(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥をセメント焼成工程に投入してセメントクリンカを製造する汚泥の処理方法において、前記汚泥の投入ポイントを、セメント焼成工程のプレヒータの最下段サイクロンの原料シュートの途中に設定し、上記汚泥が上記原料シュートを流れるセメント原料の上に乗るようにしたことを特徴とする汚泥の処理方法。
【請求項２】
前記汚泥の投入ポイントを、複数箇所に分散して設けたことを特徴とする請求項１に記載の汚泥の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメント焼成工程に汚泥を投入して焼却処分する汚泥の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水処理場から排出される汚泥は、その大部分が、陸上埋め立て及び海上投棄により処分されている。しかし、下水処理場からの下水汚泥排出量は、特に都市圏において増加の一途をたどっており、陸上埋め立てや海上投棄のための処分場の不足、更には環境汚染防止上の制約を受けて、汚泥処理は焼却に移行しているのが現状である。この汚泥の焼却方法として、最近ではセメント製造プラントの焼成工程に投入する方法が注目されている。この場合、汚泥中に含まれるアンモニア成分は、セメント焼成工程の窯尻部等の高温部分からロータリーキルンの排ガス中に投入されたときに、その排ガス中に含まれる窒素酸化物を還元分解する作用があり、その効果も注目されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、処理する汚泥量が増加するに従い、窯尻部に投入された下水汚泥中のアンモニア成分が、微量ではあるが完全に分解されず、プレヒータを下から上に向かって流れるキルン排ガスに乗ってプレヒータから外に出ていく現象が見られた。このガスは、原料ミルやドライヤを経て電気集塵機後の煙突から外気に排出されることになり、排出濃度も振れることがわかった。この対策として、汚泥の霧化や分散投入が試みられた。しかしそれらの方法は、多少の効果はあったものの、アンモニア分解を完全に行わせるまでには至らなかった。このため、大量の汚泥を処理するためには、ハウジング内やプレヒータ内で汚泥を処理するよりも、より高温のキルン排気に直接接触させたり、あるいは、キルン内で汚泥焼却処理を確実に行わせることが重要であることが分かった。
【０００４】
本発明は、上記事情を考慮し、セメント焼成工程に投入した汚泥中のアンモニア成分を完全分解させることができ、プレヒータから外部にアンモニア成分が漏れ出るおそれのない汚泥の処理方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、汚泥をセメント焼成工程に投入してセメントクリンカを製造する汚泥の処理方法において、前記汚泥の投入ポイントを、セメント焼成工程のプレヒータの最下段サイクロンの原料シュートの途中に設定し、上記汚泥が上記原料シュートを流れるセメント原料の上に乗るようにしたことを特徴としている。
【０００６】
この発明では、プレヒータの最下段サイクロンの原料シュートの途中において、汚泥を、上記原料シュートを流れるセメント原料の上に乗るように直接投入するので、汚泥を高温下で素早く燃焼させることができて、アンモニア成分を分解しやすくすることができる。この場合、汚泥の投入場所を下に下げる程、滞留時間を増加させることができて、アンモニア成分の分解を促進させることができる。ここで、汚泥の投入は、空気等の分散媒体を使って分散させた状態で行ってもよいし、分散させずに塊状のまま行ってもよい。後者の場合、ハウジング底面を流れる原料上に汚泥塊を落下させることができ、原料上に乗ったままの汚泥塊を、キルンの窯尻部から回転している１１００℃以上のキルン内部に直接到達させる割合を増加させることも可能である。このようにしてアンモニア成分の燃焼を促進させ、プレヒータから外部へのアンモニア成分の漏出を防止することができる。
【００１０】
また、最下段サイクロンの原料シュートの途中に汚泥の投入ポイントを設定しているために、粒状や塊状の汚泥を投入した場合でも、流れる原料の上に汚泥をスムーズに乗せることができ、キルンに入らせることが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記汚泥の投入ポイントを、複数箇所に分散して設けたことを特徴としている。
