JPH0619227B2 - 流動層型汚泥燃焼炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、下水処理装置や屎尿所装置から排出される汚
泥を処理するために用いる汚泥燃焼炉に関する。

〔従来の技術〕

従来実用化されている汚泥燃焼炉は、燃焼効率、操作性
等の良さから流動層式燃焼炉が主流で、その概要は次の
通りである。

下水処理場または屎尿処理場等から排出される高含水、
低発熱量の汚泥は一旦ホッパ等に貯溜された後、ポンプ
またはコンベア等により移送され、スクリューフィーダ
等の定量供給機により炉上部（フリーボード部）から炉
内に投入される。投入された汚泥は高温の流動砂層内に
落下し、急激な解砕、水分蒸発、熱分解、燃焼工程を経
て、燃焼残渣が飛灰として炉内から排出される。

なお、一般的な燃焼条件は次の通りである。

空塔速度：１ｍ／sec 、 砂層温度：800 〜850 ℃、 空気過剰率：1.2 〜1.4 前後 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、従来の汚泥焼却炉で焼却処理されている汚泥
は高含水率（65％〜85％）で、ポンプ輸送が可能な利点
を有するものの発熱量が低い。このため焼却には助燃料
を必要とし、処理コストが嵩む問題がある。

そこで、汚泥を単に廃棄物として焼却するのではなく、
資源として有効利用する計画の一環として、汚泥の燃料
化研究が進められている。これは、屎尿処理装置等から
排出された汚泥中に含まれる水分を、多重効用缶蒸発法
により油と置換し、発熱量の増大を図ったものである。

しかし、こうして得られる低含水率且つ高発熱量の汚泥
（以下高発熱量汚泥という）は塊状物と繊維質等の微粉
との混合物からなる固体（塑性）で、その性状が従来の
高含水率汚泥とはかなり相違している。このため、上記
高発熱量汚泥を従来の汚泥焼却装置及び焼却条件で燃焼
すると、その微粉類が未燃粒子として炉外へ排出され、
燃焼効率が大幅に低下する問題がある。この未燃粒子で
の飛散を防止するため、炉内ガス流速を低減して滞留時
間を長くすると、この場合には火炉負荷が低下し、炉が
大型化して建設費が割高となる問題を生じる。このよう
に従来の汚泥燃焼技術をそのまま適用できないことか
ら、高発熱量汚泥に適した燃焼炉の開発が急務となって
いる。

上記事情に鑑み、本発明は高発熱量汚泥のための高効率
でコンパクトな流動層型燃焼炉をしようとするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による流動層型汚泥燃焼炉は、下水汚泥や屎尿汚
泥等の燃料化システムから発生する、低水分でしかも微
粉含有率の高い汚泥のための流動層型燃焼炉であって、
前記汚泥から分級した微粉は直接流動砂層内に供給する
と共に、塊状物は炉上部から投下供給することにより、
火炉負荷を低減させることなく高い燃焼効率を保持する
ようにしたことを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明の流動層型汚泥焼却炉では、燃焼すべき高発熱量
汚泥中の微粉類と塊状物とを分級し、微粉類は空気搬送
等にて流動砂層内へ直接供給する（以下アンダーフィー
ドという）と共に、塊状物は炉上部（フリーボード部）
から炉内へ供給する（以下オーバーフィードという）。
従って、微粉類は高温で活発に流動している砂層内で瞬
時に燃焼すると共に、塊状物は砂の解砕作用を受けなが
らその殆どが砂層内で燃焼工程を完了するから、高い燃
焼効率が得られる。

また、大容量の焼却炉とする場合には、砂層内への供給
汚泥の分布均一化を図るため、アンダーフィードノズル
の数を増すと共に、オーバーフィードを炉頂中心部にて
行なうことも高燃焼効率を維持する上で有効である。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例になる流動層型汚泥焼却炉
を示す説明図である。

同図において、１は高発熱量汚泥を貯溜するホッパ、１
０は流動層型燃焼炉本体である。燃焼炉本体１１の内部
には流動砂層７が設けられ、その上部は流動炉フリーボ
ード部６となっている。炉本体１０の底部には燃焼の為
の空気を送給する送気ライン８が設けられ、頂部には排
ガスライン９が設けられている。他方、前記ホッパ１は
分級機２に連結されており、高発熱量汚泥はホッパ１か
ら分級機２に送られて微粉類と塊状物とに分級される。
ここで分級された微粉類はアンダフィード用搬送空気流
３により搬送され、アンダーフィードノズル５を通って
直接前記流動砂層７に供給される。また、塊状物は炉本
体１０のフリーボード部位置に設けられたオーバーフィ
ード装置４に送られ、炉内に投入される。こうして炉内
に供給された高発熱量汚泥のうち、アンダーフィードさ
れた微粉類は流動砂層７内部で瞬時に燃焼され、また及
びオーバーフィードされた塊状物も流動砂層７の解砕作
用を受けながらその殆どが砂層内で燃焼を完了する。そ
して、燃焼生成ガスは排ガスライン９から系外に放出さ
れる。

