流動層炉
【課題】燃え易いゴミを含む廃棄物であっても可燃性ガスを安定して得ることができる流動層炉を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、廃棄物１８を加熱して当該廃棄物１８から可燃性ガスを取り出す流動層炉１０であって、流動層１４に流動化ガスを吹き込むための複数の風箱３２が、炉本体２０の底壁２１の下側に配列され、各温度検出部４０が、流動層１４の第１領域ｕａ１内において上下に間隔をおいた上側位置と下側位置との温度を検出すると共に、流動層１４の第２領域ｕａ２内において上下に間隔をおいた上側位置と下側位置との温度を検出できる位置にそれぞれ配置され、制御部５０が、各温度検出部４０によって検出された温度に基づいて第１領域ｕａ１から第２領域ｕａ２に向けて流動層１４の温度が高くなるように各風箱３２に供給される流動化ガスの空気比をそれぞれ調整することを特徴とする。
【解決手段】本発明は、廃棄物１８を加熱して当該廃棄物１８から可燃性ガスを取り出す流動層炉１０であって、流動層１４に流動化ガスを吹き込むための複数の風箱３２が、炉本体２０の底壁２１の下側に配列され、各温度検出部４０が、流動層１４の第１領域ｕａ１内において上下に間隔をおいた上側位置と下側位置との温度を検出すると共に、流動層１４の第２領域ｕａ２内において上下に間隔をおいた上側位置と下側位置との温度を検出できる位置にそれぞれ配置され、制御部５０が、各温度検出部４０によって検出された温度に基づいて第１領域ｕａ１から第２領域ｕａ２に向けて流動層１４の温度が高くなるように各風箱３２に供給される流動化ガスの空気比をそれぞれ調整することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動粒子を流動化させた流動層において廃棄物を加熱することにより、当該廃棄物から可燃性ガスを取り出す流動層炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流動層炉として特許文献１に記載のものが知られている。この流動層炉は、図５に示されるように、炉底部に流動砂（流動粒子）１０２を有する炉本体１０４と、流動砂１０２を流動化させて流動層を形成するために炉底部の流動砂１０２中に空気を供給する空気供給部１０６と、を備える。炉本体１０４は側壁を有し、この側壁に、前記流動層の上に廃棄物を投入するための投入部１０８が設けられる。
【０００３】
この流動層炉１００では、空気供給部１０６が高温の流動砂１０２中に空気を供給することにより流動砂１０２を浮遊懸濁状態にして流動化し、これにより、流動層を形成する。前記空気供給部１０６は、投入部１０８から流動層上に投入された廃棄物を層内部に取り込んで効率よく燃焼できるよう、流動層の全域において流動砂１０２の流動状態が略一定となるように空気を供給する。
【０００４】
高温の流動砂に投入部１０８から廃棄物が投入される度に、当該廃棄物は前記流動層の高温の流動砂１０２と混合されて熱分解（ガス化）される。これにより、可燃性ガスが発生する。この可燃性ガスは、例えば、後段の溶融炉で高温燃焼される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２４２４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
流動層炉１００に投入される廃棄物は、活発な流動層の中に取り込まれて燃焼若しくはガス化するが、廃棄物が間欠的に投入される度に廃棄物中の可燃物が急激に燃えることにより、発生する可燃性ガスの発生量や濃度等の急激な変動が繰り返される。このガス化反応の変動は廃棄物の供給の定量性に大きく依存するため、廃棄物供給の変動やごみ質に変化がある場合、可燃性ガスを安定して発生させることができない。特に、廃棄物に紙やシート状のプラスチック等の燃え易いゴミが多く含まれる場合には、発生する可燃性ガスの変動がより大きくなり、その安定化が求められる。
【０００７】
例えば、発生させた可燃性ガスをガスエンジンに用いて発電を行うような場合、可燃性ガスの変動が大きいと安定したエネルギーを得ることができないため、流動層炉において得られる可燃性ガスの安定化がより求められる。
【０００８】
そこで、燃え易いゴミを含む廃棄物であっても可燃性ガスを安定して得ることができる流動層炉を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、上記課題を解消すべく、本発明は、廃棄物を加熱して当該廃棄物から可燃性ガスを取り出す流動層炉であって、前記廃棄物を加熱するための流動層を構成する流動粒子を下方から支持する底壁およびこの底壁から立上がる側壁を有し、前記底壁においてその中心位置から特定方向に偏った位置に前記廃棄物中の不燃物を前記流動粒子と共に排出するための排出口が設けられ、この排出口に向かって前記底壁の上面上を前記不燃物が降下するように当該底壁の上面が前記排出口に向かって低くなるように傾斜する炉本体と、前記炉本体の底壁から前記流動粒子に対して流動化ガスを吹き込むことにより当該流動粒子を流動化させるガス供給部と、前記流動層の温度を検出する複数の温度検出部と、前記ガス供給部を制御する制御部と、前記側壁のうち前記底壁の中心位置を挟んで前記排出口と反対側に位置する供給側側壁から前記流動層上における当該供給側側壁に隣接する領域に前記廃棄物を供給する廃棄物供給部と、を備える。そして、前記ガス供給部は、前記底壁の下側において前記供給側側壁から前記排出口に向かう方向と直交する方向に延び、且つこの直交する方向の所定の位置から前記流動粒子に対して前記流動化ガスを吹き込むための複数の風箱と、これら各風箱に前記流動化ガスをそれぞれ供給し、且つ前記各風箱に供給される前記流動化ガスの空気比をそれぞれ調整可能な供給部と、を有し、前記複数の風箱は、前記供給側側壁から前記排出口に向かう方向に配列され、前記複数の温度検出部は、前記流動層における前記供給側側壁に最も近い第１の風箱と上下方向に重なる第１領域内において上下に間隔をおいた上側位置と下側位置との温度を検出すると共に、前記流動層における前記排出口に最も近い第２の風箱又は前記排出口と上下方向に重なる第２領域内において上下に間隔をおいた上側位置と下側位置との温度を検出できる位置にそれぞれ配置され、前記制御部は、前記各温度検出部によって検出された温度に基づいて前記第１領域から前記第２領域に向けて流動層の温度が高くなるように前記供給部によって前記各風箱に供給される流動化ガスの空気比をそれぞれ調整する。
【００１０】
本発明によれば、前記第１領域から前記第２領域に向けて温度が高くなっている流動層の第１領域側に廃棄物供給部によって廃棄物が供給されることにより、発生させる可燃性ガスの量や濃度等の急激な変動が抑えられ、その結果、廃棄物から可燃性ガスを安定して発生させることができる。
【００１１】
具体的には、流動層において温度の低い第１領域側に廃棄物が供給されることにより、廃棄物中の燃え易いゴミの急激な燃焼が抑えられ、また、廃棄物のガス化による可燃性ガスの発生も少ない。この廃棄物は、流動層を構成する流動粒子の流動や廃棄物供給部によって炉本体内に新たな廃棄物が供給されること等によって炉本体内を排出口側に（即ち、流動層の第２領域に向けて）移動する。そうすると、この第２領域では、高温であるため、第１領域側から移動してきた廃棄物が十分にガス化されて可燃性ガスが発生する。これにより、可燃性ガスの間欠的且つ急激な発生が抑えられ、当該ガスの発生を安定させることができる。
【００１２】
また、供給側側壁から排出口に向かう方向における流動層の各領域に供給される流動化ガスの空気比を調整することによって流動層の前記各領域の温度を調整するため、流動層において流動不良が生じ難くなる。即ち、流動層の前記各領域に供給する流動化ガスの流量を十分に保って前記各領域の流動粒子の流動状態を維持しつつ、流動層に供給される流動化ガスの空気比（即ち、酸素濃度）の調整によって前記各領域の温度を調整する。
【００１３】
しかも、第１領域と第２領域とにおいて上下に間隔をおいた上側位置と下側位置との温度をそれぞれ検出することにより、当該領域に流動不良が生じた場合にこれを確実に検出することができる。詳しくは、底壁から流動層内に流動化ガスが供給されたときに、当該流動化ガスが供給された領域の流動粒子が十分に流動化していればこの流動化ガスが上方に向かって流動層内を進み易いが、当該領域に流動不良が生じていると前記流動化ガスが上方に向かって流動層内を進み難くなる。そのため、流動不良が生じている領域では流動粒子が十分に撹拌されず、これにより前記上側と下側とで温度差が生じ、この温度差を検出することによって流動不良を検出することができる。
【００１４】
また、炉本体の底壁の上面が排出口に向かって低くなるように傾斜しているため、流動層において底壁まで沈んだ廃棄物中の不燃物は、排出口に向かって底壁の上面上を降下する。これにより、前記不燃物を炉本体から容易に排出することができる。
【００１５】
前記流動層における前記第１領域と前記第２領域との間では、前記複数の温度検出部は、前記供給側側壁から前記排出口に向かう方向に所定間隔で温度を検出できる位置にそれぞれ配置されることが好ましい。
【００１６】
かかる構成によれば、第１領域と第２領域との間の温度を検出することができるため、第１領域と第２領域との間において局所的に温度が低下する等の温度異常が生じた場合にこれを検出することができ、当該局所的な温度異常に対応することが可能となる。
【００１７】
この場合、前記第１領域と第２領域との間に配置される各温度検出部は、前記第１の風箱と前記第２の風箱との間に配置される各風箱と上下方向に重なる各領域の温度を検出できる位置にそれぞれ配置されることがより好ましい。
【００１８】
かかる構成によれば、流動層において各風箱から供給された流動化ガスの通過する領域の温度をそれぞれ検出することができるため、各風箱に供給される流動化ガスの空気比の調整が容易になる。
【００１９】
前記第１領域と第２領域との間の前記風箱と上下方向に重なる各領域では、前記各温度検出部は、上下に間隔をおいた上側位置と下側位置との温度を検出できる位置にそれぞれ配置されることが好ましい。
【００２０】
かかる構成によれば、流動層における第１領域から第２領域までの各領域の流動不良を好適に検出することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上より、本発明によれば、燃え易いゴミを含む廃棄物であっても可燃性ガスを安定して得ることができる流動層炉を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態に係る流動層炉の概略構成図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ横断面図である。
【図３】前記流動層炉の流動層における上方領域及び温度センサの配置を説明するための図である。
【図４】他実施形態に係る流動層炉における温度センサの配置を説明するための図である。
【図５】従来の流動層炉の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
本実施形態に係る流動層炉（流動床炉）は、高温の流動粒子（流動砂）によって廃棄物を加熱することにより、廃棄物から可燃性ガスを取り出す炉である。この流動層炉は、図１及び図２に示されるように、内部に流動層１４を構成する流動粒子１２を有する炉本体２０と、炉本体内に流動化ガスを供給するガス供給部３０と、流動層１４の温度を検出する複数の温度センサ（温度検出部）４０と、ガス供給部３０を制御する制御部５０と、炉本体２０内に廃棄物１８を供給する廃棄物供給部６０と、を備える。
【００２５】
流動粒子１２は、炉本体２０の内部において流動層１４を構成し、廃棄物１８を加熱するための粒子である。即ち、廃棄物１８の一部の燃焼により加熱されて高温になった流動粒子１２が廃棄物１８と混合されることにより、当該廃棄物１８がガス化されて可燃性ガスが発生する。本実施形態では、流動粒子１２して珪砂等が用いられる。
【００２６】
炉本体２０は、高温の流動粒子１２によって廃棄物１８から可燃性ガスを取り出す。炉本体２０は、流動粒子１２を下方から支持する底壁２１と、この底壁２１から立上がる側壁２２と、側壁２２上端に設けられた可燃性ガス排出部２３とを有する。
