(57)【要約】【課題】製紙スラッジＳを焼却した焼却灰を製紙用の白色顔料等の填料として再利用したりするのに際し、十分な有機分の分解、燃焼を促して白色度の向上を図りつつも、填料の主成分たる炭酸カルシウムの分解を抑えて、効率的かつ経済的な灰分の回収を図る。【解決手段】製紙スラッジＳを焼却して処理する焼却炉１を備えた製紙スラッジの処理設備にあって、少なくとも焼却炉１内を大気圧よりも高圧の気圧下に保持可能とし、製紙スラッジＳを大気圧よりも高い気圧下において焼却して処理する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製紙スラッジを大気圧よりも高い気圧下において焼却して処理することを特徴とする製紙スラッジの処理方法。
【請求項２】
上記製紙スラッジを焼却する際の気圧を０．２〜１．６ＭＰａの範囲内とすることを特徴とする請求項１に記載の製紙スラッジの処理方法。
【請求項３】
上記製紙スラッジを焼却する際の気圧を０．６〜１．０ＭＰａの範囲内とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の製紙スラッジの処理方法。
【請求項４】
上記製紙スラッジを焼却する際の焼却温度を６００〜１０００℃の範囲内とすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の製紙スラッジの処理方法。
【請求項５】
上記製紙スラッジを焼却する際の焼却温度を８００〜９００℃の範囲内とすることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の製紙スラッジの処理方法。
【請求項６】
上記製紙スラッジを焼却した焼却灰を回収して水に溶解し、その溶液に二酸化炭素を含有したガスを供給することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の製紙スラッジの処理方法。
【請求項７】
上記製紙スラッジを焼却するに際して、燃焼用ガスとして酸素または酸素富化ガスを供給することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の製紙スラッジの処理方法。
【請求項８】
製紙スラッジを焼却して処理する焼却炉を備えた製紙スラッジの処理設備であって、少なくとも上記焼却炉内が大気圧よりも高圧の気圧下に保持可能とされていることを特徴とする製紙スラッジの処理設備。
【請求項９】
上記焼却炉が流動層炉であることを特徴とする請求項８に記載の製紙スラッジの処理設備。
【請求項１０】
上記焼却炉から排出される燃焼排ガスが、集塵手段を経た後にガスタービンまたは膨張タービンに供給可能とされていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の製紙スラッジの処理設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製紙工場で発生する製紙スラッジを、特に製紙用の白色顔料などの填料として再利用可能に処理するための製紙スラッジの処理方法および処理設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、製紙工場で発生する製紙スラッジは、減容化のため焼却処理され、その際に生じた熱量は廃熱ボイラで回収されて蒸気のままであるいは蒸気タービンを駆動して動力や電力として回収されていた。因みに、このような蒸気タービンを駆動して電力を回収した場合の発電端効率は５％程度である。一方、焼却によって生じた灰分（焼却灰）は、その一部がセメント原料としてセメント工場で再利用されている程度にとどまり、大部分は埋め立て処分されていたが、近年この灰分を製紙用の白色顔料等の填料として再利用する試みがなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうして製紙スラッジの焼却灰を填料として再利用しようとした場合、製紙スラッジを焼却する際の焼却温度が高すぎると、スラッジ中の有機分が高温で分解されて燃焼するのとともに、填料の主成分となるべき灰分中の炭酸カルシウムも分解して酸化カルシウムとなってしまい、これによって灰分の硬度が上昇するため、これをそのまま製紙工程にリサイクルすると設備に摩耗が生じたりするので、そのまま再利用することはできず、填料として不十分なものとなってしまう。また、その一方で、逆に、焼却温度が低いと、有機分の分解、燃焼が不十分となって、回収された灰分の白さ（白色度）が低下し、顔料としての品質に問題が生じる。
