(57)【要約】【課題】設備コスト及びセメント生産効率やクリンカ生産量の低下を最小限に抑えながら有機汚泥を処理する。【解決手段】セメント焼成装置１の最下段サイクロンを除くプレヒータサイクロン４Ｃから予熱原料Ｒ２を分取する分取装置７と、有機汚泥Ｓを分取された予熱原料と混合し、予熱原料の顕熱を用いて有機汚泥を乾燥させる混合装置８と、混合装置からの混合物Ｍをセメント焼成装置の仮焼炉５又はセメントキルン２の窯尻部から仮焼炉までの間のダクトに供給する供給装置（混合物シュート１２、ダブルフラップダンパー１３、シャットダンパー１４）とを備える有機汚泥の処理装置。混合装置からのダスト、臭気及び水蒸気を含む排ガスＧ２をセメント焼成装置の最下段サイクロン４Ａのガス出口部に導入する導入装置を備えてもよい。【選択図】図１
2019193938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント焼成装置の最下段サイクロンを除くプレヒータサイクロンから予熱原料を分取する分取装置と、
有機汚泥を前記分取装置で分取された予熱原料と混合し、該予熱原料の顕熱を用いて前記有機汚泥を乾燥させる混合装置と、
該混合装置から排出された混合物を前記セメント焼成装置の仮焼炉又はセメントキルンの窯尻部から前記仮焼炉までの間のダクトに供給する供給装置とを備えることを特徴とする有機汚泥の処理装置。
【請求項２】
前記混合装置からのダスト、臭気及び水蒸気を含む排ガスを前記セメント焼成装置の最下段サイクロンのガス出口部に導入する導入装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の有機汚泥の処理装置。
【請求項３】
前記混合装置からのダスト、臭気及び水蒸気を含む排ガスが導入され、粗粉を回収して前記混合装置に戻すと共に、微粉、臭気及び水蒸気を含む排ガスを前記導入装置に排出するサイクロン集塵機を備えることを特徴とする請求項２に記載の有機汚泥の処理装置。
【請求項４】
前記混合装置に粒子状の尿素を供給する尿素供給装置を備えることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の有機汚泥の処理装置。
【請求項５】
前記混合装置の出口の混合物の温度を１２０℃以上とすることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の有機汚泥の処理装置。
【請求項６】
有機汚泥をセメント焼成装置の最下段サイクロンを除くプレヒータサイクロンから分取した予熱原料と混合し、該予熱原料の顕熱を用いて前記有機汚泥を乾燥させ、混合物を該セメント焼成装置の仮焼炉又はセメントキルンの窯尻部から前記仮焼炉までの間のダクトに導入することを特徴とする有機汚泥の処理方法。
【請求項７】
前記有機汚泥と前記予熱原料との混合時に発生した臭気ガスを前記セメント焼成装置の最下段サイクロンのガス出口部に導入することを特徴とする請求項６に記載の有機汚泥の処理方法。
【請求項８】
前記プレヒータサイクロンから分取した予熱原料の温度は、４００℃以上８２０℃以下であることを特徴とする請求項６又は７に記載の有機汚泥の処理方法。
【請求項９】
前記有機汚泥と前記分取した予熱原料の混合割合を、有機汚泥（水分を除いた固形分）：分取した予熱原料＝１：３乃至１：４０とすることを特徴とする請求項６、７又は８に記載の有機汚泥の処理方法。
【請求項１０】
前記予熱原料中の酸化カルシウム（ＣａＯ）含有率が２０質量％以下であることを特徴とする請求項６、７、８又は９に記載の有機汚泥の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水汚泥等の有機汚泥の処理装置及び処理方法に関し、有機汚泥を燃料等として有効利用する装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場から排出される下水汚泥等の有機汚泥は、近年における処分場の枯渇や環境汚染防止のため、それまで行われていた陸上での埋め立て等が困難になってきている。そこで、下水汚泥等を燃料として有効利用する方法が種々提案されている。例えば、特許文献１等には、下水汚泥等の有機汚泥を、含水スラリー状のまま、セメント製造設備のキルンの窯尻部や仮焼炉へ直接投入して燃料化する技術が開示されている。【０００３】
