JPH09159370A - 廃棄物の焼却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】焼却灰のハンドリング性を高めることができ、
焼却灰を骨材等として有効利用することもでき、流動媒
体の補充量を従来よりも大幅に減少させることができる
ようにした流動炉による廃棄物の焼却方法を提供する。 【解決手段】廃棄物を循環流動炉１により焼却し、その
排ガス中から回収された微粒焼却灰をブリケッティング
マシン等の造粒機11により0.1 〜８mmの粒径に造粒し、
得られた造粒灰を循環流動炉１へ投入して造粒焼結灰と
したうえ炉下部から抜き出す。また焼結の際に造粒焼結
灰の一部が分裂して生じた0.1 〜1.5 mmの粒径の微細化
造粒焼結灰を予め循環流動炉１内に投入されている珪砂
とともに循環させ、流動媒体の一部として活用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流動炉による下水
汚泥、産業廃棄物等の廃棄物の焼却方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】上記のような廃棄物の焼却に流動炉を用
いることは、従来から広く行われている。一般に流動炉
は、流動媒体として粒径が0.3 〜0.9 mm程度の珪砂、ア
ルミナ等を用いて流動層を形成し、この流動媒体を高温
に保持した状態で廃棄物を投入し、流動媒体の持つ熱容
量と攪拌作用により難燃性の廃棄物をも燃焼させる型式
の炉である。また、排ガスをサイクロンに導いて焼却灰
と流動媒体とを分離し、流動媒体を炉内に戻すようにし
た循環流動炉も用いられている。

【０００３】しかしこれらの流動炉より排出される焼却
灰は粒径が100 μm 以下の微粒子であって粉塵を発生し
やすく、嵩密度が0.5 〜0.8t/m³ と非常に小さいために
処理容積が大きく、ハンドリングしにくい欠点を有す
る。またこの焼却灰は、電気集塵機、バグフィルタ等の
集塵装置により捕集され、最終的に埋め立て処分されて
いるため、この焼却灰の処理のために多くの費用が必要
となる欠点を有する。

【０００４】さらに、流動媒体である珪砂、アルミナ等
は高温の炉内で激しく流動されるため、流動媒体の摩耗
や破砕による微粒化が生じ、排ガスとともに炉外へ排出
されてしまうので、流動媒体を外部から多量に補充しな
ければならないという問題もある。特に循環流動炉では
炉内流速が通常の流動炉よりも高速であるため、この流
動媒体の損耗が著しい場合が多い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決して、流動炉から発生する焼却灰のハン
ドリング性を高めるとともに、焼却灰を骨材として有効
利用することもでき、しかも流動媒体の補充の必要がな
い、あるいは補充量を従来よりも大幅に減少させること
ができる流動炉による廃棄物の焼却方法を提供するため
になされたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明の廃棄物の焼却方法は、廃棄物を循
環流動炉により焼却し、その排ガス中から回収された焼
却灰を造粒機により造粒し、得られた造粒灰を循環流動
炉へ投入して造粒焼結灰としたうえ循環流動炉の下部か
ら抜き出すとともに、造粒焼結灰の小粒径のものおよび
焼結の際に造粒焼結灰の一部が分裂して生じた微細化造
粒焼結灰を流動媒体として活用することを特徴とするも
のである。なお、造粒機として転動造粒機または攪拌式
造粒機を使用したときには、焼却灰を0.1 〜８mmの粒度
範囲に造粒し、少なくとも0.1 〜1.5mm の粒径のものを
廃棄物の焼却により発生する焼却灰の量の20％以上とす
ることが好ましい。また造粒機として圧縮造粒機を使用
したときには、焼却灰を３〜８mmの粒度範囲に造粒し、
造粒灰の水分を５〜25％の間で調整して炉内での焼結の
際に造粒焼結灰が分裂するようにし、流動媒体として使
用できる粒径0.1 〜1.5mm の範囲のものを流動媒体の消
耗量の50％以上となるようにすることが好ましい。さら
に造粒機として解砕造粒機を使用したときには、焼却灰
を0.1 〜８mmの粒径範囲に造粒し、粒径0.1 〜1.5 mmの
造粒焼結灰が流動媒体消耗量の50％以上となるように造
粒灰の粒径分布を調整することが好ましい。

