JP7245128B2 - 汚泥の処理方法及びセメント製造システム - Google Patents
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Description
本発明は、汚泥の処理方法、及び、汚泥を利用するセメント製造システムに関する。
セメント製造プロセスは、大きく分けて、セメント原料を乾燥・粉砕・調合する原料工程、原料から中間製品であるクリンカを焼成する焼成工程、及び、クリンカに石こうを加えて粉砕してセメントに仕上げる仕上げ工程から成る。焼成工程では、一般に、セメント原料がプレヒータ、仮焼炉(分解炉)、及び焼成炉の順に通過する。焼成工程の熱エネルギーとして、下水汚泥や工場排水汚泥などの汚泥の燃焼熱を利用し、更に、その焼却灰をセメント原料として利用することが提案されている。特許文献1,2では、セメント焼成工程で汚泥を利用する技術が開示されている。
特許文献1では、有機物を含む廃棄物に、流動性を与えるための溶媒を加えて湿式ミルで粉砕した後、このスラリー状の混合粉砕物を焼成工程に投入してセメントクリンカを製造することが示されている。溶媒として、汚泥が挙げられている。また、スラリー状の混合粉砕物の投入箇所として、プレヒータの800℃~1000℃の高温部が挙げられている。
特許文献2では、仮焼炉と最下段サイクロンとが直接に接続されているセメント焼成装置を用いる場合には、含水汚泥を仮焼炉の出口から最下段サイクロンの出口部までの領域に投入し、仮焼炉と最下段サイクロンとが直接に接続されていない場合には、含水汚泥を最下段サイクロンの入口部から最下段サイクロンの出口部までの領域に投入することが示されている。含水汚泥の投入箇所は、その雰囲気温度が800℃以上900℃以下である。
特許文献1では、スラリー状の混合粉砕物という比較的水分を多く含む汚泥をプレヒータの800℃以上の箇所に投入することにより、ダイオキシンの発生を防止している。特許文献2では、含水汚泥をプレヒータの800℃以上の箇所に投入することで、含水汚泥を効率よく乾燥させるとともに、汚泥の昇温に要する熱量を低減してセメント焼成装置の熱損失を抑えている。
本出願人らは、特願2018-006471にて、脱水汚泥とセメント原料とを混合して粒状とし、それを乾燥用ガスと接触させることにより乾燥して得られる粒状の混成物を、セメント焼成工程の仮焼炉に投入することを提案している。混成物の乾燥に仮焼炉の炉内温度と比較して低温の乾燥ガスが利用されることから、乾燥後の混成物は一般的なセメント原料と比較して多くの水分を含有することがあり、また、仮焼炉に投入される混成物の温度は仮焼炉の炉内温度よりも低い。
仮焼炉に炉内温度よりも温度の低い混成物が投入されると、燃焼状態の乱れや燃料消費量の増加が懸念される。また、混成物の投入口近傍で局所的な温度低下が生じ、耐火被覆の寿命の低下やコーチングが生じることが懸念される。
そこで、本発明は、汚泥をセメント原料の一部及び燃料として利用する汚泥の処理方法、及び、汚泥を利用するセメント製造システムにおいて、運転をより安定化させる技術を提案する。
本発明の一態様に係る汚泥の処理方法は、
セメント原料を予熱するサスペンションプレヒータ、予熱された前記セメント原料を仮焼する仮焼炉、及び、仮焼された前記セメント原料を焼成する焼成炉を備えるセメント製造システムを利用して汚泥を処理する方法であって、
乾燥汚泥を含む粒状物を、前記サスペンションプレヒータの600℃以上800℃未満の温度領域に投入して、前記乾燥汚泥をセメント原料及び燃料として使用することを特徴とする。
セメント原料を予熱するサスペンションプレヒータ、予熱された前記セメント原料を仮焼する仮焼炉、及び、仮焼された前記セメント原料を焼成する焼成炉を備えるセメント製造システムを利用して汚泥を処理する方法であって、
乾燥汚泥を含む粒状物を、前記サスペンションプレヒータの600℃以上800℃未満の温度領域に投入して、前記乾燥汚泥をセメント原料及び燃料として使用することを特徴とする。
