JPS6161008B2

JPS6161008B2 -

Info

Publication number: JPS6161008B2
Application number: JP5923780A
Authority: JP
Inventors: Shigehiro Myoda
Original assignee: Ebara Infilco Co Ltd
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1980-05-02
Filing date: 1980-05-02
Publication date: 1986-12-23
Also published as: JPS56155309A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は有機物を含む汚泥の焼却処理法に関す
るものである。

近年、都市下水道の整備及び廃水処理が進み、
その処理結果として莫大な量の有機性の含水汚泥
が発生している。特に最近建設されている流域下
水道の処理場では規模も大きく汚泥の発生量も多
量である。

このような莫大の量の汚泥を従来の多段炉、流
動炉、ロータリーキルンなどの焼却炉で処理する
には装置規模を巨大なものにするか、あるいは多
数の装置を並列に配置するなどの必要があり、運
転、管理などの操作が煩雑となるばかりでなく、
巨額の設備投資が必要となる。

また汚泥を焼却した場合、発生する灰分が乾燥
汚泥中に占める割合は20〜50％（重量）であり、
焼却しても重量、体積共に1/5〜1/2程度にしかな
らず、この焼却灰は投棄先で飛灰となり問題を起
こしている。このため最近はこの汚泥の焼却灰に
セメントなどの凝結剤を添加し固化処理する方法
や、焼却灰を塊状となしコークスなどの燃料と共
にシヤフトキルンで溶融するなどの方法で飛灰の
発生を防止しているが、相当高額のランニングコ
ストが必要である。また、焼却と同時に灰分を溶
融し固化する方法も考えられているが、炉内は高
温となり高級な耐火物、断熱材、保温材を用いて
断熱室を形成するため高価な炉となると同時に、
汚泥焼却炉はしばしば運転、停止が繰り返され熱
変動が多く、この熱シヨツクに敏感な高級な耐火
物の管理には細心の注意が要求される。

さらに、最近、含水汚泥の脱水に高分子凝集剤
が使用される場合が多くなつたが、この汚泥灰分
は融点が高く、また、脱水に多量の消石灰を添加
する皮革廃水汚泥の灰分など融点が1400℃もの高
温となるものもあり、この高温と熱変動に耐える
耐火物は現状では少なく、高価でもある。

また、これまで焼却方法、即ち流動炉、多段
炉、ロータリキルンなどの炉は、下水汚泥の如き
含水物の直接の焼却を目的に、乾燥と焼却を同一
炉内で行うもので、汚泥自体の発熱量も低く高温
燃焼は無理であつたし、一般的にも汚泥燃焼は高
温高負荷燃焼は不可能とされて来た。

本発明は、このような従来方法の種々の欠点を
解消する有効な汚泥焼却処理法を提供することを
目的とするものである。

すなわち、本発明は、有機性の含水汚泥を乾燥
し、粉砕して粉体となしたのち、これを水冷管壁
で囲まれた燃焼室空間に噴射し、該燃焼室空間に
おいて浮遊状態で燃焼せしめ、前記燃焼室空間の
温度が前記汚泥の灰分の融点以上になるように
し、前記灰分を溶融状態で前記水冷管壁表面に付
着させつつ前記燃焼室外に流出せしめ、これを冷
却固化することを特徴とする汚泥焼却処理法であ
る。

一般に燃焼室空間を水冷管壁で構成すると、燃
焼室の放熱量が大きく燃焼温度又は灰分溶融温度
に到達せず、失火したり、未燃物が増加したり、
灰分が溶融しなかつたりする場合がある。

しかし、ある燃焼室温度に於ける水冷管への放
熱量はガス組成、輝炎、スート粒子の量及びガス
流速などにより影響されるものゝ、これらの条件
が変わつても放熱量が無限に大きくなることはな
く、一定量に近づく、また、放熱量がある範囲で
大きくなつても、燃焼室の負荷量がこれに見合つ
て充分大きければ水冷管による放熱量の割合は小
さくなり、燃焼室空間の温度は燃焼温度又は灰分
溶融温度に到達する。一方、水冷管壁の表面状態
から見ると、初め管壁は水冷されているため燃焼
室空間で溶融した灰分が管壁表面に冷却固化し、
次第に肥厚する。しかしある厚さまで増大すると
水冷管への伝熱量が減少し付着固化灰の表面温度
が次第に上昇し、壁表面の付着固化灰が溶流し層
厚は一定の平衡値に達する。上述の如く水冷管壁
で構成した燃焼室も一定量の固化灰の付着により
一種の断熱室を形成するようになるので、高価な
耐火物を使用する必要はなくなり、熱スポーリン
グに煩わされることなく高温の焼却が可能にな
る。

本発明においては、前記乾燥工程と粉砕工程を
経た汚泥を燃焼するので燃焼用空気との接触が極
めて良好であり、さらに輻射、対流、伝導の伝熱
面積が著しく増大するので少量の過剰空気による
安全燃焼が可能でありしたがつて排ガスの持出熱
量を少量に制限することができる。

