JP2004277465A - 有機物含有汚泥の炭化処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】乾留処理容器としての筒状のレトルト22を内部に備えた炭化炉を有し、有機物含有汚泥を軸方向一端側の入口からレトルト22内に入れてレトルト22内を移動させ、加熱下に炭化させた上で出口21から排出する炭化処理装置において、レトルト22の出口側の部分を安定化ゾーンCとなして、そこに到った汚泥の炭化物を低酸素条件の下で非燃焼酸化処理する。
【選択図】 図4
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は下水汚泥で代表される有機物含有汚泥を乾留処理により炭化する炭化処理装置に関する。
【0002】
【発明の背景】
家庭等から排出される有機物含有の排水は一般に下水処理施設で活性汚泥法等により排水処理される。
この排水処理に伴って有機汚泥が発生するが、排水処理量の増加とともに有機汚泥の発生量も年々増加し、その処理処分が大きな問題になっている。
【0003】
有機汚泥を処分するに際し、その有機汚泥には99%程度の水が含まれていてそのままでは処分できず、そこで減量化のために濃縮及び脱水処理したり、或いは更に焼却したり溶融したりするなど様々な処理が現在施されている。
しかしながら汚泥を焼却或いは溶融処理すると多量のエネルギーを消費し、処理コストが高いものとなる。
そこでエネルギー消費の少ない有機汚泥の減量化処理の1つの方法として、汚泥を乾留処理により炭化することが提案されている。
【0004】
この炭化処理は、汚泥が基質中に炭素分を45重量%程度含んでいることから、焼却,溶融処理のように汚泥中の炭素分を消費してしまうのではなく、汚泥を無酸素或いは低酸素状態で熱分解(炭化)することにより炭素分を残留させ、新しい組成を持つ炭化物(炭化製品)として生成させるものである。
下記特許文献1〜4にはそのための装置、即ち有機物含有汚泥の炭化処理装置が提案されている。
【0005】
例えば特許文献4には、含水率80%程度まで脱水された汚泥ケーキを受入ホッパーに受け入れ、そしてこの汚泥ケーキを定量供給装置で乾燥炉に送ってそこで所定の含水率例えば40%程度の含水率まで乾燥処理した上、その乾燥後の汚泥をコンベヤで炭化炉に搬送して、そこで乾留処理により汚泥の炭化をなすようにした炭化処理装置が開示されている。
【0006】
図8はこの特許文献4に開示された炭化炉の構成を示したものである。
同図において200は炭化炉202における炉体で、内部に円筒形状の回転ドラムから成るレトルト204が配設され、このレトルト204が駆動モータ206にて回転駆動されるようになっている。
前段の乾燥炉で乾燥処理された汚泥は、入口208からレトルト204内に投入され、先ず炉体200内部に配設された助燃バーナによる雰囲気加熱によって加熱される。
【0007】
すると汚泥中に含まれていた可燃ガスが、レトルト204に設けた吹出パイプ212から雰囲気中に抜け出し、そしてこの可燃ガスが着火して以後は汚泥から抜け出した可燃ガスの燃焼によってレトルト204内部の汚泥の加熱が行われる。
この段階では助燃バーナ210は燃焼停止される。
【0008】
レトルト204内部の汚泥は、図中左端の入口208からレトルト204の回転とともに漸次図中右方向に移って行き(レトルト204には若干の勾配が設けてある)、そして最終的に乾留残渣(炭化製品)がレトルト204の図中右端の出口214から排出される。
【0009】
炉体200の内部は、外熱室216と排ガス処理室218とに仕切られており、外熱室216内の排ガスが通孔220を通じて排ガス処理室218へと流入し、そこで未燃ガスが2次燃焼バーナ222にて燃焼させられた上で排気口224から排出される。
【0010】
この炭化処理装置にて得られた炭化製品は、物性的には木炭に近い性状を有するものであり、現在園芸用土壌,融雪剤等に利用されている。
