JP2000171153A

JP2000171153A - マルチバーナ式粉砕乾燥方法及び装置

Info

Publication number: JP2000171153A
Application number: JP10349887A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fujinami; 洋藤波; Terumi Ogawa; 輝美小川; Satoru Wada; 悟和田; Nobuaki Uno; 信明宇野
Original assignee: Hitachi Techno Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 1998-12-09
Filing date: 1998-12-09
Publication date: 2000-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】マルチバーナ式粉砕乾燥方法及び装置におい
て、処理槽における被処理物の撹拌粉砕と乾燥を改良
し、熱ダメージの少ない高品質の乾燥物を得ると共に、
安定的で経済的な運転を可能とする。【解決手段】処理槽１を粉砕部１ａと乾燥部１ｂに分
け、それぞれにフレームバーナ２ａ，２ｂを槽底部に向
けて設置し、粉砕部１ａで供給された被処理物２２全体
を撹拌しながら粉砕、粗乾燥し、乾燥部１ｂでその中間
被処理物を本乾燥する。フレームバーナ２ａ，２ｂは共
に噴出初期速度が音速以下である噴流バーナとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明属する技術分野】本発明は、フレームバーナの有
する速度の速い高温の噴出ガスを利用し、液体成分及び
固形成分を含む被処理物を粉砕乾燥する方法及び装置に
係り、より詳しくは、複数のフレームバーナを用いて被
処理物の粉砕と乾燥を改良し、高品質の乾燥物を安定的
かつ経済的に得ることを可能とするマルチバーナ式粉砕
乾燥方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音速で燃焼ガスを噴出するジェットバ
ーナを利用した粉砕乾燥装置として、特公昭５３−４９
３５号公報に記載のものがある。これを図９に示す。

【０００３】図９において、乾燥タンク１０１の上部に
ジェットバーナ１０２が下向きに設置され、乾燥タンク
１０１の上部側方に被処理物供給口１０３が設けられ、
供給機１０４により被処理物１０５を供給口１０３から
乾燥タンク１０１内に供給される。ジェットバーナ１０
２は、燃料と酸化剤（圧縮空気）を燃焼室１０６に供給
して燃焼させ、生じた燃焼ガスを超音速の火焔ジェット
流として噴出するフレームバーナであり、乾燥タンク１
０１内においてジェットバーナの超音速の噴出ガス（火
焔ジェット流）は、二次燃焼空気の流入を遮断した状態
で、乾燥タンク１０１内に供給され、乾燥タンク１０１
内に蓄積滞留する被処理物１０７に吹き付けられる。こ
の超音速の噴出ガスの吹き付けにより被処理物１０７
は、燃燃焼を伴うことなく、被処理物１０７に含まれて
いる水分又は油分などの液体成分を気化し、乾燥され
る。この撹拌、乾燥は、噴出ガス１０８の周囲領域と乾
燥タンク１０１壁との間に被処理物１０７を滞留させな
がら行う。

【０００４】噴出ガス１０８は乾燥タンク１０１内にお
ける液体成分の気化、ガス流の反転、液体成分と固形成
分との撹拌にそのエネルギーを奪われ、気化した液体成
分（蒸発成分）と固形成分（固形粒子）は混合した状態
で噴出ガスと共に乾燥タンク１０１の排出口１０９に連
結されたダクト１１０を通して排出される。その後、第
１コレクター１１１及び第２コレクター１１２において
固形成分は気化した液体成分及び噴出ガスから分離回収
される。

【０００５】ジェットバーナの噴出ガス１０８は、乾燥
タンク１０１内に蓄積滞留する被処理物１０７のうちタ
ンク中央部に位置する部分を、噴出ガス１０８の噴出圧
力と衝撃波によって破砕可能であり、かつ噴出ガス１０
８の噴出圧力はガス流に乗せて軽量の固形成分を飛散さ
せるに十分な運動エネルギーを持っている。また、噴出
ガス１０８の周囲領域と乾燥タンク１０１壁との間に滞
留する被処理物１０７の層は乾燥タンク１０１壁に対し
て断熱用の保護層を形成し、その結果、タンク中央部分
の高温にも係わらずタンク壁部分は低温に維持される。

【０００６】また、ジェットバーナ１０２から噴出する
噴出ガス１０８の火焔ジェット流は、６Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ
程度の圧力の供給空気を使用して作られ、温度は１５０
０〜２０００Ｋ、流速は１０００〜１３００ｍ／ｓｅｃ
程度の超音速に設定されている。燃料及び空気の供給量
を増減することにより、火焔温度及び噴出速度を増加・
減少させ得るとともに発熱量が任意に調整される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の粉砕乾
燥装置は、ガソリン、ケロシン等の燃料と燃焼空気との
爆燃によって超音速の高温噴流たる噴出ガス１０８を、
ジェットバーナ１０２より噴出させるものである。この
噴出ガス１０８は、超音速であるが故に、ガス体が分散
することなく集中的、直線的に放出される。また、噴出
ガス１０８は超音速であるが故に、周囲気体の粘性によ
る巻き込量が少ないという性質があり、このため周囲ガ
スの捲き込み混合による冷却がなされず、高温のまま滞
留被処理物１０７に吹き付けられる。このため、乾燥タ
ンク１０１内の滞留被処理物１０７は、高温超音速の噴
出ガス１０８と直接接触することとなり、よって滞留被
処理物１０７は高い熱伝達を得て、噴出ガス１０８の接
触した部分は局部的に高温加熱され、瞬時に乾燥され
る。

