JP3924285B2

JP3924285B2 - 焼却装置

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Publication number: JP3924285B2
Application number: JP2004017731A
Authority: JP
Inventors: 浩俊堀添; 佐藤　　淳; 義仁清水; 静生保田; 佳正川見
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-01-26
Filing date: 2004-01-26
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2016-09-17
Also published as: JP2004219067A

Description

本発明は、都市ごみや産業廃棄物等を焼却し、その燃焼排ガスの熱により蒸気を製造して、例えば該蒸気を発電プラント等に用いる焼却装置に関する。

従来より都市ごみ等の廃棄物を焼却する焼却装置には流動床焼却装置が多く用いられ、かかる装置は流動床焼却炉内の分散板（例えば多孔板）上に収容された砂等の流動媒体に分散板下方より空気または焼却排ガス等を吹き込むことにより流動媒体を流動化するとともに加熱し、そのようにして形成された流動床内に都市ごみ等の廃棄物を投入して燃焼させる。この燃焼により発生した燃焼ガスは、燃焼ガス出口ラインを経てボイラに至り、該ボイラ内で温水との熱接触により蒸気を発生させ、該蒸気を発電プラント等のタービン駆動源として用いるものである。

さてかかる都市ごみ等の廃棄物中には塩ビプラスチック等の含塩素有機化合物が混入しており、可燃分中にＣ１として約０．２〜０．５％含有されている。そして都市ごみ等の廃棄物中に混入した塩ビプラスチック等に含まれる塩素は、燃焼によってＨＣ１となり（通常、都市ごみ燃焼排ガス中のＨＣ１は約５００〜１０００ppm）、焼却炉の後流に設置された蒸気発生用ボイラのチューブに作用してこれを腐食させる。特にチューブ表面温度が約３５０℃以上では温度の増加とともに高温腐食が顕著となる。このため、従来、チューブ表面温度は３５０℃以下にする必要があり、製造される蒸気の温度は約３００℃が限界であった。その結果、従来のごみ焼却による発電効率は約１５％以下であって、塩素を殆ど含有しない重油やＬＮＧ等を燃料とし、ボイラチューブ温度を５００〜６００℃にできるプラントの発電効率約３０〜４０％に比べて著しく低く、その改善が強く望まれていた。

かかる課題を解決するため、先の特願平８−６９０６７（特開平９−２３６２３０：非公知文献、以下先願発明という）において、ボイラ水の加熱を少なくとも２段階以上の複数段階とし、少なくとも一の段階加熱を所定温度以上の流動媒体を含む空間内に廃棄物を供給して熱分解反応を行なわせる熱分解工程で得た熱分解ガスの燃焼熱エネルギを利用して直接若しくは間接的に行ない、
一方他の段階加熱を、前記熱分解手段より取り出された未分解残渣および流動媒体から成るチャー混合物を空気または燃焼排ガスによって流動させながら前記未分解残渣を燃焼させるチャー燃焼工程により得られた熱エネルギを利用して行なう過熱蒸気製造方法を提案している。

すなわち、前記複数段階加熱の作用は、例えば図２に示すように、都市ごみ等の廃棄物を熱分解（本先願発明では、温度３００℃以上の空間内に廃棄物を供給して熱分解反応を行なわせ、その反応により発生した熱分解ガスと未分解残渣および流動媒体から成るチャー混合物と不燃物とを互いに分離する熱分解手段により構成している。）してその熱分解ガス中にＨＣｌ等が含有する含塩素熱分解ガスであっても、該含塩素熱分解ガスの熱エネルギによるボイラ水の加熱は、略２００℃〜３２０℃前後の略沸点温度としている為に、含塩素熱分解ガスが蒸気発生用ボイラのチューブに作用してもチューブ表面温度が約３５０℃以上とならない為に、これを腐食させる事にならない。
この場合前記ボイラ水は加圧により沸点を略２００℃〜３２０℃前後に設定してある為に前記含塩素熱分解ガスのボイラ水への熱エネルギの付与にバラツキが生じていてもそれは該ボイラ水の潛熱の吸収（言い換えれば水から蒸気への相変換にのみ使用され温度上昇分として作用しない）に使用されるために、ボイラ水の熱交換チューブの表面温度が塩素腐触温度以上に上昇する事なく、安定した加熱温度のボイラ水若しくは蒸気を得る事が出来る。

そして前記略３００℃〜５００℃の熱分解により分解されなかった未分解残渣は既に脱塩素されているために、これを燃焼させて得られる、例えば５００〜９５０℃前後の熱エネルギ（本先願発明では前記熱分解手段より取り出された未分解残渣および流動媒体から成るチャー混合物を、空気によって流動させながら前記未分解残渣を燃焼させるチャー燃焼手段により５００〜９５０℃前後の熱エネルギを得ている。）を主として利用して前記略２００℃〜３２０℃前後に一次加熱したボイラ水若しくは蒸気を二次〜三次加熱して４００〜５００℃の加熱蒸気（ボイラチューブ温度を約４５０〜５５０℃）を得ても低級材でもチューブ腐触が生じる恐れがない。
これによりごみ焼却による発電を行なった場合においても、塩素を殆ど含有しない重油やＬＮＧ等を燃料としたプラントと同様な３０〜４０％の発電効率を低コストで得る事が出来る。

