WO2010150523A1 - 有機汚泥の処理装置 - Google Patents
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- F23G5/165—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating including secondary combustion in a separate combustion chamber arranged at a different level
Definitions
- the present invention relates to a treatment apparatus for continuously incinerating organic sludge such as sewage sludge.
- sewage sludge is incinerated as dewatered sludge, but the water content of the dewatered sludge is high (80 to 85%), which necessitates the use of fossil fuels such as heavy oil and increases incineration costs. .
- Patent Document 1 a system has been developed in which dehydrated sludge is dried to a self-combustible water content with a dryer and then incinerated.
- the boiler is operated using this incineration heat and the generated steam is supplied to the dryer.
- Patent Document 1 a stair-type stoker furnace or a fluidized bed furnace is used as an incinerator, and dehydrated sludge is dried to a moisture content of 35 to 40% by a disk dryer.
- the inventors firstly attached a dehydrating sludge to a heating drum to dry the moisture content to 40 to 20%, and the dried sludge was provided with a heat exchanger in the furnace and in a state of oxygen deficiency.
- a pyrolysis furnace for flameless combustion was provided, and a steam that was obtained with a heat exchanger was used as a heat source for the dryer (Patent Document 2).
- Patent Document 1 a large amount of sewage sludge can be incinerated, but not only the construction cost increases, but also a large installation space is required, and an auxiliary fuel (fossil fuel) is required.
- the system of Patent Document 2 is adopted when hazardous substances are not discharged, installation space is small, and construction costs are low, but continuous operation is not possible and the amount of treatment is very large like sewage sludge. Can not.
- an object of the present invention is to provide a compact and economical organic sludge treatment apparatus capable of continuously incinerating organic sludge.
- the organic sludge treatment apparatus of the present invention employs the following means in order to achieve the above object. That is, a dryer for converting organic sludge into dry sludge having a water content of 40 to 10% capable of continuous self-combustion, a combustion apparatus for continuously incinerating the dried sludge, and heat exchange for obtaining steam with the incineration heat
- a dryer for converting organic sludge into dry sludge having a water content of 40 to 10% capable of continuous self-combustion a combustion apparatus for continuously incinerating the dried sludge, and heat exchange for obtaining steam with the incineration heat
- the combustion apparatus is provided with a cylindrical inner wall concentric with the outer wall at the upper part of the furnace body having a vertical cylindrical outer wall, and the dried sludge is sequential
- a heat exchanger provided directly above the furnace body is provided with a screw conveyor to be transported to the outer periphery of the inner wall, and the combustion air swirling spirally from above is sent to burn dry sludge at the upper end of the screw conveyor.
- Combustion gas is introduced to the vessel by raising the central part of the inner wall It is characterized in that there was Unishi.
- Organic sludge includes sewage sludge and waste sludge discharged from food processing plants, as well as chicken manure and livestock manure.
- Organic sludge should be sent to the dryer after treatment such as dehydration with a moisture content of 75-85%.
- the dryer uses two heating drums that rotate inward to each other in parallel, the organic sludge is attached to the heating drum in a sheet form, and the moisture content is dried to 40 to 10% and scraped off. To do.
- the steam obtained with the heat exchanger attached to the upper direction of the combustion apparatus is used for the heat source of a heating drum.
- the moisture content of the dried sludge can be adjusted by changing the amount of input organic sludge, the rotation speed of the heating drum, and the gap between the heating drums.
- the water content is preferably 15 to 10%.
- organic sludge lump may be broken or a certain amount of It is advisable to attach a device to supply.
- a storage weir partition for temporary storage
- the dried sludge scraped off with the scraper blade of the dryer is almost chip-shaped and may be sent directly to the combustion device by a belt conveyor or the like, but the dried sludge is pelletized as described in claim 3. It is desirable that the apparatus forms pellets of 0.5 to 3 cubic centimeters and then supplies them to the combustion apparatus.
- the pellets may be made by pressing into a mold.
- the shape of the pellet is not particularly limited, such as a cylinder or a prism.
- a mixer for mixing the solid fuel may be provided after the pelletizing apparatus.
- the combustion apparatus is provided with a screw conveyor for sequentially transferring the dried sludge to the upper center of the furnace body having a vertical cylindrical outer wall, and a cylindrical inner wall concentric with the outer wall is provided at the upper part thereof. Yes.
- This combustion apparatus is not provided with a grate. Burn the upper end of the dried sludge on the screw conveyor.
- the combustion air is fed into the outer periphery of the inner wall spirally swirling from above.
- the combustion device is a negative pressure combustion system. In this means, it is convenient to provide a suction fan capable of adjusting the pressure on the exhaust side of the combustion gas.
- Combustion gas is led from the central part of the inner wall to the heat exchanger provided directly above, and steam is produced and supplied to the heating drum as a heat source for the dryer.
- steam is produced and supplied to the heating drum as a heat source for the dryer.
- it does not specifically limit about the form of a heat exchanger, arrangement
- Incinerated ash rises toward the inside of the inner wall along with the combustion gas, but incombustibles and non-combustible materials are heated and sequentially pushed by the dry sludge sent from below and dropped. In addition, it is good to control a combustion rate so that an unburned thing may not fall. This is possible by appropriately adjusting the transfer rate of the dry sludge and the amount of combustion air.
- the dry sludge at the upper end of the screw conveyor is formed in a high conical shape (mountain) as described in claim 2 so that the incinerated material can easily fall.
- this means may be provided with a guide member so that the dried sludge is transported later as the central part moves faster toward the periphery.
