(57)【要約】      （修正有）【課題】廃棄物を焼却し焼却灰を溶融して骨材を製造するための、焼却灰の塩基度調整が容易で、灰溶融炉の安定運転ができ、助燃料の消費量が少なく、結晶化度が高い高品質骨材製造システムを提供する。【解決手段】循環流動炉６で焼却した廃棄物の焼却灰を灰溶融炉２２で溶融した後、冷却しながら結晶化させる結晶化コンベア２５を有する焼却灰溶融システムにおいて、前記循環流動炉６の炉内脱硫・脱塩の際の余剰となるよう石灰石を廃棄物とともに供給して該石灰石が高温でＣａＯとなる熱分解反応を生じせしめるステップと、余剰石灰分が均一に混合されている焼却灰を灰溶融炉２２に投入するステップと、溶融スラグを前記結晶化コンベア２５で再加熱することなく冷却して高品質骨材を製造するステップよりなり、前記灰溶融炉２２に投入される焼却灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が０．１５〜２．５の範囲に入るように前記石灰石の供給量を設定する。【選択図】図１
2006205156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環流動炉で焼却した廃棄物の焼却灰を排ガス中より捕捉して灰溶融炉で溶融した後、該溶融スラグを冷却しながら結晶化させる結晶化コンベアを有する焼却灰溶融システムにおいて、
前記循環流動炉の炉内脱硫・脱塩の際の余剰となるよう石灰石を廃棄物とともに前記循環流動炉に供給して該石灰石（ＣａＣＯ３）が高温でＣａＯとなる熱分解反応を生じせしめる第１のステップと、
前記循環流動炉の炉内脱硫に使用した余剰石灰分が混合されている焼却灰を排ガス中より補足して灰溶融炉に投入して溶融スラグを得る第２のステップと、
前記灰溶融炉内で得られた溶融スラグを徐冷して高品質骨材を製造する第３のステップよりなり、
前記灰溶融炉に投入された焼却灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が０．１５〜２．５の範囲に入るように前記石灰石（ＣａＣＯ３）の供給量を設定したことを特徴とする循環流動炉より生成した焼却灰より高品質骨材を製造する方法。
【請求項２】
前記第１のステップが脱水ケーキと石灰石（ＣａＣＯ３）を循環流動炉に定量連続供給して該石灰石（ＣａＣＯ３）が高温でＣａＯとなる熱分解反応を生じせしめるステップである請求項１記載の循環流動炉より生成した焼却灰より高品質骨材を製造する方法。
【請求項３】
前記第３のステップが、灰溶融炉内で得られた溶融スラグを断熱構造の前記結晶化コンベアで徐冷して高品質骨材を製造するステップである請求項１記載の循環流動炉より生成した焼却灰より高品質骨材を製造する方法。
【請求項４】
前記灰溶融炉に投入された焼却灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が０．４５〜２．５の範囲に入るように前記石灰石（ＣａＣＯ３）の供給量を設定したことを特徴とする請求項１記載の循環流動炉より生成した焼却灰より高品質骨材を製造する方法。
【請求項５】
前記第３のステップが、灰溶融炉内で得られた溶融スラグを再加熱することなく徐冷して高品質骨材を製造するステップである場合に、
前記灰溶融炉に投入された焼却灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が１．２〜２．５の範囲に入るように前記石灰石（ＣａＣＯ３）の供給量を設定したことを特徴とする請求項１記載の循環流動炉より生成した焼却灰より高品質骨材を製造する方法。
【請求項６】
前記第３のステップが、灰溶融炉内で得られた溶融スラグを再加熱することなく徐冷して高品質骨材を製造するステップである場合に、
前記灰溶融炉に投入された焼却灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が０．８８〜１．２の範囲に入るように前記石灰石（ＣａＣＯ３）の供給量を設定したことを特徴とする請求項１記載の循環流動炉より生成した焼却灰より高品質骨材を製造する方法。
【請求項７】
