(57)【要約】【課題】  木質燃料等のバイオマス、都市ごみ、産業廃棄物、汚泥（下水汚泥、産業廃棄物汚泥）、ＲＤＦ（廃棄物から得られた燃料）、ＲＰＦ（廃プラスチック類及び廃紙類の固形燃料）、石炭等の燃焼物を燃焼又は焼却する際に用いられる循環流動層ボイラに於て、費用の低減や工期の短縮を図る。【解決手段】  炉本体２、第一パス３、第二パス４、小型サイクロン５、ループシール６、熱交換器７とで構成し、とりわけ炉本体２からの燃焼ガスＣを導く第一パス３と第二パス４との間に複数の完成品の小型サイクロン５を設けたので、大型サイクロンを用いる場合に比べて、費用の低減や工期の短縮を図る事ができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼物と流動媒体とを流動化させて燃焼させる炉本体と、炉本体の上部からの燃焼ガスを下方へ導く第一パスと、第一バスからの燃焼ガスを上方へ導く第二パスと、第一パスと第二パスの間に設けられて燃焼ガス中から流動媒体を分離する複数の小型サイクロンと、第一パスの下部に設けられて小型サイクロンに依り分離された流動媒体を密封しながら炉本体の下部に戻すループシールと、第二パスに設けられて小型サイクロンに依り分離された燃焼ガスの熱回収を行う熱交換器と、から構成した事を特徴とする循環流動層ボイラ。
【請求項２】
小型サイクロンは、炉本体側から遠ざかるに連れて下方に位置すべく配置されている請求項１に記載の循環流動層ボイラ。
【請求項３】
小型サイクロンは、第一パス及び第二パスに対して着脱可能に設けられている請求項１又は２に記載の循環流動層ボイラ。
【請求項４】
第一パスと第二パスとの間には、炉本体側から遠ざかるに連れて下方に傾斜した傾斜壁が形成されていると共に、第二パスの下部には、灰を排出する為の灰排出口が設けられている請求項１〜３の何れかに記載の循環流動層ボイラ。
【請求項５】
小型サイクロンは、漏斗状の外筒と、外筒の上部に挿脱可能に取付けられるテーパ状の内筒とを備え、内筒が傾斜壁を貫通して固定されている請求項４に記載の循環流動層ボイラ。
【請求項６】
小型サイクロンは、接線流入式である請求項１〜５の何れかに記載の循環流動層ボイラ。
【請求項７】
小型サイクロンは、軸流反転式である請求項１〜５の何れかに記載の循環流動層ボイラ。
【請求項８】
小型サイクロンは、炉本体側から遠ざかる方向及び／又は中心から外側に離れる方向に連れて流入速度を減少させるように外筒流入口の断面積を調整して燃焼ガスを各小型サイクロンに均一に流れるようにしている請求項１に記載の循環流動層ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば木質燃料等のバイオマス、都市ごみ、産業廃棄物、汚泥（下水汚泥、産業廃棄物汚泥）、ＲＤＦ（廃棄物から得られた燃料）、ＲＰＦ（廃プラスチック類及び廃紙類の固形燃料）、石炭等の燃焼物を燃焼又は焼却する際に用いられる循環流動層ボイラの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の循環流動層ボイラとしては、例えば特許文献１〜８に記載されたものが知られている。
当該循環流動層ボイラは、基本的には、燃焼物（燃料）と流動媒体（流動砂）とを流動化させて燃焼させる炉本体（燃焼室）と、炉本体を経た燃焼ガス中から流動媒体を分離するサイクロンと、サイクロンからの流動媒体を密封しながら炉本体に戻すループシールと、サイクロンに依り分離された燃焼ガスから熱回収を行う熱交換器と、から構成されている。
【０００３】
而して、この様なものは、炉本体の下部に於て流動媒体が吹き上げられると共に、炉本体の中・上部に於て燃焼ガスの流速が３〜５ｍ／ｓとされ、流動媒体が任意の濃度に維持された状態で、炉本体に供給された燃焼物が燃焼される。
