JP2007225223A - Pyrolysis gas treating method and its device for highly hydrous organic matter carbonizing system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、下水処理場などで発生する汚泥や、食品加工残渣、畜産糞尿などの高含水有機物を処理するための炭化処理システムにおける熱分解ガスの処理方法及びその装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and apparatus for treating pyrolysis gas in a carbonization treatment system for treating sludge generated in a sewage treatment plant, food processing residue, livestock manure and other high water content organic matter.
下水汚泥に代表される高い水分を含有する有機物を炭化するためには、原料である水分を含有した有機物を乾燥処理した後、炭化炉にて炭化処理するのが一般的である。
ここで、炭化処理の熱源としては、該炭化処理により生成された熱分解ガスを分解ガス燃焼炉で燃焼させた燃焼排ガスを用いている。
上記分解ガス燃焼炉での燃焼時におけるNOxの生成を抑制した高含水有機物炭化処理システムの熱分解ガス処理方法及びその装置の一つに、本件出願人の出願に係る特許文献1(特開2005−199157号公報)の発明が提供されている。
In order to carbonize an organic substance containing high moisture represented by sewage sludge, the organic substance containing moisture as a raw material is generally dried and then carbonized in a carbonization furnace.
Here, as a heat source for the carbonization treatment, combustion exhaust gas obtained by burning the pyrolysis gas generated by the carbonization treatment in a cracked gas combustion furnace is used.
One of the pyrolysis gas treatment method and apparatus therefor of a high water content organic carbonization treatment system that suppresses the generation of NOx during combustion in the cracking gas combustion furnace is disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-200511) relating to the application of the present applicant. No. 199157) is provided.
図3はかかる発明における高含水有機物の炭化処理装置の系統図である。
図3において、この炭化処理装置は、主として、下水汚泥を脱水する脱水機10と、下水汚泥に熱風を直接接触させて乾燥する乾燥炉20と、乾燥させた下水汚泥を炭化処理する外熱式ロータリーキルン型の炭化炉1と、該炭化炉1で生成された熱分解ガスを主に燃焼する燃焼炉40と、該炭化炉1に加熱ガスを送る燃焼炉50とにより構成されている。
FIG. 3 is a system diagram of a carbonization apparatus for high water content organic matter in the present invention.
In FIG. 3, this carbonization apparatus mainly includes a
上記脱水機10と乾燥炉20とはライン110で接続され、該乾燥炉20と炭化炉1とはライン21で接続され、該乾燥炉20と燃焼炉40とは、循環ガス予熱器22を介してライン23で接続されている。
上記炭化炉1の内部と燃焼炉40とは、炭化炉1内で生成した熱分解ガスの配管であるライン31で接続されている。このライン31には熱分解ガス中から炭化物を分離除去するサイクロン32が設けられている。該サイクロン32の底部と炭化炉1の炭化物出口には、炭化物6を排出するライン33とライン34とがそれぞれ設けられている。
The
The inside of the
上記燃焼炉40と乾燥炉20とは、該燃焼炉40からの燃焼排ガスを乾燥用ガスとして供給するためのライン43で接続されている。ライン43は、ライン44、ライン45に分岐し、循環ガス予熱器22の内部を経たライン45からのガス流路は、ライン37に合流し、以後このライン37は、順に空気予熱器38、排ガス処理装置8、及び煙突17を結ぶ配管として構成されている。
上記燃焼炉40には、ファン48が設置され、該ファン48により燃焼用空気を燃焼炉40内部に送り込むことができるように構成されている。そして、該燃焼炉40には、上記ファン48からの燃焼用空気と、上記サイクロン32を経た熱分解ガスと、上記乾燥炉20での乾燥処理後の乾燥排ガスと、LNG(天然ガス)又は重油等の化石燃料で構成される助燃料とが供給され、該熱分解ガスが燃焼せしめられるようになっている。
また、上記燃焼炉50には、燃焼用空気としてライン53により循環されるガス、及びライン61からの予熱された空気及び助燃料が供給されるようになっている。
The
The
The
この高含水有機物の炭化処理装置を用いて、汚泥を炭化処理するにあたっては、先ず、脱水機10に下水汚泥を導入し、該下水汚泥の水分が約80%になるぐらいまで脱水する。
次いで、脱水した下水汚泥を乾燥炉20に送る。該乾燥炉20では、汚泥の水分が約30%位になるまで乾燥する。該乾燥炉20での乾燥は、ライン44から導入される燃焼排ガスを、汚泥に直接接触させることにより行う。なお、乾燥に必要な量以上の燃焼排ガスは、ライン45の系統に送られる。乾燥させた汚泥はライン21を介して炭化炉1に導入される。
When carbonizing sludge using this high water content organic carbonization apparatus, first, sewage sludge is introduced into the
Next, the dewatered sewage sludge is sent to the drying
上記炭化炉1では、汚泥を酸素が欠乏した雰囲気下で約300〜600℃に加熱して炭化処理を行い、熱分解ガスと固体燃料である炭化物6とを生成する。熱分解ガスはライン31を介して上記燃焼炉40に導入され、後述するような燃焼を行なう。
上記炭化炉1での加熱は、上記燃焼炉50で助燃料をライン61及び循環ライン53からの燃焼用空気で燃焼し、これにより得られる加熱ガスをライン51を通して該炭化炉1の外筒に供給し、汚泥に直接に接触しないで間接加熱により行う。
なお、ライン61からの空気は、上記空気予熱器38での排ガスとの熱交換により加熱されている。
In the
In the
Note that the air from the
上記燃焼炉40においては、2段の燃焼処理がなされる。
該燃焼炉40の第1段燃焼部40aでは、空気比<1.0で熱分解ガスを助燃料と共に燃焼空気を用いて900〜1100℃で高温還元雰囲気で燃焼させることにより、熱分解ガス中のNH3を分解し、N2Oを分解し、NOxを還元している。次いでこの熱分解ガスを第2段燃焼部40bに導き、該第1段燃焼部40bにおいて、燃焼空気を吹き込み、空気比>1.0で850〜1000℃の低温酸化雰囲気で燃焼させることにより、未燃ガスを完全燃焼させている。
In the
In the first
