JP2007145883A - Carbonization apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は炭化装置に関する。都市下水や産業排水等を例えば活性汚泥法により処理すると、新たに相応量の有機質の汚泥が生成する。かかる汚泥を有効利用するため、これを脱水し、乾燥した後、更に炭化して、炭化物を土壌改良材や燃料等として利用することが行なわれている。本発明は有機質の乾燥汚泥を炭化するときに用いる炭化装置の改良に関する。 The present invention relates to a carbonization apparatus. When municipal sewage, industrial wastewater, etc. are treated by the activated sludge method, for example, a corresponding amount of organic sludge is newly generated. In order to effectively use such sludge, it is dehydrated, dried and then carbonized to use the carbide as a soil improvement material or fuel. The present invention relates to an improvement of a carbonization apparatus used when carbonizing organic dry sludge.
従来、前記のような炭化装置として、炉体と、該炉体の両側壁に亘って回転可能に装架されたレトルトと、該炉体と該レトルトとの間の加熱室に取付けられた複数のバーナとを備え、該レトルトの一端部から該レトルト内へ装入した有機質の乾燥汚泥を、該レトルトを回転させつつ、該バーナの燃焼による間接加熱下の低酸素又は無酸素雰囲気で炭化するようにした装置が知られている(例えば特許文献1及び2参照)。 Conventionally, as the carbonization apparatus as described above, a furnace body, a retort rotatably mounted across both side walls of the furnace body, and a plurality of units attached to a heating chamber between the furnace body and the retort The organic dry sludge charged into the retort from one end of the retort is carbonized in a low oxygen or oxygen-free atmosphere under indirect heating by combustion of the burner while rotating the retort. Such an apparatus is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
ところで、有機質の乾燥汚泥を炭化するとき、所望通りに炭化物を得るためには、炭火時の温度制御が重要であり、かかる温度は一般に300〜900℃の範囲内に制御されている。温度が300℃よりも低いと、未炭化となり易く、逆に温度が900℃を超えると、灰化し易くなって、いずれにしても炭化物として価値が下がるからである。このため前記した従来の炭化装置では、炉体とレトルトとの間の加熱室に温度検出手段、例えば熱電対を挿入し、これにより検出された温度が設定値の範囲内となるよう、例えば該加熱室に取付けたバーナの燃焼量を制御するようになっている。しかし、かかる従来の炭化装置では、実際に測定しているのは炉体とレトルトとの間の加熱室の温度であって、有機質の乾燥汚泥を炭化するレトルト内の温度ではないため、もともと制御が不正確となり易く、しかも制御に時間的なずれが生じるのを避けられず、結果として所望通りに炭化物が得られないことがしばしば発生するという問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、時間的なずれを生じることなく正確にレトルト内の温度を制御でき、結果として所望通りに炭化物を得ることができる炭化装置を提供する処にある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a carbonization apparatus that can accurately control the temperature in the retort without causing a time lag, and as a result, can obtain carbide as desired.
前記の課題を解決する本発明は、レトルト内へ装入した有機質の乾燥汚泥を、該レトルトを回転させつつ、該レトルトの外部に設けたバーナの燃焼による間接加熱下にて低酸素又は無酸素雰囲気で炭化するようにした炭化装置において、レトルトの片側面から該レトルト内の軸線部に温度検出手段及び冷却用水蒸気供給手段を挿入し、該温度検出手段により検出される該レトルト内の温度が設定値の範囲内となるようバーナの燃焼量及び/又は該冷却用水蒸気供給手段による該レトルト内への冷却用水蒸気の供給量を制御するようにして成ることを特徴とする炭化装置に係る。 The present invention that solves the above-mentioned problems is a low-oxygen or oxygen-free sludge under indirect heating by combustion of a burner provided outside the retort while rotating the retort of organic dry sludge charged into the retort. In a carbonization apparatus configured to carbonize in an atmosphere, a temperature detection means and a cooling water vapor supply means are inserted into an axial line portion in the retort from one side of the retort, and the temperature in the retort detected by the temperature detection means is According to the carbonization apparatus, the combustion amount of the burner and / or the supply amount of the cooling water vapor into the retort by the cooling water vapor supply means are controlled so as to be within the set value range.
