(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント原料仮焼用のプレヒーターの下部からセメント原料焼成用の乾式セメントキルンの窯尻部までの間に、バッチ式の汚泥貯留部に貯留された含水汚泥を、汚泥導入管を介して圧送する汚泥処理設備の含水汚泥の圧送量制御装置であって、
上記汚泥貯留部内の含水汚泥を上記汚泥導入管の導出側へ圧送する圧送手段と、
上記汚泥貯留部内の含水汚泥の重量を測定する汚泥重量測定手段と、
上記汚泥重量測定手段からの汚泥重量測定信号に基づき、上記圧送手段による含水汚泥の圧送量を制御して、上記汚泥導入管の導出側へ圧送される含水汚泥の圧送量を一定とする制御手段とを備え、
上記圧送手段が、
１ストロークごとに含水汚泥の吸い込み側と吐出側とが切り換わる２本のピストンを有するダブルピストンポンプ、
または、筒状のステータに内部形成された断面長円形の螺旋流路内を、断面真円で螺旋ロッド状のロータがその偏心軸線周りを回転しながら往復運動することで含水汚泥を定量移送する一軸偏心ねじポンプである汚泥処理設備の含水汚泥の圧送量制御装置。
【請求項２】
上記汚泥重量測定手段がロードセルを含む請求項１に記載の汚泥処理設備の含水汚泥の圧送量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は汚泥処理設備の含水汚泥の圧送量制御装置、詳しくは乾燥、添加剤添加などの前処理が施されていない下水汚泥などの含水汚泥を、プレヒーターの下部からセメント原料焼成用の乾式セメントキルンの窯尻部までの間に、一定量で圧送して、燃焼させるための、汚泥処理設備の含水汚泥の圧送量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水処理場から排出される下水汚泥は、古来、肥料として利用される場合もあったが、汚泥に重金属類が含有されていること、および、肥料としての利用では処理量が少ないことなどの理由から、最近では、陸上埋立てや海中投棄が主流となっている。
しかしながら、下水処理場からの汚泥排出量は、近年、首都圏を中心に増加傾向にあり、陸上埋立てや海上投棄のための処理場の不足、さらには環境汚染防止上の制約を受けて、汚泥処理は焼却処分に移行しているのが現状である。この汚泥の焼却設備としては、既にいくつかのものが提案されている。
【０００３】
ところが、従来の焼却炉による汚泥焼却装置では、焼却に先立って汚泥を乾燥する必要がある。また、乾燥排ガスの脱臭もしなければならない。これにより、乾燥コスト、脱臭コストおよび焼却コストが嵩み、全体としての処理コストが高くなるという問題点があった。
また、汚泥の乾燥に生石灰を用いる方法も提案されている。これは、生石灰を汚泥中に含まれる水分と反応させて消石灰を生成させ、そのときの反応熱により残留水分を蒸発し、汚泥を空気圧送可能な乾燥物としてセメント原料に利用するものである。
しかしながら、この方法でも、汚泥乾燥時に生石灰を添加しなければならないという不具合がある。
【０００４】
そこで、このような問題を解消する従来技術として、本願特許出願人が先に特許出願して公開になった特開平８−２７６１９９号公報の「汚泥処理方法」が知られている。
このものは、バッチ式の汚泥ホッパ内の含水汚泥を、直接、乾式セメントキルン（以下、単に乾式キルンという場合がある）の窯尻部またはプレヒーターへ導入して焼却する汚泥処理の技術である。この技術によれば、含水汚泥を、乾燥したり添加剤を添加したりする前処理を行うことなく、直接、既存の乾式セメントキルンやプレヒーターへ、例えばダブルピストンポンプのような圧送ポンプで流し込み、セメントクリンカの通常の製造と同時に、効率的に含水汚泥を焼却処理することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このバッチ式の汚泥ホッパへ投入される含水汚泥は、日によって、または一日のうちでも８０〜８５％ほどの範囲で含水率が変化している。これは、汚泥供給源が一定でないこと、天候の時間的変化があることなどの理由による。バッチ式の汚泥ホッパとは、汚泥が非連続的に供給され、貯留量が常に変化する方式のホッパである。
