JP2005274016A - 含水原料の乾燥処理方法とそのシステム及び施設 - Google Patents

Abstract

【課題】含水原料の加熱によって発生した水蒸気を速やかに回転キルン外に吸引搬送することにより、水分の蒸発を促進すると共に乾燥効率を高めて乾燥時間の短縮化させて効率的な連続処理と低廉な乾燥処理を行なうこと。
【解決手段】含水原料を加熱処理炉に供給して原料に含まれる液体成分をガス化すると共に、加熱処理炉と連絡して備えたブロア手段１によって前記ガス化した液体成分を吸引排出することで、前記原料の乾燥を促進している。乾燥炉２にて乾燥した原料を加熱して熱分解処理する加工処理炉３を備えると加工物としての炭化物を効率的に得ることができる。乾燥炉２には、ブロア手段１と連絡する吸引管１０を設け、吸引管１０はその一端が乾燥炉２内に導入されるように設けると、乾燥炉２内でガス化した液体成分を直ちに炉外移送できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、含水原料の乾燥方法とその装置及び施設、例えば、水分を含む下水汚泥、上水汚泥、製紙スラッジ、建設汚泥等の各種水系汚泥、また食用油、鉱物油などの各種油系汚泥のように、加熱によりガスとなって蒸発する水分などの成分を含む汚泥類の処理に係わるもので、特に、既設の汚泥処理場に併設した場合に好適な処理に関するものである。

下水汚泥は、通常、脱水汚泥（含水率 約８５重量％）の状態にして各種処理に供されるが、近年において、下水汚泥を乾燥し且つ炭化処理して炭化物として各種目的に供する試みがなされている。

例えば、特開平１１−１５９９６４号公報（特許文献１）に開示された処理方法によれば、原料より発生した水蒸気ガスと熱分解ガスとを排ガス処理室に燃焼処理して脱臭などの浄化を行っている。

しかし、含水率が高いことから、この種の汚泥を乾燥、炭化処理または焼却するには多くのエネルギーが必要となる。

一般的には、例えば回転キルン、スクリューコンベア内に導入し、間接加熱、または直接加熱によって乾燥することが行われている。例えば、特開２００１−２５９６９９号公報（特許文献２）、特開２００１−５８８０６号公報（特許文献２）、特開２０００−２３４８６５号公報（特許文献３）等に開示された加熱炉がある。

一方、水分の蒸発効率を高くする手段としては、容器内を真空引きして加熱することが行われている。例えば、特開平１１−８３３１１号公報（特許文献４）、特開平１１−８３３１１号公報（特許文献５）等に開示された手段がある。

また、含水率の高い原料を効果的に加熱して水分を蒸発させて乾燥するには、原料に含まれる水分の飽和水蒸気圧を、容器内部の気圧よりも高い状態に維持することが必要とされている。そこで、この状態を得るために、例えば、特開平１１−４４４８４号公報（特許文献６）に示されたような乾燥処理方法のように、真空ポンプによって容器内を減圧状態に調整する手段が採られている。
特開平１１−１５９９６４号公報 特開２００１−２５９６９９号公報 特開２００１−５８８０６号公報 特開平１１−８３３１１号公報 特開平１１−８３３１１号公報 特開平１１−４４４８４号公報

高含水物質（例えば脱水汚泥）を原料とし、これを間欠加熱により熱分解（乾燥、炭化）する手段として回転キルンが用いられている。特に、乾燥工程においては、多量の水蒸気が発生し、水蒸気を速やかに回転キルン内から除去しないと新たな水蒸気発生、すなわち乾燥が効率的に行なわれない問題がある。つまり、加熱により蒸気の放散が始まっても、回転キルン内で蒸気の飽和状態となり、それ以上の乾燥効率が低下することになる。かかる状態を回避するために、特許文献６に示された乾燥処理方法のように、真空ポンプによって大量の発生した水蒸気を吸引除去する方法があるが、この方法は連続処理に適さず、また装置大型化と運転コストを招き、好ましい手段ではない。

本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、その目的は、含水原料の加熱によって発生した水蒸気をブロア手段によって速やかに回転キルン外に吸引搬送することにより、水分の蒸発を促進すると共に乾燥効率を高めて乾燥時間を短縮化させて効率的な連続処理と低廉な乾燥処理を行なう含水原料の乾燥処理方法とそのシステム及び施設の提供にある。

前記課題を解決するために、本発明は以下のことを特徴とする。

本発明の含水原料の乾燥処理方法は、前記原料を加熱処理炉に供給して原料に含まれる液体成分をガス化すると共に、加熱処理炉と連絡して備えたブロア手段によって前記ガス化した液体成分を吸引排出することで、前記原料の乾燥を促進することを特徴とする。

本発明の含水原料の乾燥処理システムは、前記原料を加熱して、この原料に含まれる液体成分をガス化する加熱処理炉と、前記ガス化した液体成分を吸引搬送するブロア手段と、を備え、前記ブロア手段は、前記加熱処理炉内のガス化した液体成分を吸引して排出することにより、前記原料の乾燥を促進することを特徴とする。

