JPH04327706A - 含水固形物の乾燥・焼却方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば石炭、褐炭、
活性炭、下水汚泥、特殊産業排水よりなる汚泥あるいは
都市ゴミ等の含水固形物の乾燥・焼却方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の汚泥等の含水固形分
の焼却方法について大別すると、汚泥を予備乾燥させて
これを焼却炉へ供給するものと、予備乾燥させることな
く直接的に汚泥を焼却するするものとに分けられる。前
者の予備乾燥方式による場合には、焼却前に水分を蒸発
させるため、焼却炉内で水分の蒸発のために燃焼温度を
上げる必要がなくなり、焼却炉体が小さくて済むととも
に、設備費や消費助燃料費が低減され、しかも発生ガス
量が多いため排熱回収用の熱交換器の容量が少なくて済
むという利点がある。しかし、予備乾燥するための乾燥
機を内蔵または別個に設置する必要があり、その設備費
および処理費が嵩むという難点があった。また、たとえ
ば焼却炉より発生する熱風を用いた廃熱ボイラー、ある
いは焼却炉に取付けられたボイラーより発生する蒸気も
しくは高温熱媒体によって汚泥を予備乾燥する場合には
、乾燥操作として間接加熱型となるため、前記乾燥機お
よびボイラーのそれぞれに大きな伝熱面を設けなければ
ならず、その設備費が極めて高いなどの問題を有してい
た。

【０００３】そのため、本願出願人は、先の特開昭５７
−５６０９６号公報において、流動焼却炉からの排ガス
中の高温焼却灰をサイクロンで捕集し、この高温焼却灰
をパドルミキサー等の混合乾燥機に導き、湿潤汚泥と混
合することにより、前記高温焼却灰の保有熱を利用して
水分を蒸発させる方法を開示した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述特
開昭５７−５６０９６号公報の焼却方法においても、熱
媒体と汚泥とを直接接触させる機械的な攪拌混合を行っ
ているため、たとえば熱媒体として珪砂などの硬度の高
いものを使用した場合には、攪拌翼が激しく摩耗し、交
換のための維持管理費が嵩むなどの問題がある。また、
攪拌機構により湿潤物質を乾燥する場合には、しばしば
塊状となる傾向にあるため、前記乾燥機に加え粉砕機を
必要とする場合が多く、その設備費が必要になるととも
に、前記粉砕機においても前記乾燥機と同様に汚泥中に
混入している土砂によって粉砕機のロールあるいはイン
ペラが激しく摩耗されるため、交換のための維持費が嵩
むなどの問題がある。

【０００５】さらに、供給汚泥物の中には乾燥すれば、
発火ないしは爆発し易いものが含まれる場合があるため
、機械的な攪拌混合による乾燥方式では、攪拌の際に、
熱媒体との衝突による火花または摩擦による加熱などに
触発されて発火や爆発が起こる危険性がある。そこで、
本発明の主たる目的は、基本的に間接加熱型乾燥機、廃
熱ボイラー、混合乾燥機および粉砕機等の諸設備を不用
とし、設備費およびその維持費の低減を図るとともに、
発火や爆発の危険性を無くし、安定的な操業が可能な含
水固形物の焼却方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題は、流動乾燥機
に含水固形物を投入し、流動化する熱媒体との接触によ
り前記含水固形物の乾燥を行った後、この乾燥された固
形物を前記熱媒体とともに高速流動焼却炉に送給し、こ
の高速流動焼却炉において前記固形物の焼却を行うとと
もに、高速流動焼却炉の排ガス中の熱媒体を前記高速流
動焼却炉へ返送して循環させるとともに、その一部を前
記流動乾燥機へ循環させることことで解決できる。

【０００７】また、発火または爆発し易い含水固形物の
場合には、流動乾燥機の流動用気体として、湿潤空気ま
たは過熱蒸気を用いるものである。

【０００８】

【作用】本発明においては、流動乾燥機により事前に含
水固形分の水分が除去されるため、水分の蒸発のために
焼却炉内の燃焼温度を上げる必要がなくなり、焼却炉体
が小さくて済むとともに、設備費や消費助燃料費が低減
され、熱回収効率が向上する。また、廃熱ボイラー、そ
の他の間接加熱型乾燥機に比べて大きな伝熱面が不用と
なり設備費およびその運転のための維持費が低減する。