特許文献1(特開2005−199157号公報)の発明における高含水有機物炭化処理システムにおいては、熱分解ガスを燃焼処理する燃焼炉40では、上記炭化炉1における炭化処理工程及び上記乾燥炉20における乾燥処理工程で発生するNH3によって、該燃焼炉40での燃焼時に上記NH3の酸化に由来するNOxが発生し易い状態にある。
かかるNH3含有ガスからのNOxへの転換を抑制する燃焼方法としては、化石燃料からなる助燃料を用いての高温還元燃焼による低NOx燃焼が有効であるが、この場合は助燃料を多く要して、助燃料の燃料消費率が多くなり勝ちとなり、この点に改良の余地がある。
In the high water content organic matter carbonization processing system in the invention of Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-199157), in the
As a combustion method for suppressing the conversion of NH 3 -containing gas to NOx, low-NOx combustion by high-temperature reduction combustion using auxiliary fuel made of fossil fuel is effective. In this case, a large amount of auxiliary fuel is required. As a result, the fuel consumption rate of the auxiliary fuel is increased, and there is room for improvement in this respect.
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、炭化炉での炭化処理後の熱分解ガスの分解ガス燃焼炉での燃焼を、助燃料の使用を最低限にして燃料消費率を低く保持しつつ、NOx量の低減を伴った完全燃焼を実現した高含水有機物炭化処理システムの熱分解ガス処理装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to minimize the use of auxiliary fuel for combustion in a cracked gas combustion furnace of pyrolysis gas after carbonization treatment in a carbonization furnace. An object of the present invention is to provide a pyrolysis gas treatment apparatus for a high water content organic matter carbonization treatment system that realizes complete combustion with a reduction in the amount of NOx while keeping the fuel consumption rate low.
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、高含水有機物を乾燥装置にて乾燥処理し、該乾燥処理を経た後の高含水有機物を炭化炉にて炭化処理し、該炭化処理により生成された熱分解ガスを燃焼処理する高含水有機物炭化処理システムの熱分解ガス処理方法であって、上記炭化炉で生成された熱分解ガスを分解ガス燃焼炉に導入し、該分解ガス燃焼炉において上記乾燥装置での乾燥処理後の乾燥排ガスの一部を第1次投入するとともに1次燃焼空気を供給して還元雰囲気での燃焼処理を行ない、次いでこの還元雰囲気での燃焼ガスに2次燃焼空気を供給して酸化雰囲気での燃焼処理を行ない、次いでこの酸化雰囲気での燃焼ガスに上記乾燥排ガスを第2次投入して最終的燃焼処理を行なうことを特徴とする(請求項1)。 In order to solve the above-described problems of the prior art, the present invention performs a drying process on a high water content organic substance in a drying apparatus, carbonizes the high water content organic substance after the drying process in a carbonization furnace, and performs the carbonization process. A pyrolysis gas treatment method for a high water content organic carbonization processing system for combustion treatment of pyrolysis gas generated by the above, wherein the pyrolysis gas generated in the carbonization furnace is introduced into the cracking gas combustion furnace, and the cracking gas combustion In the furnace, a part of the dry exhaust gas after the drying process in the drying apparatus is first charged and the primary combustion air is supplied to perform a combustion process in a reducing atmosphere. Next combustion air is supplied to perform combustion processing in an oxidizing atmosphere, and then the dry exhaust gas is secondarily introduced into the combustion gas in this oxidizing atmosphere to perform final combustion processing. ).
上記発明において、次のように構成するのが好ましい。
(1)上記最終的燃焼処理において燃焼ガスに上記乾燥排ガスを複数段に亘って投入し、両者を高温燃焼させる(請求項2)。
(2)上記分解ガス燃焼炉に投入される上記乾燥排ガスの10〜30%を上記第1次投入ガス量とし、上記乾燥排ガスの70〜90%を上記第2次投入ガス量とする(請求項3)。
(3)上記1次燃焼空気及び2次燃焼空気は、空気予熱器にて上記炭化炉での炭化処理後に排出される炭化処理排ガスによって予熱された空気を用い、空気量調整手段によって該1次燃焼空気と2次燃焼空気との供給空気量の割合を調整して上記分解ガス燃焼炉に供給する(請求項4)。
In the above invention, the following configuration is preferable.
(1) In the final combustion process, the dry exhaust gas is introduced into the combustion gas in a plurality of stages, and both are combusted at a high temperature (claim 2).
(2) 10-30% of the dry exhaust gas input to the cracked gas combustion furnace is the primary input gas amount, and 70-90% of the dry exhaust gas is the secondary input gas amount (claim) Item 3).
