JP4628773B2

JP4628773B2 - 有機系汚泥の処理方法及び処理装置

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Publication number: JP4628773B2
Application number: JP2004371226A
Authority: JP
Inventors: 啓介細田; 英男大石; 健史國西
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2024-12-22
Also published as: JP2006175355A

Description

本発明は、有機系汚泥の処理方法及び処理装置に関し、更に詳しくは、下水汚泥、工場廃水汚泥、製紙スラッジ等の高含水率の有機系汚泥をセメント焼成設備における燃料として有効利用することができ、しかもセメント焼成設備の操業に与える影響を小さくすることができる有機系汚泥の処理方法及び処理装置に関するものである。

従来、セメント焼成設備のロータリーキルンにおいては、有機系廃棄物のうち廃タイヤや廃プラスチック等の可燃性廃棄物を燃料の一部として用いることが行われている。
また、最近では、最終的には燃焼可能な水分を多く含む有機系廃棄物を、ロータリーキルンに直接投入することにより、焼却処理する方法も行われている。
例えば、有機系の含水汚泥を、乾燥することもなく、また、添加剤を用いて前処理することもなく、直接、ロータリーキルンの窯尻部分または仮焼炉に導入し、焼却する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
一般に、有機系の含水汚泥は、その殆どが水分と有機物により占められているために、焼却により残留物として生成される灰分はごく微量である。したがって、有機系の含水汚泥をロータリーキルンに直接投入した場合においても、セメントクリンカの成分に影響を及ぼすことがなく、ロータリーキルン内で焼却処理が可能である。

一方、有機系の含水汚泥をセメント焼成用の燃料として利用する提案もなされている。
例えば、有機系の含水汚泥をセメント焼成用補助燃料として用いる方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
この補助燃料は、含水有機系汚泥を造粒かつ乾燥させることで、含水率が１０％以下、粒径が０．１〜１０ｍｍの粒状物としたものであり、含水有機性汚泥を脱水処理して有機性脱水ケーキとし、このケーキを二軸ミキサーにより混合造粒した後、熱風並流式回転乾燥ドラムにより乾燥することによって、得ることができる。この補助燃料は、造粒の際にペレット状にすることによって、輸送時等の取扱を容易にすることができる。

また、有機系の含水汚泥を、乾燥し造粒した後、炭化することによって、セメント焼成用の燃料として有効利用する方法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
この方法は、有機系の含水汚泥を乾燥機で水分が２０〜６０％になるまで乾燥した後、造粒装置で造粒し、この造粒物をロータリーキルンに投入し、空気を遮断した雰囲気中にて３００〜６００℃にて４〜２０分間加熱することにより、炭化する方法である。この炭化した燃料は、その後冷却装置で冷却され、セメント原料としてセメント工場へ搬送される。一方、ロータリーキルンの乾留ガスは、乾留ガス燃焼炉で燃焼された後、その一部が上記の乾燥機の熱源として使用され、残りは熱交換器で熱交換される。乾燥機からの排ガス及び熱交換器で熱交換されたガスはガス処理設備にて処理され、その後大気中へ排出される。
特開２００２−５２３９７号公報特開平１１−２１７５７６号公報特開２０００−２６５１８６号公報

ところで、従来の有機系廃棄物をロータリーキルンに直接投入する方法では、有機系廃棄物中の水分の蒸発に伴い、ロータリーキルンの窯尻部における原料温度の低下、サスペンションプレヒータや仮焼炉で加熱および脱炭酸された原料の有する顕熱の低下、あるいはセメント原料がクリンカに変化する温度帯域（キルン焼成帯）の温度低下等を生じさせる原因になるという問題点があった。
これらの問題点は、セメント焼成設備のセメントクリンカの焼成能力を極端に低下させることとなり、さらには、クリンカ単位重量当たりの焼成用熱量や電力使用量が高くなるため、経済的な操業が不可能になる等の虞があった。

このため、高含水率の有機系廃棄物を焼却処理する場合、その投入量を制限する必要がある。また、この高含水率の有機系廃棄物は燃料としての効率が非常に悪いために、燃料として投入することができず、この点からも投入量を制限する必要がある。以上の理由から、高含水率の有機系廃棄物の投入量は、通常、クリンカ焼成量に対してせいぜい数重量％程度に制限される。
この投入量は、廃タイヤや廃プラスチック等の可燃性物質を含有する廃棄物の場合の直接投入量がロータリーキルンで使用する燃料消費量の１０％以上の使用も可能である。

