(57)【要約】【課題】臭気の問題等を生じさせずに下水汚泥を効率良く処理することができ、又、その水分をガス化剤として有効活用でき、更にはタール分の発生を低減する下水汚泥処理システムを提供する。【解決手段】燃料と下水汚泥をガス化するガス化炉７と、ガス化炉７より排出されたガス化ガスにより空気を予熱してガス化炉７に送給する再熱器８と、再熱器８より排出されたガス化ガスにより水を加熱して水蒸気をガス化炉７に送給する排熱ボイラ９とを備える。【選択図】図１
2006000811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と下水汚泥をガス化するガス化炉と、該ガス化炉より排出されたガス化ガスにより空気を予熱して前記ガス化炉に送給する再熱器と、該再熱器より排出されたガス化ガスにより水を加熱して水蒸気を前記ガス化炉に送給する排熱ボイラとを備えたことを特徴とする下水汚泥処理システム。
【請求項２】
燃料を廃棄物とした請求項１記載の下水汚泥処理システム。
【請求項３】
排熱ボイラから送給された水蒸気によりガス化炉内のタール分を低減するよう構成された請求項１記載の下水汚泥処理システム。
【請求項４】
排熱ボイラから排出されたガスにより発電する発電手段を備えた請求項１記載の下水汚泥処理システム。
【請求項５】
ガス化炉は、炉内下部に、流動用空気によりバブリングされ且つ燃料及び水蒸気が供給される流動層を形成すると共に、該流動層の上方から下水汚泥を供給するよう構成された請求項１記載の下水汚泥処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水汚泥処理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、下水汚泥は増加の一途を辿っており、その処理が社会的な問題となっているが、下水汚泥の処理の主なものとしては、例えば、汚泥焼却炉による焼却処理が挙げられる。
【０００３】
図２は従来の下水汚泥処理システムの一例を示すものであって、１は汚泥焼却炉、２は再熱器、３は冷却塔、４はバグフィルタ、５は排煙処理器である。
【０００４】
図２に示される下水汚泥処理システムにおいては、水分をおよそ７０〜８０［％］程度含有する下水汚泥が汚泥焼却炉１に供給され、該汚泥焼却炉１において都市ガス、或いは灯油や重油等の助燃料と一緒に下水汚泥の混焼が行われ、その排ガスが再熱器２を通過する際に燃焼用空気と熱交換し、予熱された燃焼用空気が前記汚泥焼却炉１へ導入され、前記再熱器２を通過した排ガスは、冷却塔３において噴霧される水により冷却され、続いて、バグフィルタ４で焼却灰が分離除去された後、排煙処理器５において噴霧される水により前記バグフィルタ４で分離除去しきれなかった灰が除去され、クリーンなガスとして大気放出されるようになっている。
【０００５】
又、図３は従来の下水汚泥処理システムの他の例を示すものであって、図中、図２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、下水汚泥を乾燥させて汚泥焼却炉１へ供給する乾燥機６を追加装備したものである。
【０００６】
図３に示される下水汚泥処理システムにおいては、水分をおよそ７０〜８０［％］程度含有する下水汚泥が乾燥機６で乾燥され、含有する水分がおよそ３０〜５０［％］程度まで低減された後、乾燥汚泥が汚泥焼却炉１に供給され、該汚泥焼却炉１において乾燥汚泥の自燃が行われ、その排ガスが再熱器２を通過する際に燃焼用空気と熱交換し、予熱された燃焼用空気が前記汚泥焼却炉１へ導入される一方、前記汚泥焼却炉１から排出される排ガスの一部が前記乾燥機６へ導かれてその廃熱が下水汚泥の乾燥に供され、前記再熱器２を通過した排ガスは、図２に示される例の場合と同様に、冷却塔３において噴霧される水により冷却され、続いて、バグフィルタ４で焼却灰が分離除去された後、排煙処理器５において噴霧される水により前記バグフィルタ４で分離除去しきれなかった灰が除去され、クリーンなガスとして大気放出されるようになっている。
【０００７】
