特開 2024-132055 汚泥乾燥焼却システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024132055

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】汚泥乾燥焼却システム

(51)【国際特許分類】

   C02F 11/06 20060101AFI20240920BHJP

   C02F 11/12 20190101ALI20240920BHJP

   F23G 5/04 20060101ALI20240920BHJP

   F23G 5/50 20060101ALI20240920BHJP

   F23G 7/00 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

C02F11/06 B

C02F11/12 ZAB

F23G5/04 A

F23G5/50 Q

F23G7/00 104

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023042692

(22)【出願日】2023-03-17

(71)【出願人】

【識別番号】000133032

【氏名又は名称】株式会社タクマ

(74)【代理人】

【識別番号】100129540

【弁理士】

【氏名又は名称】谷田 龍一

(74)【代理人】

【識別番号】100137648

【弁理士】

【氏名又は名称】吉武 賢一

(72)【発明者】

【氏名】坂口 孝瑛

(72)【発明者】

【氏名】水野 孝昭

【テーマコード（参考）】

3K062

3K065

3K161

4D059

【Ｆターム（参考）】

3K062AA02

3K062AB01

3K062AC02

3K062BA02

3K062CB01

3K062DA35

3K065AA02

3K065AB01

3K065AC02

3K065BA02

3K065CA13

3K161AA23

3K161CA01

3K161DA02

3K161EA31

3K161JA25

4D059AA03

4D059BB01

4D059BB12

4D059BB13

4D059BD01

4D059BD12

4D059BD23

4D059BE00

4D059BJ03

4D059BJ17

4D059CB01

4D059CB07

4D059EA01

4D059EB02

4D059EB10

4D059EB16

4D059EB20

(57)【要約】

【課題】 測定された含水率に基づいて、焼却炉における燃焼状態をいっそう安定化し得る汚泥乾燥焼却システムを提供する。
【解決手段】 脱水汚泥Ｄを受け入れ、加熱して乾燥させ、乾燥汚泥Ｋとして排出する汚泥乾燥機２と、汚泥乾燥機２から排出された乾燥汚泥が供給され、供給された乾燥汚泥を燃焼させる焼却炉３と、焼却炉３に供給される乾燥汚泥の含水率を連続的に測定する水分測定器４と、汚泥乾燥機２を制御する乾燥機制御装置５と、焼却炉３を制御する燃焼制御装置６と、を備え、乾燥機制御装置５は、水分測定器４の測定値が予め設定された目標含水率となるように、汚泥乾燥機２を制御し、燃焼制御装置６は、水分測定機４による測定値が連続的に入力され、入力された測定値に応じて焼却炉３の燃焼を制御する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

脱水汚泥を受け入れ、加熱して乾燥させ、乾燥汚泥として排出する汚泥乾燥機と、
前記汚泥乾燥機から排出された乾燥汚泥が供給され、供給された乾燥汚泥を燃焼させる焼却炉と、
前記焼却炉に供給される前記乾燥汚泥の含水率を連続的に測定する水分測定器と、
前記汚泥乾燥機を制御する乾燥機制御装置と、
前記焼却炉を制御する燃焼制御装置と、を備え、
前記乾燥機制御装置は、前記水分測定器の測定値が予め設定された目標含水率となるように、前記汚泥乾燥機を制御し、
前記燃焼制御装置は、前記水分測定機による測定値が連続的に入力され、入力された前記測定値に応じて前記焼却炉の燃焼を制御する、
汚泥乾燥焼却システム。

【請求項2】

前記汚泥乾燥機は、汚泥乾燥機内での汚泥の滞留時間を調整するための高さ調整可能な堰部と、前記堰部の高さを調整する昇降駆動部と、を備え、
前記乾燥機制御装置は、前記昇降駆動部を制御することにより、前記測定値が前記目標含水率となるように前記堰部の高さを調整する、請求項１に記載の汚泥乾燥焼却システム。

【請求項3】

前記汚泥乾燥機は、熱媒が通る中空軸に取り付けられ前記中空軸に内部連通する中空の複数のパドル翼と、前記中空軸を回転駆動させる駆動モータと、を更に備え、
前記乾燥機制御装置は、前記堰部の高さが上限設定高さにある時に前記水分測定器による測定値が前記目標含水率より高い場合に、前記測定値が前記目標含水率となるように、前記駆動モータを制御することにより、前記中空軸の回転速度を調整する、請求項２に記載の汚泥乾燥焼却システム。

【請求項4】

前記乾燥機制御装置は、
前記昇降駆動部の制御により前記堰部の高さを調整する時は、前記制御モータを初期設定回転速度で制御し、
前記駆動モータの制御により前記中空軸の回転速度を調整する時は、前記中空軸の回転速度を、前記初期設定回転速度以上であって上限設定回転速度以下の範囲で調整する、
請求項３に記載の汚泥乾燥焼却システム。

【請求項5】

前記乾燥機制御装置は、前記熱媒の温度を調整可能な熱媒温度調整部を更に有し、前記中空軸の回転速度が上限設定値に達している時に前記測定値が前記目標含水率より高い場合に、前記測定値が前記目標含水率となるように、前記熱媒温度調整部を制御することにより前記熱媒温度を調整する、請求項３に記載の汚泥乾燥焼却システム。

【請求項6】

前記乾燥機制御装置は、
前記駆動モータの制御により前記中空軸の回転速度を調整する時は、前記熱媒温度を初期設定温度で制御し、
前記熱媒温度調整部の制御により前記熱媒温度を調整する時は、前記熱媒温度を、前記初期設定温度以上であって上限設定温度以下の範囲で調整する、
請求項５に記載の汚泥乾燥システム。