第２図は本発明の他の実施例を示しており、同図（Ａ）
は第１図と同様の説明図、同図（Ｂ）はその炉本体の平
面図である。これらの図において、第１図と同じ部分に
は同一の参照番号を付し、その説明は省略する。

第１図の実施例と比較すると、この実施例ではアンダー
フィードノズル５が増設され、且つ第２図（Ｂ）に示し
たように、これらノズル５は炉本体１０の周囲に均等に
配設されている。また、オーバーフィード装置４は炉本
体１０の頂部に設けられ、且つその中央部からオーバー
フィードされるようになっている。この二つの特徴によ
り、高発熱量汚泥のアンダーフィード及びオーバーフィ
ードが何れも均一化される。従って、この実施例は大型
の燃焼炉に適している。

なお、上記実施例ではアンダーフィードの手段として何
れも空気搬送を用いているが、スクリューフィーダ等に
より砂層内へ直接供給する手段を用いることも可能であ
る。

次に、本発明の燃焼炉による効果を確認するために行な
った燃焼試験について説明する。なお、この試験は第３
図に示す装置を用いて行なった。同図において、１０は
燃焼炉本体、４はオーバーシュート装置、７は流動砂
層、８は燃焼空気の送気ライン、９は排ガスラインであ
る。これらについては第１図の実施例と略同じである
が、流動砂層７の温度コントロール用に伝熱管１１が設
けられ、排ガスライン９には排ガス処理装置１２が設け
られている。また、スクリューフィーダ２１、搬送空気
２２、アンダーフィードノズル２３からなるアンダーフ
ィード装置が設けられている。

まず、高発熱量汚泥（10mm口アンダー）をオーバーフィ
ード装置４のみによって炉内に投入し、従来の燃焼炉に
おけると同じ条件で燃焼させた。その結果、空塔速度１
ｍ／sec 前後での燃焼では未燃微粉の飛散が多く、更に
空塔速度を0.5 ｍ／sec 前後に低減させた場合にも燃焼
効率は60〜80％であった（但し、空気過剰率は1.2 〜1.
4 、砂層温度は約900 ℃）。

これとは別に、上記の高発熱量汚泥を前処理した上で、
数mm口アンダーの微粉類についてはアンダーフィード装
置２１，２２，２３により直接流動砂層７に投入し、そ
れより大きい塊状物についてはオーバーフィード装置４
により投入しすることにより、上記実施例の焼却炉にお
けると同じ状態での燃焼試験を行なった。その結果、従
来汚泥の至適燃焼条件である空塔速度約１ｍ／sec 、砂
層温度800 〜850 ℃、空気過剰率1.2 〜1.4 において98
％以上の高い燃焼効率を達成することができた。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の流動層型汚泥燃焼炉によ
れば、高発熱量汚泥を燃焼させるに際して火炉負荷を損
うことなく高い燃焼効率を維持できる。また、炉の大型
化に伴う流動砂層への汚泥供給の不均一化もオーバーフ
ィード位置を選定することで回避でき、更に流動層ボイ
ラとしての展開も可能である等、顕著な効果が得られる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例になる流動層型汚泥燃焼炉の
説明図、第２図は汚泥供給の均一化を図った他の実施例
を示す説明図、第３図は本発明による効果を確認するた
めの燃焼試験に用いた燃焼炉の説明図である。 １……高発熱量汚泥ホッパ、２……分級機、３……アン
ダーフィード用搬送空気、４……オーバーフィード装
置、５……アンダーフィードノズル、６……炉内フリー
ボード部、７……流動砂層、８……燃焼空気ライン、９
……排ガスライン、１０……燃焼炉本体、１１……温度
コントロール用伝熱管、１２……排ガス処理装置、２
１，２２，２３……アンダーフィード装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤間 幸久 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 山内 康弘 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下水汚泥や屎尿汚泥等の燃料化システムか
   ら発生する、低水分かつ微粉含有率の高い汚泥のための
   流動層型燃料炉であって、前記汚泥を微粉と塊状物とに
   分級する分級機と、該分級機により分級された微粉を直
   接流動砂層内に供給する手段と、該分級機により分級さ
   れた塊状物を炉上部から投下供給する手段とを具備し、
   火炉負荷を低減させることなく高い燃焼効率を保持する
   ことを可能にした流動層型汚泥燃焼炉。