JP2009091496A - 汚泥燃料化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】化石燃料の使用量を大幅に削減するだけでなく、汚泥を安定的に炭化燃料化でき、更にランニングコストの低減、処理設備の設置面積を小さくすることを課題とする。
【解決手段】含水汚泥中の含水率を落とす乾燥炉３と、汚泥を熱分解炭化処理する熱分解炭化炉６と、熱分解炭化炉で発生する熱分解ガスを燃焼させる燃焼炉７と、燃焼炉で発生した燃焼排ガスを加熱源とする排熱回収ボイラー８を有し、前記燃焼排ガスを熱分解炭化炉へ送る第１の燃焼排ガスライン１４ａと、熱分解炭化炉の加熱源として利用後の燃焼排ガスを熱分解炭化炉から排熱ボイラーへ送る第２の燃焼排ガスライン１４ｂと、排熱回収ボイラーの加熱源として利用後の燃焼排ガスを第１の燃焼排ガスラインと合流させる第３の燃焼排ガスライン１４ｃとで形成する熱風循環ラインを設置し、熱分解炭化炉の加熱用排ガス熱風の循環風量を高めることを特徴とする汚泥燃料化装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、下水処理場などから発生する汚泥を燃料化する汚泥燃料化装置に関する。

近年、多量に排出されるプラスチックを始めとする廃棄物に対し所定の処理を施して資源として利用する各種の手法の提案がなされている。特に、ＣＯ_２排出量を低減する観点から、化石燃料の代替エネルギーとして、カーボンニュートラルであるバイオマスが注目されている。その一例として、バイオマス（木材、汚泥、家畜糞尿、生ゴミ等）や廃プラスチック等の有機物処理材料を熱分解処理して、熱分解ガスと熱分解残渣とを生成し、熱分解ガスは凝縮することにより熱分解油として回収し、残渣は所定の処理をすることにより炭化物として利用するシステムが考えられている。この中でも、有機物処理材料として廃プラスチックを用いると、高効率で熱分解油を回収できるので、このような廃プラスチックを熱分解油化処理する装置に関しては多くの提案がなされ、実用化している（例えば、特許文献１、２、３参照）。

一方、下水処理場などから大量に発生する汚泥は、バイオマスの一つである。前記汚泥は、大半が埋め立て処理あるいは焼却処理されており、エネルギーの有効利用がされていないのが実情である。そこで、ＣＯ_２排出量を抑制するため、即ち化石燃料の使用を抑制するために、安定した収集量が見込める下水汚泥を、炭化処理により固体燃料化して、石炭火力発電用の燃料にするシステムが考えられている。

汚泥を焼却処理する場合は、汚泥の発熱量を全て焼却熱に使えるので、助燃料の使用量は少ない。しかし、汚泥を炭化処理する場合は、炭化物に熱量を残すために炭化処理するための助燃料の使用量が多くなる。このようなことから、助燃料として化石燃料の使用を抑制することを目的に木質系バイオマスを使用することが提案されている（例えば、特許文献４参照）。

特許文献４に記載されている技術によれば、助燃料として化石燃料の使用を抑制することが可能となる。また、炭化炉での炭化処理で汚泥から発生する熱分解ガスに、木質系バイオマスから発生する熱分解ガスが加わるので、熱分解ガスを燃料として燃焼機関を運転し、汚泥を炭化処理するのに必要なエネルギーを得ることができる。しかし、木質系バイオマスの中には発熱量の低い間伐材や剪定材、枝、葉なども多く含まれており発熱量が安定しない為、炭化炉の一定温度制御が行いにくい。また、炭化炉での熱分解処理運転等を安定させる必要から助燃料として多量の木質系バイオマスを使用しなくてはならなくなる。

この対策として、乾燥機で乾燥後の粉末状の汚泥に加えて、廃木材、間伐材や剪定材、枝、葉などの木質系バイオマスの性状を安定化させる為、これら木質系バイオマスを破砕しただけの形状、サイズが一定でない木質系バイオマスを混ぜて炭化炉に投入することが考えられる。この対策によれば、炭化炉への安定投入が行いにくいばかりか、投入材料中に空気が混入しやすくなる。しかし、熱分解装置内に材料とともに空気も同伴すると、熱分解装置内は高温雰囲気である為、内部で投入材料を燃焼させ、火災・爆発を引き起こすような重大なトラブルを招きかねない。

また、上記の手法では、炭化炉内に汚泥だけでなく廃木材、間伐材や剪定材、枝、葉などの木質系バイオマスも大量に投入されることになり、投入材料中の含水率が変動してしまう。このため、特に木質系バイオマスを大量に投入する場合には、燃焼炉の温度を一定温度に制御することが難しい。同時に、炭化炉内面に材料固着、コーキング等が発生し、炭化炉の熱通過率（熱貫流率）が低下するばかりでなく、短時間で処理不能となってしまう大きな問題も生じる。

