JP2022514925A - 下水汚泥単独焼却プラントで生成される下水汚泥灰の後燃焼のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

下水汚泥単独焼却プロセスは、下水汚泥単独焼却プラントから下水汚泥灰を排出することを可能にする解決策を提供するものであり、下水汚泥灰は未燃炭素の量を依然として含むが、未燃炭素の量は、最大でも、得られる下水汚泥灰をリン抽出に容易に使用できるのに十分に少ない。解決策は、ロータリーキルン３内で下水汚泥単独焼却プロセス中に生成された下水汚泥灰の後燃焼を、低い酸素含有量、特に６～１０体積％の酸素含有量を有する高温ガスまたは煙道ガス流を使用して行う方法によって達成され、ロータリーキルンから出る下水汚泥灰は、ガスまたは煙道ガス流に供給され、ガスまたは煙道ガス流は、ロータリーキルンに関連する焼却プラント２ａの燃焼焼却室１１または発電プラントから取り出され、必要に応じて、後燃焼に必要な低い酸素含有量に調整され、十分に高温のガスまたは煙道ガス流が、下水汚泥灰に含まれる未燃炭素の酸化または後燃焼を引き起こす。【選択図】 図１

Description

本発明は、ロータリーキルンで下水汚泥単独焼（sewage sludge mono-incineration）却中に生成された下水汚泥灰の後燃焼（post-combution）を行う方法、およびこの方法を実施するための装置に関する。

下水汚泥指令の改正により、今後、中大型下水処理場からの下水汚泥を肥料として直接使用することはできないことが予想される。同時に、下水汚泥に含まれるリンの回収が今後必須となるであろう。下水汚泥単独焼却プラントで焼却される下水汚泥の場合、これは、生成された下水汚泥灰をさらに処理して、その中に含まれるリンを回収することを意味する。しかしながら、下水汚泥灰に含まれる未燃炭素成分がリン回収の課題である。

したがって、本発明は、依然として含まれる未燃炭素の割合が最大でも非常に低いために、得られた下水汚泥灰を問題なくリン回収に使用することができる、下水汚泥灰を下水汚泥単独焼却プラントから排出することを可能にする解決策を提供するという課題に基づいている。

この問題は、ロータリーキルン内で下水汚泥単独焼却中に生成された下水汚泥灰の後燃焼を、低い酸素含有量、特に６～１０体積％の酸素含有量を有する高温ガスまたは煙道ガス流を使用して行う方法によって解決され、ロータリーキルンから出る下水汚泥灰は、ガスまたは煙道ガス流に供給され、ガスまたは煙道ガス流は、ロータリーキルンに関連する焼却プラントの燃焼焼却室またはロータリーキルンに関連する発電プラントから取り出され、必要に応じて、後燃焼に必要な低い酸素含有量に調整され、下水汚泥灰に含まれる未燃炭素の酸化または後燃焼は、この十分に高温のガスまたは煙道ガス流によって引き起こされる。

同様に、この問題は、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法を実施するための装置によって解決され、装置は下水汚泥単独焼却プラントを特徴とし、下水汚泥単独焼却プラントは、下水汚泥フィードに接続された下水汚泥焼却用のロータリーキルンと、下水汚泥灰ラインに接続された第１の下水汚泥灰排出口とを備え、下水汚泥灰ラインは、ガスまたは煙道ガスラインに通じ、ガスまたは煙道ガスラインには、ロータリーキルンに関連する焼却プラントの燃焼焼却室から、またはロータリーキルンに関連する発電プラントから分岐したガスまたは煙道ガス流が供給される。

本発明による方法および本発明による装置は、下水汚泥単独焼却の過程で最初にロータリーキルンから出る下水汚泥灰の場合、下水汚泥灰に含まれる未燃炭素の炭素含有物が酸化され、したがって、十分に調整された酸素含有ガスまたは煙道ガス流を使用して、それぞれ下水汚泥単独焼却および下水汚泥単独焼却プラントに関連する下流ステップで後燃焼されることを可能にする。したがって、その後に下水汚泥単独焼却プラントから最終的に排出される下水汚泥中の未燃炭素の含有量を大幅に低減することができ、特に、得られた下水汚泥灰を、特に下水汚泥灰に含まれるリンのリン回収のために、後続のステップで容易にさらに処理することができる割合まで低減することができる。

焼却プラントの焼却室からの煙道ガス流は、一方では十分に高い温度および十分に低い酸素含有量を有するが、他方では下水汚泥灰に含まれる未燃炭素粒子の後燃焼に必要な十分に高い酸素含有量を有するという点で有利であることが証明されている。それにもかかわらず後燃焼を確実にすることができるようにするために、煙道ガス流の酸素含有量をさらに具体的に上昇させる可能性を提供することが有利であり得る。

