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JP2012067951A - Multiple swirl fluid bed type incinerator and incineration system using the same - Google Patents

Multiple swirl fluid bed type incinerator and incineration system using the same Download PDF

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JP2012067951A
JP2012067951A JP2010211833A JP2010211833A JP2012067951A JP 2012067951 A JP2012067951 A JP 2012067951A JP 2010211833 A JP2010211833 A JP 2010211833A JP 2010211833 A JP2010211833 A JP 2010211833A JP 2012067951 A JP2012067951 A JP 2012067951A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluidized bed
combustion air
primary combustion
horizontal
swirl flow
Prior art date
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Pending
Application number
JP2010211833A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Yoshimoto
正洋 吉本
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Original Assignee
Individual
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  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multiple swirl fluid bed type incinerator of a rational constitution, and an incineration system incorporating the same, capable of making primary combustion in a fluid bed more complete, and solving problems due to flowing-out of a bed material.SOLUTION: In the fluid bed type incinerator having the fluid bed, an air feeder for primary combustion, fluidizing the fluid bed and supplying the air for primary combustion to the fluid bed, and a free board as a space for secondary combustion, this multiple swirl fluid bed type incinerator and the incineration system using the same, includes the air feeder for primary combustion having both of a vertical swirl flow applicator for fluidizing the fluid bed by applying the vertical swirl flow to the fluid bed, and a horizontal swirl flow applicator for applying horizontal swirl flow to the fluid bed fluidized by the application of the vertical swirl flow.

Description

本発明は、低レベル放射性廃棄物から、PCBや各種廃液、一般廃棄物に至るまでの多種の廃棄物等を多目的にて効率よく焼却処理可能な、新しいタイプの多重旋回流動床式焼却炉と、それを用いた焼却システムに関する。   The present invention is a new type of multiple swirling fluidized bed incinerator capable of efficiently incinerating various kinds of wastes from low-level radioactive wastes to PCBs, various waste liquids, general wastes, etc. And incineration system using the same.

焼却炉の種類としては、従来から、流動床式焼却炉やストーカ式焼却炉、ロータリキルンを組み込んだ回転式焼却炉など、各種のものが知られている。これらのうち、炉内に流動媒体(流動砂)による流動床を形成し、流動床で主として一次燃焼を行い、その上方のフリーボードで二次燃焼を行って、一般的な被焼却物であればほぼ完全燃焼が可能な流動床式焼却炉は、炉自体に駆動部分がないため炉の内部構造を比較的簡素に構成でき、流動砂の蓄熱による炉内の保温効果のため、炉の起動、停止を容易に短時間で行うことができるという利点を有している。   Various types of incinerators are conventionally known, such as a fluidized bed incinerator, a stoker-type incinerator, and a rotary incinerator incorporating a rotary kiln. Of these, a fluidized bed (fluidized sand) is formed in the furnace, and primary combustion is mainly performed in the fluidized bed, and secondary combustion is performed in the freeboard above the fluidized bed. For example, a fluidized bed incinerator capable of almost complete combustion can be constructed relatively simply because there is no drive part in the furnace itself. This has the advantage that it can be easily stopped in a short time.

流動床式焼却炉においては、通常、流動媒体(流動砂)を650〜800℃程度に加熱するとともに、下方からの風圧により流動化させ、流動化された流動床が形成された炉内に被焼却物を小サイズに粉砕された状態で投入し、そこでの一次燃焼により大部分を燃焼させ、残りをその上方に形成された空間としてのフリーボードで二次燃焼させるようにしている。流動床を形成するためには、通常、下方からの空気流(通常は上下方向の一次燃焼用空気の旋回流として付与される)が必要と考えられている。   In a fluidized bed incinerator, usually, a fluidized medium (fluidized sand) is heated to about 650 to 800 ° C. and fluidized by wind pressure from below, and the fluidized fluidized bed is formed in the furnace. The incinerated product is charged in a state of being pulverized to a small size, most of it is burned by primary combustion, and the rest is subjected to secondary combustion with a free board formed as a space above it. In order to form a fluidized bed, it is generally considered that an air flow from below (usually given as a swirling flow of primary combustion air in the vertical direction) is necessary.

従来の流動床式焼却炉においては、流動床に対する上記下方からの空気流は、通常、炉床(散気床)に設けられた一次燃焼用空気噴出口(通常、複数設けられている)からの一次燃焼用空気噴出流として付与されている。このような空気流の付与により、流動媒体(流動砂)を流動化させることは可能にはなるものの、実質的に流動床の上方に位置するフリーボードへの流動媒体の流出は完全には防止できないため、フリーボード部や炉外部分から、流出した流動媒体を元の流動床部分に戻さざるを得ない構成となっている。流動床からの流動媒体の流出は、流動床部分での一次燃焼の能力や効率の低下、フリーボード部での二次燃焼の効率や能力の低下を招くとともに、流出した流動媒体の戻し機構は、焼却操作や制御の複雑化、装置全体の構造の複雑化や大型化、さらには高コスト化を招くこととなっている。   In the conventional fluidized bed incinerator, the air flow from the lower side to the fluidized bed is usually from the primary combustion air jets (usually provided in plural) provided in the hearth (aeration bed). Is given as an air jet flow for primary combustion. Although it is possible to fluidize the fluid medium (fluid sand) by applying such an air flow, the outflow of the fluid medium to the free board substantially above the fluid bed is completely prevented. Since it is not possible, the fluid medium that has flowed out from the free board portion or the outside of the furnace must be returned to the original fluidized bed portion. The outflow of the fluidized medium from the fluidized bed leads to a decrease in the primary combustion capacity and efficiency in the fluidized bed part and a decrease in the efficiency and capacity of the secondary combustion in the freeboard part. The incineration operation and control are complicated, the structure of the entire apparatus is complicated and large, and the cost is increased.