このようにして製造された炭化製品は、一旦貯蔵所に貯蔵される。
ところがその貯蔵中に炭化製品が燃え出してしまうことのあることが判明した。
その理由は、炭化製品が自己発熱性を有し、貯蔵中にその自己発熱によって炭化製品が温度上昇し、その温度が一定温度を超えることによって燃焼が生じるものと考えられる。
【0011】
炭化製品は上記のように木炭に近い性状を有するものであり、将来様々な用途の拡大が期待されるものであるが、そのためには貯蔵中に燃え出すようなことがあってはならず、その問題を解決することが必要である。
【0012】
そこで本発明者等は、炭化製品における自己発熱の原因を究明すべく様々な研究を行った。
その結果以下の事実が判明した。即ち
▲1▼炭化製品は処理条件によって炭化度合いが様々であり、そして特に炭化度合いの低いものの自己発熱性が高いこと
▲2▼炭化製品は酸化反応に対して活性の高い活性基(表面官能基)を有しており(主として芳香環に結合したアルキル基)、炭化度合いの低いものほどその活性基を多く含有し、その活性基が自己発熱性を大きくしていること
▲3▼自己発熱は200℃以下の低温でも生じること
▲4▼その低温での自己発熱は燃焼反応とは別の反応であって、活性基の空気酸化反応によるものであると考えられること
▲5▼その低温での自己発熱は、炭化製品の低温酸化雰囲気での保持下で次第に反応収束して行くこと、即ち活性点(活性基)が次第に消失して最終的に安定して行くこと
等の事実が判明した。
【0013】
本発明者等は、この知見に基づいて有機物含有汚泥の処理方法を発明し、下記特許願(特願2003−64349号:未公開)においてこれを提案している。
【0014】
尚、炭化炉における汚泥の炭化処理工程においては、温度に応じて以下のような様々な成分が分離する。
【0015】
【表1】
【0016】
上に示しているように〜700℃でメタン,エチレン,一酸化炭素が盛んに発生し、それが十分に行われている炭化製品が炭化度合いの高い炭化製品となる。
【0017】
図9は上記特許願(特願2003−64349号:未公開)において提案した内容の一部を抜粋して示したもので、この図9に示すグラフは炭化処理装置で炭化処理した3種の炭化製品の酸素吸収(酸化反応)の挙動を調査した結果を示している。
図9の結果から明らかなように、何れの炭化製品についても時間とともに空気中の酸素濃度が減少し、炭化製品の重量が増加している。即ち60℃の低温でも酸素吸収(酸化反応)は明らかに起っている。
また同時にCO2の発生が実質的に確認されなかったことから、炭化製品表面の酸化反応であると考えられる。
【0018】
尚、時間の経過に伴い酸素吸収は収まって来る。石炭の場合の酸化反応は燃焼反応であることが一般的に知られている。燃焼反応の場合は時間経過とともに酸素吸収量が増加し、またこれと併せてCO2の発生量が増加する。
よって炭化製品の発熱現象は燃焼反応でないと考えることができる。
【0019】
以上の他の詳しい点については上記の特許願(特願2003−64349号:未公開)に詳しく開示されているので、ここでは更なる詳しい説明は割愛する。
【0020】
ところで、炭化炉で炭化した後の炭化製品を低温酸化処理することで炭化製品を安定化できるのであれば、炭化炉の後工程として、即ち炭化炉の後段に低温酸化処理炉を設置して炭化処理装置を構成するといったことが考えられる。
【0021】
しかしながら、低温酸化処理炉を別に設置するとなるとそのための設置コストがかかり、また低温酸化処理炉を設置することで炭化処理装置の設置スペースがそれだけ広くなり、また低温酸化処理炉のランニングコストが余分にかかるため、全体として炭化処理装置のランニングコストがより高価となってしまう等の問題が生ずる。
【0022】
【特許文献1】
特開平11−37644号公報
【特許文献2】
特開平11−33599号公報
【特許文献3】
特開平11−37645号公報
【特許文献4】
