JP2000176431A

JP2000176431A - 焼却灰の移送方法および処理方法

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Publication number: JP2000176431A
Application number: JP10358048A
Authority: JP
Inventors: Seizo Fujita; 誠三藤田; Haruhiro Yamaoka; 玄博山岡
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1998-12-16
Filing date: 1998-12-16
Publication date: 2000-06-27
Anticipated expiration: 2018-12-16
Also published as: JP3973310B2

Abstract

(57)【要約】【課題】廃棄物の焼却炉の焼却灰の汚染を防止しなが
ら効率的に焼却灰を移送することができる方法及びその
処理方法を提供する。【解決手段】焼却灰ａと粘性体ｂ（汚泥）とを混合し
て灰混合物ｄとし、該灰混合物ｄの含水率を少なくとも
３０重量％以上となしピストンポンプ１１で数百ｍから
数ｋｍまで移送を可能にする方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物（家庭やオ
フィスなどから出される都市ごみなどの一般廃棄物、廃
プラスチックなどの産業廃棄物など、可燃物）を焼却施
設で焼却した焼却灰を、粘性体と混合させて灰混合物に
した後、この灰混合物を埋立地や所定の処理施設などに
移送させる焼却灰の移送方法、ならびに移送された灰混
合物に廃棄物を混入させて熱分解／溶融処理する焼却灰
の処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】焼却灰を埋立地や焼却施設などへ移送す
る手段として、トラックによる輸送、ベルトコンベアに
よる輸送などがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、廃棄物の焼却
炉内における、燃焼温度の高低、酸素濃度の過不足ある
いは燃焼の不均一などにより、焼却灰中に有害物質、例
えばダイオキシンなどの芳香族系塩素化合物等が残存す
る。したがって、トラックによる輸送では焼却灰のトラ
ック荷台への積み込みやトラックからの積み卸しあるい
はトラックで埋立地や処理施設へ搬送する途中に有害物
質を含む焼却灰が飛散し、作業場内あるいは近隣の住宅
地などが汚染される恐れがある。

【０００４】また、ベルトコンベアで輸送する場合にお
いても、比較的短い搬送距離（１０ｍ程度）では問題と
ならないが、それ以上の距離（数十ｍ以上）で搬送しよ
うとすると複数台のコンベアで乗り継ぐ必要があり、コ
ンベアの台数に比例してコンベアを支える構造物が大型
化し、設置スペースや建設コストがかさむ。また、コン
ベアが多くなるために、故障頻度が相対的に増大し、メ
ンテナンス頻度が多くなるなど、実用上、問題点が多
い。これら機械的な問題点に加え、ケーシングを付けな
い一般のベルトコンベアは開放系の搬送手段であること
から、有害物質を含む焼却灰が移送途中に飛散し、作業
場内あるいは近隣の住宅地などが汚染されるという恐れ
がある一方で、ケーシングを付けた場合には設置スペー
スや建設コストを更に増大させる。密閉系の移送手段、
例えばピストンポンプなどの圧送手段によれば前記問題
点は解決できるが、非粘着性の焼却灰はそのままの状態
で流動性がなく移送することが難しい。

【０００５】また、焼却灰と水を混合して移送する場
合、水の混合割合を大きくする必要があり（焼却灰と水
との混合比が１対５以上）、焼却灰の移送効率が著しく
低下するばかりでなく、移送後に脱水処理する必要が生
じ、脱水工程の追加、脱水施設の建設スペースや費用の
増大などの問題が発生する。また、焼却灰を造粒等によ
り固形化し水スラリーにして圧送する方法があるが、こ
の場合も、造粒工程や搬送後の脱水工程に掛かる新たな
費用や処理時間の増大が問題となる。本願発明者は、係
る従来技術の問題に鑑み、焼却灰と粘性体を混合した灰
混合物およびこの灰混合物の含水率に着目し、鋭意研究
を重ねた結果、本発明に到達したものであって、その目
的とするところは、焼却灰による汚染や、故障頻度が相
対的に低く、かつ、メンテナンス性に優れた焼却灰の移
送方法ならびに焼却灰の処理方法を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、焼
却灰と粘性体とを混合して灰混合物とし、該灰混合物の
含水率を少なくとも３０重量％以上となしピストンポン
プで移送する焼却灰の移送方法である。灰混合物の含水
率が３０重量％未満であると、流動性が低下しピストン
ポンプが過負荷となり閉塞を起こす恐れがある。灰混合
物の含水率が３０重量％未満の場合、水を添加して含水
率を３０重量％以上にすれば、この問題は解決できる。

