汚泥流動層焼却炉の散気管及び散気装置
【課題】本発明の目的は、散気管の破損が防止される汚泥流動層焼却炉の散気管及び散気装置を提供することである。
【解決手段】汚泥流動層焼却炉の散気管は、流動層焼却炉内に空気を吹き出す噴出口３１ａが形成された先端部３１と、流動層焼却炉に支持される根元部３２とを具備する。先端部３１の肉厚Ｔ３１は根元部３２の肉厚Ｔ３２より薄い。
【解決手段】汚泥流動層焼却炉の散気管は、流動層焼却炉内に空気を吹き出す噴出口３１ａが形成された先端部３１と、流動層焼却炉に支持される根元部３２とを具備する。先端部３１の肉厚Ｔ３１は根元部３２の肉厚Ｔ３２より薄い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥流動層焼却炉の散気管及び散気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、従来の流動焼却炉の分散パイプ支持構造を開示している。この分散パイプ支持構造において、流動焼却炉の炉体下部に水平方向に挿入された分散パイプの炉外側基部に、下方に屈曲するダクトが接続され、このダクトの下端面が水平面内でスライド可能なメタルパッキンを介して流動空気のヘッダー管の上面に接続され、このヘッダー管の下面が上下方向に変位可能なスプリングハンガーにより弾性支持される。
【０００３】
本発明者の検討によれば、流動層焼却炉の規模が大きくなるにつれて散気管（分散パイプ）本体の長さが必然的に長くなり、それによって散気管の固有振動数が低下して流動砂の固有振動数に近接する。散気管と流動砂の共振により散気管が破損して使用不能になると流動層焼却炉の運転が停止して汚泥の処理処分ができなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２２２３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、散気管の破損が防止される汚泥流動層焼却炉の散気管及び散気装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００７】
本発明による汚泥流動層焼却炉の散気管は、流動層焼却炉（１０）内に空気を吹き出す噴出口（３１ａ）が形成された先端部（３１）と、前記流動層焼却炉に支持される根元部（３２）とを具備する。前記先端部の肉厚（Ｔ３１）は前記根元部の肉厚（Ｔ３２）より薄い。
【０００８】
前記先端部の外径（Ｄ３１）は前記根元部の外径（Ｄ３２）と等しく、前記先端部の内径（ｄ３１）は前記根元部の内径（ｄ３２）より大きい。
【０００９】
前記先端部の外径（Ｄ３１）は前記根元部の外径（Ｄ３２）より小さく、前記先端部の内径（ｄ３１）は前記根元部の内径（ｄ３２）と等しい。
【００１０】
本発明による汚泥流動層焼却炉の散気装置は、第１散気管（３０Ａ）と、第２散気管（３０Ｂ）と、流動層焼却炉（１０）に取り付けられた支持構造（４０）とを具備する。前記支持構造は、支持板（４７）を備える。前記第１散気管は、前記流動層焼却炉内に空気を吹き出す噴出口（３１ａ）が形成された第１先端部（３１）と、前記支持板に固定される第１根元部（３２）とを備える。前記第１先端部の肉厚（Ｔ３１）は前記第１根元部の肉厚（Ｔ３２）より薄い。前記第２散気管は、前記流動層焼却炉内に空気を吹き出す噴出口（３１ａ）が形成された第２先端部（３１）と、前記支持板に固定される第２根元部（３２）とを備える。前記第２先端部の肉厚（Ｔ３１）は前記第２根元部の肉厚（Ｔ３２）より薄い。
【００１１】
前記支持構造は、前記流動層焼却炉のケーシング（１１）を貫通した状態で前記ケーシングに固定された第１スリーブ（４４Ａ）と、前記ケーシングを貫通した状態で前記ケーシングに固定された第２スリーブ（４４Ｂ）とを備える。前記支持板に第１貫通孔（４７ａ）及び第２貫通孔（４７ｂ）が形成される。前記支持板は、前記第１貫通孔が前記第１スリーブの内部と連通し且つ前記第２貫通孔が前記第２スリーブの内部と連通した状態で、前記第１スリーブ及び前記第２スリーブに溶接される。前記第１根元部に第１固定用板（３３）が溶接される。前記第２根元部に第２固定用板（３３）が溶接される。前記第１散気管が前記第１スリーブに通された状態で前記第１固定用板が前記支持板にボルト止めされる。前記第２散気管が前記第２スリーブに通された状態で前記第２固定用板が前記支持板にボルト止めされる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、先端部の肉厚が根元部の肉厚より薄いために散気管の固有振動数が高く、散気管が長い場合であっても散気管と流動砂の共振が起きにくい。したがって、散気管の破損が防止される汚泥流動層焼却炉の散気管及び散気装置が提供される。散気管の破損が防止されるため、流動層焼却炉の長期的な運転安定性が確保される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る汚泥処理設備／流動層焼却炉の概略図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る汚泥処理設備／流動層焼却炉の部分断面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る散気管の断面図である。
