JPH04187904A - スラグウール製造装置 - 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、下水汚泥やし尿汚泥またはこれらの汚泥の焼
却灰、あるいは都市廃棄物焼却灰や産業廃棄物焼却灰を
溶融処理してスラグウールを得るためのスラグウール製
造装置に関するものである〔従来の技術〕 従来、下水処理場やし尿処理場で発生する下水汚泥やし
尿汚泥は、脱水後焼却炉で焼却処理されるのが通常であ
る。また、都市廃棄物や産業廃棄物は直接焼却炉で焼却
処理されるのが一般的である。しかし、このような処理
後の焼却灰は扱いにくく、また埋め立て用程度にしか利
用できない。

このような背景から、近年汚泥や前記焼却灰または都市
廃棄物焼却灰等の各種廃棄灰を溶融炉で溶融処理してス
ラグ化することにより、取扱の容易化とスラブの有効利
用を図ろうとする研究が行われ、一部が既に実用化され
ている。

汚泥の溶融化は、溶融炉内で汚泥の可燃分と助燃料を熱
源とし、空気を酸化剤として燃焼させ、汚泥中の灰分を
溶融してスラグ化するものであり、この種の溶融化をコ
ンパクトな構造で比較的高い燃焼効率で行うことができ
る炉として、例えば特開昭６１−７１３１４号公報や特
開昭５９−２０５５０８号公報に示されるような旋回流
式の汚泥溶融炉が用いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、旋回流式の汚泥溶融炉を用いた従来の溶
融処理には次のような問題がある。

■　炉内温度をスラグを溶融するために必要な温度まで
上昇させるためには、汚泥の含水率を７％程度まで下げ
る必要があり、そのために乾燥工程のコストが非常に高
くなる。

■　炉内温度が最高でも１４５０℃迄しか達しないため
、溶融スラグ出湯口での溶融スラグの温度は不足して溶
融スラグの粘度の上昇、さらにはスラグ固化を生じ、ス
ラグ出湯口を閉塞させてしまう場合がある。このためス
ラグ出湯口を別途加熱する必要が生じる。

■　スラグの溶解温度が低いため、回収される溶融スラ
グは土木資材のような付加価値の低い用途にしか利用で
きず、汚泥溶融処理のメリットが少ない。

従って、溶融スラグをスラグウールのような付加価値の
高い用途へ利用する場合、繊維化装置−＼の溶融スラグ
の供給量や温度（粘性）が変動し、製造されるウールの
品質や歩留りが劣悪なものにならざるを得ない。

本発明は上述の問題を解決するためになされたものであ
り、製鉄プロセスにおいて生成される溶融スラブ（高炉
溶融スラブ）から製造される口、。

フラールと同等の品質を有するスラグウールを得ること
ができるスラグウール製造装置を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明においては、燃焼用
空気として酸素富化空気を用い、前記酸素富化空気を竪
型炉内に上向きで且つ多重の旋回流を形成させるよう吹
き込むことにより、安定した出湯量と出湯温度を得るこ
とができる竪型旋回流式溶融炉と、前記竪型旋回流式溶
融炉の下方に設けられた、前記竪型旋回流式溶融炉の排
出口から流出した溶融スラグを内部冷却型高速回転体と
圧縮空気流中で繊維化集綿するための装置からなること
に特徴を有するものである。

次に、本発明を図面を参照しながら説明する。

第１図（ａ）、第１図（ｂ）は本発明の１実施態様を示
す全体説明図で、第１図＋８）は汚泥溶融の場合、第１
図ら）は灰溶融の場合を示す、第２図は溶融炉の縦断面
図、第３図は第２図の■−ｖ線断面図、第４図は第２図
のＶＩ−ＶＩ線断面図、第５図は第２図の■−■線断面
図である。図面に示すように、本発明のスラグウール製
造装置は、竪型旋回流式溶融炉へと、繊維化装置Ｂとか
らなっている。図面において、Ａは竪型旋回流式溶融炉
、１は溶融炉本体、２は二次燃焼室、３は汚泥バーナ装
置、３′は灰投入ノズル、４は助燃バーナ装置、５は酸
素富化膜装置またはプレッシャスウィング式分離装置か
らなる酸素濃縮装置、Ｂは繊維化装置、２１はスラグ樋
、２２はタンデイツシュ、２３は冷却型高速回転体、２
４はエアーヘッダ、２５はネットコンベア、２６はケー
シングである。

