JPS58219314A - 竪形多段炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は竪形多段炉に関し、さらに詳しくは高分子凝集
剤等を含む発熱量の大きい汚泥の焼却に適した多段炉に
関するものである。

排水処理設備および下水処理設備等から排出される汚泥
の処理方法のひとつとｌ−て、竪形多段炉等で汚泥を焼
却する方法が知られている。通常、焼却の前に汚泥に適
当な凝集剤が加えられ、脱水機で脱水［７、含水率約８
０ｆ）の脱水汚泥としだ後、（２） 竪形多段炉等に供給される。上記凝集剤としては塩化第
二鉄、石灰等の無機系の凝集剤が用いられ、これによっ
て例えば含水率約８０％、固形分発熱量約２５００　ｋ
　ｃ　ａ　１２　／　（ｋｇ固形分）の脱水汚泥（以後
、石灰汚泥という）が得られる。竪形多段炉は、このよ
うな汚泥に対して最適な焼却炉といえるこれに対して最
近、汚泥の減容化、処理コストの低減等の理由により、
凝集剤として石炭等の代りに高分子化合物が用いられる
ようになった。これによって得られる脱水汚泥（以下、
高分子汚泥という）は、固形分発熱量が４０００−５０
００　ｋｃａｊｔ／（ｋｇ固形分）とか々り高く、また
含水率も約′７５チと低い。このような汚泥を多段炉で
焼却すると、自燃可能で、従来必要とされていた助燃油
が不要か、あるいは僅少で済むようになり、省エネルギ
ー上非常に有効なものとなる。しかし、高分子汚泥に対
して１石灰汚泥を焼却していた従来の多段炉（以下、従
来型炉という）をそのまま適用すると種々の不都合が生
じてくることが分った。

第１図および第２図は、従来型炉でそれぞれ石（３） 灰汚泥および高分子汚泥を焼却する場合の炉内の燃焼状
況を示す図である。図において、炉ｌの頂部から供給孔
４を介して投入された脱水汚泥５は、回転軸１０および
炉壁に交互に設けられた炉床２および２人を経て順次落
下し、乾燥、燃焼および冷却の過程を経て、炉底のシュ
ート６から焼却灰と寿って排出される。炉中央の回転軸
ｌＯはモータ１１によって回転駆動される。一方、空気
１２は、回転軸１０内を通って予熱されたのち、汚泥燃
焼用空気１３として炉下段から送入され、落下する汚泥
と向流接触し、冷却、燃焼に用いられたのち、燃焼排ガ
スとなって炉頂排ガスダクト８から排出される。なお、
図中、３は回転軸１０に設けられた攪拌羽根、１４は熱
風発生炉である。

第１図の石灰汚泥の場合には、炉内上部の乾燥段（乾燥
部１５のある段をいう）では脱水汚泥と汚泥燃焼排ガス
が接触し、効率的な乾燥が行なわれ、適度に乾燥し“た
汚泥は燃焼段（燃焼部１６に　　　　□ある段をいう）
に落下し、汚泥中の可燃性揮発分が火炎１９を伴ない燃
焼する。この場合、可燃性（４，） 揮発分は燃焼部１６においてほぼ完全燃焼し、煤ガどの
残存しない汚泥燃焼排ガスとなって乾燥部を上昇し、脱
水汚泥を乾燥した彼、炉頂排ガス９となって最上段の炉
頂排ガスダクト８から排出される。このようにして石灰
汚泥焼却時には、汚泥中の水分蒸発を行なう乾燥部１５
と可燃性揮発分の燃焼が行々われる燃焼部１６の境界が
明瞭で、排ガスも清浄となる。また炉の操作性という観
点からみると、操作性のポイントになる燃焼段の位置は
、熱風発生炉１４で使用する助燃油量の加減により容易
に固定することができ、すなわち、多段炉による石灰汚
泥の焼却という技術に関しては、排ガス性状および炉の
操作性からみて完成された技術といえる。

