JP2005028251A - System and method for treating sludge - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚泥処理システム及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、下水処理場において水分を多量に含有する汚泥を処理する場合には、このような水分を多量に含有したものを焼却することが可能な、いわゆる常圧流動床炉が用いられている。この常圧流動床炉は、炉の下部から供給される圧縮空気によって炉内の流動状態を保持しつつ、汚泥を主燃料とし、また熱量が不足する場合は重油、灯油あるいは都市ガス等を助燃燃料として燃焼させることによって処理するものである。そして、この常圧流動床炉によって生成された燃焼ガスは、燃焼用空気等の加温用に熱回収され、排ガス処理装置で除塵、有害成分の除去後、白煙防止のために冷却されて外部に排気されている。
ところが、上述の常圧流動床炉を有する汚泥処理システムでは、燃焼ガスの持つエネルギの利用は燃焼用空気等の加温に止まっており、エネルギ的な無駄が非常に多かった。
このような問題意識から、燃焼ガスのエネルギによって発電することによって常圧流動床炉を有する汚泥処理システムにおけるエネルギの無駄を削減するという提案がなされている(特開平11−200882号公報参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−200882号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平11−200882号公報に開示されている技術思想を用いたとしても、発電に利用された後の燃焼ガスにはまだ多くのエネルギが残されている。このため、特開平11−200882号公報に開示されている技術思想では、汚泥処理システムにおけるエネルギの無駄を充分に削減することはできない。
また、従来の汚泥処理システムは、常圧流動床炉に燃焼空気を供給するための送風機や燃焼ガスを外部に排気するための誘引ブロワを備えている。この送風機や誘引ブロワは多くの電力を必要とし、さらに多くの二酸化炭素を排出する。近年は、環境意識の高まりから、システムの省エネルギ化及びシステムにおける二酸化炭素の排出量の削減が求められており、このような要求を満たしていく必要がある。
【0005】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、汚泥処理システム及び方法におけるエネルギの効率化をより図ることによってシステムを省エネルギ化すると共に二酸化炭素の排出量を削減することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、汚泥処理システムに係る第1の手段として、汚泥を燃料として燃焼させることによって処理する汚泥処理システムであって、上記汚泥を燃焼する燃焼炉と、上記燃焼炉によって生成された燃焼ガスを利用して上記燃焼炉に供給する圧縮空気を生成及び送風する過給機とを備えるという構成を採用する。
【0007】
汚泥処理システムに係る第2の手段として、上記第1の手段において、上記燃焼ガスを利用してさらに上記燃焼炉に供給する圧縮空気を生成及び送風する第2の過給機を備えるという構成を採用する。
【0008】
汚泥処理システムに係る第3の手段として、上記第1または第2の手段において、上記燃焼ガスを利用して発電する発電手段を備えるという構成を採用する。
【0009】
汚泥処理システムに係る第4の手段として、上記第1〜第3いずれかの手段において、上記過給機から排気された上記燃焼ガスを利用して蒸気を生成するボイラを備えるという構成を採用する。
【0010】
汚泥処理システムに係る第5の手段として、上記第3の手段において、上記過給機あるいは/及び上記発電手段から排気された上記燃焼ガスを利用して蒸気を生成するボイラを備えるという構成を採用する。
【0011】
汚泥処理システムに係る第6の手段として、上記第4または第5の手段において、上記ボイラによって生成された蒸気を利用して発電する第2の発電手段を備えるという構成を採用する。
【0012】
汚泥処理システムに係る第7の手段として、上記第1〜第6いずれかの手段において、上記燃焼ガスと上記圧縮空気とを熱交換する熱交換器を備えるという構成を採用する。
【0013】
汚泥処理システムに係る第8の手段として、上記第1〜第7いずれかの手段において、上記燃焼ガスの流量あるいは/及び圧縮空気の流量あるいは/及び汚泥の上記燃焼炉への投入量あるいは/及び助燃燃料の吹き込み量を制御することによって、上記燃焼ガスの温度を所定の温度に安定化する制御装置を備えるという構成を採用する。
【0014】
汚泥処理システムに係る第9の手段として、上記第8の手段において、上記制御装置は、上記燃焼炉に流入する圧縮空気の流量を規定する圧縮空気バルブを備えるという構成を採用する。
