JPS61209099A - 汚泥の乾燥・焼却方法および装置 - 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〕 本発明は汚泥の乾燥・焼却方法および装置に関し、詳し
くは、高温低圧蒸気を汚泥に直接接触させるようにした
乾燥・焼却処理に関する。これは、下水処理場などの汚
泥を熱効率よく焼却処理する分野で利用されるものであ
る。

〔従来技術〕

下水処理において生じる汚泥は、廃棄のための減容また
は土木資材などへの再利用を図るために、乾燥後に焼却
処理される。そのために従来から熱消費の少ない汚泥処
理システムが検討され、最近では、汚泥を焼却した後の
排ガスの熱エネルギを蒸気で回収し、その蒸気で汚泥ケ
ーキを予め乾燥させることが行なわれている。

その代表的な例として第２図に示すような、例えば多段
回転式焼却炉２１を備えた処理装置がある。これは、汚
泥を上段から下段に順次移行させながら焼却する際に発
生する焼却炉排ガスを排ガスボイラ２２に導入し、その
熱により蒸発した熱媒を汚泥乾燥機２３に供給するよう
になっている。

その汚泥乾燥機は間接加熱式であり、その中に投入され
た汚泥ケーキ２４は伝熱面を通して熱媒蒸気で加熱され
、焼却炉２１で焼却するに好適な水分となるまで乾燥さ
れる。汚泥乾燥機２３で降温した熱媒蒸気は凝縮され、
排ガスボイラ２２で再度高温高圧蒸気とされる。一方、
乾燥機２３で発生した汚泥からの水蒸気を除去する必要
があるので、乾燥ｔＭ２３には除湿塔２５が付設されて
いる。

なお、乾燥機２３内での水蒸気の発生を助長するために
、その蒸気分圧を下げると共に水蒸気を運び出すキャリ
アガス２６が供給される。汚泥の乾燥工程においては臭
気が発生するので、水蒸気を含んで除湿塔２５に導出さ
れるキャリアガスは、汚泥乾燥機２３に循環されるよう
になっている。

ちなみに、上述した多段回転式焼却炉２１から排出され
る排ガス温度は３００〜４００℃程度であり、乾燥用の
熱媒蒸気を得るためには上述したように排ガスボイラを
使用せざるを得ない。したがって、得られる熱媒蒸気は
１０Ｋｇ／ｃ＋＋１で２００℃程度の高圧高温蒸気とな
る。

このような汚泥処理装置においては、設備面から見ると
、汚泥乾燥機で増湿されたキャリアガスを除湿する除湿
塔が必要であること、熱回収のために高圧容器であるボ
イラを使用しなければならないこと、それに伴うボイラ
技師を必要とすること、などの問題がある。一方、熱消
費の面からみると、汚泥乾燥機のキャリアガスが乾燥機
内の熱エネルギの一部を持ち出し、除湿塔で放熱してし
まうこと、乾燥機に供給される熱媒が上述した程度の温
度の高圧蒸気であるので、伝熱速度が遅く汚泥乾燥機に
おける伝熱面を大きくしなければ、熱効率を向上させる
ことができないなどの問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は上述の問題に鑑みてなされたもので、その目的
は、汚泥の乾燥・焼却に必要な主たる装置の簡素化や小
型化、汚泥乾燥速度の向上や熱消費の低減および熱回収
率の向上、さらには、特殊技能者の配備の不要化を図る
ことができる汚泥の乾燥・焼却方法および装置を提供す
ることである。

〔発明の構成〕

本発明の特徴とするところを第１図を参照して説明する
と、第１の発明にあっては、汚泥乾燥機５から発生する
低温水蒸気と焼却炉１から排出される高温排ガスとを熱
交換させ、得られた高温加熱水蒸気を直接汚泥に接触さ
せ、乾燥された汚泥を焼却するようにした汚泥の乾燥・
焼却方法である。

また、第２の発明にあっては、高温加熱水蒸気で汚泥を
乾燥すると共に解砕する直接熱交換式の汚泥乾燥機５と
、その汚泥乾燥機で発生した低温水蒸気と乾燥汚泥とを
分離する分離器６と、分離された乾燥汚泥を焼却する焼
却炉１と、焼却炉排ガスと分離器６からの低温水蒸気を
熱交換させ、汚泥乾燥ｆｆ１５に供給する高温加熱水蒸
気を発生させる熱交換器２とを具備した汚泥の乾燥・焼
却装置としたことである。