特開平９−２３６２３０号公報：非公知文献（先願文献）

かかる先願技術によれば熱分解炉とチャー燃焼炉及びボイラやスーパヒータを効率よく組合せる事により、塩素の低減ともに且つ高温度の過熱蒸気を得ることの出来るが、熱分解ガス燃焼用空気源として、３０〜５０％の酸素富化空気を用いる必要が生じ、酸素富加設備とその運転動力コストが大幅に増大する。
本発明は、かかる先願技術の欠点を、解消することを目的とする。

本発明は、流動媒体で生成した温度１００〜３００℃の流動空間で含塩素有機化合物が混入している廃棄物を乾燥させる乾燥手段と、
温度３００℃以上の空間内で、前記乾燥手段で乾燥させた廃棄物と流動媒体とにより熱分解反応を行なわせ、その反応により発生した熱分解ガスと、未分解残渣および流動媒体から成るチャー混合物と、不燃物とを互いに分離する熱分解手段と、
前記熱分解手段より導かれた未分解残渣および流動媒体から成り、実質的に塩素を含有しないチャー混合物を、空気によって流動させながら前記未分解残渣を燃焼させるチャー燃焼手段とを有するとともに、チャー燃焼手段で得られた高温砂を前記熱分解手段に循環させるとともに、
前記チャー燃焼手段を、主流動床と仕切壁を介して隣接している副流動床で構成し、前記副流動床の流動媒体内にチャー燃焼炉の上方域に配設された過熱ヒータとラインを介して接続されるボイラ加熱ヒータを配設し、該ボイラ加熱ヒータの奪熱により主流動床の流動媒体温度より降温させた流動媒体を前記熱分解手段及び乾燥手段に戻入させることを特徴とし、更に前記熱分解手段を、複数の流動域を具えた流動床で形成するとともに、前記複数の流動域のうち下降流動域のガス空塔速度を、上昇流動域のガス空塔速度より小に設定することにより該流動床に供給された廃棄物が前記流動域を循環しながら熱分解を行う流動槽で形成したことを特徴とするものである。
かかる発明によれば複数の流動域を順次廃棄物が循環する事により、処理物が出口にショートパスすることなく、十分なる熱分解と連続投入処理が可能となるとともに、流動化ガスの低減が可能となり熱分解ガスのカロリー低下を抑制することが出来る。

さて前記図２の作用を達成するためには熱分解ガスとチャー混合物の熱カロリー比が「約７（熱分解ガス）：約３（チャー混合物）」になるように熱分解を行うことが好ましい。これは、加温すべきボイラ水を１００Ｋｇｆ／ｃｍ^２前後に加圧してその沸点を３０９℃前後に設定している為に、熱分解ガスでは後記図１に示す水冷壁ボイラ３６及び第１のボイラ２７（両者を第１の蒸気製造工程（手段）という）でボイラ水を常温より「沸点３０９℃＋蒸発潜熱」言換えれば３０９℃で殆ど蒸気化するまで立上げるカロリーと、該立上げた蒸気を沸点３０９℃より５００℃まで立上げるカロリーの比は、約７：３である事による。
従って前記発明によれば熱分解を十分に行う事が出来、これにより熱分解ガスの熱エネルギーは十分に大きくする事が出来る。

尚、前記した通り生ごみを含んだ都市ごみ等の廃棄物を直接熱分解炉に投入すると熱分解ガスが水分で希釈されて、カロリー低下を招く。
そこで、１００〜３００℃の温度で好ましくは酸素不足下で廃棄物を乾燥する手段と、
温度３００℃以上の空間内に流動媒体とともに前記乾燥手段により乾燥された廃棄物を供給して熱分解反応を行なわせ、その反応により発生した熱分解ガスと未分解残渣および流動媒体から成るチャー混合物と不燃物とを互いに分離する熱分解手段と、
前記熱分解手段より取り出された未分解残渣および流動媒体から成るチャー混合物を、空気によって流動させながら前記未分解残渣を燃焼させるチャー燃焼手段とを含み、
前記乾燥手段を、複数の流動域を具えた流動床で形成するとともに、該流動床に供給された廃棄物が前記流動域を循環しながら乾燥を行う流動槽で形成とするのがよい。