【０００９】流動乾燥機においては、流動用気体により
熱媒体が激しく運動しており、通常は投入される含水固
形物は前記熱媒体との衝突・摩擦により乾燥とともに粉
砕もなされる。前記流動層における混合攪拌により含水
固形物が粉砕されない場合には、流動乾燥機の流動層に
粉砕媒体を別途投入し含水固形物の粉砕を行うこともで
きる。

【００１０】含水固形物に乾燥により発火・爆発し易い
物質が混入している場合には、流動乾燥機に供給する流
動用気体を湿潤空気または過熱蒸気を用いることで乾燥
機内を一定の湿度状態に保持し得るため、発火・爆発を
防止することができる。

【００１１】なお、前記流動乾燥機に供給される流動用
気体は、流動乾燥機の排ガスを循環利用することとすれ
ば、より維持費の低減が図れる。

【００１２】以上のように、本発明では、含水固形物は
流動乾燥機と高速流動焼却炉とを巧妙に組み合わせたこ
とにより、効率の良い安定した操業を行うことができる
。なお、本発明に係る焼却システムの流動乾燥機を熱分
解炉として使用することもできる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を図１に示す具体例に基づき詳
説する。本発明における焼却システムは、高速流動焼却
炉１と流動乾燥機１１とが並列的に配設されており、両
者が連係した一連の乾燥・焼却工程プロセスが構成され
ている。前記高速流動焼却炉１（以下、単に流動焼却炉
という）は、その下部に流動用空気導入口２が設けられ
るとともに、前記流動用空気導入口２の若干上方に焼却
炉内での燃焼を完全にするための二次空気導入口３が設
けられ、通常粒子の終末速度付近で運転されている。ま
た、後述する流動乾燥機１１において乾燥された処理原
料を熱媒体とともに供給するために前記流動乾燥機１２
と連絡する原料移送管４および後述する主サイクロン７
からの熱媒体を循環させるための戻り管５が接続されて
いる。また、図２に示されるように、処理原料が細粒に
なり飛散する場合には、流動乾燥機１１に取付けられた
副サイクロン１３で熱媒体とともに処理原料も多く捕集
されるため、この細粒化された処理原料を前記流動焼却
炉１に移送するための原料副移送管１４Ｂを設ける。前
記流動焼却炉１の上部には、主サイクロン７と連通する
排ガス管６が設けられており、この排ガス管６を通って
前記主サイクロン７に導入する排ガス中から熱媒体が捕
集され、捕集された熱媒体が前記戻り管５により流動焼
却炉１の流動層に再び供給される循環路が形成されてい
る。前記戻り管５の中間にはシールバルブ８が形成され
るとともに、その下流側に分配器９が設けられており、
この分配器９から分岐して、熱媒体の一部を流動乾燥機
１１に熱媒体を循環させるための戻り枝管１０が設けら
れている。なお、前記主サイクロン７により分離された
ガスは、排ガス処理設備２４に送られ、ここで熱交換器
による熱回収が図られるなどして、ダストコレクタース
クラバー、ブロアーを経て外気に放出される。

【００１４】一方、流動乾燥機１１は、前述した流動焼
却炉１との原料移送管４および熱媒体の戻り枝管１０が
接続されている他、その下部に流動化のための気体を供
給する流動用気体導入管１８が設けられるとともに、そ
の胴部中間には処理原料を投入する原料投入管１５が設
けられている。また、流動乾燥機１１の上部には排ガス
管１２が接続され副サイクロン１３と連通しており、前
記副サイクロン１３により捕集された熱媒体が戻り管１
４により流動乾燥機１１の下部の流動層形成部分に再び
供給される熱媒体の循環路が形成されている。また、前
述したように、処理原料が細粒になり飛散する場合には
、図２に示されるように、前記副サイクロン１３からの
戻り管を分配器９Ａを用い、前述した原料副移送管１４
Ｂと、熱媒体を再び流動乾燥機１１に循環させるための
戻り管１４Ａとに分岐し、副サイクロン１３によって捕
集される原料を前記副移送管１４Ｂを通じて流動焼却炉
１に送給する。なお、８Ｂは、前述主サイクロン７の場
合と同様のシールバルブである。前記副サイクロン１３
により分離されたガスは、循環ダクト１６により清浄塔
１７に送られ、ここで洗浄された後、連通する前記流動
用気体導入管１８を経て、ブロワー１９および加熱器２
０により圧縮・加熱されて熱媒体の流動用気体として流
動乾燥機１１に供給される。前記清浄塔１７においては
、ポンプ２２および冷却器２１を経て冷却水が循環する
循環路が形成されており、前記清浄塔１７に導入される
ガスの温度を下げて、ここで蒸発する水分を凝縮させる
ことにより流動乾燥機１１に送る気体を湿潤化している
。ここで発生する余剰水分については水パージライン２
６を経て外部に排水される。また、流動用気体導入管１
８の中間から分岐するガスパージライン２５は、分解ガ
スをガスタービン等に利用する場合や脱臭装置へガスを
送る必要がある場合に使用される。