- the organic sludge treatment apparatus of the present invention comprises a dryer, a combustion device, and a heat exchanger, and the dryer attaches organic sludge to two rotating heating drum surfaces heated by steam.
- the combustion apparatus is provided with a cylindrical inner wall concentric with the outer wall at the top of the furnace body having a vertical cylindrical outer wall, and the dried sludge below the inner wall.
- a screw conveyor that sequentially moves the upper part of the inner wall of the screw conveyor to the outer periphery of the inner wall, and the combustion air swirling spirally from above is sent to burn dry sludge at the upper end of the screw conveyor.
- the dried sludge is incinerated at high temperature to prevent the generation of harmful substances such as dioxin, and ash husks and incombustibles in the combustion part Does not accumulate, so the clinker Without being made, never continuous operation is inhibited even dry sludge contains incombustible. Further, since no mechanical means for removing the incineration ash and incombustible material is required, the apparatus is simple and there is no worry of failure. In addition, the apparatus is compact, and construction costs and maintenance costs are low and economical.
- a guide member is provided near the upper end of the casing cylinder of the screw conveyor to form a conical upper end portion of the dried sludge to be transported directly above, and an ash storage portion for storing the falling incinerated ash is provided below the periphery of the screw conveyor. If combustion air is supplied to the ash storage part in order to burn unburned or semi-burned incinerated ash that has been burned (Claim 2), the burned thing is reliably removed from the combustion part. Instead of the dry sludge that is sent in sequence, it is possible to burn smoothly and stably, and it is difficult to produce unburned or semi-burned.
- pelletizing device that molds dried sludge that has been dried in a dryer to form pellets of 0.5 to 3 cubic centimeters, it becomes a solid fuel that is easy to handle, and the combustion air flows more sufficiently into the combustion section. Therefore, stable combustion can be obtained at high temperatures.
- FIG. 1 is a front view showing the entirety of a dryer 10.
- FIG. It is explanatory drawing which shows the combustion apparatus 20, the heat exchanger 30, and the ash collection
- FIG. 1 is an overall system diagram of an embodiment of an organic sludge treatment apparatus according to the present invention. This apparatus is provided in connection with the dewatering apparatus 1 of the sewage treatment facility.
- the dewatered sludge having a moisture content of about 83% is dried to a moisture content of 10 to 15% by the dryer 10 and is converted to 0 by the pelletizing apparatus 50.
- the dryer 10 is connected to a shooter 2 for taking in the dewatered sludge from the dewatering device 1 at the top of a hermetic casing, and in the center, two rotators are driven to rotate inward.
- a heating drum 11 is provided. The surface of the heating drum 11 is heated to 120 to 140 degrees Celsius by taking the steam from the heat exchanger 30 inside.
- the dewatered sludge that flows in from the top adheres to the surface of the rotating heating drum 11 in a sheet form and is dried.
- 12 is a scraping blade for scraping dry sludge.
- Reference numeral 13 denotes a storage weir provided almost above the center of the heating drum 11, which is a frame body that is erected in four directions so as to store dewatered sludge, and is disposed with a gap from the heating drum 11. Yes. This gap is adjustable.
- the dried sludge scraped off by the scraping blade 12 is transferred to the pelletizing device 50 from below. Further, an exhaust pipe 14 for taking out steam generated during drying is provided at the upper part of the casing. Since this steam has a bad odor, it is biologically treated by the deodorizing tower 16 and moisture is removed by the mist separator 17. Then, it is discharged to the atmosphere through the activated carbon device 18.
- the pelletizing apparatus 50 stores a roller 54 rotating around a vertical shaft 55 and a pellet mold 52 in a case 51.
- the case 51 is divided into a supply chamber 51a, a discharge chamber 51b, and a power chamber 51c.
- the supply chamber 51a is provided with two rollers 54 connected by a connecting shaft 53.
- the roller 54 is rotatably attached to the connecting shaft 53 via a bearing.
- the connecting shaft 53 is connected to the vertical shaft 55, and a large bevel gear 56 is fixed to the vertical shaft 55 in the power chamber 51 c and meshes with a small bevel gear 57 connected to a motor 58. Therefore, the roller 54 rolls by the rotation of the vertical shaft 55.
- a mold 52 having many mold holes 52a is fixed at the boundary between the supply chamber 51a and the discharge chamber 51b, and the roller 54 is provided so as to roll on the mold 52 (the mold hole 52a portion).
- a large number of mold holes 52a are provided on the circumference around which the roller 54 rolls, and have a diameter of 10 mm and a depth of 20 mm.
- the dried sludge sent to the supply chamber 51a by the transport conveyor connected to the discharge port of the dryer 10 is first pushed into a large diameter portion on the upper end side of the mold hole 52a, Subsequently, when the roller 54 rolls the dried sludge placed thereon, it is sent into the lower narrow mold hole 52a, compacted, sent to the discharge chamber 51b in the form of pellets, and discharged from the discharge port 59. Is done.
- the discharged pelletized dry sludge is sent to the mixer 60.
- the mixer 60 is a device for mixing pelletized dry sludge with another solid fuel such as wood chips.
- the pelletized dry sludge and wood chips are each reduced in weight, sent to a rotating container, and mixed. Is used so that it can be taken out continuously.
- the mixture is sequentially transferred to the fuel supply hopper 27 of the combustion apparatus 20 by a belt conveyor.
- the mixer 60 is controlled so as to be operated as necessary, for example, when the thermal power is insufficient. When no other solid fuel is mixed (only pellet-shaped dry sludge), the mixer 60 is not passed through. Directly sent to the combustion device 20.