一方、有機系の含水汚泥をセメント焼成用の燃料とする方法では、使用される有機系の含水汚泥は通常８０％程度の含水率であるから、これを乾燥もしくは炭化するためには、高熱のガスが多量に必要となり、経済的ではない。
しかも、乾燥もしくは炭化処理後の排ガスには、臭気等が含まれているために、再び加熱処理する等の排ガス処理が必要となる。
このように、有機系の含水汚泥を処理する際の熱源の熱量は、ほとんどの場合有機系の含水汚泥を燃料化した場合に保有する熱量よりも多く必要になるために、有機系の含水汚泥を燃料化する有効な手段とはならなかった。
また、装置も複雑になるなどの問題点もあり、実際のセメント焼成設備では利用されていないのが現状である。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、下水汚泥、工場廃水汚泥、製紙スラッジ等の高含水率の有機系汚泥をセメント焼成設備における燃料として有効利用することができ、しかも、セメント焼成設備の操業に与える影響を小さくすることができる有機系汚泥の処理方法及び処理装置を提供することを目的とする。

本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、有機系汚泥をセメント焼成設備を用いて処理する際に、この有機系汚泥を、竪型ミルに供給するとともに、この竪型ミルにセメント焼成設備のクリンカクーラから抽気した高温の排ガスを導入して乾燥・粉砕し、その後、この乾燥・粉砕された有機系汚泥をセメント焼成設備の仮焼炉に燃料として供給するともに、この竪型ミルから排出される乾燥・粉砕後の高温の排ガスを、クリンカの冷却用空気としてクリンカクーラに導入し、かつ、この有機系汚泥の燃焼後の残留物をセメントクリンカ原料として用いることとすれば、セメントクリンカの焼成効率の低下及びセメント品質に与える影響を最小限に留めることができ、しかも、この有機系汚泥の燃焼後の残留物をセメントクリンカ原料として有効利用し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の有機系汚泥の処理方法は、有機系汚泥をセメント焼成設備の燃料として処理する方法であって、前記有機系汚泥を、竪型ミルに供給するとともに、前記竪型ミルに前記セメント焼成設備のクリンカクーラから抽気した高温の排ガスを導入して乾燥・粉砕し、前記竪型ミルから排出される乾燥・粉砕された有機系汚泥を前記セメント焼成設備の仮焼炉に燃料として供給するともに、前記竪型ミルから排出される乾燥・粉砕後の高温の排ガスを、クリンカの冷却用空気として前記クリンカクーラに導入し、かつ、前記セメント焼成設備にて生じた有機系汚泥の燃焼後の残留物をセメントクリンカ原料として用いることを特徴とする。

この有機系汚泥の処理方法では、有機系汚泥を、竪型ミルに供給するとともに、竪型ミルにセメント焼成設備のクリンカクーラから抽気した高温の排ガスを導入して乾燥・粉砕し、この竪型ミルから排出される乾燥・粉砕された有機系汚泥をセメント焼成設備の仮焼炉に燃料として供給するともに、この乾燥・粉砕後の高温の排ガスを、クリンカの冷却用空気として前記クリンカクーラに導入することにより、有機系汚泥の乾燥または乾燥・粉砕、および乾燥後または乾燥・粉砕後の排ガス処理に伴う特別な熱源を必要としない。

また、乾燥または乾燥・粉砕された有機系汚泥を、セメント焼成設備の仮焼炉に燃料として供給することにより、この有機系汚泥の保有する熱量が有効に利用され、セメント焼成設備における主燃料の使用量を減少させることが可能になり、しかも、セメント焼成設備の操業に与える影響も小さい。

前記乾燥または乾燥・粉砕された有機系汚泥の含水率は、２０重量％以下であることが好ましい。
この様に、乾燥または乾燥・粉砕された有機系汚泥が保有する水分が、セメント焼成設備の操業に影響を与えることがほとんど無い状態で、有機系汚泥を有効に利用することが可能になる。