(3) The primary combustion air and the secondary combustion air are air preheated by carbonization exhaust gas discharged after carbonization in the carbonization furnace by an air preheater, and the primary combustion air and secondary combustion air are subjected to the primary amount by an air amount adjusting means. The ratio of the supply air amount of the combustion air and the secondary combustion air is adjusted and supplied to the cracked gas combustion furnace (claim 4).
また、上記熱分解ガス処理方法を実施する装置の発明は、
高含水有機物を乾燥装置にて乾燥処理し、該乾燥処理を経た後の高含水有機物を炭化炉にて炭化処理し、該炭化処理により生成された熱分解ガスを燃焼処理する高含水有機物炭化処理システムの熱分解ガス処理装置において、上記炭化炉で生成された熱分解ガスが導入される熱分解ガス導入口と、上記乾燥装置での乾燥処理後の乾燥排ガスが導入される複数段の乾燥排ガス導入口と、燃焼用空気が導入される複数段の燃焼用空気導入口と、燃焼排ガスを送出する燃焼排ガス送出口とを有する分解ガス燃焼炉を備え、該分解ガス燃焼炉は、上記熱分解ガス導入口を最上流側に設けて該熱分解ガス導入口から上記燃焼排ガス送出口へと上記熱分解ガスが長手方向に流動可能に形成され、上記複数段の乾燥排ガス導入口の一方を上記燃焼用空気導入口よりも上流側部位に開口して熱分解ガスの還元雰囲気での燃焼処理を可能とし、他の乾燥排ガス導入口を上記燃焼用空気導入口よりも下流側に開口して、上記燃焼後の炉内ガスを上記燃焼用空気及び上記乾燥排ガスにより燃焼処理可能に構成したことを特徴とする(請求項5)。
The invention of the apparatus for carrying out the pyrolysis gas treatment method is as follows:
High moisture content organic matter carbonization treatment which dries the high moisture content organic matter with a drying device, carbonizes the moisture content organic matter after passing through the drying treatment in a carbonization furnace, and burns the pyrolysis gas generated by the carbonization treatment In the pyrolysis gas treatment device of the system, a pyrolysis gas inlet for introducing the pyrolysis gas generated in the carbonization furnace, and a multistage dry exhaust gas into which the dry exhaust gas after the drying treatment in the drying device is introduced A cracked gas combustion furnace having an inlet, a plurality of stages of combustion air inlets for introducing combustion air, and a combustion exhaust gas outlet for sending combustion exhaust gas; A gas inlet is provided on the most upstream side so that the pyrolysis gas can flow in the longitudinal direction from the pyrolysis gas inlet to the combustion exhaust gas outlet, and one of the plurality of stages of the dried exhaust gas inlet is Combustion air introduction The combustion chamber in the reducing atmosphere of the pyrolysis gas can be opened by opening the upstream side of the furnace, the other dry exhaust gas inlet is opened downstream of the combustion air inlet, and the furnace after the combustion The internal gas is configured to be combustible with the combustion air and the dry exhaust gas (Claim 5).
この発明において、好ましくは、上記分解ガス燃焼炉は、上記熱分解ガスの流動方向に沿って、上記熱分解ガス導入口及び複数段の燃焼用空気導入口のうちの1次空気導入口を最上流側に、複数段の上記乾燥排ガス導入口の一方、上記複数段の燃焼用空気導入口のうちの2次空気導入口、上記複数段の上記乾燥排ガス導入口の他方、及び上記燃焼排ガス送出口を長手方向に沿って配設した筒状体にて構成される(請求項6)。 In the present invention, preferably, the cracked gas combustion furnace has the primary air inlet among the pyrolyzed gas inlet and the plurality of stages of combustion air inlets positioned along the flow direction of the pyrolyzed gas. Upstream, one of the plurality of stages of the dried exhaust gas inlets, the secondary air inlet of the plurality of stages of combustion air inlets, the other of the plurality of stages of the dried exhaust gas inlets, and the combustion exhaust gas feed It is comprised with the cylindrical body which arrange | positioned the exit along the longitudinal direction (Claim 6).
本発明によれば、分解ガス燃焼炉を、炭化炉で生成された熱分解ガスが導入される熱分解ガス導入口と、乾燥装置での乾燥処理後の乾燥排ガスが導入される複数段の乾燥排ガス導入口と、燃焼用空気が導入される複数段の燃焼用空気導入口と、燃焼排ガスを送出する燃焼排ガス送出口とを有するように構成し(請求項5、6)、該分解ガス燃焼炉中の熱分解ガス燃焼ゾーンにおいて乾燥装置での乾燥処理後の乾燥排ガスの一部(好ましくは乾燥排ガスの10〜30%:請求項3)を燃焼用空気導入口よりも上流側部位に開口する乾燥排ガス導入口から第1次投入するとともに1次空気導入口から1次燃焼空気を空気比0.7〜0.8程度の低空気比にて供給して、還元雰囲気での燃焼処理を行なうことにより(請求項1〜4)、上記乾燥排ガス中のNH3により熱分解ガスの燃焼ゾーンで発生したNOxを還元することが可能となり、熱分解ガス燃焼時におけるNOx量を低減できる。
また、上記還元雰囲気中で、熱分解ガスよりも低温の乾燥排ガスを適量分解ガス燃焼炉内に吹き込んで、該分解ガス燃焼炉内の温度を1200℃以下に保持することにより、分解ガス燃焼炉の炉壁を保護できて、分解ガス燃焼炉の耐久性を向上できる。
According to the present invention, the cracked gas combustion furnace is divided into a pyrolysis gas inlet into which the pyrolysis gas generated in the carbonization furnace is introduced and a multi-stage drying into which the dried exhaust gas after the drying treatment in the drying apparatus is introduced. An exhaust gas inlet, a plurality of stages of combustion air inlets through which combustion air is introduced, and a combustion exhaust gas outlet for sending the combustion exhaust gas are provided (
Further, in the reducing atmosphere, a suitable amount of dry exhaust gas having a temperature lower than that of the pyrolysis gas is blown into the cracking gas combustion furnace, and the temperature in the cracking gas combustion furnace is maintained at 1200 ° C. or less, whereby the cracking gas combustion furnace. This can protect the furnace wall and improve the durability of the cracked gas combustion furnace.
