JP3689792B2 - 汚泥等の炭化・焼却処理方法並びにその装置 - Google Patents
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Description
【発明の目的】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は燃焼炉内に被処理物及び燃焼空気を供給し、燃焼炉内の被処理物を攪拌しながら燃焼することにより前記被処理物を炭化または焼却する処理方法並びに処理装置に関するものであって、特に単一の燃焼炉を用い炭化と焼却の両方の処理を行えるようにした汚泥等の炭化・焼却処理方法並びにその装置に係るものである。
【０００２】
【発明の背景】
近年の産業廃棄物の増加は実に著しく、これに伴って産業廃棄物を廃棄する埋立処分場も不足しつつあり、あるいは海洋汚染等の影響で海洋投棄も困難になりつつある。そこでこのような環境問題を踏まえた産業廃棄物を自社内処分する必要性も叫ばれており、産業廃棄物の減量化、あるいは再利用化を図る必要性が指摘されている。しかしながら従来、そのまま投棄していた産業廃棄物、例えば汚泥、食品工場より排出されるコーヒー粕、その他の廃棄物等、あるいは余剰のコンポスト（堆肥）等については焼却することにより減量化を図ることが可能である。一方、資源のリサイクルの観点から、炭化することにより土壌改良剤として、あるいは燃料等として利用できれば、更なる資源の有効利用に繋がる。従って産業廃棄物の利用率を高めるために、近時、炭化の研究も進められている。
【０００３】
しかしながら炭化を行うにあたっても以下のような問題点があり、これを直ちに実施するには多大の困難を伴う。すなわち炭化を行うためには低酸素状態で材料に熱を加えることにより、材料中より熱分解ガスを気化させる必要があるが、その際の未燃ガス（熱分解ガス）は二次燃焼炉により燃焼させる必要があり、炭化炉のほかに燃焼炉が必要となる。またこれらの接続用のダクト等も必要になるため装置コストが高くなり、また二次燃焼用の補助燃料も別途必要になってくる。
【０００４】
【開発を試みた技術的事項】
本発明はこのような背景の認識の上に立って発案されたものであって、焼却と炭化との違いがこれに使用する燃焼空気の供給量に関係すること及び攪拌焼却炉の構造が上記炭化炉と燃焼炉とを兼ね具えた構造であることに着眼し、攪拌焼却炉に炭化機能を付与することにより、上記問題点の解決を図った新規な汚泥等の炭化・焼却処理方法並びにその装置の開発を試みたものである。
【０００５】
【発明の構成】
【目的達成の手段】
すなわち請求項１記載の汚泥等の炭化・焼却処理方法は、燃焼炉内に被処理物及び燃焼空気を供給するとともに、燃焼炉内の被処理物を攪拌しながら燃焼することにより前記被処理物を炭化または焼却する処理方法において、前記処理方法は単一の燃焼炉を用い、この燃焼炉内に、前記被処理物を攪拌するための攪拌棒を構成する炭化用攪拌棒と焼却用攪拌棒とを設け、これら炭化用攪拌棒に接続された炭化用経路または焼却用攪拌棒に接続された焼却用経路のいずれか一方または双方の経路から被処理物の攪拌個所に対して燃焼空気を供給するものであり、前記燃焼空気の供給量を調節することにより炭化と焼却の両方の処理を行うようにしたことを特徴として成るものである。
【０００６】
また請求項２記載の汚泥等の炭化・焼却処理方法は、前記要件に加え、前記燃焼空気の供給量の調節は燃焼炉の外部に設けられる切替ダンパにより行うようにしたことを特徴として成るものである。
【０００７】
更にまた請求項３記載の汚泥等の炭化・焼却処理方法は、前記要件に加え、前記被処理物を炭化するにあたっては、燃焼炉内の雰囲気を低酸素状態とし、この低酸素状態の雰囲気下において被処理物から発生する熱分解ガスを燃焼させ、これにより生ずる放射伝熱により被処理物を炭化させるようにしたことを特徴として成るものである。
【０００８】
更にまた請求項４記載の汚泥等の炭化・焼却処理装置は、燃焼炉と、この燃焼炉内に設けられ、内部に燃焼空気の供給経路が形成されて成る攪拌アームと、この攪拌アームを回転駆動する駆動機構とを具えて成る汚泥等の炭化または焼却用の処理装置において、前記処理装置は、燃焼炉を一基のみ有するとともに、前記燃焼空気の供給経路は炭化用経路と、焼却用経路とにより構成されていることを特徴として成る。
【０００９】
更にまた請求項５記載の汚泥等の炭化・焼却処理装置は、前記請求項４記載の要件に加え、前記燃焼炉の外部には、前記燃焼空気の供給経路への燃焼空気の供給停止を切り替える切替ダンパが設けられていることを特徴として成るものである。
【００１０】
更にまた請求項６記載の汚泥等の炭化・焼却処理装置は、前記請求項４または５記載の要件に加え、前記攪拌アームには炭化用攪拌棒と、焼却用攪拌棒とが設けられ、これら炭化用攪拌棒と焼却用攪拌棒とのそれぞれには前記炭化用経路と、焼却用経路とがそれぞれ接続され、なお且つ前記炭化用攪拌棒及び焼却用攪拌棒の周面並びに攪拌アームの上部周面には燃焼空気供給口が形成されていることを特徴として成るものである。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記目的を達成しようとするものである。
【００１１】
【発明の作用】
すなわち請求項１記載の汚泥等の炭化・焼却処理方法は、単一の燃焼炉を用い、この燃焼炉内に、前記被処理物を攪拌するための攪拌棒を構成する炭化用攪拌棒と焼却用攪拌棒とを設け、これら炭化用攪拌棒に接続された炭化用経路または焼却用攪拌棒に接続された焼却用経路のいずれか一方または双方の経路から被処理物の攪拌個所に対して燃焼空気を供給するものであり、前記燃焼空気の供給量を調節することにより炭化と焼却の両方の処理を行うように構成している。これにより単一の燃焼炉により被処理物の炭化と焼却の両方の処理を行うことが可能となり、装置の有効利用が図れ、部品点数の減少、装置コストの削減に寄与し得る。
【００１２】
また請求項２記載の汚泥等の炭化・焼却処理方法は、前記燃焼空気の供給量の調節を燃焼炉の外部に設けられる切替ダンパにより行うという構成をとる。これにより炭化と焼却の両方の処理を燃焼炉の外部において容易に切り替えることが可能となる。
【００１３】
更に請求項３記載の汚泥等の炭化・焼却処理方法は、被処理物を炭化するにあたり、燃焼炉内の雰囲気を低酸素状態とし、この低酸素状態の雰囲気下において被処理物が発生する熱分解ガスを燃焼させ、これにより生ずる放射伝熱により被処理物を炭化させるという構成をとる。これにより被処理物から発生する熱分解ガスの有効利用が図れ、燃焼炉内に大量の熱分解ガスが充満することもなく、燃焼炉内をクリーンに保つことが可能となる。