前記クリンカクーラから排出される冷却後の空気を前記仮焼炉に燃焼用空気として導入することが好ましい。
また、乾燥または乾燥・粉砕された有機系汚泥は、セメント焼成設備の仮焼炉にて燃焼され、後段のセメントキルンでは燃焼されないので、乾燥・粉砕された有機系汚泥を大量に投入した場合、この有機系汚泥は全て仮焼炉にて燃焼されることとなり、後段のセメントキルンにで燃焼される虞はない。
よって、乾燥・粉砕された有機系汚泥が大量に投入した場合であっても、この有機系汚泥を全て仮焼炉にて燃焼させることにより、後段のセメントキルンの焼成帯温度を低下させることなくしてセメントクリンカの焼成をすることが可能となり、セメントクリンカの品質を低下させる虞もない。

この様に、有機系汚泥の乾燥用熱源としてセメント焼成設備のクリンカクーラから抽気された高温ガスを利用し、乾燥後の高温ガスをクリンカの冷却用空気として利用し、さらに、冷却後の空気をセメント焼成設備の仮焼炉の燃焼用空気として利用することにより、有機系汚泥を乾燥するための熱源は全く必要としなくなる。また、乾燥後の高温ガスをクリンカの冷却用空気として利用するので、乾燥後の高温ガスに含まれる湿分がセメントキルンの焼成帯の温度領域に影響を及ぼす虞がなく、したがって、乾燥した多量の有機系汚泥を燃料として利用する場合においても、セメントクリンカの品質を低下させる虞がない。

本発明の有機系汚泥の処理装置は、有機系汚泥をセメント焼成設備の燃料として処理する装置であって、前記有機系汚泥を、前記セメント焼成設備のクリンカクーラから抽気した高温の排ガスを用いて乾燥・粉砕する竪型ミルと、この乾燥・粉砕された有機系汚泥を前記セメント焼成設備の仮焼炉に燃料として供給する粉末燃料供給ラインと、前記竪型ミルから排出される乾燥・粉砕後の高温の排ガスを、クリンカの冷却用空気として前記クリンカクーラに導入する排ガス供給ラインと、を備えてなることを特徴とする。
この有機系汚泥の処理装置は、前記クリンカクーラから排出される冷却後の空気を前記仮焼炉に燃焼用空気として導入する２次ダクトを備えてなることが好ましい。

この有機系汚泥の処理装置では、上記の構成とすることにより、有機系汚泥をセメント焼成設備の燃料として利用する場合に、セメントクリンカの焼成効率の低下及びセメント品質に与える影響を最小限に留めることが可能になり、しかも、この有機系汚泥の燃焼後の残留物をセメントクリンカ原料として有効利用することが可能になる。

本発明の有機系汚泥の処理方法によれば、有機系汚泥を、竪型ミルに供給するとともに、この竪型ミルに前記セメント焼成設備のクリンカクーラから抽気した高温の排ガスを導入して乾燥・粉砕し、この竪型ミルから排出される乾燥・粉砕された有機系汚泥をセメント焼成設備の仮焼炉に燃料として供給するともに、この竪型ミルから排出される乾燥・粉砕後の高温の排ガスを、クリンカの冷却用空気として前記クリンカクーラに導入し、かつ、セメント焼成設備にて生じた有機系汚泥の燃焼後の残留物をセメントクリンカ原料として用いるので、有機系汚泥の乾燥・粉砕、および乾燥・粉砕後の排ガス処理に伴う特別な熱源が必要なくなる。

また、乾燥または乾燥・粉砕された有機系汚泥を、セメント焼成設備の仮焼炉に燃料として供給するので、この有機系汚泥の保有する熱量を有効利用することができ、セメント焼成設備における主燃料の使用量を減少させることができ、しかも、セメント焼成設備の操業に与える影響を小さくすることができる。
また、セメント焼成設備にて生じた有機系汚泥の燃焼後の残留物をセメントクリンカ原料として用いるので、燃焼後の残留物の処理が必要なくなり、セメント焼成設備の操業に与える影響を極めて小さくすることができる。