本発明では高温燃焼法を採用しているので被燃
物が燃焼温度に到達するための伝熱速度が充分高
い利点を持つばかりでなく、乾燥し微粉末化した
被燃物を燃焼室内に噴射供給するので酸素と被燃
物との衝突が良好であり燃焼室内は強い乱流状態
が作り出され、極めて効率良く燃焼が進行する。

従来の焼却法では含水汚泥中の水分が水蒸気と
なり系外に持出す熱量の割合が非常に大きい問題
があつたが、本発明では乾燥工程と焼却工程とを
分離してあるので、水蒸気が燃焼室から持出す熱
量は極少量となり、高温燃焼が可能となる。

本発明においては、前記乾燥工程は乾燥汚泥の
含水率が５％以下（湿量基準、以下同じ）となる
ように処理することが好ましい。また前記粉砕工
程では乾燥汚泥を50〜300メツシユの微粉末とす
ること、さらに前記燃焼室負荷が50〜500Kcal／
m³・ｈとなるように燃焼用空気量などを調節する
ことが望ましい。

また、本発明では前記燃焼室の排ガスをボイラ
に導き、この熱を例えばスチームとして回収し、
含水汚泥の乾燥や脱水などに必要な熱源として利
用することができるので、極めて合理的である。

次に本発明の実施態様を図面を参照しつつ説明
すると、予め沈殿池等から得られた含水率95％以
上の有機物を含む汚泥を真空過機、加圧脱水
機、遠心分離機などで脱水し含水率60〜80％の汚
泥ケーキとする。次に脱水ケーキを定量供給機１
で乾燥機２に定量投入し、廃熱ボイラ１４で発生
した水蒸気２６を熱源に乾燥するが、脱水ケーキ
が高含水率で汚泥の発生熱量では不足する場合は
オイルポンプ２９で補助燃料を供給して助燃す
る。このようにして汚泥を含水率５％以下に乾燥
した乾燥固形物は貯留槽３に一時貯蔵し定量供給
機４で一定量切り出し微粉砕機５によつて微粉化
し空気コンベア６により燃焼バーナ７に供給して
水冷管壁で囲まれた燃焼室８内に噴射される。

燃焼室８内の空間において、微粉末の汚泥は浮
遊した状態で燃焼し、汚泥中の灰分は溶融する。
溶融灰は、燃焼室８の水冷管壁の表面に付着する
が、一定の厚さ以上の分は流れ落ちてスラグスポ
ート１２を経てスラグ冷却槽１３に至り、また燃
焼ガスに同伴された溶融灰はスラグスクリーン９
で捕集され、スラグスポート１２から排出されス
ラグ冷却槽１３において冷却固化される。一方溶
融灰を分離された燃焼ガスは輻射伝熱部１０で放
熱して冷却され、次いで対流伝熱部１１で、さら
に空気予熱器１５でそれぞれ放熱し200℃に冷却
され廃ガスとなる。

廃ガスは誘引フアン１６により誘引されて脱硫
装置１７に送られ、ここでSOx分が除去され、次
いで電気集塵機１９で除塵され煙突２０から大気
に排出される。

一方、乾燥機２からの排ガス３１はガス冷却器
２１で冷却され、脱湿された脱湿ガス２７は誘引
フアン３０により空気予熱器１５に送られ、ここ
で昇温されて燃焼用空気２８−１として使用され
る。また、廃熱ボイラ１４から供給された水蒸気
２６は、乾燥機２で汚泥に熱を供給し、凝縮した
ドレインはスチームトラツプ２３から排出され、
給水槽２４に貯留後、給水ポンプ２５で廃熱ボイ
ラ１４に循環される。

なお、空気予熱器１５からの予熱空気２８の一
部は前記のように汚泥の燃焼用空気２８−１とし
て使用されるが、その残部は、乾燥用空気２８−
２として乾燥機に供給される。また、燃焼用空気
の不足分は大気中から空気３２を吸引して補給さ
れる。

図中、１８，２２はいずれも循環ポンプであ
る。

次に上記実施態様に準じて行つた実施例につい
て述べる。先ず汚泥濃縮槽より得られた固形物含
有量５％以下の有機物を含む汚泥を脱水機にか
け、含水率75％の汚泥ケーキとした。これを定量
供給機１にて乾燥機２へ時間当り4000Kgの割合で
供給し、水分５％以下の乾燥固形物1150Kgを得
て、これを貯留槽３に貯えた。

乾燥機２はボイラ１４から供給される７Kg／
cm²・Ｇの水蒸気２６を時間当り3900Kgを受け乾燥
機の熱源とした。

乾燥汚泥は貯留槽３の下部に付設された定量供
給機４を経て微粉砕機５で50〜300メツシユに微
粉砕し、空気コンベア６で時間当り1000Nm³の空
気で燃焼バーナ７から燃焼室８内に噴射し、二次
空気として空気予熱器１５で400℃に加熱した空
気２８−１を毎時3000Nm³送風した。乾燥固形物
の発熱量は１Kg当り3000Kcalであつた。燃焼室
８は水冷管壁で構成し、容積2.5m³、表面積11m²
である。運転開始当初水冷管壁の放熱量が大きく
灰分の融点まで昇温できないため、オイルポンプ
２９を運転して重油を焚き昇温した。水冷管壁は
次第に溶融灰で表面が覆われ、その厚みが約50mm
となり、溶融灰層の表面温度が1400℃となつたと
ころで溶融灰層の厚さは平衡に達した。