- the combustion apparatus 20 has a vertical cylindrical outer wall 21 fixed on a mount 23, and a screw conveyor 22 connected to a driving means 26 is vertically provided at the lower center thereof. .
- a cylindrical inner wall 24 concentric with the outer wall 11 is provided above the screw conveyor 22.
- the screw conveyor 22 is driven by a driving means 26 connected through a sprocket and a chain from a motor installed outside the mount 23.
- a guide member 25 for forming the upper end portion of the transferred solid fuel in a conical shape with a high central portion is provided on the upper portion of the screw conveyor 22.
- the guide member 25 includes a conical middle member 25a fixed to the tip of the rotating shaft of the screw conveyor 12, and a substantially concentric conical cylindrical outer member 25b provided on the outer periphery thereof.
- the casing cylinder 22a is supported by a plurality of support rods 25c.
- Reference numeral 27 denotes a fuel supply hopper, and 28 denotes a combustion gas pipe for sending combustion gas.
- the ignition means which ignites by spraying liquid fuel on the upper end part of dry sludge is provided.
- an air supply port directed in a tangential direction is provided in the vicinity of the upper end of the middle wall 24 so as to turn around the outer periphery of the middle wall 24 and descend.
- a cavity connected to an air supply source is provided on the circumference of the upper end edge of the casing cylinder 22a of the screw conveyor 22, and a plurality of ejection holes are provided.
- the middle member 25a is hollow, a plurality of ejection holes are provided, and combustion air is supplied from the lower end.
- the outer member 25b also has a cavity and a large number of ejection holes, and a steel pipe for supplying combustion air from the outside is attached to the lower end portion.
- an ash storage portion 29 whose periphery is closed is formed below the screw conveyor 22, and although not shown, an unburnt that has fallen from the outlet for removing the ash and the upper end of the screw conveyor 22.
- a supply port for combustion air is provided so that the dried sludge and semi-burned sludge are completely combusted.
- a heat exchanger 30 is integrally disposed immediately above the combustion device 20.
- a water pipe 32 is spirally arranged on an inner wall in a cylindrical body 30 a concentric with the outer wall 21.
- the gas inflow port 31 into which combustion gas flows in is provided in the center part of the lower end of the cylinder 30a.
- the steam obtained by the heat exchanger 30 is sent to the heating drum 11 of the dryer 10. Then, the steam used in the dryer 10 is stored in the heat retaining tank 35, and the reduced amount is supplemented and supplied to the heat exchanger 30.
- a combustion gas pipe 28 for taking out combustion gas is attached to the lower side of the cylindrical body 30 a of the heat exchanger 30, and is connected to the ash recovery tower 40.
- the ash recovery tower 40 is an inverted conical cyclone 41 having an ash receiver 42 in the lower part, and an exhaust cylinder 43 is provided in the upper part.
- a suction fan whose pressure can be adjusted is provided behind the exhaust cylinder 43 so that the inside of the combustion apparatus 20 has a negative pressure (minus 150 to 200 Pascals).
- the dried sludge from the pelletizing device 50 or the mixer 60 is carried into the supply hopper 27 of the combustion device 20 and sequentially lifted and transferred by the screw conveyor 22 driven by the driving means 26. .
- the amount of the dried sludge transferred to the upper end of the screw conveyor 22 is changed by the guide member 25 at the central portion and the end portion, the central portion is sent faster, and the dried sludge is piled up at the upper end portion (conical). Formed.
- the conical angles of the outer diameters of the intermediate member 25a and the outer member 25b are the same, and the dried sludge in the outer member 25b does not change in the horizontal sectional area in the height direction, and the guide member 25 transfers the dried sludge.
- the resistance is reduced.
- the ignition means is activated to ignite. This operation is only performed at the beginning of burning dry sludge.
- the dried sludge is swirled around the outer periphery of the inner wall 24 to descend and blown from above the solid fuel, and the burned air blown upward from the bottom of the dried sludge blown through the center of the screw conveyor 22. And the surface of the upper end portion is completely burned at a high temperature of 800 degrees or more by the combustion air ejected from the upper end edge of the casing cylinder 22a of the screw conveyor 22. Then, the incinerated ash that rises up by the dried sludge that is sequentially transferred from below and slides down along the slope falls to the ash reservoir 29.
- the dried sludge is almost completely incinerated by appropriately adjusting the rotational speed of the screw conveyor 22 and the amount of combustion air. Depending on the state of the dried sludge and the like, the falling things may include unburned ones or those that are in the middle of combustion, but these burn in the ash reservoir 29 and burn completely.
- Combustion gas resulting from the combustion of the dried sludge blows up to the inside of the middle wall 24 and flows into the heat exchanger 30 from the upper inlet 31.
- the upper part of the combustion gas is hotter and the content of incinerated ash is lower.
- the combustion gas containing the incinerated ash is sent from the combustion gas pipe 28 to the ash recovery tower 40 outside the furnace, and moves downward while swirling along the wall of the cyclone 41.
- the ash is separated from the gas, and the ash receiver 42 is separated. To be recovered.
