JPH0512607B2

JPH0512607B2 -

Info

Publication number: JPH0512607B2
Application number: JP1228869A
Authority: JP
Inventors: Takeo Yoshigae; Tomio Suzuki; Toshio Kasai; Masao Matsuda; Tooru Takeuchi
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1989-09-04
Filing date: 1989-09-04
Publication date: 1993-02-18
Also published as: JPH0391608A

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極基準
の厳格化に伴い、海洋埋立てに利用し難くなつて
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、特開
昭64−33415号公報参照）。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１０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１０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、ホツパー３内の灰をテーブルフイーダ
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、
一次空気という）内に混入せしめ、該一次空気と
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、１１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、炉壁に沿つて流下し、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（CaO／SiO₂）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／
SiO₂）と灰の溶流温度との関係から判る如く、
溶流温度が1500℃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じ易くなる。

従つて、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、ホツパー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、ホツパー３内での羽根回転等による撹拌の如
く、機械的撹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：600μm程度の珪砂（SiO₂）が使用され、
1.0未満の場合は、平均粒度：300μm程度の石灰
石（CaCO₃）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、固気混合体となつて炉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、ホツパー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、前記混合はホツパー３内での機械的
撹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40μm程度であつて小粒子であるが、上記
粉粒体は平均粒度が600μm程度であつて大粒子で
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。

従つて、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、
且つ溶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
のであつて、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つて、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
100μm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。該固気混合体は燃
焼用空気（一次空気）を含有している。故に、所
定の溶流温度を有する混合体と、一次空気とから
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。

従つて、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溶融スラグは半溶融
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100μm以
下としているのは、100μm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）実施例１石灰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、溶融固化処理を行つた。該灰
は、平均粒度が40μm、塩基度（CaO／SiO₂）が
4.0、溶流温度が1525℃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、灰専用のホツパー１２
及び塩基度調整用粉粒体専用のホツパー１３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
た装置と同様である。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、両粉
粒体が確実に均一混合されるようになる。

上記装置のホツパー１２には前記灰が入り、ホ
ツパー１３には塩基度調整用粉粒体が入つてい
る。該粉粒体には、CaO：1.0％、SiO₂：93％を
含み、平均粒度：100μm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：
40μm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１０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：25Nm³／Hrを
燃焼させ、上記炉１の内部を1350℃以上にし、炉
壁温度を1400℃に保持した。

次いで、ホツパー１２内の灰及びホツパー１３
内の粉粒体をテーブルフイーダ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、一次空気により灰
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つたとこ
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。

比較例１塩基度調整用粉粒体として珪砂４号（平均粒
度：600μm）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つた。
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つ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つて該付着・固化量が
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つた。

実施例２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
及び炉壁温度は実施例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100μm以下に
すればよいことが第２図から確認し得る。

実施例３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
粉粒体専用のホツパー１３に、粉砕機１４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１４に珪砂４号（平均粒度：
600μm）を入れ、これを粉砕して平均粒度を
100μm以下にした後、ホツパー１３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
融固化処理を行つたところ、実施例１の場合と同
様の良好な結果が得られた。従つて、実施例３の
場合の如く粉砕手段を設けると、一般的に多用さ
れている平均粒度：600μm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、一次空気とからな
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
（CaO／SiO₂）と溶流温度との関係を示す図であ
る。１…旋回流溶融炉、２…主バーナ、３…ホツパ
ー、４…テーブルフイーダ、５…弁、６…溶融
部、７…絞り部、８…スラグ抜き出し部、９…
管、１０…二次空気供給用の管、１１…旋回流、
１２…灰専用のホツパー、１３…塩基度調整用粉
粒体専用のホツパー、１４…粉砕機、１５…補助
バーナ。

Claims

【特許請求の範囲】

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つて、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。