JP2006326382A - 乾燥炭化方法とその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 下水汚泥に代表される高含水率廃棄物の水分除去には細胞膜を破壊する必要がある。この膜の破壊を行う泥状物の乾燥炭化方法と装置を提供する。
【解決手段】 外気に対して機密保持されたハウジング内壁と、該内壁の中に立設された回転軸と、該軸に一体的に取付けられたワイヤーブラシと受け皿と、該ハウジングの中に過熱蒸気と燃焼排ガスを吹き込む機構と、該ハウジングの中に泥状の被乾燥物を供給する機構と、該泥状物の乾燥で気散したガスをハウジング外に排出するダクトと、該回転軸の最下位に位置するワイヤーブラシの下に落下した被乾燥物を外に排出する排出口を備えてなる泥状物の乾燥装置であって、該ワイヤーブラシは該回転軸に複数個多段に配置され、該受け皿は底部を切欠いだスリバチ状の形状であって該ワイヤーブラシの下に任意の数配置されてなることを特徴とする泥状物の乾燥炭化装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、泥状物の乾燥炭化方法とその装置に係わり、更に詳しくは、工業排水、下水汚泥等の多くの水分を含んだ泥状の物質の乾燥炭化方法と乾燥炭化装置に係るものである。

下水汚泥に代表される高含水率廃棄物は通常ケーキ状態まで機械的に脱水されて見かけはパサパサの状態で、一見水分は少ないように見られるが実際は、75〜85％の水分が含まれている。
有機質汚泥の水分の構造は細胞膜粒子外の水と粒子内の水に分類でき、細胞膜粒子外の水は機械的圧力で簡単に脱水できるが、膜内の水は機械的圧力出簡単に除去できず、75〜85％の水分は、この膜内の水である。
下水汚泥等の高含水率ケーキ状の有機物を乾燥して有用な用途に転用するためには細胞膜を破壊して膜内の水分が気散しやすい状況を作ってやる必要がある。
細胞膜を破って脱水する方法として特許文献１の発明が開示されている。
この方法は、オートクレーブ中で熱処理することが必要であるために処理コストが高くなり、連続的に大量処理することが難しい欠点がある。

特開平６−２４６２９７号公報

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、オートクレーブを使用することなく連続的に大量処理することが出来る新しい乾燥炭化方法とその乾燥炭化装置を提供せんとするものである。

本発明者は、上記問題に関して鋭意研究を行い、下記(1)〜(10)の手段で問題を解決できることを見出した。
すなわち、
外気に対して機密保持された空間で泥状の被乾燥物を回転するワイヤーブラシの上に落下、飛散させ、該ワイヤーブラシを包囲するハウジング内壁に衝突付着させる工程と、該飛散する乾燥物及び内壁に付着した乾燥物に過熱蒸気と燃焼排ガスの混合ガスを吹き付けて、該乾燥物を膨化、乾燥させる工程と、該内壁に付着した乾燥物を該ワイヤーブラシで掻き取り、該掻き取った乾燥物を該ワイヤーブラシの下に配置したワイヤーブラシの上に落下させる工程を備えてなることを特徴とする泥状物の乾燥炭化方法。
上記ワイヤーブラシの下に低部を切欠いだスリバチ型の受け皿を配置して、上段から落下した被乾燥物を低部の切欠ぎから下に落下させることを特徴とする上記１に記載の泥状物の乾燥炭化方法。
過熱蒸気と燃焼排ガスを中に吹き込んで加熱する構造の横設した回転炉の、該過熱蒸気を吹込む側から被乾燥物を投入して、該被乾燥物を該回転炉内周で旋回運動させながら該過熱蒸気の排出側に向けて移動させて、膨化、乾燥させ、該過熱蒸気の排出側に設けた出口から外に排出することを特徴とする泥状物の乾燥炭化方法。
外気に対して機密保持されたハウジング内壁と、該内壁の中に立設された回転軸と、該軸に一体的に取付けられたワイヤーブラシと受け皿と、該ハウジングの中に過熱蒸気と燃焼排ガスを吹き込む吹き込み口と、該ハウジングの中に泥状の被乾燥物を供給する供給口と、該泥状物の乾燥で気散したガスをハウジング外に排出するダクトと、該回転軸の最下位に位置するワイヤーブラシの下に落下した被乾燥物を外に排出する排出口を備えてなる泥状物の乾燥装置であって、該ワイヤーブラシは該回転軸に複数個多段に配置され、該受け皿は底部を切欠いだスリバチ状の形状であって該ワイヤーブラシの下に任意の数配置されてなることを特徴とする泥状物の乾燥炭化装置。
横設回転炉に泥状の被乾燥物を投入し、過熱蒸気と燃焼排ガスを該炉内に吹込んで該被乾燥物を乾燥する構造の泥状物の乾燥装置であって、該被乾燥物の投入口と該過熱蒸気の吹込口は、該回転炉の一方の端、同じ側に設け、該被乾燥物の排出口と該過熱蒸気の排出口は他方の端、同じ側に設けてなると共に、該回転炉内壁に、該回転炉の回転方向に、くの字型に折れ曲がった複数の掻きつめを配置してなることを特徴とする泥状物の乾燥炭化装置。
上記回転炉の中に、該回転炉の回転軸と同じ方向に回転するワイヤーブラシを横設して、上記くの字型に折れ曲がった掻きつめの外表面を払拭する構造にしてなることを特徴とする上記５に記載の泥状物の乾燥炭化装置。