【０００８】しかし、このような局部的な高温加熱は、
乾燥物に熱ダメージをもたらす。乾燥物を再利用する場
合、熱ダメージは致命的な欠陥となる。

【０００９】また、乾燥タンク１０１の中央部が高温で
あるにも係わらず、乾燥タンク１０１の壁部分が低温に
維持されるような断熱作用を営む保護層たる滞留被処理
物１０７の層を、乾燥タンク１０１壁と中央部との間に
形成しながら、中央部のみを処理する。この保護層を常
に存在せしめることは、滞留する被処理物１０７の塊の
うち噴出ガス１０８と直接接触する被処理物１０７の表
面の水分が噴出ガス１２の迅速な熱伝達によって急速に
蒸発し尽くされて、固形の膜が滞留被処理物１０７の表
面に形成され、そしてその固形膜が被処理物１０７の表
面上を広がって成長し、その固形膜が乾燥タンク１０１
の壁面に接触位置する滞留被処理物１０７部分にまで広
がると、固形膜の形成された滞留被処理物１０７が乾燥
タンク１０１の壁面に固着し、タンク壁から容易には剥
れにくいものとなり、やがて、そのような固形膜で覆わ
れた滞留被処理物１０７の塊が装置の運転を不能に陥れ
る可能性がある。例えば、被処理物１０５として澱粉質
を含んだ汚泥を粉砕乾燥する場合にあっては、滞留被処
理物１０７の層は、運転時間の経過と共に処理糟壁に固
着し、成長し、遂には装置の運転不能をひき起こす。

【００１０】また、乾燥タンク１０１内に滞留被処理物
１０７の層を生成することは、粉砕乾燥に必要な撹拌容
積を減じることとなり、所定量の乾燥物を得ることはで
きない。

【００１１】更に、従来技術のジェットバーナ１０２を
使用する粉砕乾燥装置においては、被処理物の乾燥タン
ク内の撹拌混合を激し過ぎるものにすると、未乾燥の被
処理物も同時に、排出口１０９より排出されてしまい、
所望の乾燥粉粒物を得ることが困難となる。

【００１２】また、従来技術のジェットバーナ１０２を
用いた粉砕乾燥装置においては、ジェットバーナ１０２
からの噴出ガス１０８を１５００Ｋ以上の温度で噴射速
１２００ｍ／ｓｅｃ程度の超音速のガスに設定するため
には、ジェットバーナ１０２において圧力６Ｋｇ／ｃｍ
²Ｇ程度の供給空気を使用しなければならず、従って、
この６Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ程度の空気を製造するために、本
装置の運転費が大変高価なものになる。

【００１３】本発明の目的は、処理槽における被処理物
の撹拌粉砕と乾燥を改良し、熱ダメージの少ない高品質
の乾燥物を得ると共に、安定的で経済的な運転を可能と
するマルチバーナ式粉砕乾燥方法及び装置を提供するこ
とである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、燃料及び酸化剤を燃焼室内に供給
して燃焼させ、生じた燃焼ガスを噴出させるフレームバ
ーナを処理槽に設置し、この処理槽に供給された液体成
分を含む被処理物を前記フレームバーナの噴出ガスによ
り粉砕し乾燥する粉砕乾燥方法において、前記処理槽の
フレームバーナとして第１及び第２の少なくとも２つの
フレームバーナを設置し、前記第１フレームバーナによ
り前記処理槽に供給された被処理物を撹拌粉砕しかつ粗
乾燥し、この撹拌粉砕しかつ粗乾燥した被処理物を前記
第２のフレームバーナにより本乾燥するものとする。

【００１５】ここで、本願明細書では、噴出ガスを超音
速で噴出させるバーナを「ジェットバーナ」といい、音
速以下で噴出させるバーナを「噴流バーナ」といい、こ
れらのバーナを総称して「フレームバーナ」という。

【００１６】このように処理槽の機能を撹拌粉砕機能と
乾燥機能とを分離し、第１フレームバーナによる前段処
理で被処理物を撹拌粉砕しかつ粗乾燥し、第２フレーム
バーナによる後段処理で粉砕された被処理物を本乾燥す
ることにより、第１フレームバーナによる前段処理で
は、被処理物は蒸発液体成分を保持しているので熱ダメ
ージを受けず、第２フレームバーナによる後段処理で
は、被処理物は粉砕、微粒子化され浮遊化し易くなって
いるので、熱量の小さいバーナでの乾燥処理が可能とな
り、同様に熱ダメージを受けることがない。

【００１７】また、処理槽の機能を撹拌粉砕機能と乾燥
機能とを分離したので、それぞれにおいて熱量の小さな
最適の噴流バーナが使用可能となり、粉砕乾燥処理に消
費される空気圧縮エネルギーを大幅に減少することがで
き、装置の運転費を格段に低減することができる。

【００１８】更に、第１フレームバーナによる前段処理
では被処理物を本乾燥までしないので、槽璧部に付着、
滞留を生じる可能性が少なくなり、第２フレームバーナ
による後段処理では被処理物は粉砕、微粒子化され浮遊
化し易くなっているので、同様に槽璧部に付着、滞留を
生じる可能性が少なくなり、安定した連続運転が可能と
なる。

【００１９】以上により熱ダメージの少ない高品質の乾
燥物が得られ、かつ安定的で経済的な運転が可能とな
る。

【００２０】（２）上記（１）において、好ましくは、
前記第１フレームバーナによる撹拌粉砕、粗乾燥は、前
記第１フレームバーナの噴出ガスにより前記処理槽に供
給された被処理物全体を撹拌しながら行う。

