(57)【要約】【課題】  燃焼熱の利用効率を高めることにより、熱損失を低減させ、効果的な炭化処理を行うことができる炭化装置を提供すること。【解決手段】  炭化炉１２に熱供給を行と共に炭化炉１２で炭化処理に伴って生じる乾留ガスＥを燃焼させる加熱燃焼炉１３内に熱交換器１４を設け、この熱交換器１４により乾燥機１１に対する熱媒体Ｂを加熱して供給するようにしたので、燃焼熱の利用効率が向上し、装置全体における熱損失が少なく、効果的な炭化処理を行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
濃縮汚泥を導入し、熱媒体による加熱により乾燥汚泥を得る乾燥機と、
この乾燥汚泥を導入し、この乾燥汚泥を低酸素状態で加熱して炭化を行う炭化炉と、
補助燃料を導入し、この補助燃料を初期燃焼させ、この燃焼ガスを前記炭化炉に供給し、この炭化炉で生じる乾留ガスを導入して燃料として燃焼させる加熱燃焼炉と、
この加熱燃焼炉内に設けられ、その燃焼熱により前記乾燥機に供給される前記熱媒体を加熱する熱交換器と、
を備えたことを特徴とする炭化装置。
【請求項２】
乾燥機から生じる悪臭ガスを加熱燃焼炉内に導入し、この悪臭ガスを熱分解することを特徴とする請求項１に記載の炭化装置。
【請求項３】
炭化炉を加熱した後の排ガスを、乾燥機へ導入される濃縮汚泥の予熱器に供給することを特徴とする請求項１に記載の炭化装置。
【請求項４】
乾燥機は熱媒体を加熱する予備ボイラーを有し、炭化炉及び加熱燃焼炉に対して単独運転可能であることを特徴とする請求項１に記載の炭化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、農業集落排水処理汚泥などを処理対象とし、その利用のための炭化を行う炭化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、農業集落で生じる排水の処理汚泥は、重金属物質があまり含まれていないので、遠心脱水機で濃縮・脱水後、遠心薄膜乾燥機等により乾燥して、農地施肥や、コンポスト堆肥として農地還元等に利用されている。しかし、農地施肥やコンポスト堆肥は使用時期が偏っている為に、貯蔵中に汚泥の変質が生じたり、臭気が発生する等の問題が発生する。
【０００３】
このため、近年は汚泥を炭化して土壌改良材として利用する試みがなされている。有機性廃棄物を炭化する方法は、これまでにも提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような炭化方法において、汚泥を炭化するには乾燥機により汚泥を乾燥する前処理が必要となる。上記特許文献１の方法では、脱臭炉から排出される高温排気熱を利用して、熱交換器により熱媒体を加熱し、この熱媒体を乾燥炉の加熱手段に使用し、有機性廃棄物の乾燥処理を行っている。
【０００４】
しかし、上述の方法では、熱交換器を脱臭炉の外部に設置している。  このため熱損失が大きく、熱交換の効率が低く、熱利用が不十分である。
【特許文献１】特開平１０−３３０７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、これまでの技術では、燃焼熱の利用効率が低く、熱損失も大きいため、炭化処理を効率的に行うことが困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、燃焼熱の利用効率を高めることにより、熱損失を低減させ、効果的な炭化処理を行うことができる炭化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の炭化装置は、濃縮汚泥を導入し、熱媒体による加熱により乾燥汚泥を得る乾燥機と、この乾燥汚泥を導入し、この乾燥汚泥を低酸素状態で加熱して炭化を行う炭化炉と、補助燃料を導入し、この補助燃料を初期燃焼させ、この燃焼ガスを前記炭化炉に供給し、この炭化炉で生じる乾留ガスを導入して燃料として燃焼させる加熱燃焼炉と、この加熱燃焼炉内に設けられ、その燃焼熱により前記乾燥機に供給される前記熱媒体を加熱する熱交換器とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明では、乾燥機から生じる悪臭ガスを加熱燃焼炉内に導入し、加熱燃焼炉内の高温により、悪臭ガスを熱分解してもよい。
