(57)【要約】【課題】スラッジの含水率に関係なく、ボトムアッシュの発生を抑制することができるスラッジ焼却方法を提供する。【解決手段】筒型の火炉の下部に流動用空気を導入し、この流動用空気によって火炉内に存在する粒状のベッド材を流動化させるようにした流動層型の焼却炉を用いて排水処理場や製紙工場などの事業所にて発生したスラッジを、石炭や木屑やＲＰＦなどの固形補助燃料と混ぜ合わせて焼却するようにしたスラッジ焼却方法である。前記固形補助燃料ｃと前記スラッジｅとを、固形補助燃料ｃとスラッジｅとの混合割合が重量比で１：１〜３：１となるように混合する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒型の火炉の下部に流動用空気を導入し、この流動用空気によって火炉内に存在する粒状のベッド材を流動化させるようにした流動層型の焼却炉を用いて排水処理場や製紙工場などの事業所にて発生したスラッジを、石炭や木屑やＲＰＦなどの固形補助燃料と混ぜ合わせて焼却するようにしたスラッジ焼却方法において、前記固形補助燃料と前記スラッジとを、固形補助燃料とスラッジとの混合割合が重量比で１：１〜３：１となるように混合することを特徴とする流動層燃焼におけるスラッジ焼却方法。
【請求項２】
石炭や木屑やＲＰＦなどの固形の補助燃料のサイズを、１０〜２５ｍｍの範囲とすることを特徴とする請求項１記載の流動層燃焼におけるスラッジ焼却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラッジ焼却方法、より詳しくは、排水処理場や製紙工場などの事業所において発生する汚泥状の不溶性物質（以下、スラッジ（Sludge) と称する。）を焼却する流動層燃焼におけるスラッジ焼却方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スラッジ（Sludge) は、上記のように、排水処理場や製紙工場などの事業所において、排水処理工程、あるいは、製紙製造工程の途中において発生する汚泥状の不溶性物質であり、従来、流動層ボイラや循環流動層ボイラなどを用いて焼却されていた。
【０００３】
例えば、循環流動層ボイラを用いてスラッジを焼却する場合には、図５に示すように、筒型の火炉１の底部に流動用空気ａを導入して火炉１内に存在する粒状のベッド材ｂを流動化させ、この粒状のベッド材ｂが流動または躍動している様子を確認した後、石炭、油、木屑、ＲＰＦ（Refuse paper  ＆ plastic) 、ＲＤＦ (Refuse drived Fuel）、排タイヤなどの補助燃料ｃ’を火炉１の側面に設けた補助燃料供給ライン２を経てベッド材ｂが流動化している流動層ｄ上に投入して燃焼させるとともに、火炉１の側面に、別途、設けたスラッジ供給ライン３を経て流動層ｄの上に投入したスラッジｅを補助燃料が燃焼する火力を利用して焼却するようにしている。
【０００４】
循環流動層ボイラは、流動層ボイラに比べて流動用空気ａの流速が速いため、火炉１の頂部から流出する燃焼ガスｆと一緒にベッド材や燃焼灰が火炉１の外に流出するが、ベッド材ｂは、火炉１の外部に設けたサイクロン４によって燃焼ガスｆから分離された後、サイクロン４の下方に設けた外部熱交換器（過熱器）５内に、一旦、貯蔵される。外部熱交換器（過熱器）５内に貯蔵されたベッド材ｂは、熱エネルギーを保有しているので、熱エネルギーを回収した後、リサイクルライン６を経て、再び、火炉１内に戻されるようになっている。
【０００５】
他方、サイクロン４によってベッド材ｂが除去された燃焼ガスや燃焼灰は、対流伝熱部（蒸発部および節炭器）７を通過する間に保有している熱エネルギーが回収される。そして、対流伝熱部７を通過した燃焼ガスｆに随伴又は同伴している燃焼灰（フライアッシュ）ｇは、バグフィルタ８によって捕捉された後、コンベア９を経て灰サイロ１０に貯蔵される。
【０００６】
灰サイロ１０内に貯蔵された燃焼灰（フライアッシュ）ｇは、加湿して飛散しないようにした後、埋立地に搬送され、埋め立てられる。また、バグフィルタ８によって浄化された排気ガスｆ’は、煙突１１を経て大気中に放出される。
