WO2007023561A1 - 含水汚泥の処理方法および処理設備 - Google Patents

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Koji Nagamizu
Akihisa Koga
Hiroyuki Terunuma
Yusuke Nakai
Koyuru Horiike
Akifumi Ito
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Mitsubishi Materials Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for treating hydrous sludge for efficiently final disposal of hydrous sludge such as sewage sludge in a cement clinker production facility.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 3246509
  • Patent Document 2 Patent No. 3344448
  • the patent invention relating to Patent No. 3246509 is a preheater for preheating cement raw material pulverized by a raw material mill, and the preheater is connected to the kiln bottom portion to fire the preheated cement raw material.
  • a pipe connected to a pump for directly feeding the water-containing sludge into the dry kiln, and the pipe is connected to the kiln bottom or the calciner. is there.
  • Patent No. 3344448 relates to a sludge treatment method,
  • the water-containing sludge is directly introduced into the kiln bottom part of a dry kiln or calcining furnace, which produces cement clinker by burning cement raw material, or in the form of water-containing slurry, and is incinerated by being pumped through a pipe. is there.
  • the existing dry kiln which does not have a pretreatment such as drying or additive addition to the hydrous sludge such as sewage sludge, and which is free from environmental pollution problems. It can be disposed of directly at a temperature of 800 ° C to 1200 ° C and incinerated in a high-temperature atmosphere for efficient and low-cost final disposal, and sludge incineration ash is economically reused as a cement clinker be able to. Further, since the hydrous sludge is directly incinerated by piping, no problems such as odors occur, and thus the effect can be obtained.
  • the sewage sludge when, for example, sewage sludge is treated by the above treatment method and treatment apparatus, usually, the sewage sludge is usually freed of excess water at a sewage treatment plant for convenience of transportation, and has a moisture content of about 80%. After being made into a dehydrated cake, it is transported to a cement manufacturing plant.
  • a dehydrated cake with a moisture content of around 80% has the same hardness and fluidity as a porous clay with moisture.
  • a screw pump such as a screw type or a piston type that can obtain a high discharge pressure is used.
  • the cement manufacturing plant has a large number of dry kilns with a diameter of 4 to 6m and a length of around 80m, and the dry kiln has several tens of meters at the bottom of the kiln.
  • the preheater is provided.
  • the piping from the sludge tank that stores the hydrous sludge to the kiln bottom of the dry kiln requires a length of approximately 150 to 250 m, and the force is from the ground level to the kiln bottom. A rising part of 10-15m is required.
  • water is supplied to the sludge tank that receives the sewage sludge so as to remove the sewage sludge. It may be possible to promote fluidization by reducing the viscosity, but as the moisture content of the sewage sludge increases, the heat consumption in the dry kiln increases, so the fuel cost increases and the economy is poor. The problem of incurring habits arises.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 3246509
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 3344448
  • the present invention has been made in view of powerful circumstances, and does not significantly increase the moisture content of the water-containing sludge, and smoothly transfers the water-containing sludge to the kiln bottom portion of the dry kiln with a low pressure.
  • the problem is to provide a method and facility for treating hydrous sludge that can be performed.
  • the invention according to claim 1 is a preheater for preheating cement raw material, and a dry type for firing the cement raw material preheated by connecting the preheater to a kiln bottom portion.
  • the water-containing sludge stored in the sludge tank is transferred through a pipe by a pressure feed pump and directly injected into the lower part of the preheater. Water is supplied intermittently or continuously between the hydrated sludge and the inner wall surface of the pipe at at least one place of the pipe between the lower part of the preheater.
  • the invention described in claim 2 is a calcining furnace provided in the lower force of the pre-heater according to claim 1, the kiln bottom part or a front stage of the kiln bottom part, It is what you do.
  • the invention described in claim 3 is characterized in that, in the invention described in claim 1 or 2, it is a sewage sludge having a water-containing sludge strength moisture content of 90% or less.
  • the invention described in claim 4 includes a preheater for preheating cement raw material and the preheater.
  • a cement clinker manufacturing facility having a dry kiln that fires the cement raw material that is preheated with a piece connected to a kiln butt
  • a hydrous sludge treatment facility for directly incinerating hydrous sludge
  • a sludge tank for storing hydrous sludge
  • a pressure feed pump for pumping sludge in the sludge tank
  • a water injection device provided at least at one location between the pressure feed pump and the lower part of the preheater and supplying water intermittently or continuously between the water-containing sludge and the inner wall surface of the pipe. It is characterized by.
  • the water injection device includes an annular gap portion formed in a circumferential direction at an intermediate portion in the thickness direction of the pipe, and the gap portion.
  • a water supply line in which a water supply pump for supplying water is provided, and one end portion communicates with the gap portion, and the other end portion opens to the inner wall of the pipe over the entire circumference, thereby allowing the water to pass through the gap portion.
  • a nozzle portion for supplying the water between the water-containing sludge and the inner wall surface of the pipe.