【０００７】汚泥としては、例えば下水汚泥、し尿汚
泥、湖沼・河川・港湾等の浚渫により発生する汚泥があ
る。含水率が非常に高いし尿汚泥では、焼却灰の含水率
にもよるが（特に焼却灰が湿灰の場合）、あらかじめ脱
水処理した脱水汚泥（含水率は約８５重量％）として使
用すれば、灰混合物の含水率の調整がより容易になる。
灰混合物の移送先として、例えば熱分解焼却処理手段が
あり、この熱分解焼却処理手段で熱分解、焼却もしくは
溶融することより、灰混合物のさらなる減容化あるいは
無害化処理を行うことができる。熱分解焼却処理手段と
しては、例えば３００℃〜７００℃程度で加熱する熱分
解反応器、１３００℃程度で燃焼・溶融する燃焼溶融
炉、９００℃程度で燃焼する流動床焼却炉がある。

【０００８】また、灰混合物の移送先として、廃棄物処
理システムがある。このシステムは、都市ごみなどの一
般廃棄物や汚泥や廃プラスチックなどの産業廃棄物の処
理システムであり、廃棄物を熱分解工程、例えば熱分解
反応器に入れて大気圧以下の低酸素雰囲気中で加熱し、
乾留ガスと主として不揮発性成分からなる熱分解残留物
とを生成し、この熱分解残留物を冷却した後、分離装置
などの分離工程に供給して熱分解カーボンを主体とする
可燃物と、不燃物、例えば金属類や陶器や砂利、あるい
は、コンベア片等のガレキなどとに分離し、この分離さ
れた可燃物と前記乾留ガスとを燃焼器である溶融炉に導
入し、この燃焼溶融炉で燃焼処理し、生じた燃焼灰を溶
融スラグとなし、この溶融スラグを排出して冷却固化さ
せるようにしたシステムである。

【０００９】また、灰混合物を廃棄物に対し１重量％乃
至２０重量％の割合、好ましくは１重量％乃至１０重量
％の割合で廃棄物とともに熱分解反応器に供給する焼却
灰の処理方法を提供する。これにより、既存及び新設の
ごみ熱分解溶融システムにおいて、廃棄物のみならず灰
混合物を同時に焼却、減容化処理を行うことができるの
で、処理施設のスペースや建設費用を低減できる。な
お、上記の焼却灰として、乾灰（非湿潤状態の焼却灰）
を使用する場合は、焼却灰を湿潤させる工程を省くこと
ができ経済的である。また、焼却灰を水処理により湿潤
させた湿灰と汚泥とを混合した灰汚泥混合物としてもよ
い。この場合、例えば、焼却灰を排気ピットなどに一時
的に貯溜する場合でも、焼却灰の飛散をなくすことがで
き、環境汚染を防止することができる効果がある。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参酌しながら本発明
の第１の実施の形態を説明する。図１は、本発明の方法
を実施するための系統図である。焼却炉１で生じた焼却
灰ａは、分離装置２により金属類、陶器、砂利、コンク
リート片などの大型不燃物ｃと分離され、焼却灰受入槽
３に供給された後、定量切出し機４により混合供給機７
に供給される。焼却灰ａは乾灰（非湿潤状態の焼却灰）
でもよいが、飛散を防ぐ目的などから、焼却炉１の出口
近傍に備えた焼却灰押出装置や水噴霧装置などの水添加
装置（図示せず）により、水を添加した湿灰にしてもよ
い。

