JP2007010309A - Method for recovering flammable gas from sludge - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に下水処理で発生する汚泥を部分燃焼して可燃性ガスを回収する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for partially combusting sludge generated mainly in sewage treatment to recover a combustible gas.
下水汚泥は、脱水後、あるいはさらに乾燥処理して、汚泥中の有機物の燃焼熱を用い、不足する場合は補助燃料を用いて、流動層を用いて焼却して、汚泥中の灰分はフライアッシュ状の焼却灰を集塵機で捕集して処理しているのが一般的であるが、フライアッシュ状になった焼却灰の処理が輸送、利用面で困難な問題がある。 Sewage sludge is dehydrated or further dried, using the combustion heat of organic matter in the sludge, and if it is insufficient, using auxiliary fuel, incineration using a fluidized bed, and the ash in the sludge is fly ash In general, the incinerated ash is collected and processed by a dust collector, but it is difficult to process the incinerated ash in the form of fly ash in terms of transportation and use.
焼却灰の処理を容易にするため、集塵機で捕集した焼却灰に補助燃料を用いて溶融炉で加熱してスラグ状に処理する方法が、特許文献1に提案されている。しかし、この方法では、焼却灰は土木建設資材として有効に利用出来るが、焼却炉の他に溶融炉が必要で、さらに補助燃料も必要になるという問題がある。焼却と溶融を1段で行う方法として、特許文献2では、汚泥を層状に供給して、汚泥の上面にバーナーを配置して汚泥を表面から燃焼して溶融する方法が提案されている。この方法は、焼却と溶融を同時に行える点は有利であるが、補助燃料が必要であり、灰分を溶融するため、1300〜1500℃の高温で燃焼することから、汚泥中に4〜6%含まれる窒素がNOxに転化して排ガス中のNOxが増加する問題がある。また、汚泥の燃焼反応は、表面でしか燃焼しないため、溶融炉が大きくなる欠点もある。
本発明は、従来法で必須とされる補助燃料を使用しないで、1段の処理で汚泥の燃焼と溶融を行い、汚泥から有益な燃料ガスとして利用可能な可燃性ガスを、生成して回収することを目的とする。 The present invention does not use auxiliary fuel, which is essential in conventional methods, and burns and melts sludge in a single stage, and generates and recovers combustible gas that can be used as beneficial fuel gas from sludge. The purpose is to do.
上記課題を解決するための、本発明の手段は以下の通りである。
(1)下水汚泥等を乾燥して、気流搬送で気流層溶融炉に吹き込んだ後、酸素で汚泥を部分燃焼して、溶融スラグ及び可燃性ガスを生成し、前記可燃性ガスを回収することを特徴とする汚泥からの可燃性ガスの回収方法。
(2)前記汚泥の酸素による部分燃焼熱により、前記汚泥から溶融スラグを生成することを特徴とする(1)記載の汚泥からの可燃性ガスの回収方法。
(3)前記溶融炉の底部に前記溶融スラグの排出口を設け、更にその下部に水ポットを設けて、前記溶融スラグを落下させて冷却、固化して回収することを特徴とする請求項1又は2記載の汚泥からの可燃性ガスの回収方法。
(4)前記生成した可燃性ガス中に含まれるスラグを、集塵して捕集した後、前記乾燥した汚泥に混合してリサイクルすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の汚泥からの可燃性ガスの回収方法。
Means of the present invention for solving the above-mentioned problems are as follows.
(1) Drying sewage sludge, etc., blowing it into the airflow layer melting furnace by airflow conveyance, partially burning the sludge with oxygen, generating molten slag and flammable gas, and recovering the flammable gas A method for recovering combustible gas from sludge.
(2) The method for recovering combustible gas from sludge according to (1), wherein molten slag is generated from the sludge by partial combustion heat of oxygen in the sludge.
(3) The molten slag discharge port is provided at the bottom of the melting furnace, and a water pot is further provided at the bottom thereof, and the molten slag is dropped, cooled, solidified and recovered. Or the collection | recovery method of the combustible gas from the sludge of 2.
(4) The slag contained in the generated combustible gas is collected by collecting dust, and then mixed with the dried sludge and recycled. A method for recovering combustible gas from sludge as described in 1.
本発明においては、汚泥燃焼炉の熱バランスに着目して、燃焼排ガスによる出熱がほとんどを占めることから、酸素を用いて燃焼することで、燃焼排ガス量を減少することが可能になり、補助燃料を使用しないで、かつ、汚泥中の有機物を完全燃焼しなくても、汚泥中の灰分が溶融してスラグになる燃焼温度が得られる条件を見いだし、汚泥から有益な燃料ガスを回収することが可能になる。 In the present invention, paying attention to the heat balance of the sludge combustion furnace, most of the heat generated by the combustion exhaust gas occupies, so that combustion with oxygen makes it possible to reduce the amount of combustion exhaust gas, To find the conditions that can obtain the combustion temperature that melts the ash in the sludge to become slag without using the fuel and without completely burning the organic matter in the sludge, and recovering useful fuel gas from the sludge Is possible.
