JP2009095804A - 含水汚泥の処理方法及びセメント焼成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】セメントキルンの安定運転を損なわずに、下水汚泥等の含水汚泥を効率よく処理する。
【解決手段】仮焼炉３と最下段サイクロン４とが直接接続されているセメント焼成装置を用いる場合には、含水汚泥を、仮焼炉３の出口部３ａから最下段サイクロン４の出口部４ｂまでの領域に投入し、仮焼炉と最下段サイクロンとが直接接続されていないセメント焼成装置、又は仮焼炉が存在しないセメント焼成装置を用いる場合には、含水汚泥を最下段サイクロンの入口部から該最下段サイクロンの出口部までの領域に投入する。前記領域内における、雰囲気温度が８００℃以上９００℃以下の部位に含水汚泥を投入することが好ましい。キルンの安定運転において温度管理を厳密に行う必要のある領域を回避して含水汚泥を投入するため、不安定な状況が発生してもキルンの安定運転への影響が少なく、キルンの安定運転を確保しながら含水汚泥を焼却処理することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、含水汚泥の処理方法及びセメント焼成装置に関し、特に、乾燥、添加剤の添加等の前処理を施すことなく、下水汚泥等の含水汚泥を処理する方法及び装置に関する。

従来、下水汚泥等の含水汚泥（以下、適宜「汚泥」という）をセメントキルンで処理するにあたって、セメントキルンのプレヒータのインレットハウジング部、ライジングダクト部、又は仮焼炉に直接投入して焼却処理する方法が知られている。

例えば、特許文献１には、含水汚泥を、セメント原料を焼成してセメントクリンカを製造する乾式キルンの窯尻部又は仮焼炉に、含水スラリー状のまま、ポンプにより配管を通じて直接導入して焼却する汚泥処理方法が提案されている。

また、特許文献２には、底面が下方に向かって傾斜するハウジングを有する乾式ロータリーキルンと、含水汚泥をキルンの窯尻部のハウジングに向けて投入するための汚泥投入口を有する汚泥投入機構等で構成される汚泥処理設備が提案されている。

特許第３３４４４４８号公報 特開２００２−２２４６９７号公報

しかしながら、セメントキルンのプレヒータのインレットハウジング部、ライジングダクト部、及び仮焼炉の温度管理は、セメントキルンの安定運転において重要因子であるため、上記特許文献に記載の方法等を用いて、これらの領域に過度の汚泥を投入すると、汚泥に含まれる水分が蒸発して局所的な温度低下や圧力変動を引き起こし、セメントキルンの運転状況を不安定にする虞があった。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、セメントキルンの安定運転を損なわずに、下水汚泥等の含水汚泥を効率よく処理することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、含水汚泥の処理方法であって、仮焼炉と最下段サイクロンとが直接接続されているセメント焼成装置を用いる場合には、含水汚泥を、前記仮焼炉の出口部から前記最下段サイクロンの出口部までの領域に投入し、仮焼炉と最下段サイクロンとが直接接続されていないセメント焼成装置、又は仮焼炉が存在しないセメント焼成装置を用いる場合には、含水汚泥を、前記最下段サイクロンの入口部から該最下段サイクロンの出口部までの領域に投入することを特徴とする。ここで、含水汚泥とは、製紙汚泥、下水汚泥、ビルピット汚泥、及び食品汚泥等をいう。

そして、本発明によれば、仮焼炉の出口部から最下段サイクロンの出口部等、プレヒータのインレットハウジング部等を回避した領域に含水汚泥を投入するため、該領域において局所的な温度低下等の不安定な状況が発生しても、セメントキルンの安定運転への影響が少ないため、セメントキルンの安定運転を確保しながら含水汚泥を焼却処理することができる。

前記含水汚泥の処理方法において、前記領域内における、雰囲気温度が８００℃以上９００℃以下の部位に含水汚泥を投入することができる。これにより、含水汚泥を効率よく乾燥させることができるとともに、プレヒータのインレットハウジング部等、雰囲気温度の低い部位に投入するため、汚泥の昇温に要する熱量を低減することができ、セメント焼成装置の熱損失を最小限に抑えることができる。