【００１１】一方、粘性体である汚泥ｂは汚泥受入槽５
に供給され、この汚泥受入槽５の底部に備えられた定量
切出し機６により混合供給機７に供給される。汚泥ｂは
汚泥受入槽５に供給する前にあらかじめベルト式や遠心
分離式などの脱水装置（図示せず）で脱水処理してもよ
い。混合供給機７に所定の割合（例えば、焼却灰と汚泥
を１対１）で供給された焼却灰ａと汚泥ｂとは、混合供
給機７に備えられている攪拌機８により均一に攪拌混合
され、灰混合物ｄとなる。なお、混合物ｄに適量の水ｅ
を補充して含水率を調整できるようになっている。ま
た、混合供給機７は、脱臭設備１０を備えていて、排ガ
スを脱臭処理した後、大気へ放出する。脱臭設備１０
は、例えば活性炭充填塔、脱臭燃焼炉などである。

【００１２】汚泥は、その種類により含水率が異なって
いるが一般的であり、焼却灰についても前述の如く、乾
灰と湿灰の２種類があり、それぞれ含水率が異なってい
る。これら被混合物の含水率は、通常、次のとおりとな
る。・乾灰：含水率０重量％・湿灰：含水率２２重量％〜３５重量％・し尿脱水汚泥：含水率８３〜８８重量％・下水脱水汚泥：含水率７５〜８０重量％前記含水率に加え、焼却灰と汚泥の混合割合によって
も、灰混合物の含水率は異なってくる。

【００１３】例えば、乾灰（含水率０重量％）とし尿脱
水汚泥（含水率８５重量％）を１対１で混合した灰混合
物の含水率は４２．５重量％となる。湿灰とし尿汚泥の
混合比率については、１対０．１４以上の範囲、好まし
くは１対０．２以上であれば、灰混合物の移送は良好に
行うことができる。

【００１４】均一に攪拌混合された灰混合物ｄは、混合
供給機７の底部に備えられている押出機９、例えば少な
くとも１軸以上のスクリューフィーダやプッシャーなど
によってピストンポンプ１１に供給される。ピストンポ
ンプに送られた灰混合物ｄは、鋼管、塩ビ管などの輸送
パイプ１２により、処理設備、例えば流動床式焼却炉１
３へ圧送する。この流動床式焼却炉１３において、灰混
合物ｄはスプレッダ１４から供給される。そして、昇温
バーナ１５から火炎が、散気管１６を有する空気ヘッダ
ー１７から流動化空気ｔが、二次空気入口１８から二次
空気が、流動媒体入口１９から流動媒体（例えば、砂な
ど）がそれぞれ供給され、流動化空気ｔの作用により、
灰混合物ｄは流動化媒体とともに流動層２０を形成し燃
焼する。燃焼排ガスは塔頂部の排ガス出口２１から炉外
へ排出される。灰混合物の燃焼後の不燃物は空気ヘッダ
ー１７の隙間から落下し、不燃物抜出機２１により炉外
へ抜き出し処理される。その他の付帯設備は、一般的な
流動床式焼却炉に準ずる。なお、ピストンポンプの能力
にもよるが、灰混合物の移送が中長距離、例えば１ｋｍ
以上に渡る場合、混合供給機７から移送先（処理施設や
埋立地など）の間に２以上の複数のピストンポンプを配
置するのが好ましい。