【０００７】造粒機として攪拌式造粒機および転動造粒
機を使用する場合には、造粒灰の強度が小さいために造
粒灰に５％以上の水分が含まれていると、炉内での急加
熱により完全に破壊され、もとの微粒焼却灰に戻ってし
まう。また粒度範囲として0.1 〜1.5mm のものが20％以
上となるように造粒することで、流動媒体として適した
造粒焼結灰を製造し、珪砂等の補充量を極力減少させ
る。ブリケッティングマシン等の圧縮造粒機を使用する
場合には、３mm以下の造粒物を作ることが不可能である
ため、造粒は３〜８mmの粒径で行い、造粒灰中の水分量
を５〜25％の間で調整して、造粒焼結灰が炉内での焼結
時に分割するようにして、0.1 〜1.5 mmの粒径の微細化
造粒焼結灰を製造するようにする。解砕造粒機では、コ
ンパクティング形圧縮造粒機等の圧縮造粒機により製造
した圧縮造粒物をカッタ、ピン、ブレード、ロール等に
より解砕することにより必要な粒径の造粒物を得るもの
であり、造粒強度も大きく粒径の調整も容易であるた
め、水分の調整も必要がなく、粒径分布としては流動媒
体の消耗量に合わせて0.1 〜1.5 mmの造粒灰量を変化さ
せるようにする。骨材等として造粒焼結灰を使用する場
合に、骨材の強度が必要なときには造粒灰を乾燥させる
か、焼成助剤を添加して強度を上げるようにするとよ
い。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施の形
態を、図１を参照しつつ説明する。図１において、１は
炉内流速を４〜10m/s とした循環流動炉であり、下水汚
泥等の廃棄物は焼却物投入口２から炉内に投入され、炉
内に予め投入されている珪砂からなる流動媒体３との接
触により炉下部の温度が800 〜1100℃で焼却される。排
ガスは高温用のサイクロン４に導かれて粒子が分離さ
れ、排ガスおよび微粒焼却灰は上方へ抜け、粗大焼却灰
と流動媒体３は返送管５をへて炉内に返送される。

【０００９】サイクロン４を通過した排ガスは流動空気
熱交換器６と乾燥空気熱交換器７とを通過する間にブロ
ワ８、９から供給される空気との間で熱交換を行い、更
に集塵装置10に導かれて排ガス中の微粒焼却灰が回収さ
れる。回収された焼却灰は20〜30％の水分及び０〜10％
の焼成助剤とともに造粒機11に投入され、造粒されて粒
径が0.1 〜８mmの造粒灰とされる。造粒機11としては転
動造粒機や攪拌式造粒機、圧縮造粒機、解砕造粒機等が
用いられる。

【００１０】造粒灰は必要に応じて乾燥機12により乾燥
されたうえ、造粒灰投入口13から循環流動炉１の下部の
粒子濃厚層に投入され、炉内の高温を利用して焼結され
る。後記する実施例に示すように、造粒機11として攪拌
式造粒機を用いた場合には造粒灰を水分が５％以下とな
るまで乾燥したうえで炉内に投入する必要があるが、本
実施例で圧縮造粒機として使用したブリケッティングマ
シンおよび解砕造粒機の場合には乾燥機12を省略して直
接炉内に投入してもよい。このようにして炉内に投入さ
れた造粒灰は炉内の800 〜1100℃の高温で焼結され、一
軸圧壊強度が３kgf/粒子以上であり粒径が0.1 〜８mmの
造粒焼結灰となる。

【００１１】しかし小粒径の造粒が不可能である圧縮造
粒機を用いた場合には、造粒灰を焼結させる際に流動媒
体３との接触等によって造粒焼結灰の一部を分裂させ、
0.1 〜1.5 mmの粒径の微細化造粒焼結灰とする。そして
この微細化造粒焼結灰を炉内に予め投入されている珪砂
とともに流動媒体３として活用する。このため、本発明
においては流動媒体３としての珪砂が損耗しても微細化
造粒焼結灰により徐々に補充されることとなり、従来の
ように多量の珪砂を補充する必要がなくなる。

【００１２】一方、炉の下端部には抜き出し量制御弁14
を備えた抜き出し口15が設けられており、炉下部に形成
される粒子濃厚層のレベルが一定に保たれるように造粒
焼結灰を抜き出す。造粒焼結灰を抜き出す際に若干の流
動媒体が混入するので、分級機16により造粒焼結灰のみ
を分離して取り出し、流動媒体は造粒灰投入口13から循
環流動炉１へ戻す。この造粒焼結灰は嵩密度が0.8 〜1.
2t/m³ と従来に比較して大きくなり、粉塵の発生もなく
処分が容易となる。また圧壊強度が3kgf/ 粒子以上であ
り、重金属等の溶出安定性が高いため、コンクリート用
骨材、雨水流出抑制用骨材等としてそのまま使用できる
ほか、透水性ブロック等の二次加工品の原料として使用
することができる。

【００１３】上記したように、本発明によれば焼却灰を
粒径が0.1 〜８mmの造粒焼結灰として炉外へ取り出すよ
うにしたので、そのハンドリングが容易となるのみなら
ず、骨材等として有効利用することもできる。しかも小
粒径の造粒焼結灰および造粒焼結灰の一部が分裂して生
じた微細化造粒焼結灰を珪砂とともに流動媒体３として
活用するようにしたので、珪砂の補充量を従来よりも大
幅に減少させることができる利点がある。以下に本発明
の実施例を比較例とともに示す。

