JPS5963598A - 汚泥等の乾留焼却方法及び装置 - 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】 本発明は、完全にガス洩れを防止しかつ粉塵の発生を少
なくした汚泥等の乾留焼却方法及び装置に関するもので
ある。

従来、脱水汚泥等の高含水可燃物を乾留焼却する装置と
しては、多段式乾留装置が用いられることが°多い。こ
の装置は第１図に示すように通常の多段焼却炉と同じ構
造の多段乾留炉１、再燃焼炉２、熱風発生炉３等から構
成されている。上記多段乾留炉ｌは竪形円筒状の鋼板製
の外殻１ａを有し、この外殻の内側に耐火材１ｂが内張
シされている。さらに耐火煉瓦の炉床１ｃで多段に仕切
られている。この多段乾留炉１の中心には、縦方向の回
転軸１ｄが設けられ、この回転軸】ｄには金属製のアー
ム１ｅが改付けられている。この多段乾留炉ｌの上部の
投入口１ｆよす、例えば脱水汚泥のような被処理物を投
入するとともに、多段乾留炉１下方の熱風導入口１ｇよ
り熱風発生炉３で発生された加熱用熱風を吹込む。被処
理物はアーム１ｅによって攪拌されながら乾燥されつつ
、一段おきに仕切段の中心部および局部よシ下段に落さ
れて、徐々に下方に移動する。この多段乾留炉１の下方
段は乾留焼却帯となってシシ８、この部分に一般的な焼
却炉に比べて少ない空気が空気導入口１ｈよシ吹込まれ
る。乾燥した被処理物は乾留焼却帯で、乾留と焼却が同
時に行なわれながら灰化され、外部へ取出される。乾留
、焼却帯で発生した可燃性ガスは、上記熱風とともに、
上部の乾燥帯で被処理物を乾燥せしめた後、排ガスは排
ガス導出口１１より導出され再燃焼炉２へ導入される。

再燃焼炉２には排ガス中の可燃性ガスを完全に燃焼させ
るため、空気Ａさらに必要に応じて燃料Ｂが吹込まれる
。また熱風発生炉３には、熱風を発生させるだめの空気
Ａおよび燃料Ｂが導入されている。ところで、上記多段
乾留炉１は、通常の被処理物を対象としているため、特
殊な被処理物を処理するには問題がある。例えばアルフ
ァ線を放出する放射性物質を多数の動物に投与し、その
影響を研究する実験施設等では、放射性物質で汚染した
糞、尿、食べ残し飼料等が大量に発生する。とれらを洗
浄した排水はそのまま放流することが出来ないので、含
有する有機物を微生物処理し、さらに活性炭吸着処理等
を行なった後放流する。このような排水処理設備から発
生する高水分汚泥（例えば含有水分９８チ程度の動物の
糞、飼料、余剰汚泥等１は腐敗性がありかつ量が多いた
め、そのまま貯蔵することは出来ない。水分を１０チ以
下となるように乾燥すれば腐敗しにくいが、大きな減容
はできずかつ吸湿すれば腐敗するので長期間の保゛Ｒは
愼めて困仏℃である。この汚泥を大きな減容比で安デな
状態にするだめには焼却処理するのが最適である。しか
しこのような汚泥を焼却する場合、上記のような装置で
は次のような問題点がある。

（１１装置の気密性に対する配慮が少ない。例えば軸封
にはサンドシールが使われる等厳密なシールがこれてい
ない。このため微量のダストの外気放散も避けなければ
ならない放射性物質、特にアルファ核種を含むＦＱ棄物
の処理には不適当である。

（２）炉内の耐火材および耐火煉瓦等の寿命が短かいの
で、点検、補修頻度が高く、放射性物質等を含有する被
処理物を処理する場合には、炉内の粉塵の飛散防止、補
修作業者の保護対策その他に多大な費用、労力を必要と
する。

（３）炉の内張りに耐火材を使用し、多段に仕切る炉床
に耐火煉瓦を使用しているため炉の小型化が困難で通常
の汚泥焼却炉などと比較して処理量の少ない放射性の被
処理物の乾留焼却炉には適用しにくい。

