JP5110684B2

JP5110684B2 - 乾燥装置の運転方法

Info

Publication number: JP5110684B2
Application number: JP2007034215A
Authority: JP
Inventors: 直樹上野; 良仁伊沢
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2007-02-15
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2027-02-15
Also published as: JP2008196813A

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乾燥装置の運転方法に関する。

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された排ガスを、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、爆発の虞があった。

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、乾燥装置への有機汚泥等の供給量が過多である場合には、乾燥装置等において、閉塞が生じて乾燥効率が悪化し、有機汚泥等の供給量が過少である場合には、燃焼ガス温度が上昇し、乾燥装置等の爆発の危険性がより高くな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、乾燥装置等の爆発及び閉塞を確実に防止し、セメントキルンの熱効率が悪化することもなく、効率よく高含水有機廃棄物を乾燥させることができる乾燥装置の運転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、本発明は乾燥装置の運転方法であって、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抽気した燃焼ガスが供給され、該燃焼ガスを用いて４０質量％以上の水分を含む高含水有機廃棄物を乾燥させる乾燥装置において、該乾燥装置の出口ガス温度と、該乾燥装置内における前記高含水有機廃棄物の移動、撹拌及び破砕のうち少なくとも１つ以上の動作を行うための動力に応じて、該乾燥装置への該高含水有機廃棄物の供給量と、該乾燥装置に導入される乾燥熱量とを制御することを特徴とする。

そして、本発明によれば、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、乾燥装置が爆発する危険性を低下させ、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、乾燥装置の出口ガス温度と、乾燥装置内における高含水有機廃棄物の移動等を行うための動力に応じて、高含水有機廃棄物の供給量と、乾燥熱量を制御するため、高含水有機廃棄物の供給量の過多及び過少並びに乾燥熱量の過多及び過少を防止することができ、乾燥装置等の爆発及び閉塞を確実に防止し、より安全にかつ効率的に高含水有機廃棄物を乾燥させることができる。

前記乾燥装置の運転方法において、前記乾燥装置の出口ガス温度が設定値より高い場合には、前記高含水有機廃棄物の供給量を増加させるか、前記乾燥熱量を減少させ、前記乾燥装置の出口ガス温度が前記設定値より低い場合には、前記高含水有機廃棄物の供給量を減少させるか、前記乾燥熱量を増加させることができる。これによって、上述のように、より安全にかつ効率的に高含水有機廃棄物を乾燥させることができる。

前記乾燥装置の運転方法において、前記乾燥装置の出口ガス温度が設定値より高い場合には、前記高含水有機廃棄物の供給量を増加させるか、前記乾燥装置の入口ガスの温度を低下させ、前記乾燥装置の出口ガス温度が前記設定値より低い場合には、前記高含水有機廃棄物の供給量を減少させるか、前記入口ガスの温度を上昇させることができる。これによって、上述のように、より安全にかつ効率的に高含水有機廃棄物を乾燥させることができるとともに、より迅速に乾燥熱量の増減を行うことができ、より乾燥効率を向上させることができる。

前記乾燥装置の運転方法において、前記乾燥装置内における前記高含水有機廃棄物の移動、撹拌及び破砕のうち少なくとも１つ以上の動作を行うための動力が設定値より大きい場合には、前記高含水有機廃棄物の供給量を減少させることができる。これによって、上述のように、高含水有機廃棄物の供給量の過多を防止することができるため、乾燥装置の閉塞を防止することができ、より安全にかつ効率的に高含水有機廃棄物を乾燥させることができる。

前記乾燥装置の運転方法において、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、乾燥装置等の爆発及び閉塞を確実に防止し、セメントキルンの熱効率が悪化することもなく、効率よく高含水有機廃棄物を乾燥させることができる乾燥装置の運転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に含まれるダストを除去し、ダストを除去した燃焼ガスを破砕気流乾燥機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、「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７ａと、下部にセメント原料回収サイクロン６からの燃焼ガスの供給口７ｂとを備え、廃棄物Ｗと燃焼ガスを向流で接触させて乾燥させる。内部には、回転軸７ｃと、回転軸７ｃに固定された打撃チェーン７ｄとを備え、モータ７ｅを介して回転軸７ｃを回転させ、打撃チェーン７ｄで廃棄物Ｗを打撃し、廃棄物Ｗを細かく破砕する。また、乾燥後の廃棄物Ｗを排出する排出口７ｆには、排ガス温度Ｔを計測するための温度センサ７ｇが付設される。

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。また、破砕気流乾燥機７の出口ガス温度の目標値Ｔ１を設定し、モータ７ｅに流れる電流の上限値Ｉを設定する。

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からの燃焼ガスを導入する。この燃焼ガスの温度は、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温度である。また、破砕気流乾燥機７では、破砕気流乾燥機７の内部に設けられた打撃チェーン７ｄ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。

