专利名称：流化床焚烧炉及其运行方法
技术领域：
本发明涉及一种焚烧下水道污泥，城市垃圾，工业废弃物等固态含碳类废弃物的流化床焚烧炉的运行方法及其焚烧炉，特别是涉及焚烧类似于下水道污泥那样高含水率的废弃物的流化床焚烧炉的运行方法及其焚烧炉。
背景技术：
流化床焚烧炉可分成以下二类一类是鼓泡流化床型焚烧炉，该炉多见于焚烧城市垃圾和脱水污泥等；另一类是循环流化床焚烧炉，该炉见于烧煤发电锅炉和与部分废弃物混烧用的焚烧炉。
前者的鼓泡流化床型焚烧炉，当气体速度超过流化介质即粒子的开始流化点时，在流化床中产生鼓泡。由产生的鼓泡来搅动流化介质，使床内呈沸腾状态进行燃烧。
后者的循环流化床焚烧炉是使上述气体速度超过流化介质即粒子的飞离速度，使粒子边与气体剧烈混合，边随气体向外部飞散并燃烧，飞散的粒子用旋风分离器等分离装置捕集后再流回至炉内。
目前使用的流化床焚烧炉主要是以上二种形式，但都是适用于燃烧低品位燃料和废弃物，用这种流化床焚烧炉可以处理大部分下水道污泥，而城市垃圾和工业废弃物的焚烧炉多倾向于与燃煤炉一起使用。
上述鼓泡流化床焚烧炉的构成见
图18，在基本直立的圆筒状塔的下部充填流化介质即砂50a，形成鼓泡流化床区50(发泡床区，浓缩床区)，在其下部布置了散气管或其他流化气体分布器52，从流化空气导入口53通过分布器52均匀地吹入流化用气体，使该吹入气体的流速即空塔速度超过上述流化介质的流化开始点，在上述流化介质之间产生鼓泡50b，因此，流化介质受到搅动并流化，其表面呈沸腾状。
当从上述沸腾状态的鼓泡流化床区50的上部，经污泥投入口55投入作为焚烧物的污泥，同时，从助燃油投入口54将助燃剂喷入使其燃烧时，污泥中的固态部分在鼓泡流化床区50内燃烧之后，其挥发部分在流化床区50上方的上部空间56内燃烧，燃烧后的废气从上部排气口57排出。
用这种鼓泡流化床焚烧炉焚烧如垃圾或下水道污泥等废弃物时，要经过如下所述的燃烧过程。
1).开始燃烧时，通过流化气体分布器52吹入流化用空气，同时，从流动砂的上面用燃烧器进行烘烤，慢慢地升高温度，使流化床进行鼓泡流化。
2).接着，投入作为焚烧物的垃圾，当垃圾发热量较低时，投入助燃剂，将流化床维持在适当的温度。
3).开始燃烧后，使用由废气预热的空气作为上述流化气体。投入的垃圾在鼓泡流化区内与高温流动砂剧烈混合流化，于短时间内干馏而气化，燃烧垃圾固态物。
4).未燃气体、挥发部分和轻质垃圾被流动到鼓泡流化床区上方的上部空间56后燃烧。
在用上述鼓泡流化床型焚烧炉焚烧下水道污泥时，炉内的燃烧率在上述鼓泡流化床区约为60％-80％，但通过上部空间内的燃烧，其燃烧率上升至近100％。
因此，上部空间56所承受的燃烧负荷高达20％-40％，因此上部空间内的温度比流化床区内的温度高约150℃，特别是在焚烧其燃烧能量易变化的生活垃圾或污泥等时，会导致上部空间过热的问题。
因此，对于鼓泡流化床型焚烧炉，为了节能及低公害燃烧，从有效利用上述余热出发，使用约650℃的预热空气，而炉子出口温度考虑到未燃气体(CO，dioxine，氰化物等)而保持850℃左右的适宜平均温度。
为了将流化介质所形成的砂层的适当温度维持在例如约700-750℃的均匀温度，必要的条件是焚烧对象的炉床水份负荷应小于250-280Kg/m3h，又因受装置的限制，必须使上述空塔速度保持在0.5m/s(稳定起泡，必须为0.5m/s～1.5m/s)以上，为此，焚烧如下水道污泥那样的高含水废弃物时，会出现的问题是要显著增大炉床面积，同时，供给的空气量要比实际燃烧所需的空气量多得多，导致废气量增加，浪费了大量的空气。
多数情况下焚烧物的比重与流化层的表观比重基本相等或比其小，在焚烧物的比重相对小时，即使从上部空间投放焚烧物，也是漂在鼓泡流化区上的流动砂层面上，流化区中的温度不能有效地用于其燃烧。
焚烧物为下水道污泥时，比重约为0.8t/m3，投入炉内后，由于水分立即蒸发，故实际比重仅为0.3～0.6t/m3，而作为流化床所用的流化介质的硅砂，其静止表观比重为1.5t/m3，若流化床膨胀1.5倍，则其表观比重为1.0t/m3。
这样，当焚烧物的比重相对轻时，即使从上部空间投放焚烧物，焚烧物也漂在起泡区的砂层面上部，该焚烧物的燃烧仅限于砂层面上部，而不能波及到内部，若与包括鼓泡流化区下部的起泡区和其下方的浓缩层的下部整体有效地用于燃烧的情况相比较，其最大负荷受到制约。
另外，上述砂层上部的燃烧存在这样的问题因为挥发部分流过砂层上方的飞溅区到达上部空间并燃烧，所以相对于包括热容量大的砂层即浓缩层在内的区间内的燃烧来说，在热容量小的上部空间内的燃烧增加，炉内温度的稳定性差。
另外，在上述起泡区的流动砂层面上还会出现这样的现象，即所投下的废弃物的破碎状态差，产生未燃物，流动性变差。
还有的问题是生活垃圾或下水道污泥等的废弃物含有大量挥发部分，因为该挥发部分上升后在上部空间内燃烧，废气温度会过高。
特别是还存在这样的问题因为鼓泡流化床内的砂层温度在750℃以下，层内燃烧效率低，有燃烧不稳定之虞，所以必须维持在750℃以上，然而，上述上部空间内的挥发部分的燃烧对维持砂层温度没有任何贡献。结果，必须白白浪费大量的助燃料。
如上所述，目前的鼓泡流化床型焚烧炉，存在的问题是当废弃物的燃料性状有变化，例如在挥发部分非常多的情况下，会导致上部空间内的温度上升过高，而当水份非常多时，砂层温度降得过低，这些难以应付的问题。
上述的现有技术，存在的问题是当废弃物的燃料性状发生变化时，无法控制上部空间内的温度变化。
另外，因为高水分污泥等废弃物在流化层内燃烧，会造成砂层温度下降，为防止这一点，应使用助燃剂来维持砂层温度，但一部分或大部分助燃剂会挥发，并在上部空间内燃烧，而不能用来提高砂层温度，燃料就白白地烧掉了，势必造成燃料费上涨。
为了解决上述鼓泡流化床型焚烧炉的问题，本发明人研究了为抑制上部空间的过热，与负荷的变化、特别是与焚烧物的性状变化相适应，而使上部空间内的悬浮浓度上升，保持大热容量；和使上述上部空间内的燃烧热返回到流化床区的问题，并着手开发了下述技术。
下面，按顺序说明其开发研究过程。
曾经考虑使用循环流化床来使上述上部空间内的燃烧热回流到气泡流化床区内，但因为在循环流化床下部没有明确的浓缩层(densebed)，所以往往存在着对负荷变化的适应能力小，废气性状不稳定的问题。
另外，特公昭60-21769号公报揭示了一种流化床焚烧炉技术，该焚烧炉具有明确的浓缩层，且使用使流化介质相伴回流的方法，用细粒子和粗粒子即使用不同的粒子成份作为流化介质，由细粒子形成相伴流化层，而由粗粒子形成重流化层，通过二个流化层的组合对导入的煤粉进行燃烧处理。
特公昭63-2651号公报披露了这样的技术，即重复组合粗粒子高密度流化层和细粒子相伴流化层，上述高密度流化层是由上下二个分明的温度带构成，并利用了高硫煤的燃烧和气化两个方面。
然而，无论是上述哪种技术，都存在以下问题因形成以细粒子为流化介质的相伴流化床和以粗粒子为流化介质的重流化床，并形成将两者组合重叠的流化床，因此重流化床的流化介质即粗粒子磨耗度大，必须经常充填，管理麻烦。另外，因为使用磨耗率极大的粗粒子，所以隐藏了因粒径比的变化造成稳定性差的问题。
根据上述特开平4-54494号公报所揭示的技术，其构成如下下部为高速区、上部为低速区的粗粒子流化床和再循环的细粒子相伴流化床重复，且在上述低速区的粗粒子流化床上设置第二气体导入口，以便完成低速区的流化和反应，通过增减流化气体速度和细粒子的再循环比来提高反应速度和反应效率。
然而，上述能力的增大还在很大程度上受到下述制约即粗粒子及细粒子的粒度大小、以及很大程度上依赖于上述流化速度的粗粒子的流化行为的制约，伴随有不稳定的反应条件。
特开平4-54494号中的装置，由于将由细粒子构成的相伴流化床和由粗粒子构成的高密度流化床重叠，故与上述二个发明同样，重流化床的流化介质即粗粒子的磨耗大，必须经常充填，管理麻烦，同时因为使用磨耗极大的粗粒子，所以隐藏了因粒径比变化而导致稳定性差的问题。另外，可以认为第二气体的导入对由细粒子构成的相伴流化床的悬浮浓度的影响不能期待过高。
另外，关于上述的流化床焚烧炉或其运行方法提供了如下的技术。
实开昭61-84301号申请中，流化床焚烧炉采用了在流化层内配置传热管来回收层内热量的装置，在流化层的飞溅区立设层内传热管，这些传热管的管体轴心与垂直方向构成约15°以内的夹角，若上述层内传热管的管体轴心构成的角度基本为0°，则管体基本位于垂直方向。
特开平5-223230号发明中，在流化床焚烧炉中，将流化床焚烧炉的一部分炉底作为倾斜10°以上的倾斜型多孔空气分布板，其余部分的流化层下部作为设有散气管的散气管型流化层部，在它们上方充填流化介质，形成散气管型流化层部和倾斜型多孔空气分布流化层或固定层部，将不燃物与流化介质一起从炉底排料管17排出，从层内介质投入孔将规定粒度的流化介质循环供给倾斜型多孔空气分布板部，将城市垃圾也投放到倾斜型多孔空气分布板部上，向多孔空气分布板提供最低流化气体量的0.7～1.5倍的空气，城市垃圾就能够稳定地加热、分解、并燃烧，其余的燃料在散气管流化层部供给最低流化空气量的2-9倍的空气进行燃烧，即使在燃料的质和供给量瞬间出现较大变化的情况下，也不会发生因氧气不足引起不完全燃烧和产生大量CO的现象。
特开昭64-54104号发明中，流化床焚烧炉具有燃烧塔，该燃烧塔是在底壁部上形成并保持由砂、灰等构成的固体粒子层；流化气体喷出机构，该喷出机构配置在固体粒子层中间部，使固体粒子层的上部侧部分形成流化层；固体粒子冷却机构，该冷却机构配置在流化层下的固体粒子层部分，即静止层内，使该静止层内的固体粒子利用与水或空气进行热交换而实现冷却；从燃烧塔底壁部的排出口使这些冷却粒子循环至流化层的冷却粒子循环机构；以及控制该循环量的循环量控制机构。