【００１５】また、灰混合物の移送先を前記流動床式焼
却炉に代えて燃焼溶融炉にすれば、灰混合物は溶融スラ
グ化され、さらに灰混合物の無害化および減容化を図る
ことができる。燃焼溶融炉は、通常、竪型筒状の炉本体
に、被燃焼物の供給口、点火バーナ、一次空気ノズル、
二次空気ノズルおよび必要に応じ三次空気ノズルなどが
所定間隔をおいて配置され、炉本体下部に溶融スラグ排
出口と炉本体上部又は下部に排ガス通路が設けられた構
造になっている。そして、被燃焼物の供給口から供給さ
れた灰混合物は約１，３００℃の高温域で燃焼され、こ
の燃焼により生じた燃焼灰は溶融し、溶融スラグとなっ
て炉本体の内壁に付着して流下し、前記溶融スラグ排出
口から排出され、冷却装置により冷却固化される。本実
施例では、灰混合物の移送先を流動床式焼却炉および燃
焼溶融炉の場合について説明したが、本発明はこれに限
定するものではなく、ストーカー式焼却炉横型回転ドラ
ム式の熱分解炉などの処理設備もしくは埋立処分地でも
よい。

【００１６】以下では、本発明者らが行った上述のよう
な構成の実験データについて示す。１．燃焼灰と粘性体（し尿汚泥）を、混合比１対０．２
以上の範囲で混合して灰混合物を形成し、これをピスト
ンポンプで配管長１５ｍ、８０Ａ（外径８９．１mm、鋼
管厚７．６mm）、実吐出量２ｍ³／ｈで移送した。この
ときの配管１ｍ当たりの圧力損失は０．６kg／cm²であ
り、灰混合物の移送を良好に行うことができた。表１
は、灰混合物の移送試験結果を示す表であり、焼却灰は
乾灰（非湿潤状態の焼却灰）と湿灰（水を添加して湿潤
させた焼却灰）の２種類を適宜選択して使用した。ま
た、灰混合物の含水率を調整するために水添加を行った
ものと水を添加していないものの区分についても、表示
している。

【００１７】この表１を見ると、灰混合物の含水率が３
０％以上では移送が良好に行えるが、３０％未満になる
と移送不可もしくは移送に支障を来すことが分かる。ま
た、焼却灰と粘性体との混合比率は、１：０．１４以上
の範囲、好ましくは、１：０．２の範囲で良好に移送を
行うことができる。灰混合物ｄは、汚泥自体や脱水汚泥
自体よりも臭気が低下しているが、その理由は、焼却灰
自体に脱臭作用があるためではないかと思われる。この
ため、図１における混合供給機７に備えられている脱臭
設備１０の負荷は、し尿汚泥や下水汚泥の脱臭設備に比
べ相対的に軽減される。

【００１８】

【表１】

【００１９】２．焼却灰と粘性体（し尿汚泥）とを、混
合比１対０．３３以上の範囲で混合し灰混合物とし、ピ
ストンポンプで、配管長１５ｍ、配管径１００Ａ（外径
１１４．３mm、鋼管厚８．６mm）、実吐出量２．８２ｍ
³／ｈで移送した。ピストンポンプは必要揚程４５kg／
ｍ²程度の能力のものを適宜選択した。このときの配管
１ｍ当たりの圧力損失は、図２に示すように、０．２〜
０．３kg／cm²であり、移送は良好に行うことができ
た。なお、図２は、焼却灰と粘性体との混合比と圧力損
失の関係を示したもので、混合比は、し尿汚泥を１とし
たときの焼却灰の混合割合は、０〜３である。また、○
印は１回目のテスト結果、●印は２回目のテスト結果を
それぞれ示している。

【００２０】図２から分かるように、焼却灰と汚泥との
混合比に対する圧力損失はほとんど変わらないか、混合
比が増加するに従ってやや圧力損失の低下が見られるこ
とは驚くべきことである。その理由は、灰混合物の圧送
中に輸送パイプの内壁面に接している灰混合物の外表面
に灰混合物に含まれている液状物がしみ出して潤滑剤の
役目を果しているか、もしくは、固形物（焼却灰）に粘
性体を混合させているので、高粘性流体のみの場合に比
べ粘性が低下しているためではないかと思われる。

【００２１】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。図３は、本発明の第２の実施例であり、灰混合物
の混合移送システムＡと廃棄物処理システムＢの２系統
から構成されている。なお、図１と同一符号の部材は図
１を参照して説明した第１の実施例と同様の部材であ
り、詳細な説明は省略する。