また、本発明は、仮焼炉と最下段サイクロンとが直接接続されているセメント焼成装置であって、前記仮焼炉の出口部から前記最下段サイクロンの出口部までの領域に含水汚泥を投入する汚泥投入手段を備えることを特徴とする。

さらに、本発明は、仮焼炉と最下段サイクロンとが直接接続されていないセメント焼成装置であって、前記最下段サイクロンの入口部から該最下段サイクロンの出口部までの領域に含水汚泥を投入する汚泥投入手段を備えることを特徴とする。

また、本発明は、仮焼炉が存在しないセメント焼成装置であって、最下段サイクロンの入口部から該最下段サイクロンの出口部までの領域に含水汚泥を投入する汚泥投入手段を備えることを特徴とする。

そして、前記各々のセメント焼成装置によれば、上述のように、局所的な温度低下等の不安定な状況が発生しても、セメントキルンの安定運転への影響が少なく、セメントキルンの安定運転を確保しながら含水汚泥を焼却処理することができる。

以上のように、本発明によれば、セメントキルンの安定運転を損なわずに、下水汚泥等の含水汚泥を効率よく処理することができる。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明にかかるセメント焼成装置の第１の実施の形態を示すフロー図であって、このセメント焼成装置１は、大別して、セメントキルン（以下、「キルン」という）２と、仮焼炉３と、最下段サイクロン４及びその上方に位置する第３サイクロン５等を備えたプレヒータと、含水汚泥投入管（以下、「汚泥投入管」という）６と、ポンプ７と、含水汚泥貯蔵タンク（以下、「汚泥貯蔵タンク」という）８とを備え、仮焼炉３と最下段サイクロン４とが直接接続されている。これらキルン２、仮焼炉３及びプレヒータは、従来のセメント焼成装置に備えられるものと同様の機能を有し、プレヒータで予熱されたセメント原料は、仮焼炉３で仮焼された後、最下段サイクロン４を介してキルン２に供給されて焼成される。

汚泥投入管６は、先端部が仮焼炉３の出口部３ａに挿入され、他端がポンプ７を介して汚泥貯蔵タンク８に接続され、汚泥貯蔵タンク８に貯蔵されている含水汚泥を仮焼炉３の出口部３ａに投入するために設けられる。

次に、上記セメント焼成装置１の動作について図１を参照しながら詳述する。尚、同図において、セメント原料（以下、「原料」という）の流れを実線（細線）で、キルン２からの燃焼ガスの流れを点線で、汚泥投入管６から投入される汚泥の流れを実線（太線）で表現する。

プレヒータの上部から供給された原料Ｒは、最下段サイクロン４から排出される燃焼ガスＧによって予熱されながら第３サイクロン５を介して仮焼炉３に供給される。次に、原料Ｒは、仮焼炉３において仮焼された後、最下段サイクロン４を介してキルン２へ供給され、キルン２において焼成されてクリンカが生成される。

一方、セメント焼成装置１を備えたセメント工場内に受け入れられた汚泥は、一時的に汚泥貯蔵タンク８に貯蔵される。セメント焼成装置１の運転中において、汚泥貯蔵タンク８に貯蔵された汚泥Ｓは、ポンプ７によって汚泥投入管６を介して仮焼炉３の出口部３ａに投入される。ここで、好ましくは、出口部３ａの、雰囲気温度が８００℃以上９００℃以下の部位に汚泥Ｓを投入する。仮焼炉３の出口部３ａに投入された汚泥Ｓは、出口部３ａを通過する燃焼ガスによって乾燥されながら最下段サイクロン４側に移動し、最下段サイクロン４を介してキルン２で焼却処理される。

ここで、例えば、水分８０％の汚泥を、投入部位を変えて、表１に示す量だけ投入した場合の汚泥の温度上昇に要する熱量を計算すると、表２に示すようになる。尚、表１に示した数値は、セメント焼成装置１で焼成されるクリンカ１ｋｇ当たりの質量を示す。