然而，上述实开昭61-84301号，特开平5-223230号及特开昭64-54104号所揭示的现有技术并没有公开以精确控制一次空气和二次空气的比例，或者使粒子有效地回流到砂层侧等方式，来消除负荷变化或废弃物的性状变化带来的上部空间区内的温度异常或使砂层部温度维持适当的手段。
此外，虽然特公昭59-13644号，特公昭57-28046号提供了可适用于上述流化床焚烧炉及其运行方法的技术，但这些技术也没有揭示解决上述问题的手段。
技术解决方案为了解决上述问题，本发明的第一目的是提供一种流化床焚烧炉及其运行方法，这种焚烧炉和运行方法能够适应于含水率高的下水道污泥或城市垃圾等废弃物负荷变化，提高上部空间的热容量，能消除因该负荷变化或废弃物性状的变化而引起的局部温度异常及时间性温度异常，同时通过使在上部空间内产生的燃烧热回流用于维持砂层部温度，来降低助燃料用量。
第二目的是提供一种当废弃物燃烧时，可在包括流动砂层面下的起泡区和浓缩层的流化层深部进行燃烧，并以在热容量大的砂层内的燃烧为主的流化床焚烧炉及其运行方法。
本发明的其它目的根据以下的描述将会清楚。
即，本发明第一方面的流化床焚烧炉具有飞溅区和位于该飞溅区上方的上部空间区，该飞溅区是这样形成的，即随着从流化层下方吹入流化用的一次空气同时使流化介质鼓泡流化的鼓泡流化区的、流动砂层面上的鼓泡的破裂，流化介质的粒子被吹起而形成，其特征在于，具有将上述粒子和导入上述飞溅区内的二次空气相伴输送到上述上部空间区内的相伴流化区；从流经上述上部空间区内的含有气体和上述流化介质的流化体中分离出上述粒子，并使其回到鼓泡流化区的回流部；根据上述上部空间区和鼓泡流化区的温度差，调整上述一次空气与二次空气供给比例的比例控制部。
上述比例控制部最好这样构成，即具备开关上述一次空气流向上述流化层内的供给通路的第一风门，和开关上述二次空气流向上述飞溅区内的供给通路的第二风门，以调整两个风门的开度比例。
本发明的第十四方面涉及使上述流化床焚烧炉有效运行的方法，从流化层下方将流化用的一次空气吹入，并实现流化介质的鼓泡流化，同时随着该鼓泡流化区的流动砂层面的鼓泡破裂，流化介质的粒子被吹起而形成飞溅区，将二次空气导入该飞溅区内，通过二次空气把飞出飞溅区的流化介质经位于其上方的上部空间而输送到炉外，而且通过外部回流部使上述粒子返回到上述鼓泡流化区，通过调整上述一次空气与二次空气的比例来调整上述上部空间的热容量和将砂层温度保持一定。
最好通过调整上述一次空气与二次空气的比例来调整上部空间的悬浮浓度和粒子循环量。具体地说，最好将上述上部空间的悬浮浓度的粒子密度(以下称为悬浮密度)设定为1.5kg/m3～10kg/m3之间。
根据上述发明，在炉子上方的上部空间区和下方的鼓泡流化区之间形成一个密度不连续空间，即飞溅区，该飞溅区是由一次空气使粒子飞出而形成的，在本发明中，将二次空气吹入该飞溅区，随一次空气浮游在飞溅区的飞出粒子连同一次空气输送到上部空间区内，由此，在输送的部位以输送粒子量容纳，所以上部空间区的热容量增大，能够适应负荷的变化。
因为，在本发明中，上述夹带输送的粒子(飞出的粒子)经设置在后段上的旋风分离器等分离装置而被分离出来，经设置在下游段的回流部返回鼓泡流化区，所以可将上部空间区内的燃烧热传给低温的鼓泡流化区内的流化介质，能够维持砂层的温度，可以不使用助燃剂来维持砂层的温度。
即，为将流化层区的砂层温度保持一定，通过使吸收了高温的上部空间内的燃烧热的流化介质返回到低温的鼓泡流化区的浓缩层，并将热量供给砂层，就能够使废气温度适中和不浪费燃料。
因为存在于上部空间区内的上述流动砂的热容量比气体大1000倍以上，流化介质缓和了焚烧物即污泥的性状变化引起的上部空间区内的温度变化，所以消除了因负荷变化而带来的波动现象，可使燃烧保持稳定。
在比例控制部，通过调整二个风门的开度比例，来调整上述一定量的一次空气与二次空气的供给比例，控制二次空气投入位置以上部位的流化介质即流动砂的容纳量，把上部空间区的悬浮浓度(悬浮密度)调整在如1.5kg/m3～10kg/m3之间，从而能够随时增减上部空间区内的热容量，适应负荷的变化。
这样，因流化气体的一次空气的增减，而改变了流化层区的层膨胀造成的流化层面的高度以及包含飞出高度的飞溅区的高度，增减了处于飞溅区的二次空气吹入位置上方的随同二次空气一起流动的流化介质的容纳量，从而能够将输送流化介质的上部空间区内的悬浮浓度具体调整到1.5kg/m3～10kg/m3之间。
通过适当地维持上述鼓泡流化区的砂层温度，能够有效地减小处理燃烧物即污泥的高水分所需要的炉床面积，同时还能够减少流化空气用量，可削减超过实际燃烧用空气的无效空气量，减少废气量，同时随着上述助燃剂的削减，可防止燃料费用的上涨。
当上部空间内的悬浮浓度超过所需值时，具体地说，高于上述范围时，利用上述比例控制部通过降低一次空气的比例并相应地增加二次空气量，就可减少从鼓泡流化区内飞出的流化介质，因此能够减少该流化介质的循环量。由此，能够防止装置的磨损，或者削减鼓风机的动力费用。
本发明第三方面的流化床焚烧炉具有飞溅区和位于该飞溅区上方的上部空间区，飞溅区是这样形成的，即随着从流化层下方吹入流化用的一次空气同时进行流化介质鼓泡流化的鼓泡流化区的流动砂层面上的鼓泡破裂，流化介质的粒子被吹起而形成的，其特征在于，具有由导入上述飞溅区内的二次空气将上述粒子输送到上部空间区内的相伴流化区；沿炉子高度方向设置多级向上述飞溅区供二次空气的二次空气供给部；以及控制该多级二次空气供给部的开关的二次空气控制装置。
本发明最好是按如下(1)，(2)方式构成。
(1)焚烧炉具备回流部和比例控制部，该回流部使从流经上部空间区内的、包含气体和上述流化介质的流化体中分离出上述粒子，并使之回流到上述鼓泡流化区，比例控制部根据上述上部空间区与鼓泡流化区的温度差调整上述一次空气与二次空气的供给比例。
(2)上述二次空气控制装置这样构成，即根据上述上部空间区鼓泡流化区的温度差控制上述多段二次空气供给部的开度。
本发明第十七方面涉及使本发明的流化床焚烧炉有效运行的方法，从流化层下方将流化用的一次空气吹入，并使流化介质鼓泡流化，同时伴随该鼓泡流化区的流动砂层面上的鼓泡破裂，流化介质的粒子被吹起而形成飞溅区，利用按高度差设置在该飞溅区上的多级二次空气导入装置选择性地将二次空气导入飞溅区的高低位置处，利用该二次空气将飞出到飞溅区的流化介质经其上方的上部空间带到炉外，而且上述二次空气按投入位置的高低差的选择将该投入位置上部的上部空间的悬浮浓度(悬浮密度)具体地调整为1.5kg/m3～10kg/m3之间。当然，也可以用具有高低差的多级二次空气导入装置来控制投入比例，并列导入二次空气。
最好是本发明再适当地添加下述(1)或(2)的运行操作手段。
(1)使伴随输送到上述炉外的流化介质经过外部回流部返回到上述鼓泡流化区。
(2)通过调整上述一次空气与二次空气的比例，将上部空间的悬浮浓度(悬浮密度)具体地调整到1.5kg/m3～10kg/m3，及调整粒子循环量。
根据本发明，因随着鼓泡流化区的流动砂层的鼓泡破裂，流化介质即流动砂飞出形成了飞溅区，该飞溅区相对于上述鼓泡流化区由不连续密度层构成，利用二次空气控制装置选择导入高度，从飞溅区的具有高低差的多个二次空气供给部导入二次空气，在位于其上部的上部空间区形成相伴流动部，向炉外相伴输送流化介质粒子，上述飞溅区内浮游着从鼓泡中分离出的流动砂的粒子群。
因此，因为输送流化介质的粒子群的上部空间区内按输送粒子量容纳，所以该上部空间区的悬浮浓度增加，热容量也增大。结果，能够适应负荷的变化。
通过对多个二次空气供给部的投入位置的高度差的选择，上述二次空气就能够将投入位置上方的上部空间区的悬浮浓度(悬浮密度)具体地调整为1.5kg/m3～10kg/m3。特别是，由于二次空气供给部开口的飞溅区是由于来自鼓泡流化区的鼓泡破裂和粒子飞出而形成的，故其密度分布越接近鼓泡流化区的表面越密，所以二次空气投入位置越接近上述鼓泡流化区的表面，则由二次空气相伴输送的流化介质的密度越大，投入位置越低，则上部空间区的悬浮浓度越高。
因此，通过选择具有高低差的多个二次空气供给口的吹入位置，就能够调整受二次空气影响的上部空间区的悬浮浓度，更具体地说，将二次空气的吹入位置的选择和投入手段的选择进行适当组合，就能将所需要的上部空间区的悬浮浓度(悬浮密度)调整在1.5kg/m3～10kg/m3之间，能处置由于废弃物的性状变化而造成异常的温度的急变。
根据本发明，如上所述，因为是用设置在上述相伴流动部的下游的旋风分离器等分离装置将相伴输送的流化介质的粒子(飞出粒子)分离，通过包括上述分离装置的外部回流部使分离出的粒子回到上述鼓泡流化区，所以上部空间区内的燃烧热传给了低温鼓泡流化区的流化介质，能够将砂层温度维持在规定的温度，因此，不必使用助燃剂来维持砂层温度。
即，为了保持上述鼓泡流化区的砂层温度一定，使吸收了高温的上部空间区的燃烧热的流化介质回流到低温鼓泡流化区的浓缩层，从而实现了向砂层供热，因此，可使废气温度适当，且不会白白浪费燃料。
根据一次空气与二次空气的比例，就能够决定上述飞出粒子量的粒子循环量，还能使流化层区的温度保持一定，使在高温的上部空间区内吸收了热量的流化介质回流到低温流化层，向其提供热量。
本发明第六方面的流化床焚烧炉具有飞溅区和位于该飞溅区上方的上部空间区，该飞溅区是这样形成的，即随着从流化层下方吹入流化用的一次空气同时进行流化介质鼓泡流化的鼓泡流化区的流动砂层面上的鼓泡破裂，流化介质的粒子被吹起而形成的；将上述粒子与导入上述飞溅区内的二次空气相伴而输送到上部空间区内的相伴流化区；从流经上述上部空间的含有气体和上述流化介质的流化体中用分离装置分离出上述粒子，并使其回到鼓泡流化区的回流部，其特征在于，该流化床焚烧炉还具有密封罐，该密封罐设置在上述回流部的上述分离装置的下方，用于临时存贮由该分离装置捕集到的粒子，并通过管道使其回流到上述鼓泡流化区；该密封罐具有贮留罐区和回流罐区，该贮留罐区利用从下方吹入的存贮控制用空气贮存由上述分离装置捕集的粒子；回流罐区利用经该贮留罐区从下方吹入的回流控制用空气，使上述粒子回流到管道侧；通过控制从上述回流罐区下部吹入的回流控制用空气的吹入量，对回流到上述鼓泡流化区的流化介质进行回流控制。