また、このような含水率の変化は、圧送ポンプなどのシリンダの容積効率が変化することなどにも起因する。特に、ダブルピストンポンプなどのような定量型のポンプの場合には、この変化が乾式キルンへの含水汚泥の圧送量に大きな影響を及ぼす。
すなわち、含水汚泥の含水率が変化すると、セメントクリンカを焼成する乾式キルンの運転条件が変わってしまい、この結果、不良品のセメントクリンカが中間製造されたり、乾式キルンの内周面に敷設された耐火物が焼成熱で損傷したりするおそれがあった。
【０００６】
また、バッチ式の汚泥ホッパ内の汚泥量が増減すると、圧送中の含水汚泥に対して、圧送源である汚泥ホッパ側よりかかる背圧が増減する。この結果、圧送ポンプのシリンダに押し込められる含水汚泥の密度が変化し、含水汚泥の圧送量も変化し、同様に乾式キルンの運転条件が乱れて、セメントクリンカの不良品発生や、乾式キルンの耐火物が損傷するなどのおそれがあった。したがって、このような不都合を起こさないためには、含水汚泥の定量制御が重要となる。
定量制御の具体例として、例えば汚泥ホッパから圧送される含水汚泥の流量を、流量センサによって直接測定することが考えられる。しかしながら、ポンプにより圧送中の含水汚泥の流量を直接測定することができるセンサが、未だ開発されていない。これにより、実際にはこの定量制御が実施することができないという問題点があった。
【０００７】
【発明の目的】
この発明は、圧送中の含水汚泥の定量制御を行うことができる汚泥処理設備の含水汚泥の圧送量制御装置を提供することを、その目的としている。また、この発明は、より正確に含水汚泥を定量圧送することができ、しかも含水汚泥の圧送効率も良好な汚泥処理設備の含水汚泥の圧送量制御装置を提供することを、その目的としている。さらに、この発明は、比較的安価に汚泥貯留部内の残存汚泥量を検出することができる汚泥処理設備の含水汚泥の圧送量制御装置を提供することを、その目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、セメント原料仮焼用のプレヒーターの下部からセメント原料焼成用の乾式セメントキルンの窯尻部までの間に、バッチ式の汚泥貯留部に貯留された含水汚泥を、汚泥導入管を介して圧送する汚泥処理設備の含水汚泥の圧送量制御装置であって、上記汚泥貯留部内の含水汚泥を上記汚泥導入管の導出側へ圧送する圧送手段と、上記汚泥貯留部内の含水汚泥の重量を測定する汚泥重量測定手段と、上記汚泥重量測定手段からの汚泥重量測定信号に基づき、上記圧送手段による含水汚泥の圧送量を制御して、上記汚泥導入管の導出側へ圧送される含水汚泥の圧送量を一定とする制御手段とを備え、上記圧送手段が、１ストロークごとに含水汚泥の吸い込み側と吐出側とが切り換わる２本のピストンを有するダブルピストンポンプ、または、筒状のステータに内部形成された断面長円形の螺旋流路内を、断面真円で螺旋ロッド状のロータがその偏心軸線周りを回転しながら往復運動することで含水汚泥を定量移送する一軸偏心ねじポンプである汚泥処理設備の含水汚泥の圧送量制御装置である。
【０００９】
ここでいう含水汚泥としては、下水汚泥、活性汚泥、浚渫汚泥などが挙げられる。
含水汚泥は汚泥処理施設からパイプラインなどで、直接、汚泥貯留部へ供給してもよいし、密閉タンクを搭載したトラックで輸送して、汚泥貯留部に投入してもよい。
また、断続的に汚泥が供給されるバッチ式の汚泥貯留部としては、例えば単なる汚泥タンクや排出口が設けられた下部が徐々に先細りした汚泥ホッパなどが挙げられる。このうち、後者の、含水汚泥を貯留して、貯留された含水汚泥が、その自重により下部の排出口から押し出される汚泥ホッパが好ましい。
【００１０】
汚泥導入管による乾式キルンへの含水汚泥の投入量には特に制限がないものの、通常、セメント原料の品質や使用量、焼成温度などの各種処理条件により適宜決定される。ただし、既存の乾式キルンに、その運転条件を特に変更することなく含水汚泥を投入することができる量が好ましい。
