(57)【要約】【課題】肉骨粉を焼却する際に、焼却灰の回収率を高めることができ、よって当該焼却灰を効率的に骨灰肥料として有効活用するが可能になる肉骨粉の肥料化設備およびこれを用いた肥料化方法を提供する。【解決手段】循環流動層焼却炉のライザー１からの排ガスが導入される一次固気分離手段４における排ガスの排気ライン７の下流側に、当該排ガスを急冷する冷却手段１０を設けるとともに、この冷却手段１０の排出側に、上記排ガス中の固形分を分離する二次固気分離手段１３を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部に原料肉骨粉の供給部が設けられ内部が流動層焼却炉となるライザーと、このライザーの上部に接続された排ガスの排気管と、この排気管の下流側が接続されて上記排ガス中の固形分を分離する一次固気分離手段と、この一次固気分離手段から分離された固形分を排出するスタンドパイプと、このスタンドパイプの下端部に設けられて上記固形分を一時滞留させつつ順次上記ライザーに戻すループシールとを有する循環流動層焼却炉を備えた肉骨粉の肥料化設備であって、
上記一次固気分離手段で分離された上記排ガスの排気ラインの下流側に、当該排ガスを急冷する冷却手段を設けるとともに、この冷却手段の排出側に、上記排ガス中の固形分を分離する二次固気分離手段を設けたことを特徴とする肉骨粉の肥料化設備。
【請求項２】
請求項１に記載の肥料化設備を用いた肉骨粉の肥料化方法であって、
上記循環流動層焼却炉を１０００℃以上の温度に保持しつつ肉骨粉を循環焼却し、次いで上記一次固気分離手段から排出された上記排ガスを、上記冷却手段において５００℃未満の温度まで急冷却して上記排ガスに同伴した塩類を凝固させた後に、上記二次固気分離手段によって凝固した上記塩類を上記固形分として上記排ガスから分離することを特徴とする肉骨粉の肥料化方法。
【請求項３】
上記二次固気分離手段によって分離された固形分の少なくとも一部を、上記ライザーに戻すことを特徴とする請求項２に記載の肉骨粉の肥料化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、肉骨粉を焼却処理して、得られた焼却灰を骨灰肥料として活用するための肉骨粉の肥料化設備およびこれを用いた肥料化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
牛や豚から食肉を除いた後に、内蔵等とともに加熱処理されて粉末状に粉砕された肉骨粉は、リン酸質やカルシウム等の栄養価に優れるために、かつて牛、豚、鶏等の飼料やペットフードの原料として用いられていた。しかしながら、我が国でも牛海綿状脳症（ＢＳＥ）の発生が確認された後は、牛からの肉骨粉を牛の飼料として用いた場合にＢＳＥ感染の可能性を否定できないことから、２００１年の秋以降は、肉骨粉を含む家畜飼料の製造・販売が停止され、廃棄物として焼却処理を行うことが義務づけられている。
【０００３】
一方、２００５年（平成１７年）１１月７日付け農林水産省の消費・安全局長通知「ペットフード用及び肥料用の肉骨粉等の当面の取扱について」により、肉骨粉を、空気の流通下において１０００℃以上かつ５分間以上焼却した焼却灰については、肥料利用が解除された。
そこで、例えば下記特許文献１においては、循環流動層焼却炉を用いて肉骨粉を焼却する方法が提案されている。
【０００４】
図２は、従来のこの種の循環流動層焼却炉を示すもので、図中符号１がライザーである。このライザー１は、円筒状に形成されたもので、下部に原料となる肉骨粉の供給部２が設けられている。そして、このライザー１は、下部には燃焼装置が設けられるとともに、内部に燃焼用空気が供給されることにより、供給部２から投入された肉骨粉を内部において流動層を形成させつつ燃焼させるものであり、下端部には適宜焼却灰を排出するための排出口１ａが設けられている。
【０００５】
また、このライザー１の上端部には、内部の燃焼排ガスを排出する排気管３が接続され、この排気管３の下流側に、上記排ガス中に同伴した廃骨粉の焼却灰や未燃分等の固形分を分離するサイクロン４が設けられている。そして、このサイクロン４の縮径した下端部には、分離された上記固形分を排出するスタンドパイプ（ダウンカマー）５が接続され、このスタンドパイプ５の下端部にループシール６が接続されている。
【０００６】