在此情况下，最好是还具有比例控制部，该比例控制部根据上述上部空间区与鼓泡流化区的温度差调整上述一次空气与二次空气的供给比例。
本发明涉及焚烧高含水率污泥或城市垃圾等的鼓泡流化层型焚烧炉，这种焚烧炉可根据负荷的变化相应提高上部空间区的热容量，能够消除因负荷变化造成的局部温度异常及时间性的温度异常，而且使该上部空间内产生的燃烧热回流，可将砂层维持在适当温度下，提高上部空间区的悬浮浓度。
因而，根据本发明，将二次空气导入飞溅区，利用该二次空气使从发生的鼓泡中分离出的粒子群经上部空间区输送到炉外，上述飞溅区相对于上述鼓泡流化区由不连续密度层构成，该不连续密度层是由在经一次空气流化的鼓泡流化区的层上表面、随着鼓泡破裂而飞出的粒子形成的。通过比例控制部调整一次空气与二次空气的供给比例，来调整上部空间内的悬浮浓度，这种调整是按上述一次空气与二次空气的比例输入二次空气，利用由二次空气相伴输送的粒子量的变化实现的，作为悬浮浓度的调整手段，使上述二次空气伴随输送的、临时贮存在外部回流部内的粒子适当回流，可调整鼓泡流化区的砂层部的容纳量，还可调整上部空间的悬浮浓度。
即，根据本发明，通过对吹入上述密封罐的回流罐区下部的回流控制用空气量的控制，使贮存在该回流罐区内的粒子层膨胀，只从密封罐溢出相当于膨胀量那么多的粒子，并回流到鼓泡流化区的砂层部。因此，能够增加鼓泡流化区的容纳量，同时增加上部空间区的容纳量，提高悬浮浓度。
此外，利用比例控制部对一次空气与二次空气进行比例控制，就能够根据焚烧物的燃烧性的变化来控制互为相反关系的鼓泡流化区和上部空间区的容纳量、悬浮浓度及粒子循环量。
例如，若增加一次空气的比例，则从流化层区飞出的粒子量也增加，使二次空气投入位置上部的空间的容纳量增加，同时还可增加了上部空间区的悬浮浓度及粒子循环量。
本发明第八方面的流化床焚烧炉由具有飞溅区和位于该飞溅区上方的上部空间区的流化床炉构成，飞溅区是这样形成的，即从流化层下方吹入流化用的一次空气，使流化介质鼓泡流化，随着鼓泡流化区的流动砂层面上的鼓泡破裂，流化介质的粒子被吹起而形成的，向上述飞溅区导入二次空气，由该二次空气经上部空间把上述吹起的粒子相伴输送到炉外，相伴输送的粒子经外循环部回流到上述鼓泡流化区，其特征在于设置了缓冲罐，用于贮存从上述流化层下部的未燃物排出口输出的流化介质；根据上述流化层炉内负荷的状况，将贮存于上述缓冲罐内的流化介质供给炉内，同时根据上部空间内的检测温度控制该供给量。
本发明第九方面的流化床焚烧炉由具有飞溅区和位于该飞溅区上方的上部空间区的流化床炉构成，该飞溅区是这样形成的，即从流化层下方吹入流化用的一次空气，使流化介质鼓泡流化，随着鼓泡流化区的流动砂层面上的鼓泡破裂，流化介质的粒子被吹起而形成的，向上述飞溅区导入二次空气，由该二次空气经上部空间把上述吹起的粒子相伴输送到炉外，该相伴输送的粒子经外循环部回流到上述鼓泡流化区；其特征在于设置了贮存从上述流化层下部的未燃物排出口相伴输出的流化介质的缓冲罐和控制上述一次空气和二次空气比例的控制装置；
根据上述流化层炉内负荷的状况，分别控制上述一次空气和二次空气的比例、以及将贮存于上述缓冲罐内的流化介质供给到炉内的供给量。
本发明第九方面的控制装置最好按如下(1)，(2)方式进行控制。
(1)根据炉内规定区内的检测温度，控制从缓冲罐供给炉内的流化介质的供给量，并根据上部空间内的温度和鼓泡流化区内的温度差控制一次空气和二次空气的比例。
(2)控制上述比例，使一次空气和二次空气的和保持一定。
根据本发明第八～第十一方面所述的发明，将二次空气导入飞溅区，利用该二次空气使从鼓泡中分离出的粒子群经上部空间输送到炉外，该飞溅区相对于上述鼓泡流化区由不连续密度层构成，该密度层是在经一次空气流化的鼓泡流化区的层上表面上随鼓泡破裂而飞出的粒子形成的。将上部空间内的悬浮浓度、具体地(悬浮密度)调整到1.5kg/m3～10kg/m3，这种调整是按上述一次空气和二次空气的比例输入二次空气，利用由二次空气相伴输送的粒子量的变化实现的，为了更大幅度地调整悬浮浓度，把从流化层下部的不燃物排出口随同排出的流化介质贮存在缓冲罐内，根据负荷状况将这些粒子供给到炉内，形成粒子的内循环部，由此，能够大幅度地调整上部空间区的悬浮浓度及循环流量。
即，将经设置在流化层下部的不燃物排出口上的振动筛等砂分级装置得到的流化介质贮存在缓冲罐内，根据上部空间区内的燃烧状态，将适量的流化介质供给到炉内燃烧部，即上部空间区内并对供给量进行控制，由此，可调整上部空间区内的容纳量，提高悬浮浓度及循环量，可宽范围地对应负荷的变化。
根据本发明，因为在上部空间内保持有循环介质，热容量大的循环介质能消除上部空间区的温度变化，所以能够对应负荷的变化将炉内温度保持一定，能够保持稳定运行。另外，因为使高温流化介质回流到浓缩层，所以可将砂层温度维持在规定值，可提高炉床水分负荷的上限，降低废气量，减少燃料费，保持废气温度适中。
因为对一次空气和二次空气的比例进行了控制，所以能够把相对于被焚烧物的燃烧性的变化互为相反关系的鼓泡流化区和上部空间区的容纳量及具体地(悬浮密度)控制在1.5kg/m3～10kg/m3之间。
本发明第十二方面的流化床焚烧炉具有以下几部分飞溅区，它是这样形成的，即，随着从流化层下方吹入流化用的一次空气同时使流化介质鼓泡流化的鼓泡流化区的流动砂层面上的鼓泡破裂，流化介质的粒子被向上吹起而形成的，该鼓泡流化区由浓缩层区和位于该层上部、并具有一沸腾状砂层面的起泡区构成；位于该飞溅区上方的上部空间区；由导入上述飞溅区内的二次空气相伴上述粒子，并将这些粒子输送到上述上部空间区内的相伴流化区；从经过上述上部空间区内的包含气体和上述流化介质的流化体分离出上述粒子，并使其回流到上述浓缩层区的回流部，其特征在于在上述浓缩层区设置用于投入燃烧对象即废弃物的废弃物投入口，便可在包含有上述浓缩层及起泡区的流化层内进行燃烧。
这种情况下，最好是在与上述废弃物投入口等高的位置或比它低的位置上设置回流流化介质的投入口和助燃燃烧器安装部，该回流流化介质来自上述回流部。
根据本发明，将废弃物投入由流化空气流化的鼓泡流化区的浓缩层部位，在包含该浓缩层以及其上部的起泡区在内的鼓泡流化区的深部进行燃烧，实现了在热容量大的砂层部位的燃烧，因此，燃烧更为稳定。
即，投入到流化剧烈、其表面呈沸腾状的起泡区下部的高温流化层，即浓缩层中的废弃物受到因水分瞬间蒸发所产生的爆破力而破碎后，无遗漏地分散在上部的整个起泡区。因此，能够在鼓泡流化区下部的浓缩层区内有效地进行燃烧，实现容许负荷的最大化。
又，因本发明可将废弃物送到鼓泡流化区的比较深的部位，所以挥发部分窜入上部空间区的比例减小，因为其大部分是在热容量大的流化层内被燃烧，故可消除负荷变化所产生的不良影响，从而使炉内温度保持稳定。
如上所述，在高温高压下投入流动中的流化层中的废弃物，因水份瞬间蒸发而受到较大的破碎力，因此，能够阻止灰份融熔而粘结成块，从而防止流动性降低。
此外，由于在与上述废弃物投入口等高的位置或在比它低的位置上设置回流流化介质的投入口和助燃燃烧器安装部，因此，能够防止因把废弃物投入到上述浓缩层内而引起的流化层温度下降，上述回流流化介质来自外部的回流部。
附图的简单说明
图1为本发明第一实施例的流化床焚烧炉的构成图；图2为上述第一实施例中的时间图；图3为本发明第二实施例的流化床焚烧炉的构成图；图4是上述第二实施例的流化床焚烧炉的作用说明图；图5是上述第二实施例的控制时间图(其一)；图6是上述第二实施例的流化床焚烧炉的作用说明图(其二)图7是上述第二实施例的时间图(其二)；图8是上述第二实施例的时间图(其三)；图9是本发明第三实施例的流化床焚烧炉的构成图；图10是示出上述第三实施例及后述第四实施例的流动砂的性状的曲线图；图11是上述第三实施例的时间图(其一)；图12是上述第三实施例，后述第四实施例及第五实施例的时间图(其二)；图13是本发明第四实施例的流化床焚烧炉的构成图；图14是上述第四实施例的作用说明图；图15是上述第四实施例的时间图(其一)；图16是本发明第五实施例的流化床焚烧炉的构成图；图17是上述第五实施例的流化床焚烧炉的主要部位放大图；图18是现有技术的流化床焚烧炉的构成图。
上述各图中的符号如下011是流化床焚烧炉，100是回流部，101是比例控制部，10是鼓泡流化区，10d是砂，12是相伴流化区，12b是飞溅区，12d是浓缩层，13是上部空间区，14是分离器，15是密封罐，15a是贮存罐区，15b是回流罐区，15c是回引管，16是废弃物投入口，17是气体供给系统，17a、17b是鼓风机，18是一次空气，18c是流化气分布器，19是二次空气，18b、19b是风门，20、21是流化空气管路，22、23、24是导入通路，22a、22b、22c是二次空气入口，22b、23b、24b是风门，28是缓冲罐，30是控制部。
实施本发明的优选实施例下面，根据附图详细说明本发明的实施例。但是，对本实施例中记载的构成部件的尺寸，材质，形状及其相对配置位置等不作特别限定，本发明的保护范围并非限定于此，只是说明例而已。
(第一实施例)在图1中，符号011是流化床焚烧炉，第一实施例的构成如下符号10是设在最下部的鼓泡流化区，是这样构成的在底部上安装了流化气体分布器18c，通过该流化气体分布器将一次空气18吹入浓缩层12d，使该浓缩层鼓泡流化，该浓缩层内装有流化介质即硅砂等流动砂10d。