有利な方法では、後燃焼は、この下水汚泥灰／ガス流混合物または下水汚泥灰／煙道ガス流混合物を反応室または反応空間に供給することによって、下水汚泥灰がガスまたは煙道ガス流に供給された後に行われる。この点で、この下水汚泥灰／ガス流混合物または下水汚泥灰／煙道ガス流混合物を運ぶ煙道ガスラインの流れ断面を、そのような反応室または反応空間として構成することも可能である。したがって、さらなる実施形態では、本発明による方法は、高温ガスまたは煙道ガス流と供給された下水汚泥灰との混合物が反応室、特に、下水汚泥灰に含まれる未燃炭素の酸化または後燃焼が起きる反応室に供給されることを特徴とする。

特に、下水汚泥灰に含まれる未燃炭素含有物の後燃焼のための条件は、一方では温度が炭素の後燃焼を確実にするのに十分に高いが、他方では、下水汚泥／ガス流または煙道ガス流混合物を運ぶ煙道ガスラインのスラッギングを防止するのに十分に低いように設定される。したがって、本方法の一実施形態では、本発明は、高温ガス流または煙道ガス流の温度が、一方では、下水汚泥灰に含まれる未燃炭素の酸化または後燃焼を引き起こすのに十分に高くなるように、他方では、下水汚泥灰に含まれる未燃炭素の酸化または後燃焼に起因する下水汚泥灰／ガス流混合物または下水汚泥／煙道ガス流混合物の温度上昇が、反応室または反応空間のスラッギング、または下水汚泥灰／ガス流混合物もしくは下水汚泥灰／煙道ガス流混合物を運ぶガスまたは煙道ガスラインのスラッギングを引き起こさないように十分に低くなるように調整されることをさらに提供する。

燃焼の質は、とりわけ、灰粒子と反応空間または反応室内の酸化性高温煙道ガスとの混合によって決定される。これを支援するために、１つまたは複数の点で反応空間または反応室に接続される「低温」煙道ガス流を使用することができる。この「低温」煙道ガス流は、温度ピークを回避する追加の効果を有し、したがって反応空間および下流のプラント構成要素に起こり得るスラッギングをさらに低減する。本発明の文脈において、「低温」煙道ガス流は、例えば焼却プラントまたは関連する発電プラントの静電フィルタの下流で抽出される、１００℃～２５０℃、特に１２０℃～２００℃の温度範囲の、好ましくは再循環される煙道ガスを意味すると理解される。

反応空間または反応室内の灰粒子と酸化性高温煙道ガスとの混合を強化することによって燃焼の質を支援するために、「低温」煙道ガス流が反応空間または反応室に導入される。これに関して、方法のさらなる発展において、本発明は、好ましくは１００℃～２５０℃、特に１２０℃～２００℃の温度範囲の温度を有する低温煙道ガスが、反応空間または反応室に供給されることを特徴とする。

十分な表面および可能な限り小さい未燃炭素の粒子を下水汚泥灰中に生成するために、下水汚泥灰を高温ガスまたは煙道ガス流と接触させる前に粉砕することが有利である。したがって、本方法は、下水汚泥灰が、ガスまたは煙道ガス流に供給される前に、好ましくはボールミルとして構成されるミル内で粉砕されることをさらに提供する。ボールミルは、下水汚泥灰の粉砕に特に有利であることが判明している。

ロータリーキルンでの焼却後に得られた下水汚泥灰の蒸発を防止し、酸素の供給を回避し、かつ下水汚泥灰の温度をミルに必要な温度にするために、本発明はまた、方法の一実施形態において、下水汚泥灰が、ロータリーキルンから出た後、冷却スクリューとして設計された第１の冷却コンベヤに最初に供給され、次いで、特にミルに入る前に、ロータリーバルブに供給されることを提供する。

下水汚泥灰に最初まだ含まれている未燃炭素の酸化または後燃焼後に、次いで得られた後処理された下水汚泥灰を下水汚泥単独焼却プラントから排出することができるが、一方で、ガスまたは煙道ガス流をさらに使用することができるようにするために、本発明による方法は、下水汚泥灰／ガス流混合物または下水汚泥灰／煙道ガス流混合物が、反応空間または反応室の下流で遠心分離装置、特にサイクロンに供給され、遠心分離装置、特にサイクロンでは、下水汚泥灰とガスまたは煙道ガス流が互いに分離されることをさらに特徴とする実施形態である。

