WO2019193671A1 - 有機汚泥の処理装置及び処理方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a treatment apparatus and treatment method for organic sludge such as sewage sludge, and relates to a device that effectively uses organic sludge as fuel.
- Patent Document 1 disclose a technique in which organic sludge such as sewage sludge is directly put into a kiln bottom part of a kiln or a calcining furnace of a cement production facility as a water-containing slurry and made into fuel. .
- Patent Document 2 discloses a technique of drying organic sludge using an air dryer as a pretreatment for introducing the organic sludge into the kiln bottom of a cement kiln.
- This technology mixes and stirs the sludge cake that has been air-dried to the sludge cake to adjust the water content, crushes the mixed powder with the crusher of the air dryer, and then dries it in the drying duct, Dust is collected to obtain a dry powder, and a certain amount of the dry powder is blown into a rotary kiln and used as part of a cement clinker firing fuel.
- the present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art, and aims to treat organic sludge while minimizing a reduction in equipment cost, cement production efficiency, and clinker production amount. To do.
- the present invention is an organic sludge treatment apparatus, wherein a preheating raw material is separated from a preheater cyclone of a cement baking apparatus, and the organic sludge is separated by the preparative apparatus.
- a mixing device for mixing with the preheating raw material, and a mixture discharged from the mixing device is supplied to the duct between the lower part of the calcining furnace of the cement baking apparatus or the kiln bottom of the cement kiln and the lower part of the calcining furnace.
- a supply device for mixing with the preheating raw material, and a mixture discharged from the mixing device is supplied to the duct between the lower part of the calcining furnace of the cement baking apparatus or the kiln bottom of the cement kiln and the lower part of the calcining furnace.
- the organic sludge is dried by mixing with the preheated raw material taken from the preheater cyclone, and the dried sludge together with the preheated raw material from the bottom of the calciner or from the bottom of the cement kiln to the bottom of the calciner
- dry sludge can be used as a fuel alternative, and the preheated raw material can be decarboxylated in a calcining furnace, etc., minimizing equipment costs, cement production efficiency and clinker production volume reduction
- Organic sludge can be treated while keeping it at a minimum.
- the organic sludge treatment apparatus is a cyclone in which exhaust gas containing dust, odor and water vapor from the mixing device is introduced, and coarse powder is recovered and returned to the mixing device, and exhaust gas containing fine powder, odor and water vapor is discharged. And an introduction device for introducing the exhaust gas containing fine powder, odor and water vapor discharged from the cyclone into the gas outlet of the lowermost cyclone of the cement firing device, and the odor gas generated by drying of the sludge can be provided. It can be treated while being effectively used for denitration of cement kiln exhaust gas.
- the organic sludge treatment apparatus can be provided with a urea supply device that supplies urea to the mixing device, and the denitration function can be enhanced by adding the supplied urea to the gas outlet of the lowermost cyclone via the cyclone. it can. Moreover, since only urea is added, the amount of moisture brought into the cement baking apparatus can be reduced as compared with the conventional method of adding urea water.
- the present invention also relates to a method for treating organic sludge, wherein organic sludge is mixed with a preheated raw material separated from a preheater cyclone of a cement firing device, and the mixture is placed under a calcining furnace of the cement firing device or in a cement kiln. It introduce
- the organic sludge is dried using the preheated raw material separated from the preheater cyclone, and the dried sludge is supplied to the lower part of the calcining furnace together with the preheated raw material, thereby using the dried sludge as a fuel substitute,
- the preheated raw material can be decarboxylated in a calcining furnace or the like, and the organic sludge can be treated while minimizing the reduction in equipment cost, cement production efficiency and clinker production.
- the odor gas generated when the organic sludge and the preheating raw material are mixed can be introduced into the gas outlet of the bottom cyclone of the cement baking apparatus, and the odor generated by drying the sludge.
- the gas can be processed while being effectively used for denitration of cement kiln exhaust gas.
- the temperature of the preheating raw material fractionated from the preheater cyclone can be set to 300 ° C. or higher and 900 ° C. or lower.