例えば、セメントクリンカ生産量が９０〜１００ｔ／ｈの乾式キルンを用いた場合、含水汚泥の投入量は９〜１０．０ｔ／ｈとし、製造されるセメントクリンカの重量に対して１／１０以下の含水汚泥を投入するのが好ましい。セメント原料に対する含水汚泥の投入量が１０．０ｔ／ｈを超えると、汚泥からの水分によってキルンでの焼成が不安定になり、セメントクリンカの品質に悪影響を及ぼすおそれが大きくなるからである。
【００１１】
また、ここでいうセメント原料仮焼用のプレヒーターの下部からセメント原料焼成用の乾式セメントキルンの窯尻部までの間（以下、キルン窯尻側という場合がある）とは、プレヒーターの下部域や、乾式キルンの窯尻部域に限らず、両者の連結部分でもよい。なお、プレヒーターの下部域と、乾式キルンの窯尻部域との両方に、含水汚泥を導入してもよい。
キルン窯尻側における含水汚泥の導入部の温度は８００〜１０００℃、好ましくは９００℃前後である。８００℃未満では含水汚泥の燃焼が不十分になりやすい。また、１０００℃を超えると炉の操業に支障をきたすという不具合が生じる。
【００１２】
ここでいう含水汚泥の圧送手段としては、ダブルピストンポンプ、回転容積型の一軸偏心ねじポンプが挙げられる。
ここでいうダブルピストンポンプとは、例えば含水汚泥を貯留する密封ボックス状の汚泥槽の一側壁に、２本の平行な油圧シリンダが連結され、また汚泥槽内に、管軸方向へ延びた回転軸を中心にして、ほぼ１２０°揺動するＳ型揺動管が軸支されたものである（図２参照）。各油圧シリンダのピストンは、押し引き方向が互いに反対になるように設計されている。一方のピストンが突出方向へ移動するとき、他方は引き込み方向に移動するものである。各シリンダでは、ピストンの１ストロークごとにＳ字型揺動管を揺動させることで、この揺動管の流入口が、両油圧シリンダの吐出口の何れかに切り換わるように構成されている。
【００１３】
なお、並設される２本の油圧シリンダは、横配置でも縦配置でもよい。また、貯留部内への含水汚泥の供給には、例えばスクリューの作用で、排出口から含水汚泥を押し出す、１軸または２軸以上のスクリュコンベアを用いてもよい（同じく図２参照）。
また、ここでいう一軸偏心ねじポンプ（俗に、スネークポンプと称される）は、ステータの軸線方向が水平向きのものでも、垂直向きのものでもよい。通常、ステータは円筒形であり、その螺旋流路の形成部は、ゴムや合成樹脂などの弾性素材が一般的である。しかし、螺旋流路の形成部は、これに限らずとも金属などの剛体であってもよい。
【００１４】
また、含水汚泥の汚泥重量測定手段としては、例えば請求項２に記載の含水汚泥の重量を検出するロードセルなどのような、汚泥貯留部に残存した含水汚泥の重量を測定可能なものであれば限定されない。
制御手段としては、例えばＣＰＵを含むコンピュータなどの周知の電気的、電子的制御手段を採用することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、上記汚泥重量測定手段がロードセルを含む請求項１に記載の汚泥処理設備の含水汚泥の圧送量制御装置である。
ロードセルとしては、周知のものが使用することができる。また、このロードセルの汚泥貯留部内における設置位置は、汚泥貯留部内に残った汚泥重量を検出することができる位置（通常、汚泥貯留部の下部）であれば限定されない。
【００１６】
【作用】
この発明によれば、プレヒーターの下部から乾式セメントキルンの窯尻部までの間に、バッチ式の汚泥貯留部内の含水汚泥を圧送手段により汚泥導入管を通して圧送して、この圧送された含水汚泥をセメント原料の焼成熱により燃焼させる。なお、セメントに有用な重金属類を含む焼却灰は、焼成時の乾式セメントキルンの回転により分散され、セメントクリンカの表面に付着される。
