JP4449704B2 - Combustion method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、燃焼方法及び装置に関し、特に含水廃棄物や難燃性の燃料を効果的に燃焼させるようにした燃焼方法及び装置に関するものである。 The present invention relates to a combustion method and apparatus, and more particularly, to a combustion method and apparatus that effectively burns water-containing waste and flame-retardant fuel.
近年、生ゴミ、下水汚泥を含む汚泥類等は増加の一途を辿っており、その処理が社会的な問題となっている。生ゴミや下水汚泥等を処理する処理方法の主なものとしては、例えば、燃焼炉による焼却処理が挙げられる。しかし、下水汚泥はおよそ70〜80[%]程度の水分を含有しており、又、生ゴミでは60[%]前後の水分を含有しており、このように高い水分割合を有している含水廃棄物を焼却炉で焼却しようとした場合には、炉内温度が低下する傾向となり、そのために含水廃棄物はそのまま焼却することができない。 In recent years, raw garbage, sludge including sewage sludge, etc. have been increasing, and its treatment has become a social problem. Examples of main treatment methods for treating garbage, sewage sludge, and the like include incineration using a combustion furnace. However, sewage sludge contains about 70 to 80% of water, and raw garbage contains about 60% of water, and thus has a high water content. When an attempt is made to incinerate hydrous waste in an incinerator, the temperature in the furnace tends to decrease, and thus hydrous waste cannot be incinerated as it is.
図4は従来の下水汚泥の焼却処理設備の一例を示すものであって、1は焼却炉、2は空気予熱器、3は冷却塔、4はバグフィルタ、5は排煙処理器である。 FIG. 4 shows an example of a conventional sewage sludge incineration processing equipment, wherein 1 is an incinerator, 2 is an air preheater, 3 is a cooling tower, 4 is a bag filter, and 5 is a smoke exhausting device.
図4に示す焼却処理設備では、焼却炉1に下水汚泥aが供給されると共に、都市ガス、或いは灯油や重油等の助燃料bが供給されて、焼却炉1内部で下水汚泥aと助燃料bの混焼が行われるようになっており、焼却炉1からの排ガスが空気予熱器2を通過する際に燃焼用空気と熱交換し、予熱された燃焼用空気は前記焼却炉1へ導入される。一方、前記空気予熱器2を通過した排ガスは、冷却塔3において噴霧される水により冷却され、続いて、バグフィルタ4で焼却灰が分離除去された後、排煙処理器5において噴霧される水により前記バグフィルタ4で分離除去しきれなかった灰が除去され、クリーンなガスとして大気放出されるようになっている。
In the incineration treatment facility shown in FIG. 4, sewage sludge a is supplied to the incinerator 1 and auxiliary fuel b such as city gas or kerosene or heavy oil is supplied. When the exhaust gas from the incinerator 1 passes through the
又、図5は従来の焼却処理設備の他の例を示すものであって、図中、図4と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、下水汚泥aを乾燥させて焼却炉1へ供給する乾燥機6を追加装備したものである。 FIG. 5 shows another example of the conventional incineration processing equipment. In the figure, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIG. 4 represent the same thing, and the sewage sludge a is dried and incinerated. A dryer 6 to be supplied to the furnace 1 is additionally provided.
図5に示される焼却処理設備においては、水分をおよそ70〜80[%]程度含有する下水汚泥aが乾燥機6で乾燥され、含有する水分がおよそ30〜50[%]程度まで低減された乾燥汚泥は焼却炉1に供給されて、該焼却炉1において乾燥汚泥の自燃が行われ、その排ガスが空気予熱器2を通過する際に燃焼用空気と熱交換し、予熱された燃焼用空気が前記焼却炉1へ導入される一方、前記焼却炉1から排出される排ガスの一部が前記乾燥機6へ導かれてその廃熱が下水汚泥aの乾燥に供されるようになっている。又、前記空気予熱器2を通過した排ガスは、図4に示される例の場合と同様に、冷却塔3において噴霧される水により冷却され、続いて、バグフィルタ4で焼却灰が分離除去された後、排煙処理器5において噴霧される水により前記バグフィルタ4で分離除去しきれなかった灰が除去され、クリーンなガスとして大気放出されるようになっている。
In the incineration treatment facility shown in FIG. 5, the sewage sludge a containing about 70 to 80 [%] of moisture is dried by the dryer 6 and the contained moisture is reduced to about 30 to 50 [%]. The dried sludge is supplied to the incinerator 1, and the dried sludge is self-combusted in the incinerator 1. When the exhaust gas passes through the
尚、下水汚泥を焼却処理する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献1がある。
しかしながら、図4に示されるような従来の焼却処理設備では、水分をおよそ70〜80[%]程度含有する下水汚泥aを焼却炉1で焼却するためには、都市ガス、或いは灯油や重油等の助燃料bが大量に必要となり、このために運転コストが大幅に増大してしまう問題がある。 However, in the conventional incineration processing equipment as shown in FIG. 4, in order to incinerate the sewage sludge a containing about 70 to 80% of moisture in the incinerator 1, city gas, kerosene, heavy oil, etc. A large amount of the auxiliary fuel b is required, and there is a problem that the operating cost is greatly increased.