表２における比較例は、従来のようにプレヒータのインレットハウジング部等、雰囲気温度が１０００℃の部位に汚泥を投入した場合、実施例は、仮焼炉の出口部から最下段サイクロンの出口部までの領域等、雰囲気温度が８５０℃の部位に汚泥を投入した場合を示す。同表に示すように、実施例の方が比較例より、汚泥の温度上昇に要する熱量を約８％低減できることが判る。

次に、本発明にかかる含水汚泥の処理方法の試験例として、従来のようなプレヒータのインレットハウジング部等、雰囲気温度が１０００℃の部位に汚泥を投入した場合（比較例）と、仮焼炉の出口部から最下段サイクロンの出口部までの領域等、雰囲気温度が８５０℃の部位に汚泥を投入した場合（実施例）とで汚泥投入量を比較した結果を表３に示す。比較例では、プレヒータのインレットハウジング部等、キルンの安定運転において温度管理を厳密に行う必要のある領域に投入したため、０．０２６ｋｇ／ｋｇ−ｃｌｉ（焼成されたクリンカ１ｋｇ当たりの投入量）しか汚泥を処理することができなかったのに対し、実施例では、セメントキルンの安定運転への影響が少ない仮焼炉の出口部から最下段サイクロンの出口部までの領域等に投入したため、０．０４０ｋｇ／ｋｇ−ｃｌｉの汚泥を処理することができ、実施例の方がより大量の汚泥を処理可能であることが判る。

尚、上記実施の形態においては、汚泥を仮焼炉３の出口部３ａに投入したが、この部位に限らず、仮焼炉３の出口部３ａから最下段サイクロン４の出口部４ｂまでの領域で、好ましくは、その雰囲気温度が８００℃以上９００℃以下の部位に投入することにより、上記と同様の効果を得ることができる。

次に、本発明にかかるセメント焼成装置の第２の実施の形態について、図２を参照しながら説明する。

このセメント焼成装置１１は、大別して、キルン１２と、仮焼炉１３と、最下段サイクロン１４及びその上方に位置する第３サイクロン１５等を備えたプレヒータと、汚泥投入管１６と、ポンプ１７と、汚泥貯蔵タンク１８とを備え、仮焼炉１３と最下段サイクロン１４との間には、キルン１２の窯尻部１２ａから立設された立ち上がりダクト１９が介在する。キルン１２、仮焼炉１３及びプレヒータは、従来のセメント焼成装置に備えられるものと同様の機能を有し、プレヒータで予熱された原料は、仮焼炉１３で仮焼された後、立ち上がりダクト１９及び最下段サイクロン１４を介してキルン１２に供給されて焼成される。

汚泥投入管１６は、先端部が最下段サイクロン１４の入口部１４ａに挿入され、他端がポンプ１７を介して汚泥貯蔵タンク１８に接続され、汚泥貯蔵タンク１８に貯蔵されている汚泥を最下段サイクロン１４の入口部１４ａに投入するために設けられる。

次に、上記セメント焼成装置１１の動作について、図２を参照しながら詳述する。尚、同図においても、原料の流れを実線（細線）で、キルン１２からの燃焼ガスの流れを点線で、汚泥投入管１６から投入される汚泥の流れを実線（太線）で表現する。

プレヒータの上部から供給された原料Ｒは、最下段サイクロン１４から排出される燃焼ガスＧによって予熱されながら第３サイクロン１５を介して仮焼炉１３に供給される。次に、原料は、仮焼炉１３において仮焼された後、燃焼ガスとともに、立ち上がりダクト１９内を上方に移動し、最下段サイクロン１４を介してキルン１２へ供給され、キルン１２において焼成されてクリンカが生成される。一方、燃焼ガスＧは、最下段サイクロン１４の出口部１４ｂから第３サイクロン１５を介してプレヒータの上部へ向かう。