従来から、流動床式焼却炉に関して、各部の改良が試みられているが、基本的に上下方向に空気を噴出する一次燃焼用空気噴出口構造の改良(例えば、特許文献1)や、フリーボードにおける二次燃焼用空気の性能改善(例えば、特許文献2)等にとどまっており、流動床自体の流動化状態の改善およびそれによる燃焼改善や、流動媒体の流出防止を目指したものは見当たらず、それらを通して流動床式焼却炉全体の効率改善や構造の簡素化をはかったものは見当たらない。   Conventionally, attempts have been made to improve each part of the fluidized bed incinerator. However, basically, an improvement in the primary combustion air jet structure that ejects air in the vertical direction (for example, Patent Document 1) and a free board. The performance of the secondary combustion air in Japan has been improved (for example, Patent Document 2), and there are no improvements aimed at improving the fluidized state of the fluidized bed itself and improving the combustion and preventing the fluid medium from flowing out. Nothing has been found to improve the efficiency of the fluidized bed incinerator or to simplify the structure.

特開2007−327742号公報JP 2007-327742 A 特開2005−273999号公報JP 2005-273999 A

そこで本発明の課題は、流動床式焼却炉において流動床に本来要求されるべき機能に立ち返り、流動床における一次燃焼をより完全なものにするとともに、流動媒体の流出に伴う諸問題を一挙に解消することが可能な、極めて合理的な構成を有する新規な多重旋回流動床式焼却炉と、それを組み込んだ焼却システムを提供することにある。   Therefore, the object of the present invention is to return to the function originally required for the fluidized bed in the fluidized bed incinerator, to make the primary combustion in the fluidized bed more complete, and to solve the problems associated with the outflow of the fluidized medium all at once. It is an object of the present invention to provide a novel multiple swirling fluidized bed incinerator having an extremely rational configuration that can be eliminated, and an incineration system incorporating the same.

上記課題を解決するために、本発明に係る多重旋回流動床式焼却炉は、炉内下部に、流動可能な流動媒体により流動床が形成され、該流動床に対し該流動床を流動させるとともに一次燃焼用の空気を供給する一次燃焼用空気供給手段が設けられ、炉内上部に、二次燃焼用空間としてのフリーボードが形成され、該フリーボードに対し二次燃焼用の空気を供給する二次燃焼用空気供給手段が設けられた流動床式焼却炉において、前記一次燃焼用空気供給手段が、前記流動床に上下方向の旋回流を付与して該流動床を流動化させる上下方向旋回流付与手段と、上下方向の旋回流が付与され流動化された流動床に水平方向の旋回流を付与する水平方向旋回流付与手段とを併せ持つことを特徴とするものからなる。   In order to solve the above problems, a multiple swirling fluidized bed incinerator according to the present invention has a fluidized bed formed of a fluidized fluid medium in a lower part of the furnace, and fluidizes the fluidized bed with respect to the fluidized bed. A primary combustion air supply means for supplying primary combustion air is provided, and a free board as a secondary combustion space is formed in the upper part of the furnace, and the secondary combustion air is supplied to the free board. In a fluidized bed incinerator provided with a secondary combustion air supply means, the primary combustion air supply means applies a vertical swirl flow to the fluidized bed to fluidize the fluidized bed. It comprises a flow imparting means and a horizontal swirl flow imparting means for imparting a horizontal swirl flow to a fluidized bed to which a vertical swirl flow is imparted and fluidized.

このような本発明に係る多重旋回流動床式焼却炉においては、流動床は従来装置同様、上下方向旋回流付与手段による上下方向の旋回流の付与により流動化されるが、その流動化状態にて、さらに同時に、水平方向旋回流付与手段により水平方向の旋回流が付与される。すなわち、流動床の流動媒体は、上下方向に旋回されつつ、同時に、全体として、水平方向に渦流のように旋回されることになる。この水平方向の渦流の如き旋回流は、流動床に対して沈降方向の力を及ぼすので、流動床を形成している流動媒体が上方へ(つまり、フリーボード側へ)流出することがほぼ完全に抑えられ、流動床の望ましい流動化状態が維持されつつ、流動媒体の流出が防止されることになる。流動媒体の流出防止により、流動床の容量はそのまま望ましい設定容量に保たれるので、流動床における一次燃焼状態の性能、効率の低下は防止され、変動が抑制されてより完全な一次燃焼が可能になる。また、流動床からフリーボード内への流動媒体の流出がなくなることから、フリーボード内での二次燃焼状態も所望の安定した良好な状態に維持され、焼却炉内各部分で理想的に機能分離された優れた燃焼状態が実現される。さらに、流動媒体の流出防止により、流出した流動媒体の戻し機構等は不要になるから、流動床式焼却炉全体の、さらにはそれに付帯する設備の簡素化、小型化、低コスト化が可能になる。   In such a multiple swirling fluidized bed incinerator according to the present invention, the fluidized bed is fluidized by applying the swirling flow in the vertical direction by the vertical swirling flow applying means, as in the conventional apparatus, but in the fluidized state. At the same time, a horizontal swirling flow is applied by the horizontal swirling flow applying means. That is, the fluidized medium in the fluidized bed is swirled in the vertical direction, and at the same time, swirled like a vortex in the horizontal direction as a whole. The swirling flow such as the horizontal vortex flow exerts a force in the settling direction on the fluidized bed, so that the fluidized medium forming the fluidized bed is almost completely discharged upward (that is, to the freeboard side). Thus, the fluidized state of the fluidized bed is maintained and the outflow of the fluidized medium is prevented. By preventing the fluid medium from flowing out, the capacity of the fluidized bed is maintained at the desired set capacity as it is, so that the performance and efficiency of the primary combustion state in the fluidized bed are prevented from being reduced, and fluctuations are suppressed, enabling more complete primary combustion. become. In addition, since there is no flow out of the fluid medium from the fluidized bed to the freeboard, the secondary combustion state in the freeboard is also maintained in the desired stable and good state and functions ideally in each part of the incinerator. The separated excellent combustion state is realized. In addition, since the fluid medium return mechanism and the like are not required by preventing the fluid medium from flowing out, the fluidized bed incinerator as a whole, as well as the equipment attached to it, can be simplified, downsized, and reduced in cost. Become.