エネルギーの点で特に好ましい、遠心分離装置で分離されたガスまたは煙道ガス流のさらなる使用は、遠心分離装置で分離されたガスまたは煙道ガス流を下水汚泥単独焼却プラントのロータリーキルンに供給することである。したがって、本方法の一実施形態では、本発明は、ガスまたは煙道ガス流が遠心分離装置、特にサイクロンの下流でロータリーキルンに供給されることをさらに提供する。

特に、本発明による方法は、連続的な下水汚泥燃焼および得られた下水汚泥灰の処理に適しているため、本発明は、下水汚泥灰のガスまたは煙道ガス流への供給、ならびに下水汚泥灰に含まれる未燃炭素含有物の酸化または後燃焼が、中間貯蔵なしで連続的に実行されることをさらに特徴とする。同様に、本発明の構成では、遠心分離装置、特にサイクロン内の下水汚泥灰から分離されたガスまたは煙道ガス流のロータリーキルンへの供給が、中間貯蔵なしで連続的に行われることが提供される。

一実施形態によれば、酸素含有量の調整を可能にするために、本発明による装置は、少なくとも１つの酸素供給装置または酸素導入装置が、下水汚泥灰ラインの入口の上流でガスまたは煙道ガスラインに配置され、それによって、ガスまたは煙道ガスラインで運ばれる煙道ガス流に酸素を供給することができることを特徴とする。

本発明による装置の構成に関しては、反応空間または反応室が、下水汚泥灰ラインの入口の下流でガスまたは煙道ガスラインに形成される場合に特に有利であり、この場合、反応空間または反応室では、下水汚泥単独焼却プラントおよび燃焼焼却室の運転中に、下水汚泥灰に含まれる未燃炭素の酸化または後燃焼が起こり、ガスまたは煙道ガスラインの流れ断面は、好ましくは反応空間または反応室を形成するように成形され、これも本発明によって提供される。

所望の反応を実行するために高温ガスまたは煙道ガス流と一緒にされる前に下水汚泥灰を処理することができるようにするために、本発明による装置は、さらなる実施形態では、冷却スクリューの形態の第１の冷却コンベヤ、ロータリーバルブ、および好ましくはボールミルとして構成されたミルが、下水汚泥灰ラインに、下水汚泥灰の流れの方向でガスまたは煙道ガスラインへの下水汚泥灰ラインの分岐の上流に配置され、下水汚泥灰ラインに統合され、下水汚泥灰を流通させることができることを特徴とする。

下水汚泥灰および下水汚泥灰を積載したガス流または煙道ガス流の分離のために、本発明は、遠心分離装置の配置または構成を提供する。本発明の一実施形態では、本発明は、この点において、遠心分離装置、特にサイクロンが、ガスまたは煙道ガスラインに、下水汚泥灰／ガス流または煙道ガス流混合物の流れの方向で、下水汚泥灰ラインと下水汚泥灰およびガスまたは煙道ガス流を分離するための反応室または反応空間との合流部の下流に配置されることも特徴とする。

遠心分離装置を通過した後に、下水汚泥灰／ガス流混合物または下水汚泥灰／煙道ガス流混合物の成分をさらに使用することができるようにするために、装置は、さらなる実施形態では、遠心分離装置、特にサイクロンが、ロータリーキルンに通じる排気ガスラインと、冷却スクリューとして設計されたさらなる冷却コンベヤに通じる下水汚泥灰排出ラインとを有するように設計される。このようにして、ガスまたは煙道ガス流およびさらなる処理された下水汚泥灰の両方を、適切なさらなる処理のために有利に供給することができる。

特に煙道ガス流である場合に、ガス流を酸素で選択的に富化できるようにするために、本発明はまた、有利なさらなる実施形態において、ガスまたは煙道ガスラインが、下水汚泥灰ラインの合流部の上流のガスまたは煙道ガス流の流れ方向に少なくとも１つの酸素供給装置または酸素導入装置を有することを提供する。これにより、高温の煙道ガスを調整することができ、特に、下水汚泥灰の焼却または後燃焼に必要な酸素含有量まで上昇させることができ、焼却プラントから取り出された煙道ガスの酸素含有量がこの目的のために不十分である場合に、必要な酸化性の高温の煙道ガスを生成することができる。

本発明によれば、ロータリーキルンによる下水汚泥単独焼却は、下水汚泥灰の後燃焼を引き起こす高温煙道ガス流が発生する廃棄物焼却プラントまたは廃棄物燃焼発電所と特に有利な方法で組み合わせることができる。したがって、本発明はまた、関連する焼却プラントが廃棄物焼却プラントであるか、または関連する発電プラントが廃棄物燃焼発電所であることを特徴とする。