すなわち、汚泥のガス化したガスには、CO2 、H2Oの他にCO、H2の可燃性成分を含んだガスが回収できることになる。酸素は、汚泥中の有機物をガス化するのに必要な量(汚泥中のCをCOにする量)以上で、かつガス化ガス温度を汚泥中の灰分を溶融して溶融炉の下部から排出する温度(灰分の溶流点)以上になるように供給する。さらに、溶融炉の燃焼反応を促進するために、気流層でガス化することで微粉の汚泥が分散した状態で燃焼させることになり、表面溶融方式に比べ、反応面積が大きくなって短時間で反応することが可能になり、コンパクトな溶融炉で処理が可能になる。さらに、溶融したフライアッシュ状の灰分は、溶融炉内で旋回している燃焼ガスの力で側壁に衝突して、溶融炉の側壁を伝わってスラグを溶融炉の底部のスラグ排出口から排出することが可能になる。 That is, the gas containing the combustible components of CO and H 2 in addition to CO 2 and H 2 O can be recovered from the gasified sludge gas. Oxygen is more than the amount necessary to gasify the organic matter in the sludge (the amount of C in the sludge is changed to CO), and the gasification gas temperature is discharged from the lower part of the melting furnace by melting the ash in the sludge. To be above the temperature (melting point of ash). Furthermore, in order to promote the combustion reaction of the melting furnace, it is burned in a state where fine sludge is dispersed by gasifying it in the air flow layer, and the reaction area is larger than that of the surface melting method, and it takes less time. It becomes possible to react, and processing becomes possible in a compact melting furnace. Further, the melted fly ash-like ash collides with the side wall by the force of the combustion gas swirling in the melting furnace, travels along the side wall of the melting furnace, and discharges slag from the slag discharge port at the bottom of the melting furnace. It becomes possible.
本発明によれば、乾燥汚泥を酸素でガス化することで、補助燃料を使用しないで1段で焼却、スラグ化することが可能になり、さらに、燃料として有効利用出来るガスを回収することが可能になる。 According to the present invention, dry sludge is gasified with oxygen, so that it is possible to incinerate and slag in one stage without using auxiliary fuel, and to recover a gas that can be effectively used as fuel. It becomes possible.
図1は、本発明の方法を実施するための装置の一例である。本装置は、乾燥機1、供給装置2、溶融炉3、冷却炉4、サイクロン5、ボイラー6、集塵装置7を図示の如く関連させて配設し構成される。
FIG. 1 is an example of an apparatus for carrying out the method of the present invention. This apparatus comprises a
乾燥機1は、脱水した汚泥の水分を減少させる装置で、蒸気加熱式、気流乾燥式の乾燥機等が使用できる。供給装置2は、ホッパーと定量切り出し装置から構成され、ロックホッパーシステムで乾燥汚泥を加圧して気流搬送し、次の溶融炉3へ供給する。溶融炉3は、乾燥機1で乾燥した汚泥を燃焼ガス化すると同時に灰分を溶融する装置で、側壁に2本以上のバーナー8を有し、溶融炉3の上方には生成したガスを排出するスロート9が設けられる。溶融炉3の下部にはスラグ排出口10が設けられ、さらに下方には水ポット11を設置する。
The
バーナー8は、図2に示す如く、燃焼ガスが溶融炉3で旋回するように炉壁に対し平面的に一定の角度をもって配置される。本実施例ではバーナー4本の例を示しているが、バーナー8は2本以上あれば旋回流が得られる。冷却炉4には、その側面に水等を吹き込む冷却ノズル12が設けられ、冷却炉4の後段にサイクロン5、ボイラー6、集塵装置7が順に接続されている。
As shown in FIG. 2, the
脱水した汚泥は、乾燥機1で、流動性があり、気流搬送できる水分まで乾燥する。乾燥した汚泥は、供給装置2から定量切り出しされて、空気又は窒素ガスでバーナー8に気流搬送され、溶融炉3内に送られる。バーナー8において、乾燥汚泥と酸素を吹き込んで汚泥をガス化する。このガス化ガスは、溶融炉3の上部のスロート9から冷却炉4に入る。溶融した微粉のスラグは、バーナー8の旋回力で溶融炉3の側壁に衝突して液状になり、底部のスラグ排出口10から水ポット11に落下して、冷却、固化後排出される。冷却炉4では、冷却ノズル12から水又は生成ガスを冷却後昇圧したガスを吹き込んで高温のガスを冷却して、溶融炉3からガスに同伴された溶融スラグを冷却、固化する。本実施例では、水スプレーノズルで冷却する方法を示しているが、冷却した生成ガスを循環して冷却する方法もあり、ボイラー6の熱回収量は増加するが、設備が複雑になる。冷却炉4は、輻射型のボイラーで冷却する方法も併用できる。
The dewatered sludge is dried by the
冷却されたガスは、サイクロン5でスラグを除去して、ボイラー6で熱回収して集塵装置7でサイクロンで捕集できなかったスラグを除去する。サイクロン5、集塵装置7で除去したスラグは、微粉状なので、乾燥汚泥に混合して再度溶融処理して粒状のスラグで回収することが、灰分を全量粒状のスラグで回収出来る点から好ましい。サイクロン5は、省略することは可能であるが、ボイラー6の伝熱管の磨耗を考慮すると設置する方が好ましい。集塵装置7は、バグフィルター等の集塵効率の高い方式が好ましい。ボイラー6で回収した蒸気は、乾燥機の熱源として利用可能で、回収ガスはCO、H2を主成分とする可燃性ガスで燃料として有効利用出来る。