また、本発明の一態様に係るセメント製造システムは、
セメント原料を予熱するサスペンションプレヒータ、予熱された前記セメント原料を仮焼する仮焼炉、及び、仮焼された前記セメント原料を焼成する焼成炉を備え、
前記サスペンションプレヒータは、600℃以上800℃未満の温度領域に乾燥汚泥を含む粒状物を投入する少なくとも1つの投入口を有することを特徴とする。
セメント原料を予熱するサスペンションプレヒータ、予熱された前記セメント原料を仮焼する仮焼炉、及び、仮焼された前記セメント原料を焼成する焼成炉を備え、
前記サスペンションプレヒータは、600℃以上800℃未満の温度領域に乾燥汚泥を含む粒状物を投入する少なくとも1つの投入口を有することを特徴とする。
上記汚泥の処理方法及びセメント製造システムでは、乾燥汚泥を含む粒状物がサスペンションプレヒータの600℃以上800℃未満の温度領域に投入される。この粒状物は、サスペンションプレヒータへの投入口(投入位置)から仮焼炉まで移動する間に、セメント原料と共に仮焼炉への投入温度(約850℃~900℃)まで昇温される。
特許文献1,2のように800℃以上の領域に投入される従来の場合と比較して、本願発明では粒状物のサスペンションプレヒータにおける滞留時間が長く、粒状物はセメント原料と共に十分に予熱されてから仮焼炉へ投入される。よって、仮焼炉に低温物が投入されることに起因する、燃焼状態の乱れや燃料消費量の増加を抑制することができる。これにより、汚泥をセメント原料の一部及び燃料として利用するセメント製造システムにおいて、システムの運転の安定化に寄与することができる。
更に、上記従来の場合と比較して、本願発明ではサスペンションプレヒータへの投入口(投入位置)における雰囲気温度と粒状物との温度差が小さい。よって、粒状物の投入口近傍における局所的な温度低下を抑えることができ、耐火被覆の寿命の低下やコーチングの発生を抑制することができる。
本発明によれば、汚泥をセメント原料の一部及び燃料として利用する汚泥の処理方法、及び、汚泥を利用するセメント製造システムにおいて、運転をより安定化させる技術を提案することができる。
次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明の実施形態に係るセメント製造システム100を示す系統的概略構成図である。
セメント製造プロセスは、大きく分けて、セメント原料を乾燥・粉砕・調合する原料工程、原料から中間製品であるクリンカを焼成する焼成工程、及び、クリンカに石こうを加えて粉砕してセメントに仕上げる仕上げ工程から成る。図1に示すセメント製造システム100では、そのうち焼成工程を担うセメント焼成装置2及びエアクエンチングクーラ3、並びにその周辺機器について詳細に記載されている。
セメント製造システム100は、セメント原料を焼成するセメント焼成装置2と、セメント焼成装置2から出た焼成物を冷却するエアクエンチングクーラ3とを備える。
セメント焼成装置2は、セメント原料を予熱するサスペンションプレヒータ(以下、単に「プレヒータ21」と称する)と、予熱したセメント原料を仮焼(分解)する仮焼炉22と、予熱及び仮焼されたセメント原料を焼成する焼成炉23とを有する。
セメント焼成装置2では、セメント原料がプレヒータ21、仮焼炉22、及び焼成炉23の順に移動するように、これらが連通されている。また、セメント焼成装置2では、焼成炉23の高温の排ガスが、仮焼炉22及びプレヒータ21の順に流れる。プレヒータ21には、セメント焼成装置2の排ガスが流れ出す焼成装置排ガスライン9が接続されている。焼成装置排ガスライン9には、ボイラ91、排風ファン92、原料ミル93、集塵機94、排風ファン95、及び煙突96が、排ガスの流れの上流から下流に向けてこの順番で設けられている。
図2は、プレヒータ21の概略構成を示すブロック図である。図2に示すプレヒータ21は、直列的に接続された複数段のサイクロン式集塵器を備える。本実施形態に係るプレヒータ21は、仮焼炉22から上方へ向かって直列的に接続された5段のサイクロンユニットU1~U5を備える。但し、プレヒータ21が備えるサイクロンユニットUの段数は3以上であればよい。
