(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被燃焼物を流動媒体と混合しながら燃焼するライザと、前記ライザの燃焼排ガスからサイクロンにより分離捕集した流動媒体が導入されるシールポットと、該シールポットに溜まった流動媒体を前記ライザに返送する戻し管と、を備えた循環流動層炉において、
前記ライザに流動媒体を供給するライザ側供給手段と、前記シールポットに流動媒体を供給するシールポット側供給手段が設けられ、
前記循環流動層炉の起動時は、前記ライザ側供給手段の流動媒体供給量が前記シールポット側供給手段の流動媒体供給量より少なくとも大となるようにし、
通常運転時は、前記シールポット側供給手段の流動媒体供給量が前記ライザ側供給手段の流動媒体供給量より少なくとも大となるように切り替える切替手段を設けたことを特徴とする循環流動層炉。
【請求項２】
前記ライザの底部に設けられた一次空気導入手段と、前記シールポットの底部に設けられた流動化空気導入手段と、を備えた循環流動層炉であって、
ブロワにより空気を送給する主空気通路と、該主空気通路から分岐して前記一次空気導入手段に接続される一次空気通路と、前記流動化空気導入手段に接続される流動化空気通路と、を設けるとともに、
前記一次空気通路と前記流動化空気通路上の夫々に、空気流量を調整するダンパを設けたことを特徴とする請求項１記載の循環流動層炉。
【請求項３】
被燃焼物をライザで流動媒体と混合しながら燃焼させた後、前記ライザの燃焼排ガスからサイクロンにより分離捕集した流動媒体を、シールポットを経由して前記ライザに返送する循環流動層炉の運転方法において、
前記ライザに流動媒体を供給するライザ側供給手段と、前記シールポットに流動媒体を供給するシールポット側供給手段が設けられ、
前記循環流動層炉の起動時には、前記ライザ側供給手段の流動媒体供給量が前記シールポット側供給手段の流動媒体供給量より少なくとも大となるように流動媒体を供給し、
通常運転時は、前記シールポット側供給手段の流動媒体供給量が前記ライザ側供給手段の流動媒体供給量より少なくとも大となるように流動媒体を供給することを特徴とする循環流動層炉の運転方法。
【請求項４】
前記ライザの底部に設けられた一次空気導入手段により一次空気を導入し、前記シールポットの底部に設けられた流動化空気導入手段により流動化空気を導入する循環流動層炉であって、
ブロワにより送給される空気を分岐させ、該分岐させた一方を前記一次空気導入手段に送給し、他方を前記流動化空気導入手段に送給するとともに、
前記一次空気導入手段への空気流量を調整するライザ側ダンパと、前記流動化空気導入手段への空気流量を調整するシールポット側ダンパとにより夫々の空気流量を調整することを特徴とする請求項３記載の循環流動層炉の運転方法。
【請求項５】
前記循環流動層炉の起動時に、前記ライザ側ダンパと前記シールポット側ダンパを閉とした状態で前記ライザ側供給手段のみから流動媒体を供給した後、前記ライザ側ダンパを開として一次空気を導入し前記ライザ底部の流動媒体を流動化させ、
通常運転時には、前記シールポット側供給手段のみから適宜流動媒体を供給するとともに、前記シールポット側ダンパと前記ライザ側ダンパの両方を開とし、これらの開度を調整して夫々流量制御を行うことを特徴とする請求項４記載の循環流動層炉の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被燃焼物を流動媒体と混合しながら燃焼処理する循環流動層炉及びその運転方法に関し、特に、流動媒体を円滑に炉内に供給し、安定運転することを可能とした循環流動層炉及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水汚泥、都市ごみ、産業廃棄物、石炭等の被燃焼物の燃焼処理において、循環流動層炉が広く用いられている。図３に、一般的な循環流動層炉５１の構成を示す。ライザ５２の底部には、流動媒体供給口５８より供給された流動媒体が充填されており、一次空気導入口５６より一次空気を導入し、流動媒体を流動化させることにより流動層５２ａが形成される。被燃焼物を、流動層５２ａ内で流動媒体と混合しながら燃焼して飛散させ、該飛散した流動媒体を二次空気のフリーボード５２ｂへ同伴して排ガス中の未燃分を完全燃焼させ、燃焼排ガスからサイクロン５３により流動媒体を分離し、該流動媒体を、シールポット５４を経由して戻し管５５よりライザ５２に返送し、流動媒体を循環利用する。シールポット５４の底部には流動化空気導入口５７が設けられ、シールポット５４内の空気を流動化させている。