【請求項7】

前記汚泥乾燥機は、脱水汚泥を受け入れるための第１受入口と、乾燥させた乾燥汚泥を排出するための排出口と、前記第１受入口と前記排出口との間で脱水汚泥を分散投入するための第２受入口と、前記第１受入口及び前記第２受入口への分散投入比率を制御する投入量制御部と、を備える、
請求項１に記載の汚泥焼却システム。

【請求項8】

前記乾燥機制御装置は、前記測定値が前記目標含水率となるように、前記投入量制御部を制御することにより前記第１受入口への投入比率を調節する、請求項７に記載の汚泥乾燥焼却システム。

【請求項9】

前記汚泥乾燥機は、熱媒が通る中空軸に取り付けられ前記中空軸に内部連通する中空の複数のパドル翼と、前記中空軸を回転駆動させる駆動モータと、を備え、
前記乾燥機制御装置は、前記測定値が前記目標含水率となるように、前記駆動モータを制御することにより、前記中空軸の回転速度を調整する、請求項１に記載の汚泥乾燥焼却システム。

【請求項10】

前記汚泥乾燥機は、汚泥乾燥機内での汚泥の滞留時間を調整するための高さ調整可能な堰部と、前記堰部の高さを調整する昇降駆動部と、を更に備え、
前記乾燥機制御装置は、前記中空軸の回転速度が上限設定値に達している時に前記測定値が前記目標含水率より高い場合に、前記測定値が前記目標含水率となるように、前記昇降駆動部を制御することにより、前記測定値が前記目標含水率となるように前記堰部の高さを調整する、請求項９に記載の汚泥乾燥焼却システム。

【請求項11】

前記汚泥乾燥機は、
汚泥乾燥機内での汚泥の滞留時間を調整するための高さ調整可能な堰部と、前記堰部の高さを調整する昇降駆動部と、
熱媒が通る中空軸に取り付けられ前記中空軸に内部連通する中空の複数のパドル翼と、前記中空軸を回転駆動させる駆動モータと、を備え、
前記乾燥機制御装置は、昇降駆動部及び前記駆動モータを同時に制御することにより、前記測定値が前記目標含水率となるように、前記堰部の高さ及び前記中空軸の回転速度を調整する、請求項１に記載の汚泥乾燥焼却システム。

【請求項12】

前記汚泥乾燥機は、
汚泥乾燥機内での汚泥の滞留時間を調整するための高さ調整可能な堰部と、前記堰部の高さを調整する昇降駆動部と、
熱媒が通る中空軸に取り付けられ前記中空軸に内部連通する中空の複数のパドル翼と、前記中空軸を回転駆動させる駆動モータと、を備え、
前記乾燥機制御装置は、前記水分測定器の測定値の変化の割合を演算し、前記変化の割合に基づいて、前記昇降駆動部の調整及び前記駆動モータの調整の何れを優先するかを決定し、決定した優先順位に従って、前記測定値が前記目標含水率となるように、前記堰部の高さ及び前記中空軸の回転速度を調整する、請求項１に記載の汚泥乾燥焼却システム。

【請求項13】

前記汚泥乾燥機は、
汚泥乾燥機内での汚泥の滞留時間を調整するための高さ調整可能な堰部と、前記堰部の高さを調整する昇降駆動部と、
熱媒が通る中空軸に取り付けられ前記中空軸に内部連通する中空の複数のパドル翼と、前記中空軸を回転駆動させる駆動モータと、を備え、
前記乾燥機制御装置は、前記水分測定器の測定値の変化の割合を演算し、前記変化の割合に基づいて、前記昇降駆動部及び前記駆動モータの何れを優先して調整するか或いは同時に調整するかを決定し、前記決定に従って、前記測定値が前記目標含水率となるように、前記堰部の高さ及び前記中空軸の回転速度を調整する、請求項１に記載の汚泥乾燥焼却システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、廃棄物である汚泥を乾燥させて焼却する汚泥乾燥焼却システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、下水道施設等において発生する脱水汚泥を、蒸気を熱媒体として脱水汚泥と間接的に熱の授受を行うことにより汚泥中の水分を蒸発させる乾燥方式（以下、蒸気間接加熱式）の汚泥乾燥機で乾燥させてから焼却炉で焼却処理する焼却システムが知られている（特許文献１，非特許文献１、２等）。

【0003】

また、汚泥乾燥機から焼却炉へ供給される乾燥汚泥の含水率を非接触水分計で計測し、計測された含水率に基づいて、汚泥乾燥機への脱水汚泥の供給量、汚泥乾燥機での脱水汚泥に対する乾燥温度、汚泥乾燥機での脱水汚泥の乾燥時間、汚泥乾燥機から焼却炉への乾燥汚泥供給量、焼却炉内での火格子による汚泥送り速度、焼却炉内への燃焼空気供給量等を調整することにより、焼却炉の燃焼状態を制御する燃焼制御手段を備える汚泥焼却設備が知られている（特許文献２等）。前記燃焼制御手段は、計測された乾燥汚泥の水分率から、乾燥汚泥の発熱量の増加傾向又は減少傾向を予測し、予測される発熱量の増加減少を抑えるように、汚泥乾燥機への脱水汚泥の供給量、汚泥乾燥機での脱水汚泥に対する乾燥温度、汚泥乾燥機での脱水汚泥の乾燥時間、汚泥乾燥機から焼却炉への乾燥汚泥供給量、焼却炉内での火格子による汚泥送り速度、焼却炉内への燃焼空気供給量等の運転条件を調整し、焼却炉の燃焼運転を安定化させていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－１２６７８８号公報

【特許文献2】特開２０２２－８１０３９号公報

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】中西譲、株丹直樹著、「京都市鳥羽水環境保全センター 階段炉乾燥・焼却設備長寿命化工事」、タクマ技報Ｖｏｌ．２２ Ｎｏ．１、２０１４年６月２５日発行、Ｐ．３７～Ｐ．４１