汚泥圧送中において、所定時間が経過する前のある時刻での汚泥貯留部内の汚泥重量と、これから所定時間が経過した後の汚泥重量とを汚泥重量測定手段により測定し、この差よりその時間内にキルン窯尻側へ圧送された含水汚泥の量を演算する。そして、得られた含水汚泥の圧送量から単位時間当たりの汚泥圧送量を演算し、この演算値と、予め設定された目標とする汚泥圧送量との差値を求め、その後、この差が無くなるように、含水汚泥の圧送量を制御手段により制御する。これにより、圧送中に含水汚泥を定量制御することができる。
【００１７】
圧送手段がダブルピストンポンプの場合には、含水汚泥の吸い込み側と圧送（吐出）側とを１ストロークごとに切り換えながら、ダブルピストンポンプにより、含水汚泥を汚泥導入管の導出側へ定量圧送する。この結果、より正確に含水汚泥を定量圧送することができ、しかも含水汚泥の圧送効率も良好となる。
また、圧送手段が一軸偏心ねじポンプの場合には、筒状のステータの断面長円形の螺旋流路内において、断面真円の螺旋ロッド状のロータがその偏心軸線周りを回転しながら往復運動する。これにより、含水汚泥が無脈動で連続的に定量移送される。
【００１８】
特に、請求項２に記載の発明によれば、汚泥貯留部内に残存した含水汚泥の重量の測定時には、ロードセルの汚泥重量測定信号に基づいて、この残存する汚泥重量を測定するので、その測定のための設備コストが比較的安価となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいてこの発明を詳細に説明する。まず、この発明の第１実施例を説明する。
図１は、この発明の第１実施例に係る汚泥処理設備の含水汚泥の圧送量制御装置が装備されたセメント焼成設備の模式的な断面図である。また、図２は、同じくその圧送用のダブルピストンポンプを拡大して示す斜視図である。
図１において、Ａは第１実施例に係る汚泥処理設備であり、この汚泥処理設備Ａはセメント製造工場のセメント焼成設備１にライン連結されることにより、セメント原料ａの焼成時の熱を利用して含水汚泥ｂを焼却する。まず、セメント焼成設備１を説明する。
セメント焼成設備１は、プレヒーター２内で仮焼されたセメント原料ａを、乾式セメントキルン４内で焼成してセメントクリンカａ０を中間製造する設備である。なお、ここで用いられる乾式セメントキルン４は、９０〜１００ｔ／ｈでセメントクリンカａ０を生産するものとする。
【００２０】
プレヒーター２は、図外の原料ミルにより粉砕されたセメント原料ａを、下流の乾式セメントキルン４により焼成しやすいように、所定温度まで予熱するものである。プレヒーター２は、多数のサイクロン２ａを、数階建ての鉄骨架台２ｂに搭載して設けられている。また、最上段のサイクロン２ａには、図外のファンを有して仮焼時に発生したガスをガス処理設備へ導くためのガス排出系が接続されている。
【００２１】
乾式セメントキルン４は、下流側へ向かってわずかに下方傾斜した横向き円筒状のキルンシェル４ａを有している。キルンシェル４ａの内周面には、耐火物が張られている。
このキルンシェル４ａを周方向へ回転させながら、重油や微粉石炭を燃料にしてバーナ４ｂで加熱することで、プレヒーター２からの仮焼セメント原料ａを焼成し、セメントクリンカａ０を中間製造する。その後、セメントクリンカａ０は、乾式セメントキルン４の下流部に連結されたクリンカクーラ４ｃにより冷却され、仕上げ工程へ送られる。
【００２２】
次に、上記汚泥処理設備Ａを説明する。
図１に示すように、汚泥処理設備Ａは、汚泥貯留部の一例である容積が１００ｍ３ の含水汚泥ｂの貯留ホッパ５と、このホッパ５内の含水汚泥ｂを、乾式セメントキルン４の窯尻部４ｄに導入する汚泥導入装置６とを備えている。貯留ホッパ５は、例えばその下部が土中に埋設されている。また、この貯留ホッパ５はバッチ式であって、その内部には断続的にまたは間欠的に汚泥が供給される構成である。
【００２３】
次に、図１，図２を参照して、汚泥導入装置６を詳細に説明する。
