| 【発明の名称】 |
流動層焼却炉の廃棄物供給方法とその装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】山内 恒樹
【氏名】石川 出
【氏名】田熊 昌夫
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| 【要約】 |
【課題】投入廃棄物の性状や投入位置に起因する大気汚染や不安定燃焼の問題を解消するとともに、廃棄物破砕時に発生する騒音、振動、悪臭の排除を可能とした流動層焼却炉の廃棄物供給方法とその装置を提供する。
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 被焼却物である廃棄物を圧縮した後、流動層への投入口を開放して、該流動層内へ圧縮された廃棄物を供給することを特徴とする流動層焼却炉の廃棄物供給方法。
【請求項２】 前記廃棄物の圧縮を押出工程で行なうと共に、該圧縮された廃棄物の投入位置が流動床の濃厚相領域であることを特徴とする流動層焼却炉の廃棄物供給方法。
【請求項３】 被焼却物である廃棄物を流動層への投入口上流側で圧縮する手段と、該投入口を開閉する手段とを具え、該開閉手段により前記廃棄物の圧縮が完了する都度流動層への投入口を開放して、該流動層内へ圧縮された廃棄物を供給することを特徴とする流動層焼却炉の廃棄物供給装置。
【請求項４】 前記廃棄物の圧縮手段が、前面に開閉扉を有する廃棄物押し出し手段であり、該押出手段に、廃棄物圧縮過程で染み出した廃棄物の含有液を外部へ回収させる回収通路を設けたことを特徴とする流動層焼却炉の廃棄物供給装置。
【請求項５】 前記投入口を開閉する手段が、上部先端を凸形状にした昇降扉で構成されている請求項３記載の流動層焼却炉の廃棄物供給装置。
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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、下水汚泥や都市ごみや産業廃棄物等の固形状炭素質系を焼却する流動層焼却炉の廃棄物供給方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】流動層焼却炉には、都市ごみや脱水汚泥等の焼却炉に多く見られる気泡流動層型焼却炉と石炭焚き発電ボイラや一部廃棄物との混焼用焼却炉に見られる循環流動層焼却炉に分類される。
【０００３】前者の気泡流動層型焼却炉は、ガス速度である空塔速度が流動媒体である粒子の流動化開始速度を超えると、粒子中に気泡が発生され、発生した気泡により、粒子を撹拌し層内を沸騰状態にさせて燃焼させるようにしたものである。
【０００４】後者の循環流動層焼却炉は、前記ガス速度が流動媒体である粒子の終端速度を超えさせて、ガスと粒子が激しく混合しながら、粒子はガスに同伴されて系外に飛散燃焼させ、飛散した粒子はサイクロンで捕集されて炉内に還流するようにしたものである。
【０００５】流動層焼却炉は上記二つの形式が主に使用されているが低品位の燃料や廃棄物の燃焼に適しており、下水汚泥の大部分は流動層焼却炉で処理され、特に都市ゴミや産業廃棄物の燃焼炉として、前者が多用される傾向にある。
【０００６】上記気泡流動層型焼却炉では、図５に見るように、略直立円筒状塔の下部に流動媒体である砂５０ｄを充填して気泡流動領域５０（バブリング層領域５０ａ、濃厚相領域５０ｂ）を形成させ、その下部に散気管その他の流動ガス分散器５２を介して予熱空気入口５４より流動用気体としての予熱空気を均一に吹き込み、該吹き込みガスの流速である空塔速度が前記流動媒体の流動開始速度を超えさせ、流動媒体の間に気泡５０ｃが発生され、砂層均一流動域を形成させる。さらに空塔速度を増速させ気泡流動化開始速度以上にすると流動媒体は撹拌流動化しながら、気泡流動領域５０を形成しその表面は沸騰状態になる。このような状態で流動層焼却炉を形成して、前記気泡流動領域５０の上部のフリーボード５６より被焼却物である廃棄物（汚泥）５５を投入燃焼させ、上部の排ガス口５７より排ガスを外部へ排出する構成にしている。
