JP2005095749A - 溶融スラグ水砕水の処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶融スラグ水砕水を処理する排水処理設備の設備コストを低減できるようにする
。
【解決手段】バーナ式灰溶融炉Ｉの排ガス出口１４の下流側に、溶融炉二次燃焼室１６、
飛灰を処理するためのガス冷却室２０、バグフィルタ２１を順に備えた排ガス処理ライン
２３を設ける。バーナ式灰溶融炉Ｉのスラグ出滓口９にある排出シュート２６の下端側に
、冷却水槽２９に溜めた溶融スラグ水砕水２８を循環させてスラグ落下位置に噴射するよ
うにしたスラグ水砕化装置２７を設ける。冷却水槽２９に、溶融炉二次燃焼室１６に設け
た噴霧ノズル３７を、送出ポンプ３６を備えた水取出ライン３５を介し接続する。冷却水
槽２９内の重金属類、塩類を含む溶融スラグ水砕水２８は、噴霧ノズル３７より溶融炉二
次燃焼室１６内へ噴霧し、重金属類や塩類等は乾燥、粉体化させて、飛灰２５と共に重金
属類の固定化処理等の後処理を行わせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、灰溶融炉より排出される溶融スラグを水流で水砕化させ、該溶融スラグの水
砕化に用いた溶融スラグ水砕水を処理するための方法及び装置に関するものである。

近年、都市ごみ等の一般廃棄物や、下水汚泥、建築廃材、シュレッダーダスト、各種ス
ラッジ等の産業廃棄物の処理方法としては、焼却炉にて廃棄物を焼却処理するようにした
焼却処理方式が多く採用されており、この焼却処理により発生する焼却灰及びダスト（飛
灰を含む）等からなる焼却残渣は、高温で溶融処理することによりスラグ化され、減容化
、無害化が図られるようになってきている。

上記焼却残渣の溶融処理に用いられる灰溶融炉としては、焼却炉から排出される焼却残
渣の中に未燃分を残存させ、この未燃分を燃焼させることにより生じる燃焼熱を溶融熱源
として利用できるようにした自己燃焼式内部溶融炉が開発されてきており、その形式とし
ては、たとえば、バーナ式溶融炉、回転式表面溶融炉、コークスベッド式灰溶融炉、直流
電気抵抗式灰溶融炉等がある。

かかる灰溶融炉を備えた灰溶融設備のうちのバーナ式溶融炉を用いた灰溶融設備につい
て示すと、図２に概要を示す如き構成としてある。すなわち、バーナ式溶融炉Ｉは、焼却
残渣５を貯留するための上下方向に延びる灰貯槽１の下端部一側に、底部の炉床３に多数
の散気ノズル４を有する燃焼室２を、下流へ向けやや下り勾配となるように横向きに連設
し、又、上記灰貯槽１の下端部他側に、灰貯槽１内の焼却残渣５を上記燃焼室２の炉床３
へ押し出すための溶融炉供給プッシャ６を設けて、上記灰貯槽１内の焼却残渣５を、上記
溶融炉供給プッシャ６で炉床３上に押し出し、該焼却残渣５中の未燃分を、散気ノズル４
を通して供給される高温の空気により燃焼させて、その燃焼熱により焼却残渣５を溶融さ
せ、これにより燃焼室２の出口２ａ部付近に表面溶融部５ｂが形成されるようにしてある
。

更に、横向きの円筒状に形成して底部側の一側に入口８を設けると共に底部側の他側に
スラグ出滓口９を設け、且つ入口８とスラグ出滓口９との間の底部を湯溜め７ａとするよ
うにしてある溶融炉本体７の上記入口８に、上記燃焼室２の出口２ａを接線方向に接続し
て一体構造として、燃焼室２の出口２ａ部付近の表面溶融部５ｂから湯溜め７ａに溶融ス
ラグ５ａが流れて来るようにしてある。一方、上記溶融炉本体７のスラグ出滓口９側の上
部位置には、灯油等を燃料として炉全体の温度をコントロールするための助燃バーナ１０
が接線方向より燃焼ガスを噴射できるように水平方向に設置してある。したがって、該助
燃バーナ１０により溶融炉本体７内に接線方向から噴射された燃焼ガスと上記燃焼室２か
ら溶融炉本体７内へ送られて来る燃焼ガスとを旋回させて旋回流（渦状の流れ）１１とし
、湯溜め７ａに流入した溶融スラグ５ａを、該旋回流１１にて加熱することにより未溶融
分の溶融を促進させるようにしてある。