【００１４】
更にまた請求項４記載の汚泥等の炭化・焼却処理装置は、燃焼炉を一基のみ有し、燃焼空気の供給経路を炭化用経路と、焼却用経路とにより構成している。これにより装置の有効利用が図れ、部品点数の減少、装置コストの削減に寄与し得るほか、燃焼空気の供給量の調節が可能になって、炭化と焼却の両方の処理を行うことが可能となる。
【００１５】
更にまた請求項５記載の汚泥等の炭化・焼却処理装置は、燃焼炉の外部に前記燃焼空気の供給経路への燃焼空気の供給停止を切り替える切替ダンパを設けるという構成をとる。これにより切替ダンパを開放状態とすれば、前記炭化用経路及び焼却用経路の両方に充分な燃焼空気を供給することが可能となり、被処理物の焼却に供するほか、切替ダンパを閉塞状態とすれば、炭化用経路のみに燃焼空気が供給されるようになり、燃焼炉内を燃焼空気の少ない状態、すなわち低酸素状態の雰囲気下に設定することが可能となり、被処理物の炭化処理に供することができる。
【００１６】
更にまた請求項６記載の汚泥等の炭化・焼却処理装置は、攪拌アームに対し、炭化用攪拌棒と焼却用攪拌棒とを設け、これらのそれぞれに炭化用経路と焼却用経路とを接続し、なお且つ前記炭化用攪拌棒及び焼却用攪拌棒の周面並びに攪拌アームの上部周面に燃焼空気供給口を形成するという構成をとる。これにより被処理物は炭化用攪拌棒及び焼却用攪拌棒の周面に形成される燃焼空気供給口から供給される燃焼空気により燃焼されるほか、被処理物から発生する熱分解ガスは攪拌アームの上部周面に形成される燃焼空気供給口から供給される燃焼空気により燃焼される。
【００１７】
【実施例】
以下図面に基づいて本発明の汚泥等の炭化・焼却処理方法並びにその装置について具体的に説明する。なお以下の説明にあたっては、まず本発明の適用対象物である汚泥等の被処理物について簡単に説明し、次いで本発明の汚泥等の炭化・焼却処理装置の具体的構成について説明した後、このような汚泥等の炭化・焼却処理装置の作動状態と併せ、本発明の汚泥等の炭化・焼却処理方法について言及する。
【００１８】
本発明の適用対象物である被処理物Ｈとしては、し尿汚泥、下水汚泥、産業廃水処理汚泥をはじめとする各種汚泥、食品工場より排出されるコーヒー粕、製紙工場より排出されるパルプ粕等、各種産業生産工程排出粕、その他、ビール粕、コンポスト（堆肥）等、種々の廃棄物が対象となる。
【００１９】
そしてこのような被処理物Ｈを炭化または焼却する本発明の汚泥等の炭化・焼却処理装置１は、図１、２に示すように燃焼炉２と、この燃焼炉２内に設けられ、内部に燃焼空気の供給経路１８が形成されて成る攪拌アーム１５と、この攪拌アーム１５を回転駆動する駆動機構５とを具えることにより基本的に構成される。このうち燃焼炉２は一例として上部を幾分、先窄まり状に縮径した円形横断面形状の筒状の容器部材であって、優れた耐火性を満足するに充分な材料、肉厚により形成されている。
【００２０】
そしてこのような燃焼炉２における炉床３の中央には、回転軸４が設けられ、この回転軸４の上方に前記攪拌アーム１５が、そして下方に前記駆動機構５が設けられる。図１、２に示す実施例にあっては、炉床３には前記回転軸４の近傍から炭化物Ｔまたは焼却灰Ｓの排出機構６が下方に向かって設けられる。
【００２１】
このほか、図１、２に示す実施例にあっては、燃焼炉２における上部小径部２Ｓに焼却時に発生する排気ガスＧ0 を外部に排出する排気口７と、炭化時に発生する熱分解ガスＧを燃焼させる二次助燃バーナ７ａとが設けられ、燃焼炉２における下部大径部２Ｌには、被処理物Ｈの燃焼を助ける一次助燃バーナ８ａと、燃焼炉２内への被処理物Ｈの供給口となる被処理物供給口８が設けられている。なおこの被処理物供給口８には、被処理物供給装置９が設けられるものであって、供給ホッパ１０に供給された被処理物Ｈをスクリューコンベヤ１１により、前記被処理物供給口８を介して燃焼炉２内に供給するという構成になっている。
【００２２】
次に攪拌アーム１５について説明する。攪拌アーム１５は燃焼炉２内の被処理物Ｈを攪拌するとともに、攪拌しながら被処理物Ｈ中に燃焼空気Ａを供給する働きをするものである。そして図１に示す実施例にあっては、一例として前記回転軸を中心として放射状に四本の円環状の攪拌アーム１５を設け、各々の攪拌アーム１５には、それぞれ複数本ずつ下方に向けて攪拌棒１７を接続することにより構成されている。因みに攪拌棒１７は被処理物供給口８から投入された被処理物Ｈを炉中心部の開口部３０に移送する機能を有するので、炭化・焼却の連続処理を可能としている。また攪拌アーム１５の内部には燃焼空気の供給経路１８が形成されており、この燃焼空気の供給経路１８は更に前記回転軸４及び後述する駆動機構５の内部に形成される連絡経路と連通されている。
【００２３】
また本発明にあっては、その特徴的構成として前記攪拌棒１７を炭化用攪拌棒１７Ｔと、焼却用攪拌棒１７Ｓとにより構成し、これら炭化用攪拌棒１７Ｔと、焼却用攪拌棒１７Ｓとのそれぞれには、前記燃焼空気の供給経路１８を構成する炭化用経路１８Ｔと焼却用経路１８Ｓとがそれぞれ接続されるという構成になっている。更にこれら炭化用攪拌棒１７Ｔ及び焼却用攪拌棒１７Ｓの周面並びに攪拌アーム１５の上部周面には燃焼空気供給口１６が形成されている。
【００２４】
なお図１〜４に示す実施例にあっては、前記炭化用攪拌棒１７Ｔを焼却用攪拌棒１７Ｓに対し同軸状に内嵌するという構成をとったが、例えば図５（ａ）に示すように並列的に設けたり、図５（ｂ）に示すように攪拌アーム１５の上下の周面にそれぞれ炭化用攪拌棒１７Ｔと焼却用攪拌棒１７Ｓとを振り分けて設けるようにすることも可能である。また前記燃焼空気供給口１６の形状も図１、３に示すように円形の小孔を多数設けることにより形成するほか、図示は省略するが長穴状、長円状、角穴状に形成したり、更にこれらを長手方向に延ばしてスリット状とする等、種々の改変が可能である。
【００２５】
次にこのような攪拌アーム１５を回転駆動する駆動源であると同時に、前記攪拌アーム１５内の燃焼空気の供給経路１８内に燃焼空気Ａを供給する供給源でもある駆動機構５について説明する。すなわち前記回転軸４の下方には従動スプロケット２０が設けられていて、この従動スプロケット２０に電動機２１の出力軸に設けられる駆動スプロケット２２による回転がチェーン２３を介して伝達されることにより駆動系が形成され、更に前記回転軸４内に燃焼空気Ａを供給する送風ブロワ１９及び両者の連通を図る連通ダクト２４ａ、２４ｂとにより燃焼空気Ａの供給系が形成され、これら駆動系と燃焼空気Ａの供給系とによって駆動機構５は基本的に構成されている。
