JP2007139364A - 乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 水分を含んだ産業廃棄物などを連続的に乾燥処理することが可能な乾燥装置を提供すること。
【解決手段】乾燥装置は、バーナー１１を上部に設け、排気口を下方に設けた炉１０と、炉１０内に被加工物を搬入、移動、搬出させる複数の筒体（スクリューコンベア）１２とを備える。また、炉の排気を加熱する２次燃焼室１５と、排気を吸引する吸引装置１６とを備える。更に、炉１０内の圧力を測定して、炉内が大気圧に対して負圧となるように吸引装置を制御する。バーナーを上に置くことによって、燃焼ガスが上部で広がり下部へ降りてくるので、炉内の場所による温度ムラが少なくなり、炉全体を均一に加熱できる。また、吸引量を制御することによって燃焼ガスの炉内の滞留時間を制御できるので熱効率が向上する。更に、バーナーを上に置くことによって、多量の熱量を必要とする上部コンベアとバーナーの位置が近くなり、乾燥処理時間が短縮される。
【選択図】図１

Description

本発明は、乾燥装置に関するものであり、特に、生ごみや水分を含んだ産業廃棄物などを連続的に乾燥処理することが可能な乾燥装置に関するものである。なお、本明細書において乾燥は炭化も含むものとする。

従来、生ごみ等の乾燥装置として各種の乾燥装置が提案されている。例えば、下記の特許文献１には、１次燃焼室の内部にスクリューコンベアを内蔵した筒体を複数個設け、１次燃焼室を加熱して筒体の内部に生ごみを通すことにより、乾燥させる乾燥装置が開示されている。
特開２００１−４２７６号公報

上記した従来の乾燥装置においては、バーナーが炉の下部に配置され、燃焼ガスは上部より排出されているが、この場合、燃焼ガスの炉内での滞留時間が短く、熱効率が悪いという問題点があった。また、燃焼ガスの流れる道が出来てしまい、炉内温度が均一にならずに場所によるムラが発生するという問題点もあった。

また、生ごみ等を乾燥させる場合に、複数のスクリューコンベアを直列に接続して乾燥させたい被加工物を通すためには、スクリューコンベアの軸が水平になるようにコンベアを垂直方向に並べ、最上部から被加工物を投入して順次下段のコンベアに移送して乾燥させる構成が適当である。この場合には、上部のコンベアほど水分等が多いので多量の熱量を供給する必要がある。

ところが、バーナーから発生する燃焼ガスはバーナーに近いほど高温となっている。従って、下部では高温となりすぎて被加工物が炭化あるいは燃焼してしまったり、コンベアや筒体が熱による損傷を受け、上部では逆に筒体内部の温度が上がらないという問題点があった。本発明は上記した課題を解決することを目的とする。

本発明の乾燥装置は、加熱手段を上部に設け、排気口を前記加熱手段よりも下方に設けた炉と、炉内に被加工物を搬入、移動および搬出させるコンベア手段と第２の加熱手段によって前記炉の排気を加熱する２次燃焼手段とを備えたことを主要な特徴とする。
また、前記した乾燥装置において、更に、前記２次燃焼手段の排気を吸引する吸引手段と、炉内の圧力を測定する圧力測定手段と、前記圧力測定手段の測定結果に基づき、炉内が大気圧に対して負圧となるように前記吸引手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。

また、本発明の乾燥装置は、吸気口を上部に設け、排気口を前記吸気口よりも下方に設けた炉と、炉内に被加工物を搬入、移動および搬出させるコンベア手段と、前記炉の排気を加熱する燃焼手段と、前記燃焼手段の排気の一部を前記吸気口に還流させる還流手段とを備えたことを主要な特徴とする。

また、前記した乾燥装置において、更に、炉内に空気を供給する空気供給手段を備えた点にも特徴がある。また、前記した乾燥装置において、前記コンベア手段は、排気口を有する筒体と、前記筒体の内部に配置されたスクリューコンベアとからなるコンベアが複数本縦続接続されたものである点にも特徴がある。また、前記した乾燥装置において、前記複数本のコンベアの内の少なくとも一部のコンベアの筒体は、前記スクリューコンベアの上部に空間が形成されるような断面形状を有する点にも特徴がある。また、前記した乾燥装置において、更に、筒体の内部の前記スクリューコンベアの上部の空間に空気を供給する筒体内空気供給手段を備えた点にも特徴がある。