各サイクロンユニットUは、サイクロンCと、サイクロンCへ気流を導入するダクトDと、サイクロンCで気流から分離された固体をそれよりも下段のサイクロンユニットUのダクトD、仮焼炉22、及び焼成炉23のうち少なくとも1つへ送る配管Bとを有する。なお、図2では、B,C,D,Uに付された数字が段数を表している。
最下段の第1サイクロンユニットU1は、第1サイクロンC1、第1ダクトD1、及び第1配管B1を含む。第1サイクロンC1の気流入口は、第1ダクトD1を介して仮焼炉22の出口と接続されている。第1サイクロンC1の固体出口は、配管B1を介して焼成炉23と仮焼炉22との接続部と接続されている。
下から二段目の第2サイクロンユニットU2は、第2サイクロンC2、第2ダクトD2、及び第2配管B2を含む。第1サイクロンC1の気体出口は、第2ダクトD2を介して第2サイクロンC2の気流入口と接続されている。第2サイクロンC2の固体出口は配管B2を介して仮焼炉22と接続されている。
下から三段目の第3サイクロンユニットU3は、第3サイクロンC3、第3ダクトD3、及び第3配管B3を含む。第2サイクロンC2の気体出口は、第3ダクトD3を介して第3サイクロンC3の気流入口と接続されている。第3サイクロンC3の固体出口は配管B3を介して第2ダクトD2と接続されている。
下から四段目の第4サイクロンユニットU4は、第4サイクロンC4、第4ダクトD4、及び第4配管B4を含む。第3サイクロンC3の気体出口は、第4ダクトD4を介して第4サイクロンC4の気流入口と接続されている。第4サイクロンC4の固体出口は配管B4を介して第3ダクトD3と接続されている。
最上段の第5サイクロンユニットU5は、第5サイクロンC5、第5ダクトD5、及び第5配管B5を含む。第4サイクロンC4の気体出口は、第5ダクトD5を介して第5サイクロンC5の気流入口と接続されている。第5サイクロンC5の固体出口は配管B5を介して第4ダクトD4と接続されている。第5サイクロンC5の気体出口は、焼成装置排ガスライン9の上流端と接続されている。
上記構成のプレヒータ21では、焼成炉23からの高温の排気が仮焼炉22及び第1ダクトD1を通じて第1サイクロンC1に流入する。排気は、最下段のサイクロンC1から最上段のサイクロンC5に向けて移動する。即ち、排気は、第1サイクロンC1、第2ダクトD2、第2サイクロンC2、第3ダクトD3、第3サイクロンC3、第4ダクトD4、第4サイクロンC4、第5ダクトD5、及び、第5サイクロンC5の順に通過する。
第5ダクトD5には、セメント原料供給口28が設けられている。セメント原料供給口28を通じて、セメント原料が第5ダクトD5へ供給される。第5ダクトD5に供給されたセメント原料は、排気の流れに乗って第5サイクロンC5へ流入する。第5サイクロンC5では、排気の流れからセメント原料が分離され、セメント原料は配管B5を通じて第4ダクトD4へ送られる。第4ダクトD4へ送られたセメント原料は、排気の流れに乗って第4サイクロンC4へ流入する。第4サイクロンC4では、排気の流れからセメント原料が分離され、セメント原料は配管B4を通じて第3ダクトD3へ送られる。
第3ダクトD3には、後述する混成物の投入口29が設けられている。投入口29は、後述する混成物供給ライン8(搬送ライン84)と接続されている。第4サイクロンC4から第3ダクトD3へ送られたセメント原料、及び、投入口29を通じて第3ダクトD3へ供給されたセメント原料及び混成物(粒状物)は、排気の流れに乗って第3サイクロンC3に流入する。第3サイクロンC3では、排気の流れからセメント原料(混成物を含む)が分離され、セメント原料は配管B3を通じて第2ダクトD2へ送られる。第2ダクトD2へ送られたセメント原料は、排気の流れに乗って第2サイクロンC2へ流入する。第2サイクロンC2では、排気の流れからセメント原料が分離され、セメント原料は配管B2を通じて仮焼炉22へ送られる。仮焼炉22の排気は、第1ダクトD1を通じて第1サイクロンC1へ流入する。第1サイクロンC1では、排気の流れからセメント原料が分離され、セメント原料は配管B1を通じて焼成炉23と仮焼炉22との接続部へ送られる。このように、プレヒータ21では、セメント原料(混成物を含む)が最上段のサイクロンC5から最下段のサイクロンC1へ向けて順に移動する。プレヒータ21のセメント原料は、各サイクロンCを通過するに従って、仮焼炉22の排気との熱交換によって加熱される。