汚泥溶融、灰溶融の場合も同様に、溶融炉本体１は竪型
円筒形に構成され、そのコーン状の低部１０の中央にス
ラグ出湯口１１が、また、上端に炉体内径りより小径の
燃焼ガス排出口１２が形成されている。

溶融炉本体１の下部には、汚泥バーナ装置３と助燃バー
ナ装置４とが設けられており、助燃バーナ装置４は汚泥
バーナ装置３よりも下方、すなわちスラグ出湯口１１よ
りに位置している。

両バーナ装置３．４は、炉体の路間−レベルの周方向に
複数のノズルを有している。

まず、汚泥バーナ装置３は周方向の４ケ所にノズル３０
ａ　、　３０ｂを有している。これらノズル３０ａ、３
０ｂは旋回流を形成すべく、その噴射方向が炉中心より
偏向している。この汚泥バーナ装置３は、下記する助燃
バーナにより形成される旋回流よりも炉壁寄りの大径の
旋回流Ｘ１を生成させるようにするため、そのノズル３
０ａ　、３０ｂの噴射方向を助燃バーナ装置の各ノズル
の噴射方向よりも炉壁寄りとしている。

本実施態様では、４本のバーナのうち向かい合った２本
のノズル３０ｂが空気吹込専用のノズルとなっており、
残りのノズル３０ａが汚泥吹込（汚泥＋搬送用空気）用
となっている。

助燃バーナ装置４も周方向の４ケ所にノズル４０ａ　、
　４０ｂ、を有している。これらのノズルも旋回流を形
成すべく、その噴射方向が炉中心より偏向し、上記旋回
流Ｘ１の内側に比較的小径の旋回流Ｘ２を形成させるよ
うにしている。

本実施態様では、このノズルについても向かい合った２
本のノズル４０ｂが空気吹込専用になっており、残りの
ノズル４０ａが助燃料吹込（助燃料十搬送用空気）用と
なっている。

上記のように各バーナ装置３．４の複数のノズルのうち
の一部を空気吹込専用のノズルとしてもよいし、また、
すべてのノズルを汚泥（汚泥＋空気）用、助燃料（助燃
料＋空気）用としてもよい。　一般的にいって、小径の
炉では前者が、また大径の炉では後者が適している。

また、この炉ではスラグ出湯口１１の加熱をバーナから
の火炎をなるべくスラグ出湯口１１に近づけるため、汚
泥バーナ装置３を構成するノズル３０ａ、３０ｂの噴射
方向を角度θだけ下向きに傾けている。また同様の目的
で、助燃ノ（−す装置４の各ノズル４０ａ、４０ｂの噴
射方向も下向きに傾斜させることができる。

また、燃焼ガス排出口１２の絞り比、すなわち、その内
径ｄの炉内径りに対する割合ｄ／Ｄは０．３〜０．７と
することが好ましい。

炉内の旋回流維持についてみると、ｄ／Ｄは一般的に小
さい方が適当であるが、本方式のように多重旋回流によ
れば０．７程度までは旋回流維持が可能である。また、
絞りによる圧力損失の増大を考慮すると、ｄ／Ｄの下限
は０．３程度が実用的である。

なお、溶融炉本体１の燃焼ガス排出口１２の直上には二
次燃焼室１５が直結されている。この二次燃焼室１５も
竪型円筒状に構成され、その入側の周方向の複数箇所に
壁面に沿った旋回流を形成させるための複数の空気吹込
口１６が設けられている。この空気吹込口１６は上下方
向で複数段に亘って設けることかできる。

なお、溶融炉本体１の炉壁１７には熱伝導率の大きい耐
火材料が用いられ、通常その外側に適当な水冷または空
冷手段が設けられる。

また、本溶融炉では、汚泥バーナ装置３または助燃バー
ナ装置４若しくはその両方を上下方向で複数段設け、炉
内により多重の旋回流を形成させることができ、これに
より、汚泥の炉内での滞留性をより向上させることがで
きる。

以上のような溶融炉には、汚泥バーナ装置３および助燃
バーナ装置４から汚泥および助燃料とともに燃焼用空気
たる酸素富化空気７が導入される。この酸素富化空気７
は、酸素濃縮装置５で得られた高濃度の酸素富化空気を
大気８で希釈して酸素濃度を調整したものであり、汚泥
および助燃料とともに、それぞれのバーナから旋回流を
形成するようにして炉内に導入される。このように炉内
に導入された燃焼用空気（汚泥および助燃料）は、径の
異なる上向きの旋回流（同一方向に旋回する旋回流）と
なって炉内を流れる。すなわち炉内では、外側（炉壁側
）が汚泥バーナ、また内側が助燃バーナによる多重の旋
回流が形成される。