【０００４】
本発明は、このような背景の下になされたもので、製紙スラッジを焼却した焼却灰を製紙用の白色顔料等の填料として再利用したりするのに際し、十分な有機分の分解、燃焼を促して白色度の向上を図りつつも、填料の主成分たる炭酸カルシウムの分解を抑えて、効率的かつ経済的な灰分の回収を図ることが可能な製紙スラッジの処理方法および処理設備を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の製紙スラッジの処理方法は、製紙スラッジを大気圧よりも高い気圧下において焼却して処理することを特徴とし、また本発明の製紙スラッジの処理設備は、製紙スラッジを焼却して処理する焼却炉を備えた製紙スラッジの処理設備であって、少なくとも上記焼却炉内を大気圧よりも高圧の気圧下に保持可能としたことを特徴とする。しかして、このように焼却炉内を大気圧よりも高圧の気圧下に加圧して製紙スラッジを焼却処理すると、加圧によって酸素分圧が上昇することにより燃焼効率が向上し、これによって有機分の分解、燃焼が促進されて、回収された灰分の白色度が向上する。その一方で、このように加圧下で製紙スラッジを焼却すると、炭酸カルシウムの酸化カルシウムへの分解反応（ＣａＣＯ３→ＣａＯ＋ＣＯ２）が抑制されるので、回収された灰分の硬度が上昇することがなく、結果として白色顔料等の填料として好適な灰分を高い効率で経済的に得ることが可能となる。
【０００６】
ここで、このように大気圧よりも高い気圧下で製紙スラッジを焼却するに際しても、その気圧が高いほど酸素分圧が上昇して有機分の分解、燃焼は促進される一方、炭酸カルシウムの酸化カルシウムへの分解反応は抑制されることとなるが、この焼却の際の気圧が高すぎると、焼却炉を含む装置にこれに耐え得る高い耐圧性を付与しなければならなくなったり、後述するガスタービン等の効率などを考慮すると却って非経済的となってしまうおそれがある。このため、この製紙スラッジを焼却する際の気圧は、０．２〜１．６ＭＰａの範囲内とするのが望ましく、さらに０．６〜１．０ＭＰａの範囲内とするのがより望ましい。また、この製紙スラッジを焼却する際の焼却温度についても、これが低すぎると加圧下においても製紙スラッジ中の有機分の分解が不十分となって灰分に有機分が残留し、白色度の低下を招くおそれがある一方、逆に高すぎるとやはり加圧下にあっても炭酸カルシウムの分解反応が促進されて灰分中の酸化カルシウムが増大するおそれがある。このため、この製紙スラッジを焼却する際の焼却温度についても、６００〜１０００℃の範囲内とするのが望ましく、８００〜９００℃の範囲内とするのがより望ましい。
【０００７】
さらに、このように炭酸カルシウムが分解されて焼却灰の灰分中に酸化カルシウムが生成されても、この製紙スラッジを焼却した焼却灰を回収して水に溶解し、その溶液に二酸化炭素を含有したガスを供給することにより、上記分解反応とは逆の反応によって炭酸カルシウムを生成することができ、填料としての硬度が上昇するのを防ぐことができる。また、この製紙スラッジを焼却するに際して、燃焼用ガスとして酸素または酸素富化ガスを供給することによっても、酸素分圧がさらに上昇させられて有機分の分解、燃焼が一層促進されるとともに、酸化カルシウムに分解した炭酸カルシウムの該燃焼排ガスを利用しての再炭酸化も促進され、填料としての品質がさらに向上するとともに、焼却によって生じる燃焼排ガスの低減等を図って処理設備のコンパクト化を図ることも可能となる。
【０００８】
