JPH0391608A - 灰の溶融固化処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、灰の溶融固化処理方法に関し、詳細には、下
水汚泥、都市ゴミ、廃棄物等の処理物から生じる灰分含
有体、即ち、該処理物の加熱乾燥処理等の加熱処理によ
り生じる灰分含有混合体や、該処理物を焼却する焼却炉
から排出される焼却灰の如き灰分含有体、又は、石炭を
燃料とするボイラ、キルン、工業炉等から排出される石
炭灰（以降、灰という）を、旋回流溶融炉にて溶融した
後、固化する灰の溶融固化処理方法に関する。

（従来の技術） 従来、上記灰（即ち、前記灰分含有混合体や焼却灰の如
き灰分含有体、及び、石炭灰）は、主に海洋埋立てに利
用する事により廃棄処理されていた。即ち、前記灰分含
有混合体は該混合体中可燃物の除去処理後埋立てられ、
焼却灰及び石炭灰はかかる処理をすることなく、そのま
まの状態で埋立てられていた。しかし、近年では埋立て
地の確保の困難化、及び、海洋汚染防止に係る廃棄基準
の厳格化に伴い、海洋埋立てに利用し難くなってきた。

そこで、上記灰の処理方法について種々検討され、最近
では旋回流溶融炉にて溶融した後、冷却固化する方法（
以降、灰の溶融固化処理方法という）が開発されてきた
（特願昭６２−１８７４５３）　、この方法は、灰の処
分量の減容化及び重金属等の有害物質の固定化を狙いと
するものである。

上記灰の溶融固化処理方法に使用される装置の代表例に
ついて、その断面側面図を第４図に、又該装置の上部の
断面平面図を第５図に示す、これらの図に基づき上記灰
の溶融固化処理方法の詳細について以下説明する。

先ず、旋回流溶融炉（１）の上部に設けた主バーナ（２
）により、炉（１）の内部及び炉壁を加熱し、灰が溶融
し且つ流下し得る温度（以降、灰の溶流温度という）以
上の温度に保持しておく。このとき、該バーナ（２）か
ら噴出される燃料を燃焼させるため、燃焼用空気を管（
９）及び二次空気供給用の管００から吹き込む、尚、第
５図に示す如く上記二次空気供給用の管ＯＩは、平面か
ら見て燃焼用空気の吹き込み方向が炉壁の接線方向にな
るように配されている。

次いで、ホッパー（３）内の灰をテーブルフィーダ（４
）により定量的に切り出し、弁（５）を介して管（９）
内に落下させ、管（９）内を流れる燃焼用空気（以降、
−次空気という）内に混入せしめ、該−次空気と共に炉
（１）内に吹き込む、このようにすると、灰と一次空気
からなる固気二相流が炉（１）内の炉壁面上で旋回しな
がら加熱され、灰は溶融し、スラグ化する。尚、第４〜
５図において、（１０は固気二相流の旋回流、（６）は
溶融部を示すものである。

上記溶融スラグは、炉壁に沿って流下し、絞り部（７）
を通り、スラグ抜き出し部（８）に落下し、その部分か
ら排出される。排出後、この溶融スラグを冷却して固化
する。

上記灰の溶融固化処理方法において、灰の塩基度（Ｃａ
ｂ／Ｓｉｎｇ）が１．０よりかなり大きいか、又は小さ
い場合、第６図に示す灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ□）
と灰の溶流温度との関係から判る如く、溶流温度が１５
００℃に近い高温となる。かかる場合、高温に炉（１）
を加熱するので、炉壁の損耗が生じ易い。

又、溶融スラグが半溶融状態化し、流下し得なくなる温
度が比較的高いので、温度の低い絞り部（７）及び／又
はスラグ抜き出し部（８）（以降、絞り部等という）に
おいてスラグが半溶融化し、付着し、最終的に固化して
閉塞が生し易くなる。

