JPH0826975B2 - 固体廃棄物焼却炉における脱水廃スラッジの燃焼方法 - Google Patents

固体廃棄物焼却炉における脱水廃スラッジの燃焼方法

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JPH0826975B2
JPH0826975B2 JP6075376A JP7537694A JPH0826975B2 JP H0826975 B2 JPH0826975 B2 JP H0826975B2 JP 6075376 A JP6075376 A JP 6075376A JP 7537694 A JP7537694 A JP 7537694A JP H0826975 B2 JPH0826975 B2 JP H0826975B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体廃棄物焼却炉におけ
る廃スラッジの燃焼方法の改良に関し、より具体的には
スラッジが脱水され、該脱水スラッジが微細粒子に分散
され、該スラッジが燃焼帯の特定箇所に導入され、そし
て燃焼空気が酸素で富化されるようにした固体廃棄物焼
却炉における廃スラッジの燃焼方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】汚水スラッジは、一次処理及び二次処理
による排水処理の副生物である。排水処理ブランドから
の汚水スラッジの処置は全世界、特に米国、欧州諸国及
び日本等において環境問題を引き起こしている。そして
世界中の多くの国、例えば西欧及び米国においてはスラ
ッジの海洋投棄は禁じられている。そこで、一般的に汚
水スラッジに対する経済的で且つ環境的に安全な処置方
法の開発が強く要望されている。
【０００３】従来の汚水スラッジの処置方法には、埋め
立て、土地利用、堆肥、合成肥料製造のためのペレット
化、焼却及び湿式酸化する方法などが行なわれている。
土地利用、堆肥及びペレット化はスラッジを肥料として
利用することを試みるものであるが、これらに対しては
例えばスラッジ中の重金属含有量の制限等に対する品質
要求が存在する。そしてこれらの要求を満たさない場合
には、スラッジの処置は埋め立て、焼却及び湿式酸化法
に依らざるを得ない。米国北西部、カナダ南西部、西ヨ
ーロッパ及び日本のような高度に工業化された地域では
その要素の複雑化からスラッジの処理問題は益々手に負
えなくなってきている。というのはこれらの地域におい
てはスラッジ量は最高に近く、又スラッジの品質はしば
しば劣悪であり（重金属量が多い）、そして埋め立て場
所は少ない。
【０００４】汚水スラッジと同様な処理を必要とするも
のに家庭固体廃棄物がある。汚水スラッジと家庭固定廃
棄物とは物性が著しく異なるが乾燥基準での元素組成は
極めて類似しており、これらは基本的には炭素、水素、
酸素及び灰分とからなっている。そして汚水スラッジと
家庭固体廃棄物との最も異なる点は水分の含有量であ
り、家庭固体廃棄物は通常約２０乃至３０重量％の水分
が含まれているのに対して、排水処理によって生ずる汚
水スラッジは本質的にはスラリー状であって、通常水分
中の固形物は２乃至４重量％に過ぎない。排水処理プラ
ントにおいてはスラッジの処理を行なうに際して、該ス
ラッジの減量のために水分中の固形物が１５乃至３０重
量％の範囲になるように機械的手段によって脱水処理を
行なう。この機械的な脱水処理により汚水スラッジの物
性は著しく変化し、液状のスラリーから濡土又は粘土に
似た成分の湿潤固体に変わる。
【０００５】従来、米国において家庭固体廃棄物の処理
方法として最も一般的に行なわれている方法は埋め立て
法であった。しかしながら家庭固体廃棄物を焼却する方
法も１５％行なわれており、この方法は特に郊外地域に
おいて盛んになりつつある。そして汚水スラッジ専用の
焼却炉を建設しないで済むところから、スラッジ焼却炉
の代りに、固体廃棄物とを同時に焼却する方法が行なわ
れている。しかし、この方法は上記した利点を有するも
のの、一方では脱水した汚水スラッジの有する高水分含
有と低い加熱性のために家庭固体廃棄物焼却炉における
燃焼条件に著しい悪影響を及ぼすという問題があった。
【０００６】特に、汚水スラッジの添加は家庭固体廃棄
物の単独燃焼に較べて燃焼温度の低下と排ガス流量を増
加させるという結果を招くものである。加えて脱水汚水
スラッジは、その物性からごく標準的な家庭固体廃棄物
焼却炉における移動火格子での乾燥及び燃焼が困難であ
り、焼却炉中におけるスラッジは多くの場合において表
面的には乾燥と焼成が行なわれているように見えても、
内部には水分が残留し、且つ未焼成部分が存在する状況
であった。
【０００７】従って、かなりの量の脱水汚染スラッジ、
又は他の高水分スラッジ材料を同時に燃焼させる家庭固
体廃棄物の燃焼炉において、スラッジを添加しない操業