The cooled gas removes slag by the
なお、溶融炉3に使用する酸化剤は、酸素ガスの他に、酸素富化空気を使用することも可能であるが、高カロリーのガスを回収でき、回収ガス量を減少できることで排ガス処理設備をコンパクトにできる酸素の使用が好ましい。
The oxidizer used in the melting
次に、図1に示した本発明装置を用いて、下水汚泥を処理した実施例を示す。汚泥は、表1に示す組成を乾量で20T/D処理した。含水率80%の汚泥を乾燥機で含水率20%まで乾燥したものを溶融炉でガス化した。溶融炉には純度95%の酸素450Nm3/Hを使用して約1400℃で汚泥をガス化して、灰分をスラグ化出来た。酸素は、汚泥中の有機物をガス化するのに必要な量は180Nm3/Hであるが、温度を約1400℃にして灰分を溶融して排出するために450Nm3/Hを使用した。スラグは、溶融炉に投入した灰分の約90%がスラグ排出口から回収でき、残りの約10%がガスに同伴されたが、サイクロン、集塵装置で捕集してリサイクルすることで、ほぼ100%をスラグの形で回収することが出来た。 Next, the Example which processed the sewage sludge using this invention apparatus shown in FIG. 1 is shown. The sludge was subjected to 20 T / D treatment of the composition shown in Table 1 in a dry amount. A sludge having a moisture content of 80% was dried with a dryer to a moisture content of 20% and gasified in a melting furnace. In the melting furnace, oxygen of 450 Nm 3 / H with a purity of 95% was used, and sludge was gasified at about 1400 ° C. to slag the ash. The amount of oxygen necessary to gasify the organic matter in the sludge is 180 Nm 3 / H, but 450 Nm 3 / H was used to melt and discharge the ash at a temperature of about 1400 ° C. As for slag, about 90% of the ash charged in the melting furnace can be recovered from the slag discharge port, and the remaining 10% was accompanied by gas. However, by collecting and recycling with a cyclone and dust collector, 100% could be recovered in the form of slag.
冷却炉では、水を575kg/H噴霧して800℃に冷却後、ボイラーで蒸気1.2T/Hを回収できた。生成ガス量は、乾量で表2に示す組成のガス1195Nm3/Hを回収でき、汚泥発熱量の59%を可燃ガスで回収することが出来た。回収ガスには、NOxは含まれず、NOxの原因になるアンモニアも約20ppmで、汚泥に含まれている窒素のほとんどは窒素ガスに転化して無害化されている。 In the cooling furnace, water was sprayed at 575 kg / H and cooled to 800 ° C., and then 1.2 T / H of steam could be recovered with a boiler. As for the amount of generated gas, 1195 Nm 3 / H of the composition shown in Table 2 as a dry amount could be recovered, and 59% of the sludge calorific value could be recovered as a combustible gas. The recovered gas does not contain NOx, and ammonia that causes NOx is also about 20 ppm. Most of the nitrogen contained in the sludge is converted into nitrogen gas and rendered harmless.
1 乾燥機
2 供給装置
3 溶融炉
4 冷却炉
5 サイクロン
6 ボイラー
7 集塵装置
8 バーナー
9 スロート
10 スラグ排出口
11 水ポット
12 冷却ノズル
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| JP2006183001A JP2007010309A (en) | 2006-07-03 | 2006-07-03 | Method for recovering flammable gas from sludge |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN109695884A (en) * | 2018-12-18 | 2019-04-30 | 吴心德 | A kind of domestic waste incineration based on wind-force transmission |
| CN114576974A (en) * | 2022-03-31 | 2022-06-03 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司中南电力试验研究院 | System and method for drying municipal sludge by using power station coal-fired boiler slag drying machine |
-
2006
- 2006-07-03 JP JP2006183001A patent/JP2007010309A/en not_active Withdrawn
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| CN114576974A (en) * | 2022-03-31 | 2022-06-03 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司中南电力试验研究院 | System and method for drying municipal sludge by using power station coal-fired boiler slag drying machine |
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