  • the water injection device further includes a pressure detector for detecting the pressure in the pipe on the upstream side or the downstream side of the water injection device, Control means for starting the water pump when the pressure detected by the pressure detector reaches the first set value and stopping the water pump when the pressure reaches the second set value It is characterized by comprising.
  • the inner diameter of the pipe is increased on the downstream side of the water injection device. It is a characteristic feature.
  • the invention according to claim 8 is characterized in that the sludge tank according to claims 4 to 7 stores sewage sludge having a moisture content of 90% or less.
  • the water-containing sludge is injected by a pump.
  • water is supplied intermittently or continuously between the hydrated sludge and the inner wall surface of the pipe by a water injection device in the middle To wet the surface of the water-containing sludge.
  • a water injection device in the middle
  • the friction with the inner wall surface of the pipe is reduced, and the sliding of the water-containing sludge is promoted. Therefore, even when the pipe is long, the water-containing sludge is smoothed by the low discharge pressure of the pump.
  • the water pump when the pressure in the pipe reaches the first set value by the detection signal from the pressure detector, the water pump is started for the first time when the water pressure reaches the first set value.
  • the water pump can be stopped.
  • the internal pressure can be maintained within a predetermined range.
  • the water-containing sludge is pumped further downstream by expanding the inner diameter of the pipe downstream of the water injection device. It is possible to reduce the pressure required to achieve this and keep the required discharge pressure of the pressure pump low.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a water-containing sludge treatment facility according to the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of part A in FIG.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the main part of FIG.
  • FIGS. 1 to 3 show the best embodiment in which the water-containing sludge treatment facility according to the present invention is applied to a sewage sludge treatment facility attached to a cement clinker production facility.
  • 1 is a dry kiln for firing cement raw materials in this cement production facility.
  • This dry kiln 1 is a rotary kiln provided so as to be rotatable around an axis, and a preheater 3 for preheating cement raw material is provided at the left corner of the kiln 2 in the figure and the right in the figure.
  • a main panner (not shown) for heating the inside.
  • the pre-heater 3 has a plurality of stages (four stages in the figure) arranged in series in the vertical direction. It is composed of Icron 3a-3d, and the cement raw material is supplied to the first-stage cyclone 3a.
  • combustion exhaust gas is introduced from the kiln bottom portion 2 of the cement kiln 1 to the lower end, and a fuel supply line (not shown) is provided inside.
  • a calcining furnace 4 equipped with a combustion device for fuel such as coal to be supplied is provided.
  • a sewage sludge treatment facility is also provided in the cement clinker production facility.
  • This treatment facility consists of a sludge tank 5 for storing sewage sludge, a pressure pump 6 for pumping the sludge in the sludge tank 5, and a water-containing sludge for drying kiln 1 connected to the discharge side of the pressure pump 6. It consists of a pipe 7 that is directly fed into the bottom part 2 and a water injection device 8 that is provided at two intervals between the pressure feed pump 6 and the kiln bottom part 2 of this pipe 7. .
  • This pressure feed pump 6 is a piston-type pump that is reciprocally driven by hydraulic oil supplied from the hydraulic unit 9, and a mud feed line 10 from the sludge tank 5 is introduced into the supply section 6a. .
  • a pipe 7 for transferring sewage sludge is connected to the discharge side of the pressure pump 6 via a check valve 11.
  • the pipe 7 On the discharge side of the pressure pump 6, the pipe 7 is expanded from a nominal diameter of 150 mm to 200 mm by a diameter expansion pipe 12a, and further, between the water injection devices 8, a nominal diameter force S 200 mm by a diameter expansion pipe 12b. And a butterfly valve 13 is interposed in the vicinity of the kiln bottom part 2. And the said water injection apparatus 8 is each provided in the substantially intermediate position of this piping 7, and the upstream of the standup
  • the water injection device 8 includes a water injection device 14 interposed in the piping 7 and constituting a part of the piping 7, a water supply line 16 for supplying water to the water injection device 14 by a water supply pump 15, and a water injection device.
  • the pressure detector 17 is attached to the pipe 7 near the upstream side of the detector 14 and detects the internal pressure, and the pressure detected by the pressure detector 17 In this case, the water pump 15 is started when it reaches, and a control device (not shown) that stops the pressure pump 15 when the water pump 15 is lowered to the low pressure side set value (second set value).
  • the high pressure side set value and the low pressure side set value in the control device provided on the downstream side of the right pipe 7 in FIG. 1 are the control provided on the upstream side of the left pipe 7 in the figure, respectively.
  • the pressure is set lower and lower than the high-pressure side set value and low-pressure side set value in the device.
  • the water injector 14 has an inner wall extending from the one end surface 14b of the main body 14a to the vicinity of the other end surface 14c larger than the inner diameter of the pipe 7, whereby the recess 18 is formed. It is formed.