（４）加熱熱源として熱風を多段炉内に吹込むため、排
ガス量が多くなるとともにガス流速が早くなり排ガス中
の粉塵量Ｃ通常５．６〜１９．（１／Ｎ鶏３程度）が多
い。このため排ガス中の放射性物質が厳しく規制されて
いる放射性物質を含む被処理物の処理には不適当である
。

（５）　　耐火材や耐火煉瓦の表面は多孔性でかつ加熱
によシ細かいクランクが発生するので、この部分に被処
理物が蓄積し、その除去が困難である。

（放射性物質による汚染を除去することを除染という） 本発明は上記の事情に鑑みてなしたもので、金属製多段
炉とサイクロン型再燃焼炉とを主体にし、排ガス量が少
なくかつ排ガス中に含有する粉塵量も可及的に少なくで
きる汚泥等の乾留焼却方法及び装置を提供するものであ
る。

以下本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する
。第２図ないし第４図は本発明を放射性物質を含有する
汚泥の処理に適用した場合の実施例で、第２図は装置の
概略構成図である。放射性物質を含有する高水分汚泥り
は適量の可燃性の脱水助材Ｆ：（例えば木粉、乾燥汚泥
等）が混合され、脱水機１１により脱水される。脱水機
１１として例えば高圧縮真空吸引式脱水機を使用すれば
、前記高水分汚泥は水分５０〜６（ｌ程度に脱水され、
脱水ケーキＦとして脱水ケーキホッパ１２に一時貯蔵さ
れる。なおＨｔｉｐ液である。この貯蔵された脱水ケー
キＦは、図示しないフィーダで金属製の多段炉２１の上
部に投入される。この際ホッパ、フィーダは多段炉２１
の気密性を保持して脱水ケーキＦの投入が出来るように
なっている。投入された脱水ケーキＦは金属製の多段炉
２１の上方より下方へ順次移行しつつ乾燥帯域、乾留帯
域を通過する。さらに燃焼帯域で多段炉２１の下部から
量を制限して導入される空気Ａによって燃焼し、下部よ
り灰Ｇとなって取出され、密封された状態で安全に保管
される。また多段炉２１の上部から排出される燃焼ガス
、乾留生成ガスおよび脱水ケーキより発生した水蒸気は
、サイクロン型の再燃焼炉３１に送られる。再燃焼炉３
１に導入された可燃性の乾留生成ガスを含む排ガスは、
粉塵の相当部分が除去されるとともに、導入された空気
へにより完全に燃焼される。尚導入される空気Ａは、多
段炉２１および再燃焼炉３１の熱負荷を低減させるため
、予じめヒータ等で加熱しておくこともできる。完全に
燃焼されたガスは次に排ガス処理装置１３に入シ含有す
る粉塵が除去され、ガス温度が降下される。この排ガス
処理装置１３は放射性廃棄物の焼却において一般に用い
られる湿式又は乾式の装置である。この排ガス処理装置
１３で大部分の粉塵が除去され、温度の下った排ガスは
一微細粒子を捕集する高性能エアフィルタ１４に通され
た後、ブロア１５によりスタック１６より大気中に放出
される。

上記装置のうち金属性の多段炉２１は放射性物質等を含
有する被処理物を乾燥乾留したのち焼却処理する重要な
機能を有し、サイクロン型の再燃焼炉３１は金属を主体
として小型に形成され、上記多段炉２１で発生した乾留
生成ガスを完全燃焼させるとともに粉塵を捕集する機能
を有するものである。

第３図（ａ）（ｂ）は金属製の多段炉２１の縦断面図お
よび横断面図であり、図中２１ａは円筒状の耐熱ぐ１Ｃ
例えばインコロイ８００相当の遠心鋳鍋）製の炉本体で
ある。炉本体２１ａの外周には炉内を間接加熱するヒー
タ２１ｂ、例えば電気ヒータが取付けられている。この
ヒータ２１ｂは炉本体２１ａの上下方向に数分割し、そ
れぞれのヒータに、対応する炉内の温度を検出し所要の
温度に保持できるような温度検出器と温度調整器（図示
せず）を備えている。このヒータ２１ｂの外側には断熱
材２１ｃが取付けられている。断熱材２１ｃの外側には
外面保護用の鋼製の外装板２１ｄが取付けられている。