このループシール６は、スタンドパイプ５から送られてくる上記固形分を一時滞留させ、ライザー１とスタンドパイプ５との間をシールしつつ順次ライザー１に戻すためのもので、スタンドパイプ５との連結部６ａと、この連結部６ａに接続されて上記固形分の滞留を確保するための立ち上がり部６ｂと、この立ち上がり部６ｂの上端に接続されて下端部がライザー１の下部に接続された戻り管６とから構成されたものである。
【０００７】
他方、サイクロン４において固形分が除去された排ガスは、当該サイクロン４の上端部から排ガスの排気ライン７によって系外に排気されてゆく。また、ライザー１において所定の時間以上焼却された焼却灰は、当該ライザー１の下端部の排出口１ａから回収されるようになっている。なお、循環流動層焼却炉は、炉内を高温の焼却灰が大量に循環しているために、通常の流動層焼却炉より燃焼反応速度が速い。一方、肉骨粉は、揮発分が約６０％と高く、固形炭素は１０％未満と低いことから、ライザー１に投入されると、瞬時に殆どが当該ライザー１内で燃焼を完結する。
【０００８】
上記構成からなる循環流動層焼却炉によれば、供給部２から投入された肉骨粉を、ライザー１内に形成された流動層において燃焼させるとともに、排気管２から排出された排ガス中に同伴した焼却灰や未燃分を、サイクロン４において捕集してスタンドパイプ５からループシール６に送り、ここで一時滞留させつつ順次再びライザー１へと循環させているために、上記肉骨粉の肥料化に要求される５分間以上の焼却時間を容易に確保することができるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１６９９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記循環流動層焼却炉によって肉骨粉を焼却するに際しては、上述したように１０００℃以上の温度を保持する必要がある。
ところが、上記循環流動層焼却炉においては、スタンドパイプ５における放散熱量が大きいために、当該放散熱を補うために、多量の焼却灰等を循環させなければならない。
【００１１】
一方、サイクロン４において捕集される焼却灰は、ヒドロキシルアパタイトを主成分とする骨であって、耐摩耗性に乏しいものであるため、上記温度を保持すべく多量の焼却灰を循環させようとすると、焼却灰同士や当該焼却灰が炉壁等に衝突して摩耗してしまう。この結果、生じた細粉がサイクロン４において捕集されずに、排ガスと共に排気ライン７から流出してしまい、ライザー１からの焼却灰の捕集歩留まりが低下するという問題点があった。
【００１２】
加えて、肉骨粉中は、硫黄分（Ｓ）や塩素分（Ｃｌ）あるいはアルカリ成分のナトリウム（Ｎａ）やカリウム（Ｋ）が含まれており、ライザー１内での燃焼によってＮａ・Ｋ−ＳＯ4・Ｃｌの４元系の塩を生じる。そして、当該４元系の塩は、燃焼時の高温雰囲気下においては液体で存在するものの、排ガスの排気ライン７のような低温部において凝固点以下に冷却されて凝固する際に、図中点線で示す範囲において、排ガスに同伴した上記細粉とともに強固なスケールを生成する結果、上記細粉の回収が困難になるとともに、排気ライン７が上記スケールによって閉塞して、操業が不能になってしまうという問題点もあった。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、肉骨粉を焼却する際に、焼却灰の回収率を高めることができ、よって当該焼却灰を効率的に回収して骨灰肥料として有効活用することが可能になる肉骨粉の肥料化設備およびこれを用いた肥料化方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、下部に原料肉骨粉の供給部が設けられ内部が流動層焼却炉となるライザーと、このライザーの上部に接続された排ガスの排気管と、この排気管の下流側が接続されて上記排ガス中の固形分を分離する一次固気分離手段と、この一次固気分離手段から分離された固形分を排出するスタンドパイプと、このスタンドパイプの下端部に設けられて上記固形分を一時滞留させつつ順次上記ライザーに戻すループシールとを有する循環流動層焼却炉を備えた肉骨粉の肥料化設備であって、上記一次固気分離手段で分離された上記排ガスの排気ラインの下流側に、当該排ガスを急冷する冷却手段を設けるとともに、この冷却手段の排出側に、上記排ガス中の固形分を分離する二次固気分離手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の肥料化設備を用いた肉骨粉の肥料化方法であって、上記循環流動層焼却炉を１０００℃以上の温度に保持しつつ肉骨粉を循環焼却し、次いで上記一次固気分離手段から排出された上記排ガスを、上記冷却手段において５００℃未満の温度まで急冷却して上記排ガスに同伴した塩類を凝固させた後に、上記二次固気分離手段によって凝固した上記塩類を上記固形分として上記排ガスから分離することを特徴とするものである。