本発明の有機系汚泥の処理装置によれば、有機系汚泥を、セメント焼成設備のクリンカクーラから抽気した高温の排ガスを用いて乾燥・粉砕する竪型ミルと、この乾燥・粉砕された有機系汚泥をセメント焼成設備の仮焼炉に燃料として供給する粉末燃料供給ラインと、この竪型ミルから排出される乾燥・粉砕後の高温の排ガスを、クリンカの冷却用空気としてクリンカクーラに導入する排ガス供給ラインと、とを備えたので、有機系汚泥をセメント焼成設備の燃料として利用する場合に、セメントクリンカの焼成効率の低下及びセメント品質に与える影響を最小限に留めることができ、しかも、この有機系汚泥の燃焼後の残留物をセメントクリンカ原料として有効利用することができる。

本発明の有機系汚泥の処理方法及び処理装置の一実施の形態について、図面に基づき説明する。
なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

図１は、本発明の一実施形態のセメント製造設備を示す模式図であり、有機系汚泥を乾燥・粉砕してセメント焼成設備の仮焼炉にて燃料として使用するセメント製造設備の例である。
図において、１はセメント原料を乾燥・粉砕する原料ミル、２はセメント原料粉を分離するサイクロン、３はセメント原料貯蔵庫、７はロータリーキルン、８はクリンカクーラ、９は仮焼炉、１０は複数段のサイクロン１０ａ〜１０ｄからなるサスペンションプレヒータ、１１は仮焼炉９の２次ダクト、１２は電気集塵機、１３は排気煙突、１４はバーナーである。

これらロータリーキルン７、クリンカクーラ８、仮焼炉９、サスペンションプレヒータ１０によりセメント焼成設備が構成されている。
また、２１はクーラ排気ライン、２２はセメント原料供給ライン、２４はセメント原料粉供給ライン、２５はセメントクリンカ搬送ラインである。

また、３１は有機系汚泥の燃料化処理装置であり、有機系汚泥を供給する供給ライン３２と、供給ライン３２から供給される有機系汚泥をクリンカクーラ８から排出され抽気された高温の排ガスを用いて乾燥・粉砕する乾燥粉砕機（乾燥・粉砕手段）３３と、この乾燥・粉砕された有機系汚泥を排ガスから分離し捕集する分離捕集装置（分離捕集手段）３４と、排ガスから分離され乾燥・粉砕された有機系汚泥を仮焼炉９の底部近傍に粉末燃料として供給する粉末燃料供給ライン（第１の供給手段）３５と、クリンカクーラ８から排出され抽気された高温の排ガスを乾燥粉砕機３３に導入する排ガス導入ライン３６と、分離捕集装置３４にて分離される排ガスをクリンカクーラ８に戻す排ガス供給ライン（第２の供給手段）３７と、これらの装置における有機系汚泥の処理量、温度、搬送量等を制御する制御装置（図示略）とにより構成されている。

この有機系汚泥の燃料化処理装置３１は、下水汚泥、工場廃水汚泥、製紙スラッジ等からなり、かつ３０重量％程度以上の水分を含む高含水率の有機系汚泥の燃料化処理に好適である。
有機系汚泥は、例えば、細かい繊維状の有機物と、微粒子の無機物と、水とを含むもので、通常は乾燥のみで燃料化することが可能であるが、塊状の無機物や木片等を含む場合もあるので、乾燥と同時に粉砕することが好ましい。

乾燥粉砕機３３としては、クリンカクーラ８から排出され抽気された２５０〜５００℃程度の高温の排ガスを用いて、上記の様な有機系汚泥、特に塊状の無機物や木片等を含む有機系汚泥を乾燥粉砕することができるものであればよく、例えば、竪型ミルが好適に用いられる。この竪型ミルは、乾燥と粉砕を同時に行うことができる。
しかも、乾燥粉砕された被粉砕物の温度を、通常７０〜８０℃程度に保持することができるので、粉砕された有機系汚泥を気流乾燥により容易に乾燥することができる。また、エネルギーの利用効率も高いものであるから、少ないガス量で乾燥粉砕を行うことができる。

分離捕集装置３４としては、サイクロン式集塵装置、バッグフィルタ等が好適に用いられる。
この分離捕集装置３４に導入される乾燥粉砕された有機系汚泥及び排ガス中には、有機汚泥から発生した臭気成分や、一部揮散した有機成分が含まれている。そこで、これらの臭気成分や有機成分を取り除くためには、８００℃以上の温度にまで再加熱してこれらの成分を分解処理する必要がある。