特開平11−37656号公報
【0023】
【課題を解決するための手段】
本発明の有機物含有汚泥の炭化処理装置はこのような課題を解決するために案出されたものである。
而して請求項1のものは、乾留処理容器としての筒状のレトルトを内部に備えた炭化炉を有し、有機物含有汚泥を軸方向一端側の入口から該レトルト内に入れて該レトルト内を移動させ、該汚泥を加熱下に該レトルト内で乾留処理により炭化させた上で、該レトルトの軸方向他端側の出口から排出するようになした有機物含有汚泥の炭化処理装置において、前記レトルトの出口側の部分を所定軸方向長に亘って、前記汚泥の炭化物を非燃焼酸化反応処理して安定化する安定化処理ゾーンとして構成し、該安定化処理ゾーン内部の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、該酸素濃度検出手段による検出結果に基づいて該安定化処理ゾーンの酸素濃度を設定濃度以下の低酸素状態に制御する酸素濃度制御手段を設け、前記レトルト内を移動して該安定化処理ゾーンに到った前記汚泥の炭化物を、該安定化処理ゾーンにおいて低酸素条件の下で非燃焼酸化処理するようになしたことを特徴とする。
【0024】
請求項2のものは、請求項1において、前記汚泥が排水処理で生じた有機汚泥であることを特徴とする。
【0025】
請求項3のものは、請求項1,2の何れかにおいて、前記安定化処理ゾーンの酸素濃度を10%の設定濃度以下に制御することを特徴とする。
【0026】
請求項4のものは、請求項1〜3の何れかにおいて、前記レトルトの出口側において水の蒸気噴霧を行い、スチームカーテンによって該レトルトの出口側を大気遮断するようになすとともに、該大気遮断に際しての噴霧水量の調節により該出口からの該レトルト内への侵入空気量を制御することで、前記安定化処理ゾーンにおける酸素濃度を前記設定濃度以下の低酸素状態に保持するようにし、該噴霧水量の調節装置をもって前記酸素濃度の制御手段となしたことを特徴とする。
【0027】
請求項5のものは、請求項1〜3の何れかにおいて、前記レトルトの出口側において水の蒸気噴霧を行い、スチームカーテンによって該レトルトの出口側を大気遮断するようになすとともに、該大気遮断に際しての噴霧水量の調節により該出口からの該レトルト内への侵入空気量を制御することで、前記安定化処理ゾーンにおける酸素濃度を前記設定濃度以下の低酸素状態に保持するようにし、該噴霧水量の調節装置をもって前記酸素濃度の制御手段となしたことを特徴とする。
【0028】
【作用及び発明の効果】
上記のように炭化製品が貯蔵中に燃え出してしまうのは、炭化製品における表面活性基の低温での空気酸化反応による自己発熱が原因するものと考えられ、またその低温での空気酸化反応は活性点(表面活性基)が次第に消失することで反応収束して行くことを考えると、炭化製品を安定化する(貯蔵しても燃え出さないようにする)ためには、予め低温酸化反応(例えば60〜200℃程度での酸化反応)を事前に済ませておくことが有効な手段と考えられる。
【0029】
而してこの発想に基づく限り、炭化炉とは別にそのための処理炉、即ち低温酸化処理炉を設け、炭化炉から排出された炭化製品をそこで別に処理することが必要となる。
炭化炉の温度は700〜800℃程度、低くても500℃以上の高温であるからである。
【0030】
そこで本発明者等がその後研究を進めた結果、雰囲気の酸素濃度を一定以下の低酸素濃度に制御すれば、高温条件下でも炭化製品を燃焼に到らせないで酸化反応(非燃焼酸化反応)させることが可能であるとの知見を得た。
【0031】
そうだとすれば、炭化炉の内部においても条件制御によっては炭化製品を非燃焼酸化反応させて、これを安定化することが可能と考えられる。
【0032】
そこで本発明者等は次に炭化炉において炭化製品の安定化処理の可能性を追及すべく研究を進めた結果、出口側においてレトルト内部の雰囲気を酸素濃度が一定以下の低酸素状態に制御することで、炭化製品をそこで安定化処理できるとの知見を得た。
