JPS5830487B2 - クロム含有汚泥の焼却法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はクロム含有汚泥の焼却法に関するものであり、
特に経済性にすぐれ且つ技術的効果の顕著なりロム含有
汚泥の流動焼却処理法に関するものである。

従来のクロム含有汚泥の焼却処理法は多段炉、ロータリ
ーキルン、流動焼却炉等を用いる方法であるが、これら
の方法で焼却し、生成した灰には汚泥中のクロム（Ｃｒ
）の相当部分が６価クロム（Ｃｒ”）の形に転換して存
在しているため、焼却灰の投乗に際しＣｒ６＋汚染の問
題が生じている０ 従来、このＣｒ６＋汚染の対策としては焼却灰を還元性
のガス、あるいは液と接触させてＣｒ６＋をＣｒ３＋に
還元する方法が実施されている。

しかしながら、液による還元法は焼却灰の表面に近いＣ
ｒ”（、か還元しえないため、長時間経たのちに溶出テ
ストを行なうと、再びＣｒ６＋の溶出があり、十分な方
法とはいえない。

また、還元ガスによる方法は十分内部まで還元でき、長
時間経たのちもＣ，６＋が溶出せず安定であるが、従来
の方法は汚泥焼却プラントより一度系外に排出し、集め
た灰を別途設備した還元炉において重油、ＬＰＧ等の燃
料を不完全燃焼させて作った高温の還元性ガスと接触さ
せるか、あるいは外熱式のキルン内にＬＰＧ等の燃料ガ
スを高温状態で流してそこでＣｒ’十をＣｒ３＋に還元
するものであり、燃料の大量使用という点で大きな欠点
を有する。

本発明はかかる従来法の欠点を解消し、経済的でかつ技
術的にも優れたクロム含有汚泥の新規焼却処理法を提供
するものである。

即ち本発明は、クロム含有汚泥をベッド部とその上にフ
リーボード部が配された流動焼却炉にて焼却処理亡るに
際し、流動焼却炉のベッド部に送入する一次空気の量を
、汚泥の燃焼（補助燃料を必要とする場合には汚泥と補
助燃料との燃焼）に必要な理論空気量より少ない量で供
給することによりベッド部で部分燃焼させ、ベッド部よ
り上昇してくる部分燃焼ガスの一部を炉外に抜き出し別
途設けた還元炉に送入し、一方、フリーボード部に送入
する二次空気の量をベッド部より上昇してくる部分燃焼
ガスの残部を完全燃焼するに必要な量として供給し、フ
リーボード部から出て炉外に排出される燃焼ガスに同伴
された６価クロム含有焼却灰を捕集後に前記還元炉に導
入して部分燃焼ガスと接触させ、焼却灰中の６価のクロ
ムを３価のクロムに還元し、さらに、焼却灰と接触後の
ガスは再び上記流動焼却炉のフリーボード部に戻し完全
燃焼せしめることよりなるクロム含有汚泥の焼却法を提
供するものである。

本発明方法にあっては、クロム含有汚泥を流動焼却炉で
部分燃焼させ、フリーボード部に上昇してくる未燃のＮ
Ｈ３、ＨＣＮ 、 ＣＨ４、Ｈ２等を含んだガスをベッ
ド部とフリーボード部の境界近傍で且つ２次空気を混入
する前の位置から一部外部に抜き出し、このガスを別途
設けた還元炉に導入し、このガスに、上記流動焼却炉の
出口ガスに同伴され集塵機で捕集された６価クロム含有
焼却灰を並流または向流にて固−気接触させることによ
りＣｒ’＋をＣｒ３＋に還元し、還元炉より排出するガ
スは再び上記流動焼却炉のフリーボード内に戻し完全燃
焼させる。

還元炉としては多段炉、流動炉、ロータリーキルン等固
−気接触できる装置であればいずれの使用も可能である
。

このように本発明方法にあっては、Ｃｒ６＋をＣｒ”十
に還元するに必要な高温の還元ガスとして汚泥焼却炉内
部で発生させた還元ガスを用いるところから従来の方法
に比し、その経済性は極めて顕著である。

また本発明方法の実施に当っては、他の汚泥焼却設備で
回収されたＣｒ６＋含有焼却灰を本発明の還元炉に投入
して還元することも可能であり、また、還元用抜き出し
ガスに少量の酸素が残っている場合には、このガスを還
元炉に導入する手前で重油、ＬＰＧ等の燃料を少量添加
し、完全な還元ガスとして用いることも可能である。

次に本発明方法を図面を用いて説明する。

第１図において、流動焼却炉１は空気箱２、ベッド部３
、フリーボード部４からなり、これにライン５より燃焼
用−次空気６より補助燃料（必要な場合のみ）、７より
汚泥、８より二次空気を供給する。