【0015】
汚泥処理システムに係る第10の手段として、上記第8または第9の手段において、上記制御装置は、上記過給機に流入する上記燃焼ガスの流量を規定する燃焼ガスバルブを備えるという構成を採用する。
【0016】
また、汚泥処理方法に係る第1の手段として、汚泥を燃料として燃焼させることによって処理する汚泥処理方法であって、上記汚泥を燃焼することによって生成された燃焼ガスを利用して上記汚泥を燃焼させる際に用いる空気源を圧縮及び送風するという構成を採用する。
【0017】
汚泥処理方法に係る第2の手段として、上記第1の手段において、複数箇所において上記空気源を圧縮及び送風するという構成を採用する。
【0018】
汚泥処理方法に係る第3の手段として、上記第1または第2の手段において、上記燃焼ガスを利用して発電するという構成を採用する。
【0019】
汚泥処理方法に係る第4の手段として、上記第1〜第3いずれかの手段において、上記空気源を圧縮することに利用された燃焼ガスを用いて蒸気を生成するという構成を採用する。
【0020】
汚泥処理方法に係る第5の手段として、上記第3の手段において、上記空気源を圧縮することあるいは/及び上記発電することに利用された上記燃焼ガスを利用して蒸気を生成するという構成を採用する。
【0021】
汚泥処理方法に係る第6の手段として、上記第4または第5の手段において、上記蒸気を利用して発電を行うという構成を採用する。
【0022】
汚泥処理方法に係る第7の手段として、上記第1〜第6いずれかの手段において、上記燃焼ガスと上記圧縮空気とを熱交換させるという構成を採用する。
【0023】
汚泥処理方法に係る第8の手段として、上記第1〜第7いずれかの手段において、上記燃焼ガスの流量あるいは/及び上記圧縮空気の流量あるいは/及び汚泥の燃焼炉への投入量あるいは/及び助燃燃料の吹き込み量を制御することによって上記燃焼ガスの温度を所定の温度に安定化させるという構成を採用する。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る汚泥処理システム及び方法の一実施形態について説明する。
【0025】
(第1実施形態)
図1は、本発明に係る汚泥処理方法を用いる汚泥処理システム1のブロック図である。この図において、符号2は加圧流動床炉(燃焼炉)、3熱交換器、4は高温フィルタ、5はターボチャージャ(過給機)、6は制御装置である。
【0026】
本汚泥処理システム1は、例えば下水処理場において水分を多量に含有する汚泥X1を燃料として燃焼させることによって処理するものである。なお、本実施形態における汚泥処理システム1の加圧流動床炉2は、一日当り50〜150t程度の汚泥X1を処理する能力を有しており、本実施形態における汚泥処理システム1は、このような汚泥X1の処理能力が50〜150t/日程度の加圧流動床炉2に対して特にエネルギ効率が高いシステム構成を有している。
【0027】
加圧流動床炉2は、外部から供給された汚泥X1及び必要に応じて供給される助燃燃料X2を燃料として燃焼を行うものである。この加圧流動床炉2は、下部から供給される圧縮空気X3によって炉内の流動状態を維持することによって、連続的な汚泥X1の燃焼処理を可能としたものである。
なお、助燃燃料X2としては重油、灯油あるいは都市ガスや石炭等の可燃物質が挙げられるが、上記圧縮空気X3の圧力及び温度が充分に高い場合や汚泥X1の保有エネルギが高い場合には、助燃燃料X2を加圧流動床炉2に供給しなくとも汚泥X1を連続的に燃焼させることが可能である。
【0028】
熱交換器3は、加圧流動床炉2の後段に設けられており、加圧流動床炉2によって生成された燃焼ガスX4と圧縮空気X3とを間接的に熱交換することによって、圧縮空気X3を所定の温度まで加温するものである。
【0029】
高温フィルタ4は、熱交換器3の後段に設けられており、加圧流動床炉2の燃焼によって生成された燃焼ガスX4中に含有されるダストを除去するものである。この高温フィルタ4としては、例えばセラミックフィルタを用いることができる。また、高温フィルタ4によって捕集されたダストは、再び加圧流動床炉2に供給して再度燃焼することもできる。
なお、上記熱交換器3と高温フィルタ4との配置は逆でも良い。すなわち、まず、高温フィルタ4において燃焼ガスX4中に含有するダストを除去した後に、熱交換器3において燃焼ガスX4の熱エネルギによって圧縮空気X3を加温しても良い。
【0030】
ターボチャージャ5は高温フィルタ4の後段に設けられており、上記燃焼ガスX4の一部によって回転駆動されるタービン5a及び当該タービン5aの回転動力を伝達されることによって上記圧縮空気X3を生成して送風するコンプレッサ5bから構成されている。このターボチャージャ5としては、舶用のものを用いることが好ましい。これは、舶用のターボチャージャが既に世の中に広く普及しており豊富な種類が用意されているためであると共に、汚れた燃焼ガスに対応した設計がなされているためである。そして、例えば、送出圧力が4気圧程度のターボチャージャを用いた場合には、圧縮空気X3が供給される加圧流動床炉2を4気圧程度の耐圧構造とすれば良く、容易に加圧流動床炉2を製造することが可能となる。