これに対して、第２図の高分子汚泥の場合、高分子汚泥
は含水率が低く、かつ発熱量が大きいため、助燃油等を
要せずに自燃させることができる。

また石灰汚泥焼却時の状況と比較して乾燥段数が少なく
なり、汚泥中の可燃性揮発分の量が多いだめ、燃焼部１
６から発生する火炎が長くなり、乾（５） 燥部１５にまで達する。このような状況になると、火炎
］９が乾燥途中の汚泥により冷却され、多量の可燃性揮
発分が未燃分とガって排ガス中に残存する。さらに乾燥
段にある汚泥についても汚泥燃焼火炎により加熱され、
局部的に乾燥が進み過ぎ、水分蒸発のみ々らず、可燃性
揮発分を発生するように々す、はなはだし−場合には瞬
間的に着火することさえある。このように乾燥段で発生
した可燃性揮発分は充分燃えないまま、未燃分として乾
燥段を通過し炉頂排ガス８に含まｉする。すなわち高分
子汚泥を従来形炉で焼却した時には、乾燥部と燃焼部の
境界が明瞭でなくカリ、燃焼段から発生する火炎１９の
不完全燃焼による未燃分と、乾燥段の汚泥から発生する
未燃分のため、炉頂排ガス９には多量の未燃分が含まれ
ることになる。また炉の操作性という観点からみると、
高分子汚泥の自燃時には燃焼段位置の固定について、石
灰汚泥焼却時の自燃油量に相当するよう表有効な調節方
法がなく、汚泥性状のわずかな変化等により燃焼段が上
下し、炉を定常に保つととは容易でない。

（６） そのため、従来形炉で高分子汚泥を焼却する場合には処
理量を低下させｋ　Ｌかも空気比を下けて燃焼を抑制し
、炉内状況の安定化を計らざるを得ない。しかし、この
ようにした場合は、空気片を下げるととから、排ガス９
中の未燃分は益々増加することになる。

以上、高分子汚泥を従来形炉で焼却する場合の問題点を
まとめると次のようになる。

（１）燃焼部１６から発生する火炎１９が乾燥部］５に
まで達し、この火炎１９が乾燥途中の汚泥によシ冷却さ
れ、燃焼が完結１−カいまま未燃分、特に煤になって炉
頂排ガス日中に残存する。

（２）乾燥段にある汚泥が汚泥燃焼火炎１９により過熱
され、乾燥が進みすぎて可燃性揮発分を発生するように
なり、これが未燃分として炉頂排ガス８に含まれる。

（３）燃焼段の固定のため有効々方法がなく、操作性が
悪い。このため、強いて炉内を定常に保つためには、石
灰汚泥に比較して処理量を減らし、かつ空気比を下げる
必要があり、このことはさらに（７） 炉頂排ガス８中の未燃分を増加させることになる。

本発明の目的は、高分子凝集剤等を含む発熱量の高い脱
水汚泥を焼却する際に、未燃分の発生が少なく、操作性
の良好な竪形多段炉を提供することにある。

本発明の竪形多段炉は、高分子凝集剤等の高分子物質を
含む発熱量の高い汚泥を焼却するための、炉内部を複数
段に区画Ｉ〜だ竪形多段炉において、炉内燃焼部の炉床
上に、汚泥から発生する可燃性揮発分等の未燃分が充分
に燃焼する空間部を設け、かつ該空間部に空気のような
酸素含有ガスの吹込手段を設けたことを特徴とする。

本発明に（ｒいて、前記燃焼空間部はその負荷率はその
負荷率が２５萬１ｃ　＋：　ａ　Ｉｔ　／　ｈ　ｒ・燃
焼部単位Ｍ以下になるような容積を有することが好まし
く、また該空間部には燃焼排ガスの一部を抜き出すだめ
のダクトを設けることが野外しい。

まだ、前記空間部には燃焼を促進するだめの邪魔板を設
けたり、該邪魔板の中央部に汚泥が円滑に落下するよう
なテーバ状部を有する連通孔を設（８） けることができる。

以下、本発明を図面によりさらに詳細に説明する。

第３図および第４図は、それぞれ本発明の典型的な実施
例を示す竪形多段炉の断面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ
線に沿った矢視断面図である。第１図および第２図の従
来炉と較べて異なる点は下記のようである。

（１）燃焼段にある燃焼中の汚泥１８から発生する可燃
性揮発分が燃焼を完結するのに必要かつ充分な大きさの
燃焼空間（以下、燃焼室２０と称する）を燃焼部１６に
設け、かつ燃焼室２０内で可燃性揮発分の燃焼を速やか
に完結するために、該燃焼室内に酸素含有ガス吹込ノズ
ル２３または２３Ａを設けたこと。

上記燃焼室２０を設けることにより、乾燥部１５と燃焼
部１６の境界が明瞭に々す、燃焼部１６から乾燥部１５
に上昇する汚泥燃焼排ガス中の未燃分および火炎が減少
し、さらに燃焼室２０にガス吹込ノズルを設けたことに
より、ノズルのガス（９） 噴出力を利用Ｉ−でガスの攪拌混合を充分にし、燃焼用
空気を燃焼室２０内に均一に混合して未燃分等の燃焼を
速やかに完結させることができる。なお、従来炉のよう
に下段から上昇する燃焼用空気流のみではガスの攪拌混
合効果が小さく、炉内に空気流のショートバス部分（ま
たは空気の非接触部分）を生じ、効果的ガ燃焼が行なわ
れない。

