| 【発明の名称】 |
廃棄物の焼却方法及び流動床式廃棄物焼却装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】清水 義仁
【氏名】本多 裕姫
【氏名】郷田 聡央
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| 【要約】 |
【課題】流動媒体として安価な珪砂を使用した上で、塩分等の流動阻害物質による流動層の流動不良の発生を阻止することにより、低コスト以って流動不良の発生を確実に阻止し得る廃棄物焼却装置を提供する。
【解決手段】流動床式廃棄物焼却炉を用いて廃棄物を焼却するにあたり、炉内の流動層を構成する流動媒体として珪砂を用い、前記炉内の温度を、前記流動媒体の流動を阻害する部室の融点以下である７００℃〜８００℃に制御し、前記炉内部における流動化ガス速度を４ｍ／ｓあるいはその近傍の値になるように制御し、さらに、炉内における前記流動媒体の吹き上げ状態を監視あるいは検知し、該吹き上げ状態に応じた燃焼用空気量を燃焼用空気供給側にフィードバックするようにして焼却する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 流動床式廃棄物焼却炉を用いて廃棄物を焼却するにあたり、炉内の流動層を構成する流動媒体として珪砂を用い、前記炉内の温度を、塩分等の、前記流動媒体の流動を阻害する物質の融点以下である７００℃〜８００℃に制御し、前記炉内部における流動化ガス速度を４ｍ／ｓあるいはその近傍の値になるように制御して、前記廃棄物を焼却することを特徴とする廃棄物の焼却方法。
【請求項２】 前記焼却炉の炉内における前記流動媒体の吹き上げ状態を監視あるいは検知し、該吹き上げ状態に応じた焼却用空気量を燃焼用空気供給側にフィードバックするようにした請求項１記載の廃棄物の焼却方法。
【請求項３】 前記流動層部から前記流動媒体を抜き出し、これを洗浄して塩分を除去した後乾燥して、前記炉内部に供給するようにした請求項１あるいは２記載の廃棄物の焼却方法。
【請求項４】 流動媒体を用いて廃棄物を焼却するようにした流動床式廃棄物焼却装置において、前記焼却炉の出口近傍に設定されて該炉内における前記流動媒体の吹き上げ状況を検知するレーザ監視装置と、該監視装置により検知される前記流動媒体の吹き上げ状況に応じた燃焼用空気量を燃焼用空気供給側にフィードバックする燃焼用空気制御装置とを備えたことを特徴とする流動床式廃棄物焼却装置。
【請求項５】 流動媒体を用いて廃棄物を焼却するようにした流動床式廃棄物焼却装置において、前記焼却炉内から抜き出した前記流動媒体を洗浄して塩分を除去する減塩手段と、該塩分除去後の前記流動媒体を乾燥させて前記炉内へ共流する乾燥手段とを備えたことを特徴とする流動床式廃棄物焼却装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は塩分含有汚泥等、低融点物質を含む廃棄物を流動媒体を用いて焼却する焼却方法及び流動式床式廃棄物焼却装置に関する。
【０００２】図４は一般的な塩分含有汚泥を焼却する流動床式焼却炉の構造を示す。この流動床式焼却炉は下方に燃焼用空気分散器を有する竪型炉であり、図４において、１は炉本体、１ａは炉内部、２は炉内部１ａに収容された流動層で通常は流動砂として珪砂が用いられる。１１は前記炉本体１の下部から燃焼用空気を供給するための燃焼用空気管である。４は前記炉本体１の下部に設けられた空気分散器で、燃焼用空気を炉内部１ａの下方から均一に分散して流動層２内に送給するものである。２ａは燃焼用空気の気泡である。
【０００３】１３は炉内部１ａに廃棄物である塩分固有汚泥を供給するための汚泥供給管、１２は炉内部１ａに二次空気を供給するための二次空気供給管である。１４は炉内部１ａから燃焼排ガスを排出するための排ガス管である。また３は炉本体１の下部に設けられた異物、砂等の抜き出しを行なうための抜出し口である。３ａは該抜出し口３の開閉用のダンパである。
【０００４】かかる流動床式焼却炉において、汚泥供給管１３から炉内部１ａに投入された塩分を含有する汚泥は、流動層２において、流動砂と燃焼用空気管１１から空気分散器４を経た燃焼用空気との共働によって燃焼せしめられる。燃焼後の排ガスは排ガス管１４から外部に排出される。