【００２６】
なお本実施例にあっては、更にその特徴的構成として燃焼炉２の一例として外部に燃焼空気Ａの供給量の調節を行う切替ダンパ２５ａ、２５ｂを設けるという構成をとっている。そして図１〜３に示す実施例にあっては、このうち切替ダンパ２５ｂを前記焼却用経路１８Ｓに連通する連絡経路途中に設け、この切替ダンパ２５ｂにより前記焼却用経路１８Ｓへの燃焼空気Ａの供給・停止を切り替えるという構成となっている。また炭化空気・燃焼空気の供給量は被処理物Ｈの性状に応じて切替ダンパ２５ａ、２５ｂの開度を調整することによってなされる。
【００２７】
一方、図５（ｂ）に示す実施例の場合には、前記図１〜３に示す実施例における切替ダンパ２５ａ、２５ｂが焼却用経路１８Ｓを開放、閉塞することにより燃焼炉２内に供給する燃焼空気Ａの供給量の調節を図っているのと相違し、送風ブロワ１９により送られてきた燃焼空気Ａを炭化用経路１８Ｔと焼却用経路１８Ｓとに攪拌アーム１５を反転させることによって、炭化用経路１８Ｔ、あるいは焼却用経路１８Ｓのどちらか一方に供給するものである。燃焼空気Ａの供給量は炭化用攪拌棒１７Ｔまたは焼却用攪拌棒１７Ｓの周面に設けられる燃焼空気供給口１６の全開口面積あるいはその数により調節している。
【００２８】
また排出機構６は、図１〜３に示すように炉床３における回転軸４の近傍にその開口部３０を形成し、そこから斜め下方に排出シュート２９が延び、その他端側に排出コンベヤ３１が接続される。この排出コンベヤ３１は、モータＭの駆動により、スクリュー３２を回転させ、これにより炭化物Ｔまた焼却灰Ｓを移送するものである。
【００２９】
次にこのようにして構成される本発明の汚泥等の炭化・焼却処理装置１の作動状態と併せ、本発明の汚泥等の炭化・焼却処理方法について説明する。まず駆動機構５を起動し、回転軸４を回転させて攪拌アーム１５による攪拌作用を開始させる。またこれと同時に送風ブロワ１９を作動させて燃焼空気の供給経路１８内に燃焼空気Ａを供給する。そして一次助燃バーナ８ａを着火し、炉内温度を上昇させた後、供給ホッパ１０のスクリューコンベヤ１１を作動させて燃焼炉２内に被処理物Ｈを供給する。
以下炭化処理の場合と焼却処理の場合とに分けて説明する。
【００３０】
（ｉ）炭化処理の場合
この場合には切替ダンパ２５ｂを閉塞状態とし、焼却用経路１８Ｓの燃焼空気Ａの供給を停止させる。また図５（ｂ）の場合は、炭化用攪拌棒１７Ｔを下向きになるよう調整する。これにより燃焼空気Ａは炭化用経路１８Ｔにのみ供給され、炭化用攪拌棒１７Ｔの周面及び攪拌アーム１５の上部周面に形成される燃焼空気供給口１６からのみ供給される。これは炭化処理の場合には被処理物Ｈの層では酸素の少ない状態を作り出すことが必要であり、一方、被処理物Ｈから揮発し、燃焼炉２内を上昇する熱分解ガスＧにあっては、燃焼炉２内上部において燃焼させることにより炭化に必要な熱量を放射伝熱として利用する必要があるためである。
【００３１】
そして被処理物Ｈから発生する熱分解ガスＧを燃焼させるに際し、必要に応じて二次助燃バーナ７ａを使用し、熱分解ガスＧを燃焼させる。これにより放射伝熱が生じ、この放射伝熱により被処理物Ｈを炭化する。これにより製造された炭化物Ｔは開口部３０により排出機構６から取り出され、更に排出コンベヤ３１を経て外部に取り出される。
【００３２】
（ii) 焼却処理の場合
この場合には、被処理物Ｈを完全燃焼させるために効率良く燃焼空気Ａを供給する必要がある。従って切替ダンパ２５ａ、２５ｂは開放状態とし、焼却用経路１８Ｓ及び炭化用経路１８Ｔの両方に燃焼空気Ａを供給する。また図５（ｂ）の場合は、燃焼用攪拌棒１８Ｓを下向きに調整する。なお焼却の際には被処理物Ｈに対して必要な酸素を効率良く供給することが必要であり、通常は理論上必要な酸素量（空気量）より過剰な燃焼空気Ａを供給する。この供給空気量と必要空気量の比（空気比）が１に近ければ理想的な燃焼炉２と言えるが、通常、流動焼却炉で空気比ｍ＝１．３程度、円形焼却炉ではｍ＝２．０程度である。因みに炭化の際には、単に空気比を下げるだけでは熱分解ガスＧを燃焼させることができないため未燃ガスが大量に発生し、運転上も危険が生じる。そこで上部小径部２Ｓにおいてガス燃焼を行うことにより対処しているのである。
【００３３】
そして被処理物Ｈは、攪拌アーム１５によって炉床３上で満遍なく掻き均されるため常に表面が更新され、可燃性ガスが炉床３上で平均して発生し、上部小径部２Ｓ内で完全燃焼し、排気ガスＧ0 は排気口７から外部に排気される。
【００３４】
これらガスを放出した後の炭化を主体とした固形物は、赤熱灰と攪拌混合しながら燃焼空気Ａと接触し、いわゆる燠燃焼して徐々に炉中心部へ移動する。炉中心部の近傍から延びる排出シュート２９における開口部３０付近では、焼却を完了した焼却灰Ｓが攪拌棒１７の燃焼空気供給口１６から吹き出した燃焼空気Ａにより冷却され、前記炭化物Ｔと同様に開口部３０より排出機構６から取り出され、更に排出コンベヤ３１を経て外部に取り出される。
【００３５】
次に炭化処理を例にとった二種の具体的実施例について説明する。
〈実施例１〉
すなわち炉床面積１ｍ2 の装置においてコンポストを炭化した例である。本発明によらない場合は、排気ガスＧ0 中の一酸化炭素量が数千〜１万ｐｐｍ程度発生し、従ってその他の未燃ガスも大量に発生していたと予想されるが、本発明による攪拌アーム１５を具えた汚泥等の炭化・焼却処理装置１においては、一酸化炭素濃度は数十ｐｐｍ程度となり、燃焼炉２内の観察によれば被処理物Ｈの層の上部でガス化燃焼している様子が観察される。燃焼炉２内の被処理物Ｈの滞留時間、及び空気比を１．２〜１．５程度の範囲で調整することにより、炭化を行うことができる。炭化物Ｔの熱灼減量の調整も可能であり、１３％程度では一部灰色がかった黒色の炭化物Ｔとなり、２２％程度では全く黒色の炭化物Ｔができる。因みに密閉容器内に被処理物Ｈを封入し、外部より加熱を行って炭化した場合の炭化物Ｔの熱灼減量は２１〜２２％であり、全く同等の製品ができている。また煤塵量が四分の一以下となり、その他、排気ガスＧ0 の測定結果はすべて規制値以下であり、臭気についても同様であった。
【００３６】
〈実施例２〉