【非特許文献2】堀井靖生、水野孝昭和、株丹直樹、宍田健一著、「蒸気間接加熱型汚泥乾燥機の開発」タクマ技報ＶＯＬ．２７、Ｎｏ．１、２０１９年６月２９日発行、Ｐ．５２～ｐ．５７

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来、汚泥乾燥機と焼却炉とは別々に運転されており、例えば、乾燥汚泥の含水率測定値に基づいて乾燥汚泥の発熱量の増加傾向又は減少傾向を予測（計算）し、予測される発熱量の増加減少を抑えるように汚泥乾燥機の運転条件を変更することにより含水率が変動すると、焼却炉は変動した汚泥含水率で安定燃焼するように制御されるため、燃焼状態が変動するおそれがある。

【0007】

そこで、本発明は、上記従来の問題に鑑み、測定された含水率に基づいて、焼却炉における燃焼状態をいっそう安定化し得る汚泥乾燥焼却システムを提供することを主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る汚泥乾燥焼却システムは、脱水汚泥を受け入れ、加熱して乾燥させ、乾燥汚泥として排出する汚泥乾燥機と、前記汚泥乾燥機から排出された乾燥汚泥が供給され、供給された乾燥汚泥を燃焼させる焼却炉と、前記焼却炉に供給される前記乾燥汚泥の含水率を連続的に測定する水分測定器と、前記汚泥乾燥機を制御する乾燥機制御装置と、前記焼却炉を制御する燃焼制御装置と、を備え、前記乾燥機制御装置は、前記水分測定器の測定値が予め設定された目標含水率となるように、前記汚泥乾燥機を制御し、前記燃焼制御装置は、前記水分測定機による測定値が連続的に入力され、入力された前記測定値に応じて前記焼却炉の燃焼を制御する。

【0009】

前記汚泥乾燥機は、汚泥乾燥機内での汚泥の滞留時間を調整するための高さ調整可能な堰部と、前記堰部の高さを調整する昇降駆動部と、を備え、前記乾燥機制御装置は、前記昇降駆動部を制御することにより、前記測定値が前記目標含水率となるように前記堰部の高さを調整する構成とし得る。

【0010】

前記汚泥乾燥機は、熱媒が通る中空軸に取り付けられ前記中空軸に内部連通する中空の複数のパドル翼と、前記中空軸を回転駆動させる駆動モータと、を更に備え、前記乾燥機制御装置は、前記堰部の高さが上限設定高さにある時に前記水分測定器による測定値が前記目標含水率より高い場合に、前記測定値が前記目標含水率となるように、前記駆動モータを制御することにより、前記中空軸の回転速度を調整する構成とし得る。

【0011】

前記乾燥機制御装置は、前記昇降駆動部の制御により前記堰部の高さを調整する時は、前記制御モータを初期設定回転速度で制御し、前記駆動モータの制御により前記中空軸の回転速度を調整する時は、前記中空軸の回転速度を、前記初期設定回転速度以上であって上限設定回転速度以下の範囲で調整する構成とし得る。

【0012】

前記乾燥機制御装置は、前記熱媒の温度を調整可能な熱媒温度調整部を更に有し、前記中空軸の回転速度が上限設定値に達している時に前記測定値が前記目標含水率より高い場合に、前記測定値が前記目標含水率となるように、前記熱媒温度調整部を制御することにより前記熱媒温度を調整する構成とし得る。

【0013】

前記乾燥機制御装置は、前記駆動モータの制御により前記中空軸の回転速度を調整する時は、前記熱媒温度を初期設定温度で制御し、前記熱媒温度調整部の制御により前記熱媒温度を調整する時は、前記熱媒温度を、前記初期設定温度以上であって上限設定温度以下の範囲で調整する構成とし得る。

【0014】

前記汚泥乾燥機は、脱水汚泥を受け入れるための第１受入口と、乾燥させた乾燥汚泥を排出するための排出口と、前記第１受入口と前記排出口との間で脱水汚泥を分散投入するための第２受入口と、前記第１受入口及び前記第２受入口への分散投入比率を制御する投入量制御部と、を備え得る。

【0015】

前記乾燥機制御装置は、前記測定値が前記目標含水率となるように、前記投入量制御部を制御することにより前記第１受入口への投入比率を調節する構成とし得る。

【0016】

前記汚泥乾燥機は、熱媒が通る中空軸に取り付けられ前記中空軸に内部連通する中空の複数のパドル翼と、前記中空軸を回転駆動させる駆動モータと、を備え、
前記乾燥機制御装置は、前記測定値が前記目標含水率となるように、前記駆動モータを制御することにより、前記中空軸の回転速度を調整する構成とし得る。

【0017】

前記汚泥乾燥機は、汚泥乾燥機内での汚泥の滞留時間を調整するための高さ調整可能な堰部と、前記堰部の高さを調整する昇降駆動部と、を更に備え、前記乾燥機制御装置は、前記中空軸の回転速度が上限設定値に達している時に前記測定値が前記目標含水率より高い場合に、前記測定値が前記目標含水率となるように、前記昇降駆動部を制御することにより、前記測定値が前記目標含水率となるように前記堰部の高さを調整する構成とし得る。

【0018】

前記汚泥乾燥機は、汚泥乾燥機内での汚泥の滞留時間を調整するための高さ調整可能な堰部と、前記堰部の高さを調整する昇降駆動部と、熱媒が通る中空軸に取り付けられ前記中空軸に内部連通する中空の複数のパドル翼と、前記中空軸を回転駆動させる駆動モータと、を備え、前記乾燥機制御装置は、昇降駆動部及び前記駆動モータを同時に制御することにより、前記測定値が前記目標含水率となるように、前記堰部の高さ及び前記中空軸の回転速度を調整する構成とし得る。