尚、下水汚泥を焼却処理する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【特許文献１】特開２００４−５１７４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図２に示されるような従来の下水汚泥処理システムでは、水分をおよそ７０〜８０［％］程度含有する下水汚泥を汚泥焼却炉１で燃焼させるために、都市ガス、或いは灯油や重油等の助燃料が大量に必要となり、省エネ上、好ましくないと共に、コストアップにもつながるという欠点を有していた。
【０００９】
又、図３に示されるような従来の下水汚泥処理システムでは、水分をおよそ７０〜８０［％］程度含有する下水汚泥を乾燥機６で乾燥させ、含有する水分がおよそ３０〜５０［％］程度まで低減された乾燥汚泥を汚泥焼却炉１で自燃させるようになっているため、都市ガス、或いは灯油や重油等の助燃料は不要となるものの、乾燥汚泥は、ポンプで圧送することが困難となり、乾燥機６から汚泥焼却炉１への搬送は、ベルトコンベヤ等を使用せざるを得ないため、臭気の発生が避けられず、実用化する上で大きな問題となっていた。
【００１０】
本発明は、斯かる実情に鑑み、都市ガス、或いは灯油や重油等の助燃料を使用することなく且つ臭気の問題等を生じさせずに下水汚泥を効率良く処理することができ、又、その水分をガス化剤として有効活用でき、更にはタール分の発生を低減する下水汚泥処理システムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、燃料と下水汚泥をガス化するガス化炉と、該ガス化炉より排出されたガス化ガスにより空気を予熱して前記ガス化炉に送給する再熱器と、該再熱器より排出されたガス化ガスにより水を加熱して水蒸気を前記ガス化炉に送給する排熱ボイラとを備えたことを特徴とする下水汚泥処理システムにかかるものである。
【００１２】
又、前記下水汚泥処理システムにおいては、燃料を廃棄物とすることができる。
【００１３】
更に、排熱ボイラから送給された水蒸気によりガス化炉内のタール分を低減するよう構成されることが有効となる。
【００１４】
更に又、排熱ボイラから排出されたガスにより発電する発電手段を備えることが有効となる。
【００１５】
ガス化炉は、炉内下部に、流動用空気によりバブリングされ且つ燃料及び水蒸気が供給される流動層を形成すると共に、該流動層の上方から下水汚泥を供給するよう構成されることが有効となる。
【００１６】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１７】
本発明の下水汚泥処理システムにおいては、先ず、ガス化炉の炉内下部において、廃棄物と一緒に流動用空気によりバブリングさせて燃焼させ、流動層を形成した状態で、該流動層の上に水分をおよそ７０〜８０［％］程度含有する下水汚泥をそのまま落下させると、該下水汚泥に含まれる水分が蒸発して蒸気が発生しつつ、下水汚泥の乾燥が行われる。
【００１８】
前記下水汚泥は、乾燥すると揮発性が高いため、揮発分がすぐに放出され、前記流動層で燃料を燃焼させることによって生じたＣＯ2と、前記下水汚泥から蒸発して発生した蒸気及び排熱ボイラから供給した水蒸気とがガス化剤として、前記流動層上方のガス化領域で前記揮発分と反応し、ＣＯやＨ2等の可燃性ガスを多く含むガス化ガスが生成される。
【００１９】
ガス化ガスは、再熱器及び排熱ボイラを流下しており、再熱器では、ガス化ガスにより空気を予熱してガス化炉に送給すると共に、排熱ボイラでは、ガス化ガスにより水を加熱して水蒸気をガス化炉に送給する。
【００２０】
これにより、水分をおよそ７０〜８０［％］程度含有する下水汚泥を汚泥焼却炉で燃焼させる従来の下水汚泥処理システムとは異なり、都市ガス、或いは灯油や重油等の助燃料が必要とならず、廃棄物をその処理も兼ねて有効に活用可能となり、省エネに役立つと共に、コストアップも避けられる。
【００２１】
又、水分をおよそ７０〜８０［％］程度含有する下水汚泥を乾燥機で乾燥させ、含有する水分がおよそ３０〜５０［％］程度まで低減された乾燥汚泥を汚泥焼却炉で自燃させる従来の下水汚泥処理システムとは異なり、水分をおよそ７０〜８０［％］程度含有する下水汚泥をポンプで圧送して流動層の上にそのまま落下させるだけで良いため、臭気が発生する心配も全くない。