における焼却炉の燃焼条件を変えることなく、しかも灰
分中の未燃焼炭素の含有量を低く維持できるような方法
の開発が望まれている。
【０００８】従来から、家庭固体廃棄物と汚水スラッジ
との同時焼却について種々の提案がなされており、生ス
ラッジ、脱水スラッジ又は加熱乾燥スラッジとの同時焼
却が試みられてきた。しかしながら、従来提案された技
術の多くは、実施不能であるか又は十分なものではなか
った。
【０００９】排水処理プラントからの生の汚水スラッジ
には２乃至４重量％の固体が含まれているが、付加的な
濃縮装置によりその固体濃度は約８％程度に高めること
ができる。しかしながら、このように濃縮されたスラッ
ジにおいても未だ流動的な液状スラリーの物性を保って
いる。
【００１０】濃縮スラリー（固体含有量５〜８％）を噴
霧技術を利用して固体廃棄物焼却炉の燃焼室に噴射する
方法が１９７０年に研究された。英国のハバントにおい
て、フルスケールの廃棄物焼却炉における同時焼却のた
めに３．５重量％の固体スラッジ及び二重流体噴霧によ
る限られた試験が行なわれた。しかしハバントでの該試
験においてはフルスケールのスラッジ噴霧装置に対する
家庭固体廃棄物中のスラッジ量は３重量％に限られ断念
された。
【００１１】米国特許第３，３２２，０７９号には、汚
水スラッジ及び家庭廃棄物の焼却のための方法及び装置
について開示されている。この米国特許において記載さ
れた装置は、固体廃棄物燃料のための移送火格子を持っ
た焼却炉ハウジングから構成されている。燃焼している
固体廃棄物の床の上における燃焼ガス中にスラッジを供
給するために、偏心噴霧機のような装置が用いられる。
噴霧機は燃焼室の延長上にある乾燥室に設けられてお
り、そこではスラッジ粒子が偏心的に分散され、又スラ
ッジが燃焼温度にまで加熱されるように加熱ガス循環ブ
ロワーが設けられている。又該特許は、スラッジの供給
速度を家庭固体廃棄物の供給速度と同様にし、燃焼室か
らの排気ガスのような燃焼空気流を１，４００°Ｆ（約
７６０℃）に維持するようにして操業することが望まし
いと述べている。しかしながら、酸素を富化することな
しにスラッジ／家庭固体廃棄物の量比を低く抑えること
は実際問題として不可能に近かった。
【００１２】上記したような脱水スラッジは機械的方法
（例えばベルトプレス、フィルタープレス又は偏心法）
により得られるが、該脱水スラッジ中に含まれる固体は
通常１５乃至３０重量％に過ぎない。従って、家庭固体
廃棄物と同時焼却する場合のスラッジの固体廃棄物中へ
の添加率は低率にせざるを得ない。脱水スラッジの供給
方法には、家庭固体廃棄物ビット中において該スラッジ
を供給シュートにより家庭固体廃棄物中に落下させて両
者を予め混合し、精巧な機械的手段により廃棄物の燃焼
床に直接スラッジを拡げる方法がある。この方法には以
下に示す３つの大きな問題点がある。
【００１３】１．スラッジの混合が不十分であるか又は
十分に微細な粒子に粉砕されていないために底部に未燃
焼の灰分が残存すること。
【００１４】２．脱水スラッジの添加による燃焼温度の
低下及び排気ガスの流量の増加により家庭固体廃棄物に
比してスラッジ量を多くすることができない（乾燥スラ
ッジ量で２〜３重量％）こと。
【００１５】３．燃焼帯が低温であるために排気ガス中
の一酸化炭素の濃度が受け入れ不可能なほど高いこと。
【００１６】本発明は、上記の問題点を解決し、１５乃
至３０重量％の固体を含む機械的に脱水された汚水スラ
ッジを、乾燥基準で例えば１０重量％又はそれ以上（例
えば１５重量％以上の高配合率で家庭固体廃棄物と同時
に燃焼させることに成功したものである。スラッジの供
給システムにもよるが、スラッジ噴霧ノズル又は酸素富
化同時燃焼法によるスラッジの流率及び固体含有率には
理論的な制限はない。単一の二重噴射ノズルによれば噴
射する脱水スラッジの固体分を２５乃至３０重量％以上
とすることが可能である。複数ノズルの使用が可能であ
るから家庭固体廃棄物に対するスラッジの上限量は、排
気ガスの露点（これはスラッジ中の水分量に従って増加
する）、又は酸素富化量を限定する燃焼空気ダクトに対
する酸素の適合性など焼却炉のデザインによる拘束を受
ける。
【００１７】機械的な脱水を行なったスラッジの水分を
更に減少させるために加熱乾燥が行なわれる。加熱乾燥
は装置を、例えば燃焼している炎路ガスからの回収熱に
直接に又は間接的に接触させることにより行なうことが
できる。このように加熱乾燥したスラッジでは固体含有
量が６０乃至９０重量％以上となる。又、加熱乾燥する
ことによってスラッジの物性も、著しく乾いた発火燃焼
しやすい粉末状の物質に変化する。
【００１８】さきに提案した技術を用いて家庭固体廃棄
物に対して多量の汚水スラッジを同時燃焼させるために
はスラッジを加熱乾燥させることは必須の条件である。