【００１４】

【実施例】下水処理場から排出された高分子薬注汚泥を
脱水機により水分80％まで脱水したものを、図１に示し
た循環流動炉１に投入して焼却した。この脱水汚泥の特
性値は表１に示す通りである。

【００１５】

【表１】

【００１６】使用した循環流動炉１は内径0.3 ｍ、高さ
７ｍの小型炉であり、空気比が1.3 程度となるように空
気量、汚泥焼却量、補助燃料使用量を制御した。補助燃
料はLNG(13A)である。排ガスは分離限界粒子径を約20μ
m に設定した高温用のサイクロン４に導かれ、20μm 以
上の粗粒（流動媒体３及び粗粒焼却灰）は分離されて炉
内へ循環された。サイクロン４を通過した排ガス中の微
粒焼却灰はバグフィルタタイプの集塵装置10により回収
された。回収された焼却灰は20〜30％の水分とともに造
粒機11に投入され、造粒された。

【００１７】本実施例では、造粒機11として攪拌式造粒
機と、ブリケット径5mmのブリケッティングマシン、解
砕造粒機を使用した。攪拌式造粒機で造粒した造粒灰に
ついては表２、表３に示したように粒径分布を変化させ
て５種類の造粒灰を製造し、粒径分布の違いによる影響
を調べた。表２、表３中、１〜５番は造粒灰を気流乾燥
機を用いて乾燥した後、炉内に投入した。また６〜８番
は造粒灰中の水分の影響を調べるために造粒灰を乾燥さ
せず、水分を５％、10％、25％に調整して炉内に投入し
た。なお水分25％は造粒したままの状態である。

【００１８】表４、表５は造粒機11としてブリケッティ
ングマシンを使用したときの実施例を示す。表４中、１
〜４番はブリケット径5mm の造粒灰について炉内流速を
変化させた場合（炉下部温度＝焼結部温度は950 ℃とし
た) を示し、５〜10番についてはブリケット径5mm の造
粒灰について炉下部温度を変化させた場合を示す。表５
は11〜18番が水分の影響を調査したもの、19〜25番は焼
結灰の強度増加と焼結温度の低下を目的としてSiO₂ 27.
9 ％、Al₂O₃ 19.9％、Fe₂O₃ 0.1 ％、CaO 5.6 ％、MgO
0.21％、 K₂O 16.7 ％、 P₂O₅ 0.01％、 B₂O₅ 8.7 ％の
焼結助剤を３％添加し、その効果を調べたものである。

【００１９】なお表中の総合評価は、平均一軸圧壊強
度、造粒焼結灰回収率、流動媒体補充量の３項目につい
て◎、〇、×の３段階評価を行い、３項目が全て◎のと
きに総合評価◎、一つでも×のあるときは総合評価×、
その他の場合を総合評価〇とした。各項目の評価基準は
次の通りである。まず平均一軸圧壊強度については、5k
gf/ 粒子以上を◎、３〜５kgf/粒子を〇、３kgf/粒子未
満を×とした。また造粒焼結灰回収率は80％以上を◎、
70〜80％を〇、70％未満を×とした。ここで造粒焼結灰
回収率 [％] ＝造粒焼結灰回収量[kg/hr] ÷（投入造粒
灰量−造粒灰中水分−造粒灰中可燃分）[kg/hr] ×100
である。また、流動媒体補充量（珪砂のみの媒体により
焼却を行った場合の必要補充量に対する割合）について
は、50％以下を○、全く補充の必要がないものを◎とし
た。

【００２０】

【表２】

【００２１】

【表３】

【００２２】

【表４】

【００２３】

【表５】

【００２４】

【表６】

【００２５】上記した実施例のデータから、次のとおり
の結論を得ることができる。 攪拌式造粒機を用い、0.1 〜1.5 mmの粒径を20％以
上とすると総合評価が○となり、40％以上とすると◎と
することができる。 攪拌式造粒機による造粒灰の場合、水分を5 ％以下
まで乾燥することが必要である。 ブリケッティングマシンを使用した場合、炉内流速
が４〜10m/s の間で○となり、特に６〜８m/s の間で常
に◎となる。流速が４m/s よりも小さい場合には流動状
態が悪く、局部的に高温となりクリンカが発生し、また
排ガス中のCOも5000ppm 以上となった。10m/s を超える
場合には、炉内でのガス滞留時間が不足してCOが5000pp
m 以上となり、造粒焼結灰が破砕される量が増加するた
め、回収率が70％よりも低くなった。 ブリケッティングマシンを使用した場合、水分５〜
30％で○となり、特に20〜25％で◎となる。 焼結温度に相当する炉下部の温度は助剤を使用しな
い場合、850 〜1050℃で○、950 〜1050℃で◎となり、
助剤を使用すると800 〜1000℃で○、900 〜1000℃で◎
となる。 灰の未燃分（Igloss) は総合評価○以上の場合には
常に1 ％以下であり、強度の優れた造粒焼結灰を得るこ
とができる。このように、本発明によれば好ましい結果
を得ることができる。