特に、バッグフィルタを用いた場合、乾燥粉砕した有機系汚泥を完全に捕集することにより排ガスとの分離が可能である。また、乾燥した有機系汚泥を捕集した後の排ガスには、上記の臭気成分や有機成分は含まれているものの、有機物の粉塵は含まれていない。したがって、バッグフィルタ通過後の排ガスをセメント焼成設備の燃焼用空気として再利用することにより、上記の臭気成分や有機成分をセメント焼成設備にて高温分解することが可能である。

燃焼用空気として再利用する場合、ロータリーキルン７または仮焼炉９の燃料燃焼用１次空気、あるいは粉末石炭の搬送用空気として利用することができ、また、クリンカクーラ８の冷却空気等に再循環することにより高温の空気とし、ロータリーキルン７や仮焼炉９の燃料燃焼用の２次空気として利用することもできる。なお、この排ガスの必要処理量を考慮すると、クリンカクーラ８の冷却空気に再循環して２次空気として利用するのがより好ましい。

バッグフィルタ通過後の排ガスは、通常の空気と比較して最大１０％程度の多量の水蒸気を含んでいるので、燃焼用空気として大量に使用した場合、バーナーにより形成された火炎の温度を低下させる虞がある。
特に、ロータリーキルン７の燃焼用空気として多量に使用すると、ロータリーキルン７内における火炎の温度低下によって、セメントクリンカの品質が低下する虞がある。したがって、仮焼炉９の燃料燃焼用空気として再利用することが好ましい。

クリンカクーラ８の冷却空気等に再循環する場合、この排ガスのクリンカクーラ８への導入位置は、クリンカクーラ８の最上流側（ロータリーキルン７側）の冷却チャンバー（１室）ではなく、これより下流側の冷却チャンバーであって、セメント焼成設備の仮焼炉９の燃料の燃焼用２次空気として回収することができる位置であることが好ましい。

次に、このセメント製造設備を用いた有機系汚泥の燃料化処理方法について説明する。
ここで用いられる有機系汚泥としては、下水汚泥、工場廃水汚泥、製紙スラッジ等からなり、かつ含水量が３０重量％程度以上の高含水率の有機系汚泥が適用できる。

この有機系汚泥を燃料化処理するには、まず、供給ライン３２により有機系汚泥を乾燥粉砕機３３に供給するとともに、排ガス導入ライン３６によりクリンカクーラ８から排出され抽気された２５０〜５００℃程度の高温の排ガスを乾燥粉砕機３３に導入し、有機系汚泥を乾燥すると同時に粉砕する。
ここでは、有機系汚泥の乾燥・粉砕を効率的に行うように、有機系汚泥の供給量と排ガスの供給量を最適化する。
これにより、有機系汚泥は微粉化され、含水率は数％以下にまで低下し、粉末燃料となる。

次いで、この乾燥・粉砕された粉末燃料を排ガスと共に分離捕集装置３４に導入し、この乾燥・粉砕された粉末燃料を捕集すると同時に、この粉末燃料と共に導入された排ガスを分離する。
捕集された粉末燃料は、含水率が数％以下の乾燥された粉体であるから、空気搬送等の輸送手段（方法）を容易に採用することができ、セメント焼成設備のロータリーキルン７または仮焼炉９に輸送・供給することが可能になる。このロータリーキルン７または仮焼炉９の供給位置の温度は、粉末燃料が燃焼・分解するのに十分な温度であることが必要であり、８００℃以上が好ましい。
ここでは、粉末燃料供給ライン３５により仮焼炉９のバーナー１４に供給され、燃焼・分解される。

一方、分離された排ガスは、排ガス供給ライン３７によりクリンカクーラ８に戻され、クリンカクーラの最上流側の冷却チャンバーを除くそれより下流側の冷却チャンバーにクリンカの冷却空気として供給され再利用される。冷却後の排ガスは、２次空気として回収される。