【0033】
本発明はこのような知見の下になされたもので、レトルトの出口側の部分を所定軸方向長に亘って安定化処理ゾーンとなし、同部分の酸素濃度を酸素濃度検出手段にて検出するとともに、その検出結果に基づいて酸素濃度制御手段により酸素濃度を設定濃度以下の低酸素状態に制御し、レトルト内を移動して安定化処理ゾーンに到った汚泥の炭化物をその安定化処理ゾーンにおいて低酸素条件の下で非燃焼酸化処理するようになしたものである。
【0034】
かかる本発明により、炭化炉から出た炭化製品のその後の自己発熱を抑制できることが確認された。
このような本発明によれば、炭化製品の安定化処理のために炭化炉とは別途に低温酸化処理炉を設けるといった必要をなくすことができ、これによりその低温酸化処理炉の設置コスト及び低温酸化処理炉のランニングコストを削減でき、炭化製品の製造コストを安価となすことができるとともに、併せて炭化処理装置の設置スペースを小スペース化することができる。
【0035】
本発明は、有機物含有の様々な汚泥の炭化処理装置として適用可能なものであるが、特に排水処理で生じた有機汚泥に対する炭化処理装置として好適に適用することができる(請求項2)。
【0036】
本発明では、上記安定化処理ゾーンの酸素濃度を10%(vol%)以下の低酸素状態に制御しておくことが望ましい(請求項3)。
但し酸素濃度があまり低いと炭化製品の非燃焼酸化反応が進行し難いことから、安定化処理ゾーンの酸素濃度は1%以上となしておくことが望ましい。
【0037】
本発明においては、レトルトの出口側において水の蒸気噴霧を行い、スチームカーテンによってレトルトの出口側を大気遮断するようになすとともに、その大気遮断に際しての噴霧水量の調節により出口を通じてレトルト内に侵入する空気量を制御し、以って安定化処理ゾーンにおける酸素濃度を設定濃度以下の低酸素状態に制御するようになすことができる(請求項4)。即ち噴霧水量の調節装置をもって、酸素濃度の制御手段となすことができる。
【0038】
このようにすることで、安定化処理ゾーンの酸素濃度を容易に設定濃度以下の低酸素状態に制御することができる。
【0039】
本発明においては、その一態様として上記レトルトを、汚泥がその内部に1時間以上滞留するように構成しておくことができる(請求項5)。
従来の炭化炉の場合、レトルト内部における汚泥の滞留時間は15分程度の短時間である。これに対して請求項5は、レトルト内部で汚泥が1時間以上滞留するようにレトルトを構成するもので、このようにすることでレトルト内部、詳しくは出口側の安定化処理ゾーンにおいて長い時間をかけて炭化物を安定化処理することができ、炭化炉から排出された炭化製品の安定化度を効果的に高めることができる。
【0040】
この場合において円筒形状をなすレトルトのL/Dを9以上となしておくことができる。ここでLはレトルトの有効長、Dはレトルトの直径である。
【0041】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。
図1は本発明の一実施例である有機物含有汚泥、ここでは活性汚泥法による下水の排水処理で生じた有機汚泥の炭化処理装置の全体構成を示したもので、図中10は受入ホッパであり、含水率80%程度まで脱水された汚泥ケーキがこの受入ホッパ10に先ず受け入れられる。
ここに受け入れられた汚泥ケーキは、定量供給装置12にて乾燥炉14へと送られ、そこで所定の含水率、例えば40%程度の含水率まで乾燥処理される。
尚この乾燥炉14では、汚泥ケーキの乾燥と併せてその粉砕が行われる。
【0042】
乾燥炉14で乾燥処理された汚泥は、続いてコンベヤ16により炭化炉18へと搬送され、そこで乾留処理により汚泥の炭化が行われる。
