JP2008195584A - セメント焼成装置及び高含水有機廃棄物の乾燥方法 - Google Patents

Abstract

【課題】乾燥装置等が爆発する虞がなく、セメントキルンの熱効率が悪化せず、より効率よく高含水有機廃棄物を乾燥させる。
【解決手段】セメントキルン２の仮焼炉４の出口ダクトからプレヒータ３の出口ダクトまでの排ガス流路より抽気した燃焼ガスＧが供給され、４０質量％以上の水分を含む高含水有機汚泥等の高含水有機廃棄物Ｗを破砕しながら乾燥させる破砕気流乾燥機７を備えるセメント焼成装置１等。燃焼ガスＧと高含水有機廃棄物Ｗを直接接触させると同時に、高含水有機廃棄物Ｗを破砕しなら乾燥させることにより、高含水有機廃棄物Ｗの比表面積の増加による乾燥効率の向上と、高含水有機廃棄物Ｗの表面乾燥による破砕効率の向上とが相まって、全体的な乾燥効率を飛躍的に向上させることができる。破砕気流乾燥機７には、ケージミル式、鎖打撃式、旋回式等を使用することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高含水有機汚泥等の高含水有機廃棄物を、安全かつ効率的に乾燥させることのできるセメント焼成装置、及び同装置を利用した高含水有機廃棄物の乾燥方法に関する。

従来、都市ごみ等の廃棄物をセメント焼成装置で処理するにあたって、種々の装置及び方法が提案されている。例えば、特許文献１には、都市ごみ等の廃棄物を乾燥させるための乾燥装置にクリンカクーラの高温空気の一部を導入し、乾燥装置からの排気を再びクリンカクーラに戻し、乾燥装置の排気が混入したクリンカクーラの高温空気をセメントキルン又は仮焼炉の燃焼用空気として使用する技術が開示されている。

また、特許文献２には、セメント焼成装置で可燃性廃棄物を焼却するにあたって、可燃性廃棄物をクリンカクーラの高温空気の一部を用いて焼却し、廃棄物の焼却工程中に生成した排ガスを、セメント原料を加熱するためのプレヒータに通気し、かつ廃棄物の焼却工程中に発生したスラグを引き出す技術が記載されている。

特開昭６３−１５１６５０号公報 特表２００３−５０６２９９号公報

しかし、上記特許文献に記載のように、クリンカクーラから抽気される高温空気を都市ごみ等の廃棄物や、可燃性廃棄物の乾燥等に利用する場合には問題はないが、高含水有機汚泥等の高含水有機廃棄物を乾燥させるにあたって上記高温空気を利用すると、該高温空気は酸素濃度が高いため、乾燥装置等において爆発する虞があった。

また、セメント焼成装置のプレヒータ出口以降の燃焼排ガスを利用しようとしても、この領域の燃焼排ガスの温度は４５０℃程度以下と低温であるため、高含水汚泥の乾燥には適さない。

さらに、セメントキルンの窯尻からの抽気ガスは、酸素濃度が低く、約１０００℃と高温であるため、高含水有機廃棄物の乾燥には適しているが、窯尻から燃焼ガスを抽気すると、セメントキルンの熱効率が悪化するという問題があった。

また、有機汚泥等を乾燥させた後に発生する乾燥排ガスは、相当量の臭気成分を含有しているため、脱臭処理後に排気する必要がある。脱臭処理を行うためには、臭気成分を含むガスを８００℃以上にすることが好ましく、仮焼炉等の燃焼領域にガスを導き脱臭処理する方法が一般的である。しかし、有機汚泥等の乾燥にセメントキルン排ガスを用いると、乾燥排ガスは低酸素濃度であるため、上述のように乾燥排ガスを燃焼領域で処理すると、燃焼状態が悪化し、セメントキルンの熱効率が低下するため適さないという問題があった。