前記灰溶融炉より得られた燃焼排ガスを二次燃焼後、循環流動炉よりの排ガスに合流させて、前記炉内脱硫の際の余剰石灰石（ＣａＣＯ３）が熱分解して生成されたＣａＯと水とにより二次脱硫が行われる第４のステップを有する請求項１記載の循環流動炉より生成した焼却灰より高品質骨材を製造する方法。
【請求項８】
前記灰溶融炉に投入された焼却灰がＣａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３の３成分系である場合に、前記焼却灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が０．８８〜２．５で且つＣａＯとＡｌ２Ｏ３との重量比（％）が（ＣａＯ：Ａｌ２Ｏ３＝６０〜９０：４０〜１０）になるように、前記石灰石（ＣａＣＯ３）の供給量を設定したことを特徴とする請求項１記載の循環流動炉より生成した焼却灰より高品質骨材を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水汚泥、都市ごみ、産業廃棄物、石炭等固形炭素質系の廃棄物を焼却し、焼却に伴い発生する灰を溶融して骨材等を製造する、循環流動炉より生成した焼却灰より高品質骨材を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水汚泥、都市ごみ、産業廃棄物等の焼却処理システムとして、これら廃棄物を気泡型流動炉で焼却し、焼却灰を灰溶融炉で溶融してスラグ化して路盤材等建築用骨材を製造するシステムが広く用いられている。
【０００３】
かかるシステムに用いる気泡型流動炉は、流動砂の大きな熱容量と攪拌による一様温度のため、特に汚泥のような高含水率の廃棄物の燃焼に適している。そして気泡型流動炉での焼却により発生する焼却灰は灰溶融炉で溶融され、冷却、固化してスラグとされ、建築用骨材等として利用されるが、灰の溶融温度を低くするために灰溶融炉には灰と共に溶融助剤が供給されて塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が調整される。前記スラグは、温度管理された再加熱によりスラグ中に結晶の核を生成、成長させることによって高品位化され強度が高められる。
【０００４】
このような、気泡型流動炉と灰溶融炉を用いた廃棄物焼却及び骨材製造システムの一例について図５を参照しながら説明する。
図５において、システムは、廃棄物３１を気泡型流動炉３６に供給する圧送ポンプ３２、前記気泡型流動炉３６に空気を供給するブロワ４３、前記空気を予熱する空気予熱器３７、白煙防止器３８、ガス冷却塔３９、バグフィルタ４０、誘引ファン４１、白煙防止器用ファン４４、排煙処理塔４２、前記バグフィルタ４０で捕集された飛灰を貯留する灰ホッパー４５、灰溶融炉側ホッパー４９、灰と溶融助剤を灰溶融炉５３に供給する供給機５０、ガス冷却塔５５、スラグ結晶化コンベア５６、スラグ加熱用バーナ５７等より構成されている。
【０００５】
例えば、有機系廃棄物（脱水ケーキ）３１は、圧送ポンプ３２により気泡型流動炉３６に安定連続供給され、流動層６１で略均一に攪拌混合されて乾燥、熱分解、部分燃焼され、フリーボード６２で未燃ガスが燃焼する。該燃焼排ガスはフリーボード６２を出て空気予熱器３７で流動空気ブロワ４３から送られる空気を約６５０℃に昇温することによって熱回収され、前記昇温された空気は前記流動層６１に加熱及び燃焼用空気として吹き込まれる。前記空気予熱器３７を出た燃焼排ガスは、白煙防止器３８で白煙防止器用ファン４４から送られる空気によって更に約３００℃まで冷却され、バグフィルタ４０で焼却灰が捕集除去される。その後、燃焼排ガスは排煙処理塔４２で酸性ガス（ＳＯｘ、ＨＣｌ）が除去されて排出される。
【０００６】