【０００３】
このような循環流動層炉は、被燃焼物を瞬時に乾燥、焼却できるものであり、これにより流動媒体を高温に維持して連続燃焼を可能としている。また、流動媒体が保有する熱容量が非常に大きいため、停止時の放熱が少なく間欠運転にも適しており、下水汚泥のような含水率の高い被燃焼物にも好適に用いられる。
【０００４】
一般に循環流動層炉では、特許文献１（特開２００３−２６２３０７号公報）等に記載されるように、炉内へ流動媒体を供給する際に、ライザに設けられた流動媒体供給口より流動媒体を供給していた。
循環流動層炉の運転は、起動時に、ライザの流動媒体供給口より流動媒体を供給し、ライザ内に所定の高さとなるように流動媒体を充填した後、一次空気を導入して流動媒体を流動化させるとともに助燃バーナにより昇温し、炉内が８００〜８５０℃程度の高温になると流動媒体が炉内を循環し、被燃焼物を投入して通常運転を行なうようになっている。通常運転時には、流動媒体が燃焼排ガスとともに排出されて減少することがあるため、適宜流動媒体を追加して補充するようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２６２３０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、流動媒体供給口をライザに設置すると、炉内の水蒸気分圧が高いため、流動媒体供給口のノズル近傍で結露し、ノズルが閉塞して使用できなくなることがあった。そこで、流動媒体供給口をシールポット側に設けることが考えられるが、炉の起動時等、炉内がまだ低温で流動媒体が循環していない時に流動媒体をシールポット側から投入すると、流動媒体がライザ側へ円滑に流入せず、詰まってしまう可能性がある。
【０００７】
また、従来は一次空気、二次空気、シールポットに空気を供給するため、夫々の空気通路にブロワを設置していたが、夫々にブロワを設置するとコストが増大するとともに、配管が複雑にな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、流動媒体を円滑に炉内に供給することが可能で、また炉内への空気供給機構を簡素化し、コスト低減を可能とした循環流動層炉及びその運転方法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、被燃焼物を流動媒体と混合しながら燃焼するライザと、前記ライザの燃焼排ガスからサイクロンにより分離捕集した流動媒体が導入されるシールポットと、該シールポットに溜まった流動媒体を前記ライザに返送する戻し管と、を備えた循環流動層炉において、
前記ライザに流動媒体を供給するライザ側供給手段と、前記シールポットに流動媒体を供給するシールポット側供給手段が設けられ、
前記循環流動層炉の起動時は、前記ライザ側供給手段の流動媒体供給量が前記シールポット側供給手段の流動媒体供給量より少なくとも大となるようにし、
通常運転時は、前記シールポット側供給手段の流動媒体供給量が前記ライザ側供給手段の流動媒体供給量より少なくとも大となるように切り替える切替手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、循環流動層炉の起動時で炉内が低温の状態においては、主としてライザ側に流動媒体を供給することで、確実に流動を開始することができるようになる。一方、通常運転中は、シールポット側に流動媒体を供給することで、ライザで発生する結露による閉塞を回避することができ、これにより循環流動層炉の安定運転が可能となる。
【００１０】
また、前記ライザの底部に設けられた一次空気導入手段と、前記シールポットの底部に設けられた流動化空気導入手段と、を備えた循環流動層炉であって、
ブロワにより空気を送給する主空気通路と、該主空気通路から分岐して前記一次空気導入手段に接続される一次空気通路と、前記流動化空気導入手段に接続される流動化空気通路と、を設けるとともに、
前記一次空気通路と前記流動化空気通路上の夫々に、空気流量を調整するダンパを設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、ライザに導入される一次空気とシールポットに導入される流動化空気のブロワを共有化することにより、コスト低減が図れるとともに、配管を簡素化することが可能となる。また、一次空気通路、流動化空気通路上に夫々ダンパを設けて、導入する空気の流量調整を行なっているため、適正量の空気をライザ及びシールポットに導入することができる。さらに、流動媒体の供給手段をライザ側とシールポット側に設置することにより、流動媒体の供給量によって空気導入手段の圧力損失が変動するが、これに連動させて各ダンパを調整することにより、圧力損失に関わらず適正量の空気を導入することができ、安定運転が可能となる。
