JP2012122623A - 下水汚泥の乾燥焼却方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】補助燃料の使用量を大幅に低減させることができ、しかも下水汚泥の水分変動に応じて乾燥機への流動媒体の供給量を調整して、乾燥汚泥の含水率を的確に制御することができる下水汚泥の乾燥焼却方法及び装置を提供する。
【解決手段】循環流動炉１からの排ガスを複数の高温サイクロン６、７に分配し、特定の高温サイクロン６により回収された流動媒体を乾燥熱源として乾燥機３に供給する。この乾燥機３により乾燥された下水汚泥は循環流動炉１に投入され焼却される。他の高温サイクロン７により回収された流動媒体は直接循環流動炉１に再投入される。各高温サイクロン６，７への排ガス分配量はダンパ１０、１１により調整され、乾燥機３への供給熱量を制御することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、循環流動炉による下水汚泥の乾燥焼却方法及び装置に関するものである。

下水汚泥の焼却には従来から循環流動炉が使用されている。周知のように、循環流動炉は排ガスとともに流動媒体を高温サイクロンに送り込んで分離回収し、返送経路を介して循環流動炉に返送する形式の炉である。地球温暖化ガスである亜酸化窒素の排出量を抑制するために、炉内焼却温度は８５０℃前後の高温に維持することが望ましい。

しかし下水汚泥は多くの水分を含有しているため、循環流動炉に直接投入すると炉内焼却温度が低下し易く、上記のような高温を維持するためには多量の補助燃料を炉内に供給しなければならない。多量の補助燃料を使用することは焼却コストの増加を招くのみならず、地球温暖化ガスである炭酸ガスの増加を招くこととなる。そこで高温サイクロンにより回収された流動媒体を乾燥熱源として乾燥機に供給し、下水汚泥をこの乾燥機で乾燥させたうえで循環流動炉に投入する技術が提案されている。

例えば特許文献１には、図１に示すように、循環流動炉１からの排ガスを高温サイクロン２に導いて流動媒体を回収し、その全量を乾燥機３に供給する下水汚泥の乾燥焼却方法が記載されている。しかしこの方法では乾燥機３への供給熱量が常に一定となるため、乾燥汚泥の含水率を的確に制御することができないという欠点があり、下水汚泥の水分変動に対応することができない。

また特許文献２には、図２に示すように、循環流動炉１からの排ガスを高温サイクロン２に導いて流動媒体を回収し、その一部を供給経路４を介して乾燥機３に供給するとともに、残部を返送経路５を介して循環流動炉１に直接返送する下水汚泥の乾燥焼却方法が記載されている。この方法では、流動媒体の振り分け装置を設置すれば乾燥機３への供給熱量の制御が可能となる。しかし実際には振り分け装置の部分において流動媒体の詰まりが発生し易いうえに、高温の流動媒体を搬送するコンベヤなども必要となるため、設備コストが高くなるなどの問題があり、やはり乾燥汚泥の含水率を的確に制御することは容易ではない。

特開２００６−２０７９６０号公報 特開平８−２３３２０１号公報

従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、高温の流動媒体を乾燥熱源として下水汚泥を乾燥させることによって補助燃料の使用量を大幅に低減させることができ、しかも下水汚泥の水分変動に応じて乾燥機への流動媒体の供給量を調整して、乾燥汚泥の含水率を的確に制御することができる下水汚泥の乾燥焼却方法及び装置を提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本発明の下水汚泥の乾燥焼却方法は、循環流動炉からの排ガスを複数の高温サイクロンに分配し、特定の高温サイクロンにより回収された流動媒体を乾燥熱源として乾燥機に供給し、この乾燥機により乾燥された下水汚泥とともに循環流動炉に再投入するとともに、他の高温サイクロンにより回収された流動媒体は直接循環流動炉に再投入し、各高温サイクロンへの排ガス分配量を調整することによって乾燥機への供給熱量を制御することを特徴とするものである。

なお、高温サイクロンが２基設けられ、特定の高温サイクロンと他の高温サイクロンとの間の排ガス分配比を、１：１〜１：５の範囲とすることが好ましく、下水汚泥の含水率に応じて各高温サイクロンへの排ガス分配量を調整することが好ましい。