【００１９】乾燥汚水スラッジは、家庭固体廃棄物と同
等もしくはそれ以上の正味低燃焼熱を有しているので熱
は汚水スラッジ固体に放出される。更に、付加的な廃棄
物の燃焼は家庭固体廃棄物単味の場合の操業に較べて炎
路ガス及び燃焼空気流量を増加させるので、新しいデザ
インを行なうことにより適用させる家庭固体廃棄物量を
少なくさせることができるようになる。
【００２０】米国特許第４，６３０，５５５号には、他
の提案として温度制御に液体（水）噴射を伴う純酸素を
使用する廃棄物循環焼却処理方法が記載されている。廃
棄物は炉中にバッチで装入され、酸素及び液体はノズル
により噴射する。酸素及び液体の流量は各サイクルにお
ける燃焼開始及び燃焼これにより制御される燃焼温度に
より変化する。
【００２１】又更に米国特許第４，０５６，０６８号に
は燃焼ガス中における未燃焼物質の触媒的なＣＯ酸化を
促進するために廃棄物焼却炉の二次空気ノズル上の炎路
ガス中に水を噴射する方法が記載されている。この方法
によれば、酸素又はオゾン流の多いガスがスラッジとと
もに分散装置に噴射され、スラッジの噴霧と酸化が行な
われる。
【００２２】更に最近には「酸素富化と液体冷却の組み
合わせによる固体廃棄物の蒸気焼却炉の能力増加方法」
と題する本出願人の米国特許第５，０５２，３１０号が
開示され、酸素で富化された燃焼空気による家庭固体廃
棄物焼却炉中での高水分廃棄物（例えば、汚水スラッ
ジ）の処理方法が記載されている。この米国特許方法で
は、燃焼温度や炎路ガス中の過剰酸素量及び炎路ガス流
量を変えることなく家庭固体廃棄物焼却炉中で大量の高
水分含有廃棄物を同時焼却することができる方法とし
て、富化酸素と廃棄物中の高水分とを共同作用的に結合
させるようにしている。この米国特許方法は、例えば１
００％の水分で０％の固体であるような完全な水にも適
用することができるような広い技術範囲を有している。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は汚水スラッジ
若しくはこれと同程度のＢＴＵ値又は燃焼性しか有さな
い高水分含有物質を家庭固体廃棄物焼却炉に導入し、こ
れらの物質を家庭固体廃棄物と同時焼却をするに際して
の上記の問題点を解決し、該物質を家庭固体廃棄物焼却
装置における焼却実施条件（即ち火格子デザイン、炉内
滞留時間、温度等）の可能範囲内において、乾燥及び完
全燃焼を行なわせることを目的とするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成し、課
題を解決するための本発明は、固体廃棄物を燃焼させる
火格子を含む燃焼帯と、該火格子上に固体廃棄物を導入
する手段と、一次空気の導入口が該火格子の下側の位置
に、又二次空気の導入口が該火格子の上側の位置になる
ようにして燃焼帯に燃焼補助空気を導入する手段と、該
燃焼帯内に汚水スラッジを導入する手段を有する焼却装
置において、固体廃棄物を該火格子上で燃焼させ、燃焼
補助空気を導入し、そして汚水スラッジを該燃焼帯内で
燃焼させるようにした固体廃棄物と固体粒状物質を含む
汚水スラッジを同時に燃焼する方法であって、 ａ）該スラッジを固体含有量が約１５乃至約３０重量パ
ーセントになるように脱水することと、 ｂ）該スラッジ中の固体粒状物を約１，０００ミクロン
以下の粒子に分散させることと、 ｃ）該スラッジを該燃焼帯における火格子上の固体廃棄
物よりも上の位置であって、且つ二次空気が導入される
位置よりも低い位置に導入することと、 ｄ）燃焼補助空気の少なくとも一部の酸素を、少なくと
も酸素濃度約２１容量パーセント以上に富化すること
と、 を特徴とする固体廃棄物焼却炉における脱水廃スラッジ
の燃焼方法である。
【００２５】本発明の主たる改善点は、供給する高水分
含有物質の固体含有率を約１５乃至３０重量％の範囲に
調整し、且つ該高水分含有物質中の固体粒子の粒径を約
１，０００ミクロン以下、好ましくはその平均粒径が５
００ミクロン以下、最適には２５０ミクロン以下の細粒
になるように微細分散させること、このように構成した
高水分含有物質を家庭固体廃棄物焼却炉の燃焼帯におけ
る火格子上の固体廃棄物よりも上の位置で、しかも二次
空気を導入する位置よりも低い位置に導入すること、更
に燃焼補助空気の一部を、その中に含まれる酸素の濃度
が約２１容量％よりも多くなるように酸素を富化調整す
ることである。
【００２６】脱水汚水スラッジのような高水分含有物質
粒子の平均粒径は、約５００ミクロン以下の粒子に分散
させることが好ましく、更に約２５０ミクロン以下の粒
子に分散させることがより好ましい。
【００２７】燃焼帯において加えられる富化酸素の量
は、一般的に高水分含有物質中に含まれる固体物質（乾
燥基準）１ポンド（約４５４グラム）当たり少なくとも
酸素約０．５ポンド（約２２７グラム）、好ましくは約
