JP3806428B2 - Method and apparatus for carbonizing sludge and power generation method - Google Patents

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Description

本発明は、下水処理場などで発生する汚泥の炭化処理方法及び装置並びに発電方法に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for carbonizing sludge generated at a sewage treatment plant or the like, and a power generation method.

従来、下水汚泥は、主に焼却処理されているが、焼却処理に要する焼却設備の電力及び助燃料に由来するＣＯ2排出量は、６０ｋｇ−ＣＯ2／汚泥ｔに達する。下水汚泥では、さらにＮ2Ｏが発生する。Ｎ2Ｏは、ＣＯ2排出係数が高く（３１０）、温暖化ガスであり、ＣＯ2排出量に換算すると、下水汚泥の処理に伴って、１００ｋｇ−ＣＯ2／汚泥ｔが発生している。このことから下水汚泥の焼却処理に伴うＣＯ2排出量は、トータルで１６０ｋｇ−ＣＯ2／汚泥ｔに及ぶことに匹敵する。 Conventionally, sewage sludge has been mainly incinerated, but the CO 2 emission amount derived from the power and auxiliary fuel of the incineration equipment required for incineration reaches 60 kg-CO 2 / sludge t. In the sewage sludge, N 2 O is further generated. N 2 O has a high CO 2 emission coefficient (310) and is a warming gas. When converted to CO 2 emission, 100 kg-CO 2 / sludge t is generated with the treatment of sewage sludge. From this, the CO 2 emission accompanying the incineration treatment of sewage sludge is comparable to a total of 160 kg-CO 2 / sludge t.

ここで、Ｎ2Ｏの排出量を低減するためには、燃焼温度を上昇させることが有効である。しかし、そのためには助燃料の増加が必要である。助燃料は、一般的に化石燃料であり、これを多く用いると、化石燃料由来のＣＯ2排出量が増加してしまうので、根本的な対策とならない。しかも、燃焼温度の高温化に伴い、有害ガスであるＮＯxの生成量が増大してしまうという別の問題も発生する。 Here, in order to reduce the discharge amount of N 2 O, it is effective to raise the combustion temperature. However, this requires an increase in auxiliary fuel. The auxiliary fuel is generally a fossil fuel, and if it is used in a large amount, the amount of CO 2 emission derived from the fossil fuel increases, which is not a fundamental measure. In addition, as the combustion temperature increases, another problem arises that the amount of NO x that is a harmful gas increases.

一方、ＮＯxの低減には、高温還元燃焼が有効である。しかし、これを流動床焼却炉で行うと、砂層の流動化に空気を一定量必要とするため、砂層を流動化するための空気の供給量を低くするなどして高温還元雰囲気を形成させることは決して容易ではない。
このように、Ｎ2Ｏの排出量を低減するためには、助燃料を増加させざるを得ず、ＣＯ2排出量の増加に繋がり、かつ好ましくないＮＯxの生成を防ぎつつ高温燃焼を行うことは極めて困難であった。
したがって、汚泥の処理にあたり、化石燃料の大量の消費を伴うことなくＮ2Ｏを分解可能とし、かつＮＯxの生成を抑制するようにした汚泥処理が切望されていた。
特開２００２−１６８４２７号公報（図１） On the other hand, the reduction of NO x, it is effective high-temperature reduction combustion. However, if this is done in a fluidized bed incinerator, a certain amount of air is required for fluidization of the sand layer, so a high temperature reducing atmosphere can be formed by reducing the amount of air supplied to fluidize the sand layer. Is never easy.
As described above, in order to reduce the emission amount of N 2 O, auxiliary fuel must be increased, which leads to an increase in CO 2 emission amount, and high-temperature combustion is performed while preventing undesirable NO x generation. It was extremely difficult.
Therefore, in the treatment of sludge, a sludge treatment that can decompose N 2 O without involving a large amount of consumption of fossil fuel and suppress the production of NO x has been desired.
JP 2002-168427 A (FIG. 1)

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、汚泥の処理にあたり、化石燃料の大量の消費を伴うことなくＮ2Ｏを分解可能とし、かつＮＯxの生成を抑制するようにした汚泥の炭化処理方法及び装置並びに発電方法を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above-mentioned problems, the present invention provides a sludge carbonization process capable of decomposing N 2 O and suppressing the production of NO x without the consumption of a large amount of fossil fuel. It is an object to provide a method and apparatus and a power generation method.

上記目的を達成するために、本発明に係る汚泥の炭化処理方法は、汚泥を炭化処理する炭化処理工程と、該炭化処理工程で得られる熱分解ガスを高温還元雰囲気の一次燃焼ゾーンで一次燃焼させることにより主にＮＨ3を分解すると共にＮ2Ｏを分解し、かつＮＯxを還元する一次燃焼工程と、熱分解ガスの未燃ガスを低温酸化雰囲気の二次燃焼ゾーンで燃焼させる二次燃焼行程とを含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method for carbonizing sludge according to the present invention includes a carbonization process for carbonizing sludge, and a primary combustion zone in a primary combustion zone of a pyrolysis gas obtained in the carbonization process in a high-temperature reducing atmosphere. Primary combustion step of mainly decomposing NH 3 and N 2 O and reducing NO x , and secondary combustion of unburned gas of pyrolysis gas in the secondary combustion zone of low-temperature oxidizing atmosphere And a combustion stroke.