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Abstract
有機汚泥を連続して焼却処理できるコンパクトで経済的な有機汚泥の処理装置を提供する。 この発明は、有機汚泥を連続して自己燃焼可能な乾燥汚泥にする乾燥機１０と、これを連続して焼却する燃焼装置２０と、焼却熱で蒸気を得る熱交換器３０とを備え、該蒸気を乾燥機１０の熱源としている。乾燥機１０は蒸気によって加熱された２個の回転する加熱ドラム面に有機汚泥を貼着させて乾燥汚泥とするものであり、燃焼装置２０は、縦型円筒状の外壁２１を有する炉体の上部に同芯の円筒状の中壁２４を設け、その下方に乾燥汚泥を順次直上へ移送させるスクリューコンベア２２を備えている。そして、中壁２４の外周に、螺旋状に旋回する燃焼空気を送り込んで、スクリューコンベア２２の上端部の乾燥汚泥を燃焼させ、その燃焼ガスを直上に設けた熱交換器３０へ導入している。
Description
本発明は、下水汚泥などの有機汚泥を連続して焼却する処理装置に関するものである。
例えば、下水汚泥は、脱水汚泥にして焼却処分されているが、脱水汚泥の含水率が高く（８０～８５％）、このため、重油などの化石燃料を必要とし焼却費用が嵩むという難点がある。
そこで、脱水汚泥を乾燥機で自己燃焼可能な含水率まで乾燥してから焼却し、この焼却熱を利用してボイラを稼働させ、発生した蒸気を乾燥機へ供給するようにしたシステムが開発されている（例えば、特許文献１）。このシステムでは、焼却炉に階段式のストーカ炉または流動層炉を使用し、脱水汚泥をディスク式ドライヤーで３５～４０％の含水率に乾燥している。
一方、発明者等は、先に、脱水汚泥を加熱ドラムへ付着させて含水率を４０～２０％に乾燥する乾燥機と、この乾燥汚泥を炉内に熱交換器を備え酸素不足の状態で無火炎燃焼させる熱分解炉を設け、熱交換器で得た蒸気を乾燥機の熱源としたものを開発した（特許文献２）。
一方、発明者等は、先に、脱水汚泥を加熱ドラムへ付着させて含水率を４０～２０％に乾燥する乾燥機と、この乾燥汚泥を炉内に熱交換器を備え酸素不足の状態で無火炎燃焼させる熱分解炉を設け、熱交換器で得た蒸気を乾燥機の熱源としたものを開発した（特許文献２）。
特許文献１のシステムでは、大量に下水汚泥を焼却処理できるが、建設費が嵩むばかりでなく、大きな設置スペースが必要であり、さらに、補助燃料（化石燃料）を必要とする。
一方、特許文献２のシステムは、有害物質が排出されず設置スペースも小さく、建設費も安価であるが、連続運転ができず、下水汚泥のように処理量が非常に多い場合には、採用できない。
一方、特許文献２のシステムは、有害物質が排出されず設置スペースも小さく、建設費も安価であるが、連続運転ができず、下水汚泥のように処理量が非常に多い場合には、採用できない。
そこで、本発明は、有機汚泥を連続して焼却処理できるコンパクトで経済的な有機汚泥の処理装置を提供することを目的としている。
本発明の有機汚泥の処理装置は、上記の目的を達成するため、次の手段を採った。すなわち、有機汚泥を連続して自己燃焼可能な４０～１０％の含水率の乾燥汚泥にする乾燥機と、該乾燥汚泥を連続して焼却する燃焼装置と、該焼却熱で蒸気を得る熱交換器とを備え、該蒸気を乾燥機の熱源とする有機汚泥の処理装置であって、該乾燥機は蒸気によって加熱された２個の回転する加熱ドラム面に有機汚泥を貼着させて乾燥汚泥とするものであり、該燃焼装置は、縦型円筒状の外壁を有する炉体の上部に該外壁と同芯の円筒状の中壁を設け、該中壁の下方に該乾燥汚泥を順次直上へ移送させるスクリューコンベアを備え、該中壁の外周に、上方から螺旋状に旋回する燃焼空気を送り込んで、該スクリューコンベアの上端部の乾燥汚泥を燃焼させ、炉体の直上に設けた熱交換器へ燃焼ガスを該中壁の中央部を上昇させて導入するようにしたことを特徴としている。
有機汚泥は、下水汚泥や食品加工工場で排出される廃棄汚泥のほか、鶏糞や家畜糞などが含まれる。有機汚泥は脱水などの処理を行い含水率を７５～８５％にして乾燥機へ送り込むとよい。
乾燥機は、互いに内側へ回転する２個の加熱ドラムを平行に設け、有機汚泥を加熱ドラムへシート状に付着させて含水率を４０～１０％に乾燥させて掻き取るようにしたものを使用する。なお、加熱ドラムの熱源は、燃焼装置の上方へ付設した熱交換器で得た蒸気を使用する。
乾燥機は、互いに内側へ回転する２個の加熱ドラムを平行に設け、有機汚泥を加熱ドラムへシート状に付着させて含水率を４０～１０％に乾燥させて掻き取るようにしたものを使用する。なお、加熱ドラムの熱源は、燃焼装置の上方へ付設した熱交換器で得た蒸気を使用する。
乾燥汚泥の含水率は、投入される有機汚泥の投入量と、加熱ドラムの回転速度と、加熱ドラム間の隙間を変えることによって調整可能である。下水汚泥の場合においては、含水率を１５～１０％にするのが望ましい。なお、有機汚泥が一定の液状のものでなく、塊状のものが混合しているような場合は、乾燥機へ適量ずつ供給されるようにするため、有機汚泥の塊を壊したり、一定量を供給するような装置を付設するとよい。