３．５ポンド（約５８７グラム）以上にしなくてはなら
ない。そして又、この富化酸素の添加量は、通常高水分
含有物質中に含まれる固体物質（乾燥基準）１ポンド
（約４５４グラム）当たり約８ポンド（約３，６３０グ
ラム）を超えてはならず、約５．５ポンド（約２，４９
５グラム）以下にすることが好ましい。
【００２８】本発明の方法において、高水分含有物質中
の固体粒状物質を微細に分散させるには、これらを燃焼
帯に導入する前に機械的手段等の公知の分散手段を適用
すればよい。しかし、高水分含有物質を燃焼帯に導入す
るに際して、二次噴霧媒体を用いた二重流体噴霧装置を
使用するときは、固体粒状物質の分散が十分に行なわれ
るのでより好ましい。
【００２９】
【作用】次に本発明の詳細及びその作用について図示す
るものに基づいて説明する。
【００３０】図１は、本発明の焼却装置の概略図であ
る。又、図２は燃焼帯にスラッジを導入するために用い
る二重流体噴霧装置の該略図である。
【００３１】図１において、１０は燃焼帯であり、該燃
焼帯１０には一連のローラー１２が配設されており、こ
れらのローラー１２は共にローラー格子装置１４を構成
している。該ローラー格子装置１４上ではＦｅｆ．１６
により示されるような固体廃棄物を燃焼させることがで
きる。家庭固体廃棄物のような廃棄物は適宜の容器（図
示せず）からホッパー１８に導入され、そこから下方の
ラムフィーダー２０に落下させる。家庭固体廃棄物１６
には次にラムフィーダー２０によりローラー格子装置１
４の上端上に押し出される。各ローラー１２は、家庭固
体廃棄物を混合し、攪拌しながらローラー格子装置の下
端部に移動させ、該廃棄物をローラー格子上面を移動さ
せる間に燃焼させるように構成される。
【００３２】一次空気は、配管２２をブロワーファン２
４により通過させて装置内に引き込まれる。該ブロワー
ファン２４は一次空気を所望の流量でマニフォールド管
２６に配送する。該マニフォールド中の一次空気は次い
で配管２８ａ、２８ｂ及び２８ｃにより示されるように
ローラー格子装置下の３通りの異なる位置にそれぞれ配
送される。
【００３３】二次空気は、配管３０をブロワーファン３
２により通過させて装置内に引き込まれ、配管３４によ
り所望の流量でローラー格子装置１４の上の燃焼帯中の
位置に配送される。
【００３４】ガス状燃焼生成物は、熱回収及び炎路装置
により燃焼帯から排除される。家庭固体廃棄物１６の燃
焼により生じた灰分は、ローラー格子装置１４の下端部
から落下して、自重により暗渠３８を通過してアッシュ
ピット（図示せず）に到達する。
【００３５】図１における本発明による改良点の１つ
は、汚水スラッジが配管４０を経て機械的脱水手段４２
に達し、そこでスラッジの固体含有量が約５重量％（極
一般的な家庭汚水スラッジ中の量）から約１５乃至３０
重量％の増加するように脱水することである。本発明に
おいては機械的脱水手段として公知の装置（フィルター
プレス、ベルトプレス、偏心脱水機等のようなもの）が
用いられる。次いで脱水汚水スラッジは脱水手段４２か
ら取り出され、ポンプ装置４５により汲み上げられて暗
渠４４を経て二重流体噴霧装置４６（又はスラッジを
１，０００ミクロン以下、好ましくは５００ミクロン以
下に分散し得るような同等手段）に配送される。
【００３６】又、図１に示されるものは、この焼却装置
における富化酸素の採用能力である。図１に示されるよ
うに酸素（酸素源は図示せず）は、導入配管５６をファ
ン５８によって通過する。ファン５８からの酸素は配管
６０を経て弁付き配管６２及び６４に達する。弁付き配
管６２には弁６６が配設され、その下流側に３つの異な
る弁付き配管６８ａ、６８ｂ及び６８ｃがそれぞれ配管
２８ａ、２８ｂ及び２８ｃと配管６６で結合されてい
る。弁付き配管６８ａ、６８ｂ及び６８ｃにはそれぞれ
弁７０ａ、７０ｂ及び７０ｃが配設されている。
【００３７】更に図１に示されるように、酸素配管６２
も又配管５４に該配管５４の下流における配管６８との
結合位置において結合される。配管６８ｃとの結合部と
配管５４との結合部間における配管６２には弁７２が配
設される。
【００３８】又図１には、酸素配管６０と二次空気配管
３４とを中間において結合する弁付き配管６４には弁７
４が配設されることが示されている。
【００３９】酸素供給網において記載された種々の弁の
操作を通して、焼却装置において使用される一次空気、
二次空気及び／又は噴霧空気に対して富化酸素を供給す
ることができる。例えば、弁７４を閉ざし、弁６６、弁
７０ａ、弁７０ｂ及び弁７０ｃを開き、一方弁７２を閉
ざすことにより、ローラー格子装置１４の下部の３箇所
全てに対して供給される一次空気だけに富化酸素を供給
することができる。そしてこのような構成において、該
３箇所に対しての酸素濃度の変更は弁７０ａ、弁７０ｂ
及び弁７０ｃを調節することによって行なうことができ