【0031】
そして、上記ターボチャージャ5のタービン5aの後段には、燃焼ガスX4を例えば水噴射によって冷却して白煙が外部に排気されることを防止する燃焼ガス冷却装置(図示せず)が設けられている。この燃焼ガス冷却装置は、タービン5aから排気された燃焼ガスX4を冷却すると共に、上記高温フィルタ4から排気された燃焼ガスX4の内上記タービン5aに供給されなかった燃焼ガスX4も冷却するものである。
【0032】
制御装置6は、加圧流動床炉2から排気された直後の燃焼ガスX4の温度が所定の温度に安定化するように、汚泥X1の加圧流動床炉2への投入量や助燃燃料X2の加圧流動床2への吹き込み量及び本汚泥処理システム1の適所に設けられたバルブの開口度を制御するものである。
なお、図示するように、ターボチャージャ5と高温フィルタ4との間に配置される上記圧縮空気X3の流路配管には、圧縮空気X3の流量を規定するための圧縮空気バルブ7,8(バルブ)が設けられ、ターボチャージャ5と高温フィルタ4との間に配置される上記燃焼ガスX4の流路配管には、燃焼ガスX4の流量を規定するための燃焼ガスバルブ9,10が設けられている。
【0033】
そして、上記制御装置6は、加圧流動床炉2から排気された直後の燃焼ガスX4の温度に基づいて圧縮空気バルブ7,8及び燃焼ガスバルブ9,10を調整することによって、上記熱交換器3において圧縮空気X3と燃焼ガスX4との熱交換量を調整する。また、制御装置6は、加圧流動床炉2から排気された直後の燃焼ガスX4の温度に基づいて加圧流動床炉2への汚泥X1の投入量をも調整する。なお、加圧流動床炉2に助燃燃料X2を供給する場合には、制御装置6は、助燃燃料X2の供給量も調整する。これによって、加圧流動床炉2から排気された直後の燃焼ガスX4の温度を常に所定の温度に安定化することが可能となる。
なお、ここで言う所定の温度とは、加圧流動床炉2内において好適に燃焼が行われていることを示す温度(約850℃)であり、燃焼ガスX4が所定の温度である場合には、加圧流動床炉2内の燃焼によって生成されるダイオキシンや一酸化炭素の量が最小限となる。
【0034】
なお、上記圧縮空気バルブ8及び燃焼ガスバルブ10は、圧縮空気X3及び燃焼ガスX4の流量を規定する機能の他に、本汚泥処理システム1における安全弁(サージ回避用)の機能をも担うものである。
【0035】
次に、このように構成された本発明に係る汚泥処理システム1における汚泥処理方法について説明する。
【0036】
ターボチャージャ5のコンプレッサ5bには、流量8126kg/h、圧力0.1MPa(ABS)、温度20℃、熱量364MJ/hの空気X5が供給される。この空気X5は、コンプレッサ5bで圧縮されることによって、流量8126kg/h、圧力0.3Mpa(ABS)、温度155℃、熱量1488MJ/hの圧縮空気X3としてコンプレッサ5bから排気される。
【0037】
そして、コンプレッサ5bから排気された圧縮空気X3は、制御装置6によって調整された圧縮空気バルブ7,8によって、自らの内、流量7961kg/h、熱量1457MJ/h分が熱交換器3に流入され、残りが圧縮空気バルブ8を介して外部に排気される。
【0038】
熱交換器3に流入した圧縮空気X3は、燃焼ガスX4と間接的に熱交換することによって、温度650℃、熱量5716MJ/hとなって加圧流動床炉2の下部に供給される。
【0039】
そして、加圧流動床炉2には、汚泥X1が流量4167kg/hで投入され、この汚泥X1を燃料とし圧縮空気X3と混合させることによって、加圧流動床炉2において連続的に燃焼が行われる。なお、本実施形態に係る汚泥処理方法では、加圧流動床炉2に助燃燃料X2を供給せずに燃焼を行う。
この加圧流動床炉2内の燃焼によって生成された燃焼ガスX4は、流量12128kg/h、温度858℃、熱量23902MJ/hとなって熱交換器3に流入する。そして、熱交換器3において、上述の圧縮空気X3と間接的に熱交換することによって温度が615℃、熱量が19431MJ/hとなって高温フィルタ4に流入する。
【0040】
そして、高温フィルタ4に流入した燃焼ガスX4は、高温フィルタ4において自らが含有するダストを捕集・除去されることによって、流量11919kg/h、温度615℃、熱量19270MJ/hとなって高温フィルタ4から排気される。
【0041】
この高温フィルタ4から排気された燃焼ガスX4は、配管熱損失によって温度が595℃、熱量が18918MJ/hとなった後に、制御装置6によって調整された燃焼ガスバルブ9,10によって、自らの内、流量8699kg/hが圧力0.2MPa(ABS)でターボチャージャ5のタービン5aに流入され、残りが燃焼ガスバルブ10を介して後段の燃焼ガス冷却装置に流入される。