上記高温還元雰囲気の一次燃焼ゾーンでは、空気比を１．０未満、好適には０．７から１．０未満に維持することが好適である。一次燃焼ゾーンの温度範囲は、９００〜１１００℃が好適である。また、上記低温酸化雰囲気の二次燃焼ゾーンでは、空気比を１．０以上、好適には１．０以上１．４以下に維持することが好適である。二次燃焼ゾーンの温度範囲は、８５０〜１０００℃が好適である。さらに、一次燃焼ゾーンの温度は、二次燃焼ゾーンの温度よりも高く設定し、いずれの燃焼ゾーンも８５０℃以上となるように制御する。これはダイオキシンの発生を防止するためである。   In the primary combustion zone of the high temperature reducing atmosphere, it is preferable to keep the air ratio below 1.0, preferably 0.7 to below 1.0. The temperature range of the primary combustion zone is preferably 900 to 1100 ° C. In the secondary combustion zone in the low-temperature oxidizing atmosphere, it is preferable to maintain the air ratio at 1.0 or higher, preferably 1.0 or higher and 1.4 or lower. The temperature range of the secondary combustion zone is preferably 850 to 1000 ° C. Furthermore, the temperature of the primary combustion zone is set higher than the temperature of the secondary combustion zone, and all the combustion zones are controlled to be 850 ° C. or higher. This is to prevent the generation of dioxins.

本発明に係る汚泥の炭化処理方法では、燃焼装置として多段燃焼炉、好適には二段燃焼炉を採用することが好適であり、通常は、トータルで理論空気量に相当する空気を分配して、一次燃焼ゾーン及び二次燃焼ゾーンに供給する。
また、本発明に係る汚泥の炭化処理方法では、好適には、助燃料の使用を抑制しつつ、汚泥を炭化処理することによって得られる熱分解ガスを燃焼処理の主たる対象としている。 In the sludge carbonization method according to the present invention, it is preferable to adopt a multi-stage combustion furnace, preferably a two-stage combustion furnace, as a combustion apparatus, and normally, air corresponding to the total theoretical air amount is distributed. , And supply to the primary combustion zone and the secondary combustion zone.
Moreover, in the sludge carbonization method according to the present invention, the pyrolysis gas obtained by carbonizing the sludge is preferably the main subject of the combustion treatment while suppressing the use of auxiliary fuel.

本発明に係る汚泥の炭化処理方法は、別の形態において、汚泥を炭化処理する炭化処理工程と、該炭化処理工程で得られる熱分解ガスを高温還元雰囲気の一次燃焼ゾーンで一次燃焼させることにより主にＮＨ3を分解すると共にＮ2Ｏを分解する一次燃焼工程と、該一次燃焼行程に続き、高温微還元雰囲気の二次燃焼ゾーンで主にＮＯxを還元する二次燃焼工程と、熱分解ガスの未燃ガスを低温酸化雰囲気の三次燃焼ゾーンで燃焼させる三次燃焼行程とを含むことを特徴とする。 In another form, the method for carbonizing sludge according to the present invention comprises carbonizing the sludge and subjecting the pyrolysis gas obtained in the carbonizing step to primary combustion in the primary combustion zone of a high-temperature reducing atmosphere. A primary combustion process for mainly decomposing NH 3 and N 2 O, a secondary combustion process for mainly reducing NO x in a secondary combustion zone in a high-temperature slightly reducing atmosphere following the primary combustion process, And a tertiary combustion stroke in which an unburned gas of cracked gas is combusted in a tertiary combustion zone in a low-temperature oxidizing atmosphere.

上記高温還元雰囲気の一次燃焼ゾーンでは、空気比を０．７から０．９に維持することが好適である。一次燃焼ゾーンの温度範囲は、８５０〜１１００℃が好適である。また、上記高温微還元雰囲気の二次燃焼ゾーンでは、空気比を０．８以上１．０以下に維持することが好適である。二次燃焼ゾーンの温度範囲は、９００〜１１００℃が好適である。さらに、上記低温酸化雰囲気の三次燃焼ゾーンでは、空気比を１．０以上、好適には１．０以上１．４以下に維持することが好適である。三次燃焼ゾーンの温度範囲は、８５０〜１０００℃が好適である。   In the primary combustion zone of the high temperature reducing atmosphere, it is preferable to maintain the air ratio from 0.7 to 0.9. The temperature range of the primary combustion zone is preferably 850 to 1100 ° C. Further, in the secondary combustion zone in the above-described high-temperature fine reduction atmosphere, it is preferable to maintain the air ratio at 0.8 or more and 1.0 or less. The temperature range of the secondary combustion zone is preferably 900 to 1100 ° C. Further, in the tertiary combustion zone in the low-temperature oxidizing atmosphere, it is preferable to maintain the air ratio at 1.0 or higher, preferably 1.0 or higher and 1.4 or lower. The temperature range of the tertiary combustion zone is preferably 850 to 1000 ° C.