【００２７】
側壁２２は、上下に延びる角筒形状を有する。具体的に、側壁２２は、前後（図２において左右）に間隔をおいて対向する前壁（供給側側壁）２４及び後壁２５と、これら前壁２４と後壁２５との端部同士をそれぞれ接続する横壁２６，２６と、を有する。横壁２６，２６同士は互いに平行である。即ち、炉本体２０は、横壁２６，２６同士の間隔である幅方向の寸法が前後方向について均一な平面形状を有する。
【００２８】
この側壁２２のうち底壁２１の中心位置を挟んで排出口２９と反対側に位置する側壁（前壁）２４には、炉本体２０内へ廃棄物１８を挿入するための廃棄物挿入口２８が設けられる。尚、本実施形態において、図２に示すように、前後方向とは炉本体２０における前後方向（図２における左右方向）のことをいい、幅方向とは炉本体２０における幅方向（図２における上下方向）のことをいう。
【００２９】
廃棄物挿入口２８は、前壁２４の下部において幅方向の中央部に設けられている。この廃棄物挿入口２８は、炉本体２０の底壁２１が支持する流動粒子１２（流動層１４）の上面上に廃棄物１８を横向きに押し込むことができる高さ位置、即ち、流動層１４の上面よりも僅かに高い位置に廃棄物挿入口２８の下端が位置するように設けられている。
【００３０】
可燃性ガス排出部２３は、炉本体２０内で発生した可燃性ガスを排出する部位である。この可燃性ガス排出部２３は、炉本体２０で得られた可燃性ガスを後段の例えば発電プロセスのガスエンジン等に供給するためのダクト等を接続できるよう、側壁２２よりも外径が絞られている。
【００３１】
底壁２１には、その中心位置から特定の方向に偏った位置に廃棄物１８中の不燃物を流動粒子１２と共に排出するための排出口２９が設けられる。この排出口２９は、底壁２１において前記偏った位置の幅方向の中心部に開口している。底壁２１の上面２１ａは、当該上面２１ａ上を不燃物等が降下するように排出口２９に向って低くなるように傾斜する。本実施形態の底壁２１の上面２１ａは、排出口２９の前側（図２における左側）の領域２１１と、排出口２９の後側（図２における右側）の領域２１２と、排出口２９の幅方向両側の領域２１３、２１４とに分けられる。そして、各領域２１１、２１２、２１３、２１４は、排出口２９へ向かって一定の下り勾配となる傾斜面である。即ち、底壁２１の上面２１ａにおいて最も低い位置に排出口２９が設けられている。
【００３２】
ガス供給部３０は、底壁２１から流動粒子１２に対して流動化ガスを吹き込むことにより当該流動粒子１２を流動化させる。このガス供給部３０は、底壁２１に配設される複数のノズル３１と、各ノズル３１に流動化ガスを分配する複数の風箱３２と、各風箱３２に流動化ガスをそれぞれ供給する供給部３３と、を有する。本実施形態では、底壁２１において複数のノズル３１が幅方向に並べられると共にこの幅方向に並ぶノズル３１の列が前後方向に配列されている。即ち、複数のノズル３１は、底壁２１において幅方向及び前後方向に間隔をおいた格子状に配置される。各ノズル３１は、底壁２１を貫通するように底壁２１に取り付けられている。尚、各ノズル３１の配置位置は、前記格子状の配置に限定されない。
【００３３】
各風箱３２は、底壁２１における幅方向の所定の位置からノズル３１を介して炉本体２０内に流動化ガスを吹き込む。風箱３２は、底壁２１の下側に配置され、幅方向に延びる箱形状を有する。この風箱３２は、底壁２１において幅方向に並ぶ各ノズル３１に流動化ガスを分配するヘッダーとして働くものであり、幅方向に並ぶ各ノズル３１から吹き出される流動化ガスの流量を均一にする機能をもつ。本実施形態では前後二列に並ぶ各ノズル３１に対して一つの風箱３２から共通の流動化ガスが分配される。
【００３４】
これら複数の風箱３２は、底壁２１の下面側において前後方向に並ぶ。これにより、各風箱３２に対応するノズル３１毎に、そのノズル３１から吹き出す流動化ガスの成分や流量を変更することが可能となる。本実施形態では、底壁２１の下側において３個の風箱３２ａ，３２ｂ，３２ｃが前後方向に並んでいる。詳しくは、底壁２１の下側において、排出口２９よりも前壁２４側に２個の風箱（第１風箱３２ａ及び第２風箱３２ｂ）が配置され、排出口２９よりも後壁２５側に１個の風箱（第３風箱３２ｃ）配置されている。
【００３５】
供給部３３は、空気（酸素）を供給するための空気供給部３４と水蒸気を供給するための水蒸気供給部３５と、これら各供給部３４、３５と各風箱３２とを接続する管路３６とを有し、これら各供給部３４，３５から管路３６を介して風箱３２に空気及び水蒸気をそれぞれ供給する。本実施形態では、これら空気供給部３４及び水蒸気供給部３５から風箱３２に供給される空気又は／及び水蒸気によって流動化ガスが構成される。
【００３６】
各管路３６には、当該管路３６内を流れる流体（本実施形態では空気又は水蒸気）の流量を調整するためのバルブ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３８ａ、３８ｂ、３８ｃがそれぞれ設けられている。各バルブ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３８ａ、３８ｂ、３８ｃは、制御部５０からの制御信号によって開度を変更する。これにより、各風箱３２から炉本体２０内に供給される流動化ガスの空気比（酸素濃度）や流量が調整される。
【００３７】
複数の温度センサ４０は、流動層１４の温度を検出するセンサであり、炉本体２０内にそれぞれ配置される。各温度センサ４０は、制御部５０にそれぞれ接続され、検出した温度を温度信号に変換して制御部５０に出力する。
【００３８】
各温度センサ４０は、流動層１４における風箱３２と上下方向に重なる各領域（以下、単に「上方領域」とも称する。）ｕａ１、ｕａ２、ｕａ３において上下に間隔をおいた上側位置と下側位置との温度を検出できるようにそれぞれ配置される。本実施形態では、６個の温度センサ４０が配置されている。具体的には、第１風箱３２ａの上方領域（第１領域）ｕａ１、第２風箱３２ｂの上方領域（第３領域）ｕａ３、及び第３風箱３２ｃの上方領域（第２領域）ｕａ２にそれぞれ２個の温度センサ４０が配置される。尚、本実施形態では、炉本体２０に３つの風箱３２が設けられているために上方領域ｕａ１、ｕａ２、ｕａ３の数が３つであるが、風箱３２の個数が増えればこれに対応して上方領域ｕａ１、ｕａ２、ｕａ３、…の数も増える。また、上側位置とは、上下方向において流動層１４の中央よりも上側の位置であり、下側位置とは、前記中央よりも下側の位置である。但し、上側位置は、流動層１４の上面より上側の気温や廃棄物の温度の影響を受け難い所定深さ以上の位置であり、下側位置は、底壁２１自体の温度の影響を受け難い底壁２１の上面２１ａよりも所定の距離以上上側の位置である。
【００３９】
各上方領域ｕａ１、ｕａ２、ｕａ３に配置される２個の温度センサ４０は、当該上方領域ｕａ１、ｕａ２、ｕａ３における上側位置と下側位置との温度が検出できればよく、上下方向に重なる位置に配置されなくてもよい。即ち、上側位置の温度を検出する温度センサ４０と下側位置の温度を検出する温度センサ４０とが上方領域ｕａ１、ｕａ２、ｕａ３内において幅方向にずれた位置にそれぞれ配置（図２参照）されてもよく、また、上側位置の温度を検出する温度センサ４０と下側位置の温度を検出する温度センサ４０とが上方領域ｕａ１、ｕａ２、ｕａ３（詳しくは、前列のノズル３１の噴出口と後列のノズル３１の噴出口との間の領域（図３の斜線部参照））内において前後方向にずれた位置にそれぞれ配置されてもよい。
【００４０】
また、温度センサ４０は、第１領域ｕａ１と第２領域ｕａ２とにおいて上側位置と下側位置との温度を検出できるように配置されていれば、他の上方領域（本実施形態では、第３領域ｕａ３）には１個でもよい。また、温度センサ４０は、各上方領域ｕａ１、ｕａ２、ｕａ３に３個以上ずつ配置されてもよい。
【００４１】
尚、少なくとも第１領域ｕａ１内と第２領域ｕａ２内とに上側位置と下側位置との温度を検出できるように温度センサ４０がそれぞれ配置されていれば、炉本体２０内に配置される温度センサ４０の具体的な個数や配置位置は、限定されない。
【００４２】
例えば、流動層１４における第１領域ｕａ１と第２領域ｕａ２との間では、１個の温度センサ４０が配置されてもよく、また、複数の温度センサ４０が前後方向に所定間隔で温度を検出できる位置に（例えば、幅方向から見て前後に一列に並ぶように（図４参照））それぞれ配置されてもよい。この場合、各温度センサ４０は、第１領域ｕａ１と第２領域ｕａ２との間に位置する各上方領域（本実施形態では第３領域ｕａ３）内にそれぞれ配置されてもよく、また、上方領域ｕａ１、ｕａ２、ｕａ３と関係なく前後方向に所定間隔をおいて配置されてもよい。このように配置することにより、流動層１４における第１領域ｕａ１と第２領域ｕａ２との間の温度を検出することができるため、第１領域ｕａ１と第２領域ｕａ２との間において局所的に温度が低下する等の流動層１４の局所的な温度異常を検出することが可能となる。
【００４３】
また、第１領域ｕａ１と第２領域ｕａ２との間の各上方領域ｕａ３、…において、温度センサ４０が上側位置と下側位置との温度を検出できる位置にそれぞれ配置されることが好ましい。このように各温度センサ４０が配置されることにより、流動層１４における第１領域ｕａ１から第２領域ｕａ２までの各上方領域ｕａ３、…における流動不良を好適に検出することができる。詳しくは、底壁２１から流動層１４内に流動化ガスが供給されたときに、当該流動化ガスが供給された領域の流動粒子１２が十分に流動化していればこの流動化ガスが上方に向かって流動層１４内を進み易いが、当該領域ｕａに流動不良が生じていると前記流動化ガスが上方に向かって流動層１４内を進み難くなる。そのため、流動不良が生じている領域及びその周囲では流動粒子１２が十分に撹拌されず、これにより当該領域における上側位置と下側位置とで温度差が生じ、この温度差を検出することによって当該領域の流動不良を検出することができる。
【００４４】
制御部５０は、各温度センサ４０によって検出された温度に基づいて流動層１４の温度が後側に向かって（即ち、前壁２４から後壁２５に向かって）高くなるように供給部３３によって各風箱３２に供給される流動化ガスの空気比をそれぞれ調整する。これにより、当該流動層炉１０において発生させる可燃性ガスの量や濃度等の急激な変動が抑えられ、その結果、廃棄物１８から可燃性ガスを安定して発生させることができる。
【００４５】
また、制御部５０は、各温度センサ４０によって検出された温度に基づいて流動層１４に生じた流動異常（局所的な流動不良等）を検出し、ガス供給部３０を制御して炉本体２０内に供給される流動化ガスの空気比や流量を調整することにより、この流動異常の解消を図る。
【００４６】
具体的に、制御部５０は、以下の方法（第１の方法）によって、流動層１４の前後方向における各領域の温度を制御する。本実施形態において、図１における上側の温度センサ４０を左から順に第１温度センサ、第２温度センサ、第３温度センサとし、下側の温度センサを左から順に第４温度センサ、第５温度センサ、第６温度センサとしたときに、第１温度センサによって検出された温度をＴ１、第２温度センサによって検出された温度をＴ２、第３温度センサによって検出された温度をＴ３、第４温度センサによって検出された温度をＴ４、第５温度センサによって検出された温度をＴ５、第６温度センサによって検出された温度をＴ６とする。
【００４７】
制御部５０は、各温度センサ４０からの温度信号を受信して流動層１４の各領域（各温度センサ４０が配置された領域）の温度を取得すると、Ｔ１とＴ４の平均値Ａｖｅ１、Ｔ２とＴ５の平均値Ａｖｅ２、Ｔ３とＴ６の平均値Ａｖｅ３をそれぞれ求める。そして、制御部５０は、これら各平均値Ａｖｅ１、Ａｖｅ２、Ａｖｅ３を比較する。
【００４８】
制御部５０は、「Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２＜Ａｖｅ３」の関係が崩れると、供給部３３によって各風箱３２に供給される流動化ガスの流量を一時的に増加させる。ここで、本実施形態の制御部５０は、「Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２＜Ａｖｅ３」の関係の監視を常時行うが、所定の時間間隔毎に「Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２＜Ａｖｅ３」の関係を監視してもよい。