【００２６】次に比較例として、通常の流動焼却炉を用
いて前記したと同一の廃棄物を焼却した例を示す。ここ
ではブリケット径5mm のブリケッティングマシンと、攪
拌式造粒機とを使用した。攪拌式造粒機を使用した場合
には造粒灰の粒径が0.1 〜５mm程度の広い範囲にばらつ
くため、0.1 〜1.5mmに分級して使用した。その歩留り
は30％程度である。また、両造粒機とも造粒時に灰に対
して20〜30wt％の水を添加する必要があるが、特に攪拌
式造粒機の場合には造粒強度が弱いために乾燥機に通し
て水分３％以下まで乾燥させたうえで炉内に投入した。
その結果を表７と表８に示す。

【００２７】

【表７】

【００２８】

【表８】

【００２９】循環流動炉を用いた本発明によれば焼却灰
を強度の高い造粒焼結灰として取り出すことができる
が、比較例のデータから明らかなように、通常の流動炉
を用いた比較例では条件を変えても満足する結果が得ら
れなかった。すなわち比較例では炉内流速を下げると流
動状態が悪化してクリンカ等のトラブルが発生し、炉内
流速を上げると炉上部の異常高温の発生、粒子の吹き飛
び、焼却灰中の未燃分（Igloss）の増加による造粒焼結
灰の強度低下、不完全燃焼によるCO濃度の増加が見られ
た。

【００３０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の廃棄物
の焼却方法によれば、流動炉から発生する焼却灰を強度
の高い造粒焼結灰とすることができるので、焼却灰のハ
ンドリング性を高めることができ、焼却灰を骨材等とし
て有効利用することもできる。しかも小粒径の造粒焼結
灰と焼結の際に造粒焼結灰の一部が分裂して生じた0.1
〜1.5 mm以下の粒径の微細化造粒焼結灰を流動媒体の一
部として活用するようにしたため、流動媒体の補充量を
従来よりも大幅に減少させることができる。更に微粒焼
却灰のみを集塵装置へ送りその他の粗大な粒子を炉内に
循環させるようにしたので、炉内流速を４〜10m/s と高
速化しても、集塵装置で捕集される焼却灰中の未燃分を
１％以下に押さえることができる。このため造粒焼結灰
の強度を高く維持することができるとともに、炉内流速
を高速化したことによって良好な燃焼状態の維持とホッ
トスポットの発生防止、焼却炉のコンパクト化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフローシートである。

【符号の説明】

１ 循環流動炉、２ 焼却物投入口、３ 流動媒体、４
サイクロン、５ パイプ、６ 流動空気熱交換器、７
乾燥空気熱交換器、８ ブロワ、９ ブロワ、10 集
塵装置、11 造粒機、12 乾燥機、13 造粒灰投入口、
14 抜き出し量制御弁、15 抜き出し口、16 分級機

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物を循環流動炉により焼却し、その
   排ガス中から回収された焼却灰を造粒機により造粒し、
   得られた造粒灰を循環流動炉へ投入して造粒焼結灰とし
   たうえ循環流動炉の下部から抜き出すとともに、造粒焼
   結灰の小粒径のものおよび焼結の際に造粒焼結灰の一部
   が分裂して生じた微細化造粒焼結灰を流動媒体として活
   用することを特徴とする廃棄物の焼却方法。
2. 【請求項２】 造粒機として転動造粒機または攪拌式造
   粒機を使用して焼却灰を0.1 〜８mmの粒度範囲に造粒
   し、少なくとも0.1 〜1.5mm の粒径のものを廃棄物の焼
   却により発生する焼却灰の量の20％以上とする請求項１
   に記載の廃棄物の焼却方法。
3. 【請求項３】 造粒機として圧縮造粒機を使用して焼却
   灰を３〜８mmの粒度範囲に造粒し、造粒灰の水分を５〜
   25％の間で調整して炉内での焼結の際に造粒焼結灰が分
   裂するようにし、流動媒体として使用できる粒径0.1 〜
   1.5mm の範囲のものを流動媒体の消耗量の50％以上とな
   るようにした請求項１に記載の廃棄物の焼却方法。
4. 【請求項４】 造粒機として解砕造粒機を使用して焼却
   灰を0.1 〜８mmの粒径範囲に造粒し、粒径0.1 〜1.5 mm
   の造粒焼結灰が流動媒体消耗量の50％以上となるように
   造粒灰の粒径分布を調整するようにした請求項１に記載
   の廃棄物の焼却方法。