汚泥は旋回流の遠心力によって炉壁側に押しやられ、主
として炉壁面（正確にはスラグコーティング層面）で溶
融してスラグ化し、このスラグ９は壁面を下方に流下し
てスラグ出湯口１１から排出される。

排出されたスラグ９は高温溶融状態のまま、第１図に示
すように直ちに竪型旋回流式溶融炉Ａの下方に設けられ
た繊維化装置Ｂに送られる。スラグ排出口１１の下方に
はスラグ＠２１が設けられ、スラグ＠２１の出側の下方
にはタンデイツシュ２２が設けられている。タンデイツ
シュ２２の下方には冷却型高速回転体２３が設けられて
いる。冷却型高速回転体２３は適当な冷却手段（図示せ
ず）が設けられた、１個または複数個のスピナーホイー
ル２３ａからなっている。スラグ排出口１１から排出さ
れた溶融スラグ９は、スラグ樋２１を通り、タンデイツ
シュ２２内を介して、スピナーホイール２３ａに流下す
る。タンデイツシュ２２から流下した溶融スラグは回転
する１個または複数個のスピナーホイール２３ａに付着
し、スピナーホイール２３ａに付着した溶融スラグはス
ピナーホイールの遠心力により繊維化し、エアーヘッダ
２４によって圧縮空気流で吹き飛ばされ、集綿される。

製造されたスラグウールはネットコンベア２５によって
静かに受は止められ、ケーシング２６の外部に排出され
る。

〔実施例〕

次に、本発明を実施例によって説明する。

第１表に示す化学組成を有する下水汚泥に溶融助剤を添
加し、スラグウールに適する化学組成に調整した。第１
表に下水汚泥およびスラグウールの化学組成を示す。次
いで、内部冷却型高速回転体（スピナーホイール）に流
下する溶融スラグの温度が１４５０±２０℃になるよう
に竪型旋回流式溶融炉への投入燃料の量および燃焼用空
気の酸素富化量を調整した。次いで、繊維化装置によっ
て溶融スラグからスラグウールを製造した。次いで、製
造されたスラグウールを成形し、保温材を製造した。そ
して、製造した保温材の性質を調査し、製鉄プロセスに
おいて生成される溶融スラグ（高炉溶融スラグ）から製
造されたロックウールを成形してなる保温材と比較し、
その結果を第２表に示した。表から明らかなように本発
明装置によって製造されたスラグウールを成形してなる
保温材は高炉溶融スラグからなるロックウールを成形し
てなる保温材と同等の性能を示した。

第１表 第２表 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明のスラグウール製造装置に
よれば、製鉄プロセスにおいて生成される溶融スラグ（
高炉溶融スラグ）から製造されたロックウールと同等の
品質を有するスラグウールを得ることができる産業上有
用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施態様を示す全体説明図、第２図
は溶融炉の縦断面図、第３図は第２図のＶ−Ｖ線断面図
、第４図は第２図のＶＩ−ＶＩ線断面図、第５図は第２
図の■−■線断面図である。図面において、 Ａ−竪型旋回流式溶融炉 Ｂ・繊維化装置 １　溶融炉本体　　　２−・二次燃焼室３−汚泥バーナ
装置　３゛　灰投入ノズル３０ａ、　３０ｂ−ノズル ４　助燃バーナ装置　４０ａ、４０ｂ　　−ノズル５　
酸素富化膜装置またはプレッシャスウィング式分離装置
からなる酸素濃縮装置 ７　酸素富化空気　　８　大気 ９　スラグ　　　　　１０　　低部 １１　　スラグ出湯口　　１２　　燃焼ガス排出口１５
　　二次燃焼室　　　１６　　空気吹込口１７−炉壁 ２１　　スラグ＠２２−タンデイツシュ２３　　冷却型
高速回転体 ２３ａ　　スピナーホイール ２４　　エアーヘッダ　　２５　　ネットコンベア２６
　　ケーシング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　燃焼用空気として酸素富化空気を用い、前記酸素富
   化空気を竪型炉内に上向きで且つ多重の旋回流を形成さ
   せるよう吹き込むことからなる竪型旋回流式溶融炉と、
   前記竪型旋回流式溶融炉の下方に設けられた、前記竪型
   旋回流式溶融炉の排出口から流出した溶融スラグを内部
   冷却型高速回転体と圧縮空気流中で繊維化集綿するため
   の装置とからなることを特徴とするスラグウール製造装
   置。