【図４】図４は、第２の実施形態に係る散気管の断面図である。
【図５】図５は、第３の実施形態に係る汚泥処理設備／流動層焼却炉の部分断面図である。
【図６】図６は、第３の実施形態に係る支持板の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
添付図面を参照して、本発明による汚泥流動層焼却炉の散気装置を実施するための形態を以下に説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る汚泥処理設備１は、流動層焼却炉１０と、流動層焼却炉１０内の流動層５０に燃焼用空気を吹き込む散気装置２０とを備える。流動層焼却炉１０は、下水汚泥、し尿処理汚泥、各種廃水処理汚泥のような汚泥を焼却する。以下、流動層焼却炉１０が気泡型の場合を説明するが、流動層焼却炉１０は循環型であってもよい。散気装置２０は、ブロワのような空気供給装置２１と、空気予熱器２２と、ヘッダー管２３と、複数の散気管３０とを備える。空気供給装置２１は、空気予熱器２２を介してヘッダー管２３に接続されている。ヘッダー管２３は、複数の散気管３０の各々に接続されている。各散気管３０は、直管形状によって形成されており、散気管３０の軸が水平となるように流動層焼却炉１０に挿入された状態で流動層焼却炉１０に支持されている。空気供給装置２１は、ヘッダー管２３に空気を供給する。空気予熱器２２は、この空気を予熱する。空気予熱器２２は、例えば、流動層焼却炉１０から排出される排ガスから熱を回収して空気を予熱する。予熱された空気は、ヘッダー管２３から散気管３０を通って流動層５０内に吹き出す。流動層５０は、流動媒体としての流動砂を含む。
【００１６】
図２を参照して、流動層焼却炉１０は、ケーシング１１と、ケーシング１１の内側に設けられた耐火物１２とを備える。散気装置２０は、支持構造４０を備える。複数の散気管３０は、散気管３０Ａ及び３０Ｂを含む。散気管３０Ａ及び３０Ｂは、互いに平行となるように支持構造４０を介してケーシング１１に支持される。
【００１７】
散気管３０Ａは、先端部３１と、根元部３２と、固定用板３３と、フランジ３４と、リブ３５とを備える。先端部３１は散気管３０Ａの軸方向下流側の円筒部分であり、根元部３２は散気管３０Ａの軸方向上流側の円筒部分である。先端部３１及び根元部３２は、それぞれ散気管３０Ａ内の空気流に関して下流側及び上流側である。先端部３１には、流動層焼却炉１０内に空気を吹き出す複数の空気噴出口３１ａが形成されている。空気噴出口３１ａは、真下又は斜め下を向いている。真下又は斜め下を向く空気噴出口３１ａだけが形成されているため、散気装置２０が流動層焼却炉１０内への空気吹き込みを停止したときに散気管３０Ａ内部への流動砂の侵入を防止することができる。固定用板３３には貫通孔３３ａが形成されている。固定用板３３は、根元部３２が貫通孔３３ａに通された状態で根元部３２に溶接されている。フランジ３４は、根元部３２の上流側端に溶接されている。フランジ３４及び固定用板３３は、散気管３０Ａの軸に垂直である。フランジ３４及び固定用板３３にはボルト孔が形成されている。リブ３５は、固定用板３３及びフランジ３４の間に設けられ、固定用板３３、フランジ３４、及び根元部３２に溶接されている。リブ３５によって固定用板３３及びフランジ３４が補強される。散気管３０Ｂを含む他の散気管３０は、散気管３０Ａと同様に構成されている。
【００１８】
支持構造４０は、湾曲板４１と、支持板４２Ａ及び４２Ｂと、スリーブ４４Ａ及び４４Ｂと、支持リブ４６Ａ及び４６Ｂとを備える。湾曲板４１は、ケーシング１１の外形に沿って湾曲し、ケーシング１１の外側に溶接されている。スリーブ４４Ａ及び４４Ｂの各々は、ケーシング１１及び湾曲板４１を貫通した状態で湾曲板４１に溶接されることで、ケーシング１１に固定されている。湾曲板４１を設けることで、ケーシング１１を厚くしなくても必要な強度が確保される。支持板４２Ａには貫通孔４３Ａが形成されている。支持板４２Ａは、貫通孔４３Ａがスリーブ４４Ａの内部と連通するように、スリーブ４４Ａの湾曲板４１の外の部分の端に溶接されている。支持板４２Ａは、スリーブ４４Ａの軸に垂直である。支持リブ４６Ａは、湾曲板４１、スリーブ４４Ａ、及び支持板４２Ａに溶接され、スリーブ４４Ａ及び支持板４２Ａを補強している。支持板４２Ｂには貫通孔４３Ｂが形成されている。支持板４２Ｂは、貫通孔４３Ｂがスリーブ４４Ｂの内部と連通するように、スリーブ４４Ｂの湾曲板４１の外の部分の端に溶接されている。支持板４２Ｂは、スリーブ４４Ｂの軸に垂直である。支持リブ４６Ｂは、湾曲板４１、スリーブ４４Ｂ、及び支持板４２Ｂに溶接され、スリーブ４４Ｂ及び支持板４２Ｂを補強している。支持板４２Ａ及び４２Ｂにはボルト孔が形成されている。