【0042】
そして、ターボチャージャ5のタービン5aに流入された燃焼ガスX4は、タービン5aを回転駆動させることによってコンプレッサ5bを間接的に駆動した後、温度504℃、圧力0.11MPa、熱量12648MJ/hとなって燃焼ガス冷却装置に流入する。
【0043】
そして、燃焼ガス冷却装置に流入した燃焼ガスX4は、例えば水噴射によって所定温度まで冷却された後に外部に排気される。
【0044】
なお、制御装置6は、常に加圧流動床炉2から排気された直後の燃焼ガスX4の温度を、例えば温度計測装置(図示せず)によって監視しており、常に加圧流動床炉2から排気された直後の燃焼ガスX4が所定の温度となるように、圧縮空気バルブ7,8あるいは/及び燃焼ガスバルブ9,10の開口度あるいは/及び汚泥X1の投入量を制御している。
具体的には、加圧流動床炉2から排気された直後の燃焼ガスX4の温度が所定の温度より高い場合には、制御装置6は、圧縮ガスバルブ8の開口度を小さくする(あるいは圧縮ガスバルブ7の開口度を大きくする)ことによって加圧流動床炉2に供給される圧縮空気X3の流量を増加(流速を早く)する。これによって、加圧流動床炉2に流速及び流量の多い圧縮空気X3が供給されるので、結果、加圧流動床炉2から排気された直後の燃焼ガスX4の温度を低くすることができる。なお、加圧流動床炉2に供給される圧縮空気X3の流量を増加させた場合には、加圧流動床炉2から排気される燃焼ガスX4の熱量も増加する。これによってタービン5aの回転数が上がるので、制御装置6は、燃焼ガスバルブ10の開口度を大きくする(あるいは燃焼ガスバルブ9の開口度を小さくする)ことによって、タービン5aに流入する燃焼ガスX4の流量を減少させ、タービン5aの回転数を一定に保持する。
また、タービン5aに流入する燃焼ガスX4の流量を常に一定に保ちつつ、助燃燃料X2の供給量を調節することによって、加圧流動床炉2から排気された直後の燃焼ガスX4の温度を所定の温度に保っても良い。
また、上述の2つの方法を組合わせることによって、加圧流動床炉2から排気された直後の燃焼ガスX4の温度を所定の温度に保っても良い。
【0045】
なお、上記実施形態においてコンプレッサ5bから排気された圧縮空気X2を別流路によって外部に取出し、他の用途に用いても良い。
【0046】
このように、本実施形態に係る汚泥処理システム及び方法によれば、汚泥X1を燃焼させることによって生成された燃焼ガスX4を利用して圧縮空気X3を送風するので、汚泥処理システム及び方法におけるエネルギの効率化をより図ることができると共に、加圧流動床炉2に圧縮空気X3を供給するための送風機や燃焼ガスX4を外部に排気するための誘引ブロワを備える必要がないので省エネルギ化を図ることができ、さらに二酸化炭素の排出量を削減することが可能となる。
なお、本汚泥処理システム及び方法は、ターボチャージャを備えない汚泥処理システム及び方法に対して二酸化炭素の排出量を約46%削減することができた。
【0047】
(第2実施形態)
第2実施形態として、上記第1実施形態において説明したターボチャージャ5を2台有する本汚泥処理システム1及び当該汚泥処理システム1における汚泥処理方法について、図2を参照して説明する。なお、本第2実施形態においては第1実施形態と異なる部分について説明する。
【0048】
本第2実施形態に係る汚泥処理システム1は、上述の第1実施形態において燃焼ガスバルブ10を介して外部に排気した燃焼ガスX4を外部に排気する前に第2のターボチャージャ52(第2の過給機)に供給することによって、さらに圧縮空気X3を生成するシステム構成を有するものである。
【0049】
図2に示すように、本第2実施形態に係る汚泥処理システム1は、高温フィルタ4の後段に並列に配置された第1のターボチャージャ51と第2のターボチャージャ52とを有している。
そして、第1のターボチャージャ51と高温フィルタ4との間に配置される圧縮空気の流路配管には、第1のターボチャージャ51から排気された圧縮空気X31の流量を規定するための圧縮空気バルブ71,81が設けられている。また、第2のターボチャージャ52と高温フィルタ4との間に配置される圧縮空気の流路配管には、第2のターボチャージャ52から排気された圧縮空気X32の流量を規定するための圧縮空気バルブ72,82が設けられている。
また、第1のターボチャージャ51に燃焼ガスX4を供給するための配管には燃焼ガスバルブ91が、第2のターボチャージャ52に燃焼ガスX4を供給するための配管には燃焼ガスバルブ92が設けられている。
そして、これらの圧縮空気バルブ71,72,81,82及び燃焼ガスバルブ91,92は、燃焼ガスバルブ10と共に制御装置6によって各々の開口度を制御される。
【0050】
