JP2004279017A

JP2004279017A - スプレードライヤーの方法とその装置

Info

Publication number: JP2004279017A
Application number: JP2003113456A
Authority: JP
Inventors: Yasunobu Yoshida; 康伸吉田; Haruna Yoshida; 春奈吉田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【目的】液状廃棄物等のスプレードライヤーによる乾燥方法及びその装置を目的とする。
【構成】旋回流熱風発生炉・球形サイクロン乾燥器・球形ジョイント・球形サイクロン固気分離機の４ヶの球形サイクロン及び球形ノズルからなるスプレードライヤーの方法とその装置。
【解決手段】出願人特許（第１９９９７４１号）球形サイクロンを使用した旋回流熱風発生炉の熱風を発生し、該球形サイクロンの下部に球形ノズル出願人本人特許出願（特願２０００−１１４３８３）を取り付け、液状廃棄物等を球形ノズルとポンプによって噴霧し、微粒化した液滴を旋回流熱風と接触させ瞬時に水分を蒸発させることを特徴とするスプレードライヤーの方法とその装置。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液状廃棄物の乾燥に拘る技術で、排水処理場が無い工場や、排水処理を上回る汚水が発生する所では、中間処理を行わない限り、最終処分場へ搬入することが困難で、早くからこの解決が望まれていた。特に粘性のある、澱粉質・蛋白質・糖分のあるもの等々、難しい分野の処理を行うことを目的としている。
【０００２】
〔従来の技術〕食品の中で特に粉ミルクに関しては古くからこのスプレードライヤーの方法が採られ、ディスクドライヤーと同様のドラムドライヤーという方法も有ったが焦臭が出る等の欠点から、現在では殆どスプレードライヤーになっている。牛乳の需要の端境期である冬期は余剰牛乳を乾燥して粉ミルクにして保存し、全乳で数ヶ月、脱脂粉乳では数年間、鮮度を保持したまま、貯蔵することが出来る。
【０００３】
牛乳に代表されるスプレードライヤーが何故ほかの食品や廃棄物の乾燥に使用されなかったのか、それは粘性のある液を噴霧する為の方法がアトマイザー等に限られており、最近の情報では溶融炉のダイオキシン除去の急速冷却方法に、ベルギー国セーゲル社製のアトマイザーで石灰乳噴霧を行い、毎分１２０００回の高速回転で酸性ガスを中和して温度を下げるこの羽根車による噴霧器は処理量にもよるが２億５千万円〜３億円と新聞記事で紹介されている。総てがアトマイザー代とは云わないまでも高額なことは間違いない。
【０００４】
スプレードライヤーはアトマイザー以外に方法がないのかと調べてみると、前記牛乳のスプレードライヤーにおいてもノズルを使用して粉ミルクを作る方法があり、粉乳粒子の大きさを特定することもあって、濃縮乳の供給圧力は、（３０．０００ｋＰａあるいは３００ｋｇ／ｃｍ_２）と高く、低い供給圧力（２０．０００ｋＰａあるいは２００〜５０ｋｇ／ｃｍ_２）でも通常使用のポンプとは掛け離れた高圧ポンプが使用されている。これは粒子決定と共に濃縮乳という粘性のある液体を噴霧する条件といえる。
【０００５】
【発明が解決しょうとする課題】熱風の前に乾燥しようとする液体を置けば自然蒸散して乾燥される。東方見聞録によれば、モンゴル人は乳を天日で乾燥して粉乳を製造したと記述されている。乾燥効率で見ると１リットルの牛乳の表面積は０．０５ｍ_２でアトマイザーやノズルで微粒化されると０．０５〜０．１５ｍｍ_２となる。初めの１リットルのの牛乳が微粒化されて出来た液滴の総表面積は約７００倍の約３５ｍ_２まで増大されることになる。
【０００６】
上記のことからも理解できるように、同一温度の熱風の前に１リットル０．０５ｍ_２の表面積を持つ牛乳を微粒化して約３５ｍ_２と、約７００倍の総表面積を持つ牛乳にすれば単純な算術計算で、１／７００に乾燥時間が短縮できることになるとすると、微粒化技術が急務になり、アトマイザー以外の微粒化は衝撃波による破砕かそれを超えるノズルの開発以外には方法がないのである。衝撃波による破砕は昭和４０年代に東大工学部で発明された火焔ジェットバーナーの焼直し応用技術であることから、新規の球形ノズルを使用する方法をとる。
【０００７】
この球形ノズルが何故スプレードライヤーに適しているかを説明すると、１．全く目詰まりしない。２．送水停止と共に液垂れも停止する。３．低い圧力で霧化できること。５．二液、二気液混合ノズルを一つにできる。６．高圧噴霧に耐えられる。７．液滴の微粒化が０．３μｍ以下にできる。以上の特性を備えたノズルが既に研究し尽くされスプレードライヤーのノズルとして、適正があると判断し、旋回流熱風発生炉、球形サイクロン乾燥機、球形サイクロン固気分離機、その中間に球形ジョイントを配してこの課題を解決する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】同業他社が多数、この廃液スプレードライヤーに挑戦して失敗した事例を耳にする時、購入品の組合せだけで解決できると思ったことに基因する。今回完成したスプレードライヤーの中で出色は球形ノズルが目詰まりしなかったことと、永年球の性質を研究して、旋回流熱風発生炉を作り、中心部のバーナーから放熱された気体をバーナーと直角接線方向に取り付けたブロアーにより、熱風発生炉内で、旋回流を起し、旋回流熱風は次の球形サイクロン乾燥機に導入され、球形ノズルからポンプによって噴射された微粒水滴は、３００℃以上の熱風で一瞬に気化する。