前記バグフィルタ４０で捕集された焼却灰は灰ホッパー４５に貯留後、灰輸送機４６により灰溶融炉側ホッパー４９に定量供給される。該灰溶融炉側ホッパー４９には灰溶融温度を低くするための溶融助剤が溶融助剤ホッパー４７下部の溶融助剤供給器４８により定量的に供給される。前記灰溶融炉側ホッパー４９に定量供給された焼却灰と溶融助剤は定量供給器５０を介して灰溶融炉５３に定量供給され、燃焼ノズル５２から噴出する燃焼ガスによって１４００〜１７００℃の高温場に保持されている炉内で略瞬時に溶融され、溶融した焼却灰は炉下部より排出され冷却固化しスラグとなる。灰溶融炉５３内の燃焼ガスは、炉上部の２次燃焼室５４での２次燃焼で未燃燃料が完全燃焼され、ガス冷却塔５５で約３００℃まで冷却された後前記気泡型流動炉からの排ガスと合流して前記バグフィルタ４０で灰分が捕集除去され、排煙処理塔４２で酸性ガス（ＳＯｘ、ＨＣｌ）が除去されて排出される。
【０００７】
前記スラグは結晶化コンベア５６上を搬送されながら加熱バーナ５９によって再加熱（７００℃１ｈ＋９００℃１ｈ）等の温度管理がなされて結晶化され、高品質骨材６０となる。バーナ燃焼排ガスは前記ガス冷却塔５５に導入され、該冷却塔５５を出た排ガスは前記冷却塔３９を出た排ガスと合流して前記バグフィルタ４０に導入される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記したようなシステムにおいては、焼却灰に溶融助剤を混合して塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）を適正に調整することが難しく、更に時間的応答性が遅いため、灰溶融炉の安定運転が難しく、灰溶融炉は炉内温度が溶流点を１５０〜２００℃越えるように運転されるのが普通である。また、溶融助剤、即ち塩基度調整剤として使用される石灰石（ＣａＣＯ３）は生石灰（ＣａＯ）に比べて安価であるが、ＣａＣＯ３が高温でＣａＯとなる反応（ＣａＣＯ３→ＣａＯ＋ＣＯ２）時に二酸化炭素が発生して燃焼阻害を惹起し、炉内温度が安定しない傾向にある。さらに、スラグを結晶化して強度の高い結晶質スラグとするためには冷却速度を小さくする必要があり、冷却速度を調節するためにスラグを再加熱するバーナが必要である。
【０００９】
本発明は、上記した問題点に鑑みなされたもので、焼却灰の塩基度調整が容易で、灰溶融炉を安定的に運転でき、燃料の消費量が少なく、焼却灰を溶融して得られたスラグを強度の高い結晶質スラグとするために厳しい温度管理を伴うことなしに廃棄物を焼却して高品質骨材を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、循環流動炉で焼却した廃棄物の焼却灰を排ガス中より捕捉して灰溶融炉で溶融した後、該溶融スラグを冷却しながら結晶化させる結晶化コンベアを有する焼却灰溶融システムにおいて、
前記循環流動炉の炉内脱硫・脱塩の際の余剰となるよう石灰石を廃棄物とともに前記循環流動炉に供給して該石灰石（ＣａＣＯ３）が高温でＣａＯとなる熱分解反応を生じせしめる第１のステップと、
前記循環流動炉の炉内脱硫に使用した余剰石灰分が混合されている焼却灰を排ガス中より補足して灰溶融炉に投入して溶融スラグを得る第２のステップと、
前記灰溶融炉内で得られた溶融スラグを徐冷して高品質骨材を製造する第３のステップよりなり、
前記灰溶融炉に投入された焼却灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が０．１５〜２．５の範囲に入るように前記石灰石（ＣａＣＯ３）の供給量を設定したことを特徴とする。
これにより灰溶融炉に溶融助剤を投入することなく運転できるとともに、生石灰（ＣａＯ）に比べて安価である石灰石（ＣａＣＯ３）を用いての運転が可能となる。
又灰溶融炉には石灰石（ＣａＣＯ３）を投入しないために、ＣａＣＯ３が高温でＣａＯとなる反応（ＣａＣＯ３→ＣａＯ＋ＣＯ２）時に二酸化炭素が発生して燃焼阻害を惹起するいことなく、炉内温度が安定する。
【００１１】
請求項２は前記第１のステップが脱水ケーキと石灰石（ＣａＣＯ３）を循環流動炉６に定量連続供給して該石灰石（ＣａＣＯ３）が高温でＣａＯとなる熱分解反応を生じせしめるステップであることにある。
脱水ケーキと石灰石（ＣａＣＯ３）を循環流動炉に定量連続供給するために、循環流動炉の流動層で攪拌混合され、流動炉のフリーボードから排出される燃焼排ガス中の焼却灰の組成は均一化される。
【００１２】
請求項３は、前記第３のステップが、灰溶融炉内で得られた溶融スラグを断熱構造の前記結晶化コンベアで徐冷して高品質骨材を製造するステップであることを特徴とする。