本発明に係る炭化装置も、従来の炭化装置と同様、炉体と、該炉体の両側壁に亘って回転可能に装架されたレトルトと、該炉体と該レトルトとの間の加熱室に取付けられた複数のバーナとを備え、該レトルトの一端部から該レトルト内へ装入した有機質の乾燥汚泥を、該レトルトを回転させつつ、該バーナの燃焼による間接加熱下にて低酸素又は無酸素雰囲気下で炭化するようになっている。 Similarly to the conventional carbonization apparatus, the carbonization apparatus according to the present invention includes a furnace body, a retort that is rotatably mounted on both side walls of the furnace body, and a heating chamber between the furnace body and the retort. The organic dry sludge charged into the retort from one end of the retort is rotated under the retort with low oxygen or under indirect heating by combustion of the burner. Carbonization is performed in an oxygen-free atmosphere.
本発明に係る炭化装置は、レトルトの片側面から該レトルト内の軸線部に挿入された温度検出手段及び冷却用水蒸気供給手段を備え、該温度検出手段により検出される該レトルト内の温度が設定値の範囲内となるよう前記したバーナの燃焼量及び/又は該冷却用水蒸気供給手段による該レトルト内への冷却用水蒸気の供給量を制御するようになっている。 The carbonization apparatus according to the present invention includes a temperature detection means and a cooling water vapor supply means inserted from one side surface of the retort into an axial portion in the retort, and the temperature in the retort detected by the temperature detection means is set. The combustion amount of the burner and / or the supply amount of cooling water vapor into the retort by the cooling water vapor supply means are controlled so as to be within the range of values.
温度検出手段によりレトルト内の温度を検出し、検出した温度が設定値の範囲内にある場合は、通常はそのままバーナの燃焼を続け、該レトルト内へ冷却用水蒸気を供給しない。しかし、検出した温度が設定値の範囲を外れて低くなった場合は、通常はバーナの燃焼量を上げ、逆に検出した温度が設定値の範囲を外れて高くなった場合は、通常はバーナの燃焼量を下げると共に該レトルト内へ冷却用水蒸気を供給する。バーナの燃焼量や冷却用水蒸気の供給量は検出した温度の低くなった度合い又は高くなった度合いに応じて制御する。尚、加熱室の温度は乾留ガスの燃焼により高温になりやすいため、低温(300〜600℃程度)で炭化する場合は、冷却用水蒸気を常時供給して、検出した温度が設定値の範囲内にある場合はそのまま冷却用水蒸気の供給を続け、検出した温度が設定値の範囲を外れて低くなった場合は冷却用水蒸気の供給量を減らし、検出した温度が設定値の範囲を外れて高くなった場合は冷却用水蒸気の供給量を増すようにすることもできる。本発明に係る炭化装置では、有機質の乾燥汚泥を炭化するレトルト内の温度を直接に検出するため、そもそも温度の検出が正確であり、かかる正確な温度に基づいてバーナの燃焼量や該レトルト内への冷却用水蒸気の供給量を制御するため、時間的なずれを生じることなく正確に該レトルト内の温度を制御できる。 When the temperature in the retort is detected by the temperature detecting means, and the detected temperature is within the set value range, the burner is normally burned as it is, and the cooling water vapor is not supplied into the retort. However, if the detected temperature falls outside the set value range, the burner combustion amount is usually increased. Conversely, if the detected temperature falls outside the set value range, the burner is usually burned. And the cooling steam is supplied into the retort. The burner combustion amount and the cooling steam supply amount are controlled in accordance with the degree of decrease or increase in the detected temperature. Since the temperature of the heating chamber tends to become high due to the combustion of the dry distillation gas, when carbonizing at a low temperature (about 300 to 600 ° C.), cooling steam is always supplied and the detected temperature is within the set value range. If the detected temperature falls outside the set value range, the supply amount of the cooling steam is reduced, and the detected temperature rises outside the set value range. In such a case, the supply amount of the cooling water vapor can be increased. In the carbonization apparatus according to the present invention, the temperature in the retort that carbonizes the organic dry sludge is directly detected. Therefore, the temperature is accurately detected in the first place, and the burner combustion amount and the inside of the retort are determined based on the accurate temperature. Since the supply amount of the cooling water vapor is controlled, the temperature in the retort can be accurately controlled without causing a time lag.