又、図5に示されるような従来の焼却処理設備では、水分をおよそ70〜80[%]程度含有する下水汚泥をまず乾燥機6で乾燥させ、含有する水分がおよそ30〜50[%]程度まで低減された乾燥汚泥を焼却炉1で自燃させるようにしているため、図4の焼却炉1による都市ガス、或いは灯油や重油等の助燃料bは不要にできるものの、乾燥機6を余分に設置する必要があり、且つそのための設置スペースも必要となる。又、乾燥機6で乾燥した乾燥汚泥はポンプで圧送することができないために、乾燥機6から焼却炉1への搬送はベルトコンベヤ等を使用せざるを得ないが、ベルトコンベヤ等で搬送すると臭気の放散が避けられず、実用化する上で大きな問題となっていた。 Moreover, in the conventional incineration processing equipment as shown in FIG. 5, the sewage sludge containing about 70 to 80 [%] of moisture is first dried by the dryer 6, and the contained moisture is about 30 to 50 [%]. Since the dried sludge reduced to a certain extent is burned by the incinerator 1, city gas by the incinerator 1 of FIG. 4 or auxiliary fuel b such as kerosene or heavy oil can be made unnecessary, but an extra dryer 6 is used. It is necessary to install it in this, and the installation space for it is also required. In addition, since the dried sludge dried by the dryer 6 cannot be pumped by a pump, the belt 6 must be transported from the dryer 6 to the incinerator 1 by using a belt conveyor or the like. Dispersion of odor was unavoidable, and this was a big problem for practical use.
又、前記図4、図5の装置及び特許文献1では、排ガスと熱交換した燃焼用空気を焼却炉に供給するようにしているが、熱交換して得られる燃焼用空気は排ガスの温度より低いため、この燃焼用空気を単に焼却炉1に供給したのみでは炉内温度を大幅に高めるようなことはできない。このために、図4、図5の装置及び特許文献1においては炉内温度を大幅に高めるために、前記したような都市ガス、或いは灯油や重油等の助燃料bによる助燃が必要となっていた。 Moreover, in the apparatus of FIG. 4 and FIG. 5 and Patent Document 1, combustion air heat-exchanged with exhaust gas is supplied to the incinerator, but the combustion air obtained by heat exchange is based on the temperature of the exhaust gas. Since the temperature is low, simply supplying the combustion air to the incinerator 1 cannot significantly increase the in-furnace temperature. For this reason, in the apparatus of FIG. 4 and FIG. 5 and Patent Document 1, in order to significantly increase the temperature in the furnace, auxiliary combustion with the auxiliary gas b such as city gas or kerosene or heavy oil is required. It was.
このように、従来の焼却炉において炉内温度を高く維持するためには、助燃料の投入量を増加する以外に方法がなく、従って、下水汚泥等のような含水廃棄物を燃焼する場合には助燃料の消費量が増加することになって運転コストが上昇するという問題を有していた。 Thus, in order to maintain the in-furnace temperature high in the conventional incinerator, there is no method other than increasing the input amount of auxiliary fuel, and therefore, when hydrated waste such as sewage sludge is burned. Had the problem of increasing the operating cost due to an increase in consumption of auxiliary fuel.