これは籾殻を炭化した例である。空気比を１．１程度とし、滞留時間はコンポストに比べて長く必要であるが、同様に炭化物Ｔを作ることが可能である。炉内温度（炉頂部で測定）を７００℃以上とすると、被処理物Ｈが固まる傾向が見られるが、供給量を調整し、炉内発熱量を調節することにより良好に運転することができる。一酸化炭素濃度は６０ｐｐｍ程度であり、燃焼炉２内で揮発したガスの燃焼する様子がよく観察され、非常に安定した運転が可能であった。また始動時に昇温のために少量の燃料を必要とする以外は全くの無燃料での運転が可能であり、被処理物Ｈから気化した熱分解ガスＧが被処理物Ｈの上部で燃焼する発熱で必要熱量をまかなうことができた。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は以上述べたような構成を有するものであって、このような構成を有することによって以下のような効果が発揮される。
すなわち請求項１記載の汚泥等の炭化・焼却処理方法は、単一の燃焼炉２を用い、この燃焼炉２内に、前記被処理物Ｈを攪拌するための攪拌棒１７を構成する炭化用攪拌棒１７Ｔと焼却用攪拌棒１７Ｓとを設け、これら炭化用攪拌棒１７Ｔに接続された炭化用経路１８Ｔまたは焼却用攪拌棒１７Ｓに接続された焼却用経路１８Ｓのいずれか一方または双方の経路から被処理物の攪拌個所に対して燃焼空気を供給するものであり、前記燃焼空気Ａの供給量を調節することにより炭化と焼却の両方の処理を行うように構成している。これにより単一の燃焼炉２により被処理物Ｈの炭化と焼却の両方の処理を行うことが可能となり、装置の有効利用が図れ、部品点数の減少、装置コストの削減に寄与し得る。
【００３８】
また請求項２記載の汚泥等の炭化・焼却処理方法は、前記燃焼空気Ａの供給量の調節を燃焼炉２の外部に設けられる切替ダンパ２５ａ、２５ｂにより行うという構成をとる。これにより炭化と焼却の両方の処理を燃焼炉２の外部において容易に切り替えることが可能となる。
【００３９】
更に請求項３記載の汚泥等の炭化・焼却処理方法は、被処理物Ｈを炭化するにあたり、燃焼炉２内の雰囲気を低酸素状態とし、この低酸素状態の雰囲気下において被処理物Ｈが発生する熱分解ガスＧを燃焼させ、これにより生ずる放射伝熱により被処理物Ｈを炭化させるという構成をとる。これにより被処理物Ｈから発生する熱分解ガスＧの有効利用が図れ、燃焼炉２内に大量の熱分解ガスＧが充満することもなく、燃焼炉２内をクリーンに保つことが可能となる。
【００４０】
更にまた請求項４記載の汚泥等の炭化・焼却処理装置は、燃焼炉２を一基のみ有し、燃焼空気の供給経路１８を炭化用経路１８Ｔと、焼却用経路１８Ｓとにより構成している。これにより装置の有効利用が図れ、部品点数の減少、装置コストの削減に寄与し得るほか、燃焼空気Ａの供給量の調節が可能になって、炭化と焼却の両方の処理を行うことが可能となる。
【００４１】
更にまた請求項５記載の汚泥等の炭化・焼却処理装置は、燃焼炉２の外部に前記燃焼空気の供給経路１８への燃焼空気Ａの供給停止を切り替える切替ダンパ２５ａ、２５ｂを設けるという構成をとる。これにより切替ダンパ２５ａ、２５ｂを開放状態とすれば、前記炭化用経路１８Ｔ及び焼却用経路１８Ｓの両方に充分な燃焼空気Ａを供給することが可能となり、被処理物Ｈの焼却に供するほか、切替ダンパ２５ｂを閉塞状態とすれば、炭化用経路１８Ｔのみに燃焼空気Ａが供給されるようになり、燃焼炉２内を燃焼空気Ａの少ない状態、すなわち低酸素状態の雰囲気下に設定することが可能となり、被処理物Ｈの炭化処理に供することができる。
【００４２】
更にまた請求項６記載の汚泥等の炭化・焼却処理装置は、攪拌アーム１５に対し、炭化用攪拌棒１７Ｔと焼却用攪拌棒１７Ｓとを設け、これらのそれぞれに炭化用経路１８Ｔと焼却用経路１８Ｓとを接続し、なお且つ前記炭化用攪拌棒１７Ｔ及び焼却用攪拌棒１７Ｓの周面並びに攪拌アーム１５の上部周面に燃焼空気供給口１６を形成するという構成をとる。これにより被処理物Ｈは炭化用攪拌棒１７Ｔ及び焼却用攪拌棒１７Ｓの周面に形成される燃焼空気供給口１６から供給される燃焼空気Ａにより燃焼されるほか、被処理物Ｈから発生する熱分解ガスＧは攪拌アーム１５の上部周面に形成される燃焼空気供給口１６から供給される燃焼空気Ａにより燃焼される。
そしてこのような各請求項記載の構成によりもたらされる効果が相乗的に作用することによって、炭化処理と燃焼処理との両方を単一の燃焼炉２により行うことが可能であり、比較的安価で燃料費も極めて少なくて済む汚泥等の炭化・焼却処理方法並びにその装置の提供が可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の汚泥等の炭化・焼却処理装置を一部破断して示す斜視図である。
【図２】 同上縦断側面図である。
【図３】 同上攪拌アーム及び駆動機構周辺を拡大して示す縦断側面図である。
【図４】 攪拌棒の構造を拡大して示す縦断側面図である。
【図５】 同上攪拌棒の他の二種の配設態様を示す縦断側面図並びに横断面図である。
【符号の説明】
１ 汚泥等の炭化・焼却処理装置
２ 燃焼炉
２Ｓ 上部小径部
２Ｌ 下部大径部
３ 炉床
４ 回転軸
５ 駆動機構
６ 排出機構
７ 排気口
７ａ 二次助燃バーナ
８ 被処理物供給口
８ａ 一次助燃バーナ
９ 被処理物供給装置
１０ 供給ホッパ
１１ スクリューコンベヤ
１５ 攪拌アーム
１６ 燃焼空気供給口
１７ 攪拌棒
１７Ｔ 炭化用攪拌棒
１７Ｓ 焼却用攪拌棒
１８ 燃焼空気の供給経路
１８Ｔ 炭化用経路
１８Ｓ 焼却用経路
１９ 送風ブロワ
２０ 従動スプロケット
２１ 電動機
２２ 駆動スプロケット
２３ チェーン
２４ａ 連通ダクト
２４ｂ 連通ダクト
２５ａ 切替ダンパ
２５ｂ 切替ダンパ
２９ 排出シュート
３０ 開口部
３１ 排出コンベヤ
３２ スクリュー
Ａ 燃焼空気
Ｇ 熱分解ガス
Ｇ0 排気ガス
Ｈ 被処理物
Ｍ モータ
Ｓ 焼却灰
Ｔ 炭化物
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は燃焼炉内に被処理物及び燃焼空気を供給し、燃焼炉内の被処理物を攪拌しながら燃焼することにより前記被処理物を炭化または焼却する処理方法並びに処理装置に関するものであって、特に単一の燃焼炉を用い炭化と焼却の両方の処理を行えるようにした汚泥等の炭化・焼却処理方法並びにその装置に係るものである。
【０００２】
【発明の背景】
近年の産業廃棄物の増加は実に著しく、これに伴って産業廃棄物を廃棄する埋立処分場も不足しつつあり、あるいは海洋汚染等の影響で海洋投棄も困難になりつつある。そこでこのような環境問題を踏まえた産業廃棄物を自社内処分する必要性も叫ばれており、産業廃棄物の減量化、あるいは再利用化を図る必要性が指摘されている。しかしながら従来、そのまま投棄していた産業廃棄物、例えば汚泥、食品工場より排出されるコーヒー粕、その他の廃棄物等、あるいは余剰のコンポスト（堆肥）等については焼却することにより減量化を図ることが可能である。一方、資源のリサイクルの観点から、炭化することにより土壌改良剤として、あるいは燃料等として利用できれば、更なる資源の有効利用に繋がる。従って産業廃棄物の利用率を高めるために、近時、炭化の研究も進められている。