符号12是设在该鼓泡流化区10上方的相伴流化区，其构成是通过二次空气导入部19a向飞溅区12b导入二次空气19，将颗粒相伴输送到其上方的上部空间13内，上述飞溅区是这样形成的，即随着该鼓泡流化区10的流动砂层表面12a的鼓泡破裂，颗粒被向上吹起形成的符号100是与上述相伴流化区12的出口侧联通的回流部，其构成是将因上述二次空气19而飞出飞溅区12b的流化介质经其上方的上部空间13相伴输送到炉外，同时通过对废气和工作流体即流动砂等进行分离的旋风分离器等分离器14和密封罐15及回引管15c，使流动砂回流至上述鼓泡流化区10内。
符号101是比例控制部，该控制部101由气体供给系统17和风门18b、19b构成，用于调整上述一次空气和二次空气的比例。
流化空气管路20、21与上述密封罐15的下部相连接，在各流化空气管路20、21上设有开关用的风门20b、21b。
构成上述比例控制部101的上述气体供给系统17，由鼓风机17a引入的一定量空气(一次空气18+二次空气19)经风门18b、19b控制一次空气与二次空气的比例，并分别导入进气口18a、19a。
由上述风门18b按比例控制的一次空气18从进气孔18a经流化空气分布器18c吹入塔内下方，使装在上述鼓泡流化区10内的流动砂10d以开始流化速度开始流化，形成飞溅区12b，同时形成流动砂层表面12a。
本焚烧炉011通过控制上述气体供给系统17的风门18b的开度，使上述一次空气18的空塔速度上升至鼓泡开始速度以上，则在鼓泡流化区10内产生鼓泡，由这些鼓泡对层内进行搅动，形成不均匀流动状态的鼓泡流化层，同时，流动砂10d从鼓泡流化区10的流动砂层表面12a飞出，形成上述飞溅区12b。
上述飞溅区12b具有上述二次空气进气口19a，形成相对于下部流动砂层表面12a为不连续的密度空间。在上述流动砂层表面12a上方的适当位置设置焚烧物(碳质)投入口16。
此外，在由上述旋风分离器构成的分离器14的上部设置了废气出口14a，使分离了相伴输送的流动砂10d后的废气35从该废气出口14a排放到外部。
在本焚烧炉中，在上述飞溅区12b内脱离鼓泡而处于悬浮状态的流动砂10d，随同从二次空气进气口19a导入的二次空气19被输送到上部空间13内，流到配置在该上部空间13下游的旋风分离器等的分离器14处，在分离器14内分离出的废气35从顶部废气出口14a排放出去。另一方面，由上述分离器14分离出的流动砂10d贮存在下部的密封罐部15的贮存区15a内。
在上述密封罐部15中，由从其下部的流化空气管路21、20供给的流化空气使流动砂10d贮存在贮存区15a内，使由气压(pneumatic)区15b贮存的流动砂10d向鼓泡流化区10的浓缩层12d回流。
如上构成的流化层焚烧炉运行时，根据从投入口16投入的下水道污泥等焚烧物的燃烧性状及其投入量的变化，通过调整供给系统17的风门18b、19b的开度，来控制一次空气18和二次空气19的总量，同时根据废弃物的性状及投入量决定流动砂10d的循环量。
接着，通过控制一次空气18和二次空气19的比例，来设定鼓泡流化区10、飞溅区12b和上部空间13内的流动砂10d的容纳量和悬浮浓度，对上部空间13及鼓泡流化区10的加热温度进行控制。例如，为了使悬浮浓度的上限及下限(悬浮密度)具体为1.5kg/m3～10kg/m3之间，将一次空气18与二次空气19的比例例如设定为1比2至2比1。
图2示出的时间图中，表示了一次空气18与二次空气19的比例控制状况，该一次空气与二次空气的比例是这样进行控制的，即为了检查是否将上部空间13的悬浮浓度和循环量维持在适当程度，而使由设置在该上部空间13和鼓泡流化区10内的温度计检测出的上部空间13内的温度T1与鼓泡流化区10内的温度T2之差成为规定的设定值。
在焚烧炉运行时，这样进行控制使一次空气18和二次空气19的和为一定，使流动砂10d的循环量保持一定，使输送到密封罐部15的上述流化空气的送气量也一定，使流动砂10d回流到鼓泡流化区10的回流量也为一定。
虽然在图1中是单独设置向密封罐部15送气的鼓风机17b的，但也可以从鼓风机17a处引出分支管通向该密封罐部15。
如图2所示，当上述T1与T2的差ΔT(T1-T2)高于设定值时，则增加一次空气18的风门18b的开度，并减小二次空气19的风门19b的开度，增加一次空气18的比例，同时，减少二次空气19的比例，提高了鼓泡流化区10内的温度T2，降低了上部空间13内的温度T1。
相反当T1与T2的差ΔT(T1-T2)低于设定值时，则减小一次空气的风门18b的开度，且加大二次空气的风门19b的开度，减少一次空气18的比例，同时，增加二次空气19的比例，降低了鼓泡流化区10内的温度T2，提高了上部空间13内的温度T1。
(实施例2)在图3至图4中，符号011是流化床焚烧炉，该第二实施例的构成如下，即该流化床焚烧炉011由以下部分构成经配置在底部的流化气体分布器18c向内装了流化介质即硅砂等流动砂10d的流化床内吹入一次空气18，使流动砂鼓泡流化的鼓泡流化区10；向飞溅区12b导入二次空气25，由二次空气25将上述流动砂10d相伴输送到飞溅区上方的上部空间13内的相伴流化区12，二次空气25是由控制部30从以高度差分3级配置在飞溅区12b上的二次空气进气口22a、23a、24a中选择的一个或多个二次空气进气口，并经二次空气25的导入通路22、23、24中的任一条通路导入的，上述飞溅区12b是随着鼓泡在该鼓泡流化区10的流动砂层表面12a上破裂，流动砂10d飞出而形成的；回流部100，该回流部100利用所选的二次空气25的导入通路22、23、24中的一条道路将飞出飞溅区12b的上述流动砂10d经该飞溅区上方的上部空间13输送到炉外，同时，经过分离废气和流动砂等的旋风分离器之类的分离器14和密封罐15及回引管15c回流到上述鼓泡流化区10内；比例控制部101，该比例控制部101由气体供给系统17的风门18b、19b构成，用于调整上述一次空气18与二次空气25的比例；导入位置选择装置，该装置由风门22b、23b、24b构成，控制部30选择二次空气进气口22a、23a、24a中的任一个进气口，将由上述风门25b供给的二次空气25导入。
分别由温度检测器30a、30b检测上部空间13及上述鼓泡流化区10的炉内温度T1、T2，控制部30选择风门22b、23b、24b中的任一个打开或控制其开度，以使两者的温度差ΔT(T1-T2)在限定的范围内。
上述气体供给系统17通过风门18b、25b的开度控制，对一次空气18及二次空气25进行比例控制，且向一次空气侧的进气口18a导入一次空气，同时有选择地向二次空气侧的进气口22a、23a、24a导入二次空气。
上述一次空气和二次空气的总量完全根据废弃物性状及投入量来确定，并通过风门18b、25b的开度大小进行控制。由上述风门18b按比例控制的一次空气18，从进气口18a经流化空气分布器18c向塔内下方吹入，使内装在鼓泡流化区10内的流动砂10d以流化开始速度开始流化，形成飞溅区12b，同时形成流动砂层面12a。
即，通过风门18b的开度控制，使上述一次空气18的空塔速度升高，升至鼓泡开始速度以上时，在鼓泡流化区10内产生鼓泡，产生的鼓泡对层内进行搅动，形成不均匀流动状态的鼓泡流化层。
此外，若增加空塔速度，则流动砂10d从鼓泡流化区10的流动砂层面12a上飞出，在上部形成飞溅区12b。
在此情况下，上述一次空气18通过气体供给系统17的风门18b的开度控制，增减上述一次空气18所占的比例，对鼓泡流化区10的温度进行控制、以及把上部空间13的悬浮浓度具体地(悬浮密度)控制在1.5kg/m3～10kg/m3之间。
如前所述，上述飞溅区12b具有以高度差上下配置的二次空气进气口22a、23a、24a，形成相对于下部的流动砂层面12a不连续的密度空间。在上述流动砂层面12a上方的适当部位设置焚烧物(废弃物)投入口16。
此外，在由上述旋风分离器构成的分离器14的上部设置废气出口14a，使分离出伴随输送的流动砂10d后的废气35通过该出口14a排放到外部。
在飞溅区12b上设置按高度差配置开口部的二次空气进气口22a、23a、24a和风门22b、23b、24b，利用风门25b进行比例控制的二次空气25通过风门22b、23b、24b的开度控制，适当选择地送入空气，或者控制送风比例地送入空气，如后所述，该选择送入是这样进行的，即分别检测上部空间13和鼓泡流化区10的炉内温度T1、T2，根据检测结果，通过控制部30维持适当的温度差，使上部空间13的悬浮浓度和循环量适当。由具有上述二次空气25的各进气口22a、23a、24a的飞溅区12b和上部空间13形成相伴流化部12。
在该装置中，流化介质即流动砂10d在飞溅区12b中因鼓泡破裂而脱离鼓泡，处于浮游状态，将控制为规定比例的二次空气25导入从下述导入通路中选择的一个或多个通路内，这些通路是以高度差形成在飞溅区12b上的上级二次空气导入通路22、中级二次空气导入通路经23及下级二次空气导入通路24，上述流动砂10d与一次空气18一起被输送到上部空间13内，并流至后段上的旋风分离器等分离器14内，废气35如上所述从分离器顶部的废气排出口14a排出，同时由分离器14分离出的流动砂10d贮存在下部密封罐部15的贮存区15a内。
上述密封罐部15利用从鼓风机17b鼓出的、经流化用空气管路20、21供给的流化用空气将流动砂贮存在贮留区15a内，贮存于气压区15b内的流动砂10d经回引管10c回流到鼓泡流化区10内。符号20b、21b是开关该空气通路的风门。
上述流化床焚烧炉运行时，根据从焚烧物投入口16投入的下水道污泥等焚烧物的燃烧性状及其投入量的变化，调整气体供给系统17的风门18b、25b的开度，对一次空气18和二次空气25的总量进行控制，同时，确定流动砂10d的循环量，进而还要进行比例控制。