【０００７】即ち、上記沸騰状態の気泡流動領域５０の上部より被焼却物である汚泥５５を投入すると同時に助燃剤を投入燃焼させると、汚泥５５の固形分は気泡流動領域５０内で燃焼した後、その揮発分は気泡流動領域５０の上方に位置するフリーボード５６で燃焼し、該燃焼後の排ガスは上部排ガス口５７より排出する。
【０００８】なお、前記循環流動層焼却炉の場合は、前記空塔速度を増し流動化粒子の終端速度以上にすれば、粒子とガスの混合はより活発に行なわれ、粒子はガスと同伴して炉外へ流出する。流出した粒子はサイクロン等を介し再度燃焼炉へ戻す粒子循環系を確立したものであるが、燃焼炉上部にも粒子が吹き上げられるため、燃焼炉全域に亘って流動層が形成される。
【０００９】ところで、前記気泡型流動層焼却炉においては、例えば生ゴミや下水汚泥等の廃棄物を焼却させる場合、下記に示す燃焼過程を経て燃焼させられる。
１）生ゴミは、炉内投入の定量性を保つために前処理により、破砕機等で廃棄物を破砕したのち、スクリューフィーダでフリーボード５６より炉内へ投入するか、直接スクリューフィーダにより粗破砕を行なってから投入している。
２）燃焼開始時に予熱された流動用空気を流動ガス分散器５２により吹き込み、流動媒体である砂５０ｄを適温に加熱しながら静止状態にある流動床ベッドの気泡流動化を行なう。
３）ついで被焼却物であるゴミを投入するが、投入されたゴミは自燃により流動層内を前記適温に維持する。
４）投入されたゴミは気泡流動領域５０で高温の砂５０ｄと激しく混合流動化されて短時間で乾留ガス化し、ごみ固形物５５の焼却を行なう。
５）その際、小さく破砕することにより、紙やビニールといった比重が小さく発熱量の大きい物質や未燃ガス、揮発分や軽いゴミは気泡流動領域５０内の濃厚相領域５０ｂ内に取り込まれ長時間滞留することがないため、砂層面５３ないし上方のフリーボード５６に導かれて急激に燃焼していた。
【００１０】その結果、１）局所的に一酸化炭素のような未燃分が発生し、大気汚染の一因を形成する。
２）燃焼状態が廃棄物の性状（水分の含有量、破砕の形状、炭素質の含有量）に大きく影響され、不安定燃焼を引き起こすといった問題があった。
３）水分を多く含む廃棄物を燃焼すると、炉内の流動層領域の温度が急激に降下するとともに、破砕による雑音振動が大きく、又悪臭を発生する恐れもあった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は上記気泡流動層型焼却炉の課題を解決するためには、廃棄物の焼却を前記砂層流動部（濃厚相）で行ない、時間を掛けて砂とよく撹拌させ、未燃物の発生を防ぐとともに、前記砂層流動部の温度低下を防止し、且つ炉内に投入する前に、廃棄物の水分を除去して炉床水分負荷を低く抑え、砂層温度を安定燃焼に必要な温度に維持する必要があることを着目した。
【００１２】本発明は上記着目点に鑑みてなされたもので、投入廃棄物の投入位置や水分、形状、等の性状に起因する大気汚染や不安定燃焼の問題を解消するとともに、廃棄物破砕時に発生する騒音、振動、悪臭の排除を可能とした流動層焼却炉の廃棄物供給方法とその装置の提供を目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、請求項１記載のように、被焼却物である廃棄物を圧縮した後、流動層への投入口を開放して、該流動層内へ圧縮された廃棄物を供給することを特徴とする。
【００１４】かかる発明によれば、廃棄物が圧縮された状態で流動層内で燃焼される為に、被焼却媒体の燃焼が緩慢に進むために、局所的に一酸化炭素のような未燃分が発生することなく、大気汚染の一因を解決できる。又、前記圧縮により廃棄物の性状を均一化できるために、燃焼状態が廃棄物の性状に大きく影響されることがなくなり、不安定燃焼を引起こすことがなくなった。更に前記圧縮により水分を多く含む廃棄物から、水分を減らしたものを炉内に投入することが出来るために、従来のように含水廃棄物の炉内温度の急激低下を避けることが出来る。
【００１５】請求項２記載の発明は、前記廃棄物の圧縮を押出工程で行なうと共に、該圧縮された廃棄物の投入位置が流動床の濃厚相領域であることを特徴とするものである。