【0019】

前記汚泥乾燥機は、汚泥乾燥機内での汚泥の滞留時間を調整するための高さ調整可能な堰部と、前記堰部の高さを調整する昇降駆動部と、熱媒が通る中空軸に取り付けられ前記中空軸に内部連通する中空の複数のパドル翼と、前記中空軸を回転駆動させる駆動モータと、を備え、前記乾燥機制御装置は、前記水分測定器の測定値の変化の割合を演算し、前記変化の割合に基づいて、前記昇降駆動部の調整及び前記駆動モータの調整の何れを優先するかを決定し、決定した優先順位に従って、前記測定値が前記目標含水率となるように、前記堰部の高さ及び前記中空軸の回転速度を調整する構成とし得る。

【0020】

前記汚泥乾燥機は、汚泥乾燥機内での汚泥の滞留時間を調整するための高さ調整可能な堰部と、前記堰部の高さを調整する昇降駆動部と、熱媒が通る中空軸に取り付けられ前記中空軸に内部連通する中空の複数のパドル翼と、前記中空軸を回転駆動させる駆動モータと、を備え、前記乾燥機制御装置は、前記水分測定器の測定値の変化の割合を演算し、前記変化の割合に基づいて、前記昇降駆動部及び前記駆動モータの何れを優先して調整するか或いは同時に調整するかを決定し、前記決定に従って、前記測定値が前記目標含水率となるように、前記堰部の高さ及び前記中空軸の回転速度を調整する構成とし得る。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、乾燥機制御装置による汚泥乾燥機の制御により乾燥汚泥の含水率の測定値を設定された目標含水率に安定化させると同時に、汚泥乾燥機の制御により安定した含水率の測定値を焼却炉の燃焼制御装置に入力して燃焼を制御することにより、焼却炉の燃焼をいっそう安定化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明に係る汚泥乾燥焼却システムの一実施形態を示す概略構成図である。

【図2】図１の汚泥乾燥焼却システムの構成要素である汚泥乾燥機の一実施形態を示す縦断側面図である。

【図3】本発明に係る汚泥乾燥焼却システムの制御フローの一例を示すフローチャートである。

【図4】本発明に係る汚泥乾燥焼却システムの制御フローの他の一例を示すフローチャートである。

【図5】本発明に係る汚泥乾燥焼却システムの制御フローの更に他の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明に係る汚泥乾燥焼却システムの実施形態について、図１～図５を参照して説明する。なお、全図及び全実施形態を通して同一又は類似の構成要素については同符号を付している。

【0024】

図１を参照して、汚泥乾燥焼却システム１は、図外の下水道処理施設や産業排水処理施設等において発生する脱水汚泥Ｄを乾燥させて乾燥汚泥Ｋとして排出する汚泥乾燥機２と、汚泥乾燥機２から排出された乾燥汚泥Ｋが供給される焼却炉３と、焼却炉３に供給される乾燥汚泥Ｋの含水率を連続的に測定する水分測定器４と、汚泥乾燥機２を制御する乾燥機制御装置５と、焼却炉３の燃焼を制御する燃焼制御装置６と、を備えている。脱水汚泥Ｄは一般に含水率７０～８０％程度であり、この脱水汚泥Ｄを汚泥乾燥機２によって含水率２０～４０％程度の乾燥汚泥Ｋに乾燥させる。

【0025】

脱水汚泥Ｄは、脱水汚泥バンカ７に貯留され、脱水汚泥バンカ７から脱水汚泥供給コンベヤ８により乾燥機投入ホッパ９に投入され、乾燥機投入ホッパ９を通じて、汚泥乾燥機２に供給される。

【0026】

汚泥乾燥機２で乾燥された乾燥汚泥Ｋは、乾燥汚泥集合コンベア１０、乾燥汚泥バンカ１１、及び、汚泥投入コンベア１２を通じて、焼却炉３のホッパ１３に投入される。

【0027】

焼却炉３は、炉本体１４、炉本体１４に接続されたホッパ１３、ホッパ１３内の焼却対象物を炉本体１４内に供給する給じん装置１５、炉本体１４内に設けられたストーカ１６、炉本体１４内で発生する燃焼排ガスから熱回収する廃熱ボイラ１７、炉本体１４内に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給装置１８、主灰シュート１９等を備えている。廃熱ボイラ１７で発生した蒸気Ｖは、汚泥乾燥機２の熱媒に利用される。

【0028】

図示例のストーカ１６は、階段式ストーカであり、上流側から下流側にかけて、乾燥ストーカ１６ａ、燃焼ストーカ１６ｂ、後燃焼ストーカ１６ｃで構成されている。ストーカ１６は、ごみ送り方向（図１の左側から右側へ向かう方向）に、可動火格子１６ｄと固定火格子１６ｅとが交互に階段状に配列されている。

【0029】

油圧シリンダ等の油圧機器で構成されるストーカ駆動装置１６ｆ、１６ｇ、１６ｈによって、乾燥ストーカ１６ａ、燃焼ストーカ１６ｂ、及び後燃焼ストーカ１６ｃの其々の可動火格子１６ｄを往復動させることにより、乾燥汚泥を攪拌しながら上流側から下流側へ移送する。ストーカ速度調整部を構成するストーカ駆動装置１６ｆ、１６ｇ、１６ｈは、燃焼制御装置６により制御される。燃焼制御装置６は、制御部、演算部、記憶部、インターフェース等を備えている。可動火格子１６ｄが往復動する速度、即ちストーカ速度は、ストーカ駆動装置１６ｆ、１６ｇ、１６ｈを構成する油圧機器を制御することにより、調整される。

【0030】

図示例の給じん装置１５は、プッシャー１５ａの往復動により、ホッパ１３内のごみを焼却炉内に押し込むプッシャー方式である。プッシャー１５ａは、油圧シリンダ等のプッシャー駆動装置１５ｂによって往復動する。燃焼制御装置６によってプッシャー駆動装置１５ｂを制御することにより、プッシャー１５ａの往復動速度、即ち、給じん速度が制御され、ホッパ１３から炉本体１４内に供給されるごみの送り量が制御される。