本発明は、斯かる実情に鑑みてなしたもので、燃焼炉からの排ガスの廃熱を利用して燃焼炉の炉内温度を大幅に高めることができ、よって燃焼炉の炉内温度を維持するための助燃料を減少或いは不要にでき、又、排ガスの廃熱を回収して有効利用できるようにした燃焼方法及び装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a situation, and the in-furnace temperature of the combustion furnace can be significantly increased by utilizing the waste heat of the exhaust gas from the combustion furnace, and thus the in-furnace temperature of the combustion furnace is maintained. It is an object of the present invention to provide a combustion method and apparatus capable of reducing or eliminating the auxiliary fuel for the purpose, and recovering the waste heat of the exhaust gas so that it can be used effectively.
本発明は、流動層を形成して燃料を燃焼する燃焼炉出口の排ガスの一部を、燃焼炉の外周に沿って旋回させて導くことにより前記燃焼炉を外部から加熱することを特徴とする燃焼方法に係るものである。 The present invention is characterized in that the combustion furnace is heated from the outside by guiding a part of the exhaust gas at the outlet of the combustion furnace that forms a fluidized bed and burns fuel along the outer periphery of the combustion furnace. This relates to the combustion method.
前記燃焼方法においては、前記燃料に、生ゴミ、食品廃棄物、工場排液汚泥、下水汚泥、及び家畜排泄物を含むし尿系汚泥からなる含水廃棄物の少なくとも1つを用いることができる。 In the combustion method, as the fuel, at least one of raw waste, food waste, factory effluent sludge, sewage sludge, and hydrated waste including urine sludge including livestock excreta can be used.
又、前記燃焼方法においては、前記燃料に、固形燃料、易燃焼性のバイオマス、廃プラスチックからなる加熱用燃料の少なくとも1つを用いることができる。 In the combustion method, at least one of heating fuel made of solid fuel, easily combustible biomass, and waste plastic can be used as the fuel.
又、前記燃焼方法においては、前記燃料に、生ゴミ、食品廃棄物、工場排液汚泥、下水汚泥、及び家畜排泄物を含むし尿系汚泥からなる含水廃棄物の少なくとも1つと、固形燃料、易燃焼性のバイオマス、廃プラスチックからなる加熱用燃料の少なくとも1つとを同時に用いることができる。 In the combustion method, the fuel includes at least one of hydrated waste including raw garbage, food waste, factory effluent sludge, sewage sludge, and livestock excreta, and urine sludge; solid fuel; Combustible biomass and at least one heating fuel made of waste plastic can be used simultaneously.
又、前記燃焼方法においては、前記含水廃棄物を燃焼炉に対して上部から供給することは好ましい。 Moreover, in the said combustion method, it is preferable to supply the said water-containing waste from the upper part with respect to a combustion furnace.
又、前記燃焼方法においては、前記燃焼炉から導出される排ガスにより燃焼炉に導く流動用空気を予熱することは好ましい。 Further, in the combustion method, it is preferable to preheat the flowing air that is led to the combustion furnace by the exhaust gas derived from the combustion furnace.
又、前記燃焼方法においては、前記流動用空気予熱後の排ガスから熱エネルギを回収して利用することは好ましい。 In the combustion method, it is preferable to recover and use thermal energy from the exhaust gas after preheating the air for flow.
一方、本発明は、流動層を形成して燃料の燃焼を行う燃焼炉の外周に螺旋流路からなる外側流路を形成し、前記燃焼炉からの排ガスの一部を前記螺旋流路に供給する排ガス供給管を設けたことを特徴とする燃焼装置に係るものである。 On the other hand, in the present invention, an outer flow path including a spiral flow path is formed on the outer periphery of a combustion furnace that forms a fluidized bed and burns fuel, and a part of exhaust gas from the combustion furnace is supplied to the spiral flow path. The present invention relates to a combustion apparatus characterized in that an exhaust gas supply pipe is provided.
又、前記燃焼装置においては、前記燃焼炉からの排ガスと熱交換して燃焼炉に導く流動用空気を予熱する空気予熱器を備えることは好ましい。 The combustion apparatus preferably includes an air preheater that preheats the flowing air that exchanges heat with the exhaust gas from the combustion furnace and guides it to the combustion furnace.