【００１４】
この発明のように複数の投入ポイントで汚泥を分散して投入することにより、各投入箇所の燃焼条件を高めることができ、アンモニア成分の完全分解を促進させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の処理方法を実施するセメント製造設備の概要を示す図である。図において、このセメント製造設備は、石灰石、粘土、珪石、鉄原料よりなるセメント原料を貯蔵する原料貯蔵庫１、原料を粉砕混合する原料ミル２、電気集塵機３、粘土ドライヤ４、原料混合貯蔵サイロ５、プレヒータ６、ロータリーキルン７、クリンカクーラー８、クリンカサイロ９、仕上ミル１０、セメントサイロ１１等を備えて構成されている。
【００１６】
セメント原料（石灰石、粘土、珪石、鉄原料）は、必要に応じてドライヤ４を経て、原料ミル２に導入される。これらの原料は、原料ミル２にて粉砕されて原料混合貯蔵サイロ５に導入され、その後、プレヒータ６にて予熱された後、セメント焼成用のロータリーキルン７に投入されて焼成されてセメントクリンカとなり、クリンカクーラー８で冷却された後、クリンカサイロ９に導入される。
【００１７】
プレヒータ６は、複数のサイクロンを多段に接続した多段サイクロン式のものであり、粉砕されたセメント原料を、ロータリーキルン７の排気を利用して、所定温度（８００〜９００℃）まで予熱する。ロータリーキルン７は、若干下流側へ下方傾斜した横向き円筒状のキルンシェルを有し、このキルンシェルをその中心軸線回りに回転させながら、重油や微粉石炭を燃料にしてバーナーで加熱することで、プレヒータ６からのセメント原料を温度１４５０℃以上に昇温して焼成反応させて、セメントクリンカを生成する。
【００１８】
図２に示すように、プレヒータ６の下から２番目のサイクロン３４の捕集原料は、その原料シュート３１を経てライザーダクト３２に入る。ここで、ライザーダクト３２の下から上に向かって流れるキルン排気と合流して上昇し、最下段サイクロン３３に入り、原料粉が分離捕集されてその原料シュート３０を経てハウジング２０の傾斜した面を流れ、キルン７の窯尻部７ａの内部に入る。ロータリーキルン７で焼成されたクリンカは、ついでロータリーキルン７の窯前部に連結されたクリンカクーラー８により冷却されて、クリンカサイロ９に蓄えられた後、仕上工程の仕上ミル１０へと送られる。
【００１９】
仕上ミル１０は、焼成工程で生産されたセメントクリンカに石膏を混ぜながらクリンカを微粉砕してセメントを排出する。そして、仕上ミル１０から排出されたセメントは、セメントサイロ１１に導入された後、供給先へと送られる。
【００２０】
次に汚泥を処理する場合の方法を説明する。
この方法の特徴は、図１及びその要部を拡大した図２に示すように、汚泥Ｋをセメント焼成工程に投入してセメントクリンカを製造するに当たり、汚泥の投入ポイントＡ〜Ｅを、セメント焼成工程のプレヒータ６の下から２番目のサイクロン３４の原料シュート３１がライザーダクト３２と接合する位置を含んでそれより下からロータリーキルン７の窯尻部７ａの内部に至るまでの範囲に設定したことにある。
【００２１】
前記の複数の候補の投入ポイントＡ〜Ｅのうち、投入ポイントＡは、セメント焼成工程のプレヒータ６の下から２番目のサイクロン３４の原料シュート３１がライザーダクト３２と接合する位置を含んでそれより下からロータリーキルン７の窯尻部７ａの内部に至る範囲に設定されるライザーダクト３２のいずれかの面あるいはハウジング２０の垂直面のいずれかの面である。また、投入ポイントＢは、ハウジング２０の曲がり部２１の傾斜した下面側に設定している。投入ポイントＣは、最下段サイクロンからの原料シュート３０の途中に設定している。投入ポイントＤは、ハウジング２０の曲がり部２１の上面側に設定している。投入ポイントＥは、ロータリーキルン７の窯尻部７ａの内部に設定している。
【００２２】
投入ポイントＡについては、ライザーダクト３２の壁あるいはハウジング２０の垂直壁に投入口を開けて直接汚泥を投入することができる。また、投入ポイントＢについては、原料が流れるハウジング２０の下面側であることから、必要に応じて図３（ａ）に示すように導管２５を介して汚泥Ｋ（矢印で示す）を導入してもよい。投入ポイントＣについては、最下段サイクロンの原料シュートに直接投入口を付けたものである。また、投入ポイントＥについては、直接届かないから、図３（ｂ）に示すように、ハウジング２０に導管２５を設けて、導管２５を通して汚泥Ｋ（矢印で示す）を導入するようにする。
