(57)【要約】【課題】焼却炉を大型化することなく、その安定的な操業を保証することができる循環流動層焼却炉のＬバルブ型ループシールを提供する。【解決手段】ダウンカマー８底部の中空な立ち上げ部８ａからこれに接続された水平管１１にわたってＬ字状に形成され、サイクロンからダウンカマー８内を下降する流動媒体を一時的に貯留してライザー内の流動層とサイクロンとの間をシールする循環流動層焼却炉のＬバルブ型ループシール９において、水平管１１の鉛直方向内径寸法を拡縮自在に変更する配管部材１３を設けた。【選択図】          図１
2004279004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダウンカマー底部の中空な立ち上げ部からこれに接続された水平管にわたってＬ字状に形成され、サイクロンから該ダウンカマー内を下降する流動媒体を一時的に貯留してライザー内の流動層と該サイクロンとの間をシールする循環流動層焼却炉のＬバルブ型ループシールにおいて、
上記水平管の鉛直方向内径寸法を拡縮自在に変更する管径調整手段を設けたことを特徴とする循環流動層焼却炉のＬバルブ型ループシール。
【請求項２】
前記管径調整手段は少なくとも、鉛直方向内径寸法を鉛直方向下方から上方へ向かって小さくすることを特徴とする請求項１に記載の循環流動層焼却炉のＬバルブ型ループシール。
【請求項３】
前記管径調整手段は、鉛直方向内径寸法比を１〜１／２の間で変更することを特徴とする請求項１または２に記載の循環流動層焼却炉のＬバルブ型ループシール。
【請求項４】
前記管径調整手段は、内部に楕円形状の管路が形成され、前記水平管の水平軸芯周りに回転自在な配管部材であることを特徴とする請求項１〜３いずれかの項に記載の循環流動層焼却炉のＬバルブ型ループシール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却炉を大型化することなく、その安定的な操業を保証することができる循環流動層焼却炉のＬバルブ型ループシールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、汚泥等の被焼却物を焼却する施設として、図５に示したような循環流動層焼却炉１が知られている。この焼却炉１では、一定量のけい砂等の流動媒体Ｆを当該焼却炉１内で循環させつつ被焼却物を焼却処理するようになっている。ライザー２底部の炉床部３に加熱状態で充填されている流動媒体Ｆが、１次空気導入配管４から導入される燃焼用１次空気によって流動化されて流動層５が形成され、この流動層５に投入された被焼却物は、流動媒体Ｆによって混合・撹拌されて微粒化されるとともに、乾燥・熱分解されて焼却される。流動層５で焼却された被焼却物は、図示しない流動層５上方の２次空気導入配管から導入される燃焼用２次空気によってさらに熱分解されつつ、流動媒体Ｆや排ガスなどとともにライザー２内を上昇し、ライザー２上部の水平ダクト６を介してサイクロン７に吸引される。
【０００３】
サイクロン７は、被焼却物の焼却灰を含む排ガスから、これらと一緒に吹き上げられた流動媒体Ｆを分離して捕集し、捕集された流動媒体Ｆは、上下方向に設けられた中空のダウンカマー８内を下降してその底部のループシール９に貯留される。その後、流動媒体Ｆは、下向きに傾斜した戻し管１０を介して炉床部３へと戻されて、焼却炉１内を循環される。
【０００４】
ダウンカマー８と戻し管１０との間に配置されるループシール９は、流動層５内の一次ガスや排ガスなどがダウンカマー８を介してサイクロン７へ向かって逆流すると、サイクロン７内のガス流が乱されて流動媒体Ｆの捕集効率が低下してしまうことから、これを抑制すべく流動媒体Ｆを一時的に貯留して、流動層５とサイクロン７との間を遮断してシールするようになっている。またループシール９には、これに貯留される流動媒体量を一定にしてライザー２内の流動媒体量が不足しないように、流動媒体Ｆを流動化させて順次戻し管９を介して炉床部３へと戻すべく、図示しない流動用空気導入管から流動用空気が導入される。
【０００５】
このようなループシール９としてはその形態から、Ｌバルブ型やＮバルブ型、シールポットなどと称されるものが知られている。このうち、Ｌバルブ型ループシール９は図６に示すように、ダウンカマー８底部の中空な立ち上げ部８ａからこれに接続された円筒状の水平管１１にわたってＬ字状に形成される。そして、Ｌバルブ型ループシール９では、上記流動用空気配管１２から導入される流動用空気で流動媒体Ｆを流動化させて戻し管１０へ徐々に流出させるようにしながら、ダウンカマー８の立ち上げ部８ａから水平管１１内へと崩落しつつ戻し管１０へ向かって移動しようとする流動媒体Ｆを当該水平管１１内に滞留させ、これによってダウンカマー８内に一定の高さとなる一定量の流動媒体Ｆを貯留できるようにしている。