  • the concave portion 18 has a stepped portion 18a formed by forming the one end surface 14b side to have a larger diameter, and the other end portion is gradually reduced in diameter toward the other end surface 14c side. Is formed.
  • a cylindrical sleeve 19 is inserted into the recess 18 from the one end face 14b side.
  • the sleeve 19 has a flange portion 19a that engages with the step portion 18a of the concave portion 18 at one end portion, and a tapered portion 19b that faces the inclined portion 18b of the concave portion 18 at the other end portion. Further, a groove is formed in the vicinity of the step portion 18a of the recess 18, and an O-ring 20 is attached to the groove to seal the space between the sleeve 19 and the groove 19.
  • an annular gap portion 21 through which water can flow is formed, and further, the inclined portion 18b and the taper are tapered.
  • a nozzle part 22 continuous with the gap part 21 is formed between the part 19b.
  • the tip 22a of the nozzle portion 22 is opened over the entire circumference of the inner wall surface.
  • injection holes 23 extending from the outer peripheral surface to the gap portion 21 are formed at four positions at equal intervals in the circumferential direction of the main body portion 14a.
  • the tip of the water supply line 16 is formed in a ring shape surrounding the outer periphery of the water injector 14, and injection pipes 24 are branched at four locations in the circumferential direction. Each injection tube 24 is fitted into the injection hole 23.
  • the cement raw material preheated in the preheater 3 and calcined in the calcining furnace 4 is introduced into the dry kiln 1 from the kiln bottom part 2 as indicated by the dotted line arrow in the figure. Then, in the process of being gradually sent to the kiln butt part 2 side force in the dry kiln 1 to the front side of the kiln, it is heated from 1000 ° C to 1450 ° C by the flue gas from the main panner, baked and clinkered become.
  • the sewage sludge having a water content of about 80% stored in the sludge tank 5 in advance is directly transferred from the pipe 7 by the pump 6 to the kiln bottom of the dry kiln 1. Put in 2. Then, the sewage sludge thrown into the kiln bottom part 2 is instantly vaporized in a high temperature atmosphere of about 1000 ° C, and the solid content is introduced into the dry kiln 1 and fired together with the heated cement raw material. And discharged as part of the cement clinker.
  • the pressure detector 17 attached to the pipe 7 always keeps the pipe 7 in the pipe 7 inside.
  • the water pump 15 is started by the control device.
  • water is supplied from the water supply line 16 to the gap 21 in the water injector 14 and further from the tip 22a of the nozzle 22 to the outer peripheral surface of the sewage sludge over the entire inner wall surface of the water injector 14.
  • the entire surface of the sewage sludge is moistened and the friction with the inner wall surface of the pipe 7 is reduced.
  • sliding of the sewage sludge with respect to the inner wall surface of the pipe 7 is promoted.
  • the tip 22a of the hydraulic nozzle 22 supplied to the annular gap 21 in the water injector 14 is also supplied over the entire circumference of the inner wall, the entire circumference of the sewage sludge is effectively moistened with a small amount of water. And the smoothness of the sliding can be further improved.
  • the water pump 15 is activated for the first time to supply water.
  • the water pump 15 is stopped when the pressure in the pipe 7 falls to the set value on the low pressure side. Therefore, even when the moisture content of the sewage sludge to be treated changes, the sewage sludge can be smoothly pumped at a low pressure in response to this, and the inside of the pipe 7 with a minimum amount of water supply. Can be maintained within a predetermined range.
  • the force described only in the case of treating sewage sludge in the cement clinker manufacturing facility is not limited to this, and various other hydrous sludges are similarly used. Can be processed.
  • the place where the water-containing sludge is introduced is not limited to the kiln bottom part, but can also be placed under the other preheater 3 such as the calcining furnace 4.
  • the water-containing sludge can be transferred to the kiln bottom portion of the dry kiln, etc., without significantly increasing the water content in the water-containing sludge, and smoothly with low pressure.
  • a processing method and processing equipment can be provided.