この炭化炉18には、図2にも示しているように炉体20の内部に乾留容器としての円筒形状の回転ドラムから成るレトルト22が設けられており、前段の乾燥炉14で乾燥処理された汚泥がコンベヤ16により、更にはレトルト22の前端部(図中左端部)位置に設けられたスクリューフィーダー(図示せず)によりレトルト22内部に投入される。
【0043】
レトルト22内部に投入された汚泥は、先ず炉体20内部に配設された助燃バーナ(外熱室用バーナ)24による外熱室26内部の雰囲気加熱によって加熱される。
すると汚泥中に含まれていた可燃ガスが、レトルト22に設けられた吹出パイプ28を通じて外熱室26の雰囲気中に抜け出し、そしてこの可燃ガスが着火して、以後はその可燃ガスの燃焼によりレトルト22内部の汚泥の加熱が行われる。
この段階では助燃バーナ24は燃焼停止される。
【0044】
図2に示しているように炉体20の内部には外熱室26と仕切られた排ガス処理室30が設けられており、外熱室26からの排ガスはここに導かれる。
この排ガス処理室30には排ガス処理室用バーナ32が設けられており、排ガス処理室30内に導かれた排ガス中の未燃ガスがこの排ガス処理室用バーナ32にて燃焼される。
【0045】
レトルト22内部の汚泥は、図中左端からレトルト22の回転とともに漸次図中右方向に移って行き(レトルト22には若干の勾配が設けてある)、そして最終的に乾留残渣(炭化製品)がレトルト22の図中右端の出口21、つまり炭化炉18から排出される。
【0046】
図1において、34は乾燥炉14に供給する熱風を発生させるための熱風炉で、ここでは供給された燃料が燃焼空気の供給の下で燃焼させられて熱風を発生する。
尚ここではパイロットバーナ用にLPGが用いられ、燃焼バーナ用に灯油が用いられている。
【0047】
熱風炉34で発生した熱風は乾燥炉14に供給され、更にこれを通過して、その後段の集塵機36を通ってそこで集塵され、再び熱風炉34に戻されるようになっている。
即ち熱風炉34で発生した熱風は、乾燥炉14,集塵機36を通る循環路38を循環ファン40により循環流通させられるようになっている。
この循環系では、乾燥炉14においてリークエアが循環する熱風中に入り込む。
【0048】
一方で熱風炉34には燃焼空気が定量供給されており、そのためここでは熱風の一部を抜き取るべく、熱風炉34の下流部において分岐路42が設けられており、熱風炉34から出た熱風の一部がこの分岐路42を通じて外部に取り出されるようになっている。
【0049】
この分岐路42に取り出された熱風は高温状態(約700℃程度)にあり、そこで分岐路42に取り出された熱風が、循環路38上に設けられた熱風炉熱交換器44で熱交換され、更に空気取入口48から取り入れられた外気により希釈及び冷却された上で、排ガスファン46により排気路50,51を通じて煙突52から外部に放出される。
ここで分岐路42に取り出された熱風の、熱風炉熱交換器44で熱交換された後の温度は約400℃程度であり、そして空気取入口48からの外気の取入れによる希釈・冷却により、排ガスファン46の下流部で温度は約200〜250℃程度となる。
【0050】
尚、空気取入口48からの空気の取入量は調整弁54によって調整される。
また循環路38を循環流通する熱風は、熱風炉熱交換器44で熱交換されることによりそこで温度上昇させられた上、熱風炉34の入口に戻される。
【0051】
上記炭化炉18からは、その排ガスを排出するための排気路56が延び出している。
この排気路56に取り出された炭化炉18からの排ガスは、温度が800〜1000℃程度の高温度であり、そこで先ず空気取入口62からの外気の取入れによって希釈及び冷却された上で、循環路38上に設けられた炭化炉熱交換器58で熱交換され、そこで温度降下された後、更に炭化炉熱交換器58の下流部において、空気取入口63からの外気の取入れにより再び希釈・冷却された上で、排ガスファン60により排気路61,51を通じて煙突52から外部に放出される。
【0052】
