JPH0124968B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は竪形多段炉に関し、さらに詳しくは高
分子凝集剤等を用いた発熱量の大きい汚泥の焼却
に適した多段炉に関するものである。

排水処理設備および下水処理設備等から排出さ
れる汚泥の処理方法のひとつとして、竪形多段炉
等で汚泥を焼却する方法が知られている。通常、
焼却の前に汚泥に適当な凝集剤が加えられ、脱水
機で脱水し、含水率約80％の脱水汚泥とした後、
竪形多段炉等に供給される。上記凝集剤としては
塩化第二鉄、石灰等の無機系の凝集剤が用いら
れ、これによつて例えば含水率約80％、固形分発
熱量約2500Kcal／（Kg固形分）の脱水汚泥（以
後、石灰汚泥という）が得られる。竪形多段炉
は、このような汚泥に対して最適な焼却炉といえ
る。これに対して最近、汚泥の減容化、処理コス
トの低減等の理由により、凝集剤として石灰等の
代りに高分子化合物が用いられるようになつた。
これによつて得られた脱水汚泥（以下、高分子汚
泥という）は、固形分発熱量が3000〜5000kcal／
Kg固形分）とかなり高く、また含水率も約75％と
低い。このような汚泥を多段炉で焼却すると、自
燃可能で、従来必要とされていた助燃油が不要
か、あるいは僅少で済むようになり、省エネギー
上非常に有効なものとなる。しかし高分子汚泥に
対して、石灰汚泥を焼却していた従来の多段炉
（以下、従来型炉という）をそのまま適用すると
種々の不都合が生じてくることが分つた。

第１図および第２図は、従来型炉でそれぞれ石
灰汚泥および高分子汚泥を焼却する場合の炉内の
燃焼状況を示す図である。図において、炉１の頂
部から供給孔４を介して投入された脱水汚泥５
は、炉壁に設けられた炉床２および２Ａを経て順
次落下し、乾燥、燃焼および冷却の過程を経て、
炉底のシユート６から焼却灰となつて排出され
る。炉中央の回転軸１０はモータ１１によつて回
転駆動される。一方、空気１２は、回転軸１０内
を通つて予熱されたのち、汚泥燃焼用空気１３と
して炉下段から送入され、落下する汚泥と向流接
触し、冷却、燃焼に用いられたのち、燃焼排ガス
となつて炉頂排ガスダクト８から排出される。な
お、図中、３は回転軸１０に設けられた撹拌羽
根、１４は熱風発生炉である。

第１図の石灰汚泥の場合には、炉内上部の乾燥
段（乾燥部１５のある段をいう）では脱水汚泥と
汚泥燃焼排ガスが接触し、効率的な乾燥が行なわ
れ、適度に乾燥した汚泥は燃焼段（燃焼部１６に
ある段をいう）に落下し、汚泥中の可燃性揮発分
が火炎１９を伴ない燃焼する。この場合、可燃性
揮発分は燃焼部１６においてほぼ完全燃焼し、煤
などの残在しない汚泥燃焼排ガスとなつて乾燥部
を上昇し、脱水汚泥を乾燥した後、炉頂排ガス９
とななつて最上段の炉頂排ガスダクト８から排出
される。このようにして石灰汚泥焼却時には、汚
泥中の水分蒸発を行なう乾燥部１５と可燃性揮発
分の燃焼が行なわれる燃焼部１６の境界が明瞭
で、排ガスも清浄となる。また炉の操作性という
観点からみると、操作性のポイントになる燃焼段
の位置は、熱風発生炉４で使用する助燃油量の加
減により容易に固定することができ、すなわち、
多段炉による石灰汚泥の焼却という技術に関して
は、排ガス性状および炉の操作性からみて完成さ
れた技術といえる。