【０００７】
なお、図中、１２は、火炉の下部に設けたグリッド（Grid) 、１３は、グリッド１２の下方に流動用空気ａを供給する押し込みファン、１４は、排気ガスを誘引する誘引ファンである。
【０００８】
流動層ボイラとしては、上記以外にも広く知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特許第３０９５４９９号公報（第２−３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、スラッジは、上記のように、排水処理場や製紙工場などの事業所において発生した汚泥状の不溶性物質、すなわち、排水処理工程、あるいは、製紙製造工程の途中において発生する汚泥状の不溶性物質であるから、流動層ボイラや循環流動層ボイラなどを用いて焼却する場合、いろいろな問題があった。
【００１０】
例えば、流動層ボイラや循環流動層ボイラを用いてスラッジを焼却する場合、スラッジの水分が８０％以上、就中、８５〜９０％の場合は、高温（例えば、約８００〜９００℃）の火炉内でスラッジに含まれている水分が急激又は爆発的に蒸発することから、ほぼ全てのスラッジが細かなフライアッシュとなる。
【００１１】
しかし、スラッジの水分が８０％未満の場合には、全てのスラッジが細かなフライアッシュとならず、灰の一部が塊りになるという問題がある。スラッジの燃焼灰の粒状化傾向は、スラッジの含水率に反比例し、スラッジに含まれている水分が低くなるほど、大きな塊り状の灰となる。
【００１２】
スラッジの燃焼灰が塊り状、例えば、大人のこぶし大程度になると、流動層ボイラや循環流動層ボイラの火炉に導入する流動用空気の通常の流速では、燃焼ガスに随伴して火炉の外に飛び出さないから、ボトムアッシュとして火炉の底部から抜き出す必要がある。
【００１３】
ところが、ボトムアッシュの温度は、約８５０℃の高温であるから、ボトムアッシュの抜き出し量が増加すると、外部熱交換器（過熱器）および対流伝熱部（蒸発部および節炭器）で回収する熱エネルギーの回収量が減少し、流動層ボイラや循環流動層ボイラの熱損失が多くなる。
【００１４】
また、ボトムアッシュは、上記のように、高温（約８５０℃）であり、そのままでは処理できないので、別途、ボトムアッシュを冷却するための灰冷却器１５などを設け、この灰冷却器１５によってボトムアッシュを常温近傍まで冷却する必要がある。
【００１５】
従って、ボトムアッシュを冷却するための灰冷却器などの設備費、運転費およびメンテナンス費などが増大するという問題がある。
【００１６】
また、ボトムアッシュを抜き出す時に、ボトムアッシュと一緒にベッド材や循環粒子なども火炉の外に抜き出されるため、これらを冷却した後、ボトムアッシュと、ベッド材や循環粒子等とを、それぞれ、分離して回収する必要がある。このため、分級器などの新たな装置が必要となり、装置が更に複雑になるという問題がある。
【００１７】
他方、スラッジのフライアッシュ化を図るため、水分が８０％未満のスラッジについては、水を添加してスラッジの水分を８０％以上、就中、８５〜９０％にすることも考えられるが、その場合には、別途、添加水が必要になるばかりでなく、スラッジの含水率が高くなるため、燃焼排ガス量の増大、補助燃料の増大など、新たな問題が生ずる。
【００１８】
本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、スラッジの含水率に関係なく、ボトムアッシュの発生を抑制することができるスラッジ焼却方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の目的を達成するために、本発明は、次のような構成となっている。
【００２０】