このような問題を解決する手段として、木質系バイオマス投入材料を破砕、粉砕し、あるいは造粒化し、嵩密度を上げた状態で、含水率を確認しつつ汚泥に混ぜて投入することも考えられる。しかし、木質系バイオマス系材料の破砕、造粒を行う破砕機、造粒機の動力が大きくなり、消費電力が増え、作業の手間暇が掛かり、ランニングコストが掛かるばかりでなく、処理設備の設置面積が大きくなってしまうというような大きな問題がある。

他方、汚泥の保有エネルギーを高効率で電力として回収する方式も提案されている。この方式は、汚泥を加熱して乾燥する乾燥機により乾燥された汚泥をガス化炉で熱分解して、熱分解ガスを燃焼させ、熱及び電力を発生させるものである（例えば、特許文献５参照）
しかしながら、特許文献５に記載されている技術では、熱分解ガスを燃焼させ、燃焼排ガスを熱源としてボイラーに導入し蒸気を発生させ、乾燥機の熱源としているものの、ガス化炉を如何に加熱するか、その熱源については触れていない。実際には、ガス化炉のガス温度を約５００℃〜８００℃に加熱するには補助燃料で加熱することが必要になり、ガス化発電設備（装置）全体の熱効率が低下する。

このことは、特許文献４についても同様のことで、設備（装置）全体の熱効率が低下するだけでなく、設備（装置）を運転するのに大量の化石燃料を使用するという問題がある。
特許３３４０４１２号公報 特許３３９７７６４号公報 特許３４３５３９９号公報 特許３８６１０９３号公報 特開２００６−１１２２９９号公報

本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、汚泥を燃料化するための炭化処理において、化石燃料の使用量を大幅に削減するだけでなく、少量の助燃料で処理主体である汚泥を安定的に炭化燃料化することのできる汚泥燃料化装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、ランニングコストを大幅に低減できるばかりでなく、処理設備の設置面積を小さくできる汚泥燃料化装置を提供することを目的とする。

本発明に係る汚泥燃料化装置は、含水汚泥を蒸気により加熱し乾燥処理して汚泥中の含水率を落とす乾燥炉と、汚泥を熱分解炭化処理して熱分解ガス及び炭化物を生成させる熱分解炭化炉と、この熱分解炭化炉で発生する熱分解ガスを燃焼させる燃焼炉と、この燃焼炉で発生した燃焼排ガスを加熱源とする排熱回収ボイラーとを有し、前記燃焼炉にて発生する燃焼排ガスを前記熱分解炭化炉の加熱源として利用できるように燃焼炉から熱分解炭化炉へ燃焼排ガスを送る第１の燃焼排ガスラインと、前記熱分解炭化炉の加熱源として利用後の燃焼排ガスを前記排熱回収ボイラーの加熱源として利用できるように熱分解炭化炉から排熱ボイラーへ燃焼排ガスを送る第２の燃焼排ガスラインと、前記排熱回収ボイラーの加熱源として利用後の燃焼排ガスを第１の燃焼排ガスラインと合流させる第３の燃焼排ガスラインとで形成する熱風循環ラインを設置することにより、熱分解炭化炉の加熱用排ガス熱風の循環風量を高めることを特徴とする。

本発明によれば、汚泥を燃料化するための炭化処理において、化石燃料の使用量を大幅に削減するだけでなく、少量の助燃料で処理主体である汚泥を安定的に炭化燃料化することのできる汚泥燃料化装置を提供できる。また、本発明によれば、ランニングコストを大幅に低減できるばかりでなく、処理設備の設置面積を小さくできる汚泥燃料化装置を提供できる。

以下、本発明の汚泥燃料化装置について更に詳しく説明する。
(1) 本発明に係る汚泥燃料化装置は、上述したように、乾燥炉と、熱分解炭化炉と、燃焼炉と、排熱回収ボイラーとを有し、第１の燃焼排ガスラインと第２の燃焼排ガスラインと第３の燃焼排ガスラインとで形成する熱風循環ラインを設置することにより、熱分解炭化炉の加熱用排ガス熱風の循環風量を高めることを特徴とする。

(2) 上記（１）の発明において、排熱回収ボイラーで発生する蒸気を前記乾燥炉の加熱源として利用することが好ましい。これにより、乾燥炉を効率的に加熱することができる。
(3) 上記（１）又は（２）の発明において、熱風循環ラインにおいて、加熱用排ガスの一部が熱分解炭化炉をバイパスできるように、燃焼排ガスラインから分岐して熱分解炭化炉出口の燃焼排ガスラインに合流する燃焼排ガスバイパスラインを有することで、熱分解炭化炉の入熱量を調整できるようにすることが好ましい。
こうした構成にすることにより、熱分解炭化炉内に必要な入熱量に応じて、熱分解炭化炉を加熱する排ガスを燃焼排ガスバイパスラインに適宜切り替えることができ、もって熱分解炭化炉内の温度を制御することができる。

