(57)【要約】【課題】被処理物中に含まれる不燃性異物が空気ノズル付近に滞留、蓄積することを防止できる流動床燃焼炉の空気ノズル構造を提供する。【解決手段】ステッチャ等の長尺状部位を有した不燃性異物を含むリサイクル燃料を処理対象とした流動床燃焼炉の空気ノズル構造であって、空気ノズル１は燃焼室底部の炉底２５に多数配設され、該空気ノズル１は内筒２と外筒５からなる二重管構造を有し、内筒２の周面上方に必要圧損確保のための噴出孔３が穿設されるとともに、外筒５の周面下方に空気孔６が穿設され、外筒５の空気孔６の下縁が直線状であり、該下縁が炉底２５の上面と略同一面上に位置し、外筒５の円周方向に複数の空気孔６が存在する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺状部位を有した不燃性異物を含むリサイクル燃料を処理対象とした流動床燃焼炉の空気ノズル構造であって、前記空気ノズルは燃焼室炉底に多数配設され、該空気ノズルは内筒と外筒からなる二重管構造を有し、前記内筒の周面上方に圧損調整機能を有する噴出孔が穿設されるとともに、前記外筒の周面下方に空気孔が穿設された流動床燃焼炉の空気ノズル構造において、
前記外筒の空気孔の下縁が直線状であり、該下縁が前記炉底の上面と略同一面上に位置し、前記外筒の円周方向に複数の空気孔が存在することを特徴とする流動床燃焼炉の空気ノズル構造。
【請求項２】
前記異物が、ステッチャ状異物であることを特徴とする請求項１記載の流動床燃焼炉の空気ノズル構造。
【請求項３】
前記外筒の空気孔の上縁が曲率線状であることを特徴とする請求項１若しくは２記載の流動床燃焼炉の空気ノズル構造。
【請求項４】
前記内筒の噴出孔が円周方向に沿って複数存在するとともに、該噴出孔が鉛直方向に一段もしくは複数段存在することを特徴とする請求項１若しくは２記載の流動床燃焼炉の空気ノズル構造。
【請求項５】
前記外筒の空気孔のピッチ間隔が、前記異物の平均長さよりも大であることを特徴とする請求項１若しくは２記載の流動床燃焼炉の空気ノズル構造。
【請求項６】
前記外筒の空気孔のピッチ間隔が、１０〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１若しくは２記載の流動床燃焼炉の空気ノズル構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カットタイヤやスクリーン粕等のリサイクル燃料を処理対象とした流動床燃焼炉の空気ノズル構造に関し、特に、不燃性の異物を含むリサイクル燃料を焼却処理した際に、異物が空気ノズル近傍に滞留、蓄積することを防止できる流動床燃焼炉の空気ノズル構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃焼炉内の底部に流動材を充填し、該流動材に向けて空気を吹き込んで浮遊させた流動床を形成し、高温の流動床内に被処理物を投入して流動材と接触させて燃焼させる流動床式燃焼炉が知られている。このような流動床燃焼炉において処理に適した被処理物としては、異物含有廃棄物のほかにカットタイヤやスクリーン粕等のリサイクル燃料がある。
一般に流動床燃焼炉には、流動床を流動状態とするための空気を吹き込む空気ノズルが、炉底に多数取り付けられている。炉底の下方に設けられた風箱を介して空気ノズルに空気が供給され、該空気ノズルから燃焼室に向けて空気を吹き出すことにより流動材を流動化させている。
【０００３】
このような空気ノズルの構成が特許文献１（特開平９−２９９７８４号公報）、特許文献２（特開２００５−２２６８７０号公報）等に記載されている。
特許文献１には、ネジ機構により炉底に取り付けられたノズル本体と、該ノズル本体を覆うキャップ部とからなる二重管構造を有した空気ノズルの構成が開示されており、さらに、ノズル本体下部のガス室側にオリフィス孔を有する差圧調整プラグが取り付けられ、該差圧調整プラグによりノズルの圧損を設定するようになっている。
【０００４】
同様に、特許文献２にも二重管構造を有した空気ノズルが示されている。図７及び図８に示されるように、該空気ノズル５１は、炉底５７を貫通する内筒管５２と、該内筒管５２の外側に位置する外筒管５５とから構成され、風箱よりから供給される空気が内筒管５２内を通過して、内筒管５２上方の周面に穿設された円又は楕円形の開口部５３を介して外筒管５５に供給される。外筒管５５に供給された空気は、外筒管５５下方の周面に穿設された開口部５６を介して燃焼室に向けて水平方向に吹き出すようになっている。