【０００３】
しかしながら炭化を行うにあたっても以下のような問題点があり、これを直ちに実施するには多大の困難を伴う。すなわち炭化を行うためには低酸素状態で材料に熱を加えることにより、材料中より熱分解ガスを気化させる必要があるが、その際の未燃ガス（熱分解ガス）は二次燃焼炉により燃焼させる必要があり、炭化炉のほかに燃焼炉が必要となる。またこれらの接続用のダクト等も必要になるため装置コストが高くなり、また二次燃焼用の補助燃料も別途必要になってくる。
【０００４】
【開発を試みた技術的事項】
本発明はこのような背景の認識の上に立って発案されたものであって、焼却と炭化との違いがこれに使用する燃焼空気の供給量に関係すること及び攪拌焼却炉の構造が上記炭化炉と燃焼炉とを兼ね具えた構造であることに着眼し、攪拌焼却炉に炭化機能を付与することにより、上記問題点の解決を図った新規な汚泥等の炭化・焼却処理方法並びにその装置の開発を試みたものである。
【０００５】
【発明の構成】
【目的達成の手段】
すなわち請求項１記載の汚泥等の炭化・焼却処理方法は、燃焼炉内に被処理物及び燃焼空気を供給するとともに、燃焼炉内の被処理物を攪拌しながら燃焼することにより前記被処理物を炭化または焼却する処理方法において、前記処理方法は単一の燃焼炉を用い、この燃焼炉内に、前記被処理物を攪拌するための攪拌棒を構成する炭化用攪拌棒と焼却用攪拌棒とを設け、これら炭化用攪拌棒に接続された炭化用経路または焼却用攪拌棒に接続された焼却用経路のいずれか一方または双方の経路から被処理物の攪拌個所に対して燃焼空気を供給するものであり、前記燃焼空気の供給量を調節することにより炭化と焼却の両方の処理を行うようにしたことを特徴として成るものである。
【０００６】
また請求項２記載の汚泥等の炭化・焼却処理方法は、前記要件に加え、前記燃焼空気の供給量の調節は燃焼炉の外部に設けられる切替ダンパにより行うようにしたことを特徴として成るものである。
【０００７】
更にまた請求項３記載の汚泥等の炭化・焼却処理方法は、前記要件に加え、前記被処理物を炭化するにあたっては、燃焼炉内の雰囲気を低酸素状態とし、この低酸素状態の雰囲気下において被処理物から発生する熱分解ガスを燃焼させ、これにより生ずる放射伝熱により被処理物を炭化させるようにしたことを特徴として成るものである。
【０００８】
更にまた請求項４記載の汚泥等の炭化・焼却処理装置は、燃焼炉と、この燃焼炉内に設けられ、内部に燃焼空気の供給経路が形成されて成る攪拌アームと、この攪拌アームを回転駆動する駆動機構とを具えて成る汚泥等の炭化または焼却用の処理装置において、前記処理装置は、燃焼炉を一基のみ有するとともに、前記燃焼空気の供給経路は炭化用経路と、焼却用経路とにより構成されていることを特徴として成る。
【０００９】
更にまた請求項５記載の汚泥等の炭化・焼却処理装置は、前記請求項４記載の要件に加え、前記燃焼炉の外部には、前記燃焼空気の供給経路への燃焼空気の供給停止を切り替える切替ダンパが設けられていることを特徴として成るものである。
【００１０】
更にまた請求項６記載の汚泥等の炭化・焼却処理装置は、前記請求項４または５記載の要件に加え、前記攪拌アームには炭化用攪拌棒と、焼却用攪拌棒とが設けられ、これら炭化用攪拌棒と焼却用攪拌棒とのそれぞれには前記炭化用経路と、焼却用経路とがそれぞれ接続され、なお且つ前記炭化用攪拌棒及び焼却用攪拌棒の周面並びに攪拌アームの上部周面には燃焼空気供給口が形成されていることを特徴として成るものである。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記目的を達成しようとするものである。
【００１１】
【発明の作用】
すなわち請求項１記載の汚泥等の炭化・焼却処理方法は、単一の燃焼炉を用い、この燃焼炉内に、前記被処理物を攪拌するための攪拌棒を構成する炭化用攪拌棒と焼却用攪拌棒とを設け、これら炭化用攪拌棒に接続された炭化用経路または焼却用攪拌棒に接続された焼却用経路のいずれか一方または双方の経路から被処理物の攪拌個所に対して燃焼空気を供給するものであり、前記燃焼空気の供給量を調節することにより炭化と焼却の両方の処理を行うように構成している。これにより単一の燃焼炉により被処理物の炭化と焼却の両方の処理を行うことが可能となり、装置の有効利用が図れ、部品点数の減少、装置コストの削減に寄与し得る。
【００１２】
また請求項２記載の汚泥等の炭化・焼却処理方法は、前記燃焼空気の供給量の調節を燃焼炉の外部に設けられる切替ダンパにより行うという構成をとる。これにより炭化と焼却の両方の処理を燃焼炉の外部において容易に切り替えることが可能となる。
【００１３】
更に請求項３記載の汚泥等の炭化・焼却処理方法は、被処理物を炭化するにあたり、燃焼炉内の雰囲気を低酸素状態とし、この低酸素状態の雰囲気下において被処理物が発生する熱分解ガスを燃焼させ、これにより生ずる放射伝熱により被処理物を炭化させるという構成をとる。これにより被処理物から発生する熱分解ガスの有効利用が図れ、燃焼炉内に大量の熱分解ガスが充満することもなく、燃焼炉内をクリーンに保つことが可能となる。
【００１４】
更にまた請求項４記載の汚泥等の炭化・焼却処理装置は、燃焼炉を一基のみ有し、燃焼空気の供給経路を炭化用経路と、焼却用経路とにより構成している。これにより装置の有効利用が図れ、部品点数の減少、装置コストの削減に寄与し得るほか、燃焼空気の供給量の調節が可能になって、炭化と焼却の両方の処理を行うことが可能となる。
【００１５】
更にまた請求項５記載の汚泥等の炭化・焼却処理装置は、燃焼炉の外部に前記燃焼空気の供給経路への燃焼空気の供給停止を切り替える切替ダンパを設けるという構成をとる。これにより切替ダンパを開放状態とすれば、前記炭化用経路及び焼却用経路の両方に充分な燃焼空気を供給することが可能となり、被処理物の焼却に供するほか、切替ダンパを閉塞状態とすれば、炭化用経路のみに燃焼空気が供給されるようになり、燃焼炉内を燃焼空気の少ない状態、すなわち低酸素状態の雰囲気下に設定することが可能となり、被処理物の炭化処理に供することができる。
【００１６】
更にまた請求項６記載の汚泥等の炭化・焼却処理装置は、攪拌アームに対し、炭化用攪拌棒と焼却用攪拌棒とを設け、これらのそれぞれに炭化用経路と焼却用経路とを接続し、なお且つ前記炭化用攪拌棒及び焼却用攪拌棒の周面並びに攪拌アームの上部周面に燃焼空気供給口を形成するという構成をとる。これにより被処理物は炭化用攪拌棒及び焼却用攪拌棒の周面に形成される燃焼空気供給口から供給される燃焼空気により燃焼されるほか、被処理物から発生する熱分解ガスは攪拌アームの上部周面に形成される燃焼空気供給口から供給される燃焼空気により燃焼される。