このように構成された本汚泥処理システム1における汚泥処理方法では、上記第1実施形態に係る汚泥処理システム及び方法の効果を奏すると共に、2台のターボチャージャ51,52を有することによって、燃焼ガスX4が有する熱量をより有効的に利用することができるので、よりエネルギの効率化を図ることが可能となる。
また、本第2実施形態に係る汚泥処理システム1は、2台のターボチャージャ51,52が並列に配置されている。このため、一方のターボチャージャの運転を停止した場合であっても他方のターボチャージャを使用することによって汚泥処理システム1の運転を停止することなく連続的に汚泥X1を処理することが可能となる。
【0051】
なお、本第2実施形態において、本汚泥処理システム1は、2台のターボチャージャ51,52を有するとした。しかしながら、これに限られるものではなく、さらに複数台のターボチャージャを備えても良い。そして、これらのターボチャージャは、いずれかのターボチャージャの運転を停止した場合であっても連続的に汚泥X1が処理できるように並列に配置されることが好ましい。
(第3実施形態)
第3実施形態として、上記第1実施形態における汚泥処理システム及び方法の燃焼ガスX4を利用して発電を行う汚泥処理システム及び方法について、図3を参照して説明する。なお、本第3実施形態においては第1実施形態と異なる部分について説明する。
【0052】
本第3実施形態に係る汚泥処理システム1は、高温フィルタ4とターボチャージャ5との後段に発電装置Hが配置されている。そして、この発電装置Hは、パワータービンH1、排熱ボイラH2(ボイラ)、蒸気タービンH3及び発電機H4から構成されている。なお、本発明に係る発電手段は上記パワータービンH1及び上記発電機H4から構成されており、また本発明に係る第2の発電手段は上記蒸気タービンH3及び発電機H4から構成されている。
【0053】
パワータービンH1は高温フィルタ4から排気された燃焼ガスX4を利用することによって得た回転動力をギアボックスを介して発電機H4に伝達するものである。そして、このパワータービンH1の上段には、制御装置6によって開口度が規定されるバルブ11が設けられており、このバルブ11が制御装置6によって制御されることによって、高温フィルタ4から排気された燃焼ガスX4がターボチャージャ5とパワータービンH1に分配される。
【0054】
排熱ボイラH2は、ターボチャージャ5及びパワータービンH1から排気された燃焼ガスX4の熱量を利用して外部から供給された水を蒸気化するものである。そして、この排熱ボイラH2の後段には蒸気タービンH3が配置されている。
この蒸気タービンH3は排熱ボイラH2から排気された蒸気X6を利用することによって得た回転動力をギアボックスを介して発電機H4に伝達するものである。
そして、発電機H4は、パワータービンH1及び蒸気タービンH3から伝達された回転動力を利用することによって得た電力を外部に出力する。
【0055】
このように構成された本汚泥処理システム1における汚泥処理方法によれば、上記第1実施形態に係る汚泥処理システム及び方法の効果を奏すると共に、燃焼ガスX4の熱量を利用して発電を行うので、さらにエネルギの効率化を図ることが可能となる。
なお、上記実施形態において、本汚泥処理システム1は、2つのタービンH1,H3及び発電機H4によって発電を行った。しかしながら、どちらか一方のタービンのみによって発電を行っても良い。
【0056】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【0057】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、汚泥を燃料として燃焼させることによって処理する汚泥処理システムであって、上記汚泥を燃焼する燃焼炉と、上記燃焼炉によって生成された燃焼ガスを利用して上記燃焼炉に供給する圧縮空気を生成及び送風する過給機とを備えるので、汚泥処理システム及び方法におけるエネルギの効率化をより図ることによってシステムを省エネルギ化すると共に二酸化炭素の排出量を削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る汚泥処理システム1のブロック図である。
【図2】本発明の第2実施形態に係る汚泥処理システム1のブロック図である。
【図3】本発明の第3実施形態に係る汚泥処理システム1のブロック図である。
【符号の説明】
1……汚泥処理システム
2……加圧流動床炉(燃焼炉)
3……熱交換器
4……高温フィルタ
5(51)……ターボチャージャ(過給機)
5(52)……ターボチャージャ(第2の過給機)
6……制御装置
7(71,72),8(81,82)……圧縮空気バルブ
9(91,92),10……燃焼ガスバルブ
X1……汚泥
X2……助燃燃料
X3……圧縮空気
X4……燃焼ガス
X5……水
X6……蒸気[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sludge treatment system and method.