一方、特許文献２には下水汚泥と生石灰類とを混合して当該下水汚泥の脱水を行い、生成する固形分をセメントキルン中に投入して他のセメント原料と共にセメント化する技術が開示されている。また、特許文献３、特許文献４にはプレヒータボトム原料の生石灰、バイパスダストの生石灰を利用して下水汚泥を乾燥する技術が開示されている。【０００４】
しかし、上記特許文献１に記載の方法では、有機汚泥を含水スラリー状のままセメントキルンのセメント原料が脱炭酸反応を行う部位（窯尻から最下段サイクロン入口まで）に投入するため、汚泥水分の蒸発に要する熱量が多大で、水分が蒸発する場所、時間が一定でなく、排ガス量が変動したり、急激に焼成温度が低下してセメント生産効率が低下する問題があった。【０００５】
また、特許文献２のように生石灰の反応熱を利用して乾燥させる方法もあるが、生石灰が高価であることと、生石灰が水和した後の発熱を利用して乾燥させるために乾燥時間がかかる。【０００６】
特許文献３、特許文献４のようにセメント原料中の生石灰の水和熱を利用して乾燥させると市販の生石灰を用いるよりも低コストとなるが、セメント原料として利用する場合に再度脱水する必要があり、その熱ロスは脱水反応に必要な理論値の１．５倍―２倍必要となり、熱ロスが大きい。【０００７】
そこで、例えば、特許文献５等には、有機汚泥をセメントキルンの窯尻に投入するための前処理として、気流乾燥機を用いて有機汚泥を乾燥させる技術が開示されている。この技術は、汚泥ケーキに気流乾燥させた汚泥の循環乾燥粉を混合撹拌して水分を調整し、混合粉を気流乾燥機の解砕機で解砕した後、乾燥ダクト内で乾燥させ、サイクロンで集塵して乾燥粉を得、乾燥粉の一定量をロータリキルンに吹き込んでセメントクリンカ焼成用燃料の一部として利用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】日本国特許第３９３３１９４号公報
【特許文献２】日本国特許第２８０３８５５号公報
【特許文献３】日本国特許第４１０６４４９号公報
【特許文献４】日本特開２０１５−６６４７７号公報
【特許文献５】日本特開２００２−２７３４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記特許文献５に記載の技術では、気流乾燥機等の装置を必要とするために設備コストが増大すると共に、気流乾燥機の排ガスの臭気処理を行うため、排ガスをセメント焼成装置へ戻すと、セメント生産効率やクリンカ生産量が低下する。【００１０】
そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、設備コスト、並びにセメント生産効率（省エネルギー）やクリンカ生産量の低下を最小限に抑えながら有機汚泥を処理することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、有機汚泥の処理装置であって、セメント焼成装置の最下段サイクロンを除くプレヒータサイクロンから予熱原料を分取する分取装置と、有機汚泥を前記分取装置で分取した予熱原料と混合し、該予熱原料の顕熱を用いて前記有機汚泥を乾燥させる混合装置と、該混合装置から排出された混合物を前記セメント焼成装置の仮焼炉又はセメントキルンの窯尻部から前記仮焼炉までの間のダクトに供給する供給装置とを備えることを特徴とする。【００１２】
ここで、最下段サイクロンを除いたのは、最下段サイクロンではセメント原料に含まれる石灰石が９５％以上分解されてＣａＯになっており、これを水と反応させると乾燥熱源にはなるものの、熱ロスが大きく、コストがかかるからであり、エネルギーコストとしては下水汚泥を直接投入する場合と差がなくなるからである。【００１３】
本発明によれば、プレヒータサイクロンから分取した予熱原料と混合することで有機汚泥を予熱原料の顕熱を用いて乾燥させ、乾燥汚泥を予熱原料と共に仮焼炉又はセメントキルンの窯尻部から仮焼炉までの間のダクトに供給することで、乾燥汚泥を燃料代替として有効利用でき、その熱源は仮焼炉等でセメント原料の脱炭酸用熱量として効率的に寄与できるため、設備コスト、並びにセメント生産効率やクリンカ生産量の低下を最小限に抑えながら有機汚泥を処理することができる。また、排ガスで予熱しないため装置構成が簡単でコンパクトであり、省スペース化を図ることができる。【００１４】