上記に加え、高含水有機汚泥は、４０質量％以上の水分を含む粘土のような塊状であり、比表面積が小さいため、高含水有機汚泥を効率よく乾燥させることが困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、乾燥装置等が爆発する虞がなく、セメントキルンの熱効率が悪化することもなく、より効率よく高含水有機廃棄物を乾燥させることができるセメント焼成装置及び高含水有機廃棄物の乾燥方法を提供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、セメント焼成装置であって、セメントキルンの仮焼炉の出口ダクトからプレヒータの出口ダクトまでの排ガス流路より抽気した燃焼ガスが、４０質量％以上の水分を含む高含水有機廃棄物と直接接触するように供給され、該高含水有機廃棄物を破砕しながら乾燥させる破砕気流乾燥機を備えることを特徴とする。

セメントキルンの仮焼炉の出口ダクトからプレヒータの出口ダクトまでの排ガス流路より抽気した燃焼ガスは、２〜８％と酸素濃度が低いため、乾燥装置等が爆発する虞がなく、燃焼ガスの温度は４５０〜９００℃であるため、高含水有機廃棄物を十分に乾燥させることができる。また、セメントキルンの窯尻等から燃焼ガスを抽気しないため、セメントキルンの熱効率が悪化することもない。さらに、燃焼ガスと高含水有機廃棄物を直接接触させると同時に、高含水有機廃棄物を破砕しながら乾燥させることにより、高含水有機廃棄物の比表面積の増加による乾燥効率の向上と、高含水有機廃棄物の表面乾燥による破砕効率の向上とが相まって、全体的な乾燥効率を飛躍的に向上させることができる。

前記セメント焼成装置において、前記破砕気流乾燥機として、ケージミル式、鎖打撃式、又は、旋回式等の種々の方式があるが、破砕と気流乾燥を同時に行うタイプであればいずれの乾燥機でも使用することができる。

前記セメント焼成装置において、前記破砕気流乾燥機からの排ガスを、前記セメントキルンの仮焼炉の出口ダクトからプレヒータの出口ダクトまでの排ガス流路へ戻すための第２の排ガス流路を備えることができる。これによって、臭気成分を含む酸素濃度の低い乾燥排ガスを仮焼炉等の燃焼領域に導いて脱臭処理せずに済むため、キルンの熱効率の悪化を引き起こすこともない。

前記セメント焼成装置において、前記高含水有機廃棄物は、高含水有機汚泥であってもよく、製紙汚泥、下水汚泥、ビルピット汚泥、食品汚泥等を乾燥させることができる。

また、本発明は、高含水有機廃棄物の乾燥方法であって、 セメントキルンの仮焼炉の出口ダクトからプレヒータの出口ダクトまでの排ガス流路より、燃焼ガスの一部を抽気し、該抽気した燃焼ガスの一部を、４０質量％以上の水分を含む高含水有機廃棄物に直接接触させるとともに、該高含水有機廃棄物を破砕しながら乾燥させることを特徴とする。本発明によれば、上述のように、乾燥装置等が爆発する虞がなく、セメントキルンの熱効率が悪化することもなく、高含水有機廃棄物をより安全かつ効率的に破砕しながら乾燥させることができる。

前記高含水有機廃棄物の乾燥方法において、前記高含水有機廃棄物を乾燥させた後の燃焼ガスを、前記セメントキルンの仮焼炉の出口ダクトからプレヒータの出口ダクトまでの排ガス流路に戻すことができる。これによって、上述のように、キルンの熱効率の悪化を引き起こすことなく、臭気成分を有する乾燥排ガスを処理することができる。

前記高含水有機廃棄物の乾燥方法において、前記高含水有機廃棄物を、製紙汚泥、下水汚泥、ビルピット汚泥、食品汚泥等の高含水有機汚泥とすることができる。

以上のように、本発明によれば、乾燥装置等が爆発する虞がなく、セメントキルンの熱効率が悪化することもなく、より効率よく高含水有機廃棄物を乾燥させることができるセメント焼成装置及び高含水有機廃棄物の乾燥方法を提供することができる。

