JP2006017335A - 被処理物の分散性を向上させた連続式伝導伝熱乾燥機並びにその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 水分が高い汚泥のような被処理物を扱う場合であっても、その乾燥を良好に行うことができる、新規な被処理物の分散性を向上させた連続式伝導伝熱乾燥機並びにその運転方法の開発を技術課題とした。
【解決手段】 本体シェル１０または多管式加熱管１１には、被処理物Ｈを排出側から投入側に戻すための機構が具えられていることを特徴として成り、本体シェル１０内の排出側に位置する乾燥の進んだ被処理物Ｈを、投入側に位置する乾燥の進んでいない被処理物Ｈと混ぜることができ、水分が高いため粘性が高く分散性が悪い状態の被処理物Ｈを、粘性が低く分散性が良い状態とすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は泥状・ケーク状・粉粒状等の材料の乾燥に好適な装置に関するものであって、特に水分が高い汚泥のように、装置内部で分散し難く、付着しやすい被処理物の乾燥を、良好に行うことのできる連続式伝導伝熱乾燥機に係るものである。

近時、環境保全の取り組みが盛んになってきており、企業等にあっては、生ごみ、食品加工残渣等の一般廃棄物や、下水汚泥等を乾燥・濃縮して、減量・腐敗防止を図ったうえで再資源化や処分を行っている。

このような汚泥の乾燥等に供される装置の一つ連続式伝導伝熱乾燥機１′があり、この装置は図５（ａ）に示すように、本体シェル１０′内に多管式加熱管１１′が具えられ、この多管式加熱管１１′を、その内部に加熱蒸気を流すとともに回転させ、被処理物Ｈを多管式加熱管１１′に接触させて水分を蒸発させる装置である（特許文献１参照）。そして投入口１０１′から本体シェル１０′内に供給された被処理物Ｈは、リフタ１１７′によって掻き上げられ、乾燥が進行しながら溢出口１０２′側に移動するものであり、図５（ｂ）に示すように溢出口１０２′に設けられた堰板１０８′を乗り越え、シュート１２′を経由して外部に排出されることとなる。

上述したような連続式伝導伝熱乾燥機１′にあっては、水分が高い汚泥のような被処理物Ｈを扱う場合に、以下に示すような点において改善の余地があった。
すなわち水分が高い汚泥は、本体シェル１０′内に投入された当初は粘性が高く分散性が悪い状態であり、投入口１０１′付近において装置内部に付着し易く、伝熱面たるチューブ束１１６′に付着してしまった場合には接触面が更新されず、乾燥能力の低下を招いてしまう。また汚泥同士が塊を形成して、チューブ束１１６′内への流入が阻止されてしまうため、伝熱面の使用効率が低下して乾燥能力の低下を招いてしまう。
特願２００４−１１６８０

本発明はこのような背景から成されたものであって、水分が高い汚泥のような被処理物を扱う場合であっても、その乾燥を良好に行うことができる、新規な被処理物の分散性を向上させた連続式伝導伝熱乾燥機並びにその運転方法の開発を技術課題としたものである。

すなわち請求項１記載の被処理物の分散性を向上させた連続式伝導伝熱乾燥機は、機枠上に具えられた本体シェル内に多管式加熱管が具えられ、この多管式加熱管を、その内部に加熱蒸気を流すとともに回転させ、前記本体シェル内に投入された被処理物を、多管式加熱管に接触させてその水分を蒸発させながら滞留させて乾燥品を得る装置において、前記本体シェルまたは多管式加熱管には、被処理物を排出側から投入側に戻すための機構が具えられていることを特徴として成るものである。
この発明によれば、本体シェル内の排出側に位置する乾燥の進んだ被処理物を、投入側に位置する乾燥の進んでいない被処理物と混ぜることができ、水分が高いため粘性が高く分散性が悪い状態の被処理物を、粘性が低く分散性が良い状態とすることができる。