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Abstract

 本発明の課題は、含水汚泥における含水率を大幅に高めることなく、かつ当該含水汚泥を低い送圧によって円滑に乾式キルンの窯尻部分等へと移送することが可能となる含水汚泥の処理方法および処理設備を提供することにある。この課題を解決するために、本発明は、セメント原料を予熱するプレヒータ(3)と、このプレヒータ(3)が窯尻部分(2)に接続されて予熱された上記セメント原料を焼成する乾式キルン(1)とを有するセメントクリンカーの製造設備において、汚泥タンク(5)内に貯留された含水汚泥を、圧送ポンプ(6)によって配管中を移送し、直接窯尻部分(2)に投入することにより焼却処理するに際して、圧送ポンプ(6)と窯尻部分(2)との間の配管(7)の少なくとも1箇所において、注水装置(8)によって含水汚泥と配管(7)の内壁面との間に水を間欠的または連続的に供給して上記含水汚泥を窯尻部分(2)側へと移送することを特徴とする。  

Description

明 細 書
含水汚泥の処理方法および処理設備
技術分野
[0001] 本発明は、下水汚泥等の含水汚泥を、セメントクリンカーの製造設備において効率 的に最終処分するための含水汚泥の処理方法および処理設備に関するものである
背景技術
[0002] 下水処理場から排出される下水汚泥等の含水汚泥は、近年における処分場の枯 渴ゃ環境汚染防止上の制約によって、それまで行われて 、た陸上での埋め立てや、 海上投棄等による処理が困難になってきている。このため、上記含水汚泥を、焼却炉 にお!/、て焼却処理する方法も提案されて 、るが、例えば下水処理場にお 、て脱水ケ ーキとされた下水汚泥においても、未だ 80%程度の水分が含まれている。
[0003] したがって、上記焼却炉による処理方法においては、焼却炉における熱負荷を軽 減させるために、予め当該含水汚泥を乾燥する必要があり、この結果、本来の焼却 に要するコストにカ卩えて、乾燥するためのコストや、乾燥時に発生する排ガスを脱臭 するコスト等の付カ卩的なコストが嵩むために、経済性に劣るという問題点があった。
[0004] そこで、本出願人等は、上記問題点を解決すベぐ先に日本国特許第 3246509 号 (特許文献 1)および同特許第 3344448号 (特許文献 2)として、セメントクリンカー の製造設備を利用した含水汚泥の処理設備および処理方法を提案した。
[0005] ここで、特許第 3246509号に係る特許発明は、原料ミルで粉砕されたセメント原料 を予熱するプレヒータと、このプレヒータが窯尻部分に接続されて、予熱された上記セ メント原料を焼成する乾式キルンとを有するセメントクリンカーの製造設備に併設され る含水汚泥の処理設備であって、含水汚泥を貯留する汚泥タンクと、この汚泥タンク 内の上記含水汚泥を圧送する圧送ポンプと、この圧送ポンプに接続されて上記含水 汚泥を上記乾式キルン内へと直接投入する配管とを備えてなり、かつ上記配管が上 記窯尻部または仮焼炉に接続されていることを特徴とするものである。
[0006] また、特許第 3344448号に係る特許発明は、汚泥処理方法に関するものであり、 含水汚泥を、セメント原料を焼成してセメントクリンカーを製造する乾式キルンの窯尻 部分又は仮焼炉に、含水スラリー状のまま、ポンプにより配管を通じて直接導入して 焼却することを特徴とするものである。
[0007] 上記含水汚泥の処理設備あるいは処理方法によれば、下水汚泥などの含水汚泥 を、乾燥や添加剤添加等の前処理を施すことなぐまた、環境汚染の問題もなぐ既 存の乾式キルンに直接投入して 800°C〜1200°Cの高温雰囲気下で焼却処理する ことにより、効率的かつ低コストに最終処分することができるとともに、汚泥焼却灰は セメントクリンカーとして経済的に再利用することができる。また、含水汚泥を配管圧 送して直接焼却処理して 、るので、臭気等の問題が生起することもな 、と 、つた効果 ち得られる。
[0008] ところで、上記処理方法および処理装置によって例えば下水汚泥を処理する場合 に、通常上記下水汚泥は、主として搬送上の便宜から下水処理場において余剰水 分が除去され、含水率が 80%前後の脱水ケーキとされたうえで、セメント製造工場に 搬送されてくる。ここで、含水率が 80%前後の脱水ケーキは、いわば湿気を持った多 孔質の粘土と同等の固さおよび流動性を有するものである。
このため、上記下水汚泥を乾式キルンの窯尻部分等に圧送するポンプとしては、ス クリュー型やピストン型等の高 、吐出圧力が得られる圧送ポンプが用いられて 、る。
[0009] 他方、一般に上記セメント製造工場は、広い敷地内に直径 4〜6m、長さ 80m前後 の乾式キルンが複数設置されており、かつ当該乾式キルンの窯尻には、高さ数十 m のプレヒータが設けられている。このため、含水汚泥を貯留する汚泥タンクから乾式キ ルンの窯尻部分までの上記配管は、概ね 150〜250mの長さ寸法が必要となり、し 力も地上レベルから上記窯尻部分に至るまでに、 10〜15mの立ち上がり部分が必 要となる。