本発明の含水原料加工施設は、含水原料処理施設で発生した含水原料を加熱して乾燥する乾燥炉と、前記乾燥炉内のガス化した液体成分を吸引して排出するブロア手段と、前記乾燥炉にて発生したガスを燃焼処理するガス燃焼炉とを備え、前記ブロア手段は、前記加熱処理炉内のガス化した液体成分を吸引して排出することにより、前記原料の乾燥を促進することを特徴する。

以上の含水原料の乾燥処理方法とそのシステム及び施設によれば、含水原料の乾燥時に発生した水蒸気等の気化した液体成分をブロア手段によって強制的に吸気することで迅速に除去しているので、原料の飽和水蒸気圧を加熱処理炉内の飽和水蒸気よりも高く維持できる。

また、前記含水原料加工施設において、前記乾燥炉にて乾燥した原料を加熱して熱分解処理する加工処理炉を備えると、乾燥炉においては前述のような作用効果が奏されるので加工物としての炭化物を効率的に得ることができる。

さらに、前記乾燥炉には、前記ブロア手段と連絡する配管を設け、この配管はその一端が乾燥炉内に導入されるように設けると、乾燥炉内でガス化した液体成分を直ちに炉外移送できる。

本発明の含水原料の乾燥処理方法とそのシステム及び施設によれば、含水原料の乾燥時に発生した水蒸気等のガスをブロア手段によって迅速に除去しているので、炉内の飽和水蒸気より、原料の飽和水蒸気圧を高く維持でき、これにより原料の水分の蒸発を促進して原料の乾燥を迅速に行なえる。また、水蒸気ガスの温度は１１０℃程度と高温でないので、耐熱特性が必要でない安価なブロアを用いることができる。したがって、本発明によれば効率的な連続処理と低廉な方法とそのシステム及び施設の提供ができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態例を示した概略図である。

本実施形態の含水原料加工施設は、乾燥炉２と加工処理炉３とガス燃焼炉４とを備えた加工施設において、乾燥炉２で発生したガスを強制的に搬送するブロア手段１を備え、加熱処理炉としての乾燥炉２内で含水原料から発生した水蒸気等のガス化した液体成分をブロア手段１によって吸引し炉外に排出している。このとき、乾燥炉２内は減圧状態になっておりガス化した液体成分は迅速に除去されるので、原料に含まれる液体成分の蒸発が促進され、効率的な原料の乾燥処理が可能となる。また、前記気化した液体成分はガス燃焼手段に供して燃焼浄化している。尚、液体成分を含んだ原料としては水系汚泥と油系汚泥がある。水系汚泥には水分と有機物成分と無機物成分が主成分で、例えば、下水汚泥、上水汚泥、製紙スラッジまたは建設汚泥等がある。油系汚泥には水成分と油成分（脂肪分を含む）が主成分で、例えば食用油や鉱物油等がある。

乾燥炉２は、原料に含有する水分を蒸発して乾燥処理するための手段で、回転キルン方式やスクリュー方式等を採用する。ここでは、回転キルン方式のものが開示されている。すなわち、乾燥炉２は、回転自在の回転炉２１と、回転炉２１の外周にガスダクトを形成し、熱風ガスを導入して回転炉２１を外部から加熱する外部加熱手段としての加熱ジャケット２２と、回転炉２１を両端側で回転自在に支承する支持ローラ２３と、回転炉２１を回転駆動する回転駆動手段２４とを具備している。尚、熱風ガスは、熱風炉２４から導入される。

回転炉２１は、その一端側に原料を搬入する図示しない供給口を、また他端側に図示しない排出口を設け、円筒体内部には搬送物（原料）を攪拌搬送するための図示省略した送り羽根が複数枚具備されている。そして、供給ダクト２０から供給された原料を、供給口側から回転炉２１に導入し、回転炉２１の回転によって、この原料を撹拌しながらの連絡ダクト３０への移送を可能とさせている。尚、供給ダクト２０には、原料を導入し、乾燥炉２に搬送するためのホッパー設備２００が設けられる。

加工処理炉３は、乾燥炉２にて乾燥処理した原料を熱分解処理するための手段で、回転キルン方式やスクリュー方式等を採用する。本実施形態の加工処理炉３は、回転キルン方式を採用し、乾燥炉２と同様に、回転炉３１と加熱ジャケット３２と支持ローラ３３と回転駆動手段３４とを備えている。

熱風炉２５は、熱風ガスを供給する手段で、熱風ガスを発生させるための燃焼バーナーを備えている。熱風炉２５は、熱風ガスを、先ず、加工処理炉３の加熱ジャケット３２に供し、回転炉３１を加熱した後に、乾燥炉２の加熱ジャケット２２内に供し、回転炉２１を加熱する。ここで、加熱ジャケット２２から排出された熱風ガスは排気されるが、一部のガスはガス燃焼炉４におけるエゼクタ駆動ガスとして利用される。