本発明の乾燥装置は、バーナーあるいは高温排気の吸気口を上に置き、排気口を下にして吸引することによって、燃焼ガスが上部で広がり下部へ降りてくる。従って、炉内の場所による温度のムラが少なくなり、炉全体を均一に加熱できるという効果がある。また、燃焼ガスの吸引量を制御することによって燃焼ガスの炉内の滞留時間を制御できるので、熱効率が向上するという効果もある。更に、バーナーを上に置くことによって、多量の熱量を必要とする上部コンベアとバーナーの位置が近くなり、乾燥処理時間が短縮されるという効果もある。

従って、本発明の乾燥装置によれば、乾燥時間及び運転コストが他の方式に比べ格段に短くあるいは少なくなり、装置の小型化も可能となる。用途としては、特に生ごみや各種の産業廃棄物（家畜の糞、野菜のくず、木材チップ、汚泥）等の被加工物を乾燥または炭化させるために使用でき、減容無害化させて廃棄費用を低減させることが出来る。更に、炭にして土壌改良剤等として再利用することも可能である。

以下実施例について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の乾燥装置の実施例の構成を示す正面図である。また、図２は、本発明の乾燥装置の実施例の構成を示す側面図である。なお、矢印付きの実線は被加工物の移動経路を示し、矢印付きの点線は燃焼ガスの移動経路を示している。乾燥装置は大きく分けて１次加熱室１０（以下、炉１０とも記す）と、２次加熱室１５（図１においては炉１０の後方）とに分けられる。炉１０は内壁が耐火煉瓦等の耐熱材によって覆われた金属製の直方体の炉であり、側面の上部に加熱手段である１次バーナー１１が設けられている。

炉１０の内部には、詳細は後述するが、複数の筒体１２が垂直方向に配列され、各筒体１２の内部にはモーター１３によって駆動されるスクリューコンベアが内蔵されている。被加工物は、投入コンベア１８によって炉投入口１９から投入され、スクリューコンベアによって炉１０の反対側まで搬送されると、下段のスクリューコンベアに落下して、再び炉内に搬送される。

最下段のコンベア１２Ｆに達した被加工物は冷却装置を兼ねた排出コンベア１４を経て排出される。投入コンベア１８の投入口から排出コンベア１４の排出口の間は、炉内の水蒸気、乾留ガスの排出口以外は密閉されている。特に、炉から搬出される高温の被加工物は空気に触れると燃焼してしまう恐れがあるので、気密にした排出コンベア１４を通過させる間に燃焼しない温度にまで冷却させる。

また、投入コンベア１８の投入口および排出コンベア１４の排出口からの空気の出入りをなるべく少なくするために、被加工物をスクリューコンベアに隙間無く充填されるように、投入コンベア１８および排出コンベア１４の回転速度を炉内のコンベアの回転速度よりも遅くなるように制御する。

炉１０の下部には２次加熱室１５との連結部２１が設けられ、燃焼ガスはこの連結部２１を介して２次加熱室１５の一方の端部に移動する。２次加熱室１５は内壁が耐火煉瓦等の耐熱材によって覆われた金属製の筒体であり、連結部２１の近傍には２次バーナー２０が設けられている。２次加熱室１５は、被加工物から発生し、炉内に排出された乾留ガスやダイオキシン等を高温で完全燃焼、分解させるためのものである。

２次加熱室１５の他方の端部は吸引装置１６を経て排気筒１７に連結している。吸引装置１６は、くびれを備えた筒状体であり、くびれ部分に外部のブロアから加圧した空気を吹き込むことによって２次加熱室１５内の燃焼ガスを吸引し、排気筒１７から排出する。