又、前記燃焼装置においては、前記空気予熱器の下流の排ガスと熱交換して廃熱を回収する熱エネルギ回収装置を備えることは好ましい。 The combustion apparatus preferably includes a thermal energy recovery apparatus that recovers waste heat by exchanging heat with exhaust gas downstream of the air preheater.
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。 According to the above means, the following operation can be obtained.
本発明の燃焼方法及び装置においては、先ず、燃焼炉に起動用の燃料と流動用空気を供給して燃焼させ流動媒体をバブリングさせることにより流動層を形成する。このとき、燃焼炉からの排ガスの一部を排ガス供給管により燃焼炉の外周に設けた螺旋流路に供給して燃焼炉を外部から加熱し、更に、燃焼炉からの排ガスと熱交換して得た流動用空気を燃焼炉に供給して流動層の形成を行う。 In the combustion method and apparatus of the present invention, first, a fluidized bed is formed by supplying a starting fuel and fluidizing air to a combustion furnace and combusting to bubbling the fluidized medium. At this time, a part of the exhaust gas from the combustion furnace is supplied to the spiral flow path provided on the outer periphery of the combustion furnace by the exhaust gas supply pipe to heat the combustion furnace from the outside, and further, heat exchange with the exhaust gas from the combustion furnace The obtained fluidizing air is supplied to the combustion furnace to form a fluidized bed.
上記起動用燃料の燃焼によって燃焼炉の炉内温度が所定の温度に到達すると、燃焼炉の上部から、生ゴミ、食品廃棄物、工場排液汚泥、下水汚泥、及び家畜排泄物を含むし尿系汚泥からなる含水廃棄物の少なくとも1つを供給し、前記起動用燃料と共に混焼する。燃焼炉内に上部から供給された含水廃棄物は、燃焼炉内を落下する間に加熱されると共に水分が蒸発して乾燥され燃焼する。 When the in-furnace temperature of the combustion furnace reaches a predetermined temperature due to the combustion of the starting fuel, the human waste system including raw garbage, food waste, factory effluent sludge, sewage sludge, and livestock excrement from the upper part of the combustion furnace At least one of the hydrated waste made of sludge is supplied and co-fired with the starting fuel. The water-containing waste supplied from above into the combustion furnace is heated while falling in the combustion furnace, and the water is evaporated to dry and burn.
このとき、燃焼炉には空気予熱器で加熱された流動用空気が供給されて流動燃焼されると共に、燃焼炉が螺旋流路に供給される高温の排ガスによって外部から加熱されているので、燃焼炉の炉内温度は高い温度に維持されることになり、これによって含水廃棄物は効果的に乾燥し燃焼されるようになる。更に、炉内温度が高く維持されることにより、燃焼炉に供給している起動用燃料の流量を減少しても含水廃棄物の燃焼が継続されるようになり、含水廃棄物が自燃するようになると前記起動用燃料の供給を停止することができる。これにより、前記含水廃棄物は含水廃棄物自身を燃料とする自燃によって効率良く焼却される。 At this time, the combustion furnace is supplied with flowing air heated by the air preheater and is fluidized and burned, and the combustion furnace is heated from the outside by the high-temperature exhaust gas supplied to the spiral flow path. The furnace temperature inside the furnace will be maintained at a high temperature, so that the hydrated waste is effectively dried and burned. Furthermore, by maintaining the furnace temperature high, even if the flow rate of the starting fuel supplied to the combustion furnace is reduced, the combustion of the hydrated waste will continue and the hydrated waste will self-combust. Then, the supply of the starting fuel can be stopped. Thus, the hydrated waste is efficiently incinerated by self-combustion using the hydrated waste itself as fuel.
更に、前記したように含水廃棄物が自燃している状態において、空気予熱器出口の排ガス温度が高く保持されている場合には、その排ガスの廃熱を熱エネルギ回収装置により蒸気或いは温水として回収し、得られた蒸気及び温水を暖房等の目的のために利用でき、又、空気予熱器出口の排ガス温度が更に高い場合には、ボイラにより蒸気を生じさせてこの蒸気で発電用のタービンを駆動して電力を出力させることもできる。従って上記作動によれば、含水廃棄物を焼却処理する作用と熱エネルギを回収する作用とを同時に達成することができる。 Further, as described above, in the state where the hydrated waste is burning by itself, when the exhaust gas temperature at the outlet of the air preheater is kept high, the waste heat of the exhaust gas is recovered as steam or hot water by the thermal energy recovery device. However, when the obtained steam and hot water can be used for heating and other purposes, and the exhaust gas temperature at the outlet of the air preheater is higher, steam is generated by a boiler and the steam for power generation is generated with this steam. It can also be driven to output power. Therefore, according to the said operation | movement, the effect | action which incinerates a water-containing waste and the effect | action which collect | recovers thermal energy can be achieved simultaneously.