【００１９】
ヘッダー管２３には、空気供給ダクト２４Ａ及び２４Ｂが設けられている。空気供給ダクト２４Ａは、ボルト孔が形成されたフランジ２５を備える。空気供給ダクト２４Ｂは、空気供給ダクト２４Ａと同様に構成される。
【００２０】
散気管３０Ａがスリーブ４４Ａに通された状態で固定用板３３及び支持板４２Ａがボルト止めにより固定される。したがって、散気管３０Ａの根元部３２は、支持構造４０を介してケーシング１１に支持される。散気管３０Ａのフランジ３４と空気供給ダクト２４Ａのフランジ２５とがボルト止めされることで、散気管３０Ａがヘッダー管２３に接続される。散気管３０Ａと同様に、散気管３０Ｂは支持板４２Ｂ及び空気供給ダクト２４Ｂにボルト止めされる。散気管３０Ａが支持構造４０及び空気供給ダクト２４Ａにボルト止めされ、散気管３０Ｂが支持構造４０及び空気供給ダクト２４Ｂにボルト止めされるため、散気管３０Ａ及び３０Ｂの交換が容易である。
【００２１】
なお、流動層焼却炉１０の断面形状は、図２に示すような円形に限定されず、方形であってもよい。この場合、湾曲板４１のかわりに平板が用いられる。
【００２２】
図３を参照して、先端部３１及び根元部３２は、接合部３０ａにおいて溶接されている。先端部３１の肉厚Ｔ３１は根元部３２の肉厚Ｔ３２より薄い。具体的には、先端部３１の外径Ｄ３１は根元部３２の外径Ｄ３２と等しく、先端部３１の内径ｄ３１は根元部３２の内径ｄ３２より大きい。
【００２３】
ここで、根元部から先端部まで肉厚が一定の散気管を長くすると、散気管の固有振動数が低下して流動層に含まれる流動砂の固有振動数に近づくため、散気管と流動砂が共振しやすくなる。更に、根元部から先端部まで肉厚が一定の散気管を長くすると、散気管の自重増加により根元部の被支持部に作用する応力が非常に大きくなる。これらのために散気管が破損しやすくなる。根元部から先端部まで肉厚が一定の散気管の場合、破損を防ぐためには、例えば、強度は高いが高価である材料を用いたり肉厚を非常に大きくしたりする必要がある。
【００２４】
散気管３０Ａは、先端部３１の肉厚Ｔ３１が根元部３２の肉厚Ｔ３２よりも薄いために固有振動数が高く、散気管３０Ａの長さＬ３０を長くしても散気管３０Ａと流動砂との共振がおきにくい。また、肉厚Ｔ３１が薄いため、根元部３２の被支持部（すなわち固定用板３３及びフランジ３４が取り付けられた部分）から遠い先端部３１の重量が軽く、根元部３２の被支持部に作用する応力が小さい。したがって、散気管３０Ａは、流動層焼却炉１０が大型の場合に好適である。
【００２５】
散気管３０Ａの全長Ｌ３０に対するフランジ３４（根元部３２の上流側端）から接合部３０ａまでの長さＬ３２の割合（Ｌ３２／Ｌ３０）が小さいほど、根元部３２の被支持部に作用する応力が小さくなる。しかし、割合（Ｌ３２／Ｌ３０）が小さすぎると先端部３１の自重により接合部３０ａに作用する曲げ応力が過大となる。そのため、割合（Ｌ３２／Ｌ３０）が一定の範囲内であることが好ましい。例えば、先端部３１の外径Ｄ３１が根元部３２の外径Ｄ３２と等しく、先端部３１の内径ｄ３１が根元部３２の内径ｄ３２より大きい場合、長さＬ３２は全長Ｌ３０の４０％〜４５％であることが好ましい。
【００２６】
本実施形態によれば、強度は高いが高価である材料を用いたり肉厚を非常に大きくしたりしなくても、散気管３０の破損を防止することが可能である。既存の汚泥処理設備の散気管を本実施形態に係る散気管３０に交換するだけで、散気管の破損を防止することが可能である。
【００２７】
（第２の実施形態）
図４を参照して、本発明の第２の実施形態に係る散気管３０Ａを説明する。本実施形態に係る散気管３０Ａは、以下の点を除いて第１の実施形態に係る散気管３０Ａと同様に構成される。本実施形態においては、先端部３１の外径Ｄ３１は根元部３２の外径Ｄ３２より小さく、先端部３１の内径ｄ３１は根元部３２の内径ｄ３２と等しい。本実施形態において、散気管３０Ｂを含む他の散気管３０は、本実施形態に係る散気管３０Ａと同様に構成されてもよく、第１の実施形態に係る散気管３０Ａと同様に構成されてもよい。
【００２８】
なお、先端部３１の外径Ｄ３１を根元部３２の外径Ｄ３２より小さくし、先端部３１の内径ｄ３１を根元部３２の内径ｄ３２より大きくしてもよい。また、先端部３１と根元部３２の間に肉厚Ｔ３１及びＴ３２の中間の肉厚を有する中間部を設けても良い。
【００２９】
（第３の実施形態）