従って、灰の塩基度が１．０よりかなり大、又は小（以
降、塩基度不具合という）の場合は、炉（１）内への灰
の吹き込み前に、灰の溶流温度を低下させるべく、灰の
塩基度調整が行われる。該調整は、ホッパー（３）内へ
上記粉粒体を添加して灰と混合し、得られる混合体の塩
基度を１．０又はその近傍値に調整しようとするもので
ある。このとき、上記粉粒体の種類及び添加量は、灰の
種類及び量に応じて定められる。上記粉粒体と灰との混
合は、ホッパー（３）内での羽根回転等による攪拌の如
く、機械的攪拌法により行われている。上記塩基度調整
用粉粒体としては、灰の塩基度が１．０超の場合は、下
水焼却施設で一般的に用いられる平均粒度：６００μ−
程度の珪砂（Ｓｉｎｇ）が使用され、１．０未満の場合
は、平均粒度：３００μｍ程度の訴灰析（ＣａＣＯｓ）
が使用されている。

上記の如く塩基度調整された混合体は一次空気と混ぜら
れ、固気混合体となって炉（１）内へ供給され、加熱さ
れる。

（発明が解決しようとする課題） 前記灰の溶融固化処理方法において、灰の塩基度不具合
を改善すべく、前述の如く、ホッパー（３）内へ塩基度
調整用粉粒体を添加して灰と混合すると、該粉粒体の種
類及び添加量が灰の種類及び量に応じて的確に選定され
ている限り、得られる混合体の塩基度の平均値を確実に
１．０又はその近傍値に調整し得る。

ところが、前記混合はホッパー（３）内での機械的攪拌
法により行われるので、基本的に良好な均一混合状態が
得られ難い、それに加えて、灰は平均粒度が４０μ謳程
度であって小粒子であるが、上記粉粒体は平均粒度が６
００μ−程度であって大粒子であるので、両者は均一に
混合され難い、そのため、得られる混合体はその部位に
より塩基度が大きく異なり、不均一なものとなり易く、
それ故に塩基度不具合の部分が比較的多く混在するもの
になり易い、かかる塩基度不具合部分及びその近傍部分
は溶流温度が高い、故に、混合体全体としての溶流温度
は所定の溶流温度よりも高くなる。溶流温度が所定のそ
れより高い固気混合体が炉（１）内へ供給されることに
なる。ここで、所定の溶流温度とは、混合体の組成に基
づき、第６図に示す如き塩基度と溶流温度との関係から
求められる溶流温度のことである。

従って、上記所定の溶流温度に基づき、炉（１）の加熱
温度を低くして溶融固化処理すると、溶融スラグが絞り
部等で半溶融化し、最終的に固化してしばしば閉塞を発
生するという問題点がある。かかる閉塞の発生は、スラ
グの排出を不可能にし、且つ熔融固化処理運転の停止を
余儀無くされるので、極めて深刻な問題点である。

本発明は、この様な事情に着目してなされたものであっ
て、その目的は従来のものがもつ以上のような問題点を
解消し、灰と塩基度調整用粉粒体とが均一に混合され、
均一に塩基度調整され、所定の溶流温度に確実に低下さ
れた混合体を、旋回流溶融炉に供給し得、そのため該炉
の絞り部等でのスラグの閉塞を生じることなく灰の溶融
固化処理を行い得る灰の溶融固化処理方法を提供しよう
とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記の課題を達成するために、本発明は次のような構成
の灰の溶融固化処理方法としている。

即ち、本発明に係る灰の溶融固化処理方法は、下水汚泥
、都市ゴく、廃棄物等の処理物から生じる灰分含有体又
は石炭灰と、塩基度調整用粉粒体とを、流動する燃焼用
空気により混合して固気混合体となし、該固気混合体を
旋回を与えつつ旋回流溶融炉に供給し、溶融した後、固
化する灰の溶融固化処理方法であって、前記塩基度調整
用粉粒体の平均粒度が１００μ−以下であることを特徴
とする灰の溶融固化処理方法である。

（作　用） 本発明に係る灰の溶融固化処理方法は、以上説明したよ
うに、灰と、該灰の塩基度調整用粉粒体とを、流動する
燃焼用空気により混合して固気混合体となすようにして
いる。このような流動空気による混合法は所謂気流混合
法と呼ばれるものであり、最も混合効率が高く、粉粒体
を均一に混合し易い混合法である。

又、上記塩基度調整用粉粒体は平均粒度がＩ００μ■以
下のものを使用するようにしている。該粉粒体粒度は灰
の粒度との差が小さいので、該粉粒体と灰とは均一に混
合され易い。

