(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定量の液状の燃料油と含セルロース廃棄物を混練する混練装置と、前記燃料油を貯蔵し、かつ前記混練装置に燃料油を供給するための燃料タンクと、前記混練物を成形する成形装置と、前記成形物を燃焼するための燃焼炉とを備えた含セルロース廃棄物の燃焼灰製造装置において、前記成形装置と前記燃焼炉との間に、前記成形物の水分量を３０〜５０重量％に調整するための調湿炉を設けるとともに、前記調湿炉は１５０〜２５０℃に保持され、前記成形された混練物を３〜５分加熱するようになっており、さらに前記燃焼炉で発生した未燃物含有の燃焼残渣（燃焼灰を含む）を前記混練装置に回帰させるようにしたことを特徴とする含セルロース廃棄物の燃焼灰製造装置。
【請求項２】
前記含セルロース廃棄物の固形分はセルロース９７〜３５重量％、無機物３〜６５重量％であり、前記含セルロース廃棄物全体の重量を基準として、５０〜７５重量％の含水量を有していることを特徴とする請求項１記載の含セルロース廃棄物の燃焼灰製造装置。
【請求項３】
燃料油の動粘度は５０℃において５０〜１７０センチストークス未満であることを特徴とする請求項１又は２記載の含セルロース廃棄物の燃焼灰製造装置。
【請求項４】
含セルロース廃棄物と燃料油の重量比は、燃料油：含セルロース廃棄物の固形分＝１：１．５〜１：９であることを特徴とする請求項１から３記載のいずれかの含セルロース廃棄物の燃焼灰製造装置。
【請求項５】
前記燃焼炉の排気ガスで前記調湿炉の温度を調整可能にしたことを特徴とする請求項１〜４記載のいずれかの含セルロース廃棄物の燃焼灰製造装置。
【請求項６】
前記燃焼炉の排気ガスと燃焼用空気とで熱交換する予熱器を設けたことを特徴とする請求項１〜５記載のいずれかの含セルロース廃棄物の燃焼灰製造装置。
【請求項７】
前記燃焼炉はボイラーを有しており、ボイラーで発生した熱を発電用に使用することを特徴とする請求項１〜６記載のいずれかの含セルロース廃棄物の燃焼灰製造装置。
【請求項８】
前記混練装置にカルシウム化合物を投下することを特徴とする請求項１〜７記載のいずれかの含セルロース廃棄物の燃焼灰製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は含セルロース廃棄物の燃焼灰製造装置、さらに詳細には含セルロース廃棄物の燃焼灰を効率良く、かつ黒鉛、黒煙などの未燃焼物の発生を極小にした含セルロース廃棄物の燃焼灰製造装置を提供することを目的とする。
【０００２】
【従来技術および問題点】
従来、製紙工場から排出される廃棄物として、セルロースを含む廃セルロース廃棄物（いわゆるペーパースラッジ）が知られている。このようなペーパースラッジは、従来、脱水・乾燥して焼却し、灰分を産業廃棄物最終処分場へ投棄していた。
【０００３】
しかしながら、これらの物質の廃棄量が急激に増加しており、産業廃棄物最終処分場も満配になりつつあり、さらに投棄に多額の費用が係るという欠点があった。
【０００４】
そこで、本発明者らは、液状の燃料油を前記含セルロース廃棄物に混練し、混練物を成形した後、前記成形物を燃焼する含セルロース廃棄物の燃焼方法を開発した（特許第２９３８３６２号）。この方法によれば、含セルロース廃棄物を乾燥することなく、良好に燃焼させることが可能であり、かつ形成された燃焼残渣である燃焼灰はバーミキュライト、パーライト等の鉱物と同様に使用可能で、たとえば、園芸培土、溶融した鉄の保温材、軽量ブロック材料などに幅広く利用可能であることがわかった。
【０００５】
本発明は、上述の燃焼灰をさらに効率良く、かつ未燃焼残渣をなるべく残存させないように製造する装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、本発明による含セルロース廃棄物の燃焼灰製造装置は、所定量の液状の燃料油と含セルロース廃棄物を混練する混練装置と、前記燃料油を貯蔵し、かつ前記混練装置に燃料油を供給するための燃料タンクと、前記混練物を成形する成形装置と、前記成形物を燃焼するための燃焼炉とを備えた含セルロース廃棄物の燃焼灰製造装置において、前記成形装置と前記燃焼炉との間に、前記成形物の水分量を３０〜５０重量％に調整するための調湿炉を設けるとともに、前記調湿炉は１５０〜２５０℃に保持され、前記成形された混練物を３〜５分加熱するようになっており、さらに前記燃焼炉で発生した未燃物含有の燃焼残渣（燃焼灰を含む）を前記混練装置に回帰させるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、ペーパースラッジを混練しながら、所定量の液状の燃料油を添加し、さらに混練することによって、成形可能なペースト状物を形成するとともに、前記ペースト状物を所定形状、たとえば棒状などに成形して、前記成形物を燃焼せしめるに際し、前記成形物の水分量を調湿炉で調整するので、ほぼ完全に有機物（セルロースなど）が燃焼する。このため、黒鉛、黒煙などの燃焼残渣を発生することなく、良質の燃焼灰が製造できるという利点がある。