上記本発明に係る多重旋回流動床式焼却炉においては、上記水平方向旋回流付与手段としては、流動床に炉壁部から炉心に向かう向心流の水平方向旋回流を付与する手段からなることが好ましい。このような向心流の水平方向旋回流は、海流の渦流の如き優れた沈降方向の力を発現できるから、流動媒体の流出をより効果的に防止できるようになる。   In the multiple swirling fluidized bed incinerator according to the present invention, the horizontal swirling flow applying means includes means for applying a horizontal swirling flow of an centripetal flow from the furnace wall portion to the core to the fluidized bed. Is preferred. Such a centripetal horizontal swirl can express a force in the subsidence direction such as a vortex of an ocean current, so that the outflow of the fluid medium can be more effectively prevented.

また、上記水平方向旋回流付与手段としては、炉内水平方向に向けて一次燃焼用空気を噴出する水平方向一次燃焼用空気噴出口を複数有する構成が好ましい。複数の水平方向一次燃焼用空気噴出口を有することにより、容易に流動床全体にわたって望ましい水平方向旋回流を付与できるようになる。複数の水平方向一次燃焼用空気噴出口を、例えば、炉の周方向に等ピッチで配設しておくことにより、より均一に望ましい水平方向旋回流を付与できるようになる。なお、このような複数の水平方向一次燃焼用空気噴出口は、単列形態で炉の周方向に配設することもできるし、上下方向に複列で配設することもできる。   In addition, the horizontal swirl flow imparting means preferably has a plurality of horizontal primary combustion air jets for ejecting primary combustion air in the furnace horizontal direction. By having a plurality of horizontal primary combustion air outlets, a desired horizontal swirl flow can be easily imparted over the entire fluidized bed. By arranging a plurality of horizontal primary combustion air outlets at an equal pitch in the circumferential direction of the furnace, for example, it becomes possible to impart a more desirable horizontal swirl flow more uniformly. It should be noted that such a plurality of horizontal primary combustion air jets can be arranged in a single row in the circumferential direction of the furnace, or in a plurality of rows in the vertical direction.

また、上記水平方向一次燃焼用空気噴出口は、噴出方向の角度を少なくとも上下方向に微調整可能に構成されていてもよい。このように構成すれば、投入された被焼却物の種類や形態に応じて、より最適な一次燃焼用流動状態に制御可能になる。なお、水平方向一次燃焼用空気噴出口の噴出方向の炉の周方向に対する角度は、基本的には炉壁の接線方向あるいはそれに近い固定角度でよいが、この方向に関しても微調整可能に構成しておくことも可能である。   The horizontal primary combustion air outlet may be configured such that the angle in the ejection direction can be finely adjusted at least in the vertical direction. If comprised in this way, according to the kind and form of the incinerated material thrown in, it will become controllable to the more optimal flow state for primary combustion. Note that the angle of the horizontal primary combustion air outlet with respect to the circumferential direction of the furnace may basically be a tangential direction of the furnace wall or a fixed angle close thereto, but this direction can also be finely adjusted. It is also possible to keep it.

上記上下方向旋回流付与手段については、基本的に従来構造と同等の構造を採用できるが、流動床全体にわたって良好な流動化状態を得るためには、上方に向けて一次燃焼用空気を噴出する上方向一次燃焼用空気噴出口が適切な配置で複数設けられていることが好ましい。   As the vertical swirl flow imparting means, basically the same structure as the conventional structure can be adopted, but in order to obtain a good fluidized state over the entire fluidized bed, the primary combustion air is jetted upward. It is preferable that a plurality of upward primary combustion air outlets are provided in an appropriate arrangement.

被焼却物の投入位置は、流動床よりも上位に位置であれば特に限定されず、例えば、上記フリーボードに対し、被焼却物の投入口が側方から開口されている構成を採ることができる。   The input position of the incinerated material is not particularly limited as long as it is positioned higher than the fluidized bed. For example, it may take a configuration in which the input port of the incinerated material is opened from the side with respect to the free board. it can.

また、本発明では、基本的に流動床からフリーボードへの流動媒体の流出は回避されるので、上記二次燃焼用空気供給手段の構成はとくに限定されず、例えば、上記二次燃焼用空気供給手段が、二次燃焼用空気を炉内に旋回流にて、とくに水平方向旋回流にて供給する手段からなる構成を採用できる。この水平方向旋回流は、複数段にて付与されてもよい。   Further, in the present invention, since the outflow of the fluid medium from the fluidized bed to the freeboard is basically avoided, the configuration of the secondary combustion air supply means is not particularly limited. For example, the secondary combustion air It is possible to employ a configuration in which the supply means is configured to supply secondary combustion air into the furnace in a swirling flow, particularly in a horizontal swirling flow. This horizontal swirl flow may be applied in multiple stages.