【００１２】
また、被燃焼物をライザで流動媒体と混合しながら燃焼させた後、前記ライザの燃焼排ガスからサイクロンにより分離捕集した流動媒体を、シールポットを経由して前記ライザに返送する循環流動層炉の運転方法において、
前記ライザに流動媒体を供給するライザ側供給手段と、前記シールポットに流動媒体を供給するシールポット側供給手段が設けられ、
前記循環流動層炉の起動時には、前記ライザ側供給手段の流動媒体供給量が前記シールポット側供給手段の流動媒体供給量より少なくとも大となるように流動媒体を供給し、
通常運転時は、前記シールポット側供給手段の流動媒体供給量が前記ライザ側供給手段の流動媒体供給量より少なくとも大となるように流動媒体を供給することを特徴とする。
【００１３】
さらに、前記ライザの底部に設けられた一次空気導入手段により一次空気を導入し、前記シールポットの底部に設けられた流動化空気導入手段により流動化空気を導入する循環流動層炉であって、
ブロワにより送給される空気を分岐させ、該分岐させた一方を前記一次空気導入手段に送給し、他方を前記流動化空気導入手段に送給するとともに、
前記一次空気導入手段への空気流量を調整するライザ側ダンパと、前記流動化空気導入手段への空気流量を調整するシールポット側ダンパとにより夫々の空気流量を調整することを特徴とする。
【００１４】
さらにまた、前記循環流動層炉の起動時に、前記ライザ側ダンパと前記シールポット側ダンパを閉とした状態で前記ライザ側供給手段のみから流動媒体を供給した後、前記ライザ側ダンパを開として一次空気を導入し前記ライザ底部の流動媒体を流動化させ、
通常運転時には、前記シールポット側供給手段のみから適宜流動媒体を供給するとともに、前記シールポット側ダンパと前記ライザ側ダンパの両方を開とし、これらの開度を調整して夫々流量制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上記載のごとく本発明によれば、循環流動層炉の起動時で炉内が低温の状態においては、主としてライザ側に流動媒体を供給することで、確実に流動を開始することができるようになる。一方、通常運転中は、シールポット側に流動媒体を供給することで、ライザで発生する結露による閉塞を回避することができ、これにより循環流動層炉の安定運転が可能となる。
また、ライザに導入される一次空気とシールポットに導入される流動化空気のブロワを共有化することにより、コスト低減が図れるとともに、配管を簡素化することが可能となる。また、一次空気通路、流動化空気通路上に夫々ダンパを設けて、導入する空気の流量調整を行なっているため、適正量の空気をライザ及びシールポットに導入することができる。
さらに、流動媒体の供給手段をライザ側とシールポット側に設置することにより、流動媒体の供給量によって空気導入手段の圧力損失が変動するが、これに連動させて各ダンパを調整することにより、圧力損失に関わらず適正量の空気を導入することができ、安定運転が可能となる。例えば、流動媒体の供給手段がライザ側かシールポット側のどちらか一方の場合、流動媒体を供給した側の空気導入手段の圧力損失のみが増加するため、空気はもう一方の空気導入手段に流れようとする。通常のダンパは一部の空気がリークするため、ダンパを閉にしていても空気が流れる。その結果、流動媒体を供給した側の流動媒体を流動させるために十分な空気を供給できない可能性があった。流動媒体の供給手段をライザ側とシールポット側に設置することにより、両側の圧力損失のバランスを保つことができるため、この問題点は解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
本実施形態の循環流動層炉は、下水汚泥、都市ごみ、産業廃棄物、石炭等の被燃焼物を流動媒体と混合しながら燃焼処理する炉であり、特に本実施形態の循環流動層炉は下水汚泥の処理に好適に用いられる。
【実施例１】
【００１７】
図１を参照して、本実施形態の循環流動層炉につき説明する。同図において、循環流動層炉１は、炉底に充填されたけい砂等の流動媒体が流動化して形成される流動層２ａとその上方に位置するフリーボード２ｂを有するライザ２と、該ライザ２の上部に接続され、フリーボード２ｂから吹き上げられた流動媒体を捕集するとともに、流動媒体を分離した排ガスを煙道へ排出するサイクロン３と、ダウンカマー４を介してサイクロン３に接続され、炉内未燃ガスのサイクロン３への吹き抜けを防止するシールポット５と、シールポット５に貯留された流動媒体をライザ２に返送する流動媒体戻し管６と、を備える。