図５を参照して、本発明の第３の実施形態に係る支持構造４０を説明する。本実施形態に係る支持構造４０は、以下の点を除いて第１の実施形態に係る支持構造４０と同じである。本実施形態に係る支持構造４０は、支持板４２Ａ及び４２Ｂのかわりに支持板４７を備える。本実施形態に係る支持構造４０は、隣り合うスリーブの間に配置された支持リブ４８を備える。支持リブ４８は、隣り合うスリーブ、湾曲板４１、及び支持板４７に溶接されている。
【００３０】
図６に示すように、支持板４７に貫通孔４７ａ及び４７ｂが形成されている。貫通孔４７ａ及び４７ｂのそれぞれの周囲には図示しないボルト孔が形成されている。
【００３１】
支持板４７は、貫通孔４７ａがスリーブ４４Ａの内部と連通し、且つ、貫通孔４７ｂがスリーブ４４Ｂの内部と連通するように、スリーブ４４Ａ及び４４Ｂに溶接されている。ここで、支持板４７はスリーブ４４Ａ及び４４Ｂの軸方向に垂直である。散気管３０Ａがスリーブ４４Ａに通された状態で固定用板３３と支持板４７とがボルト止めされることで、散気管３０Ａの根元部３２が支持板４７に固定される。同様に、散気管３０Ｂも支持板４７に固定される。
【００３２】
このように、第１の実施形態では散気管３０ごとに設けられた支持板（例えば、支持板４２Ａ、４２Ｂ）が一枚の支持板４７で置き換えられているため、本実施形態に係る支持構造４０の強度が高い。本実施形態に係る支持構造４０によれば、ケーシング１１の板厚を大きくしなくても、散気管３０が強固に支持される。なお、支持板４７に固定される散気管３０の本数は、複数であればよく、図５に示す例に限定されない。
【００３３】
なお、上記実施形態を変更することが可能であり、上記実施形態どうしを組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１…汚泥処理設備
１０…流動層焼却炉
１１…ケーシング
１２…耐火物
２０…散気装置
２１…空気供給装置
２２…空気予熱器
２３…ヘッダー管
２４Ａ、２４Ｂ…空気供給ダクト
２５…フランジ
３０（３０Ａ、３０Ｂ）…散気管
３０ａ…接合部
３１…先端部
３１ａ…空気噴出口
３２…根元部
３３…固定用板
３３ａ…貫通孔
３４…フランジ
３５…リブ
４０…支持構造
４１…湾曲板
４２Ａ、４２Ｂ…支持板
４３Ａ、４３Ｂ…貫通孔
４４Ａ、４４Ｂ…スリーブ
４６Ａ、４６Ｂ、４８…支持リブ
４７…支持板
４７ａ、４７ｂ…貫通孔
５０…流動層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥流動層焼却炉の散気管及び散気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、従来の流動焼却炉の分散パイプ支持構造を開示している。この分散パイプ支持構造において、流動焼却炉の炉体下部に水平方向に挿入された分散パイプの炉外側基部に、下方に屈曲するダクトが接続され、このダクトの下端面が水平面内でスライド可能なメタルパッキンを介して流動空気のヘッダー管の上面に接続され、このヘッダー管の下面が上下方向に変位可能なスプリングハンガーにより弾性支持される。
【０００３】
本発明者の検討によれば、流動層焼却炉の規模が大きくなるにつれて散気管（分散パイプ）本体の長さが必然的に長くなり、それによって散気管の固有振動数が低下して流動砂の固有振動数に近接する。散気管と流動砂の共振により散気管が破損して使用不能になると流動層焼却炉の運転が停止して汚泥の処理処分ができなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２２２３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、散気管の破損が防止される汚泥流動層焼却炉の散気管及び散気装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００７】
本発明による汚泥流動層焼却炉の散気管は、流動層焼却炉（１０）内に空気を吹き出す噴出口（３１ａ）が形成された先端部（３１）と、前記流動層焼却炉に支持される根元部（３２）とを具備する。前記先端部の肉厚（Ｔ３１）は前記根元部の肉厚（Ｔ３２）より薄い。
【０００８】
前記先端部の外径（Ｄ３１）は前記根元部の外径（Ｄ３２）と等しく、前記先端部の内径（ｄ３１）は前記根元部の内径（ｄ３２）より大きい。
【０００９】
前記先端部の外径（Ｄ３１）は前記根元部の外径（Ｄ３２）より小さく、前記先端部の内径（ｄ３１）は前記根元部の内径（ｄ３２）と等しい。
【００１０】