上記吹込用ガスとしては、酸素含有ガス、例えば空気、
燃焼排ガス等が好適であり、また吹込ノズルとしては、
炉周壁の法線方向ないし接線方向、好ましくは炉内に渦
巻流を形成するように接線方向に複数個のノズル２３Ａ
（第４図）を設けたり、−！たは第６図に示すように、
炉壁と回転軸から交互にノズル管を突出させたものが例
示されろ。

（２）上記燃焼室２０をもつ多段炉において、乾燥部１
５で汚泥の乾燥程度を調整するために、燃焼部１６から
乾燥部１５へ上昇する汚泥燃焼排ガス量を変えられるよ
うに、燃焼室２０に汚泥燃焼排ガスの−・部抜出用ダク
ト（以下、抜出ダク）２１と称する）を設けたこと（各
国共通）。抜出ガス／　］ｒｓ　） ２２の量の調節は乾燥部１５の温度が一定になるように
行なわれる。

これにより乾燥部１５にある汚泥が必要以上に加熱され
、未燃分が発生するのを防ぐとともに、燃焼段に乾燥程
度が一定の汚泥を供給することにより、燃焼段を安定に
固定し、操作性を向上させることができる。さらにこの
ような調節機構を付加することによシ、燃焼用空気を充
分に送入して燃焼性を良くすることが可能で、従来形炉
を用いるときのように空気比を低下させる必要はなくな
る。

このように、燃焼室負荷率の高い燃焼室とすることによ
シ、燃焼段炉床単位面積当りの汚泥処理量は従来形炉に
比較して格段に向上する。

（３）上記燃焼室２０をもつ多段炉において、乾燥部か
ら排出された汚泥が、燃焼段の炉床上に落下する間に、
汚泥燃焼火炎に長時間融れることのな用い ように、乾燥汚泥がすみやかに燃焼段の炉床上に落下す
る構造とすることが望ましい（第４図）。

上記（１）および（２）は、燃焼段の炉床上にある汚泥
について、汚泥から発生する可燃性揮発分が完全に燃焼
するのに充分な燃焼室およびガス吹込手段を設け、また
乾燥部の温度を調整するだめにダクトを設けることを規
定している。しかし、この場合、燃焼段の炉床上に落下
する以前に長時間汚泥燃焼火炎に触れると、従来形炉と
同様に、乾燥途中の汚泥が加熱され、可燃性揮発分を発
生し、とれが充分に燃焼ｔ２ないまま、乾燥部に上昇す
るととがちり、本項（３）はこのようなことがないよう
にするためである。

このような構造例として、第４図では、燃焼部２０の炉
壁に汚泥が落下する通路２５が形成され、さらに汚泥を
強制的に燃焼室に供給するスクリューフィーダ２６が設
けられ、汚泥が高温燃焼排ガスに触れずに燃焼室に供給
される構成が示されている。

以下、本発明の宋施例として示しだ第４図ない　　　　
、し第７図の具体的なフローを説明する。

第４図において、乾燥部１５の最下段から排出された、
乾燥程度の調節された汚泥は、乾燥汚泥バイパス管２５
を通ってフィーダ２６により燃焼段の炉床上に供給され
る。燃焼部］６の燃焼段炉床上にある汚泥から発生する
可燃性揮発分は、燃焼促進のだめの空気吹込ノズル２３
Ａをもつ燃焼室２０において完全燃焼する。燃焼室２０
の最上部には、抜出ダクト２１が設けられ、乾燥部１５
の温度が所定温度になるように排ガス２２が抜き出され
る。

上記吹込ノズル２３Ａは、第５図に示すように同一円周
の炉壁に沿って接線方向に８個貫挿され、このノズル群
が第４図に示すように上下２段に配置されている。との
ような空気吹込ノズルを通１〜で燃焼室２０内壁の接線
方向から空気を噴出させることにより、燃焼室内の攪拌
混合作用により燃焼が格段に促進される。

」二記乾燥汚泥バイパス管２５は乾燥部から排出された
汚泥が燃焼室内の火炎に触れて未燃分を発生することを
防ぐためのものであり、またフィーダ２６は汚泥を燃焼
室２ｏ内に供給するとともに、燃焼室の火炎が乾燥汚泥
バイパス管２５を通り直（１３） 接乾燥部に上昇するのを防ぐ作用をする。