【００１５】操業に当たっては、前記流動焼却炉１と流
動乾燥機１１とを同時運転した状態で、流動乾燥機１１
の原料投入管１５より水分を含有する焼却原料をそのま
ま投入する。流動乾燥機１１の下部では供給される流動
用気体により熱媒体が流動化しており、投入される焼却
原料は前記高温の熱媒体と激しく攪拌混合されることに
より熱媒体と接触し、原料中の水分が熱媒体の熱を奪い
蒸発し乾燥する。前記焼却原料は、熱媒体の流動化によ
る攪拌により粉砕されるが、好ましくは熱媒体の粒径を
１００μｍ以上とすることにより塊状化を防止すること
ができる。それでもなお、塊を形成する場合には、小石
、セラミックボール、ステンレスボール等の粉砕媒体を
流動層にさらに投入することにより、流動層の底部を噴
流層型とし焼却原料の粉砕を確実に行うことができる。 ここで粉砕・乾燥された焼却原料は熱媒体とともに、原
料移送管４を経て、また図２に示される焼却システムの
場合には原料移送管４および原料副移送管１４Ｂを経て
、流動焼却炉１に移動する。

【００１６】流動焼却炉１に移動した焼却原料は、流動
用気体導入口２より導入される流動用気体により激しく
流動している熱媒体と再び混合攪拌されるとともに、二
次空気導入口３からの燃焼空気により完全に燃焼される
。なお、流動焼却炉１内の熱媒体の挙動は、最初に熱媒
体をどの程度入れるかによって異なるが、全体粒子濃度
を１０〜２５ｋｇ／ｍ３　程度の密度とすることで充分
である。また、主サイクロン７で捕集される熱媒体を再
度流動焼却炉１および流動乾燥機１１に分けて循環する
が、流動焼却炉１への循環量は炉温度を下げることがな
い量とし、また流動乾燥機１１への循環量は含水原料の
乾燥に適した量とすることが重要である。これは、循環
流動層の運転条件、主として流速と粒子の保有量および
熱媒体の粒子の大きさ等を選定するとともに、焼却炉の
圧力損失とホールドアップ量との関係を把握し制御する
ことにより容易に成し得る。

【００１７】ところで、褐炭、あるいはプラスチック等
の燃焼においては、分解ガスを利用する場合には、前記
流動乾燥機１１を分解炉として用いることができ、分解
ガスはガスパージライン２５より取り出して、別途処理
してガスタービンや特殊ボイラー等に供給される。また
、本焼却システムの場合には、還元雰囲気で運転できる
ので、毒性のある産業廃棄物、具体的にはダイオキシン
を発生し易い塩化化合物を含むスラッジ、あるいは燃焼
して塩素系有害物が発生する固形廃棄物等を焼却する場
合には、先ず還元雰囲気によって一次燃焼を行った後、
その後に設ける高温焼却炉により分解することができる
。

【００１８】また、この種の焼却装置が取り扱うスラッ
ジの中には腐食性がある場合がある。この場合には、従
来用いていたボイラー、混合乾燥機等の乾燥機の場合に
は耐用年数を短かったが、本発明における乾燥機として
耐火物で構成される流動乾燥機を用いているため、長寿
命化を図ることができる。