図１，図２に示すように、汚泥導入装置６は、貯留ホッパ５の下部に設けられて、タンク内の含水汚泥ｂを所定量ずつ連続的に切り出すスクリュー式の切り出しコンベア１０を有している。切り出しコンベア１０の下流には、軸線方向を揃えた２本のスクリュー１１ａを内装するスクリュコンベア１１が配置されている。スクリュコンベア１１から排出された含水汚泥ｂは、圧送手段の一例であるダブルピストンポンプ１３により、汚泥導入管１２へ導入される。この汚泥導入管１２は、含水汚泥ｂの導出側の管端が窯尻部４ｂに接続、連結されている。
また、貯留ホッパ５の下部には、例えば密封タンクを搭載したトラック８から投入された含水汚泥ｂの重量を測定する汚泥重量測定手段の一例であるロードセル１４が設けられている。ロードセル１４はコンピュータである制御手段１５に電気的に接続されている。ロードセル１４からの汚泥重量測定信号に基づいて、制御手段１５がダブルピストンポンプ１３による含水汚泥ｂのキルン窯尻側４ｂへの圧送量を制御する。具体的には、例えばピストン１７ａ，１８ａの単位時間当たりのストローク数を増減して、ピストン１７ａ，１８ａのストローク速度を制御する。この際、切り出しコンベア１０、スクリュコンベア１１も必要によりその駆動部の駆動を制御する。
【００２４】
次に、図２を参照して、ダブルピストンポンプ１３を詳細に説明する。
図２に示すように、ダブルピストンポンプ１３は、含水汚泥ｂを４ｔ／ｈで圧送する２軸式のポンプである。このダブルピストンポンプ１３は、含水汚泥ｂを貯留する密封ボックス状の汚泥槽１６の一側壁に、２本の平行な油圧シリンダ１７，１８が連結、接続されている。また、汚泥槽１６内には、管軸方向へ延びた回転軸１９を中心にしてほぼ１２０°だけ揺動するＳ字型揺動管２０が軸支されている。Ｓ字型揺動管２０の含水汚泥ｂの導出側の管端部は、周方向へ回転自在に、汚泥槽１６の排出部１６ａに軸支されている。
各油圧シリンダ１７，１８のピストン１７ａ，１８ａは、作動時に、互いに押し引き方向が反対になるように設計されている。汚泥槽１６の一側壁の外面には、それぞれピストンロッドの先端が回転軸１９の一端部へ延びた一対の油圧シリンダ２１が配設されている。
【００２５】
ダブルピストンポンプ１３の両ピストン１７ａ，１８ａ側を、１ストロークごとに含水汚泥ｂの吸い込み側と圧送側とに切り換えると同時に、各油圧シリンダ２１のピストンロッドを出し入れさせて、回転軸１９を中心にＳ字型揺動管２０を垂直面内で揺動させる。これにより、Ｓ字型揺動管２０の導入口２０ａが、両油圧シリンダ１７，１８の吐出口１７ｂ，１８ｂのいずれかに切り換わり、含水汚泥ｂが、汚泥導入管１２を介して、窯尻部４ｄの内部へ定量状態で圧送される。
汚泥導入管１２は、貯留ホッパ５と乾式セメントキルン４の窯尻部４ｄとを連結、接続する管体で構成されている。ダブルピストンポンプ１３によりこの汚泥導入管１２を通って含水汚泥ｂが圧送される。
【００２６】
次に、図３〜図５を参照して、上記制御手段１５を詳細に説明する。
図３はこの発明の第１実施例の汚泥処理設備の含水汚泥の圧送量制御装置の模式図である。図４はこの発明の第１実施例の制御手段のハードウェア構成を示す模式図である。図５はこの発明の第１実施例の制御手段による汚泥処理設備の含水汚泥の圧送量制御を示すフローチャートである。
図３に示すように、制御手段１５には、その入力側に、ロードセル１４とタイマ３０などが接続されている。一方、出力側には、切り出しコンベア１０、スクリュコンベア１１およびダブルピストンポンプ１３などが接続されている。この制御手段１５は、一般的な構成を有している。すなわち、図４に示すように、中央演算処理装置であるＣＰＵ３１、メモリであるＲＯＭ３２およびＲＡＭ３３、そして入出力ポートであるＩ／Ｏポート３４が、各々バスで接続されている。
【００２７】
この制御手段１５は、バッチ式の汚泥槽１６から窯尻部４ｄへ含水汚泥ｂを圧送中、タイマ３０による所定時間が経過する前と後とにおける汚泥重量の差を、ロードセル１４からの汚泥重量測定信号に基づいて求め、これを基準にして、窯尻部４ｂへ圧送された単位時間当たりの汚泥量を算出して、得られた値が設定された汚泥圧送量と一致するように、含水汚泥ａの圧送を制御する。なお、この制御時には、必要により、切り出しコンベア１０およびスクリュコンベア１１も制御する。