また、加熱ドラムの隙間の上部に有機汚泥を貯留するための貯留堰（一時貯留のための仕切り）を設け、有機汚泥へ予熱を与えて流動性を高めて塊状のものが混入しても壊れ易くするとよい。
また、加熱ドラムの隙間の上部に有機汚泥を貯留するための貯留堰（一時貯留のための仕切り）を設け、有機汚泥へ予熱を与えて流動性を高めて塊状のものが混入しても壊れ易くするとよい。
乾燥機の掻取刃で掻き取られた乾燥汚泥は、ほぼチップ状であり、燃焼装置へ直接ベルトコンベアなどで、送っても良いが、請求項３に記載のように、乾燥汚泥をペレット化装置で０．５～３立方センチメートルのペレット状としてから燃焼装置へ供給するのが望ましい。
ペレットは、型に押し込んで造るとよい。なお、ペレットの形状については、円柱、角柱など特に問わない。
また、乾燥汚泥の発熱量が、不足である場合には、木質チップなどの固形燃料を混合するとよい。この場合には、ペレット化装置の後に、固形燃料を混合する混合機を設けるとよい。
ペレットは、型に押し込んで造るとよい。なお、ペレットの形状については、円柱、角柱など特に問わない。
また、乾燥汚泥の発熱量が、不足である場合には、木質チップなどの固形燃料を混合するとよい。この場合には、ペレット化装置の後に、固形燃料を混合する混合機を設けるとよい。
燃焼装置は、縦型円筒状の外壁を有する炉体の内部中央に該乾燥汚泥を順次直上へ移送させるスクリューコンベアを設け、その上部には該外壁と同芯の円筒状の中壁を設けている。この燃焼装置には、火格子を設けていない。スクリューコンベアに載った乾燥汚泥の上端部を燃焼させる。
燃焼空気は、中壁の外周に、上方から螺旋状に旋回する燃焼空気を送り込む。さらに、スクリューコンベアの軸を中空として乾燥汚泥の下方から吹き込んだり、スクリューコンベア上端部に燃焼空気が吹出す噴射口を設けるなど、燃焼空気をできるだけ多く多方面から供給するのが望ましい。なお、燃焼装置は負圧燃焼方式とする。この手段は燃焼ガスの排出側に圧力調整が可能な吸引ファンを設けるのが簡便である。
燃焼空気は、中壁の外周に、上方から螺旋状に旋回する燃焼空気を送り込む。さらに、スクリューコンベアの軸を中空として乾燥汚泥の下方から吹き込んだり、スクリューコンベア上端部に燃焼空気が吹出す噴射口を設けるなど、燃焼空気をできるだけ多く多方面から供給するのが望ましい。なお、燃焼装置は負圧燃焼方式とする。この手段は燃焼ガスの排出側に圧力調整が可能な吸引ファンを設けるのが簡便である。
燃焼ガスは中壁の中央部から直上に設けてある熱交換器へ導き、蒸気を造り、乾燥機の熱源として加熱ドラムへ供給する。なお、熱交換器の形式や、水管の配置などについては特に限定しない。
焼却灰は、燃焼ガスとともに中壁の内側へ向かって上昇するが、燃えにくいものや不燃物は加熱されて、順次下から送られてくる乾燥汚泥に押されて、落下する。
なお、未燃のものが落下しないように、燃焼速度を制御するとよい。これは、乾燥汚泥の移送速度と燃焼空気量を適宜調整することにより可能である。
なお、未燃のものが落下しないように、燃焼速度を制御するとよい。これは、乾燥汚泥の移送速度と燃焼空気量を適宜調整することにより可能である。
また、焼却したものが落下し易いように、スクリューコンベアの上端部の乾燥汚泥は、請求項２に記載のように、中央部が高い円錐状（山盛り）に形成されるようにするのが望ましい。この手段は、例えば、乾燥汚泥が中心部が速く周辺へ向かうにつれて遅く移送されるように、案内部材を設けるとよい。また、落下するものの中には、未だ完全に燃えていないものも含まれることが生じるので、下方に灰貯留部を設けて、ここにも、燃焼空気を供給して完全燃焼させるとよい。
上記のように、本発明の有機汚泥の処理装置は、乾燥機と燃焼装置と熱交換器とからなり、乾燥機は蒸気によって加熱された２個の回転する加熱ドラム面に有機汚泥を貼着させて乾燥汚泥とするものであり、燃焼装置は、縦型円筒状の外壁を有する炉体の上部に該外壁と同芯の円筒状の中壁を設け、該中壁の下方に該乾燥汚泥を順次直上へ移送させるスクリューコンベアを備え、該中壁の外周に、上方から螺旋状に旋回する燃焼空気を送り込んで、該スクリューコンベアの上端部の乾燥汚泥を燃焼させ、発生した燃焼ガスを該中壁の中央部を上昇させて直上に設けた熱交換器へ導くようにしたので、乾燥汚泥が高温で焼却されダイオキシンなど有害物質の発生が防止でき、かつ、燃焼部に灰殻や不燃物が溜まらず、したがって、クリンカが形成されることがなく、不燃物が含まれた乾燥汚泥でも連続運転が阻害されることがない。そして、焼却灰や不燃物を除去するための機械的な手段も必要としないので、装置が簡素で故障の心配もない。しかも、装置がコンパクトで、建設費用も維持費用も安価で経済的なものにできる。
また、スクリューコンベアのケーシング筒の上端近くに、直上移送される乾燥汚泥の上端部を円錐状に形成させるための案内部材を設け、落下する焼却灰を貯留する灰貯留部をスクリューコンベアの周囲下方に設けるとともに、未燃や半焼の該落下した焼却灰を燃焼させるため該灰貯留部に燃焼空気を供給するように（請求項２）構成すれば、燃焼したものが確実に燃焼部から除去され、順次送られてくる乾燥汚泥とスムーズに代わり安定した燃焼ができ、また、未燃や半焼のものができにくい。