【００４９】
具体的に、制御部５０は、「Ａｖｅ１＞Ａｖｅ２」又は「Ａｖｅ２＞Ａｖｅ３」となって温度異常を検出すると、各風箱３２に供給される流動化ガスの流量を増加させる。このとき、制御部５０は、各風箱３２に供給される空気と水蒸気との比（即ち、流動化ガスの空気比）を一定に保ちつつ風箱３２から炉本体２０内に吹き込まれる流動化ガスの流量だけを増加させる。詳しくは、制御部５０は、前記温度異常を検出すると、各風箱３２から流動層１４内に吹き込ませる流動化ガスの流量を通常の流量（例えば、Ｕｏ／Ｕｍｆ＝３．０）から一時的に増加させる（例えば、増加後の流量がＵｏ／Ｕｍｆ＝５．０）。ここで、Ｕｍｆは、流動粒子１２を流動化するための流動化ガスの吹き込みの最小流速である最小流動化速度であり、Ｕｏは、流動化ガスの平均断面流速である。
【００５０】
そして、制御部５０は、各温度センサ４０によって検出した温度が「Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２＜Ａｖｅ３」の関係を満たすと、供給部３３を制御して各風箱３２から流動層１４内に吹き込ませる流動化ガスの流量を元に戻し（前記の例では、Ｕｏ／Ｕｍｆ＝５．０から３．０に戻し）、温度の監視を続ける。一方、制御部５０は、流動化ガスの流量を増加させて一定時間経過しても、各温度センサ４０によって検出された温度が「Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２＜Ａｖｅ３」の関係を満たさなければ、炉本体２０内に異常が発生したと判断して、当該流動層炉１０の運転を停止する。
【００５１】
より具体的には、例えば、流動層１４に温度異常が生じていない流動層炉１０の通常の運転状態においては、Ａｖｅ１が６００℃付近、Ａｖｅ２が６５０℃付近、Ａｖｅ３が７００℃付近である。この状態から炉本体２０内に供給される廃棄物１８の量又は／及び成分が変動することにより、Ａｖｅ１が６６０℃になったとする。このとき、制御部５０は、温度異常（Ａｖｅ１＞Ａｖｅ２）を検出し、各風箱３２から流動層１４内に吹き込ませる流動化ガスの流量を一時的に増加させる。すると、Ａｖｅ１が７００℃、Ａｖｅ２が７５０℃、Ａｖｅ３が８００℃になり、流動層１４の温度が全体的に上昇するが、流動層１４の局所的な流動不良等のが解消されて炉内のバランスが回復し、各温度センサ４０によって検出される温度が「Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２＜Ａｖｅ３」の関係を満たすようになる。その後、制御部５０が各風箱３２から流動層１４内に吹き込ませる流動化ガスの流量を元に戻すと、Ａｖｅ１が６００℃付近、Ａｖｅ２が６５０℃付近、Ａｖｅ３が７００℃付近まで戻り、流動層に生じた温度異常が解消される。
【００５２】
尚、制御部５０は、各温度センサ４０によって検出された温度が「Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２＜Ａｖｅ３」の関係を満たしていても、Ａｖｅ１とＡｖｅ３とがそれぞれ所定の範囲（ｍｉｎ１＜Ａｖｅ１＜ｍａｘ１、及び、ｍｉｎ３＜Ａｖｅ３＜ｍａｘ３）から外れた場合に、各風箱３２から流動層１４内に吹き込ませる流動化ガスの流量を一時的に増加させてもよい。これにより、制御部５０は、流動層の前後方向における温度分布（即ち、前壁２４から後壁２５に向かって温度が徐々に高くなる温度分布）をより好適に維持することが可能となる。
【００５３】
また、制御部５０は、以下の方法（第２の方法）によって、流動層１４の前後方向における各領域の温度を制御してもよい。
【００５４】
制御部５０は、上記の方法と同様に、「Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２＜Ａｖｅ３」の関係を監視する。即ち、制御部５０は、各温度センサ４０からの温度信号を受信して流動層１４の各領域の温度を取得し、Ａｖｅ１、Ａｖｅ２、Ａｖｅ３をそれぞれ求め、これら各平均値Ａｖｅ１、Ａｖｅ２、Ａｖｅ３を比較する。尚、この方法においても、制御部５０は、「Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２＜Ａｖｅ３」の関係の監視を常時行ってもよく、所定の時間間隔毎に「Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２＜Ａｖｅ３」の関係を監視してもよい。
【００５５】
制御部５０は、「Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２＜Ａｖｅ３」の関係が崩れると、供給部３３によって異常領域に対応する風箱３２に供給される空気と水蒸気との比を調整する。例えば、Ａｖｅ１＞Ａｖｅ２となって流動層１４の第１領域ｕａ１に高温異常が生じると、制御部５０は、供給部３３を制御して、第１風箱３２から流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの流量を一定に保ちつつ、バルブ３７ａを絞ると共にバルブ３８ａを開いて第１風箱３２に供給される空気の流量を減らすと共に水蒸気の流量を増加させる。これにより、第１風箱３２から流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの空気比が小さくなる（即ち、酸素濃度が低下する）。そして、制御部５０は、温度監視を続け、Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２となったら、バルブ３７ａ、３８ａをそれぞれ元に戻して（即ち、バルブ３７ａを開くと共にバルブ３８ａを絞って）第１風箱３２から流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの空気比（酸素濃度）を元に戻す。一方、第１風箱３２から流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの空気比を小さくしてから所定時間経過しても温度がＡｖｅ１＞Ａｖｅ２の状態であれば、制御部５０は、炉本体２０内に異常が生じたと判断して、当該流動層炉１０の運転を停止する。
【００５６】
尚、制御部５０は、各温度センサ４０で検出された温度が「Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２＜Ａｖｅ３」の関係を満たしていても、Ａｖｅ１とＡｖｅ３とがそれぞれ所定の範囲（ｍｉｎ１＜Ａｖｅ１＜ｍａｘ１、及び、ｍｉｎ３＜Ａｖｅ３＜ｍａｘ３）から外れた場合に、Ａｖｅ１、Ａｖｅ３を所定の範囲内に戻すために、各バルブ３７ａ、３７ｃ、３８ａ、３８ｃの開度を調整して、第１風箱３２ａから流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの空気比、又は第３風箱３２ｃから流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの空気比を調整してもよい。具体的に、流動層１４の第１領域ｕａ１に低温異常が生じると、制御部５０は、供給部３３を制御して、バルブ３７ａを開くと共にバルブ３８ａを絞ることにより、第１風箱３２ａから流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの空気比を大きくする。また、流動層１４の第２領域ｕａ２に高温異常が生じると、制御部５０は、供給部３３を制御して、バルブ３７ｃを絞ると共にバルブ３８ｃを開くことにより、第３風箱３２ｃから流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの空気比を小さくする。また、流動層１４の第２領域ｕａ２に高温異常が生じると、制御部５０は、供給部３３を制御して、バルブ３７ｃを開くと共にバルブ３８ｃを絞ることにより、第３風箱３２ｃから流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの空気比を大きくする。
【００５７】
また、制御部５０は、流動層１４の流動異常（流動層１４における局所的な流動不良等）が起こったときに生じる流動層１４の局所的な温度異常を監視し、この温度異常が検出されると、供給部３３を制御して各風箱３２に供給される流動化ガスの空気比や流量を調整することにより、流動層１４の流動異常を解消する。
【００５８】
具体的に、流動不良が生じている領域では流動化ガスの流れ易さが他の領域と異なるため、流動粒子１２が十分に撹拌されず、これにより前記上側と下側とで温度差が生じる。そこで、制御部５０は、この温度差を検出することによって流動層１４における局所的な流動不良、即ち、流動層１４の流動異常を検出し、炉本体２０内に供給される流動化ガスの流量を調整することによってこれを解消する。
【００５９】
詳しくは、制御部５０は、以下の方法によって、流動層１４の各領域における上下方向（垂直方向）の温度を制御する。
【００６０】
制御部５０は、各温度センサ４０からの温度信号を受信して流動層１４の各領域（各温度センサ４０が配置された領域）の温度を取得すると、流動層１４の各領域における上側位置と下側位置との温度差ΔＴ１（＝Ｔ１−Ｔ４）、ΔＴ２（＝Ｔ２−Ｔ５）、ΔＴ３（＝Ｔ３−Ｔ６）をそれぞれ求める。そして、制御部５０は、各温度差ΔＴ１，ΔＴ２，ΔＴ３と予め設定されている所定の値とを比較することにより、流動層１４における局所的な流動不良が生じているか否かの監視（検出）を行う。尚、この監視は、常時行われてもよく、所定の時間間隔毎に行われてもよい。
【００６１】
例えば、前記所定の値を±１０℃としたときに、制御部５０は、ΔＴ１，ΔＴ２，ΔＴ３＞１０℃、又はΔＴ１，ΔＴ２，ΔＴ３＜−１０℃となった場合に、該当する領域に供給される流動化ガスの流量を一時的に増加させる。具体的に、ΔＴ１＜−１０℃となった場合、制御部５０は、供給部３３を制御して、第１風箱３２ａから流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの流量を通常の流量（例えば、Ｕｏ／Ｕｍｆ＝３．０）から一時的に増加させる（例えば、増加後の流量がＵｏ／Ｕｍｆ＝５．０）。このとき、流動化ガスの空気比が変わらないように流量だけを増加させる。そして、制御部５０は、ΔＴ１＞−１０℃且つΔＴ１＜１０℃となると、供給部３３を制御して、第１風箱３２ａから流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの流量を元に戻し（例えば、Ｕｏ／Ｕｍｆ＝５．０から３．０に戻し）、温度の監視を続ける。一方、制御部５０は、流量を増加させて一定時間経過してもΔＴ１＜−１０℃の状態のであれば、炉本体２０内に異常が生じたと判断して、当該流動層炉１０の運転を停止する。
【００６２】
また、制御部５０は、廃棄物供給部６０等の制御も行う。
【００６３】
廃棄物供給部６０は、前壁２４から流動層１４上における前壁２４に隣接する領域に廃棄物１８を供給する。本実施形態の廃棄物供給部６０としては、スクリュー押し込み機が用いられる。これにより、シール性を担保しつつ連続的に廃棄物１８を炉内に供給することができる。また、紙やプラスチックシートのような嵩比重が小さく、飛散しやすいごみを塊で炉本体２０内に供給することができ、従来のように炉の上部から投入する場合に比べ、炉本体２０内でこれらのごみが飛散することを抑制することができる。尚、廃棄物供給部６０の具体的構成は限定されない。例えば、本実施形態の廃棄物供給部６０では、スクリュー押し込み機が廃棄物１８を炉内に押し込むが、プッシャ等によって廃棄物１８が炉内に押し込まれてもよい。
【００６４】
以上のように構成される流動層炉１０では、以下のようにして廃棄物１８から可燃性ガスが回収される。
【００６５】
