| 【発明の名称】 |
焼却灰の球状粉末スラグ製造用溶融炉 |
| 【発明者】 |
【氏名】寺谷 俊明
【氏名】野々廣 正夫
|
| 【要約】 |
【課題】球状粉末スラグを簡単に得ることのできる焼却灰の球状粉末スラグ製造用溶融炉を提供する。
【解決手段】炉本体の頂部に、中心に焼却灰と燃焼用気体の一部を供給する焼却灰供給路（８）を、その外周に燃料供給路（９）を、最外周に燃焼用気体供給路（１０）をそれぞれ形成する３重管構造のバーナ（７）を下向きに取り付けるとともに、炉壁内面に沿って冷却空気を下方に噴出する冷却空気供給手段（６）を設ける一方、炉床部に密閉式開閉機構（Ｖ）を備えた球状粉末スラグ排出口（４Ａ）を、炉下部側壁部に排ガス排出口（４Ｂ）を設け、バーナ火炎により焼却灰を浮遊状態で溶融し、その後炉内で冷却して球状粉末スラグとする焼却灰の球状粉末スラグ製造用溶融炉。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 炉本体の頂部に、中心に焼却灰と燃焼用気体の一部を供給する焼却灰供給路を、その外周に燃料供給路を、最外周に燃焼用気体供給路をそれぞれ形成する３重管構造のバーナを下向きに取り付けるとともに、炉壁内面に沿って冷却空気を下方に噴出する冷却空気供給手段を設ける一方、炉床部に密閉式開閉機構を備えた球状粉末スラグ排出口を、炉下部側壁部に排ガス排出口を設けたことを特徴とする焼却灰の球状粉末スラグ製造用溶融炉。
【請求項２】 前記炉内断面積を下方に行くにつれて段階的に大きくし、かつ、前記冷却空気供給手段を炉内壁の各段差部上部に設けたことを特徴とする前記請求項１に記載の焼却灰の球状粉末スラグ製造用溶融炉。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、焼却灰、特に下水汚泥焼却灰の球状粉末スラグ製造用溶融炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、大量に発生する下水汚泥の処理方法として種々の方法が提案されているが、その１つとして、下水汚泥中の無機物に着目して、下水汚泥を溶融して球状粉末スラグとし、工業原料、たとえば、橋梁の重防食塗料の増量材、コンクリート防食材、窯業原料あるいはプラスチック増強材等に利用することが行なわれている。この球状粉末スラグは下水汚泥中の無機物を溶融して球状化するため、下水汚泥に含まれる重金属の溶出が低減できるという利点を有するばかりか、球状であるため流動性が良く、他の物質との均一混合が容易に行なえるという利点を有する。
【０００３】そして、この下水汚泥から無機物の球状粉末スラグを生成する方法として、特開平７−３５３１８号公報に開示の技術がある。この技術は、下水汚泥を脱水して所定の含水率に調整した脱水汚泥を高温高圧に保持して液状化したのち、該液状化下水汚泥を燃焼用空気とともにバーナから噴霧し、その有機物を燃焼することにより液状化下水汚泥中の無機物を該燃焼熱で溶融して球状粉末スラグとするものである。この方法によると、下水汚泥中の有機物を燃料として無機物を溶融するため、特開平１−１３４１１２号公報に記載のように、下水汚泥とは別に燃料を供給する必要がなく、かつ、得られる溶融物も粉末状であるため粉砕する必要もないので大幅に省エネルギーを図ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記液状化汚泥の製造設備についてみてみると、原料となる脱水汚泥の含水率を所定値（前記公報では６０〜９０ｗｔ％）に調整したものを、高温高圧（前記公報では温度１５０℃以上で、圧力はその温度での飽和蒸気圧以上）に保持しなければならないうえ、脱水汚泥を撹拌するためのスクレーパが必要である等、設備が大型かつ複雑になるという問題がある。