尚前記都市ごみの乾燥温度は、３００℃以上で行うと炭化水素ガスが発生し好ましくなく、又１００℃以下では十分な蒸発が出来ない。又乾燥雰囲気は酸素不足下で低温燃焼が生じず、好ましい。
従って、前記乾燥手段も熱分解手段と同様な構成で温度管理のみ行うような方策がよい。すなわち、例えば乾燥手段も熱分解手段と同様なチャー燃焼手段より得られた高温砂を利用して廃棄物の乾燥を行う流動床、キルン、横型撹拌槽のいずれかであるのがよく、これにより、熱エネルギーの有効利用が図れる。
そして、前記熱分解工程に投入される廃棄物をチャー燃焼工程より得られた高温砂を利用して十分に乾燥させるのがよい。これにより前記課題の解決とともに、チャー燃焼工程より得られる高温砂は温度的にも又熱容量的にも十分なる大きさを有する為に、容易に乾燥が可能である。
又本発明は前記乾燥手段を、仕切壁により区分けされた複数の流動域を廃棄物が循環しながら乾燥を行っている為に、請求項１記載の発明と同様な効果を有する。

以上記載のごとく、本発明によれば複数の流動域を順次廃棄物が循環する事により、十分なる熱分解とチャー燃焼手段での熱回収が可能となる。

好ましくは、前記熱分解手段に投入される廃棄物を乾燥手段で十分に乾燥させている為に、熱分解ガスのカロリのバラツキが生じる事なく、高カロリの且つ安定した熱分解ガスが得られる。
又本発明によれば、前記乾燥手段を複数の流動域を廃棄物が循環しながら乾燥を行っている為に、本発明の効果の一層の促進が図れる。

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。

図３は図１の本発明の実施例に係る廃棄物の焼却熱を利用した過熱蒸気製造装置び使用する夫々流動床からなる熱分解炉と乾燥炉を示し、いずれも多孔板等の分散板３−１上に流動砂等の流動媒体を堆積させて流動床を形成し、該流動床内を下降流と上昇流により回流可能に中央仕切板３ー３により左右２つの流動域（１）、（２）に分割され、そして前記仕切り板３ー３は流動床上部と底部が夫々開口されている。
又、分散板３ー１は不燃物出口９側に向け下向きに傾斜されており、前記仕切り板３ー３により夫々仕切られる分散板３ー１下方空間の底部には夫々燃焼排ガス供給ライン２５／６−１／６−２に接続された分岐ライン６Ａ／６Ｂが接続されており、そして該分岐ライン６Ａ／６Ｂには夫々不図示の流量調整弁が設けられ、仕切り板３−３により２分割される夫々の流動域（１）、（２）に供給される空気流を制御可能に構成される。

すなわち分岐ライン６Ａの空気流量を分岐ライン６Ｂより少なくすることにより、又左側流動域部が下降流動域（１）となり、右側に位置する流動域は上昇流動域（２）とすることが出来る。具体的には下降流動域（１）のガス空塔速度は、０．０〜０．３ｍ／ｓｅｃ、好ましくは０．０〜０．２ｍ／ｓｅｃ、又上昇流動域（２）のガス空塔速度は、０．３〜１．０ｍ／ｓｅｃ、好ましくは０．４〜０．６ｍ／ｓｅｃに設定するのがよい。
又分散板３−１の傾斜角度は５〜４５°好ましくは１０〜４５°前後に設定するのがよい。係るガス空塔速度や分散板３−１の傾斜角度等の構成は図２の熱分解炉も同様である。

そしてかかる乾燥炉１Ｂ側の流動槽においては下降流動域（１）側の流動床上部に廃棄物供給ライン４を設け、該ライン４より都市ごみ等の廃棄物が、又その下側に、チャー燃焼炉１０の流動砂がサイクロン１８を介して戻入される分岐ライン５２の出口端を接続し、該ライン５２の出口端より６５０℃前後の高温の流動砂が夫々投入可能に構成される。

そして前記上昇流動域（２）側の流動床上面には熱分解炉１Ａの下降流動域（１）側の流動床内に乾燥廃棄物が重力により投入可能に、熱分解炉１Ａ側に向けてに下向きに傾斜された傾斜出口ライン９−２を設ける。
この際傾斜出口ライン９−２の熱分解炉１Ａ側の出口端は逆流防止とガスシールを兼ねるために、流動床の中に出口開口９−２ａを設けるのがよい。
尚、流動媒体もその多くは傾斜出口ライン９より熱分解炉１Ａに投入されるが、該流動媒体中の金属等の不燃物の移送を行うために、前記上昇流動域（２）側の流動床底面の分散板３−１上に、プッシャ若しくはスクリューコンベア９−３を介した移送ライン９−１を設けるのがよい。