加熱された流動媒体は、燃焼ガスと一緒にサイクロンに流入されて遠心力に依り燃焼ガスから分離される。捕集された流動媒体は、ループシールに依り密封されながら炉本体に戻される。流動媒体が除去された燃焼ガスは、熱交換器に依り熱回収が行われる。
【０００４】
ところで、循環流動層ボイラに用いられるサイクロンとしては、メンブレン水管壁と耐火材内貼とで構成される水冷サイクロンと、ケーシングと耐火材とで構成されるホットサイクロンとが知られている。
【０００５】
然しながら、前者の水冷サイクロンは、次の様な難点がある。
（１）  メンブレン水管壁で構成されるので、複雑な加工が必要であり、多額の製作費用が必要である。
（２）  大型になると、公用道路の輸送制限に依り完成品で据付場所まで輸送する事ができず、据付場所にて多くの作業が必要となり、工期が長くなる。
（３）  水冷サイクロンの外筒内面は、耐火材による内貼りがあり、据付場所での施工が必要で、費用や工期がより多くかかる。
【０００６】
他方、後者のホットサイクロンは、次の様な難点がある。
（１）  ケーシングと耐火材で構成され、耐火材については据付場所での施工が必要となり、長い工期が必要である。
（２）  現地施工の耐火壁は、乾燥させるのに多くの時間が必要となる。
（３）  耐火材は、熱容量が大きく、所定の温度に昇温(立ち上げ時)、減温(立ち下げ時)するのに、多くの時間が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１３３３１６号公報
【特許文献２】特開２００１−２３５１０１号公報
【特許文献３】特開２００２−１６８４２３号公報
【特許文献４】特開２００２−１８１３１５号公報
【特許文献５】特開２００３−２６２３０７号公報
【特許文献６】特開２００４−３４７１４５号公報
【特許文献７】特開２００５−３０６２６号公報
【特許文献８】特開２００５−１４７５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
要するに、従来の循環流動層ボイラでは、水冷サイクロンやホットサイクロンが設置されるが、これらは何れもが大型のものであった。
つまり、この様な大型サイクロンにあっては、公用道路の輸送限界以上の大きさの為に、完成品で据付場所まで輸送ができず、製造コストが高くなり、長い製作期間や据付工事期間が必要となる。又、メンテナンスに就いても、作業足場の組立取付を始め、耐火材の補修等、多額の費用や工事期間が必要であった。
【０００９】
本発明は、叙上の問題点に鑑み、これを解消する為に創案されたもので、その課題とする処は、大型サイクロンを用いる場合に比べて、費用の低減や工期の短縮を図る事ができる循環流動層ボイラを提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の循環流動層ボイラは、基本的には、燃焼物と流動媒体とを流動化させて燃焼させる炉本体と、炉本体の上部からの燃焼ガスを下方へ導く第一パスと、第一パスからの燃焼ガスを上方へ導く第二パスと、第一パスと第二パスの間に設けられて燃焼ガス中から流動媒体を分離する複数の小型サイクロンと、第一パスの下部に設けられて小型サイクロンに依り分離された流動媒体を密封しながら炉本体の下部に戻すループシールと、第二パスに設けられて小型サイクロンに依り分離された燃焼ガスの熱回収を行う熱交換器と、から構成した事に特徴が存する。
【００１１】
燃焼物は、炉本体の下部に供給され、流動媒体と一緒に流動化されて燃焼される。燃焼後の燃焼ガスは、第一パスに依り炉本体の上部から下方へ導かれると共に、第二パスに依り上方へ導かれる。その途中で複数の小型サイクロンに依り燃焼ガス中の流動媒体が分離される。分離後の流動媒体は、第一パスの下部からループシールに送られてこれに依り密封されながら炉本体の下部に戻される。複数の小型サイクロンに依り分離された燃焼ガスは、熱交換器に依り熱回収が行われる。