[0002]
[Prior art]
For example, when treating sludge containing a large amount of water in a sewage treatment plant, a so-called atmospheric fluidized bed furnace capable of incinerating such a large amount of water is used. This normal pressure fluidized bed furnace maintains the fluid state in the furnace with compressed air supplied from the lower part of the furnace while using sludge as the main fuel, and in the case where the amount of heat is insufficient, fuel oil, kerosene or city gas is supplemented. It is processed by burning as fuel. Then, the combustion gas generated by the atmospheric fluidized bed furnace is recovered by heat for heating the combustion air, etc., and is cooled by an exhaust gas treatment device to prevent white smoke after removing dust and harmful components. Exhausted to the outside.
However, in the sludge treatment system having the above-mentioned atmospheric pressure fluidized bed furnace, the use of energy of the combustion gas is limited to the heating of the combustion air and the like, and the energy is wasted.
In view of such a problem, a proposal has been made to reduce waste of energy in a sludge treatment system having an atmospheric fluidized bed furnace by generating electricity with the energy of combustion gas (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-200882).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-200882
[Problems to be solved by the invention]
However, even if the technical idea disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-200882 is used, much energy is still left in the combustion gas after being used for power generation. For this reason, in the technical idea disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-200882, the waste of energy in the sludge treatment system cannot be sufficiently reduced.
Further, the conventional sludge treatment system includes a blower for supplying combustion air to the atmospheric fluidized bed furnace and an induction blower for exhausting the combustion gas to the outside. The blower and the induction blower require a lot of electric power and emit more carbon dioxide. In recent years, with increasing environmental awareness, there has been a demand for energy saving of the system and reduction of carbon dioxide emissions in the system, and it is necessary to satisfy such demands.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and aims to save energy and reduce carbon dioxide emissions by further improving energy efficiency in a sludge treatment system and method. To do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, as a first means related to a sludge treatment system, a sludge treatment system for treating by burning sludge as fuel, a combustion furnace for burning the sludge, A configuration is adopted in which a supercharger that generates and blows compressed air to be supplied to the combustion furnace using the combustion gas generated by the combustion furnace is employed.
[0007]
As a 2nd means which concerns on a sludge treatment system, the said 1st means WHEREIN: The structure of providing the 2nd supercharger which produces | generates and blows the compressed air supplied to the said combustion furnace further using the said combustion gas. adopt.
[0008]
As the third means related to the sludge treatment system, a configuration is adopted in which the first or second means includes a power generation means for generating power using the combustion gas.
[0009]
As a fourth means related to the sludge treatment system, a configuration is adopted in which any one of the first to third means includes a boiler that generates steam using the combustion gas exhausted from the supercharger. .
[0010]
As the fifth means related to the sludge treatment system, the third means includes a boiler that generates steam using the combustion gas exhausted from the supercharger and / or the power generation means. To do.
[0011]
As a sixth means related to the sludge treatment system, a configuration is adopted in which the fourth or fifth means includes a second power generation means for generating power using the steam generated by the boiler.
[0012]
As a seventh means related to the sludge treatment system, a configuration is adopted in which any one of the first to sixth means includes a heat exchanger for exchanging heat between the combustion gas and the compressed air.
