JPS6053807B2 - 固形物循環型流動式燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は有機物および無機物を含有する溶液を燃焼処
理する装置に関する。

このような溶液を処理するにあたつて、有機物を燃焼
させてエネルギを回収し、無機物を高温反応により化学
変化させて有効物として回収することは、すでに工業的
に数多くの形式によつて実施されている。

代表的な装置としては、アルカリパルプ製造装置で用
いられている回収ボイラがある。

この装置では、リグニン誘導体、硫化ソーダおよび苛性
ソーダの混合物である黒液を濃縮して、熱回収部を内蔵
する堅塁の炉内に噴霧し、それで生じた液滴を高温雰囲
気中で燃焼させ、残つた灰分（無機物）を未燃焼有機物
と共に還元反応させて溶融状態で炉外へ排出する。 一
方、セミケミカルパルプ製造工業では、蒸解液中のリグ
ニンと亜硫酸ソーダの混合物を還元的雰囲気内に噴霧し
て、高カロリーガスと固形炭酸ソーダにし、前者を廃熱
ボイラで熱回収し、後者を補集して薬液回収工程へ循環
する方法が用いられている。

また前記ケミカルパルプの黒液の従来型の流動層上で燃
焼させる方法がある。すなわち、一定高さを形成して流
動している高温濃厚流動層に上部より黒液を噴霧供給し
、下部から供給した空気によつて有機物を白焼させる方
法である。この方法では、流動している粒子が一定の大
きさを持つていることが重要である。 前記方法のうち
噴霧燃焼といわれている方法は、溶液を高温ガス中で噴
霧させ、高温ガスにより液滴を蒸発乾固させ、更に温度
が上昇して有機物が燃焼するという工程が一般的である
。

この方法の基本的工程は、液滴とその生成物である固形
物が高温ガスと接触しながら熱移動が行なわれるという
点にある。この熱移動は遅く、またガスと固形物の滞留
時間はほぼ同じである。このため、燃焼室の大きさは処
理量に比して著しく大きくなる。 一方、従来型の流動
層式では、流動化の条件として、一定の大きさの粒子が
形成される必要があり、粒子の平均粒径は通常０．５〜
５センチ程度である。

これ以下の粒子になると、流動層を形成することなく流
動層から飛び出してしまう。換言すれば、流動層を用い
て燃焼を行う場合には、溶液が一定粒子寸法に造粒され
ることが重要な条件となり、この条件を求め、これを保
持することが操業上の重要因子となる。一般に、造粒性
の良い溶液は少なく、造粒条件を求めることは困難であ
る。本発明の特徴は、基本的には、前記の噴霧式あるい
は従来型の流動層式の燃焼装置とは異なり、比較的低い
濃度（５０〜２５０ｋ９／ぽ）の炉内一杯に拡散上昇す
る粒子群に対して溶液を噴霧して高速て上昇するガス中
に多量に含まれた固形物に液滴を附着させ、有機物を燃
焼させることにあり、その目的は造粒性のない物質を含
む又粘着性の物質を含む溶液を取扱うに適した。

燃負荷の大きい燃焼装置を提供することにある。以下、
添付図面を参照しながら本発明を実施例によつて説明す
る。

図示実施例において、本発明による燃焼装置は、流動塔
１を有し、これはほぼ円筒状の本体部２とこの本体部の
下端を絞つて形成した高速ガスダクト部３とから成る。

このダクト部３には、燃焼炉４を有する熱風箱５が接続
してある。流動塔１は、その頂部にガス出口６を有し、
このガス出口にはサイクロン７が接続してある。

サイクロン７は、その下部に固形物ホッパ８を有し、上
部にはガス排出口９が設けてある。ホッパ８は溢流管１
０を備えており、溢流管には排出機１１が設けてある。
ホッパ８は、また、固形物循環バイブ１２によつて流動
塔１の下部に接続してあつて後述するようにサイクロン
７で分離した固形物を流動塔１内に循環させうるように
なつている。循環バイブ内には逆流防止用絞りバルブ１
３が設けてある。循環バイブ１２の流動塔１内の開口部
よりも上方のレベルで、流動塔１内には噴霧ノズル１５
が設置してあり、この噴霧ノズルは供給バイブ１６を通
して供給された被処理溶液を流動塔１内で下向きに噴霧
するようになつている。操作にあたつて、被処理溶液は
、供給バイブ１６を経て噴霧ノズル１５から噴霧される
。