図３は、本発明の乾燥装置の１次燃焼室１０の構成を示す正面図である。炉１０の側面の上部には加熱手段である１次バーナー１１が設けられている。バーナー１１としては市販されている公知の任意のものを採用可能である。炉１０内には、この実施例においてはスクリューコンベアを内蔵した筒体が６本垂直に配列されている。上部の２本（１２Ａ、１２Ｂ）は筒体１２の断面がＵ字状となっており、下部の４本（１２Ｃ〜１２Ｆ）は断面は円形となっている。

図４は、本発明の乾燥装置の筒体の構成を示す断面図および平面図である。図４（ａ）は、上部の２本（１２Ａ、１２Ｂ）の筒体の構成例を示す断面図である。筒体４０は、断面が略Ｕ字状の金属製の部材であり、筒体４０の内部にはスクリューコンベア４１が内蔵されている。筒体４０の上部には蓋体４２が装着されており、蓋体４２には等間隔に複数の排気口４３が設けられている。蓋体４２は図示しないボルト等によって筒体４０に固着されている。乾燥時には、多量の水蒸気が発生するので、上段の複数段（この実施例では２段）の筒体は断面をＵ字型として水蒸気が逃げやすくしている。

図４（ｃ）、（ｄ）は蓋体４２の２つの構成例を示す平面図である。（ｃ）は比較的大きな排気口を設けた例であり、（ｄ）は（ｃ）よりも小さな排気口を設けた例である。被加工物の種類や状態等に基づいて蓋体４２を最適なものに交換することによって、最適な状態で乾燥処理を行うことができる。

図４（ｂ）は、（ａ）の変形例であり、（ａ）の構成に更に筒体内部への空気供給手段を加えたものである。（ｂ）においては、複数の孔を備えた配管４４を筒体４０の内部に設け、外部のブロアから炉内の配管４５を経て加熱された空気を筒体４０の内部へ供給する。このような構成により、被加工物がより早く乾燥する。

図４（ｅ）、（ｆ）は、下部の４本（１２Ｃ〜１２Ｆ）の筒体の構成例を示す断面図である。筒体は下部になるほど、被加工物から発生する水蒸気あるいはガスの量が少なくなり、また乾燥すると炭化あるいは燃焼し易くるので、排気口も下部になるほど小さくする。また、上部の構造（ａ）では蓋体４２を交換することによって排気口の面積を調節可能である。しかし、下部の場合には筒体として孔を設けたパイプを使用するが、パイプ自体を交換するような構成にすることは困難である。

そこで、筒体５０に排気用の孔５１を複数個設け、この孔５１と重なる孔５３を有する調節板５２を筒体５０と重ねて摺動可能に保持する。そして開口面積を調節して図示しないネジ等によって固定するようにする。なお、孔の形状を長円、楕円などにしてもよい。また、上部の蓋体４２に調節板５２と同じ機能を有する平面状の板を設けてもよい。更に、この調節板の位置を炉の外部から調整可能にすれば、炉の運転中に排気口の開口面積を変更することもできる。

図５は、本発明の乾燥装置の筒体の内部の構成を示す正面図である。各筒体１２Ａ〜１２Ｆの内部にはスクリューコンベアが内蔵され、モータ−１３によって駆動される。被加工物は、投入コンベアによって炉投入口１９から投入され、スクリューコンベアによって炉１０の反対側まで搬送されると、下段のスクリューコンベアに落下して、再び炉内に搬送される。

なお、特に凝集剤が入った汚泥などの場合にはスクリューコンベアでの搬送中に団子状の塊になり、中まで熱が通り難く、乾燥に時間がかかる。そこで、この塊を砕いてばらすために、図５下方に断面を示すように、コンベアの折り返し点において、上段のスクリューコンベアと下段のスクリューコンベアの間に、上段のスクリューコンベアの下面に沿って格子状の網６０（あるいはパンチングプレート）を設ける。そして、スクリューコンベアの軸に取り付けたかき板６１で塊を網６０に押しつけて砕いて落下させる。かき板は平面状あるいは湾曲した板でもよいし、断面が楕円、長円あるいは偏芯した円形である柱状部材でもよい。