【００１２】
炉本体からの燃焼ガスを導く第一パスと第二パスとを備えたガス通路の途中に、複数の予め工場で製作した完成品の小型サイクロンを設けたので、大型サイクロンを用いる場合に比べて、費用の低減や工期の短縮を図る事ができる。
【００１３】
小型サイクロンは、炉本体側から遠ざかるに連れて下方に位置すべく配置されているのが好ましい。この様にすれば、各小型サイクロンに対して燃焼ガスを効果的に供給する事ができ、各小型サイクロンに依る分離効果を向上させる事ができる。
小型サイクロンは、炉本体側から遠ざかる方向及び／又は中心から外側に離れる方向に連れて流入速度を減少させるように外筒流入口の断面積を調整して燃焼ガスを各小型サイクロンに均一に流れるようにする。
【００１４】
小型サイクロンは、第一パス及び第二パスに対して着脱可能に設けられているのが好ましい。この様にすれば、各小型サイクロンの修理や交換が個別に容易に行なえる。
【００１５】
第一パスと第二パスとの間には、炉本体側から遠ざかるに連れて下方に傾斜した傾斜壁が形成されていると共に、第二パスの下部には、灰を排出する為の灰排出口が設けられているのが好ましい。この様にすれば、第二パス側に達した灰が傾斜壁を滑落して灰排出口から排出する事ができる。
【００１６】
小型サイクロンは、漏斗状の外筒と、外筒の上部に挿脱可能に取付けられるテーパ状の内筒とを備え、内筒が傾斜壁を貫通して固定されているのが好ましい。この様にすれば、外筒に対して内筒を挿脱するだけで、両者の着脱とシールが容易に行なえる。
【００１７】
小型サイクロンは、接線流入式であるのが好ましい。この様にすれば、流入口から外筒接線方向に旋回流が形成されるので、燃焼ガス中から流動媒体を良好に分離する事ができる。
【００１８】
小型サイクロンは、軸流反転式であるのが好ましい。この様にすれば、流入口に設けられている案内羽根に依り旋回流が形成されるので、燃焼ガス中から流動媒体を良好に分離する事ができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に依れば、次の様な優れた効果を奏する事ができる。
（１）  炉本体、第一パス、第二パス、小型サイクロン、ループシール、熱交換器とで構成し、とりわけ炉本体からの燃焼ガスを導く第一パスと第二パスとの間に複数の小型サイクロンを設けたので、大型サイクロンを使用する必要がない。その結果、大型クレーンを使用しなくても良く、工事費用が安く、工期も短くなる。
（２）  複数の小型サイクロンを設けたので、個々の重量が大型サイクロンに比べて軽くなり、取扱いや交換が容易となる。
（３）  第一パスを備えているので、これに依り温度が低下し、小型サイクロンの耐熱条件が緩和される。
（４）  流動媒体を伴った燃焼ガスは、炉本体から第一パス、第一パスから第二パスの二回反転するので、小型サイクロンに於ける流動媒体の分離性能の条件が緩和される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第一例に係る循環流動層ボイラの概要構造を示す縦断側面図。
【図２】図１の小型サイクロンを拡大して示す要部拡大図。
【図３】循環流動層ボイラの具体的構造を示す縦断側面図。
【図４】図３の要部横断平面図。
【図５】図２の小型サイクロンの具体的構造を示す縦断側面図。
【図６】本発明の第二例に係る小型サイクロンの構造を示す要部拡大図。
【図７】図６の小型サイクロンの具体的構造を示す縦断側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
本発明の第一例を示す図１〜図５に於て、循環流動層ボイラ１は、炉本体２、第一パス３、第二パス４、小型サイクロン５、ループシール６、熱交換器７とからその主要部が構成されている。
【００２２】
