循环型多层燃烧炉的制作方法
【专利摘要】一种循环型多层燃烧炉，其具有循环部(2)和后燃烧部(3)，该循环部(2)供给使流动介质循环的空气且同时使污泥燃烧，该后燃烧部(3)向来自循环部(2)的热分解气体供给空气而使其完全燃烧，该循环型多层燃烧炉进行第一控制，在该第一控制中，将与投入污泥量对应的完全燃烧所需的流量的空气分为规定的比率而对循环部(2)和后燃烧部(3)供给，其中，在第一控制中，在向循环部(2)供给的空气流量小于使流动介质循环所需的流量的情况下，取代第一控制而进行第二控制，在该第二控制中，将完全燃烧所需的流量的空气之中的、在循环部(2)使流动介质循环所需要的最低限度的流量的空气向循环部(2)供给，并将其余部分的空气向后燃烧部(3)供给。
【专利说明】循环型多层燃烧炉
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有循环部和后燃烧部的循环型多层燃烧炉，该循环部供给使流动介质循环的空气并同时使污泥燃烧，该后燃烧部向来自循环部的热分解气体供给2次空气及3次空气而使其完全燃烧。
【背景技术】
[0002]如专利文献I中公开的那样，循环式流动焚烧炉具有循环部，该循环部通过流动空气使填充到立管中的由硅砂等构成的流动介质流动，并通过旋风分离器对与燃烧废气相伴而从立管排出的流动介质进行回收，使该流动介质经由下降管向立管下部循环并对废弃物进行焚烧。并且，在该循环式流动焚烧炉的后段具有对燃烧废气中的完全燃烧进行确保的预备燃烧部。该循环式流动焚烧炉能够将含水率、发热量等不同的大范围的废弃物稳定焚烧，因此被用于污水污泥等废弃物的焚烧处理。
[0003]并且，如专利文献2中公开的那样，还存在具有循环部和后燃烧部的循环型多层燃烧炉，该循环部使流动介质循环并供给燃料及I次空气而使污泥燃烧，该后燃烧部设置于所述循环部的后段，向来自所述循环部的燃烧废气供给2次空气及3次空气而使其完全燃烧。在该循环型多层燃烧炉的循环部中，以比上述的循环式流动焚烧炉低的低温抑制燃烧，从而抑制作为温室效应气体的N2O的产生量，且在后段的后燃烧部中形成高温场区域，从而将N2O分解并使未燃烧成分完全燃烧。
[0004]另外，在现有的循环型多层燃烧炉中，以最适合于在循环部进行抑制燃烧且在后燃烧部进行完全燃烧的比率，将与投入污泥量对应的完全燃烧所需的全部空气量向循环部和后燃烧部分开供给。在该循环型多层燃烧炉中，在每单位时间的焚烧处理量减少的情况下，应向循环部供给的I次空气量变得小于最低I次空气量，在低负载运转后，存在使炉强制停止的情况。在该情况下，采用如下方法，即，在使循环型多层燃烧炉停止之后，使污泥的贮存增加到能够进行应向循环部供给的I次空气量成为最低I次空气量以上的通常运转为止，然后使循环型多层燃烧炉的运转重新开始。
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2001-263634号公报
[0008]专利文献2:日本特开2009-139043号公报
【发明内容】
[0009]发明要解决的课题
[0010]然而，在上述的方法中，在循环型多层燃烧炉中，调机作业极其烦杂且需要相当长的时间，因此在时间上效率低。并且，需要使冷却了的炉再次升温，该升温需要庞大的辅助燃料，因此在辅助燃料的使用量上效率也极低。
[0011]另外，作为避免循环型多层燃烧炉的停止的方法，还存在采用通过辅助燃料来补足投入污泥量的不足量、由此避免应向循环部供给的I次空气量成为小于最低I次空气量的方法的情况，在该情况下，辅助燃料的使用量增加，效率仍低。
[0012]本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于提供一种循环型多层燃烧炉，即便在循环型多层燃烧炉的运转从通常运转向低负载运转转变的情况下，也能够避免循环型多层燃烧炉的停止，且能够在不增加使用的辅助燃料的每单位污泥处理量的使用量的情况下继续运转。
