(57)【要約】【課題】排ガス流路５の局所的な磨耗を防止し、排ガス流路５の劣化を抑止する。【解決手段】自らの内部において燃焼処理を行うことによって処理対象物を焼却する火炉１と、上記燃焼処理において発生した排ガスＹ１中の灰化物を捕集する複数のサイクロン２１，２２と、上記排ガスＹ１を外部に排気するための排ガス流路５とを備える焼却装置であって、上記複数のサイクロン２１，２２の各々及び上記排ガス流路５と接続される中空状の排ガス合流部３を備える。【選択図】            図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自らの内部において燃焼処理を行うことによって処理対象物を焼却する火炉と、前記燃焼処理において発生した排ガス中の灰化物を捕集する複数のサイクロンと、前記排ガスを外部に排気するための排ガス流路とを備える焼却装置であって、
前記複数のサイクロンの各々及び前記排ガス流路と接続される中空状の排ガス合流部を備えることを特徴とする焼却装置。
【請求項２】
前記排ガス合流部は、整流板を備えることを特徴とする請求項１記載の焼却装置。
【請求項３】
前記整流板は、金属板に複数の穴が形成されたパンチングメタルからなることを特徴とする請求項２記載の焼却装置。
【請求項４】
前記排ガス合流部の一端部と前記排ガス流路の一端部とは同一形状の開口を形成された上で接続されていることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の焼却装置。
【請求項５】
前記排ガス合流部は、前記サイクロンから排出された排ガスの流れ方向を緩やかに変動させて前記排ガスを前記排ガス流路に導くガス流方向変更部を備えることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の焼却装置。
【請求項６】
前記サイクロンが２つ備えられている場合に、各前記サイクロンにおける前記排ガスの旋回方向が逆向きであることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の焼却装置。
【請求項７】
処理対象物を燃焼処理し、該燃焼処理において発生した排ガス中の灰化物を複数のサイクロンによって捕集してから排ガス流路を介して外部に排出する焼却方法であって、
前記複数のサイクロンから排出された各前記排ガスを合流させてから前記排ガス流路に導くことを特徴とする焼却方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のサイクロンを備える焼却装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
処理対象物を燃焼処理によって焼却する焼却装置の中に、火炉内部に形成された流動層に燃料として処理対象物を供給して燃焼処理する、いわゆる流動層ボイラと称するものがある。この流動層ボイラは、一般的に、火炉の内部に川砂等の不活性無機物からなるベッド材を充填し、このベッド材に燃焼ガスを供給することによって流動層を形成する循環型と、石灰等からなるベッド材に燃焼ガスを供給することによって気泡を発生させ、これによって流動層を形成するバブリング型の２種類が用いられている。この内、循環型の流動層ボイラには、排ガス中に含有される比較的大きな灰化物及びベッド材を捕集して再び火炉に戻すためのサイクロンが設けられおり、このサイクロンによって比較的大きな灰化物及びベッド材が除去された排ガスは、サイクロンに接続された排ガス流路を介して外部に排気される。このような循環型の流動層ボイラにおいて、単一のサイクロンで捕集できる灰化物及びベッド材の量には限界があるために、火炉のサイズによっては、例えば２つのサイクロンを設置する場合がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２６６３１２号公報
【特許文献２】
特開平７−２６８３４１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように２つのサイクロンを設置する場合には、現状において、各々のサイクロンから排出された排ガスを各々別のダクトを介して排ガス流路に導いており、これによって、排ガス流路入口近傍において合流した排ガスの流れが不均一となり偏流が生じる。サイクロンから排出された排ガス中には、サイクロンにおいて捕集できなかった比較的小さな灰化物が含まれており、この比較的小さな灰化物が排ガスの流れが早い部分に密集し灰化物の濃度分布が不均一となる。このように、排ガスの流れが速い部分に灰化物が密集すると、その部分における排ガス流路の磨耗が他の部分と比較して多くなるために、排ガス流路の劣化が早まるという問題が生じる。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、排ガス流路の局所的な磨耗を防止し、排ガス流路の劣化を抑止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、焼却装置に係る第１の手段として、自らの内部において燃焼処理を行うことによって処理対象物を焼却する火炉と、上記燃焼処理において発生した排ガス中の灰化物を捕集する複数のサイクロンと、上記排ガスを外部に排気するための排ガス流路とを備える焼却装置であって、上記複数のサイクロンの各々及び上記排ガス流路と接続される中空状の排ガス合流部を備えるという構成を採用する。