被焼却物の種類にもよるが、フリーボード部で二次燃焼されると、ほぼ完全燃焼された状態となるので、二次燃焼後のガスは排気口を通して、外部に、あるいは後続のさらなる処理工程に送られればよい。このためには、例えば、炉頂部にフリーボードからの排気口が設けられている構造を採用できる。   Although it depends on the type of incinerated material, when it is secondarily burned in the freeboard section, it becomes almost completely burned, so the gas after the second combustion passes through the exhaust port, to the outside, or to further processing that follows. What is necessary is just to be sent to a process. For this purpose, for example, a structure in which an exhaust port from a free board is provided at the top of the furnace can be adopted.

また、本発明においては、流動床からの流動媒体の流出がなくなり、流動床部分とフリーボード部分がほぼ完全に機能分離されてそれぞれ常に安定した状態に維持されるので、各部分、ひいては焼却炉全体として、より細かな最適な状態への制御が可能になる。最適な状態への制御のためには、炉内適所に(つまり、それぞれの部位の状態を認識可能な箇所に)、燃焼状態を検知するセンサーが設けられていることが好ましい。このようなセンサーとして、例えば、紫外線センサー、温度センサー、流速センサー、COやCO、O等の各種ガスセンサーを用いることができる。 Further, in the present invention, the fluidized medium does not flow out of the fluidized bed, and the fluidized bed portion and the freeboard portion are almost completely functionally separated and always maintained in a stable state. As a whole, finer control to the optimum state is possible. In order to control to the optimum state, it is preferable that a sensor for detecting the combustion state is provided at an appropriate place in the furnace (that is, at a place where the state of each part can be recognized). As such a sensor, for example, an ultraviolet sensor, a temperature sensor, a flow rate sensor, and various gas sensors such as CO 2 , CO, and O 2 can be used.

さらに、上記流動床において一次燃焼できなかった不燃物が生じた場合には、例えば、炉床に下方への排出路を接続しておき、該排出路を介して適宜不燃物を排出させるようにすることも可能である。   Further, when incombustible material that could not be combusted in the fluidized bed is generated, for example, a downward discharge path is connected to the hearth, and the incombustible material is appropriately discharged through the discharge path. It is also possible to do.

本発明に係る焼却システムは、上記のような多重旋回流動床式焼却炉を組み込んだ、少なくとも、多重旋回流動床式焼却炉への被焼却物の投入手段、多重旋回流動床式焼却炉からの排気の処理手段を含むシステムからなる。被焼却物の投入手段では、被焼却物の種類や形態、さらにはそのときの処理要求等に応じて、最適な被焼却物の投入量に制御され、排気の処理手段では、被焼却物の種類や性状に応じて、排気に対しさらなる処理が適宜加えられる。   An incineration system according to the present invention incorporates the above-described multiple swirling fluidized bed incinerator, at least means for charging the incinerated material into the multiple swirling fluidized bed incinerator, from the multiple swirling fluidized bed incinerator. It consists of a system including exhaust treatment means. The incineration material input means is controlled to the optimum amount of incinerated material according to the type and form of the incinerated material, and the processing requirements at that time. Depending on the type and properties, further processing is appropriately added to the exhaust.

本発明に係る多重旋回流動床式焼却炉によれば、流動床に上下方向旋回流と水平方向旋回流を併せ付与することで、流動床からの流動媒体の流出を防止でき、それを通して、流動床における一次燃焼とフリーボードにおける二次燃焼をともに安定したより理想的な状態に維持できるようになり、焼却炉全体としての性能、効率を格段に向上することが可能になる。流動媒体の流出防止により、焼却炉の構造の簡素化、小型化、操作や制御の容易化、さらにはコストダウンをはかることができる。さらに、この多重旋回流動床式焼却炉を組み込んだ焼却システムについても、流出流動媒体の戻し機構を考慮しなくてもよくなること、焼却炉自体の性能や安定性が向上されていることから、高性能で、小型かつ安価なシステムの構築が可能になる。   According to the multiple swirling fluidized bed incinerator according to the present invention, by giving the fluidized bed a vertical swirling flow and a horizontal swirling flow together, it is possible to prevent outflow of the fluid medium from the fluidized bed, Both primary combustion in the floor and secondary combustion in the freeboard can be maintained in a stable and more ideal state, and the performance and efficiency of the entire incinerator can be significantly improved. By preventing the fluid medium from flowing out, the structure of the incinerator can be simplified, downsized, easy to operate and control, and cost can be reduced. Furthermore, an incineration system incorporating this multiple swirling fluidized bed incinerator does not have to consider the return mechanism of the spilled fluid medium, and the performance and stability of the incinerator itself are improved. The performance makes it possible to build a small and inexpensive system.

本発明の一実施態様に係る多重旋回流動床式焼却炉の概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view of the multiple swirling fluidized-bed incinerator which concerns on one embodiment of this invention. 本発明における水平方向旋回流の概念を示す焼却炉の概略横断面図である。It is a schematic cross-sectional view of an incinerator showing the concept of horizontal swirl flow in the present invention. 本発明における複数の水平方向一次燃焼用空気噴出口の配設例を示す焼却炉の概略横断面図である。It is a schematic cross-sectional view of an incinerator showing an example of arrangement of a plurality of horizontal primary combustion air jets in the present invention. 水平方向一次燃焼用空気噴出口の角度微調整機構の一例を示す拡大部分縦断面図である。It is an expanded partial longitudinal cross-sectional view which shows an example of the angle fine adjustment mechanism of the horizontal direction primary combustion air jet outlet. 各種センサーの取付け例を示す焼却炉の概略横断面図である。It is a schematic cross-sectional view of an incinerator showing an example of attachment of various sensors. 各種センサーによる測定感度領域の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the measurement sensitivity area | region by various sensors. 本発明の多重旋回流動床式焼却炉を組み込んだシステムの一例を示す機器系統図である。It is an equipment distribution diagram showing an example of a system incorporating a multiple swirling fluidized bed incinerator of the present invention.