また上記の課題を解決するためになされた本発明の下水汚泥の乾燥焼却装置は、汚泥の乾燥機を備えた循環流動炉と、この循環流動炉からの排ガスが分配される複数の高温サイクロンと、各高温サイクロンへの排ガス分配量を調整するダンパとを備え、特定の高温サイクロンには回収された流動媒体を乾燥熱源として乾燥機に供給する供給経路を設け、他の高温サイクロンには回収された流動媒体を循環流動炉に直接再投入する返送経路を設けたことを特徴とするものである。なお、排ガス分配量を調整するダンパを、各高温サイクロンの出側に配置することが好ましい。

本発明によれば、特許文献１のように回収された流動媒体の全量を乾燥機に供給するのではなく、乾燥機への流動媒体の供給量を制御することができる。しかも特許文献２のように高温サイクロンにより回収された流動媒体を振り分けるのではなく、循環流動炉からの排ガスを複数の高温サイクロンに分配する。このため流動媒体の詰まりが生ずることもなく、下水汚泥の水分変動に応じて乾燥汚泥の含水率を応答性よく、的確に制御することができる。また本発明によれば補助燃料をほとんど使用しなくても炉内焼却温度を高温に維持することができ、地球温暖化ガスである亜酸化窒素及び炭酸ガスの排出量を抑制することが可能となる。

従来技術の説明図である。 従来技術の説明図である。 本発明の実施形態の説明図である。

以下に、図３を参照しつつ本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１において、１は循環流動炉、３はこの循環流動炉１に供給される下水汚泥を投入の前段で乾燥する乾燥機である。循環流動炉１自体は従来と同様の炉であり、珪砂に代表される高温の流動媒体が炉底部から供給される空気によって高速で流動し、投入された下水汚泥の乾燥物を瞬時に燃焼させることができる。炉内はその燃焼熱によって例えば８５０℃に維持され、亜酸化窒素の発生を抑制している。なお下水汚泥の水分は約８０％程度であるが季節的要因やその他の要因によって変動するため、以下に説明するような制御が行われる。

本発明では、循環流動炉１から出た排ガスから流動媒体を分離回収するために、複数の高温サイクロンが配置されている。この実施形態では2基の高温サイクロンが配置され、回収された流動媒体を乾燥機３に送る側を特定の高温サイクロン６と呼び、他方を他の高温サイクロン７と呼ぶ。高温サイクロンを３基以上としても差し支えないが、設備費用が高くなるので実用的には２〜３基が適切である。３基以上の場合には、特定の高温サイクロン６を複数としても、他の高温サイクロン７を複数としても差し支えない。

高温サイクロン６、７により回収された流動媒体は８００℃程度の高温であるため、その保有熱を乾燥機３における乾燥熱源として利用し、下水汚泥を乾燥させる。このため特定の高温サイクロン６には回収された流動媒体を乾燥機３に供給する供給経路８が設けられている。乾燥機３に供給された高温の流動媒体は乾燥機３の内部で下水汚泥と接触し、その水分を蒸発させて含水率を３〜７％程度、低下させることができる。なお乾燥機３を通過した流動媒体は乾燥された下水汚泥と混じったままで循環流動炉１に投入され、再び流動媒体として機能することとなる。

一方、他の高温サイクロン７には回収された流動媒体を循環流動炉１に直接再投入する返送経路９が設けられている。この点は従来の循環流動炉１と変わることはない。

このように本発明では複数の高温サイクロン６、７に循環流動炉１からの排ガスを分配するため、各高温サイクロン６、７への排ガス分配量を調整するための手段として、ダンパ１０とダンパ１１とが設けられている。これらのダンパ１０とダンパ１１とは、各高温サイクロン６、７の出側に配置されている。このような位置に配置することによりダンパ１０、１１を通過する排ガスは流動媒体が分離除去された清浄なガスとなるため、ダンパ１０、１１の磨耗が防止される利点がある。ダンパの種類は特に限定されるものではないが、耐熱性のあることが必要である。これらのダンパ１０、１１の開度は、図示を略した制御装置により、下水汚泥の含水率に応じて制御される。