【００２３】
また、投入ポイントＤについては、図４（ａ）に示すように、ハウジング２０の曲がり部２１の上面側の任意の点Ｄ１〜Ｄ３に設定することができる。この場合も、直接ハウジング２０の壁に開口を設けて汚泥を導入してもよいし、導管をハウジング２０に取り付けて、導管の先から投入してもよい。また、図４（ｂ）に示すように、両サイドに近づけた点Ｄ４、Ｄ５に投入ポイントを設定することも可能である。
【００２４】
なお、汚泥を投入するに際しては、１０００℃以上の高温領域においては、分散媒体によって分散させることによってアンモニア成分を完全分解させることが可能であるが、基本的には塊状として投入し、キルン内の１１００℃以上の高温領域に導いて徐々にアンモニア成分を分解させる方が好ましい。なお、投入ポイントを低温領域側に設定する程、即ち、１０００℃以下で８００℃以上となる範囲で、下から２段目のサイクロンの原料がライザーダクト３２に入る点に近づける程、投入時において汚泥を塊状としてハウジング２０まで落下させ、その底面上を流れる原料に乗せた状態で、キルン７の窯尻部７ａの内部に導くことが好ましい。
【００２５】
上記のような投入ポイントＡ〜Ｅから汚泥を投入することにより、投入した汚泥をいきなり高温条件で分解することができる。従って、プレヒータ６から外部へのアンモニア成分の漏出を防止することができる。特に、投入ポイントＤで汚泥を投入した場合は、投入した汚泥をプレヒータ６内とは異なった、より高温のガスに接触させることが可能となり、アンモニアの分解を促進させることができる。また、投入ポイントＢ、Ｃで汚泥を投入した場合は、粒状や塊状の状態で汚泥を投入した場合であっても、流れる原料の上に汚泥をスムーズに乗せることができるので、原料と共に汚泥を高温のロータリーキルン７内に素早く入らせることができ、アンモニアの分解を促進させることができる。また、導管２５を介して投入ポイントＥで汚泥を投入した場合は、投入した汚泥を直接、内部温度１１００℃以上の回転する環境に導入することになるため、キルン排気による逆飛散の可能性なく、アンモニア成分を非常に高い高温条件で熱分解させることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１または２に記載の発明によれば、投入した汚泥をいきなり高温条件で分解することができるので、プレヒータから外部へのアンモニア成分の漏れを確実に防止することができる。
【００２７】
特に、粒状や塊状の汚泥を投入した場合であっても、流れる原料の上に汚泥をスムーズに乗せることができて、投入した汚泥を、即座にロータリーキルン内の高温領域に到達させることができ、速やかに完全分解させることができる。また、請求項２の発明のように複数の投入ポイントで汚泥を分散して投入することにより、各投入箇所の燃焼条件をそれぞれ高めることができ、アンモニア成分の完全分解を一層促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の処理方法を実施するセメント製造設備の概略構成図である。
【図２】本発明における汚泥の投入ポイントを示す図である。
【図３】（ａ）は図２の投入ポイントＢに対し導管を介して汚泥を供給する場合の例を示す図、（ｂ）は図２の投入ポイントＥに対し導管を介して汚泥を供給する場合の例を示す図である。
【図４】（ａ）は図２の投入ポイントＤの位置をハウジングの断面上において示す図、（ｂ）は投入ポイントＤの変形例を示す図である。
【符号の説明】
Ａ〜Ｅ  汚泥の投入ポイント
Ｋ  汚泥
６  プレヒータ
７  ロータリーキルン
７ａ  窯尻部
２０  ハウジング
２１  曲がり部
３０  最下段のサイクロンの原料シュート
３１  下から２番目のサイクロンの原料シュート
３２  ライザーダクト
３３  最下段のサイクロン
３４  下から２番目のサイクロン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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