また請求項２記載の被処理物の分散性を向上させた連続式伝導伝熱乾燥機は、前記要件に加え、前記被処理物を排出側から投入側に戻すための機構は、前記多管式加熱管に具えられた戻し羽根であることを特徴として成るものである。
この発明によれば、本体シェル内の排出側に位置する乾燥の進んだ被処理物を、多管式加熱管の回転時に、戻し羽根の作用によって投入側に連続的に戻すことができる。

更にまた請求項３記載の被処理物の分散性を向上させた連続式伝導伝熱乾燥機は、前記請求項１記載の要件に加え、前記被処理物を排出側から投入側に戻すための機構は、前記本体シェルに具えられたスクリューコンベヤであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、本体シェル内の排出側に位置する乾燥の進んだ被処理物を、スクリューコンベヤの稼動時に、スクリューの作用によって投入側に連続的または断続的に戻すことができる。

また請求項４記載の被処理物の分散性を向上させた連続式伝導伝熱乾燥機の運転方法は、機枠上に具えられた本体シェル内に多管式加熱管が具えられ、この多管式加熱管を、その内部に加熱蒸気を流すとともに回転させ、前記本体シェル内に投入された被処理物を、多管式加熱管に接触させてその水分を蒸発させながら滞留させて乾燥品を得る装置を運転する方法において、この方法は、前記本体シェル内に位置する被処理物のうち、排出側に位置する乾燥の進んだ被処理物を、投入側に戻すことを特徴として成るものである。
この発明によれば、水分が高いため粘性が高く分散性が悪い状態の被処理物を、粘性が低く分散性が良い状態とすることができる。

また請求項５記載の被処理物の分散性を向上させた連続式伝導伝熱乾燥機の運転方法は、前記請求項４記載の要件に加え、前記乾燥の進んだ被処理物を投入側に戻すにあたっては、前記請求項２記載の装置を用い、前記多管式加熱管の回転により、戻し羽根の作用によって戻すことを特徴として成るものである。
この発明によれば、排出側に位置する乾燥の進んだ被処理物を、投入側に連続的に戻すことができる。

更にまた請求項６記載の被処理物の分散性を向上させた連続式伝導伝熱乾燥機の運転方法は、前記請求項４記載の要件に加え、前記乾燥の進んだ被処理物を投入側に戻すにあたっては、前記請求項３記載の装置を用い、前記スクリューコンベヤを起動させて、スクリューの作用によって戻すことを特徴として成るものである。
この発明によれば、排出側に位置する乾燥の進んだ被処理物を、投入側に連続的あるいは断続的に戻すことができる。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。

本発明によれば、水分が高い汚泥のような被処理物を扱う場合であっても、被処理物の分散性を向上させることができ、多管式加熱管の熱伝導面を有効利用して乾燥を効率的に行うことができる。

本発明の被処理物の分散性を向上させた連続式伝導伝熱乾燥機並びにその運転方法の最良の形態は以下の実施例に示すとおりであるが、これらの実施例に対して本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更を加えることも可能である。

以下、初めに本発明の被処理物Ｈの分散性を向上させた連続式伝導伝熱乾燥機（以下、連続式伝導伝熱乾燥機と称する）についてその構成を説明した後、本発明の運転方法について説明する。
前記連続式伝導伝熱乾燥機１は、一例として図１に示すような直接加圧型ヒートポンプ式処理装置Ｓの主たる構成機器として供されるものである。
前記直接加圧型ヒートポンプ式処理装置Ｓは、連続式伝導伝熱乾燥機１と、投入装置２と、バグフィルタ３と、加圧装置５とを構成要素として成るものであり、以下これらの構成要素について詳しく説明する。
まず前記連続式伝導伝熱乾燥機１について説明すると、このものは図２、３に示すように、機枠Ｆ上に具えられた本体シェル１０内に多管式加熱管１１が具えられ、この多管式加熱管１１をその内部に加熱媒体たる蒸気（以下、加熱蒸気と称する）を流すとともに回転させ、被処理物Ｈを多管式加熱管１１に接触させて乾燥を行う乾燥機である。