【００２２】灰混合物の移送混合系Ａは、前述した実施
例１と同様の構成からなり、ピストンポンプ１１に供給
送られた灰混合物ｄは、輸送パイプ１２により、廃棄物
処理システムＢにおける熱分解反応器３１のシュート３
２内に圧送される。前記シュート３２には、例えば、少
なくとも１軸によるスクリューコンベア、プッシャーな
どによるごみ供給コンベア３３によって一般家庭等から
排出された都市ごみや産業廃棄物などの廃棄物ｆが供給
されるが、灰混合物ｄは、廃棄物の量に対して所定の割
合、例えば１重量％乃至２０重量％となるように供給さ
れる。おな、廃棄物ｆは、予め、図示しない破砕機によ
って所定の時さ（例えば１５０mm以下の大きさ）に破砕
されている。

【００２３】廃棄物処理システムＢは、図２に示すよう
に、熱分解反応器３１の内部がラインＬ１により供給さ
れる加熱空気ｇにより３００〜６００℃、通常は、４５
０℃に加熱される一方、誘引送風機３４により大気圧以
下の雰囲気に保持されている。しかして、熱分解ドラム
３１内に供給された廃棄物ｆと灰混合物ｄは、熱分解
し、乾留ガスｈと熱分解残留物ｉとになる。乾留ガスｈ
は、熱分解ドラム３１の出口に設置されている排出装置
３５内で熱分解残留物ｉから分離し、ラインＬ２を通っ
て燃焼機である溶融炉３６のバーナー３７に供給され
る。

【００２４】一方、熱分解残留物ｉは、冷却装置３８に
より発火の恐れがない温度（例えば、８０℃程度）まで
冷却された後、図示しない粉砕機にて粉砕される。粉砕
された熱分解残留物ｉは、分離装置３９に供給され、可
燃性成分ｊと不燃焼性成分ｋとに分離される。不燃焼性
成分ｋは、コンテナ４０に貯溜され、可燃性成分ｊは、
ラインＬ３を経て溶融炉３６のバーナー３７に供給され
る。溶融炉３６のバーナー３７に供給された可燃性成分
ｊは、ラインＬ２を経て供給される乾留ガスｈや、送風
機４１からラインＬ４を経て供給される燃焼用空気ｍと
を混合して激しく燃焼し（燃焼温度は約１３００℃程度
になる）、可燃性成分ｊ中に含まれる灰分と集塵装置４
２から溶融炉３６内に戻される燃焼灰は、溶融してスラ
グｎとなって水槽４３内に流下し、冷却固化される。

【００２５】溶融炉３６から排出された燃焼排ガスｐ
は、空気加熱器４４及び廃熱ボイラ４５にて熱回収され
た後、ラインＬ５を経て集塵装置４２やガス洗浄装置４
６によって浄化され、比較的低温のクリーンな排ガスｐ
となって煙突４７から大気中に放出される。なお、図２
中、符号４８は廃熱ボイラ４５で発生した蒸気で発電す
る発電装置を示している。なお、廃棄物処理システム
は、前記実施例では１系統（廃棄物処理システムＢ）の
場合について説明したが、二つの系列の廃棄物処理シス
テムＢ，Ｂ′を備えてもよく、この場合、一方の廃棄物
処理システムＢの定期点検に入るときは、切り換えて他
の一方の廃棄物処理システムＢ′を運転するようになっ
ている。他方の廃棄物処理システムＢ′は、上記の廃棄
物処理システムＢと同構造のため、詳しい説明を省略す
る。

【００２６】以上の説明では、混合物ｄの圧送先が熱分
解ドラム３１を含む廃棄物処理設備３０の場合について
説明したが、これに限らず、混合物ｄの移送先は、例え
ば、通常の流動層焼却炉、流動床式熱分解反応器、燃焼
溶融炉などの熱分解焼却処理手段、もしくは埋立地でも
よい。また、乾灰ａと汚泥ｂとを混合させた混合物ｄを
圧送する場合について説明したが、乾灰と脱水汚泥とを
混合させた混合物、湿灰と汚泥とを混合させた混合物あ
るいは湿灰と脱水汚泥とを混合させた混合物でも同様に
圧送できる。