有機質の乾燥汚泥をレトルト内で炭化するとき、該レトルト内は温度だけでなく、圧力も変動する。温度が低すぎると、未炭化となり易く、逆に温度が高すぎると、灰化し易くなることは前記した通りであるが、圧力が低すぎると、レトルト内に大気が侵入して低酸素又は無酸素雰囲気が乱れ易くなり、逆に圧力が高すぎると、炭化により生成した乾留ガスや悪臭ガス等の生成ガスが炭化装置外へ漏出し易くなって、いずれにしても不都合である。このため本発明に係る炭化装置では、更にレトルトの片側面から該レトルト内の軸線部に圧力検出手段を挿入し、該圧力検出手段により検出される該レトルト内の圧力が設定値の範囲内となるよう該レトルト内の生成ガスを吸引して排気する排気ファンの回転数及び/又は該排気ファンが接続されたダクトに介装のダンパの開度を制御するようにしたものが好ましい。 When organic dry sludge is carbonized in the retort, not only the temperature but also the pressure fluctuates in the retort. As described above, if the temperature is too low, it is likely to be uncarbonized, and conversely, if the temperature is too high, it is likely to be ashed. If the oxygen atmosphere tends to be disturbed and the pressure is too high, the product gas such as dry distillation gas or malodorous gas generated by carbonization tends to leak out of the carbonization apparatus, which is inconvenient in any case. For this reason, in the carbonization apparatus according to the present invention, pressure detection means is further inserted into the axial line portion in the retort from one side surface of the retort, and the pressure in the retort detected by the pressure detection means falls within the set value range. It is preferable to control the rotational speed of an exhaust fan that sucks and exhausts the generated gas in the retort and / or the opening degree of a damper interposed in a duct to which the exhaust fan is connected.
レトルトの片側面から該レトルト内の軸線部に温度検出手段及び冷却用水蒸気供給手段、更には圧力検出手段を挿入する手段は特に制限されないが、レトルトの片側面から該レトルト内の軸線部に多重管を挿入し、該多重管を介して温度検出手段及び冷却用水蒸気供給手段、更には圧力検出手段を挿入するのが好ましい。例えば、レトルトの片側面から該レトルト内の軸線部に片持ちで2重管を挿入し、該2重管のうちで内管の先端から該レトルト内へ熱電対を露出させつつ、該内管をレトルト圧のサンプリング管として用い、また該2重管のうちで外管に複数の孔を穿って該孔から該レトルト内へ冷却用水蒸気を吹出させるようにする。 The means for inserting the temperature detection means, the cooling water supply means, and the pressure detection means from one side of the retort into the axial line part in the retort is not particularly limited, but it is multiplexed from one side of the retort to the axial line part in the retort. It is preferable to insert a tube and insert a temperature detecting means, a cooling water vapor supplying means, and a pressure detecting means through the multiple tube. For example, a double pipe is cantilevered from one side of the retort into the axial line in the retort, and the inner pipe is exposed while the thermocouple is exposed from the tip of the inner pipe to the retort. Is used as a sampling tube for the retort pressure, and among the double tubes, a plurality of holes are formed in the outer tube, and cooling water vapor is blown into the retort from the holes.
本発明に係る炭化装置によると、時間的なずれを生じることなく正確にレトルト内の温度を制御でき、結果として所望通りに炭化物を得ることができるという効果がある。 According to the carbonization apparatus of the present invention, there is an effect that the temperature in the retort can be accurately controlled without causing a time shift, and as a result, the carbide can be obtained as desired.
