(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側から順に焼却炉、熱回収ガス冷却部、バグフィルタ、灰溶融炉が配設されている砕石製造装置を用い、 焼却物を焼却して生ずる焼却灰を溶融して溶融スラグ化した後、該溶融スラグを徐冷して結晶化させることにより生成する砕石製造方法において、上記焼却灰中塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）を１．５〜２．５となるように消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2）を添加剤として、上記バグフィルタに投入して焼却灰に混合し、該焼却灰を溶融して生じた溶融スラグを徐冷する結晶化コンベアで、１．５〜２．５時間の滞留時間で徐冷冷却させたことを特徴とする砕石製造方法。
【請求項２】
上流側から順に汚泥の脱水機、焼却炉、熱回収ガス冷却部、バグフィルタ、灰溶融炉が配設されている砕石製造装置を用い、 焼却物を焼却して生ずる焼却灰を溶融して溶融スラグ化した後、該溶融スラグを徐冷して結晶化させることにより生成する砕石製造方法において、上記焼却灰中塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）を１．５〜２．５となるように消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2）を添加剤として、上記汚泥の脱水機に投入して焼却灰に混合し、該焼却灰を溶融して生じた溶融スラグを徐冷する結晶化コンベアで、１．５〜２．５時間の滞留時間で徐冷冷却させたことを特徴とする砕石製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚泥やゴミ等の各種廃棄物の焼却灰や、事業用火力発電所から発生する石炭灰等を、溶融しスラグ化した後に結晶化させて得られる砕石製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、汚泥の焼却灰を溶融する従来の旋回バーナ式灰溶融炉１とそれに付帯する設備を示す。図示されていない焼却炉で焼却された焼却灰２は、灰溶融炉１の上流側に配設されている灰ホッパ３に供給され、定量供給機４により定量供給される。次いで、ブロア５による空気の吹き込みで、所定量の焼却灰２が灰溶融炉１の炉断面接線方向に配設されているバーナ６によって炉室７に噴出される。焼却灰２中には添加剤である消石灰が添加され、焼却灰２中の塩基度は１となっている。
焼却灰２は炉室７で重油等の燃料で溶融されて溶融スラグとなり、炉室７の下部に配設されているスラグ抜き室８に流下する。一方、炉室７で発生した燃焼ガスは、排ガス９となって炉室７の上部に配設されている二次燃焼室１０から排出され、後流側の排ガス設備で処理される。
【０００３】
スラグ抜き室８の溶融スラグは、その下流側に配設されている結晶化コンベア１１に投入される。結晶化コンベア１１の内部には、そこを循環する徐冷コンベア１２が設けられ、徐冷コンベア１２には溶融スラグを受け入れるパン１３を取付けている。徐冷コンベア１２の先端部に配設した排出口１４には、スラグ回収用水封タンク１５が設けられ、タンク１５内に貯水されている冷却水１６により水封されている。
なお、徐冷コンベア１２には、溶融スラグを加熱する加熱バーナ１７と排ガスを排出するための排気ファン１８を設けている。
【０００４】
スラグ抜き室８から排出された溶融スラグは、当初約１４００℃の高温下にある。溶融スラグを結晶化させるには、８００℃以上の高温域を保持する必要があるが、溶融スラグは時間の経過とともに、８００℃以下に冷却される。そのため、結晶化コンベア１１は、溶融スラグの結晶化度を高めるために、温度を最適に維持させる加熱バーナ１７を設けている。
【０００５】
これを図６において詳細に説明すると、当初ほぼ１４００℃の状態にある溶融スラグは、上記したように放置すると冷却するが、結晶化するために図に示す温度域になるように調節される。すなわち、溶融スラグは結晶化コンベア１１内において７００℃で３０分程度維持され、次いで結晶化させるために結晶化コンベア１１の下流側の領域でさらに、９００℃で３０分程度維持される。この温度維持は、加熱バーナ１７を燃焼させスラグを加熱することにより行う。
結晶化コンベア１１から排出されたスラグは、水封タンク１５内で排出され、得られた結晶化または徐冷スラグは道路用の砕石等に用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来では、焼却灰から砕石を製造する工程において、すりへり減量が重要な品質項目であるが、製造過程で直接評価することが難しく、図７に示すように結晶化度により管理している。すなわち、結晶化度が大きくなればすりへり量を減らすことができる。
上記のように溶融スラグを結晶化コンベア１１内で７００℃で保持した後、加熱バーナ１７により９００℃に加熱している。スラグを９００℃に保持するのは、結晶の核を成長させるためであるが、加熱バーナで再加熱するため、焼却灰を溶融させること以外に余分なエネルギーを必要としていた。