【００１６】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記二次固気分離手段によって分離された固形分の少なくとも一部を、上記ライザーに戻すことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明およびこれを用いた請求項２または３に記載の発明においては、循環流動層焼却炉を１０００℃以上の温度に保持しつつ肉骨粉を循環焼却するとともに、一次固気分離手段から排出された排ガスを、冷却手段において５００℃未満の温度まで急冷却して排ガスに同伴した塩類を凝固させ、後段に二次固気分離手段によって排ガスから分離することにより、温度が低い排気ライン等において、上記塩類が排ガスに同伴した細粉とともに強固なスケールを生成することを未然に防止して、長期間にわたる安定的な操業を確保することができる。
【００１８】
しかも、上記二次固気分離手段によって、排ガス中に残存した細粉状の焼却灰や凝固した塩類を固形分として排ガスから分離して回収することにより、焼却灰の回収効率も向上させることができ、よって当該焼却灰を最大限に、かつ効率的に回収して骨灰肥料として有効活用するが可能になる。
【００１９】
ここで、本発明者等は、図２に示した従来の循環流動層焼却炉の排気ライン７において生じたスケールを採取し、ＴＧ−ＤＴＡ（あるいはＤＳＣ）分析を行った結果、Ｎａ・Ｋ−ＳＯ4・Ｃｌの４元系の塩の凝固開始温度が約５５０℃であり、凝固終了温度が約５２０℃であるとの知見を得た。
【００２０】
したがって、冷却手段において５００℃未満の温度まで急冷することにより、確実に上記塩類を凝固させて二次固気分離手段によって捕集することが可能になるのである。なお、上記５００℃未満まで急冷却する際の時間は、０．５秒未満であることが好ましい。
【００２１】
また、既述したように、肉骨粉の無害化するためには、空気の流通下において１０００℃以上で５分間以上の焼却を行うことが条件とされている。他方、上記循環流動層焼却炉を用いた場合には、ライザー等から抜き出す焼却灰の平均滞留時間は、１時間を超えるために、十分に上記条件を満たすことが可能である。
【００２２】
しかしながら、排ガス中に含まれる固形分には、肉骨粉が完全に焼却されることによって生じた焼却灰とともに、新たに供給された肉骨粉が燃焼される際に生じて、十分に循環されていない未燃分が含まれている可能性も否定できない。
この点、請求項３に記載の発明によれば、二次固気分離手段によって分離された固形分の少なくとも一部をライザーに戻しているために、より一層確実に、循環流動層焼却炉における焼却灰の滞留時間を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る肉骨粉の肥料化設備の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】従来の循環流動層焼却炉を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、本発明に係る肉骨粉の肥料化設備の一実施形態を示すもので、図２に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。なお、本発明においては、ループシール６として、図１および図２に示すＪバルブ構造によるものの他、各種形態のものを用いることが可能である。
図１に示すように、この肥料化設備においては、サイクロン（一次固気分離手段）４で分離された排ガスの排気ライン７の下流側に、当該排ガスを急冷する冷却塔（冷却手段）１０が設けられている。
【００２５】
この冷却塔１０は、長手方向を鉛直方向に向けた筒状部材であり、その上端側部に排気ライン７が接続されている。また、天井部には、下方に向けて冷却水または冷却用空気を噴出させるための冷却媒体導入管１１が接続されている。ここで、冷却媒体導入管１１から供給される冷却水または空気の量および冷却塔１０の長さ寸法は、当該冷却塔１０内に供給される１０００℃以上の排ガスを、０．５秒未満において５００℃未満の温度まで急冷却可能となるように設定されている。