(4) 上記（３）の発明において、燃焼排ガスバイパスラインの風量を調整することにより、熱分解炭化炉内温度を一定温度制御することが好ましい。
具体的には、第１の燃料排ガスライン，燃料排ガスバイパスラインに夫々風量調整用のダンパーを設け、両方のダンパーの風量を調整することにより、熱分解炭化炉内の温度を一定温度に制御することができる。従って、このように熱分解炭化炉内に必要な入熱量に応じて、汚泥燃料化装置全体の熱効率を高めることができ、化石燃料の使用量を本質的に低減することができるので、ＣＯ_２排出量の削減を図ることができる。

(5) 上記（１）乃至（４）の発明において、熱風循環ラインにおいて、加熱用排ガスの一部が排熱ボイラーをバイパスできるように、燃焼排ガスラインから分岐して排熱ボイラー出口の燃焼排ガスラインに合流する燃焼排ガスバイパスラインを有することで、排熱ボイラーの入熱量を調整できるようにすることが好ましい。
このように、燃焼排ガスバイパスラインを設置することにより、排熱回収ボイラー内に必要な入熱量に応じて、排熱回収ボイラーを加熱する排ガスを燃焼排ガスバイパスラインに適宜切り替えることにより、排熱回収ボイラー内の温度を制御することができる。

(6) 上記（１）乃至（５）の発明において、燃焼排ガスバイパスラインの風量を調整することにより、排熱ボイラー内温度を一定温度制御することが好ましい。
具体的には、第２の燃料排ガスライン，燃料排ガスバイパスラインに夫々風量調整用のダンパーを設け、両方のダンパーの風量を調整することにより、排熱回収ボイラー内の温度を一定温度に制御することができる。従って、このように排熱回収ボイラー内に必要な入熱量に応じて、汚泥燃料化装置全体の熱効率を高めることができ、化石燃料の使用量を本質的に低減することができるので、ＣＯ_２排出量の削減を図ることができる。

(7) 上記（１）乃至（６）の発明において、燃焼炉は熱分解炭化炉で発生する熱分解ガスを燃料とするだけでなく、補助燃料による助燃バーナーにより焚き増しをして、燃焼炉内温度を一定温度制御することが好ましい。これにより、熱分解炭化炉内の温度を制御することができ、化石燃料の使用量を低減することができるので、ＣＯ_２排出量の削減を図ることができる。

(8) 上記（１）乃至（７）の発明において、排熱ボイラーは加熱源を燃焼排ガスとするだけでなく、補助燃料による助燃バーナーにより蒸気の焚き増しをして、間接的に蒸気発生量を調整できることが好ましい。
これにより、排熱回収ボイラー内に必要な入熱量に応じて、補助燃料による助燃バーナーにより適宜焚き増しすることにより、排熱回収ボイラー内の温度を制御することができる。また、排熱回収ボイラーの負荷変動に応じて、補助燃料による焚き増し量で微調整することにより、補助燃料の消費量を抑え、汚泥燃料化装置全体の熱効率を高めることができる。従って、化石燃料の使用量を低減することができるので、ＣＯ_２排出量の削減を図ることができる。

(9) 上記（１）乃至（８）の発明において、熱分解炭化炉の加熱用排ガス熱風を循環させるための熱風循環ブロワーを、前記排熱ボイラーの下流の排ガスラインに設置することが好ましい。これにより、熱風循環ラインの圧力損失を減らせるだけでなく、排ガスを安定的に排出することができる。

(10) 上記（１）乃至（９）の発明において、熱分解炭化炉、廃熱ボイラー加熱後の余剰熱風を大気放出させるための熱風放出ラインを、前記排熱ボイラーの下流に設置することが好ましい。これにより、余剰の排ガスを循環系統に影響を及ぼすことなく安定的に排出することができる。

(11) 上記（１）乃至（１０）の発明において、非常時に燃焼炉出口の排ガスを熱風循環ラインに入れず直接大気放出するラインを設置することが好ましい。ここで、「非常時」とは、例えば停電や熱風循環ラインに熱がこもっている場合を示す。これにより、非常時に燃焼炉出口の排ガスを切り替えて直接大気放出することができ、熱風循環ラインに残留する排ガスを安全に吸引しつつ大気放出しつつ、循環ラインを冷却することができる。