- organic sludge can be treated while minimizing a reduction in equipment cost, cement production efficiency, and clinker production.
- FIG. 1 shows a cement baking apparatus provided with an organic sludge treatment apparatus according to the present invention.
- This cement baking apparatus 1 is a general cement such as a cement kiln 2, a clinker cooler 3, a preheater 4 and a calcining furnace 5.
- a fractionation device 7 for fractionating a portion of the cement raw material (preheating raw material) R1 discharged from the raw chute 4a of the three-stage cyclone 4C of the preheater 4 and the fractionated cement raw material R2 Is mixed with the organic sludge S supplied from the organic sludge supply device 6, and the mixing device 8 for drying the organic sludge S is provided.
- the pre-heater 4 has a four-stage or five-stage cyclone, but in FIG. 1, the illustration of the device existing above the three-stage cyclone 4C is omitted.
- Organic sludge S refers to sewage sludge, papermaking sludge, bill pit sludge, food sludge, and the like.
- the sorting device 7 can be constituted by, for example, a screw conveyor that penetrates the raw chute 4a of the three-stage cyclone 4C.
- the upper half of the casing that passes through the raw material chute 4a of the screw conveyor is removed, and the cement raw material R1 is introduced into the screw conveyor from above.
- the raw material chute 9 from the sorting device 7 to the mixing device 8 is provided with a flap damper 10 and a double flap damper 11, and the cement raw material R ⁇ b> 2 sorted while maintaining airtightness is introduced into the mixing device 8.
- the mixing device 8 has a large number of blades 8b attached to the horizontal shaft 8a, and the blade 8b also rotates by rotating the horizontal shaft 8a, so that the organic sludge S and the cement raw material R2 are mixed and dried simultaneously.
- the mixing device 8 is provided with a hood 8c in order to prevent the scattered dust from increasing due to rapid generation of water vapor.
- a cyclone dust collector 16 for removing dust from the exhaust gas G1 of the mixing device 8 is installed, and in the gas duct 15 above the cyclone dust collector 16, a flow rate adjusting valve 17 for adjusting the flow rate of the exhaust gas G2 of the cyclone dust collector 16. Is provided.
- a flap damper 18 is provided on the chute of the cyclone dust collector 16 to return the coarse powder C that has been collected while maintaining airtightness to the mixing device 8.
- a double flap damper 13 and a shut damper 14 are installed below the mixing device 8, and the mixture M of the cement raw material R2 and the organic sludge S is introduced into the lower portion of the calcining furnace 5 through the mixture chute 12 while maintaining airtightness. To do.
- the organic sludge S is supplied to the mixing device 8 via the organic sludge supply device 6, and a part of the cement raw material R1 discharged from the three-stage cyclone 4C of the preheater 4 is separated.
- the cement raw material R2 thus separated is introduced into the mixing device 8.
- these are conveyed while being mixed and stirred for about 1 to 20 minutes, and the organic sludge S is heated and dried by the sensible heat of the cement raw material R2.
- the cement raw material R1 that has not been separated is preheated in the lowermost cyclone 4A and the second cyclone 4B as usual, decarboxylated in the calcining furnace 5 and the lowermost cyclone 4A, and then fired in the cement kiln 2. Cement clinker is generated.
- the mixture M of the dried organic sludge S and the cement raw material R2 is discharged from the mixing device 8 and introduced into the lower portion of the calcining furnace 5 through the mixture chute 12.
- the dried organic sludge S is used as a fuel substitute in the calcining furnace 5, and the cement raw material R2 is decarbonated in the calcining furnace 5 and the lowermost cyclone 4A and then baked in the cement kiln 2 and cemented. Generated by the clinker.
- the exhaust gas G1 of the mixing device 8 is introduced into the cyclone dust collector 16, and the coarse powder C is returned to the mixing device 8.
- the exhaust gas G2 containing fine powder F, odor and water vapor from the cyclone dust collector 16 is appropriately adjusted in flow rate by the flow rate adjusting valve 17, and then introduced into the exhaust gas outlet of the lowermost cyclone 4A so that the odor contained in the exhaust gas G2 is reduced.