仮焼炉22は、仮焼炉バーナ25を備える。仮焼炉22には、エアクエンチングクーラ3から仮焼炉22へ排熱を送る仮焼炉用抽気ダクト41が接続されている。仮焼炉22では、プレヒータ21を出たセメント原料及び混成物が、約900℃の雰囲気で仮焼される。本実施形態では、第1ダクトD1に流入する排気の温度は約900℃であり、第2ダクトD2に流入する排気の温度は約850℃であり、第3ダクトD3に流入する排気の温度は約750℃であり、第4ダクトD4に流入する排気の温度は約600℃であり、第5ダクトD5に流入する排気の温度は約450℃であり、サイクロンC5から焼成装置排ガスライン9へ出る排気の温度は約310℃である。但し、各ダクトDに流入する排気の温度は例示に過ぎない。
図1に戻って、焼成炉23は、本実施形態では、横長の円筒型の回転窯であるロータリキルンが採用されている。焼成炉23は、原料入口から原料出口へ向かって僅かに下る勾配を付けて設置されている。焼成炉23は、原料出口側にバーナ26を備える。焼成炉23では、プレヒータ21及び仮焼炉22で予熱・仮焼されたセメント原料を、エアクエンチングクーラ3の排熱及びバーナ26の燃焼ガスによって焼成する。
焼成炉23の出口は、エアクエンチングクーラ3の入口と接続されている。エアクエンチングクーラ3では、焼成炉23から出た高温の焼成物を冷風と接触させて、焼成物を急冷してクリンカにする。エアクエンチングクーラ3から出たクリンカは、クリンカコンベヤ32でクリンカサイロへ送られる。
エアクエンチングクーラ3には、エアクエンチングクーラ3の排熱が流れ出すクーラ排熱ライン4が接続されている。クーラ排熱ライン4は、前述の仮焼炉用抽気ダクト41と、エアクエンチングクーラ3から抽気する高温排熱ライン42と、約200℃未満の排熱をエアクエンチングクーラ3から抽気する低温排熱ライン43とを含む。
高温排熱ライン42は、ボイラ45に接続されている。高温排熱ライン42を通って、エアクエンチングクーラ3の排ガスがボイラ45へ送られる。
低温排熱ライン43には、集塵機46、排風ファン47、及び煙突48が排ガスの流れの上流から下流に向けてこの順番で設けられている。本実施形態では、低温排熱ライン43の集塵機46よりも上流側にボイラ45の排ガスライン45aが接続されている。
セメント製造システム100は、脱水汚泥とセメント原料とを混合して粒状の混成物を作成する混合装置5と、混成物を乾燥用ガスと接触させることにより混成物を乾燥させる乾燥機6と、乾燥機6の排ガスをエアクエンチングクーラ3へ送る乾燥機排ガスライン7と、乾燥機6からセメント焼成装置2のプレヒータ21へ乾燥した混成物を送る混成物供給ライン8と、乾燥機6へ乾燥用ガスを供給する乾燥用ガス供給ライン61とを、更に備える。
混合装置5は、セメント原料ホッパ51と、脱水汚泥ホッパ52と、セメント原料と脱水汚泥とを混合しながら送り出す混合機53とを含む。
セメント原料ホッパ51には、原料工程で乾燥・粉砕・調合されたセメント原料が投入される。このセメント原料は、プレヒータ21のセメント原料供給口28へ供給されるセメント原料と同じものであってよい。セメント原料は、石灰石を主成分とする公知の原料が特に制限なく使用される。セメント原料を具体的に示せば、石灰石を主とし、これに粘土、珪石、酸化鉄などを配合して使用するのが一般的である。一例として、セメント原料の化学組成は、12~15重量%のSiO2、3~4重量%のAl2O3、1.5~2.5重量%のFe2O3、43~44重量%のCaO、0.6~0.9重量%のMgO、35~37重量%の揮発分、及び、0~1重量%(残部)のその他の材料を含む。