図1は本発明に係る炭化装置を例示する縦断面図、図2は図1の部分拡大図である。図1及び2に例示した炭化装置は、炉体11と、炉体11の両側壁に亘って回転可能に装架されたレトルト12とを備えている。炉体11内にはレトルト12との間に加熱室21が形成されており、加熱室21の下段にこれと連通して排ガス処理室22が形成されていて、加熱室21には複数のバーナ31が、また排ガス処理室22にもバーナ32が取付けられている。レトルト12の一端部には装入口41が開設されており、また他端部には排出口42が開設されていて、レトルト12の加熱室21における中間部には複数のパイプ状の排気口部材43が取付けられている。装入口41には図示しない有機質の乾燥汚泥の供給手段が接続されており、また排気口部材43によりレトルト12内と加熱室21とは連通されていて、更に排出口42を包囲して、レトルト12内への空気の侵入を防止するための出口フード44が装備されている。排ガス処理室22を形成する炉体11には排気口51が開設されており、排気口51にダクト52が接続されていて、ダクト52にダンパ53及び排気ファン54が介装されている。尚、図示はしないが、加熱室の温度は乾留ガスの燃焼により高温になりやすいため、低温(300〜600℃程度)で炭化する場合は、レトルトの外周に保温材を巻いたり、レトルトを二重構造としてその空間に流体を流す等し、加熱室からレトルト内への熱の伝達を抑制することもできる。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view illustrating a carbonization apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. The carbonization apparatus illustrated in FIGS. 1 and 2 includes a furnace body 11 and a
レトルト12の排出口42側における片側面からは出口フード44を貫通してレトルト12内の軸線部に2重管61が挿入されている。2重管61のなかで両端が封鎖された内管62内には熱電対71が通されており、熱電対71の先端は内管62からレトルト12内へ露出されていて、その基端は内管62から取出されて温度計72を介し演算装置81へと接続されている。また2重管61のなかで両端が封鎖された外管63のレトルト12内における先端側には複数の水蒸気吹出し孔91が開設されており、かかる外管63の基端側は加熱器92及び流量計93を介しポンプ94へと接続されていて、ポンプ94には演算装置81が接続されている。図示を省略するが、演算装置81は前記のバーナ31の燃料供給系へも接続されている。
From one side of the
図1及び2に例示した炭化装置では、装入口41からレトルト12内へ装入した有機質の乾燥汚泥を、レトルト12を回転させつつ、バーナ31の燃焼による間接加熱下にて低酸素又は無酸素雰囲気下で炭化し、炭化物を排出口42から排出し、出口フード44の排出口45、図示しない炭化物搬送コンベヤを介して、図示しない炭化物貯留ホッパに貯留する。その一方で、炭化により生成した乾留ガスや悪臭ガス等の生成ガスを、レトルト12、排気口部材43、加熱室21及び排ガス処理室22の経路で吸引し、ここでバーナ32により生成ガスを後燃焼させた後、排気口51、ダクト52、ダンパ53及び排気ファン54の経路で排気するようになっている。
In the carbonization apparatus illustrated in FIGS. 1 and 2, the organic dry sludge charged into the
そしてかかる有機質の乾燥汚泥の炭化において、熱電対71及び温度計72により検出したレトルト12内の温度が演算装置81に予め設定しておいた設定値の範囲内にある場合は、バーナ31の燃焼をそのまま続け、レトルト12内へ水蒸気を吹出させることはしない。しかし、熱電対71及び温度計72により検出したレトルト12内の温度が演算装置81に予め設定しておいた設定値の範囲から外れて低くなった場合は、その低くなった度合いに応じて演算装置81から発せられる信号によりバーナ31の燃焼量を上げ、逆に検出したレトルト12内の温度が設定値の範囲から外れて高くなった場合は、その高くなった度合いに応じて演算装置81から発せられる信号によりバーナ31の燃焼量を下げると共に、ポンプ94、流量計93、加熱器92、外管63及び水蒸気吹出し孔91を介してレトルト12内へ冷却用水蒸気をポンプ94の回転数制御によりその供給量を制御しながら吹出させる。
In the carbonization of the organic dry sludge, when the temperature in the
図3は本発明に係る他の炭化装置を例示する縦断面図、図4は図3の部分拡大図である。図3及び4に例示した炭化装置も、図1及び2に例示した炭化装置と同様、炉体13と、炉体13の両側壁に亘って回転可能に装架されたレトルト14とを備えている。炉体13内にはレトルト14との間に加熱室23が形成されており、加熱室23の下段にこれと連通して排ガス処理室24が形成されていて、加熱室23には複数のバーナ33が、また排ガス処理室24にもバーナ34が取付けられている。レトルト14の一端部には装入口46が開設されており、また他端部には排出口47が開設されていて、レトルト14の加熱室23における中間部には複数のパイプ状の排気口部材48が取付けられている。装入口46には図示しない有機質の乾燥汚泥の供給手段が接続されており、また排気口部材48によりレトルト14内と加熱室23とは連通されていて、更に排出口47を包囲して出口フード49が装備されている。排ガス処理室24を形成する炉体13には排気口55が開設されており、排気口55にダクト56が接続されていて、ダクト56にダンパ57及び排気ファン58が介装されている。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view illustrating another carbonization apparatus according to the present invention, and FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG. The carbonization apparatus illustrated in FIGS. 3 and 4 includes a