上記有機汚泥の処理装置は、前記混合装置からのダスト、臭気及び水蒸気を含む排ガスを前記セメント焼成装置の最下段サイクロンのガス出口部に導入する導入装置を備えることができ、汚泥の乾燥により生じた臭気ガスをセメントキルン排ガスの脱硝用として有効利用しながら処理することができる。また、排ガスを仮焼炉やセメントキルンに戻すと仮焼の熱ロスになるが、本発明では最下段サイクロンのガス出口部（仮焼が完了した後の排ガス）に戻すので熱ロスが最小限となる。【００１５】
上記有機汚泥の処理装置は、前記混合装置からのダスト、臭気及び水蒸気を含む排ガスが導入され、粗粉（捕集されたダスト）を回収して前記混合装置に戻すと共に、微粉（捕集されないダスト）、臭気及び水蒸気を含む排ガスを排出するサイクロン集塵機を備えることができ、粗粉を回収して乾燥に再利用すると共に、上記臭気ガスをセメントキルン排ガスの脱硝用として有効利用しながら処理することなどが可能となる。【００１６】
上記有機汚泥の処理装置は、前記混合装置に水溶液でない粒子状の尿素を供給する尿素供給装置を備えることができ、供給する尿素を分取した予熱原料で分解し、下水汚泥に含まれる臭気、水蒸気と共に最下段サイクロンのガス出口に添加することで、アンモニア成分のガス中への拡散が容易となり、特殊な噴霧用ノズルも不要で脱硝機能を高めることができる。また、水溶液でない粒子状の尿素を添加するため、従来のような尿素水を添加する方法と比較してセメント焼成装置に持ち込む水分量を低減することができ、セメント生産量の低下を抑制できる。【００１７】
上記有機汚泥の処理装置において、前記混合装置の出口の混合物の温度を１２０℃以上とすることができ、これによって、輸送時の水分の凝縮によるトラブルを防ぐことができる。【００１８】
また、本発明は、有機汚泥の処理方法であって、有機汚泥をセメント焼成装置の最下段サイクロンを除くプレヒータサイクロンから分取した予熱原料と混合し、該予熱原料の顕熱を用いて前記有機汚泥を乾燥させ、混合物を該セメント焼成装置の仮焼炉又はセメントキルンの窯尻部から前記仮焼炉までの間のダクトに導入することを特徴とする。【００１９】
本発明によれば、最下段サイクロンを除くプレヒータサイクロンから分取した予熱原料の顕熱を用いて有機汚泥を乾燥させ、乾燥汚泥を予熱原料と共に仮焼炉等に供給することで、乾燥汚泥を燃料代替として有効利用でき、その熱源は仮焼炉等でセメント原料の脱炭酸用熱量として効率的に寄与できるため、設備コスト、並びにセメント生産効率やクリンカ生産量の低下を最小限に抑えながら有機汚泥を処理することができる。【００２０】
上記有機汚泥の処理方法において、前記有機汚泥と分取した予熱原料との混合時に発生した臭気ガスを前記セメント焼成装置の最下段サイクロンのガス出口部に導入することができ、汚泥の乾燥により生じた臭気ガス中に含まれるアンモニア成分をセメントキルン排ガスの脱硝用として有効利用しながら処理することができる。【００２１】
また、前記プレヒータサイクロンから分取した予熱原料の温度を４００℃以上８２０℃以下とすることができる。【００２２】
さらに、前記有機汚泥と前記分取した予熱原料の混合割合を、有機汚泥（水分を除いた固形分）：分取した予熱原料＝１：３〜１：４０とすることができ、これによって、安定的かつ短時間に水分を蒸発させることができる。また、有機汚泥の可燃分を不燃物である分取した予熱原料で希釈することで粉じん爆発の懸念がなくなる。さらにまた、上記混合比によって、粘性の高い有機汚泥のハンドリング性が飛躍的に改善される。【００２３】
また、前記予熱原料中の酸化カルシウム（ＣａＯ）含有率を２０質量％以下とすることで、制御が難しくなること、及び熱ロスが大きくなることを回避することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明によれば、設備コスト、並びにセメント生産効率やクリンカ生産量の低下を最小限に抑えながら安全に有機汚泥を処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るセメント焼成装置の一実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明に係る有機汚泥の処理装置を備えたセメント焼成装置を示し、このセメント焼成装置１は、セメントキルン２、クリンカクーラ３、プレヒータ４及び仮焼炉５等の一般的なセメント焼成装置の構成要素に加え、プレヒータ４の３段サイクロン４Ｃの原料シュート４ａから排出されるセメント原料Ｒ１からその一部を分取する分取装置７と、分取した予熱原料Ｒ２を有機汚泥供給装置６から供給される有機汚泥Ｓに混合しながら有機汚泥Ｓを乾燥させる混合装置８等を備える。尚、プレヒータ４は、４段又は５段のサイクロンを有するが、図１では、３段サイクロン４Ｃの上方に存在する装置の図示を省略している。有機汚泥Ｓとは、下水汚泥、製紙汚泥、ビルピット汚泥、食品汚泥等をいう。