一方、本発明の処理設備にあって、上記焼却炉としては、焼却の際の気圧や焼却温度の制御が容易で、また填料として使用される焼却灰の回収も比較的容易な流動層炉を用いるのが望ましく、この場合の流動媒体としては填料として使用される炭酸カルシウム粒子を用いるのが好適である。また、こうして製紙スラッジを焼却した焼却炉から排出される燃焼排ガスは、集塵手段を経た後にガスタービンまたは膨張タービンに供給可能とされるのが望ましく、これにより焼却によって生じたエネルギーの回収を図ることが可能となる。なお、この場合には、この焼却炉から排出された燃焼排ガスを二次燃焼炉において新たな燃料によって燃焼させたりしてその温度を昇温させ、タービンにおける効率を上昇させるようにしてもよい。また、こうしてガスタービンや膨張タービンに供給されてタービンを駆動した後でも燃焼排ガスは常圧で中温程度の温度を有しているので、設備の規模等によってはこれからさらに廃熱回収を行うことも可能である。さらに、上述のように製紙スラッジを焼却した焼却灰を回収して水に溶解した溶液に二酸化炭素を含有したガスを供給する場合には、このガスタービンや膨張タービンから排出された燃焼排ガスを供給するようにしてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の製紙スラッジの処理設備の一実施形態を示すものであり、以下この処理設備の実施形態を説明しながら、合わせて該処理設備による本発明の製紙スラッジの処理方法の一実施形態についても説明する。本実施形態においては、焼却炉１として流動層炉が用いられており、すなわちその炉本体１Ａ内部には流動媒体供給槽２から流動媒体Ｍが供給されて充填されるとともに、炉本体１Ａ下部に設けられた流動ガス供給口１Ｂからは流動ガスＧが供給され、この流動ガスＧが分散板１Ｃから上記炉本体１Ａ内部に噴出されることにより、スラッジ供給手段３からこの炉本体１Ａ内部に供給された製紙スラッジＳが上記流動媒体Ｍごと流動させられて流動層が形成され、この流動媒体Ｍによって該製紙スラッジＳが細かく解砕されて分散させられるとともに流動ガスＧによってその有機分が分解されて燃焼させられる。ここで、本実施形態では、上記流動媒体Ｍとして炭酸カルシウム粒子が用いられ、また流動ガスＧとしては後述するように酸素または酸素富化ガス、あるいは空気が用いられる。また、スラッジ供給手段３としては、一軸ポンプやギヤポンプ等の一般的なポンプが使用可能である。
【００１０】
さらに、この焼却炉１の炉本体１Ａ頂部に設けられた排ガス出口１Ｄには、セラミックフィルターやサイクロン等の集塵機４が本実施形態における集塵手段として接続されていて、炉本体１Ａの上記流動層において製紙スラッジＳが焼却させられて発生した燃焼排ガスは、この集塵機４において除塵されて排気管４Ａを介し排出させられる一方、この燃焼排ガスから除塵された灰分は系外に排出されて回収され、製紙用の白色顔料等の填料として再利用される。そして、本実施形態では、これら焼却炉１と集塵機４、およびその上記排気管４Ａの終端付近までが加圧容器５内に収容されていて、この加圧容器５内には上記流動ガスＧが大気圧よりも高い気圧で供給可能とされており、焼却炉１の上記流動ガス供給口１Ｂがこの加圧容器５内に開口されることにより、分散板１Ｃを介してこの焼却炉１の炉本体１Ａ内部も大気圧より高圧状態とされて、製紙スラッジＳはこの高圧状態で焼却させられるようになされている。
【００１１】
ここで、この焼却炉１の炉本体１Ａ内部における製紙スラッジＳの焼却時の圧力は、少なくとも大気圧よりも高圧であればよいが、望ましくは０．２〜１．６ＭＰａの範囲内、より望ましくは０．６〜１．０ＭＰａの範囲内に設定される。また、焼却炉１における製紙スラッジＳの焼却温度は、望ましくは６００〜１０００℃、より望ましくは８００〜９００℃の範囲内に設定される。なお、このように製紙スラッジＳの焼却時の圧力や焼却温度を設定するには、加圧容器５内への上記流動ガスＧの供給圧や燃焼させられる製紙スラッジＳの上記供給手段３による供給量を炉本体１Ａ内や燃焼排ガスの圧力や温度に基づいて適宜調整すればよい。
【００１２】