- the ammonia derived from the organic sludge S contained in the exhaust gas G2 denitrates the cement kiln exhaust gas G3.
- the cyclone 16 and the flap damper 18 can be omitted.
- the mixing device 8 having a simpler configuration than the air dryer is used, the equipment cost can be kept low. Further, since the exhaust gas G2 containing the fine powder F, odor, and water vapor from the mixing device 8 is introduced into the exhaust gas outlet of the lowermost cyclone 4A, the decarbonation of the cement raw material R1 in the calcining furnace 5 is not adversely affected.
- the concentration of ammonia contained in the exhaust gas G1 of the mixing device 8 (the exhaust gas G2 of the cyclone dust collector 16) can be increased, and the denitration function of the cement kiln exhaust gas G3 can be further improved.
- the cement raw material R2 is separated from the raw chute 4a of the three-stage cyclone 4C of the preheater 4, but the temperature of the cement raw material to be separated is from the viewpoint of efficient heat exchange with the organic sludge S. 300 to 900 ° C, preferably 600 to 800 ° C.
- the structure of the mixing apparatus 8 is not limited to the above-mentioned thing, It is employable also with the other kind of apparatus which can dry the organic sludge S with the sensible heat of the cement raw material R2.
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Abstract
【課題】設備コスト及びセメント生産効率やクリンカ生産量の低下を最小限に抑えながら有機汚泥を処理する。 【解決手段】セメント焼成装置1のプレヒータサイクロン4Cから予熱原料R2を分取する分取装置7と、有機汚泥Sを分取された予熱原料と混合する混合装置8と、混合装置からの混合物Mをセメント焼成装置の仮焼炉5の下部又はセメントキルン2の窯尻部から仮焼炉の下部までの間のダクトに供給する供給装置(混合物シュート12、ダブルフラップダンパー13、シャットダンパー14)とを備える有機汚泥の処理装置。混合装置からの排ガスG1が導入され、粗粉Cを回収して混合装置に戻すと共に、微粉Fを含む排ガスG2を排出するサイクロン16と、サイクロンから排出された微粉を含む臭気ガスをセメント焼成装置の最下段サイクロン4Aのガス出口部に導入する導入装置とを備えてもよく、混合装置に尿素を供給する尿素供給装置を備えてもよい。
Description
本発明は、下水汚泥等の有機汚泥の処理装置及び処理方法に関し、有機汚泥を燃料等として有効利用する装置等に関する。