【０００５】
上記したようなリサイクル燃料には不燃性の異物が含まれることが多く、流動床燃焼炉の底部には異物排出口が設けられ、通常はこの異物排出口により炉内から異物を除去している。リサイクル燃料から発生した異物は、流動床内を拡散・移動しながら次第に異物排出口から排出されていくが、一部の異物は分散ノズルからの噴出し空気の脈動、他のノズルからの噴出し空気等によりノズル内部に進入する。リサイクル燃料に含まれる異物には、ステッチャ状の物、長尺状の物、或いは先端が鉤状（かぎ状）の物などがあり、空気ノズルの空気孔に絡み付き易く、炉内に滞留、蓄積し、流動床の流動不良や空気ノズルの閉塞、異物排出口の閉塞等のトラブルに繋がることがあった。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２９９７８４号公報
【特許文献２】特開２００５−２２６８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、流動化に必要なノズル圧損を差圧調整プラグで調整する構成が開示されているが、この構成によればノズル構造が複雑となり、また燃料変化に伴って圧損調整をする場合、差圧調整プラグの交換が必要となり手間がかかる。また、石炭の燃焼炉等を対象としており、長尺状、ステッチャ状等の異物が混入された被処理物については考慮されておらず、このような異物の滞留、蓄積防止の構成は備えていない。
特許文献２では、内筒管及び外筒管に、夫々空気が通流する開口部を穿設した二重管構造の空気ノズルの構成が開示されており、構造が単純で流動材の逆流防止が可能であり、さらに空気流量のアンバランスが出難いという利点を有するが、外筒管の開口部形状が円形又は楕円形の場合、図７に示されるように開口部５６下端からノズル底部に高さが生じ、ノズル内部にポケット６０が形成されてしまうため、ポケット６０内に異物が滞留、蓄積されてしまうという問題があった。従って、高濃度に異物を含む被処理物に適用することは困難であった。さらに、図８（Ｂ）に示されるように、ステッチャ６１が隣接する空気孔間を挟み込んだ場合には、簡単に取り除くことができず大変な手間がかかるという問題もあった。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、被処理物中に含まれる不燃性異物が空気ノズル付近に滞留、蓄積することを防止できる流動床燃焼炉の空気ノズル構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、長尺状部位を有した不燃性異物を含むリサイクル燃料を処理対象とした流動床燃焼炉の空気ノズル構造であって、前記空気ノズルは燃焼室の炉底に多数配設され、該空気ノズルは内筒と外筒からなる二重管構造を有し、前記内筒の周面上方に圧損調整機能を有する噴出孔が穿設されるとともに、前記外筒の周面下方に空気孔が穿設された流動床燃焼炉の空気ノズル構造において、
前記外筒の空気孔の下縁が直線状であり、該下縁が前記炉底の上面と略同一面上に位置し、前記外筒の円周方向に複数の空気孔が存在することを特徴とする。
【０００９】
本発明では、外筒の空気孔下縁と炉底の上面を一致させることにより、空気ノズル内のポケットをなくすことができ、燃焼室内で発生した異物が空気孔に絡み付くことなく、円滑に系外排出されるようになる。即ち、空気孔から異物が進入した場合であっても、進入した異物が空気ノズルのポケット（図７参照、符号６０）内に留まることなく、空気の流れに沿って容易に排出されるため、異物が空気孔近傍に滞留、蓄積することを防げる。
さらに、空気ノズルを二重管構造とすることにより、ノズル構造を簡略化でき製造コストを低減でき、また流動材の空気ノズル内への落下防止が図れる。尚、本発明において空気孔の形状としては、例えば、馬蹄形、半円形、矩形等が挙げられる。
【００１０】
また、前記内筒の噴出孔が円周方向に沿って複数存在するとともに、該噴出孔が鉛直方向に一段もしくは複数段存在することを特徴とする。
このように、複数段の噴出孔を設けることにより、必要圧損の確保が図れる。
さらに、本発明において上下に隣接する噴出孔は、千鳥状に配置することが好ましい。これにより、噴出孔の存在範囲の鉛直方向幅が小さくなり、噴出孔の下端から空気孔までの空気流路の距離を長くすることができ、空気の整流効果が顕著となる。