【００１６】かかる発明によれば、圧縮状態にある廃棄物が、流動層の濃厚相領域に対し圧入するようにしたため、投入した廃棄物は気泡流動領域の砂層表面に浮上燃焼することなく、高温で流動する砂の中に投入され高温砂との撹拌混合による緩慢燃焼が可能となり、前記未燃分の発生を一層防止できる。
【００１７】また、被焼却物である廃棄物の圧縮を、その押し出し工程で行なうために、廃棄物の含有する水分と臭気等の圧縮絞り出し除去により、炉床水分負荷の削減と炉内安定燃焼を可能とすることができるとともに、スクリューフィーダを用いる場合に比較して騒音振動が大幅に低減すると共に、悪習の発生を抑えることが出来る。
【００１８】また上記発明を効果的に実施するための手段として、本発明は、請求項３記載のように、被焼却物である廃棄物を流動層への投入口上流側で圧縮する手段と、該投入口を開閉する手段とを具え、該開閉手段により前記廃棄物の圧縮が完了する都度流動層への投入口を開放して、該流動層内へ圧縮された廃棄物を供給することを特徴とする流動層焼却炉の廃棄物供給装置を提案する。
【００１９】この場合、好ましくは請求項４に記載のように、前記廃棄物の圧縮手段が、前面に開閉扉を有する廃棄物押し出し手段であり、該押出手段に、廃棄物圧縮過程で染み出した廃棄物の含有液を外部へ回収させる回収通路を設けるのがよい。これにより、廃棄物の含有液の円滑な除去とその回収が容易となるとともに、焼却炉内の所定箇所へ圧縮により燃焼性状の一定した廃棄物の定量供給が可能となり、安定燃焼ができる。
【００２０】さらに前記投入口を開閉する手段は、請求項５に記載のように、上部先端を凸形状にした昇降扉で構成するのがよい。これにより、前記開閉手段を昇降扉で構成したために、扉の上下運動により機械可動部が減り、耐久性を増すと共に、扉の上部先端が凸形状の為に、廃棄物によって詰る恐れを解除できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００２２】図１は、本発明の流動層焼却炉の廃棄物供給装置の概略の構成を示す模式図である。
【００２３】図１に示すように、本発明の流動層焼却炉の廃棄物供給装置は、当該流動層焼却炉の気泡流動領域５０の下方部位の濃厚相領域５０ｂに開口させた投入口１０と、焼却炉外側に沿って設けたホッパ１１と該ホッパ１１より廃棄物を投入口１０と結ぶ垂直供給部１２Ａと、該垂直供給部１２Ａより、投入口１０と連設する水平供給部１２Ｂ内に落下した廃棄物の圧縮且つ該圧縮された廃棄物を投入口１０より濃厚相領域５０ｂに投入させる押し出し機１３と、投入口１０の直前位置（水平供給部１２Ｂ出口側）に設けたストッパ１７付き投入扉１４とより構成する。
【００２４】上記投入口１０は当該流動層焼却炉の気泡流動領域５０を形成するバブリング領域５０ａの下部に位置する濃厚相領域５０ｂの対面して設け、投入された廃棄物は、流動媒体である砂５０ｄが流動ガス分散器５２を介して導入された流動ガスにより流動を開始し、その上部に空塔速度の増加につれ発生する気泡５０ｃと流動する砂５０ｄとにより混合沸騰状態の砂層面５３を形成するバブリング領域５０ａの下部の気泡発生期の濃厚相５０ｂ内に投入され、流動する砂５０ｄに巻き込まれ浮遊状態となり砂と緩やかに混合され、緩慢燃焼燃焼状態に置かれるようにしてある。
【００２５】押し出し機１３は、図２に示すように、先端に押し出し盤１８を持つ押し出しロッド１９よりなる押し出し部１５を備え、該押し出し部１５により、前記ホッパ１１の排出口より投入口１０の手前に設けたストッパ１７付き投入扉１４に向けシリンダ状管よりなる水平供給部１２Ｂを介して廃棄物を圧縮するようにしてある。
【００２６】その圧縮過程において、廃棄物に含有される水分や臭気は圧縮絞り出され、後記するように押し出し部１５の細孔２１を介して水平供給部１２Ｂ基部側に設けた排水口１６より外部へ排出するとともに、一定の燃焼性状を持つ圧縮された廃棄物を形成させ、その圧縮終了後段階で前記ストッパ付き投入扉１４を開放して焼却炉内へ投入するようにしてある。
【００２７】従って本実施形態では、上記圧縮過程で廃棄物に含有される水分や臭気は圧縮絞り出され、押し出し部１５の細孔２１を介して排水口１６より外部へ排出して、廃棄物の脱水及び脱臭を行なうようにしてあるため、炉床水分負荷を所定値以内に抑えることができる。又、押出し機１３により常に安定した塊状の廃棄物を定量供給でき、安定燃焼が可能になる。