次に、本発明の汚泥燃料化装置の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態は下記に述べることに限定されない。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における汚泥の燃料化装置の概念フロー図である。
図１に示すように、汚泥の燃料化装置は、下水汚泥１が投入される汚泥投入機（投入フィーダ）２と、この投入フィーダ２から定量的に投入される下水汚泥を蒸気（スチーム）により間接的に加熱して乾燥する乾燥炉３と、乾燥させた脱水汚泥を投入する乾燥汚泥投入ホッパー４、この乾燥汚泥投入ホッパー４に接続する乾燥汚泥投入機５と、乾燥され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熱分解炭化炉６と、この熱分解炭化炉６で生成した熱分解ガスを燃焼させる燃焼炉７と、この燃焼炉７で発生した燃焼排ガス（熱風）を加熱源とする排熱回収ボイラー８を主な構成としている。

熱分解炭化炉６の出口側には炭化物排出ダクト９が設置されており、該ダクト９から生成炭化物１０が排出される。生成炭化物１０は、炭化物冷却器１１を経て炭化物貯留ホッパー１２に貯留される。冷却され炭化物貯留ホッパー１２内に溜まった生成炭化物は、ホッパー内のレベル或いは重量等を計測、監視し、その状態量により定期的に搬出されるように制御されており、利用先での利用方法に合わせた形で出荷、運搬される。

前記熱分解炭化炉６の内筒側と燃焼炉７とは、熱分解炭化炉６で発生する熱分解ガスの配管であるライン１３により接続されている。熱分解ガスは、ライン１３を経て燃焼炉６内の燃焼バーナ（図示せず）に吸引される。燃焼炉７と熱分解炭化炉６の外側ジャケット部６ａとは、燃焼炉７から熱分解炭化炉６へ燃焼排ガスを送る第１の燃焼排ガスライン（熱風ライン）１４ａにより接続されている。熱分解炭化炉６と排熱回収ボイラー８は、熱分解炭化炉６から排熱回収ボイラー８へ燃焼排ガスを送る第２の燃焼排ガスライン１４ｂにより接続されている。前記第１の燃焼排ガスライン１４ａには、排熱回収ボイラー８からの第３の燃焼排ガスライン１４ｃが合流している。ここで、前記第１〜第３燃焼排ガスライン１４ａ，１４ｂ，１４ｃにより熱風循環ラインを構成しており、これにより熱分解炭化炉６の加熱用排ガス熱風循環風量を高めることができる。

なお、図１において、符番１５は、乾燥炉３からの乾燥排ガスを集塵装置１６に送るためのラインを示す。乾燥排ガスは集塵装置１６を経て燃焼炉７の燃焼用空気として利用される。また、図１中の符番１７は排熱回収ボイラー８から出た熱風排ガスを吸引する熱風吸引ブロワーを、符番１８は熱風排ガスを洗浄する洗浄装置を、符番１９は排気塔を、符番２０は空気予熱気器を示す。

次に、上記汚泥燃料化装置の構成について更に詳しく説明する。
図１では乾燥炉３の熱源として排熱回収ボイラー８で発生した蒸気（スチーム）を用い、乾燥炉３内の温度が高温になり処理材料から熱分解ガスが発生しないようにしている。しかし、熱風温度を下げて熱風を直接接触させる方式や、脱水汚泥を燃焼させずに乾燥できるものであれば特に限定されない。

乾燥炉３から排出された脱水汚泥は乾燥汚泥投入ホッパー４まで搬送されるが、このホッパー４までの途中には乾燥した汚泥を搬送できるコンベア、エアー搬送機（夫々図示せず）等が配置されている。処理規模、レイアウト等に応じて適宜最適設計することが好ましい。

乾燥汚泥投入機５の構造は、上述したように、２軸のスクリューフィーダにより、スクリュー回転によりスクリュー本体への材料固着を防止しつつ投入する方式が好ましい。しかし、設計の工夫により１軸のスクリューフィーダとすることや、プッシャー方式とすること等適宜最適設計することが好ましい。

図１では、熱分解炭化炉６を外熱式ロータリーキルン型としている。熱分解炭化炉６の内筒内には乾燥汚泥投入機５から酸素の混入しない状態で乾燥汚泥を連続投入し、保持しつつ回転する内部キルンの外側ジャケット部６ａに加熱源の燃焼排ガスを流している。また、内部キルンを外側から加熱する反対側の内筒から生成炭化物１０及び熱分解ガスを排出する構成としている。

燃焼排ガスを外側ジャケット部６ａに流す形式としては、ジャケット部を複数のセクションに分割し、各セクションを流れる燃焼排ガスの流速が一定になるように設計すること、或いは、熱分解炭化炉６の乾燥汚泥投入部の入熱量を高めるべく投入部側のセクションの流速を高めるように設計することが考えられる。また、運転状況に応じて、投入部側のセクションの流速、排出部側のセクションの流速を制御するようにすることもできる。