さらに、一次燃焼ゾーンの温度は、二次燃焼ゾーンの温度よりも高く設定し、三次燃焼ゾーンの温度は、最も低くなるように設定する。いずれの燃焼ゾーンも８５０℃以上となるように制御する。これはダイオキシンの発生を防止するためである。
本発明に係る汚泥の炭化処理方法では、燃焼装置として多段燃焼炉、好適には三段燃焼炉を採用することが好適であり、通常は、トータルで理論空気量に相当する空気を分配して、一次燃焼ゾーン、二次燃焼ゾーン及び三次燃焼ゾーンに供給する。
また、この形態の本発明に係る汚泥の炭化処理方法では、好適には、助燃料の使用を抑制しつつ、汚泥を炭化処理することによって得られる熱分解ガスを燃焼処理の主たる対象としている。 Furthermore, the temperature of the primary combustion zone is set higher than the temperature of the secondary combustion zone, and the temperature of the tertiary combustion zone is set to be the lowest. All combustion zones are controlled to be 850 ° C. or higher. This is to prevent the generation of dioxins.
In the sludge carbonization method according to the present invention, it is preferable to employ a multi-stage combustion furnace, preferably a three-stage combustion furnace, as a combustion device, and normally, air corresponding to the theoretical air amount is distributed in total. The primary combustion zone, the secondary combustion zone, and the tertiary combustion zone are supplied.
Further, in the sludge carbonization method according to the present invention of this embodiment, the pyrolysis gas obtained by carbonizing the sludge is preferably the main subject of the combustion treatment while suppressing the use of auxiliary fuel.

上記目的を達成するため、本発明は、別の側面において、汚泥の炭化処理装置であり、該装置は、汚泥を炭化処理する炭化処理装置と、該炭化処理装置で得られる熱分解ガスを一次燃焼させることにより主にＮＨ3を分解すると共にＮ2Ｏを分解し、かつＮＯxを還元する高温還元雰囲気の一次燃焼ゾーン及び熱分解ガスの未燃ガスを燃焼させる低温酸化雰囲気の二次燃焼ゾーンを含む燃焼装置とを含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, in another aspect, the present invention provides a carbonization apparatus for sludge, the apparatus primarily comprising a carbonization apparatus for carbonizing sludge and a pyrolysis gas obtained by the carbonization apparatus. Primary combustion zone of high temperature reducing atmosphere that decomposes NH 3 and N 2 O and reduces NO x by combustion and secondary combustion in low temperature oxidizing atmosphere that burns unburned gas of pyrolysis gas And a combustion device including a zone.

また、本発明に係る汚泥の炭化装置は、別の形態で、汚泥を炭化処理する炭化処理装置と、該炭化処理工程で得られる熱分解ガスを一次燃焼させることにより主にＮＨ3を分解すると共にＮ2Ｏを分解する高温還元雰囲気の一次燃焼ゾーン、主にＮＯxを還元する高温微還元雰囲気の二次燃焼ゾーン、及び熱分解ガスの未燃ガスを燃焼させる低温酸化雰囲気の三次燃焼ゾーンを含む燃焼装置とを含むことを特徴とする。 Further, the sludge carbonization apparatus according to the present invention, in another form, mainly decomposes NH 3 by primary combustion of the carbonization apparatus for carbonizing sludge and the pyrolysis gas obtained in the carbonization process. Together with a primary combustion zone in a high-temperature reducing atmosphere for decomposing N 2 O, a secondary combustion zone in a high-temperature slightly reducing atmosphere mainly reducing NO x , and a tertiary combustion zone in a low-temperature oxidizing atmosphere for burning unburned gas of pyrolysis gas And a combustion apparatus including

また、上記目的を達成するため、本発明は、さらに別の側面において、発電方法であり、該発電方法では、上記汚泥の炭化処理方法によって得られた汚泥炭化燃料を石炭焚きボイラにて石炭とともに燃焼させることを特徴とする。   In order to achieve the above object, in another aspect, the present invention is a power generation method, in which the sludge carbonized fuel obtained by the sludge carbonization method is combined with coal in a coal-fired boiler. It is made to burn.

本発明によれば、汚泥の処理にあたり、化石燃料の大量の消費を伴うことなくＮ2Ｏを分解可能とし、かつＮＯxの生成を抑制するようにした汚泥の炭化処理方法及び装置並びに発電方法が提供される。 According to the present invention, in the treatment of sludge, the sludge carbonization method and apparatus, and the power generation method, capable of decomposing N 2 O without accompanying a large amount of fossil fuel consumption and suppressing the production of NO x. Is provided.

以下に、添付した図面を参照して、本発明の一実施の形態を説明する。図１は、本発明に係る汚泥の炭化処理方法を実施する装置の一実施の形態を示す模式図である。図１に示すように、汚泥の炭化処理装置は、下水汚泥１を脱水する脱水機１０と、下水汚泥に熱風を直接接触させて乾燥する乾燥炉２０と、乾燥させ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炭化炉３０と、炭化炉３０で生成した熱分解ガスを主に燃焼する二段燃焼炉４０と、炭化炉３０に加熱ガスを送る燃焼炉５０とから主に構成されている。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of an apparatus for carrying out the sludge carbonization method according to the present invention. As shown in FIG. 1, the sludge carbonization apparatus dewaters the sewage sludge 1, the drying furnace 20 that directly contacts the sewage sludge with hot air to dry, and carbonizes the dried sewage sludge. It is mainly composed of an external heating type rotary kiln type carbonization furnace 30, a two-stage combustion furnace 40 that mainly combusts pyrolysis gas generated in the carbonization furnace 30, and a combustion furnace 50 that sends heated gas to the carbonization furnace 30. Yes.

