JPH08219423A

JPH08219423A - 粉体の溶融及び造粒方法

Info

Publication number: JPH08219423A
Application number: JP5169795A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Kobayashi; 康男小林; Yasushi Chida; 靖地田
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1995-02-16
Filing date: 1995-02-16
Publication date: 1996-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】廃棄物の焼却灰等粉体を溶融、造粒して良質
のスラグが容易に得られるようにする。【構成】汚泥等廃棄物の焼却灰（粉体）を、高温燃焼
ガスの噴出により、分散器１のベンチュリーノズル４よ
り熔融炉Ａの炉体３内に高速で霧状に噴出させて溶融す
る。また、その溶融物（液滴）を媒体の流動する流動造
粒器Ｂ内に落下させ、溶融物を媒体表面に付着させ、冷
却することによって均質でハンドリング性のよい粒状の
溶融スラグを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、廃棄物の焼却灰等の粉
体の溶融及びその造粒方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】産業廃水や下水等の汚水を処理して生じ
た汚泥は、一般に、これを焼却するとともに、焼却灰
（粉体）を溶融して固形状のスラグとして回収し粉砕し
て、道路用や建築用の骨材として有効利用を図るように
している。

【０００３】汚泥の焼却灰等を溶融処理するものとして
は、従来、旋回流溶融炉、表面溶融炉（反射炉）、コー
クスベッド炉、アーク炉が知られている。旋回流熔融炉
は、円筒状の炉の外周にそって旋回流を汚泥と空気で形
成させ、炉内滞留時間を長くとることで燃焼させ、炉壁
を過熱して溶融を維持するようにしたものであり、表面
溶融炉は、炉内に焼却灰を定置し、バーナーで炉内を加
熱することにより反射炉を形成して溶融を維持するよう
にしたものである。また、コークスベッド炉は、乾燥し
た汚泥とコークスを交互に炉内に投入し、通気性の確保
とエネルギーの供給を行い溶融を維持するようにし、ア
ーク炉は、炉内にある炭素棒電極と炉底にあるベースメ
タルに通電してアーク放電を起し、そのとき発生する熱
で溶融を維持するようにしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の溶
融炉では、いずれもそれぞれ特有の欠点を有している。
すなわち、旋回流溶融炉では、クリンカーが炉壁に溶
着、成長するため炉壁材の寿命が短く（約４カ月）、表
面溶融炉では、溶融面を形成するために、焼却灰を加湿
（水分10〜20％）する必要があり、燃料費が多くかか
る。また、コークスベット炉では、コークスと被溶融物
との通気性を確保するために、被溶融物（焼却灰）は加
湿（水分20〜30％）し、バインダーを添加（５〜10％）
してブリケット化する必要があり、アーク炉では、電極
棒の損耗が大きく、その出銑の維持が面倒で、補修に長
時間を要する。そして、これら従来の溶融炉において共
通するところは、溶融炉内表面の耐火材が溶融液で覆わ
れるか接触するため、耐火材が侵蝕され、連続運転が不
可能であるという問題がある。

【０００５】本発明者らは、上記従来技術における問題
点を解決するため研究を重ねた結果、焼却灰（粉体）を
高温ガスの中へ均一に分散化させることによって、溶融
室内壁へのクリンカー溶着と成長防止が図れるととも
に、溶融焼却灰の造粒化が容易に行われるようになるこ
とを見出した。

【０００６】本発明は、かかる知見にもとづきなされた
もので、従来の焼却灰（粉体）溶融における問題点を解
決し、溶融物が炉内壁面に接触することがなく、均質で
ハンドリング性のよい粒状の溶融スラグを得ることがで
きる方法を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の構成について、実施例に対応する図面を参
照して説明すると、請求項１の発明は、ベンチュリー型
ノズル４を設けた分散器１内に、溶融する粉体を供給す
るとともに、高温燃焼ガスを噴出させ、ノズル４を高速
で流れる高温燃焼ガスにより、粉体を下端が開放された
溶融炉体３内に噴出、霧化させて溶融し、炉体３より落
下させて溶融スラグを得ることを特徴とするものであ
る。

【０００８】また、請求項２の発明は、ベンチュリー型
ノズル４を設けた分散器１内に、溶融する粉体を供給す
るとともに、高温燃焼ガスを噴出させ、ノズル４を高速
で流れる高温燃焼ガスにより、粉体を溶融炉体３内に噴
出、霧化させて溶融し、この溶融した粉体を流動状態に
ある媒体中に落下させて、媒体表面に付着させ、冷却さ
せることによって造粒することを特徴とするものであ
る。