[0010] この結果、最終的に上記配管の先端において、下水汚泥を窯尻部分等に投入す るに十分な押出圧力を確保するためには、圧送ポンプの吐出側における圧力を約 9 Okg/cm2にまで高める必要があり、よって上記配管系統が極めて高い耐圧仕様と なるために、設備コストの高騰ィ匕を招くという問題点があった。
[0011] そこで、上記下水汚泥を受け入れる汚泥タンクに、水を供給して当該下水汚泥の 粘度を低下させて流動化を促進することも考えられるが、下水汚泥の含水率が高くな る結果、乾式キルンにおける熱消費が大きくなるために、燃料費が増力 tlして経済性 の悪ィ匕を招くという問題点が生じてしまう。
[0012] カロえて、単に上記汚泥タンクに水を加えただけでは、水のみが汚泥タンクの底部に 溜まってそのまま圧送ポンプ力 配管に送られてしまう。このため、別途両者を混合 するための大掛力りな撹拌装置を増設する必要が生じたり、さらにはその際に発生す る臭気の対策が必要になったりするために、設備コストや前処理コストも増加するとい う欠点がある。
特許文献 1 :日本国特許第 3246509号公報
特許文献 2 :日本国特許第 3344448号公報
発明の開示
[0013] 本発明は、力かる事情に鑑みてなされたもので、含水汚泥における含水率を大幅 に高めることなぐかつ当該含水汚泥を低い送圧によって円滑に乾式キルンの窯尻 部分等へと移送することが可能となる含水汚泥の処理方法および処理設備を提供す ることを課題とするちのである。
[0014] 上記課題を解決するために、請求項 1に記載の発明は、セメント原料を予熱するプ レヒータと、このプレヒータが窯尻部分に接続されて予熱された上記セメント原料を焼 成する乾式キルンとを有するセメントクリンカーの製造設備において、汚泥タンク内に 貯留された含水汚泥を、圧送ポンプによって配管中を移送し、直接上記プレヒータの 下部に投入することにより焼却処理するに際して、上記圧送ポンプと上記プレヒータ 下部との間の上記配管の少なくとも 1箇所において、上記含水汚泥と上記配管の内 壁面との間に水を間欠的または連続的に供給することを特徴とするものである。
[0015] この際に、請求項 2に記載の発明は、請求項 1に記載のプレヒータの下部力 上記 窯尻部分または当該窯尻部分の前段に設けられた仮焼炉であることを特徴とするも のである。
また、請求項 3に記載の発明は、請求項 1または 2に記載の発明において、含水汚 泥力 含水率が 90%以下の下水汚泥であることを特徴とするものである。
[0016] 次いで、請求項 4に記載の発明は、セメント原料を予熱するプレヒータと、このプレヒ 一タが窯尻部分に接続されて予熱された上記セメント原料を焼成する乾式キルンとを 有するセメントクリンカーの製造設備において、含水汚泥を直接焼却処理するための 含水汚泥の処理設備であって、上記含水汚泥を貯留する汚泥タンクと、この汚泥タン ク内の汚泥を圧送する圧送ポンプと、この圧送ポンプの吐出側に接続されて上記含 水汚泥を上記プレヒータ下部に直接投入する配管と、この配管の上記圧送ポンプと 上記プレヒータ下部との間の少なくとも 1箇所に設けられて上記含水汚泥と上記配管 の内壁面との間に水を間欠的または連続的に供給する注水装置とを備えてなること を特徴とするものである。
[0017] また、請求項 5に記載の発明は、請求項 4に記載の注水装置が、上記配管の厚さ 方向の中間部に円周方向に形成された環状の隙間部と、この隙間部に水を供給す る送水ポンプが介装された水供給ラインと、一端部が上記隙間部に連通するとともに 他端部が上記配管の内壁に全周にわたって開口することにより上記隙間部を通じて 上記水を上記含水汚泥と上記配管の内壁面との間に供給するノズル部とを備えてな ることを特徴とするちのである。
[0018] ここで、請求項 6に記載の発明は、請求項 5に記載の注水装置が、さらに当該注水 装置の上流側または下流側における上記配管内の圧力を検出する圧力検出器と、 この圧力検出器によって検出された圧力が第 1の設定値に至った際に上記送水ボン プを起動するとともに、上記圧力が第 2の設定値に至った際に上記送水ポンプを停 止させる制御手段を備えてなることを特徴とするものである。
[0019] また、請求項 7に記載の発明は、請求項 4〜6のいずれかに記載の発明において、 上記配管が、上記注水装置の下流側において、その内径が拡径されていることを特 徴とするちのである。
また、請求項 8に記載の発明は、請求項 4〜7に記載の汚泥タンクが、含水率が 90 %以下の下水汚泥を貯留するものであることを特徴とするものである。
