JPS6025686B2 - 下水汚泥の焼却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 １ 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は廃水処理プラント等から排出される下水汚泥の
熱却装置に関する。

更に詳述すると、本発明は、密閉循環路内を循環する過
熱水蒸気系乾燥用気体によって下水汚泥をまず乾燥させ
、次いで、これを燃料として熱燈させることにより水分
を多量に含む下水汚泥を焼却する装置に関する。（従釆
の技術）下水汚泥の処理方法として焼却は有望な方法の
一つである。

この下水汚泥の焼却は、従来、熱風を流動化用空気とし
て供給する流動燃焼炉を用いて乾燥と燃焼を同時に実施
することにより行なわれている。しかし、この焼却方法
によると、炉内温度が低下する場合悪臭が発生すること
から、炉内温度を常時８００℃以上に保つことが必要で
あり、安定燃焼のため補助燃料を焚かなければならない
欠点がある。そこで、本発明者は、下水汚泥の乾燥と燃
焼を夫々別の装置で実施すること、即ち下水汚泥を乾燥
させて粉末状の乾燥汚泥を得、これを燃料として燃焼さ
せることを考えた。

このような汚泥焼却方法を実現するものとして、従来、
侍開昭４９−５７６７５号の発明が存在する。

この汚泥焼却装置は、都市下水の沈澱物その他の汚泥を
まず乾燥・粉砕しその後燃焼させるに際し、汚泥それ自
体の燃焼に伴って生じた高温の煙道ガスを排気せずに汚
泥の乾燥に利用し従来汚泥乾燥のために消費されていた
燃料を節約しようとするものである。汚泥焼却によって
得られる高温ガスを直接ないし間接的に利用して下水汚
泥を乾燥させるこのシステムにあっては、循環使用する
排ガス流に新規空気を導入することによって、燃焼用空
気の供給を図ると共に乾燥用気体としての乾き度を調整
して相対湿度の低下を図っている。殊に、この発明の一
例として上げられる、乾燥用気体の循環流を排ガスで間
接的に加熱する焼却システムの場合、新規空気の導入に
よって乾き度を上げたものを更に排ガスで加熱して乾き
度を更に上げて下水汚泥の乾燥に使用するようにしてい
る。（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この従釆の汚泥焼却システムの場合、汚
泥の乾燥工程において、いずれも排ガス、空気などの非
凝縮性ガスを乾燥用気体とし、これの顕熱と乾き度を利
用している（従来の汚泥乾燥と同様の一般的な乾燥技術
である）ため、一度乾燥に供された気体は空気−水蒸気
系の温度の高い湿った気体となり、単に再循環させると
飽和状態に近づき乾燥効率を低下させることから、大部
分を系外に排出しなければならず、熱損失が大きなもの
となる。

また、このような非凝縮性ガスは臭気を有していること
から、排気に際しては脱臭装置を通すか、８００ｏｏ以
上に加熱して脱臭する必要があり、設備上又省エネルギ
の面で無駄がある。また、乾燥工程の中で乾燥用気体を
循環させこれを排ガスで間接的に加熱する場合において
も、乾き度を利用した乾燥である点には変りないので、
乾き度を上げるための新規空気の導入が不可欠であり、
この分乾燥空気の系外排出が必要であることから、乾燥
工程における熱ェネルギの損失は免れ得ない。更に、乾
燥温度が１００ご○以下に制限された乾き度に依存する
乾燥であるため多量の乾燥用気体を要し、設備のコンパ
クト化が難しい。更にこの汚泥焼却システムによると、
乾燥用気体中に空気が多量に存在しているため、燃焼・
粉体爆発の虜が有る。このため、乾燥に際し厳格な温度
コントロールが要求され、操業に高度技術を要する。ま
た、高温の空気−水蒸気系乾燥用気体が循環するため、
酸化・腐食が起り易く設備寿命が短いｏそこで、本発明
は、熱損失が少なく、効率的な乾燥・燃焼を連続的に実
現し得る下水汚泥焼却装装置を提供することを目的とす
る。