乾燥炉２０は、熱風を直接接触させる方式に限定されず、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。炭化炉３０は、外熱式ロータリーキルン型のものが好適であるが、本発明の目的に適う限り、他の形態の炭化炉とすることもできる。なお、図１では、乾燥炉２０と炭化炉３０は別々の設備として図示してあるが、一体型の乾燥炭化炉としても良い。   The drying furnace 20 is not limited to a method in which hot air is directly contacted, and is not particularly limited as long as it can be dried without burning dehydrated sludge. The carbonization furnace 30 is preferably an externally heated rotary kiln type, but other forms of carbonization furnaces may be used as long as they meet the purpose of the present invention. In FIG. 1, the drying furnace 20 and the carbonization furnace 30 are illustrated as separate facilities, but may be an integrated drying carbonization furnace.

脱水機１０と乾燥炉２０とはライン１１で接続されている。このライン１１は、圧送ポンプ（図示省略）によって汚泥を圧送できる配管などが好ましい。
乾燥炉２０と炭化炉３０とはライン２１で接続されており、このライン２１は乾燥した汚泥を搬送できるコンベアなどが好ましい。
乾燥炉２０と二段燃焼炉４０とは、熱交換器２２を介して空気流路的にライン２３で接続されている。 The dehydrator 10 and the drying furnace 20 are connected by a line 11. The line 11 is preferably a pipe capable of pumping sludge by a pump (not shown).
The drying furnace 20 and the carbonization furnace 30 are connected by a line 21, and the line 21 is preferably a conveyor that can transport dried sludge.
The drying furnace 20 and the two-stage combustion furnace 40 are connected by a line 23 in an air flow path via a heat exchanger 22.

炭化炉３０の内部と二段燃焼炉４０とは、炭化炉３０内で生成した熱分解ガスの配管であるライン３１で接続されている。このライン３１には熱分解ガス中から炭化物を分離除去するサイクロン３２が設けられている。サイクロン３２の底部と炭化炉３０の炭化物出口には、炭化物を排出するライン３３とライン３４とがそれぞれ設けられている。   The inside of the carbonization furnace 30 and the two-stage combustion furnace 40 are connected by a line 31 that is a pipe of pyrolysis gas generated in the carbonization furnace 30. The line 31 is provided with a cyclone 32 for separating and removing carbides from the pyrolysis gas. A line 33 and a line 34 for discharging carbide are provided at the bottom of the cyclone 32 and the carbide outlet of the carbonization furnace 30, respectively.

二段燃焼炉４０は、一次燃焼ゾーン４１及び二次燃焼ゾーン４２を備える。二段燃焼炉４０と乾燥炉２０とは、二段燃焼炉４０からの燃焼排ガスを乾燥用ガスとして供給するためのライン４３で接続されている。ライン４３は、ライン４４、ライン４５に分岐し、熱交換器２２の内部を経たライン４５からのガス流路は、ライン３７に合流し、以後このライン３７は、順に空気予熱器３８、排ガス処理装置３９、ファン４６、及び煙突４７を結ぶ配管として構成されている。二段燃焼炉４０には、ファン４８が設置され、一次燃焼ゾーン４１及び二次燃焼ゾーン４２の双方に燃焼用空気を供給することができるように構成されている。   The two-stage combustion furnace 40 includes a primary combustion zone 41 and a secondary combustion zone 42. The two-stage combustion furnace 40 and the drying furnace 20 are connected by a line 43 for supplying combustion exhaust gas from the two-stage combustion furnace 40 as a drying gas. The line 43 is branched into a line 44 and a line 45, and the gas flow path from the line 45 passing through the inside of the heat exchanger 22 is joined to the line 37. Thereafter, the line 37 is sequentially connected to the air preheater 38 and the exhaust gas treatment. It is configured as a pipe connecting the device 39, the fan 46 and the chimney 47. The second-stage combustion furnace 40 is provided with a fan 48 so that combustion air can be supplied to both the primary combustion zone 41 and the secondary combustion zone 42.

次に、上記実施の形態に係る汚泥の炭化処理装置を用いて、汚泥を炭化処理する方法の一実施の形態を説明する。
先ず、脱水機１０に下水汚泥１を導入し、下水汚泥１の水分が約８０％になるぐらいまで脱水する。なお、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はなく、例えば、食品汚泥、製紙汚泥、ビルピット汚泥、消化汚泥、活性汚泥なども適用できる。 Next, an embodiment of a method for carbonizing sludge using the sludge carbonization apparatus according to the above embodiment will be described.
First, the sewage sludge 1 is introduced into the dehydrator 10 and dehydrated until the water content of the sewage sludge 1 is about 80%. The sludge targeted in the present invention is not limited to sewage sludge as long as it is an organic sludge that can be solidified by carbonization. For example, food sludge, papermaking sludge, bill pit sludge, digested sludge, activated sludge Sludge etc. can also be applied.

次いで、脱水した下水汚泥を乾燥炉２０に送る。乾燥炉２０では、汚泥の水分が約３０％位になるまで乾燥する。乾燥炉２０での乾燥は、ライン４４から導入される燃焼排ガスを、汚泥に直接接触させることにより行う。乾燥させた汚泥は、ライン２１を介して炭化炉３０に導入する。   Next, the dewatered sewage sludge is sent to the drying furnace 20. In the drying furnace 20, the sludge is dried until the water content is about 30%. Drying in the drying furnace 20 is performed by bringing combustion exhaust gas introduced from the line 44 into direct contact with sludge. The dried sludge is introduced into the carbonization furnace 30 via the line 21.