かかる乾燥炉１Ｂによれば燃焼排ガス入口ライン６−２より分岐ライン６Ａ／６Ｂを介して夫々供給された燃焼排ガス等（本乾燥炉は基本的には酸素不足下の乾燥の為に、供給されるガスは酸素を消費した燃焼排ガスが大部分である。）により、ライン４よりの都市ごみ等の廃棄物と、ライン５２よりの６５０℃前後の高温の流動砂とが流動床内で下降流動域（１）と上昇流動域（２）による循環流動を繰り返しながら温度１００〜３００℃、好ましくは１００〜２５０℃の循環流動床空間を生成し、廃棄物の乾燥を行なわせ、図１に示すようにその蒸発により発生した湿気ガスは出口ライン７２より流量調整弁５７を介してボイラ３６が収納された熱分解ガス燃焼炉３０Ｂに導入され、一方乾燥した廃棄物は流動砂とともに下向きに傾斜された傾斜出口ライン９−２より重力により熱分解炉１Ａに投入される。
又流動媒体の一部は、不燃物排出ライン８よりフィルタ８０により大型不燃物を除去した後、その残余の流動媒体をバケットコンベア等からなる戻入ライン５を介して乾燥炉１Ｂ又はチャー燃焼炉１０に戻入され流動媒体の循環制御を行う。

一方前記乾燥廃棄物および流動砂が導入される熱分解炉１Ａは、前記乾燥炉１Ｂと同様に、下降流動域（１）側の流動床内に、サイクロン１８を介してチャー燃焼炉１０の砂戻入用分岐ライン５１を開口し、該ライン５１より６５０℃前後の高温の流動砂が投入可能に構成する。
そして前記上昇流動域（２）側の流動床上面にはチャー燃焼炉１０の流動床内にチャー混合物が重力により投入可能に、チャー燃焼炉１０側に向けて下向きに傾斜された傾斜出口ライン９を設ける。

この際熱分解炉１Ａの分散板３−１上に溜まった不燃物は、前記上昇流動域（２）側の流動床底面の分散板３−１上に不燃物排出ライン８を設け、該ライン８経路途中に配したフィルタ８０に大型不燃物を除去した後、その残余のチャー混合物はバケットコンベア等からなる戻入ライン５を介して乾燥炉１Ｂ又はチャー燃焼炉１０に戻入されるよう構成する。
尚、大型不燃物を除去した後のチャー混合物は既にフィルタ８０等の熱接触により１５０℃以下冷却されているために、必ずしも後記する気流搬送手段で構成する必要はなく通常のバケットコンベアでよい。

図４は、４室構造の熱分解炉（乾燥炉も同一構成の為、乾燥炉側の構造の説明は省略する。）の構成を示し、流動槽を仕切板にて十文字状に仕切り、「田」の字状に４つの流動域空間（１）〜（４）を形成するとともに、左端の熱分解炉１Ａの下降流動域（１）の入口側壁には廃棄物供給ライン４とチャー燃焼炉１０の高温流動砂が戻入される分岐ライン５２の出口端が接続され、右端の上昇流動域（４）出口壁にはチャー燃焼炉１０側に向けて下向きに傾斜された傾斜出口ライン９と、前記上昇流動床底面の分散板３−１上に不燃物排出ライン８（８Ａ，８Ｂ）を夫々設けている。
そして分散板３−１は、前記ライン８、９を設けた（１）の流動域側から（２）の流動域側に向けて下向きに第一の分散板３−１Ａを、又（３）の流動域側から（４）の流動域側に向けて下向きに第二の分散板３−１Ｂを夫々配し、更に（２）の流動域側から（３）の流動域側に、又（４）の流動域側から（１）の流動域側に夫々オーバフロー可能に、仕切り板３−３Ａ、３−３Ｂ高さを設定する。

更に前記した如く（１）及び（３）の分岐ライン６Ａの空気流量を、（２）及び（４）の分岐ライン６Ｂより少なくすることにより、又（１）及び（３）の流動域部が下降流動域となり、（２）及び（４）の流動域は上昇流動域とすることが出来る。
又第一及び第二の分散板３−１Ａ、３−１Ｂの下向き側終端位置にある（２）及び（４）の上昇流動域側の分散板３−１上の側壁に夫々不燃物排出ライン８Ｂ、８Ａを設ける。
尚乾燥炉の場合は前記不燃物排出ライン８Ｂ、８Ａの代りに、プッシャ若しくはスクリューコンベア９−３を介した移送ライン９−１を設ける。
又（４）の上昇流動域側の流動床上面にはチャー燃焼炉１０の流動床内にチャー混合物が重力により投入可能に、チャー燃焼炉１０側に向けて下向きに傾斜された傾斜出口ライン９を設ける。

かかる熱分解炉１Ａによれば、分岐ライン６Ａ／６Ｂを介して夫々供給された燃焼排ガス等により、（１）及び（３）の流動域部が下降流動域となり、（２）及び（４）の流動域は上昇流動域となり、（１）の下降流動域内にライン９よりチャー物混合物が、又チャー燃焼炉１０の砂が循環戻入するライン５１より６５０℃の高温の流動砂が夫々投入されと、（１）→（２）→（３）→（４）→（１）の順で３５０〜５００℃の下降流と上昇流を繰り返し循環する流動域空間が形成され、該流動域空間内で乾燥廃棄物の熱分解反応を行なわせ、その反応により発生した熱分解ガスは熱分解ガス出口ライン７１より灰溶融炉３１に、又未分解残渣および流動砂から成るチャー混合物はチャー混合物取り出しライン９よりチャー燃焼炉１０に、又不燃物は不燃物取り出しライン８より、夫々互いに分離して取り出すことが出来る。