【０００６】
Ｌバルブ型ループシール９は立ち上げ部８ａと水平管１１という簡単な管構造であるため、閉塞などの問題も少なく、また閉塞などが起こったとしてもメンテナンスが容易であるという利点がある。また構造が簡単なだけでなく、流動媒体Ｆをその内部に滞留させてダウンカマー８底部に相当の高さで流動媒体Ｆを貯留するために必要とされる水平管１１の水平方向長さ寸法Ｌが通常、その内径寸法Ｄの２倍程度で足り（Ｌ／Ｄ＝２）、ループシール９をコンパクトに構成することができる。このようなＬバルブ型ループシール９を採用した循環流動層焼却炉１の一例が、特許文献１に開示されている。また本願出願人は、関連する先行出願として特願２００２−３５９３９０を出願している。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２８６２１６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のＬバルブ型ループシール９は、上述したように構造が簡単であるなど各種の利点を有してはいるものの、循環流動層焼却炉１を安定的に操業できない場合があることを、本願発明者は知得した。
【０００９】
具体的には、焼却炉１規模の大型化、流動層５での流動媒体Ｆの流動状態、炉内温度や被焼却物の焼却量、また被焼却物の水分含有率などが変化するとこれに伴って流動媒体Ｆの循環量が変動するが、この変動の影響により、水平方向長さ寸法Ｌを内径寸法Ｄの２倍程度に設定した水平管１１ではその内部に適切に流動媒体Ｆを滞留させることができず、流動用空気の供給を停止しても流動媒体Ｆが戻し管１０から流出してしまって、Ｌバルブ型ループシール９内に一定の高さで流動媒体Ｆを貯留することができない場合があることが分かった。そしてこのような場合には、十分なシール性能を確保することができないために１次ガスなどがサイクロン７へ逆流してしまって、焼却炉１の安定的な操業を保証することが難しくなってしまう。
【００１０】
これに対処すべく、水平管１１の水平方向長さ寸法Ｌを内径寸法Ｄの２倍以上に設定することが考えられるが、このように水平管１１を長くすると焼却炉１が大型化してしまい、その製造コストや設置スペースなど、種々の問題が生ずることとなっていた。
【００１１】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、焼却炉を大型化することなく、その安定的な操業を保証することができる循環流動層焼却炉のＬバルブ型ループシールを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる循環流動層焼却炉のＬバルブ型ループシールは、ダウンカマー底部の中空な立ち上げ部からこれに接続された水平管にわたってＬ字状に形成され、サイクロンから該ダウンカマー内を下降する流動媒体を一時的に貯留してライザー内の流動層と該サイクロンとの間をシールする循環流動層焼却炉のＬバルブ型ループシールにおいて、上記水平管の鉛直方向内径寸法を拡縮自在に変更する管径調整手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
管径調整手段によって水平管の鉛直方向内径寸法を変更するようにしていて、内径寸法の縮小化により、見掛け上水平管の水平方向長さ寸法を延長することができ、すなわち例えば水平方向長さ寸法が内径の２倍であるときに、この内径を縮小することで水平方向長さ寸法を内径の２倍以上にすることが可能で、これにより流動媒体を適切に水平管内に滞留させて、Ｌバルブ型ループシールに一定の高さで流動媒体を貯留しておくことが可能となる。
【００１４】
特に、重力方向に崩落する作用を伴って戻り管に移動しようとする流動媒体に対して、鉛直方向内径寸法を変更することは、水平方向内径寸法を変更する場合に比べて、流動媒体の流出を効果的に抑制することが可能であって、水平管の内径を狭めることによる効果を一段と高く確保し得、流動媒体を水平管内に適切に滞留させ得る。これにより、水平管の長さを延長することなく、したがって循環流動層焼却炉を大型化することなく、Ｌバルブ型ループシールによるシール機能を的確に確保し得、焼却炉の安定的な操業を保証することが可能となる。
【００１５】
また、前記管径調整手段は少なくとも、鉛直方向内径寸法を鉛直方向下方から上方へ向かって小さくすることを特徴とする。このようにすると、管径調整手段で水平管の鉛直方向内径寸法を縮小する際、水平管の内底面の上昇を伴って内径寸法が縮小されることとなり、水平管内への流動媒体の流れ込みをさらに抑制することが可能で、より確実にＬバルブ型ループシールに流動媒体を保持させることが可能になる。
【００１６】
また、前記管径調整手段は、鉛直方向内径寸法比を１〜１／２の間で変更することを特徴とする。鉛直方向の内径寸法変化の比率を１／２程度までとすることにより、流動媒体による水平管の閉塞を防止し得る。