また、７００℃及び９００℃における保持時間がそれぞれ３０分と短いため、溶融スラグ中の脱気が十分進行せず、砕石の比重が上がりにくいという問題点がある。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、再加熱のための専用エネルギーを必要とせず、品質のよい砕石が得られる砕石製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の砕石製造方法は上記目的を達成するために、上流側から順に焼却炉、熱回収ガス冷却部、バグフィルタ、灰溶融炉が配設されている砕石製造装置を用い、 焼却物を焼却して生ずる焼却灰を溶融して溶融スラグ化した後、該溶融スラグを徐冷して結晶化させることにより生成する砕石製造方法において、上記焼却灰中塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）を１．５〜２．５となるように消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2）を添加剤として、上記バグフィルタに投入して焼却灰に混合し、該焼却灰を溶融して生じた溶融スラグを徐冷する結晶化コンベアで、１．５〜２．５時間の滞留時間で徐冷冷却させている。
また、本発明の砕石製造方法は上記目的を達成するために、上流側から順に汚泥の脱水機、焼却炉、熱回収ガス冷却部、バグフィルタ、灰溶融炉が配設されている砕石製造装置を用い、 焼却物を焼却して生ずる焼却灰を溶融して溶融スラグ化した後、該溶融スラグを徐冷して結晶化させることにより生成する砕石製造方法において、上記焼却灰中塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）を１．５〜２．５となるように消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2）を添加剤として、上記汚泥の脱水機に投入して焼却灰に混合し、該焼却灰を溶融して生じた溶融スラグを徐冷する結晶化コンベアで、１．５〜２．５時間の滞留時間で徐冷冷却させている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態による砕石製造方法に用いられる装置について、図面を参照しながら説明する。なお、従来例と同じ構成については、同一の符号を付して説明する。
図１は、旋回バーナ式灰溶融炉１とその付帯設備を示す。汚泥の焼却灰を処理する灰溶融炉１の上流側には灰ホッパ３が配設され、灰ホッパ３には図示されていない焼却炉で焼却された焼却灰２が、灰輸送機等によって定量供給される。焼却灰２は、汚泥の他にゴミ等の各種廃棄物や、事業用火力発電所から発生する石炭等を焼却したものを用いることができる。また、灰ホッパ３は、添加剤１９である消石灰Ｃａ（ＯＨ）2の供給源と接続されており、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）を１．５〜２．５程度になるように灰ホッパ３に供給している。
【０００９】
灰ホッパ３の内部には、焼却灰２と添加剤１９を混合する圧縮空気のノズル２０が設けられている。灰ホッパ３の下流側には、灰フィーダからなる定量供給機４が接続され、定量供給機４は一定量の焼却灰２をブロア５で圧送することにより、灰溶融炉１側に供給する。灰溶融炉１はレンガ等の耐熱材で形成され、炉室７には複数本の焼却灰を噴出するバーナ６や、図示されていない燃料及び燃焼用空気を噴出するバーナが設けられている。
炉室７の上部に配設されている二次燃焼室１０はダクトを介して排ガス９処理系の冷却装置や洗煙装置等に接続されている。炉室７とスラグ抜き室８は、溶融スラグを排出するスラグ抜き孔２１によって連通している。
【００１０】
結晶化コンベア１１は、高温に耐えうる耐熱及び断熱材で構成され、結晶化コンベア１１の内部には、溶融スラグを受け入れるパン１３を載置した徐冷コンベア１２を配設している。結晶化コンベア１１の排出口１４には、スラグ回収用水封タンク１５が設けられている。
なお、本実施の形態における結晶化コンベア１１には、従来用いていた加熱バーナ１７及び排気ファン１８を配設していない。
【００１１】
次に、砕石製造装置の作用について説明する。
焼却灰２の粉体は、灰ホッパ３に供給されると、添加剤１９の消石灰と混合される。その際、圧縮空気がノズル２０から噴出されて、それらは十分に混合することができる。焼却灰２及び添加剤１９は、定量供給機４を経て、バーナ６から炉室７に噴射されると、燃料とともに旋回流を形成しながら溶融する。焼却灰２は、添加剤１９の消石灰が従来の１．５〜２．５倍含まれ塩基度調整されていることから、炉室７内の温度が１５００〜１６００℃となり、従来よりも若干高温下で溶融される。
【００１２】
焼却灰２は、高温下で溶融してスラグ化し、灰溶融炉１の下方にあるスラグ抜き室８に流下する。スラグ抜き室８に流下した溶融スラグは、結晶化コンベア１１内に投入され、その内部に配設したパン１３に収容され、ゆっくりと徐冷コンベア１２上を移動する。すなわち、脱気時間を確保するために徐冷コンベア１２上での滞留時間を１．５〜２．５時間となるような速度で移送し、その間徐冷冷却する。図２に、パン１３に収納されているスラグの温度と時間の関係を示す。
【００１３】
従来では、下水汚泥焼却設備から発生する焼却灰の溶融設備においては、溶融温度を低くするために焼却灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）を１程度に調整している。このため、結晶成長の核となるＣａが相対的に少ないため結晶化が進み難い傾向になる。そこで、本実施の形態ではＣａＯの塩基度を１．５〜２．５となるように調整し、結晶化の核となるＣａの量を増加させ、再加熱なしで徐冷することで結晶化できるようになった。したがって、スラグは徐冷コンベア１２で移送されている間に核が成長し、結晶の生成が増長される。