燃焼排ガスはライン９より焼却炉外に排出される。

１０は本発明のポイントである部分燃焼ガス（還元ガス
）の抜き出しラインである。

１１は還元炉を示す。

本図ではロータリーキルン型式になっているが還元炉は
固−気接触が可能な多段炉、流動炉、パンドライヤ等各
種の固−気接触装置が使用出来る。

１２はＣｒ６＋含有焼却灰の供給を示す。

１３はＣｒ６＋をＣｒ３＋に還元処理した後の灰の抜き
出しを示す。

１４は還元に用いた後のガスの抜き出しを示す。

１５はガスを焼却炉から抜き出し、還元炉１１．ライン
１４、ライン１６を経て焼却炉１に戻す循環ブロワを示
す。

なお、ライン１２より供給するＣｒ６＋含有焼却灰はラ
イン９において燃焼ガスに同伴されて出ていく焼却灰を
集塵機１８で捕集したもの、あるいは他の汚泥焼却設備
で発生したＣｒ６＋含有焼却灰をライン９より捕集した
焼却灰に添加混合したものである。

焼却炉よりの抜き出しガスに還元性成分が不足する場合
には、ライン１０へ外部より重油、ＬＰＧ等の燃料を添
加せしめるためライン１７を追加してもよい。

次に操作方法を述べる。

一次空気はベッド部３の出口での可燃物（汚泥あるいは
、汚泥プラス燃料）の燃焼に要する理論空気量以下、好
ましくは空気比ｍ＝０．７〜０．９として供給する（理
論空気量を１．０とした場合）。

ベッド部３内の温度は通常６５０〜１ｏｏｏ’ｃ、好ま
しくは７００〜９００’Ｃとする。

６５０’Ｃは燃焼が安定する下限温度であり、高温側は
熱経済及びＮＯｘ発生の抑制より制約される。

なお、ｍ＜０．７の場合には、−次空気の供給量が少な
すぎるのでベッド部３内の温度（通常６５０〜１０００
’Ｃ。

好ましくは７００〜９００℃）の維持が困難となり、ベ
ッド部３での燃焼がわるくなる。

一方、ｍ＞０．９の場合には、ベッド部３からフリーボ
ード部４に上昇するガス中に酸素が残り、ライン１０で
抜き出されるガスに還元性がなくなってしまう。

そのため、そのガスに重油、ＬＰＧ等の燃料を加えて還
元性成分濃度を増大させるにしても残存酸素と反応する
分だけ余分に燃料が必要となるので不経済である○した
がって、ｍ＝０．７〜０．９がベッド部３内の温度の維
持と還元性ガスのライン１０での抜き出し、あるいは経
済的な重油、ＬＰＧ等の燃料の添加という点から最適な
範囲である。

このように、空気比ｍ＝０．７〜０．９としてベッド部
３に一次空気を供給して燃焼させると、ベッド部３から
フリーボード部４に上昇していくガスには、未燃のガス
（例えば、Ｎ Ｈｓ 、 Ｎ２ 、 ＣＯその他メタン
などの炭化水素）が含まれ、酸素は殆んど含まれない０
したがって、この上昇ガスは、酸素を消費したり、又は
Ｃｒ６＋をＣｒ３＋に還元したりする働き、すなわち還
元性を有する。

このため、ベッド部３の直上から上昇ガスの一部を抜き
出して還元炉１１に送入し、そこで所定の温度で６価ク
ロム含有焼却灰と接触させればＣｒ６＋をＣｒ３＋に還
元することができる。

なお、フリーボード部４をそのまま上昇するガスには、
二次空気８を加え、二次燃焼させた後に炉外に放出させ
る。

二次空気としては、−次空気十二次空気の量の合計がｍ
＝１．２〜１．５になるような量を加えればよい。

すなわち、二次空気は、炉出口ガスに未燃ガスが残らな
いよう十分な二次燃焼が行なえるに足る量であればよい
。

還元炉に導入する部分燃焼ガス中の未燃分（還元性成分
）の割合は、ＮＨ３＋Ｈ２＋ＣＯ＋炭化水素の合計が通
常１．５ｖｏｌφ以上好ましく２．５ｖｏｌφ以上とな
るようにする。

なお、還元炉に導入する部分燃焼ガスに重油、ＬＰＧ等
の燃料を加えるとそのガス中には炭化水素ガスがその分
だけ増加する。

さらに、炭化水素は一部が熱分解してＮ２゜ＣＯなどを
生成する。

これらのＮ２ 、 ＣＯ１炭化水素などは還元剤である
から、部分燃焼ガスの還元性を増大することになる。

還元性が増せば、還元炉での条件がゆるくなり（例えば
、灰との接触時間を短くできる）、この結果、還元炉を
小型化できる。

還元炉での焼却灰の平均滞留時間は通常１０分〜６０分
の間で還元ガス中の還元性成分の割合により選定する。

即ち、還元性成分が少ない場合は滞留時間を長くし、多
い場合は滞留時間を短縮できる。

還元炉内は通常灰の入口側を６００〜９００’Ｃ１出ロ
側を３００℃以下とする。

即ち、還元反応には６００℃以上が好ましいが高温側は
熱経済上不利であり、焼却炉よりの抜き出しガス温度よ
り若干低目で操作する方が加熱焼料が不要となり有利で
ある。

出口側温度を３００℃以下とするのは還元反応後の灰を
外部に排出したとき、３００°Ｃ以上では灰中のＣｒ３
＋が大気中の酸素により再酸化されて再びＣｒ６＋とな
るので３００℃以下として再酸化を防止するためである
。