る。又二次空気への富化酸素の供給は、弁６６を閉じて
いる間に弁７４を開放することによってのみ行なうこと
ができる。
【００４０】又弁６６及び弁７２を開いたままにしてお
いて弁７４、弁７０ａ、弁７０ｂ及び弁７０ｃを閉じる
ことによって、噴霧空気又は二重流体噴霧装置に対して
のみ富化酸素の供給を行なうことができるし、更に又弁
６６、弁７０ａ、弁７０ｂ、弁７０ｃ、弁７２及び弁７
４の全てを開放することによって一次空気、二次空気及
び噴霧空気に富化酸素を供給することができる。
【００４１】本装置の操作においては、富化酸素の供給
は主として二重流体噴霧装置４６における噴霧空気射に
供給することが好ましい。これには弁６６及び弁７２を
開放し、弁７０ａ、弁７０ｂ、弁７０ｃ及び弁７４を完
全に閉ざすことを含むこれらの弁の調節を行なわなけれ
ばならない。
【００４２】図２には、二重流体噴霧装置４６の断面図
が示されている。この装置、内部を図１における配管４
４の脱水汚水スラッジが流れるほぼ円形断面を持った内
部中央通路１１２を有するほぼ円筒形の部材１１０から
構成されている。又、円筒形部材のほぼ環状の内壁１１
６と外壁１１８の間で定まるほぼ環状の断面の外部通路
１１４が形成されている。図１の配管５４の噴霧ガス、
即ち空気又は酸素又は好ましくは酸素富化空気は、この
外部通路１１４を通って流れる。
【００４３】図２に示されるように、外部環状通路１１
４は、該外部環状通路１１４を通る噴霧ガス流を生じ出
口部１１２を通って内部通路１１から出た脱水スラッジ
上に到達するように円筒状部材１１０の軸に対して鋭角
で配備された出口部１２０群における二重流体噴霧装置
の出口端において集結する。内部通路１１２からの脱水
スラッジの流れ及び出口部１２０からの噴霧ガスの流れ
の方向は図２の矢印で示される。放出される脱水スラッ
ジ上へ挿入される噴霧ガスの作用を通じてスラッジ中に
含まれる固体が微細粒子に分散されるのである。
【００４４】噴霧の程度及び固体の分散される程度は出
口部１２０から排出される噴霧ガスの圧力、流速及び噴
射角度によって調節することができる。例えば、円筒状
部材１１０と出口部１２０のなす角度を約４５°にと
り、噴霧ガスの噴射圧力を約５０乃至８０ｐｓｉｇ、好
ましくは約６０乃至７０ｐｓｉｇにした場合には、分散
させる脱水スラッジの粒径を約１，０００ミクロン以
下、通常では５００ミクロン以下ときわめて効果的に行
なうことができる。そして、特に好ましい状態において
は脱水スラッジを２５０ミクロン以下、更には１００ミ
クロン以下にすることができる。そして粒子サイズは微
細であるほど好ましい結果が得られるのである。
【００４５】
【実施例】以下に、図１に示す構成の焼却装置による１
日当たり６トンの容量の家庭固体廃棄物処理のパイロッ
ト装置を使用して本発明の操作を行なったものを実施例
として示す。 実施例１ 本実施例においては０．１２５乃至０．５インチ（３
１．７乃至１２７ｍｍ）の範囲の孔を持った押し出し板
のような幾つかの異なる機械的手段を用いて汚水スラッ
ジを燃焼帯に導入し、そして燃焼帯に装入する前に家庭
固体廃棄物と混合して一連の試験を実施したものであ
る。同時焼却における上記の試みにおいては、スラッジ
片の表面が焼け焦げるが内部が湿って焼けていない結果
を生じた。そして大部分の生焼けの状態のスラッジ片に
は３０％以上の未焼成の炭素が含まれていた。その上に
底部の灰からは生焼けのスラッジによる悪臭が発生し
た。
【００４６】回転噴霧機によるときは、スラッジは高速
で回転する円板の縁にある孔から押し出されるので小さ
な粒子に切断されるので、約１，０００ミクロン以下の
小さい粒子に分散させることができる。ノズルは図２に
示すような二重流体型のノズルが好ましく、これによれ
ば中心溝から排出されるスラッジは高速のガス噴射によ
り叩かれて１，０００ミクロン以下、通常では約２５０
ミクロン以下の粒子に引き裂かれる。二重流体ノズルに
おいては、窒素、蒸気、メタン、空気、酸素富化空気、
純粋酸素等、加圧ガスであれば何でも使用することがで
きるが、特に酸素富化空気を採用することが好ましい。
【００４７】空気又は酸素を噴霧用ガスとして用いると
き、これらのガスは焼却工程に対する燃焼空気を供給す
るのと、脱水した汚水スラッジの噴霧のためのエネルギ
ーの供給するのと２つの目的に使用される。以下の実施
例では噴霧用ガスとして６５ｐｓｉｇの圧力の空気又は
酸素の両者が用いられた。 実施例２ 本実施例においては幾つかの試験が行なわれた。第１の
試験においては、燃焼帯に家庭固体廃棄物のみが装入さ
れ、汚水スラッジの付加をせず、又酸素富化も行なわな
かった。そしてこの試験は以下に示す本発明の方法によ
る試験に対する比較のための基準となるものである。
【００４８】他の２つの試験は、脱水した汚水スラッジ
を約２５０ミクロン以下の粒子に分散させるために二重