請求項１に記載の発明は、筒型の火炉の下部に流動用空気を導入し、この流動用空気によって火炉内に存在する粒状のベッド材を流動化させるようにした流動層型の焼却炉を用いて排水処理場や製紙工場などの事業所にて発生したスラッジを、石炭や木屑やＲＰＦなどの固形補助燃料と混ぜ合わせて焼却するようにしたスラッジ焼却方法において、前記固形補助燃料と前記スラッジとを、固形補助燃料とスラッジとの混合割合が重量比で１：１〜３：１となるように混合することを特徴とする流動層燃焼におけるスラッジ焼却方法である。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、石炭や木屑やＲＰＦなどの固形の補助燃料のサイズを、１０〜２５ｍｍの範囲とすることを特徴とする請求項１記載の流動層燃焼におけるスラッジ焼却方法である。
【発明の効果】
【００２２】
上記のように、請求項１に記載の発明は、筒型の火炉の下部に流動用空気を導入し、この流動用空気によって火炉内に存在する粒状のベッド材を流動化させるようにした流動層型の焼却炉を用いて排水処理場や製紙工場などの事業所にて発生したスラッジを、石炭や木屑やＲＰＦなどの固形補助燃料と混ぜ合わせて焼却するようにしたスラッジ焼却方法において、前記スラッジを前記固形補助燃料の表面に付着または塗付し、しかる後に、前記固形補助燃料の表面にスラッジが付着または塗付された複合燃料を、前記流動層型の焼却炉内に投入するので、汚泥焼却炉内に供給された複合燃料は、上下に激しく流動または躍動している流動層内で燃焼する。
【００２３】
そして、固形補助燃料がベッド材と一緒に上下に躍動したり、あるいは、固形補助燃料が熱膨張して変形したりする際に、固形補助燃料の表面に付着または塗されていたスラッジが固形補助燃料の表面から細かな断片となって剥離しながら燃焼する。
【００２４】
従って、固形補助燃料の表面から剥離した細かなスラッジは、そのほぼ全量が微細なフライアッシュとなる。
【００２５】
このため、固形補助燃料の表面に付着または塗付されたスラッジは、燃焼しても、従来のような大きな塊にならず、微細なフライアッシュとなって飛散するので、スラッジの含水率に関係なく、ボトムアッシュの発生を抑制することができる。
【００２６】
従って、従来に比べてボトムアッシュの抜き出し量、あるいは抜き出し回数が大幅に減少するから、スラッジ焼却炉の熱損失を大幅に抑制することができる。
【００２７】
また、石炭や木屑やＲＰＦなどの固形補助燃料とスラッジとを混錬機を用いて混合するに際し、前記固形補助燃料と前記スラッジとを、固形補助燃料とスラッジとの混合割合が重量比で１：１〜３：１となるように混合するので、例えば、おはぎ（ぼた餅ともいう。）の外側に塗したきな粉や餡ように、スラッジを固形補助燃料の表面にほぼ均一に付着させることができる。
【００２８】
従って、スラッジは、燃焼しても、従来のような大きな塊にならず、微細なフライアッシュとなって飛散するので、スラッジの含水率に関係なく、ボトムアッシュの発生を抑制することができる。
【００２９】
更に、前記スラッジと固形補助燃料とを、流動層型の焼却炉内に投入する直前に、混錬機を用いて混ぜ合わせることで、スラッジの微細化を促進することもできる。
【００３０】
従って、スラッジは、燃焼しても、従来のような大きな塊にならず、微細なフライアッシュとなって飛散するので、スラッジの含水率に関係なく、ボトムアッシュの発生を抑制できる。
【００３１】
請求項２に記載の発明は、石炭や木屑やＲＰＦなどの固形の補助燃料のサイズを、１０〜２５ｍｍの範囲とするので、個々の石炭や木屑やＲＰＦなどの固形の補助燃料の表面に付着したスラッジの量も概して少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００３３】
図１は、本発明の方法の実施に適用する汚泥焼却設備の概略構成図である。
【００３４】
