JP3678839B2 - Fluidized bed heat recovery device and operation method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砂粒子等からなる流動層の形成によって産業廃棄物、都市ごみ、石炭等を焼
却し、これにより発生する熱を回収する流動層熱回収装置及びその運転方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、産業廃棄物等の焼却による熱を回収する装置として、炉底に砂粒子からなる流動層を形成した流動層熱回収装置が良く用いられている。この装置は、流動層内の粒子の混合が極めて良好で、層内温度を均一に保つことができ、また、粒子層の熱保持能力が大きいため再起動が容易である等の利点を有している。
【0003】
この種の装置として、例えば特開昭63−187001号公報には、図6に示すようなものが開示されている。
【0004】
同図において、炉90の底部に山形状の空気分散板92が設けられ、この空気分散板92から上方に向かってブロア91の吐出空気すなわち流動化ガスが噴出されることにより、砂粒子からなる流動層が形成されている。詳しくは、分散板92の左右両翼部におけるガス噴射速度が中央部よりも大きく設定され、さらに、この空気分散板92の上方に、上記流動化ガスの噴射方向に対向する形状の反射仕切り93が設けられており、このため砂粒子は、左右両翼で勢い良く吹き上げられた後に反射仕切り93で反射して中央部で沈降する流動層を形成している。
【0005】
このような流動層に対し、上方の投入口89から中央の主燃焼室96内に都市ごみ等の被処理物が投入されると、この被処理物は上記流動層内で砂粒子とともに流動しながら燃焼し、不燃物は不燃物排出口98を経てスクリューコンベア99により装置外へ搬出される。また、砂粒子の一部は反射仕切り93を超えてその外側の熱回収室94内に入り込み、この熱回収室94内で沈降する。この熱回収室94内には伝熱管95が配設されており、この伝熱管95によって、熱回収室94内に侵入した砂粒子の熱が回収される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記装置において、被処理物の燃焼により発生した熱は、炉内を流動する砂粒子を媒介として伝熱管95に伝えられる。換言すれば、被処理物の焼却により発生する熱のうち、流動層内で発生した熱のみが伝熱管95により回収できるのであり、その他の熱、例えば流動層上方のフリーボードでの燃焼により発生した熱を回収するには、流動層内伝熱管による熱回収に比べて非常に大きな伝熱面積を要する。
【0007】
ここで、従来の熱回収装置では、総熱量のうち流動層内での発生熱量、すなわち回収可能な熱量の割合(以下、燃焼率と称する。)は多くても50%強といわれており、熱回収ロスが大きく、その改善が大きな課題となっている。特に、上記被処理物として、プラスチック類のように容易にガス化燃焼が行われる廃棄物等が投与される場合には、上記燃焼率が著しく低くなり、上記不都合はさらに深刻なものとなる。
【0008】
なお、本出願人は、上記熱回収効率を高める手段として、流動層を流動化させるための流動化ガスを酸素富化ガスとして流動層内での被処理物の燃焼を促す方法を特願平7−185972号で提案しているが、この方法では多量の酸素ガスを用いる必要があり、その分だけコストが高くなる不都合がある。
【0009】
その他、上記流動化ガス自体の流量を増やす方法も考えられるが、この流動化ガスは流動層の抵抗に抗して噴射されるものであるため、その流量を増やすには運転動力を大幅にアップする必要があり、やはりコストの面で不利である。
【0010】
本発明は、上記事情に鑑み、簡単かつ安価な構成で、流動層からの熱回収効率を効果的
に向上させることができる流動層熱回収装置及びその運転方法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】
上記課題を解決するための手段として、本発明は、装置本体の底部に流動粒子からなる流動層が形成され、この流動層の上方に同流動層へ被処理物を投入するための被処理物投入部が設けられるとともに、上記流動層内にこの流動層での被処理物の焼却により発生した熱を回収する熱回収手段が設けられた流動層熱回収装置において、上記流動層が静止状態にある時の流動層上面のすぐ上方の高さ位置であって上記流動層の流動粒子の戻しが可能となる位置に、この高さ位置における空間の一部を遮る中間天井が設けられるとともに、この中間天井と反対側の側壁に、上記流動層が静止状態にある時の流動層上面よりも高い位置から上記流動層に対して燃焼補助空気を上記中間天井の下方に行き渡らせるように斜め下方に供給する燃焼補助空気供給手段が設けられているものである。
【0012】
この装置によれば、上記燃焼補助空気供給手段により、流動層が静止状態にある時の流動層上面以上の高さ位置から当該流動層に対して燃焼補助空気が供給されることにより、この燃焼補助空気が供給された流動層部分での被処理物の燃焼が著しく促進され、その分、流動層内からの熱回収量が増大する。
【0013】
また、上記燃焼補助空気供給手段は、上記流動層が静止状態にある時の流動層上面よりも高い位置から上記燃焼補助空気を斜め下方に供給するものであるので、この燃焼補助空気によって流動層からの上昇排ガスを下方へ押え込むことができ、その分流動層を通じての熱回収量をさらにアップできる。
【0014】