【００２２】
更に、ガス化ガスにより空気を予熱してガス化炉に送給するので、下水汚泥のガス化を促進できると共に、ガス化ガスにより水を加熱して水蒸気をガス化炉に送給するので、ガス化炉内で水性ガス化反応を行ってタール分を低減することができる。
【００２３】
更に又、排熱ボイラから排出されたガスにより発電する発電手段を備えるので、ガスを発電設備による発電に利用することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の下水汚泥処理システムによれば、都市ガス、或いは灯油や重油等の助燃料を使用することなく且つ臭気の問題等を生じさせずに下水汚泥を効率良く処理することができ、又、その水分をガス化剤として有効活用でき、更にはタール分の発生を低減し得るという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は本発明を実施する形態の一例であり、一例は、燃料と下水汚泥をガス化するガス化炉７を備えており、ガス化炉７は炉内の下部には、流動用空気によりバブリングされ且つ燃料及び水蒸気が供給される流動層７ｂを形成すると共に、ガス化炉７内の上部には、流動層７ｂの上方から下水汚泥を供給するようフリーボード７ａを設けている。
【００２７】
ここで、燃料としては、廃プラスチック、廃木材等の廃棄物を用いることができ、ガス化炉７内では、これらの燃料を砂等のベッド材と一緒に流動用空気によりバブリングさせて燃焼させ、この流動層７ｂの上に水分をおよそ７０〜８０［％］程度含有する下水汚泥をそのまま落下させるようにしてある。
【００２８】
ガス化炉７の下流側には再熱器８を備えており、再熱器８は、フリーボード７ａで下水汚泥をガス化させて生成されるガス化ガスの廃熱の一部により、流動層７ｂへ供給される流動用空気を５７３〜１０７３［ｋ］、好ましくは７２３［ｋ］以上に予熱するようにしてある。
【００２９】
再熱器８の下流側には排熱ボイラ９を備えており、排熱ボイラ９は、再熱器８を通過したガス化ガスの廃熱の一部により、水を３７３〜８７３［ｋ］、好ましくは５７３［ｋ］以上で水蒸気として発生させ、ガス化炉７の炉内下部へ送給するようにしてある。
【００３０】
排熱ボイラ９の下流側にはスクラバ１０を設けており、スクラバ１０は、排熱ボイラ９を通過したガス化ガスに対して水を噴霧し、アンモニアやタールの処理並びに脱硫、脱硝、灰処理等を行うと共に、ガス化ガス中の蒸気を凝縮させ、ＣＯやＨ2等の可燃性ガスを含むドライなガスにするようにしてある。
【００３１】
スクラバ１０の下流側には、ガスエンジンやガスタービン等の発電手段１１とを設けており、発電手段１１は、スクラバ１０で生成された可燃性ガスが導入されて発電を行うようにしてある。ここで、発電手段１１は、ガスエンジンやガスタービンに限定されるものではなく、可燃ガスにより発電し得るならば特に限定されるものではない。
【００３２】
次に、上記図示例の作用を説明する。
【００３３】
先ず、ガス化炉７内の下部において、廃棄物を砂等のベッド材と一緒に流動用空気によりバブリングさせて燃焼させ、流動層７ｂを形成した状態で、流動層７ｂの上に水分をおよそ７０〜８０［％］程度含有する下水汚泥をそのまま落下させると、下水汚泥に含まれる水分が蒸発して蒸気が発生しつつ、下水汚泥の乾燥が行われる。
【００３４】
下水汚泥は、乾燥すると揮発性が高いため、揮発分がすぐに放出され、流動層７ｂで燃料を燃焼させることによって生じたＣＯ2と、前記下水汚泥から蒸発して発生した蒸気とがガス化剤として、流動層７ｂ上方のフリーボード７ａのガス化領域で揮発分と反応し、ＣＯやＨ2等の可燃性ガスを多く含むガス化ガスが生成される。
【００３５】
ガス化ガスは、再熱器８を介して排熱ボイラ９を流下し、再熱器８では、ガス化ガスにより流動層用空気を所定の温度に予熱してガス化炉７に送給し、排熱ボイラ９では、ガス化ガスにより水を加熱して水蒸気をガス化炉７に送給し、水蒸気は、ガス化炉７内で水性ガス化反応を行ってタールを低減する。ここで、ガス化炉７内はＳ／Ｃ（蒸気／燃料中の炭素のモル比）は、理論値の１以上、特に好ましくは１．５以上、炉内の空気比は０．４以下、好ましくは０．３以下、温度は９７３〜１１７３［ｋ］、好ましくは１０７３［ｋ］以上の条件に設定される。