【００２８】
分取装置７は、例えば、３段サイクロン４Ｃの原料シュート４ａを貫通するスクリューコンベヤで構成することができる。スクリューコンベヤの原料シュート４ａを貫通する部分のケーシングの上半分は除去され、上方からスクリューコンベヤへセメント原料Ｒ１が導入されるように構成される。分取装置７から混合装置８への原料シュート９には、フラップダンパー１０及びダブルフラップダンパー１１を設け、気密性を保ちながら分取した予熱原料Ｒ２を混合装置８に導入する。
【００２９】
混合装置８は、水平軸８ａに多数のブレード８ｂが取り付けられ、水平軸８ａを回転させることでブレード８ｂも回転するパグミル等であって、有機汚泥Ｓと分取した予熱原料Ｒ２の混合乾燥と搬送を同時に行う。混合装置８には、急激な水蒸気発生によって飛散ダストが増大することを防止するため、フード８ｃが設けられる。
【００３０】
混合装置８の上方には、混合装置８の排ガスＧ１から除塵するサイクロン集塵機１６が設置され、サイクロン集塵機１６の上方のガスダクト１５には、サイクロン集塵機１６の排ガスＧ２の流量を調節する流量調整バルブ１７が設けられる。サイクロン集塵機１６のシュートにはフラップダンパー１８が設けられ、気密性を保ちながら集塵した粗粉Ｃを混合装置８に戻す。
【００３１】
混合装置８の下方には、ダブルフラップダンパー１３とシャットダンパー１４が設置され、気密性を保ちながら予熱原料Ｒ２と有機汚泥Ｓの混合物Ｍを混合物シュート１２を介して仮焼炉５の下部に導入する。
【００３２】
次に、上記構成を有するセメント焼成装置１を用いた本発明に係る有機汚泥の処理方法について図１を参照しながら説明する。
【００３３】
セメント焼成装置１の運転時に、有機汚泥供給装置６を介して有機汚泥Ｓを混合装置８に供給すると共に、プレヒータ４の３段サイクロン４Ｃから排出されるセメント原料Ｒ１の一部を分取装置７で分取し、分取した予熱原料Ｒ２を混合装置８に導入する。予熱原料Ｒ２の分取量は、分取装置７のスクリューコンベヤの回転数を変更することで即時に調整することができる。これにより、有機汚泥Ｓの性状のばらつき（粘性、季節変動、水分量変化）による供給量の変化にも、予熱原料Ｒ２の分取量を即時に調整して対応することができ、安定した処理が可能となる。
【００３４】
また、下水汚泥に特徴的なリン（Ｐ2Ｏ5）の含有量によって、上記予熱原料Ｒ２の分取量を調整することもできる。Ｐ2Ｏ5は、セメント原料Ｒ１に０．０４％程度、下水汚泥に３〜８％程度含まれている。そこで、混合物（乾燥汚泥）Ｍ中のＰ2Ｏ5の量をオンラインの蛍光Ｘ線装置で計測し、その量に応じて予熱原料Ｒ２又は有機汚泥Ｓの量を調整し（例えば、所定混合比から算出されるＰ2Ｏ5の含有量となるように混合量を変化させる。具体的には、Ｐ2Ｏ5の測定値が低ければ、予熱原料Ｒ２の分取量を減らす又は有機汚泥Ｓの量を増やす等）、最適な比率で乾燥を行うことができる。これにより、セメントキルン２に供給される混合物Ｍの成分を一定にできるので、セメントキルン２に対する影響が小さい。
【００３５】
ここで、有機汚泥Ｓと分取した予熱原料Ｒ２の混合割合を、好ましくは、有機汚泥Ｓ（水分を除いた固形分）：分取した予熱原料Ｒ２＝１：３〜１：４０、より好ましくは、有機汚泥Ｓ（水分を除いた固形分）：分取した予熱原料Ｒ２＝１：７〜１：３０、特に好ましくは、有機汚泥Ｓ（水分を除いた固形分）：分取した予熱原料Ｒ２＝１：１５〜１：２５、又は、好ましくは、有機汚泥Ｓ（含水率８０％分）：分取した予熱原料Ｒ２＝１：０．６〜１：８、より好ましくは、有機汚泥Ｓ（含水率８０％分）：分取した予熱原料Ｒ２＝１：１〜１：６、特に好ましくは、有機汚泥Ｓ（含水率８０％分）：分取した予熱原料Ｒ２＝１：３〜１：５  に調整することが好ましい。分取した予熱原料Ｒ２を有機汚泥Ｓ（固形分）に対して３倍以上とすることで、熱伝導が良好となり、安定的かつ短時間に水分を蒸発させることができるだけでなく、有機汚泥Ｓの可燃分を不燃物である分取した予熱原料Ｒ２で希釈することで粉じん爆発の懸念がなくなる。分取した予熱原料Ｒ２を有機汚泥Ｓ（固形分）に対して４０倍以下に抑えることで、有機汚泥Ｓの処理を効率的に行うことができる。また、上記範囲の混合比にすることによって、粘性の高い有機汚泥Ｓのハンドリング性が飛躍的に改善される。