また、上記流動層が静止状態にある時の流動層上面のすぐ上方の高さ位置に、この高さ位置における空間の一部を遮る中間天井を設けているので、この中間天井からの熱輻射や、上昇する流動粒子の押し戻しによって、流動層からの熱回収量はさらに増加することになる。
【0015】
そして、上記中間天井と反対側の側壁に上記燃焼補助空気供給手段を設け、上記流動層に対して燃焼補助空気を斜め下方に供給することにより、その供給空気を中間天井の下方へ容易に行き渡らせることができる。
【0016】
上記燃焼補助空気供給手段による燃焼補助空気の供給俯角は15°以上であることが好ましい。ただし、この供給俯角が大きすぎると、燃焼補助空気が流動層上部に当る面積が小さくなるため、上記燃焼補助空気を広範囲に至らせるには、上記供給俯角を45°以下とするのがよい。
【0017】
また、この中間天井に上記被処理物投入部を設けることにより、流動層に対して被処理物を上方から容易に投入することが可能になる。
【0018】
また、上記燃焼補助空気をその供給前の段階で装置排ガスと熱交換させることによりこの燃焼補助空気を加熱する熱交換手段を備えたり、上記熱回収手段として、内部に熱回収用流体が流される伝熱管を上記流動層内に配する場合には、この伝熱管から排出されて仕事をした熱回収用流体と上記燃焼補助空気とをこの燃焼補助空気の供給前の段階で熱交換させることにより上記燃焼補助空気を加熱する熱交換手段を備えたりすることにより、装置の排熱を有効利用して燃焼補助空気を加熱してから流動層へ供給でき、これにより、少ない消費エネルギーで熱回収量を効率良くアップできる。
【0019】
以上のように、上記燃焼補助空気の供給によって流動層内での発熱量ひいては流動層温度に著しい影響を与えることができるので、この燃焼補助空気の供給量の調節によって、
流動層温度を良好な温度に制御することが可能である。具体的には、上記流動層の温度を検出し、この温度を目標温度に近づけるように上記燃焼補助空気の供給流量を調節する運転方法を行うことにより、流動層温度を的確な温度に維持することが可能になる。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の実施の形態を図1〜図3に基づいて説明する。
【0021】
図3に示す流動層熱回収装置は、断熱壁11で囲まれた焼却炉10を備えている。この焼却炉10の底部には、砂等からなる流動層12が形成され、その上方がフリーボード14となっている。焼却炉10の中段位置では、上記断熱壁11が一部内側に突出して中間天井15を形成しており、この中間天井15の高さ位置は、上記流動層12が静止状態にある時の当該流動層12の上面(以下、静止流動層面と称する。)のすぐ上方の高さ位置とされている。上記中間天井15には、被処理物を斜め下方に投入できる焼却物投入口16が形成され、この焼却物投入口16に焼却物供給機18が接続されている。また、この中間天井15よりも少し上方の高さ位置では、二次空気ブロア20から二次空気が供給されるようになっている。
【0022】
上記フリーボード14での断熱壁11は、ある高さまでは内面が耐火物で覆われたメンブレン構造であり、壁面を通してガス層から熱を吸収するように構成されている。
【0023】
焼却炉10の上部にはダクト24が接続され、このダクト24の入口に蒸気溜め25が設けられている。上記メンブレンで蒸発した蒸気は蒸気溜め25に集合し、その蒸気は上記ダクト24内のスーパーヒーター26で排ガスの熱を回収し、後述の伝熱管46へ熱回収用流体として送り込まれる。上記排ガスは、上記スーパーヒーター26で熱を奪われた後、蒸発器28、低温腐食回避のための給水加熱器29、燃焼空気用の空気加熱器30でさらに熱を奪われる。そして、ガス冷却器32で冷却された後にバグフィルタ34で除塵され、排気ファン36を通って煙突から排気される。
【0024】
次に、上記焼却炉10の底部及びその近傍部分の構造を図1及び図2に基づいて説明する。
【0025】
炉底の左右方向中央位置には、第1分散板38が配設され、この第1分散板38の左右両側に第2分散板40が配設されており、両第2分散板40は断熱壁(装置本体側壁)11に隣接している。第1分散板38は、左右の不燃物排出部42に向かうに従って低くなる山形に傾斜し、第2分散板40も、不燃物排出部42に向かうに従って低くなる方向に傾斜している。
【0026】
第1分散板38と第2分散板40とは、水平方向に離間しており、この部分が不燃物排出部42となっている。この不燃物排出部42の下方には不燃物抜き出し装置44が設けられ、この不燃物抜き出し装置44は、上記不燃物排出部42から導出された不燃物入り砂を左右両外側に搬送するスクリュコンベアを内蔵している。
【0027】
両第2分散板40の上方には、複数本の伝熱管(熱回収手段)46が図1奥行き方向(図2の上下方向)に等間隔で並設されている。各伝熱管46は、断熱壁11下部を側方に貫通して炉内に臨み、上記第2分散板40上で蛇行し、上記貫通部よりも上方で断熱壁11を貫通して炉外へ導出されており、その両端は、図1の奥行き方向に延びる入口ヘッダ(図示せず)及び出口ヘッダ48(図2)にそれぞれ接続されている。そして、前記スーパーヒーター26から入口ヘッダへ送られた蒸気が熱回収用流体として伝熱管46内を流れ、出口ヘッダ48に回収された後、図略のタービンに送られて仕事をするように構成されている。
【0028】
炉内には、流動層12を主燃焼部と熱回収部とに区画する散気管50が配設されている。各散気管50は、上記伝熱管46の上方に位置する上側部51と、この上側部51から上記伝熱管46の側方を通って略垂直方向に延び、第2分散板40に至る立直部52とからなり、上側部51の管壁の側面及びその近傍には多数のガス噴射孔が穿設されている。