炉本体２は、燃焼物Ａと流動媒体Ｂとを流動化させて燃焼させるもので、この例では、断面が円形や矩形等の縦長の筒状を呈し、図略しているが、下方側部には燃焼物Ａを供給する供給装置が設けられていると共に、底部には、風箱とノズルを備えた散気装置と、灰を排出する灰排出装置とが設けられている。散気装置には、燃焼空気を供給する押し込みブロアが接続されている。流動媒体Ｂは、硅砂等の砂が使用される。
【００２３】
第一パス３は、炉本体２の上部からの燃焼ガスＣを下方へ導くもので、この例では、炉本体２の下流側に隣接して一体的に設けられている。
【００２４】
第二パス４は、第一バス３からの燃焼ガスＣを上方へ導くもので、この例では、第一パス３の下流側に隣接して一体的に設けられている。
【００２５】
第一パス３と第二パス４との間には、炉本体２側から遠ざかるに連れて下方に傾斜した傾斜壁８が形成されていると共に、第二パス４の下部には、灰Ｄを排出する為の灰排出口９が設けられている。
【００２６】
小型サイクロン５は、第一パス３と第二パス４の間に設けられて燃焼ガスＣ中から流動媒体Ｂを分離する複数のもので、この例では、接線流入式にしてあり、左右方向に６台で前後方向（ガス流れ方向）に３台の合計１８台のものが整列して設けられている。
小型サイクロン５は、炉本体２側から遠ざかるに連れて下方に位置すべく配置されていると共に、第一パス３及び第二パス４に対して着脱可能に設けられている。
小型サイクロ５は、漏斗状の外筒１０と、外筒１０の上部に挿脱可能に取付けられるテーパ状の内筒１１とを備え、内筒１１が傾斜壁８を貫通して固定されている。
【００２７】
外筒１０は、下方に行くに従って小径となる漏斗状を呈し、上方側部には流動媒体Ｂを含んだ燃焼ガスＣの外筒流入口１２が、下方には流動媒体Ｂの排出口１３が、上部中央には受孔１４が夫々形成されている。
内筒１１は、下方に行くに従って小径となるテーパ状を呈し、下部には燃焼ガスＣの内筒流入口１５が、上部には燃焼ガスＣの流出口１６が夫々形成されて居り、外筒１０の受孔１４に上から挿脱可能に嵌合されて密封貫通状態に取付けられる。
而して、小型サイクロン５は、内筒１１が傾斜壁８を貫通して固定されて居り、この内筒１１に対して外筒１０が着脱可能になっている。
前後方向に位置する複数の小型サイクロン５は、各外筒流入口１２が同位置に重ならない様に、炉本体２側から遠ざかるに連れて下方に位置すべく、ずらして配置されている。
【００２８】
ループシール６は、第一パス３の下部に設けられて小型サイクロン５に依り分離された流動媒体Ｂを炉本体２の下部に戻すもので、この例では、第一パス３の下部と炉本体２の下方側部との間に設けられている。
【００２９】
熱交換器７は、第二パス４に設けられて小型サイクロン５に依り分離された燃焼ガスＣの熱回収を行うもので、この例では、過熱器１７と蒸気発生器１８と節炭器又は空気予熱器１９とを備えて居り、第二パス４の上流側から下流側に向かって順次設置されている。
【００３０】
次に、この様な構成に基づいてその作用を述解する。
燃焼物Ａは、炉本体２の下部に供給される。供給された燃焼物Ａは、流動媒体Ｂと一緒に流動化されて燃焼される。
燃焼後の燃焼ガスＣは、第一パス３に依り炉本体２の上部から下方へ導かれると共に、第二パス４に依り上方へ導かれる。その途中で複数の小型サイクロン５に依り燃焼ガスＣ中の流動媒体Ｂが分離されて排出口１３から排出される。
【００３１】
分離後の流動媒体Ｂは、第一パス３の下部からループシール６に送られてこれに依り密封されながら炉本体２の下部に戻される。
複数の小型サイクロン５に依り分離された燃焼ガスＣは、流出口１６から排出されて第二パス４に依り上方に導かれ、熱交換器７の過熱器１７と蒸気発生器１８と節炭器又は空気予熱器１９とに依り順次熱回収が行われる。
【００３２】
炉本体２からの燃焼ガスＣを導く第一パス３と第二パス４との間に複数の完成品の小型サイクロン５を設けたので、大型サイクロンを用いる場合に比べて、費用の低減や工期の短縮を図る事ができる。