また、上記熱分解ガス燃焼ゾーンにおける還元雰囲気中での低NOx燃焼後の炉内ガスに、2次燃焼空気を供給して酸化雰囲気での燃焼処理を行なうことにより(請求項1)、上記還元雰囲気中での未燃ガスを完全燃焼することができる。
さらにこの酸化雰囲気での燃焼ガスに、上記還元雰囲気中での燃焼ゾーンで消費した乾燥排ガスの残りの乾燥排ガス(好ましくは乾燥排ガスの70〜90%:請求項3)を第2次投入して最終的燃焼処理を行なうことにより(請求項1)、多量の乾燥排ガス中のNH3による自己脱硝作用によって、上記熱分解ガス燃焼ゾーンの酸化雰囲気での燃焼時に生成されたNOxを還元して低NOx燃焼をなすとともに、上記乾燥排ガス及び2次燃焼空気によって脱臭及び完全燃焼を行なうことができる。
Further, by supplying secondary combustion air to the in-furnace gas after low NOx combustion in a reducing atmosphere in the pyrolysis gas combustion zone and performing a combustion treatment in an oxidizing atmosphere (claim 1), the reduction Unburned gas in the atmosphere can be completely burned.
Further, the remaining dry exhaust gas of the dry exhaust gas consumed in the combustion zone in the reducing atmosphere (preferably 70 to 90% of the dry exhaust gas: Claim 3) is secondarily introduced into the combustion gas in the oxidizing atmosphere. By performing the final combustion treatment (Claim 1), the NOx produced during combustion in the oxidizing atmosphere of the pyrolysis gas combustion zone is reduced and reduced by the self-denitration action by NH 3 in a large amount of dry exhaust gas. While performing NOx combustion, deodorization and complete combustion can be performed by the dry exhaust gas and the secondary combustion air.
したがって、本発明によれば、乾燥排ガス全量を1200℃程度の高温で燃焼させることなく、炉内ガスの最終的燃焼処理の際に950℃程度とするのに必要に応じて助燃料を用いるにとどまるので、助燃料の使用を最低限にして燃料消費率を低く保持しつつ、炭化炉での炭化処理後の熱分解ガスの分解ガス燃焼炉での燃焼を、NOx量の低減を伴った完全燃焼で以って実現できる。 Therefore, according to the present invention, the auxiliary fuel is used as needed to bring the total amount of the dry exhaust gas to about 950 ° C. in the final combustion treatment of the in-furnace gas without burning at a high temperature of about 1200 ° C. As a result, the combustion of pyrolysis gas after carbonization in the carbonization furnace in the cracked gas combustion furnace is completely accompanied by a reduction in the amount of NOx while keeping the fuel consumption rate low while minimizing the use of auxiliary fuel. This can be achieved by combustion.
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明の実施形態に係る高含水有機物の炭化処理装置の系統図、図2は分解ガス燃焼炉の縦断面構成図である。
この実施形態では、高含水有機物、特に高含水含窒素有機物として下水汚泥をその処理対象としている。
図1に示すように、本実施形態に係る炭化処理装置は、主として、下水汚泥を脱水する脱水機10と、脱水した下水汚泥に熱風を直接接触させて乾燥する乾燥炉20と、乾燥させた下水汚泥を炭化処理する炭化炉1と、該炭化炉1で生成した熱分解ガスを主に燃焼する分解ガス燃焼炉2と、該分解ガス燃焼炉2からの高温の燃焼ガスをさらに燃焼、加熱して炭化炉1に送り込む炭化炉用燃焼装置3等により構成されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated embodiments.
FIG. 1 is a system diagram of an apparatus for carbonizing a high water content organic substance according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional configuration diagram of a cracked gas combustion furnace.
In this embodiment, sewage sludge is treated as a highly water-containing organic substance, particularly a high water-containing nitrogen-containing organic substance.
As shown in FIG. 1, the carbonization processing apparatus according to the present embodiment is mainly dried by a
上記乾燥炉20は、熱風を直接接触させる方式が好適であるが、これに限定されず、脱水汚泥を燃焼させずに乾燥できるものであればよい。また、上記炭化炉1は、外熱式ロータリーキルン型のものが好適であるが、本発明の目的に適う限り、他の形態の炭化炉とすることもできる。
The drying
上記脱水機10と乾燥炉20とはライン110で接続されており、このライン110は、圧送ポンプ(図示省略)によって汚泥を圧送できる配管などが好ましい。上記乾燥炉20と炭化炉1とはライン21で接続されており、このライン21は乾燥した汚泥を搬送できるコンベアなどが好ましい。
上記炭化炉1の内部と上記分解ガス燃焼炉2とは、該炭化炉1内で生成した熱分解ガスの配管であるライン19で接続され、このライン19には熱分解ガス中から炭化物を分離除去するサイクロン32が設けられている。
該サイクロン32の底部及び上記炭化炉1の炭化物出口には、炭化物6を排出するライン34とライン33がそれぞれ設けられている。
上記分解ガス燃焼炉2の詳細については後述する。
The
The inside of the
A
Details of the cracked gas combustion furnace 2 will be described later.
