特開 2024-70378 有機汚泥処理装置の制御方法

(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】P2024070378

(43)【公開日】2024-05-23

(54)【発明の名称】有機汚泥処理装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 11/13 20190101AFI20240516BHJP

【ＦＩ】

C02F11/13 ZAB

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022180827

(22)【出願日】2022-11-11

(71)【出願人】

【識別番号】000000240

【氏名又は名称】太平洋セメント株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000185961

【氏名又は名称】太平洋エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106563

【弁理士】

【氏名又は名称】中井 潤

(72)【発明者】

【氏名】梶 芳寿

(72)【発明者】

【氏名】宮野 哲行

(72)【発明者】

【氏名】山本 泰史

(72)【発明者】

【氏名】田原 裕太

【テーマコード（参考）】

4D059

【Ｆターム（参考）】

4D059AA03

4D059AA07

4D059AA30

4D059BD13

4D059BJ14

4D059CA14

4D059CB06

4D059CB09

4D059CB19

4D059CC04

4D059DA66

4D059EA06

4D059EB11

(57)【要約】

【課題】有機汚泥処理装置を安定的に自動制御する。
【解決手段】セメント焼成装置１から予熱原料Ｒ１を分取する分取装置５と、有機汚泥Ｓを分取装置で分取された予熱原料Ｒ２と混合し、予熱原料の顕熱を用いて有機汚泥を乾燥させる混合装置８とを備える有機汚泥処理装置の制御方法であって、混合装置から排出された予熱原料と有機汚泥の混合物Ｍの温度を温度計１０により測定し、その温度が一定となるように、分取装置５による予熱原料分取量又は／及び有機汚泥Ｓの供給量を制御する。混合装置から排出された予熱原料と有機汚泥の混合物の温度の目標値と測定値の偏差に応じ、分取装置による予熱原料分取量又は／及び有機汚泥Ｓの供給量をステップ状に変化させてもよい。分取装置としてケーシングの上半分が除去されたスクリューコンベヤを用い、スクリューコンベヤの回転数を変化させることによって予熱原料分取量を変化させてもよい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

セメント焼成装置から予熱原料を分取する分取装置と、有機汚泥供給装置から供給される有機汚泥を前記分取装置で分取された予熱原料と混合し、該予熱原料の顕熱を用いて前記有機汚泥を乾燥させる混合装置とを備える有機汚泥処理装置の制御方法であって、
前記混合装置から排出された予熱原料と有機汚泥の混合物の温度を温度計により測定し、その温度が一定となるように、前記分取装置による予熱原料分取量又は／及び有機汚泥供給量を制御することを特徴とする有機汚泥処理装置の制御方法。

【請求項2】

前記混合装置から排出された予熱原料と有機汚泥の混合物の温度の目標値と温度計により測定した測定値の偏差に応じ、前記分取装置による予熱原料分取量又は／及び有機汚泥供給量をステップ状に変化させることを特徴とする請求項１に記載の有機汚泥処理装置の制御方法。

【請求項3】

前記分取装置は、ケーシングの上半分が除去されたスクリューコンベヤであって、該スクリューコンベヤの回転数を変化させることによって前記予熱原料分取量を変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機汚泥処理装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、下水汚泥等の有機汚泥を処理する装置の制御方法に関し、特に有機汚泥処理装置を安定的に自動制御する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

下水処理場から排出される下水汚泥等の有機汚泥は、陸上での埋め立て等が困難になりつつあるため、燃料として有効利用する方法が種々提案されている。そこで、本出願人は、特許文献１において、セメント焼成装置の最下段サイクロンを除くプレヒータサイクロンから予熱原料を分取し、有機汚泥を分取した予熱原料と混合し、予熱原料の顕熱を用いて乾燥させてセメント焼成装置の仮焼炉又はセメントキルンの窯尻部から仮焼炉までの間のダクトに供給する有機汚泥の処理方法等を提案した。