【０００５】そこで、本発明者らは、種々検討の結果、下水汚泥の焼却灰をバーナ火炎に供給すると、焼却灰は浮遊状態で溶融するとともにその後冷却して球状粉末スラグになることを見出した。したがって、本発明は前記球状粉末スラグを簡単に得ることのできる焼却灰の球状粉末スラグ製造用溶融炉を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成するため、本発明にかかる焼却灰の球状粉末スラグ製造用溶融炉は、炉本体の頂部に、中心に焼却灰と燃焼用気体の一部を供給する焼却灰供給路を、その外周に燃料供給路を、最外周に燃焼用気体供給路をそれぞれ形成する３重管構造のバーナを下向きに取り付けるとともに、炉壁内面に沿って冷却空気を下方に噴出する冷却空気供給手段を設ける一方、炉床部に密閉式開閉機構を備えた球状粉末スラグ排出口を、炉下部側壁部に排ガス排出口を設けたものである。なお、前記炉内断面積を下方に行くにつれて段階的に大きくし、かつ、前記冷却空気供給手段を炉内壁の各段差部上部に設けるようにしてもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態について、図１〜図３にしたがって説明する。図において、１は既設の下水汚泥焼却設備から排出された下水汚泥焼却灰（以下、焼却灰という）を貯留するホッパ２、定量フィーダ３と図示しないブロワとからなる灰供給装置で、ホッパ２内の焼却灰は定量フィーダ３で切出されたのちブロワにより本発明にかかる焼却灰の球状粉末スラグ製造用溶融炉４（以下、溶融炉という）に配管Ｐを介して空気輸送される。
【０００８】前記溶融炉４は、図２に示すように、炉内断面積が下方に行くにつれて段階的に大きくなっており、炉内壁の各段差部５には冷却空気供給手段としてのノズル６が円周方向に数１０個ずつ取り付けられており、前記ノズル６の先端に形成した下方に開口する噴出孔６ａから冷却空気を下方に噴出して、炉壁の温度を下げることにより炉壁へのクリンカの付着を防止している。また、炉床部にはロータリバルブやダンパを所定間隔をもって２段に設けたダブルダンパ等の密閉式開閉機構Ｖが設けてある。なお、密閉式開閉機構Ｖはスクリューフィーダで兼用してもよい。
【０００９】前記溶融炉４の頂部にはバーナ７が取り付けられている。このバーナ７は図３に示すように３重管からなり、前記配管Ｐと連通する焼却灰供給管８と、該焼却灰供給管８と所定間隔をもって設けた内管１９との間に形成される燃料供給路９と、前記内管１９と所定間隔をもって設けた外管２０との間に形成される燃焼用気体供給路１０とで構成されている。
【００１０】そして、前記焼却灰供給管８からは前記焼却灰および空気あるいは酸素富化空気等の燃焼用気体の一部を、前記燃料供給路９からはＬＰＧ、ＬＮＧ等の気体燃料あるいはＡ重油、灯油等の液体燃料を、前記燃焼用気体供給路１０からは空気、酸素富化空気等の燃焼用気体をそれぞれ供給する。
【００１１】したがって、燃料供給路９および燃焼用気体供給路１０から供給される燃料と燃焼用気体とにより形成される高温の燃焼火炎Ｓ中に、焼却灰供給管８から前記焼却灰が燃焼用気体（空気）の一部とともに供給され、前記燃焼火炎Ｓ中で加熱され、焼却灰は浮遊状態で溶融して球状化する。この球状化溶融粒子はやがて前記燃焼火炎Ｓの外へ搬出され、ノズル６からの冷却空気で溶融温度以下に保持された炉内Ｔで急冷されることにより凝固して球状粉末スラグとなる。
【００１２】なお、炉壁温度が高いと、燃焼火炎Ｓからの飛散溶融粒子が炉壁に付着してクリンカとなるため、前記ノズル６から冷却空気を炉壁に沿って下方へ吹き付けることにより炉壁を下記に示すように、焼却灰の溶融温度以下の８５０℃〜８００℃としている。
【００１３】そして、前記球状粉末スラグのうち粒径の大きな球状粉末スラグは炉底部に落下し、炉床に設けたロータリバルブ等の密閉式開閉機構Ｖの開閉により球状粉末スラグ排出口４Ａから炉内雰囲気の炉外放散あるいは外気の炉内侵入を防止しつつ炉外に取り出される。一方、粒径の小さな球状粉末スラグは炉下部側壁部に設けた排ガス排出口４Ｂから排ガスとともに熱交換器１１を通って電気集塵機１２に至り、ここで排ガスから分離される。これにより、球状粉末スラグを炉床に設けた球状粉末スラグ排出口４Ａおよび電気集塵機１２から得るものである。