【０００９】

【作用】分散器１に供給された粉体は、燃焼装置２より
の高温燃焼ガスがノズル４より高速で噴出することによ
り、溶融炉体３内に噴出、霧化され、均質な溶融スラグ
が生成される。その際、粉体はノズル４に定量供給する
とともに、ノズル４の角度選定により限定された広がり
角度で噴出、霧化することができる。そのため、溶融ス
ラグの炉壁面への溶着がなく、炉壁材の侵蝕が防止され
る。

【００１０】また、溶融された粉体は微細な液滴であ
り、これが媒体の流動層中に落下すれば、媒体と接触、
結合して造粒化され、冷却される。そして、均質な溶融
スラグが得られることになる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明を実施するために用いる溶
融、造粒装置の説明図、図２は同装置における分散器の
拡大断面図で、この装置は溶融炉Ａと流動造粒器Ｂとに
より構成されている。

【００１２】溶融炉Ａは、燃焼装置２を備えた分散器１
と炉体３とよりなる。分散器１は上端が閉じられ下端が
開かれた竪長円筒状をなしており、その下部にはベンチ
ューリ型のノズル４が設けられている。分散器１の上端
からは、下端部に複数の通孔６，６を設けた粉体流入管
５が、その下端をノズル４に臨ませて突入、垂設されて
おり、粉体流入管５の上端は定量供給器８を有する供給
ホッパ７に接続されている。そして、供給ホッパ７に
は、貯留槽10に集められた粉体がダンパー11の操作で供
給ホッパ７に適宜供給されるようになっている。

【００１３】燃焼装置２は多段接触式の燃焼装置で、分
散器１の上部側面に、分散器１の中空部９に開口して燃
焼筒12が突設されており、燃焼筒12の外端部には天然ガ
ス等による燃焼バーナ13と給気管14が設けられ、中間部
には、炭化珪素ハニカム等による燃焼触媒15，15が複数
段に設けられている。燃焼バーナ13よりの燃焼ガス（70
0 ℃以上）は、燃焼触媒15，15を通過することにより、
1,500 ℃以上まで燃焼が促進される。また、この燃焼方
式では希薄混合気の燃焼が可能であり、燃料の消費が少
なくしかもＮＯx の発生を大巾に抑制できる。

【００１４】炉体３は、分散器１より大径の筒状に形成
されており、下端が開放されている。そして、分散器１
はその下端部を炉体３の上部内に突入して設けられ、ノ
ズル４を介して炉体３内と連通されている。

【００１５】上記の熔融炉Ａにおいて、汚泥等の燃却灰
（粉体）は、供給ホッパ７から定量供給器８により、所
要量連続的に流入管５に供給されて流下する。一方、バ
ーナ13よりの燃焼ガスは燃焼触媒15，15を通過して温度
が上昇され、燃焼筒12より分散器１の中空部９内に噴出
される。その噴流は中空部９よりノズル４を経て加速さ
れ炉体３内に噴出する。その際、燃焼ガスの一部は流入
管の通孔６，６から流入管５内に入って粉体と混合して
噴出する。それら燃焼ガスの噴出作用によって、粉体は
均一的に分散、霧化され、溶融されて炉体３の下端より
落下されることになる。

【００１６】炉体３内での粉体の分散範囲（角度）はベ
ンチュリー効果を利用して制御することができる。その
ため、処理容量によって、クリンカーの溶着しない炉の
大きさを容易に決定することができる。また、この溶融
炉Ａでは、炉体３の壁面は反射炉を形成するので、クリ
ンカーの成長することはない。炉体３より落下する溶融
物は微細な液滴であるため、その後は冷却処理により固
化させれば、粒状の溶融スラグとして取り出され、コン
クリートの増量材等に利用できることになる。

【００１７】本発明では、上記のように溶融炉Ａで生成
された溶融物を媒体の流動層中に落下させて、均質でハ
ンドリング性のよい粒状の溶融スラグに造粒することが
できる。この場合は、図１に示すように、溶融炉Ａと流
動造粒器Ｂとが組み合される。

【００１８】流動造粒器（以下造粒器という）Ｂは、溶
融炉Ａの炉体３より大径に形成され、下部には細目のロ
ストル20と造粒物の排出口21が設けられ、排出口21の下
側には振動フィーダ22と流下用のスクリーン装置23が設
けられている。また、造粒器Ｂの上部には、サイクロン
24に接続された微粒の流出管25が設けられ、サイクロン
24の下端は造粒器Ｂの上下中間部に設けられた返送管26
と接続されている。溶融炉Ａはその炉体３の下端部を造
粒器Ｂの上端中央部内に突入して結合されている。