一方、上記集塵機４からその排気管４Ａを介して排出された集塵後の燃焼排ガスは二次燃焼炉６に供給され、この二次燃焼炉６の炉頂部に設けられたバーナー６Ａによって燃料を燃焼させることにより１０００〜１２００℃に昇温させられ、ガスタービン７または膨張タービンに供給される。なお、この二次燃焼炉６のバーナー６Ａにおいて燃焼させられる燃料は、灯油や軽油等の液体燃料やＬＮＧ、ＬＰＧ、有機物発酵ガス等のガス燃料が用いられる。さらに、ガスタービン７に供給された昇温させられた燃焼排ガスは、その熱エネルギーおよび膨張エネルギーがタービン７Ａの回転により軸動力として回収され、この回収された軸動力により圧縮機７Ｂが駆動されて圧縮空気が発生されるとともに、残りの軸動力によって発電器７Ｃが駆動されて電力が発生させられる。
【００１３】
そして、本実施形態ではこうしてガスタービン７の圧縮機７Ｂにおいて発生させられた圧縮空気が上記流動ガスＧとして加圧容器５に供給されることにより、上述のように焼却炉１内が大気圧よりも高い気圧に保持されて製紙スラッジＳが焼却されるようになされている。また、本実施形態では、このガスタービン７の圧縮機７Ｂから加圧容器５に圧縮空気（流動ガスＧ）を供給する供給経路に酸素ＰＳＡ（酸素発生装置）８が設けられており、従ってこの酸素ＰＳＡ８において窒素が吸着されることにより圧縮空気の酸素濃度が上昇させられて酸素富化ガスとされ、これが上述のように流動ガスＧとして加圧容器５に供給されて焼却炉１の炉本体１Ａ内に分散板１Ｃから噴出させられ、流動媒体Ｍおよび製紙スラッジＳを流動させるとともに該製紙スラッジＳを燃焼させる。なお、この酸素ＰＳＡ８において発生させられた酸素富化ガスは、二次燃焼炉６にも供給可能とされていて、その上記バーナー６Ａにおいて燃料を燃焼させる際の燃焼ガスとしても使用される。また、上記圧縮機７Ｂにおいて発生させられた圧縮空気を、こうして酸素ＰＳＡ８を介して加圧容器５や二次燃焼炉６に供給して、さらに余りが生じた場合には、用役として使用することもできる。
【００１４】
さらに、本実施形態では、上記集塵機４において回収された灰分は、撹拌機９Ａを備えた溶解槽９に供給可能とされて、この溶解槽９に保持された水に溶解させられるようになされている一方、この溶解槽９には、上記ガスタービン７においてタービン７Ａを回転させた後の燃焼排ガスの一部が吹き込まれて供給可能とされており、溶解槽９内で水に溶解して灰分中の酸化カルシウム（生石灰）が水酸化カルシウム（消石灰）となったものと燃焼排ガス中の二酸化炭素によって炭酸カルシウムを生成するようになされている。また、このガスタービン７でタービン７Ａを回転させた後の燃焼排ガスの残りは、廃熱ボイラや廃水処理の生物処理用熱源等の図示されない熱回収設備において熱回収され、さらに排ガス処理された後、排ガスとして大気に放出される。
【００１５】
このように構成された製紙スラッジＳの処理設備、および該処理設備による上記構成の製紙スラッジＳの処理方法においては、まず焼却炉１の炉本体１Ａ内が大気圧よりも高圧の気圧下に加圧されていて、この高圧下で製紙スラッジＳを焼却処理されるため、加圧によって流動ガスＧの酸素分圧が上昇することによって製紙スラッジＳの燃焼効率が向上し、これによって該製紙スラッジＳ中の有機分の分解および燃焼が促進され、この炉本体１Ａ内から燃焼排ガスとともに排出されて集塵機４において回収される灰分の白色度を向上させることができる。そして、その一方で、このように焼却炉１において高圧の加圧下で製紙スラッジＳを焼却することにより、製紙スラッジＳ中の炭酸カルシウムは、その酸化カルシウムへの分解反応（ＣａＣＯ３→ＣａＯ＋ＣＯ２）が抑制されるので、上述のように回収された灰分の硬度が酸化カルシウムによって上昇するのを防ぐことができる。従って、こうして回収された灰分は、例えばこれを製紙用の白色顔料に再利用した場合でも、製紙工程の設備に摩耗を生じさせたりすることなく、抄紙された紙に必要な白さを与えることが可能となり、填料として十分好適な品質を確保することが可能となる。
【００１６】