仮焼炉９では、粉末燃料はバーナー１４から噴出される微粉炭等の主燃料とともに燃焼され、９００℃以上の温度の燃焼フレームが形成される。
したがって、供給された粉末燃料は燃料として有効に使用されるとともに、有機系汚泥に含まれる有機物は完全に燃焼分解され、未反応の有機物あるいは中間生成物として外部に放出される虞はない。
一方、有機系汚泥に含まれる無機物は、仮焼炉９から最下段のサイクロン１０ｄを経由してロータリーキルン７内に導入され、セメントクリンカの原料である粘土の一部として用いられる。

以上説明したように、本実施形態の有機系汚泥の燃料化処理方法によれば、乾燥粉砕機３３により有機系汚泥を乾燥・粉砕し、次いで、この乾燥・粉砕された粉末燃料を仮焼炉９のバーナー１４に供給し、燃料として燃焼するので、石炭粉末燃料等の従来の固体燃料と同等な燃焼が可能となり、セメント焼成設備内で水分が蒸発することもなく、セメント焼成設備におけるクリンカ焼成能力の低下やセメント品質の低下など操業に与える影響も少ない。
また、有機系汚泥を乾燥・粉砕する際に２５０〜５００℃の比較的低温の排ガスを利用することができるので、セメント焼成設備から排出される排ガスを有効利用することができる。

また、クリンカクーラ８から排出される高温の排ガスを有効利用するとともに、乾燥粉砕後の排ガスをクリンカクーラ８に戻すことで、セメントクリンカの冷却用空気として循環利用し、再び加温された排ガス（空気）をセメント焼成設備の燃焼用二次空気として有効利用することができる。
したがって、乾燥粉砕後の排ガス中に臭気成分や揮発性有機物が含まれている場合であっても、ロータリーキルン７もしくは仮焼炉９内での燃焼過程で完全に燃焼・分解することができる。
特に、仮焼炉９の２次空気として利用した場合、この２次空気に含まれる有機系汚泥の乾燥工程で生じた水蒸気の影響を最小限とすることができるので、セメント焼成工程に影響を及ぼすこと無く、安定したセメントクリンカを生成することができる。

本実施形態の有機系汚泥の燃料化処理装置３１によれば、供給ライン３２から供給される有機系汚泥をクリンカクーラ８から排出され抽気された高温の排ガスを用いて乾燥・粉砕する乾燥粉砕機３３と、この乾燥・粉砕された有機系汚泥を排ガスから分離し捕集する分離捕集装置３４と、分離され乾燥・粉砕された有機系汚泥を仮焼炉９の底部近傍に粉末燃料として供給する粉末燃料供給ライン３５と、クリンカクーラ８から排出され抽気された排ガスを乾燥粉砕機３３に導入する排ガス導入ライン３６と、分離捕集装置３４にて分離される排ガスをクリンカクーラ８に戻す排ガス供給ライン３７とを備えたので、有機系汚泥を乾燥・粉砕して粉末燃料として効果的に燃焼させることができる。
また、分離され乾燥・粉砕された有機系汚泥を仮焼炉９の底部近傍に粉末燃料として供給するので、有機系汚泥の燃焼後の残留物をセメントクリンカ原料として有効利用することができる。

以下、実施例及び比較例により、本発明をより詳細に説明する。
ここでは、図１に示すセメント製造設備に有機系汚泥を実施例１〜４及び比較例１〜３に示すそれぞれの条件で投入し、セメントキルンに与える影響を調べた。ここでは、有機系汚泥を全く使用しないものを「従来例」とした。
ここで用いた有機系汚泥（乾燥物）及び粉末石炭は下記に示す性状であった。

（１）有機系汚泥（乾燥物）
予め乾燥した有機系汚泥を使用した。次に、この乾燥した下水汚泥の各分析結果及び熱特性を示す。
「工業分析」
日本工業規格ＪＩＳＭ８８１２「石炭類及びコークス類−工業分析」に準拠して分析を行った。分析の結果は次の通り。
水分：２．０％灰分：１４．２％揮発分：７０％固定炭素：８．３％

「元素分析」
日本工業規格ＪＩＳＭ８８１３「石炭類及びコークス類−元素分析方法」に準拠して分析を行った。分析の結果は次の通り。
炭素：３７．４％水素：５．７％窒素：４．４％酸素：３６．３％