[0013]用于解决课题的方案
[0014]为了解决上述的课题而实现目的，本发明的循环型多层燃烧炉具有循环部和后燃烧部，该循环部供给使流动介质循环的空气且同时使污泥燃烧，该后燃烧部向来自循环部的热分解气体供给空气而使其完全燃烧，所述循环型多层燃烧炉进行第一控制，在该第一控制中，将与投入污泥量对应的完全燃烧所需的空气流量的空气分为规定的比率而对循环部和后燃烧部供给，所述循环型多层燃烧炉的特征在于，在第一控制中，在应向循环部供给的空气的空气流量小于使流动介质循环所需的空气流量的情况下，取代第一控制而进行第二控制，在该第二控制中，将完全燃烧所需要的空气流量的空气之中的、在循环部使流动介质循环所需的最低限度的空气流量以上的空气向循环部供给，并将其余部分的空气向后燃烧部供给。
[0015]本发明的循环型多层燃烧炉在上述的发明的基础上，其特征在于，第二控制是如下的控制:将完全燃烧所需的空气流量的空气之中的、在循环部使流动介质循环所需的最低限度的空气流量的空气向循环部供给，并将其余部分的空气向后燃烧部供给。
[0016]发明效果
[0017]根据本发明的循环型多层燃烧炉，即使在运转从通常运转向低负载运转进行转变的情况下，也能够避免循环型多层燃烧炉的停止，且能够在不增加使用的辅助燃料的每单位污泥处理量的使用量的情况下继续运转。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是表示本发明的实施方式的循环型多层燃烧炉的结构的示意图。
[0019]图2A是表示图1所示的控制装置的控制引起的、每单位焚烧处理量的燃料使用量相对于每单位时间的焚烧处理量的变化的一例的说明图。
[0020]图2B是表示图1所示的控制装置的控制引起的、空气比相对于每单位时间的焚烧处理量的变化的一例的说明图。
[0021]图2C是表示图1所示的控制装置的控制引起的、I次空气流量相对于每单位时间的焚烧处理量的变化的一例的说明图。
[0022]图2D是表示图1所示的控制装置的控制引起的、循环部出口温度相对于每单位时间的焚烧处理量的变化的一例的说明图。
【具体实施方式】
[0023]以下，参照附图，对用于实施本发明的方式进行说明。
[0024]图1是表示作为本发明的实施方式的循环型多层燃烧炉的结构的图。如图1所示，该循环型多层燃烧炉I具有循环部2和在循环部2的后段设置的后燃烧部3。循环部2具有立管10、旋风分离器20及下降管21。立管10呈大致圆筒形状，在炉内，在上部形成有稀薄层11，在下部形成有被称为浓厚层12的、填充的硅砂等流动介质的粒子留存的部分。
[0025]向立管10的下部填充的流动介质通过流动空气(I次空气)而在炉内流动，将投入的污泥激烈地搅拌并同时以600?900°C左右使其燃烧。燃烧废气(热分解气体)与流动介质一起被向旋风分离器20输送而进行固气分离，流动介质经由下降管21向立管10的下部循环并将污泥焚烧。由旋风分离器20进行固气分离后的热分解气体向在后段设置的后燃烧部3输送。
[0026]后燃烧部3形成局部高温场区域和完全燃烧区域，该局部高温场区域通过2次空气而形成在上游，该完全燃烧区域通过3次空气而形成在下游，在局部高温场区域中，将从旋风分离器20输送的热分解气体中的N2O分解而进行温室效应气体的削减，在完全燃烧区域中，使未燃成分完全燃烧。
[0027]经由污泥供给泵60向立管10的下部供给污泥，污泥供给量作为燃烧处理量而被向控制装置100输送。另外，经由阀51、燃料使用量检测部71向立管10的下部供给燃料70。通过燃料使用量调节器(FIC)41，以使由燃料使用量检测器71检测出的燃料使用量成为由控制装置100指示的控制量的方式对阀51进行开度控制。
[0028]从一次空气鼓风机80经由阀52向立管10的下部供给I次空气Al，该I次空气Al作为污泥的完全燃烧所需的空气流量的空气中的一部分空气。另外，从二次空气鼓风机90经由阀53向后燃烧部3的上部或中部供给2次空气A2，来形成局部高温场区域。而且，从二次空气鼓风机90经由阀54向后燃烧部3的中部或下部供给3次空气A3，来形成完全燃烧区域。上述的2次空气A2及3次空气A3是污泥的完全燃烧所需的空气流量的空气中的其余部分的空气。
