(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動層から抜出して不燃物選別機で選別した流動媒体を更に選別して該流動媒体の一部を流動層に戻す流動層の流動媒体選別装置であって、
前記不燃物選別機で選別した流動媒体を気体輸送する気体輸送管を有する気体輸送装置と、
流動媒体を流動層に戻すラインに接続され、前記気体輸送装置で輸送した流動媒体を該流動媒体に含まれる堆積物や不純物を分離除去しつつ分級して相対的に粗い平均粒径を有する流動媒体を選別する流動媒体二次選別機と、
集塵装置の入口煙道に接続され、前記流動媒体二次選別機で分級された相対的に細かい平均粒径を有する流動媒体を排出する排気管を有し、
前記流動媒体二次選別機は、ジグザグに屈曲した流路を有する風力選別機で構成されていることを特徴とする流動層の流動媒体選別装置。
【請求項２】
前記不燃物選別機で選別した流動媒体の前記気体輸送管への入口部を有する流動媒体循環シュートと、前記入口部の下流側で前記流動媒体循環シュート又はシール機構を介して炉内と前記流動媒体二次選別機とを繋ぐ流動媒体戻りシュートとを備えたことを特徴とする請求項１記載の流動層の流動媒体選別装置。
【請求項３】
流動層から抜出して不燃物選別機で選別した流動媒体を更に選別して該流動媒体の一部を流動層に戻すにあたり、
不燃物選別機で選別した流動媒体を気体輸送した後、ジグザグに屈曲した流路に導入して流動媒体に含まれる堆積物や不純物を分離除去しつつ分級して相対的に粗い平均粒径を有する流動媒体を二次選別し、
二次選別された相対的に粗い平均粒径を有する流動媒体を流動層に戻し、相対的に細かい平均粒径を有する流動媒体を集塵装置に導くことを特徴とする流動層の流動媒体選別方法。
【請求項４】
流動媒体の一部を流動層に戻す流動層の流動媒体選別装置を備えた流動床式燃焼設備であって、
前記流動媒体選別装置は、
不燃物選別機で選別した流動媒体を気体輸送する気体輸送管を有する気体輸送装置と、
流動媒体を流動層に戻すラインに接続され、前記気体輸送装置で輸送した流動媒体を該流動媒体に含まれる堆積物や不純物を分離除去しつつ分級して相対的に粗い平均粒径を有する流動媒体を選別する流動媒体二次選別機と、
集塵装置の入口煙道に接続され、前記流動媒体二次選別機で分級された相対的に細かい平均粒径を有する流動媒体を排出する排気管を有し、
前記流動媒体二次選別機は、ジグザグに屈曲した流路を有する風力選別機で構成されていることを特徴とする流動床式燃焼設備。
【請求項５】
前記流動媒体選装置は、前記不燃物選別機で選別した流動媒体の前記気体輸送管への入口部を有する流動媒体循環シュートと、前記入口部の下流側で前記流動媒体循環シュート又はシール機構を介して炉内と前記流動媒体二次選別機とを繋ぐ流動媒体戻りシュートとを備えていることを特徴とする請求項４記載の流動床式燃焼設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動層の流動媒体選別装置及びその方法に係り、特にアルカリ塩や金属元素等を含む廃液、汚泥、固形物などの廃棄物の熱分解や燃焼処理を行う流動床式燃焼設備の流動層を形成する流動媒体の回収に使用される流動層の流動媒体選別装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
焼却炉内に、砂状の固形粒子群（流動媒体）を流動させて形成した流動層を有する流動床式燃焼設備にあっては、流動層内に不燃物や流動媒体が溶融固着したクリンカなどの粗大物の量が増えすぎると、流動媒体の流動が円滑に行われなくなって流動不良域が生じ、焼却操作が継続不能に陥る。このため、通常、不燃物を流動媒体と共に流動層より抜出し、篩い分けなどの分級により粗い粒径の不燃物を流動媒体から分離除去し、残ったものを流動媒体として再び流動層に戻すことで、流動媒体の流動不良が発生するまで不燃物を焼却炉内に蓄積しないようにしている。しかしながら、この粗大物の含有量増大だけでなく、アルカリ金属や低融点物質の含有量増大も運転の障害となる。それらは、流動層構成物質の溶融温度や焼結温度を低下させるために、含有量が高まるにつれ運転温度でも一部が溶け始めて流動媒体同士が濡れて付着し合い、流動層がドロドロした状態となり始めて、流動媒体が溶融固着した塊粒も形成し始め、流動不能に陥る。このアルカリ金属や低融点物質は、流動媒体に固着したり浸み込んだり、或いは粒状で流動層内に存在するため、粒径の細かい流動媒体ほど含有量が高い傾向にあり、篩い分けなどによる粗大物の分離除去のみでは分離除去は困難であった。