【００１９】造粒にあたっては、あらかじめ造粒器Ｂ内
に、フライアッシュや砂或いは溶融物と同質の粒子によ
る媒体を所要量を入れておき、ブロワ27よりの空気をロ
ストル20の下からと造粒器Ｂの中間部より送入して媒体
を流動させ、その流動層中に炉体３よりの溶融物を落下
させる。落下した溶融物は、流動する媒体と接触して付
着し、冷却されながら造粒され、粒径が増して重くなっ
た粒子（溶融スラグ）は沈降して排出口21より出て振動
フィーダ22、スクリーン装置23を経て系外に取り出され
ることになる。その際、微粒子分は上部にある流出管25
よりサイクロン24に入り、固気分離され、返送管26より
造粒器Ｂ内に戻されることになる。

【００２０】次に、上記本発明による溶融、造粒装置の
利用例として、従来実施されている流動層焼却炉と組み
合せ、同焼却炉下水汚泥を焼却した際に発生する焼却灰
（粉体）を溶融、造粒するプラントについて説明する。
図３は同プラントの要部の概要を示したもので、Ｃは流
動層焼却炉（以下焼却炉という）、Ｄは空気予熱器であ
る。

【００２１】焼却炉Ｃは従来公知のもので、下部にはバ
ーナ30を備えた燃焼室31が設けられ、汚泥は供給機32に
より焼却炉Ｃの中間部に投入される。投入された汚泥は
炉内で焼却され、発生した焼却灰は焼却炉Ｃ上部より排
出管32に排出される。排出管32は、図１に示された貯留
槽10に代って設けられたホットサイクロン33に接続さ
れ、固気分離されて焼却灰はダブルダンパ11を経て供給
ホッパ７に入り、以下、上記のような溶融、造粒が行わ
れる。

【００２２】ホットサイクロン33で分離された熱ガス
は、連通管34を通って空気予熱器Ｄに送られ、熱交換さ
れ、下部より図示を略した洗煙塔等を経て煙突より大気
に放出される。空気予熱器Ｄで予熱された空気は、焼却
炉Ｃの燃焼室31へ供給される。また、造粒器Ｂのサイク
ロン24で分離された熱ガスは、焼却炉Ｃの上部に供給さ
れ、それぞれ熱ガスの有効利用が図られる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
溶融する粉体は、ベンチュリー型ノズルから噴出する高
温ガスによって、均一に霧化、分散されて瞬時に溶融さ
れ、均質な粒状の溶融スラグとなる。その際、粉体の定
量供給とノズルの作用で溶融炉内での分散範囲が抑制さ
れ、溶融スラグの炉壁面への溶着がなく、炉壁材の侵蝕
が防止でき、したがって、炉材保護のための水冷壁を設
ける必要がなく、熱効率も良好となる。

【００２４】また、粉体の溶融物は微細な液滴であるた
め、これを媒体の流動層中に落下させることにより、液
滴が媒体の表面に付着するとともに冷却され、容易に均
質でハンドリング性のよい粒状の溶融スラグを得ること
ができることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による溶融、造粒装置の一実施例を示す
説明図である。

【図２】同分散器の拡大断面図である。

【図３】本発明の利用例を示す説明図である。

【符号の説明】

Ａ溶融炉Ｂ流動造粒器１分散器２燃焼装置３炉体４ノズル５粒体流入管７ホッパ８定量供給器 12 燃焼筒 13 バーナ 15 燃焼触媒 20 ロストル 21 排出口 24 サイクロン 25 流出管 26 返送管 27 ブロワＣ流動層焼却炉Ｄ空気予熱器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベンチュリー型ノズルを設けた分散器内
に、溶融する粉体を供給するとともに、高温燃焼ガスを
噴出させ、ノズルを高速で流れる高温燃焼ガスにより、
粉体を下端が開放された溶融炉体内に噴出、霧化させて
溶融し、炉体より落下させて溶融スラグを得ることを特
徴とする、粉体の溶融方法。
【請求項２】ベンチュリー型ノズルを設けた分散器内
に、溶融する粉体を供給するとともに、高温燃焼ガスを
噴出させ、ノズルを高速で流れる高温燃焼ガスにより、
粉体を下端が開放された溶融炉体内に噴出、霧化させて
溶融し、この溶融した粉体を流動状態にある媒体中に落
下させて、媒体表面に付着させ、冷却させることによっ
て造粒することを特徴とする、粉体の溶融、造粒方法。