【0031】

燃焼用空気供給装置１８は、燃焼に必要な空気、即ち燃焼用空気を炉内に送り込む装置であり、押込送風機１８ａ、ダンパ１８ｂを備えている。燃焼用空気は、ストーカ１６の下から送られる１次空気と、燃焼室上部に送られる２次空気とに分けられる。燃焼空気供給量調整部を構成するダンパ１８ｂ及び又は押込送風機１８ａが燃焼制御装置６によって制御され、それにより燃焼用空気量が制御される。

【0032】

図２は、汚泥乾燥機の一例を示している。汚泥乾燥機２は、図２に示すように、伝熱ジャケット２０を有するケーシング２１の内部に、単一または複数本の中空軸２２にパドル翼２３（伝熱翼とも言う。）が適宜間隔で配列された伝熱体が回転自在に支持されている。ケーシング２１は、一端側に脱水汚泥を受け入れるための第１受入口２４を備え、他端側に乾燥汚泥を排出するための排出口２５を備え、第１受入口２４と排出口２５との間に、脱水汚泥を分散投入するための第２受入口２６を備えている。第１受入口２４と第２受入口２６への分散投入比率は、投入量制御部２７（図１参照）によって変更可能である。投入量制御部２７は、例えば、開口量調整可能なゲートバルブとすることができる。投入量制御部２７は、図示例では乾燥機制御装置５によって制御されるように構成されている態様を示しているが、他の態様において乾燥機制御装置５によらず手動で調整する構成とすることもできる。第２受入口２６は、図示例では一つであるが、複数あってもよい。

【0033】

汚泥乾燥機２は、排出口２５の手前に、ケーシング２１に投入された乾燥汚泥が排出口２５から排出されるまでの滞留時間を調整するための高さ調整可能な堰部２８と、堰部２８の高さを調整するための昇降駆動部２９とを更に備えている。昇降駆動部２９は、乾燥機制御装置５によって制御される。昇降駆動部２９は、堰部２８の高さを、下限高さと上限高さの間で、段階的（例えば５段階）に、或いは、無段階で連続的に変更することもできる。昇降駆動部２９は、例えば、パワーシリンダで構成することができる。堰部２８は、例えば、ケーシング２１の下部に設けたスリット（図示せず。）に摺動可能に挿通された板状部材とすることができる。

【0034】

汚泥乾燥機２は、中空軸２２の内部に熱媒を供給する熱媒供給口２２ａと、中空軸２２の中空部から熱媒を排出するための熱媒排出口２２ｂとが設けられている。中空軸２２及びパドル翼２３は、内部を連通する中空とされており、熱媒供給口２２ａから導入された熱媒が、前記中空を通ってドレンとなって熱媒排出口２２ｂから排出される。中空軸２２は、ケーシング２１の外側で、伝動チェーン３０等を介して駆動モータ３１と駆動連結されて回転駆動する。駆動モータ３１は、乾燥機制御装置５によって回転速度が制御される。

【0035】

ケーシング２１には、乾燥により発生した水蒸気を排出するため、排気ファン（図示せず。）が設けられており、ケーシング２１に設けられたキャリアガス入口２１ａからキャリアガス（外部空気）をケーシング２１内に吸い込み、キャリアガスとともに水蒸気をケーシング２１に設けられた排気口２１ｂから排気する。伝熱ジャケット２０にも、ジャケット用熱媒供給口２０ａとジャケット用熱媒排出口２０ｂが設けられている。ケーシング２１は、排出口２５の側が低くなる下り勾配の傾斜を持たせて設置することもできる。

【0036】

間接加熱型式の汚泥乾燥機２は、熱媒として廃熱ボイラ１７で発生した蒸気Ｖが用いられる。熱媒供給口２２ａ及びジャケット用熱媒供給口２０ａから供給された蒸気Ｖは、中空軸２２及びパドル翼２３の内部空間及び伝熱ジャケット２０内を通って熱媒排出口２２ｂ及びジャケット用熱媒排出口２０ｂから排出される間に、中空軸２２、パドル翼２３、及び伝熱ジャケット２０を通じて汚泥との間接接触により汚泥を加熱して乾燥させる。乾燥により発生した水蒸気は、キャリアガスとともに排気口２１ｂから排気される。汚泥乾燥機２に供給される熱媒としての蒸気Ｖは、熱媒温度調整部３２（図１参照）によって温度調整される。熱媒温度調整部３２は、例えば圧力調整弁とすることができ、蒸気Ｖの圧力を制御することにより、蒸気温度を調整することができる。熱媒温度調整部３２は、乾燥機制御装置により制御され得る。

【0037】

水分測定器４は、非接触式の赤外線水分計を好適に用いることができる。水分測定器４は、汚泥乾燥機２と焼却炉３との間の搬送経路に設置することができ、図示例では乾燥汚泥集合コンベア１０に設置されているが、乾燥汚泥バンカ１１或いは汚泥投入コンベア１２に設置することもできる。水分測定器４による測定データは、乾燥機制御装置５にリアルタイムで送られる。

【0038】

乾燥機制御装置５は、水分測定器４の測定値Ｐと予め設定された乾燥汚泥の目標含水率Ｗとを比較し、測定値Ｐが目標含水率Ｗとなるように、昇降駆動部２９を制御することにより堰部２８の高さを調整する。堰部２８の高さを調整することにより、汚泥乾燥機２内の汚泥の滞留時間を調整することができ、滞留時間の調整により加熱時間が調整され、それにより汚泥の含水率を調整することができる。なお、目標含水率は、所定値（例えば４０％）で設定することもできるし、所定範囲（例えば４０％±５％）で設定することもできる。