また、乾燥機で乾燥された乾燥汚泥を型込めして０．５～３立方センチメートルのペレット状とするペレット化装置を備えれば、扱いやすい固形燃料となり、燃焼部に燃焼空気がより十分に流入するので、高温で安定した燃焼が得られる。
本発明の有機汚泥の処理装置の実施の形態を、有機汚泥が下水汚泥としたもので図１～図４に基づいて以下に具体的に説明する。
図１は、本発明の有機汚泥の処理装置の実施の形態の全体系統図である。この装置は、下水処理施設の脱水装置１に連結して設けられ、水分が約８３％の脱水汚泥は、乾燥機１０で含水率１０～１５％に乾燥され、これをペレット化装置５０で０．５～３立方センチメートルのペレット状として、上部に熱交換器３０を一体に設けた縦型円筒状の燃焼装置２０で焼却し、熱交換器３０で得られた蒸気を、乾燥機１０の熱源としている。
図１は、本発明の有機汚泥の処理装置の実施の形態の全体系統図である。この装置は、下水処理施設の脱水装置１に連結して設けられ、水分が約８３％の脱水汚泥は、乾燥機１０で含水率１０～１５％に乾燥され、これをペレット化装置５０で０．５～３立方センチメートルのペレット状として、上部に熱交換器３０を一体に設けた縦型円筒状の燃焼装置２０で焼却し、熱交換器３０で得られた蒸気を、乾燥機１０の熱源としている。
乾燥機１０は、図２に示すように、密閉状の筐体の上部に脱水装置１からの脱水汚泥を取り入れるシュータ２が連結され、中央部には、互いに内側へ回転駆動される２本の加熱ドラム１１が設けられている。この加熱ドラム１１は、熱交換器３０からの蒸気を内部に取り入れて表面が摂氏１２０～１４０度に加熱されている。
上部から流入した脱水汚泥は回転する加熱ドラム１１の表面にシート状に付着して乾燥する。図中１２は乾燥汚泥を掻き取るための掻取刃である。また１３は、加熱ドラム１１のほぼ中央部の上方に設けられた貯留堰で、脱水汚泥を貯留できるように四方に立設された枠体で、加熱ドラム１１とは隙間を設けて配置されている。なお、この隙間は、調整可能としている。
上部から流入した脱水汚泥は回転する加熱ドラム１１の表面にシート状に付着して乾燥する。図中１２は乾燥汚泥を掻き取るための掻取刃である。また１３は、加熱ドラム１１のほぼ中央部の上方に設けられた貯留堰で、脱水汚泥を貯留できるように四方に立設された枠体で、加熱ドラム１１とは隙間を設けて配置されている。なお、この隙間は、調整可能としている。
掻取刃１２で掻き取られた乾燥汚泥は、下方からペレット化装置５０へ移送される。また、筐体の上部には乾燥時に発生した蒸気を取り出す排気管１４が設けられ、この蒸気は、悪臭を有しているので、脱臭塔１６で生物処理されミストセパレータ１７で水分を除去して、活性炭装置１８を通してから大気へ放出される。
ペレット化装置５０は、図４に示すように、ケース５１内に垂直軸５５で回転するローラ５４とペレットの型５２が収納されている。ケース５１は供給室５１ａ、排出室５１ｂ、動力室５１ｃに分割され、供給室５１ａには連結軸５３で連結された２個のローラ５４が設けられている。なお、ローラ５４は連結軸５３に対して軸受けを介して回転自在に取付けられている。
また、連結軸５３は、垂直軸５５と連結され、垂直軸５５には動力室５１ｃ内で大傘歯車５６が固設されており、モータ５８に連結された小傘歯車５７に噛み合っている。したがって、ローラ５４は垂直軸５５の回転によって転動する。
供給室５１ａと排出室５１ｂの境には型孔５２ａを多数有する型５２が固設され、ローラ５４は型５２上（型孔５２ａ部）を転動するように設けられている。
型孔５２ａは、ローラ５４が転動する周上に多数設けられ、直径１０ｍｍ、深さ２０ｍｍで、上端は直径１２ｍｍ、深さ４ｍｍの一段大きな孔になっている。
供給室５１ａと排出室５１ｂの境には型孔５２ａを多数有する型５２が固設され、ローラ５４は型５２上（型孔５２ａ部）を転動するように設けられている。
型孔５２ａは、ローラ５４が転動する周上に多数設けられ、直径１０ｍｍ、深さ２０ｍｍで、上端は直径１２ｍｍ、深さ４ｍｍの一段大きな孔になっている。
このように構成されているので、乾燥機１０の排出口に連結された搬送コンベアによって供給室５１ａへ送られた乾燥汚泥は、まず、型孔５２ａの上端側の径の大きな所へ押し込められ、続いて、その上に載った乾燥汚泥をローラ５４が転動することにより、下の細い型孔５２ａへ送り込まれ、締め固められてペレットの状態で排出室５１ｂへ送出され、排出口５９から放出される。
放出されたペレット化された乾燥汚泥は、混合機６０へ送られる。混合機６０は、ペレット化された乾燥汚泥に木質チップなど別の固形燃料を混ぜ合わせるための装置で、ペレット化した乾燥汚泥および木質チップそれぞれを軽量して、回転する容器に送り、混合したものを連続して取り出されるようにしたものを使用している。混合したものは、燃焼装置２０の燃料供給ホッパー２７へ、ベルトコンベアで順次移送される。なお、混合機６０は、火力が不足したときなど必要により稼働させるように制御しており、別の固形燃料を混合しない場合（ペレット状の乾燥汚泥のみ）は、混合機６０を経由せずに直接燃焼装置２０へ送られる。