本発明は下記の効果を有する。
有機質汚泥の細胞膜内の水分を脱水乾燥することができ炭化することも出来る。
安価経済的に連続大量処理することが出来る。

図面によって本発明を説明する。
本発明には基本的には二つの方法と装置がある。
図１は、立設型の方法と装置の説明図である。
図２〜図５は、横設型の方法と装置の説明図である。
図１で、原料は、泥状の被乾燥物を一旦フィルタープレス等でケーキ状に脱水して、破砕機（図示していない）で細かく砕いたものである。ベルトコンベアあるいはスクリューフィーダー等の移送装置で本発明の乾燥装置まで送られて投入口から中に投入される。
スクリューフィーダーは、必要に応じて過熱蒸気発生装置の燃焼排ガスで予熱されており、スクリューフィーダーに送られた細砕されたケーキは80〜90℃程度まで予熱されて本発明装置の中に供給されて、ワイヤーブラシの上に落ちる。
ワイヤーブラシとその下の受け皿は、回転軸に一体的に取付けられ、軸と一体になって回転している。そして、このワイヤーブラシは回転軸に複数個、上下多段に取付けられ、受け皿は、ワイヤーブラシの下、任意の個所に取付けられている。
ワイヤーブラシの上に落下した被乾燥物のケーキは、ワイヤーブラシの回転力によって遠心力を与えられて細かく分断されて飛散し、ワイヤーブラシを包囲する本装置ハウジング内壁に衝突して付着する。
回転軸の回転数は乾燥する被乾燥物の水分量や粘性等により適宜調整する。

本発明装置には、過熱蒸気と高温の燃焼排ガスが吹き込まれており、落下途中の、あるいは内壁に付着したケーキはこの高温ガスによって膨化して細胞内の水分の乾燥が始まる。膨化のためにはガスの温度はより高いほうが好ましいが、高くすると装置の損傷が激しくなり、ランニングコストも高くなる。概ね200〜1000℃程度の範囲が好ましい。

内壁に付着したケーキは乾燥されて下に落下し、再び下の段のワイヤーブラシの上に落ちて遠心力を与えられて再び内壁に衝突する。内壁に衝突→乾燥落下→衝突、このような工程を繰り返しながらケーキは水分が蒸発、乾燥されて、軽くなり、遂には排ガスと一緒になってダクトから外に排出されることとなる。