一方、前記含水廃棄物を燃焼炉に供給すると共に加熱用燃料を燃焼炉に供給して混焼を行うと、炉内温度を更に高めて排ガスの温度を上昇させることができ、よって排ガスから回収できる廃熱量が増大する。従って、熱エネルギ回収装置によって取り出せる蒸気温度(或いは蒸気量)、温水温度(或いは温水量)等の熱エネルギを大幅に増大することができ、蒸気発電による電力発生量も増大することができるので、前記燃焼炉を熱エネルギの発生装置として積極的に利用することができる。 On the other hand, when the hydrated waste is supplied to the combustion furnace and the heating fuel is supplied to the combustion furnace to perform co-firing, the temperature in the furnace can be further increased to raise the temperature of the exhaust gas, and thus can be recovered from the exhaust gas. The amount of waste heat increases. Therefore, the heat energy such as steam temperature (or steam amount) and hot water temperature (or hot water amount) that can be taken out by the thermal energy recovery device can be greatly increased, and the amount of power generated by steam power generation can also be increased. The combustion furnace can be actively used as a heat energy generator.
このとき、前記加熱用燃料として、比較的安価で入手が容易な固形燃料(例えば石炭、ゴミ固形燃料RDF等)、易燃焼性バイオマス(例えば廃棄木材チップ等)、廃プラスチック等を用いることにより、低コストで大きな熱エネルギを取り出すことができる。 At this time, by using a solid fuel (for example, coal, garbage solid fuel RDF, etc.), easily combustible biomass (for example, waste wood chip), waste plastic, etc., which is relatively inexpensive and easily available, as the heating fuel, Large heat energy can be extracted at low cost.
本発明の請求項1〜10記載の燃焼方法及び装置によれば、燃焼炉の炉内温度を高く維持することができるため、生ゴミ、食品廃棄物、工場排液汚泥、下水汚泥、及び家畜排泄物を含むし尿系汚泥等からなる含水廃棄物を燃料として燃焼炉に供給すると、含水廃棄物は有効に加熱・乾燥され含水廃棄物自身を燃料とする自燃によって効率良く焼却される効果がある。 According to the combustion method and apparatus of claims 1 to 10 of the present invention, since the furnace temperature of the combustion furnace can be maintained high, raw garbage, food waste, factory effluent sludge, sewage sludge, and livestock When hydrated waste containing excreta and urine sludge is supplied to the combustion furnace as fuel, the hydrated waste is effectively heated and dried and effectively incinerated by self-combustion using the hydrated waste itself as fuel. .
又、含水廃棄物が自燃した状態において、空気予熱器出口の排ガス温度が高く保持されている場合には、燃焼炉からの排ガスの廃熱を熱エネルギ回収装置により蒸気或いは温水として回収し、更に蒸気発電にも利用できるので、含水廃棄物の焼却処理と熱エネルギの回収とを同時に達成できる効果がある。 In addition, in the state where the hydrated waste is self-combusted, when the exhaust gas temperature at the air preheater outlet is kept high, the waste heat of the exhaust gas from the combustion furnace is recovered as steam or hot water by a thermal energy recovery device, Since it can also be used for steam power generation, it has the effect of achieving incineration of hydrous waste and recovery of thermal energy at the same time.