下水処理場から排出される下水汚泥等の有機汚泥は、近年における処分場の枯渇や環境汚染防止のため、それまで行われていた陸上での埋め立て等が困難になってきている。そこで、下水汚泥等を燃料として有効利用する方法が種々提案されている。例えば、特許文献1等には、下水汚泥等の有機汚泥を、含水スラリー状のまま、セメント製造設備のキルンの窯尻部や仮焼炉へ直接投入して燃料化する技術が開示されている。
しかし、上記特許文献1に記載の方法では、有機汚泥を含水スラリー状のままセメントキルンの窯尻部に投入するため、汚泥水分の蒸発に要する熱量が多大で、急激に焼成温度が低下してセメント生産効率が低下する。また、汚泥水分の蒸発によりセメントプレヒータ排ガス量が増加するので、セメントクリンカ生産量が減少するなどの問題があった。
そこで、例えば、特許文献2等には、有機汚泥をセメントキルンの窯尻に投入するための前処理として、気流乾燥機を用いて有機汚泥を乾燥させる技術が開示されている。この技術は、汚泥ケーキに気流乾燥させた汚泥の循環乾燥粉を混合撹拌して水分を調整し、混合粉を気流乾燥機の解砕機で解砕した後、乾燥ダクト内で乾燥させ、サイクロンで集塵して乾燥粉を得、乾燥粉の一定量をロータリキルンに吹き込んでセメントクリンカ焼成用燃料の一部として利用する。
しかし、上記特許文献2に記載の技術では、気流乾燥機等の装置を必要とするために設備コストが増大すると共に、気流乾燥機の排ガスの臭気処理を行うため、排ガスをセメント焼成装置へ戻すと、セメント生産効率やクリンカ生産量が低下する。
そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、設備コスト、並びにセメント生産効率やクリンカ生産量の低下を最小限に抑えながら有機汚泥を処理することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、有機汚泥の処理装置であって、セメント焼成装置のプレヒータサイクロンから予熱原料を分取する分取装置と、有機汚泥を前記分取装置で分取された予熱原料と混合する混合装置と、該混合装置から排出された混合物を前記セメント焼成装置の仮焼炉の下部又はセメントキルンの窯尻部から前記仮焼炉の下部までの間のダクトに供給する供給装置とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、プレヒータサイクロンから分取した予熱原料と混合することで有機汚泥を乾燥させ、乾燥汚泥を予熱原料と共に仮焼炉の下部又はセメントキルンの窯尻部から仮焼炉の下部までの間のダクトに供給することで、乾燥汚泥を燃料代替として利用し、予熱原料を仮焼炉等で脱炭酸することができ、設備コスト、並びにセメント生産効率やクリンカ生産量の低下を最小限に抑えながら有機汚泥を処理することができる。
上記有機汚泥の処理装置は、前記混合装置からのダスト、臭気及び水蒸気を含む排ガスが導入され、粗粉を回収して前記混合装置に戻すと共に、微粉、臭気及び水蒸気を含む排ガスを排出するサイクロンと、該サイクロンから排出された微粉、臭気及び水蒸気を含む排ガスを前記セメント焼成装置の最下段サイクロンのガス出口部に導入する導入装置とを備えることができ、汚泥の乾燥により生じた臭気ガスをセメントキルン排ガスの脱硝用として有効利用しながら処理することができる。
上記有機汚泥の処理装置は、前記混合装置に尿素を供給する尿素供給装置を備えることができ、供給する尿素をサイクロンを経て最下段サイクロンのガス出口に添加することで、脱硝機能を高めることができる。また、尿素のみを添加するため、従来のような尿素水を添加する方法と比較してセメント焼成装置に持ち込む水分量を低減することができる。
また、本発明は、有機汚泥の処理方法であって、有機汚泥をセメント焼成装置のプレヒータサイクロンから分取した予熱原料と混合し、混合物を該セメント焼成装置の仮焼炉の下部又はセメントキルンの窯尻部から前記仮焼炉の下部までの間のダクトに導入することを特徴とする。
本発明によれば、プレヒータサイクロンから分取した予熱原料を用いて有機汚泥を乾燥させ、乾燥汚泥を予熱原料と共に仮焼炉の下部等に供給することで、乾燥汚泥を燃料代替として利用し、予熱原料を仮焼炉等で脱炭酸することができ、設備コスト、並びにセメント生産効率やクリンカ生産量の低下を最小限に抑えながら有機汚泥を処理することができる。
