專利名稱：流化床式焚燒爐的制作方法
技術領域：
本發明涉及把城市垃圾和工業廢棄物等投入流化床中焚燒的流化床式焚燒爐。
發明
背景技術：
本發明者等在特愿平5-225269號(日本專利公報特開平7-83424號)中，提出了一種流化床式焚燒爐，該焚燒爐能解決因投入到由硅砂等流動媒體及未燃垃圾、焚燒灰構成的流化床材中的被焚燒物的急速燃燒而引起的諸多問題。
該流化床式焚燒爐中，在爐本體的燃燒室床面兩側，立設著一對從被焚燒物投入口側向排灰口側延伸的分隔壁，將燃燒室沿寬度方向分成3部分。這樣，流動層被分成中央流動層和左右側流動層。在各流動層的底部分別配置著流動化空氣的噴出管，通過控制從各流動層的噴出管噴出的分散空氣的速度，使流化床材按照靠近投入口中央流動層→靠近排出口中央流動層→靠近排出口側部流動層→靠近投入口側部流動層的順序循環流動。
根據上述構造，使被投入到靠近投入口中央流動層的被焚燒物流動速度降低，使其緩慢燃燒，實現穩定的燃燒，并可抑制一氧化碳、二噁英的產生。
但是，上述的流化床式焚燒爐存在以下問題。
①.為了提高耐熱性和耐久性，分隔壁是內設有水管的水冷式分隔壁，因此分隔壁的厚度大，使中央流動層的床面狹窄，不能有效地利用床面積。另外，構造復雜，設備費高。
②.當流動層的層高變化時，流化床材與分隔壁高度的關系產生變化，流化床的循環不穩定，必須控制層高和流動速度。
③.為了使靠近入口中央流動層的床面加寬，靠近入口側部流動層在構造上其面積變窄，分隔壁上部的出口空間變窄。因此，為了從靠近入口側部流動層向靠近入口中央流動層輸送流化床材，必須用高流速將流化床材飛濺到上方，其間不能降低流化床的流動速度。因此，使中央流動層的流化床材的流動速度降低是有限度的。
④.靠近入口側部流動層和靠近入口中央流動層，由于被導引流化床材的低圓弧形頂壁復蓋著，所以，不受熱分解氣體等的燃燒輻射熱。從而熱效率降低，靠近入口中央流動層和靠近出口中央流動層的溫度被抑制得過低。
發明內容
概要本發明的目的是提供一種流化床式焚燒爐，該流化床式焚燒爐中，取消了分隔壁，可以實現流化床材的低速循環，能有效利用床面，使被焚燒物緩慢地燃燒，并且能有效地使流動層升溫。
為了實現上述目的，本發明的垃圾焚燒設備是流化床式焚燒爐，爐本體形成有燃燒室和熔化室空間，在爐本體的床面上載置著流化床材，從床面側噴出的分散空氣使流動媒體流動而形成流動層；其特征在于備有形成在爐本體前壁上的被焚燒物的投入口；形成在爐本體后方下部的被焚燒物的排灰口；在燃燒室的寬度方向分成為三部分的中央部流動層、左側部流動層和右側部流動層；分別配置在與中央部流動層和左右側部流動層對應的床面上、噴出分散空氣的分散空氣供給機構；形成于爐本體的床面、從投入口一側向排灰口一側下方傾斜的傾斜床壁；分別形成于爐本體的投入口側左右側壁上、為了將從側部流動層被吹上來的由流動媒體和被焚燒物構成的流化床材導向中央部流動層而從下部向上部朝著中央側部傾斜的側部傾斜壁；與上述兩側部傾斜壁間的空間連通的熔化室空間；從分散空氣供給機構噴出的分散空氣使流化床材按照投入口側的中央部流動層→排灰口側的中央部流動層→排灰口側的側部流動層→投入口側的側部流動層→投入口側的中央部流動層的順序循環移動。
根據該構造，沒有現有技術中的分隔壁，用分散空氣供給機構使流化床流動，用傾斜床壁和側部傾斜壁導引流化床材，使流化床材在略水平面上循環移動，所以，可以用緩慢的速度使流化床材順利地流動，使被焚燒物緩慢地焚燒，實現穩定的燃燒。另外，可以抑制一氧化碳、二噁英的產生。由于不設置分隔壁，所以能有效地利用燃燒室的床面。另外，由于投入口側的流動層不被低頂板壁復蓋，所以，直接受到燃燒氣體的輻射熱而被有效地加熱，提高整個流動層的熱效率。