更に又、上記溶融炉本体７の所要個所に複数の酸素バーナ１２が下向きに設置してあり
、該酸素バーナ１２にて灯油等の助燃油燃料を酸素を用いて燃焼させることにより、高温
の噴流を生じさせ、この高温噴流によって表面溶融部５ｂから湯溜め７ａに亘る範囲を加
熱することにより、未溶融の灰分や鉄片、クリンカ等を溶融させる速度をより高めること
ができて、高い溶融負荷を実現することができるようにしてある（たとえば、非特許文献
１参照）。

上記溶融炉本体７内で発生する溶融排ガス１３は多少の一酸化炭素（ＣＯ）等の未燃ガ
スを含んでいる。そのために、上記バーナ式灰溶融炉Ｉにおける溶融炉本体７の一端壁（
図では省略してある）に設けてある排ガス出口１４を、排ガスライン１５を介し溶融炉二
次燃焼室１６に接続して、溶融炉本体７より排出される溶融排ガス１３を、排ガスライン
１５を経て上記溶融炉二次燃焼室１６内へ導き、二次空気供給ノズル１７より供給される
二次燃焼用空気１８により上記溶融排ガス１３中の未燃ガスを完全燃焼処理させるように
してある。

この完全燃焼処理された後の排ガス１３ａは、上記溶融炉二次燃焼室１６のガス出口１
６ａと煙突１９の下端部とを接続する途中にガス冷却室２０とバグフィルタ２１と誘引送
風機２２を順に備えてなる排ガス処理ライン２３に導いて、先ず、ガス冷却室２０にて下
流側のバグフィルタ２１における除塵処理に適した温度まで急冷した後、消石灰や活性炭
２４を吹き込んで排ガス１３ａ中の酸化ガスやダイオキシン類を吸収させ、次いで、バグ
フィルタ２１にて、排ガス１３ａ中の飛灰（ダスト）及び上記酸化ガスやダイオキシン類
を吸収させてなる消石灰や活性炭２４を集塵処理することによりクリーンなガスとして、
煙突１９より大気中に放出させるようにしてある。この溶融排ガス１３の処理過程におい
て、上記溶融炉二次燃焼室１６内及びガス冷却室２０内にて落下してそれぞれの下端部よ
り回収される飛灰２５、及び、バグフィルタ２１にて回収される酸化ガスやダイオキシン
類を吸収させてなる消石灰や活性炭２４を含んだ飛灰２５は、重金属類や塩類を含んでい
ることから、図示しない灰処理設備へ送って、セメント固化処理や薬剤処理、酸抽出処理
を行ったり、再び灰溶融炉へ戻して溶融した後、スラグ化させる所謂溶融固化処理を行わ
せて、重金属類の固定を図るようにしてある（たとえば、特許文献１、非特許文献１参照
）。

一方、上記溶融炉本体７内で生じた溶融スラグ５ａは、湯溜め７ａからオーバーフロー
させてスラグ出滓口９より排出シュート２６を通して該排出シュート２６の下側に設けて
あるスラグ水砕化装置２７へ導き、冷却水を用いて急冷することにより、水砕スラグ５ｃ
として回収させるようにしてある。

ところで、この種のスラグ水砕化装置２７としては、当初は、上記排出シュート２６の
下方位置に、冷却水を受けて流すようにしてある出滓樋を傾斜配置して、この出滓樋に冷
却水を流しながら、上記排出シュート２６より落下する溶融スラグ５ａを順次急冷するこ
とで水砕スラグ５ｃを形成させる形式のものが提案されていたが、この形式の場合は、大
量の冷却水を必要とするという問題が生じていた。

そのために、本出願人は、先の出願（特願２００２−１１０３１５号）において、大量
の冷却水を使用することなく溶融スラグ５ａの水砕化処理を行えるようにしたスラグ水砕
化装置２７として、図２に示す如く、上記スラグ出滓口９に設けた排出シュート２６の直
下部位置に、冷却水２８を貯留した冷却水槽２９を設置し、且つ該冷却水槽２９内より冷
却水２８を抜き出すようにしてある循環ポンプ３１付きの循環ライン３０の吐出側を、上
記排出シュート２６の下端部にて溶融スラグ５ａの落下位置に向けて設置した噴射ノズル
３２に接続してなる構成として、上記スラグ出滓口９より排出シュート２６を通して落下
してくる溶融スラグ５ａに対して、上記循環ポンプ３１の運転により循環ライン３０を通
して導いた冷却水槽２９内の冷却水２８を、噴射ノズル３２より水流として噴射させるこ
とにより、上記溶融スラグ５ａを拡散しながら冷却できるようにした形式のスラグ水砕化
装置２７を提案している。