【0029】
上記上側部51は、不燃物排出部42に向かうに従って低くなる方向に傾斜しており、この上側部51より少し上方に流動層12の上面が位置している。上記立直部52の途中部分の周囲には、耐火材やジャケット等からなるバッフル54が配設され、各バッフル54同士の間に設けられた微小すき間55を通じて砂粒子が僅かながら流通できるようになっている。
【0030】
分散板38,40には多数の流動化ガス噴射口が穿設されている。第1分散板38の下方には複数のガス室41bが、第2分散板40の下方には複数のガス室41a,40a,40b,40cが左右方向に並設されており、これらガス室と分散板とで散気装置が構成されている。
【0031】
上記ガス室41a,40a,40b,40cには、配管57を介して一次空気ブロア56が接続され、この一次空気ブロア56から吐出された流動化ガス(空気)が、分散板38,40の流動化ガス噴射口や散気管52管壁の流動化ガス噴射口から流動層12内へ噴射されるようになっている。各配管57の途中には、流動化ガスの風量を調節する図略のダンパが設けられ、このダンパを用いて流動化ガス噴射量を配管57ごとに調節可能となっている。
【0032】
さらに、この装置の特徴として、上記断熱壁11のうち上記中間天井15を形成する側壁と反対側の側壁(図1及び図3では右側側壁)には、燃焼補助空気ノズル62が設けられている。一方、前記空気加熱器30の入口端(図3では右端)には燃焼補助空気ブロア60が接続され、出口端が配管を介して上記燃焼補助空気ノズル62に接続されており、上記燃焼補助空気ブロア60から吐出されたエアが上記空気加熱器30を通じて上記燃焼補助空気ノズル62から炉内に供給されるようになっている。すなわち、上記燃焼補助空気ブロア60及び燃焼補助空気ノズル62によって、本発明における燃焼補助空気供給手段が構成され、かつ、燃焼補助空気ブロア60から吐出されたエアが上記燃焼補助空気ノズル62に至る前に、上記空気加熱器30において装置排ガスとの熱交換により加熱されるようになっている。
【0033】
上記燃焼補助空気ノズル62は、静止流動層面よりも少し上方の高さ位置に設けられ、斜め下方に俯角α(図例では約20°)で燃焼補助空気を供給するように構成されている。この俯角α及び燃焼補助空気ノズル62の配設高さ位置は、この燃焼補助空気ノズル62から流動層12の上端部分に向けて燃焼補助空気が供給されるように設定されている。
【0034】
次に、この装置の作用を説明する。
【0035】
焼却物投入口16から斜め下方に投入された都市ごみ等の廃棄物(被処理物)は、まず第1分散板38上の流動層12内(主燃焼部内)に落下し、燃焼する。この流動層12では、バッフル54の近傍を通って上昇した砂粒子が炉の中央側と左右両端端側(散気管50の上方へ向かう側)とへ溢れ、それぞれ沈降する。
【0036】
より具体的に、左右両端側へ溢れた粒子は、散気管50同士の隙間を通り、バッフル54と断熱壁11とに挟まれた熱回収部内で伝熱管46同士の間を沈降し、この伝熱管46に焼却熱を与えた後(すなわち伝熱管46が焼却熱を回収した後)、第2分散板40の傾斜面に沿って不燃物排出部42側へ滑り落ちる。また、炉中央へ溢れた粒子は、そのまま第1分散板38の山形中央へ沈降し、この第1分散板38の傾斜面に沿ってやはり不燃物排出部42側へ滑り落ちる。ここで、不燃物排出部42のすぐ手前のガス室40aからは強い流動化ガスの噴射が行われているため、一部の砂粒子は上記流動化ガスに押し上げられて主燃焼部へ再還流し、他の砂粒子は不燃物(固形物)とともに不燃物排出部42内へ落下し、不燃物抜き出し装置44によって左右両外側へ搬出される。この搬出物は篩いにかけられ、細かい砂粒子のみが上記流動層12に再供給される。
【0037】
ここで、流動層12の上端部分には、燃焼補助空気ノズル62から燃焼補助空気が供給されているため、この部分において被処理物の燃焼を活性化することができる。その分、流動層12内での燃焼率が高まり、この流動層12から伝熱管46を通じての熱回収量が増加する。特に、この流動層12の上部における空気比率の増大は、流動層12内での被処理物の燃焼に著しい影響を与えるため、上記熱回収量を大幅に増加することが可能であり、さらに、燃焼補助空気量の調節によって流動層温度を自在に制御することも可能になる。具体的には、図1に示すように、流動層12の上部の温度を検出する温度計66を設ける一方、燃焼補助空気ノズル62に通ずる配管の途中にダンパを設け、上記温度計66により検出された温度が目標温度を下回る場合にはダンパの操作で燃焼補助空気供給量を増やし、逆に検出温度が目標温度を上回る場合には燃焼補助空気供給量を減らすことにより、実際の流動層温度を好適な温度に維持することが可能になる。
【0038】
しかも、この実施の形態では、装置排ガスのもつ熱を利用して燃焼補助空気を昇温してからその供給を行っているので、流動層12内での燃焼を効率良く促進でき、装置全体の消費エネルギーを少なく抑えることが可能となっている。
【0039】
また、この実施の形態では、静止流動層面のすぐ上方の高さ位置に中間天井15を形成しているので、この中間天井15からの熱輻射や、中間天井15による流動媒体の戻しによって、流動層12内での燃焼の活性化が流動層温度に寄与する割合がさらに高められている。従って、少ない燃焼補助空気供給量によって熱回収効率を大幅に高め、また、燃焼補助空気供給量によって制御できる流動層温度の幅を広げることが可能となっている。
【0040】
さらに、上記中間天井15に被処理物投入口16を設けることにより、流動層12に対して上方から容易に被処理物を投入できる利点も得られる。
【0041】
また、燃焼補助空気ノズル62を流動層12よりも上方に配置して斜め下方に供給するようにしているので、この供給空気によって流動層12からの上昇排ガスを抑え込むことにより、流動層12からの熱回収量をさらに増やすことができる利点がある。具体的には、上記供給俯角αを15°以上に設定することが好ましい。ただし、この供給俯角αが大きすぎると、燃焼補助空気が流動層12に対して供給される面積が狭くなるため、流動層12の上部のほぼ全域に亘って燃焼補助空気を供給するには、上記供給俯角αを45°以下に設定するのがよい。
【0042】
図1に示す装置において上記のように供給俯角αを15°〜45°の範囲で設定する場合には、燃焼補助空気ノズル62の位置は同図の高さ領域Hの範囲内に設定されることになる。
【0043】
また、上記中間天井15と反対側の側壁(すなわち対面する側壁)に燃焼補助空気ノズル62を設けているので、その供給空気を中間天井15の下方へ行き渡らせやすい利点が得られる。
【0044】
第2の実施の形態を図4に示す。
【0045】
ここでは、前記燃焼補助空気ブロア60と燃焼補助空気ノズル62と間に蒸気式空気加熱器(熱交換手段)64が設けられている。そして、前記伝熱管46を出てタービンで仕事をした蒸気(熱回収用流体)が上記蒸気式空気加熱器64に導入され、ここで上記蒸気と燃焼補助空気とが熱交換することにより、燃焼補助空気が加熱されるようになっている。
【0046】
この装置においても、排熱を有効利用して燃焼補助空気を効率良く加熱することができ、少ない消費エネルギーで流動層12からの熱回収効率を高めることができるとともに、燃焼補助空気供給量の調節により制御できる流動層温度の幅を広げることができる。
【0047】
なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、例として次のような態様をとることも可能である。
【0048】
(1) 上述のように、本発明では、燃焼補助空気の供給量の調節によって流動層温度を良好に制御できるものであるが、この燃焼補助空気の供給量の調節だけでは対応できないほど流動層温度の変動が大きい場合には、これと並行して流動層ガスの供給量を増減するようにしてもよい。
【0049】
(2) 燃焼補助空気の流速は適宜設定すればよい。燃焼補助空気の貫通度を考慮する場合は、次式を目安に流速を決定すればよい。
【0050】
【数1】
Vj=a×djb/Vm
ここで、djは供給口の直径、Vjは供給口での流速、Vmは主流流速、a,bは実験定数である。
【0051】
(3) 一次空気供給量や二次空気供給量も含めた全空気供給量に対する燃焼補助空気供給量の割合は、適宜設定すればよい。ただし、焼却炉全体の運転バランスを考慮すると、上記割合は25%以下を目安に設定するのがよい。
【0052】
【実施例】
前記図1に示した装置において、図5(a)に示すように燃焼補助空気量をステップ的に変化させたところ、流動層温度(砂層部温度)は同図(b)のように変動した。これらのグラフを比較すると、流動層温度が燃焼補助空気量に敏感に反応していることが理解できる。
【0053】
【発明の効果】
以上のように本発明は、流動層熱回収装置において、その装置本体の底部に形成された流動層に対し、この流動層が静止状態にある時の流動層上面以上の高さ位置から斜め下向きに燃焼補助空気を供給する燃焼補助空気供給手段を備えたものであるので、上記流動層内での被処理物の燃焼を著しく促進してこの流動層内からの熱回収量を効果的に増大させることができる。
【0054】
特に、上記流動層が静止状態にある時の流動層上面よりも高い位置から上記燃焼補助空気を斜め下方に供給するようにしているので、この燃焼補助空気によって流動層からの上昇排ガスを下方へ押え込むことにより、流動層からの熱回収量をさらに高めることができる効果がある。
【0055】
また、上記流動層が静止状態にある時の流動層上面のすぐ上方の高さ位置に、この高さ
位置における空間の一部を遮る中間天井を設けているので、流動層からの熱回収量をさらに増加できる。
【0056】
しかも、この中間天井と反対側の側壁に上記燃焼補助空気供給手段を設け、上記流動層に対して燃焼補助空気を斜め下方に供給することにより、その供給空気を中間天井の下方へ容易に行き渡らせることができる。
【0057】
また本発明では、上記燃焼補助空気供給手段による燃焼補助空気の供給俯角を15°以上45°以下に設定することにより、上記押え込みの効果を十分確保しながら、流動層に対して燃焼補助空気を広範囲に至らせることができる効果が得られる。
【0058】
また、上記中間天井に上記被処理物投入部を設けることにより、流動層に対して被処理物を上方から容易に投入できる効果が得られる。
【0059】
さらに、上記燃焼補助空気をその供給前の段階で装置排ガスと熱交換させることによりこの燃焼補助空気を加熱する熱交換手段を備えたり、上記熱回収手段として、内部に熱回収用流体が流される伝熱管を上記流動層内に配する場合には、この伝熱管から排出されて仕事をした熱回収用流体と上記燃焼補助空気とをこの燃焼補助空気の供給前の段階で熱交換させることにより上記燃焼補助空気を加熱する熱交換手段を備えたりすることにより、装置の排熱を有効利用して燃焼補助空気を加熱してから流動層へ供給でき、これにより、少ない消費エネルギーで熱回収量を効率良くアップできる効果が得られる。
【0060】
そして、上記各装置において、上記流動層の温度を検出し、この温度を目標温度に近づけるように上記燃焼補助空気の供給流量を調節する運転方法を行うことにより、流動層温度を的確な温度に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態における流動層熱回収装置の要部を示す断面正面図である。
【図2】 上記要部を示す一部断面平面図である。
【図3】 上記流動層熱回収装置の全体構成図である。
【図4】 本発明の第2の実施の形態における流動層熱回収装置の全体構成図である。
【図5】 (a)は図1に示した装置において調節される燃焼補助空気量の時間変化を示すグラフ、(b)はそれに対応する砂層部温度の時間変化を示すグラフである。
【図6】 従来の流動層熱回収装置の一例を示す断面正面図である。
【符号の説明】
10 焼却炉
11 断熱壁
12 流動層
15 中間天井
16 被処理物投入口
30 空気加熱器(熱交換手段)
46 伝熱管(熱回収手段)
60 燃焼補助空気ブロア(燃焼補助空気供給手段)
62 燃焼補助空気ノズル(燃焼補助空気供給手段)
64 蒸気式空気加熱器(熱交換手段)
66 温度計
α 燃焼補助空気供給俯角[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluidized bed heat recovery apparatus that incinerates industrial waste, municipal waste, coal, and the like by forming a fluidized bed composed of sand particles and recovers the heat generated thereby, and an operating method thereof.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a fluidized bed heat recovery device in which a fluidized bed made of sand particles is formed on the bottom of a furnace is often used as a device for recovering heat from incineration of industrial waste or the like. This device has the advantages that the mixing of the particles in the fluidized bed is extremely good, the temperature in the bed can be kept uniform, and the restarting is easy due to the large heat retention capacity of the particle bed. ing.
[0003]
As this type of apparatus, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-187001 discloses an apparatus as shown in FIG.
[0004]
In the figure, a mountain-shaped
[0005]
When an object to be treated such as municipal waste is introduced into the main
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the above apparatus, heat generated by the combustion of the workpiece is transferred to the
[0007]
Here, in the conventional heat recovery apparatus, the amount of heat generated in the fluidized bed out of the total heat amount, that is, the ratio of the recoverable heat amount (hereinafter referred to as the combustion rate) is said to be a little more than 50%. Heat recovery loss is large, and its improvement is a major issue. In particular, when a waste or the like that is easily gasified and combusted, such as plastics, is administered as the object to be treated, the combustion rate is remarkably lowered, and the inconvenience becomes more serious.
[0008]
As a means for improving the heat recovery efficiency, the applicant of the present invention has applied for a method for promoting combustion of an object to be processed in a fluidized bed using a fluidized gas for fluidizing the fluidized bed as an oxygen-enriched gas. Although proposed in Japanese Patent No. 7-185972, it is necessary to use a large amount of oxygen gas in this method, which disadvantageously increases the cost.
[0009]
In addition, there is a method of increasing the flow rate of the fluidized gas itself. However, since the fluidized gas is injected against the resistance of the fluidized bed, the operating power is greatly increased to increase the flow rate. It is also disadvantageous in terms of cost.
[0010]
An object of this invention is to provide the fluidized-bed heat recovery apparatus which can improve the heat recovery efficiency from a fluidized bed effectively with a simple and cheap structure, and its operating method in view of the said situation.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
As a means for solving the above-mentioned problems, the present invention provides a processing object in which a fluidized bed made of fluidized particles is formed at the bottom of the apparatus main body, and the object to be processed is introduced into the fluidized bed above the fluidized bed. In the fluidized bed heat recovery apparatus provided with a charging section and provided with heat recovery means for recovering heat generated by incineration of the object to be processed in the fluidized bed in the fluidized bed, the fluidized bed is in a stationary state. An intermediate ceiling is provided at a height position just above the upper surface of the fluidized bed at which the fluidized particles of the fluidized bed can be returned , and blocks a part of the space at the height position. On the side wall on the opposite side of the intermediate ceiling, obliquely downward so that the combustion auxiliary air spreads below the intermediate ceiling from the position higher than the upper surface of the fluidized bed when the fluidized bed is stationary. Supply combustion auxiliary air In which the supply means.
[0012]
According to this apparatus, by the combustion auxiliary air supply means, by the combustion auxiliary air is supplied to the fluidized layer from the fluidized bed upper surface above a height position when the fluidized bed is at rest, the combustion Combustion of the material to be processed in the fluidized bed portion supplied with the auxiliary air is remarkably accelerated, and the amount of heat recovered from the fluidized bed is increased correspondingly.
[0013]
Moreover, the combustion auxiliary air supply means, since those which the fluidized bed is supplied from a position higher than the fluidized bed upper surface when in a quiescent state the combustion auxiliary air obliquely downward, the fluidized bed by the combustion auxiliary air Ascending exhaust gas can be pressed downward, and the amount of heat recovered through the fluidized bed can be increased accordingly.
[0014]
In addition, an intermediate ceiling is provided at a height position just above the upper surface of the fluidized bed when the fluidized bed is in a stationary state, so that a part of the space at this height position is blocked. In addition, the amount of heat recovered from the fluidized bed is further increased by pushing back the rising fluid particles.
[0015]
Then, the side wall of the intermediate ceiling opposite provided with the combustion auxiliary air supply means, by supplying the combustion auxiliary air obliquely downward with respect to the fluidized bed, easily spread the supply air to an intermediate ceiling of the lower Can be made.
[0016]
It is preferable that the depression angle of the combustion auxiliary air supplied by the combustion auxiliary air supply means is 15 ° or more. However, if the supply depression angle is too large, the area where the combustion auxiliary air hits the upper part of the fluidized bed becomes small. Therefore, in order to reach the combustion auxiliary air over a wide range, the supply depression angle is preferably 45 ° or less.
[0017]
Further, by providing the workpiece input section on the intermediate ceiling, it becomes possible to easily input the workpiece to the fluidized bed from above.
[0018]
Further, heat exchange means for heating the combustion auxiliary air by heat exchange of the combustion auxiliary air with the apparatus exhaust gas at a stage before the supply of the combustion auxiliary air is provided, or a heat recovery fluid is caused to flow inside as the heat recovery means. When the heat transfer tube is arranged in the fluidized bed, heat exchange is performed between the heat recovery fluid discharged from the heat transfer tube and performing work and the combustion auxiliary air before the combustion auxiliary air is supplied. By providing heat exchange means for heating the combustion auxiliary air, the exhaust heat of the device can be effectively used to heat the combustion auxiliary air and then supply it to the fluidized bed. Can be improved efficiently.
[0019]
As described above, since the amount of heat generated in the fluidized bed and thus the fluidized bed temperature can be significantly affected by the supply of the combustion auxiliary air, by adjusting the amount of combustion auxiliary air supplied,
It is possible to control the fluidized bed temperature to a favorable temperature. Specifically, the fluidized bed temperature is maintained at an appropriate temperature by detecting the temperature of the fluidized bed and adjusting the supply flow rate of the combustion auxiliary air so that the temperature approaches the target temperature. It becomes possible.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0021]
The fluidized bed heat recovery apparatus shown in FIG. 3 includes an
[0022]
The
[0023]
A
[0024]
Next, the structure of the bottom part of the said
[0025]
A
[0026]
The
[0027]
Above both the
[0028]
In the furnace, an
[0029]
The
[0030]
A large number of fluidized gas injection holes are formed in the
[0031]
A
[0032]
Further, as a feature of this apparatus, a combustion
[0033]
The combustion
[0034]
Next, the operation of this apparatus will be described.
[0035]
Wastes (objects to be treated) such as municipal waste that are thrown obliquely downward from the
[0036]
More specifically, the particles overflowing to the left and right ends pass through the gap between the
[0037]
Here, since combustion auxiliary air is supplied to the upper end portion of the
[0038]
Moreover, in this embodiment, since the combustion auxiliary air is heated after using the heat of the apparatus exhaust gas to supply the combustion auxiliary air, combustion in the
[0039]
Further, in this embodiment, since the
[0040]
Further, by providing the
[0041]
In addition, since the combustion
[0042]
When the supply depression angle α is set in the range of 15 ° to 45 ° as described above in the apparatus shown in FIG. 1, the position of the combustion
[0043]
In addition, since the combustion
[0044]
A second embodiment is shown in FIG.
[0045]
Here, a steam type air heater (heat exchange means) 64 is provided between the combustion
[0046]
Also in this apparatus, the combustion auxiliary air can be efficiently heated by effectively using the exhaust heat, the heat recovery efficiency from the
[0047]
In addition, this invention is not limited to the above embodiment, It can also take the following aspects as an example.
[0048]
(1) As described above, in the present invention, the fluidized bed temperature can be satisfactorily controlled by adjusting the supply amount of combustion auxiliary air. When the temperature variation is large, the fluidized bed gas supply amount may be increased or decreased in parallel with this.
[0049]
(2) The flow rate of the combustion auxiliary air may be set as appropriate. When considering the penetration of combustion auxiliary air, the flow rate may be determined using the following formula as a guide.
[0050]
[Expression 1]
Vj = a * djb / Vm
Here, dj is the diameter of the supply port, Vj is the flow velocity at the supply port, Vm is the main flow velocity, and a and b are experimental constants.
[0051]
(3) The ratio of the combustion auxiliary air supply amount to the total air supply amount including the primary air supply amount and the secondary air supply amount may be set as appropriate. However, considering the operational balance of the entire incinerator, the above ratio should be set to 25% or less as a guide.
[0052]
【Example】
In the apparatus shown in FIG. 1, when the combustion auxiliary air amount is changed stepwise as shown in FIG. 5 (a), the fluidized bed temperature (sand layer temperature) fluctuated as shown in FIG. 5 (b). . Comparing these graphs, it can be understood that the fluidized bed temperature is sensitive to the amount of combustion auxiliary air.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the fluidized bed heat recovery apparatus, with respect to the fluidized bed formed at the bottom of the apparatus main body, the fluidized bed is inclined downward from a height position above the fluidized bed upper surface when the fluidized bed is in a stationary state. Is provided with combustion auxiliary air supply means for supplying combustion auxiliary air to the chamber, so that the combustion of the object to be processed in the fluidized bed is significantly accelerated to effectively increase the amount of heat recovered from the fluidized bed. Can be made.
[0054]
In particular, since the combustion auxiliary air is supplied obliquely downward from a position higher than the upper surface of the fluidized bed when the fluidized bed is in a stationary state, the exhaust gas rising from the fluidized bed is lowered downward by the combustion auxiliary air. By pressing down, there is an effect that the amount of heat recovered from the fluidized bed can be further increased.
[0055]
In addition, an intermediate ceiling is provided at a height position just above the upper surface of the fluidized bed when the fluidized bed is in a stationary state, so that the amount of heat recovered from the fluidized bed. Can be further increased.
[0056]
Moreover, the combustion auxiliary air supply means to the side wall of the intermediate ceiling opposite provided, by supplying a combustion auxiliary air obliquely downward with respect to the fluidized bed, easily spread the supply air to an intermediate ceiling of the lower Can be made.
[0057]
Further, in the present invention, by setting the combustion auxiliary air supply depression angle by the combustion auxiliary air supply means to be not less than 15 ° and not more than 45 °, the combustion auxiliary air is supplied to the fluidized bed while sufficiently securing the above-mentioned pressing effect. An effect capable of reaching a wide range is obtained.
[0058]
Further, by providing the workpiece input portion on the intermediate ceiling, an effect that the workpiece can be easily input from above into the fluidized bed is obtained.
[0059]
Furthermore, heat exchange means for heating the combustion auxiliary air by heat exchange of the combustion auxiliary air with the apparatus exhaust gas at a stage before the supply is provided, or a heat recovery fluid is caused to flow inside as the heat recovery means. When the heat transfer tube is arranged in the fluidized bed, heat exchange is performed between the heat recovery fluid discharged from the heat transfer tube and performing work and the combustion auxiliary air before the combustion auxiliary air is supplied. By providing heat exchange means for heating the combustion auxiliary air, the exhaust heat of the device can be effectively used to heat the combustion auxiliary air and then supply it to the fluidized bed. The effect that can be improved efficiently is obtained.
[0060]
Then, in each of the above devices, the fluidized bed temperature is adjusted to an appropriate temperature by detecting the temperature of the fluidized bed and adjusting the supply flow rate of the combustion auxiliary air so that the temperature approaches the target temperature. Can be maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional front view showing a main part of a fluidized bed heat recovery apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional plan view showing the main part.
FIG. 3 is an overall configuration diagram of the fluidized bed heat recovery apparatus.
FIG. 4 is an overall configuration diagram of a fluidized bed heat recovery apparatus according to a second embodiment of the present invention.
5A is a graph showing a time change of the combustion auxiliary air amount adjusted in the apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 5B is a graph showing a time change of the sand layer temperature corresponding thereto.
FIG. 6 is a sectional front view showing an example of a conventional fluidized bed heat recovery apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
46 Heat transfer tube (heat recovery means)
60 Combustion auxiliary air blower (combustion auxiliary air supply means)
62 Combustion auxiliary air nozzle (combustion auxiliary air supply means)
64 Steam air heater (heat exchange means)
66 Thermometer α Combustion auxiliary air supply depression angle
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