【００３６】
混合装置８において、これらを好ましくは１〜２０分間、より好ましくは１〜１０分間程度混合撹拌しながら搬送し、分取した予熱原料Ｒ２の顕熱によって有機汚泥Ｓを加熱して乾燥させる。尚、分取されなかったセメント原料Ｒ１は、通常通り２段サイクロン４Ｂでさらに予熱され、仮焼炉５、最下段サイクロン４Ａで脱炭酸された後、セメントキルン２で焼成されてセメントクリンカが生成する。
【００３７】
乾燥した有機汚泥Ｓ及び分取した予熱原料Ｒ２の混合物Ｍは、１２０℃以上の温度で混合装置８から排出され、混合物シュート１２を介して仮焼炉５の下部に導入される。混合装置８の出口の混合物Ｍの温度を１２０℃以上の温度とすることで、輸送時の水分の凝縮によるトラブルを防ぐことができる。また、混合装置８から排出される排ガスＧ１の温度も１２０℃以上に制御する。混合物Ｍのうち、乾燥した有機汚泥Ｓは仮焼炉５で燃料代替として利用され、分取した予熱原料Ｒ２は仮焼炉５、最下段サイクロン４Ａで脱炭酸された後、セメントキルン２で焼成されてセメントクリンカが生成する。
【００３８】
一方、混合装置８の排ガスＧ１は、サイクロン集塵機１６に導入され、粗粉（捕集されたダスト）Ｃが混合装置８へ戻される。サイクロン集塵機１６からの微粉（捕集されないダスト）Ｆ、臭気及び水蒸気を含む排ガスＧ２は、流量調整バルブ１７によって適宜流量調整された後、最下段サイクロン４Ａの排ガス出口に導入することで、排ガスＧ２に含まれる臭気が除去されると共に、排ガスＧ２に含まれる有機汚泥Ｓ由来のアンモニアがセメントキルン排ガスＧ３を脱硝する。また、排ガスＧ２を仮焼炉５やセメントキルン２に戻すと仮焼の熱ロスになるが、本発明では最下段サイクロン４Ａのガス出口部に戻すので熱ロスが最小限となる。尚、フード８Ｃの効果により、排ガスＧ１に含まれるダスト量が少ない場合には、サイクロン集塵機１６及びフラップダンパー１８を省略できる。
【００３９】
以上のように、本実施の形態によれば、気流乾燥機よりも構成が簡単でコンパクトな混合装置８を用いるため、設備コストを低く抑え、省スペース化を図ることができる。また、混合装置８の微粉Ｆ、臭気及び水蒸気を含む排ガスＧ２を最下段サイクロン４Ａの排ガス出口に導入するため、仮焼炉５でのセメント原料Ｒ１の脱炭酸等に悪影響を及ぼすこともない。
【００４０】
尚、混合装置８に尿素を導入すれば、混合装置８の排ガスＧ１（サイクロン集塵機１６の排ガスＧ２）に含まれるアンモニア濃度を上昇させ、セメントキルン排ガスＧ３の脱硝機能をさらに向上させることができる。尿素は通常、水溶液として仮焼炉５や窯尻部に添加されているが、混合装置８の内部へ粒状のまま添加することが可能であり、熱ロスなく脱硝効果が期待できる。
【００４１】
上記実施の形態においては、プレヒータ４の３段サイクロン４Ｃの原料シュート４ａから予熱原料Ｒ２を分取したが、分取するセメント原料の温度は、有機汚泥Ｓとの効率的な熱交換の観点から好ましくは４００〜８２０℃、より好ましくは５００〜８００℃、さらに好ましくは６００〜７００℃程度である。
【００４２】
本発明においては、分取した予熱原料Ｒ２中の酸化カルシウム（ＣａＯ）含有率は２０質量％以下が好ましく、１５質量％以下がより好ましく、１０質量％以下がさらに好ましく、５質量％以下がさらに好ましく、３質量％以下が特に好ましい。分取した予熱原料Ｒ２中の酸化カルシウム(ＣａＯ)が多いと、高温の予熱原料Ｒ２が混合装置８内で有機汚泥Ｓの水分と接触した際に、ＣａＯ＋２Ｈ2Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）2の発熱反応が生じると制御が難しくなると共に、上述のように熱ロスが大きくなる。
【００４３】
また、混合装置８の構成は上述のものに限定されず、有機汚泥Ｓを分取した予熱原料Ｒ２の顕熱で乾燥させることができる他の種類の装置でも採用可能である。
【００４４】
次に、上記セメント焼成装置１の運転例について説明する。
【００４５】