[0013]
As an eighth means related to the sludge treatment system, in any one of the first to seventh means, the flow rate of the combustion gas or / and the flow rate of compressed air or / and the input amount of sludge to the combustion furnace or / and / or A configuration is adopted in which a control device is provided that stabilizes the temperature of the combustion gas at a predetermined temperature by controlling the amount of auxiliary fuel injected.
[0014]
As a ninth means related to the sludge treatment system, in the eighth means, the control device includes a compressed air valve that regulates the flow rate of the compressed air flowing into the combustion furnace.
[0015]
As a tenth means related to the sludge treatment system, in the eighth or ninth means, the control device includes a combustion gas valve that regulates a flow rate of the combustion gas flowing into the supercharger. .
[0016]
Further, as a first means related to the sludge treatment method, a sludge treatment method is performed by burning sludge as fuel, and the sludge is burned by using a combustion gas generated by burning the sludge. The structure which compresses and blows the air source used when making it adopt is adopted.
[0017]
As the second means related to the sludge treatment method, a configuration is adopted in which the air source is compressed and blown at a plurality of locations in the first means.
[0018]
As the third means related to the sludge treatment method, the first or second means adopts a configuration in which power is generated using the combustion gas.
[0019]
As a fourth means related to the sludge treatment method, a configuration is adopted in which steam is generated using the combustion gas used for compressing the air source in any of the first to third means.
[0020]
As a fifth means related to the sludge treatment method, in the third means, steam is generated by using the combustion gas used for compressing the air source and / or generating the power. adopt.
[0021]
As a sixth means related to the sludge treatment method, a configuration is adopted in which power generation is performed using the steam in the fourth or fifth means.
[0022]
As a seventh means related to the sludge treatment method, a configuration is adopted in which heat is exchanged between the combustion gas and the compressed air in any one of the first to sixth means.
[0023]
As an eighth means related to the sludge treatment method, in any one of the first to seventh means, the flow rate of the combustion gas or / and the flow rate of the compressed air or / and the input amount of sludge into the combustion furnace or / and A configuration is adopted in which the temperature of the combustion gas is stabilized at a predetermined temperature by controlling the amount of auxiliary fuel injected.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a sludge treatment system and method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0025]
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram of a sludge treatment system 1 using the sludge treatment method according to the present invention. In this figure,
[0026]
The sludge treatment system 1 performs treatment by, for example, burning sludge X1 containing a large amount of water as fuel in a sewage treatment plant. In addition, the pressurized
[0027]
The pressurized
The auxiliary fuel X2 includes heavy oil, kerosene, or a combustible substance such as city gas or coal. When the pressure and temperature of the compressed air X3 are sufficiently high, or when the retained energy of the sludge X1 is high, the auxiliary fuel is used. Even if the fuel X2 is not supplied to the pressurized
[0028]
The
[0029]
The high temperature filter 4 is provided in the subsequent stage of the
The arrangement of the
[0030]
The
[0031]
A combustion gas cooling device (not shown) that cools the combustion gas X4 by, for example, water injection and prevents white smoke from being discharged outside is provided at the subsequent stage of the
[0032]
The
As shown in the figure,
[0033]
The
The predetermined temperature referred to here is a temperature (about 850 ° C.) indicating that combustion is preferably performed in the pressurized
[0034]
The compressed air valve 8 and the
[0035]
Next, the sludge treatment method in the sludge treatment system 1 according to the present invention configured as described above will be described.
[0036]
The
[0037]
The compressed air X3 exhausted from the
[0038]
The compressed air X3 that has flowed into the
[0039]
Then, the sludge X1 is introduced into the pressurized
The combustion gas X4 generated by the combustion in the pressurized
[0040]
The combustion gas X4 flowing into the high-temperature filter 4 is collected and removed by the dust contained in the high-temperature filter 4 to become a flow rate of 19919 kg / h, a temperature of 615 ° C., and a heat quantity of 19270 MJ / h. 4 is exhausted.
[0041]
The combustion gas X4 exhausted from the high temperature filter 4 has its own temperature by the
[0042]
The combustion gas X4 flowing into the
[0043]
And the combustion gas X4 which flowed into the combustion gas cooling device is exhausted outside after being cooled to a predetermined temperature, for example, by water injection.