この形式のスラグ水砕化装置２７では、溶融スラグ５ａを急冷するために冷却水槽２９
内の冷却水２８を循環使用しているため、上記溶融スラグ５ａの水砕化処理を継続して行
うと、溶融スラグ５ａの水砕化処理に使用された後の上記冷却水槽２９内の冷却水（溶融
スラグ水砕水）２８の中には重金属類や塩類が次第に濃縮される場合がある。このため、
従来は必要に応じて、上記スラグ水砕化装置２７で用いる溶融スラグ水砕水２８は、所要
の排水処理設備３３へ送って、凝集沈殿法等を用いて排水処理を行う必要があった。

なお、３４は溶融スラグ５ａの水砕化処理により生成する水砕スラグ５ｃを、冷却水槽
２９内より回収するために設けてあるスラグ回収装置である。

特開平１１−２４４６５３号公報 井上、成澤、中野、岸，「自己燃焼式内部溶融炉の開発」,第１２回廃棄物学会研究発表会講演論文集II，廃棄物学会，２００１年１０月３１日，ｐ．８１６−８１８

ところが、従来の灰溶融設備における溶融スラグ水砕水２８の処理方法では、上記した
ように、凝集沈殿法等を用いた排水処理設備３３を必要とするため、この廃水処理設備３
３を設けるために、多くの設備コストが必要とされるというのが実状である。そのため、
排水処理設備３３にかかる設備コストを削減できるようにすることが望まれていた。

そこで、本発明は、灰溶融炉から排出される溶融スラグの水砕化に用いた溶融スラグ水
砕水を処理するための排水処理設備に要する設備コストを削減できるようにするための溶
融スラグ水砕水の処理方法及び装置を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、灰溶融炉より排出される溶融スラグの水砕化の
ために使用された溶融スラグ水砕水を、冷却水槽内に貯留し、該冷却水槽より取り出した
水を、上記灰溶融炉の溶融排ガスを完全燃焼させる溶融炉二次燃焼室へ噴霧し蒸発させて
処理する溶融スラグ水砕水の処理方法、及び、灰溶融炉より排出される溶融スラグを水砕
化するために使用された溶融スラグ水砕水を貯留する冷却水槽を備え、更に、上記灰溶融
炉の溶融排ガスを完全燃焼させるための溶融炉二次燃焼室を備えた灰溶融設備における上
記冷却水槽と溶融炉二次燃焼室とを、途中に送出ポンプを備えた水取出ラインで接続し、
冷却水槽の溶融スラグ水砕水を溶融炉二次燃焼室で処理するようにした構成を有する溶融
スラグ水砕水の処理装置とする。