流動層炉の運転開始時には、制御部５０は、各風箱３２から炉本体２０内の底壁２１に支持されている流動粒子１２に対して流動化ガスを吹き込ませる。運転開始時には、流動層１４に廃棄物１８が無い（若しくは有ったとしても微量の）ため、制御部５０は、図示しないバーナー等によって流動層１４の上部から流動媒体である流動粒子１２を加熱する。このとき、制御部５０は、水蒸気を吹き込むことなく空気のみを各風箱３２から流動粒子１２に対して供給することにより流動状態にし、この状態の流動粒子１２を加熱する。そして、流動層１４全体が所定の温度（例えば、６００℃）になった時点で、制御部５０は、廃棄物供給部６０によって廃棄物１８を炉本体２０内に投入し始める。このとき、制御部５０は、バーナー等の運転を少しずつ抑制し、所定の比率になるように水蒸気の添加量を増やしつつ空気の供給量を絞る。
【００６６】
各風箱３２から流動粒子１２に対して吹き込まれる流動化ガスの空気比は、流動層炉１０の運転に適した値として予め求められ、制御部５０に記憶されている。即ち、運転中の流動層炉１０において、流動層１４に温度異常が生じていなければ、制御部５０は、各バルブ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３８ａ、３８ｂ、３８ｃの開度を調整することなく、各風箱３２に所定の流量で空気及び水蒸気をそれぞれ供給する。
【００６７】
このようにして流動粒子１２が流動状態となることにより、炉本体２０内に流動層１４が形成される。このとき、各風箱３２から流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの流量は同じであるが、空気比はそれぞれ異なっている。具体的には、流動層１４において前壁２４から後壁２５に向かって温度が高くなるように、制御部５０は、第１風箱３２ａに供給される流動化ガスの空気比よりも第２風箱３２ｂに供給される流動化ガスの空気比が大きく、且つ、第２風箱３２ｂに供給される流動化ガスの空気比よりも第３風箱３２ｃに供給される流動化ガスの空気比が大きくなるように、各バルブ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３８ａ、３８ｂ、３８ｃの開度を調整する。
【００６８】
このように、制御部５０は、各風箱３２から流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの流量を一定とすることにより流動層１４における各領域の流動状態を好適に維持しつつ、流動層１４内の各領域における酸素濃度を変化させることにより所定の温度分布（即ち、前壁２４から後壁２５に向かって温度が高くなる温度分布）を形成する。
【００６９】
Ａｖｅ１が６００℃付近、Ａｖｅ２が６５０℃付近、Ａｖｅ３が７００℃付近となると、制御部５０は、炉内が定常状態になったと判断し、流動層１４の温度制御を開始する。尚、本実施形態において制御部５０は、Ａｖｅ１とＡｖｅ３との温度差が５０℃以上となり、且つ、Ａｖｅ１が６００℃〜７００℃、Ａｖｅ３が７００℃〜８００℃となるように流動層１４の温度制御を行う。
【００７０】
具体的には、スクリュー押し込み機（廃棄物供給部６０）が炉本体２０内に横向きに廃棄物１８を押し込む。これにより、廃棄物１８は、第１領域ｕａ１上に押し込まれる（図１及び図２参照）。炉本体２０内では活発な流動層１４が形成されているため、投入された廃棄物１８は、流動層１４に取り込まれつつ拡散作用によって前壁２４側から後壁２５側に向かって拡散しながら移動する。尚、流動層１４内での廃棄物１８は、前壁２４から後壁２５側への一方向にのみ移動するのではなく、上下方向、左右方向、前後方向への往復移動を繰り返しつつ、廃棄物１８の密度が高い領域から低い領域へ（即ち、投入側（前壁２４）から後壁２５へ）向けて徐々に拡散して移動する。
【００７１】
このとき、流動層１４の第１領域ｕａ１の温度が低いため、廃棄物１８の急激な燃焼が抑えられ、廃棄物１８のうちガス化し易いものがガス化する。即ち、プラスチックや紙等のガス化し易い廃棄物１８は第１領域ｕａ１及びその隣接領域でガス化する。一方、木片などのガス化し難いものは一部がガス化されるものの、大部分がガス化されずに流動粒子の流動等によって後壁２５側に徐々に移動して第２領域ｕａ２まで到達する。このように、ガス化し易い廃棄物１８を、第２領域ｕａ２に到達する前に第１領域ｕａ１やその周辺（第２領域ｕａ２側の領域）において穏やかな条件（低い温度）でガス化させることにより、発生する可燃性ガスの変動を抑制することができる。
【００７２】
そして、流動層１４における排出口２９と上下方向に重なる領域及びその周辺の高温の領域においてこの移動してきた廃棄物１８が流動粒子１２と十分に混合されることにより、前壁２４側の領域において燃え残った廃棄物１８のガス化が十分に行われる。
【００７３】
このように、流動層１４の温度が前壁２４から後壁２５側に向かって高くなっている状態で廃棄物１８がスクリュー押し込み機６０によって連続的に供給されることにより、可燃性ガスの間欠的且つ急激な発生が抑えられ、当該可燃性ガスの発生を安定させることができる。
【００７４】
流動層１４において排出口２９から不燃物等と共に排出される流動粒子１２は、必要に応じて前記不燃物等と分離され、再度、炉本体２０の中に投入される。
【００７５】
尚、廃棄物１８の投入量や廃棄物１８に含まれるゴミの成分等によって、流動層１４の温度分布に異常が生じたり（局所的に温度の低い領域や高い領域が生じたり）、流動異常（流動層１４における局所的な流動不良等の発生）等が生じた場合には、制御部５０は、上記のように各温度センサ４０において検出した温度に基づいてガス供給部３０を制御して各風箱３２に供給される空気の流量や水蒸気の流量を調整することにより、流動層１４の温度分布の異常や流動異常を解消させる。
【００７６】
炉本体２０内で発生した可燃性ガスは、炉本体２０の可燃性ガス排出部２３から当該可燃性ガス排出部２３に接続されたダクト等を介して後段の例えば発電プロセスのガスエンジン等に供給される。このとき、可燃性ガスに含まれる水蒸気は、可燃性ガスの温度を下げることにより凝縮して水となり回収される。これにより、流動層炉１０の後段へは、水蒸気が除去された可燃性ガスが供給される。
【００７７】
このように、上記の流動層炉１０では、第１領域ｕａ１から第２領域ｕａ２に向けて温度が高くなっている流動層１４の第１領域ｕａ１側に廃棄物供給部６０によって廃棄物１８が供給されることにより、発生させる可燃性ガスの量や濃度等の急激な変動が抑えられ、その結果、廃棄物１８から可燃性ガスを安定して発生させることができる。
【００７８】
具体的には、流動層１４において温度の低い第１領域ｕａ１側に廃棄物１８が供給されることにより、廃棄物１８中の燃え易いゴミの急激な燃焼が抑えられ、また、廃棄物１８のガス化による可燃性ガスの発生も少ない。この廃棄物１８は、流動層１４を構成する流動粒子１２の流動や廃棄物供給部６０によって炉本体２０内に新たな廃棄物１８が供給されること等によって炉本体２０内を排出口２９側に（即ち、流動層１４の第２領域ｕａ２に向けて）移動する。そうすると、この第２領域ｕａ２では、高温であるため、第１領域ｕａ１側から移動してきた廃棄物１８が十分にガス化されて可燃性ガスが発生する。これにより、可燃性ガスの間欠的且つ急激な発生が抑えられ、当該ガスの発生を安定させることができる。
【００７９】
また、前壁２４から後壁２５（又は排出口２９）に向かう方向における流動層１４の各領域に供給される流動化ガスの空気比を調整することによって流動層１４の前記各領域の温度を調整するため、流動層１４において流動異常（流動層１４における局所的な流動不良等）が生じ難くなる。即ち、流動層１４の前記各領域に供給する流動化ガスの流量を十分に保って前記各領域の流動粒子１２の流動状態を良好に維持しつつ、流動層１４に供給される流動化ガスの空気比（即ち、酸素濃度）の調整によって前記各領域の温度を調整する。しかも、第１領域ｕａ１、第２領域ｕａ２、及び第３領域ｕａ３において上下に間隔をおいた上側位置と下側位置との温度をそれぞれ検出することにより、当該領域に流動不良が生じた場合にこれを確実に検出することができる。
【００８０】
また、炉本体２０の底壁２１の上面２１ａが排出口に向かって低くなるように傾斜しているため、流動層１４において底壁２１まで沈んだ廃棄物１８中の不燃物や炭化物等は、排出口２９に向かって底壁２１の上面２１ａ上を降下する。これにより、前記不燃物等を炉本体２０から容易に排出することができる。
【００８１】
尚、本発明の流動層炉は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００８２】
各上方領域ｕａ１、ｕａ２、ｕａ３内に配置される温度センサ４０は、上側位置と下側位置との温度を検出する位置に加え、上下方向における上側位置と下側位置との中間位置の温度を検出する位置に配置されてもよい。
【００８３】
また、上記実施形態において、各温度センサ４０は、前後方向において、同じ高さ位置に間隔をおいて並ぶように配置されているが、これに限定されない。各温度センサ４０は、上方領域ｕａ１、ｕａ２、ｕａ３毎に異なる高さ位置であってもよい。
【００８４】
排出口２９の前後（図３において排出口２９の右側及び左側）の両側において風箱がそれぞれ排出口２９に隣接している場合には、排出口２９に最も近い風箱とはこれら両方の風箱を差す。但し、流動層１４全体の温度を好適に制御する観点から、排出口２９の後側（図３における右側）の風箱における上方領域の温度を制御することが好ましい。
【符号の説明】
【００８５】
１０ 流動層炉
１２ 流動粒子
１４ 流動層
１８ 廃棄物
２０ 炉本体
２１ 底壁
２１ａ 底壁の上面
２４ 前壁（供給側側壁）
２９ 排出口
３０ ガス供給部
３２ 風箱
３３ 供給部
４０ 温度センサ（温度検出部）
５０ 制御部
６０ 廃棄物供給部
ｕａ１、ｕａ２、ｕａ３ 上方領域（第１領域、第２領域、第３領域）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動粒子を流動化させた流動層において廃棄物を加熱することにより、当該廃棄物から可燃性ガスを取り出す流動層炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流動層炉として特許文献１に記載のものが知られている。この流動層炉は、図５に示されるように、炉底部に流動砂（流動粒子）１０２を有する炉本体１０４と、流動砂１０２を流動化させて流動層を形成するために炉底部の流動砂１０２中に空気を供給する空気供給部１０６と、を備える。炉本体１０４は側壁を有し、この側壁に、前記流動層の上に廃棄物を投入するための投入部１０８が設けられる。
【０００３】
この流動層炉１００では、空気供給部１０６が高温の流動砂１０２中に空気を供給することにより流動砂１０２を浮遊懸濁状態にして流動化し、これにより、流動層を形成する。前記空気供給部１０６は、投入部１０８から流動層上に投入された廃棄物を層内部に取り込んで効率よく燃焼できるよう、流動層の全域において流動砂１０２の流動状態が略一定となるように空気を供給する。
【０００４】
高温の流動砂に投入部１０８から廃棄物が投入される度に、当該廃棄物は前記流動層の高温の流動砂１０２と混合されて熱分解（ガス化）される。これにより、可燃性ガスが発生する。この可燃性ガスは、例えば、後段の溶融炉で高温燃焼される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２４２４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
流動層炉１００に投入される廃棄物は、活発な流動層の中に取り込まれて燃焼若しくはガス化するが、廃棄物が間欠的に投入される度に廃棄物中の可燃物が急激に燃えることにより、発生する可燃性ガスの発生量や濃度等の急激な変動が繰り返される。このガス化反応の変動は廃棄物の供給の定量性に大きく依存するため、廃棄物供給の変動やごみ質に変化がある場合、可燃性ガスを安定して発生させることができない。特に、廃棄物に紙やシート状のプラスチック等の燃え易いゴミが多く含まれる場合には、発生する可燃性ガスの変動がより大きくなり、その安定化が求められる。
【０００７】