【００２１】これにより第１フレームバーナによる処理
時、被処理物は槽璧部に付着、滞留を生じることなく、
効果的に粉砕、粗乾燥される。

【００２２】（３）また、上記目的を達成するために、
本発明は、燃料及び酸化剤を燃焼室内に供給して燃焼さ
せ、生じた燃焼ガスを噴出させるフレームバーナを処理
槽に設置し、この処理槽に供給された液体成分を含む被
処理物を前記フレームバーナの噴出ガスにより粉砕し乾
燥する粉砕乾燥装置において、前記処理槽に、前記供給
された被処理物を撹拌粉砕しかつ粗乾燥する粉砕部と、
この撹拌粉砕しかつ粗乾燥した被処理物を本乾燥する乾
燥部とを設け、前記フレームバーナを前記粉砕部と乾燥
部のそれぞれに設置したものとする。

【００２３】これにより上記（１）で述べたように、熱
ダメージの少ない高品質の乾燥物が得られ、かつ安定的
で経済的な運転が可能となる。

【００２４】（４）上記（３）において、好ましくは、
前記処理槽の粉砕部は、前記フレームバーナの噴出ガス
により前記供給された被処理物全体が撹拌されるよう、
下方部分が下方に向かって先細のテーパ形状をしてい
る。

【００２５】これにより破砕部での破砕処理に際して、
被処理物は槽璧部に付着、滞留を生じることなく、効果
的に粉砕、粗乾燥される。

【００２６】（５）また、上記（３）又は（４）におい
て、好ましくは、前記処理槽の粉砕部は乾燥部よりも槽
容積が小さい。

【００２７】これにより破砕部での破砕処理に際して、
被処理物の撹拌が一層激しいものとなり、被処理物は槽
璧部に付着、滞留を生じることなく、より効果的に粉
砕、粗乾燥される。

【００２８】（６）更に、上記（３）又は（４）におい
て、好ましくは、前記処理槽の粉砕部及び乾燥部のフレ
ームバーナは、それぞれ、前記燃焼ガスを音速以下の速
度で噴出させる噴流バーナである。

【００２９】これにより破砕部及び乾燥部共に、消費さ
れる空気圧縮エネルギが低減し、運転費が軽減する。

【００３０】（７）また、上記（３）又は（４）におい
て、好ましくは、前記処理槽の粉砕部のフレームバーナ
は前記燃焼ガスを超音速で噴出させるジェットバーナで
あり、前記処理槽の乾燥部のフレームバーナは前記燃焼
ガスを音速以下の速度で噴出させる噴流バーナである。

【００３１】これにより破砕部では強固な粉砕力が得ら
れる。また、破砕部では粉砕、粗乾燥すればよいので、
従来に比べ熱量の少ないジェットバーナを使用でき、破
砕部及び乾燥部共に、消費される空気圧縮エネルギが低
減し、運転費が軽減する。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明のマルチバーナ式粉
砕乾燥装置の実施形態を図面を用いて説明する。

【００３３】まず、本発明の第１の実施形態によるマル
チバーナ式粉砕乾燥装置を図１〜図３により説明する。
本実施形態は、被処理物として、粘着性物質かつ／また
は大小様々なサイズの固形成分及び含水率のばらつきの
ある物質を含むものを処理する場合のものである。その
ような被処理物としては、例えば食品加工工場より排出
される食品加工汚泥、食品加工残渣、又はそれらの混合
物がある。

【００３４】図１及び図２において、マルチバーナ式粉
砕乾燥装置は、被処理物供給機８と、この被処理物供給
機８より供給された被処理物２２を粉砕し乾燥させる処
理槽１と、処理槽１から排出された乾燥物（固形成分）
及びガス（蒸発成分を含む混合ガス）の混合物を乾燥物
とガスとに分離回収するサイクロン１３、バグフィルタ
ー１４及び払出しスクリュウコンベヤー１５とを主たる
構成要素として備えている。

【００３５】被処理物供給機８は、被処理物受槽７及び
供給駆動機構９を有し、被処理物受槽７内に保持した被
処理物２２が供給駆動機構９の作動により処理槽１の被
処理物供給口５から処理槽１に供給される。

【００３６】処理槽１は２段式であり、供給された被処
理物２２を撹拌粉砕し、粗乾燥する粉砕部１ａと、粉砕
部１ａで粉砕・粗乾燥された被処理物を本乾燥する乾燥
部１ｂを有し、処理槽１の粉砕部１ａ及び乾燥部１ｂの
それぞれの上部には、フレームバーナ２ａ，２ｂが槽底
部に向けて設置されている。フレームバーナ２ａ，２ｂ
は、それぞれ、燃料１０ａ，１０ｂと酸化剤１１ａ，１
１ｂを燃焼室３に噴射して燃焼させ、生じた燃焼ガスを
フレームバーナ２ａ，２ｂの下端の噴出口から噴出ガス
１２として噴出させるものであり、本実施形態では、フ
レームバーナ２ａ，２ｂは共に、噴出初期速度が音速以
下のである噴流バーナである。

【００３７】燃料１０ａ，１０ｂ及び酸化剤１１ａ，１
１ｂをフレームバーナ２ａ，２ｂに送る配管には、燃料
及び酸化剤をそれぞれ計量加圧する手段（図示せず）が
設けられており、その計量加圧手段の動作を調節して、
燃料及び酸化剤の流量（供給量）を制御することができ
る。

【００３８】処理槽１の粉砕部１ａの底部付近には上記
の被処理物供給口５が設けられ、この供給口５に被処理
物供給機８が接続され、上記のように被処理物２２が粉
砕部１ａに供給される。

【００３９】処理糟１の乾燥部１ｂの上部には固気排出
口６が設けられ、固気排出口６は配管１８によりサイク
ロン１３と接続され、サイクロン１３の上部排出口は更
に配管１９によりバグフィルター１４と接続され、サイ
クロン１３の下部排出口は固形成分一次貯槽２４に接続
されている。また、固形成分一次貯槽２４及びバグフィ
ルター１４は払出しスウリュウコンベヤ１５に接続され
ている。