図１は、本発明にかかるセメント焼成装置の一実施の形態を示し、このセメント焼成装置１は、セメントキルン２と、プレヒータ３と、仮焼炉４と、セメント原料回収サイクロン６と、破砕気流乾燥機７と、高含水有機廃棄物貯蔵タンク（以下、「廃棄物貯蔵タンク」という）８と、乾燥有機廃棄物回収サイクロン（以下、「乾燥物回収サイクロン」という）１１等で構成される。尚、セメントキルン２、プレヒータ３及び仮焼炉４は、従来のセメント焼成装置と同様の機能を有するので、詳細な説明は省略する。

セメント原料回収サイクロン６は、破砕気流乾燥機７の前段に設けられ、プレヒータ３の排ガス流路より抽気した燃焼ガスＧに含まれるダストを除去し、ダストを除去した燃焼ガスＧを破砕気流乾燥機７に供給するために備えられる。

破砕気流乾燥機７は、廃棄物貯蔵タンク８から供給される高含水有機汚泥等の高含水有機廃棄物（以下、適宜「廃棄物」という）Ｗを破砕しながら、セメント原料回収サイクロン６から供給される燃焼ガスＧによって乾燥させるために備えられる。この破砕気流乾燥機７は、上部に廃棄物Ｗの供給口と、下部にセメント原料回収サイクロン６からの燃焼ガスＧの供給口とを備え、廃棄物Ｗと燃焼ガスＧを向流で接触させる。また、内部には、回転軸７ａと、この回転軸７ａに固定され、回転軸７ａの回転とともに遠心力によって水平方向に延伸して回転し、廃棄物Ｗを破砕する打撃チェーン７ｂを備える。

廃棄物貯蔵タンク８は、高含水有機廃棄物を一時的に貯蔵するために設けられ、高含水有機廃棄物は、高含水有機汚泥であってもよく、製紙汚泥、下水汚泥、ビルピット汚泥、食品汚泥等でもよい。

ブロワ９は、破砕気流乾燥機７によって破砕及び乾燥された廃棄物Ｗをプレヒータ３へ搬送するために備えられ、ルーツブロワ等が用いられる。ファン１２は、破砕気流乾燥機７から排出された乾燥排ガスＧ’を循環ダクト１０を介してプレヒータ３へ戻すために備えられる。

次に、上記構成を有するセメント焼成装置１の動作について、図面を参照しながら説明する。

セメント焼成装置１のプレヒータ３にセメント原料Ｒを供給し、プレヒータ３で予熱し、仮焼炉４で仮焼し、セメントキルン２によって焼成する。一方、受け入れた廃棄物Ｗは、廃棄物貯蔵タンク８に一時的に貯蔵する。

ファン１２を運転し、セメント原料回収サイクロン６にセメントキルン２の燃焼ガスＧを導入し、燃焼ガスＧに含まれるダストを回収する。回収したダストをプレヒータ３に戻し、ダストを回収した後の燃焼ガスＧを破砕気流乾燥機７に供給する。

破砕気流乾燥機７の上部に、廃棄物貯蔵タンク８からの廃棄物Ｗを供給するとともに、破砕気流乾燥機７の下部からセメント原料回収サイクロン６からの燃焼ガスＧを導入する。この燃焼ガスＧの温度は、８００〜９００℃程度であるため、高含水有機廃棄物を十分に乾燥させることができる。また、破砕気流乾燥機７では、廃棄物Ｗと燃焼ガスＧとが向流で直接接触するとともに、破砕気流乾燥機７の内部に設けられた打撃チェーン７ｂによって廃棄物Ｗを破砕しながら乾燥させるため、廃棄物Ｗは、その比表面積を増加させながら表面から乾燥することとなる。そのため、比表面積の増加による乾燥効率の向上に加え、廃棄物Ｗの表面乾燥によって破砕効率も合わせて向上することとなり、従来に比較して全体的な乾燥効率が飛躍的に向上する。また、破砕気流乾燥機７に導入された燃焼ガスＧは、酸素濃度が２〜８％程度と低いため、破砕気流乾燥機７等が爆発する虞もない。

ここで、破砕気流乾燥機７への廃棄物Ｗの供給量が一時的に低下したような場合等、破砕気流乾燥機７の出口ガス温度が高すぎる場合には、破砕気流乾燥機７の前段で冷却空気Ｃを導入することができる。