例えば、発生させた可燃性ガスをガスエンジンに用いて発電を行うような場合、可燃性ガスの変動が大きいと安定したエネルギーを得ることができないため、流動層炉において得られる可燃性ガスの安定化がより求められる。
【０００８】
そこで、燃え易いゴミを含む廃棄物であっても可燃性ガスを安定して得ることができる流動層炉を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、上記課題を解消すべく、本発明は、廃棄物を加熱して当該廃棄物から可燃性ガスを取り出す流動層炉であって、前記廃棄物を加熱するための流動層を構成する流動粒子を下方から支持する底壁およびこの底壁から立上がる側壁を有し、前記底壁においてその中心位置から特定方向に偏った位置に前記廃棄物中の不燃物を前記流動粒子と共に排出するための排出口が設けられ、この排出口に向かって前記底壁の上面上を前記不燃物が降下するように当該底壁の上面が前記排出口に向かって低くなるように傾斜する炉本体と、前記炉本体の底壁から前記流動粒子に対して流動化ガスを吹き込むことにより当該流動粒子を流動化させるガス供給部と、前記流動層の温度を検出する複数の温度検出部と、前記ガス供給部を制御する制御部と、前記側壁のうち前記底壁の中心位置を挟んで前記排出口と反対側に位置する供給側側壁から前記流動層上における当該供給側側壁に隣接する領域に前記廃棄物を供給する廃棄物供給部と、を備える。そして、前記ガス供給部は、前記底壁の下側において前記供給側側壁から前記排出口に向かう方向と直交する方向に延び、且つこの直交する方向の所定の位置から前記流動粒子に対して前記流動化ガスを吹き込むための複数の風箱と、これら各風箱に前記流動化ガスをそれぞれ供給し、且つ前記各風箱に供給される前記流動化ガスの空気比をそれぞれ調整可能な供給部と、を有し、前記複数の風箱は、前記供給側側壁から前記排出口に向かう方向に配列され、前記複数の温度検出部は、前記流動層における前記供給側側壁に最も近い第１の風箱と上下方向に重なる第１領域内において上下に間隔をおいた上側位置と下側位置との温度を検出すると共に、前記流動層における前記排出口に最も近い第２の風箱又は前記排出口と上下方向に重なる第２領域内において上下に間隔をおいた上側位置と下側位置との温度を検出できる位置にそれぞれ配置され、前記制御部は、前記各温度検出部によって検出された温度に基づいて前記第１領域から前記第２領域に向けて流動層の温度が高くなるように前記供給部によって前記各風箱に供給される流動化ガスの空気比をそれぞれ調整する。
【００１０】
本発明によれば、前記第１領域から前記第２領域に向けて温度が高くなっている流動層の第１領域側に廃棄物供給部によって廃棄物が供給されることにより、発生させる可燃性ガスの量や濃度等の急激な変動が抑えられ、その結果、廃棄物から可燃性ガスを安定して発生させることができる。
【００１１】
具体的には、流動層において温度の低い第１領域側に廃棄物が供給されることにより、廃棄物中の燃え易いゴミの急激な燃焼が抑えられ、また、廃棄物のガス化による可燃性ガスの発生も少ない。この廃棄物は、流動層を構成する流動粒子の流動や廃棄物供給部によって炉本体内に新たな廃棄物が供給されること等によって炉本体内を排出口側に（即ち、流動層の第２領域に向けて）移動する。そうすると、この第２領域では、高温であるため、第１領域側から移動してきた廃棄物が十分にガス化されて可燃性ガスが発生する。これにより、可燃性ガスの間欠的且つ急激な発生が抑えられ、当該ガスの発生を安定させることができる。
【００１２】
また、供給側側壁から排出口に向かう方向における流動層の各領域に供給される流動化ガスの空気比を調整することによって流動層の前記各領域の温度を調整するため、流動層において流動不良が生じ難くなる。即ち、流動層の前記各領域に供給する流動化ガスの流量を十分に保って前記各領域の流動粒子の流動状態を維持しつつ、流動層に供給される流動化ガスの空気比（即ち、酸素濃度）の調整によって前記各領域の温度を調整する。
【００１３】
しかも、第１領域と第２領域とにおいて上下に間隔をおいた上側位置と下側位置との温度をそれぞれ検出することにより、当該領域に流動不良が生じた場合にこれを確実に検出することができる。詳しくは、底壁から流動層内に流動化ガスが供給されたときに、当該流動化ガスが供給された領域の流動粒子が十分に流動化していればこの流動化ガスが上方に向かって流動層内を進み易いが、当該領域に流動不良が生じていると前記流動化ガスが上方に向かって流動層内を進み難くなる。そのため、流動不良が生じている領域では流動粒子が十分に撹拌されず、これにより前記上側と下側とで温度差が生じ、この温度差を検出することによって流動不良を検出することができる。
【００１４】
また、炉本体の底壁の上面が排出口に向かって低くなるように傾斜しているため、流動層において底壁まで沈んだ廃棄物中の不燃物は、排出口に向かって底壁の上面上を降下する。これにより、前記不燃物を炉本体から容易に排出することができる。
【００１５】
前記流動層における前記第１領域と前記第２領域との間では、前記複数の温度検出部は、前記供給側側壁から前記排出口に向かう方向に所定間隔で温度を検出できる位置にそれぞれ配置されることが好ましい。
【００１６】
かかる構成によれば、第１領域と第２領域との間の温度を検出することができるため、第１領域と第２領域との間において局所的に温度が低下する等の温度異常が生じた場合にこれを検出することができ、当該局所的な温度異常に対応することが可能となる。
【００１７】
この場合、前記第１領域と第２領域との間に配置される各温度検出部は、前記第１の風箱と前記第２の風箱との間に配置される各風箱と上下方向に重なる各領域の温度を検出できる位置にそれぞれ配置されることがより好ましい。
【００１８】
かかる構成によれば、流動層において各風箱から供給された流動化ガスの通過する領域の温度をそれぞれ検出することができるため、各風箱に供給される流動化ガスの空気比の調整が容易になる。
【００１９】
前記第１領域と第２領域との間の前記風箱と上下方向に重なる各領域では、前記各温度検出部は、上下に間隔をおいた上側位置と下側位置との温度を検出できる位置にそれぞれ配置されることが好ましい。
【００２０】
かかる構成によれば、流動層における第１領域から第２領域までの各領域の流動不良を好適に検出することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上より、本発明によれば、燃え易いゴミを含む廃棄物であっても可燃性ガスを安定して得ることができる流動層炉を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態に係る流動層炉の概略構成図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ横断面図である。
【図３】前記流動層炉の流動層における上方領域及び温度センサの配置を説明するための図である。
【図４】他実施形態に係る流動層炉における温度センサの配置を説明するための図である。
【図５】従来の流動層炉の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
本実施形態に係る流動層炉（流動床炉）は、高温の流動粒子（流動砂）によって廃棄物を加熱することにより、廃棄物から可燃性ガスを取り出す炉である。この流動層炉は、図１及び図２に示されるように、内部に流動層１４を構成する流動粒子１２を有する炉本体２０と、炉本体内に流動化ガスを供給するガス供給部３０と、流動層１４の温度を検出する複数の温度センサ（温度検出部）４０と、ガス供給部３０を制御する制御部５０と、炉本体２０内に廃棄物１８を供給する廃棄物供給部６０と、を備える。
【００２５】
流動粒子１２は、炉本体２０の内部において流動層１４を構成し、廃棄物１８を加熱するための粒子である。即ち、廃棄物１８の一部の燃焼により加熱されて高温になった流動粒子１２が廃棄物１８と混合されることにより、当該廃棄物１８がガス化されて可燃性ガスが発生する。本実施形態では、流動粒子１２して珪砂等が用いられる。
【００２６】
炉本体２０は、高温の流動粒子１２によって廃棄物１８から可燃性ガスを取り出す。炉本体２０は、流動粒子１２を下方から支持する底壁２１と、この底壁２１から立上がる側壁２２と、側壁２２上端に設けられた可燃性ガス排出部２３とを有する。
【００２７】
側壁２２は、上下に延びる角筒形状を有する。具体的に、側壁２２は、前後（図２において左右）に間隔をおいて対向する前壁（供給側側壁）２４及び後壁２５と、これら前壁２４と後壁２５との端部同士をそれぞれ接続する横壁２６，２６と、を有する。横壁２６，２６同士は互いに平行である。即ち、炉本体２０は、横壁２６，２６同士の間隔である幅方向の寸法が前後方向について均一な平面形状を有する。
【００２８】
この側壁２２のうち底壁２１の中心位置を挟んで排出口２９と反対側に位置する側壁（前壁）２４には、炉本体２０内へ廃棄物１８を挿入するための廃棄物挿入口２８が設けられる。尚、本実施形態において、図２に示すように、前後方向とは炉本体２０における前後方向（図２における左右方向）のことをいい、幅方向とは炉本体２０における幅方向（図２における上下方向）のことをいう。
【００２９】
廃棄物挿入口２８は、前壁２４の下部において幅方向の中央部に設けられている。この廃棄物挿入口２８は、炉本体２０の底壁２１が支持する流動粒子１２（流動層１４）の上面上に廃棄物１８を横向きに押し込むことができる高さ位置、即ち、流動層１４の上面よりも僅かに高い位置に廃棄物挿入口２８の下端が位置するように設けられている。
【００３０】
可燃性ガス排出部２３は、炉本体２０内で発生した可燃性ガスを排出する部位である。この可燃性ガス排出部２３は、炉本体２０で得られた可燃性ガスを後段の例えば発電プロセスのガスエンジン等に供給するためのダクト等を接続できるよう、側壁２２よりも外径が絞られている。
【００３１】
底壁２１には、その中心位置から特定の方向に偏った位置に廃棄物１８中の不燃物を流動粒子１２と共に排出するための排出口２９が設けられる。この排出口２９は、底壁２１において前記偏った位置の幅方向の中心部に開口している。底壁２１の上面２１ａは、当該上面２１ａ上を不燃物等が降下するように排出口２９に向って低くなるように傾斜する。本実施形態の底壁２１の上面２１ａは、排出口２９の前側（図２における左側）の領域２１１と、排出口２９の後側（図２における右側）の領域２１２と、排出口２９の幅方向両側の領域２１３、２１４とに分けられる。そして、各領域２１１、２１２、２１３、２１４は、排出口２９へ向かって一定の下り勾配となる傾斜面である。即ち、底壁２１の上面２１ａにおいて最も低い位置に排出口２９が設けられている。
【００３２】
ガス供給部３０は、底壁２１から流動粒子１２に対して流動化ガスを吹き込むことにより当該流動粒子１２を流動化させる。このガス供給部３０は、底壁２１に配設される複数のノズル３１と、各ノズル３１に流動化ガスを分配する複数の風箱３２と、各風箱３２に流動化ガスをそれぞれ供給する供給部３３と、を有する。本実施形態では、底壁２１において複数のノズル３１が幅方向に並べられると共にこの幅方向に並ぶノズル３１の列が前後方向に配列されている。即ち、複数のノズル３１は、底壁２１において幅方向及び前後方向に間隔をおいた格子状に配置される。各ノズル３１は、底壁２１を貫通するように底壁２１に取り付けられている。尚、各ノズル３１の配置位置は、前記格子状の配置に限定されない。
【００３３】
各風箱３２は、底壁２１における幅方向の所定の位置からノズル３１を介して炉本体２０内に流動化ガスを吹き込む。風箱３２は、底壁２１の下側に配置され、幅方向に延びる箱形状を有する。この風箱３２は、底壁２１において幅方向に並ぶ各ノズル３１に流動化ガスを分配するヘッダーとして働くものであり、幅方向に並ぶ各ノズル３１から吹き出される流動化ガスの流量を均一にする機能をもつ。本実施形態では前後二列に並ぶ各ノズル３１に対して一つの風箱３２から共通の流動化ガスが分配される。
【００３４】
これら複数の風箱３２は、底壁２１の下面側において前後方向に並ぶ。これにより、各風箱３２に対応するノズル３１毎に、そのノズル３１から吹き出す流動化ガスの成分や流量を変更することが可能となる。本実施形態では、底壁２１の下側において３個の風箱３２ａ，３２ｂ，３２ｃが前後方向に並んでいる。詳しくは、底壁２１の下側において、排出口２９よりも前壁２４側に２個の風箱（第１風箱３２ａ及び第２風箱３２ｂ）が配置され、排出口２９よりも後壁２５側に１個の風箱（第３風箱３２ｃ）配置されている。