【０００９】
また、本発明では、炭化炉を加熱した後の排ガスを、乾燥機への導入される脱水汚泥の予熱器に供給するように構成してもよい。
【００１０】
さらに、本発明では、乾燥機は熱媒体を加熱する予備ボイラーを有し、炭化炉及び加熱燃焼炉に対して単独運転可能としてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、炭化炉に熱供給を行と共に炭化炉で炭化処理に伴って生じる乾留ガスを燃焼させる加熱燃焼炉内に熱交換器を設け、この熱交換器により乾燥機に供給される熱媒体を加熱するようにしたので、燃焼熱の利用効率が向上し、装置全体における熱損失が少なく、効果的な炭化処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明による炭化装置の一実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１３】
図１はこの実施の形態における炭化装置の全体構成を示している。１１は汚泥の乾燥機で、例えば、遠心薄膜式乾燥機を用いる。この乾燥機１１は、前段に設けられた図示しないデカンター方式の遠心脱水機で脱水処理した含水率８５％程度の濃縮汚泥Ｈを導入し、これを円筒状の加熱筒の内壁に薄膜状に引き伸ばして乾燥させるもので、その処理能力は、含水率５０％程度の乾燥汚泥Ｇを３０〜４０ kg／h製造する。
【００１４】
１２は炭化炉で、乾燥汚泥Ｇを導入し、この乾燥汚泥Ｇを低酸素状態で加熱して炭化を行う。この炭化炉１２としては、例えば、連続式の間接加熱ロ−タリキルン方式のものを用いる。この方式の炭化炉は、外周部分に加熱ジャケットが設けられたロータリキルンを有し、このロータリキルン内に供給された乾燥汚泥Ｇを加熱ジャケットからの熱により低酸素状態で加熱し、炭化させる。この炭化炉１２の処理能力は、含水率５０％程度の乾燥汚泥Ｇを２０〜５０ kg／hで炭化を行う。
【００１５】
１３は加熱燃焼炉で、補助燃料のプロパンガスＦや、汚泥炭化時に炭化炉１２で発生する乾留ガスＥを燃焼させて高温に保ち、その高温の燃焼ガスＤを炭化炉１２の加熱ジャケット内に供給し、この加熱ジャケットを介してロータリキルン内の乾燥汚泥を間接的に加熱し、炭化させる。すなわち、この加熱燃焼炉１３は、補助燃料のプロパンガスＦを導入して初期燃焼させ、高温の燃焼ガスＤを前記炭化炉１２に供給して加熱する。また、この炭化炉１２での炭化処理に伴って生じる乾留ガス（主に炭化水素）Ｅを導入し、燃料として燃焼させ、高温状態を維持している。
【００１６】
この加熱燃焼炉１３には、乾燥機１１から発生する悪臭ガスＣが導入される。また、炭化炉１２での炭化は低酸素状態で行われるため微量のダイオキシンが発生するが、このダイオキシンは乾留ガスＥと共に加熱燃焼炉１３内に導入される。加熱燃焼炉１３は、これら悪臭ガスやダイオキシンを高温の燃焼熱により熱分解し、無害化する。
【００１７】
１４は熱交換器で、加熱燃焼炉１３内に設けられ、その燃焼熱により、前記乾燥機１１に供給される熱媒体Ｂを加熱する。ここで、熱媒体Ｂとしては、例えば、水蒸気を用いる。このために、熱交換器１４には、水道水を軟水器で硬度を低下させた軟水Ａがポンプで供給されており、この軟水Ａを加熱燃焼炉１３の燃焼熱により加熱して、熱媒体Ｂとしての水蒸気を発生させる。この水蒸気Ｂは、遠心薄膜乾燥機１１の外周部に設けられた加熱ジャケットに供給され、内筒部の内周面に引き伸ばされる濃縮汚泥を加熱し乾燥させる。
【００１８】
１５は予熱器で、炭化炉１２を加熱した排ガスを熱源として導入し、遠心薄膜乾燥機１１に供給される濃縮汚泥Ｈを予熱する。
【００１９】
次に、農業集落排水処理濃縮汚泥を例として、その乾燥処理と炭化を行う場合を説明する。この場合、先ず、加熱燃焼炉１３に補助燃料のプロパンガスＦを自動供給する。このプロパンガスＦは図示しないバ−ナ−により点火・燃焼され、加熱燃焼炉１３の温度を設定温度８５０℃に上昇させる。このときの燃焼ガスＤを炭化炉１２に供給して、炭化炉１２内を昇温する。ここで、プロパンガスの供給量は４ｍ３／ｈであった。
【００２０】
燃焼ガスＤは、上述のように炭化炉１２に供給され、炭化炉１２の温度を設定温度８００℃に上昇させる。この場合、炭化炉１２の温度が８００℃に達するまで２時間要した。