図５は図３に示す熱分解炉と乾燥炉を一体構造とした変形例で、図上左方より右方に向け順次、乾燥炉の下降流動域、上昇流動域、熱分解炉の下降流動域（１）上昇流動域（２）が配設され、左端の乾燥炉の下降流動域（１）の入口側壁には廃棄物供給ライン４とチャー燃焼炉１０の高温流動砂が戻入される分岐ライン５２の出口端が接続され、右端の熱分解炉の上昇流動域（１）、（２）出口壁にはチャー燃焼炉１０側に向けて下向きに傾斜された傾斜出口ライン９と、前記上昇流動床底面の分散板３−１上に不燃物排出ライン８を夫々設けている。
そして分散板３−１は、乾燥炉１Ｂの上昇流動域（２）側から熱分解炉１Ａの下降流動域（１）側に向けて下側に向け傾斜させて一連で配設され、更に乾燥炉１Ｂの上昇流動域（２）側と熱分解炉１Ａの下降流動域（１）間に配設した仕切板３３は分散板３−１上方を開口３３ａさせるとともに、該仕切板３３上端を熱分解炉１Ａの下降流動域（１）側に開口し、その開口部３３ａに矩形状（逆Ｌ字状）の出口ライン９２を設け、その底部を熱分解炉１Ａの下降流動域（１）内に開口する事により、乾燥後の廃棄物は流動砂とともにきに出口ライン９２より重力により熱分解炉１Ａの下降流動域（１）内に投入される。
尚前記出口ライン９２より流動砂は乾燥炉１Ｂ内の熱交換により、既に温度低下してるために、チャー燃焼炉１０の砂戻入用分岐ライン５１を熱分解炉１Ａの下降流動域（１）上に開口し、該ライン５１より６５０℃前後の高温の流動砂が投入可能に構成するのがよい。

図１及び図６、７は本発明の実施例に係る廃棄物の焼却熱を利用した過熱蒸気製造装置を示し、図１はその全体図、図６、７は乾燥炉と熱分解炉、及びチャー燃焼炉を示す要部構成を示す正面図と平面図である。尚本図の乾燥炉と熱分解炉は図３と同様であるのでその説明は省略する。
流動床炉からなるチャー燃焼炉１０は、図６、７に示すように、底部に不燃物出口部側に向け下向きに傾斜させて配した分散板１１頂部側の流動床内にチャー混合物導入ライン９と流動媒体取り出しライン１６０を夫々接続するとともに、前記導入ライン９より導入されたチャー混合物からなる主流動床１０Ａの分散板１１の傾斜下方側部に仕切壁１０Ｃを介して副流動床１０Ｂを形成する。
そして前記分散板１１下方の空気供給ライン１２より主流動床１０Ａと副流動床１０Ｂに夫々空気が供給されて、先ず主流動床１０Ａ内で６００〜７５０℃に加熱して未分解残渣の燃焼を行い、更に主流動床１０Ａと仕切壁１０Ｃを介して隣接している副流動床１０Ｂとの間で未分解残渣の燃焼と流動砂が循環するように構成し、そして前記副流動床（副チャー燃焼部）１０Ｂの流動媒体内に第３スーパヒータ２９−２を配設し、チャー燃焼炉１０の上方域に配設された第２スーパヒータ２９−１とライン４０を介して接続している。尚、主流動床１０Ａも前記図２と同様に下降流動域（１）と上昇流動域（２）で循環するように構成してもよい。

尚、チャー燃焼炉１０上方に配設された第２スーパヒータ２９−１は、第１スーパヒータ２８よりライン２８−１を介して導入された過熱蒸気の過熱とともに、９５０〜１３００℃前後と無用に高くなった燃焼ガスを約８５０℃に落とす役目を、又チャー燃焼炉１０上方ダクト域にはボイラ３６ー２が配設され、無用に高くなった燃焼ガスを落とす役目をする。
尚前記のように燃焼ガス温度を約８５０℃に落としても第１スーパヒータ２８における蒸気温度を４００〜５２０℃に維持する上で何の支障もない。

そして前記チャー燃焼炉１０で燃焼されない小型の不燃物は不燃物取り出しライン１４より取り出され、そして前記不燃物取り出しライン１４には網目が２ｍｍ前後の第２フィルタ１４０が介装され、前記ライン１４より排出された排出物について小型不燃物と流動砂・灰分とを分離し、前記バケットコンベア等のライン５／５−１／５−２より流動砂を乾燥炉１Ｂの流動床下降流動域（１）又はチャー燃焼炉１０に給送するように構成している。
さて前記チャー燃焼炉１０内の流動媒体は出口通路より気流搬送機構１６に導かれ、該搬送機構１６で空気流による搬送力が付与された後、ライン１７を介して気・固分離装置例えばサイクロン１８に導入され、ここで流動媒体と高温空気流に分離され、高温空気流は灰溶融炉３１に、高温流動媒体は分岐弁５０、分岐ライン５１，５２を介して夫々乾燥炉１Ｂと熱分解炉１Ａに戻入される。