上記分解ガス燃焼炉2出口に接続される燃焼排ガスライン41は、炭化炉用燃焼装置3への燃焼排ガスライン4と、上記乾燥炉20への燃焼排ガスライン5と、後述する熱交換器7への燃焼排ガスライン9との、3つの加熱用燃焼排ガスラインに分岐され、該分解ガス燃焼炉2での燃焼により950℃程度(通常900〜1000℃)まで昇温された燃焼排ガスが、上記各燃焼排ガスライン4、5、9を通して炭化炉用燃焼装置3、乾燥炉20、熱交換器7に送られるようになっている。
上記炭化炉用燃焼装置3においては、上記分解ガス燃焼炉2からの950℃程度(通常900〜1000℃)の高温の燃焼排ガスが、LNG(天然ガス)又は重油等の化石燃料で構成される助燃料と、後述する空気予熱器38で予熱され空気ライン61を通して供給される燃焼用空気とによって燃焼して1100℃程度(通常1050〜1150℃)に昇温され、炭化炉1に供給される。
The combustion
In the carbonization
18は上記炭化炉1からの炭化炉排ガスを排出するための炭化炉排ガスラインで、上記分解ガス燃焼炉2への燃焼用空気を予熱する空気予熱器38に接続されて、該炭化炉排ガスによって上記燃焼用空気を380℃程度(通常360〜400℃)に予熱し、燃焼用空気ライン38aから後述する3つの燃焼用空気ライン39、76、77に分岐して上記分解ガス燃焼炉2に送り込むようになっている。上記3つの燃焼用空気ライン39、76、77には、それぞれの燃焼用空気ライン39、76、77を開閉する流量調節弁39a、76a、77aが設置されている。
13は上記空気予熱器38に燃焼用空気を供給するためのファンである。80,82は上記分解ガス燃焼炉2内に助燃料を供給するための助燃料供給ラインである。この助燃料供給ラインは必要に応じて設ける。
また、上記空気予熱器38で燃焼用空気を予熱した後の炭化炉排ガスは、ファン14により排ガスライン81を通して排ガス処理装置8に送り込まれ、所要の浄化処理がなされた後、煙突17から大気中に排出されるようになっている。
18 is a carbonization furnace exhaust gas line for discharging the carbonization furnace exhaust gas from the
Further, the carbonization furnace exhaust gas after the combustion air is preheated by the
11は、上記乾燥炉20で汚泥を乾燥させ200℃程度(通常180〜220℃)まで降温された後のガス(熱風)を、該ガスを加熱する熱交換器7に送給する乾燥炉排ガスライン、12は該乾燥炉排ガスライン11に設けられた循環用のファンである。
上記熱交換器7には、上記分解ガス燃焼炉2出口の燃焼排ガスライン41から分岐した燃焼排ガスライン9を通して、950℃程度(通常900〜1000℃)の高温ガスが導入されて、上記乾燥炉20から乾燥炉排ガスライン11を通して供給された乾燥炉排ガスを530℃程度(通常510〜550℃)まで加熱し、乾燥炉排ガスライン71及び乾燥炉排ガスライン71から分岐された3つの乾燥炉排ガスライン73、74、75を通して上記分解ガス燃焼炉2に還流するようになっている。
上記熱交換器7出口の乾燥炉排ガスライン71から、上記3つの乾燥炉排ガスライン73、74、75への乾燥炉排ガス流量の分配割合は、該3つの乾燥炉排ガスライン73、74、75に設置した流量調節弁により行なっている。
11 is a drying furnace exhaust gas for supplying the gas (hot air) after drying sludge in the drying
A high-temperature gas of about 950 ° C. (usually 900 to 1000 ° C.) is introduced into the heat exchanger 7 through a combustion
The distribution ratio of the drying furnace exhaust gas flow rate from the drying furnace exhaust gas line 71 at the outlet of the heat exchanger 7 to the three drying furnace
15は上記熱交換器7で上記燃焼炉2に還流されるガス(上記降温ガス)を加熱した
高温の排ガスの排熱を用いて、白煙防止用の高温空気を製造する熱交換器で、ファン16から供給される空気を加熱する。該熱交換器15により冷却された後の上記排ガスは、上記空気予熱器38を経た排ガスと合流されて上記排ガス処理装置8に供給されるようになっている。
15 is a heat exchanger for producing high-temperature air for preventing white smoke using the exhaust heat of the high-temperature exhaust gas obtained by heating the gas (the temperature-decreasing gas) that is recirculated to the combustion furnace 2 by the heat exchanger 7. The air supplied from the
上記分解ガス燃焼炉2の縦断面構成図を示す図2において、該分解ガス燃焼炉2の最上部には上記熱分解ガスライン19に接続される熱分解ガス入口201が設けられ、上記炭化炉1からの熱分解ガスが熱分解ガスライン19を通して分解ガス燃焼炉2の炉内2dに導入されるようになっている。
また、上記分解ガス燃焼炉2のケース210の上側部には、燃焼用空気ライン38aから分岐された燃焼用1次空気ライン39に接続される1次空気入口202が設けられ、上記空気予熱器38出口の燃焼用空気ライン38aから分岐された1次空気ライン(燃焼用空気ライン)39を通して1次空気が供給されるようになっている。
In FIG. 2 which shows the longitudinal cross-sectional block diagram of the said cracked gas combustion furnace 2, the
A
そして、該分解ガス燃焼炉2の円筒状のケース210の側部には、熱分解ガスの流動方向つまり上記熱分解ガス入口201から下方向に、乾燥排ガス上部導入口203、2つの2次空気導入口(3つ以上でもよい)204及び205、2つの乾燥排ガス下部導入口(1つでも3つ以上でもよい)206及び207、燃焼排ガス送出口208がそれぞれ設けられている。