最後に、装置は、さらなる構成では、好ましくは１００℃～２５０℃、特に１２０℃～２００℃の温度を有する低温煙道ガスを供給するための少なくとも１つの煙道ガス入口装置が反応空間または反応室に通じていることをさらに特徴とする。

本発明は、基本的な表現によって以下により詳細に概略的に示される。

唯一の図は、関連する廃棄物焼却プラント２を有する下水汚泥単独焼却プラント１の概略図を示す。

下水汚泥単独焼却プラント１は、下水汚泥フィード４に接続されたロータリーキルン３を備える。パイプの形態で構成された下水汚泥フィード４によって、例えば下水処理プラントから発生する下水汚泥は、ロータリーキルン３に供給され、ロータリーキルン３で焼却されて下水汚泥灰を形成する。ロータリーキルン３は、下水汚泥フィード４とは反対側の端部に、第１の下水汚泥灰排出口５を有する。第１の下水汚泥灰排出口５からは、接続された下水汚泥灰ライン６が始まっており、下水汚泥灰ラインはガスまたは煙道ガスライン７に通じている。下水汚泥灰ライン６では、下水汚泥単独焼却プラント１の運転中、ロータリーキルン３から排出された下水汚泥灰は、ガスまたは煙道ガスライン７を流れるガスまたは煙道ガス流に供給され、混合される。下水汚泥灰ライン６によって、ロータリーキルン３から排出された下水汚泥灰は、まず、下水汚泥灰の流れの方向に、冷却スクリューとして構成された第１の冷却コンベヤ８に供給され、次いで、ロータリーバルブ９を通過し、続いて、好ましくはボールミルとして構成されたミル１０を通過し、その後、ガスまたは煙道ガスラインに供給される。したがって、下水汚泥灰ライン６では、冷却スクリューとして構成された第１の冷却コンベヤ８、ロータリーバルブ９、およびミル１０は、下水汚泥灰の流れの方向で下水汚泥灰がガスまたは煙道ガスライン７に通じて一体化される前に配置され、下水汚泥灰ライン６に一体化され、下水汚泥灰ラインを通って下水汚泥灰が流れることができる。

下水汚泥単独焼却プラント１、特にロータリーキルン３は、燃焼焼却室１１を有する、関連する焼却プラント２ａとしての廃棄物焼却プラント２に割り当てられる。ガスまたは煙道ガスライン７は、焼却プラント２ａのボイラ１２から、したがって焼却室１１に関連するボイラ１２から分岐し、その結果、焼却室１１から発生する煙道ガスを、このガスまたは煙道ガスラインを通って、ガスまたは煙道ガスライン７内で下水汚泥灰ライン６が通じる合流点に供給することができる。その途中で、ガスまたは煙道ガスライン７に沿って、酸素供給装置または酸素導入装置１３が配置され、これにより、ガスまたは煙道ガスライン７で運ばれるガスまたは煙道ガス流に、可能な限り低い所望の酸素含有量を設定するために必要であり得る酸素を定量で供給することができる。空気が酸素キャリアとなる。実施形態の例では、ガスまたは煙道ガスライン７には、複数のいわゆる「吹き込みガン」または圧縮空気導入装置１３ａが割り当てられ、それによって圧縮空気をガスまたは煙道ガスライン７に吹き込むことができる。吹き込みガン１３ａは、構造的に適切な位置に配置され、高圧下で圧縮空気を吹き込むことによって、ガスまたは煙道ガスライン７またはこの流路に堆積物がないようにする。

下水汚泥単独焼却プラント１および焼却プラント２ａまたは廃棄物焼却プラント２の運転中、ガスまたは煙道ガスライン７内で伝導される高温ガスまたは煙道ガス流７、および下水汚泥灰ライン６によってガスまたは煙道ガスライン７との合流部に供給される下水汚泥灰は混合して、下水汚泥ガス流または煙道ガス流混合物を形成し、より詳細には示されていない反応空間２０またはより詳細には示されていない反応室２０に供給され、反応空間または反応室は、ガスまたは煙道ガスライン７の流れ断面の対応する構成として構成することもできる。したがって、この反応空間２０またはこの反応室２０は、下水汚泥／ガス流または煙道ガス流混合物の流れの方向で下水汚泥灰ライン６とガスまたは煙道ガスライン７との合流点の下流で形成され、図では破線によって示されている。この反応室２０またはこの反応空間２０では、下水汚泥単独焼却プラント１および燃焼焼却室１１の運転中に、下水汚泥灰に含まれる未燃炭素の酸化または後燃焼が、可能な限り低い適切な酸素含有量を有し、かつガスまたは煙道ガスライン７を介して供給される高温ガスまたは煙道ガス流によって行われる。