どのようにして、燃焼部１６から排出される汚泥燃焼排
ガスは充分に清浄なものとなり、従って炉頂排ガス中の
未燃分はなくなり、また抜出しガス量の調節により、燃
焼段が固定され、安定した運転が可能になる。なお、上
記実施例において、汚泥の発熱量が不足にする場合には
、燃焼室２０内で十分な燃焼が行なわれるのを助けるた
め、補助燃料を焚くためのバーナーを設置することがで
きる。

第５図および第６図の実施例は、第４図の空気吹込ノズ
ルの形状を変えたもので、炉壁の同一円周に沿って半径
方向に８本の空気吹込管２３Ｂを挿入し、これを炉壁の
上下方向に２段に配置し、さらにこれらの段の中間に中
央の回転軸１０から同一円周に沿って半径方向に４本の
空気吹込管２３Ｃを突出させたものである。各空気吹込
管２３Ｂ、２３Ｃの下部には軸方向に複数の空気噴出孔
が配置され、各吹込管２３　Ｂ、　　２３　Ｃに供給さ
れた加圧空気２４はこの噴出孔から下方に向けて噴（１
４） 出され、可燃ガスと充分混合してこれを燃焼させる。こ
の場合、炉壁に設けられた空気吹込管２３Ｂは静止して
いるが、回転軸１０の空気吹込管２３Ｃは回転している
ので、空気の混合攪拌がより充分に行なわれ、空気流の
上方へのショートバスはなくなり、燃焼がより促進され
る。燃焼排ガスの一部２２は燃焼室２０−Ｆ部のダクト
２１から外部に排出され、上方の乾燥部の温度が調整さ
れることは第４図の実施例と同様である。

以上、本発明の竪形多段炉によれば、次のような優れた
効果が得られる。

０、）竪形多段炉から排出されるガス中に未燃分が含ま
れず、排出ガスが清浄にｋる。

（２）燃焼段の固定が容易で、操作性がよい。

（３Ｘ１）および（２）を達成しつつ汚泥処理を増加す
ることができる。

（す（１）を達成することによる付、弊効果として、従
来装置と比較して排ガス処理装置への負担が減り、その
関係の設備費、ランニングコストを低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、従来の竪形多段炉を用いてそれ
ぞれ石灰汚泥および高分子汚泥を燃焼させた状態を示す
断面図、第３図は、本発明の一実施例を示す竪形多段炉
の断面図、第４図および第６図は、それぞれ本発明の他
の実施例を示す竪形多段炉の部分断面図、第５図および
第７図は、それぞれ第４図および第６図のＶ−Ｖ線およ
び■−■線に沿った矢視方向の断面図である。符号の説
明は次のとおりである。 ｌ・・・・・炉、２．２Ａ・・・・・・炉床、５・・・
・・・脱水汚泥、７・・・・焼却灰、９・・・・・排ガ
ス、１０・・・・・・回転軸、１５・・・・・・乾燥部
、１６・・・・・・燃焼部、２０・・・・・・燃焼室、
２３．２３Ａ・・・・・空気吹込ノズル、２３Ｂ。 ２３Ｃ・・・・・・空気吹込管、２４・・・・・空気。 代理人　弁理士　川　北　武　長

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）高分子物質を含む発熱量の高い汚泥を焼却するた
   めの、炉内部を複数段に区画した竪形多段炉において、
   炉内燃焼部の炉床上に、汚泥から発生する可燃性揮発分
   等の未燃分が充分に燃焼する空間部を設け、かつ該空間
   部に酸素含有ガスの吹込手段を設けたことを特徴とする
   竪形多段炉。 （２、特許請求の範囲第１項の竪形多段炉において、前
   記燃焼空間部はその負荷率が２５萬Ｋ　ｃ　ａ　Ｒ／　
   ｈ　ｒ燃焼部単位ゴ以下になるような容積を有すること
   を特徴とする竪形多段炉。 （３）特許請求の範囲第１項まだは第２項の竪形多段炉
   において、前記燃焼空間部に燃焼排ガスの一部を抜き出
   すダクトを設けたことを特徴とする竪形多段炉。 （４）特許請求の範囲第１−項ないし第３項のいずれか
   の竪形多段炉にしいて、前記ガス吹込手段は、炉（１） 壁の円周に沿って接線方向に貫挿された複数個のノズル
   群を有するものであることを特徴とする竪形多段炉。 （５）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかの
   竪形多段炉において、前記ガス吹込手段は、炉壁の円周
   に沿って半径方向に貫挿された複数のガス吹込管と、炉
   内の回転軸の円周に沿って半径方向に突出するガス吹込
   管とを上下方向に複数段配置し、上舵ガス吹込管の小孔
   から燃焼室間部にガスを噴出させるものであることを特
   徴とする竪形多段炉。