「熱特性」
日本工業規格ＪＩＳＭ８８１４「石炭類及びコークス類−ボンブ熱量計による総発熱量の測定法および真発熱量の計算方法」に準拠して総発熱量、理論燃焼空気量、理論燃焼ガス量を求めた。結果は次の通り。
総発熱量：３５００Ｋｃａｌ／ｋｇ
（真発熱量：３１００Ｋｃａｌ／ｋｇ）
理論燃焼空気量：３．８Ｎｍ^３／ｋｇ
理論燃焼ガス量：４．４Ｎｍ^３／ｋｇ

（２）粉末石炭
上記の下水汚泥と同様の方法により、総発熱量、理論燃焼空気量、理論燃焼ガス量を求めた。結果は次の通り。
総発熱量：６７５０Ｋｃａｌ／ｋｇ
（真発熱量：６５００Ｋｃａｌ／ｋｇ）
理論燃焼空気量：７．４Ｎｍ^３／ｋｇ
理論燃焼ガス量：７．７Ｎｍ^３／ｋｇ

「実施例１」
セメントクリンカ焼成能力２７５ｔ／ｈで操業しているセメント焼成設備に、上記の下水汚泥（乾燥物）を４．０ｔ／ｈの条件で仮焼炉に空気圧送し、燃焼させた。また、セメント焼成設備の最下段サイクロン１０ｄ出口のガス温度が一定となるように、粉末石炭の投入量を調整した。また、サスペンションプレヒータの出口温度（最上段サイクロン１０ａ出口のガス温度）が一定となるように、最上段のサイクロン１０ａの温度を散水にて調整した。
実施条件を表１に、セメント焼成設備の操業状況を表２に、それぞれ示す。

その結果、下水汚泥（乾燥物）を仮焼炉へ吹き込んだ場合、セメントクリンカ焼成能力は若干低下するが、下水汚泥の投入による影響は小さく、吹き込まれた下水汚泥（乾燥物）の有する熱量にほぼ見合うだけの熱量の粉末石炭の量が削減できることが確認された。

「実施例２」
下水汚泥の空気圧送量を８．０ｔ／ｈとした他は、実施例１と全く同様にして燃焼させた。
実施条件を表１に、セメント焼成設備の操業状況を表２に、それぞれ示す。
その結果、下水汚泥（乾燥物）を仮焼炉へ吹き込んだ場合、セメントクリンカ焼成能力は若干低下するが、下水汚泥の投入による影響は小さく、吹き込まれた下水汚泥（乾燥物）の有する熱量にほぼ見合うだけの熱量の粉末石炭の量が削減できることが確認された。

「実施例３」
上記の下水汚泥（乾燥物）に水分を加え、含水率が１０％の水分調整下水汚泥とした。
次いで、この水分調整下水汚泥を４．０ｔ／ｈの条件で仮焼炉に空気圧送し、実施例１と同様に燃焼させた。
実施条件を表１に、セメント焼成設備の操業状況を表２に、それぞれ示す。

その結果、実施例１に比較して下水汚泥に加えた水分に相当する量だけ、燃料としての効果が減少するが、粉末石炭の使用量が増加することはなく、ある程度の効果が得られていることが確認された。
また、セメントクリンカ焼成能力についても、実施例１よりは若干低下するものの、大きな影響はなかった。

「実施例４」
上記の下水汚泥（乾燥物）に水分を加え、含水率が２０％の水分調整下水汚泥とした他は、実施例１と全く同様にして燃焼させた。
実施条件を表１に、セメント焼成設備の操業状況を表２に、それぞれ示す。

その結果、実施例３よりも更に燃料としての効果が減少するが、粉末石炭の使用量が増加することはなく、ある程度の効果が得られていることが確認された。
また、セメントクリンカ焼成能力についても、実施例１よりは若干低下するものの、大きな影響はなかった。

「比較例１」
従来の下水汚泥（水分７９％）を、ロータリーキルンの窯尻部に４．２ｔ／ｈで直接投入して、操業に与える影響を調べた。
実施条件を表１に、セメント焼成設備の操業状況を表２に、それぞれ示す。
その結果、セメントクリンカ焼成能力の低下が大きく、単位セメントクリンカ当たりの必要な熱量が増加し、下水汚泥の保有する熱量の寄与が全く認められず、セメント焼成設備の操業に与える悪影響のみが確認された。

