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献２】特開平４−１６１７０１号公報（第３−４頁、第２図）
【特許文献３】特開平６−３３１１０６号公報（第３−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、従来の整流板を備えた流動床炉では、整流板に不燃物などが堆積して流動媒体の流動不良が生じると、流動床炉の運転が停止してしまう。このため、このような整流板に不燃物などが堆積することによる流動媒体の流動不良を解消し、流動媒体の流動不良による流動床炉の運転停止を抑制することにより、流動床炉の信頼性を向上する必要がある。
【００１０】
一方、特許文献１乃至３のような他の従来の流動床炉では、整流板に不燃物などが堆積することによる流動媒体の流動不良は考慮されておらず、整流板に不燃物などが堆積することによる流動媒体の流動不良を解消し、流動媒体の流動不良による流動床炉の運転停止などを抑制することにより、流動床炉の信頼性を向上することはできない。
【００１１】
本発明の課題は、流動床炉の信頼性を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の流動床炉は、燃焼を行う炉部と、この炉部の底側に設けられて流動媒体を流動化させるための空気を吹き出す散気部と、この散気部の下方に設けられて、炉部内の内容物を抜き出すための抜き出し部と、この抜き出し部内に設置され、開口部の開口面積の拡大及び縮小が可能な整流板と、この整流板の開口部の開口面積を拡大及び縮小するための整流板駆動手段と、整流板よりも炉部側の温度を検出する第１の温度検出手段と、整流板よりも抜き出し部の出口部分側の温度を検出する第２の温度検出手段とを備え、第１の温度検出手段で検出した温度と第２の温度検出手段で検出した温度との温度差に応じて整流板駆動手段を駆動する構成とすることにより上記課題を解決する。
【００１３】
また、整流板は、中央部から前記抜き出し部の側壁に向かって放射状に複数のフィン部が張り出した形状であり、この複数のフィン部の隣り合うフィン部間の空間が開口部となっている構成とする。さらに、抜き出し部の側壁は、外壁と内壁の２重壁構造を有し、複数のフィン部の少なくとも１つは、抜き出し部の外壁に達しており、この抜き出し部の外壁に達したフィン部に抜き出し部の外側に設けられた整流板駆動手段が連結されている構成とする。
このような構成とすることにより、例えば第１の温度検出手段で検出した温度と第２の温度検出手段で検出した温度との温度差が予め設定した値または範囲から外れることで、整流板上への不燃物などの堆積による流動媒体の流動不良を検知し、整流板の開口部の開口面積を拡大することにより、整流板上に堆積した不燃物などを開口部から落下させて除去することができる。したがって、整流板に不燃物などが堆積することによる流動媒体の流動不良を解消し、流動媒体の流動不良による流動床炉の運転停止を抑制でき、流動床炉の信頼性を向上できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、流動床炉の信頼性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を適用してなる流動床炉の一実施形態について図１及び図２を参照して説明する。図１は、本発明を適用してなる流動床炉の概略構成を模式的に示す断面図である。図２は、本発明を適用してなる流動床炉の整流板の形状を示す図である。
【００１６】
本実施形態の流動床炉１は、産業廃棄物やその他のごみなどを焼却処理するためのごみ焼却施設における焼却炉として用いられるものであり、図１に示すように、ごみを燃焼させるための流動床式の炉部３、炉部３の底側に設けられて炉部３内の内容物、例えば灰や不燃物などを炉部３外に抜き出すための抜き出し部となるホッパー部５、ホッパー部５に連結された排出用搬送装置７などで形成されている。炉部３には、炉部３内にごみを投入するためのごみ投入口部９が設けられている。さらに、炉部３の底側には、炉部３に蓄えられている流動媒体となる流動砂１０を流動させるための空気を炉部３内の上方に向けて吹き出す散気部を構成する散気管１１が設けられている。
【００１７】