脱水汚泥ホッパ52には、脱水汚泥が投入される。脱水汚泥は、下水汚泥、工場排水汚泥、活性汚泥などの汚泥を、図示しない脱水機で脱水して残った固形の物質(脱水ケーキ)である。一般に脱水ケーキとして扱われる脱水汚泥は、60~90重量%の水分を含む。
セメント原料ホッパ51の出口は、セメント原料調量装置55を介して混合機53の入口と接続されている。セメント原料調量装置55によって、セメント原料ホッパ51から混合機53へ送られるセメント原料が調量される。また、脱水汚泥ホッパ52の出口は、汚泥調量装置56を介して混合機53の入口と接続されている。汚泥調量装置56によって、脱水汚泥ホッパ52から混合機53へ送られる脱水汚泥が調量される。混合機53での脱水汚泥とセメント原料との混合比は、脱水汚泥とセメント原料とを混合して成る混成物が粒状となるような、脱水汚泥とセメント原料との重量比又は体積比である。
脱水汚泥とセメント原料との混成物は、脱水汚泥とセメント原料との混合比が特定の範囲内にあるときに、造粒処理を経ることなく、粒状となる。脱水汚泥とセメント原料との混合比は、一律ではなく、脱水汚泥の性状(特に、湿分量や有機物の割合)や、セメント原料の性状(特に、水分量や組成)によって変化する。よって、脱水汚泥とセメント原料との混合比は、脱水汚泥及びセメント原料の性状の変化の都度設定することが望ましい。脱水汚泥とセメント原料との混合比の範囲は、例えば、試験で求めることができる。
本実施形態では、乾燥機6として流動層式乾燥機を採用していることから、脱水汚泥とセメント原料の混合比は、混成物が流動媒体として適切な粒状となるような値とされることが望ましい。具体的には、脱水汚泥とセメント原料との混合比は、混成物の全水分が10重量%以上25重量%以下、望ましくは、13重量%以上22重量%以下となるように、試験的に求めて制御装置57に予め設定される。制御装置57は、上記の脱水汚泥とセメント原料の混合比が得られるように、セメント原料調量装置55及び汚泥調量装置56を制御する。混成物の全水分は、混成物の表面付着水分である湿分と、混成物の吸着水分である水分との和である。混成物の全水分の測定は、「JIS M 8812 石炭類及びコークス類‐工業分析方法」に規定された水分定量方法の石炭類の場合に準拠して行った。
発明者らによる試験によって、混成物の全水分が10重量%以上25重量%以下であれば、混成物の粒度分布が小さく(即ち、粒子径のばらつきが小さく)、且つ、平均粒径が流動媒体として適切な大きさの粒状の混成物が得られることが確認されている。
上記において「流動媒体として適切な大きさ」とは、層内で均一に流動させることのできる粒子の直径であって、数μmから5mm程度の範囲と言われている。発明者らの試験結果では、全水分が10重量%以上25重量%以下の範囲の混成物の平均粒径(メジアン径d50)は、0.5mm以上5mm以下であり、流動媒体として適切な大きさであった。
混合機53で脱水汚泥とセメント原料とを混合することによって作製された混成物は、乾燥機6へ供給される。乾燥機6には、混成物を流動媒体とし、乾燥用ガスを流動用ガスとする流動層が形成されている。この乾燥機6では、乾燥室の底部に形成された混成物層内に乾燥用ガスが供給され、混成物層を乾燥用ガスが上昇することにより混成物と乾燥用ガスとが接触し、混成物が乾燥する。このように、他の形式の乾燥機と比較して乾燥効率の高い(即ち、体積熱交換率の大きい)流動層式乾燥機が乾燥機6として用いられている。但し、乾燥機6は流動層式乾燥機に限定されない。
