JPH0124969B2

JPH0124969B2 -

Info

Publication number: JPH0124969B2
Application number: JP57101380A
Authority: JP
Inventors: Hidetaka Oomichi
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1982-06-15
Filing date: 1982-06-15
Publication date: 1989-05-15
Also published as: JPS58219314A

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
分子凝集剤等を含む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
れによつて得られる脱水汚泥（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、省エネルギ
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、回転軸１０および炉壁に交互に設けられた炉
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１４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１５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涙却さ
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
的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、石灰汚泥焼却時の自燃油量に相当するよ
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８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９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、高分子凝集剤等の高分
子物質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、かつ該空間部に空気のような酸素含有ガス
の吹込手段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
はその負荷率が25萬kcal／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
ダクトを設けることが好ましい。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
冷却されて可燃性揮発分の未燃分を生じ、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
魔板を設けたり、該邪魔板の中央部に汚泥が円滑
に落下するようなテーパ状部を有する連通孔を設
けることができる。

以下、本発明を図面によりさらに詳細に説明す
る。

第３図および第４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、第５図は
第４図のＶ―Ｖ線に沿つた矢視断面図である。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、かつ燃焼室２０内
で可燃性揮発分の燃焼を速やかに完結するため
に、該燃焼室内に酸素含有ガス吹込ノズル２３
または２３Ａを設けたこと。

上記燃焼室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
中の未燃分および火炎が減少し、さらに燃焼室
２０にガス吹込ノズルを設けたことにより、ノ
ズルのガス噴出力を利用してガスの撹拌混合を
充分にし、燃焼用空気を燃焼室２０内に均一に
混合して未燃分等の燃焼を速やかに完結させる
ことができる。なお、従来炉のように下段から
上昇する燃焼用空気流のみではガスの撹拌混合
効果が小さく、炉内に空気流のシヨートパス部
分（または空気の非接触部分）を生じ、効果的
な燃焼が行なわれない。

上記吹込用ガスとしては、酸素含有ガス、例
えば空気、燃焼排ガス等が好適であり、また吹
込ノズルとしては、炉周壁の法線方向ないし接
線方向、好ましくは炉内に渦巻流を形成するよ
うに接線方向に複数個のノズル２３Ａ（第４図）
を設けたり、または第６図に示すように、炉壁
と回転軸から交互にノズル管を突出させたもの
が例示される。

(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。

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。

(3) 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）。

上記(1)および(2)は、燃焼段の炉床上にある汚泥
について、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およびガス吹込手段
を設け、また乾燥部の温度を調節するためにダク
ト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(3)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。

以下、本発明の実施例として示した第４図ない
し第７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
焼促進のための空気吹込ノズル２３Ａ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２２が抜き
出される。

上記吹込ノズル２３Ａは、第５図に示すように
同一円周の炉壁に沿つて接線方向に８個貫挿さ
れ、このノズル群が第４図に示すように上下２段
に配置されている。このような空気吹込ノズルを
通して燃焼室２０内壁の接線方向から空気を噴出
させることにより、燃焼室内の撹拌混合作用によ
り燃焼が格段に促進される。

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にする場合には、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を設置することがで
きる。

第６図および第７図の実施例は、第４図の空気
吹込ノズルの形状を変えたもので、炉壁の同一円
周に沿つて半径方向に８本の空気吹込管２３Ｂを
挿入し、これを炉壁の上下方向に２段に配置し、
さらにこれらの段の中間に中央の回転軸１０から
同一円周に沿つて半径方向に４本の空気吹込管２
３Ｃを突出させたものである。各空気吹込管２３
Ｂ，２３Ｃの下部には軸方向に複数の空気噴出孔
が配置され、各吹込管２３Ｂ，２３Ｃに供給され
た加圧空気２４はこの噴出孔から下方に向けて噴
出され、可燃ガスと充分混合してこれを燃焼させ
る。この場合、炉壁に設けられた空気吹込管２３
Ｂは静止しているが、回転軸１０の空気吹込管２
３Ｃは回転しているので、空気の混合撹拌がより
充分に行なわれ、空気流の上方へのシヨートパス
はなくなり、燃焼がより促進される。燃焼排ガス
の一部２２は燃焼室２０上部のダクト２１から外
部に排出され、上方の乾燥部の温度が調整される
ことは第４図の実施例と同様である。

以上、本発明の整形多段炉によれば、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
６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５図および第７図は、そ
れぞれ第４図および第６図のＶ―Ｖ線および―
線に沿つた矢視方向の断面図である。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、２３，２３Ａ……空気吹込ノズル、２３
Ｂ，２３Ｃ……空気吹込管、２４……空気。

Claims

【特許請求の範囲】１高分子物質を含む発熱量が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、かつ該空間部に、炉内の火炎を撹拌す
るための酸素含有ガス吹込手段を設けたことを特
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、前記ガス吹込手段は、炉壁の円周
に沿つて接線方向に貫挿された複数個のノズルを
有するものであることを特徴とする竪形多段炉。４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、前記ガス吹込手段は、炉壁の円周
に沿つて半径方向に貫挿された複数のガス吹込管
と、炉内の回転軸の円周に沿つて半径方向に突出
するガス吹込管とを上下方向に複数段配置し、上
記ガス吹込管の小孔から燃焼室間部にガスを噴出
させるものであることを特徴とする竪形多段炉。