水分含有率８０％程度の有機汚泥Ｓを有機汚泥供給装置６からフード付き混合装置８  （長さ６２５０ｍｍ、幅１５３４ｍｍ、高さ３０００ｍｍ）に４〜７ｔ／ｈで供給すると共に、セメント焼成装置１のプレヒータ４の３段サイクロン４Ｃから分取装置７によって６５０℃程度の予熱原料Ｒ２（ＣａＯ含有率は３質量％以下）を１５〜２２ｔ／ｈで分取し、フラップダンパー１０及びダブルフラップダンパー１１を介して混合装置８に供給した。混合装置８によって有機汚泥Ｓと分取した予熱原料Ｒ２とを混合し（有機汚泥Ｓ（含水率８０％分）と分取した予熱原料Ｒ２の混合割合は、Ｓ：Ｒ２＝１：３〜１：５）、分取した予熱原料Ｒ２の顕熱を用いて有機汚泥Ｓを乾燥させた。尚、分取した予熱原料Ｒ２と有機汚泥Ｓの混合時間は１〜３分間であった。
【００４６】
上記混合装置８による混合乾燥によって、フード付き混合装置８から４，０００〜７，０００Ｎｍ3／ｈで３００℃程度の排ガスＧ１（乾燥水蒸気）が排出され、サイクロン集塵機１６及び流量調整バルブ１７を経て最下段サイクロン４Ａの出口ガスダクトに投入した。一方、混合装置８から水分含有率１％以下で１２０℃〜２００℃の混合物（乾燥汚泥）Ｍが１６〜２４ｔ／ｈ排出され、ダブルフラップダンパー１３及びシャットダンパー１４を経てセメントキルン２に投入した。均一に混合された混合物Ｍは、粉体状で未乾燥の有機汚泥Ｓの塊もなくハンドリング性が良好であるため、輸送系で詰まることがなかった。そして、セメント製造工程に影響を与えることなく、クリンカ生産量も維持できた。
１  セメント焼成装置
２  セメントキルン
３  クリンカクーラ
４  プレヒータ
４Ａ  最下段サイクロン
４Ｂ  ２段サイクロン
４Ｃ  ３段サイクロン
４ａ  原料シュート
５  仮焼炉
６  有機汚泥供給装置
７  分取装置
８  混合装置
８ａ  水平軸
８ｂ  ブレード
８ｃ  フード
９  原料シュート
１０  フラップダンパー
１１  ダブルフラップダンパー
１２  混合物シュート
１３  ダブルフラップダンパー
１４  シャットダンパー
１５  ガスダクト
１６  サイクロン集塵機
１７  流量調整バルブ
１８  フラップダンパー
Ｃ  粗粉
Ｆ  微粉
Ｇ１−Ｇ３  排ガス
Ｍ  混合物
Ｒ１  セメント原料
Ｒ２  予熱原料
Ｓ  有機汚泥
【図１】
2019193938.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月24日(2019.5.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント焼成装置の最下段サイクロンを除くプレヒータサイクロンから、酸化カルシウム（ＣａＯ）含有率が２０質量％以下の予熱原料を分取する分取装置と、
有機汚泥を前記分取装置で分取された予熱原料と混合し、該予熱原料の顕熱を用いて前記有機汚泥を乾燥させる混合装置と、
該混合装置から排出された混合物を前記セメント焼成装置の仮焼炉又はセメントキルンの窯尻部から前記仮焼炉までの間のダクトに供給する供給装置とを備えることを特徴とする有機汚泥の処理装置。
【請求項２】
前記混合装置からのダスト、臭気及び水蒸気を含む排ガスを前記セメント焼成装置の最下段サイクロンのガス出口部に導入する導入装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の有機汚泥の処理装置。
【請求項３】
前記混合装置からのダスト、臭気及び水蒸気を含む排ガスが導入され、粗粉を回収して前記混合装置に戻すと共に、微粉、臭気及び水蒸気を含む排ガスを前記導入装置に排出するサイクロン集塵機を備えることを特徴とする請求項２に記載の有機汚泥の処理装置。
【請求項４】
前記混合装置に粒子状の尿素を供給する尿素供給装置を備えることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の有機汚泥の処理装置。
【請求項５】
前記混合装置の出口の混合物の温度を１２０℃以上とすることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の有機汚泥の処理装置。
【請求項６】