【０００９】
旋回流の上昇気流にのって、水分を奪われて軽くなった固形物と、約１２００倍に膨張した水分は水蒸気となって、次の球形ジョイントを急速旋回流で熱交換され、乾燥されたものが球形サイクロン固気分離器で捕集される。球形サイクロン乾燥機で旋回上昇気流に乗れない比重差の大きい鉄粉等は、球形サイクロン乾燥機の赤道付近に設けられた重量物回収口で捕捉し、ロータリーバルブを経て、球形サイクロン固気分離機器で排気と乾燥品に仕訳された乾燥品は接続するロータリーバルブを経て、重量回収口で回収された乾燥品と共に乾燥品回収台車に回収される。排気は排気管により大気放出される。
【００１０】
乾燥品原料は多岐に亙り、高温処理をしても良い無機物等は旋回流熱風発生炉で１０００℃前後まで温度を上げてもよいが、温度を上げることによって発生するトラブル、例えば変性したり変質したり、或は発癌性物質等が排出する虞れのあるもの等が混入されている場合は予め温度設定を予測して、乾燥品原料を予め５０℃位まで温めてから１４０℃前後の熱風を浴びせ、気液接触時点では８０℃近辺で乾燥している粉ミルクの製造方法等を参考に、温度設定して乾燥を行う等、柔軟な対応を図るべきである。
【００１１】
特に注意しなければならないのは澱粉・蛋白質・糖分等の混入率の大きい乾燥品原料等は焦げつかせない温度管理と共に熱源の質、例えば化石燃料に蒸気を混合熱として採用したり、乾燥熱を得るため電気ヒーターを用いる等、乾燥品原料の成分や性質を充分理解して、繰り返しテストを行い最善の方法をマニュアル化して、良い乾燥品が生産できるようなスプレードライヤーの方法と装置を提供する。
【００１２】
【実施例の説明】
以下、本発明を図１に基づいて具体的に説明する。旋回流熱風乾燥炉（１）に取付けられたバーナー（２）に着火しブロアー（３）を始動すると旋回流熱風発生炉（１）内に旋回流が起こり、バーナー（２）の火は安定した燃焼を起し、旋回流熱風が得られる。該旋回流熱風は、球形サイクロン乾燥機（４）内に送られ、原料槽（６）に貯えられた液状原料はポンプ（７）で吸引し、一定の圧力を加えて、原料供給管（８）を経て球形ノズル（５）で噴霧（９）し、液状原料は微細液滴に変わる。
【００１３】
微細化された液滴は表面積を７００倍にし、旋回流熱風発生炉（１）より送られた熱風により瞬時に水分を蒸発させ、液状原料は乾燥品（１４）と蒸気の混合流に変わりながら、次の球形ジョイント（１７）で分級し、液状原料の水分は約１２００倍の蒸発に膨張する為、軽くなり奔流となって排出する。水分を取除かれた固形物も軽くなり蒸発に連れて排出し、次の球形サイクロン固気分離器内（１０）で旋回しながら遠心力により固体は内壁に添って落下し、ロータリーバルブ（１２）を経て乾燥品（１４）として乾燥品回収台車（１１）に回収される。
【００１４】
球形サイクロン固気分離器（１０）内に入って旋回流になった蒸気固体混合流は、固体を内壁に添って篩落とし、軽くなった水蒸気はサイクロンの中心部で負圧になり、排気管（１３）より大気放出される。スプレードライヤーで処理される原料の中に球形サイクロン乾燥機（４）の旋回流熱風では球形ジョイント（１７）まで吹き上げられない重い固体の為、重量物回収口（１５）を設け、重量固形物は旋回流中に捕捉し、ロータリーバルブ（１６）を経て乾燥品回収台車（１１）で回収するよう構成している。
【００１５】
【発明の効果】
廃棄物で含水率が９０％以上あるものでは、海洋投棄か排水処理場への流入で処理する以外に方法が無かったが、アトマイザーに変わる目詰まりしない、液垂れしない球形ノズルが開発されたことで、従来技術では不可能だった粘性を持つ液体等のスプレードライヤー乾燥に、新たな技術が加わることになり、不可能に近かった未処理物や、廃泥の処理に至るまで乾燥処理が行えることになった、スプレードライヤーの方法と装置を提供する。
【００１６】
溶融炉等においてダイオキシン対策に１０００℃以上の熱風を、ダイオキシン再発性を防ぐため、２００℃以下に冷却するとき、強度の酸を中和しなければならない、中和剤として石灰乳投与する方法が一般的であるが、石灰乳を微粒化して噴霧するのにアトマイザーが使用されていた。アトマイザーは１２．０００回転／分等高速回転と処理容量が大きな機種では、外国製が多く、億単位の購入費が必要になり、安価にする手段がなかったが、本発明は価格の面でも凌駕できるスプレードライヤーの方法と装置を提供する。
【００１７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により、粘性のある廃泥等が球形ノズル噴霧によって微粒化され、表面積を大きくした液滴に旋回流熱風を接触させることにより瞬時に気化し、固体と蒸気に分離した後、固体を球形サイクロンで回収することを特徴とするスプレードライヤーの方法と装置の実施の一形態を示す説明図。
【符号の説明】
１．旋回流熱風発生炉
２．バーナー
３．ブロアー
４．球形サイクロン乾燥機
５．球形ノズル
６．原料槽
７．ポンプ
８．原料供給管
９．噴霧
１０．球形サイクロン固気分離機
１１．乾燥品回収台車
１２．ロータリーバルブ
１３．排気管
１４．乾燥品
１５．重量物回収口
１６．ロータリーバルブ
１７．球形ジョイント