前記チャー燃焼炉１０内の流動媒体出口ライン１６０側に設けた気流搬送機構で、前記サイクロン１８に通じる垂直通路部１６１の底側側壁に前記出口ライン１６０の終端と連設する水平通路部１６２を設け、前記垂直通路部１６１の底面より２０〜２００℃前後の常圧空気流を連続的に、又水平通路部１６２側端より２０〜２００℃前後の３〜６Ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧縮空気流を間欠的に夫々送給する。そして前記流動媒体と空気流の固気重量比を、（砂／空気）：１／１〜５／１に設定する事により前記流動媒体をサイクロンまで円滑に搬送できる気流搬送力を得る事が出来る。

灰溶融炉３１は、該灰溶融炉３１内に前記サイクロン１８を介してチャー燃焼炉よりの高温空気及びラインを介して熱分解炉よりの熱分解ガスが導入され、更に徐塵バグフィルタ３７より取り出したダスト２９及び／又はチャー燃焼炉１０よりの不燃分をライン３０より気流を介して導入して、例えば旋回流により灰を旋回分離させながら、前記高温空気と熱分解ガスとの燃焼熱により１３００℃以上として前記ダスト２９や不燃分を溶融して、該溶融した灰分を溶融灰出口ラインを介して不図示の水貯溜部に落下させ、数ｍｍ程度の水冷スラッグを生成し、又は空冷により除冷し、該スラッグを建築用骨材として利用するように構成する。
又、前記灰溶融炉３１の上方域には熱分解ガス燃焼炉３０Ｂが配設され、該熱分解ガス燃焼炉３０Ｂ内に配設した水冷壁ボイラ３６の加熱を行い沸点２００〜３０９℃近くまで立上げる蒸気／ボイラ水を製造する。

図１に戻り、２０は第１スーパヒータ２８及びボイラ２７が配設された熱交換塔で、該熱交換塔２０頂部に灰溶融炉３１よりの燃焼ガス及び第２スーパヒータ２９ー１を介してチャー燃焼炉１０よりの燃焼ガスが夫々導入され、先ず第１スーパヒータ２８での加熱によりガス温度を落とした後、第１ボイラ２７の加熱を行う。
この結果、第１ボイラ２７でボイラ水入口２６より取込んだボイラ水を３００℃前後に加熱し、第１ボイラ出口ライン２５より第１スーパヒータ２８に蒸気若しくは加熱水を供給する。
ボイラ水は分岐ライン２６’、２６’’を介してチャー燃焼炉１０のボイラ３６−２及び灰溶融炉３１のボイラ３６にも導入され分岐ライン２５’、２５’’を介して第１スーパヒータ２８に蒸気若しくは加熱水を供給する。

尚、１００Ｋｇｆ／ｃｍ^２前後に加圧してその沸点を３０９℃前後に設定している前記ボイラ水はボイラ２７、３６、３６ー２に導入されて第１段階の加熱を行うわけであるが、その加熱温度が前記沸点近くの３０９℃前後になるようにその通水量を制御している。
この結果、前記各ボイラ３６、３６−２、２７のチューブ表面壁温度は、前記加温水に追従して３０９℃前後に維持でき、例え熱交換される熱分解ガスに塩素若しくはＨＣｌを含んでいても低級材で腐食が生じる事はない。

第１スーパヒータ２８では前記各ボイラ３６、３６−２、２７の出口ライン２５、２５’、２５’’より取り出した蒸気／加熱水を導入して、前記８５０℃前後の燃焼ガスにより過熱蒸気を製造し、以下蒸気出口ライン２８ー１より第２スーパヒータ２９−１に、更にライン２８ー２より第３スーパヒータ２９−２に夫々直列若しくは並列に導入して４００〜５５０℃に過熱された過熱蒸気を取り出し、発電機に送給する。

次に前記実施例の作用を簡単に説明するに、乾燥炉１Ｂには前記したチャー燃焼炉１０から出口ライン１６０、気流搬送機構１６、ライン１７、サイクロン１８及び分岐ライン５１／５２を通して気流搬送により６００〜７００℃、具体的には６５０℃の循環流動砂が供給され、一方廃棄物供給ライン４から都市ごみ等の含水廃棄物が供給され、更に下部の空気または燃焼排ガス入口ライン６−２から燃焼排ガスに僅かな温度調整用空気を供給して流動砂を流動させた流動床内で下降流と上昇流とにより循環流動させながら、乾燥炉１Ｂ内温度を１００〜３００℃に維持して乾燥を行った後、乾燥後の廃棄物および流動砂から成る乾燥廃棄物混合物はライン９−２より熱分解炉１Ａに導入される。又前記乾燥炉１Ｂ内での乾燥により発生した湿気ガスは出口ライン７２よりボイラ３６が収納された灰溶融炉３１上方の熱分解ガス燃焼炉３０Ｂに導入され、熱分解ガス燃焼炉３０Ｂ内の燃焼ガス温度を８５０℃前後に制御する。