【００１９】（実施例１）直径３００ｍｍ、高さ８ｍの
高速流動焼却炉１に直径５００ｍｍ×高さ１．８ｍの形
状の主サイクロン７を取付けるとともに、直径２５０ｍ
ｍ、高さ４ｍの流動乾燥機１１に直径３００ｍｍ×１．
１ｍの形状の副サイクロン１３を取付け、産業排水より
得られた水分７８％、発熱量４１００ｋｃａｌ／ｋｇｄ
．ｓ．　のスラッジについて表１に示す運転条件の下で
焼却を行った。

【００２０】

【表１】

【００２１】以上の条件の下での焼却の結果、下記の知
見を得ることができた。■乾燥しないで汚泥の焼却を行
う従来法の場合には、重油０．１　ｋｇ／ｋｇｄｒｙ　
ｓｏｌｉｄの助燃が必要であったが、本発明法による焼
却法の場合には焼却スタート時を除いてほとんど助燃な
しの通常の運転状態で運転することができた。■臭気の
最も少ない間接加熱型乾燥機を別途設置する従来法の場
合には、その運転に過熱蒸気量を６５０ｋｇ／ｈｒ　必
要としていたが、本発明法の場合には、運転経費の少な
い流動乾燥機を用いるため大幅に運転経費を節減するこ
とができる。■表１に示される条件では、にわか質の汚
泥が混入していたため、流動乾燥機の下層に直径１０〜
４０ｍｍのボール状の塊が発生した。これを取り除くた
め、粉砕媒体として直径２〜５ｍｍの小石を２０ｋｇ投
入した結果、前記粉砕媒体は円錐部で激しく攪乱運動し
前記塊を粉砕することができ、塊状汚泥による閉塞を起
こすことなく運転することができた。

【００２２】（実施例２）さらに、実施例１に示す焼却
設備によりプラスチック類を主体とする分別都市ゴミを
表２に示す処理条件の下で焼却した。

【００２３】

【表２】

【００２４】前記プラスチック類を含む都市ゴミの分解
に際しても、本発明は好適に適用し得ることが確認され
た。

【００２５】

【発明の効果】以上詳説のとおり、本発明によれば、含
水固形物の乾燥・焼却に係り、設備費および維持費を大
幅に低減し得るとともに、発火・爆発の危険のある物質
に対しても安全に適用することができる。また、その乾
燥工程においても塊状となるのを防止することができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る焼却システムの概念図である。

【図２】図１に示す焼却システムの一部改良に係る焼却
システム概念図である。

【符号の説明】

１…高速流動焼却炉、２…流動用空気導入口、３…二次
空気導入口、４…原料移送管、５…戻り管、６…排ガス
管、７…主サイクロン、８…シールバルブ、９…分配器
、１０…戻り枝管、１１…流動乾燥機、１３…副サイク
ロン、１４Ａ…戻り管、１４Ｂ…原料副移送管、１６…
循環ダクト、１７…清浄塔、１８…流動用気体導入管、
２０…加熱器、２１…冷却器、２５…ガスパージライン
、２６…水パージライン

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流動乾燥機に含水固形物を投入し、流動化
   する熱媒体との接触により前記含水固形物の乾燥を行っ
   た後、この乾燥された固形物を前記熱媒体とともに高速
   流動焼却炉に送給し、この高速流動焼却炉において前記
   固形物の焼却を行うとともに、高速流動焼却炉の排ガス
   中の熱媒体を前記高速流動焼却炉へ返送して循環させる
   とともに、その一部を前記流動乾燥機へ循環させること
   を特徴とする含水固形物の乾燥・焼却方法。
2. 【請求項２】流動乾燥機における流動用気体として、湿
   潤空気または過熱蒸気を用いる請求項１記載の含水固形
   物の乾燥・焼却方法。
3. 【請求項３】流動乾燥機における流動用気体として、流
   動乾燥機の排ガスを循環利用する請求項１記載の含水固
   形物の乾燥・焼却方法。
4. 【請求項４】流動乾燥機の流動層に前記流動化熱媒体と
   は別に粉砕媒体を投入し含水固形物の粉砕を行う請求項
   １記載の含水固形物の乾燥・焼却方法。
5. 【請求項５】流動乾燥機を熱分解炉として運転する請求
   項１記載の含水固形物の乾燥・焼却方法。