「低温」煙道ガスの供給ライン１９は、反応空間２０または反応室２０に１または複数の点で接続される。「低温」煙道ガスの供給１９は、反応空間２０または反応室２０に存在する下水汚泥／ガス流混合物または下水汚泥／煙道ガス流混合物の良好な混合を引き起こし、下水汚泥／ガス流混合物または下水汚泥／煙道ガス流混合物中で燃焼される残留炭素の変換度を増加させ、反応空間または反応室内の温度ピークの発生を防止する。「低温」煙道ガスまたは「低温」煙道ガス流は、例えば、遠心分離装置、特にサイクロン１４の排気ライン１５から分岐した、または焼却プラント２ａもしくは廃棄物焼却プラント２から再循環される煙道ガスを意味し、必要に応じて適切な冷却後、または特に静電フィルタ後に、焼却プラント２ａまたは廃棄物焼却プラント２から取り出され、１００℃～２５０℃、特に１２０℃～２００℃の温度を有する。煙道ガス（再）循環が形成されるのが有利である。

下水汚泥灰／ガス流または煙道ガス流混合物の流れの方向において、下水汚泥灰／ガス流または煙道ガス流混合物を下水汚泥灰部分およびガス流または煙道ガス流部分に分離するための遠心分離装置、特にサイクロン１４が、下水汚泥灰ライン６とガスまたは煙道ガスライン７との合流点の下流で、かつ反応室２０または反応空間２０の下流に配置される。

排気ガスライン１５は、遠心分離装置、特にサイクロン１４から分岐し、第１の下水汚泥灰排出口５の領域でロータリーキルン３に通じる。この排気ガスライン１５を介して、遠心分離装置、特にサイクロン１４内の下水汚泥灰／ガス流混合物または下水汚泥灰／煙道ガス流混合物から分離されたガス流または煙道ガス流は、それぞれ、下水汚泥単独焼却プラント１および焼却プラント２ａまたは廃棄物焼却プラント２の運転中に、ロータリーキルン３に導入され、そこで下水汚泥の残りの揮発性成分の燃焼を支援する役割を果たす。

ロータリーキルン３からの排気ガスは、端部に下水汚泥フィード４を有する別の煙道ガスライン２１を介して廃棄物焼却プラント１２のボイラ１２に供給される。したがって、ボイラ煙道ガスの一部を、ガスまたは煙道ガスライン７、サイクロン１４、排気ガスライン１５、ロータリーキルン３、および別の煙道ガスライン２１を介してボイラ１２に戻し、それによって煙道ガスを再循環させることが可能である。

さらに、遠心分離装置、特にサイクロン１４は、下水汚泥灰排出ライン１６に接続され、下水汚泥灰排出ラインを通って遠心分離装置、特にサイクロン１４内の下水汚泥灰／ガス流または煙道ガス混合物から分離された下水汚泥は、燃焼後に酸化されて遠心分離装置、特にサイクロン１４から排出され、下水汚泥灰排出ライン１６が通じる、冷却スクリューとして構成されたさらなる冷却コンベヤ１７に供給される。さらなる冷却コンベヤ１７の反対側の端部には、次に、下水汚泥単独焼却プラント１の最終的な第２の下水汚泥灰排出口１８ａを形成する排出ライン１８がある。

図に示す下水汚泥単独焼却プラント１と焼却プラント２ａとの組み合わせにより、例として、ロータリーキルン３と、廃棄物焼却プラント２として構成された焼却プラント２ａとを含む下水汚泥単独焼却プラント１では、ロータリーキルン３に供給された下水汚泥の焼却によって生成された下水汚泥灰は、可能な限り低い酸素含有量を有し、かつロータリーキルン３で焼却された下水汚泥またはその中に形成された下水汚泥灰の後燃焼に適した、特に６～１０体積％の酸素含有量を有する高温ガス流または煙道ガス流によって、下水汚泥灰に含まれる未燃炭素の酸化または後燃焼を受ける。ロータリーキルン３から出た下水汚泥灰は、ガスまたは煙道ガスライン７で案内されるガス流または煙道ガス流に供給され、この十分に高温、特に７５０℃～１１００℃、好ましくは８００℃～１０００℃のガス流または煙道ガス流は、次いで、下水汚泥灰に含まれる未燃炭素の酸化および後燃焼を引き起こす。関連する焼却プラント２ａの燃焼焼却室１１から取り出されたガスまたは煙道ガス流は、必要に応じて、ガスまたは煙道ガスライン７に配置された少なくとも１つの酸素供給装置または酸素導入装置１３によって、下水汚泥の後燃焼に必要な低酸素含有量に調整される。高温ガスまたは煙道ガス流と供給された下水汚泥灰との混合物中に存在する未燃炭素の部分は、反応空間２０または反応室２０内で酸化され、後燃焼される。この目的のために、ガスまたは煙道ガスライン７を流れる高温ガスまたは煙道ガス流は、一方では、下水汚泥灰に含まれる未燃炭素の酸化または後燃焼を引き起こすのに十分に高く、他方では、下水汚泥灰に含まれる未燃炭素の酸化または後燃焼に起因する下水汚泥灰／ガス流混合物または下水汚泥灰／煙道ガス流混合物の温度上昇が、反応室２０または反応空間２０のスラッギングまたは下水汚泥灰／ガス流混合物もしくは下水汚泥灰／煙道ガス流混合物を運ぶガスまたは煙道ガスライン７のスラッギングを引き起こさないように十分に低い設定温度を有する。ガスまたは煙道ガスライン７を沈殿物のないように洗浄または維持するために、ガスまたは煙道ガスライン７の流れ断面に向けられて作用する流れ出口を有する吹き込みガン１３ａも、煙道または煙道ガスライン７上に配置される。