一方、含水廃棄物と加熱用燃料を同時に燃焼炉に供給して混焼すると、炉内温度と排ガスの温度が大幅に高まり、熱エネルギ回収装置によって回収される熱エネルギが大幅に増大するので、燃焼炉を熱エネルギの発生装置として積極的に利用できる効果がある。更に、このとき、前記加熱用燃料として、比較的安価で入手が容易な固形燃料、易燃焼性バイオマス、廃プラスチック等を用いることができ、よって低コストで大きな熱エネルギが取り出せる効果がある。 On the other hand, if hydrated waste and fuel for heating are simultaneously supplied to the combustion furnace and co-fired, the temperature in the furnace and the temperature of the exhaust gas will be significantly increased, and the thermal energy recovered by the thermal energy recovery device will be greatly increased. There is an effect that the furnace can be actively used as a heat energy generating device. Furthermore, at this time, solid fuel, easily combustible biomass, waste plastics, etc., which are relatively inexpensive and easily available, can be used as the heating fuel, so that large heat energy can be taken out at low cost.
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の第一の参考例である形態の一例であって、燃焼炉7は、下部に燃料と流動用空気が供給され流動媒体とバブリングしながら混合燃焼する流動層8が形成されており、燃焼炉7内上部には高温のフリーボード9が形成されている。このとき、燃焼炉7下部の流動層8には、従来の流動層を加熱するのに一般に用いられている都市ガス、灯油、重油等の起動用燃料10が供給されている。
FIG. 1 is an example of a form which is a first reference example of the present invention. A
一方、燃焼炉7の上部には、生ゴミ、食品廃棄物、工場排液汚泥、下水汚泥、及び家畜排泄物を含むし尿系汚泥等からなる含水廃棄物11が供給されている。このとき、前記含水廃棄物11はその1つを供給しても或いは複数を同時に供給するようにしてもよい。
On the other hand, the upper part of the
前記燃焼炉7の上部には燃焼後の排ガスを取り出す排ガス管12が接続されており、排ガス管12から導出された排ガスは、空気予熱器13に導かれて流動用空気を加熱するようにしており、空気予熱器13で加熱された流動用空気は前記燃焼炉7に導かれて前記流動層8を形成するようになっている。
An
前記燃焼炉7の外部には、該燃焼炉7を包囲する外壁14が設けられて2重構造になっており、燃焼炉7と外壁14との間に外側流路15が形成されている。そして、前記燃焼炉7出口の排ガス管12に排ガス供給管16を分岐して設け、該排ガス供給管16を前記外側流路15の下端に接続することにより、前記排ガス管12の排ガスの一部を前記燃焼炉7外部の外側流路15に下部から導入するようにしている。
An
更に、図1の構成では、前記空気予熱器13で流動用空気の加熱を行った後の排ガスは、排ガス管12により熱交換器17a等からなる熱エネルギ回収装置17に導き、水と熱交換することにより蒸気又は温水を生成するようになっている。このとき、空気予熱器13出口の排ガス温度が高い場合は、熱エネルギ回収装置17としてボイラを備えて蒸気を生じさせ、この蒸気で発電用のタービンを駆動して電力を出力させることもできる。更に、前記熱エネルギ回収装置17で水の加熱を行った後の排ガスは、排ガス管12によりスクラバ18に導き、排ガスに対して水を噴霧し、アンモニアやタールの処理並びに脱硫、脱硝、灰処理等を行うと共に、排ガス中の蒸気を凝縮し、クリーンなガスとして大気放出するようになっている。
Further, in the configuration of FIG. 1, the exhaust gas after the air for heating is heated by the
又、前記燃焼炉7外周の外側流路15に導入されて燃焼炉7を外部から加熱した後の加熱後排ガスは、上部の加熱後排ガス管19により取り出されて前記スクラバ18の入口部の排ガス管12に合流され、前記排ガスと共にスクラバ18で排ガス処理されるようになっている。このとき、前記加熱後排ガスが前記熱エネルギ回収装置17で熱回収できる温度を有している場合には、破線で示すように熱エネルギ回収装置17の入口部に前記加熱後排ガスを合流させることによって熱エネルギを回収するようにしてもよい。
Further, the heated exhaust gas after being introduced into the