【００４０】処理槽１の乾燥部１ｂで処理された被処理
物は、粉砕乾燥され粉粒状となった乾燥物（固形成分）
と、噴出ガス１２の処理後のガス及び被処理物２２から
加熱分離された蒸気とが混ざり合った流体、即ち混合ガ
ス（以下、単に蒸発成分という）との混合物となって、
固気排出口６より排出され、配管１８を介しサイクロン
１３に供給され、固形成分と蒸発成分に分離される。固
形成分は、固形成分一次貯槽２４に貯蔵された後、払出
しスクリュウコンベヤ１５に供給され、払出しコンベヤ
１５により取り出される。サイクロン１３は、固形成分
一次貯槽２４及び／又は払出しスクリュウコンベヤ１５
により外部と遮断されている。

【００４１】蒸発成分とサイクロン１３で分離できなか
った微細固形成分は、配管１９を介してバグフィルタ１
４に供給され、微細固形成分を除去し蒸発成分はバグフ
ィルタ１４の上部排出口より外部に排出される。バグフ
ィルター１４で分離された微細固形成分は払出しスクリ
ュウコンベヤ１５により取り出される。

【００４２】処理槽１の粉砕部１ａと乾燥部１ｂとは１
つの槽を２つに仕切ったものであり、図１に示すように
並列配置され、仕切りの上方部分には連絡口５０が位置
し、相互に連通している。

【００４３】処理槽１の粉砕部１ａは乾燥部１ｂに比べ
て槽容積が小であり、かつ粉砕部１ａの底部は、噴出ガ
ス１２により分散された被処理物２２が重力により底部
に落下しやすい、円錐、角錐等のコーン形状となってい
る。また、粉砕部１ａの噴流バーナ２ａは粉砕部１ａの
底部に接近して設置され、これにより供給された被処理
物２２は噴出ガス１２により激しく流動撹拌され、粉砕
される。このとき、粉砕部１ａの槽容積を小としている
ため、噴出ガス流量当りの槽容積が小となり、粉砕部１
ａでの撹拌が一層激しいものとなる。また、粉砕部１ａ
の底部をコーン形状としているため、噴出ガス１２によ
り分散された被処理物２２が重力により底部に落下し流
動し易くなり、被処理物２２は噴出ガス１２により流動
撹拌されかつ相互の衝突により粉砕される。

【００４４】以上のような破砕部１ａの構造とすること
により、粉砕部１ａでは槽底部の粉砕撹拌力が確保さ
れ、被処理物２２を小サイズ粉砕すると共に、被処理物
全体が撹拌され、被処理物２２が槽底部に付着、滞留を
生じさせることがない。また、破砕部１ａにおいて、被
処理物２２は噴出ガス１２により撹拌粉砕されると共
に、噴出ガス１２のもつ熱量により一部の液体が蒸発
し、粗乾燥される。

【００４５】また、フレームバーナ２ａも、被処理物２
２を本乾燥までする必要がないので、エネルギー密度の
高いガスは必要なく、槽全体の撹拌混合をよくするため
のガス流量を噴出する低エネルギー密度のフレームバー
ナであればよい。従って、フレームバーナ２ａとして噴
流バーナが使用される。

【００４６】粉砕部１ａで粉砕、粗乾燥された被処理物
は、噴流バーナ２ａの噴出ガス１２の処理後の上昇気流
に同伴されて、連絡口５０より乾燥部１ｂに送られる。

【００４７】処理槽１の乾燥部１ｂは粉砕部１ａと同
様、円錐、角錐等のコーン形状の底部を有している。ま
た、処理槽１の乾燥部１ｂには、粉砕部１ａで粉砕され
粒子径の小さくなったものがガス流に同伴され供給され
るため、被処理物自体、浮遊化し易く、流動し易い性状
となっている。このため、乾燥部１ｂのフレームバーナ
２ｂも、エネルギー密度の高いガスは、必要なく槽全体
の撹拌混合をよくするためのガス流量を噴出する低エネ
ルギー密度のフレームバーナであればよい。従って、乾
燥部１ｂにおいてもフレームバーナ２ｂとして噴流バー
ナが使用される。また、乾燥部１ｂの噴流バーナ２ｂ
は、中間被処理物を粉砕する必要がないので、粉砕部１
ａの噴流バーナ２ａに比べ槽底部から高い位置に設置さ
れている。

【００４８】図３にフレームバーナ（噴流バーナ）２
ａ，２ｂの構造の詳細を示す。

【００４９】フレームバーナ２ａは、燃焼室３を形成す
るバーナ本体３５を有し、バーナ本体３５の下部にはス
ロート部３６を有する噴出ガスノズル３７が設けられ、
上部には燃料分散器３８、スワラー３９、点火器４０が
設けられている。

【００５０】燃料１０ａは燃料分散器３８を介して、酸
化剤１１ａはスワラー３９を介してそれぞれ燃焼室３に
供給され、点火器４０により点火後、定常燃焼する。燃
焼室３内の燃焼ガスは、噴出ガスノズル３７のスロート
部３６より、噴出ガス１２となって排出される。噴出ガ
スノズル３７の理想的形状は一般にラバールノズルと言
われているもので、これはスロート部３６を含め曲線を
描く形状をしている。しかし、工業的にはより簡単な形
状をとる。燃焼室３の圧力は、燃焼ガスの流量と噴出ガ
スノズル３７の形状、特にスロート部３６の径で決まる
圧力損失により決まる。同一の燃焼ガス流量に対してス
ロート部３６の径が大である程、圧力損失が小さく、燃
焼室３の圧力が小となり、燃焼室３の圧力に連動して噴
出ガス１２の噴出速度が小となる。噴出ガス１２の速度
は燃焼室３圧力のα乗で示される。（工業装置上αは、
噴出ガスノズル３６により決まる。）また、燃焼ガスの
流量は酸化剤、例えば圧縮空気の供給圧によって決ま
る。