受け皿の形状は、図に示すように、すり鉢型の底を切り取った穴のあいた形状で、乾燥残渣の固形分や一部の未乾燥のケーキおよび炭化されたもの等の重い成分がこの孔から下の段のワイヤーブラシの上に落ちて、再び第一段の場合と同じ工程を繰り返して乾燥炭化が進行して行く。順次この工程を繰り返して全体の乾燥が進行し、軽くなったものはダクトから外へ、重い固形分（炭化物等）は順次下の段に降下して終には外に排出されることとなる。
本発明で受け皿は必ずしも必須でないが、上から落下する乾燥、炭化物をいったん集めて周囲に均等に飛散させるのに効果があるので、必要に応じて配置したほうがよい。

本発明の乾燥雰囲気は過熱蒸気と加熱排ガスからなるために実質的に無酸素雰囲気で、被乾燥物は燃えることなく炭化する。

本発明装置の内壁は外壁で取り囲まれ、外壁、内壁の隙間に燃焼排ガスが流されて内壁は加熱保温されている。

過熱蒸気はボイラーで常圧の蒸気を作り、これを過熱蒸気発生装置のボイラーに通して
加熱して過熱蒸気とする。加熱はガス加熱を利用し、排ガスを過熱蒸気と混合して本装置の乾燥の熱源とする。又スクリューフィーダーの予熱の熱源とする。

ダクトから排ガスと一緒に排出された軽い乾燥物（あるいは炭化物）はフィルター（図示していない）で濾過されて回収される。フィルターを通過した排ガスは消臭されて大気に排出される。

乾燥、炭化を終えた高温ガスの一部は再び過熱蒸気発生器に還流されて、補助的な熱源
として再利用される。

図２は本発明の横型の乾燥炭化装置の断面構造を説明した図である。
図３は図２を垂直に切断したときの構造を説明した図である。
破砕機（図示していない）で細かく砕かれてスクリューフィーダー（図示していない）に送られた原料（被乾燥物）は外気に対して機密保持されている横設回転炉の中に供給される。
回転炉の中では横設された回転軸に取付けられたワイヤーブラシが回転している。
回転炉の中に投入された原料（被乾燥物）は、回転炉の中に吹き込まれた過熱蒸気と高温燃焼排ガスの混合ガスによって加熱されて、瞬時に膨化して細胞膜が破壊され、回転炉の内壁に取り付けられた掻きつめで回転炉の回転方向へ掻き揚げられて回転炉内面の接線方向に旋回運動しながら細胞内水分が乾燥される。
回転炉内面に沿って旋回運動しながら過熱蒸気と高温燃焼排ガスの排出側に向かって移動した被乾燥物は、乾燥、炭化で軽くなった成分は大気中に放出され、重たい乾燥残渣炭化物は、回転炉の下に落下、放出される。

掻きつめの外表面には被乾燥物が付着して堆積するので、掻きつめの外表面に接触するようにワイヤーブラシを配置、回転させて、付着物を掻き落す。
図２、図３、図４、図５は、異なる構造のワイヤーブラシの実施例である。
図２、図３の掻きつめは、一本の連続した構造、図４、図５の掻きつめは、複数に分割された構造である。
いずれも掻きつめの外表面に付着した乾燥物（あるいは炭化物）を回転するブラシで掻き落す構造である。

図１の場合と同じく回転炉の内壁は外筒で包囲されており、内筒と外筒の隙間に燃焼排ガスが流されて、内壁が加熱保温されている。

本例の場合も乾燥雰囲気は過熱蒸気と加熱排ガスの混合ガスからなるために実質的に無酸素雰囲気で、被乾燥物は燃えることなく炭化する。

ダクトから排ガスと一緒に排出された軽い乾燥物はフィルターで濾過されて回収される。

外筒から排出される排ガスの一部は外に設置したスターリングエンジン等の加熱に転
用して廃熱の有効活用が出来る。乾燥炭化を終えた高温ガスの一部は再び過熱蒸気発生器に還流されて、補助的な熱源として再利用される。