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施態様に係る多重旋回流動床式焼却炉を示している。図1において、多重旋回流動床式焼却炉1は、本実施態様では略円筒状の炉2を有しており、炉2内下部に、流動可能な流動媒体により流動床3が形成されている。流動床3の上方の炉2内上部には、二次燃焼用空間としてのフリーボード4が形成されている。この炉2には、フリーボード4の下部側に開口し、そこから流動床3に向けて被焼却物(図示略)を投入可能な投入口5が設けられており、炉2の頂部には、フリーボード4からの排気口6が設けられている。炉2の底部には、流動床3で一次燃焼できなかった不燃物7等を下方に向けて選択的に排出する排出路8が設けられており、排出路8から排出されてきた不燃物7等に対しては、例えば、スクリューフィーダ9、振動篩10等によって送給、分類などの処理が行われる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a multiple swirling fluidized bed incinerator according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a multiple swirling fluidized bed incinerator 1 has a substantially cylindrical furnace 2 in this embodiment, and a fluidized bed 3 is formed in the lower part of the furnace 2 by a fluid medium that can flow. . A free board 4 as a secondary combustion space is formed in the upper part of the furnace 2 above the fluidized bed 3. The furnace 2 is provided with an inlet 5 that opens to the lower side of the free board 4 and from which an incinerated object (not shown) can be introduced toward the fluidized bed 3. An exhaust port 6 from the free board 4 is provided. The bottom of the furnace 2 is provided with a discharge path 8 for selectively discharging incombustibles 7 and the like that could not be primarily combusted in the fluidized bed 3 downward, and the incombustibles 7 discharged from the discharge path 8 are provided. For example, processing such as feeding and classification is performed by the screw feeder 9, the vibrating sieve 10, and the like.

流動床3に対しては、該流動床3を流動させるとともに一次燃焼用の空気を供給する一次燃焼用空気供給手段が設けられている。この一次燃焼用空気供給手段は、流動床3に上下方向の旋回流を付与して該流動床3を流動化させる上下方向旋回流付与手段と、上下方向の旋回流が付与され流動化された流動床3に水平方向の旋回流を付与する水平方向旋回流付与手段の両方を併せ持っている。本実施態様では、流動床3は散気壁11上に形成され、上記上下方向旋回流付与手段は、該散気壁11に設けられ、一次燃焼用空気供給口12から風箱13を介して供給されてきた一次燃焼用空気を流動床3に対し上方に向けて噴出する複数の上方向一次燃焼用空気噴出口14から構成されている。これら上方向一次燃焼用空気噴出口14から噴出された空気が、流動床3に対し上下方向旋回流15を付与し、それによって流動床3は流動化状態となる。上記水平方向旋回流付与手段は、炉壁16に設けられた、炉壁16の略接線方向に向けて、かつ、炉内水平方向に向けて一次燃焼用空気を噴出する複数の水平方向一次燃焼用空気噴出口17から構成されている。これら水平方向一次燃焼用空気噴出口17から噴出された空気が、流動床3に対し、図2にも示すように、炉壁16部から炉心に向かう向心流の水平方向旋回流18を付与する。すなわち、流動化された流動床3には、上下方向旋回流15と水平方向旋回流18がともに付与される。   The fluidized bed 3 is provided with primary combustion air supply means for flowing the fluidized bed 3 and supplying primary combustion air. The primary combustion air supply means includes a vertical swirl flow imparting means for imparting a vertical swirl flow to the fluidized bed 3 to fluidize the fluidized bed 3, and a vertical swirl flow imparted and fluidized. Both of the horizontal direction swirl flow applying means for applying a horizontal swirl flow to the fluidized bed 3 are provided. In this embodiment, the fluidized bed 3 is formed on the diffuser wall 11, and the vertical swirl flow imparting means is provided on the diffuser wall 11 from the primary combustion air supply port 12 via the wind box 13. The primary combustion air that has been supplied is composed of a plurality of upward primary combustion air jets 14 for jetting upward toward the fluidized bed 3. The air ejected from these upward primary combustion air jets 14 imparts a vertical swirl flow 15 to the fluidized bed 3, whereby the fluidized bed 3 enters a fluidized state. The horizontal swirl flow imparting means includes a plurality of horizontal primary combustions that are provided on the furnace wall 16 and eject the primary combustion air toward the substantially tangential direction of the furnace wall 16 and toward the horizontal direction in the furnace. The air jet outlet 17 is used. As shown in FIG. 2, the air jetted from these horizontal primary combustion air jets 17 gives the fluidized bed 3 a centripetal horizontal swirl flow 18 from the furnace wall 16 to the core. To do. That is, both the vertical swirl flow 15 and the horizontal swirl flow 18 are applied to the fluidized fluidized bed 3.