【０００８】
【発明の具体的説明】
図１はペーパースラッジの燃焼装置に関するものであるが、製紙プラント１から排出されるペーパースラッジは、ホッパ２によって混練装置３に所定量供給される。一方燃料油は燃料タンク４よりポンプ４１などによって所定量連続して供給される。そして混練されている前記ペーパースラッジに滴下して添加され、混練される。
【０００９】
上述のペーパースラッジは有機物であるセルロースとともに、紙に添加されているカオリン、タルク、炭酸カルシウム等により、化学組成としてはシリカ、アルミナ、酸化カルシウム、酸化マグネシウムなどの無機物を含有することが知られている。上述のような本発明に使用されるペーパースラッジとしては、固形物全体（セルロース＋無機物）を１００として、前記セルロース９７〜３５重量％、前記無機物３〜６５重量％であるのがよい。セルロース分が９７重量％を越えると（無機物が３重量％未満）、混練物の成形が困難になり、３５重量％未満であると（無機物が６５重量％を越えると）、燃焼しづらくなるからである。もっとも好ましくは、無機物が４０〜６０重量％である。
【００１０】
上述のようなペーパースラッジと燃料油を混練するものであるが、この燃料油は液状の状態で添加する。混練は常温で行なうのが好ましいが、混練によって前記ミキサー内の温度は上昇する。したがって、上述のような混練温度において液状の燃料油が好ましい。すなわち１０〜８０℃の温度で液状であるような燃料油、好ましくは常温〜６０℃で液状のものを使用するのがよい（後述の動粘度と対応する）。また燃料油の動粘度は５０℃において５０〜１７０センチストークス（ＪＩＳ規格）未満であるのがよい。５０センチストークス未満であると、混練物の成形が困難であり、一方１７０センチストークス以上であると、液状にするために高温に加熱する必要があり、装置の運転管理、及び燃料油の品質管理が複雑になって好ましくない。
【００１１】
上述のような燃焼油としては、Ａ重油、Ｂ重油、Ｃ重油、天ぷら油、機械油の廃油などの一種以上を使用することができる。特に本発明においては低硫黄Ｃ重油を使用することができ、低硫黄のＣ重油を使用することによってペーパースラッジの燃焼時のＳＯｘの排出量を低減可能であり、脱硫装置を必要とすることなく燃焼可能であるという利点を生じる。
【００１２】
上述のようなペーパースラッジと燃料油の重量比は、燃料油：ペーパースラッジの固形分＝１：１．５〜１：９であるのがよい。１：１．５未満であると、混練物の成形が困難になり、一方、１：９を越えると、燃焼しにくくなり、また着火性も悪くなるからである。もっとも好ましくは１：２〜１：３．５である。
【００１３】
上述のように前記混練装置３において混練された後、ブリケッター（成形装置）５に送られて混練物はブリケット（成形物）になる。このようにブリケットにした後、たとえばコンベアーなどの搬送装置により自動的に燃焼炉７に搬送される。このとき、前記ブリケットは、調湿炉６を通過する。
【００１４】
この製紙プラント１から排出されるペーパースラッジの含水量はペーパースラッジ全体の約５０〜７５重量％であり、平均６５重量％程度である。後述の実施例より明らかなように、煤塵などの燃焼残渣を極小に抑制するためには、水分量を３０〜５０重量％に調湿することが必要である。本発明においては、このような水分量に調湿するため、調湿炉６で上述の水分量に調湿する。
【００１５】
混練されたペーパースラッジのブリケットは、混練装置３での混練中に温度上昇があり、若干の水分除去があったとしても、基本的に上述の最適の水分量よりも過剰の水分量を有していることが多いことは明らかである。そこで本発明においては、調湿炉６に温度センサー６１を設けてブリケットは定期的に含水量を測定し、その測定データをＣＰＵで処理して調湿炉６の風量を保ちながら温度を調整するようにしている。この調湿炉６の温度制御は、基本的にいかなる方法であってもよいが、たとえば、後述の燃焼炉７よりの排気ガスを調湿炉に送り込むことにより、加熱することができる。この場合、前記排気ガスの流量を制御することによって、調湿炉６の温度を制御可能である。
【００１６】
この調湿炉６の温度は、１５０〜２５０℃である。１５０℃未満であると、成形物の水分量を３０〜５０重量％に調整できない恐れがあり、一方３５０℃を越えると、成形物中の油分が蒸発したり、かつ成形物が着火する可能性があるという欠点を生じる恐れがある。
【００１７】
また、調湿炉６をブリケットが通過する時間は、３〜５分である。３分未満であると、ブリケットの水分量を３０〜５０重量％に調整できない恐れがあり、一方５分を越えると、調湿炉６は設備が大きくなり実用的でない。
【００１８】