図2は、本発明の第二の参考例である形態の他の例であって、図1の前記燃焼炉7の下部に加熱用燃料20を供給するようにしている。加熱用燃料20としては、安価で入手が容易な固形燃料(例えば石炭、ゴミ固形燃料RDF等)、易燃焼性バイオマス(例えば廃棄木材チップ等)、廃プラスチック等を用いることができる。この加熱用燃料20は、その1つを供給しても或いは複数を同時に供給するようにしてもよい。又、このとき、前記起動用燃料10は昇温時のみの供給でよい。
FIG. 2 is another example of the second embodiment of the present invention, and the
更に、前記空気予熱器13と熱エネルギ回収装置17との間の排ガス管12には、ボイラ21aによって高温・高圧の蒸気を生成するようにした熱エネルギ回収装置21が設けてあり、この熱エネルギ回収装置21で生成した蒸気により蒸気タービン22を駆動し発電機23によって電力を発生するようにしている。従って、図2の装置では燃焼炉7を熱エネルギの発生装置として積極的に利用するようにしている。
Further, the
図3は本発明の形態の一例を示す燃焼炉の切断側面図である。図1、図2に示した参考例において、外側流路15は、内部を流動する排ガスによって燃焼炉7を外部から効果的に加熱できることが望ましく、そのために、図3の形態では、燃焼炉7の外周に螺旋流路24からなる外側流路を形成してこの螺旋流路24に排ガスを導入するようにしている。このような螺旋流路24の形状によると、螺旋流路24内を流動する排ガスの流速が高まり、熱の伝達が向上されることによって燃焼炉7が効果的に加熱されるようになる。
FIG. 3 is a cut side view of a combustion furnace showing an example of the embodiment of the present invention. In the reference example shown in FIG. 1 and FIG. 2, it is desirable that the
次に、上記図示例の作用を説明する。 Next, the operation of the illustrated example will be described.
図1の燃焼装置において燃焼炉7を起動するには、先ず、燃焼炉7に起動用燃料10と流動用空気を供給して燃焼させ流動媒体をバブリングさせることにより流動層8を形成する。このとき、燃焼炉7からの排ガスの一部を排ガス供給管16により燃焼炉7の外周に設けた外側流路15に供給して燃焼炉7を外部から加熱すると共に、前記燃焼炉7からの排ガスと空気予熱器13にて熱交換した流動用空気を燃焼炉7に供給して前記流動層8を形成する。
In order to start the
上記起動用燃料10の燃焼により燃焼炉7の炉内温度が上昇し、炉内温度が所定の温度に到達すると、燃焼炉7の上部から、生ゴミ、食品廃棄物、工場排液汚泥、下水汚泥、及び家畜排泄物を含むし尿系汚泥からなる含水廃棄物11の少なくとも1つを供給し、前記起動用燃料10と共に混焼する。燃焼炉7内に上部から供給された含水廃棄物11は、燃焼炉7のフリーボード9を落下する間に加熱されると共に水分が蒸発して乾燥されることにより燃焼する。
When the in-furnace temperature of the
このとき、燃焼炉7には空気予熱器13で加熱した流動用空気が供給されて流動層8が形成れると共に、燃焼炉7の外側流路15に高温の排ガスが供給されて燃焼炉7が外部から加熱されているので、燃焼炉7の炉内温度は高い温度に維持される。
At this time, the fluidizing air heated by the
燃焼炉7の規模や含水廃棄物11の種類にもよるが、特に小型の燃焼炉7の場合には含水廃棄物11の燃焼による発熱量が小さいために含水廃棄物11を自燃させることができない場合が考えられ、この場合には起動用燃料10の供給を継続する必要があるが、このとき、前記したように空気予熱器13で加熱した流動用空気を燃焼炉7に供給すると共に、燃焼炉7を外側流路15に流動させた高温の排ガスによって外部から加熱して、炉内温度を高く維持しているので、含水廃棄物11の加熱・乾燥が促進されて燃焼するので、前記起動用燃料10は最低限の供給量とすることができる。
Although depending on the scale of the
一方、特に大型の燃焼炉7では含水廃棄物11の燃焼による発熱量が増大することによって、炉内温度が高く維持されるようになり、このため燃焼炉7に供給する起動用燃料10の流量を減少しても含水廃棄物11の燃焼が継続する自燃の状態が生じるようになるので、この状態では前記起動用燃料10の供給を停止することができる。これにより、前記含水廃棄物11は含水廃棄物自身を燃料とする自燃によって効率良く焼却されることになる。
On the other hand, particularly in the large-
更に、前記したように含水廃棄物11が自燃している状態において、空気予熱器13出口の排ガス温度が高く保持されている場合には、この排ガスの廃熱を熱交換器17a等の熱エネルギ回収装置17により蒸気或いは温水として回収し、得られた蒸気及び温水は暖房等の目的のために利用することができる。又、このとき、空気予熱器13出口の排ガス温度が更に高い場合には、ボイラによって蒸気を生じさせてこの蒸気で発電用のタービンを駆動して電力を出力させることもできる。従ってこの方法によれば、含水廃棄物11を焼却処理する作用と熱エネルギを回収する作用とを同時に達成することができる。