【０００５】かかる燃焼炉において、塩分含有量の多い汚泥を流動層２にて焼却する場合には、時間の経過とともに流動層２中の流動砂中の塩分濃度が増加して、該流動層２内において、流動不良を起こして、安定した燃焼を行なうことができなくなる。
【０００６】かかる問題点を解決する手段として特開昭５０−３８９６７号の発明が提供されている。この発明においては、流動層表面での流動化ガス速度を３ｍ／ｓｅｃ以上にして塩分含有量の大きい廃棄物（以下単に廃棄物という）を燃焼せしめ、この際の温度を前記塩分の融点以上に保持している。
【０００７】また、前記発明においては、流動層を構成する流動媒体に、前記廃棄物やこれの構成物質及び燃焼生成分と反応しない材料あるいは炉の操作温度よりも充分に高い融点をもつ材料（粒状酸化鉄、粒状コランダム等）を選定する。そして、炉内部１ａの流動層部の温度を９００℃〜１１００℃の範囲に抑えることにより流動層２内での塩分の蓄積を防止して、前記のような流動不良の発生を阻止している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前記のように、塩分含有量の多い汚泥を流動床式焼却炉で焼却する場合、流動層２を構成する流動砂中の塩分濃度が増加して流動不良が発生するのを防止するため、特開昭５０−３８９６７号の発明においては、流動媒体に前記汚泥やその構成物質及び燃焼生成物と反応しない材料、あるいは炉の操作温度よりも十分高い融点を持つ材料を選定している。
【０００９】しかしながら、かかる条件を満足する材料である粒状酸化鉄、粒状コランダム、あるいはアルミナ粒子等は、通常用いられている珪砂に較べて著しく高価であり、これを流動媒体として使用し、一定期間毎に変換することとなることから、装置の設置コスト及び運転コストが高騰する。
【００１０】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、流動媒体として安価な珪砂を使用した上で、塩分等の流動阻害物質による流動層の流動不良の発生を阻止することにより、低コストで以って流動不良の発生を確実に阻止し得る廃棄物焼却装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解決するため、その第１発明として、流動床式廃棄物焼却炉を用いて廃棄物を焼却するにあたり、炉内の流動層を構成する流動媒体として珪砂を用い、前記炉内の温度を、塩分等の、前記流動媒体の流動を阻害する物質の融点以下である７００℃〜８００℃に制御し、前記炉内部における流動化ガス速度を４ｍ／ｓあるいはその近傍の値になるように制御して、前記廃棄物を焼却することを特徴とする廃棄物の焼却方法を提案する。
【００１２】また第２発明は前記第１発明に加えて、前記焼却炉の炉内における前記流動媒体の吹き上げ状態を監視あるいは検知し、該吹き上げ状態に応じた燃焼用空気量を燃焼用空気供給側にフィードバックするように構成する。
【００１３】さらに第３発明は前記第１発明及び第２発明を実施する装置に係り、流動媒体を用いて廃棄物を焼却するようにした流動床式廃棄物焼却装置において、前記焼却炉の出口近傍に設置されて該炉内における前記流動媒体の吹き上げ状況を検知するレーザ監視装置例えば半導体レーザ監視装置と、該監視装置により検知される前記流動媒体の吹き上げ状況に応じた燃焼用空気量を燃焼用空気供給側にフィードバックする燃焼用空気制御装置とを備えたことを特徴とする流動床式廃棄物焼却装置にある。
【００１４】かかる第１〜第３発明によれば、燃焼用空気量を増加させるとともに、空気分散器の孔の仕様を圧力損失を加味して設定して、炉内の流動化ガス速度を４ｍ／ｓ程度（１ｍ／ｓ〜４ｍ／ｓが好適）まで増大させることにより、流動媒体中の限界塩蓄積量を増大させることができ、これによって流動層での流動不良を起こすことなく処理可能な廃棄物の量を増加することができる。
【００１５】また、炉内の温度を７００℃〜８００℃に制御することにより、炉内温度が流動層での流動媒体の流動を阻止する塩分等の阻害物質の融点以下となり、これによって前記阻害物質が融解して流動層内に侵入し、流動層の流動を阻害するのを防止できる。