また炉本体２１ａの下部は外装板２１ｄの下面から露出
しておシ、この露出部分２１ｅの外周には環状の凸部２
１ｆが設けられている。多段炉２１は上記凸部２１ｆが
基台２２に取付けられた下部梁２２ｄに固定された炉本
体支持部材２２ｅに乗ぜられ、かつ支柱２２ａ・・・お
よび支柱２２ａ・・・を連絡する上部梁２２ｂ・・・に
よって支持されている。また炉本体２１ａの下方には空
気導入口２１ｐが取付けられ下端には灰取出口２１ｇが
設けられ−Ｃいる。また炉本体２１ａの上免部はＶｒ熱
材２１ｃよシ上部に突出して上部開口端２ｊｈ＆ｎって
おり、この上部開口端２１ｈの外周には、伸縮継手２１
１の上級が気密に取付けられ、伸縮継手２１１の下縁は
鋼ｇ！！の外装板２１ｄの上面に気密に取付けられてい
る。この突出した上部開口端２１ｈおよび伸縮継手２１
ｉを覆って、内側に耐火断熱材２１ｑが取付けられた鋼
製の外装板２１ｄ′が設けられ、炉本体２１ａの蓋体２
１ｊを形成し°〔いる。この蓋体２１ｊは上部蓋体２１
ｊ′と下部蓋体２１ｊ“に上下に分割さルており、上部
蓋体２１ｊ′と下部蓋体２１　ｊ　″とは、たがいｐこ
外装板２１ｄ′によって形成されたフランジ部を介して
ボルト・ナツト等にょυ着脱自在にかつ気密性を保持し
て取付けられている。

またこの下部蓋体２１　ｊ”の外装板２１ｄ’は炉本体
２１ａの外装板２１ｄの上面に気密に敗付けられている
。上記蓋体２１ｊには被処理物の投入口２１ｍおよび排
ガス導出口２ｉｎが設けられている。また上記炉本体２
１ａの内部には、その中心を上下に貫通する金属製の回
転軸２３が設けられている。この回転軸２３の下方は、
炉本体２１ａ（下方の露出部２１ｅ）を貫通して上記炉
本体支持部材２２ｅに支持された下部軸受２３ａに回転
自在かつ気密を保持して取付けられている。また回転軸
２３の下端には、図示しない電動機及び変速機を介して
回転軸２３に回転駆動力を伝達する歯車２３ｂが取付け
られている。上記下部軸受２３ａと炉本体２１ａの底面
との間には下部伸縮継手２３ｃが気密に取付けられてい
る。まだ回転軸２３の上端は、上記蓋体２１ｊを貫通し
蓋体２１ｊの外装板２１ｄ’の上面に支持部材２２Ｃを
介して取付けられた上部軸受２３ｄに回転自在に支持さ
れている。この上部軸受２３ｄと上記蓋体２１ｊの外装
板２１ｄ′の上面との間には上部伸縮継手２３ｅが設け
られている。なお上記伸縮継手２１１１２３ｃ４２３ｅ
は例えば全金属製のベロー製伸縮継手を使用でき、これ
により炉本体２１ａ１回転軸２３の加熱による伸びは炉
の気密性を損うことなく吸収されるようになっている。

尚上部軸受２３ｄは回転軸の軸受として一般的に用いら
れるもので、容易に回転軸２３から抜き出ぜる構造であ
る。この上部軸受２３ｄには公知のシールガス機構（図
示せず）があり、多段炉２１の内部圧力よりわずかに高
い圧力の不活性ガスまたは空気等をシールガスとして、
上部軸受２３ｄと回転軸２３との間隙に流すことによシ
、多段炉２１内のガスが外部に漏れないようにしている
。また炉本体２１ａの内部は仕切段２４・・・によシ多
段に仕切られている。また仕切段２４の中央開口部の中
心を通る回転軸２３には各仕切段２４・・・上の被処理
物を攪拌する攪拌部材２５・・・が収付けられている。