【００１７】
さらに、前記管径調整手段は、内部に楕円形状の管路が形成され、前記水平管の水平軸芯周りに回転自在な配管部材であることを特徴とする。これにより、配管部材を回転させて内部の楕円形状の管路の向きを変更するだけで、水平管の鉛直方向内径寸法を拡縮自在に変更することが可能であって、構造が簡単であるとともに良好な調整操作性を確保し得る。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる循環流動層焼却炉のＬバルブ型ループシールの好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態にかかるＬバルブ型ループシール９は図５および図６に示した焼却炉１を前提として、図１および図２に示した水平管１１の鉛直方向内径寸法を拡縮自在に変更する管径調整手段としての配管部材１３を設けて構成される。水平管１１は、ダウンカマー８底部の立ち上げ部８ａと連通されるダウンカマー側管端部１１ａと、戻し管１０と連通される戻し管側管端部１１ｂとの間に、これらに着脱自在に配管部材１３を設けることで構成される。
【００１９】
各管端部１１ａ，１１ｂは従来の水平管１１と同様に、内径寸法（従来と同様に、Ｄとする）および外径寸法が一定の円筒状に形成され、内部に円形状の管路１４が形成される。他方、配管部材１３にはその内部に楕円形状の管路１５が形成される。配管部材１３は、その外径寸法が各管端部１１ａ，１１ｂの外径寸法と一致する円筒状の外周面を有する一方で、内周面は、長径の寸法Ｘが各管端部１１ａ，１１ｂの内径寸法Ｄと同一で、短径の寸法Ｙがその半分のＤ／２の断面楕円形の筒体面で形成され、この筒体面によって楕円形状の管路１５が区画形成される。従って、配管部材１３の楕円形状管路１５は、管端部１１ａ，１１ｂの円形状管路１４に内接する関係で連通される。そして、管端部１１ａ，１１ｂと配管部材１３とからなる水平管１１の水平軸芯周りに配管部材１３を回転させると、楕円形状管路１５は円形状管路１４の口径Ｄ内で周回するようになっている。
【００２０】
配管部材１３の両端部には、環状の配管側フランジ１６が形成されるとともに、各管端部１１ａ，１１ｂの端部には配管側フランジ１６と接合される環状の管端側フランジ１７が形成される。これらフランジ１６，１７には同一ピッチでボルト孔１８が形成され、このボルト孔１８を介してボルト・ナット等の締結手段１９で締結することで、配管部材１３が各管端部１１ａ，１１ｂに取り外し可能に連結される。そして管端側フランジ１７に対して配管側フランジ１６をその周方向にずらすことにより、配管部材１３が水平管１１の水平軸芯周りに回転自在に回転され、これによって円形状管路１４に対する楕円形状管路１５の位置が変更される。
【００２１】
図２に示した長径Ｘが水平状態にあるときを０°として、短径Ｙが水平状態となる９０°まで配管部材１３が回転する間に、楕円形状管路１５によって水平管１１の鉛直方向内径寸法が拡縮自在に変更される。そして特に楕円形状管路１５は、円形状管路１４に対し０°〜９０°の範囲で周回される間に、水平管１１の鉛直方向内径寸法を少なくとも、鉛直下方から上方へ向かって、すなわち管端部１１ａ，１１ｂの管路１４の内底面に対し、配管部材１３の管路１５の内底面を上昇させて、これにより鉛直方向内径寸法が小さくされる。
【００２２】
本実施形態にあっては、配管部材１３の管路１５が楕円形状であることから、鉛直方向内径寸法は鉛直方向上方からも小さくされる。また、楕円形状管路１５は長径Ｘと短径Ｙの比が１／２であることから、鉛直方向内径寸法が１〜１／２の比率で変更される。
【００２３】
次に、本実施形態のＬバルブ型ループシール９の作用について説明すると、水平管１１の内径寸法を調整する際には、締結手段１９を外して管端側フランジ１７に対し配管側フランジ１６をその周方向にずらして、配管部材１３を水平管１１の水平軸芯周りに０°〜９０°の範囲で回転させ、円形状管路１４に対する楕円形状管路１５の位置を変更する。このようにすれば、水平管１１の鉛直方向内径寸法を拡大したり、縮小したりすることができる。
【００２４】
このように配管部材１３によって水平管１１の鉛直方向内径寸法を変更すれば、内径寸法の縮小化により見掛け上水平管１１の水平方向長さ寸法を延長することができ、すなわち例えば水平方向長さ寸法が管端部１１ａ，１１ｂの内径Ｄの２倍であるときに、鉛直方向内径寸法を例えば楕円形状管路１５の短径（Ｙ＝Ｄ／２）に設定することで、水平方向長さ寸法を内径寸法の２倍以上にすることができ、これにより流動媒体を適切に水平管１１内に滞留させて、Ｌバルブ型ループシール９に一定の高さで流動媒体を貯留しておくことが可能になる。
【００２５】