在上述構造中，為了把從排灰口側的流動層送上來的流化床材導向前方，在爐本體后壁上形成從下部向上部朝著前方傾斜的后部傾斜壁。
根據該構造，由于后部傾斜壁促進流化床材前部側的流動，所以，當床面的前后方向長度長時，能有效地促進流動化。
在上述構造中，備有配設在爐本體上的、向熔化室空間的下部噴入二次燃燒用空氣的二次空氣噴咀和配設在該二次空氣噴咀的上部的、向熔化室空間噴入三次燃燒用空氣的三次空氣噴咀，使燃燒氣體二級燃燒。
根據該構造，燃燒氣體的二級燃燒可減少CO、NOX。
圖1是表示本發明一實施例流化床式焚燒爐的整體縱斷面圖。
圖2是圖1所示流化床式焚燒爐的平面斷面圖。
圖3是圖1所示流化床式焚燒爐的要部側面斷面圖。
圖4是圖3中的I-I線斷面圖。
圖5(a)是表示圖1所示流化床式焚燒爐的傾斜爐壁的放大側面斷面圖。圖5(b)是表示設在傾斜爐壁上的傾斜床分散空氣管的平面斷面圖。
實施例下面參照圖1至圖5說明本發明流化床式焚燒爐的實施例。
如圖1至圖3所示，爐本體1為略正方形斷面，形成有燃燒室2和與其上方連續的熔化室空間3。在爐本體1的前壁1a上形成被焚燒物即垃圾的投入口4，在后壁1b的下部形成排灰口5。保持流化床材S的燃燒室2的爐底部，由傾斜床壁6和分散管床部7構成。傾斜床壁6在投入口4一側形成由低流動化速度引起低混合并成為低溫的緩慢燃燒用的干燥熱分解區(也稱為軟床)A，分散管床部7在排灰口5的上方側形成燃燒區(也稱為主床)B。干燥熱分解區A和燃燒區B的流動層在燃燒室2的寬度方向被分成中央部流動層CS和左右側部流動層RS、LS。
在排灰口5設有能將流動媒體即硅砂(以下稱為砂)和焚燒灰定量地排出的流化床材排出裝置8，被排出的砂和焚燒灰從螺旋運料機9送到分級裝置10，砂和焚燒灰和不燃物被分開。砂被砂循環裝置11通過砂循環噴咀12循環地移送到投入口4。
在與熔化室空間3的下部對應的前壁1a和后壁1b上，分別配置著用于供給二次燃燒空氣的二次空氣噴咀13。在后壁1b的二次空氣噴咀13的上部，配置著用于供給三次燃燒空氣的三次空氣噴咀14，使燃燒氣體二級燃燒，以減少CO、NOX。15是從前壁1a向干燥熱分解區A噴入冷卻水的爐床冷卻水噴霧咀。16是從上方向熔化室空間3噴入冷卻水的爐頂冷卻水噴霧咀。另外，還配設著圖未示的助燃噴槍。
傾斜床壁6和分解管爐床7的前后方向長度如圖3所示，設傾斜床壁6為m、分散管爐床7為M時，設定在m＜M≤1.5×m的范圍內。傾斜床壁6從前壁1a向后部下方以15°以上的傾斜角傾斜，使流動媒體及未燃垃圾、焚燒灰等構成的流化床材S從干燥熱分解區A向燃燒區B順利地流動。另外，在傾斜床壁6的表面，沿著傾斜方向于前后位置設有作為分散空氣供給機構的前傾斜床分散空氣管21A和后傾斜床分散空氣管21B，并在寬度方向以一定間隔配置著。這些前后傾斜床分散空氣管21A、21B分別通過連通管23A、23B與配設在爐本體1的底部外面的分散用風箱22A、22B連接，供給分散空氣。
如圖5(a)(b)所示，上述傾斜床分散空氣管21A、21B，在其兩側以一定間隔穿設著多個傾斜的分散空氣孔21a，這些分散空氣孔21a的傾斜角為20°～40°。分散空氣從這些分散空氣孔21a朝著在后方側斜下方的燃燒區B噴射，可以使流化床材S從干燥熱分解區A朝著燃燒區B流動。與中央部流動層CS對應的傾斜床分散空氣管21A、21B以及與左右側部流動層RS、LS對應的傾斜床分散空氣管21A、21B可分別控制分散空氣的噴出速度。另外，這些傾斜床分散空氣管21A、21B由于在側面形成有分散空氣孔21a，所以，不象把形成有分散空氣孔的分散板用于爐床部的焚燒爐那樣、防止流化床材S侵入分散空氣孔的侵入防止部件突出于表面的情況，所以，不妨礙流化床材S的流動。