前記本体シェル１０は図３に示すように、一例として楕円状の横断面を有する中空部材であり、投入口１０１、溢出口１０２、キャリヤガス口１０３、排気口１０４が形成される。ここで前記投入口１０１は図２に示すように、本体シェル１０の端部付近に形成されるものであり、この投入口１０１付近に排気口１０４が形成される。更に本体シェル１０における前記排気口１０４よりも中央寄りの部分に第二の投入口１０１が形成されるものであり、この実施例では投入口１０１を、排気口１０４を挟んで二カ所に形成するようにした。もちろん、後述する多管式加熱管１１の長手方向に沿って更に複数の個所に投入口１０１を形成するようにしてもよい。
また前記本体シェル１０及び多管式加熱管１１は、水平または投入口１０１側が溢出口１０２側よりもいくぶんか高くなるように傾斜して機枠Ｆに設置される。
更にまた前記本体シェル１０は二重ジャケット構造とし、蒸気供給口１０５からドレン口１０６に至る蒸気の通過経路が形成され、本体シェル１０内を昇温することができるような構成が採られているが、このような二重ジャケット構造に替えてトレース配管を設置することもできる。

なお前記溢出口１０２は、前記本体シェル１０における投入口１０１と逆側の端部付近の高所側面に形成されるものであり、この溢出口１０２の一部を被覆するための堰板１０８が、被覆高を調節可能に具えられる。
更にこれら溢出口１０２及び堰板１０８の外側にはシュート１２が具えられ、このシュート１２に形成される製品排出口１２１にロータリーバルブ１２２が具えられる。なお前記ロータリーバルブ１２２の代わりに二重ダンパ式排出装置を具えるようにしてもよい。

また前記多管式加熱管１１は、複数のチューブを円筒状に配列して成るチューブ束１１６の両側部に鏡板１１２を具えるとともに、この鏡板１１２の中心に軸体１１３を具えて成り、前記機枠Ｆに具えた軸受ブロック１１４によって軸体１１３を回転可能に支持して成るものである。なお多管式加熱管１１を回転させるための動力源として機枠Ｆ上にモータＭが具えられる。
そして前記軸体１１３の両端にはロータリージョイント１１５が取り付けられ、チューブ束１１６と接続される。また軸体１１３と本体シェル１０との間には、外気との遮断のためのシール機構が設けられている。
またチューブ束１１６の側周部には、複数のリフタ１１７及び適宜の角度を持たせた送り羽根１１８が取り付けられたアングル１１１が多数（この実施例では１２本）具えられるものであり、これらによって被処理物Ｈは掻き上げられて前記チューブ束１１６の各チューブに接触するとともに投入口１０１側から溢出口１０２側に進むこととなる。

また前記本体シェル１０または多管式加熱管１１には、被処理物Ｈを排出側から投入側に戻すための機構が具えられるものであり、まず前記多管式加熱管１１に具えられる場合は図２に示すように、前記アングル１１１に対して、戻し羽根１１９が取り付けられる。この戻し羽根１１９は、前記送り羽根１１８と反対側に適宜の角度を持たせて成るものであり、多管式加熱管１１の長手方向の中心付近から溢出口１０２付近にかけて複数具えられるものである。
一方、被処理物Ｈを排出側から投入側に戻すための機構を本体シェル１０に具える場合には、図４に示すように本体シェル１０の排出側に取出口１０７ａを形成し、更に投入側に戻し口１０７ｂを形成し、これら取出口１０７ａと戻し口１０７ｂとの間にスクリューコンベヤ１０９を具えるようにする。なおこの実施例では、スクリュー１０９ａを具えたスクリューコンベヤ１０９を採用したが、このほかにも適宜の搬送装置を適用し得るものである。