【００２６】
さらに、この冷却塔１０の下端側部には、排気ライン１２が接続されるとともに、この排気ライン１２の下流側に、冷却塔１０から排出される排ガス中に同伴した固形分を分離するための二次サイクロン（二次固気分離手段）１３が設けられている。
【００２７】
そして、この二次サイクロン１３の下端部には、分離された固形分を系外に回収するための抜き出し装置１４が設けられている。また、この二次サイクロン１３の上部には、排ガスの排気ライン１５が接続されるとともに、この排気ライン１５の下流側には、排ガス中に残存した細粉を捕集するためのバグフィルタ（図示を略す。）が設置されている。
【００２８】
次に、以上の構成からなる肉骨粉の肥料化設備を用いた本発明の肥料化方法の一実施形態について説明する。
先ず、ライザー１の供給部２から内部に肉骨粉を投入して、ライザー１内に流動層を形成させつつ燃焼させるとともに、排気管２から排出された排ガス中に同伴した焼却灰や未燃分等の固形分をサイクロン４において捕集する。
【００２９】
そして、上記固形分をスタンドパイプ５からループシール６に送り、ここで一時滞留させつつ順次再びライザー１へと循環させることにより、上記肉骨粉を５分間以上焼却処理する。この際に、ライザー１、サイクロン４、スタンドパイプ５およびループシール６からなる循環ラインを、１０００℃以上の温度雰囲気に保持する。
【００３０】
これと併行して、サイクロン４から排出された排ガスを、冷却塔１０において５００℃未満の温度まで急冷却して、排ガスに同伴した前記塩類を凝固させ、さらに後段の二次サイクロン１３によって、上記排ガス中に残存した細粉状の焼却灰や凝固した塩類を固形分として分離して、抜き出し装置１４から系外に回収する。そして、回収した固形分の少なくとも一部を、再びライザー１へと戻して焼却処理する。また、所定時間以上の焼却処理が完了した焼却灰については、ライザー１の下端部の排出口１ａから回収して骨灰肥料として活用する。
【００３１】
以上のように、上記肉骨粉の肥料化設備およびこれを用いた肥料化方法によれば、サイクロン４から排出された排ガスを、冷却塔１０において５００℃未満の温度まで急冷却して、排ガスに同伴した塩類を凝固させ、当該塩類を焼却灰とともに二次サイクロン１３で捕集して抜き出し装置１４から系外に回収しているために、従来のように温度が低い排ガスの排気ライン７、１２、１５等において、上記塩類が排ガスに同伴した細粉とともに強固なスケールを生成することを未然に防止して、長期間にわたる安定的な操業を確保することができる。
【００３２】
ちなみに、本発明者等による実証実験によれば、図２に示した従来の循環流動層焼却炉によって、肉骨粉を２０〜３０kg／hの量で焼却処理した結果、約１週間程度で、排気ライン７がスケールによって閉塞して運転不能になった。この際に、肉骨粉中には、０．３〜０．５％の硫黄（Ｓ）および塩素（Ｃｌ）が含まれており、上記スケールにおける硫黄（Ｓ）および塩素（Ｃｌ）の濃度は、約５％であった。
【００３３】
これに対して、図１に示す肥料化設備によって、同様の肉骨粉を同量で焼却処理したところ、このようなスケールに発生による排気ライン７、１２、１５等の閉塞は発生しなかった。
【００３４】
加えて、上記肥料化設備および肥料化方法においては、冷却塔１０の後段に二次サイクロン１３を設け、排ガス中に残存した細粉状の焼却灰や凝固した塩類を固形分として排ガスから分離して回収しているために、焼却灰の捕集効率も向上させることができ、よって当該焼却灰を最大限に、かつ効率的に骨灰肥料として有効活用するができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
肉骨粉を焼却処理して、得られた焼却灰を骨灰肥料として活用するために利用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ライザー
２  肉骨粉の供給部
３  排気管
４  サイクロン（一次固気分離手段）
５  スタンドパイプ
６  ループシール
７、１２、１５  排ガスの排気ライン
１０  冷却塔（冷却手段）
１１  冷却媒体導入管
１３  二次サイクロン（二次固気分離手段）
【図１】
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【図２】
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