上記有機汚泥の処理方法において、前記有機汚泥と前記予熱原料との混合時に発生した臭気ガスを前記セメント焼成装置の最下段サイクロンのガス出口部に導入することができ、汚泥の乾燥により生じた臭気ガスをセメントキルン排ガスの脱硝用として有効利用しながら処理することができる。
また、前記プレヒータサイクロンから分取した予熱原料の温度を300℃以上900℃以下とすることができる。
以上のように、本発明によれば、設備コスト、並びにセメント生産効率やクリンカ生産量の低下を最小限に抑えながら有機汚泥を処理することができる。
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明に係る有機汚泥の処理装置を備えたセメント焼成装置を示し、このセメント焼成装置1は、セメントキルン2、クリンカクーラ3、プレヒータ4及び仮焼炉5等の一般的なセメント焼成装置の構成要素に加え、プレヒータ4の3段サイクロン4Cの原料シュート4aから排出されるセメント原料(予熱原料)R1からその一部を分取する分取装置7と、分取したセメント原料R2を有機汚泥供給装置6から供給される有機汚泥Sに混合しながら有機汚泥Sを乾燥させる混合装置8等を備える。尚、プレヒータ4は、4段又は5段のサイクロンを有するが、図1では、3段サイクロン4Cの上方に存在する装置の図示を省略している。有機汚泥Sとは、下水汚泥、製紙汚泥、ビルピット汚泥、食品汚泥等をいう。
分取装置7は、例えば、3段サイクロン4Cの原料シュート4aを貫通するスクリューコンベヤで構成することができる。スクリューコンベヤの原料シュート4aを貫通する部分のケーシングの上半分は除去され、上方からスクリューコンベヤへセメント原料R1が導入されるように構成される。分取装置7から混合装置8への原料シュート9には、フラップダンパー10及びダブルフラップダンパー11を設け、気密性を保ちながら分取したセメント原料R2を混合装置8に導入する。
混合装置8は、水平軸8aに多数のブレード8bが取り付けられ、水平軸8aを回転させることでブレード8bも回転し、有機汚泥Sとセメント原料R2の混合乾燥と搬送を同時に行う。混合装置8には、急激な水蒸気発生によって飛散ダストが増大することを防止するため、フード8cが設けられる。
混合装置8の上方には、混合装置8の排ガスG1から除塵するサイクロン集塵機16が設置され、サイクロン集塵機16の上方のガスダクト15には、サイクロン集塵機16の排ガスG2の流量を調節する流量調整バルブ17が設けられる。サイクロン集塵機16のシュートにはフラップダンパー18が設けられ、気密性を保ちながら集塵した粗粉Cを混合装置8に戻す。
混合装置8の下方には、ダブルフラップダンパー13とシャットダンパー14が設置され、気密性を保ちながらセメント原料R2と有機汚泥Sの混合物Mを混合物シュート12を介して仮焼炉5の下部に導入する。
次に、上記構成を有するセメント焼成装置1を用いた本発明に係る有機汚泥の処理方法について図1を参照しながら説明する。
セメント焼成装置1の運転時に、有機汚泥供給装置6を介して有機汚泥Sを混合装置8に供給すると共に、プレヒータ4の3段サイクロン4Cから排出されるセメント原料R1の一部を分取装置7で分取し、分取したセメント原料R2を混合装置8に導入する。混合装置8において、これらを1-20分間程度混合撹拌しながら搬送し、セメント原料R2の顕熱によって有機汚泥Sを加熱して乾燥させる。尚、分取されなかったセメント原料R1は、通常通り最下段サイクロン4A、2段サイクロン4Bで予熱され、仮焼炉5、最下段サイクロン4Aで脱炭酸された後、セメントキルン2で焼成されてセメントクリンカが生成する。
乾燥した有機汚泥S及びセメント原料R2の混合物Mは、混合装置8から排出され、混合物シュート12を介して仮焼炉5の下部に導入される。混合物Mのうち、乾燥した有機汚泥Sは仮焼炉5で燃料代替として利用され、セメント原料R2は仮焼炉5、最下段サイクロン4Aで脱炭酸された後、セメントキルン2で焼成されてセメントクリンカが生成する。
一方、混合装置8の排ガスG1は、サイクロン集塵機16に導入され、粗粉Cが混合装置8へ戻される。サイクロン集塵機16からの微粉F、臭気及び水蒸気を含む排ガスG2は、流量調整バルブ17によって適宜流量調整された後、最下段サイクロン4Aの排ガス出口に導入されることで、排ガスG2に含まれる臭気が除去されると共に、排ガスG2に含まれる有機汚泥S由来のアンモニアがセメントキルン排ガスG3を脱硝する。フード8Cの効果により排ガスG1に含まれるダスト量が少ない場合には、サイクロン16及びフラップダンパー18を省略できる。