以上、これらの構成部品１０，１１，１３〜１５により、汚泥処理設備の含水汚泥の圧送量制御装置Ｂが構成される。なお、図２において、１１ｂはスクリュコンベア１１の含水汚泥ｂの投入口、１１ｃはスクリュー１１ａの回転軸、２２は両油圧シリンダ２１のロッドの先端部と、回転軸１９の一端部とを連結する玉受座状の連結部である。
【００２８】
次に、この第１実施例の汚泥処理設備Ａおよびセメント焼成設備１での作用を説明する。
図１に示すように、予めトラック８により貯留ホッパ５に含水汚泥ｂを投入しておく。また、セメント原料ａは、プレヒーター２の各サイクロン２ａを流下中に仮焼される。その後、セメント原料ａは、乾式セメントキルン４の窯尻部４ｄへと流れ込み、バーナ４ｂの熱により焼成されてセメントクリンカａ０となる。
この際、乾式セメントキルン４の窯尻部４ｄ内には、汚泥ホッパ５内の含水汚泥ｂが、汚泥導入装置６のダブルピストンポンプ１３により、汚泥導入管１２を介して例えば４ｔ／ｈの一定量で流し込まれる。すなわち、切り出しコンベア１０側から投入口１１ｂを介してスクリュコンベア１１の一端部側へ含水汚泥ｂが投入される。次いで、この含水汚泥ｂは、一対のスクリュー１１ａによりダブルピストンポンプ１３の汚泥槽１６内へ連続的に投入される。さらに、この含水汚泥ｂは汚泥導入管１２の管内へ圧送される。
【００２９】
具体的には、汚泥ホッパ５内の含水汚泥ｂは、切り出しコンベア１０側から投入口１１ｂを介してスクリュコンベア１１の一端部側へ投入される。次いで、この含水汚泥ｂは、一対のスクリュー１１ａによりダブルピストンポンプ１３の汚泥槽１６内へ連続的に投入される。
このダブルピストンポンプ１３では、一対の油圧シリンダ１７，１８により各ピストン１７ａ，１８ａが、１ストロークごとに含水汚泥ｂの吸い込み側と圧送側とに切り換えられている。しかも、これと同時に、各油圧シリンダ２１のロッドを出し入れさせて、回転軸１９を中心にＳ字型揺動管２０が垂直面内で揺動し、Ｓ字型揺動管２０の含水汚泥ｂの導入口２０ａを、両油圧シリンダ１７，１８のうちで圧送側となる吐出口１７ｂ，１８ｂの何れかに切り換える。
【００３０】
すなわち、汚泥槽１６内の含水汚泥ｂは、吸い込み側の油圧シリンダ１７または１８内へ吸い込まれる一方、圧送側の油圧シリンダ１８または１７内に含水汚泥ｂが、連結されたＳ字型揺動管２０を介して、汚泥槽１６の排出部１６ａから汚泥導入管１２内へ排出される。その後、この油圧シリンダ１７，１８の吸い込み側と圧送側との切り換え、および、比較的小さな両油圧シリンダ２１を用いた揺動によるＳ字型揺動管２０の導入口２０ａの接続によって、含水汚泥ｂは、ダブルピストンポンプ１３の各ストロークごと、断続的に汚泥導入管１２を介して、乾式セメントキルン４の窯尻部４ｄへと導入される。
【００３１】
このように、バッチ式の汚泥ホッパ５から窯尻部４ｄへ含水汚泥ｂを圧送中、所定時間が経過する前後における汚泥重量の差Ｘを求め、これを基準に、窯尻部４ｄへ圧送された単位時間当たりの汚泥量Ｙを算出して、得られた値Ｙが予め設定された汚泥圧送量Ｚと一致するように、含水汚泥ｂの圧送を制御するようにしたので、圧送中の含水汚泥ｂの定量制御が比較的容易に行うことができる。
すなわち、ダブルピストンポンプ１３のような定量ポンプの場合には、含水汚泥ｂの含水率の変化や、汚泥ホッパ５内に残った含水汚泥ｂの重さによる圧送中の含水汚泥ｂの背圧の変化などを原因として、ダブルピストンポンプ１３のシリンダの容積効率が変化する虞れがある。
この含水汚泥ｂの含水率が変化すると、例えばセメントクリンカを焼成する乾式キルンの運転条件が変わってしまい、不良品のセメントクリンカが中間製造されるおそれがある。しかも、含水率が高い場合には乾式キルンの内周面に敷設された耐火物が焼成熱で損傷するおそれもある。
【００３２】