Claims

出願人特許（第１９９９７４１号）球形サイクロンを使用した旋回流熱風発生炉の熱風を発生し、該球形サイクロンの下部に球形ノズル出願人本人特許出願（特願２０００−１１４３８３）を取り付け、液状廃棄物等を球形ノズルとポンプによって噴霧し、微粒化した液滴を旋回流熱風と接触させ瞬時に水分を蒸発させることを特徴とするスプレードライヤーの方法とその装置。
請求項１記載のスプレードライヤーは、球形サイクロン乾燥機で気化し、固体と蒸気が混合したまま球形サイクロン乾燥機上部から排出し、球形ジョイントで水蒸気は速度を早め固体は遅れて、垂直方向から水平方向へ方向転換する。固体と蒸気は、次の球形サイクロン固気分離器により分離され気体は排気管により大気放出され、固体は球形サイクロン固気分離器下部より、ロータリーバルブを経て乾燥品回収台車で回収される。水分を除去されても上昇気流に乗れない比重の大きな乾燥物は、球形サイクロン乾燥機の赤道付近に取り付けられた重量物回収口で捕捉し、ロータリーバルブを経て、乾燥品回収車に回収されることを特徴とするスプレードライヤーの方法とその装置。
請求項１又は２記載のスプレードライヤーにおいて、ノズルの位置は熱風に対して併行流固定式と向流固定式が公知の技術として知られており、固定する位置は特定しないことを特徴とする。又、熱風発生の熱源はバーナーによる化石原料を使用する他、飽和水蒸気或は電熱等、処理原料を焦がしてもよい場合と全く焦がしては不可ない場合によって、各種の燃料を単一に使っても複合して使用してもよいことを特徴とするスプレードライヤーの方法とその装置。