燃焼炉７内では、８５０℃以上、滞留時間２秒以上で熱分解ガスを完全燃焼させ無害化した後、発生する熱風は第１の燃焼排ガスライン１４ａを経由して熱分解炭化炉６の外側ジャケット部６ａへと送風する。熱分解炭化炉６内部の乾燥汚泥は、外側ジャケット部６ａを流れる熱風により加熱される。なお、燃焼炉７内温度を８５０℃よりも上げたり、熱分解炭化炉６内筒内の温度を熱分解炭化に最適な温度に制御すべく、設計上、例えば第１の燃焼排ガスライン１４ａの途中に希釈空気を入れることにより外側ジャケット部６ａの温度が最適な温度になるように制御することも適宜行う。

排熱回収ボイラー８では、熱分解炭化炉６で加熱後の熱風を利用して蒸気（スチーム）を発生させ、この蒸気を熱源として乾燥炉３を加熱する。排熱回収ボイラー８から出た熱風排ガスは、熱風吸引ブロア１７で吸引され、洗浄装置１８にて排ガス中のダスト分を除去した後、排気塔１９から排気される。

図１では、熱風吸引ブロア１７で吸引した熱風排ガスを洗浄装置１８にて洗浄している。そして、その排ガスの白煙防止用に熱風吸引ブロア１７を出た排ガスを加熱源とする空気予熱器２０により、白煙防止用空気を加熱して排気塔１９から排気される排ガスと混合させている。しかし、熱風排ガス中にダスト分が殆ど含まれない場合には、そのまま洗浄装置１８、白煙防止用装置等を設置せずそのまま排気してもよい。

燃焼炉７には、上述した熱分解炭化炉６で生成した熱分解ガスをライン１３を経て加えるとともに、乾燥炉３からの乾燥排ガスをライン１５、集塵装置１６を経て燃焼用空気として導入する。そして、前記のように約８５０℃の温度で燃焼を行う。この燃焼により発生した燃焼排ガスは、第１の燃焼排ガスライン１４ａを介して熱分解炭化炉６の外側ジャケット部６ａに導入し、熱分解炭化処理の熱源として使用する。これにより、熱分解炭化処理に必要なエネルギーを十分に得ることができるので、化石燃料の使用量を大幅に削減することができる。但し、初期起動時の運転においては、助燃料として若干量の化石燃料（灯油、ＬＰＧガス等）を燃焼炉７に供給することはやむをえない。

上述したように、熱分解炭化炉６で生成した熱分解ガスは燃焼させる燃焼炉７にて完全燃焼された後、そのまま大気放出するのではなく、前記熱分解炭化炉６の加熱源として利用できるようにした、燃焼炉７から熱分解炭化炉６へ燃焼排ガスを送る第１の燃焼排ガスライン１４ａを有している。また、熱分解炭化炉６の加熱源として利用後の熱分解炭化炉６外部ジャケット部６ａから排出された燃焼排ガスを前記排熱回収ボイラー８の加熱源として利用できるようにした、熱分解炭化炉６から排熱回収ボイラー８へ燃焼排ガスを送る第２の燃焼排ガスライ１４ｂを有している。更に、前記廃熱回収ボイラー８の加熱源として利用後の燃焼排ガスを前記燃焼炉７にて発生する第１の燃焼排ガスライン１４ａと合流させる第３の燃焼排ガスライン１４ｃを有している。このように、第１〜第３の燃焼排ガスライン１４ａ〜１４ｃとで構成する熱風循環ラインを設置することにより、熱分解炭化炉６の加熱用排ガス熱風の循環風量を高めることができる。

これにより、熱分解炭化炉６、廃熱回収ボイラー８の加熱源である燃焼排ガスの温度を高めたまま、その風量を高めることができ、熱分解炭化炉６、廃熱回収ボイラー８の夫々の熱効率を大幅に高めることができる。
なお、排熱回収ボイラー８の負荷が低い場合は燃焼排ガスの残部を排気塔１９から系外に排出させたり、他の加熱源がある場合には、それらに排ガスを供給することも可能である。

ところで、通常運転時、熱分解炭化炉６内の乾燥汚泥入口温度は５０℃程度、加熱され熱分解ガスが熱分解炭化炉６から排出される熱分解ガスと炭化物の温度は５００℃程度である。また、通常運転時、熱分解炭化炉６から出る熱分解ガスは、燃焼炉７で約８５０℃の温度で燃焼した後、第１の燃焼排ガスライン１４ａを流れる燃焼排ガス温度は７５０℃程度、熱分解炭化炉６出口の燃焼排ガス温度は５５０℃程度、排熱回収ボイラー８出口の燃焼排ガス温度は３００℃程度である。