接着，根据由风门18b、25b的开度控制的一次空气18与二次空气25的比例，设定鼓泡流化区10、飞溅区12b及上部空间13内的流动砂10d的容纳量和悬浮浓度，对上部空间13和鼓泡流化区10的加热温度进行控制。例如，将一次空气18与二次空气25的比例设定为如1比2至2比1，使悬浮浓度的上限及下限(悬浮密度)具体为1.5kg/m3～10kg/m3。
然后，根据应投入的下水道污泥等焚烧物的燃烧性状等条件，决定应选择按高度差形成的上级、中级、下级导入通路22、23、24中的哪一段通路导入控制为规定此例的二次空气25。基本上选择中央的一级导入通路23。当然，也可控制空气比例，从具有高度差的多级二次空气导入通路将二次空气并列送入炉内。
在上述第2实施例中，以图8所示的时间图说明通过控制一次空气18与二次空气25的比例来控制温度的状况。
在图8所示的时间图中，示出了为了使上部空间13内的温度T1与鼓泡流化区10内的温度T2之差成为规定值、而对一次空气18与二次空气25的比例进行控制的状况。
上述控制是这样进行的，即根据控制部30发出的控制信号，控制风门18b、25b的开度，使一次空气18和二次空气25的和保持一定，使流动砂10d的循环量为一定，又，使输送到密封罐15内的流化空气量为一定，使流动砂10d的回流循环量一定。
参见图8，ΔT(T1-T2)高于设定值时，根据控制部30的控制信号，增大一次空气18的风门18b的开度，且减小二次空气25的风门25b的开度，这样，在增加一次空气18的比例的同时，减少二次空气25的比例，使鼓泡流化区10内的温度T2升高，使上部空间13内的温度T1降低。
相反，ΔT(T1-T2)低于设定值时，减小一次空气18的风门18b的开度，且增大二次空气25的风门25b的开度，这样，在减少一次空气18的比例的同时，增加二次空气25的比例，使鼓泡流化区10内的温度T2降低，同时，使上部空间13内的温度T1升高。
然而，因为通过一次空气18和二次空气25的比例控制，来控制彼此为相反关系的鼓泡流化区10和上部空间13内的容纳量及悬浮浓度的上述控制装置，是使其通过密封罐部15和回引管15c返回到上述鼓泡流化区10内，对该流化区10的温度进行控制，因此，在处理含水污泥这样的燃烧性状变化大的焚烧物时，不可能迅速且高精度地进行控制。
在本实施例中，在图5所示的时间图中，除了图8的一次空气18与二次空气25的比例控制之外，若固定一次空气18与二次空气25的比例，通过选择以高度差形成的上级、中级、下级导入通路22、23、24中的任何一条通路，就可迅速且精确地对按规定比例控制的二次空气25进行控制。
即，根据图5所示的时间图，打开中级风门23b，关闭上下级风门22b、24b，从中级导入通路23导入并控制二次空气，在该状态下，若上述温度差ΔT(T1-T2)超过上限值时，关闭中级风门23b，打开下级风门24b，从下级进气口24a经风门24b导入二次空气25，从大量流动砂10d即上述飞出的粒子浮游的流动砂层面12a的附近区城卷起流动砂10d，并相伴输送到上部空间13内，增加容纳量，提高上部空间13的悬浮浓度，防止温度上升过高，使ΔT(T1-T2)降低到上限值以下。温度差降低后，打开中级风门23b，关闭下级风门24b，回到原来的控制状态。
当上述温度差ΔT(T1-T2)低于下限值时，关闭中级风门23b，打开上级风门22b，从上级进气口22a经风门22b送入二次空气25，降低上述流动砂10d即飞出的粒子相伴输送到上部空间13内的量，使容纳量和上部空间13的悬浮浓度下降，使ΔT(T1-T2)上升到下限值以上。在温度差上升后，打开中级风门23b，关闭上级风门22b，恢复到原来的控制状态。
在图5中，与图8的一样，一次空气18和二次空气25的和一定，且将密封罐部15的流化空气控制为一定。
为了防止因负荷急变，风门频繁开闭，在规定时间内连续超过上限值时，也可以与图8的控制组合，对二次空气25的进气口和风门25b的开度一起进行控制，来改变二次空气量，或者在上述风门的打开、关闭控制中，也可以根据需要在多级进气口中适当选择同时使用的进气口。
图6示出了由以高度差分上下2级的导入通路22、24构成上述二次空气25的导入通路，并根据状况适当选择进气口的状况。在图6中，把具有高度差的进气口22a、24a设置在飞溅区12b上，由温度检测器30a、30b分别检测上部空间13及鼓泡流化区10的炉内温度T1、T2，为了由控制部30将两者的温度差ΔT维持在规定的温度范围内，对风门22b、24b的开度进行全闭、50％闭、全开控制。
用图6的装置实行的图7所示的时间图，将上下风门22b、24b打开50％，从二条导入通路22、24导入并控制二次空气25，在该状态下，当上述温度差ΔT(T1-T2)超过上限值时，上级风门22b全闭，下级风门24b全开，只从下级进气口24a经风门24b导入二次空气25，使ΔT(T1-T2)降至上限值以下。下降之后，风门22b、24b的开度保持50％，回到原来的控制状态。
若上述温度差ΔT(T1-T2)低于下限值时，全闭下级风门24b，全开上级风门22b，只从上级进气口22a经风门22b导入二次空气25，降低上述飞出粒子输送到上部空间的相伴输送量，使容纳量和上部空间的悬浮浓度下降，使ΔT(T1-T2)上升到下限值以上。上升后，返回原来的控制状态。
(实施例3)图9中，符号011是流化床焚烧炉，在该第三实施例中其构成如下即，该流化床焚烧炉011由鼓泡流化区10和相伴流化区12构成，在鼓泡流化区10内，通过配置在底部上的流化气体分布器18c将一次空气18吹入充填了作为流化介质的硅砂等流动砂10d、并形成有静止面12c的浓缩层11内，在该浓缩层11内产生鼓泡并流化，形成流动砂层表面12a，同时，随着鼓泡的破裂粒子飞出，在其上方形成飞溅区12b；在相伴流化区12内，将相伴输送用的二次空气19导入上述飞溅区12b，使飞出到该飞溅区12b的流化介质的粒子相伴输送到上方的上部空间13内。
该流化床焚烧炉011还包括外循环部105，其中外循环部105由旋风分离器等分离器14和密封罐15构成，旋风分离器14的作用是从夹带了流化介质至炉外的废气35中分离、捕集这些流化介质，密封罐15的作用是通过回引管15c使捕集到的流化介质返回到上述鼓泡流化区10的上述浓缩层11内；气体供给系统17，它由限定上述一次空气18和二次空气19总量的鼓风机17a、控制一次空气18与二次空气19的比例的控制系统25a、将流化空气输送至上述密封罐15内的鼓风机17b和控制系统25b构成。
在上述上部空间13和鼓泡流化区10上设置了测定各炉内温度的温度计T1、T2，根据它们检测出的温度来控制气体供给系统17的控制系统25a、25b。
如前所述，上述气体供给系统17分别由各鼓风机17a、17b和对这些鼓风机供给的空气进行控制的控制系统25a、25b构成。
在控制系统25a中，通过调整风门18b、19b的开度，就能够调整由鼓风机17a输送的空气中两者的比例。
在控制系统25b中，通过调整风门20b、21b的开度，对由鼓风机17b输送的空气进行后述的控制。
上述流化空气即一次空气18和相伴输送空气的二次空气19的和、即一次空气18和二次空气19的总量受鼓风机17a的送气量限制，由风门18按比例控制的一次空气18，从进气口18a经流化空气分布器18c均匀地吹向塔内下方，使充填在鼓泡流化区10的浓缩层11内的流化介质即流动砂10d以流化开始速度开始流化，形成一个具有流动砂层表面12a的均匀流化层。此外，使空塔速度增速到鼓泡流化速度以上，由产生的鼓泡在层内搅拌，变成不均匀的流化状态，形成鼓泡流化区10，随着上述砂层表面12a的鼓泡破裂，粒子就可飞出，因粒子的飞出而形成飞溅区12b。
这种情况下，通过控制上述气体供给系统17的控制系统25a的风门18b的开度，来增减一次空气18与二次空气19的比例，控制鼓泡流化区10的温度以及增减流过上部空间13内的循环粒子束，从而可控制上部空间13的悬浮浓度。
利用上述比例控制，对应于一次空气18的增减，由风门19b的开度大小而减少或增加的二次空气19，夹带输送飞出到飞溅区12b的流化介质的粒子，将上述上部空间13所要求的悬浮浓度调整到与负荷的变化相适应之后，把上述粒子贮存于由分离器14和密封罐15等构成的外循环部105内。贮存的粒子通过回引管15c适当地回流到上述鼓泡流化区10的浓缩层11内，上述上部空间13内的燃烧热量也回流一部分到鼓泡流化区10内，从而可防止该区10内的燃烧温度下降，保持燃烧的稳定性。
因使上述粒子回流到浓缩层11，从而增加了浓缩层11的流动砂10d的充填量，因充填量的增加，如图10所示，按比例增加了上部空间13内的燃烧部的容纳量，就可将该上部空间13内的悬浮浓度(悬浮密度)具体地调整到1.5kg/m3～10kg/m3之间，因增加了通过一次空气18与二次空气19的比例调整来调整悬浮浓度，从而能够确实地防止因负荷变化而引起局部温度异常及时间性的温度异常(温度异常升高)。
为了能够利用上述密封罐15内的压力控制来调整上部空间13的悬浮浓度及粒子循环量，用隔板将密封罐15分隔成左右二个罐区，在分离器14的落下位置分隔为贮留罐区15a，该区15a利用来自贮留控制用空气管路21的流化空气的吹入，将由该分离器14捕集到的粒子存贮起来，而在回引管15c侧分隔出回流罐区15b，该区15b利用来自回流控制用空气管路20的流化空气使存贮的粒子经回引管15c回流到浓缩层11内。在各罐区15a、15b的下部分别设置风门20b、21b，经存贮控制用空气管路21及回流控制用空气管路20分别独立地对存贮控制用空气量及回流控制用空气进行导入控制。
在回流罐区15b中，通过调整风门20b的开度进行控制的上述回流控制用空气(20)从下方吹入，使回流罐区15b的流化层产生膨胀，从罐区15b的砂层面22a上升到22b，可利用溢流方式使粒子回流到浓缩层11内。