灰の出口温度を３００℃以下とする方法としては公知の
灰加湿機を還元炉の灰出口に接続する方法、あるいは還
元炉内の灰出口部にて水噴射をする方法で実施できる。

次に実施例により本発明を説明する。

実施例 １ ベッド部内径７００ｍ１ｔφ、ベッド部静止層高を５０
０朋、フリーボード部内径１１００朋φ、フリーボード
部高さ６００ｍ１ｃの流動焼却炉及び還元炉として内径
２００ｍｍφ、長さ１５００Ｉｎ１Ｌの外部保温材のロ
ータリーキルンを用いて次の条件で実験を行なった。

（ａ） 用いた汚泥組成（ドライベース）灰分
４９．５ｗｔ％ Ｃ２２，８ Ｈ４，Ｉ Ｎ３．１ ０ １８．５ Ｓｌ、Ｉ Ｃ１０，９ （ｂ） ベッド部条件 （１）汚泥供給量 乾燥汚泥ベースで ｉｏｏｋｇ／ＨＲ（２）流動化
空気（−次空気）供給量：２２ＯＮｍ”、４（Ｒ理論空
気量は２５４Ｎｍ３／ＨＲであるから空気比は０．８７
で操作した。

（３）ベッド部操作温度 ８５０℃但し、−次空
気を外部熱交により昇温し、ベッド部温度を８５０℃に
調節した。

（４）ベッド部出口において還元炉用に抜き出したガス
の量及び組成は次のようであった〇量： ３ ＯＮｍ”
／ＨＲ 組成： ＮＨ３０，４２ｖｏｌ ％ Ｈ２０，４１ｖｏｌ ％ ＣＯ２，４５ｔｔ 炭化水素 ０．５１／１ ０２ ０．３２／／ 以下 （ｃ） 還元炉操作条件 前記、流動焼却炉のフリーボード出口排ガスから電気集
塵器により回収した焼却灰を５０ｋｇ／ＨＲで前記のロ
ータリーキルンに還元ガスと並流に流し、炉内温度を入
ロ側７５０°Ｃ１出口側を６５０℃とし、灰の温度は灰
抜出管を水冷して２５０℃以下になるように調節し灰の
平均滞留時間を３０分として還元実験を行なったところ
、焼却灰中のＣｒ６＋組成は次のとおりであった。

還元前の焼却灰中のＣｒ” ３６７ｐｐｍ還元後の焼
却灰中のＣｒ” ０．５ｐＰ但し、Ｃｒ’十量は環
境庁告示第１３の溶出試験方法によった。

【図面の簡単な説明】 図は本発明のクロム含有汚泥の流動焼却法を示す概略図
である。 １・・・・・・流動焼却炉、２・・・・・・空気箱、３
・・・・・・ベッド部、４・・・・・・フリーボード部
、５・・・・・・燃焼用−次空気、６・・・・・・補助
燃料、７・・・・・・汚泥、８・・・・・・二次空気、
９・・・・・・燃焼排ガス、１０・・・・・・部分燃焼
が゛ス抜出し、１１・・・・・・還元炉（ロータリーキ
ルン）、１２・・・・・・Ｃｒ６＋含有焼却灰、１３・
・・・・・還元処理着抜出し、１４・・・・・・還元用
ガス抜出し、１５・・・・・・循環ブロワ、１７・・・
・・・ガス冷却器、１８・・・・・・焼却灰集塵機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ クロム含有汚泥をベッド部とその上にフリーボード
   部が配された流動焼却炉にて焼却処理するに際し、ベッ
   ド部に送入する一次空気の量を、汚泥の燃焼もしくは補
   助燃料を用いた場合には汚泥と補助燃料の燃焼に必要な
   理論空気量より少ない量で供給することによりベッド部
   で部分燃焼させ、ベッド部より上昇してくる部分燃焼ガ
   スの一部を炉外に抜き出し別途設けた還元炉に送入し、
   一方、フリーボード部に送入する二次空気の量をベッド
   部より上昇してくる部分燃焼ガスの残部を完全燃焼する
   に必要な量として供給し、フリーボード部から出て炉外
   に排出される燃焼ガスに同伴された６価りロム含有撚焼
   却灰を捕集後に前記還元炉に導入して部分燃焼ガスと接
   触させ、焼却灰中の６価のクロムを３価のクロムに還元
   し、さらに、焼却灰と接触後のガスは再び上記流動焼却
   炉のフリーボード部に戻し完全燃焼せしめることを特徴
   とするクロム含有汚泥の焼却法。 ２ 還元炉に導入する部分燃焼ガスに燃料を添力ｌし還
   元性成分濃度を増大して還元炉に導入することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のクロム含有汚泥の焼却
   法。 ３ 流動焼却炉から燃焼ガスに同伴排出され捕集された
   ６価クロム含有焼却灰に他の汚泥焼却設備より発生した
   ６価クロム含有焼却灰を添加混合して還元処理すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   クロム含有汚泥の焼却法Ｏ