本実施態様では、上記複数の上方向一次燃焼用空気噴出口14からの噴出流の強さは、強弱に調整できるようになっており、それによって、より適切に上下方向旋回流15の状態を制御でき、流動床3の流動化状態を所望の状態に制御できるようになっている。また、上記複数の水平方向一次燃焼用空気噴出口17は、図3に示すように、炉2の周方向に等ピッチ(等間隔)で配設されており(例えば、周方向の円周角で10〜30度程度の等ピッチで配設されており)、より円滑に所望の水平方向旋回流18を発生させることができるようになっている。これら水平方向一次燃焼用空気噴出口17は、図1に示すように、上下方向において、複数段に配設することもできる。さらに、各水平方向一次燃焼用空気噴出口17は、図4に示すように、噴出方向の角度を少なくとも上下方向に、例えば−5度〜+15度程度の範囲内で微調整(例えば、1度単位で微調整)可能に構成することもできる。この微調整機構は、水平方向における角度微調整にも展開させることが可能である。   In the present embodiment, the strength of the jet flow from the plurality of upward primary combustion air jet ports 14 can be adjusted to be strong or weak, and thereby the state of the vertical swirl flow 15 can be more appropriately adjusted. The fluidized state of the fluidized bed 3 can be controlled to a desired state. Further, as shown in FIG. 3, the plurality of horizontal primary combustion air jets 17 are arranged at equal pitches (equal intervals) in the circumferential direction of the furnace 2 (for example, circumferential angle in the circumferential direction). In other words, the desired horizontal swirl flow 18 can be generated more smoothly. These horizontal primary combustion air jets 17 may be arranged in a plurality of stages in the vertical direction as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 4, each horizontal primary combustion air outlet 17 finely adjusts the angle of the ejection direction at least in the vertical direction, for example, within a range of about −5 degrees to +15 degrees (for example, 1 degree). It can also be configured to be fine-adjustable in units. This fine adjustment mechanism can also be developed for fine angle adjustment in the horizontal direction.

また、炉内上部に二次燃焼用空間として形成されたフリーボード4に対しては、二次燃焼用の空気を供給する二次燃焼用空気供給手段としての二次燃焼用空気噴出口19が設けられている。本実施態様では、この二次燃焼用空気噴出口19も周方向に複数設けられ、かつ、上下方向に多段に配設されている。これら二次燃焼用空気噴出口19から噴出された空気は、フリーボード4内に、複数段状態にて、二次燃焼用空気の水平方向旋回流20を生じさせることができるようになっている。なお、本実施態様では、フリーボード4内での二次燃焼をより効率よく円滑に行うことができるように、必要に応じて加熱を追加可能な予備バーナー21が設けられている。   Further, for the freeboard 4 formed as a secondary combustion space in the upper part of the furnace, there is a secondary combustion air jet 19 as a secondary combustion air supply means for supplying secondary combustion air. Is provided. In this embodiment, a plurality of secondary combustion air jets 19 are also provided in the circumferential direction, and are arranged in multiple stages in the vertical direction. The air ejected from the secondary combustion air jets 19 can generate a horizontal swirling flow 20 of the secondary combustion air in the free board 4 in a plurality of stages. . In this embodiment, a preliminary burner 21 that can be heated as necessary is provided so that secondary combustion in the freeboard 4 can be performed more efficiently and smoothly.

さらに、焼却炉1には、図5に例示するように、より最適な焼却状態に制御可能とするために、炉2内適所に、燃焼状態を検知するセンサーを適宜配設することができる。例えば、紫外線センサー22や、温度や流速の状態を検知するセンサー23、COやCO、O等の各種ガスを検知するセンサー24を設けておくことが可能である。このような各種センサーを設けておくことにより、例えば図6に例示するように、波長域毎に、相対感度やふく射熱の強さの状態を検知することが可能になり、より最適な燃焼状態への制御に供することができるとともに、有害物質の排出抑制や追加処理の必要性の把握、さらには炉壁の耐熱温度に対する安全性の確認等に供することができる。 Furthermore, in the incinerator 1, as illustrated in FIG. 5, a sensor for detecting the combustion state can be appropriately disposed at an appropriate place in the furnace 2 in order to enable control to a more optimal incineration state. For example, an ultraviolet sensor 22, it is possible to make a sensor 23 for detecting the state of the temperature and flow rate, CO 2 and CO, and sensors 24 for detecting various gases such as O 2 provided. By providing such various sensors, for example, as illustrated in FIG. 6, it is possible to detect the state of relative sensitivity and the intensity of radiant heat for each wavelength region, and to achieve a more optimal combustion state. It can be used for controlling the discharge of harmful substances, grasping the necessity of additional processing, and confirming the safety of the furnace wall against the heat-resistant temperature.

上記のような多重旋回流動床式焼却炉1では、とくに流動床3に、該流動床3を流動化させる上下方向旋回流15と、水平方向旋回流18とを同時に付与するようにしたので、必要な流動化状態が得られつつ、流動床3を形成している流動媒体の上方への流出が防止される。その結果、流動床3においては望ましい一次燃焼状態が安定して継続され、併せて、フリーボード4での望ましい二次燃焼状態が安定して維持されることになり、焼却炉1全体として、理想的な望ましい燃焼、焼却状態に常時保たれる。また、流動媒体の流出防止により、流出した流動媒体の戻し機構等は不要であり、焼却炉1および付帯設備の簡素化、小型化、低コスト化が可能になる。   In the multiple swirling fluidized bed incinerator 1 as described above, since the vertical swirling flow 15 for fluidizing the fluidized bed 3 and the horizontal swirling flow 18 are applied to the fluidized bed 3 at the same time, While the necessary fluidized state is obtained, the fluid medium forming the fluidized bed 3 is prevented from flowing upward. As a result, the desired primary combustion state in the fluidized bed 3 is stably continued, and at the same time, the desired secondary combustion state in the free board 4 is stably maintained. It is always kept in a desirable combustion and incineration state. Further, by preventing the fluid medium from flowing out, a return mechanism for the fluid medium that has flowed out is unnecessary, and the incinerator 1 and the accompanying equipment can be simplified, downsized, and reduced in cost.