次に前記投入装置２について説明すると、このものは一例としてホッパ２０を具えたモノポンプが適用されるものであり、その排出口は前記連続式伝導伝熱乾燥機１における投入口１０１に適宜の管路で接続される。
なお前記ホッパ２０は真空脱気可能な構造とされ、連続式伝導伝熱乾燥機１における本体シェル１０内への空気の混入防止が図られる。

次に前記バグフィルタ３について説明すると、この実施例では一例としてシェ−キング式バグフィルタが採用されるものであり、前記本体シェル１０における排気口１０４に接続される。そして適宜の揺動機構によってフィルタエレメント３０に振動を与え、目詰まりした粉塵等を除去することが可能となっている。なおこのほかにも逆洗式をはじめ種々のものをバグフィルタ３として採用することができる。

次に前記加圧装置５について説明すると、このものは、前記バグフィルタ３の排気部と、前記多管式加熱管１１におけるロータリージョイント１１５との間を結ぶ主管路５０に各種機器を設けて構成されるものであり、圧縮機５１が具えられて成る。
なお圧縮機５１としては、ルーツブロワや他の構造のものが採用され、この圧縮機は、仕様に応じて二段以上の複数段で具えることも可能である。すなわち直接加圧型ヒートポンプ式処理装置Ｓにあっては、装置の大きさは加熱蒸気Ｓ１の温度と被処理物Ｈの温度差にほぼ反比例するので、圧縮機を複数段に具えた場合には装置全体をより小規模に構成することができ、一方、圧縮機を単独で具えた場合にはイニシャルコストの低減を図ることができるものである。

また前記主管路５０における圧縮機５１の排気側は、一例として冷却水が供給できるように構成されるものであり、主管路５０に対して冷却水管路５３が接続される。この冷却水管路５３にはバルブＶ１が具えられ、適宜の給水源から供給される冷却水の量を調節可能に構成されている。

また図示は省略するが、直接加圧型ヒートポンプ式処理装置Ｓには蒸気発生装置が具えられるものであり、Ｕ字形、直管形、ヘリカルコイル形等適宜の装置が適用される。そしてこの蒸気発生装置から前記連続式伝導伝熱乾燥機１におけるロータリージョイント１１５、キャリヤガス口１０３及び蒸気供給口１０５に管路が接続される。

本発明の連続式伝導伝熱乾燥機１及びこの装置が適用された直接加圧型ヒートポンプ式処理装置Ｓは、一例として上述したように構成されるものであり、以下この装置の作動態様と併せて本発明の運転方法について説明する。
（１）乾燥機の準備
まず被処理物Ｈの投入に先立って、連続式伝導伝熱乾燥機１における多管式加熱管１１及び本体シェル１０を昇温しておくものであり、モータＭを起動して多管式加熱管１１を回転させた状態で、ロータリージョイント１１５、キャリヤガス口１０３及び蒸気供給口１０５に補助蒸気（一例として０．５ＭＰａ（約１６０℃））を供給する。そしてロータリージョイント１１５に供給された補助蒸気はチューブ束１１６の各チューブ内を通過しながら多管式加熱管１１を昇温し、やがてドレンＤとなって他端側のロータリージョイント１１５から外部に排出される。また蒸気供給口１０５に供給された補助蒸気は本体シェル１０を昇温し、やがてドレンＤとなってドレン口１０６から外部に排出される。

（２）脱気処理
次いで投入装置２におけるホッパ２０に供給された被処理物Ｈ（一例として有機系汚泥）を脱気処理しておく。

（３）被処理物の乾燥
次いで投入装置２から投入口１０１に被処理物Ｈを投入するものであり、このものは送り羽根１１８の作用によって投入口１０１側から溢出口１０２側に移動し、更にリフタ１１７によって掻き上げられてチューブ束１１６における各チューブ等と接触し、この際、熱を受けて乾燥が進行するものである。このとき投入口１０１は多管式加熱管１１の長手方向に沿って複数個所に形成されているため、凝縮器たる多管式加熱管１１の熱伝導面を有効に使用することができ、乾燥効率が高められる。