[0044]
The
Specifically, when the temperature of the combustion gas X4 immediately after being exhausted from the pressurized
Further, the temperature of the combustion gas X4 immediately after being exhausted from the pressurized
Moreover, the temperature of the combustion gas X4 immediately after exhausted from the pressurized
[0045]
In the above embodiment, the compressed air X2 exhausted from the
[0046]
As described above, according to the sludge treatment system and method according to the present embodiment, the compressed air X3 is blown using the combustion gas X4 generated by burning the sludge X1, and therefore the energy in the sludge treatment system and method is used. In addition, it is not necessary to provide a blower for supplying the compressed air X3 to the pressurized
The sludge treatment system and method were able to reduce the amount of carbon dioxide emissions by about 46% compared to the sludge treatment system and method not equipped with a turbocharger.
[0047]
(Second Embodiment)
As a second embodiment, a sludge treatment system 1 having two
[0048]
The sludge treatment system 1 according to the second embodiment is provided with the second turbocharger 52 (the second turbocharger 52) before exhausting the combustion gas X4 exhausted to the outside via the
[0049]
As shown in FIG. 2, the sludge treatment system 1 according to the second embodiment includes a
In the compressed air passage pipe disposed between the
The piping for supplying the combustion gas X4 to the
The
[0050]
In the sludge treatment method in the sludge treatment system 1 configured as described above, the sludge treatment system and the method according to the first embodiment have the effects and the two
In the sludge treatment system 1 according to the second embodiment, two
[0051]
In the second embodiment, the sludge treatment system 1 has two
(Third embodiment)
As a third embodiment, a sludge treatment system and method for generating power using the combustion gas X4 of the sludge treatment system and method in the first embodiment will be described with reference to FIG. In the third embodiment, parts different from the first embodiment will be described.
[0052]
In the sludge treatment system 1 according to the third embodiment, the power generation device H is arranged at the subsequent stage of the high temperature filter 4 and the
[0053]
The power turbine H1 transmits rotational power obtained by using the combustion gas X4 exhausted from the high temperature filter 4 to the generator H4 through a gear box. A valve 11 whose opening degree is regulated by the
[0054]
The exhaust heat boiler H2 vaporizes water supplied from the outside by using the amount of heat of the combustion gas X4 exhausted from the
The steam turbine H3 transmits rotational power obtained by using the steam X6 exhausted from the exhaust heat boiler H2 to the generator H4 through a gear box.
And the generator H4 outputs the electric power obtained by utilizing the rotational power transmitted from the power turbine H1 and the steam turbine H3 outside.
[0055]
According to the sludge treatment method in the sludge treatment system 1 configured as described above, the sludge treatment system and the method according to the first embodiment have the effects, and the power generation is performed using the amount of heat of the combustion gas X4. Further, it is possible to further improve the energy efficiency.
In the above embodiment, the sludge treatment system 1 generates power using the two turbines H1 and H3 and the generator H4. However, power generation may be performed by only one of the turbines.
[0056]
As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the examples. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is provided a sludge treatment system for treating sludge by burning it as fuel, using a combustion furnace for burning the sludge, and a combustion gas generated by the combustion furnace. And a supercharger that generates and blows compressed air to be supplied to the combustion furnace, thereby improving energy efficiency in the sludge treatment system and method, thereby saving the system energy and reducing carbon dioxide emissions. It becomes possible to reduce.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a sludge treatment system 1 according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a sludge treatment system 1 according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of a sludge treatment system 1 according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ...
3 ... Heat exchanger 4 ... High temperature filter 5 (51) ... Turbocharger (supercharger)
5 (52) …… Turbocharger (second turbocharger)
6. Control devices 7 (71, 72), 8 (81, 82) ... Compressed air valve 9 (91, 92), 10 ... Combustion gas valve X1 ... Sludge X2 ... Auxiliary fuel X3 ... Compressed air X4 ... combustion gas X5 ... water X6 ... steam
Claims (18)
前記汚泥を燃焼する燃焼炉と、
前記燃焼炉によって生成された燃焼ガスを利用して前記燃焼炉に供給する圧縮空気を生成及び送風する過給機と
を備えることを特徴とする汚泥処理システム。A sludge treatment system for treating sludge by burning it as fuel,
A combustion furnace for burning the sludge;
A sludge treatment system comprising: a supercharger that generates and blows compressed air supplied to the combustion furnace using the combustion gas generated by the combustion furnace.
前記汚泥を燃焼することによって生成された燃焼ガスを利用して前記汚泥を燃焼させる際に用いる空気源を圧縮及び送風することを特徴とする汚泥処理方法。A method for treating sludge by burning sludge as fuel,
A sludge treatment method comprising compressing and blowing an air source used when burning the sludge using combustion gas generated by burning the sludge.
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