如圖4所示，在干燥熱分解區A的左右側壁1c、1d上，分別形成從下部向上部朝著中央側傾斜的耐磨耗性側部傾斜壁24R、24L，該傾斜壁24R、24L相對于燃燒室2寬度Wa以1/4～1/8的伸出量Wb向中央側伸出，將從干燥熱分解區A(投入口一側)側的左右側部流動層RS、RL被吹上來的流化床材S往中央部流動層CS側送出。
流化床材S通過該側部傾斜壁24R、24L被高高地噴上，該流化床材S最好是象雨般地降落到中央部流動層CS上，將垃圾推入流化床材S內，并且，該流化床材S的流動最好不要從橫向直接推壓中央部流動層CS而促進中央部流動層CS的混合攪拌。另外，由于流化床材S從斜向碰撞側部傾斜壁24R、24L的耐火物時磨耗少，所以伸出量Wb少時，富有耐久性。因此，在不太提高流化床材S的流動速度范圍內，最好將側部傾斜壁23R、24L的傾斜角設計得緩一些。
形成燃燒區B的分散管床部7，是將作為分散空氣供給機構的寬度方向的獨立分散管25在水平面內沿前后方向隔開一定間隔地配置而成的。這樣，容許含有不燃物和灰的流化床材S通過，同時從形成于側面的分散空氣孔噴射出的分散空氣使流化床材S流動化。
在燃燒區B側的后壁1b上形成耐磨耗性的后部傾斜壁26，該后部傾斜壁26的前端以與側部傾斜壁24R、24L約相同的伸出量Wc向前方伸出，并且從下部向上部朝中央側傾斜。依靠該后部傾斜壁26可使從燃燒區B(排灰口一側)側的左右側部流動層材RS、LS和中央部流動層CS吹上來的流化床材S導向前方并使其循環。尤其是在燃燒室2的前后方向長度長的情況下，可有效地促進流化床材S的流動化。
上述構造中，當垃圾從投入口4投入到燃燒室2內后，在干燥熱分解區A流化床材S被垃圾復蓋并混合加熱、干燥而熱分解。熱分解的氣體在上方的熔化室空間3燃燒，依靠這時的輻射熱對干燥熱分解區的流化床材S和垃圾加熱。垃圾與流化床材S一起被送到燃燒區B燃燒。其燃燒灰通過分散管床部7的獨立分散管25之間降下后，由流化床材排出裝置8從排灰口5排出。在這里由分級裝置10分離成焚燒灰和砂，砂通過砂循環裝置11和砂循環噴咀12再次被投入燃燒室2。
燃燒氣體在熔化室空間3內被從二次空氣噴咀13噴入的二次燃燒用空氣燃燒，再被從三次空氣噴咀14噴入的三次燃燒空氣完全燃燒。通過該二級燃燒可減少排氣中的CO和NOX。
在該焚燒時，由于傾斜床壁6和傾斜床分散空氣管21A、21B和側部傾斜壁24R、24L的作用，流化床材S如箭頭所示地按照投入口4側的中央部流動層CS→排灰口5側的中央部流動層CS→排灰口5側的側部流動層RS、LS→投入口4側的側部流動層RS、LS→投入口4側的中央部流動層CS的順序在約水平面上循環，燃燒室2保持于均等的溫度，流化床材S的混合被促進，有效地燃燒。這時，為了實現充分的循環移動，也可以根據燃燒狀態、把從與側部流動層RS、LS對應的傾斜床分散空氣管21A、21B噴出的分散空氣的速度(例如為1.5m/s)控制為比其它傾斜床分散空氣管21A、21B的分散空氣速度(例如為0.6m/s)快3倍以下。
上述實施例有以下效果①.不設置現有技術中那樣的分隔壁，使流化床材S循環，所以可有效地利用燃燒室2的床面積。
②.側部傾斜壁24R、24L不象設置分隔壁時那樣地兩側被加熱，所以，可采用通常的耐火物即澆注成形襯里等，在耐久性方面沒有問題。
③.由于側部傾斜壁24R、24L從低位置形成，所以，即使層高變化也極少影響流化床材S的流動、循環，即使緩慢的分散空氣速度也能充分使流化床材S向上方流動，使其向投入口4側中央部流動層CS順利地循環。