断熱構造であるために、厳しい温度管理を要せずに結晶化度の高い高品質の骨材を製造することができる。
【００１３】
請求項４は前記灰溶融炉に投入された焼却灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が０．４５〜２．５の範囲に入るように前記石灰石（ＣａＣＯ３）の供給量を設定したことを特徴とする。
これにより灰溶融温度を低く保ちながら溶融炉の安定運転が可能となる。
【００１４】
請求項５は前記第３のステップが、灰溶融炉内で得られた溶融スラグを再加熱することなく徐冷して高品質骨材を製造するステップである場合に、
前記灰溶融炉に投入された焼却灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が１．２〜２．５の範囲に入るように前記石灰石（ＣａＣＯ３）の供給量を設定したことを特徴とする。
これにより本発明によれば、石灰石を循環流動炉に廃棄物と共に供給することによって灰溶融炉における燃焼の安定化ができるので、灰の塩基度が１．２〜２．５と高く灰の溶融温度が高い場合でも、システムを安定的に運転できる点で効果を発揮する。
【００１５】
請求項６は、前記第３のステップが、灰溶融炉内で得られた溶融スラグを再加熱することなく徐冷して高品質骨材を製造するステップである場合に、
前記灰溶融炉に投入された焼却灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が０．８８〜１．２の範囲に入るように前記石灰石（ＣａＣＯ３）の供給量を設定したことを特徴とする。
これにより、灰溶融温度を低く保ちながら溶融炉の安定運転が可能となるとともに、厳しい温度管理を伴うスラグの再加熱の必要がなく、単なる徐冷で結晶化度が高く強度の高い高品質骨材を製造することができる。さらに、灰溶融炉での助燃料の低減とともにスラグ再加熱のための燃料が不要となり、燃料消費が大幅に低減される。
【００１６】
請求項７の発明は、前記灰溶融炉より得られた燃焼排ガスを二次燃焼後、循環流動炉よりの排ガスに合流させて、前記炉内脱硫の際の余剰石灰石（ＣａＣＯ３）が熱分解して生成されたＣａＯと水とにより二次脱硫が行われる第４のステップを有することを特徴とする。
又請求項８記載の発明は、前記灰溶融炉に投入された焼却灰がＣａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３の３成分系である場合に、前記焼却灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が０．８８〜２．５で且つＣａＯとＡｌ２Ｏ３との重量比（％）が（ＣａＯ：Ａｌ２Ｏ３＝６０〜９０：４０〜１０）になるように、前記石灰石（ＣａＣＯ３）の供給量を設定したことを特徴とする。
かかる発明は前記灰溶融炉に投入された焼却灰がＣａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３の３成分系である場合に、再加熱有無に関わらず冷却速度がある程度以下であれば結晶化度が高い。
【００１７】
かかる発明によれば、前記循環流動炉の炉内脱硫・脱塩の際の余剰となるよう石灰石を前記循環流動炉に供給して該石灰石（ＣａＣＯ３）が高温でＣａＯとなる熱分解反応を生じせしめ、更に前記灰溶融炉投入時の焼却灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が０．１５〜２．５の範囲に入るように前記石灰石（ＣａＣＯ３）の供給量を設定することを提案する。即ち廃棄物と共に循環流動炉に供給される石灰石は、前記循環流動炉の炉内脱硫・脱塩の際の余剰となるよう石灰石を前記循環流動炉に供給して該石灰石（ＣａＣＯ３）が高温でＣａＯとなる熱分解反応を生じせしめると、灰溶融炉側でＣａＣＯ３が高温でＣａＯとなる反応（ＣａＣＯ３→ＣａＯ＋ＣＯ２）時に二酸化炭素が発生して燃焼阻害を惹起することがない。