これに対して、第２図の高分子汚泥の場合、高
分子汚泥は含水率が低く、かつ発熱量が大きいた
め、助燃油等を要せずに自燃させることができ
る。また石灰汚泥焼却時の状況と比較して乾燥段
数が少なくなり、汚泥中の可燃性揮発分の量が多
いため、燃焼部１６から発生する火炎が長くな
り、乾燥部５にまで達する。このような状況にな
ると、火炎１９が乾燥途中の汚泥により冷却さ
れ、多量の可燃性揮発分が未燃分となつて排ガス
中に残存する。さらに乾燥段にある汚泥について
も汚泥燃焼火炎により加熱され、局部的に乾燥が
進み過ぎ、水分蒸発のみならず、可燃性揮発分を
発生するようになり、はなはだしい場合には瞬間
時に着火することさえある。このように乾燥段で
発生した可燃性揮発分は充分燃えないまま、未燃
分として乾燥段を通過し炉頂排ガス９に含まれ
る。すなわち高分子汚泥を従来形炉で焼却した時
には、乾燥部と燃焼部の境界界が明瞭でなくな
り、燃焼段から発生する火炎１９の不完全燃焼に
よる未燃分と、乾燥段の汚泥から発生する未燃分
のため、炉頂排ガス９には多量の未燃分が含まれ
ることになる。また炉の操作性という観点からみ
ると、高分子汚泥の自燃時には燃焼段位置の固定
について、石灰汚泥焼却時の助燃油量の調節に相
当するような有効な調節方法がなく、汚泥性状の
わずかな変化等により燃焼段が上下し、炉を定常
に保つことは容易でない。そのため、従来形炉で
高分子汚泥を焼却する場合には処理量を低下さ
せ、しかも空気比を下げて燃焼を抑制し、炉内状
況の安定化を計らざるを得ない。しかし、このよ
うにした場合は、空気比を下げることから、排ガ
ス９中の未燃分は益々増加することになる。

以上、高分子汚泥を従来形炉で焼却する場合の
問題点をまとめると次のようになる。

(1) 燃焼部１６から発生する火炎１９が乾燥部１
５にまで達し、この火炎１９が乾燥途中の汚泥
により冷却され、燃焼が完結しないまま未燃
分、特に煤になつて炉頂排ガス９中に残存す
る。

(2) 乾燥段にある汚泥が汚泥燃焼火炎１９により
過熱され、乾燥が進みすぎて可燃性揮発分を発
生するようになり、これが未燃分として炉頂排
ガス９に含まれる。

(3) 燃焼段の固定のため有効な方法がなく、操作
性が悪い。このため、強いて炉内を定常に保つ
ためには、石灰汚泥に比較して処理量を減ら
し、かつ空気比を下げる必要があり、このこと
はさらに炉頂排ガス８中の未燃分を増加させる
ことになる。

本発明の目的は、高分子凝集剤等を含む発熱量
の高い脱水汚泥を焼却する際に、未燃分の発生が
少なく、操作性の良好な竪形多段炉を提供するこ
とにある。

本発明の竪形多段炉は、高分子凝集剤等を含む
発熱量の高い汚泥を焼却するための、炉内部を複
数段に区画した竪形多段炉において、炉内燃焼部
の炉床上に、汚泥から発生する可燃性揮発分等の
未燃分が充分に燃焼する空間部を設けたことを特
徴とする。

本発明において、前記燃焼空間部はその負荷率
が25万kacl／hr・燃焼部単位m³以下になるような
容積を有することが好ましく、また該空間部には
燃焼排ガスの一部を抜き出すための燃焼空間部の
負荷率を25万Kcal／ｈ・燃焼部単位m³よりも大
きくすると、火炎が上方の乾燥段まで延び、ここ
で冷却されて未燃分を生じ、これが排ガス中に多
く含まれてくることになる。なお、燃焼空間部の
負荷率の下限は、燃焼を継続できる程度であれば
特に限定されない。

また、前記空間部には燃焼を促進するための邪
魔板を設け、さらに該邪魔板の中央部に汚泥が円
滑に落下するようにテーパ状部に案内さる連通孔
を設けることが好ましい。

以下、本発明を図面によりさらに詳細に説明す
る。

第３図、第４図および第５図は、それぞれ本発
明の典型的な実施例を示す竪形多段炉の断面図で
ある。第１図および第２図の従来炉と較べて異な
る点は下記のようである。

(1) 燃焼段にある燃焼中の汚泥１８から発生する
可燃性揮発分が燃焼を完結するのに必要かつ充
分な大きさの燃焼空間（以下、燃焼室２０と称
する）を燃焼部１６に設けたこと（各図共通）。