レトルト14の排出口47側における片側面からは出口フード49を貫通してレトルト14内の軸線部に2重管64が挿入されている。2重管64のなかで両端が封鎖された内管65内には熱電対73が通されており、熱電対73の先端は内管65からレトルト14内へ露出されていて、その基端は内管65から取出されて温度計74を介し演算装置82へと接続されている。また両端が封鎖された内管65のレトルト14内における先端側には圧力サンプリング孔75が開設されており、かかる内管65の基端側は圧力計76を介し演算装置82へと接続されていて、内管65はレトルト14内の圧力のサンプリング管ともなっている。更に2重管64のなかで両端が封鎖された外管66のレトルト14内における先端側には複数の水蒸気吹出し孔95が開設されており、かかる外管66の基端側は加熱器96及び流量計97を介しポンプ98へと接続されていて、ポンプ98には演算装置82が接続されている。演算装置82は前記のダンパ57及び排気ファン58へも接続されており、図示を省略するが、前記のバーナ33の燃料供給系へも接続されている。
From one side of the
図3及び4に例示した炭化装置でも、図1及び2に例示した炭化装置と同様、装入口46からレトルト14内へ装入した有機質の乾燥汚泥を、レトルト14を回転させつつ、バーナ33の燃焼による間接加熱下にて低酸素又は無酸素雰囲気下で炭化し、炭化物を排出口47から排出し、出口フード49の排出口50、図示しない炭化物搬送コンベヤを介して、図示しない炭化物貯留ホッパに貯留する。その一方で、炭化により生成した乾留ガスや悪臭ガス等の生成ガスを、レトルト14、排気口部材48、加熱室23及び排ガス処理室24の経路で吸引し、ここでバーナ34により生成ガスを後燃焼させた後、排気口55、ダクト56、ダンパ57及び排気ファン58の経路で排気するようになっている。
3 and 4, as in the carbonization apparatus illustrated in FIGS. 1 and 2, the organic dry sludge charged into the
そしてかかる有機質の乾燥汚泥の炭化において、熱電対73及び温度計74により検出したレトルト14内の温度が演算装置82に予め設定しておいた設定値の範囲内にある場合は、バーナ33の燃焼をそのまま続け、レトルト14内へ水蒸気を吹出させることはしない。しかし、熱電対73及び温度計74により検出したレトルト14内の温度が演算装置82に予め設定しておいた設定値の範囲から外れて低くなった場合は、その低くなった度合いに応じて演算装置82から発せられる信号によりバーナ33の燃焼量を上げ、逆に検出したレトルト14内の温度が設定値の範囲から外れて高くなった場合は、その高くなった度合いに応じて演算装置82から発せられる信号によりバーナ33の燃焼量を下げると共に、ポンプ98、流量計、97、加熱器96、外管66及び水蒸気吹出し孔95を介してレトルト14内へ冷却用水蒸気をポンプ98の回転数制御によりその供給量を制御しながら吹出させる。
In the carbonization of the organic dry sludge, when the temperature in the
また図3及び4に例示した炭化装置では、圧力サンプリング孔75、内管65及び圧力計76により検出したレトルト14内の圧力が演算装置82に予め設定しておいた設定値の範囲内にある場合は、ダンパ57を介しての排気ファン58による排気をそのまま続ける。しかし、圧力サンプリング孔75、内管65及び圧力計76により検出したレトルト14内の圧力が演算装置82に予め設定しておいた設定値の範囲から外れて低くなった場合は、その低くなった度合いに応じて演算装置82から発せられる信号によりダンパ57の開度を小さくし、これと同時に又はこれに代えて排気ファン58の回転数を下げ、逆に検出したレトルト14内の圧力が設定値の範囲から外れて高くなった場合は、その高くなった度合いに応じて演算装置82から発せられる信号によりダンパ57の開度を大きくし、これと同時に又はこれに代えて排気ファン58の回転数を上げる。
3 and 4, the pressure in the
11,13 炉体
12,14 レトルト
21,23 加熱室
22,24 排ガス処理室
31〜34 バーナ
52,56 ダクト
53,57 ダンパ
54,58 排気ファン
61,64 2重管
62,65 内管
63,66 外管
71,73 熱電対
75 圧力サンプリング孔
81,82 演算装置
91,92 水蒸気吹出し孔
94,98 ポンプ
11, 13
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Legal Events
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