本発明による汚泥流動層焼却炉の散気装置は、第１散気管（３０Ａ）と、第２散気管（３０Ｂ）と、流動層焼却炉（１０）に取り付けられた支持構造（４０）とを具備する。前記支持構造は、支持板（４７）を備える。前記第１散気管は、前記流動層焼却炉内に空気を吹き出す噴出口（３１ａ）が形成された第１先端部（３１）と、前記支持板に固定される第１根元部（３２）とを備える。前記第１先端部の肉厚（Ｔ３１）は前記第１根元部の肉厚（Ｔ３２）より薄い。前記第２散気管は、前記流動層焼却炉内に空気を吹き出す噴出口（３１ａ）が形成された第２先端部（３１）と、前記支持板に固定される第２根元部（３２）とを備える。前記第２先端部の肉厚（Ｔ３１）は前記第２根元部の肉厚（Ｔ３２）より薄い。
【００１１】
前記支持構造は、前記流動層焼却炉のケーシング（１１）を貫通した状態で前記ケーシングに固定された第１スリーブ（４４Ａ）と、前記ケーシングを貫通した状態で前記ケーシングに固定された第２スリーブ（４４Ｂ）とを備える。前記支持板に第１貫通孔（４７ａ）及び第２貫通孔（４７ｂ）が形成される。前記支持板は、前記第１貫通孔が前記第１スリーブの内部と連通し且つ前記第２貫通孔が前記第２スリーブの内部と連通した状態で、前記第１スリーブ及び前記第２スリーブに溶接される。前記第１根元部に第１固定用板（３３）が溶接される。前記第２根元部に第２固定用板（３３）が溶接される。前記第１散気管が前記第１スリーブに通された状態で前記第１固定用板が前記支持板にボルト止めされる。前記第２散気管が前記第２スリーブに通された状態で前記第２固定用板が前記支持板にボルト止めされる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、先端部の肉厚が根元部の肉厚より薄いために散気管の固有振動数が高く、散気管が長い場合であっても散気管と流動砂の共振が起きにくい。したがって、散気管の破損が防止される汚泥流動層焼却炉の散気管及び散気装置が提供される。散気管の破損が防止されるため、流動層焼却炉の長期的な運転安定性が確保される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る汚泥処理設備／流動層焼却炉の概略図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る汚泥処理設備／流動層焼却炉の部分断面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る散気管の断面図である。
【図４】図４は、第２の実施形態に係る散気管の断面図である。
【図５】図５は、第３の実施形態に係る汚泥処理設備／流動層焼却炉の部分断面図である。
【図６】図６は、第３の実施形態に係る支持板の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
添付図面を参照して、本発明による汚泥流動層焼却炉の散気装置を実施するための形態を以下に説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る汚泥処理設備１は、流動層焼却炉１０と、流動層焼却炉１０内の流動層５０に燃焼用空気を吹き込む散気装置２０とを備える。流動層焼却炉１０は、下水汚泥、し尿処理汚泥、各種廃水処理汚泥のような汚泥を焼却する。以下、流動層焼却炉１０が気泡型の場合を説明するが、流動層焼却炉１０は循環型であってもよい。散気装置２０は、ブロワのような空気供給装置２１と、空気予熱器２２と、ヘッダー管２３と、複数の散気管３０とを備える。空気供給装置２１は、空気予熱器２２を介してヘッダー管２３に接続されている。ヘッダー管２３は、複数の散気管３０の各々に接続されている。各散気管３０は、直管形状によって形成されており、散気管３０の軸が水平となるように流動層焼却炉１０に挿入された状態で流動層焼却炉１０に支持されている。空気供給装置２１は、ヘッダー管２３に空気を供給する。空気予熱器２２は、この空気を予熱する。空気予熱器２２は、例えば、流動層焼却炉１０から排出される排ガスから熱を回収して空気を予熱する。予熱された空気は、ヘッダー管２３から散気管３０を通って流動層５０内に吹き出す。流動層５０は、流動媒体としての流動砂を含む。
【００１６】
図２を参照して、流動層焼却炉１０は、ケーシング１１と、ケーシング１１の内側に設けられた耐火物１２とを備える。散気装置２０は、支持構造４０を備える。複数の散気管３０は、散気管３０Ａ及び３０Ｂを含む。散気管３０Ａ及び３０Ｂは、互いに平行となるように支持構造４０を介してケーシング１１に支持される。
【００１７】