この場合に焼却灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が０．４５〜０．８８となるように調節すると、灰溶融炉における溶融温度を低くすることができ、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が０．８８〜１．２となるように調節すると灰溶融炉における溶融温度を低くすることができると共に厳しい温度管理を要せずに結晶化度の高い高品質の骨材を製造することができ、更に塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が０．８８〜２．５となるように調節すると厳しい温度管理を要せずに結晶化度の高い高品質の骨材を製造することができる。
【００１８】
そして循環流動炉に廃棄物と共に石灰石（ＣａＣＯ３）を投入すると、これらは循環流動炉の流動層で攪拌混合され、流動炉のフリーボードから排出される燃焼排ガス中の焼却灰の組成は均一化される。そしてＣａＣＯ３が高温でＣａＯとなる反応（ＣａＣＯ３→ＣａＯ＋ＣＯ２）は循環流動炉で起るので、灰溶融炉は安定した運転が可能となる。
【００１９】
廃棄物中の無機分、即ち灰分の溶融温度は灰分の組成、特に塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）によって定まり、一例を挙げるとＣａＯ−ＳｉＯ２二成分系の場合、図２示されるような関係がある。図２によれば、融解温度は塩基度が約０．４５と１．２で極小値となり、０．４５と１．２の間ではやや高くなるが、全体的にはこの間で融解温度が低い。
【００２０】
さらに、発明者らは、ＣａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３の３成分系の結晶化について図３に示す試験結果を得た。同図において、陰影を施した成分領域で結晶化が良好なアノーサイト領域となる(前記焼却灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が０．８８〜２．５で且つＣａＯとＡｌ２Ｏ３との重量比（％）が（ＣａＯ：Ａｌ２Ｏ３＝６０〜９０：４０〜１０）になる領域)。一般的な高分子系脱水ケーキ、脱硫剤（ＣａＣＯ３）により脱硫した場合、及び脱硫剤（ＣａＣＯ３）を増加した場合の焼却灰の性状を、それぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３として、表１に示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
表１にはＣａＯ＋ＳｉＯ２を１００％として求めた塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が最下欄に記載してある。図３にＣａＯ＋ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３を１００％とした場合のＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の％がＴ１、Ｔ２、Ｔ３としてプロットしてある。Ｔ３はアノーサイト領域に入っているが、Ｔ１、Ｔ２はアノーサイト領域外である。
【００２３】
図３において、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）一定の線はＣａＯが０％、Ａｌ２Ｏ３が１００％の点を通る直線となる。結晶化が良好なアノーサイト領域は塩基度が０・８８〜２．５の範囲で且つＣａＯとＡｌ２Ｏ３との重量比（％）が（ＣａＯ：Ａｌ２Ｏ３＝６０〜９０：４０〜１０）になる領域である。図４にＴ１とＴ３の場合のスラグについて、冷却速度と結晶化度との関係を示す。Ｔ１（塩基度０．１５）の場合は冷却速度が速くなるにしたがって結晶化度が低下しているが、Ｔ３（塩基度１．０）の場合は、再加熱有無に関わらず冷却速度がある程度以下であれば結晶化度が高い。
【００２４】