上記乾燥排ガス上部導入口203には、上記熱交換器7で530℃程度(通常510〜550℃)まで加熱された乾燥炉排ガスが、上記乾燥炉排ガスライン71及び該乾燥炉排ガスライン71から分岐された乾燥炉排ガスライン73を通して供給されている。また、上記2つの乾燥排ガス下部導入口206及び207には、乾燥炉排ガスが、上記乾燥炉排ガスライン71から分岐された乾燥炉排ガスライン74及び75をそれぞれ通して供給されている。
さらに、上記2つの2次空気導入口204及び205には、空気予熱器38出口の燃焼用空気ライン38aから分岐された2次空気ライン(燃焼用空気ライン)76及び77を通して2次空気がそれぞれ供給されるようになっている。
Further, on the side portion of the
The drying furnace exhaust gas heated to about 530 ° C. (usually 510 to 550 ° C.) by the heat exchanger 7 branches from the drying furnace exhaust gas line 71 and the drying furnace exhaust gas line 71 to the dry exhaust gas
Further, secondary air is supplied to the two
また、上記燃焼排ガス送出口208は上記燃焼排ガスライン41に接続され、該分解ガス燃焼炉2内での燃焼により950℃程度(通常900〜1000℃)まで昇温された燃焼排ガスが、該燃焼排ガスライン41に送り込まれるようになっている。
また、上記分解ガス燃焼炉2のケース210の、上記乾燥炉排ガスライン73の近傍、及び上記2つの乾燥排ガス下部導入口206及び207の近傍には、助燃料ライン80,82に接続される助燃料導入口(図示省略)が必要に応じて設置され、助燃料ライン80,82を通した助燃料を上記分解ガス燃焼炉2の上部又は下部の燃焼域に投入可能となっている。
The combustion
Further, in the
次に、この実施形態に係る高含水有機物の炭化処理装置を用いて、汚泥を炭化処理する方法及び熱分解ガスの処理方法について説明する。
先ず、脱水機10に下水汚泥を導入し、下水汚泥の水分が約80%になる位まで脱水する。次いで、脱水した下水汚泥を乾燥炉20に送る。乾燥炉20では、汚泥の水分が約30%位になるまで乾燥する。
該乾燥炉20での乾燥は、上記分解ガス燃焼炉2からのライン41から分岐されたライン5を通して導入される燃焼排ガスを、汚泥に直接接触させることにより行う。この場合、上記分解ガス燃焼炉2からの燃焼排ガスの温度は上記のように950℃程度(通常900〜1000℃)の高温であるので、該燃焼排ガスを、該乾燥炉20の燃焼排ガス出入口と上記ライン5とを接続した循環ライン50を上記ファン12によって循環させながら、該乾燥炉20において低温の上記下水汚泥と熱交換させることによって830℃程度(通常810〜850℃)まで降温させて該乾燥炉20に作用させる。
Next, a method for carbonizing sludge and a method for treating pyrolysis gas using the high water content organic carbonization apparatus according to this embodiment will be described.
First, sewage sludge is introduced into the
Drying in the drying
ここで、上記分解ガス燃焼炉2からの燃焼排ガスの温度は、上記炭化炉用燃焼装置3に作用させるため950℃程度(通常900〜1000℃)の高温に保持する必要があるが、この高温の燃焼排ガスをそのまま乾燥炉20に作用させると、該乾燥炉20の耐久性が低下するため、燃焼排ガスを、乾燥炉20の燃焼排ガス出入口と上記ライン5とを接続した循環ライン50を上記ファン12によって循環させながら830℃程度(通常810〜850℃)まで降温させて該乾燥炉20に作用させている。
上記乾燥炉20で乾燥させた下水汚泥は、ライン21を通して炭化炉1に導入される。
炭化炉1では、下水汚泥を酸素が欠乏した雰囲気下で約300〜600℃に加熱して炭化処理を行い、熱分解ガスと固体燃料である炭化物6とを生成する。該炭化物6はライン33を通して排出される。
この炭化炉1における加熱は、上記炭化炉用燃焼装置3で1100℃程度(通常1050〜1150℃)に昇温した燃焼排ガスを該炭化炉1の外筒に供給することにより、該燃焼排ガスを下水汚泥に直接接触しない間接加熱によって行う。
Here, the temperature of the combustion exhaust gas from the cracked gas combustion furnace 2 needs to be maintained at a high temperature of about 950 ° C. (usually 900 to 1000 ° C.) in order to act on the
The sewage sludge dried in the drying
In the
The heating in the
該炭化炉1で下水汚泥の炭化処理を行ない700℃程度(通常680〜720℃)に降温された炭化炉排ガスは、ライン18を通って空気予熱器38に導入される。該空気予熱器38においては、ファン13により供給された燃焼用空気を炭化炉排ガスによって380℃程度(通常360〜400℃)に予熱して上記分解ガス燃焼炉2に送り込む。
この場合、上記空気予熱器38からの燃焼用空気は、該空気予熱器38出口の燃焼用空気ライン38aから上記3つの燃焼用空気ライン39、76、77に分岐されて上記分解ガス燃焼炉2の1次空気導入口202、2つの2次空気導入口204及び205に導入されるが、上記1次空気導入口202、2つの2次空気導入口204及び205への燃焼用空気量の供給量は、上記燃焼用空気ライン39、76、77にそれぞれ設けられた流量調節弁39a、76a、77aの開度を変化させることにより行なう。
上記空気予熱器38での燃焼用空気の予熱によって300℃程度(通常280〜320℃)まで降温された炭化炉排ガスは、ファン14により排ガス処理装置8に送り込まれ、所要の浄化処理がなされた後、煙突17から大気中に排出される。