炭化炉３０では、汚泥を酸素が欠乏した雰囲気下で約３００〜６００℃に加熱して炭化処理を行い、熱分解ガスと固体燃料である炭化物６とを生成する。熱分解ガスは、ライン３１を介して二段燃焼炉４０に導入する。この炭化炉３０の加熱は、燃焼炉５０でＬＮＧ（天然ガス）又は重油等の化石燃料といった助燃料をライン６１及び循環ライン５３からの燃焼用空気で燃焼することにより行う。なお、助燃料自体の燃焼にあたって生じる排ガスの処理は、排ガス処理装置３９の処理で足りる。なおまた、ライン６１からの空気は、空気予熱器３８での排ガスとの熱交換により加熱され、燃焼効率を上げる。   In the carbonization furnace 30, the sludge is heated to about 300 to 600 ° C. in an oxygen-deficient atmosphere to perform carbonization to generate pyrolysis gas and carbide 6 that is a solid fuel. The pyrolysis gas is introduced into the two-stage combustion furnace 40 via the line 31. Heating of the carbonization furnace 30 is performed by burning auxiliary fuel such as LNG (natural gas) or fossil fuel such as heavy oil with combustion air from the line 61 and the circulation line 53 in the combustion furnace 50. Note that the treatment of the exhaust gas generated during the combustion of the auxiliary fuel itself is sufficient by the treatment of the exhaust gas treatment device 39. In addition, the air from the line 61 is heated by heat exchange with the exhaust gas in the air preheater 38 to increase the combustion efficiency.

二段燃焼炉４０は、本発明の特徴部分を実現する要素である。この二段燃焼炉４０には、乾燥炉２０から排気され熱交換器２２で加熱した排ガスと、ファン４８で供給される燃焼用空気、ＬＮＧ（天然ガス）又は灯油等の化石燃料といった助燃料、炭化炉３０からの熱分解ガスが供給される。
上記燃焼用空気は、トータルで理論空気量又はそれ以上に相当するものを分配して、ライン６２、ライン６３に分岐して、それぞれ一次燃焼ゾーン４１及び二次燃焼ゾーン４２に供給する。 The two-stage combustion furnace 40 is an element that realizes a characteristic portion of the present invention. The two-stage combustion furnace 40 includes exhaust gas exhausted from the drying furnace 20 and heated by the heat exchanger 22, combustion air supplied by a fan 48, auxiliary fuel such as fossil fuel such as LNG (natural gas) or kerosene, Pyrolysis gas from the carbonization furnace 30 is supplied.
The combustion air is distributed in total corresponding to the theoretical air amount or more, and is branched into a line 62 and a line 63 and supplied to the primary combustion zone 41 and the secondary combustion zone 42, respectively.

二段燃焼炉４０では、熱分解ガスを高温還元雰囲気の一次燃焼ゾーン４１で一次燃焼させることにより主にＮＨ3を分解すると共にＮ2Ｏを分解し、かつＮＯxを還元する一次燃焼工程と、熱分解ガスの未燃ガスを低温酸化雰囲気の二次燃焼ゾーン４２で燃焼させる二次燃焼行程とを実施する。 In the two-stage combustion furnace 40, a primary combustion step of primarily decomposing NH 3 by decomposing pyrolysis gas in a primary combustion zone 41 of a high-temperature reducing atmosphere, decomposing N 2 O, and reducing NO x , Then, a secondary combustion step is performed in which the unburned gas of the pyrolysis gas is combusted in the secondary combustion zone 42 in a low-temperature oxidizing atmosphere.

上記高温還元雰囲気の一次燃焼ゾーン４１では、空気比を１．０未満、好適には０．７から１．０未満に維持することが好適である。一次燃焼ゾーン４１の温度範囲は、９００〜１１００℃が好適である。また、上記低温酸化雰囲気の二次燃焼ゾーン４２では、空気比を１．０以上、好適には１．０以上１．４以下に維持することが好適である。二次燃焼ゾーン４２の温度範囲は、８５０〜１０００℃が好適である。さらに、一次燃焼ゾーン４１の温度は、二次燃焼ゾーンの温度４２よりも高く設定し、いずれの燃焼ゾーンも８５０℃以上となるように制御する。これはダイオキシンの発生を防止するためである。   In the primary combustion zone 41 of the high temperature reducing atmosphere, it is preferable to maintain the air ratio below 1.0, preferably 0.7 to below 1.0. The temperature range of the primary combustion zone 41 is preferably 900 to 1100 ° C. In the secondary combustion zone 42 in the low-temperature oxidizing atmosphere, it is preferable to maintain the air ratio at 1.0 or higher, preferably 1.0 or higher and 1.4 or lower. The temperature range of the secondary combustion zone 42 is preferably 850 to 1000 ° C. Furthermore, the temperature of the primary combustion zone 41 is set to be higher than the temperature 42 of the secondary combustion zone, and is controlled so that any combustion zone is 850 ° C. or higher. This is to prevent the generation of dioxins.