この汚泥焼却設備は、木屑、石炭、廃タイヤ、ＲＰＦなどの所定サイズの固形補助燃料ｃを計量供給する固形補助燃料フィーダ２１と、排水処理場や製紙工場などの事業所において発生した汚泥状の不溶性物質（以下、スラッジと称する。）ｅを計量供給するスラッジフィーダ２２と、固形補助燃料フィーダ２１から供給された固形補助燃料ｃとスラッジフィーダ２２から供給されたスラッジｅとを混ぜ合わせる混錬機２３と、この混錬機２３から送出された複合燃料（固形補助燃料ｃの表面にスラッジｅを付着または塗付した燃料。）ｉを燃焼する筒型の汚泥焼却炉２４と、この筒型の汚泥焼却炉２４の頂部から排出した燃焼ガスｆの熱エネルギーを回収する対流伝熱部２５と、この対流伝熱部２４から排出した燃焼ガスｆ中のフライアッシュを捕捉するバグフィルタ２６と、筒型の汚泥焼却炉２４の下部に流動用空気ａを供給する押し込みファン２７と、汚泥焼却炉２４の燃焼ガスを誘引する誘引ファン２８により構成されている。
【００３５】
ここで、固形補助燃料のサイズとしては、固形補助燃料に内接する球の直径が１０〜５０ｍｍ、就中、１０〜２５ｍｍが望ましい。固形補助燃料に内接する球の直径が５０ｍｍを超える場合は、スラッジと固形補助燃料が充分混合できないという問題がある。逆に、固形補助燃料に内接する球の直径が１０ｍｍ未満の場合は、固形補助燃料によるスラッジの固形補助燃料によるスラッジの微細化が進まないという問題がある。
【００３６】
また、スラッジの含水率としては、０〜８０％、就中、０〜６０％が望ましい。スラッジの含水率が８５％を超える場合は、燃焼時に炉内でほとんどフライアッシュになり、特別な手段は不要となる。
【００３７】
上記汚泥焼却炉２４は、底部近傍にグリッド２９を備え、その上に粒状のベッド材ｂを搭載するようになっている。また、上記対流伝熱部２５は、その中に熱回収用のボイラ蒸気管や過熱器管３０などを多段に設けている。
【００３８】
更に、この汚泥焼却設備は、汚泥焼却炉２４の下方に灰冷却器３１を設け、汚泥焼却炉２４内にボトムアッシュが溜まった場合、汚泥焼却炉２４から抜き出したボトムアッシュを常温近傍まで冷却するようになっている。この灰冷却器３１は、横型であり、筒型のケース３２内に設けたスクリュー羽根３３をモーター３４によって駆動するようになっている。また、この灰冷却器３１の入り口３１ａと上記グリッド２９とは、配管３５によって連通している。図中、符号３１ｂは、灰冷却器３１の出口を示している。
【００３９】
その上、この汚泥焼却設備は、制御装置４０を備え、固形補助燃料フィーダ２１に備えたスクリュー羽根３６の回転数と、スラッジフィーダ２２に備えたスクリュー羽根３７の回転数とを個別に制御し、固形補助燃料ｃとスラッジｅとの混合割合が所定の混合割合（例えば、重量比で１：１〜３：１）となるように制御するようになっている。
【００４０】
また、この制御装置４０は、混錬機２３に備えた攪拌軸（例えば、パドルタイプなどの攪拌軸）３８を、所定の回転数（例えば、１０〜６０ｒｐｍ）に制御するようになっている。
【００４１】
ここで、固形補助燃料フィーダ２１のスクリュー羽根３６の回転数、スラッジフィーダ２２のスクリュー羽根３７の回転数、混錬機２３の攪拌軸３８の回転数、灰冷却器３１のスクリュー羽根３３の回転数は、制御装置４０に付随するコントローラ４１を操作することにより、任意の回転数に変更することができる。
【００４２】
次に、この汚泥焼却設備の作用について説明する。
【００４３】
図１に示すように、押し込みファン２７を稼働して筒型の汚泥焼却炉２４の下部に流動用空気ａを導入すると、筒型の汚泥焼却炉２４内のベッド材ｂが流動化し、ベッド材ｂが上下に激しく流動または躍動する流動層ｄが形成される。
【００４４】
他方、制御装置４０により、固形補助燃料フィーダ２１に備えたスクリュー羽根３６の回転数を所定の回転数（例えば、４０ｒｐｍ）に制御するとともに、スラッジフィーダ２２に備えたスクリュー羽根３７の回転数を所定の回転数（例えば、２０ｒｐｍ）に制御すると、所定サイズ（例えば、固形補助燃料に内接する球の直径が１０〜５０ｍｍ）の固形補助燃料ｃと、所定の含水率（例えば、５０％）のスラッジｅとが所定の重量比（例えば、２：１）で混錬機２３に供給される。
【００４５】
混錬機２３に供給された固形補助燃料ｃとスラッジｅとは、混錬機２３の攪拌軸、例えば、パドルタイプの攪拌軸３８によって均一に攪拌され、図２に示すように、固形補助燃料ｃの表面にスラッジｅが付着または塗される。
【００４６】