燃焼装置２０は、図３に示すように、縦型円筒状の外壁２１が架台２３上に固設され、その下部中央に駆動手段２６に連結されたスクリューコンベア２２が、垂直に設けられている。そして、スクリューコンベア２２の上方には、外壁１１と同芯の円筒状の中壁２４が設けられている。スクリューコンベア２２の駆動は架台２３の外に設置したモータから、スプロケットおよびチェンを介して連結された駆動手段２６によっている。
スクリューコンベア２２の上部には、移送された固形燃料の上端部を中央部が高い円錐状に形成させるための案内部材２５が設けられている。
この案内部材２５は、スクリューコンベア１２の回転軸の先端に固設した円錐状の中部材２５ａと、その外周に設けたほぼ同芯の円錐筒状の外部材２５ｂとからなり、外部材２５ｂは、ケーシング筒２２ａに複数の支持杆２５ｃによって支持されている。
なお、２７は、燃料供給ホッパー、２８は、燃焼ガスを送出するための燃焼ガス管である。また、図示していないが、乾燥汚泥の上端部に液体燃料を吹き付けて点火させる着火手段が設けられている。
この案内部材２５は、スクリューコンベア１２の回転軸の先端に固設した円錐状の中部材２５ａと、その外周に設けたほぼ同芯の円錐筒状の外部材２５ｂとからなり、外部材２５ｂは、ケーシング筒２２ａに複数の支持杆２５ｃによって支持されている。
なお、２７は、燃料供給ホッパー、２８は、燃焼ガスを送出するための燃焼ガス管である。また、図示していないが、乾燥汚泥の上端部に液体燃料を吹き付けて点火させる着火手段が設けられている。
一方、燃焼空気を供給する手段は、中壁２４の外周を旋回して下降するように、接線方向へ向けたエア供給口が中壁２４の上端近傍に設けられている。また、スクリューコンベア２２のケーシング筒２２ａの上端縁の円周にエア供給源に連結された空洞を設けるとともに複数の噴出孔が設けられている。さらに、スクリューコンベア２２の回転軸を中空にするとともに、中部材２５ａを中空として複数の噴出孔を設けて下端から燃焼空気を供給している。また、外部材２５ｂも空洞を備えるとともに多数の噴出孔を有し、下端部に外部から燃焼空気を供給するための鋼管が付設されている。
また、スクリューコンベア２２の下方は、周囲が塞がれた灰貯留部２９が形成されており、図示してないが、灰を取り出すための取出口と、スクリューコンベア２２の上端から落下した未燃や半焼の乾燥汚泥が完全燃焼されるように燃焼空気の供給口が設けられている。
燃焼装置２０の直上には、熱交換器３０が一体に配置されている。この熱交換器３０は外壁２１と同芯の筒体３０ａ内の内壁に水管３２が螺旋状に配置されている。そして、筒体３０ａの下端の中央部には、燃焼ガスが流入するガス流入口３１が設けられている。
この熱交換器３０で得られた蒸気は、乾燥機１０の加熱ドラム１１へ送られている。
そして、乾燥機１０で使用された蒸気は、保温タンク３５に貯留され、減少分が補充されて熱交換器３０へ供給される。
この熱交換器３０で得られた蒸気は、乾燥機１０の加熱ドラム１１へ送られている。
そして、乾燥機１０で使用された蒸気は、保温タンク３５に貯留され、減少分が補充されて熱交換器３０へ供給される。
また、熱交換器３０の筒体３０ａの下部側には燃焼ガスを取り出す燃焼ガス管２８が付設されており、灰回収塔４０に連結されている。この灰回収塔４０は、下部に灰受け４２を備えた逆円錐状のサイクロン４１であり、上部には排気筒４３が設けられている。
なお、排気筒４３の後ろには、図示してないが、圧力調整可能な吸引ファンが設けられており、燃焼装置２０の内部は負圧（マイナス１５０～２００パスカル）になるようにしている。
なお、排気筒４３の後ろには、図示してないが、圧力調整可能な吸引ファンが設けられており、燃焼装置２０の内部は負圧（マイナス１５０～２００パスカル）になるようにしている。
このように構成されているので、ペレット化装置５０または混合機６０からの乾燥汚泥は、燃焼装置２０の供給ホッパー２７へ搬入され、駆動手段２６によって駆動されるスクリューコンベア２２によって順次上昇移送される。
スクリューコンベア２２の上端へ移送される乾燥汚泥は、案内部材２５によって、中央部と端部では移送される量が変わり、中央部がより速く送られ、上端部では乾燥汚泥が山盛り（円錐状）に形成される。
なお、中部材２５ａと外部材２５ｂの外径の円錐角は同じにしており、外部材２５ｂ内の乾燥汚泥は水平方向の断面積が高さ方向において変わらず、案内部材２５が乾燥汚泥の移送における抵抗となることを小さくしている。
乾燥汚泥が山盛りの状態になったら、着火手段を作動させて着火する。なお、この作業は、乾燥汚泥を燃焼させる最初に行うだけである。
スクリューコンベア２２の上端へ移送される乾燥汚泥は、案内部材２５によって、中央部と端部では移送される量が変わり、中央部がより速く送られ、上端部では乾燥汚泥が山盛り（円錐状）に形成される。
なお、中部材２５ａと外部材２５ｂの外径の円錐角は同じにしており、外部材２５ｂ内の乾燥汚泥は水平方向の断面積が高さ方向において変わらず、案内部材２５が乾燥汚泥の移送における抵抗となることを小さくしている。