有機汚泥をセメント焼成装置の最下段サイクロンを除くプレヒータサイクロンから分取した、酸化カルシウム（ＣａＯ）含有率が２０質量％以下の予熱原料と混合し、該予熱原料の顕熱を用いて前記有機汚泥を乾燥させ、混合物を該セメント焼成装置の仮焼炉又はセメントキルンの窯尻部から前記仮焼炉までの間のダクトに導入することを特徴とする有機汚泥の処理方法。
【請求項７】
前記有機汚泥と前記予熱原料との混合時に発生した臭気ガスを前記セメント焼成装置の最下段サイクロンのガス出口部に導入することを特徴とする請求項６に記載の有機汚泥の処理方法。
【請求項８】
前記プレヒータサイクロンから分取した予熱原料の温度は、４００℃以上８２０℃以下であることを特徴とする請求項６又は７に記載の有機汚泥の処理方法。
【請求項９】
前記有機汚泥と前記分取した予熱原料の混合割合を、有機汚泥（水分を除いた固形分）：分取した予熱原料＝１：３乃至１：４０とすることを特徴とする請求項６、７又は８に記載の有機汚泥の処理方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、有機汚泥の処理装置であって、セメント焼成装置の最下段サイクロンを除くプレヒータサイクロンから、酸化カルシウム（ＣａＯ）含有率が２０質量％以下の予熱原料を分取する分取装置と、有機汚泥を前記分取装置で分取した予熱原料と混合し、該予熱原料の顕熱を用いて前記有機汚泥を乾燥させる混合装置と、該混合装置から排出された混合物を前記セメント焼成装置の仮焼炉又はセメントキルンの窯尻部から前記仮焼炉までの間のダクトに供給する供給装置とを備えることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明によれば、プレヒータサイクロンから分取した予熱原料と混合することで有機汚泥を予熱原料の顕熱を用いて乾燥させ、乾燥汚泥を予熱原料と共に仮焼炉又はセメントキルンの窯尻部から仮焼炉までの間のダクトに供給することで、乾燥汚泥を燃料代替として有効利用でき、その熱源は仮焼炉等でセメント原料の脱炭酸用熱量として効率的に寄与できるため、設備コスト、並びにセメント生産効率やクリンカ生産量の低下を最小限に抑えながら有機汚泥を処理することができる。また、排ガスで予熱しないため装置構成が簡単でコンパクトであり、省スペース化を図ることができる。さらに、酸化カルシウム（ＣａＯ）含有率が２０質量％以下の予熱原料を用いることで、制御が難しくなること、及び熱ロスが大きくなることを回避することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、本発明は、有機汚泥の処理方法であって、有機汚泥をセメント焼成装置の最下段サイクロンを除くプレヒータサイクロンから分取した、酸化カルシウム（ＣａＯ）含有率が２０質量％以下の予熱原料と混合し、該予熱原料の顕熱を用いて前記有機汚泥を乾燥させ、混合物を該セメント焼成装置の仮焼炉又はセメントキルンの窯尻部から前記仮焼炉までの間のダクトに導入することを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明によれば、最下段サイクロンを除くプレヒータサイクロンから分取した予熱原料の顕熱を用いて有機汚泥を乾燥させ、乾燥汚泥を予熱原料と共に仮焼炉等に供給することで、乾燥汚泥を燃料代替として有効利用でき、その熱源は仮焼炉等でセメント原料の脱炭酸用熱量として効率的に寄与できるため、設備コスト、並びにセメント生産効率やクリンカ生産量の低下を最小限に抑えながら有機汚泥を処理することができる。また、酸化カルシウム（ＣａＯ）含有率が２０質量％以下の予熱原料を用いることで、制御が難しくなること、及び熱ロスが大きくなることを回避することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月28日(2019.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
セメント焼成装置の最下段サイクロンを除くプレヒータサイクロンの原料シュートから、酸化カルシウム（ＣａＯ）含有率が２０質量％以下の予熱原料を分取する分取装置と、
有機汚泥を前記分取装置で分取された予熱原料と混合し、該予熱原料の顕熱を用いて前記有機汚泥を乾燥させる混合装置と、
該混合装置から排出された混合物を前記セメント焼成装置の仮焼炉又はセメントキルンの窯尻部から前記仮焼炉までの間のダクトに供給する供給装置とを備えることを特徴とする有機汚泥の処理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