乾燥用ガスは、乾燥用ガス供給ライン61を通じて乾燥機6へ送られる。乾燥機6へ供給される乾燥用ガスの風量(風速)は、乾燥機6の流動層の適切な流動化状態が得られるように、混成物の性状(即ち、粒子径、水分、密度等)に応じてダンパやファン等によって調整されてよい。本実施形態では、乾燥用ガスとして、セメント製造プロセスの排ガス又はその熱を利用したプロセスの排ガスであって、50℃以上200℃未満の排ガスが利用される。このような排ガスには、例えば、エアクエンチングクーラ3の200℃未満の排ガス、エアクエンチングクーラ3の排ガスを利用したボイラ45の200℃未満の排ガス、セメント焼成装置2からの排ガスを利用した原料ミル93の200℃未満の排ガス、などが挙げられる。
乾燥機6で乾燥した混成物は、乾燥室の底部から排出され、混成物供給ライン8を通じて仮焼炉22へ供給される。仮焼炉22へ供給される混成物は、特に限定されるわけではないが、含水率が2~5質量%程度、温度が60~100℃程度であってよい。混成物供給ライン8は、乾燥機6から乾燥した混成物を搬出する搬送機81,82と、混成物を一時的に貯溜する混成物ホッパ83と、混成物ホッパ83から定量的に排出された混成物を搬送する搬送ライン84とを含む。混成物供給ライン8によって仮焼炉22に供給された混成物は、燃料の一部として利用され、更に、混成物の燃焼灰はセメント原料の一部として利用される。
乾燥機6の排ガスは、乾燥機排ガスライン7を通じてエアクエンチングクーラ3へ供給される。乾燥機排ガスライン7には、集塵機71、排風ファン72、及び、送風ファン74が、乾燥機排ガスの流れの上流から下流に向けてこの順番で設けられている。排風ファン72によって乾燥機6から排出された乾燥機排ガスは、集塵機71で同伴する粉塵が除去される。除去された粉塵は集塵機71から混成物ホッパ83へ送られ、混成物ホッパ83に貯留されている混成物と共に仮焼炉22へ供給される。集塵機71を通過した乾燥機排ガスは、送風ファン74によってエアクエンチングクーラ3へ送給される。
以上に説明した通り、本実施形態に係るセメント製造システム100は、セメント原料を予熱するプレヒータ21、予熱されたセメント原料を仮焼する仮焼炉22、及び、仮焼されたセメント原料を焼成する焼成炉23を備え、プレヒータ21が、600℃以上800℃未満の温度領域に乾燥汚泥を含む粒状物を投入する少なくとも1つの投入口29を有する。
また、本実施形態に係る汚泥の処理方法は、セメント原料を予熱するプレヒータ21、予熱されたセメント原料を仮焼する仮焼炉22、及び、仮焼されたセメント原料を焼成する焼成炉23を備えるセメント製造システム100を利用して汚泥を処理する方法であって、乾燥汚泥を含む粒状物を、プレヒータ21の600℃以上800℃未満の温度領域に投入して、乾燥汚泥をセメント原料及び燃料として使用する。
本実施形態において、上記「乾燥汚泥を含む粒状物」は、乾燥汚泥とセメント原料との混成物である。そのため、本実施形態に係るセメント製造システム100は、脱水汚泥とセメント原料とを混合して粒状の混成物を得る混合装置5と、混成物を乾燥する乾燥機6と、乾燥機6で乾燥された混成物を粒状物として投入口29へ搬送する搬送ライン84と、を更に備えている。
但し、乾燥汚泥を含む粒状物は、乾燥汚泥とセメント原料との混成物に限定されない。例えば、乾燥汚泥を含む粒状物は、乾燥汚泥の粉砕物、或いは、生汚泥と乾燥汚泥との混成物などであってもよい。また、粒状物のサイズは、仮焼炉22からの排気で気流搬送され得る大きさであればよく、粉状、フレーク状或いはペレット状であってもよい。
上記汚泥の処理方法及びセメント製造システム100では、乾燥汚泥を含む粒状物がプレヒータ21の600℃以上800℃未満の温度領域に投入される。この粒状物は、プレヒータ21への投入口29(投入位置)から仮焼炉22まで移動する間に、セメント原料と共に仮焼炉22への投入温度(約850℃~900℃)まで昇温される。