[0020] 請求項 1〜3のいずれかに記載の含水汚泥の処理方法および請求項 4〜8のいず れかに記載の含水汚泥の処理設備においては、含水汚泥を圧送ポンプによって投 入すべきプレヒータの下部へと配管中を圧送するに際して、その途中で注水装置に より上記含水汚泥と配管の内壁面との間に水を間欠的または連続的に供給すること により、含水汚泥の表面を湿潤させる。この結果、配管の内壁面との間の摩擦が低減 されて、含水汚泥の滑動が促進されるために、上記配管が長くなつた場合において も、圧送ポンプにおける低い吐出圧力によって上記含水汚泥を円滑に上記プレヒー タ下部まで移送することができる。
[0021] この際に、含水汚泥は、配管の内壁面と接するその表面近傍のみが、上記水によ つて湿潤されるために、その含水率が大幅に高くなることがなぐよって乾式キルンに おける熱消費が大きくなるおそれもない。
したがって、特に請求項 3または 8に記載の発明のように、含水率が 90%以下の含 水汚泥の処理に適用した場合に、顕著な効果を奏する。
[0022] また、請求項 5に記載の発明によれば、送水ポンプによって配管の厚さ方向の中間 部に形成された環状の隙間部に水を供給すると、この水が上記隙間部からノズル部 を通じて配管の内壁面の全周にわたって供給される。このため、より少ない水量によ つて、効果的に含水汚泥の全周を湿潤させることができ、一層その滑動の円滑化を 図ることが可能になる。
[0023] さらに、請求項 6に記載の発明によれば、圧力検出器からの検出信号によって、配 管内の圧力が、第 1の設定値に至った際に、初めて送水ポンプを起動して水を供給 し、これによつて配管内の圧力が第 2の設定値まで下がった際に、上記送水ポンプを 停止することができる。この結果、処理すべき含水汚泥の含水率が変化した場合に おいても、これに対応して円滑に当該含水汚泥を低い圧力で圧送することができると ともに、最小限の水供給量によって配管内の圧力を所定の範囲内に保持することが できる。
[0024] また、請求項 7に記載の発明によれば、上記注水装置の下流側にお!、て、配管の 内径を拡径することにより、より一層下流側にお 、て含水汚泥を圧送するために要す る圧力を低減化させて、圧送ポンプの所要吐出圧を低く抑えることが可能になる。 図面の簡単な説明
[0025] [図 1]図 1は、本発明に係る含水汚泥の処理設備の一実施形態を示す概略構成図で ある。
[図 2]図 2は、図 1の A部の拡大図である。 [図 3]図 3は、図 2の要部の縦断面図である。
符号の説明
[0026] 1 乾式キルン
2 窯尻部分
3 プレヒータ
4 仮焼炉
5 汚泥タンク
6 圧送ポンプ
7 配管
8 注水装置
12a, 12b 拡径管
14 注水器
15 送水ポンプ
16 水供給ライン
17 圧力検出器
21 隙間部
22 ノズル咅
22a ノズル部の先端
発明を実施するための最良の形態
[0027] 図 1〜図 3は、本発明に係る含水汚泥の処理設備を、セメントクリンカーの製造設備 に併設された下水汚泥の処理設備に適用した最良の実施形態を示すもので、図中 符号 1が、このセメント製造設備においてセメント原料を焼成するための乾式キルン である。
この乾式キルン 1は、軸芯回りに回転自在に設けられたロータリーキルンであり、そ の図中左方の窯尻部分 2に、セメント原料を予熱するためのプレヒータ 3が設けられる とともに、図中右方の窯前には、内部を加熱するための主パーナ(図示を略す。)が 設けられている。
[0028] ここで、プレヒータ 3は、上下方向に直列的に配置された複数段(図では 4段)のサ イクロン 3a〜3dによって構成されており、 1段目のサイクロン 3aにセメント原料が供給 されている。また、 3段目のサイクロン 3cと 4段目のサイクロン 3dとの間には、下端部 にセメントキルン 1の窯尻部分 2から燃焼排ガスが導入されるとともに、内部に図示さ れない燃料供給ライン力 供給される石炭等の燃料の燃焼装置が設けられた仮焼炉 4が設けられている。
[0029] そして、上記セメントクリンカーの製造設備に下水汚泥の処理設備が併設されてい る。
この処理設備は、下水汚泥を貯留する汚泥タンク 5と、この汚泥タンク 5内の汚泥を 圧送する圧送ポンプ 6と、この圧送ポンプ 6の吐出側に接続されて含水汚泥を乾式キ ルン 1の窯尻部分 2に直接投入する配管 7と、この配管 7の圧送ポンプ 6と窯尻部分 2 との間の 2箇所に間隔をおいて設けられた注水装置 8とから概略構成されたものであ る。
[0030] この圧送ポンプ 6は、油圧ユニット 9から供給される作動油によって往復駆動される ピストン型のポンプであり、その供給部 6aに汚泥タンク 5からの送泥ライン 10が導入さ れている。そして、この圧送ポンプ 6の吐出側に、逆止弁 11を介して下水汚泥移送用 の配管 7が接続されている。
[0031] この配管 7は、圧送ポンプ 6の吐出側において、拡径管 12aにより呼び径が 150m mから 200mmに拡径され、さらに注水装置 8間において、拡径管 12bにより呼び径 力 S 200mmから 250mmに拡径されるとともに、窯尻部分 2の近傍にバタフライ弁 13 が介装されている。そして、この配管 7における全長のほぼ中間位置と、窯尻部分 2 への立ち上がり部の上流側に、それぞれ上記注水装置 8が設けられている。