【００５１】従って、噴出ガス１２の速度を大きくする
には、スロート部３６の径を小さくするか、供給空気圧
を高くすればよく、逆に噴出ガス１２の速度を小さくす
るには、スロート部３６の径を大きくするか、供給空気
圧を低くすればよい。実際には、両者を併用して噴出速
度を設定する。

【００５２】ジェットバーナは、噴出ガス１２の速度が
超音速となるようにスロート部３６の径及び供給空気圧
を設定したものである。本実施形態の処理槽１の粉砕部
１ａの噴流バーナ２ａは、噴出ガス１２の速度が音速以
下となるようスロート部３６の径及び供給空気圧を設定
したものである。乾燥部１ｂの噴流バーナ２ｂも同様で
ある。また、粉砕部１ａにおいて、噴流バーナ２ａで局
部的な撹拌粉砕力を得るためには、燃焼室３の圧力が低
い程、噴出速度が遅くなるので、それに応じて噴出ガス
ノズル３７を槽底部に近づけ被処理物との距離を短くす
れば良い。

【００５３】処理槽１の動作を説明する。

【００５４】処理槽１の粉砕部１ａのフレームバーナ２
ａには、燃料１０ａ（灯油、メタンガス等）と酸化剤１
１ａ（圧縮空気、酸素等）が供給され、燃焼後の燃焼ガ
スと余剰の酸化剤が噴出ガス１２となって噴射される。
噴出ガス１２の速度は音速以下であるため、噴出ガス１
２の形状は放射状となり、かつ噴出ガス１２は噴射後、
周囲の温度の低いガス等を捲き込むことにより冷却さ
れ、その後、被処理物２２及び中間彼処理物に接触し、
これらを撹拌し被処理物を粉砕する。

【００５５】また、前述したように噴流バーナ２ａは槽
底部に接近して設置されていること、粉砕部１ａの槽容
積を小としていること、粉砕部１ａの底部をコーン形状
としていることにより、供給された被処理物２２は全体
が噴出ガス１２により激しく撹拌され、槽底部に付着、
滞留を生じさせることなく、小サイズに粉砕される。ま
た、被処理物２２の供給粒子径の大のものは、粉砕に時
間を要し、被処理物２２の供給粒子径の小のものは、粉
砕時間が短く、乾燥部１ｂに供給されるので、供給時の
被処理物２２に粒子径、含水率にばらつきがあっても、
粒子径、含水率が調整されて乾燥部１ｂに供給されるこ
とになる。

【００５６】また、粉砕部１ａで被処理物２２が噴出ガ
ス１２により流動撹拌され、粉砕されると同時に、噴出
ガス１２の持つ熱量により被処理物２２の一部の液体が
蒸発する。しかし、粉砕部１ａの槽容積が小であるこ
と、あるいは噴流バーナ２ａの熱量が小であることで、
被処理物２２は乾燥が進まず、含水率が高いまま維持さ
れる。従って、被処理物２２は蒸発液体分を保持してい
るので、高温ガスに接触しても液体分の蒸発に熱を奪わ
れて、固形成分が高温になることはなく、熱ダメージを
受けることはない。また、被処理物２２は本乾燥されな
いので、槽底部に付着、滞留を生じさせる可能性が少な
くなる。

【００５７】以上の如く、処理槽１を粉砕部１ａと乾燥
部１ｂとに分け、粉砕部１ａを独立の部位としたことに
より、供給された被処理物２２の性状を整え、例えば、
被処理物２２の粒子径分布は、供給時より約一化され
る。また、含水率が小の供給被処理物は軽いため、含水
率が大の供給被処理物より早く粉砕部１ａより排出され
るので、供給被処理物２２の含水率のばらつきも均一化
される。また、被処理物２２は熱ダメージを受けない。
更に、被処理物２２は全体が噴出ガス１２により激しく
撹拌され、槽底部に付着、滞留を生じさせることなく、
小サイズに粉砕される。

【００５８】処理槽１の粉砕部１ａで粉砕され粒子径の
小さくなった中間被処理物はガス流に同伴され、処理槽
１の乾燥部１ｂに供給される。乾燥部１ｂでは、噴流バ
ーナ２ｂの噴出ガスによりその中間の被処理物が流動撹
拌され、本乾燥される。ここで、乾燥部１ｂに供給され
た中間被処理物は、粉砕部１ａで小さな粒子径に粉砕さ
れているため浮遊化、流動し易く、また性状が均一化さ
れているため、処理槽１ｂの槽底部での付着、堆積がな
く、かつ槽内の温度制御が容易となる。このため、乾燥
部１ｂで処理された乾燥物は、乾燥度（含水率）のばら
つき幅が極めて小さなものとなる。また、噴流バーナ２
ｂは熱量の小さいバーナでよいので、被処理物は熱ダメ
ージを受けない。