故に、前記固気混合体は、灰と塩基度調整用粉粒体とが
確実に均一混合され、塩基度不具合部分が少なく、均一
に塩基度調整されたものにし得、そのため混合体全体と
して所定の溶流温度を有するものに確実にし得る。

次に、上記の如く所定の溶流温度を有する固気混合体を
、旋回を与えつつ旋回流溶融炉に供給し、溶融するよう
にしている。該内気混合体は燃焼用空気（−次空気）を
含有している。故に、所定の溶流温度を有する混合体と
、−次空気とからなる固気混合体を旋回流溶融炉に供給
し、溶融することになる。

従って、上記所定の溶流温度に基づき、旋回流溶融炉の
加熱温度を低くした場合でも、該炉に供給される混合体
は常に所定の溶流温度を有しているので、加熱溶融の結
果物の熔融スラグは半溶融化することなく順調に流下す
る。即ち、旋回流溶融炉の絞り部等でのスラグの閉塞を
生じることなく灰の溶融固化処理を行い得るようになる
。

前記塩基度調整用粉粒体の平均粒度を１００μ端以下と
しているのは、１００μ■超にすると灰の粒度との差が
大きくなり、該粉粒体と灰との均一混合状態が得られ難
くなるからである。

（実施例） 裏旌真土 方圧系流動床炉により下水汚泥を焼却して排出された灰
について、溶融固化処理を行った。該灰は、平均粒度が
４０ａｍ、塩基度（Ｃａｂ／５ｉｆｔ）が４．０、溶流
温度が１５２５°Ｃである。

第１図に実施例１に係る灰の溶融固化処理装置の概要を
示す、該装置は、灰専用のホッパー０２）及び塩基度調
整用粉粒体専用のホッパー０１を、旋回流溶融炉（１）
の供給口から比較的遠い位置に配した点に特徴があり、
この点を除き第４図に示した装置とｔｉｌｌ様である。

このようにすると、管（９）内での灰及び粉粒体の流動
距離が大きくなり、両組粒体が確実に均一混合されるよ
うになる。

上記装置のホッパー（１２＋には前記灰が入り、ホンパ
ー０９には塩基度調整用粉粒体が入っている。該粉粒体
には、ＣａＯ：１．ＯＸ、　５１０ｇ：９３χを含み、
平均粒度：　１００　ｕ　ｔ＊以下の珪砂７号又は８号
を使用し、又、これよりも細粒の平均粒度：４０μ−程
度に粉砕した珪砂も使用した。

該粉粒体の混合割合は、前記灰に対し２５％とした。こ
のようにすると、混合物の塩基度は１．３となり、所定
の溶流温度は１３５０℃になる。

先ず、上記装置の旋回流溶融炉（１）内に管（９）及び
管００から燃焼用の一次空気及び二次空気を吹き込み、
主バーナ（２）によりブタン：　２５Ｎｍ’／ｌｌｒを
燃焼させ、上記炉（１）の内部を１３５０℃以上にし、
炉壁温度を１４００″Ｃに保持した。

次いで、ホッパー〇内の灰及びホッパー（１３）内の粉
粒体をテーブルフィーダ（４）により切出し、弁（５）
を介し管（９）内に落下させ、管（９）内を流れる一次
空気内に混入せしめた。尚、各々の切出し量は前記所定
混合割合になるように調整した。

上記混入後の固気混合体は、−次空気により灰と粉粒体
とが気流混合されながら管（９）内を流れ、やがては旋
回が与えられつつ炉（１）内に供給され、灰及び粉粒体
が溶融してスラグ化する。該溶融スラグは炉壁沿いに流
下し、絞り部（７）を通り、スラグ抜き出し部（８）に
落下してくる。該落下スラグは排出した後、冷却して固
化した。

上記の如き灰の溶融固化処理運転を行ったところ、絞り
部等でのスラグの閉塞、及び、スラグ抜き出し部（８）
へのスラグの付着・固化などを全く生じることなく、連
続運転できた。

比較班土 塩基度調整用粉粒体として珪砂４号（平均粒度：６００
μｌ１１）を使用した。この点を除き、実施例１の場合
と同様の条件で溶融固化処理を行った。所定溶流温度も
同様の１３５０℃、炉壁温度も１４００℃である。