ロ 発明の構成 （問題点を解決するための手段） 斯かる目的を達成するため、本発明の下水汚泥乾燥方法
は、下水汚泥供給手段を具備する流動層乾燥炉、固気分
離手段及び熱交換器を相互に連結して外気の侵入に対し
て実質的に密閉された循環路を構成し、当該流動層乾燥
炉で発生した汚泥中の水分の蒸気を過熱し熱媒体として
循環使用する乾燥段と、前気固気分離手段から過熱水蒸
気と分離されて供聯合される乾燥下水汚泥を不完全燃焼
させる一次燃焼炉及びこの一次燃焼炉から導入される不
完全燃焼物と燃焼ガスとを完全燃焼させる二次燃焼炉と
で構成される燃焼朗段とから成り、前記乾燥段の循環路
を充満する循環過熱水蒸気のうち乾燥に伴い増量した分
を前記一次および又は二次燃焼炉を経由させて排気する
一方、残留する過熱水蒸気を前記熱交換器で燃焼段の緋
熱を利用して再加熱し比較的高温の過熱水蒸気として再
び前記流動層乾燥炉に供給するようにしている。

（実施例） 以下本発明の構成を図面に示す一実施例に基づいて詳細
に説明する。

本発明の下水汚泥焼却装置の一実施例を配管系統図で示
す。

この下水汚泥焼却装置は下水汚泥供給手段２を具備する
流動乾燥炉３と固気分離手段４及び熱交換器５とを相互
に連結して外気の侵入に対して実質的に密閉された循環
路１０を構成して成る乾燥段１と、該乾燥段１の固気分
離手段４から取出された乾燥下水汚泥を部分燃焼させる
一次燃焼炉２１と完全燃焼させる二次燃焼炉２２より成
る燃焼段２０並びにこの燃焼段２０からの排ガスを乾燥
段１の熱交換器５に通して乾燥段の熱源として利用した
後大気中に放出する固気分離手段３０と送風機３１とか
ら成る。尚、本明細書において、外気に対して実質的に
密閉された循環路とは、積極的に外部から空気や排ガス
などを導入するような構造の密閉度であって、完全密閉
でなし、ものをいう。下水汚泥を流動乾燥炉３に供給す
る前述の下水汚泥供給手段２は、ホッパー２Ｂと水分を
多量に含む泥状物の輸送に通常使用されるスネークポン
プ所謂ェアシール性を有するスクリューフィーダ２Ａと
を組合わせて成り、下水汚泥のみを流動乾燥炉３に供聯
合することができる。

また、流動乾燥炉３は、多孔床板３Ａの上にけし、砂な
どの流動媒体によって流動層７を形成し、これを多孔床
板３Ａの下から導入される流動用気体によって活発に流
動させている間に下水汚泥８を乾燥させるものであって
、本実施例の場合、循環路１０を充満する過熱水蒸気に
よって流動媒体たるけし、砂を流動させている。前記循
環路１０には循環路１０内を充満する過熱水蒸気を強制
循環させるための送風機６が設けられている。

この送風機６は、固気分鱗手段例えばサイクロン４の下
流側に設置され、流動乾燥炉３内の雰囲気即ち過熱蒸気
と乾燥した下水汚泥とを引き抜き、サイクロン４にて乾
燥汚泥と分離された後の乾燥下水汚泥気体分即ち過熱水
蒸気のみを循環させるようにしている。他方、サイクロ
ン４によって分離された乾燥下水汚泥は、サイクロン４
の底部に設けられた室に回収され、該室の下部に設けら
れた定量供給手段１１によって一定量つつ一次燃焼炉２
１へ空気輸送装置２４によって供給されるように設けら
れてる。尚、図中符号９は流動乾燥炉３と固気分雛手段
４及び熱交換器５を相互に連結して循環路１０を構成す
る配管である。この循環路１０は分岐管１２，１３によ
って一次燃焼炉２１及び二次燃焼炉２２に夫々接続され
、下水汚泥中の水分の蒸発によって増大した分の過熱水
蒸気が循環路内の圧力上昇によって各燃焼炉２１，２２
へ供給されるように設けられている。乾燥段１における
熱交換器５は循環路１０内の過熱水蒸気と系外熱源との
間で熱交換させ、外気の侵入に対して実質的に密閉され
た循環路１０内の過熱水蒸気を間接的に加熱するもので
ある。

この熱交換器５は、本実施例の場合、熱源として燃焼段
２０の排ガスを利用し、当該下水汚泥焼却システム全体
の熱効率の向上に務めているが、別途外部熱源を用意し
これによって乾燥段１を別個に加熱することも可能であ
る。乾燥段において生成された乾燥下水汚泥を燃焼させ
る燃焼段２川ま、乾燥下水汚泥を理論空気量に満たない
燃焼用空気の下で不完全燃焼させる一次燃焼炉２１と、
この一次燃焼炉２１で燃焼しされなかった乾燥下水汚泥
を十分な燃焼用空気の下で完全燃焼させる二次燃焼炉２
２とから成る。

一次燃焼炉２１と二次燃焼炉２２とは移送管２５を介し
上部が接続され、一次燃焼炉２１において完全に燃焼し
得なかった乾燥下水汚泥と燃焼ガスとを二次燃焼炉２２
側へ移送するように設けられている。この燃焼段２０に
おける燃焼用空気は、送風機２３によって吸引された外
気が二次燃焼炉２２の外壁部分に設けられているェアジ
ヤケット２８を経て子熱された後、分岐管２７Ａ，２７
Ｂにおいて分流されて一次燃焼炉２１と二次燃焼炉２２
とに夫々供給される。尚、二次燃焼炉２２からの排ガス
は乾燥段１の熱交換器５及び固気分鱗手段例えばサイク
ロン３０を経てその保有熱を回収しかつ塵挨を除いた無
害の気体として送風機３１によって大気中に放出される
。（作 用） 新用に構成された下水汚泥焼却システムによると、下水
汚泥は次のように乾燥さつかつ燃焼される。

まず、一次燃焼炉２１と二次燃焼炉２２において始動用
燃料を焚いて燃焼室内を暖めると共にこの排ガス利用し
て熱交換器５において乾燥段１の循環路１０内を循環す
る気体、空気を加熱する。

この加熱空気の循環によって流動乾燥路３内に供給され
た水ないし始動用泥状物は流動しつつその水分を蒸発さ
せる。外気の侵入に対しては実質的に密閉された循環路
内にあっては、汚泥中水分が蒸発し同温岡圧の気体に変
化することにより容積が急増するため、循環路１０の内
圧が高まり、循環気体の一部が分岐管１２，１３を経て
−次燃焼炉２１及び二次燃焼炉２２へ供給され、次第に
空気が循環路１０内から排除される。そして、ついには
循環路１０内は乾き飽和蒸気で満たされ、次第にその温
度を飽和温度以上に上昇させる。循環路１０内が過熱水
蒸気で満たされ、その温度が熱交換器５において燃焼段
２０の排ガスを熱源として３５０〜４００００に昇温さ
れるに至って、この昇温置換期間運転を完了する。この
昇温置換期間運転は通常２〜３時間程度である。その後
、ホッパー２８内の下水汚泥をスネークポンプ２Ａによ
って流動乾燥炉３の流動層７上に定量的に供給しつつ定
常運転を行なう。

３５０〜４００℃の過熱水蒸気の導入によって流動する
けし、砂上の下水汚泥８は、その含有水分を過熱水蒸気
の熱を受けて蒸発させることにより乾燥する。

流動乾燥炉３内の下水汚泥８の水分は全て蒸発し乾き飽
和蒸気に変化した後も過熱されて飽和温度以上の蒸気貝
０ち過熱水蒸気として流動乾燥炉３から流出するように
、乾燥がコントロールされている。即ち、この流動乾燥
炉３内における乾燥は、流動乾燥炉３の出口で飽和温度
を越える比較的低温の過熱水蒸気好ましくは１２０℃前
後の過熱水蒸気となるように、下水汚泥の供聯合量ない
し導入過熱水蒸気の容量若しくは加熱度が調整されてい
る。汚泥水分の蒸発によって循環蒸気量が増大し循環路
１０の内圧が上昇するとき、循環過熱水蒸気の‐−部が
各燃焼炉２１，２２に夫々供給されて乾燥汚泥と共に燃
焼され、同伴の揮発成分を焼却して脱臭した後大気中に
放出される。この過熱水蒸気の燃焼段２０側への供給は
循環路１０内の圧力バランスが取れているときには起こ
らない。尚、乾燥下水汚泥は流動中に粉砕され粉体状に
なるため、過熱水蒸気と共に流動乾燥炉３から運び出さ
れ、サイクロン４において過熱水蒸気と分離される。ま
た、分離された過熱水蒸気のうち燃焼段１０榎。へ供給
されるものを除く、大部分が熱交換器５へ送られ、ここ
で、二次燃焼炉２２からの排ガスによって３５０〜４０
０ぐ０に再過熱され、再び流動乾燥炉３へ導入される。
一方、サイクロン４において過熱水蒸気と分離された乾
燥汚泥は循環路１０から取出され一次燃焼炉２１におい
て理論空気量の６０〜９５％の燃焼用空気を持って不完
全燃焼される。

一次燃焼室２１において完全燃焼し得なかった乾燥下水
汚泥は燃焼ガスと共に移送管２５を経て二次燃焼炉２２
へ供孫合され、十分な燃焼用空気の下で完全燃焼される
。この二次燃焼炉２２内における完全燃焼は８００ごＣ
の雰囲気で行なわれ、完全な脱臭が図られる。二次燃焼
炉２２からの排ガスは熱交換器５において循環路１０内
の過熱水蒸気と熱交換し、排熱が回収された後サイクロ
ン３０で同伴のアッシュ等と分離されて大気中に放出さ
れる。ｍ 発明の効果 以上の説明より明らかなように、本発明の下水汚泥燃焼
装置は、下水汚泥供給手段を具備する流動層乾燥炉、固
気分離手段及び熱交換器を相互に連結して外気の侵入に
対して実質的に密閉された循環路を構成し、当該流動層
乾燥炉で発生した汚泥中の水分の蒸気を過熱し熱媒体と
して循環使用する乾燥段と、前記固気分離手段から過熱
水蒸気と分離されて供総合される乾燥下水汚泥を不完全
燃焼させる一次燃焼炉及びこの一次燃焼炉から導入され
る不完全燃焼物と燃焼ガスとを完全燃焼させる二次燃焼
炉とで構成される燃焼段とから成り、前記乾燥段の循環
路を充満する循環過熱水蒸気のうち乾燥に伴い増量した
分を前記一次および又は二次燃焼炉を経由させて排気す
る一方、残留する過熱水蒸気を前記熱交換器で燃焼段の
鱗熱を利用して再加熱し比較的高温の過熱水蒸気として
再び前言己流動層乾燥炉に供給するので、乾燥段から燃
焼串史側へ溢流すろ過熱水蒸気系乾燥用気体は汚泥乾燥
に伴う蒸気増量分だけであり、乾燥段では勿論のこと焼
却装置全体においても排ガス量が低減し熱損失を低く抑
える。

しかも、この汚泥焼却装置の乾燥段は、過熱水蒸気を以
て下水汚泥の水分を直接加熱して蒸発させかつ飽和蒸気
温度以上に加熱するようにしているので、水分がその容
積を急増させて気体（蒸気）に変化することにより、乾
き度を利用して水分を蒸発させる従来のものと異なり、
外気導入などによって乾き度を調整することなく可及的
速やかに汚泥を乾燥させる。また、この装置は、乾燥時
に揮発した臭気成分が過熱水蒸気と共に燃焼段に供給さ
れ燃焼下水汚泥中の水分が乾き飽和状態で系外へ排出さ
れるため、脱臭装置などを利用せずとも、そのまま大気
中に放出できる。更に、この焼却装置は、乾燥段の循環
路内が過熱水蒸気で満され空気が存在しないため、乾燥
した汚泥が流動乾燥炉内で燃焼したり、粉体爆発する漢
がなく、乾燥温度制御も飽和温度以上の範囲で比較的ラ
フにできると共に腐食の廉がない。更に、この装置は、
乾燥段で得られた乾燥汚泥を一旦不完全燃焼させた後完
全燃焼させて還元かつ低温雰囲気で燃焼させるので、Ｎ
○×を低減しかつ六価クロムの発生を抑え得る。図面の
簡単な説明図面は、本発明の下水汚泥焼却装置の一実施
例を示す配管系統図である。

１・・・・・・乾燥段、２・・・・・・下水汚泥供給手
段、３・・・・・・流動乾燥炉、４・・・・・・固気分
滋手段、５・・・・・・熱交換器、８・・・・・・下水
汚泥、１００・・・・・・循環路、２０・・・・・・燃
焼段、２１・・・・・・一次燃焼炉、２２・・・・・・
二次燃焼炉。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 下水汚泥供給手段を具備する流動層乾燥炉、固気分
   離手段及び熱交換器を相互に連結して外気の侵入に対し
   て実質的に密閉された循環路を構成し当該流動層乾燥炉
   で発生した汚泥中の水分の蒸気を過熱し熱媒体として循
   環使用する乾燥段と、前記固気分離手段から過熱水蒸気
   と分離されて供給される乾燥下水汚泥を不完全燃焼させ
   る一次燃焼炉及びこの一次燃焼炉から導入される不完全
   燃焼物と燃焼ガスを完全燃焼させる二次燃焼炉とで構成
   される燃焼段とから成り、前記乾燥段の循環路を充満す
   る循環過熱水蒸気のうち乾燥に伴い増量した分を前記一
   次および又は二次燃焼炉を経由させて排気する一方、残
   留する過熱水蒸気を前記熱交換器で燃焼段の排熱を利用
   して再加熱し比較的高温の過熱水蒸気として再び前記流
   動層乾燥炉に供給することを特徴とする下水汚泥の燃却
   装置。