熱風ガスには温度調整用の空気が注入され、ガス温度が適宜調整される。例えば、乾燥炉２は３５０〜６５０℃で加熱され、加工処理炉３は、３５０〜６５０℃で加熱される。このようにして、乾燥炉１内に導入された原料は、間接加熱によって乾燥処理される。また、加工処理炉３内に導入された原料は、間接加熱によって熱分解処理される。この熱分解処理によって得られた炭化物は、排出側ダクト３５から回収される。

乾燥炉２と加工処理炉３は、図示されたように、加工処理炉３の供給口が乾燥炉２の排出口と連絡するように配置される。そして、乾燥炉２の排出口と加工処理炉３の供給口には、これら排出口と供給口を覆って連通する連絡ダクト３０が設けられている。

連絡ダクト３０はそのダクト内に乾燥処理した原料を加工処理炉３に誘導するためのガイド３１を備えている。また、連絡ダクト３０は乾燥炉２の回転炉２１内で液体成分が気化することで発生したガスを排出する吸引管１０を備えている。吸引管１０は一端部である吸気口が回転炉２１内まで引き込まれている。かかる構成とすることで、回転炉２１内で発生した気化成分を直ちに炉外移送できるようになる。そして、吸引管１０の他方の端部には前記発生したガスを連絡ダクト３０外に強制的に吸引搬出するための手段としてブロア手段１が接続される。ブロア手段１は吸引したガスをガス燃焼炉４に供給する。

ガス燃焼炉４は、ブロア手段１によって乾燥炉２から供給されたガスの他に、加工処理炉３から導入した熱分解ガスを燃焼処理する（例えば、約８５０℃の雰囲気で約２秒間燃焼処理する）。本実施形態においては、水蒸気ガス及び熱分解ガスはエゼクタを介して導入している。このとき、新鮮な空気が適宜導入される。また、加熱ジャケット２２から排出された熱風ガスの一部がブロア手段２６によって導入されエゼクト駆動ガスとして利用されている。さらに、この際、ブロア手段２７によって大気が適宜導入され燃料に供される。

ガス燃焼炉４は、導入したガスを燃焼するガス燃焼室を備える。このとき、熱分解ガスが充分発生している場合には、燃焼バーナーによる燃焼は、燃料の供給を調整することにより適宜調節される。ガス燃焼炉４にて燃焼処理されたガスは、排気ブロア７によって吸引され、空気を冷却媒体とする気体−気体熱交換方式の熱交換器５によって冷却さらにバグフィルタ６にて除塵された後に、煙突８から系外に排出される。このとき、熱交換器５にて加熱された空気は熱風炉２５での熱風ガスの生成に供される。

以上のように本実施形態の原料加工施設によれば、含水原料の乾燥時に発生した水蒸気等のガスをブロア手段によって迅速に除去しているので、原料の飽和水蒸気圧が炉内の飽和水蒸気よりも高く維持され、これにより原料の水分の蒸発を促進して原料の乾燥を迅速に行なえることとなる。

本発明の実施形態例を示した概略図。

符号の説明

１，２６，２７…ブロア手段、
２…乾燥炉
３…加工処理炉
４…ガス燃焼炉
５…熱交換器、６…熱交換器、７…排気ブロア、８…煙突
１０…吸引管

Claims (5)

1. 含水原料の乾燥処理方法であって、
   前記原料を加熱処理炉に供給して原料に含まれる液体成分をガス化すると共に、加熱処理炉と連絡して備えたブロア手段によって前記ガス化した液体成分を吸引排出することで、前記原料の乾燥を促進すること
   を特徴とする含水原料の乾燥処理方法。
2. 含水原料の乾燥処理システムであって、
   前記原料を加熱して、この原料に含まれる液体成分をガス化する加熱処理炉と、
   前記ガス化した液体成分を吸引搬送するブロア手段と、を備え、
   前記ブロア手段は、前記加熱処理炉内のガス化した液体成分を吸引して排出することにより、前記原料の乾燥を促進すること
   を特徴とする含水原料の乾燥処理システム。
3. 含水原料の加工施設であって、
   含水原料処理施設で発生した含水原料を加熱して乾燥する乾燥炉と、
   前記乾燥炉内のガス化した液体成分を吸引して排出する強制搬送ブロア手段と、
   前記乾燥炉にて発生したガスを燃焼処理するガス燃焼炉とを備え、
   前記ブロア手段は、前記加熱処理炉内のガス化した液体成分を吸引して排出することにより、前記原料の乾燥を促進すること
   を特徴する含水原料加工施設。
4. 前記乾燥炉にて乾燥した原料を加熱して熱分解処理する加工処理炉を備えたことを特徴する請求項３記載の含水原料加工施設。
5. 前記乾燥炉に前記ブロア手段と連絡する配管を設け、この配管はその一端が乾燥炉内に導入されるように設けることを特徴する請求項３または４記載の含水原料加工施設。
   

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