下水汚泥灰のガスまたは煙道ガス流への供給、ならびに下水汚泥灰に含まれる未燃炭素含有物の酸化または後燃焼は、中間貯蔵なしで連続的に実行される。同様に、遠心分離装置、特にサイクロン１４で下水汚泥灰から分離されたガスまたは煙道ガス流のロータリーキルン３への供給は、中間貯蔵なしで連続的に行われる。

上記のプロセス手段およびプロセスステップはそれぞれ、下水汚泥単独焼却プラント１および焼却プラント２ａの運転中に生じる。これに関連して、下水汚泥単独焼却プラント１は、特に、下水汚泥フィード４、ロータリーキルン３、第１の冷却コンベヤ８、ロータリーバルブ９、ミル１０、サイクロン１４、さらなる冷却コンベヤ１７、これらと、関連する酸素導入装置１３および関連する吹き込みガン１３ａおよび排出ライン１８を有するガスまたは煙道ガスライン７とをそれぞれ接続するライン６、１５、１６、ならびに「低温」煙道ガスを供給するための関連する供給ライン／煙道ガス導入装置１９を有する反応空間２０または反応室２０を含む複合体を含む。

本発明による装置および本発明による方法の本質的な態様は、下水汚泥灰に含まれる未燃炭素分の対応する酸化および後燃焼によってロータリーキルン３から排出される下水汚泥灰の後処理に関し、その結果、下水汚泥灰中の未燃炭素分の含有量の低減が達成され、さらなる冷却コンベヤ１７から排出される後処理された下水汚泥灰の対応する使用、特にリン回収が可能である。

未燃炭素含有量の低減は、酸化および後燃焼によって達成される。このプロセスまたは手順は、特に連続的に、好ましくは得られた下水汚泥灰の中間貯蔵なしで実行され、以下の実質的なステップからなる。

ロータリーキルン３から出た下水汚泥灰は、冷却スクリューまたは第１の冷却コンベヤ８によって搬送され、空気が排除されてロータリーバルブ９を通過する。

続いて、下水汚泥灰は粉砕されて、ミル１０内の粒子微粉含有量が増加する。

ミル１０から出た粉砕下水汚泥灰は、炉または焼却室１１またはその下流のボイラ１２から引き出された高温煙道ガス流に供給され、ガスまたは煙道ガスライン７に案内される。高温の煙道ガスの温度は、酸化または後燃焼の開始のために十分に高く、酸化または後燃焼に起因する温度上昇は、反応空間２０または反応室２０に続くガスまたは煙道ガスライン７の下流の煙道ガスセクションのスラッギングを引き起こさないように十分に低い。焼却プラント２からガスまたは煙道ガスライン７内の下水汚泥灰ライン６の入口に導かれる煙道ガス流の酸素は、空気と比較して低減または減少され、すなわち割合が低い。酸素導入装置１３によって空気または酸素を混合することによって、このガスまたは煙道ガス流の酸素含有量を、下水汚泥灰中に存在する未燃炭素の後燃焼に適した値に制御することができる。

下水汚泥灰がガスまたは煙道ガスライン７で導かれるガスまたは煙道ガス流に供給された後、下水汚泥灰中の未燃残留炭素含有量を低下させるために、下水汚泥灰に含まれる未燃残留炭素含有物の所望の酸化または後燃焼が反応室２０または反応空間２０で起こる。