【００２１】
一方、加熱燃焼炉１３内の熱交換器１４に軟水Ａを１５リットル／時間で供給し、加熱燃焼炉１３内の燃焼熱により、１７５℃の水蒸気Ｂを熱媒体として発生させ、遠心薄膜乾燥機１１に供給する。遠心薄膜乾燥機１１には、前段において図示しないデカンター方式の遠心脱水機で脱水処理した濃縮汚泥Ｈ（含水率８５％程度）が、予熱器１５を経て９０リットル／時間で供給されている。遠心薄膜乾燥機１１は、この濃縮汚泥を熱媒体（水蒸気）Ｂにより加熱・乾燥し、乾燥汚泥Ｇ（含水率５０％）を３０kg／hで製造する。
【００２２】
この乾燥処理時に発生するアンモニア性の悪臭ガスＣは、加熱燃焼炉１３に通気し、８５０℃の高温により加熱分解して、脱臭した。
【００２３】
この乾燥汚泥Ｇの製造を継続しながら、製造した乾燥汚泥Ｇを、設定温度８００℃に温度上昇した炭化炉１２に供給し、炭化を開始した。
【００２４】
炭化条件は以下の通り。
【００２５】
・乾燥汚泥供給量        ：  ３０（kg／h）
・炭化温度              ：  ８００（℃）
・炭化時間              ：  ２０（分）
・ロ−タリキルン回転数  ：  ５  （rpm）
炭化炉１２に乾燥汚泥Ｇを供給開始してから１０分経過後に、乾燥汚泥より乾留ガスＥが発生した。この乾留ガスＥは炭化水素を主成分としており、燃焼加熱炉１２に供給され、燃料として燃焼させる。なお、炭化炉１２内で発生したダイオキシンは、乾留ガスと共に加熱燃焼炉１３内に導入され、加熱燃焼炉１３内の高温（８５０℃）で熱分解する。
【００２６】
このようにして炭化炉１２内に乾燥汚泥を５時間継続して供給し、乾燥汚泥１５０kgの炭化処理を行い、炭化物６0kgを製造した。
【００２７】
上記炭化処理を行っている期間（５時間）に、遠心薄膜乾燥機１１には４５０リットルの濃縮汚泥が供給され、乾燥汚泥１５０kgを継続して製造する。製造された乾燥汚泥Ｇは、同様に炭化炉１２に供給され、炭化処理される。
【００２８】
このように、加熱燃焼炉１３を補助燃料Ｆで初期燃焼させ、その燃焼ガスＤを炭化炉１２に供給して加熱し、汚泥の炭化を行わせ、炭化処理に伴って発生する乾留ガスを加熱燃焼炉１３に導入して燃料として燃焼させる。また、熱交換器１４を加熱燃焼炉１３内に設け、その燃焼熱により直接的に加熱することにより効率よく加熱することができる。これらのことから、装置全体における燃焼熱の利用効率を高めることができ、熱損失を低減させ、効果的な炭化処理を行うことができる
なお、本発明は上記構成に限定されるものではなく、種々変形して実施してもよい。例えば、乾燥機１１に図示しないが熱媒体Ｂを加熱する予備ボイラーを設け、炭化炉１２及び加熱燃焼炉１３に対して単独運転可能に構成してもよい。この場合、予備ボイラーとしては、灯油ボイラーを用い、熱媒体としての水蒸気を加熱する。すなわち、灯油ボイラーを燃焼運転して１７０℃の水蒸気を発生させ、遠心薄膜乾燥機１１に供給する。遠心薄膜乾燥機１１には、濃縮汚泥Ｈ（含水率８５％）を９０リットル／時間で供給し、乾燥汚泥Ｇ（含水率５０％）を３０kg／hで製造した。
【００２９】
このようにして濃縮汚泥４５０リットルを遠心薄膜乾燥機１１に連続５時間供給し、乾燥汚泥１５０kgを製造した。この乾燥処理に使用した灯油量は６０リットルであった。製造した汚泥１５０kgは、前述と同様に炭化炉１２に供給し、同条件で炭化処理しることで炭化物６０kgを製造した。  
このように、乾燥機１１に予備ボイラーを設けて単独運転可能にすると、炭化炉１２が点検などのために運転しない場合（この場合は加熱燃焼炉１３も運転されない）でも、乾燥機１１を独自に運転し、乾燥汚泥Ｇを製造しておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による炭化装置の一実施の形態を示す全体構成図である。
【符号の説明】
【００３１】
１１    乾燥機
１２    炭化炉
１３    加熱燃焼装置
１４    熱交換器
１５    予熱器
Ａ    軟水
Ｂ    熱媒体（水蒸気）
Ｃ    悪臭ガス
Ｄ    燃焼ガス
Ｅ    乾留ガス
Ｆ    補助燃料
Ｇ    乾燥汚泥
Ｈ    濃縮汚泥
【図１】
2006071131.tif 000003