下水汚泥用循环流动层焼却炉-日本産业机械工业会.PDF

日本産業機械工業会会長賞 下 水 汚 泥 用 循 環 流 動 層 焼 却 炉 株式会社神鋼環境ソリューション １．開発経過 下水汚泥の最終処分プロセスのなかで、最も中核的な処理技術として普及しているのは焼却処 理であり、従来からその多くの焼却炉には気泡流動層炉（気泡炉）が採用されてきた。 焼却がいち早く普及した大都市部では、焼却施設の耐用年数（標準 15 年間）の経過による施 設更新の時期を迎え、実際に設備を操業してきた客先は、気泡炉が直面している問題点や設備 への改善要望（例えば、し渣の混焼率を上げたいなど）を抱えてきた。 一方で、今後の新設炉市場の中心となる地方市町村においては、効率的かつ経済的な処理を 目的とした汚泥の広域集約処理が検討され、いろいろな処理場からの汚泥を共同処理する必要 性から「焼却対象物の性状の変動に強い焼却炉の要望」や、ダイオキシン問題をはじめとする環境 規制強化の動向から「焼却が与える環境負荷の低減」や「省エネルギーの向上」など更なる焼却性 能向上の要望が多くなってきた。 このような状況から炉に対する新たな課題を解決する手段として気泡炉に取って替わる次世代 焼却炉として循環流動技術の適用が検討され、本技術の導入を検討する例が増えている。 焼却炉を取り巻く環境 ●大 都 市 部：焼却普及率が高 ⇒ 炉の改築更新需要、気泡炉での問題点の発生 ●地 方市町村 ：焼却新設市場の中心 ⇒ 汚泥広域集約処理の推進 ●環境規制強化：ダイオキシン問題、温暖化対策 ⇒ 更なる環境負荷の低減 ●省ｴﾈﾙｷﾞｰ の要望：維持管理費低減 ⇒ 経済性追求 焼却炉の新たな課題 ●性状の異なる汚泥や異種燃焼物（し渣、沈砂等）との共同焼却 ●燃焼性能、効率の向上、エネルギー消費量の低減 新たな焼却技術の導入 ●気泡流動層炉から循環流動層炉へ －69－ ２．装置説明 （１）概要 従来炉の気泡炉は、硅砂を充填した流動層の下部から流動用空気を送り込むことで、砂層 部と呼ばれる流動層を形成し燃焼空気との接触や砂との熱伝達で焼却を行っているのに対し （図 1 に気泡炉説明図を示す）、循環炉は炉内径を約 1/2 にし、塔内のガス速度をさらに速める ことで、砂を炉内全体に流動させ、接触効率を高め、効率的に汚泥を乾燥、焼却するものであ る。 図1 気泡流動層焼却炉（気泡炉）説明図 当社の循環流動層焼却炉（循環炉）の概要図を 図2に、外観を写真1に示す。 本炉は、炉本体（ライザー）及び、ホットサイクロン、ループシールで構成されている。循環炉は、 気泡炉と比較して炉内のガス流速が4～6倍速く、炉内に充てんされている流動砂が、燃焼排ガ スと共に炉本体から飛び出し、ホットサイクロンにて燃焼排ガスと分離され再び炉下部に循環さ れる。汚泥はループシール出口のリターンシュート部から炉内に投入される。炉内を循環してい る流動砂とともに炉下部に流入した汚泥は、炉底からの１次空気により激しく流動する高温の流 動砂によって短時間に解砕され、次いで乾燥、熱分解する。さらに炉内を上昇しながら、炉側面 から吹込まれる２次空気、３次空気によって、再度激しく撹拌、混合され、完全燃焼する。 燃焼ガスに同伴して炉本体から飛び出した流動砂は、ホットサイクロンにおいて遠心力によっ て捕集され、ループシールに落下する。 －70－ ループシールは、そのＵトラップ形状により炉下部とホットサイクロン間 の圧力差をシールするとともに、流動砂を炉本体に戻す役割を果たしている。