また、廃熱回収ボイラー８で発生する蒸気を、前記乾燥炉７の加熱源として利用するようにしている。このように、下水汚泥を排熱を利用して効率的に加熱することができ、乾燥炉７の加熱源の蒸気温度を１６０〜１８０℃程度に制御することにより、下水汚泥を加熱し過ぎることなく安全に一定温度条件で乾燥させることができる。

次に、上述した汚泥の燃料化装置の実際の熱分解炭化物生成運転状態について説明する。
まず、水分が約８０％になるまで脱水された下水汚泥１は、定量的に汚泥投入機２により乾燥炉３に送られる。但し、本発明で対象となる汚泥は、炭化処理により固体燃料化できる有機性の汚泥であれば下水汚泥に限定されるものでなく、例えば、食品汚泥、製紙汚泥、ビルピット汚泥、消化汚泥、活性汚泥、などにも適用できる。

乾燥炉３では、汚泥の水分が約４０％位になるまで汚泥を乾燥する。乾燥させた汚泥は、脱水汚泥貯留ホッパー４から定量的に乾燥汚泥投入機５に落され、該乾燥汚泥投入機５を経て熱分解炭化炉６に導入する。

熱分解炭化炉６では、汚泥を無酸素状態で約３００〜６００℃に加熱して熱分解炭化処理を行い、熱分解ガスと固体燃料である生成炭化物１０とを生成する。生成する炭化物の利用用途等により要求される炭化物の性状も変わる為、その状況に合わせて加熱源の燃焼排ガス温度を調整する。熱分解ガスは、ライン１３を介して燃焼炉７に導入する。生成炭化物１０は、炭化物冷却器１１を経て炭化物貯留ホッパー１２に貯留される。

また、排熱回収ボイラー８の加熱源の燃焼排ガス温度を調整することで、廃熱回収ボイラー８で発生する蒸気量、蒸気温度を適宜制御することにより、下水汚泥を加熱し過ぎることなく安全に一定温度条件で乾燥させることができる。

（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態における汚泥の燃料化装置の概念フロー図である。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略し、要部のみを説明する。
図中の符番２１は、第１の燃焼排ガスライン１４ａから分岐して熱分解炭化炉６の出口の第２の燃焼排ガスライン１４ｂに合流する燃焼排ガスバイパスラインを示す。このバイパスライン２１により、熱風循環ラインにおいて、加熱用排ガスの一部が熱分解炭化炉６をバイパスできるようにした。また、符番２３，２４は、分岐点Ｐから分岐する第１の燃焼排ガスライン１４ａ，燃焼排ガスバイパスライン２１に夫々設けられた風量調整用のダンパーを示す。

第２の実施形態によれば、燃焼排ガスバイパスライン２１を設置することにより、熱分解炭化炉６内に必要な入熱量に応じて、熱分解炭化炉６を加熱する排ガスを燃焼排ガスバイパスライン２１に適宜切り替えることにより、熱分解炭化炉６内の温度を制御することができる。
また、第１の燃料排ガスライン１４ａ，燃料排ガスバイパスライン２１に夫々風量調整用のダンパー２３，２４を設け、両方のダンパー２３，２４の風量を調整することにより、熱分解炭化炉内の温度を一定温度に制御することができる。
このように熱分解炭化炉６内に必要な入熱量に応じて、汚泥燃料化装置全体の熱効率を高めることができ、化石燃料の使用量を本質的に低減することができるので、ＣＯ_２排出量の削減を図ることができる。

（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態における汚泥の燃料化装置の概念フロー図である。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略し、要部のみを説明する。
図中の符番２５は、第２の燃焼排ガスライン１４ｂから分岐して排熱回収ボイラー８の出口の第３の燃焼排ガスライン１４ｃに合流する燃焼排ガスバイパスラインを示す。このバイパスライン２５により、熱風循環ラインにおいて、加熱用排ガスの一部が排熱回収ボイラー８をバイパスできるようにした。また、符番２６，２７は、分岐点Ｑから分岐する第２の燃焼排ガスライン１４ｂ，燃焼排ガスバイパスライン２５に夫々設けられた風量調整用のダンパーを示す。