【００１１】
また、前記外筒の空気孔の上縁が曲率線状であることを特徴とする。
このように空気孔の形状を、馬蹄形や半円形等のように曲率線状の上縁を有する形状とすることにより、加工が容易となり製造コストが低減できる。また、隣接する空気孔間の距離が短い部位が少なくなり、ステッチャ状異物がこの空気孔間に絡み固化することを抑制できる。即ち、図８（Ｂ）に示されるように、ステッチャ状異物が堆積する原因の一つとして、隣接する空気孔にステッチャ６１の先端が入り込み、ステッチャ６１が空気孔間を挟み込むような状態で固定されてしまうことがある。しかし本発明のごとく上縁を曲率線状とすると、図３（ａ）に示されるように空気孔のピッチ間隔Ｐ（隣合う二つの孔の近接する端部の間隔）は、上方に向かうにつれて大きくなる。従って、短いピッチ間隔Ｐ２である部位を少なくすることができ、ステッチャが空気孔間を挟み込んで固定される可能性を小さくすることができる。
【００１２】
さらに、前記外筒の空気孔のピッチ間隔が、前記異物の平均長さよりも大であることを特徴とする。
これにより、ステッチャ状異物が含まれる被処理物であっても、上記した理由と同様に、空気孔間を挟み込んで異物が固定されることを防止でき、延いては空気ノズル周辺の異物堆積を防止可能である。このとき、前記外筒の空気孔のピッチ間隔が、１０〜３０ｍｍであることが好ましく、これにより、一般に多く用いられているステッチャ状異物の大部分に対応できる。
【発明の効果】
【００１３】
以上記載のごとく本発明によれば、外筒の空気孔下縁と炉底の上面を一致させることにより空気ノズル内のポケットをなくすことができ、燃焼室内で発生した異物が空気ノズル内に滞留、蓄積することを防止でき、延いては流動床燃焼炉の円滑な運転が可能で、且つメンテナンスが容易となる。
また、内筒に複数段の噴出孔を設けることにより、空気ノズル必要圧損の確保ができる。
さらに、外筒の空気孔上縁を曲率線状としたり、また外筒の空気孔のピッチ間隔を異物の平均長さよりも大とすることにより、ステッチャ状異物が空気孔間を挟み込んで固定されることを抑制する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の実施例に係る空気ノズルの構成を示し、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は側断面図、図２は図１に示した空気ノズルの内筒の噴出孔配置を示し、（ａ）は図１（Ｂ）のａ−ａ線断面図、（ｂ）は図１（Ｂ）のｂ−ｂ線断面図、図３は図１に示した空気ノズルの外筒の空気孔形状を示し、（ａ）は馬蹄形状、（ｂ）は半円形状、（ｃ）は矩形状を夫々示す図で、図４は流動床燃焼炉の全体構成を示す側断面図である。
【００１５】
本実施例の流動床燃焼炉にて処理される被処理物は、カットタイヤやスクリーン粕等のリサイクル燃料で、長尺状部位を有した不燃性異物を含むものである。異物としては、ステッチャ状異物、ワイヤ状異物等を含む。リサイクル燃料は、一旦製品化された後廃棄され、該廃棄物を焼却することにより熱等のエネルギーとして回収し有効利用することができる被処理物をいう。
【００１６】
最初に、図４を参照して本実施例の空気ノズルが設置される流動床燃焼炉の全体構成につき説明する。流動床燃焼炉２０は、炉本体２１と、該炉本体２１の側壁に設けられリサイクル燃料を炉内に投入するリサイクル燃料投入口２２と、同様に側壁に設けられ流動材を炉内に投入する流動材投入口２３と、炉本体の底面を形成する炉底２５と、該炉底２５に接合され不燃性異物を外部へ抜き出す異物排出配管２６と、該炉底２５の下方に設けられた風箱２７と、異物排出配管２６に接続された搬出部２８と、該搬出部２８の下流側に設けられ流動材と異物を分離する分離機２９と、を備える。炉底２５には、後述する空気ノズルが多数突設されている。また、本実施例は、水平構造の炉底２５に適しているが、傾斜構造の炉底２５にも適用可能である。
【００１７】
このような流動床燃焼炉２０では、被処理物を燃焼させる空間である燃焼室３０の底部において、炉底２５上の空気ノズルから炉内に空気が吹き込まれ、流動材を流動化させて、流動材が高温の状態で浮遊する流動床３１が形成されている。リサイクル燃料投入口２２から投入されたリサイクル燃料は、高温の流動材と接触して燃焼する。流動床３１の空気は、空気供給口２４から風箱２７へ供給され、ここから多数の空気ノズルを介して炉内に供給される。
