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公開番号2025027876
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-28
出願番号2023133096
出願日2023-08-17
発明の名称汚泥焼却方法及び汚泥焼却システム
出願人三機工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C02F 11/06 20060101AFI20250220BHJP(水,廃水,下水または汚泥の処理)
要約【課題】複数の性状の異なる汚泥をそれぞれ流動床式焼却炉内に供給し、当該流動床式焼却炉内で混合させ焼却し、補助燃料と冷却水の消費を最小にとどめて汚泥を混合焼却させることができる汚泥の燃焼方法を提供する。
【解決手段】流動床式焼却炉30に供給する性状の異なる汚泥(汚泥Aと汚泥B)のそれぞれの流量と圧力を流量計と圧力計から求め、求められた流量値と圧力値を演算器で演算し含水率の指標(流量単位時間当たり)を求め、当該含水率の指標に基づいて流動床式焼却炉に供給する性状の異なる汚泥の供給割合を決める。当該供給割合に基づいて性状の異なるそれぞれの汚泥を流動床式焼却炉に供給し、流動床式焼却炉内で混合焼却し、燃焼中の流動床式焼却炉内の炉内温度に基づいて、流動床式焼却炉に供給する汚泥Aと汚泥Bの供給割合を変えて汚泥焼却に必要な燃料費と冷却水費を最小にする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の性状の異なる汚泥をそれぞれ異なる供給ルートから流動床式焼却炉内に供給し、当該流動床式焼却炉内で、補助燃料と冷却水を低減できるかもしくは必要としない汚泥供給割合となるよう焼却する汚泥焼却方法であって、
前記汚泥供給割合となる汚泥を流動床式焼却炉内で燃焼させ、流動床式焼却炉内の炉内温度に基づいて、補助燃料と冷却水の供給量を調整することで炉内温度を制御する炉内温度制御ステップと、
それぞれの汚泥の流量と圧力を流量計と圧力計から求め、求められた流量値と圧力値を演算器で演算し含水率の指標を求め、当該求められた指標に基づいて流動床式焼却炉内に供給する性状の異なる汚泥供給割合を決め、当該汚泥供給割合に基づいて汚泥を供給する汚泥供給割合制御ステップと、
前記汚泥供給割合制御ステップを受けて流動床式焼却炉に供給する性状の異なる汚泥の供給量を調整する汚泥流量制御ステップと、
を含むことを特徴とする汚泥焼却方法。
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
複数の性状の異なる汚泥を貯留する複数の貯留ホッパと、汚泥を流動床式焼却炉（３０）に供給する複数の移送ポンプと、前記移送ポンプと流動床式焼却炉（３０）に接続された配管の途中に設けられた汚泥の流量を計測する流量計及び汚泥の圧力を計測する圧力計と、
流動床式焼却炉（３０）に設けられた炉内温度計（３１）と、流動床式焼却炉（３０）内に冷却水を供給する冷却水供給装置（３２）と、当該冷却水供給装置（３２）と前記流動床式焼却炉（３０）に接続された配管（３３）の途中に設けられた冷却水流量計（３４）と冷却水調整弁（３５）と、
流動床式焼却炉（３０）内に補助燃料を供給する補助燃料供給装置（４２）と、当該補助燃料供給装置（４２）と前記流動床式焼却炉（３０）に接続された配管（４３）の途中に設けられた補助燃料流量計（４４）と補助燃料調整弁（４５）と、
前記流動床式焼却炉（３０）に接続された配管の途中に設けられた汚泥の流量を計測する流量計及び汚泥の圧力を計測する圧力計の計測値を演算し、含水率の指標を求める演算器（５０）と、
演算器（５０）からの含水率の指標に基づいて複数の貯留ホッパに設けられた前記汚泥移送ポンプで供給量を調整し、前記炉内温度計（３１）により計測された炉内温度に基づいて前記冷却水調整弁（３５）及び補助燃料調整弁（４５）で冷却水と補助燃料の供給量を調整する制御装置（６０）とからなることを特徴とする汚泥焼却システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水処理場の下水処理の過程で生じた性状（含水率等）の異なる汚泥をそれぞれ流動床式焼却炉内に投入し、当該流動床式焼却炉内で混合焼却する際に、流動床式焼却炉内に投入する性状（含水率、発熱量）の異なる汚泥の供給割合を制御する方法及び汚泥焼却するシステムに関する。