一方、固形物ホッパ８からは循環バイブ１２を経て多量
の固形物が供給されており、固形物は流動塔１のダクト
部３から上昇する燃焼用空気によつて分一散、上昇させ
られて噴霧ノズル１５からの液滴と接触する。すなわち
、高温状態に保たれている固形物表面に液滴が直接接触
して迅速な熱移動を行ない、蒸発と有機物分解が急激に
生じ、ダクト部３から供給された空気中の酸素と反応し
て燃焼が行なわれる。この際、生じた液滴はその大きさ
によつて下降するものもあれば、上昇するものもある。
しかしながら、流動塔の中を移動している粒子は粒子単
体の終末速度としては流動塔の平均上昇速度よりも遅い
にもか）わらず、上昇ガス流と共に移動するとは限らず
、比較的に濃厚な群（クラスター）の集団が連続的に形
成され、これが上昇ガス流に対抗して下向に流れ拡散さ
れ、再び上ノ方に運ばれクラスターができるというサイ
クルが続けられる。この様にして粒子は流動塔内をガス
の流速よりもはるかに遅い速度で上方に流れ、ガスと粒
子間の速度差は大きくなり、それに伴つて運動方向の不
規則な液滴との接触が良好となり、高い熱交換、物質交
換が行なわれる。このようにして、有機物の燃焼した固
形物粒子の表面には残留した灰分（無機物）が蓄積して
粒径を増加させる。

流動塔内部での固形物濃度は、通常５０−２５０ｋ９／
７Ｔ１程度で、有機物のもつ発熱量あるいは反応温度等
によつて異なるけれども、この濃度は固形物の循環量及
び炉内のガス上昇速度によつて決定される。炉内の上昇
ガス速度は固体粒子の粒径、炉内への溶液供給量（ター
ンダウン比）によつて決定されるが通常３〜１０ＴＴＩ
．／秒である。又循環している固体粒子径は溶液中の固
形物濃度、噴霧液滴径によつて決定されるが通常５０〜
８００μの範囲である。かくして、造粒の完了した粒子
は、ガス出口６を経てサイクロン７に導びかれ、粒子と
ガス分とが分離され、ガスは排出口９から機外へ排出さ
れ、粒子、すなわち固形物はホッパ８に落下する。

固形物の１部は溢流管１０を経て排出機１１から製品あ
るいは灰分として取出される。固形物の残部は、循環バ
イブ１２を通して流動塔１にもどされる。このとき、バ
ルブ１３によつて逆流が防止される。工業的運転の経験
によれば、本発明のシステムの始動時においては、燃焼
炉を運転しながら熱風を送り、一定量の固形物を投入し
、循環している固形物の温度を上昇させることが重要で
ある。

こうして、燃焼温度に達したら溶液の噴霧を開始し、燃
焼用空気を送る。この空気により循環固形物は加速され
て流動化するのである。大きな液滴が生じた場合には、
循環バイブの開口部の下方に落下することがあるが、こ
の場合、炉下部に空気分散板等が設けてあると、その頂
面で蒸発乾固することがある。

したがつて、本発明では基本的には大口径のガス上昇ダ
クトを設け、分散板を用いないが、分散板に附着するお
それのない物質を処理する場合には用いてもよい。本発
明をセミケミカルバルブ廃液の処理に応用したパイロッ
トプラントにおいて、流動塔１は、直径２５０センチ、
高さ６メートル（ダクト部を除いた高さ）であり、内径
３００センチのサイクロンを用い、内径４００センチ、
長さ６００センチの燃焼炉を用いた。この流動塔の頂部
から４．５メートルのところに噴霧ノズルを取付け、全
固形物５５％、有機物含有量４５％、無機物５５％、固
形物発熱量３２００Ｋｃａ１／Ｋ９の液を１時間６０リ
ットルの割合で供給した。この際得た塔の容積当りの処
理量は６０ｋｇ／７７ｔ′／Ｈｒであつた。これは従来
の噴霧塔の容量係数１５〜２０ｋｇ／ｄ／Ｈｒに比較し
てはるかに大きいものである。なお、この際生じたガス
の組成はＨ２８％、ＣＯ６％、ＣＨ４２％、ＣＯ２ｌ２
％、Ｈ２Ｓ３％であり、一方、固形物としてはＮａ２Ｃ
Ｏ３５５％、Ｎａ２ＳＯ４３％、カーボン４２％であり
、噴霧塔と同様であつた。以上に述べたように、本発明
によれば噴霧塔では得られなかつた大きい容量係数を取
ることが可能となり、さらに造粒が容易になるばかりで
なく比較的小さい寸法で分布幅の大きい粒子で運転を行
うことができる。

なお、本発明の範囲内で循環バイブの中に空気を吹き込
んでもよい。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による燃焼装置の概略図である。 １・・・・・・流動塔、３・・・・・・ダクト部、５・
・・・・・熱風箱、７・・・・・サイクロン、８・・・
・・・固形物ホッパ、１２・・・・・・循環バイブ、１
５・・・・・・噴霧ノズル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 堅型流動器と、この流動器の下部に取付けた高速上
   昇気体供給装置と、前記流動器の頂部に接続したサイク
   ロン装置と、このサイクロン装置で分離した固形物を前
   記流動器の下部付近に循環させる循環パイプと、この循
   環パイプの前記流動器内の開口部よりも上方のレベルで
   前記流動器内に設けてあつて燃焼すべき液体を噴霧供給
   する噴霧ノズルとを包含する固形物循環型流動式燃焼装
   置。