尚炭化炉18から排出された排ガスは、空気取入口62からの外気の取入れによる希釈・冷却により、その温度は約700℃程度となり、そして炭化炉熱交換器58における熱交換、更に空気取入口63からの外気の取入れによる冷却によって200〜250℃程度の温度まで温度降下された上で、排ガスファン60により排気路61,51を通じ煙突52から外部に放出される。
この炭化炉18にはLPG,灯油等の燃料が燃焼空気とともに供給される。ここでLPGはパイロットバーナの燃焼用として用いられ、また灯油は燃焼バーナ用の燃料として用いられる。
【0053】
炭化炉18における上記レトルト22の内部は、図3に示しているように入口側のAゾーンが水分蒸発ゾーンとなっている。このAゾーンは、前段の乾燥炉14で乾燥後、スクリューフィーダ64でレトルト22内部に投入された汚泥中の水分が活発に蒸発して蒸気が充満した状態となり、その蒸気によってレトルト22の入口側の内部を大気と遮断するバリアゾーンとなっている。汚泥中に含まれている水分はこのAゾーンで実質その全体が蒸発し、汚泥の含水率はここで40%から実質0%まで減少する。
【0054】
尚、レトルト22の内部は入口から出口にかけて均等な温度で、ここでは700〜800℃程度の高温度である。
続くBゾーンは実質的無酸素状態の炭化ゾーンで、このBゾーンにおいてメタン,エタン等の乾留ガスが活発に発生し、汚泥は主としてこのBゾーンの炭化ゾーンで炭化される。
【0055】
炭化製品を排出する出口21側の最後のCゾーンは、Bゾーンの炭化ゾーンで炭化された炭化製品の安定化処理ゾーンである。
このCゾーンでは、雰囲気の酸素濃度が10%以下の低酸素状態に制御保持されており、この低酸素状態の下で炭化製品の表面活性基が高温度の下で酸化反応(非燃焼酸化反応)せしめられ、表面活性基が次第に消失して行く。
この安定化処理ゾーンであるCゾーンを通った炭化製品は、続いてスクリューコンベヤ66により図中右方向に移送された後、出口21から排出される。
【0056】
この出口21側のスクリューコンベヤ66は、軸方向の前,後端が閉鎖された大径のパイプ68を回転体として、その外周面にスパイラル状の羽根70を設けたもので、Cゾーンで安定化処理された炭化製品は、このスパイラル状の羽根70による送り作用で出口21側に送られてそこから排出される。
【0057】
図4に示しているように、レトルト22にはその後端部から二重管72が内部に向けて軸方向に挿入されている。
二重管72の外管74は水の蒸気噴霧管を成すもので、内管76との間に蒸気通路78を有しており、ここを流通した蒸気が先端部のノズル80からCゾーンに噴霧されるようになっている。
【0058】
安定化処理ゾーンとしてのCゾーンは、このノズル80からの蒸気噴霧によって大気と遮断される。
但しこのCゾーンにはスクリューコンベヤ66を通じて出口21から外部の空気が侵入する。その空気の侵入量は蒸気の噴霧量、詳しくは噴霧水量によって制御される。ここではCゾーンの酸素濃度が設定濃度以下、ここでは10%(vol%)以下の低酸素状態となるように、ノズル80からの噴霧水量が制御される。
【0059】
82は水ポンプであって、この水ポンプ82により通路84を通じて水が送られる。通路84上にはボイラ86が設けられており、ここで水が蒸気とされた上で蒸気通路78に導入され、その先端のノズル80からCゾーンへと噴霧される。
この水の通路84上には噴水流量計88が設けられている。
【0060】
上記内管76は酸素濃度計90の一部を成しており、測定部92が内管76を通ってCゾーン内部に露出させてある。
【0061】
この例では、測定部92においてCゾーン内の雰囲気の酸素濃度が測定され、その結果を受けて蒸気通路78に送られる噴霧水の流量が、噴霧水流量計88による流量計測に基づいて制御される。即ちノズル80から噴霧される蒸気の水量が制御される。これによりCゾーン内部の酸素濃度が10%以下の低酸素状態に保持される。
この実施の形態では噴霧水流量計88及び水ポンプ82が噴霧水量を調節する調節装置を成している。
【0062】