この攪拌部材には、回転１１１２３に対して対称な位置
にアーム２５ａ、２５ａが取付けられ、このアーム２５
ａ、２５ａの下部には、仕切段２４上の被処理物を中心
部に掻寄せるブレード２５ｂ・・・が嘔付けられている
。またアーム２５ａ、２５ａの上部には、上位の仕切段
の中央開口部より落される被処理物を仕切段２４の外周
部にすべυ落す陣笠状の案内部ｔＡ’　２５　ｃの下縁
が取付けられ、この案内部制’２５ｃの頂部は回転軸２
３に取付けられている。尚２１ｒｎは被処理物を炉本体
２１ａの内部に導入する投入口、２ｉｎは被処理物を焼
却して発生する排ガスを炉本体２１．　ａの外部へ導出
する排ガス導出口である。この排ガス導出口２１ｎは炉
本体２１ａの中間部Ｃ乾燥帯の下部）に取付けることも
できる。

まだ、ｌｖ燃焼炉３１は次のような構成となっている。

すなわち、第４図に示すように下部がコーン状に形成さ
れた円筒状の耐熱鋼製の炉体３１ａが設けられ、この炉
体３１ａの上面略中央にはガス排出口３１ｂ１側部上方
には炉体３１　ａ、に対し接線方向に設けられた排ガス
導入ロ３１ｃｍコーン側部には空気導入口３１　ｄ、コ
ーン下端には灰取出口３１ｅがそれぞれ取付けられてい
る。また炉体３１ａの円筒状部外周面にはヒータ３１ｆ
が取付けられている。このヒータ３１ｆおよびヒータ３
１ｆが取付Ｈられていない炉体３１ａを悦い、かつ上記
の各導出入口３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ。

３１ｅが外部に開口するように、断熱材３１ｇが取付け
られている。さらに炉体３１ａの内部上面には該炉体３
１ａの円筒状部との間に適宜間隙を隔てられ、かつ該円
筒状部と同心状となっており、下端が該円筒状部の下端
部近くまで延長されている耐熱性材料で作られた憾焼筒
３１ｈが、該燃焼筒３１ｈの内面延長内にガス排出口３
１ｂがある様に設けられている。

次にこのように横・成された本発明に係る装置の操作を
説明する。

放射性物質を含有する高水分の汚泥（以下汚泥と記す）
は、要すれば凝集助剤を添加したのち木粉等の可燃性の
脱水助剤を混合したのち脱水機１１により脱水する。脱
水機１１によシ水分５（１〜６０俤程度に脱水した汚泥
は脱水ケーキホッパ１２からフィーダによシ多段炉２１
の気密性を保持しながら投入口２１ｍを経て投入される
。投入された汚泥は、攪拌部材２５の低速回転によシ中
央部に掻寄せられ、仕切段２４の中央開口部より下段に
落され、陣笠状の案内部材２５ｃによって仕切段２４の
上面外周部に落される。尚攪拌部材２５の回Ｉ：伝速ぼ
は、汚泥の炉内における必要保持時間より定められる。