散気管３０Ａは、先端部３１と、根元部３２と、固定用板３３と、フランジ３４と、リブ３５とを備える。先端部３１は散気管３０Ａの軸方向下流側の円筒部分であり、根元部３２は散気管３０Ａの軸方向上流側の円筒部分である。先端部３１及び根元部３２は、それぞれ散気管３０Ａ内の空気流に関して下流側及び上流側である。先端部３１には、流動層焼却炉１０内に空気を吹き出す複数の空気噴出口３１ａが形成されている。空気噴出口３１ａは、真下又は斜め下を向いている。真下又は斜め下を向く空気噴出口３１ａだけが形成されているため、散気装置２０が流動層焼却炉１０内への空気吹き込みを停止したときに散気管３０Ａ内部への流動砂の侵入を防止することができる。固定用板３３には貫通孔３３ａが形成されている。固定用板３３は、根元部３２が貫通孔３３ａに通された状態で根元部３２に溶接されている。フランジ３４は、根元部３２の上流側端に溶接されている。フランジ３４及び固定用板３３は、散気管３０Ａの軸に垂直である。フランジ３４及び固定用板３３にはボルト孔が形成されている。リブ３５は、固定用板３３及びフランジ３４の間に設けられ、固定用板３３、フランジ３４、及び根元部３２に溶接されている。リブ３５によって固定用板３３及びフランジ３４が補強される。散気管３０Ｂを含む他の散気管３０は、散気管３０Ａと同様に構成されている。
【００１８】
支持構造４０は、湾曲板４１と、支持板４２Ａ及び４２Ｂと、スリーブ４４Ａ及び４４Ｂと、支持リブ４６Ａ及び４６Ｂとを備える。湾曲板４１は、ケーシング１１の外形に沿って湾曲し、ケーシング１１の外側に溶接されている。スリーブ４４Ａ及び４４Ｂの各々は、ケーシング１１及び湾曲板４１を貫通した状態で湾曲板４１に溶接されることで、ケーシング１１に固定されている。湾曲板４１を設けることで、ケーシング１１を厚くしなくても必要な強度が確保される。支持板４２Ａには貫通孔４３Ａが形成されている。支持板４２Ａは、貫通孔４３Ａがスリーブ４４Ａの内部と連通するように、スリーブ４４Ａの湾曲板４１の外の部分の端に溶接されている。支持板４２Ａは、スリーブ４４Ａの軸に垂直である。支持リブ４６Ａは、湾曲板４１、スリーブ４４Ａ、及び支持板４２Ａに溶接され、スリーブ４４Ａ及び支持板４２Ａを補強している。支持板４２Ｂには貫通孔４３Ｂが形成されている。支持板４２Ｂは、貫通孔４３Ｂがスリーブ４４Ｂの内部と連通するように、スリーブ４４Ｂの湾曲板４１の外の部分の端に溶接されている。支持板４２Ｂは、スリーブ４４Ｂの軸に垂直である。支持リブ４６Ｂは、湾曲板４１、スリーブ４４Ｂ、及び支持板４２Ｂに溶接され、スリーブ４４Ｂ及び支持板４２Ｂを補強している。支持板４２Ａ及び４２Ｂにはボルト孔が形成されている。
【００１９】
ヘッダー管２３には、空気供給ダクト２４Ａ及び２４Ｂが設けられている。空気供給ダクト２４Ａは、ボルト孔が形成されたフランジ２５を備える。空気供給ダクト２４Ｂは、空気供給ダクト２４Ａと同様に構成される。
【００２０】
散気管３０Ａがスリーブ４４Ａに通された状態で固定用板３３及び支持板４２Ａがボルト止めにより固定される。したがって、散気管３０Ａの根元部３２は、支持構造４０を介してケーシング１１に支持される。散気管３０Ａのフランジ３４と空気供給ダクト２４Ａのフランジ２５とがボルト止めされることで、散気管３０Ａがヘッダー管２３に接続される。散気管３０Ａと同様に、散気管３０Ｂは支持板４２Ｂ及び空気供給ダクト２４Ｂにボルト止めされる。散気管３０Ａが支持構造４０及び空気供給ダクト２４Ａにボルト止めされ、散気管３０Ｂが支持構造４０及び空気供給ダクト２４Ｂにボルト止めされるため、散気管３０Ａ及び３０Ｂの交換が容易である。
【００２１】
なお、流動層焼却炉１０の断面形状は、図２に示すような円形に限定されず、方形であってもよい。この場合、湾曲板４１のかわりに平板が用いられる。
【００２２】
図３を参照して、先端部３１及び根元部３２は、接合部３０ａにおいて溶接されている。先端部３１の肉厚Ｔ３１は根元部３２の肉厚Ｔ３２より薄い。具体的には、先端部３１の外径Ｄ３１は根元部３２の外径Ｄ３２と等しく、先端部３１の内径ｄ３１は根元部３２の内径ｄ３２より大きい。
【００２３】
ここで、根元部から先端部まで肉厚が一定の散気管を長くすると、散気管の固有振動数が低下して流動層に含まれる流動砂の固有振動数に近づくため、散気管と流動砂が共振しやすくなる。更に、根元部から先端部まで肉厚が一定の散気管を長くすると、散気管の自重増加により根元部の被支持部に作用する応力が非常に大きくなる。これらのために散気管が破損しやすくなる。根元部から先端部まで肉厚が一定の散気管の場合、破損を防ぐためには、例えば、強度は高いが高価である材料を用いたり肉厚を非常に大きくしたりする必要がある。
【００２４】
散気管３０Ａは、先端部３１の肉厚Ｔ３１が根元部３２の肉厚Ｔ３２よりも薄いために固有振動数が高く、散気管３０Ａの長さＬ３０を長くしても散気管３０Ａと流動砂との共振がおきにくい。また、肉厚Ｔ３１が薄いため、根元部３２の被支持部（すなわち固定用板３３及びフランジ３４が取り付けられた部分）から遠い先端部３１の重量が軽く、根元部３２の被支持部に作用する応力が小さい。したがって、散気管３０Ａは、流動層焼却炉１０が大型の場合に好適である。
【００２５】