【0039】

駆動モータ３１の制御により中空軸２２の回転速度を調整することによっても、含水率の調整をすることができる。中空軸２２の回転速度を速めることにより、パドル翼２３と汚泥との接触回数が増えることで伝熱が良くなり、乾燥を促進することができる。中空軸２２の回転速度調整は、堰部２８の高さ調整に比べて、含水率のより急速な調整、即ち、含水率をより急速に上昇又は下降させることができる。堰部２８の高さ調整は、含水率の緩やかな調整に適している。

【0040】

例えば、乾燥機制御装置５は、堰部２８の高さが上限設定高さ以下の高さにある時に含水率の測定値Ｐが目標含水率Ｗ以下であるときは、堰部２８のみを制御し、一方、堰部２８の高さが上限設定高さにある時に含水率の測定値Ｐが目標含水率Ｗより高い場合には、駆動モータ３１を制御して、中空軸２２の回転速度を初期設定回転速度から増速しその増速度合を調整することにより、含水率の測定値Ｐが目標含水率Ｗとなるように調整することができる。

【0041】

一方、例えば、堰部２８の高さが上限設定高さにあって駆動モータ３１が初期設定回転速度から増速した回転速度で回転している時に、含水率の測定値Ｐが目標含水率Ｗより低くなった場合には、測定値Ｐが目標含水率Ｗとなるように回転速度を減速する。中空軸２２の回転速度を減速して初期設定回転速度になっても測定値Ｐが目標含水率Ｗ以下である場合は、中空軸２２の回転速度を初期設定回転速度に維持し、再び、堰部２８の高さ調整により汚泥の含水率を調整する。

【0042】

上記制御例の場合、乾燥機制御装置５は、堰部２８の高さが上限設定高さ以下の高さにあって堰部２８の高さ調整により水分測定器４による測定値Ｐが目標含水率Ｗに調整されている場合は、中空軸２２の回転速度を初期設定回転速度で回転させておき、堰部２８のみによる制御では測定値Ｐを目標含水率Ｗに調整できない場合、即ち、堰部２８の高さが上限設定高さ位置にある時に水分測定器４による測定値Ｐが目標含水率Ｗより高い場合に、測定値Ｐが目標含水率Ｗになるように、中空軸２２の回転速度を、初期回転速度以上で上限設定回転速度以下の範囲で調整し、初期回転速度に対する増速度合を調整することができる。

【0043】

また、熱媒温度調整部３２の制御により熱媒となる蒸気Ｖの温度を調整することによっても、汚泥の含水率を調整することができる。蒸気温度の変更は、蒸気系統への影響があるため、蒸気系統への影響が少ない範囲で、補助的な制御として用いることが望ましい。

【0044】

従って、乾燥機制御装置５は、通常は蒸気Ｖの温度を初期設定温度で制御するが、例えば、上記のように中空軸２２の回転速度制御により中空軸２２の回転速度が上限設定値に達しても測定値Ｐが目標含水率Ｗより未だ高い場合に、測定値Ｐが目標含水率Ｗとなるように、熱媒温度調整部３２を制御して蒸気Ｖの温度を初期設定温度以上で上限設定温度以下の範囲で調整することにより、含水率の測定値Ｐを目標含水率Ｗになるように調整し、それ以外の場合は蒸気Ｖの温度を初期設定温度で制御することができる。

【0045】

汚泥乾燥機２における乾燥機制御装置５による上記制御例では、堰部２８の高さ調整による含水率の調整を、中空軸２２の回転速度の調整による含水率の調整に優先して行うこととしたが、その逆、即ち、中空軸２２の回転速度の調整による含水率の調整を、堰部２８の高さ調整による含水率の調整より優先することもできるし、或いは、堰部２８の高さ調整による含水率の調整と、中空軸２２の回転速度の調整による含水率の調整とを並行して同時に行うこともできる。

【0046】

下水道処理施設や産業排水処理施設において発生する脱水汚泥Ｄは、処理施設によって可燃分率の変動等の質的変動があり、脱水汚泥Ｄの質に応じて、堰部２８の高さ調整による含水率の調整と、中空軸２２の回転速度の調整による含水率の調整とについて、いずれの調整を優先するか、或いは、双方の調整を同時に行うか、を適宜設定することができる。例えば、可燃分率が低く水分蒸発速度が高い脱水汚泥Ｄの場合は、堰部２８の高さ調整を中空軸２２の回転速度の調整に優先し、緩やかに目標含水率に近づけることができる。逆に、例えば、可燃分率が高く水分蒸発速度が低い脱水汚泥Ｄの場合は、中空軸２２の回転速度の調整を堰部２８の高さ調整に優先し、急速に目標含水率に近づけることができる。また、例えば、可燃分率が中間程度であれば、堰部２８の高さ調整と中空軸２２の回転速度の調整とを同時に行う等とすることができる。

【0047】

ある実施態様において、乾燥機制御装置５は、水分測定器４で測定される測定値Ｐが変化する割合（傾き、平均変化率、微分係数等）を演算し、その演算結果に基づいて、堰部２８の高さ調整による含水率の調整、及び、中空軸２２の回転速度の調整による含水率の調整について、いずれの調整を優先するか或いは同時に行うかを決定し、切り替えることもできる。例えば、測定値Ｐの変化する割合が、予め設定された変化割合より大きく、急激な含水率の変動がある場合は、できるだけ早く含水率の変動を抑えるために、中空軸２２の回転速度の調整による含水率の調整を、堰部２８の高さ調整による含水率の調整に優先して行うことができる。一方、例えば、測定値Ｐの変化する割合が、予め設定された変化割合より小さく、緩慢な含水率の変動がある場合は、緩やかに含水率の変動を調整するために、堰部２８の高さ調整による含水率の調整を、中空軸２２の回転速度の調整による含水率の調整に優先して行うことができる。また、例えば、測定値Ｐの変化する割合が、予め設定された変化割合より小さくも大きくもなく中間的な変化割合である場合は、堰部２８の高さ調整と中空軸２２の回転速度の調整とを同時に平行して行い、含水率を調整する構成とすることもできる。