固形補助燃料ｃの表面にスラッジｅが付着または塗された複合燃料ｉは、ダクト３９を通って筒型の汚泥焼却炉２４内に供給される。この汚泥焼却炉２４内に供給された複合燃料ｉは、上下に激しく流動または躍動している流動層ｄ内で燃焼する。
【００４７】
そして、固形補助燃料ｃがベッド材ｂと一緒に上下に躍動したり、あるいは、固形補助燃料ｃが熱膨張して変形したりする際に、固形補助燃料ｃの表面に付着または塗付されていたスラッジｅが固形補助燃料ｃの表面から細かな断片となって剥離しながら燃焼する。      
【００４８】
従って、固形補助燃料ｃの表面から剥離した細かなスラッジｅは、そのほぼ全量が微細なフライアッシュｇとなる。この微細なフライアッシュｇは、燃焼ガスｆと一緒に汚泥焼却炉２４の外に排出されるが、対流伝熱部２５を通過する間に当該対流伝熱部２５によって燃焼ガスｆやフライアッシュｇが保有している熱エネルギーが回収され、これらの温度が低下する（例えば、約１５０℃）。
【００４９】
約１５０℃程度に温度が低下した燃焼ガスｆは、バグフィルタ２６や誘引ファン２８を経て図示しない煙突から大気中に放出されるが、燃焼ガスｆに同伴しているフライアッシュｇは、バグフィルタ２６によって捕捉される。
【実施例】
【００５０】
（実施例１）
図１の汚泥焼却設備を用いて「木屑混合割合（ｗｔ％）」と「全灰量に対するボトム灰排出割合（ｗｔ％）」との関連について実験し、その結果を「図３」に示した。
【００５１】
尚、スラッジは、含水率５０％のスラッジを使用し、木屑は、内接円の直径が０〜６ｍｍ、６〜１０ｍｍ、６〜２５ｍｍの３種類の場合について実験した。
【００５２】
この「図３」から、内接円の直径が０〜６ｍｍと、１０〜２５ｍｍとの２種類の木屑の場合は、木屑混合割合（ｗｔ％）が増加するにしたがって全灰量に対するボトム灰排出割合（ｗｔ％）が０に近づくから、ボトム灰（ボトムアッシュ）の量をほぼ皆無にすることが可能であることが分かる。
【００５３】
（実施例２）
図１の汚泥焼却設備を用いて「各種固形補助燃料のボトムアッシュ排出割合」について実験し、その結果を「図４」に示した。
【００５４】
尚、スラッジは、含水率５０％のスラッジを使用し、木屑は、内接円の直径が６〜２５ｍｍの木屑を使用し、ＲＰＦは、直径が２０ｍｍ、全長５０ｍｍのものを使用した。
【００５５】
この「図４」から、いずれの固形補助燃料の場合も、固形補助燃料の混合割合（ｗｔ％）が増加するにしたがってボトムアッシュ出割合（ｗｔ％）が０になるから、ボトム灰（ボトムアッシュ）の量をほぼ皆無にすることが可能であることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の方法に適用する汚泥焼却設備の概略構成図である。
【図２】複合燃料の模式図である。
【図３】「木屑混合割合（ｗｔ％）」と「全灰量に対するボトム灰排出割合（ｗｔ％）」との関連を示す図である。
【図４】「各種固形補助燃料のボトムアッシュ排出割合」を示す図である。
【図５】従来の循環流動層ボイラの概略構成図である。
【符号の説明】
【００５７】
ａ  流動用空気
ｂ  ベッド材
ｃ  石炭や木屑やＲＰＦなどの固形補助燃料
ｅ  スラッジ
ｉ  複合燃料
１  筒型の火炉
２４  流動層型の焼却炉
【図１】
2006162114.tif 000003
【図２】
2006162114.tif 000004
【図３】
2006162114.tif 000005
【図４】
2006162114.tif 000006
【図５】
2006162114.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成17年4月15日(2005.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006162114.tif 000008
【図２】
2006162114.tif 000009
【図３】
2006162114.tif 000010
【図４】
2006162114.tif 000011
【図５】
2006162114.tif 000012