流体噴霧装置を使用し、この分散された微細スラッジを
燃焼帯における火格子よりも上方で、且つ二次燃焼空気
の導入位置よりも下方の位置に導入するようにして実施
した。噴霧用のガスとしては約６０ｐｓｉｇの圧力の空
気を用い、二次燃焼空気は酸素富化したものを用いた。
【００４９】これらの試験についての操業パラメーター
を表１に示す。本実施例及び次の実施例においては、排
気ガスの排出温度は８．５％の過剰酸素ガスに対して平
準化した。
【００５０】
【表１】 試 験 番 号 基準試験 １７Ｂ ２５Ｂ ＭＳＷ＊ pph 539-668 525 752 スラッジ pph 0 170 370 酸素 pph 0 100 272 乾燥スラッジ／ＭＳＷ＊ wt% - 4.5 7.2 酸素／乾燥スラッジ wt% - 4.2 5.0 排気ガスＮＯｘ（＠７％Ｏ２） ppm 8.12 8.59 7.57 炉底灰分中の炭素 wt% <0.5 0.68 <0.1 灰分粒子中の炭素 wt% <2.0 2.06 0.7 炉出口温度（＠８．５％Ｏ２） F 1535 1524 1547 火格子の温度 F 407 587 673 注＊家庭固体廃棄物 表１のデータから、基準となる方法の場合に比べて排気
ガス温度及び排出速度を制御しながら酸素富化量を変え
ることにより相当な量の汚水スラッジを効果的に燃焼さ
せることができることが焼却炉底の灰分及び灰分粒子中
の炭素含有量の値から判る。 実施例３ 本実施例では、脱水した汚水スラッジを平均約１００ミ
クロン以下の粒子に分散させるために二重流体噴霧装置
を使用し、この分散された微細スラッジを燃焼帯におけ
る火格子よりも上方で、且つ二次燃焼空気の導入位置よ
りも上方でなく、好ましくは二次燃焼空気の燃焼帯への
導入位置よりも下方の位置に導入するようにして一連の
試験を実施した。噴霧用ガスとしては約６５ｐｓｉｇの
圧力の空気を用い、同様に二次燃焼空気の酸素富化を行
なった。これらの試験における家庭固体廃棄物の装入
率、スラッジの装入率、酸素富化率、排気ガスの分析、
排気ガス温度及び流量を表２に示す。尚比較のため基準
試験値を表２に併示した。
【００５１】
【表２】 試 験 番 号 基準試験 16A 16B 17B ＭＳＷ＊ pph 539-668 525-582 スラッジ pph 0 130-170 酸素 pph 0 100-133 乾燥スラッジ／ＭＳＷ＊ wt% - 3.8-4.5 酸素／乾燥スラッジ wt% - 4.2-4.6 排気ガスＣＯ（＠７％Ｏ２） ppm 152 235 排気ガスＮＯｘ（＠７％Ｏ２） ppm 251 246 炉底灰分中の炭素 wt% <0.5 0.68 灰分粒子中の炭素 wt% <2.0 2.06 排気ガス流量 8.27 8.37 炉出口温度（＠８．５％Ｏ２） F 1508 1525 火格子の温度 F 437 612 注＊家庭固体廃棄物 表２のデータから、本発明によるときは相当の量の脱水
スラッジが燃焼する間において、排出ガスのＮＯｘ濃度
を制御することができることが判る。一方排気ガス中の
ＣＯ濃度は若干増加するが、この程度であれば許容限内
である。 実施例４ 本実施例においては、実施例２及び実施例３において用
いられた家庭固体廃棄物とは異なる時のものを基準試験
用家庭固体廃棄物として使用して一連の試験を行なっ
た。前記と同様に汚水スラッジを付加せず、酸素富化を
行なわなかったものを基準試験とした。又他の試験には
先と同様に脱水した汚水スラッジを分散するために二重
流体噴霧装置を使用し、分散微細スラッジを燃焼帯にお
ける火格子よりも上方で、二次燃焼空気の導入位置より
も下方の位置に導入して試験を行なった。又噴霧用ガス
として６５ｐｓｉｇａの圧力の空気を用い、二次燃焼空
気の酸素富化を行なった。本実施例における試験結果を
表３に示す。
【００５２】
【表３】 試 験 番 号 基準試験 23B 23C 24B ＭＳＷ＊ pph 575-649 583-697 スラッジ pph 0 370 酸素 pph 0 171-302 乾燥スラッジ／ＭＳＷ＊ wt% - 8.2-9.5 酸素／乾燥スラッジ wt% - 3.1-5.4 排気ガスＣＯ（＠７％Ｏ２） ppm 104 67 排気ガスＮＯｘ（＠７％Ｏ２） ppm 211 278 炉出口温度（＠８．５％Ｏ２） F 1563 1505 排気ガス＠８．５％Ｏ２／ＭＳＷ 1b/1b 8.26 9.07 注＊家庭固体廃棄物 表３のデータから、本発明の方法においては排気ガスの
温度及び流速を基準試験値に近くして、排気ガス中のＣ
Ｏ濃度を減少させるようにして操業を行なうことができ
ることが判る。このことは、本発明のシステムによれば
より効率的に且つ完全に燃焼を行なわせることができる
ことを示すものである。 実施例５ 本実施例においては、脱水スラッジを分散させるために
二重流体噴霧装置を使用し、該分散スラッジを燃焼帯に