特に、重力方向に崩落する作用を伴って戻り管１０に移動しようとする流動媒体に対して、鉛直方向内径寸法を変更することは、水平方向内径寸法を変更する場合に比べて、流動媒体の流出を効果的に抑制することが可能であって、水平管１１の内径を狭めることによる効果を一段と高く確保することができ、水平管１１内に流動媒体を適切に滞留させることができる。
【００２６】
これにより、水平管１１の長さを延長することなく、したがって循環流動層焼却炉１を大型化することなく、Ｌバルブ型ループシール９によるシール機能を的確に確保することができて、焼却炉１の安定的な操業を保証することができる。
【００２７】
また、楕円形状管路１５により、少なくとも鉛直方向内径寸法を鉛直方向下方から上方へ向かって小さくするようにしたので、水平管１１の鉛直方向内径寸法を縮小する際、ダウンカマー側管端部１１ａの円形状管路１４に対し配管部材１３の楕円形状管路１５の内底面が上昇して、ダウンカマー８底部側からの流動媒体が一部堰き止められることになり、これにより水平管１１内への流動媒体の流れ込みをさらに抑制することができて、より確実にＬバルブ型ループシール９に流動媒体を保持させることができる。
【００２８】
また、楕円形状管路１５の長径Ｘと短径Ｙの比を１／２として、配管部材１３を回転させることによる鉛直方向内径寸法の比率を１〜１／２の間で変更するようにしたので、最小寸法としても流動媒体による水平管１１の閉塞を防止し得る。本実施形態の両管端部１１ａ，１１ｂおよび配管部材１３からなる水平管１１の水平方向長さ寸法を、従来相当（Ｌ／Ｄ＝２）とした場合、短径Ｙが水平方向となるように楕円形状管路１５を回転させれば、水平管１１の水平方向長さ寸法Ｌを見掛け上、鉛直方向内径寸法の４倍（Ｌ／Ｙ＝４）とすることができ、これにより適切にＬバルブ型ループシール９に流動媒体を保持させることができる。
【００２９】
そして本実施形態にかかる配管部材１３を採用すれば、当該配管部材１３を回転させて内部の楕円形状管路１５の向きを変更するだけという、きわめて簡単な操作で水平管１１の鉛直方向内径寸法を拡縮自在に変更することができ、構造が簡単であるとともに調整操作性も良好である。上記実施形態にあっては、ボルト孔１８のピッチ毎に配管側フランジ１６をずらすようにしたが、ボルト孔１８を長孔で形成するなどして、連続的にずらすことができるように構成しても良いことはもちろんである。
【００３０】
図３および図４には、上記実施形態の管径調整手段の変形例が示されている。水平管１１の鉛直方向内径寸法を拡縮自在に変更したり、また少なくとも鉛直方向内径寸法を鉛直下方から上方へ向かって小さくすること、また鉛直方向内径寸法比を１〜１／２とするのであれば、回転自在な配管部材１３に代えて、上下スライド式の配管部材１３を採用することができる。
【００３１】
すなわち、配管部材１３の両端部にスライドプレート２０を設けるとともに、各管端部１１ａ，１１ｂの端部にスライドプレート２０の上下方向スライド移動を案内する案内プレート２１を設け、案内プレート２１に沿ってスライドプレート２０をスライドさせて適宜高さ位置で案内プレート２１に固定するようにする。図示例にあっては、円形状の管路２２を備えた配管部材１３を示したが、管路は楕円形状であってもよい。このような変形例にあっても、上記実施形態と同様な作用・効果を得ることができることはもちろんである。
【００３２】
【発明の効果】
以上要するに、本発明にかかる循環流動層焼却炉のＬバルブ型ループシールにあっては、焼却炉を大型化することなく、その安定的な操業を保証することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる循環流動層焼却炉のＬバルブ型ループシールの好適な一実施形態を示す水平管の側断面図である。
【図２】図１中、Ａ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】本発明にかかる循環流動層焼却炉のＬバルブ型ループシールの他の実施形態を示す水平管の側断面図である。
【図４】図３中、Ｂ−Ｂ線矢視断面図である。
【図５】一般的な循環流動層焼却炉を示す概略側断面図である。
【図６】従来のＬバルブ型ループシールを示す側断面図である。
【符号の説明】
１  循環流動層焼却炉
２  ライザ
５  流動層
７  サイクロン
８  ダウンカマー
８ａ  立ち上げ部
９  Ｌバルブ型ループシール
１１  水平管
１３  配管部材
１５  楕円形状管路
Ｆ  流動媒体
【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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【図６】
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