なお灰分の溶融温度は1380℃であつた。また、
燃焼室８の排ガス温度は1500℃であつた。燃焼室
８で燃焼を完結し、溶融した灰分を同伴した燃焼
ガスは、スラグスクリーン９に衝突し溶融灰を分
離し、捕集された溶融灰はスラグスポート１２か
らスラグ冷却槽１３に落下し、急冷、破砕され砂
状の固形物となる。一方、燃焼ガスは、輻射伝熱
部１０で1000℃以下に冷却され、同伴する未捕集
の溶融灰は固化され、対流伝熱部１１に流入し更
に冷却される。

このようにして熱回収が行われたのち燃焼室排
ガスは廃熱ボイラ１４出口で約500℃となり次い
で空気予熱器１５に流入し、燃焼用の二次空気と
しての脱湿ガス２７と熱交換してさらに熱回収さ
れ燃焼室排ガスは十分冷却されてから誘引フアン
により脱硫装置１７に送られる。脱硫装置１７の
ガス吸収塔においてSOx分が吸収除去され、さら
に電気集塵機１９で煤塵が除去されて最後に煙突
から大気に開放される。

一方、乾燥機２の排ガス３１は100℃でガス冷
却器２１に入り、下水の処理水で冷却され40℃で
誘引フアン３０で誘引され脱湿ガス２７として空
気予熱器１５に入る。また、乾燥機２からのドレ
ンはスチームトラツプ２３で水蒸気２６と分離さ
れ、給水槽２４に一時貯留されたのち給水ポンプ
２５で廃熱ボイラ１４に供給される。給水槽２４
内の給水温度は約80℃であつた。以上述べたよう
に、本発明は、有機性の含水汚泥の処理において
汚泥を乾燥したのち汚泥を粉砕して粉体となし、
これを燃焼室空間に噴射し、該空間において浮遊
状態で燃焼せしめることにより、燃焼用空気中の
酸素との接触が良好となり、さらに輻射、対流の
伝熱面積が増大し、また、少量の過剰空気のもと
での完全燃焼が可能となるので排ガス量が減少
し、廃熱回収装置での熱回収効率を高めて補助燃
料の節減をはかることができると共に、燃焼排ガ
スの処理装置の所要容量が小さくて済み、また、
前記空間の温度を汚泥灰分の融点以上に維持しな
がら燃焼すると共に前記燃焼室を水冷管壁で構成
することにより高級な耐火物を使用しないでも高
融点の汚泥灰分の溶融処理を可能とし、さらに、
燃焼室を高負荷で運転することにより、大量の焼
却処理が可能になるなど多大の利点を有する汚泥
焼却処理法である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を示す系統説明図であ
る。１……定量供給機、２……乾燥機、３……貯留
槽、４……定量供給機、５……微粉砕機、６……
空気コンベア、７……燃焼バーナ、８……燃焼
室、９……スラグスクリーン、１０……放射伝熱
部、１１……対流伝熱部、１２……スラクズスポ
ート、１３……スラグ冷却槽、１４……廃熱ボイ
ラ、１５……空気予熱器、１６……誘引フアン、
１７……脱硫装置、１８……循環ポンプ、１９…
…電気集塵機、２０……煙突、２１……ガス冷却
器、２２……循環ポンプ、２３……スチームトラ
ツプ、２４……給水槽、２５……給水ポンプ、２
６……水蒸気、２７……脱湿ガス、２８……予熱
空気、２９……オイルポンプ、３０……誘引フア
ン、３１……排ガス、３２……空気。

Claims

【特許請求の範囲】１有機性の含水汚泥を乾燥し、粉砕して粉体と
なしたのち、これを水冷管壁で囲まれた燃焼室空
間に噴射し、該燃焼室空間において浮遊状態で燃
焼せしめ、前記燃焼室空間の温度が前記汚泥の灰
分の融点以上になるようにし、前記灰分を溶融状
態で前記水冷管壁表面に付着させつつ前記燃焼室
外に流出せしめ、これを冷却固化することを特徴
とする汚泥焼却処理法。２前記乾燥工程が、汚泥含水率を５％以下（湿
量基準）に乾燥するものである特許請求の範囲第
１項記載の汚泥焼却処理法。３前記乾燥工程が、熱源として前記燃焼室に付
設した廃熱ボイラからの水蒸気を使用して行われ
るものである特許請求の範囲第２項記載の汚泥焼
却処理法。４前記粉砕工程が、前記乾燥工程後の汚泥を50
〜300メツシユの微粉末に粉砕するものである特
許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の汚
泥焼却処理法。５前記燃焼工程が、燃焼室負荷を50〜
500kcal／m³・ｈに設定して行われるものである
特許請求の範囲第１項、第２項、第３項又は第４
項記載の汚泥焼却処理法。