理論空気量のトータルは、熱分解ガスの性状を把握することにより算出できる。熱分解ガスの性状は、処理される汚泥の量及び成分比、脱水機１０及び乾燥機２０で失われる水分量、炭化物６の組成を分析・算出することによって。把握することができる。また、一次燃焼ゾーン４１と二次燃焼ゾーン４２との間の空気量の分配は、ＮＯx、Ｎ2Ｏの生成量が最小となるように、オンラインの排ガス分析装置により得られるＮＯｘ、Ｎ2Ｏの濃度に基づき、熱分解ガスの発生量および性状の変動に応じて燃焼空気押し込みファン４８の出力および流量調整バルブ５５、５６の開度を調整することにより、適切にコントロールすることができる。
二段燃焼炉４０には、助燃料も供給されるが、これは、温度を８５０℃以上に保つために最低必要な量を加える。 The total theoretical air quantity can be calculated by grasping the properties of the pyrolysis gas. By analyzing and calculating the amount of sludge to be treated and the component ratio, the amount of water lost in the dehydrator 10 and the dryer 20, and the composition of the carbide 6. I can grasp it. Further, the distribution of the air amount between the primary combustion zone 41 and the secondary combustion zone 42 is NOx, N 2 obtained by an on-line exhaust gas analyzer so that the production amount of NO x , N 2 O is minimized. Based on the concentration of O, the output of the combustion air push-in fan 48 and the opening of the flow rate adjusting valves 55 and 56 can be appropriately controlled in accordance with the amount of pyrolysis gas generated and changes in properties.
The two-stage combustion furnace 40 is also supplied with auxiliary fuel, which adds the minimum amount necessary to keep the temperature above 850 ° C.

固体燃料である炭化物６は、炭化炉３０出口からライン３３を介して得られるとともに、サイクロン３２において熱分解ガス中から分離除去されライン３４を介して回収することができる。このようして得られた炭化物６は、石炭焚きボイラ（図示省略）に供給し、石炭とともに混焼して火力発電に用いることができる。   The carbide 6 that is a solid fuel is obtained from the outlet of the carbonization furnace 30 through the line 33, and is separated and removed from the pyrolysis gas in the cyclone 32 and can be recovered through the line 34. The carbide 6 thus obtained can be supplied to a coal-fired boiler (not shown) and co-fired with coal and used for thermal power generation.

ライン２３からの燃焼排ガス、及びライン３６からの燃焼排ガスは、ライン３７から排ガス処理装置３９で、処理され、ファン４６によって煙突４７から排出される。   The combustion exhaust gas from the line 23 and the combustion exhaust gas from the line 36 are processed by the exhaust gas processing device 39 from the line 37 and discharged from the chimney 47 by the fan 46.

以上、図１について説明した汚泥の炭化処理方法及び処理装置によれば、高温還元雰囲気の一次燃焼ゾーンでの一次燃焼と、低温酸化雰囲気の二次燃焼ゾーンでの二次燃焼とを適切に組み合わせることにより、化石燃料の大量の消費を伴うことなくＮ2Ｏを分解可能とし、かつＮＯxの生成を抑制するようにすることができる。 As described above, according to the sludge carbonization method and the processing apparatus described with reference to FIG. 1, the primary combustion in the primary combustion zone of the high temperature reducing atmosphere and the secondary combustion in the secondary combustion zone of the low temperature oxidizing atmosphere are appropriately combined. Thus, N 2 O can be decomposed without accompanying a large amount of fossil fuel consumption, and the production of NO x can be suppressed.

次に、図２は、本発明に係る汚泥の炭化処理方法を実施する装置の一実施の形態を示す模式図である。図２において、図１の実施の形態と対応する要素であって、図１の要素と実質的に同一の作用を行う要素を同一番号で示す。同一番号で示した要素に関する構成作用は、その説明を省略する。   Next, FIG. 2 is a schematic view showing an embodiment of an apparatus for carrying out the sludge carbonization method according to the present invention. 2, elements that correspond to the embodiment of FIG. 1 and that perform substantially the same operations as the elements of FIG. 1 are indicated by the same numbers. The description of the constituent actions related to the elements indicated by the same numbers will be omitted.

本図２の実施の形態では、多段燃焼炉として、三段燃焼炉４００を採用している。
三段燃焼炉４００では、燃焼用空気は、トータルで理論空気量又はそれ以上に相当するものを分配して、ライン４０１、ライン４０２、ライン４０３に分岐して、一次燃焼ゾーン４０４、二次燃焼ゾーン４０５、及び三次燃焼ゾーン４０６に供給する。
三段燃焼炉４００では、熱分解ガスを高温還元雰囲気の一次燃焼ゾーン４０４で一次燃焼させることにより主にＮＨ3を分解すると共にＮ2Ｏを分解する一次燃焼工程と、高温微還元雰囲気の二次燃焼ゾーン４０５で主にＮＯxを還元する二次燃焼工程と、熱分解ガスの未燃ガスを低温酸化雰囲気の三次燃焼ゾーン４０６で燃焼させる三次燃焼行程とを実施する。 In the embodiment of FIG. 2, a three-stage combustion furnace 400 is adopted as the multistage combustion furnace.
In the three-stage combustion furnace 400, the combustion air is distributed in total corresponding to the theoretical air amount or more and branched to the line 401, the line 402, and the line 403, and the primary combustion zone 404 and the secondary combustion. Supply to zone 405 and tertiary combustion zone 406.
In the three-stage combustion furnace 400, the pyrolysis gas is primarily combusted in the primary combustion zone 404 of the high-temperature reducing atmosphere, thereby mainly decomposing NH 3 and N 2 O, and a high-temperature micro-reducing atmosphere. In the secondary combustion zone 405, a secondary combustion process for mainly reducing NO x and a tertiary combustion process for burning the unburned gas of the pyrolysis gas in the tertiary combustion zone 406 in a low-temperature oxidizing atmosphere are performed.