【０００３】
このため、篩い分けして粗い粒径の不燃物を除去した流動媒体に向けて空気等の気体を吹付け、同時にこの気体を吸引することで、所定粒径以下の不燃物（砂）を気体流で吹き飛ばして分離除去するようにしたものが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、気体流で吹き飛ばして所定粒径以下の不燃物を分離除去するようにしたものでは、流動媒体の周囲に固着した堆積物や、流動媒体の内部に染み込んだ不純物は分離除去されずに、例えばアルカリ金属等が流動層内に徐々に蓄積してゆくことになる。しかも分級精度が悪く、吹き飛ばされたものの中に粗い流動媒体が混入したり、逆に吹き飛ばされずに残留する細かい不純物も多くて、十分な機能を果たすとは言い難いと考えられる。
【０００５】
ここで、廃酸や廃アルカリを中和した廃液、海草や魚貝類の内臓などの海産廃棄物などの廃棄物を熱した流動層に投入して熱分解や焼却処理すると、流動層中にナトリウムやカリウムなどのアルカリ金属が徐々に蓄積してゆく。このため、流動媒体に硅砂を使った場合など、本来９００℃以下では溶融や焼結を起こすことはないものが、アルカリ金属の濃度が上昇するにつれて、例えば６５０℃前後、流動媒体の粒径が細かい場合には６００℃前後にも融点または焼結点が降下する。融点または焼結点前後以下の温度で流動層を運転すると、溶けたものにより流動媒体が濡れて互いに付着し合い、ドロドロとした状態となって流動不良を起こしたり、互い付着固化成長して塊粒となったりして、流動層付近の壁面に厚いクリンカを形成し始める。このため、しばしばアルカリ金属を含む物質の処理を中断して助燃油の投入などにより温度降下を防ぎながら空運転し、流動層に蓄積したアルカリ金属を流動層から飛散させてその含有量を下げる必要があった。
【０００６】
また、アルカリ金属の一部は、塩の形として混在したり付着するだけでなく、高温であるために流動媒体と反応しこの表面から徐々に内部に浸み込んでゆく。従って、流動媒体を交換せずに処理運転を続けてゆくと次第にアルカリ金属の流動媒体中の濃度が上昇して、時間あたり処理可能なアルカリ金属含有物の量が次第に減少してゆく。このような場合には、新しい流動媒体や、塩や金属元素含有量の低い流動媒体に入れ替えて、アルカリ金属含有量を下げる必要があった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、アルカリ金属等の不純物を極力除去した一定範囲の粒径の流動媒体のみを選別して流動層に戻すことができるようにした流動層の流動媒体選別装置及びその方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の流動層の流動媒体選別装置は、流動層から抜出して不燃物選別機で選別した流動媒体を更に選別して該流動媒体の一部を流動層に戻す流動層の流動媒体選別装置であって、前記不燃物選別機で選別した流動媒体を気体輸送する気体輸送管を有する気体輸送装置と、流動媒体を流動層に戻すラインに接続され、前記気体輸送装置で輸送した流動媒体を該流動媒体に含まれる堆積物や不純物を分離除去しつつ分級して相対的に粗い平均粒径を有する流動媒体を選別する流動媒体二次選別機と、集塵装置の入口煙道に接続され、前記流動媒体二次選別機で分級された相対的に細かい平均粒径を有する流動媒体を排出する排気管を有し、前記流動媒体二次選別機は、ジグザグに屈曲した流路を有する風力選別機で構成されていることを特徴とする。
【０００９】