[0029]I次空气流量调节器42基于未图示的I次空气流量检测器的检测结果来对阀52的开度进行控制，以将由控制装置100指示的控制量的I次空气Al向立管10的下部的浓厚层12供给。2次空气流量调节器43基于未图示的2次空气流量检测器的检测结果来对阀53的开度进行控制，以将由控制装置100指示的控制量的2次空气A2向后燃烧部3的上部或中部供给。3次空气流量调节器44基于未图示的3次空气流量检测器的检测结果来对阀54的开度进行控制，以将由控制装置100指示的控制量的3次空气A3向后燃烧部3的中部或下部供给。
[0030]在立管10及后燃烧部3中分别分散配置有多个热电偶13、33，来计测各自的炉内温度。
[0031]在该循环型多层燃烧炉I中，在立管10处，供给到下部的污泥借助同样从下部供给的燃料70及I次空气Al而进行燃烧，在后燃烧部3处，对于经由立管10及旋风分离器20而排出的热分解气体而言，通过向上部或中部供给的2次空气A2使其在局部高温场区域燃烧而将燃烧废气中的N2O分解，同样在下部，通过3次空气A3而在完全燃烧区域使未燃成分完全燃烧。
[0032]从燃料使用量检测器71、污泥供给流量检测器61、1次空气流量检测器、2次空气流量检测器、3次空气流量检测器分别将燃料使用量、污泥处理量、I次空气流量、2次空气流量、3次空气流量向控制装置100输入，并且从热电偶13、33分别将立管10的炉内温度及后燃烧部3的炉内温度向控制装置100输入。另外，还从后燃烧部3将由气体传感器35检测出的O2或N2O等的废气成分值向控制装置100输入。并且，控制装置100向燃料使用量调节器41、I次空气流量调节器42、2次空气流量调节器43及3次空气流量调节器44分别输出作为控制量的、燃料使用量、I次空气流量、2次空气流量及3次空气流量。
[0033]在此，在循环部2中，如上所述，为了根据立管10的炉内容量而在炉内使流动介质分散来确保适度的流动介质密度，需要使固定值以上的I次空气流量向循环部2内流入。因此，向循环部2流入的I次空气流量不会变得小于固定值的I次空气流量(最低I次空气流量)。
[0034]控制装置100在向循环部2供给的I次空气流量超过用于使流动介质分散的最低I次空气流量的、所谓通常运转状态的情况下，进行基于第一控制的第一多层燃烧处理，该第一控制是:在循环部2中，进行使污泥的每单位焚烧处理量的燃料使用量为固定值且使I次空气比小于I的抑制燃烧，在后燃烧部3中，供给2次空气A2及3次空气A3而使来自循环部2的热分解气体进一步燃烧，从而使其完全燃烧。
[0035]另外，控制装置100在向循环部2供给的I次空气流量成为最低I次空气流量的、所谓低负载运转状态的情况下，进行基于第二控制的第二多层燃烧处理，该第二控制是:在循环部2中，使污泥的每单位焚烧处理量的燃料使用量为与第一多层燃烧处理相同的值，且伴随向循环部2供给的每单位时间的污泥的焚烧处理量的减少，使I次空气比逐渐增加到循环型多层燃烧炉I整体的全部空气比的值，在后燃烧部3中，伴随向循环部2供给的每单位时间的污泥的焚烧处理量的减少，使2次空气比及3次空气比逐渐减少到O值。并且，在向循环部2供给的I次空气流量为最低I次空气流量且向循环部2供给的I次空气比成为全部空气比的情况下，进行仅在循环部2中使污泥完全燃烧的循环部完全燃烧处理。
[0036]在此，参照图2A、图2B、图2C及图2D，具体地说明由控制装置100进行的燃烧控制处理。图2A表示作为循环型多层燃烧炉I的负载的、与每单位时间的焚烧处理量Br相对的每单位焚烧处理量(lt-cake)的燃料使用量Fr(Nm3/t_cake)。图2B表示空气比(I次空气比ml、2次空气比m2、3次空气比m3、全部空气比m)相对于每单位时间的焚烧处理量Br的变化。另外，图2C表示I次空气流量AlV相对于每单位时间的焚烧处理量Br的变化，图2D表示循环部出口温度T相对于每单位时间的焚烧处理量Br的变化。需要说明的是，100%负载的焚烧处理量Br具体而言例如为10t/日。因此，75%负载及50%负载的焚烧处理量Br具体而言例如分别为75t/日及50t/日。
