JP4156483B2 - 汚泥のガス化溶融方法 - Google Patents
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Description
一般的に汚泥の溶融処理においては、溶融炉内を灰の溶融点以上の高温(1000〜1600℃程度)に保つ必要があり、通常の汚泥の受入形態である脱水ケーキ(水分含有量80質量%程度)を直接炉内へ投入したのでは大量の補助燃料が必要なので極めて非効率となるため、事前に乾燥設備または炭化設備によって汚泥の乾燥または炭化を行うことが肝要である。この乾燥設備または炭化設備において、当然乾燥または炭化のための熱源が必要となるが、外部からの燃料(補助燃料、例えば、重油、灯油、軽油、LPG、LNG、都市ガス、消化ガス等)の導入を極力抑えるため、溶融炉から排出される高温排ガス中の顕熱を廃熱ボイラーや熱交換機等の熱回収設備によって間接的に回収し、乾燥機または炭化炉における必要熱源の一部に充当して用いるのが一般的である。
また、特許文献2では、乾燥した汚泥を気流層の旋回式溶融炉において、酸素または酸素富化空気によってガス化することによって、可燃性ガスとスラグへ転換し、その高温の可燃性ガスの顕熱をボイラーによってスチームとして回収し、乾燥機の熱源とする汚泥焼却方法が提案されている。
本発明の目的は、汚泥を高効率かつ低コストに溶融処理する方法を提供することである。
(1)乾燥汚泥を溶融炉へ吹き込み、酸素または酸素富化空気をガス化剤として部分酸化することによって汚泥を可燃性ガスとスラグへ転換した後、生成した前記可燃性ガスを汚泥乾燥設備に導入することを特徴とする汚泥のガス化溶融方法。
(2)前記(1)記載の汚泥のガス化溶融方法において、溶融炉において生成した可燃性ガスの顕熱を、前記汚泥乾燥設備に導入する空気の予熱に利用することを特徴とする汚泥のガス化溶融方法。
(3)前記(1)または(2)記載の汚泥のガス化溶融方法において、乾燥汚泥の粒径を3mm以下、水分含有量を20質量%以下とすることを特徴とする汚泥のガス化溶融方法。
(4)前記(1)、(2)または(3)記載の汚泥のガス化溶融方法において、溶融炉内の反応条件を、温度1000〜1600℃、ガス滞留時間0.2〜10secとすることを特徴とする汚泥のガス化溶融方法。
(5)前記乾燥汚泥の代わりに、乾燥汚泥および/または炭化汚泥を使用することを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の汚泥のガス化溶融方法。
乾燥設備または炭化設備1から排出された乾燥汚泥または炭化汚泥は気流床型の溶融炉4へ気流搬送によって投入される。溶融炉4内において汚泥は酸素あるいは酸素富化空気をガス化剤とした部分酸化反応(不完全燃焼)によって、1000〜1600℃の高温でガス化され、高温の可燃性ガス(主成分はH2、CO、CH4、CO2、H2O)とスラグへと転換される。
なお、乾燥設備または炭化設備から排出された乾燥汚泥または炭化汚泥へ、他所の乾燥設備および/または炭化設備において発生した乾燥汚泥および/または炭化汚泥を混合して用いても構わない。
この際の乾燥設備1の方式としては、高温の熱風と汚泥を直接接触させる直接加熱方式のものが、粉砕機を用いずに直接微粉汚泥が得られる点において、また汚泥中の水分含有量を10%以下にまで低減できる点において好適である。具体的には、気流乾燥機、熱風粉砕乾燥機、流動層式乾燥機、攪拌機付回転ドラム式乾燥機等、様々な種類のものが利用可能である。なお、図2に乾燥設備1の1例を示すように、燃焼炉7において可燃性ガスを燃焼させて発生した熱風を直接乾燥機8へ導入する場合、乾燥機8から排出された排ガスの一部を希釈用に循環し、系外へ放出される排ガス量を低減することによって、排ガス処理設備(脱臭、脱塵等)の負荷を低減し、かつ排ガスの持ち出す熱量を削減することが望ましい。
なお、溶融炉4の蒸発潜熱による効率低下を防止するため、また、汚泥の粒径を3mm以下とするためには、汚泥中の水分含有量は極力20%以下とすることが望ましい。
溶融炉4内の温度制御の目的も兼ねて、ガス化剤としてスチームを酸素あるいは酸素富化空気と併用しても良い。
また、本発明の汚泥溶融炉においては、炉内において汚泥を過剰の空気あるいは酸素富化空気によって燃焼させるのでなく、より少ない酸素あるいは酸素富化空気によって高温で部分燃焼させるため、ダイオキシンの生成を抑制できるメリットもある。
使用した下水汚泥の分析値を表1に示す。なお、この汚泥は下水処理場の脱水機から排出されたもの(脱水ケーキ)である。
本発明例の条件中、溶融炉で生成した可燃性ガスを汚泥の乾燥熱源として利用しないものを従来技術とした。
使用した下水汚泥の分析値を表2に示す。なお、この汚泥は下水処理場の脱水機から排出されたもの(脱水ケーキ)である。
2 汚泥供給ホッパー
3 酸素製造装置
4 溶融炉
5 空気予熱機
6 ガス精製設備
7 燃焼炉
8 直接加熱式乾燥機
9 加熱炉
10 炭化炉
Claims (5)
- 乾燥汚泥を溶融炉へ吹き込み、酸素または酸素富化空気をガス化剤として部分酸化することによって前記乾燥汚泥を可燃性ガスとスラグへ転換した後、生成した前記可燃性ガスを汚泥乾燥設備に導入することを特徴とする汚泥のガス化溶融方法。
- 溶融炉において生成した可燃性ガスの顕熱を、前記汚泥乾燥設備に導入する空気の予熱に利用することを特徴とする請求項1記載の汚泥のガス化溶融方法。
- 乾燥汚泥の粒径を3mm以下、水分含有量を20質量%以下とすることを特徴とする請求項1または2記載の汚泥のガス化溶融方法。
- 溶融炉内の反応条件を、温度1000〜1600℃、ガス滞留時間0.2〜10secとすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の汚泥のガス化溶融方法。
- 前記乾燥汚泥の代わりに、乾燥汚泥および/または炭化汚泥を使用することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の汚泥のガス化溶融方法。
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