図６は、本発明の乾燥装置の２次燃焼室の構成を示す正面図である。２次加熱室１５は内壁が耐火煉瓦等の耐熱材によって覆われた金属製の筒体であり、連結部２１の近傍には２次バーナー２０が設けられている。２次加熱室１５は、被加工物から発生し、炉内に排出された乾留ガス、ダイオキシン等の有害ガス、異臭成分等を高温（例えば８００度）で完全燃焼、分解させるためのものである。

２次加熱室１５の他方の端部は吸引装置１６を経て排気筒１７に連結している。吸引装置１６は、くびれを備えた筒状体であり、くびれ部分の中心に外部のブロア７０から加圧した空気を吹き込むことによって２次加熱室１５から燃焼ガスを吸引する。吸引されたガスは排気筒１７から排出される。

図７は、本発明の乾燥装置の制御機能を説明するためのブロック図である。制御装置８０はプログラムおよび手動操作による制御を行う周知の制御装置である。制御装置８０には炉１０内の温度を測定する温度センサ８１、炉１０内の圧力（大気圧との差圧）を測定する圧力センサ８２が接続されている。また、装置内の２つのバーナー１１、２０、吸引装置のブロア７０や、炉１０内に空気を供給するためのブロア８３、図４（ｂ）に示した、筒体４０の内部に設けられた配管４４へ加熱された空気を供給するためのブロア８４等をインバーター制御する。

炉１０内に空気を供給するためのブロア８３は必須の装置ではないが、被加工物の種類によっては水蒸気と共に可燃性の乾留ガスが発生する。そこで、ブロア８３によって炉１０内に空気を供給することによって、１次燃焼室１０内でこの乾留ガスを燃焼させることにより燃料の節約が期待できると共に、供給する空気量を調整することによって、炉内温度をコントロールすることができる。

１次燃焼室１０は温度が所望の設定値になるように、バーナー１１やブロア８３が制御され、また、炉内の圧力が大気圧よりも負圧になるように吸引装置のブロア７０が制御される。

被加工物はスクリューコンベアによって炉内に搬送されるが、筒体１２には前述したように排気口が設けられている。また、投入コンベア１８や排出コンベア１４の速度を遅くしてコンベア内に被加工物を充填することによってある程度密閉させることはできるが、完全に気密状態にすることはできない。従って、炉内の圧力が大気圧よりも高いと、燃焼ガスが排気口から筒体１２の内部に流れ込み、被加工物が燃焼してしまう恐れがある。

そこで、炉内を負圧に保つことにより、被加工物の燃焼を防止すると共に、乾燥を促進する。なお、負圧が大きすぎると、排出コンベア１４から空気が流入し、高温状態の被加工物が燃焼してしまう恐れもあるので、負圧の大きさは必要最小限の値に制御する。

前記した実施例１においては、１次加熱室においてバーナー１１で加熱し、１次加熱室の排気を更に２次加熱室において２次バーナー２０で加熱し、排気は全て外気に放出していたので、燃料の消費量が多いという問題点がある。そこで、実施例２においては、２次燃焼室１００の排気の一部を１次燃焼室に還流させることにより、１次バーナーを省いて構成を単純化し、燃料効率を良くしたものである。

図８は、実施例２の乾燥装置の構成を示す断面図（ａ）および正面図（ｂ）である。また、図９は、実施例２の乾燥装置の制御機能を説明するためのブロック図である。１次燃焼室１０の構成は実施例１とほぼ同一であるが、１次バーナー１１が省かれており、代わりに２次燃焼室からの排気を導入する還流管１０２が燃焼室１０の上部に接続されている。

２次燃焼室１００は縦型であり、下部に２次バーナー２０が装着されている。２次バーナー２０の上部には２次燃焼室１００内に空気を吹き込むための空気注入管１０１が設けられており、必要に応じてブロア１０５によって空気が吹き込まれる。この空気の注入により、還流するガスの流れを形成すると共に、乾留ガスの燃焼、乾燥の促進、炉内温度の制御などの機能を果たす。
排気筒１７の下段には、還流手段である還流管１０２が接続されており、還流管１０２の途中にはファン１０４が設置されている。排気筒１７の還流管１０２との接続部より上部にはダンパー１０３が設置されている。