そして、徐冷コンベア１２は、パン１３を取付けたまま結晶化コンベア１１の上流側から排出口１４までパン１３をゆっくりと移送して、徐冷コンベア１２上を循環することができる。表１に試験結果を示す。
【００１４】
【表１】
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表１中のＡ〜Ｃが比較例で、Ｄは実施例である。表１に示すように、生成された砕石は道路用砕石として適したものとなる。なお、道路用砕石として適したものは、徐冷コンベア１２での滞留時間が１．５〜２．５時間の範囲及び塩基度が１．５〜２．５の範囲であった。
【００１５】
次に、本発明の第２の実施の形態の砕石製造方法について、図３を参照しながら説明する。なお、第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して説明する。
図３は、砕石製造装置を示し、装置の上流側から順に焼却炉２２，熱回収ガス冷却部２３、バグフィルタ２４が配設されている。灰ホッパ３よりも下流側は、バーナ式灰溶融炉１及び結晶化コンベア１１が配設されている。上記第１の実施の形態と異なる箇所は、添加剤１９である消石灰Ｃａ（ＯＨ）2の投入する位置をバグフィルタ２４の手前にしたことである。この方法だと、焼却灰２自体がカルシウムリッチに変わる。消石灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）は１．５〜２．５となるように調整され、脱水機２７から排出された脱水汚泥２８は、後流側の焼却炉２２で焼却される。
本実施の形態では、添加剤１９をバグフィルタ２４の手前に吹き込むようにしているので、焼却灰中の塩基度を調整してスラグの結晶化を増長させる他に、排ガス２５中の酸性ガス（ＳＯX、ＨＣｌ）を除去する効果がある。
【００１６】
次に、本発明の第３の実施の形態の砕石製造方法について、図４を参照しながら説明する。なお、上記第２の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して説明する。
図４は、砕石製造装置を示し、上記第２の実施の形態と異なるのは、焼却灰の原料となる汚泥の燃焼前の脱水工程で、Ｃａ（ＯＨ）2を投入することである。すなわち、水分が９７％〜９９％である汚泥２５から水分を除去する脱水機２７に、添加剤１９であるＣａ（ＯＨ）2を投入する。
本実施の形態では、添加剤１９を脱水機２７に投入しているので、焼却灰中の塩基度を調整してスラグの結晶化を増長する他に、脱水機２７における汚泥の凝集剤としての効果がある。
【００１７】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく本発明の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、溶融スラグの結晶化を増長させるために、添加剤として、消石灰Ｃａ（ＯＨ）2を用いたが、結晶化の核としては、例えばＦｅＯ3等を使用することができる。
また、灰溶融炉としては、バーナ式旋回溶融炉を用いたが、プラズマ式溶融炉を使用することが可能である。
廃棄物についても廃材に限らず、石炭等も含む炭質形化合物を使用することができる。なお、本実施の形態では道路用砕石に適したものであるが、砕石は他の建築骨材としても使用できる。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、焼却物を焼却して生ずる焼却灰を溶融して溶融スラグ化した後、該溶融スラグを結晶化させることにより生成する砕石製造方法において、上記焼却灰中塩基度を１とした割合で、消石灰Ｃａ（ＯＨ）2を、上記焼却物または該焼却物の焼却灰に混合するようにしているので、結晶化度が高くすりへり減量の小さい品質の良い砕石を生成することができる。また、加熱バーナとこれに付帯する設備を必要としないので、砕石製造装置の製造コストも安価になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による砕石製造方法に用いられる砕石製造装置の概略図である。
【図２】同砕石製造装置の結晶化コンベア上でのスラグの温度と時間との関係を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態による砕石製造方法に用いられる砕石製造装置の概略図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態による砕石製造方法に用いられる砕石製造装置の概略図である。
【図５】従来の砕石製造方法に用いられる砕石製造装置の概略図である。
【図６】従来の砕石製造装置の結晶化コンベア上でのスラグの温度と時間との関係を示す図である。
【図７】すりへり減量とスラグの結晶化との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  バーナ式灰溶融炉
２  焼却灰
３  灰ホッパ
４  定量供給機
５  ブロア
６  バーナ
７  炉室
８  スラグ抜き室
９  排ガス
１０  二次燃焼室
１１  結晶化コンベア
１２  徐冷コンベア
１３  パン
１４  排出口
１５  スラグ回収用水封タンク
１６  冷却水
１９  添加剤
２０  ノズル
２１  スラグ抜き孔
２２  焼却炉
２３  熱回収ガス冷却部
２４  バグフィルタ
２５  排ガス
２６  汚泥
２７  脱水機
２８  脱水汚泥
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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