炉内の不燃性異物は、流動材の一部とともに異物排出配管２６から抜き出される。異物と流動材とは、搬出部２８により分離機２９へ搬送された後に、分離機２９で分別される。そして、流動材は再び流動材投入口２３から炉本体２１内に戻される。異物は他の処理施設へ移送される。
【００１８】
次に、図１（Ａ）、（Ｂ）及び図２を参照して、本実施例の特徴的構成となる空気ノズルについて説明する。
空気ノズル１は、円筒状の内筒２と外筒５からなる二重管構造を有している。
外筒５は、その下部が炉底２５に接するように設けられ、上部が閉塞している。
内筒２は、炉底２５を貫通して設けられ、下端側には風箱２６に連通する開口部４が設けられている。内筒２の上端は、外筒５の上面に接合されている。
【００１９】
内筒２の上部周面には、噴出孔３が穿設されている。該噴出孔３は、円周方向に沿って複数存在する。さらに、該噴出孔３は鉛直方向に一段もしくは複数段設けられる。噴出孔３は必要圧損確保のため一段もしくは複数段設けられる。このとき、複数段設ける場合は、上下に隣接する噴出孔３は、図２（ａ）、（ｂ）に示されるように千鳥状に配置することが好ましい。これにより、噴出孔の存在範囲の鉛直方向幅が小さくなり、噴出し流量のアンバランスを軽減でき、噴出孔３の下端から空気孔６までの空気流路７の距離を長くすることで、空気の整流効果も顕著となる。
噴出孔３の形状は、円形状、楕円形状、矩形状などが挙げられる。内筒２の噴出孔３の位置、数、形状及び開口面積は、主として炉底２５と燃焼室３０との間に所定の圧損を生じさせるように設計で決定される。
【００２０】
外筒５の下部周面には、複数の空気孔６が穿設されている。該空気孔６は下縁が直線状であり、該下縁が炉底２５の上面と略同一面上に位置する。また、該空気孔６は外筒５の円周方向に沿って所定ピッチ間隔Pで複数存在する。外筒５の孔部６の位置、数、形状及び開口面積は、主として燃焼室３０へ噴出すジェット流が所定ジェット長となるように設計で決定される。
風箱２６より開口部４を介して内筒２内に供給された空気は、内筒２内を上昇し、噴出孔３より外筒５内へ噴出する。噴出孔３では必要圧損確保が行われる。さらに、外筒５内に噴出した空気は、外筒５の内周面と内筒２の外周面で形成された空気流路７を下降し、空気孔６を介して燃焼室へ向けて水平方向に噴出し、燃焼室底部に充填された流動材を流動化する。
本構成によれば、外筒５の空気孔６下縁と炉底２５の上面を一致させているため、空気ノズル１内のポケットをなくすことができ、燃焼室内で発生した異物が空気孔６に絡み付くことなく円滑に排出され、異物が空気孔６近傍に滞留、蓄積することを防げる。
【００２１】
また、外筒５に穿設された空気孔６の形状は、図３（ａ）に示される馬蹄形状、（ｂ）に示される半円形状、（ｃ）に示される矩形状、などが挙げられるが、好適には馬蹄形状、半円形状等のように空気孔６の上縁が曲率線状であるとよい。このように、曲率線状とすると加工が容易となり製造コストが低減できる。また、空気孔３のピッチ間隔Ｐが短い部位が少なくなり、ステッチャ状異物が空気孔間を挟み込んで固定されることを抑制できる。
さらに、外筒５の空気孔６のピッチ間隔Ｐが、リサイクル燃料に含まれる異物の平均長さよりも大であることが好ましい。これにより、空気孔間を挟み込んで異物が固定されることを防止でき、延いては空気ノズル周辺の異物堆積を防止可能である。このとき、外筒５の空気孔６のピッチ間隔Ｐが、１０〜３０ｍｍであることが好ましい。一般に用いられているステッチャは、端部が折れ曲がった状態で図８に示す長辺長さＬｓが２０〜４０ｍｍ程度のものが多い。従って、ピッチ間隔Ｐを１０〜３０ｍｍとすることで、ステッチャの開き幅よりもピッチ間隔が大きくなり、これらのステッチャが空気孔間に絡みつくことを防止できる。
【００２２】
本実施例の空気ノズル１を備えた流動床燃焼炉２０を用いて運転を行った時の異物滞留状態を把握するために以下のような試験を行った。
スクリーン粕から発生するステッチャ及びカットタイヤから発生するワイヤを対象に、本実施例にて説明した図１及び図２の空気ノズル１と、比較例として図７及び図８の空気ノズル５１を用いて、流動床内での分散試験及び系外への排出試験を行い、夫々を比較することにより本実施例の分散性能向上を確認した。