【００１６】さらに、半導体レーザ監視装置によって炉内のおける流動媒体の吹き上げ量を監視し、燃焼用空気制御装置において前記半導体レーザ監視装置からの監視信号に基づき、燃焼用空気量を吹き上げ量が過大にならないように制御する。従って、前記ガス流速を４ｍ／ｓ程度まで増大せしめて限界塩蓄積量を増大し、処理可能な廃棄物量を増加することによって前記流動媒体の吹き上げ量が増加しても、前記半導体監視装置及び燃焼用空気制御装置によって燃焼用空気量を調整するので、流動媒体の吹き上げ量を適正量に抑制しつつガス流速の増大をなし、廃棄物の処理量の増加を実現することができる。
【００１７】よって、流動媒体として安価な珪砂を使用しても、塩分等による流動不良の発生は無く、従来技術のように、粒状酸化鉄、粒状コランダム等の高価な物質を流動媒体として使用することなく、流動不良の発生を防止することができ、装置コスト及び運転コストが低減される。
【００１８】第４発明は、前記第１発明あるいは第２発明に加えて、前記流動層部から前記流動媒体を抜き出し、これを洗浄して塩分を除去した後乾燥して、前記炉内部に供給するように構成する。
【００１９】また、第５発明は前記第４発明を実施するための装置に係り、流動媒体を用いて廃棄物を焼却するようにした流動床式廃棄物焼却装置において、前記燃焼炉内から抜き出した前記流動媒体を洗浄して塩分を除去する減塩手段と、塩分除去後の前記流動媒体を乾燥させて前記炉内へ供給する乾燥手段とを備えたことを特徴とする流動床式廃棄物焼却装置にある。
【００２０】かかる第４〜第５発明によれば、減塩手段によって炉内から抜き出した流動媒体中の塩分を除去した後、乾燥手段によって乾燥させて炉内に供給するので流動媒体中の塩分濃度を限界塩蓄積量以下に減少させるように制御することができ、塩分による流動不良の発生を防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施形態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かぎりは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２２】図１は、本発明の第１実施形態に係る流動床式廃棄物焼却装置の構成図である。この焼却装置は塩分含有量汚泥用の流動床式竪型焼却炉を備えており、図１において、１は該焼却炉の炉本体、１ａは炉内部、２は該炉内部１ａに収容された流動層で、流動砂として珪砂が用いられている。
【００２３】１１は前記炉本体１の下部から燃焼用空気を供給するための燃焼用空気管である。４は前記炉本体１の下部に設けられた空気分散器で、燃焼用空気を炉内部１ａの下方から均一に分散して流動砂２内に送給するものである。２ａは燃焼用空気の気泡である。１３は炉内部１ａに廃棄物である塩分含有汚泥を供給するための汚泥供給管、１２は炉内部１ａに二次空気を供給するための二次空気供給管である。
【００２４】１４は炉内部１ａから燃焼排ガスを排出するための排ガス管である。また３は炉本体１の下部に設けられた異物、砂等の抜き出しを行なうための抜出し口であり、ダンパ３ａにより開閉される。以上の構成は図３に示す従来技術に係る焼却装置と同様である。
【００２５】１５は前記燃焼用空気管１１に設けられた空気調整弁で、該空気管１１を経て炉内部１ａに供給される燃焼用空気の流量を調整するものである。１６は半導体レーザで、炉本体１の燃焼排ガス出口近傍に設けられて炉内部にレーザ光を発信する。５はレーザ受光部で、炉内部１ａを通過したレーザ光を受光することによって炉内部１ａに吹き上げられた流動層２中の流動砂を検知する。６は燃焼用空気制御装置で、前記レーザ受光部５から流動砂の吹き上げ量が入力され、これに基づき、燃焼用空気量を算出して制御回線２２を介して前記空気調整弁１５に出力する。
【００２６】ここで、前記空気分散器４は、その構造自体は図３に示す従来技術と同様な多孔板型式であるが、本発明の第１実施形態では、炉内部１ａにおける流動化ガス速度を４ｍ／ｓ程度（１ｍ／ｓ〜４ｍ／ｓの間が好適）に上昇せしめるため、このときの圧力損失が前記ガス速度が従来技術と同様な０．７ｍ／ｓのときと同程度になるように孔の数及び径を設定している。