【００２８】上記押し出し部１５は、図２、図３に見るように、押し出しロッド１９と、その先端に設けた押し出し盤１８と、前記ロッド１９の上部を包被し、下部を開放状態とした下向き断面コの字状カバー２０よりなり、押し出し盤１８の圧縮面上部にはロッド１９側に貫通する複数の細孔２１を設け、前記圧縮過程に発生した廃棄物よりの水分等を前記細孔２１を介して、図２に示したように押し出し盤１８の前部よりその裏側のカバー２０内に回収させ、図中の矢印に示すように排出口１６より外部へ放出するようにしてある。
【００２９】また、上記ストッパ付き投入扉１４は図１に見るように水平位置から垂直位置へと開閉可能な開閉扉で構成され、圧縮工程時は投入口１０の下部に設けた突出可能のストッパ１７を突出させて前記扉を閉塞位置でロックさせた後、上記押し出し部１５廃棄物の圧縮を行ない、押し出し部１５より廃棄物が所定位置まで押圧圧縮された時、前記ストッパ１７を下降させ投入扉１４のロックを解除することにより、扉１４は矢印方向に廃棄物の圧縮圧で水平方向に遊動しながら開放し、圧縮した定形状の廃棄物を焼却炉内に投入するようにしてある。
【００３０】なお、上記圧縮破砕した廃棄物の焼却炉内への投入扉は、図４に示す構造のものでもよく、この場合は投入口下部に昇降可能で且つ先端にＶ型若しくは楔状先端（Ｖ凸部）１４ｂを持ち、上下に昇降する昇降扉１４ａを設け、該扉が衝突する天井部に前記嵌合先端１４ｂが嵌合するＶ型嵌合部１０ａを設け、廃棄物の圧縮中は昇降扉１４ａを上昇させその先端と対向する嵌合部１０ａと嵌合閉鎖させ、圧縮終了後は前記昇降扉１４ａを下降させて圧縮破砕した廃棄物を焼却炉内へ圧入するようにしても良い。上記のような構造の場合は廃棄物の圧入の際、投入口１０で引っ掛かったりすることがない。
【００３１】なお、上記供給部１２及び押し出し盤１８の形状は本実施例に示す断面矩形ないし方形形状に限られるものではなく、例えば断面形状が円形ないし楕円形でも良い。
【００３２】
【発明の効果】請求項１記載の発明により、廃棄物を圧縮状態で流動層領域に投入するようにしたため、投入した廃棄物は緩慢燃焼が可能となり、一酸化炭素等の未燃分の発生を防止でき、大気汚染を防止できる。
【００３３】また、請求項２記載の発明により、押し出し工程において、廃棄物の脱水及び脱臭と破砕とが同時に行なわれるため、燃焼性状の一定した廃棄物を定量投入することができ、炉床水分負荷の削減と炉内安定燃焼を可能とすることができるとともに脱水、圧縮、炉内への投入を同一押し出し工程で可能としたため、コンパクトで効率的な構造にすることができ、更に定量投入を可能としたため、同一性状の廃棄物の投入が可能となり、不安定燃焼を防止できる。炉床水分負荷の変動を最小限に抑えることができる。また、押し出し機の使用により、破砕時におきる騒音振動悪臭の発生を防止できる。
【００３４】また、請求項４記載の発明により、廃棄物の含有液の円滑な除去とその回収が容易となるとともに、焼却炉内の所定箇所へ圧縮により燃焼性状の一定した廃棄物の定量供給が可能となり、安定燃焼ができる。
【００３５】さらに、請求項５に記載のように、上部先端を凸形状にした昇降扉で構成したために、扉の上下動により機械可動部が減り、耐久性を増すと共に、扉の上部先端が凸形状の為に、廃棄物によって詰る恐れを解除できるとともに、投入時廃棄物の引っ掛かりを防止し簡単な機構で円滑な投入ができる。
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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１０年（１９９８）５月２６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１１−３３７０３２ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１２月１０日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−１４４６６４ |
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