【００２７】

【発明の効果】上記のように、本発明は、焼却灰に汚泥
等の粘性体を混入させて灰混合物とし、しかる後に、前
記灰混合物をピストンポンプにより輸送パイプを介し圧
送することにより、灰混合物を中長距離（数百ｍから数
ｋｍ先まで）圧送することができるとともに、粘性体と
して汚泥を使用する場合には汚泥の悪臭低減効果も生ず
る。また、ピストンポンプと輸送パイプとを用いて圧送
するため、故障頻度が相対的に低く、かつ、メンテナン
ス性に優れる上、定量安定供給が可能なため、工業上、
有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の第１の実施の形態を示す系統図
である。

【図２】混合比と圧力損失の関係を示す図である。

【図３】本発明の方法の第２の実施の形態を示す系統図
である。

【符号の説明】

ａ焼却灰ｂ粘性体（汚泥）ｃ不燃物ｄ灰混合物ｅ水ｆ廃棄物ｇ加熱空気ｈ乾留ガスｉ熱分解残留物ｊ可燃性成分ｋ不燃焼性成分ｐ燃焼排ガスｔ流動化空気Ｌ１加熱空気供給ラインＬ２乾留ガス供給ラインＬ３可燃性成分供給ラインＬ４燃焼用空気供給ラインＬ５燃焼排ガスラインＡ移送混合系Ｂ廃棄物処理システムＢ′ 別系統の廃棄物処理システム１焼却炉２分離装置３焼却灰受入槽４，６定量切出し機５汚泥受入槽７混合供給機８攪拌機９押出機１０脱臭設備１１ピストンポンプ１２輸送パイプ１３流動床式焼却炉１４スプレッダ１５昇温バーナ１６散気管１７空気ヘッダー１８二次空気入口１９流動媒体入口２０流動層２１不燃物抜出機３０廃棄物処理設備３１熱分解反応器３２シュート３３ごみ供給コンベア３４誘引送風機３５排出装置３６溶融炉３７バーナー３８冷却装置３９分離装置４０コンテナ４１送風機４２集塵装置４３水槽４４空気加熱器４５廃熱ボイラ４６ガス洗浄装置４７煙突４８発電装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D004 AA01 AA02 AA03 AA36 AA46 AC05 BA03 CA15 CA27 CA28 CA29 CA32 CA40 CA48 CB27 CB31 CB42 CB45

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼却灰と粘性体とを混合して灰混合物と
し、該灰混合物の含水率を少なくとも３０重量％以上と
なしピストンポンプで移送することを特徴とする焼却灰
の移送方法。
【請求項２】水を添加して灰混合物の含水率を少なく
とも３０重量％以上とする請求項１記載の焼却灰の移送
方法。
【請求項３】粘性体として汚泥を使用する請求項１記
載の焼却灰の移送方法。
【請求項４】粘性体として汚泥を脱水処理した脱水汚
泥を使用する請求項１記載の焼却灰の移送方法。
【請求項５】灰混合物の移送先が熱分解焼却処理手段
である請求項１記載の焼却灰の移送方法。
【請求項６】廃棄物を熱分解反応器に導入して加熱し
て熱分解し、乾留ガスと主として不揮発性成分からなる
熱分解残留物とに分離する工程と、前記熱分解残留物か
ら分離した燃焼物と前記乾留ガスとを前記燃焼物が溶融
し得る温度で燃焼する工程とからなる廃棄物処理方法に
おいて、前記廃棄物と請求項１記載の灰混合物とを熱分
解反応器に供給することを特徴とする焼却灰の処理方
法。
【請求項７】灰混合物を廃棄物に対し１重量％乃至２
０重量％の割合で熱分解反応器に供給することを特徴と
する請求項６記載の焼却灰の処理方法。