さて前記都市ごみ等の廃棄物中には塩ビプラスチック等の含塩素有機化合物が混入しており、可燃分中にＣ１として約０．２〜０．５％含有されている。そしてライン９−２から乾燥廃棄物混合物、前記分岐ライン５１から６００〜７００℃の循環流動砂をそれぞれ熱分解炉１Ａに供給し、下部の空気または燃焼排ガス入口ライン６−２から燃焼排ガスに僅かな温度調整用空気を供給して流動砂を流動させた流動床内で下降流と上昇流とにより循環流動させながら、温度３５０〜５００℃で処理することにより、下向きに傾斜させたチャー混合物取り出しライン９からは実質的に塩素を含有しない未分解残渣が得られる。

すなわち、廃棄物中に含まれていた塩素は、実質的に全て熱分解ガスに含まれて、熱分解ガス出口ライン７１に排出されることになる。なお、熱分解炉１Ａ内の熱分解反応で分離された大型の不燃物は、不燃物取り出しライン８からフィルタ８０を介して装置外に排出される。また前記熱分解炉１Ａにより得られた熱分解ガスは灰溶融炉３１にライン７１を介して供給する。

これによりライン７１の熱分解ガスは湿気ガスで希釈されないので高カロリガスとなり、灰溶融炉３１ではサイクロン１８を介してチャー燃焼炉の流動砂から分離された５００〜６００℃の高温空気により燃焼されて灰溶融炉３１の温度を容易に１３００〜１５００℃にすることが出来る。

一方熱分解炉１Ａでチャー混合物取り出しライン９から取り出された流動砂と未分解残渣から成り、実質的に塩素を含有しないチャー混合物は、燃焼炉１０の下部に供給され、空気供給ライン１２から分岐ライン１２−１、１２−２、及び分散板１１を介して供給される空気によって燃焼させることにより６００〜７５０℃に上昇させて流動砂を流動させながら未分解残渣を燃焼させる、更に完全燃焼のために空気供給ライン６３から更に空気を供給することにより燃焼炉１０の温度は燃焼発熱反応によって上昇する。この温度値は、チャー混合物取り出しライン９から供給される未分解残渣の発熱量と空気供給ライン１２、６３の空気および砂循環ライン１９の流動砂の量と温度によって決まるが、１０００〜１３００℃前後の高温になる場合がある。
そこでチャー燃焼炉１０ではボイラ３６ー２を配設し、該ボイラ３６ー２との熱交換により８５０℃前後に制御した後、実質的に塩素を含有しない燃焼ガスをライン４０を介して第２スーパヒータ２９−１と熱交換した後、ライン１５を介して熱交換塔２０に導入される。

一方本実施例は、図１、図６に示すように前記チャー燃焼炉１０に第３スーパヒータ２９−２を設けた副チャー燃焼部１０Ｂを付設させており、チャー燃焼炉１０での流動媒体を第３スーパヒータ２９−２による奪熱により６００〜７５０℃に落とし、該６００〜７５０℃に落とした流動媒体をライン１６０、気流搬送機構１６、サイクロン１８及び分岐ライン５１／５２を介して５００〜６５０℃の流動砂を熱分解炉１Ａ及び乾燥炉１Ｂに戻入する事が出来、この結果前記熱分解炉１Ａ内の熱分解温度を３５０℃から５００℃、乾燥炉１Ｂ温度を１００〜２５０℃前後に安定して制御が可能である。
尚、前記副チャー燃焼部１０Ｂには第３スーパヒータ２９−２が内装されており、これによりチャー燃焼温度の安定化に役立つ。

前記灰溶融炉３１では、前記したように前記熱分解ガス／高温空気とともに、徐塵バグフィルタ等より分離された灰が導入され、前記熱分解ガスの燃焼エネルギーにより灰分を溶融して、該溶融した灰分を不図示の水貯溜部に落下させ、数ｍｍ程度の水冷スラッグを生成し、又は空冷で除冷し、該スラッグを建築用骨材として利用する。
又、前記灰溶融炉３１上方域には熱分解ガス燃焼炉３０Ｂが配設され、ライン６２より前記未燃焼熱分解ガスに十分な空気を供給して該熱分解ガス及び乾燥炉１Ｂよりの湿気ガスの更なる完全燃焼を行う。
この結果熱分解ガス燃焼炉３０Ｂ内の温度を８５０℃前後に維持できるために、ボイラ３６に導入されたボイラ水を沸点２００〜３０９℃近くまで温度上昇させた蒸気／ボイラ水を多量に製造できる。