そこで、この実施例では、予め設定された含水汚泥ｂの単位時間当たりの圧送量Ｚを圧送制御の目安（目標値）として考えた。この結果、実際に、所定時間（１５分間）中で圧送した含水汚泥ｂの圧送量Ｘから、実際の単位時間当たりの汚泥圧送量Ｙを演算し、この値Ｙと設定汚泥圧送量Ｚとの差Ｒを求めて、この差Ｒ分だけ単位時間当たりの汚泥圧送量を増減して、含水汚泥の圧送量が目標値となるように補正をする、というのがこの発明の根本的な思想である。
【００３３】
また、汚泥ホッパ５内に残存した含水汚泥ｂの重量の測定時には、ロードセル１４による測定を行うようにしたので、設備コストが比較的安価となる。
さらに、汚泥ホッパ５に溜まった含水汚泥ｂを、ダブルピストンポンプ１３により窯尻部４ｄへ圧送するようにしたので、より正確に含水汚泥ｂを定量圧送することができ、しかも含水汚泥ｂの圧送効率も良好となる。
【００３４】
ここで、図５のフローチャートを参照して、具体的な含水汚泥ｂの窯尻部４ｄ内への圧送量制御方法を説明する。なお、このプログラムは所定時間毎に繰り返し実行されるものとする。
図５に示すように、プログラムが実行されるとき、ステップ１０１では、貯留ホッパ５内へ含水汚泥ｂが投入されているかをロードセル１４などの入力信号によって判定し、投入されているときだけステップ１０２へ進む。このステップでは、ロードセル１４によって汚泥投入後の所定時刻での含水汚泥ｂの汚泥重量ｎが測定される。その後、ステップ１０３へ進み、これから１５分が経過したことをタイマ３０により計測する。ステップ１０４において、１５分の経過後の汚泥重量ｐが測定される。それから、ステップ１０５へ進んで、汚泥重量ｎ−汚泥重量ｐを計算し、１５分間に、窯尻部４ｂ内へ圧送された含水汚泥ｂの圧送量Ｘを演算する（例えば、Ｘ＝ｎ−ｐ）。
【００３５】
次に、ステップ１０６では、この含水汚泥ｂの圧送量Ｘを経過時間で除算し、単位時間当たりの汚泥圧送量Ｙを求める（Ｙ＝Ｘ／Ｔ）。続いて、ステップ１０７において、この汚泥圧送量Ｙと、予め制御手段１５のＲＡＭ３３（図４参照）に格納された設定汚泥圧送量Ｚとの差Ｒを求める（Ｒ＝｜Ｙ−Ｚ｜）。
そして、得られた汚泥圧送量の差Ｒの分だけ、一定のストローク速度で動作いしているダブルピストンポンプ１３の駆動部への出力を増減する（ステップ１０８）。すなわち、差Ｒの値がプラスの場合には、その差Ｒ分だけダブルピストンポンプ１３の出力（ピストン１７ａ，１８ａのストローク速度）を低下させ、その差が一致したならその値を維持する。一方、差Ｒの値がマイナスの場合には、その差Ｒの分だけダブルピストンポンプ１３の出力（ピストン１７ａ，１８ａのストローク速度）を増大させ、その差が一致したなら（例えば偏差０．１秒以内）その値を維持する。また、最初から一致していた場合には、ダブルピストンポンプ１３の出力を増減させることなく、その値を維持する。その後、このルーチンを終了する。
【００３６】
なお、ステップ１０１では、汚泥の投入がない場合には、ステップ１０２へ進み、ここで２回目以降の汚泥制御かどうかが判断される。すなわち、２回目以降のときにはステップ１０２へ進み、初回の含水汚泥ｂの投入を待っている場合には、ステップ１０１へ順次戻され、汚泥投入の待機状態となる。ところで、このような含水汚泥ｂの定量制御中、新たにトラック８から含水汚泥ｂが汚泥ホッパ５内へ投入されたときには、前述した初回の含水汚泥ｂの投入時と同様に、ステップ１０１から、直接、ステップ１０２へ進む。
【００３７】
次に、図６に基づいて、この発明の第２実施例に係る汚泥処理設備の含水汚泥の圧送量制御方法およびその装置を説明する。
図６は、この発明の第２実施例に係る汚泥処理設備の含水汚泥の圧送量制御方法およびその装置における一軸偏心ねじポンプの縦断面図である。
図６に示すように、この第２実施例の汚泥処理設備の汚泥導入装置４０は、含水汚泥ｂを汚泥導入管１２の導出側へ圧送する圧送手段として、一軸偏心ねじポンプ５０を採用した例である。一軸偏心ねじポンプ５０は、密封ボックス状の汚泥槽５１と、汚泥槽５１の上部開口部に連結された含水汚泥ｂの投入口５２と、汚泥槽５１の一側部の開口部に連結された駆動モータ５３と、汚泥槽５１の他側部の開口部に連結されて、断面長円形の螺旋流路を有する円筒状でゴム製のステータ５４と、ステータ５４の螺旋流路５４ａに収納された断面真円の螺旋ロッドである螺旋ロッド状のロータ５５と、このロータ５５の元部および駆動モータ５３の出力軸を連結するカップリングロッド５６と、を備えている。