【０００７】
焼却装置に係る第２の手段として、上記第１の手段において、整流板を備えるという構成を採用する。
【０００８】
焼却装置に係る第３の手段として、上記第２の手段において、上記整流板は、金属板に複数の穴が形成されたパンチングメタルからなるという構成を採用する。
【０００９】
焼却装置に係る第４の手段として、上記第１〜第３いずれかの手段において、上記排ガス合流部の一端部と上記排ガス流路の一端部とは同一形状の開口を形成された上で接続されているという構成を採用する。
【００１０】
焼却装置に係る第５の手段として、上記第１〜第４いずれかの手段において、上記排ガス合流部は、上記サイクロンから排出された排ガスの流れ方向を緩やかに変動させて上記排ガスを上記排ガス流路に導くガス流方向変更部を備えるという構成を採用する。
【００１１】
焼却装置に係る第６の手段として、上記第１〜第５いずれかの手段において、上記サイクロンが２つ備えられている場合に、各上記サイクロンにおける上記排ガスの旋回方向が逆向きであるという構成を採用する。
【００１２】
焼却方法に係る手段として、処理対象物を燃焼処理し、この燃焼処理において発生した排ガス中の灰化物を複数のサイクロンによって捕集してから排ガス流路を介して外部に排出する焼却方法であって、上記複数のサイクロンから排出された各上記排ガスを合流させてから上記排ガス流路に導くという構成を採用する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る焼却装置の一実施形態について説明する。なお、本実施形態では、本発明に係る焼却装置を循環型の流動層ボイラに適用した形態について説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る焼却装置である循環型の流動層ボイラの全体構成を示した概略図であり、図２は、本実施形態に係る焼却装置である循環型の流動層ボイラを上方から見た図である。これらの図において、符号１は火炉、２１は第１サイクロン、２２は第２サイクロン、３は排ガス合流部、４は熱交換器、５は排ガス流路、またＸはベッド材である。
【００１５】
火炉１は、自らの内部において、燃料として供給される処理対象物Ｙを燃焼処理することによってガス化及び灰化（焼却）するものであり、高さ方向に長い方形に形状設定されている。この火炉１の内部には、川砂等の不活性無機物からなるベッド材Ｘが充填されている。そして、火炉１の床面は、第１空気分散管１１として形成されており、第１ガス供給装置６から供給される燃焼ガスが第１空気分散管１１を介して火炉１内部に均一に供給される構成となっている。
【００１６】
第１サイクロン２１及び第２サイクロン２２は、火炉１内部における燃焼処理の結果生成された排ガスＹ１中に含まれる、比較的大きな灰化物及びベッド材Ｘを捕集するためのものであり、火炉１の上部に各々別のダクトを介して接続されている。なお、図２に示すように、第１サイクロン２１と第２サイクロン２２とは、各々の内部における排ガスＹ１の旋回方向が逆となるように火炉１に接続されている。
【００１７】
排ガス合流部３は、自らの内部において、第１サイクロン２１から排出された排ガスＹ１と第２サイクロン２２から排出された排ガスＹ１とを合流させるダクトであり、図２に示すように、第１サイクロン２１の上部２１ａ及び第２サイクロン２２の上部２１ｂと接続されている。
【００１８】
この排ガス合流部３の内部には、排ガス合流部３付近の拡大断面図である図３に示すように、排ガスＹ１中に残存する比較的小さな灰化物の濃度分布及び排ガスの流速を均一化させるための整流板３１が排ガスＹ１の流れ方向に離間して２つ配置されている。また、各々の整流板３１は、図２に示すように、排ガス合流部３の側壁部３４に対して所定間隔が形成されるような長さに形成されており、排ガス合流部３の横幅方向（図１における紙面垂直方向）に対して中央に配置されている。
【００１９】
この整流板３１は、当該整流板３１を正面から見た状態を示した図４に示すように、金属板に複数の穴が形成されたパンチングメタル３１ａと、このパンチングメタル３１ａを排ガス合流部３の上壁部３３に対して固定支持する支持部３１ｂとから構成されている。また、整流板３１（パンチングメタル３１ａ）は、排ガス合流部３の高さに対して約２０分の１程度の高さを有している。