このような優れた性能を有する多重旋回流動床式焼却炉1は、焼却プラントを構成する焼却システム内に組み込むことができる。例えば図7に例示するように焼却システムを構築することが可能である。図7に示す焼却システム31においては、上記のような多重旋回流動床式焼却炉1が組み込まれ、それに始動用バーナー32が付設されている。流動床式焼却炉1には、定量フィーダ33、圧力計34、流量計35などからなる被焼却物の供給手段36や、その他の供給手段37から被焼却物が投入され、補助燃料38等も用いて燃焼が行われる。焼却炉1からの排ガス39の熱量は、空気予熱器40等を介して一次燃焼用空気や二次燃焼用空気の予熱に利用でき、導入されてきた空気41を加熱し予熱空気42として焼却炉1に供給できる。さらに、導入空気43も用いて、白煙防止予熱器44による白煙防止処理を付加することもできる。高温の排ガスは、冷却塔45で冷却、分離処理可能であり、分離された灰分は、フィーダ46を介して灰ホッパ47に導入し、そこから必要に応じて、取り扱いやすいように灰加湿器48で加湿処理することもできる。冷却塔45で分離されたガス成分は、例えばバグフィルタ49で濾過し、捕捉成分を上記同様に灰ホッパ47に導入することができる。バグフィルタ49で濾過されたガス成分は、例えば排煙処理塔50に導入され、苛性ソーダ51による処理や冷却水52による冷却処理が施された後、誘引ファン53により煙突54から排出される。白煙防止予熱器44の段階で無害化されている場合には、そこから直接煙突54を通して排出すればよい。このように、本発明に係る多重旋回流動床式焼却炉1は、各種の焼却システム内に効果的に組み込むことができる。   The multiple swirling fluidized bed incinerator 1 having such excellent performance can be incorporated in an incineration system constituting an incineration plant. For example, an incineration system can be constructed as illustrated in FIG. In the incineration system 31 shown in FIG. 7, the multiple swirling fluidized bed incinerator 1 as described above is incorporated, and a starter burner 32 is attached thereto. The fluidized bed incinerator 1 is supplied with the incinerated material from the supply means 36 of the incinerated material including the quantitative feeder 33, the pressure gauge 34, the flow meter 35, and the like, and the other supplying means 37, and the auxiliary fuel 38 and the like. Is used for combustion. The amount of heat of the exhaust gas 39 from the incinerator 1 can be used for preheating primary combustion air and secondary combustion air via an air preheater 40 and the like, and the introduced air 41 is heated to form preheated air 42 as an incinerator. 1 can be supplied. Furthermore, white smoke prevention processing by the white smoke prevention preheater 44 can also be added using the introduction air 43. The high-temperature exhaust gas can be cooled and separated in the cooling tower 45, and the separated ash is introduced into the ash hopper 47 through the feeder 46, and from there, the ash humidifier 48 is easily handled as necessary. It can also be humidified. The gas component separated by the cooling tower 45 can be filtered by, for example, a bag filter 49, and the captured component can be introduced into the ash hopper 47 in the same manner as described above. The gas component filtered by the bag filter 49 is introduced into, for example, the flue gas processing tower 50, subjected to the treatment with the caustic soda 51 and the cooling treatment with the cooling water 52, and is then discharged from the chimney 54 by the induction fan 53. If it is rendered harmless at the stage of the white smoke prevention preheater 44, it can be discharged directly from the chimney 54. Thus, the multiple swirling fluidized bed incinerator 1 according to the present invention can be effectively incorporated into various incineration systems.

本発明に係る多重旋回流動床式焼却炉は、低レベル放射性廃棄物から、PCBや各種廃液、一般廃棄物に至るまでの多種の廃棄物等の焼却処理に、多目的にて利用できる。   The multiple swirling fluidized bed incinerator according to the present invention can be used for various purposes for incineration of various kinds of wastes from low-level radioactive wastes to PCBs, various waste liquids, and general wastes.

1 多重旋回流動床式焼却炉
2 炉
3 流動床
4 フリーボード
5 投入口
6 排気口
7 不燃物
8 排出路
9 スクリューフィーダ
10 振動篩
11 散気壁
12 一次燃焼用空気供給口
13 風箱
14 上方向一次燃焼用空気噴出口
15 上下方向旋回流
16 炉壁
17 水平方向一次燃焼用空気噴出口
18 水平方向旋回流
19 二次燃焼用空気噴出口
20 二次燃焼用空気の水平方向旋回流
21 予備バーナー
22、23、24 センサー
31 焼却システム
32 始動用バーナー
33 定量フィーダ
34 圧力計
35 流量計
36、37 供給手段
38 補助燃料
39 排ガス
40 空気予熱器
41 空気
42 予熱空気
43 導入空気
44 白煙防止予熱器
45 冷却塔
46 フィーダ
47 灰ホッパ
48 灰加湿器
49 バグフィルタ
50 排煙処理塔
51 苛性ソーダ
52 冷却水
53 誘引ファン
54 煙突
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multiple swirling fluidized bed type incinerator 2 Furnace 3 Fluidized bed 4 Free board 5 Input port 6 Exhaust port 7 Incombustible material 8 Discharge path 9 Screw feeder 10 Vibrating sieve 11 Aeration wall 12 Primary combustion air supply port 13 Wind box 14 Top Primary combustion air outlet 15 Vertical swirl flow 16 Furnace wall 17 Horizontal primary combustion air spout 18 Horizontal swirl flow 19 Secondary combustion air spout 20 Horizontal swirl flow of secondary combustion air 21 Preliminary Burner 22, 23, 24 Sensor 31 Incineration system 32 Start burner 33 Metering feeder 34 Pressure gauge 35 Flow meter 36, 37 Supply means 38 Auxiliary fuel 39 Exhaust gas 40 Air preheater 41 Air 42 Preheated air 43 Introduced air 44 White smoke prevention preheat 45 Cooling tower 46 Feeder 47 Ash hopper 48 Ash humidifier 49 Bag filter 50 Smoke treatment tower 51 Caustic soda 52 Cooling water 53 Pull fan 54 chimney