この実施例では、図3の炭化ゾーンとしてのBゾーンで乾留即ち炭化された後の炭化製品が、Cゾーンを通過する過程で一定時間高温且つ低酸素状態の下におかれることとなり、そこにおいて炭化製品の非燃焼酸化反応が促進される。これにより炭化製品が安定化処理される。
【0063】
炭化製品を十分に安定化させるためには、Cゾーンを通過する時間をできるだけ長くするのが望ましい。
本例では、汚泥を1時間以上かけてレトルト22を通過させることで、即ち汚泥をレトルト22内部に1時間以上滞留させることでCゾーンにおける炭化製品の滞留時間を十分に長くでき、これにより炭化製品の安定化処理を十分に行い得ることを確認している。
【0064】
ここでレトルト22内の汚泥の滞留時間は、レトルト22の有効長(炉幅)をL(図3参照)とし、レトルト22の直径をD,レトルト22の傾斜角をθ,レトルト22の回転数をNとしたとき、滞留時間=a×L/(D×N×θ)によって制御できる。但しaは係数である。
特に滞留時間はレトルト有効長Lとレトルト径Dとによって大きく影響され、本実施例ではそのL/Dを9以上、特に12程度とするのが良好であることが確認された。
【0065】
本例によれば、炭化製品の安定化処理のために炭化炉とは別途に低温酸化処理炉を設ける必要が無く、これによりその低温酸化処理炉の設置コスト及び低温酸化処理炉のランニングコストを削減でき、炭化製品の製造コストを全体として安価となすことができるとともに、炭化処理装置の設置スペースを小スペースとなすことが可能となる。
【0066】
[試験例]
<試験1>
レトルト温度約550℃の条件の下で、汚泥をレトルト22内にそれぞれ15分,1時間,2時間滞留させ、炭化製品を製造して自己発熱性試験を160℃雰囲気条件の下で行った。
その結果が表2及び図5に示してある。
尚各レトルト滞留時間を15分,1時間,2時間としたときの各精錬度が表2に併せて示してある。
【0067】
【表2】
【0068】
<試験2>
レトルト温度約700℃の条件の下で同様にして炭化製品を製造し、その自己発熱性試験を同様の条件の下で行った。その結果が表3及び図6,図7に示してある。尚図7は図6の要部を拡大して示したものである。
【0069】
【表3】
【0070】
このレトルト温度約700℃の下での炭化製品の製造及び自己発熱性試験はレトルト滞留時間15分,1時間,2時間それぞれを2回ずつ行って、それぞれの結果を表1及び図6,図7に示している。
尚レトルト22のCゾーンの酸素濃度は試験1,試験2ともに約5%である。
【0071】
上記試験1では、レトルト滞留時間が15分の炭化製品は自己発熱性試験で発火に到った。
一方レトルト滞留時間1時間の炭化製品の場合、20〜30℃の温度上昇が見られたが発火には到らなかった。他方レトルト滞留時間2時間の炭化製品の場合4〜6℃の温度上昇が見られたが発火には到らなかった。
【0072】
この結果から、レトルト滞留時間を長くすると、特に1時間以上に長くすると、炭化製品は表面活性基の酸化反応がレトルト22内部で進行し、その結果として自己発熱性試験において空気酸化反応による発熱が少なくなっていることが分った。
【0073】
尚表2に示しているように、炭化製品の精錬度は試験1の場合、レトルト滞留時間を変えても4.5〜5.5でほぼ同程度であった。
この結果は、炭化製品の精錬度が同じであってもレトルト滞留時間を長くすることによって、炭化製品の自己発熱性を抑制できることを意味している。
【0074】
一方試験2においては、レトルト滞留時間15分の炭化製品は7.5〜9.0℃の温度上昇が見られた。
一方レトルト滞留時間1時間の炭化製品は、自己発熱性試験において3〜4℃の温度上昇が見られ、またレトルト滞留時間2時間の炭化製品は、自己発熱性試験において2.5〜3.5℃の温度上昇が見られた。
【0075】
この試験2においても、レトルト滞留時間を長くすること、詳しくは1時間以上に長くすることで、炭化炉から排出された炭化製品のその後の自己発熱性を抑制できることが分った。