一方、二成分系（ＣａＯ−ＳｉＯ２）での混合比と融点の関係を示す図２に見られるように塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が約１．２を越えると灰の融解温度が高くなる。したがって、灰の塩基度を０．８８〜１．２に納めれば、灰の融解温度も低く、結晶化も再加熱して冷却速度を非常に遅くすることなく良好にすることができる。塩基度が１．２〜２．５では、溶融温度は高くなるが、結晶化は再加熱して温度管理を行うことなく良好にすることができる。本発明によれば、石灰石を循環流動炉に廃棄物と共に供給することによって灰溶融炉における燃焼の安定化ができるので、灰の塩基度が１．２〜２．５と高く灰の溶融温度が高い場合でも、システムを安定的に運転できる点で効果を発揮するものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２６】
循環流動炉に廃棄物とともに石灰石（ＣａＣＯ３）を投入することによって、焼却灰の組成は均一化し、灰溶融炉の安定運転が可能となる。
【００２７】
焼却灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が０．１５〜２．５、好ましくは０．４５〜２．５、更に好ましくは０．８８〜２．５の範囲に入るように循環流動炉に廃棄物とともに石灰石（ＣａＣＯ３）を投入することによって、灰溶融温度を低く保ちながら溶融炉の安定運転が可能となるとともに、厳しい温度管理を伴うスラグの再加熱の必要がなく、単なる徐冷で結晶化度が高く強度の高い高品質骨材を製造することができる。さらに、灰溶融炉での助燃料の低減とともにスラグ再加熱のための燃料が不要となり、燃料消費が大幅に低減される。
【００２８】
焼却灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が０．１５〜２．５好ましくは０．４５〜２．５、特に１．２〜２．５の範囲に入るように循環流動炉に廃棄物とともに石灰石（ＣａＣＯ３）を投入することによって、溶融スラグの高品位化が可能となるとともに、厳しい温度管理を伴うスラグの再加熱の必要がなく、断熱構造の前記結晶化コンベアで再加熱することなく冷却して（単なる徐冷）で結晶化度が高く強度の高い高品質骨材を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００３０】
図１は、本発明の実施の形態に係わる循環流動炉による焼却灰塩基度調整システムの構成を示す。システムは、ホッパに投入された有機系廃棄物（脱水ケーキ）１と溶融助剤２８を圧送する圧送ポンプ２、循環流動炉６、ホットサイクロン７、空気予熱器８、白煙防止器９、ガス冷却塔１０、バグフィルタ１１、誘引ファン１２、煙突１３、流動空気ブロワ１４、白煙防止ファン１５、灰ホッパ１６等よりなる廃棄物焼却システムと、灰溶融炉側灰ホッパ１８、灰定量供給機１９、灰溶融炉２２、二次燃焼室２３、ガス冷却塔２４、結晶化コンベア２５等からなる焼却灰溶融システムにより構成されている。
【００３１】
有機系廃棄物（脱水ケーキ）１と溶融助剤である石灰石（ＣａＣＯ３）２８は、圧送ポンプ２により循環流動炉６に定量連続供給され、該流動炉６の砂層部２９で乾燥、熱分解、一部燃焼してフリーボード３０で未燃ガスが燃焼する。炉内では、有機系廃棄物（脱水ケーキ）１と共に供給された石灰石（ＣａＣＯ３）２８により脱硫・脱塩が行われる。前記フリーボード３０から排出される燃焼排ガスと流動砂はホットサイクロン７で流動砂が分離され、分離された高温の排ガスは空気予熱器８を通って流動層２９での流動兼燃焼用の空気を約６５０℃に加熱昇温した後、白煙防止器９で更に空気を加熱昇温し、ガス冷却塔１０で約３００℃に冷却されてバグフィルタ１１で排ガス中の焼却灰が捕集除去された後に煙突１３を通って排出される。
【００３２】
バグフィルタ１１で捕集された焼却灰は、灰ホッパ１６に貯留後、灰輸送機１７により灰溶融側灰ホッパ１８に供給される。該焼却灰中には炉内脱硫に使用した石灰分が均一に混合されている。前記灰溶融側灰ホッパ１８内の焼却灰は、灰定量供給器１９により灰供給ノズル２０を介して灰溶融炉２２に定量供給され、燃焼ノズル２１から供給される助燃料２６の燃焼によって１４００〜１７００℃の高温場に保持されている炉内で略瞬時に溶融される。溶融スラグは炉の下部より排出され、燃焼排ガスは炉の上部から二次燃焼室２３に排出されて二次燃焼により完全燃焼される。該燃焼ガスは、ガス冷却塔２４において約２００℃に冷却された後、前記白煙防止器９からの排ガスに合流してガス冷却塔１０に導入される。