【００２７】１７は温度制御装置であり、炉内部１ａにおける流動層２の温度を検出しながら、該流動層２の温度を、後述するような、塩分等の流動層２の流動を阻害する物質の融点以下に制御するものである。
【００２８】かかる構成からなる流動床式焼却装置の運転時において、汚泥供給管１３から炉内部１ａに投入された塩分を含有する汚泥は、流動層２において、流動砂と燃焼用空気管１１から空気分散器４を経た燃焼用空気との共働によって燃焼せしめられる。かかる燃焼時において、燃焼用空気量を増加させるとともに、前記空気分散器４の孔を上記のように設定することにより、炉内の流動化ガス速度を４ｍ／ｓ程度まで増大させているので、流動層２が流動不良に陥るときの流動砂中の限界塩蓄積量、つまり「流動砂の重量に対して一定割合以上の塩分が含まれることにより流動不良を起こすときの塩分の最小値」が増大する。
【００２９】これによって、流動層２において流動不良を起こすことなく処理可能な廃棄物量が増加し、多量の廃棄物を塩分による流動層２の流動不良を起こすことなく処理することが可能となる。
【００３０】また、前記温度制御装置１７には、炉内部１ａに供給される廃棄物中に含まれる流動層２の流動を阻害する前記塩分等の物質の融点を測定した検知信号が入力され、該温度制御装置１７はこの検知信号に基づき、流動層２の温度を、前記阻害物質の融点以下になるように、７００℃〜８００℃程度に制御する。これにより流動層２の温度は、前記塩分等の流動阻害物質の融点以下に常時調整され、従ってかかる物質が融解して流動層２内に侵入し流動層２の流動を阻害するのが防止される。
【００３１】また、半導体レーザ１６から炉内部１ａの出口近傍にレーザ光を発信し、炉内部１ａを通過した該レーザ光をレーザ受光部５によって受光することにより、炉内部１ａに吹き上げられた流動層２中の流動媒体の状況を検知する。そして、この検知信号は燃焼用空気制御装置６に入力される。該制御装置６においては前記流動媒体の吹き上げ状況に応じて適正な燃焼用空気量を算出し、制御回線２２を介して空気制御弁１５に出力する。
【００３２】即ち、前記燃焼用空気制御装置６においては、前記レーザ受光部５から入力される検知信号により前記流動媒体の吹き上げ量が多いときには空気調整弁１５の開度を小さくして、流動層２部における過剰な空気流速の増大を抑制し、流動媒体の吹き上げ量を減少させる。
【００３３】従って、前記のようにガス流速を４ｍ／ｓ程度に増大せしめて限界塩蓄積量を増大することによって、流動媒体の吹き上げ量が増加しても、前記半導体レーザ１６からのレーザ光による該吹き上げ状態の検知に基づき、燃焼用空気制御装置６によって燃焼用空気量を調整するので、流動媒体の吹き上げ量を所望量に抑制しつつガス流速の増大をなすことができる。
【００３４】よって、かかる実施形態によれば、安価な珪砂を使用しても塩分等による流動不良の発生は無く、従来技術のように流動媒体として、粒状酸化鉄、粒状コランダム等の高価な媒体を使用することを要さず、装置コスト及び運転コストの大幅な低減が得られる。
【００３５】本発明に係る流動床型廃棄物焼却装置においては、従来１〜２ヵ月のピッチで定期点検を行ない、抜出し口から流動砂を抜き出して交換しているが、本発明の実施により、点検無しでの運転時間を従来技術のものの６〜７倍に延長することができる。
【００３６】図２は、本発明の第２実施形態に係る流動床式廃棄物焼却装置の構成図である。この実施形態においては、図３に示す従来技術に係る焼却装置に廃棄物中の塩分を除去する手段を加設している。
【００３７】即ち、図２において８は洗塩装置で、異物・砂等を炉本体１内から抜き出すための抜出し口３に配管２１を介して接続されている。９は乾燥装置で、入口側を前記洗塩装置８に配管１８を介して接続され、出口側を配管１９を介して炉内部１ａに接続されている。
【００３８】かかる実施形態において、所要の時期に炉本体１下部の抜出し口３のダンパ３ａを開くと、流動層２を構成する流動砂（珪砂）が該抜出し口３から配管２１を経て洗塩装置８に導入される。該洗塩装置８においては洗剤（通常は水）によって前記流動砂を洗浄して塩分を除去する。前記洗塩後の流動砂は配管１８により乾燥装置９に導入される。