これにより、流動媒体の気体輸送の際に、流動媒体を管路壁面や他の流動媒体に衝突させて、流動媒体の周囲に固着した物を剥ぎ落とすとともに、流動媒体表面のこの内部に染み込んだ不純物の最も濃い部分を削り取り、粉状に混入しているものや、これらの細かい剥離物を流動媒体二次選別機で分離除去した流動媒体を流動層に戻すことができる。なお、流動層内では、溶けて流動媒体に付着し分離し難いものも、冷却して炉外に抜出す過程で固化するため、砕け易く、剥がれ易くなり、分離が容易となる効果もある。
【００１０】
前記不燃物選別機で選別した流動媒体の前記気体輸送管への入口部を有する流動媒体循環シュートと、前記入口部の下流側で前記流動媒体循環シュート又はシール機構を介して炉内と前記流動媒体二次選別機とを繋ぐ流動媒体戻りシュートとを備えることにより、気体輸送装置を作動させたり停止させることで、流動媒体の二次選別作業を動作させたりさせなかったり、或いは二次選別させる量を調節することが可能となる。なお、入口部に流動媒体の溜まるポケット部を設けることで、この二次選別の割合を高めることができる。
【００１１】
前記流動媒体二次選別機を、ジグザグに屈曲した流路を有する風力選別機で構成することにより、分離除去される側に流動媒体が漏れたり、流動媒体に再び細かいものが混入するのを抑えて分級精度を上げるとともに、集塵物処理用の設備の増加や作業の増加を避けることができる。即ち、ジグザグとすることによって、上方に行こうとするものは繰返し壁に衝突、落下、再吹上げを受けて真に細かいもののみが上側に排出され、落下しようとするものは逆に繰返しの再吹上げを潜って下方に落下し、真に粗いもののみが戻ることになる。
【００１２】
本発明の流動層の流動媒体選別方法は、流動層から抜出して不燃物選別機で選別した流動媒体を更に選別して該流動媒体の一部を流動層に戻すにあたり、不燃物選別機で選別した流動媒体を気体輸送した後、ジグザグに屈曲した流路に導入して流動媒体に含まれる堆積物や不純物を分離除去しつつ分級して相対的に粗い平均粒径を有する流動媒体を二次選別し、二次選別された相対的に粗い平均粒径を有する流動媒体を流動層に戻し、相対的に細かい平均粒径を有する流動媒体を集塵装置に導くことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態の流動層の流動媒体選別装置を流動床式燃焼設備に適用した例を示す概要図である。
【００１４】
図１に示すように、この燃焼設備の焼却炉１０には、投入した廃棄物を焼却する流動層１２が備えられている。この流動層１２は、燃焼用空気を兼用する流動用空気を押込送風機１４により底面から供給することで、幅のある粒径で平均粒径が０．３〜２ｍｍ程度の砂状の固形粒子群（流動媒体）を流動させるようにしたもので、通常５５０℃〜８５０℃の温度に保たれている。
【００１５】
一方、焼却炉１０で発生した通常８００℃〜１０００℃の排ガスは、灰を伴いながら、空気予熱器、水噴霧ガス冷却室や廃熱ボイラなどの排ガス冷却装置１６に送られて冷却され、バグフィルタをはじめとする集塵装置１８で集塵された灰を排除した後、誘引送風機２０を経て煙突２２より排気される。ここで、焼却炉１０、排ガス冷却装置１６、集塵装置１８及び誘引送風機２０は、煙道２４ａ，２４ｂ，２４ｃで結ばれている。
【００１６】
焼却炉１０の底部には流動媒体排出口１０ａが設けられ、この流動媒体排出口１０ａに、この例では、水冷ジャケット付き不燃物取出しシュート３０と水冷軸スクリュー３２を備えた不燃物取出しコンベヤ３４とから構成された不燃物抜出し装置３６が接続されている。これにより、不燃物が流動媒体と共に焼却炉１０から不燃物取出しシュート３０を通って抜出され、水冷軸スクリュー３２の回転に伴って順次下流側に送られ、この搬送の過程で冷却されるようになっている。
【００１７】
不燃物取出しコンベヤ３４には、この例では、例えば篩目の間隔が１〜３ｍｍの篩４０を内部に配置した振動篩で構成された不燃物選別装置４２が接続されている。この不燃物選別装置（振動篩）４２には、篩４０を通過したものを流動媒体として取出す流動媒体取出し口４２ａと、それ以外のものを不燃物として分級し排出する不燃物排出口４２ｂが備えられている。
【００１８】