散気管３０Ａの全長Ｌ３０に対するフランジ３４（根元部３２の上流側端）から接合部３０ａまでの長さＬ３２の割合（Ｌ３２／Ｌ３０）が小さいほど、根元部３２の被支持部に作用する応力が小さくなる。しかし、割合（Ｌ３２／Ｌ３０）が小さすぎると先端部３１の自重により接合部３０ａに作用する曲げ応力が過大となる。そのため、割合（Ｌ３２／Ｌ３０）が一定の範囲内であることが好ましい。例えば、先端部３１の外径Ｄ３１が根元部３２の外径Ｄ３２と等しく、先端部３１の内径ｄ３１が根元部３２の内径ｄ３２より大きい場合、長さＬ３２は全長Ｌ３０の４０％〜４５％であることが好ましい。
【００２６】
本実施形態によれば、強度は高いが高価である材料を用いたり肉厚を非常に大きくしたりしなくても、散気管３０の破損を防止することが可能である。既存の汚泥処理設備の散気管を本実施形態に係る散気管３０に交換するだけで、散気管の破損を防止することが可能である。
【００２７】
（第２の実施形態）
図４を参照して、本発明の第２の実施形態に係る散気管３０Ａを説明する。本実施形態に係る散気管３０Ａは、以下の点を除いて第１の実施形態に係る散気管３０Ａと同様に構成される。本実施形態においては、先端部３１の外径Ｄ３１は根元部３２の外径Ｄ３２より小さく、先端部３１の内径ｄ３１は根元部３２の内径ｄ３２と等しい。本実施形態において、散気管３０Ｂを含む他の散気管３０は、本実施形態に係る散気管３０Ａと同様に構成されてもよく、第１の実施形態に係る散気管３０Ａと同様に構成されてもよい。
【００２８】
なお、先端部３１の外径Ｄ３１を根元部３２の外径Ｄ３２より小さくし、先端部３１の内径ｄ３１を根元部３２の内径ｄ３２より大きくしてもよい。また、先端部３１と根元部３２の間に肉厚Ｔ３１及びＴ３２の中間の肉厚を有する中間部を設けても良い。
【００２９】
（第３の実施形態）
図５を参照して、本発明の第３の実施形態に係る支持構造４０を説明する。本実施形態に係る支持構造４０は、以下の点を除いて第１の実施形態に係る支持構造４０と同じである。本実施形態に係る支持構造４０は、支持板４２Ａ及び４２Ｂのかわりに支持板４７を備える。本実施形態に係る支持構造４０は、隣り合うスリーブの間に配置された支持リブ４８を備える。支持リブ４８は、隣り合うスリーブ、湾曲板４１、及び支持板４７に溶接されている。
【００３０】
図６に示すように、支持板４７に貫通孔４７ａ及び４７ｂが形成されている。貫通孔４７ａ及び４７ｂのそれぞれの周囲には図示しないボルト孔が形成されている。
【００３１】
支持板４７は、貫通孔４７ａがスリーブ４４Ａの内部と連通し、且つ、貫通孔４７ｂがスリーブ４４Ｂの内部と連通するように、スリーブ４４Ａ及び４４Ｂに溶接されている。ここで、支持板４７はスリーブ４４Ａ及び４４Ｂの軸方向に垂直である。散気管３０Ａがスリーブ４４Ａに通された状態で固定用板３３と支持板４７とがボルト止めされることで、散気管３０Ａの根元部３２が支持板４７に固定される。同様に、散気管３０Ｂも支持板４７に固定される。
【００３２】
このように、第１の実施形態では散気管３０ごとに設けられた支持板（例えば、支持板４２Ａ、４２Ｂ）が一枚の支持板４７で置き換えられているため、本実施形態に係る支持構造４０の強度が高い。本実施形態に係る支持構造４０によれば、ケーシング１１の板厚を大きくしなくても、散気管３０が強固に支持される。なお、支持板４７に固定される散気管３０の本数は、複数であればよく、図５に示す例に限定されない。
【００３３】
なお、上記実施形態を変更することが可能であり、上記実施形態どうしを組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１…汚泥処理設備
１０…流動層焼却炉
１１…ケーシング
１２…耐火物
２０…散気装置
２１…空気供給装置
２２…空気予熱器
２３…ヘッダー管
２４Ａ、２４Ｂ…空気供給ダクト
２５…フランジ
３０（３０Ａ、３０Ｂ）…散気管
３０ａ…接合部
３１…先端部
３１ａ…空気噴出口
３２…根元部
３３…固定用板
３３ａ…貫通孔
３４…フランジ
３５…リブ
４０…支持構造
４１…湾曲板
４２Ａ、４２Ｂ…支持板
４３Ａ、４３Ｂ…貫通孔
４４Ａ、４４Ｂ…スリーブ
４６Ａ、４６Ｂ、４８…支持リブ
４７…支持板
４７ａ、４７ｂ…貫通孔
５０…流動層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動層焼却炉内に空気を吹き出す噴出口が形成された先端部と、
前記流動層焼却炉に支持される根元部と
を具備し、
前記先端部の肉厚は前記根元部の肉厚より薄い
汚泥流動層焼却炉の散気管。
【請求項２】
前記先端部の外径は前記根元部の外径と等しく、
前記先端部の内径は前記根元部の内径より大きい
請求項１の汚泥流動層焼却炉の散気管。
【請求項３】
前記先端部の外径は前記根元部の外径より小さく、
前記先端部の内径は前記根元部の内径と等しい