その結果、溶融固化処理運転の当初から半溶融状態のス
ラグが塊となってスラグ抜き出し部（８）に落下し、そ
の一部が抜き出し部（８）の壁に付着・固化し、運転時
間の経過に伴って該付着・固化蛋が増大し、ついには抜
き出し部（８）での閉塞発生というトラブルを生じるに
到った。

工施凱１ 塩基度調整用粉粒体として平均粒度が種々異なる珪砂を
使用し、実施例１の場合と同様の条件で溶融固化処理を
行い、炉（１）内で混合体が完全溶融するための所要時
間を測定し、該時間に及ぼす前記粉粒体粒度の影響を調
べた。尚、所定溶流温度及び炉壁温度は実ｍ例１の場合
と同様である。

第２図に使用した塩基度調整用粉粒体の平均粒度と混合
体の完全溶融所要時間との関係を示す。

上記平均粒度が小さいほど、完全溶融所要時間が短くな
るという傾向が認められる。

完全溶融所要時間が長くなると、半溶融状態のスラグが
形成される頻度が多くなり、絞り部等での閉塞発生等の
トラブルが生じ易くなる。かかるトラブルを完全に防止
するには、瞬時溶融、即ち完全溶融所要時間を約０．１
秒以内にする事が必要である。そのためには、平均粒度
を１１００１Ｉ以下にすればよいことが第２図から確認
し得る。

１１０狙↓ 実施例３に係る溶融固化処理装置の特徴的部分の概要を
第３図に示す、該装置は、塩基度調整用粉粒体専用のホ
ッパー〇に、粉砕ｍＱ４）を接続して設けた点に特徴が
あり、この点を除き第１図に示した装置と同様である。

上記装置の粉砕機０４１に珪砂４号（平均粒度：６００
μｍ）を入れ、これを粉砕して平均粒度を１００μ−以
下にした後、ホッパー６つ内に接続管を介して投入した
。

上記投入後、実施例１の場合と同様の条件で溶融固化処
理を行ったところ、実施例１の場合と同様の良好な結果
が得られた。従って、実施例３の場合の如く粉砕手段を
設けると、−殻内に多用されている平均粒度：６００μ
−程度の珪砂４号を、本発明に係る塩基度調整用粉粒体
として使用し得るようになる。

（発明の効果） 本発明に係る灰の溶融固化処理方法によれば、処理すべ
き灰と塩基度調整用粉粒体とが均一に混合され、均一に
塩基度調整され、所定の溶流温度に確実に低下された混
合体と、−次空気とからなる固気混合体を旋回流溶融炉
に供給し得、そのため該炉の絞り部等でのスラグの閉塞
を生じることなく灰の溶融固化処理を行い得るようにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１に係る灰の溶融固化処理装置の概要を
示す側断面図、第２図は塩基度調整用粉粒体の平均粒度
と混合体の完全溶融所要時間との関係を示す図、第３図
は実施例３に係る溶融固化処理装置の特徴的部分の概要
を示す側断面図、第４図は従来の灰の溶融固化処理方法
に使用される装置の代表例を示す断面側面図、第５図は
該装置の上部の断面平面図、第６図は灰の塩基度（Ｃａ
ｂ／Ｓｔｏｗ）と溶流温度との関係を示す図である。 （１）−旋回流溶融炉　（２）−生バーナ（３）−ホッ
パー　　　（４）−テーブルフィーダ（５）−弁　　　
　　　（６）−溶融部（７）−絞り部　　　　（８）−
スラグ抜き出し部（９）−管　　　　　　Ｇｌ−二次空
気供給用の管０１） 旋回流 θの− 灰専用のホッパー ０３） 塩基度調整用粉粒体専用のホッパー ４ 粉砕機 θつ 補助バーナ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）下水汚泥、都市ゴミ、廃棄物等の処理物から生じ
   る灰分含有体又は石炭灰と、塩基度調整用粉粒体とを、
   流動する燃焼用空気により混合して固気混合体となし、
   該固気混合体を旋回を与えつつ旋回流溶融炉に供給し、
   溶融した後、固化する灰の溶融固化処理方法であって、
   前記塩基度調整用粉粒体の平均粒度が１００μｍ以下で
   あることを特徴とする灰の溶融固化処理方法。