又、溶融炉二次燃焼室の頂部に噴霧ノズルを設け、該噴霧ノズルに水取出ラインの吐出
側を接続するようにした構成とする。

本発明によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）灰溶融炉より排出される溶融スラグの水砕化のために使用された溶融スラグ水砕水
を、冷却水槽内に貯留し、該冷却水槽より取り出した水を、上記灰溶融炉の溶融排ガスを
完全燃焼させる溶融炉二次燃焼室へ噴霧し蒸発させて処理する溶融スラグ水砕水の処理方
法、及び、灰溶融炉より排出される溶融スラグを水砕化するために使用された溶融スラグ
水砕水を貯留する冷却水槽を備え、更に、上記灰溶融炉の溶融排ガスを完全燃焼させるた
めの溶融炉二次燃焼室を備えた灰溶融設備における上記冷却水槽と溶融炉二次燃焼室とを
、途中に送出ポンプを備えた水取出ラインで接続し、冷却水槽の溶融スラグ水砕水を溶融
炉二次燃焼室で処理するようにした構成を有する溶融スラグ水砕水の処理装置としてある
ので、溶融スラグの水砕化処理に使用されることに伴い重金属類や塩類を含むようになる
溶融スラグ水砕水は、溶融炉二次燃焼室へ送って噴霧することにより水分を完全に蒸発さ
せることができ、これにより、上記溶融スラグ水砕水に含まれている重金属類や塩類等は
粉体化させることができることから、この粉体化された重金属類や塩類等は、溶融炉二次
燃焼室で生じる重金属類や塩類を含む飛灰と一緒に回収して、重金属類の固定化等の後処
理を行なうことができる。
（２）したがって、上記溶融炉二次燃焼室にて蒸発させて処理する分の溶融スラグ水砕水
に関しては、排水としての処理を行わなくてよいことから、排水として処理する溶融スラ
グ水砕水の量を低減、もしくは、なくすことができる。このため、溶融スラグ水砕水の排
水処理を行うための排水処理設備の規模を削減もしくは排水処理設備を設ける必要をなく
すことができて、排水処理設備に要する設備コストを従来に比して引き下げることができ
る。
（３）溶融炉二次燃焼室の頂部に噴霧ノズルを設け、該噴霧ノズルに水取出ラインの吐出
側を接続するようにした構成とすることにより、溶融炉二次燃焼室における溶融スラグ水
砕水の蒸発を効率よく行わせることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明の溶融スラグ水砕水の処理方法及び装置の実施の一形態を示すもので、図
２に示したものと同様に、バーナ式溶融炉Ｉの排ガス出口１４の下流側に、溶融炉二次燃
焼室１６を備え、且つ排出シュート２６の下端側に、冷却水槽２９と、循環ポンプ３１を
備えた溶融スラグ水砕水２８の循環ライン３０と、噴射ノズル３２とからなる形式のスラ
グ水砕化装置２７を設けてなる構成において、上記冷却水槽２９の所要位置に、途中に送
出ポンプ３６を備えた水取出ライン３５の吸入側端部を接続すると共に、該水取出ライン
３５の吐出側端部を、上記溶融炉二次燃焼室１６の頂部に設けた噴霧ノズル３７に接続し
た構成として、上記送出ポンプ３６の運転により、冷却水槽２９内の溶融スラグ水砕水２
８を、一定量ずつ水取出ライン３５を通して取り出すと共に、該取り出された溶融スラグ
水砕水２８を、上記噴霧ノズル３７より溶融炉二次燃焼室１６内へ噴霧させて、該溶融炉
二次燃焼室１６で処理するようにする。

なお、上記冷却水槽２９から水取出ライン３５への溶融スラグ水砕水２８の取り出しに
伴って上記冷却水槽２９内の水量は減少するため、上記冷却水槽２９の所要個所に、図示
しない水供給源より冷却水２８ａを導くようにしてある水補給ライン３８を接続して、上
記水取出ライン３５を経て取り出される水量に対応する量の冷却水２８ａを、上記水補給
ライン３８より補給することで、冷却水槽２９内の水量を一定に保持できるようにしてあ
る。

その他の構成は図２に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある
。

上記構成としてある本発明の溶融スラグ水砕水の処理装置の送出ポンプ３６の運転によ
り、冷却水槽２９内より水取出ライン３５を経て導かれる溶融スラグ水砕水２８を、噴霧
ノズル３７を通して溶融炉二次燃焼室１６内に噴霧すると、該溶融炉二次燃焼室１６の内
部は、バーナ式溶融炉Ｉより排出される溶融排ガス１３中の未燃ガスを完全燃焼させるこ
とで高温となっているため、上記噴霧された溶融スラグ水砕水２８は、水分が完全に蒸発
させられる。このため、上記溶融スラグ水砕水２８に含まれていた重金属類及び塩類等は
、乾燥されて粉体化される。この粉体化された溶融スラグ水砕水２８に由来する重金属類
及び塩類等は、該溶融炉二次燃焼室１６の下端部及びガス冷却室２０の下端部より、溶融
炉二次燃焼室１６における溶融排ガス１３の完全燃焼時に生じる飛灰２５と一緒に回収さ
れ、更に、バグフィルタ２１にて酸化ガスやダイオキシン類を吸収させた消石灰や活性炭
２４を含んでなる飛灰２５と一緒に回収され、しかる後、重金属類及び塩類を含んでいる
飛灰２５を、従来と同様に図示しない灰処理設備へ送って、セメント固化処理や薬剤処理
、酸抽出処理を行ったり、再び灰溶融炉へ戻して溶融固化処理を行わせるときに、上記飛
灰２５と一緒に溶融スラグ水砕水２８に由来する重金属類及び塩類もセメント固化処理、
薬剤処理、酸抽出処理、溶融固化処理させることができるようになる。