【００３５】
供給部３３は、空気（酸素）を供給するための空気供給部３４と水蒸気を供給するための水蒸気供給部３５と、これら各供給部３４、３５と各風箱３２とを接続する管路３６とを有し、これら各供給部３４，３５から管路３６を介して風箱３２に空気及び水蒸気をそれぞれ供給する。本実施形態では、これら空気供給部３４及び水蒸気供給部３５から風箱３２に供給される空気又は／及び水蒸気によって流動化ガスが構成される。
【００３６】
各管路３６には、当該管路３６内を流れる流体（本実施形態では空気又は水蒸気）の流量を調整するためのバルブ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３８ａ、３８ｂ、３８ｃがそれぞれ設けられている。各バルブ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３８ａ、３８ｂ、３８ｃは、制御部５０からの制御信号によって開度を変更する。これにより、各風箱３２から炉本体２０内に供給される流動化ガスの空気比（酸素濃度）や流量が調整される。
【００３７】
複数の温度センサ４０は、流動層１４の温度を検出するセンサであり、炉本体２０内にそれぞれ配置される。各温度センサ４０は、制御部５０にそれぞれ接続され、検出した温度を温度信号に変換して制御部５０に出力する。
【００３８】
各温度センサ４０は、流動層１４における風箱３２と上下方向に重なる各領域（以下、単に「上方領域」とも称する。）ｕａ１、ｕａ２、ｕａ３において上下に間隔をおいた上側位置と下側位置との温度を検出できるようにそれぞれ配置される。本実施形態では、６個の温度センサ４０が配置されている。具体的には、第１風箱３２ａの上方領域（第１領域）ｕａ１、第２風箱３２ｂの上方領域（第３領域）ｕａ３、及び第３風箱３２ｃの上方領域（第２領域）ｕａ２にそれぞれ２個の温度センサ４０が配置される。尚、本実施形態では、炉本体２０に３つの風箱３２が設けられているために上方領域ｕａ１、ｕａ２、ｕａ３の数が３つであるが、風箱３２の個数が増えればこれに対応して上方領域ｕａ１、ｕａ２、ｕａ３、…の数も増える。また、上側位置とは、上下方向において流動層１４の中央よりも上側の位置であり、下側位置とは、前記中央よりも下側の位置である。但し、上側位置は、流動層１４の上面より上側の気温や廃棄物の温度の影響を受け難い所定深さ以上の位置であり、下側位置は、底壁２１自体の温度の影響を受け難い底壁２１の上面２１ａよりも所定の距離以上上側の位置である。
【００３９】
各上方領域ｕａ１、ｕａ２、ｕａ３に配置される２個の温度センサ４０は、当該上方領域ｕａ１、ｕａ２、ｕａ３における上側位置と下側位置との温度が検出できればよく、上下方向に重なる位置に配置されなくてもよい。即ち、上側位置の温度を検出する温度センサ４０と下側位置の温度を検出する温度センサ４０とが上方領域ｕａ１、ｕａ２、ｕａ３内において幅方向にずれた位置にそれぞれ配置（図２参照）されてもよく、また、上側位置の温度を検出する温度センサ４０と下側位置の温度を検出する温度センサ４０とが上方領域ｕａ１、ｕａ２、ｕａ３（詳しくは、前列のノズル３１の噴出口と後列のノズル３１の噴出口との間の領域（図３の斜線部参照））内において前後方向にずれた位置にそれぞれ配置されてもよい。
【００４０】
また、温度センサ４０は、第１領域ｕａ１と第２領域ｕａ２とにおいて上側位置と下側位置との温度を検出できるように配置されていれば、他の上方領域（本実施形態では、第３領域ｕａ３）には１個でもよい。また、温度センサ４０は、各上方領域ｕａ１、ｕａ２、ｕａ３に３個以上ずつ配置されてもよい。
【００４１】
尚、少なくとも第１領域ｕａ１内と第２領域ｕａ２内とに上側位置と下側位置との温度を検出できるように温度センサ４０がそれぞれ配置されていれば、炉本体２０内に配置される温度センサ４０の具体的な個数や配置位置は、限定されない。
【００４２】
例えば、流動層１４における第１領域ｕａ１と第２領域ｕａ２との間では、１個の温度センサ４０が配置されてもよく、また、複数の温度センサ４０が前後方向に所定間隔で温度を検出できる位置に（例えば、幅方向から見て前後に一列に並ぶように（図４参照））それぞれ配置されてもよい。この場合、各温度センサ４０は、第１領域ｕａ１と第２領域ｕａ２との間に位置する各上方領域（本実施形態では第３領域ｕａ３）内にそれぞれ配置されてもよく、また、上方領域ｕａ１、ｕａ２、ｕａ３と関係なく前後方向に所定間隔をおいて配置されてもよい。このように配置することにより、流動層１４における第１領域ｕａ１と第２領域ｕａ２との間の温度を検出することができるため、第１領域ｕａ１と第２領域ｕａ２との間において局所的に温度が低下する等の流動層１４の局所的な温度異常を検出することが可能となる。
【００４３】
また、第１領域ｕａ１と第２領域ｕａ２との間の各上方領域ｕａ３、…において、温度センサ４０が上側位置と下側位置との温度を検出できる位置にそれぞれ配置されることが好ましい。このように各温度センサ４０が配置されることにより、流動層１４における第１領域ｕａ１から第２領域ｕａ２までの各上方領域ｕａ３、…における流動不良を好適に検出することができる。詳しくは、底壁２１から流動層１４内に流動化ガスが供給されたときに、当該流動化ガスが供給された領域の流動粒子１２が十分に流動化していればこの流動化ガスが上方に向かって流動層１４内を進み易いが、当該領域ｕａに流動不良が生じていると前記流動化ガスが上方に向かって流動層１４内を進み難くなる。そのため、流動不良が生じている領域及びその周囲では流動粒子１２が十分に撹拌されず、これにより当該領域における上側位置と下側位置とで温度差が生じ、この温度差を検出することによって当該領域の流動不良を検出することができる。
【００４４】
制御部５０は、各温度センサ４０によって検出された温度に基づいて流動層１４の温度が後側に向かって（即ち、前壁２４から後壁２５に向かって）高くなるように供給部３３によって各風箱３２に供給される流動化ガスの空気比をそれぞれ調整する。これにより、当該流動層炉１０において発生させる可燃性ガスの量や濃度等の急激な変動が抑えられ、その結果、廃棄物１８から可燃性ガスを安定して発生させることができる。
【００４５】
また、制御部５０は、各温度センサ４０によって検出された温度に基づいて流動層１４に生じた流動異常（局所的な流動不良等）を検出し、ガス供給部３０を制御して炉本体２０内に供給される流動化ガスの空気比や流量を調整することにより、この流動異常の解消を図る。
【００４６】
具体的に、制御部５０は、以下の方法（第１の方法）によって、流動層１４の前後方向における各領域の温度を制御する。本実施形態において、図１における上側の温度センサ４０を左から順に第１温度センサ、第２温度センサ、第３温度センサとし、下側の温度センサを左から順に第４温度センサ、第５温度センサ、第６温度センサとしたときに、第１温度センサによって検出された温度をＴ１、第２温度センサによって検出された温度をＴ２、第３温度センサによって検出された温度をＴ３、第４温度センサによって検出された温度をＴ４、第５温度センサによって検出された温度をＴ５、第６温度センサによって検出された温度をＴ６とする。
【００４７】
制御部５０は、各温度センサ４０からの温度信号を受信して流動層１４の各領域（各温度センサ４０が配置された領域）の温度を取得すると、Ｔ１とＴ４の平均値Ａｖｅ１、Ｔ２とＴ５の平均値Ａｖｅ２、Ｔ３とＴ６の平均値Ａｖｅ３をそれぞれ求める。そして、制御部５０は、これら各平均値Ａｖｅ１、Ａｖｅ２、Ａｖｅ３を比較する。
【００４８】
制御部５０は、「Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２＜Ａｖｅ３」の関係が崩れると、供給部３３によって各風箱３２に供給される流動化ガスの流量を一時的に増加させる。ここで、本実施形態の制御部５０は、「Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２＜Ａｖｅ３」の関係の監視を常時行うが、所定の時間間隔毎に「Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２＜Ａｖｅ３」の関係を監視してもよい。
【００４９】
具体的に、制御部５０は、「Ａｖｅ１＞Ａｖｅ２」又は「Ａｖｅ２＞Ａｖｅ３」となって温度異常を検出すると、各風箱３２に供給される流動化ガスの流量を増加させる。このとき、制御部５０は、各風箱３２に供給される空気と水蒸気との比（即ち、流動化ガスの空気比）を一定に保ちつつ風箱３２から炉本体２０内に吹き込まれる流動化ガスの流量だけを増加させる。詳しくは、制御部５０は、前記温度異常を検出すると、各風箱３２から流動層１４内に吹き込ませる流動化ガスの流量を通常の流量（例えば、Ｕｏ／Ｕｍｆ＝３．０）から一時的に増加させる（例えば、増加後の流量がＵｏ／Ｕｍｆ＝５．０）。ここで、Ｕｍｆは、流動粒子１２を流動化するための流動化ガスの吹き込みの最小流速である最小流動化速度であり、Ｕｏは、流動化ガスの平均断面流速である。
【００５０】
そして、制御部５０は、各温度センサ４０によって検出した温度が「Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２＜Ａｖｅ３」の関係を満たすと、供給部３３を制御して各風箱３２から流動層１４内に吹き込ませる流動化ガスの流量を元に戻し（前記の例では、Ｕｏ／Ｕｍｆ＝５．０から３．０に戻し）、温度の監視を続ける。一方、制御部５０は、流動化ガスの流量を増加させて一定時間経過しても、各温度センサ４０によって検出された温度が「Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２＜Ａｖｅ３」の関係を満たさなければ、炉本体２０内に異常が発生したと判断して、当該流動層炉１０の運転を停止する。
【００５１】
より具体的には、例えば、流動層１４に温度異常が生じていない流動層炉１０の通常の運転状態においては、Ａｖｅ１が６００℃付近、Ａｖｅ２が６５０℃付近、Ａｖｅ３が７００℃付近である。この状態から炉本体２０内に供給される廃棄物１８の量又は／及び成分が変動することにより、Ａｖｅ１が６６０℃になったとする。このとき、制御部５０は、温度異常（Ａｖｅ１＞Ａｖｅ２）を検出し、各風箱３２から流動層１４内に吹き込ませる流動化ガスの流量を一時的に増加させる。すると、Ａｖｅ１が７００℃、Ａｖｅ２が７５０℃、Ａｖｅ３が８００℃になり、流動層１４の温度が全体的に上昇するが、流動層１４の局所的な流動不良等のが解消されて炉内のバランスが回復し、各温度センサ４０によって検出される温度が「Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２＜Ａｖｅ３」の関係を満たすようになる。その後、制御部５０が各風箱３２から流動層１４内に吹き込ませる流動化ガスの流量を元に戻すと、Ａｖｅ１が６００℃付近、Ａｖｅ２が６５０℃付近、Ａｖｅ３が７００℃付近まで戻り、流動層に生じた温度異常が解消される。
【００５２】
尚、制御部５０は、各温度センサ４０によって検出された温度が「Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２＜Ａｖｅ３」の関係を満たしていても、Ａｖｅ１とＡｖｅ３とがそれぞれ所定の範囲（ｍｉｎ１＜Ａｖｅ１＜ｍａｘ１、及び、ｍｉｎ３＜Ａｖｅ３＜ｍａｘ３）から外れた場合に、各風箱３２から流動層１４内に吹き込ませる流動化ガスの流量を一時的に増加させてもよい。これにより、制御部５０は、流動層の前後方向における温度分布（即ち、前壁２４から後壁２５に向かって温度が徐々に高くなる温度分布）をより好適に維持することが可能となる。
【００５３】
また、制御部５０は、以下の方法（第２の方法）によって、流動層１４の前後方向における各領域の温度を制御してもよい。
【００５４】