ホッパー部５は、散気管１１よりも下方に設けられており、下に向かうに連れて漸次通路の幅が狭くなるテーパー部分５ａの下端部分に筒状の出口部分５ｂが設けられた漏斗状に形成されている。ホッパー部５のテーパー部分５ａ内には、整流板１３が設置されている。排出用搬送装置７は、ホッパー部５の出口部分５ｂに連結されたスクリューコンベア式の搬送装置である。炉部３の散気管１１の上方には、整流板１３よりも炉部３側の流動媒体である流動砂１０の温度を検出するための第１温度計１５が設けられている。ホッパー部５のテーパー部分５ａの整流板１３の下方には、整流板１３よりもホッパー部５の出口部分５ｂ側の温度を検出する第２温度計１７が設けられている。
【００１８】
整流板１３は、図２に示すように、中央部１３ａから４本のフィン部１３ｂがホッパー部５の側壁に向かって放射状に張り出した形状の部材であり、隣り合うフィン部１３ｂとホッパー部５のテーパー部分５ａとで囲まれた空間が整流板１３の開口部１３ｃとなっている。なお、本実施形態のホッパー部５は、外壁５ｃと内壁５ｄとからなる２重壁構造になっている。そして、本実施形態の整流板１３は、４本のフィン部１３ｂのうち隣り合う２本のフィン部１３ｂがホッパー部５の内壁５ｄを貫通して外壁５ｃにまで達しており、これら２本のフィン部１３ｂは外壁５ｃに接触し、外壁５ｃによって支持されている。一方、４本のフィン部１３ｂのうち残りの２本のフィン部１３ｂは、内壁５ｄに接触し、内壁５ｄによって支持されている。
【００１９】
このような本実施形態の整流板１３は、４本のフィン部１３ｂが可動になっており、開口部１３ｃの開口面積の拡大及び縮小が可能になっている。４本のフィン部１３ｂのうち、外壁５ｃに達しているフィン部１３ｂには、図１に示すように、ホッパー部５の外側に設けられた整流板駆動手段となるモータ１９が連結されている。開口部１３ｃの開口面積の拡大及び縮小を行うための４本のフィン部１３ｂの構造や動作は、開口部１３ｃの開口面積の拡大及び縮小ができれば様々な構造や動作を選択できる。例えば、フィン部１３ｂの延在方向に沿う方向の回転軸で、モータ１９の回転によって回転させ、傾斜角度を可変にすることや、フィン部１３ｂの横方向の幅を可変にすることなどで、開口部１３ｃの開口面積を拡大及び縮小できる。また、整流板１３のフィン部１３ｂ内には、図２に示すように、冷却水配管１３ｄが配管されている。
【００２０】
第１温度計１５、第２温度計１７及びモータ１９は、制御部２１に配線２３を介して電気的に接続されている。制御部２１は、第１温度計１５からの信号及び第２温度計１７からの信号が入力され、これらの信号から第１温度計１５で検出した温度と第２温度計１７で検出した温度との温度差が設定値Ｔ℃となるように流動床炉１の運転を制御する。加えて、本実施形態の制御部２１は、第１温度計１５で検出した温度と第２温度計１７で検出した温度との温度差が設定値Ｔ℃から外れると、モータ１９に整流板１３の開口部１３ｃの開口面積を拡大させるための駆動信号を出力し、整流板１３の開口部１３ｃの開口面積を拡大させる。また、本実施形態の制御部２１は、第１温度計１５で検出した温度と第２温度計１７で検出した温度との温度差が設定値Ｔ℃に戻ると、整流板１３の開口部１３ｃの開口面積を通常の開口面積に縮小させる駆動信号を出力し、整流板１３の開口部１３ｃの開口面積を通常の面積に戻す。
【００２１】
このような構成の流動床炉の動作や本発明の特徴部などについて説明する。ごみ焼却施設の焼却炉として用いたときの流動床炉１では、ごみがごみ投入口部９より炉部３内に供給され焼却される。このとき、規定サイズ以下の不燃物などは、散気管１１の隙間及び整流板１３の開口部１３ｃを通過し、ホッパー部５から排出用搬送装置７を介して排出される。このような焼却処理を行っている間、整流板１３よりも上側つまり炉部３側の流動砂１０の温度を第１温度計１５で、整流板１３よりも下側の流動砂１０の温度を第２温度計１７で測定する。そして、制御部２１は、通常運転時、第１温度計１５で検出した温度と第２温度計１７で検出した温度との温度差が設定値Ｔ℃となるように流動床炉１の運転を制御する。
【００２２】