廃棄物Ｗの乾燥に際しては、破砕気流乾燥機７の出口排ガス温度Ｔ及びモータ７ｅの電流を検出し、破砕気流乾燥機７の入口のガス温度、及び破砕気流乾燥機７への廃棄物Ｗの供給量を制御する。具体的には、出口排ガス温度Ｔが設定値Ｔ１より高く、モータ７ｅの電流が上限値Ｉより高い場合には、廃棄物Ｗの供給量を減少させるとともに、破砕気流乾燥機７の前段で冷却空気Ｃを供給することにより入口ガスの温度を低下させるように制御する。これにより、乾燥熱量（排ガス量×排ガス温度）を安全値にまで低下させて、破砕気流乾燥機７等の爆発を防止するとともに、破砕気流乾燥機７への負荷を低減させて、廃棄物Ｗの供給過多による閉塞を防止する。

一方、出口排ガス温度Ｔが設定値Ｔ１より高く、モータ７ｅの電流が上限値Ｉより低い場合には、入口ガスの温度を低下させるように制御し、破砕気流乾燥機７等の爆発を防止する。尚、この場合、破砕気流乾燥機７の負荷が軽く、廃棄物Ｗの供給量に余裕があるため、入口ガスの温度を低下させるのに代えて、廃棄物Ｗの供給量を増加させ、それによって、出口排ガス温度Ｔを低下させるようにしてもよい。

上記に対して、出口排ガス温度Ｔが設定値Ｔ１より低く、モータ７ｅの電流が上限値Ｉより低い場合には、入口ガスの温度を上昇させるように制御し、廃棄物Ｗの乾燥不足を防止する。尚、モータ７ｅの電流と上限値Ｉとの差が十分に大きい場合には、併せて、廃棄物Ｗの供給量を増加させ、廃棄物Ｗの処理効率を向上させることも可能である。

一方、出口排ガス温度Ｔが設定値Ｔ１より低く、モータ７ｅの電流が上限値Ｉより高い場合には、廃棄物Ｗの供給量を減少させ、必要に応じて、入口ガスの温度も上昇させるように制御する。これにより、破砕気流乾燥機７の閉塞を防止するとともに、乾燥効率を向上させる。

以上のような制御により、廃棄物Ｗの供給量過多による破砕気流乾燥機７の閉塞を防止するとともに、乾燥熱量の過多による破砕気流乾燥機７等の爆発を防止してより安全にかつ効率的に廃棄物Ｗを乾燥させることができる。

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で破砕及び乾燥された廃棄物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、上記燃焼ガスを抽気する場合と同様の領域に戻すことができる。

また、上記実施の形態では、廃棄物Ｗの乾燥に破砕気流乾燥機７を用いるが、破砕気流式の乾燥機に限らず、例えば、廃棄物Ｗを移動、撹拌しながら乾燥する撹拌乾燥式等の乾燥機を用いることもできる。

さらに、上記実施の形態では、冷却空気Ｃを導入するなどして、破砕気流乾燥機７の入口ガス温度を上昇又は低下させることにより、乾燥熱量を制御したが、例えば、セメント原料回収サイクロン６の出口ダクト、すなわち破砕気流乾燥機７の入口ダクトにダンパを設けて破砕気流乾燥機７の排ガス量を増減させることにより、乾燥熱量を増減させることもできる。但し、この場合、破砕気流乾燥機７の出口排ガス温度Ｔを制御するにあたっての応答速度が遅くなるのと、プレヒータ３の運転に対する影響も大きくなるため、破砕気流乾燥機７の入口ガス温度を上昇又は低下させる方が好ましい。

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廃棄物の供給口
７ｂ燃焼ガスの供給口
７ｃ回転軸
７ｄ打撃チェーン
７ｅモータ
７ｆ廃棄物の排出口
７ｇ温度センサ
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
Ｒセメント原料
Ｔ出口排ガス温度
Ｗ廃棄物

Claims

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供給され、該燃焼ガスを用いて４０質量％以上の水分を含む高含水有機廃棄物を乾燥させる乾燥装置において、
該乾燥装置の出口ガス温度と、該乾燥装置内における前記高含水有機廃棄物の移動、撹拌及び破砕のうち少なくとも１つ以上の動作を行うための動力に応じて、該乾燥装置への該高含水有機廃棄物の供給量と、該乾燥装置に導入される乾燥熱量とを制御することを特徴とする乾燥装置の運転方法。
前記乾燥装置の出口ガス温度が設定値より高い場合には、前記高含水有機廃棄物の供給量を増加させるか、前記乾燥熱量を減少させ、
前記乾燥装置の出口ガス温度が前記設定値より低い場合には、前記高含水有機廃棄物の供給量を減少させるか、前記乾燥熱量を増加させることを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置の運転方法。
前記乾燥装置の出口ガス温度が設定値より高い場合には、前記高含水有機廃棄物の供給量を増加させるか、前記乾燥装置の入口ガスの温度を低下させ、
前記乾燥装置の出口ガス温度が前記設定値より低い場合には、前記高含水有機廃棄物の供給量を減少させるか、前記入口ガスの温度を上昇させることを特徴とする請求項１又は２に記載の乾燥装置の運転方法。
前記乾燥装置内における前記高含水有機廃棄物の移動、撹拌及び破砕のうち少なくとも１つ以上の動作を行うための動力が設定値より大きい場合には、前記高含水有機廃棄物の供給量を減少させることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の高含水有機廃棄物の乾燥方法。
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乃至４のいずれかに記載の乾燥装置の運転方法。