【0003】

特許文献１に記載の発明によれば、有機汚泥を予熱原料の顕熱を用いて乾燥させ、乾燥汚泥を予熱原料と共に仮焼炉又はセメントキルンの窯尻部から仮焼炉までの間のダクトに供給することで、乾燥汚泥を燃料代替として有効利用できる。また、乾燥汚泥の熱量は仮焼炉等でセメント原料の脱炭酸用熱量として効率的に寄与するため、設備コスト、並びにセメント生産効率やクリンカ生産量の低下を最小限に抑えながら有機汚泥を処理することができる。

【0004】

しかし、特許文献１の発明では、比較的低温である乾燥汚泥を、高温部である仮焼炉又はセメントキルンの窯尻部から仮焼炉までの間のダクトに戻すため若干の熱ロスが発生する問題がある。

【0005】

そこで、本出願人は、さらに、セメント焼成装置の仮焼炉から予熱原料を分取する分取装置と、有機汚泥を分取装置で分取された予熱原料と混合し、この予熱原料の顕熱を用いて有機汚泥を１００℃以上で乾燥させる混合装置と、混合装置から排出された乾燥汚泥と予熱原料の混合物をセメント原料工程に供給する供給装置とを備える有機汚泥の処理装置を発明した（国際特許出願Ｎｏ．ＰＣＴ／ＪＰ２０２２／０１６０１３）。

【0006】

上記発明によれば、有機汚泥の乾燥物と分取した予熱原料の混合物は１２０℃以上となり臭気の問題がないためセメント焼成装置の原料供給系統に戻すことができる。よって、前記混合物をセメントキルンの窯尻部から仮焼炉までの間のダクトに戻した場合に発生する熱ロスを削減することができると共に、仮焼炉から分取した８００℃程度の高温の予熱原料によって有機汚泥を乾燥させるため、乾燥に使用する予熱原料の量も削減することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】国際公開ＷＯ２０１９／１９３９３８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、上記国際特許出願Ｎｏ．ＰＣＴ／ＪＰ２０２２／０１６０１３に記載の発明においても、有機汚泥の水分がばらつくなどの理由で混合装置の安定運転を維持することが容易でない場合があり、オペレータが混合装置を監視する必要があるという課題があった。

【0009】

そこで、本発明は、上記文献に記載の有機汚泥処理装置を安定的に自動制御することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するため、本発明は、セメント焼成装置から予熱原料を分取する分取装置と、有機汚泥供給装置から供給される有機汚泥を前記分取装置で分取された予熱原料と混合し、該予熱原料の顕熱を用いて前記有機汚泥を乾燥させる混合装置とを備える有機汚泥処理装置の制御方法であって、前記混合装置から排出された予熱原料と有機汚泥の混合物の温度を温度計により測定し、その温度が一定となるように、前記分取装置による予熱原料分取量又は／及び有機汚泥供給量を制御することを特徴とする。

【0011】

本発明によれば、混合装置から排出された予熱原料と有機汚泥の混合物の温度が一定となるように分取装置による予熱原料分取量又は／及び有機汚泥供給量を制御することで、乾燥後の予熱原料と有機汚泥の混合物の水分がばらつくことがなく、略々一定で推移する。そのため、混合装置の安定運転を維持することが可能となり、オペレータが混合装置を常時監視する必要がなくなり、省力化が実現できる。

【0012】

上記制御方法において好適なのは、前記混合装置から排出された予熱原料と有機汚泥の混合物の温度の目標値と温度計により測定した測定値の偏差に応じ、前記分取装置による予熱原料分取量又は／及び有機汚泥供給量をステップ状に変化させる方法である。

【0013】

また、前記予熱原料分取量は、前記分取装置としてケーシングの上半分が除去されたスクリューコンベヤを用い、該スクリューコンベヤの回転数を変化させることによって変化させることができる。また、前記有機汚泥供給量は、例えば有機汚泥供給装置のポンプ回転数を変化させることなどで変化させることができる。

【発明の効果】

【0014】

以上のように、本発明によれば、有機汚泥処理装置を安定的に自動制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明に係る制御方法を適用する有機汚泥処理装置の一例を示す概略図である。

【図2】本発明に係る有機汚泥処理装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。

【図3】本発明に係る制御方法におけるステップ制御に用いるグラフである。

【図4】本発明に係る制御方法の試験例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

次に、本発明を実施するための一形態として、有機汚泥供給装置から供給される有機汚泥の供給量を一定とし、分取装置によって分取される予熱原料の分取量を変化させる場合について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0017】