如上所述地，由于上述回流而增加了浓缩层11的流动砂10d的充填量，结果增加了燃烧部的容纳量，提高了上部空间13的悬浮浓度，能够与负荷的急变适应。
具有上述结构的焚烧炉011运行之际，预先根据上部空间13内的砂(流化介质)的容纳量来设定悬浮浓度(悬浮密度)，具体设定为1.5kg/m3～10kg/m3的范围，且根据因导入砂可使废气温度(假设废气温度为800～1000℃)降低，设定粒子(流动砂)(砂的比热为0.2Kcal/Kg℃)的平均质量流束Gs，同时决定二次空气19的吹入高度。另外，要决定废弃物完全燃烧所需的一次空气18和二次空气19的总量，粒子循环量随悬浮浓度而变化。
根据悬浮浓度的上限及下限，设定一次空气18与二次空气19的比例，例如设定为1∶2至2∶1。
再者，经过控制系统25a的风门18b、19b，将经过上述气体供给系统17由鼓风机17a提供的空气流分支成一次空气18和二次空气19，对控制系统25b的风门21b、20b的开度进行调整，来控制由鼓风机17b吹出的空气中作为流化控制用空气(20)的吹入量和作为贮存控制用空气(21)的吹入量。
下面，根据图11示出的时间图，上述上部空间13和鼓泡流化区10的炉内温度T1、T2的温度差ΔT超过设定值时，打开风门20b导入回流动控制用空气(20)，使砂(粒子)从回流罐区15b回流到浓缩层11内，降低容纳量，同时增加浓缩层11内的砂容纳量。
之所以将ΔT作为控制对象，是因为能够把ΔT作为能否适当地保持悬浮浓度及循环量的一个简单的目标使用，也可以直接测定悬浮浓度及循环量。
这样，使上部空间13的燃烧热返回到鼓泡流化区10内，同时，还可将上部空间13的悬浮浓度(悬浮密度)，具体地调整到1.5kg/m3～10kg/m3的范围内。
下面，根据图12示出的时间图说明通过一次空气18与二次空气19的比例控制来进行温度控制的状况。
图12所示的时间图中示出了为了使上部空间13内的温度T1和鼓泡流化区10内的温度T2之差ΔT(T1-T2)成为规定值，而进行一次空气18与二次空气19的比例控制的状况。
在该图中，由鼓风机17a输出的一次空气18和二次空气19的和为一定，流化介质(流动砂)的循环量为一定。
如图12所示，当炉内温度T1与T2的差ΔT(T1-T2)高于设定值时，控制系统25a动作，增加一次空气18的风门18b的开度，且减小二次空气19的风门19b的开度，这样在增加一次空气18的比例的同时，减少了二次空气19的比例，使鼓泡流化区10内的温度T2升高，同时，使上部空间13内的温度T1降低。
相反，当上述温度T1与T2的差ΔT(T1-T2)低于设定值时，减小一次空气18的风门18b的开度，且加大二次空气19的风门19b的开度，这样，在减少一次空气18的比例的同时，增加了二次空气19的比例，使鼓泡流化区10内的温度T2降低，同时，使上部空间13内的温度T1升高。
然而，一次空气18与二次空气19的比例控制，实际上是对彼此为相反关系的鼓泡流化区10和上部空间13的容纳量及悬浮浓度的控制，通过调整上述密封罐15的回流控制用空气(20)和贮存控制用空气(21)，就能够大范围地控制上部空间13的容纳量以及悬浮浓度。
(实施例4)图13中，符号011是流化床焚烧炉，在该第四实施例中焚烧炉构成如下即，该流化床焚烧炉011由鼓泡流化区10和相伴流化区12构成，在鼓泡流化区10内，一次空气18通过配置在底部上的流化气体分布器18c，吹入充填了作为流化介质的硅砂等流动砂10d、且具有静止面12c的浓缩层11内，使该浓缩层11内产生鼓泡并流化，形成流动砂层表面12a，同时，随着鼓泡的破裂，粒子飞出，在其上方形成飞溅区12b；在相伴流化区12内，将相伴输送用的二次空气19导入上述飞溅区12b，使飞出该飞溅区12b的流化介质的粒子相伴输送到上方的上部空间13内。
该流化床焚烧炉011还包括以下部分外循环部105，该外循环部105由旋风分离器等分离器14和密封罐15构成，旋风分离器14的作用是从夹带了流化介质至炉外的废气35中分离、捕集这些流化介质，密封罐15的作用是通过回引管15c使捕集到的流化介质返回到上述鼓泡流化区10的上述浓缩层11内；气体供给系统17，它由限定上述一次空气18和二次空气19总量的鼓风机17a、控制一次空气18与二次空气19的比例的控制系统25a、将流化空气输送至上述密封罐15内的鼓风机17b和控制来自该鼓风机17b的空气量的控制系统25b构成；内循环部，该内循环部由设置在上述鼓泡流化区10下部的不燃物及流化介质排出口62上的、包括缓冲罐在内的流化介质排出装置63构成。
在上述上部空间13和鼓泡流化区10上设置了测定各炉内温度的温度计T1、T2，并借助于气体供给系统17的控制系统17a、17b和如图14所示的上述内循环部的流化介质投入控制部30，就能够对应炉内温度的变化。
上述气体供给系统17由各鼓风机17a、17b和对这些鼓风机供给的空气进行控制的控制系统25a、25b构成。
在控制系统25a中，通过调整风门18b、19b的开度，就能够调整由鼓风机17a输送的空气中两者的比例。
在控制系统25b中，通过调整风门20b、21b的开度来调整鼓风机17b输送的空气，便可控制粒子从外循环部105回流到鼓泡流化区10内的回流量。
通过控制风门18b、19b的开度，便可根据废弃物的性状和投入量，确定上述一次空气18和二次空气19的和，即一次空气和二次空气的总量。由风门18b进行了比例控制的一次空气18从进气口18a经流化空气分布器18c均匀地吹入塔内下方，使充填在鼓泡流化区10的浓缩层11内的流化介质即流动砂10d以流化开始速度开始流化，形成一个具有流动砂层表面12a的均匀流化层。此外，使空塔速度增速到鼓泡流化速度以上，由产生的鼓泡对层内进行搅动，使之变成不均匀的流动状态，形成鼓泡流化区10，随着来自上述砂层表面12a的鼓泡的破裂，粒子就可飞出，因粒子的飞出而形成飞溅区12b。
通过控制上述气体供给系统17的控制系统25a的风门18b的开度，来增减一次空气18与二次空气19的比例，通过控制鼓泡流化区10的温度以及增减流过上部空间13内的循环粒子束，可控制上部空间13的悬浮浓度(悬浮密度)，具体控制到1.5kg/m3～10kg/m3之间。
利用上述比例控制，对应于一次空气18的增减，由风门19b的开度大小来减少或增加的二次空气19，夹带输送飞出到飞溅区12b的流化介质的粒子，该粒子将上述上部空间13所要求的悬浮浓度(悬浮密度)具体调整到1.5kg/m3～10kg/m3之间，使之与负荷的变化相对应，之后，把粒子贮存于具有分离器14和密封罐15的外循环部105内。贮存的粒子，通过回流量控制部适当地回流到上述鼓泡流化区10的浓缩层11内。通过将上述上部空间13内的燃烧热量回送到鼓泡流化区10内，可防止该区内的燃烧温度下降，保持燃烧的稳定性。
如图14所示，上述流化介质排出装置23设置在鼓泡流化区10的下部排出口22上，由螺旋输送器26、筛振动器等的砂分级器27、缓冲罐(贮存槽)28、输送机29、投入口31和投入控制部30构成，在流化层内形成粒子的内循环部。
在上述流化介质排出装置23中，当螺旋输送器26将流化介质与焚烧灰烬等不燃物一起排出后，将经过振动筛等构成的砂分级器27除去了不燃物等的流化介质暂时保存在缓冲罐28内。
接着，在上部空间13内的温度计检测出的温度T1超过基准设定值时，如图15所示，通过投入控制部30增减输送机29的传送速度，将存贮于缓冲罐28内的流化介质即砂10d以与控制部30设定的温度超过值成正比的砂供给量从投入口31供给到上部空间13内。
结果，在增加或减少上述上部空间13内的粒子容纳量的同时，也增减了悬浮浓度，可应付上部空间13的上述激剧的温度波动，能够适应因焚烧物的燃烧性状引起的负荷的大幅度波动。因为由经常运转的螺旋输送器26来排出灰等不燃物，所以流化介质的排出量保持一定。
如上所述，将预先贮存于缓冲罐28内的砂10d供给到炉内，由于这样的供给，该炉的初期充填量只增加该供给量，如第三实施例的图10所示，砂的循环量增加了，上部空间13的热容量增大了，当然提高了对负荷的应变能力。
上述装置运行之际，预先根据上部空间内的砂(流化介质)的容纳量来设定悬浮浓度(悬浮密度)具体地设定在1.5kg/m3～10kg/m3的范围内，且因导入砂会使废气(废气温度为800～1000℃)的温度降低，设定粒子(砂)(砂的比热为0.2Kcal/Kg℃)的平均质量流Gs，同时决定二次空气19的吹入高度以及一次空气18和二次空气19的总量，设定循环量。
悬浮浓度的上限及下限，具体为(悬浮密度)1.5kg/m3～10kg/m3的范围，故将一次空气18与二次空气19的比例例如设定为1比2至2比1。
再者，经过控制系统25a的风门18b、19b，把由气体供给系统17的鼓风机17a提供的空气流分支成一次空气18和二次空气19，并通过控制系统25b将鼓风机17b吹出的空气输送到外循环部105内，使流化介质回流至鼓泡流化区10内。
下面，利用上述实施例的第12图示出的时间图，说明通过上述一次空气18与二次空气19的比例控制来控制温度的状况。
在该图中，由鼓风机17a输出的一次空气18和二次空气19的和一定，流化介质(流动砂)的循环量一定，当炉内温度T1与T2的差ΔT(T1-T2)高于设定值时，控制系统25a动作，增加一次空气18的风门18b的开度，且减小二次空气19的风门19b的开度，这样，在增加一次空气18的比例的同时，减少了二次空气19的比例，使鼓泡流化区10内的温度T2升高，并使上部空间13内的温度T1降低。
相反，当上述温度T1与T2的差ΔT(T1-T2)低于设定值时，减小一次空气18的风门18b的开度，且增加二次空气19的风门19b的开度，这样，在减少一次空气18的比例的同时，增加了二次空气19的比例，使鼓泡流化区10内的温度T2降低，并使上部空间13内的温度T1升高。