このように構成された本発明の下水汚泥の乾燥焼却装置は、特定の高温サイクロン６により回収された高温の流動媒体を乾燥機３に供給し、乾燥熱源として脱水汚泥を乾燥させたうえで循環流動炉１で燃焼させるもので、乾燥機３において他の熱源を用いることなく、下水汚泥の水分を８０％前後から数％低下させることができるため、補助燃料をほとんど使用しなくても汚泥の燃焼熱だけで炉内温度を８５０℃程度の高温に維持することができる。このため地球温暖化ガスである亜酸化窒素及び炭酸ガスの排出量を抑制することができる。

また、ダンパ１０とダンパ１１との開度を調整することによって、高温サイクロン６、７間の排ガスの分配比を自由に変えることができる。排ガス中に含まれる流動媒体は各高温サイクロン６、７によって回収されるが、特定の高温サイクロン６によって回収された流動媒体は乾燥機３に供給されるので、乾燥機３の乾燥能力を排ガスの分配比によって容易かつ確実に制御することができる。

すなわち、下水汚泥の含水率が高い場合には特定の高温サイクロン６への排ガス分配比を増加させ、下水汚泥の含水率が低い場合には特定の高温サイクロン６への排ガス分配比を減少させればよい。実際には下水汚泥の含水率をリアルタイムで測定することは容易ではないので、乾燥機３の内部温度や、循環流動炉１の内部温度を検出してこれらの温度が低下傾向にあるときには特定の高温サイクロン６への排ガス分配比を増加させるようにすることが好ましい。

なお、特定の高温サイクロン６と他の高温サイクロン７との間の排ガス分配比は、１：１〜１：５の範囲とすることが好ましい。このように高温サイクロン７への排ガス分配比を高温サイクロン６の１〜５倍としておくのは、循環流動炉１への流動媒体の循環量を確保して循環流動炉１の燃焼状態を安定させるためである。しかしその比率が大きくなり過ぎると相対的に乾燥機３への供給熱量が減少するため、１：１〜１：５の範囲が好ましい。

汚泥処理量が１００ｔ／ｄａｙ、燃焼温度が８５０℃の循環流動炉を用いて、本発明の効果を確認した。焼却した下水汚泥の含水率は８０％でその高位発熱量は１８５００ｋＪ／ｋｇ-ＤＳである。乾燥機を使用しない場合には、安定燃焼させるために１００ｍ^３/Ｈの都市ガスを補助燃料として使用する必要があったが、本発明によれば特定の高温サイクロンと他の高温サイクロンとの間の排ガス分配比を１：３とすることにより、乾燥機における下水汚泥の含水率を７５％にまで落とすことができ、自燃させることが可能となった。このため補助燃料の使用量をゼロとすることができた。

１ 循環流動炉
２ 高温サイクロン
３ 乾燥機
４ 供給経路
５ 返送経路
６ 特定の高温サイクロン
７ 他の高温サイクロン
８ 供給経路
９ 返送経路
１０ ダンパ
１１ ダンパ

Claims (5)

1. 循環流動炉からの排ガスを複数の高温サイクロンに分配し、特定の高温サイクロンにより回収された流動媒体を乾燥熱源として乾燥機に供給し、この乾燥機により乾燥された下水汚泥とともに循環流動炉に再投入するとともに、他の高温サイクロンにより回収された流動媒体は直接循環流動炉に再投入し、各高温サイクロンへの排ガス分配量を調整することによって乾燥機への供給熱量を制御することを特徴とする下水汚泥の乾燥焼却方法。
2. 高温サイクロンが２基設けられ、特定の高温サイクロンと他の高温サイクロンとの間の排ガス分配比を、１：１〜１：５の範囲としたことを特徴とする請求項１記載の下水汚泥の乾燥焼却方法。
3. 下水汚泥の含水率に応じて各高温サイクロンへの排ガス分配量を調整することを特徴とする請求項１記載の下水汚泥の乾燥焼却方法。
4. 汚泥の乾燥機を備えた循環流動炉と、この循環流動炉からの排ガスが分配される複数の高温サイクロンと、各高温サイクロンへの排ガス分配量を調整するダンパとを備え、特定の高温サイクロンには回収された流動媒体を乾燥熱源として乾燥機に供給する供給経路を設け、他の高温サイクロンには回収された流動媒体を循環流動炉に直接再投入する返送経路を設けたことを特徴とする下水汚泥の乾燥焼却装置。
5. 排ガス分配量を調整するダンパを、各高温サイクロンの出側に配置したことを特徴とする請求項４記載の下水汚泥の乾燥焼却装置。

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