しかし、もし、不燃物などが、針金、棒状や帯状の部材といった長物を含んでおり、長手方向になることで散気管７などの隙間をすり抜け、整流板１３上に引っかかり、その上に他の不燃物などが堆積してしまうと、ホッパー部５内に空洞化が生じ、整流板１３の上側及び下側の流動砂１０の温度差が設定値Ｔ℃から外れ、流動床炉１の運転を制御しても温度差が設定値Ｔ℃にならなくなる。このように、第１温度計１５で検出した温度と第２温度計１７で検出した温度との温度差が設定値Ｔ℃から外れた状態となると、制御部２１は、運転員などに警報などで報知するとともに、整流板１３の開口部１３ｃの開口面積を拡大させるための駆動信号を出力し、整流板１３の開口部１３ｃの開口面積を拡大させる。これにより、整流板１３の開口部１３ｃから引っかかっていた長物や堆積していたその他の不燃物などが落下し、流動床炉の運転を継続しながら流動砂１０の流動不良を解消する。
【００２３】
また、制御部２１は、第１温度計１５で検出した温度と第２温度計１７で検出した温度との温度差が初期設定値つまり設定値Ｔ℃に戻ると、整流板１３の開口部１３ｃの開口面積を通常の開口面積に縮小させる駆動信号を出力し、整流板１３の開口部１３ｃの開口面積を通常の面積に戻す。このとき、運転員は、警報などを受けて、流動砂１０の温度を確認し、温度差が初期設定値つまり設定値Ｔ℃に戻ってから整流板１３の開口部１３ｃが元の開口面積に戻ることを確認する。
【００２４】
このように、本実施形態の流動床炉１では、第１温度計１５で検出した温度と第２温度計１７で検出した温度との温度差が予め設定した設定値Ｔ℃から外れた状態つまり流動媒体である流動砂１０の流動不良が生じた状態となると、制御部２１が整流板１３の開口部１３ｃの開口面積を拡大させるための駆動信号を整流板駆動手段となるモータ１９に出力し、整流板１３の開口部１３ｃの開口面積を拡大させる。これにより、流動砂１０の流動不良の原因である整流板１３の開口部１３ｃから引っかかっていた長物や堆積していたその他の不燃物などが落下し、流動媒体である流動砂１０の流動不良を解消できる。したがって、整流板上に不燃物などが堆積することによる流動媒体の流動不良を解消し、流動媒体の流動不良による流動床炉の運転停止を抑制でき、流動床炉の信頼性を向上できる。
【００２５】
さらに、第１温度計１５で検出した温度と第２温度計１７で検出した温度との温度差が予め設定した設定値Ｔ℃から外れると、整流板１３の開口部１３ｃの開口面積を拡大させることにより、流動床炉の運転中に整流板１３の開口部１３ｃから引っかかっていた長物や堆積していたその他の不燃物などを除去できる。加えて、整流板１３の開口部１３ｃの開口面積を拡大した後、第１温度計１５で検出した温度と第２温度計１７で検出した温度との温度差が予め設定した設定値Ｔ℃に戻ると、整流板１３の開口部１３ｃの開口面積を縮小させて通常の開口面積に戻すことができる。このため、流動床炉の運転を継続しながら流動媒体の流動不良を解消できる。さらに、流動床炉の運転を継続しながら流動媒体の流動不良を解消できるため、流動媒体の流動不良による運転停止頻度を低減でき、また、流動床炉の安定燃焼にも寄与できる。
【００２６】
また、本実施形態では、抜き出し部として漏斗状のホッパー部５を備えた場合を例示したが、抜き出し部としては、円筒状や錐形状など、様々な形状のものを用いることができる。同様に、散気部も、本実施形態で示した散気管１１に限らず様々な構成、構造のものを用いることができる。また、本実施形態では、ごみ焼却施設の焼却炉として用いる場合を例示したが、たが、本発明は、炉部の底側に整流板が設けられた抜き出し部を備え、整流板上に不燃物などが堆積する可能性があれば様々な用途で用いる流動床炉に適用できる。
【００２７】
このように、本発明は、本実施形態の構成や用途の流動床炉に限らず、炉部の底側に整流板が設けられた抜き出し部を備えていれば、様々な構成や用途の流動床炉に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明を適用してなる流動床炉の一実施形態の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明を適用してなる流動床炉の一実施形態の整流板の形状を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  流動床炉
３  炉部
５  ホッパー部
５ａ  テーパー部分
５ｂ  出口部分
１０  流動砂
１１  散気管
１３  整流板
１５  第１温度計
１７  第２温度計
１９  モータ
２１  制御部
【図１】
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【図２】
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