【００３９】乾燥装置９において熱風等によって乾燥された後、流動砂は配管１９を経て炉内部１ａに供給される。係る洗塩、乾燥及び炉内部１ａへの供給は炉の運転中に実施する。その他の構成は図３に示す従来技術と同様であり、これと同一の符号にて示す。
【００４０】この実施形態においては、洗塩装置８によって流動層２中の流動砂を洗浄して塩分を除去するので、流動砂中の塩分濃度を前記限界塩蓄積量以下に減少せしめるように制御でき、塩分による流動層２の流動不良の発生を防止できる。
【００４１】図３は、本発明の第３実施形態に係る流動床式廃棄物焼却装置の構成図である。この実施形態は図１に示す第１実施形態と図２に示す第２実施形態とを組合せたものである。
【００４２】即ち、（１）燃焼用空気量、及び空気分散器４の孔の仕様を調整することにより、炉内部１ａにおける流動化ガス速度を４ｍ／ｓ程度（１ｍ／ｓ〜４ｍ／ｓの間が好適）に上昇せしめて前記限界塩蓄積量を増大させる。
【００４３】（２）温度制御装置１７によって炉内部１ａにおける流動層２の温度を、塩分等の流動阻害物質の融点以下の７００℃〜８００℃に制御して、前記流動阻害物質が流動層２に侵入するのを阻止する。
【００４４】（３）洗塩装置８において流動層２から抜き出した流動砂を洗浄して塩分を除去し、これを乾燥装置９で乾燥して炉内部１ａに供給することにより、流動層２における塩分を限界塩蓄積量以下に減少させる。
【００４５】第３実施形態はかかる構成作用によって、前記第１・第２実施形態を相乗した作用・効果を奏することができ、より安定した焼却装置の運転が可能となる。
【００４６】
【発明の効果】以上記載のごとく請求項１、２、４の発明によれば、流動床炉内の流動化ガス速度を４ｍ／ｓ程度まで増大させることにより、流動媒体中の限界塩蓄積量を増大させることができ、これによって流動層での流動不良を起こすことなく処理可能な廃棄物の量を増加することができる。
【００４７】また、炉内の温度を７００℃〜８００℃に制御することにより、炉内温度が流動層での流動媒体の流動を阻害する塩分等の阻害物質の融点以下となり、これによって前記阻害物質が融解して流動層内に侵入し、流動層の流動を阻害するのを防止できる。
【００４８】さらに、前記ガス流速を４ｍ／ｓ程度まで増大せしめて限界塩蓄積量を増大し、処理可能な廃棄物量を増加することによって前記流動媒体の吹き上げ量が増加しても、前記半導体監視装置及び燃焼用空気制御装置によって燃焼用空気量を調整するので、流動媒体の吹き上げ量を適正量に抑制しつつガス流速の増大をなし、廃棄物の処理量の増加を実現することができる。
【００４９】よって、流動媒体として安価な珪砂を使用しても、塩分等による流動不良の発生は無く、従来技術のように、粒状酸化鉄、粒状コランダム等の高価な物質を流動媒体として使用することなく、流動不良の発生を防止することができ、従来技術に較べて装置コスト及び運転コストを大幅に低減することができる。
【００５０】又請求項３、５記載の発明によれば、減塩手段によって炉内から抜き出した流動媒体中の塩分を除去した後、乾燥手段によって乾燥させて炉内に供給するので流動媒体中の塩分濃度を限界塩蓄積量以下に減少させるように制御することができ、塩分による流動不良の発生を防止することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２０８
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１０月２９日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 昌久 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１３２４３１ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）５月２１日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３１２６６７ |
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