【００３３】
該ガス冷却塔１０では下部から水が噴霧状に噴射され、炉内脱硫の際の余剰石灰石（ＣａＣＯ３）が熱分解して生成された生石灰（ＣａＯ）と水が亜硫酸生成反応、消石灰生成反応をするので、二次脱硫が行われることになる。溶融スラグは断熱構造の結晶化コンベア２５で徐々に冷却され、結晶化度の高い高品質骨材２７として取出される。この結晶化に際しては、従来のような再燃バーナによる温度コントロールは不要である。なお、結晶化コンベア２５で発生する水蒸気等は前記ガス冷却塔２４に誘引される。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明によれば、焼却灰の塩基度調整が容易で、灰溶融炉を安定的に運転でき、燃料の消費量が少なく、焼却灰を溶融して得られたスラグを強度の高い結晶質スラグとするために厳しい温度管理を伴うスラグ再加熱の必要のなしに廃棄物を焼却して高品質骨材を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態に係わる循環流動炉による焼却灰塩基度調整システムの構成を示す図である。
【図２】ＣａＯ−ＳｉＯ２二成分系での混合比と融点の関係を示す図である。
【図３】ＣａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３の三成分系の成分比率と結晶化領域の関係を示す図である。
【図４】スラグの徐冷速度と結晶化度の関係を示す図である。
【図５】従来の気泡型流動炉と灰溶融炉を用いた廃棄物焼却及び骨材製造システムの一例である。
【符号の説明】
【００３６】
１      脱水ケーキ
２      圧送ポンプ
６      循環流動炉
７      ホットサイクロン
８      空気予熱器
１０    ガス冷却塔
１１    バグフィルタ
１６    灰ホッパ
１７    灰輸送機
１８    灰溶融炉側灰ホッパ
１９    灰定量供給器
２２    灰溶融炉
２３    二次燃焼室
２４    ガス冷却塔
２５    結晶化コンベア
２７    高品質骨材
２８    溶融助剤
【図１】
2006205156.tif 000004
【図２】
2006205156.tif 000005
【図３】
2006205156.tif 000006
【図４】
2006205156.tif 000007
【図５】
2006205156.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成17年12月28日(2005.12.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環流動炉で焼却した廃棄物の焼却灰を排ガス中より捕捉して灰溶融炉で溶融した後、該溶融スラグを冷却しながら結晶化させる結晶化コンベアを有する焼却灰溶融システムにおいて、
前記循環流動炉の炉内脱硫・脱塩の際の余剰となるよう石灰石を廃棄物が投入される前記循環流動炉に供給して該石灰石（ＣａＣＯ３）が高温でＣａＯとなる熱分解反応を生じせしめる第１のステップと、
前記循環流動炉の炉内脱硫・脱塩に使用した余剰石灰分が混合されている焼却灰を排ガス中より補足して灰溶融炉に投入して溶融スラグを得る第２のステップと、
前記灰溶融炉内で得られた溶融スラグを徐冷又は再加熱して高品質骨材を製造する第３のステップよりなり、
前記灰溶融炉に投入された焼却灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が０．１５〜２．５の範囲に入るように前記石灰石（ＣａＣＯ３）の供給量を設定したことを特徴とする循環流動炉より生成した焼却灰より高品質骨材を製造する方法。
【請求項２】
前記第１のステップが脱水ケーキと石灰石（ＣａＣＯ３）を循環流動炉に定量連続供給して該石灰石（ＣａＣＯ３）が高温でＣａＯとなる熱分解反応を生じせしめるステップである請求項１記載の循環流動炉より生成した焼却灰より高品質骨材を製造する方法。