【００２０】
また、整流板３１の後段には、水平方向から流入する排ガスＹ１の流れを緩やかに下方に向けるように傾斜したガス流方向変更部３２が、排ガス合流部３を構成する一壁部として配されている。
【００２１】
そして、排ガス合流部３の後段には、排ガスＹ１を外部に排気するための排ガス流路が配置されている。この排ガス流路５は、不図示の蒸気タービン等に利用される蒸気を生成するために排ガスＹ１が有する熱量を取り出す伝熱部５１と、排ガスＹ１を外部に排気するための後処理を行う排ガスライン５２とから構成されている。
【００２２】
伝熱部５１は、火炉１の高さ方向に延在するダクトであり、その一端部が上記排ガス合流部３に接続されている。また、伝熱部５１は、その内部に、例えば、排ガスが有する熱量を取り出して蒸気等を生成する過熱器及び節炭器等が配置されている。
また、排ガス合流部３の一端部と伝熱部５１（排ガス流路５）の一端部とは同一形状の開口を形成された上で接続されている。したがって、伝熱部５１及び排ガス合流部３は、同一幅の流路を有するダクトとして形成されている。このように、排ガス合流部３と伝熱部５１とを接続することによって、排ガス合流部３と伝熱部５１の接続部位において排ガスＹ１の流れが乱れることを防止することができる。
排ガスライン５２は、その一端部が伝熱部５１の他端部と接続されているダクトであり、その途中部位には、不図示の空気予熱器や集塵機等が配置されている。
【００２３】
熱交換器４は、第１サイクロン２１の下部と第２サイクロン２２の下部とに接続されており、第１及び第２サイクロン２１，２２によって捕集された灰化物及びベッド材Ｘを冷却するものである。そして、この熱交換器４は、灰戻し管７によって火炉１の下部と接続されている。また、この熱交換器４の下部には第２空気分散管４１が配置されており、この第２空気分散管４１を介して燃焼ガスが上記燃焼ガス供給装置６から熱交換器４の内部に供給されるように構成されている。
【００２４】
また、上記火炉１の途中部位には、火炉１内部における燃焼処理において発生する未燃分の燃料の燃焼を助勢する２次燃焼ガスを火炉１内部に供給するための第２燃焼ガス供給装置８が接続されている。
また、上記火炉１の途中部位には、燃料を火炉１に供給するための不図示の燃料投入口が形成され、さらに火炉１の内部には、本流動層ボイラの起動時に火炉１内部において着火を行う不図示のガスバーナが配置されている。
【００２５】
次に、このように構成された本発明に係る焼却装置の動作について説明する。
【００２６】
まず、燃焼ガス供給装置６が駆動することによって、第１空気分散管１１を介して燃焼ガスが火炉１に均一に供給される。また、これと同時に第２空気分散管４１を介して熱交換器４の内部にも燃焼ガスが供給される。火炉１に供給された燃焼ガスによって、火炉１に充填されたベッド材Ｘの一部が流動状態となり、流動層が形成される。また火炉１には、第２燃焼ガス供給装置８から補助用の第２燃焼ガスが供給される。
【００２７】
そして、この流動層、すなわち火炉１内部に、燃料投入口を介して処理対象物Ｙが燃料として供給される。
なお、上記燃焼ガス、第２燃焼ガス及び処理対象物Ｙは、本流動層ボイラの稼動時において常に連続して火炉１に供給される。
【００２８】
処理対象物Ｙが火炉１内部に供給されると、初期起動時においてガスバーナによって着火が行われ、火炉１内部において処理対象物Ｙが燃焼処理される。
【００２９】
そして、火炉１内部の燃焼処理によって生成されたガス化及び灰化された処理対象物Ｙは、灰化物及びベッド材Ｘを含有する排ガスＹ１として、火炉１の上部から第１及び第２サイクロン２１，２２に流入する。
【００３０】
第１及び第２サイクロン２１，２２に供給された排ガスＹ１は、第１サイクロン及び第２サイクロン２１，２２において、比較的大きな灰化物及びベッド材Ｘを分離除去された後、各サイクロンの上部２１ａ，２２ａから排ガス合流部３に流入する。
【００３１】
各サイクロン２１，２２の上部から排出された排ガスＹ１は、第１サイクロン２１における旋回方向と第２サイクロン２２における旋回方向が逆向きのため、図２に示すように、排ガス合流部３において互いが均等にぶつかり合うようにして合流する。このため、排ガスＹ１全体としての流速が遅くなり、排ガス合流部３全体に排ガスが行きわたる。その後、排ガス合流部３の全体に行きわたった排ガスＹが後から各サイクロン２１，２２の上部２１ａ，２２ａから連続的に供給される排ガスＹ１に後押しされることによって、排ガス流路５方向に導かれる。
このように、各サイクロン２１，２２から排出された直後の排ガスＹ１同士を合流させることによって、以後の排ガスＹ１の流速の均一化を図り、さらには排ガスＹ１に含まれる比較的小さな灰化物の濃度分布の均一化を図ることが可能となる。
【００３２】