〔実施例〕

以下に、本発明をその実施例に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の汚泥の乾燥・焼却方法を実施するに好
適な汚泥の乾燥・焼却処理装置の全体系統図で、乾燥汚
泥を焼却するために焼却炉ｌが採用されている。その焼
却炉は詳細には図示しないが例えば流動層炉で、多段回
転式焼却炉では得られない高温の焼却温度とすることが
できるものである。その焼却炉排ガス温度は８００℃に
もなるので、排ガスからの熱回収においては排ガスボイ
ラを使用するまでもなく、低圧の熱交換器２を採用する
ことができる。この熱交換器は、多管式またはプレート
式の間接熱交換器であって、大気圧に近い圧力状態でし
かもガス・ガス熱交換で、汚泥を乾燥させるための低圧
の熱媒である高温加熱水蒸気を得ることができるもので
ある。なお、熱交換器２から排出される焼却炉排ガスに
はかなりの熱が残存しているので、それを利用して焼却
炉１の燃焼空気を予熱する空気予熱器３が設けられてい
る。

上述した焼却炉１の前段には、高温加熱水蒸気で汚泥ケ
ーキ４を乾燥すると共に解砕する直接熱交換式の汚泥乾
燥機５が設置されている。この乾燥機は例えば気流式乾
燥機であり、円筒かごが回転する公知のケージミル５Ａ
と、乾燥汚泥を気流搬送しながら乾燥を助長する気流筒
５Ｂとからなっている。なお、乾燥機として、汚泥ケー
キを乾燥しまた解砕する機能を備えていれば、他の形式
の乾燥機であっても差し支えなく、要は、熱交換器２か
らの高温低圧蒸気を汚泥に直接接触させることができる
ようになっているものであればよい。

このような汚泥乾燥機５と焼却炉１との間の経路には、
汚泥乾燥機内で発生した低温水蒸気と乾燥汚泥とを分離
する分離器６が設けられている。

この分離器は例えば号イクロンなどであり、分離された
汚泥を直ちに焼却炉１に導入する一方、汚泥から発生し
た水蒸気を熱媒である蒸気と共に循環ファン７により誘
引して、熱交換器２に導入できるようになっている。な
お、分離器６から排出される熱媒温度を検出する温度検
出器８が蒸気循環路９に設けられ、その排出蒸気温度に
よっては熱交換器２に戻される蒸気量を調整できるよう
に、蒸気量制御弁１０が熱交換器２の上流側に設置され
ている。

ところで、上述した汚泥ケーキ４を乾燥した後熱交換器
２に循環される蒸気は、常にガス状態にある。しかし、
汚泥乾燥機５では次々と水蒸気が汚泥より発生するので
、そのガス圧が上昇する。

汚泥乾燥機５における圧力を所定値に保持する必要があ
ることから、循環蒸気の一部を取り出し、それを凝縮さ
せる凝縮器１１が設置されている。

本例においては乾燥機５の気流筒５Ｂに圧力検出器１２
が設けられ、その信号により開閉したり開度が調整され
る蒸気圧制御弁１３が凝縮器１１の上流側に設けられて
いる。凝縮器には冷却水１４が供給され、凝縮した水は
排出され、除湿された残留ガスは焼却炉１に投入されて
最終的には焼却炉排ガスと混合され、空気予熱器３から
放出されるようになっている。

なお、上述した蒸気循環路９における循環ファン７の上
流には、開閉弁１５を有する管路１６が枝設され、処理
装置の運転の開始や停止時に蒸気循環路９内をパージす
ることができるようになっている。

このような構成の汚泥の乾燥・焼却処理装置においては
、以下のようにして効率よく汚泥を処理することができ
る。

例えば８０％程度の含水率の汚泥ケーキ４が、ケージミ
ル５Ａに投入され、熱交換器２からは熱媒である５００
〜８００℃のほぼ大気圧の水蒸気が供給される。図示し
ないが三重構造の円筒かごのうち固定された中間のかご
を除いて内側と外側のかごが回転されると、内側かご内
の汚泥が遠心力で放射状に移動して順次外方のかごを通
過する。その際に汚泥は解砕され、乾燥機５内に供給さ
れている高温加熱水蒸気と直接接触して、汚泥ケーキは
乾燥される。熱媒蒸気は低圧であるから、汚泥と直接接
触させても、そのための特別な配慮を乾燥機５に施して
おく必要はなく、蒸気と汚泥中の水分との熱交換も極め
て効率よく迅速に行なわれる。

しかも、汚泥は各かごを移動する間に撹拌されるので、
汚泥が局部的に加熱されたり、表面だけの乾燥に偏るこ
とはない。ある程度乾燥された汚泥は蒸気と共に気流筒
５Ｂ内を気流搬送され、所望の例えば３０％程度の含水
率になるまで乾燥される。

なお、汚泥乾燥機５内で汚泥から蒸発した水蒸気が多く
なると、蒸気分圧が上昇して乾燥機５内における蒸発が
阻害される。そのために、気流筒５Ｂ内の圧力が所定圧
以上になると、圧力検出器Ｉ２からの信号によって過剰
な量の蒸気が凝縮器１１に導入され、そこを流過する冷
却水１４で凝縮される。