本発明装置は、下水汚泥等のケーキのみに限定されるものではなく、水分を含む全ての
泥状物の乾燥炭化に適用できる。たとえば下水汚泥のほか高濃度の工場廃液、おから等の
食品残渣、ビールや焼酎の粕等々である。

有機質汚泥の細胞膜内水分の脱水乾燥および炭化に適する。
工業排水、下水汚泥等の多くの水分を含んだ廃棄物の乾燥炭化に効果的である。
おから、味噌等の粘着性で通気性の悪い材料の乾燥炭化に効果的である。
乾燥物が完全に剥き取られるので乾燥歩留まり、炭化歩留まりが極めて優れている。

図１は、本発明装置の説明図（立設型）である。 図２は、本発明装置の説明図（横設型）である。 図３は、図２の断面構造の説明図である。 図４は、ワイヤーブラシの別の構造の説明図である。 図５は、図４の断面構造の説明図である。

Claims (6)

1. 外気に対して機密保持された空間で泥状の被乾燥物を回転するワイヤーブラシの上に落下、飛散させ、該ワイヤーブラシを包囲するハウジング内壁に衝突付着させる工程と、該飛散する乾燥物及び内壁に付着した乾燥物に過熱蒸気と燃焼排ガスの混合ガスを吹き付けて、該乾燥物を膨化、乾燥させる工程と、該内壁に付着した乾燥物を該ワイヤーブラシで掻き取り、該掻き取った乾燥物を該ワイヤーブラシの下に配置したワイヤーブラシの上に落下させる工程を備えてなることを特徴とする泥状物の乾燥炭化方法。
2. 上記ワイヤーブラシの下に低部を切欠いだスリバチ型の受け皿を配置して、上段から落下した被乾燥物を低部の切欠ぎから下に落下させることを特徴とする請求項１に記載の泥状物の乾燥炭化方法。
3. 過熱蒸気と燃焼排ガスを中に吹き込んで加熱する構造の横設した回転炉の、該過熱蒸気を吹込む側から被乾燥物を投入して、該被乾燥物を該回転炉内周で旋回運動させながら該過熱蒸気の排出側に向けて移動させて、膨化、乾燥させ、該過熱蒸気の排出側に設けた出口から外に排出することを特徴とする泥状物の乾燥炭化方法。
4. 外気に対して機密保持されたハウジング内壁と、該内壁の中に立設された回転軸と、該軸に一体的に取付けられたワイヤーブラシと受け皿と、該ハウジングの中に過熱蒸気と燃焼排ガスを吹き込む吹き込み口と、該ハウジングの中に泥状の被乾燥物を供給する供給口と、該泥状物の乾燥で気散したガスをハウジング外に排出するダクトと、該回転軸の最下位に位置するワイヤーブラシの下に落下した被乾燥物を外に排出する排出口を備えてなる泥状物の乾燥装置であって、該ワイヤーブラシは該回転軸に複数個多段に配置され、該受け皿は底部を切欠いだスリバチ状の形状であって該ワイヤーブラシの下に任意の数配置されてなることを特徴とする泥状物の乾燥炭化装置。
5. 横設回転炉に泥状の被乾燥物を投入し、過熱蒸気と燃焼排ガスを該炉内に吹込んで該被乾燥物を乾燥する構造の泥状物の乾燥装置であって、該被乾燥物の投入口と該過熱蒸気の吹込口は、該回転炉の一方の端、同じ側に設け、該被乾燥物の排出口と該過熱蒸気の排出口は他方の端、同じ側に設けてなると共に、該回転炉内壁に、該回転炉の回転方向に、くの字型に折れ曲がった複数の掻きつめを配置してなることを特徴とする泥状物の乾燥炭化装置。
6. 上記回転炉の中に、該回転炉の回転軸と同じ方向に回転するワイヤーブラシを横設して、上記くの字型に折れ曲がった掻きつめの外表面を払拭する構造にしてなることを特徴とする請求項５に記載の泥状物の乾燥炭化装置。
   
   

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