制御部５０は、上記の方法と同様に、「Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２＜Ａｖｅ３」の関係を監視する。即ち、制御部５０は、各温度センサ４０からの温度信号を受信して流動層１４の各領域の温度を取得し、Ａｖｅ１、Ａｖｅ２、Ａｖｅ３をそれぞれ求め、これら各平均値Ａｖｅ１、Ａｖｅ２、Ａｖｅ３を比較する。尚、この方法においても、制御部５０は、「Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２＜Ａｖｅ３」の関係の監視を常時行ってもよく、所定の時間間隔毎に「Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２＜Ａｖｅ３」の関係を監視してもよい。
【００５５】
制御部５０は、「Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２＜Ａｖｅ３」の関係が崩れると、供給部３３によって異常領域に対応する風箱３２に供給される空気と水蒸気との比を調整する。例えば、Ａｖｅ１＞Ａｖｅ２となって流動層１４の第１領域ｕａ１に高温異常が生じると、制御部５０は、供給部３３を制御して、第１風箱３２から流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの流量を一定に保ちつつ、バルブ３７ａを絞ると共にバルブ３８ａを開いて第１風箱３２に供給される空気の流量を減らすと共に水蒸気の流量を増加させる。これにより、第１風箱３２から流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの空気比が小さくなる（即ち、酸素濃度が低下する）。そして、制御部５０は、温度監視を続け、Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２となったら、バルブ３７ａ、３８ａをそれぞれ元に戻して（即ち、バルブ３７ａを開くと共にバルブ３８ａを絞って）第１風箱３２から流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの空気比（酸素濃度）を元に戻す。一方、第１風箱３２から流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの空気比を小さくしてから所定時間経過しても温度がＡｖｅ１＞Ａｖｅ２の状態であれば、制御部５０は、炉本体２０内に異常が生じたと判断して、当該流動層炉１０の運転を停止する。
【００５６】
尚、制御部５０は、各温度センサ４０で検出された温度が「Ａｖｅ１＜Ａｖｅ２＜Ａｖｅ３」の関係を満たしていても、Ａｖｅ１とＡｖｅ３とがそれぞれ所定の範囲（ｍｉｎ１＜Ａｖｅ１＜ｍａｘ１、及び、ｍｉｎ３＜Ａｖｅ３＜ｍａｘ３）から外れた場合に、Ａｖｅ１、Ａｖｅ３を所定の範囲内に戻すために、各バルブ３７ａ、３７ｃ、３８ａ、３８ｃの開度を調整して、第１風箱３２ａから流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの空気比、又は第３風箱３２ｃから流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの空気比を調整してもよい。具体的に、流動層１４の第１領域ｕａ１に低温異常が生じると、制御部５０は、供給部３３を制御して、バルブ３７ａを開くと共にバルブ３８ａを絞ることにより、第１風箱３２ａから流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの空気比を大きくする。また、流動層１４の第２領域ｕａ２に高温異常が生じると、制御部５０は、供給部３３を制御して、バルブ３７ｃを絞ると共にバルブ３８ｃを開くことにより、第３風箱３２ｃから流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの空気比を小さくする。また、流動層１４の第２領域ｕａ２に高温異常が生じると、制御部５０は、供給部３３を制御して、バルブ３７ｃを開くと共にバルブ３８ｃを絞ることにより、第３風箱３２ｃから流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの空気比を大きくする。
【００５７】
また、制御部５０は、流動層１４の流動異常（流動層１４における局所的な流動不良等）が起こったときに生じる流動層１４の局所的な温度異常を監視し、この温度異常が検出されると、供給部３３を制御して各風箱３２に供給される流動化ガスの空気比や流量を調整することにより、流動層１４の流動異常を解消する。
【００５８】
具体的に、流動不良が生じている領域では流動化ガスの流れ易さが他の領域と異なるため、流動粒子１２が十分に撹拌されず、これにより前記上側と下側とで温度差が生じる。そこで、制御部５０は、この温度差を検出することによって流動層１４における局所的な流動不良、即ち、流動層１４の流動異常を検出し、炉本体２０内に供給される流動化ガスの流量を調整することによってこれを解消する。
【００５９】
詳しくは、制御部５０は、以下の方法によって、流動層１４の各領域における上下方向（垂直方向）の温度を制御する。
【００６０】
制御部５０は、各温度センサ４０からの温度信号を受信して流動層１４の各領域（各温度センサ４０が配置された領域）の温度を取得すると、流動層１４の各領域における上側位置と下側位置との温度差ΔＴ１（＝Ｔ１−Ｔ４）、ΔＴ２（＝Ｔ２−Ｔ５）、ΔＴ３（＝Ｔ３−Ｔ６）をそれぞれ求める。そして、制御部５０は、各温度差ΔＴ１，ΔＴ２，ΔＴ３と予め設定されている所定の値とを比較することにより、流動層１４における局所的な流動不良が生じているか否かの監視（検出）を行う。尚、この監視は、常時行われてもよく、所定の時間間隔毎に行われてもよい。
【００６１】
例えば、前記所定の値を±１０℃としたときに、制御部５０は、ΔＴ１，ΔＴ２，ΔＴ３＞１０℃、又はΔＴ１，ΔＴ２，ΔＴ３＜−１０℃となった場合に、該当する領域に供給される流動化ガスの流量を一時的に増加させる。具体的に、ΔＴ１＜−１０℃となった場合、制御部５０は、供給部３３を制御して、第１風箱３２ａから流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの流量を通常の流量（例えば、Ｕｏ／Ｕｍｆ＝３．０）から一時的に増加させる（例えば、増加後の流量がＵｏ／Ｕｍｆ＝５．０）。このとき、流動化ガスの空気比が変わらないように流量だけを増加させる。そして、制御部５０は、ΔＴ１＞−１０℃且つΔＴ１＜１０℃となると、供給部３３を制御して、第１風箱３２ａから流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの流量を元に戻し（例えば、Ｕｏ／Ｕｍｆ＝５．０から３．０に戻し）、温度の監視を続ける。一方、制御部５０は、流量を増加させて一定時間経過してもΔＴ１＜−１０℃の状態のであれば、炉本体２０内に異常が生じたと判断して、当該流動層炉１０の運転を停止する。
【００６２】
また、制御部５０は、廃棄物供給部６０等の制御も行う。
【００６３】
廃棄物供給部６０は、前壁２４から流動層１４上における前壁２４に隣接する領域に廃棄物１８を供給する。本実施形態の廃棄物供給部６０としては、スクリュー押し込み機が用いられる。これにより、シール性を担保しつつ連続的に廃棄物１８を炉内に供給することができる。また、紙やプラスチックシートのような嵩比重が小さく、飛散しやすいごみを塊で炉本体２０内に供給することができ、従来のように炉の上部から投入する場合に比べ、炉本体２０内でこれらのごみが飛散することを抑制することができる。尚、廃棄物供給部６０の具体的構成は限定されない。例えば、本実施形態の廃棄物供給部６０では、スクリュー押し込み機が廃棄物１８を炉内に押し込むが、プッシャ等によって廃棄物１８が炉内に押し込まれてもよい。
【００６４】
以上のように構成される流動層炉１０では、以下のようにして廃棄物１８から可燃性ガスが回収される。
【００６５】
流動層炉の運転開始時には、制御部５０は、各風箱３２から炉本体２０内の底壁２１に支持されている流動粒子１２に対して流動化ガスを吹き込ませる。運転開始時には、流動層１４に廃棄物１８が無い（若しくは有ったとしても微量の）ため、制御部５０は、図示しないバーナー等によって流動層１４の上部から流動媒体である流動粒子１２を加熱する。このとき、制御部５０は、水蒸気を吹き込むことなく空気のみを各風箱３２から流動粒子１２に対して供給することにより流動状態にし、この状態の流動粒子１２を加熱する。そして、流動層１４全体が所定の温度（例えば、６００℃）になった時点で、制御部５０は、廃棄物供給部６０によって廃棄物１８を炉本体２０内に投入し始める。このとき、制御部５０は、バーナー等の運転を少しずつ抑制し、所定の比率になるように水蒸気の添加量を増やしつつ空気の供給量を絞る。
【００６６】
各風箱３２から流動粒子１２に対して吹き込まれる流動化ガスの空気比は、流動層炉１０の運転に適した値として予め求められ、制御部５０に記憶されている。即ち、運転中の流動層炉１０において、流動層１４に温度異常が生じていなければ、制御部５０は、各バルブ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３８ａ、３８ｂ、３８ｃの開度を調整することなく、各風箱３２に所定の流量で空気及び水蒸気をそれぞれ供給する。
【００６７】
このようにして流動粒子１２が流動状態となることにより、炉本体２０内に流動層１４が形成される。このとき、各風箱３２から流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの流量は同じであるが、空気比はそれぞれ異なっている。具体的には、流動層１４において前壁２４から後壁２５に向かって温度が高くなるように、制御部５０は、第１風箱３２ａに供給される流動化ガスの空気比よりも第２風箱３２ｂに供給される流動化ガスの空気比が大きく、且つ、第２風箱３２ｂに供給される流動化ガスの空気比よりも第３風箱３２ｃに供給される流動化ガスの空気比が大きくなるように、各バルブ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３８ａ、３８ｂ、３８ｃの開度を調整する。
【００６８】
このように、制御部５０は、各風箱３２から流動層１４内に吹き込まれる流動化ガスの流量を一定とすることにより流動層１４における各領域の流動状態を好適に維持しつつ、流動層１４内の各領域における酸素濃度を変化させることにより所定の温度分布（即ち、前壁２４から後壁２５に向かって温度が高くなる温度分布）を形成する。
【００６９】
Ａｖｅ１が６００℃付近、Ａｖｅ２が６５０℃付近、Ａｖｅ３が７００℃付近となると、制御部５０は、炉内が定常状態になったと判断し、流動層１４の温度制御を開始する。尚、本実施形態において制御部５０は、Ａｖｅ１とＡｖｅ３との温度差が５０℃以上となり、且つ、Ａｖｅ１が６００℃〜７００℃、Ａｖｅ３が７００℃〜８００℃となるように流動層１４の温度制御を行う。
【００７０】
具体的には、スクリュー押し込み機（廃棄物供給部６０）が炉本体２０内に横向きに廃棄物１８を押し込む。これにより、廃棄物１８は、第１領域ｕａ１上に押し込まれる（図１及び図２参照）。炉本体２０内では活発な流動層１４が形成されているため、投入された廃棄物１８は、流動層１４に取り込まれつつ拡散作用によって前壁２４側から後壁２５側に向かって拡散しながら移動する。尚、流動層１４内での廃棄物１８は、前壁２４から後壁２５側への一方向にのみ移動するのではなく、上下方向、左右方向、前後方向への往復移動を繰り返しつつ、廃棄物１８の密度が高い領域から低い領域へ（即ち、投入側（前壁２４）から後壁２５へ）向けて徐々に拡散して移動する。
【００７１】
このとき、流動層１４の第１領域ｕａ１の温度が低いため、廃棄物１８の急激な燃焼が抑えられ、廃棄物１８のうちガス化し易いものがガス化する。即ち、プラスチックや紙等のガス化し易い廃棄物１８は第１領域ｕａ１及びその隣接領域でガス化する。一方、木片などのガス化し難いものは一部がガス化されるものの、大部分がガス化されずに流動粒子の流動等によって後壁２５側に徐々に移動して第２領域ｕａ２まで到達する。このように、ガス化し易い廃棄物１８を、第２領域ｕａ２に到達する前に第１領域ｕａ１やその周辺（第２領域ｕａ２側の領域）において穏やかな条件（低い温度）でガス化させることにより、発生する可燃性ガスの変動を抑制することができる。