このようにして汚泥は多段炉２１内を上方より下方に徐
々に移行し、乾燥、乾留、燃焼帯域を逆過する。この間
汚泥はヒータ２１ｂによる外部よりの間接加熱と後述す
る多段炉２１下部の燃焼帯竣で生じる高温の燃焼ガスに
よって乾燥、乾留される。この場合、多段炉２１内の各
部分を所要の温度に保持するよう外部加熱量を制御でき
るので比較的低温度（６００℃程度）で完全な乾燥、乾
留が行なわれる。乾留によって可燃分が大＋１１に減少
した乾留残渣はさらに下部の燃焼帯域に落ち、多段炉２
１の下部より量を制限して吹込まれる空気により燃焼さ
れあるいは燃焼これなから下段に落され、数段にわたっ
て燃焼されるので、さらに燃焼が促進される。この燃焼
の際発生する燃焼ガスの量は、乾留によって乾留残渣中
の可・部分が大巾に減少しているため一乾留せずに直接
・鵬暁した場合に比べ少ない。灰は多段炉２１の下部の
灰取出口２１ｇより散出される。′また汚泥の含水介に
よっては多段炉２１と再燃焼炉３１の間で、排ガスの温
度が低下し排ガス中の水分〉よび乾留生成ガスが凝縮す
る場合もあるが、この際、各段部２１の中間部（乾燥帯
域の下方）に排ガス導出口２］ｎを設け、炉本体２１ａ
の外周に分割して取付けたヒータ２１ｂの上部のものの
加熱量を大きくし排ガス温度を高め凝縮を防止する。

多段炉２１の乾燥帯域で発生した水蒸気、乾留帯域で生
じた可燃性ガスを含む乾留生成ガスおよび燃焼帯域で発
生した燃焼ガスよりなる排ガスは排ガス導出口２１ｎよ
シ出て、再燃焼炉３１に道入爆れる。排ガス導入口３１
ｃは炉体３１ａに接線方向に取付けられているので、サ
イクロン作用により粉塵は下方に落ちるとともに、導入
排ガスは旋回流となって、ヒータ３１ｆによって加熱さ
れている炉体３１ａおよび燃焼筒３１ｈの間を通ること
により十分予熱されて、燃焼筒の下部に導入され空気導
入口３１ｄより供給される空気と混合され燃焼筒３１ｈ
内で燃焼されるので可燃性ガスは完全に燃焼されガス排
出口３１ｂより次の工程に送られる。

以上述べた如く本発明による乾留焼却装置は下記に示す
利点をもっている。まず多段炉は（１）炉本体が全異材
料で出来ているので炉本体の内部のガスが漏洩し易い個
所を覆いかつ炉本体の熱による伸びを吸収できる伸縮継
手を使用することによシ・炉全体の気密性が容易に得ら
れる。（２）炉本体が金属製であり間接加熱の加熱量を
制御できるので炉本体が比較的低い所要の温度に容易に
保持できるので炉の耐久性が増し、寿命が長くかつ十分
な乾・洋乾留を行なうことが出来る。（３）耐火断熱材
が界囲気温度の低い炉の上部のみしか使われていないた
め耐火断熱材の破損の生じる率は極めて少ない。

したがって多段炉の補修作秦が少ない。（４）炉本体が
金属製で、表面が滑らかであるため放射性物質を含む粉
塵等は表面付着だけであυ、除染は耐火断熱材に比べ極
めて容易である。（５）炉本体゛が金属製で間接加熱部
を有しその外側に断熱材が設けられるので小製の炉が容
易に製作出来る。（６）加熱方法として外部ヒータによ
る間接加熱が用いられるので、加熱用熱風や燃料油等の
バーナを必要としない。さらに、汚泥の乾留により可燃
分が大巾に減少した乾留残渣を燃焼さゼるに必要な空気
の量および燃焼により発生する燃焼ガスの量は少なくな
る。したがって、炉内を上昇するガス速度は小さく、同
伴される粉塵も少ない。さらに排ガス処理系における処
理装置、フィルター等の容量は小さくてよい。

また実施例の再燃焼炉においては同心状に燃焼筒を内装
した耐熱鋼製でサイクロン型であるので、（１）導入さ
れた排ガスは炉体と燃焼筒の間を旋回（−粉塵が落され
るとともに、炉体からの間接加熱と燃焼筒の両面よシ十
分子熱された後空気が混合されて燃焼筒に入るので含有
する可燃性乾留ガスは完全に燃焼される。（２）さらに
炉体は火焔に直接ふれず、乾留焼却炉より導入される比
較的低い温度のガスに接触しているので、長期間使用し
ても熱影響による劣化がなく耐久性が増す。従って最も
点検補修の頻度の高い燃焼筒のみ交換すればよいように
なっている。