図１は、本発明に係る制御方法を適用する有機汚泥の処理装置を備えたセメント焼成装置を示し、このセメント焼成装置１は、セメントキルン２、仮焼炉３、プレヒータ４等の一般的なセメント焼成装置の構成要素に加え、仮焼炉３を下降する予熱原料Ｒ１からその一部を分取する分取装置５と、分取した予熱原料Ｒ２を有機汚泥供給装置６から供給される有機汚泥Ｓに混合しながら有機汚泥Ｓを乾燥させる混合装置８等を備える。分取装置５と混合装置８で有機汚泥Ｓの処理装置が構成される。尚、プレヒータ４は、４段又は５段のサイクロンを有するが、図１では、上から３段目又は４段目のサイクロン４Ｃ１、４Ｃ２の上方に存在する装置の図示を省略している。有機汚泥Ｓとは、下水汚泥、製紙汚泥、ビルピット汚泥、食品汚泥等をいう。

【0018】

分取装置５は、例えば、仮焼炉３を水平方向に貫通し、ケーシングの上半分（円筒状ケーシングの上側半分）が除去されて上方が開放されたスクリューコンベヤを用いることができる。

【0019】

混合装置８は、水平軸８ａに多数のブレード８ｂが取り付けられ、水平軸８ａを回転させることでブレード８ｂも回転するパグミル等であって、有機汚泥Ｓと分取した予熱原料Ｒ２の混合乾燥と搬送を同時に行う。この混合装置８は上述のものに限定されず、有機汚泥Ｓを分取した予熱原料Ｒ２の顕熱で有機汚泥Ｓを乾燥させることができる他の種類の装置を用いることもできる。混合装置８の出口シュートにはロータリーバルブ９が設けられる。

【0020】

図示を省略するが、分取装置５と混合装置８との間には、スクリューコンベヤ等の輸送機やダンパが設けられる。また、混合装置８には、混合装置８からのダスト、臭気及び水蒸気を含む排ガスＧを最下段サイクロン（図示例では最下段サイクロン４Ａ２）のガス出口部に導入する導入装置が設けられる。

【0021】

次に、上記セメント焼成装置１における有機汚泥処理方法及び有機汚泥処理装置の制御方法について、図１及び図２を中心に参照しながら説明する。

【0022】

セメント焼成装置１の運転時に、有機汚泥供給装置６を介して有機汚泥Ｓを混合装置８に供給すると共に、仮焼炉３を下降する予熱原料Ｒ１の一部を分取装置５で分取し、分取した予熱原料Ｒ２を混合装置８に導入して有機汚泥Ｓを乾燥させる。

【0023】

混合装置８における有機汚泥Ｓと分取した予熱原料Ｒ２の混合割合を、有機汚泥Ｓ（水分を除いた固形分）：分取した予熱原料Ｒ２＝１：３～１：４（重量比）に調整することが好ましい。これによって、安定的かつ短時間に水分を蒸発させることができる。また、有機汚泥Ｓの可燃分を不燃物である予熱原料Ｒ２で希釈することで粉じん爆発の危険性を低減し、さらに、粘性の高い有機汚泥のハンドリング性を改善することができる。

【0024】

混合装置８において、有機汚泥Ｓと予熱原料Ｒ２を好ましくは１～５分間程度混合撹拌しながら搬送し、分取した予熱原料Ｒ２の顕熱によって有機汚泥Ｓを加熱して乾燥させる。有機汚泥Ｓの乾燥物と分取した予熱原料Ｒ２の混合物Ｍをセメント焼成装置１の原料供給系統に戻す。尚、分取されなかった予熱原料Ｒ１は、通常通り仮焼炉３、最下段サイクロン４Ａ１、４Ａ２で脱炭酸された後、セメントキルン２で焼成されてセメントクリンカが生成する。