【0048】

図３は、水分測定器４で測定される測定値Ｐが予め設定された目標含水率Ｗとなるように、乾燥機制御装置５により汚泥乾燥機２を制御する制御フローチャートの一例を示している。運転開始時において、中空軸２２の回転速度Ｒ、蒸気温度Ｔは、それぞれ、初期設定回転速度Ｒ０、初期設定温度Ｔ０に設定されている。なお、図３に示されていないが、堰部２８の高さＨは初期設定高さＨ０に設定されている。

【0049】

図３を参照して、測定値Ｐが入力され（Ｓ１）、測定値Ｐと目標含水率Ｗとが比較される（Ｓ２）。測定値Ｐが目標含水率Ｗになっている場合は、堰部２８の高さＨ、回転速度Ｒ、蒸気温度Ｔは、初期設定値（Ｈ０、Ｒ０，Ｔ０）が維持される。測定値Ｐが目標含水率Ｗから外れている場合、後述の理由により蒸気温度Ｔ及び回転速度Ｒを其々の初期値（Ｒ０，Ｔ０）と比較し（Ｓ３，Ｓ４）、初期値（Ｒ０，Ｔ０）が維持されている場合に、堰部２８の高さ調整がなされる（Ｓ５）。堰部２８の高さＨの調整は、上限高さ（Ｔmax）と下限高さ（Hmin）との間でなされ、測定値Ｐと目標含水率Ｗとが比較される（Ｓ６）。堰部２８の高さ調整により測定値Ｐが目標含水率Ｗになった場合は、その高さが維持される。堰部２８の高さ調整によって測定値Ｐが目標含水率Ｗにならない場合には、堰部２８の高さが上限高さ（Hmax）に達しているかを判定し（Ｓ７）、上限高さ（Hmax）に達していない場合は高さ調整が繰り返され、上限高さに達している場合は、中空軸２２の回転速度Ｒを調整し（Ｓ８）、測定値Ｐと目標含水率Ｗとを比較する（Ｓ９）。回転速度Ｒの調整は、上限回転速度（Rmax）以下で初期設定回転速度Ｒ０以上の範囲で調整される。回転速度Ｒの調整により測定値Ｐが目標含水率Ｗになった場合はその回転速度Ｒを維持する。回転速度Ｒの調整により測定値Ｐが目標含水率Ｗになっていない場合は、回転速度Ｒが上限回転速度（Rmax）に達しているか否かを判断する（Ｓ１０）。回転速度Ｒが上限に達していない場合は、回転速度調整を繰り返し、回転速度Ｒが上限に達している場合は、測定値Ｐが目標含水率Ｗとなるように蒸気温度Ｔを調整する（Ｓ１１、Ｓ１２）。蒸気温度Ｔは、初期設定温度Ｔ０と上限設定温度（Tmax）との間で調整される。蒸気温度Ｔの調整（Ｓ１１，Ｓ１２）によって蒸気温度Ｔが初期設定温度Ｔ０より高い温度に調整されて維持されている場合は、制御フローの初期段階で判断され（Ｓ３）、堰部２８で高さ調整（Ｓ５）を行わずに、蒸気温度の調整（Ｓ１１，Ｓ１２）を行う。また、中空軸２２の回転速度の調整（Ｓ８，Ｓ９）により回転速度Ｒが初期設定回転速度Ｒ０より速い速度に調整され維持されている場合も、制御フローの初期段階で判断され（Ｓ４）、堰部２８の高さ調整（Ｓ５）を行わずに、回転速度Ｒの調整（Ｓ８，Ｓ９）を行う。中空軸２２の回転速度の調整（Ｓ８，Ｓ９）を行っている間に回転速度Ｒが初期設定回転速度Ｒ０に戻った場合は、堰部２８の高さ調整に進む（Ｓ４，Ｓ５）。また、蒸気温度の調整を行っている間に蒸気温度Ｔが初期設定温度Ｔ０に戻った場合は、堰部２８の高さ調整を行わず、回転速度Ｒの調整に進む（Ｓ３，Ｓ４、Ｓ８）。上記の制御フローにより、堰部２８の高さ調整→中空軸２２の回転速度調整→蒸気温度調整→中空軸２２の回転速度調整→堰部２８の高さ調整のように、其々の制御項目が優先順位に従って制御されるため、最適な調整がなされ、含水率も早期に安定する。

【0050】

また、汚泥乾燥機２は、投入量制御部２７の制御により第１受入口２４への脱水汚泥の投入比率を調節することによっても、汚泥の含水率を調整することができる。例えば、通常は第１受入口２４へ全ての脱水汚泥を投入し、含水率を下げたい場合に第１受入口２４への投入比率を上げ、第２受入口２６への脱水汚泥の投入比率を下げると、含水率を低下させることができる。

【0051】

このように、投入量制御部２７の制御により、汚泥乾燥機２に投入する脱水汚泥の全体量を変更せずに、排出口２５から排出される乾燥汚泥の含水率を調整することができる。汚泥乾燥機２へ投入する脱水汚泥量を削減することにより含水率を低下させることも可能であるが、処理の必要な脱水汚泥量を直ちに変更することは汚泥処理計画上望ましくないため、上記の何れの方法によっても含水率の測定値Ｐを目標含水率Ｗにまで低下させることができない場合は、脱水汚泥の供給量が過剰である等のメッセージ情報を、制御室のモニターＭ（図１）等に表示するようにしてもよい。