【００１７】
【実施例】
以下図面に基づいて本発明の汚泥等の炭化・焼却処理方法並びにその装置について具体的に説明する。なお以下の説明にあたっては、まず本発明の適用対象物である汚泥等の被処理物について簡単に説明し、次いで本発明の汚泥等の炭化・焼却処理装置の具体的構成について説明した後、このような汚泥等の炭化・焼却処理装置の作動状態と併せ、本発明の汚泥等の炭化・焼却処理方法について言及する。
【００１８】
本発明の適用対象物である被処理物Ｈとしては、し尿汚泥、下水汚泥、産業廃水処理汚泥をはじめとする各種汚泥、食品工場より排出されるコーヒー粕、製紙工場より排出されるパルプ粕等、各種産業生産工程排出粕、その他、ビール粕、コンポスト（堆肥）等、種々の廃棄物が対象となる。
【００１９】
そしてこのような被処理物Ｈを炭化または焼却する本発明の汚泥等の炭化・焼却処理装置１は、図１、２に示すように燃焼炉２と、この燃焼炉２内に設けられ、内部に燃焼空気の供給経路１８が形成されて成る攪拌アーム１５と、この攪拌アーム１５を回転駆動する駆動機構５とを具えることにより基本的に構成される。このうち燃焼炉２は一例として上部を幾分、先窄まり状に縮径した円形横断面形状の筒状の容器部材であって、優れた耐火性を満足するに充分な材料、肉厚により形成されている。
【００２０】
そしてこのような燃焼炉２における炉床３の中央には、回転軸４が設けられ、この回転軸４の上方に前記攪拌アーム１５が、そして下方に前記駆動機構５が設けられる。図１、２に示す実施例にあっては、炉床３には前記回転軸４の近傍から炭化物Ｔまたは焼却灰Ｓの排出機構６が下方に向かって設けられる。
【００２１】
このほか、図１、２に示す実施例にあっては、燃焼炉２における上部小径部２Ｓに焼却時に発生する排気ガスＧ0 を外部に排出する排気口７と、炭化時に発生する熱分解ガスＧを燃焼させる二次助燃バーナ７ａとが設けられ、燃焼炉２における下部大径部２Ｌには、被処理物Ｈの燃焼を助ける一次助燃バーナ８ａと、燃焼炉２内への被処理物Ｈの供給口となる被処理物供給口８が設けられている。なおこの被処理物供給口８には、被処理物供給装置９が設けられるものであって、供給ホッパ１０に供給された被処理物Ｈをスクリューコンベヤ１１により、前記被処理物供給口８を介して燃焼炉２内に供給するという構成になっている。
【００２２】
次に攪拌アーム１５について説明する。攪拌アーム１５は燃焼炉２内の被処理物Ｈを攪拌するとともに、攪拌しながら被処理物Ｈ中に燃焼空気Ａを供給する働きをするものである。そして図１に示す実施例にあっては、一例として前記回転軸を中心として放射状に四本の円環状の攪拌アーム１５を設け、各々の攪拌アーム１５には、それぞれ複数本ずつ下方に向けて攪拌棒１７を接続することにより構成されている。因みに攪拌棒１７は被処理物供給口８から投入された被処理物Ｈを炉中心部の開口部３０に移送する機能を有するので、炭化・焼却の連続処理を可能としている。また攪拌アーム１５の内部には燃焼空気の供給経路１８が形成されており、この燃焼空気の供給経路１８は更に前記回転軸４及び後述する駆動機構５の内部に形成される連絡経路と連通されている。
【００２３】
また本発明にあっては、その特徴的構成として前記攪拌棒１７を炭化用攪拌棒１７Ｔと、焼却用攪拌棒１７Ｓとにより構成し、これら炭化用攪拌棒１７Ｔと、焼却用攪拌棒１７Ｓとのそれぞれには、前記燃焼空気の供給経路１８を構成する炭化用経路１８Ｔと焼却用経路１８Ｓとがそれぞれ接続されるという構成になっている。更にこれら炭化用攪拌棒１７Ｔ及び焼却用攪拌棒１７Ｓの周面並びに攪拌アーム１５の上部周面には燃焼空気供給口１６が形成されている。
【００２４】
なお図１〜４に示す実施例にあっては、前記炭化用攪拌棒１７Ｔを焼却用攪拌棒１７Ｓに対し同軸状に内嵌するという構成をとったが、例えば図５（ａ）に示すように並列的に設けたり、図５（ｂ）に示すように攪拌アーム１５の上下の周面にそれぞれ炭化用攪拌棒１７Ｔと焼却用攪拌棒１７Ｓとを振り分けて設けるようにすることも可能である。また前記燃焼空気供給口１６の形状も図１、３に示すように円形の小孔を多数設けることにより形成するほか、図示は省略するが長穴状、長円状、角穴状に形成したり、更にこれらを長手方向に延ばしてスリット状とする等、種々の改変が可能である。
【００２５】
次にこのような攪拌アーム１５を回転駆動する駆動源であると同時に、前記攪拌アーム１５内の燃焼空気の供給経路１８内に燃焼空気Ａを供給する供給源でもある駆動機構５について説明する。すなわち前記回転軸４の下方には従動スプロケット２０が設けられていて、この従動スプロケット２０に電動機２１の出力軸に設けられる駆動スプロケット２２による回転がチェーン２３を介して伝達されることにより駆動系が形成され、更に前記回転軸４内に燃焼空気Ａを供給する送風ブロワ１９及び両者の連通を図る連通ダクト２４ａ、２４ｂとにより燃焼空気Ａの供給系が形成され、これら駆動系と燃焼空気Ａの供給系とによって駆動機構５は基本的に構成されている。
【００２６】
なお本実施例にあっては、更にその特徴的構成として燃焼炉２の一例として外部に燃焼空気Ａの供給量の調節を行う切替ダンパ２５ａ、２５ｂを設けるという構成をとっている。そして図１〜３に示す実施例にあっては、このうち切替ダンパ２５ｂを前記焼却用経路１８Ｓに連通する連絡経路途中に設け、この切替ダンパ２５ｂにより前記焼却用経路１８Ｓへの燃焼空気Ａの供給・停止を切り替えるという構成となっている。また炭化空気・燃焼空気の供給量は被処理物Ｈの性状に応じて切替ダンパ２５ａ、２５ｂの開度を調整することによってなされる。
【００２７】
一方、図５（ｂ）に示す実施例の場合には、前記図１〜３に示す実施例における切替ダンパ２５ａ、２５ｂが焼却用経路１８Ｓを開放、閉塞することにより燃焼炉２内に供給する燃焼空気Ａの供給量の調節を図っているのと相違し、送風ブロワ１９により送られてきた燃焼空気Ａを炭化用経路１８Ｔと焼却用経路１８Ｓとに攪拌アーム１５を反転させることによって、炭化用経路１８Ｔ、あるいは焼却用経路１８Ｓのどちらか一方に供給するものである。燃焼空気Ａの供給量は炭化用攪拌棒１７Ｔまたは焼却用攪拌棒１７Ｓの周面に設けられる燃焼空気供給口１６の全開口面積あるいはその数により調節している。
【００２８】