次に、乾燥物回収サイクロン１１によって、破砕気流乾燥機７で破砕及び乾燥させた廃棄物Ｗを回収し、ブロワ９を介してプレヒータ３に戻す。尚、回収した廃棄物Ｗを、ブロワ９を介してセメント焼成装置１とは別の装置等に搬送して処理することもできる。

一方、破砕気流乾燥機７から排出される乾燥排ガスＧ’を、ファン１２によって、循環ダクト１０を介して最下段サイクロン３Ａから第２サイクロン３Ｂへの排ガス流路に戻す。これによって、有機汚泥等を乾燥させた後に発生する乾燥排ガスＧ’が含有する臭気成分の脱臭処理を行うことができる。

尚、上記実施の形態においては、破砕気流乾燥機７に、最下段サイクロン３Ａから第２サイクロン３Ｂへの排ガス流路より抽気した燃焼ガスＧを供給したが、プレヒータ３のさらに上流の、第２サイクロン３Ｂから第３サイクロン３Ｃへの排ガス流路（燃焼ガス温度は、７００〜８００℃程度）、又は第３サイクロン３Ｃから第４サイクロン３Ｄへの排ガス流路（燃焼ガス温度は、５５０℃〜６５０程度）から燃焼ガスを抽気して破砕気流乾燥機７に供給することもできる。

さらに、破砕気流乾燥機７からの乾燥排ガスＧ’についても、最下段サイクロン３Ａから第２サイクロン３Ｂへの排ガス流路に戻す場合に限定されず、上記燃焼ガスＧを抽気する場合と同様の領域に戻すことができる。

本発明にかかるセメント焼成装置の一実施の形態の全体構成を示す概略図である。

符号の説明

１ セメント焼成装置
２ セメントキルン
３ プレヒータ
３Ａ 最下段サイクロン
３Ｂ 第２サイクロン
３Ｃ 第３サイクロン
３Ｄ 第４サイクロン
４ 仮焼炉
５ 窯尻部
６ セメント原料回収サイクロン
７ 破砕気流乾燥機
７ａ 回転軸
７ｂ 打撃チェーン
８ 廃棄物貯蔵タンク
９ ブロワ
１０ 循環ダクト
１１ 乾燥物回収サイクロン
１２ ファン
Ｃ 冷却空気
Ｇ 燃焼ガス
Ｇ’ 乾燥排ガス
Ｒ セメント原料
Ｗ 廃棄物

Claims (6)

1. セメントキルンの仮焼炉の出口ダクトからプレヒータの出口ダクトまでの排ガス流路より抽気した燃焼ガスが、４０質量％以上の水分を含む高含水有機廃棄物と直接接触するように供給され、該高含水有機廃棄物を破砕しながら乾燥させる破砕気流乾燥機を備えることを特徴とするセメント焼成装置。
2. 前記破砕気流乾燥機からの排ガスを、前記セメントキルンの仮焼炉の出口ダクトからプレヒータの出口ダクトまでの排ガス流路へ戻すための第２の排ガス流路を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のセメント焼成装置。
3. 前記高含水有機廃棄物は、高含水有機汚泥であることを特徴とする請求項１又は２に記載のセメント焼成装置。
4. セメントキルンの仮焼炉の出口ダクトからプレヒータの出口ダクトまでの排ガス流路より、燃焼ガスの一部を抽気し、
   該抽気した燃焼ガスの一部を、４０質量％以上の水分を含む高含水有機廃棄物に直接接触させるとともに、該高含水有機廃棄物を破砕しながら乾燥させることを特徴とする高含水有機廃棄物の乾燥方法。
5. 前記高含水有機廃棄物を乾燥させた後のガスを、前記セメントキルンの仮焼炉の出口ダクトからプレヒータの出口ダクトまでの排ガス流路に戻すことを特徴とする請求項４に記載の高含水有機廃棄物の乾燥方法。
6. 前記高含水有機廃棄物は、高含水有機汚泥であることを特徴とする請求項４又は５に記載の高含水有機廃棄物の乾燥方法。

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