Claims (11)

炉内下部に、流動可能な流動媒体により流動床が形成され、該流動床に対し該流動床を流動させるとともに一次燃焼用の空気を供給する一次燃焼用空気供給手段が設けられ、炉内上部に、二次燃焼用空間としてのフリーボードが形成され、該フリーボードに対し二次燃焼用の空気を供給する二次燃焼用空気供給手段が設けられた流動床式焼却炉において、前記一次燃焼用空気供給手段が、前記流動床に上下方向の旋回流を付与して該流動床を流動化させる上下方向旋回流付与手段と、上下方向の旋回流が付与され流動化された流動床に水平方向の旋回流を付与する水平方向旋回流付与手段とを併せ持つことを特徴とする多重旋回流動床式焼却炉。   A fluidized bed is formed in the lower part of the furnace with a fluidized fluid medium, and primary combustion air supply means for supplying the primary combustion air to the fluidized bed and flowing the fluidized bed to the fluidized bed is provided. In the fluidized bed incinerator, in which a freeboard is formed as a secondary combustion space, and a secondary combustion air supply means for supplying secondary combustion air to the freeboard is provided. The air supply means is provided with a vertical swirl flow applying means for applying a vertical swirl flow to the fluidized bed to fluidize the fluidized bed, and a fluidized bed provided with the vertical swirl flow and being fluidized. A multiple swirl fluidized bed incinerator characterized by having horizontal swirl flow imparting means for imparting a swirl flow in a direction. 前記水平方向旋回流付与手段は、流動床に炉壁部から炉心に向かう向心流の水平方向旋回流を付与する手段からなる、請求項1に記載の多重旋回流動床式焼却炉。   2. The multiple swirl fluidized bed incinerator according to claim 1, wherein the horizontal swirl flow imparting unit includes a unit that imparts a countercurrent horizontal swirl flow from the furnace wall portion to the core to the fluidized bed. 前記水平方向旋回流付与手段が、炉内水平方向に向けて一次燃焼用空気を噴出する水平方向一次燃焼用空気噴出口を複数有する、請求項1または2に記載の多重旋回流動床式焼却炉。   3. The multiple swirl fluidized bed incinerator according to claim 1, wherein the horizontal swirl flow imparting means has a plurality of horizontal primary combustion air jets for ejecting primary combustion air toward the horizontal direction in the furnace. . 前記複数の水平方向一次燃焼用空気噴出口が炉の周方向に等ピッチで配設されている、請求項3に記載の多重旋回流動床式焼却炉。   The multiple swirling fluidized bed incinerator according to claim 3, wherein the plurality of horizontal primary combustion air jets are arranged at an equal pitch in a circumferential direction of the furnace. 前記水平方向一次燃焼用空気噴出口が、噴出方向の角度を少なくとも上下方向に微調整可能に構成されている、請求項3または4に記載の多重旋回流動床式焼却炉。   5. The multiple swirling fluidized bed incinerator according to claim 3, wherein the horizontal primary combustion air jet outlet is configured to allow fine adjustment of an angle in the jet direction at least in the vertical direction. 前記上下方向旋回流付与手段が、上方に向けて一次燃焼用空気を噴出する上方向一次燃焼用空気噴出口を複数有する、請求項1〜5のいずれかに記載の多重旋回流動床式焼却炉。   The multiple swirl fluidized bed incinerator according to any one of claims 1 to 5, wherein the vertical swirl flow imparting means has a plurality of upward primary combustion air jets for ejecting primary combustion air upward. . 前記フリーボードに対し、被焼却物の投入口が開口されている、請求項1〜6のいずれかに記載の多重旋回流動床式焼却炉。   The multiple swirling fluidized bed incinerator according to any one of claims 1 to 6, wherein an inlet for an incinerated object is opened with respect to the free board. 前記二次燃焼用空気供給手段が、二次燃焼用空気を炉内に旋回流にて供給する手段からなる、請求項1〜7のいずれかに記載の多重旋回流動床式焼却炉。   The multiple swirling fluidized bed incinerator according to any one of claims 1 to 7, wherein the secondary combustion air supply means includes means for supplying secondary combustion air into the furnace in a swirling flow. 炉頂部に前記フリーボードからの排気口が設けられている、請求項1〜8のいずれかに記載の多重旋回流動床式焼却炉。   The multiple swirling fluidized bed incinerator according to any one of claims 1 to 8, wherein an exhaust port from the free board is provided at the top of the furnace. 炉内適所に、燃焼状態を検知するセンサーが設けられている、請求項1〜9のいずれかに記載の多重旋回流動床式焼却炉。   The multiple swirling fluidized bed incinerator according to any one of claims 1 to 9, wherein a sensor for detecting a combustion state is provided at an appropriate place in the furnace. 請求項1〜10のいずれかに記載の多重旋回流動床式焼却炉を組み込んだ、少なくとも、多重旋回流動床式焼却炉への被焼却物の投入手段、多重旋回流動床式焼却炉からの排気の処理手段を含む焼却システム。   At least means for introducing an incinerated material into the multiple swirling fluidized bed incinerator, the exhaust from the multiple swirling fluidized bed incinerator incorporating the multiple swirling fluidized bed incinerator according to any one of claims 1 to 10. An incineration system that includes processing means.
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CN106032902A (en) * 2015-03-18 2016-10-19 季栋梁 Incinerator and incineration method
CN112680250A (en) * 2020-11-27 2021-04-20 国家能源集团煤焦化有限责任公司 Fluidized bed gasification furnace and gas production system

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