【００３６】
排熱ボイラ９を通過したガス化ガスは、スクラバ１０において水が噴霧され、アンモニアやタールの処理並びに脱硫、脱硝、灰処理等が行われると共に、ガス化ガス中の蒸気が凝縮され、ＣＯやＨ2等の可燃性ガスを含むドライなガスとなる。
【００３７】
スクラバ１０で生成された可燃性ガスは、ガスエンジンやガスタービン等の発電手段１１へ導入され発電が行われる。
【００３８】
これにより、図２に示されるような従来の下水汚泥処理システムとは異なり、水分をおよそ７０〜８０［％］程度含有する下水汚泥を汚泥焼却炉１で燃焼させるのではないため、都市ガス、或いは灯油や重油等の助燃料が必要とならず、廃プラスチック、廃木材等の廃棄物をその処理も兼ねて有効に活用可能となり、省エネに役立つと共に、コストアップも避けられる。
【００３９】
又、図３に示されるような従来の下水汚泥処理システムとは異なり、水分をおよそ７０〜８０［％］程度含有する下水汚泥を乾燥機６で乾燥させ、含有する水分がおよそ３０〜５０［％］程度まで低減された乾燥汚泥を汚泥焼却炉１で自燃させるのではないため、乾燥機６が余分に必要とならず設置スペースも広く取らなくて済み、しかも、水分をおよそ７０〜８０［％］程度含有する下水汚泥をポンプで圧送して流動層７ｂの上にそのまま落下させるだけで良いため、臭気が発生する心配も全くない。
【００４０】
更に、ガス化ガスにより再熱器８で流動用空気を予熱してガス化炉７に送給するので、ガス化炉７内に水蒸気を導入しても温度低下を抑制し、結果的にガス化の温度を維持して下水汚泥のガス化を促進できる。ここで、再熱器８による流動用空気が５７３〜１０７３［ｋ］の範囲にない時には、炉内の温度を９７３〜１１７３［ｋ］に維持できず、再熱器８による流動用空気が７２３［ｋ］以上である場合には、炉内の温度を好適に９７３〜１１７３［ｋ］に維持することができる。
【００４１】
更に又、ガス化ガスにより排熱ボイラ９で水を加熱して水蒸気にし、ガス化炉７に送給するので、ガス化炉７内で水性ガス化反応を行ってタール分を低減することができる。又、ガス化炉７内でタール分を低減するので、タール分を処理するための他の処理手段を不要にし、コストを低減することができる。ここで、ガス化炉７内の条件において、Ｓ／Ｃが理論値の１未満の場合にはタール分を低減しがたい。一方、ガス化炉７内の条件において、Ｓ／Ｃが１．５以上の場合には、好適にタール分を水性ガス化反応により低減し易い。又、排熱ボイラ９による水蒸気の温度が３７３［ｋ］未満の場合には、炉内の温度を著しく低下させる問題があり、排熱ボイラ９では、ガス化ガスの熱量によって水蒸気の温度を８７３［ｋ］より大きくすることができない。排熱ボイラ９による水蒸気の温度が５７３［ｋ］以上である場合には、炉内の温度を好適に９７３〜１１７３［ｋ］に維持することができる。
【００４２】
更に又、排熱ボイラから排出されたガスにより発電する発電手段１１を備えるので、ガスを発電設備による発電に利用することができる。
【００４３】
尚、本発明の下水汚泥処理システムは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明を実施する形態の一例としての下水汚泥処理システムを示す全体概要構成図である。
【図２】従来の下水汚泥処理システムの一例を示す全体概要構成図である。
【図３】従来の下水汚泥処理システムの他の例を示す全体概要構成図である。
【符号の説明】
【００４５】
７    ガス化炉
７ｂ  流動層
８    再熱器
９    排熱ボイラ
１１    発電手段
【図１】
2006000811.tif 000003
【図２】
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【図３】
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