【００７２】
そして、流動層１４における排出口２９と上下方向に重なる領域及びその周辺の高温の領域においてこの移動してきた廃棄物１８が流動粒子１２と十分に混合されることにより、前壁２４側の領域において燃え残った廃棄物１８のガス化が十分に行われる。
【００７３】
このように、流動層１４の温度が前壁２４から後壁２５側に向かって高くなっている状態で廃棄物１８がスクリュー押し込み機６０によって連続的に供給されることにより、可燃性ガスの間欠的且つ急激な発生が抑えられ、当該可燃性ガスの発生を安定させることができる。
【００７４】
流動層１４において排出口２９から不燃物等と共に排出される流動粒子１２は、必要に応じて前記不燃物等と分離され、再度、炉本体２０の中に投入される。
【００７５】
尚、廃棄物１８の投入量や廃棄物１８に含まれるゴミの成分等によって、流動層１４の温度分布に異常が生じたり（局所的に温度の低い領域や高い領域が生じたり）、流動異常（流動層１４における局所的な流動不良等の発生）等が生じた場合には、制御部５０は、上記のように各温度センサ４０において検出した温度に基づいてガス供給部３０を制御して各風箱３２に供給される空気の流量や水蒸気の流量を調整することにより、流動層１４の温度分布の異常や流動異常を解消させる。
【００７６】
炉本体２０内で発生した可燃性ガスは、炉本体２０の可燃性ガス排出部２３から当該可燃性ガス排出部２３に接続されたダクト等を介して後段の例えば発電プロセスのガスエンジン等に供給される。このとき、可燃性ガスに含まれる水蒸気は、可燃性ガスの温度を下げることにより凝縮して水となり回収される。これにより、流動層炉１０の後段へは、水蒸気が除去された可燃性ガスが供給される。
【００７７】
このように、上記の流動層炉１０では、第１領域ｕａ１から第２領域ｕａ２に向けて温度が高くなっている流動層１４の第１領域ｕａ１側に廃棄物供給部６０によって廃棄物１８が供給されることにより、発生させる可燃性ガスの量や濃度等の急激な変動が抑えられ、その結果、廃棄物１８から可燃性ガスを安定して発生させることができる。
【００７８】
具体的には、流動層１４において温度の低い第１領域ｕａ１側に廃棄物１８が供給されることにより、廃棄物１８中の燃え易いゴミの急激な燃焼が抑えられ、また、廃棄物１８のガス化による可燃性ガスの発生も少ない。この廃棄物１８は、流動層１４を構成する流動粒子１２の流動や廃棄物供給部６０によって炉本体２０内に新たな廃棄物１８が供給されること等によって炉本体２０内を排出口２９側に（即ち、流動層１４の第２領域ｕａ２に向けて）移動する。そうすると、この第２領域ｕａ２では、高温であるため、第１領域ｕａ１側から移動してきた廃棄物１８が十分にガス化されて可燃性ガスが発生する。これにより、可燃性ガスの間欠的且つ急激な発生が抑えられ、当該ガスの発生を安定させることができる。
【００７９】
また、前壁２４から後壁２５（又は排出口２９）に向かう方向における流動層１４の各領域に供給される流動化ガスの空気比を調整することによって流動層１４の前記各領域の温度を調整するため、流動層１４において流動異常（流動層１４における局所的な流動不良等）が生じ難くなる。即ち、流動層１４の前記各領域に供給する流動化ガスの流量を十分に保って前記各領域の流動粒子１２の流動状態を良好に維持しつつ、流動層１４に供給される流動化ガスの空気比（即ち、酸素濃度）の調整によって前記各領域の温度を調整する。しかも、第１領域ｕａ１、第２領域ｕａ２、及び第３領域ｕａ３において上下に間隔をおいた上側位置と下側位置との温度をそれぞれ検出することにより、当該領域に流動不良が生じた場合にこれを確実に検出することができる。
【００８０】
また、炉本体２０の底壁２１の上面２１ａが排出口に向かって低くなるように傾斜しているため、流動層１４において底壁２１まで沈んだ廃棄物１８中の不燃物や炭化物等は、排出口２９に向かって底壁２１の上面２１ａ上を降下する。これにより、前記不燃物等を炉本体２０から容易に排出することができる。
【００８１】
尚、本発明の流動層炉は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００８２】
各上方領域ｕａ１、ｕａ２、ｕａ３内に配置される温度センサ４０は、上側位置と下側位置との温度を検出する位置に加え、上下方向における上側位置と下側位置との中間位置の温度を検出する位置に配置されてもよい。
【００８３】
また、上記実施形態において、各温度センサ４０は、前後方向において、同じ高さ位置に間隔をおいて並ぶように配置されているが、これに限定されない。各温度センサ４０は、上方領域ｕａ１、ｕａ２、ｕａ３毎に異なる高さ位置であってもよい。
【００８４】
排出口２９の前後（図３において排出口２９の右側及び左側）の両側において風箱がそれぞれ排出口２９に隣接している場合には、排出口２９に最も近い風箱とはこれら両方の風箱を差す。但し、流動層１４全体の温度を好適に制御する観点から、排出口２９の後側（図３における右側）の風箱における上方領域の温度を制御することが好ましい。
【符号の説明】
【００８５】
１０ 流動層炉
１２ 流動粒子
１４ 流動層
１８ 廃棄物
２０ 炉本体
２１ 底壁
２１ａ 底壁の上面
２４ 前壁（供給側側壁）
２９ 排出口
３０ ガス供給部
３２ 風箱
３３ 供給部
４０ 温度センサ（温度検出部）
５０ 制御部
６０ 廃棄物供給部
ｕａ１、ｕａ２、ｕａ３ 上方領域（第１領域、第２領域、第３領域）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を加熱して当該廃棄物から可燃性ガスを取り出す流動層炉であって、
前記廃棄物を加熱するための流動層を構成する流動粒子を下方から支持する底壁およびこの底壁から立上がる側壁を有し、前記底壁においてその中心位置から特定方向に偏った位置に前記廃棄物中の不燃物を前記流動粒子と共に排出するための排出口が設けられ、この排出口に向かって前記底壁の上面上を前記不燃物が降下するように当該底壁の上面が前記排出口に向かって低くなるように傾斜する炉本体と、
前記炉本体の底壁から前記流動粒子に対して流動化ガスを吹き込むことにより当該流動粒子を流動化させるガス供給部と、
前記流動層の温度を検出する複数の温度検出部と、
前記ガス供給部を制御する制御部と、
前記側壁のうち前記底壁の中心位置を挟んで前記排出口と反対側に位置する供給側側壁から前記流動層上における当該供給側側壁に隣接する領域に前記廃棄物を供給する廃棄物供給部と、を備え、
前記ガス供給部は、前記底壁の下側において前記供給側側壁から前記排出口に向かう方向と直交する方向に延び、且つこの直交する方向の所定の位置から前記流動粒子に対して前記流動化ガスを吹き込むための複数の風箱と、これら各風箱に前記流動化ガスをそれぞれ供給し、且つ前記各風箱に供給される前記流動化ガスの空気比をそれぞれ調整可能な供給部と、を有し、
前記複数の風箱は、前記供給側側壁から前記排出口に向かう方向に配列され、
前記複数の温度検出部は、前記流動層における前記供給側側壁に最も近い第１の風箱と上下方向に重なる第１領域内において上下に間隔をおいた上側位置と下側位置との温度を検出すると共に、前記流動層における前記排出口に最も近い第２の風箱又は前記排出口と上下方向に重なる第２領域内において上下に間隔をおいた上側位置と下側位置との温度を検出できる位置にそれぞれ配置され、
前記制御部は、前記各温度検出部によって検出された温度に基づいて前記第１領域から前記第２領域に向けて流動層の温度が高くなるように前記供給部によって前記各風箱に供給される流動化ガスの空気比をそれぞれ調整することを特徴とする流動層炉。
【請求項２】
請求項１に記載の流動層炉において、
前記流動層における前記第１領域と前記第２領域との間では、前記複数の温度検出部は、前記供給側側壁から前記排出口に向かう方向に所定間隔で温度を検出できる位置にそれぞれ配置される流動層炉。
【請求項３】
請求項２に記載の流動層炉において、
前記第１領域と第２領域との間に配置される各温度検出部は、前記第１の風箱と前記第２の風箱との間に配置される各風箱と上下方向に重なる各領域の温度を検出できる位置にそれぞれ配置される流動層炉。
【請求項４】
請求項３に記載の流動層炉において、
前記第１領域と第２領域との間の前記風箱と上下方向に重なる各領域では、前記各温度検出部は、上下に間隔をおいた上側位置と下側位置との温度を検出できる位置にそれぞれ配置される流動層炉。
【請求項１】
廃棄物を加熱して当該廃棄物から可燃性ガスを取り出す流動層炉であって、
前記廃棄物を加熱するための流動層を構成する流動粒子を下方から支持する底壁およびこの底壁から立上がる側壁を有し、前記底壁においてその中心位置から特定方向に偏った位置に前記廃棄物中の不燃物を前記流動粒子と共に排出するための排出口が設けられ、この排出口に向かって前記底壁の上面上を前記不燃物が降下するように当該底壁の上面が前記排出口に向かって低くなるように傾斜する炉本体と、
前記炉本体の底壁から前記流動粒子に対して流動化ガスを吹き込むことにより当該流動粒子を流動化させるガス供給部と、
前記流動層の温度を検出する複数の温度検出部と、
前記ガス供給部を制御する制御部と、
前記側壁のうち前記底壁の中心位置を挟んで前記排出口と反対側に位置する供給側側壁から前記流動層上における当該供給側側壁に隣接する領域に前記廃棄物を供給する廃棄物供給部と、を備え、
前記ガス供給部は、前記底壁の下側において前記供給側側壁から前記排出口に向かう方向と直交する方向に延び、且つこの直交する方向の所定の位置から前記流動粒子に対して前記流動化ガスを吹き込むための複数の風箱と、これら各風箱に前記流動化ガスをそれぞれ供給し、且つ前記各風箱に供給される前記流動化ガスの空気比をそれぞれ調整可能な供給部と、を有し、
前記複数の風箱は、前記供給側側壁から前記排出口に向かう方向に配列され、
前記複数の温度検出部は、前記流動層における前記供給側側壁に最も近い第１の風箱と上下方向に重なる第１領域内において上下に間隔をおいた上側位置と下側位置との温度を検出すると共に、前記流動層における前記排出口に最も近い第２の風箱又は前記排出口と上下方向に重なる第２領域内において上下に間隔をおいた上側位置と下側位置との温度を検出できる位置にそれぞれ配置され、
前記制御部は、前記各温度検出部によって検出された温度に基づいて前記第１領域から前記第２領域に向けて流動層の温度が高くなるように前記供給部によって前記各風箱に供給される流動化ガスの空気比をそれぞれ調整することを特徴とする流動層炉。
【請求項２】
請求項１に記載の流動層炉において、
前記流動層における前記第１領域と前記第２領域との間では、前記複数の温度検出部は、前記供給側側壁から前記排出口に向かう方向に所定間隔で温度を検出できる位置にそれぞれ配置される流動層炉。
【請求項３】
請求項２に記載の流動層炉において、
前記第１領域と第２領域との間に配置される各温度検出部は、前記第１の風箱と前記第２の風箱との間に配置される各風箱と上下方向に重なる各領域の温度を検出できる位置にそれぞれ配置される流動層炉。
【請求項４】
請求項３に記載の流動層炉において、
前記第１領域と第２領域との間の前記風箱と上下方向に重なる各領域では、前記各温度検出部は、上下に間隔をおいた上側位置と下側位置との温度を検出できる位置にそれぞれ配置される流動層炉。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２１５３０７（Ｐ２０１２−２１５３０７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７８９８１（Ｐ２０１１−７８９８１）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００１９２５９０）株式会社神鋼環境ソリューション (534)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００１９２５９０）株式会社神鋼環境ソリューション (534)
【Ｆターム（参考）】
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