Furthermore, when the exhaust gas temperature at the outlet of the
一方、図2に示す燃焼装置においては、含水廃棄物11を燃焼炉7に供給すると共に、加熱用燃料20を燃焼炉7に供給して混焼を行う。このように含水廃棄物11と加熱用燃料20を燃焼炉7に供給して燃焼を行うと、炉内温度を大幅に高めることができ、よって排ガスの温度が上昇され該排ガスから回収できる廃熱量は増大する。
On the other hand, in the combustion apparatus shown in FIG. 2, the hydrated waste 11 is supplied to the
このため、熱エネルギ回収装置21によって得られる蒸気温度(或いは蒸気量)、温水温度(或いは温水量)等の回収熱エネルギを大幅に増大することができ、蒸気発電による電力量も増大できるので、前記燃焼炉7を熱エネルギの発生装置として積極的に利用できるようになる。
For this reason, since the recovered heat energy such as the steam temperature (or steam amount), hot water temperature (or hot water amount) obtained by the thermal
このとき、前記加熱用燃料20として、比較的安価で入手が容易な固形燃料(例えば石炭、ゴミ固形燃料RDF等)、易燃焼性バイオマス(例えば廃棄木材チップ等)、廃プラスチック等を用いることにより、低い運転コストで大きな熱エネルギを取り出すことができる。
At this time, as the
尚、燃焼炉7の炉内温度が低いと、石炭のように固定炭素分が多い燃料は燃えに難いという問題があるが、前記したように、空気予熱器13で加熱した流動用空気を燃焼炉7に導くと共に、外側流路15に高温の排ガスの一部を供給して燃焼炉を外部から加熱することによって炉内温度を高く維持しているので、固定炭素分が多くしかも水分含有率も高い泥炭、亜炭、褐炭等の一般に低級炭と称されている石炭も容易に効率良く燃焼することができ、よって上記低級炭も加熱用燃料20として有効に利用することができる。
In addition, when the furnace temperature of the
そして、図3に示す本発明の形態によれば、燃焼炉7の外周に螺旋流路24からなる外側流路を形成してこの螺旋流路24に排ガスを導入するようにしたので、螺旋流路24内を流動する排ガスの流速が高まり、熱の伝達が向上されることによって燃焼炉7が更に効果的に加熱されるようになる。
And, according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 3, the outer flow path composed of the
上記したように、燃焼炉7の炉内温度を高く維持できるようにしたので、生ゴミ、食品廃棄物、工場排液汚泥、下水汚泥、及び家畜排泄物を含むし尿系汚泥等からなる含水廃棄物11を燃焼炉7に供給することにより、含水廃棄物11自身を燃料として有効に加熱・乾燥させて燃焼させ焼却することができ、更に、含水廃棄物11が自燃した状態で熱エネルギを回収する、或いは燃焼炉7に固形燃料、易燃焼性バイオマス、廃プラスチック等の加熱用燃料20を供給して熱エネルギを回収することによって、含水廃棄物11の焼却処理と熱エネルギの回収とを同時に行うことができる。
As described above, since the furnace temperature of the
尚、本発明の燃焼方法及び装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、燃焼炉の炉内温度を高めることが要求される種々の燃焼炉に適用できること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 Note that the combustion method and apparatus of the present invention are not limited to the illustrated examples described above, but can be applied to various combustion furnaces that are required to increase the furnace temperature of the combustion furnace. Of course, various changes can be made without departing from the scope of the invention.
7 燃焼炉
8 流動層
11 含水廃棄物(燃料)
12 排ガス管
13 空気予熱器
15 外側流路
16 排ガス供給管
17 熱エネルギ回収装置
17a 熱交換器
20 加熱用燃料(燃料)
21 熱エネルギ回収装置
21a ボイラ
22 蒸気タービン
23 発電機
24 螺旋流路
7
12
21 Thermal
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