一方、セメント焼成装置１１を備えたセメント工場内に受け入れられた汚泥は、一時的に汚泥貯蔵タンク１８に貯蔵される。セメント焼成装置１１の運転中において、汚泥貯蔵タンク１８に貯蔵された汚泥Ｓは、ポンプ１７によって汚泥投入管１６を介して最下段サイクロン１４の入口部１４ａに投入される。ここで、好ましくは、入口部１４ａの、雰囲気温度が８００℃以上９００℃以下の部位に汚泥Ｓを投入する。最下段サイクロン１４の入口部１４ａに投入された汚泥Ｓは、燃焼ガスによって乾燥されながらキルン１２の窯尻部１２ａ側に移動し、キルン１２で焼却処理される。

尚、上記実施の形態においては、汚泥Ｓを最下段サイクロン１４の入口部１４ａに投入したが、この部位に限らず、最下段サイクロン１４の入口部１４ａから出口部１４ｂまでの領域で、好ましくは、その領域の雰囲気温度が８００℃以上９００℃以下の部位に投入することにより、上記と同様の効果を得ることができる。

また、上記実施の形態においては、含水率８０％の汚泥を焼却処理する場合を例にとって説明したが、本発明によって処理することのできる汚泥の含水率は、８０％に限定されることなく、幅広い含水率のものを焼却処理することができる。また、セメント焼成装置への投入量についても、セメント焼成装置の規模、運転状況に合わせて調整することができる。

さらに、上記実施の形態においては、仮焼炉３と最下段サイクロン４とが直接接続されている形式のセメント焼成装置１と、これらが直接接続されていない形式のセメント焼成装置１１に汚泥を投入する場合について説明したが、これら２つの形式に限らず、仮焼炉が存在しないセメント焼成装置においても、最下段サイクロンの入口部から最下段サイクロンの出口部までの領域で、好ましくは、雰囲気温度が８００℃以上９００℃以下の部位に汚泥を投入することによって、上記と同様の効果を得ることができる。

本発明にかかるセメント焼成装置の第１の実施の形態を示す概略構成図である。 本発明にかかるセメント焼成装置の第２の実施の形態を示す概略構成図である。

符号の説明

１ セメント焼成装置
２ キルン
２ａ 窯尻部
３ 仮焼炉
３ａ 出口部
４ 最下段サイクロン
４ａ 入口部
４ｂ 出口部
５ 第３サイクロン
６ 汚泥投入管
７ ポンプ
８ 汚泥貯蔵タンク
１１ セメント焼成装置
１２ キルン
１２ａ 窯尻部
１３ 仮焼炉
１４ 最下段サイクロン
１４ａ 入口部
１４ｂ 出口部
１５ 第３サイクロン
１６ 汚泥投入管
１７ ポンプ
１８ 汚泥貯蔵タンク
１９ 立ち上がりダクト

Claims (5)

1. 仮焼炉と最下段サイクロンとが直接接続されているセメント焼成装置を用いる場合には、含水汚泥を、仮焼炉の出口部から最下段サイクロンの出口部までの領域に投入し、
   仮焼炉と最下段サイクロンとが直接接続されていないセメント焼成装置、又は仮焼炉が存在しないセメント焼成装置を用いる場合には、含水汚泥を、最下段サイクロンの入口部から該最下段サイクロンの出口部までの領域に投入することを特徴とする含水汚泥の処理方法。
2. 前記領域内における、雰囲気温度が８００℃以上９００℃以下の部位に含水汚泥を投入することを特徴とする請求項１に記載の含水汚泥の処理方法。
3. 仮焼炉と最下段サイクロンとが直接接続されているセメント焼成装置であって、
   前記仮焼炉の出口部から前記最下段サイクロンの出口部までの領域に含水汚泥を投入する汚泥投入手段を備えることを特徴とするセメント焼成装置。
4. 仮焼炉と最下段サイクロンとが直接接続されていないセメント焼成装置であって、
   前記最下段サイクロンの入口部から該最下段サイクロンの出口部までの領域に含水汚泥を投入する汚泥投入手段を備えることを特徴とするセメント焼成装置。
5. 仮焼炉が存在しないセメント焼成装置であって、
   最下段サイクロンの入口部から該最下段サイクロンの出口部までの領域に含水汚泥を投入する汚泥投入手段を備えることを特徴とするセメント焼成装置。

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