有機汚泥をセメント焼成装置の最下段サイクロンを除くプレヒータサイクロンの原料シュートから分取した、酸化カルシウム（ＣａＯ）含有率が２０質量％以下の予熱原料と混合し、該予熱原料の顕熱を用いて前記有機汚泥を乾燥させ、混合物を該セメント焼成装置の仮焼炉又はセメントキルンの窯尻部から前記仮焼炉までの間のダクトに導入することを特徴とする有機汚泥の処理方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項９】
前記有機汚泥と前記分取した予熱原料の混合割合を質量比で、有機汚泥（水分を除いた固形分）：分取した予熱原料＝１：３乃至１：４０とすることを特徴とする請求項６、７又は８に記載の有機汚泥の処理方法。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、有機汚泥の処理装置であって、セメント焼成装置の最下段サイクロンを除くプレヒータサイクロンの原料シュートから、酸化カルシウム（ＣａＯ）含有率が２０質量％以下の予熱原料を分取する分取装置と、有機汚泥を前記分取装置で分取した予熱原料と混合し、該予熱原料の顕熱を用いて前記有機汚泥を乾燥させる混合装置と、該混合装置から排出された混合物を前記セメント焼成装置の仮焼炉又はセメントキルンの窯尻部から前記仮焼炉までの間のダクトに供給する供給装置とを備えることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明によれば、セメント焼成装置の最下段サイクロンを除くプレヒータサイクロンの原料シュートから分取した予熱原料と混合することで有機汚泥を予熱原料の顕熱を用いて乾燥させ、乾燥汚泥を予熱原料と共に仮焼炉又はセメントキルンの窯尻部から仮焼炉までの間のダクトに供給することで、乾燥汚泥を燃料代替として有効利用でき、その熱源は仮焼炉等でセメント原料の脱炭酸用熱量として効率的に寄与できるため、設備コスト、並びにセメント生産効率やクリンカ生産量の低下を最小限に抑えながら有機汚泥を処理することができる。また、排ガスで予熱しないため装置構成が簡単でコンパクトであり、省スペース化を図ることができる。さらに、酸化カルシウム（ＣａＯ）含有率が２０質量％以下の予熱原料を用いることで、制御が難しくなること、及び熱ロスが大きくなることを回避することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、本発明は、有機汚泥の処理方法であって、有機汚泥をセメント焼成装置の最下段サイクロンを除くプレヒータサイクロンの原料シュートから分取した、酸化カルシウム（ＣａＯ）含有率が２０質量％以下の予熱原料と混合し、該予熱原料の顕熱を用いて前記有機汚泥を乾燥させ、混合物を該セメント焼成装置の仮焼炉又はセメントキルンの窯尻部から前記仮焼炉までの間のダクトに導入することを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明によれば、最下段サイクロンを除くプレヒータサイクロンの原料シュートから分取した予熱原料の顕熱を用いて有機汚泥を乾燥させ、乾燥汚泥を予熱原料と共に仮焼炉等に供給することで、乾燥汚泥を燃料代替として有効利用でき、その熱源は仮焼炉等でセメント原料の脱炭酸用熱量として効率的に寄与できるため、設備コスト、並びにセメント生産効率やクリンカ生産量の低下を最小限に抑えながら有機汚泥を処理することができる。また、酸化カルシウム（ＣａＯ）含有率が２０質量％以下の予熱原料を用いることで、制御が難しくなること、及び熱ロスが大きくなることを回避することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
さらに、前記有機汚泥と前記分取した予熱原料の混合割合を質量比で、有機汚泥（水分を除いた固形分）：分取した予熱原料＝１：３〜１：４０とすることができ、これによって、安定的かつ短時間に水分を蒸発させることができる。また、有機汚泥の可燃分を不燃物である分取した予熱原料で希釈することで粉じん爆発の懸念がなくなる。さらにまた、上記混合比によって、粘性の高い有機汚泥のハンドリング性が飛躍的に改善される。
【国際調査報告】
2019193938.tif 000004
2019193938.tif 000005