一方灰溶融炉３１から取り出された８５０℃前後の高温排ガスは、実質的に塩素を含有していないチャー燃焼炉１０よりの燃焼ガスにより希釈され、該希釈された燃焼ガスは熱交換塔２０に導入され、第１ボイラ２７及び水冷壁ボイラ３６で製造された２００〜３２０℃前後の蒸気／ボイラ水を第１スーパヒータ２８で加熱して過熱蒸気とするために用いられる。
灰溶融炉３１を経て来た排ガスは燃焼により又チャー燃焼炉１０よりの燃焼ガスとの混合により希釈されているので、第１スーパヒータ２８のボイラチューブ表面温度を３５０℃以上としても高温腐食は軽減されるが、第１スーパヒータの負荷は極力小さくするのが好ましい。

次に、熱交換塔２０内では、各ボイラ３６、３６−２、２７により沸点２００〜３０９℃近くまで温度上昇させた蒸気／ボイラ水が第１スーパヒータ２８に導入され、一方熱交換塔２０頂部に導入された８５０℃前後の燃焼ガスが第１スーパヒータ２８を加熱し、過熱蒸気を得ることができる。
尚、前記熱分解ガス燃焼炉３０Ｂ内に導入されるガスにはＨＣ１が約５００〜１０００ｐｐｍ含まれているので、ボイラ水の流量を調整してボイラ３６のチューブ表面温度は従来並みの約３５０℃以下として、高温腐食を抑制する。このためボイラ３６では高温の過熱蒸気は得られないが、約２００〜３２０℃までは加熱できるので、これを更に第１スーパヒータ２８以降のスーパヒータ２９−１、２９−２で加熱すれば、約４００〜５５０℃の高温の過熱蒸気を得ることができる。

そして熱交換塔２０通過後の燃焼排ガスは、徐塵用バグフィルタ３７でダスト除去後、脱塩素バグフィルタ３８で脱塩した後、その大部分は大気排出されるが、一部はライン２５を前記乾燥炉１Ｂと熱分解炉１Ａに供給される。又徐塵用バグフィルタ３７で除去されたダストは灰溶融炉に供給される。
尚、前記ライン２５を流れる排ガスは酸素が３〜４％でその温度は１５０℃前後である。

本発明によれば複数の流動域を順次廃棄物が循環する事により、十分なる熱分解とチャー燃焼手段での熱回収が可能となる焼却装置を得ることができる。

本発明の実施例に係る廃棄物の焼却装置を利用した過熱蒸気製造装置を示す系統図である。本発明の基本構成に係る廃棄物の焼却装置を利用した過熱蒸気の製造手順を示すグラフ図である。図１の乾燥炉と熱分解炉を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。流動域が「田」の字状に４分割した熱分解炉を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は夫々Ａ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線断面図である。乾燥炉と熱分解炉を一体化した図３の変形例を示す乾燥炉と熱分解炉を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。図１の乾燥炉と熱分解炉、及びチャー燃焼炉を示す要部構成を示す正面図である。図１の乾燥炉と熱分解炉、及びチャー燃焼炉を示す要部構成を示す平面図である。

符号の説明

１Ａ熱分解炉
１Ｂ乾燥炉
１０チャー燃焼炉
１０Ａ主チャー燃焼部
１０Ｂ副チャー燃焼部
１６気流搬送機構
１８サイクロン
２０熱交換塔
２７、３６、３６ー２ボイラ（第１の蒸気製造手段）
２８、２９−１、２９ー２スーパヒータ（第２の蒸気製造手段）
３１灰溶融炉
３７、３８バグフィルタ

Claims

流動媒体で生成した温度１００〜３００℃の流動空間で含塩素有機化合物が混入している廃棄物を乾燥させる乾燥手段と、
温度３００℃以上の空間内で、前記乾燥手段で乾燥させた廃棄物と流動媒体とにより熱分解反応を行なわせ、その反応により発生した熱分解ガスと、未分解残渣および流動媒体から成るチャー混合物と、不燃物とを互いに分離する熱分解手段と、
前記熱分解手段より導かれた未分解残渣および流動媒体から成り、実質的に塩素を含有しないチャー混合物を、空気によって流動させながら前記未分解残渣を燃焼させるチャー燃焼手段とを有するとともに、チャー燃焼手段で得られた高温砂を前記熱分解手段に循環させるとともに、
前記チャー燃焼手段を、主流動床と仕切壁を介して隣接している副流動床で構成し、前記副流動床の流動媒体内にチャー燃焼炉の上方域に配設された過熱ヒータとラインを介して接続されるボイラ加熱ヒータを配設し、該ボイラ加熱ヒータの奪熱により主流動床の流動媒体温度より降温させた流動媒体を前記熱分解手段及び乾燥手段に戻入させることを特徴とする焼却装置。
前記熱分解手段を、複数の流動域を具えた流動床で形成するとともに、前記複数の流動域のうち下降流動域のガス空塔速度を、上昇流動域のガス空塔速度より小に設定することにより該流動床に供給された廃棄物が前記流動域を循環しながら熱分解を行う流動槽で形成したことを特徴とする請求項１記載の焼却装置。