続きを表示（約 3,700 文字）【背景技術】
【０００２】
流動床式焼却炉は、炉に入れた砂等の流動媒体を炉の下部から送り込まれる空気により流動させて流動層（流動床）を生成し、熱せられた流動層内に投入された下水汚泥または都市ゴミ等の焼却対象物を流動媒体とともに撹拌させて焼却する焼却炉である。
下水処理の過程で沈殿分離させた固形物は濃縮、脱水され、脱水汚泥が発生する。脱水汚泥は通常焼却処理されるが、脱水汚泥をそのまま焼却する場合と、嫌気性消化により減容化して焼却する場合がある。後者はメタン発酵反応を利用するもので、メタンガスとしてのエネルギー資源の有効利用につながるものである。しかしながら、消化を行うと汚泥中の固形物の分解物と水分との親和性が高くなってしまい、含水率の高い、脱水しにくい汚泥を生じる。大都市などでは各下水処理場から汚泥を車両や移送管で集約する施設があり、消化反応後の消化汚泥などの含水率の高い汚泥と消化汚泥を含まない比較的含水率の低い汚泥が入り混じった状態で運ばれることになる。従って、集約施設の汚泥焼却炉では、焼却する汚泥を供給する流動床式焼却炉に含水率と発熱量の違いのある汚泥が供給される。
【０００３】
集約施設でなくとも、焼却炉のある下水処理場においては、最初沈殿池の固形物濃度の高い生汚泥（低含水率で高発熱量）と最終沈殿池の微生物由来の余剰汚泥（高含水率で低発熱量）があり、加えて、汚泥消化工程を経る汚泥と汚泥消化工程を経ない汚泥があったりする場合があり、これらの性状の異なる汚泥が流動床式焼却炉に供給され含水率と発熱量に違いのある汚泥が供給される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
流動床式焼却炉に含水率の違いのある汚泥が供給されると、燃焼温度の制御は重油や都市ガスなどの補助燃料の供給量を調整したり、炉内へ冷却水を注水したりして調整するため燃えにくい汚泥が継続的に供給されるときは高い燃焼温度での焼却炉の運転をするために多くの補助燃料を消費する時間が継続し、燃えやすい汚泥が継続的に供給される時間は、本来汚泥の持つ発熱量を有効利用せずに冷却水を注水することになる。
【０００５】
本発明者は、上記課題を解決するに当たり、含水率計を使用することなく、「汚泥の流量、汚泥の圧力及び含水率の関係」を用いて複数の汚泥の流路（例として汚泥Ａと汚泥Ｂの２系統）の含水率が高い・低いを判断し、汚泥Ａ及び汚泥Ｂの供給割合を制御するものである。
図５は、汚泥の「流量と圧力値の関係（含水率毎）」を示す図で縦軸が汚泥の圧力値、横軸が汚泥の流量値であり、異なる６種類の汚泥について、流量計と圧力計によりそれぞれの汚泥の流量値と圧力値を計測し、計測された圧力値の最小値と最大値とを結んだ線で傾き（圧力÷流量）を表している。
脱水汚泥は粘性が高く、その圧力は汚泥が汚泥を供給する配管の内壁を動くときの摩擦抵抗により圧力が変化し、図５に示すように、同じ含水率の汚泥であれば流量が大きくなるほど抵抗が大きく圧力が大きくなり、同じ流量であるとき、含水率が低いほど抵抗が大きく、圧力が大きくなる。
図６は、汚泥の「含水率と流量に対する圧力勾配（傾き）の関係」を示す図で縦軸が傾き（圧力÷流量）、横軸が汚泥の含水率である。
図６に示すように、傾き（圧力÷流量）が大きいほど含水率が低く、傾き（圧力÷流量）が小さいほど含水率が高くなる。
本発明の目的は、上記の「汚泥の流量と汚泥の圧力及び含水率の関係」を利用することで、性状の異なる汚泥を流動床式焼却炉内に供給し、当該流動床式焼却炉内の炉内温度に基づいて流動床式焼却炉に供給する性状の異なる汚泥の汚泥量を調整することで補助燃料と冷却水の消費を最小にとどめることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的達成のため、本発明者は上記課題を下記の手段により解決した。
〔１〕複数の性状の異なる汚泥をそれぞれ異なる供給ルートから流動床式焼却炉内に供給し、当該流動床式焼却炉内で、補助燃料と冷却水を低減できるかもしくは必要としない汚泥供給割合となるよう焼却する汚泥焼却方法であって、