[0037]如图2C所示，该循环部2的最低I次空气流量AlVmin是焚烧处理量Br为75%负载时的空气流量。在超过该最低I次空气流量AlVmin而直至最大I次空气流量AlVmax的区间、即在75%负载至100%负载的期间，进行上述的第一多层燃烧处理BI。另外，在作为最低I次空气流量AlVmin的区间、即在75%负载至50%负载的期间，进行上述的第二多层燃烧处理B2，尤其在50 %负载时，进行循环部完全燃烧处理B3。
[0038](第一多层燃烧处理)
[0039]如图2B所示，在第一多层燃烧处理BI的区间，进行使循环部2中的I次空气比ml小于1、例如为0.9的抑制燃烧处理。另外，使后燃烧部3中的2次空气比m2例如为0.1以及使3次空气比m3例如为0.3而使来自循环部2的热分解气体完全燃烧。并且，循环型多层燃烧炉I整体的全部空气比例如设定为1.3。在该状态下，污泥的处理量多，循环部2为抑制燃烧状态，且在后燃烧部3中形成局部高温场区域，使N2O气体减少。并且，由于循环部2为抑制燃烧，因此如图2D所示，在第一多层燃烧处理BI的区间中，循环部出口温度T例如成为750°C。此外，后燃烧部出口温度例如成为850°C。
[0040]另外，如图2A所示，在第一多层燃烧处理BI的区间中，为了维持I次空气比ml，使每单位焚烧处理量的燃料使用量成为固定值Frl (例如，20 (NmVt-cake))。需要说明的是，固定值Frl由于与单位焚烧处理量对应，因此若焚烧处理量Br增加，则燃料使用量的绝对量增大。
[0041 ](第二多层燃烧处理及循环部完全燃烧处理)
[0042]如图2B所示，在第二多层燃烧处理B2的区间中，循环部2中的I次空气比ml虽然小于1，但伴随负载的减少而单调增大，在50%负载下成为全部空气比m的值。另一方面，后燃烧部3的2次空气比m2及3次空气比m3伴随负载的减少而单调减少，在50%负载下成为O。即，在50%负载下，仅循环部2完全燃烧，后燃烧部3成为确保完全燃烧的预备燃烧部的作用。在此，在第二多层燃烧处理B2的区间的75%负载下，若使I次空气比ml直接为1.3且使2次空气比m2及3次空气比m3直接为O而不连续地进行控制，则能快速地向循环部2供给较多的空气。在该情况下，由于向循环部2供给过剩的空气，因此在循环部2中，需要使该过剩的空气升温，从而燃料的使用量增加。因此，在第二多层燃烧处理B2的区间中，随着负载的减少，使I次空气比ml、2次空气比m2及3次空气比m3分别单调且连续地变化。
[0043]另外，在第二多层燃烧处理B2的区间中，在循环部2中的I次空气比ml小于1.0的情况下，与第一多层燃烧处理BI的区间同样，使循环部2为抑制燃烧状态，且在后燃烧部3中形成局部高温场区域，来减少队0。并且，若伴随着污泥的处理量减少且负载减少而循环部2中的I次空气比ml连续地增加成为1.0以上，则在循环部2中，成为虽然温度上升但未达到完全燃烧的程度的燃烧状态。在该情况下，在后燃烧部3中，虽然与第一多层燃烧处理BI的情况相比温度下降，但N2O在循环部2中成为比完全燃烧低的状态。
[0044]在上述的第一多层燃烧处理BI中，即使负载增减，循环部2、后燃烧部3及燃烧处理比率也不发生变化，但在该第二多层燃烧处理B2中，伴随负载的减少，循环部2中的燃烧处理比率不直接变更而逐渐升高。并且，在50%负载下，进行使循环部2中的燃烧处理比率为100%的循环部完全燃烧处理B3。其结果是，如图2D所示，在第二多层燃烧处理B2的区间中，循环部出口温度T随着从75%负载接近50%负载而例如从750°C高温化成850°C。需要说明的是，后燃烧部出口温度例如成为700°C。