請求項１の汚泥流動層焼却炉の散気管。
【請求項４】
第１散気管と、
第２散気管と、
流動層焼却炉に取り付けられた支持構造と
を具備し、
前記支持構造は、支持板を備え、
前記第１散気管は、
前記流動層焼却炉内に空気を吹き出す噴出口が形成された第１先端部と、
前記支持板に固定される第１根元部と
を備え、
前記第１先端部の肉厚は前記第１根元部の肉厚より薄く、
前記第２散気管は、
前記流動層焼却炉内に空気を吹き出す噴出口が形成された第２先端部と、
前記支持板に固定される第２根元部と
を備え、
前記第２先端部の肉厚は前記第２根元部の肉厚より薄い
汚泥流動層焼却炉の散気装置。
【請求項５】
前記支持構造は、
前記流動層焼却炉のケーシングを貫通した状態で前記ケーシングに固定された第１スリーブと、
前記ケーシングを貫通した状態で前記ケーシングに固定された第２スリーブと
を備え、
前記支持板に第１貫通孔及び第２貫通孔が形成され、
前記支持板は、前記第１貫通孔が前記第１スリーブの内部と連通し且つ前記第２貫通孔が前記第２スリーブの内部と連通した状態で、前記第１スリーブ及び前記第２スリーブに溶接され、
前記第１根元部に第１固定用板が溶接され、
前記第２根元部に第２固定用板が溶接され、
前記第１散気管が前記第１スリーブに通された状態で前記第１固定用板が前記支持板にボルト止めされ、
前記第２散気管が前記第２スリーブに通された状態で前記第２固定用板が前記支持板にボルト止めされる
請求項４の汚泥流動層焼却炉の散気装置。
【請求項１】
流動層焼却炉内に空気を吹き出す噴出口が形成された先端部と、
前記流動層焼却炉に支持される根元部と
を具備し、
前記先端部の肉厚は前記根元部の肉厚より薄い
汚泥流動層焼却炉の散気管。
【請求項２】
前記先端部の外径は前記根元部の外径と等しく、
前記先端部の内径は前記根元部の内径より大きい
請求項１の汚泥流動層焼却炉の散気管。
【請求項３】
前記先端部の外径は前記根元部の外径より小さく、
前記先端部の内径は前記根元部の内径と等しい
請求項１の汚泥流動層焼却炉の散気管。
【請求項４】
第１散気管と、
第２散気管と、
流動層焼却炉に取り付けられた支持構造と
を具備し、
前記支持構造は、支持板を備え、
前記第１散気管は、
前記流動層焼却炉内に空気を吹き出す噴出口が形成された第１先端部と、
前記支持板に固定される第１根元部と
を備え、
前記第１先端部の肉厚は前記第１根元部の肉厚より薄く、
前記第２散気管は、
前記流動層焼却炉内に空気を吹き出す噴出口が形成された第２先端部と、
前記支持板に固定される第２根元部と
を備え、
前記第２先端部の肉厚は前記第２根元部の肉厚より薄い
汚泥流動層焼却炉の散気装置。
【請求項５】
前記支持構造は、
前記流動層焼却炉のケーシングを貫通した状態で前記ケーシングに固定された第１スリーブと、
前記ケーシングを貫通した状態で前記ケーシングに固定された第２スリーブと
を備え、
前記支持板に第１貫通孔及び第２貫通孔が形成され、
前記支持板は、前記第１貫通孔が前記第１スリーブの内部と連通し且つ前記第２貫通孔が前記第２スリーブの内部と連通した状態で、前記第１スリーブ及び前記第２スリーブに溶接され、
前記第１根元部に第１固定用板が溶接され、
前記第２根元部に第２固定用板が溶接され、
前記第１散気管が前記第１スリーブに通された状態で前記第１固定用板が前記支持板にボルト止めされ、
前記第２散気管が前記第２スリーブに通された状態で前記第２固定用板が前記支持板にボルト止めされる
請求項４の汚泥流動層焼却炉の散気装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２２６６９８（Ｐ２０１１−２２６６９８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９６０６５（Ｐ２０１０−９６０６５）
【出願日】平成２２年４月１９日（２０１０．４．１９）
【特許番号】特許第４５６５６６９号（Ｐ４５６５６６９）
【特許公報発行日】平成２２年１０月２０日（２０１０．１０．２０）
【出願人】（５０１３７０３７０）三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 (175)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１９日（２０１０．４．１９）
【特許番号】特許第４５６５６６９号（Ｐ４５６５６６９）
【特許公報発行日】平成２２年１０月２０日（２０１０．１０．２０）
【出願人】（５０１３７０３７０）三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 (175)
【Ｆターム（参考）】
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