前記汚泥供給割合となる汚泥を流動床式焼却炉内で燃焼させ、流動床式焼却炉内の炉内温度に基づいて、補助燃料と冷却水の供給量を調整することで炉内温度を制御する炉内温度制御ステップと、
それぞれの汚泥の流量と圧力を流量計と圧力計から求め、求められた流量値と圧力値を演算器で演算し含水率の指標を求め、当該求められた指標に基づいて流動床式焼却炉内に供給する性状の異なる汚泥供給割合を決め、当該汚泥供給割合に基づいて汚泥を供給する汚泥供給割合制御ステップと、
前記汚泥供給割合制御ステップを受けて流動床式焼却炉に供給する性状の異なる汚泥の供給量を調整する汚泥流量制御ステップと、
を含むことを特徴とする汚泥焼却方法。
【０００７】
〔２〕複数の性状の異なる汚泥を貯留する複数の貯留ホッパと、汚泥を流動床式焼却炉（３０）に供給する複数の移送ポンプと、前記移送ポンプと流動床式焼却炉（３０）に接続された配管の途中に設けられた汚泥の流量を計測する流量計及び汚泥の圧力を計測する圧力計と、
流動床式焼却炉（３０）に設けられた炉内温度計（３１）と、焼却炉（３０）内に冷却水を供給する冷却水供給装置（３２）と、当該冷却水供給装置（３２）と前記焼却炉（３０）に接続された配管（３３）の途中に設けられた冷却水流量計（３４）と冷却水調整弁（３５）と、
流動床式焼却炉（３０）内に補助燃料を供給する補助燃料供給装置（４２）と、当該補助燃料供給装置（４２）と前記流動床式焼却炉（３０）に接続された配管（４３）の途中に設けられた補助燃料流量計（４４）と補助燃料調整弁（４５）と、
前記流動床式焼却炉（３０）に接続された配管の途中に設けられた汚泥の流量を計測する流量計及び汚泥の圧力を計測する圧力計の計測値を演算し、含水率の指標を求める演算器（５０）と、
演算器（５０）からの含水率の指標に基づいて複数の貯留ホッパに設けられた前記汚泥移送ポンプで供給量を調整し、前記炉内温度計（３１）により計測された炉内温度に基づいて前記冷却水調整弁（３５）及び補助燃料調整弁（４５）で冷却水と補助燃料の供給量を調整する制御装置（６０）とからなることを特徴とする汚泥焼却システム。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、流動床式焼却炉に供給する性状の異なる汚泥の供給割合を適宜制御することができるので、補助燃料と冷却水の消費を最小にとどめて性状の異なる汚泥を燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の実施例を示す概要構成図
実施例の炉内温度制御のフローチャート
実施例の汚泥供給割合制御のフローチャート
実施例の汚泥流量制御のフローチャート
汚泥の「流量と圧力値の関係（含水率毎）」を示す図
汚泥の「含水率と流量に対する圧力勾配（傾き）の関係」を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施例を例示的に詳しく説明する。
図１は、本発明の実施例を示す概要構成図である。
本実施例は、汚泥Ａを貯留する第一貯留ホッパ１と、第一貯留ホッパ１内の汚泥Ａを排出する汚泥排出機２と、汚泥Ａを供給する移送ポンプ３と、
汚泥Ａと性状の異なる汚泥Ｂを貯留する第二貯留ホッパ１１と、第二貯留ホッパ１１内の汚泥Ｂを排出する汚泥排出機１２と、汚泥Ｂを供給する移送ポンプ１３とを備える。
なお、本実施例では性状の異なる汚泥Ａ，Ｂがそれぞれ供給されるルートとして説明するが、実際は各ルートで時間によって汚泥の性状が変化するものであり、必ずしも各ルートで供給される汚泥の性状が異なるものではないことを断っておく。
前記移送ポンプ３と流動床式焼却炉３０に接続された配管４の途中には汚泥の流量を計測する流量計５と汚泥の圧力を計測する圧力計６が、移送ポンプ１３と流動床式焼却炉３０に接続された配管１４の途中には汚泥の流量を計測する流量計１５と汚泥の圧力を計測する圧力計１６が設けられている。
性状の同じ汚泥においても圧力計の設置位置により圧力損失の違いにより圧力値は異なる。よって、本実例における汚泥Ａ、汚泥Ｂの各供給経路における圧力計の設置位置は、供給経路の圧力損失値が同等となる位置に設置するのが望ましい。
以上がそれぞれの汚泥を流動床式焼却炉３０へ供給する汚泥流量制御系を構成する。
（【００１１】以降は省略されています）

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