[0045]在此，在现有的循环型多层燃烧炉中，如图2B的虚线所示，即使在75%负载至50%负载的期间，也与100%负载至75%负载之间的第一多层燃烧处理同样，进行与负载无关地使I次空气比ml、2次空气比m2、3次空气比m3固定的控制。其结果是，如图2D的虚线所示，即使在75%负载至50%负载的期间，循环部2也进行使循环部出口温度T成为750°C的抑制燃烧，后燃烧部出口温度成为850°C。但是，如图2C所示，在75%负载至50%负载的期间，伴随负载的减少，作为绝对量的I次空气流量AlV不减少，因此I次空气流量AlV变得过剩，如图2A的虚线所示，对应于该过剩量的空气而强制地将I次空气比ml维持为0.9来进行污泥的抑制燃烧用的每单位焚烧处理量的燃料使用量伴随负载的减少(I次空气流量AlV的过剩量的增大)而增大。
[0046]与此相对，在该实施方式中，在图2B的75%负载至50%负载的期间，伴随负载的减少而使I次空气比ml增大，从循环部2的抑制燃烧(多层燃烧状态)向循环部2的污泥的完全燃烧状态(高温状态)转变，因此不产生I次空气流量AlV的过剩量的增大这样的状态，能够抑制多余的燃料增加。
[0047]需要说明的是，上述的75%负载或50%负载为一例，根据循环部2的炉容量来决定。
[0048]以上，使用实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术范围没有限定为上述实施方式所记载的范围是不言而喻的。本领域技术人员清楚在上述实施方式中可以施加各种变更或改良。另外，根据本发明的权利要求书的记载可知，施加了这样的变更或改良后的方式也能够包含在本发明的技术范围内。
[0049]符号说明:
[0050]I循环型多层燃烧炉
[0051]2循环部
[0052]3后燃烧部
[0053]10 立管
[0054]11稀薄层
[0055]12浓厚层
[0056]13,33 热电偶
[0057]20旋风分离器
[0058]21下降管
[0059]35气体传感器
[0060]41燃料使用量调节器
[0061]42、43、44空气流量调节器
[0062]51、52、53、54 阀
[0063]60污泥供给泵
[0064]61污泥供给流量检测器
[0065]70 燃料
[0066]71燃料使用量检测器
[0067]80 一次空气鼓风机
[0068]90 二次空气鼓风机
[0069]100控制装置
[0070]Al I次空气
[0071]A2 2次空气
[0072]A3 3次空气
【权利要求】
1.一种循环型多层燃烧炉，其具有循环部和后燃烧部，该循环部供给使流动介质循环的空气且同时使污泥燃烧，该后燃烧部向来自所述循环部的热分解气体供给空气而使所述热分解气体完全燃烧，所述循环型多层燃烧炉进行第一控制，在该第一控制中，将与投入污泥量对应的完全燃烧所需的空气流量的空气分为规定的比率而对所述循环部和所述后燃烧部供给，所述循环型多层燃烧炉的特征在于， 在所述第一控制中，在应向所述循环部供给的空气的空气流量小于使所述流动介质循环所需的空气流量的情况下，取代所述第一控制而进行第二控制，在该第二控制中，将所述完全燃烧所需的空气流量的空气之中的、在所述循环部使所述流动介质循环所需的最低限度的空气流量以上的空气向所述循环部供给，并将其余部分的空气向所述后燃烧部供给。
2.根据权利要求1所述的循环型多层燃烧炉，其特征在于， 所述第二控制是如下的控制:将所述完全燃烧所需的空气流量的空气之中的、在所述循环部使所述流动介质循环所需的最低限度的空气流量的空气向所述循环部供给，并将其余部分的空气向所述后燃烧部供给。
【文档编号】F23G5/50GK104350330SQ201380030129
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年6月14日 优先权日:2012年6月18日
【发明者】竹下知志, 服部修策, 水野阳一朗, 井上正将 申请人:美得华水务株式会社