【００１４】ところで、下水汚泥には周知のように高分子系と石灰系とがあり、高分子系焼却灰は１１００℃付近より軟化して１１５０℃付近で溶融し始めることが判明している。したがって、原料として高分子系焼却灰を使用する場合には燃焼火炎温度を１１５０℃以上にする必要がある。また、石灰系焼却灰は１２００℃〜１２５０℃で溶融し始めるため、この場合の燃焼火炎温度は１２５０℃以上にする必要がある。したがって、このことから炉壁温度を８５０℃〜８００℃以下としてクリンカの発生を防止するものである。なお、焼却灰の組成は、処理場、季節等によっても変動し、これにより前記溶融温度も変動する。
【００１５】また、高分子系焼却灰について火炎温度と球状化率を燃料原単位が約２０００ｋｃａｌ／ｋｇ〜２５００ｋｃａｌ／ｋｇの状態で調べたところ、図４に示すように、燃焼火炎温度が高くなるにつれて球状化率も高くなっており、１７００℃以上で球状化率が５０％以上となるため、燃焼火炎を１７００℃以上にするのが好ましい。ここで、球状化率とは、球状粉末スラグを顕微鏡観察し、一定視野範囲内に存在する粒子のうち球状になっている粒子の割合をいう。なお、燃焼火炎温度の調整は、燃焼用気体の予熱温度、空気比あるいは酸素富化量を変えることにより行なう。また、逆に、球状化率を調べることにより溶融状態が判明するため、溶融状態をみて燃焼火炎温度を調整することができる。
【００１６】前記実施形態では、炉内断面積を下方に行くにつれて段階的に大きくし、かつ、段差部上部に下方に向かって冷却空気を供給するものについて説明したが、必ずしも段差を設けることなく、炉内周壁に沿って冷却空気を供給してもよいが、段差構造として冷却空気を供給する方が冷却効果が向上する。また、炉壁を水冷構造としてもよいが、冷却空気により冷却すると、冷却空気を球状粉末スラグの搬送用媒体としても利用できるばかりか、炉壁に達するまでに飛散溶融粒子が冷却固化するため炉壁にクリンカの付着がなく、炉壁の損傷がない。
【００１７】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の焼却灰の球状粉末スラグ製造用溶融炉によれば、たとえば、現状の下水汚泥焼却設備に付設すれば既存の焼却設備を利用でき、しかも溶融炉は単純な構造なので、全体としても安価な設備とすることができる。また、浮遊状態の焼却灰をバーナ火炎中で溶融したものを、同じく浮遊状態のまま急冷・凝固するので、溶融した焼却灰同士が接触・成長することがなく、つまり、粉砕等の工程を経ることなく粒子の細かい球状粉末スラグを得ることができる。さらに、バーナ火炎は高温とするものの火炎外の炉内温度は普通の焼却炉なみの８００℃前後でよく、燃料費が安価であるとともに、炉のライニングに使用する耐火レンガも安価なものでよいばかりか、炉壁にクリンカの付着がないため損傷がなくメンテナンスも容易である。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００２１１１２３
【氏名又は名称】中外炉工業株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）５月２６日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】青山 葆 （外３名）
|
| 【公開番号】 |
特開平１１−３３７０４２ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１２月１０日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−１４３９４２ |
|