（４）蒸気の排気
このような一連の乾燥処理にともなって有機系汚泥から生じた蒸気Ｓ０は、排気口１０４から本体シェル１０の外部に排気されるものであり、排気口１０４は本体シェル１０内において最も蒸気Ｓ０の多い投入口１０１付近に形成されているため、有機系汚泥が乾燥する際に生じる微粉の含有量が少ない蒸気Ｓ０を排気することができる。
更に排気口１０４から排出される蒸気Ｓ０に含まれる少量の微粉は、バグフィルタ３において蒸気Ｓ０と分離されるため加圧装置５に対して蒸気Ｓ０のみを供給することができる。なおバグフィルタ３の目詰まりが進行したときには適宜シェーキング機構を作動させて微粉の除去を行うようにするものであり、逆洗用空気を用いないで微粉を払い落とすことができるため、バグフィルタ３の圧力損失の増大を回避することができる。

（５）加熱蒸気の生成
そして主管路５０内を通って圧縮機５１に到達した蒸気Ｓ０（温度６０〜１００℃、圧力２０〜１０１ｋＰａ−ａｂｓ）は、圧縮・昇温されて（温度８０〜１２０℃、圧力４７〜１９９ｋＰａ−ａｂｓ）加熱蒸気Ｓ１となってロータリージョイント１１５に供給される。
このとき加熱蒸気Ｓ１の加熱度が高すぎる場合には、バルブＶ１を適宜開放して冷却水管路５３から主管路５０に冷却水を供給し、圧縮機５１から排出された加熱蒸気Ｓ１の加熱度を制御して、熱伝導係数の小さなガス状（過熱蒸気）での熱交換を防ぎ、飽和蒸気による熱伝導係数の大きい凝縮熱伝導を行わせることができる。
なおロータリージョイント１１５に供給される補助蒸気は、被処理物Ｈの水分濃度、投入量、加熱蒸気Ｓ１の量や温度に応じて適宜追加投入されるものである。

（６）乾燥品の戻しと排出
そして本体シェル１０内を溢出口１０２側に向けて移動した乾燥の進行した被処理物Ｈは、その一部が戻し羽根１１９の作用によって投入口１０１側に戻されるものであり、投入側に位置する乾燥の進んでいない被処理物Ｈと混ざることにより、水分が高いため粘性が高く分散性が悪い状態の被処理物Ｈを、粘性が低く分散性が良い状態とすることができる。
このため被処理物Ｈは、投入口１０１付近において装置内部やチューブ束１１６に付着してしまうことがなく、乾燥能力の低下を回避することができるものである。また汚泥同士が塊を形成してチューブ束１１６内への流入が阻止されてしまうことがないため、伝熱面を効率的に使用して乾燥能力の低下を回避することができる。
なお排出側に位置する乾燥の進んだ被処理物Ｈは、多管式加熱管１１の回転により、戻し羽根１１９の作用によって戻されるため、投入側に連続的に戻されることとなる。
そして戻し羽根１１９によって戻されなかった被処理物Ｈは、乾燥品となった状態で堰板１０８を乗り越えて溢出口１０２から排出され、シュート１２における製品排出口１２１から排出されて次工程に送られる。

（６′）乾燥品の戻しと排出
また被処理物Ｈを排出側から投入側に戻すための機構としてスクリューコンベヤ１０９を採用した場合には、排出側に位置する乾燥の進んだ被処理物Ｈは、その一部がスクリューコンベヤ１０９の起動時にスクリュー１０９ａの作用によって戻されるため、連続的または断続的に戻すことができる。すなわち投入口１０１付近での被処理物Ｈの分散性が良好であるときにはスクリューコンベヤ１０９を停止して運転することにより、不必要な被処理物Ｈの戻し操作を排除できるため、連続式伝導伝熱乾燥機１の運転をより効率的に行うことができるものである。