【００５９】本実施形態の粉砕乾燥装置により被処理物
として食品加工汚泥・残渣を処理した運転例を表１に示
す。

【００６０】

【表１】

【００６１】処理槽１の粉砕部１ａにフレームバーナ２
ａとして熱量５３，０００Ｋｃａｌ／ｈｒの噴流バーナ
を設置し、乾燥部１ｂにフレームバーナ２ｂとして熱量
７９，０００Ｋｃａｌ／ｈｒの噴流バーナを設置し、粉
砕部１ａに供給量２００Ｋｇ／ｈｒで食品加工汚泥・残
渣を供給し、運転を行った。噴流バーナ２ａ，２ｂの供
給空気圧は共に１〜２Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ程度であった。ま
た、粉砕部１ａに供給された食品加工汚泥・残渣の含水
率は平均８０Ｗｔ％であった。粉砕部１ａの出口におけ
る中間被処理物の含水率は概略測定値で７６Ｗｔ％であ
った。乾燥部１ｂで本乾燥された後の含水率は５〜１３
Ｗｔ％であった。

【００６２】比較データとして、１つの処理槽に上記フ
レームバーナ２ａ，２ｂの合計熱量と同じ１３２，００
０ｋｃａｌ／ｈｒの熱量の１つのジェットバーナを設置
し、２００Ｋｇ／ｈｒの供給量で食品加工汚泥・残渣を
供給し、運転を行った。ジェットバーナの供給空気圧は
６Ｋｇ／ｃｍ²Ｇであった。得られた乾燥粉の含水率は
５〜２２Ｗｔ％を得た。

【００６３】本運転例によれば、処理槽１の粉砕部１ａ
で処理した後の中間被処理物の含水率は７６Ｗｔ％と高
く、熱ダメージを受けていないことが分かる。また、最
終的に得られた乾燥物の含水率は５〜１３Ｗｔ％であ
り、１つの処理槽で処理した場合の５〜２２Ｗｔ％に比
べて、大幅に乾燥度が向上し、かつ均一化されているこ
とが分かる。

【００６４】更に、１つの処理槽でジェットバーナを使
用した場合は、供給空気圧が６Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ程度であ
ったものが、本実施形態では、噴流バーナ２ａ，２ｂ共
に供給空気圧は１〜２Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ程度であり、消費
される空気圧縮エネルギーを約４０％低減することがで
きた。

【００６５】本発明の第２の実施形態を図４により説明
する。図中、図１に示した部材と同等のものには同じ符
号を付している。本実施形態は、被処理物として、オイ
ルサンド等の油泥を処理する場合のものである。

【００６６】図４において、本実施形態のマルチバーナ
式粉砕乾燥装置は、第１の実施形態と同様の被処理物供
給機８及び２段式の処理槽１Ａを備えている。但し、処
理槽１Ａの粉砕部１ａは乾燥部１ｂと同じ高さに作ら
れ、図１に示す第１の実施形態の処理槽１の粉砕部ａよ
り槽容積は大きい。

【００６７】処理槽１Ａの粉砕部１ａ及び乾燥部１ｂの
それぞれの上部には、フレームバーナ２ａ，２ｂが取り
付けられ、これらフレームバーナ２ａ，２ｂには、燃料
１０ａ，１０ｂ（灯油、メタンガス等）と酸化剤１１
ａ，１１ｂ（圧縮空気、酸素等）が供給され、燃焼後の
燃焼ガスと余剰の酸化剤が噴出ガス１２となって、噴射
される。本実施形態でも、フレームバーナ２ａ，２ｂは
共に、噴出初期速度が音速以下である噴流バーナであ
る。

【００６８】処理槽１Ａの粉砕部１ａ及び乾燥部１ｂ内
では、第１の実施形態の粉砕部１ａ及び乾燥部１ｂと同
様の処理操作が実施され、同様の効果が得られる。即
ち、処理槽１Ａを粉砕部１ａと乾燥部１ｂとに分けるこ
とにより、被処理物２２の熱ダメージを防止すると共
に、彼処理物２２の粒子径、含水率のばらつきを吸収
し、乾燥度（含水率）のばらつき幅を少なくすることが
できる。また、フレームバーナ２ａ，２ｂで消費される
空気圧縮エネルギーを低減し、運転費を低減できる。

【００６９】また、処理槽１Ａの排出側には、第１の実
施形態のバグフィルター１４に代え、凝縮器６０及び油
水分離タンク６１が配置され、かつ払出しスクリュウコ
ンベヤー１５Ａは冷却媒体６２が流れるジャケット構造
となっている。

【００７０】処理槽１Ａの乾燥部１ｂから排出された固
形成分（砂）及び蒸発成分（油分、水分）の混合物は、
固気排出口６及び配管１８を介しサイクロン１３に供給
され、固形成分と蒸発成分に分離される。固形成分は、
固形成分一次貯槽２４に貯蔵された後、払出しスクリュ
ウコンベヤ１５Ａに供給される。払出しスクリュウコン
ベヤ１５Ａは上記のようにジャケット構造となってお
り、ジャケットには冷却媒体６２が供給され、払出しス
クリュウコンベヤ１５Ａ内に供給された固形成分を冷却
する。

【００７１】蒸発成分とサイクロン１３で分離できなか
った微細固形成分は、配管１９を介して凝縮器６０に供
給される。凝縮器６０に供給された蒸発成分には油分を
含むため、冷却し過ぎると油分が凝縮器６０の内壁に付
着、成長し、運転に支障をきたす。このため、凝縮器６
０の操作温度は８０℃以上が好ましい。凝縮器６０で得
られた凝縮液は、凝縮器６０から配管６５を介しポンプ
６６により冷却器６７に供給され、冷却された後、凝縮
液の一部は、流量制御弁６８により油水分離タンク６１
に送られ、油と水に比重分離される。残りの凝縮液は、
流量制御弁６９，７０を介して凝縮器６０に分散供給さ
れ、配管１９からの蒸発成分と接触させ、蒸発成分を凝
縮させる。残りのガスは配管７１より系外に排出され
る。