高温還元雰囲気の一次燃焼ゾーン４０４では、空気比を０．７から０．９に維持することが好適である。一次燃焼ゾーン４０４の温度範囲は、８５０〜１１００℃が好適である。また、高温微還元雰囲気の二次燃焼ゾーン４０５では、空気比を０．８以上１．０以下に維持することが好適である。二次燃焼ゾーン４０５の温度範囲は、９００〜１１００℃が好適である。さらに、上記低温酸化雰囲気の三次燃焼ゾーン４０６では、空気比を１．０以上、好適には１．０以上１．４以下に維持することが好適である。三次燃焼ゾーン４０６の温度範囲は、８５０〜１０００℃が好適である。
さらに、一次燃焼ゾーン４０４の温度は、二次燃焼ゾーン４０５の温度よりも高く設定し、三次燃焼ゾーン４０６の温度は、最も低くなるように設定する。いずれの燃焼ゾーンも８５０℃以上となるように制御する。これはダイオキシンの発生を防止するためである。 In the primary combustion zone 404 of the high temperature reducing atmosphere, it is preferable to maintain the air ratio from 0.7 to 0.9. The temperature range of the primary combustion zone 404 is preferably 850 to 1100 ° C. Moreover, in the secondary combustion zone 405 in a high-temperature slightly reducing atmosphere, it is preferable to maintain the air ratio at 0.8 or more and 1.0 or less. The temperature range of the secondary combustion zone 405 is preferably 900 to 1100 ° C. Furthermore, in the tertiary combustion zone 406 in the low-temperature oxidizing atmosphere, it is preferable to maintain the air ratio at 1.0 or higher, preferably 1.0 or higher and 1.4 or lower. The temperature range of the tertiary combustion zone 406 is preferably 850 to 1000 ° C.
Further, the temperature of the primary combustion zone 404 is set higher than the temperature of the secondary combustion zone 405, and the temperature of the tertiary combustion zone 406 is set to be the lowest. All combustion zones are controlled to be 850 ° C. or higher. This is to prevent the generation of dioxins.

理論空気量のトータルは、熱分解ガスの性状を把握することにより算出できる。熱分解ガスの性状は、処理される汚泥の量及び成分比、脱水機１０及び乾燥機２０で失われる水分量、炭化物６の組成を分析・算出することによって。把握することができる。また、一次燃焼ゾーン４０４と、二次燃焼ゾーン４０５と、三次燃焼ゾーン４０６の間の空気量の分配は、ＮＯx、Ｎ2Ｏの生成量が最小となるように、オンラインの排ガス分析装置により得られるＮＯｘ、Ｎ2Ｏの濃度に基づき、熱分解ガスの発生量および性状の変動に応じて燃焼空気押し込みファン４８の出力および流量調整バルブ４１１、４１２、４１３の開度を調整することにより、適切にコントロールすることができる。
三段燃焼炉４００には、助燃料も供給されるが、これは、温度を８５０℃以上に保つために最低必要な量を加える。 The total theoretical air quantity can be calculated by grasping the properties of the pyrolysis gas. By analyzing and calculating the amount of sludge to be treated and the component ratio, the amount of water lost in the dehydrator 10 and the dryer 20, and the composition of the carbide 6; I can grasp it. In addition, the distribution of the air amount among the primary combustion zone 404, the secondary combustion zone 405, and the tertiary combustion zone 406 is performed by an on-line exhaust gas analyzer so that the generation amount of NO x and N 2 O is minimized. Based on the concentration of NOx and N 2 O obtained, by adjusting the output of the combustion air push-in fan 48 and the opening of the flow rate adjusting valves 411, 412, and 413 according to the amount of pyrolysis gas generated and changes in properties, It can be controlled appropriately.
The three-stage combustion furnace 400 is also supplied with auxiliary fuel, which adds the minimum amount necessary to keep the temperature above 850 ° C.

以上、図２について説明した汚泥の炭化処理方法及び処理装置によれば、高温還元雰囲気の一次燃焼ゾーンでの一次燃焼と、高温微還元雰囲気での二次燃焼ゾーンでの二次燃焼と、低温酸化雰囲気の三次燃焼ゾーンでの三次燃焼とを適切に組み合わせることにより、化石燃料の大量の消費を伴うことなくＮ2Ｏを分解可能とし、かつＮＯxの生成を抑制するようにすることができる。 As described above, according to the sludge carbonization method and apparatus described with reference to FIG. 2, the primary combustion in the primary combustion zone in the high temperature reducing atmosphere, the secondary combustion in the secondary combustion zone in the high temperature reducing atmosphere, and the low temperature By appropriately combining the tertiary combustion in the tertiary combustion zone of the oxidizing atmosphere, it is possible to decompose N 2 O without involving a large amount of consumption of fossil fuel and to suppress the generation of NO x. .