「比較例２」
上記の下水汚泥（乾燥物）に水分を加え、含水率が４０％の水分調整下水汚泥とした。
次いで、この水分調整下水汚泥を４．０ｔ／ｈの条件で仮焼炉に空気圧送し、実施例１と同様に燃焼させた。
実施条件を表１に、セメント焼成設備の操業状況を表２に、それぞれ示す。
その結果、単位セメントクリンカ当たりの石炭の焼成熱量を低減する効果は全く認められず、セメントクリンカ焼成能力が低下する結果となった。

「比較例３」
上記の下水汚泥（乾燥物）に水分を加え、含水率が４０％の水分調整下水汚泥とした。
次いで、この水分調整下水汚泥を７．０ｔ／ｈの条件で仮焼炉に空気圧送し、実施例１と同様に燃焼させた。

ここで、７．０ｔ／ｈとした理由は、投入量７．０ｔ／ｈの有する保有熱量が、実施例１の下水汚泥（乾燥物）の有する保有熱量に相当するものとして、下水汚泥中の水分が仮焼炉で蒸発することによる影響を比較するためである。
実施条件を表１に、セメント焼成設備の操業状況を表２に、それぞれ示す。
その結果、単位セメントクリンカ当たりの石炭の焼成熱量を低減する効果は全く認められず、セメントクリンカ焼成能力が大幅に低下する結果となった。

本発明の一実施形態のセメント製造設備を示す模式図である。

符号の説明

１原料ミル
２サイクロン
３セメント原料貯蔵庫
７ロータリーキルン
８クリンカクーラ
９仮焼炉
１０サスペンションプレヒータ
１０ａ〜１０ｄサイクロン
１１２次ダクト
１２電気集塵機
１３排気煙突
１４バーナー
２１クーラ排気ライン
２２セメント原料供給ライン
２４セメント原料粉供給ライン
２５セメントクリンカ搬送ライン
３１有機系汚泥の燃料化処理装置
３２有機系汚泥の供給ライン
３３乾燥粉砕機
３４分離捕集装置
３５粉末燃料供給ライン
３６排ガス導入ライン
３７排ガス供給ライン

Claims

有機系汚泥をセメント焼成設備の燃料として処理する方法であって、
前記有機系汚泥を、竪型ミルに供給するとともに、前記竪型ミルに前記セメント焼成設備のクリンカクーラから抽気した高温の排ガスを導入して乾燥・粉砕し、前記竪型ミルから排出される乾燥・粉砕された有機系汚泥を前記セメント焼成設備の仮焼炉に燃料として供給するともに、前記竪型ミルから排出される乾燥・粉砕後の高温の排ガスを、クリンカの冷却用空気として前記クリンカクーラに導入し、かつ、前記セメント焼成設備にて生じた有機系汚泥の燃焼後の残留物をセメントクリンカ原料として用いることを特徴とする有機系汚泥の処理方法。
前記乾燥・粉砕された有機系汚泥の含水率は、２０重量％以下であることを特徴とする請求項１記載の有機系汚泥の処理方法。
前記クリンカクーラから排出される冷却後の空気を前記仮焼炉に燃焼用空気として導入することを特徴とする請求項１または２記載の有機系汚泥の処理方法。
有機系汚泥をセメント焼成設備の燃料として処理する装置であって、
前記有機系汚泥を、前記セメント焼成設備のクリンカクーラから抽気した高温の排ガスを用いて乾燥・粉砕する竪型ミルと、
この乾燥・粉砕された有機系汚泥を前記セメント焼成設備の仮焼炉に燃料として供給する粉末燃料供給ラインと、
前記竪型ミルから排出される乾燥・粉砕後の高温の排ガスを、クリンカの冷却用空気として前記クリンカクーラに導入する排ガス供給ラインと、
を備えてなることを特徴とする有機系汚泥の処理装置。
前記クリンカクーラから排出される冷却後の空気を前記仮焼炉に燃焼用空気として導入する２次ダクトを備えてなることを特徴とする請求項４記載の有機系汚泥の処理装置。