おける火格子の上方で、且つ二次燃焼空気の導入位置の
下方に挿入して試験を行ない、酸素富化は二次燃焼空気
の酸素が増加するようにして行なった。尚、これにより
全システム中の酸素富化がなされる。本実施例の試験デ
ータを実施例４における基準試験値とともに表４に示
す。
【００５３】
【表４】 試 験 番 号 基準試験 24C ＭＳＷ＊ pph 575-649 591 スラッジ pph 0 490 酸素 pph 0 271 乾燥スラッジ／ＭＳＷ＊ wt% - 11.0 酸素／乾燥スラッジ wt% - 4.2 排気ガスＣＯ（＠７％Ｏ２） ppm 104 136 排気ガスＮＯｘ（＠７％Ｏ２） ppm 211 278 炉出口温度（＠８．５％Ｏ２） F 1563 1592 排気ガス＠８．５％Ｏ２／ＭＳＷ 1b/1b 8.26 9.3 注＊家庭固体廃棄物 表４のデータから、本発明の方法によるときは、基準試
験の場合と同等の排気ガス温度及び排気ガス速度で操業
を行なって、燃焼帯への脱水スラッジの添加量を（乾燥
基準で）１０％以上増量させることができることが判
る。 実施例６ 本実施例においては、酸素富化なしに燃焼帯に脱水スラ
ッジを導入する効果を示すために一連の試験を行なっ
た。
【００５４】二重流体噴霧装置を用いて脱水スラッジを
平均粒径が約１５０ミクロン以下になるように分散させ
て燃焼帯内に供給した。この際酸素富化は行なわなかっ
た。
【００５５】その試験結果を、実施例４で行なった基準
試験結果と比較して表５に示す。
【００５６】
【表５】 試 験 番 号 基準試験 22B 26B ＭＳＷ＊ pph 575-649 552-616 スラッジ pph 0 235-370 酸素 pph 0 0 乾燥スラッジ／ＭＳＷ＊ wt% - 5.1-11.3 酸素／乾燥スラッジ wt% - - 炉底灰分中の炭素 <0.3 0.3 灰分粒子中の炭素 <1.0 1.2 炉出口温度（＠８．５％Ｏ２） F 1563 1303 排気ガス＠８．５％Ｏ２／ＭＳＷ 1b/1b 8.26 10.35 注＊家庭固体廃棄物 表５の結果より、本発明によるときは明らかに排気温度
を低下させることができ、その結果としてＣＯやジオキ
シン等の好ましくない生成物の発生を減少させ得るこ
と、又ＦＧ／ＭＳＷ比から排気ガス流が増加することが
判る。
【００５７】又、上記のデータから、本発明の方法を行
なうことによって、家庭固体廃棄物焼却炉の燃焼帯にお
いて、該焼却炉に設定されている燃焼条件、例えば燃焼
温度、過剰酸素含有排気ガス、排気ガス流量等の条件を
変えて固体廃棄物のみを焼却するときの条件と変わるこ
となく１５乃至３０重量％の固体を含有する脱水汚水ス
ラッジの燃焼を行なわせることができること、更に約１
３乃至１７重量％の固体を含む脱水汚水スラッジでも燃
焼させ得ることが判る。そして、スラッジ対家庭固体廃
棄物の供給比は、乾燥スラッジ基準で約３．８乃至約１
１．０であった。
【００５８】又、排気ガス中のＣＯ濃度及び焼却炉底部
における灰分粒子中の炭素含有量の測定結果によれば、
本実施例の試験における燃焼効率は、基準試験における
燃焼効率と殆ど変わりはなかった。 実施例７ 本実施例においては、図１に示された焼却システム中に
おいて、家庭固体廃棄物を脱水された汚水スラッジとと
もに燃焼帯における火格子の上方で、二次燃焼空気の導
入位置の下方の位置に供給して焼却を行なった。
【００５９】一次空気及び二次空気ともに酸素富化を行
なわず、噴霧用空気の酸素富化のみを行なった。そして
該酸素富化は容積率で酸素量が約７０％以下を維持する
ように調節した。酸素量は多くの場合に約６０容量％以
下になるように、又約４０容量％以下にさえなるように
維持された。
【００６０】噴霧用空気への酸素の添加を行なうとき
は、燃焼帯におけるスラッジの導入位置における雰囲気
中の酸素量を増加させることにより、スラッジの燃焼を
促進させることができた。この方法により該焼却炉にお
ける燃焼条件を排気ガス流量、ＣＯガス濃度及び家庭固
体廃棄物のみを燃焼させるために設計された全ての燃焼
条件に維持して、焼却炉の燃焼を行なうことができた。
【００６１】
【発明の効果】上述したように本発明は汚水スラッジ若
しくはこれと同程度のＢＴＵ値又は燃焼性しか有さない
高水分含有物質を家庭固体廃棄物焼却炉に導入し、これ
らの物質を家庭固体廃棄物のような固体廃棄物と同時焼
却をするに際して、該物質を家庭固体廃棄物焼却装置に
おける焼却実施条件を変えることなく乾燥及び完全燃焼
を行なわせることができるので極めて効果的な発明であ
るといえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を含む焼却システムのブロック図であ
る。