【００１８】
ライザ２の炉壁には被燃焼物投入手段７が設けられている。該被燃焼物投入手段７は、投入ホッパより受け入れた被燃焼物を、供給フィーダにより適宜量ずつ炉内に投入する構成を備える。
ライザ２の底部には一次空気導入口８が設けられ、該一次空気導入口８から導入される一次空気により流動媒体を流動化し、流動層２ａを形成している。該流動層２ａ上方のライザ炉壁には、二次空気導入口（図示略）が設けられ、ここから導入される二次空気によりフリーボード２ｂの空塔速度が維持されるとともに、燃焼排ガス中の未燃分が燃焼される。
【００１９】
シールポット５の底部には流動化空気導入口９が設けられ、該流動化空気導入口９から導入される流動化空気により、シールポット５内に溜まった流動媒体が流動化するようになっている。
また本実施例１では、流動媒体を貯留した流動媒体貯留ホッパ１０からライザ２内に流動媒体を供給するライザ側供給部１１と、シールポット５内に流動媒体を供給するシールポット側供給部１２が設けられている。前記ライザ側供給部１１は、ライザ２底部に形成される流動層２ａより上方の側壁に設けられる。前記シールポット側供給部１２は、シールポット５に溜まった流動媒体の層よりも上方に設けられる。該シールポット側供給部１２は、ダウンカマー４に設けるようにしてもよい。
【００２０】
さらに、流動媒体貯留ホッパ１０から夫々の供給部１１、１２へ送られる流動媒体の量を切り替える切替手段１３を備える。該切替手段１３により、夫々の供給部１１、１２から炉内に供給される流動媒体の供給量が調整される。
この切替手段１３により、循環流動層炉１の起動時は、ライザ側供給部１１の流動媒体供給量がシールポット側供給部１２の流動媒体供給量より少なくとも大となるように、流動媒体が炉内に供給される。これにより、流動媒体はライザ２内により多く供給されることとなる。このとき、ライザ側供給部１１からのみ流動媒体を供給するようにし、シールポット５には流動媒体を供給しないようにしてもよい。
【００２１】
一方、通常運転時は、シールポット側供給部１２の流動媒体供給量がライザ側供給部１１の流動媒体供給量より少なくとも大となるように、流動媒体が炉内に供給される。このとき、シールポット側供給部１２からのみ流動媒体を供給するようにし、ライザ１１には流動媒体を供給しないようにしてもよい。
さらに、制御装置２０を備え、循環流動層炉１の運転状況に基づいて切替手段１３を切り替えることが好ましい。例えば、流動層２ａの温度を検知する温度計２１により炉内温度を監視し、該炉内温度に基づいて運転状況を判断する。具体的には、炉内温度が８００℃以下のときはライザ側供給部１１より流動媒体を供給し、炉内温度が８００℃以上のときはシールポット側供給部１２より流動媒体を供給する。
【００２２】
上記した構成を備えた循環流動層炉１の運転方法の一例を以下に示す。
循環流動層炉１の起動時に、流動媒体貯留ホッパ１０から送給される流動媒体をライザ側供給部１１からライザ２内に供給する。シールポット側供給部１２は、ライザ側供給部１１から供給する供給量より少ない量の流動媒体を供給するか、若しくは流動媒体の供給を行なわない。
ライザ２内に所定高さの流動媒体が溜まったら、一次空気導入口８より一次空気を導入して流動媒体を流動化させるとともに、助燃バーナ（図示略）により炉内を昇温する。
炉内が８００〜８５０℃程度まで昇温し、流動媒体が炉内を循環するようになったら、被燃焼物投入手段７より被燃焼物を投入し、通常運転を行なう。
通常運転時には、炉内差圧の測定等により流動媒体の循環量を監視し、流動媒体が適正な循環量より減少したら流動媒体を補充する。このとき、主としてシールポット側供給部１２から流動媒体を供給する。
【００２３】
本実施例１によれば、循環流動層炉１の起動時で炉内が低温の状態においては、主としてライザ２側に流動媒体を供給することで、確実に流動を開始することができるようになる。一方、通常運転中は、シールポット５側に流動媒体を供給することで、ライザ２で発生する結露による閉塞を回避することができ、これにより循環流動層炉１の安定運転が可能となる。
【実施例２】
【００２４】
図２を参照して、本実施例２の循環流動層炉につき説明する。尚、本実施例２において、上記した実施例１と同様の構成についてはその詳細な説明を省略する。