【0052】

上記のようにして、汚泥乾燥機２において乾燥汚泥の含水率の測定値Ｐが目標含水率Ｗになるようにリアルタイムで調整されることで、乾燥汚泥Ｋの含水率の測定値Ｐが常にほぼ一定の値で安定する。汚泥乾燥機２で目標含水率Ｗになるように調整され、安定した含水率が水分測定器４によって測定され、燃焼制御装置６に常時入力されている。燃焼制御装置６は、汚泥乾燥機２で調整され安定した含水率の測定値Ｐに応じて安定燃焼するように、焼却炉３を制御する。

【0053】

なお、図３に示す制御フローチャートにおいて、測定値Ｐと目標含水率Ｗとを比較するステップ（Ｓ２、Ｓ６、Ｓ９）では、Ｐ＝Ｗ？としているが、目標含水率Ｗが所定範囲（Ｗ１～Ｗ２）である場合は、ステップＳ２、Ｓ６、Ｓ９をＷ１≦Ｐ≦Ｗ２？として測定値Ｐが所定範囲（Ｗ１～Ｗ２）に収まっているか否かを判定することができる。

【0054】

図４は、乾燥機制御装置５により汚泥乾燥機２を制御する制御フローチャートの他の一例を示している。図３の制御フローチャートでは、堰部２８の高さ調整を中空軸２２の回転速度の調整よりも優先する制御例を示したが、図４の制御フローチャートでは、中空軸２２の回転速度の調整を堰部２８の高さ調整よりも優先する制御とし、その他のフローは図３と同様である。

【0055】

図５は、乾燥機制御装置５により汚泥乾燥機２を制御する制御フローチャートの更に他の一例を示している。図４の制御フローチャートは、中空軸２２の回転速度の調整と堰部２８の高さ調整を同時に行う制御例を示している。

【0056】

焼却炉の燃焼制御には、一般に自動燃焼制御（ACC: Automatic Combustion Control）システムが用いられる。自動燃焼制御システムで構成される燃焼制御装置６は、燃焼状態を安定させるために、ごみ（乾燥汚泥）の状況により、ごみ（乾燥汚泥）の供給量や燃焼空気供給量の自動調整を行う。具体的には、燃焼制御装置６は、燃料である乾燥汚泥の量と燃焼に必要な燃焼空気供給量との比率調整（空気比調整）を、乾燥汚泥の発熱量、焼却量、ボイラの発生蒸気量、燃焼室ガス温度、排ガス分析値などの様々な値をもとにしてコンピュータで解析し、多変数制御する。制御目標としては、例えば、燃焼室ガス温度や一酸化炭素濃度、酸素濃度、燃え切り位置、ボイラの発生蒸気量などが用いられる。

【0057】

燃焼制御装置６は、含水率の測定値Ｐに応じて安定燃焼させるために必要な燃焼空気供給量Ｑをリアルタイムで供給するように、燃焼空気供給量調整部（１８ａ、１８ｂ）を制御する。

【0058】

燃焼空気供給量Ｑは、例えば、完全燃焼に必要な理論酸素量から求めることができる。例えば、乾燥汚泥１ｋｇ中に、炭素ｃ（ｋｇ）、水素ｈ（ｋｇ）、酸素ｏ（ｋｇ）、硫黄ｓ（ｋｇ）が含まれていると、乾燥汚泥中にある酸素ｏ（ｋｇ）は燃焼に寄与することを考慮すると、乾燥汚泥１ｋｇの完全燃焼に必要な理論酸素量Ｏ_０（ｋｍｏｌ）は、Ｏ_０＝（ｃ／１２）+（ｈ／４）+（ｓ／３２）－（ｏ／３２）［ｋｍｏｌ／ｋｇ］であり、理論酸素量から理論空気量が求められる。理論酸素量の計算に、含水率（Ｈ_２Ｏ）が計算要素の一つとして用いられる。なお、理論空気量の計算方法は公知であるので、詳細な説明を省略する。完全燃焼させるための燃焼空気供給量Ｑは、一般に、理論空気量Ｑ_０より多めに設定され、Ｑ＝λ・Ｑ_０［ｍ^３ _Ｎ／ｋｇ］で得られる。ここでλは、空気比（又は空気過剰率）である。

【0059】

以上の説明から明らかなように、乾燥汚泥の含水率を水分測定器４により連続的に測定し、含水率の測定値Ｐが予め設定された目標含水率Ｗとなるように汚泥乾燥機２を制御することにより、焼却炉３に供給する乾燥汚泥Ｋの含水率が常に安定し、その安定した含水率に応じて焼却炉３の燃焼が制御されるため、焼却炉３における乾燥汚泥の燃焼状態がいっそう安定する。

【0060】

また、汚泥乾燥機２において脱水汚泥を乾燥させるための複数の制御要素を、優先順位を設けて制御することにより、汚泥の乾燥が最適化される。

【0061】

本発明は、上記実施形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、汚泥乾燥機の熱媒として、蒸気の他に、熱媒油、或いは高温水を利用する構成とすることもできる。焼却炉としてストーカ式焼却炉を例示したが、流動床炉であってもよい。また、汚泥乾燥機の例として間接加熱型汚泥乾燥機を例示したが、直接加熱型汚泥乾燥機を用いることもできる。

【符号の説明】

【0062】

１ 汚泥乾燥焼却システム
２ 汚泥乾燥機
３ 焼却炉
４ 水分測定器
５ 乾燥機制御装置
６ 燃焼制御装置
２８ 堰部
２９ 昇降駆動部
２２ 中空軸
２３ パドル翼
２４ 第１受入口
２５ 排出口
２６ 第２受入口
２７ 投入量制御部
３１ 駆動モータ
３２ 熱媒温度調整部
Ｄ 脱水汚泥
Ｋ 乾燥汚泥
Ｐ 測定値
Ｖ 蒸気
Ｗ 目標含水率

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】