【００３８】
駆動モータ５３によりその出力軸を回転させると、カップリングロッド５６を介して、ロータ５５がステータ５４の螺旋流路５４ａ内で、偏心軸線を中心に回転しながら往復運動する。これにより、投入口５２より汚泥槽５１内へ投入された含水汚泥ｂが、汚泥導入管１２の導出側へ向かって、無脈動で連続的に定量移送される。
この場合、含水汚泥の圧送量の制御は、駆動モータ５３の回転数を制御することにより行う。すなわち、実際の圧送量が目標値より少ない場合は回転数を上げ、逆に多い場合はモータ回転数を下げるものである。
【００３９】
【発明の効果】
この発明によれば、バッチ式の汚泥貯留部からキルン窯尻側へ含水汚泥を圧送手段により圧送中、所定時間が経過する前後における汚泥重量の差を求め、これを基準に、キルン窯尻側へ圧送された単位時間当たりの汚泥量を算出して、得られた値が予め設定された汚泥圧送量と一致するように、含水汚泥の圧送を制御手段により制御するようにしたので、圧送中の含水汚泥の定量制御を比較的容易に行うことができる。
圧送手段がダブルピストンポンプの場合は、汚泥貯留部に溜まった含水汚泥を、ダブルピストンポンプによりキルン窯尻側へ圧送するので、より正確に含水汚泥を定量圧送することができ、しかも含水汚泥の圧送効率も良好となる。
圧送手段が一軸偏心ねじポンプの場合は、ステータの螺旋流路内で断面真円のロータを偏心軸線周りで回転させつつ往復動させたので、含水汚泥を無脈動で連続的に定量移送できる。
【００４０】
特に、請求項２の発明によれば、汚泥貯留部内に残存した含水汚泥の重量を、ロードセルにより測定するように構成したので、設備コストが比較的安価となる。
【００４１】
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の第１実施例に係る汚泥処理設備の含水汚泥の圧送量制御装置が装備されたセメント焼成設備の模式断面図である。
【図２】  この発明の第１実施例に係るダブルピストンポンプを示す斜視図である。
【図３】  この発明の第１実施例に係る汚泥処理設備の含水汚泥の圧送量制御装置を示すブロック図である。
【図４】  この発明の第１実施例に係る制御手段のハードウェア構成を示す模式図である。
【図５】  この発明の第１実施例に係る制御手段による汚泥処理設備の含水汚泥の圧送量制御を示すフローチャートである。
【図６】  この発明の第２実施例に係る汚泥処理設備の含水汚泥の圧送量制御方法およびその装置における一軸偏心ねじポンプの縦断面図である。
【符号の説明】
１    汚泥処理設備、
２    プレヒーター、
４    乾式セメントキルン、
４ｄ  窯尻部、
１２  汚泥導入管、
１３  ダブルピストンポンプ（圧送手段）、
１４  ロードセル（汚泥重量測定手段）、
１５  制御手段、
４０  汚泥処理設備の汚泥導入装置、
５０  一軸偏心ねじポンプ（圧送手段）、
５３  駆動モータ、
５４  ステータ、
５４ａ  螺旋流路、
５５  ロータ、
Ｂ    汚泥処理設備の含水汚泥の圧送量制御装置、
Ｒ    単位時間当たりの汚泥圧送量と設定汚泥圧送量との差、
Ｘ    一定時間中での汚泥圧送量、
Ｙ    単位時間当たりの汚泥圧送量、
ａ    セメント原料、
ｂ    含水汚泥、
ｎ    一定時間経過前の汚泥重量、
ｐ    一定時間経過後の汚泥重量。
【図１】
0003879194.tif 000002
【図２】
0003879194.tif 000003
【図３】
0003879194.tif 000004
【図４】
0003879194.tif 000005
【図５】
0003879194.tif 000006
【図６】
0003879194.tif 000007