[0032] これら注水装置 8は、配管 7に介装されて当該配管 7の一部を構成する注水器 14と 、この注水器 14に送水ポンプ 15によって水を供給する水供給ライン 16と、注水器 14 の上流側近傍の配管 7に取り付けられて内部の圧力を検出する圧力検出器 17と、こ の圧力検出器 17によって検出された圧力が高圧側の設定値 (第 1の設定値)に至つ た際に送水ポンプ 15を起動するとともに、低圧側の設定値 (第 2の設定値)まで低下 した際に送圧ポンプ 15を停止させる図示されない制御装置とから構成されたもので ある。 [0033] ここで、図 1中右方の配管 7の下流側に設けた制御装置における高圧側設定値お よび低圧側設定値は、それぞれ図中左方の配管 7の上流側に設けた制御装置にお ける高圧側設定値および低圧側設定値よりも、低 、圧力に設定されて ヽる。
[0034] また、注水器 14は、図 3に示すように、本体部 14aの一端面 14bから他端面 14cの 近傍までの内壁が配管 7の内径よりも拡径されることにより、凹部 18が形成されてい る。この凹部 18は、一端面 14b側がさらに大径に形成されることにより段部 18aが形 成されるとともに、他端部が他端面 14c側に向けて漸次縮径されることにより、傾斜部 18bが形成されている。
[0035] そして、この凹部 18に、円筒状のスリーブ 19が上記一端面 14b側から挿入されて いる。このスリーブ 19は、一端部に凹部 18の段部 18aと係合する鍔部 19aが形成さ れるとともに、他端部に凹部 18の傾斜部 18bに臨むテーパー部 19bが形成されて ヽ る。また、凹部 18の段部 18aの近傍には、溝部が形成されており、この溝部にスリー ブ 19との間を液密的に封じる O—リング 20が取り付けられている。
[0036] また、この O—リング 20から傾斜部 18bに向けた凹部 18とスリーブ 19との間には、 水が流通可能な環状の隙間部 21が形成されており、さらに傾斜部 18bとテーパー部 19bとの間には、隙間部 21と連続するノズル部 22が形成されている。そして、このノ ズル部 22の先端 22aは、内壁面の全周にわたって開口されている。
[0037] また、本体部 14aの円周方向に等間隔をおいた 4箇所には、外周面から隙間部 21 に至る注入孔 23が穿設されている。他方、水供給ライン 16の先端部は、注水器 14 の外周を囲繞するリング状に形成されており、その円周方向 4箇所に、注入管 24が 枝配管されている。そして、各々の注入管 24が、注入孔 23に嵌入されている。
[0038] 次に、以上の構成力もなる下水汚泥の処理設備を用いた本発明に係る下水汚泥 の処理方法の実施形態について説明する。
先ず、プレヒータ 3において予熱されるとともに、仮焼炉 4において仮焼成されたセメ ント原料を、図中点線矢印で示すように、窯尻部分 2から乾式キルン 1内に導入する 。すると、この乾式キルン 1内において窯尻部分 2側力 窯前側へと徐々に送られる 過程において、主パーナからの燃焼排ガスによって 1000°Cから 1450°C程度まで加 熱され、焼成されてクリンカーとなる。 [0039] 以上のセメントクリンカーの製造と並行して、予め汚泥タンク 5に貯留されている含 水率が約 80%の下水汚泥を、圧送ポンプ 6によって配管 7から直接乾式キルン 1の 窯尻部分 2に投入する。すると、窯尻部分 2に投入された下水汚泥は、約 1000°Cの 高温雰囲気下においてその水分が瞬時に気化するとともに、固形分が乾式キルン 1 内に導入されて加熱されたセメント原料と共に焼成され、セメントクリンカーの一部と なって排出される。
[0040] そして、下水汚泥を、圧送ポンプ 6によって投入すべき窯尻部分 2へと配管 7中を圧 送する際に、配管 7に取り付けた圧力検出器 17によって、常時当該部分の配管 7内 の圧力が検出され、この検出圧力が各々の高圧側の設定値に至ると、制御装置によ つて送水ポンプ 15が起動する。これにより、水が水供給ライン 16から注水器 14内の 隙間部 21へと供給され、さらにノズル部 22の先端 22aから、注水器 14の内壁面の全 周にわたって下水汚泥の外周面との間に供給される。これにより、下水汚泥の全表 面が湿潤させて、配管 7の内壁面との間の摩擦が低減される結果、下水汚泥の配管 7の内壁面に対する滑動が促進される。
[0041] この結果、配管 7内の圧力が低下して、各々の低圧側の設定値まで下がると、上記 制御装置によって送水ポンプ 15の運転が停止される。
そして、以上の注水操作が繰り返されることにより、配管 7が長くなつた場合におい ても、圧送ポンプ 6における低い吐出圧力によって下水汚泥を円滑に窯尻部分 2ま で移送することができる。