乾燥汚泥が山盛りの状態になったら、着火手段を作動させて着火する。なお、この作業は、乾燥汚泥を燃焼させる最初に行うだけである。
そして、乾燥汚泥は、中壁２４の外周を旋回して下降して固形燃料の上方から吹きつける燃焼空気と、スクリューコンベア２２の中心部を通して噴出される乾燥汚泥の下側から上方に吹き付ける燃焼空気と、スクリューコンベア２２のケーシング筒２２ａの上端縁から噴出される燃焼空気によって、上端部の表面が８００度以上の高温で完全燃焼する。そして、順次下から移送される乾燥汚泥によって盛り上がり、浮上しない焼却灰は傾斜に沿ってずり落ちて灰貯留部２９へ落下する。乾燥汚泥は、スクリューコンベア２２の回転速度と、燃焼空気量を適宜に調整することによって、ほぼ、完全に焼却される。なお、乾燥汚泥の状態などにより、落下するものの中には未燃のものや燃焼途中のものが含まれる場合があるが、これらは、灰貯留部２９で燃焼し、完全燃焼する。
乾燥汚泥の燃焼による燃焼ガスは、中壁２４の内側へ吹き上がり、上方の流入口３１から熱交換器３０へ流入する。燃焼ガスは、上部ほど高温で焼却灰の含有量が少ない。焼却灰を含む燃焼ガスは、燃焼ガス管２８から炉外の灰回収塔４０へ送られ、サイクロン４１の壁に沿って旋回しながら、下方へ移動し、灰はガスと分離して灰受け４２に回収される。
１ 脱水装置
２ シュータ
１０ 乾燥機
１１ 加熱ドラム
１２ 掻取刃
１３ 貯留堰
１４ 排気管
１６ 脱臭塔
１７ ミストセパレータ
１８ 活性炭脱臭装置
２０ 燃焼装置
２１ 外壁
２２ スクリューコンベア
２２ａ ケーシング筒
２３ 架台
２４ 中壁
２５ 案内部材
２５ａ 中部材
２５ｂ 外部材
２５ｃ 支持杆
２６ 駆動手段
２７ 燃料供給ホッパ
２８ 燃焼ガス管
２９ 灰貯留部
３０ 熱交換器
３０ａ 筒体
３１ ガス流入口
３２ 水管
３３ 排気筒
３５ 保温タンク
４０ 灰回収塔
４１ サイクロン
４２ 灰受け
４３ 排気筒
５０ ペレット化装置
５１ ケース
５１ａ 供給室
５１ｂ 排出室
５１ｃ 動力室
５２ 型
５２ａ 型孔
５３ 連結軸
５４ ローラ
５５ 垂直軸
５６ 大傘歯車
５７ 小傘歯車
５８ モータ
５９ 排出口
６０ 混合機
２ シュータ
１０ 乾燥機
１１ 加熱ドラム
１２ 掻取刃
１３ 貯留堰
１４ 排気管
１６ 脱臭塔
１７ ミストセパレータ
１８ 活性炭脱臭装置
２０ 燃焼装置
２１ 外壁
２２ スクリューコンベア
２２ａ ケーシング筒
２３ 架台
２４ 中壁
２５ 案内部材
２５ａ 中部材
２５ｂ 外部材
２５ｃ 支持杆
２６ 駆動手段
２７ 燃料供給ホッパ
２８ 燃焼ガス管
２９ 灰貯留部
３０ 熱交換器
３０ａ 筒体
３１ ガス流入口
３２ 水管
３３ 排気筒
３５ 保温タンク
４０ 灰回収塔
４１ サイクロン
４２ 灰受け
４３ 排気筒
５０ ペレット化装置
５１ ケース
５１ａ 供給室
５１ｂ 排出室
５１ｃ 動力室
５２ 型
５２ａ 型孔
５３ 連結軸
５４ ローラ
５５ 垂直軸
５６ 大傘歯車
５７ 小傘歯車
５８ モータ
５９ 排出口
６０ 混合機
Claims (3)
- 有機汚泥を連続して自己燃焼可能な４０～１０％の含水率の乾燥汚泥にする乾燥機と、該乾燥汚泥を連続して焼却する燃焼装置と、該焼却熱で蒸気を得る熱交換器とを備え、該蒸気を乾燥機の熱源とする有機汚泥の処理装置であって、該乾燥機は蒸気によって加熱された２個の回転する加熱ドラム面に有機汚泥を貼着させて乾燥汚泥とするものであり、該燃焼装置は、縦型円筒状の外壁を有する炉体の上部に該外壁と同芯の円筒状の中壁を設け、該中壁の下方に該乾燥汚泥を順次直上へ移送させるスクリューコンベアを備え、該中壁の外周に、上方から螺旋状に旋回する燃焼空気を送り込んで、該スクリューコンベアの上端部の乾燥汚泥を燃焼させ、炉体の直上に設けた熱交換器へ燃焼ガスを該中壁の中央部を上昇させて導入するようにしたことを特徴とする有機汚泥の処理装置。
- 前記スクリューコンベアのケーシング筒の上端近くに、直上移送される乾燥汚泥の上端部を円錐状に形成させるための案内部材を設け、落下する焼却灰を貯留する灰貯留部をスクリューコンベアの周囲下方に設けるとともに、未燃や半焼の該落下した焼却灰を燃焼させるため該灰貯留部に燃焼空気を供給するようにしたことを特徴とする請求項１記載の有機汚泥の処理装置。
- 乾燥汚泥を型込めして０．５～３立方センチメートルのペレット状の燃料とするペレット化装置を前記乾燥機と前記燃焼装置の間に設けたことを特徴とする請求項１記載の有機汚泥の処理装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 10791846 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2011519594 Country of ref document: JP |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 10791846 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |