JPS6370014A - サイクロン型下水汚泥焼却溶融炉 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、下水汚泥処理場から発生する汚泥ケーキを、
造粒乾燥して造粒物としたものを処理づるザイク【二１
ン型下水汚泥焼ム１溶融炉の改良（こ係わるものである
。本発明の下水汚泥焼却溶融炉は燃焼排カス中に排出さ
れるＮ　ＯＸ　量か少いという特徴を有する。

［従来の技術］ 下水汚泥は、乾燥固形物１ＫＱ当り、２，０００〜３．
５００Ｋｃａ　ｌの熱量ヲ有Ｊる。従ッテ、例えば火力
発電所のボイラー等に使用されている（ノイクロン型石
炭焼却溶融炉と）ｉｉｊじ１ノイク［］ン（１′！焼却
溶融炉で、比較的高い燃焼室負荷で焼却ザれば、その中
の可燃性の有機質成分は燃焼）ｊスとして排出され、不
燃性の無機質成分は、固化１す、母材として再生利用で
きる溶融スラグの状態で取出し回収できる。

サイクロン型焼却溶融炉は、例えば第３図の断面図８３
よび第４図の平面図で略示するように、耐熱性材料より
なる円筒状の炉体（燃焼室〉１の炉頂に、詞イル、可燃
ガス等の燃、ｒＥｌを供給し、炉内で着火させる予熱バ
ーナー２、炉体１の内壁円周に対して接線方向に取付け
られ、乾燥下水汚泥ケーキの造粒物を圧縮空気にのせて
炉内に供給する１つの吹込口３、発生する燃焼ガスの排
出のための煙道４、および炉底に燃焼中、汚泥ケーキ中
の非燃性無機質成分が溶融スラグとして炉内壁を伝わり
滴下するのを排出するスラグ取出口５を設けた構造より
なる。そして、予熱バーナー２に着火して炉内を加熱し
、吹込口３から、圧縮空気にのけて下水汚泥ケーキ造粒
物を炉内に供給すると、該造粒物は点線で示すような方
向に、炉体１の内壁に副って旋回しながら燃焼し、有機
質成分は燃焼ガスとなって煙道４から排出され、無機質
成分は１３５０〜１４５０℃の炉内高温にさらされて、
溶融スラグとなり、スラグ取出口から取出され、水７を
満した冷却槽６に捕捉され、固化スラグ８として回収さ
れるというものである。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来のサイクロン型焼却溶融炉におっては、図示の
とおり、下水汚泥乾燥ケーキ造粒物の供給口は吹込口３
の１ケ所のみである。そして前記のようにそこから圧縮
空気にのせて炉内に供給されるが、この場合、圧縮空気
は、下水汚泥乾燥ケーキ造粒物を炉内へ搬送する作用の
ほか、燃焼用酸素源としでも作用する。また、該炉は、
可燃性有機質成分と非燃性の無機質成分を含む下水汚泥
を燃料源として燃焼させ、有機質成分は燃焼ガスとして
炉外へ排出させる一方無機質成分は骨材等に再生される
溶融スラグとして回収することを目的としている。その
ため、炉内の焼却温度が、例えば１３００℃以上の高温
に維持されるよう高密度の噴射で下水汚泥造粒物の供給
が行われる（スラグタップ式燃焼）。

従って、炉内においては有機質成分の内ガス化成分は燃
焼速度が大きい平坦な温度分布を形成し易いが、固定炭
素分のような燃焼速度の小さい成分が長時間燃焼しなが
ら浮遊することにより過高温域いわゆるピー１〜アイラ
ンド（熱の島）が形成されることは避けられない。そし
て炉内における燃焼過程において、圧縮空気にのった下
水汚泥ケーキの乾燥造粒物の流れが、炉内壁に副って旋
回燃焼中、圧縮空気中のＮ２がＮＯＸ生成生成品るこの
ヒートアイランドにおいて、ＴｈｅｒｍａｌＮＯといわ
れるＮＯＸに変化し、これが、燃焼ガスに同伴して排出
され外気を汚染する。

［問題を解決するための手段］ 本発明は、下水汚泥焼却溶融炉において、少くとも２つ
の乾燥造粒した汚泥ケーキの吹込口、および燃焼用圧縮
空気の吹込口を設けたことにより、上記問題を解消した
サイクロン型下水汚泥焼却溶融炉を提供するものである
。

すなわち、本発明は、 造粒乾燥した下水汚泥を処理するサイクロン型下水汚泥
焼却溶融炉において、 炉頂に予熱バーナーを備えた円筒状の炉体に、下水汚泥
の造粒した乾燥ケーキを圧縮空気にのせて炉内へ接線方
向から供給する吹込口を、予熱バーナー近傍に複数個設
けると共に、 該吹込口の取付はレベルよりも下の位置に同じく炉内へ
接線方向から燃焼用の圧縮二次空気の吹込１コを、複数
個設けてなることを特徴とするυイク［１ン型下水汚泥
焼却溶融炉を要旨とするものである。

［作用］ 溶融炉に形成されるヒートアイランドが少なくなり、Ｎ
ＯＸの発生が抑えられ、系外に有害なＮＯｘが排出する
のが防止される。

［実施例］ 本発明実施例を図面に基いて説明する。第１図は、本発
明実施例のサイク［１ン型下水汚泥焼却溶融炉の一例の
断面略示図であり、第２図は同じく平面略示図である。

なお第１図では、先に説明した第３図と同様に溶融炉の
高さを実際にりも圧縮して記載しである。

図において、１は、耐熱材料からなる円筒状の炉体でこ
れには、炉頂に、オイル、可燃ガス等の燃料を供給し、
着火して炉内温度を１．０００〜１．１００″Ｃに予熱
する予熱バーナー２が設けられている。３，３ａは造粒
した乾燥下水汚泥ケーキを、燃焼用−次空気としても働
く圧縮空気にのせて、炉内に供給する吹込口である。該
吹込口３゜３ａは、炉体１の内壁円周に対し、接線方向
で、前記予熱バーナー２の近傍に炉体１の高さ方向にお
いて、同一レベルで設置され、更に、第２図に示すよう
に、平面でみた場合、炉体１の軸芯を中心にして互いに
対称な位置に設（プられる。９，９ａは、燃焼用の圧縮
二次空気の吹込口である。該吹込口９，９ａは前記造粒
した乾燥下水汚泥ケ°−キの吹込口３，３ａの設置レベ
ル５００〜１５ＯＱｍｍ下の位置で、炉体１内壁円周に
対し、接線方向で、第２図に示ずように、平面でみた場
合、炉体１の軸芯を中心にして互いに対称な位置に設け
られる。なお、これら吹込口３，３ａ、および９．９ａ
は、互いに対称位置に２個づつ設置された例を図示して
いるがこれに限られるものではなく、３個乃至それ以上
設けても勿論にい。

４は、炉内に供給された造粒した乾燥下水汚泥ケーキの
燃焼により生じた燃焼ガスの排出のための煙道であり、
５は、燃焼中、下水汚泥ケーキ中の非燃性無機質成分が
溶融スラグとして炉内壁にの下端に設置する場合もある
。また６は、その溶融スラグを受は入れるために、炉体
１に付帯１ろ冷却槽で、・これには冷却水７が満してあ
り、受入れられた該溶融スラグを冷却し、固化スラグ８
として析出させ回収するものである。

第５図はサイクロン型下水汚泥焼却溶融炉で処理される
下水汚泥ケーキの造粒物を調製する一例を示すフロー図
である。すなわら、下水処理場に堆積する汚泥をプレス
して脱水ケーキとしたものを必要に応じ、バインダー等
を加え、公知型式の造粒殿１０により）ｆｌｉ粒後、乾
燥機１１にて乾燥し、篩別償１２にか（プる。

本発明においてリーイク［ｌン型下水汚泥焼却溶融炉で
処理される下水汚泥の造粒物の含水率は排ガス顕然とし
て水分蒸発熱が奪われるので、できるだけ低い方が１０
失熱が少なくないという理由から５％以下であることが
望ましい。篩別機１２により分級され、予め設定された
一定範囲の粒径のものが、炉内に供給されるのであるが
、粒径が設定値を超えたものは、仝吊、破砕１ｊ！ｔ１
３に循環され、一方、設定値に満たないものは造粒前の
下水汚泥脱水ケーキに循環混合される。本発明実施例の
サイクロン型下水汚泥焼却溶融炉で処理される下水汚泥
造粒物の粒径は、１〜３ｍｍの範囲に調整したものが好
適であり、この範囲よりも粒径が小さいと、燃焼ガス中
に同伴する媒塵最が増加し逆にこの範囲を超えたもので
は、燃焼処理効率が低下する。

上述のサイクロン型下水汚泥焼却溶融炉の使用に際して
は、先ず、予熱バーナー２に着火して炉内温度が１００
０〜１１００℃にまで予熱される。

これに、第５図のフローに従って粒径の調整された下水
汚泥乾燥ケーキ（熱カロリー：２．ＯＯＯ〜３，５００
Ｋｃａ　ｌ　）造粒物が吹込口３，３ａから圧縮空気に
のせて供給される。この場合、圧縮空気は風ωが６０ｍ
３／ｈｒ、風速３０ｍ／ｓｅｃで、下水汚泥供給速度は
６０にΩ／［）ｒ程度である。下水汚泥乾燥ケーキの造
粒物は、炉内壁布！ｆ１貿成分の燃焼による燃焼ガスは
煙道４から排出され、一方、非燃性の無機質成分は溶融
して燃焼ガスに同伴することなく炉内壁を流化し、スラ
グ取出し口５から取出され冷却槽６で固化スラグ８とし
て捕捉される。

た圧縮空気すなわち、燃焼用−次空気にのゼて、供給さ
れるので、吹込口か１個の場合に較べて、炉内における
旋回流エネルギーは大きい。さらに、吹込口３，３ａの
設置レベルより下の位置に、設置された複数個の吹込Ｄ
９，９ａから、２００〜３５０’Ｃに予熱された燃焼用
圧縮二次空気が上記旋回流と同一方向で吹込まれるので
、炉内の旋回エネルギーがざらに増幅される。旋回流速
の増加により、比較的燃焼速度の小さい固定炭素分の燃
焼もすみ′１′３かに進行し、従って、炉内に形成され
る固定炭素分等の勤燃焼物によるローカル的な高熱酸す
なわちビー１〜アイランドの形成が少くなり、燃焼空気
中のＮ２が酸化されて発生ずるＴ　ｔｌ　ｅ　ｒｒｎａ
ｌＮＯと称するＮＯＸの発生が抑制されて、それだけ、
炉外に排出される燃焼ガス中のＮＯＸ含有量は減少する
。なお、吹込口９，９ａから吹込まれる燃焼用二次圧縮
空気の供給ＩＩＩ量および、供給速度は前記下水汚泥乾
燥ケーキの造粒物をのけて吹込まれる圧縮空気の５〜４
０％の範囲とする。これにより一次空気による燃焼域で
は空気不足状態で燃焼し、ＣＯやその仙の未燃分を発生
し、ＮＯＸ生成を抑制する効果を有している。二次空気
はこれら未燃分を排出しないよう燃焼する役を果し、−
次空気燃焼の場合にくらべなだらかな温度分イロを有し
、ＮＯｘ生成を抑制する。

［実験例］ ３．０ＯＯＫｃａｌ／ＫＱの熱量を有する下水汚泥の脱
水ケーキを、第５図で示すフローに従って処理し、粒径
を１〜３ｍｍの範囲に調整した水分含有率３％の高分子
薬注下水汚泥乾燥ケーキの造粒物を得た。第１図の断面
図で開示する高さ１゜５ｍ、内径０．５ｍの本発明のサ
イクロン型下水汚汚焼却溶融炉（第１表で八と表示）、
および第３図の断面図で開示する高さ１．５ｍ、内径０
゜５ｍの従来のサイクロン型下水汚染焼却溶融炉（第１
表でＢと表示）の予熱バーナーに着火してそれぞれ炉内
温度を１０００〜１１００’Ｃに予熱した。

次に、前記調整した造粒物を９０Ｋｇ／Ｌ＋ｒの速度で
風ｆｆ１６０ｍ”　／ｈ　ｒ、風速３０ｍ、／ｓ　ｅ　
Ｃの約３００’Ｃに予熱した燃焼用の圧縮空気にのせて
、それぞれの炉内に供給した。また、Ａ炉では約３００
　’Ｃに予熱した燃焼用の圧縮二次空気を前記燃焼用圧
縮空気の１１５の風量を吹込口−９゜９ａから吹込んで
、焼却溶融した。そして排出される燃焼ガス中の０２、
およびＮＯｘ分を測定した。結果を第１表に示す。

第１表 ※１　焼却炉、加熱炉の排ガス中の０２Ｃ度が１２％近
くが以上あるので、法規制として１２％０２の排ガス相
当に換算した時のＮＯｘ濃度で規制している。

以上の結果から、本発明のサイクロン型下水汚泥焼却溶
融炉の方が従来のりイクロン型下水汚泥焼却溶融炉に較
べて、明かに燃焼ガスに同伴して炉外に排出されるＮＯ
ｘ量は少いことが分る。

［発明の効果］ 本発明は以上のべたように、サイクロン型下水汚泥焼却
溶融炉において、造粒した下水汚泥乾燥ケーキの吹込口
、および燃焼用圧縮二次空気の吹込口をそれぞれ複数個
設けて、炉内におけるヒートアイランドの形成を少くし
、それに塁＜　Ｎ　ＯＸの発生を抑制するよう構成して
なるもので、下水汚染処理炉の操業におＣプる大気汚染
の問題を一挙に解消するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のサイクロン４°１下水汚泥焼却溶融
炉の一例を示す断面開示図、第２図は同じく平面開示図
、第３図は従来のリーイクロン型下水汚泥焼却溶融炉の
一例の断面開示図、第４図は同じく平面開示図、第５図
は下水汚染ケーキから造粒物を調製する一例のフロー図
である。 １・・・炉体 ２・・・予熱バーナー ３．３ａ・・・造粒した下水汚泥乾燥 ケーキの吹込口 ４・・・煙道　　　　　□ ５・・・スラグ取出し口 ６・・・冷却槽 ７・・・水 ８・・・固化スラグ ９．９ａ・・・圧縮二次空気の吹込口 １０・・・造粒機 １１・・・乾燥前 １２・・・篩別）幾 １３・・・破砕機

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）造粒乾燥した下水汚泥を処理するサイクロン型下
   水汚泥焼却溶融炉において、 炉頂に予熱バーナーを備えた円筒状の炉体に、下水汚泥
   の造粒した乾燥ケーキを圧縮空気にのせて炉内へ接線方
   向から供給する吹込口を、予熱バーナー近傍に複数個設
   けると共に、 該吹込口の取付けレベルよりも下の位置に、同じく炉内
   へ接線方向から燃焼用の二次空気の吹込口を、複数個設
   けてなることを特徴とするサイクロン型下水汚泥焼却溶
   融炉。
2. （２）下水汚泥の造粒した乾燥ケーキの吹込口、および
   燃焼用の二次空気の吹込口が、それぞれ２個づつ設けら
   れてなる特許請求の範囲第１項記載のサイクロン型下水
   汚泥焼却溶融炉。