以上説明したように放射性物質を含有する汚泥処理に際
し、このような多段炉および再燃焼炉を組込むことによ
シ、補修の費用が減少し、また排ガス塑、粉塵骨が少な
いことによシ排ガス処理設備の容最縮少など、安全性の
面、運転経費、補修費、設備費等の面における利益は極
めて大きいものである。

尚実施例では被処理物として放射性物質を含有する汚泥
を対象として説明したが、汚泥のみでなく使用済の活性
炭、細断された紙、布等の可燃物およびｌｌ１ＩＪ物死
体等にも適用できることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の乾留焼却炉の概略フロー図、第２図は本
発明の装置を使用した処理装置の全体を示す概略構成図
、第３図（ａ）（ｂ）は、金属製多段炉の一実施例を示
すもので、第３図（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図
、第４図はサイクロン似の再燃焼炉の縦断面図である。 ２１・・・・・・多段炉、２１ａ・・・・・・炉本体、
２ｉｂ・・・・・・ヒータ、２１ｄ・山・・外装板、２
１ｄ’・・・・・・蓋体の外装板、２１ｇ・・・・・・
灰取出口、２１ｈ・・・・・・上部開口端、２１し・・
・・・伸縮継手、２１ｊ・・・・・・蓋体、２１ｊ′・
・・・・・上ＰＡ蓋体、２１ｊ″・・・・・・下部蓋体
、２１ｍ・・・・・・投入口、２１ｎ・・・・・・排ガ
ス導出口、２１ｐ・・・・・・空気導入口、２１ｑ・・
・・・・耐火断熱材、２３・・・・・・回転軸、２３ａ
・・・・・・下部軸受、２３ｃ・・・・・・下部伸縮継
手、２３ｄ・・団・上部軸受、２３ｅ・・・・・・上部
伸縮継手、２４・・・・・・仕切段、２５・・・・・・
攪拌部材、２５．・・・・・・アーム、２５ｂ・・自・
・ブレード、２５ｃ・・・・・・案内部材、３１・・・
・・・再燃焼炉、Ａ・・・・・・空気、Ｆ・・・・・・
脱水ケーキ、Ｇ・旧・・灰。 出動へ　ｔト学技術庁放射標医学耗ばｔｄｔ死Ｊｕｔ抹
　式　会　社　　　　靜「　　　ｌ糾　　手入　　工　
　１すｒｆｏｌ。、８　　第３ Ｉｂ１ １

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）外部より間接加熱される密閉可能な円筒状の金属
   製多段炉の」：部より被処理物を投入し、順次下方に移
   動させて乾燥帯域、乾留帯域、燃焼帯域を通過させ、上
   記燃焼帯域において空気量を制限して燃焼させ、燃焼残
   灰を炉下部よシとり出すとともに発生した燃焼ガスの直
   接加熱と、上記間接加熱とを熱源として、上記乾燥、乾
   留を行ない、乾留により発生した可燃ガスおよび乾燥に
   より発生した水蒸気とを含んだ燃焼ガスを再燃焼炉に導
   入して完全燃焼させることを特、徴どする乾留焼却方法
   。
2. （２）　　乾留により発生した可燃ガスおよび乾燥によ
   り発生した水蒸気を含んだ燃焼ガスを多段炉の高さ方向
   中間部より導出する特許請求の範囲第１項記載の乾留焼
   却方法。
3. （３）　　外周に間接加熱部を有し、中心に被処理物を
   順次下段に掻き落すアームの付いた回転軸が取付けられ
   、下部に焼却灰の取出口および空気の導入口、上部に排
   ガス導出口および被処理物投入口がそれぞれ取付けられ
   た密閉可能な円筒状の金属製多段炉と、上記排ガス導出
   口が上部の排ガス導入口に連結され下方に空気導入口を
   有する再燃焼炉とを具備してなる乾留焼却装置。
4. （４）　　ガス導出管が多段炉の高さ方向の中間部分に
   取付けられた特許請求の範囲第３項記載の乾留“焼却装
   置。