ここで、本実施形態の処理方法では、こうして製紙スラッジＳを大気圧よりも高い気圧下で製紙スラッジを焼却するに際して、この焼却時の焼却炉１の炉本体１Ａ内の気圧を望ましくは０．２〜１．６ＭＰａの範囲内、より望ましくは０．６〜１．０ＭＰａの範囲内に設定しているが、これは、この製紙スラッジＳの焼却の際の気圧が低すぎると（大気圧に近すぎると）、上述のような燃焼効率の向上による製紙スラッジＳ中の有機分の分解、燃焼の促進と炭酸カルシウムの酸化カルシウムへの分解抑制とが不十分となり、回収された灰分の白色度の向上や硬度の低下が期待できなくなるおそれが生じるからである。その一方で、この焼却時の気圧は高いほど酸素分圧が上昇して有機分の分解、燃焼が促進され、また炭酸カルシウムの分解反応も抑制されることとはなるのであるが、かといってこの気圧が高すぎると、本実施形態では焼却炉１の炉本体１Ａを収容してその内部を上述のような高圧に保持する加圧容器５に、より高い耐圧性が確保されるようにしなければならなくなり、またこの焼却炉１から排出された燃焼排ガスを上述のようにガスタービン７に供給して圧縮空気を発生させたり発電を行ったりする場合には、その圧縮機７Ｂや発電器７Ｃにおける効率が却って悪化してしまうおそれもある。
【００１７】
なお、本実施形態ではこのように焼却炉１の炉本体１Ａと集塵機４とを加圧容器５内に収容して、この加圧容器５内に圧縮空気（本実施形態では酸素富化ガス）を供給することにより、流動ガス供給口１Ｂから分散板１Ｃを介してこの圧縮空気を流動ガスＧとして炉本体１Ａ内に噴出させ、製紙スラッジＳを高圧状態で焼却するようにしているが、この焼却炉１自体や集塵機４、およびこれらを接続する排気管や集塵機４と二次燃焼炉６とを接続する排気管４Ａを耐圧構造として、加圧容器５を用いることなく製紙スラッジＳを大気圧よりも高い気圧下で焼却するようにしてもよい。ただし、この焼却炉１における焼却の際の圧力が上述のように大気圧に対して高圧である場合には、このように焼却炉１自体や集塵機４、排気管４Ａ等のすべてを耐圧構造とすると却って非経済的となり、特に高温の燃焼排ガスが流れる排気管４Ａ等には耐火材を裏打ちしたりしなければならないため、高圧仕様とするには構造が一層複雑化してしまうことになる。従って、このような場合には、本実施形態のように焼却炉１や集塵機４およびその排気管４Ａ等までを加圧容器５に収容してその内部を加圧状態に保持することにより、これら焼却炉１等の内外において圧力を平衡させるようにするのが望ましい。
【００１８】
また、本実施形態の処理方法では、こうして大気圧よりも高圧下で製紙スラッジＳを焼却する際の焼却温度についても、望ましくは６００〜１０００℃の範囲内、より望ましくは８００〜９００℃の範囲内としているが、これは、この焼却温度が低すぎると、上述のような加圧下で製紙スラッジＳを焼却してもその有機分の分解が不十分となって回収された灰分中に有機分が残留してしまい、製紙用の顔料として再利用するには白色度が低くなってしまうおそれがあるからである。その一方で、逆にこの焼却温度が高すぎると、やはり加圧下であっても炭酸カルシウムの酸化カルシウムへの分解反応が促進されてしまい、製紙用の填料として用いるには硬度が高くなりすぎて設備の摩耗を招くおそれがあるので、この焼却温度も本実施形態のように６００〜１０００℃の範囲内とするのが望ましく、８００〜９００℃の範囲内とするのがより望ましい。
【００１９】
一方、本実施形態では、燃焼排ガスとともに焼却炉１から排出されて上記集塵機４において回収された製紙スラッジＳの焼却灰の灰分が溶解槽９に供給可能とされていて、この溶解槽９において撹拌機９Ａによって撹拌されながら該溶解槽９に保持された水に溶解させられるとともに、こうして灰分を溶解した水には、二酸化炭素を含有したガスとして、上記ガスタービン７においてタービン７Ａを回転させた後の燃焼排ガスの一部が供給されるようになされている。従って、本実施形態によれば、例えば焼却炉１での焼却温度が高すぎたりして、回収された灰分中に炭酸カルシウムが分解された酸化カルシウムが多く含まれていたとしても、この溶解槽９においては酸化カルシウムが水に溶解された上で二酸化炭素を含有したガスが供給されることにより炭酸カルシウムとなるので、これを製紙用の製紙用の填料として再利用することにより、その白色度の一層の向上と硬度の低下を図ることができる。