【００３３】
小型サイクロン５は、炉本体２側から遠ざかるに連れて下方に位置すべく配置されているので、各小型サイクロン５に対して燃焼ガスＣを効果的に供給する事ができ、各小型サイクロン５に依る分離効果を向上させる事ができる。
小型サイクロン５は、炉本体２側から遠ざかる方向及び／又は中心から外側に離れる方向に連れて流入速度を減少させるように外筒流入口１２の断面積を調整して燃焼ガスＣを各小型サイクロン５に均一に流れるようにする。
【００３４】
第一パス３と第二パス４との間には、炉本体２側から遠ざかるに連れて下方に傾斜した傾斜壁８が形成されていると共に、第二パス４の下部には、灰Ｄを排出する為の灰排出口９が設けられているので、第二パス４側に達した灰Ｄが傾斜壁８を滑落して灰排出口９から排出する事ができる。
【００３５】
小型サイクロン５は、傾斜壁８（第一パス３及び第二パス４）に対して着脱可能に設けられているので、各小型サイクロン５の修理や交換が個別に容易に行なえる。
【００３６】
小型サイクロン５は、漏斗状の外筒１０と、外筒１０の上部に挿脱可能に取付けられるテーパ状の内筒１１とを備え、内筒１１が傾斜壁８を貫通して固定されているので、外筒１０に対して内筒１１を挿脱するだけで、両者の着脱とシールが容易に行なえる。
【００３７】
小型サイクロン５は、接線流入式であるので、外筒流入口１２から外筒１０の接線方向に旋回流が形成されるので、燃焼ガスＣ中から流動媒体Ｂを良好に分離する事ができる。
【００３８】
次に、本発明の第二例を図６及び図７に基づいて説明する。
第二例は、小型サイクロン５を軸流反転式（導翼旋回式）に変更したものである。
当該小型サイクロ５は、漏斗状の外筒１０と、外筒１０の上部に挿脱可能に取付けられるテーパ状の内筒１１と、外筒１０と内筒１１の上部間に設けられて旋回流を起生させる案内羽根（ルーバ）２０とを備え、内筒１１が傾斜壁８を貫通して固定されている。
【００３９】
外筒１０は、下方に行くに従って小径となる漏斗状を呈し、上部外周には流動媒体Ｂを含んだ燃焼ガスＣの外筒流入口１２が、外筒流入口１２の下側には案内羽根（ルーバ）２０が、下方には流動媒体Ｂの排出口１３が、上部中央には受孔１４が夫々形成されている。
内筒１１は、下方に行くに従って小径となるテーパ状を呈し、下部には燃焼ガスＣの内筒流入口１５が、上部には燃焼ガスＣの流出口１６が夫々形成されて居り、外筒１０の受孔１４に上から挿脱可能に嵌合されて密封貫通状態に取付けられる。
この様なものも、第一例の小型サイクロン５と同様の効果を奏する事ができる。
【００４０】
尚、小型サイクロン５は、先の例では、左右方向に６台で前後方向に３台の合計１８台であったが、これに限らず、例えばこれらの台数を適宜変更できる。
小型サイクロン５は、先の例では、外筒１０と内筒１１との間で着脱可能に構成したが、これに限らず、例えば小型サイクロン５の全体と第一パス３及び第二パス４との間で着脱可能に構成しても良い。
【符号の説明】
【００４１】
１…循環流動層ボイラ、２…炉本体、３…第一パス、４…第二パス、５…小型サイクロン、６…ループシール、７…熱交換器、８…傾斜壁、９…灰排出口、１０…外筒、１１…内筒、１２…外筒流入口、１３…排出口、１４…受孔、１５…内筒流入口、１６…流出口、１７…過熱器、１８…蒸気発生器、１９…節炭器又は空気予熱器、２０…案内羽根、Ａ…燃焼物、Ｂ…流動媒体、Ｃ…燃焼ガス、Ｄ…灰。
【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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【図７】
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