然而，由于一次空气18与二次空气19的比例控制，实际上是对彼此为相反关系的鼓泡流化区10和上部空间13的容纳量及悬浮浓度的控制，因此该控制范围有限，但是因为从缓冲罐28向上部空间13提供适量的上述排出的流化介质，是根据上部空间13的过度的温度上升，而相应地供给必要的粒子量来提高悬浮浓度的，所以可大范围地适应因负荷的性状变化造成的温度急剧上升。
(第5实施例)图16～图17中，符号011是流化床焚烧炉，在第5实施例中如下述那样构成。
即，该流化床焚烧炉011包括下述部分鼓泡流化区10，该鼓泡流化区10由飞溅区12b、上述浓缩层11和起泡区12e构成，该浓缩层11内充填了作为流化介质的硅砂等流动砂10d、具有静止面12c，一次空气18通过配置在底部上的流化气体分布器18c吹入浓缩层11内，使该浓缩层11内的流化介质起泡流化，在浓缩层11的上方形成起泡区12e，该起泡区具有流动砂层表面12a，随着鼓泡10a在流动砂层表面12a上破裂，粒子飞出而形成飞溅区12b；相伴流化区12，向该流化区内的上述飞溅区12b导入伴随输送用的二次空气19，使飞出到该飞溅区12b的流化介质的粒子相伴输送到上方的上部空间13内。
该流化床焚烧炉011还包括外循环部105，该外循环部105具有从夹带了流化介质至炉外的废气35中分离捕集这些流化介质的旋风分离器等分离器14、和通过回引管15c使捕集到的流化介质返回到上述鼓泡流化区10的上述浓缩层11内的密封罐15；气体供给系统17，该气体供给系统17具有鼓风机17a；控制系统25a，该控制系统25a包括限定上述一次空气18和二次空气19的总量并控制一次空气18与二次空气19的比例的风门18b、19b；将流化空气输送至上述密封罐15内的鼓风机17b和控制系统25b。
如图17所示，在形成上述鼓泡流化区10的基部的浓缩层11上设置废弃物投入口16a。
在上部空间13和鼓泡流化区10上设置了测定各炉内温度的温度计T1、T2，借助于气体供给系统17的控制系统25a，根据炉内温度的变化，对一次空气18和二次空气19进行比例控制。
在控制系统25a中，通过调整风门18b、19b的开度，就能够限制由鼓风机17a输送的空气总量及调整一次空气与二次空气的比例。
在控制系统25b中，通过风门20b，21b输送由鼓风机17b鼓出的流化用空气，实现从外循环部105至鼓泡流化区10的回流。
由上述风门18b按比例控制了的一次空气18从进气口18a经流化空气分布器18c均匀地分散吹入炉内下部，使充填在鼓泡流化区10的浓缩层11内的流化介质即流动砂10d以流化开始速度开始流化，形成具有流动砂层表面12a的均匀流化层。此外，将空塔速度提高至鼓泡流化速度以上，利用产生的鼓泡10a对层内进行搅动。而且，上述均匀流化层形成起泡区12e并进入不均匀流动状态，形成鼓泡流化区10，随着来自上述砂层面12a的鼓泡10a破裂，粒子就可飞出，由飞出的粒子形成飞溅区12b。
通过控制上述气体供给系统17的控制系统25a的风门18b的开度，来增减一次空气18与二次空气19的比例，并借助于对鼓泡流化区10的温度控制以及增减流过上部空间13内的循环粒子束，对上部空间13的悬浮浓度进行控制，具体地(悬浮密度)控制在1.5kg/m3～10kg/m3。
利用上述比例控制，相应于一次空气18的增减，利用风门19b的开度而减少或增加的二次空气19，夹带输送飞出飞溅区12b的流化介质的粒子。将上述上部空间13所要求的悬浮浓度(悬浮密度)具体地调整为1.5kg/m3～10kg/m3之间，使之与负荷的变化相适应，之后，再通过由分离器14和密封罐15构成的外循环部105把上述粒子贮存于密封罐15的贮存部内。贮存的粒子通过流化空气回流到上述鼓泡流化区10的浓缩层11内。上述上部空间13内的燃烧热量也回流到鼓泡流化区10内，从而可防止该鼓泡流化区10内的燃烧温度下降，保持燃烧的稳定性。
如图17的详细图所示，上述废弃物投入口16a设置在形成鼓泡流化区10的下部的浓缩层11的上部，因导入一次空气18，充填在浓缩层11内的流化介质砂10d开始流化。接着，当一次空气18进一步增速至鼓泡流化开始速度以上时，则在开始流化的流动砂10d中产生许多鼓泡10a，形成起泡区12e，呈沸腾状态。
本发明中，由于将废弃物投入口16a设置在上述浓缩层11的上部和起泡区12e的边界附近，因此可在包含浓缩层11的鼓泡流化区10的深部进行燃烧，可实现稳定的燃烧。
即，向剧烈流化的高温砂层中投入的废弃物，因水份瞬间蒸发受到爆破力而破碎后，向上部的起泡区12e无遗漏地分散。因此，鼓泡流化区10下部的浓缩层11的区间内也进行有效燃烧，所以可使容许负荷最大。
因为将废弃物供给到鼓泡流化区10的比较深部(浓缩层区11)，故挥发部分进入上部空间13内的比例较小，大部分挥发部分在热容量大的砂层内燃烧，所以可消除负荷波动造成的影响，还可使炉内温度稳定，保持稳定运行。
如前所述，在高温高压状态下投入流化的流动砂10d中的废弃物，因水分瞬间蒸发而承受较大的破碎力，从而能够阻止灰分熔融生成块状物，可防止流动性降低。
使上述功能充分发挥的废弃物投入口16a的投入位置H2，最好设定在距流动状态的流动砂层面12a为其全高H1三分之一以上的深度处，另外，助燃燃烧器64的位置和流化介质从外循环部经回引管15c返回的投入位置设在上述废弃物投入口16a位置的下方，以防止因投入废弃物而导致砂层温度下降。
上述装置运行之际，预先由上部空间内的砂(流化介质)的容纳量来设定悬浮浓度(悬浮密度)，具体设定为1.5kg/m3～10kg/m3的范围，且根据因导入砂而会使废气(废气温度为800～1000℃)的温度降低，设定粒子(砂)(砂的比热为0.2Kcal/Kg℃)的平均质量流Gs，同时决定二次空气19的投入高度以及一次空气18和二次空气19的总量，设定循环量。
设定一次空气18与二次空气19的比例，例如设定为1比2至2比1，以使悬浮浓度的上限及下限具体(悬浮密度)为1.5kg/～10kg/m3的范围。
经过控制系统25a的风门18b、19b将鼓风机17a提供的空气流分支成一次空气18和二次空气19，同时将鼓风机17b吹出的空气经回流流化空气的控制系统25b输送到外循环部105，使来自密封罐15的流化介质回流至鼓泡流化区10(浓缩层11)内。
下面，利用上述第三实施例的图12示出的时间图，说明通过上述一次空气18与二次空气19的比例控制来控制温度的状况。
在本实施例中，一次空气18和二次空气19的和一定，且流化介质(流动砂)的循环量也一定。
如图12所示，当炉内温度T1与T2的差ΔT(T1-T2)高于设定值时，控制系统25a动作，加大一次空气18的风门18b的开度，且减小二次空气19的风门19b的开度，这样，在增加一次空气18的比例的同时，减少了二次空气19的比例，使鼓泡流化区10内的温度T2升高，并使上部空间13内的温度T1降低。
相反地，当上述温度T1与T2的差ΔT(T1-T2)低于设定值时，减小一次空气18的风门18b的开度，且加大二次空气19的风门19b的开度，这样，在减少一次空气18的比例的同时，增加了二次空气19的比例，使鼓泡流化区10内的温度T2降低，并使上部空间13内的温度T1升高。
然而，由于一次空气18与二次空气19的比例控制实际上是对彼此处于相反关系的鼓泡流化区10和上部空间13的容纳量及悬浮浓度的控制，因此该控制范围有限，但是从设置在鼓泡流化区10的深部(浓缩层区)的废弃物投入口16a投入的废弃物，可在包括热容量大的砂层在内的流化层整个区域内燃烧，所以可大范围地解决因负荷的性状变化造成的温度急剧上升的问题。
发明的效果如上所述，根据本发明，从流化层下方吹入流化用的一次空气，将流化介质吹到飞溅区，吹起的流化介质由导入飞溅区的二次空气相伴输送到上部空间区内，所以保持循环的流化介质容纳在上部空间区内，热容量大的流化介质可消除上部空间的温度变化，使运行保持稳定。
因为上述二次空气使上部空间内的吸收了燃烧热的高温流化介质经外部回流部回流到鼓泡流化区的浓缩层即稠密床内，所以能够提供这样一种焚烧炉，这种焚烧炉可以将该稠密床的砂层维持在适当温度，还可提高炉床水分负荷的上限，这有利于有效利用空气，减少维持砂层温度用的燃料等，减少废气量及保持废气温度适当，以及降低燃料费用。
通过调整上述一定量的一次空气与二次空气的供给比例，来控制二次空气吹入位置上部的流化介质的容纳量，调整上部空间的悬浮浓度，随时控制上部空间的热容量，以便与负荷的变动相适应。
根据本发明，通过增减流化气体的一次空气，就能够改变鼓泡流化区的层膨胀引起的流化层的高度、以及包含飞出高度在内的飞溅区的高度[图1中的12g(TDH)]，通过增减位于飞溅区内的二次空气投入位置上方的随二次空气流动的流化介质的容纳量，就能够将上部空间的悬浮浓度(悬浮密度)具体调整到1.5kg/m3～10kg/m3之间。
根据本发明，因为将二次空气投入鼓泡流化区的流动砂层面上部的不连续空间即飞溅区内，所以因一次空气和二次空气总量的限制，能够根据废弃物的性状及投入量，使规定量的流化介质经上部空间区回流至低温的鼓泡流化区内，可消除燃料浪费，使废气温度保持正常。
此外，因由比例控制部控制一次空气与二次空气的供给比例，所以可根据负荷的变化控制上部空间区及鼓泡流化区的热容量。
根据本发明第三、四、五、十七、十八、十九、二十方面，可调整上述一定量的一次空气与二次空气的供给比例，控制二次空气的吹入位置上部的流化介质容纳量，调整上部空间区的悬浮浓度，随时控制该上部空间区的热容量，就能够适应负荷的变化，同时，对于一次空气夹带的粒子密度，还可根据有高度差的二次空气吹入位置改变上部空间区的悬浮浓度，二次空气的吹入位置越接近流化层的砂层面，便越能更大幅度地改变上部空间的悬浮浓度。