図２において、本実施例２の循環流動層炉１は、ライザ２内に流動媒体を供給するライザ側供給部１１と、シールポット５内に流動媒体を供給するシールポット側供給部１２とを備えるとともに、不図示の空気予熱器により所定温度まで昇温された空気を送給するブロワ１４が設置され、該ブロワ１４により炉内へ空気を送給する主空気通路１５が設けられる。該主空気通路１５は、ブロワ１４の後方で一次空気通路１６と流動化空気通路１８に分岐され、一次空気通路１６はライザ２底部の一次空気導入口８に接続され、流動化空気通路１８はシールポット５底部の流動化空気導入口９に接続される。
【００２５】
一次空気通路１６上には、一次空気導入口８からライザ２内に供給される一次空気流量を調整するライザ側ダンパ１７が設けられ、流動化空気通路１８上には、流動化空気導入口９からシールポット５内に供給される流動化空気流量を調整するシールポット側ダンパ１９が設けられる。
また、制御装置２０を備え、循環流動層炉１の運転状況に基づいて流動媒体の切替手段１３を切り替えるとともに、各ダンパ１７、１９の開度制御を行うことが好ましい。例えば、流動層２ａの温度を検知する温度計２１により炉内温度を監視し、該炉内温度に基づいて運転状況を判断する。具体的には、炉内温度が８００℃以下のときはライザ側供給部１１より流動媒体を供給するとともに、ライザ側ダンパ１７を開とし、シールポット側ダンパ１９を閉とする。炉内温度が８００℃以上のときはシールポット側供給部１２より適宜流動媒体を供給し、ライザ側ダンパ１７とシールポット側ダンパ１９を両方開とする。
【００２６】
上記した構成を備えた循環流動層炉１の運転方法の一例を以下に示す。
循環流動層炉１の起動時に、ライザ側ダンパ１７とシールポット側ダンパ１９を閉にした状態で、流動媒体貯留ホッパ１０から送給される流動媒体をライザ側供給部１１からライザ２内に供給する。シールポット側供給部１２は、ライザ側供給部１１から供給する供給量より少ない量の流動媒体を供給するか、若しくは流動媒体の供給を行なわない。
ライザ２内に所定高さの流動媒体が溜まったら、ブロワ１４を起動するとともに、ライザ側ダンパ１７を開とし、一次空気導入口８より一次空気を導入してライザ底部の流動媒体を流動化させ、助燃バーナ（図示略）により炉内を昇温する。
【００２７】
炉内が８００〜８５０℃程度まで昇温し、流動媒体が炉内を循環するようになったら、被燃焼物投入手段７より被燃焼物を投入し、通常運転を行なう。
通常運転時には、ライザ側ダンパ１７及びシールポット側ダンパ１９の両方を開とし、開度制御により夫々の空気流量を調整する。また炉内差圧の測定等により流動媒体循環量を監視し、流動媒体が適正な循環量より減少したら、主としてシールポット側供給部１２より流動媒体を補充する。
【００２８】
本実施例２によれば、ライザ２に導入される一次空気とシールポット５に導入される流動化空気のブロワ１４を共有化することにより、コスト低減が図れるとともに、配管を簡素化することが可能となる。また、一次空気通路１６、流動化空気通路１８上に夫々ライザ側ダンパ１７、シールポット側ダンパ１９を設けて、導入する空気の流量調整を行なっているため、適正量の空気をライザ２、シールポット５に導入することができる。
流動媒体の供給部がライザ側とシールポット側に設けられることにより、流動媒体の供給量によって空気導入口の圧力損失が変動するが、これに連動させて各ダンパ１７、１９を調整することにより、圧力損失に関わらず適正量の空気を導入することができ、安定運転が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、流動媒体を円滑に炉内に供給でき安定運転が可能で、また炉内への空気供給機構を簡素化し、コスト低減を可能としたため、下水汚泥、都市ごみ、産業廃棄物、石炭等の被燃焼物を焼却処理する循環流動層炉全般に好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例１に係る循環流動層炉を示す構成図である。
【図２】本発明の実施例２に係る循環流動層炉を示す構成図である。
【図３】従来の循環流動層炉を示す構成図である。
【００３１】
１    循環流動層炉
２    ライザ
３    サイクロン
５    シールポット
８    一次空気導入口
９    流動化空気導入口
１０  流動媒体貯留ホッパ
１１  ライザ側供給部
１２  シールポット側供給部
１３  切替手段
１５  主空気通路
１６  一次空気通路
１７  ライザ側ダンパ
１８  流動化空気通路
１９  シールポット側ダンパ
２０  制御装置
【図１】
0005139123.tif 000002
【図２】
0005139123.tif 000003
【図３】
0005139123.tif 000004