(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主燃焼室を形成するライザー部と、排ガス中から流動砂を分離するサイクロン部と、下降流路を形成するダウンカマー部とからなる炉体の内部に、流動砂が循環する循環流路を形成した循環流動焼却炉において、サイクロン部に連通するライザー部の炉頂部内に燃焼用空気を伴うことなくガンバーナから燃料オイルを噴霧し、流動砂を燃焼媒体として燃料オイルをガス化して燃焼させることによって、主燃焼室の上部空間に高温溶融領域を形成し、流動砂とともにライザー部を上昇する焼却灰を、前記高温溶融領域を通過する間に溶融して球状化することを特徴とする焼却灰の球状化方法。
【請求項２】
主燃焼室を形成するライザー部と、排ガス中から流動砂を分離するサイクロン部と、下降流路を形成するダウンカマー部とで炉体を構成し、炉体の内部に流動砂が循環する循環流路を形成した循環流動焼却炉において、サイクロン部に連通するライザー部の炉頂部に、燃焼用空気を伴うことなく燃料オイルを噴霧するガンバーナを設け、サイクロン部に連通するライザー部の炉頂部内にガンバーナから燃料オイルを噴霧し、流動砂を燃焼媒体として燃料オイルをガス化して燃焼させることによって、主燃焼室の上部空間に高温溶融領域を形成し、流動砂とともにライザー部を上昇する焼却灰を、前記高温溶融領域を通過する間に溶融して球状化することを特徴とする焼却灰の球状化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水汚泥を流動焼却炉で焼却し、発生する焼却灰を溶融球状化する技術に係り、焼却灰の球状化方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、下水汚泥を焼却する循環流動炉は、例えば図２に示すようなものである。図２において、炉体１は、主燃焼室を形成するライザー部２と、サイクロン部３と、下降流路を形成するダウンカマー部４とからなり、炉体内に流動砂５が循環する循環流路を構成している。
【０００３】
主燃焼室を形成するライザー部２は、炉底部に複数の分散パイプ６を設けており、その上部に順次に助燃バーナ７、二次空気口８、始動バーナ９、ケーキ投入機１０を設けている。このライザー部２は炉頂部においてサイクロン部３に連通している。
サイクロン部３は炉頂部が排ガス処理系（図示省略）に連通しており、サイクロン部３の下端に連通するダウンカマー部４は、下端側に砂循環用散気管１１を設けている。
【０００４】
炉の運転開始時には、始動バーナ９を焚き、燃料とともに供給する燃焼用空気によって高空気比で燃焼させ、炉内温度を所定温度にまで昇温し、流動砂５の温度を高めて炉内に所定の熱容量を与える。一方、ブロア（図示省略）から空気を供給し、熱交換器（図示省略）を通して空気を高温とした後に、分散パイプ６により炉内に高温空気を供給し、分散パイプ６から噴出する空気を受けて流動砂５が流動して炉内を循環する。この空気は汚泥が燃焼する主燃焼空気となる。さらに、助燃バーナ７から燃料オイルを搬送用空気によって炉内に噴射し、燃料オイルの燃焼によって砂層温度を高温にし、炉内温度を８５０℃前後に保つ。
【０００５】
この状態で、ケーキ投入機１０からライザー部２に投入した下水汚泥等の脱水ケーキは、高温の流動砂５の攪拌作用を受けて瞬時に乾燥、ガス化、燃焼する。このとき、汚泥の含水率の変動によって砂層温度が変化するが、助燃バーナ７から燃料オイルを搬送用空気によって炉内に噴射し、燃料オイルの燃焼によって砂層温度を高めることで、砂層の温度を制御する。汚泥の乾燥、熱分解、燃焼によって発生する燃焼ガスは、二次空気口８から炉内に供給する二次空気を受けて完全燃焼する。この低空気比の二段燃焼によってＮＯｘの発生を抑制する。
【０００６】
ライザー部２で発生する燃焼排ガスは、流動砂５、焼却灰とともにライザー部２の頂部からサイクロン部３に導く。サイクロン部３では、流動砂５を排ガス中から分離して、捕集した流動砂５をダウンカマー部４へ導き、焼却灰と排ガスを頂部から取り出して排ガス処理設備（図示省略）へ排出する。ダウンカマー部４に落下した流動砂５は砂循環用散気管１１から散気する空気を受けてライザー部２へ返送される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年においては、焼却灰は埋立処分地不足からその有効利用が企図されている。この利用方法としては、土質改良材、路盤材、タイル、透水性ブロック等がある。焼却灰をその利用に際して、重金属の溶出の防止および吸水性の向上を図るために、焼却灰球状化炉において粒径（数十マイクロメートル）の溶融球状化物とする方法がある。
【０００８】
この焼却灰球状化炉は、円筒縦型の炉体の頂部に球状化バーナを設置しており、球状化バーナの高温火炎（１３００〜２０００℃）によって炉内を溶融温度以上（約１４００℃）に維持している。この状態で、焼却灰をバーナーノズルの中心に配置した焼却灰供給口から高温火炎中に噴出させ、火炎中を通過する間に焼却灰を加熱、溶融し、その表面張力によって球状化する。
【０００９】
このように、焼却灰をその微小径のままで溶融球状化物とするためには、バーナによって高温火炎を形成する必要があり、流動焼却炉に加えて別途に焼却灰球状化炉を設置する必要がある。このため、設置スペースが増加し、コストが高くなる問題があった。