反応室２０または反応空間２０から出る下水汚泥灰／ガス流混合物または下水汚泥灰／煙道ガス流混合物は、サイクロン１４に通され、そこで下水汚泥灰およびガスまたは煙道ガス流の分離が起こる。サイクロン１４から排出された下水汚泥灰は、適切な搬送手段、例えば追加の冷却コンベヤ１７によって後続の処理にかけられる。

サイクロンから出るガスまたは煙道ガス流は、ロータリーキルン３に供給される。

下水汚泥単独焼却は、少なくとも実質的に排他的に下水汚泥の焼却を意味すると理解され、すなわち、下水汚泥のみが、他の燃料または燃料成分の意図された混合物なしで焼却される。しかしながら、特に下水汚泥に含まれる成分の意味で、他の燃料または燃料成分が意図せずまたはわずかに加わる可能性がある。しかしながら、下水汚泥と他の燃料、例えば石炭との意図的かつ計画的な共燃焼が行われるプロセスおよび装置は除外されるべきである。

下水汚泥灰およびガスまたは煙道ガス流、特に焼却プラント２ａのボイラ１２からおよびボイラ１２に再循環する煙道ガス流の供給は、反応空間２０または反応室２０に直接行われてもよい。すなわち、下水汚泥灰ライン６およびガスまたは煙道ガスライン７、ならびに該当する場合には「低温」煙道ガスを供給するための煙道ガス導入装置１９はすべて、反応空間２０または反応室２０に直接通じ得る。

１ 下水汚泥単独焼却プラント
２ 廃棄物焼却プラント
２ａ 焼却プラント
３ ロータリーキルン
４ 下水汚泥フィード
５ 第１の下水汚泥灰排出口
６ 下水汚泥灰ライン
７ ガスまたは煙道ガスライン
８ 第１の冷却コンベヤ
９ ロータリーバルブ
１０ ミル
１１ 燃焼焼却室
１２ ボイラ
１３ 酸素導入装置
１３ａ 吹き付けガン
１４ サイクロン
１５ 排気ガスライン
１６ 下水汚泥灰排出ライン
１７ 冷却コンベヤ
１８ 排出ライン
１８ａ 第２の下水汚泥灰排出口
１９ 「低温」煙道ガスの供給ライン、「低温」煙道ガスを供給するための煙道ガス導入装置
２０ 反応空間／反応室
２１ さらなる煙道ガスライン

Claims (19)