不燃物選別装置４２の流動媒体取出し口４２ａには、不燃物選別装置４２で選別した流動媒体を更に選別する流動媒体選別装置５０が接続されている。この流動媒体選別装置５０は、底板にポケット部５２ａを有する流動媒体循環シュート５２と、気体輸送管５４を有する気体輸送装置５６と、この気体輸送管５４で輸送された流動媒体を二次選別する流動媒体二次選別機５８と、該流動媒体二次選別機５８と前記流動媒体循環シュート５２とを繋ぐ流動媒体戻りシュート６０とから主に構成されている。
【００１９】
ここに、流動媒体循環シュート５２は、不燃物選別装置４２の流動媒体取出し口４２ａから取出された流動媒体が傾斜に沿って自重で移動して、ポケット部５２ａに一旦溜まるように下方に傾斜して配置されている。気体輸送管５４は、上方に傾斜して配置され、この下端開口部がポケット部５２ａに面し、更にこの下端開口部から輸送用気体が内部に導入されるようになっている。
【００２０】
一方、流動媒体二次選別機５８は、４５°前後の角度で上昇しては９０°前後振って反対方向に４５°前後の角度で上昇することを繰り返す、ジグザグに屈曲した流路を有する風力選別機で構成されている。そして、その下部において、気体輸送管５４の上端開口部に接続され、上端に連結した排気管６２は、排ガス冷却装置１６と集塵装置１８とを結ぶ集塵装置１８の入口煙道２４ｂに接続されている。
【００２１】
これによって、気体輸送に使用した空気等の気体を、気体輸送後に排気することなく、下から上に吹き上げるように誘引することで、そのまま風力選別用の気体として利用することができる。
【００２２】
また、流動媒体戻しシュート６０は、気体輸送管５４の下方に位置して、これとほぼ平行に配置され、流動媒体二次選別機（風力選別機）５８の底部に溜まった流動媒体をポケット部５２ａの下流側で流動媒体循環シュート５２に戻すようになっている。
【００２３】
この流動媒体選別装置５０は、気体輸送管５４の下端開口部からこの内部に高圧の輸送用空気（気体）を導入して使用する。すると、このジェットが周囲の空気と共に流動媒体循環シュート５２のポケット部５２ａに溜まった流動媒体を吸引して、これを流動媒体二次選別機５８まで気体輸送する。この時、流動媒体は、気体輸送管５４の管壁や他の流動媒体と衝突し、流動媒体の周囲の付着物を剥離させると共に流動媒体の表面が削りとられる。そして、流動媒体二次選別機（風力選別機）５８に入った輸送用空気は、これを経て細かい粒子のみを同伴しながら、そのまま集塵装置１８の入口煙道２４ｂに吸引され、集塵装置１８、誘引送風機２０を経て煙突２２より排気される。粒径の粗いものは流動媒体戻りシュート６０を経てポケット部５２ａよりも若干下流側の位置で流動媒体循環シュート５２に戻される。
【００２４】
この時、吹き上げられたものの落下する粗い粒子は、下の段に落下する際に、下より吹き上げる気流を通過せねばならないため、その吹き上げる気流では吹き飛ばせない粗い粒子のみが下側から排出され、流動媒体として流動媒体循環シュート５２に戻される。逆に、吹き飛ばされた粒子は、上の段に移る際に９０°振らされるため、吹き飛ばされるに十分な細かい粒子でないと衝突集塵の形で下に落ちる。これを繰り返すことで、吹き飛ばされるべき細かい粒子のみが上側から風力選別の気流に同伴される形で分離排出される。
【００２５】
これにより、流動媒体の周囲に固着した堆積物を剥ぎ落とすとともに、流動媒体表面から内部に染み込んだ不純物の最も濃い部分を削り取り、これらの細かい剥離物を流動媒体二次選別機５８で分離除去することで、アルカリ金属等を極力除去した流動媒体を流動媒体循環シュート５２に戻すことができる。もちろん、流動層中においては、溶けたり軟化したりして分離困難であった付着物は、冷却されて排出される際に固化するため、容易に剥離したり砕けたりすることで、分離できるような状態に変わる。
【００２６】
なお、風力選別機の気流を独立したバグフィルタにより集塵し清浄化して大気放出することも可能であるが、流動層の排ガス処理用集塵装置があれば、そちらに導いて処理することで、集塵物の処理を特にしなくとも、流動層排ガス処理集塵灰と一緒にして、設備の増加や作業の増加を避けることができる。
【００２７】