特許文献1,2のように800℃以上の領域に投入される従来の場合と比較して、本願発明では粒状物のプレヒータ21における滞留時間が長く、十分に予熱されてから仮焼炉22へ投入される。よって、仮焼炉22に低温物が投入されることに起因する燃焼状態の乱れや燃料消費量の増加を抑制することができる。また、上記従来の場合と比較して、プレヒータ21への投入口29(投入位置)における雰囲気温度と粒状物との温度差が小さい。よって、粒状物の投入口29近傍における局所的な温度低下を抑えることができ、耐火被覆の寿命の低下やコーチングの発生を抑制することができる。その結果、汚泥をセメント原料の一部及び燃料として利用するセメント製造システム100において、システムの運転の安定化に寄与することができる。
本実施形態に係るセメント製造システム100において、プレヒータ21は、仮焼炉22から上方へ向かって直列的に接続された3段以上のサイクロンユニットU1~U5を備える。サイクロンユニットU1~U5の各々は、サイクロンC1~C5と、サイクロンC1~C5へ気流を導入するダクトD1~D5と、サイクロンC1~C5で気流から分離された固体をそれよりも下段のサイクロンユニットU1~U4のダクトD1~D4、仮焼炉22、及び焼成炉23のうち少なくとも1つへ送る配管B1~B5とを有する。
投入口29は、プレヒータ21での滞留時間を長くする観点から、プレヒータ21の600℃以上の温度領域のうちより上段のサイクロンユニットUのダクトDに設けられることが望ましい。そのため、本実施形態では、下から三段目のサイクロンユニットU3のダクトD3の流入口近傍に投入口29が設けられている。但し、下から二段目のサイクロンユニットU2のダクトD2に流入する排気の温度は約850℃であるが直後に温度が低下して800℃未満となることから、ダクトD2に投入口29が設けられていてもよい。このように、本実施形態に係るセメント製造システム100では、下から二段目及び三段目のサイクロンユニットU2,U3のダクトD2,D3のうち少なくとも一方に投入口29が設けられていてよい。換言すれば、下から二段目及び三段目のサイクロンユニットU2,U3のダクトD2,D3のうち少なくとも一方に粒状物が投入されてよい。但し、投入口29の位置は、セメント製造システム100のプレヒータ21ごとに適宜調整され得る。
乾燥汚泥を含む粒状物がプレヒータ21の600℃未満の温度領域に投入されると、粒状物に含まれる汚泥から生じる臭気が熱で分解されずに焼成装置排ガスライン9へ排出される。そのため、焼成装置排ガスライン9に臭気を分解するための装置が必要となる。また、プレヒータ21の800℃以上の温度領域は、即ち、仮焼炉22と最下段のサイクロンC1とを接続する第1ダクトD1におおよそ特定される。乾燥汚泥を含む粒状物がプレヒータ21の第1ダクトD1に投入されると、粒状物はプレヒータ21のうち第1サイクロンユニットU1のみしか通過しないので十分に昇温しないおそれがあり、粒状物の投入口29近傍における局所的な温度低下を抑えることが難しい。
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明の思想を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び/又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。
2 :セメント焼成装置
3 :エアクエンチングクーラ
4 :クーラ排熱ライン
5 :混合装置
6 :乾燥機
7 :乾燥機排ガスライン
8 :混成物供給ライン
9 :焼成装置排ガスライン
21 :サスペンションプレヒータ
22 :仮焼炉
23 :焼成炉
25 :仮焼炉バーナ
26 :バーナ
28 :セメント原料供給口
29 :投入口
32 :クリンカコンベヤ
41 :仮焼炉用抽気ダクト
42 :高温排熱ライン
43 :低温排熱ライン
45 :ボイラ
45a :排ガスライン
46 :集塵機
47 :排風ファン
48 :煙突
51 :セメント原料ホッパ
52 :脱水汚泥ホッパ
53 :混合機
55 :セメント原料調量装置
56 :汚泥調量装置
57 :制御装置
61 :乾燥用ガス供給ライン
71 :集塵機
72 :排風ファン
74 :送風ファン
81 :搬送機
82 :搬送機
83 :混成物ホッパ
84 :搬送ライン
91 :ボイラ