[0042] この際に、下水汚泥は、供給される水によってその表面近傍のみが湿潤されるため に、その含水率が大幅に高くなることがなぐよって乾式キルン 1における熱消費が大 きくなるおそれもない。
特に、注水器 14内の環状の隙間部 21に供給された水力 ノズル部 22の先端 22a 力も内壁の全周にわたって供給されるために、少ない水量によって、効果的に下水 汚泥の全周を湿潤させることができ、一層その滑動の円滑ィ匕を図ることができる。
[0043] さらに、圧力検出器 17からの検出信号によって、配管 7内の圧力が、高圧側の設 定値に至った際に、初めて送水ポンプ 15を起動して水を供給し、これによつて配管 7 内の圧力が低圧側の設定値まで下がった際に、送水ポンプ 15を停止させているの で、処理すべき下水汚泥の含水率が変化した場合においても、これに対応して円滑 に当該下水汚泥を低い圧力で圧送することができるとともに、最小限の水供給量によ つて配管 7内の圧力を所定の範囲内に保持することができる。
[0044] 力!]えて、 2箇所に設けた注水装置 8間において、配管 7の内径を拡径しているので
、より一層配管 7の下流側において下水汚泥を圧送するために要する圧力を低減ィ匕 させることができ、よって圧送ポンプ 6の所要吐出圧をより低く抑えることができる。
[0045] なお、上記実施の形態においては、セメントクリンカーの製造設備において下水汚 泥を処理する場合についてのみ説明した力 これに限定されるものではなぐ他の様 々な含水汚泥についても、同様に処理することが可能である。
また、当該含水汚泥の投入箇所についても、窯尻部分に限らず、仮焼炉 4等の他 のプレヒータ 3の下部に投入することもできる。
産業上の利用可能性
[0046] 本発明によれば、含水汚泥における含水率を大幅に高めることなぐかつ当該含水 汚泥を低い送圧によって円滑に乾式キルンの窯尻部分等へと移送することが可能と なる含水汚泥の処理方法および処理設備を提供することができる。

Claims

請求の範囲
[1] セメント原料を予熱するプレヒータと、このプレヒータが窯尻部分に接続されて予熱 された上記セメント原料を焼成する乾式キルンとを有するセメントクリンカーの製造設 備において、汚泥タンク内に貯留された含水汚泥を、圧送ポンプによって配管中を 移送し、直接上記プレヒータの下部に投入することにより焼却処理するに際して、 上記圧送ポンプと上記プレヒータ下部との間の上記配管の少なくとも 1箇所におい て、上記含水汚泥と上記配管の内壁面との間に水を間欠的または連続的に供給す ることを特徴とする含水汚泥の処理方法。
[2] 上記プレヒータの下部は、上記窯尻部分または当該窯尻部分の前段に設けられた 仮焼炉であることを特徴とする請求項 1に記載の含水汚泥の処理方法。
[3] 上記含水汚泥は、含水率が 90%以下の下水汚泥であることを特徴とする請求項 1 または 2に記載の含水汚泥の処理方法。
[4] セメント原料を予熱するプレヒータと、このプレヒータが窯尻部分に接続されて予熱 された上記セメント原料を焼成する乾式キルンとを有するセメントクリンカーの製造設 備にお 、て、含水汚泥を直接焼却処理するための含水汚泥の処理設備であって、 上記含水汚泥を貯留する汚泥タンクと、この汚泥タンク内の汚泥を圧送する圧送ポ ンプと、この圧送ポンプの吐出側に接続されて上記含水汚泥を上記プレヒータ下部 に直接投入する配管と、この配管の上記圧送ポンプと上記プレヒータ下部との間の 少なくとも 1箇所に設けられて上記含水汚泥と上記配管の内壁面との間に水を間欠 的または連続的に供給する注水装置とを備えてなることを特徴とする含水汚泥の処 理設備。
[5] 上記注水装置は、上記配管の厚さ方向の中間部に円周方向に形成された環状の 隙間部と、この隙間部に水を供給する送水ポンプが介装された水供給ラインと、一端 部が上記隙間部に連通するとともに他端部が上記配管の内壁に全周にわたって開 口することにより上記隙間部を通じて上記水を上記含水汚泥と上記配管の内壁面と の間に供給するノズル部とを備えてなることを特徴とする請求項 4に記載の含水汚泥 の処理設備。
[6] 上記注水装置は、当該注水装置の上流側または下流側における上記配管内の圧 力を検出する圧力検出器と、この圧力検出器によって検出された圧力が第 1の設定 値に至った際に上記送水ポンプを起動するとともに、上記圧力が第 2の設定値に至 つた際に上記送水ポンプを停止させる制御手段を備えてなることを特徴とする請求 項 5に記載の含水汚泥の処理設備。
[7] 上記配管は、上記注水装置の下流側において、その内径が拡径されていることを 特徴とする請求項 4な 、し 6の 、ずれかに記載の含水汚泥の処理設備。
[8] 上記汚泥タンクは、含水率が 90%以下の下水汚泥を貯留するものであることを特 徴とする請求項 4な 、し 7の 、ずれかに記載の含水汚泥の処理設備。
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