本発明に係る汚泥の炭化処理装置の一実施の形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of the carbonization processing apparatus of the sludge which concerns on this invention. 本発明に係る汚泥の炭化処理装置の他の実施の形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows other embodiment of the carbonization apparatus of the sludge which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 下水汚泥
６ 炭化物
１０ 脱水機
２０ 乾燥炉
２２ 熱交換器
３０ 炭化炉
３２ サイクロン
３８ 空気予熱器
３９ 排ガス処理装置
４０ 二段燃焼炉
４１ 一次燃焼ゾーン
４２ 二次燃焼ゾーン
４７ 煙突
５０ 燃焼炉
４００ 三段燃焼炉
４０４ 一次燃焼ゾーン
４０５ 二次燃焼ゾーン
４０６ 三次燃焼ゾーン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sewage sludge 6 Carbide 10 Dehydrator 20 Drying furnace 22 Heat exchanger 30 Carbonization furnace 32 Cyclone 38 Air preheater 39 Exhaust gas treatment device 40 Two-stage combustion furnace 41 Primary combustion zone 42 Secondary combustion zone 47 Chimney 50 Combustion furnace 400 Three-stage Combustion furnace 404 Primary combustion zone 405 Secondary combustion zone 406 Tertiary combustion zone

Claims (5)

汚泥を炭化処理する炭化処理工程と、該炭化処理工程で得られる熱分解ガスを高温還元雰囲気の一次燃焼ゾーンで一次燃焼させることにより主にＮＨ3を分解すると共にＮ2Ｏを分解し、かつＮＯxを還元する一次燃焼工程と、熱分解ガスの未燃ガスを低温酸化雰囲気の二次燃焼ゾーンで燃焼させる二次燃焼行程とを含むことを特徴とする汚泥の炭化処理方法。 A carbonization treatment step for carbonizing sludge, and pyrolyzing the pyrolysis gas obtained in the carbonization treatment step in a primary combustion zone in a high-temperature reducing atmosphere to primarily decompose NH 3 and N 2 O, and a primary combustion step of reducing the NO x, hydrocarbon processing method of sludge, which comprises a secondary combustion step of burning the unburned gas of the pyrolysis gases in the secondary combustion zone of the low temperature oxidation atmosphere. 汚泥を炭化処理する炭化処理工程と、該炭化処理工程で得られる熱分解ガスを高温還元雰囲気の一次燃焼ゾーンで一次燃焼させることにより主にＮＨ3を分解すると共にＮ2Ｏを分解する一次燃焼工程と、該一次燃焼行程に続き、高温微還元雰囲気の二次燃焼ゾーンで主にＮＯxを還元する二次燃焼工程と、熱分解ガスの未燃ガスを低温酸化雰囲気の三次燃焼ゾーンで燃焼させる三次燃焼行程とを含むことを特徴とする汚泥の炭化処理方法。 Carbonization treatment process for carbonizing sludge, and primary combustion that decomposes mainly NH 3 and N 2 O by primarily combusting the pyrolysis gas obtained in the carbonization treatment process in a primary combustion zone of a high-temperature reducing atmosphere. And a secondary combustion step of mainly reducing NO x in the secondary combustion zone of the high temperature fine reduction atmosphere following the primary combustion process, and burning the unburned gas of the pyrolysis gas in the tertiary combustion zone of the low temperature oxidation atmosphere And a tertiary combustion process. A method for carbonizing sludge. 汚泥を炭化処理する炭化処理装置と、該炭化処理装置で得られる熱分解ガスを一次燃焼させることにより主にＮＨ3を分解すると共にＮ2Ｏを分解し、かつＮＯxを還元する高温還元雰囲気の一次燃焼ゾーン及び熱分解ガスの未燃ガスを燃焼させる低温酸化雰囲気の二次燃焼ゾーンを含む燃焼装置とを含むことを特徴とする汚泥の炭化処理装置。 A carbonization apparatus for carbonizing sludge, and a high-temperature reducing atmosphere in which NH 3 is mainly decomposed and N 2 O is decomposed and NO x is reduced by primary combustion of a pyrolysis gas obtained by the carbonization apparatus A combustion apparatus including a primary combustion zone and a secondary combustion zone in a low-temperature oxidizing atmosphere for burning unburned gas of pyrolysis gas. 汚泥を炭化処理する炭化処理装置と、該炭化処理工程で得られる熱分解ガスを一次燃焼させることにより主にＮＨ3を分解すると共にＮ2Ｏを分解する高温還元雰囲気の一次燃焼ゾーン、主にＮＯxを還元する高温微還元雰囲気の二次燃焼ゾーン、及び熱分解ガスの未燃ガスを燃焼させる低温酸化雰囲気の三次燃焼ゾーンを含む燃焼装置とを含むことを特徴とする汚泥の炭化処理装置。 A carbonization apparatus for carbonizing sludge, and a primary combustion zone mainly for decomposing NH 3 and decomposing N 2 O by primarily combusting pyrolysis gas obtained in the carbonization process, secondary combustion zone of the high temperature fine reducing atmosphere for reducing NO x, and carbonization apparatus sludge which comprises a combustion device comprising a tertiary combustion zone of the low temperature oxidizing atmosphere to burn the unburned gas of the pyrolysis gas . 請求項１又は２の汚泥の炭化処理方法によって得られた汚泥炭化燃料を石炭焚きボイラにて石炭とともに燃焼させることを特徴とする発電方法。   A power generation method comprising burning the sludge carbonized fuel obtained by the sludge carbonization method according to claim 1 or 2 together with coal in a coal-fired boiler.
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