第３の実施形態によれば、燃焼排ガスバイパスライン２５を設置することにより、排熱回収ボイラー８内に必要な入熱量に応じて、排熱回収ボイラー８を加熱する排ガスを燃焼排ガスバイパスライン２５に適宜切り替えることにより、排熱回収ボイラー８内の温度を制御することができる。
また、第２の燃料排ガスライン１４ｂ，燃料排ガスバイパスライン２５に夫々風量調整用のダンパー２６，２７を設け、両方のダンパー２６，２７の風量を調整することにより、排熱回収ボイラー８内の温度を一定温度に制御することができる。
このように排熱回収ボイラー８内に必要な入熱量に応じて、汚泥燃料化装置全体の熱効率を高めることができ、化石燃料の使用量を本質的に低減することができるので、ＣＯ_２排出量の削減を図ることができる。

（第４の実施形態）
図４は、本発明の第４の実施形態における汚泥の燃料化装置の概念フロー図である。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略し、要部のみを説明する。
図中の符番３１は、助燃バーナー（図示せず）による補助燃料を示す。本実施形態では、燃焼炉７は熱分解炭化炉６で発生する熱分解ガスを燃料とするだけでなく、補助燃料３１による助燃バーナーにより焚き増しができ、燃焼炉７内温度を一定温度制御できるようにしたものである。

第４の実施形態によれば、熱分解炭化炉６内に必要な入熱量に応じて、補助燃料３１による助燃バーナーにより適宜焚き増しすることにより、熱分解炭化炉６内の温度を制御することができ、化石燃料の使用量を低減することができるので、ＣＯ_２排出量の削減を図ることができる。

（第５の実施形態）
図５は、本発明の第５の実施形態における汚泥の燃料化装置の概念フロー図である。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略し、要部のみを説明する。
図中の符番３２は、助燃バーナー（図示せず）による補助燃料を示す。本実施形態では、排熱回収ボイラー８は加熱源を燃焼排ガスとするだけでなく、補助燃料３２による助燃バーナーにより焚き増しができ、排熱回収ボイラー８内温度を一定温度制御できるようにしたものである。

第５の実施形態によれば、排熱回収ボイラー８内に必要な入熱量に応じて、補助燃料３２による助燃バーナーにより適宜焚き増しすることにより、排熱回収ボイラー８内の温度を制御することができる。

また、排熱回収ボイラー８の負荷変動に応じて、補助燃料による焚き増し量で微調整することにより、補助燃料の消費量を抑え、汚泥燃料化装置全体の熱効率を高めることができる。従って、化石燃料の使用量を低減することができるので、ＣＯ_２排出量の削減を図ることができる。

（第６の実施形態）
図６は、本発明の第６の実施形態における汚泥の燃料化装置の概念フロー図である。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略し、要部のみを説明する。
図中の符番３３は、排熱回収ボイラー８の下流の第３の燃焼排ガスライン１４ｃに設けた熱風循環ブロワーを示す。この熱風循環ブロワー３３は、熱分解炭化炉６の加熱用排ガス熱風を循環させるためのものである。また、符番３４は、排熱回収ボイラー８の下流の第３の燃焼排ガスライン１４ｃに接続する燃焼排ガス大気放出ラインを示す。このライン３４は、熱分解炭化炉６及び排熱回収ボイラー８で加熱した後の余剰熱風を大気に放出させる為のものである。

第６の実施形態によれば、排熱回収ボイラー８の下流の第３の燃焼排ガスライン１４ｃに熱風循環ブロワー３３を設けることにより、熱風循環ラインの圧力損失を減らせるだけでなく、排ガスを安定的に排出することができる。
また、熱分解炭化炉６及び排熱回収ボイラー８で加熱した後の余剰熱風を大気放出させるための燃焼排ガス大気放出ライン３４を、排熱回収ボイラー８の下流に設置することにより、熱風循環ラインの圧力損失を減らせるだけでなく、余剰の排ガスを循環系統に影響を及ぼすことなく安定的に排出することができる。

（第７の実施形態）
図７は、本発明の第７の実施形態における汚泥の燃料化装置の概念フロー図である。但し、図１，図６と同部材は同符番を付して説明を省略し、要部のみを説明する。
図中の符番３５は第１の燃焼排ガスライン１４ａに設けられたダンパーを示し、符番３６は燃焼炉６と排気塔１９を接続するライン３７に設けられたダンパーを示す。つまり、本実施形態では、非常時に、第１の燃焼排ガスライン１４ａのダンパー３５を閉じ、ライン３７のダンパー３６を開いて、燃焼炉出口の排ガスを熱風循環ラインに入れず、直接大気放出するようにした。

第７の実施形態によれば、非常時に燃焼炉出口の排ガスを切り替えて直接大気放出することができ、熱風循環ラインに残留する排ガスを安全に吸引しつつ大気放出しつつ、循環ラインを冷却することができる。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明の第１の実施形態における汚泥の燃料化装置の概念フロー図である。 本発明の第２の実施形態における汚泥の燃料化装置の概念フロー図である。 本発明の第３の実施形態における汚泥の燃料化装置の概念フロー図である。 本発明の第４の実施形態における汚泥の燃料化装置の概念フロー図である。 本発明の第５の実施形態における汚泥の燃料化装置の概念フロー図である。 本発明の第６の実施形態における汚泥の燃料化装置の概念フロー図である。 本発明の第７の実施形態における汚泥の燃料化装置の概念フロー図である。