本発明は上記した課題を解決するものであり、焼却灰が発生する循環流動焼却において、焼却灰を溶融球状化物に形成する焼却灰の球状化方法およびその装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の焼却灰の球状化方法は、主燃焼室を形成するライザー部２と、排ガス中から流動砂５を分離するサイクロン部３と、下降流路を形成するダウンカマー部４とからなる炉体の内部に、流動砂が循環する循環流路を形成した循環流動焼却炉において、サイクロン部３に連通するライザー部２の炉頂部内に燃焼用空気を伴うことなくガンバーナ１２から燃料オイルを噴霧し、流動砂５を燃焼媒体として燃料オイルをガス化して燃焼させることによって、主燃焼室の上部空間に高温溶融領域を形成し、流動砂５とともにライザー部２を上昇する焼却灰を、前記高温溶融領域を通過する間に溶融して球状化するものである。
【００１１】
上記した構成により、ガンバーナ１２から噴霧した燃料オイルは、高温の流動砂５を燃焼媒体とすることで炉内の空気との接触面積を広げて瞬時に燃焼する。このため、別途に燃焼用の空気を炉内に供給する必要がなく、ＮＯｘの発生を抑制する低空気比の燃焼を維持することができる。
高温溶融領域において球状化した球形灰は、流動砂とともに排ガスの気流にのってサイクロン部３に導入し、サイクロン部３で流動砂５と分離した後に排ガスとともに次系に排出する。
【００１２】
請求項２に係る本発明の焼却灰の球状化装置は、主燃焼室を形成するライザー部２と、排ガス中から流動砂５を分離するサイクロン部３と、下降流路を形成するダウンカマー部４とで炉体１を構成し、炉体１の内部に流動砂５が循環する循環流路を形成した循環流動焼却炉において、サイクロン部３に連通するライザー部２の炉頂部に、燃焼用空気を伴うことなく燃料オイルを噴霧するガンバーナ１２を設け、サイクロン部３に連通するライザー部２の炉頂部内にガンバーナ１２から燃料オイルを噴霧し、流動砂５を燃焼媒体として燃料オイルをガス化して燃焼させることによって、主燃焼室の上部空間に高温溶融領域を形成し、流動砂５とともにライザー部２を上昇する焼却灰を、前記高温溶融領域を通過する間に溶融して球状化するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。先に図２において説明したものと同様の作用を行なう部材については同一番号を付して説明を省略する。図１において、循環流動炉の主燃焼室を形成するライザー部２は、炉頂部においてサイクロン部３に連通しており、ライザー部２の炉頂部に燃料を噴霧するガンバーナ１２を設けている。ガンバーナ１２は、燃焼用空気を伴うことなく、燃料オイルを小量の計装空気によって炉内に噴射する構造を有している。
【００１４】
上記した構成により、運転時には、高温の流動砂５によって炉内に所定の熱容量を確保し、分散パイプ６から噴出する主燃焼空気と、二次空気口８より供給する二次空気によって流動砂５を炉内に循環させる。この状態で、ケーキ投入機１０からライザー部２に投入した下水汚泥等の脱水ケーキを、高温の流動砂５の攪拌作用によって乾燥、着火、燃焼させ、低空気比の二段燃焼によってＮＯｘの発生を抑制する。
【００１５】
ライザー部２の炉頂部では、ガンバーナ１２から燃料オイルを噴霧し、流動砂５を燃焼媒体として燃料オイルをガス化して燃焼させることによって、主燃焼室の上部空間に高温溶融領域を形成する。ライザー部２で発生する燃焼排ガスは、流動砂５、焼却灰とともにライザー部２の炉頂部の高温溶融領域を通過し、高温溶融領域を通過する間に焼却灰が溶融して球状化する。
【００１６】
サイクロン部３では、流動砂５を排ガス中から分離してダウンカマー部４へ導き、球状化した焼却灰の溶融球状化物と排ガスを頂部から取り出して排ガス処理設備（図示省略）へ排出する。ダウンカマー部４に落下した流動砂５は砂循環用散気管１１から散気する空気によってライザー部２へ返送する。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、焼却炉に循環流動焼却炉を採用し、炉内を循環する高温の流動砂を燃焼媒体とすることで、従来の火炎を形成するための複雑な構造をもったバーナを使用することなく、燃料噴霧するだけの簡単な構造のバーナによって、低空気比の燃焼条件の下で、容易に主燃焼室の上部に高温溶融領域を形成することができ、高温溶融領域で焼却灰を溶融球状化することで、別途に焼却灰球状化炉を設置する必要がなくなり、省スペース化およびコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における循環流動焼却炉の断面図である。
【図２】従来の循環流動焼却炉の断面図である。
【符号の説明】
１    炉体
２    ライザー部
３    サイクロン部
４    ダウンカマー部
５    流動砂
６    分散パイプ
７    助燃バーナ
８    二次空気口
９    始動バーナ
１０    ケーキ投入機
１１    砂循環用散気管
１２    ガンバーナ
【図１】
0003841593.tif 000002
【図２】
0003841593.tif 000003