1. ロータリーキルン（３）内で下水汚泥単独焼却中に生成された下水汚泥灰の後燃焼を、低酸素含有量、特に６～１０体積％の酸素含有量を有する高温ガスまたは煙道ガス流を使用して行う方法であって、前記ロータリーキルン（３）から出る前記下水汚泥灰が、前記ガスまたは煙道ガス流に供給され、前記ガスまたは煙道ガス流が、前記ロータリーキルン（３）に関連する焼却プラント（２ａ）の燃焼焼却室（１１）または前記ロータリーキルン（３）に関連する発電プラントから取り出され、必要に応じて、後燃焼に必要な前記低酸素含有量に調整され、前記下水汚泥灰に含まれる未燃炭素の酸化または後燃焼が、十分に高温の前記ガスまたは煙道ガス流によって引き起こされる、方法。
2. 前記高温ガスまたは煙道ガス流と供給された前記下水汚泥灰との混合物が、反応空間（２０）、特に前記下水汚泥灰に含まれる前記未燃炭素の酸化または後燃焼が起きる反応室（２０）に供給されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記高温ガスまたは煙道ガス流の温度が、一方では、前記下水汚泥灰に含まれる前記未燃炭素の酸化または後燃焼を引き起こすのに十分に高くなるように、他方では、前記下水汚泥灰に含まれる前記未燃炭素の酸化または後燃焼に起因する前記下水汚泥灰／ガス流混合物または下水汚泥灰／煙道ガス流混合物の温度上昇が、前記反応室（２０）または前記反応空間（２０）のスラッギング、または前記下水汚泥灰／ガス流混合物もしくは前記下水汚泥灰／煙道ガス流混合物を運ぶ前記ガスまたは煙道ガスライン（７）のスラッギングを引き起こさないように十分に低くなるように調整されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 好ましくは１００℃～２５０℃、特に１２０℃～２００℃の温度範囲の温度を有する低温煙道ガスが、前記反応空間（２０）または前記反応室（２０）に供給されることを特徴とする、請求項２または３に記載の方法。
5. 前記下水汚泥灰が、前記ガスまたは煙道ガス流に供給される前に、好ましくはボールミルとして構成されたミル（１０）で粉砕されることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記下水汚泥灰が、前記ロータリーキルン（３）から出た後、冷却スクリューとして構成された第１の冷却コンベヤ（８）に最初に供給され、次いで、特に前記ミル（１０）に入る前に、ロータリーバルブ（９）に供給されることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記下水汚泥灰／ガス流混合物または前記下水汚泥灰／煙道ガス流混合物が、前記反応空間（２０）または前記反応室（２０）の下流で、遠心分離装置、特にサイクロン（１４）に供給され、前記遠心分離装置、特にサイクロン（１４）において、前記下水汚泥灰と前記ガスまたは煙道ガス流が互いに分離されることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記ガスまたは煙道ガス流が、前記遠心分離装置、特に前記サイクロン（１４）の下流で前記ロータリーキルン（３）に供給されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 前記下水汚泥灰の前記ガスまたは煙道ガス流への供給、および前記下水汚泥灰に含まれる前記未燃炭素の含有物の酸化または後燃焼が、中間貯蔵なしで連続的に実行されることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記遠心分離装置、特にサイクロン（１４）で前記下水汚泥灰から分離された前記ガスまたは煙道ガス流の前記ロータリーキルン（３）への供給が、中間貯蔵なしで連続的に行われることを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
11. 下水汚泥フィード（４）に接続された下水汚泥焼却用のロータリーキルン（３）と、ガスまたは煙道ガスライン（７）に通じる下水汚泥灰ライン（６）に接続された第１の下水汚泥灰排出口（５）とを備え、前記ガスまたは煙道ガスライン（７）には、前記ロータリーキルン（３）に関連する焼却プラント（２ａ）の燃焼焼却室（１１）または前記ロータリーキルン（３）に関連する発電プラントから分岐したガスまたは煙道ガス流が供給される、下水汚泥単独焼却プラント（１）を特徴とする、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法を実行するための装置。
12. 少なくとも１つの酸素供給装置または酸素導入装置（１３）が、前記下水汚泥灰ライン（６）の入口の上流で前記ガスまたは煙道ガスライン（７）に配置されることによって、前記ガスまたは煙道ガスライン（７）で運ばれる前記煙道ガス流に酸素を供給することができることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
13. 反応空間（２０）または反応室（２０）が、前記下水汚泥灰ライン（６）の入口の下流で前記ガスまたは煙道ガスライン（７）に形成され、前記反応空間（２０）または前記反応室（２０）では、前記下水汚泥単独焼却プラント（１）および前記燃焼焼却室（１１）の運転中に、前記下水汚泥灰に含まれる前記未燃炭素の酸化または後燃焼が起こり、前記ガスまたは煙道ガスライン（７）の流れ断面が、好ましくは前記反応空間（２０）または前記反応室（２０）を形成するように成形されていることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の装置。
14. 冷却スクリューとして構成された第１の冷却コンベヤ（８）、ロータリーバルブ（９）、および好ましくはボールミルとして構成されたミル（１０）が、前記下水汚泥灰ライン（６）が前記ガスまたは煙道ガスライン（７）に通じる前に、前記下水汚泥灰ライン（６）に、前記下水汚泥灰の流れの方向に配置され、前記下水汚泥灰ライン（６）に統合され、前記下水汚泥灰を流通させることができることを特徴とする、請求項１１～１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 前記下水汚泥灰と前記ガスまたは煙道ガス流を分離するための遠心分離装置、特にサイクロン（１４）が、前記ガスまたは煙道ガスライン（７）に、前記下水汚泥灰／ガス流または煙道ガス流混合物の流れの方向で前記下水汚泥灰ライン（６）と前記反応室（２０）または反応空間（２０）との合流部の下流に配置されることを特徴とする、請求項１１～１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 前記遠心分離装置、特にサイクロン（１４）が、前記ロータリーキルン（３）に通じる排気ガスライン（１５）と、冷却スクリューとして構成されたさらなる冷却コンベヤ（１７）に通じる下水汚泥灰排出ライン（１６）とを備えることを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
17. 前記ガスまたは煙道ガスライン（７）が、前記ガスまたは煙道ガス流の流れの方向で前記下水汚泥灰ライン（６）との合流点の上流に、少なくとも１つの酸素供給装置または酸素導入装置（１３）を備えることを特徴とする、請求項１１～１６のいずれか一項に記載の装置。
18. 前記関連する焼却プラント（２ａ）が廃棄物焼却プラント（２）であるか、または前記関連する発電プラントが廃棄物燃焼発電所であることを特徴とする、請求項１１～１７のいずれか一項に記載の装置。
19. 好ましくは１００℃～２５０℃、特に１２０℃～２００℃の温度を有する低温煙道ガスを供給するための少なくとも１つの煙道ガス導入装置（１９）が、前記反応空間（２０）または前記反応室（２０）に通じていることを特徴とする、請求項１３～１８のいずれか一項に記載の装置。

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