一方、上記炭化炉1で生成された熱分解ガスは、ライン19を通して上記サイクロン32に送り込まれ、該サイクロン32にて炭化物6を分離除去した後、上記分解ガス燃焼炉2に導入される。該サイクロン32にて分離された炭化物36はライン34を通して排出される。
The carbonization furnace exhaust gas that has been subjected to carbonization treatment of sewage sludge in the
In this case, the combustion air from the
The carbonization furnace exhaust gas cooled to about 300 ° C. (usually 280 to 320 ° C.) by the preheating of the combustion air in the
On the other hand, the pyrolysis gas generated in the
次に、図2に基づき、本発明の要旨である分解ガス燃焼炉2の動作について説明する。
上記分解ガス燃焼炉2の最上部に設けられた熱分解ガス入口201から炉内2dに導入
された上記炭化炉1からの熱分解ガスは、該炉内2dを下方に向けて流動する。また、上記分解ガス燃焼炉2の上側部の1次空気入口202からは上記空気予熱器38で予熱された1次空気(燃焼用空気)が導入される。
さらに、上記熱分解ガス入口201から上記乾燥排ガス上部導入口203を経て上記上側の2次空気導入口204までの領域Z1は還元域で、該還元域Z1に1次空気入口202から供給される1次空気は、空気比0.7〜0.8で滞留時間が1.5秒以上の条件で供給される。また、該還元域Z1に上記乾燥排ガス上部導入口203から投入される空気比0.1程度(通常0.05〜0.15)の乾燥機排ガスは、上記乾燥機20での乾燥処理後の乾燥機排ガスの10〜30%の流量で、吹込み流速30m/s程度(通常15〜45m/s)で上記還元域Z1内に吹き込まれる。
Next, based on FIG. 2, the operation | movement of the cracked gas combustion furnace 2 which is the summary of this invention is demonstrated.
The pyrolysis gas from the
Further, a region Z1 from the
したがって、上記還元域Z1においては、上記のような熱分解ガス中への低空気比0.7〜0.8の1次空気の供給及び乾燥機排ガスの供給によって、還元雰囲気での燃焼処理を行なうことにより、上記乾燥機排ガス中のNH3により熱分解ガスの燃焼ゾーンで発生したNOxを還元することが可能となり、熱分解ガス燃焼時におけるNOx量を低減できる。
また、上記還元域Z1に、熱分解ガスよりも低温の乾燥機排ガスを適量分解ガス燃焼炉2内に吹き込んで、該分解ガス燃焼炉2内の温度を1200℃以下に保持することにより、分解ガス燃焼炉の炉壁を保護できて、該分解ガス燃焼炉2の耐久性を向上できる。
Therefore, in the reduction zone Z1, combustion treatment in a reducing atmosphere is performed by supplying primary air having a low air ratio of 0.7 to 0.8 into the pyrolysis gas and supplying exhaust gas from the dryer. By doing so, it becomes possible to reduce NOx generated in the combustion zone of the pyrolysis gas by NH 3 in the exhaust gas of the dryer, and the amount of NOx at the time of pyrolysis gas combustion can be reduced.
In addition, a suitable amount of dryer exhaust gas having a temperature lower than that of the pyrolysis gas is blown into the reduction zone Z1 into the decomposition gas combustion furnace 2 to maintain the temperature in the decomposition gas combustion furnace 2 at 1200 ° C. or less, thereby The furnace wall of the gas combustion furnace can be protected, and the durability of the cracked gas combustion furnace 2 can be improved.
次に、酸化域Z2においては、上記還元域Z1における還元雰囲気での燃焼処理後の熱分解ガスに、2次空気導入口204から空気比λ=0.25〜0.35の2次空気(投入酸素量λ=1.05〜1.15)を供給し、上記還元域Z1での未燃分を1200℃程度(通常1150〜1250℃)で以って燃焼する。
このように、上記還元域Z1における還元雰囲気中での低NOx燃焼後の炉内ガス(熱分解ガス)に、酸化域Z2において2次空気を供給して酸化雰囲気での燃焼処理を行なうことにより、上記還元雰囲気中での未燃ガスを完全燃焼することができる。
Next, in the oxidation zone Z2, secondary air (air ratio λ = 0.25 to 0.35) is supplied from the
In this way, by supplying secondary air in the oxidation zone Z2 to the in-furnace gas (pyrolysis gas) after low NOx combustion in the reduction atmosphere in the reduction zone Z1, combustion processing in the oxidation atmosphere is performed. The unburned gas in the reducing atmosphere can be completely burned.