當不水平循環、使中央部流動層CS為緩慢流動速度時，雖然能緩慢燃燒，但是燃燒速度慢，爐床負荷變小，在大型爐的情形時，會產生未燃物與從爐床下流出的流化床材S混合的問題。
但是，在本實施例中，用水平循環能將最終的燃燒剩余物移動到燃燒區B，使其燃燒，所以，在中央部流動層CS進行正常穩定的緩慢燃燒。因此，可以減慢在干燥熱分解區A中的流化床材S的流動速度，用緩慢的燃燒減少燃燒變化，可抑制CO和二噁英的產生。
④.側部傾斜壁24R、24L使干燥熱分解區A的上方開放并與熔化室空間3連續，所以，可利用熔化室空間3內的燃燒輻射熱有效地加熱流化床材S。
權利要求
1.一種流化床式焚燒爐，爐本體(1)形成有燃燒室(2)和與其上方連續的熔化室空間(3)，在爐本體(1)的床面上載置著流化床材(S)，通過從床面側噴出的分散空氣使流化床材S流動而形成流動層；其特征在于備有形成在爐本體(1)的前壁(1a)上的被焚燒物的投入口(4)；形成在爐本體(1)的后方下部的被焚燒物的排灰口(5)；在燃燒室(2)的寬度方向分成三部分的中央部流動層(CS)、左側部流動層(LS)和右側部流動層(RS)；分別配置在與中央部流動層(CS)和左右側部流動層(LS、RS)對應的床面上、噴出分散空氣的分散空氣供給機構(21A、21B、25)；形成于爐本體(1)的床面、從投入口(4)一側向排灰口(5)一側下方傾斜的傾斜床壁(6)；分別形成于爐本體(1)的投入口(4)側左右側壁(1c、1d)上、為了將從側部流動層(LS、RS)被吹上來的流化床材(S)導向中央部流動層(CS)、從下部向上部朝著中央側部傾斜的側部傾斜壁(24R、24L)；通過從分散空氣供給機構(21A、21B、25)噴出的分散空氣使流化床材(S)按照投入口(4)側的中央部流動層(CS)→排灰口(5)側的中央部流動層(CS)→排灰口(5)側的側部流動層(RS、LS)→投入口(4)側的側部流動層(RS、LS)→投入口(4)側的中央部流動層(CS)的順序循環移動。
2.如權利要求1所述的流化床式焚燒爐，其特征在于，在爐本體(1)的后壁(1b)上形成有從下部至上部朝著前方傾斜的后部傾斜壁(26)，該后部傾斜壁(26)將從排灰口(5)側流動層被吹上來的流化床材(S)導向前方。
3.如權利要求1或2所述的流化床式焚燒爐，其特征在于，備有配設在爐本體(1)上、向熔化室空間(3)的下部噴入二次燃燒用空氣的二次空氣噴咀(13)和配設在該二次空氣噴咀(13)的上部、向熔化室空間(3)噴入三次燃燒用空氣的三次空氣噴咀(14)，使燃燒氣體二級燃燒。
全文摘要
本發明提供的流化床式焚燒爐中,不設置分隔壁,使流化床材(S)在約水平面上循環移動。為了在干燥熱分解區用緩慢的流動速度進行緩慢的燃燒,使爐本體(1)的傾斜床壁(6)從投入口(4)側向排灰口(5)側朝下方傾斜。為了將從側部流動層(RS、LS)送上來的流化床材(S)導向中央部流動層(CS),在爐本體(1)的投入口(4)側的左右側壁(1c、1d)上分別形成朝中央部傾斜的側部傾斜壁(24R、24L)。從分散空氣供給機構(21A、21B、25)噴出的分散空氣使流化床材(S)按照投入口(4)側的中央部流動層(CS)→排灰口(5)側的中央部流動層(CS)→排灰口(5)側的側部流動層(RS、LS)→投入口(4)側的側部流動層(RS、LS)→投入口(4)側的中央部流動層(CS)的順序循環移動。
文檔編號F23G5/30GK1189887SQ9719044
公開日1998年8月5日 申請日期1996年5月3日 優先權日1997年4月21日
發明者中井誠一, 志治良三, 松井健, 青木智廣, 三浦祥正, 岡田裕介 申請人:日立造船株式會社