【0025】

予熱原料Ｒ１の分取量は、分取装置５のスクリューコンベヤの回転数を変更することで即時に調整することができ、有機汚泥Ｓの供給量が変化した場合等にも予熱原料Ｒ１の分取量を即時に調整して対応することができる。具体的には以下のように制御することで混合装置８を安定的に自動制御することができる。

【0026】

本実施形態では、混合装置８の出口シュートのロータリーバルブ９から排出された有機汚泥Ｓと予熱原料Ｒ２の混合物Ｍの温度Ｔｐを温度計（熱電対温度計等）１０により測定し、温度Ｔｐが一定（例えば１２０℃）になるように制御装置１１で分取装置５の回転数をステップ制御にて調整する。分取装置５の回転数はインバータ制御によって可変速で変更される。

【0027】

図２のステップＳ１において、ロータリーバルブ９から排出された混合物Ｍの温度の測定値Ｔｐと目標値Ｔｓの偏差ＤＶを算出し、ステップＳ２において、図３に示すグラフを用い、偏差ＤＶから分取装置５の回転数変更量Ｈｚを求める。例えば、偏差ＤＶが「１５℃」の場合には回転数変更量Ｈｚは「－２Ｈｚ」となる。

【0028】

次に、ステップＳ３において、現在回転数Ｈｚｐに上記回転数変更量「－２Ｈｚ」を加え、新たな分取装置５の回転数Ｈｚｎを算出し、算出された回転数Ｈｚｎで分取装置５を運転する。ステップＳ４において、Ｔ１＝１５分が経過したか否かを判断し、１５分が経過した場合にはステップＳ１に戻り、上記動作を繰り返す。

【0029】

次に、上記制御方法の試験例について説明する。

【0030】

混合装置８の出口シュートのロータリーバルブ９から排出された有機汚泥Ｓと予熱原料Ｒ２の混合物Ｍの温度Ｔｓを１２０℃に設定し、上記要領で分取装置５の回転数を制御した。

【0031】

図４は、上記制御を行った際のロータリーバルブ９から排出された混合物Ｍの温度の測定値Ｔｐと分取装置（スクリューコンベヤ）５の回転数の推移を示す。測定値Ｔｐのスケールは左側、分取装置５の回転数のスケールは右側に示す。

【0032】

同図より、混合物Ｍの温度の測定値Ｔｐと目標値Ｔｓの偏差ＤＶに応じて分取装置５の回転数がステップ状に変化し、混合物Ｍの温度の測定値Ｔｐが目標値Ｔｓの近くを推移していることが判る。

【0033】

尚、上記実施形態では、混合装置８から排出された予熱原料Ｒ２と有機汚泥Ｓの混合物Ｍの温度の目標値Ｔｓと測定値Ｔｐの偏差ＤＶに応じて分取装置５による予熱原料Ｒ１の分取量をステップ状に変化させたが、混合装置８から排出された予熱原料Ｒ２と有機汚泥Ｓの混合物Ｍの温度が一定となるように分取装置５による予熱原料Ｒ１の分取量を制御するのであれば他の方法を用いることができる。

【0034】

また、上記実施形態では分取装置５による予熱原料Ｒ１の分取量を変化させたが、混合物Ｍの温度が一定となるように有機汚泥供給装置６による有機汚泥Ｓの供給量を変化させてもよい。さらに、前記予熱原料Ｒ１の分取量と前記有機汚泥Ｓの供給量の両方を変化させてもよい。

【0035】

また、上記実施形態では仮焼炉３を下降する予熱原料Ｒ１の一部を分取したが、プレヒータ４のいずれかのサイクロンから予熱原料を分取して有機汚泥Ｓの乾燥に用いることもできる。

【0036】

さらに、分取装置５としてケーシングの上半分が除去されたスクリューコンベヤを用いたが、ダンパ等を利用した他の装置を用いることもできる。

【符号の説明】

【0037】

１ セメント焼成装置
２ セメントキルン
３ 仮焼炉
４ プレヒータ
５ 分取装置
６ 有機汚泥供給装置
８ 混合装置
９ ロータリーバルブ
１０ 温度計
１１ 制御装置
Ｇ 排ガス
Ｍ 混合物
Ｒ１、Ｒ２ 予熱原料
Ｓ 有機汚泥

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】