【請求項３】
前記第３のステップが、灰溶融炉内で得られた溶融スラグを断熱構造の前記結晶化コンベアで徐冷して高品質骨材を製造するステップである請求項１記載の循環流動炉より生成した焼却灰より高品質骨材を製造する方法。
【請求項４】
前記灰溶融炉に投入された焼却灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が０．４５〜２．５の範囲に入るように前記石灰石（ＣａＣＯ３）の供給量を設定したことを特徴とする請求項１記載の循環流動炉より生成した焼却灰より高品質骨材を製造する方法。
【請求項５】
前記第３のステップが、灰溶融炉内で得られた溶融スラグを再加熱することなく徐冷して高品質骨材を製造するステップである場合に、
前記灰溶融炉に投入された焼却灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が１．２〜２．５の範囲に入るように前記石灰石（ＣａＣＯ３）の供給量を設定したことを特徴とする請求項１記載の循環流動炉より生成した焼却灰より高品質骨材を製造する方法。
【請求項６】
前記第３のステップが、灰溶融炉内で得られた溶融スラグを再加熱することなく徐冷して高品質骨材を製造するステップである場合に、
前記灰溶融炉に投入された焼却灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が０．８８〜１．２の範囲に入るように前記石灰石（ＣａＣＯ３）の供給量を設定したことを特徴とする請求項１記載の循環流動炉より生成した焼却灰より高品質骨材を製造する方法。
【請求項７】
前記灰溶融炉より得られた燃焼排ガスを二次燃焼後、循環流動炉よりの排ガスに合流させて、前記炉内脱硫の際の余剰石灰石（ＣａＣＯ３）が熱分解して生成されたＣａＯと水とにより二次脱硫が行われる第４のステップを有する請求項１記載の循環流動炉より生成した焼却灰より高品質骨材を製造する方法。
【請求項８】
前記灰溶融炉に投入された焼却灰がＣａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３の３成分系である場合に、前記焼却灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が０．８８〜２．５で且つＣａＯとＡｌ２Ｏ３との重量比（％）が（ＣａＯ：Ａｌ２Ｏ３＝６０〜９０：４０〜１０）になるように、前記石灰石（ＣａＣＯ３）の供給量を設定したことを特徴とする請求項１記載の循環流動炉より生成した焼却灰より高品質骨材を製造する方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、循環流動炉で焼却した廃棄物の焼却灰を排ガス中より捕捉して灰溶融炉で溶融した後、該溶融スラグを冷却しながら結晶化させる結晶化コンベアを有する焼却灰溶融システムにおいて、
前記循環流動炉の炉内脱硫・脱塩の際の余剰となるよう石灰石を廃棄物が投入される前記循環流動炉に、好ましくは石灰石と廃棄物を予め混合した状態で供給して該石灰石（ＣａＣＯ３）が高温でＣａＯとなる熱分解反応を生じせしめる第１のステップと、
前記循環流動炉の炉内脱硫に使用した余剰石灰分が混合されている焼却灰を排ガス中より補足して灰溶融炉に投入して溶融スラグを得る第２のステップと、
前記灰溶融炉内で得られた溶融スラグを徐冷又は再加熱して高品質骨材を製造する第３のステップよりなり、
前記灰溶融炉に投入された焼却灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）が０．１５〜２．５の範囲に入るように前記石灰石（ＣａＣＯ３）の供給量を設定したことを特徴とする。
これにより灰溶融炉に溶融助剤を投入することなく運転できるとともに、生石灰（ＣａＯ）に比べて安価である石灰石（ＣａＣＯ３）を用いての運転が可能となる。
又灰溶融炉には石灰石（ＣａＣＯ３）を投入しないために、ＣａＣＯ３が高温でＣａＯとなる反応（ＣａＣＯ３→ＣａＯ＋ＣＯ２）時に二酸化炭素が発生して燃焼阻害を惹起することなく、炉内温度が安定する。