【００７２】なお、冷却器６７の内部を流れる凝縮液
は、油分を含み付着し易いため、流速は、３ｍ／ｓｅｃ
以上とすることが必要である。また、凝縮器６０内には
固形成分が共存するため、底部に撹拌機を設置し、凝縮
液を撹拌混合することが好ましい。

【００７３】本実施形態の粉砕乾燥装置により、被処理
物としてオイルサンドを処理した運転例を表２に示す。

【００７４】

【表２】

【００７５】処理槽１Ａの粉砕部１ａにフレームバーナ
２ａとして熱量７９，５００Ｋｃａｌ／ｈｒの噴流バー
ナを設置し、乾燥部１ｂにフレームバーナ２ｂとして熱
量５０，５００Ｋｃａｌ／ｈｒの噴流バーナを設置し、
粉砕部１ａに供給量２０７Ｋｇ／ｈｒでオイルサンドを
供給し、運転を行った。噴流バーナ２ａ，２ｂの供給空
気圧は共に１〜２Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ程度であった。また、
粉砕部１ａに供給されたオイルサンドの含水率は、油分
が平均４０Ｗｔ％、水分が平均２０Ｗｔ％であった。粉
砕部１ａの出口における中間被処理物の含水率は、概略
測定値で、油分が３４．９Ｗｔ％、水分が０．１Ｗｔ％
であった。乾燥部１ｂで本乾燥された後の含水率は、油
分が１〜５Ｗｔ％、水分がほぼ０Ｗｔ％であった。

【００７６】従って、本実施形態でも、第１の実施形態
と同様、熱ダメージを受けず、品質の良い乾燥が行える
と共に、乾燥度が向上し、均一化され、更に消費される
空気圧縮エネルギーを低減し、運転費を軽減することが
できる。また、被処理物が槽壁部に付着、滞留を生じる
ことなく、安定した連続運転が可能となる。

【００７７】なお、上記第１及び第２の実施形態では、
処理槽１，１Ａの粉砕部１ａに用いるフレームバーナ２
ａを噴出初期速度が音速以下である噴流バーナとした
が、噴流バーナの代わりにジェットバーナを用いてもよ
い。ジェットバーナは、超音速のガス流を噴出するた
め、被処理物２２を撹拌粉砕するときの撹拌、粉砕力が
強く、噴流バーナを設けた場合よりも槽底部から離れた
位置に設置される。このようにジェットバーナを用いて
も、処理槽１，１Ａは粉砕部１ａと乾燥部１ｂに分けら
れており、粉砕部１ａでは粗乾燥を行うだけなので、被
処理物２２が熱ダメージを受けることはない。

【００７８】また、処理槽１，１Ａの乾燥部１ｂに用い
るフレームバーナ２ｂも噴流バーナでなく、低圧のジェ
ットバーナであってもよく、この場合も噴流バーナを設
けた場合よりも槽底部から離れた位置に設置すればよ
い。

【００７９】本発明の他の実施形態を図５〜図８により
説明する。図中、図１及び図４に示した部材と同等のも
のには同じ符号を付している。

【００８０】図５及び図６は処理槽を３段式とした例で
ある。即ち、処理槽１Ｂは、粉砕部１ａと２つの乾燥部
１ｂ，１ｃの３つのセクションを有している。粉砕部１
ａ及び乾燥部１ｂは図４に示す第２の実施形態のものと
実質的に同じであり、乾燥部１ｃは乾燥部１ｂと実質的
に同じであり、フレームバーナ２ｂと同様なフレームバ
ーナ（噴流バーナ）２ｃを備えている。乾燥部１ｂで乾
燥処理された中間被処理物は乾燥部１ｃで更に乾燥処理
され、乾燥度（含水率）のばらつき幅が更に少なくな
る。

【００８１】図７及び図８は、処理槽を３段式としかつ
粉砕部を独立した槽とした例である。即ち、処理槽１Ｃ
は粉砕部１Ｃａと乾燥部１ｂ，１ｃを有し、粉砕部１Ｃ
ａは隣接する乾燥部１ｂから壁７０で完全に仕切られ、
独立した室構造となっている。粉砕部１Ｃａの上部と乾
燥部１ｂの上部は連絡ダクト７５でつながれ、粉砕部１
Ｃａで粉砕、粗乾燥された中間被処理物は連絡ダクト７
５を介して乾燥部１ｂに送られる。また、粉砕部１Ｃａ
のフレームバーナ２Ｃａとしては高圧のジェットバーナ
（燃焼室３の圧力を６Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ以上）が使用され
る。

【００８２】本実施形態は、供給される被処理物の性状
（大きさ等）にばらつきがある場合に最適な構造であ
り、高圧のジェットバーナを使用し、粉砕部１Ｃａの槽
容積を小とすることで、粉砕部１ａ内の粉砕力がより強
固なものとなる。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
粉砕乾燥処理において、処理槽の機能を撹拌粉砕機能と
乾燥機能とを分離し、それぞれにフレームバーナを設置
して処理するので、熱ダメージの少ない高品質の乾燥物
が得られる。

【００８４】また、処理槽の撹拌粉砕機能と乾燥機能と
で、それぞれに熱量の小さな最適の噴流バーナが使用可
能となり、粉砕乾燥処理に消費される空気圧縮エネルギ
ーを大幅に減少することができ、装置の運転費を低減す
ることができる。

【００８５】更に、撹拌粉砕機能と乾燥機能とに分離し
て別々のフレームバーナで処理するので、槽璧部に付
着、滞留を生じる可能性が少なくなり、安定した連続運
転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態によるマルチバーナ式
粉砕乾燥装置の全体を示す系統図である。