しかも、本実施形態では、上記二酸化炭素を含有したガスとして、上述のようにガスタービン７から排出された燃焼排ガスの一部が供給可能とされており、この排ガスは、焼却炉１での焼却や二次燃焼炉６における燃焼によって多くの二酸化炭素を含有しているとともにタービン４Ａを回転させた後でも若干の圧力を有しているので、新たなブロア等を要することなくそのまま溶解槽９に保持された水中に吹き込んで酸化カルシウムと反応させることが可能であり、加えてこのように燃焼排ガスの一部が溶解槽９に循環させられて使用されることにより、大気に放出される二酸化炭素量の低減にも寄与することができる。
【００２０】
また、本実施形態では、焼却炉１において製紙スラッジＳを大気圧よりも高い気圧で焼却する際の燃焼用ガス（焼却炉１が流動層炉である本実施形態では流動ガスＧ）として酸素富化ガスが用いられており、すなわちもともと空気よりも酸素含有量の多いガスが大気圧よりも高圧とされた状態で焼却が行われるため、酸素分圧をさらに上昇させることができ、これにより製紙スラッジＳ中の有機分の分解、燃焼を一層促進させることができて灰分の白色度のさらなる向上が図られるとともに、炭酸カルシウムが分解して生成された酸化カルシウムの再炭酸化も促進されて灰分の硬度の低下が図られ、填料としてのより一層の品質向上を図ることができる。さらに、こうして燃焼用ガスとして酸素富化ガスが用いられることにより、燃焼排ガスの排出量自体の低減を図ることもできて、その処理設備等を小型化し、引いては処理設備全体のコンパクト化を促すこともできる。また、本実施形態では二次燃焼炉６において燃料を燃焼させる際の燃焼用ガスにも酸素富化ガスが用いられており、この二次燃焼炉６における燃焼効率の向上を図ることができて、ガスタービン７に供給される燃焼排ガスの確実な昇温を促すことができ、効率的である。なお、本実施形態ではこのガスタービン７の圧縮機７Ｂによって発生させられた圧縮空気を酸素ＰＳＡ８によって窒素吸着することにより酸素富化ガスを生成して燃焼用ガスとしているが、場合によっては純酸素を燃焼用ガスとして用いるようにしてもよい。
【００２１】
ここで、これらの効果を確認するため、上記実施形態において、まず酸素ＰＳＡ８を作動させずにガスタービン７の圧縮機７Ｂによって発生した圧縮空気をそのまま燃焼用ガスとして加圧容器５内の焼却炉１に供給し、炉本体１Ａ内の圧力１．０ＭＰａ、焼却温度８５０℃で製紙スラッジＳを焼却したところ、集塵機４において回収された灰分は炭酸カルシウムが主成分ではあるもののその白色度は８４程度であった。そこで、まずこの灰分を溶解槽９に供給して水に溶解しつつガスタービン７からの燃焼排ガスを吹き込んだところ、白色度は８６に向上した。そして、さらに酸素ＰＳＡ８を作動させて酸素濃度９３ｖｏｌ％の酸素富化ガスを生成し、これを燃焼用ガスとして焼却炉１に供給して上記と同じ圧力、温度で製紙スラッジＳを焼却処理したところ、当該焼却炉１における処理能力は圧縮空気をそのまま燃焼用ガスとして用いた場合の約４倍となり、さらに集塵機４で回収された灰分を溶解炉９に供給して燃焼排ガスを吹き込んだ後の白色度は８７にまで向上していた。従って、この結果より、回収した灰分を水で溶解して二酸化炭素を含有したガスを供給することや、特に燃焼用ガスとして酸素または酸素富化ガスを使用することは、この灰分を製紙用填料として再利用する際に有効であることが分かる。
【００２２】
一方、上記実施形態の処理設備においては、焼却炉１として流動層炉が用いられていて、その分散板１Ｂから炉本体１Ａ内に供給される流動ガスＧの圧力や温度を調節することによって製紙スラッジＳを焼却する際の気圧や焼却温度の制御が容易であるため、本発明のような加圧下での製紙スラッジＳの焼却に用いて好適であり、またサイクロンやセラミックフィルター等の集塵機４を付設することによって燃焼排ガスからの焼却灰の回収も容易となるので、かかる焼却灰の灰分を填料として再利用するのにも好適である。また、本実施形態ではこの流動層炉の流動媒体Ｍとして炭酸カルシウム粒子が用いられており、集塵機４で回収された灰分に流動媒体Ｍが混入していても、これを分別したりすることなく填料として再利用可能であるので効率的でもある。