また排出機構６は、図１〜３に示すように炉床３における回転軸４の近傍にその開口部３０を形成し、そこから斜め下方に排出シュート２９が延び、その他端側に排出コンベヤ３１が接続される。この排出コンベヤ３１は、モータＭの駆動により、スクリュー３２を回転させ、これにより炭化物Ｔまた焼却灰Ｓを移送するものである。
【００２９】
次にこのようにして構成される本発明の汚泥等の炭化・焼却処理装置１の作動状態と併せ、本発明の汚泥等の炭化・焼却処理方法について説明する。まず駆動機構５を起動し、回転軸４を回転させて攪拌アーム１５による攪拌作用を開始させる。またこれと同時に送風ブロワ１９を作動させて燃焼空気の供給経路１８内に燃焼空気Ａを供給する。そして一次助燃バーナ８ａを着火し、炉内温度を上昇させた後、供給ホッパ１０のスクリューコンベヤ１１を作動させて燃焼炉２内に被処理物Ｈを供給する。
以下炭化処理の場合と焼却処理の場合とに分けて説明する。
【００３０】
（ｉ）炭化処理の場合
この場合には切替ダンパ２５ｂを閉塞状態とし、焼却用経路１８Ｓの燃焼空気Ａの供給を停止させる。また図５（ｂ）の場合は、炭化用攪拌棒１７Ｔを下向きになるよう調整する。これにより燃焼空気Ａは炭化用経路１８Ｔにのみ供給され、炭化用攪拌棒１７Ｔの周面及び攪拌アーム１５の上部周面に形成される燃焼空気供給口１６からのみ供給される。これは炭化処理の場合には被処理物Ｈの層では酸素の少ない状態を作り出すことが必要であり、一方、被処理物Ｈから揮発し、燃焼炉２内を上昇する熱分解ガスＧにあっては、燃焼炉２内上部において燃焼させることにより炭化に必要な熱量を放射伝熱として利用する必要があるためである。
【００３１】
そして被処理物Ｈから発生する熱分解ガスＧを燃焼させるに際し、必要に応じて二次助燃バーナ７ａを使用し、熱分解ガスＧを燃焼させる。これにより放射伝熱が生じ、この放射伝熱により被処理物Ｈを炭化する。これにより製造された炭化物Ｔは開口部３０により排出機構６から取り出され、更に排出コンベヤ３１を経て外部に取り出される。
【００３２】
（ii) 焼却処理の場合
この場合には、被処理物Ｈを完全燃焼させるために効率良く燃焼空気Ａを供給する必要がある。従って切替ダンパ２５ａ、２５ｂは開放状態とし、焼却用経路１８Ｓ及び炭化用経路１８Ｔの両方に燃焼空気Ａを供給する。また図５（ｂ）の場合は、燃焼用攪拌棒１８Ｓを下向きに調整する。なお焼却の際には被処理物Ｈに対して必要な酸素を効率良く供給することが必要であり、通常は理論上必要な酸素量（空気量）より過剰な燃焼空気Ａを供給する。この供給空気量と必要空気量の比（空気比）が１に近ければ理想的な燃焼炉２と言えるが、通常、流動焼却炉で空気比ｍ＝１．３程度、円形焼却炉ではｍ＝２．０程度である。因みに炭化の際には、単に空気比を下げるだけでは熱分解ガスＧを燃焼させることができないため未燃ガスが大量に発生し、運転上も危険が生じる。そこで上部小径部２Ｓにおいてガス燃焼を行うことにより対処しているのである。
【００３３】
そして被処理物Ｈは、攪拌アーム１５によって炉床３上で満遍なく掻き均されるため常に表面が更新され、可燃性ガスが炉床３上で平均して発生し、上部小径部２Ｓ内で完全燃焼し、排気ガスＧ0 は排気口７から外部に排気される。
【００３４】
これらガスを放出した後の炭化を主体とした固形物は、赤熱灰と攪拌混合しながら燃焼空気Ａと接触し、いわゆる燠燃焼して徐々に炉中心部へ移動する。炉中心部の近傍から延びる排出シュート２９における開口部３０付近では、焼却を完了した焼却灰Ｓが攪拌棒１７の燃焼空気供給口１６から吹き出した燃焼空気Ａにより冷却され、前記炭化物Ｔと同様に開口部３０より排出機構６から取り出され、更に排出コンベヤ３１を経て外部に取り出される。
【００３５】
次に炭化処理を例にとった二種の具体的実施例について説明する。
〈実施例１〉
すなわち炉床面積１ｍ2 の装置においてコンポストを炭化した例である。本発明によらない場合は、排気ガスＧ0 中の一酸化炭素量が数千〜１万ｐｐｍ程度発生し、従ってその他の未燃ガスも大量に発生していたと予想されるが、本発明による攪拌アーム１５を具えた汚泥等の炭化・焼却処理装置１においては、一酸化炭素濃度は数十ｐｐｍ程度となり、燃焼炉２内の観察によれば被処理物Ｈの層の上部でガス化燃焼している様子が観察される。燃焼炉２内の被処理物Ｈの滞留時間、及び空気比を１．２〜１．５程度の範囲で調整することにより、炭化を行うことができる。炭化物Ｔの熱灼減量の調整も可能であり、１３％程度では一部灰色がかった黒色の炭化物Ｔとなり、２２％程度では全く黒色の炭化物Ｔができる。因みに密閉容器内に被処理物Ｈを封入し、外部より加熱を行って炭化した場合の炭化物Ｔの熱灼減量は２１〜２２％であり、全く同等の製品ができている。また煤塵量が四分の一以下となり、その他、排気ガスＧ0 の測定結果はすべて規制値以下であり、臭気についても同様であった。
【００３６】
〈実施例２〉
これは籾殻を炭化した例である。空気比を１．１程度とし、滞留時間はコンポストに比べて長く必要であるが、同様に炭化物Ｔを作ることが可能である。炉内温度（炉頂部で測定）を７００℃以上とすると、被処理物Ｈが固まる傾向が見られるが、供給量を調整し、炉内発熱量を調節することにより良好に運転することができる。一酸化炭素濃度は６０ｐｐｍ程度であり、燃焼炉２内で揮発したガスの燃焼する様子がよく観察され、非常に安定した運転が可能であった。また始動時に昇温のために少量の燃料を必要とする以外は全くの無燃料での運転が可能であり、被処理物Ｈから気化した熱分解ガスＧが被処理物Ｈの上部で燃焼する発熱で必要熱量をまかなうことができた。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は以上述べたような構成を有するものであって、このような構成を有することによって以下のような効果が発揮される。
すなわち請求項１記載の汚泥等の炭化・焼却処理方法は、単一の燃焼炉２を用い、この燃焼炉２内に、前記被処理物Ｈを攪拌するための攪拌棒１７を構成する炭化用攪拌棒１７Ｔと焼却用攪拌棒１７Ｓとを設け、これら炭化用攪拌棒１７Ｔに接続された炭化用経路１８Ｔまたは焼却用攪拌棒１７Ｓに接続された焼却用経路１８Ｓのいずれか一方または双方の経路から被処理物の攪拌個所に対して燃焼空気を供給するものであり、前記燃焼空気Ａの供給量を調節することにより炭化と焼却の両方の処理を行うように構成している。これにより単一の燃焼炉２により被処理物Ｈの炭化と焼却の両方の処理を行うことが可能となり、装置の有効利用が図れ、部品点数の減少、装置コストの削減に寄与し得る。
【００３８】
また請求項２記載の汚泥等の炭化・焼却処理方法は、前記燃焼空気Ａの供給量の調節を燃焼炉２の外部に設けられる切替ダンパ２５ａ、２５ｂにより行うという構成をとる。これにより炭化と焼却の両方の処理を燃焼炉２の外部において容易に切り替えることが可能となる。