92 :排風ファン
93 :原料ミル
94 :集塵機
95 :排風ファン
96 :煙突
100 :セメント製造システム
B,B1~B5 :配管
C,C1~C5 :サイクロン
D,D1~D5 :ダクト
U,U1~U5 :サイクロンユニット
3 :エアクエンチングクーラ
4 :クーラ排熱ライン
5 :混合装置
6 :乾燥機
7 :乾燥機排ガスライン
8 :混成物供給ライン
9 :焼成装置排ガスライン
21 :サスペンションプレヒータ
22 :仮焼炉
23 :焼成炉
25 :仮焼炉バーナ
26 :バーナ
28 :セメント原料供給口
29 :投入口
32 :クリンカコンベヤ
41 :仮焼炉用抽気ダクト
42 :高温排熱ライン
43 :低温排熱ライン
45 :ボイラ
45a :排ガスライン
46 :集塵機
47 :排風ファン
48 :煙突
51 :セメント原料ホッパ
52 :脱水汚泥ホッパ
53 :混合機
55 :セメント原料調量装置
56 :汚泥調量装置
57 :制御装置
61 :乾燥用ガス供給ライン
71 :集塵機
72 :排風ファン
74 :送風ファン
81 :搬送機
82 :搬送機
83 :混成物ホッパ
84 :搬送ライン
91 :ボイラ
92 :排風ファン
93 :原料ミル
94 :集塵機
95 :排風ファン
96 :煙突
100 :セメント製造システム
B,B1~B5 :配管
C,C1~C5 :サイクロン
D,D1~D5 :ダクト
U,U1~U5 :サイクロンユニット
Claims (6)
- セメント原料を予熱するサスペンションプレヒータ、予熱された前記セメント原料を仮焼する仮焼炉、及び、仮焼された前記セメント原料を焼成する焼成炉を備えるセメント製造システムを利用して汚泥を処理する方法であって、
乾燥汚泥を含む粒状物を、前記サスペンションプレヒータの600℃以上800℃未満の温度領域に投入して、前記乾燥汚泥をセメント原料及び燃料として使用する、
汚泥の処理方法。 - 前記サスペンションプレヒータは、前記仮焼炉から上方へ向かって直列的に接続された3段以上のサイクロンユニットを備え、
前記サイクロンユニットの各々は、サイクロンと、前記サイクロンへ気流を導入するダクトと、前記サイクロンで前記気流から分離された固体をそれよりも下段の前記サイクロンユニットの前記ダクト、前記仮焼炉、及び前記焼成炉のうち少なくとも1つへ送る配管とを有し、
下から二段目及び三段目の前記サイクロンユニットの前記ダクトのうち少なくとも一方に前記粒状物を投入する、
請求項1に記載の汚泥の処理方法。 - 前記粒状物が、前記乾燥汚泥と前記セメント原料との混成物である、
請求項1又は請求項2に記載の汚泥の処理方法。 - セメント原料を予熱するサスペンションプレヒータ、予熱された前記セメント原料を仮焼する仮焼炉、及び、仮焼された前記セメント原料を焼成する焼成炉を備え、
前記サスペンションプレヒータは、600℃以上800℃未満の温度領域に乾燥汚泥を含む粒状物を投入する少なくとも1つの投入口を有する、
セメント製造システム。 - 前記サスペンションプレヒータは、前記仮焼炉から上方へ向かって直列的に接続された3段以上のサイクロンユニットを備え、
前記サイクロンユニットの各々は、サイクロンと、前記サイクロンへ気流を導入するダクトと、前記サイクロンで前記気流から分離された固体をそれよりも下段の前記サイクロンユニットの前記ダクト、前記仮焼炉、及び前記焼成炉のうち少なくとも1つへ送る配管とを有し、
下から二段目及び三段目の前記サイクロンユニットの前記ダクトのうち少なくとも一方に前記投入口が設けられている、
請求項4に記載のセメント製造システム。 - 脱水汚泥とセメント原料とを混合して粒状の混成物を得る混合装置と、
前記混成物を乾燥する乾燥機と、
前記乾燥機で乾燥された前記混成物を前記粒状物として前記投入口へ搬送する搬送ラインと、を更に備える、
請求項4又は5に記載のセメント製造システム。
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