本発明の被処理物の分散性を向上させた連続式伝導伝熱乾燥機を適用した直接加圧型ヒートポンプ式処理装置を示すブロック図である。 本発明の被処理物の分散性を向上させた連続式伝導伝熱乾燥機を一部破断して示す側面図である。 本発明の被処理物の分散性を向上させた連続式伝導伝熱乾燥機を一部透視して示す正面図及び背面図である。 被処理物の戻し機構としてスクリューコンベヤが適用された本体シェルを示す側面図及び横断面図である。 既存の連続式伝導伝熱乾燥機を示す側面図及び横断面図である。

符号の説明

Ｓ 直接加圧型ヒートポンプ式処理装置
１ 連続式伝導伝熱乾燥機
１０ 本体シェル
１０１ 投入口
１０２ 溢出口
１０３ キャリヤガス口
１０４ 排気口
１０５ 蒸気供給口
１０６ ドレン口
１０７ａ 取出口
１０７ｂ 戻し口
１０８ 堰板
１０９ スクリューコンベヤ
１０９ａ スクリュー
１１ 多管式加熱管
１１１ アングル
１１２ 鏡板
１１３ 軸体
１１４ 軸受ブロック
１１５ ロータリージョイント
１１６ チューブ束
１１７ リフタ
１１８ 送り羽根
１１９ 戻し羽根
１２ シュート
１２１ 製品排出口
１２２ ロータリーバルブ
２ 投入装置
２０ ホッパ
３ バグフィルタ
３０ フィルタエレメント
５ 加圧装置
５０ 主管路
５１ 圧縮機
５３ 冷却水管路
Ｄ ドレン
Ｆ 機枠
Ｈ 被処理物
Ｍ モータ
Ｓ０ 蒸気
Ｓ１ 加熱蒸気
Ｖ１ バルブ
Ｖ２ バルブ

Claims (6)

1. 機枠上に具えられた本体シェル内に多管式加熱管が具えられ、この多管式加熱管を、その内部に加熱蒸気を流すとともに回転させ、前記本体シェル内に投入された被処理物を、多管式加熱管に接触させてその水分を蒸発させながら滞留させて乾燥品を得る装置において、前記本体シェルまたは多管式加熱管には、被処理物を排出側から投入側に戻すための機構が具えられていることを特徴とする被処理物の分散性を向上させた連続式伝導伝熱乾燥機。
2. 前記被処理物を排出側から投入側に戻すための機構は、前記多管式加熱管に具えられた戻し羽根であることを特徴とする請求項１記載の被処理物の分散性を向上させた連続式伝導伝熱乾燥機。
3. 前記被処理物を排出側から投入側に戻すための機構は、前記本体シェルに具えられたスクリューコンベヤであることを特徴とする請求項１記載の被処理物の分散性を向上させた連続式伝導伝熱乾燥機。
4. 機枠上に具えられた本体シェル内に多管式加熱管が具えられ、この多管式加熱管を、その内部に加熱蒸気を流すとともに回転させ、前記本体シェル内に投入された被処理物を、多管式加熱管に接触させてその水分を蒸発させながら滞留させて乾燥品を得る装置を運転する方法において、この方法は、前記本体シェル内に位置する被処理物のうち、排出側に位置する乾燥の進んだ被処理物を、投入側に戻すことを特徴とする被処理物の分散性を向上させた連続式伝導伝熱乾燥機の運転方法。
5. 前記乾燥の進んだ被処理物を投入側に戻すにあたっては、前記請求項２記載の装置を用い、前記多管式加熱管の回転により、戻し羽根の作用によって戻すことを特徴とする請求項４記載の被処理物の分散性を向上させた連続式伝導伝熱乾燥機の運転方法。
6. 前記乾燥の進んだ被処理物を投入側に戻すにあたっては、前記請求項３記載の装置を用い、前記スクリューコンベヤを起動させて、スクリューの作用によって戻すことを特徴とする請求項４記載の被処理物の分散性を向上させた連続式伝導伝熱乾燥機の運転方法。

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