ダンパー１０３および必要に応じてファン１０４を手動あるいは自動的に制御することによって、高温の排気の一部を１次燃焼室に還流させることにより、２次バーナー２０のみで１次燃焼室の加熱が可能となる。なお、ダンパー１０３の調節のみで排気の還流が行われる場合にはファン１０４は省略してもよい。

以上実施例を説明したが、本発明の乾燥装置には以下のような変形例も考えられる。実施例においては、スクリューコンベアは周知の構成のものを用いる構成を開示したが、スクリューコンベアの羽根に掻き板を付けて被加工物を撹拌しながら搬送するようにしてもよい。掻き板は例えば回転に支障がない位置にスクリューコンベアの羽根と垂直に取り付ける。このようにすればより速く乾燥させることができる。

実施例においては、コンベアを垂直方向に一列に配置する構成を開示したが、例えばコンベアをジグザグに配置したり、斜め方向に配列してもよい。また、縦に２列以上配置してもよい。断面Ｕ字形と断面円形の筒体のそれぞれの数も任意であり、全てを断面Ｕ字形としてもよいし、全てを断面円形としてもよい。また、筒体の一部が断面Ｕ字形である実施例を開示したが、筒体の断面形状は例えば断面が０字状など、スクリューコンベアの上部に空間ができる形状であれば任意の形状を採用可能である。

実施例においては、スクリューコンベアを使用する例を開示したが、被加工物を搬送する手段はスクリューコンベア以外の搬送手段でも本発明を実施可能である。

本発明の乾燥装置の実施例の構成を示す正面図である。 本発明の乾燥装置の実施例の構成を示す側面図である。 本発明の乾燥装置の１次燃焼室の構成を示す正面図である。 本発明の乾燥装置の筒体の構成を示す断面図および平面図である。 本発明の乾燥装置の筒体の内部の構成を示す正面図である。 本発明の乾燥装置の２次燃焼室の構成を示す正面図である。 本発明の乾燥装置の制御機能を説明するためのブロック図である。 実施例２の乾燥装置の構成を示す断面図および正面図である。 実施例２の乾燥装置の制御機能を説明するためのブロック図である。

符号の説明

１０…１次加熱室（炉）
１１…１次バーナー
１２…筒体（スクリューコンベア）
１３…モーター
１４…排出コンベア
１５…２次加熱室
１６…吸引装置
１７…排気筒
１８…投入コンベア

Claims (7)

1. 加熱手段を上部に設け、排気口を前記加熱手段よりも下方に設けた炉と、
   炉内に被加工物を搬入、移動および搬出させるコンベア手段と、
   第２の加熱手段によって前記炉の排気を加熱する２次燃焼手段と
   を備えたことを特徴とする乾燥装置。
2. 更に、前記２次燃焼手段の排気を吸引する吸引手段と、
   炉内の圧力を測定する圧力測定手段と、
   前記圧力測定手段の測定結果に基づき、炉内が大気圧に対して負圧となるように前記吸引手段を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
3. 吸気口を上部に設け、排気口を前記吸気口よりも下方に設けた炉と、
   炉内に被加工物を搬入、移動および搬出させるコンベア手段と、
   前記炉の排気を加熱する燃焼手段と、
   前記燃焼手段の排気の一部を前記吸気口に還流させる還流手段と
   を備えたことを特徴とする乾燥装置。
4. 更に、炉内に空気を供給する空気供給手段を備えたことを特徴とする請求項１または３のいずれかに記載の乾燥装置。
5. 前記コンベア手段は、排気口を有する筒体と、前記筒体の内部に配置されたスクリューコンベアとからなるコンベアが複数本縦続接続されたものであることを特徴とする請求項１または３のいずれかに記載の乾燥装置。
6. 前記複数本のコンベアの内の少なくとも一部のコンベアの筒体は、前記スクリューコンベアの上部に空間が形成されるような断面形状を有することを特徴とする請求項１または３のいずれかに記載の乾燥装置。
7. 更に、筒体の内部の前記スクリューコンベアの上部の空間に空気を供給する筒体内空気供給手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載の乾燥装置。
   

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