符号の説明

１…下水汚泥、２…汚泥投入機（投入フィーダー）、３…乾燥炉（乾燥機）、４…乾燥汚泥投入ホッパー、５…乾燥汚泥投入機、６…熱分解炭化炉、７…燃焼炉、８…排熱回収ボイラー、９…炭化物排出ダクト、１１…炭化物冷却器、１２…炭化物貯留ホッパー、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…燃焼排ガスライン、１７…熱風吸引ブロア、１８…洗浄装置、１９…排気塔、２１…燃焼排ガスバイパスライン、２３，２４，２６，２７，３５，３６…ダンパー、３１，３２…補助燃料、３３…熱風循環ブロワー、３４…燃焼排ガス大気放出ライン。

Claims (11)

1. 含水汚泥を蒸気により加熱し乾燥処理して汚泥中の含水率を落とす乾燥炉と、
   汚泥を熱分解炭化処理して熱分解ガス及び炭化物を生成させる熱分解炭化炉と、
   この熱分解炭化炉で発生する熱分解ガスを燃焼させる燃焼炉と、
   この燃焼炉で発生した燃焼排ガスを加熱源とする排熱回収ボイラーとを有し、
   前記燃焼炉にて発生する燃焼排ガスを前記熱分解炭化炉の加熱源として利用できるように燃焼炉から熱分解炭化炉へ燃焼排ガスを送る第１の燃焼排ガスラインと、
   前記熱分解炭化炉の加熱源として利用後の燃焼排ガスを前記排熱回収ボイラーの加熱源として利用できるように熱分解炭化炉から排熱ボイラーへ燃焼排ガスを送る第２の燃焼排ガスラインと、
   前記排熱回収ボイラーの加熱源として利用後の燃焼排ガスを第１の燃焼排ガスラインと合流させる第３の燃焼排ガスラインとで形成する熱風循環ラインを設置することにより、
   熱分解炭化炉の加熱用排ガス熱風の循環風量を高めることを特徴とする汚泥燃料化装置。
2. 前記排熱回収ボイラーで発生する蒸気を前記乾燥炉の加熱源として利用することを特徴とする請求項１の汚泥燃料化装置。
3. 熱風循環ラインにおいて、加熱用排ガスの一部が熱分解炭化炉をバイパスできるように、燃焼排ガスラインから分岐して熱分解炭化炉出口の燃焼排ガスラインに合流する燃焼排ガスバイパスラインを有することで、熱分解炭化炉の入熱量を調整できるようにすることを特徴とする請求項１若しくは２記載の汚泥燃料化装置。
4. 前記燃焼排ガスバイパスラインの風量を調整することにより、熱分解炭化炉内温度を一定温度制御することを特徴とする請求項３記載の汚泥燃料化装置。
5. 熱風循環ラインにおいて、加熱用排ガスの一部が排熱ボイラーをバイパスできるように、燃焼排ガスラインから分岐して排熱ボイラー出口の燃焼排ガスラインに合流する燃焼排ガスバイパスラインを有することで、排熱ボイラーの入熱量を調整できるようにすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の汚泥燃料化装置。
6. 燃焼排ガスバイパスラインの風量を調整することにより、排熱ボイラー内温度を一定温度制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載の汚泥燃料化装置。
7. 燃焼炉は熱分解炭化炉で発生する熱分解ガスを燃料とするだけでなく、補助燃料による助燃バーナーにより焚き増しをして、燃焼炉内温度を一定温度制御することを特徴とする請求項１至及６のいずれか一に記載の汚泥燃料化装置。
8. 排熱ボイラーは加熱源を燃焼排ガスとするだけでなく、補助燃料による助燃バーナーにより蒸気の焚き増しをして、間接的に蒸気発生量を調整できることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一に記載の汚泥燃料化装置。
9. 熱分解炭化炉の加熱用排ガス熱風を循環させるための熱風循環ブロワーを、前記排熱ボイラーの下流の排ガスラインに設置することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一に記載の汚泥燃料化装置。
10. 熱分解炭化炉、廃熱ボイラー加熱後の余剰熱風を大気放出させるための熱風放出ラインを、前記排熱ボイラーの下流に設置することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一に記載の汚泥燃料化装置。
11. 非常時に燃焼炉出口の排ガスを熱風循環ラインに入れず直接大気放出するラインを設置することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一に記載の汚泥燃料化装置。

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