根据本发明第六、七方面，将经过上部空间区相伴输送的流化介质贮存在密封罐内，通过对吹入回流动罐区的回流控制用的空气进行控制，使流化介质回流到鼓泡流化区的浓缩层内，因此，上述上部空间区内的燃烧热回流到浓缩层，同时增加了流化介质的充填量，能够对上部空间区的悬浮浓度进行调整，更确实地消除随负荷变化而产生的上部空间区的局部温度异常及随着时间变化的温度异常。
根据本发明第八、九、十、十一方面，由于把从流化层下部的排出口夹带排出的流化介质贮存在缓冲罐内，可根据负荷大小，由形成的循环部向炉内供给流化介质，来调整上部空间区的悬浮浓度，因此，可根据该上部空间区内的燃烧状况，向炉内的燃烧部(上部空间区)投入适量的流化介质，增减上部空间区内的容纳量，调整悬浮浓度，这样就能够大幅度地适应负荷的变化。
此外，根据本发明第十二、十三方面，使投入废弃物的水分瞬间蒸发引起破碎性提高，防止了灰熔融而结成的块状物的发生，能够将破碎的废弃物无遗漏地分散在包含浓缩层在内的整个起泡区内，可以在鼓泡流化区的深部完全燃烧。
权利要求
1.一种流化床焚烧炉，该焚烧炉具有飞溅区和位于该飞溅区上方的上部空间区，其中飞溅区是这样形成的，即随着从流化层下方吹入流化用的一次空气同时使流化介质鼓泡流化的、鼓泡流化区的流动砂层面上的鼓泡破裂，流化介质的粒子便被吹起而形成飞溅区，其特征在于，它具有以下部分将上述粒子与导入上述飞溅区内的二次空气相伴输送到上述上部空间区内的相伴流化区；从流经上述上部空间内的含有气体和上述流化介质的流化体中分离出上述粒子，并使其回流到所述鼓泡流化区的回流部；根据上述上部空间区和鼓泡流化区的温度差调整上述一次空气与二次空气供给比例的比例控制部。
2.根据权利要求1所述的流化床焚烧炉，其特征在于，上述比例控制部具备开闭上述一次空气流向上述流化层内的供给通路的第一风门、和开闭上述二次空气流向上述飞溅区的供给通路的第二风门，并能调整这两个风门的开度比例。
3.一种流化床焚烧炉，该流化床焚烧炉具有飞溅区和位于该飞溅区上方的上部空间区，其中飞溅区是这样形成的，即随着从流化层下方吹入流化用的一次空气同时使流化介质鼓泡流化的、鼓泡流化区的流动砂层面上的鼓泡破裂，流化介质的粒子被吹起而形成飞溅区，其特征在于，具有将上述粒子与导入上述飞溅区内的二次空气相伴输送到上述上部空间区内的相伴流化区；沿炉子高度方向设置多级向上述飞溅区供给二次空气的二次空气供给部，具有对该多级二次空气供给部的开关进行控制的二次空气控制装置。
4.根据权利要求3所述的流化床焚烧炉，其特征在于，还具有从流经上述上部空间区内的含有气体和上述流化介质的流化体中分离出上述粒子，并使上述粒子回流到上述鼓泡流化区的回流部；根据上述上部空间区与鼓泡流化区的温度差调整上述一次空气与二次空气的供给比例的比例控制部。
5.根据权利要求3所述的流化床焚烧炉，其特征在于，上述二次空气控制装置根据上述上部空间区与鼓泡流化区的温度差控制上述多级二次空气供给部的开度。
6.一种流化床焚烧炉，该焚烧炉具有下述几部分随着从流化层下方吹入流化用的一次空气同时使流化介质鼓泡流化的、鼓泡流化区的流动砂层面上的鼓泡破裂、流化介质的粒子被吹起而形成的飞溅区；和位于该飞溅区上方的上部空间区；将上述粒子与导入上述飞溅区内的二次空气相伴输送到上述上部空间区内的相伴流化区；从流经上述上部空间内的含有气体和上述流化介质的流化体中用分离装置分离出上述粒子、并使其回流到上述鼓泡流化区的回流部，其特征在于，在上述回流部的上述分离装置的下方设有密封罐，该密封罐用于临时存贮由该分离装置捕集到的粒子，并通过回引管使其回流到上述鼓泡流化区；该密封罐具有贮留罐区和回流罐区，该贮留罐区利用从下方吹入的存贮控制用空气，将上述分离装置捕集的粒子贮存起来，回流罐区利用经该贮留罐区从下方吹入的回流控制用空气，使上述粒子回流到回引管侧；通过控制来自上述回流罐区下部的回流控制用空气的吹入量，对流向上述鼓泡流化区的流化介质进行回流控制。
7.根据权利要求6所述的流化床焚烧炉，其特征在于，还具备根据上述上部空间区与鼓泡流化区的温度差调整上述一次空气与二次空气的供给比例的比例控制部。
8.一种流化床焚烧炉，该焚烧炉由下述流化床炉构成，这种流化床炉具有飞溅区和位于该飞溅区上方的上部空间区，其中飞溅区是这样形成的，即随着从流化层下方吹入流化用的一次空气同时使流化介质鼓泡流化的、鼓泡流化区的流动砂层面上的鼓泡破裂，流化介质的粒子被吹起而形成飞溅区，向上述飞溅区导入二次空气，由该二次空气经上部空间把上述吹起的粒子相伴输送到炉外，相伴输送的粒子经外循环部回流到上述鼓泡流化区，其特征在于设置了用于贮存从上述流化层下部的不燃物排出口相伴排出的流化介质的缓冲罐，根据上述流化层炉内负荷的状态，将贮存于上述缓冲罐内的流化介质供给到炉内，同时根据上部空间内的检测温度控制该供给量。
9.一种流化床焚烧炉，该焚烧炉由下述流化床炉构成，这种流化床炉具有飞溅区和设在该飞溅区上方的上部空间区，其中飞溅区是这样构成的，即随着从流化层下方吹入流化用的一次空气同时使流化介质鼓泡流化的、鼓泡流化区的流动砂层面上的鼓泡破裂，流化介质的粒子被吹起而形成飞溅区，向上述飞溅区导入二次空气，由该二次空气经上部空间把上述吹起的粒子相伴输送到炉外，相伴输送的粒子经外循环部回流到上述鼓泡流化区，其特征在于设置了用于贮存从上述流化层下部的不燃物排出口相伴排出的流化介质的缓冲罐和控制上述一次空气与二次空气比例的控制装置；根据上述流化床炉内负荷的状况，分别对上述一次空气与二次空气的比例、以及将贮存于上述缓冲罐内的流化介质供给到炉内的供给量进行控制。
10.根据权利要求9所述的流化床焚烧炉，其特征在于，根据炉内规定区内的检测温度，控制从缓冲罐供给炉内的流化介质的供给量，并根据上部空间内的温度与鼓泡流化区内的温度之差，用上述控制装置控制一次空气与二次空气的比例。
11.根据权利要求9所述的流化床焚烧炉，其特征在于，由上述控制装置控制上述比例，使一次空气和二次空气的和保持一定。
12.一种流化床焚烧炉，该流化床焚烧炉具有下述部分飞溅区和位于该飞溅区上方的上部空间区，其中飞溅区是这样形成的，即从流化层下方吹入流化用的一次空气同时使流化介质鼓泡流化的鼓泡流化区由浓缩层区和位于该层区上部、并具有沸腾状砂层面的起泡区构成，随着该鼓泡流化区的流动砂层面上的鼓泡破裂，流化介质的粒子被吹起而形成飞溅区；将上述粒子与导入上述飞溅区内的二次空气相伴输送到上述上部空间区内的相伴流化区；和从经上述上部空间区内的包含气体和上述流化介质的流化体分离出上述粒子，并使其回流到上述浓缩层区的回流部，其特征在于在上述浓缩层区设置用于投入燃烧对象即废弃物的废弃物投入口，使在包括上述浓缩层及起泡区在内的流化层内进行的燃烧成为可能。
13.根据权利要求12所述的流化床焚烧炉，其特征在于，在上述废弃物投入口的等高位置上或其下方位置上，设置有来自上述回流部的回流流化介质的投入口和助燃燃烧器安装部。
14.一种流化床焚烧炉的运行方法，其特征在于，从流化层下方将流化用的一次空气吹入，使流化介质鼓泡流化，同时随着该鼓泡流化区的流动砂层面的鼓泡破裂，流化介质的粒子被吹起而形成飞溅区，将二次空气导入该飞溅区内，由该二次空气将飞出飞溅区的流化介质经位于其上方的上部空间相伴输送到炉外，而且通过外部回流部使上述粒子返回到上述鼓泡流化区，进而，通过调整上述一次空气与二次空气的比例来调整上述上部空间的热容量和保持砂层温度一定。
15.根据权利要求14所述的流化床焚烧炉的运行方法，其特征在于，利用上述一次空气与二次空气的比例调整，来调整上部空间的悬浮浓度及粒子循环量。
16.根据权利要求14所述的流化床焚烧炉的运行方法，其特征在于，利用上述一次空气与二次空气的比例调整，把上部空间的悬浮浓度(悬浮密度)调整在1.5kg/m3～10kg/m3之间。
17.一种流化床焚烧炉的运行方法，其特征在于，从流化层下方吹入流化用的一次空气，使流化介质鼓泡流化，同时随着该鼓泡流化区的流动砂层面的鼓泡破裂，流化介质的粒子被吹起而形成飞溅区，在该飞溅区上设置具有高度差的多级二次空气导入装置，从多级二次空气导入装置中有选择地导入二次空气或控制比例同时导入二次空气，利用该二次空气使飞出飞溅区的流化介质经其上方的上部空间带到炉外，上述二次空气通过投入位置的高度差的选择来调整该投入位置上部的上部空间的悬浮浓度。
18.根据权利要求17所述的流化床焚烧炉的运行方法，其特征在于，使伴随输送到炉外的流化介质经过外回流部返回到上述鼓泡流化区。
19.根据权利要求17所述的流化床焚烧炉的运行方法，其特征在于，利用上述一次空气与二次空气的比例调整，来调整上部空间的悬浮浓度以及粒子循环量。
20.根据权利要求17所述的流化床焚烧炉的运行方法，其特征在于，利用上述一次空气与二次空气的比例调整，将上述上部空间区的悬浮浓度(悬浮密度)调整在1.5kg/m3～10kg/m3范围内。
全文摘要
本发明提供一种流化床焚烧炉,这种焚烧炉在燃烧高含水率的下水道污泥或城市垃圾等废弃物时,可提高流化床炉的上部空间的热容量,可消除因其负荷的变化或废弃物的性状变化而引起的局部温度异常及时间性的温度异常,从流化层下方吹入一次空气,使流化介质鼓泡流化,随着该鼓泡流化区的流动砂层面的鼓泡破裂,粒子被吹起而形成飞溅区,向该飞溅区导入二次空气,由该二次空气将飞出飞溅区的流化介质通过其上方的上部空间输送到炉外,同时通过外回流部使上述粒子回流到上述鼓泡流化区,此外,通过调整上述一次空气与二次空气的比例来调整上述上部空间的热容量和保持砂层温度一定。
文档编号F23C10/28GK1273629SQ99801063
公开日2000年11月15日 申请日期1999年6月15日 优先权日1998年6月16日
发明者清水义仁, 本多裕姬, 田熊昌夫, 乡田聪央, 笹谷史郎 申请人:三菱重工业株式会社