このような燃焼室２０を設けることにより、
乾燥部１５と燃焼部１６の境界が明瞭になり、
燃焼部１６から乾燥部１５に上昇する汚泥燃焼
排ガス中に未燃分および火炎は消滅する。した
がつて乾燥部１５で火炎が冷却されることによ
り発生する未燃分、特に煤、および乾燥部１５
の汚泥が過熱されることにより発生する未燃分
がなくなり、したがつて炉頂排ガス９も清浄化
される。

(2) 上記燃焼室２０をもつ多段炉において、乾燥
部１５で汚泥の乾燥程度を調整するために、燃
焼部１６から乾燥部１５へ上昇する汚泥燃焼排
ガス量を変えられるように、燃焼室２０に汚泥
燃焼排ガスの一部抜出用ダクト（以下、抜出ダ
クト２１と称する）を設けたこと（各図共通）。
抜出ガス２２の量の調節は乾燥部１５の温度が
一定になるように行なわれる。

これにより乾燥部１５にある汚泥が必要以上
に加熱され、未燃分が発生するのを防ぐととも
に、燃焼段に乾燥程度が一定の汚泥を供給する
ことにより、燃焼段を安定に固定し、操作性を
向上させることができる。さらにこのような調
節機構を付加することにより、燃焼用空気を充
分に送入して燃焼性を良くすることが可能で、
従来形炉を用いるときのように空気比を低下さ
せる必要はなくなる。

(3) 上記の燃焼室２０内で、可燃性揮発分の燃焼
をすみやかに完結するために、燃焼用空気との
混合、撹拌を促進させるための邪魔板２３を設
けることが望ましい（第４図および第５図）。

このように、燃焼室負荷率の高い燃焼室とす
ることにより、燃焼段炉床単位面積当りの汚泥
処理量は従来形炉に比較して格段に向上する。

(4) 上記燃焼室２０をもつ多段炉において、乾燥
部から排出された汚泥が、燃焼段の炉床上に落
下する間に、汚泥燃焼火炎に長時間触れること
のないように、乾燥汚泥がすみやかに燃焼段の
炉床上に落下する構造とすることが望ましい
（第４図および第５図）。

上記(1)および(3)項で述べた条件は、燃焼段の炉
床上にある汚泥についてのものであり、汚泥から
発生する可燃性揮発分が完全に燃焼するのに充分
な燃焼室を設けることを規定している。しかし、
この場合、燃焼段の炉床上に落下する以前に長時
間汚泥燃焼火炎に触れると、従来形炉と同様に、
乾燥途中の汚泥が加熱され、可燃性揮発分を発生
し、これが充分に燃焼しないまま、乾燥部に上昇
することがあり、本項はこのようなことがないよ
うにするためである。

このような構造例として、第４図では、燃焼部
２０の炉壁に汚泥が落下する通路２５が形成さ
れ、さらに汚泥を強制的に燃焼室に供給するスク
リユーフイーダ２６が設けられ、汚泥が高温燃焼
排ガスに触れずに燃焼室に供給される構成が示さ
れている。また第５図および第６図は、邪魔板２
３中央部の回転軸１０の貫通部に、テーパ状壁３
０を有する漏斗形の開口部３１が設けられ、汚泥
が低温の回転軸１０に接触しながら、なるべく高
温ガスに触れずに、速やかに燃焼室の炉床上に落
下する構成が示されている。

以下、本発明の実施例として示した第４図ない
し第６図の具体的なフローを説明する。

第４図において、乾燥部１５の最下段から排出
された、乾燥程度の調節された汚泥は、乾燥汚泥
バイパス管２５を通つてフイーダ２６により燃焼
段の炉床上に供給される。燃焼部１６の燃焼段炉
床上にある汚泥から発生する可燃性揮発分は、燃
焼促進のために邪魔板２３をもつ燃焼室２０にお
いて完全燃焼する。燃焼室２０の最上部には、抜
出ダクト２１が設けられ、乾燥部１５の温度が所
定温度になるように排ガスが抜き出される。