【図２】図１に示した粉砕乾燥装置の処理槽を上方から
見た図である。

【図３】フレームバーナの構造を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施形態によるマルチバーナ式
粉砕乾燥装置の全体を示す系統図である。

【図５】本発明の第３の実施形態によるマルチバーナ式
粉砕乾燥装置の全体を示す系統図である。

【図６】図５に示した粉砕乾燥装置の処理槽を上方から
見た図である。

【図７】本発明の第４の実施形態によるマルチバーナ式
粉砕乾燥装置の全体を示す系統図である。

【図８】図７に示した粉砕乾燥装置の処理槽を上方から
見た図である。

【図９】従来のジェットバーナ式粉砕乾燥装置を示す系
統図である。

【符号の説明】

１：処理槽１ａ：処理槽の粉砕部１ｂ：処理糟の乾燥部１ｃ：処理糟の乾燥部２ａ：フレームバーナ（噴流バーナ）２ｂ：フレームバーナ（噴流バーナ）２ｃ：フレームバーナ（噴流バーナ）３：燃焼室５：被処理物供給口６：固気排出口７：被処理物受槽８：被処理物供給機９：供給機駆動機構１０ａ，１０ｂ：燃料１１ａ，１１ｂ：酸化剤１２：噴出ガス１３：サイクロン１４：バグフィルター１５：払出しスクリュウコンベア１８，１９：配管２２：被処理物２４：固形成分一次貯槽３５：バーナ本体３６：スロート部３７：噴出ガスノズル３８：燃料分散器３９：スワラー４０：点火器５０：連絡口６０：凝縮器６１：油水分離タンク６２：冷却媒体６５：配管６６：ポンプ６７：冷却器６８，６９，７０：流量制御弁７１：配管７５：連絡ダクト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小川輝美東京都足立区中川四丁目13番17号日立テクノエンジニアリング株式会社内 (72)発明者和田悟東京都足立区中川四丁目13番17号日立テクノエンジニアリング株式会社内 (72)発明者宇野信明茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内Ｆターム(参考） 3L113 AA07 AB03 AB04 AC04 AC16 AC21 AC40 AC45 AC46 AC48 AC49 AC50 AC52 AC54 AC58 AC59 AC60 AC63 AC67 AC72 AC79 AC83 BA36 BA37 CA08 DA02 DA05 DA06 DA07 DA11 DA24 4D067 CG06 DD03 DD11 DD13 DD14 DD19 EE04 EE22 EE32 EE50 GA03 GA17 GA20 GB07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料及び酸化剤を燃焼室内に供給して燃焼
させ、生じた燃焼ガスを噴出させるフレームバーナを処
理槽に設置し、この処理槽に供給された液体成分を含む
被処理物を前記フレームバーナの噴出ガスにより粉砕し
乾燥する粉砕乾燥方法において、前記処理槽のフレームバーナとして第１及び第２の少な
くとも２つのフレームバーナを設置し、前記第１フレー
ムバーナにより前記処理槽に供給された被処理物を撹拌
粉砕しかつ粗乾燥し、この撹拌粉砕しかつ粗乾燥した被
処理物を前記第２のフレームバーナにより本乾燥するこ
とを特徴とするマルチバーナ式粉砕乾燥方法。
【請求項２】請求項１記載のマルチバーナ式粉砕乾燥方
法において、前記第１フレームバーナによる撹拌粉砕、
粗乾燥は、前記第１フレームバーナの噴出ガスにより前
記処理槽に供給された被処理物全体を撹拌しながら行う
ことを特徴とするマルチバーナ式粉砕乾燥方法。
【請求項３】燃料及び酸化剤を燃焼室内に供給して燃焼
させ、生じた燃焼ガスを噴出させるフレームバーナを処
理槽に設置し、この処理槽に供給された液体成分を含む
被処理物を前記フレームバーナの噴出ガスにより粉砕し
乾燥する粉砕乾燥装置において、前記処理槽に、前記供給された被処理物を撹拌粉砕しか
つ粗乾燥する粉砕部と、この撹拌粉砕しかつ粗乾燥した
被処理物を本乾燥する乾燥部とを設け、前記フレームバ
ーナを前記粉砕部と乾燥部のそれぞれに設置したことを
特徴とするマルチバーナ式粉砕乾燥装置。
【請求項４】請求項３記載のマルチバーナ式粉砕乾燥装
置において、前記処理槽の粉砕部は、前記フレームバー
ナの噴出ガスにより前記供給された被処理物全体が撹拌
されるよう、下方部分が下方に向かって先細のテーパ形
状をしていることを特徴とするマルチバーナ式粉砕乾燥
装置。
【請求項５】請求項３又は４記載のマルチバーナ式粉砕
乾燥装置において、前記処理槽の粉砕部は乾燥部よりも
槽容積が小さいことを特徴とするマルチバーナ式粉砕乾
燥装置。
【請求項６】請求項３又は４記載のマルチバーナ式粉砕
乾燥装置において、前記処理槽の粉砕部及び乾燥部のフ
レームバーナは、それぞれ、前記燃焼ガスを音速以下の
速度で噴出させる噴流バーナであることを特徴とするマ
ルチバーナ式粉砕乾燥装置。
【請求項７】請求項３又は４記載のマルチバーナ式粉砕
乾燥装置において、前記処理槽の粉砕部のフレームバー
ナは前記燃焼ガスを超音速で噴出させるジェットバーナ
であり、前記処理槽の乾燥部のフレームバーナは前記燃
焼ガスを音速以下の速度で噴出させる噴流バーナである
ことを特徴とするマルチバーナ式粉砕乾燥装置。