本実施例では外筒５の空気孔６の形状は馬蹄形（図３（ａ）参照）とし、比較例では円形を採用した。
【００２３】
試験機には、図４と同様の構成を有し、約幅０．８ｍ×奥行き１．０ｍ×高さ４ｍの流動床燃焼炉コールドモデルを用いた。空気ノズルから流動床内に供給する空気は常温とする。流動床３１の静止砂高ｈ（図４参照）８００ｍｍに対して、所定濃度となる量の不燃性異物（ワイヤ及びステッチャ）をある時間間隔ごとに炉内へ投入し、全量投入後所定時間の間分散させ、流動床を高さ方向ｈで４区画に分割し、該当する区画ごとの流動砂を掘り出し、そこに分布する異物重量を計測して、流動床内の不燃物分布を調べた。
【００２４】
試験結果を図５及び図６に示す。図５は、本実施例と比較例における異物の分布状態を示すグラフで、（ａ）は異物がステッチャの場合、（ｂ）は異物がワイヤの場合を示す。
図５（ａ）に示されるように異物がステッチャの場合、比較例では最下層の相対濃度比が極めて高く、炉底部にステッチャが滞留、蓄積していることがわかる。図６（ａ）に、比較例における流動材排出後の炉底部の写真を示す。この写真からも明らかなように、ステッチャは空気ノズル近傍に多量に残存している。
一方、本実施例では、何れの層高においてもステッチャの相対濃度比は１に近い値であり、ステッチャの偏析が少ないことがわかる。即ち、本実施例によれば均一で適正な分散状態が得られることが判明した。図６（ｂ）に本実施例における流動材排出後の炉底部の写真を示す。これによれば、図６（ａ）に比べて炉底でのステッチャの残存がなく、運転時にステッチャが適正に図４の異物排出管路２６から排出されることがわかる。
【００２５】
また、図５（ｂ）に示されるように異物がワイヤの場合、実施例及び比較例ともに何れの区画でも相対濃度比が１に近く、比較的異物分散状態が良好であることがわかるが、本実施例の方が比較例に比べて直線状に分布し、比較例よりも異物の分布が均等となっている。従って、ワイヤにおいても本実施例が適用できるといえる。
これらの試験結果から、本実施例の構成を採用することによりステッチャやワイヤ等の異物が炉底部に蓄積すること無く、且つ分散状態が良好になることが明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例に係る空気ノズルの構成を示し、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は側断面図である。
【図２】図１に示した空気ノズルの内筒の噴出孔配置を示し、（ａ）は図１（Ｂ）のａ−ａ線断面図、（ｂ）は図１（Ｂ）のｂ−ｂ線断面図である。
【図３】図１に示した空気ノズルの外筒の空気孔形状を示し、（ａ）は馬蹄形状、（ｂ）は半円形状、（ｃ）は矩形状を夫々示す図である。
【図４】流動床燃焼炉の全体構成を示す側断面図である。
【図５】分散試験にて得られた本実施例と比較例における異物の分布状況を示すグラフで、（ａ）は異物がステッチャの場合、（ｂ）は異物がワイヤの場合を示す。
【図６】分散試験後の炉底部の状態を示す写真で、（ａ）は比較例、（ｂ）は本実施例である。
【図７】従来の空気ノズルの側断面図である。
【図８】図７の空気ノズルの横断面を示し、（ａ）は図７のｃ−ｃ線断面図、（ｂ）はｄ−ｄ線断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１      空気ノズル
２      内筒
３、３ａ、３ｂ  噴出孔
５      外筒
６      空気孔
７      空気流路
１０    炉底
２０    流動床燃焼炉
２５    炉底
２６    異物排出配管
２７    風箱
２８    搬出部
２９    分離機
３０    燃焼室
３１    流動床
【図１】
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【図２】
2008008575.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
2008008575.tif 000008
【図８】
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【図６】
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