以上のように、本実施の形態によれば、気流乾燥機よりも構成が簡単な混合装置8を用いるため、設備コストを低く抑えることができる。また、混合装置8の微粉F、臭気及び水蒸気を含む排ガスG2を最下段サイクロン4Aの排ガス出口に導入するため、仮焼炉5でのセメント原料R1の脱炭酸等に悪影響を及ぼすこともない。
尚、混合装置8に尿素を導入すれば、混合装置8の排ガスG1(サイクロン集塵機16の排ガスG2)に含まれるアンモニア濃度を上昇させ、セメントキルン排ガスG3の脱硝機能をさらに向上させることができる。
上記実施の形態においては、プレヒータ4の3段サイクロン4Cの原料シュート4aからセメント原料R2を分取したが、分取するセメント原料の温度は、有機汚泥Sとの効率的な熱交換の観点から300-900℃、好ましくは、600-800℃である。
また、混合装置8の構成は上述のものに限定されず、有機汚泥Sをセメント原料R2の顕熱で乾燥させることができる他の種類の装置でも採用可能である。
1 セメント焼成装置
2 セメントキルン
3 クリンカクーラ
4 プレヒータ
4A 最下段サイクロン
4B 2段サイクロン
4C 3段サイクロン
4a 原料シュート
5 仮焼炉
6 有機汚泥供給装置
7 分取装置
8 混合装置
8a 水平軸
8b ブレード
8c フード
9 原料シュート
10 フラップダンパー
11 ダブルフラップダンパー
12 混合物シュート
13 ダブルフラップダンパー
14 シャットダンパー
15 ガスダクト
16 サイクロン集塵機
17 流量調整バルブ
18 フラップダンパー
C 粗粉
F 微粉
G1-G3 排ガス
M 混合物
R1、R2 セメント原料
S 有機汚泥
1 セメント焼成装置
2 セメントキルン
3 クリンカクーラ
4 プレヒータ
4A 最下段サイクロン
4B 2段サイクロン
4C 3段サイクロン
4a 原料シュート
5 仮焼炉
6 有機汚泥供給装置
7 分取装置
8 混合装置
8a 水平軸
8b ブレード
8c フード
9 原料シュート
10 フラップダンパー
11 ダブルフラップダンパー
12 混合物シュート
13 ダブルフラップダンパー
14 シャットダンパー
15 ガスダクト
16 サイクロン集塵機
17 流量調整バルブ
18 フラップダンパー
C 粗粉
F 微粉
G1-G3 排ガス
M 混合物
R1、R2 セメント原料
S 有機汚泥
Claims (6)
- セメント焼成装置のプレヒータサイクロンから予熱原料を分取する分取装置と、
有機汚泥を前記分取装置で分取された予熱原料と混合する混合装置と、
該混合装置から排出された混合物を前記セメント焼成装置の仮焼炉の下部又はセメントキルンの窯尻部から前記仮焼炉の下部までの間のダクトに供給する供給装置とを備えることを特徴とする有機汚泥の処理装置。 - 前記前記混合装置からのダスト、臭気及び水蒸気を含む排ガスが導入され、粗粉を回収して前記混合装置に戻すと共に、微粉、臭気及び水蒸気を含む排ガスを排出するサイクロンと、該サイクロンから排出された微粉、臭気及び水蒸気を含む排ガスを前記セメント焼成装置の最下段サイクロンのガス出口部に導入する導入装置とを備えることを特徴とする請求項1に記載の有機汚泥の処理装置。
- 前記混合装置に尿素を供給する尿素供給装置を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機汚泥の処理装置。
- 有機汚泥をセメント焼成装置のプレヒータサイクロンから分取した予熱原料と混合し、混合物を該セメント焼成装置の仮焼炉の下部又はセメントキルンの窯尻部から前記仮焼炉の下部までの間のダクトに導入することを特徴とする有機汚泥の処理方法。
- 前記有機汚泥と前記予熱原料との混合時に発生した臭気ガスを前記セメント焼成装置の最下段サイクロンのガス出口部に導入することを特徴とする請求項4に記載の有機汚泥の処理方法。
- 前記プレヒータサイクロンから分取した予熱原料の温度は、300℃以上900℃以下であることを特徴とする請求項4又は5に記載の有機汚泥の処理方法。
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