【図２】二重流体噴霧装置の概略断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダイアン．マリー．デビンセンティス アメリカ合衆国．18078．ペンシルバニア 州．シュネックスビリー．ワシントン．ス トリート．4946 (72)発明者 ショーウー．イー．ワン アメリカ合衆国．18104．ペンシルバニア 州．アレンタウン．ウィンチェスター．ロ ード．4011 (72)発明者 ドナルド．ピーター．ブッチー アメリカ合衆国．19539．ペンシルバニア 州．マーツタウン．クリンズ．コーナー. ロード．ボックス．324．アール．ディー. ナンバー．２ (72)発明者 フランシス．ジョン．ロマノ アメリカ合衆国．19530．ペンシルバニア 州．クッツタウン．イーグル．ロード. 233．エー (72)発明者 グータム．ハーダス．シャハニ アメリカ合衆国．18104．ペンシルバニア 州．アレンタウン．ノース．フォーティ. ファースト．ストリート．330 (72)発明者 マシュー．ジョセフ．フォダー アメリカ合衆国．18102．ペンシルバニア 州．アレンタウン．ノース．フルトン．ス トリート．27 (56)参考文献 特開 平３−99122（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−106731（ＪＰ，Ｕ) 特公 平６−78810（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 固体廃棄物を燃焼させる火格子を含む燃
    焼帯と、該火格子上に固体廃棄物を導入する手段と、一
    次空気の導入口が該火格子の下側の位置に、又二次空気
    の導入口が該火格子の上側の位置になるようにして燃焼
    帯に燃焼補助空気を導入する手段と、該燃焼帯内に汚水
    スラッジを導入する手段を有する焼却炉において、固体
    廃棄物を該火格子上で燃焼させ、燃焼補助空気を導入
    し、そして汚水スラッジを該燃焼帯内で燃焼させるよう
    にした固体廃棄物及び固体粒状物質を含む汚水スラッジ
    を同時に燃焼する方法であって、 ａ）該スラッジを固体含有量が約１５乃至約３０重量パ
    ーセントになるように脱水することと、 ｂ）該スラッジ中の固体粒状物を約１，０００ミクロン
    以下の粒子に分散させることと、 ｃ）該スラッジを該燃焼帯における火格子上の固体廃棄
    物よりも上の位置であって、且つ二次空気が導入される
    位置よりも低い位置に導入することと、 ｄ）燃焼補助空気の少なくとも一部の酸素を、少なくと
    も酸素濃度約２１容量パーセント以上に富化すること
    と、よりなる固体廃棄物焼却炉における脱水廃スラッジ
    の燃焼方法。
  2. 【請求項２】 燃焼帯に加える富化酸素の酸素量は乾燥
    スラッジ１ポンド（約４５４グラム）当たり約０．５乃
    至８ポンド（約２２７乃至３，６３０グラム）である請
    求項１記載の固体廃棄物焼却炉における脱水廃スラッジ
    の燃焼方法。
  3. 【請求項３】 燃焼帯に加える富化酸素の酸素量は乾燥
    スラッジ１ポンド（約４５４グラム）当たり約３．５乃
    至５．５ポンド（約１，５８７乃至２，４９５グラム）
    である請求項２記載の固体廃棄物焼却炉における脱水ス
    ラッジの燃焼方法。
  4. 【請求項４】 スラッジ中の粒状物質は該スラッジを二
    次流体噴霧媒体を利用した二重流体噴霧装置によって燃
    焼帯に導入することによって微細に分散される請求項１
    記載の固体廃棄物焼却炉における廃スラッジの燃焼方
    法。
  5. 【請求項５】 噴霧媒体はガスである請求項４記載の固
    体廃棄物焼却炉における廃スラッジの燃焼方法。
  6. 【請求項６】 ガス状噴霧媒体は空気である請求項５記
    載の固体廃棄物焼却炉における廃スラッジの燃焼方法。
  7. 【請求項７】 ガス状噴霧媒体は酸素富化空気である請
    求項６記載の固体廃棄物焼却炉における廃スラッジの燃
    焼方法。
  8. 【請求項８】 スラッジ中の粒状物質は約５００ミクロ
    ンより小さい粒子に分散される請求項１記載の固体廃棄
    物焼却炉における廃スラッジの燃焼方法。
  9. 【請求項９】 燃焼帯におけるＣＯガスの量が測定さ
    れ、そして加えられる富化酸素の量はＣＯが予め定めら
    れた量に維持されるように制御される請求項１記載の固
    体廃棄物焼却炉における廃スラッジの燃焼方法。
  10. 【請求項１０】 燃焼帯から流出する排ガスの流量が測
    定され、そして加えられる富化酸素の量は排気ガスの流
    量が予め定められた水準を維持するように制御される請
    求項１記載の固体廃棄物焼却炉における廃スラッジの燃
    焼方法。
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