ところが、第１サイクロン２１から排出される排ガスＹ１と第２サイクロン２２から排出される排ガスＹ１とが合流する部位、すなわち、排ガス合流部３の幅方向の中央部における排ガスＹ１の流速が若干早くなる。そこで、排ガス合流部３の側壁部３４に対して所定間隔が形成されるような長さに形成され排ガス合流部３の幅方向に対して中央に配置されている整流板３１によって、第１サイクロン２１から排出される排ガスＹ１と第２サイクロン２２から排出される排ガスＹ１とが合流する部位の流速をさらに遅くする。これによって、排ガス流路５方向に導かれる排ガスＹ１の流速をさらに均一化し、さらには排ガスＹ１に含まれる比較的小さな灰化物の濃度をさらに均一化することが可能となる。
【００３３】
排ガス合流部３の内部において流速が均一化された排ガスＹ１は、ガス流方向変更部３２によって、その流れ方向を水平方向から下方向に緩やかに変更されて排ガス流路５に導かれる。
このように、緩やかに排ガスＹ１の流れ方向を緩やかに変動させることによって、排ガス流路５を形成するダクトに対して排ガスＹ１が垂直方向からぶつかることがないので、排ガス流路５にかかる応力を削減することができる。
【００３４】
そして、排ガスＹ１は、伝熱部５１内に配置された過熱器及び節炭器等を介して排ガスライン５２に導かれた後、空気予熱器や集塵機等を介して外部に排気される。
【００３５】
また、第１及び第２サイクロン２１，２２によって捕集された灰化物及びベッド材Ｘは、熱交換器４において熱交換されることで冷却された後、灰戻し管７を介して再び火炉１内部に供給される。
【００３６】
このように、本実施形態に係る焼却装置によれば、各サイクロン２１，２２から排出された直後において、排ガスＹ１の流速及び排ガスＹ１中に含まれる灰化物の濃度分布が均一化されるので、排ガス流路５の局所的な磨耗を防止することができ、結果、排ガス流路５の劣化を抑止することが可能となる。
【００３７】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る焼却装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３８】
例えば、上記実施形態において、本発明に係る焼却装置を循環型の流動層ボイラに適用した形態について説明した。しかしながら、本発明に係る焼却装置は、これに限定されるものでなく、複数のサイクロンを備える焼却装置全般に適用することが可能である。
【００３９】
また、上記実施形態において、２つのサイクロン２１，２２が備えられた本発明に係る焼却装置について説明した。しかしながら、本発明に係る焼却装置は、これに限定されるものではなく、さらに複数のサイクロンを備えても良い。
【００４０】
また、上記実施形態において、各サイクロン２１，２２における排ガスＹ１の旋回方向を逆向きとした。しかしながら、必ずしも各サイクロン２１，２２における排ガスＹ１の旋回方向を逆向きとする必要はない。この場合であっても、各サイクロン２１，２２から排出された排ガスＹ１同士は、排ガス合流部３において合流するため、排ガスＹ１の流速及び排ガスＹ１中に含まれる灰化物の濃度分布が均一化される。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、自らの内部において燃焼処理を行うことによって処理対象物を焼却する火炉と、上記燃焼処理において発生した排ガス中の灰化物を捕集する複数のサイクロンと、上記排ガスを外部に排気するための排ガス流路とを備える焼却装置であって、上記複数のサイクロンの各々及び上記排ガス流路と接続される中空状の排ガス合流部を備えるので、排ガス流路の局所的な磨耗を防止し、排ガス流路の劣化を抑止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る焼却装置である循環型の流動層ボイラの全体構成を示した概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る焼却装置である循環型の流動層ボイラを上方から見た図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る排ガス合流部３付近の拡大断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る整流板３１を正面から見た状態を示した図である。
【符号の説明】
１……火炉
２１……第１サイクロン
２２……第２サイクロン
３……排ガス合流部
３１……整流板
３２……ガス流方向変更部
Ｘ……ベッド材
Ｙ……処理対象物
Ｙ１……排ガス
【図１】
2005036994.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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