ここで、気体輸送管５４は、あまり短いと流動媒体の衝突回数が十分でなく、逆に長すぎると輸送用気体の必要圧力が高まり、かつ流動媒体の消耗品が増加するため、少なくとも２〜５０ｍ程度、好ましくは、１０〜３０ｍ程度の長さとするのがよい。また、輸送用気体量を増やす程、高速で流動媒体が動くことになって、削る効果が増す反面、流動媒体の消費量も増加するので、適切な量を流してやる必要がある。
【００２８】
また、流動媒体二次選別機（風力選別機）５８から煙道２４ｂへの排気風量を気体輸送管５４を流れる気体量よりも若干多めとして、流動媒体循環シュート５２から若干の気体を該流動媒体戻りシュート６０を経由して上方に吸わせることで、流動媒体循環系を大気圧よりも低くして発塵を抑えることができる。
【００２９】
流動媒体循環シュート５２は、流動媒体を焼却炉１０の上部からこの内部に戻す流動媒体循環装置７０の、例えばバケットを有する流動媒体エレベータ７２に接続され、この流動媒体エレベータ７２の上端と焼却炉１０の流動媒体投入口１０ｂを繋ぐ下方に傾斜した流動媒体投入シュート７４から焼却炉１０内に戻されるようになっている。図では、気体輸送管入口直後のシュートに戻しているが、これを別のもっと後流側、例えば流動媒体エレベータの出口シュートや、ロータリ弁などの炉内外圧力差を保持しながら流動媒体を送込む外シール機構を介して直接炉に戻しても良いことは勿論である。
【００３０】
これにより、不燃物選別装置４２で選別され、更に流動媒体選別装置５０で二次選別されて、アルカリ金属等を極力除去された流動媒体が焼却炉１０に戻される。
【００３１】
上記のように構成した流動式燃焼設備において、供試流動媒体（処理前流動媒体）を処理して性能を測定したデータを表１に示す。
【表１】
0003998384.tif 000002
この例では、供試流動媒体中のＮａ，Ｋの含有量が低いためにＮａ，Ｋの含有量の低減幅が比較的小さい。しかし、Ｎａ，Ｋの含有量の高い汚染の進んだ流動媒体であればあるほど、Ｎａ，Ｋ含有量低減効果は大きくなる。
【００３２】
なお、この実施の形態においては、流動床式燃焼設備に適用した例を示しているが、流動床式乾燥設備や熱分解設備、その他、溶解物を含んだ液体の蒸発や無機物を含んだ有機物の熱分解や燃焼、あるいはそれらを同時に行う処理により、流動媒体と異なる物質が流動層中に残留する流動層全般に適用できるのは勿論である。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、流動媒体に付着しているものはもとより、流動媒体に浸み込んだものまでも流動媒体の表面を削り取って除去可能であり、かつ、きれいに分級して剥離物を取り除くことができる。従って、アルカリ金属の蓄積により表面が溶融しやすくなり、クリンカを作って運転不能の事態に至ったり、そこまで行かなくても、廃棄物の処理を中断せざるを得なかったり処理量を下げざるを得なかった塩やアルカリ金属を多く含む廃棄物の流動床焼却炉にとって、大きな改善効果をもたらすものであり、廃酸や廃アルカリを中和した廃液や、海草や魚貝類の内蔵などの海産廃棄物等のための流動床焼却炉の普及に寄与するものである。
【００３４】
しかも、従来の設備に対し、容易に改造可能で、簡単な装置かつユーティリティも輸送用気体で済むばかりでなく、特殊な制御も不要で、イニシャルコスト、ランニングコスト共にごく僅かで済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の流動媒体選別装置を備えた流動床式燃焼設備の全体概要図である。
【符号の説明】
１０  焼却炉
１２  流動層
１６  排ガス冷却装置
１８  集塵装置
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ  煙道
３０  不燃物取出しシュート
３４  不燃物コンベヤ
３６  不燃物抜出し装置
４０  篩
４２  不燃物選別装置（振動篩）
５０  流動媒体選別装置
５２ａ  ポケット部
５２  流動媒体循環シュート
５４  気体輸送管
５６  気体輸送装置
５８  流動媒体二次選別機（風力選別機）
６０  流動媒体戻しシュート
６２  排気管
７０  流動媒体循環装置
７２  流動媒体エレベータ
７４  流動媒体投入シュート
【図１】
0003998384.tif 000003