上記乾燥汚泥バイパス管２５は乾燥部から排出
された汚泥が燃焼室内の火炎に触れて未燃分を発
生することを防ぐためのものであり、またフイー
ダ２６は汚泥を燃焼室２０内に供給するととも
に、燃焼室の火炎が乾燥汚泥バイパス管２５を通
り直接乾燥部に上昇するのを防ぐ作用をする。

このようにして、燃焼部１６から排出される汚
泥燃焼排ガスは充分に清浄なものとなり、従つて
炉頂排ガス中の未燃分はなくなり、また抜出しガ
ス量の調節により、燃焼段が固定され、安定した
運転が可能になる。なお、上記実施例において、
汚泥の発熱量が不足する場合には、燃焼室２０内
で十分な燃焼が行なわれるのを助けるため、補助
燃料を焚くためのバーナー２７を設置することが
できる。

第５図および第６図の実施例は、第４図の実施
例よりも簡便に本発明を実施するためのもので、
乾燥部１５最下段から排出され、乾燥程度の調節
された汚泥は、直ちに開口部３１を経て燃焼部１
６の燃焼段炉床２６に落下し、燃焼する。燃焼室
２０内の燃焼促進のための邪魔板２３にテーパー
状部３０を有する開口部３１を設けたことによ
り、汚泥が燃焼室２０の途中に長く滞留し未燃分
が発生することがなくなる。燃焼段炉床２６から
発生する可燃性揮発分の燃焼火災は燃焼室２０内
の邪魔板２３により乱されて燃焼が促進され、燃
焼室２０内で完全燃焼する。燃焼部２０の最上部
は第４図と同様に抜出ダクト２１が設けられてい
る。このようにして燃焼部１６から排出される汚
泥燃焼排ガスは清浄なものとなるが、第４図の場
合と比較して燃焼室２０内の構造が簡便になり、
建設コストが安価になる反面、排ガスの清浄性は
やや犠性になるが、炉の操作性に関しては第４図
の場合と同様に安定した運転が可能となる。

以上、本発明の竪形多段炉によれば、次のよう
な優れた効果が得られる。

(1) 竪形多段炉から排出されるガス中に未燃分が
含まれず、排出ガスが清浄になる。

(2) 燃焼段の固定が容易で、操作性がよい。

(3) (1)および(2)を達成しつつ汚泥処理を増加する
ことができる。

(4) (1)を達成することによる付随効果として、従
来装置と比較して排ガス処理装置への負担が減
り、その関係の設備費、ランニングコストを低
減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、従来の竪形多段炉を用
いてそれぞれ石灰汚泥および高分子汚泥を燃焼さ
せた状態を示す断面図、第３図は、本発明の一実
施例を示す竪形多段炉の断面図、第４図および第
５図は、それぞれ本発明の他の実施例を示す竪形
多段炉の部分断面図、第６図は、第５図の―
線に沿つた矢視方向断面図である。符号の説明は
次のとおりである。 １……炉、２，２Ａ……炉床、５……脱水汚
泥、７……焼却灰、９……排ガス、１０……回転
軸、１５……乾燥部、１６……燃焼部、２０……
燃焼室、２３……邪魔板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高分子凝集剤等を含む、発熱量が
   3000Kcal／Kg固形分以上の汚泥を焼却するため
   の、炉内部を複数段に区画した竪形多段炉におい
   て、炉内燃焼部の炉床上に、汚泥から発生する可
   燃性揮発分等の未燃分が充分に燃焼される、負荷
   率が25万Kcal／ｈ・燃焼部単位m³以下になるよ
   うな、空間部を設けたことを特徴とする竪形多段
   炉。 ２ 特許請求の範囲第１項の竪形多段炉におい
   て、前記燃焼空間部に燃焼排ガスの一部を抜き出
   すダクトを設けたことを特徴とする竪形多段炉。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項の竪形多
   段炉において、前記燃焼部の空間に燃焼を促進す
   るための邪魔板を設けたことを特徴とする竪形多
   段炉。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の竪形多段炉にお
   いて、前記邪魔板は、中央部に汚泥が円滑に落下
   するようにテーパ状部によつて案内された連通孔
   を有することを特徴とする竪形多段炉。