分離器６に到達した汚泥と蒸気は遠心作用により分離さ
れ、汚泥は流動層焼却炉１に投入される。

一方、蒸気は蒸気循環路９を介して熱交換器２に導入さ
れ、焼却炉１の高温排ガスと熱交換される。

焼却炉は流動層式であるので、その排ガスは約８００℃
と高い。その排ガスは熱交換器２の伝熱管内を流過する
間に蒸気を加熱し、汚泥乾燥機５に供給される熱媒を５
００℃程度の高温加熱水蒸気とする。このような熱交換
は排ガス温度が高いことから、ガス・ガス熱交換による
熱回収が極めて容易となり、熱交換器として排ガスボイ
ラのような高圧容器を使用することなく、安価なプレー
ト式などの熱交換器で十分となる。その結果、排熱回収
部における保守が容易になると共にボイラ技師も不要に
なる。なお、熱交換器２からの排ガスの残存熱エネルギ
は、空気予熱器３を流過する燃焼空気でもって熱回収さ
れ、その熱は流動層内に持ち込まれる。

ところで、分離器６から熱交換器２に導入される低温水
蒸気の温度が高くなると、温度検出器８からの信号を受
けて熱交換器２に導入される蒸気量が絞られる。これは
、温度の高い蒸気を熱交換器で加熱すると、さらに高温
になった水蒸気で汚泥を乾燥させ過ぎることになるのを
防止するためである。その結果、焼却炉１に供給される
汚泥は焼却に好適な含水率に維持され、安定した燃焼が
流動層内で確保される。

なお、蒸気循環路９内は蒸気のみが循環するようになっ
ているが、運転を停止したときには温度が低下して、蒸
気が蒸気循環路９内で凝縮してしまう。凝縮による蒸気
循環路９の真空化を防止するため、開閉弁１５が開口さ
れて空気と置き換えるられる。一方、運転を再開する場
合には、熱交換器２で発生した蒸気量に応じて開閉弁１
５より空気を放出し、蒸気循環路９内が蒸気のみになる
ように操作される。

以上の説明において、焼却炉として流動層焼却炉を例に
して述べたが、そのような形式の炉に限らず、ガス・ガ
ス熱交換の可能な程度の温度の排ガスを排出するような
焼却炉であれば、他の形式の炉を採用することもできる
。

〔発明の効果〕

本発明は以上の実施例の詳細な説明から判るように、汚
泥乾燥機から発生する低温水蒸気と焼却炉から排出され
る高温排ガスとを熱交換させ、得られた高温加熱水蒸気
を直接汚泥に接触させ、乾燥された汚泥を焼却するよう
にしたので、以下のような種々の効果を発揮する。まず
、設備面においては、焼却炉からは極めて高温の排ガス
が排出されるので、排熱の回収に排ガスボイラを使用す
ることなく、耐圧性の低い極めて安価なガス・ガス熱交
換器を採用することができる。汚泥乾燥機においては直
接接触式となるので、乾燥速度が高くなり乾燥のための
構造が単純化・小型化され、さらには汚泥から発生した
蒸気のみを別途除去する必要がないので、除湿塔が不要
となる。

一方、熱回収の面では、汚泥乾燥機で蒸発した蒸気を運
びだすと共に蒸気分圧を調整するキャリアガスが不要と
なり、キャリアガスが持ち出す熱の損失を無くすことが
できる。また、乾燥のための熱媒蒸気の温度が高い上に
乾燥機内では汚泥と直接接触するので、乾燥速度が高く
熱媒蒸気と汚泥中の水分との熱交換率が著しく向上する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の汚泥の乾燥・焼却方法を実施するため
に好適な装置の一例を示す全体系統図、第２図は従来の
汚泥の乾燥・焼却処理装置の系統図である。 １・−・焼却炉、２・−・熱交換器、５−汚泥乾燥機、
６−分離器。。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）汚泥乾燥機から発生する低温水蒸気と焼却炉から
   排出される高温排ガスとを熱交換させ、得られた高温加
   熱水蒸気を直接汚泥に接触させ、乾燥された汚泥を焼却
   することを特徴とする汚泥の乾燥・焼却方法。
2. （２）高温加熱水蒸気で汚泥を乾燥すると共に解砕する
   直接熱交換式の汚泥乾燥機と、その汚泥乾燥機で発生し
   た低温水蒸気と乾燥汚泥とを分離する分離器と、分離さ
   れた乾燥汚泥を焼却する焼却炉と、焼却炉排ガスと前記
   分離器からの低温水蒸気を熱交換させ、前記汚泥乾燥機
   に供給する高温加熱水蒸気を発生させる熱交換器とを具
   備したことを特徴とする汚泥の乾燥・焼却装置。