【００２３】
さらに、本実施形態の処理設備では、集塵機４において焼却灰が回収された焼却炉１からの燃焼排ガスがガスタービン７に供給可能とされており、この焼却炉１における上述のような高圧、高温下での焼却によって発生した燃焼排ガスのエネルギーをこのガスタービン７において回収することが可能となる。そして、本実施形態では、このガスタービン７において上記燃焼排ガスによりタービン７Ａを回転した軸動力によって圧縮機７Ｂを駆動して圧縮空気を発生させ、この圧縮空気によって焼却炉１の炉本体１Ａ内を大気圧より高い圧力に保持するようにしており、すなわち焼却により発生したエネルギーを利用して製紙スラッジＳを高圧下で焼却して上述のような効果を得ているので、別の動力を駆動してこのような圧力を発生させる場合に比べ、効率的である。しかも、製紙スラッジＳは水分含有率が高く、従ってこれを焼却して発生した燃焼排ガスでは水蒸気分圧が高いので、ガスタービン７におけるタービン効率を高めることができる。さらに本実施形態では、焼却炉１から集塵機４を経て排出された燃焼排ガスが、一旦二次燃焼炉６に供給されて燃料を燃焼させることにより昇温させられ、しかる後にこのガスタービン７に供給されるので、当該ガスタービン７における効率をさらに向上させることができる。
【００２４】
また、本実施形態では、こうしてガスタービン７において圧縮機７Ｂを駆動した後の残りの軸動力により発電器７Ｃを駆動して電力を回収するようにもしており、例えば水分５５ｗｔ％の製紙スラッジＳを処理量１００ｔ／日で処理する場合、発電端効率が２２％程度の電力の回収が見込まれる。さらに、こうして圧縮機７Ｂおよび発電器７Ｃを駆動した後でも燃焼排ガスは、圧力は常圧程度に低減しているものの温度は４３０℃程度の中温であるので、設備規模によってはガスタービン７から排出された燃焼排ガスをさらに廃熱ボイラ等の熱交換器に供給してさらに廃熱回収を行うようにすることも可能である。なお、ガスタービン７に代えて膨張タービンを用いるようにしてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の製紙スラッジの処理方法および処理設備によれば、焼却炉内を大気圧よりも高圧の気圧下、望ましくは０．２〜１．６ＭＰａの範囲内、より望ましくは０．６〜１．０ＭＰａの範囲内に保持して、望ましくは６００〜１０００℃の範囲内、より望ましくは８００〜９００℃の範囲内の焼却温度で製紙スラッジを焼却することにより、有機分の分解、燃焼を促進して灰分の白色度を向上させるとともに、炭酸カルシウムの分解を抑制して灰分の硬度の上昇を抑えることができ、回収された灰分を高品質な製紙用の填料として効率的かつ経済的に再利用することが可能となる。また、この回収された灰分を水に溶解して二酸化炭素を含有したガスを供給したり、焼却の際の燃焼用ガスとして酸素または酸素富化ガスを供給したりすることにより、炭酸カルシウムが分解して酸化カルシウムが生成されてもその再炭酸化を促して灰分硬度の上昇を防いだり、製紙スラッジ中の有機分の分解、燃焼や設備のコンパクト化を図ったりすることができる。一方、焼却炉として流動層炉を用いれば、上述のような焼却時の圧力や温度の制御が容易となって確実に填料として好適な灰分を得ることができ、また焼却炉から排出される燃焼排ガスをガスタービンや膨張タービンに供給可能とすれば、これによって焼却炉内を高圧に保持するための圧縮空気を発生させるなど、効率的なエネルギー回収を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製紙スラッジの処理設備の一実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１　焼却炉
４　集塵機
５　加圧容器
６　二次燃焼炉
７　ガスタービン
８　酸素ＰＳＡ
９　溶解槽
Ｓ　製紙スラッジ
Ｍ　流動媒体
Ｇ　流動ガス
【図１】
2004044877.tif 000003