このように水分調整された成形物は、連続的に燃焼炉７に投入されるようにする。燃焼炉７は、ボイラー８を備えており、このボイラー８で発生した水蒸気は、発電用タービン９に供給され、発電用に使用されたり、工場用のエネルギー源の一部として再利用される。
【００１９】
一方、排気ガスは、ボイラーで熱利用された後、一部調湿炉６の加熱用に使用され、空気予熱器１０で一次空気（燃焼炉７に供給するための空気）と熱交換し、除じん装置１１を経て煙突１２より排出される（脱硫装置なども装備することができる）。
【００２０】
燃焼灰は燃焼炉７後部に貯蔵され取り出される。燃焼炉７には炉床下部に未燃物が落下、堆積する。このような未燃物は成形物（固形燃料物）を基準にして０．１〜３重量％程度発生し、混練装置３に戻すことができる。このように未燃物を混練装置３に回帰させることによって、未燃物を廃棄物としないばかりでなく、ブリケットの着火性が増し燃焼効率が向上するとともに、未燃物はほとんど水分を有しておらず、かつ高温であるため、燃料である混練物の水分量を低下させるという利点がある。
【００２１】
このように、調湿炉６および未燃物の混練装置３への添加によって、ペーパースラッジの水分量は、ほぼ理想的な状態に調整可能であるが、ペーパースラッジの水分量が極めて大きい場合には、たとえば消石灰、炭酸カルシウムなどカルシウム化合物をカルシウム化合物タンク１４より混練装置３に投入して、水分量を低下させることにより、良好な燃焼灰を製造することができる。
【００２２】
このようなシステムはほぼ自動的に、かつ連続して運転可能であり、製紙工場と接続することによって、製紙工場のエネルギーを節約することができ、かつペーパースラッジを有効に燃焼できるという利点がある。このようにペーパースラッジは、ほぼ完全に有機物（セルロースなど）が燃焼する。このため、黒鉛、黒煙などの燃焼残渣を発生することなく、良質の燃焼灰が製造できるという利点がある。以下本発明の実施例について説明する。
【００２３】
【実施例】
バンバリーミキサー中で、含水量６０重量％、固形分４０重量％（うち、セルロース分５０重量％、無機物５０重量％）のペーパースラッジを５分混練した。次いで、低硫黄Ｃ重油を２０分間にわたって徐々に添加しながら、燃料油：ペーパースラッジ固形分＝１：２になるように混練を続けた。
【００２４】
得られた混練物を成形装置で直径１５ｍｍ、長さ５０ｍｍのブリケットを作製し、これを温度２５０℃に調整した調湿炉で３分間加熱して、水分量を約４１重量％に調整した後、燃焼炉に投入して燃焼を行なった。
【００２５】
燃焼エネルギーは約２０００ｋｃａｌ／ｋｇであり、燃料として使用可能であることがわかった。また、燃焼残渣はほぼ白色で、ＣａＯ１７．１％、ＳｉＯ２４３．２％、Ａｌ２Ｏ３２５．７％、ＭｇＯ１０．２％、Ｆｅ２Ｏ３０．９９％（いずれも重量％）で、未燃物は０．０６重量％であり、ほぼ完全に燃焼していることがわかった。
【００２６】
この燃焼残渣は多孔性の礫状ないし砂状の白色から灰色の無機物であり、未燃物量が小さいこと（従来の乾燥−燃焼の場合は、３〜５重量％）、ｐＨが１２前後と、アルカリ性を示し、多孔質で吸水性、親水性が良好なため、土壌改良材、あるいは土壌安定材などとして使用できることがわかった。
【００２７】
次に、前記ブリケット（成形物）の含水量を変化させて、燃焼性の試験を行なった。燃焼性は、火炎色相、黒煙（煤）の発生の有無、燃焼速度などをチェック項目として良否の判断を行なった。結果を下記の表に示す。
【００２８】
0003573694.tif 000002
【００２９】
上述のように含水量は、意外なことに少ない程良好な燃焼性を示すわけではなく、ある程度の水分があるほど良好な燃焼性を示した。水性ガス反応を生じて水素および一酸化炭素が発生するものと推測される。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ペーパースラッジを混練しながら、所定量の液状の燃料油を添加し、燃焼残渣を混練装置に回帰させ、さらに混練することによって、成形可能なペースト状物を形成するとともに、前記ペースト状物を所定形状、たとえば棒状などに成形して、前記成形物を燃焼せしめるに際し、前記成形物の水分量を調湿炉で調整するので、ほぼ完全に有機物（セルロースなど）が燃焼する。このため、黒鉛、黒煙などの燃焼残渣を発生することなく、良質の燃焼灰が製造できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による含セルロース廃棄物の燃焼灰製造装置の概略図。
【符号の説明】
１      製紙プラント
２      ホッパ
３      混練装置
４      燃料タンク
５      成形装置
６      調湿炉
７      燃焼炉
８      ボイラー
９      発電用タービン
１０      空気予熱器
１１      除じん装置
１２      煙突
１３      焼却灰貯蔵室
１４      カルシウム化合物タンク
【図１】
0003573694.tif 000003