このように、本発明の溶融スラグ水砕水の処理方法及び装置によれば、スラグ水砕化装
置２７における冷却水槽２９内の溶融スラグ水砕水２８を、一定量ずつ取り出して溶融炉
二次燃焼室１６内へ噴霧させることで、該噴霧される溶融スラグ水砕水２８中に含まれる
重金属類や塩類を、溶融炉二次燃焼室１６で生じる飛灰２５と一緒に処理できるため、上
記溶融炉二次燃焼室１６にて、上記一定量ずつ取り出される溶融スラグ水砕水２８を順次
蒸発処理させることにより、溶融スラグ水砕水２８全量を処理できれば、従来要していた
凝集沈殿法等の排水処理方法を用いた排水処理設備３３を不要にできる。又、上記溶融炉
二次燃焼室１６が、溶融スラグ水砕水２８の全量の処理に対応しきれず、図示しない排水
処理設備が必要となる場合であっても、溶融炉二次燃焼室１６へ噴霧する分、溶融スラグ
水砕水２８の排水処理設備にて処理すべき量を低減できることから、該排水処理設備の小
型化を図ることができる。したがって、溶融スラグ水砕水２８の処理を行う排水処理設備
のために要する設備コストを、従来に比して大幅に低減させることができる。

又、冷却水槽２９では、水取出ライン３５を経て重金属や塩類を含む溶融スラグ水砕水
２８が一定量ずつ取り出されると共に、この取出量と対応する量の新たな冷却水２８ａが
補給されるため、上記冷却水槽２９内における重金属類や塩類の濃縮を未然に防止するこ
とができる。

なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、灰溶融炉としては、溶
融炉二次燃焼室１６を備えた形式のものであれば、回転式表面溶融炉、コークスベッド式
灰溶融炉、直流電気抵抗式灰溶融炉等の自己燃焼式内部溶融炉や、更には、自己燃焼式以
外の灰溶融炉等、バーナ式溶融炉Ｉ以外の形式の灰溶融炉を備えた灰溶融設備のスラグ水
砕化装置２７の溶融スラグ水砕水２８の処理に適用できる。溶融炉二次燃焼室１６に設け
る噴霧ノズル３７は、該噴霧ノズル３７を通して噴霧する溶融スラグ水砕水２８の水分を
、溶融炉二次燃焼室１６内にて効率よく蒸発させることができるようにすれば、上記噴霧
ノズル３７の溶融炉二次燃焼室１６に対する設置個所、設置個数は自在に設定してよいこ
と、その他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。

本発明の溶融スラグ水砕水の処理方法及び装置の実施の一形態を示す概要図である。 従来用いられている灰溶融設備の一例を示す概要図である。

符号の説明

Ｉ バーナ式溶融炉（灰溶融炉）
５ 焼却残渣
５ａ 溶融スラグ
５ｂ 表面溶融部
５ｃ 水砕スラグ
１３ 溶融排ガス
１６ 溶融炉二次燃焼室
２７ 溶融スラグ水砕化装置
２８ 溶融スラグ水砕水
２９ 冷却水槽
３５ 水取出ライン
３６ 送出ポンプ
３７ 噴霧ノズル

Claims (3)

1. 灰溶融炉より排出される溶融スラグの水砕化のために使用された溶融スラグ水砕水を、
   冷却水槽内に貯留し、該冷却水槽より取り出した水を、上記灰溶融炉の溶融排ガスを完全
   燃焼させる溶融炉二次燃焼室へ噴霧し蒸発させて処理することを特徴とする溶融スラグ水
   砕水の処理方法。
2. 灰溶融炉より排出される溶融スラグを水砕化するために使用された溶融スラグ水砕水を
   貯留する冷却水槽を備え、更に、上記灰溶融炉の溶融排ガスを完全燃焼させるための溶融
   炉二次燃焼室を備えた灰溶融設備における上記冷却水槽と溶融炉二次燃焼室とを、途中に
   送出ポンプを備えた水取出ラインで接続し、冷却水槽の溶融スラグ水砕水を溶融炉二次燃
   焼室で処理するようにした構成を有することを特徴とする溶融スラグ水砕水の処理装置。
3. 溶融炉二次燃焼室の頂部に噴霧ノズルを設け、該噴霧ノズルに水取出ラインの吐出側を
   接続するようにした請求項２記載の溶融スラグ水砕水の処理装置。

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