次に、乾燥機排ガス燃焼ゾーンYにおいては、上記酸化域Z2での燃焼処理後の炉内ガス(熱分解ガス)に上記2次空気導入口205から空気比λ=0.35程度(通常0.3〜0.4)の2次空気を吹き込み流速30m/s程度(通常25〜35m/s)で投入し、乾燥機排ガスによる自己脱硝に必要な酸素濃度(3〜4%以上)を確保する。
その後に、上記乾燥排ガス下部導入口206及び207から、乾燥機排ガスが、上記乾燥機20での乾燥処理後の乾燥機排ガスの70〜90%の流量で、流速30m/s程度(通常25〜35m/s)で上記乾燥機排ガス燃焼ゾーンYに吹き込まれる。ここでの燃焼温度は、950℃以上、滞留時間は2秒以上が好適である。
以上の処理により、上記燃焼排ガス送出口208出口の燃焼排ガスの温度を950℃程度(通常900〜1000℃)に保持する。
上記燃焼排ガスの温度を950℃程度(通常900〜1000℃)に保持できない場合は、助燃料ライン80,82を通した助燃料を上記熱分解ガス燃焼ゾーンZあるいは、乾燥機排ガス燃焼ゾーンYに投入することによって、脱臭及び完全燃焼を行なうことができる。
Next, in the exhaust gas combustion zone Y of the dryer, the air ratio from the
Thereafter, from the dried exhaust gas
By the above processing, the temperature of the combustion exhaust gas at the outlet of the combustion
When the temperature of the combustion exhaust gas cannot be maintained at about 950 ° C. (usually 900 to 1000 ° C.), the auxiliary fuel passing through the
したがって、上記乾燥機排ガス燃焼ゾーンYにおいて、熱分解ガス燃焼ゾーンZの上記酸化域Z2からの燃焼ガスに、上記還元域Z1での燃焼で消費した乾燥排ガスの残りの乾燥機排ガス(乾燥排ガスの70〜90%)を第2次投入して、最終的燃焼処理を行なうことにより、多量の乾燥排ガス中のNH3による自己脱硝作用によって、熱分解ガス燃焼ゾーンZの酸化雰囲気での燃焼時に生成されたNOxを還元して、低NOx燃焼をなすことが可能となる。 Accordingly, in the exhaust gas combustion zone Y of the dryer, the remaining exhaust gas of the dry exhaust gas (dry exhaust gas of the dry exhaust gas consumed by the combustion in the reduction zone Z1 is converted into the combustion gas from the oxidation zone Z2 of the pyrolysis gas combustion zone Z. 70 to 90%) is added secondarily and the final combustion treatment is performed, so that self-denitration by NH 3 in a large amount of dry exhaust gas is generated during combustion in the oxidizing atmosphere of the pyrolysis gas combustion zone Z The reduced NOx can be reduced to achieve low NOx combustion.
したがって、本発明の上記実施形態によれば、乾燥排ガス及び2次燃焼空気を用いての炉内ガスの最終的燃焼処理の際に必要に応じて助燃料を用いるにとどまるので、助燃料の使用を最低限にして燃料消費率を低く保持しつつ、炭化炉1での炭化処理後の熱分解ガスの分解ガス燃焼炉2での燃焼を、NOx量の低減を伴った完全燃焼を実現できる。
Therefore, according to the above-described embodiment of the present invention, the auxiliary fuel is used only when necessary in the final combustion treatment of the in-furnace gas using the dry exhaust gas and the secondary combustion air. The combustion of the pyrolysis gas after the carbonization treatment in the
図1に返って、上記分解ガス燃焼炉2で生成された950℃程度(通常900〜1000℃)の燃焼排ガスは、該分解ガス燃焼炉2出口の燃焼排ガスライン41から3つの加熱用燃焼排ガスライン4、5、9に分岐して、各燃焼排ガスライン4、5、9を通して炭化炉用燃焼装置3、乾燥炉20、熱交換器7にそれぞれ送られる。
Returning to FIG. 1, the combustion exhaust gas at about 950 ° C. (usually 900 to 1000 ° C.) generated in the cracked gas combustion furnace 2 is supplied from the combustion
分解ガス燃焼炉を試作し、乾燥排ガスを投入した場合と、乾燥排ガスを投入しない場合とについて比較を行った。燃焼温度を約900℃とした場合、出口におけるNOx濃度は、乾燥排ガスを投入しない場合225ppmであったものが、乾燥排ガスを投入した場合には、87ppmに低減し、NO転換率は13.2%から7.2%に低減した。なお、NOx濃度は、12%換算値である。 A cracked gas combustion furnace was prototyped, and a comparison was made between when dry exhaust gas was introduced and when dry exhaust gas was not introduced. When the combustion temperature was about 900 ° C., the NO x concentration at the outlet was 225 ppm when no dry exhaust gas was introduced, but when dry exhaust gas was introduced, it was reduced to 87 ppm and the NO conversion rate was 13. Reduced from 2% to 7.2%. The NO x concentration is a 12% conversion value.
1 炭化炉
2 分解ガス燃焼炉
2d 炉内
201 熱分解ガス入口
202 1次空気入口
203 乾燥排ガス上部導入口
204 2次空気導入口
205 2次空気導入口
206 乾燥排ガス下部導入口
207 乾燥排ガス下部導入口
208 燃焼排ガス送出口
210 ケース
3 炭化炉用燃焼装置
6 炭化物
7 熱交換器
10 脱水機
20 乾燥炉
38 空気予熱器
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