【0076】
尚この試験2においてもレトルト滞留時間15分,1時間,2時間の下で炭化製品は何れも精錬度が3〜4でほぼ同程度であった。
【0077】
以上本発明の実施例を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明においては安定化処理ゾーンとしてのCゾーンの酸素濃度を窒素パージによって制御するといったことも可能であるなど、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の炭化処理装置を示す図である。
【図2】図1における炭化炉を示す図である。
【図3】図2のレトルト内部における汚泥の処理状況を示す説明図である。
【図4】図2のレトルトの要部を周辺部とともに示す図である。
【図5】本発明の実施例に従って製造した炭化製品の自己発熱性試験の結果を表す図である。
【図6】図5とは異なる条件で製造した炭化製品の自己発熱性試験の結果を示す図である。
【図7】図6の要部を拡大して示す図である。
【図8】従来の炭化処理装置における炭化炉の構成を示す図である。
【図9】本発明において炭化炉に安定化処理ゾーンを設けることの意味を説明するための説明図である。
【符号の説明】
18 炭化炉
21 出口
22 レトルト
80 ノズル
90 酸素濃度計
92 測定部
A バリアゾーン
B 炭化ゾーン
C 安定化処理ゾーン
Claims (5)
- 乾留処理容器としての筒状のレトルトを内部に備えた炭化炉を有し、有機物含有汚泥を軸方向一端側の入口から該レトルト内に入れて該レトルト内を移動させ、該汚泥を加熱下に該レトルト内で乾留処理により炭化させた上で、該レトルトの軸方向他端側の出口から排出するようになした有機物含有汚泥の炭化処理装置において
前記レトルトの出口側の部分を所定軸方向長に亘って、前記汚泥の炭化物を非燃焼酸化反応処理して安定化する安定化処理ゾーンとして構成し、該安定化処理ゾーン内部の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、該酸素濃度検出手段による検出結果に基づいて該安定化処理ゾーンの酸素濃度を設定濃度以下の低酸素状態に制御する酸素濃度制御手段を設け、前記レトルト内を移動して該安定化処理ゾーンに到った前記汚泥の炭化物を、該安定化処理ゾーンにおいて低酸素条件の下で非燃焼酸化処理するようになしたことを特徴とする有機物含有汚泥の炭化処理装置。 - 請求項1において、前記汚泥が排水処理で生じた有機汚泥であることを特徴とする有機物含有汚泥の炭化処理装置。
- 請求項1,2の何れかにおいて、前記安定化処理ゾーンの酸素濃度を10%の設定濃度以下に制御することを特徴とする有機物含有汚泥の炭化処理装置。
- 請求項1〜3の何れかにおいて、前記レトルトの出口側において水の蒸気噴霧を行い、スチームカーテンによって該レトルトの出口側を大気遮断するようになすとともに、該大気遮断に際しての噴霧水量の調節により該出口からの該レトルト内への侵入空気量を制御することで、前記安定化処理ゾーンにおける酸素濃度を前記設定濃度以下の低酸素状態に保持するようにし、該噴霧水量の調節装置をもって前記酸素濃度の制御手段となしたことを特徴とする有機物含有汚泥の炭化処理装置。
- 請求項1〜3の何れかにおいて、前記レトルトの出口側において水の蒸気噴霧を行い、スチームカーテンによって該レトルトの出口側を大気遮断するようになすとともに、該大気遮断に際しての噴霧水量の調節により該出口からの該レトルト内への侵入空気量を制御することで、前記安定化処理ゾーンにおける酸素濃度を前記設定濃度以下の低酸素状態に保持するようにし、該噴霧水量の調節装置をもって前記酸素濃度の制御手段となしたことを特徴とする有機物含有汚泥の炭化処理装置。
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