【００３９】
更に請求項３記載の汚泥等の炭化・焼却処理方法は、被処理物Ｈを炭化するにあたり、燃焼炉２内の雰囲気を低酸素状態とし、この低酸素状態の雰囲気下において被処理物Ｈが発生する熱分解ガスＧを燃焼させ、これにより生ずる放射伝熱により被処理物Ｈを炭化させるという構成をとる。これにより被処理物Ｈから発生する熱分解ガスＧの有効利用が図れ、燃焼炉２内に大量の熱分解ガスＧが充満することもなく、燃焼炉２内をクリーンに保つことが可能となる。
【００４０】
更にまた請求項４記載の汚泥等の炭化・焼却処理装置は、燃焼炉２を一基のみ有し、燃焼空気の供給経路１８を炭化用経路１８Ｔと、焼却用経路１８Ｓとにより構成している。これにより装置の有効利用が図れ、部品点数の減少、装置コストの削減に寄与し得るほか、燃焼空気Ａの供給量の調節が可能になって、炭化と焼却の両方の処理を行うことが可能となる。
【００４１】
更にまた請求項５記載の汚泥等の炭化・焼却処理装置は、燃焼炉２の外部に前記燃焼空気の供給経路１８への燃焼空気Ａの供給停止を切り替える切替ダンパ２５ａ、２５ｂを設けるという構成をとる。これにより切替ダンパ２５ａ、２５ｂを開放状態とすれば、前記炭化用経路１８Ｔ及び焼却用経路１８Ｓの両方に充分な燃焼空気Ａを供給することが可能となり、被処理物Ｈの焼却に供するほか、切替ダンパ２５ｂを閉塞状態とすれば、炭化用経路１８Ｔのみに燃焼空気Ａが供給されるようになり、燃焼炉２内を燃焼空気Ａの少ない状態、すなわち低酸素状態の雰囲気下に設定することが可能となり、被処理物Ｈの炭化処理に供することができる。
【００４２】
更にまた請求項６記載の汚泥等の炭化・焼却処理装置は、攪拌アーム１５に対し、炭化用攪拌棒１７Ｔと焼却用攪拌棒１７Ｓとを設け、これらのそれぞれに炭化用経路１８Ｔと焼却用経路１８Ｓとを接続し、なお且つ前記炭化用攪拌棒１７Ｔ及び焼却用攪拌棒１７Ｓの周面並びに攪拌アーム１５の上部周面に燃焼空気供給口１６を形成するという構成をとる。これにより被処理物Ｈは炭化用攪拌棒１７Ｔ及び焼却用攪拌棒１７Ｓの周面に形成される燃焼空気供給口１６から供給される燃焼空気Ａにより燃焼されるほか、被処理物Ｈから発生する熱分解ガスＧは攪拌アーム１５の上部周面に形成される燃焼空気供給口１６から供給される燃焼空気Ａにより燃焼される。
そしてこのような各請求項記載の構成によりもたらされる効果が相乗的に作用することによって、炭化処理と燃焼処理との両方を単一の燃焼炉２により行うことが可能であり、比較的安価で燃料費も極めて少なくて済む汚泥等の炭化・焼却処理方法並びにその装置の提供が可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の汚泥等の炭化・焼却処理装置を一部破断して示す斜視図である。
【図２】 同上縦断側面図である。
【図３】 同上攪拌アーム及び駆動機構周辺を拡大して示す縦断側面図である。
【図４】 攪拌棒の構造を拡大して示す縦断側面図である。
【図５】 同上攪拌棒の他の二種の配設態様を示す縦断側面図並びに横断面図である。
【符号の説明】
１ 汚泥等の炭化・焼却処理装置
２ 燃焼炉
２Ｓ 上部小径部
２Ｌ 下部大径部
３ 炉床
４ 回転軸
５ 駆動機構
６ 排出機構
７ 排気口
７ａ 二次助燃バーナ
８ 被処理物供給口
８ａ 一次助燃バーナ
９ 被処理物供給装置
１０ 供給ホッパ
１１ スクリューコンベヤ
１５ 攪拌アーム
１６ 燃焼空気供給口
１７ 攪拌棒
１７Ｔ 炭化用攪拌棒
１７Ｓ 焼却用攪拌棒
１８ 燃焼空気の供給経路
１８Ｔ 炭化用経路
１８Ｓ 焼却用経路
１９ 送風ブロワ
２０ 従動スプロケット
２１ 電動機
２２ 駆動スプロケット
２３ チェーン
２４ａ 連通ダクト
２４ｂ 連通ダクト
２５ａ 切替ダンパ
２５ｂ 切替ダンパ
２９ 排出シュート
３０ 開口部
３１ 排出コンベヤ
３２ スクリュー
Ａ 燃焼空気
Ｇ 熱分解ガス
Ｇ0 排気ガス
Ｈ 被処理物
Ｍ モータ
Ｓ 焼却灰
Ｔ 炭化物
Claims (6)
- 燃焼炉内に被処理物及び燃焼空気を供給するとともに、燃焼炉内の被処理物を攪拌しながら燃焼することにより前記被処理物を炭化または焼却する処理方法において、前記処理方法は単一の燃焼炉を用い、この燃焼炉内に、前記被処理物を攪拌するための攪拌棒を構成する炭化用攪拌棒と焼却用攪拌棒とを設け、これら炭化用攪拌棒に接続された炭化用経路または焼却用攪拌棒に接続された焼却用経路のいずれか一方または双方の経路から被処理物の攪拌個所に対して燃焼空気を供給するものであり、前記燃焼空気の供給量を調節することにより炭化と焼却の両方の処理を行うようにしたことを特徴とする汚泥等の炭化・焼却処理方法。
- 前記燃焼空気の供給量の調節は燃焼炉の外部に設けられる切替ダンパにより行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の汚泥等の炭化・焼却処理方法。
- 前記被処理物を炭化するにあたっては、燃焼炉内の雰囲気を低酸素状態とし、この低酸素状態の雰囲気下において被処理物から発生する熱分解ガスを燃焼させ、これにより生ずる放射伝熱により被処理物を炭化させるようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の汚泥等の炭化・焼却処理方法。
- 燃焼炉と、この燃焼炉内に設けられ、内部に燃焼空気の供給経路が形成されて成る攪拌アームと、この攪拌アームを回転駆動する駆動機構とを具えて成る汚泥等の炭化または焼却用の処理装置において、前記処理装置は、燃焼炉を一基のみ有するとともに、前記燃焼空気の供給経路は炭化用経路と、焼却用経路とにより構成されていることを特徴とする汚泥等の炭化・焼却処理装置。
- 前記燃焼炉の外部には、前記燃焼空気の供給経路への燃焼空気の供給停止を切り替える切替ダンパが設けられていることを特徴とする請求項４記載の汚泥等の炭化・焼却処理装置。
- 前記攪拌アームには炭化用攪拌棒と、焼却用攪拌棒とが設けられ、これら炭化用攪拌棒と焼却用攪拌棒とのそれぞれには前記炭化用経路と、焼却用経路とがそれぞれ接続され、なお且つ前記炭化用攪拌棒及び焼却用攪拌棒の周面並びに攪拌アームの上部周面には燃焼空気供給口が形成されていることを特徴とする請求項４または５記載の汚泥等の炭化・焼却処理装置。
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-
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